JP3430524B2 - 金属薄膜積層セラミックス基板及びその製造方法 - Google Patents
金属薄膜積層セラミックス基板及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属薄膜積層セラミック
ス基板及びその製造方法に関し、より詳細には強固で再
現性の良い膜密着強度を有し、セラミックス基板上に薄
膜で微細回路配線が形成され、ＩＣパッケージ等に利用
される金属薄膜積層セラミックス基板及びその製造方法
に関する。
ス基板及びその製造方法に関し、より詳細には強固で再
現性の良い膜密着強度を有し、セラミックス基板上に薄
膜で微細回路配線が形成され、ＩＣパッケージ等に利用
される金属薄膜積層セラミックス基板及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスは優れた耐熱性、熱衝撃
性、高破壊強度を有する部材で、多種多様な面で使用さ
れている。半導体産業においてはＩＣパッケージとして
も利用されている。しかし、セラミックスが単独で半導
体産業等で利用されることは少なく、ある種の加工が施
されて使用される。例えばＩＣパッケージとして利用す
る場合であれば、セラミックス基板上に金属薄膜で微細
回路配線が形成され、リードフレームが接合される。し
たがってセラミックスを化学的に加工して利用すること
が多い。またセラミックスと金属とが強固に接合される
ことによって、セラミックスの機能を十分に発揮させる
ことができるものである。
性、高破壊強度を有する部材で、多種多様な面で使用さ
れている。半導体産業においてはＩＣパッケージとして
も利用されている。しかし、セラミックスが単独で半導
体産業等で利用されることは少なく、ある種の加工が施
されて使用される。例えばＩＣパッケージとして利用す
る場合であれば、セラミックス基板上に金属薄膜で微細
回路配線が形成され、リードフレームが接合される。し
たがってセラミックスを化学的に加工して利用すること
が多い。またセラミックスと金属とが強固に接合される
ことによって、セラミックスの機能を十分に発揮させる
ことができるものである。
【０００３】セラミックスと金属とを接合する場合、両
者を直接接合することは困難で、一旦セラミックスの表
面をある種の方法で金属化し、その後目的とする金属薄
膜体を接合する方法が従来は一般に採用されてきた。こ
の方法には、メタライズペーストをセラミックスの表面
にスクリーン印刷した後、還元性雰囲気中で加熱する高
融点金属法、化学的活性の高い金属をセラミックスの表
面にスパッタリングで物理蒸着させて真空容器内または
不活性ガス雰囲気中で加熱する活性金属法、または真空
中で金属を加熱し、その時発生する蒸気を付着させる物
理蒸着法などが使用されてきている。
者を直接接合することは困難で、一旦セラミックスの表
面をある種の方法で金属化し、その後目的とする金属薄
膜体を接合する方法が従来は一般に採用されてきた。こ
の方法には、メタライズペーストをセラミックスの表面
にスクリーン印刷した後、還元性雰囲気中で加熱する高
融点金属法、化学的活性の高い金属をセラミックスの表
面にスパッタリングで物理蒸着させて真空容器内または
不活性ガス雰囲気中で加熱する活性金属法、または真空
中で金属を加熱し、その時発生する蒸気を付着させる物
理蒸着法などが使用されてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＬＳＩ素子を３５μｍ
厚のＣｕの配線パターンが形成されたＴＡＢ（ Tape Au
tomated Bonding ) に実装した場合、ＬＳＩの引き剥し
試験においてＴＡＢにＣｕ切れが生じないことが必要で
あり、そのためには膜の密着強度を測るピール試験にお
いて、膜密着強度の値が２ｋｇ／ｍｍ2 以上であること
が必要であるといわれている。しかしながら、上述のよ
うに単に金属層をセラミックスの上に積層するのみで
は、金属層の付着性に十分な信頼性を得ることができな
い。このため従来の製造方法による金属薄膜積層セラミ
