JP2762516B2 - セラミック配線板 - Google Patents
セラミック配線板Info
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- JP2762516B2 JP2762516B2 JP1034317A JP3431789A JP2762516B2 JP 2762516 B2 JP2762516 B2 JP 2762516B2 JP 1034317 A JP1034317 A JP 1034317A JP 3431789 A JP3431789 A JP 3431789A JP 2762516 B2 JP2762516 B2 JP 2762516B2
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Description
【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配線板に係わり，更に詳しくは，
単層あるいは多層基板の上に導電層が強固に接合された
構造のセラミック配線板に係わるものである。
単層あるいは多層基板の上に導電層が強固に接合された
構造のセラミック配線板に係わるものである。
＜従来の技術＞ メッキは本来極めて精密な膜形成ができる。
このために，セラミック基板の上に精緻な回路模様を
形成する際，ほとんどの場合，メッキが用いられてい
る。
形成する際，ほとんどの場合，メッキが用いられてい
る。
このメッキ技術と他のパターンニング技術が組合され
て回路模様が形成されることになる。
て回路模様が形成されることになる。
しかしながら，メッキの難点はセラミックに対する接
着強度が小さく，信頼性に欠けることである。
着強度が小さく，信頼性に欠けることである。
現在，このセラミックに対する接着強度を高くするた
めに，通常セラミックの表面をエッチングによって粗面
化して，つまりアンカー効果を高めて物理的に接着強度
を高くすることが行われている。
めに，通常セラミックの表面をエッチングによって粗面
化して，つまりアンカー効果を高めて物理的に接着強度
を高くすることが行われている。
この方法によると，約2Kg/mm2前後の接着強度が得ら
れることもあるが，メッキ金属は，本来その機構上，セ
ラミックに単に物理的に係合されているにすぎないの
で，本質的に高強度は得難く，またそのバラツキも避け
がたいものである。
れることもあるが，メッキ金属は，本来その機構上，セ
ラミックに単に物理的に係合されているにすぎないの
で，本質的に高強度は得難く，またそのバラツキも避け
がたいものである。
そこで，本発明者らはこの問題を解決するために，先
に特願昭63−3631号の発明を行った。
に特願昭63−3631号の発明を行った。
この発明は， （１） セラミック基板の表面に所定の回路模様の導電
層が形成されたセラミック配線板であって， 該導電層は，該基板との間に，該セラミックに拡散性
のある材料あるいは拡散性のある材料を含む材料の層か
ら成る中間層を形成され，該中間層は，該拡散性のある
材料成分をセラミックに拡散させることによって該基板
に焼結されてなることを特徴とするセラミック配線板。
層が形成されたセラミック配線板であって， 該導電層は，該基板との間に，該セラミックに拡散性
のある材料あるいは拡散性のある材料を含む材料の層か
ら成る中間層を形成され，該中間層は，該拡散性のある
材料成分をセラミックに拡散させることによって該基板
に焼結されてなることを特徴とするセラミック配線板。
（２） 上記中間層が，該拡散性のある材料粉末を該基
板表面に直接，あるいは間に金属の層をはさんで被着し
た層と，該被着層を被覆する金属の層から成る構造であ
る特許請求の範囲第１項に記載のセラミック配線板。
板表面に直接，あるいは間に金属の層をはさんで被着し
た層と，該被着層を被覆する金属の層から成る構造であ
る特許請求の範囲第１項に記載のセラミック配線板。
（３） 上記中間層が，該拡散性のある材料粉末を該基
板表面に直接，あるいは間に金属の層をはさんで被着し
た層から成る構造である特許請求の範囲第１項に記載の
セラミック配線板。
板表面に直接，あるいは間に金属の層をはさんで被着し
た層から成る構造である特許請求の範囲第１項に記載の
セラミック配線板。
（４） 上記中間層が，該基板表面に直接，あるいは間
に金属の層をはさんで被覆された該拡散性材料の粉末と
メッキ金属の複合体から成る構造である特許請求の範囲
第１項に記載のセラミック配線板。
に金属の層をはさんで被覆された該拡散性材料の粉末と
メッキ金属の複合体から成る構造である特許請求の範囲
第１項に記載のセラミック配線板。
（５） 上記中間層が，該基板表面に直接，あるいは間
に金属の層をはさんで被覆された該拡散性材料の蒸着
層，あるいはスパッターの層から成る構造である特許請
求の範囲第１項に記載のセラミック配線板。
に金属の層をはさんで被覆された該拡散性材料の蒸着
層，あるいはスパッターの層から成る構造である特許請
求の範囲第１項に記載のセラミック配線板。
（６） 上記被着層を被覆する金属がCu,Ni,Co,Agであ
る特許請求の範囲第２項に記載のセラミック配線板。
る特許請求の範囲第２項に記載のセラミック配線板。
（７） 上記メッキ金属がCu,Ni,Co,Agである特許請求
の範囲第３項に記載のセラミック配線板。
の範囲第３項に記載のセラミック配線板。
（８） 上記拡散性材料が，活性金属および，これらの
熱分解性化合物である特許請求の範囲第１項〜第７項に
記載のセラミック配線板。
熱分解性化合物である特許請求の範囲第１項〜第７項に
記載のセラミック配線板。
を要旨とするものである。
この発明によると，基板と導電層の剥離強度（引張）
は実に8Kg/mm2に達し，破壊もセラミック側で起った。
は実に8Kg/mm2に達し，破壊もセラミック側で起った。
しかし一つ問題も起った。
これは上記中間層に，拡散性材料の粉末とメッキ金属
の複合体を採用したとき，つまり複合メッキを採用した
とき，拡散処理後導電層にフクレが発生しやすいことで
あった。
の複合体を採用したとき，つまり複合メッキを採用した
とき，拡散処理後導電層にフクレが発生しやすいことで
あった。
＜発明が解決する問題点＞ 本発明は，かかる問題点に鑑みてなされたもので，先
に出願した本発明者の発明のフクレの問題を解決するこ
とを目的とするものである。
に出願した本発明者の発明のフクレの問題を解決するこ
とを目的とするものである。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記問題点は次の手段によって解決される。
即ち， （１） メッキ金属から成る導電層とセラミック基板の
間に，該基板セラミックに拡散性のある材料の粉末の分
散した複合メッキ層を形成され，該拡散材料成分をセラ
ミックに拡散させることによって該セラミック，複合メ
ッキ層，導電層が相互に拡散接合されてなる構造のセラ
ミック配線板において，該導電層に良導電性の金属粉末
を共析，分散させることによって解決される。
間に，該基板セラミックに拡散性のある材料の粉末の分
散した複合メッキ層を形成され，該拡散材料成分をセラ
ミックに拡散させることによって該セラミック，複合メ
ッキ層，導電層が相互に拡散接合されてなる構造のセラ
ミック配線板において，該導電層に良導電性の金属粉末
を共析，分散させることによって解決される。
＜作 用＞ 本発明のセラミック配線板の構造を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。
ら詳細に説明する。
第１図に示す如く，本発明の配線板は，セラミック基
板１と導電層2,および導電層２とセラミックス基板１の
境界に設けられた複合メッキ層３から成る。
板１と導電層2,および導電層２とセラミックス基板１の
境界に設けられた複合メッキ層３から成る。
セラミック基板１は単層あるいは多層基板である。
複合メッキ層３は，このセラミックに拡散性のある材
料粉末が分散したメッキ層から形成されており，この拡
散性材料をセラミックに拡散させるための熱処理によっ
て，導電層およびセラミックと相互に焼結されている。
料粉末が分散したメッキ層から形成されており，この拡
散性材料をセラミックに拡散させるための熱処理によっ
て，導電層およびセラミックと相互に焼結されている。
複合メッキ層の形成は次の方式で行われる。
（イ） メッキ浴に上記拡散性材料の粉末を分散させ，
メッキ金属と一緒に共析させる方法。
メッキ金属と一緒に共析させる方法。
（ロ） 被メッキ物（セラミック）のメッキ面に上記粉
末を沈積させておき，メッキによって粉末を捕捉させる
方法，あるいは捕捉後肉盛して埋込む方法である。
末を沈積させておき，メッキによって粉末を捕捉させる
方法，あるいは捕捉後肉盛して埋込む方法である。
素地を形成するメッキ金属には,Cu,Ni,Co,Ag等が最も
好しい。
好しい。
これらの層をセラミックに形成する場合，セラミック
の上に直接メッキしても良いが，主に，セラミック面に
金属の薄膜を被覆した後，この薄膜の上にメッキがなさ
れる。
の上に直接メッキしても良いが，主に，セラミック面に
金属の薄膜を被覆した後，この薄膜の上にメッキがなさ
れる。
薄膜の形成はメッキ，蒸着，スパッター等の既存の手
法でなされ，薄膜金属には例えばCu,Ni,Co,Fe,Ag,Au,A
l,Sn,In,やこれらの合金，あるいはCu−P,Ni−P,Ni−B,
Co−P,Co−B,等のメッキ金属が適宜利用できる。
法でなされ，薄膜金属には例えばCu,Ni,Co,Fe,Ag,Au,A
l,Sn,In,やこれらの合金，あるいはCu−P,Ni−P,Ni−B,
Co−P,Co−B,等のメッキ金属が適宜利用できる。
尚ここで，本発明のセラミック拡散性材料とは，セラ
ミックに拡散性のある金属あるいは無機質の化合物を意
味し，最も代表的なものは，活性金属あるいは，これら
の熱分解性化合物である。
ミックに拡散性のある金属あるいは無機質の化合物を意
味し，最も代表的なものは，活性金属あるいは，これら
の熱分解性化合物である。
活性金属とは，例えばTi,Zr,V,Nb,Ta,Ca,Mg,Y,希土類
金属，およびこれらの合金である。
金属，およびこれらの合金である。
熱分解性化合物とは，焼結温度で実質的に活性金属に
分解される化合物であり，上記活性金属の水素化物等で
ある。
分解される化合物であり，上記活性金属の水素化物等で
ある。
これらの金属および合金は，単独の粉末で，あるいは
必要に応じて他の非活性金属と混合されて，あるいは，
非活性金属を表面に被覆された形で用いられる。
必要に応じて他の非活性金属と混合されて，あるいは，
非活性金属を表面に被覆された形で用いられる。
粉末の粒度は325メッシュアンダーが好しく，とりわ
け10ミクロアンダーが好しい。
け10ミクロアンダーが好しい。
これらの粉末の量は，最も代表的なTiの場合で，浴中
に概ね1g/以上存在すれば十分である。
に概ね1g/以上存在すれば十分である。
複合メッキ層３の上には導電層２が形成されるが，こ
れはメッキによって形成され，このメッキ膜の中には良
導電性の金属粉末が共析，分散されている。
れはメッキによって形成され，このメッキ膜の中には良
導電性の金属粉末が共析，分散されている。
導電層２は，熱処理時，フクレが発生しやすいが，粉
末が分散することによってこれが防止される。
末が分散することによってこれが防止される。
フクレ防止だけであれば粉末には，セラミックから金
属まで巾広く選択できるが，導電層は導電性が重視され
るので，選択できるのは，良導電性金属の粉末のみであ
る。
属まで巾広く選択できるが，導電層は導電性が重視され
るので，選択できるのは，良導電性金属の粉末のみであ
る。
例えば銅，銀の粉末である。
これらの粉末を共析して熱処理すると，フクレが防止
できる理由は不明であるが，一種のガス抜きあるいはガ
スの拡散路が形成されるものと推察される。
できる理由は不明であるが，一種のガス抜きあるいはガ
スの拡散路が形成されるものと推察される。
メッキ膜に共析された粒子は電子顕微鏡で観察する
と，数個の粒子がアグリゲイトしている。
と，数個の粒子がアグリゲイトしている。
粒子と粒子の間にはミクロ的な隙間が存在し，これが
拡散路あるいはガス抜きを形成するものと推察される。
拡散路あるいはガス抜きを形成するものと推察される。
共析した粒子は，熱処理によって，粒子間およびメッ
キ金属との間で焼結が進み一体化される。
キ金属との間で焼結が進み一体化される。
メッキ金属と粒子が同一のものであれば同質化する。
焼結初期ガス抜きあるいはガス拡散に寄与した隙間は
温度の上昇と共に焼結され，消滅する。
温度の上昇と共に焼結され，消滅する。
共析粒子の大きさは，数ミクロンからサブミクロンサ
