JP2642723B2 - Manufacturing method of ceramic circuit board - Google Patents

Manufacturing method of ceramic circuit board

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JP2642723B2
JP2642723B2 JP1009800A JP980089A JP2642723B2 JP 2642723 B2 JP2642723 B2 JP 2642723B2 JP 1009800 A JP1009800 A JP 1009800A JP 980089 A JP980089 A JP 980089A JP 2642723 B2 JP2642723 B2 JP 2642723B2
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ceramic
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,セラミックス回路基板の製造方法に係り,
特にセラミックス絶縁基板上に形成された導体表面をニ
ッケルめっきによりメタライズされたセラミックス回路
基板の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic circuit board,
In particular, the present invention relates to a method of manufacturing a ceramic circuit board in which a conductor surface formed on a ceramic insulating substrate is metallized by nickel plating.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から,セラミックス基板上に形成されたモリブテ
ン,タングステン,タンタルのごとき高融点金属導体回
路パターン上をホウ素含有のニッケルめっき皮膜でメタ
ライズされた回路基板が知られている。このホウ素含有
ニッケルめっき皮膜は,アミン−ホウ素化合物を還元剤
とした無電解めっき法により形成されるが,在来のニッ
ケル・リンめっき皮膜より高温熱処理に耐え,表面が比
較的酸化されにくく,半田付け性や銀ろう付け性にも優
れていることから,近年の高密度実装用セラミックス基
板の導体表面メタライズ用めっき皮膜として検討されて
いる。ただし,このホウ素含有ニッケルめっき皮膜は皮
膜自身の応力が大きいため,皮膜にクラックが生じ易
く,その後のめっきプロセス上の障害となっていた。そ
こで,例えば,特開昭58−3962号に記載のごとく,ホウ
素含有ニッケルめっき皮膜を形成する導体層に,あらか
じめ若干のガラス材料を含ませ,これに応力発生の主因
子と考えられるホウ素を拡張せしめ,皮膜中のホウ素量
を低減して熱処理による皮膜応力増大を防ぐ手段がとら
れている。
Conventionally, there has been known a circuit board in which a high melting point metal conductor circuit pattern such as molybdenum, tungsten, or tantalum formed on a ceramic substrate is metallized with a boron-containing nickel plating film. This boron-containing nickel plating film is formed by an electroless plating method using an amine-boron compound as a reducing agent, but is more resistant to high-temperature heat treatment than a conventional nickel-phosphorus plating film, and its surface is relatively less oxidized. Due to its excellent solderability and silver brazing properties, it has been studied as a plating film for metallizing the conductor surface of ceramic substrates for high-density mounting in recent years. However, since the boron-containing nickel plating film has a large stress on the film itself, cracks easily occur in the film, which is an obstacle to the subsequent plating process. Therefore, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-3962, a conductor layer for forming a boron-containing nickel plating film is made to contain a small amount of glass material in advance, and boron, which is considered to be a main factor of stress generation, is expanded. At least, measures have been taken to reduce the amount of boron in the film to prevent the film stress from increasing due to heat treatment.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来の技術の項で述べたようにニッケルめっき皮
膜の下地導体層中のガラス材に,ホウ素を熱拡張せしめ
てニッケルめっき皮膜中のホウ素量を低減させること自
体は有効である。しかしながら,下地導体層中にガラス
のごとき非導電性材を含ませることは電気伝導性の点か
らも好ましくない。また,熱拡散によるホウ素量の低減
によりニッケルめっき皮膜自身に発生するクラックは抑
制できるが,基板となるセラミックスの材質により,熱
処理時にクラックが発生するという新たな問題が生じ
た。つまり,セラミックスがアルミナ(Al2O3)のごと
く機械的強度の大きいものの場合は問題がないが,ムラ
イト(3Al2O3・2SiO2)もしくはムライトを主成分とす
るムライト系セラミックスのように強度の小さいものに
なると,このニッケルめっき皮膜形成後の熱処理により
クラックの発生率が著しく高くなることがわかった。さ
らにまた,ニッケルめっき皮膜表面には,I/Oピン,LSI,
封止キャップなどの各種の接合性改善のため,このニッ
ケルめっき皮膜表面に金めっき層が形成されるが,金め
っき後,各種の加熱工程を経るごとに金めっき皮膜がニ
ッケルめっき皮膜中に拡散してしまうという配慮がなさ
れておらず,最終工程に至るまで接合に十分な金めっき
皮膜の厚さを保持し,十分な接合性を維持することが困
難であった。
As described in the section of the prior art, it is effective to reduce the amount of boron in the nickel plating film by thermally expanding boron in the glass material in the underlying conductor layer of the nickel plating film. However, including a non-conductive material such as glass in the base conductor layer is not preferable from the viewpoint of electric conductivity. In addition, although cracks generated in the nickel plating film itself can be suppressed by reducing the amount of boron due to thermal diffusion, a new problem arises in that cracks are generated during heat treatment depending on the material of the ceramics used as the substrate. In other words, there is no problem if the ceramic has high mechanical strength such as alumina (Al 2 O 3 ), but it has high strength such as mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) or mullite ceramics containing mullite as a main component. It was found that, when the value of was small, the rate of crack generation was significantly increased by the heat treatment after the formation of the nickel plating film. Furthermore, I / O pins, LSI,
A gold plating layer is formed on the surface of the nickel plating film to improve various bonding properties such as sealing caps. After the gold plating, the gold plating film diffuses into the nickel plating film after each heating process. However, it was difficult to maintain a sufficient thickness of the gold plating film for bonding and maintain sufficient bonding properties until the final process.

本発明の目的は,これらの問題を解決することにあ
り,その第1の目的はセラミックス基板としてムライト
もしくはムライトを主成分とするムライト系セラミック
スを使用してもクラックの発生しないホウ素含有ニッケ
ルめっき皮膜を有する信頼性の高いセラミックス回路基
板の製造方法を,第2の目的はセラミックス基板の組成
にかかわらずニッケルめっき皮膜表面に形成した金めっ
き皮膜層の拡散を抑止したセラミックス回路基板の製造
方法を,それぞれ提供することにある。
An object of the present invention is to solve these problems, and a first object of the present invention is to provide a boron-containing nickel plating film which does not crack even when mullite or a mullite ceramic containing mullite as a main component is used as a ceramic substrate. The second object is to provide a method for manufacturing a highly reliable ceramic circuit board having a high reliability, and a second purpose is to provide a method for manufacturing a ceramic circuit board in which diffusion of a gold plating film layer formed on a nickel plating film surface is suppressed regardless of the composition of the ceramic substrate. To provide each.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記第1の目的は,ムライトもしくはムライトを主成
分とするムライト系セラミックス絶縁基板上に高融点金
属ペーストを所定の配線回路パターン形状にプリントす
る工程と,上記回路パターンを還元性もしくは不活性雰
囲気中で焼結する工程と,次いで無電解めっき法により
前記焼結された回路パターン上にホウ素の含有量が0.71
wt%以下のニッケルめっき皮膜を形成する工程とを有す
るセラミックス回路基板の製造方法において,前記ニッ
ケルめっき皮膜を形成する工程におけるめっき浴中に含
イオウ有機化合物を添加し,ニッケルめっき被膜中に含
有するホウ素量を前記の適正値に規制するようにしたこ
とを特徴とするセラミックス回路基板の製造方法によ
り,達成される。
The first object is to print a high melting point metal paste on a mullite or a mullite ceramic insulating substrate containing mullite as a main component in a predetermined wiring circuit pattern shape, and to form the circuit pattern in a reducing or inert atmosphere. And then a boron content of 0.71 on the sintered circuit pattern by electroless plating.
a method of manufacturing a ceramic circuit board having a step of forming a nickel plating film of wt% or less, wherein a sulfur-containing organic compound is added to a plating bath in the step of forming a nickel plating film and contained in the nickel plating film. This is achieved by a method for manufacturing a ceramic circuit board, wherein the amount of boron is regulated to the above-mentioned appropriate value.

