JP2001226178A - セラミックス回路基板の製造方法 - Google Patents
セラミックス回路基板の製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
- C04B41/5127—Cu, e.g. Cu-CuO eutectic
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックス回路基板上に十分高い密着力が
得られ、かつ高い耐久性が得られる銅導体回路を有すセ
ラミックス回路基板の製造方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 銅成分が金属銅粉体、酸化銅粉体、そし
てＣｕ有機レジネートから選ばれる少なくとも一種であ
って、その銅濃度が０．０５〜２０．００重量％より構
成される処理液をセラミックス基材表面に塗付した後、
６００〜１２００°Ｃの温度で大気雰囲気もしくは不活
性雰囲気にて焼成し、次に銅導体ペーストを印刷し、焼
成するセラミックス回路基板の製造方法にある。
得られ、かつ高い耐久性が得られる銅導体回路を有すセ
ラミックス回路基板の製造方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 銅成分が金属銅粉体、酸化銅粉体、そし
てＣｕ有機レジネートから選ばれる少なくとも一種であ
って、その銅濃度が０．０５〜２０．００重量％より構
成される処理液をセラミックス基材表面に塗付した後、
６００〜１２００°Ｃの温度で大気雰囲気もしくは不活
性雰囲気にて焼成し、次に銅導体ペーストを印刷し、焼
成するセラミックス回路基板の製造方法にある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品として利用
されるセラミックス回路基板の製造方法に係り、詳しく
は特に窒化アルミニウム焼結体や窒化珪素焼結体、炭化
珪素焼結体などのセラミックス基板上に十分高い密着力
が得られ、かつ高い耐久性が得られる銅導体回路を有す
セラミックス回路基板の製造方法に関する。
されるセラミックス回路基板の製造方法に係り、詳しく
は特に窒化アルミニウム焼結体や窒化珪素焼結体、炭化
珪素焼結体などのセラミックス基板上に十分高い密着力
が得られ、かつ高い耐久性が得られる銅導体回路を有す
セラミックス回路基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニ
ウム焼結体、窒化珪素焼結体や炭化珪素焼結体などのセ
ラミックスまたはガラス基材表面に金属層を密着性良く
形成し、例えば電子機器の回路基材材料を製造する方法
としては次のようなものが挙げられる。
ウム焼結体、窒化珪素焼結体や炭化珪素焼結体などのセ
ラミックスまたはガラス基材表面に金属層を密着性良く
形成し、例えば電子機器の回路基材材料を製造する方法
としては次のようなものが挙げられる。
【０００３】無電解メッキ法は、まずセラミックス基材
の表面を化学的もしくは物理的な方法で粗化し、その後
ＳｎＣｌ2の濃塩酸溶液中で処理することにより表面の
感受性化を行い、次にＰｄＣｌ2の濃塩酸溶液中で処理
し、セラミックス表面にＰｄからなる無電解メッキの金
属核を形成する。そしてこれを金、銀、銅、ニッケルな
どの無電解メッキ浴中に入れ、金属層を形成させる方法
である。
の表面を化学的もしくは物理的な方法で粗化し、その後
ＳｎＣｌ2の濃塩酸溶液中で処理することにより表面の
感受性化を行い、次にＰｄＣｌ2の濃塩酸溶液中で処理
し、セラミックス表面にＰｄからなる無電解メッキの金
属核を形成する。そしてこれを金、銀、銅、ニッケルな
どの無電解メッキ浴中に入れ、金属層を形成させる方法
である。
【０００４】次に物理蒸着法とは、セラミックス基材を
真空中に入れ、例えばアルゴンスパッタリングなどの方
法により金属を気化し、基材上に金属を析出させるもの
であり、金、銀、銅、ニッケルなどを直接スパッタした
場合、十分な密着力が得られないため、比較的密着力の
優れた中間層を形成した後、所望の金属膜を形成し導体
路を形成する方法である。
真空中に入れ、例えばアルゴンスパッタリングなどの方
法により金属を気化し、基材上に金属を析出させるもの
であり、金、銀、銅、ニッケルなどを直接スパッタした
場合、十分な密着力が得られないため、比較的密着力の
優れた中間層を形成した後、所望の金属膜を形成し導体
路を形成する方法である。
【０００５】また、ペースト法は銅導体ペーストをスク
リーン印刷によりセラミックス基材上に所望のパターン
を印刷し、不活性雰囲気にて焼成することにより回路基
板を作製する方法である。
リーン印刷によりセラミックス基材上に所望のパターン
を印刷し、不活性雰囲気にて焼成することにより回路基
