JPS6332266B2 - - Google Patents
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- JPS6332266B2 JPS6332266B2 JP57218482A JP21848282A JPS6332266B2 JP S6332266 B2 JPS6332266 B2 JP S6332266B2 JP 57218482 A JP57218482 A JP 57218482A JP 21848282 A JP21848282 A JP 21848282A JP S6332266 B2 JPS6332266 B2 JP S6332266B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
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- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
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- H05K3/246—Reinforcing conductive paste, ink or powder patterns by other methods, e.g. by plating
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明の分野
本発明は、誘電体基板に設けられている導体パ
ターン上に金属被膜を付着させる方法に係り、更
に具体的に云えば、半導体素子を装着するために
用いられるセラミツク素子の耐熱性金属導体部分
上にろう付け可能な保護のための被膜を被覆する
方法に係る。
ターン上に金属被膜を付着させる方法に係り、更
に具体的に云えば、半導体素子を装着するために
用いられるセラミツク素子の耐熱性金属導体部分
上にろう付け可能な保護のための被膜を被覆する
方法に係る。
従来技術
集積回路／半導体パツケージ組立体のための誘
電体基板支持体を製造するための多層セラミツク
（MLC）技術は従来に於て周知である。その様な
MLC基板は、適当なセラミツク粒子（例えばア
ルミナ）、変色性樹脂結合剤、該樹脂結合剤のた
めの溶媒、及び通常用いられる可塑剤より成るス
ラリを調整し、除去可能なベース上に上記スラリ
をドクタ・ブレードにより付着した後に、乾燥さ
せて、一般にグリーン・シート（セラミツク未焼
結シート）と呼ばれる薄い可撓性のシートを形成
することによつて形成されている。次に、それら
のシートが貫通孔を形成するためにパンチされ、
それらの貫通孔は金属（例えば、モリブデン）を
含む導電性ペーストで充填されて、最終的に
MLC基板の内部回路を形成する導体路パターン
が形成される。それらのパンチされそしてプリン
トされた未焼結シートが相互に選択的に積重ねら
れて、例えば15乃至30個の未焼結シートより成る
積層化された基板組立体が形成され、該組立体は
それらのシートを一体化し且つ結合剤を除去して
導体パターンを設けるために焼成される。その結
果得られた焼成されたMLC基板は、該MLC基板
の内部回路に電気的に接続される半導体素子のフ
リツプ−チツプ装着に用いられ得る。
電体基板支持体を製造するための多層セラミツク
（MLC）技術は従来に於て周知である。その様な
MLC基板は、適当なセラミツク粒子（例えばア
ルミナ）、変色性樹脂結合剤、該樹脂結合剤のた
めの溶媒、及び通常用いられる可塑剤より成るス
ラリを調整し、除去可能なベース上に上記スラリ
をドクタ・ブレードにより付着した後に、乾燥さ
せて、一般にグリーン・シート（セラミツク未焼
結シート）と呼ばれる薄い可撓性のシートを形成
することによつて形成されている。次に、それら
のシートが貫通孔を形成するためにパンチされ、
それらの貫通孔は金属（例えば、モリブデン）を
含む導電性ペーストで充填されて、最終的に
MLC基板の内部回路を形成する導体路パターン
が形成される。それらのパンチされそしてプリン
トされた未焼結シートが相互に選択的に積重ねら
れて、例えば15乃至30個の未焼結シートより成る
積層化された基板組立体が形成され、該組立体は
それらのシートを一体化し且つ結合剤を除去して
導体パターンを設けるために焼成される。その結
果得られた焼成されたMLC基板は、該MLC基板
の内部回路に電気的に接続される半導体素子のフ
リツプ−チツプ装着に用いられ得る。
MLC基板からの電気的導出路は、MLC基板の
内部回路と反対側にろう付け又は他の方法で装着
