陶瓷基板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠防止連接端子部處的腐蝕，且連接可靠性優(yōu)良的陶瓷基板及其制造方法。陶瓷基板（10）包括陶瓷基板主體（13），該陶瓷基板主體（13）具有基板表面（11）以及基板背面（12）。在陶瓷基板主體（13）的基板表面（11）設(shè)有表面?zhèn)榷俗硬浚?1），在陶瓷基板主體（13）的基板背面（12）設(shè)有背面?zhèn)榷俗硬浚?2）。表面?zhèn)榷俗硬浚?1）和背面?zhèn)榷俗硬浚?2）包含銅層（41）和以覆蓋銅層（41）表面的方式設(shè)置的覆蓋金屬層（42）而構(gòu)成。陶瓷基板主體（13）與銅層（41）之間設(shè)有由鉬構(gòu)成的密合層（43），密合層（43）在基板平面方向上比銅層（41）的側(cè)面（41a）縮入。
【專利說明】陶瓷基板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于安裝發(fā)光二極管等零件的陶瓷基板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往,作為發(fā)光元件的一種，公知有發(fā)光二極管(Light emission diode:以下也記載為LED)。近年，作為高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管實(shí)用化的結(jié)果，將紅色、綠色以及藍(lán)色的LED組合而能夠得到高亮度的白色光。因此，為了將此三種顏色的LED作為電燈泡、汽車的前大燈來使用的開發(fā)有了進(jìn)展。由于LED具有耗電量少這樣的優(yōu)點(diǎn)，因此若將LED用于前大燈的話則能夠減輕電池的負(fù)荷。此外，由于LED還具有使用壽命長這樣的優(yōu)點(diǎn)，因此也對(duì)LED的對(duì)熒光燈、電燈泡等這樣的照明器具的應(yīng)用進(jìn)行了研究。在如上述用途使用LED的情況下，為了最大限度地發(fā)揮LED的優(yōu)點(diǎn)，用于安裝LED的封裝件自身的性能良好這一點(diǎn)也成為重要的因素。這一方面，由于陶瓷封裝件例如與有機(jī)封裝件相比，耐久性、耐熱性、耐腐蝕性、散熱性良好，因此能夠認(rèn)為陶瓷封裝件適宜于安裝LED。
[0003]在構(gòu)成該陶瓷封裝件的陶瓷基板中，絕緣體部分使用例如以氧化鋁為主要成分的陶瓷材料，導(dǎo)體部分使用能夠與氧化鋁同時(shí)燒成的金屬(例如，鎢、鑰)。而且，在陶瓷基板的主面形成有用于與LED連接的連接端子部。連接端子部是通過利用以往公知的手法(濺射、電鍍等工藝)將由銅構(gòu)成的銅層以及用于覆蓋該銅層的覆蓋金屬層(例如，鎳層和金層)依次層疊而形成的。另外，構(gòu)成連接端子部的銅層的與陶瓷層之間的密合性差。因而，為了謀求連接端子部的密合性，形成由鈦構(gòu)成的密合層作為銅層的基底層(例如，參見專利文件I)。
[0004]專利文件1:日本特開2010— 223849號(hào)公報(bào)
[0005]但是，將LED軟釬焊接于陶瓷基板的連接端子部來構(gòu)成陶瓷封裝件，當(dāng)在高溫、高濕的環(huán)境下(例如，溫度85°、濕度85%)使用該封裝件時(shí)，由于軟釬料的焊劑成分(活性成分)，會(huì)在連接端子部中的銅層與鈦的密合層之間的界面產(chǎn)生腐蝕。因此，在連接端子部處產(chǎn)生連接不良(open failure)的問題。另外，即使是將LED以外的IC芯片等其他零件軟釬焊接于連接端子部而成的陶瓷封裝件，在高溫、高濕的環(huán)境下使用的情況下，由于腐蝕而產(chǎn)生的連接不良同樣成為問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是鑒于上述的問題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種陶瓷基板，該陶瓷基板能夠防止連接端子部處的腐蝕，且連接可靠性優(yōu)良。另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種適宜制造上述陶瓷基板的陶瓷基板的制造方法。
[0007]于是，作為用于解決上述技術(shù)問題的方案(方案1)，提供一種陶瓷基板，其特征在于，該陶瓷基板包括:陶瓷基板主體，其具有主面；以及連接端子部，其設(shè)于上述陶瓷基板主體的主面上，并用于借助軟釬料而與其他零件連接，且上述連接端子部包含銅層和以覆蓋上述銅層表面的方式設(shè)置的覆蓋金屬層而構(gòu)成，在上述陶瓷基板主體和上述銅層之間具有密合層，該密合層由鎳和鉻的合金、鉻、鑰以及鈀中的任一者構(gòu)成，上述密合層在基板平面方向上比上述銅層的側(cè)面縮入。
[0008]根據(jù)方案I所記載的發(fā)明，由于陶瓷基板主體和連接端子部的銅層之間設(shè)有密合層，因此能夠充分確保陶瓷基板主體與連接端子部之間的密合強(qiáng)度。另外，由于本發(fā)明的密合層在基板平面方向上比銅層的側(cè)面縮入，因此在將其他零件軟釬焊接于連接端子部的情況下，軟釬料的焊劑成分變得容易接觸密合層和銅層之間的界面。在本發(fā)明的陶瓷基板中，密合層由鎳(Ni)和鉻(Cr)的合金、鉻(Cr)、鑰(Mo)以及鈀(Pd)中的任一者形成。構(gòu)成密合層的這些金屬是對(duì)軟釬料中的焊劑成分的耐腐蝕性比鈦(Ti)更優(yōu)良的金屬。因而，在其他零件軟釬焊接于本發(fā)明的連接端子部的情況下，能夠抑制像以往技術(shù)那種焊劑成分所帶來的腐蝕。該結(jié)果是，能夠避免連接端子部中的連接不良，并能夠提高陶瓷基板的連接可靠性。在此，覆蓋金屬層只要是至少含有鎳的金屬層即可，還可以是由鎳與金構(gòu)成的金屬層、或者是由鎳、鈀以及金構(gòu)成的金屬層。
[0009]在陶瓷基板主體的主面上設(shè)有金屬化金屬層，金屬化金屬層被保護(hù)層覆蓋，該保護(hù)層保護(hù)金屬層不受蝕刻密合層的蝕刻液腐蝕，密合層的至少一部分也可以形成在保護(hù)層上。另外，還可以將被保護(hù)層覆蓋的金屬化金屬層的一部分設(shè)為自連接端子部的投影區(qū)域伸出的狀態(tài)。
[0010]在制造陶瓷基板時(shí)，例如通過經(jīng)過濺射和蝕刻工序來形成密合層而作為連接端子部的基底層。在此，在金屬化金屬層的一部分設(shè)為自連接端子部的投影區(qū)域露出的狀態(tài)的情況下，通過利用蝕刻去除從連接端子部伸出而暴露的部分的密合層，從而在銅層和陶瓷基板主體之間形成密合層。在這種情況下，在形成密合層之前，若金屬化金屬層被保護(hù)層覆蓋，則能夠避免由密合層的蝕刻液腐蝕金屬化金屬層這樣的問題，并能夠確保陶瓷基板的連接可靠性。
[0011]在陶瓷基板主體的側(cè)面具有由金屬化金屬構(gòu)成的端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體，端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體的表面也可以被保護(hù)層覆蓋。即使這樣，也能夠避免端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體的金屬化金屬層被密合層的蝕刻液腐蝕這樣的問題，能夠提高陶瓷基板的連接可靠性。
[0012]另外，在陶瓷基板主體的主面上設(shè)有配線導(dǎo)體部，該配線導(dǎo)體部由金屬化金屬構(gòu)成，用于將連接端子部和端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體相連接，配線導(dǎo)體部的表面也可以被保護(hù)層所覆蓋。即使這樣，也能夠避免配線導(dǎo)體部的金屬化金屬層被密合層的蝕刻液腐蝕這樣的問題，能夠提高陶瓷基板的連接可靠性。
[0013]也可以通過使密合層比銅層的側(cè)面縮入從而以覆蓋金屬層進(jìn)入形成于銅層與陶瓷襯底主體之間的間隙的方式形成覆蓋金屬層。在這種情況下，能夠利用覆蓋金屬層可靠地覆蓋銅層的表面。另外，密合層的外表面由于在制造陶瓷基板時(shí)被氧化，因此不會(huì)被覆蓋金屬層覆蓋。因而，密合層與銅層之間的界面雖然成為容易被腐蝕的狀態(tài)，但由于在本發(fā)明中能夠抑制密合層與銅層之間的界面被焊劑成分腐蝕，因此能夠確保陶瓷基板的連接可靠性。
[0014]密合層以0.05 μ m?0.5 μ m的厚度形成。當(dāng)密合層像這樣以適當(dāng)厚度形成時(shí),能夠充分確保密合層與連接端子部的銅層之間的密合性。
[0015]另外，用于覆蓋金屬化金屬層的保護(hù)層以0.8 μ m?2.5 μ m的厚度形成。在此，當(dāng)保護(hù)層的厚度設(shè)為比0.8μπι薄時(shí)，對(duì)金屬化金屬的針對(duì)蝕刻液的保護(hù)變得不充分。另外，當(dāng)保護(hù)層的厚度設(shè)為比2.5μπι厚時(shí)，在燒結(jié)等中保護(hù)層膨脹而連接端子部變得容易被剝離。因而，當(dāng)以0.8 μ m?2.5 μ m的厚度形成保護(hù)層時(shí)，能夠避免上述問題，并能夠確保陶瓷基板的連接可靠性。
[0016]作為保護(hù)層的具體例子，能夠舉出鍍鎳層、鍍金層等。由于鍍鎳層、鍍金層能夠充分確保與金屬化金屬之間的密合性，并且不會(huì)在密合層的蝕刻中被去除，因此能夠可靠地保護(hù)金屬化金屬層。另外，在形成鍍鎳層來作為保護(hù)層的情況下，相比于鍍金層能夠抑制材料的成本，并能夠降低陶瓷基板的制造成本。
[0017]陶瓷基板主體具有多個(gè)由陶瓷材料構(gòu)成的陶瓷絕緣層與多個(gè)由金屬化金屬層構(gòu)成的導(dǎo)體層相層疊而多層化的結(jié)構(gòu)，在陶瓷絕緣層形成有由金屬化金屬構(gòu)成的通路導(dǎo)體，通路導(dǎo)體也可以與連接端子部電連接。如此，在陶瓷基板中，變得能夠高集成化配線圖案，并能夠安裝多種零件。
[0018]作為陶瓷絕緣體適宜使用氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、碳化硅以及氮化硅等這樣的高溫?zé)商沾傻臒Y(jié)體。在將氧化鋁用作陶瓷絕緣層的陶瓷材料的情況下，能夠制造出在高溫、高濕的環(huán)境下的產(chǎn)品可靠性優(yōu)良的陶瓷基板。
[0019]另外，通過將含有金屬粉末的導(dǎo)體糊劑利用以往公知的方法，例如利用金屬化印刷法涂敷后燒成來形成金屬化金屬層、通路導(dǎo)體。在利用同時(shí)燒成法來形成金屬化金屬層、通路導(dǎo)體以及陶瓷絕緣層的情況下，導(dǎo)體錫膏中的金屬粉末的熔點(diǎn)需要比陶瓷絕緣層的燒成溫度高。例如，在陶瓷絕緣層由所謂的高溫?zé)商沾?例如氧化鋁等)構(gòu)成的情況下，作為導(dǎo)體糊劑的金屬粉末能夠選擇鎳(Ni)、鎢(W)、鑰(Mo)、錳(Mn)等以及這些金屬的合金。
[0020]作為軟釬焊接于連接端子部的零件，能夠列舉出LED、電阻、電容器、感應(yīng)器、半導(dǎo)體集成電路元件等的電子零件。在此，LED連接于連接端子部的陶瓷基板被使用于室外照明裝置、車輛用前大燈等的照明裝置。在這種情況下，由于長期使用于高溫、高濕的環(huán)境下，因此若如以往技術(shù)那樣密合層與連接端子部之間的界面處的腐蝕進(jìn)展的話，則在該部分的強(qiáng)度下降而成為連接不良(端子剝離)等的原因。與此相對(duì)，在本發(fā)明的陶瓷基板中，即使在高溫、高濕環(huán)境下，由于能夠防止密合層與連接端子部之間的界面的腐蝕的進(jìn)展，因此能夠長期確保產(chǎn)品可靠性。
[0021]另外，作為用于解決上述技術(shù)問題的其他方案(方案2)，提供一種方案I所記載的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，該陶瓷基板的制造方法包括:燒成工序，該燒成工序用于形成上述陶瓷基板主體和上述金屬化金屬層；保護(hù)層形成工序，該保護(hù)層形成工序用于對(duì)在上述陶瓷基板主體的主面?zhèn)缺┞兜纳鲜鼋饘倩饘賹舆M(jìn)行鍍鎳從而形成上述保護(hù)層；密合層形成工序，該密合層形成工序用于在上述保護(hù)層的表面和上述陶瓷基板主體的主面形成上述密合層；銅層形成工序，該銅層形成工序用于在上述密合層的表面進(jìn)行鍍銅而形成上述連接端子部的銅層；蝕刻工序，該蝕刻工序用于在利用上述保護(hù)層保護(hù)上述金屬化金屬層不受蝕刻液所帶來的腐蝕的同時(shí)，利用蝕刻去除在上述陶瓷基板主體的主面?zhèn)缺┞兜纳鲜雒芎蠈?；以及覆蓋金屬層形成工序，該覆蓋金屬層形成工序用于依次進(jìn)行鍍鎳與鍍金或者依次進(jìn)行鍍鎳、鍍鈀以及鍍金，而在上述銅層的表面形成上述覆蓋金屬層。
[0022]因而，根據(jù)方案2的發(fā)明，在通過密合層形成工序形成密合層之前，進(jìn)行保護(hù)層形成工序，對(duì)在陶瓷基板主體的主面?zhèn)缺┞兜慕饘倩饘賹舆M(jìn)行鍍鎳從而形成保護(hù)層。在該保護(hù)層形成工序中，也可以對(duì)保護(hù)層進(jìn)行燒結(jié)，提高金屬化金屬層和保護(hù)層之間的密合強(qiáng)度。之后，依次進(jìn)行密合層形成工序和銅層形成工序，從而在金屬化金屬層上隔著保護(hù)層形成密合層和銅層。然后，在蝕刻工序中進(jìn)行對(duì)密合層的蝕刻，并去除在密合層中在陶瓷基板主體的主面?zhèn)缺┞兜牟糠?其結(jié)果為在陶瓷基板主體的主面和銅層之間留下密合層。此時(shí)，由于利用蝕刻去除了存在于陶瓷基板主體的主面和銅層之間的密合層的外表面的一部分，因此，密合層成為在基板平面方向上比銅層的側(cè)面縮入的狀態(tài)。另外，在該蝕刻工序中，由于金屬化金屬層的表面被保護(hù)層保護(hù)，因此能夠避免蝕刻液腐蝕金屬化金屬層。之后，在覆蓋金屬層形成工序中，在銅層表面形成覆蓋金屬層從而形成由銅層和覆蓋金屬層構(gòu)成的連接端子部。
[0023]如此，在本發(fā)明的陶瓷基板中，在陶瓷基板主體的主面與連接端子部的銅層之間形成有密合層。該密合層，由鎳和鉻的合金、鉻、鑰以及鈀中的任一者形成，該密合層對(duì)焊劑成分的耐腐蝕性比鈦優(yōu)良。因此，在將其他零件軟釬焊接于連接端子部的情況下，能夠抑制像利用鈦形成密合層的以往技術(shù)那樣的由焊劑成分帶來的腐蝕。該結(jié)果是，能夠避免連接端子部處的連接不良，并能夠提高陶瓷基板的連接可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的陶瓷基板的概略剖視圖。
[0025]圖2是表示表面?zhèn)榷俗硬康姆糯笃室晥D。
[0026]圖3是從基板的背面?zhèn)瓤吹降谋趁鎮(zhèn)榷俗硬康母┮晥D。
[0027]圖4是表示通孔的形成工序的說明圖。
[0028]圖5是表示通路導(dǎo)體和側(cè)面電極(castellation)的形成工序的說明圖。
[0029]圖6是表示導(dǎo)體層和配線導(dǎo)體部的形成工序的說明圖。
[0030]圖7是表示陶瓷基板主體的燒成工序的說明圖。
[0031]圖8是表示保護(hù)層形成工序的說明圖。
[0032]圖9是表示密合層形成工序的說明圖。
[0033]圖10是表示阻鍍層的形成工序的說明圖。
[0034]圖11是表示銅層形成工序的說明圖。
[0035]圖12是表示阻鍍層的剝離工序的說明圖。
[0036]圖13是表示密合層的蝕刻工序的說明圖。
[0037]圖14是表示覆蓋金屬層形成工序的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下，參照附圖針對(duì)將本發(fā)明具體化為陶瓷基板的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的陶瓷基板10包括矩形平板形狀的陶瓷基板主體13，該陶瓷基板主體13具有主面，該主面由基板表面11和基板背面12構(gòu)成，在基板表面11側(cè)安裝有LED15。陶瓷基板主體13具有將陶瓷絕緣層21、陶瓷絕緣層22這兩層陶瓷絕緣層與導(dǎo)體層23相層疊的多層化的構(gòu)造，該陶瓷絕緣層21、陶瓷絕緣層22由陶瓷材料構(gòu)成，該導(dǎo)體層23由金屬化金屬層構(gòu)成。陶瓷絕緣層21、陶瓷絕緣層22是由作為陶瓷材料的氧化鋁構(gòu)成的燒結(jié)體。另外，導(dǎo)電層23是由例如鎢、鑰或這些金屬的合金層構(gòu)成。[0040]在陶瓷基板主體13中，在各陶瓷絕緣層21、陶瓷絕緣層22形成有沿各絕緣層厚度方向貫穿的通路孔25，在該通路孔25內(nèi)形成有通路導(dǎo)體26。通路導(dǎo)體26是由鎢、鑰或者這些金屬的合金層的金屬化金屬構(gòu)成。
[0041]在陶瓷基板主體13中，基板表面11側(cè)設(shè)有兩個(gè)表面?zhèn)榷俗硬?1 (連接端子部)，該兩個(gè)表面?zhèn)榷俗硬?1與LED15 (其他零件)相連接。表面?zhèn)榷俗硬?1設(shè)于通路導(dǎo)體26的正上方與通路導(dǎo)體26相鄰近的位置，也就是說，設(shè)于通路導(dǎo)體26的上端的表面上，并與通路導(dǎo)體26電連接。另外，表面?zhèn)榷俗硬?1的寬度比通路導(dǎo)體26的直徑大，表面?zhèn)榷俗硬?1以能夠完全覆蓋通路導(dǎo)體26的上端的方式形成。
[0042]在陶瓷基板主體13的基板背面12側(cè)設(shè)有兩個(gè)背面?zhèn)榷俗硬?2 (連接端子部)，該兩個(gè)背面?zhèn)榷俗硬?2與未圖示的外部基板(其他零件)相連接。背面?zhèn)榷俗硬?2的一者(在圖1中為右側(cè)端子部)設(shè)于通路導(dǎo)體26的下端的表面上，并與該通路導(dǎo)體26之間電連接。背面?zhèn)榷俗硬?2的另一者(在圖1中為左側(cè)端子部)并不與通路導(dǎo)體26連接，而與設(shè)于基板背面12上的配線導(dǎo)體部34 (導(dǎo)體層)連接。配線導(dǎo)體部34和導(dǎo)體層23同樣地由鎢、鑰或這些金屬的合金層的金屬化金屬層構(gòu)成。
[0043]另外，截面半圓形的凹部36形成于陶瓷基板主體13的側(cè)面16，側(cè)面電極37 (端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體)設(shè)于該凹部36的表面。側(cè)面電極37與通路導(dǎo)體26同樣地由鎢、鑰或這些金屬的合金層的金屬化金屬構(gòu)成。側(cè)面電極37與基板背面12上的配線導(dǎo)體部34連接，并且與設(shè)于陶瓷絕緣層21、陶瓷絕緣層22之間的導(dǎo)體層23連接。并且，陶瓷絕緣層21、陶瓷絕緣層22之間的導(dǎo)體層23經(jīng)由通路導(dǎo)體26與表面?zhèn)榷俗硬?1連接。
[0044]如圖1和圖2所示，表面?zhèn)榷俗硬?1由銅層41以及覆蓋金屬層42構(gòu)成，該覆蓋金屬層42設(shè)置成覆蓋銅層41的表面。構(gòu)成表面?zhèn)榷俗硬?1的銅層41由鍍銅層構(gòu)成，覆蓋金屬層42由鍍鎳層以及鍍金層構(gòu)成。另外，陶瓷基板主體13和表面?zhèn)榷俗硬?1的銅層41之間設(shè)有由鑰構(gòu)成的密合層43。密合層43是與陶瓷基板主體13 (陶瓷絕緣層21、陶瓷絕緣層22)之間的密合性比銅層41更優(yōu)良的金屬層，除利用鑰形成以外也可以是利用鎳與鉻的合金、鉻以及鈀中的任一者形成的金屬層。密合層43的厚度為0.05 μ m?0.5 μ m，利用濺射、CVD等以往公知的方法形成。
[0045]本實(shí)施方式的密合層43在基板平面方向比表面?zhèn)榷俗硬?1的銅層41的側(cè)面41a縮入。于是，通過使密合層43比銅層41的側(cè)面41a縮入，從而以覆蓋金屬層42進(jìn)入形成于銅層41與基板表面11之間的部分的間隙的方式形成覆蓋金屬層42。由于密合層43的外表面已被氧化，因此沒有被覆蓋金屬層42覆蓋。并且，在本實(shí)施方式中，在密合層43和通路導(dǎo)體26的金屬化金屬之間設(shè)有鍍鎳層45。鍍鎳層45厚度形成為0.8 μ m?2.5 μ m。
[0046]背面?zhèn)榷俗硬?2也與表面?zhèn)榷俗硬?1具有同樣的層結(jié)構(gòu)，該背面?zhèn)榷俗硬?2設(shè)于陶瓷基板主體13的基板背面12。即，背面?zhèn)榷俗硬?2由銅層41和覆蓋金屬層42構(gòu)成，該覆蓋金屬層42設(shè)置成覆蓋銅層41的表面。另外，在陶瓷基板主體13與背面?zhèn)榷俗硬?2的銅層41之間設(shè)有由鑰構(gòu)成的密合層43。密合層43在基板平面方向上比銅層41的側(cè)面41a縮入。而且，通過使密合層43比銅層41的側(cè)面41a縮入，從而以覆蓋金屬層42進(jìn)入形成于銅層41與基板背面12之間的部分的間隙的方式形成覆蓋金屬層42。由于密合層43的外表面已被氧化，因此沒有被覆蓋金屬層42覆蓋。并且，在密合層43和通路導(dǎo)體26的金屬化金屬之間設(shè)有鍍鎳層45。[0047]在陶瓷基板主體13的基板背面12，配線導(dǎo)體部34的金屬化金屬層的表面被鍍鎳層45覆蓋，該鍍鎳層45作為保護(hù)金屬層表面不受蝕刻密合層43的蝕刻液腐蝕的保護(hù)層。在本實(shí)施方式中，由鍍鎳層45覆蓋的配線導(dǎo)體部34 (金屬化金屬層)的一部分以自背面?zhèn)榷俗硬?2的投影區(qū)域Rl伸出的狀態(tài)設(shè)置(參見圖3)。在圖3中，背面?zhèn)榷俗硬?2的輪廓線的內(nèi)側(cè)區(qū)域成為背面?zhèn)榷俗硬?2的投影區(qū)域R1。另外，如圖1所示，即使是與配線導(dǎo)體部34連接的背面?zhèn)榷俗硬?2，配線導(dǎo)體部34的金屬化金屬層和密合層43之間也設(shè)有鍍鎳層45。
[0048]在陶瓷基板主體13中，形成于該陶瓷基板13的側(cè)面16的側(cè)面電極37的金屬化金屬表面也由鍍鎳層45 (保護(hù)層)覆蓋。并且，鍍鎳層45 (保護(hù)層)的處于配線導(dǎo)體部34的自背面?zhèn)榷俗硬?2暴露的表面上以及處于側(cè)面電極37的表面上的表面被覆蓋金屬層42(鎳的鍍層和金的鍍層)覆蓋。
[0049]接著，說明本實(shí)施方式中的陶瓷基板10的制造方法。本實(shí)施方式的陶瓷基板10利用批量生產(chǎn)的方法制造。
[0050]首先，將作為陶瓷材料的氧化鋁粉末、有機(jī)粘接劑、溶劑、增塑劑等混合制作成漿料。然后利用以往公知的方法(例如刮刀法、壓延輥法)使該漿料成形為片狀，從而制作兩張?zhí)沾缮髌?br> [0051]然后，進(jìn)行沖孔加工(鉆孔)，各陶瓷生坯片51、52的多個(gè)部位形成沿這些陶瓷生坯片51、52的厚度方向貫穿的通孔53、通孔54 (參見圖4)。除了沖孔加工以外，也可以通過激光開孔加工等其他方法來形成通孔53、通孔54。