なお,ニッケルめっき皮膜中のホウ素含有量は,アミ
ン−ホウ素化合物を還元剤とする無電解ニッケルめっき
の関係から,ゼロにはできずニッケルのめっき速度維持
の関係から0.02wt%程度が下限値の限界となる。したが
って,許容できる含有量は,0.02〜0.71wt%,好ましく
は0.2〜0.5wt%である。この程度のホウ素量に調整する
ためには,アミン−ホウ素化合物のめっき浴への添加量
を調節すればよいが,余り少ないと十分なめっき速度が
得られないので,めっき速度は実用上困難のない十分な
速度の確保できる添加量とし,めっき浴中に溶解する例
えばチオ尿素のごとき含イオウ有機化合物(少なくと
も,S,C,Nの各元素を含む)の添加溶解量を調整すること
によりニッケルめっき皮膜中に含有するホウ素量を適正
値に規制することができる。
Note that the lower limit of the boron content in the nickel plating film cannot be reduced to zero because of the relationship between electroless nickel plating using an amine-boron compound as a reducing agent and that it is necessary to maintain the nickel plating rate. It is the limit. Therefore, the acceptable content is 0.02 to 0.71 wt%, preferably 0.2 to 0.5 wt%. In order to adjust the amount of boron to this level, the amount of the amine-boron compound added to the plating bath may be adjusted. However, if the amount is too small, a sufficient plating speed cannot be obtained. By adjusting the addition and dissolution amount of sulfur-containing organic compounds (including at least each element of S, C, and N) such as thiourea that dissolve in the plating bath. The amount of boron contained in the plating film can be regulated to an appropriate value.

上記第2の目的は,(1)セラミックス絶縁基板上に
高融点金属ペーストを所定の配線回路パターン形状にプ
リントする工程と,上記回路パターンを還元性もしくは
不活性雰囲気中で焼結する工程と,次いで無電界めっき
法により前記焼結された回路パターン上に不純物元素の
総含有量が0.96wt%以下のニッケルめっき皮膜を形成す
る工程と,さらに前記ニッケルめっき皮膜上に無電解め
っき法により金めっき皮膜を形成する工程とを有するセ
ラミックス回路基板の製造方法において,前記ニッケル
めっき皮膜を形成する工程におけるめっき浴中に含イオ
ウ有機化合物を添加したことを特徴とするセラミックス
回路基板の製造方法により,そして好ましくは(2)上
記セラミックス絶縁基板をムライトもしくはムライトを
主成分とするムライト系セラミックスとし,かつ,上記
ニッケルめっき皮膜中に含まれる不純物元素の一つであ
るホウ素の含有量を0.71wt%以下としたことを特徴とす
るセラミックス回路基板の製造方法により,達成され
る。
The second object is (1) a step of printing a refractory metal paste on a ceramic insulating substrate in a predetermined wiring circuit pattern shape, and a step of sintering the circuit pattern in a reducing or inert atmosphere. Next, a step of forming a nickel plating film having a total content of impurity elements of 0.96 wt% or less on the sintered circuit pattern by electroless plating, and further gold plating by electroless plating on the nickel plating film. A method for manufacturing a ceramic circuit board having a step of forming a film, wherein a sulfur-containing organic compound is added to a plating bath in the step of forming a nickel plating film, and Preferably (2) the ceramic insulating substrate is mullite or mullite containing mullite as a main component. And ceramics, and, by the method of manufacturing a ceramic circuit board, characterized in that the content of boron which is one of the impurity element contained in the nickel plating film is less 0.71 wt%, is achieved.

〔作用〕[Action]

タングステン,モリブテン,タンタルなどの高融点金
属表面に,ニッケル,ホウ素めっき(ホウ素含有ニッケ
ルめっきの意味,以下同じ)を施すのは,高融点金属と
高い接合強度を得るためである。例えば,上記高融点金
属から成る導体パターンに,約5μmの厚さでニッケル
・ホウ素めっきを施すと,接合強度:2kg/mm2を得る。ま
た,ニッケル・ホウ素めっき後,不活性ガス中で,750
℃,10分間加熱すると接合強度:4kg/mm2以上の高い接合
強度を得る。この接合は,高融点金属とニッケルの相互
拡散によって生じるもので,ガラス成分を含まない高融
点金属とニッケルめっきでも,ガラス成分を含む高融点
金属でも同じ接合強度が得られる。
The reason why nickel and boron plating (meaning of boron-containing nickel plating, the same applies hereinafter) is applied to the surface of a refractory metal such as tungsten, molybdenum, or tantalum is to obtain high bonding strength with the refractory metal. For example, when a nickel-boron plating is applied to the conductor pattern made of the high melting point metal with a thickness of about 5 μm, a bonding strength of 2 kg / mm 2 is obtained. In addition, after nickel-boron plating, 750
When heated at ℃ for 10 minutes, a high bonding strength of 4 kg / mm 2 or more is obtained. This bonding is caused by mutual diffusion of the high-melting-point metal and nickel. The same bonding strength can be obtained regardless of whether the high-melting-point metal does not include a glass component and the nickel plating or the high-melting-point metal includes a glass component.