板を作製する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】コストの面からは無電
解メッキ法が優れているが、無電解メッキ法においては
密着強度を得るためにセラミックス基材表面を粗化し、
表面積を増大させてメッキ形成の触媒核となるパラジウ
ム粒子を基材表面に接着させるものである。まず、その
パラジウム粒子と基材表面との接着がそれほど強固なも
のとは言えないという問題と、基材表面を粗化している
ことからできあがった基材の高周波特性が悪くなってし
まうという問題がある。
解メッキ法が優れているが、無電解メッキ法においては
密着強度を得るためにセラミックス基材表面を粗化し、
表面積を増大させてメッキ形成の触媒核となるパラジウ
ム粒子を基材表面に接着させるものである。まず、その
パラジウム粒子と基材表面との接着がそれほど強固なも
のとは言えないという問題と、基材表面を粗化している
ことからできあがった基材の高周波特性が悪くなってし
まうという問題がある。
【０００７】また、表面を粗化することができない基
材、例えば高純度アルミナ、窒化アルミニウム基材への
利用は不可能であるという問題もある。
材、例えば高純度アルミナ、窒化アルミニウム基材への
利用は不可能であるという問題もある。
【０００８】一方、物理蒸着法は無電解メッキ法で導体
路形成ができなかった高純度アルミナや窒化アルミ基材
などへの導体路形成も可能であり、表面を粗化すること
なく所望の金属膜を形成することができるので高周波特
性にも優れているという利点を持っているが、設備コス
トが高く、生産性が低いことも含めてコスト的には通常
無電解メッキ法よりも不利になることになるという問題
があった。
路形成ができなかった高純度アルミナや窒化アルミ基材
などへの導体路形成も可能であり、表面を粗化すること
なく所望の金属膜を形成することができるので高周波特
性にも優れているという利点を持っているが、設備コス
トが高く、生産性が低いことも含めてコスト的には通常
無電解メッキ法よりも不利になることになるという問題
があった。
【０００９】また、ペースト法ではセラミックス基材と
銅導体の接着にガラスフリットによるアンカリング、並
びに該基材とガラスフリットの濡れ性によって密着力が
得られるが、ガラスフリットとの濡れ性が悪い窒化アル
ミニウム焼結体や炭化珪素焼結体等のアルミナ以外のセ
ラミックス基材では十分な密着力が得られなかった。ま
た、ガラスフリットとセラミックス基材間の熱膨張係数
が大きく異なるため、熱サイクル試験の様な耐久性試験
において良好な結果が得られなかった。
銅導体の接着にガラスフリットによるアンカリング、並
びに該基材とガラスフリットの濡れ性によって密着力が
得られるが、ガラスフリットとの濡れ性が悪い窒化アル
ミニウム焼結体や炭化珪素焼結体等のアルミナ以外のセ
ラミックス基材では十分な密着力が得られなかった。ま
た、ガラスフリットとセラミックス基材間の熱膨張係数
が大きく異なるため、熱サイクル試験の様な耐久性試験
において良好な結果が得られなかった。
【００１０】そこで、本発明は上記のような問題を解決
するものであり、セラミックス回路基板上に十分高い密
着力が得られ、かつ高い耐久性が得られる銅導体回路を
有すセラミックス回路基板の製造方法を提供することを
目的とする。
するものであり、セラミックス回路基板上に十分高い密
着力が得られ、かつ高い耐久性が得られる銅導体回路を
有すセラミックス回路基板の製造方法を提供することを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するために請求項１記載の発明では、セラミックス基材
表面に銅導体回路を作製するセラミックス回路基板の製
造方法において、銅成分が金属銅粉体、酸化銅粉体、そ
してＣｕ有機レジネートから選ばれる少なくとも一種で
あって、その金属濃度が０．０５〜２０．００重量％よ
り構成される処理液をセラミックス基材表面に塗付した
後、６００〜１２００°Ｃの温度で大気雰囲気もしくは
不活性雰囲気にて焼成し、次に銅導体ペーストを印刷
し、焼成するセラミックス回路基板の製造方法にある。
するために請求項１記載の発明では、セラミックス基材
表面に銅導体回路を作製するセラミックス回路基板の製
造方法において、銅成分が金属銅粉体、酸化銅粉体、そ
してＣｕ有機レジネートから選ばれる少なくとも一種で
あって、その金属濃度が０．０５〜２０．００重量％よ
り構成される処理液をセラミックス基材表面に塗付した
後、６００〜１２００°Ｃの温度で大気雰囲気もしくは
不活性雰囲気にて焼成し、次に銅導体ペーストを印刷
し、焼成するセラミックス回路基板の製造方法にある。
【００１２】特に、銅成分を含有した処理液をセラミッ
クス基板上に塗付、焼成することによりセラミックス基
板表面を銅−アルミニウム複合酸化物に改質させ、この
