JP4923224B2 - 金属セラミック複合部材に対するメッキ方法、および金属セラミック複合部材に対するパターン製造方法 - Google Patents
金属セラミック複合部材に対するメッキ方法、および金属セラミック複合部材に対するパターン製造方法 Download PDFInfo
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しかし、塗布やラミネートの手法により、一体化された基板の放熱用部材をマスキングしようとした場合、先にも述べたように、放熱用部材の形状が大きくまた複雑なものであるため、全体を漏れなくマスキングするのは、困難である。この結果、マスキングの不備に起因する不要部分のメッキ析出や、マスキング工程に起因するコストアップにつながる。さらに、この種のマスキングは、後で除去工程が必要にもなるので、そのことも含めてデメリットが大きい。
上述したように、アルミニウムまたはアルミニウムの合金で形成された回路のパターンが、そのままでは半田に対する濡れ性が悪く、半田付けする部位に濡れ性を良くするためのNiメッキやCuメッキ等を施すことが必要であるという特長があるが、この特長を積極的に利用し、回路パターンの所望箇所のみにNiメッキ等をおこなえば、この所望箇所のみに半田を載せることができる。そして、回路パターンの所望箇所のみ半田を載せることができれば、回路パターン上にチップ等の電子部品を搭載する際、電子部品は、半田の表面張力により所望の場所に容易且つ正確に固定されるという手法を用いることができる。
ところが、パワーモジュール用基板等は、裏面に放熱部材が接合されている場合が多く、回路パターン上にレジストをスクリーン印刷しようとしても放熱部材が邪魔になり困難である。さらに、放熱部材は基板に比べてサイズが大きく、反りを有しているため、これに接合されている基板や回路パターンも同様に反るため、レジストのスクリーン印刷はさらに困難となる。
も全く問題ない。
次に、前記金属セラミック複合部材に、前記金属板の略全面に対応した開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属板の略全面にメッキ液を接触させることにより、メッキを施すことを特徴とする、金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
次に、前記金属セラミック複合部材に、所定の開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属セラミックス部材の所定部分に、メッキ液を接触させることにより、メッキを施すことを特徴とする、金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
分だけに半田を留めることができ、半田の無用な流れを止めることができる。その結果、半田付けする部品(例えばチップ)の位置決めが容易にできるようになり、組立性の向上が図れる。
前記金属セラミック複合部材へ、第1〜第5の発明のいずれかに記載のメッキ方法を施す前に、前記金属板の表面へ、前記メッキの密着性を向上させるための前処理をおこなうことを特徴とする金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
前記金属セラミック複合部材は、前記セラミックス基板の一方の面に前記金属板が接合され、他方の面に放熱用部材が接合されたものであることを特徴とする金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
前記処理を施す部分に対応した開口部を有するマスキング部材を天井壁として水平に配置された処理槽を備え、
前記被処理部材の前記一方の面を下向きにして当該一方の面側に前記マスキング部材を下側から密着させ、前記処理槽内に処理液の流通する空間を確保することで、前記被処理部材の前記処理を施す部分に処理液を下側から接触させる構成としたことを特徴とする湿式処理装置である。
その状態で処理液(メッキ液、活性化処理液、等)を処理槽に循環させると、処理液が処理槽の壁の一部を兼ねるマスキング部材を通して、被処理部材に接触し、メッキの密着性を向上させるための前処理および/または活性化処理および/またはメッキ処理および/または金属板を所望のパターンとする除去処理が行われる。所望により、ワークである被処理部材を、横または上に向けて本装置にセットすることとしても良い。
前記被処理部材に対して前記マスキング部材の開口の周囲を押圧密着させるための押圧機構を備えることを特徴とする第13または第14の発明に記載の湿式処理装置である。
パターンとする除去工程を行うことができる。
