JPS63185049A - 回路基板 - Google Patents
回路基板Info
- Publication number
- JPS63185049A JPS63185049A JP1752487A JP1752487A JPS63185049A JP S63185049 A JPS63185049 A JP S63185049A JP 1752487 A JP1752487 A JP 1752487A JP 1752487 A JP1752487 A JP 1752487A JP S63185049 A JPS63185049 A JP S63185049A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- plating layer
- aluminum nitride
- metallized
- metallized layer
- 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.)
- Granted
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- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明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（ＡＩ
２２０！ ）が用いられており、めっき層には次の理由
でニッケル（Ｎ ｉ ）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は用の金（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。
２２０！ ）が用いられており、めっき層には次の理由
でニッケル（Ｎ ｉ ）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は用の金（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（ＡｆｉＮ）からなる基板が用いられている。
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（ＡｆｉＮ）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Ｉ
Ｃ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。
Ｃ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ピ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、窟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、富化アルミニ
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。
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ピ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、窟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、富化アルミニ
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つ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。
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つ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
。
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
。
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。
（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５−以上であることを特徴とするも
のである。
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５−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應メ
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春
目して研究を進めてきた。この結果、厚さが５−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
ざ５−以上のニッケルめっき層の組繊にはピンホールが
存在しないことを見出した。すなわち、厚さが５ＪＪＩ
ｎ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春
目して研究を進めてきた。この結果、厚さが５−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
ざ５−以上のニッケルめっき層の組繊にはピンホールが
存在しないことを見出した。すなわち、厚さが５ＪＪＩ
ｎ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０．３〜１．０ｍ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ＷＩ２の厚さは１０〜１５譚で
ある。３はメタライズ層２の表面に形成された一ニッケ
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５−以上、好ましくは６〜８ｕＩ！Ｌ
であり、このニッケルめっきｌｉｔ！ｉ３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５１１Ｉ
ｔ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０．３〜１．０ｍ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ＷＩ２の厚さは１０〜１５譚で
ある。３はメタライズ層２の表面に形成された一ニッケ
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５−以上、好ましくは６〜８ｕＩ！Ｌ
であり、このニッケルめっきｌｉｔ！ｉ３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５１１Ｉ
ｔ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１ｉｉ２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。
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１ｉｉ２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およびニッケルめつぎ層３との高い
接合強度を充分維持できる。
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およびニッケルめつぎ層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
タライズ層を形成し、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５Ｉ！！１１以上のＮｉめつき層を形成
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５ｍ未満のＮｉめっき
層と、厚さ５ｍ以上のＮ１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
回路基板におけるＮ１めつき層の接合強度を測定した結
果５ Ｋｇ ｆ ／ ｒｔｘａ ”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４ＮＩＦｆ／ｓ２であった。
ン印刷し、１７００℃、１時間の条件で焼成してＭＯメ
タライズ層を形成し、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５Ｉ！！１１以上のＮｉめつき層を形成
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５ｍ未満のＮｉめっき
層と、厚さ５ｍ以上のＮ１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
回路基板におけるＮ１めつき層の接合強度を測定した結
果５ Ｋｇ ｆ ／ ｒｔｘａ ”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４ＮＩＦｆ／ｓ２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１０
０時間置装てＮｉめつ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５Ｉｊ！ｎ未満のＮｉめっき層の接合
強度は０．３に９ｆ／ｍ２に低下し、厚さ５Ｍ！ｒ＆以
上のＮｉめっき層の接合強度は５ Ｋｇｆ ／ 、ｗ
”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５μｓ未満のＮｉめっき層の接合強度
は０．２に９ｆ／Ｉｎ！ｎ２に低下し、厚ざ５ＪＩ！を
以上のＮｉめっき層の接合強度は４ ｔｃＩ ｆ ／
ｍ ２で変化がなかった。このように厚さ５−以上のＮ
ｉ６つ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５ｕＩ！Ｌ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。
０時間置装てＮｉめつ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５Ｉｊ！ｎ未満のＮｉめっき層の接合
強度は０．３に９ｆ／ｍ２に低下し、厚さ５Ｍ！ｒ＆以
上のＮｉめっき層の接合強度は５ Ｋｇｆ ／ 、ｗ
”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５μｓ未満のＮｉめっき層の接合強度
は０．２に９ｆ／Ｉｎ！ｎ２に低下し、厚ざ５ＪＩ！を
以上のＮｉめっき層の接合強度は４ ｔｃＩ ｆ ／
ｍ ２で変化がなかった。このように厚さ５−以上のＮ
ｉ６つ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５ｕＩ！Ｌ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。
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。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図
ッケルめっき層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図
Claims (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、このニッケルめつき層の厚さは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 true JPS63185049A (ja) | 1988-07-30 |
| JPH0738503B2 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) |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0738503B2 (ja) | 1995-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |