JPH04101488A - 薄膜配線基板 - 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） 本発明は薄膜配線基板に関し、より詳細には回路配線が
高密度の電気回路基板や半導体素子収納用パッケージ等
に用いられる薄膜配線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、電気回路基板や半導体素子収納用パッケージ等に
おける配線基板はその回路配線かＭｏ−Ｍｎ法等の厚膜
形成技法によって形成されている。

このＭｏ−Ｍｎ法は、タングステン（Ｗ）、モリブデン
−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）等の高融点金属から成る金属
粉末に有機溶剤、溶媒を添加し、ペースト状となした金
属ペーストを生もしくは焼結セラミック体の外表面にス
クリーン印刷により回路配線としての所定パターンに印
刷塗布し、次にこれを還元雰囲気中で焼成し、高融点金
属とセラミック体とを焼結一体化させる方法である。

しかし乍ら、このＭｏ−Ｍｎ法を用いて回路配線を形成
した場合、回路配線は金属ペーストをスクリーン印刷す
ることにより形成されることから回路配線の微細化が困
難であり、回路配線の高密度化かできないという欠点を
有していた。

そこで上記欠点を解消するために回路配線を従来の厚膜
形成技法により形成するのに替えて微細化か可能な薄膜
形成技法を用いて形成した薄膜配線基板、即ち、絶縁基
板上にチタン（ＴＩ）、クロム（Ｃｒ）等から成る接着
層と金（Ａｕ）から成る主導体層とをイオンブレーティ
ング法やスパッタリング法、蒸着法、メツキ法等の薄膜
形成技法により層着し、しかる後、これらの層をフ才ト
リソグラフィによって所定のパターンに形成し、回路配
線とした薄膜配線基板が提案されている。

しかし乍ら、この薄膜形成技法を用いて形成した薄膜配
線基板はチタン、クロム等と金とか相互拡散し易い金属
であるため回路配線に抵抗器やコンデンサ等の電子部品
を半田等のロウ材を介し接合させ電気的に接続する場合
、ロウ材を溶融させる熱（約２３０〜４５０°Ｃ）か回
路配線に印加されると該回路配線を構成する接着層とし
てのチタン、クロム等が金から成る主導体層に拡散して
いき、その結果、絶縁基板に、該絶縁基板と密着性か悪
い金か直接接触することとなって回路配線の絶縁基板に
対する接合強度か低下してしまい、薄膜配線基板として
の信頼性か大幅に劣化してしまうという欠点を有してい
た。

（発明の目的） 本発明者は上記欠点に鑑み種々の実験の結果、絶縁基板
上に被着させる回路配線を窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）か
ら成る接着層と、ニッケル・クロム合金から成る中間層
と、金（Ａｕ）から成る主導体層の３層構造とすると、
接着層か回路配線を絶縁基板上に強固に接着し、中間層
か接着層と主導体層との密着性を大幅に向上させるとと
もに接着層と主導体層との相互拡散を有効に防止して回
路配線に抵抗器やコンデンサ等の電子部品を半田等のロ
ウ材を介し接合させ電気的に接続させたとしても回路配
線の絶縁基板に対する接着強度を極めて強いものとなす
ことができることを知見した。

本発明は上記知見に基つき、回路配線と絶縁基板との被
着接合を強固とし、回路配線に抵抗器やコンデンサ等の
電子部品を半田等のロウ材を介して強固に接合させるこ
とかできる高信頼性の薄膜配線基板を提供することをそ
の目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の薄膜配線基板は絶縁基板上に薄膜形成技法によ
り窒化タンタルから成る接着層と、ニッケル・クロム合
金から成る中間層と、金から成る主導体層を順次積層し
た３層構造を有する回路配線を被着形成したことを特徴
とするものである。

（実施例） 次に本発明の薄膜配線基板を添付図面に基づき詳細に説
明する。

第１図は本発明の薄膜配線基板の一実施例を示す断面図
であり、１は絶縁基板、２は回路配線である。

前記絶縁基板１は酸化アルミニウム質焼結体、ムライト
質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、サファイヤ、ガ
ラス、石英、チタン酸バリウム磁器、チタン酸ジルコン
酸鉛磁器等から成り、絶縁基板１が例えば酸化アルミニ
ウム質焼結体から成る場合にはアルミナ（Ｊ’ｌ　２０
３　）　、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抜き加工を施し、所定形状と成すと
ともに高温（約１６００°Ｃ）で焼成することによって
製作される。

