(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体上に、表面に金層を有する配線層を形成した配線基板であって、前記配線層の表面がＳｉＯ2-X ＮX （０．２５≦Ｘ≦０．６５）から成る保護膜で被覆されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記保護膜の厚みが１００乃至１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁基体の表面に配線層を形成した配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気回路基板や半導体素子収納用パッケージ等に使用される配線基板はその配線層がＭｏーＭｎ法等の厚膜形成技術を採用することによって形成されている。
【０００３】
このＭｏーＭｎ法は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属から成る金属粉末に有機溶剤、溶媒を添加し、ペースト状となした金属ペーストを生もしくは焼結セラミツク体の外表面にスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し、次にこれを還元雰囲気中で焼成し、高融点金属とセラミック体とを焼結一体化させる方法である。
【０００４】
このＭｏーＭｎ法によって配線層を形成した配線基板は、タングステンやモリブデン等から成る配線層の表面に金（Ａｕ）層をメッキ法等によって所定厚み（数μｍ）に被着させ、タングステンやモリブデンの耐蝕性を改善するとともに配線層の電気抵抗値を小さなものとしている。
【０００５】
また、近時、電子機器の小型化に対応して配線基板も小型にして、かつ配線層を高密度に形成することが要求されるようになってきており、これに対応するために配線層を厚膜形成技術で形成するのに変えて微細配線が可能な薄膜形成技術で形成した配線基板も使用されるようになってきた。
【０００６】
この配線層を薄膜形成技術で形成した配線基板は、絶縁基体上に、例えば、窒化タンタル（Ｔａ2 Ｎ）やニッケル・クロム合金（ＮｉＣｒ）等から成る接着層と、ニッケル・クロム合金（ＮｉＣｒ）やチタン・タングステン合金（ＴｉＷ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）等から成る中間層と、金（Ａｕ）から成る主導体層をイオンプレーティング法やスパッタリング法、蒸着法、メッキ法等の薄膜形成技術を採用することによって順次被着させ、次に、これらの各層をフォトリソグラフィー技術で所定パターンに加工し、配線層となすことによって形成されている。
【０００７】
なお、前記薄膜形成技術で形成された配線層は、接着層が配線層を絶縁基体に強固に接着させる作用をなし、中間層が接着層と主導体層の相互拡散を抑制するとともに主導体層を接着層に強固に接着させる作用をなしている。
【０００８】
またかかる配線層が厚膜形成技術、あるいは薄膜形成技術で形成されている配線基板は配線層の表面を含む絶縁基体上面にＳｉＯ2 から成る保護膜が被着されており、該保護膜によって配線層に外力が印加されて断線が発生するのを防止するとともに隣接する配線層間に導体が付着して配線層間に短絡が発生するのを有効に防止するようになしている。
【０００９】
このＳｉＯ2 から成る保護膜は配線層が形成されている絶縁基体の上面にスパッタリング法等を採用することによって所定の厚みに被着される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の配線基板においては、配線層の表面に形成されている金（Ａｕ）と保護膜を形成するＳｉＯ2 との密着強度が弱いこと、保護膜を形成するＳｉＯ2 中をＨ2 Ｏが移動し易いこと等から、例えば、配線基板を洗浄するために水中に浸漬した場合、ＳｉＯ2 から成る保護膜中をＨ2 Ｏが移動して保護膜に体積膨張が起こり、保護膜が配線層より剥離してしまうという欠点を有していた。
【００１１】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は配線層の表面に保護膜を強固に被着させ、該保護膜によって配線層に断線や隣接する配線層間に電気的短絡が発生するのを有効に防止することができる配線基板を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁基体上に、表面に金層を有する配線層を形成した配線基板であって、前記配線層の表面がＳｉＯ2-X ＮX （０．２５≦Ｘ≦０．６５）から成る保護膜で被覆されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明は、前記保護膜の厚みが１００乃至１０００ｎｍであることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の配線基板によれば、保護膜をＳｉＯ2-X ＮX （０．２５≦Ｘ≦０．６５）で形成したことから、配線層と保護膜との間にＡｕーＳｉ結合ができて両者は強固に接合する。同時にＨ2 Ｏが保護膜中を移動する経路となる膜中の原子、分子サイズの格子欠陥部分にＮが固着され、経路をふさぐために膜中をＨ2 Ｏの分子が移動し難くなる。そのため配線基板を水中に浸漬しても保護膜中にＨ2 Ｏが入り込んで保護膜に体積膨張が発生することはなく、これによって配線層表面を保護膜で完全に保護することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の配線基板を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の配線基板の一実施例を示す断面図であり、１は絶縁基体、２は配線層である。
