JPS6351690A - Manufacture of ceramic wiring board - Google Patents

Manufacture of ceramic wiring board

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Publication number
JPS6351690A
JPS6351690A JP19580586A JP19580586A JPS6351690A JP S6351690 A JPS6351690 A JP S6351690A JP 19580586 A JP19580586 A JP 19580586A JP 19580586 A JP19580586 A JP 19580586A JP S6351690 A JPS6351690 A JP S6351690A
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JP
Japan
Prior art keywords
wiring board
ceramic
substrate
ceramic substrate
ceramic wiring
Prior art date
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Pending
Application number
JP19580586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
吉澤 出
昇 山口
山河 清志郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP19580586A priority Critical patent/JPS6351690A/en
Publication of JPS6351690A publication Critical patent/JPS6351690A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、大電力用回路板として用いられるセラミッ
ク配線基板の製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic wiring board used as a high power circuit board.

〔背景技術〕[Background technology]

一般に、大電力用として使用される配線基板は、大電流
を流す必要上から、あるいは放熱性をもたせるなどのた
め、導電性回路となる導体層を厚くする必要がある。
In general, wiring boards used for high power applications require thick conductor layers that form conductive circuits in order to allow large currents to flow or to provide heat dissipation properties.

従来、大電力用として使用されるセラミック配線基板の
製法として、つぎのような方法が行われている。
Conventionally, the following method has been used to manufacture ceramic wiring boards used for high power applications.

■ セラミック基板および所望の厚みを有する導電性板
を用意し、これらが共晶合金となる場合の共晶温度以上
で熱処理して両者を接合して配線板を形成する方法。
(2) A method in which a ceramic substrate and a conductive plate having a desired thickness are prepared, and then heat treated at a temperature higher than the eutectic temperature at which they form a eutectic alloy to bond them together to form a wiring board.

■ セラミック基板の表面を化学的に粗面化し、その表
面に無電解めっきを施して導体層を析出させ、さらに、
電気めっきにより所望の厚みまで厚付けする方法。
■ Chemically roughen the surface of the ceramic substrate, apply electroless plating to the surface to deposit a conductor layer, and
A method of applying electroplating to the desired thickness.

■ いわゆるテレフンケン法により予めメクライジング
したセラミック基板の金属部に、電気めっきによって所
望の厚みに金属を厚付けする方法しかしながら、これら
の方法は、いずれも、以下のような欠点を有する。すな
わち、■の方法−よ、熱処理時における温度あるいは雰
囲気ガスのコントロールが難しく、そのため生産歩留ま
りが低い。■、■の方法は、導体層を厚付けするのに電
気めっきによって行うようにしているので、その析出速
度が遅く、所望の厚みを得るのに極めて長時間を要する
。加えて、導体層の厚みを均一に形成することも難しい
(2) A method of applying metal to a desired thickness by electroplating on the metal portion of a ceramic substrate that has been previously meclized by the so-called Telefunken method. However, all of these methods have the following drawbacks. That is, in method (2), it is difficult to control the temperature or atmospheric gas during heat treatment, and therefore the production yield is low. Methods (1) and (2) use electroplating to thicken the conductor layer, so the deposition rate is slow and it takes a very long time to obtain the desired thickness. In addition, it is also difficult to form a conductor layer with a uniform thickness.

そのため、セラミック基板の表面に導体層を生産性よく
厚付けする方法の出現が望まれていた。
Therefore, it has been desired to develop a method for efficiently depositing a thick conductor layer on the surface of a ceramic substrate.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

以上の点に鑑み、この発明は、とくに大電力用のセラミ
ック配、vil基板を生産性よく製造する方法を提供す
ることを目的とする。
In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a high-power ceramic wiring board and a Vil board with high productivity.

〔発明の開示〕[Disclosure of the invention]

上記目的を達成するため、この発明は、セラミック基板
の表面に導電性回路となる導体層を厚付けするに当たり
、導電材を溶射することにより前記導体層の厚付けを行
うことを特徴とするセラミック配線基板の製法を要旨と
する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a ceramic substrate, characterized in that, when thickening a conductor layer that becomes a conductive circuit on the surface of a ceramic substrate, the conductor layer is thickened by thermal spraying a conductive material. The main topic is the manufacturing method of wiring boards.

