JPS6351690A - セラミツク配線基板の製法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、大電力用回路板として用いられるセラミッ
ク配線基板の製法に関する。

〔背景技術〕

一般に、大電力用として使用される配線基板は、大電流
を流す必要上から、あるいは放熱性をもたせるなどのた
め、導電性回路となる導体層を厚くする必要がある。

従来、大電力用として使用されるセラミック配線基板の
製法として、つぎのような方法が行われている。

■　セラミック基板および所望の厚みを有する導電性板
を用意し、これらが共晶合金となる場合の共晶温度以上
で熱処理して両者を接合して配線板を形成する方法。

■　セラミック基板の表面を化学的に粗面化し、その表
面に無電解めっきを施して導体層を析出させ、さらに、
電気めっきにより所望の厚みまで厚付けする方法。

■　いわゆるテレフンケン法により予めメクライジング
したセラミック基板の金属部に、電気めっきによって所
望の厚みに金属を厚付けする方法しかしながら、これら
の方法は、いずれも、以下のような欠点を有する。すな
わち、■の方法−よ、熱処理時における温度あるいは雰
囲気ガスのコントロールが難しく、そのため生産歩留ま
りが低い。■、■の方法は、導体層を厚付けするのに電
気めっきによって行うようにしているので、その析出速
度が遅く、所望の厚みを得るのに極めて長時間を要する
。加えて、導体層の厚みを均一に形成することも難しい
。

そのため、セラミック基板の表面に導体層を生産性よく
厚付けする方法の出現が望まれていた。

〔発明の目的〕

以上の点に鑑み、この発明は、とくに大電力用のセラミ
ック配、ｖｉｌ基板を生産性よく製造する方法を提供す
ることを目的とする。

〔発明の開示〕

上記目的を達成するため、この発明は、セラミック基板
の表面に導電性回路となる導体層を厚付けするに当たり
、導電材を溶射することにより前記導体層の厚付けを行
うことを特徴とするセラミック配線基板の製法を要旨と
する。

以下にこれを、その一実施例をあられす図面を参照しつ
つ詳しく説明する。

第１図は、この発明にかかるセラミック配線基板の製法
をあられす。

まず、焼結した平滑なセラミック基板を用意する。この
ような焼結基板の材質としては、アルミナ、フォルステ
ライト、ステアタイト、ジルコン、ムライト、コージラ
イト、ジルコニア、チタニアなどの酸化物系セラミック
のほか、各種炭化物系、窒化物系セラミックなどを使用
する。この場合、セラミック基板の表面粗さは、極力小
さいのがよい。すなわち、その表面粗さＲｍａｘは３μ
ｍ以下であることが望ましく、より好ましくは１．５μ
ｍ以下であることである。セラミック基板の表面粗さが
このようになっていると、後述するように、溶射法によ
って基板上に導体層を厚付けする場合に、この表面粗さ
の部分では溶射金属（導電材）の付着が起きず、都合が
よいのである。ついで、セラミック基板の表面に導電性
回路と同じパターンの下地を形成する。この部分は、溶
射金属の付着が起きるよう、適度の表面粗さを有する部
分であって、平滑なセラミック基板の表面に化学的ある
いは物理的手段などにより形成される。たとえば、Ｃｕ
などの導電性材料およびガラス成分などを含む導電性ペ
ーストを用いて、導電性回路と同じパターンにスクリー
ン印刷を行った後、焼成することにより形成する。導電
性ペーストを焼成すると、ペースト中に含まれるガラス
成分が基板とこの下地との界面へ移行し、析出するため
、その表面が粗（なるのである。

一方、下地の形成を、いわゆるテレフンケン法を用いて
行ってもよい。すなわち、セラミックのグリーンシート
に高融点金属を含む金属ペーストをスクリーン印刷し、
セラミックシートと金属ペーストとを同時焼成するよう
にするのである。なお、等電性ペーストとしては、Ｃｕ
のほか、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄなとの４電材を含むも
のが多く用いられるが、とくにいずれかに限定されるも
のではない。要は、ペースト中に導電材と焼成時に表面
を粗面化することとなるガラス成分などが含まれていれ
ばよいのである。

さらに、導電性回路パターンと逆のパターンををするマ
スクをセラミック基板上に載置し、りん酸溶液などを用
いて粗面化処理するようにして下地を形成してもよい。

基板上に、上にみたような下地を形成した後、この上か
ら溶射法を用いて導電材の溶射を行い、導電性回路とな
る導体層の厚付けを行う。この場合、溶射された導電材
は予め形成されている下地に付着するようになる。すな
わち、この場合セラミック基板は、上にみたように、そ
の表面粗さが小さいため、この部分には溶射材の付着が
起こり難い。つまり、溶射した導電材は、導電性回路と
同じパターンを形成している下地部分にのみ付着するこ
ととなって、セラミック配線基板が作成されるのである
。なお、セラミック基板の表面全体を粗面化しておき、
回路パターンとは反対のパターンを備えたマスクを基板
表面に載置し、その表面から溶射を行うようにしてもよ
い。

このようにして作成したセラミ・ツク配線基板に、たと
えば、パワーＩＣなどを実装する場合には、溶射した導
体層の粗さをできるだけ小さくする必要がある。そのよ
うな場合には、たとえば、第１圀にみるように、溶射し
た導体層に電気めっきを施した後、研磨機を用いて表面
粗さを１〜２μｍ程度の平滑な面となるように整面をす
ればよいこの発明にかかるセラミック配線基板の製法は
、上にみたように、導体層が溶射法により厚付けされる
ようになっているので、従来法のように電気めっきで厚
付けする場合に比べると、格段に短い時間で目的の厚み
を実現できることとなる。しかも、溶射法として通常の
方法をそのまま用いることができるので、作業が容易で
あり、それだけ、生産コストも低い。

つぎに、実施例について比較例とともに説明する。

（実施例１） セラミック基板として、表面粗さＲｍａｘｌ、５μｍの
９６％Ａ　ｌ　ｚ　Ｏ３板を用意した。薄型性ペースト
としては、電気伝導性および放熱性にすぐれたＣｕを含
み、安価であるＣｕペーストを用いた。この基板上に、
第１図の製造工程にしたがい、下地を形成した。但し、
同図において、導電材の溶射後、電気めっきおよび整面
工程は行わなかった。第２図にみるように、基板１上に
下地２をスクリーン印刷法により形成した後、Ｎ２ガス
雰囲気中で８００〜９５０℃に加熱して焼成した。焼成
した後の下地２の厚みは約２０μｍであった。

ついで、この上から通常の方法による溶射を行い、溶射
層４を形成した。すなわち、スクリーン印刷後焼成して
形成した前記下地２の厚付けを行った。溶射材としては
Ｃｕを用いた。溶射を行った際、溶射されたＣｕは、基
板の表面粗さが小さく平滑であるためこの部分には付着
せず、Ｃｕペーストを焼成した下地２にのみ付着した。

この溶射法により得られた導体層たる溶射層４の厚みは
２５０μｍであり、かつ、その厚みは均一であった。そ
して、この厚付けに要した溶射時間は、約１分であった
。このようにして形成された溶射層は放熱性も良好であ
った。

（実施例２） 実施例１と同様な方法で、下地を形成後焼成しその上か
ら溶射層を形成したセラミック基板に、パワーＩＣなど
の電子部品を実装できるように電気めっきするとともに
、その表面に研磨（整面）を行った。すなわち、第３図
にみるように、基板１上の下地２の表面に形成された２
つの溶射層４．４を金属ワイヤ６で軽くボンディングし
た後、これら溶射層４．４の上面以外の部分をマスキン
グするようにして、通常のＣｕめっき法を行った。すな
わち、この基板に３Ａ／ｄｍ７−１０分間通電し、その
上面にのみＣｕめっき層５を形成するようにした。つい
で、金属ワイヤ１６を取り外して研磨機によりその表面
を約２μｍ研磨し、表面粗さＲｍａｘ　２μｍの平滑な
表面を得た。

溶射を含む厚付けに要した時間は、約１２分であった・ （実施例３） ９６％Ａ１ｚＣｈ基板のグリーンシートにＷ−Ｍｏペー
ストをスクリーン印刷し、Ａ　ｐ、　ｚ　Ｏｆｆ　’Ｓ
板とＷ−Ｍｏペーストを約１５００℃で同時焼成した。

焼成後のＡＡ２０３基板の表面粗さＲｍａｘは、１．８
μｍであった。

ついで、実施例１と同様の条件でＣｕを溶射し、厚み２
５０μｍの溶射層を得た。溶射に要した時間は、約１分
であった。

（比較例） セラミック基板の表面を適度に粗面化した後、無電解め
っきによりＣｕを析出させ、その表面に電気めっきによ
り厚付けを行った。この時のＣｕめっきの厚みは２５０
μｍであった。そして、このような導体層を形成するた
めの所要時間は、約１００分であった。

上にみたように、この発明にかかるセラミック配線基板
の製法は、従来の電気めっき法により導体層を厚付けす
る方法に比べ、その所要時間において、約ｌ／１０〜１
／１００に短縮することができた。

〔発明の効果〕

この発明にかかるセラミック配線基板の製法は、以上の
ような構成をしているので、従来の電気めっき法などと
比べ、格段に短い時間で、かつ、確実に導体層を厚付け
することができ、大電力用の配線基板を高い生産性で製
造することができる

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるセラミック配線基板の製法の
一例をあられすフローチャート、第２図＋ａ）は第１の
実施例にかかるセラミック配線基板の製法により作成し
た配線基板の平面図、同図（ｂｌは同図ｆａ）の部分正
面図、第３図（ａｌは第２の実施例にかかるセラミック
配線基板の製法により作成した配′ｆＩｆＡ基板の平面
図、同図（ｂｌは同図（ａｌの部分正面図である。 １・・・セラミック基板　４・・・？容射層（導体層）
代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック基板の表面に導電性回路となる導体層
   を厚付けするに当たり、導電材を溶射することにより前
   記導体層の厚付けを行うことを特徴とするセラミック配
   線基板の製法。
2. （２）セラミック基板の表面粗さＲｍａｘが３μｍ以下
   であって、この表面に、ガラス成分を含む金属ペースト
   を導電性回路と同じパターンとなるよう予めスクリーン
   印刷し、ついで、この基板を焼成した後、溶射するよう
   にする特許請求の範囲第１項記載のセラミック配線基板
   の製法。