JPH03280491A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は混成集積回路装置等に使用される回路基板に関
し、より詳細には内部にタングステン（Ｗ）、モリブデ
ン（ＭＯ）、マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属から成る
配ｗＡ導体を、外表面に銅（Ｃｕ）から成る回路導体を
有する回路基板の改良に関するものである。

（従来技術及びその課題） 従来、半導体素子等の能動部品や抵抗器、コンデンサ等
の受動部品を多数搭載し、所定の電子回路を構成するよ
うに成した混成集積回路装置は、通常、内部にタングス
テン（−）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等
の高融点金属から成る配線導体を埋設した絶縁基体の外
表面に銅（Ｃｕ）から成る回路導体をその一部が前記配
線導体と接触するようにして被着させた構造の回路基板
を準備し、次に前記回路基板の表面に半導体素子やコン
デンサ、抵抗器等を搭載取着するとともに該半導体素子
等の電極を前記回路導体に接続することによって混成集
積回路装置となる。

かかる従来の混成集積回路装置等に使用される回路基板
は一般にセラミックスの積層技術及びスクリーン印刷等
の厚膜技術を採用することによって製作されており、具
体的には以下の方法によって製作される。

即ち、 ■まず、アルミナ（Ａｌｔ（ｈ）等の電気絶縁性に優れ
たセラミックス原料粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合し
て複数枚のセラミック生シートを得るとともに該各セラ
ミック生シートの上下面にタングステン（Ｗ）、モリブ
デン（ＭＯ）、マンガン（Ｍｎ）　等の高融点金属粉末
から成る導電ペーストを従来周知のスクリーン印刷等の
厚膜手法を採用することによって所定パターンに印刷塗
布する。

■次に前記各セラミック生シートを積層し、積層体を得
るとともにこれを約１５００℃の温度で焼成し、内部及
び表面にタングステン（−）、モリブデン（ＭＯ）、マ
ンガン（Ｍｎ）等の高融点金属から成る配線導体を有す
る絶縁基体を得る。

■そして最後に前記絶縁基体の外表面に、銅（Ｃｕ）粉
末にガラス粉末及び有機溶剤、溶媒を添加混合して得た
銅ペーストを従来周知のスクリーン印刷法によりその一
部が前記配線導体と接触するようにして塗布させるとと
もにこれを中性雰囲気（窒素雰囲気）中、約８００℃の
温度で焼成し、銅（Ｃｕ）粉末を絶縁基体及び配線導体
上に焼付け、被着させることによって製品としての回路
基板となる。

しかし乍ら、この従来の回路基板は配線導体を形成する
タングステン（−）、モリブデン（Ｍｏ）等と回路導体
を形成する銅（Ｃｕ）との濡れ性（反応性）が悪いこと
から配線導体の一部に回路導体を被着形成させたとして
も両者の密着性は悪く、その結果、配線導体と回路導体
との間の電気的導通が極めて悪いものとなる欠点を有し
ていた。

そこで上記欠点に鑑み、配線導体の外表面で回路導体が
接触する部位に、配線導体を形成するタングステン（−
）、モリブデン（ＭＯ）と回路導体を形成する銅（Ｃｕ
）のいずれとも濡れ性（反応性）が良いニッケル（Ｎｉ
）やコバル）　（Ｃｏ）等から成る被覆層を被着させて
おき、これによって配線導体と回路導体との密着性を向
上させるようになした回路基板が提案されている（特開
昭５８−３０１９４号参照）。

しかし乍ら、この回路基板は回路導体を配線導体上に被
覆層を間に挟んで焼付は被着させる際、回路導体を形成
する１ｉ４（Ｃｕ）と被覆層を形成するニッケル（Ｎｉ
）、コバル）　（Ｃｏ）等との間に相互拡散が起こり、
回路導体の銅（Ｃｕ）の一部が濡れ性（反応性）の悪い
タングステン（−）、モリブデン（ＭＯ）等から成る配
線導体に直接接触して配線導体と回路導体との密着性が
劣化してしまい、更には回路導体と配線導体に温度サイ
クル等の熱ストレスが印加されると両者間に両者の熱膨
張係数の相違に起因した剥離が発生し、その結果、回路
導体と配線導体との間の電気的導通が大きく劣化してし
まうという欠点を有していた。

（発明の目的） 本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は
タングステン（Ｗ）　、モリフ゛デン（Ｍｏ）、マンガ
ン（Ｍｎ）の少なくとも１種から成る配線導体と銅（Ｃ
ｕ）から成る回路導体との密着性を大幅に向上させると
ともに両者間の電気的導通を良好なものとして混成集積
回路装置等に好適に使用し得る回路基板を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明はタングステン、モリブデン、マンガンの少なく
とも１種から成る配線導体を設けた絶縁基体の外表面に
銅から成る回路導体をその一部が前記配線導体と接触す
るようにして被着させた回路基板において、前記配線導
体と回路導体との接触部に、ニッケル、コバルトの少な
くとも１種とタングステン、モリブデンの少なくとも１
種とホウ素との合金を主成分とする中間金属層を介在さ
せたことを特徴とするものである。

