JPH0434317B2

JPH0434317B2 -

Info

Publication number: JPH0434317B2
Application number: JP60262385A
Authority: JP
Inventors: Norimi Kikuchi; Yasushi Iyogi; Tadashi Sakai; Kyoto Hamamura
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-11-25
Filing date: 1985-11-25
Publication date: 1992-06-05
Also published as: JPS62123795A

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野）本発明は、配線基板に関し、さらに詳しくは基
板としてセラミツクを用いるセラミツク配線基板
に関し、具体的にはガスセンサーなど多少の発熱
が必要な製品に好適なセラミツク配線基板に関す
る。（発明の技術的背景とその問題点）従来のセラミツク多層配線基板は、一般的に次
の様な方法で製造されている。例えば、酸化アルミニウム（AI₂O₃）を主成分
とするセラミツク粉末をスラリー化して、ドクタ
ープレート法でグリーン・シート（末焼成シー
ト）を得る。このグリーン・シート上にタングス
テン(W)でなる導体ペーストを用いて所望の導体パ
ターンを形成したシートを複数用意し、これらを
積層して、還元雰囲気で焼成する。又、他の方法としてグリーン・シート上にＷペ
ーストを用いて第１の導体パターンを形成し、そ
の上に第１の絶縁パターンを上下導体パターンの
多層化可能なように、所望部分を除いて形成し、
さらにその上に第２の導体パターン形成というよ
うに導体パターンと絶縁パターンを交互にくり返
して多層化し、これを同時に焼成する方法があ
る。しかしながらこのような方法で得られたセラ
ミツク多層配線基板では、次のような問題があつ
た。まず、基板表面上のＷ導体パターンに直接ワイ
ヤ・ボンデイングが出来ない。すなわち、基板表
面にIC等のチツプを搭載し、ICと基板との電気
的接続の為に金線を用いて基板のワイヤボンデイ
ングパツトにワイヤ・ボンデイングする為には、
焼成のままの従来の基板ではボンデイングワイヤ
が基板に十分な強度で密着できなかつた。そのた
め金（Au）のめつき処理が必要であつた。しか
しながら、このめつき処理では薄い均一なAuめ
つきを得ることは困難であるとともに、Auは高
価であるためコスト低減の面からも問題であつ
た。また、Auめつきの密着力を改善するためにニ
ツケル（Ni）の下地めつきを行なうことも試み
られているが、工程が複雑になり実用上好ましい
ものではなかつた。更に従来の基板では、基板の
たとえば信号入出力用パターン（Ｉ／Ｏパター
ン）にリードフレームを付ける為に銀ろう付けす
る際にもＩ／Ｏパターン上にNiめつきする必要
があるが、この場合銀ろう付けの工程でNiめつ
き層にフクレが生ずる等の現象を生じることがあ
つた。（発明の目的）本発明は前述したような従来の基板の問題点を
解決したもので、焼成後の基板の所望導体パター
ン部に直接ワイヤ・ボンデイングが可能で、かつ
直接銀ろう付けも出来るセラミツク配線基板を提
供する。特にガスセンサーなど多少の発熱が必要
な製品に用いるセラミツク配線基板を提供する。（発明の概要）本発明の配線基板は、セラミツク基板の平面部
に導体が形成された配線基板であつて、導体が白
金（Pt）及びタングステン(W)を主成分とするペ
ーストを焼成したもので形成され、かつ白金の割
合が50〜90重量％（ただし50重量％を含まず）で
あることを特徴とする。白金の割合が、50重量％
を超えるものであれば直接ワイヤ・ボンデイング
及び直接銀ろう付けが実用的に可能となり、更に
直接金めつきも可能となるとともに抵抗値の点で
も好ましい効果をもたらす。特にある程度の発熱
量が要求される用途には好適である。また耐酸化
性の点でも有利である。白金の割合が90％を超え
る場合にはコスト的に下利である。より好ましい
範囲は、50〜80重量％（ただし50重量％を含ま
ず）である。また、導体層の厚さは10μm程度迄
が実用的である。セラミツク基板を複数積層した多層基板は、多
くの回路を含むことができて有利である。この多
層基板は、積層された上下導体層が、相互に必要
部分で接続される。またセラミツク基板は、酸化アルミニウム
（AI₂O₃）あるいは窒化アルミニウム（AIN）が
好ましい。前者は汎用性があり安価である点で有
利であり、後者は、熱伝導性が優れている点で有
利である。いずれのセラミツクも本発明で用いる
導体ペーストとの密着性に優れる。本発明の配線基板は次のような方法で得ること
ができる。例えば、セラミツクでなるグリーン・
シート上の所定の導体ペーストで所望パターンを
形成する工程と、この導体パターン付きグリー
ン・シートを複数枚積層して多層化する工程と、
積層済みグリーン・シートを同時焼成する工程を
含む方法である。またグリーン・シート上に、導
体パターンで所望パターンを形成する工程と、こ
のパターン上に所望パターンで上下導体間の絶縁
層を形成する工程と、これら導体パターン、絶縁
パターン形成を複数回くり返し多層配線化する工
程と、多層化グリーン・シートを同時焼成する工
程を含む方法がある。（発明の実施例）実施例１酸化アルミニウム（93Wt％）を主成分とし、
他にSiO₂、MgO，CaO等を微量含むセラミツク
に溶剤、可塑剤、樹脂を加え、ボールミルで混合
し、スリラー化した。これをドクターブレード装
置を通し、グリーン・シート（0.4mm厚）を得た。
このグリーン・シートを複数枚積層した際上下導
体間の所望部分が接続するようにビアホールを形
成し、ビアホール内にはスクリーン印刷法により
導体ペーストを充填した。次いでこのグリーン・
シート上に所望導体パターンをスクリーン印刷法
で成形した。このようにして複数の印刷済みグリ
ーン・シートを得た。これらは積層、焼成後、一
体となつて所望機能を得る事が出来るようにパタ
ーニングされている。次いで、これらのグリーン・シートを熱圧着し
積層した。これを約1550℃還元雰囲気中で同時焼
成して配線基板を得た。ここで、スクリーン印刷に用いた導体ペースト
について説明する。 PtメタルとＷメタル粉を混合、混練して得た
ペースト及びPtペースト及びＷペーストを各々
混合、混練して得たペーストを用いた。第１のメタルパウダーは、Ptとして、昭栄化
学工業(株)製を用い、Ｗとしては東芝製を用いた。
これらのPt及びＷ粉末を各々 Pt 40〜90Wt％Ｗ５〜50Wt％とり、これらを十分混練した。第２の市販ペーストは、Ptペーストとして昭
栄化学工業(株)製を用い、Ｗペーストとして大宮化
成製を用いた。これらのPt及びＷペーストを
各々 Ptペースト 40〜90Wt％Ｗペースト 10〜60Wt％とり、これらを十分混練した。これらのPt及び
Ｗの各々の組成比率を表１に示した。

【表】こうして得られた配線基板により基板の特性を
調べ以下のような結果を得た。基板表面のワイヤ・ボンデイングパツト部に
30μmの金線を用いて、直接ワイヤ・ボンデイ
ングした。ボンデイング条件は、TSボンダ−
（Ｋ＆Ｓ社製）を用い温度約150℃で行なつた。試料No.１〜10の基板全てについて実施した
が、試料２〜５および７〜10は10g〜18gのボ
ンデイング強度があり、実用上十分な結果を得
たが、試料１および６は７〜10gのボンデイン
グ強度しかなく、十分な強度とはいえなかつ
た。各試料について導体抵抗を測定した。導体パ
ターン幅120〜128μm、長さ95〜102mm、膜厚８
〜12μmの同一ラインで測定して得た結果を表
２に示す。

【表】表２からも明らかなように導体ペーストのPt、
Ｗ成分比をコントロールする事で任意の導体抵抗
を一回の同時焼成で形成する事が出来た。なお、試料１および６は導体抵抗が30Ω以下
と低く、製品ごとの抵抗のばらつきが大きくな
りやすい。また従来の市販Ｗペースト（大宮化
成製）を用いた場合は、同じパターン条件で、
その抵抗値は約10〜15Ω程度しかなく、さらに
抵抗のばらつきの管理が難しい。基板のＩ／Ｏパターンに、直接銀ろう付けを
した。試料２〜５および７〜10の基板が1.0〜
1.3Kg／mm²と従来のNiめつき後銀ろう付けした
物と同等の密着力であつたが、試料１および６
は0.7〜1.0Kg／mm²と従来のNiめつき後銀ろう付
けした物よりも密着力が劣つた。用いた銀ろう
は、田中貴金属製でリードフレームには42アロ
イ材を用い800〜830℃、水素雰囲気中で行なつ
た。従つて、従来銀ろう付けする際、その下地
として必要であつたNiめつきが不要となり、
従来銀ろう付け中に生じたNiフクレなどのト
ラブルは無くなり、かつ大幅な工程減、工数減
となつた。焼成後基板の表面に直接Auめつきをした。
めつきの前処理を施こしたのち約50％塩酸
（HCL）中で10〜30℃５分間活性化し、次いで
高アルカリのAu置換めつき沿で約95℃、約５
分の薄めつき後、金めつき沿（商品名−オーラ
ツクス）を用い70℃60〜90分で金めつきした。
１〜10の各試料のめつき厚は1.5〜2.0μmで、均
一にムラなく所望パターン上についていた。焼成後の基板を空気中で600℃、1H及び
100H加熱した。内部及び外表面が、ビアーホールで接続されて
いる。120〜128μm幅のラインで、導体抵抗及び
外表面の変色をテストした結果を表３に示す。

