JPS63318794A - Ceramic circuit board - Google Patents
Ceramic circuit boardInfo
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Abstract
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、半導体装基板として好適する熱伝導性に優れ
たセラミックス回路基板に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a ceramic circuit board with excellent thermal conductivity suitable as a semiconductor packaging board.
（従来の技術）
従来より、半導体装基板等に使用されるセラミックス基
板としては、アルミナ製のものが主に使用されてきたが
、半導体の高電力化、高集積化およびモジュール化に伴
い、より放熱性の大きい、すなわち熱伝導率の高いセラ
ミックス基板が望まれており、このような特性を満足す
るセラミックス基板として、近年、窒化アルミニウムを
主成分とするセラミックス基板が、高熱伝導性、高絶縁
性、高絶縁耐力、°低誘電率、低誘電損失等の優れた電
気的特性を有することから、多用されるようになってき
ている。(Conventional technology) Conventionally, alumina has been mainly used as ceramic substrates for semiconductor packaging substrates, etc., but as semiconductors become more powerful, highly integrated, and modularized, they are becoming more and more popular. Ceramic substrates with high heat dissipation, that is, high thermal conductivity, are desired, and in recent years, ceramic substrates containing aluminum nitride as a main component have been developed to meet these characteristics. It has come to be widely used because it has excellent electrical properties such as high dielectric strength, low dielectric constant, and low dielectric loss.
このような窒化アルミニウム製のセラミックス基板を用
いた回路基板は、従来、例えば次のようにして製造され
ていた。Circuit boards using such ceramic substrates made of aluminum nitride have conventionally been manufactured, for example, in the following manner.
すなわちまず、窒化アルミニウム製セラミックス基板上
に、例えばモリブデンに酸化チタンを添加したメタライ
ズ組成物を塗布、焼成することによりメタライズ層を形
成し、さらにこの上にＮ１めっきやＡｕめっきにより回
路パターンを形成することにより得ている。That is, first, a metallized layer is formed by applying and firing a metallizing composition, for example, molybdenum and titanium oxide, on a ceramic substrate made of aluminum nitride, and then a circuit pattern is formed on this by N1 plating or Au plating. I am gaining from this.
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、窒化アルミニウム製セラミックス基板は、高
熱伝導性、高絶縁性、高絶縁耐力等の優れた電気的特性
を有する半面、酸やアルカリに対する耐薬品性が酸化ア
ルミニウムに比べて劣るという欠点を有している。(Problems to be Solved by the Invention) Although aluminum nitride ceramic substrates have excellent electrical properties such as high thermal conductivity, high insulation properties, and high dielectric strength, they have poor chemical resistance to acids and alkalis. It has the disadvantage of being inferior to aluminum.
このため、メタライズ層上にめっき法により回路パター
ンを形成する際に、使用できるめっき法の種類が限られ
てしまうという問題があった。For this reason, there has been a problem in that the types of plating methods that can be used are limited when forming a circuit pattern on the metallized layer by plating.
これは、例えば無電解めっきを用いようとした場合、無
電解めっきにおけるめうき液は、強酸性や強塩基性であ
るため、めっき工程中に窒化アルミニウムが変質してし
まい、窒化アルミニウムが本来有する特性を発揮できな
くなってしまうためである。これにより、各工程におけ
る処理剤が酸性や塩基性の弱い電気めっきを用いて回路
パターンを形成しているが、この回路パターンの形状が
単純な場合には、電気めっきでも十分に形成可能である
が、回路パターンの形状がｉ雑になると電気めっきでは
対応しきれなくなってしまう。また、電気めっき法にお
いても、めっき工程の前工程や後工程において強酸性や
強塩基性の処理剤を使用することができないという不都
合も生じている。This is because, for example, when trying to use electroless plating, the plating solution used in electroless plating is strongly acidic or basic, so the quality of aluminum nitride changes during the plating process, and aluminum nitride's original properties This is because the characteristics cannot be demonstrated. As a result, circuit patterns are formed using electroplating in which the processing agent used in each process is weakly acidic or basic, but if the circuit pattern has a simple shape, it can be sufficiently formed by electroplating. However, when the shape of the circuit pattern becomes irregular, electroplating cannot handle it. Furthermore, electroplating also has the disadvantage that strong acidic or strong basic processing agents cannot be used in the pre- or post-plating steps.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、窒化アルミニウム製のセラミックス基板の耐薬品
性を向上させ、各種のめつき法を適用可能とした窒化ア
ルミニウムを主成分とするセラミックス基板を用いた回
路基板を提供することを目的とする。The present invention was made in order to solve these problems, and it is a ceramic mainly composed of aluminum nitride that improves the chemical resistance of aluminum nitride ceramic substrates and can be applied to various plating methods. The purpose of the present invention is to provide a circuit board using a substrate.