ックス基板においてはピール試験による膜密着強度の値
が２ｋｇ／ｍｍ2 以上にならないものがあり、再現性も
よくないという課題があった。
厚のＣｕの配線パターンが形成されたＴＡＢ（ Tape Au
tomated Bonding ) に実装した場合、ＬＳＩの引き剥し
試験においてＴＡＢにＣｕ切れが生じないことが必要で
あり、そのためには膜の密着強度を測るピール試験にお
いて、膜密着強度の値が２ｋｇ／ｍｍ2 以上であること
が必要であるといわれている。しかしながら、上述のよ
うに単に金属層をセラミックスの上に積層するのみで
は、金属層の付着性に十分な信頼性を得ることができな
い。このため従来の製造方法による金属薄膜積層セラミ
ックス基板においてはピール試験による膜密着強度の値
が２ｋｇ／ｍｍ2 以上にならないものがあり、再現性も
よくないという課題があった。
【０００５】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、ピール試験において２ｋｇ／ｍｍ2 以上の強
固で、再現性の良い膜密着強度を有する金属薄膜積層セ
ラミックス基板及びその製造方法を提供することを目的
としている。
のであり、ピール試験において２ｋｇ／ｍｍ2 以上の強
固で、再現性の良い膜密着強度を有する金属薄膜積層セ
ラミックス基板及びその製造方法を提供することを目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る金属薄膜積層セラミックス基板は、酸化
物系セラミックス基板上に金属薄膜が複数層積層された
金属薄膜積層セラミックス基板において、前記酸化物系
セラミックス基板と金属薄膜積層体との間に、前記酸化
物系セラミックス基板よりも大きな標準生成自由エネル
ギーを有する、膜密着強度を高めるための酸化物系絶縁
膜が介在させられていることを特徴とし、また本発明に
係る金属薄膜積層セラミックス基板の製造方法は、酸化
物系セラミックス基板上に酸化物系絶縁膜を蒸着法によ
り形成し、この後金属薄膜層を蒸着法により形成するこ
とを特徴としている。
に本発明に係る金属薄膜積層セラミックス基板は、酸化
物系セラミックス基板上に金属薄膜が複数層積層された
金属薄膜積層セラミックス基板において、前記酸化物系
セラミックス基板と金属薄膜積層体との間に、前記酸化
物系セラミックス基板よりも大きな標準生成自由エネル
ギーを有する、膜密着強度を高めるための酸化物系絶縁
膜が介在させられていることを特徴とし、また本発明に
係る金属薄膜積層セラミックス基板の製造方法は、酸化
物系セラミックス基板上に酸化物系絶縁膜を蒸着法によ
り形成し、この後金属薄膜層を蒸着法により形成するこ
とを特徴としている。
【０００７】
【作用】図４は酸化物の標準生成自由エネルギー（△
Ｇ）−温度曲線を示している。一般に△Ｇの値が小さい
酸化物が還元されて単体とは成り得ず、したがって、Ｘ
とＹという金属の酸化物ＸＯ、ＹＯがあり、この△Ｇの
値が、△ＧXO＞△ＧYOである場合、反応系の温度、圧力
及び濃度等の条件を変化させても、ＹＯが還元されてＹ
の単体となることはない。また△ＧXOと△ＧYOとの差が
十分大きくなければＸＯが還元されてＸの単体となるこ
ともなく、ＸとＹとＯとの化合物が形成されるという反
応はおこらない。したがって、たとえばＡｌ2 Ｏ3 から
なる酸化物系セラミックス基板上にＴｉを直接蒸着させ
た場合、△ＧTiO ＞△ＧAl2O3 （図４参照）であるの
で、Ａｌ2 Ｏ3 が還元されてＡｌとなることはなく、ま
た△ＧTiO と△ＧAl2O3 との差が小さいことからＡｌと
ＴｉとＯとの化合物は形成されない。
Ｇ）−温度曲線を示している。一般に△Ｇの値が小さい
酸化物が還元されて単体とは成り得ず、したがって、Ｘ
とＹという金属の酸化物ＸＯ、ＹＯがあり、この△Ｇの
値が、△ＧXO＞△ＧYOである場合、反応系の温度、圧力
及び濃度等の条件を変化させても、ＹＯが還元されてＹ
の単体となることはない。また△ＧXOと△ＧYOとの差が
十分大きくなければＸＯが還元されてＸの単体となるこ
