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1. (WO2018042918) WIRING BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME
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明 細 書

発明の名称 配線基板及びその製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007   0008   0009  

課題を解決するための手段

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038  

図面の簡単な説明

0039  

発明を実施するための形態

0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104  

符号の説明

0105  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : 配線基板及びその製造方法

技術分野

[0001]
 本発明は、例えば磁性による信号への影響等を低減できる配線基板及びその製造方法に関するものである。

背景技術

[0002]
 従来、配線基板として、例えば、セラミック基板上に配線層(導体部)が形成されたセラミック配線基板が知られている。また、この配線層として、例えば、セラミック基板上にメタライズ層を形成し、メタライズ層の上にNiメッキによってNiメッキ層を形成し、その上にCuメッキ乃至Auメッキにより、Cuメッキ層乃至Auメッキ層を形成したもの等が知られている(特許文献1~5参照)。
[0003]
 ここで、ニッケル(Ni)は強磁性体であり、使用環境や搭載される磁気部品により、磁場に瞬間的にでも晒された場合には、ニッケルは永久的に磁化し、電気的特性(例えば高周波特性)が低下するという問題があった。
[0004]
 この対策として、Auメッキの下地メッキとして、ニッケルに代えて非磁性体の銅(Cu)を用いるという技術が知られている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開平11-251699号公報
特許文献2 : 特開平11ー111891号公報
特許文献3 : 特開平11ー102814号公報
特許文献4 : 特開平6ー6000号公報
特許文献5 : 特開2011-49471号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 しかしながら、上述したように、Niメッキの代わりに非磁性体のCuメッキを用いた場合には、メタライズ層とCuメッキ層との間の密着性が不十分なために、不具合が生じることがあった。
[0007]
 具体的には、配線層に対して半田(ハンダ)によって各種の部品を実装する際に、ハンダくわれ(即ちハンダに銅が吸収されてしまう現象)が発生したり、Auワイヤー等のワイヤーボンディングの際に、メッキ剥がれが生ずる等の問題があり、実装性が不十分となることがあった。
[0008]
 つまり、配線層に対して、ハンダによって各種の部品を実装したり、ワイヤーボンディングによってAuワイヤーを接合(従って実装)する際に、好適に実装することができないことがあった。
[0009]
 本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、導体部に好適に実装が可能な配線基板及びその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0010]
 (1)本発明の第1局面は、導電性を有し非磁性体である導体部が形成された配線基板の製造方法に関するものである。
 この配線基板の製造方法では、導体部の形成工程として、一部又は全体が導電材料からなり、導電性を有する非磁性体である導体ベース部の表面に、導電材料からなり非磁性体の導電層を形成する第1の工程と、導電層を加熱して軟化又は溶融させ、その後冷却して固化させる第2の工程と、固化させた導電層の表面に、メッキによって、導電材料からなり非磁性体の表面層を形成する第3の工程と、を有する。
[0011]
 本第1局面では、導体ベース部の表面(即ち露出している表面)に、(例えばメッキによって)導電層を形成した後に、その導電層を加熱して軟化又は溶融させるので(以下、この処理を加熱処理と記すことがある)、その軟化又は溶融した導電層の導電材料が導電ベース部の凹部である開気孔部に入り込む。また、この加熱処理の際には、導体ベース部の成分と導電層との成分が相互熱拡散する。従って、その後固化した場合には、アンカー効果や相互熱拡散の効果等によって、導体ベース部と導電層との密着性が向上し、強固に接合するという顕著な効果を奏する。
[0012]
 また、熱処理後の導電層の表面は、軟化又は溶融によって、導電ベース部の表面に沿った気孔(ボイド)が形成されることがあるが、本第1局面では、導電層の表面には、メッキによって、表面層を形成するので、開気孔部を導電層及び表面層により十分に覆うことができる(即ちカバー性が向上する)。
[0013]
 従って、このように形成された導体部の表面(或いは更に導体部の表面にAu等をメッキした表面)に、例えばハンダによって各種の部品を実装する場合、或いはワイヤーボンディングによってAuワイヤー等を接合(従って実装)する場合には、その実装性が向上する。
[0014]
 さらに、非磁性体である導体部を形成するために、例えば強磁性体のニッケル(Ni)に代えて非磁性体の銅(Cu)を用いる場合には、例えばメタライズ等によって形成された導体ベース部と銅からなる導電層との密着性が低いという問題があるが、本第1局面の製造方法では、導体ベース部と導電層との密着性が向上するので、実装性が向上するという利点がある。
[0015]
 つまり、本第1局面では、非磁性体である導体部を形成する場合に、導体ベース部と導電層との密着性が向上するので、実装性も向上するという顕著な効果を奏する。
 なお、導電層の加熱処理を行う場合には、導電層を形成する導電材料の融点の80%以上の温度で加熱することができる。
[0016]
 (2)本発明の第2局面では、導電層を、銅又は銀を用いて形成し、表面層を、銅又は銀を用いて形成する。
 本第2局面では、導電層及び表面層の材料(即ち非磁性体の材料)として好適な材料を例示している。
[0017]
 (3)本発明の第3局面では、表面層の表面に、メッキによって、金、銀、錫のうち少なくとも一種からなる表面メッキ層を形成する第4の工程を有する。
 本第3局面では、表面層の表面(即ち露出した表面)に、メッキによって、金、銀、錫を用いて表面メッキ層を形成するので、表面層の酸化を抑制することができる。そのため、表面メッキ層に対して、各種の部品の実装やワイヤーボンディングを好適に行うことができる。
[0018]
 なお、表面メッキ層の材料としては、耐酸化性が高く実装性に優れた金(Au)が好適である。
 (4)本発明の第4局面では、第4の工程の前の工程であって、表面層の表面に、メッキによって、パラジウムからなるパラジウムメッキ層を形成する第5の工程を有する。
[0019]
 本第4局面では、表面層の表面(即ち露出した表面)に、言い換えれば、表面層と表面メッキ層との間に、パラジウムメッキ層を形成するので、その分表面メッキ層を薄くすることができる。例えば表面メッキ層の材料として金を用いる場合には、高価な金を節約できるという利点がある。
[0020]
 (5)本発明の第5局面では、導体ベース部を粒子を含む材料によって形成する場合に、導体ベース部の表面に、凹部である開気孔部を形成する。
 本第5局面では、例えば導電ベース部の材料の状態(例えば粉末材料の場合は粒径)や製造条件(例えばメタライズの場合は加熱条件)などを調節することにより、導体ベース部の表面(即ち露出した表面)に、微小な凹凸(従ってその凹部である開気孔部)を形成することができる。例えば粉末の粒径を大きくすることにより大きな開気孔部を形成することができる。
[0021]
 これにより、導体ベース部上に導電層を形成する場合には、アンカー効果による密着性を向上することができる。
 (6)本発明の第6局面では、導体ベース部が複数の種類の材料を含む場合に、第1の工程の前の工程として、導体ベース部から特定の種類の材料を除去する処理を行う第6の工程を有する。
[0022]
 本第6局面では、導電層を形成する前に、例えばエッチングによって、導体ベース部から特定の種類(例えばシリカ)の粒子等の材料を除去する処理を行うので、導体ベース部の表面に開気孔部を形成したり、さらに開気孔部をより大きくすることができる。
[0023]
 これにより、導体ベース部上に導電層を形成する場合には、アンカー効果による密着性が一層向上する。
 (7)本発明の第7局面では、導体ベース部を、メタライズによって形成する。
[0024]
 本第7局面は、導体ベース部の好適な形成方法を例示したものである。例えば、周知のように、グリーンシートの上にメタライズペーストを塗布し、同時焼成することによってメタライズを行って、メタライズ層を形成することができる。
[0025]
 (8)本発明の第8局面は、導電性を有し非磁性体である導体部を有する配線基板に関するものである。
 この配線基板では、導体部は、一部又は全体が導電材料からなり、導電性を有する非磁性体である導体ベース部と、導体ベース部の表面に配置された非磁性体の中間層と、導電材料からなり中間層の表面に配置された非磁性体の導電層と、導電材料からなり導電層の表面に配置された非磁性体の表面層と、を備えている。そして、中間層は、導体ベース部の材料と導電層の材料とを含んでいる。
[0026]
 本第8局面では、導体部は、導体ベース部と中間層と導電層と表面層とが積層された構造(即ち非磁性体の各部が積層された構造)を有しており、中間層は、例えば相互熱拡散により、導体ベース部の材料と導電層の材料とを含んでいる。従って、そのような中間層が間に配置された導体ベース部と導電層との密着性が高いという効果がある。
[0027]
 従って、このような構成の導体部の表面(或いは更に導体部の表面に金等をメッキした表面)に、例えばハンダによって各種の部品を実装する場合、或いはワイヤーボンディングする場合には、その実装性が向上するという利点がある。
[0028]
 さらに、非磁性体である導体部を形成するために、例えば強磁性体のニッケルに代えて非磁性体の銅を用いる場合には、例えばメタライズ等によって形成された導体ベース部と銅からなる導電層との密着性が低いという問題があるが、本第8局面では、導体ベース部と導電層との密着性を向上できるので、実装性を向上できる。
[0029]
 つまり、本第8局面では、非磁性体である導体部について、導体ベース部と導電層との密着性が向上するので、実装性も向上するという顕著な効果を奏する。
 (9)本発明の第9局面では、導電層は、銅又は銀からなり、表面層は、銅又は銀からなる。
[0030]
 本第9局面では、導電層及び表面層の材料(非磁性体の材料)として好適な材料を例示している。
 (10)本発明の第10局面では、表面層の表面に、金、銀、錫のうち少なくとも一種からなる表面メッキ層を備えている。
[0031]
 本第10局面では、表面層の表面に、金、銀、錫のうち少なくとも一種からなる表面メッキ層を備えているので、表面層の酸化を抑制することができる。そのため、表面メッキ層に対して、各種の部品の実装やワイヤーボンディングを好適に行うことができる。
[0032]
 (11)本発明の第11局面では、表面層と表面メッキ層との間に、パラジウムメッキ層を備えている。
 本第11局面では、表面層と表面メッキ層との間に、パラジウムメッキ層を備えているので、その分表面メッキ層を薄くすることができる。
[0033]
 (12)本発明の第12局面では、導体ベース部の表面に、凹部である開気孔部を有する。
 本第12局面の構成により、導体ベース部上に導電層を形成する場合には、アンカー効果による密着性が向上する。
[0034]
 (13)本発明の第13局面では、導体ベース部の表面の開気孔部に、導電層の導電材料がある。
 本第13局面では、導体ベース部の表面の開気孔部に、導電層の導電材料があるので、導体ベース部上に導電層を形成する場合には、アンカー効果による密着性が向上する。
[0035]
 (14)本発明の第14局面では、導体ベース部は、メタライズ層である。
 本第14局面は、導体ベース部の好適な構成を例示したものである。
 <以下に、本発明の各構成について説明する>
 ・非磁性体とは、磁化率が0より小さい反磁性体、及び磁化率が10×10 -5より小さい常磁性体を示している。
[0036]
 ・導体部としては、例えばメタライズ層の表面に複数の導電性を有する層を形成した非磁性体の配線層等が挙げられる。つまり、例えばセラミック基板の表面に形成された配線層等であり、電気信号(特に高速信号)を伝達するための電気配線が挙げられる。また、例えばヒートシンクとして用いられる金属板の表面に複数の導電性を有する層を形成した非磁性体の積層体が挙げられる。
[0037]
・導体ベース部としては、非磁性体であるメタライズ層や金属板等が挙げられる。
・導体ベース部に用いられる導電材料としては、非磁性体の例えば、W、Mo、CuW、CuMo等が挙げられる。
[0038]
・メッキとしては、電解メッキ、無電解メッキが挙げられる。
 ・メタライズとは、セラミックや非金属材料の表面を、例えば焼成によって焼結させること等によって金属化したものであり、それによって形成された金属化した層がメタライズ層である。

図面の簡単な説明

[0039]
[図1] 第1実施形態のセラミック配線基板を厚み方向に破断し模式的に示す断面図である。
[図2] 第1実施形態のメタライズ層と中間層と下部Cuメッキ層とを厚み方向に破断し模式的に示す断面図である。
[図3] 第1実施形態のセラミック配線基板の製造工程を示す説明図である。
[図4] (a)はメタライズ層を厚み方向に破断し開気孔部等を模式的に示す断面図、(b)はエッチング処理後のメタライズ層を厚み方向に破断し開気孔部等を示す断面図、(c)はメタライズ層の表面に下部Cuメッキ層が積層された状態を示す断面図である。
[図5] メタライズ層の表面の開気孔部を示すSEM写真である。
[図6] 比較例のセラミック配線基板を厚み方向に破断し模式的に示す断面図である。
[図7] 第2実施形態のセラミック配線基板を厚み方向に破断し模式的に示す断面図である。
[図8] 第3実施形態の配線基板等を厚み方向に破断し模式的に示す断面図である。
[図9] 他の実施形態の配線基板等を厚み方向に破断し模式的に示す断面図である。

発明を実施するための形態

[0040]
 次に、本発明の配線基板及びその製造方法の実施形態について説明する。
[1.第1実施形態]
 本第1実施形態では、例えばセラミック基板上に配線層である導体部を形成したセラミック配線基板及びその製造方法を例に挙げて説明する。
[1-1.セラミック配線基板の構成]
 まず、本第1実施形態のセラミック配線基板の構成について説明する。
[0041]
 図1に模式的に示す様に、本第1実施形態のセラミック配線基板1は、各種半導体素子や水晶等を搭載するための非磁性体の配線基板であり、例えばセラミックパッケージ(図示せず)の配線基板として用いられる。
[0042]
 前記セラミック配線基板1は、セラミック基板3とセラミック基板3の表面に設けられた配線層である導体部5とを備えている。
 このうち、セラミック基板3は、非磁性体である例えばアルミナからなる焼結体(アルミナ焼結体)であり、導体部5は、後述するような導電性を有する非磁性体の複数の層から構成されている。
[0043]
 具体的には、導体部5は、セラミック基板3の表面に、非磁性体のメタライズ層(即ち導体ベース部)7を備えている。このメタライズ層7は、例えば、タングステン(W)及び/又はモリブデン(Mo)を主成分とし、アルミナ(Al )やシリカ(SiO )などのセラミック材料等からなる焼結体であり、周知の導電性を有する層である。
[0044]
 このメタライズ層7としては、例えば、タングステン(W)92重量%とアルミナ(Al )3重量%と微量のシリカ(SiO )が含まれ、厚みが例えば約15μmのものが挙げられる。シリカは5重量%以下の範囲で含まれているが、例えば5重量%未満の場合は、シリカ以外の他の成分が含まれるか、またはタングステンかアルミナの成分が適宜調整される。なお、このシリカ成分の量は、上述のような重量割合に規定されるものではなく、メタライズ層7中にシリカ成分が存在していればよい。
[0045]
 前記メタライズ層7の表面(即ちセラミック基板3側と反対側の後述する他の層を積層する側(図1の上方)の表面)には、図2に拡大し模式的に示すように、メタライズ層7を構成するタングステンやアルミナ等の粒子(例えば結晶粒子)などが表面に露出することにより、多数の開気孔部9が形成されている。なお、開気孔部9とは、タングステンやアルミナ等の粒子などが焼結して形成されるメタライズ層7内に存在する微少な空洞のうち、表面において外側に開いている部分を指す。即ち、メタライズ層7を構成する粒子などの露出した表面に沿って形成された微少な凹凸部の凹部のことを言う。
[0046]
 なお、この開気孔部9により、メタライズ層7の表面粗さ(ここでは算術平均粗さRa)は、例えば1.5~2.5μmの範囲となっている。
 また、前記メタライズ層7の表面に沿って(即ち開気孔部9が形成されている表面に沿って)、中間層11が形成されている。この中間層11は、その厚み方向の両側(図2の上下)の層、即ち図2の下側のメタライズ層7と後述する図2の上側の下部Cuメッキ層(即ち導電層)13との成分が含まれた層である。つまり、中間層11は、例えば、タングステンやセラミック材料や銅(Cu)などからなる層である。
[0047]
 図1に戻り、前記中間層11の表面(即ち前記積層側の表面)には、中間層11の表面全体を覆うように、銅からなり、厚みが例えば0.5~5μmの範囲(例えば厚みが約1.5μm)の前記下部Cuメッキ層13が形成されている。
[0048]
 この下部Cuメッキ層13とは、銅によりメッキされた層が、後述する加熱処理により軟化又溶融した後に固化されて、メタライズ層7に融着した層(即ちCu融着層)である。
[0049]
 また、前記下部Cuメッキ層13の表面(即ち前記積層側の表面)には、下部Cuメッキ層13の表面全体を覆うように、銅からなり、厚みが例えば2.5~10μmの範囲(例えば厚みが5μm)の上部Cuメッキ層(即ち表面層)15が形成されている。
[0050]
 さらに、前記上部Cuメッキ層15の表面(即ち前記積層側の表面)には、上部Cuメッキ層15の表面全体を覆うように、金(Au)からなり、厚みが例えば0.5~3μmの範囲(例えば厚みが1μm)のAuメッキ層(即ち表面メッキ層)17が形成されている。
[0051]
なお、セラミック基板3は非磁性体であり、上述した導体部5を構成する各層7、11、13、15、17は非磁性体であるので導体部5も非磁性体であり、よって、セラミック配線基板1も非磁性体である。
[1-2.セラミック配線基板の製造方法]
 次に、本第1実施形態のセラミック配線基板1の製造方法について説明する。
[0052]
 (1)本第1実施形態では、まず、図3(a)に示すように、周知のアルミナ焼結体から
なるセラミック基板3を用意し、図3(b)に示すように、セラミック基板3の表面に、メタライズ層7を形成する。
[0053]
 このメタライズ層7の形成方法としては、まず、タングステン及びモリブデンの少なくとも1種からなる導電材料(例えばタングステン)と、例えばアルミナ及びシリカからなるセラミック材料とからなる固体成分に、所定のビヒクル等を加えて、周知のメタライズペーストを作成する。
[0054]
 なお、固体成分の割合としては、上述したメタライズ層7の組成となるように、従来と同様な割合を採用できる。
次に、前記メタライズペーストを、セラミック基板3の表面に塗布する。その後、例えば1500℃で焼成することにより、メタライズ層7を形成する。
[0055]
 このメタライズ層7は、図4(a)に模式的に示すように、メタライズ層7を構成する各種の粒子(例えば結晶粒子)等から構成されている。具体的には、メタライズ層7は、主として、タングステン粒子(TR)、アルミナ粒子(AR)、シリカ粒子(SR)から構成されている。また、各粒子は単体又は凝集して集合体の状態で存在しており、その状態にてメタライズ層7の表面に露出している。
[0056]
 これにより、メタライズ層7の表面には、粒子単体又は粒子の集合体の形状に沿った開気孔部9が形成されている。なお、この段階では、開気孔部9は、その内径が1μm以上である。
[0057]
次に、メタライズ層7の表面に対し、メッキ前処理として洗浄を行う。このメタライズ層7の表面には、一部にガラス成分であるシリカ粒子(SR)が露出しており、洗浄によって除去される。メッキ前処理としては、例えばフッ酸によるエッチングにより、シリカ粒子(SR)を除去してもよい。
[0058]
これにより、図4(b)に示すように、メタライズ層7の表面の開気孔部9は、シリカ粒子(SR)が除去された箇所が大きく凹んだ開気孔部9となる。
つまり、シリカ粒子(SR)を除去することにより、内径が最大3μm程度の大きな開気孔部9を形成できる。このメッキ前処理によって、メタライズ層7の表面からシリカ粒子(SR)が除去されて、新たな開気孔部9が形成されることもある。
[0059]
なお、図4(b)では、開気孔部9のうち、シリカ粒子(SR)が除去されて内径が多くなったものを9aで示している。
なお、メタライズ層7のエッチング前の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて倍率3000倍にて撮影した。図5にそのSEM写真を示すように、メタライズ層7の表面には、多数の気孔(ボイド)があること、つまり、多数の開気孔部9が形成されていることが分かる。
[0060]
 (2)次に、図3(c)に示すように、メタライズ層7の表面に、後の加熱処理後に下部Cuメッキ層(即ちCu融着層)13となる初期Cuメッキ層19を形成する。
 具体的には、例えば周知の電解メッキや無電解メッキ(即ちCuメッキ)によって、メタライズ層7の表面に、例えば厚さ1.5μmの初期Cuメッキ層19を形成する。
[0061]
 (3)次に、図3(d)に示すように、初期Cuメッキ層19を加熱して軟化又は溶融させた後に(即ち加熱処理した後に)、冷却して固化させて下部Cuメッキ層13を形成する。
[0062]
 具体的には、初期Cuメッキ層19を、銅が軟化又は溶融する温度(軟化点又は融点)以上の高温(例えば900℃)に加熱して、初期Cuメッキ層19を軟化又は溶融させる(即ち、加熱処理を施す)。これにより、図4(c)に示すように、軟化又は溶融した銅が、メタライズ層7の表面の開気孔部9等に入り込む。
[0063]
 その後、常温にまで冷却して初期Cuメッキ層19を固化させることにより、下部Cuメッキ層13とする。
 なお、軟化又は溶融させた初期メッキ層19は、開気孔部9に入り込むが、初期メッキ層19の厚み(例えば1.5μm)よりも大きい径の開気孔部9では、十分に銅が充填されずに、開気孔部9に起因した凹部が下部Cuメッキ層13の表面に残ることがある。
[0064]
また、上述した加熱処理により、メタライズ層7と下部Cuメッキ層13との界面に、メタライズ層7と下部Cuメッキ層13との各成分が互いに拡散して前記中間層11(図2、図3(d)参照)が形成される。
[0065]
 (4)次に、図3(e)に示すように、下部Cuメッキ層13の表面に、上部Cuメッキ
層15を形成する。
 具体的には、例えば周知の電解メッキや無電解メッキ(即ちCuメッキ)によって、下部Cuメッキ層13の表面に、例えば厚さ5μmの上部Cuメッキ層15を形成する。
[0066]
 なお、初期Cuメッキ層19を軟化又は溶融させた後に固化させて下部Cuメッキ層13を形成する際に、下部Cuメッキ層13の表面に、メタライズ層7の表面に沿った気孔(ボイド)等の凹部(図示せず)が形成されることがあるが、この凹部は、上部Cuメッキ層15を形成する際に、銅により充填されるので、上部Cuメッキ層15の表面が滑らかになる。
[0067]
 (5)次に、図3(f)に示すように、上部Cuメッキ層15の表面に、Auメッキ層17を形成する。
 具体的には、例えば周知の電解メッキや無電解メッキ(即ちAuメッキ)によって、上部Cuメッキ層15の表面に、例えば厚さ1μmのAuメッキ層17を形成する。
[0068]
 このようにして、セラミック配線基板1が製造される。
[1-3.評価]
 ここでは、評価として、ハンダ性評価とワイヤーボンディング性評価について説明する。
[0069]
 <ハンダ性評価>
 本発明の範囲の実施例1、2として、前記実施形態と同様にして、セラミック基板3上に導体部5を形成した試料(サンプル)を作製した。なお、この試料は、メタライズ層7の上に厚み5μmの初期Cuメッキ層19を形成し、本発明の加熱処理を実施して形成した下部Cuメッキ層13の上に厚さ5μmの上部Cuメッキ層15を形成し、その上部Cuメッキ層15の上に厚さ1μmのAuメッキ層17を形成したものである。
[0070]
 また、これとは別に、本発明の範囲外の比較例1、2として、図6に示すように、メタライズ層7の上に、(本発明の加熱処理を実施しないようにして)厚さ5μmの上部Cuメッキ層15を形成し、上部Cuメッキ層15の上に厚さ1μmのAuメッキ層17を形成した試料を作製した。
[0071]
 そして、各試料の導体部5にフラックスを塗布し、各試料をPbフリーハンダ(SAC305)槽中に、235℃にて5秒間ディッピングした後に、ハンダの濡れ性等のハンダの状態(即ちハンダ性)を観察した。
[0072]
 ここで、ハンダ性を評価する場合は、常温(25℃)でのハンダ性(表1の常温)と、350℃にて2分間加熱した後のハンダ性(表1の中温)との両方で観察した。なお、ここで、350℃という温度で加熱したのは、実際に使用される温度条件を考慮したためである。
[0073]
 その結果を下記表1に示す。なお、表1の「OK」とは、ハンダが導体部5の表面の全体に濡れ広がり、不濡れやハンダ食われといった不具合が生じないような好ましい状態を示している。一方、表1の「NG」とは、ハンダ食われ等が発生し、好ましくない状態を示している。
[0074]
[表1]


[0075]
 この表1から明らかなように、本発明の範囲の実施例1、2は、ハンダ性に優れているので好適である。それに対して、本発明の比較例1、2は、ハンダ性が悪く好ましくない。
[0076]
 <ワイヤーボンディング性評価>
 本発明の範囲の実施例3、4として、前記実施例1,2と同様にして、セラミック基板3上に導体部5を形成した試料(サンプル)を作製した。
[0077]
 また、前記比較例1、2と同様にして、本発明の範囲外の比較例3、4の試料を作製した。
 そして、各試料の導体部5に対して、φ30μmのAuワイヤーをボンディングした。その後、セラミック基板3を固定して、Auワイヤーに荷重を加えて引っ張る引張り試験(MIL-STD-883)を行い、破壊の状態を調べた(即ちワイヤーボンディング性を調べた)。
[0078]
 なお、ワイヤーボンディング性を評価する場合は、前記ハンダ性の評価と同様に、常温(25℃)でのワイヤーボンディング性(表2の常温)と、350℃にて2分間加熱した後のワイヤーボンディング性(表2の中温)との両方で観察した。
[0079]
 その結果を下記表2に示す。なお、表2の「OK」とは、Auワイヤーの引っ張り時にメッキ剥がれのような不具合が発生せず、Auワイヤーの切断はワイヤーネック切れであり、好ましい状態を示している。一方、表1の「NG」とは、メッキ剥がれ等が発生し、好ましくない状態を示している。
[0080]
[表2]


