JPH02192193A - Ceramic circuit board and manufacture thereof - Google Patents
Ceramic circuit board and manufacture thereofInfo
- Publication number
- JPH02192193A JPH02192193A JP980089A JP980089A JPH02192193A JP H02192193 A JPH02192193 A JP H02192193A JP 980089 A JP980089 A JP 980089A JP 980089 A JP980089 A JP 980089A JP H02192193 A JPH02192193 A JP H02192193A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mullite
- nickel
- ceramic
- boron
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
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) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミックス回路基板に係り、特にセラミッ
クス絶縁基板上に形成された導体表面をニッケルめっき
によりメタライズされたセラミックス回路基板及びその
製造方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a ceramic circuit board, and more particularly to a ceramic circuit board in which the surface of a conductor formed on a ceramic insulating substrate is metalized by nickel plating, and a method for manufacturing the same. .
従来から、セラミックス基板上に形成されたモリブデン
、タングステン、タンタルのごとき高融点金属導体回路
パターン上をホウ素含有のニッケルめっ・き皮膜でメタ
ライズされた回路基板が知られている。このホウ素含有
ニッケルめっき皮膜は。Conventionally, circuit boards have been known in which a circuit pattern of a high melting point metal such as molybdenum, tungsten, or tantalum formed on a ceramic substrate is metalized with a boron-containing nickel plating film. This boron-containing nickel plating film.
アミン−ホウ素化合物を還元剤とした無電解めっき法に
より形成されるが、在来のニッケル・リンめっき皮膜よ
り高温熱処理に耐え9表面が比較的酸化されに<<、半
田付は性や銀ろう付は性にも優れていることから、近年
の高密度実装用セラミックス基板の導体表面メタライズ
用めっき皮膜として検討されている。ただし、このホウ
素含有ニッケルめっき皮膜は皮膜自身の応力が大きいた
め。It is formed by an electroless plating method using an amine-boron compound as a reducing agent, but it can withstand high temperature heat treatment better than conventional nickel-phosphorous plating films, and the surface is relatively oxidized. Because of its excellent adhesion properties, it is being considered as a plating film for metallizing the conductor surface of ceramic substrates for high-density mounting in recent years. However, this boron-containing nickel plating film has high stress on its own.
皮膜にクラックが生じ易く、その後のめっきプロセス上
の障害となっていた。そこで9例えば、特開昭58−3
962号に記載のごとく、ホウ素含有ニッケルめっき皮
膜を形成する導体層に、あらかじめ若干のガラス材料を
含ませ、これに応力発生の主因子と考えられるホウ素を
拡散せしめ、皮膜中のホウ素量を低減して熱処理による
皮膜応力増大を防ぐ手段がとられている。Cracks were likely to occur in the film, which was an obstacle in the subsequent plating process. Therefore, 9 For example, JP-A-58-3
As described in No. 962, the conductor layer that forms the boron-containing nickel plating film contains a small amount of glass material in advance, and boron, which is thought to be the main factor in stress generation, is diffused into this to reduce the amount of boron in the film. Measures are taken to prevent an increase in film stress due to heat treatment.
上記従来の技術の項で述べたようにニッケルめっき皮膜
の下地導体層中のガラス材に、ホウ素を熱拡散せしめて
ニッケルめっき皮膜中のホウ素量を低減させること自体
は有効である。しかしながら、下地導体層中にガラスの
ごとき非導電性材を含ませることは電気伝導性の点から
も好ましくない。また、熱拡散によるホウ素量の低減に
よりニッケルめっき皮膜自身に発生するクラックは抑制
できるが、基板となるセラミックスの材質により。As described in the above section of the prior art, it is effective to reduce the amount of boron in the nickel plating film by thermally diffusing boron into the glass material in the underlying conductor layer of the nickel plating film. However, it is not preferable to include a non-conductive material such as glass in the underlying conductive layer from the viewpoint of electrical conductivity. In addition, cracks that occur in the nickel plating film itself can be suppressed by reducing the amount of boron through thermal diffusion, but this depends on the material of the ceramic substrate.
熱処理時にクラックが発生するという新たな問題が生じ
た。つまり、セラミックスがアルミナ(Al1203)
のごとく機械的強度の大きいものの場合は問題がないが
、ムライト(3JO3・2Si○2)もしくはムライト
を主成分とするムライト系セラミックスのように強度の
小さいものになると、このニッケルめっき皮膜形成後の
熱処理によりクラックの発生率が著しく高くなることが
わかった。さらにまた、ニッケルめっき皮膜表面には。A new problem arose in that cracks occurred during heat treatment. In other words, the ceramic is alumina (Al1203)
There is no problem in the case of materials with high mechanical strength such as mullite (3JO3, 2Si○2) or mullite ceramics whose main component is mullite, but after the formation of this nickel plating film, It was found that heat treatment significantly increases the incidence of cracks. Furthermore, on the surface of the nickel plating film.