【００１６】
前記絶縁基体１は配線層２を支持する支持部材として作用し、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料で形成されている。
【００１７】
前記絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合は、酸化アルミニウム，酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすとともにこれをドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用することによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を形成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、所定形状となすとともに高温（約１６００℃）で焼成することによって製作される。
【００１８】
前記絶縁基体１の上面には複数個の配線層２が、例えば、薄膜形成技術を採用することによって所定パターンに被着形成されている。
【００１９】
前記薄膜形成技術により形成される配線層２は接着層３と中間層４と主導体層５の３層構造を有しており、接着層３は絶縁基体１と配線層２との接着強度を上げる作用をなし、中間層４は接着層３と主導体層５との密着性を向上させるとともに接着層３と主導体層５との相互拡散を防止する作用を為す。
【００２０】
前記配線層２の接着層３は、例えば窒化タンタル（Ｔａ2 Ｎ）、ニッケル・クロム合金（ＮｉＣｒ）、クロム（Ｃｒ）等の材料から成り、蒸着法やイオンプレーティング法等の薄膜形成技術を採用することによって絶縁基体１上に２０ｎｍ〜５００ｎｍの厚みに被着される。
【００２１】
前記接着層３はその厚みが２０ｎｍ未満となると配線層２を絶縁基体１上に強固に接着させることが困難となり、また５００ｎｍを超えると接着層３を薄膜形成技術により被着させる際、接着層３内に応力が発生するとともに内在し、該内在応力によって接着層３と絶縁基体１との接着強度が低下してしまうこととなる。従って、接着層３の厚みは２０ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲としておくことが好ましい。
【００２２】
また前記接着層３の上面には中間層４が被着形成されており、該中間層４は、例えば、ニッケル・クロム合金（ＮｉＣｒ）やチタン・タングステン合金（ＴｉＷ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）等から成り、蒸着法やイオンプレーティング法、スバッタリング法等の薄膜形成技術により接着層３の上面に２０ｎｍ乃至３００ｎｍの厚みに被着される。
【００２３】
前記中間層４はその厚みが２０ｎｍ未満であると接着層３と主導体層５との密着性が低下するとともに接着層３と主導体層５との相互拡散を有効に防止することができず、また３００ｎｍを超えるとと中間層４を薄膜形成技術により被着させる際、中間層４内に応力が発生するとともに内在し、該内在応力によって接着層３と中間層４との接着強度が低下してしまう。従って、中間層４の厚みは２０ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲としておくことが好ましい。
【００２４】
更に前記中間層４の上面には主導体層５が蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法、メッキ法等の薄膜形成技術により被着されており、該主導体層５は主として電気を通す通路として作用をする。
【００２５】
前記主導体層５は導通抵抗が極めて小さい金（Ａｕ）が使用されており、その厚みは２００ｎｍ未満であると配線層２の導通抵抗が高くなって配線基板としては不向きとなるため２００ｎｍ以上の厚みが好ましく、経済性を考慮すると１０００ｎｍ乃至１００００ｎｍの範囲としておくことがより好適である。
【００２６】
前記絶縁基体１上に形成されている配線層２は、これを構成する接着層３、中間層４及び主導体層５の各々が薄膜形成技術を採用することによって形成されているため配線層２の微細化が可能となり、小型の絶縁基体１上に配線層２を高密度に形成することができる。
【００２７】
また前記絶縁基体１の上面には配線層２の表面を含んで保護膜６が被着されており、該保護膜６によって配線層２は外力が印加されても断線が発生することはなく、また隣接する配線層２間に導体が付着しても配線層２間に短絡が発生しないようになっている。
【００２８】
