JP2001185835A - セラミック配線基板中間体、無電解メッキ方法、およびこれらにより得られるセラミック配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁部と配線部からなるセラミック配線
基板において、該配線部の必要箇所に無電解メッキを施
すに際して、無電解メッキ不要部をレジストで被覆する
ことなく、無電解メッキを施し得るセラミック配線基板
中間体と、それを用いた無電解メッキ方法と、該方法で
得られたセラミック配線基板の提供を課題とする。 【解決手段】 無電解メッキが必要とされる部分と無電
解メッキが不要とされる部分とから構成される表面配線
層を有するセラミック配線基板中間体において、表面配
線部の無電解メッキが必要とされる部分がＰｄ等の触媒
活性を有する金属を添加した厚膜導体で形成し、無電解
メッキが必要とされない部分がＰｄ等の触媒活性を有す
る金属を添加しない厚膜導体で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を搭載す
るセラミック配線基板や、ＣＳＰやＢＧＡなどのセラミ
ックパッケージ基板の配線部に選択的に無電解メッキを
施すメッキ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器は、小型化・軽量化・薄
型化ならびに、低コスト化の傾向がますます進み、これ
に用いられる部品の低コスト化も厳しく要求されてい
る。また、部品を搭載するセラミック配線基板も同様に
低コスト化が要求されている。

【０００３】セラミック配線基板は、用途に応じ配線表
面の必要な部分にＮｉ、Ｃｕ、Ａｕメッキなどの無電解
メッキを施す。無電解メッキを施す配線部分の例として
は、ハンダ接合のためのランドがある。ハンダ中のＳｎ
が厚膜導体で形成されたランド内に拡散するのを防止す
るために、ランド表面にバリアー層として無電解Ｎｉメ
ッキが施される。

【０００４】一方、無電解メッキが不要なランドもあ
る。この例としては、Ａｕペーストで形成されたボンデ
ィングパッドがある。Ａｕ線を用いたワイヤーボンディ
ングなどのように、Ａｕ−Ａｕ接合を行う際のボンディ
ングパッドは無電解メッキを施す必要はない。

【０００５】従来は、同一基板の配線内にメッキを施す
必要のある部分と不必要な部分とがある場合、無電解メ
ッキが不要な部分の配線表面にレジストを塗布し、無電
解メッキを施した後にレジストを剥離するという方法を
採ってきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来方法では、無電解メッキが不要な部分を被覆するレジ
スト形成工程とメッキ後のレジスト剥離工程が不可欠で
あり、これらが製造コストを上げる要因となっていた。

【０００７】そこで本発明は、上記の問題に鑑み、絶縁
部と配線部からなるセラミック配線基板において、該配
線部の必要箇所に無電解メッキを施すに際して、無電解
メッキ不要部をレジストで被覆することなく、無電解メ
ッキを施し得るセラミック配線基板中間体と、それを用
いた無電解メッキ方法と、該方法で得られたセラミック
配線基板の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のセラミック配線基板中間体は、無電解メッキが必要
とされる部分と無電解メッキが不要とされる部分とから
構成される表面配線層を有するセラミック配線基板中間
体において、表面配線層の無電解メッキが必要とされる
部分がＰｄ等の触媒活性を有する金属を添加した厚膜導
体で形成された基板であり、無電解メッキが必要とされ
ない部分がＰｄ等の触媒活性を有する金属を添加しない
厚膜導体で形成された基板中間体である。

【０００９】そして、本発明の無電解メッキ方法は、該
基板を用い、かつ無電解メッキを施すに際してＰｄ等の
触媒活性金属を付与することなく無電解メッキを行うこ
とを特徴とするものである。

【００１０】本発明のセラミック配線基板は本発明のセ
ラミック配線基板中間体を用いて本発明の無電解メッキ
方法で作成されたセラミック配線板である。

【００１１】本発明において、Ｐｄ等の触媒活性を有す
る金属を添加した厚膜導体は、該活性金属と、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ｐｔから選択された１種以上とを、該活性金
属が５％以上となるように混合した金属粉あるいは合金
粉を、その固形分の７０〜１００重量％になるように含
み、残部が無機フィラーとなるように構成された導体ペ
ーストを用いて作製されたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、無電解メッキの析出反
応が被メッキ面の触媒活性度に影響されることに着目し
てなされたものである。無電解メッキは無電解メッキ液
中の還元剤が酸化し、金属イオンが還元される化学反応
を利用しているため、反応を起こすためには被メッキ面
が還元剤に対して活性でなければならない。一般的に用
いられるセラミック配線基板の厚膜導体は活性を有さな
いため、メッキすべき厚膜導体上にＰｄなどの活性を有
する金属を付与する必要がある。