I10ピン、LSI、封止キャップなどの各種の接合性
改善のため、このニッケルめっき皮膜表面に金めつき層
が形成されるが、金めつき後、各種の加熱工程を経るご
とに金めつき皮膜がニッケルめっき皮膜中に拡散してし
まうという配慮がなされておらず、最終工程に至るまで
接合に十分な金めつき皮膜の厚さを保持し、十分な接合
性を維持することが困難であった。A gold plating layer is formed on the surface of this nickel plating film in order to improve the bonding properties of various types of I10 pins, LSIs, sealing caps, etc. After gold plating, the gold plating layer is formed after various heating processes. No consideration was taken to prevent the film from diffusing into the nickel plating film, making it difficult to maintain the thickness of the gold plating film sufficient for bonding and maintain sufficient bonding properties until the final process. there were.
本発明の目的は、これらの問題を解決することにあり、
その第1の目的はセラミックス基板としてムライトもし
くはムライトを主成分とするムライト系セラミックスを
使用してもクラックの発生しないホウ素含有ニッケルめ
っき皮膜を有する信頼性の高いセラミックス回路基板を
、第2の目的はそれを製造する方法を、第3の目的はセ
ラミックス基板の組成にかかわらずニッケルめっき皮膜
表面に形成した金めつき皮膜層の拡散を抑止したセラミ
ックス回路基板を、そして第4の目的はその製造方法を
、それぞれ提供することにある。The purpose of the present invention is to solve these problems,
The first objective is to create a highly reliable ceramic circuit board with a boron-containing nickel plating film that does not cause cracks even when mullite or mullite-based ceramics containing mullite as the main component are used as the ceramic substrate. The third purpose is to create a ceramic circuit board that suppresses the diffusion of the gold plating film layer formed on the nickel plating film surface regardless of the composition of the ceramic substrate, and the fourth purpose is to create a method for manufacturing the same. The aim is to provide each of these.
上記第1の目的は、セラミックス絶縁基板上に設けられ
た高融点金属導体回路パターンと、この回路パターン上
に無電解めっきされたニッケル皮膜とを有して成る回路
基板において、前記セラミックス絶縁基板をムライトも
しくはムライトを主成分とするムライト系セラミックス
で構成すると共に前記ニッケル皮膜中に含有するホウ素
量を0.71wt%以下としたことを特徴とするセラミ
ックス回路基板により、達成される。The first object is to provide a circuit board comprising a high melting point metal conductor circuit pattern provided on a ceramic insulating substrate and a nickel film electrolessly plated on the circuit pattern. This is achieved by a ceramic circuit board made of mullite or mullite-based ceramics containing mullite as a main component, and characterized in that the amount of boron contained in the nickel film is 0.71 wt% or less.
上記第2の目的は、ムライトもしくはムライトを主成分
とするムライト系セラミックス絶縁基板上に高融点金属
ペーストを所定の配線回路パターン形状にプリントする
工程と、上記回路パターンを還元性もしくは不活性雰囲
気中で焼結する工程と2次いで無電解めっき法により前
記焼結された回路パターン上にホウ素の含有量が0.7
1wt%以下のニッケルめっき皮膜を形成する工程とを
有することを特徴とするセラミックス回路基板の製造方
法により、達成される。The second purpose is to print a high melting point metal paste in a predetermined wiring circuit pattern shape on a mullite or mullite-based ceramic insulating substrate mainly composed of mullite, and to print the circuit pattern in a reducing or inert atmosphere. The boron content is 0.7 on the sintered circuit pattern by sintering and then electroless plating.
This is achieved by a method for manufacturing a ceramic circuit board characterized by comprising a step of forming a nickel plating film of 1 wt % or less.
なお、ニッケルめっき皮膜中のホウ素含有量は。In addition, what is the boron content in the nickel plating film?
アミン−ホウ素化合物を還元剤とする無電解ニッケルめ
っきの関係から、ゼロにはできずニッケルのめっき速度
維持の関係から0.02wt%程度が下限値の限界とな
る。したがって、許容できる含有量は、 0.02〜0
.71tgt%、好ましくは0.2−0.5wt%であ
る。この程度のホウ素量に調整するためには。Due to electroless nickel plating using an amine-boron compound as a reducing agent, it cannot be reduced to zero, and in order to maintain the nickel plating rate, the lower limit is about 0.02 wt%. Therefore, the acceptable content is 0.02~0
.. 71tgt%, preferably 0.2-0.5wt%. In order to adjust the amount of boron to this level.
アミン−ホウ素化合物のめっき浴への添加量を調節すれ
ばよいが、余り少ないと十分なめっき速度が得られない
ので、めっき速度は実用上困難のない十分な速度の確保
できる添加量とし、めっき浴中に溶解する例えばチオ尿
素のごとき含イオウ有機化合物(少なくとも、S、C,
Nの各元素を含む)の添加溶解量を調整することにより
ニッケルめっき皮膜中に含有するホウ素量を適正値に規
制することができる。The amount of the amine-boron compound added to the plating bath can be adjusted, but if it is too small, a sufficient plating rate will not be obtained. A sulfur-containing organic compound such as thiourea (at least S, C,
By adjusting the amount of added and dissolved N (including each element), the amount of boron contained in the nickel plating film can be regulated to an appropriate value.
上記第3の目的は、(1)セラミックス絶縁基板上に設
けられた高融点金属導体回路パターンと。The third object is to (1) provide a high melting point metal conductor circuit pattern provided on a ceramic insulating substrate;
この回路パターン上にめっきされたニッケル皮膜と、さ
らにこのニッケル皮膜上にめっきされた金皮膜とを有し
て成る回路基板において、前記ニッケル皮膜中に含有す
る不純物元素総量を0.96wt%以下としたことを特
徴とするセラミックス回路基板により、そして好ましく
は(2)上記不純物元素の一つとして含有するホウ素量
を、 0.71wt%以下としたことを特徴とするセラ
ミックス回路基板により、さらに好ましくは(3)上記
セラミックス絶縁基板を、ムライトもしくはムライトを
主成分とするムライト系セラミックスで構成したことを
特徴とするセラミックス回路基板により、達成される。In a circuit board comprising a nickel film plated on the circuit pattern and a gold film further plated on the nickel film, the total amount of impurity elements contained in the nickel film is 0.96 wt% or less. (2) more preferably, the amount of boron contained as one of the impurity elements is 0.71 wt% or less. (3) This is achieved by a ceramic circuit board characterized in that the ceramic insulating substrate is made of mullite or mullite-based ceramics containing mullite as a main component.
この第3の目的を達成する発明は、セラミックスの材質
にかかわらず、ニッケルめっき皮膜中に含まれる総不純
物量が0.96tit;%を越えると、この皮膜表面に
その後形成される金めつき皮膜が、その後の熱処理時に
下地のニッケル皮膜中に著しく多量熱拡散してしまうと
いう本発明者らの知見に基づいてなされたものである。The invention that achieves this third objective is that, regardless of the material of the ceramic, if the total amount of impurities contained in the nickel plating film exceeds 0.96 tit;%, a gold plating film will be formed on the surface of the film. This was done based on the inventors' knowledge that a significant amount of heat diffuses into the underlying nickel film during subsequent heat treatment.
これらの不純物はめっき浴を構成する各種原料から混入
してくるものであり、無電解ニッケルめっき浴の還元剤
としてのホウ素化合物やリン化合物からのホウ素やリン
を除いては、原料に高純度のものを用いればホウ素やリ
ン以外の不純物量を極力低減することができる。These impurities are mixed in from various raw materials that make up the plating bath. If a material is used, the amount of impurities other than boron and phosphorus can be reduced as much as possible.
上記第4の目的は、(1)セラミックス絶縁基板上に高
融点金属ペーストを所定の配線回路パターン形状にプリ
ントする工程と、上記回路パターンを還元性もしくは不
活性雰囲気中で焼結する工程と2次いで無電解めっき法
により前記焼結された回路パターン上に不純物元素の総
含有量が0.96vt%以下のニッケルめっき皮膜を形
成する工程と。The fourth purpose is to (1) print a high melting point metal paste onto a ceramic insulating substrate into a predetermined wiring circuit pattern, and sinter the circuit pattern in a reducing or inert atmosphere. Next, a step of forming a nickel plating film having a total content of impurity elements of 0.96 vt% or less on the sintered circuit pattern by electroless plating.
さらに前記ニッケルめっき皮膜上に無電解めっき法によ
り金めつき皮膜を形成する工程とを有することを特徴と
するセラミックス回路基板の製造方法により、そして好
ましくは(2)上記セラミックス絶縁基板をムライトも
しくはムライトを主成分とするムライト系セラミックス
とし、かつ、上記ニッケルめっき皮膜中に含まれる不純
物元素の一つであるホウ素の含有量を0.71wt%以
下としたことを特徴とするセラミックス回路基板の製造
方法により、達成される。A method for manufacturing a ceramic circuit board, further comprising the step of forming a gold plating film on the nickel plating film by electroless plating, and preferably (2) forming the ceramic insulating board with mullite or mullite. A method for producing a ceramic circuit board, characterized in that the main component is mullite ceramic, and the content of boron, which is one of the impurity elements contained in the nickel plating film, is 0.71 wt% or less. This is achieved by
タングステン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属
表面に、ニッケル・ホウ素めっき(ホウ素含有ニッケル
めっきの意味、以下同じ)を施すのは、高融点金属と高
い接合強度を得るためである。例えば、上記高融点金属
から成る導体パターンに、約5陣の厚さでニッケル・ホ
ウ素めっきを施すと、接合強度: 2kg/mm2を得
る。また、ニッケル・ホウ素めっき後、不活性ガス中で
、750℃、10分間加熱すると接合強度: 4kg/
mm2以上の高い接合強度を得る。この接合は、高融点
金属とニッケルの相互拡散によって生じるもので、ガラ
ス成分を含まない高融点金属とニッケルめっきでも、ガ
ラス成分を含む高融点金属でも同じ接合強度が得られる
。The reason why nickel-boron plating (meaning nickel plating containing boron, hereinafter the same) is applied to the surface of high-melting point metals such as tungsten, molybdenum, and tantalum is to obtain high bonding strength with the high-melting point metal. For example, when a conductor pattern made of the above-mentioned high-melting point metal is plated with nickel and boron to a thickness of about 5 layers, a bonding strength of 2 kg/mm2 is obtained. In addition, after nickel/boron plating, when heated at 750℃ for 10 minutes in an inert gas, the bonding strength: 4kg/
Obtain high bonding strength of mm2 or more. This bonding is caused by mutual diffusion of the high melting point metal and nickel, and the same bonding strength can be obtained with a high melting point metal that does not contain a glass component and nickel plating, or with a high melting point metal that contains a glass component.
高融点金属導体表面に、ホウ素含有量: 0.71wt
%以下のめっき皮膜を施すのは、熱処理後において皮膜
応力の増大を防止するためである。このことにより、酸
化ケイ素(SiO2)を多量に含むムライト系の機械的
強度が弱いセラミックス基板においても、高融点金属と
ニッケル・ホウ素めっき皮膜との間の歪が小さく、その
結果、基板にクラックを発生することが無くなる。また
、金とニッケルとの拡散防止は、ニッケル・ホウ素めっ
き皮膜中の不純物の総量を低減することにより、めっき
皮膜中への金の拡散を遅くするためで、この作用により
、同一基板に、半田付け、ろう付け、ワイヤボンディン
グなど、各種の加熱工程を経ても金めつき層が維持され
、各種の高い接続を可能とする。Boron content: 0.71wt on the high melting point metal conductor surface
The reason for applying a plating film of less than % is to prevent an increase in film stress after heat treatment. As a result, even in mullite-based ceramic substrates with low mechanical strength that contain a large amount of silicon oxide (SiO2), the strain between the high-melting point metal and the nickel/boron plating film is small, and as a result, cracks in the substrate can be avoided. It will no longer occur. In addition, prevention of diffusion of gold and nickel slows down the diffusion of gold into the plating film by reducing the total amount of impurities in the nickel/boron plating film. The gold plating layer is maintained even after various heating processes such as gluing, brazing, and wire bonding, enabling a variety of high-quality connections.
実施例1
各種ニッケル・ホウ素めっき皮膜の形成は以下の条件で
行なった。Example 1 Various nickel/boron plating films were formed under the following conditions.
(1)めっき浴組成:
NiSO4・6H200,076mo Q / Qグリ
シン 0.013〜0.4グルコン酸
0.038〜0.5E D T A −2Na
O〜0.003ジメチルアミンボラン 0.
0085〜0.085 II含イオウ有機化合物 0
.5〜100 mg/fl水
I Qとする量(2)めっき条件:
めっき浴温度 52〜70℃
めっき浴pH6〜8
上記の組成9条件を組み合せ、ニッケル・ホウ素めっき
皮膜中のホウ素含有量0.02〜3.0wt%のものを
得た。ニッケル・リンめっきは日本カニゼン社製商品名
S−680を用いて行なった。なお。(1) Plating bath composition: NiSO4.6H200,076mo Q/Q glycine 0.013-0.4 gluconic acid
0.038~0.5E D T A -2Na
O~0.003 dimethylamine borane 0.
0085-0.085 II sulfur-containing organic compound 0
.. 5-100 mg/fl water
Amount to be IQ (2) Plating conditions: Plating bath temperature 52 to 70°C Plating bath pH 6 to 8 By combining the above nine composition conditions, the boron content in the nickel-boron plating film is 0.02 to 3.0 wt%. I got something. Nickel/phosphorus plating was performed using Nippon Kanigen Co., Ltd., trade name S-680. In addition.
各めっき皮膜の評価は、すべてめっき厚さ約5陣による
ものである。The evaluation of each plating film is based on approximately five layers of plating thickness.
(3)使用セラミックス基板:
セラミックス基板のクラック発生の有無は以下の方法で
行なった。用いたセラミックス基板はX線回折から同定
した結晶構造3A11203・2Sio2のもので、ム
ライト系セラミックス基板と称するものである。このセ
ラミックス基板はアルミナ系セラミックス基板に比較し
て抗折強度約173と小さく2機械的強度が小さい欠点
を持つが、比誘電率が約30%小さく、高密度実装に適
したセラミックス基板である。本セラミックス基板に高
融点金属導体としてWペーストを印刷し2通常の方法で
焼結し、導体パターンを形成した。(3) Ceramic substrate used: The presence or absence of cracks in the ceramic substrate was determined by the following method. The ceramic substrate used has a crystal structure of 3A11203.2Sio2 identified from X-ray diffraction, and is called a mullite ceramic substrate. Although this ceramic substrate has the disadvantage of having a low bending strength of about 173 compared to an alumina ceramic substrate and a low mechanical strength, it has a relative dielectric constant of about 30% and is suitable for high-density packaging. W paste was printed on this ceramic substrate as a high melting point metal conductor and sintered by a conventional method to form a conductor pattern.
(4)無電解めっき:
本基板のW導体に、常法どうりの洗浄や触媒付与のめっ
き前処理を施し、ニッケル・ホウ素、ニッケル・リンめ
っきを施し2次いで、窒素ガス雰囲気中、750℃、1
0分間の熱処理を施して、熱処理前後のめっき膜応力変
化に基づく、ムライト系セラミックス基板のクラックの
発生状況を観察した。(4) Electroless plating: The W conductor of this board is subjected to pre-plating treatment such as cleaning and catalyst application in the usual manner, and is then plated with nickel-boron and nickel-phosphorus at 750°C in a nitrogen gas atmosphere. ,1
A heat treatment was performed for 0 minutes, and the occurrence of cracks in the mullite ceramic substrate was observed based on changes in the stress of the plating film before and after the heat treatment.
(5)クラックの発生及び応力測定評価:クラック発生
の評価法としては、268本の導体中、クラックを発生
した導体について百分率で求め、クラック発生率として
表わした。(5) Crack occurrence and stress measurement evaluation: As a method for evaluating crack occurrence, the percentage of cracked conductors among the 268 conductors was calculated and expressed as a crack occurrence rate.
各ニッケル・ホウ素めっき皮膜自体のクラックの発生の
有無、及びめっき皮膜の応力は厚さ0.2mmの純タン
グステン板にめっきすることにより求めた。The presence or absence of cracks in each nickel-boron plating film itself and the stress of the plating film were determined by plating a pure tungsten plate with a thickness of 0.2 mm.
熱処理前後のめっき皮膜の応力の測定は以下の方法によ
って求めた。各種ニッケル・ホウ素を5μmめっき後、
タングステン板を長さ50mm 、 @10mmに切断
し2表面粗さ計にて、タングステン板のめっき後、熱処
理後のソリ量を測定し9次式により算出した。The stress of the plating film before and after heat treatment was measured by the following method. After plating various nickel and boron to 5μm,
A tungsten plate was cut into pieces of 50 mm in length and @10 mm, and the amount of warpage after plating and heat treatment of the tungsten plate was measured using a 2-surface roughness meter and calculated using the 9th equation.
E:タングステン板のヤング率
t:板の厚さ
h:ソリ量
Ω:タングステン板の長さ
d:めっき皮膜の厚さ
(6)めっき皮膜中の不純物の測定:
ニッケル・ホウ素めっき皮膜中の不純物の測定は以下の
方法を用いて行なった。めっきした試料を硝酸に溶解後
、この溶解液を分析試料とし2発光分光分析装置を用い
て行なった。E: Young's modulus of tungsten plate t: Thickness of plate h: Warpage amount Ω: Length of tungsten plate d: Thickness of plating film (6) Measurement of impurities in plating film: Impurities in nickel/boron plating film The measurement was carried out using the following method. After dissolving the plated sample in nitric acid, this solution was used as an analysis sample for analysis using a dual emission spectrometer.
第2表 る眉υ水 以上の結果を第1表及び第2表に示す。Table 2 Eyebrow water The above results are shown in Tables 1 and 2.
なお、第1表の試料Nα1に比較例としてニッケル・リ
ンめっきを示す。ニッケル・リンめっき皮膜中の不純物
含有量は7.62wt%と多い。めっき皮膜にクラック
を発生しないものの、熱処理後の皮膜応力は150kg
/mm2に達し、ムライト系セラミックス基板には10
0%クラックが生じた。Note that sample Nα1 in Table 1 shows nickel-phosphorus plating as a comparative example. The impurity content in the nickel-phosphorus plating film is as high as 7.62 wt%. Although no cracks occur in the plating film, the film stress after heat treatment is 150 kg.
/mm2, and 10 for mullite ceramic substrates.
0% crack occurred.
試料Nα2〜Nα13は、ニッケル・ホウ素めっき皮膜
のクラック発生の有無、熱処理後の皮膜応力増大による
ムライト系セラミックス基板のクラック発生率の点から
示したものである。Samples Nα2 to Nα13 are shown in terms of the presence or absence of cracks in the nickel-boron plating film and the rate of crack occurrence in the mullite ceramic substrate due to increase in film stress after heat treatment.
試料Nα2,3で示すようにホウ素含有量が著しく大き
い場合、めっき終了後のめっき皮膜にはクラックが生じ
ており、実用に耐えないものであることが判った。した
がって皮膜応力については測定できなかった。It was found that when the boron content was extremely large as shown in samples Nα2 and Nα3, cracks appeared in the plating film after completion of plating, making it unusable for practical use. Therefore, the film stress could not be measured.
試料Nα4〜6に示すように、ホウ素含有量が1.1w
t%以下となると、めっき皮膜にはクラックを生じるこ
となく、皮膜応力、セラミックス基板のクラック発生を
測定できた。その結果、ホウ素含有量が小さいほど熱処
理後の皮膜応力が低下し。As shown in samples Nα4 to 6, the boron content is 1.1w.
When the amount was t% or less, the coating stress and the occurrence of cracks in the ceramic substrate could be measured without causing any cracks in the plating film. As a result, the lower the boron content, the lower the film stress after heat treatment.
それと共にセラミックス基板のクラック発生率も減少し
た。At the same time, the crack occurrence rate of ceramic substrates also decreased.
試料Nα7〜13に示すように、ホウ素含有量が0.7
1wt%以下とすることによって、熱処理後の皮膜応力
は31.6kg/mm”以下と小さくなり、セラミック
ス基板にクラックを発生することが無かった。As shown in samples Nα7 to 13, the boron content is 0.7
By setting the amount to 1 wt% or less, the film stress after heat treatment was as small as 31.6 kg/mm'' or less, and no cracks were generated in the ceramic substrate.
したがって、ニッケル・ホウ素めっき後、高い熱が加わ
る工程を通過するムライト系セラミックス基板は、ニッ
ケル・ホウ素めっき皮膜中のホウ素含有量を0.71w
t%以下とすることが必要であることが判った。このよ
うに、ホウ素含有量0.71〜0.02wt%で、熱処
理後の皮膜応力31.6kg/mm2−7.6kg/m
m”を得ることができ、ニッケル・ホウ素めっき皮膜に
クラックが発生しないことは勿論のこと、セラミックス
基板としてムライト(3Af1203・2S102)系
セラミックスを用いても基板のクラック発生率は皆無で
あることがわかった。Therefore, after nickel/boron plating, mullite ceramic substrates that undergo a process of applying high heat have a boron content of 0.71w in the nickel/boron plating film.
It has been found that it is necessary to keep it below t%. In this way, with a boron content of 0.71 to 0.02 wt%, the film stress after heat treatment was 31.6 kg/mm2 to 7.6 kg/m.
m”, and not only does the nickel-boron plating film not crack, but even when mullite (3Af1203/2S102) ceramics are used as the ceramic substrate, there is no cracking rate in the substrate. Understood.
実施例2
この実施例は、実施例1で得たニッケル・ホウ素めっき
皮膜の表面に、金めつきを施し、この金めつき皮膜が熱
処理を受けた場合に下地ニッケルめっき膜中へ熱拡散す
る状況を検討したものである。Example 2 In this example, gold plating was applied to the surface of the nickel-boron plating film obtained in Example 1, and when this gold plating film was subjected to heat treatment, heat was diffused into the underlying nickel plating film. This is a review of the situation.
なお、金めつき及び熱処理による下地ニッケルめっき膜
中への金の拡散処理条件は次のとおりである。The conditions for gold plating and heat treatment to diffuse gold into the base nickel plating film are as follows.
ニッケル・ホウ素めっき皮膜と金めっき皮膜間での拡散
の度合いは、上記のようにタングステン板上にニッケル
・ホウ素めっき後1日本エレクトロブレーティング・エ
ンジニャース社製の商品名レフトロレスD工を用いて、
約0.2岬の厚さで置換金めっきし2次いで、窒素ガス
雰囲気中、650〜850℃、10分間熱処理したもの
を試料とし、その表面の特性X線強度比から求めた。す
なわち、ニッケル/全強度比が大きいほど、金のニッケ
ル・ホウ素めっき皮膜への拡散が進行し9表面の金めつ
き層が消失したことを示す。The degree of diffusion between the nickel/boron plating film and the gold plating film was determined by using Retroless D (trade name, manufactured by Nippon Electroblating Engineers Co., Ltd.) after nickel/boron plating on the tungsten plate as described above.
A sample was plated with displacement gold to a thickness of about 0.2 cape and then heat-treated at 650 to 850°C for 10 minutes in a nitrogen gas atmosphere, and the measurement was determined from the characteristic X-ray intensity ratio of the surface. That is, the larger the nickel/total strength ratio, the more the diffusion of gold into the nickel/boron plating film progressed, and the more the gold plating layer on the surface of 9 disappeared.
また、ニッケル・ホウ素めっき皮膜中の不純物総量の測
定方法は前記実施例1のそれと同一であり、第1表及び
第2表中に記載した試料のそれと同一である。結果は、
第1図に示したとおりである。The method for measuring the total amount of impurities in the nickel-boron plating film was the same as that of Example 1, and the same as that of the samples listed in Tables 1 and 2. Result is,
As shown in Figure 1.
つまり同図は、第1表、第2表に示した不純物含有量の
合計を横軸にとり、各熱処理温度でのニッケル(Ni)
と金(A u )の特性X線強度比から金めつき層の拡
散の進行を示したものである。これらの間には、極めて
良い相関関係を得ることを見出した。不純物含有量の合
計3.96wt%以下となると、各熱処理温度において
、極めて小さいN]/Au強度比が得られた。すなわち
、Auの特性X線強度が強<Auめっき層がニッケル・
ホウ素めっき層へ拡散、浸透していないことを示す。し
たがって、タングステン、モリブデンなどの高融点金属
導体の上に、上記ニッケル・ホウ素めっき膜。In other words, the figure shows the total impurity content shown in Tables 1 and 2 on the horizontal axis, and the nickel (Ni) content at each heat treatment temperature.
The progress of diffusion in the gold-plated layer is shown from the characteristic X-ray intensity ratio of gold (A u ) and gold (A u ). We have found that an extremely good correlation can be obtained between these. When the total impurity content was 3.96 wt% or less, an extremely small N]/Au intensity ratio was obtained at each heat treatment temperature. In other words, the characteristic X-ray intensity of Au is strong<the Au plating layer is nickel/
Indicates that boron has not diffused or penetrated into the plating layer. Therefore, the above-mentioned nickel/boron plating film is applied on a high melting point metal conductor such as tungsten or molybdenum.
さらに、その上に金めつき膜を設けたセラミックス基板
が、その後、高い加熱工程を通過しても。Furthermore, even if the ceramic substrate with the gold-plated film on it passes through a high-temperature heating process.
上記のようにAuめっき層が保持される結果2部品の高
い接合性を維持できる。As a result of retaining the Au plating layer as described above, high bondability between the two parts can be maintained.
以上のように、ホウ素、鉄、コバルト、イオウ。As mentioned above, boron, iron, cobalt, and sulfur.
銅などの不純物含有量の合計が小さいほど、金のニッケ
ル膜中への拡散が遅くなる事実は驚くべきものがある。It is surprising that the smaller the total content of impurities such as copper, the slower the diffusion of gold into the nickel film.
確かな理由は不明であるが、多分。The exact reason is unknown, but probably.
不純物と金が反応し易い、純度の高いニッケルはどめっ
き皮膜の結晶粒径が大きくなり、金の拡散速度が遅くな
るなどに起因すると推察される。さらに、ニッケル・ホ
ウ素めっき皮膜への鉄、コバルト、イオウ、銅などの混
入にも驚かされる。多分、使用した薬品は工業用のもの
から高純度試薬まで種々のものであるが、これら薬品中
に不純物として含有しており、めっき反応の結果、ニッ
ケル、ホウ層とともに共析したと推察される。This is presumed to be due to the fact that impurities and gold easily react with each other, and that the crystal grain size of the plating film becomes larger when using highly pure nickel, which slows down the diffusion rate of gold. Furthermore, it is surprising to find that iron, cobalt, sulfur, copper, etc. are mixed into the nickel/boron plating film. The chemicals used were probably various, ranging from industrial ones to high-purity reagents, but it is presumed that these chemicals contained them as impurities, and were eutectoided with the nickel and boron layers as a result of the plating reaction. .
このように本実施例によれば金の拡散を抑止できるので
金めつき皮膜を薄くしても十分に接合に寄与させること
ができるようになった。また、この例では基板にムライ
ト系セラミックスを用いたが、金めつきの拡散防止につ
いてはセラミックスの材質に関係なく、その他アルミナ
を始め周知のもの一般に適用可能であることは容易に理
解できよう。As described above, according to this embodiment, since the diffusion of gold can be suppressed, even if the gold plating film is made thin, it can sufficiently contribute to bonding. Further, in this example, mullite-based ceramics were used for the substrate, but it is easy to understand that the prevention of diffusion of gold plating can be applied to other well-known materials, including alumina, regardless of the material of the ceramic.
本発明によれば、ニッケル・ホウ素めっき皮膜にクラッ
クを発生すること無く、熱処理後でもムライト系セラミ
ックス基板にクラックを発生すること無く、かつニッケ
ル・ホウ素めっき皮膜上に形成した金めつき層が維持さ
れるので、高い部品接合性を得るセラミックス基板を実
現することができる。According to the present invention, no cracks occur in the nickel/boron plating film, no cracks occur in the mullite ceramic substrate even after heat treatment, and the gold plating layer formed on the nickel/boron plating film is maintained. Therefore, it is possible to realize a ceramic substrate with high component bondability.
第1図は本発明の一実施例を示す特性曲線図である。 代理人弁理士 中 村 純之助 FIG. 1 is a characteristic curve diagram showing one embodiment of the present invention. Representative Patent Attorney Junnosuke Nakamura
Claims (7)
体回路パターンと,この回路パターン上に無電解めっき
されたニッケル皮膜とを有して成る回路基板において,
前記セラミックス絶縁基板をムライトもしくはムライト
を主成分とするムライト系セラミックスで構成すると共
に前記ニッケル皮膜中に含有するホウ素量を0.71w
t%以下としたことを特徴とするセラミックス回路基板
。1. A circuit board comprising a high melting point metal conductor circuit pattern provided on a ceramic insulating substrate and a nickel film electrolessly plated on the circuit pattern,
The ceramic insulating substrate is made of mullite or mullite-based ceramics containing mullite as a main component, and the amount of boron contained in the nickel film is 0.71w.
A ceramic circuit board characterized by having a content of t% or less.
系セラミックス絶縁基板上に高融点金属ペーストを所定
の配線回路パターン形状にプリントする工程と,上記回
路パターンを還元性もしくは不活性雰囲気中で焼結する
工程と,次いで無電解めっき法により前記焼結された回
路パターン上にホウ素の含有量が0.71wt%以下の
ニッケルめっき皮膜を形成する工程とを有することを特
徴とするセラミックス回路基板の製造方法。2. A process of printing a high melting point metal paste in a predetermined wiring circuit pattern shape on a mullite or a mullite-based ceramic insulating substrate mainly composed of mullite, and a process of sintering the circuit pattern in a reducing or inert atmosphere, A method for manufacturing a ceramic circuit board, comprising the step of: forming a nickel plating film having a boron content of 0.71 wt% or less on the sintered circuit pattern by electroless plating.
体回路パターンと,この回路パターン上にめっきされた
ニッケル皮膜と,さらにこのニッケル皮膜上にめっきさ
れた金皮膜とを有して成る回路基板において,前記ニッ
ケル皮膜中に含有する不純物元素総量を0.96wt%
以下としたことを特徴とするセラミックス回路基板。3. A circuit board comprising a high melting point metal conductor circuit pattern provided on a ceramic insulating substrate, a nickel film plated on the circuit pattern, and a gold film plated on the nickel film. The total amount of impurity elements contained in the nickel film is 0.96wt%.
A ceramic circuit board characterized by the following:
0.71wt%以下としたことを特徴とする請求項3記
載のセラミックス回路基板。4. The amount of boron contained as one of the above impurity elements is
The ceramic circuit board according to claim 3, characterized in that the content is 0.71 wt% or less.
ライトを主成分とするムライト系セラミックスで構成し
たことを特徴とする請求項3もしくは4記載のセラミッ
クス回路基板。5. 5. The ceramic circuit board according to claim 3, wherein the ceramic insulating substrate is made of mullite or mullite-based ceramics containing mullite as a main component.
定の配線回路パターン形状にプリントする工程と,上記
回路パターンを還元性もしくは不活性雰囲気中で焼結す
る工程と,次いで無電解めっき法により前記焼結された
回路パターン上に不純物元素の総含有量が0.96wt
%以下のニッケルめっき皮膜を形成する工程と,さらに
前記ニッケルめっき皮膜上に無電解めっき法により金め
っき皮膜を形成する工程とを有することを特徴とするセ
ラミックス回路基板の製造方法。6. A process of printing a high melting point metal paste in a predetermined wiring circuit pattern shape on a ceramic insulating substrate, a process of sintering the circuit pattern in a reducing or inert atmosphere, and then a process of printing the sintered metal paste by an electroless plating method. The total content of impurity elements on the circuit pattern was 0.96wt.
% or less, and further forming a gold plating film on the nickel plating film by electroless plating.
イトを主成分とするムライト系セラミックスとし,かつ
,上記ニッケルめっき皮膜中に含まれる不純物元素の一
つであるホウ素の含有量を0.71wt%以下としたこ
とを特徴とする請求項6記載のセラミックス回路基板の
製造方法。7. The ceramic insulating substrate is made of mullite or a mullite ceramic whose main component is mullite, and the content of boron, which is one of the impurity elements contained in the nickel plating film, is 0.71 wt% or less. 7. The method of manufacturing a ceramic circuit board according to claim 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009800A JP2642723B2 (en) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Manufacturing method of ceramic circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009800A JP2642723B2 (en) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Manufacturing method of ceramic circuit board |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192193A true JPH02192193A (en) | 1990-07-27 |
| JP2642723B2 JP2642723B2 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=11730271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1009800A Expired - Lifetime JP2642723B2 (en) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Manufacturing method of ceramic circuit board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2642723B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55139709A (en) * | 1979-04-18 | 1980-10-31 | Fujitsu Ltd | Method of fabricating mullite substrate |
| JPS63132497A (en) * | 1986-11-25 | 1988-06-04 | 株式会社日立製作所 | Manufacture of mullite wiring board |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1009800A patent/JP2642723B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55139709A (en) * | 1979-04-18 | 1980-10-31 | Fujitsu Ltd | Method of fabricating mullite substrate |
| JPS63132497A (en) * | 1986-11-25 | 1988-06-04 | 株式会社日立製作所 | Manufacture of mullite wiring board |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2642723B2 (en) | 1997-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0684546B2 (en) | Electronic parts | |
| JPS62202886A (en) | Aluminum nitride sintered body with metallized surface | |
| JP2007201346A (en) | Ceramic circuit board and manufacturing method thereof | |
| US4737416A (en) | Formation of copper electrode on aluminum nitride | |
| JPH03179793A (en) | Surface structure of ceramic board and manufacture thereof | |
| JPH08306816A (en) | Electrode pad | |
| JPH02192193A (en) | Ceramic circuit board and manufacture thereof | |
| JP2002076189A (en) | Wiring board | |
| JP3024512B2 (en) | Method for activating electroless nickel-boron plating film | |
| JPS6314877B2 (en) | ||
| JP3866164B2 (en) | Wiring board | |
| JPH05160551A (en) | Method of manufacturing electronic part mounting aluminum nitride board | |
| JP3512617B2 (en) | Electronic components | |
| JPS62182182A (en) | Aluminum nitride sintered body with metallized surface | |
| JP2003105549A (en) | Wiring board and method of manufacturing the same | |
| JP2875655B2 (en) | Manufacturing method of wiring board | |
| JP3857219B2 (en) | Wiring board and manufacturing method thereof | |
| JPH09256163A (en) | Nickel plating treatment on ceramic substrate | |
| JPS58107656A (en) | Electronic part having gold layer | |
| JPH07223883A (en) | Surface treated aluminum nitride substrate | |
| JP4059539B2 (en) | Aluminum nitride circuit board | |
| JPS63270454A (en) | Method for metallizing of aluminum nitride substrate | |
| JPS62291153A (en) | Ceramic circuit substrate | |
| JP2002234781A (en) | Copper-metallized composition, ceramic wiring board using the composition and production method therefor | |
| JP2003008189A (en) | Wiring board |