JPH0738503B2 - 回路基板 - Google Patents
回路基板Info
- Publication number
- JPH0738503B2 JPH0738503B2 JP62017524A JP1752487A JPH0738503B2 JP H0738503 B2 JPH0738503 B2 JP H0738503B2 JP 62017524 A JP62017524 A JP 62017524A JP 1752487 A JP1752487 A JP 1752487A JP H0738503 B2 JPH0738503 B2 JP H0738503B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- plating layer
- aluminum nitride
- circuit board
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は窒化アルミニウム基板を用いた回路基板に関す
る。
る。
（従来の技術） 一般にセラミックス基板を用いた回路基板においてセラ
ミックス基板に半導体チップを装着するためには、セラ
ミックス基板の表面に高融点金属つまりモリブデン（M
o）やタングステン（Ｗ）からなるメタライズ層を形成
し、このメタライズ層の表面に導体層としてめっき層を
形成し、さらにめっき層の表面に銀めっき層を形成し
て、この銀めっき層を利用して半導体チップを取付ける
構成が採用されている。
ミックス基板に半導体チップを装着するためには、セラ
ミックス基板の表面に高融点金属つまりモリブデン（M
o）やタングステン（Ｗ）からなるメタライズ層を形成
し、このメタライズ層の表面に導体層としてめっき層を
形成し、さらにめっき層の表面に銀めっき層を形成し
て、この銀めっき層を利用して半導体チップを取付ける
構成が採用されている。
そして、セラミックス基板には主としてアルミナ（Al2O
3）が用いられており、めっき層には次の理由でニッケ
ル（Ni）めっきが採用されている。すなわち、めっき層
の表面に半導体取付け用の金（Au）めっきを施す場合、
その密着性を良くするための下地として、またリードフ
レームを銀ろうにより接合する場合、メタライズ層が銀
ろうにより侵されたり、変質しないためである。
3）が用いられており、めっき層には次の理由でニッケ
ル（Ni）めっきが採用されている。すなわち、めっき層
の表面に半導体取付け用の金（Au）めっきを施す場合、
その密着性を良くするための下地として、またリードフ
レームを銀ろうにより接合する場合、メタライズ層が銀
ろうにより侵されたり、変質しないためである。
一方、最近ハイブリッドIC用などの回路基板には、セラ
ミックス基板として高い熱伝導性を有する窒化アルミニ
ウム（AlN）からなる基板が用いられている。
ミックス基板として高い熱伝導性を有する窒化アルミニ
ウム（AlN）からなる基板が用いられている。
そこで、窒化アルミニウム基板を用いたハイブリッドIC
用などの回路基板においても、前述した基板構造すなわ
ち基板の表面に高融点金属のメタライズ層を形成し、メ
タライズ層に重ねてニッケルめっき層を形成する構造を
採用することが考えられている。
用などの回路基板においても、前述した基板構造すなわ
ち基板の表面に高融点金属のメタライズ層を形成し、メ
タライズ層に重ねてニッケルめっき層を形成する構造を
採用することが考えられている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、窒化アルミニウム基板の表面に高融点金
属のメタライズ層およびニッケルめっき層を重ねて形成
した構造の回路基板においては、高融点金属メタライズ
層およびニッケルめっき層にふくれが発生し、これによ
りめっき層の接合強度が低下するという問題がある。こ
れは以下の理由によるものである。すなわち、高融点金
属メタライズ層およびニッケルめっき層にはピンホール
が存在するため、外部に存在する水分がメタライズ層お
よびめっき層に存在するポンホールを通ってメタライズ
層と窒化アルミニウム基板の表面との間に浸入する。し
かし、窒化アルミニウムは電気的絶縁性、耐熱性および
