JPH06177494A - 金属薄膜積層セラミックス基板 - Google Patents
金属薄膜積層セラミックス基板Info
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- JPH06177494A JPH06177494A JP32516992A JP32516992A JPH06177494A JP H06177494 A JPH06177494 A JP H06177494A JP 32516992 A JP32516992 A JP 32516992A JP 32516992 A JP32516992 A JP 32516992A JP H06177494 A JPH06177494 A JP H06177494A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 セラミックス基板１２の上に、順次周期表第
ＩＶＡ族あるいはＭｏを除くＶＩＡ族から選ばれた１種
以上の元素からなる第１金属薄膜層１３、Ｃｒ、Ｗを除
く周期表第ＶＩＡ族あるいはＮｉから選ばれた１種以上
の元素からなる第２金属薄膜層１４、周期表ＩＢ族から
選ばれた１種以上の元素からなる第３金属薄膜層１５、
第２金属薄膜層と同じ元素からなる第４金属薄膜層１
６、第３金属薄膜層と同じ元素からなる第５金属薄膜層
１７が積層されている金属薄膜積層セラミックス基板１
１。 【効果】 ピール試験において３ｋｇ／ｍｍ2 以上の膜
密着強度を有し、熱衝撃を受けても膜密着強度の変化し
ない金属薄膜積層セラミックス基板を提供することがで
きる。
ＩＶＡ族あるいはＭｏを除くＶＩＡ族から選ばれた１種
以上の元素からなる第１金属薄膜層１３、Ｃｒ、Ｗを除
く周期表第ＶＩＡ族あるいはＮｉから選ばれた１種以上
の元素からなる第２金属薄膜層１４、周期表ＩＢ族から
選ばれた１種以上の元素からなる第３金属薄膜層１５、
第２金属薄膜層と同じ元素からなる第４金属薄膜層１
６、第３金属薄膜層と同じ元素からなる第５金属薄膜層
１７が積層されている金属薄膜積層セラミックス基板１
１。 【効果】 ピール試験において３ｋｇ／ｍｍ2 以上の膜
密着強度を有し、熱衝撃を受けても膜密着強度の変化し
ない金属薄膜積層セラミックス基板を提供することがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属薄膜積層セラミック
ス基板に関し、より詳細には強固で熱衝撃に対しても優
れた膜密着強度を有し、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に関する。
ス基板に関し、より詳細には強固で熱衝撃に対しても優
れた膜密着強度を有し、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に関する。
【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パッケージ等とし
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。
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パッケージ等とし
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。
【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化
学蒸着法などがある。
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化
学蒸着法などがある。
【０００４】従来よりＩＣパッケージ等に利用されてい
る金属薄膜積層セラミックス基板の模式的断面図を図５
に示す。図中、１２はセラミックス基板を示しており、
セラミックス基板１２の表面に上記方法により形成され
たＴｉ等からなる第１金属薄膜層２３、この第１金属薄
膜層２３の上にＭｏ、Ｎｉ等からなる第２金属薄膜層２
４、この第２金属薄膜層２４の上にＡｇ、Ｃｕ等からな
る第３金属薄膜層２５がそれぞれ化学蒸着法又は物理蒸
着法により形成され、さらに最表層としてＣｕ等の電解
メッキによるメッキ膜層２６が形成され、これら第１金
属薄膜層２３、第２金属薄膜層２４、第３金属薄膜層２
５及びメッキ膜層２６により金属薄膜積層体２７が形成
され、これら金属薄膜積層体２７とセラミックス基板１
２とにより金属薄膜積層セラミックス基板２１が構成さ
れている。
る金属薄膜積層セラミックス基板の模式的断面図を図５
に示す。図中、１２はセラミックス基板を示しており、
セラミックス基板１２の表面に上記方法により形成され
たＴｉ等からなる第１金属薄膜層２３、この第１金属薄
膜層２３の上にＭｏ、Ｎｉ等からなる第２金属薄膜層２
