JPH02240995A - 電子部品実装用セラミックス基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体素子などの実装用基板として好適した
電子部品実装用セラミックス基板に関する。

（従来の技術） 近年、パワーＩＣ，高周波トランジスタなど大電流を必
要とする半導体素子の発展に伴い、半導体素子からの放
熱量が増大する傾向にあり、これによって使用する実装
基板には、熱伝導率が高く放熱性に優れるという特性が
要求されている。

このような実装基板に対する要求特性に対して、ＡβＮ
焼結体からなるセラミックス基板が注目されている。こ
のＩＮ焼結体は熱伝導率がＡβ２０３焼結体の約５倍以
上と高く放熱性に優れ、加えてＳｌチップに近似した低
熱膨張率を有するなどの優れた特性を有しているためで
あるー。

上記ＡｉＮセラミックス基板を半導体素子用実装基板と
して使用する場合には、たとえばＡβＮセラミックス基
板表面に金属成分として、主としてＭＯやＶなどの高融
点金属を用い、各種添加物を加えた混合粉末をペースト
化したものを印刷法によって所望の回路パターン形状に
塗布し、これを焼成することによって導電性メタライズ
層を形成し、この導電性メタライズ層上にＮｉメッキ層
およびＡｕメッキ層を順に形成して回路基板を作製して
用いている。上記メッキ層におけるＮｉメッキは、製造
コストの点から一般に無電界Ｎｉ−Ｐメッキが用いられ
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような方法で作製したＡｉＮセ
ラミック基板を半導体素子などのヒートシンクとして用
いた場合、Ａｕメッキ層上に半導体素子をＡｕ−Ｇｅ系
半田や＾ｕ−８１系半田などによって３５０℃〜４３０
℃程度の温度で接合塔載する際に、Ｎｉメッキ層とＡｕ
メッキ層との接合強度が劣化しやすいという傾向があっ
た。

このため、半導体素子塔載時にＮｌメッキ層とＡｕメッ
キ層間が剥離したり、また剥離しないまでもワイヤーボ
ンディング時に半導体素子が浮きあがるなどの不良が発
生し、製造歩留が低下するという問題があった。

本発明は、このような従来技術の課題に対処するために
なされたもので、＾ｕ−（ｉｅ系半田やＡｕ−９１系半
田を用いて半導体素子などを塔載する際に、Ｎｌメッキ
層とＡｕメッキ層間の接合強度が低下することを防止し
た電子部品実装用セラミックス基板を提供することを目
的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明の電子部品実装用セラミックス基板は、
所望とする回路形状の導電性メタライズ層を有するセラ
ミックス基板と、前記導電性メタライズ層上に形成され
た電気Ｎｌメッキおよび無電解Ｎｉ−Ｂメッキの少な（
とも一方からなるＮｉメッキ層と、このＮｉメッキ層上
に形成されたＡｕメッキ層とを有することを特徴として
いる。

本発明におけるＮｉメッキ層は、電気層メッキおよび無
電解旧−Ｂメッキの少なくとも一方からなるものであり
、具体的には以下の形態が例示される。

■　電気Ｎｌメッキ層単独。

■　無電解Ｎｉ−Ｂメッキ層単独。

■　電気層メッキ層と無電解Ｎｉ−Ｂメッキ層との積層
体。

上記各形態のうち、特に製造コストの低い無電解Ｎｉ−
Ｂメッキ層を導電性メタライズ層上にＮｌメッキ層とし
て機能上必要な層厚分形成し、その上にＡｕメッキ層に
対して接合強度に優れた電気Ｎｉメッキ層を必要最小限
形成する形態が好ましい。Ｎｉメッキ層の必要な層厚は
、たとえば３μ膳〜５μｍ程度であり、このうちの３０
％？５１度を無電解Ｎｉ（１メッキ層とすることが好ま
しい。

またＡｕメッキ層としては、電気Ａｕメッキおよび無電
解＾Ｕメッキのいずれを用いても、本発明においては同
等な効果が得られる。

本発明に用いるセラミックス基板としては、Ｌｅ２０３
焼結体のような酸化物系セラミックス焼結体からなるも
のや、Ａｌ２Ｎ焼結体、ＳｉＣ焼結体などの非酸化物系
セラミックス焼結体からなるものなど、各種のセラミッ
クス基板の使用が可能である。また、このセラミックス
基板上に形成する導電性メタライズ層としても、Ｎｏや
Ｖなどの高融点金属に使用したセラミックス基板に応じ
て、たとえばＭｎやＴＩＮなどを添加した公知のメタラ
イズ用組成物を使用したメタライズ法を用いることが可
能である。

′（作　用） 導電性メタライズ層上に形成するＮｌメッキ層として無
電解Ｎｉ−Ｐメッキを適用すると、この無電解Ｎｉ−Ｐ
メッキ単独、あるいはこれと電気Ｎｉメッキや無電解Ｎ
ｉ−Ｂメッキとを併用した場合のいずれにおいても、Ａ
ｕ−Ｇｅ系半田やＡｕ−８１系半田を用いて半導体素子
などの電子部品を接合塔載する際に、Ｎｉメッキ層とＡ
ｕメッキ層との界面の強度が低下する。これは、Ａｕ−
Ｇｅ系半田やＡｕ−８１系半田の加熱温度である４００
℃近い温度域において、無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層の結晶
状態が変化し、Ａｕメッキ層との接合状態が変化するた
めと考えられる。

