JPH0682921B2 - Method for manufacturing ceramic printed circuit board - Google Patents

Method for manufacturing ceramic printed circuit board

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JPH0682921B2
JPH0682921B2 JP61031604A JP3160486A JPH0682921B2 JP H0682921 B2 JPH0682921 B2 JP H0682921B2 JP 61031604 A JP61031604 A JP 61031604A JP 3160486 A JP3160486 A JP 3160486A JP H0682921 B2 JPH0682921 B2 JP H0682921B2
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ceramic
circuit board
wiring circuit
sintered substrate
metal
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昇 山口
定昭 近藤
進 梶田
悟 小川
出 吉澤
清隆 脇
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、電子基材として使用されるセラミック配線
回路板の製造方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic printed circuit board used as an electronic substrate.

〔背景技術〕[Background technology]

インバータ等の内部に備えられる配線回路板は、大電流
が流され、かつ、発熱の大きい電気部品,IC等が搭載さ
れるようになっている。このため、絶縁材料からなる前
記配線回路板を構成する基板は、耐電圧特性がよく、し
かも、熱伝導率が大きいという特性を有するものが要求
されている。
2. Description of the Related Art A printed circuit board provided inside an inverter or the like is mounted with an electric component, an IC, or the like, through which a large current is applied and which generates a large amount of heat. For this reason, it is required that the substrate of the printed circuit board made of an insulating material has excellent withstand voltage characteristics and high thermal conductivity.

この要求を満足させるため、前記基板の絶縁材料として
は、焼成されて焼結体とされたセラミックが使用されて
いる。
In order to satisfy this requirement, a ceramic that is fired into a sintered body is used as the insulating material of the substrate.

このセラミック焼結基板を備える配線回路板を第6図
(a),(b)、第7図にあらわす。図にみるように、
このセラミック配線回路板1は、セラミック焼結基板2
と、その表面に接合されて配線回路となる導体層3と、
その裏面に接合されていて外部の放熱フイン(図示省
略)に接着される金属層4とを備えている。このような
セラミック配線回路板1は、主に、以下の3通りの方法
で製造される。
A printed circuit board provided with this ceramic sintered substrate is shown in FIGS. 6 (a), 6 (b) and 7. FIG. As shown in the figure,
This ceramic printed circuit board 1 is a ceramic sintered substrate 2
And a conductor layer 3 bonded to the surface thereof to form a wiring circuit,
It has a metal layer 4 bonded to its back surface and bonded to an external heat dissipation fin (not shown). Such a ceramic wiring circuit board 1 is mainly manufactured by the following three methods.

(製造方法) Wペースト法,W-Mo法,Mo-Mn法を用いてセラミック焼結
基板の表面および裏面にW、W-Mo、または、Mo-Mnから
なるペーストを高温で焼き付けて5〜15μmのメタライ
ズ層を形成する。そののち、このメタライズ層の上にNi
を薄くメッキしてNi層を形成し、このNi層の上にロウ付
けにより銅板を張り付けて、セラミック配線回路板を製
造する。
(Manufacturing method) A paste made of W, W-Mo, or Mo-Mn is baked at a high temperature on the front and back surfaces of the ceramic sintered substrate by using the W paste method, the W-Mo method, and the Mo-Mn method, and then 5 Form a 15 μm metallization layer. After that, Ni on this metallized layer
Is thinly plated to form a Ni layer, and a copper plate is attached onto the Ni layer by brazing to manufacture a ceramic wiring circuit board.

この方法が最も一般的方法である。しかしながら、この
方法によると、メタライズ時に1500℃以上の水素還元雰
囲気炉が必要であり、このため、コストが高くなるとい
う問題がある。また、前記ロウ付け工程の際に、銅板と
Ni層との間に空気が入り込んで空泡が生じ、この空泡が
セラミック配線回路板の放熱性を低下させるという問題
もある。
This method is the most common method. However, according to this method, a hydrogen-reducing atmosphere furnace of 1500 ° C. or higher is required at the time of metallization, which causes a problem of high cost. Also, during the brazing process, a copper plate
There is also a problem that air enters between the Ni layer and air bubbles, and the air bubbles reduce the heat dissipation of the ceramic wiring circuit board.

(製造方法) 回路パターン状などに打ち抜いた導体層,金属層となる
銅板等の金属をセラミック焼結基板上に乗せ、O2濃度を
コントロールして、1000〜1100℃のN2雰囲気中で直接接
着させるダイレクトボンド法を用いる。
(Manufacturing method) Place a metal such as a copper plate to be a conductor layer or metal layer punched out in a circuit pattern on a ceramic sintered substrate, control the O 2 concentration, and directly in an N 2 atmosphere at 1000 to 1100 ° C. The direct bond method of adhering is used.