複合酸化物層の熱膨張係数が金属銅とセラミックスの中
間に近い値を示し、かつその層が深さ方向に対し組成が
傾斜するために、耐久性試験に対して良好な中間層を形
成する。また、ガラスフリットとの濡れ性も良好になる
ため、密着力も向上する。その際、反応層上部に未反応
銅成分が残っている場合、ガラス成分と溶融もしくは銅
厚膜ペーストに含まれる銅粉と直接化学結合することに
より高い密着力が得られる。
クス基板上に塗付、焼成することによりセラミックス基
板表面を銅−アルミニウム複合酸化物に改質させ、この
複合酸化物層の熱膨張係数が金属銅とセラミックスの中
間に近い値を示し、かつその層が深さ方向に対し組成が
傾斜するために、耐久性試験に対して良好な中間層を形
成する。また、ガラスフリットとの濡れ性も良好になる
ため、密着力も向上する。その際、反応層上部に未反応
銅成分が残っている場合、ガラス成分と溶融もしくは銅
厚膜ペーストに含まれる銅粉と直接化学結合することに
より高い密着力が得られる。
【００１３】本願の請求項２記載の発明では、セラミッ
クス基材表面に銅導体回路を作製するセラミックス回路
基板の製造方法において、銅成分が金属銅粉体、酸化銅
粉体、そしてＣｕ有機レジネートから選ばれる少なくと
も一種であって、その金属濃度が０．０５〜２０．００
重量％より構成される処理液をセラミックス基材表面に
塗付した後に乾燥し、次に銅導体ペーストを印刷し、焼
成するセラミックス回路基板の製造方法にある。
クス基材表面に銅導体回路を作製するセラミックス回路
基板の製造方法において、銅成分が金属銅粉体、酸化銅
粉体、そしてＣｕ有機レジネートから選ばれる少なくと
も一種であって、その金属濃度が０．０５〜２０．００
重量％より構成される処理液をセラミックス基材表面に
塗付した後に乾燥し、次に銅導体ペーストを印刷し、焼
成するセラミックス回路基板の製造方法にある。
【００１４】本願の請求項３記載の発明では、セラミッ
クス基材が窒化アルミニウム焼結体、もしくは炭化珪素
焼結体であるセラミックス回路基板の製造方法にあり、
セラミックス基板を特定することにより、該基板上に十
分高い密着力が得られ、かつ高い耐久性が得られる銅導
体回路を有する。
クス基材が窒化アルミニウム焼結体、もしくは炭化珪素
焼結体であるセラミックス回路基板の製造方法にあり、
セラミックス基板を特定することにより、該基板上に十
分高い密着力が得られ、かつ高い耐久性が得られる銅導
体回路を有する。
【００１５】本願の請求項４記載の発明では、処理液に
おける金属銅粉体、酸化銅粉体の平均粒径が０．００１
〜３μｍであるセラミックス回路基板の製造方法にあ
る。
おける金属銅粉体、酸化銅粉体の平均粒径が０．００１
〜３μｍであるセラミックス回路基板の製造方法にあ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明においては、まず銅成分が
金属銅粉体、酸化銅粉体、そしてＣｕ有機レジネートか
ら選ばれる少なくとも一種であって、その金属濃度が
０．０５〜２０．００重量％より構成される処理液を窒
化アルミニウム焼結体、窒化珪素焼結体もしくは炭化珪
素焼結体からなるセラミックス基材１表面に厚さ１０〜
１，０００ｎｍに塗布する。塗布方法はスピンコート
法、ディップ法、刷毛塗り、スプレーなど様々な方法を
採ることができるが、出来るだけ均一に塗布することが
好ましく、スピンコート法が適当である。
金属銅粉体、酸化銅粉体、そしてＣｕ有機レジネートか
ら選ばれる少なくとも一種であって、その金属濃度が
０．０５〜２０．００重量％より構成される処理液を窒
化アルミニウム焼結体、窒化珪素焼結体もしくは炭化珪
素焼結体からなるセラミックス基材１表面に厚さ１０〜
１，０００ｎｍに塗布する。塗布方法はスピンコート
法、ディップ法、刷毛塗り、スプレーなど様々な方法を
採ることができるが、出来るだけ均一に塗布することが
好ましく、スピンコート法が適当である。
【００１７】ここで使用する処理液の一例としては、平
均粒径が０．００１〜３μｍである金属銅、酸化銅の少
なくとも一種の微粒子を高分子中に分散させたものを溶
剤に溶かしたもの、あるいはこれらの微粒子を溶剤中に
分散させたものである。上記の金属銅または酸化銅は微
粒子であり、このような極微小の粒径を有する微粒子は
それよりも大きい粒径のものと比べて極めて高い反応性
を有している。
均粒径が０．００１〜３μｍである金属銅、酸化銅の少
なくとも一種の微粒子を高分子中に分散させたものを溶
剤に溶かしたもの、あるいはこれらの微粒子を溶剤中に
分散させたものである。上記の金属銅または酸化銅は微
粒子であり、このような極微小の粒径を有する微粒子は
それよりも大きい粒径のものと比べて極めて高い反応性
を有している。
【００１８】上記０．００１〜３μｍという粒径を有す
