JP2000077805A

JP2000077805A - 配線基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000077805A
Application number: JP10245360A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Yamada; 成樹山田; Yasuhiko Yoshihara; 安彦吉原; Masanobu Ishida; 政信石田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-14
Anticipated expiration: 2018-08-31
Also published as: JP3538549B2

Abstract

(57)【要約】【課題】酸化アルミニウムセラミックスからなる絶縁基
板と同時焼成によって形成され、銅を含み金具などのロ
ウ付けにおいても優れた接着強度を付与することのでき
る低抵抗の表面配線層を具備した配線基板とその製造方
法を提供する。【解決手段】酸化アルミニウムを主成分とし、相対密度
９５％以上のセラミックスからなる絶縁基板１と、絶縁
基板１の少なくとも表面に絶縁基板１と同時焼成によっ
て形成され、銅（Ｃｕ）を１０〜７０体積％、タングス
テン（Ｗ）及び／またはモリブデン（Ｍｏ）を３０〜９
０体積％からなる主導体成分１００体積部に対して、前
記Ｗ、Ｍｏ以外の遷移金属を金属換算で０．０１〜５体
積部の割合で含有し、かつ銅からなるマトリックス中に
少なくとも前記タングステン及び／またはモリブデンの
粒子が分散してなる表面配線層２ａを具備する配線基板
を作製する。なお、表面配線層２ａには、適宜、金具６
をロウ付けする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化アルミニウム
を主体とするセラミックスを絶縁基板とする配線基板に
関し、詳細には低抵抗導体からなり、且つ絶縁基板と同
時焼成によって形成された表面配線層を具備し、接続端
子、ヒートシンクなどの金具をロウ付け可能な配線基板
とその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、半導体素子の高集積化に伴い、半導
体装置から発生する熱も増加している。半導体装置の誤
動作をなくすためには、このような熱を装置外に放出可
能な配線基板が必要とされている。一方、電気的な特性
としては、演算速度の高速化により、信号の遅延が問題
となり、導体損失の小さい、つまり低抵抗の導体を用い
ることが要求されてきた。

【０００３】このような半導体素子を搭載した配線基板
としては、その信頼性の点から、アルミナセラミックス
を絶縁基板とし、その表面あるいは内部にタングステン
やモリブデンなどの高融点金属からなる配線層を被着形
成したセラミック配線基板が多用されている。ところ
が、従来から多用されている高融点金属からなる配線層
では、抵抗を高々１０ｍΩ／□程度までしか低くできな
かった。

【０００４】これに対して、近年に至り、低抵抗導体で
ある銅や銀と同時焼成可能な、いわゆるガラスセラミッ
クスを用いた多層配線基板が提案されている。ところ
が、ガラスセラミックスの熱伝導率は高々数Ｗ／ｍ・Ｋ
しかなく、前記熱的問題を解決することが難しくなって
きている。

【０００５】そこで、この熱的問題点と、電気的問題点
を同時に解決する方法として、酸化アルミニウムセラミ
ックスからなる絶縁基板に対して、銅、または銅とタン
グステンまたはモリブデンを組み合わせた配線層を同時
焼成により形成する方法が、特開平８−８５０２号、特
開平７−１５１０１号、特許第２６６６７４４号に提案
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
酸化アルミニウム（アルミナ）セラミックスからなる絶
縁基板に対して、導体成分として銅を含有する配線層を
形成した配線基板においては、銅とアルミナセラミック
スとの熱膨張差が大きいために、銅含有配線層の絶縁基
板への密着性が小さいものであった。

【０００７】そのため、例えば、絶縁基板表面に形成さ
れた表面配線層に対して、各種電子部品を実装した場合
に表面配線層が絶縁基板から剥離して電子部品の実装信
頼性が損なわれたり、特に、接続端子などの金具を表面
配線層にロウ付けしても、金具が容易に外れるなどの問
題があった。

