JPH02213194A - セラミック配線板 - Google Patents

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。

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配線板に係わり、更に詳しくは、単
層あるいは多層基板の上に導電層が強固に接合された構
造のセラミック配線板に係わるものである。

〈従来の技術〉 メッキは本来極めて精密な膜形成ができる。

このために、セラミック基板の上に精緻な回路模様を形
成する際、はとんどの場合、メッキが用いられている。

このメッキ技術と他のバターンニング技術が組合されて
回路模様が形成されることになる。

しかしながら、メッキの難点はセラミックに対する接着
強度が小さく、信頼性に欠けることである。

現在、このセラミックに対する接着強度を高くするため
に、通常セラミックの表面をエッチングによって粗面化
して、つまりアンカー効果を高めて物理的に接着強度を
高くすることが行われている。

この方法によると、約２に４／−前後の接着強度が得ら
れることもあるが、メッキ金属は２本来その機構上、セ
ラミックに単に物理的に係合されているＫすぎないので
１本質的に高強度は得難く。

またそのバラツキも避けがたいものである。

そこで１本発明者らはこの問題を解決するために、先に
特願昭６３−３６３１号の発明を行った。

この発明は。

（１）　　セラミック基板の表面忙所定の回路模様の導
電層が形成されたセラミック配線板でありて。

該導電層は、該基板との間に、該セラミックに拡散性の
ある材料あるいは拡散性のある材料を含む材料の層から
成る中間層を形成され、該中間層は、該拡散性のある材
料成分をセラミックに拡散させることによって該基板に
焼結されてなることを特徴とするセラミック配線板。

（２）上記中間層が、該拡散性のある材料粉末を該基板
表面に直接、あるいは間に金属の層をはさんで被着し六
層と、該被着層を被覆する金属の層から成る構造である
特許請求の範囲牙１項忙記載のセラミック配線板。

（８）　　上記中間層が、該拡散性のある材料粉末を該
基板表面に直接、あるいは間に金属の層をはさんで被着
した層から成る構造である特許請求の範囲第１項に記載
のセラミック配線板。

（４）上記中間層が、該基板表面に直接、あるいは間に
金属の層をはさんで被覆された該拡散性材料の粉末とメ
ッキ金属の複合体から成る構造である特許請求の範囲第
１項に記載のセラミック配線板。

（５）　　上記中間層が、該基板表面に直接、あるいは
間に金属の層をはさんで被覆された該拡散性材料の蒸着
層、あるいはスパッターの層から成る構造である特許請
求の範囲第１項に記載のセラミック配線板。

（６）　　上記被着層を被覆する金属がＯｕ、　Ｎｉ、
　Ｏｏ。

Ａｇ　である特許請求の範囲第２項に記載のセラミック
配線板。

（η　上記メッキ金属がＣ７ｕ、　　Ｎｉ、　Ｃｏ、　
Ａｇである特許請求の範囲第３項に記載のセラミック配
線板。

（８）　　上記拡散性材料が、活性金属および、これら
の熱分解性化合物である特許請求の範囲牙１項〜オフ項
に記載のセラミック配線板。

を要旨とするものである。

この発明によると、基板と導電層の剥離強度（引張）は
実Ｋ　８−／−に達し、破壊もセラミック側で起った。

しかし一つ問題も起った。

これは上記中間層に、拡散性材料の粉末とメッキ金属の
複合体を採用したとき、つまシ複合メッキを採用したと
き、拡散処理後導電層にフクレが発生しやすいことであ
った。

〈発明が解決する問題点〉 本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、先に
出願した本発明者の発明のフクレの問題を解決すること
を目的とするものである。

く問題点を解決するための手段〉 上記問題点は次の手段によって解決される。

即ち。

（１）　　メッキ金属から成る導電層とセラミック基板
の間に、該基板セラミックに拡散性のある材料の粉末の
分散した複合メッキ層を形成され、該拡散材料成分をセ
ラミックに拡散させることＫよって該セラミック、複合
メッキ層、導電層が相互に拡散接合されてなる構造のセ
ラミック配線板において、該導電層に良導電性の金属粉
末を共析１分散させることによって解決される。

く作　用〉 本発明のセラミック配線板の構造を図面を参照しながら
詳細に説明する。

第１図に示す如く１本発明の配線板は、セラミック基板
１と導電層２．および導電層２とセラミックス基板１の
境界に設けられた複合メッキ層３から成る。

セラミック基板ｌは単層あるいは多層基板である。

複合メッキ層３は、このセラミックに拡散性のある材料
粉末が分散したメッキ層から形成されておシ、この拡散
性材料をセラミックに拡散させるための熱処理によって
、導電層およびセラミックと相互に焼結されている。

複合メッキ層の形成は次の方法で行われる。

（イ）　　メッキ浴に上記拡散性材料の粉末を分散させ
、メッキ金属と一緒に共析させる方法。

（ロ）被メッキ物（セラミック）のメッキ面に上記粉末
を沈積させておき、メッキによって粉末を捕捉させる方
法、あるいは捕捉後肉盛して埋込む方法である。

素地を形成するメッキ金属には、　Ｏｕ、　Ｎｉ、　Ｃ
ｏ、　Ａｇ等が最も好しい。

これらの層をセラミックに形成する場合、セラミックの
上に直接メッキしても良いが、主に、セラミック面に金
属の薄膜を被覆した後、この薄膜の上にメッキがなされ
る。

薄膜の形成はメッキ、蒸着、スパッター等の既存の手法
で々され、薄膜金属には例えばＯｕ、Ｎｉ。

Ｃｏ、　Ｆｅ、　Ａｇ、　Ａｕ、ＡＩ、　Ｓｎ、　Ｉｎ
、　　やこれらの合金、あるいは０ｕ−Ｐ、　Ｎｉ　−
Ｐ、　Ｎ１−Ｂｌ（３ｏ　−Ｐ、　Ｃｏ−Ｂ、　　等の
メッキ金属が適宜利用できる。

尚ここで２本発明のセラミック拡散性材料とは。

セラミックに拡散性のある金属あるいは無機質の化合物
を意味し、最も代表的なものは、活性金属あるいは、こ
れらの熱分解性化合物である。

活性金属とは１例えばＴｉ、　Ｚｒ、　Ｖ、　Ｎｂ、　
Ｔａ、　Ｃａ。

Ｍｇ、　￥、希土類金属、およびこれらの合金である。

熱分解性化合物とは、焼結温度で実質的に活性金属に分
解される化合物であり、上記活性金属の水素化物等であ
る。

これらの金属および合金は、単独の粉末で、あるいは必
要に応じて他の非活性金属と混合されて。

あるいは、非活性金属を表面に被覆された形で用いられ
る。

粉末の粒度は３２５メツシユアンダーが好しく。

とシわけ１０ミクロンアンダーが好しい。

これらの粉末の量は、最も代表的なＴｉの場合で、浴中
に概ねｌり／）以上存在すれば十分である。

複合メッキ層３の上には導電層２が形成されるが、これ
はメッキによって形成され、このメッキ膜の中には良導
電性の金属粉末が共析１分散されている。

導電層２には、熱処理時、フクレが発生しやすいが、粉
末が分散することによってこれが防止される。

フクレ防止だけであれば粉末には、セラミックから金属
まで巾広く選択できるが、導電層は導電性が重視される
ので１選択できるのは、良導電性金属の粉末のみである
。

例えば銅、銀の粉末である。

これらの粉末を共析して熱処理すると、フクレが防止で
きる理由は不明であるが、一種のガス抜きあるいはガス
の拡散路が形成されるものと推察される。

メッキ膜に共析された粒子は電子顕微鏡で観察すると、
数個の粒子がアグリゲイトしている。

粒子と粒子の関にはミクロ的な隙間が存在し。

これが拡散路あるいはガス抜きを形成するものと推察さ
れる。

共析した粒子は、熱処理によって１粒子間およびメッキ
金属との間で焼結が進み一体化される。

メッキ金属と粒子が同一のものであれば同質化する。

焼結初期ガス抜きあるいはガス拡散に寄与した隙間は温
度の上昇と共に焼結され、消滅する。

共析粒子の大きさは、数ミクロンからサブミクロンサイ
ズのも、のが最も好しい。

粒子の量は、銅粉の場合で、浴中に０．５り７１以上も
あれば十分である。

導電層のメッキ金属には、特に銅が好しく、メッキ浴に
は分散粒子が溶解、変質しないものが適している。

例えば、ビロリン酸鋼浴等が適している。

導電層が形成された後、導電層と複合メッキ層は一体的
に除去加工（エツチング）されて所定の模様が形成され
る。

複合メッキ層、導電層が一体的に除去加工（エツチング
）された後、前線拡散成分をセラミックに拡散させるた
めの熱処理が行われる。

熱処理温度は、少くとも導電層が完全に溶融しない７０
０〜９００℃の範囲で行うことが好しい。つまり高くて
も固液共存域の範囲にとどめる必要がある。

温度が、この範囲を越えると１回路素線間で短絡が起き
好しくない。

また、熱処理の雰囲気は、真空、還元性ガス（Ｈり、　
　不活性ガス等の非酸化性雰囲気が好しい。

〈実施例〉 実施例　１゜ セラミック基板：９６Ｘアルミナ板（５０ｘ５０ｘｌ襲
）アルミナ板に約０．５ミクロンの銅を化学メッキした
後、この上に０ｕ−ＴｉＨ２の共析メッキをした。

ＴｉＨ２の粒度は１０ミクロンアンダー。メッキ浴は、
　　ＴｉＨ２が５Ｊ’／ノの割合で分散したビロリン酸
Ｏｕ　　メッキ浴を使用した。

共析層の厚さは約３ミクロン。

く導電層のメッキ〉 １ミクロンアンダー（０，０４ミクロン）の銅粉が１０
１／１．の割合で分散したピクリン酸鋼浴を用いて銅を
１２ミクロンメッキした。

くパターンユング〉 エツチングによりて　Ｉ　Ｘ　１１ＩＩＩ１１０　Ｘ　
１０１１）。

５ＱＸ５０ｍ１Ｂの正方形の模様を作成した。

く熱処理〉 ２　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒの減圧下で８．５０”Ｘ３
０分熱処理しｆｃ。

く評　価〉 １Ｘｌｌｌｌ、　　ｌＱ×１ＱｊＥＩ、　　５ＱＸ５Ｑ
ｌ！＆の凡てのものにフクレは全く発生しなかった。

因みに比較のため忙作った銅粉の共析されてないものＫ
は、　　ｌｘ　１ｍ、　　１０ｘ　１０５ｍ、５０ｘ５
０ｍｓのいずれにも大、小の７クレが無数発生した。

また引張剥離強度は７．５輝／−であシ、セラミック側
から破壊された。

実施例　２゜ セラミック基板：内部にＷの導体層を形成され。

表面に一部Ｗが露出したアルミ ナセラミック多層板。

セラミック基板に０３ミクロン化学鋼をメッキした後、
この上に０ｕ−Ｔｉの共析メッキをした。

Ｔｉの粒度は、　１０ミクロンアンダー（０，１〜１ミ
クロン）。

メッキ浴はＴｉがＩＪ’／ノの割合で分散したビロリン
酸鋼メッキ浴を使用した。

共析層の厚さは約５ミクロン。

く導電層のメッキ〉 １ミクロンアンダー（０，１〜１．０ミクロン）の銅粉
が５／／ｌの割合で分散したピロリン酸鋼浴を用いて約
８ミクロンメッキし庚。

くパターンユング〉 表面に露出したＷの部分を中心にしてドライフィルムを
用いてフォトエツチング法により微細パターンを形成し
た。

く熱処理〉 Ｈｚ　−Ｎｚ　Ｆ　Ｔ　８５０℃Ｘ３０５＋熱処理した
。

く評　価〉 フクレは全く発生しなかった。

パターンの引張強度は、５〜７（／− Ｗ　上　の　引張強度は、６〜８　Ｋｔ／−であった。

因みに従来法（０ｕ−Ｔｒｏｔの共析層のないもの）で
は０．４〜０．７Ｋｅ／ｊ、　Ｗ上では０．３〜０．４
に／−である。

実施例　３゜ セラミック基板：窒化アルミ板（５０ｘ　５０ｘ　１襲
）窒化アルミ板に銅を０．２ミクロン蒸着した後、下記
の方法でＴｉ（２−Ｏｕの複合メッキ層を形成した。

く複合メッキ〉 Ｏｕメッキ浴の底に粒度１０ミクロンアンダーのＴｉＨ
１粉末を沈降、堆積させ、この中に上記Ｏｕをメッキし
たセラミックを埋めこみ、電気メッキ忙よりてＴｉＨ２
の粉末を捕足し、　Ｏｕメッキ面に固定した。

メッキ層の厚さは約５ミクロンである。

く導電層のメッキ〉 セラミックをメッキ層から取出し、余分の粉末を洗い流
した後、この上に鋼粉−鋼の共析メッキを行った。

メッキ層の厚さは１０ミクロン。

銅粉は　１ミクロンアンダーｃ　ｏ、ｉ　−ｉミクロン
）で、メッキ浴は、銅粉が１５／〃の割合で分散したピ
クリン酸鋼浴を用いた。

くパターンユング〉 １ｘＨｓの強度測定用のパターンをエッチンクニよって
形成した。

く焼　結〉 水素雰囲気で８５０℃に３０分熱処理した。

く評　価〉 フクレは全く発生せず２強度（引張）は。

５．０〜６．５　Ｉｔ／−でありた。

〈発明の効果〉 （１）　　導電層に７クレが発生しない。

（２導電層の接着強度が高い。

（８）接着強度の最低値が高くなり、バラツキが減少し
、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

牙１図は２本発明の配線板の構造を説明した図である。 ｌ・・・・・・・・・セラミック基板 ２・・・・・・・・・導電層 ３・・・・・・・・・複合メッキ層 千１因

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　メッキ金属から成る導電層とセラミック基板の
   間に，該基板セラミックに拡散性のある材料の粉末の分
   散した複合メッキ層を形成され，該拡散材料成分をセラ
   ミックに拡散させることによりて該セラミック，複合メ
   ッキ層，導電層が相互に拡散接合されてなる構造のセラ
   ミック配線板であつて，該導電層に良導電性の金属粉末
   が共析，分散されてなることを特徴とするセラミック配
   線板。
2. （２）　上記導電層のメッキ金属が銅である請求項（１
   ）に記載の配線板。
3. （３）　上記良導電性金属粉末が銅である請求項（１）
   に記載の配線板。
4. （４）　上記拡散性材料が活性金属あるいは活性金属の
   熱分解性化合物である請求項（１）に記載の配線板。
5. （５）　上記熱分解性化合物が水素化物である請求項（
   ４）に記載の配線板。
6. （６）　セラミック基板が単層基板である請求項（１）
   に記載の配線板。
7. （７）　セラミック基板が多層基板である請求項（１）
   に記載の配線板。