この製造方法によると、銅板等の金属とセラミック焼結
基板とを接合するために使用される炉の雰囲気コントロ
ールおよび温度コントロールが非常に難しいという問題
がある。また、前記銅板とセラミック焼結基板との接着
時に、このそれぞれに外部より力を加えることが困難で
あるため、接合面に空気が入り込んで空泡を生じさせ、
セラミック配線回路板の導体層および金属層に膨れが発
生する。前記金属の厚みを厚くすると、熱膨張率の違い
により、このセラミック配線回路板が反ったり、セラミ
ック焼結基板にクラックが発生したりする。精度がよい
パターンを形成することが非常に困難であるという問題
もある。
According to this manufacturing method, there is a problem that it is very difficult to control the atmosphere and the temperature of the furnace used for joining a metal such as a copper plate and the ceramic sintered substrate. Further, since it is difficult to apply a force from the outside to each of the copper plate and the ceramic sintered substrate when they are bonded to each other, air enters the bonding surface to generate air bubbles,
Swelling occurs in the conductor layer and metal layer of the ceramic printed circuit board. If the thickness of the metal is increased, the ceramic wiring circuit board may warp or cracks may occur in the ceramic sintered substrate due to the difference in the coefficient of thermal expansion. There is also a problem that it is very difficult to form a highly accurate pattern.

(製造方法) Wペースト法,W-Mo法,Mo-Mn法を用いてセラミック焼結
基板の表面および裏面にW、W-Mo、または、Mo-Mnから
なるペーストを高温で焼き付けて5〜15μmのメタライ
ズ層を形成する。そののち、このメタライズ層の上にNi
を薄くメッキしてNi層を形成し、さらに、電気メッキに
より100〜250μmのCu層を形成する。
(Manufacturing method) A paste made of W, W-Mo, or Mo-Mn is baked at a high temperature on the front and back surfaces of the ceramic sintered substrate by using the W paste method, the W-Mo method, and the Mo-Mn method, and then 5 Form a 15 μm metallization layer. After that, Ni on this metallized layer
Is thinly plated to form a Ni layer, and a Cu layer of 100 to 250 μm is further formed by electroplating.

この方法によって、セラミック配線回路板を製造する場
合、第6図(a)に示すように、配線回路パターンが島
状に配置されているため、導電性材料を用いて、このそ
れぞれの島の導通をとるということが非常に困難とな
る。電気メッキによりCu層を所望の厚みにまで形成する
ため、この厚みにムラが生じたり、パターンの精度が出
にくいという問題がある。
When a ceramic wiring circuit board is manufactured by this method, as shown in FIG. 6 (a), since the wiring circuit pattern is arranged in an island shape, a conductive material is used to conduct each of these islands. It becomes very difficult to take Since the Cu layer is formed to a desired thickness by electroplating, there are problems that the thickness is uneven and the pattern accuracy is difficult to obtain.

上記のように、配線回路板の絶縁材料としてセラミック
を使用するのであれば、このセラミックからなる絶縁層
の厚みが20〜300μmであれば充分である。このセラミ
ック配線回路板の放熱性をより高めるには、セラミック
基板をより薄くすればよい。しかしながら、上記製造方
法〜によるセラミック配線回路板の放熱性をよくす
るために、前記セラミック基板の厚みを薄くすると、こ
のセラミック配線回路板の強度が低下するという問題が
ある。
As described above, if ceramic is used as the insulating material for the printed circuit board, it is sufficient if the thickness of the insulating layer made of this ceramic is 20 to 300 μm. In order to further improve the heat dissipation of this ceramic printed circuit board, the ceramic substrate may be made thinner. However, if the thickness of the ceramic substrate is reduced in order to improve the heat dissipation of the ceramic wiring circuit board according to the above-mentioned manufacturing methods, there is a problem that the strength of the ceramic wiring circuit board decreases.

現在、使用されている主なセラミック材料は、アルミ
ナ,窒化アルミ,炭化ケイ素,ベリリア等である。ま
た、導体層および金属層などとして用いられる金属とし
ては、銅が一般的である。銅は、非常に活性であるた
め、Niメッキ等が施されている。
Currently, the main ceramic materials used are alumina, aluminum nitride, silicon carbide, beryllia and the like. Copper is generally used as the metal used as the conductor layer and the metal layer. Since copper is very active, it is plated with Ni or the like.

上記のように、従来のセラミック配線回路板には、種々
の問題点ないし欠点がある。
As described above, the conventional ceramic printed circuit board has various problems and drawbacks.

この問題的等が解消されたセラミック配線回路板の供給
が望まれていた。
It has been desired to provide a ceramic wiring circuit board that solves this problem.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、安価であり、かつ、放熱性がよく、しかも、耐電
圧性のよいセラミック配線回路板を供給することを目的
としている。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to supply a ceramic wiring circuit board which is inexpensive, has good heat dissipation, and has good withstand voltage.

〔発明の開示〕[Disclosure of Invention]

上記目的を達成するため、この発明は、セラミック基板
の表面には配線回路を形成する導体層を備え、裏面には
放熱作用を有する金属層を備えるセラミック配線回路板
を製造する方法であって、予め両面に凹部が形成された
セラミック基板に対して、片面の凹部には配線回路を形
成する導体層を、他面の凹部には放熱作用を有する金属
層を埋め込んで形成することを特徴とするセラミック配
線回路板の製造方法をその要旨としている。
In order to achieve the above object, the present invention is a method for producing a ceramic printed circuit board comprising a conductor layer for forming a wiring circuit on the front surface of a ceramic substrate and a metal layer having a heat dissipation effect on the back surface, A ceramic substrate having recesses formed on both sides in advance is characterized in that a conductor layer for forming a wiring circuit is formed in the recess on one side and a metal layer having a heat dissipation function is embedded in the recess on the other side. The gist is the method of manufacturing a ceramic printed circuit board.

以下に、この発明を、その実施例を参照しながら詳述す
る。
The present invention will be described in detail below with reference to its embodiments.

第1図(a),(b)、第2図は、この発明にかかるセ
ラミック配線回路板の1実施例をあらわす。図にみるよ
うに、このセラミック配線回路板5は、セラミック焼結
基板6を備えるとともに、この表面に埋め込まれるよう
にして接合され配線回路となる導体層7と、このセラミ
ック焼結基板6の裏面に埋め込まれるようにして接合さ
れていて外部の放熱フイン(図示省略)に接着される金
属層8とをも備えている。このセラミック配線回路板5
は、第3図,第4図にみられるように、まず、導体層7
および金属層8が埋め込まれる埋め込み部9,10が形成さ
れたセラミック焼結基板6が準備され、これを用いて製
造される。
1 (a), (b) and FIG. 2 show an embodiment of a ceramic wiring circuit board according to the present invention. As shown in the figure, the ceramic printed circuit board 5 includes a ceramic sintered substrate 6, a conductor layer 7 which is bonded to the surface so as to be embedded and forms a wired circuit, and a back surface of the ceramic sintered substrate 6. And a metal layer 8 which is bonded so as to be embedded in the above and is bonded to an external heat dissipation fin (not shown). This ceramic wiring circuit board 5
As shown in FIGS. 3 and 4, first, the conductor layer 7
And the ceramic sintered substrate 6 in which the embedded portions 9 and 10 in which the metal layer 8 is embedded is formed is prepared and manufactured.

このセラミック焼結基板6は、つぎに示す〜のいず
れかの方法で作成される。
This ceramic sintered substrate 6 is produced by any of the following methods.

厚み0.5〜2.0mmのセラミックグリーンシートを押し出
し法、または、ドクターブレード法等の方法で作成し、
所望の大きさに切断したのちに、フライス加工法を用い
て配線回路パターンとなる導体層、および、放熱フィン
に接着される金属層が埋め込まれる埋め込み部を研削す
る。このようにして形成されたセラミックグリーン体を
高温(1200〜1800℃)で焼成し、前記セラミック焼結基
板を作成する。
A ceramic green sheet with a thickness of 0.5 to 2.0 mm is extruded or created by a doctor blade method,
After cutting into a desired size, a conductor layer to be a wiring circuit pattern and an embedded portion in which a metal layer adhered to the heat radiation fin is embedded are ground by using a milling method. The ceramic green body thus formed is fired at a high temperature (1200 to 1800 ° C.) to produce the ceramic sintered substrate.

スラリー・ソリューション法を用いて前記セラミック
焼結基板と同等の構造となるようにセラミックグリーン
を鋳込みセラミックグリーン体とする。そののち、この
セラミックグリーン体を充分に乾燥させて、高温(1200
〜1800℃)で焼成し、前記セラミック焼結基板を作成す
る。
Using a slurry solution method, ceramic green is cast into a ceramic green body so as to have a structure equivalent to that of the ceramic sintered substrate. After that, this ceramic green body is thoroughly dried to a high temperature (1200
To 1800 ° C.) to produce the ceramic sintered substrate.

射出成形法を用いて前記セラミック焼結基板と同等の
構造となるようにセラミックグリーン体を作り、ビスク
焼成,本焼成工程を経て、セラミック焼結基板を作成す
る。
A ceramic green body is formed by an injection molding method so as to have a structure similar to that of the ceramic sintered substrate, and a ceramic sintered substrate is produced through a bisque firing and a main firing process.

調整したセラミック粉体を使用する直圧プレス法を用
いて、所望の大きさ,形状をしたセラミックグリーン体
を形成して焼成し、このセラミック焼結基板を作成す
る。
A direct pressure press method using the adjusted ceramic powder is used to form a ceramic green body having a desired size and shape and fire it to produce this ceramic sintered substrate.

半乾式工法,エンボス加工法,ホットプレス法,静水
圧プレス法,HIP法等を用いて前記セラミック焼結基板を
作成する。
The ceramic sintered substrate is prepared by using a semi-dry method, embossing method, hot pressing method, hydrostatic pressing method, HIP method or the like.

