JPH0473994A - セラミック配線基板 - 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） 本発明はセラミック配線基板に関し、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セラミック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
おけるセラミック配線基板はその回路配線がＭｏ−Ｍｎ
法等の厚膜形成技術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が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
形成技術により形成するのに替えて微細化が可能な薄膜
形成技術を用いて形成したセラミック配線基板、即ち、
セラミック基板上にチタン（Ｔｉ）から成る接着層と金
（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）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、蒸着法等の薄膜形成
技術により層着し、しかる後、これらの層をフォトリソ
グラフィによって所定のパターンに形成し、回路配線と
したセラミック配線基板が提案されている。

しかし乍ら、この薄膜形成技術を用いて形成したセラミ
ック配線基板はチタンと金、銅とが相互拡散し易い金属
であるため回路配線に抵抗やコンデンサ等の電子部品を
半田を介し接合させる場合、半田を溶融させる熱（約２
３０〜３００°Ｃ）が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が金、銅から成る主
導体層に拡散していき、その結果、セラミック基板に、
該セラミック基板と密着性が悪い金、銅が直接接触する
こととなって回路配線のセラミック基板に対する接合強
度が低下してしまい、セラミック配線基板としての信頼
性が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） 本発明者等は上記欠点に鑑み種々の実験の結果、回路配
線を構成するチタンから成る接着層と金もしくは銅から
成る主導体層との間に白金から成るバリア層を介在させ
ると該白金から成るバリア層が接着層と主導体層との相
互拡散を有効に防止し、回路配線をセラミック基板上に
強固に被着接合させ得ることを知見した。

本発明は上記知見に基づき、回路配線とセラミック基板
との被着接合を強固とし、回路配線に抵抗やコンデンサ
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
ることができる高信頼性のセラミック配線基板を提供す
ることをその目的とするものであ。

（課題を解決するための手段） 本発明のセラミック配線基板はセラミック基板上に薄膜
形成技術によりチタンから成る接着層と、白金から成る
バリア層と、金もしくは銅から成る主導体層の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） 次に本発明のセラミック配線基板を添付図面にと基づき
詳細に説明する。

第１図は本発明のセラミック配線の一実施例を示す断面
図であり、１はセラミック基板、２は回路配線である。

前記セラミック基板１はアルミナセラミックス等から成
り、例えばアルミナ（Ａ１２０３　）　、マグネシア（
ＭｇＯ）　、カルシア（Ｃａｂ）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１６０
０℃）で焼成することによって製作される。

また前記セラミック基板１の上面には回路配線２が薄膜
形成技術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、バリア層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はチタン（Ｔｉ）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
の薄膜形成技術によりセラミック基板ｌ上に層着される
。

尚、前記接着層３はセラミック基板Ｉ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０．０５μｍ
未満であると回路配線２をセラミック基板１に強固に接
合させるのが困難となる傾向にあり、また０、５μｍを
越えると接着層３を薄膜形成技術により層着させる際の
内部応力によってセラミック基板ｌ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０．０５乃至０．５
μｍの範囲とすることが好ましく、好適には０．１乃至
０．３μｍの範囲が良い。

また前記接続層３の上面にはバリア層４が層着されてお
り、該バリア層４は接着層３と主導体層５との相互拡散
を防止するとともに接着層３と主導体層５とを強固に接
合させる作用を為す。

前記バリア層４は白金（Ｐｔ）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
術により接着層３の上面に層着される。

尚、前記バリア層４はその厚みが０．０５μｍ未満であ
ると接着層３と主導体層５との相互拡散を有効に防止す
ることができない傾向にあり、また０゜３μｍを越える
とバリア層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とバリア層４との接合強度が低下
する傾向にあることから０．０５乃至０．３μｍの範囲
とすることが好ましく、好適には０．１乃至０．２μｍ
の範囲が良い。

