JP2606716B2 - 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法 - Google Patents
窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法Info
- Publication number
- JP2606716B2 JP2606716B2 JP2102588A JP2102588A JP2606716B2 JP 2606716 B2 JP2606716 B2 JP 2606716B2 JP 2102588 A JP2102588 A JP 2102588A JP 2102588 A JP2102588 A JP 2102588A JP 2606716 B2 JP2606716 B2 JP 2606716B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- metal layer
- copper
- layer
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/31—Coating with metals
- C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
- C23C18/34—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/18—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
- H05K3/181—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔分野の概要〕 本発明はセラミックス絶縁基板の表面に金属層を形成
する方法に係り、特に窒化アルミニウム基板表面にメッ
キ技術を用いて下地にニッケル層を、表面に２μｍ以上
の厚付銅層を形成する金属層を表面に形成した窒化アル
ミニウム基板の製造方法に関するものである。
する方法に係り、特に窒化アルミニウム基板表面にメッ
キ技術を用いて下地にニッケル層を、表面に２μｍ以上
の厚付銅層を形成する金属層を表面に形成した窒化アル
ミニウム基板の製造方法に関するものである。
この種のセラミックス基板に金属層を形成する技術は
特に新しいものではないが、例えばセラミックス基板を
脱脂した後直接無電解銅メッキを施すか、或いは無電解
ニツケルメッキを施した後、銅メッキを施すという方法
が一般に知られている。しかし、これらの方法を用いた
場合、銅層の厚みが２μｍ以下の場合は有効であるが、
セラミックス基板と金属層との接着部が特に２μｍ以上
の銅層を厚付した場合耐熱性に問題があり、半田付けし
た際、或いは電子部品を実装したときに、密着強度の低
下や金属層の剥離や、或いは銅層に微妙なふくれを生
じ、信頼性に問題を生じていた。また、セラミックス基
板と金属層との間の密着強度の確保という点で、非酸化
物系セラミックスは金属とのぬれ性が悪く、窒化アルミ
ニウム基板への金属接合の場合も、同様にこの理由から
メッキによるメタライズ技術を用いて、しかも、２μｍ
以上の銅層の厚付を安定して行える手法の確立はいまだ
ない。一方、銅の箔を用いて銅層の形成を行う場合、セ
ラミックス基板上に銅回路基板を直接接合する方法が開
発されているが、セラミックス基板と金属層との中間に
酸化物層、或いはろう材等を介在させるため、高熱伝導
性基板としての用途に対して、熱伝導性を損なうこと、
製造工程が複雑であること、銅箔を平坦に接合するため
の歩留りが悪いなどの欠点があった。
特に新しいものではないが、例えばセラミックス基板を
脱脂した後直接無電解銅メッキを施すか、或いは無電解
ニツケルメッキを施した後、銅メッキを施すという方法
が一般に知られている。しかし、これらの方法を用いた
場合、銅層の厚みが２μｍ以下の場合は有効であるが、
セラミックス基板と金属層との接着部が特に２μｍ以上
の銅層を厚付した場合耐熱性に問題があり、半田付けし
た際、或いは電子部品を実装したときに、密着強度の低
下や金属層の剥離や、或いは銅層に微妙なふくれを生
じ、信頼性に問題を生じていた。また、セラミックス基
板と金属層との間の密着強度の確保という点で、非酸化
物系セラミックスは金属とのぬれ性が悪く、窒化アルミ
ニウム基板への金属接合の場合も、同様にこの理由から
メッキによるメタライズ技術を用いて、しかも、２μｍ
以上の銅層の厚付を安定して行える手法の確立はいまだ
ない。一方、銅の箔を用いて銅層の形成を行う場合、セ
ラミックス基板上に銅回路基板を直接接合する方法が開
発されているが、セラミックス基板と金属層との中間に
酸化物層、或いはろう材等を介在させるため、高熱伝導
性基板としての用途に対して、熱伝導性を損なうこと、
製造工程が複雑であること、銅箔を平坦に接合するため
の歩留りが悪いなどの欠点があった。
本発明は窒化アルミニウム基板上にニッケル、及び厚
み２μｍ以上の銅からなる金属層をメッキにより形成
し、セラミックス基板と金属層との密着強度に優れ、耐
熱性も良好で半田付け作業時などにふくれ等の欠点を生
じない、窒化アルミニウム基板と、ニッケル、或いは銅