熱伝導性は良好であるが、水分に対して弱いという性質
がある。このため、窒化アルミニウム基板の表面とニッ
ケルめっき層との間に浸入した水が窒化アルミニウム基
板の表面に触れると、窒化アルミニウム基板は水との間
で反応を起こす。この反応はメタライズ層およびめっき
層を形成する金属が触媒となって促進され、窒化アルミ
ニウムと水との反応生成物が窒化アルミニウム基板の表
面に生成される。このように窒化アルミニウム基板の表
面に反応生成物が生成されると、窒化アルミニウム基板
の表面に形成されたメタライズ層が反応生成物に押し上
げられて基板表面から離れふくれ上がった状態となる。
そして、メタライズ層がふくれ上がるとメタライズ層に
重ねて形成されているめっき層も押し上げられふくれ上
がった状態になる。このように高融点金属のメタライズ
層とニッケルめっき層にふくれ上がった部分が生じる
と、これらメタライズ層とめっき層の窒化アルミニウム
基板に対する接合強度が低下し、めっき層に半導体チッ
プが確実に取付けられなくなり回路基板としての信頼性
が低下する。
属のメタライズ層およびニッケルめっき層を重ねて形成
した構造の回路基板においては、高融点金属メタライズ
層およびニッケルめっき層にふくれが発生し、これによ
りめっき層の接合強度が低下するという問題がある。こ
れは以下の理由によるものである。すなわち、高融点金
属メタライズ層およびニッケルめっき層にはピンホール
が存在するため、外部に存在する水分がメタライズ層お
よびめっき層に存在するポンホールを通ってメタライズ
層と窒化アルミニウム基板の表面との間に浸入する。し
かし、窒化アルミニウムは電気的絶縁性、耐熱性および
熱伝導性は良好であるが、水分に対して弱いという性質
がある。このため、窒化アルミニウム基板の表面とニッ
ケルめっき層との間に浸入した水が窒化アルミニウム基
板の表面に触れると、窒化アルミニウム基板は水との間
で反応を起こす。この反応はメタライズ層およびめっき
層を形成する金属が触媒となって促進され、窒化アルミ
ニウムと水との反応生成物が窒化アルミニウム基板の表
面に生成される。このように窒化アルミニウム基板の表
面に反応生成物が生成されると、窒化アルミニウム基板
の表面に形成されたメタライズ層が反応生成物に押し上
げられて基板表面から離れふくれ上がった状態となる。
そして、メタライズ層がふくれ上がるとメタライズ層に
重ねて形成されているめっき層も押し上げられふくれ上
がった状態になる。このように高融点金属のメタライズ
層とニッケルめっき層にふくれ上がった部分が生じる
と、これらメタライズ層とめっき層の窒化アルミニウム
基板に対する接合強度が低下し、めっき層に半導体チッ
プが確実に取付けられなくなり回路基板としての信頼性
が低下する。
特にハイブリッドIC用を搭載した回路基板は厳しい環境
の下で使用されることが多く、水分を有する雰囲気にさ
らされることが多い。このため、窒化アルミニウム基板
に高融点金属メタライズ層およびニッケルめっき層を重
ねて形成する構成を採用したハイブリッドIC用回路基板
を厳しい環境の下で使用すると、水分の浸入により前記
のようなメタライズ層およびめっき層がふくれ上がる現
象が多く発生するので、実際の使用が困難であった。
の下で使用されることが多く、水分を有する雰囲気にさ
らされることが多い。このため、窒化アルミニウム基板
に高融点金属メタライズ層およびニッケルめっき層を重
ねて形成する構成を採用したハイブリッドIC用回路基板
を厳しい環境の下で使用すると、水分の浸入により前記
のようなメタライズ層およびめっき層がふくれ上がる現
象が多く発生するので、実際の使用が困難であった。
本発明は前記事情に基づいてなされたもので、メタライ
ズ層およびめっき層にふくれ上がりの発生がなく厳しい
環境の下で支障なく使用できる窒化アルミニウム基板を
用いた高い信頼性を有する回路基板を提供することを目
的とする。
ズ層およびめっき層にふくれ上がりの発生がなく厳しい
環境の下で支障なく使用できる窒化アルミニウム基板を
用いた高い信頼性を有する回路基板を提供することを目
的とする。
〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段と作用） 前記目的を達成するために本発明の回路基板は、窒化ア