高融点金属導体表面に,ホウ素含有量:0.71wt%以下
のめっき皮膜を施すのは,熱処理後において皮膜応力の
増大を防止するためである。このことにより,酸化ケイ
素(SiO2)を多量に含むムライト系の機械的強度が弱い
セラミックス基板においても,高融点金属とニッケル・
ホウ素めっき皮膜との間の歪が小さく,その結果,基板
にクラックを発生することが無くなる。また,金とニッ
ケルとの拡散防止は,ニッケル,ホウ素めっき皮膜中の
不純物の総量を低減することにより,めっき皮膜中への
金の拡散を遅くするためで,この作用により,同一基板
に,半田付け,ろう付け,ワイヤボンディングなど,各
種の加熱工程を経ても金めっき層が維持され,各種の高
い接続を可能とする。
The reason why the plating film having a boron content of 0.71 wt% or less is applied to the surface of the refractory metal conductor is to prevent an increase in the film stress after the heat treatment. As a result, even for a mullite ceramic substrate containing a large amount of silicon oxide (SiO 2 ) with a low mechanical strength, the refractory metal and nickel
The distortion between the substrate and the boron plating film is small, and as a result, cracks are not generated on the substrate. Also, the diffusion of gold and nickel is prevented by reducing the total amount of impurities in the nickel and boron plating films, thereby delaying the diffusion of gold into the plating films. The gold plating layer is maintained even after various heating processes such as brazing, brazing, and wire bonding, thereby enabling various kinds of high connection.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 各種ニッケル・ホウ素めっき皮膜の形成は以下の条件
で行なった。
Example 1 Various nickel / boron plating films were formed under the following conditions.

(1)めっき浴組成: NiSO4・6H2O 0.076 mol/ グリシン 0.013 〜0.4 mol/ グルコン酸 0.038 〜0.5 mol/ EDTA−2Na 0 〜0.003mol/ ジメチルアミンボラン 0.0085〜0.085mol/ 含イオン有機化合物 0.5〜100 mg/ 水 1とする量 (2)めっき条件: めっき浴温度 52〜70℃ めっき浴 pH 6〜8 上記の組成,条件を組み合せ,ニッケル・ホウ素めっ
き皮膜中のホウ素含有量0.02〜3.0wt%のものを得た。
ニッケル・リンめっきは日本カニゼン社製商品名S−68
0を用いて行なった。なお,各めっき皮膜の評価は,す
べてめっき厚さ約5μmによるものである。
(1) Plating bath composition: NiSO 4 · 6H 2 O 0.076 mol / glycine 0.013 to 0.4 mol / gluconate 0.038 ~0.5 mol / EDTA-2Na 0 ~0.003mol / dimethylamine borane 0.0085~0.085Mol / containing ionic organic compounds 0.5 (2) Plating conditions: Plating bath temperature 52-70 ° C Plating bath pH 6-8 Combination of the above composition and conditions, boron content in nickel-boron plating film 0.02-3.0 wt %.
Nickel-phosphorus plating is manufactured by Nippon Kanigen S-68
Performed using 0. The evaluation of each plating film is based on a plating thickness of about 5 μm.

(3)使用セラミックス基板: セラミックス基板のクラック発生の有無は以下の方法
で行なった。用いたセラミックス基板はX線回折から同
定した結晶構造3Al2O3・2SiO2のもので,ムライト系セ
ラミックス基板と称するものである。このセラミックス
基板はアルミナ系セラミックス基板に比較して抗折強度
約1/3と小さく,機械的強度が小さい欠点を持つが,比
誘電率が約30%小さく,高密度実装に適したセラミック
ス基板である。本セラミックス基板に高融点金属導体と
してWペーストを印刷し,通常の方法で焼結し,導体パ
ターンを形成した。
(3) Ceramic substrate used: The presence or absence of cracks in the ceramic substrate was determined by the following method. The ceramic substrate used had a crystal structure of 3Al 2 O 3 .2SiO 2 identified by X-ray diffraction and is called a mullite ceramic substrate. This ceramic substrate has a drawback strength of about 1/3 that of an alumina ceramic substrate and a small mechanical strength. However, it has a relative dielectric constant of about 30% and is suitable for high-density mounting. is there. A W paste was printed on the present ceramic substrate as a high-melting metal conductor, and sintered by an ordinary method to form a conductor pattern.