る金属銅もしくは酸化銅は、例えば特公平６−９９５８
５号公報に、ナイロン１１のような高分子材料を融解
後、これにより生じた物を急速固化した熱力学的に非平
衡状態とした高分子層の表面に蒸着した銅を密着させた
後、この高分子層を平衡状態になるまで緩和させること
で、該金属銅を微粒子化した金属銅もしくは酸化銅を高
分子内に分散させて得ることができる。そして、この高
分子中に金属銅、酸化銅の微粒子分散をさせた高分子複
合物をα−テレピネオール、メタノール、エタノール、
水、カルビトール、メタクレゾール等の溶剤に溶かして
処理液にすることができる。
る金属銅もしくは酸化銅は、例えば特公平６−９９５８
５号公報に、ナイロン１１のような高分子材料を融解
後、これにより生じた物を急速固化した熱力学的に非平
衡状態とした高分子層の表面に蒸着した銅を密着させた
後、この高分子層を平衡状態になるまで緩和させること
で、該金属銅を微粒子化した金属銅もしくは酸化銅を高
分子内に分散させて得ることができる。そして、この高
分子中に金属銅、酸化銅の微粒子分散をさせた高分子複
合物をα−テレピネオール、メタノール、エタノール、
水、カルビトール、メタクレゾール等の溶剤に溶かして
処理液にすることができる。
【００１９】また、分子の末端あるいは側鎖にシアノ
基、アミノ基、そしてチオール基から選ばれた少なくと
も１種の官能基を有する高分子あるいはオリゴマーを加
熱して融解した後、金属銅を蒸発させて上記マトリクス
材の融解物に捕捉させた後、上記融解したマトリクス材
中に金属銅そして／あるいは銅酸化物の微粒子を分散さ
せることができる。同様にして高分子中に金属銅、酸化
銅の微粒子分散をさせた高分子複合物を上記と同様の溶
剤に溶かして処理液にすることができる。
基、アミノ基、そしてチオール基から選ばれた少なくと
も１種の官能基を有する高分子あるいはオリゴマーを加
熱して融解した後、金属銅を蒸発させて上記マトリクス
材の融解物に捕捉させた後、上記融解したマトリクス材
中に金属銅そして／あるいは銅酸化物の微粒子を分散さ
せることができる。同様にして高分子中に金属銅、酸化
銅の微粒子分散をさせた高分子複合物を上記と同様の溶
剤に溶かして処理液にすることができる。
【００２０】具体的には、上記高分子あるいはオリゴマ
ーは、分子の末端あるいは側鎖にシアノ基（−ＣＮ）、
アミノ基（−ＮＨ2 ）、そしてチオール基（−ＳＨ）か
ら選ばれた少なくとも１種の官能基を有するもので、そ
の骨格にはポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリ
コール、ポリビニルアルコール、ナイロン１１、ナイロ
ン６、ナイロン６６、ナイロン６．１０、ポリエチレン
テレフタレート、ポリスチレン等からなり、その融点あ
るいは軟化点は４０〜１００°Ｃである。オリゴマーの
平均分子量も特に制限はないが、５００〜６０００程度
である。上記官能基は特に微粒子の表面の金属原子と共
有結合や配位結合を形成しやすく、粒成長を抑制し、微
粒子の分散性を高めることになる。
ーは、分子の末端あるいは側鎖にシアノ基（−ＣＮ）、
アミノ基（−ＮＨ2 ）、そしてチオール基（−ＳＨ）か
ら選ばれた少なくとも１種の官能基を有するもので、そ
の骨格にはポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリ
コール、ポリビニルアルコール、ナイロン１１、ナイロ
ン６、ナイロン６６、ナイロン６．１０、ポリエチレン
テレフタレート、ポリスチレン等からなり、その融点あ
るいは軟化点は４０〜１００°Ｃである。オリゴマーの
平均分子量も特に制限はないが、５００〜６０００程度
である。上記官能基は特に微粒子の表面の金属原子と共
有結合や配位結合を形成しやすく、粒成長を抑制し、微
粒子の分散性を高めることになる。
【００２１】更には、上記０．００１〜３μｍという粒
径を有する金属銅もしくは酸化銅は、例えば特開平３―
３４２１１号公報に開示されているガス中蒸発法と呼ば
れる方法によって製造される。これはチャンバ内にヘリ
ウム不活性ガスを導入して金属銅を蒸発させ、不活性ガ
スとの衝突により冷却され凝縮して得られるが、この場
合生成直後の粒子が孤立状態にある段階でα−テレピオ
ール、トルエンなどの有機溶剤の蒸気を導入して粒子表
面の被覆を行ったものである。市販しているメーカーは
真空冶金（株）製等が知られている。他の作製法として
は一般に良く知られている還元法、アトマイズ法等が知
られており、市販しているメーカーは日本アトマイズ加
工、福田金属泊粉、同和鉱業、三井金属工業等を挙げる
ことができる。
径を有する金属銅もしくは酸化銅は、例えば特開平３―
３４２１１号公報に開示されているガス中蒸発法と呼ば
れる方法によって製造される。これはチャンバ内にヘリ
ウム不活性ガスを導入して金属銅を蒸発させ、不活性ガ