[0052]在陶瓷生坯片51、陶瓷生坯片52中，通孔53是用于形成通路導(dǎo)體26的孔部，通孔54是用于形成側(cè)面電極37的孔部。也就是，在陶瓷燒成之后，通孔53成為通路孔25，通孔54的一部分成為凹部36。
[0053]然后，在通孔53、通孔54內(nèi)分別形成導(dǎo)體部。更具體地講，首先使用以往公知的糊劑印刷裝置，將包含鎢、鑰的導(dǎo)電性糊劑填充于通孔53內(nèi)，形成將要成為通路導(dǎo)體26的未燒成的通路導(dǎo)體部55 (參見圖5)。即，以利用導(dǎo)電性糊劑完全填滿通孔的方式形成未燒成的通路導(dǎo)體部55。接著，進(jìn)行側(cè)面電極印刷，使包含鎢、鑰的導(dǎo)電性糊劑附著于通孔54的內(nèi)周面，形成將要成為側(cè)面電極37的未燒成的側(cè)面電極用導(dǎo)體部56 (參見圖5)。因而，通孔54內(nèi)也可以不完全填滿導(dǎo)電性糊劑，未燒成的側(cè)面電極用導(dǎo)體部56的中心部成為中空狀。另外，也可以如上述那樣在未燒成的通路導(dǎo)體部55形成后進(jìn)行側(cè)面電極印刷，除此之夕卜，還可以在側(cè)面電極印刷后形成未燒成的通路導(dǎo)體部55。
[0054]然后接著，利用網(wǎng)板印刷法在各陶瓷生坯片51、52上形成未燒成的導(dǎo)體部57 (參見圖6)。在此，在各陶瓷生坯片51、52的表面上(在圖6中為下表面上)，通過使用掩模(省略圖示)印刷導(dǎo)電性糊劑，從而圖案形成未燒成的導(dǎo)體部57。這些未燒成的導(dǎo)體部57是之后應(yīng)該成為導(dǎo)體層23和配線導(dǎo)體部34的部分。在此之后，加熱至預(yù)定溫度，使形成在各陶瓷生還片51、52的未燒成的各導(dǎo)體部55、56、57干燥。
[0055]然后，將各陶瓷生坯片51、52層疊，并通過使用以往公知的分層裝置沿厚度方向施加預(yù)定的負(fù)載，從而壓接各陶瓷生坯片51、52使之一體化來形成未燒成的陶瓷層疊體。
[0056]在那之后，進(jìn)行將未燒成的陶瓷層疊體加熱至能夠燒結(jié)氧化鋁的預(yù)定溫度(例如，1500°C?1800°C水平的溫度)的燒成工序。經(jīng)過該燒成工序，能夠得到各陶瓷生坯片51、52燒結(jié)且各陶瓷絕緣層21、22—體化了的陶瓷基板主體60 (參見圖7)。另外，此時(shí)，通過導(dǎo)電性糊劑的燒結(jié)，分別形成導(dǎo)體層23以及配線導(dǎo)體部34的金屬化金屬層、通路導(dǎo)體26以及導(dǎo)通孔導(dǎo)體37A的金屬化金屬。
[0057]接著，在保護(hù)層形成工序中，進(jìn)行電解鍍鎳。該結(jié)果是，在陶瓷基板主體60中，配線導(dǎo)體34的金屬化金屬層表面、通路導(dǎo)體26以及導(dǎo)通孔導(dǎo)體37A的金屬化金屬表面形成厚度為0.8 μ m?2.5 μ m的鍍鎳層45 (參見圖8)。之后，將陶瓷基板主體60加熱至850°C左右的溫度，進(jìn)行鍍鎳層45的燒結(jié)。
[0058]接著，如圖9所示，進(jìn)行鑰的濺射，使厚度為0.05 μ m?0.5 μ m的密合層43形成于鍍鎳層45的表面、陶瓷基板主體60的基板表面11以及基板背面12 (密合層形成工序)。另外，進(jìn)行銅的濺射使銅濺射層(省略圖示)形成于密合層43的表面。
[0059]之后，進(jìn)行銅層形成工序。具體來講，將賦予了感光性的阻鍍層材料設(shè)于陶瓷基板60的基板表面11上以及基板背面12上，將形成了預(yù)定的掩模圖案的曝光用掩模配置于該阻鍍層材料上。然后，經(jīng)由曝光用掩模對(duì)阻鍍層材料進(jìn)行曝光，對(duì)曝光了的阻鍍層材料進(jìn)行顯影來形成阻鍍層61 (參見圖10)。接著，進(jìn)行電解鍍銅，將各表面?zhèn)榷俗硬?1和各背面?zhèn)榷俗硬?2的銅層41形成于密合層43的表面(參見圖11)。