また前記絶縁基板１の上面には回路配線２か薄膜形成技
法によって被着形成されており、該回路配線２は接着層
３と、中間層４と、主導体層５の３層構造を有している
。

前記回路配線２の接着層３は窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）
から成り、蒸着法やイオンブレーティング法、スパッタ
リング法等の薄膜形成技法により絶縁基板１上に層着さ
れる。

尚、前記接着層３は絶縁基板１と回路配線２との接合強
度を上げる作用を為し、その厚みは１００人未満である
と回路配線２を絶縁基板ｌに強固に接合させるのが困難
となる傾向にあり、また１００００人を越えると接着層
３を薄膜形成技法により層着させる際の内部応力によっ
て絶縁基板１と接着層３との接合強度が低下する傾向に
あることから１００乃至１００００人の範囲が良く、好
適には３００人乃至２０００人の厚みに、最適には５０
０乃至１５００人の厚みにしておくことが良い。

また前記接続層３の上面には中間層４が層着されており
、該中間層４は接着層３と主導体層５と−６＝ の密着性を向」ニさせるとともに接着層３と主導体層５
との相互拡散を防止する作用を為す。

前記中間層４はニッケル・クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）か
ら成り、蒸着法やイオンブレーティング法、スパッタリ
ング法等の薄膜形成技法により接着層３の上面に層着さ
れる。

尚、前記中間層４はその厚みが５００人未満であると接
着層３と主導体層５との密着性か低下するとともに接着
層３と主導体層５との相互拡散を有効に防止することか
できない傾向にあり、また１００００人を越えると中間
層４を薄膜形成技術により層着させる際の内部応力によ
って接着層３と中間層４との接合強度が低下する傾向に
あることから５００乃至１００００人の範囲か良く、好
適には８００乃至５０００人の厚みに、最適には１００
０乃至３０００人の厚みにしておくことか良い。

また前記中間層４の上面には主導体層５が蒸着法やイオ
ンブレーティング法、スパッタリング法、メツキ法等の
薄膜形成技法により層着されており、該主導体層５は主
として電気を通す通路として作用を為す。

前記主導体層５は導通抵抗が極めて低い金（Ａｕ）か使
用され、その厚みは１０００人未満であると回路配線２
の導通抵抗か高くなって薄膜配線基板としては不向きと
なる傾向にあることから１０００Å以上の厚みとするこ
とか好ましく、コストの点も考慮すると１．０乃至５．
０μｍの範囲か好適である。

次に本発明の薄膜配線基板の具体的な製造方法について
説明する。

まず絶縁基板ｌを洗浄し、絶縁基板１の外表面に付着し
ている塵や屑を除去する。

次に前記絶縁基板１上にスパッタリンク法により接着層
としての窒化タンタルと、中間層としてのニッケル・ク
ロム合金と、主導体層としての金を所定厚みに順次、層
着させる。

次に前記接着層と、中間層と、主導体層の各々をフォト
リソグラフィによって所定パターンに食刻し、絶縁基板
１上に接着層と、中間層と、主導体層の３層構造を有す
る回路配線を被着形成して製品としての薄膜配線基板と
なる。

尚、前記薄膜配線基板は回路配線２に抵抗器やコンデン
サ等の電子部品を半田等のロウ材を介して接合させる場
合、接着層３と主導体層５との間に中間層４か介在され
ているためロウ材を溶融させる熱か回路配線２に印加さ
れ、接着層３と主導体層５との間に相互拡散が起ころう
としてもその相互拡散は前記中間層４によって防止され
、回路配線２の絶縁基板１への接合強度を強固として極
めて信頼性の高い薄膜配線基板となすことか可能となる
。

また前記回路配線２はその接着層３が窒化タンタルから
成り、該窒化タンタルは電気抵抗か大きいことから絶縁
基板１上に接着層３、中間層４及び主導体層５を所定厚
みに層着させるとともにフォトリソグラフィにより所定
パターンに食刻して回路配線２となす際、回路配線２の
一部中間層４と主導体層５を食刻（接着層３のみを残し
て中間層４と主導体層５を食刻）すれば接着層３か抵抗
器となって回路配線２に電子部品としての抵抗器か一体
的に形成される。従って、回路配線２に抵抗器を接続す
る場合、電子部品としての抵抗器を別途準備する必要は
一切なく、該抵抗器を半田等のロウ材を介し接合する必
要もなくなる。