このようにして作成されたセラミック焼結基板6は、そ
の表面埋め込み部9が配線回路パターンと同じ形状にな
っている。第3図にあらわされているセラミック焼結基
板6のC-C′断面を第5図にあらわす。図にみるよう
に、この埋め込み部9の深さt3は、導体層の抵抗値,放
熱性等が考慮されて、50〜1000μmにされており、好ま
しくは150〜500μmである。前記セラミック焼結基板6
の裏面の埋め込み部10は、埋め込まれる金属層8の放熱
性がよくなるように考慮されており、この裏面のほぼ全
域に形成されている。この埋め込み部10は、好ましくは
前記裏面全域に形成されることであるが、区分けされて
もかまわない。埋め込み部10の深さt4は、50〜1000μm
にされており、深いことが好ましい。このセラミック焼
結基板6の作成において、コストを低くし、かつ、その
放熱性を満足するためには、埋め込み部10の深さt4を15
0〜500μmにするとよい。導体層7裏面と金属層8裏面
との間のセラミック材の厚みt2は、耐電圧性および放熱
性が考慮されて20〜1000μmにされており、好ましくは
20〜100μmである。セラミック焼結基板6の埋め込み
部9,10以外の枠部等の厚みt1は、このセラミック焼結基
板6の強度を考慮して0.5〜2.0mmとすることが好まし
い。
The surface-embedded portion 9 of the ceramic sintered substrate 6 thus produced has the same shape as the wiring circuit pattern. The CC ′ cross section of the ceramic sintered substrate 6 shown in FIG. 3 is shown in FIG. As shown in the figure, the depth t 3 of the embedding portion 9 is set to 50 to 1000 μm, preferably 150 to 500 μm, in consideration of the resistance value of the conductor layer, heat dissipation and the like. The ceramic sintered substrate 6
The embedded portion 10 on the back surface is designed so that the heat dissipation of the metal layer 8 to be embedded is improved, and is formed almost all over the back surface. The embedded portion 10 is preferably formed on the entire back surface, but may be divided. The depth t 4 of the embedded portion 10 is 50 to 1000 μm.
And it is preferable that the depth is deep. In the production of this ceramic sintered substrate 6, in order to reduce the cost and satisfy its heat dissipation, the depth t 4 of the embedded portion 10 is set to 15
It is preferable to set it to 0 to 500 μm. The thickness t 2 of the ceramic material between the back surface of the conductor layer 7 and the back surface of the metal layer 8 is set to 20 to 1000 μm in consideration of withstand voltage and heat dissipation, and preferably,
20 to 100 μm. The thickness t 1 of the frame portion other than the embedded portions 9 and 10 of the ceramic sintered substrate 6 is preferably 0.5 to 2.0 mm in consideration of the strength of the ceramic sintered substrate 6.

上記セラミック焼結基板6の材料としては、アルミナ,
ジルコニア,マグネシア,ジルコン,ベリリア,ムライ
ト,コージュライト等の酸化物セラミック、窒化アル
ミ,窒化ケイ素,窒化チタン等の窒化物セラミック、お
よび、炭化ケイ素等の炭化物セラミックなどがあり、こ
れらが単体として使用されてもよく、複合体として使用
されてもかまわない。上記以外の材料として、一般にい
われる陶器,ガラス,シリコン単結晶体,シリコン多結
晶体等であってもかまわない。
The material of the ceramic sintered substrate 6 is alumina,
There are oxide ceramics such as zirconia, magnesia, zircon, beryllia, mullite and cordierite, nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride and titanium nitride, and carbide ceramics such as silicon carbide. These are used as a single substance. Alternatively, it may be used as a complex. Materials other than the above may be ceramics, glass, silicon single crystal, silicon polycrystal, etc. which are generally called.

上記〜のいずれかの方法で作成されたセラミック焼
結基板6が用いられてセラミック配線回路板5が製造さ
れる。このセラミック配線回路板5は、主に、以下の3
通りの方法のうちのいずれかで製造される。
The ceramic printed circuit board 5 is manufactured using the ceramic sintered substrate 6 produced by any one of the above methods. This ceramic wiring circuit board 5 is mainly composed of the following 3
Manufactured in any of the usual ways.

(製造方法1) セラミック焼結基板の裏面の埋め込み部にAg,Ag/Pd,Au,
Pt,Pd等の金属粉体とガラスフリットが混合されてなる
貴金属ペースト、または、アルミナおよびシリカのいず
れかの粉末が前記貴金属ペーストに混合されてなる貴金
属ペーストを塗布あるいは充填する。または、Cu,Ni等
の金属粉体と、ガラスフリット,アルミナ粉体,シリカ
粉体等のいずれか1つと混合されてなる卑金属ペースト
を前記貴金属ペーストと同様に塗布あるいは充填する。
この貴金属ペーストまたは卑金属ペーストが前記埋め込
み部に塗布あるいは充填された前記セラミック焼結基板
を800〜1000℃で焼成し、放熱フィンと接着される金属
層を形成する。上記塗布あるいは充填、および、焼成の
作業を数度に分けて繰り返し行い、前記のような金属層
を形成してもかまわない。
(Manufacturing method 1) Ag, Ag / Pd, Au,
A noble metal paste obtained by mixing a metal powder such as Pt or Pd with a glass frit, or a noble metal paste obtained by mixing any powder of alumina and silica with the noble metal paste is applied or filled. Alternatively, a base metal paste obtained by mixing metal powder such as Cu or Ni and any one of glass frit, alumina powder, silica powder and the like is applied or filled in the same manner as the noble metal paste.
The ceramic sintered substrate having the noble metal paste or base metal paste applied or filled in the embedded portion is fired at 800 to 1000 ° C. to form a metal layer bonded to the heat radiation fin. The above-mentioned coating or filling and firing operations may be repeated several times to form the metal layer as described above.

セラミック焼結基板の表面埋め込み部にも上記金属層の
形成方法と同様にして導体層を形成し、配線回路とす
る。前記金属層および導体層を形成する。必要とする場
合は、その表,裏面を研磨整面する。この金属層および
導体層の表面に酸化防止のためのAu、または、Niメッキ
を施してセラミック配線回路板とする。
A conductor layer is formed on the surface-embedded portion of the ceramic sintered substrate in the same manner as in the above-described method for forming the metal layer to form a wiring circuit. The metal layer and the conductor layer are formed. If necessary, the front and back surfaces should be polished. The surface of the metal layer and the conductor layer is plated with Au or Ni for oxidation prevention to form a ceramic wiring circuit board.