との結合体を提供することを目的とする。
み２μｍ以上の銅からなる金属層をメッキにより形成
し、セラミックス基板と金属層との密着強度に優れ、耐
熱性も良好で半田付け作業時などにふくれ等の欠点を生
じない、窒化アルミニウム基板と、ニッケル、或いは銅
との結合体を提供することを目的とする。
本発明は窒化アルミニウム表面に優れた密着強度、及
び耐熱性を有する金属層を得るための方法であり、窒化
アルミニウム基板を水酸化ナトリウム、または水酸化カ
リウムのアルカリ、或いは10％濃度の弗化水素水と、10
％濃度の硝酸水溶液を1:1に混合した酸によるエッチン
グによって、表面粗さRa＝0.5ないし0.5μｍに荒らし、
さらに１ないし20μｍの厚さに一般市販のニッケルリン
による無電解ニッケルメッキを施し熱処理を行う。次に
電解銅メッキを１ないし500μｍ施した後、さらに熱処
理を行う。
び耐熱性を有する金属層を得るための方法であり、窒化
アルミニウム基板を水酸化ナトリウム、または水酸化カ
リウムのアルカリ、或いは10％濃度の弗化水素水と、10
％濃度の硝酸水溶液を1:1に混合した酸によるエッチン
グによって、表面粗さRa＝0.5ないし0.5μｍに荒らし、
さらに１ないし20μｍの厚さに一般市販のニッケルリン
による無電解ニッケルメッキを施し熱処理を行う。次に
電解銅メッキを１ないし500μｍ施した後、さらに熱処
理を行う。
即ち、本発明は窒化アルミニウム基板表面に下地にニ
ッケルと表面層に銅からなる金属層を形成する方法にお
いて、窒化アルミニウム基板の表面をアルカリまたは酸
を用いて表面粗さRaを0.5ないし5.0μｍにエツチングを
施し、前記窒化アルミニウム基板上に１ないし20μｍの
厚さで通常方法による無電解ニッケルメッキを施し、前
記ニッケル層と前記窒化アルミニウム基板を不活性雰囲
気にて150℃ないし500℃で加熱し、熱処理を施した前記
ニッケル層上に、２μｍ以上の厚さで銅メッキを施し、
前記金属層を非酸化性雰囲気中において200℃／時間以
下の昇温、及び降温速度で250ないし350℃の温度で加熱
して作る下地にニッケル層，表面に金属層を形成してい
る。
ッケルと表面層に銅からなる金属層を形成する方法にお
いて、窒化アルミニウム基板の表面をアルカリまたは酸
を用いて表面粗さRaを0.5ないし5.0μｍにエツチングを
施し、前記窒化アルミニウム基板上に１ないし20μｍの
厚さで通常方法による無電解ニッケルメッキを施し、前
記ニッケル層と前記窒化アルミニウム基板を不活性雰囲
気にて150℃ないし500℃で加熱し、熱処理を施した前記
ニッケル層上に、２μｍ以上の厚さで銅メッキを施し、
前記金属層を非酸化性雰囲気中において200℃／時間以
下の昇温、及び降温速度で250ないし350℃の温度で加熱
して作る下地にニッケル層，表面に金属層を形成してい
る。
本発明による窒化アルミニウム基板表面への金属層の
形成方法の実施例につき説明する。
形成方法の実施例につき説明する。
寸法が50mm×50mm×0.635mm,表面粗さがRa＝0.65μm,
純度が99％以上の窒化アルミニウム基板を次の２つの条
件でエッチングを行った。
純度が99％以上の窒化アルミニウム基板を次の２つの条
件でエッチングを行った。
第１の条件:1N NaOH水溶液を40℃に加温したもで40分浸
積しRa＝2.4μｍとした。
積しRa＝2.4μｍとした。
第２の条件：重量比で10％弗化水素水溶液,10％HNO3の
1:1水溶液に３分間浸積し、Ra＝0.7μｍとした。
1:1水溶液に３分間浸積し、Ra＝0.7μｍとした。
第１の条件、及び第２の条件で窒化アルミニウム基板
表面にエッチングを施した後、表面に無電解ニッケルメ
ツキ、本例ではニッケルリンを通常行なわれている方法
で15μｍ施した後、窒素ガス雰囲気中で保持条件250℃
で２時間，昇温降温条件を300℃／時で熱処理を行っ
た。次に重量比で10％H2SO4水溶液にて表面活性化を行
ない、一般に用いられている硫酸銅メッキ液を用いて2A
/dm2の電流密度で200μｍの厚さに電気銅メッキを施し
た。次に窒素ガス雰囲気中において25℃／時の昇降温速
度で熱処理を行った。その際の最高温度は350℃で、２
時間の保持を行った。得られた表面に金属層を施した窒
化アルミニウム基板に非酸化ガスの雰囲気、本実施例で
は水素ガス雰囲気中で350℃の条件で、シリコンチツプ
を高温半田にて半田付けした。その結果、形成された金
属層は窒化アルミニウム基板より剥離，ふくれなどの欠
陥を生じることもなく、半田付け性にも問題を生じるこ
とはなかった。また、垂直引っ張り強度も1.5kg/mm2以
上で実用上問題のない密着強度が得られた。尚、上記実
施例では無電解ニッケルメッキはニッケル，リンである
がニッケルボロンでもよい。また、無電解ニッケルメッ
キの厚さは10ないし20μｍが好適であった。
表面にエッチングを施した後、表面に無電解ニッケルメ
ツキ、本例ではニッケルリンを通常行なわれている方法
で15μｍ施した後、窒素ガス雰囲気中で保持条件250℃
で２時間，昇温降温条件を300℃／時で熱処理を行っ
た。次に重量比で10％H2SO4水溶液にて表面活性化を行
ない、一般に用いられている硫酸銅メッキ液を用いて2A
/dm2の電流密度で200μｍの厚さに電気銅メッキを施し
た。次に窒素ガス雰囲気中において25℃／時の昇降温速
度で熱処理を行った。その際の最高温度は350℃で、２
時間の保持を行った。得られた表面に金属層を施した窒
化アルミニウム基板に非酸化ガスの雰囲気、本実施例で
は水素ガス雰囲気中で350℃の条件で、シリコンチツプ
を高温半田にて半田付けした。その結果、形成された金
属層は窒化アルミニウム基板より剥離，ふくれなどの欠
陥を生じることもなく、半田付け性にも問題を生じるこ
とはなかった。また、垂直引っ張り強度も1.5kg/mm2以
上で実用上問題のない密着強度が得られた。尚、上記実
施例では無電解ニッケルメッキはニッケル，リンである
がニッケルボロンでもよい。また、無電解ニッケルメッ
キの厚さは10ないし20μｍが好適であった。
前述した実施例と同様な手順により窒化アルミニウム
基板表面の粗さ、無電解ニッケルメッキの厚さ、無電解
ニッケルメッキ後の熱処理温度，銅メッキの厚さ、銅メ
ッキ後の熱処理温度，昇降温度の条件等の銅層を形成す
る条件と、製作後の銅層の窒化アルミニウム基板への密
着強度と、金属層の表面を溶融半田でぬらしたときのふ
くれ，はがれの発生による歩留りを耐熱性歩留りとし、
各製造条件と特性値の結果を表−１に示す。表−１に示
す値は 1.窒化アルミニウム基板表面粗さは0.5ないし 5.0μｍがよく、表面を粗しすぎると基板の機械的強度
を弱くする。
基板表面の粗さ、無電解ニッケルメッキの厚さ、無電解
ニッケルメッキ後の熱処理温度，銅メッキの厚さ、銅メ
ッキ後の熱処理温度，昇降温度の条件等の銅層を形成す
る条件と、製作後の銅層の窒化アルミニウム基板への密
着強度と、金属層の表面を溶融半田でぬらしたときのふ
くれ，はがれの発生による歩留りを耐熱性歩留りとし、
各製造条件と特性値の結果を表−１に示す。表−１に示
す値は 1.窒化アルミニウム基板表面粗さは0.5ないし 5.0μｍがよく、表面を粗しすぎると基板の機械的強度
を弱くする。
2.無電解ニッケルメッキの厚さは15ないし20μｍがよ
い。
い。
3.無電解ニッケルメッキ後の窒素ガス雰囲気中における
熱処理は250ないし500℃でよい。
熱処理は250ないし500℃でよい。
4.銅メッキの厚さは２μｍでも500μｍでもよい。
5.銅メッキ後の熱処理は250ないし350℃の範囲が好まし
い。
い。
以上のべたごとく本発明による窒化アルミニウム基板
表面への金属層の形成は、窒化アルミニウム基板とニッ
ケル、及び厚み２μｍ以上の銅からなる金属層との形成
方法において、特に、数十μｍ以上の銅層を形成した場
合でも、窒化アルミニウム基板のエッチングと所定の熱
処理とを施すことにより優れた密着強度を確保し、金属
層の剥離，ふくれ等の欠陥を生じない、しかも、還元雰
囲気でも半田実装可能な優れた耐熱性を有する銅の金属
層を有する窒化アルミニウム基板をメッキにより得るこ
とができた。
表面への金属層の形成は、窒化アルミニウム基板とニッ
ケル、及び厚み２μｍ以上の銅からなる金属層との形成
方法において、特に、数十μｍ以上の銅層を形成した場
合でも、窒化アルミニウム基板のエッチングと所定の熱
処理とを施すことにより優れた密着強度を確保し、金属
層の剥離，ふくれ等の欠陥を生じない、しかも、還元雰
囲気でも半田実装可能な優れた耐熱性を有する銅の金属
層を有する窒化アルミニウム基板をメッキにより得るこ
とができた。
これにより、パワーモジュール基板等大電力用の基板
を高熱伝導性セラミックスである窒化アルミニウム基板
で容易に形成でき、銅回路の形成も従来の銅箔を用いる
方法に比べ、安価にかつ複雑な形状のものを容易に形成
でき、また、スルーホール基板としての用途への適用も
可能な、表面に信頼性の高い銅層を持つ窒化アルミニウ
ム基板を提供できるようになった。
を高熱伝導性セラミックスである窒化アルミニウム基板
で容易に形成でき、銅回路の形成も従来の銅箔を用いる
方法に比べ、安価にかつ複雑な形状のものを容易に形成
でき、また、スルーホール基板としての用途への適用も
可能な、表面に信頼性の高い銅層を持つ窒化アルミニウ
ム基板を提供できるようになった。
Claims (1)
- 【請求項１】窒化アルミニウム（AIN）基板表面に、下
地にニッケルと表面層に銅からなる金属層を形成する方
法において、窒化アルミニウムの表面をアルカリまたは
酸を用いて表面粗さRaを0.5ないし5.0μｍにエツチング
を施し、前記基板上に１ないし20μｍの厚さで無電解ニ
ッケルメッキを施し、前記ニッケル層と前記窒化アルミ
ニウム基板を不活性雰囲気中において150℃ないし500℃
で加熱して熱処理を施し、前記ニッケル層上に、２μｍ
以上,500μｍ以下の厚さで銅メッキを行ない、前記金属
層と前記基板とを非酸化性雰囲気中において、200℃／
時間以下の昇温、及び降温速度で、250ないし350℃の温
度で加熱して作る、下地にニッケル層，表面に銅層の金
属層を形成することを特徴とする窒化アルミニウム（AI
N）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 |
|---|---|---|---|
