(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄分を含有する窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面に形成したメタライズ配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着させて成る配線基板であって、前記絶縁基体はその最表面の硫黄分が５ｐｐｍ以下とされていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
硫黄分を含有する窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面にメタライズ配線導体を形成して成る配線基板を準備する工程と、次に前記絶縁基体表面の硫黄分を除去する工程と、次に前記メタライズ配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着させる工程と、から成ることを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板に関するものであり、より詳細には窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面に形成したメタライズ配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着させて成る配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子を搭載するための配線基板として窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面にタングステンやモリブデン等の高融点金属粉末メタライズから成るメタライズ配線導体を形成して成る配線基板が知られている。この配線基板は、絶縁基体を形成する窒化アルミニウム質焼結体が熱伝導性に優れるとともにその熱膨張係数が半導体素子を形成するシリコンの熱膨張係数に近似することから、発熱量やサイズが大きな半導体素子を搭載するための配線基板として好適である。
【０００３】
この配線基板は、窒化アルミニウム粉末を主原料とする複数枚のセラミックグリーンシートにメタライズ配線導体用の金属ペーストを印刷塗布するとともにこれらを積層して積層体となし、しかる後、この積層体を約1700℃の高温で焼成することによって製作される。そして、この配線基板においては、通常、メタライズ配線導体の酸化腐食を防止するとともにメタライズ配線導体と半導体素子や外部電気回路基板との電気的接続を良好かつ強固なものとする目的で、メタライズ配線導体の露出表面にニッケルめっき層を下地としてその上に金めっき層が例えば無電解めっき法により被着されている。
【０００４】
ところで、このようにメタライズ配線導体の表面に無電解ニッケルめっき層および無電解金めっき層等の無電解めっき金属層を被着させる場合、メタライズ配線導体の表面に予めパラジウムから成る触媒を付着させ、このパラジウム触媒を核としてメタライズ配線導体の表面に無電解ニッケルめっき層および無電解金めっき層等の無電解めっき金属層を被着させる方法が採用されている。なお、メタライズ配線導体の表面にパラジウム触媒を被着させるには、パラジウム活性液と呼ばれるパラジウム触媒を被着させるための溶液中に配線基板を30〜90秒程度浸漬し、メタライズ配線導体の表面にパラジウム触媒を選択的に付着させる方法が採用されている。そして、メタライズ配線導体の表面にパラジウム触媒を付着させた後は、配線基板を塩酸や硫酸等の酸性溶液中に浸漬して酸処理をするとともにこれを純水洗浄により洗浄して配線基板のメタライズ配線導体以外の部分に付着したパラジウム活性液を洗い流している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の配線基板によれば、メタライズ配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着させる際に、窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面に不要な無電解めっき金属層が付着しやすく、このように絶縁基体の表面に不要な無電解めっき金属層が付着すると、その無電解めっき金属層によりメタライズ配線導体間に電気的な短絡や絶縁性の低下が発生してしまうという問題点を有していた。
【０００６】
そこで、本発明者は、このような従来の問題点に鑑み鋭意研究した結果、窒化アルミニウム原料粉末中に不純物として約250ｐｐｍ以下程度の硫黄が含有されており、この硫黄が焼成時に絶縁基体の表面に析出して硫黄の化合物を形成し、この硫黄化合物上に無電解めっき用のパラジウム触媒が付着して不要な無電解めっき金属層が被着されることをつきとめた。
【０００７】
本発明は、かかる知見に基づき案出されたものであり、その目的は、メタライズ配線導体間に電気的な短絡や絶縁不良のない配線基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、硫黄分を含有する窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面に形成されたメタライズ配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着させて成る配線基板であって、前記絶縁基体はその最表面の硫黄分が５ｐｐｍ以下とされていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の配線基板の製造方法は、硫黄分を含有する窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面にメタライズ配線導体を形成して成る配線基板を準備する工程と、次に前記絶縁基体表面の硫黄分を除去する工程と、次に前記メタライズ配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着する工程と、から成ることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の配線基板によれば、窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の最表面の硫黄分が５ｐｐｍ以下とされていることから、絶縁基体の表面に不要な無電解めっき金属層が付着することがない。
