JPH0997861A - 多層窒化アルミニウム回路基板 - Google Patents
多層窒化アルミニウム回路基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の多層窒化アルミニウム回路基板におい
ては、表面導体層上の液相成分量を低減することによっ
て、メッキの被着性を高めることが課題とされている。 【解決手段】 同時焼成により形成された内部導体層３
を有する多層窒化アルミニウム基板２と、内部導体層３
と電気的に接続され、同様に同時焼成により多層窒化ア
ルミニウム基板２表面に形成された表面導体層４とを具
備する多層窒化アルミニウム回路基板１である。多層窒
化アルミニウム基板２の少なくとも一方の表面に形成さ
れた表面導体層４ａは、その周辺の基板部分より突出さ
れた凸状形状を有している。
ては、表面導体層上の液相成分量を低減することによっ
て、メッキの被着性を高めることが課題とされている。 【解決手段】 同時焼成により形成された内部導体層３
を有する多層窒化アルミニウム基板２と、内部導体層３
と電気的に接続され、同様に同時焼成により多層窒化ア
ルミニウム基板２表面に形成された表面導体層４とを具
備する多層窒化アルミニウム回路基板１である。多層窒
化アルミニウム基板２の少なくとも一方の表面に形成さ
れた表面導体層４ａは、その周辺の基板部分より突出さ
れた凸状形状を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面導体層を有す
る多層窒化アルミニウム回路基板に関する。
る多層窒化アルミニウム回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パワ―ＩＣ、高周波トランジスタ
等の大電流を必要とする半導体素子の発展に伴って、セ
ラミックス基板の需要は年々増加している。特に、窒化
アルミニウム基板は、熱伝導率が高く、放熱性に優れる
等の特徴を有することから、増大傾向にある半導体素子
からの放熱量に対応し得る基板として注目されている。
このような窒化アルミニウム基板を半導体用パッケージ
や多層回路基板等として使用する場合には、同時焼成に
より多層構造の窒化アルミニウム基板と導体層とを一括
して作製することが一般的である。
等の大電流を必要とする半導体素子の発展に伴って、セ
ラミックス基板の需要は年々増加している。特に、窒化
アルミニウム基板は、熱伝導率が高く、放熱性に優れる
等の特徴を有することから、増大傾向にある半導体素子
からの放熱量に対応し得る基板として注目されている。
このような窒化アルミニウム基板を半導体用パッケージ
や多層回路基板等として使用する場合には、同時焼成に
より多層構造の窒化アルミニウム基板と導体層とを一括
して作製することが一般的である。
【０００３】一般的な同時焼成による多層窒化アルミニ
ウム基板の製造方法について説明する。まず、窒化アル
ミニウムグリーンシートに所望の内部回路パターンに応
じてスルーホールを形成し、このスルーホール内に導体
ペーストを充填すると共に、グリーンシート上に導体ペ
ーストを所望の回路パターン状に塗布する。このような
グリーンシートを複数層積層した後、このグリーンシー
ト積層体を金属製プレートで挟み、上下方向から加熱し
つつ加圧して、窒化アルミニウム成形体を作製する。
ウム基板の製造方法について説明する。まず、窒化アル
ミニウムグリーンシートに所望の内部回路パターンに応
じてスルーホールを形成し、このスルーホール内に導体
ペーストを充填すると共に、グリーンシート上に導体ペ
ーストを所望の回路パターン状に塗布する。このような
グリーンシートを複数層積層した後、このグリーンシー
ト積層体を金属製プレートで挟み、上下方向から加熱し
つつ加圧して、窒化アルミニウム成形体を作製する。
【０００４】この際、表面導体層となるペースト塗布層
は潰れ、下地のグリーンシート内にめり込んでほぼ平ら
な面となる。すなわち、表面導体層となるペースト塗布
層の上面は、周辺の窒化アルミニウムグリーンシートと
同一面を形成する。この後、窒化アルミニウム成形体に
脱脂処理を施し、さらに所定の温度で焼成することによ
って、窒化アルミニウム基材と導体層とを同時に焼結さ
せて、多層窒化アルミニウム回路基板を得る。
は潰れ、下地のグリーンシート内にめり込んでほぼ平ら
な面となる。すなわち、表面導体層となるペースト塗布
層の上面は、周辺の窒化アルミニウムグリーンシートと
同一面を形成する。この後、窒化アルミニウム成形体に
脱脂処理を施し、さらに所定の温度で焼成することによ
って、窒化アルミニウム基材と導体層とを同時に焼結さ
せて、多層窒化アルミニウム回路基板を得る。
【０００５】上述したような表面導体層をボンディング
パッド等として用いる場合には、その上にＮｉ／Ａｕ等
のメッキを行い、このメッキ層上にボンディングワイヤ
が接合される。ところで、このようなワイヤボンディン
グ性のみを考慮した場合、上述したような平坦な表面導
体層は、一般にボンディングの容易化やボンディング強
度の向上等に繋がり、良好な結果をもたらす。
パッド等として用いる場合には、その上にＮｉ／Ａｕ等
のメッキを行い、このメッキ層上にボンディングワイヤ
が接合される。ところで、このようなワイヤボンディン
グ性のみを考慮した場合、上述したような平坦な表面導
体層は、一般にボンディングの容易化やボンディング強
度の向上等に繋がり、良好な結果をもたらす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多層窒
化アルミニウム回路基板においては、焼成工程時に窒化
アルミニウム材料からしみ出してくる液相成分が導体層
部分に集まりやすいという傾向があり、その結果焼成後
