(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上にＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔａ２ＮおよびＮｉ−Ｃｒ合金のうち少なくとも１種より成る密着金属層、Ｃｕ層、Ｎｉ層およびＡｕ層が順次積層されて成る接続パッドが形成されている配線基板であって、前記Ｃｕ層は前記密着金属層および前記Ｎｉ層により全面が覆われており、かつ前記密着金属層、前記Ｎｉ層および前記Ａｕ層の各端面が露出しているとともに、前記密着金属層と前記Ｃｕ層との間に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｎｉ−Ｃｒ合金およびＴｉ−Ｗ合金のうち少なくとも１種より成る拡散防止層を設けていることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主面に接続パッドが形成された配線基板であって、接続パッドを介してＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子、半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子、他の回路基板等を接続、搭載するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子等を搭載する配線基板は、半田等のろう材を介して半導体素子の電極に接続するための接続パッドが設けられており、この接続パッドは、配線基板の主面に主面側から密着金属層、Ｃｕ層、Ｎｉ層、Ａｕ層が順次積層された多層構造を有するものである。
【０００３】
この多層構造を有する接続パッドの場合、接続パッドの端面においてＣｕ層が露出していると、半田による接続後にＣｕ層が半田中に拡散してしまい、電気抵抗が大きくなったり、半田の接続強度が弱くなり接続パッドが配線基板から剥離する等の問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解消するために、密着金属層およびＣｕ層の端面をＮｉ層とＡｕ層にて覆った構成の配線基板が提案されている（特許第２８８６３１７号公報参照）。この配線基板の断面図を図２に示す。同図において、１はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス等から成る絶縁基板、２は接続パッド、２ａは密着金属層、２ｂはＣｕ層、２ｃはＮｉ層、２ｄはＡｕ層である。
【０００５】
同図に示すように、密着金属層２ａおよびＣｕ層２ｂの端面をＮｉ層２ｃとＡｕ層２ｄとで覆った構成であることから、Ｃｕ層２ｂが露出していないので、半田接続後にＣｕ層２ｂが半田中に拡散して電気抵抗が大きくなったり、半田の接続強度が弱くなり接続パッド２が絶縁基板１から剥離したりする等の問題は生じにくくなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の配線基板においては、無電解Ｎｉメッキおよび無電解Ａｕメッキによって、密着金属層２ａおよびＣｕ層２ｂの端面を覆うようにＮｉ層２ｃとＡｕ層２ｄとを被着させているため、図２に示すＡ部付近、即ち密着金属層２ａの端面の下端付近に応力が集中し、この応力によって絶縁基板１にマイクロクラックが生じたり、絶縁基板１と接続パッド２との接合強度が劣化したりするという問題があった。
【０００７】
これは、Ｎｉ層２ｃおよびＡｕ層２ｄがセラミックス等から成る絶縁基板１に対する被着性よりも密着金属層２ａおよびＣｕ層２ｂに対する被着性が高いため、図２のＡ部のように、Ｎｉ層２ｃおよびＡｕ層２ｄの下端は絶縁基板１に被着されておらず薄くなっており、さらに半田を接続パッド２上に載せて加熱溶融させると、半田はＡｕ層２ｄの表面には濡れるが絶縁基板１には濡れないため、半田の下端はＡｕ層２ｄの下端と同様の形状となるからである。これにより、Ａ部に応力が集中することとなる。
【０００８】
さらに、先にパターン加工する密着金属層２ａおよびＣｕ層２ｂの一部が、隣接した接続パッドとの間に残留していた場合、その残留部分にも無電解Ｎｉメッキおよび無電解ＡｕメッキによってＮｉ層２ｃとＡｕ層２ｄが被着されてしまい、隣り合う接続パッド２同士がショートしてしまうことがあった。
【０００９】
また、一般に無電解Ｎｉメッキおよび無電解Ａｕメッキは、電解Ｎｉメッキおよび電解Ａｕメッキに比べて成膜速度が遅いため、生産性が悪いという問題があり、またメッキ浴を安定させて膜質や膜厚のばらつきが小さいものを被着させるためには、メッキ浴の管理条件の設定が複雑で難しいため、コスト高になってしまうという問題があった。
【００１０】
