JPH08102579A - セラミックプリント配線板及びその製造方法 - Google Patents

セラミックプリント配線板及びその製造方法

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JPH08102579A
JPH08102579A JP23581094A JP23581094A JPH08102579A JP H08102579 A JPH08102579 A JP H08102579A JP 23581094 A JP23581094 A JP 23581094A JP 23581094 A JP23581094 A JP 23581094A JP H08102579 A JPH08102579 A JP H08102579A
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JP
Japan
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layer
wiring board
printed wiring
ceramic
gold
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JP23581094A
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Naohito Fukuya
直仁 福家
Shinichi Iketani
晋一 池谷
Kazunobu Morioka
一信 盛岡
Daisuke Kanetani
大介 金谷
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/24Reinforcing of the conductive pattern
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal

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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイボンディング性、ワイヤーボンディング
性を損なうことなく、半田のスズ成分の拡散による導体
回路部の密着力の低下を防ぐことができるセラミックプ
リント配線板及びその製造方法を提供する。 【構成】 セラミック基板1上に下地層2が銅層2c、
中間層3がパラジウム層3p、表面層4が金層4aによ
って導体回路部が構成されるセラミックプリント配線板
5において、金、白金及びパラジウムを含む金属層6
が、部品を半田7により半田付けをする部分の、セラミ
ック基板1と銅層2cとの間に形成される。前記金属層
6の膜厚が、0.5〜1.5μmである。前記金属層6
が金、白金及びパラジウムを含有するペーストをセラミ
ック基板1に塗布し、空気中で700〜850℃で焼成
することにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、携帯電話やテ
ープレコーダー等の電子機器等に用いられるセラミック
プリント配線板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミック基板上に形成されている導体
回路部に半導体チップをダイボンドにより実装する場
合、半導体チップと表面が金層である導体回路部の間に
金シリコン共晶板を介在させて、加熱して接合すること
が行なわれている。金層は加熱により金シリコン共晶合
金化するので、導体回路部の表面を金層とすることはこ
のようなボンディングにおいては強固な接合強度を得る
有効な手段である。そして、このようなボンディングは
通常450℃程度の温度条件で行なわれるので、使用す
るセラミック配線板は450℃程度の加熱に耐えること
が要求される。
【0003】一方、セラミック基板上に微細な導体回路
部を形成する方法として、下地層として薄い銅層をセラ
ミック基板に無電解メッキ法により形成した後、メッキ
レジストにより所望のパターンを形成し、次いで電解メ
ッキによりメッキレジストで被覆されていない銅層の上
に金属層を形成した後、メッキレジストを剥離し、さら
に非導体回路部分の銅層をエッチングにより除去して導
体回路部を形成する、いわゆるセミアディティブ法によ
る導体回路部形成法が知られている。
【0004】微細な導体回路部を形成することのできる
セミアミディティブ法によるセラミック配線板であっ
て、導体回路部の表面が金層であるセラミック配線板に
ついては、下地層の銅層の上に直接金層を配置した場
合、450℃付近の加熱によって、下地層の銅が金層表
面に拡散するため、半導体チップをダイボンドにより強
固に接合できなくなるという問題があった。そこで、こ
の問題の解決のために、銅層と金層との間に中間金属層
