JPH03124091A - 厚膜印刷基板の製造方法 - 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、アルミナセラミック基板からなる厚膜印刷基
板の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、アルミナセラミック基板に銅メッキ層により導電
部を形成したメッキ基板が知られている。

このようなメッキ基板の銅メッキ層による導電部に金の
ワイヤボンディングを直接施すことは、銅箔の酸化を生
じ、ワイヤボンディング特性が低下する。そして銅箔酸
化を防止するためには銅メッキ層の導電部にニッケルメ
ッキ層を介して金メッキ層を施し、この金メッキ層に金
のワイヤボンディングをすることが考えられる。

そしてアルミナセラミック基板に形成した銅メッキ層に
よる導電部にニッケルメッキ、金メッキによるニッケル
ー金メッキ層の電極部分を形成する場合、銅メッキ層は
表面が酸化され易いため、メッキの前処理として脱脂、
ソフトエツチング処理が通常行われていた。

この脱脂処理は クエン酸十界面活性剤溶液 液温；２０〜７ｏ〔℃〕 浸漬時間；５〜３ｏｏＣ８ｅｃ〕 の条件で行い、次にソフトエツチング処理は、過硫酸ア
ンモニウム（（ＮＨ４）　ｓ　２０８）濃度；　５０〜
１００　Ｃｇ／ｌ　］ 液温：２０〜５ｏ〔℃〕 浸漬時間：　５〜３００　（ｓｅｅ　）の条件で行われ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の銅メッキによる導電部の形成は、
通常の表面粗さを有する平坦なアルミナセラミック基板
に投錨効果を持たせることを目的として、この基板表面
をメッキの前に故意にエツチングして、この基板表面に
小さな穴のような凹部を多数形成させることが行なわれ
てきている。

しかも、この銅メッキ法での処理温度はせいぜい５０℃
程度のため、銅とアルミナとが化学反応することもない
。従って、銅メッキ法におけるアルミナセラミック基板
と銅メッキ層との間の密着力（または結合力）は、上記
の投錨効果に基づく機械的な結合であるため、その強さ
に関しては、あまり期待できる状態ではなく実用上の問
題が残されていた。

また、導電部としての銅メッキ層にニッケルー金メッキ
の前処理として行なわれるソフトエツチング処理に用い
られる過硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２Ｓ２０．ｌ）
は銅と基板のアルミナとを化学結合させた場合のＣｕＡ
Ｊ　２０４よりなるスピネル結合を破壊する作用がある
。

本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもので、アルミ
ナセラミック基板本体と導電部とを機械的結合によらず
スピネル型化学結合 ＣｕＡＡ’　、　０４によって強固に結合させ、アルミ
ナセラミック基板本体上に形成された銅厚膜よりなる導
電部にニッケルメッキ、金メッキを引続いて行い、スピ
ネル型化学結合が破壊されないニッケルー金メッキ層の
電極部を形成することにより銅厚膜の導電部を主配線に
したアルミナセラミック基板であるにもかかわらず、金
ワイヤボンディングが可能な厚膜印刷基板の製造方法を
提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 請求項１に記載の発明の厚膜印刷基板の製造方法は、ア
ルミナセラミック基板本体の表面に銅ペーストからなる
導電材料を印刷し、この導電材料を印刷した前記基板本
体を焼成してこの導電材料にて銅厚膜の導電部を形成す
る工程と、前記基板本体に形成された導電部の電極部分
以外の表面を保護膜で被覆し、この導電部の電極部分に
無電解ニッケルメッキ法によりニッケルメッキ層を形成
し、このニッケルメッキ層の表面に無電解金メッキ法に
より金メッキ層を形成する工程を含むものである。

さらに請求項２に記載の発明の厚膜印刷基板の製造方法
は、請求項１に記載の厚膜印刷基板の製造方法において
アルミナセラミック基板本体を導電材料の印刷前に予め
熱処理する工程を含むものである。

（作用） 請求項１に記載の発明の厚膜印刷基板の製造方法は、ア
ルミナセラミック基板本体に銅ペーストからなる導電材
料を印刷して焼成した銅厚膜による導電部の電極部分に
エツチング処理を施すことなくニッケル無電解メッキ法
、全無電解メッキ法によりニッケルー金メッキ層を形成
するためエツチング処理に用いられる過硫酸アンモニウ
ム（（ＮＨ４）２３２０８）による基板本体と銅厚膜と
のＣｕＡｊ！　２０４のスピネル型結合の破壊による銅
電極の剥離がない。

さらに、請求項２に記載の発明の厚膜印刷基板の製造方
法は、アルミナセラミック基板本体を熱処理した後導電
材料を印刷、焼成することによりアルミナセラミック基
板本体の不純物が除去されて基板本体と銅厚膜とのスピ
ネル結合が一層強固になる。

（実施例） 本発明の厚膜印刷基板の一実施例の構成を図面第１図に
ついて説明する。

１はアルミナセラミック基板本体で、この基板本体１の
表面に銅ペーストからなる導電材料を印刷、焼成により
銅厚膜の導電部２を形成し、この導電部２の電極部分７
にニッケルメッキ層３を形成するとともにこのニッケル
メッキ層３の表面に金メッキ層４を形成する。