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明のセラミックス回路基板は、窒化アルミニウムを
主成分とするセラミックス基板上に導電性被膜としてメ
タライズ層を所望の形状に形成してなるセラミックス回
路基板において、前記メタライズ層表面を除く前記セラ
ミックス基板表面に酸化アルミニウム層を有することを
特徴としている。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The ceramic circuit board of the present invention is a ceramic circuit board formed by forming a metallized layer as a conductive film in a desired shape on a ceramic substrate mainly composed of aluminum nitride. The circuit board is characterized in that an aluminum oxide layer is provided on the surface of the ceramic substrate except for the surface of the metallized layer.
本発明に使用する窒化アルミニウムを主成分とするセラ
ミックス基板は、窒化アルミニウム粉末に金属酸化物等
を焼結助剤として添加し、この混合粉末を成形、常圧焼
結したもの、あるいはホットプレス法によるもの等であ
って、熱伝導率が５０Ｗ／ｉｋ以上のものを使用する。The ceramic substrate containing aluminum nitride as a main component used in the present invention can be obtained by adding a metal oxide or the like as a sintering aid to aluminum nitride powder, molding this mixed powder, and sintering it under pressure, or by hot pressing. A material with a thermal conductivity of 50 W/ik or more is used.
本発明における酸化アルミニウム層は、例えば窒化アル
ミニウムを主成分とするセラミックス基板を大気中で１
０００℃〜１４００℃程度に加熱し、窒化アルミニウム
を酸化処理することにより得られる。In the present invention, the aluminum oxide layer is formed by heating a ceramic substrate containing aluminum nitride as a main component in the atmosphere.
It is obtained by heating aluminum nitride to about 000°C to 1400°C and oxidizing it.
そして、このようにして形成した酸化アルミニウム層の
メタライズ層を形成しようとする部分を、例えばホーニ
ング処理やエツチング処理により除去し、この酸化アル
ミニウムを除去した部分にメタライズ層を導電性被膜と
して形成することにより本発明のセラミックス回路基板
が得られる。Then, the portion of the thus formed aluminum oxide layer where the metallized layer is to be formed is removed by, for example, honing treatment or etching treatment, and the metallized layer is formed as a conductive film on the portion from which the aluminum oxide has been removed. Thus, the ceramic circuit board of the present invention is obtained.
このメタライズ層の形成方法は、窒化アルミニウムへ適
用可能なメタライズ法であればどのような方法を用いて
もよく、そのような方法としては、例えばモリブデンや
タングステンとチタンやその化合物とを主成分とするメ
タライズ組成物を印刷し、次いで加熱焼成することによ
り形成する方法が挙げられる。This metallized layer may be formed using any metallizing method that can be applied to aluminum nitride. Examples include a method of printing a metallized composition and then heating and baking it.
そして、このメタライズ層上にＮｉやＡｕ等の金属２次
被膜を、無電解めっきおよび電気めっきを問わずめっき
法により形成し、各ＭＷｉ載部品の実装基板として使用
する。Then, a secondary metal film such as Ni or Au is formed on this metallized layer by a plating method, whether electroless plating or electroplating, and is used as a mounting board for each MWi-mounted component.
なお、本発明によるセラミックス回路基板に半導体等を
実装して使用する際に、搭載部品から発せられる熱の放
熱性は、表面の酸化アルミニウム層の存在によっても疎
外されることはないので、そのままの状態で使用可能で
ある。 、（作 用）
本発明のセラミックス回路基板において、窒化アルミニ
ウム製のセラミックス基板のメタライズ層以外の表面に
、酸化アルミニウム層を形成しであるので、めっき処理
に際して、強酸性や強塩基性の処理剤を使用しても、こ
の酸化アルミニウム層が保護層として働き、窒化アルミ
ニウムの変質を防止することが可能となる。これにより
、使用できるめっき法は制限をうけることがなくなり、
Ａｕ無電解めっき等により微細な回路パターンを、−形
成することが可能となる。Furthermore, when using a ceramic circuit board according to the present invention mounted with a semiconductor, etc., the heat dissipation performance of the mounted components is not affected by the presence of the aluminum oxide layer on the surface, so it can be used as is. Available in condition. (Function) In the ceramic circuit board of the present invention, since an aluminum oxide layer is formed on the surface of the aluminum nitride ceramic substrate other than the metallized layer, strong acidic or strong basic processing agents are not used during the plating process. Even when using aluminum oxide, this aluminum oxide layer acts as a protective layer and can prevent aluminum nitride from deteriorating. As a result, there are no restrictions on the plating methods that can be used.