された複数のＩ／Ｏピンによつて達成される。
MLC基板は、集積回路に於ける超小型化に対応
して高密度化された貫通路及び導体路を有する様
に形成されることが望ましい。その様な超小型化
は、対応して高密度化された装着される集積回路
素子のチツプにパツケージを適合させるために、
望ましい。その様な適用例に於ては、MLC基板
の上面には、対応して高密度に配置された半導体
素子の端子、例えばはんだの山、と整合された電
気接点を形成し得る多数の小さいパツドが設けら
れねばならない。今日の集積回路技術をより効率
的に用いるためには、出来る限り多くの集積回路
素子がMLC基板上に支持され且つその内部に相
互接続される。その様な配置は、相互接続された
素子間の距離を小さく保ち、電気信号が相互に関
係のある素子の間を移動するために要する時間を
最小限にする。又、これは、形成されねばならな
い電気的接続体の数を減少させて、パツケージの
コストを低下させ且つ信頼性を増す。最終的結果
として、多数の集積回路素子を装着し得る基板支
持体内に多数の内部プリント回路を含む、極めて
複雑なMLCパツケージが形成される。
内部回路と反対側にろう付け又は他の方法で装着
された複数のＩ／Ｏピンによつて達成される。
MLC基板は、集積回路に於ける超小型化に対応
して高密度化された貫通路及び導体路を有する様
に形成されることが望ましい。その様な超小型化
は、対応して高密度化された装着される集積回路
素子のチツプにパツケージを適合させるために、
望ましい。その様な適用例に於ては、MLC基板
の上面には、対応して高密度に配置された半導体
素子の端子、例えばはんだの山、と整合された電
気接点を形成し得る多数の小さいパツドが設けら
れねばならない。今日の集積回路技術をより効率
的に用いるためには、出来る限り多くの集積回路
素子がMLC基板上に支持され且つその内部に相
互接続される。その様な配置は、相互接続された
素子間の距離を小さく保ち、電気信号が相互に関
係のある素子の間を移動するために要する時間を
最小限にする。又、これは、形成されねばならな
い電気的接続体の数を減少させて、パツケージの
コストを低下させ且つ信頼性を増す。最終的結果
として、多数の集積回路素子を装着し得る基板支
持体内に多数の内部プリント回路を含む、極めて
複雑なMLCパツケージが形成される。
更に、その様なMLC基板は、集積回路素子に
電気的接続を設けそして機能変更パツドを設ける
ために上面に、そしてＩ／Ｏパツド、ピン又は他
の型の接続体に接続を設けるために下面に、比較
的複雑な導体を必要とする。又、未結焼セラミツ
クが焼成されたとき、通常17乃至20％の縮みが生
じる。その縮みはMLC基板全体に亘つて均一で
ないことが多い。基板は比較的大きく、導体の幾
何学的形状は極めて小さいので、基板の導体と一
致させ又は見当を合わすようにした開孔領域を有
する、初めの基板よりも17乃至20％小さい、上記
基板の導体上に保護のための異なる金属を被覆す
るためのマスクを形成することは困難であり、又
不可能なことが多い。その様なマスクは、従来の
マスク技術を用いて更に導体金属を付着するため
に必要とされる。通常、MLC基板積層体上の初
めの導体パターンは焼成前に付着され、それらの
積層化されたシート上にスクリーン印刷された耐
熱性金属（例えば、モリブデン）を含むペースト
より成る。焼成された後、その耐熱性金属（例え
ば、モリブデン、タングステン等）は、保護のた
めだけでなく、半導体素子へのろう付け、ワイヤ
への圧着ボンデイング及び／若しくはＩ／Ｏピン
へのろう付け等の接続を容易にするためにも、例
えばニツケル、クロム、銅、金等の異なる金属で
被覆されねばならない。モリブデンが用いられて
いる場合には、MLC基板の耐熱性の導体を保護
する被膜が重要であり、モリブデンはMLCモジ
ユール又は基板の適用例に於て一般的に用いられ
ている動作電位に於て如何なるPH値の湿気にさら
されても反応性の腐食を生じ易い。この腐食は導
体を妨害して、モジユールの故障を生ぜしめ得
る。
電気的接続を設けそして機能変更パツドを設ける
ために上面に、そしてＩ／Ｏパツド、ピン又は他
の型の接続体に接続を設けるために下面に、比較
的複雑な導体を必要とする。又、未結焼セラミツ
クが焼成されたとき、通常17乃至20％の縮みが生
じる。その縮みはMLC基板全体に亘つて均一で
ないことが多い。基板は比較的大きく、導体の幾
何学的形状は極めて小さいので、基板の導体と一
致させ又は見当を合わすようにした開孔領域を有
する、初めの基板よりも17乃至20％小さい、上記
