JPH0426560B2 - - Google Patents

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JPH0426560B2
JPH0426560B2 JP60102632A JP10263285A JPH0426560B2 JP H0426560 B2 JPH0426560 B2 JP H0426560B2 JP 60102632 A JP60102632 A JP 60102632A JP 10263285 A JP10263285 A JP 10263285A JP H0426560 B2 JPH0426560 B2 JP H0426560B2
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JP
Japan
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adhesive layer
ceramic
fine particles
ceramic substrate
inorganic fine
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Akira Enomoto
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Ibiden Co Ltd
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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〕 本発明はセラミツク配線基板の製造方法に関す
るものであり、特に本発明は基板との密着の信頼
性および耐熱性に優れた無電解メツキを有するセ
ラミツク配線基板の製造方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
近年、電子工業の進歩に伴い電子機器の小型化
あるいは高速化が進められており、その一環とし
てハイブリツトICやLSIを実装する配線基板にお
いても高密度化および高い信頼性が要求されてい
る。
前記配線基板に用いられる基板材料としては信
頼性、寸法安定性、熱放散性などに優れたセラミ
ツク材料が広く使用されており、前記セラミツク
材料よりなるハイブリツトIC配線基板に導体回
路を形成する方法としては、例えば銀・パラジウ
ム系ペーストなどの厚膜導体ペーストをスクリー
ン印刷して焼成する方法が一般的に適用されてい
る。
しかしながら、前記厚膜ペーストにより形成さ
れる導体は最も重要なシート抵抗が高く、高周波
の伝達損失が大きく、フアインライン性も実用的
には0.20mm幅が限界であり、しかもハンダ付け性
やボンデング性にも劣る欠点を有しており、さら
に銀マイグレーシヨンに対する注意も必要であつ
た。
このような欠点を解決することのできる導体の
形成方法として、最近無電解メツキによりセラミ
ツク基板に導体を形成する方法が提案されている
が、無電解メツキにより形成される導体は基板材
料との接着性に劣るため、この接着性を向上させ
るための研究が種々行なわれている。
例えば、1985年4月11日付で頒布されだ第11回
ISHM JAPAN技術講演会の講演予稿集第9〜
17頁の記載により、あらかじめセラミツク基板の
表面をケミカルエツチングすることにより基板材
料の表面を粗化してアンカー効果を発揮させて無
電解メツキする方法が知られている。また、特開
昭54−25469号公報に「印刷配線用基板の製造方
法」に係る発明が開示されている。
しかしながら、前記講演予稿集に記載の方法は
セラミツク基板の表面全体を均一にエツチングし
て粗化することはかなり困難であり、無電解メツ
キからなる導体の接着強度がバラツキ易く、信頼
性に乏しいという欠点があつた。また前記公報記
載の方法によれば、セラミツク板への適用も可能
であることが記載されているが、この発明は接着
層として結晶性ポリブタジエン樹脂を含有する接
着剤を使用する方法であり、セラミツク配線基板
として重要な特性である耐熱性が充分でない欠点
を有している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述の如く、従来知られている方法よればセラ
ミツク基板と無電解メツキとの密着の信頼性およ
び耐熱性に優れた無電解メツキによる導体を形成
する方法および薄形の放熱特性に優れたセラミツ
ク配線基板を製造する方法は未だ知られていな
い。
本発明は前述の如きセラミツク配線基板の有す
る欠点を解消し、セラミツク基板と無電解メツキ
との密着の信頼性および耐熱性に極めて優れた無
