JPH06132662A - Metal thin film laminated ceramic board and production thereof - Google Patents
Metal thin film laminated ceramic board and production thereofInfo
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- JPH06132662A JPH06132662A JP27999592A JP27999592A JPH06132662A JP H06132662 A JPH06132662 A JP H06132662A JP 27999592 A JP27999592 A JP 27999592A JP 27999592 A JP27999592 A JP 27999592A JP H06132662 A JPH06132662 A JP H06132662A
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal thin film laminated ceramic substrate and a method for manufacturing the same, and more particularly, it has a strong and reproducible film adhesion strength and a fine circuit wiring is formed on the ceramic substrate with a thin film. The present invention relates to a metal thin film laminated ceramic substrate used for an IC package and the like and a method for manufacturing the same.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art Ceramics are members having excellent heat resistance, thermal shock resistance, and high breaking strength, and are used in various fields. It is also used as an IC package in the semiconductor industry. However, ceramics are rarely used alone in the semiconductor industry or the like, and are used after being subjected to some kind of processing. For use as an IC package, for example, fine circuit wiring is formed of a metal thin film on a ceramic substrate and a lead frame is bonded to it. Therefore, ceramics are often chemically processed and used. Further, the function of the ceramics can be sufficiently exhibited by firmly bonding the ceramics and the metal.
【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。In the case of joining ceramics and metal, it is difficult to directly join the two together, and a method of once metalizing the surface of the ceramics by a certain method and then joining the desired metal thin film is generally used. Has been adopted. This method includes screen-printing a metallizing paste on the surface of the ceramic and then heating it in a reducing atmosphere by a refractory metal method, or physically depositing a metal with high chemical activity by sputtering on the surface of the ceramic in a vacuum container or An active metal method of heating in an inert gas atmosphere, a physical vapor deposition method of heating a metal in a vacuum and attaching vapor generated at that time have been used.
【０００４】[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。Problems to be Solved by the Invention
TAB (Tape Au) with a thick Cu wiring pattern
When it is mounted on the tomated bonding), it is necessary that the TAB does not cause Cu breakage in the LSI peeling test. For that purpose, in the peel test for measuring the adhesion strength of the film, the value of the film adhesion strength is 2 kg / mm 2 It is said that the above is necessary. However, simply stacking the metal layer on the ceramic as described above cannot obtain sufficient reliability of the adhesion of the metal layer. For this reason, some metal thin film laminated ceramic substrates manufactured by the conventional manufacturing method have a film adhesion strength value of not more than 2 kg / mm 2 in a peel test, and there is a problem that reproducibility is not good.
【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。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a metal thin film laminated ceramic substrate having a film adhesion strength of 2 kg / mm 2 or more which is strong in a peel test and has good reproducibility, and a method for producing the same. The purpose is to do.
【０００６】[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、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、前記セラミックス基板
と金属薄膜積層体との間に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、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。In order to achieve the above object, a metal thin film laminated ceramic substrate according to the present invention is a metal thin film laminated ceramic substrate in which a plurality of metal thin films are laminated on a ceramic substrate. An oxide-based insulating film is interposed between the metal thin-film laminate and a method for manufacturing a metal thin-film laminated ceramic substrate according to the present invention, in which an oxide-based insulating film is deposited on a ceramic substrate. It is characterized in that the metal thin film layer is formed by a vapor deposition method after that.
【０００７】[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。[Function] Fig. 4 shows the standard free energy of formation of an oxide (△
G) -shows the temperature curve. Generally, an oxide having a small value of ΔG cannot be reduced to form a simple substance, and therefore X
If there are metal oxides XO and YO called Y and Y, and the value of ΔG is ΔG XO > ΔG YO , YO will change even if the temperature, pressure and concentration of the reaction system are changed. Reduced Y
Will never be a simple substance. If the difference between ΔG XO and ΔG YO is not large enough, XO will not be reduced and become a simple substance of X, and the reaction of forming a compound of X, Y and O does not occur. Thus, for example, when deposited directly Ti to Al 2 O 3 consisting of oxide ceramic substrate, △ since G TiO> a △ G Al2 O3 (see FIG. 4), and Al 2 O 3 is reduced Al However, since the difference between ΔG TiO and ΔG Al2O3 is small, a compound of Al, Ti and O is not formed.
【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。However, in the above-mentioned method for manufacturing a metal thin film laminated ceramic substrate, Si is provided between the ceramic substrate made of Al 2 O 3 and the first metal thin film layer made of Ti.
With an O 2 film interposed, ΔG SiO2 > ΔG TiO > ΔG Al2O3
(See FIG. 4), and the difference between ΔG SiO2 and ΔG TiO is sufficiently large, and the difference between ΔG SiO2 and ΔG Al2O3 is also sufficiently large. Therefore, if SiO 2 and Al 2 O 3 are
2 is reduced to Si to form a compound of Si, Al and O, and also between SiO 2 and Ti, SiO 2 is reduced to Si to form a compound of Si, Ti and O. . The oxide-based insulating film containing these intermetallic compounds firmly adheres the metal thin film laminate to the ceramic substrate. In this case, if the thickness of the SiO 2 film to be vapor-deposited is 0.1 μm or more, the thin film structure becomes thick, which is not preferable, and the minimum film thickness required for forming an intermetallic compound and having high film adhesion strength. Is 0.01
The thickness of the SiO 2 film is about 0.01 μm
It is desirable to set in the range of 0.1 μm.
【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、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、前記セラミックス基板と金属薄膜積層体との
間に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。As described above, according to the metal thin film laminated ceramic substrate of the present invention, in the metal thin film laminated ceramic substrate in which a plurality of metal thin films are laminated on the ceramic substrate, between the ceramic substrate and the metal thin film laminated body. Since the oxide-based insulating film is interposed in the above, it is possible to form the metal thin film laminate having a strong and reproducible film adhesion strength.
【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、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、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。Further, according to the method for manufacturing a metal thin film laminated ceramic substrate according to the present invention, since the oxide type insulating film is formed on the ceramic substrate by the vapor deposition method, and then the metal thin film layer is formed by the vapor deposition method, it is possible to improve the strength. Thus, a metal thin film laminated ceramic substrate having a film adhesion strength with good reproducibility and used for an IC package or the like having a thin film fine circuit wiring on the ceramic substrate can be easily and surely manufactured.
【００１１】[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。EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES Examples of a metal thin film laminated ceramics substrate and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of a metal thin film laminated ceramic substrate in Embodiment 1. 1 in the figure
Reference numeral 1 denotes a metal thin film laminated ceramic substrate,
SiO 2 film 13 on the surface of the ceramic substrate 12 consisting of 2 O 3 is an oxide-based insulating film is formed, the SiO 2
The first metal thin film layer 14 made of Ti is formed on the film 13, and the second metal thin film layer 1 made of Ni is formed on the first metal thin film layer 14.
5. A third metal thin film layer 16 made of Au is formed on the second metal thin film layer 15, and a plating film layer 17 made of the same metal as the third metal thin film layer 16 is further laminated on the third metal thin film layer 16. , The first metal thin film layer 14, the second metal thin film layer 15,
The third metal thin film layer 16 and the plated film layer 17 form a metal thin film laminate 18, and the metal thin film laminate 18 and S
The metal thin film laminated ceramics substrate 11 is composed of the iO 2 film 13 and the ceramics substrate 12.
【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。Next, the metal thin film laminated ceramics substrate 11
The manufacturing method of will be described. First, a SiO 2 film 13 having a thickness of 0.05 μm is formed on the surface of a ceramic substrate 12 made of Al 2 O 3 by a chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method.
The first metal thin film layer 14 is formed on the second film 13 by a chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method using Ti having a high chemical activity and easily reacting with SiO 2 to a thickness of 0.1 μm. At this time S
The iO 2 film 13 reacts with the lower ceramic substrate 12 made of Al 2 O 3 and the upper first metal thin film layer 14 made of Ti to form an intermetallic compound. First metal thin film layer 1
In order to prevent the first metal thin film layer 14 from bleeding onto the third metal thin film layer 16 by chemical vapor deposition or physical vapor deposition on the second metal thin film layer 15, the second metal thin film layer 15 is covered with Ni which serves as a barrier. 0.2 .mu.m thick, and 0.2 .mu.m thick third metal thin film layer 16 is formed on the second metal thin film layer 15 by chemical vapor deposition or physical vapor deposition using Au having good conduction resistance. After that, a plating film layer 17 for increasing the conduction effect and being used for various purposes is formed by a chemical plating method to a thickness of 3 to 4 μm using the same metal as the third metal thin film layer 16.
【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。Here, the thickness of the SiO 2 film 13 is from 0.01 to
0.1 μm, the thickness of the first metal thin film layer 14 is 0.1 to 0.
2 μm, the thickness of the second metal thin film layer 15 is 0.1 to 0.3 μm.
m, the thickness of the third metal thin film layer 16 is 0.1 to 1.0 μm,
The thickness of the plated film layer 17 is preferably set to 3-4 μm. Regarding the film thickness from the first metal thin film layer 14 to the plating film layer 17, a desirable value is shown for the purpose of forming a fine circuit wiring and using it in an IC package. It can be changed and dealt with.
【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。As the ceramic substrate 12, oxide ceramics, Al 2 O 3 is used in this embodiment, and for the first metal thin film layer 14, at least one kind selected from Group 4A of the periodic table such as Ti and Zr is used. In addition to elements, Cr may be used. The second metal thin film layer 15 has M
o, Cr, etc., at least 1 selected from Group 6A of the periodic table
More than one kind of element or Ni can be used,
If Cr is used for the first metal thin film layer 14, Cr cannot be used. Cu, A for the third metal thin film layer 16
g, Au, etc., at least 1 selected from Group 1B of the periodic table
More than one type of element can be used. Like this first
Different kinds of metals are used for the respective layers in contact from the metal thin film layer 14 to the third metal thin film layer 16.
【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。As the physical vapor deposition method, a generally known method can be used, and examples thereof include a vacuum vapor deposition method, an ion beam vapor deposition method, a sputtering method and the like, which are characterized in that the material and the film thickness can be freely selected. have. Further, a generally known method can be used as the chemical plating method for forming the uppermost layer, and examples thereof include an electrolytic plating method and an electroless plating method.
【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。The following Tables 1, 2 and 3 are metal thin film laminated ceramic substrates according to Example 1 and another example prepared by changing the kind of metal constituting the metal thin film laminated body 18 in Example 1 above. And S in each of these embodiments
shows the measurement results of the film adhesion strength iO 2 film in the metal thin film multilayer ceramic substrate according to the comparative example not interposed. The measurement results of the film adhesion strength are the same as those in the usual case where a peel test is conducted and the heat cycle of + 150 ° C / -60 ° C for 30 times each.
For 200 cycles at a temperature rising / falling rate of 10 ° C./min, 42 alloy pins 21 or Ni lead wires 22 were joined, and a peel test was conducted (shown in the table as after thermal cycling).
The case is shown.
【００１７】[0017]
【表１】 [Table 1]
【００１８】[0018]
【表２】 [Table 2]
【００１９】[0019]
【表３】 [Table 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。In the examples and comparative examples shown in Table 1, Au is used for the third metal thin film layer 16 and the plated film layer 17, and the film adhesion strength measuring method 1 by the peel test in this case is shown in FIG. Was carried out as shown in. First, 42% Ni—Fe alloy (pin width 100 μm, pin thickness 150 μm) was added to the end of the metal thin film laminated ceramics substrate 11 with Au of 4%.
With a pin (hereinafter referred to as 42 alloy pin 21) plated with a thickness of up to 5 μm, the metal thin film laminated ceramics substrate 11 is heated to 300 to 330 ° C., and a tool heated at around 500 ° C. has a pressing force of 1500 gf / pin. The two are joined by thermocompression bonding to some extent. This is a joining method using solid-phase diffusion of Au and Au and recrystallization of Au. next,
42 alloy pin 2 of the metal thin film laminated ceramics substrate 11
One joining side end and one end of the 42 alloy pin 21 are fixed, and the vicinity of the joining side end of the 42 alloy pin 21 is 10 m / min.
Each film was pulled upward at a speed of m and was broken vertically, and the strength at the time of breaking was taken as the film adhesion strength. Further, in the examples and comparative examples shown in Table 2, Ag is used for the third metal thin film layer 16 and the plating film layer 17, and in the examples and comparative examples shown in Table 3, Cu is used, The film adhesion strength measurement method 2 by the peel test in the cases of Tables 2 and 3 was carried out as shown in FIG. First, a Ni lead wire 22 having a diameter of about 1 mm is soldered on the metal thin film laminated ceramic substrate 11, and then each pin is pulled vertically at a speed of 10 mm to break, and the strength at the time of breaking is measured. The film adhesion strength was used.
【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。Further, between the ceramic substrate 12 and the SiO 2 film 13, and between the SiO 2 film 13 and the first metal thin film layer 14.
It was confirmed by X-ray analysis of the interface that an intermetallic compound had been formed between and.
【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。As is clear from Tables 1, 2 and 3, in Comparative Examples 1 to 18, the ordinary film adhesion strength was 2 kg / mm.
Even if the value was 2 or more, it was found that when the film adhesion strength was measured after the thermal shock reliability test, the strength deteriorated and a value of 2 kg / mm 2 or more could not be obtained. On the other hand,
In the case of Examples 1 to 18, stable strength was exhibited even after the thermal shock reliability test, and even when it is considered that the strength decreased due to the progress of some chemical reaction between the thin film metals, the film adhesion strength was 2 kg of the target. A value of / mm 2 or more could be obtained.
【００２３】[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、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、前記セラミックス基板と金属薄膜積
層体との間に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。As described above in detail, in the metal thin film laminated ceramic substrate according to the present invention, in the metal thin film laminated ceramic substrate in which a plurality of metal thin films are laminated on the ceramic substrate, the ceramic substrate and the metal thin film Since the oxide-based insulating film is interposed between the metal thin film laminate and the laminate, it is possible to form the metal thin film laminate having a strong and reproducible film adhesion strength.
【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、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、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。Further, in the method for producing a metal thin film laminated ceramic substrate according to the present invention, since the oxide type insulating film is formed on the ceramic substrate by the vapor deposition method, and then the metal thin film layer is formed by the vapor deposition method, It is possible to easily and surely manufacture a metal thin film laminated ceramics substrate which has a strong and reproducible film adhesion strength and which can be used for an IC package having a thin film fine circuit wiring on the ceramics substrate.
【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。FIG. 1 is a schematic sectional view showing Example 1 of a metal thin film laminated ceramics substrate according to the present invention.
【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。FIG. 2 is a partial perspective view showing a film adhesion strength measuring method 1 by a peel test.
【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。FIG. 3 is a perspective view showing a film adhesion strength measuring method 2 by a peel test.
【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。FIG. 4 is a graph showing a standard free energy temperature curve for formation of oxides.
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11 metal thin film laminated ceramics substrate 12 ceramics substrate 13 SiO 2 film (oxide insulating film) 18 metal thin film laminated body
Claims (2)
積層された金属薄膜積層セラミックス基板において、前
記セラミックス基板と金属薄膜積層体との間に酸化物系
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。1. A metal thin film laminated ceramic substrate in which a plurality of metal thin films are laminated on a ceramic substrate, wherein an oxide-based insulating film is interposed between the ceramic substrate and the metal thin film laminate. A metal thin film laminated ceramics substrate.
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。2. The method for producing a metal thin film-laminated ceramic substrate according to claim 1, wherein an oxide insulating film is formed on the ceramic substrate by a vapor deposition method, and then a metal thin film layer is formed by a vapor deposition method. .
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|---|---|---|---|---|
| JP2006500783A (en) * | 2002-09-27 | 2006-01-05 | メドトロニック ミニメド インコーポレイテッド | Multilayer board |
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-
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- 1992-10-19 JP JP27999592A patent/JP3430524B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
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| JP2006500783A (en) * | 2002-09-27 | 2006-01-05 | メドトロニック ミニメド インコーポレイテッド | Multilayer board |
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