基板の導体上に保護のための異なる金属を被覆す
るためのマスクを形成することは困難であり、又
不可能なことが多い。その様なマスクは、従来の
マスク技術を用いて更に導体金属を付着するため
に必要とされる。通常、MLC基板積層体上の初
めの導体パターンは焼成前に付着され、それらの
積層化されたシート上にスクリーン印刷された耐
熱性金属（例えば、モリブデン）を含むペースト
より成る。焼成された後、その耐熱性金属（例え
ば、モリブデン、タングステン等）は、保護のた
めだけでなく、半導体素子へのろう付け、ワイヤ
への圧着ボンデイング及び／若しくはＩ／Ｏピン
へのろう付け等の接続を容易にするためにも、例
えばニツケル、クロム、銅、金等の異なる金属で
被覆されねばならない。モリブデンが用いられて
いる場合には、MLC基板の耐熱性の導体を保護
する被膜が重要であり、モリブデンはMLCモジ
ユール又は基板の適用例に於て一般的に用いられ
ている動作電位に於て如何なるPH値の湿気にさら
されても反応性の腐食を生じ易い。この腐食は導
体を妨害して、モジユールの故障を生ぜしめ得
る。
基板の導体を保護する１つの方法は、マスクを
要しない無電気メツキ技術によつて、異なる金
属、例えばニツケルでそれらを被覆することであ
る。しかしながら、その様な被膜は通常薄く、後
に行われる結合（例えば、ろう付け、圧着ボンデ
イング等）に於て問題を生じ得る燐、硼素等の如
き不純物を含み得る。
要しない無電気メツキ技術によつて、異なる金
属、例えばニツケルでそれらを被覆することであ
る。しかしながら、その様な被膜は通常薄く、後
に行われる結合（例えば、ろう付け、圧着ボンデ
イング等）に於て問題を生じ得る燐、硼素等の如
き不純物を含み得る。
保護のための金属層は又、電気メツキ技術によ
つても付着され得る。しかしながら、その様なメ
ツキ技術はメツキされるべき各領域への電気的接
続を要し、MLC基板の場合には幾つかのパツド
又は導体パターンの一部が“電気的に浮いてい
る”状態にあり得るので、その様な接続は必らず
しも設けられ得ない。
つても付着され得る。しかしながら、その様なメ
ツキ技術はメツキされるべき各領域への電気的接
続を要し、MLC基板の場合には幾つかのパツド
又は導体パターンの一部が“電気的に浮いてい
る”状態にあり得るので、その様な接続は必らず
しも設けられ得ない。
これらの無電気メツキ及び電気メツキ技術は、
高価であり、時間を浪費し、制御が困難である。
従つて、処理工程が簡単であり、燐及び／若しく
は硼素による汚染の問題を生じずに歩留りを著し
く改善させる、マスクを用いないメツキ技術が必
要とされている。
高価であり、時間を浪費し、制御が困難である。
従つて、処理工程が簡単であり、燐及び／若しく
は硼素による汚染の問題を生じずに歩留りを著し
く改善させる、マスクを用いないメツキ技術が必
要とされている。
本発明の概要
本発明の目的は、誘電体基板に設けられている
導体パターンを金属で被覆する新規な方法を提供
することである。
導体パターンを金属で被覆する新規な方法を提供
することである。
本発明の他の目的は、誘電体基板に設けられて
いる金属パターン上に異なる金属の被膜を選択的
に付着させる新規な方法を提供することである。
いる金属パターン上に異なる金属の被膜を選択的
に付着させる新規な方法を提供することである。
本発明の他の目的は、誘電体基板に設けられて
いる金属パターンを異なる金属又はそれらの合金
で被覆する、マスクを用いない新規な方法を提供
することである。
いる金属パターンを異なる金属又はそれらの合金
で被覆する、マスクを用いない新規な方法を提供
することである。
本発明の他の目的は、半導体素子を装着するた
めの改良された導体パターンを有する誘電体基板
支持体を製造する新規な方法を提供することであ
る。
めの改良された導体パターンを有する誘電体基板
支持体を製造する新規な方法を提供することであ
る。
本発明の更に他の目的は、集積回路素子の端子
接点及びＩ／Ｏピンへの接続のために、セラミツ
ク基板の焼成された耐熱性金属回路部分を、ろう
付け可能な被膜で被覆する、マスクを用いない方
法を提供することである。
接点及びＩ／Ｏピンへの接続のために、セラミツ
ク基板の焼成された耐熱性金属回路部分を、ろう
付け可能な被膜で被覆する、マスクを用いない方
法を提供することである。
本発明の方法は、誘電体基板に設けられている
導体部分上に異なる金属を被覆する従来の無電気
メツキ又は電気メツキ方法に代つて用いられ得る
マスクを用いない技術を達成する。本発明の方法
は、ろう付けし得ること及び／若しくは耐腐食性
の如き所望の特性を得るために、誘電体基板の表