【０００８】従って、本発明は、酸化アルミニウムセラ
ミックスからなる絶縁基板と同時焼成によって形成さ
れ、銅を含み、且つ金具などのロウ付けにおいても優れ
た接着強度を付与することのできる低抵抗の表面配線層
を具備した配線基板とその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
に対して検討を重ねた結果、アルミナセラミックスを絶
縁基板とする配線基板において、表面配線層形成成分と
して、銅、タングステンおよび／またはモリブデンに加
え、タングステンやモリブデン以外の遷移金属を適量含
有せしめることにより、表面配線層の絶縁基板への密着
強度を高めることができる結果、金具のロウ付けはもと
より、各種電子部品の実装においても優れた信頼性を有
する配線基板を提供できることを見いだした。

【００１０】即ち、本発明の配線基板は、酸化アルミニ
ウムを主成分とする相対密度９５％以上のセラミックス
からなる絶縁基板と、該絶縁基板の少なくとも表面に該
絶縁基板との同時焼成によって形成され、銅（Ｃｕ）を
１０〜７０体積％、タングステン（Ｗ）及び／またはモ
リブデン（Ｍｏ）を３０〜９０体積％からなる主導体成
分１００体積部に対して、前記Ｗ、Ｍｏ以外の遷移金属
を金属換算で０．０１〜５体積部の割合で含有し、かつ
銅からなるマトリックス中に少なくともタングステン及
び／またはモリブデンの粒子が分散含有してなる表面配
線層を具備してなることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の配線基板の製造方法によれ
ば、酸化アルミニウムを主成分とするセラミック成分を
含有するグリーンシートの表面に、銅（Ｃｕ）含有粉末
を金属換算で１０〜７０体積％、タングステン（Ｗ）及
び／またはモリブデン（Ｍｏ）含有粉末を金属換算で３
０〜９０体積％からなる主導体成分１００体積部に対し
て、Ｗ、Ｍｏ以外の遷移金属含有粉末を金属換算で０．
０１〜５体積部の割合で含有してなる導体ペーストを回
路パターン状に印刷塗布した後、該グリーンシートを積
層し、１２００〜１５００℃の非酸化性雰囲気中で焼成
して、相対密度９５％以上の酸化アルミニウムセラミッ
クスからなる絶縁基板表面に表面配線層を形成すること
を特徴とするものである。

【００１２】なお、上記配線基板およびその製造方法に
おいては、前記遷移金属としては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉの群から選ばれる少なくと
も１種が好適に用いられる。また、表面配線層のシート
抵抗が８ｍΩ／□以下であること、前記表面配線層に対
して金具がロウ付けされてなること、また、前記酸化ア
ルミニウムセラミックスには、マンガン化合物をＭｎＯ
₂換算で２．０〜６．０重量％の割合で含有しているこ
とが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の配線基板の一実
施態様を示す概略断面図を基に説明する。図１の配線基
板は、酸化物セラミックスからなる複数の絶縁層１ａ，
１ｂ、１ｃが積層された絶縁基板１の表面に表面配線層
２ａと、絶縁層１ａ，１ｂ，１ｃ間に内部配線層２ｂが
設けられている。

【００１４】本発明によれば、上記表面配線層２ａおよ
び内部配線層２ｂを、少なくとも銅とタングステン
（Ｗ）および／またはモリブデン（Ｍｏ）とを含有する
の複合材料を主成分とする導体によって形成したもので
あり、この内部配線層２ｂおよび表面配線層２ａは、絶
縁基板１と同時焼成によって形成されたものである。

【００１５】また、各層の配線層間は、絶縁層を貫通す
るように形成されたビアホール導体３によって電気的に
接続される。このビアホール導体３も表面配線層２ａや
内部配線層２ｂと同様な導体材料によって同時焼成によ
って形成されることが望ましい。

【００１６】（絶縁基板）本発明において、絶縁基板１
は、酸化アルミニウムを主体とするものであるが、絶縁
基板の熱伝導性、高強度化、さらには表面配線層の密着
性を高める上で相対密度９５％以上、特に９７％、さら
には９８％以上の高緻密体から構成されることが望まし
く、さらに熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に１５Ｗ
／ｍ・Ｋ以上、さらには１７Ｗ／ｍ・Ｋ以上であること
が望ましい。

【００１７】本発明では、表面配線層２ａ及び内部配線
層２ｂとの同時焼結時による保形性を達成する上で１２
００〜１５００℃の低温で焼成することが必要となる
が、本発明によれば、このような低温での焼成において
も相対密度９５％以上に緻密化することが必要となる。

【００１８】かかる観点から、本発明における絶縁基板
１は、酸化アルミニウムを主成分とするもの、具体的に
は酸化アルミニウムを９０重量％以上の割合で含有する
ものであるが、第２の成分として、Ｍｎ化合物をＭｎＯ
₂換算で２．０〜６．０重量％の割合で含有することが
望ましい。即ち、Ｍｎ化合物量が２．０重量％よりも少
ないと、１２００〜１５００℃での緻密化が達成されに
くく、また６．０重量％よりも多いと絶縁基板１の絶縁
性が低下する。Ｍｎ化合物の最適な範囲は、ＭｎＯ₂換
算で３〜５重量％である。

【００１９】また、この絶縁基板１中には、第３の成分
として、ＳｉＯ₂およびＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ等のア
ルカリ土類元素酸化物を銅含有導体との同時焼結性を高
める上で合計で０．４〜８重量％の割合で含有せしめる
ことが望ましい。

【００２０】さらに第４の成分としてＷ、Ｍｏなどを着
色成分として２重量％以下の割合で含んでもよい。

【００２１】上記酸化アルミニウム以外の成分は、酸化
アルミニウム主結晶相の粒界に非晶質相あるいは結晶相
として存在するが、熱伝導性を高める上で粒界中に助剤
成分を含有する結晶相が形成されていることが望まし
い。

【００２２】また、絶縁基板１を形成する酸化アルミニ
ウム主結晶相は、粒状または柱状の結晶として存在する
が、これら主結晶相の平均結晶粒径は、１．５〜５．０
μｍであることが望ましい。なお、主結晶相が柱状結晶
からなる場合、上記平均結晶粒径は、短軸径に基づくも
のである。この主結晶相の平均結晶粒径が１．５μｍよ
りも小さいと高熱伝導化が難しく、平均粒径が５．０μ
ｍよりも大きいと基板材料として要求される十分な強度
が得られにくくなるためである。

【００２３】（配線層）一方、表面配線層２ａおよび内
部配線層２ｂは、銅、Ｗおよび／またはＭｏに加え、
Ｗ、Ｍｏ以外の遷移金属を必須の成分として含有するこ
とが、少なくとも表面配線層２ａの絶縁基板１への密着
性を高めるとともに、配線層の低抵抗化と、上記絶縁基
板１との同時焼結性を達成するとともに、表面配線層の
同時焼成後の保形性を維持する上で必要である。

【００２４】具体的な組成比は、銅を１０〜７０体積
％、特に４０〜６０体積％、Ｗ及び／またはＭｏを３０
〜９０体積％、特に４０〜６０体積％からなる主導体成
分１００体積部に対して、前記Ｗ、Ｍｏ以外の遷移金属
を金属換算で０．０１〜５体積部、特に０．１〜３体積
部の割合で含有しすることが必要である。

【００２５】各成分の比率を上記に限定したのは、主導
体成分において、銅が１０体積％よりも少なく、ＷやＭ
ｏ量が９０体積％よりも多いと、配線層の抵抗が８ｍΩ
／□よりも高くなり、銅が７０体積％よりも多く、Ｗや
Ｍｏ量が３０体積％よりも少ないと、表面配線層の同時
焼成後の保形性が低下し、表面配線層２ａにおいてにじ
みなどが発生したり、溶融した銅によって表面配線層が
凝集して断線が生じるとともに、絶縁基板と配線層の熱
膨張係数差により配線層の剥離が発生するためである。
また、Ｗ、Ｍｏ以外の遷移金属が０．０１体積部よりも
少ないと、表面配線層の絶縁基板への密着強度が十分で
なく、５体積部よりも多いと、配線層の抵抗が高くな
り、シート抵抗８ｍΩ／□以下が達成できないためであ
る。

【００２６】また、本発明においては、前記Ｗ及び／ま
たはＭｏは、平均粒径１〜１０μｍの球状あるいは数個
の粒子による焼結粒子として銅からなるマトリックス中
に分散含有していることが望ましい。これは、上記平均
粒径が１．０μｍよりも小さい場合、表面配線層２ａの
保形性が悪くなるとともに組織が多孔質化し配線層の抵
抗も高くなり、１０μｍを越えると銅のマトリックスが
ＷやＭｏの粒子によって分断されてしまい配線層の抵抗
が高くなったり、銅成分が分離してにじみなどが発生し
やすくなるためである。Ｗ及び／またはＭｏは平均粒径
１．３〜５μｍ、特に１．３〜３μｍの大きさで分散さ
れていることが最も望ましい。

【００２７】また、Ｗ、Ｍｏ以外の遷移金属としては、
具体的には、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏおよ
びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種が好適に用いら
れ、これらの中でも特にＴｉ、Ｃｒ、ＣｏおよびＮｉの
群から選ばれる少なくとも１種が望ましい。この遷移金
属は、配線層中において、金属、あるいは酸化物、窒化
物などの金属化合物として存在し、銅からなるマトリッ
クス中にＷやＭｏと同様に分散粒子として存在するが、
平均粒径が１０μｍ以下、特に３μｍ以下の粒子として
存在することが望ましい。平均粒径が１０μｍよりも大
きいと、前記Ｗ及び／又はＭｏの粒子とともに、銅のマ
トリックスを分断して配線層の抵抗が高くなったり、銅
成分が分離してにじみなどが発生しやすくなるためであ
る。

【００２８】また、上記表面配線層２ａおよび内部配線
層２ｂ中には、絶縁基板１との密着性を改善するため
に、前記主導体成分１００体積部に対して、酸化アルミ
ニウム、または絶縁基板と同じ成分のセラミックスを
０．０５〜２体積部、特に０．１〜１体積部の割合で含
有することも可能である。なお、このセラミック成分量
が２体積部よりも多いと、配線層の抵抗が極端に増大す
る。

【００２９】さらに、本発明の配線基板においては、表
面配線層２ａや内部配線層２ｂ中の銅成分の絶縁基板１
への拡散距離ｘが２０μｍ以下、特に１０μｍ以下であ
ることが望ましい。これは、銅のセラミックス中への拡
散距離が２０μｍを超えると、配線層間の絶縁性が低下
し、配線基板としての信頼性が低下するためである。こ
の銅の拡散距離を２０μｍ以下とすることにより、同一
平面内に形成された配線層間の最小線間距離を１００μ
ｍ以下の高密度配線化を図ることができ、同様に１つの
絶縁層内に複数のビアホール導体が形成される場合、そ
のビアホール導体３間の最小離間距離も上記と同様な理
由から１００μｍ以下に小さくすることができる。

【００３０】（金具取付け）本発明においては、図１に
示すように、表面配線層２ａに対して、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗなどの接続端子やヒートシンクなど
の金具を取り付けることができる。金具を取り付ける方
法としては、表面配線層２ａの表面に、厚さ１．５〜５
μｍのＮｉ、Ａｕのメッキ層４を形成した後、Ａｇ−Ｃ
ｕ、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉなどのロウ材５にて
金具６を接合する。なお、Ａｇ−Ｃｕ系ロウ材を使用す
る際は、表面配線層２ａとの反応性があるために、Ｎｉ
メッキの厚みを１μｍ以上に厚くすることで表面配線層
を保護する必要がある。

【００３１】（製造方法）次に、本発明の配線基板の製
造方法について具体的に説明する。まず、絶縁基板を形
成するために、酸化物セラミックスの主成分となる酸化
アルミニウム原料粉末として、平均粒径が０．５〜２．
５μｍ、特に０．５〜２．０μｍの粉末を用いる。これ
は、平均粒径は０．５μｍよりも小さいと、粉末の取扱
いが難しく、また粉末のコストが高くなり、２．５μｍ
よりも高いと、１５００℃以下の温度で焼成することが
難しくなるためである。

【００３２】そして、上記酸化アルミニウム粉末に対し
て、適宜、低温焼結性を高めるために、第２の成分とし
て、ＭｎＯ₂を２．０〜６．０重量％、特に３．０〜
５．０重量％、第３の成分として、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、
ＣａＯ粉末等を０．４〜８重量％の割合で、さらに第４
の成分として、Ｗ、Ｍｏなどの金属粉末や酸化物粉末を
金属換算で２重量％以下の割合で添加する。なお、上記
酸化物の添加に当たっては、酸化物粉末以外に、焼成に
よって酸化物を形成し得る炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩など
として添加してもよい。

【００３３】そして、この混合粉末を用いて絶縁層を形
成するためのシート状成形体を作製する。シート状成形
体は、周知の成形方法によって作製することができる。
例えば、上記混合粉末に有機バインダーや溶媒を添加し
てスラリーを調製した後、ドクターブレード法によって
形成したり、混合粉末に有機バインダーを加え、プレス
成形、圧延成形等により所定の厚みのシート状成形体を
作製できる。

【００３４】このようにして作製したシート状成形体に
対して、導体成分として、銅（Ｃｕ）含有粉末が金属換
算で１０〜７０体積％、特に４０〜６０体積％、タング
ステン（Ｗ）及び／またはモリブデン（Ｍｏ）含有粉末
が金属換算で３０〜９０体積％、特に４０〜６０体積％
からなる主導体成分１００体積部に対して、Ｗ、Ｍｏ以
外の遷移金属含有粉末を金属換算で０．０１〜５体積
部、特に０．１〜３体積部の割合で含有してなる導体ペ
ーストを調製し、このペーストを各シート状絶縁層にス
クリーン印刷、グラビア印刷等の手法によって印刷塗布
する。この導体ペースト中には、絶縁層との密着性を高
めるために、前記主導体成分１００体積部に対して、酸
化アルミニウム粉末や、絶縁層を形成する酸化物セラミ
ックス成分と同一の組成物粉末を０．０５〜２体積部、
特に０．１〜１体積部の割合で添加することも可能であ
る。

【００３５】ペーストに配合する銅含有粉末としては、
Ｃｕ粉末、酸化銅（ＣｕＯ、Ｃｕ₂Ｏ）粉末、あるいは
それらの混合粉末、Ｗ及び／またはＭｏを含有する粉末
としては、Ｗ粉末、Ｍｏ粉末、それらの混合粉末、Ｗ、
Ｍｏ以外の遷移金属を含む粉末としては、各金属粉末、
酸化物粉末、窒化物粉末、特に酸化物粉末が挙げられ
る。

【００３６】なお、ビアホール導体を形成する場合に
は、シート状成形体に対して、マイクロドリル、レーザ
ー等により直径が５０〜２５０μｍのビアホールを形成
した後、このビアホール内に上記銅含有導体ペーストを
充填する。

【００３７】その後、導体ペーストを印刷塗布したシー
ト状成形体を位置合わせして積層圧着した後、この積層
体を、この焼成を、非酸化性雰囲気中、焼成最高温度が
１２００〜１５００℃の温度となる条件で焼成する。

【００３８】この時の焼成温度が１２００℃より低い
と、通常の原料を用いた場合において、酸化アルミニウ
ム絶縁基板が相対密度９５％以上まで緻密化できず、熱
伝導性や強度が低下し、１５００℃よりも高いと、Ｗあ
るいはＭｏ自体の焼結が進み、銅との均一組織を維持で
きなく、強いては低抵抗を維持することが困難となりシ
ート抵抗８ｍΩ／□以下が得られなくなる。また、酸化
物セラミックスの主結晶相の粒径が大きくなり異常粒成
長が発生したり、銅がセラミックス中へ拡散するときの
パスである粒界の長さが短くなるとともに拡散速度も速
くなる結果、拡散距離を３０μｍ以下に抑制することが
困難となるためである。好適には、１２５０〜１４００
℃の範囲がよい。