【００１３】以下、図を用いて本発明を説明する。

【００１４】図１は本発明におけるセラミック配線基板
例を示す断面図であり、１はセラミック配線基板、２は
メッキが不要な厚膜配線、３はメッキが必要な厚膜配
線、４はメッキ膜、５はセラミックシートを貫通するビ
ア導体、６は内層導体、７はセラミックシートである。

【００１５】図１のセラミック配線基板は、例えば、焼
成したアルミナ基板の表面に、Ｐｄと、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｐｔから選択された１種以上とを、Ｐｄが５％以上
となるように混合した金属粉あるいは合金粉を用いた導
体ペーストでパターンを形成する。

【００１６】この導体ペーストは、その固形分として金
属粉末または合金粉末を７０〜１００重量％含み、残部
が無機フィラーとなるように構成する。Ｐｄが金属粉末
または合金粉末中に５重量％未満しか含まれない場合に
は、無電解メッキ時にメッキ金属が析出し難くなる。ま
た、固形分中の金属粉末が７０％以下であると、抵抗値
が上昇しさらには導通がなくなるため導体として使用で
きない。なお、導体ペーストに用いる無機フィラーは、
アルミナ、シリカ、チタニア、ガラスなどの一般的なも
のでよい。

【００１７】また、無電解メッキが不必要な配線にはＰ
ｄを含有しない一般的な組成のペーストでパターンを形
成する。パターン形成後に、乾燥し、大気中で７５０〜
８５０℃の温度で焼成し、パターンを基板に焼き付け
る。このようにして、配線層を形成したアルミナ配線基
板中間体を得る。

【００１８】このようにして得られたセラミック配線基
板中間体配線層の必要な部分にのみ無電解メッキを施す
プロセスを図２に示す。まず配線基板の表面の有機汚染
物質を除去するため、および親水性表面を得るために、
脱脂を行う。次に酸処理液で配線層表面の酸化膜を除去
する。次いで、Ｐｄ触媒付与工程を行わずに、無電解Ｎ
ｉメッキや無電解Ｃｕメッキ液中に該基板中間体を浸漬
し配線表面にメッキ金属を析出させる。

【００１９】無電解Ｎｉメッキの場合は８０〜９５℃の
浴温にし、無電解Ｃｕメッキの場合には室温〜６０℃程
度の浴温に保持する。所定の時間浸漬したのちに、該基
板中間体を取り出し乾燥する。このようにして配線層上
にメッキをほどこしたセラミック配線基板を得る。

【００２０】得られたセラミック配線基板は、Ｐｄを添
加した厚膜導体で形成した配線部にはメッキ金属が析出
し、Ｐｄを添加しない厚膜導体で形成した配線部にはメ
ッキ金属が析出せず、選択的な無電解メッキが実現でき
る。

【００２１】また、例えばガラスセラミック配線基板を
得るには、表面配線層とセラミックを同時に焼成する同
時焼成法と、セラミックを焼成した後に表面配線層を焼
き付ける個別焼成法があるが、本発明ではどちらも適用
できる。

【００２２】まず、ガラスセラミックグリーンシートに
パンチングにより孔を形成し、該孔にＡｕ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｐｄ、Ｐｔ等のビア導体用のペーストを充填してビ
アを形成する。次に、内層のグリーンシート上にＡｕ、
Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔなどの内層導体用ペーストを印
刷・乾燥する。

【００２３】同時焼成法を用いる場合には、最上層のグ
リーンシートに、メッキを施す配線層用としては、Ｐｄ
単体もしくは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔから選択された
１種以上とＰｄを５％以上含有する混合金属あるいは合
金からなる導体ペーストでパターンを形成する。該ペー
ストは、金属粉末または合金粉末を７０〜１００重量％
含み、残部が無機フィラーからなる。Ｐｄは金属粉末ま
たは合金粉末中に５重量％以上が含有されるようにする
のは上記アルミナ基板の場合と同様である。

