JPH01301866A - 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法 - Google Patents
窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔分野の概要〕
本発明はセラミックス絶縁基板の表面に金属層を形成す
る方法に係り、特に窒化アルミニウム基板表面にメッキ
技術を用いて下地にニッケル層を、表面に2μm以上の
厚付銅層を形成する金属層を表面に形成した窒化アルミ
ニウム基板の製造方法に関するものである。
る方法に係り、特に窒化アルミニウム基板表面にメッキ
技術を用いて下地にニッケル層を、表面に2μm以上の
厚付銅層を形成する金属層を表面に形成した窒化アルミ
ニウム基板の製造方法に関するものである。
この種のセラミックス基板に金属層を形成する技術は特
に新しいものではないが、例えばセラミックス基板を脱
脂した後直接無電解銅メッキを施すか、或いは無電解ニ
ッケルメッキを施した後、銅メッキを施すという方法が
一般に知られている。
に新しいものではないが、例えばセラミックス基板を脱
脂した後直接無電解銅メッキを施すか、或いは無電解ニ
ッケルメッキを施した後、銅メッキを施すという方法が
一般に知られている。
しかし、これらの方法を用いた場合、銅層の厚みが2μ
m以下の場合は有効であるが、セラミックス基板と金属
層との接着部が特に2μm以上の銅層を厚付した場合耐
熱性に問題があり、半田付けした際、或いは電子部品を
実装したときに、密着強度の低下や金属層の剥離や、或
いは銅層に微妙なふくれを生じ、信頼性に問題を生じて
いた。また、セラミックス基板と金属層との間の密着強
度の確保という点で、非酸化物系セラミックスは金属と
のぬれ性が悪く、窒化アルミニウム基板への金属接合の
場合も、同様にこの理由からメッキによるメタライズ技
術を用いて、しかも、2μm以上の銅層の厚付を安定し
て行える手法の確立はいまだない。一方、銅の箔を用い
て銅層の形成を行う場合、セラミックス基板上に銅回路
基板を直接接合する方法が開発されているが、セラミッ
クス基板と金属層との中間に酸化物層、或いはろう材等
を介在させるため、高熱伝導性基板としての用途に対し
て、熱伝導性を損なうこと、製造工程が複雑であること
、銅箔を平坦に接合するための歩留りが悪いなどの欠点
があった。
m以下の場合は有効であるが、セラミックス基板と金属
層との接着部が特に2μm以上の銅層を厚付した場合耐
熱性に問題があり、半田付けした際、或いは電子部品を
実装したときに、密着強度の低下や金属層の剥離や、或
いは銅層に微妙なふくれを生じ、信頼性に問題を生じて
いた。また、セラミックス基板と金属層との間の密着強
度の確保という点で、非酸化物系セラミックスは金属と
のぬれ性が悪く、窒化アルミニウム基板への金属接合の
場合も、同様にこの理由からメッキによるメタライズ技
術を用いて、しかも、2μm以上の銅層の厚付を安定し
て行える手法の確立はいまだない。一方、銅の箔を用い
て銅層の形成を行う場合、セラミックス基板上に銅回路
基板を直接接合する方法が開発されているが、セラミッ
クス基板と金属層との中間に酸化物層、或いはろう材等
を介在させるため、高熱伝導性基板としての用途に対し
て、熱伝導性を損なうこと、製造工程が複雑であること
、銅箔を平坦に接合するための歩留りが悪いなどの欠点
があった。
以下余白
〔発明の目的〕
本発明は窒化アルミニウム基板上にニッケル、及び厚み
2μm以上の銅からなる金属層をメッキにより形成し、
セラミックス基板と金属層との密着強度に優れ、耐熱性
も良好で半田付は作業時などにふくれ等の欠点を生じな
い、窒化アルミニウム基板と、ニッケル、或いは銅との
結合体を提供することを目的とする。
2μm以上の銅からなる金属層をメッキにより形成し、
セラミックス基板と金属層との密着強度に優れ、耐熱性
も良好で半田付は作業時などにふくれ等の欠点を生じな
い、窒化アルミニウム基板と、ニッケル、或いは銅との
結合体を提供することを目的とする。
本発明は窒化アルミニウム表面に優れた密着強度、及び
耐熱性を有する金属層を得るための方法であり、窒化ア
ルミニウム基板を水酸化ナトリウム、または水酸化カリ
ウムのアルカリ、或いは10%濃度の弗化水素水と、1
0%濃度の硝酸水溶液を1=1に混合した酸によるエツ
チングによって、表面粗さRa= 0.5ないし5.0
μmに荒らし、さらに1ないし20μmの厚さに一般市
販のニッケルリンによる無電解ニッケルメッキを施し熱
処理を行う。
耐熱性を有する金属層を得るための方法であり、窒化ア
ルミニウム基板を水酸化ナトリウム、または水酸化カリ
ウムのアルカリ、或いは10%濃度の弗化水素水と、1
0%濃度の硝酸水溶液を1=1に混合した酸によるエツ
