JP6538641B2 - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、電力変換機器（例えばインバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータなど）、半導体モジュール、半導体パッケージ、セラミックパッケージなどに用いることができる、配線基板及び配線基板の製造方法に関するものである。
従来より、例えば窒化アルミニウムからなるセラミック基板上に、銅（Ｃｕ）などからなる配線を形成する方法として、セラミック基板の表面に、タングステン（Ｗ）からなる高融点金属層と、ニッケル（Ｎｉ）やＣｕを主成分とする金属介在層と、Ｃｕを主体とする導体層を積層する方法が知られている（特許文献１参照）。
また、近年では、ＳｉＣやＧａＮといった次世代パワー半導体が開発されており、この次世代パワー半導体は、現在主流のＳｉ半導体に比べて、低抵抗であり、高温での動作可能といった特徴がある。
そのため、次世代パワー半導体を用いたインバータモジュールは、Ｓｉ半導体のものに比べ、より大電流で使用できるとともに、高温でも十分に動作することが期待されている。
ところで、この種の次世代パワー半導体を使用するには、例えばインバータなどを構成する部品も、大電流や高温動作に対応する必要がある。例えば次世代パワー半導体とともに用いられる配線基板も例外ではなく、従来より高信頼性が要求される。
具体的には、配線基板の電流経路に大電流が流れると、電流経路がジュール熱により一気に高温になり、配線基板全体も一気に高温になる。電流ＯＮ／ＯＦＦによる急激な温度変化の環境下でも、電流経路が断線することなく、電流を流し続ける状態を保つことができる技術が求められている。
そのため、例えば大電流への対応としては、アルミナ基板を用いる場合には、アルミナ基板の表裏面に電流経路の一部分として、厚み１００μｍ程度の十分な厚みのＣｕ配線を形成することが考えられる。
また、高温動作の信頼性を確保するためには、従来より温度領域が広い、例えば−４０〜＋２５０℃の広い温度範囲の温度サイクル試験１０００サイクル以上を満足する必要がある。なお、従来は、−４０〜＋１２５℃にて温度サイクル試験を行っている。
このため、従来より温度範囲が広い温度サイクル試験を満足するには、材料であるＣｕとアルミナとの熱膨張率差によって生ずる内部応力を、いかに緩和するかが重要であり、その応力緩和構造が必要になる。
なお、一般的には、アルミナ基板上にＣｕ配線を形成し、温度サイクルを繰り返してゆくと、Ｃｕ配線のエッジ部（即ち端の部分）に劣化が生じ、クラックが発生することがある。このクラックは、エッジ部からセラミック内部へ進展していくので、配線基板の耐久性（従って信頼性）が低下する。
また、これとは別に、Ｃｕ配線の形成を高温下でのＣｕ材料の接合で行う方法では、接合時の冷却過程で生じるＣｕとアルミナとの熱膨張率差に起因する残留応力が大きくなる。そのため、残留応力が大きいままで配線基板を用いると、Ｃｕ配線の浮きや剥離の原因になり、この点からも、配線基板の耐久性が低下する。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線基板の耐久性（従って信頼性）を高めることができる配線基板及び配線基板の製造方法を提供することにある。
（１）本発明の第１局面は、アルミナ基板の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層を含む配線層を備えた配線基板に関するものである。
この配線基板では、配線層は、アルミナ基板側より、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属を含むメタライズ層と、メタライズ層の表面を覆う厚み２〜６μｍのＮｉメッキ層と、Ｎｉメッキ層の一部を覆う前記Ｃｕメッキ層と、の順番で積層された構造を有する。更に、Ｃｕメッキ層は、積層方向から見た平面視で、Ｎｉメッキ層の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように形成されている。
