JP2591649B2 - セラミック基板表面に金属層を形成する方法 - Google Patents
セラミック基板表面に金属層を形成する方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔分野の概要〕 本発明はセラミック基板表面に金属層を形成するのに
際し、無電解メッキにより下部金属層を形成するとき、
セラミックと金属との密着強度を向上させ、且つ下部金
属層の上に形成される１種以上の上部金属層とセラミッ
ク基板間の熱応力歪緩和を行った、セラミックに金属層
を形成する方法に関するものである。
際し、無電解メッキにより下部金属層を形成するとき、
セラミックと金属との密着強度を向上させ、且つ下部金
属層の上に形成される１種以上の上部金属層とセラミッ
ク基板間の熱応力歪緩和を行った、セラミックに金属層
を形成する方法に関するものである。
従来、セラミック基板上に金属層を形成し回路基板を
構成したり、電子部品を半田実装するためのメタライズ
を行う方法に無電解メッキによる方法がある。
構成したり、電子部品を半田実装するためのメタライズ
を行う方法に無電解メッキによる方法がある。
通常用いられるアルミナ基板等のセラミック基板の場
合、焼結基板表面を酸またはアルカリ溶液を用いてエッ
チング処理を施して粗面化した後脱脂・活性化処理を行
ない、Ni無電解メッキ等により金属層を形成する。ま
た、基板の使用目的に応じて、更にCuの無電解メッキ或
いは電解メッキ等を行う場合がある。
合、焼結基板表面を酸またはアルカリ溶液を用いてエッ
チング処理を施して粗面化した後脱脂・活性化処理を行
ない、Ni無電解メッキ等により金属層を形成する。ま
た、基板の使用目的に応じて、更にCuの無電解メッキ或
いは電解メッキ等を行う場合がある。
セラミック基板表面に銅箔によるCu回路を構成しよう
とする場合、特に、30μｍ以上のCu金属の厚みを要求さ
れる場合、下地金属はCuとセラミック基板とを結合する
ための中間金属層として熱応力歪の緩和、及びセラミッ
ク基板との密着力確保の役目を果たす。しかし、従来の
セラミック基板のエッチング,Ni無電解メッキのみでは
密着強度の点で不十分であり、メタライズ後の製品をダ
イシングソーで加工しようとする場合、下地金属層とセ
ラミックとの境界からはがれを生じるなどの欠点があっ
た。
とする場合、特に、30μｍ以上のCu金属の厚みを要求さ
れる場合、下地金属はCuとセラミック基板とを結合する
ための中間金属層として熱応力歪の緩和、及びセラミッ
ク基板との密着力確保の役目を果たす。しかし、従来の
セラミック基板のエッチング,Ni無電解メッキのみでは
密着強度の点で不十分であり、メタライズ後の製品をダ
イシングソーで加工しようとする場合、下地金属層とセ
ラミックとの境界からはがれを生じるなどの欠点があっ
た。
また、さらに上部金属層として30μｍ以上の厚みでCu
を無電解メッキまたは電解メッキにより形成しようとす
る場合、セラミック基板とCuとの間の大きな熱応力歪を
従来の下地金属メッキ法では解消できず、基板の加熱に
よりメッキ材からのガス発生と相伴ってセラミックと金
属界面からの剥離現象、或いはCu部材のふくれの現象を
生じるという問題点があった。
を無電解メッキまたは電解メッキにより形成しようとす
る場合、セラミック基板とCuとの間の大きな熱応力歪を
従来の下地金属メッキ法では解消できず、基板の加熱に
よりメッキ材からのガス発生と相伴ってセラミックと金
属界面からの剥離現象、或いはCu部材のふくれの現象を
生じるという問題点があった。
本発明はこれらの欠点を除去するため下地金属とセラ
ミック基板との密着強度を高め、かつ熱応力歪緩和を考
慮してセラミック基板表面に無数の溝を形成し、高濃度
アルカリ液により処理し下地金属層を無電解メッキによ
り得、さらに下地金属層の上に電解メッキにより金属の
厚膜を形成することを特徴とするセラミック基板表面に
金属電極を形成する方法を提供するものである。
ミック基板との密着強度を高め、かつ熱応力歪緩和を考
慮してセラミック基板表面に無数の溝を形成し、高濃度