【００１１】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面の硫黄分を除去した後、メタライズ配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着させることから、絶縁基体の表面に不要な無電解めっき金属層が被着されることはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面を基に説明する。図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図中、１は絶縁基体、２はメタライズ配線導体、３は無電解めっき金属層である。主にこれらで本発明の配線基板が構成されている。
【００１３】
絶縁基体１は、窒化アルミニウム質焼結体から成る略四角平板状であり、その上面中央部に半導体素子４を搭載するための搭載部１ａを有している。そして、この搭載部１ａには半導体素子４が搭載される。
【００１４】
絶縁基体１は、その内部に不純物としての硫黄を約250ｐｐｍ程度以下含有しており、最表面の硫黄分は除去されて５ｐｐｍ以下とされている。このように、絶縁基体１の最表面の硫黄分が５ｐｐｍ以下とされているので、後述するようにメタライズ配線導体２に無電解めっき金属層３を被着させても絶縁基体１の最表面に不要な無電解めっき金属層が付着することはない。
【００１５】
メタライズ配線導体２は、タングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成り、絶縁基体１の搭載部１ａ周辺部から下面にかけて複数本が形成されている。このメタライズ配線導体２は、搭載部１ａに搭載される半導体素子４の各電極を外部の電気回路に電気的に接続するための導電路として機能し、その搭載部１ａ周辺部位には半導体素子４の各電極がボンディングワイヤ５を介して電気的に接続され、また絶縁基体１の下面に導出した部位は外部電気回路基板の配線導体に半田等を介して電気的および機械的に接続される。
【００１６】
また、このメタライズ配線導体２の露出表面には、無電解めっき金属層３が被着されている。無電解めっき金属層３は、メタライズ配線導体２が酸化腐食するのを防止するとともにメタライズ配線導体２とボンディングワイヤ５および外部電気回路基板の配線導体との接続を良好なものとするために機能し、図２に要部拡大断面図で示すように、無電解ニッケルめっき層３ａと無電解金めっき層３ｂとから構成されている。
【００１７】
そして、本発明の配線基板によれば、絶縁基体１の最表面の硫黄成分が５ｐｐｍ以下と少なくされていることから、メタライズ配線導体２に無電解めっき金属層３を被着させる際に絶縁基体１の最表面に硫黄成分に起因した不要な無電解めっき金属層が付着することはない。したがって、メタライズ配線導体２間に電気的な短絡や絶縁不良が発生することはない。
【００１８】
次に、本発明の配線基板の製造方法について説明する。
【００１９】
先ず、硫黄分を含有する窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面にタングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成る配線導体が形成された焼成上がりの配線基板を準備する。このような配線基板は、例えば窒化アルミニウム粉末に酸化エルビウム粉末や酸化イットリウム粉末等の焼成助剤を配合して成る原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して得たセラミックスラリーを公知のドクターブレード法等を採用してシート状に成形することによって複数枚のセラミックグリーンシートを得、次にこれらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにメタライズ配線導体用の金属ペーストを所定のパターンに印刷塗布し、次にこれらのセラミックグリーンシートを上下に積層して積層体となすとともにこの積層体を約1700℃の高温で焼成することによって製作される。
【００２０】
なお、絶縁基体に含有される硫黄分は、絶縁基体用の窒化アルミニウム粉末に不純物として含有されているものであり、約250ｐｐｍ以下の含有量である。
【００２１】
次に、この焼成上がりの配線基板を例えば濃度が10〜60％で、温度が10〜40℃のしゅう酸の水溶液中に１〜10分間浸漬して絶縁基体の最表面の硫黄分を除去する。この場合、しゅう酸等の有機酸は、硫黄の化合物を溶解するので絶縁基体の最表面の硫黄分が除去され、５ｐｐｍ以下と少なくされる。
【００２２】
この場合、しゅう酸の水溶液は、その濃度が10％未満では、絶縁基体表面の硫黄分を良好に除去することが困難となり、他方、60％を超えると、絶縁基体表面が不要に侵食されてしまう傾向にある。したがって、しゅう酸水溶液の濃度は、10〜60％の範囲が好ましい。
【００２３】
また、しゅう酸水溶液の温度が10℃未満では、絶縁基体表面の硫黄分を良好に除去することが困難となり、他方、40℃を超えると、絶縁基体表面が不要に侵食されてしまう傾向にある。したがって、しゅう酸水溶液の温度は10〜40℃の範囲が好ましい。
【００２４】
さらに、しゅう酸水溶液へ浸漬する時間が１分未満では絶縁基体の最表面の硫黄分を５ｐｐｍ以下となるように十分に除去することが困難となる傾向にあり、他方、10分を超えると、絶縁基体の最表面が不要に侵食されてしまう傾向にある。したがって、しゅう酸水溶液への浸漬時間は、１〜10分の範囲が好ましい。
【００２５】
なお、この実施の形態の例では、絶縁基体表面の硫黄分を除去するための溶液としてしゅう酸水溶液を用いたが、クエン酸やカルボン酸・カルボン酸塩・酒石酸・マロン酸・コハク酸・グリコール酸・グルタミン酸・アルギニン・プロピオン酸・フマル酸・アスコルビン酸等の有機酸の水溶液を用いてもよい。
【００２６】
次に、この配線基板をアルコール洗浄および純水洗浄した後、乾燥させ、さらにこれを水蒸気を含有するアンモニア分解ガス雰囲気中で約900〜1100℃、好ましくは950〜1050℃の温度で熱処理して、絶縁基体の表面に厚みが400〜700オングストローム、好ましくは500〜600オングストローム程度の酸化膜を形成する。このように絶縁基体の表面に酸化膜を形成することにより絶縁基体の耐アルカリ性等が向上する。なお、絶縁基体表面の硫黄分の除去はこの熱処理の前に行なうことが好ましい。熱処理の後では絶縁基体表面の硫黄分を除去するのが困難となる。
【００２７】
次に、この配線基板を例えば塩化アンモニウム系酢酸パラジウムを含有する略中性のパラジウム活性液中に約30〜90秒間浸漬してメタライズ配線導体の表面にパラジウム触媒を付着させる。これによりメタライズ配線導体の表面に付着したパラジウム触媒が核となってメタライズ配線導体の表面に無電解ニッケルめっき層が析出可能となる。そしてこのとき、絶縁基体はその最表面の硫黄分が５ｐｐｍ以下となるように除去されていることから、絶縁基体の最表面にパラジウム触媒が付着しにくい。また、略中性のパラジウム活性液を用いることで、絶縁基体の最表面がパラジウム活性液により侵食されるのを有効に防止することができる。
【００２８】
次に、このメタライズ配線導体の表面にパラジウム触媒が付着した配線基板を水洗してメタライズ配線導体以外の部分に付着したパラジウム活性液を除去した後、これを無電解ニッケルめっき液中に浸漬してメタライズ配線導体の表面に厚みが１〜10μｍ程度の無電解ニッケルめっき層を被着させる。このとき、メタライズ配線導体の表面にはパラジウム触媒が付着されているのでメタライズ配線導体の表面に無電解ニッケルめっき層が良好に被着されるとともに、絶縁基体の最表面は硫黄分が５ｐｐｍ以下となるように除去されてパラジウム触媒が付着していないので、無電解ニッケルめっき層はメタライズ配線導体の表面のみに被着され、絶縁基体の最表面には不要な無電解ニッケルめっき層が被着されることはない。
【００２９】
なお、無電解ニッケルめっき液としては、例えばニッケルイオンの供給源として硫酸ニッケルを、還元剤としてジメチルアミンボランを用い、これに錯化剤として酢酸・プロピオン酸・マロン酸・コハク酸等の有機酸のうちいずれか２〜３種類のナトリウム塩を、安定剤としてチオ二酢酸・酢酸鉛を添加してなる無電解めっき液を用いればよく、このめっき液を建浴後、アンモニア水によりｐＨを約6.5に調整し、60乃至65℃に加温して５〜20分間めっきを行なうことによってメタライズ配線導体の表面に無電解ニッケルめっき層が被着される。
【００３０】
そして最後に、このメタライズ配線導体の表面に無電解ニッケルめっき層が被着された配線基板を純水で洗浄した後に無電解金めっき液中に浸漬して無電解ニッケルめっき層上に厚みが0.1〜３μｍ程度の無電解金めっき層を被着させることにより、本発明による配線基板が完成する。
【００３１】
このとき、絶縁基体の最表面は硫黄分が５ｐｐｍ以下となるように除去されてパラジウム触媒が付着していないので、無電解金めっき層はメタライズ配線導体上の無電解ニッケルめっき層上のみに被着され、絶縁基体の最表面には不要な無電解金めっき層が被着されることはない。したがって、本発明の配線基板の製造方法によれば、メタライズ配線導体間に電気的な短絡や電気的絶縁不良のない配線基板を得ることができる。
【００３２】
なお、金めっき液としては、金の供給源としてシアン化金カリウムを用い、これに錯化剤としてエチレンジアミン４酢酸２水素を添加してなる無電解めっき液を用い、このめっき浴を建浴後（ｐＨ12〜13）を60乃至65℃の温度に加温して３〜20分間めっきを行なうことによって、無電解ニッケル層の上に金めっき層が被着される。
【００３３】
かくして本発明によれば、メタライズ配線導体間に電気的な短絡や電気的絶縁性の低下のない配線基板を提供することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、硫黄分を含有する窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の最表面の硫黄分が５ｐｐｍ以下とされていることから、メタライズ配線導体に無電解めっき金属層を被着させる際に絶縁基体の最表面に硫黄成分に起因した不要な無電解めっき金属層が付着することがない。したがって、メタライズ配線導体間に電気的な短絡や絶縁不良が発生することはない。
【００３５】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の表面の硫黄分を除去した後、メタライズ配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着させることから、絶縁基体の表面に硫黄成分に起因した不要な無電解めっき金属層が被着されることはない。したがって、メタライズ配線導体間に電気的な短絡や絶縁不良が発生することのない配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す配線基板の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・メタライズ配線導体
３・・・・・めっき金属層
【図１】
0004306941.tif 000002
【図２】
0004306941.tif 000003