この配線基板では、配線層は、アルミナ基板側より、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属を含むメタライズ層と、メタライズ層の表面を覆う厚み２〜６μｍのＮｉメッキ層と、Ｎｉメッキ層の一部を覆う前記Ｃｕメッキ層と、の順番で積層された構造を有する。更に、Ｃｕメッキ層は、積層方向から見た平面視で、Ｎｉメッキ層の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように形成されている。
このように、本第１局面では、アルミナ基板の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層を含む配線層を備えているので、大電流を流すことができる。
また、アルミナ基板の表面には、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属を含むメタライズ層が形成されている。そのため、メタライズ層はアルミナ基板に強固に接合されるとともに、メタライズ層の表面に形成されたＮｉメッキ層は、メタライズ層と強固に接合される。
また、アルミナ基板の表面には、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属を含むメタライズ層が形成されている。そのため、メタライズ層はアルミナ基板に強固に接合されるとともに、メタライズ層の表面に形成されたＮｉメッキ層は、メタライズ層と強固に接合される。
さらに、このＮｉメッキ層は、厚み２〜６μｍと適度な厚みであるので、応力を緩和する機能が高く、後述する実験例からも明らかなように、即ち従来より高温の領域が広い温度サイクル試験からも明らかなように、低温から高温に到るような温度変化の回数が多い状況、即ち応力の大きな変化の回数が多い状況であっても、アルミナ基板から配線層が剥離しにくいという効果がある。
その上に、Ｃｕメッキ層は、平面視で、Ｎｉメッキ層の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように形成されているので、後述する実験例からも明らかなように、低温から高温に到るような温度変化の回数が多い状況であっても、アルミナ基板からの配線層の浮きや剥離が生じにくいという効果がある。
このように、本第１局面の配線基板は、上述した構成を備えているので、大電流が流される状況で使用される場合でも、また、広い温度範囲にて何度も温度変化がある場合でも、アルミナ基板からの配線層の浮きや剥離が生じにくい。そのため、耐久性に富んでおり、信頼性が高いという顕著な効果を奏する。
（２）本発明の第２局面では、Ｃｕメッキ層の表面を覆うように、Ｃｕより耐酸化性に優れ及びハンダとの接合性に優れた材料からなる表面メッキ層が設けられている。
本第２局面では、Ｃｕメッキ層の表面を覆うように表面メッキ層が設けられているので、耐酸化性に優れているとともに、ハンダとの接合性に優れている。
本第２局面では、Ｃｕメッキ層の表面を覆うように表面メッキ層が設けられているので、耐酸化性に優れているとともに、ハンダとの接合性に優れている。
（３）本発明の第３局面は、アルミナ基板の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層を含む配線層を形成する配線基板の製造方法に関するものである。
この配線基板の製造方法は、アルミナグリーンシートの表面に、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属を含むメタライズ材料を配置し、同時焼成によって、アルミナ基板とメタライズ層とを形成する第１工程と、電解メッキによって、メタライズ層の表面を覆うように厚み２〜６μｍのＮｉメッキ層を形成する第２工程と、電解メッキによって、Ｎｉメッキ層の表面に前記Ｃｕメッキ層を形成する第３工程と、を有する。
この配線基板の製造方法は、アルミナグリーンシートの表面に、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属を含むメタライズ材料を配置し、同時焼成によって、アルミナ基板とメタライズ層とを形成する第１工程と、電解メッキによって、メタライズ層の表面を覆うように厚み２〜６μｍのＮｉメッキ層を形成する第２工程と、電解メッキによって、Ｎｉメッキ層の表面に前記Ｃｕメッキ層を形成する第３工程と、を有する。
そして、第３工程では、Ｃｕメッキ層を、積層方向から見た平面視で、Ｎｉメッキ層の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように形成する。
このように、本第１局面では、アルミナ基板の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層を含む配線層を形成するので、大電流を流すことができる配線層を容易に形成することができる。
このように、本第１局面では、アルミナ基板の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層を含む配線層を形成するので、大電流を流すことができる配線層を容易に形成することができる。
また、第１工程では、同時焼成によって、アルミナ基板の表面にメタライズ層を形成するので、アルミナ基板に強固に接合したメタライズ層を容易に形成することができる。
さらに、第２工程では、電解メッキによって、メタライズ層の表面を覆うように、Ｎｉメッキ層を容易に形成することができる。
さらに、第２工程では、電解メッキによって、メタライズ層の表面を覆うように、Ｎｉメッキ層を容易に形成することができる。
しかも、第３工程では、電解メッキによって、前記Ｃｕメッキ層を、平面視で、Ｎｉメッキ層の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように、容易に形成することができる。
従って、このような製造方法で製造された配線基板は、大電流が流される状況で使用される場合でも、また、広い温度範囲にて何度も温度変化がある場合でも、アルミナ基板からの配線層の浮きや剥離が生じにくく、よって、耐久性に富んでおり、信頼性が高いという顕著な効果を奏する。
（４）本発明の第４局面では、Ｃｕメッキ層の表面を覆うように、Ｃｕより耐酸化性に優れ及びハンダとの接合性に優れた材料を用いて、電解メッキ又は無電解メッキによって、表面メッキ層を形成する。
本第４局面では、電解メッキ又は無電解メッキによって、Ｃｕメッキ層の表面を覆うように表面メッキ層を形成する。従って、このようにして製造された配線基板は、耐酸化性に優れているとともに、ハンダとの接合性に優れている。
＜以下に、本発明の各構成について説明する＞
・アルミナ基板とは、アルミナを主成分とする基板（例えばアルミナが９０重量％以上含まれている焼結体）であり、アルミナ以外に、ガラス成分等を含有していてもよい。
・アルミナ基板とは、アルミナを主成分とする基板（例えばアルミナが９０重量％以上含まれている焼結体）であり、アルミナ以外に、ガラス成分等を含有していてもよい。
・表面メッキ層としては、例えば電解メッキによって形成されたＮｉ層／Ａｕ層や、無電解メッキによって形成されたＮｉ−Ｐ層／Ａｕ層が挙げられる。
次に、本発明の配線基板及び配線基板の製造方法の実施形態について説明する。
［１．実施形態］
ここでは、実施形態として、例えばインバータに用いられる配線基板を例に挙げる。
［１−１．インバータの構成］
まず、実施形態の配線基板が用いられるインバータの構成について、図１に基づいて説明する。
［１．実施形態］
ここでは、実施形態として、例えばインバータに用いられる配線基板を例に挙げる。
［１−１．インバータの構成］
まず、実施形態の配線基板が用いられるインバータの構成について、図１に基づいて説明する。
図１に示す様に、インバータ１は、放熱基板３と、放熱基板３一方（図１の上方）の表面（即ち上面）に接合層５ａを介して接合された金属ブロック７と、放熱基板３の一方の表面に接合層５ｂを介して接合された半導体９と、金属ブロック７及び半導体９に接合された配線基板１１と、放熱基板３の一方の表面に接合層５ｃ、５ｄを介して接合された電極端子１３、１５と、を備えている。
このうち、配線基板１１は、金属ブロック７の一方の表面に接合層５ｅを介して接合されるとともに、半導体９の一方の表面に例えばハンダからなるバンプ１７を介して接合されている。
この配線基板１１は、アルミナ基板２３の一方の表面及び他方（図１の下方）の表面（即ち表裏両面）に、配線層１９（１９ａ、１９ｂ）が形成されたものであり、表裏両面の配線層１９はビア２１によって電気的に接続されている。なお、配線基板１１の他方の表面の配線層１９ｂの一部がバンプ１７に接合されている。
