JPS62226645A - 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〕 本発明はハイブリッドＩＣ用基板や工０用モジュール基
板等の、抵抗、コンデンサ、半導体素子等の電気・電子
部品を搭載できる金属配線層を備えた配線基板に関する
。

〔従来の技術〕

従来、抵抗、コンデンサ、半導体素子等の電気電子部品
を搭載できる金属配線層を備えた配線基板には、セラミ
ック焼結体やガラスエポキシ樹脂等からなる基材上に金
属配線層を形成したものが用いられてきた。

近年ＩＣ等の半導体素子は高集積化及び多機能化に伴な
い発熱量が増大しているため配線基板に熱放散性向上の
要求が増しているが、従来の配線基板は熱伝導率の小さ
いセラミック焼結体やガラスエポキシ樹脂を基材として
使用しているので本質的に熱放散性の向上が困難であっ
た。

そこで、金属、合金又は金属系複合材料からなる基材上
にＡ７０５ＳｉＯ、ｋｌＮ等からなる電気絶縁性のセラ
ミック薄膜を形成し、セラミック薄膜上に金属配線層を
形成してなる熱放散性を改良した配線基板が提案されて
いる（特開昭５８−１５２４１号公報及び特開昭６０−
１２８６２５号公報参照）。この配線基板の電気絶縁性
はセラミック薄膜の膜厚にほぼ比例して向上し高い絶縁
耐圧が可能となるが、高い絶縁耐圧にみあった電圧を金
属配線に印加すると、セラミック薄膜が絶縁破壊を起こ
す前に金属配線間に放電が生じてしまい、配線基板の浸
れた絶縁特性を有効に活用できなかった。特に、この放
電現象は金属配線間の距離が短いほど発生しやすいので
、配線間隔を広くとらねばならず、半導体素子等の高密
度実装の障害にもなっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、か＼る従来の配線基板において金属配線間に
発生する放電をなくすことによって、高い熱放散性ひ有
すると共に優れた電気絶縁性を備え、高密度実装をも可
能にする配線基板を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の配線基板は、導電性の基材と、基材上に形成し
た電気絶縁性のセラミック薄膜と、電気絶縁性のセラミ
ック薄膜上に形成した導電性の配線層と、配線層の少な
くとも各配線の間に該配線の厚さと同じかそれ以上の厚
さに形成され、配線間の電気絶縁層の最短幅が少なくと
も電気絶縁性のセラミック薄膜の膜厚と同じである電気
絶縁層とを備えている。

導電性の基板としては銅、アルミニウム、チタン、鉄、
ニッケル、モリブデン、タングステン、珪素又はこれら
の合金、若しくは金属系複合材料がある。

又、導電性の配線層としては、銅、アルミニウム、チタ
ン、ニッケル、金、銀、白金、タンタル、モリブデン、
タングステン、珪素又はこれらの合金、もしくは導電性
セラミック又は導電性プラスチックを利用できる。

セラミック薄膜を構成する絶縁物質としては、酸化アル
ミニウム、酸化イツトリウム、酸化珪素、酸化マグネシ
ウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、炭化珪
素など通常使用されているセラミック物質を用いること
ができる。

電気絶縁層を構成する絶縁物質としては、酸化アルミニ
ウム、酸化イツトリウム、酸化珪素、酸化マグネシウム
、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、炭化珪素、
ダイヤモンド若しくは疑似ダイヤモンド状炭素を用いる
ことができ、特に酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化ア
ルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、ダイヤモンド疑似ダ
イヤモンド状炭素は誘電率が低いので、配線間の電気絶
縁層がコンデンサとして作用するのを防ぐことができる
。

本発明の配線基板を第１図により更に詳しく説明する。

導電性の基材１上には電気絶縁性のセラミック薄膜２、
例えばＡ４０　　薄膜を形成し、このセラミック薄膜２
上に配線層３が形成しである。

この配線層３の各配線の間を埋めるように電気絶縁層４
が形成してあり、各電気絶縁層４の厚さはその両側の配
線の厚さと同一かまたはそれ以上になっている。この配
線基板に半導体素子５等の電気・電子部品が塔載され、
配線層３とポンディングワイヤ６により結線されて半導
体装置を構成している。

尚、電気絶縁層４と配線層３の形成はいずれを先にして
もよく、また電気絶縁層４は少なくとも各配線の間にあ
ればよく、半導体素子５やボンディングワイヤ６の接合
に支障にならない範囲で配・線層３の上にまで形成して
もよい。

又、電気絶縁層はスパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法
、等により形成でき中でも磁界を印加するスパッタリン
グ法、プラズマＣＶＤ法、メタル−オーガニック（、Ｖ
Ｄ法、光ＣＶＤ法及びイオンブレーティング法、等が好
ましい。

〔作用〕

本発明の配線基板においては、配線層３の各配線の間を
埋めるように電気絶縁層４が形成してあり、しかもその
厚さはその両側の配線の厚さと同一か又はそれ以上にな
っているので、配線層３に所定の電圧を印加しても隣接
する配線間で放電が発生することがない。従って、配線
間の電気絶縁層４は配線層３と基材１の間のセラミック
薄膜２と同様の機能を有するものであり、電気絶縁層４
の最短幅が少なくともセラミック薄膜２の膜厚と同じで
ある限り、基材１と配線層３の間及び各配線の間に同一
電圧が印加されてもセラミック薄膜２の絶縁破壊前に配
線間に放電が起こることはない。逆に、各配線間に電気
絶縁層４を形成することにより、各配線の最小間隔即ち
電気絶縁層４の最短幅を最大限度セラミック薄膜２の厚
さまでせばめることかでき、微細な配線パターンを形成
できる。

（実施例〕 第３図に示すように、厚さ０．２５朋のＩｒｅ　−４２
％Ｎ１合金の基材１上に夫々５μｒｆｌ、７．５μｍ及
び１０μｍの膜厚のＡｌＯセラミック薄膜２をイオンブ
レーテイ、ングにより形成した。Ａｔ　Ｏセラミック薄
膜のイオンブレーティングによる形成は、酸素圧４×１
０　　ｔｏｒｒ　、基板温度２５０　Ｃで１３．５６　
ＭＨｚの高周波２００　Ｗ　Ｅ印加した高周波イオンブ
レーティング法により行なった。この状態での基板の絶
縁耐圧（ＫＶ）とセラミック薄膜の膜厚（μｍ）の関係
を第２図のグラフに実線で示した。絶縁耐圧は一辺２簡
の正方形のＡ／上部電極を形成し、電極間距離を充分に
離して測定した。膜厚１０ｔ１ｍの場合Ｉ　ＫＶ以上の
絶縁耐圧を有することが判る。

次に、第３図の如く膜厚１０μｍのＡ４０　　セラミツ
ク薄膜２上にＦｅ−４２％Ｎ１合金製のマスクな重ねて
、膜厚１０μｍ１幅０．２１ｕのＡｌ配線層３）Ｈ−０
，２１ｕの間隔で蒸着法により形成した。この０．２ｍ
ｓ間隔のＡ！配線３の間に放電が開始する電圧企測定し
たところ８５０■であった。この裸配線の放電開始電圧
（Ｔｏ）を第２図に破線で示した。

次に第４図に示すように、Ａｌ配線層３をマスクしてＡ
ＩＯの電気絶縁層４を各配線３の間に上記と同様の条件
でイオンブレーティング法により厚”さ１２μｍに形成
した。得られた基板の基材１と配線層２の間の絶縁耐圧
を測定した。セラミック薄膜２の膜厚１０μｍの場合で
、裸配線の放電開始電圧（ＶＯ）である８５０ｖを遥か
に超えて既に絶縁破壊が生じている１、５ＫＶを印加し
ても配線３間には放電が発生しなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各配線間を埋めるように電気絶縁層を
形成することにより配線間の放電を防ぐことができ、電
気絶縁性と共に熱放散性に優れた配線基板を提供するこ
とができる。又、配線間の放電を抑えることにより配線
間隔を狭くできるので、配線密度の向上及び電気・電子
部品の高密度実装が可能となり、半導体装置の小型化を
実現することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の配線基板を用いた半導体装置の断面図
であり、第２図は配線基板のセラミック薄膜の膜厚と絶
縁耐圧との関係を示すグラフであり１第３図及び第４図
は本発明の配線基板の製造過程を示した断面図である。 １・・基材　２・・セラミック薄膜　３・・配線層４・
・電気絶縁層　５・・半導体素子 ６・・ボンディングワイヤ 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性の基材と、基材上に形成した電気絶縁性の
   セラミック薄膜と、電気絶縁性のセラミック薄膜上に形
   成した導電性の配線層と、配線層の少なくとも各配線の
   間に該配線の厚さと同じかそれ以上の厚さに形成され、
   配線間の電気絶縁層の最短幅が少なくとも電気絶縁性の
   セラミック薄膜の膜厚と同じである電気絶縁層とを備え
   た配線基板。
2. （２）電気絶縁層が、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒
   化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、ダイヤモンド若
   しくは疑似ダイヤモンド状炭素である、特許請求の範囲
   （１）項記載の配線基板。