ともなく、ＸとＹとＯとの化合物が形成されるという反
応はおこらない。したがって、たとえばＡｌ2 Ｏ3 から
なる酸化物系セラミックス基板上にＴｉを直接蒸着させ
た場合、△ＧTiO ＞△ＧAl2O3 （図４参照）であるの
で、Ａｌ2 Ｏ3 が還元されてＡｌとなることはなく、ま
た△ＧTiO と△ＧAl2O3 との差が小さいことからＡｌと
ＴｉとＯとの化合物は形成されない。
【０００８】ところが、上記の金属薄膜積層セラミック
ス基板の製造方法において、Ａｌ2Ｏ3 からなるセラミ
ックス基板とＴｉからなる第１金属薄膜層との間にＳｉ
Ｏ2膜を介在させると、△ＧSiO2＞△ＧTiO ＞△ＧAl2O3
（図４参照）であり、しかも△ＧSiO2と△ＧTiO との
差は十分大きく、△ＧSiO2と△ＧAl2O3 との差も十分大
きい。このためＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 との間ではＳｉＯ
2 が還元されてＳｉとなり、ＳｉとＡｌとＯとの化合物
が形成され、またＳｉＯ2 とＴｉとの間でもＳｉＯ2 が
還元されてＳｉとなり、ＳｉとＴｉとＯとの化合物が形
成される。これらの金属間化合物を有する酸化物系絶縁
膜が金属薄膜積層体を強固にセラミックス基板上に付着
させることとなる。この場合に蒸着させるＳｉＯ2 膜の
膜厚を０．１μｍ以上にすると薄膜構成が厚くなるため
好ましくなく、また金属間化合物が形成されて高い膜密
着強度を有するために必要とされる最低膜厚は０．０１
μｍ程度であり、ＳｉＯ2 膜の膜厚は０．０１μｍ〜
０．１μｍの範囲に設定するのが望ましい。
ス基板の製造方法において、Ａｌ2Ｏ3 からなるセラミ
ックス基板とＴｉからなる第１金属薄膜層との間にＳｉ
Ｏ2膜を介在させると、△ＧSiO2＞△ＧTiO ＞△ＧAl2O3
（図４参照）であり、しかも△ＧSiO2と△ＧTiO との
差は十分大きく、△ＧSiO2と△ＧAl2O3 との差も十分大
きい。このためＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 との間ではＳｉＯ
2 が還元されてＳｉとなり、ＳｉとＡｌとＯとの化合物
が形成され、またＳｉＯ2 とＴｉとの間でもＳｉＯ2 が
還元されてＳｉとなり、ＳｉとＴｉとＯとの化合物が形
成される。これらの金属間化合物を有する酸化物系絶縁
膜が金属薄膜積層体を強固にセラミックス基板上に付着
させることとなる。この場合に蒸着させるＳｉＯ2 膜の
膜厚を０．１μｍ以上にすると薄膜構成が厚くなるため
好ましくなく、また金属間化合物が形成されて高い膜密
着強度を有するために必要とされる最低膜厚は０．０１
μｍ程度であり、ＳｉＯ2 膜の膜厚は０．０１μｍ〜
０．１μｍの範囲に設定するのが望ましい。
【０００９】上記したように本発明に係る金属薄膜積層
セラミックス基板によれば、酸化物系セラミックス基板
上に金属薄膜が複数層積層された金属薄膜積層セラミッ
クス基板において、前記酸化物系セラミックス基板と金
属薄膜積層体との間に、前記酸化物系セラミックス基板
よりも大きな標準生成自由エネルギーを有する、膜密着
強度を高めるための酸化物系絶縁膜が介在させられてい
るので、強固で再現性の良い膜密着強度を有する前記金
属薄膜積層体を形成することが可能となる。
セラミックス基板によれば、酸化物系セラミックス基板
上に金属薄膜が複数層積層された金属薄膜積層セラミッ
クス基板において、前記酸化物系セラミックス基板と金
属薄膜積層体との間に、前記酸化物系セラミックス基板
よりも大きな標準生成自由エネルギーを有する、膜密着
強度を高めるための酸化物系絶縁膜が介在させられてい
るので、強固で再現性の良い膜密着強度を有する前記金
属薄膜積層体を形成することが可能となる。
【００１０】また本発明に係る金属薄膜積層セラミック
ス基板の製造方法によれば、酸化物系セラミックス基板
上に酸化物系絶縁膜を蒸着法により形成し、この後金属
薄膜層を蒸着法により形成するので、強固で再現性の良
い膜密着強度を有し、酸化物系セラミックス基板上に薄
膜の微細回路配線を有するＩＣパッケージ等に利用され
る金属薄膜積層セラミックス基板が容易に、確実に製造
されることとなる。
ス基板の製造方法によれば、酸化物系セラミックス基板
上に酸化物系絶縁膜を蒸着法により形成し、この後金属
薄膜層を蒸着法により形成するので、強固で再現性の良
い膜密着強度を有し、酸化物系セラミックス基板上に薄
膜の微細回路配線を有するＩＣパッケージ等に利用され
る金属薄膜積層セラミックス基板が容易に、確実に製造
されることとなる。
【００１１】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係る金属薄膜積層
セラミックス基板及びその製造方法の実施例を図面に基
づいて説明する。 ［実施例１］図１は実施例１における金属薄膜積層セラ
ミックス基板の構造を示す模式的断面図である。図中１
１は金属薄膜積層セラミックス基板を示しており、Ａｌ
2 Ｏ3 からなるセラミックス基板１２の表面に酸化物系
絶縁膜であるＳｉＯ2 膜１３が形成され、このＳｉＯ2
膜１３の上にＴｉからなる第１金属薄膜層１４、この第
１金属薄膜層１４の上にＮｉからなる第２金属薄膜層１
５、第２金属薄膜層１５の上にＡｕからなる第３金属薄
膜層１６、第３金属薄膜層１６の上にさらに第３金属薄
膜層１６と同種の金属からなるメッキ膜層１７が積層さ
れ、これら第１金属薄膜層１４、第２金属薄膜層１５、
第３金属薄膜層１６及びメッキ膜層１７により金属薄膜
積層体１８が形成され、これら金属薄膜積層体１８とＳ
ｉＯ2 膜１３とセラミックス基板１２とにより金属薄膜
積層セラミックス基板１１は構成されている。
セラミックス基板及びその製造方法の実施例を図面に基
づいて説明する。 ［実施例１］図１は実施例１における金属薄膜積層セラ
ミックス基板の構造を示す模式的断面図である。図中１
１は金属薄膜積層セラミックス基板を示しており、Ａｌ
2 Ｏ3 からなるセラミックス基板１２の表面に酸化物系
絶縁膜であるＳｉＯ2 膜１３が形成され、このＳｉＯ2
膜１３の上にＴｉからなる第１金属薄膜層１４、この第
１金属薄膜層１４の上にＮｉからなる第２金属薄膜層１
５、第２金属薄膜層１５の上にＡｕからなる第３金属薄
膜層１６、第３金属薄膜層１６の上にさらに第３金属薄
膜層１６と同種の金属からなるメッキ膜層１７が積層さ
れ、これら第１金属薄膜層１４、第２金属薄膜層１５、
第３金属薄膜層１６及びメッキ膜層１７により金属薄膜
積層体１８が形成され、これら金属薄膜積層体１８とＳ
ｉＯ2 膜１３とセラミックス基板１２とにより金属薄膜
積層セラミックス基板１１は構成されている。
【００１２】次に、金属薄膜積層セラミックス基板１１
の製造方法を説明する。まず、Ａｌ2 Ｏ3 からなるセラ
ミックス基板１２の表面に化学蒸着法または物理蒸着法
によってＳｉＯ2 膜１３を０．０５μｍ形成し、ＳｉＯ
2 膜１３の上に化学蒸着法または物理蒸着法により、化
学的活性度が高くＳｉＯ2 と反応しやすいＴｉを用いて
第１金属薄膜層１４を０．１μｍ形成する。このときＳ
ｉＯ2 膜１３は下層のＡｌ2 Ｏ3 からなるセラミックス
基板１２と上層のＴｉからなる第１金属薄膜層１４とそ
れぞれ反応して金属間化合物を作る。第１金属薄膜層１
４上に化学蒸着法または物理蒸着法により、第１金属薄
膜層１４が第３金属薄膜層１６ににじみださないように
するため、バリアーとなるＮｉを用いて第２金属薄膜層
１５を０．２μｍ形成し、この第２金属薄膜層１５の上
に化学蒸着法または物理蒸着法により、導通抵抗の良い
Ａｕを用いて第３金属薄膜層１６を０．２μｍ形成す
る。この後、導通効果を上げ、多目的に利用できるよう
にするためのメッキ膜層１７を化学メッキ法によって第
３金属薄膜層１６と同種の金属を用いて３〜４μｍ形成
する。
の製造方法を説明する。まず、Ａｌ2 Ｏ3 からなるセラ
ミックス基板１２の表面に化学蒸着法または物理蒸着法
によってＳｉＯ2 膜１３を０．０５μｍ形成し、ＳｉＯ
2 膜１３の上に化学蒸着法または物理蒸着法により、化
学的活性度が高くＳｉＯ2 と反応しやすいＴｉを用いて
第１金属薄膜層１４を０．１μｍ形成する。このときＳ
ｉＯ2 膜１３は下層のＡｌ2 Ｏ3 からなるセラミックス
基板１２と上層のＴｉからなる第１金属薄膜層１４とそ
れぞれ反応して金属間化合物を作る。第１金属薄膜層１
４上に化学蒸着法または物理蒸着法により、第１金属薄
膜層１４が第３金属薄膜層１６ににじみださないように
するため、バリアーとなるＮｉを用いて第２金属薄膜層
１５を０．２μｍ形成し、この第２金属薄膜層１５の上
に化学蒸着法または物理蒸着法により、導通抵抗の良い
Ａｕを用いて第３金属薄膜層１６を０．２μｍ形成す
る。この後、導通効果を上げ、多目的に利用できるよう
にするためのメッキ膜層１７を化学メッキ法によって第
３金属薄膜層１６と同種の金属を用いて３〜４μｍ形成
する。
【００１３】ここでＳｉＯ2 膜１３の厚さは０．０１〜
０．１μｍ、第１金属薄膜層１４の厚さは０．１〜０．
２μｍ、第２金属薄膜層１５の厚さは０．１〜０．３μ
ｍ、第３金属薄膜層１６の厚さは０．１〜１．０μｍ、
メッキ膜層１７の厚さは３〜４μｍに設定するのが望ま
しい。第１金属薄膜層１４からメッキ膜層１７までの膜
厚については、微細回路配線を形成し、ＩＣパッケージ
に使用することを目的とした場合に望ましい値を示した
が、目的により任意の値に変化させて対応することがで
きる。
０．１μｍ、第１金属薄膜層１４の厚さは０．１〜０．
２μｍ、第２金属薄膜層１５の厚さは０．１〜０．３μ
ｍ、第３金属薄膜層１６の厚さは０．１〜１．０μｍ、
メッキ膜層１７の厚さは３〜４μｍに設定するのが望ま
しい。第１金属薄膜層１４からメッキ膜層１７までの膜
厚については、微細回路配線を形成し、ＩＣパッケージ
に使用することを目的とした場合に望ましい値を示した
が、目的により任意の値に変化させて対応することがで
きる。
【００１４】セラミックス基板１２としては酸化物系セ
ラミックス、本実施例ではＡｌ2 Ｏ3 を用い、第１金属
薄膜層１４にはＴｉ、Ｚｒなどの周期表第４Ａ族から選
んだ少なくとも１種類以上の元素を用いることができる
他、Ｃｒを用いても良い。第２金属薄膜層１５にはＭ
ｏ、Ｃｒなどの周期表第６Ａ族から選んだ少なくとも１
種類以上の元素あるいはＮｉを用いることができるが、
第１金属薄膜層１４にＣｒを用いた場合にはＣｒを用い
ることはできない。第３金属薄膜層１６にはＣｕ、Ａ
ｇ、Ａｕなどの周期表第１Ｂ族から選んだ少なくとも１
種類以上の元素を用いることができる。このように第１
金属薄膜層１４から第３金属薄膜層１６までの接する各
層には違う種類の金属を用いる。
ラミックス、本実施例ではＡｌ2 Ｏ3 を用い、第１金属
薄膜層１４にはＴｉ、Ｚｒなどの周期表第４Ａ族から選
んだ少なくとも１種類以上の元素を用いることができる
他、Ｃｒを用いても良い。第２金属薄膜層１５にはＭ
ｏ、Ｃｒなどの周期表第６Ａ族から選んだ少なくとも１
種類以上の元素あるいはＮｉを用いることができるが、
第１金属薄膜層１４にＣｒを用いた場合にはＣｒを用い
ることはできない。第３金属薄膜層１６にはＣｕ、Ａ
ｇ、Ａｕなどの周期表第１Ｂ族から選んだ少なくとも１
種類以上の元素を用いることができる。このように第１
金属薄膜層１４から第３金属薄膜層１６までの接する各
層には違う種類の金属を用いる。
【００１５】物理蒸着法には一般的な公知の方法を用い
ることができ、たとえば真空蒸着法、イオンビーム蒸着
法あるいはスパッタリング法等が挙げられ、これらは材
質及び膜厚を自由に選定できるという特徴を有してい
る。また、最上層形成のための化学メッキ法にも一般的
な公知の方法を用いることができ、例えば電解メッキ
法、無電解メッキ法等が挙げられる。
ることができ、たとえば真空蒸着法、イオンビーム蒸着
法あるいはスパッタリング法等が挙げられ、これらは材
質及び膜厚を自由に選定できるという特徴を有してい
る。また、最上層形成のための化学メッキ法にも一般的
な公知の方法を用いることができ、例えば電解メッキ
法、無電解メッキ法等が挙げられる。
【００１６】下記の表１、２及び３は上記実施例１及