としてニッケル層を配置する構成が知られている。しか
し、この場合、金層が薄い場合にはニッケルが金層表面
に拡散し、またニッケル層が薄い場合にはニッケル層が
銅拡散のバリヤーとして機能せずに銅が金層表面にまで
拡散してボンディング性が損なわれるという問題が残
り、また、金層及びニッケル層を共に厚くすると銅また
はニッケルの金層表面への拡散は防止されるが、450
℃付近の加熱によって導体回路部にフクレが生じやすい
という新たな問題が生じるため、これらの問題の改善が
望まれていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで発明者等は、図
2に示すように、下地層20が銅層20cであり、表面
層40が金層40aであるセラミックプリント配線板5
0を450℃付近で加熱した場合に生じる、下地層20
の金属が金層40a表面に拡散してダイボンドやワイヤ
ーボンド時のボンディング性が損なわれる問題及び45
0℃付近での加熱により導体回路部にフクレが生じると
いう問題を共に解決するため、セラミック基板上の導体
回路部に、半導体チップを実装するダイボンディングを
した後に、ワイヤーボンディングが行える導体回路部構
成として、セラミック基板上に、下地層20が銅層20
c、中間層30がパラジウム層30p、表面層40が金
層40aで導体回路部が形成されたセラミックプリント
配線板50を特願平6−7382で提案した。しかしな
がら、前記の三層で構成された導体回路部上にスズ、鉛
よりなる半田70を用いて部品を実装した場合に、実装
後の導体回路部の使用温度が高い場合に、スズ、鉛が導
体回路部層と相互に拡散をおこし、被膜強度の脆い銅ス
ズの金属間化合物が形成されることにより密着強度が低
下し、実装部品が欠落するという欠点があった。
【0006】本発明は前記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、下地層が銅層であり、中
間層がパラジウム層であり、表面層が金層からなる構成
で、導体回路部が形成されるセラミックプリント配線板
において、ダイボンディング性、ワイヤーボンディング
性を損なうことなく、半田のスズ成分の拡散による導体
回路部の密着力の低下を防ぐことができるセラミックプ
リント配線板及びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
セラミックプリント配線板は、セラミック基板1上に下
地層2が銅層2c、中間層3がパラジウム層3p、表面
層4が金層4aによって導体回路部が構成されるセラミ
ックプリント配線板5において、金、白金及びパラジウ
ムを含む金属層6が、部品を半田7により半田付けをす
る部分の、セラミック基板1と銅層2cとの間に形成さ
れることを特徴とする。
【0008】本発明の請求項2に係るセラミックプリン
ト配線板は、前記金属層6の膜厚が、0.5〜1.5μ
mであることを特徴とする。
【0009】本発明の請求項3に係るセラミックプリン
ト配線板の製造方法は、前記金属層6が金、白金及びパ
ラジウムを含有するペーストをセラミック基板1に塗布
し、空気中で700〜850℃で焼成することにより形
成されることを特徴とする。
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いる図1に示すセラミック基板1としては、アルミナ
系基板、窒化アルミニウム系基板、炭化ケイ素系基板、
ガラス系基板等が用いられる。これらのセラミック基板
1上には、そのまま導体回路部形成を行うことも可能で
はあるが、好ましくはメッキ導体の密着力を上げるため
に、セラミック基板1の表面を粗面化したセラミック基
板1が適しており、さらに好ましくは、アルミナ系基板
をリン酸処理によって化学的に粗化したセラミック基板
1が最適である。本発明における金属層6とは、金、白
金及びパラジウムを含む導電性微粉末と耐薬品性のガラ
ス質フリット及び有機ビヒクルからなる材料を使用し、
例えば、スクリーン印刷等により印刷後、焼成し形成さ
れたものである。
【0011】本発明に係るセラミックプリント配線板
は、図1に示すように、セラミック基板1上に下地層2
が無電解メッキ法等により形成された銅層2c、中間層
3にパラジウム層3p、表面層4に金層4aからなる構
成で導体回路部が形成されているセラミックプリント配
線板5で、半田7付けを行う部分のセラミックプリント
配線板5と下地層2である銅層2cとの間に、金、白金
及びパラジウムを含む金属層6が形成されている。この
金属層6が形成されていることにより、半田7中のスズ
成分の拡散を遅らせる効果があり、スズ成分がセラミッ
ク基板1との界面に到達し難い。すなわち、密着力の低
下を防止でき、大幅にエージング特性を改善することが
できる。前記金属層6の膜厚は、0.5〜1.5μmで
あることが好ましい。すなわち、金属層6の膜厚が0.
5μm未満の場合には、半田7中のスズ成分の拡散を遅
らせる効果が十分に発揮できず、スクリーン印刷等で簡
易に金属層6を形成できる膜厚が1.5μmであるた
め、1.5μmを越える場合には、金属層6を形成する
のに手間が多くかかることになる。
【0012】本発明に係るセラミックプリント配線板の
製造方法は、金、白金及びパラジウムを含有するペース
トを例えば、スクリーン印刷により、セラミック基板1
に塗布し、空気中で700〜850℃で焼成することに
より前記金属層6が形成されるものである。すなわち、
700℃未満の焼成条件で金属層6の形成が行われない
場合には、得られた金属層6の皮膜状態がポーラスにな
り、半田7中のスズ成分の拡散を十分に防ぐことができ
なくなり、850℃を越える焼成条件で金属層6の形成
が行われない場合には、導体回路部にクラック等が生じ
易く、導体回路部の密着力が低下する傾向にある。本発
明における銅層2c、パラジウム層3p、金層4aは通
常の薄膜手法によって形成され、例えば、無電解メッキ
法、真空蒸着法、スパッタリング法等があり、特に下地
層2である銅層2c以外の形成には電気メッキ法を用い
ることも可能であり、特に限定するものではない。ま
た、これらの膜厚についても、本発明の半田成分の拡散
による密着強度低下の防止という意味では、何ら制約を
加える必要はない。
【0013】
【作用】本発明の請求項1に係るセラミックプリント配
線板では、金、白金及びパラジウムを含む金属層6が、
部品を半田7により半田付けをする部分の、セラミック
基板1と銅層2cとの間に形成されるので、半田7中の
スズ成分の拡散を遅らせる効果があり、スズ成分がセラ
ミック基板1との界面に到達し難い。
【0014】本発明の請求項2に係るセラミックプリン
ト配線板では、前記金属層6の膜厚が、0.5〜1.5
μmであるので、半田7中のスズ成分の拡散を遅らせる
効果があり、スズ成分がセラミック基板1との界面に到
達し難く、スクリーン印刷等で簡易に金属層6を形成す
ることができる。
【0015】本発明の請求項3に係るセラミックプリン
ト配線板の製造方法では、前記金属層6が金、白金及び
パラジウムを含有するペーストをセラミック基板1に塗
布し、空気中で700〜850℃で焼成することにより
形成されるので、得られる金属層6の皮膜状態がポーラ
スにならず、導体回路部にクラック等が生じ難く、導体
回路部の密着力の低下を防止する。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって、
具体的に説明する。
【0017】(実施例1〜実施例4)300℃に加熱し
た、リン酸に浸漬することにより、図1に示すように、
表面を粗化した96%アルミナ白色のセラミック基板1
(100mm×100mm×0.635mm:松下電工
社製)上に、市販の導体ペースト(金/白金/パラジウ
ムペースト D−712:ノリタケカンパニーリミテド
社製)をスクリーン印刷法により所望の膜厚で印刷し
て、10分間、空気中で焼成することにより、金属層6
を形成した。この金属層6の膜厚と焼成温度については
表1に示した。その後、アルカリキャタリスト法による
核付け工程(OPCプロセスAC:奥野製薬工業社製)
を経た後、無電解銅メッキにより全面に下地層2の銅層
2cとして1μm程度の銅皮膜を形成した。ただし、無
電解銅メッキ浴組成は、CuSO4・5H2 O;10g
/リットル、EDTA・2Na;30g/リットル、ホ
ルマリン;0.3g/リットル、ポリエチレングリコー
ル(PEG#1000:ナカライテスク社製);5ミリ
リットル/リットルであり、NaOHによりpH調整を
してpH12.4で温度60℃の条件で無電解銅メッキ
を行った。
【0018】次いで、ドライフィルム(リストン462
0:デュポンジャパンリミテッド社製)をラミネート
し、非導体回路部が透光するマスクを用いて、レジスト
パタ−ンの形成を行い、導体回路部を市販の電気メッキ
浴(パラデックスストライク:EEJA社製)、及び二
次電気メッキ浴(パラデックス110:EEJA社製)
