JPH06112650A - セラミックス多層配線基板 - Google Patents
セラミックス多層配線基板Info
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- JPH06112650A JPH06112650A JP26023992A JP26023992A JPH06112650A JP H06112650 A JPH06112650 A JP H06112650A JP 26023992 A JP26023992 A JP 26023992A JP 26023992 A JP26023992 A JP 26023992A JP H06112650 A JPH06112650 A JP H06112650A
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- Japan
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- wiring board
- ceramic multilayer
- inner lead
- ceramic
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Abstract
(57)【要約】
【構成】アルミナを基質とし、インナーリード部に薄膜
回路が形成されたセラミックス多層配線基板において、
インナーリード部のセラミックス組織の粒径が２μｍ以
下で、かつ炭酸カルシウム、シリカおよび焼成タルクか
ら選ばれた少なくとも１種の焼結助剤を２〜８重量％含
んでいるセラミックス多層配線基板。 【効果】インナーリード部のパッド膜とセラミックス組
織との密着強度が高く、セラミックス多層配線基板上に
設置されたＬＳＩ等の入出力端子とワイヤボンド等によ
り結線されたパッド膜がインナーリード部から剥がれに
くく、耐久性に優れたセラミックス多層配線基板を提供
することができる。
回路が形成されたセラミックス多層配線基板において、
インナーリード部のセラミックス組織の粒径が２μｍ以
下で、かつ炭酸カルシウム、シリカおよび焼成タルクか
ら選ばれた少なくとも１種の焼結助剤を２〜８重量％含
んでいるセラミックス多層配線基板。 【効果】インナーリード部のパッド膜とセラミックス組
織との密着強度が高く、セラミックス多層配線基板上に
設置されたＬＳＩ等の入出力端子とワイヤボンド等によ
り結線されたパッド膜がインナーリード部から剥がれに
くく、耐久性に優れたセラミックス多層配線基板を提供
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス多層配線基
板に関し、より詳細には半導体チップを搭載するための
ＩＣセラミックスパッケージ、あるいは半導体チップや
ＩＣパッケージ等を搭載するためのセラミックス多層配
線基板（以後、ＩＣセラミックスパッケージを含めてセ
ラミックス多層配線基板と記す）に関する。
板に関し、より詳細には半導体チップを搭載するための
ＩＣセラミックスパッケージ、あるいは半導体チップや
ＩＣパッケージ等を搭載するためのセラミックス多層配
線基板（以後、ＩＣセラミックスパッケージを含めてセ
ラミックス多層配線基板と記す）に関する。
【０００２】
【従来技術】セラミックス多層配線基板用のセラミック
ス材料としては、卓越した絶縁性、熱伝導性、安定性お
よび機械的強度を有し、かつ、低コストであるアルミナ
が広く使用されている。このセラミックス多層配線基板
は、例えばアルミナ粉末、焼結助剤、有機バインダー、
溶剤および可塑剤を混合してグリーンシートを作製し、
導体配線パターンを印刷後、所定枚数積層し、焼成する
ことにより得られる。前記セラミックス多層配線基板に
設置されるＬＳＩ等の入出力端子と基板のインナーリー
ド部に設けられたパッドとはワイヤボンド等を用いて結
線されるが、近年、ＬＳＩの高集積化による入出力の増
大に対応するために、前記インナーリード部のパッドも
高密度に形成する必要が生じてきている。このためパッ
ドの形成法は従来の厚膜印刷法から、より微細な高密度
配線が可能なスパッタ法およびメッキ法を併用した薄膜
形成法が適用されるようになってきている。
ス材料としては、卓越した絶縁性、熱伝導性、安定性お
よび機械的強度を有し、かつ、低コストであるアルミナ
が広く使用されている。このセラミックス多層配線基板
は、例えばアルミナ粉末、焼結助剤、有機バインダー、
溶剤および可塑剤を混合してグリーンシートを作製し、
導体配線パターンを印刷後、所定枚数積層し、焼成する
ことにより得られる。前記セラミックス多層配線基板に
設置されるＬＳＩ等の入出力端子と基板のインナーリー
ド部に設けられたパッドとはワイヤボンド等を用いて結
線されるが、近年、ＬＳＩの高集積化による入出力の増
