JPS62291153A - セラミツク配線基板 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はセラミック配線基板に関し、より詳細には、高
密度の回路基板、半導体パッケージ等に用いられるセラ
ミック配線基板の改良に関する。

〔従来技術〕

従来セラミック配線基板における配線パターンの形成に
当たってはグリーンシート表面に高融点金属の導体ペー
ストをスクリーン印刷法により厚膜印刷した後に焼成す
る厚膜方法が採用されている。

また、このような配線基板に対し、リードピンやヒート
シンク等の金具を取り付ける場合には、前記配線層に銀
ロウ等のロウ材でロウ付けする方法が採用されている。

近年に至り、セラミック配線基板はＬＳＩなどの集積回
路等と同様に配線パターンの高密度化が要求されつつあ
ることから、厚膜方法に代わりイオンブレーティング法
、スパッタ法等を用いた薄膜方法が提案されている。

この薄膜方法は、具体的にはセラミック基板表面にＴｉ
、Ｃｒ等の接着層、およびＡｇ＋　Ｃｕ＋　Ｎｉ　＋　
Ｐｄ等のバリア層の薄膜層をスパッタリング等によって
設け、これらの層をフォトリソグラフィによって配線パ
ターンを形成したのち、主導体層としてＡｕメッキ層を
施すことにより高密度の配線層を形成するものである。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の技術で、薄膜から成る
高密度の配線基板に対し、リードピン、ヒートシンク等
の取付けを行う場合、種々の不都合が生じる。即ち、上
記の薄膜の導体では銀ロウ等のロウ条件例えば還元雰囲
気、５００〜１０００℃の条件において、配線層の各層
間の熱膨張率の差により歪みが生し、また各層間で金属
原子の相互熱拡散によって、各層の物性が変化し配線層
の変色、ふくれ、はがれ等の欠陥が生じていた。また、
配線層の接着層とバリア層の組合せによっては熱拡散方
向が一方向的となりどちらかの層に空洞（カーケンドー
ルボイド）が生成され、膜強度が低下する等の不都合が
生じていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は上記の問題に対し研究を重ねた結果、リー
ドピン、ヒートシンク等の金具取付を必要とする配線基
板に対し、配線層の構造を接着層、バリア層および主導
体層の３層構造とし、それらを特定の材質によって構成
することにより、ロウ付熱処理条件に対しても優れた耐
熱性を示し、且つ配線層自体にリートピン等の根ロウ付
が可能な優れた膜強度を有する配線層が形成されること
を見出した。

即ち、本発明によれば、セラミック基板上にＴｉから成
る接着層と、Ｍｏ、Ｈの少なくとも１種とＣｕから成る
バリア層と、少なくともＮｉを含有する主導体層を順次
設けて成る配線層を具備したセラミック配線基板が提供
される。

以下、本発明を詳述する。

第１図は本発明におけるセラミック配線基板の配線層の
断面図である。本発明における配線層は基体的に３層構
造から成るものである。即ち、セラミック基板１上には
、イオンブレーティング法、スパッタ法等公知の気相成
長法によって接着層２およびバリア層３が設けられ、さ
らに主導体Ｎ４が設けられる。接着層２はセラミック基
板１との接着性を向上させるためのものでありバリア層
３は接着層２と主導体層４間の相互拡散を防くために設
けられるものである。

本発明によれば、接着Ｎ２としてＴｉを用い、かつバリ
ア層としてＪＭｏの少なくとも１種とＣｕを用い、該バ
リア層上にＮｉを含む主導体層４を設けることが重要で
ある。

即ち、上記構成によれば、接着層２とバリア層３間の熱
膨張率が類似し、且つ熱拡散が生じ難い金属であること
により、金属取付時におけるロウ付等の過酷な熱処理条
件においても、各層間での歪発生、相互熱拡散が防止さ
れ、変色、ふくれ、はがれ、密着不良のない耐熱性に優
れた配線層を得ることができる。

なお、本発明における主導体層４はＮｔを含有するもの
であるが、組み合わせ得る他の金属としては、八ｕ、Ｐ
ｔ　、　Ｐｄ等が挙げられる。

本発明における配線層の各層の厚みは、各々の目的を十
分に達成し成る程度に形成されるべきであって、詳細に
は接着層が０．０１〜０．２μｍ、特に０．０２〜０．
１μｍ、バリア層が０．１〜３　ｐｍ、　特に１〜２μ
ｍ、主導体層は０．１〜５μｍ、特に０゜３〜４μｍが
望ましく、配線層全体の）￥みが１〜６μｍであること
が好ましい。

