JPH10139560A - セラミック基板 - Google Patents

セラミック基板

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JPH10139560A
JPH10139560A JP30280196A JP30280196A JPH10139560A JP H10139560 A JPH10139560 A JP H10139560A JP 30280196 A JP30280196 A JP 30280196A JP 30280196 A JP30280196 A JP 30280196A JP H10139560 A JPH10139560 A JP H10139560A
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JP
Japan
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ceramic substrate
brazing
substrate
brazing material
ceramic
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Pending
Application number
JP30280196A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Nakajima
寛 中島
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Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/11Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/111Pads for surface mounting, e.g. lay-out
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/11Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/117Pads along the edge of rigid circuit boards, e.g. for pluggable connectors
    • HELECTRICITY
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3405Edge mounted components, e.g. terminals
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4007Surface contacts, e.g. bumps

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  • Ceramic Products (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック基板とリード端子等の金属部材と
のろう付けにおいて、セラミック基板との十分な接着強
度を得ることができるろう付けメタライズを有するセラ
ミック基板を提供する。 【解決手段】 セラミック基板上に金属部材をろう付け
により接続する場合のろう付け部は、セラミック基板1
0側から、メタライズ層12及びろう材14の順に積層
され、かつ該積層部が前記セラミック基板内に埋め込ま
れた構造を有し、ろう付け部の表面を基板面と同一かま
たは凹面とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、セラミック基板
に係り、特にセラミック基板と金属材とを微細な面積で
も充分な強度で接続することができるろう付けメタライ
ズを有するセラミック基板に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミックパッケージのリード端子とセ
ラミックパッケージ部との接続や、セラミック基板を用
いたハイブリッドIC上の部品とセラミック基板との接
続等の微細面積でのろう付け部は、従来、図2および図
3に示すような断面構造となっていた。すなわち、セラ
ミック基板上に設けた金属導体、或いはセラミック基板
に埋め込まれた金属導体のメタライズ層に対し、ろう材
を用いてリード端子等の金属部材を接続する構造であ
る。
【0003】図2および図3において、参照符号10は
セラミック基板、12はメタライズ層、14はろう材、
16はリ−ド端子である。図2の場合は、セラミック基
板10上に、例えばタングステン等を用いたメタライズ
層12を形成し、その上にろう材(例えば銀ろう)14
を使用して、例えば42合金等からなるリード端子16
を接合した構造である。
【0004】このろう付けメタライズによれば、ろう材
14とメタライズ層12との間、ろう材14とリード端
子16との間の接着強度はそれぞれ十分とれるが、メタ
ライズ層12とセラミック基板10との間(図2に示す
A部)の接着強度が前記部分に比べて低く、接着強度を
要する用途では、A部においてはがれることがあった。
【0005】そこで、図3に示すように、メタライズ層
12をセラミック基板10内に埋め込み、その上にろう
材14によりリード端子16を接着する構造が採られて
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
情報機器の大容量化が進展し、半導体等の電子デバイス
の処理能力の大容量化及び小型化が進んでいる。それに
伴って、デバイスの入出力リード数の増大及びリード間
距離の縮小が要求されている。従って、デバイスを搭載
するパッケージについても、リード接合パターン距離を
小さくし、パターン幅そのものも縮小せざるを得なくな
っている。
【0007】このような状況の中、パターン幅を縮小す
ることによって、パターンとリードの接合面積も小さく
なるので、一定の引張強度を維持するために、単位面積
当たりの強度を向上しなければならなくなり、従来の接
合方法では必要とされる接合強度が得られないという問
題が生じていた。
【0008】そこで、本発明は、この引張による破壊モ
ードに着目したもので、セラミック基板とリード端子等
の金属部材とのろう付けにおいて、セラミック基板との
十分な接着強度を得ることができるろう付けメタライズ
を有するセラミック基板を提供することを、その目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
基板は、セラミック基板上に金属部材をろう付けにより
接続する場合のろう付け部は、セラミック基板側から、
メタライズ層及びろう材の順に積層され、かつ該積層部
が前記セラミック基板内に埋め込まれた構造を有し、ろ
う付け部の表面が基板面と同一かまたは凹面であること
を特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係るセラミック基
板について、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
【0011】図1は、本発明の一実施例を示すセラミッ
ク基板のろう付けメタライズの接続部の基本断面構造図
である。なお、説明の便宜上、従来例で示した構造と同
一の構成部分については、同一の参照符号を付して説明
する。
【0012】図1に示すように、本発明に係る基本構造
は、セラミック基板10側、すなわち最下層にメタライ
ズ層12、その上にろう材14を重ねて形成し、セラミ
ック基板10内に埋め込む構造である。
【0013】メタライズ層12は、常法によりろう材1
4とのぬれ性の良いものを選択したり、メッキを施した
りして接着強度を高くし、更にろう材14も含めてメタ
ライズ層をセラミック基板10内へ埋め込む構造とする
ことにより、接合部が微小面積であっても全体として接
続部は十分な接着強度を得ることができる。
【0014】本発明者は、本発明を完成するに際して、
従来の接合方法による引張破壊モードを調査し、破壊が
これまでに見られなかったろう材の内部で発生している
ことを突き止めた。
【0015】そこで、本発明は、ろう材部分を基板内に
構成することにより、ろう材内部での破壊を防止するこ
とを意図したもので、ろう材部分の周囲が基板材によっ
て保持された状態になっているので、ろう材の内部での
破壊が防止されている。従って、ろう付け部の表面、つ
まりろう材の表面は、基板面と同一であることが必要で
あるが、凹面となっていても本発明の効果を得ることが
できる。
【0016】しかし、凸面となっている場合は、引張試
験を行った際にろう材の表面から凸状に出た部分での破
壊が発生することになる。
【0017】本発明のセラミック基板としては、従来の
アルミナ基板の他に、ガラスセラミッキ基板のようない
わゆる低温焼成基板を用いることができる。セラミック
基板がアルミナ基板である場合、メタライズ部分にはタ
ングステン、モリブデン、マンガン等従来より知られた
金属を用いることができる。また、セラミック基板が低
温焼成基板の場合、メタライズ部分には金、プラチナ、
パラジウム等を用いることができる。また、メタライズ
は、基板との同時焼成、厚膜法、薄膜法等によって行う
ことができる。
【0018】ろう材としては、銀/銅ろうをはじめとし
て、通常使用されているろう材を使用することができ
る。
【0019】本発明において、ろう材部分を形成するに
は、例えば前述のろう材をペースト状にして印刷等の手
法によりメタライズ層を形成したセラミック基板の所定
の部分に載置したり、粉体状や板状のろうを同様に所定
の位置に載置した後、加熱することによって形成するこ
とができる。
【0020】また、セラミック基板が低温焼成基板の場
合は、セラミックグリーンシート上にメタライズ層の成
分を含有するペーストを印刷等で形成し、その上にペー
スト状のろう材を同様に印刷等で形成し、その後に基板
を形成する他のセラミックグリーンシートと重ねて、プ
レスし、焼成することによっても形成することができ
る。
【0021】さらに、このような方法において、加熱、
焼成する際に、金属部材を載置して、同時にろう付けを
行うことができる。
【0022】
【実施例】次に、具体的な例を挙げて、本発明に係る上
記基本構造の実施例について詳述する。
【0023】(実施例1)図4は、QFP(Quad
Flat Package)タイプのセラミック基板に
リード端子を接続した様子を示す平面図である。
【0024】セラミック基板10上に0.5mmピッチ
で多数のリード端子16を接続するため、リード端子接
続部の面積は小さい。このため、従来の図2や図3に示
すろう付けメタライズの構造を有するセラミック基板で
は、接着強度が十分でなく、ろう内でリード端子のはが
れが生じ易かった。
【0025】これに対し、図1に示すろう付けメタライ
ズを有する本発明に係るセラミック基板を採用すること
により、ろう付け部は十分な接着強度を得ることができ
る。
【0026】すなわち、セラミック基板10内に、メタ
ライズ層12を形成し、さらにその上にろう材14を重
ねて形成し、セラミック基板10内に埋め込む構造であ
る。
【0027】本実施例の場合、セラミック基板10は、
低温焼成セラミック多層基板であり、メタライズ層12
はパラジウム(Pd)である。ろう材14としては、銅
/銀(Cu/Ag)系ペーストを用い、リード端子16
はニッケルと鉄からなる42合金を使用した。
【0028】このろう付けメタライズを有するセラミッ
ク基板の製造方法としては、先ず、焼成前のセラミック
グリーンシート表面にパラジウムのメタライズ層12と
なる厚膜ペーストを印刷し、さらに銅/銀(Cu/A
g)系ろう材14を重ねて印刷する。
【0029】次に、別の焼成前のセラミックグリーンシ
ートに、層間導体26となる厚膜ペーストを、スクリー
ン印刷したもの数枚と一緒に重ねて多層にし、プレスし
た後、基板焼成と同時にろう付け部を形成する同時焼成
を行えば、図1に示すように、前記2層(メタライズ層
−ろう材)がセラミック基板内に埋め込まれたろう付け
メタライズ構造を有するセラミック基板が得られる。
【0030】(実施例2)次に、本発明の別の実施例に
ついて述べる。
【0031】図5および図6は、高周波用ハイブリッド
集積回路モジュールに使用されるセラミックパッケージ
のそれぞれ外観斜視図および断面構造図である。
【0032】このセラミックパッケージは、低温焼成ガ
ラスセラミック基板20の上部周辺にコバールからなる
シールド側壁のフレーム金属材22を、下部に銅/タン
グステン(Cu/W)からなるヒートシンクのベース金
属材24を接合した構造となっている。
【0033】この場合の上部周辺に囲繞するように形成
されるフレーム金属材22は、接続面積が小さい上にセ
ラミック基板20上への接続であるため、図2および図
3に示したような従来のろう付けメタライズ構造では良
好な接着強度を得にくく、はがれが生じることがあった
が、本発明に係る図1に示した基本構造を採用すること
により、十分な接着強度を得ることができる。
【0034】このセラミック基板の製造方法としては、
先ず、フレーム金属材22を接合する焼成前のセラミッ
クグリーンシート表面にメタライズ層となるパラジウム
(Pd)の厚膜ペーストをスクリーン印刷する。
【0035】また、別の焼成前のセラミックグリーンシ
ートに、層間導体26となる厚膜ペーストをスクリーン
印刷したものを数枚重ねて多層にしておき、前記フレー
ム金属材22接続用のメタライズを施したセラミックグ
リーンシートと重ねる。
【0036】この多層セラミック基板20のろう付け部
に、凹部が形成されるように治具を挾みプレスした後、
炉内で焼成する。
【0037】このように形成された多層セラミック基板
20とフレーム金属材22およびベース金属材24との
それぞれの間に、カットした銅/銀(Cu/Ag)ろう
を挾み、加熱してろう付けを行う。
【0038】これにより、フレーム金属材22のろう付
け部は、図7に示すように、図1で示した基本構造とな
り、十分な接着強度の接合を得ることができる。なお、
図7は、図6中に矢印Dで示した部分の拡大図である。
【0039】上記実施例では、低温焼成セラミック基板
の場合について説明したが、金属材12がモリブデン
(Mo)やニッケル(Ni)、セラミック基板10がア
ルミナの高温焼成基板であっても、本発明のメタライズ
構造を適用することができる。この場合、窒素やアルゴ
ン雰囲気等の中性または不活性のガス中で焼成する必要
がある。
【0040】
【発明の効果】前述した実施例から明らかなように、本
発明によれば、セラミック基板に金属部材をろう付けす
る場合のセラミック基板上メタライズを、メタライズ層
−ろう材の2層をセラミック基板内に埋め込んだ構造と
し、ろう付け部の表面を基板面と同一かまたは凹面とし
た。
【0041】このため、メタライズ層とろう材部分がセ
ラミック基板内に埋め込まれたことにより、ろう材部分
の周囲が基板材によって保持された状態となって、ろう
材部分での破壊が発生しにくくなり、接着強度の強いろ
う付けメタライズを有するセラミック基板を得ることが
できる。
【0042】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更
をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るセラミック基板のろう付けメタラ
イズの基本構造を示す接続部の断面構造図である。
【図2】セラミック基板と金属材とをろう付けする場合
のろう付け部の従来例を示す断面構造図である。
【図3】セラミック基板と金属材とをろう付けする場合
のろう付け部の別の従来例を示す断面構造図である。
【図4】本発明に係るセラミック基板を適用したQFP
タイプのセラミック基板にリード端子を接続した様子を
示す平面図である。
【図5】本発明に係るセラミック基板を適用した高周波
用ハイブリッド集積回路モジュールのセラミックパッケ
ージの外観斜視図である。
【図6】図5に示したセラミックパッケージのC−C線
における断面構造図である。
【図7】図6に矢印Dで示したフレーム金属材とセラミ
ック基板とのろう付け部の拡大図である。
【符号の説明】
10 セラミック基板 12 メタライズ層 14 ろう材 16 リ−ド端子 20 低温焼成ガラスセラミック基板 22 フレーム金属材 24 ベース金属材 26 層間導体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック基板上に金属部材をろう付け
    により接続する場合のろう付け部は、セラミック基板側
    から、メタライズ層及びろう材の順に前記金属部材の下
    に積層され、かつ該積層部が前記セラミック基板内に埋
    め込まれた構造を有し、ろう付け部の表面が基板面と同
    一かまたは凹面であることを特徴とするセラミック基
    板。
JP30280196A 1996-11-14 1996-11-14 セラミック基板 Pending JPH10139560A (ja)

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JP30280196A JPH10139560A (ja) 1996-11-14 1996-11-14 セラミック基板

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JP30280196A JPH10139560A (ja) 1996-11-14 1996-11-14 セラミック基板

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009236721A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Kyocera Corp 基板、プローブカード・アセンブリ用基板および基板の製造方法
WO2011122407A1 (ja) * 2010-03-30 2011-10-06 株式会社村田製作所 金属ベース基板
CN114315403A (zh) * 2021-12-22 2022-04-12 北京科技大学 一种C/C及C/SiC复合材料与金属的植丝增强钎焊连接方法
CN114380614A (zh) * 2022-01-17 2022-04-22 杨晓战 高刻蚀精度陶瓷覆金属板、制备方法及芯片封装模块

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