これに対して、本発明において用いる電気層メッキおよ
び無電解Ｎｉ−Ｂメッキ共に、４００℃程度の温度域に
おいては結晶状態の変化が発生せず、Ａｕメッキ層との
良好な接合状態を維持することが可能となる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。

実施Ｎｉ まず、ＡＪ２Ｎを主成分（９７ｆｆＩ　１１％、他に焼
結助剤としてＹ２Ｏ３を３重量％含む。）とするセラミ
ックス基板（熱伝導率：　　２００Ｖ／−・Ｋ）表面に
、金属成分としてＶ粉末と窒化物との混合粉末に有ｍ系
バインダを加えてペースト化したものを所望の回路形状
に印刷技法を用いて塗布し、窒素雰囲気中において１７
００℃で焼成して導電性メタライズ層を形成した。

次に、この導電性メタライズ層上に無電解Ａｕメッキと
電気Ｎｉメッキを順に施し、Ｎｉメッキ層を形成した。

なお、層厚は無電解Ｎｉ−Ｂメッキによって１μ層、電
気Ｎｌメッキによって５μｍとした。

次いで、このＮｉメッキ層上に無電解Ａｕメッキを層厚
が０．５〜ｌμｌ程度となるように施し、実装用ＡｉＮ
セラミックス基板を作製した。

このようにして作製した４個の実装用ＡβＮセラミック
ス基板に対して、半田濡れ性（Ａｕ−８ｌ半田）　、Ａ
ｕメッキ上に４００℃の温度で＾ｕ−９１半田をつけＡ
ｕ−８１半田上に粘着テープを付着させてはがれの有無
を確認する剥離試験および接合強度の測定を行った。そ
の結果、Ａｕ−３ｉ半田に対していずれも良好な濡れ性
を示し、粘着テープによる剥離試験においてもはがれは
発生しなかった。また、接合強度は平均で１１．４ｋｇ
と良好な値を示した。

なお、接合強度はセラミックス基板を２．５ＩＩｓｘ２
．５■の形状に切断後、Ａｕメッキ層上に４００℃の温
度で＾ｕ−８Ｉ半田によってＣｕ線を接合し、このビン
に対して垂直方向に引張り力を加え、ピンが取れた際の
力によって評価した。

実施例２〜３、比較例１〜２ 実施例１における導電性メタライズ層を形成した＾オに
セラミックス基板上に、第１表に示す柾類および厚さの
Ｎｉメッキ層を形成する以外は、実施例１と同一条件で
実装用セラミックス回路基板をそれぞれ作製した。

また、本発明との比較のために無電解ＮＩ−Ｐメッキを
用い、実施例１における導電性メタライズ層を形成した
ＡｉＮセラミックス基板上に、第１表に示す種類および
厚さのＮｌメッキ層を形成し、同様に実装用セラミック
ス基板を作製した。

これら各実施例および比較例の実装用セラミックス基板
についても、実施例１と同様にそれぞれ４個づつ半田濡
れ性、粘着テープによる剥離試験および接合強度の測定
を行った。それらの結果を第２表に示す。

（以下余白） 第１表 第 裏 第２表の結果からも明らかなように、Ｎｉメッキ層とし
て無電解Ｎｉ−Ｐメッキを使用した比較例の実装用セラ
ミックス基板は、粘着テープによって容品にはがれてし
まい、接合強度も弱く実用的な実装基板は得られなかっ
た。これに対して、Ｎｌメッキ層として電気Ｎｉメッキ
および無電解旧−Ｂメッキの少なくともいずれかを用い
た本発明の実施例の実装用セラミックス基板は、＾ｕ−
８ｌ半田による手甲づけの後にもＮｉメッキ層とＡｕメ
ッキ層との接合強度が充分に大きく、実用的なものであ
った。

なお、比較例２の実装用セラミックス基板に対して５ｎ
−Ｐｂ半田を用い２００℃にてＣｕ線を接合し、同様に
接合強度を測定したところ、１７．０ｋｇ、　１８．２
ｋｇ、　ＩＯ，７ｋｇ％１８．２ｋｇと良好な値を示し
た。このことからも、Ａｕ−８１半田などの比較的加熱
温度の高い半田によって、無電解旧−Ｐメッキ層の劣化
が生じることがわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の電子部品実装用セラミック
ス基板は、Ａｕ−３ｌ半田や＾ｕ−Ｇｅ半田などによっ
て半導体素子などを塔載した後にも、Ｎｌメッキ層とＡ
ｕメッキ層との接合強度は低下しない。

したがって、各種電子部品モジュールとして信頼性の高
いものを提供することが可能となる。

出願人　　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所望とする回路形状の導電性メタライズ層を有す
   るセラミックス基板と、前記導電性メタライズ層上に形
   成された電気Ｎｉメッキおよび無電解Ｎｉ−Ｂメッキの
   少なくとも一方からなるＮｉメッキ層と、このＮｉメッ
   キ層上に形成されたＡｕメッキ層とを有することを特徴
   とする電子部品実装用セラミックス基板。