［１−２．配線基板の構成］
次に、実施形態の配線基板１１の構成について、図２及び図３に基づいて説明する。
［１−２．配線基板の構成］
次に、実施形態の配線基板１１の構成について、図２及び図３に基づいて説明する。
ここでは、配線基板１１の一方の表面に、例えば図２の上下方向（即ち積層方向）から見た平面視（図３参照）で、正方形のパッド状の配線層１９を備えたものを例に挙げて説明する。
図２及び図３に示すように、配線基板１１は、アルミナ純度が例えば９０重量％以上のアルミナ基板２３を備えており、アルミナ基板２３の一方（図２の上方）の表面に、積層構造を有する配線層１９が形成されている。
詳しくは、図２に示すように、配線層１９の下層部分として、アルミナ基板２３の一方の表面に、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方を含むメタライズ層２５が形成されている。
また、メタライズ層２５の表面には、その表面全体を覆うように、厚さ２〜６μｍのＮｉメッキ層２７が形成されている。
また、メタライズ層２５の表面には、その表面全体を覆うように、厚さ２〜６μｍのＮｉメッキ層２７が形成されている。
更に、Ｎｉメッキ層２７の表面の一部には、厚さ６０〜１００μｍのＣｕメッキ層２９が形成されている。このＣｕメッキ層２９は、平面視で、図３に示すように、Ｎｉメッキ層２７の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように形成されている。即ち、Ｃｕメッキ層２９の外周は、Ｎｉメッキ層２７の中央側に引き下がるように形成されている。
なお、図３の灰色で示す部分が引き下がった領域（即ち引下領域ＨＲ）であり、その引き下がった寸法が引下量ΔＨである。
である。
である。
また、図２に示すように、Ｃｕメッキ層２９の表面全体と、Ｃｕメッキ層２９より外周側のＮｉメッキ層２７の露出部分とを覆うように、表面メッキ層３１が設けられている。なお、表面メッキ層３１としては、図示しないが、Ｎｉ層の上にＡｕ層を形成した構成や、Ｎｉ−Ｐ層の上にＡｕ層を形成したものが挙げられる。
［１−３．配線基板の製造方法］
次に、配線基板１１の製造方法について、図４に基づいて説明する。
［１−３．配線基板の製造方法］
次に、配線基板１１の製造方法について、図４に基づいて説明する。
(1)まず、周知のように、主成分であるアルミナと他のガラス成分等の固体成分とを含むセラミック材料にバインダに加えてスラリーを作製する。そして、図４（ａ）に示すように、そのスラリーを用いてアルミナグリーンシート４１を作製する。
(2)また、これとは別に、周知のように、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属の粉末に、樹脂や溶剤等を加えてメタライズペーストを作製する。
(3)次に、図４（ｂ）に示すように、アルミナグリーンシート４１の表面に、メタライズペーストを塗布してメタライズパターン４３を形成する。
(3)次に、図４（ｂ）に示すように、アルミナグリーンシート４１の表面に、メタライズペーストを塗布してメタライズパターン４３を形成する。
(4)次に、メタライズパターン４３を形成したアルミナグリーンシート４１を同時焼成して、図４（ｃ）に示すように、アルミナ基板２３上にメタライズ層２５を備えたベース基板４５を作製する。
(5)次に、図４（ｄ）に示すように、ベース基板４５のメタライズ層２５の表面全体を覆うように、電解メッキによって、厚み２〜６μｍのＮｉメッキ層２７を形成する。
(6)次に、図４（ｅ）に示すように、Ｎｉメッキ層２７の表面のうち、Ｎｉメッキ層２７の外周より引下量ΔＨだけ引き下がったＣｕメッキ層２９の形成箇所ＫＫ（即ち平面視で正方形の部分）以外を覆うように、基板全体の表面にフィルム状のマスク用部材４７を設ける。なお、マスク用部材４７には、Ｃｕメッキ層２９の形成箇所ＫＫに対応した平面視で正方形の開口４９が設けてある。