このセラミック配線回路板は、上記のようにして製造さ
れるため、製造コストが低く、かつ、導電層の抵抗値が
非常に小さくなる。また、配線回路パターンの精度が非
常に高くなる。このセラミック配線回路板は、第1図な
いし第5図にみるように、導体層および金属層が埋め込
まれて、それぞれの裏面間隔が小さくされている。しか
も、前記それぞれの裏面間の絶縁材が熱伝導率のよいセ
ラミック配線回路板は、放熱性が非常によくなってお
り、耐電圧特性も高くなっている。
Since this ceramic printed circuit board is manufactured as described above, the manufacturing cost is low and the resistance value of the conductive layer is very small. In addition, the accuracy of the wiring circuit pattern becomes very high. In this ceramic wiring circuit board, as shown in FIGS. 1 to 5, a conductor layer and a metal layer are embedded to reduce the back surface distance between them. Moreover, the ceramic wiring circuit board in which the insulating material between the respective back surfaces has good thermal conductivity has very good heat dissipation and high withstand voltage characteristics.

(製造方法2) この方法は、準備したセラミック焼結基板を湿式メタラ
イズ法を用いてセラミック配線回路板とするものであ
る。前記セラミック焼結基板全面をNaOH,KOH等のアルカ
リ溶隔塩、リン酸,フッ酸等の無機酸、または、前記ア
ルカリ溶隔塩および無機酸に添加剤が含有されてなるエ
ッチング剤などを用いて微細に粗化する。そののち、充
分に水洗し、中和,乾燥させる。この中和,乾燥された
セラミック焼結基板にパラジウムの核付けおよび活性化
を行い、Ag,Au,Cu,Ni等の無電解メッキを施して導体層
および金属層を形成する。このようにして、セラミック
焼結基板の全面に金属の薄い層を形成したのちに、埋め
込み部と電解メッキを施工する際のチャック部とを除い
てメッキレジストを塗布または印刷する。続いて、この
セラミック焼結基板の表,裏面の埋め込み部にAu,Pt,Ag
等の貴金属、または、Cu,Ni等の卑金属が埋め込まれた
状態になるまで、電気メッキを行い、導体層および金属
層を形成する。前記電解,無電解メッキの施工法は、一
般的工法である。この電気メッキの施工終了後、前記メ
ッキレジストを剥離して、必要とする場合は、表,裏面
を研磨整面し、そののち、クイックエッチングして前記
金属の薄い層を除去する。最後に、導体層および金属層
の表面に、NiまたはAuメッキを施して、それぞれの層の
酸化防止等のために保護コートを形成する。
(Manufacturing Method 2) In this method, the prepared ceramic sintered substrate is used as a ceramic wiring circuit board by using a wet metallizing method. An alkali-dissolving salt such as NaOH or KOH, an inorganic acid such as phosphoric acid or hydrofluoric acid, or an etching agent containing an additive in the alkali-dissolving salt or the inorganic acid is used on the entire surface of the ceramic sintered substrate. And finely roughen. After that, it is thoroughly washed with water, neutralized and dried. Palladium is nucleated and activated on the neutralized and dried ceramic sintered substrate, and electroless plating of Ag, Au, Cu, Ni or the like is performed to form a conductor layer and a metal layer. In this way, a thin metal layer is formed on the entire surface of the ceramic sintered substrate, and then a plating resist is applied or printed except for the embedding portion and the chuck portion when performing electrolytic plating. Next, Au, Pt, Ag were embedded in the embedded parts on the front and back of this ceramic sintered substrate.
Etc., or electroless plating is performed until a noble metal such as Cu or Ni or a base metal such as Cu or Ni is embedded to form a conductor layer and a metal layer. The method of applying the electrolysis and electroless plating is a general method. After the completion of this electroplating, the plating resist is peeled off, and if necessary, the front and back surfaces are polished and surface-conditioned, and then quick etching is performed to remove the thin metal layer. Finally, the surfaces of the conductor layer and the metal layer are plated with Ni or Au to form a protective coat for preventing oxidation of the respective layers.

このようにして、製造されたセラミック配線回路板は、
セラミック焼結基板と導体層,金属層の密着力が大き
く、配線回路パターンが高精度であり、安価である。し
かも、導体層の抵抗値が非常に小さい。セラミック焼結
基板が絶縁材として用いられているため、このセラミッ
ク配線回路板は、放熱性が非常によく、かつ、耐電圧性
が高い。
In this way, the ceramic wiring circuit board manufactured is
The ceramic sintered substrate has a large adhesion to the conductor layer and the metal layer, the wiring circuit pattern has high accuracy, and the cost is low. Moreover, the resistance value of the conductor layer is very small. Since the ceramic sintered substrate is used as an insulating material, this ceramic wiring circuit board has very good heat dissipation and high withstand voltage.

(製造方法3) セラミック焼結基板の表,裏面の埋め込み部を軽くサン
ドブラスト処理し、この埋め込み部以外の表,裏面を金
属板でマスキングする。そののち、この埋め込み部に金
属を溶射する。この金属溶射工法は、一般に溶いられて
いる方法を使用する。この金属は、Au,Pd,Pt,Ag等の貴
金属、Ni,Cu,Fe等の卑金属および合金である。表,裏面
の埋め込み部を前記金属で埋めたのちに、このセラミッ
ク焼結基板を500〜1000℃の高温で加熱し、アニール処
理する。必要とする場合は、この表,裏面を整面し、か
つ、配線回路パターン以外に付着した前記金属をエッチ
ング除去する。そののち、この金属で形成された導体
層,金属層の表面にNiまたはAuメッキを施して、前記そ
れぞれの層の酸化防止等のための保護コートを形成す
る。
(Manufacturing Method 3) The front and back embedding portions of the ceramic sintered substrate are lightly sandblasted, and the front and back portions other than this embedding portion are masked with a metal plate. After that, metal is sprayed on the embedded portion. This metal spraying method uses a generally melted method. This metal is a noble metal such as Au, Pd, Pt, or Ag, a base metal such as Ni, Cu, Fe, or an alloy. After the front and back buried portions are filled with the metal, the ceramic sintered substrate is heated at a high temperature of 500 to 1000 ° C. and annealed. If necessary, the front surface and the back surface are surface-aligned, and the metal attached other than the wiring circuit pattern is removed by etching. After that, Ni or Au plating is applied to the surfaces of the conductor layer and the metal layer formed of this metal to form a protective coat for preventing oxidation of the respective layers.

このようにして製造されたセラミック配線回路板は、製
造方法1,2と同様に、低抵抗導体により回路が形成され
ており、しかも、高精度の配線回路パターンを有するも
のである。さらに、このセラミック配線回路板は、安価
であり、放熱性がよく、かつ、耐電圧性が高い。
The ceramic printed circuit board manufactured in this manner has a circuit formed of a low resistance conductor and has a high-precision wired circuit pattern as in the manufacturing methods 1 and 2. Furthermore, this ceramic printed circuit board is inexpensive, has good heat dissipation, and has high withstand voltage.

つぎに、導体ペースト,湿式メタライズ法および金属の
溶射法のそれぞれを用いて製造したセラミック配線回路
板の実施例1〜3をそれぞれ説明する。
Next, Examples 1 to 3 of the ceramic wiring circuit board manufactured by using each of the conductor paste, the wet metallizing method and the metal spraying method will be described.

(実施例1) 前記製造方法1の導体ペーストを使用して製造したセラ
ミック配線回路を以下に説明する。
(Example 1) A ceramic wiring circuit manufactured using the conductor paste of the manufacturing method 1 will be described below.

第1表に、セラミック焼結基板の製造方法,第5図にあ
らわされるこのセラミック焼結基板の各寸法およびその
材料をあらわすとともに、導体層,金属層に使用される
導体ペーストの種類,焼成雰囲気および焼成雰囲気温度
をあらわす。
Table 1 shows the manufacturing method of the ceramic sintered substrate, each dimension of the ceramic sintered substrate shown in FIG. 5 and its material, the kind of the conductor paste used for the conductor layer and the metal layer, and the firing atmosphere. And the firing atmosphere temperature.

第1表に示す条件で、セラミック焼結基板を作成し、埋
め込み部に金属を埋め込み、そののち、表,裏面を研磨
整面した。このようにして形成された導体層,金属層の
表面にNiまたはAuの無電解メッキを施してセラミック配
線回路板を製造し、その特性を評価した。
Under the conditions shown in Table 1, a ceramic sintered substrate was prepared, a metal was embedded in the embedded portion, and then the front and back surfaces were polished and surface-polished. The surface of the conductor layer and the metal layer thus formed was subjected to electroless plating of Ni or Au to manufacture a ceramic wiring circuit board, and its characteristics were evaluated.

その評価方法を以下に示し、評価結果を第1表に示す。The evaluation method is shown below, and the evaluation results are shown in Table 1.

第1表にみるように、この発明にかかるセラミック配線
回路板は、必要とする耐電圧特性を充分に満たし、放熱
特性も非常によく、かつ、配線回路パターン精度が高い
ということがわかった。
As can be seen from Table 1, the ceramic wiring circuit board according to the present invention sufficiently satisfies the required withstand voltage characteristics, has very good heat dissipation characteristics, and has high wiring circuit pattern accuracy.

(実施例2) 前記製造方法2の湿式メタライズ法(無電解メッキ,電
解メッキ)を使用して製造しセラミック配線回路板を以
下に示す。
(Example 2) A ceramic wiring circuit board manufactured by using the wet metallizing method (electroless plating, electrolytic plating) of the manufacturing method 2 is shown below.

第2表に、セラミック焼結基板の製造方法、第5図にあ
らわされるこのセラミック焼結基板の各寸法およびその
材料をあらわすとともに、導体層,金属層の表面を処理
するための薬品およびその温度を示した。この薬品によ
る表面処理方法は、このセラミック焼結基板を前記薬品
に浸漬する方法、または、セラミック焼結基板の表面に
薬品を塗布する方法を用いた。
Table 2 shows the manufacturing method of the ceramic sintered substrate, each dimension of the ceramic sintered substrate shown in FIG. 5 and its material, chemicals for treating the surfaces of the conductor layer and the metal layer, and the temperature thereof. showed that. As the surface treatment method with this chemical, a method of dipping this ceramic sintered substrate in the chemical or a method of coating the surface of the ceramic sintered substrate with a chemical was used.