図1は第1実施形態の湿式処理装置の断面図、図2は処理対象のワークであるベース一体型金属セラミック複合部材の構成図、図3はマスキング部材の平面図である。
てベース一体型金属セラミック複合部材5に処理液を下側から接触させることができるようになっており、一端に処理液の導入口32、他端に処理液の導出口33を有している。
まず、エッチングまたはミリング等を用い、金属板を所望のパターンとする除去工程によるパターン製造工程が終了したら、表面粗さ低減及びピンホール低減を目的とした表面処理である前処理を行う。前処理としては、液処理(HCl/HNO3/HF)による表面洗浄を行うが、次にバフ研磨により表面改質を行っても良い。
表面洗浄し、硫酸で酸洗しても良い。
(a)活性化(部分)→電解、無電解メッキ(部分)…○
(b)活性化(全面)→電解、無電解メッキ(部分)…○
(c)活性化(部分)→電解メッキ(全面)…×、無電解メッキ(全面)…○
(d)活性化(全面)→電解、無電解メッキ(全面)…×
(a)活性化(部分)→電解、無電解メッキ(部分)…○
(b)活性化(全面)→電解、無電解メッキ(部分)…○
(c)活性化(部分)→電解メッキ(全面)…×、無電解メッキ(全面)…○
(d)活性化(全面)→電解、無電解メッキ(全面)…×
さらに本装置M3、M2、M1は、本実施の形態で説明している金属セラミック複合部材やベース一体型金属セラミック複合部材の処理に限られず、例えば樹脂やガラスの基板上に金属板や金属箔が設けられた、各種の被処理部材の処理に対しても好適に用いることができる。
例えば、ベース1に多数枚の金属セラミック複合部材4を高温下で接合し室温に冷却すると、熱膨脹の違いに起因してベース1などに反りが発生することがある。反りがあると、マスキング部材の開口の周囲を金属セラミック複合部材4の表面に密着させることが難しくなる。そこで、金属セラミック複合部材4やベース1に反りがあるような場合は、本実施形態の湿式処理装置M4を使用する。
他の要素については、図1の実施形態と同様であるので、同一要素に同符号を付して説明を省略する。
<実施例1>
1.)金属セラミック複合部材試料に対し、前処理および活性化処理として、脱脂→化学研磨(化研)→酸洗1→Zn置換1→酸洗2→Zn置換2をこの順に施した。
2.)前処理および活性化処理の完了した金属セラミック複合部材試料を、所定のスポット部が開口したマスキング部材へ設置した。
3.)前記所定のスポット部にメッキ液を接触させ、スポット電解メッキによるNiメッキを行った。
4.)スポット電解メッキ完了後、マスキング部材より金属セラミック複合部材試料を取り出し、所定のスポット部以外のメッキ剥離を行った。
5.)メッキ剥離を行った金属セラミック複合部材試料へ、アルカリ水溶液(NaOH)による表面洗浄を行った。
6.)表面洗浄を行った金属セラミック複合部材試料へ、さらに硫酸による酸洗を行って中和し、半田濡れ性の向上を図った。
実施例1における、使用処理液、濃度等については、図9にその内容を記載する。
1.)金属セラミック複合部材試料に対し、前処理および活性化処理として、脱脂→化学研磨(化研)→酸洗1→Zn置換1→酸洗2→Zn置換2をこの順に施したが、酸先2の完了した金属セラミック複合部材試料を、所定のスポット部が開口したマスキング部材へ設置し、Zn置換2を無通電のスポット処理で行った。
2.)Zn置換液をメッキ液に交換し、スポット電解メッキによるNiメッキを行った。
3.)スポット電解メッキ完了後、マスキング部材より金属セラミック複合部材試料を取り出し、所定のスポット部以外のメッキ剥離を行った。
4.)メッキ剥離を行った金属セラミック複合部材試料へ、実施例1の5.)6.)と同様に、アルカリ水溶液による表面洗浄および硫酸による酸洗を行った。
使用処理液、濃度等については、図10にその内容を記載する。
1.)金属セラミック複合部材試料を略全面開口のマスキング部材へ設置した。但し、この略全面開口マスキング部材とは、金属セラミック複合部材試料の金属板の略全面に対応した大きさの開口を有したものである。
2.)金属セラミック複合部材試料が設置された略全面開口マスキング部材を、図6にて符号M2で示した、前処理工程および活性化処理工程を行う湿式処理装置へ載せ、前記試料のベース側が処理液と接触しない状態として、前処理工程および活性化処理工程である、脱脂→化学研磨(化研)→酸洗1→Zn置換1→酸洗2→Zn置換2を、この順に施した。このときの処理条件は、実施例1と同様である。
3.)前処理および活性化処理の完了した金属セラミック複合部材試料を、略全面開口マスキング部材から外し、今度は、所定のスポット部が開口したマスキング部材へ設置した。
4.)マスキング部材へ設置された金属セラミック複合部材試料に対し、実施例1の3.)〜6.)と同様の処理を行った。