４、この第２金属薄膜層２４の上にＡｇ、Ｃｕ等からな
る第３金属薄膜層２５がそれぞれ化学蒸着法又は物理蒸
着法により形成され、さらに最表層としてＣｕ等の電解
メッキによるメッキ膜層２６が形成され、これら第１金
属薄膜層２３、第２金属薄膜層２４、第３金属薄膜層２
５及びメッキ膜層２６により金属薄膜積層体２７が形成
され、これら金属薄膜積層体２７とセラミックス基板１
２とにより金属薄膜積層セラミックス基板２１が構成さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＬＳＩ素子を３５μｍ
の厚さのＣｕ配線パターンが形成されたＴＡＢ（ TapeA
utomated Bonding ) に実装した場合、ＬＳＩの引き剥
し試験においてＴＡＢにＣｕ配線切れが生じないことが
必要である。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。金属薄膜積層セラ
ミックス基板においても、同様の膜密着強度が必要であ
るといわれているが、薄膜形成時の条件の変化等による
再現性や信頼性を考慮に入れると実際にはさらに高い膜
密着強度が望まれている。また、熱衝撃によって薄膜の
密着強度が劣化しないことも要求されている。
の厚さのＣｕ配線パターンが形成されたＴＡＢ（ TapeA
utomated Bonding ) に実装した場合、ＬＳＩの引き剥
し試験においてＴＡＢにＣｕ配線切れが生じないことが
必要である。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。金属薄膜積層セラ
ミックス基板においても、同様の膜密着強度が必要であ
るといわれているが、薄膜形成時の条件の変化等による
再現性や信頼性を考慮に入れると実際にはさらに高い膜
密着強度が望まれている。また、熱衝撃によって薄膜の
密着強度が劣化しないことも要求されている。
【０００６】しかしながら、上述のような構成の従来の
金属薄膜積層セラミックス基板２１においては、膜密着
強度が充分でなくピール試験による膜密着強度の値が３
ｋｇ／ｍｍ2 を超えるようなものはほとんどなく、また
熱衝撃による劣化が大きいという課題があった。
金属薄膜積層セラミックス基板２１においては、膜密着
強度が充分でなくピール試験による膜密着強度の値が３
ｋｇ／ｍｍ2 を超えるようなものはほとんどなく、また
熱衝撃による劣化が大きいという課題があった。
【０００７】すなわち、従来の金属薄膜積層セラミック
ス基板２１は、高温耐熱試験や高温保持試験において、
第１金属薄膜層２３がバリヤー層としての役割を果たす
べき第２金属薄膜層２４を通過して第３金属薄膜層２５
の表面までに拡散し、第３金属薄膜層２５の表面が黒色
に変色し、その結果電解メッキにより形成されたメッキ
膜層２６の膜密着強度が低下するという課題もあった。
ス基板２１は、高温耐熱試験や高温保持試験において、
第１金属薄膜層２３がバリヤー層としての役割を果たす
べき第２金属薄膜層２４を通過して第３金属薄膜層２５
の表面までに拡散し、第３金属薄膜層２５の表面が黒色
に変色し、その結果電解メッキにより形成されたメッキ
膜層２６の膜密着強度が低下するという課題もあった。
【０００８】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、第１層の金属の上層への拡散が防止され、ピ
ール試験において３ｋｇ／ｍｍ2 以上と高い膜密着強度
を有し、耐熱衝撃性に優れた金属薄膜積層セラミックス
基板を提供することを目的としている。
のであり、第１層の金属の上層への拡散が防止され、ピ
ール試験において３ｋｇ／ｍｍ2 以上と高い膜密着強度
を有し、耐熱衝撃性に優れた金属薄膜積層セラミックス
基板を提供することを目的としている。
【０００９】
【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
ミックス基板の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
板の上に周期表第ＩＶＡ族あるいはＭｏを除く第ＶＩＡ
族から選ばれた１種以上の元素からなる第１金属薄膜
層、該第１金属薄膜層の上にＣｒ、Ｗを除く周期表第Ｖ
ＩＡ族あるいはＮｉから選ばれた１種以上の元素からな
る第２金属薄膜層、該第２金属薄膜層の上に周期表ＩＢ
族から選ばれた１種以上の元素からなる第３金属薄膜
層、該第３金属薄膜層の上に前記第２金属薄膜層と同じ
元素からなる第４金属薄膜層、該第４金属薄膜層の上に
前記第３金属薄膜層と同じ元素からなる第５金属薄膜層
が積層されていることを特徴としている。
に本発明に係る金属薄膜積層セラミックス基板は、セラ
ミックス基板の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
板の上に周期表第ＩＶＡ族あるいはＭｏを除く第ＶＩＡ
族から選ばれた１種以上の元素からなる第１金属薄膜
層、該第１金属薄膜層の上にＣｒ、Ｗを除く周期表第Ｖ
ＩＡ族あるいはＮｉから選ばれた１種以上の元素からな
る第２金属薄膜層、該第２金属薄膜層の上に周期表ＩＢ
族から選ばれた１種以上の元素からなる第３金属薄膜
層、該第３金属薄膜層の上に前記第２金属薄膜層と同じ
元素からなる第４金属薄膜層、該第４金属薄膜層の上に
前記第３金属薄膜層と同じ元素からなる第５金属薄膜層
が積層されていることを特徴としている。
【００１０】
【作用】本発明に係る金属薄膜積層セラミックス基板に
よれば、セラミックス基板の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
ラミックス基板の上に周期表第ＩＶＡ族あるいはＭｏを
除くＶＩＡ族から選ばれた１種以上の元素からなる第１
金属薄膜層、該第１金属薄膜層の上にＣｒ、Ｗを除く周
期表第ＶＩＡ族あるいはＮｉから選ばれた１種以上の元
素からなる第２金属薄膜層、該第２金属薄膜層の上に周
期表ＩＢ族から選ばれた１種以上の元素からなる第３金
属薄膜層、該第３金属薄膜層の上に前記第２金属薄膜層
と同じ元素からなる第４金属薄膜層、該第４金属薄膜層
の上に前記第３金属薄膜層と同じ元素からなる第５金属
薄膜層が積層されているので、前記第１金属薄膜層の拡
散が防止され、前記セラミックス基板とその上に積層さ
れた金属薄膜積層体及び該金属薄膜積層体中の各金属薄
膜層が強固に結合され、ピール試験において３ｋｇ／ｍ
ｍ2 以上の膜密着強度を有し、熱衝撃性を受けてもその
結合は劣化しない。
よれば、セラミックス基板の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
ラミックス基板の上に周期表第ＩＶＡ族あるいはＭｏを
除くＶＩＡ族から選ばれた１種以上の元素からなる第１
金属薄膜層、該第１金属薄膜層の上にＣｒ、Ｗを除く周
期表第ＶＩＡ族あるいはＮｉから選ばれた１種以上の元
素からなる第２金属薄膜層、該第２金属薄膜層の上に周
期表ＩＢ族から選ばれた１種以上の元素からなる第３金
属薄膜層、該第３金属薄膜層の上に前記第２金属薄膜層
と同じ元素からなる第４金属薄膜層、該第４金属薄膜層
の上に前記第３金属薄膜層と同じ元素からなる第５金属
薄膜層が積層されているので、前記第１金属薄膜層の拡
散が防止され、前記セラミックス基板とその上に積層さ
れた金属薄膜積層体及び該金属薄膜積層体中の各金属薄
膜層が強固に結合され、ピール試験において３ｋｇ／ｍ
ｍ2 以上の膜密着強度を有し、熱衝撃性を受けてもその
結合は劣化しない。
【００１１】上記構成において、前記セラミックス基板
の表面に、周期表第ＩＶＡ族あるいはＶＩＡ族から選ば
れた１種以上の元素からなる前記第１金属薄膜層が形成
されているが、該第１金属薄膜層は前記セラミックス基
板に対して高い活性を有し、該セラミックス基板中に拡
散し易いので該セラミックス基板と強固に結合され、ま
た前記第１金属薄膜層の上に形成された周期表ＶＩＡ族
あるいはＮｉから選ばれた１種以上の元素からなる前記
第２金属薄膜層にも拡散し易く、該第２金属薄膜層とも
強固に結合される。
の表面に、周期表第ＩＶＡ族あるいはＶＩＡ族から選ば
れた１種以上の元素からなる前記第１金属薄膜層が形成
されているが、該第１金属薄膜層は前記セラミックス基
板に対して高い活性を有し、該セラミックス基板中に拡
散し易いので該セラミックス基板と強固に結合され、ま
た前記第１金属薄膜層の上に形成された周期表ＶＩＡ族
あるいはＮｉから選ばれた１種以上の元素からなる前記
第２金属薄膜層にも拡散し易く、該第２金属薄膜層とも
強固に結合される。
【００１２】前記セラミックス基板としては、例えばア
ルミナ等の酸化物系セラミックス基板、窒化アルミニウ
ム、炭化珪素等の非酸化物系セラミックス基板が挙げら
れるが、本発明では特に金属薄膜層との膜密着強度に問
題のあるアルミナ基板を用いた場合に有効である。前記
第１金属薄膜層に用いる金属としてはＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒ
等が挙げられ、前記第２金属薄膜層に用いる金属として
はＭｏ、Ｎｉ等が挙げられるが、特に前記第１金属薄膜
層にＴｉを用いた場合、アルミナと金属間化合物を形成
し易いため強固に結合され、またＭｏ等とも合金を形成
し易いため同様に強固に結合される。
ルミナ等の酸化物系セラミックス基板、窒化アルミニウ
ム、炭化珪素等の非酸化物系セラミックス基板が挙げら
れるが、本発明では特に金属薄膜層との膜密着強度に問
題のあるアルミナ基板を用いた場合に有効である。前記
第１金属薄膜層に用いる金属としてはＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒ
等が挙げられ、前記第２金属薄膜層に用いる金属として
はＭｏ、Ｎｉ等が挙げられるが、特に前記第１金属薄膜
層にＴｉを用いた場合、アルミナと金属間化合物を形成
し易いため強固に結合され、またＭｏ等とも合金を形成
し易いため同様に強固に結合される。
【００１３】次に前記第２金属薄膜層の上に形成された
積層膜について説明すると、前記第２金属薄膜層と前記
第４金属薄膜層とは同じ金属から構成されており、前記
第２金属薄膜層と前記第４金属薄膜層との間に周期表Ｉ
Ｂ族から選ばれた１種以上の元素からなる第３金属薄膜
層を介在させた、いわゆるサンドイッチ構造を採ってい
る。該サンドイッチ構造を採ることにより、Ｔｉ等の前
記第１金属薄膜層は前記第３金属薄膜層を拡散していく
途中で主としてＩＢ族元素中に固溶し、これらの層を通
過して前記第５金属薄膜層まで拡散することはなく、前
記第１金属薄膜層の拡散による最表層のメッキ膜層の膜
密着強度の劣化が防止される。
積層膜について説明すると、前記第２金属薄膜層と前記
第４金属薄膜層とは同じ金属から構成されており、前記
第２金属薄膜層と前記第４金属薄膜層との間に周期表Ｉ
Ｂ族から選ばれた１種以上の元素からなる第３金属薄膜
層を介在させた、いわゆるサンドイッチ構造を採ってい
る。該サンドイッチ構造を採ることにより、Ｔｉ等の前
記第１金属薄膜層は前記第３金属薄膜層を拡散していく
途中で主としてＩＢ族元素中に固溶し、これらの層を通
過して前記第５金属薄膜層まで拡散することはなく、前
記第１金属薄膜層の拡散による最表層のメッキ膜層の膜
密着強度の劣化が防止される。
【００１４】前記第３金属薄膜層に用いる金属として
は、例えばＣｕ、Ａｕ、Ａｇ等が挙げられる。また前記
第５金属薄膜層も前記第３金属薄膜層と同じ金属から構
成されている。
は、例えばＣｕ、Ａｕ、Ａｇ等が挙げられる。また前記
第５金属薄膜層も前記第３金属薄膜層と同じ金属から構
成されている。
【００１５】このように異種の金属のサンドイッチ状構
造が重複して積層された金属薄膜積層体が形成されるこ
とにより、各金属薄膜層はお互いに拡散し合い、互いの
薄膜層が強固に結合され、かつ前記セラミックス基板と
も強固に結合され、膜密着強度の高い金属薄膜積層セラ
ミックス基板が構成される。
造が重複して積層された金属薄膜積層体が形成されるこ
とにより、各金属薄膜層はお互いに拡散し合い、互いの
薄膜層が強固に結合され、かつ前記セラミックス基板と
も強固に結合され、膜密着強度の高い金属薄膜積層セラ
ミックス基板が構成される。
【００１６】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係る金属薄膜積層
セラミックス基板の実施例を図面に基づいて説明する。
セラミックス基板の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１７】［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、１２はセラミックス基板を示しており、Ａ
ｌ2 Ｏ3 からなるセラミックス基板１２の表面にＴｉか
らなる第１金属薄膜層１３、この第１金属薄膜層１３の
上にＭｏからなる第２金属薄膜層１４、第２金属薄膜層
１４の上にＣｕからなる第３金属薄膜層１５、第３金属
薄膜層１５の上にＭｏからなる第４金属薄膜層１６、第
４金属薄膜層１６の上にＣｕからなる第５金属薄膜層１
７、第５金属薄膜層１７の上にさらに最表層としてＣｕ
からなるメッキ膜層１８が積層され、これら第１金属薄
膜層１３、第２金属薄膜層１４、第３金属薄膜層１５、
第４金属薄膜層１６、第５金属薄膜層１７及びメッキ膜
層１８により金属薄膜積層体１９が形成され、これら金
属薄膜積層体１９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。
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、１２はセラミックス基板を示しており、Ａ
ｌ2 Ｏ3 からなるセラミックス基板１２の表面にＴｉか
らなる第１金属薄膜層１３、この第１金属薄膜層１３の
上にＭｏからなる第２金属薄膜層１４、第２金属薄膜層
１４の上にＣｕからなる第３金属薄膜層１５、第３金属
薄膜層１５の上にＭｏからなる第４金属薄膜層１６、第
４金属薄膜層１６の上にＣｕからなる第５金属薄膜層１
７、第５金属薄膜層１７の上にさらに最表層としてＣｕ
からなるメッキ膜層１８が積層され、これら第１金属薄
膜層１３、第２金属薄膜層１４、第３金属薄膜層１５、
第４金属薄膜層１６、第５金属薄膜層１７及びメッキ膜
層１８により金属薄膜積層体１９が形成され、これら金
属薄膜積層体１９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。