（実施例） 次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の回路基板を説明するための一部拡大断
面図であり、１は電気絶縁性の材料から成る絶縁基体で
ある。

前記絶縁基体１は、例えばアルミナセラミックス等の電
気絶縁材料から成り、アルミナ（Ａｌ□０．）、シリカ
（ＳｉＯｚ）、マグネシア（ＭｇＯ）　、カルシア（Ｃ
ａｂ）等のセラミック原料粉末に有機溶剤、溶媒を添加
混合して泥漿状となすと共に、これをドクターブレード
法を採用することによってセラミック生シートを得、し
かる後、前記セラミック生シートに適当な穴あけ加工を
施すとともに複数枚積層し、還元雰囲気中、約１５００
°Ｃの温度で焼成することによって製作される。

また前記絶縁基体１にはその内部から上面に導出する配
線導体２が設けてあり、該配線導体２はタングステン（
−）、モリブデン（Ｍｏ）　、マンガン（Ｍｎ）の少な
くとも１種より形成されている。

前記配線導体２はタングステン（−）、モリブデ７　（
Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）の粉末に有機溶剤、溶媒を添
加混合して導体ペーストを作り、該導体ペーストを前記
セラミック生シートの上下面にスクリーン印刷等により
所定のパターンに印刷塗布させておくことによって絶縁
基体１の内部及び表面に被着形成される。

前記配線導体２はその露出外表面で後述する回路配線４
が被着される部位に、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃ
ｏ）の少なくとも１種とタングステン（−）、モリブデ
ン（Ｍｏ）の少なくとも１種とホウ素との合金を主成分
とする金属から成る中間金属層３が被着形成されており
、該中間金属層３は配線導体２の露出外表面に電解メツ
キ法、無電解メツキ法等により被着形成される。

前記中間金属層３はこれを構成する金属、即ちニッケル
（Ｎｉ）、コバルト（ＣＯ）の少なくとも１種とタング
ステン（Ｗ）　、モリブデン（ＭＯ）の少な（とも１種
とホウ素との合金が配線導体２と回路導体４の両方に濡
れ性（反応性）が良く、配線導体２上に回路配線４を被
着させた場合、両者は完全に密着して両者間の電気的導
通を極めて優れたものと為す。

また前記中間金属層３を構成する金属は銅（Ｃｕ）と相
互拡散し難い金属であり、そのため配線導体２上に中間
金属層３を間に挟んで回路導体４を被着させたとしても
回路導体４の銅（Ｃｕ）の一部が配線導体２に直接接触
することは一切なく、これによっても配線導体２と回路
導体４との密着性をより完全なものとし、両者の電気的
導通を極めて良好と為すこともできる。

尚、前記中間金属層３はタングステン側）、モＩＪ　フ
デン（Ｍｏ）の合計重量がニッケル（Ｎｉ）、コバルト
（ｃｏ）の合計重量１００に対し２．０χ未満となると
銅（Ｃｕ）の拡散の抑止効果が弱まり、回路導体を構成
する銅（Ｃｕ）の一部が中間金属層３内を拡散して配線
導体２に直接接触し配線導体２と回路導体４との密着性
を劣化させる傾向にあり、またタングステン（−）、モ
リブデン（Ｍｏ）の合計重量がニッケル（Ｎｉ）、コバ
ルト（Ｃｏ）の合計重量１００に対し５０．０２を越え
ると中間金属層３と回路導体４との濡れ性（反応性）が
悪くなり、回路導体４を配線導体２に密着性良く被着さ
せることができなくなる傾向にあることから中間金属層
３はタングステン（−）、モリブデン（Ｍｏ）　　の合
計重量をニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）の合計重
量１００に対し２．０乃至５０．０χの範囲としておく
ことが望ましい。

また前記中間金属層３に含有されるホウ素（Ｂ）は中間
金属層３表面に酸化膜が形成されるのを抑制し、中間金
属層３と回路導体４との密着性を良好とする作用を為し
、その含有量が０．１重量％未満では前記性質が有効に
作用せず、また３、０重量％を越えると中間金属層３が
硬く、脆くなり、温度サイクル等の熱ストレスが印加さ
れるとクラックを発生して配線導体２と回路導体４との
電気的導通が悪くなる傾向にある。従って、中間金属層
３に含有させるホウ素（Ｂ）はその含有量を０．１乃至
３．０重量％の範囲としておくことが望ましい。

更に、前記中間金属層３はその厚みが０．１μｍ未満で
あると回路導体４を形成する銅（Ｃｕ）の拡散を完全に
防止することができず、回路導体４の一部が中間金属層
３内を拡散し、配線導体２に直接接触して配線導体２と
回路導体４の密着性が劣化する傾向にあり、また１０．
０μｍを越えると中間金属層３に内部応力によるクラッ
クが発生し、回路導体４の一部が中間金属層３のクラン
クを介して配線導体２に直接接触し、配線導体２と回路
導体４との密着性が劣化する傾向にあることから中間金
属層３の厚みは０．１乃至１０．０μｍの範囲としてお
くことが好ましい。

前記配′Ｉａ導体２の外表面に被着さセた中間金属層３
の上面を含む絶縁基体１表面には更に銅（Ｃｕ）から成
る回路導体４が被着されており、該回路導体４には半導
体素子等の能動部品や抵抗器、コンデンサ等の受動部品
の各電極が接続される。

前記回路導体４は銅（Ｃｕ）の粉末にガラス粉末及び有
機溶剤、溶媒を添加混合して銅ペーストを作り、該銅ペ
ーストをその一部が配線導体２に被着させた中間金属層
３と接触するようにして絶縁基体１の外表面に印刷塗布
し、しかる後、これを中性雰囲気中、約８００℃の温度
で焼成することによって絶縁基体１の外表面に被着され
る。

尚、この場合、配線導体２の外表面には回路導体４が拡
散し難く、回路導体４と濡れ性（反応性）の良い金属か
ら成る中間金属層３が配されていることから配線導体２
に回路導体４を密着性良く、且つ両者の電気的導通を良
好として被着させることが可能となる。

かくしてこの回路基板はその表面に半導体素子や抵抗器
、コンデンサ等が搭載取着され、該半導体素子等の各電
極が回路導体に接続されることによって混成集積回路装
置となる。

（実験例） 次に本発明の作用効果を以下に述べる実験例に基づき説
明する。

まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするセラミッ
ク生シートの上面にタングステン（−）、モリブデン（
Ｍｏ）の粉末から成る導体ペーストを印刷塗布し、幅１
．Ｏｍｍ　、長さ１０．０ｍｍのパターンを一対、その
先端の間隔を５．０ｍｍとして２０対被着さセ、しかる
後、これを還元雰囲気中、約１５００℃の温度で焼成し
、アルミナ質焼結体から成る絶縁基体に第１表に示す材
質から成る配線導体を形成する。

次に前記配線導体の表面に第１表に示す組成、厚みの中
間金属層を電解メツキ法もしくは無電解メツキ法により
被着させる。

そして次に前記一対の配線導体間に銅（Ｃｕ）ペースト
を厚み約３０μｍに印刷するとともにこれを中性雰囲気
中、８００℃の温度で焼成し回路導体を形成する。

尚、銅（Ｃｕ）ペーストの配線導体への接触は配線導体
の先端１　、０ｗｍに銅（Ｃｕ）ペーストが接触するよ
うにした。

そして最後に前記一対の配線導体間に初期電気抵抗値及
び−６５〜＋１５０℃の温度サイクルテストを１００サ
イクル実施した後の電気抵抗値を測定し、その変化率（
増加率）を求めるとともに平均値を算出し、平均増加率
の大きさを配ｍ導体と回路導体の電気的導通の評価とし
た。

尚、試料番号２９及び３０は本発明品と比較するための
比較試料であり、配線導体の表面にニッケル（Ｎｉ）も
しくはコバルト（Ｃｏ）の層を被着させたものである。

上記の結果を第１表に示す。

（以下、余白） 上記実験結果から判るように従来の配線導体の表面にニ
ッケル（Ｎｉ）もしくはコハル）　（Ｃｏ）の層を被着
させたものは電気抵抗の増加率が８１．０％以上と大き
く、回路導体を被着させる際、回路導体を構成する銅（
Ｃｕ）と配線導体の表面に被着させたニッケル（Ｎｉ）
もしくはコハル）　（Ｃｏ）との間に相互拡散がおこり
、配線導体と回路導体との間の密着性が劣化するととも
に両者間の電気的導通が悪いものに成っているのに対し
、本発明の配線導体と回路導体との間に、ニッケル（Ｎ
ｉ）、コバルト（Ｃｏ）の少なくとも１種とタングステ
ン（−）、モリブデン（Ｍｏ）の少なくとも種とホウ素
との合金を主成分とする金属を介在させたものは電気抵
抗の増加率が１２．５％以下と小さく、配線導体と回路
導体とが密着し、且つ両者の電気的導通が極めて優れた
ものとなっていることが判る。

（発明の効果） 本発明の回路基板によれば、配線導体と回路導体との間
にニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）の少なくとも１
種とタングステン（す、モリブデン（ＭＯ）の少なくと
も１種とホウ素（Ｂ）との合金を主成分とする金属が介
在されていることから配線導体と回路導体とを両者間の
電気的導通を良好として密着性良く被着させることがで
き、混成集積回路装置等に使用される回路基板として極
めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回路基板の説明するための一部拡大断
面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タングステン、モリブデン、マンガンの少なくと
   も１種から成る配線導体を設けた絶縁基体の外表面に、
   銅から成る回路導体の一部が前記配線導体と接触するよ
   うに被着させた回路基板において、前記配線導体と回路
   導体との接触部に、ニッケル、コバルトの少なくとも１
   種とタングステン、モリブデンの少なくとも１種とホウ
   素との合金を主成分とする中間金属層を介在させたこと
   を特徴とする回路基板。
2. （２）前記中間金属層はタングステン、モリブデンの少
   なくとも１種の合計重量がニッケル、コバルトの少なく
   とも１種の合計重量１００に対し２．０乃至５０．０％
   であり、且つホウ素の含有量が０．１乃至３．０重量％
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回
   路基板。