JPH0322715B2 - - Google Patents

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JPH0322715B2
JPH0322715B2 JP60230258A JP23025885A JPH0322715B2 JP H0322715 B2 JPH0322715 B2 JP H0322715B2 JP 60230258 A JP60230258 A JP 60230258A JP 23025885 A JP23025885 A JP 23025885A JP H0322715 B2 JPH0322715 B2 JP H0322715B2
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JP
Japan
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metal layer
ceramic
metal
layer
aluminum nitride
Prior art date
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Application number
JP60230258A
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English (en)
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JPS6288392A (ja
Inventor
Kazuaki Uchiumi
Tetsuya Aisaka
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Priority to EP19860114283 priority patent/EP0219122B1/en
Priority to DE8686114283T priority patent/DE3672441D1/de
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  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は表面に金属層を形成したセラミツク基
板に関するものである。 (従来の技術) セラミツク基板を電子回路用の基板又はヒート
シンク、絶縁基板として用いる場合、セラミツク
ス上に金属層を形成することが必要である。従来
からセラミツクス上に金属層を形成する方法とし
ては、スパツタ、蒸着などの薄膜法、スクリーン
印刷などを用い、電極ペーストを焼き付ける厚膜
法、無電解メツキによる方法、薄膜又は厚膜法で
電極を付け、この上に電解メツキを施す方法など
種々の方法が行われている。 セラミツク上に形成した金属層は次に示すよう
なことが一般に要求される。すなわち、(1)金属層
とセラミツクスの層の密着性が良いこと、(2)金属
層の電気抵抗が低いこと、(3)微細なパターンを形
成できることなどである。 これに加え電気回路の中で特に高密度、高出力
デバイスを実装するようなパツケージング基板、
ヒートシンクなどでは金属層とセラミツクスが熱
的にも抵抗を持つことなく接合されることが要求
されている。 (発明が解決しようとする問題点) 従来から行われているセラミツクス上の金属層
形成方法はこれらの点を全て満足することは難し
く、その用途によつて使い分けていた。すなわち
電極、導体の精度が要求されるものについては薄
膜法が利用されているが、この場合生産性コスト
の点と、金属層の厚さを厚くすることが困難なた
め、金属層の抵抗値の点で問題があつた。 また電極ペーストを用いる厚膜法では工程的に
も容易に、量産化ができるため低コストになるが
配線などの精度に限界があり、電極としての電気
抵抗もバルク金属と同等にすることはむずかしく
使用用途は限られていた。 これらの問題を解決するため、薄膜法と電解メ
ツキ、厚膜法と電解メツキを組み合せて、特性の
改善を計ることも行われているが、この場合は工
程が複雑になり、コストの増加を伴うため、使用
用途が限定されてしまつていた。 このような問題点を解決する方法として、無電
解メツキ法によつてセラミツクス上に金属を形成
する技術が研究開発されており、アルミナ基板な
どでは一部の用途に使用されている例もある。 しかしながら従来の無電解メツキ技術では金属
層とセラミツクスと密着強度を充分に上げること
ができない問題点があつた。 高密度、高出力用半導体デバイスのパツケージ
ング基板やヒートシンクのような金属層とセラミ
ツクスとの界面での熱抵抗が問題となるような用
途ではセラミツクスと金属層が直接密着すること
が望まれるが、密着強度が比較的大きい厚膜法を
用いると、金属層およびセラミツクスと金属層の
間に密着性を保つためのガラスあるいは酸化物が
存在するため、熱抵抗が大きくなる問題があつ
た。 また最近高熱伝導率セラミツクス材料として注
目されている窒化アルミニウムセラミツクス基板
では、従来の厚膜法を用いても充分な密着強度が
得られなかつたり、金属層とセラミツクス層の間
に酸化物あるいは酸素が拡散した層が形成され、
熱抵抗の値を大幅に大きくするなどの問題があつ
た。 本発明では以上の点にかんがみ、密着強度が優
れ、金属層とセラミツクスの間に熱の伝導を阻害
する物質の介在を全くなくすことによつて、熱抵
抗を小さくし、しかも金属層は緻密な純度の高い
金属層を形成することによつて、電気抵抗の低い
金属層を形成することができる、窒化アルミニウ
ム基板を提供しようとするものである。 (問題点を解決するための手段) 本発明はセラミツク基板表面に微細な空孔が形
成されており、該空孔は基板表面形状より内部断
面形状が大きいつぼ型構造であり、該空孔内を含
む窒化アルミニウム基板表面には金属が形成され
ていることを特徴とする窒化アルミニウム基板で
ある。 すなわち、窒化アルミニウム表面にあらかじめ
微細な前記つぼ型構造のオープンポアを形成し、
この中に金属層となる金属又は金属層の下地とな
る金属を充填することによつて、物理的、機械的
に金属層とセラミツクスを強固に接合する構造を
形成している。 (作用) つぼ型構造またはアンカー状構造の空孔中に金
属が埋め込まれた構造となるため、アンカー効果
によつて金属層とセラミツクスの密着性は飛躍的
に向上する。 また金属層とセラミツクスの間に何も介在する
層が存在せず、しかも金属とセラミツクスの接合
している面積が実効的に広くなるため、金属層と
セラミツクスの間の熱抵抗は著しく低下する。 さらに、本発明の構造によるとセラミツクス中
に多数の金属柱が埋め込まれたような構造である
ため、エツチングなどの手段によつて容易に微細
な配線パターンを形成することが可能であり、し
かも介存層が存在しないため、エツチングによる
密着強度の低下も全く起らない。 実施例 1 常圧焼結法により合成した窒化アルミニウム基
板をエタノール中で超音波洗浄を10分間行う。 この後、1mol/dm3の濃度に調整した水酸化
ナトリウム水溶液中に所定時間室温で浸漬する。 浸漬後、水洗し、次に市販されている一液型触
媒液(日立化成製HS−101B)中に4分間浸漬す
る。 さらに水洗後、促進液(日立化成製、ADP−
101)の中に1分間浸漬する。 この後、水洗し、次の第1表に示すニツケル無
電解メツキ浴中に浸漬し、ニツケルの無電解メツ
キを行う。約2μmの厚みになるように80分間メ
ツキ浴中に浸漬しニツケルを析出し、水洗乾燥を
行う。ニツケルメツキ浴は90℃の温度に保ち、
HQ4.0であつた。
【表】 このようにして窒化アルミニウム基板上にニツ
ケル層を形成したあと、実施例1と同様の方法に
よつて2mm×2mmのパツド状にニツケルをエツチ
ングし、リード線をハンダ付けして密着強度を測
定した。 第1図は前記方法により作成した本発明のセラ
ミツクス基板の断面図であり、図示するようにセ
ラミツクス基板2表面に金属層1が形成され、微
細なつぼ型構造の空孔の中に金属が充填され、金
属の柱を形成している。 第2図は本発明を適用して金属を充填する前の
セラミツクス表面のSEM写真で、微細な空孔が
形成されている。 第2図は本発明の適用されたセラミツク基板を
セラミツク部分をエツチングして、金属層のみを
残したものの、セラミツク接合面側の横から見た
金属組織の走査電子顕微鏡写真であり、セラミツ
クス表面に形成した空孔の中に充填されたつぼ状
またはアンカー状の金属の柱が認められる。 第3図は第2図で示した金属の柱(アンカー)
の数と金属層とセラミツクスの密着強度の関係を
示すもので柱(アンカー)の数の増加とともに密
着強度が大幅に上昇している。 なお、この実施例ではセラミツクとして室化ア
ルミニウム基板の例を示したが他の材料でも適切
な処理剤を用いることにより、つぼ状構造の空孔
を形成することができる。 実施例 2 常圧焼結法により合成した窒化アルミニウム基
板をエタノール中で超音波洗浄を10分間行う。 この後1mol/dm3の濃度に調整した水酸化カ
リウム水溶液中に60分浸漬する。 浸漬後水洗し、次に市販されている一液型触媒
液(日立化成製HS−101B)中に4分間浸漬す
る。 さらに水洗後促進液(日立化成製ADP−101)
の中に1分間浸漬する。 この後水洗し、第3表に示す銅無電解メツキ浴
中に浸漬し、銅の無電解メツキを行う。約2μm
のメツキ厚さになるように80分間メツキ浴中に浸
漬し、水洗乾燥を行う。 銅メツキ浴は60℃の温度に保ち、PHはNaOH
によつて12.5に調整し、空気中でメツキを行つ
た。 このようにして窒化アルミニウム基板上に銅の
金属層を形成した後、実施例と同様の方法でフオ
トリングラフイー技術によつて所定のレジスト層
を形成し、塩化第2鉄溶液によつてエツチング処
理を行い、2mm×2mmの寸法の銅パツドが形成す
るように銅をエツチングした。 このようにして形成した銅パツド上にリード線
をハンダ付けし、引張り試験機を用い銅層のセラ
ミツクとの密着強度を測定した結果3.0Kg/mm2の
密着強度を示した。この密着強度は充分実用に耐
えうる強度である。
【表】 ℃空気雰囲気
(発明の効果) 本発明を適用するならばセラツミツクスと金属
層を物理的、機械的に接合することによつて、セ
ラミツクスと金属層の密着性を著しく向上せし
め、しかも熱伝導性を問題とする用途にも、介在
層、接着層が存在しないため、接合面での熱抵抗
はほとんど考慮する必要がなく、また、電子回路
形成のためのパターニングについても、エツチン
グ法などにより薄膜と同程度の精度を実現するこ
とが可能である。 またこのような構造によつて、金属層の信頼性
が増すため、生産時のバラツキが少なくなり、大
量生産によるコストダウンも可能となる。 なお、本発明の実施例では同一金属で金属層を
形成しているが、柱(アンカー)部分と金属層を
別の金属にしても本発明の目的とする効果は実現
される。 なお、本発明の実施例では無電解メツキで一般
に行われている感応化工程、活性化工程あるいは
アクチベーターアクセレータ法などの触媒化処理
工程を用いて無電解メツキを行つているが、本発
明の方法を用いると、これらの触媒化処理工程を
行なわず単に水洗後、無電解メツキ浴中にセラミ
ツク基板を浸漬して金属を析出させても2Kg/mm2
以上の充分実用に耐えうる密着強度を実現した。 これは本発明により密着性を得るに充分なアン
カーがセラミツク基板表面に存在し、しかもこの
部分が若干の触媒活性もあるためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかるセラミツクス基板の部
分拡大断面図、第2図はアンカー状構造の空孔形
状を示す金属組織の走査型電子顕微鏡写真、第3
図はセラミツクス中に埋め込まれた金属の柱(ア
ンカー)の数と密着強度の関係を示したものであ
る。 図において、1は金属層、2はセラミツクス、
3は金属の柱を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 窒化アルミニウム基板表面に微細な空孔が形
    成されており、該空孔は基板表面形状より内部断
    面形状が大きいつぼ型構造であり、該空孔内を含
    む窒化アルミニウム基板表面には金属が形成され
    ていることを特徴とする窒化アルミニウム基板。
JP23025885A 1985-10-15 1985-10-15 セラミツク基板 Granted JPS6288392A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23025885A JPS6288392A (ja) 1985-10-15 1985-10-15 セラミツク基板
EP19860114283 EP0219122B1 (en) 1985-10-15 1986-10-15 Metallized ceramic substrate and method of manufacturing the same
DE8686114283T DE3672441D1 (de) 1985-10-15 1986-10-15 Metallisiertes keramiksubstrat und herstellungsverfahren.

Applications Claiming Priority (1)

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JP23025885A JPS6288392A (ja) 1985-10-15 1985-10-15 セラミツク基板

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JPS6288392A JPS6288392A (ja) 1987-04-22
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JPS63260884A (ja) * 1987-04-16 1988-10-27 日本碍子株式会社 セラミツク基体およびその製造方法
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