び、上記実施例１における金属薄膜積層体１８を構成す
る金属の種類を変えて作製した別の実施例に係る金属薄
膜積層セラミックス基板と、これら各実施例におけるＳ
ｉＯ2 膜を介在させない比較例に係る金属薄膜積層セラ
ミックス基板における膜密着強度の測定結果を示してい
る。該膜密着強度の測定結果はピール試験を行なう通常
の場合と、＋１５０℃／−６０℃の熱サイクルを各３０
分、昇温降温速度１０℃／分で２００サイクル行なった
後４２アロイピン２１またはＮｉリード線２２を接合し
てピール試験を行なった（表では熱サイクル後と示す）
場合とを示している。
び、上記実施例１における金属薄膜積層体１８を構成す
る金属の種類を変えて作製した別の実施例に係る金属薄
膜積層セラミックス基板と、これら各実施例におけるＳ
ｉＯ2 膜を介在させない比較例に係る金属薄膜積層セラ
ミックス基板における膜密着強度の測定結果を示してい
る。該膜密着強度の測定結果はピール試験を行なう通常
の場合と、＋１５０℃／−６０℃の熱サイクルを各３０
分、昇温降温速度１０℃／分で２００サイクル行なった
後４２アロイピン２１またはＮｉリード線２２を接合し
てピール試験を行なった（表では熱サイクル後と示す）
場合とを示している。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】表１に示した実施例及び比較例のものでは
第３金属薄膜層１６とメッキ膜層１７とにＡｕを用いて
おり、この場合のピール試験による膜密着強度測定方法
１は図２に示すように実施した。まず、金属薄膜積層セ
ラミックス基板１１上の端部に４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金
（ピン幅１００μｍ、ピン厚み１５０μｍ）にＡｕの４
〜５μｍ厚のメッキを施したピン（以下４２アロイピン
２１と称する）をのせ、金属薄膜積層セラミックス基板
１１を３００〜３３０℃に加熱し、５００℃前後に加熱
されたツールで、加圧力１５００ｇｆ／ピン程度で熱圧
着させ、両者を接合する。これはＡｕとＡｕとの固相拡
散と、Ａｕの再結晶を利用した接合方法である。次に、
金属薄膜積層セラミックス基板１１の４２アロイピン２
１接合側端部及び４２アロイピン２１の一端部を固定
し、４２アロイピン２１の接合側端部近傍を毎分１０ｍ
ｍの速度で上方に引っ張り、１本毎に垂直に破断してゆ
き、破断したときの強度を膜密着強度とした。また、表
２に示した実施例及び比較例のものでは第３金属薄膜層
１６とメッキ膜層１７とにＡｇを、表３に示した実施例
及び比較例のものではＣｕを用いており、表２と表３の
場合のピール試験による膜密着強度測定方法２は図３に
示すように実施した。まず、金属薄膜積層セラミックス
基板１１上に直径約１ｍｍのＮｉリード線２２をハンダ
付けし、次にピン１本毎に毎分１０ｍｍの速度で垂直方
向に引っ張って破断し、破断したときの強度を膜密着強
度とした。
第３金属薄膜層１６とメッキ膜層１７とにＡｕを用いて
おり、この場合のピール試験による膜密着強度測定方法
１は図２に示すように実施した。まず、金属薄膜積層セ
ラミックス基板１１上の端部に４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金
（ピン幅１００μｍ、ピン厚み１５０μｍ）にＡｕの４
〜５μｍ厚のメッキを施したピン（以下４２アロイピン
２１と称する）をのせ、金属薄膜積層セラミックス基板
１１を３００〜３３０℃に加熱し、５００℃前後に加熱
されたツールで、加圧力１５００ｇｆ／ピン程度で熱圧
着させ、両者を接合する。これはＡｕとＡｕとの固相拡
散と、Ａｕの再結晶を利用した接合方法である。次に、
金属薄膜積層セラミックス基板１１の４２アロイピン２
１接合側端部及び４２アロイピン２１の一端部を固定
し、４２アロイピン２１の接合側端部近傍を毎分１０ｍ
ｍの速度で上方に引っ張り、１本毎に垂直に破断してゆ
き、破断したときの強度を膜密着強度とした。また、表
２に示した実施例及び比較例のものでは第３金属薄膜層
１６とメッキ膜層１７とにＡｇを、表３に示した実施例
及び比較例のものではＣｕを用いており、表２と表３の
場合のピール試験による膜密着強度測定方法２は図３に
示すように実施した。まず、金属薄膜積層セラミックス
基板１１上に直径約１ｍｍのＮｉリード線２２をハンダ
付けし、次にピン１本毎に毎分１０ｍｍの速度で垂直方
向に引っ張って破断し、破断したときの強度を膜密着強
度とした。
【００２１】また、セラミックス基板１２とＳｉＯ2 膜
１３との間、及びＳｉＯ2 膜１３と第１金属薄膜層１４
との間において金属間化合物が形成されていることを界
面のＸ線分析により確認した。
１３との間、及びＳｉＯ2 膜１３と第１金属薄膜層１４
との間において金属間化合物が形成されていることを界
面のＸ線分析により確認した。
【００２２】表１、２及び３から明らかなように、比較
例１〜１８のものでは通常の膜密着強度が２ｋｇ／ｍｍ
2 以上の値を示しても、熱衝撃信頼性試験後に膜密着強
度を測定すると強度が劣化し、２ｋｇ／ｍｍ2 以上の値
を得られなくなるものがあることが認められた。他方、
実施例１〜１８のものでは熱衝撃信頼性試験後も安定し
た強度を示し、薄膜金属間で多少の化学反応が進行した
ために強度が低下したと考えられる場合でも、膜密着強
度は目的の２ｋｇ／ｍｍ2 以上の値を得ることができ
た。
例１〜１８のものでは通常の膜密着強度が２ｋｇ／ｍｍ
2 以上の値を示しても、熱衝撃信頼性試験後に膜密着強
度を測定すると強度が劣化し、２ｋｇ／ｍｍ2 以上の値
を得られなくなるものがあることが認められた。他方、
実施例１〜１８のものでは熱衝撃信頼性試験後も安定し
た強度を示し、薄膜金属間で多少の化学反応が進行した
ために強度が低下したと考えられる場合でも、膜密着強
度は目的の２ｋｇ／ｍｍ2 以上の値を得ることができ
た。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る金属薄
膜積層セラミックス基板にあっては、酸化物系セラミッ
クス基板上に金属薄膜が複数層積層された金属薄膜積層
セラミックス基板において、前記酸化物系セラミックス
基板と金属薄膜積層体との間に、前記酸化物系セラミッ
クス基板よりも大きな標準生成自由エネルギーを有す
る、膜密着強度を高めるための酸化物系絶縁膜が介在さ
せられているので、強固で再現性の良い膜密着強度を有
する前記金属薄膜積層体を形成することができる。
膜積層セラミックス基板にあっては、酸化物系セラミッ
クス基板上に金属薄膜が複数層積層された金属薄膜積層
セラミックス基板において、前記酸化物系セラミックス
基板と金属薄膜積層体との間に、前記酸化物系セラミッ
クス基板よりも大きな標準生成自由エネルギーを有す
る、膜密着強度を高めるための酸化物系絶縁膜が介在さ
せられているので、強固で再現性の良い膜密着強度を有
する前記金属薄膜積層体を形成することができる。
【００２４】また本発明に係る金属薄膜積層セラミック
ス基板の製造方法にあっては、酸化物系セラミックス基
板上に酸化物系絶縁膜を蒸着法により形成し、この後金
属薄膜層を蒸着法により形成するので、強固で再現性の
良い膜密着強度を有し、酸化物系セラミックス基板上に
薄膜の微細回路配線を有するＩＣパッケージ等に利用で
きる金属薄膜積層セラミックス基板を容易に、確実に製
造することができる。
ス基板の製造方法にあっては、酸化物系セラミックス基
板上に酸化物系絶縁膜を蒸着法により形成し、この後金
属薄膜層を蒸着法により形成するので、強固で再現性の
良い膜密着強度を有し、酸化物系セラミックス基板上に
薄膜の微細回路配線を有するＩＣパッケージ等に利用で
きる金属薄膜積層セラミックス基板を容易に、確実に製
造することができる。
【図１】本発明に係る金属薄膜積層セラミックス基板の
実施例１を示した模式的断面図である。
実施例１を示した模式的断面図である。
【図２】ピール試験による膜密着強度測定方法１を示し
た部分斜視図である。
た部分斜視図である。
【図３】ピール試験による膜密着強度測定方法２を示し
た斜視図である。
た斜視図である。