チングによって、表面粗さRa= 0.5ないし5.0
μmに荒らし、さらに1ないし20μmの厚さに一般市
販のニッケルリンによる無電解ニッケルメッキを施し熱
処理を行う。
次に電解銅メッキを1ないし500μm施した後、さら
に熱処理を行う。
に熱処理を行う。
即ち、本発明は 窒化アルミニウム基板表面に下地にニ
ッケルと表面層に銅からなる金属層を形成する方法にお
いて、窒化アルミニウム基板の表面をアルカリまたは酸
を用いて表面粗さRaを0.5ないし5.0μmにエツ
チングを施し、前記窒化アルミニウム基板上に1ないし
20μmの厚さで通常方法による無電解ニッケルメッキ
を施し、前記ニッケル層と前記窒化アルミニウム基板を
不活性雰囲気にて150℃ないし500℃で加熱し、熱
処理を施した前記ニッケル層上に、2μm以上の厚さで
銅メッキを施し、前記金属層を非酸化性雰囲気中におい
て200℃/時間以下の昇温、及び降温速度で250な
いし350℃の温度で加熱して作る下地にニッケル層1
表面に金属層を形成している。
ッケルと表面層に銅からなる金属層を形成する方法にお
いて、窒化アルミニウム基板の表面をアルカリまたは酸
を用いて表面粗さRaを0.5ないし5.0μmにエツ
チングを施し、前記窒化アルミニウム基板上に1ないし
20μmの厚さで通常方法による無電解ニッケルメッキ
を施し、前記ニッケル層と前記窒化アルミニウム基板を
不活性雰囲気にて150℃ないし500℃で加熱し、熱
処理を施した前記ニッケル層上に、2μm以上の厚さで
銅メッキを施し、前記金属層を非酸化性雰囲気中におい
て200℃/時間以下の昇温、及び降温速度で250な
いし350℃の温度で加熱して作る下地にニッケル層1
表面に金属層を形成している。
本発明による窒化アルミニウム基板表面への金属層の形
成方法の実施例につき説明する。
成方法の実施例につき説明する。
寸法が50mm X 50mm X O,635mm、
表面粗さがRa=0.65μm、純度が99%以上の窒
化アルミニウム基板を次の2つの条件でエツチングを行
った。
表面粗さがRa=0.65μm、純度が99%以上の窒
化アルミニウム基板を次の2つの条件でエツチングを行
った。
第1の条件: I N NaOH水溶液を40℃に加温
したちで40分浸積しRa= 2.4μmとした。
したちで40分浸積しRa= 2.4μmとした。
第2の条件二重量比で10%弗化水素水溶液、10%H
NO3の1:1水溶液に3分間浸種し、Ra=0.7μ
mとした。
NO3の1:1水溶液に3分間浸種し、Ra=0.7μ
mとした。
第1の条件、及び第2の条件で窒化アルミニウム基板表
面にエツチングを施した後、表面に無電解ニッケルメッ
キ、本例ではニッケルリンを通常行なわれている方法で
15μm施した後、窒素ガス雰囲気中で保持条件250
℃で2時間、昇温降温条件を300℃/時で熱処理を行
った。次に重量比で10%H2SO4水溶液にて表面活
性化を行ない、一般に用いられている硫酸銅メッキ液を
用いて2A/dm2の電流密度で200μmの厚さに電
気銅メッキを施した。次に窒素ガス雰囲気中において2
5℃/時の昇降温速度で熱処理を行った。その際の最高
温度は350℃で、2時間の保持を行った。得られた表
面に金属層を施した窒化アルミニウム基板に非酸化ガス
の雰囲気、本実施例では水素ガス雰囲気中で350℃の
条件で、シリコンチップを高温半田にて半田付けした。
面にエツチングを施した後、表面に無電解ニッケルメッ
キ、本例ではニッケルリンを通常行なわれている方法で
15μm施した後、窒素ガス雰囲気中で保持条件250
℃で2時間、昇温降温条件を300℃/時で熱処理を行
った。次に重量比で10%H2SO4水溶液にて表面活
性化を行ない、一般に用いられている硫酸銅メッキ液を
用いて2A/dm2の電流密度で200μmの厚さに電
気銅メッキを施した。次に窒素ガス雰囲気中において2
5℃/時の昇降温速度で熱処理を行った。その際の最高
温度は350℃で、2時間の保持を行った。得られた表
面に金属層を施した窒化アルミニウム基板に非酸化ガス
の雰囲気、本実施例では水素ガス雰囲気中で350℃の
条件で、シリコンチップを高温半田にて半田付けした。
その結果、形成された金属層は窒化アルミニウム基板よ
り剥離、ふくれなどの欠陥を生じることもなく、半田付
は性にも問題を生じることはなかった。また、垂直引っ
張り強度も1、5kg/mm2以上で実用上問題のない
密着強度が得られた。尚、上記実施例では無電解ニッケ
ルメッキはニッケル、リンであるがニッケルボロンでも
よい。また、無電解ニッケルメッキの厚さは10ないし
20μmが好適であった。
り剥離、ふくれなどの欠陥を生じることもなく、半田付
は性にも問題を生じることはなかった。また、垂直引っ
張り強度も1、5kg/mm2以上で実用上問題のない
密着強度が得られた。尚、上記実施例では無電解ニッケ
ルメッキはニッケル、リンであるがニッケルボロンでも
よい。また、無電解ニッケルメッキの厚さは10ないし
20μmが好適であった。
前述した実施例と同様な手順により窒化アルミニウム基
板表面の粗さ、無電解ニッケルメッキの厚さ、無電解ニ
ッケルメッキ後の熱処理温度、IRメッキの厚さ、銅メ
ッキ後の熱処理温度、昇降温度の条件等の銅層を形成す
る条件と、製作後の銅層の窒化アルミニウム基板への密
着強度と、金属層の表面を溶融半田でぬらしたときのふ
くれ、はがれの発生による歩留りを耐熱性歩留りとし、
各製造条件と特性値の結果を表−1に示す。表−1に示
す値は 1、窒化アルミニウム基板表面粗さは0.5ないし5.
0μmがよく、表面を粗しすぎると基板の機械的強度を
弱くする。
板表面の粗さ、無電解ニッケルメッキの厚さ、無電解ニ
ッケルメッキ後の熱処理温度、IRメッキの厚さ、銅メ
ッキ後の熱処理温度、昇降温度の条件等の銅層を形成す
る条件と、製作後の銅層の窒化アルミニウム基板への密
着強度と、金属層の表面を溶融半田でぬらしたときのふ
くれ、はがれの発生による歩留りを耐熱性歩留りとし、
各製造条件と特性値の結果を表−1に示す。表−1に示
す値は 1、窒化アルミニウム基板表面粗さは0.5ないし5.
0μmがよく、表面を粗しすぎると基板の機械的強度を
弱くする。
2、無電解ニッケルメッキの厚さは15ないし20μm
がよい。
がよい。
3、無電解ニッケルメッキ後の窒素ガス雰囲気中におけ
る熱処理は250ないし500℃でよい。
る熱処理は250ないし500℃でよい。
4、銅メッキの厚さは2μmでも500μ■でもよい。
5、銅メッキ後の熱処理は250ないし350℃の範囲
が好ましい。
が好ましい。
以上のべたごとく本発明による窒化アルミニウム基板表
面への金属層の形成は、窒化アルミニウム基板とニッケ
ル、及び厚み2μm以上の銅からなる金属層との形成方
法において、特に、数十μm以上の銅層を形成した場合
でも、窒化アルミニウム基板のエツチングと所定の熱処
理とを施すことにより優れた密着強度を確保し、金属層
の剥離、ふくれ等の欠陥を生じない、しかも、還元雰囲
気でも半田実装可能な優れた耐熱性を有する銅の金属層
を有する窒化アルミニウム基板をメッキにより得ること
ができた。
面への金属層の形成は、窒化アルミニウム基板とニッケ
ル、及び厚み2μm以上の銅からなる金属層との形成方
法において、特に、数十μm以上の銅層を形成した場合
でも、窒化アルミニウム基板のエツチングと所定の熱処
理とを施すことにより優れた密着強度を確保し、金属層
の剥離、ふくれ等の欠陥を生じない、しかも、還元雰囲
気でも半田実装可能な優れた耐熱性を有する銅の金属層
を有する窒化アルミニウム基板をメッキにより得ること
ができた。
これにより、パワーモジュール基板等大電力用の基板を
高熱伝導性セラミックスである窒化アルミニウム基板で
容易に形成でき、銅回路の形成も従来の銅箔を用いる方
法に比べ、安価にかつ複雑な形状のものを容易に形成で
き、また、スルーホール基板としての用途への適用も可
能な、表面に信頼性の高い銅層を持つ窒化アルミニウム
基板を提供できるようになった。
高熱伝導性セラミックスである窒化アルミニウム基板で
容易に形成でき、銅回路の形成も従来の銅箔を用いる方
法に比べ、安価にかつ複雑な形状のものを容易に形成で
き、また、スルーホール基板としての用途への適用も可
能な、表面に信頼性の高い銅層を持つ窒化アルミニウム
基板を提供できるようになった。
特許出願人 東北金属工業株式会社
手続補正書(方式)7゜
昭和63年特許願第21025号
力1ン専ガイツヤ
4、補正命令の日付
平成1年7月4日
5、補正により増加する請求項の数 「なし」、補正の
内容 「発明の名称を窒化アルミニウム表面に金属層を形成す
る方法と補正する。」
内容 「発明の名称を窒化アルミニウム表面に金属層を形成す
る方法と補正する。」
Claims (1)
- 窒化アルミニウム(AIN)基板表面に、下地にニッ
ケルと表面層に銅からなる金属層を形成する方法におい
て、窒化アルミニウムの表面をアルカリまたは酸を用い
て表面粗さRaを0.5ないし5.0μmにエッチング
を施し、前記基板上に1ないし20μmの厚さで無電解
ニッケルメッキを施し、前記ニッケル層と前記窒化アル
ミニウム基板を不活性雰囲気中において150℃ないし
500℃で加熱して熱処理を施し、前記ニッケル層上に
、2μm以上、500μm以下の厚さで銅メッキを行な
い、前記金属層と前記基板とを非酸化性雰囲気中におい
て、200℃/時間以下の昇温、及び降温速度で、25
0ないし350℃の温度で加熱して作る、下地にニッケ
ル層、表面に銅層の金属層を形成することを特徴とする
窒化アルミニウム(AIN)基板表面に金属層を形成す
る方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102588A JP2606716B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102588A JP2606716B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301866A true JPH01301866A (ja) | 1989-12-06 |
| JP2606716B2 JP2606716B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=12043478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2102588A Expired - Fee Related JP2606716B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606716B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5679469A (en) * | 1994-08-02 | 1997-10-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metallized ceramic substrate having smooth plating layer and method for producing the same |
| EP1482544A4 (en) * | 2002-03-06 | 2006-09-27 | Sumitomo Electric Industries | SUB-MOUNTING AND SEMICONDUCTOR EQUIPMENT |
| US7582125B2 (en) * | 2004-11-26 | 2009-09-01 | The Gillette Company | Method of forming a nickel layer on the cathode casing for a zinc-air cell |
| CN115410925B (zh) * | 2022-09-22 | 2023-08-11 | 江苏富乐华半导体科技股份有限公司 | 一种提高氮化铝覆铝封装衬板耐热循环可靠性的办法 |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP2102588A patent/JP2606716B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5679469A (en) * | 1994-08-02 | 1997-10-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metallized ceramic substrate having smooth plating layer and method for producing the same |
| EP1482544A4 (en) * | 2002-03-06 | 2006-09-27 | Sumitomo Electric Industries | SUB-MOUNTING AND SEMICONDUCTOR EQUIPMENT |
| US7298049B2 (en) | 2002-03-06 | 2007-11-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Submount for mounting semiconductor device |
| US7582125B2 (en) * | 2004-11-26 | 2009-09-01 | The Gillette Company | Method of forming a nickel layer on the cathode casing for a zinc-air cell |
| CN115410925B (zh) * | 2022-09-22 | 2023-08-11 | 江苏富乐华半导体科技股份有限公司 | 一种提高氮化铝覆铝封装衬板耐热循环可靠性的办法 |
| WO2024060342A1 (zh) * | 2022-09-22 | 2024-03-28 | 江苏富乐华半导体科技股份有限公司 | 一种提高氮化铝覆铝封装衬板耐热循环可靠性的办法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2606716B2 (ja) | 1997-05-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |