JPH073910B2 - セラミック配線用基板の製法 - Google Patents

セラミック配線用基板の製法

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JPH073910B2
JPH073910B2 JP60113574A JP11357485A JPH073910B2 JP H073910 B2 JPH073910 B2 JP H073910B2 JP 60113574 A JP60113574 A JP 60113574A JP 11357485 A JP11357485 A JP 11357485A JP H073910 B2 JPH073910 B2 JP H073910B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、セラミックICパッケージ等に使用されるセ
ラミック配線用基板の製法に関する。
〔背景技術〕
セラミックICパッケージ等に使用されるセラミック配線
用基板に要求される性能として、次に示す項目があげら
れている。すなわち、セラミック基板と金属層との密着
が強固であること,金属層の抵抗率が低いこと,放熱性
が良いこと,配線密度の向上,小型化等が可能であるこ
と、等である。
従来、セラミック配線用基板に金属層を形成する方法と
しては、タングステンあるいはモリブデン−マンガン等
の導体ペーストで焼成前のアルミナグリーンセラミック
シート上に回路パターンを描き、還元雰囲気中で一体に
焼成する方法、あるいは、Ag/Pd,Ag/Pt,Au等の貴金属微
粉末をガラスフリット,有機系ビヒクルと混合してペー
スト化し、セラミック基板上にスクリーン印刷した後、
ガラスフリットがセラミック基板に溶融接合する温度で
焼成し、回路パターンを形成する方法等が一般的であ
る。ところが、前者の方法は、配線抵抗が大きいので微
細配線には不向きで、かつ、ファインパターンを形成し
にくい。後者の方法では貴金属を使っているためコスト
が高くついてしまう。貴金属にかわってCuペーストを使
用する方法もあるが、この場合には、Cuが反応して劣化
しやすいため、セラミック基板と密着力を得るために
は、ペースト組成や焼成条件を精度よく管理してやる必
要があり、量産には不向きである。また、ガラス質を含
むため、はんだ付着性が劣り、不良品が出やすく、使用
時に故障をおこしやすい等の欠点がある。
セラミック基板と銅箔とを接着剤を用いて貼着し、所定
回路パターン部分にエッチングレジスト被膜を形成し、
所定回路パターン部分以外をエッチング除去し、その
後、エッチングレジスト被膜を剥離することにより回路
パターンを形成する方法もある。しかしながら、現在、
無機系のよい接着剤がなく、有機系の接着剤は耐熱性,
耐薬品性,寸法安定性等の特性の点で劣るため、この方
法は一般に使用されていない。
セラミック配線用基板の製法としては、この他、化学め
つき法により形成する方法、または、蒸着,スパッタリ
ング,あるいは、イオンプレーティングなどの気相法に
より形成する方法がある。これらの方法は、上に述べた
ような欠点を有しないため、実用性にすぐれた方法と言
える。ところが、これらの方法で形成された金属膜は、
セラミック基板に対する密着性が不充分であり、金属膜
とセラミック基板との密着性を向上させるためには、基
板表面を粗化した後にメタライズし、いわゆるアンカー
効果によって物理的に基板と金属層とを接合する必要が
あった。セラミック基板表面を粗化するために、従来、
HF,KOH,NaOH等の融液が使用されてきた。ところが、こ
れらの融液では、セラミック基板表面を均一に、しか
も、微細に粗化することはできず、また、F-,K+,Na+
等のイオンが基板内に残存しやすいため、基板上に形成
された金属層がこれらのイオンによって悪影響をうけや
すく問題となっていた。また、セラミック基板上に描画
される回路パターンの配線密度が向上し、セラミックIC
パッケージが小型化されればされる程、その放熱性の良
さが要求されるようになってきた。セラミックICパッケ
ージの放熱性を向上させるためには、一般に、セラミッ