アルカリ液により処理し下地金属層を無電解メッキによ
り得、さらに下地金属層の上に電解メッキにより金属の
厚膜を形成することを特徴とするセラミック基板表面に
金属電極を形成する方法を提供するものである。
上記のように、本発明のセラミック表面へ金属膜を形
成する方法は、まず、セラミック基板表面に無数の溝を
形成したものを用いるもので、セラミック基板表面の化
学的エッチングによる粗面化処理との相乗効果とによ
り、セラミックと下地金属とを強固に結合するものであ
る。また、金属被膜を30μｍ以上の厚みでさらにCuメッ
キ層を形成しようとするとき、セラミックと下地金属、
及びCuメッキ層との熱応力歪緩和のため、セラミック基
板上に形成された無数の溝は熱応力分散の場としての効
果があり、接着強度が高く、耐熱性に優れたセラミック
基板表面に金属層を形成する方法を提供することを目的
とする。
成する方法は、まず、セラミック基板表面に無数の溝を
形成したものを用いるもので、セラミック基板表面の化
学的エッチングによる粗面化処理との相乗効果とによ
り、セラミックと下地金属とを強固に結合するものであ
る。また、金属被膜を30μｍ以上の厚みでさらにCuメッ
キ層を形成しようとするとき、セラミックと下地金属、
及びCuメッキ層との熱応力歪緩和のため、セラミック基
板上に形成された無数の溝は熱応力分散の場としての効
果があり、接着強度が高く、耐熱性に優れたセラミック
基板表面に金属層を形成する方法を提供することを目的
とする。
本発明によるセラミック基板表面に金属層を形成する
方法は、セラミック基板表面に無数の溝を設けた基板を
使用することにより、無電解メッキにより形成される下
地金属とセラミックとの密着強度を高め、かつ熱応用力
歪を緩和し易い構造とすることにより、耐熱性の高いセ
ラミック基板表面に金属層を形成する方法を構成する。
方法は、セラミック基板表面に無数の溝を設けた基板を
使用することにより、無電解メッキにより形成される下
地金属とセラミックとの密着強度を高め、かつ熱応用力
歪を緩和し易い構造とすることにより、耐熱性の高いセ
ラミック基板表面に金属層を形成する方法を構成する。
即ち本発明は焼結前のセラミック基板表面に55メッシ
ュないし625メッシュの網状体を押し付けて表面に無数
の溝を形成した後焼結し、得られたセラミック基板表面
をアルカリ、または酸の溶液を用い化学的にエッチング
して粗面化処理を施した後、無電解メッキにより基板表
面に金属層を得、その上に電解メッキにより厚い金属膜
を形成することを特徴とするセラミック基板表面に金属
層を形成する方法である。
ュないし625メッシュの網状体を押し付けて表面に無数
の溝を形成した後焼結し、得られたセラミック基板表面
をアルカリ、または酸の溶液を用い化学的にエッチング
して粗面化処理を施した後、無電解メッキにより基板表
面に金属層を得、その上に電解メッキにより厚い金属膜
を形成することを特徴とするセラミック基板表面に金属
層を形成する方法である。
〔実施例による説明〕 以下本発明の詳細を実施例に基づき説明する。
実施例１ セラミック基板として窒化アルミニウム（以下AINと
称する）混合粉末に有機バインダーを添加してスラリー
とした後、ドクターブレード法によってセラミック薄を
形成した。セラミック基板表面に無数の溝を形成するた
め四弗化エチレン製メッシュの325メッシュを用いセラ
ミック薄板の表面を覆い、80℃で100kg/cm2条件の加熱
プレスにより網の直径のほぼ1/2の深さまでセラミック
薄板表面にメッシュ模様を転写した。
称する）混合粉末に有機バインダーを添加してスラリー
とした後、ドクターブレード法によってセラミック薄を
形成した。セラミック基板表面に無数の溝を形成するた
め四弗化エチレン製メッシュの325メッシュを用いセラ
ミック薄板の表面を覆い、80℃で100kg/cm2条件の加熱
プレスにより網の直径のほぼ1/2の深さまでセラミック
薄板表面にメッシュ模様を転写した。
このようにして得られたセラミック薄板を脱バインダ
ーの後、非酸化雰囲気中（中性，還元性，真空）にて19
00℃で５時間保持して焼成し、表面に無数の浅い溝を有