以下にこれを、その一実施例をあられす図面を参照しつ
つ詳しく説明する。
This will be explained in detail below with reference to the accompanying drawings, one embodiment of which will be described below.

第1図は、この発明にかかるセラミック配線基板の製法
をあられす。
FIG. 1 shows a method for manufacturing a ceramic wiring board according to the present invention.

まず、焼結した平滑なセラミック基板を用意する。この
ような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、ジルコン、ムライト、コージラ
イト、ジルコニア、チタニアなどの酸化物系セラミック
のほか、各種炭化物系、窒化物系セラミックなどを使用
する。この場合、セラミック基板の表面粗さは、極力小
さいのがよい。すなわち、その表面粗さRmaxは3μ
m以下であることが望ましく、より好ましくは1.5μ
m以下であることである。セラミック基板の表面粗さが
このようになっていると、後述するように、溶射法によ
って基板上に導体層を厚付けする場合に、この表面粗さ
の部分では溶射金属(導電材)の付着が起きず、都合が
よいのである。ついで、セラミック基板の表面に導電性
回路と同じパターンの下地を形成する。この部分は、溶
射金属の付着が起きるよう、適度の表面粗さを有する部
分であって、平滑なセラミック基板の表面に化学的ある
いは物理的手段などにより形成される。たとえば、Cu
などの導電性材料およびガラス成分などを含む導電性ペ
ーストを用いて、導電性回路と同じパターンにスクリー
ン印刷を行った後、焼成することにより形成する。導電
性ペーストを焼成すると、ペースト中に含まれるガラス
成分が基板とこの下地との界面へ移行し、析出するため
、その表面が粗(なるのである。
First, a smooth sintered ceramic substrate is prepared. The materials used for such sintered substrates include oxide ceramics such as alumina, forsterite, steatite, zircon, mullite, cordierite, zirconia, and titania, as well as various carbide and nitride ceramics. . In this case, the surface roughness of the ceramic substrate is preferably as small as possible. That is, its surface roughness Rmax is 3μ
It is desirable that it is less than m, more preferably 1.5μ
m or less. If the surface roughness of the ceramic substrate is like this, as will be explained later, when a thick conductor layer is applied to the substrate by thermal spraying, it is difficult to attach thermally sprayed metal (conductive material) to the areas with this surface roughness. This is convenient because it does not occur. Next, a base having the same pattern as the conductive circuit is formed on the surface of the ceramic substrate. This portion has an appropriate surface roughness to allow the adhesion of the sprayed metal, and is formed on the smooth surface of the ceramic substrate by chemical or physical means. For example, Cu
It is formed by screen printing the same pattern as the conductive circuit using a conductive paste containing a conductive material such as and a glass component, and then firing it. When the conductive paste is fired, the glass component contained in the paste migrates to the interface between the substrate and the base and precipitates, resulting in a rough surface.

一方、下地の形成を、いわゆるテレフンケン法を用いて
行ってもよい。すなわち、セラミックのグリーンシート
に高融点金属を含む金属ペーストをスクリーン印刷し、
セラミックシートと金属ペーストとを同時焼成するよう
にするのである。なお、等電性ペーストとしては、Cu
のほか、Ag、Au、Ag−Pdなとの4電材を含むも
のが多く用いられるが、とくにいずれかに限定されるも
のではない。要は、ペースト中に導電材と焼成時に表面
を粗面化することとなるガラス成分などが含まれていれ
ばよいのである。
On the other hand, the base may be formed using the so-called Telefunken method. In other words, a metal paste containing a high melting point metal is screen printed on a ceramic green sheet,
The ceramic sheet and the metal paste are fired simultaneously. In addition, as the isoelectric paste, Cu
In addition, materials containing four electrical materials such as Ag, Au, and Ag-Pd are often used, but the material is not particularly limited to any one of them. In short, it is sufficient that the paste contains a conductive material and a glass component that roughens the surface during firing.