なお、前記導電部２の電極部分７以外の表面には保護膜
５を形成する。

本発明の厚膜印刷基板の製造方法の一実施例を図面第２
図乃至第１２図によって説明する。

（１）第２図、第３図に示すアルミナセラミック基板本
体１を空気中で８５０℃で熱処理し基板表面の不純物を
除去しクリーニングを行う。

（２）次に第４図、第５図に示すように基板本体１表面
に銅ペーストよりなる導電材料をスクリーン印刷によっ
て印刷する。この導電材料の組成は例えば、次のとおり
である。

金属；　Ｃｏ、　Ｃｕ２Ｏ ビヒクル：エチルセルロース系樹脂 ガラス；　ＰｂＯＢ２０３　　Ｓ　ｉｏ２系導主導電材
料刷した基板本体１をＮ２雰囲気中で９５０℃〜１００
０℃好ましくは９８０℃で焼成する。この焼成により基
板本体１のアルミナと導電材料の銅とがＣｌｌＡｌ２Ｏ
４よりなるスピネル型結合により銅厚膜の導電部２が基
板本体１に結合される。

（３）次に第６図、第７図に示すように基板本体１の導
電部２．２間にペースト状の抵抗材料を印刷する。抵抗
材料の組成は抵抗値によって次の２種類がある。

抵抗材料を印刷後Ｎ２雰囲気中で９５０℃〜１０００℃
で焼成し、抵抗皮膜６を形成する。

（４）次に第８図、第９図に示すように、抵抗皮膜６部
分と導電部２のメッキをしない部分とを、電極部分７を
残して保護膜５で被覆する。保護膜５とはメッキレジス
トであり、その材料、硬化条件は、次のとおりである。

主材；エポキシアクリレート、 硬化条件；（１）ＵＶ硬化タイプ （２Ｈ３０℃ｌＯ分〜２０分熱硬化タイプ（５）次に酸
活性化を行う。酸活性化は、塩酸（ＨＣｊｌ）または硫
酸（１１２５０４）或いは両者の混合液で濃度１０〜５
００〔ｃｃ／ｌ〕、液温２０〜５０〔℃〕の水溶液に５
〜１００Ｃｓｅｃ）浸漬することによって行われる。

（６）次にパラジウム活性化処理を次の条件で行つ。

ＰｄＣ１２またはｌ’ｄｃ１２ＳｎＣ１２を含有する触
媒附与剤で、濃度ＰｄＣｌ２；　０．０１〜＋０．ＯＣ
ｇ／　ｌ　）　　　５ｎＣ１２・２Ｈ２０；　０．１〜
ＩＯ０，０〔ｇ／ｌ〕、液温；２０〜５０（℃）の水溶
液に、５〜１００　Ｃ５ｅｃ　：ｌ浸漬し、その後ＨＣ
１またはＨ２ＳＯ４或いは両者の混合液中にＨＢＦ４及
びキレート剤を含有する触媒金属安定固着剤で、液温１
０〜３０℃の水溶液に５〜１００１：ｓｅｃ　〕浸漬す
ると第１０図に示すように電極部分７の表面にパラジウ
ム活性化処理部８が形成される。

（７）次に無電解ニッケルメッキ処理を次の条件で行な
う。

ａ、メッキ方法；無電解ニッケルメッキ法（還元形メッ
キ法） Ｎｉ−Ｐ析出 す、金属塩；硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４・６＋１２０　
）Ｃ１還元剤；次亜リン酸ナトリウム （Ｎａｌ（２ＰＯ２Ｈ２Ｏ） ｄ、液温；５０〜１００〔℃〕 ｅ、浸漬時間：１（ｓｅｃ〕以上 この無電解ニッケルメッキ法によって電極部分７の表面
に第１１図に示すように厚さ２〜６［μｍ］のニッケル
メッキ層３が形成される。

（８）次に前記（５）工程と同じ条件でニッケルメッキ
層３の表面に酸活性化を施す。

（９）次に無電解金メッキ処理を次の条件で行なう。

ａ、メッキ方法；無電解金メッキ法（置換形メッキ法お
よび還元形メッキ法） ＾Ｕ析出 す、金属塩；シアン化第−金力ｊｌｌラム　ＫＡｕ（Ｃ
Ｎ）２〕塩化金酸Ｃ１１＾ｕｃｌ　４　４Ｈ２０］Ｃ９
液温；５０〜１００（’Ｃ） ｄ、浸漬時間；　６０　（ｓｅｅ　：］　以上この無電
解金メッキ法によってニッケルメッキ層３の表面に第１
２図に示すような厚さ０．０１（μｆｆｌ］以上の金メ
ッキ層４が形成される。