により中間層3であるパラジウム層3pを形成し、その
後、市販の電気金メッキ浴(オ−ロボンドTN:EEJ
A社製)、及び二次電気メッキ浴(テンプレックス40
1:EEJA社製)により電気メッキを行うことにより
表面層4の金層4aを形成した。その後、3%水酸化ナ
トリウムの水溶液に浸漬することにより、レジスト剥離
した後、銅メッキ部分を過硫酸ナトリウム、硫酸(12
5g、40ミリリットル/リットル)の水溶液でエッチ
ングを行い、非導体回路部の銅を除去し、水洗、乾燥を
行い、セラミックプリント配線板5を得た。このセラミ
ックプリント配線板5に半田付けをして、この半田を引
っ張ることにより、各層の密着強度として、2mm×2
mmのパターンでの、エージング前後のL字型のピール
強度を測定し、これらの値を表1に示した。エージング
は、150℃、250時間の条件で行った。ピール強度
が、1kgf/4mm2 以上を合格とした。
【0019】
【表1】
【0020】(比較例1〜比較例3)実施例1と同様に
して、表1に示した金属層6の膜厚と焼成温度でセラミ
ックプリント配線板5を得た。ただし、比較例1につい
ては、金属層6を形成しない従来の方式で行った。実施
例1と同様にして、エージング前後のL字型のピール強
度の値を表1に示した。
【0021】表1の結果、実施例は比較例に比べて導体
回路部の密着力が大きいことが確認できた。
【0022】
【発明の効果】本発明の請求項1及び請求項2に係るセ
ラミックプリント配線板は、前記のように構成されてい
るので、本発明の請求項1及び請求項2に係るセラミッ
クプリント配線板によると、半田のスズ成分の拡散によ
る導体回路部の密着力の低下を防ぐことができる。
【0023】本発明の請求項3に係るセラミックプリン
ト配線板の製造方法は、前記のように構成されているの
で、本発明の請求項3に係るセラミックプリント配線板
の製造方法によると、半田のスズ成分の拡散による導体
回路部の密着力の低下を防いだセラミックプリント配線
板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るセラミックプリント配線
板の製造方法の説明断面図である。
【図2】従来例に係るセラミックプリント配線板の製造
方法の説明断面図である。
【符号の説明】
1 セラミック基板 2 下地層 2c 銅層 3 中間層 3p パラジウム層 4 表面層 4a 金層 5 セラミックプリント配線板 6 金属層 7 半田
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金谷 大介 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック基板(1)上に下地層(2)
    が銅層(2c)、中間層(3)がパラジウム層(3
    p)、表面層(4)が金層(4a)によって導体回路部
    が構成されるセラミックプリント配線板(5)におい
    て、金、白金及びパラジウムを含む金属層(6)が、部
    品を半田(7)により半田付けをする部分の、セラミッ
    ク基板(1)と銅層(2c)との間に形成されることを
    特徴とするセラミックプリント配線板。
  2. 【請求項2】 前記金属層(6)の膜厚が、0.5〜
    1.5μmであることを特徴とする請求項1記載のセラ
    ミックプリント配線板。
  3. 【請求項3】 前記金属層(6)が金、白金及びパラジ
    ウムを含有するペーストをセラミック基板(1)に塗布
    し、空気中で700〜850℃で焼成することにより形
    成されることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
    セラミックプリント配線板の製造方法。
JP23581094A 1994-09-30 1994-09-30 セラミックプリント配線板及びその製造方法 Withdrawn JPH08102579A (ja)

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