ルミニウム焼結体からなる基板と、この基板の表面に形
成された高融点金属からなるメタライズ層と、このメタ
ライズ層の表面に形成されたニッケルめっき層とを具備
し、このニッケルめっき層の厚さは５μｍ以上であるこ
とを特徴とするものである。
ルミニウム焼結体からなる基板と、この基板の表面に形
成された高融点金属からなるメタライズ層と、このメタ
ライズ層の表面に形成されたニッケルめっき層とを具備
し、このニッケルめっき層の厚さは５μｍ以上であるこ
とを特徴とするものである。
本発明の発明者は窒化アルミニウム基板に高融点金属メ
タライズ層およびニッケルメッキ層を形成した構成の回
路基板において、メタライズ層およびめっき層にふくれ
上がりが発生することについて種々研究を重ね、ニッケ
ルめっき層の厚さとピンホールの存在の関係について着
目して研究を進めてきた。この結果、厚さが５μｍ未満
のニッケルめっき層の組織はピンホールが存在するが、
厚さ５μｍ以上のニッケルめっき層の組織にはピンホー
ルが存在しないことを見出した。すなわち、厚さが５μ
ｍ以上のニッケルめっき層はピンホールが存在しないた
め、外部からの水分を遮断してめっき層内部を通過させ
ずメタライズ層と窒化アルミニウム基板との間への水分
の浸入を防止できることを見出した。本発明はこの知見
に基づいたものである。
タライズ層およびニッケルメッキ層を形成した構成の回
路基板において、メタライズ層およびめっき層にふくれ
上がりが発生することについて種々研究を重ね、ニッケ
ルめっき層の厚さとピンホールの存在の関係について着
目して研究を進めてきた。この結果、厚さが５μｍ未満
のニッケルめっき層の組織はピンホールが存在するが、
厚さ５μｍ以上のニッケルめっき層の組織にはピンホー
ルが存在しないことを見出した。すなわち、厚さが５μ
ｍ以上のニッケルめっき層はピンホールが存在しないた
め、外部からの水分を遮断してめっき層内部を通過させ
ずメタライズ層と窒化アルミニウム基板との間への水分
の浸入を防止できることを見出した。本発明はこの知見
に基づいたものである。
以下本発明の回路基板を第１図について説明する。
図中１は基板で、これは窒化アルミニウムの焼結体で形
成されている。この窒化アルミニウムは電気的絶縁性、
耐熱性などの特性が優れているとともに、特に高い熱伝
導性を有している。この窒化アルミニウム基板１の厚さ
は0.3〜1.0mmある。２は窒化アルミニウム基板１の表面
に形成されたメタライズ層で、これはタングステン
（Ｗ）、モリブテン（Mo）などの高融点金属からなって
いる。このメタライズ層２は、窒化アルミニウム基板の
表面に高融点金属のペーストを塗布した後に焼成して形
成する。メタライズ層２の厚さは10〜15μｍである。３
はメタライズ層２の表面に形成されたニッケルからなる
めっき層で、このニッケルめっき層３は電解めっきまた
は無電解めっきにより形成する。ニッケルめっき層３は
厚さが５μｍ以上、好ましくは６〜８μｍであり、この
ニッケルめっき層３の組織にはピンホールが存在してい
ない。このように厚さが５μｍのニッケルめっき層３に
ピンホールが存在しないのは、めっきの膜厚不均一性の
影響が著しく少なくなるためであると考えられる。
成されている。この窒化アルミニウムは電気的絶縁性、
耐熱性などの特性が優れているとともに、特に高い熱伝
導性を有している。この窒化アルミニウム基板１の厚さ
は0.3〜1.0mmある。２は窒化アルミニウム基板１の表面
に形成されたメタライズ層で、これはタングステン
（Ｗ）、モリブテン（Mo）などの高融点金属からなって
いる。このメタライズ層２は、窒化アルミニウム基板の
表面に高融点金属のペーストを塗布した後に焼成して形
成する。メタライズ層２の厚さは10〜15μｍである。３
はメタライズ層２の表面に形成されたニッケルからなる
めっき層で、このニッケルめっき層３は電解めっきまた
は無電解めっきにより形成する。ニッケルめっき層３は
厚さが５μｍ以上、好ましくは６〜８μｍであり、この
ニッケルめっき層３の組織にはピンホールが存在してい
ない。このように厚さが５μｍのニッケルめっき層３に
ピンホールが存在しないのは、めっきの膜厚不均一性の
影響が著しく少なくなるためであると考えられる。
なお、図示はしないがニッケルめっき層の表面に銀めっ
きを形成し、この銀めっき層を用いてICチップを取付け
る。
きを形成し、この銀めっき層を用いてICチップを取付け
る。
しかして、このように構成した回路基板においては、ニ
ッケルめっき層３はピンホールが存在せず外部からの水
分を遮断して通過させることがない。このため、外部の
水分がニッケルめっき層３およびメタライズ層２の内部
を通過してメタライズ層２と窒化アルミニウム基板１の
表面との間に浸入することを防止できる。従って、窒化
アルミニウム基板１とメタライズ層２の間には窒化アル
ミニウム基板１と水分との反応による反応生成物の発生
がなく、メタライズ層２およびニッケルめっき層３が窒
化アルミニウム基板１の表面から剥離してふくれ上がる
ことがないので、メタライズ層２およびニッケルめっき
層３と窒化アルミニウム基板１との強固な接合を確保す
ることができる。これにより本発明の回路基板は水分が
多く存在するなどの厳しい環境の下で使用しても、窒化
アルミニウム基板１とメタライズ層２およびニッケルめ
っき層３との高い接合強度を充分維持できる。
ッケルめっき層３はピンホールが存在せず外部からの水
分を遮断して通過させることがない。このため、外部の
水分がニッケルめっき層３およびメタライズ層２の内部
を通過してメタライズ層２と窒化アルミニウム基板１の
表面との間に浸入することを防止できる。従って、窒化
アルミニウム基板１とメタライズ層２の間には窒化アル
ミニウム基板１と水分との反応による反応生成物の発生
がなく、メタライズ層２およびニッケルめっき層３が窒
化アルミニウム基板１の表面から剥離してふくれ上がる
ことがないので、メタライズ層２およびニッケルめっき
層３と窒化アルミニウム基板１との強固な接合を確保す
ることができる。これにより本発明の回路基板は水分が
多く存在するなどの厳しい環境の下で使用しても、窒化
アルミニウム基板１とメタライズ層２およびニッケルめ
っき層３との高い接合強度を充分維持できる。
（実施例） 窒化アルミニウム基板の表面にMoペーストをスクリーン
印刷し、1700℃、１時間の条件で焼成してMoメタライズ
雄を形成し、Moメタライズ層の表面に電解めっきまたは
無電解めっきにより厚さ５μｍ未満のNiめっき層と、厚
さ５μｍ以上のNiめっき層を形成して２種類の回路基板
を製作した。また、窒化アルミニウム基板の表面に前記
と同条件でＷメタライズ層を形成し、Ｗメタライズ層の
表面に厚さ５μｍ未満のNiめっき層と、厚さ５μｍ以上
のNiめっき層を形成して２種類の回路基板を製作した。
この段階でMoメタライズによる基板回路におけるNiめっ
き層の接合強度を測定した結果5kgf/mm2であった。ま
た、Ｗメタライズによる回路基板におけるNiめっきの接
合強度を測定した結果4kgf/mm2であった。そして、各回
路基板を２気圧、水蒸気雰囲気の中に100時間置いてNi
めっき層の接合強度の変化を調べる試験を行なった。そ
の結果、Moメタライズによる回路基板において、厚さ５
μｍ未満のNiめっき層の接合強度は0,3kgf/mm2に低下
し、厚さ５μｍ以上のNiめっき層の接合強度は5kgf/mm2
で変化がなかった。また、Ｗメタライズによる回路基板
において、厚さ５μｍ未満のNiめっき層の接合強度は0,
2kgf/mm2に低下し、厚さ５μｍ以上のNiめっき層の接合
強度は4kgf/mm2で変化がなかった。このように厚さ５μ
ｍ以上のNiめっき層では試験による接合強度の変化、め
っき層のふくらみは認められず、良好な特性を示した。
これに対して厚さ５μｍ未満のNiめっき層は、接合強度
が試験前の約10％程度に低下し、第１図の仮想線で示す
ようにめっき層にふくらみが認められた。
印刷し、1700℃、１時間の条件で焼成してMoメタライズ
雄を形成し、Moメタライズ層の表面に電解めっきまたは
無電解めっきにより厚さ５μｍ未満のNiめっき層と、厚
さ５μｍ以上のNiめっき層を形成して２種類の回路基板
を製作した。また、窒化アルミニウム基板の表面に前記
と同条件でＷメタライズ層を形成し、Ｗメタライズ層の
表面に厚さ５μｍ未満のNiめっき層と、厚さ５μｍ以上
のNiめっき層を形成して２種類の回路基板を製作した。