【００１８】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
により、化学的活性度が高くＡｌ2 Ｏ3 と反応しやすい
Ｔｉを用いて第１金属薄膜層１３を０．０５〜０．２０
μｍの厚さに形成する。このときＴｉは下層のＡｌ2Ｏ3
からなるセラミックス基板１２と反応して金属間化合
物を作る。
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
により、化学的活性度が高くＡｌ2 Ｏ3 と反応しやすい
Ｔｉを用いて第１金属薄膜層１３を０．０５〜０．２０
μｍの厚さに形成する。このときＴｉは下層のＡｌ2Ｏ3
からなるセラミックス基板１２と反応して金属間化合
物を作る。
【００１９】第１金属薄膜層１３上に化学蒸着法または
物理蒸着法により、Ｍｏからなる第２金属薄膜層１４、
Ｃｕからなる第３金属薄膜層１５、Ｍｏからなる第４金
属薄膜層１６を形成する。第２金属薄膜層１４の厚さは
０．１０〜０．２０μｍ、第３金属薄膜層１５の厚さは
０．０１〜０．０２μｍ、第４金属薄膜層１６の厚さは
０．１０〜０．３０μｍにそれぞれ設定した。この第２
金属薄膜層１４、第３金属薄膜層１５、第４金属薄膜層
１６は、第１金属薄膜層１３が第５金属薄膜層１７にに
じみでるのを防止するバリアーとなる。第３金属薄膜層
１５は０．０１〜０．０２μｍと薄い層であるのが好ま
しく、これより厚い層とした場合は膜密着強度が低下す
る傾向にある。
物理蒸着法により、Ｍｏからなる第２金属薄膜層１４、
Ｃｕからなる第３金属薄膜層１５、Ｍｏからなる第４金
属薄膜層１６を形成する。第２金属薄膜層１４の厚さは
０．１０〜０．２０μｍ、第３金属薄膜層１５の厚さは
０．０１〜０．０２μｍ、第４金属薄膜層１６の厚さは
０．１０〜０．３０μｍにそれぞれ設定した。この第２
金属薄膜層１４、第３金属薄膜層１５、第４金属薄膜層
１６は、第１金属薄膜層１３が第５金属薄膜層１７にに
じみでるのを防止するバリアーとなる。第３金属薄膜層
１５は０．０１〜０．０２μｍと薄い層であるのが好ま
しく、これより厚い層とした場合は膜密着強度が低下す
る傾向にある。
【００２０】この第４金属薄膜層１６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Ｃｕを用いて
第５金属薄膜層１７を０．２０〜０．５０μｍの厚さに
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１８を化学メッキ法によ
って３〜４μｍの厚さに形成する。このメッキ膜層１８
は第５金属薄膜層１７と同族のＩＢ族元素を用いるて形
成する。
または物理蒸着法により、導通抵抗の良いＣｕを用いて
第５金属薄膜層１７を０．２０〜０．５０μｍの厚さに
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１８を化学メッキ法によ
って３〜４μｍの厚さに形成する。このメッキ膜層１８
は第５金属薄膜層１７と同族のＩＢ族元素を用いるて形
成する。
【００２１】第１金属薄膜層１３からメッキ膜層１８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。
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。
【００２２】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、その方法としては例
えば電解メッキ法、無電解メッキ法等が挙げられる。
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、その方法としては例
えば電解メッキ法、無電解メッキ法等が挙げられる。
【００２３】下記の表１、２及び表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、従来の金属薄膜層から構成
される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、＋１５
０℃／−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Ｎｉリード線２
２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。
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、従来の金属薄膜層から構成
される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、＋１５
０℃／−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Ｎｉリード線２