するセラミック基板を得た。得られたセラミック基板は
30mm×30mm×0.635mmの形状を持ち、これを１−１−１
トリクロルエタンにて脱脂，乾燥後、水酸化ナトリウム
1N溶液で40℃,10分間の粗面化処理を施し、平均粗さRa
が１μｍないし２μｍの面粗さとした後、塩化パラジウ
ム（PdCl2）液中に室温で数分浸漬し活性化を行った
後、組成がNiPの中性ニッケル無電解メッキ液で15μｍ
の厚さにニッケルメッキを行ない、洗浄後130℃で乾燥
した。
ーの後、非酸化雰囲気中（中性，還元性，真空）にて19
00℃で５時間保持して焼成し、表面に無数の浅い溝を有
するセラミック基板を得た。得られたセラミック基板は
30mm×30mm×0.635mmの形状を持ち、これを１−１−１
トリクロルエタンにて脱脂，乾燥後、水酸化ナトリウム
1N溶液で40℃,10分間の粗面化処理を施し、平均粗さRa
が１μｍないし２μｍの面粗さとした後、塩化パラジウ
ム（PdCl2）液中に室温で数分浸漬し活性化を行った
後、組成がNiPの中性ニッケル無電解メッキ液で15μｍ
の厚さにニッケルメッキを行ない、洗浄後130℃で乾燥
した。
試料を2mm角にダイヤモンドカッターで切断して切断
剥離試験を行ない、後半田でリード線を半田付けしてリ
ードの垂直引っ張り強度を測定した。結果は表１のとお
りである。
剥離試験を行ない、後半田でリード線を半田付けしてリ
ードの垂直引っ張り強度を測定した。結果は表１のとお
りである。
Ni無電解メッキを施したセラミック基板は窒素雰囲気
中で400℃,1時間窒素雰囲気中で熱処理を施してから、
硫酸銅液を用い銅の厚膜を形成するための電解メッキを
行った。硫酸銅電解メッキは、まず10％H2SO4水溶液中
に１分間浸漬し基板表面を活性化した後、0.3mol硫酸銅
水溶液を用いて、30μm,100μm,300μｍの厚みに電解メ
ッキを行った。得られた基板を水素ガス雰囲気中で600
℃／時の昇温速度にて350℃,10分間保持の後、Cuメッキ
層ふくれ発生の状態、及びダイヤモンドカッターによる
切断剥離試験を行ない、半田によりリード線を接続し垂
直引っ張り強度を測定した。結果を表１に示す。
中で400℃,1時間窒素雰囲気中で熱処理を施してから、
硫酸銅液を用い銅の厚膜を形成するための電解メッキを
行った。硫酸銅電解メッキは、まず10％H2SO4水溶液中
に１分間浸漬し基板表面を活性化した後、0.3mol硫酸銅
水溶液を用いて、30μm,100μm,300μｍの厚みに電解メ
ッキを行った。得られた基板を水素ガス雰囲気中で600
℃／時の昇温速度にて350℃,10分間保持の後、Cuメッキ
層ふくれ発生の状態、及びダイヤモンドカッターによる
切断剥離試験を行ない、半田によりリード線を接続し垂
直引っ張り強度を測定した。結果を表１に示す。
実施例２ 実施例１と同様な工程により、セラミック基板に無数
の溝を形成するため、四弗化エチレン製メッシュ２を32
5メッシュの他、55メッシュ,200メッシュ,625メッシュ
のそれぞれ目の異なる網を用い、それぞれ網を形成する
線径のほぼ1/2の深さまで、セラミック薄板表面にメッ
シュ模様を転写し後焼結し、実施例１と同様な工程で脱
脂し、水酸化ナトリウム,1N溶液で40℃,10分間の粗面化
処理を施し、平均面粗さRaを１μｍないし２μｍとし
た。
の溝を形成するため、四弗化エチレン製メッシュ２を32
5メッシュの他、55メッシュ,200メッシュ,625メッシュ
のそれぞれ目の異なる網を用い、それぞれ網を形成する
線径のほぼ1/2の深さまで、セラミック薄板表面にメッ
シュ模様を転写し後焼結し、実施例１と同様な工程で脱
脂し、水酸化ナトリウム,1N溶液で40℃,10分間の粗面化
処理を施し、平均面粗さRaを１μｍないし２μｍとし
た。
粗面化処理を施したAlN基板は、組成がNiPの中性ニッ
ケル無電解メッキにより15μｍの厚さにニッケルメッキ
を行ない洗浄乾燥し、一部は切断剥離試験，引っ張り強
度試験を行ない、Cuメッキの試料は実施例１と同じ条件
で硫酸胴によるCuメッキを30μm,100μm,200μｍの厚さ
に行った。