(6)次に、図４（ｅ）に示すように、Ｎｉメッキ層２７の表面のうち、Ｎｉメッキ層２７の外周より引下量ΔＨだけ引き下がったＣｕメッキ層２９の形成箇所ＫＫ（即ち平面視で正方形の部分）以外を覆うように、基板全体の表面にフィルム状のマスク用部材４７を設ける。なお、マスク用部材４７には、Ｃｕメッキ層２９の形成箇所ＫＫに対応した平面視で正方形の開口４９が設けてある。
このマスク部材４７として、ガラスマスク及び感光性フィルムを用いて形成した例について、後に説明する
(7)次に、図４（ｆ）に示すように、電解メッキによって、マスク用部材４７の開口４９の部分、つまり、Ｎｉメッキ層２７の表面の中央部分（即ちＣｕメッキ層２９の形成箇所ＫＫ）に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層２９を形成する。なお、ガラスマスク及び感光性フィルムを用いてマスク部材４７形成する方法は、後に記載する。
(7)次に、図４（ｆ）に示すように、電解メッキによって、マスク用部材４７の開口４９の部分、つまり、Ｎｉメッキ層２７の表面の中央部分（即ちＣｕメッキ層２９の形成箇所ＫＫ）に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層２９を形成する。なお、ガラスマスク及び感光性フィルムを用いてマスク部材４７形成する方法は、後に記載する。
(8)次に、図４（ｇ）に示すように、マスク用部材４７を除去する。これより、平面視で、Ｎｉメッキ層２７の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように、Ｃｕメッキ層２９が形成される。
(9)次に、図４（ｈ）に示すように、Ｎｉメッキ層２７の外周の露出部分を含めて、Ｃｕメッキ層２９の表面全体を覆うように、電解メッキによって、表面メッキ層３１を形成する。例えば電解メッキによって、Ｎｉ層を形成し、更に、Ｎｉ層の表面全体を覆うように、同様に電解メッキによって、Ａｕ層を形成する。
なお、これとは別に、例えば無電解メッキによって、表面メッキ層３１を形成してもよい。この場合は、例えば無電解メッキによって、Ｎｉ−Ｐ層を形成し、更に、Ｎｉ−Ｐ層の表面全体を覆うように、同様に無電解メッキによって、Ａｕ層を形成する。
このようにして、配線基板１１を製造することができる。
［１−４．効果］
次に、本実施形態の効果について説明する。
［１−４．効果］
次に、本実施形態の効果について説明する。
・本実施形態の配線基板１１は、アルミナ基板２３の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層を含む配線層１９を備えているので、大電流（例えば５０Ａ以上の電流）を流すことができる。
また、アルミナ基板２３の表面には、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属を含むメタライズ層２５が形成されている。そのため、メタライズ層２５はアルミナ基板２３に強固に接合されるとともに、メタライズ層２５の表面に形成されたＮｉメッキ層２７は、メタライズ層２５と強固に接合される。
さらに、このＮｉメッキ層２７は、厚み２〜６μｍと適度な厚みであるので、応力を緩和する機能が高い。そのため、後述する高温の範囲が広い温度サイクル試験からも明らかなように、低温から高温に到るような温度変化の回数が多い状況であっても、アルミナ基板２３から配線層１９が剥離しにくいという効果がある。
その上に、Ｃｕメッキ層２９は、平面視で、Ｎｉメッキ層２７の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように形成されているので、低温から高温に到るような温度変化の回数が多い状況であっても、アルミナ基板２３からの配線層１９の浮きや剥離が生じにくいという効果がある。
このように、本実施形態の配線基板１１は、上述した構成を備えているので、大電流が流される状況で使用される場合でも、また、広い温度範囲にて何度も温度変化がある場合でも、アルミナ基板２３からの配線層１９の浮きや剥離が生じにくく、よって、耐久性に富んでおり、信頼性が高いという顕著な効果を奏する。
・また、本実施形態では、Ｃｕメッキ層２９の表面を覆うように表面メッキ層３１が設けられているので、耐酸化性に優れているとともに、ハンダ等の接合性に優れている。