大に対応するために、前記インナーリード部のパッドも
高密度に形成する必要が生じてきている。このためパッ
ドの形成法は従来の厚膜印刷法から、より微細な高密度
配線が可能なスパッタ法およびメッキ法を併用した薄膜
形成法が適用されるようになってきている。
【０００３】前記薄膜形成法の具体的な方法は、まず、
（１）セラミックスのインナーリード部にチタン、ニッ
ケルおよび金の順番でスパッタ蒸着を行い、（２）前記
スパッタ膜上にレジスト膜を塗布し、（３）配線パター
ン状にマスキングを行い、（４）紫外線照射等により露
光し、（５）露光された部分のレジスト膜（配線以外の
部分）をアルカリ性の現像液により除去する。このと
き、マスキングにより露光されていない部分のレジスト
膜は、現像液に溶解しないため配線パターン状に残留す
る。（６）次に、通常、酸性溶液を用いた浸漬エッチン
グにより、配線部以外のレジスト膜が除去され、金属膜
が露出している部分をエッチング除去し、（７）更に、
例えばアセトン等の有機溶剤で残っているレジスト膜を
除去し、配線パターン状に形成されたスパッタ膜を露出
させる。（８）最後に、電解メッキ法により、金等の金
属をメッキする。通常、前述したような（２）〜（７）
の工程をフォトリソグラフィーと言う。
（１）セラミックスのインナーリード部にチタン、ニッ
ケルおよび金の順番でスパッタ蒸着を行い、（２）前記
スパッタ膜上にレジスト膜を塗布し、（３）配線パター
ン状にマスキングを行い、（４）紫外線照射等により露
光し、（５）露光された部分のレジスト膜（配線以外の
部分）をアルカリ性の現像液により除去する。このと
き、マスキングにより露光されていない部分のレジスト
膜は、現像液に溶解しないため配線パターン状に残留す
る。（６）次に、通常、酸性溶液を用いた浸漬エッチン
グにより、配線部以外のレジスト膜が除去され、金属膜
が露出している部分をエッチング除去し、（７）更に、
例えばアセトン等の有機溶剤で残っているレジスト膜を
除去し、配線パターン状に形成されたスパッタ膜を露出
させる。（８）最後に、電解メッキ法により、金等の金
属をメッキする。通常、前述したような（２）〜（７）
の工程をフォトリソグラフィーと言う。
【０００４】次に、フォトリソグラフィー等により形成
された金メッキパッドとＬＳＩの入出力端子とをワイヤ
ボンドを用いて結線することにより配線がなされる。
された金メッキパッドとＬＳＩの入出力端子とをワイヤ
ボンドを用いて結線することにより配線がなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した薄膜法による
セラミックス多層配線基板のインナーリード部のパッド
形成方法においては、厚膜印刷法に較べてパッドの面積
が小さくなってきたために下地のセラミックスとの密着
性が弱く、ワイヤボンドを形成する際にパッドが剥がれ
やすいという課題があった。
セラミックス多層配線基板のインナーリード部のパッド
形成方法においては、厚膜印刷法に較べてパッドの面積
が小さくなってきたために下地のセラミックスとの密着
性が弱く、ワイヤボンドを形成する際にパッドが剥がれ
やすいという課題があった。
【０００６】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
ので、基板となるセラミックスとの密着強度の高いパッ
ドをインナーリード部に有するセラミックス多層配線基
板を提供することを目的とする。
ので、基板となるセラミックスとの密着強度の高いパッ
ドをインナーリード部に有するセラミックス多層配線基
板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは検討を重ねた結果、薄膜法により形成
されたインナーリード部のパッドの密着強度は下地のセ
ラミックス組織の粒径に大きく依存し、粒径が小さくな
るにつれて密着強度が高くなることを見出し本発明を完
成するに至った。
に、本発明者らは検討を重ねた結果、薄膜法により形成
されたインナーリード部のパッドの密着強度は下地のセ
ラミックス組織の粒径に大きく依存し、粒径が小さくな
るにつれて密着強度が高くなることを見出し本発明を完
成するに至った。
【０００８】即ち、本発明に係るセラミックス多層配線
基板は、アルミナを基質とし、インナーリード部に薄膜
回路が形成されたセラミックス多層配線基板において、
インナーリード部のセラミックス組織の粒径が２μｍ以
下で、かしつ炭酸カルシウム、シリカおよび焼成タルク
から選ばれた少なくとも１種の焼結助剤を２〜８重量％
含んでいることを特徴としている。
基板は、アルミナを基質とし、インナーリード部に薄膜
回路が形成されたセラミックス多層配線基板において、
インナーリード部のセラミックス組織の粒径が２μｍ以
下で、かしつ炭酸カルシウム、シリカおよび焼成タルク
から選ばれた少なくとも１種の焼結助剤を２〜８重量％