【００２４】これらグリーンシートを複数枚積層した
後、１０００℃以下の低温で焼成して同時焼成法による
ガラスセラミック配線基板中間体を得る。

【００２５】個別焼成法の場合は、最上層のグリーンシ
ートにパターンを形成せずに、これと複数枚の内層グリ
ーンシートとを積層した後、１０００℃以下の低温で焼
成する。次に、該焼成したガラスセラミック基板表面
に、無電解メッキを施す配線部は、上記と同様のＰｄを
５重量％以上含有する導体ペーストでパターン形成し、
無電解メッキが不要な配線部は、上記と同様にＰｄを含
有しない導体ペーストでパターン形成する。そして、乾
燥後に１０００℃以下の低温で再度焼成してガラスセラ
ミック配線基板中間体を得る。

【００２６】このようにして得られたガラスセラミック
配線基板中間体の無電解メッキ必要部に無電解メッキを
施すには、上記と同様に脱脂し、酸洗し、Ｐｄ触媒付与
せずに無電解Ｎｉメッキや無電解Ｃｕメッキ液中に基板
を浸漬し配線表面にメッキ金属を析出させる。

【００２７】

【実施例】次に実施例を用いて本発明をさらに説明す
る。

【００２８】（実施例１、２、３、４）本例では同時焼
成法でガラスセラミック配線基板を製造する。用いたガ
ラスセラミックグリーンシートはガラスセラミック粉末
として、表１に示す組成のガラス粉末とアルミナ粉末を
５０：５０の比率で混合したものを用いた。

【００２９】表１ 成分 ＰｂＯ ＳｉＯ₂ Ａｌ₂Ｏ₃ Ｂ₂Ｏ₃ ＣａＯ 重量％ 30.7 51.7 8.4 7.3 1.9

【００３０】ガラスセラミック粉末１００重量部に対し
て、ポリビニルブチラール９重量部、フタル酸ジイソブ
チル７重量部、オレイン酸１重量部、イソプロピルアル
コール４０重量部、トリクロロエタン２０重量部を加え
てボールミルで２４時間混合してスラリーを作製した。
このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ約
２００μｍのガラスセラミックグリーンシートを作成し
た。次に、該グリーンシートに、まずパンチングにより
直径１００μｍの孔を形成し、該孔にＡｇビア導体用ペ
ーストを充填してビアを形成した。

【００３１】次に、内層グリーンシート上に固形分がＡ
ｇとガラスからなる内層導体用ペーストを印刷し、乾燥
して配線層を形成した。

【００３２】次いで、最上層のグリーンシートに表面配
線層を形成した。この際に、無電解メッキを施す配線部
には、金属粉がＡｇ粉とＰｄ粉を表２に示す重量比で混
合して構成された導体ペーストを用いて印刷し、パター
ンを形成した。なお、固形分中の金属粉割合は８０重量
％とした。無電解メッキが不要な配線部は、金属粉がＡ
ｕ粉とＡｇ粉を９０：１０で混合して得た同様の導体ペ
ーストを用いて印刷し、パターンを形成した。

【００３３】こうして得た最上層グリーンシートと３枚
の内層グリーンシートを積層し、１５０ｋｇ／ｃｍ２、
８５℃の条件で加圧成形して積層体を得た。次に、この
積層体を５００℃で３時間保持して脱バインダーした
後、８７５℃の空気中で２０分間焼成してセラミック配
線基板中間体を作製した。

【００３４】同時焼成法により作製した該セラミック配
線基板中間体を、５０℃のアルカリ脱脂液に５分間浸漬
した。その後、水洗し、１０％硫酸溶液に室温で３０秒
間浸漬し、配線表面の酸化膜や不純物を除去した。次い
で純水で流水洗浄した後、Ｐｄ触媒液には浸漬せず、８
０℃の無電解Ｎｉメッキ液に２０分間浸漬してＮｉメッ
キを施した。その後、純水洗浄し、乾燥して本発明のガ
ラスセラミック配線基板を得た。

