金屬化陶瓷通孔基板及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供能夠采用簡(jiǎn)便的方法制造的、可高精細(xì)化布線圖案的金屬化陶瓷通孔基板及其制造方法。金屬化陶瓷通孔基板在陶瓷燒結(jié)體基板中形成有導(dǎo)電性通孔，其具有：在陶瓷燒結(jié)體基板的貫通孔中密填充導(dǎo)電性金屬而成的導(dǎo)電性通孔，所述導(dǎo)電性金屬包含熔點(diǎn)為600℃以上且1100℃以下的金屬（A）、熔點(diǎn)高于該金屬（A）的金屬（B）以及活性金屬；在陶瓷燒結(jié)體基板的兩面中的至少一個(gè)面具有布線圖案，該布線圖案具有由包含金屬（A）、金屬（B）和活性金屬的導(dǎo)電性金屬形成的表面導(dǎo)電層；布線圖案在表面導(dǎo)電層的表面具有鍍覆層；陶瓷燒結(jié)體基板與導(dǎo)電性通孔、表面導(dǎo)電層的界面形成有活性層。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
金屬化陶瓷通孔基板及其制造方法
本專利技術(shù)涉及金屬化陶瓷通孔基板及其制造方法。更具體地涉及可適合用于安裝LED等半導(dǎo)體元件的、特別是用于安裝放熱的高輸出功率LED等半導(dǎo)體元件的金屬化陶瓷通孔基板等。
技術(shù)介紹
用于安裝半導(dǎo)體元件的陶瓷基板在陶瓷基板表面形成有用于與該半導(dǎo)體元件的電極連接的金屬化圖案。另外，例如，以多層基板或者支架形式使用該陶瓷基板的情況下，在陶瓷基板上形成用于實(shí)現(xiàn)基板上下導(dǎo)通的導(dǎo)電性通孔（以下，有時(shí)將具有導(dǎo)電性通孔和金屬化圖案的陶瓷基板稱為“金屬化陶瓷通孔基板”。）。作為金屬化陶瓷通孔基板的制造方法，已知有共燒結(jié)法（co-firingmethod，同時(shí)燒成法）和后燒結(jié)法（post-firingmethod，逐次燒成法）。共燒結(jié)法是指下述方法：在被稱為生坯片的未燒成的陶瓷基板前體上形成金屬糊劑層，并將其燒成；或者，在該生坯片上形成的貫通孔中填充金屬糊劑，從而制作金屬化陶瓷通孔基板前體，并將其燒成。共燒結(jié)法中生坯片和金屬糊劑的燒成是同時(shí)進(jìn)行的。后燒結(jié)法是指下述方法：在燒成生坯片而得到的燒結(jié)體基板上形成金屬糊劑層，并將其燒成；或者，在燒結(jié)體基板上形成的貫通孔中填充金屬糊劑，從而制作金屬化陶瓷通孔基板前體，并將其燒成。后燒結(jié)法中生坯片的燒成和金屬糊劑層的燒成是逐次進(jìn)行的。無(wú)論采用哪種方法都可以在陶瓷基板上形成金屬化圖案，由此得到的基板主要用作用于安裝電子部件的基板。然而，對(duì)于利用共燒結(jié)法的方法，燒成時(shí)生坯片容易不均勻地收縮，例如燒結(jié)正方形的生坯片的情況下，雖然僅是輕微程度，但還是出現(xiàn)各邊的中央部分向內(nèi)側(cè)翹起的收縮，從而使基板變形為星形，因此在1片生坯片上大量形成同一形狀的金屬化圖案和導(dǎo)電性通孔的情況下，根據(jù)形成圖案的地方，圖案形狀以及該通孔的位置稍稍改變是不可避免的。另外，采用共燒結(jié)法，由于金屬糊劑與生坯片同時(shí)在高溫下燒成，所以作為金屬糊劑需要使用鉬、鎢等高熔點(diǎn)金屬糊劑，存在諸如無(wú)法使用導(dǎo)電性良好的其它金屬的缺點(diǎn)。另一方面，后燒結(jié)法通過(guò)在燒結(jié)體基板上形成金屬糊劑層并將其燒成，或者在燒結(jié)體基板上形成的貫通孔中填充金屬糊劑并將其燒成，從而形成金屬化圖案和導(dǎo)電性通孔。金屬糊劑層的燒印（燒成）過(guò)程中，金屬糊劑層雖然在厚度方向發(fā)生收縮，但由于基本不發(fā)生平面方向的收縮，所以不會(huì)引發(fā)諸如共燒結(jié)法中觀察到的根據(jù)位置圖案形狀發(fā)生改變的問(wèn)題。然而，由于金屬糊劑自身發(fā)生收縮，所以貫通孔中金屬糊劑在燒結(jié)時(shí)收縮，從而在形成的導(dǎo)電性通孔中產(chǎn)生孔隙，難以形成致密的通孔。專利文獻(xiàn)1公開了下述方法：采用濺射在具有貫通孔的陶瓷基板上形成鈦層和銅層，之后，通過(guò)電解鍍銅形成布線圖案和導(dǎo)電性通孔。然而該方法中濺射工序是必需的，需要有實(shí)施濺射的制造設(shè)備，因此并不是可以簡(jiǎn)便地制造金屬化通孔基板的方法。另外，該方法中采用電解鍍覆將銅填充到貫通孔內(nèi)時(shí)，在貫通孔的直徑大的情況、基板的厚度大的情況下，填充需要時(shí)間，生產(chǎn)率下降。另外，上述填充需要時(shí)間越長(zhǎng)，由于形成的布線圖案的厚度和需要的抗蝕圖案的膜厚同時(shí)增加，因此圖案的高精細(xì)化較困難。為了形成微細(xì)圖案，欲減小布線圖案的厚度時(shí)，即使不采用電解鍍覆完全填充貫通孔內(nèi)而僅在貫通孔表面析出薄薄的銅也能夠確保基板兩面的布線間的導(dǎo)通。然而，作為例如LED元件等的安裝基板使用的情況下，出現(xiàn)下述問(wèn)題：在LED元件用的透鏡成型（lensmolding）時(shí)，模制樹脂透過(guò)貫通孔漏出到對(duì)側(cè)面；在實(shí)際安裝時(shí)，發(fā)生焊料透過(guò)貫通孔表面的鍍覆表面滲透到對(duì)側(cè)面的布線等。此時(shí)，通過(guò)在貫通孔中填充填補(bǔ)用的樹脂糊劑等，可以防止這些情況，但存在制造工序變煩雜、并且通孔的導(dǎo)電性低這一問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1美國(guó)專利申請(qǐng)公開2004/00359693號(hào)說(shuō)明書
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的問(wèn)題因此，本專利技術(shù)以提供可以采用簡(jiǎn)便的方法制造的、可高精細(xì)化布線圖案的金屬化陶瓷通孔基板及其制造方法為課題。用于解決問(wèn)題的方案以下，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。其中，在本說(shuō)明書中，只要沒有另行規(guī)定，有關(guān)數(shù)值A(chǔ)和B的“A~B”意指“A以上且B以下”。該表述中省略數(shù)值A(chǔ)的單位的情況下，應(yīng)用數(shù)值B所帶單位作為數(shù)值A(chǔ)的單位。另外，在本說(shuō)明書中，平均粒徑是與使用日機(jī)裝株式會(huì)社制造的MicroTrack、利用激光衍射法測(cè)定的體積分布中值相當(dāng)?shù)那虍?dāng)量直徑（體積平均值D50）。本專利技術(shù)的第1項(xiàng)是金屬化陶瓷通孔基板，其是陶瓷燒結(jié)體基板中形成有導(dǎo)電性通孔的金屬化陶瓷通孔基板，該金屬化陶瓷通孔基板具有：在陶瓷燒結(jié)體基板的貫通孔中密填充導(dǎo)電性金屬而成的導(dǎo)電性通孔，所述導(dǎo)電性金屬包含熔點(diǎn)為600℃以上且1100℃以下的金屬（A）、熔點(diǎn)高于該金屬（A）的金屬（B）、以及活性金屬；陶瓷燒結(jié)體基板的兩面中的至少一個(gè)面具有布線圖案，該布線圖案具有由包含金屬（A）、金屬（B）和活性金屬的導(dǎo)電性金屬形成的表面導(dǎo)電層，該布線圖案在表面導(dǎo)電層的表面具有鍍覆層，導(dǎo)電性通孔與陶瓷燒結(jié)體基板的界面以及表面導(dǎo)電層與陶瓷燒結(jié)體基板的界面形成有活性層。另外以下有時(shí)將導(dǎo)電性通孔僅簡(jiǎn)述為“通孔”。“熔點(diǎn)高于金屬（A）的金屬（B）”并不一定指熔點(diǎn)超過(guò)1100℃的金屬，而是熔點(diǎn)比實(shí)際使用的金屬（A）的熔點(diǎn)高的金屬。例如，金屬（A）是熔點(diǎn)為780℃左右的銀焊料的情況下，作為金屬（B），可以使用熔點(diǎn)高于該金屬（A）的金屬，即銅（熔點(diǎn)：1085℃）、銀（熔點(diǎn)：962℃）、金（熔點(diǎn)：1064℃）等。作為“熔點(diǎn)為600℃以上且1100℃以下的金屬（A）”，例如，可列舉出銅、銀、金、金焊料、銀焊料等焊料材料。另外，作為“熔點(diǎn)高于金屬（A）的金屬（B）”，例如，可列舉出銅（熔點(diǎn)：1085℃）、銀（熔點(diǎn)：962℃）、金（熔點(diǎn)：1064℃）、鎢（熔點(diǎn)：3410℃）、鉬（熔點(diǎn)：2617℃）等，根據(jù)使用的金屬（A）的熔點(diǎn)進(jìn)行選擇。本專利技術(shù)的第1項(xiàng)中，“熔點(diǎn)為600℃以上且1100℃以下的金屬（A）”優(yōu)選為選自金焊料、銀焊料和銅中的一種或兩種以上。本專利技術(shù)的第1項(xiàng)中，“熔點(diǎn)高于金屬（A）的金屬（B）”優(yōu)選為選自銀、銅和金中的一種或兩種以上。本專利技術(shù)的第1項(xiàng)中，“活性層”優(yōu)選是活性金屬與陶瓷燒結(jié)體基板的陶瓷成分反應(yīng)形成的反應(yīng)層。在所述實(shí)施方式中，進(jìn)一步優(yōu)選活性金屬是鈦，與該鈦反應(yīng)的陶瓷成分是氮，活性層是氮化鈦層。通過(guò)形成該活性層使通孔與陶瓷燒結(jié)體基板壁面的密合性良好。本專利技術(shù)的第1項(xiàng)中，陶瓷燒結(jié)體基板優(yōu)選是氮化鋁燒結(jié)體基板。本專利技術(shù)的第1項(xiàng)的陶瓷通孔基板具有導(dǎo)電性良好的通孔，適合安裝高輸出功率LED等需要高電力供給的元件。這些高輸出功率LED等元件放出大量熱。由于元件附近積蓄熱時(shí)對(duì)元件造成不良影響，因此優(yōu)選將熱釋放到外部。從該觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選由導(dǎo)熱性高的氮化鋁構(gòu)成陶瓷燒結(jié)體基板。本專利技術(shù)的第1項(xiàng)中，布線圖案在表面導(dǎo)電層的表面具有鍍覆層。該鍍覆層可以包含多層鍍覆層。通過(guò)使布線圖案具有鍍覆層能夠提高布線圖案的導(dǎo)電性。在所述實(shí)施方式中，更優(yōu)選上述鍍覆層包含銅鍍覆層。通過(guò)使布線圖案的上述鍍覆層具有銅鍍覆層能夠更容易提高導(dǎo)電性。本專利技術(shù)的第1項(xiàng)中，優(yōu)選布線圖案是采用光刻法形成的金屬化圖案。另外，通過(guò)采用光刻法形成圖案能夠使該金屬化圖案的線寬/間隔（lineandspace）為50μm/50μm以下。本專利技術(shù)中，有關(guān)數(shù)值A(chǔ)和B的布線圖案的線寬/間隔為“Aμm/Bμm以下”是指本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種金屬化陶瓷通孔基板，其是陶瓷燒結(jié)體基板中形成有導(dǎo)電性通孔的金屬化陶瓷通孔基板，該金屬化陶瓷通孔基板具有：在所述陶瓷燒結(jié)體基板的貫通孔中密填充導(dǎo)電性金屬而成的所述導(dǎo)電性通孔，所述導(dǎo)電性金屬包含熔點(diǎn)為600℃以上且1100℃以下的金屬（A）、熔點(diǎn)高于該金屬（A）的金屬（B）、以及活性金屬；所述陶瓷燒結(jié)體基板的兩面中的至少一個(gè)面具有布線圖案，該布線圖案具有由包含所述金屬（A）、所述金屬（B）和活性金屬的導(dǎo)電性金屬形成的表面導(dǎo)電層，所述布線圖案在所述表面導(dǎo)電層的表面具有鍍覆層，所述導(dǎo)電性通孔與所述陶瓷燒結(jié)體基板的界面以及所述表面導(dǎo)電層與所述陶瓷燒結(jié)體基板的界面形成有活性層。