本発明における配線基板の具体的な製造方法としては、
洗浄されたセラミック基板上に真空蒸着法により所定の
厚みのＴｉから成る接着層を設ける。

次に同様な手段により、バリア層として、まずＭｏ、−
のいずれかの金属層およびＣｕの金属層を順次設ける。

その後、フォトリソグラフィー等によって配線パターン
を形成し、還元雰囲気、例えば湿式水素あるいは加湿フ
ォーミングガス（Ｈ２／ＮＺ）中で７００〜１０５０℃
で熱処理を行う。この時、バリア層のＣｕはＭｏまたは
村の金属層中に拡散すると考えられ、この拡散によって
パリ′？層−接着層間およびバリア層−主導体層間の密
着性を向上させ、Ｍｏ。

縁自体のもろさをＣｕによって軟質化させ、膜内の歪を
緩和できる。

次に、熱処理後のバリア層−ににＮｉの主導体層を設け
た後、所望によりＡｕ、　Ｐｔ、　Ｐｄ等の貴金属層を
酸化防止、半田濡れ性、ワイヤボンディング性を向上さ
せることを目的として設けることにより完成する。

このようにして形成された配線層が接着強度、耐熱性に
優れることから、リードピン、ヒートシング等の金具を
直接配線層にロウ材する場合でも、ロウ材とのなじみが
良く、ロウ材の際のロウ材の収縮に対しても十分な耐性
を有する。

本発明を次の例で説明する。

実施例 ・試料の作成 洗浄したＡ１□０３質焼結体から成る基板表面にイオン
ブレーティング法によって、該基板−Ｆに接着層および
バリア層を第１表に従って設けた。その後、フォトリソ
グラフィによってｌ　Ｘ１ｍｍのド・ノドパターン加工
を行い、湿式アー・ムガス（）１２／Ｎ２）雰囲気で８
５０℃の温度にて熱処理を行い、Ｃｕを拡散させた。

次に無電解メッキ法により旧の単層及びＮｉと八（１の
二層から成る主導体層を設け、配線層を形成した。

・強度測定法 配線層に対する金具の直接取付時の強度を測るため、得
られた配線基板のドツトパターンに対しＫｏｖｏｒ製の
金具を銀ロウ（ＢＡｇ−８）によって熱処理（湿式アー
ムガス雰囲気、８５０℃）にてロウ材を行い、該金具を
垂直方向に引張り、金具の配線層に対する引張強度を測
定した。

また、配線自体の密着強度を測定するために鎗廖主導体
層上に密着強度測定用の銅製金具を半田付し、該金具を
垂直方向に引張り、配線層のセラミック基板に対する密
着強度を測定した。

各強度測定における測定結果は第１表に示す。

なお、各々の数値は各試料における２０ケ所の平均値で
ある。

第１表 第１表から明らかなように従来の組成から成る配線層で
は還元雰囲気下、８５０℃のロウ付条件における耐熱性
がなく、この日つ付条件での熱処理後ではＩＫｇ／ｍｍ
２以下の密着強度しか示さず実用に耐えないものであり
、従来の配線層に対する金具の銀ロウ付けはできなかっ
た。これらの比較例に対し、本発明の試料（Ｉｌｈｌ〜
１３）はいずれも優れた引張り強度を示し、配線層に対
し直接金具を取付けた場合でも、３．４Ｋｇ／ｍｍ”以
−トの強度を示し、配線層自体の密着強度も３．３Ｋｇ
／ｍｍ”以上の強度を示した。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り、本発明のセラミック配線基板は配線
層を前述した特定の金属から成る複合層とすることによ
って、セラミック製半導体収納用パッケージ等のリード
ビン、ヒートシンク等の金具の取付けを必要とされるよ
うな配線基板への適用に際し、金具のろう付時の過酷な
熱処理工程、例えば還元雰囲気での５００〜１０００℃
の条件において、配線層の各層間での歪発生、相互熱拡
散が抑ｉｏ−− 制されることにより、配線層の変色、ふくれ、はがれ等
を防止することができるとともにセラミック基板との密
着性を向上させることができる。これにより、配線層へ
の直接リードピン等のロウ付が可能となるため、高密度
の半導体パッケージを効率良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミック配線基板における配線層の
断面図である。 ■・・・セラミック基板 ２・・・接着層 ３・・・バリア層 ４・・・主導体層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック基板上にＴｉから成る接着層と、Ｍｏ
   、Ｗの少なくとも１種とＣｕとから成るバリア層と、少
   なくともＮｉを含有する主導体層を順次設けて成る配線
   層を具備したセラミック配線基板。
2. （２）前記接着層とバリア層が気相成長法によって設け
   られる特許請求の範囲第１項記載のセラミック配線基板
   。