ケル無電解メッキにより15μｍの厚さにニッケルメッキ
を行ない洗浄乾燥し、一部は切断剥離試験，引っ張り強
度試験を行ない、Cuメッキの試料は実施例１と同じ条件
で硫酸胴によるCuメッキを30μm,100μm,200μｍの厚さ
に行った。
各試料は、ダイヤモンドカッターによる切断剥離試験
を行ない、また金属層上へ半田付けして垂直引っ張り試
験を行った。結果は表−１の通りである。
を行ない、また金属層上へ半田付けして垂直引っ張り試
験を行った。結果は表−１の通りである。
実施例３ セラミック基板としてAlN混合粉末に有機バインダー
を添加してスラリーとした後、ドクターブレード法によ
ってセラミック薄板を形成した。このようにして得られ
たセラミック薄板を脱バインダーの後、非酸化雰囲気中
で1900℃,5時間保持して焼成した。得られたAlN基板は3
0mm×30mm×0.635mmの寸法で、これを１−１−１トリク
ロルエタンにて脱脂乾燥後、水酸化ナトリウム1N溶液で
40℃,10分間の粗面化処理を施し、平均面粗さRaの値を
１μｍないし２μｍとした後、塩化パラジウム液中に室
温で数分間浸漬して活性化を行った後、組成がNiPの中
性ニッケル無電解ニッケルメッキ液で15μｍ厚さにニッ
ケルメッキを行ない、洗浄後130℃で乾燥した。
を添加してスラリーとした後、ドクターブレード法によ
ってセラミック薄板を形成した。このようにして得られ
たセラミック薄板を脱バインダーの後、非酸化雰囲気中
で1900℃,5時間保持して焼成した。得られたAlN基板は3
0mm×30mm×0.635mmの寸法で、これを１−１−１トリク
ロルエタンにて脱脂乾燥後、水酸化ナトリウム1N溶液で
40℃,10分間の粗面化処理を施し、平均面粗さRaの値を
１μｍないし２μｍとした後、塩化パラジウム液中に室
温で数分間浸漬して活性化を行った後、組成がNiPの中
性ニッケル無電解ニッケルメッキ液で15μｍ厚さにニッ
ケルメッキを行ない、洗浄後130℃で乾燥した。
試料を2mm角にダイヤモンドカッターで切断し切断剥
離試験を行ない、半田でリード線を半田付けしてリード
線の垂直引っ張り強度を測定した。結果は表１の通りで
ある。
離試験を行ない、半田でリード線を半田付けしてリード
線の垂直引っ張り強度を測定した。結果は表１の通りで
ある。
Ni無電解メッキを施したセラミック基板は窒素雰囲気
中で400℃,1時間熱処理を施してから硫酸銅液を用い銅
の厚膜を形成するための電解メッキを行った。硫酸銅電
解メッキはまず10％H2SO4水溶液中に１分間浸漬し基板
表面を活性化した後、0.3mol硫酸銅水溶液を用いて30μ
m,100μm,300μｍの厚さに電気メッキを行った。得らら
れた基板を水素ガス雰囲気中で600℃／時の昇温速度に
て350℃,10分間保持の後、Cuメッキ層ふくれ発生の状態
及びダイヤモンドカッターによる切断剥離試験を行な
い、また半田付けでリード線の垂直引っ張り強度を測定
した。結果は表−１に示す。
中で400℃,1時間熱処理を施してから硫酸銅液を用い銅
の厚膜を形成するための電解メッキを行った。硫酸銅電
解メッキはまず10％H2SO4水溶液中に１分間浸漬し基板
表面を活性化した後、0.3mol硫酸銅水溶液を用いて30μ
m,100μm,300μｍの厚さに電気メッキを行った。得らら
れた基板を水素ガス雰囲気中で600℃／時の昇温速度に
て350℃,10分間保持の後、Cuメッキ層ふくれ発生の状態
及びダイヤモンドカッターによる切断剥離試験を行な
い、また半田付けでリード線の垂直引っ張り強度を測定
した。結果は表−１に示す。
なほ、本発明のセラミック基板表面の粗面化処理の方
法として水酸化ナトリウム（NaOH）1N液を用い行う方法
により説明したが苛性カリ（KOH）溶液でもよいし、硫
酸（H2SO4）液等他のアルカリ，酸性溶液を用いても本
実施例と同じ効果を得ることができる。
法として水酸化ナトリウム（NaOH）1N液を用い行う方法
により説明したが苛性カリ（KOH）溶液でもよいし、硫
酸（H2SO4）液等他のアルカリ，酸性溶液を用いても本
実施例と同じ効果を得ることができる。
尚、本発明の実施例において、55メッシュによる溝加
工ではCuメッキ後の切断剥離試験、及びふくれ発生試験
において切断剥離及びふくれの発生が認められたが、他
の100ないし625メッシュにわたる実施例では切断剥離及
びふくれの発生は認められなく、従来方法に比べ格段に
特性は向上した。
工ではCuメッキ後の切断剥離試験、及びふくれ発生試験
において切断剥離及びふくれの発生が認められたが、他
の100ないし625メッシュにわたる実施例では切断剥離及
びふくれの発生は認められなく、従来方法に比べ格段に
特性は向上した。
〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によるセラミック基板表面
に細かい溝形成と粗面化処理の組合せにより、セラミッ
クスと下地金属層との密着強度が大幅に改善でき、かつ
上部金属層を厚付けした場合に応力歪緩和に効果があ
り、上部金属層のふくれ発生を防止できる利点を有する
ものである。
に細かい溝形成と粗面化処理の組合せにより、セラミッ
クスと下地金属層との密着強度が大幅に改善でき、かつ
上部金属層を厚付けした場合に応力歪緩和に効果があ
り、上部金属層のふくれ発生を防止できる利点を有する
ものである。
Claims (1)
- 【請求項１】焼結前のセラミック基板表面に55メッシュ
ないし625メッシュの網状体を押し付けて表面に無数の
溝を形成した後焼結し、得られたセラミック基板表面を
アルカリ、または酸の溶液を用い化学的にエッチングし
て粗面化処理を施した後、無電解メッキにより基板表面
に金属層を得、その上に電解メッキにより厚い金属膜を
形成することを特徴とするセラミック基板表面に金属層
を形成する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077298A JP2591649B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | セラミック基板表面に金属層を形成する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077298A JP2591649B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | セラミック基板表面に金属層を形成する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01249680A JPH01249680A (ja) | 1989-10-04 |
| JP2591649B2 true JP2591649B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=13629987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63077298A Expired - Fee Related JP2591649B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | セラミック基板表面に金属層を形成する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2591649B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115020359A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-09-06 | 成都复锦功率半导体技术发展有限公司 | 一种半导体芯片封装结构及其制备方法 |
-
1988
- 1988-03-30 JP JP63077298A patent/JP2591649B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01249680A (ja) | 1989-10-04 |
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