・本実施形態の配線基板１１の製造方法では、アルミナ基板２３の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層２９を含む配線層１９を形成するので、大電流を流すことができる配線層１９を容易に形成することができる。
・本実施形態の配線基板１１の製造方法では、アルミナ基板２３の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層２９を含む配線層１９を形成するので、大電流を流すことができる配線層１９を容易に形成することができる。
また、同時焼成によって、アルミナ基板２３の表面にメタライズ層２５を形成するので、アルミナ基板２３に強固に接合したメタライズ層２５を容易に形成することができる。
さらに、電解メッキによって、メタライズ層２５の表面を覆うように、Ｎｉメッキ層２７を容易に形成することができる。
さらに、電解メッキによって、メタライズ層２５の表面を覆うように、Ｎｉメッキ層２７を容易に形成することができる。
しかも、電解メッキによって、前記Ｃｕメッキ層２９を、平面視で、Ｎｉメッキ層２７の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように、容易に形成することができる。
従って、このような製造方法で製造された配線基板１１は、上述したように、大電流が流される状況で使用される場合でも、また、広い温度範囲にて何度も温度変化がある場合でも、アルミナ基板２３から配線層１９の浮きや剥離が生じにくく、よって、耐久性に富んでおり、信頼性が高いという顕著な効果を奏する。
［２．実験例］
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例として、本発明の範囲内の実施例の試料No.２、３、５〜９、１２と、本発明の範囲外の比較例の試料No.１、４、１０、１１とについて説明する。但し、試料No.８、９のうちＮｉメッキ層の厚みが０．７５μｍのものは比較例である。
［２．実験例］
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例として、本発明の範囲内の実施例の試料No.２、３、５〜９、１２と、本発明の範囲外の比較例の試料No.１、４、１０、１１とについて説明する。但し、試料No.８、９のうちＮｉメッキ層の厚みが０．７５μｍのものは比較例である。
＜試料の作製＞
ここでは、試料の作製方法について具体的に説明する。
(1)まず、アルミナ（９０重量％）と他のガラス成分等（１０重量％）とを含む材料にバインダに加えてスラリーを作製し、そのスラリーを用いてアルミナグリーンシートを作製した。
ここでは、試料の作製方法について具体的に説明する。
(1)まず、アルミナ（９０重量％）と他のガラス成分等（１０重量％）とを含む材料にバインダに加えてスラリーを作製し、そのスラリーを用いてアルミナグリーンシートを作製した。
(2)また、これとは別に、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属（例えばＷ）に、樹脂や溶剤等を加えてメタライズペーストを作製した。
(3)次に、アルミナグリーンシートの表面に、メタライズペーストを塗布してメタライズパターンを形成した。
(3)次に、アルミナグリーンシートの表面に、メタライズペーストを塗布してメタライズパターンを形成した。
(4)次に、メタライズパターンを形成したアルミナグリーンシートを同時焼成して、アルミナ基板上に例えば厚み１０μｍ以上のメタライズ層を形成した。なお、同時焼成の条件は、焼成温度１４００〜１６００℃、焼成時間２４ｈである。
(5)次に、メタライズ層の表面全体を覆うように、電解メッキによって、下記表１〜表３に示す厚み（即ちＮｉメッキ厚）のＮｉメッキ層を形成した。
なお、電解メッキの条件は、温度：２０〜３０℃、メッキ液：硫酸銅メッキ液、電流密度：５Ａ／ｄｍ２、メッキ時間：２．５ｈである。
なお、電解メッキの条件は、温度：２０〜３０℃、メッキ液：硫酸銅メッキ液、電流密度：５Ａ／ｄｍ２、メッキ時間：２．５ｈである。
(6)次に、ベース基板の表面全体に感光性フィルム（例えば、日立化成製 フォテック）を貼り、その上にガラスマスクを載置した。このガラスマスクは、Ｃｕメッキ層を形成する部分が、光を透過しない正方形状のマスク領域となっており、その周囲は光が透過するように透明となっている。つまり、下記表１、表２、表４の引下量ΔＨとなるように、正方形のマスク領域が設けられている。
(7)次に、ガラスマスクに光を照射して、マスク領域以外の感光性フィルムを露光する。そして、ガラスマスクを取り除いた後に、感光性フィルムを現像して、マスク領域に対応した開口を形成する。これによって、前記マスク部材が得られる。
(8)次に、基板表面を、開口を有する感光性フィルム（即ちマスク部材）で覆った状態で、Ｎｉメッキ層の表面に対して、硫酸銅メッキ液を用いて、温度２０〜３０℃にて電解メッキを行った。これによって、Ｎｉメッキ層の表面の中央部分に、Ｃｕメッキ層が形成される。
(9)次に、Ｃｕメッキ層の表面を研磨して、厚みバラツキを修正し、その後、感光性フィルムを除去した。
(10)次に、Ｃｕメッキ層及びＮｉメッキ層の露出した外周部分を覆うように、電解メッキによって例えば厚み５μｍの表面メッキ層を形成した。具体的には、周知の電解メッキによってＮｉ層を形成し、更に、周知の電解メッキによってＡｕメッキ層を形成した。
(10)次に、Ｃｕメッキ層及びＮｉメッキ層の露出した外周部分を覆うように、電解メッキによって例えば厚み５μｍの表面メッキ層を形成した。具体的には、周知の電解メッキによってＮｉ層を形成し、更に、周知の電解メッキによってＡｕメッキ層を形成した。
このようにして、アルミナ基板の表面に配線層を形成した各試料の配線基板を作製した。なお、上述した実験例以外の構成は、前記実施形態と同様である。
具体的には、下記表１に示すように、Ｎｉメッキ厚を２μｍとし、引下量として、０μｍ、５０μｍ、１００μｍとしたNo.１〜３の試料を作製した。なお、ここでは、Ｃｕメッキ層の厚みは１００μｍとした。
具体的には、下記表１に示すように、Ｎｉメッキ厚を２μｍとし、引下量として、０μｍ、５０μｍ、１００μｍとしたNo.１〜３の試料を作製した。なお、ここでは、Ｃｕメッキ層の厚みは１００μｍとした。
また、下記表２に示すように、引下量を１００μｍとし、Ｎｉメッキ層の厚み（Ｎｉメッキ厚）として、０．７５μｍ、２μｍ、４μｍ、６μｍとしたNo.４〜７の試料を作製した。なお、ここでは、Ｃｕメッキ層の厚みは１００μｍとした。
更に、下記表３に示すように、Ｃｕメッキ層の厚み（Ｃｕメッキ厚）を、６０μｍ、１００μｍ、１４０μｍとし、Ｎｉメッキ厚を、０．７５μｍ、２μｍ、４μｍ、６μｍとしたNo.８〜１０の試料を作製した。なお、ここでは、温度サイクル数は１５００サイクルとし、引下量は１００μｍとした。
また、下記表４に示すように、メタライズ層とＣｕメッキ層との間の構造として、スパッタによってＴｉ層とＣｕ層とを設けた試料No.１１と、Ｎｉメッキ層を設けたNo.１２の試料を作製した。なお、ここでは、温度サイクル数は１０００以上（例えば１５００サイクル）としＮｉメッキ層の厚みを２μｍとし、Ｃｕメッキ層の厚みを１００μｍとした。
＜評価＞
評価には、冷熱衝撃装置（ＥＳＰＥＣ社製 Ｍｏｄｅｌ：ＴＳＡシリーズ）を用いた。具体的には、温度領域を−４０℃〜＋２５０℃として、１サイクル１８分で温度サイクルテストを行った。そして、各表のおける各サイクルにて各試料を取り出して、拡大鏡（倍率２０倍）にて、配線層とアルミナ基板との間に、浮きや剥離の発生の有無を調べた。その結果を、下記表１〜表４に記す。
評価には、冷熱衝撃装置（ＥＳＰＥＣ社製 Ｍｏｄｅｌ：ＴＳＡシリーズ）を用いた。具体的には、温度領域を−４０℃〜＋２５０℃として、１サイクル１８分で温度サイクルテストを行った。そして、各表のおける各サイクルにて各試料を取り出して、拡大鏡（倍率２０倍）にて、配線層とアルミナ基板との間に、浮きや剥離の発生の有無を調べた。その結果を、下記表１〜表４に記す。
なお、表１〜表３において、「無し」は、配線層とアルミナ基板との間に浮きや剥離の発生が無いことを示し、「有り」は、配線層とアルミナ基板との間に浮きや剥離の発生があることを示す。
この表１から明らかなように、引下量が５０μｍ以上あれば、温度サイクル数が１５００サイクルまで、配線層とアルミナ基板との間に剥離が発生しないので、好適である。
この表２から明らかなように、Ｎｉメッキ厚が２μｍ以上あれば、温度サイクル数が少なくとも１５００サイクルまで、配線層とアルミナ基板との間に剥離が発生しないので、好適である。
この表３から明らかなように、Ｃｕメッキ厚が６０〜１００μｍで、Ｎｉメッキ厚が２〜６μｍであれば、温度サイクル数が１５００サイクルでも、配線層とアルミナ基板との間に剥離が発生しないので、好適である。
この表４から明らかなように、メタライズ層とＣｕメッキ層との間に上述したＮｉメッ層が設けてある場合には、温度サイクル数が１０００サイクルまで、パッド剥離が発生しないので、好適である。
［３．その他の実施形態］
尚、本発明は前記実施形態や実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
［３．その他の実施形態］
尚、本発明は前記実施形態や実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）本発明は、インバータ以外に、他の電力変換機器（例えばＤＣ−ＤＣコンバータなど）、半導体モジュール、半導体パッケージ、セラミックパッケージなどに用いることができる。
（２）配線基板の配線層としては、セラミック基板の一方の表面（即ち表又は裏側の主面）や、両方の表面（即ち両方の主面）に形成されたものが挙げられる。
（３）表面メッキ層としては、前記実施形態や実施例以外に、周知の各種の表面メッキ層が挙げられる。
（３）表面メッキ層としては、前記実施形態や実施例以外に、周知の各種の表面メッキ層が挙げられる。
（４）なお、実施形態の構成を適宜組み合わせることができる。
１…インバータ
１１…配線基板
１９…配線層
２３…アルミナ基板
２５…メタライズ層
２７…Ｎｉメッキ層
２９…Ｃｕメッキ層
３１…表面メッキ層
１１…配線基板
１９…配線層
２３…アルミナ基板
２５…メタライズ層
２７…Ｎｉメッキ層
２９…Ｃｕメッキ層
３１…表面メッキ層
Claims (4)
- アルミナ基板の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層を含む配線層を備えた配線基板であって、
前記配線層は、前記アルミナ基板側より、
Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属を含むメタライズ層と、
前記メタライズ層の表面を覆う厚み２〜６μｍのＮｉメッキ層と、
前記Ｎｉメッキ層の一部を覆う前記Ｃｕメッキ層と、
の順番で積層された構造を有するとともに、
前記Ｃｕメッキ層は、前記積層方向から見た平面視で、前記Ｎｉメッキ層の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように形成されていることを特徴とする配線基板。 - 前記Ｃｕメッキ層の表面を覆うように、Ｃｕより耐酸化性に優れ及びハンダとの接合性に優れた材料からなる表面メッキ層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
- アルミナ基板の表面に、厚み６０〜１００μｍのＣｕメッキ層を含む配線層を形成する配線基板の製造方法であって、
前記アルミナグリーンシートの表面に、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方の金属を含むメタライズ材料を配置し、同時焼成によって、アルミナ基板とメタライズ層とを形成する第１工程と、
電解メッキによって、前記メタライズ層の表面を覆うように厚み２〜６μｍのＮｉメッキ層を形成する第２工程と、
電解メッキによって、Ｎｉメッキ層の表面に前記Ｃｕメッキ層を形成する第３工程と、
を有するとともに、
前記第３工程では、前記Ｃｕメッキ層を、前記積層方向から見た平面視で、Ｎｉメッキ層の外周から全周にわたって５０μｍ以上内周側を覆うように形成することを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記Ｃｕメッキ層の表面を覆うように、Ｃｕより耐酸化性に優れ及びハンダとの接合性に優れた材料を用いて、電解メッキ又は無電解メッキによって、表面メッキ層を形成することを特徴とする請求項３に記載の配線基板の製造方法。
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