製造法方2にあらわされるように、前記セラミック焼結
基板の全面をエッチング処理して粗化させたのち、充分
に湯洗,水洗し中和処理した。そののち、このセラミッ
ク焼結基板の全面に無電解メッキを施して導電性を付与
した。このセラミック焼結基板の電解メッキによる金属
の析出が必要な部分(埋め込み部)を除いて、他の部分
にメッキレジストを印刷または塗布し、電解メッキを施
した。前記電解,無電解メッキのそれぞれの種類を第2
表に示す。セラミック焼結基板の表,裏面の埋め込み部
に金属を埋め込み、前記メッキレジストを剥離し、この
基板の表,裏面を研磨整面した。そののち、下地層の前
記無電解メッキをクイックエッチングで除去した。この
クイックエッチングの際に使用するエッチング液は、一
般に使用されているものである。前記セラミック焼結基
板の表,裏面に露出している金属部にNiまたはAuの無電
解メッキを施し、酸化防止および金属部表面保護のため
の保護コートを形成した。
As shown in Manufacturing Method 2, the whole surface of the ceramic sintered substrate was subjected to etching treatment to roughen it, and then was thoroughly washed with hot water and washed with water to be neutralized. After that, electroless plating was applied to the entire surface of this ceramic sintered substrate to impart conductivity. This ceramic sintered substrate was subjected to electrolytic plating by printing or applying a plating resist on other portions except for the portion (embedded portion) where metal deposition was required by electrolytic plating. Each type of electrolytic and electroless plating is second
Shown in the table. A metal was embedded in the embedded portions on the front and back surfaces of the ceramic sintered substrate, the plating resist was peeled off, and the front and back surfaces of this substrate were polished and conditioned. After that, the electroless plating of the underlayer was removed by quick etching. The etching liquid used in this quick etching is generally used. The metal portions exposed on the front and back surfaces of the ceramic sintered substrate were electrolessly plated with Ni or Au to form a protective coat for preventing oxidation and protecting the surface of the metal portion.

このようにして製造されたセラミック配線回路板を実施
例1と同様の方法で製品評価を行った。その評価結果を
第2表に示す。
The thus-produced ceramic printed circuit board was evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.

第2表にみるように、上記湿式メタライズ法によって製
造されたセラミック配線回路板は、必要な耐電圧性を満
たし、放熱性もよく、しかも、高精度の配線回路パター
ンを有することがわかった。
As shown in Table 2, it was found that the ceramic wiring circuit board manufactured by the wet metallizing method described above had a required withstand voltage property, good heat dissipation and a highly accurate wiring circuit pattern.

(実施例3) 前記製造方法3にあらわされる金属の溶射法を用いて製
造したセラミック配線回路板を以下に説明する。
(Example 3) A ceramic wiring circuit board manufactured by using the metal spraying method represented by the manufacturing method 3 will be described below.

第3表にセラミック焼結基板の製造方法,第5図にあら
わされるこのセラミック焼結基板の各寸法およびその材
料をあらわす。また、埋め込み部を埋めるために溶射さ
れる金属およびアニール温度もともなわせて第3表にあ
らわす。
Table 3 shows the method for manufacturing the ceramic sintered substrate, the respective dimensions of the ceramic sintered substrate shown in FIG. 5 and the materials thereof. Table 3 also shows the metal sprayed to fill the buried portion and the annealing temperature.

第3表に示す条件でセラミック焼結基板を作成し、この
焼結基板の表,裏面に形成されている埋め込み部をサン
ドブラスト処理した。この基板の埋め込み部以外の部分
を覆うようにマスキングを施し、そののち、金属を溶射
した。このようにして埋め込み部が前記金属により埋め
込まれたのちに、この基板の表,裏面を研磨整面し、基
板に付着している不要金属をエッチング除去した。基板
の表,裏面に露出している金属部にNiまたはAuの無電解
メッキを施して、酸化防止,金属部表面保護のための保
護コートを形成した。
Ceramic sintered substrates were prepared under the conditions shown in Table 3, and the embedded portions formed on the front and back surfaces of this sintered substrate were sandblasted. Masking was performed so as to cover a portion other than the embedded portion of the substrate, and then metal was sprayed. After the embedded portion was filled with the metal in this way, the front and back surfaces of this substrate were polished and surfaced, and unnecessary metal adhering to the substrate was removed by etching. Electroless plating of Ni or Au was applied to the exposed metal parts on the front and back surfaces of the substrate to form a protective coat for oxidation prevention and surface protection of the metal parts.

このようにして製造されたセラミック配線回路板を実施
例1であらわした評価方法と同じ方法で評価した。その
評価結果を第3表に示す。
The ceramic wiring circuit board manufactured in this manner was evaluated by the same method as the evaluation method shown in Example 1. The evaluation results are shown in Table 3.