２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。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】表１、２及び表３に示した実施例及び比較
例では、ピール試験による膜密着強度測定方法として図
２に示すようなハンダプルテストを実施した。まず、金
属薄膜積層セラミックス基板１１上に直径約１ｍｍのＮ
ｉ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させ、破断
したときの強度を膜密着強度とした。このとき、ハンダ
切れ、ハンダと金属薄膜との界面破断は正当な膜強度と
して評価できないためデータから削除した。
例では、ピール試験による膜密着強度測定方法として図
２に示すようなハンダプルテストを実施した。まず、金
属薄膜積層セラミックス基板１１上に直径約１ｍｍのＮ
ｉ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させ、破断
したときの強度を膜密着強度とした。このとき、ハンダ
切れ、ハンダと金属薄膜との界面破断は正当な膜強度と
して評価できないためデータから削除した。
【００２８】表１、２及び表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３ｋｇ／ｍ
ｍ2 以上の値を示したものも存在したが、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ており、
その他のものは３ｋｇ／ｍｍ2 以上の値を示すものはな
く、また熱衝撃によってその膜密着強度の劣化が認めら
れた。
較例１〜１８のものでは通常の膜密着強度が３ｋｇ／ｍ
ｍ2 以上の値を示したものも存在したが、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ており、
その他のものは３ｋｇ／ｍｍ2 以上の値を示すものはな
く、また熱衝撃によってその膜密着強度の劣化が認めら
れた。
【００２９】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、膜密着強度は目的の
３ｋｇ／ｍｍ2 以上の値を得ることができた。
頼性試験後も安定した強度を示し、膜密着強度は目的の
３ｋｇ／ｍｍ2 以上の値を得ることができた。
【００３０】次に、実施例１及び比較例１で得られた金
属薄膜積層セラミックス基板を用い、８５０℃で１０分
間熱処理を行った後、ＥＰＭＡを用いて表面分析を行っ
た。その結果を図３及び図４に示している。図３及び図
４において、縦軸は回折強度、横軸は回折角を示す。こ
の結果より明らかなように、実施例１で用いた金属薄膜
積層セラミックス基板では、表面にチタンが認められな
いのに対し、比較例１で得られた金属薄膜積層セラミッ
クス基板では表面にチタンが検出され、チタン原子が表
面まで熱拡散してきていることがわかる。
属薄膜積層セラミックス基板を用い、８５０℃で１０分
間熱処理を行った後、ＥＰＭＡを用いて表面分析を行っ
た。その結果を図３及び図４に示している。図３及び図
４において、縦軸は回折強度、横軸は回折角を示す。こ
の結果より明らかなように、実施例１で用いた金属薄膜
積層セラミックス基板では、表面にチタンが認められな
いのに対し、比較例１で得られた金属薄膜積層セラミッ
クス基板では表面にチタンが検出され、チタン原子が表
面まで熱拡散してきていることがわかる。
【００３１】また、実施例１及び比較例１４の金属薄膜
積層セラミックス基板につき、電解メッキ処理を行う前
のものを、６００℃で２時間熱処理を行ったところ、実
施例１のものは全く変色がなかったのに対し、比較例１
４のものは褐色に変色した。この結果からも従来のもの
は熱処理によりＴｉが表面層に拡散し易いのに対し、実
施例のものはＴｉの熱拡散が防止されていることがわか
る。
積層セラミックス基板につき、電解メッキ処理を行う前
のものを、６００℃で２時間熱処理を行ったところ、実
施例１のものは全く変色がなかったのに対し、比較例１
４のものは褐色に変色した。この結果からも従来のもの
は熱処理によりＴｉが表面層に拡散し易いのに対し、実
施例のものはＴｉの熱拡散が防止されていることがわか
る。
【００３２】これは次のような理由によるものと推察さ
れる。第１層のＴｉは反応性が非常に高く活性なため、
まず熱処理により前記Ｔｉが第２層のＭｏ中に拡散され
る。Ｔｉはさらに第３層のＣｕ中に拡散されて、Ｃｕに
固溶される。ＴｉとＣｕは相互に固溶し易いので、Ｃｕ
の膜厚が０．０１μｍ程度の薄い膜であっても容易に固
溶される。Ｃｕに固溶しきれなかったＴｉはさらに第４
層のＭｏ中に拡散されるが、その量は非常に少ないた
め、その第４層を通過することはない。従って、実施例
１の金属薄膜積層セラミックス基板は、熱処理を行って
もＴｉの表面への熱拡散が防止されることとなる。この
推察は、深さ方向に対するＳＩＭＳ分析によっても確認
されている。
れる。第１層のＴｉは反応性が非常に高く活性なため、
まず熱処理により前記Ｔｉが第２層のＭｏ中に拡散され
る。Ｔｉはさらに第３層のＣｕ中に拡散されて、Ｃｕに
固溶される。ＴｉとＣｕは相互に固溶し易いので、Ｃｕ
の膜厚が０．０１μｍ程度の薄い膜であっても容易に固
溶される。Ｃｕに固溶しきれなかったＴｉはさらに第４
層のＭｏ中に拡散されるが、その量は非常に少ないた
め、その第４層を通過することはない。従って、実施例
１の金属薄膜積層セラミックス基板は、熱処理を行って
もＴｉの表面への熱拡散が防止されることとなる。この
推察は、深さ方向に対するＳＩＭＳ分析によっても確認
されている。
【００３３】このように、実施例に係る金属薄膜積層セ
ラミックス基板にあっては、高温状態においても、第１
金属薄膜層１３が表面層まで拡散しないため、熱衝撃試
験後においても膜密着強度が劣化しないと考えられる。
ラミックス基板にあっては、高温状態においても、第１
金属薄膜層１３が表面層まで拡散しないため、熱衝撃試
験後においても膜密着強度が劣化しないと考えられる。
【００３４】
【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
の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の上に周期
表第ＩＶＡ族あるいはＭｏを除く第ＶＩＡ族から選ばれ
た１種以上の元素からなる第１金属薄膜層、該第１金属
薄膜層の上にＣｒ、Ｗを除く周期表第ＶＩＡ族あるいは
Ｎｉから選ばれた１種以上の元素からなる第２金属薄膜
層、該第２金属薄膜層の上に周期表ＩＢ族から選ばれた
１種以上の元素からなる第３金属薄膜層、該第３金属薄
膜層の上に前記第２金属薄膜層と同じ元素からなる第４
金属薄膜層、該第４金属薄膜層の上に前記第３金属薄膜
層と同じ元素からなる第５金属薄膜層が積層されている
ので、前記第１金属薄膜層の拡散を防止することがで
き、前記セラミックス基板と金属薄膜積層体及び該金属
薄膜積層体中の各金属薄膜層を強固に結合させることが
でき、その結果ピール試験において３ｋｇ／ｍｍ2 以上
の膜密着強度を有し、熱衝撃を受けても膜密着強度の変
化しない金属薄膜積層セラミックス基板を提供すること
ができる。
膜積層セラミックス基板にあっては、セラミックス基板
の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の上に周期
表第ＩＶＡ族あるいはＭｏを除く第ＶＩＡ族から選ばれ
た１種以上の元素からなる第１金属薄膜層、該第１金属
薄膜層の上にＣｒ、Ｗを除く周期表第ＶＩＡ族あるいは
Ｎｉから選ばれた１種以上の元素からなる第２金属薄膜
層、該第２金属薄膜層の上に周期表ＩＢ族から選ばれた
１種以上の元素からなる第３金属薄膜層、該第３金属薄
膜層の上に前記第２金属薄膜層と同じ元素からなる第４
金属薄膜層、該第４金属薄膜層の上に前記第３金属薄膜
層と同じ元素からなる第５金属薄膜層が積層されている
ので、前記第１金属薄膜層の拡散を防止することがで
き、前記セラミックス基板と金属薄膜積層体及び該金属
薄膜積層体中の各金属薄膜層を強固に結合させることが
でき、その結果ピール試験において３ｋｇ／ｍｍ2 以上
の膜密着強度を有し、熱衝撃を受けても膜密着強度の変
化しない金属薄膜積層セラミックス基板を提供すること
ができる。
【図１】本発明の実施例に係る金属薄膜積層セラミック
ス基板を示した模式的断面図である。
ス基板を示した模式的断面図である。
【図２】ピール試験による膜密着強度測定方法を示した
斜視図である。
斜視図である。
【図３】実施例１で得られた金属薄膜積層セラミックス
基板を熱処理した後、表面をＥＰＭＡを用いて元素分析
した結果を示すグラフである。
基板を熱処理した後、表面をＥＰＭＡを用いて元素分析
した結果を示すグラフである。
【図４】比較例１で得られた金属薄膜積層セラミックス
基板を熱処理した後、表面をＥＰＭＡを用いて元素分析
した結果を示すグラフである。
基板を熱処理した後、表面をＥＰＭＡを用いて元素分析
した結果を示すグラフである。
【図５】従来の金属薄膜積層セラミックス基板を示した
模式的断面図である。
模式的断面図である。
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 第１金属薄膜層 １４ 第２金属薄膜層 １５ 第３金属薄膜層 １６ 第４金属薄膜層 １７ 第５金属薄膜層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三城 明 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 宇野 孝一 山口県美祢市大嶺町東分字岩倉2701番１ 株式会社住友金属セラミックス内
