JP2866512B2 - 配線基板 - Google Patents

配線基板

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JP2866512B2 JP27567391A JP27567391A JP2866512B2 JP 2866512 B2 JP2866512 B2 JP 2866512B2 JP 27567391 A JP27567391 A JP 27567391A JP 27567391 A JP27567391 A JP 27567391A JP 2866512 B2 JP2866512 B2 JP 2866512B2
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  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路素子が搭
載される回路配線基板や半導体集積回路素子を収容する
半導体素子収納用パッケージに好適に使用される配線基
板の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路素子等を搭載する
配線基板はアルミナセラミックス等の電気絶縁材料から
成る基体と該基体の表面及び内部に埋設、焼き付けられ
ているタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点
金属粉末より成る配線導体とにより構成されている。
【0003】かかる従来の配線基板は通常、電気絶縁性
に優れたアルミナ等のセラミックスから成るグリーンシ
ートを使用し、その表面にタングステン、モリブデン、
マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を
添加混合して得た導体ペーストをスクリーン印刷法によ
り所定パターンに厚膜印刷するとともにこれを複数枚積
層し、しかる後、前記積層したものを約1500℃の温度で
焼成することによって形成されている。
【0004】しかしながら、近年に至り、ハイブリッド
IC及びLSI 等の半導体集積回路素子の高密度化、高集積
化の急激な進歩に伴い、該LSI 等を実装する配線基板も
その配線密度を高めることが要求され、従来の配線基板
では配線導体が厚膜技術により形成されていることから
配線導体の微細化が難しく、且つ全体の厚みが厚くなっ
て多層化が困難となり、十分な高密度化が達成できない
という問題があった。
【0005】そこで上記欠点を解消するために回路配線
としての配線導体を従来の厚膜技術により形成するのに
変えて微細化が可能な薄膜技術を用いて形成し、且つ各
配線導体の絶縁を高分子材料から成る絶縁膜で行った配
線基板が提案されている。
【0006】かかる配線基板は通常、まず上面から下面
にかけてメタライズ配線層を導出させた絶縁基体を準備
し、次に前記絶縁基体の下面に導出させたメタライズ配
線層表面にニッケル(Ni)から成る金属層及び金(Au)か
ら成る被覆層を順次、メッキ方法により被着させ、そし
て次に前記絶縁基体上に、蒸着、スパッタリング等の薄
膜形成技術により形成される配線導体とポリイミド樹脂
等の高分子材料より形成される絶縁膜とで構成される多
層配線膜を配線導体の一部が前記メタライズ配線層と接
続するようにして被着させることによって製作される。
【0007】尚、前記金から成る被覆層はメタライズ配
線層を外部電気回路に半田等のロウ材を介して接続する
際、或いはメタライズ配線層に外部電気回路と接続され
る外部リード端子を接合させる際、ロウ材との濡れ性(
反応性) を改善し、メタライズ配線層を外部電気回路
に、またメタライズ配線層に外部リード端子を確実に接
合、接続させるためのものであり、ニッケル(Ni)から成
る金属層はメタライズ配線層と金の被覆層とを強固に接
合させるためのものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】しかしながら、この配線
基板は絶縁基体に設けたメタライズ配線層の一部にニッ
ケルから成る金属層と金から成る被覆層を被着させた後
に配線導体と絶縁膜から成る多層配線膜が被着されてい
ること、及びポリイミド樹脂等の高分子材料により絶縁
膜を形成する場合、約300 〜400 ℃の熱処理が必要であ
ることから以下に述べる欠点を有する。
【0009】即ち、絶縁基体上にポリイミド樹脂等の高
分子材料から成る絶縁膜を形成する際、約300 〜400 ℃
の熱を加えて熱処理すると該熱によってメタライズ配線
層に被着されているニッケルから成る金属層と金から成
る被覆層との間に相互拡散が起こり、金の被覆層表面に
ニッケルが析出するとともにこれが酸化されて半田等の
ロウ材と濡れ性( 反応性) の悪いニッケルの酸化物、水
酸化物が生成し、その結果、メタライズ配線層を外部電
気回路にロウ材を介して強固に接続することができず、
またメタライズ配線層に外部リード端子を強固に接合さ
せることができないという欠点を有していた。
【0010】尚、上記欠点を改良するために絶縁基体に
多層配線膜を形成した後、メタライズ配線層表面にニッ
ケルから成る金属層と金から成る被覆層を被着するこ
と、或いはメタライズ配線層にまずニッケルから成る金
属層を被着し、その後に多層配線膜を被着させ、最後に
前記ニッケルから成る金属層表面に金から成る被覆層を
被着させる2 つの方法が考えられるが、前者の場合は絶
縁基体上にポリイミド樹脂等の高分子材料から成る絶縁
膜を形成する際の熱によってメタライズ配線層の露出す