電解メツキによる導体を形成すると同時に薄形の
放熱特性に優れたセラミツク配線基板を製造する
方法を提供することを目的とするものであり、特
許請求の範囲記載の方法を提供することによつて
前記目的を達成することができる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、セラミツク基板の表面に無機
質微粒子を含む合成樹脂を塗布して接着層を形成
し、前記接着層の表面を除去して前記無機質微粒
子の一部を前記接着層の表面に露出させた後、前
記露出させた無機質微粒子を溶解除去して接着層
の表面を粗化し、次いで無電解メツキを施して導
体層を形成する際、前記無機質微粒子として平均
粒径が5μm以下の主としてSiO2を含有するもの
を用い、そして前記接着層の厚さを10μm以下に
することを特徴とするセラミツク配線基板の製造
方法に関するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、セラミツク基板の表面に無機質微粒
子を含む合成樹脂を塗布して接着層を形成し、前
記接着層の表面を除去して前記無機質微粒子の一
部を前記接着層の表面に露出させた後、前記露出
させた無機質微粒子を溶解除去して接着層の表面
を粗化することが必要である。
前記無機質微粒子を含む合成樹脂を接着層に使
用する理由は、無機質微粒子は耐熱性と前記絶縁
性に優れており、かつこれを溶解除去することに
より明確なアンカーが形成され接着層の表面を均
一に粗化することができるので、セラミツク基板
と無電解メツキとの高い接着強度と接着の信頼性
が得られるからである。また、前記無機質微粒子
の一部を前記接着層の表面に露出させる理由は、
接着層の表面部分に存在する無機質微粒子の溶解
を効果的かつ接着層の全面で均一に行なわせるこ
とにある。
ところで、プリント配線板の製造において無電
解メツキの密着力を向上せしめる方法として、特
開昭50−42377号公報に「積層板の製造方法」に
係る発明が開示されているが、前記発明はガラス
エポキシワニス布などの有機積層板よりなる基板
材料に無電解メツキする方法であり、また得られ
たメツキ導体と積層板の接着強度もピール強度で
0.6〜1.0Kg/cmと低いのに対して、本発明によれ
ば基板材料として耐熱性に優れたセラミツク材料
を使用する方法であり、得られた導体の接着強度
も実用に耐えられる1.0Kg/cm以上の極めて高い
値が得られる。前述の如く、前記発明と本発明と
は使用する基板材料の種類および得られる接着強
度の値において全く異なる。
本発明を実施するのに用いるセラミツク基板
は、108Ω−cm以上の電気抵抗(体積抵抗率)を
有することが好ましい。その理由は、前記電気抵
抗が108Ω−cmよりも低いと無電解メツキよりな
る導体とセラミツク基板との電気絶縁性を確保す
るために電気絶縁性を有する前記接着層の厚さを
厚くする必要があり、セラミツク配線基板として
重要な特性である熱放散性が大巾に低下するから
である。また、セラミツク基板の材質としては、
アルミナ、ベリリア、ムライト、低温焼成セラミ
ツク、誘電体セラミツク、窒化アルミニウム、炭
化ケイ素などを使用することができる。
前記合成樹脂としては、熱的特性、電気絶縁性
および接着性などに優れた材料であれば使用する
ことができ、特に耐熱性の熱硬化性樹脂が好まし
く、なかでもエポキシ樹脂、耐熱エポキシ樹脂、
エポキシ変性ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂、
トリアジン樹脂のなかから選ばれる何れか少なく
とも1種であることが好適である。
本発明に使用する無機質微粒子は平均粒径が
5μm以下の大きさとすることが必要である。そ
の理由は、平均粒径が5μmよりも大きいと接着
層が厚くなりセラミツク配線基板の熱放散性が悪
くなり、溶解除去して形成されるアンカーの密度
が低くなるため接着強度とその信頼性が低下し、
さらに接着層の表面の凹凸が激しくなるので導体
のフアインパターンが得にくくなるからである。
前記無機質微粒子の材質としては、例えば塩酸、
硫酸、硝酸、フツ化水素酸あるいはそれらの混合
物などの強酸溶液あるいは水酸化ナトリウムなど
の強アルカリ溶液に可溶であり、かつ耐熱性、電
気絶縁性、前記強酸および強アルカリ以外の薬品
に対する安定性を有しているものであれば好適に
使用でき、例えば、シリカ、酸化チタン、ジルコ
ニア、酸化亜鉛、ガラスなどを挙げることがで
き、特に例えば、結晶性シリカ、溶融シリカ、ム
ライト、シリマナイト、シリカ系ガラスなどの
SiO2を主として含有する無機質微粒子はフツ化
水素酸水溶液に容易に溶解させることができ、特
性的にも優れているので有利である。
前記合成樹脂に対する前記無機質微粒子の配合
量は、合成樹脂固形分100重量部に対して10〜300
重量部の範囲が好ましく、特に50〜250重量部の
範囲内においてピール強度で1.0Kg/cm以上の導
体接着力を得ることができるので好適である。ま
た、前記接着層の熱放散性を向上させることを目
的として、前記強酸あるいは強アルカリ溶液に可
溶な無機質微粒子の他に熱伝導性にすぐれ電気絶
縁性のフイラーとして、例えば、アルミナ、ベリ
リア、シリコンナイトライド、ボロンナイトライ
ドなどの無機質フイラーを前記合成樹脂に添加す
ることができる。なお、前記合成樹脂と無機質微
粒子との密着性を向上させるために、無機質微粒
子の表面をカツプリング剤処理を行なうことがで
きる。
前記無機質微粒子を含む合成樹脂をセラミツク
基板の表面に塗布する方法としては、例えばロー
ルコート法、デイツプコート法、スプレーコート
法、スピンナーコート法、スクリーン印刷法など
の手段が適用でき、塗布し乾燥して接着層が形成
される。前記接着層の厚さ(厳密には表面部分を
除去した後の厚さ)は10μm以下とする。この理
由は、前記接着層の厚さが10μmよりも大きい
と、セラミツク配線基板として特に重要な特性で
ある熱放散性が大巾に低下し、かつ熱ストレスが
著しい場合には接着層が剥離しやすくなるからで
ある。したがつて、セラミツク基板と導体の接着
強度が確保される範囲で接着層の厚さはできるだ
け薄い方が好ましく、5μm以下が特に好適であ
る。なお、前記接着層とセラミツク基板との密着
性を向上させるために、セラミツク基板の表面を
化学的あるいは物理的に粗化させるか、カツプリ
ング剤で処理することができる。
前記接着層の表面部分を除去する方法として
は、微粉研摩剤を用いてポリシングや液体ホーニ
ングする研摩手段、例えばクロム酸によるエツチ
ング手段などを採用することができ、そうするこ
とにより合成樹脂によつて被覆されている前記無
機質微粒子の一部を前記接着層の表面に露出させ
ることができる。次に、前記露出させた無機質微
粒子を溶解除去するには、前記強酸あるいは強ア
ルアリ溶液を用いてセラミツク基板をその溶液中
に浸漬するか、セラミツク基板に溶液をスプレー
することなどで実施でき、その結果、接着層の表
面を均一に粗化することができる。
本発明によれば、接着層の表面を粗化したセラ
ミツク基板に無電解メツキを施す。このようにし
て得られる無電解メツキで形成される導体はシー
ト抵抗が低く、高周波の伝達損失が少なく、かつ
フアインライン性などに優れている。前記無電解
メツキとしては、例えば無電解銅メツキ、無電解
ニツケルメツキ、無電解金メツキなどを挙げるこ
とができる。なお、無電解メツキを施した上に電
気メツキを行つたり、ハンダをコートしたりする
ことができる。
なお、本発明により得られた接着層の表面が粗
化されたセラミツク基板は従来知られたプリント
配線板について行なわれているサブトラクチブ法
あるいはアデイテイブ法により導体回路を形成す
ることができる。
次に本発明を実施例によつて説明する。
実施例 1 下記(1)〜(5)の工程によつてセラミツク配線基板
を製作した。
(1) 96%アルミナセラミツク基板(外形寸法50.8
×50.8mm、厚さ0.635mm)を、シランカツプリ
ング剤(信越化学製、KBM−303)をメチ
ル・エチル・ケトンに溶解させた2%溶液中に
浸漬してから、乾かしてセラミツク基板の表面
をカツプリング処理した。
(2) 耐熱エポキシ樹脂(三井石油化学製、TA−
1850)固形分100重量部に対して、シランカツ
プリング処理した平均粒径1.5μmの溶融シリカ
微粒子(滝森製、ヒユーズレツクス−X)を
150重量部の割合で混合し、ブチルカルビトー
ル溶剤を用いて粘度を200CPSに調整してから
三本ロールで混練した。得られたワニス状の合
成樹脂をロールコーターを使用してセラミツク
基板の片側表面に塗布した後、180℃で1時間
加熱硬化させて第1図Bに示すように厚さ5μ
mの接着層を形成した。
(3) 接着層の表面を#1000のアルミナ微粉研摩材
を用いて回転ブラシ研摩機で軽く研摩して、第
1図Cに示すように溶融シリカ微粒子を接着層
の表面に露出させた。なお、研摩した後の接着
層の厚さは3〜4μmであつた。
(4) 研摩したセラミツク基板を濃度25%のフツ化
水素酸水溶液中に2分間浸漬して、第1図Dの
ように接着層の表面を粗化してから水洗した。
(5) セラミツク基板の接着層が形成されていない
片面をマスクしてから、パラジウム触媒
(SHIPLEY社製、キヤタポジツト44)を付与
して接着層の表面を活性化させ、下記に組成を
示すアデイテイブ法用無電解銅メツキ液に3時
間浸漬して、第1図Eのようにメツキ厚さ7μ
mの無電解銅メツキを施した。
硫酸銅(CuSO4・5H2O) 0.06モル/ ホルマリン(37%) 0.3モル/ 苛性ソーダ(NaOH) 0.35モル/ EDTA 0.12モル/ 添加剤 少々 メツキ温度:70〜72℃ PH:12.4 以上のようにして製造されたセラミツク配線基
板は、硫酸銅メツキ浴中で電気メツキを施して銅
メツキの厚さを35μmにしてから、JIS−C6481に
従つてピール強度を測定したところ1.4〜1.8Kg/
cmと接着強度が高くて安定しており、さらに150
℃で500時間の高温放置試験後も接着強度の大巾
な低下は認められず耐熱性に優れていた。また、
パワートランジスタ(2SC2233)を実装して熱放
散性を調べたところ1.12℃/Wであり、極めて熱
放散性に優れていることが認められた。
実施例 2 実施例1と同様ではあるが、接着層の厚さを約
50μmに変化させてセラミツク配線基板を作成し
た。得られた基板の熱放散性を実施例1と同様に
して調べたところ2.37℃/Wであり、実施例1に
比較して熱放散性に若干劣つていた。
実施例 3 セラミツク基板として、所定の箇所に0.5mmφ
の孔を配置した96%アルミナ・セラミツク基板
(外形寸法50.8×50.8mm、厚さ0.635mm)を用いて
実施例1と同様の工程で第2図に示すような両面
スルーホール・セラミツク配線基板を作成した。
このようにして得られたセラミツク配線基板は
実施例1で得られたセラミツク配線基板とほぼ同
様に、セラミツク基板と無電解銅メツキとの密着
の信頼性および耐熱性に優れていた。さらにスル
ーホールの接続信頼性についても熱衝撃テスト
(MIL−STD−202E 107D、Cond.B)で200サイ
クル後において故障の発生はなく、高い信頼性を
示した。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明のセラミツク配線基板
の製造方法によれば、セラミツク基板と無電解メ
ツキとの密着の信頼性および耐熱性に極めて優れ
た無電解メツキによる導体を形成することがで
き、かつセラミツク配線基板として重要な特性で
ある熱放散性にも優れている。さらに、本発明の
セラミツク配線基板は導体を無電解メツキで形成
するので導体のシート抵抗が低く、高周波伝達損
失が少なく、フアインライン性にも優れているな
どの利点があり、ハイブリツトICなどの用途に
おいて産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図Aはセラミツク基板の縦断面図、同図B
は接着層が形成されたセラミツク基板の縦断面
図、同図Cは同図Bの接着層の表面無機質微粒子
が露出されている状態を示すセラミツク基板の縦
断面図、同図Dは接着層の表面が粗化されている
状態を示すセラミツク基板の縦断面図、同図Eは
無電解メツキが施されたセラミツク配線基板の縦
断面図、第2図は両面スルーホール・セラミツク
配線基板の縦断面図である。 1……セラミツク基板、2……接着層、3……
無電解メツキ、4……スルーホール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 セラミツク基板の表面に無機質微粒子を含む
    合成樹脂を塗布して接着層を形成し、前記接着層
    の表面を除去して前記無機質微粒子の一部を前記
    接着層の表面に露出させた後、前記露出させた無
    機質微粒子を溶解除去して接着層の表面を粗化
    し、次いで無電解メツキを施して導体層を形成す
    る際、 前記無機質微粒子として平均粒径が5μm以下
    の主としてSiO2を含有するものを用い、そして
    前記接着層の厚さを10μm以下にすることを特徴
    とするセラミツク配線基板の製造方法。 2 前記セラミツク基板の電気抵抗は108Ω−cm
    以上である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 前記合成樹脂は耐熱性の熱硬化性樹脂である
    特許請求の範囲第1項または第2項に記載の方
    法。 4 前記合成樹脂はエポキシ樹脂、耐熱エポキシ
    樹脂、エポキシ変性ポリイミド樹脂、ポリイミド
    樹脂、トリアジン樹脂のなかから選ばれるいずれ
    か少なくとも1種である特許請求の範囲第1〜3
    項のいずれかに記載の方法。
JP10263285A 1985-05-16 1985-05-16 セラミツク配線基板の製造方法 Granted JPS61263189A (ja)

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