【表】表３に示す如く、試料１及び６では、100H経
過で抵抗値が１〜3Ω程度上昇し色も少し茶色に
なり、耐久性が十分とはいえない。試料２〜５お
よび７〜10は全て変化なく、実用上十分な値であ
つた。なお、本実施例におけるＷ及びPtの組成
比は表１の如くあるが、組成変化による傾向とし
てはＷの比率が低くなると導体抵抗値は高くな
り、直接ワイン・ボンデイング性、直接銀ろう付
け性、直接金めつき性等の効果が増大する。実施例２アルミナグリーン・シートを予め４枚用意し、
この上にスクリーン印刷法で導体ペースト、絶縁
ペーストを交互に印刷して多層配線構造にしたグ
リーン・シートを所望外形に切断する為スリツト
をつけ、1530〜1560℃還元雰囲気中で湿潤水素を
注入して得た。使用したグリーン・シート、導体ペースト等は
実施例１と同様の物である。多層化の為に、第１
導体用をスクリーン印刷機を用いて印刷し、次い
で第１絶縁層を印刷した。この時上下導体層間を
接続する為のビアホール部は、絶縁層が印刷され
ず穴となる。次にビアホール部に導体ペーストを
スクリーン印刷法で充填し、その上に第２の導体
層を形成した。このようにして導体層、絶縁層を
交互に印刷法で形成し、最終的に導体３層とし
た。これらを同時焼成した。各種評価を、実施例
１と同様に行なつたところほぼ同等の結果を得る
ことができた。（発明の結果）以上述べたように、本発明の配線基板によれば
焼成後の基板外周部の所望パターン部に直接Au
ワイヤ・ボンデイングが可能となる。また、焼成
後の基板外周部の所望パターン部に直接銀ろう付
けが可能となる。従つて、従来ワイヤ・ボンデイ
ングや銀ろう付けの為に必要であつたNiめつき
やAuめつきが不要となる。したがつて貴金属で
高価なAuを使わずに済み、省資源でもあり、Au
めつきの工程不要となり大幅な歩留りアツプ、コ
スト減を達成することができる。さらに、Niめつき不要で銀ろう付け可能とな
り、全体としてNi，Auとも不要の、いわゆるめ
つき不要のセラミツク多層基板を得ることが可能
となる。なお、表面導体パターン上にAuめつき
が必要な場合は、下地にNiめつき不要で、直接
Auめつきを施す事が可能となり、かつAuめつき
と導体メタルの密着力は従来のものと比較すると
格段に大きくなる。更に焼成後の基板、あるいは
基板の所望パターン部にAuめつきを施した後の
基板は、空気中での高温処理に耐えるようにな
る。また、任意の抵抗値を有する導体パターンを
一回の同時焼成で形成する事が可能となる。な
お、前記実施例では、多層構造の基板について述
べたが導体一層のセラミツク基板でも同様の効果
が得られる。また、Pt／Ｗの導体ペーストを用
いる事によつて従来の無電解Niめつきで必要と
されていたパラジウム（Pd）による置換を必要
とせず、直接Niや銅（Cu）もめつき出来るとと
もに、直接金めつきの他にPdや銀（Ag）も直接
めつき出来る。

Claims

【特許請求の範囲】１セラミツク基板の平面部に導体が形成された
配線基板であつて、導体が白金及びタングステン
を主成分とするペーストを焼成したもので形成さ
れ、かつ白金の割合が50〜90重量％（ただし、50
重量％を含まず）であることを特徴とする配線基
板。２セラミツク基板が複数積層したものである特
許請求の範囲第１項に記載の配線基板。３セラミツク基板は、酸化アルミニウム、窒化
アルミニウムのいずれかである特許請求の範囲第
１項または第２項に記載の配線基板。