| JP2102588A JP2606716B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102588A JP2606716B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301866A JPH01301866A (ja) | 1989-12-06 |
| JP2606716B2 true JP2606716B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=12043478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2102588A Expired - Fee Related JP2606716B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606716B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3575068B2 (ja) * | 1994-08-02 | 2004-10-06 | 住友電気工業株式会社 | 平滑なめっき層を有するセラミックスメタライズ基板およびその製造方法 |
| JP3982284B2 (ja) * | 2002-03-06 | 2007-09-26 | 住友電気工業株式会社 | サブマウントおよび半導体装置 |
| US7582125B2 (en) * | 2004-11-26 | 2009-09-01 | The Gillette Company | Method of forming a nickel layer on the cathode casing for a zinc-air cell |
| CN115410925B (zh) * | 2022-09-22 | 2023-08-11 | 江苏富乐华半导体科技股份有限公司 | 一种提高氮化铝覆铝封装衬板耐热循环可靠性的办法 |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP2102588A patent/JP2606716B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01301866A (ja) | 1989-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10834823B2 (en) | Producing metal/ceramic circuit board by removing residual silver | |
| JP4168114B2 (ja) | 金属−セラミックス接合体 | |
| JP4811756B2 (ja) | 金属−セラミックス接合回路基板の製造方法 | |
| KR20200013678A (ko) | 세라믹스 회로 기판 및 그것을 사용한 모듈 | |
| EP0681322A2 (en) | Bonded ceramic metal composite substrates and circuit boards constructed therewith | |
| JP2007324301A (ja) | 窒化物セラミックス回路基板の製造方法。 | |
| JP2606716B2 (ja) | 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法 | |
| JP2911644B2 (ja) | 回路基板 | |
| JP4018264B2 (ja) | アルミニウム−窒化アルミニウム絶縁基板の製造方法 | |
| JP2008227184A (ja) | 金属ベース回路基板 | |
| JP3208438B2 (ja) | 金属層を備えたセラミックス基板とその製造方法 | |
| JP4685245B2 (ja) | 回路基板及びその製造方法 | |
| JP2000087291A (ja) | アルミ基複合材製電子機器用ベース板およびその製造方法 | |
| JP6621353B2 (ja) | 耐熱性セラミックス回路基板 | |
| JP3837688B2 (ja) | アルミニウム−窒化アルミニウム絶縁回路基板 | |
| JP4326706B2 (ja) | 回路基板の評価方法、回路基板及びその製造方法 | |
| JPH11322455A (ja) | セラミックス／金属接合体およびその製造方法 | |
| JP3190282B2 (ja) | 回路基板の製造方法 | |
| JPH10167804A (ja) | セラミックス基板及びそれを用いた回路基板とその製造方法 | |
| JP2002137974A (ja) | セラミック体と銅板の接合方法 | |
| JPH05160551A (ja) | 電子部品実装窒化アルミニウム基板の製造方法 | |
| JP2001135902A (ja) | セラミックス回路基板 | |
| JP2000031609A (ja) | 回路基板 | |
| JP3734359B2 (ja) | 回路基板 | |
| JPH1087385A (ja) | 金属−セラミックス複合基板及びその製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |