(57)【要約】【課題】めっき膜の電極本体への密着性が良好で、はんだ接合性に優れた表面電極を備えた、信頼性の高いセラミック基板を提供する。【解決手段】セラミック系材料を主体とする基板本体１と、基板本体の表面に設けられた表面電極２であって、電極本体１２と、電極本体の表面を覆うように配設されたＮｉめっき膜１３と、表層を構成するＡｕめっき膜１５とを備えた表面電極と、基板本体の、表面電極の周囲の、所定の領域を覆うように配設されたガラス保護膜３とを備えたセラミック基板において、ガラス保護膜と表面電極とを、互いに接触しないように間隔をおいて配設する。  また、表面電極とガラス保護膜との間隔Ｇを１０μｍ以上とする。  また、表面電極が、Ｎｉめっき膜とＡｕめっき膜との間に、ＮｉおよびＡｕ以外の金属からなるめっき膜を備えた構成とする。【選択図】図１
2012221983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック系材料を主体とする基板本体と、
前記基板本体の表面に設けられた表面電極であって、電極本体と、前記電極本体の表面を覆うように配設されたＮｉめっき膜と、表層を構成するＡｕめっき膜とを備えた表面電極と、
前記基板本体の、前記表面電極の周囲の、所定の領域を覆うように配設されたガラス保護膜と
を備えたセラミック基板であって、
前記ガラス保護膜と前記表面電極とは、互いに接触しないように間隔をおいて配設されていること
を特徴とするセラミック基板。
【請求項２】
前記表面電極と前記ガラス保護膜との間隔が１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のセラミック基板。
【請求項３】
前記表面電極が、前記Ｎｉめっき膜と前記Ａｕめっき膜との間に、ＮｉおよびＡｕ以外の金属からなるめっき膜を備えていることを特徴とする請求項１または２記載のセラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミック基板に関し、詳しくは、基板本体の少なくとも一方の主面に、電極本体と、電極本体の表面を覆うように配設されためっき膜と、基板本体の表面に形成された、耐候性の向上、表面導体や抵抗体などの保護、はんだの濡れ広がりの防止などを目的として配設されるガラス保護膜とを備えた構造を有するセラミック基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック基板には、基板本体の表面に、外部との電気的な接続や表面実装部品の搭載などのために配設された表面電極と、保護膜とを備えた構造を有するものがある。なお、保護膜は、基板本体の表面に配設された導体や抵抗体などを保護したり、はんだ付けの際に、はんだの濡れ広がりを防止したりする目的で設けられるものである。
【０００３】
そして、このようなセラミック基板の１つに、図５に示すような構造を有するセラミック基板がある。このセラミック基板は図５に示すように、アルミナからなる基板本体５１の表面に配設された電極部分（電極本体）５２と、電極部分５２の所定の領域を覆うとともに、基板本体５１の表面にまで達する保護膜５３と、前記電極部分５２の保護膜５３により覆われていない領域を被覆するように配設されたＮｉめっき膜５４と、Ｎｉめっき膜５４を覆うように配設されたＡｕめっき膜５５とを備えている（特許文献１、図１参照）。
【０００４】
また、特許文献１には、このセラミック基板の製造方法として、その第２頁右欄第３０行から同第３頁第１４行に、
(ａ)アルミナからなる基板本体５１を熱処理（表面のクリーニング）する工程、
(ｂ)電極部分５２を形成するための、Ｃｕ電極（ペースト）を基板本体５１に印刷し、焼成することにより電極本体５２を形成する工程、
(ｃ)抵抗ペーストを印刷し、焼成することにより抵抗皮膜（特許文献１の図１では図示省略）を形成する工程、
(ｄ)樹脂材料を塗布し、硬化させることにより保護膜（樹脂膜）５３を形成する工程、
(ｅ)無電解めっきによりＮｉめっき膜５４を形成するとともに、Ｎｉめっき膜５４上にＡｕめっき膜５５を形成する工程
を経てセラミック基板を製造する方法を開示している。
【０００５】
ところで、特許文献１では、保護膜５３として、樹脂膜を形成することが示されているが、保護膜として、ガラス膜を形成することも広く行われている。
【０００６】
そして、保護膜としてガラス膜を用いた場合、電極本体と焼成工程を経て形成される保護膜（ガラス保護膜）とが接触していると、Ａｕめっき膜を形成する工程で、下地層であるＮｉめっき膜が過剰浸食されるという問題点がある。
【０００７】
すなわち、例えば、Ｎｉめっき膜上にＡｕめっき膜を無電解めっき(置換Ａｕめっき)の方法で形成する場合、Ｎｉめっき膜中のＮｉがめっき浴にイオンとなって溶出し、それと置換するようにめっき浴から金属としてＡｕが析出することによりＡｕめっきが行われるが、その工程でガラス保護膜がめっき液により浸食されること、ガラス保護膜が本来緻密でないことなどの理由から、Ｎｉめっき膜とガラス保護膜の接触部付近で、Ｎｉめっき膜が過剰浸食され、表面電極のはんだ接合性が低下したり、めっき膜の電極部分への密着性が低下したりするという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２７６１２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するものであり、めっき膜の電極本体への密着性に優れ、かつ、はんだ接合性の良好な表面電極を備えた、信頼性の高いセラミック基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のセラミック基板は、
セラミック系材料を主体とする基板本体と、
前記基板本体の表面に設けられた表面電極であって、電極本体と、前記電極本体の表面を覆うように配設されたＮｉめっき膜と、表層を構成するＡｕめっき膜とを備えた表面電極と、
前記基板本体の、前記表面電極の周囲の、所定の領域を覆うように配設されたガラス保護膜と
を備えたセラミック基板であって、
前記ガラス保護膜と前記表面電極とは、互いに接触しないように間隔をおいて配設されていること
を特徴としている。
【００１１】
本発明のセラミック多層基板においては、前記表面電極と前記ガラス保護膜との間隔が１０μｍ以上であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明のセラミック多層基板においては、前記表面電極が、前記Ｎｉめっき膜と前記Ａｕめっき膜との間に、ＮｉおよびＡｕ以外の金属からなるめっき膜を備えた構成とすることも可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセラミック基板は、基板本体と、その表面に設けられた電極本体と、電極本体の表面を覆うように配設されたＮｉめっき膜と、表層を構成するＡｕめっき膜とを備えた表面電極と、基板本体の、表面電極の周囲の、所定の領域を覆うように配設されたガラス保護膜とを備えたセラミック基板において、ガラス保護膜と表面電極とを、互いに接触しないように間隔をおいて配設するようにしているので、めっき膜の電極本体への密着性が良好で、はんだ接合性に優れた表面電極を備えたセラミック基板を得ることが可能になる。
【００１４】
すなわち、例えば、無電解めっきの方法で、電極本体にＮｉめっき膜を形成し、Ｎｉめっき膜上に置換Ａｕめっきの方法で、Ａｕめっき膜を形成する場合、下記の式(１)に示すように、Ｎｉめっき膜中のＮｉがめっき液にイオンとなって溶出し、それと置換するようにめっき液から金属としてＡｕが析出し、Ａｕめっき膜が形成される。
Ｎｉ＋２Ａｕ+→Ｎｉ2+＋２Ａｕ(Ａｕめっき膜)    (１)
そして、通常は、Ｎｉめっき膜の表面がＡｕめっき膜で覆われると、置換Ａｕめっきの反応は停止する。
【００１５】
しかしながら、Ｎｉめっき膜とガラス保護膜の接触部付近は、ガラスが緻密ではなく、また、ガラスがめっき液に溶解して、多くの孔が存在する。そして、この孔の中にめっき液が入り込み、最初はめっき金属としてＡｕが析出するが、孔の内部は狭く、めっき液の液流動性が悪いため、Ａｕ塩の補給が行われにくく、場合によってはほとんど補給が行われなくなる。その結果、Ａｕめっき液中の錯化剤などの成分による、Ｎｉめっき膜の浸食（腐食）が進行し、Ｎｉめっき膜の腐食により、はんだ接合性の低下やめっき膜の密着性低下を引き起こす。
【００１６】
これに対し、本発明においては、ガラス保護膜と表面電極とを、互いに接触しないように間隔をおいて配設しているので、上述のようなガラスを介しての、Ｎｉ膜の浸食（腐食）の発生を招くおそれがなく、めっき膜の電極本体への密着性が良好で、はんだ接合性に優れた表面電極を備えたセラミック基板を得ることが可能になる。
【００１７】