(4)無電解めっき: 本基板のW導体に,常法どうりの洗浄や触媒付与のめ
っき前処理を施し,ニッケル・ホウ素,ニッケル・リン
めっきを施し,次いで,窒素ガス雰囲気中,750℃,10分
間の熱処理を施して,熱処理前後のめっき膜応力変化に
基づく,ムライト系セラミックス基板のクラックの発生
状況を観察した。
(4) Electroless plating: The W conductor of this substrate is subjected to conventional plating and plating treatment with catalyst addition, nickel-boron, nickel-phosphorus plating, and then 750 ° C in a nitrogen gas atmosphere. Then, a heat treatment was performed for 10 minutes, and the occurrence of cracks on the mullite ceramic substrate was observed based on the change in the plating film stress before and after the heat treatment.

(5)クラックの発生及び応力測定評価: クラック発生の評価法としては,268本の導体中,クラ
ックを発生した導体について百分率で求め,クラック発
生率として表わした。
(5) Crack generation and stress measurement evaluation: As a method for evaluating crack generation, of the 268 conductors, the percentage of cracked conductors was determined as a percentage and expressed as the crack generation rate.

各ニッケル・ホウ素めっき皮膜自体のクラックの発生
の有無,及びめっき皮膜の応力は厚さ0.2mmの純タング
ステン板にめっきすることにより求めた。
The presence or absence of cracks in each nickel-boron plating film itself and the stress of the plating film were determined by plating on a pure tungsten plate having a thickness of 0.2 mm.

熱処理前後のめっき皮膜の応力の測定は以下の方法に
よって求めた。各種ニッケル・ホウ素を5μmめっき
後,タングステン板を長さ50mm,幅10mmに切断し,表面
粗さ計にて,タングステン板のめっき後,熱処理後のソ
リ量を測定し,次式により算出した。
The stress of the plating film before and after the heat treatment was measured by the following method. After plating 5 μm of various types of nickel and boron, the tungsten plate was cut into a length of 50 mm and a width of 10 mm, and the amount of warping after plating and heat treatment of the tungsten plate was measured with a surface roughness meter, and calculated by the following equation.

E:タングステン板のヤング率 t:板の厚さ h:ソリ量 l:タングステン板の長さ d:めっき皮膜の厚さ (6)めっき皮膜中の不純物の測定: ニッケル・ホウ素めっき皮膜中の不純物の測定は以下
の方法を用いて行なった。めっきした試料を硝酸に溶解
後,この溶解液を分析試料とし,発光分光分析装置を用
いて行なった。
E: Young's modulus of tungsten plate t: Plate thickness h: Warpage amount l: Tungsten plate length d: Plating film thickness (6) Measurement of impurities in plating film: Impurity in nickel-boron plating film Was measured using the following method. After dissolving the plated sample in nitric acid, this solution was used as an analytical sample, and the analysis was performed using an emission spectrometer.

(7)結果: 以上の結果を第1表及び第2表に示す。(7) Result: The above results are shown in Tables 1 and 2.

なお,第1の試料No.1に比較例としてニッケル・リン
めっきを示す。ニッケル・リンめっき皮膜中の不純物含
有量は7.62wt%と多い。めっき皮膜にクラックを発生し
ないものの,熱処理後の皮膜応力は150kg/mm2に達し,
ムライト系セラミックス基板には100%クラックが生じ
た。
The first sample No. 1 shows nickel-phosphorus plating as a comparative example. The content of impurities in the nickel-phosphorus plating film is as large as 7.62 wt%. Although no cracks occur in the plating film, the film stress after heat treatment reaches 150 kg / mm 2 ,
The mullite ceramic substrate had 100% cracks.

試料No.2〜No.13は,ニッケル・ホウ素めっき皮膜の
クラック発生の有無,熱処理後の皮膜応力増大によるム
ライト系セラミックス基板のクラック発生率の点から示
したものである。
Samples No. 2 to No. 13 show the presence or absence of cracks in the nickel-boron plating film and the crack occurrence rate of the mullite ceramic substrate due to the increase in the film stress after heat treatment.