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミックス基板の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の上に周期表第ＩＶＡ族あるいは
Ｍｏを除く第ＶＩＡ族から選ばれた１種以上の元素から
なる第１金属薄膜層、 該第１金属薄膜層の上にＣｒ、Ｗを除く周期表第ＶＩＡ
族あるいはＮｉから選ばれた１種以上の元素からなる第
２金属薄膜層、 該第２金属薄膜層の上に周期表ＩＢ族から選ばれた１種
以上の元素からなる第３金属薄膜層、 該第３金属薄膜層の上に前記第２金属薄膜層と同じ元素
からなる第４金属薄膜層、 該第４金属薄膜層の上に前記第３金属薄膜層と同じ元素
からなる第５金属薄膜層が積層さ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32516992A JP2762007B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 金属薄膜積層セラミックス基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32516992A JP2762007B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 金属薄膜積層セラミックス基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177494A true JPH06177494A (ja) | 1994-06-24 |
| JP2762007B2 JP2762007B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=18173786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32516992A Expired - Lifetime JP2762007B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 金属薄膜積層セラミックス基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2762007B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100985849B1 (ko) * | 2008-11-18 | 2010-10-08 | 한점열 | 세라믹 인쇄회로기판의 원판 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5413707B2 (ja) | 2005-06-06 | 2014-02-12 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 金属−セラミック複合基板及びその製造方法 |
| WO2007119571A1 (ja) | 2006-04-17 | 2007-10-25 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | 半田層及びそれを用いたデバイス接合用基板並びに該デバイス接合用基板の製造方法 |
| JP5526336B2 (ja) | 2007-02-27 | 2014-06-18 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 半田層及びそれを用いたデバイス接合用基板並びにその製造方法 |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP32516992A patent/JP2762007B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100985849B1 (ko) * | 2008-11-18 | 2010-10-08 | 한점열 | 세라믹 인쇄회로기판의 원판 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2762007B2 (ja) | 1998-06-04 |
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Year of fee payment: 14 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120327 |
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