面金属部分を異なる金属又はそれらの合金の被膜
で選択的に被覆することを可能にする。それらの
被膜は、始めに、基板に設けられている導体パタ
ーン部分を含めて基板上に全体的に付着され、そ
のパターンの画成は専らその後の適当な周囲雰囲
気中での熱処理によつて生じる。
導体部分上に異なる金属を被覆する従来の無電気
メツキ又は電気メツキ方法に代つて用いられ得る
マスクを用いない技術を達成する。本発明の方法
は、ろう付けし得ること及び／若しくは耐腐食性
の如き所望の特性を得るために、誘電体基板の表
面金属部分を異なる金属又はそれらの合金の被膜
で選択的に被覆することを可能にする。それらの
被膜は、始めに、基板に設けられている導体パタ
ーン部分を含めて基板上に全体的に付着され、そ
のパターンの画成は専らその後の適当な周囲雰囲
気中での熱処理によつて生じる。
２種の金属から成る被膜の場合には、ラウール
の法則から負の方向にずれる連続的な一連の固溶
体を形成する２つの適当な合金化可能な金属が選
択される。ここで、ラウールの法則から負の方向
にずれる場合とは、状態図中の液相線が、各成分
が100％であるときの融点を示す左右の縦軸上の
点を結んだ直線よりも下方（低温度）側に現われ
て極小値を有する場合である。それらの系の例と
しては、第１図乃至第３図の状態図に各々示され
ている如く、Pd／Ni、Au／Ni及びAu／Cuの組
合せ等が挙げられる。それらの金属系は、溶融さ
れたとき、基板表面をぬらさず、導体パターンの
表面を良くぬらし且つ該表面に良く付着する。被
覆された基板は、金属被膜の最も低い液相線より
も高く且ついずれの純粋な金属成分の融点よりも
低い温度（このときの加熱温度をTHとする。）に
加熱される。加熱により、金属被膜は均一混合状
態に向つて相互に拡散して、時間とともに変化す
る或る範囲の組成物を形成する。THよりも低い
温度で溶融し得る組成を有する二重の被膜に於け
る薄い層が液体になり、時間とともにこの溶融領
域は上下に移動し得る。その溶融領域が基板及び
導体パターンの表面に接触したとき、例えば露出
されている基板表面上には付着されないが、パタ
ーン上には付着されるよう選択的に局部的な付着
が行なわれる。この時点に於て、液体領域の表面
張力は、金属被膜を導体パターンに強力に付着さ
せ、露出されている基板表面から分離させて、該
基板表面からは冷却後に金属被膜がワイヤ・ブラ
シによるブラツシング、軽い砂吹き、好ましくは
超音波等によつて機械的に除去され得る。
の法則から負の方向にずれる連続的な一連の固溶
体を形成する２つの適当な合金化可能な金属が選
択される。ここで、ラウールの法則から負の方向
にずれる場合とは、状態図中の液相線が、各成分
が100％であるときの融点を示す左右の縦軸上の
点を結んだ直線よりも下方（低温度）側に現われ
て極小値を有する場合である。それらの系の例と
しては、第１図乃至第３図の状態図に各々示され
ている如く、Pd／Ni、Au／Ni及びAu／Cuの組
合せ等が挙げられる。それらの金属系は、溶融さ
れたとき、基板表面をぬらさず、導体パターンの
表面を良くぬらし且つ該表面に良く付着する。被
覆された基板は、金属被膜の最も低い液相線より
も高く且ついずれの純粋な金属成分の融点よりも
低い温度（このときの加熱温度をTHとする。）に
加熱される。加熱により、金属被膜は均一混合状
態に向つて相互に拡散して、時間とともに変化す
る或る範囲の組成物を形成する。THよりも低い
温度で溶融し得る組成を有する二重の被膜に於け
る薄い層が液体になり、時間とともにこの溶融領
域は上下に移動し得る。その溶融領域が基板及び
導体パターンの表面に接触したとき、例えば露出
されている基板表面上には付着されないが、パタ
ーン上には付着されるよう選択的に局部的な付着
が行なわれる。この時点に於て、液体領域の表面
張力は、金属被膜を導体パターンに強力に付着さ
せ、露出されている基板表面から分離させて、該
基板表面からは冷却後に金属被膜がワイヤ・ブラ
シによるブラツシング、軽い砂吹き、好ましくは
超音波等によつて機械的に除去され得る。
例えば、モリブデンを基材とする回路部分を有
するアルミナMLC基板を用いた半導体技術に適
用される場合には、特定の合金系が特に有利であ
る。それらの系は、モリブデンのための優れたろ
う付け用合金を形成するパラジウム及びニツケル
であり、その系はろう付け可能であり且つモリブ
デンに効果的な耐腐食性を与える。その熱処理は
約1250℃乃至約1300℃のTHにおいて行なわれ、
この温度はMLCの処理温度範囲にも適合してい
る。熱処理の温度は、例えばPd／Ni系について