[0081]
 この表2から明らかなように、本発明の範囲の実施例3、4は、ワイヤーボンディング性に優れているので好適である。それに対して、本発明の比較例3、4は、ワイヤーボンディング性が悪く好ましくない。
[1-4.効果]
 次に、本第1実施形態の効果について説明する。
[0082]
 本第1実施形態では、メタライズ層7の表面を覆うように、メッキによって初期Cuメッキ層19を形成した後に、その初期Cuメッキ層19を加熱して軟化又は溶融させるので、その軟化又は溶融した初期Cuメッキ層19の銅が、メタライズ層7の開気孔部9に入り込む。また、この加熱の際には、メタライズ層7の成分と初期Cuメッキ層19との成分が相互熱拡散する。
[0083]
 従って、その後固化した場合(即ち初期Cuメッキ層19が下部Cuメッキ層13となった場合)には、アンカー効果や相互熱拡散の効果等によって、メタライズ層7と下部Cuメッキ層13との密着性が向上し、強固に接合するという顕著な効果を奏する。
[0084]
 また、加熱処理後の下部Cuメッキ層13の表面には、軟化又は溶融の際に、メタライズ層7の表面に沿った気孔(ボイド)が形成されることがあるが、本第1実施形態では、下部Cuメッキ層13の表面を覆うように、メッキによって、上部Cuメッキ層15を形成するので、カバー性が向上する。さらに、上部Cuメッキ層15の表面を覆うように、Auメッキ層17が形成されている。
[0085]
 従って、このように形成された導体部5の表面に、例えばハンダによって各種の部品を実装する場合、或いはワイヤーボンディングによってAuワイヤーを接合(従って実装)場合には、その実装性が向上するという利点がある。
[0086]
 さらに、非磁性体である導体部5を形成するために、例えば強磁性体のニッケルに代えて非磁性体の銅を用いる場合には、例えばメタライズ層7と初期Cuメッキ層19との密着性が低いという問題があるが、本第1実施形態では、メタライズ層7と(初期Cuメッキ層19の加熱処理後の)下部Cuメッキ層13との密着性が向上するので、実装性も向上する。
[0087]
 つまり、本第1実施形態では、非磁性体である導体部5を形成する場合に、メタライズ層7と下部Cuメッキ層13との密着性が高いので、実装性も高いという顕著な効果を奏する。
[0088]
 また、本第1実施形態では、初期Cuメッキ層19を形成する前に、例えばエッチングによって、メタライズ層7の表面の開気孔部9において例えばシリカ等の粒子を除去する処理を行うので、開気孔部9を大きくすることができる(詳しくは図4(b)の内径が大きくなった開気孔部9a参照)。また、シリカ等の粒子を除去することにより、新たに開気孔部9を形成することもできる。
[0089]
 これにより、メタライズ層7上に下部Cuメッキ層13を形成する場合には、アンカー効果によって密着性を向上することができる。
[1-5.特許請求の範囲との対応関係]
 ここで、第1実施形態と特許請求の範囲との文言の対応関係について説明する。
[0090]
 本第1実施形態の、導体部5、セラミック配線基板1、メタライズ層7、下部Cuメッキ層13、上部Cuメッキ層15、Auメッキ層17、開気孔部9、中間層11は、それぞれ、本発明の、導体部、配線基板、導体ベース部、導電層、表面層、表面メッキ層、開気孔部、中間層の一例に相当する。
[2.第2実施形態]
 次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態と同様な内容の説明は省略する。
[0091]
 なお、第1実施形態と同様な構成については、同じ番号で説明する。
 図7に示すように、本第2実施形態のセラミック配線基板21は、第1実施形態と同様に、セラミック基板3の表面に配線層である導体部23が形成されてものである。
[0092]
 この配線基板は、第1実施形態と同様に、メタライズ層7の表面には、中間層11を介して下部Cuメッキ層13が形成されており、下部Cuメッキ層13の表面には上部Cuメッキ層15が形成されている。
[0093]
 特に本第2実施形態では、上部Cuメッキ層15の表面には、パラジウム(Pd)からなるPdメッキ層25が形成され、Pdメッキ層25の表面にAuメッキ層17が形成されている。
[0094]
 このPdメッキ層25は、電解メッキ又は無電解メッキによって形成されており、その厚みは、例えば0.01~0.5μmである。なお、Pdメッキ層25の厚みが0.5μmを上回ると、ハンダ接続性が低下する恐れがあるので、0.5μm以下が好ましい。
[0095]
 本第2実施形態では、第1実施形態と同様な効果を奏するとともに、Auメッキ層17の下地としてPdメッキ層25を形成するので、高価な金の使用量を低減できるという利点がある。
[3.第3実施形態]
 次に、第3実施形態について説明するが、第1実施形態と同様な内容の説明は省略する。
[0096]
 なお、第1実施形態と同様な構成については、同じ番号で説明する。
 図8に示すように、本第3実施形態の非磁性体の配線基板31は、例えば銅とタングステンの合金(CuW)又は銅とモリブデンの合金(CuMo)からなるヒートシンクである非磁性体の金属板33に、枠状の例えばアルミナ等からなる非磁性体のセラミック部材35等が接合されたものである。
[0097]
 前記金属板33の表面には、非磁性体の被覆層37が形成されており、この被覆層37は、金属板33側より、第1実施形態と同様に、(初期Cuメッキ層19を加熱処理して形成した)下部Cuメッキ層13と、上部Cuメッキ層15と、Auメッキ層17とを備えている。
[0098]
 なお、金属板(即ち導体ベース部)33と被覆層37とにより、導体部53が構成されている。
 また、被覆層37の表面には、例えばIC等の電子部品39が、接着剤層41によるダイボンディングにより接合されている。
[0099]
 なお、セラミック部材35には、電極43が設けられ、Auワイヤー45によって電子部品と電気的に接続されている。
 本第3実施形態では、第1実施形態と同様な効果を奏する。
[4.他の実施形態]
 本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
[0100]
 (1)例えば、図9(a)に示すように、セラミック基板3上のメタライズ層7の表面に、中間層11を介して下部Cuメッキ層13を形成し、この下部Cuメッキ層13の表面にAuメッキ層17を形成してもよい。
[0101]
 (2)また、図9(b)に示すように、セラミック基板3上のメタライズ層7の表面に、中間層11を介して下部Cuメッキ層13を形成し、この下部Cuメッキ層13の表面にPdメッキ層25を形成し、Pdメッキ層25の表面に、Auメッキ層17を形成してもよい。
[0102]
 (3)さらに、(導電層である)下部Cuメッキ層に代えて、銀(Ag)を用いた下部Agメッキ層を採用できる。また、(表面層である)上部Cuメッキ層に代えて、銀(Ag)を用いた上部Agメッキ層を採用できる。さらに、(表面メッキ層である)Auメッキ層に代えて、銀を用いたAgメッキ層や、錫(Sn)を用いたSnメッキ層を採用できる。
[0103]
 (4)また、上述した実施形態では、電解メッキや無電解メッキで、各層を形成する例を挙げたが、例えばスパッタリングや蒸着等のその他の方法(薄膜を形成する方法)で、各層を形成してもよい。
[0104]
 (5)前記各実施形態の構成を適宜組み合わせることができる。

符号の説明

[0105]
 1…セラミック配線基板
 3…セラミック基板
 5、53…導体部
 7…メタライズ層
 9…開気孔部
 11…中間層
 13…下部Cuメッキ層
 15…上部Cuメッキ層
 17…Auメッキ層
 25…Pdメッキ層
 33…金属板
 37…被覆層

請求の範囲

[請求項1]
 導電性を有し非磁性体である導体部が形成された配線基板の製造方法において、
 前記導体部の形成工程は、
 一部又は全体が導電材料からなり、導電性を有する非磁性体である導体ベース部の表面に、導電材料からなり非磁性体の導電層を形成する第1の工程と、
 前記導電層を加熱して軟化又は溶融させ、その後冷却して固化させる第2の工程と、
 前記固化させた前記導電層の表面に、メッキによって、導電材料からなり非磁性体の表面層を形成する第3の工程と、
 を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
[請求項2]
 前記導電層を、銅又は銀を用いて形成し、前記表面層を、銅又は銀を用いて形成することを特徴とする請求項1に記載の配線基板の製造方法。
[請求項3]
 前記表面層の表面に、メッキによって、金、銀、錫のうち少なくとも一種からなる表面メッキ層を形成する第4の工程を有することを特徴とする請求項2に記載の配線基板の製造方法。
[請求項4]
 前記第4の工程の前の工程であって、前記表面層の表面に、メッキによって、パラジウムからなるパラジウムメッキ層を形成する第5の工程を有することを特徴とする請求項3に記載の配線基板の製造方法。
[請求項5]
 前記導体ベース部を粒子を含む材料によって形成する場合に、前記導体ベース部の表面に、凹部である開気孔部を形成することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
[請求項6]
 前記導体ベース部が複数の種類の材料を含む場合に、前記第1の工程の前の工程として、前記導体ベース部から特定の種類の前記材料を除去する処理を行う第6の工程を有することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
[請求項7]
 前記導体ベース部を、メタライズによって形成することを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
[請求項8]
 導電性を有し非磁性体である導体部を有する配線基板において、
 前記導体部は、
 一部又は全体が導電材料からなり、導電性を有する非磁性体である導体ベース部と、
 前記導体ベース部の表面に配置された非磁性体の中間層と、
 導電材料からなり前記中間層の表面に配置された非磁性体の導電層と、
 導電材料からなり前記導電層の表面に配置された非磁性体の表面層と、
 を備えており、
 前記中間層は、前記導体ベース部の材料と前記導電層の材料とを含むことを特徴とする配線基板。
[請求項9]
 前記導電層は、銅又は銀からなり、前記表面層は、銅又は銀からなることを特徴とする請求項8に記載の配線基板。
[請求項10]
 前記表面層の表面に、金、銀、錫のうち少なくとも一種からなる表面メッキ層を備えたことを特徴とする請求項8又は9に記載の配線基板。
[請求項11]
 前記表面層と前記表面メッキ層との間に、パラジウムメッキ層を備えたことを特徴とす
る請求項10に記載の配線基板。
[請求項12]
 前記導体ベース部の表面に、凹部である開気孔部を有することを特徴とする請求項8~11のいずれか1項に記載の配線基板。
[請求項13]
 前記導体ベース部の表面の前記開気孔部に、前記導電層の導電材料があることを特徴とする請求項12に記載の配線基板。
[請求項14]
 前記導体ベース部は、メタライズ層であることを特徴とする請求項8~13のいずれか1項に記載の配線基板。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]