It becomes possible to form a fine circuit pattern by Au electroless plating or the like.
（実施例）
次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施例
第１図はこの実施例のセラミックス回路基板の製造工程
を概略的に示す図であり、まず、例えば５Ｇ＋１＋１Ｘ
２５１１１１Ｘ Ｏ，４１１１１の窒化アルミニウム
を主成分（９６重量％、他に焼結助剤として酸化イツト
リウムを４重量％含む、）とするセラミックス基板１（
熱伝導率１７０騨７１ｋ）を、大気中で約１１００℃、
６０分の条件で加熱し、表面に厚さ約１０μ信の酸化ア
ルミニウム層２を形成した（第１図−ａ）。Embodiment FIG. 1 is a diagram schematically showing the manufacturing process of the ceramic circuit board of this embodiment. First, for example, 5G+1+1X
Ceramic substrate 1 whose main component is aluminum nitride of 251111
Thermal conductivity is 170 (71k), approximately 1100℃ in the atmosphere,
Heating was carried out for 60 minutes to form an aluminum oxide layer 2 with a thickness of about 10 μm on the surface (FIG. 1-a).
次いで、この酸化アルミニウム層２上に所望の導電性被
膜パターンの開口部を有するマスキングＷＡ３を形成し
た後、ホーニング処理によりこの開口部に相当する酸化
アルミニウムを除去し、窒化アルミニウムを主成分とす
るセラミックス基板１の表面を露出させた（同図−ｂ）
。Next, after forming a masking WA3 having openings in a desired conductive film pattern on the aluminum oxide layer 2, the aluminum oxide corresponding to the openings is removed by honing treatment, and a ceramic material mainly composed of aluminum nitride is formed. The surface of the substrate 1 was exposed (Figure-b)
.
次に、モリブデンと酸化チタンとを重量比１：１で混合
した粉末に、適量のバインダおよび溶剤を加えてペース
ト状としたものを、前述の工程で酸化アルミニウムを除
去し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス基
板１の表面を露出させた部分にスクリーン印刷技法によ
り塗布し、これを窒素ガス雰囲気中において、約１６０
０℃、６０分の条件で加熱焼成してメタライズ層４を形
成しく同図−ｃ）、目的とするセラミックス回路基板を
作製した。Next, an appropriate amount of binder and solvent are added to powder that is a mixture of molybdenum and titanium oxide at a weight ratio of 1:1 to form a paste.The aluminum oxide is removed in the process described above, and aluminum nitride is the main component. It is coated on the exposed surface of the ceramic substrate 1 by screen printing technique, and then coated with about 160 ml of paint in a nitrogen gas atmosphere.
The metallized layer 4 was formed by heating and baking at 0° C. for 60 minutes (FIG. 4-c), thereby producing the desired ceramic circuit board.
この後、第２図に示すように、さらにメタライズ層４の
上に、所望とする回路パターンとなるＡｕからなる厚さ
約２μｍの金属被膜５を無電酵解めっきにより形成した
。なお、ＫＡｕ（ＣＮ） ２、Ｋｏｌｌを成分とするｐ
Ｈ値１３以上のめっき液を使用し、液温７０℃でめっき
を行った。Thereafter, as shown in FIG. 2, a metal coating 5 made of Au and having a thickness of about 2 μm was further formed on the metallized layer 4 to form a desired circuit pattern by electroless plating. In addition, p containing KAu(CN) 2 and Koll as components
Plating was performed using a plating solution with an H value of 13 or more at a solution temperature of 70°C.
