JP2001220661A - セラミック基板の金属薄膜形成方法 - Google Patents
セラミック基板の金属薄膜形成方法Info
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Abstract
性が高く、剥離しにくいセラミック基板の金属薄膜形成
方法を提供する。 【構成】セラミック板(1)を洗浄し、高温真空中で脱
気する工程と、真空度10-5〜10-10Torr の槽内
において第1層にクローム(Cr)を真空内温度300
〜400℃にて真空蒸着してクローム薄膜層(2)を形
成する工程と、第1層の上に第2金属薄膜層として金
(Au)を同条件下に真空蒸着することにより金薄膜層
(3)を形成する工程と、セラミック基板を酸化被膜形
成温度以下で真空を解除する工程とからなるセラミック
基板の金属薄膜形成方法である。
Description
化アルミニウム、ガラス等により形成されたセラミック
基板の金属薄膜形成方法に関する。
ガラス等により形成されたセラミック板の表面に金(A
u)や銅(Cu)等の導電性の高い金属の薄膜を形成し
ておき、それらを使用してICチップ搭載可能なモジュ
ール基板等の用途に用いることが行われている。従来、
セラミック基板の金属薄膜形成方法として、スパッタリ
ング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの乾
式メッキ法による導電性金属の被覆が一般的に用いられ
ている。
て用いられる金(Au)、銅(CU)はセラミック板と
の密着強度が小さいため、以後の製造工程中に膜剥離を
引き起こす場合があり、また、使用時の熱分布、使用時
と不使用時の温度差等により応力が蓄積され、膜剥離を
引き起こす場合がある。通常、金属薄膜に粘着テープ
(通称、セロテープ)を貼着して剥がすと、金属薄膜が
剥離してしまう程度の密着度であるので、それ以後のメ
ッキ等の加工に細心の注意が必要であった。特に、近
年、半導体チップは、高性能化にともなって高集積回路
化され、発熱量も増大している。従来の成膜方法により
金属薄膜を形成したセラミック基板では、使用中に導電
性に問題を起こすことが増加し、場合によっては基板上
の金属薄膜の剥離を招く等の問題が生じる率が増大して
いる。そこで、本発明者は、セラミック板に、金属薄膜
を成膜する段階での工程の改良を繰り返し行い、金属薄
膜の密着性の高い、耐熱温度の高い金属薄膜形成方法に
たどりついたものである。
ものであり、従来の金属薄膜形成技術を改良し、耐熱温
度の高い、金属薄膜の密着性が高く剥離のしにくいセラ
ミック基板の金属薄膜形成方法を提供するものである。
に、本発明のセラミック基板の金属薄膜形成方法は、セ
ラミック板を洗浄し、高温真空中で脱気する工程と、真
空度1×10-5〜10 -10 Torrの槽内において第1
層金属を温度300〜400℃にて第1層金属薄膜を形
成する工程と、第1層金属薄膜の上に同条件にて第2層
金属薄膜を形成する工程と、セラミック板を酸化被膜形
成温度以下で真空を解除する工程とからなることを特徴
とするものである。また、第1層の金属としてはクロー
ム(Cr)を用い、第2層の金属としては金(Au)を
用い、第1層及び第2層金属を真空蒸着することを特徴
とし、更に、真空蒸着する際に、真空度1×10-5To
rr以上、蒸着温度約300℃以上にて真空蒸着を開始
し、その後徐々に真空度、蒸着温度を上げて蒸着するこ
とを特徴とし、そしてまた、第1層及び第2層金属を真
空度1×10-8〜10-10 Torrの槽内において温度
約375〜400℃にて真空蒸着することを特徴として
いる。更に、前記金属薄膜形成方法により形成されたセ
ラミック基板の第1層及び第2層の薄膜層が、マイクロ
スクラッチ試験法において、完全損傷荷重が116mN