[0060]之后，進(jìn)行整面研磨，將阻鍍層61的表面和銅層41的端面一并切削，將各銅層41的高度調(diào)整為預(yù)定高度(例如，IOOym左右)。然后，通過使阻鍍層61接觸剝離液，從而剝離基板表面11上和基板背面12上的阻鍍層61 (參見圖12)。之后，進(jìn)行銅的蝕刻，去除在基板表面11和基板背面12暴露的銅濺射層(省略圖示)。并且，如圖13所示，進(jìn)行鑰的蝕亥IJ，去除在基板表面11和基板背面12暴露的密合層43 (蝕刻工序)。此時(shí)，形成于配線導(dǎo)體部34的金屬化金屬層和導(dǎo)通孔導(dǎo)體37A的金屬化金屬的表面的鍍鎳層45作為針對(duì)密合層43的蝕刻液的保護(hù)層發(fā)揮功能。因此，能夠避免由蝕刻液腐蝕配線導(dǎo)體部34的金屬化金屬層、腐蝕導(dǎo)通孔導(dǎo)體37A的金屬化金屬。
[0061]另外，在密合層43的蝕刻工序中，利用蝕刻去除存在于陶瓷基板主體60的主面(基板表面11和基板背面12)與銅層41之間的密合層43的外表面的一部分。因此，密合層43成為在基板平面方向上比銅層41的側(cè)面41a縮入的狀態(tài)。
[0062]接著，對(duì)陶瓷基板主體進(jìn)行加熱至500°C溫度的熱處理。利用該熱處理，提高密合層43與鍍鎳層45之間的密合性，并且提高銅層41與密合層43之間的密合性。
[0063]接著，如圖14所示，進(jìn)行覆蓋金屬層形成工序。在該覆蓋金屬層形成工序中，依次對(duì)各表面?zhèn)榷俗硬?1和各背面?zhèn)榷俗硬?2的銅層41、配線導(dǎo)體部34的金屬化金屬層以及導(dǎo)通孔導(dǎo)體37A的金屬化金屬的表面進(jìn)行鍍鎳與鍍金(具體地講，電解鍍鎳和電解鍍金)，在上述部件的表面形成覆蓋金屬層42。
[0064]經(jīng)過以上的工序得到的陶瓷基板主體60是將產(chǎn)品區(qū)域沿平面方向縱橫地多個(gè)排列的構(gòu)造的批量生產(chǎn)用的基板。于是，通過進(jìn)行分割工序?qū)ε可a(chǎn)用的基板主體60進(jìn)行分割，從而能夠同時(shí)得到多個(gè)圖1中示出的陶瓷基板10。另外，在該分割工序中，通過在導(dǎo)通孔導(dǎo)體37A的某個(gè)位置(圖14中單點(diǎn)劃線所示的位置)對(duì)陶瓷基板主體60進(jìn)行分割，從而形成在側(cè)面16暴露的側(cè)面電極37 (端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體)。
[0065]本發(fā)明人針對(duì)以上述制造方法制造的陶瓷基板10進(jìn)行了產(chǎn)品可靠性的評(píng)價(jià)試驗(yàn)。具體地講，對(duì)在高溫(溫度85°C)、高濕(濕度85%)的環(huán)境下的電阻變化率以及連接端子部(表面?zhèn)榷俗硬?1)的密合性進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出的評(píng)價(jià)結(jié)果在表1及表2中示出。
[0066]在此，改變密合層43的形成材料來制作實(shí)施例1~實(shí)施例4的陶瓷基板10，分別對(duì)實(shí)施例1~實(shí)施例4的陶瓷基板進(jìn)行評(píng)價(jià)試驗(yàn)。在實(shí)施例1中，通過鎳(Ni)和鉻(Cr)的合金的濺射形成密合層43，在實(shí)施例2中，通過鉻(Cr)的濺射形成密合層43。另外，在實(shí)施例3中，通過鈀(Pd)的濺射形成密合層43，在實(shí)施例4中，通過鑰(Mo)的濺射形成密合層43。并且，也對(duì)利用鈦(Ti)的濺射形成密合層的以往例I的陶瓷基板進(jìn)行了評(píng)價(jià)試驗(yàn)。
[0067]在電阻變化率的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，借助軟釬料將陶瓷基板10的背面?zhèn)榷俗硬?2表面安裝于樹脂制電路基板(PCB)。另外，使用銅線等使陶瓷基板10的各表面?zhèn)榷俗硬?1導(dǎo)通(短路)。并且，在樹脂制電路基板中，在經(jīng)由配線圖案而與背面?zhèn)榷俗硬?2連接的連接端子連接有銅線。
[0068]之后，將安裝于樹脂制電路基板的陶瓷基板10投入環(huán)境試驗(yàn)機(jī)(高溫高濕試驗(yàn)機(jī)=ESPEC社制PL — 1KP)，并且將連接于樹脂制電路基板的銅線引到試驗(yàn)機(jī)外部。然后，將引到試驗(yàn)機(jī)外的銅線與4端子測量機(jī)(日置電機(jī)社制3227mQHiteSter)連接，并利用該測量機(jī)測量陶瓷基板10的電阻值。另外，在此，在環(huán)境試驗(yàn)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后的、高溫高濕試驗(yàn)的處理時(shí)間為500小時(shí)、750小時(shí)、1000小時(shí)的時(shí)刻對(duì)陶瓷基板10的電阻值進(jìn)行測量，并求出電阻變化率。另外，電阻變化率是試驗(yàn)開始前的從初始電阻值變化的變化率，由以下算式算出。
