JPS605078B2

JPS605078B2 - 配線基板

Info

Publication number: JPS605078B2
Application number: JP18072080A
Authority: JP
Inventors: 毅彦米田; 宏光多木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1985-02-08
Also published as: JPS57104291A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高温状態下で使用される配線基板に関する。

従来、配線基板の導体層はＷ，Ｍｏ等の高融点金属を主
成分としている。

該配線基板は導体パターンやスルーホールを形成したア
ルミナの禾暁結シートを必要な層数だけ積層した後、熱
プレスを施こして一体構造化し、加湿還元雰囲気下で焼
成して製造される。用途としてはＩＣパッケージ、一般
配線基板、セラミックヒータ等である。特に熱源近傍で
使用されるかまたは熱源として使用される該配線基板の
場合、Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属がアルミナからの酸素イ
オンの拡散により酸化物となり、配線の抵抗値が増大す
る欠点を有する。従って、本発明は係る欠点をなくすた
めになされたものであり、Ｗ，Ｍｏに比較し酸素イオン
の拡散係数が極めて小さい炭化タングステン、炭化ケイ
素、炭化チタン、窒化チタンを用い、高温下における寿
命特性劣化を防止することのできる配線基板を提供する
ものである。係る目的に従って本発明の配線基板は、導
体パターンをセラミック層の表面あるいは層間に形成し
てなる配線基板において、導体パターンが炭化タングス
テン炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタンの１種または
２種以上を主成分とする導体層間にモリブデン、タング
ステンの１種または両者を主成分とする導体層が存在す
る３層より構成されることを第１の特徴とする。

これを第１図に示す。また、炭化タングステン、炭化ケ
イ素、炭化チタン、窒化チタンの１種または２種以上を
主成分とする導体層と、モリブデン、タングステンの１
種または両者を主成分とする導体層の２層より構成され
、セラミック表面に導体パターンを形成する場合、前者
の導体層を大気と接する側へまた後者の導体層をセラミ
ック層と接する側へ構成し、セラミック層内部に導体パ
ターンを形成する場合は前者の導体層及び後者の導体層
の上下関係は任意に構成されることを第２の特徴とする
。これを第２図イ，口に示す。第１図及び第２図イ，口
において、それぞれ１はアルミナセラミック層、２は炭
化物，窒化物を主成分とする導体層、３はタングステン
，モリブデンを主成分とする導体層である。

尚、上記の如く導体層が２層構造、３層構造に構成され
ている配線基板において、炭化タングステン、炭化ケイ
素、炭化チタン、窒化チタンの１種または２種以上を主
成分とする導体層の組成が、炭化タングステン、炭化ケ
イ素、炭化チタン、窒化チタンの１種または２種以上を
合計７０〜９の重量％、ニッケル、コバルト、アルミニ
ウム金属の１種または２種以上を合計５〜２の重量％、
ガラスフリツトを５〜２の重量％とし、合計１０の重量
％であることを第３の特徴とする。

ガラスフリツトは、導体層とアルミナセラミツク層間の
結合に寄与する目的で添加されるものであるから、係る
目的を満足し、かつアルミナセラミック層と反応し、該
セラミック層の電気的絶縁抵抗を下げることがなければ
特に限定されない。

ニッケル、コバルト、アルミニウムは、炭化タングステ
ン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタンの結合剤とし
て作用し、導体層の機械的強度を増加させ、かつ該電極
上へのＮｉメッキの付着性を向上させる効果がある。尚
、本特許の構造を有しない導体層の場合、高温下におい
てモリブデン、タングステンヘセラミック層中の酸素イ
オンが拡散し、モリブデン、タングステンの酸化物が生
じ、導体層の抵抗値が増加するのは上述した通りである
。

そして、炭化タングステン、炭化ケイ素、炭化チタン、
窒化チタンの１種または２種以上の合計が７の重量％未
満では、タングステン、モリブデンを主成分とする導体
層と接する酸化物面が増加し、負荷寿命特性が劣化する
。

９の重量％より多い場合は、導体層の焼絹性が低下する
とともに、アルミナセラミツク層と導体層との結合強度
が低下する。

また、ニッケル、コバルト、アルミニウム金属の１種ま
たは２種以上の合計が５重量％未満の場合、導体層の焼
緒性が低下し、また導体層へのＮｉメッキの接着性が低
下する。２の重量％より多い場合は、導体層の機械的強
度、寿命特性が劣化する。

さらに、ガラスフリットが５重量％未満の場合は、アル
ミナセラミック層と導体層の結合強度が低下する。２の
重量％より多い場合、導体層の面抵抗値が増加する。

以下、本発明を実施例を挙げ具体的に説明する。

まず、導体パターン用電極材料は市販の平均粒径１仏ｍ
の炭化タングステン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チ
タン粉末を用いる。ガラスフリット、タングステンペー
ストは市販の１５５０ｏｏ暁付け用を用いる。ガラスフ
リツトの組成はＡＩ２０３一Ｓｉ０２一Ｍｇ０一Ｃａ○
系である。また生アルミナセラミックシートは、原料と
して工業用原料（純度９８％以上）を用い、組成がＮ２
０３；９亀重量％Ｓｉ０２：３重量％Ｃａ０
；０．頚重量％Ｍｇ○ ；０．２重量％となる
よう調合し、公知の技術を用いて生アルミナセラミック
シートとする。

次いで、炭化物、窒化物系導体層の組成比を下記の第１
表に示す。＜第１表＞メタラィズ用ペースト作製手順と
しては、上記導体層成分、エタノールをポールミルに投
入し、１被時間程度粉砕混合する。

該スラリーをボールミルより取り出し、乾燥した後、該
乾粉１０の重量部に対しエチルセルローズ６重量部、ブ
チルカルビトールアセテート２の重量部、ターピネオー
ル３重量部を添加し、十分混練し、メタラィズ用ペース
トとする。上記のメタラィズ用ペーストを生アルミナセ
ラミックシート上にスクリーン法にて印刷し、該シート
を積み重ね、１４０℃，４０ｋ９′の，１０分間ホット
プレスし、積層体とする。

焼成は加湿還元雰囲気中で１５５０午○，３時間にて行
う。

得られた配線基板を用い、下記の第２表，第３表のよう
な特性を調べた。＜第２表＞＜第３表＞第２表のＮｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｋは本発明の３層構造導体層
（中間層はタングステンを主成分とする導体層）を有す
る配線基板であり、従来例はタングステンを主成分とす
る１層のみからなる導体層を有する配線基板である。

第３表のＮｏ．Ｌ〜Ｎｏ．Ｖは本発明の２層構造導体層
（１層は炭化物、窒化物を主成分とする導体層、池層は
タングステンを主成分とする導体層）を有する配線基板
であり、Ｎｉメッキをする側の導体層は炭化物，窒化物
を主成分とする導体層である。

第１表，第２表，第３表より鱗らかなように、Ｎｏ．１
〜Ｎｏ．６，Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｆ，Ｎｏ．Ｌ〜Ｎｏ．Ｑ
までが本発明範囲内であり、他は本発明範囲外及び従来
例である。

本発明範囲の試料は面抵抗値、面接着強度、暁結度、高
温負荷寿命特性、Ｎｉメッキ性において優秀な特性を示
している。

また、本発明範囲外は本発明品に比較し、特性が悪い。
本実施例において焼結度は、導電層をナイフにて削る時
の削り度合及び電子顕微鏡写真により判定した。

高温負荷寿命特性は、配線基板を湿度８０％下に置き、
１時間通電（発熱部５００ｑｏ）し、３０分間通電カッ
トする方法を１サイクルとして５０００サイクルテスト
した結果で評価した。但し、配線基板において導体層は
大気と接する部分はないものを使用した。Ｎｉメッキに
関しては、試料を脱脂，脱酸処理した上、市販されてい
るＮｉ無電解〆ッキ液を用い、導電層上にＮｊを析出さ
せた後、純水洗浄、乾燥して該試料に析出したＮｉの膜
厚を測定したものである。以上のように本発明の配線基
板は、高温下において非常に優れた性能を持ち、工業的
量産化においても著しく安定であり、産業的価値の大な
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図イ，口は本発明のそれぞれ実施例を説
明するための配線基板の断面図である。１……（アルミナ）セラミック層、２……炭化物，窒化
物を主成分とする導体層、３・・・・・・タングステン
，モリブデンを主成分とする導体層。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】１導体パターンをセラミツク層の表面あるいは層間に
形成してなる配線基板において、導体パターンが炭化タ
ングステン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタンの１
種または２種以上を主成分とする導体層間にモリブデン
、タングステンの１種または両者を主成分とする導体層
が存在する３層より構成されていることを特徴とする配
線基板。２特許請求の範囲第１項記載の配線基板において、炭
化タングステン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタン
の１種または２種以上を主成分とする導体層の組成が、
炭化タングステン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタ
ンの１種または２種以上を合計７０〜９０重量％、ニツ
ケル、コバルト、アルミニウム金属の１種または２種以
上を合計５〜２０重量％、ガラスフリツトを５〜２０重
量％とし、全合計１００重量％であることを特徴とする
配線基板。３導体パターンをセラミツク層の表面あるいは層間に
形成してなる配線基板において、導体パターンが炭化タ
ングステン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタンの１
種または２種以上を主成分とする導体層と、モリブデン
、タングステンの１種または両者を主成分とする導体層
の２層よりなり、かつセラミツク表面に導体パターンを
形成する際に前者の導体層を大気と接する側へ、また後
者の導体層をセラミツク層と接する側へ構成し、セラミ
ツク内部に導体パターンを形成する際は前者の導体層及
び後者の導体層の上下関係は任意に構成されていること
を特徴とする配線基板。４特許請求の範囲第３項記載の配線基板において、炭
化タングステン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタン
の１種または２種以上を主成分とする導体層の組成が、
炭化タングステン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタ
ンの１種または２種以上を合計７０〜９０重量％、ニツ
ケル、コバルト、アルミニウム金属の１種または２種以
上を合計５〜２０重量％、ガラスフリツトを５〜２０重
量％とし、全合計１００重量％であることを特徴とする
配線基板。