また、本発明においては、表面電極とガラス保護膜との間隔を１０μｍ以上確保するようにした場合、上述のようなガラスを介しての、Ｎｉ膜の浸食（腐食）をより確実に回避して、めっき膜の電極本体への密着性が良好で、はんだ接合性に優れた表面電極を備えたセラミック基板を得ることができる。
【００１８】
なお、表面電極とガラス保護膜との間隔があまり大きくなると、本来のガラス
コートの役割（例えば、基板本体の表面を保護したり、はんだ付けの際に、はんだの濡れ広がりを防止したりするという役割）が果たせなくなってしまうため、表面電極とガラス保護膜との間隔は、通常、１０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。
【００１９】
また、本発明のセラミック多層基板においては、表面電極が、Ｎｉめっき膜と、Ａｕめっき膜との間に、ＮｉおよびＡｕ以外の金属からなるめっき膜（例えば、Ｐｄめっき膜など）を備えた構成とすることが可能であり、その場合、Ａｕめっき膜の一部をＰｄめっき膜で代替して、コストの低減を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例にかかるセラミック基板の構成を模式的に示す正面断面図である。
【図２】本発明の実施例において作製した比較用のセラミック基板の構成を模式的に示す正面断面図である。
【図３】本発明の実施例にかかるセラミック基板の要部のＦＩＢ−ＳＩＭ像を示す図である。
【図４】本発明の実施例で作製した比較用のセラミック基板の要部のＦＩＢ−ＳＩＭ像を示す図である。
【図５】従来のセラミック基板の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の実施例にかかるセラミック基板の構成を模式的に示す正面断面図である。
【００２３】
＜セラミック基板の構成＞
図１に示すセラミック基板は、セラミック系材料を主体とする複数のセラミック層が積層された多層構造の基板本体１（図１では１層構造の基板本体として略示している）と、基板本体１の表面（上面）に設けられた表面電極２と、基板本体１の上面に形成された表面電極２の周囲の、所定の領域を覆うように、かつ、表面電極２と接触しないように、表面電極２との間に所定の間隔（この実施例では２０μｍの間隔）Ｇをおいて配設された、硼珪酸系ガラスからなるガラス保護膜３とを備えている。
【００２４】
そして、上記表面電極２は、Ａｇ焼き付け電極である電極本体１２と、電極本体１２の表面を覆うように配設されたＮｉめっき膜１３と、Ｎｉめっき膜１３を覆うように配設されたＰｄめっき膜層１４と、表層を構成するＡｕめっき膜１５とを備えている。
【００２５】
また、上記表面電極２とガラス保護膜３との間には、所定の間隔Ｇが設けられている。この実施例では約２０μｍの間隔Ｇが確保されるように構成されている。
【００２６】
基板本体１は、複数のセラミック層が積層された多層構造の基板であり、特に図示していないが、内部導体や、内部導体を層間接続するための導体（ビアホール導体）などを備えている。
【００２７】
また、この実施例では、基板本体１として、１辺が１００ｍｍの正方形で、厚みが０．５ｍｍの低温焼結セラミック基板（ＬＴＣＣ基板）を用いている。
なお、この実施例では、基板本体１は多層構造のものであるが、本発明は単層のセラミック基板として構成することも可能である。
【００２８】
＜セラミック基板の製造＞
次に、このセラミック基板を製造する方法について説明する。
(１)まず、セラミック原料を調合し、シート成形した後、所定の大きさにカットし、セラミックグリーンシートを作製する。
【００２９】
(２)それから、セラミックグリーンシートに、Ａｇを導電成分とする電極ペーストをスクリーン印刷によって印刷して電極パターンを形成する。
このとき、内部電極（内部導体）となる電極（導体）パターンを形成すべきセラミックグリーンシートには、所定の形状の電極（導体）パターンを形成し、表面電極となる電極パターンを形成すべきセラミックグリーンシートには、所定の形状の電極パターンを形成する。
【００３０】
(３)次に、上述のようにして作製した電極パターンを備えたセラミックグリーンシートを、所定の態様で積み重ねて圧着することにより積層体を形成し、この積層体を焼成することにより、内部には内部導体（図示せず）、表面には表面電極を構成する電極本体１２が形成された、焼結済みの基板本体１（図１）を得る。
【００３１】