は、第１図の如き状態図を参照して選択される。
その温度は、その系の最も低い液相温度又はそれ
よりも僅かに高い温度であるべきであり、それは
Pd／Ni系については60％Pd／40％Niの組成に於
て1250℃である。ラウールの法則から負の方向に
ずれる固溶体の系を選択するときの条件は、その
系の液相線よりも高いがいずれの純粋な金属成分
の融点を越えるべきでない熱処理温度を可能にし
さえすればよいということである。
するアルミナMLC基板を用いた半導体技術に適
用される場合には、特定の合金系が特に有利であ
る。それらの系は、モリブデンのための優れたろ
う付け用合金を形成するパラジウム及びニツケル
であり、その系はろう付け可能であり且つモリブ
デンに効果的な耐腐食性を与える。その熱処理は
約1250℃乃至約1300℃のTHにおいて行なわれ、
この温度はMLCの処理温度範囲にも適合してい
る。熱処理の温度は、例えばPd／Ni系について
は、第１図の如き状態図を参照して選択される。
その温度は、その系の最も低い液相温度又はそれ
よりも僅かに高い温度であるべきであり、それは
Pd／Ni系については60％Pd／40％Niの組成に於
て1250℃である。ラウールの法則から負の方向に
ずれる固溶体の系を選択するときの条件は、その
系の液相線よりも高いがいずれの純粋な金属成分
の融点を越えるべきでない熱処理温度を可能にし
さえすればよいということである。
図に示されているPb／Ni系の熱処理中に、金
属成分は均一混合状態に向つて相互に拡散して、
被膜の厚さに亘つて一連の固溶体を形成する。そ
の相互に拡散した領域の或る特定の部分が60％
Pd／40％Niの組成を得たとき、その部分が液体
になる。相互拡散が続けられるに従つて、始めに
Pd−Niの界面に形成された薄い液体領域８（第
５図）は更にパラジウム又はニツケルを増して、
凝固する。しかしながら、拡散領域のもう１つの
部分がそのとき臨界組成に達して溶融する。この
動的なプロセスは反復的に続けられ、その結果薄
い液体領域８が徐々に基板表面に向つて移動し、
基板の方向へ移動する浮遊領域８Ａ（第６図）を
形成する。
属成分は均一混合状態に向つて相互に拡散して、
被膜の厚さに亘つて一連の固溶体を形成する。そ
の相互に拡散した領域の或る特定の部分が60％
Pd／40％Niの組成を得たとき、その部分が液体
になる。相互拡散が続けられるに従つて、始めに
Pd−Niの界面に形成された薄い液体領域８（第
５図）は更にパラジウム又はニツケルを増して、
凝固する。しかしながら、拡散領域のもう１つの
部分がそのとき臨界組成に達して溶融する。この
動的なプロセスは反復的に続けられ、その結果薄
い液体領域８が徐々に基板表面に向つて移動し、
基板の方向へ移動する浮遊領域８Ａ（第６図）を
形成する。
この浮遊領域８Ａ（第６図）が基板に設けられ
ている導体（例えば、モリブデン）の表面に達し
たとき、該領域はその金属をぬらし、合金を該金
属に付着させる。しかしながら、それと同時に液
体領域がパターンを有していない露出されている
基板の表面に達したとき、該領域はその表面（例
えば、アルミナ・セラミツク）をぬらさず、強い
表面張力が液体領域を表面から分離させる（第７
図）。セラミツク表面２から離脱された金属層部
分４Ａは、ブラツシング、好ましくは超音波洗浄
等によつて容易に除去されることが出来、導体パ
ターン３だけが付着性のPd／Ni合金層４（第８
図）で選択的に被覆される。
ている導体（例えば、モリブデン）の表面に達し
たとき、該領域はその金属をぬらし、合金を該金
属に付着させる。しかしながら、それと同時に液
体領域がパターンを有していない露出されている
基板の表面に達したとき、該領域はその表面（例
えば、アルミナ・セラミツク）をぬらさず、強い
表面張力が液体領域を表面から分離させる（第７
図）。セラミツク表面２から離脱された金属層部
分４Ａは、ブラツシング、好ましくは超音波洗浄
等によつて容易に除去されることが出来、導体パ
ターン３だけが付着性のPd／Ni合金層４（第８
図）で選択的に被覆される。
本発明の好実施例
第４図乃至第８図は、典型的には米国特許第
3518756号の明細書に詳細に記載されている方法
によつて形成され得るアルミナを基材とする多層
セラミツク基板である、焼成されたセラミツク基
板５が示されている。第４図乃至第８図に於て
は、本発明の要旨を成さない内部導体パターンは
詳細に示されていない。基板５は多層セラミツク
基板でなくてもよく、表面全体に導体パターンを
有する中実の基板であつてもよい。この実施例に
於ては、MLCの導体パターンの部分は、焼成前