スとの衝突により冷却され凝縮して得られるが、この場
合生成直後の粒子が孤立状態にある段階でα−テレピオ
ール、トルエンなどの有機溶剤の蒸気を導入して粒子表
面の被覆を行ったものである。市販しているメーカーは
真空冶金（株）製等が知られている。他の作製法として
は一般に良く知られている還元法、アトマイズ法等が知
られており、市販しているメーカーは日本アトマイズ加
工、福田金属泊粉、同和鉱業、三井金属工業等を挙げる
ことができる。
【００２２】溶剤としては特に限定しないが、微粒子の
分散性、経時安定性、基材との濡れ性から、α−テレピ
ネオール、メタノール、エタノール、水、カルビトー
ル、メタクレゾール等を用いることが好ましい。
分散性、経時安定性、基材との濡れ性から、α−テレピ
ネオール、メタノール、エタノール、水、カルビトー
ル、メタクレゾール等を用いることが好ましい。
【００２３】処理液中の銅成分濃度は０．０５〜２０．
００重量％に調節される。濃度が低すぎると、反応層が
十分に形成されず、十分な密着力と耐久性が得られなく
なり、逆に濃度が高すぎると、反応層が形成されるが、
未反応の銅成分が酸化銅として層を形成し、脆弱な接着
力しか得られなくなる。
００重量％に調節される。濃度が低すぎると、反応層が
十分に形成されず、十分な密着力と耐久性が得られなく
なり、逆に濃度が高すぎると、反応層が形成されるが、
未反応の銅成分が酸化銅として層を形成し、脆弱な接着
力しか得られなくなる。
【００２４】処理液中の銅成分のうち、金属銅粉体並び
に酸化銅粉体の粒径は処理液中に安定して分散可能な平
均粒径０．００１〜３μｍが好ましいが、より高い密着
力と優れた耐久性を得るためには、高反応性である微粒
子を用いることが好ましい。
に酸化銅粉体の粒径は処理液中に安定して分散可能な平
均粒径０．００１〜３μｍが好ましいが、より高い密着
力と優れた耐久性を得るためには、高反応性である微粒
子を用いることが好ましい。
【００２５】続いて、上記処理液をセラミックス基材に
塗付した後、大気雰囲気もしくは不活性雰囲気にて６０
０〜１２００°Ｃ、１０〜６０分で行い、反応層を形成
させる。６００°Ｃ未満の場合には、十分な反応層が形
成されず、逆に１２００°Ｃを超えると銅成分が完全に
溶融し飛散する問題が発生する。無論、上記処理液をセ
ラミックス基材に塗付した後、焼成する必要はなく、５
０〜２００℃で乾燥処理してもよい。
塗付した後、大気雰囲気もしくは不活性雰囲気にて６０
０〜１２００°Ｃ、１０〜６０分で行い、反応層を形成
させる。６００°Ｃ未満の場合には、十分な反応層が形
成されず、逆に１２００°Ｃを超えると銅成分が完全に
溶融し飛散する問題が発生する。無論、上記処理液をセ
ラミックス基材に塗付した後、焼成する必要はなく、５
０〜２００℃で乾燥処理してもよい。
【００２６】また、処理液として使用するＣｕ有機レジ
ネートとしては、特に限定されないが、一般には、カル
ボン酸塩、カルボン酸エステル、アルコキシド、ロジン
エステル、多環式有機化合物、シロキサン類、硼酸化合
物等が挙げられる。
ネートとしては、特に限定されないが、一般には、カル
ボン酸塩、カルボン酸エステル、アルコキシド、ロジン
エステル、多環式有機化合物、シロキサン類、硼酸化合
物等が挙げられる。
【００２７】銅導体ペーストは特に制限されない。例え
ば、平均粒子径１〜２００ｎｍの範囲にある金属銅、銅
酸化物、もしくはこれらの混合物からなる粒子に、平均
粒子径０．５〜１０μｍの範囲にあるベース銅粉を主に
しこれより上記平均粒子径の範囲が小さい補助銅粉を少
なくとも１種類以上添加した混合銅粉、バインダー樹
脂、ガラス粉末、そして有機溶剤を添加した銅導体ペー
ストであり、上記ガラス粉末として軟化点５００〜６０
０°ＣをもつＳｉＯ2−Ｂ2 Ｏ3 系からなる少なくとも
１種、あるいは軟化点５００〜６００°Ｃをもつ少なく
ともＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3 −ＺｎＯ系とＳｉＯ2−Ｂ2 Ｏ3
−Ｂｉ2Ｏ3系の２種以上のガラス成分を含むガラス粉末
を使用したものがある。
ば、平均粒子径１〜２００ｎｍの範囲にある金属銅、銅
酸化物、もしくはこれらの混合物からなる粒子に、平均
粒子径０．５〜１０μｍの範囲にあるベース銅粉を主に
しこれより上記平均粒子径の範囲が小さい補助銅粉を少
なくとも１種類以上添加した混合銅粉、バインダー樹
脂、ガラス粉末、そして有機溶剤を添加した銅導体ペー
ストであり、上記ガラス粉末として軟化点５００〜６０
０°ＣをもつＳｉＯ2−Ｂ2 Ｏ3 系からなる少なくとも
１種、あるいは軟化点５００〜６００°Ｃをもつ少なく
ともＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3 −ＺｎＯ系とＳｉＯ2−Ｂ2 Ｏ3
−Ｂｉ2Ｏ3系の２種以上のガラス成分を含むガラス粉末
を使用したものがある。
【００２８】他の銅導体ペーストとして、例えば特開昭
６０−７０７４６号公報に記載されたように、銅、ガラ
ス粉末、そしてタングステン、モリブデン、レニウム等
の非銅系物質を有機溶媒中に分散させた組成からなって
いるもの、あるいは特公平３−５０３６５号公報に記載
されているように、銅酸化物を被覆した金属銅粒子、銅
酸化物粒子、ガラス等のガラス粉体を有機溶媒中に分散
させた組成からなっているものがある。
６０−７０７４６号公報に記載されたように、銅、ガラ
ス粉末、そしてタングステン、モリブデン、レニウム等
の非銅系物質を有機溶媒中に分散させた組成からなって
いるもの、あるいは特公平３−５０３６５号公報に記載
されているように、銅酸化物を被覆した金属銅粒子、銅
酸化物粒子、ガラス等のガラス粉体を有機溶媒中に分散
させた組成からなっているものがある。
【００２９】このようにして得られた銅導体ペースト
は、上記セラミックス基板にスクリーン印刷等の方法で
塗布される。スクリーン印刷の手順は、水平に置かれた
スクリーン（例えば、ステンレス平織物、３００メッシ
ュ）の下に、０．１〜２ミリメートルの間隔をもたせて
印刷基板を設置する。このスクリーンの上に銅導体ペー
ストをのせた後、スキージーを用いてスクリーン全面に
広げる。この時には、スクリーンと印刷基板とは間隔を
有している。続いて、スクリーンが印刷基板に接触する
程度にスキージーでスクリーンを押さえ付けて移動さ
せ、印刷をする。以後これを繰り返す。
は、上記セラミックス基板にスクリーン印刷等の方法で
塗布される。スクリーン印刷の手順は、水平に置かれた
スクリーン（例えば、ステンレス平織物、３００メッシ
ュ）の下に、０．１〜２ミリメートルの間隔をもたせて
印刷基板を設置する。このスクリーンの上に銅導体ペー
ストをのせた後、スキージーを用いてスクリーン全面に
広げる。この時には、スクリーンと印刷基板とは間隔を
有している。続いて、スクリーンが印刷基板に接触する
程度にスキージーでスクリーンを押さえ付けて移動さ
せ、印刷をする。以後これを繰り返す。
【００３０】上記セラミックス基板をベルト炉に入れ、
窒素中、６００〜１０００°Ｃの温度下で焼成時間２０
〜６０分、ピーク保持時間４〜１２分間で焼成し、そし
て冷却時間９〜２７分で焼成工程を終え、銅粉を焼結さ
せるとともに基板と反応接着させる。この焼成工程時に
は、所定量の酸素がこの炉に送り込まれ、焼成膜と基板
との密着力を高めて焼成膜の電気抵抗値を減少させる。
窒素中、６００〜１０００°Ｃの温度下で焼成時間２０
〜６０分、ピーク保持時間４〜１２分間で焼成し、そし
て冷却時間９〜２７分で焼成工程を終え、銅粉を焼結さ
せるとともに基板と反応接着させる。この焼成工程時に
は、所定量の酸素がこの炉に送り込まれ、焼成膜と基板
との密着力を高めて焼成膜の電気抵抗値を減少させる。
【００３１】
【実施例】次に、本発明に係るセラミックス回路基板の
製造方法の具体的な方法を以下に示す。
製造方法の具体的な方法を以下に示す。
【００３２】実施例１〜５、比較例１〜５ （処理液の作製）分子の末端をジアミノ化した平均分子
量２０００（ＧＰＣ測定による）のポリエチレンオキサ
イド２０ｇを真空装置内に入れた１０００ｍｌの容器を
設置し、容器を赤外線ヒータにより８０〜１００°Ｃに
加熱し、マトリクス材を液状化して常時一定の粘度に保
持した。そして、３個のタングステンボード内に金属銅
４ｇ（合計量）をそれぞれ設置し、真空ポンプを作動さ
せて真空装置内を５×１０ -5ｔｏｒｒまで減圧にした
後、電圧を印加して銅を加熱蒸発させて、金属銅、酸化
銅の微粒子を上記マトリクス材に捕捉させたて高分子複
合体を得た。真空装置を大気圧にもどし、かつ赤外線ヒ
ータの電源を切った後、装置から取り出した容器内のマ
トリクス材は緑色を呈しており、銅、酸化銅の微粒子が
分散していることが判った。また、マトリクス材中の微
粒子の分散濃度は、約１０重量％であった。そして、得
られた高分子複合体をエタノールに溶かして分散液を作
製した。
量２０００（ＧＰＣ測定による）のポリエチレンオキサ
イド２０ｇを真空装置内に入れた１０００ｍｌの容器を
設置し、容器を赤外線ヒータにより８０〜１００°Ｃに
加熱し、マトリクス材を液状化して常時一定の粘度に保
持した。そして、３個のタングステンボード内に金属銅
４ｇ（合計量）をそれぞれ設置し、真空ポンプを作動さ
せて真空装置内を５×１０ -5ｔｏｒｒまで減圧にした
後、電圧を印加して銅を加熱蒸発させて、金属銅、酸化
銅の微粒子を上記マトリクス材に捕捉させたて高分子複
合体を得た。真空装置を大気圧にもどし、かつ赤外線ヒ
ータの電源を切った後、装置から取り出した容器内のマ
トリクス材は緑色を呈しており、銅、酸化銅の微粒子が