以上であることを特徴とするものである。
膜形成方法は、セラミック板を洗浄し、高温真空中で脱
気する工程と、真空度1×10-5〜10-10Torrの
槽内において第1層に例えばクローム(Cr)を温度3
00〜400℃にて真空蒸着する工程と、第1層の上に
第2層金属として例えば金(Au)を同条件下に真空蒸
着する工程と、セラミック板を酸化被膜形成温度以下で
真空を解除する工程とからなる。
アルミニウム、ガラス等により形成されたセラミック板
の表面を目視により観察し表面の状態の検査を行い、メ
タノール液等の洗浄剤により洗浄を行う。その後真空中
において加熱しセラミック板中の洗浄液及びガスを除去
し、続いてセラミック板の片面又は両面に所定の金属を
真空蒸着により成膜する。その工程は、真空槽内におい
て図2の工程により行われる。まず、洗浄の済んだセラ
ミック板を真空槽内にセットし、排気スタートボタンを
ONすることにより真空ポンプを作動して荒引きを行
い、徐々に真空度を高めて行く、それと同時に基板加熱
を開始し、本引きを行い真空度を更に高め、セラミック
板の脱気を行う。所定の真空度(1×10-5〜10-10
Torr)に達したところで、蒸着スタートボタンをO
Nして、抵抗加熱を開始し、セラミックとの密着性の良
い第1層目の金属(例えばCr)の蒸着をする。この場
合の蒸着温度が300〜400℃となるように制御す
る。第1層目の金属(Cr)被膜の厚さが所定の厚さ
(0.03〜1μm)になったことを確認して、抵抗加
熱をOFFとし、第1層目の蒸着を終了する。
とにより導電性の良い第2層目の金属(例えばAu)の
蒸着を行う。この場合、真空度及び蒸着温度は第1層の
場合と同程度とする。第2層目の金属被膜の厚さが所定
の厚さ(0.03〜1μm)になったところで、抵抗加
熱をOFFとし、第2層目の蒸着を終了し、基板の加熱
も停止する。槽内の温度がセラミック基板の酸化被膜が
できる温度以下に下がるまで待って、大気を導入し、真
空槽内が大気圧になったことを確認して真空槽を開き、
セラミック基板を槽内から取り出す。このようにして制
作されたセラミック基板は、図1に示すように、セラミ
ック板(1)の両面に、第1層としてクローム(Cr)
の薄膜層(2)が、第2層として金(Au)の薄膜層
(3)が形成されている。なお、薄膜金属はクローム、
金に限られるものではなく必要に応じてニッケル(N
i)、銅(Cu)等の任意の金属とすることも出来る
し、金属薄膜形成する表面は片面のみとすることもでき
る。また、薄膜の厚さは蒸着時間を調節することにより
任意に設定することが出来るし、真空蒸着法の他、スパ
ッタリング法、イオンプレーティング法を用いても同様
の効果が得られる。
セラミック基板は、従来技術と比較して、その金属薄膜
との密着性が高く、過酷な使用状態においても剥離を生
ずることがない。本発明の金属薄膜形成がされたセラミ
ック基板は、透明であるガラス基板はホトマスク用とし
て使用され、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等の
セラミック基板は、更にその表面に集積回路を形成する
ために、導電性の銅、アルミニウム等を電気メッキし、
エッチング等により電子回路を構成して使用される場合
が多い。特に、過酷な使用条件のペルチェモジュール等
の使用に適しているものである。この場合、第1図に示
された酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等のセラミ
ック基板の表面に銅(Cu)を電気メッキし、それを窒
素雰囲気中で、350〜400℃で加熱処理することに
より、銅(Cu)と金(Au)との拡散が生じ、より密
着性の高い基板を作成することができる。
方法の実施例を説明する。 実施例1、まず、セラミック板(76.2mm×76.