【００３９】また、この焼成時の非酸化性雰囲気として
は、窒素、あるいは窒素と水素との混合雰囲気であるこ
とが望ましいが、特に、配線層中の銅の拡散を抑制する
上では、水素及び窒素を含み露点＋１０℃以下、特に−
１０℃以下の非酸化性雰囲気であることが望ましい。な
お、この雰囲気には所望により、アルゴンガス等の不活
性ガスを混入してもよい。焼成時の露点が＋１０℃より
高いと、焼成中に酸化物セラミックスと雰囲気中の水分
とが反応し酸化膜を形成し、この酸化膜と銅含有導体の
銅が反応してしまい、導体の低抵抗化の妨げとなるのみ
でなく、銅の拡散を助長してしまうためである。

【００４０】なお、上記焼成温度及び雰囲気を制御して
焼成することによって、絶縁基板の表面の平均表面粗さ
Ｒａを１μｍ以下、特に０．７μｍ以下の平滑性に優れ
た表面を形成できる。

【００４１】更に、この配線基板に金具を取り付ける場
合には、表面配線層に対して、電解メッキ、無電解メッ
キ法によって１．５〜５μｍのＮｉ、Ａｕ等のメッキ膜
を形成する。望ましくは１〜３μｍのＮｉメッキ膜と
０．５〜２μｍのＡｕメッキ膜を順次施した後、Ａｇ−
Ｃｕ、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉなどのロウ材に
て、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗなどからなる金
具６を接合することができる。

【００４２】

【実施例】実施例１酸化アルミニウム粉末（平均粒径１．８μｍ）に対し
て、ＭｎＯ₂を表１、２に示すような割合で添加すると
ともに、ＳｉＯ₂を３重量％、ＭｇＯを０．５重量％の
割合で添加混合した後、さらに、成形用有機樹脂（バイ
ンダー）としてアクリル系バインダーと、トルエンを溶
媒として混合してスラリーを調製した後、ドクターブレ
ード法にて厚さ２５０μｍのシート状に成形した。そし
て、所定箇所にホール径１２０μｍのビアホールを形成
した。

【００４３】次に、平均粒径が５μｍの銅粉末と、平均
粒径が０．８〜１２μｍのＷ粉末あるいはＭｏ粉末、平
均粒径が１μｍのＮｉＯ粉末、場合によっては平均粒径
が０．５μｍのＡｌ₂Ｏ₃粉末を表１、２に示す比率で
混合しアクリル系バインダーとをアセトンを溶媒として
導体ペーストを作製した。

【００４４】そして、シート状成形体上に上記導体ペー
ストを印刷塗布し、各シート状成形体のビアホール導体
にも上記配線層用導体ペーストを充填した。上記のよう
にして作製した各シート状成形体を位置合わせして積層
圧着して成形体積層体を作製した。その後、この成形体
積層体を実質的に水分を含まない酸素含有雰囲気中（Ｎ
₂＋Ｏ₂または大気中）で脱脂を行った後、表１、２に
示した焼成温度にて、露点−１０℃の窒素水素混合雰囲
気にて焼成した。

【００４５】作製した配線基板における絶縁基板の相対
密度をアルキメデス法によって測定するとともに、レー
ザーフラッシュ法によって熱伝導率（厚さ３ｍｍ）およ
び体積固有抵抗を測定した。

【００４６】また、配線基板の表面配線層に対して、配
線の導体抵抗、長さ、幅、厚みを測定した後、厚さ１５
μｍの導体に換算したシート抵抗（ｍΩ／□）を算出し
た。また、組織を走査型電子顕微鏡にて観察を行い、表
面配線層中のＷおよび／またはＭｏ粒子の粒径を測定し
た。また、配線基板を外観検査し、表面配線層のにじみ
の発生および表面配線層の剥離等の有無を観察した。結
果は、表３、４に示した。

【００４７】さらに、２ｍｍ×２０ｍｍの表面配線層に
対して、２μｍのＮｉメッキ層、１μｍのＡｕメッキを
施した後、図２に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ製のＬ
字型（リード）をＡｕ−Ｓｎからなるロウ材によってロ
ウ付けした後、この金具を垂直に引張、金具がはずれる
時の強度（ｋｇｆ）を測定した。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【００５１】

【表４】

【００５２】表１〜表４に示すように、表面配線層中の
遷移金属量が０．０１体積部よりも少ない試料Ｎo.１、
３では、表面配線層の十分な接合強度が得られず、ま
た、Ａｌ₂Ｏ₃を５体積部添加した試料Ｎo.２では、接
合強度の向上は見られたが、配線層のシート抵抗が増加
した。また、遷移金属量が５体積％よりも多い試料Ｎo.
１３では、表面配線層のシート抵抗が８ｍΩ／□よりも
大きくなり、低抵抗の配線層を形成することができなか
った。

【００５３】また、ＭｎＯ₂量が少なく相対密度が９５
％に達していない試料Ｎo.１４では、熱伝導率が１０Ｗ
／ｍ・Ｋよりも低く、しかも表面配線層の接合強度も低
下した。さらに、表面配線層における銅含有量が１０体
積％よりも少ない試料Ｎo.２０、２１では、導体抵抗が
８ｍΩ／□よりも大きく、７０体積％よりも多い試料Ｎ
o.２８では、組織が不均一となりシート抵抗が８ｍΩ／
□よりも大きくなるとともに、配線の保形性が悪く、表
面配線層ににじみおよび一部に剥離も観察された。

【００５４】これらの比較例に対して、本発明の配線基
板は、シート抵抗が８ｍΩ／□以下の低抵抗を有すると
ともに絶縁基板に対して３ｋｇｆ以上の高い接合強度を
有する表面配線層を形成することができた。

【００５５】実施例２酸化アルミニウム粉末（平均粒径１．８μｍ）に対し
て、ＭｎＯ₂を４重量％の割合で添加するとともに、Ｓ
ｉＯ₂を３重量％、ＭｇＯを０．５重量％の割合で添加
混合した後、さらに、成形用有機樹脂（バインダー）と
してアクリル系バインダーと、トルエンを溶媒として混
合してスラリーを調製した後、ドクターブレード法にて
厚さ２５０μｍのシート状に成形した。そして、所定箇
所にホール径１２０μｍのビアホールを形成した。

【００５６】次に、平均粒径が５μｍの銅粉末を５０体
積％と、平均粒径が１μｍのＷ粉末５０体積％からなる
主導体成分１００体積部に対して、平均粒径が１μｍの
表５、６に示す各種ＴｉＯ₂、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＭｎＯ₂からなる酸化物
粉末を金属換算で０．５〜７体積部、場合によっては平
均粒径が０．５μｍのＡｌ₂Ｏ₃粉末を表５、６に示す
比率で混合しアクリル系バインダーとをアセトンを溶媒
として導体ペーストを作製した。

【００５７】そして、シート状成形体上に上記導体ペー
ストを印刷塗布し、各シート状成形体のビアホール導体
にも上記配線層用導体ペーストを充填した。上記のよう
にして作製した各シート状成形体を位置合わせして積層
圧着して成形体積層体を作製した。その後、この成形体
積層体を実質的に水分を含まない酸素含有雰囲気中（Ｎ
₂＋Ｏ₂または大気中）で脱脂を行った後、１３００℃
で、露点−１０℃の窒素水素混合雰囲気にて焼成した。

【００５８】作製した配線基板における絶縁基板の相対
密度は、いずれも９９％以上、レーザーフラッシュ法に
よる熱伝導率（厚さ３ｍｍ）は１８Ｗ／ｍ・Ｋ、体積固
有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍ以上であった。

【００５９】また、配線基板の表面配線層に対して、配
線の導体抵抗、長さ、幅、厚みを測定した後、厚さ１５
μｍの導体に換算したシート抵抗（ｍΩ／□）を算出し
た。また、組織を走査型電子顕微鏡にて観察を行い、表
面配線層中のＷ粒子の粒径を測定した。さらに、実施例
１と同様にして金具の接合強度を測定した。測定の結果
は、表５、６に示した。

【００６０】

【表５】

【００６１】

【表６】

【００６２】表５、６の結果から明らかなように、Ｔｉ
Ｏ₂、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｃｏ₃Ｏ₄、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ
₅、ＭｎＯ₂などを適量添加した場合においても、無添
加の場合（試料Ｎo.１）に比較して表面配線層の絶縁基
板への密着強度の向上が確認されたが、その量が５体積
部を越えると、シート抵抗の低下が見られた。なお、表
面配線層は、いずれも３ｋｇｆ以上の高い接合強度を有
するとともに、表面配線層のにじみや剥離等は全く見ら
れなかった。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、酸
化アルミニウムからなる絶縁基板の表面に、銅を含有す
る低抵抗の表面配線層を絶縁基板と同時焼成によって形
成することができるとともに、表面配線層中に特定の遷
移金属を含有することにより、表面配線層の絶縁基板と
の密着性を高めることができる結果、表面配線層に対し
て接続端子などの各種金具をロウ付けによって強固に接
続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の一実施態様を示す概略
断面図である。

【図２】実施例における配線層の接合強度の測定方法を
説明するための図である。

【符号の説明】１絶縁基板１ａ，１ｂ、１ｃ絶縁層２ａ表面配線層２ｂ内部配線層３ビアホール導体４メッキ層５ロウ材６金具

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化アルミニウムを主成分とし、相対密度
９５％以上のセラミックスからなる絶縁基板と、該絶縁
基板の少なくとも表面に該絶縁基板との同時焼成によっ
て形成され、銅（Ｃｕ）を１０〜７０体積％、タングス
テン（Ｗ）及び／またはモリブデン（Ｍｏ）を３０〜９
０体積％からなる主導体成分１００体積部に対して、前
記Ｗ、Ｍｏ以外の遷移金属を金属換算で０．０１〜５体
積部の割合で含有し、かつ銅からなるマトリックス中に
少なくとも前記タングステン及び／またはモリブデンの
粒子が分散してなる表面配線層を具備してなることを特
徴とする配線基板。
【請求項２】前記遷移金属が、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉの群から選ばれる少なくとも
１種であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】前記表面配線層のシート抵抗が８ｍΩ／□
以下であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項４】前記表面配線層に対して金具がロウ付けさ
れてなることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項５】前記酸化アルミニウムセラミックスが、マ
ンガン化合物をＭｎＯ₂換算で２．０〜６．０重量％の
割合で含有することを特徴とする請求項１記載の配線基
板。
【請求項６】前記表面配線層が、前記主導体成分１００
体積部に対して、酸化アルミニウム、または絶縁基板と
同じ成分のセラミックスを０．０５〜２体積部の割合で
含有することを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項７】酸化アルミニウムを主成分とするセラミッ
ク成分を含有するグリーンシートの表面に、銅（Ｃｕ）
含有粉末を金属換算で１０〜７０体積％、タングステン
（Ｗ）及び／またはモリブデン（Ｍｏ）含有粉末を金属
換算で３０〜９０体積％からなる主導体成分１００体積
部に対して、Ｗ、Ｍｏ以外の遷移金属含有粉末を金属換
算で０．０１〜５体積部の割合で含有してなる導体ペー
ストを回路パターン状に印刷塗布した後、該グリーンシ
ートを積層し、１２００〜１５００℃の非酸化性雰囲気
中で焼成して、相対密度９５％以上の酸化アルミニウム
セラミックスからなる絶縁基板表面に表面配線層を形成
することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項８】前記遷移金属が、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉの群から選ばれる少なくとも
１種であることを特徴とする請求項７記載の配線基板の
製造方法。
【請求項９】前記表面配線層に、金具をロウ付けするこ
とを特徴とする請求項７記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】前記酸化アルミニウムを主成分とするセ
ラミック成分中に、マンガン化合物をＭｎＯ₂換算で
２．０〜６．０重量％の割合で含有することを特徴とす
る請求項７記載の配線基板の製造方法。
【請求項１１】前記導体ペーストが、前記主導体成分１
００重量部に対して、酸化アルミニウム、または絶縁基
板と同じ成分のセラミックスを０．０５〜２体積部の割
合で含有することを特徴とする請求項７記載の配線基板
の製造方法。