含んでいることを特徴としている。
【０００９】
【作用】上記した構成によれば、インナーリード部のセ
ラミックス組織の粒径が２μｍ以下であり、チタン、ニ
ッケルおよび金の順番で形成されたスパッタ膜はアルミ
ナの表面の全面に均一に被着し、スパッタ膜と下地のア
ルミナとの結合が強固になり、その上に金メッキ膜を形
成してもその強固な結合が維持され、密着強度の高いパ
ッドが形成される。
ラミックス組織の粒径が２μｍ以下であり、チタン、ニ
ッケルおよび金の順番で形成されたスパッタ膜はアルミ
ナの表面の全面に均一に被着し、スパッタ膜と下地のア
ルミナとの結合が強固になり、その上に金メッキ膜を形
成してもその強固な結合が維持され、密着強度の高いパ
ッドが形成される。
【００１０】一方、インナーリード部の下地のセラミッ
クス組織の粒径が２μｍを超えると、表面の凹凸が大き
くなり、スパッタ膜がアルミナの表面全面に形成されな
い。これは、上記スパッタ法による膜の形成の際に、ス
パッタされてアルミナ表面に飛来する金属原子は直進性
が高く、下地の凹凸が大きいと回り込みが十分にでき
ず、金属原子の被着しない影の部分ができるためと考え
られる。このため、アルミナの表面の凹凸が大きい場合
は、スパッタ膜は非連続的となり、この上に金メッキ膜
を形成しても、スパッタ膜と下地のアルミナとの密着強
度が低いことに起因して、パッドの密着強度も低くな
る。
クス組織の粒径が２μｍを超えると、表面の凹凸が大き
くなり、スパッタ膜がアルミナの表面全面に形成されな
い。これは、上記スパッタ法による膜の形成の際に、ス
パッタされてアルミナ表面に飛来する金属原子は直進性
が高く、下地の凹凸が大きいと回り込みが十分にでき
ず、金属原子の被着しない影の部分ができるためと考え
られる。このため、アルミナの表面の凹凸が大きい場合
は、スパッタ膜は非連続的となり、この上に金メッキ膜
を形成しても、スパッタ膜と下地のアルミナとの密着強
度が低いことに起因して、パッドの密着強度も低くな
る。
【００１１】インナーリード部のセラミック組織の粒径
を２μｍに以下になるように形成するためには、粒子径
が２．０μｍ以下のアルミナ粉末を用いて焼成するのが
好ましい。アルミナ粉末の粒子径が２．０μｍ以上で
は、焼成後のセラミックス組織の粒径が２μｍ以下にな
らないため好ましくない。
を２μｍに以下になるように形成するためには、粒子径
が２．０μｍ以下のアルミナ粉末を用いて焼成するのが
好ましい。アルミナ粉末の粒子径が２．０μｍ以上で
は、焼成後のセラミックス組織の粒径が２μｍ以下にな
らないため好ましくない。
【００１２】また、焼結体の密度を上げ、粒成長を抑制
するために前記アルミナ粉末に、炭酸カルシウム、シリ
カおよび焼成タルクから選ばれた少なくとも１種の焼結
助剤を添加する。前記焼結助剤は、１種のみ添加しても
よく、２種以上を混合して用いてもよい。焼結助剤の添
加量は、２〜８重量％の範囲が好ましい。該焼結助剤の
添加量が２重量％未満の場合、アルミナが充分に焼結せ
ず、一方８重量％を超えた場合は、基板強度等の基板特
性が劣化し、いずれの場合も薄膜の密着性が低下するの
で好ましくない。
するために前記アルミナ粉末に、炭酸カルシウム、シリ
カおよび焼成タルクから選ばれた少なくとも１種の焼結
助剤を添加する。前記焼結助剤は、１種のみ添加しても
よく、２種以上を混合して用いてもよい。焼結助剤の添
加量は、２〜８重量％の範囲が好ましい。該焼結助剤の
添加量が２重量％未満の場合、アルミナが充分に焼結せ
ず、一方８重量％を超えた場合は、基板強度等の基板特
性が劣化し、いずれの場合も薄膜の密着性が低下するの
で好ましくない。
【００１３】前記アルミナ粉末および焼結助剤を用いた
セラミックス多層配線基板は、以下のような製法により
製造される。
セラミックス多層配線基板は、以下のような製法により
製造される。
【００１４】先ず、少なくともインナーリード部を有す
る層を製造するための材料として前記アルミナ粉末およ
び焼結助剤を使用し、セラミックスの混合粉末に有機バ
インダー、溶剤および可塑剤等を添加してグリーンシー
トを作製する。次に、該グリーンシート上に導体ペース
トを印刷した後、熱圧着により積層し、１５００〜１６
００℃で焼成することにより焼結体を得る。
る層を製造するための材料として前記アルミナ粉末およ
び焼結助剤を使用し、セラミックスの混合粉末に有機バ
インダー、溶剤および可塑剤等を添加してグリーンシー
トを作製する。次に、該グリーンシート上に導体ペース
トを印刷した後、熱圧着により積層し、１５００〜１６
００℃で焼成することにより焼結体を得る。
【００１５】インナーリード部のパッドは、前述したよ
うにチタン、ニッケルおよび金を順番にアルミナの下地
にスパッタ蒸着し、さらに金メッキを施すことにより形
成される。
うにチタン、ニッケルおよび金を順番にアルミナの下地