第3表にみられるように、この金属溶射法を用いて製造
されたセラミック配線回路板は、必要とする耐電圧特性
を満足させ、放熱性もよく、しかも、高精度の配線回路
パターンを有することがわかった。
As can be seen from Table 3, the ceramic wiring circuit board manufactured by using this metal spraying method satisfies the required withstand voltage characteristics, has good heat dissipation, and has a highly accurate wiring circuit pattern. I understood it.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上にみてきたように、この発明にかかる製造方法で得
られたセラミック配線回路板は、セラミック基板の表面
には配線回路を形成する導体層を備え、裏面には放熱作
用を有する金属層を備えるセラミック配線回路板におい
て、前記導体層と金属層がいずれも埋め込まれるように
して設けられているので、必要とする耐電圧特性を満足
させながら、放熱性もよく、しかも、より高精度の配線
回路パターンを有する。また、非常に安価に製造するこ
とができ、配線回路の抵抗値も小さいなどの効果を奏す
る。
As has been seen above, the ceramic printed circuit board obtained by the manufacturing method according to the present invention is provided with the conductor layer forming the wiring circuit on the front surface of the ceramic substrate and the metal layer having a heat dissipation effect on the back surface. Since the conductor layer and the metal layer are provided so as to be embedded in the ceramic wiring circuit board, the heat dissipation is good while satisfying the required withstand voltage characteristics, and a wiring circuit with higher precision is provided. Have a pattern. In addition, it can be manufactured at a very low cost, and the resistance value of the wiring circuit is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)はこの発明にかかるセラミック配線回路板
を表面からみた斜視図、第1図(b)は裏面からみた斜
視図、第2図は第1図(b)にあらわされるB-B′断面
図、第3図は前記セラミック配線回路板を構成する導体
層とセラミック焼結基板の分解斜視図、第4図は金属層
とセラミック焼結基板の分解斜視図、第5図は第3図に
あらわされるC-C′断面図、第6図(a)は従来のセラ
ミック配線回路板を表面からみた斜視図、第6図(b)
は従来のセラミック配線回路板を裏面からみた斜視図、
第7図は第6図(a)にあらわされるA-A′断面図であ
る。 1,5……セラミック配線回路板、2,6……セラミック焼結
基板、3,7……導体層、4,8……金属層、9,10……埋め込
み部
FIG. 1 (a) is a perspective view of the ceramic printed circuit board according to the present invention seen from the front surface, FIG. 1 (b) is a perspective view seen from the back surface, and FIG. 2 is BB 'shown in FIG. 1 (b). A sectional view, FIG. 3 is an exploded perspective view of a conductor layer and a ceramic sintered substrate which constitute the ceramic wiring circuit board, FIG. 4 is an exploded perspective view of a metal layer and a ceramic sintered substrate, and FIG. 5 is FIG. 6 is a perspective view of a conventional ceramic printed circuit board seen from the surface, and FIG. 6 (b) is a cross-sectional view of CC ′ shown in FIG.
Is a perspective view of a conventional ceramic printed circuit board seen from the back side,
FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA 'shown in FIG. 6 (a). 1,5 …… Ceramic wiring circuit board, 2,6 …… Ceramic sintered substrate, 3,7 …… Conductor layer, 4,8 …… Metal layer, 9,10 …… Embedded part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 悟 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 吉澤 出 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 脇 清隆 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−4996(JP,A) 特開 昭55−141786(JP,A) 特開 昭50−127174(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Satoru Ogawa, 1048, Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture, Matsushita Electric Works Co., Ltd. Inventor Kiyotaka Waki 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (56) Reference JP 58-4996 (JP, A) JP 55-141786 (JP, A) JP 50-127174 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミック基板の表面には配線回路を形成
する導体層を備え、裏面には放熱作用を有する金属層を
備えるセラミック配線回路板を製造する方法であって、
予め両面に凹部が形成されたセラミック基板に対して、
片面の凹部には配線回路を形成する導体層を、他面の凹
部には放熱作用を有する金属層を埋め込んで形成するこ
とを特徴とするセラミック配線回路板の製造方法。
1. A method of manufacturing a ceramic wiring circuit board, comprising a conductor layer for forming a wiring circuit on a front surface of a ceramic substrate and a metal layer having a heat radiation effect on a back surface thereof.
For the ceramic substrate with concave parts formed on both sides in advance,
A method for manufacturing a ceramic printed circuit board, characterized in that a conductor layer for forming a wiring circuit is formed in the concave portion on one side, and a metal layer having a heat radiation effect is buried in the concave portion on the other side.
【請求項2】導体層および金属層の埋め込み深さが50〜
1000μmである特許請求の範囲第1項記載のセラミック
配線回路板の製造方法。
2. The embedding depth of the conductor layer and the metal layer is 50 to 50.
The method for manufacturing a ceramic printed circuit board according to claim 1, wherein the method is 1000 μm.
【請求項3】導体層裏面と金属層裏面の間の厚みが20〜
1000μmである特許請求の範囲第1項または第2項記載
のセラミック配線回路板の製造方法。
3. The thickness between the back surface of the conductor layer and the back surface of the metal layer is 20 to
The method for producing a ceramic printed circuit board according to claim 1 or 2, wherein the method is 1000 μm.
JP61031604A 1986-02-15 1986-02-15 Method for manufacturing ceramic printed circuit board Expired - Lifetime JPH0682921B2 (en)

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