【００３５】得られた各ガラスセラミック配線基板につ
いて、光学顕微鏡を用いて基板表面の観察を行った。Ｐ
ｄを添加した厚膜導体配線１０００本と、Ｐｄを添加し
ていない厚膜導体配線１０００本に対し、メッキが析出
した配線の本数をカウントしその割合を算出した。結果
を表２に示す。

【００３６】（比較例１、２、３）実施例のセラミック
基板において、メッキが必要な配線に対して表２の比較
例に示す組成の厚膜導体ペーストを用いてパターンを形
成し、実施例と同様に基板を作製し、メッキを行った。
評価も実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。

【００３７】 表２ Ｎｏ． Ａｇ粉の Ｐｄ粉の Ｐｄ添加配線の Ｐｄ無添加配線の 配合比率 配合比率 メッキ析出割合 メッキ析出割合 重量部 重量部 ％ ％ 実施例 １ ９５ ５ １００ ０ 実施例 ２ ９０ １０ １００ ０ 実施例 ３ ８０ ２０ １００ ０ 実施例 ４ ０ １００ １００ ０ 比較例 １ １００ ０ ――― ０ 比較例 ２ ９９ １ ３６ ０ 比較例 ３ ９７ ３ ８７ ０

【００３８】表２の結果より、比較例１，２、３、実施
例１、２、３、４とも、メッキが不要な配線すなわちＰ
ｄ無添加配線に対しては、メッキは全く析出しなかっ
た。また、メッキが必要な配線すなわちＰｄ添加配線で
は、比較例１、２、３に示すＰｄ粉の割合が０、または
低い場合は、メッキが必要な配線に対して、１００％の
メッキはできず、メッキがつかない配線が多くみられ
た。一方、実施例１、２、３、４に示す５％以上のＰｄ
を添加した場合では、メッキが必要な配線に対して、１
００％のメッキができていた。

【００３９】

【発明の効果】本発明のセラミック配線基板の選択的無
電解メッキ方法によると、セラミック配線基板のメッキ
を施す配線にはＰｄを添加した厚膜導体で配線を形成し
て触媒活性を高くし、メッキが不要な配線はＰｄを添加
しない厚膜導体を用いて触媒活性を低くし、さらに無電
解メッキ工程においてはＰｄ触媒付与工程を使用せずに
メッキをすることによって選択的に触媒活性の高いとこ
ろに無電解メッキを析出させることができる。このた
め、セラミック基板に無電解メッキを施す場合にはメッ
キレジスト形成・剥離工程が不要で工程が簡略化でき、
大幅なコストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるセラミック配線基板例を示す断
面図である。

【図２】セラミック配線基板中間体配線層の必要な部分
にのみ無電解メッキを施すプロセスを示した図である。

【符号の説明】

１―――セラミック配線基板 ２―――メッキが不要な厚膜配線 ３―――メッキが必要な厚膜配線 ４―――メッキ膜 ５―――ビア導体 ６―――内層導体 ７―――セラミックシート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無電解メッキが必要とされる部分と無電解
   メッキが不要とされる部分とから構成される表面配線層
   を有するセラミック配線基板中間体において、表面配線
   部の無電解メッキが必要とされる部分がＰｄ等の触媒活
   性を有する金属を添加した厚膜導体で形成された基板で
   あり、無電解メッキが不要とされる部分がＰｄ等の触媒
   活性を有する金属を添加しない厚膜導体で形成されたこ
   とを特徴とするセラミック配線基板中間体。
2. 【請求項２】Ｐｄ等の触媒活性を有する金属を添加した
   厚膜導体が、該活性金属と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔか
   ら選択された１種以上とを、該活性金属が５％以上とな
   るように混合した金属粉あるいは合金粉を、その固形分
   の７０〜１００重量％になるように含み、残部が無機フ
   ィラーとなるように構成された導体ペーストを用いて作
   製されたものである請求項１記載の中間体。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のセラミック配線基
   板中間体の無電解メッキ必要部に無電解メッキを施すに
   際して、Ｐｄ等の触媒活性金属を付与することなく、無
   電解メッキを行うことを特徴とする無電解メッキ方法。
4. 【請求項４】請求項１または２記載のセラミック配線基
   板中間体を用い、請求項３記載の方法を適用して得られ
   たことを特徴とするセラミック配線板