JPH11204941A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】焼成温度が銅箔が容易に軟化変形する温度以上
の場合、粗化処理した形状が消失し、界面が平坦な形状
となり充分な接着強度が得られないという問題が有っ
た。特に基板の反りを抑制するために加圧焼成を行うと
焼成温度が低い場合でも、この様な問題が生じる。 【解決手段】銅箔の粗化処理面の表面を軟化温度が焼成
温度以上で、かつ焼成温度で基板のガラスセラミック材
料と強固に接合するセラミックで被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体部品を取り
付けたり、電気入出力のためのピンを取り付けて機能モ
ジュールを構成するのに好適な多層回路基板およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラスセラミック多層配線基板は低抵抗
導体である銅と銅の融点以下の温度で焼結可能なガラス
を主成分とするセラミック絶縁部からなる。通常、回路
基板は表面にＬＳＩ等の機能性素子を半田で接合するた
めの導体パッド及び封止フレームを半田で接合するため
の封止部メタライズを持ち、内部には配線層、電源層等
を持ち、裏面には他の電子部品の端子あるいは他の電子
部品を接続するための入出力用ピンを半田で接合するた
めの導体パッドを持つ。表裏面の導体パッド及び封止部
メタライズには多くの場合、ＬＳＩ等の機能性素子、電
子部品の端子、封止フレームあるいは他の電子部品を接
続するための入出力用ピンを接合する前に該導体パッド
及び該封止部メタライズ表面にＡｕ、Ｎｉ等のめっきが
施される。

【０００３】表面導体は導体ペーストのスクリーン印刷
により同時焼結する方法や焼結後の基板に銅箔を貼り付
け銅の融点以下の温度で焼成し、 Ｃｕとガラスセラミ
ックを接着させる方法によって形成される。これら従来
技術では銅箔を貼り付け、焼成を行う方法が表面のボイ
ドが著しく少ないため、めっき工程等の湿式プロセスで
の薬液がボイド中に残留し、導体の腐食が起こる等の問
題が発生しにくいという点で優れている。

【０００４】しかしながら、上記従来技術を用いて製造
された回路基板において、表面銅メタライズとガラスセ
ラミックの界面の接着強度は非常に低い。そのためＬＳ
Ｉ等の機能性素子、電子部品の端子、封止フレームある
いは他の電子部品を接続するための入出力用ピンを半田
接合した場合、わずかな外力によって銅とガラスセラミ
ックの界面が容易に剥離し、これらの部材がはずれてし
まう。

【０００５】そこで接着強度を向上させるために、銅箔
表面を粗化処理して界面にアンカー結合を形成させると
ともに接着面積を向上させる方法が有効である。この様
な銅箔表面の粗化処理方法としては例えば焼鈍済銅板を
重ね合わせて、多段圧延機で複数のパスの圧延を行い表
面粗度を得る方法が特開昭６３−１５４２０３号公報に
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で得られ
た銅箔は、基板の絶縁部材料が軟化流動する温度以上で
接着されなければ効果が得られない。したがってプリン
ト板の様なガラス転移温度が低く、低温でプレス成形す
る事が可能な材料では大きな効果が得られる。しかしな
がらガラスセラミック基板において、絶縁部であるガラ
スセラミックの軟化温度は一般に高く、焼成を銅の融点
に近い温度で行わなければならないため、接着のために
必要な焼成温度に到達する前に銅箔が容易に軟化変形す
るため粗化処理した形状が消失し、界面が平坦な形状と
なり充分な接着強度が得られないという問題が有った。
特に基板の反りを抑制するために加圧焼成を行うと焼成
温度が低い場合でも、同様の問題が生じる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、銅箔の粗化処理面の表面を焼成温度以上
の軟化温度を有し、同時に焼成温度で基板のガラスセラ
ミック材料と強固に結合する材料で被覆する事で銅箔粗
化面の形状を焼成温度まで保持する事を特徴とする。

【０００８】本発明では銅箔の粗化処理面の表面を例え
ばゾルゲル法で形成したシリカ層の様な銅の融点近い焼
成温度でも軟化変形せず、同時に基板のガラスセラミッ
ク材料とは容易に反応し強固に接合される材料で被覆す
る事で銅箔粗化の形状を焼成温度まで保持し、Ｃｕ／ガ
ラスセラミック界面の接着面積を増大させると同時にア
ンカー接合を形成させる事によって高接着強度を得るこ
とが出来る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例により具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されな
い。