(４)それから、基板本体１の表面（上面）に設けられた電極本体１２と接触することなく、電極本体１２の周囲の所定領域を覆うように、ガラスペーストを印刷し、焼成することによりガラス保護膜３を形成する。
【００３２】
(５)次に、電極本体１２の表面に、無電解めっき法によりＮｉめっき膜１３を形成し、その後、Ｎｉめっき膜１３上に、無電解めっき法によりＰｄめっき膜１４を形成する。それから、無電解めっき（置換Ａｕめっき）法により、Ｐｄめっき膜１４を覆うように、表層めっき膜となるＡｕめっき膜１５を形成する。
【００３３】
この実施例では、Ｎｉめっき膜１３、Ｐｄめっき膜１４、Ａｕめっき膜１５を形成するにあたって、以下の方法でめっきを行い、各めっき膜を形成した。
【００３４】
＜めっき膜の形成＞
まず、電極本体１２に、水濡れ性を付与するために、基板本体１を脱脂用処理液：エースクリーン（奥野製薬工業株式会社製）に、６０℃、１分の条件で浸漬した後、水洗した。
【００３５】
それから、電極本体１２に触媒を付与するために、基板本体１を表面活性化液：ＮＮＰアクセラ（奥野製薬工業株式会社製）に、２５℃、３分の条件で浸漬した後、水洗した。
【００３６】
そして、基板本体１を無電解Ｎｉめっき液：ＩＣＰニコロンＧＭ（奥野製薬工業株式会社製）に、８０℃、２０分の条件で浸漬して、電極本体１２の表面にＮｉめっき膜１３を形成した後、水洗した。
【００３７】
その後、基板本体１を無電解Ｐｄめっき液：パラトップＮ（奥野製薬工業株式会社製）に、６０℃、３分の条件で浸漬して、Ｎｉめっき膜１３上にＰｄめっき膜１４を形成した後、水洗した。
【００３８】
それから、基板本体１を無電解Ａｕめっき液：フラッシュゴールド２０００（奥野製薬工業株式会社製）に、８０℃、５分の条件で浸漬して置換Ａｕめっきを行い、Ｐｄめっき膜１４上にＡｕめっき膜１５を形成した後、水洗し、さらに乾燥を行った。これにより、図１に示すように、基板本体１の表面に、電極本体１２、Ｎｉめっき膜１３、Ｐｄめっき膜１４、Ａｕめっき膜１５を備えた表面電極２とガラス保護膜３とを備え、表面電極２とガラス保護膜３とが２０μｍの間隔Ｇをおいて配設された構造を有するセラミック基板が得られる。
【００３９】
また、比較のため、図２に示すように、基板本体１の上面に形成された電極本体１２の一部を覆うような態様で、電極本体１２と接するガラス保護膜３が形成され、電極本体１２と、ガラス保護膜３の一部とを覆うようにＮｉめっき膜１３が形成され、さらにＮｉめっき膜１３上にＰｄめっき膜１４、Ａｕめっき膜１５が順に形成されたセラミック基板を、上記実施例のセラミック基板の製造方法と同じ方法で作製した。
【００４０】
＜表面電極の評価＞
上述のようにして作製した本発明の実施例にかかるセラミック基板と、上記のような比較用のセラミック基板（比較例）について、表面電極の特性を評価するために、
(１)めっき膜の電極本体への密着性を調べるために、セラミック基板の表面電極の表面にテープを貼り付けた後、それを剥離して、テープ剥離後の表面電極を観察するテープ剥離試験、および、
(２)表面電極のはんだ接合性を調べるために、表面電極がはんだに十分に濡れるかどうかを調べるはんだ濡れ試験
を実施した。
なお、試験に供した試料（セラミック基板）は、１つの基板本体に多数個の表面電極を備えたものである。
【００４１】
（テープ剥離試験）
テープ剥離試験は、以下の方法、条件で行った。
(ａ)試験に用いたテープの種類：セロテープＮｏ．２５２（積水化学（株）製）（ただし、セロテープは登録商標）
(ｂ)テープ貼り付け方法：テープを表面電極上に載置して軽く貼り付けた後、消しゴムをテープに押し付けながら２往復させ、テープと表面電極のめっき膜形成面とを密着させる。
(ｃ)剥離方法：テープの両端を把持して上方向に一気に剥離する。
(ｄ)めっき膜の剥離部分の観察方法：２０倍の光学顕微鏡で基板本体上の表面電極を観察する。
【００４２】
そして、比較例のセラミック基板については、ガラス保護膜と接する表面電極のうち、めっき膜の剥離が発生した表面電極の数を調べ、ガラス保護膜と接する表面電極調の数に対する割合を求めた。
【００４３】
また、表面電極がガラス保護膜と接触しないように配設されている実施例のセラミック基板については、めっき膜の剥離が発生した表面電極の数を調べ、全体の表面電極の数に対する割合を求めた。
【００４４】
なお、めっき膜のうち、Ｎｉめっき膜１３、Ｐｄめっき膜１４，Ａｕめっき膜１５のいずれか１つにでも剥離が生じたものは、剥離が発生したものとした。
【００４５】
（はんだ濡れ試験）
はんだ濡れ試験は、以下の方法、条件で行った。
(ａ)はんだ種類：Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（Ｍ７０５千住金属製）
(ｂ)はんだ温度：２４５℃
(ｃ)はんだ浸漬時間：２秒
(ｄ)はんだ浸漬スピード：２０ｍｍ／秒
(ｅ)フラックス：ホワイトロジン
【００４６】
そして、比較例のセラミック基板については、ガラス保護膜と接する表面電極のうち、はんだ不濡れ（はんだ濡れ不良）が認められた表面電極の数を調べ、ガラス保護膜と接する表面電極調の数に対する割合を求めた。
【００４７】
また、表面電極がガラス保護膜と接触しないように配設されている実施例のセラミック基板については、はんだ不濡れ（はんだ濡れ不良）が認められた表面電極の数を調べ、全体の表面電極の数に対する割合を求めた。
【００４８】
上述のテープ剥離試験の結果と、はんだ濡れ試験の結果を表１に併せて示す。
【００４９】
【表１】
2012221983.tif 000003
【００５０】
また、図１および図２に示した実施例および比較例のセラミック基板の要部（図１および図２で一点鎖線で囲んだ領域に対応する領域（正確に対応するものではない））のＦＩＢ−ＳＩＭ像を図３および図４に示す。
【００５１】
なお、図３の実施例の場合、ガラス保護膜はＦＩＢ−ＳＩＭ像の範囲の外にあるため、図３にはあらわれていない。
また、図１および図２では、Ｐｄめっき膜１４と、Ａｕめっき膜１５とを別に示しているが、図３および図４では、Ｐｄめっき膜およびＡｕめっき膜の厚みが薄く、それぞれを個別に示すことができないため、Ｐｄ＋Ａｕめっき膜として示している。
【００５２】
表１より、実施例のセラミック基板の方が、比較例のセラミック基板に比べて、めっき膜の剥離の発生率が低く、めっき膜の密着性に優れていることが確認された。
【００５３】
また、はんだ濡れ性についても、比較例のセラミック基板に比べて、実施例のセラミック基板の方が、はんだ不濡れ（はんだ濡れ不良）の発生率が低く、はんだ接合性に優れていることを裏付けるデータが得られた。
【００５４】
また、図３および図４から分かるように、実施例の場合（図３）、Ｎｉめっき膜に腐食は発生していないのに対し、比較例の場合（図４）、Ｎｉめっき膜に腐食が発生していることが確認された。
【００５５】
以上の結果から、本発明によれば、めっき膜の電極本体への密着性が良好で、はんだ接合性（はんだ濡れ性）に優れた表面電極を有する、信頼性の高いセラミック基板が得られることが確認された。
【００５６】
なお、上記実施例では、表面電極とガラス保護膜との間隔Ｇを２０μｍとしたが、表面電極とガラス保護膜が接触していなければよいので、表面電極とガラス保護膜との間隔Ｇはもっと小さくてもよい。ただし、通常、間隔Ｇは１０μｍ以上、１００μｍ以下とすることが望ましい。
【００５７】
また、上記実施例では、Ｎｉめっき膜と、Ａｕめっき膜との間に、Ｐｄめっき膜を設けた場合を例にとって説明したが、Ｐｄめっき膜を備えた構成の場合、Ａｕめっき膜の一部をＰｄめっき膜で代替して、コストの低減を図ることが可能になる。
ただし、Ｐｄめっき膜を備えていない構成、すなわち、めっき膜として、Ｎｉめっき膜とＡｕめっき膜を備えた構成とすることも可能である。
【００５８】
本発明はさらにその他の点においても上記実施例に限定されるものではなく、電極本体を構成する材料の種類、電極本体の具体的な形状、ガラス保護層を構成するガラスの種類、基板本体を構成する材料（セラミック材料)の種類、基板本体の具体的な構成などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１              基板本体
２              表面電極
３              ガラス保護膜
１２            電極本体
１３            Ｎｉめっき膜
１４            Ｐｄめっき膜
１５            Ａｕめっき膜
Ｇ              表面電極とガラス保護膜の間隔
【図１】
2012221983.tif 000004
【図２】
2012221983.tif 000005
【図５】
2012221983.tif 000006
【図３】
2012221983.tif 000007
【図４】
2012221983.tif 000008