ク配線基板の裏面にAlやCu製のフィンを取付けることが
行われている。フィンをセラミック基板の裏面に取付け
る方法としては、従来、タングステンやモリブデン−マ
ンガン等の金属層を前述の方法で形成し、その上にフィ
ンをハンダ付する方法や、シリコーン系接着剤を用いて
フィンを接着する方法等があった。ところが、このタン
グステンやモリブデン−マンガンあるいはシリコーン系
接着剤はいずれも熱伝導率が低いため、効果的な放熱を
行うことができず問題となっていた。
〔発明の目的〕
この発明は、セラミック基板上に形成された金属層の導
電率が高く、セラミック基板とこの金属層との密着性が
良好で、しかも、放熱性にすぐれたセラミック配線用基
板を低コストで製造することを目的としている。
〔発明の開示〕
以上の目的を達成するため、この発明は、セラミック基
板の表面に回路となる金属層を備えたセラミック配線用
基板を作るにあたり、あらかじめ、セラミック基板両面
に、250℃以上の処理温度で、リン酸を含む溶液および
融液のうちいずれか一方の処理剤を用いて粗化処理を施
し、この両粗化面上に、化学メッキ、あるいは、化学メ
ッキにつづいて電解メッキを行い、両面同時に金属層の
形成処理を施すことによって一方の面には回路となる金
属層を形成し、他方の面には放熱部となる金属層を形成
することを特徴とするセラミック配線用基板の製法を、
その要旨としている。
以下に、この発明を、その一実施例をあらわす図にもと
づいて説明する。
この実施例はこの発明を用いてセラミックICパッケージ
を製造する場合をあらわしている。
この発明にかかるセラミック配線用基板の製法を用いた
セラミックICパッケージの製造プロセスを説明する。
焼結したセラミック基板を準備する。焼結基板の材
質としては、アルミナ,フォルステライト,ステアタイ
ト,ムライト,コージライト,ジルコニア,チタニア等
の酸化物系セラミックを主として使用するが、炭化物
系、および、窒化物系セラミックも使用できる。
セラミック基板両面の粗化処理を行う。粗化処理に
用いる処理剤としては、従来より知られているエッチン
グ剤全てについて実験してみたが、処理剤が残っても密
着力を低下させず、化学メッキ金属に対して悪影響を与
えない処理剤は、オルトリン酸,ピロリン酸,メタリン
酸等のリン酸を含む溶液,あるいは溶融液であることが
分り、これを採用した。その方法は、加熱したリン酸を
含む溶液または融液にセラミック基板を浸漬するか、あ
るいは、常温での溶液をセラミック基板上に塗布したの
ち、これを加熱処理して、基板を粗化するものであっ
て、非常に密着効果のすぐれたものである。一例とし
て、リン酸単独からなる処理剤を加熱して、セラミック
基板の表面粗化を行う場合には、処理温度を250〜360
℃,浸漬時間を1〜30分、より好ましくは3〜10分間と
することで好ましい粗化面を得ることができるが、処理
剤がリン酸単独でない場合には、さらに異なった処理温
度および時間が選ばれることはいうまでもない。
以上の様な粗化処理を行うことによって、このセラミッ
ク基板上に形成される金属層との密着力は、粗化処理を
行なわない場合にくらべて1ケタ以上向上する。セラミ
ック基板両面の粗化処理の方法としては、以上の方法の
他に、ローラーあるいはスピナーを用いて処理剤をセラ
ミック基板上に塗布し、300〜500℃で10〜60分間の加熱
処理を行う方法も使用できる。しかし、セラミック基板
がスルーホールを有するものである場合には、このスル
ーホール内壁にも粗化処理を行う必要があるため、粗化
処理の方法としては、最初にあげた方法か、あるいは、
常温の処理剤中にセラミック基板を浸漬し、塗布してか
ら加熱処理を行う方法を使用するのが好ましい。
セラミック基板表面を水,温水,酢等で洗浄後、よ
く水洗し乾燥する。
前もって、表面活性化処理を行った後、化学メッキ
でセラミック基板両面および、スルーホールがある場合
にはこのスルーホールの内壁面にも金属層を形成する。
この表面活性化処理は、普通、塩化第一錫溶液と塩化パ
ラジウム溶液を用いたセンシタイジング−アクチベーシ
ョン法により、セラミック基板表面に金属パラジウムを
析出させるものである。そののち、化学銅、あるいはニ
ッケルメッキを行う。
必要に応じ、電解メッキを行う。電解メッキは、必
要とする金属層の厚みが厚い場合、前記化学メッキを基
板上に施したのち、銅メッキ、あるいは、ニッケルメッ
キをして行う。
必要に応じ、セラミック基板表面の金属層にはエッ
チングによる回路パターンの形成を行うが、裏面は金属
層をそのまま残しておく。化学メッキ、または、その上
への電解メッキによって直ちに必要な回路パターンが形
成される場合もあるが、全面メッキ等の場合は、エッチ
ングによる回路パターン形成を行うのである。回路パタ
ーン形成法は、一般に用いられている方法による。
この製法によると、従来、世の中になかった配線抵抗の
小さい卑金属導体により、微細パターンを形成すること
が可能であり、また、金属層とセラミック基板との密着
力も均一で、安定して強固なセラミック配線用基板を作
ることができる。
必要に応じ、表面の回路パターン上にはチップ,金
線およびリードフレーム等を実装し、スルーホールがあ
る場合にはこのスルーホールにピンを挿入する等して回
路を形成し、裏面の金属層上にはAl,Cu等のフィンをハ
ンダ付などによって接合して放熱部を形成し、セラミッ
クICパッケージを得る。
このセラミックICパッケージは、この発明のセラミック
配線用基板の製法を用いているため、セラミック基板の
両面に導電率および熱伝導率の高い金属層を高い密着性
をもって形成できる。このため、このセラミックICパッ
ケージは、その配線密度を向上させることもでき、小型
化も可能となり、さらに、放熱性も向上し、しかも、コ
ストを低減することもできる。
以下に、この発明のセラミック配線用基板の製法を用い
てセラミックICパッケージを製造した実施例を、その図
にもとづいて説明する。
(実施例1) この実施例では、第2図に示したようなピングリッドア
レイICパッケージを製造した。まず、所定の位置にスル
ーホール1を備えたAl2O3基板2を予熱した後、250〜36
0℃に加熱したリン酸を含む溶液中に3〜10分間浸漬
し、基板2の両面およびスルーホール1の内壁面を微細
に粗化した。このとき、基板表面の表面粗さRmaxは2.5
〜14μmであった。つぎに、センシタイジング−アクチ
ベーション法によって表面活性化処理を行い、化学銅メ
ッキを行ったのち、硫酸銅電解メッキを行い、基板2の
両面およびスルーホール1内壁面に、それぞれ、銅層3
を形成した。このとき、銅層3の膜厚は約35μmであっ
た。銅層3と基板2との密着力を測定したところ、垂直
引張り強度試験で2.5kg/mm2、90°ピール強度で1.2kg/c
mを示し、銅層3が充分な密着強度をもって基板2に密
着していることがわかった。続いて、スクリーン印刷に
より、基板2の表面には回路パッケージを描画するよう
に、裏面には放熱部を形成するように、レジスト膜を形
成し、エッチングを行った。エッチングの終了後、レジ
スト膜を除去し、基板2の表面には回路パターン3aを、
裏面には放熱層3bを、そしてスルーホールの内壁面には
導電部3cをそれぞれ形成した。その後、必要に応じて、
回路パターン3aの表面をNiメッキで被覆し、さらに、IC
チップ4を実装する部分および金線5をボンディングす
る部分には金メッキを施し、チップ4および金線5の実
装を行って基板2表面に回路を形成した。基板2の裏面
に形成された放熱層3b上には、Cu製のフィン6を高温ハ
ンダ7で接合し、基板2の表面にはスペーサ8およびフ
タ9を低融点ガラスで取りつけ、さらに、スルーホール
1にピン10を挿入してピングリットアレイICパッケージ
を製造した。このピングリットアレイICは回路密度が高
く小型で、しかも、放熱性も良好であった。
(実施例2) この実施例では、第3図に示したようなデュアルインラ
インICパッケージを製造した。Al2O3基板2′がスルー
ホールを有していない以外は、実施例1と同様にしてAl
2O3基板2′の両面に銅層3を形成し、エッチングを行
って、基板2′表面には回路パターン3aを、裏面には放
熱層3bをそれぞれ形成した。さらに、必要に応じて、回
路パターン3aの表面をNiメッキで被覆し、ICチップ4を
