JPH0424992A - 配線基板 - 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、配線基板に関し、特に、電子部品の実装に用
いられるセラミックス配線基板などに適用して有効な技
術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、半田付けなどの方法によって、所望の機能の
回路素子などを収載して電子計算機システムなどを構築
する場合の実装基板として、絶縁性のセラミックス基板
上に、たとえばタングステン（Ｗ）などからなるメタラ
イズ層によって配線パターンを形成した、いわゆるセラ
ミックス配線基板が用いられる場合がある。

通常、このようなセラミックス配線基板は次のようにし
て製造される。

すなわち、まず、セラミックスのグリーンシート上に、
タングステンパターンを印刷などの方法によって被着形
成した後に、所望の温度に焼成して硬化させる。

その後、タングステンパターンの表面にニッケル（Ｎ１
）メツキを施し、所定の温度に加熱することによって、
Ｎ１−Ｗ拡散層を形成する。

さらに、半田付は性の向上などを目的として、ニッケル
メッキの表面に金（Ａｕ）メツキを施して、最終的なメ
タライズパターンとする。

そして、こうして形成されたセラミックス基板上のメタ
ライズパターンに、電子部品の端子を直接的に半田付け
することによって、実装作業が行われる。

なお、セラミックス配線基板におけるメタライズ層の形
成技術に関する同様の技術としては、たとえば特開昭５
９−１６９６１号公報に開示される技術がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の従来技術の場合には、タングステンパ
ターンの上からはみ出したニッケルメッキ層が、当該タ
ングステンパターンの外縁部において下地のセラミック
ス基板から浮き上がった状態となり楔形の間隙が形成さ
れるため、メタライズ層の外縁部における応力集中によ
って、下地のセラミックス基板や、メタライズ層の破壊
を生じやすいという問題がある。

さらに、通常の実装工程などにおいては、不良品の交換
などのために、−旦メタライズ層に半田付けした電子部
品を、半田付は部の再加熱によって取り外し、他の電子
部品を新たに半田付けするという作業が繰り返される場
合がある。

このため、前記の従来のメタライズ層の場合には、再加
熱の間にタングステンパターン内部へのニッケルの拡散
が進行し、タングステンパターンの表面がニッケルメッ
キ層から露出した状態となり、半田付けに際しての濡れ
性や接合強度の劣化を生じるという他の問題もある。

そこで、本発明の目的は、実装される電子部品の接合強
度を大きくすることが可能な配線基板を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、電子部品の交換などに伴う寿命の
劣化を防止することが可能な配線基板を提供することに
ある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になる配線基板は、絶縁基板上に形成
されたメタライズパターンに所望の電子部品を半田付け
して実装する配線基板であって、メタライズパターンを
、絶縁基板に、所望のタングステンパターンを形成する
第１の工程と、このタングステンパターン上に、少なく
ともニッケルメッキを施す第２の工程と、所定の温度に
加熱する第３の工程と、少な（とも錫を成分とする半田
浴中に浸漬する第４の工程とを経て形成するようにした
ものである。

〔作用〕

上記した本発明になる配線基板によれば、第２および第
３の工程を経ることによって、タングステンパターンと
ニッケルメッキとの界面に、適正なＮ１−Ｗ拡散層が形
成され、さらに、第４の工程で、錫を成分とする半田洛
中に浸漬することによって、ニッケルメッキ層が半田浴
中に拡散して消失し、タングステンパターン外縁部にお
ける当該ニッケルメッキ層の突起がなくなり、応力集中
が回避される結果、接合強度が向上する。

さらに、第４の工程中に、Ｎ１−Ｗ拡散層中のニッケル
が半田浴中の錫に置換されることにより、熱的に安定か
つ強固で、半田に対する濡れ性の良好な５ｎ−Ｗ反応相
が形成されるので、たとえば、電子部品の交換作業など
に際して、繰り返し加熱されるような場合でも、半田に
対するメタライズパターンの安定な濡れ性、すなわち接
合強度が得られ、配線基板の寿命が向上する。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例である配線
基板の一例について詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例である配線基板の一部を拡
大して示す断面図であり、第２図〜第５図は、その製造
工程の一例を工程順に示す説明図、また、第６図は、前
記第４図の工程における配線基板の要部を拡大して示す
断面図である。

第１図に示されるように本実施例の配線基板は、たとえ
ば炭化シリコンＳｉＣやアルミナ八β、０などからなる
セラミックス基板１の上には、タングステンペース）２
ａを印刷し、焼成して固化させたタングステンパターン
２が形成されている。