[0069]電阻變化率(％) =IOOX (測量值一初始電阻值)/初始電阻值。
[0070][表 1]
[0071]
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷基板，其特征在于， 該陶瓷基板包括:陶瓷基板主體，其具有主面；以及連接端子部，其設(shè)于上述陶瓷基板主體的主面上，并用于借助軟釬料而與其他零件連接，且上述連接端子部包含銅層和以覆蓋上述銅層表面的方式設(shè)置的覆蓋金屬層而構(gòu)成， 在上述陶瓷主體與上述銅層之間設(shè)有密合層，該密合層由鎳和鉻的合金、鉻、鑰以及鈀之中的任一者構(gòu)成， 上述密合層在基板平面方向上比上述銅層的側(cè)面縮入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于， 在上述陶瓷基板主體的主面上設(shè)有金屬化金屬層，上述金屬化金屬層被保護(hù)層覆蓋保護(hù)而不被蝕刻上述密合層的蝕刻液腐蝕，上述密合層的至少一部分形成在該保護(hù)層之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷基板，其特征在于， 將被上述保護(hù)層覆蓋的上述金屬化金屬層的一部分設(shè)定為自上述連接端子部的投影區(qū)域伸出的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷基板，其特征在于， 在上述陶瓷基板主體的側(cè)面具有由金屬化金屬構(gòu)成的端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體，上述端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體的表面被上述保護(hù)層覆蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷基板，其特征在于， 在上述陶瓷基板主體的側(cè)面具有由金屬化金屬構(gòu)成的端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體，上述端面導(dǎo)通孔導(dǎo)體的表面被上述保護(hù)層覆蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的陶瓷基板，其特征在于， 上述覆蓋金屬層至少包含鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的陶瓷基板，其特征在于， 上述覆蓋金屬層由鎳和金構(gòu)成或者由鎳、鈀以及金構(gòu)成。
8.—種陶瓷基板的制造方法，其是權(quán)利要求2所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，該制造方法包含: 燒成工序，該燒成工序用于形成上述陶瓷基板主體和上述金屬化金屬層； 保護(hù)層形成工序，該保護(hù)層形成工序用于對(duì)在上述陶瓷基板主體的主面?zhèn)缺┞兜纳鲜鼋饘倩饘賹舆M(jìn)行鍍鎳從而形成上述保護(hù)層； 密合層形成工序，該密合層形成工序用于在上述保護(hù)層的表面和上述陶瓷基板主體的主面形成上述密合層； 銅層形成工序，該銅層形成工序用于在上述密合層的表面進(jìn)行鍍銅而形成上述連接端子部的銅層； 蝕刻工序，該蝕刻工序用于在利用上述保護(hù)層保護(hù)上述金屬化金屬層不受蝕刻液所帶來的腐蝕的同時(shí)，利用蝕刻去除在上述陶瓷基板主體的主面?zhèn)缺┞兜纳鲜雒芎蠈?；以及覆蓋金屬層形成工序，該覆蓋金屬層形成工序用于依次進(jìn)行鍍鎳與鍍金或者依次進(jìn)行鍍鎳、鍍鈀以及鍍金，而在上述銅層的表面形成上述覆蓋金屬層。
【文檔編號(hào)】H05K1/02GK103889144SQ201310706413
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】大塚祐磨, 福永一范, 內(nèi)田敦士, 吉村光平 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社