2mm,厚さ0.3mm、窒化アルミニウム板)の表面
を目視により観察し表面の状態が良いことを確かめて、
その表面をメタノール液で、約10分間超音波洗浄し
た。洗浄したガラス板を真空蒸着槽(市販の朝日真空機
械株式会社製の真空蒸着槽を本発明が実施できるように
改造して用いた)内にセットした。真空蒸着槽を真空度
(1×10-8〜10-10 Torr)で、375℃で約2
0分間加熱し、セラミック板の脱気を行った。次に、第
1層被膜の金属、クローム(Cu)をセットし、槽内の
真空度を1×10-8〜10-10 Torrとし、蒸着温度
375〜400℃で、約3分間蒸着を行い、厚さ約98
0オングストロームの第1層目の金属(Cr)薄膜を得
た。次に槽内の蒸着源を第2層金属、金(Au)に切り
替え、第1層と同じ条件で約1分間蒸着を行い、金の薄
膜層、厚さ約1500オングストロームを得た。槽内の
温度が、セラミック基板に酸化被膜が形成される温度以
下である約145℃まで下がるのを待って、大気を導入
し、槽を開き表面に金属薄膜形成されたセラミック基板
を取り出した。
して、従来のように粘着テープ(通称、セロテープ)を
貼着して剥がし、金属薄膜の剥離を調べたが、いずれも
金属薄膜の剥離は認めらなかった。また、セロテープよ
り粘着性の高いガムテープを金属薄膜に貼着して剥が
し、金属薄膜の剥離を調べたが、いずれも金属薄膜の剥
離は認めらなかった。
mm×76.2mm,厚さ0.3mm、窒化アルミニウ
ム板)の表面を目視により観察し表面の状態が良いこと
を確かめて、その表面をメタノール液で、約10分間超
音波洗浄した。洗浄したガラス板を真空蒸着槽(市販の
朝日真空機械株式会社製の真空蒸着槽を本発明が実施で
きるように改造して用いた)内にセットした。真空蒸着
槽を真空度約1×10-5Torrで、300℃以上で約
20分間加熱し、セラミック板の脱気を行った。次に、
第1層被膜の金属、クローム(Cu)をセットし、槽内
の真空度を約1×10-5Torr、蒸着温度約300℃
で蒸着を開始し、真空度、蒸着温度を徐々に上昇させな
がら約3分間蒸着を行い、厚さ約980オングストロー
ムの第1層目の金属(Cr)薄膜を得た。この場合の真
空度は約1×10-8Torr、蒸着温度375℃であっ
た。次に槽内の蒸着源を第2層金属、金(Au)に切り
替え、第1層と同様に、槽内の真空度を約1×10-5T
orr、蒸着温度約300℃で蒸着を開始し、真空度、
蒸着温度を徐々に上昇させながら約1分間蒸着を行い、
金の薄膜層、厚さ約1500オングストロームを得た。
この場合の最終の真空度は約1×10-8Torr、蒸着
温度は400℃であった。槽内の温度が約145℃まで
下がるのを待って、大気を導入し、槽を開き表面に金属
薄膜形成されたセラミック基板を取り出した。
して、従来のように粘着テープ(通称、セロテープ)を
貼着して剥がし、金属薄膜の剥離を調べたが、いずれも
金属薄膜の剥離は認めらなかった。また、セロテープよ
り粘着性の高いガムテープを金属薄膜に貼着して剥が
し、金属薄膜の剥離を調べたが、いずれも金属薄膜の剥
離は認めらなかった。
mm×76.2mm,厚さ2mm、ガラス板)の表面を
目視により観察し表面の状態が良いことを確かめて、そ
の表面をメタノール液で、約10分間超音波洗浄した。
洗浄したガラス板を真空蒸着槽(市販の朝日真空機械株
式会社製の真空蒸着槽を本発明が実施できるように改造
して用いた)内にセットした。真空蒸着槽を真空度(1
×10-7Torr)で、375℃で約20分間加熱し、
ガラス板の脱気を行った。次に、第1層被膜の金属、ク
ローム(Cu)をセットし、槽内の真空度を1×10-8
〜10-10 Torrとし、蒸着温度375℃で、約3分
間蒸着を行い、厚さ約980オングストロームの第1層
目の金属(Cr)薄膜を得た。次に槽内の蒸着源を第2
層金属、金(Au)に切り替え、第1層と同じ条件で約
1分間蒸着を行い、金の薄膜層、厚さ約1500オング
ストロームを得た。槽内の温度が約145℃まで下がる
のを待って、大気を導入し、槽を開き表面が前処理され
たセラミック基板を取り出した。
して、従来のように粘着テープ(通称、セロテープ)を
貼着して剥がし、金属薄膜の剥離を調べたが、いずれも
金属薄膜の剥離は認めらなかった。また、セロテープよ
り粘着性の高いガムテープを金属薄膜に貼着して剥が
し、金属薄膜の剥離を調べたが、いずれも金属薄膜の剥
離は認めらなかった。
板をマイクロスクラッチ試験方法(JIS R325
5)により試験を行った。 試験条件、 圧子針先端の曲率半径:15μm 負荷速度:1.37mN/sec 圧子振動:周波数 30Hz/振幅 80μm 試験結果 上記の条件により上記セラミック基板の各所を試験した
結果、各所で完全損傷荷重116.0〜132.2mN
をえた。更に、スクラッチ痕を顕微鏡にて観察したとこ
ろ、薄膜の剥離は観察されなかった。
方法によれば、従来の方法に比較してセラミック板に対
する金属薄膜の密着性が高く、以後の作業工程が容易で
ある。電子回路の基板として使用した場合には、半田付
けの高温にも耐え、導電性が低下することがなく、剥離