試料No.2,3で示すようにホウ素含有量が著しく大きい
場合,めっき終了後のめっき皮膜にはクラックが生じて
おり,実用に耐えないものであることが判った。したが
って皮膜応力については測定できなかった。
When the boron content was remarkably large as shown in Sample Nos. 2 and 3, cracks occurred in the plating film after plating, and it was found that the plating film was not practical. Therefore, the film stress could not be measured.

試料No.4〜6に示すように,ホウ素含有量が1.1wt%
以下となると,めっき皮膜にはクラックを生じることな
く,皮膜応力,セラミックス基板のクラック発生を測定
できた。その結果,ホウ素含有量が小さいほど熱処理後
の皮膜応力が低下し,それと共にセラミックス基板のク
ラック発生率も減少した。
As shown in Sample Nos. 4 to 6, the boron content was 1.1 wt%
Under the following conditions, the film stress and the occurrence of cracks on the ceramic substrate could be measured without cracks in the plating film. As a result, the smaller the boron content, the lower the film stress after heat treatment, and the lower the crack generation rate of the ceramic substrate.

試料No.7〜13に示すように,ホウ素含有量が0.71wt%
以下とすることによって,熱処理後の皮膜応力は31.6kg
/mm2以下と小さくなり,セラミックス基板にクラックを
発生することが無かった。したがって,ニッケル・ホウ
素めっき後,高い熱が加わる工程を通過するムライト系
セラミックス基板は,ニッケル・ホウ素めっき皮膜中の
ホウ素含有量を0.71wt%以下とすることが必要であるこ
とが判った。このように,ホウ素含有量0.71〜0.02wt%
で,熱処理後の皮膜応力31.6kg/mm2〜7.6kg/mm2を得る
ことができ,ニッケル・ホウ素めっき皮膜にクラックが
発生しないことは勿論のこと,セラミックス基板として
ムライト(3Al2O・2SiO2)系セラミックスを用いても基
板のクラック発生率は皆無であることがわかった。
As shown in Sample Nos. 7 to 13, the boron content was 0.71 wt%
By the following, the film stress after heat treatment is 31.6kg
/ mm 2 or less, and no cracks occurred on the ceramic substrate. Therefore, it was found that it is necessary for the mullite ceramic substrate that passes through the step of applying high heat after nickel-boron plating to have a boron content of 0.71 wt% or less in the nickel-boron plating film. Thus, boron content 0.71 ~ 0.02wt%
In, it is possible to obtain a film stress 31.6kg / mm 2 ~7.6kg / mm 2 after the heat treatment, of course it cracks do not occur in a nickel-boron plating film, a ceramic substrate mullite (3Al 2 O · 2SiO 2 ) It was found that there was no crack generation rate on the substrate even when using the ceramics.

実施例2 この実施例は,実施例1で得たニッケル・ホウ素めっ
き皮膜の表面に,金めっきを施し,この金めっき皮膜が
熱処理を受けた場合に下地ニッケルめっき膜中へ熱拡散
する状況を検討したものである。
Example 2 In this example, the surface of the nickel-boron plating film obtained in Example 1 was subjected to gold plating, and when the gold plating film was subjected to heat treatment, the heat diffusion into the underlying nickel plating film was performed. It has been considered.

なお,金めっき及び熱処理による下地ニッケルめっき
膜中への金の拡散処理条件は次のとおりである。
The conditions for the diffusion of gold into the underlying nickel plating film by gold plating and heat treatment are as follows.

ニッケル・ホウ素めっき皮膜と金めっき皮膜間での拡
散の度合いは,上記のようにタングステン板上にニッケ
ル・ホウ素めっき後,日本エレクトロプレーティング・
エンジニヤース社製の商品名レクトロレスD1を用いて,
約0.2μmの厚さで置換金めっきし,次いで,窒素ガス
雰囲気中,650〜850℃,10分間熱処理したものを試料と
し,その表面の特性X線強度比から求めた。すなわち,
ニッケル/金強度比が大きいほど,金のニッケル・ホウ
素めっき皮膜への拡散が進行し,表面の金めっき層が消
失したことを示す。
The degree of diffusion between the nickel-boron plating film and the gold plating film was determined by nickel electroplating on a tungsten plate as described above.
Using the product name Rekutororesu D 1 of Engineers, Inc.,
The sample was subjected to displacement gold plating with a thickness of about 0.2 μm, and then heat-treated at 650 to 850 ° C. for 10 minutes in a nitrogen gas atmosphere, and was determined from the characteristic X-ray intensity ratio of the surface. That is,
The higher the nickel / gold strength ratio, the more gold diffused into the nickel-boron plating film, indicating that the gold plating layer on the surface disappeared.

また,ニッケル・ホウ素めっき皮膜中の不純物総量の
測定方法は前記実施例1のそれと同一であり,第1表及
び第2表中に記載した試料のそれと同一である。結果
は,第1図に示したとおりである。
The method of measuring the total amount of impurities in the nickel / boron plating film is the same as that of the first embodiment, and the same as that of the samples described in Tables 1 and 2. The results are as shown in FIG.

つまり同図は,第1表,第2表に示した不純物含有量
の合計を横軸にとり,各熱処理温度でのニッケル(Ni)
と金(Au)の特性X線強度比から金めっき層の拡散の進
行を示したものである。これらの間には,極めて良い相
関関係を得ることを見出した。不純物含有量の合計0.96
wt%以下となると,各熱処理温度において,極めて小さ
いNi/Au強度比が得られた。すなわち,Auの特性X線強度
が強くAuめっき層がニッケル・ホウ素めっき層へ拡散,
浸透していないことを示す。したがって,タングステ
ン,モリブテンなどの高融点金属導体の上に,上記ニッ
ケル・ホウ素めっき膜,さらに,その上に金めっき膜を
設けたセラミックス基板が,その後,高い加熱工程を通
過しても,上記のようにAuめっき層が保持される結果,
部品の高い接合性を維持できる。
In other words, in the figure, the horizontal axis represents the sum of the impurity contents shown in Tables 1 and 2, and the nickel (Ni)
It shows the progress of diffusion of the gold plating layer from the characteristic X-ray intensity ratio of gold and Au (Au). We have found a very good correlation between them. 0.96 total impurity content
At less than wt%, an extremely small Ni / Au intensity ratio was obtained at each heat treatment temperature. In other words, the characteristic X-ray intensity of Au is strong and the Au plating layer diffuses into the nickel / boron plating layer.
Indicates no penetration. Therefore, even if the ceramic substrate provided with the nickel / boron plating film and the gold plating film thereon on the refractory metal conductor such as tungsten or molybdenum is passed through a high heating process thereafter, As a result, the Au plating layer is held as
High joining properties of parts can be maintained.

以上のように,ホウ素,鉄,コバルト,イオウ,銅な
どの不純物含有量の合計が小さいほど,金のニッケル膜
中への拡散が遅くなる事実は驚くべきものがある。確か
な理由は不明であるが,多分,不純物と金が反応し易
い,純度の高いニッケルほどめっき皮膜の結晶粒径が大
きくなり,金の拡散速度が遅くなるなどに起因すると推
察される。さらに,ニッケル・ホウ素めっき皮膜への
鉄,コバルト,イオウ,銅などの混入にも驚かされる。
多分,使用した薬品は工業用のものから高純度試薬まで
種々のものであるが,これら薬品中に不純物として含有
しており,めっき反応の結果,ニッケル,ホウ層ととも
に共析したと推察される。
As described above, it is surprising that the smaller the total content of impurities such as boron, iron, cobalt, sulfur, and copper, the slower the diffusion of gold into the nickel film. Although the exact reason is unknown, it is presumed that this is probably due to the fact that impurities easily react with gold and that the higher the purity of nickel, the larger the crystal grain size of the plating film and the slower the gold diffusion rate. Furthermore, it is surprising that iron, cobalt, sulfur, copper, etc. are mixed into the nickel / boron plating film.
Probably, the chemicals used are various from industrial to high-purity reagents, but they are contained as impurities in these chemicals, and as a result of the plating reaction, it is presumed that they were co-deposited with the nickel and hoe layers. .