1.)金属セラミック複合部材試料と、図6にて符号M1〜3で示した湿式処理装置とを準備した。
2.)金属セラミック複合部材試料を、まず符号M3のエッチングを行う装置へ載せ所定のエッチング処理を行い、次に符号M2の、前処理工程および活性化処理工程を行う装置へ載せ所定の処理を行い、さらに符号M1のメッキ工程を行う装置へ載せ、所定のメッキ処理を連続処理で行った。このときの処理条件は実施例1と同様である。
所定のスポット部にメッキ液を接触させ、スポット電解メッキによりNiメッキを行い
、そのNiメッキの上へ、さらにスポット電解メッキによりAuメッキを行った以外は、実施例1と同様の処理を行い、金属セラミック複合部材試料に対しメッキ処理を実施した。
実施例11〜15は、金属セラミック複合部材試料として、図8の符号11で示したようなフィン付きベースを用いたワークを試料とし、上述した実施例1〜実施例5の同条件の試験を行ったものである。
比較例1において、金属セラミック複合部材試料の、非メッキ予定部の金属板にアルカリ剥離UV硬化型のレジストを印刷し、UVにかけて硬化させ、ベース側はレジストの印刷が難しいためラミネート法でマスキングした後、前処理、活性化処理、無電解メッキ等の処理を行った。手順は以下の通りである。
1.)金属セラミック複合部材試料を、金属板側はレジストのスクリーン印刷・ベース側はレジストのラミネートでマスキングする。
2.)前記マスキングをUV硬化させた。
3.)マスキングされた金属セラミック複合部材試料へ、前処理および活性化処理(脱脂+化研+Pd活性化)を行った。
4.)前処理および活性化処理の完了した金属セラミック複合部材試料へ、全面無電解メッキを行った。
5.)無電解メッキの完了した金属セラミック複合部材試料を、通炉させて熱処理(雰囲気:大気中、温度150℃、時間15分間)し、メッキの密着性向上を図った。
6.)熱処理の完了した金属セラミック複合部材試料を、25℃、3%NaOH水溶液で3分間処理することにより、レジスト剥離を行った。
7.)レジスト剥離の後、金属セラミック複合部材試料へ通炉処理(雰囲気:窒素80%:水素20%、380℃で10分間)を行った。
使用処理液、濃度等については、図11にその内容を記載する。
比較例2において、金属セラミック複合部材試料の非メッキ予定部であるベース側を、あえてマスキングせず、他は比較例1と同様の処理を行った。
この結果、金属セラミック複合部材試料のベース側にも、メッキが付いてしまった。
比較例3において、金属セラミック複合部材試料の非メッキ予定部であるベース側を、テフロン(登録商標)製治具に入れてマスキングし、他は比較例1と同様の処理を行った。
比較例4において、比較例1に記載した無電解メッキ工程を電解メッキに変更し、熱処理を省いた以外は、比較例1と同様の処理を行った。
実施例21の試料は、金属セラミック複合部材試料は実施例1と同様のものを用い、前
処理工程および活性化処理工程は、金属板の所定のスポット箇所について行い、メッキ工程は全面に無電解メッキを行ったものである。
実施例21の試料は、前処理および活性化処理(脱脂→化研→酸洗1→Zn置換1→酸洗2→Zn置換2)のうち、酸洗2、Zn置換2をスポットで行った。マスクは、所定の部分メッキしたい箇所のみ開口しているものを使用した。次に、前処理工程および活性化処理工程の完了した金属セラミック複合部材試料全体を、無電解メッキ液に浸漬した。活性化処理されなかった箇所はメッキがされないため、所定箇所のみが部分メッキされた。
使用処理液、濃度等については、図13にその内容を記載する。
実施例22の試料は、実施例21で得られた金属セラミック複合部材試料へ、さらに、メッキの密着性向上のため熱処理を施したものである。
熱処理条件は、金属セラミック複合部材試料を、通炉させて熱処理(雰囲気H2:20%、+N2:80%、温度380℃、時間10分間)しメッキの密着性向上を図った。
実施例23の試料は、活性化処理としてZnの2段置換法に代替してPd活性化法(脱脂→化研→Pd活性化)とした以外は、実施例21と同様の処理を行ったものである。使用処理液、濃度等については、図14にその内容を記載する。尚、Pd活性化処理時の熱処理条件は、大気雰囲気、温度150℃、時間15分間とした。
実施例24の試料は、実施例23で得られた金属セラミック複合部材試料へ、さらに、メッキの密着性向上のため熱処理を施したものである。
熱処理条件は、金属セラミック複合部材試料を、通炉させて熱処理(雰囲気H2:20%、+N2:80%、温度380℃、時間10分間)し、メッキの密着性向上を図った。
実施例25の試料は、金属セラミック複合部材試料は実施例1と同様のものを用い、前処理工程および活性化処理工程は、金属板の全面について行い、メッキ工程は、金属板の所定のスポット箇所に無電解メッキを行ったものである。使用処理液、濃度等については、実施例21と同様である。
実施例26の試料は、実施例25で得られた金属セラミック複合部材試料へ、さらに、メッキの密着性向上のため熱処理を施したものである。
熱処理条件は、金属セラミック複合部材試料を、通炉させて熱処理(雰囲気H2:20%、+N2:80%、温度380℃、時間10分間)し、メッキの密着性向上を図った。
実施例31〜36は、金属セラミック複合部材試料として、図8の符号11で示したようなフィン付きベースを用いたワークを試料とし、上述した実施例21〜実施例26の同条件の試験を行ったものである。
2 セラミック基板
3 金属板
4 金属セラミック複合部材
5 ベース一体型金属セラミック複合部材
10 メッキ予定箇所
11 フィン付きベース
11a フィン
20,20B マスキング部材
21,21B 開口
30,30B 処理槽
31 内部室
32 処理液の導入口
33 処理液の導出口
35 電極
38 電源
40 処理液循環装置
41 処理液循環槽
42 導入管(往管)
43 循環ポンプ
45 排出管(還管)
60 循環装置
61 循環槽
62 噴射管
63 噴射孔
110 メッキ液
120 処理液(活性化処理液)
130 エッチング液
200 マスキング部材
201 支持材
202 押圧体
203 バネ(押圧機構)
225 バネ受材
230 処理槽
231 下槽
235 隔壁
236 連通孔
237 上槽
241 槽壁
245 押圧カバー
246 押圧凸部
247 ボルト
248 押圧カバー
249 押圧凸部
M1 電解メッキ装置(湿式処理装置)
M2 前処理・活性化処理装置(湿式処理装置)
M3 エッチング装置(湿式処理装置)
Claims (9)
- セラミック基板の一方の面に金属板を接合してなる金属セラミック複合部材の前記金属板に活性化処理液を接触させ、次に、前記セラミック基板の一方の面を下向きにして水平に配置するとともに、マスキング用の開口部を有するマスキング部材を前記セラミック基板の前記一方の面側に密着させた状態で、当該密着後に前記開口部に対応する前記金属セラミック複合部材の所定の部分に、前記活性化処理液を接触させてから、当該所定の部分に、メッキ液を下側から接触させることによりメッキを施すことを特徴とする、金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。
- 前記所定の部分が、前記金属板上の限定された領域であることを特徴とする請求項1に記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。
- 請求項1または2に記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法であって、
前記金属セラミック複合部材へ、請求項1または2に記載のメッキ方法を施す前に、前記金属板の表面へ、前記メッキの密着性を向上させるための前処理をおこなうことを特徴とする金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法であって、
前記金属セラミック複合部材は、前記セラミック基板の一方の面に前記金属板が接合され、他方の面に放熱用部材が接合されたものであることを特徴とする金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。 - 前記金属板がアルミニウム、銅、アルミニウムの合金または銅の合金、よりなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。
- 前記メッキとして、Ni、Au、Cu、Ag、Pd、Snまたはこれらの合金から選ばれる1種類以上のメッキを行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。
- 前記メッキを、電解メッキおよび/または無電解メッキで行うことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。
- 請求項1〜7のいずれか記載のメッキ方法を実施する前に、前記金属板の不要部分を除去して、前記金属板を所望のパターンとする工程を有することを特徴とする金属セラミック複合部材に対するパターン製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか記載のメッキ方法を実施した後に、前記金属板の不要部分を除去して、前記金属板を所望のパターンとする工程を有することを特徴とする金属セラミック複合部材に対するパターン製造方法。
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