（１０）　　次に後処理としての純水洗、メタノール置
換、乾燥の工程を経て導電部２の表面の電極部分７の位
置に金メッキ層４が施された厚膜印刷基板が得られる。

上記実施例の方法で空気中で８５０℃で熱処理したアル
ミナセラミック基板本体上の銅厚膜による導電部にニッ
ケルー金メッキ層を施した厚膜印刷基板と、アルミナセ
ラミック基板本体の銅厚膜導電部にメッキ前処理（脱脂
、ソフトエツチング処理）をした後ニッケルー金メッキ
を施した厚膜印刷基板との夫々の導電部とアルミナセラ
ミック基板本体の密着強度を試験した結果を第１３図に
示す。

試験方法；空気中で８５０℃で熱処理したアルミナセラ
ミック基板本体に本発明の実施例の方法により２　ａｍ
　Ｘ　２　ｎｕｎの銅厚膜の導電部を形成し、この導電
部にニッケルー金メッキを施した試料（１）を形成する
。

熱処理しないアルミナセラミック基板本体に銅ペースト
の印刷により２薗Ｘ　２　ｍｍの銅厚膜導電部を形成し
脱脂、ソフトエツチング処理した後ニッケルー金メッキ
を施して試料（２）を形成する。

次に試料（１）　（２）上に夫々０．６胴φの軟銅線を
軸方向を水平に横たえ、軟銅線の一端を夫々金メッキさ
れた電極上にはんだ付けして固定し、他端をリング状に
して引張試験機の引張鉤にリングをかけ、基板本体を固
定して垂直方向に軟銅線を１０薗／ｗｉｎの速度で引張
試験を行う。

夫々銅電極が基板本体から剥離したときの最大荷重を測
定した試験の結果、第１３図に示すように試料１は、最
大荷重２．０ｋｇ〜３．５ｋｇ（平均２．５ｋｇ）であ
り試料２は０．５ｋｇ以下で剥離した。

この結果、試料１即ち本発明の実施例の方法によるもの
は密着強度２．５　ｋｇ／　４　ｒｒｒｍ２　　また試
料２、即ち脱脂、ソフトエツチングしたものは密着強度
が０．５ｋｇ／４ｆｆＩＩ！１２以下であることが判っ
た。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アルミナセラミック基板本体に銅ペー
ストよりなる導電材料を印刷し、焼成して銅厚膜による
導電部を形成したためアルミナセラミック基板と導電部
とが化学結合によって強固に結合され、しかも導電部が
クリーン状態であり、この導電部へのメッキに先立って
前処理としての脱脂、エツチング工程を省略でき、エツ
チング工程でアルミナセラミック基板本体と銅とのスピ
ネル型化学結合（ＣｕＡＡ’　２０４　）が破壊される
おそれがなく、基板本体と銅電極との結合が強固である
。

また本発明の方法によって得られた製品はアルミナセラ
ミック基板本体の表面に形成した銅厚膜による導電部の
電極部分にニッケルー金メッキ層を形成したため、電極
部分に金のワイヤボンディングが可能となる。そして、
導電部の電極部分は露出されていても、ニッケルメッキ
層を介して金メッキ層で被覆されているため空気との接
触による酸化や硫化テストに際しての硫化のおそれがな
く、金のワイヤボンディングが可能になり、主配線を銅
電極として必要部分にだけ金メッキを施すため材料費も
安価となる。

さらに請求項２に記載の発明によれば、予めアルミナセ
ラミック基板本体を焼成するため不純物が除去され、銅
厚膜の導電部との化学的結合が一層確実になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す厚膜印刷基板の縦断正
面図、第２図乃至第１２図は本発明の厚膜印刷基板の製
造方法の工程を示すもので、第２図は基板本体の平面図
、第３図は同上正面図、第４図は導電部を形成した基板
本体の平面図、第５図は同上縦断正面図、第６図は同上
抵抗皮膜を形成した基板本体の平面図、第７図は同上縦
断正面図、第８図は同上保護膜を形成した基板本体の平
面図、第９図は同上縦断正面図、第１０図は同上バラジ
ュウム活性処理を行なった回路基板の縦断正面図、第１
１図は同上ニッケルメッキ層を施した回路基板の縦断正
面図、第１２図は同上金メッキ層を施した回路基板の縦
断正面図、第１３図は銅電極の基板本体への密着強度を
示す図である。 １・・アルミナセラミック基板本体、２・導電部、３・
・ニッケルメッキ層、４・・金メッキ層、５・・保護膜
、７・・電極部分。 導’＞ｙ」」

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミナセラミック基板本体の表面に銅ペースト
   からなる導電材料を印刷し、この導電材料を印刷した前
   記基板本体を焼成してこの導電材料にて銅厚膜の導電部
   を形成する工程と、前記基板本体に形成された導電部の
   電極部分以外の表面を保護膜で被覆し、この導電部の電
   極部分に無電解ニッケルメッキ法によりニッケルメッキ
   層を形成し、このニッケルメッキ層の表面に無電解金メ
   ッキ法により金メッキ層を形成する工程を含むことを特
   徴とする厚膜印刷基板の製造方法。
2. （２）アルミナセラミック基板本体を導電材料の印刷前
   に予め熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項１
   に記載の厚膜印刷基板の製造方法。