JPH04369288A - 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】

【０００１】

【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線導体を、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。

【０００２】

【従来の技術】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なした混成集積回路装置は、通常、
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続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、抵抗器等を載置させるととも
に各々の電極端子を回路導体に半田（Ｓｎ−Ｐｂ合金）
　等を介し接合させることによって形成されている。

【０００３】尚、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。

【０００４】即ち、■まず、アルミナ（Ａｌ　２　Ｏ　
３　）　、シリカ（ＳｉＯ２　）　、マグネシア（Ｍｇ
Ｏ）　、カルシア（ＣａＯ）　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、モリブデン、マ
ンガン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。

【０００５】■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、マン
ガン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。

【０００６】■そして最後に前記絶縁基体の外表面に、
銅（Ｃｕ）粉末に有機溶剤、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続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９００　℃
の温度で焼成し、銅粉末を絶縁基体及び配線導体上に被
着させることによって製品としての回路基板となる。

【０００７】しかしながら、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、マンガン等
と回路導体を形成する銅との濡れ性（　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という欠点を有して
いた。

【０００８】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タングステン、モリブデン
、マンガン及び銅と濡れ性（　反応性）　の良いニッケ
ルを中間金属層として層着介在させ、配線導体と回路導
体との密着性を向上させることが提案されている（　特
開昭５８　　３０１９４　号参照）　。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記回
路配線においては回路導体中に、該回路導体を絶縁基体
にケミカルボンドにより強固に被着させるために多量の
タングステンや酸化銅を添加しており、これらタングス
テンや酸化銅はまたニッケルと濡れ性（　反応性）が悪
いため、ニッケルから成る中間金属層と回路導体との密
着領域が狭く、密着性が悪くなって従来と同様、配線導
体と回路導体との間の電気的導通が悪いものとなる欠点
を有していた。

【００１０】

【課題を解決すための手段】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続するようにして被着させる
とともに配線導体と回路導体との間にニッケルを主成分
とする中間金属層を介在させた回路基板おいて、前記回
路導体は銅にガラス成分を２．０　乃至８．０　重量％
含有させたものからなることを特徴とするものである。

【００１１】

【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図１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。

【００１２】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　
２　Ｏ　３　）　、シリカ（ＳｉＯ２　）　、マグネシ
ア（ＭｇＯ）　、カルシア（ＣａＯ）　等のセラミック
ス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℃の温度で焼成する
ことによって製作される。

【００１３】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、マンガンの少なくとも
１　種より形成されている。

【００１４】前記配線導体２　はタングテン、モリブデ
ン、マンガンの粉末に有機溶剤、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。

【００１５】前記配線導体２　はその露出外表面で少な
くとも後述する回路導体４　が被着される部位にニッケ
ル（Ｎｉ）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
解メッキ法、無電解メッキ法等を採用することによって
被着形成される。前記中間金属層３　はこれを構成する
ニッケルが配線導体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上に回路導体４　を
被着させた場合、両者は密着して両者間の電気的導通を
極めて優れたものとなす。

【００１６】また前記中間金属層３　を構成するニッケ
ルは銅と相互拡散し難い金属であり、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　の銅の一部が中間金属層３　を拡
散して配線導体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
より完全なものとなし、両者の電気的導通を極めて良い
ものとなすことができる。

【００１７】尚、前記中間金属層３　はその厚みが０．
１　μｍ未満であると回路導体４　を形成する銅の拡散
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　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　のクラッ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。

【００１８】また前記配線導体２　に被着させた中間金
属層３　の外表面及び絶縁基体１　の外表面には銅から
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
動部品の各電極端子が接続される。

【００１９】前記回路導体４　は銅の粉末に２．０　乃
至８．０重量％のガラス成分粉末と有機溶剤、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と接続するようにして絶縁基体１　の外表
面に印刷塗布するとともにこれを中性雰囲気中、約９０
０　℃の温度で焼成し、絶縁基体１　表面に銅粉末をガ
ラスを介して被着させることによって絶縁基体１　の外
表面に被着される。 この場合、回路導体４は銅粉末を、該銅粉末に対し２．
０　乃至８．０　重量％含有させたガラス成分により絶
縁基体１　に被着させていることから内部に絶縁基体１
　とケミカルボンドさせるためのニッケルと濡れ性（　
反応性）　の悪いタングステンや酸化銅を多量に添加さ
せる必要は一切なく、またガラス成分も微量であること
から回路導体４　は配線導体２　に密着面積を広いもの
として密着性よく被着させることができ、その結果、配
線導体と回路導体との間の電気的導通を極めてよいもの
となすことができる。