さらに、導電性回路パターンと逆のパターンををするマ
スクをセラミック基板上に載置し、りん酸溶液などを用
いて粗面化処理するようにして下地を形成してもよい。
Furthermore, the base may be formed by placing a mask having a pattern opposite to the conductive circuit pattern on the ceramic substrate and roughening the surface using a phosphoric acid solution or the like.

基板上に、上にみたような下地を形成した後、この上か
ら溶射法を用いて導電材の溶射を行い、導電性回路とな
る導体層の厚付けを行う。この場合、溶射された導電材
は予め形成されている下地に付着するようになる。すな
わち、この場合セラミック基板は、上にみたように、そ
の表面粗さが小さいため、この部分には溶射材の付着が
起こり難い。つまり、溶射した導電材は、導電性回路と
同じパターンを形成している下地部分にのみ付着するこ
ととなって、セラミック配線基板が作成されるのである
。なお、セラミック基板の表面全体を粗面化しておき、
回路パターンとは反対のパターンを備えたマスクを基板
表面に載置し、その表面から溶射を行うようにしてもよ
い。
After forming a base on the substrate as seen above, a conductive material is sprayed onto the base using a thermal spraying method to thicken the conductor layer that will become the conductive circuit. In this case, the sprayed conductive material will adhere to the pre-formed base. That is, in this case, as seen above, since the surface roughness of the ceramic substrate is small, it is difficult for the thermal spray material to adhere to this portion. In other words, the thermally sprayed conductive material adheres only to the base portion forming the same pattern as the conductive circuit, thereby creating a ceramic wiring board. Note that the entire surface of the ceramic substrate is roughened,
A mask having a pattern opposite to the circuit pattern may be placed on the surface of the substrate, and thermal spraying may be performed from that surface.

このようにして作成したセラミ・ツク配線基板に、たと
えば、パワーICなどを実装する場合には、溶射した導
体層の粗さをできるだけ小さくする必要がある。そのよ
うな場合には、たとえば、第1圀にみるように、溶射し
た導体層に電気めっきを施した後、研磨機を用いて表面
粗さを1〜2μm程度の平滑な面となるように整面をす
ればよいこの発明にかかるセラミック配線基板の製法は
、上にみたように、導体層が溶射法により厚付けされる
ようになっているので、従来法のように電気めっきで厚
付けする場合に比べると、格段に短い時間で目的の厚み
を実現できることとなる。しかも、溶射法として通常の
方法をそのまま用いることができるので、作業が容易で
あり、それだけ、生産コストも低い。
If, for example, a power IC or the like is to be mounted on the ceramic wiring board thus produced, it is necessary to minimize the roughness of the sprayed conductor layer. In such a case, for example, as shown in the first picture, after applying electroplating to the thermally sprayed conductor layer, use a polisher to reduce the surface roughness to a smooth surface of about 1 to 2 μm. In the manufacturing method of the ceramic wiring board according to the present invention, which requires only surface preparation, as shown above, the conductor layer is thickened by thermal spraying, so it is not necessary to thicken it by electroplating as in the conventional method. This means that the desired thickness can be achieved in a much shorter period of time than would otherwise be possible. Moreover, since a normal thermal spraying method can be used as is, the work is easy and the production cost is correspondingly low.

つぎに、実施例について比較例とともに説明する。Next, examples will be described together with comparative examples.

(実施例1) セラミック基板として、表面粗さRmaxl、5μmの
96%A l z O3板を用意した。薄型性ペースト
としては、電気伝導性および放熱性にすぐれたCuを含
み、安価であるCuペーストを用いた。この基板上に、
第1図の製造工程にしたがい、下地を形成した。但し、
同図において、導電材の溶射後、電気めっきおよび整面
工程は行わなかった。第2図にみるように、基板1上に
下地2をスクリーン印刷法により形成した後、N2ガス
雰囲気中で800〜950℃に加熱して焼成した。焼成
した後の下地2の厚みは約20μmであった。
(Example 1) A 96% Al z O3 plate with a surface roughness Rmaxl of 5 μm was prepared as a ceramic substrate. As the thin paste, an inexpensive Cu paste was used, which contains Cu and has excellent electrical conductivity and heat dissipation. On this board,
A base was formed according to the manufacturing process shown in FIG. however,
In the figure, electroplating and surface preparation steps were not performed after thermal spraying of the conductive material. As shown in FIG. 2, a base 2 was formed on a substrate 1 by a screen printing method, and then heated and fired at 800 to 950° C. in an N2 gas atmosphere. The thickness of the base 2 after firing was about 20 μm.