この場合、タングステンパターン２の表面には、後述の
ような方法によって、たとえば５ｎ−Ｐｂ系や、Ｓｎ−
Ａｇ系などのようにＳｎを成分とする半田３に対する濡
れ性が良好で、しかも熱的に安定な、厚さ１μｍ程度の
５ｎ−Ｗ反応相４を形成することによって、メタライズ
パターンＭが構成されている。

また、メタライズパターンＭを構成するタングステンパ
ターン２の表面には、厚さ１μｍ程度の薄い５ｎ−Ｗ反
応相４が存在するだけなので、当該タングステンパター
ン２の外縁部には、従来のように、たとえば数μｍ程度
の厚さにニッケルメッキを施す場合に生じていた、楔状
の隙間が存在せず、当該領域における応力集中が回避さ
れる結果、メタライズパターンＭやその下地のセラミッ
クス基板１の強度が向上する。

そして、メタライズパターンＭの５ｎ−Ｗ反応相４の上
に、半田３を介して、たとえば、図示しない電子部品の
、鉄系や銅系の材料からなるり−ド５を接合することに
よって、当該電子部品の実装作業が行われるものである
。

なお、メタライズパターンＭに接合されるものとしては
、電子部品のリード５などに限らず、たとえば他のセラ
ミックス基板上に形成され、半田３を介して当該メタラ
イズパターンＭと拡散接合可能な他の配線パターンなど
でもよい。

一方、上述のようなメタライズパターンＭを形成する工
程の一例を次に説明する。

まず、第２図に示されるように、セラミックス基板１の
上に、タングステンペース）２ａを印刷などの方法によ
って所望の配線パターンに転写し、さらに、焼成処理に
よってタングステンパターン２を形成する（第１の工程
〉。

次に、第３図に示されるように、タングステンパターン
２の上に、たとえば電気メツキなどの方法によって、た
とえば５〜１０μｍ程度の厚さのニッケルメッキ層６を
形成し、さらにこのニッケルメッキ層６の上に、５ｎ−
Ｐｂ系の半田に対する濡れ性を向上させるべく、金メツ
キ層７を形成する（第２の工程）。

さらに、たとえば熱線１００などの照射によって、たと
えば、７５０℃で１０分開程度の加熱処理を施すことに
より、タングステンパターン２と、ニッケルメッキ層６
との界面に、Ｎ１−Ｗ拡散層８を形成する（第３の工程
）。

この状態におけるタングステンパターン２の外縁部を拡
大して模式的に示したものが第７図であり、同図に示さ
れるように、ニッケルメッキ層６の外縁部は下地のセラ
ミックス基板１から浮き上がった突起６ａをなしており
、当該セラミックス基板１との間には、楔状の間隙６ｂ
が形成されている。

なお、ここまでの処理では、たとえば、前記第２の工程
における金メツキ層７を形成する前に、前記第３の工程
における加熱処理によってＮｉＷ拡散層８を形成しても
よい。

次に、第５図に示されるように、上述のようにして形成
されたメタライズパターンＭを、ヒータ２０１によって
所定の温度に加熱されている、たとえばＳｎ−Ａｇ共晶
系の半田浴２００に浸漬することにより、ニッケルメッ
キ層６および金メツキ層７を、完全に当該半田浴２００
の中に拡散させ、前述のようなニッケルメッキ層６の突
起６ａを消失させる。この結果、メタライズパターンＭ
の外縁部における応力集中などの懸念がなくなり、当該
メタライズパターンＭや下地のセラミックス基板１など
における強度が確実に向上する。

さらに、この処理によって、タングステンパターン２と
、ニッケルメッキ層６との界面に形成されていたＮ１−
Ｗ拡散層８中のＮ１は、半田浴２００中のＳｎ成分によ
って置換され、タングステンパターン２の表面には、前
述のような５ｎ−Ｗ反応相４が形成される。

そして、上述の一連の工程によって形成されたメタライ
ズパターンＭの上に、半田３を介して、図示しない電子
部品のリード５を接合することにより、前述の第１図に
示される状態となる。

ここで、Ｎ１−Ｗ拡散層８中のＮｉが、半田浴２００中
のＳｎ成分によって置換されることによって、タングス
テンパターン２の表面にＳｎ−Ｗ反応相４が形成される
メカニズムは不明であるが。

本発明者らの研究によれば、当該５ｎ−Ｗ反応相４は、
たとえば２４０℃で７２時間の半田浴に対する浸漬によ
っても強度が劣化しないことが判明している。

すなわち、−旦、半田３を介して接続された図示しない
電子部品などを、製品不良などのために交換する場合な
どには、再度半田３を加熱溶融させて当該電子部品を取
り外し、その後、さらに加熱によって半田３を介して他
の図示しない電子部品のり−ド５を接合する、というよ
うに、メタライズパターンＭは、繰り返し加熱を受ける
ことになる。

このため、従来のように、タングステンパターン２の上
にニッケルメッキ層６を被着させた構造では、このよう
な繰り返し加熱の間に、タングステンパターン２の内部
にニッケルメッキ層６のＮ１が拡散して消失し、半田３
に対する濡れ性の劣る当該タングステンパターン２が表
面に露出した状態となるため、所要の接合強度が得られ
なくなり、配線基板の寿命が短くなる。

ところが、本実施例の配線基板の場合には、メタライズ
パターンＭを構成するタングステンパターン２の表面に
、前述のように、半田３の融点以上の温度で熱的に安定
で、しかも当該半田３に対する濡れ性の良好な５ｎ−Ｗ
反応相４が形成されるので、電子部品の交換などのため
の繰り返し加熱などの影響を受けることなく、半田３に
対する所定の接合強度を安定に確保することが可能とな
り、メタライズパターンＭ１すなわち配線基板の寿命が
向上する。

本発明者らの研究によれば、前述のようなニッケルメッ
キ層６の突起６ａの消失による応力集中の回避による強
度向上とあいまって、たとえば従来の１．５倍〜２倍相
当の強度向上の効果が得られている。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。

すなわち、本発明になる配線基板によれば、絶縁基板上
に形成されたメタライズパターンに所望の電子部品を半
田付けして実装する配線基板であって、前記メタライズ
パターンが、絶縁基板に、所望のタングステンパターン
を形成する第１の工程と、このタングステンパターン上
に、少なくともニッケルメッキを施す第２の工程と、所
定の温度に加熱する第３の工程と、少なくとも錫を成分
とする半田浴中に浸漬する第４の工程とを経て形成され
るため、たとえば、！２および第３の工程を経ることに
よって、タングステンパターンとニッケルメッキとの界
面に、適正なＮ１−Ｗ拡散層が形成され、さらに、第４
の工程で、錫を成分とする半田浴中に浸漬することによ
って、ニッケルメッキ層が半田洛中に拡散して消失し、
タングステンパターン外縁部における当該ニッケルメッ
キ層の突起がなくなり、応力集中が回避される結果、接
合強度が向上する。

また、第４の工程中に、Ｎ１−Ｗ拡散層中のニッケルが
半田洛中の錫に置換されることにより、熱的に安定かつ
強固で、半田に対する濡れ性の良好な５ｎ−Ｗ反応相が
形成されるので、たとえば、電子部品の交換作業などに
際して、繰り返し加熱されるような場合でも、半田に対
するメタライズパターンの安定な濡れ性、すなちわ接合
強度が得られ、配線基板の寿命が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である配線基板の一部を拡
大して示す断面図、 第２図は、その製造工程の一例を示す説明図、第３図は
同じく、その製造工程の一例を示す説明図、 第４図は同じく、その製造工程の一例を示す説明図、 第５図は同じく、その！ｌ！造工程の一例を示す税サス
、 第６図は、第４図の工程における配線基板の要部を拡大
して示す断面図である。 １・・・セラミックス基板、２・・・タングステンパタ
ーン、２ａ・・・タングステンペースト、３・・・半田
、４・・・５ｎ−Ｗ反応相、５・・・リード、６・　・
　・ニッケルメッキ層、６ａ・　・・突起、６ｂ・・・
間隙、７・・・金メツキ層、８・・・Ｎ１−Ｗ拡散層、
１００・・・熱線、２００・・・半田浴、２０１・・・
ヒータ、Ｍ・・・メタライズパターン。 第 図 ２８：タングステンペースト 第 図 第 図 ２０１：ヒータ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．絶縁基板上に形成されたメタライズパターンに所望
   の電子部品を半田付けして実装する配線基板であって、
   前記メタライズパターンが、絶縁基板に所望のタングス
   テンパターンを形成する第１の工程と、このタングステ
   ンパターン上に、少なくともニッケルメッキを施す第２
   の工程と、所定の温度に加熱する第３の工程と、少なく
   とも錫を成分とする半田浴中に浸漬する第４の工程とを
   経て形成されてなる配線基板。