の生じないセラミック基板を製作することができる。本
発明のセラミック基板の金属薄膜形成方法によって制作
されたセラミック基板は、薄膜金属の密着性に富んでい
るので、過酷な条件で使用される電子回路、特に、高集
積回路基板等に使用することが出来る。また、酸化被膜
が出来ないので、その後さらに銅等の回路部材を電気メ
ッキする場合には化学液での処理が不要となり、環境に
悪影響を与えることがない。
成されたセラミック基板を示す全体図。
図。
Claims (5)
- 【請求項1】セラミック板を洗浄し、高温真空中で脱気
する工程と、真空度1×10-5〜10-10Torr の槽
内において第1層金属を温度300〜400℃にて第1
層金属薄膜を形成する工程と、第1層金属薄膜の上に同
条件にて第2層金属薄膜を形成する工程と、セラミック
板を酸化被膜形成温度以下で真空を解除する工程とから
なることを特徴とするセラミック基板の金属薄膜形成方
法。 - 【請求項2】セラミック板を洗浄し、高温真空中で脱気
する工程と、真空度1×10-5〜10-10Torr の槽
内において第1層にクローム(Cr)を内温度300〜
400℃にて真空蒸着する工程と、第1層の上に第2層
金属として金(Au)を同条件下に真空蒸着する工程
と、セラミック板を酸化被膜形成温度以下で真空を解除
する工程とからなることを特徴とするセラミック基板の
金属薄膜形成方法。 - 【請求項3】前記真空蒸着する際に、真空度1×10-5
Torr以上、蒸着温度約300℃以上にて真空蒸着を
開始し、その後徐々に真空度、蒸着温度を上げて蒸着す
ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のセラミ
ック基板の金属薄膜形成方法。 - 【請求項4】セラミック板を洗浄し、高温真空中で脱気
する工程と、真空度1×10-8〜10-10 Torrの槽
内において第1層にクローム(Cr)を温度約375〜
400℃にて真空蒸着する工程と、第1層の上に金(A
u)を同条件下にて真空蒸着する工程と、セラミック板
を酸化被膜形成温度以下で真空を解除する工程とからな
ることを特徴とするセラミック基板の金属薄膜形成方
法。 - 【請求項5】前記金属薄膜形成方法により形成されたセ
ラミック基板の第1層及び第2層の薄膜層が、マイクロ
スクラッチ試験方において、完全損傷荷重が116mN
以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
項記載のセラミック基板の金属薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000028990A JP3741918B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | セラミック基板の金属薄膜形成方法及びセラミック基板 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001220661A true JP2001220661A (ja) | 2001-08-14 |
JP3741918B2 JP3741918B2 (ja) | 2006-02-01 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3741918B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2005050069A1 (ja) * | 2003-11-21 | 2007-06-07 | ダイキン工業株式会社 | 表面コーティングされたシール材 |
CN102806354A (zh) * | 2012-07-31 | 2012-12-05 | 东南大学 | 一种通过金膜退火制备金纳米颗粒的方法 |
CN105081500A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-11-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种使用激光前向转印具有特定晶粒取向和数量薄膜诱发金属间化合物生长的方法 |
-
2000
- 2000-02-07 JP JP2000028990A patent/JP3741918B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN102806354A (zh) * | 2012-07-31 | 2012-12-05 | 东南大学 | 一种通过金膜退火制备金纳米颗粒的方法 |
CN105081500A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-11-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种使用激光前向转印具有特定晶粒取向和数量薄膜诱发金属间化合物生长的方法 |
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