【００２０】また前記回路導体４　の絶縁基体１　への
被着は銅粉末をガラス成分を介し絶縁基体１　に被着さ
せることによって行われており、該ガラス成分は絶縁基
体１　を構成するアルミナセラミックスと極めて接合性
がよいことから回路導体４　は絶縁基体１　に極めて強
固に被着することとなる。

【００２１】尚、前記回路導体４　に含有されるガラス
成分としては例えば、ＰｂＯ　、Ｂ　２　Ｏ　３　、Ｓ
ｉＯ　２　、Ａｌ２　Ｏ　３　、Ｎａ２　Ｏ　、Ｋ　２
　Ｏ　、ＣａＯ　、ＺｎＯ　等から成るガラスが好適に
使用される。

【００２２】前記回路導体４　はまた銅粉末に含有され
るガラス成分の含有量が２．０　重量％未満であると回
路導体４　の絶縁基体１　への被着強度が大きく低下し
、半導体素子や抵抗器を半田を介して取着する際等に外
力が印加されると絶縁基体１　より極めて容易に剥がれ
てしまい、また含有量が８．０　重量％を越えると回路
導体４　の半田濡れ性が劣化し、回路導体４　に半導体
素子や抵抗器等の電極端子を半田を介して接合する際、
その接合強度が極めて弱いものとなる。従って、回路導
体４　は銅粉末に含有されるガラス成分の量を２．０　
乃至８．０　重量％の範囲としたものに特定される。

【００２３】更に前記絶縁基体１　の外表面に被着させ
た回路導体４はその外表面にニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆ
ｅ）、マンガン（Ｍｎ）の少なくとも１　種を主成分と
する被覆層を０．２　乃至１２．０μｍ　の厚みに層着
させておくと、該被覆層が回路導体４　に半導体素子や
コンデンサ等の電極端子を半田を介して接合させる際、
回路導体４　と半田との濡れ性を改善し、回路導体４　
に半導体素子やコンデンサ等の電極端子を強固に接合さ
せることができる。従って、回路導体４　に半導体素子
や抵抗器等を強固に接合させるためには回路導体４　の
表面にニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ
）の少なくとも１　種を主成分とする被覆層を０．２　
乃至１２．０μｍ　の厚みに層着させておくことが好ま
しい。

【００２４】また更に前記被覆層の外表面に金（Ａｕ）
から成る層を０．１　乃至５．０　μｍ　の層厚に層着
させておくと被覆層の酸化腐食を有効に防止するととも
に半導体素子やコンデンサ等の電極端子を回路導体４　
により強固に接合させることができる。従って、被覆層
の外表面には更に金から成る層を０．１　乃至５．０　
μｍ　の範囲に層着させておくことが好ましい。

【００２５】かくしてこ回路基板はその表面に半導体素
子や抵抗器、コンデンサ等が載置され、該半導体素子等
を回路導体に半田を介し接合させることによって混成集
積回路装置となる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の回路基板によれば、回路導体を
銅にガラス成分を２．０　乃至８．０　重量％含有させ
たものより形成したことから内部に絶縁基体とケミカル
ボンドさせるためのニッケルと濡れ性（　反応性）　の
悪いタングステンや酸化銅を多量に添加させる必要が一
切なく、その結果、回路導体と配線導体とをその密着面
積を広いものとして密着性よく被着させることができ、
配線導体と回路導体との間の電気的導通を極めてよいも
のとなすことが可能となる。

【００２７】よって、本発明の回路基板は混成集積回路
装置等に使用される回路基板として極めて有用なものと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる回路基板を説明するための一部
拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基体 ２・・・配線導体 ３・・・ニッケルから成る中間金属層 ４・・・回路導体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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をその一部が前記配線導体と
   接続するようにして被着させるとともに配線導体と回路
   導体との間にニッケルを主成分とする中間金属層を介在
   させた回路基板おいて、前記回路導体は銅にガラス成分
   を２．０　乃至８．０　重量％含有させたものからなる
   ことを特徴とする回路基板。