イズのものが最も好しい。
イズのものが最も好しい。
粒子の量は，銅粉の場合で，浴中に0.5g/以上もあ
れば十分である。
れば十分である。
導電層のメッキ金属には，特に銅が好しく，メッキ浴
には分散粒子が溶解，変質しないものが適している。
には分散粒子が溶解，変質しないものが適している。
例えば、ピロリン酸銅浴等が適している。
導電層が形成された後，導電層と複合メッキ層は一体
的に除去加工（エッチング）されて所定の模様が形成さ
れる。
的に除去加工（エッチング）されて所定の模様が形成さ
れる。
複合メッキ層，導電層が一体的に除去加工（エッチン
グ）された後，前記拡散成分をセラミックに拡散させる
ための熱処理が行われる。
グ）された後，前記拡散成分をセラミックに拡散させる
ための熱処理が行われる。
熱処理温度は，少くとも導電層が完全に溶融しない70
0〜900℃の範囲で行うことが好しい。つまり高くても固
液共存域の範囲にとどめる必要がある。
0〜900℃の範囲で行うことが好しい。つまり高くても固
液共存域の範囲にとどめる必要がある。
温度が，この範囲を越えると，回路素線間で短絡が起
き好しくない。
き好しくない。
また，熱処理の雰囲気は，真空，還元性ガス（H2），
不活性ガス等の非酸化性雰囲気が好しい。
不活性ガス等の非酸化性雰囲気が好しい。
＜実施例＞ 実施例 1. セラミック基板:96％アルミナ板（50×50×1mm）アル
ミナ板に約0.5ミクロンの銅を化学メッキした後，この
上にCu−TiH2の共析メッキをした。
ミナ板に約0.5ミクロンの銅を化学メッキした後，この
上にCu−TiH2の共析メッキをした。
TiH2の粒度は10ミクロンアンダー。メック浴は,TiH2
が5g/の割合で分散したピロリン酸Cuメッキ浴を使用
した。
が5g/の割合で分散したピロリン酸Cuメッキ浴を使用
した。
共析層の厚さは約３ミクロン。
＜導電層のメッキ＞ １ミクロンアンダー（0.04ミクロン）の銅粉が10g/
の割合で分散したピロリン酸銅浴を用いて銅を12ミクロ
ンメッキした。
の割合で分散したピロリン酸銅浴を用いて銅を12ミクロ
ンメッキした。
＜パターンニング＞ エッチングによって,1×1mm,10×10mm,50×50mmの正
方形の模様を作成した。
方形の模様を作成した。
＜熱処理＞ ２×10-4Torrの減圧下で850℃×30分熱処理した。
＜評 価＞ １×1mm,10×10mm,50×50mmの凡てのものにフクレは
全く発生しなかった。
全く発生しなかった。
因みに比較のために作った銅粉の共析されてないもの
には,1×1mm,10×10mm,50×50mmのいずれにも大，小の
フクレが無数発生した。
には,1×1mm,10×10mm,50×50mmのいずれにも大，小の
フクレが無数発生した。
また引張剥離強度は7.5Kg/mm2であり，セラミック側
から破壊された。
から破壊された。
実施例 2. セラミック基板：内部にＷの導体層を形成され，表面
に一部Ｗが露出したアルミナセラミック多層板。
に一部Ｗが露出したアルミナセラミック多層板。
セラミック基板に0.3ミクロン化学銅をメッキした
後，この上にCu−Tiの共析メッキをした。
後，この上にCu−Tiの共析メッキをした。
Tiの粒度は,10ミクロンアンダー（0.1〜１ミクロ
ン）。メッキ浴はTiが1g/の割合で分散したピロリン
酸銅メッキ浴を使用した。
ン）。メッキ浴はTiが1g/の割合で分散したピロリン
酸銅メッキ浴を使用した。
共析層の厚さは約５ミクロン。
＜導電層のメッキ＞ １ミクロンアンダー（0.1〜1.0ミクロン）の銅粉が5g
/の割合で分散したピロリン酸銅浴を用いて約８ミク
ロンメッキした。
/の割合で分散したピロリン酸銅浴を用いて約８ミク
ロンメッキした。
＜パターンニング＞ 表面に露出したＷの部分を中心にしてドライフイルム
を用いてフォトエッチング法により微細パターンを形成
した。
を用いてフォトエッチング法により微細パターンを形成
した。
＜熱処理＞ H2−N2炉で850℃×30分熱処理した。
＜評 価＞ フクレは全く発生しなかった。
パターンの引張強度は,5〜7Kg/mm2 Ｗ上の引張強度は,6〜8Kg/mm2 であった。
因みに従来法（Cu−TiH2の共析層のないもの）では0.
4〜0.7Kg/mm2,W上では0.3〜0.4Kg/mm2である。
4〜0.7Kg/mm2,W上では0.3〜0.4Kg/mm2である。
実施例 3. セラミック基板：窒化アルミ板（50×50×1mm） 窒化アルミ板に銅を0.2ミクロン蒸着した後，下記の
方法でTiH2−Cuの複合メッキ層を形成した。
方法でTiH2−Cuの複合メッキ層を形成した。
＜複合メッキ＞ Cuメッキ浴の底に粒度10ミクロンアンダーのTiH2粉末
を沈降，堆積させ，この中に上記Cuをメッキしたセラミ
ックを埋めこみ，電気メッキによってTiH2の粉末を捕足
し,Cuメッキ面に固定した。
を沈降，堆積させ，この中に上記Cuをメッキしたセラミ
ックを埋めこみ，電気メッキによってTiH2の粉末を捕足
し,Cuメッキ面に固定した。
メッキ層の厚さは約５ミクロンである。
＜導電層のメッキ＞ セラミックをメッキ層から取出し，余分の粉末を洗い
流した後，この上に銅粉−銅の共析メッキを行った。
流した後，この上に銅粉−銅の共析メッキを行った。
メッキ層の厚さは10ミクロン。
銅粉は１ミクロンアンダー（0.1〜１ミクロン）で，
メッキ浴は，銅粉が15g/の割合で分散したピロリン酸
銅浴を用いた。
メッキ浴は，銅粉が15g/の割合で分散したピロリン酸
銅浴を用いた。
＜パターンニング＞ １×1mmの強度測定用のパターンをエッチングによっ
て形成した。
て形成した。
＜焼 結＞ 水素雰囲気で850℃に30分熱処理した。
＜評 価＞ フクレは全く発生せず，強度（引張）は,5.0〜6.5Kg/
mm2であった。
mm2であった。
＜発明の効果＞ （１） 導電層にフクレが発生しない。
（２） 導電層の接着強度が高い。
（３） 接着強度の最低値が高くなり，バラツキが減少
し，信頼性が向上する。
し，信頼性が向上する。
第１図は，本発明の配線板の構造を説明した図である。 １……セラミック基板 ２……導電層 ３……複合メッキ層
Claims (7)
- 【請求項１】メッキ金属から成る導電層とセラミック基
板の間に，該基板セラミックに拡散性のある材料の粉末
の分散した複合メッキ層を形成され，該拡散材料成分を
セラミックに拡散させることによって該セラミック，複
合メッキ層，導電層が相互に拡散接合されてなる構造の
セラミック配線板であって，該導電層に良導電性の金属
粉末が共析，分散されてなることを特徴とするセラミッ
ク配線板。 - 【請求項２】上記導電層のメッキ金属が銅である請求項
（１）に記載の配線板。 - 【請求項３】上記良導電性金属粉末が銅である請求項
（１）に記載の配線板。 - 【請求項４】上記拡散性材料が活性金属あるいは活性金
属の熱分解性化合物である請求項（１）に記載の配線
板。 - 【請求項５】上記熱分解性化合物が水素化物である請求
項（４）に記載の配線板。 - 【請求項６】セラミック基板が単層基板である請求項
（１）に記載の配線板。 - 【請求項７】セラミック基板が多層基板である請求項
（１）に記載の配線板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1034317A JP2762516B2 (ja) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | セラミック配線板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1034317A JP2762516B2 (ja) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | セラミック配線板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213194A JPH02213194A (ja) | 1990-08-24 |
| JP2762516B2 true JP2762516B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=12410785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1034317A Expired - Lifetime JP2762516B2 (ja) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | セラミック配線板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2762516B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01181499A (ja) * | 1988-01-10 | 1989-07-19 | World Metal:Kk | セラミック配線板 |
-
1989
- 1989-02-14 JP JP1034317A patent/JP2762516B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02213194A (ja) | 1990-08-24 |
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Legal Events
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