【図４】酸化物の標準生成自由エネルギー温度曲線を示
したグラフである。
したグラフである。
１１ 金属薄膜積層セラミックス基板
１２ セラミックス基板
１３ ＳｉＯ2 膜（酸化物系絶縁膜）
１８ 金属薄膜積層体
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05K 3/46
H01L 23/14
H05K 3/38
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化物系セラミックス基板上に金属薄膜
が複数層積層された金属薄膜積層セラミックス基板にお
いて、前記酸化物系セラミックス基板と金属薄膜積層体
との間に、前記酸化物系セラミックス基板よりも大きな
標準生成自由エネルギーを有する、膜密着強度を高める
ための酸化物系絶縁膜が介在させられていることを特徴
とする金属薄膜積層セラミックス基板。 - 【請求項２】 酸化物系セラミックス基板上に酸化物系
絶縁膜を蒸着法により形成し、この後金属薄膜層を蒸着
法により形成することを特徴とする請求項１記載の金属
薄膜積層セラミックス基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27999592A JP3430524B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 金属薄膜積層セラミックス基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27999592A JP3430524B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 金属薄膜積層セラミックス基板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132662A JPH06132662A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3430524B2 true JP3430524B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=17618845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27999592A Expired - Fee Related JP3430524B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 金属薄膜積層セラミックス基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3430524B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8003513B2 (en) | 2002-09-27 | 2011-08-23 | Medtronic Minimed, Inc. | Multilayer circuit devices and manufacturing methods using electroplated sacrificial structures |
| US20040061232A1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-01 | Medtronic Minimed, Inc. | Multilayer substrate |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP27999592A patent/JP3430524B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06132662A (ja) | 1994-05-13 |
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