このように本実施例によれば金の拡散を抑止できるの
で金めっき皮膜を薄くしても十分に接合に寄与させるこ
とができるようになった。また,この例では基板にムラ
イト系セラミックスを用いたが,金めっきの拡散防止に
ついてはセラミックスの材質に関係なく,その他アルミ
ナを始め周知のもの一般に適用可能であることは容易に
理解できよう。
As described above, according to the present embodiment, diffusion of gold can be suppressed, so that even if the thickness of the gold plating film is reduced, it is possible to sufficiently contribute to bonding. In this example, mullite ceramics were used for the substrate. However, it can be easily understood that diffusion prevention of gold plating can be generally applied to other well-known materials such as alumina irrespective of the ceramic material.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば,ニッケル・ホウ素めっき皮膜にクラ
ックを発生すること無く,熱処理後でもムライト系セラ
ミックス基板にクラックを発生すること無く,かつニッ
ケル・ホウ素めっき皮膜上に形成した金めっき層が維持
されるので,高い部品接合性を得るセラミックス基板を
実現することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a crack does not generate | occur | produce in a nickel-boron plating film, a crack does not generate | occur | produce in a mullite ceramics substrate even after a heat treatment, and the gold plating layer formed on the nickel-boron plating film is maintained. Therefore, it is possible to realize a ceramic substrate that achieves high component bonding properties.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す特性曲線図である。 FIG. 1 is a characteristic curve diagram showing one embodiment of the present invention.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ムライトもしくはムライトを主成分とする
ムライト系セラミックス絶縁基板上に高融点金属ペース
トを所定の配線回路パターン形状にプリントする工程
と,上記回路パターンを還元性もしくは不活性雰囲気中
で焼結する工程と,次いで無電解めっき法により前記焼
結された回路パターン上にホウ素の含有量が0.71wt%以
下のニッケルめっき皮膜を形成する工程とを有するセラ
ミックス回路基板の製造方法において,前記ニッケルめ
っき皮膜を形成する工程におけるめっき浴中に含イオウ
有機化合物を添加したことを特徴とするセラミックス回
路基板の製造方法。
A step of printing a high melting point metal paste on a mullite or mullite ceramic insulating substrate containing mullite as a main component in a predetermined wiring circuit pattern shape, and firing the circuit pattern in a reducing or inert atmosphere. Forming a nickel plating film having a boron content of 0.71 wt% or less on the sintered circuit pattern by an electroless plating method. A method for producing a ceramic circuit board, comprising adding a sulfur-containing organic compound to a plating bath in a step of forming a plating film.
【請求項2】上記ニッケルめっき皮膜を形成する工程の
後に,無電解めっき法による金めっき皮膜を形成する工
程を付加したことを特徴とする請求項1記載のセラミッ
クス回路基板の製造方法。
2. The method for manufacturing a ceramic circuit board according to claim 1, wherein a step of forming a gold plating film by electroless plating is added after the step of forming the nickel plating film.
【請求項3】セラミックス絶縁基板上に高融点金属ペー
ストを所定の配線回路パターン形状にプリントする工程
と,上記回路パターンを還元性もしくは不活性雰囲気中
で焼結する工程と,次いで無電解めっき法により前記焼
結された回路パターン上に不純物元素の含有量が0.96wt
%以下のニッケルめっき皮膜を形成する工程と,さらに
前記ニッケルめっき皮膜上に無電解めっき法により金め
っき皮膜を形成する工程とを有するセラミックス回路基
板の製造方法において,前記ニッケルめっき皮膜を形成
する工程におけるめっき浴中に含イオウ有機化合物を添
加したことを特徴とするセラミックス回路基板の製造方
法。
3. A step of printing a refractory metal paste on a ceramic insulating substrate in a predetermined wiring circuit pattern shape, a step of sintering the circuit pattern in a reducing or inert atmosphere, and then an electroless plating method. The content of the impurity element on the sintered circuit pattern is 0.96 wt.
% Of a nickel plating film in a method of manufacturing a ceramic circuit board, the method including a step of forming a nickel plating film of not more than 10% and a step of forming a gold plating film on the nickel plating film by an electroless plating method. A method for producing a ceramic circuit board, characterized in that a sulfur-containing organic compound is added to a plating bath according to (1).
【請求項4】上記セラミックス絶縁基板をムライトもし
くはムライトを主成分とするムライト系セラミックスと
し,かつ,上記ニッケルめっき皮膜中に含まれる不純物
元素の一つであるホウ素の含有量を0.71wt%以下とした
ことを特徴とする請求項3記載のセラミックス回路基板
の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the ceramic insulating substrate is made of mullite or a mullite ceramic containing mullite as a main component, and the content of boron, which is one of the impurity elements contained in the nickel plating film, is 0.71 wt% or less. 4. The method for manufacturing a ceramic circuit board according to claim 3, wherein:
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JPH0634442B2 (en) * 1986-11-25 1994-05-02 株式会社日立製作所 Method for manufacturing mullite wiring board

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