【００１０】（実施例１）テトラケイ酸エチルＳｉ（Ｏ
Ｃ２Ｈ５）４をスターラーで攪拌しながら当量のＨ２Ｏ
を滴下する。次に面粗さ３μmに粗面化処理した厚さ１
８μmの銅箔の表面をスピンコート法を用い、このゾル
溶液で被覆する。しばらくして、溶液がゲル化したなら
ば室温にて一昼夜保持し、次いで窒素気流中で４００℃
の熱処理を１時間行い硬化させ、厚さ１μmのシリカゲ
ル層を形成した。

【００１１】次いで予め焼結法により製造した、絶縁部
の主成分として軟化温度８４０℃のホウケイ酸ガラスを
有するセラミック多層基板に、接着面がシリカゲルで被
覆した面になるように張り合わせＮ２雰囲気中で１００
０℃で２ｈ保持し、接着させた。焼成中は、基板の反り
を抑え、また充分な接着強度が得られるように２ｋｇｆ
／ｃｍ２で加圧した。

【００１２】作製したセラミック基板の接着強度を調べ
たところ、ピール強度で５０ｋｇｆ／ｍと良好であっ
た。

【００１３】この基板の断面及び剥離面を見たところ、
焼成後も粗化面の突起形状が保持され、ガラスセラミッ
クに突き刺さった形状を有し、接着面積が増大するとと
もにアンカー結合が形成されていた。またシリカ層と下
地セラミックとの間には反応層４が形成されていた。

【００１４】（実施例２）実施例１で作製したセラミッ
ク多層回路基板の表面銅箔を、フォトエッチ加工でパタ
ーン形成した後、無電解Ｎｉメッキし、ついで置換Ａｕ
めっきした。ついでＡｕＳｎはんだを用い、ＣｕＺｒ製
の電気信号入出力用ピンをろう付けしたところ、、引っ
張り強度が４ｋｇｆ以上と良好であった(図２)。

【００１５】（実施例３）実施例１〜２で作製したガラ
スセラミック多層配線基板１はスルーホール３およびラ
イン配線９を有する。さらにこのガラスセラミック多層
回路基板１の上面に銅およびポリイミドを用いて薄膜多
層回路１０を形成する。次いで実施例２の手順でピン付
けを行った後、ＬＳＩチップ１２をはんだ１１により装
着する。このようにしてＬＳＩチップ１２と接続を図っ
たモジュールの概略図を図３に示す。

【００１６】

【発明の効果】銅の融点以下の焼成温度で、被覆に用い
たセラミックが変形しないため粗化処理面の形状が保持
され、接着面積が増大すると同時にアンカー結合が形成
され著しく高強度の接合が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す銅導体とガラスセラミ
ックの界面の拡大断面概要図である。

【図２】本発明の一実施例を示す電気信号入出力用ピン
を接合したガラスセラミック多層回路基板の断面概要図
である。

【図３】本発明の一実施例を示すガラスセラミック多層
回路基板の断面概要図である。

【符号の説明】

１…ガラスセラミック基板、 ２…銅導体、 ３
…スルーホール、４…シリカ層、 ５…ガ
ラス−シリカ反応層、６…表面導体パッド、 ７
…ＡｕＳｎろう材、８…電気信号入出力ピン、 ９…
ライン配線、 １０…薄膜多層回路、１１…はんだ、
１２…ＬＳＩチップ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラスセラミック多層配線回路基板の製造
   工程において、粗化面を軟化温度が該ガラスセラミック
   多層回路基板のガラスセラミック成分の軟化温度以上の
   セラミックで被覆した銅箔とガラスセラミック多層回路
   基板を張り合わせて、焼成し接着させる事を特徴とする
   回路基板の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の方法で製造する事によって
   得られることを特徴とするガラスセラミック多層配線回
   路基板。
3. 【請求項３】請求項２記載の回路基板と該回路基板に搭
   載された半導体素子とを含んで構成される電子デバイス
   実装体。