このようにして得たセラミックス回路基板の外観検査を
行ったところ、酸化アルミニウム層は変質や浸蝕された
ような形跡もなく、また無電解めっきによる金属被膜も
所望の形状に形成されていた。When the appearance of the ceramic circuit board thus obtained was inspected, the aluminum oxide layer showed no evidence of deterioration or erosion, and the metal coating formed by electroless plating was also formed in the desired shape.
次に、このセラミックス回路基板を用いて、ＩＣチップ
を搭載して半導体装置を作製し、熱抵抗を測定したとこ
ろ、酸化アルミニウム層を用いない従来のものと同等な
値を示した。Next, using this ceramic circuit board, a semiconductor device was fabricated with an IC chip mounted thereon, and when the thermal resistance was measured, it showed a value equivalent to that of a conventional device that does not use an aluminum oxide layer.
［発明の効果］
以上説明したように本発明のセラミックス回路基板は、
窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス基板のメ
タライズ層表面以外には酸化アルミニウム層を形成しで
あるので、めっき工程においてもこの酸化アルミニウム
層が保護層として働き、窒化アルミニウムの変質等によ
る特性劣化を。[Effects of the Invention] As explained above, the ceramic circuit board of the present invention has the following effects:
Since an aluminum oxide layer is formed on the surface of the ceramic substrate whose main component is aluminum nitride other than the metallized layer, this aluminum oxide layer acts as a protective layer during the plating process, preventing property deterioration due to deterioration of the aluminum nitride.
生じることがなくなる。It will no longer occur.
第１図は本発明の一実施例によるセラミックス回路基板
の製造工程を概略的に示す図、第２図はそのセラミック
ス回路基板にさらにめうき法による金属被膜を形成した
状態を示す断面図である。
１・・・・・・・・・セラミックス基板２・・・・・・
・・・酸化アルミニウム層３・・・・・・・・・マスキ
ング膜
４・・！・・・・・・メタライズ層
５・・・・・・・・・めっき法による金属被膜代理人
弁理士 則 近 憲 佑
同 湯山幸夫FIG. 1 is a diagram schematically showing the manufacturing process of a ceramic circuit board according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a metal coating is further formed on the ceramic circuit board by a coating method. . 1... Ceramic substrate 2...
...Aluminum oxide layer 3...Masking film 4...!・・・・・・Metalized layer 5・・・・・・Metal coating agent by plating method
Patent Attorney Nori Chika Yudo Yukio Yuyama
Claims (4)
板上に導電性被膜としてメタライズ層を所望の形状に形
成してなるセラミックス回路基板において、 前記メタライズ層表面を除く前記セラミックス基板表面
に酸化アルミニウム層を有することを特徴とするセラミ
ックス回路基板。(1) A ceramic circuit board formed by forming a metallized layer as a conductive film in a desired shape on a ceramic substrate mainly composed of aluminum nitride, which has an aluminum oxide layer on the surface of the ceramic substrate except for the surface of the metallized layer. A ceramic circuit board characterized by:
有する特許請求の範囲第１項記載のセラミックス回路基
板。(2) The ceramic circuit board according to claim 1, which has a metal coating formed by plating on the metallized layer.
処理により形成されてい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ス回路基板。(3) The ceramic circuit board according to claim 1 or 2, wherein the aluminum oxide layer is formed by oxidizing aluminum nitride.
板の熱伝導率が、５０Ｗ／ｍＫ以上である特許請求の範
囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載のセラミック
ス回路基板。(4) The ceramic circuit board according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic substrate mainly composed of aluminum nitride has a thermal conductivity of 50 W/mK or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15435387A JPS63318794A (en) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | Ceramic circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15435387A JPS63318794A (en) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | Ceramic circuit board |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63318794A true JPS63318794A (en) | 1988-12-27 |
Family
ID=15582304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15435387A Pending JPS63318794A (en) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | Ceramic circuit board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63318794A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0964498A (en) * | 1995-08-21 | 1997-03-07 | Kyocera Corp | Ceramic wiring board |
| CN108511349A (en) * | 2018-03-27 | 2018-09-07 | 北京大学东莞光电研究院 | A kind of method for metallising of ceramic substrate |
-
1987
- 1987-06-23 JP JP15435387A patent/JPS63318794A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0964498A (en) * | 1995-08-21 | 1997-03-07 | Kyocera Corp | Ceramic wiring board |
| CN108511349A (en) * | 2018-03-27 | 2018-09-07 | 北京大学东莞光电研究院 | A kind of method for metallising of ceramic substrate |
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