分散していることが判った。また、マトリクス材中の微
粒子の分散濃度は、約１０重量％であった。そして、得
られた高分子複合体をエタノールに溶かして分散液を作
製した。
【００３３】窒化アルミニウム基板に分散液をスピンコ
ート法により塗布（回転数：１０００〜３０００ｒｐ
ｍ）して厚さ２００ｎｍの塗膜を作製した後、１５０°
Ｃで２０分間オーブンにて乾燥し、そしてマッフル炉中
で大気雰囲気各種処理温度にて焼成処理し、更に銅ペー
ストを処理基板表面に印刷塗布した後、１５０°Ｃで２
０分間オーブンにて乾燥し、ベルト炉中で不活性雰囲気
（ピーク温度９００°Ｃ×１０分）にて焼成処理して試
料を作製した。得られた試料の焼成膜の密着力および熱
サイクル性を以下の方法で測定した。上記の評価方法に
よって得られた結果を表１に示す。
ート法により塗布（回転数：１０００〜３０００ｒｐ
ｍ）して厚さ２００ｎｍの塗膜を作製した後、１５０°
Ｃで２０分間オーブンにて乾燥し、そしてマッフル炉中
で大気雰囲気各種処理温度にて焼成処理し、更に銅ペー
ストを処理基板表面に印刷塗布した後、１５０°Ｃで２
０分間オーブンにて乾燥し、ベルト炉中で不活性雰囲気
（ピーク温度９００°Ｃ×１０分）にて焼成処理して試
料を作製した。得られた試料の焼成膜の密着力および熱
サイクル性を以下の方法で測定した。上記の評価方法に
よって得られた結果を表１に示す。
【００３４】１．焼成膜の密着力（Ｌ型ピール強度） Ｌ型に曲げた直径０．８ｍｍのスズメッキ銅線を２ｍｍ
×２ｍｍの大きさに焼成した焼成膜の表面に半田付して
固定し、垂直に折り曲げた銅線の付着力をバネ計りで計
測し基板と焼成膜間の接着力を求めた。
×２ｍｍの大きさに焼成した焼成膜の表面に半田付して
固定し、垂直に折り曲げた銅線の付着力をバネ計りで計
測し基板と焼成膜間の接着力を求めた。
【００３５】２．熱サイクル性 試料を−４０°Ｃに保持された槽に３０分間放置した
後、室温に１５分間放置し、更に１２０°Ｃに保持され
た槽に３０分間放置し、その逆の工程を行って１サイク
ルとし、このサイクルを１０００回行った後の焼成膜の
密着力を測定した。
後、室温に１５分間放置し、更に１２０°Ｃに保持され
た槽に３０分間放置し、その逆の工程を行って１サイク
ルとし、このサイクルを１０００回行った後の焼成膜の
密着力を測定した。
【００３６】
【表１】
【００３７】この結果、実施例１〜３に示すように処理
液の銅濃度が０．２〜２０．００重量％の範囲では、比
較例１〜３に比べて優れた密着力および熱サイクル性を
示すことが判る。また、実施例２、４、５に示すように
処理温度も６００〜１１００°Ｃの範囲では、比較例４
〜５に比べて優れた密着力および熱サイクル性を示して
いる。
液の銅濃度が０．２〜２０．００重量％の範囲では、比
較例１〜３に比べて優れた密着力および熱サイクル性を
示すことが判る。また、実施例２、４、５に示すように
処理温度も６００〜１１００°Ｃの範囲では、比較例４
〜５に比べて優れた密着力および熱サイクル性を示して
いる。
【００３８】実施例６〜８、比較例６〜７ 窒化アルミニウム基板に分散液をスピンコート法により
塗布（回転数：１０００〜３０００ｒｐｍ）して厚さ２
００ｎｍの塗膜を作製した後、１５０°Ｃで２０分間オ
ーブンにて乾燥し、そして銅ペーストを処理基板表面に
印刷塗布した後、１５０°Ｃで２０分間オーブンにて乾
燥し、ベルト炉中で不活性雰囲気（ピーク温度９００°
Ｃ×１０分）にて焼成処理して試料を作製した。得られ
た試料の焼成膜の密着力および熱サイクル性を以下の方
法で測定した。上記の評価方法によって得られた結果を
表２、表３に示す。
塗布（回転数：１０００〜３０００ｒｐｍ）して厚さ２
００ｎｍの塗膜を作製した後、１５０°Ｃで２０分間オ
ーブンにて乾燥し、そして銅ペーストを処理基板表面に
印刷塗布した後、１５０°Ｃで２０分間オーブンにて乾
燥し、ベルト炉中で不活性雰囲気（ピーク温度９００°
Ｃ×１０分）にて焼成処理して試料を作製した。得られ
た試料の焼成膜の密着力および熱サイクル性を以下の方
法で測定した。上記の評価方法によって得られた結果を
表２、表３に示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】この結果、実施例６〜８に示すように処理
液の銅濃度が所定範囲内にあれば、比較例６〜７に比べ
て優れた密着力および熱サイクル性を示すことが判る。
液の銅濃度が所定範囲内にあれば、比較例６〜７に比べ
て優れた密着力および熱サイクル性を示すことが判る。
【００４２】
【発明の効果】以上のように本願請求項記載の発明で
は、特に銅成分を含有した処理液をセラミックス基板上
に塗付もしくは焼成することによりセラミックス基板表
面を銅−アルミニウム複合酸化物に改質させ、複合酸化
物層の熱膨張係数を金属銅とセラミックスの中間に近い
値にし、かつその層が深さ方向に対し組成が傾斜するた
めに、熱サイクル性に対して良好な中間層を形成し、ま
たガラスフリットとの濡れ性も良好になるため、密着力
も向上する優れた効果がある。
は、特に銅成分を含有した処理液をセラミックス基板上
に塗付もしくは焼成することによりセラミックス基板表
面を銅−アルミニウム複合酸化物に改質させ、複合酸化
物層の熱膨張係数を金属銅とセラミックスの中間に近い
値にし、かつその層が深さ方向に対し組成が傾斜するた
めに、熱サイクル性に対して良好な中間層を形成し、ま
たガラスフリットとの濡れ性も良好になるため、密着力
も向上する優れた効果がある。
Claims (4)
- 【請求項１】 セラミックス基材表面に銅導体回路を作
製するセラミックス回路基板の製造方法において、銅成
分が金属銅粉体、酸化銅粉体、そしてＣｕ有機レジネー
トから選ばれる少なくとも一種であって、その銅濃度が
０．０５〜２０．００重量％より構成される処理液をセ
ラミックス基材表面に塗付した後、６００〜１２００°
Ｃの温度で大気雰囲気もしくは不活性雰囲気にて焼成
し、次に銅導体ペーストを印刷し、焼成することを特徴
とするセラミックス回路基板の製造方法。 - 【請求項２】 セラミックス基材表面に銅導体回路を作
製するセラミックス回路基板の製造方法において、銅成
分が金属銅粉体、酸化銅粉体、そしてＣｕ有機レジネー
トから選ばれる少なくとも一種であって、その金属濃度
が０．０５〜２０．００重量％より構成される処理液を
セラミックス基材表面に塗付した後に乾燥し、次に銅導
体ペーストを印刷し、焼成することを特徴とするセラミ
ックス回路基板の製造方法。 - 【請求項３】 セラミックス基材が窒化アルミニウム焼
結体、窒化珪素焼結体もしくは炭化珪素焼結体である請
求項１または２記載のセラミックス回路基板の製造方
法。 - 【請求項４】処理液における金属銅粉体、酸化銅粉体の
平均粒径が０．００１〜３μｍである請求項１、２また
は３記載のセラミックス回路基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038808A JP2001226178A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | セラミックス回路基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038808A JP2001226178A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | セラミックス回路基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001226178A true JP2001226178A (ja) | 2001-08-21 |
Family
ID=18562478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000038808A Pending JP2001226178A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | セラミックス回路基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001226178A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6703186B1 (en) * | 1999-08-11 | 2004-03-09 | Mitsuboshi Belting Ltd. | Method of forming a conductive pattern on a circuit board |
| TWI668199B (zh) * | 2017-01-17 | 2019-08-11 | 南韓商Ｋｃｃ公司 | 陶瓷電路板及其製造方法 |
-
2000
- 2000-02-16 JP JP2000038808A patent/JP2001226178A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6703186B1 (en) * | 1999-08-11 | 2004-03-09 | Mitsuboshi Belting Ltd. | Method of forming a conductive pattern on a circuit board |
| TWI668199B (zh) * | 2017-01-17 | 2019-08-11 | 南韓商Ｋｃｃ公司 | 陶瓷電路板及其製造方法 |
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