この段階でMoメタライズによる基板回路におけるNiめっ
き層の接合強度を測定した結果5kgf/mm2であった。ま
た、Ｗメタライズによる回路基板におけるNiめっきの接
合強度を測定した結果4kgf/mm2であった。そして、各回
路基板を２気圧、水蒸気雰囲気の中に100時間置いてNi
めっき層の接合強度の変化を調べる試験を行なった。そ
の結果、Moメタライズによる回路基板において、厚さ５
μｍ未満のNiめっき層の接合強度は0,3kgf/mm2に低下
し、厚さ５μｍ以上のNiめっき層の接合強度は5kgf/mm2
で変化がなかった。また、Ｗメタライズによる回路基板
において、厚さ５μｍ未満のNiめっき層の接合強度は0,
2kgf/mm2に低下し、厚さ５μｍ以上のNiめっき層の接合
強度は4kgf/mm2で変化がなかった。このように厚さ５μ
ｍ以上のNiめっき層では試験による接合強度の変化、め
っき層のふくらみは認められず、良好な特性を示した。
これに対して厚さ５μｍ未満のNiめっき層は、接合強度
が試験前の約10％程度に低下し、第１図の仮想線で示す
ようにめっき層にふくらみが認められた。
（発明の効果） 以上説明したように本発明の回路基板によれば、使用環
境の影響を排除して窒化アルミニウム基板と高融点金属
のメタライズ層およびニッケルめっき層の高い接合強度
を確実に維持し、苛酷な使用環境においても良好に使用
できる高い信頼性を有しており、特にハイブリッドICを
搭載した回路基板に有効に適用できる。
境の影響を排除して窒化アルミニウム基板と高融点金属
のメタライズ層およびニッケルめっき層の高い接合強度
を確実に維持し、苛酷な使用環境においても良好に使用
できる高い信頼性を有しており、特にハイブリッドICを
搭載した回路基板に有効に適用できる。
第１図は本発明の回路基板を示す構成図である。 １……回路基板、２……メタライズ層、３……ニッケル
めっき層。
めっき層。
Claims (1)
- 【請求項１】窒化アルミニウム焼結体からなる基板と、
この基板の表面に形成された高融点金属からなるメタラ
イズ層と、このメタライズ層の表面に形成されたニッケ
ルめっき層とを具備し、このニッケルめっき層の厚さは
５μｍ以上であることを特徴とする回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62017524A JPH0738503B2 (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62017524A JPH0738503B2 (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63185049A JPS63185049A (ja) | 1988-07-30 |
| JPH0738503B2 true JPH0738503B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=11946328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62017524A Expired - Lifetime JPH0738503B2 (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738503B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6351662A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-04 | Toshiba Corp | 窒化アルミニウム基板およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-01-28 JP JP62017524A patent/JPH0738503B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63185049A (ja) | 1988-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |