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JP3166573B2 - Ceramic wiring board - Google Patents

Ceramic wiring board

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Publication number
JP3166573B2
JP3166573B2 JP18687295A JP18687295A JP3166573B2 JP 3166573 B2 JP3166573 B2 JP 3166573B2 JP 18687295 A JP18687295 A JP 18687295A JP 18687295 A JP18687295 A JP 18687295A JP 3166573 B2 JP3166573 B2 JP 3166573B2
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JP
Japan
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ceramic
wiring board
metal layer
temperature
substrate
Prior art date
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JP18687295A
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Japanese (ja)
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Inventor
広明 高橋
出 吉澤
智之 川原
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品として利
用される、セラミック基板の表面に導体回路を備えるセ
ラミック配線板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic wiring board provided with a conductive circuit on the surface of a ceramic substrate used as an electronic component.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子部品の小型軽量化に伴い、セラミッ
ク配線板の導体回路の幅及び回路間隔は狭くなってきて
いる。それに伴い、セラミック配線板には、導体回路の
密着力が強いことと耐マイグレーション性が良好なこと
が求められている。マイグレーションとは、狭ピッチ間
の高電界箇所に、高温高湿下で生成した金属イオンが陰
極側に析出し、それが枝状に陽極側まで伸びて、導体回
路間がショートする現象を言う。
2. Description of the Related Art As electronic components have become smaller and lighter, the width and spacing between conductor circuits of a ceramic wiring board have been reduced. Accordingly, ceramic wiring boards are required to have high adhesion of conductor circuits and good migration resistance. The term "migration" refers to a phenomenon in which metal ions generated under high temperature and high humidity are deposited on a cathode side at a high electric field between narrow pitches, extend in a branch shape to an anode side, and short-circuit between conductor circuits.

【0003】このようなマイグレーションを防止するた
め、一般的には、導体部分が高湿度の環境に曝されない
ように樹脂封止を行う。しかし、封止用樹脂は熱膨張係
数が大きく、使用環境によっては、導体回路とセラミッ
ク基板の接続部へ過大な応力を発生させて、導体回路を
破壊する恐れがある。そこで、樹脂封止法以外の、耐マ
イグレーション特性を向上させる方法が求められてい
る。
In order to prevent such migration, resin sealing is generally performed so that the conductor is not exposed to a high humidity environment. However, the sealing resin has a large coefficient of thermal expansion, and depending on the use environment, may generate an excessive stress on a connection portion between the conductor circuit and the ceramic substrate, and may break the conductor circuit. Therefore, a method other than the resin sealing method for improving the migration resistance is required.

【0004】また、プリント配線板の導体回路間隔の狭
ピッチ化及び導体回路幅の狭小化に伴い、プリント配線
板の断線や短絡等の検査を目視により行うことが困難に
なってきている。そこで、最近では、プリント配線板表
面の明るさのコントラストを二値信号化して、画像認識
装置により回路検査を行うことが多くなってきている。
この方法で精度よく回路検査をするには、任意の波長の
光を当てたときの、回路部と非回路部との反射率の差が
大きいことが必要である。ガラス基材エポキシ樹脂基板
等の表面の色が白色以外の基板では、回路部と非回路部
との反射率の差が大きいので、画像認識装置により回路
検査を支障無く行うことができる。しかし、表面の色が
白色系のセラミック基板を使用しているセラミック配線
板の場合には、回路部と非回路部である白色の基板面と
の反射レベルが近く、明るさのコントラストを正確に二
値信号化することが困難であり、そのため画像認識装置
により回路検査を行うことが困難であるという問題があ
った。
Further, as the pitch between conductor circuits of a printed wiring board is reduced and the width of a conductor circuit is reduced, it is becoming difficult to visually inspect printed wiring boards for disconnection, short circuit, and the like. Therefore, recently, it has been increasing that the contrast of the brightness of the surface of the printed wiring board is converted into a binary signal and the circuit inspection is performed by an image recognition device.
In order to perform a circuit inspection with high accuracy by this method, it is necessary that a difference in reflectance between a circuit portion and a non-circuit portion is large when light of an arbitrary wavelength is applied. In the case of a substrate having a surface color other than white, such as a glass base epoxy resin substrate, the difference in the reflectance between the circuit portion and the non-circuit portion is large, so that the circuit inspection can be performed without any trouble by the image recognition device. However, in the case of a ceramic wiring board that uses a ceramic substrate with a white color on the surface, the reflection level between the circuit part and the white substrate surface, which is the non-circuit part, is close, and the brightness contrast can be accurately determined. There is a problem that it is difficult to convert the signal into a binary signal, and thus it is difficult to perform a circuit inspection using an image recognition device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情に鑑みてなされたものであって、本発明が解決しよ
うとする第1の課題は、導体回路の密着力が強く、か
つ、耐マイグレーション性が良好なセラミック配線板を
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first problem to be solved by the present invention is that a conductor circuit has a strong adhesive force, An object of the present invention is to provide a ceramic wiring board having good migration resistance.

【0006】さらに本発明の第2の課題は、第1の課題
を解決していて、かつ、二値信号化の原理を用いた画像
認識装置により、正確に回路検査を行うことが可能な、
白色系のセラミック基板を使用しているセラミック配線
板を提供することである。
Further, a second object of the present invention is to solve the first object, and to perform an accurate circuit inspection by an image recognition device using the principle of binary signal conversion.
An object of the present invention is to provide a ceramic wiring board using a white ceramic substrate.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明のセ
ラミック配線板は、セラミック基板の表面に下地金属層
を介して形成した銅メタライズ層をエッチングして導体
回路を形成しているセラミック配線板において、前記下
地金属層が、セラミック基板のセラミック成分と下地金
属層の金属成分との反応生成物が生成する温度以上、1
100℃以下の温度で酸化性雰囲気中で熱処理して、前
記反応生成物を生成させた後で、還元性溶液中に浸漬し
て還元処理を施した、銅を含有する下地金属層であっ
て、かつ、導体回路間には前記エッチングにより前記反
応生成物が露出していることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a ceramic wiring board wherein a copper metallization layer formed on a surface of a ceramic substrate via a base metal layer is etched to form a conductive circuit. In the plate, the base metal layer has a temperature equal to or higher than a temperature at which a reaction product of the ceramic component of the ceramic substrate and the metal component of the base metal layer is generated,
A heat treatment in an oxidizing atmosphere at a temperature of 100 ° C. or less to generate the reaction product, and then perform a reduction treatment by immersion in a reducing solution; In addition, the reaction product is exposed between the conductor circuits by the etching.

【0008】請求項2に係る発明のセラミック配線板
は、請求項1記載のセラミック配線板において、酸化性
雰囲気中での熱処理温度が850〜1100℃であるこ
とを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the ceramic wiring board according to the first aspect, wherein a heat treatment temperature in an oxidizing atmosphere is 850 to 1100 ° C.

【0009】請求項3に係る発明のセラミック配線板
は、請求項1記載のセラミック配線板において、下地金
属層がビスマスをも含有していて、かつ、酸化性雰囲気
中での熱処理温度が600〜1100℃でであることを
特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the ceramic wiring board according to the first aspect, wherein the base metal layer also contains bismuth and the heat treatment temperature in an oxidizing atmosphere is from 600 to 600. The temperature is 1100 ° C.

【0010】請求項4に係る発明のセラミック配線板
は、請求項3記載のセラミック配線板において、下地金
属層がマグネシウムをも含有していることを特徴とす
る。
A ceramic wiring board according to a fourth aspect of the present invention is the ceramic wiring board according to the third aspect, wherein the base metal layer also contains magnesium.

【0011】請求項5に係る発明のセラミック配線板
は、請求項1から請求項4までのいずれかに記載のセラ
ミック配線板において、セラミック基板が白色系のセラ
ミック基板であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a ceramic wiring board according to any one of the first to fourth aspects, wherein the ceramic substrate is a white ceramic substrate.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0013】本発明におけるセラミック基板を構成する
セラミック成分としては、アルミナ、ジルコニア、チタ
ン酸バリウム等の酸化物系、窒化アルミニウム、窒化珪
素等の窒化物系等が例示でき、特に限定はない。
Examples of the ceramic component constituting the ceramic substrate in the present invention include oxides such as alumina, zirconia and barium titanate, and nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and are not particularly limited.

【0014】本発明では、セラミック基板の表面に下地
金属層を介して形成した銅メタライズ層をエッチングし
て導体回路を形成する。この下地金属層は銅を含有する
金属層であればよく、例えば無電解めっき法、スパッタ
リング法、金属ペースト法、有機金属レジネート(又は
そのペースト)法等で形成することができる。下地金属
層の厚みについては、特に限定するものではないが、
0.05〜3μmの範囲内であることが、密着力の高い
導体回路を得るためには望ましい。
In the present invention, a copper metallization layer formed on a surface of a ceramic substrate via a base metal layer is etched to form a conductor circuit. The base metal layer may be a metal layer containing copper, and can be formed by, for example, an electroless plating method, a sputtering method, a metal paste method, an organic metal resinate (or a paste thereof) method, or the like. The thickness of the base metal layer is not particularly limited,
It is desirable that the thickness be in the range of 0.05 to 3 μm in order to obtain a conductor circuit having high adhesion.

【0015】そして、セラミック基板のセラミック成分
と下地金属層の金属成分との反応生成物が生成するよ
う、下地金属層は酸化性雰囲気中で熱処理される。この
熱処理温度は、セラミック基板のセラミック成分と下地
金属層の金属成分との反応生成物が生成する温度以上、
1100℃以下の温度である。反応生成物を生成する温
度以上という条件は下地金属層の金属成分によって異な
るが、例えば、金属成分が銅単独の場合には850℃以
上で行い、銅及びビスマスを含んでいる場合には600
℃以上で行うことが好ましい。これらの温度より低い場
合には上記反応生成物が生成しない場合があるからであ
る。また1100℃を越える温度では熱処理中の金属成
分の飛散が顕著になり導体回路の密着力向上に寄与する
金属成分量が確保できないため、導体回路の密着力が不
十分となるので、本発明では1100℃以下の温度で熱
処理を行う。
The base metal layer is heat-treated in an oxidizing atmosphere so that a reaction product between the ceramic component of the ceramic substrate and the metal component of the base metal layer is generated. The heat treatment temperature is equal to or higher than a temperature at which a reaction product of the ceramic component of the ceramic substrate and the metal component of the base metal layer is generated,
It is a temperature of 1100 ° C. or less. The condition that the temperature is higher than the temperature at which the reaction product is generated varies depending on the metal component of the base metal layer.
It is preferable to carry out at a temperature of not less than ° C. If the temperature is lower than these temperatures, the reaction product may not be generated. Further, at a temperature exceeding 1100 ° C., the scattering of the metal component during the heat treatment becomes remarkable, and the amount of the metal component contributing to the improvement of the adhesion of the conductor circuit cannot be secured. Therefore, the adhesion of the conductor circuit becomes insufficient. Heat treatment is performed at a temperature of 1100 ° C. or less.

【0016】このようにしてセラミック基板表面に、セ
ラミック成分と金属成分との反応生成物を生成させた
後、下地金属層は還元性溶液中に浸漬することにより還
元処理が施される。この還元処理により、下地金属層の
表面に存在する銅の酸化物は還元されて、金属銅とな
る。還元性溶液については、銅の酸化物を還元できるも
のであればよく、例えば、水素化ホウ素塩液、次亜リン
酸塩液、ジメチルアミンボラン液などを用いることがで
きる。
After the reaction product of the ceramic component and the metal component is generated on the surface of the ceramic substrate in this manner, the underlying metal layer is subjected to a reduction treatment by immersion in a reducing solution. By this reduction treatment, the copper oxide present on the surface of the underlying metal layer is reduced to metallic copper. The reducing solution may be any as long as it can reduce copper oxide, and for example, a borohydride solution, a hypophosphite solution, a dimethylamine borane solution, or the like can be used.

【0017】本発明では、上記のようにして還元処理が
施され、表面に金属銅が存在する下地金属層の上に銅メ
タライズ層を形成する。この還元処理が還元性溶液を用
いて行われているため、還元処理が還元性ガスを用いて
高温で行われる場合に比べて、下地金属層と銅メタライ
ズ層の密着力は強固なものとなる。そして、銅メタライ
ズ層を形成する方法については、特に限定はないが、無
電解めっき法、電解めっき法、スパッタリング法等の、
不純物の含有量が少なく、かつ容易に所望の厚みが得ら
れる方法で行うことが好ましい。
In the present invention, a reduction treatment is performed as described above, and a copper metallized layer is formed on a base metal layer having metallic copper on the surface. Since this reduction treatment is performed using a reducing solution, the adhesion between the underlying metal layer and the copper metallized layer is stronger than when the reduction treatment is performed at a high temperature using a reducing gas. . The method for forming the copper metallized layer is not particularly limited, but may be an electroless plating method, an electrolytic plating method, a sputtering method, or the like.
It is preferable to carry out the method in such a manner that the content of impurities is small and a desired thickness can be easily obtained.

【0018】さらに、本発明では、上記の銅メタライズ
層をエッチングして導体回路を形成し、かつ、このエッ
チングにより導体回路間に前記のセラミック成分と金属
成分との反応生成物を露出させる。この反応生成物を露
出させた面は、水分に対する濡れ性が悪く、マイグレー
ションによる金属イオンの溶出を遅延させる作用があ
り、耐マイグレーション特性を向上させる。そして、こ
の反応生成物を露出させた面は固有の色を有しており、
セラミック基板の表面の色が白色である場合には、セラ
ミック基板の表面が着色された状態となるので、二値信
号化の原理を用いた画像認識装置により、正確に回路検
査を行うことが可能なセラミック配線板となる。また、
下地金属層のセラミック成分と反応していない金属成分
はエッチングで除去されるため、導体回路間の絶縁性は
確保される。
Furthermore, in the present invention, the copper metallized layer is etched to form a conductor circuit, and the etching exposes the reaction product of the ceramic component and the metal component between the conductor circuits. The surface where the reaction product is exposed has poor wettability to water, has an effect of delaying elution of metal ions due to migration, and improves the migration resistance. The surface exposing the reaction product has a unique color,
If the color of the surface of the ceramic substrate is white, the surface of the ceramic substrate will be colored, so it is possible to perform accurate circuit inspection using an image recognition device using the principle of binary signal conversion Ceramic wiring board. Also,
Since the metal component that has not reacted with the ceramic component of the base metal layer is removed by etching, insulation between the conductor circuits is ensured.

【0019】本発明では、下地金属層が銅と共にビスマ
スをも含んでいることが好ましい。その理由は上記した
ように、熱処理温度が600℃〜850℃と低い温度で
あってもセラミック成分と金属成分との反応生成物が得
られるからである。このような好ましい作用を得るため
には、下地金属層の金属成分が銅とビスマスの2元素の
場合には、下地金属中の金属成分合計量に対する、銅の
含有率は15〜95重量%、ビスマスの含有率は5〜8
5重量%の範囲内とすることが好ましく、下地金属層の
金属成分が銅、ビスマス及びマグネシウムの3元素であ
る場合には、下地金属中の金属成分合計量に対する、銅
の含有率は15〜95重量%、ビスマスの含有率は4.
9〜80重量、マグネシウムは0.1〜5重量%の範囲
内とすることが好ましい。なお、銅及びビスマスを含ん
でいる下地金属層中にマグネシウムをも含有すると、導
体回路の密着力がさらに向上するので好ましい。
In the present invention, the base metal layer preferably contains bismuth together with copper. The reason is that, as described above, a reaction product of the ceramic component and the metal component can be obtained even when the heat treatment temperature is as low as 600 ° C. to 850 ° C. In order to obtain such a favorable effect, when the metal component of the base metal layer is two elements of copper and bismuth, the copper content is 15 to 95% by weight based on the total amount of the metal components in the base metal, Bismuth content is 5-8
When the metal component of the base metal layer is three elements of copper, bismuth and magnesium, the content of copper with respect to the total amount of the metal components in the base metal is preferably 15 to 5% by weight. 95% by weight, bismuth content 4.
It is preferable that the content is 9 to 80% by weight and magnesium is in the range of 0.1 to 5% by weight. It is preferable that magnesium is also contained in the base metal layer containing copper and bismuth, since the adhesion of the conductor circuit is further improved.

【0020】また、本発明のセラミック配線板の導体回
路は上記の銅メタライズ層の上に、さらに、ニッケル、
金等の銅以外の金属の層を形成していても構わない。
The conductor circuit of the ceramic wiring board of the present invention further comprises nickel on the copper metallized layer.
A layer of a metal other than copper such as gold may be formed.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
説明する。
The present invention will be described below based on examples and comparative examples.

【0022】(実施例1〜実施例6)表1に示すセラミ
ック成分で構成される種々のセラミック基板を用意し、
各基板表面にパラジウム核付けを行い、感受性化した
後、基板全面に無電解銅めっきを施し、0.5μmの厚
みの銅層を形成した。次いで、1000℃、1時間、大
気中で熱処理を施した。次いで、pH12.5の水素化
ホウ素ナトリウム水溶液を約80℃に加温し、その中に
上記の熱処理を終えた基板を浸漬して、基板表面の酸化
銅層を還元して金属銅として、下地金属層を形成したセ
ラミック基板を得た。そして、還元処理を終えた下地金
属層付きのセラミック基板の全面に、再度無電解銅めっ
きを施し(銅メタライズ層の形成)、全膜厚が約10μ
mの銅導体層を形成した。次いで、サブトラクティブ法
によりマイグレーション試験用回路、密着力測定用回路
及び画像認識装置適応性を調べるためのくし型パターン
を含む導体回路を形成して、セラミック配線板を得た。
このセラミック配線板では、導体回路間のセラミック基
板の表面には、セラミック基板を構成するセラミック成
分と銅の反応生成物が露出していて、白色系基板を使用
した実施例1〜実施例4では導体回路間は茶褐色に着色
されていた。
(Examples 1 to 6) Various ceramic substrates composed of the ceramic components shown in Table 1 were prepared.
After palladium nucleation was performed on the surface of each substrate to make it sensitive, electroless copper plating was performed on the entire surface of the substrate to form a copper layer having a thickness of 0.5 μm. Next, heat treatment was performed in the air at 1000 ° C. for 1 hour. Next, an aqueous solution of sodium borohydride having a pH of 12.5 is heated to about 80 ° C., and the substrate that has been subjected to the above heat treatment is immersed therein, and the copper oxide layer on the substrate surface is reduced to form metallic copper. A ceramic substrate on which a metal layer was formed was obtained. Then, the entire surface of the ceramic substrate with the base metal layer having been subjected to the reduction treatment is again subjected to electroless copper plating (formation of a copper metallized layer) to have a total film thickness of about 10 μm.
m of the copper conductor layer was formed. Next, a circuit for migration test, a circuit for measuring adhesion, and a conductor circuit including a comb pattern for examining the suitability of the image recognition device were formed by a subtractive method, and a ceramic wiring board was obtained.
In this ceramic wiring board, a reaction product of a ceramic component and copper constituting the ceramic substrate is exposed on the surface of the ceramic substrate between the conductor circuits. In Examples 1 to 4 using a white substrate, The space between the conductor circuits was colored brown.

【0023】次いで、下記に示す方法で、マイグレーシ
ョン試験、密着力測定及び画像認識装置適応性の試験を
行いその結果を表1に示した。なお、白色系基板ではな
いチタン酸バリウム及び炭化珪素の基板については画像
認識装置適応性の問題は生じないので、この試験は行わ
なかった。
Next, a migration test, a measurement of adhesion and a test for adaptability to an image recognition apparatus were performed by the following methods, and the results are shown in Table 1. Note that this test was not performed on a barium titanate and silicon carbide substrate that is not a white substrate, since there is no problem with the adaptability of the image recognition apparatus.

【0024】(マイグレーション試験の方法)マイグレ
ーション試験用回路として、1mmのギャップを開けて
平行に配置させた2本の短冊状の導体回路(図1の電極
2、2)を形成する。そして、図1に示すように、1m
mのギャップ1を介して対向している2つの電極2、2
間に直流電源4により10Vの直流電圧を印加する。次
いで、ギャップ1に蒸留水を滴下し、電極2、2間に短
絡を発生させる。電極2、2間に予め電流計3を接続さ
せておき、蒸留水を滴下した時点から、10mAの電流
値となるまでの時間を測定して、耐マイグレーション特
性を評価する。
(Method of Migration Test) As a circuit for migration test, two strip-shaped conductor circuits (electrodes 2 and 2 in FIG. 1) arranged in parallel with a gap of 1 mm are formed. Then, as shown in FIG.
m, two electrodes 2 and 2 facing each other with a gap 1
During this time, a DC voltage of 10 V is applied by the DC power supply 4. Next, distilled water is dropped into the gap 1 to cause a short circuit between the electrodes 2 and 2. An ammeter 3 is connected between the electrodes 2 and 2 in advance, and the time from when the distilled water is dropped until the current value reaches 10 mA is measured to evaluate the migration resistance.

【0025】(密着力の測定方法)密着力測定用回路と
して、導体をエッチング加工して2mm角の密着力測定
用回路12を形成する。次いで、図2に示すように密着
力測定用回路12に、0.7mmφのスズめっき銅線1
4をはんだ13を用いて固着した後、引張試験機を用い
てスズめっき銅線14を引張り、セラミック基板11と
密着力測定用回路12との密着力を測定する。なお、図
2中の矢印は引張試験の引張方向を示す。
(Measurement Method of Adhesion Force) As a circuit for measuring adhesion force, a conductor is etched to form an adhesion force measurement circuit 12 of 2 mm square. Then, as shown in FIG. 2, a tin-plated copper wire 1 having a diameter of 0.7 mm
After fixing 4 using solder 13, tin-plated copper wire 14 is pulled using a tensile tester, and the adhesion between ceramic substrate 11 and adhesion measurement circuit 12 is measured. In addition, the arrow in FIG. 2 shows the tensile direction of the tensile test.

【0026】(画像認識装置適応性の試験方法)サブト
ラクティブ法により導体回路幅100μm、回路間隔1
00μmのくし型パターンを形成し、光学顕微鏡による
目視検査で断線や短絡のない良品であることを確認した
セラミック配線板について、二値信号化の原理を用いた
画像認識装置(大日本スクリーン製造(株)製の光学式
外観検査システムPI−5400)により試験し、試験
結果が良品判定となるかどうかで画像認識装置適応性を
調べた。同時に、導体回路間の着色状況を、日本電色工
業(株)製のZ−IIオプティカルセンサを用いて試験す
る。すなわち、XYZ系における三刺激値を測定し、C
IE1976(L* * * )色空間規定の式によりL
* * * 表色系での表示値を算出し、このL* *
* から着色状態を確認する。
(Testing Method for Adaptability of Image Recognition Apparatus) Conductor circuit width 100 μm, circuit interval 1 by subtractive method
An image recognition device using the principle of binarization (Dai Nippon Screen Manufacturing Co., Ltd.) The test was performed using an optical appearance inspection system (PI-5400, manufactured by Co., Ltd.), and the adaptability of the image recognition apparatus was examined based on whether or not the test result was a non-defective product. At the same time, the state of coloring between the conductor circuits is tested using a Z-II optical sensor manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. That is, tristimulus values in the XYZ system were measured, and C
According to the formula of the IE1976 (L * a * b * ) color space specification, L
The display value in the * a * b * color system is calculated, and this L * a * b
Check the coloring from * .

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】(比較例1〜比較例6)表2に示すセラミ
ック成分で構成される種々のセラミック基板を用意し、
各基板に対し熱リン酸に浸漬する粗面化処理を施した
後、基板表面にパラジウム核付けを行い、感受性化し
た。感受性化した後、基板全面に無電解銅めっきを施
し、約10μmの厚みの銅層を形成した。次いで、実施
例1と同様にして、サブトラクティブ法によりマイグレ
ーション試験用回路、密着力測定用回路及び画像認識装
置適応性を調べるためのくし型パターンを含む導体回路
を形成して、セラミック配線板を得た。このセラミック
配線板では、導体回路間のセラミック基板の表面には、
セラミック基板を構成するセラミック成分と銅の反応生
成物は存在していなかった。
(Comparative Examples 1 to 6) Various ceramic substrates composed of the ceramic components shown in Table 2 were prepared.
After subjecting each substrate to a surface roughening treatment immersed in hot phosphoric acid, the substrate surface was sensitized by palladium nucleation. After sensitization, electroless copper plating was applied to the entire surface of the substrate to form a copper layer having a thickness of about 10 μm. Then, in the same manner as in Example 1, a circuit for migration test, a circuit for adhesion measurement, and a conductor circuit including a comb pattern for examining the applicability of the image recognition device were formed by a subtractive method, and a ceramic wiring board was formed. Obtained. In this ceramic wiring board, on the surface of the ceramic substrate between the conductor circuits,
The reaction product of the ceramic component and copper constituting the ceramic substrate was not present.

【0029】次いで、実施例1と同様の方法で、マイグ
レーション試験、密着力測定及び画像認識装置適応性の
試験を行いその結果を表2に示した。なお、白色系基板
ではないチタン酸バリウム及び炭化珪素の基板について
は画像認識装置適応性の問題は生じないので、この試験
は行わなかった。
Next, in the same manner as in Example 1, a migration test, a measurement of adhesion and a test for adaptability to an image recognition apparatus were performed, and the results are shown in Table 2. Note that this test was not performed on a barium titanate and silicon carbide substrate that is not a white substrate, since there is no problem with the adaptability of the image recognition apparatus.

【0030】比較例1〜比較例6の結果は、セラミック
基板を粗面化処理する方法で作製されたセラミック配線
板では、導体回路の密着力は優れるが、耐マイグレーシ
ョン性及び白色系基板を使用した場合の画像認識装置適
応性が劣ることが確認された。
The results of Comparative Examples 1 to 6 show that a ceramic wiring board manufactured by a method of roughening a ceramic substrate has excellent adhesion of a conductor circuit, but uses migration resistance and a white substrate. In this case, it was confirmed that the adaptability of the image recognition apparatus was poor.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】(実施例7〜実施例12)表3に示すセラ
ミック成分で構成される種々のセラミック基板を用意
し、各基板表面にパラジウム核付けを行い、感受性化し
た後、基板全面に無電解銅めっきを施し、0.5μmの
厚みの銅層を形成した。次いで、ビスマスレジネートペ
ースト(エヌ・イー・ケムキャット社製、H95C−
1、ビスマス含有率15重量%)を、無電解銅めっきを
施した基板の全面にスクリーン印刷法により塗布し、1
25℃で10分間乾燥処理した後、850℃、1時間、
大気中で熱処理を施した。次いで、pH12.5の水素
化ホウ素ナトリウム水溶液を約80℃に加温し、その中
に上記の熱処理を終えた基板を浸漬して、基板表面の酸
化銅層を還元して金属銅として、下地金属層を形成した
セラミック基板を得た。そして、還元処理を終えた下地
金属層付きのセラミック基板の全面に、電気銅めっき法
により銅メタライズ層を形成した。銅メタライズ層の厚
みは、下地金属層の厚みも含む全膜厚が約10μmとな
るように形成した。次いで、実施例1と同様にして、サ
ブトラクティブ法によりマイグレーション試験用回路、
密着力測定用回路及び画像認識装置適応性を調べるため
のくし型パターンを含む導体回路を形成して、セラミッ
ク配線板を得た。
(Examples 7 to 12) Various ceramic substrates composed of the ceramic components shown in Table 3 were prepared, palladium nuclei were applied to the surfaces of the substrates, and sensitization was performed. Copper plating was performed to form a copper layer having a thickness of 0.5 μm. Then, bismuth resinate paste (manufactured by NE Chemcat, H95C-
1, a bismuth content of 15% by weight) is applied to the entire surface of the substrate on which electroless copper plating is performed by a screen printing method.
After drying at 25 ° C for 10 minutes, 850 ° C for 1 hour,
Heat treatment was performed in the air. Next, an aqueous solution of sodium borohydride having a pH of 12.5 is heated to about 80 ° C., and the substrate that has been subjected to the above heat treatment is immersed therein, and the copper oxide layer on the substrate surface is reduced to form metallic copper. A ceramic substrate on which a metal layer was formed was obtained. Then, a copper metallized layer was formed on the entire surface of the ceramic substrate with the base metal layer after the reduction treatment by an electrolytic copper plating method. The thickness of the copper metallization layer was formed such that the total thickness including the thickness of the underlying metal layer was about 10 μm. Next, in the same manner as in Example 1, a circuit for migration test was obtained by a subtractive method,
A ceramic circuit board was obtained by forming a circuit for measuring the adhesion and a conductor circuit including a comb pattern for examining the adaptability of the image recognition apparatus.

【0033】次いで、実施例1と同様の方法で、マイグ
レーション試験、密着力測定及び画像認識装置適応性の
試験を行いその結果を表3に示した。なお、白色系基板
ではないチタン酸バリウム及び炭化珪素の基板について
は画像認識装置適応性の問題は生じないので、この試験
は行わなかった。
Next, in the same manner as in Example 1, a migration test, a measurement of adhesion, and a test for adaptability to an image recognition apparatus were performed. The results are shown in Table 3. Note that this test was not performed on a barium titanate and silicon carbide substrate that is not a white substrate, since there is no problem with the adaptability of the image recognition apparatus.

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】(実施例13〜実施例15)表4に示すセ
ラミック成分で構成される種々のセラミック基板を用意
し、各基板表面にパラジウム核付けを行い、感受性化し
た後、基板全面に無電解銅めっきを施し、0.5μmの
厚みの銅層を形成した。次いで、ビスマスレジネートペ
ースト(エヌ・イー・ケムキャット社製、H95C−
1、ビスマス含有率15重量%)1.3重量部と、マグ
ネシウムレジネートペースト(エヌ・イー・ケムキャッ
ト社製、Z95C−3、マグネシウム含有率1.3重量
%)0.5重量部とを混合して作製したビスマス−マグ
ネシウム混合レジネートペーストを、無電解銅めっきを
施した基板の全面にスクリーン印刷法により塗布し、1
25℃で10分間乾燥処理した後、850℃、1時間、
大気中で熱処理を施した。次いで、pH12.5の水素
化ホウ素ナトリウム水溶液を約80℃に加温し、その中
に上記の熱処理を終えた基板を浸漬して、基板表面の酸
化銅層を還元して金属銅として、下地金属層を形成した
セラミック基板を得た。そして、還元処理を終えた下地
金属層付きのセラミック基板の全面に、スパッタリング
法により銅メタライズ層を形成した。銅メタライズ層の
厚みは、下地金属層の厚みも含む全膜厚が約10μmと
なるように形成した。次いで、実施例1と同様にして、
サブトラクティブ法によりマイグレーション試験用回
路、密着力測定用回路及び画像認識装置適応性を調べる
ためのくし型パターンを含む導体回路を形成して、セラ
ミック配線板を得た。
(Examples 13 to 15) Various ceramic substrates composed of the ceramic components shown in Table 4 were prepared, palladium nuclei were applied to the surfaces of the respective substrates, and sensitization was performed. Copper plating was performed to form a copper layer having a thickness of 0.5 μm. Then, bismuth resinate paste (manufactured by NE Chemcat, H95C-
1.3 parts by weight of 1, bismuth content 15% by weight) and 0.5 part by weight of magnesium resinate paste (Z95C-3, manufactured by NE Chemcat Corporation, magnesium content 1.3% by weight) were mixed. The bismuth-magnesium mixed resinate paste prepared in the above was applied to the entire surface of the substrate on which electroless copper plating was performed by screen printing, and
After drying at 25 ° C for 10 minutes, 850 ° C for 1 hour,
Heat treatment was performed in the air. Next, an aqueous solution of sodium borohydride having a pH of 12.5 is heated to about 80 ° C., and the substrate that has been subjected to the above heat treatment is immersed therein, and the copper oxide layer on the substrate surface is reduced to form metallic copper. A ceramic substrate on which a metal layer was formed was obtained. Then, a copper metallized layer was formed on the entire surface of the ceramic substrate provided with the base metal layer after the reduction treatment by a sputtering method. The thickness of the copper metallization layer was formed such that the total thickness including the thickness of the underlying metal layer was about 10 μm. Then, in the same manner as in Example 1,
A circuit for migration test, a circuit for measuring adhesion, and a conductor circuit including a comb pattern for examining the applicability of the image recognition device were formed by a subtractive method to obtain a ceramic wiring board.

【0036】次いで、実施例1と同様の方法で、マイグ
レーション試験、密着力測定及び画像認識装置適応性の
試験を行いその結果を表4に示した。
Next, in the same manner as in Example 1, a migration test, a measurement of adhesion, and a test for adaptability to an image recognition device were performed. The results are shown in Table 4.

【0037】[0037]

【表4】 [Table 4]

【0038】(実施例16、比較例7、比較例8)96
%アルミナ基板を用い、大気中での熱処理を表5に示す
温度で行うようにした他は、実施例2と同様にして、セ
ラミック配線板を得、マイグレーション試験、密着力測
定及び画像認識装置適応性の試験を行いその結果を表5
に示した。なお、表5には実施例2の結果も合わせて示
した。比較例7は大気中での熱処理温度が600℃であ
るため、セラミック成分と下地金属層の金属成分との反
応生成物が生成せず、得られた評価結果は良くなかっ
た。また、比較例8では大気中での熱処理温度が120
0℃と高く、熱処理中の金属成分の飛散が顕著になり導
体回路の密着力向上に寄与する金属成分量が確保できな
いため、導体回路の密着力が不十分であった。
(Example 16, Comparative Example 7, Comparative Example 8) 96
% Ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 2 except that a heat treatment in the atmosphere was performed at the temperature shown in Table 5 using a% alumina substrate and a migration test, adhesion measurement, and image recognition device adaptation. Table 5
It was shown to. Table 5 also shows the results of Example 2. In Comparative Example 7, since the heat treatment temperature in the air was 600 ° C., no reaction product was generated between the ceramic component and the metal component of the base metal layer, and the obtained evaluation result was not good. In Comparative Example 8, the heat treatment temperature in the atmosphere was 120
The temperature was as high as 0 ° C., and the scattering of metal components during the heat treatment became remarkable, and the amount of metal components contributing to the improvement of the adhesion of the conductor circuit could not be secured. Therefore, the adhesion of the conductor circuit was insufficient.

【0039】[0039]

【表5】 [Table 5]

【0040】(実施例17、実施例18、比較例9、比
較例10)96%アルミナ基板を用い、大気中での熱処
理を表5に示す温度で行うようにした他は、実施例8と
同様にして、セラミック配線板を得、マイグレーション
試験、密着力測定及び画像認識装置適応性の試験を行い
その結果を表6に示した。なお、表6には実施例8の結
果も合わせて示した。比較例9は大気中での熱処理温度
が400℃であるため、セラミック成分と下地金属層の
金属成分との反応生成物が生成せず、得られた評価結果
は良くなかった。また、比較例10では大気中での熱処
理温度が1200℃と高く、熱処理中の金属成分の飛散
が顕著になり導体回路の密着力向上に寄与する金属成分
量が確保できないため、導体回路の密着力が不十分であ
った。
(Examples 17, 18 and Comparative Examples 9 and 10) The same procedures as those of Example 8 were carried out except that a 96% alumina substrate was used and the heat treatment in the air was performed at the temperature shown in Table 5. Similarly, a ceramic wiring board was obtained, and a migration test, a measurement of adhesion, and a test for adaptability to an image recognition device were performed. The results are shown in Table 6. Table 6 also shows the results of Example 8. In Comparative Example 9, since the heat treatment temperature in the air was 400 ° C., no reaction product was generated between the ceramic component and the metal component of the base metal layer, and the obtained evaluation result was not good. Further, in Comparative Example 10, the heat treatment temperature in the atmosphere was as high as 1200 ° C., and the scattering of the metal component during the heat treatment became remarkable, and the amount of the metal component contributing to the improvement of the adhesion of the conductor circuit could not be secured. The power was insufficient.