従って、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、接続パッドと絶縁基板との間にマイクロクラック等が生じて絶縁基板と接続パッドとの接合強度が低下せず、信頼性の高い配線基板を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、絶縁基板上にＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔａ２ＮおよびＮｉ−Ｃｒ合金のうち少なくとも１種より成る密着金属層、Ｃｕ層、Ｎｉ層およびＡｕ層が順次積層されて成る接続パッドが形成されている配線基板であって、前記Ｃｕ層は前記密着金属層および前記Ｎｉ層により全面が覆われており、かつ前記密着金属層、前記Ｎｉ層および前記Ａｕ層の各端面が露出しているとともに、前記密着金属層と前記Ｃｕ層との間に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｎｉ−Ｃｒ合金およびＴｉ−Ｗ合金のうち少なくとも１種より成る拡散防止層を設けていることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記の構成により、接続パッドの端面において酸化および半田溶食され易いＣｕ層が露出しておらず、また、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔａ２ＮおよびＮｉ−Ｃｒ合金のうち少なくとも１種より成る密着金属層、Ｎｉ層およびＡｕ層の各端面が露出していることから、接続パッドの端面の下端に応力が集中することがなく、その結果、絶縁基板にマイクロクラック等が生じたり、接続パッドが容易に剥がれたりすることのない、信頼性の高い配線基板となる。また、密着金属層とＣｕ層との間に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｎｉ−Ｃｒ合金およびＴｉ−Ｗ合金のうち少なくとも１種より成る拡散防止層を設けていることにより、密着金属層とＣｕ層との相互拡散を防止できるため、信頼性の高い配線基板となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の配線基板について以下に説明する。図１は、本発明の配線基板の断面図である。図２と同じ材質の層には同じ符号を付しており、１は絶縁基板、２は接続パッド、２ａは密着金属層、２ｂはＣｕ層、２ｃはＮｉ層、２ｄはＡｕ層である。
【００１４】
図１に示すように、Ｎｉ層２ｃとＡｕ層２ｄの下端は、絶縁基板１の表面まで達しておらずそれらの端面が露出していることから、接続パッド２の端面の下端に応力が集中することが解消される。
【００１５】
本発明の絶縁基板１は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）質焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体、炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。
【００１６】
例えば、酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合以下のようにして作製される。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材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。これをドクターブレード法等によってセラミックグリーンシートを形成する。セラミックグリーンシートに貫通導体等用の適当な打ち抜き加工を施す。タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の融点の高い金属よりなる金属ペーストにより、内部導体層をスクリーン印刷によって形成する。いくつかのセラミックグリーンシートを重ね合わせ、所定の形状となすとともに高温で焼成することによって製作される。
【００１７】
この絶縁基板１の上面に、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法およびメッキ法等の薄膜形成法によって、接続パッド２が被着される。接続パッド２は、密着金属層２ａ、Ｃｕ層２ｂ、Ｎｉ層２ｃおよびＡｕ層２ｄを順次積層して成る。
【００１８】
密着金属層２ａは、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔａ2ＮまたはＮｉ−Ｃｒ合金等のうち少なくとも１種より成るのがよく、その厚さは０．０１〜０．２μｍ程度が良い。０．０１μｍ未満では、強固に接続することが困難となり、０．２μｍを超えると、成膜時の内部応力によって剥離が生じ易くなる。
【００１９】
Ｃｕ層２ｂの厚みは０．１〜５μｍ程度がよい。０．１μｍ未満では、電気抵抗が大きくなる傾向にあり、５μｍを超えると成膜時の内部応力により剥離を生じ易くなる。
【００２０】
Ｎｉ層２ｃの厚みは０．１〜５μｍ程度がよい。０．１μｍ未満では、半田によって半導体素子等と接続した場合、Ｃｕ層２ｂが半田中に拡散するのを十分に防ぐことができず、５μｍを超えると成膜時の内部応力により剥離を生じ易くなる。
【００２１】
Ａｕ層２ｄの厚みは０．０１〜５μｍ程度がよい。０．０１μｍ未満では、下層のＮｉ層２ｃが酸化するのを防ぐのに十分でなく、５μｍを超えると成膜時の内部応力により剥離を生じ易くなる。また、Ａｕは貴金属で高価であるため、一般的には、できるだけ厚くならないように配慮される。
【００２２】
Ｃｕ層２ｂの端面は、接続パッド２の端面から内部方向に１〜３０μｍ程度の位置にあるのがよい。１μｍ未満では、Ｎｉ層２ｃおよびＡｕ層２ｄが薄くなってＣｕ層２ｂのＣｕが半田に拡散し易くなる。３０μｍを超えると、Ｃｕ層２ｂの断面積が小さくなり低抵抗化の作用が小さくなり、接続パッド２の電気抵抗が大きくなる。
【００２３】
Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔａ２ＮおよびＮｉ−Ｃｒ合金のうち少なくとも１種より成る密着金属層２ａとＣｕ層２ｂとの間に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｎｉ−Ｃｒ合金またはＴｉ−Ｗ合金のうち少なくとも１種より成る拡散防止層を設けていることにより、密着金属層２ａとＣｕ層２ｂとの相互拡散を防止できるため、信頼性の高い配線基板となる。
【００２４】
また、Ｃｕ層２ｂは、まず気相成長法や無電解メッキ法により密着金属層２ａと薄い下地Ｃｕ層２ｂを電解メッキの導通膜を兼ねて形成した後電解メッキ法でＣｕ層２ｂをパターン形成するセミアディテブ法や、無電解メッキ法により絶縁基板１上に密着金属層２ａとＣｕ層２ｂを直接パターン形成するフルアディテブ法等によって形成してもよい。
【００２５】
【実施例】
本発明の実施例を以下に説明する。
【００２６】
（実施例）
本発明の配線基板を以下の工程［１］〜［５］により作製した。
【００２７】
［１］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材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し、これをドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを形成し、セラミックグリーンシートに上下間の配線の導通をとる貫通導体用の貫通孔を打ち抜き法で形成し、このセラミックグリーンシートの貫通孔や配線パターン部にタングステンペーストを印刷塗布した。このセラミックグリーンシートを配線パターンが電気的に接続されるように積層し、約１５００℃の温度で焼成し、アルミナセラミックスから成る絶縁基板１を得た。
【００２８】
［２］この絶縁基板１の表面をアルミナの砥粒を用いて、表面粗さが所定の値になるまで表面を研磨した。
【００２９】
［３］研磨面に、スパッタリング法によって、厚さ０．１μｍのＴｉよりなる密着金属層２ａ、厚さ３μｍのＣｕ層２ｂを成膜し、フォトリソグラフィ法およびエッチング法により、Ｃｕ層２ａのみパターン加工した。例えば、１つのＣｕ層２ａの大きさは直径３５μｍの円形とした。
【００３０】
［４］フォトリソグラフィ法により、接続パッド２が形成される部分以外にレジスト膜を形成した。直経３５μｍのＣｕ層２ａに対しては、直経４０μｍの同心円の開口部をもつレジストパターンを形成した。
【００３１】
［５］絶縁基板１全体に電流が流れるように密着金属層２ａの端部を電解メッキ装置の端子に電気的に接続し、電解Ｎｉメッキおよび電解ＡｕメッキによってＮｉ層２ｃ、Ａｕ層２ｄをセミアディテブ法で形成した。
【００３２】
［６］レジスト膜を剥離後、不要な密着金属層２ａをエッチング法によって除去し、Ｃｕ層２ｂは密着金属層２ａおよびＮｉ層２ｃにより全面が覆われており、かつ密着金属層２ａ、Ｎｉ層２ｃおよびＡｕ層２ｄの各端面が露出している接続パッド２を絶縁基板１上に形成した配線基板を作製した。
【００３３】
作製された配線基板は、接続パッド２の端面の下端付近の絶縁基板１面にマイクロクラック等が発生せず、接続パッド２の接続強度も十分なものとなった。
【００３４】
なお、本発明は上記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内において種々の変更を行うことは何等差し支えない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、絶縁基板上にＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔａ２ＮおよびＮｉ−Ｃｒ合金のうち少なくとも１種より成る密着金属層、Ｃｕ層、Ｎｉ層およびＡｕ層が順次積層されて成る接続パッドが形成されている配線基板であって、Ｃｕ層は密着金属層およびＮｉ層により全面が覆われており、かつ密着金属層、Ｎｉ層およびＡｕ層の各端面が露出しているとともに、密着金属層とＣｕ層との間に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｎｉ−Ｃｒ合金およびＴｉ−Ｗ合金のうち少なくとも１種より成る拡散防止層を設けていることにより、接続パッドの端面において酸化および半田溶食され易いＣｕ層が露出しておらず、また密着金属層、Ｎｉ層およびＡｕ層の各端面が露出していることから、接続パッドの端面の下端に応力が集中することがなく、その結果、絶縁基板にマイクロクラック等が生じたり、接続パッドが容易に剥がれたりすることのない、信頼性の高い配線基板となる。また、密着金属層とＣｕ層との間に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｎｉ−Ｃｒ合金およびＴｉ−Ｗ合金のうち少なくとも１種より成る拡散防止層を設けていることにより、密着金属層とＣｕ層との相互拡散を防止できるため、信頼性の高い配線基板となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の断面図である。
【図２】従来の配線基板の断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基板
２：接続パッド
２ａ：密着金属層
２ｂ：Ｃｕ層
２ｃ：Ｎｉ層
２ｄ：Ａｕ層
【図１】
0004683715.tif 000002
【図２】
0004683715.tif 000003