更に前記回路配線２は中間層４と主導体層５との間にニ
ッケル、パラジウム、ロジウム、白金の少なくとも１種
を１０００乃至１５０００人の厚みに層着しておけば中
間金属層４と主導体層５間の相互拡散を皆無となし、回
路配線２の導通抵抗を極めて低いものとなすことができ
る。従って、中間層４と主導体層５との間にはニッケル
、パラジウム、ロジウム、白金の少なくとも１種を１０
００乃至１５０００人の厚みに層着しておくことか好ま
しい。

（実験例） 次に本発明の作用効果を以下の実験例に基つき説明する
。

（Ｉ）試料の作成 アルミナセラミックスから成る絶縁基板を洗浄し、その
後、この絶縁基板上面に第１表に示す厚みの窒化タンタ
ル（Ｔａ２Ｎ）から成る接着層と、ニッケル・クロム合
金（Ｎｉ−Ｃｒ）から成る中間層と、金（Ａｕ）から成
る主導体層をスパッタリング法、メツキ法により順次層
着させ、しかる後、フォトリソグラフィによりｌＸ１ｍ
ｍのドツト状に加工し回路配線試料となす。

尚、試料番号７８は本発明品と比較するための比較試料
であり、クロム（Ｃｒ）から成る接着層に金（Ａｕ）か
ら成る主導体層を直接層着した従来のものである。

（ＩＩ）接合強度の測定 各試料のドツト状回路配線に４２０°Ｃの熱処理を１０
分間行った後、回路配線にアルミニウムから成る引っ張
り金具をエポキシ樹脂を介して接合し、その後、引っ張
り金具を回路配線に対して垂直方向に引っ張り、回路配
線が絶縁基板より剥がれた時の引っ張り力を求め、これ
を回路配線の接合強度として評価した。

尚、前記接合強度の測定は各々２０個ずつ行い、その平
均値を求めて接合強度の評価とした。

上記の結果を第１表に示す。

（以下、余白） 第 表 第１表から明らかなように従来のクロムから成る接着層
に金から成る主導体層を直接層着させた回路配線は、回
路配線にロウ材を加熱溶融する時の熱（４２０°Ｃ）を
印加させると接着層と主導体層との間に相互拡散か起こ
って回路配線の絶縁基板に対する接合強度か０．７６Ｋ
　ｇ／ｍｍ２以下に低下し、薄膜配線基板の信頼性が大
幅に劣化している。

これに対し、本発明の薄膜配線基板は回路配線を窒化タ
ンタルから成る接着層と、ニッケル・クロム合金から成
る中間層と、金から成る主導体層の３層構造としたこと
から接着層と主導体層との間の相互拡散か有効に防止さ
れるとともに接着層と主導体層との密着性か大幅に向上
し、これによって回路配線の絶縁基板に対する接合強度
を２．６３Ｋ　ｇ／ｍｍ２以上として極めて信頼性の高
い薄膜配線基板となすことができる。

特に、窒化タンタルから成る接着層と、ニッケル・クロ
ム合金から成る中間層の各々を、５００乃至１５００人
及び１０００乃至３０００人とすると回路配線を絶縁基
板に５．０　Ｋｇ／ｍｍ”以上の接合強度で接合させる
ことかでき、回路配線を絶縁基板に強固に接合させるに
は接着層の厚みを５００乃至１５００人に、中間層の厚
みを１０００乃至３０００人にすることが好ましい。

（発明の効果） 以上詳述した通り、本発明の薄膜配線基板によれば、絶
縁基板上に被着形成される回路配線を窒化タンタルから
成る接着層と、ニッケル・クロム合金から成る中間層と
、金から成る主導体層の３層構造となしたことから回路
配線にコンデンサ等の電子部品を半田等のロウ材を介し
て接合させたとしても回路配線の絶縁基板に対する接合
強度か低下することは一切なく、回路配線の絶縁基板に
対する接合強度を常に強固として高信頼性の薄膜配線基
板となすことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜配線基板の一実施例を示す断面図
である。 １：絶縁基板　　２：回路配線　３：接着層４、中間層
　　　５・主導体層 特許出願人　（６６３）京セラ株式会社７一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　絶縁基板上に薄膜形成技法により窒化タンタルから成
   る接着層と、ニッケル・クロム合金から成る中間層と、
   金から成る主導体層を順次積層した３層構造を有する回
   路配線を被着形成したことを特徴とする薄膜配線基板。