にスパッタ蒸着し、さらに金メッキを施すことにより形
成される。
【００１６】
【実施例および比較例】下記の表１〜２に示す粒子径の
アルミナ粉末と焼結助剤とを、表１〜２に示す割合で混
合した粉末７７〜８１重量％に、ポリビニールブチラー
ル樹脂４．５〜６．５重量％、トルエン１２〜１６重量
％、ジブチルフタレート１．０〜２．０重量％を添加し
てスラリーを調製する。このときに添加した焼結助剤の
組成は、表１〜２に示すように炭酸カルシウム、シリカ
及び焼成タルクから選ばれた１種以上である。
アルミナ粉末と焼結助剤とを、表１〜２に示す割合で混
合した粉末７７〜８１重量％に、ポリビニールブチラー
ル樹脂４．５〜６．５重量％、トルエン１２〜１６重量
％、ジブチルフタレート１．０〜２．０重量％を添加し
てスラリーを調製する。このときに添加した焼結助剤の
組成は、表１〜２に示すように炭酸カルシウム、シリカ
及び焼成タルクから選ばれた１種以上である。
【００１７】次に、前記スラリーを用いてドクターブレ
ード法により厚さ２５０μｍのグリーンシートを作製す
る。得られたグリーンシートを所定の大きさに切断した
後、必要な箇所に直径２００μｍのバイアホールを打ち
抜き型により形成する。次に、バイアホールの形成され
たグリーンシート上にタングステン−モリブデン系の導
体ペーストを印刷する。導体ペーストの印刷されたグリ
ーンシートを積層し、温度９０℃、圧力５０ kg/cm2 の
条件で熱圧着することにより積層体を形成する。得られ
た積層体を、湿潤窒素雰囲気下、１５５０℃で焼成し、
セラミックス多層配線基板を作製する。
ード法により厚さ２５０μｍのグリーンシートを作製す
る。得られたグリーンシートを所定の大きさに切断した
後、必要な箇所に直径２００μｍのバイアホールを打ち
抜き型により形成する。次に、バイアホールの形成され
たグリーンシート上にタングステン−モリブデン系の導
体ペーストを印刷する。導体ペーストの印刷されたグリ
ーンシートを積層し、温度９０℃、圧力５０ kg/cm2 の
条件で熱圧着することにより積層体を形成する。得られ
た積層体を、湿潤窒素雰囲気下、１５５０℃で焼成し、
セラミックス多層配線基板を作製する。
【００１８】得られたセラミックス多層配線基板内に
は、添加した組成と同様のアルミナおよび焼結助剤が残
留していることを、ＴＥＭ、ＥＰＭＡ等によりアルミナ
組織の粒界、３重点の分析又は面分析により確認した。
また、セラミックス組織の粒径は、ＴＥＭ、ＳＥＭ等に
よりアルミナ組織の粒径を直接測定し、平均値を算出し
た。
は、添加した組成と同様のアルミナおよび焼結助剤が残
留していることを、ＴＥＭ、ＥＰＭＡ等によりアルミナ
組織の粒界、３重点の分析又は面分析により確認した。
また、セラミックス組織の粒径は、ＴＥＭ、ＳＥＭ等に
よりアルミナ組織の粒径を直接測定し、平均値を算出し
た。
【００１９】次に、前記セラミックス多層配線基板を真
空装置内に入れ、真空度を４×10-6Torr設定にした後、
圧力が５．０ミリTorrになるようにArガスを導入し、前
記セラミックス多層配線基板上にスパッタ法により、順
次、０．１μｍの厚さのチタン膜、０．２μｍの厚さの
ニッケル膜および０．２μｍの厚さの金の膜を形成し、
さらに膜の厚さが２〜３μｍのレジスト膜を用いてフォ
トリソグラフィー処理を行う。
空装置内に入れ、真空度を４×10-6Torr設定にした後、
圧力が５．０ミリTorrになるようにArガスを導入し、前
記セラミックス多層配線基板上にスパッタ法により、順
次、０．１μｍの厚さのチタン膜、０．２μｍの厚さの
ニッケル膜および０．２μｍの厚さの金の膜を形成し、
さらに膜の厚さが２〜３μｍのレジスト膜を用いてフォ
トリソグラフィー処理を行う。
【００２０】フォトリソグラフィー処理の後、王水また
はフッ酸等を用いて浸漬エッチングを行い、さらにシア
ン浴を用いて金メッキ膜を被覆することによりパッドを
形成した。前記パッドの寸法は、１００μｍ×４００μ
ｍであった。
はフッ酸等を用いて浸漬エッチングを行い、さらにシア
ン浴を用いて金メッキ膜を被覆することによりパッドを
形成した。前記パッドの寸法は、１００μｍ×４００μ
ｍであった。
【００２１】次に、このパッド部に幅１５０μｍ、縦１
００μｍの金メッキを施した４２アロイ（Ni42重量％を
含有する鉄合金）からなるワイヤを３００℃、１５００
g の条件で圧着させ、これをたて型垂直試験機を用いて
垂直上方に引っ張り前記ワイヤがパッドから離れたとき
の強度を測定した。下記の表１〜２に示す測定値は、前
記強度の測定を２０回行ったときの平均値である。
００μｍの金メッキを施した４２アロイ（Ni42重量％を
含有する鉄合金）からなるワイヤを３００℃、１５００
g の条件で圧着させ、これをたて型垂直試験機を用いて
垂直上方に引っ張り前記ワイヤがパッドから離れたとき
の強度を測定した。下記の表１〜２に示す測定値は、前
記強度の測定を２０回行ったときの平均値である。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】表１〜２から明らかなように、セラミック
ス組織の粒径が２μｍ以下であり、焼結助剤がアルミナ
粉末および焼結助剤の全量に対し２〜８重量％添加さ
れ、そのままの割合で焼結体中に残留したセラミックス
多層配線基板は、密着強度が２００ kg/cm2 以上の値を
有し、密着強度が高いことがわかる。
ス組織の粒径が２μｍ以下であり、焼結助剤がアルミナ
粉末および焼結助剤の全量に対し２〜８重量％添加さ
れ、そのままの割合で焼結体中に残留したセラミックス
多層配線基板は、密着強度が２００ kg/cm2 以上の値を
有し、密着強度が高いことがわかる。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のセラミッ
クス多層配線基板にあっては、インナーリード部のセラ
ミックス組織の粒径が２μｍ以下で、かつ炭酸カルシウ
ム、シリカおよび焼成タルクから選ばれた少なくとも１
種の焼結助剤を２〜８重量％含んでいるので、インナー
リード部のパッド膜とセラミックス組織との密着強度が
高く、前記セラミックス多層配線基板上に設置されたＬ
ＳＩ等の入出力端子とワイヤボンド等により結線された
パッド膜が前記インナーリード部から剥がれにくく、耐
久性に優れたセラミックス多層配線基板を提供すること
ができる。
クス多層配線基板にあっては、インナーリード部のセラ
ミックス組織の粒径が２μｍ以下で、かつ炭酸カルシウ
ム、シリカおよび焼成タルクから選ばれた少なくとも１
種の焼結助剤を２〜８重量％含んでいるので、インナー
リード部のパッド膜とセラミックス組織との密着強度が
高く、前記セラミックス多層配線基板上に設置されたＬ
ＳＩ等の入出力端子とワイヤボンド等により結線された
パッド膜が前記インナーリード部から剥がれにくく、耐
久性に優れたセラミックス多層配線基板を提供すること
ができる。
【００２６】
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミナを基質とし、インナーリード部
に薄膜回路が形成されたセラミックス多層配線基板にお
いて、インナーリード部のセラミックス組織の粒径が２
μｍ以下で、かつ炭酸カルシウム、シリカおよび焼成タ
ルクから選ばれた少なくとも１種の焼結助剤を２〜８重
量％含んでいることを特徴とするセラミックス多層配線
基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26023992A JPH06112650A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | セラミックス多層配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26023992A JPH06112650A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | セラミックス多層配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112650A true JPH06112650A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17345288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26023992A Pending JPH06112650A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | セラミックス多層配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06112650A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000022338A (ja) * | 1998-06-29 | 2000-01-21 | Kyocera Corp | 多層配線基板およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP26023992A patent/JPH06112650A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000022338A (ja) * | 1998-06-29 | 2000-01-21 | Kyocera Corp | 多層配線基板およびその製造方法 |
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