前記保護膜６はＳｉＯ2-X ＮX （０．２５≦Ｘ≦０．６５）から成り、該ＳｉＯ2-X ＮX （０．２５≦Ｘ≦０．６５）は配線層２の主導体層５を構成する金との間でＡｕーＳｉ結合を形成して保護膜６を配線層２に強固に接合し、同時にＨ2 ＯがＳｉＯ2 膜中を移動する経路となる膜中の原子、分子サイズの格子欠陥部分にＮが固着され、Ｈ2 Ｏの移動経路をふさぐために膜中をＨ2 Ｏ分子が移動し難くなる。そのため配線基板を水中に浸漬しても保護膜６中にＨ2 Ｏが入り込んで保護膜６に体積膨張が発生することはなく、これによって配線層２表面を保護膜６で完全に保護することが可能となる。
【００２９】
前記保護膜６はスパッタリング法によって、具体的にはＮ2 を含有するＡｒ雰囲気中にＳｉＯ2 ターゲットを配置し、次にＳｉＯ2 ターゲットにプラズマで励起したＡｒ原子を当ててＳｉＯ2 を飛散させるとともＮ2 を反応させてＳｉＯ2-X ＮX （０．２５≦Ｘ≦０．６５）を生成させ、これを絶縁基体１上面に堆積させることによって配線層２の表面を含む絶縁基体１上に形成される。またＳｉＯ2-X ＮX のＸ値はＡｒ雰囲気中のＮ2 濃度を可変することによって０．２５〜０．６５の範囲に可変される。
【００３０】
なお、前記ＳｉＯ2-X ＮX から成る保護膜６はＸ値が０．２５＞ＸとなるとＮの濃度が低いために、Ｈ2 Ｏが保護膜６中を移動する経路となる膜中の原子、分子サイズの格子欠陥部分をＮの固着で十分にふさぐことができず、その結果、配線基板を水分中に浸漬したとき保護膜６に体積膨張が起こって保護膜６が配線層２より剥離してしまい、またＸ＞０．６５となると保護膜６の内部応力が高くなり、その応力によって保護膜６の配線層２に対する被着強度が低下し、保護膜６が配線層２より剥離し易いものとなってしまう。従って、前記ＳｉＯ2-X ＮX から成る保護膜６はＸ値が０．２５≦Ｘ≦０．６５の範囲に特定される。
【００３１】
また前記保護膜６はその厚みが１００ｎｍ未満であると、保護膜６の電気絶縁性が低下して配線層２を電気的に保護することが困難となり、また１０００ｎｍを超えると内部応力が高くなり、その応力によって保護膜６の配線層２に対する被着強度が低下し、保護膜６が配線層２より剥離し易いものとなってしまう。従って、前記保護膜６はその厚みを１００ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲としておくことが好ましい。
【００３２】
かくして上述の配線基板によれば、絶縁基板１上の配線層２に半導体素子やコンデンサ等の電子部品を半田等を介して接続すれば、各電子部品は配線層２を介して電気的に接続されることとなる。
【００３３】
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例では配線層２を接着層３、中間層４、主導体層５の３層構造から成る薄膜形成技術により形成したもので説明したがこれを表面に金層を有する厚膜形成技術により形成したものであってもよい。
【００３４】
（実験例）
次に本発明の作用効果を下記に示す実験例に基づき説明する。
まず酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体上に、スパッタリング法により、厚さ１００ｎｍのニッケル・クロム層と、厚さ５００ｎｍの金層を順次被着させ、しかる後、フォトリソグラフィー技術によって幅２００μｍ、長さ１０００μｍの帯状のパターンに加工し、配線層を形成する。
【００３５】
次に配線層が形成されている絶縁基体の上面全体にスパッタリング法により、厚さが５００ｎｍで、Ｘ値が表１に示す値のＳｉＯ2-X ＮX から成る保護膜を被着させ、試料を各々、５００個作成した。
次に、各試料を水中に１０分間浸漬した後、保護膜にテープを密着強度５５８ｇ／ｃｍ2 で張り付け、しかる後、テープを垂直方向に引っ張り、保護膜が剥がれたものの数を数え、剥がれ率を算出した。
【００３６】
その結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
0003677381.tif 000002
【００３８】
表１より明らかなように、ＳｉＯ2-X ＮX から成る保護膜のＸ値が０．２５≦Ｘ≦０．６５であると保護膜の剥がれ率が４０％以下となり、特にＸ値を０．３０≦Ｘ≦０．５０とすると保護膜の剥がれ率が８％以下の極めて優れたものとなる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、保護膜をＳｉＯ2-X ＮX （０．２５≦Ｘ≦０．６５）で形成したことから、配線層と保護膜との間にＡｕーＳｉ結合ができて両者は強固に接合する。同時にＨ2 Ｏが保護膜中を移動する経路となる膜中の原子、分子サイズの格子欠陥部分にＮが固着され、経路をふさぐために膜中をＨ2 Ｏの分子が移動し難くなる。そのため配線基板を水中に浸漬しても保護膜中にＨ2 Ｏが入り込んで保護膜に体積膨張が発生することはなく、これによって配線層表面を保護膜で完全に保護することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・絶縁基板
２・・・・配線層
６・・・・保護膜
【図１】
0003677381.tif 000003