実装する部分および金線5をボンディングする部分には
金メッキを施し、チップ4,金線5および銅合金からなる
リードフレーム11を実装し、回路を形成した。基板2′
の裏面に形成された放熱層3b上には、Cu製のフィン6′
を高温ハンダ7で接合して放熱部を形成し、さらに基板
表面にフタ9′を取りつけて、デュアルインラインICパ
ッケージを製造した。このデュアルインラインICも実施
例1と同様に、回路密度が高く小形で、しかも、放熱性
も良好であった。
〔発明の効果〕
この発明のセラミック配線用基板の製法は、以上のよう
に構成されており、セラミック基板の両面に、導電率お
よび熱伝導率の高い金属層を、高い密着性をもって形成
できるため、配線密度および放熱性を向上させることが
でき、貴金属を使用する必要もないため、コストを低減
することができ、しかも、セラミック基板の両面に、同
時に配線パターン用および放熱用の金属層を形成できる
ため、工程の簡略化をはかることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のセラミック配線用基板の製法を用い
てセラミックICパッケージを製造する時の工程の一例を
あらわすブロック図、第2図はこの工程によって製造さ
れたピングリットアレイICパッケージの一例をあらわす
断面図、第3図は同じくデュアルインラインICパッケー
ジの一例をあらわす断面図である。 2……セラミック基板、3……金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 昇 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58−95682(JP,A) 特開 昭60−46976(JP,A) 実開 昭51−142149(JP,U)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミック基板の表面に回路となる金属層
    を備えたセラミック配線用基板を作るにあたり、あらか
    じめ、セラミック基板両面に、250℃以上の処理温度
    で、リン酸を含む溶液および融液のうちいずれか一方の
    処理剤を用いて粗化処理を施し、この両粗化面上に、化
    学メッキ、あるいは、化学メッキにつづいて電気メッキ
    を行い、両面同時に金属層の形成処理を施すことによっ
    て一方の面には回路となる金属層を形成し、他方の面に
    は放熱部となる金属層を形成することを特徴とするセラ
    ミック配線用基板の製法。
  2. 【請求項2】セラミック基板がスルーホールをも有して
    おり、このスルーホール内壁面までにも粗化処理および
    金属層の形成処理を施す特許請求の範囲第1項記載のセ
    ラミック配線用基板の製法。
  3. 【請求項3】リン酸がオルトリン酸,ピロリン酸および
    メタリン酸からなる群より選ばれた少なくとも1種であ
    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
    配線用基板の製法。
  4. 【請求項4】粗化処理が加熱した処理剤中にセラミック
    基板を浸漬する方法である特許請求の範囲第1項から第
    3項までのいずれかに記載のセラミック配線用基板の製
    法。
  5. 【請求項5】粗化処理が処理剤をセラミック基板に塗布
    したあと、加熱処理を行う方法である特許請求の範囲第
    1項から第3項までのいずれかに記載のセラミック配線
    用基板の製法。
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JPS5895682A (ja) * 1981-11-28 1983-06-07 小笠原 金蔵 表面に金属メツキを施した焼物の製造方法
JPS6046976A (ja) * 1983-08-19 1985-03-14 工業技術院長 セラミツクスの接着方法

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