ついで、この上から通常の方法による溶射を行い、溶射
層4を形成した。すなわち、スクリーン印刷後焼成して
形成した前記下地2の厚付けを行った。溶射材としては
Cuを用いた。溶射を行った際、溶射されたCuは、基
板の表面粗さが小さく平滑であるためこの部分には付着
せず、Cuペーストを焼成した下地2にのみ付着した。
Next, thermal spraying was performed on this by a conventional method to form a thermal sprayed layer 4. That is, the base 2 formed by screen printing and then baking was thickened. Cu was used as the thermal spraying material. When the thermal spraying was performed, the thermally sprayed Cu did not adhere to this part because the surface roughness of the substrate was small and smooth, but only to the base 2 on which the Cu paste was fired.

この溶射法により得られた導体層たる溶射層4の厚みは
250μmであり、かつ、その厚みは均一であった。そ
して、この厚付けに要した溶射時間は、約1分であった
。このようにして形成された溶射層は放熱性も良好であ
った。
The thermal sprayed layer 4, which is a conductive layer, obtained by this thermal spraying method had a thickness of 250 μm and was uniform. The thermal spraying time required for this thickening was about 1 minute. The sprayed layer thus formed also had good heat dissipation properties.

(実施例2) 実施例1と同様な方法で、下地を形成後焼成しその上か
ら溶射層を形成したセラミック基板に、パワーICなど
の電子部品を実装できるように電気めっきするとともに
、その表面に研磨(整面)を行った。すなわち、第3図
にみるように、基板1上の下地2の表面に形成された2
つの溶射層4.4を金属ワイヤ6で軽くボンディングし
た後、これら溶射層4.4の上面以外の部分をマスキン
グするようにして、通常のCuめっき法を行った。すな
わち、この基板に3A/dm7−10分間通電し、その
上面にのみCuめっき層5を形成するようにした。つい
で、金属ワイヤ16を取り外して研磨機によりその表面
を約2μm研磨し、表面粗さRmax 2μmの平滑な
表面を得た。
(Example 2) In the same manner as in Example 1, a ceramic substrate was formed and fired, and then a sprayed layer was formed on the ceramic substrate.The ceramic substrate was electroplated so that electronic components such as power ICs could be mounted thereon, and its surface was Polishing (surface preparation) was performed. That is, as shown in FIG.
After lightly bonding the two thermally sprayed layers 4.4 with metal wires 6, a normal Cu plating method was performed while masking the areas other than the top surfaces of these thermally sprayed layers 4.4. That is, this substrate was energized at 3 A/dm for 7-10 minutes to form the Cu plating layer 5 only on its upper surface. Then, the metal wire 16 was removed and its surface was polished by about 2 μm using a polisher to obtain a smooth surface with a surface roughness Rmax of 2 μm.

溶射を含む厚付けに要した時間は、約12分であった・ (実施例3) 96%A1zCh基板のグリーンシートにW−Moペー
ストをスクリーン印刷し、A p、 z Off ’S
板とW−Moペーストを約1500℃で同時焼成した。
The time required for thickening, including thermal spraying, was approximately 12 minutes. (Example 3) W-Mo paste was screen printed on a green sheet of a 96% A1zCh substrate, and A p, z Off 'S
The plate and W-Mo paste were co-fired at about 1500°C.

焼成後のAA203基板の表面粗さRmaxは、1.8
μmであった。
The surface roughness Rmax of the AA203 substrate after firing is 1.8
It was μm.

ついで、実施例1と同様の条件でCuを溶射し、厚み2
50μmの溶射層を得た。溶射に要した時間は、約1分
であった。
Next, Cu was thermally sprayed under the same conditions as in Example 1 to a thickness of 2.
A sprayed layer of 50 μm was obtained. The time required for thermal spraying was about 1 minute.

(比較例) セラミック基板の表面を適度に粗面化した後、無電解め
っきによりCuを析出させ、その表面に電気めっきによ
り厚付けを行った。この時のCuめっきの厚みは250
μmであった。そして、このような導体層を形成するた
めの所要時間は、約100分であった。
(Comparative Example) After appropriately roughening the surface of a ceramic substrate, Cu was deposited by electroless plating, and the surface was thickened by electroplating. The thickness of Cu plating at this time is 250
It was μm. The time required to form such a conductor layer was about 100 minutes.

上にみたように、この発明にかかるセラミック配線基板
の製法は、従来の電気めっき法により導体層を厚付けす
る方法に比べ、その所要時間において、約l/10〜1
/100に短縮することができた。
As seen above, the method for manufacturing a ceramic wiring board according to the present invention takes about 1/10 to 1/100 times less time than the conventional method of thickening a conductor layer by electroplating.
I was able to shorten it to /100.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明にかかるセラミック配線基板の製法は、以上の
ような構成をしているので、従来の電気めっき法などと
比べ、格段に短い時間で、かつ、確実に導体層を厚付け
することができ、大電力用の配線基板を高い生産性で製
造することができる
Since the method for manufacturing a ceramic wiring board according to the present invention has the above-described structure, it is possible to reliably thicken the conductor layer in a much shorter time than with conventional electroplating methods. , it is possible to manufacture high-power wiring boards with high productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明にかかるセラミック配線基板の製法の
一例をあられすフローチャート、第2図+a)は第1の
実施例にかかるセラミック配線基板の製法により作成し
た配線基板の平面図、同図(blは同図fa)の部分正
面図、第3図(alは第2の実施例にかかるセラミック
配線基板の製法により作成した配′fIfA基板の平面
図、同図(blは同図(alの部分正面図である。 1・・・セラミック基板 4・・・?容射層(導体層)
代理人 弁理士  松 本 武 彦 第1図
FIG. 1 is a flowchart showing an example of the method for manufacturing a ceramic wiring board according to the present invention, and FIG. bl is a partial front view of the same figure fa), FIG. It is a partial front view. 1... Ceramic substrate 4...? Reflective layer (conductor layer)
Agent Patent Attorney Takehiko Matsumoto Figure 1

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セラミック基板の表面に導電性回路となる導体層
を厚付けするに当たり、導電材を溶射することにより前
記導体層の厚付けを行うことを特徴とするセラミック配
線基板の製法。
(1) A method for manufacturing a ceramic wiring board, characterized in that the thickness of the conductor layer forming a conductive circuit is increased by spraying a conductive material on the surface of the ceramic substrate.
(2)セラミック基板の表面粗さRmaxが3μm以下
であって、この表面に、ガラス成分を含む金属ペースト
を導電性回路と同じパターンとなるよう予めスクリーン
印刷し、ついで、この基板を焼成した後、溶射するよう
にする特許請求の範囲第1項記載のセラミック配線基板
の製法。
(2) The surface roughness Rmax of the ceramic substrate is 3 μm or less, and a metal paste containing a glass component is screen printed on the surface in advance in the same pattern as the conductive circuit, and then this substrate is fired. A method for manufacturing a ceramic wiring board according to claim 1, wherein the ceramic wiring board is thermally sprayed.
JP19580586A 1986-08-20 1986-08-20 Manufacture of ceramic wiring board Pending JPS6351690A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010239164A (en) * 2010-07-28 2010-10-21 Fuji Electric Systems Co Ltd Wiring board
US8336202B2 (en) 2005-05-13 2012-12-25 Fuji Electric Co., Ltd. Method of manufacturing a wiring board

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US8336202B2 (en) 2005-05-13 2012-12-25 Fuji Electric Co., Ltd. Method of manufacturing a wiring board
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