【技術(shù)特征摘要】
2012.01.25 JP 2012-0130081.一種金屬化陶瓷通孔基板的制造方法，所述金屬化陶瓷通孔基板在陶瓷燒結(jié)體基板中形成有導(dǎo)電性通孔，該金屬化陶瓷通孔基板具有：在所述陶瓷燒結(jié)體基板的貫通孔中密填充導(dǎo)電性金屬而成的所述導(dǎo)電性通孔，所述導(dǎo)電性金屬包含熔點(diǎn)為600℃以上且1100℃以下的金屬(A)、熔點(diǎn)高于該金屬(A)的金屬(B)、以及活性金屬；所述陶瓷燒結(jié)體基板的兩面中的至少一個(gè)面具有布線圖案，該布線圖案具有由包含所述金屬(A)、所述金屬(B)和活性金屬的導(dǎo)電性金屬形成的表面導(dǎo)電層，所述布線圖案在所述表面導(dǎo)電層的表面具有鍍覆層，所述導(dǎo)電性通孔與所述陶瓷燒結(jié)體基板的界面以及所述表面導(dǎo)電層與所述陶瓷燒結(jié)體基板的界面形成有活性層；該制造方法包括：準(zhǔn)備具有貫通孔的陶瓷燒結(jié)體基板的工序；在所述貫通孔中填充第一金屬糊劑的填充工序，所述第一金屬糊劑包含比熔點(diǎn)為600℃以上且1100℃以下的金屬(A)的熔點(diǎn)高的金屬(B)粉末和活性金屬粉末而成；形成第二金屬糊劑層的工序，在所述陶瓷燒結(jié)體基板的兩面中的至少一個(gè)表面涂布第二金屬糊劑，使得該第二金屬糊劑與所述第一金屬糊劑接觸，所述第二金屬糊劑包含熔點(diǎn)高于所述金屬(A)的金屬(B’)粉末和活性金屬粉末而成；形成第三金屬糊劑層的工序，在所述第二金屬糊劑層的表面涂布包含所述金屬(A)粉末而成的第三金屬糊劑；燒成工序，通過(guò)將上述得到的基板燒成，在所述貫通孔內(nèi)形成導(dǎo)電性通孔，在所述陶瓷燒結(jié)體基板的表面形成表面導(dǎo)電層，并且在該導(dǎo)電性通孔與所述陶瓷燒結(jié)體基板的界面以及該表面導(dǎo)電層與所述陶瓷燒結(jié)體基板的界面形成活性層；在所述表面導(dǎo)電層的表面形成鍍覆層的工序；在該鍍覆層中留作布線圖案的部分的表面形成抗蝕圖案的工序；通過(guò)蝕刻去除所述鍍覆層和所述表面導(dǎo)電層中未被所述抗蝕圖案覆蓋的部分的工序；去除所述抗蝕圖案的工序；以及，蝕刻所述活性層的露出的部分的工序，形成所述第三金屬糊劑層的工序中，俯視透視所述陶瓷燒結(jié)體基板時(shí)，形成所述第三金屬糊劑層的區(qū)域、與所述貫通孔的與相接于該形成的第三金屬糊劑層的所述第二金屬糊劑層相接的開口端部所占據(jù)的區(qū)域具有重疊部分。2.一種金屬化陶瓷通孔基板的制造方法，所述金屬化陶瓷通孔基板在陶瓷燒結(jié)體基板中形成有導(dǎo)電性通孔，該金屬化陶瓷通孔基板具有：在所述陶瓷燒結(jié)體基板的貫通孔中密填充導(dǎo)電性金屬而成的所述導(dǎo)電性通孔，所述導(dǎo)電性金屬包含熔點(diǎn)為600℃以上且1100℃以下的金屬(A)、熔點(diǎn)高于該金屬(A)的金屬(B)、以及活性金屬；...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高橋直人，山本泰幸，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：株式會(huì)社德山，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：