に基板５の貫通孔中に付着されたモリブデンの如
き耐熱性金属を基材とする金属より形成され得る
貫通路即ちスタツド３として示されている。基板
５の材料は、典型的には、アルミナ、或はアルミ
ナ及び他の材料（ガラスの如き）、又はセラミツ
ク・ガラス材料より成る。
3518756号の明細書に詳細に記載されている方法
によつて形成され得るアルミナを基材とする多層
セラミツク基板である、焼成されたセラミツク基
板５が示されている。第４図乃至第８図に於て
は、本発明の要旨を成さない内部導体パターンは
詳細に示されていない。基板５は多層セラミツク
基板でなくてもよく、表面全体に導体パターンを
有する中実の基板であつてもよい。この実施例に
於ては、MLCの導体パターンの部分は、焼成前
に基板５の貫通孔中に付着されたモリブデンの如
き耐熱性金属を基材とする金属より形成され得る
貫通路即ちスタツド３として示されている。基板
５の材料は、典型的には、アルミナ、或はアルミ
ナ及び他の材料（ガラスの如き）、又はセラミツ
ク・ガラス材料より成る。
導体パターン３を有する、基板５が、電子ビー
ム蒸着装置中で各々厚さ１乃至5μｍのニツケル
被膜６及びパラジウム被膜７で順次、全体的に被
覆される。しかしながら、前述の如く、二重の被
膜はAu／Ni、Au／Cuの如き他の系からも成り
得る。それらの被膜の厚さは同一である必要はな
く各々約１乃至約5μｍの厚さで異なり得る。
ム蒸着装置中で各々厚さ１乃至5μｍのニツケル
被膜６及びパラジウム被膜７で順次、全体的に被
覆される。しかしながら、前述の如く、二重の被
膜はAu／Ni、Au／Cuの如き他の系からも成り
得る。それらの被膜の厚さは同一である必要はな
く各々約１乃至約5μｍの厚さで異なり得る。
次に、ニツケル被膜６及びパラジウム被膜７で
被覆された基板は、H2周囲雰囲気中で1300乃至
1350℃の温度に於て熱処理され、そのピーク温度
に２時間の間保たれる。蒸着又はスパツタされた
殆どの金属被膜（ミクロン範囲の）は基板表面
（例えば、セラミツク）及び導体パターン（例え
ば、モリブデン）との間の付着に於て何ら相違点
を示さないが、液体金属及びそれらの合金（例え
ば、Cu、Cu／Pd、Au等）は導体パターン
（Mo）をぬらすが基板（例えば、セラミツク）
をぬらさない。完全に均一相化されたPd−Ni合
金を形成させるために、熱処理温度の最高値は
Pd及びNiの各融点よりも十分に低い温度が採用
される。
被覆された基板は、H2周囲雰囲気中で1300乃至
1350℃の温度に於て熱処理され、そのピーク温度
に２時間の間保たれる。蒸着又はスパツタされた
殆どの金属被膜（ミクロン範囲の）は基板表面
（例えば、セラミツク）及び導体パターン（例え
ば、モリブデン）との間の付着に於て何ら相違点
を示さないが、液体金属及びそれらの合金（例え
ば、Cu、Cu／Pd、Au等）は導体パターン
（Mo）をぬらすが基板（例えば、セラミツク）
をぬらさない。完全に均一相化されたPd−Ni合
金を形成させるために、熱処理温度の最高値は
Pd及びNiの各融点よりも十分に低い温度が採用
される。
基板が冷却されると、パラジウム−ニツケル合
金層が基板の表面上に残され、この層は耐熱性金
属部分には強力に接着するが、基板表面の露出さ
れているセラミツク領域からは分離される。合金
の被膜の分離されている部分は、軽い砂吹き、ワ
イヤ・ブラシによるブラツシング、又は超音波洗
浄によつて表面から容易に除去され得る。
金層が基板の表面上に残され、この層は耐熱性金
属部分には強力に接着するが、基板表面の露出さ
れているセラミツク領域からは分離される。合金
の被膜の分離されている部分は、軽い砂吹き、ワ
イヤ・ブラシによるブラツシング、又は超音波洗
浄によつて表面から容易に除去され得る。
超音波洗浄は、側面又は底部に変換器が装着さ
れている従来のタンク型洗浄装置中で適当な媒体
を用いる従来の方法によつて達成され得る。超音
波洗浄に於ける被膜除去の機構は、表面にぶつか
る衝撃波の作用により付着されない金属被膜を基
板表面から破壊させることである。衝撃波は、超
音波動作中に液状媒体内の気泡の崩壊（キヤビテ
ーシヨン）によつて誘起される。金属被膜を除去
する１つの好ましい形は、極めて高い局部的エネ
ルギ強度（約100ワツト／cm2）を集中及び放出さ
せるために超音波ホーン（horn）を用い、キヤ
ビテーシヨンが小さな役割しか演じないホーンの
表面に近い（例えば、約１乃至約10mm）超音波場
のニア・フイールド（near−field）特性を用い
ることである。この様な条件の下で、付着してい
ない金属被膜は基板表面から極めて効率的に除去
される。例えば、付着していない厚さ5μｍのパ
ラジウム−ニツケル被膜はアルミナ・セラミツク
表面から約５乃至約30秒で除去され得る。
れている従来のタンク型洗浄装置中で適当な媒体
を用いる従来の方法によつて達成され得る。超音
波洗浄に於ける被膜除去の機構は、表面にぶつか
る衝撃波の作用により付着されない金属被膜を基
板表面から破壊させることである。衝撃波は、超
音波動作中に液状媒体内の気泡の崩壊（キヤビテ
ーシヨン）によつて誘起される。金属被膜を除去
する１つの好ましい形は、極めて高い局部的エネ
ルギ強度（約100ワツト／cm2）を集中及び放出さ
せるために超音波ホーン（horn）を用い、キヤ
ビテーシヨンが小さな役割しか演じないホーンの
表面に近い（例えば、約１乃至約10mm）超音波場
のニア・フイールド（near−field）特性を用い
ることである。この様な条件の下で、付着してい
ない金属被膜は基板表面から極めて効率的に除去
される。例えば、付着していない厚さ5μｍのパ
ラジウム−ニツケル被膜はアルミナ・セラミツク
表面から約５乃至約30秒で除去され得る。
金属被膜は次に述べる機構で除去されるものと
考えられる。ニア・フイールド領域に於て、金属
被膜を支持する基板表面への超音波場（変換器に
より生じた）の結合が存在する。被膜の下に導体
回路部分が既に存在している領域の如き、金属被
膜が基板に強く付着している領域に於ては、超音
波エネルギは単に金属被膜を経て基板中へ伝達さ
れて、消散される。露出されている基板表面領域
の如き、金属被膜が付着していない領域に於て
は、超音波エネルギは薄い金属被膜により実質的
に吸収されて、該薄膜を超音波場とともに振動さ
せる。この振動は、被膜が基板に付着している境
界位置に於て交番応力を生ぜしめ、最終的にそれ
らの位置に於て被膜を破壊させる。超音波場の高
周波（例えば、10乃至40KHz）は、金属被膜の性
質、その厚さ、及び隣接する付着領域間の距離に
応じて該被膜の疲労限界に達する（１乃至30秒
で）様に10乃至40×103サイクルの交番応力が付
着領域の境界に於て該被膜に加えられる様にす
る。付着していない金属被膜が基板表面から完全
に除去されると、基板に既に設けられている導体
回路部分だけが、第８図に示されている如く、付
着された金属被膜を支持している。
考えられる。ニア・フイールド領域に於て、金属
被膜を支持する基板表面への超音波場（変換器に
より生じた）の結合が存在する。被膜の下に導体
回路部分が既に存在している領域の如き、金属被
膜が基板に強く付着している領域に於ては、超音
波エネルギは単に金属被膜を経て基板中へ伝達さ
れて、消散される。露出されている基板表面領域
の如き、金属被膜が付着していない領域に於て
は、超音波エネルギは薄い金属被膜により実質的
に吸収されて、該薄膜を超音波場とともに振動さ
せる。この振動は、被膜が基板に付着している境
界位置に於て交番応力を生ぜしめ、最終的にそれ
らの位置に於て被膜を破壊させる。超音波場の高
周波（例えば、10乃至40KHz）は、金属被膜の性
質、その厚さ、及び隣接する付着領域間の距離に
応じて該被膜の疲労限界に達する（１乃至30秒
で）様に10乃至40×103サイクルの交番応力が付
着領域の境界に於て該被膜に加えられる様にす
る。付着していない金属被膜が基板表面から完全
に除去されると、基板に既に設けられている導体
回路部分だけが、第８図に示されている如く、付
着された金属被膜を支持している。
第１図乃至第３図は各々パラジウム／ニツケ
ル、金／ニツケル、及び銅／金の合金系の状態
図、第４図乃至第８図は本発明の方法の種々の段
階を示す概略的縦断面図である。 ２……セラミツク基板表面、３……貫通路、４
……付着されたPd／Ni合金層、４Ａ……付着し
ていない金属層部分、５……セラミツク基板、６
……Ni被膜、７……Pd被膜、８……薄い液体領
域、８Ａ……浮遊領域。
ル、金／ニツケル、及び銅／金の合金系の状態
図、第４図乃至第８図は本発明の方法の種々の段
階を示す概略的縦断面図である。 ２……セラミツク基板表面、３……貫通路、４
……付着されたPd／Ni合金層、４Ａ……付着し
ていない金属層部分、５……セラミツク基板、６
……Ni被膜、７……Pd被膜、８……薄い液体領
域、８Ａ……浮遊領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 誘電体基板に設けられている基板パターン上
に金属被膜を選択的に形成する方法に於いて、 状態図に於ける液相線が極小値を有するような
曲線となる固溶体を形成可能な２種の金属の層
を、前記導体パターンを含む前記誘電体基板表面
全体に被覆し、 前記誘電体基板を前記２種の金属の各融点より
も低くて前記極小値よりも高い温度にて加熱して
前記２種の金属を前記誘電体基板表面上で互いに
溶融させ、溶融した金属が前記導体パターン部分
では導体パターンをぬらすが前記誘電体基板の露
出した表面部分では前記表面部分をぬらさないよ
うにし、 前記誘電体基板を冷却して前記溶融金属を固体
化させ、固体化した金属被膜が前記導体パターン
部分には付着するが前記露出した表面部分には付
着しないようにし、 前記導体パターン上の金属被膜を残しながら前
記露出した表面上から金属被膜を除去することを
含む、金属被膜の形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/359,445 US4501768A (en) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | Thin film floating zone metal coating technique |
| US359445 | 1982-03-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168265A JPS58168265A (ja) | 1983-10-04 |
| JPS6332266B2 true JPS6332266B2 (ja) | 1988-06-29 |
Family
ID=23413816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57218482A Granted JPS58168265A (ja) | 1982-03-18 | 1982-12-15 | 金属被膜の形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4501768A (ja) |
| JP (1) | JPS58168265A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4704304A (en) * | 1986-10-27 | 1987-11-03 | International Business Machines Corporation | Method for repair of opens in thin film lines on a substrate |
| US4829020A (en) * | 1987-10-23 | 1989-05-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Substrate solder barriers for semiconductor epilayer growth |
| US5460859A (en) * | 1992-03-23 | 1995-10-24 | Xerox Corporation | Method and system for dip coating an article having large open areas or a multiplicity of apertures |
| US6127268A (en) * | 1997-06-11 | 2000-10-03 | Micronas Intermetall Gmbh | Process for fabricating a semiconductor device with a patterned metal layer |
| US6604420B2 (en) | 2001-12-26 | 2003-08-12 | Caterpillar Inc | Nondestructive adhesion testing by ultrasonic cavitation |
| US6981408B1 (en) * | 2003-03-19 | 2006-01-03 | Madanshetty Sameer I | Thin-film adhesion testing method and apparatus |
| US20070141375A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-21 | Budinger David E | Braze cladding for direct metal laser sintered materials |
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