る表面に酸化物が形成され、該酸化物によってメタライ
ズ配線層にニッケルから成る金属層と金から成る被覆層
を強固に被着させることができなくなり、また後者の場
合はニッケルから成る金属層の表面に酸化物が形成さ
れ、該酸化物によってニッケルから成る金属層の表面に
金から成る被覆層を強固に被着させることができなくな
る。
【0011】
【発明の目的】本発明者は上記諸欠点に鑑み種々検討し
た結果、ニッケルにリン(P) を含有させておくと該ニッ
ケルにポリイミド樹脂等、高分子材料から成る絶縁膜を
形成する際の熱が印加されたとしても金の被覆層への拡
散が抑制され、金の被覆層表面にニッケルの酸化物や水
酸化物の生成が殆ど起こらないことを知見した。
【0012】本発明は上記知見に基づき、メタライズ配
線層の一部を半田等のロウ材を介して外部電気回路に強
固に接続することができ、またメタライズ配線層の一部
に外部リード端子を強固に接合させることができる配線
基板を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するため手段】本発明は上面から下面にか
けて導出させたメタライズ配線層を有する絶縁基体の上
面に、薄膜形成技術により形成される配線導体と高分子
材料から成る絶縁膜とを多層に、且つ配線導体の一部が
前記メタライズ配線層と電気的に接続するようにして被
着させて成る配線基板であって、前記絶縁基体の下面に
導出されたメタライズ配線層の外表面にニッケル−リン
から成る第1金属層と、金から成る第2金属層の2層構
造を有する金属層を被着させたことを特徴とするもので
ある。
【0014】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき説明する。
【0015】図1は本発明にかかる配線基板の一実施例
を示す断面図であり、1 は絶縁基体、2 は多層配線膜で
ある。
【0016】前記絶縁基体1 は例えば、アルミナセラミ
ックスから成り、アルミナ(Al 2 O3 ) 、シリカ(SiO2 )
、マグネシア(MgO) 、カルシア(CaO) 等の原料粉末に
適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすとと
もにこれをドクターブレード法等を採用することによっ
てセラミックグリーンシート( セラミック生シート)を
形成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートに適
当な打ち抜き加工、穴あけ加工を施すとともに高温( 約
1600℃) で焼成することによって製作される。
【0017】また前記絶縁基体1 にはその上面から下面
にかけてメタライズ配線層3 が導出されており、該メタ
ライズ配線層3 の絶縁基体1 上面部には多層配線膜2 の
配線導体が電気的に接続され、また絶縁基体1 下面部に
は外部電気回路と接続する外部リード端子がロウ材を介
して接合、或いは直接外部電気回路に接続される。
【0018】前記メタライズ配線層3 はタングステン
(W) 、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)等の高融点金属粉
末から成り、該高融点金属粉末に有機溶剤、溶媒を添加
混合して得た導体ペーストを前記絶縁基体1 となるセラ
ミックグリーンシートの表面及び穴内にスクリーン印刷
法により印刷塗布し、しかる後、セラミックグリーンシ
ートを焼成する際に同時に焼成されて絶縁基体1 に一体
的に被着される。
【0019】また前記メタライズ配線層3 は絶縁基体1
の下面部で露出する表面に第1 金属層4 と第2 金属5 の
2層構造を有する金属層が被着されており、該第 1金属
層4はニッケル−リンで、第2 金属層5 は金で形成され
ている。
【0020】前記第1 金属層4 は第2 金属層5 をメタラ
イズ配線層3 に強固に被着させる作用を為し、電解、或
いは無電解メッキ方法によりメタライズ配線層3 表面に
被着される。
【0021】前記第1 金属層4 は例えば、無電解メッキ
方法により被着させる場合、まずメタライズ配線層3 を
有する絶縁基体1 を塩化アンミンパラジウム2.0 グラム
/ リットル、水酸化カリウム50.0グラム/ リットル、エ
チレンジアミンテトラアセティクアシッド5.0 グラム/
リットルから成る70℃の活性液中に5 分間浸漬してメタ
ライズ配線層の露出する表面を活性化させ、次にこれを
塩化ニッケル16.0グラム/ リットル、次亜燐酸ナトリウ
ム24.0グラム/ リットル、コハク酸ナトリラウム16.0グ
ラム/ リットル、リンゴ酸18.0グラム/ リットルから成
るPH 5.0〜6.0、液温90℃のニッケルメッキ浴中に10分
間程度、浸漬しメタライズ配線層3 の表面にニッケルを
析出させることによって行われる。
【0022】また前記第1 金属層4 はリンを含有するニ
ッケルから成り、金への拡散が起こり難い材質であるこ
とから、後述する絶縁基体1上に高分子材料より成る絶
縁膜を被着させる際の熱(300〜400 ℃) が印加されたと
しても該第1 金属層4 は金から成る第2 金属層5 中を拡
散し、第2 金属層5 表面にニッケルの酸化物や水酸化物
を生成することはなくなる。
【0023】尚、前記第1 金属層4 は含有するリンの量
が5.0 重量%未満となると第1 金属層4 を構成するニッ
ケルが金から成る第2 金属層に拡散するのを有効に防止
することができず、また13.0重量%を越えると第1 金属
層4 の膜硬度が硬く、被着時に多量のクラックを発生し