また前記バリア層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、スパッタリング法等の薄膜形成
技術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）もし
くは銅（Ｃｕ）が使用され、その厚みは２．０μｍ未満
であると回路配線２の導通抵抗が高くなってセラミック
配線基板としては不向きとなる傾向にあることから２．
０μｍ以上とすることが好ましく、コストの点も考慮す
ると３．０乃至６．０μｍの範囲が好適である。

次に本発明のセラミック配線基板の具体的な製造方法に
ついて説明する。

まずセラミック基板１を洗浄し、セラミック基板１の外
表面に付着している塵や屑を除去する。

次に前記セラミック基板１上に蒸着法により接着層とし
てのチタンと、バリア層としての白金と、主導体層とし
ての金もしくは銅を所定厚みに順次、層着させる。

次に前記接着層と、バリア層と、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、セラミ
ック基板１上に接着層と、バリア層と、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セラ
ミック配線基板となる。

前記セラミック配線基板は回路配線２に抵抗やコンデン
サ等の電子部品を半田を介して接合させる場合、接着層
３と主導体層５との間にバリア層４が介在されているた
め半田を溶融させる熱が回路配線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
の相互拡散は前記バリア層４によって防止され、回路配
線２のセラミック基板１への接合強度を強固として極め
て信頼性の高いセラミック配線基板となすことか可能と
なる。

（実験例） 次に本発明の作用効果を以下の実験例に基づき説明する
。

（Ｉ）試料の作成 アルミナセラミックスから成るセラミック基板を洗浄し
、その後、このセラミック基板上面に第１表に示す厚み
のチタン（Ｔｉ）から成る接着層と、白金（Ｐｔ）から
成るバリア層と、金（Ａｕ）もしくは銅（Ｃｕ）から成
る主導体層をイオンブレーティング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ｌＸ１ｍｍの
ドツト状に加工し回路配線試料となす。

尚、試料番号２１は本発明品と比較するための比較試料
であり、接着層と主導体層との間にバリア層を層着して
いない、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コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
Ｏ合金）から成る引っ張り金具を半田（融点が２３０°
Ｃのもの）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、回路配線がセラミ
ック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。

上記の結果を該１表に示す。

（以下、余白） 第１表 毘駁試糾でみる。

第１表から明らかなように従来のチタンから成る接着層
に金、銅から成る主導体層を直接層着させ回路配線は、
回路配線に半田を溶融させる熱が印加されると接着層と
主導体層との間に相互拡散が起こって回路配線のセラミ
ック基板に対する接合強度が０．８　Ｋｇ／ｍｍ”以下
に低下し１、セラミック配線基板の信頼性が大幅に劣化
している。

これに対し、本発明品のチタンから成る接着層と金、銅
から成る主導体層との間に白金から成るバリア層を介在
させたものは接着層と主導体層との間の相互拡散が有効
に防止され、これによって回路配線のセラミック基板に
対する接合強度を２゜３　Ｋｇ／ｍｍ２以上として極め
て信頼性の高いセラミック配線基板となすことができる
。

（発明の効果） 以上詳述した通り、本発明のセラミック配線基板によれ
ば、セラミック基板上に被着形成される回路配線をチタ
ンから成る接着層と、白金から成るバリア層と、金もし
くは銅から成る主導体層の３層構造となしたことから回
路配線に抵抗やコンデンサ等の電子部品を半田を介して
接合させたとしても回路配線のセラミック基板に対する
接合強度が低下することは一切なく、回路配線のセラミ
ック基板に対する接合強度を常に強固として高信頼性の
セラミック配線基板となすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミック配線基板の一実施例を示す
断面図である。 １・・セラミック基板 ２・・回路配線 ３・・接着層 ４・・バリア層 ５・・主導体層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　セラミック基板上に薄膜形成技術によりチタンから成
   る接着層と、白金から成るバリア層と、金もしくは銅か
   ら成る主導体層の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セラミック配線基板。