の表面導体層の表面に多くの液相成分が残留してしま
う。この表面導体層上に存在する液相成分は、メッキを
阻害する働きを有しており、メッキの被着を不均一にす
るという問題を生じさせている。
化アルミニウム回路基板においては、焼成工程時に窒化
アルミニウム材料からしみ出してくる液相成分が導体層
部分に集まりやすいという傾向があり、その結果焼成後
の表面導体層の表面に多くの液相成分が残留してしま
う。この表面導体層上に存在する液相成分は、メッキを
阻害する働きを有しており、メッキの被着を不均一にす
るという問題を生じさせている。
【０００７】ワイヤボンディング実装においては、比較
的メッキ層を厚く形成するため、多少のメッキ阻害要因
があっても、見掛け上は十分メッキを実施することが可
能であった。ただし、メッキ当初の被着不均一は、加熱
試験等によりふくれを発生させたり、またボンディング
ワイヤの接合強度の低下要因となっている。また特に、
半導体チップとパッケージとの接続方法にフリップチッ
プ法を適用する場合、メッキ厚を薄くすることが望まれ
るため、メッキ当初の被着不均一は直接的に電気的特性
の低下原因となってしまう。
的メッキ層を厚く形成するため、多少のメッキ阻害要因
があっても、見掛け上は十分メッキを実施することが可
能であった。ただし、メッキ当初の被着不均一は、加熱
試験等によりふくれを発生させたり、またボンディング
ワイヤの接合強度の低下要因となっている。また特に、
半導体チップとパッケージとの接続方法にフリップチッ
プ法を適用する場合、メッキ厚を薄くすることが望まれ
るため、メッキ当初の被着不均一は直接的に電気的特性
の低下原因となってしまう。
【０００８】このように、従来の多層窒化アルミニウム
回路基板においては、表面導体層上の液相成分量を低減
することによって、メッキの被着性を高めることが課題
とされていた。なお、多層アルミナ回路基板等の場合に
は、表面導体層上に液相成分がしみ出しても、液相がガ
ラス成分であるために容易にエッチング除去することが
できるが、窒化アルミニウム基板の場合には xＡｌ2 Ｏ
3 ・ yＹ2 Ｏ3 等からなる液相成分を有効に除去し得る
エッチャントがなく、現状ではエッチングにより液相成
分だけを除去することはできない。
回路基板においては、表面導体層上の液相成分量を低減
することによって、メッキの被着性を高めることが課題
とされていた。なお、多層アルミナ回路基板等の場合に
は、表面導体層上に液相成分がしみ出しても、液相がガ
ラス成分であるために容易にエッチング除去することが
できるが、窒化アルミニウム基板の場合には xＡｌ2 Ｏ
3 ・ yＹ2 Ｏ3 等からなる液相成分を有効に除去し得る
エッチャントがなく、現状ではエッチングにより液相成
分だけを除去することはできない。
【０００９】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、表面導体層のメッキ被着性を向上さ
せた多層アルミニウム回路基板を提供することを目的と
している。
になされたもので、表面導体層のメッキ被着性を向上さ
せた多層アルミニウム回路基板を提供することを目的と
している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の多層窒化アルミ
ニウム回路基板は、多層窒化アルミニウム基板と、前記
多層窒化アルミニウム基板との同時焼成により形成され
た内部導体層と、前記内部導体層と電気的に接続され、
前記多層窒化アルミニウム基板表面に同時焼成により形
成された表面導体層とを具備する多層窒化アルミニウム
回路基板において、前記多層窒化アルミニウム基板の少
なくとも一方の表面に形成された前記表面導体層は、そ
の周辺の基板部分より突出された凸状形状を有している
ことを特徴としている。
ニウム回路基板は、多層窒化アルミニウム基板と、前記
多層窒化アルミニウム基板との同時焼成により形成され
た内部導体層と、前記内部導体層と電気的に接続され、
前記多層窒化アルミニウム基板表面に同時焼成により形
成された表面導体層とを具備する多層窒化アルミニウム
回路基板において、前記多層窒化アルミニウム基板の少
なくとも一方の表面に形成された前記表面導体層は、そ
の周辺の基板部分より突出された凸状形状を有している
ことを特徴としている。
【００１１】本発明の多層窒化アルミニウム回路基板に
おいては、少なくとも一方の表面に形成される表面導体
層をその周辺の基板部分より突出した凸状形状としてい
るため、表面導体層内に窒化アルミニウム基板内の液相
成分がしみ込んだとしても、表面導体層の高さや液相成
分のしみ出し経路が制限されること等によって、その表
面へのしみ出しは軽減される。また、表面導体層の表面
積が増大することに伴って、表面導体層の表面における
液相成分の還元反応が進行しやすくなり、これによって
も表面導体層上の液相成分の残留が抑制される。
おいては、少なくとも一方の表面に形成される表面導体
層をその周辺の基板部分より突出した凸状形状としてい
るため、表面導体層内に窒化アルミニウム基板内の液相
成分がしみ込んだとしても、表面導体層の高さや液相成
分のしみ出し経路が制限されること等によって、その表
面へのしみ出しは軽減される。また、表面導体層の表面
積が増大することに伴って、表面導体層の表面における
液相成分の還元反応が進行しやすくなり、これによって
も表面導体層上の液相成分の残留が抑制される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００１３】図１は、本発明の一実施形態による多層窒
化アルミニウム回路基板の構成を示す断面図である。同
図に示す多層窒化アルミニウム回路基板１は、焼成によ
り多層一体化された複数の窒化アルミニウム層、例えば
4層の窒化アルミニウム層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを有
する多層窒化アルミニウム基板２と、この多層窒化アル
ミニウム基板２の内部に設けられた内部導体層３と、多
層窒化アルミニウム基板２の表面に設けられた表面導体
層４とから構成されている。なお、図１では 4層の窒化
アルミニウム層により構成された多層窒化アルミニウム
基板２を示したが、本発明の多層窒化アルミニウム回路
基板は特に窒化アルミニウム層の層数に限定されるもの
ではない。
化アルミニウム回路基板の構成を示す断面図である。同
図に示す多層窒化アルミニウム回路基板１は、焼成によ
り多層一体化された複数の窒化アルミニウム層、例えば
4層の窒化アルミニウム層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを有
する多層窒化アルミニウム基板２と、この多層窒化アル
ミニウム基板２の内部に設けられた内部導体層３と、多
層窒化アルミニウム基板２の表面に設けられた表面導体
層４とから構成されている。なお、図１では 4層の窒化
アルミニウム層により構成された多層窒化アルミニウム
基板２を示したが、本発明の多層窒化アルミニウム回路
基板は特に窒化アルミニウム層の層数に限定されるもの
ではない。
【００１４】上述した内部導体層３は、各窒化アルミニ
ウム層２ａ〜２ｄに設けられたスルーホール５内に充填
された導体層３ａと、各窒化アルミニウム層２ａ〜２ｄ
上に形成された回路導体層３ｂとから構成されている。
この内部導体層３は、所望の内部回路パターンに応じて
形成されているものであり、多層窒化アルミニウム基板
２の一方の表面、具体的には上面側に形成された接続パ
ッド等として表面導体層（上面側表面導体層）４ａと他
方の表面、具体的には下面側に形成された接続パッド等
として表面導体層（下面側表面導体層）４ｂとにそれぞ
れ電気的に接続されている。
ウム層２ａ〜２ｄに設けられたスルーホール５内に充填
された導体層３ａと、各窒化アルミニウム層２ａ〜２ｄ
上に形成された回路導体層３ｂとから構成されている。
この内部導体層３は、所望の内部回路パターンに応じて
形成されているものであり、多層窒化アルミニウム基板
２の一方の表面、具体的には上面側に形成された接続パ
ッド等として表面導体層（上面側表面導体層）４ａと他
方の表面、具体的には下面側に形成された接続パッド等
として表面導体層（下面側表面導体層）４ｂとにそれぞ
れ電気的に接続されている。
【００１５】多層窒化アルミニウム基板１は、例えば窒
化アルミニウム基材（多層窒化アルミニウム基板２）と
内部導体層３や表面導体層４を形成する金属材料、具体
的には導体ペーストの塗布・充填層とを同時焼成するこ
とにより作製されるものである。多層窒化アルミニウム
基板２は、一般的な窒化アルミニウム焼結体からなるも
のであり、例えば窒化アルミニウム粉末に焼結助剤とし
て酸化イットリウムのような希土類酸化物粉末や酸化ア
ルミニウム粉末等を添加し、このような混合粉末を焼結
させたものが例示される。
化アルミニウム基材（多層窒化アルミニウム基板２）と
内部導体層３や表面導体層４を形成する金属材料、具体
的には導体ペーストの塗布・充填層とを同時焼成するこ
とにより作製されるものである。多層窒化アルミニウム
基板２は、一般的な窒化アルミニウム焼結体からなるも
のであり、例えば窒化アルミニウム粉末に焼結助剤とし
て酸化イットリウムのような希土類酸化物粉末や酸化ア
ルミニウム粉末等を添加し、このような混合粉末を焼結
させたものが例示される。
【００１６】内部導体層３や表面導体層４を形成する金
属材料としては、タングステン、モリブデン等の高融点
金属が例示される。これら高融点金属は単体で用いても
よいし、あるいはチタンやジルコニア等の活性金属との
混合物として用いてもよい。特に、本発明においては、
窒化アルミニウムと熱膨張率等が近似するタングステン
を主成分として用いることが好ましい。
属材料としては、タングステン、モリブデン等の高融点
金属が例示される。これら高融点金属は単体で用いても
よいし、あるいはチタンやジルコニア等の活性金属との
混合物として用いてもよい。特に、本発明においては、
窒化アルミニウムと熱膨張率等が近似するタングステン
を主成分として用いることが好ましい。
【００１７】上述した表面導体層４のうち接続パッド等
としての上面側表面導体層４ａは、その周辺の多層窒化
アルミニウム基板２の表面より突出された凸状形状を有
している。このように、上面側表面導体層４を突出形成
することによって、その最表面への多層窒化アルミニウ
ム基板２の液相成分のしみ出し、残留等を抑制すること
ができる。その結果として、良好なメッキ被着性を再現
性よく得ることが可能となり、薄いメッキ層で十分にそ
の効果を得ることができる。
としての上面側表面導体層４ａは、その周辺の多層窒化
アルミニウム基板２の表面より突出された凸状形状を有
している。このように、上面側表面導体層４を突出形成
することによって、その最表面への多層窒化アルミニウ
ム基板２の液相成分のしみ出し、残留等を抑制すること
ができる。その結果として、良好なメッキ被着性を再現
性よく得ることが可能となり、薄いメッキ層で十分にそ
の効果を得ることができる。
【００１８】すなわち、多層窒化アルミニウム回路基板
１は、スルーホール５内に導体ペーストを充填すると共
に、回路導体層３ｂや表面導体層４となる導体ペースト
の塗布層を形成した窒化アルミニウムグリーンシートを
必要枚数積層し、この積層体を加熱しつつ加圧して圧着
体とし、この圧着体を窒化アルミニウム焼結体等からな
るセッタ上に配置して、脱脂および焼成することによっ
て形成される。このセッタと接していない側の表面は、
直接焼成雰囲気に晒されることになる。焼成雰囲気には
通常窒素雰囲気が適用されるが、焼成治具等から蒸発す
るカーボンやカーボンガス（ＣＯx ）が焼成雰囲気中に
含まれることは避けられない。
１は、スルーホール５内に導体ペーストを充填すると共
に、回路導体層３ｂや表面導体層４となる導体ペースト
の塗布層を形成した窒化アルミニウムグリーンシートを
必要枚数積層し、この積層体を加熱しつつ加圧して圧着
体とし、この圧着体を窒化アルミニウム焼結体等からな
るセッタ上に配置して、脱脂および焼成することによっ
て形成される。このセッタと接していない側の表面は、
直接焼成雰囲気に晒されることになる。焼成雰囲気には
通常窒素雰囲気が適用されるが、焼成治具等から蒸発す
るカーボンやカーボンガス（ＣＯx ）が焼成雰囲気中に
含まれることは避けられない。
【００１９】このような雰囲気中で焼成を行うと、セッ
タと接していない上面側表面導体層４ａはカーボンを含
む雰囲気に晒されながら焼結することになる。また、焼
結時には、窒化アルミニウム層２ａ〜２ｄ内の液相成
分、例えば xＡｌ2 Ｏ3 ・ yＹ2 Ｏ3 からなる液相成分
は多層窒化アルミニウム基板２の表面側に徐々にしみ出
してくる。この際、液相成分はスルーホール５内に充填
された導体層３ａを主に通って、焼成雰囲気に直接晒さ
れている上面側表面導体層４ａに到達し、その表面にし
み出すと考えられる。これは、 xＡｌ2 Ｏ3 ・ yＹ2 Ｏ
3 等の液相成分はカーボン量が多く還元反応が進行する
ところへ移動する性質を有しているため、最終的にはカ
ーボンを含む焼成雰囲気に直接晒されている上面側表面
導体層４ａの表面にしみ出すものと考えられる。
タと接していない上面側表面導体層４ａはカーボンを含
む雰囲気に晒されながら焼結することになる。また、焼
結時には、窒化アルミニウム層２ａ〜２ｄ内の液相成
分、例えば xＡｌ2 Ｏ3 ・ yＹ2 Ｏ3 からなる液相成分
は多層窒化アルミニウム基板２の表面側に徐々にしみ出
してくる。この際、液相成分はスルーホール５内に充填
された導体層３ａを主に通って、焼成雰囲気に直接晒さ
れている上面側表面導体層４ａに到達し、その表面にし
み出すと考えられる。これは、 xＡｌ2 Ｏ3 ・ yＹ2 Ｏ
3 等の液相成分はカーボン量が多く還元反応が進行する
ところへ移動する性質を有しているため、最終的にはカ
ーボンを含む焼成雰囲気に直接晒されている上面側表面
導体層４ａの表面にしみ出すものと考えられる。
【００２０】この際、図３に示す従来の多層窒化アルミ
ニウム回路基板のように、焼成雰囲気に晒される上面側
表面導体層４ａが最上層の窒化アルミニウム層２ａ内に
めり込んで同一平面を形成していると、 xＡｌ2 Ｏ3 ・
yＹ2 Ｏ3 等の液相成分がカーボンを含む焼成雰囲気に
直接晒されている上面側表面導体層４ａ最表面に容易に
しみ出しあるいは残留が生じ、この表面に存在する液相
成分がメッキの被着性を阻害している。なお、図中矢印
は液相成分のしみ出し経路を、Ｘは表面にしみ出した液
相成分を示している。
ニウム回路基板のように、焼成雰囲気に晒される上面側
表面導体層４ａが最上層の窒化アルミニウム層２ａ内に
めり込んで同一平面を形成していると、 xＡｌ2 Ｏ3 ・
yＹ2 Ｏ3 等の液相成分がカーボンを含む焼成雰囲気に
直接晒されている上面側表面導体層４ａ最表面に容易に
しみ出しあるいは残留が生じ、この表面に存在する液相
成分がメッキの被着性を阻害している。なお、図中矢印
は液相成分のしみ出し経路を、Ｘは表面にしみ出した液
相成分を示している。
【００２１】これに対して、本発明の多層窒化アルミニ
ウム回路基板においては、図２に示すように、焼成雰囲
気に晒される上面側表面導体層４ａが最上層の窒化アル
ミニウム層２ａより突出形成されているため、上面側表
面導体層４ａ内に液相成分がしみ込んだとしても、その
最表面へのしみ出しが軽減される。これは、上面側表面
導体層４ａの高さｈに由来するしみ出し距離の増大、液
相成分のしみ出し経路の制限（ほぼスルーホール５内に
充填された導体層３ａのみによる液相成分のしみ出し）
等による。さらに、上面側表面導体層４ａの表面に液相
成分がしみ出した場合には、液相成分は焼成雰囲気によ
り還元（Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＣＯ＋Ｎ2 → 2ＡｌＮ＋ 2Ｃ
Ｏ2 ）されるが、上面側表面導体層４ａを窒化アルミニ
ウム層２ａより突出形成することで表面積の増大を図っ
ているため、上記還元反応が進行しやすくなる。このこ
とによっても、上面側表面導体層４ａの表面における液
相成分の残留が抑制されると考えられる。
ウム回路基板においては、図２に示すように、焼成雰囲
気に晒される上面側表面導体層４ａが最上層の窒化アル
ミニウム層２ａより突出形成されているため、上面側表
面導体層４ａ内に液相成分がしみ込んだとしても、その
最表面へのしみ出しが軽減される。これは、上面側表面
導体層４ａの高さｈに由来するしみ出し距離の増大、液
相成分のしみ出し経路の制限（ほぼスルーホール５内に
充填された導体層３ａのみによる液相成分のしみ出し）
等による。さらに、上面側表面導体層４ａの表面に液相
成分がしみ出した場合には、液相成分は焼成雰囲気によ
り還元（Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＣＯ＋Ｎ2 → 2ＡｌＮ＋ 2Ｃ
Ｏ2 ）されるが、上面側表面導体層４ａを窒化アルミニ
ウム層２ａより突出形成することで表面積の増大を図っ
ているため、上記還元反応が進行しやすくなる。このこ
とによっても、上面側表面導体層４ａの表面における液
相成分の残留が抑制されると考えられる。
【００２２】上述したように、上面側表面導体層４ａを
突出形成することによって、上面側表面導体層４の表面
への多層窒化アルミニウム基板２の液相成分のしみ出し
および残留を抑制することが可能となる。上面側表面導
体層４ａの具体的な形状としては、上述した液相成分の
しみ出しおよび残留の抑制効果を十分に得るために、そ
の高さｈ（焼成後）を 3μm 以上とすることが好まし
い。高さｈは 7μm 以上とすることがさらに好ましい。
突出形成することによって、上面側表面導体層４の表面
への多層窒化アルミニウム基板２の液相成分のしみ出し
および残留を抑制することが可能となる。上面側表面導
体層４ａの具体的な形状としては、上述した液相成分の
しみ出しおよび残留の抑制効果を十分に得るために、そ
の高さｈ（焼成後）を 3μm 以上とすることが好まし
い。高さｈは 7μm 以上とすることがさらに好ましい。
【００２３】なお、上述したように液相成分のしみ出し
が問題となるのは、基本的には焼成雰囲気に直接晒され
る側のみであるため、この焼成雰囲気に直接晒される上
面側表面導体層４ａのみを凸状とすることによって、メ
ッキ被着性改善効果は十分に得ることができる。従っ
て、セッタ等と直接接する下面側表面導体層４ｂは従来
と同様な平面状、すなわち窒化アルミニウム層４ｄ内に
埋め込まれた形状としてもよい。
が問題となるのは、基本的には焼成雰囲気に直接晒され
る側のみであるため、この焼成雰囲気に直接晒される上
面側表面導体層４ａのみを凸状とすることによって、メ
ッキ被着性改善効果は十分に得ることができる。従っ
て、セッタ等と直接接する下面側表面導体層４ｂは従来
と同様な平面状、すなわち窒化アルミニウム層４ｄ内に
埋め込まれた形状としてもよい。
【００２４】上述した実施形態の多層窒化アルミニウム
回路基板１は、例えば以下のようにして製造される。図
４を参照して多層窒化アルミニウム回路基板１の製造工
程について説明する。
回路基板１は、例えば以下のようにして製造される。図
４を参照して多層窒化アルミニウム回路基板１の製造工
程について説明する。
【００２５】まず、複数枚の窒化アルミニウムグリーン
シート２ａ′〜２ｄ′を用意し、これらに所望の回路パ
ターンに応じてそれぞれスルーホール５を形成する。次
いでスルーホール５内に導体ペーストを充填（３ａ′）
すると共に、各グリーンシート２ａ′〜２ｂ′上に内部
導体層３の回路導体層３ａや表面導体層４の形状に応じ
て導体ペーストを塗布（３ａ′、４ａ′、４ｂ′）す
る。この際、焼成時に上面側となるペースト塗布層４
ａ′は、比較的厚く塗布することが好ましい。ペースト
塗布層４ａ′の具体的な厚さは、導体ペースト中の金属
含有量等によっても異なるが、通常10μm 以上とするこ
とが好ましい。そして、これら窒化アルミニウムグリー
ンシート２ａ′〜２ｄ′を積層する（図４（ａ））。
シート２ａ′〜２ｄ′を用意し、これらに所望の回路パ
ターンに応じてそれぞれスルーホール５を形成する。次
いでスルーホール５内に導体ペーストを充填（３ａ′）
すると共に、各グリーンシート２ａ′〜２ｂ′上に内部
導体層３の回路導体層３ａや表面導体層４の形状に応じ
て導体ペーストを塗布（３ａ′、４ａ′、４ｂ′）す
る。この際、焼成時に上面側となるペースト塗布層４
ａ′は、比較的厚く塗布することが好ましい。ペースト
塗布層４ａ′の具体的な厚さは、導体ペースト中の金属
含有量等によっても異なるが、通常10μm 以上とするこ
とが好ましい。そして、これら窒化アルミニウムグリー
ンシート２ａ′〜２ｄ′を積層する（図４（ａ））。
【００２６】次に、上記窒化アルミニウムグリーンシー
ト２ａ′〜２ｄ′の積層体に、加熱・加圧処理を施す。
この加圧処理に際して、図４（ｂ）に示すように、下面
側は通常のメタルプレート１１でよいが、上面側はゴム
シート１２のような柔軟体層を表面に設けたメタルプレ
ート１３を用いる。このように、ゴムシート１２を介し
て上面側のペースト塗布層４ａ′に加圧力を加えること
によって、図３のようにペースト塗布層４ａ′が窒化ア
ルミニウムグリーンシート２ａ′内にめり込むことが防
止できる。すなわち、加熱・加圧処理後においても、上
面側のペースト塗布層４ａ′は凸状形状を有しているこ
とになる。
ト２ａ′〜２ｄ′の積層体に、加熱・加圧処理を施す。
この加圧処理に際して、図４（ｂ）に示すように、下面
側は通常のメタルプレート１１でよいが、上面側はゴム
シート１２のような柔軟体層を表面に設けたメタルプレ
ート１３を用いる。このように、ゴムシート１２を介し
て上面側のペースト塗布層４ａ′に加圧力を加えること
によって、図３のようにペースト塗布層４ａ′が窒化ア
ルミニウムグリーンシート２ａ′内にめり込むことが防
止できる。すなわち、加熱・加圧処理後においても、上
面側のペースト塗布層４ａ′は凸状形状を有しているこ
とになる。
【００２７】このようなグリーンシート圧着体２′に脱
脂処理を施した後、窒素雰囲気のような非酸化性雰囲気
中で焼成して、窒化アルミニウム基材と導体層金属とを
同時に焼結させる。加熱・加圧処理後においても上面側
のペースト塗布層４ａ′は凸状形状を有してため、焼成
後に凸状の上面側表面導体層４ａが得られると共に、焼
成時においても凸状形状が維持されるために、前述した
ように上面側表面導体層４ａの表面への多層窒化アルミ
ニウム基板２の液相成分のしみ出しおよび残留を抑制す
ることが可能となる。これによって、メッキ被着性の良
好な多層窒化アルミニウム回路基板１を再現性よく得る
ことができる。
脂処理を施した後、窒素雰囲気のような非酸化性雰囲気
中で焼成して、窒化アルミニウム基材と導体層金属とを
同時に焼結させる。加熱・加圧処理後においても上面側
のペースト塗布層４ａ′は凸状形状を有してため、焼成
後に凸状の上面側表面導体層４ａが得られると共に、焼
成時においても凸状形状が維持されるために、前述した
ように上面側表面導体層４ａの表面への多層窒化アルミ
ニウム基板２の液相成分のしみ出しおよび残留を抑制す
ることが可能となる。これによって、メッキ被着性の良
好な多層窒化アルミニウム回路基板１を再現性よく得る
ことができる。
【００２８】図１に示した多層窒化アルミニウム回路基
板１は、例えば図５に示すように、半導体パッケージ２
０のパッケージ基体等として用いられる。図５を参照し
て、本発明の多層窒化アルミニウム回路基板の具体的な
使用例である半導体パッケージ２０について説明する。
なお、多層窒化アルミニウム回路基板１の基本的な構成
は重複するため省略する。
板１は、例えば図５に示すように、半導体パッケージ２
０のパッケージ基体等として用いられる。図５を参照し
て、本発明の多層窒化アルミニウム回路基板の具体的な
使用例である半導体パッケージ２０について説明する。
なお、多層窒化アルミニウム回路基板１の基本的な構成
は重複するため省略する。
【００２９】すなわち、多層窒化アルミニウム回路基板
１の表面導体層４、すなわち凸状形状を有する上面側表
面導体層４ａおよび下面側表面導体層４ｂ上には、それ
ぞれＮｉ／Ａｕメッキ層２１（上面側表面導体層４ａ上
のメッキ層は図示せず）等が形成されている。電極パッ
ドとしての下面側表面導体層４ｂ上には、メッキ層２１
を介して外部接続端子となるバンプ端子２２がそれぞれ
接合されている。
１の表面導体層４、すなわち凸状形状を有する上面側表
面導体層４ａおよび下面側表面導体層４ｂ上には、それ
ぞれＮｉ／Ａｕメッキ層２１（上面側表面導体層４ａ上
のメッキ層は図示せず）等が形成されている。電極パッ
ドとしての下面側表面導体層４ｂ上には、メッキ層２１
を介して外部接続端子となるバンプ端子２２がそれぞれ
接合されている。
【００３０】また、多層窒化アルミニウム回路基板１の
上面側には、リッド２３に接合された状態で半導体素子
２４が実装されており、この半導体素子２４の電極（バ
ンプ電極）２５は、多層窒化アルミニウム回路基板１の
接続パッドとしての上面側表面導体層４ａと電気的に接
続されている。リッド２３は、多層窒化アルミニウム回
路基板１の外周部に封着材２６を介して接合されてい
る。リッド２３としては、窒化アルミニウム製リッドや
金属製リッド等が用いられる。
上面側には、リッド２３に接合された状態で半導体素子
２４が実装されており、この半導体素子２４の電極（バ
ンプ電極）２５は、多層窒化アルミニウム回路基板１の
接続パッドとしての上面側表面導体層４ａと電気的に接
続されている。リッド２３は、多層窒化アルミニウム回
路基板１の外周部に封着材２６を介して接合されてい
る。リッド２３としては、窒化アルミニウム製リッドや
金属製リッド等が用いられる。
【００３１】このような構成の半導体パッケージ２０に
おいては、表面導体層４特に接続パッドとしての上面側
表面導体層４ａが良好なメッキ被着性を有しているた
め、メッキ厚を薄くしても健全なメッキ層を得ることが
できる。また、上面側表面導体層４ａは、抵抗の増大要
因等となる液相成分の表面へのしみ出しが抑制されてい
るため、メッキ層との低接続抵抗が実現できる。従っ
て、上述したようなフリップチップ法でパッケージと半
導体素子２４とを接続する際に、薄いメッキ層で良好な
電気的接続を得ることができる。さらに、加熱処理等に
伴うメッキ層のふくれ等の異常発生が回避できる。これ
らによって、半導体素子２４の接続信頼性を高めること
ができると共に、接続抵抗の低減等を図ることが可能と
なる。その結果として、半導体素子２４の動作特性の向
上を図ることができる。
おいては、表面導体層４特に接続パッドとしての上面側
表面導体層４ａが良好なメッキ被着性を有しているた
め、メッキ厚を薄くしても健全なメッキ層を得ることが
できる。また、上面側表面導体層４ａは、抵抗の増大要
因等となる液相成分の表面へのしみ出しが抑制されてい
るため、メッキ層との低接続抵抗が実現できる。従っ
て、上述したようなフリップチップ法でパッケージと半
導体素子２４とを接続する際に、薄いメッキ層で良好な
電気的接続を得ることができる。さらに、加熱処理等に
伴うメッキ層のふくれ等の異常発生が回避できる。これ
らによって、半導体素子２４の接続信頼性を高めること
ができると共に、接続抵抗の低減等を図ることが可能と
なる。その結果として、半導体素子２４の動作特性の向
上を図ることができる。
【００３２】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について述べ
る。
る。
【００３３】実施例１〜３、比較例１〜３ まず、それぞれ 4枚の窒化アルミニウムグリーンシート
を用意し、各窒化アルミニウムグリーンシートにスルー
ホールを形成した。次いで、これらスルーホール内にタ
ングステンペーストを充填すると共に、各窒化アルミニ
ウムグリーンシート上にタングステンペーストを印刷し
た。なお、実施例１および比較例１については、上面側
表面導体層となるペースト塗布層の厚さを 7μm とし、
実施例２および比較例３については、上面側表面導体層
となるペースト塗布層の厚さを15μm とし、実施例３お
よび比較例３については、上面側表面導体層となるペー
スト塗布層の厚さを25μm とした。
を用意し、各窒化アルミニウムグリーンシートにスルー
ホールを形成した。次いで、これらスルーホール内にタ
ングステンペーストを充填すると共に、各窒化アルミニ
ウムグリーンシート上にタングステンペーストを印刷し
た。なお、実施例１および比較例１については、上面側
表面導体層となるペースト塗布層の厚さを 7μm とし、
実施例２および比較例３については、上面側表面導体層
となるペースト塗布層の厚さを15μm とし、実施例３お
よび比較例３については、上面側表面導体層となるペー
スト塗布層の厚さを25μm とした。
【００３４】次に、これら窒化アルミニウムグリーンシ
ートをそれぞれ積層して、 6個のグリーンシート積層体
を作製した。これら各グリーンシート積層体を、実施例
１〜３については図４に示したゴムシート１２を介在さ
せたプレス装置で加熱しつつ加圧し、また比較例１〜３
については上下共にメタルプレートを用いたプレス装置
で加熱しつつ加圧した。加圧力はいずれも100MPaとし
た。
ートをそれぞれ積層して、 6個のグリーンシート積層体
を作製した。これら各グリーンシート積層体を、実施例
１〜３については図４に示したゴムシート１２を介在さ
せたプレス装置で加熱しつつ加圧し、また比較例１〜３
については上下共にメタルプレートを用いたプレス装置
で加熱しつつ加圧した。加圧力はいずれも100MPaとし
た。
【００３５】上述した各圧着体を窒素気流中で脱脂した
後、窒化アルミニウム製のセッタ上に配置して窒素中に
て 2073Kで焼成し、窒化アルミニウムとタングステンと
を同時に焼成することによって、それぞれ多層窒化アル
ミニウム回路基板を得た。これら各多層窒化アルミニウ
ム回路基板の上面側表面導体層の高さを表１に示す。
後、窒化アルミニウム製のセッタ上に配置して窒素中に
て 2073Kで焼成し、窒化アルミニウムとタングステンと
を同時に焼成することによって、それぞれ多層窒化アル
ミニウム回路基板を得た。これら各多層窒化アルミニウ
ム回路基板の上面側表面導体層の高さを表１に示す。
【表１】 次に、上述した各多層窒化アルミニウム回路基板の上面
側表面導体層上に、Ｎｉ／Ａｕメッキを施した。メッキ
は、Ｎｉメッキ厚 1.5μm ／Ａｕメッキ厚0.1μm(メッ
キNo1)と、Ｎｉメッキ厚 5μm ／Ａｕメッキ厚 1.5μm
(メッキNo2)の 2種類を実施した。それら各メッキ時の
メッキの被着性をそれぞれ評価した。それらの結果を表
２に示す。
側表面導体層上に、Ｎｉ／Ａｕメッキを施した。メッキ
は、Ｎｉメッキ厚 1.5μm ／Ａｕメッキ厚0.1μm(メッ
キNo1)と、Ｎｉメッキ厚 5μm ／Ａｕメッキ厚 1.5μm
(メッキNo2)の 2種類を実施した。それら各メッキ時の
メッキの被着性をそれぞれ評価した。それらの結果を表
２に示す。
【００３６】
【表２】 表２から明らかなように、上面側表面導体層を凸状とし
た各実施例においては、メッキ厚を薄くした場合（メッ
キNo1)においても良好なメッキ被着性が得られている。
一方、各比較例においては、メッキ厚を薄くした場合に
はメッキの付着むらが発生しており、メッキ厚を厚くす
ることでようやく見掛け上は良好なメッキ層が得られ
た。ただし、比較例２および比較例３によるメッキ層(N
o2*)は、その後に673Kで加熱試験を行ったところ、メッ
キ層にふくれが発生した。これは、メッキ被着当初に空
洞が生じ、この空洞が加熱試験により膨張したものと考
えられる。なお、実施例１〜３によるメッキ層に対して
同様な加熱試験を施したが、いずれもメッキ層のふくれ
は観察されなかった。
た各実施例においては、メッキ厚を薄くした場合（メッ
キNo1)においても良好なメッキ被着性が得られている。
一方、各比較例においては、メッキ厚を薄くした場合に
はメッキの付着むらが発生しており、メッキ厚を厚くす
ることでようやく見掛け上は良好なメッキ層が得られ
た。ただし、比較例２および比較例３によるメッキ層(N
o2*)は、その後に673Kで加熱試験を行ったところ、メッ
キ層にふくれが発生した。これは、メッキ被着当初に空
洞が生じ、この空洞が加熱試験により膨張したものと考
えられる。なお、実施例１〜３によるメッキ層に対して
同様な加熱試験を施したが、いずれもメッキ層のふくれ
は観察されなかった。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の多層窒化
アルミニウム回路基板によれば、表面導体層のメッキ被
着性を大幅に向上させることが可能となる。これによっ
て、表面導体層上にメッキを施してパッケージ基体等と
して使用する際に、メッキ厚を薄くした上で良好なメッ
キ層を得ることができる。従って、低抵抗で接続信頼性
に優れた多層アルミニウム回路基板を提供することが可
能となる。
アルミニウム回路基板によれば、表面導体層のメッキ被
着性を大幅に向上させることが可能となる。これによっ
て、表面導体層上にメッキを施してパッケージ基体等と
して使用する際に、メッキ厚を薄くした上で良好なメッ
キ層を得ることができる。従って、低抵抗で接続信頼性
に優れた多層アルミニウム回路基板を提供することが可
能となる。
【図１】 本発明の一実施形態の多層窒化アルミニウム
回路基板の要部構成を示す断面図である。
回路基板の要部構成を示す断面図である。
【図２】 本発明の多層窒化アルミニウム回路基板にお
ける液相成分のしみ出し抑制作用を説明するための図で
ある。
ける液相成分のしみ出し抑制作用を説明するための図で
ある。
【図３】 従来の多層窒化アルミニウム回路基板におけ
る液相成分のしみ出し状態を説明するための図である。
る液相成分のしみ出し状態を説明するための図である。
【図４】 本発明の多層窒化アルミニウム回路基板の一
製造工程例の要部を示す断面図である。
製造工程例の要部を示す断面図である。
【図５】 図１に示す多層窒化アルミニウム回路基板を
用いて作製した半導体パッケージの一構成例を示す断面
図である。
用いて作製した半導体パッケージの一構成例を示す断面
図である。
１……多層窒化アルミニウム回路基板 ２……多層窒化アルミニウム基板 ２ａ〜２ｄ……窒化アルミニウム層 ３……内部導体層 ４……表面導体層 ４ａ…上面側表面導体層（接続パッド） ４ｂ…下面側表面導体層（電極パッド） ５……スルーホール
Claims (2)
- 【請求項１】 多層窒化アルミニウム基板と、前記多層
窒化アルミニウム基板との同時焼成により形成された内
部導体層と、前記内部導体層と電気的に接続され、前記
多層窒化アルミニウム基板表面に同時焼成により形成さ
れた表面導体層とを具備する多層窒化アルミニウム回路
基板において、 前記多層窒化アルミニウム基板の少なくとも一方の表面
に形成された前記表面導体層は、その周辺の基板部分よ
り突出された凸状形状を有していることを特徴とする多
層窒化アルミニウム回路基板。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体用パッケージにお
いて、 前記表面導体層は、その周辺の基板部分より 3μm 以上
突出して形成されていることを特徴とする半導体用パッ
ケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25281695A JP3499061B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 多層窒化アルミニウム回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25281695A JP3499061B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 多層窒化アルミニウム回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0997861A true JPH0997861A (ja) | 1997-04-08 |
| JP3499061B2 JP3499061B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=17242612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25281695A Expired - Lifetime JP3499061B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 多層窒化アルミニウム回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3499061B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008164577A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-07-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 電子部品検査用配線基板およびその製造方法 |
| JP2008224659A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 電子部品検査用配線基板およびその製造方法 |
| US7875810B2 (en) | 2006-12-08 | 2011-01-25 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Electronic component-inspection wiring board and method of manufacturing the same |
-
1995
- 1995-09-29 JP JP25281695A patent/JP3499061B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008164577A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-07-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 電子部品検査用配線基板およびその製造方法 |
| JP2010249828A (ja) * | 2006-12-08 | 2010-11-04 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 電子部品検査用配線基板およびその製造方法 |
| US7875810B2 (en) | 2006-12-08 | 2011-01-25 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Electronic component-inspection wiring board and method of manufacturing the same |
| JP2008224659A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 電子部品検査用配線基板およびその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3499061B2 (ja) | 2004-02-23 |
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|---|---|---|---|
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