て第2 金属層をメタライズ配線層3 に強固に被着させる
ことができなくなる危険性がある。従って、第1 金属層
4 は含有するリンの量を5.0 乃至13.0重量%の範囲とし
ておくことが好ましい。
【0024】また前記第1 金属層4 の表面に被着される
第2金属層5 は金から成り、該金から成る第2 金属層5
は絶縁基体1 に設けたメタライズ配線層3 の一部を外部
電気回路に半田等のロウ材を介して接続する際、或いは
外部電気回路に接続される外部リード端子をロウ材を介
して接合する際、ロウ材との濡れ性( 反応性) を改善
し、メタライズ配線層3 と外部電気回路との電気的接
続、及びメタライズ配線層3 と外部電気回路に接続され
る外部リード端子との接合を確実なものにする作用を為
す。
【0025】前記金から成る第2 金属層5 は電解、或い
は無電解メッキ方法により第1 金属層4 表面に被着され
る。
【0026】前記第2 金属層5 は例えば、無電解メッキ
方法により被着させる場合、まずメタライズ配線層3 の
表面に第1 金属層4 を被着させた絶縁基体1 をシアン化
金カリウム5.0 グラム/ リットル、クエン酸カリウム5
0.0グラム/ リットル、エチレンジアミンテトラアセテ
ィクアシッド5.0 グラム/ リットルから成るPH6.0 、液
温90℃の一次金メッキ浴中に5 分間浸漬し、しかる後、
シアン化金カリウム5.0グラム/ リットル、シアン化カ
リウム10.0グラム/ リットル、クエン酸カリウム50.0グ
ラム/ リットル、水酸化カリウム15.0グラム/ リット
ル、ジメチルアミンボラン20.0グラム/ リットルから成
る液温70℃の二次金メッキ浴中に30分間浸漬することに
よって第1金属層4 表面に被着される。
【0027】また前記メタライズ配線層3 を有する絶縁
基体1 はその上面に高分子材料から成る絶縁膜6 と薄膜
形成技術により形成される配線導体7 とにより構成され
る多層配線膜2 が配線導体7 を前記メタライズ配線層3
と接続するようにして被着されている。
【0028】前記絶縁膜6 はポリイミド樹脂等の高分子
材料から成り、例えば4,4'- ジアミノジフェニルエーテ
ル50モル% 、ジアミノジフェニルスルホン50モル% 、3,
3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から成る
ポリマ溶液を絶縁基体1 上面にスピンコーティング法に
より塗布し、しかる後、400 ℃の熱を加えてポリマ溶液
を熱架橋させることによって形成される。
【0029】また前記配線導体7 は例えばモリブデン、
銅等の金属から成り、蒸着やスパッタリング等の薄膜形
成技術を採用することにより被着される。
【0030】尚、前記絶縁膜6 と配線導体7 とにより構
成される多層配線膜2 は上述の絶縁膜4 の形成方法と配
線導体4 の形成方法を順次、繰り返すことによって形成
される。
【0031】また前記絶縁膜6 を形成する際、400 ℃の
熱処理が行われ、メタライズ配線層3 に被着させた第1
金属層4 及び第2 金属層5 にこの熱が印加されるが第1
金属層4 はニッケルにリンを含有させていることから第
2 金属層5 中に拡散することはなく、第2 金属層5 表面
にニッケルの酸化物や水酸化物が生成されることはな
い。
【0032】かくして本発明の配線基板によれば絶縁基
体1 の上面に被着させた配線導体7に半導体素子等が取
着接続され、絶縁基体1 の下面に導出させたメタライ
ズ配線層3 を外部電気回路に電気的に接続させることに
よって配線基板として機能する。
【0033】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能である。
【0034】
【発明の効果】本発明の配線基板によれば、絶縁基体に
設けたメタライズ配線層にリンを含有したニッケルから
成る第1 金属層と金から成る第2 金属層を順次、被着さ
せたことから第1 金属層に高分子材料より成る絶縁膜を
形成する際の熱が印加されたとしても該第1 金属層が第
2 金属層中に拡散することは殆どなく、その結果、メタ
ライズ配線層を半田等のロウ材を介して外部電気回路に
強固、且つ確実に接続すること、またメタライズ配線層
に外部電気回路と接続される外部リード端子を強固に接
合させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配線基板の一実施例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・・・絶縁基体 2・・・・・多層配線膜 3・・・・・メタライズ配線層 4・・・・・第1金属層 5・・・・・第2金属層 6・・・・・絶縁膜 7・・・・・配線導体

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上面から下面にかけて導出されたメタライ
    ズ配線層を有する絶縁基体の上面に、薄膜形成技術より
    形成される配線導体と高分子材料から成る絶縁膜とを多
    層に、且つ配線導体の一部が前記メタライズ配線層と電
    気的に接続するようにして被着させて成る配線基板であ
    って、前記絶縁基体の下面に導出されたメタライズ配線
    層の外表面にリンを5乃至13重量%含有するニッケル
    ーリンから成る第1金属層と、金から成る第2金属層の
    2層構造を有する金属層を被着させたことを特徴とする
    配線基板。
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