【0041】[0041]

【表6】 [Table 6]

【0042】[0042]

【発明の効果】請求項1〜請求項4に係る発明のセラミ
ック配線板は、下地金属層が、セラミック基板のセラミ
ック成分と下地金属層の金属成分との反応生成物が生成
する温度以上、1100℃以下の温度で酸化性雰囲気中
で熱処理して、前記反応生成物を生成させた後で、還元
性溶液中に浸漬して還元処理を施した、銅を含有する下
地金属層であって、かつ、導体回路間にはエッチングに
より前記反応生成物が露出しているセラミック配線板で
あるので、導体回路の密着力が強く、かつ、耐マイグレ
ーション性が良好であるという、好適な性能を有する。
According to the ceramic wiring board of the present invention, the base metal layer has a temperature not lower than a temperature at which a reaction product of the ceramic component of the ceramic substrate and the metal component of the base metal layer is generated. A heat treatment in an oxidizing atmosphere at a temperature of not more than 0 ° C. to generate the reaction product, and then perform a reduction treatment by immersion in a reducing solution, a copper-containing base metal layer, In addition, since the reaction product is exposed between the conductor circuits by etching, the ceramic circuit board has a favorable performance that the adhesion of the conductor circuits is strong and the migration resistance is good.

【0043】また、請求項5に係る発明のセラミック配
線板は、上記の効果を達成し、かつ、二値信号化の原理
を用いた画像認識装置により、正確に回路検査を行うこ
とが可能な、白色系のセラミック基板を使用しているセ
ラミック配線板となる。
The ceramic wiring board according to the fifth aspect of the present invention achieves the above-mentioned effects, and can accurately perform a circuit inspection by an image recognition device using the principle of binary signal conversion. And a ceramic wiring board using a white ceramic substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】マイグレーション試験の測定方法を示す概略図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a measurement method of a migration test.

【図2】セラミック基板と導体回路の密着力の測定方法
を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method for measuring the adhesion between a ceramic substrate and a conductor circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ギャップ 2 電極 3 電流計 4 直流電源 11 セラミック基板 12 密着力測定用回路 13 はんだ 14 スズめっき銅線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gap 2 Electrode 3 Ammeter 4 DC power supply 11 Ceramic substrate 12 Adhesion measurement circuit 13 Solder 14 Tin-plated copper wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−150091(JP,A) 特開 平3−136293(JP,A) 特開 平5−54713(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 1/09 H05K 3/38 H05K 3/06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-150091 (JP, A) JP-A-3-136293 (JP, A) JP-A-5-54713 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H05K 1/09 H05K 3/38 H05K 3/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 セラミック基板の表面に下地金属層を介
して形成した銅メタライズ層をエッチングして導体回路
を形成しているセラミック配線板において、前記下地金
属層が、セラミック基板のセラミック成分と下地金属層
の金属成分との反応生成物が生成する温度以上、110
0℃以下の温度で酸化性雰囲気中で熱処理して、前記反
応生成物を生成させた後で、還元性溶液中に浸漬して還
元処理を施した、銅を含有する下地金属層であって、か
つ、導体回路間には前記エッチングにより前記反応生成
物が露出していることを特徴とするセラミック配線板。
1. A ceramic wiring board in which a conductor circuit is formed by etching a copper metallized layer formed on a surface of a ceramic substrate via a base metal layer, wherein the base metal layer comprises a ceramic component of the ceramic substrate and a base. Above the temperature at which the reaction product of the metal layer with the metal component is generated, 110
A heat treatment in an oxidizing atmosphere at a temperature of 0 ° C. or less to generate the reaction product, and then perform a reduction treatment by immersion in a reducing solution; The ceramic wiring board, wherein the reaction product is exposed between the conductor circuits by the etching.
【請求項2】 酸化性雰囲気中での熱処理温度が850
〜1100℃であることを特徴とする請求項1記載のセ
ラミック配線板。
2. The heat treatment temperature in an oxidizing atmosphere is 850.
The ceramic wiring board according to claim 1, wherein the temperature is from 1 to 1100C.
【請求項3】 下地金属層がビスマスをも含有してい
て、かつ、酸化性雰囲気中での熱処理温度が600〜1
100℃であることを特徴とする請求項1記載のセラミ
ック配線板。
3. The base metal layer also contains bismuth, and the heat treatment temperature in an oxidizing atmosphere is 600 to 1
The ceramic wiring board according to claim 1, wherein the temperature is 100 ° C.
【請求項4】 下地金属層がマグネシウムをも含有して
いることを特徴とする請求項3記載のセラミック配線
板。
4. The ceramic wiring board according to claim 3, wherein the base metal layer also contains magnesium.
【請求項5】 セラミック基板が白色系のセラミック基
板であることを特徴とする請求項1から請求項4までの
いずれかに記載のセラミック配線板。
5. The ceramic wiring board according to claim 1, wherein the ceramic substrate is a white ceramic substrate.
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