JP2990955B2 - 銅メタライズ法 - Google Patents

銅メタライズ法

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JP2990955B2
JP2990955B2 JP4166921A JP16692192A JP2990955B2 JP 2990955 B2 JP2990955 B2 JP 2990955B2 JP 4166921 A JP4166921 A JP 4166921A JP 16692192 A JP16692192 A JP 16692192A JP 2990955 B2 JP2990955 B2 JP 2990955B2
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metallization
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
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    • H05K3/38Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス、ガラス等
と銅とを接合する方法に関し、特に電子機器用配線板を
製造するに際して、基板材料であるセラミックス、ガラ
ス等と、配線材料である金属銅とを接合する銅メタライ
ズ法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器用配線板を製造するに際して、
基板材料であるセラミックス、ガラス等と、配線材料で
ある金属銅とを接合する方法として、以下のものが知ら
れている。
【0003】(イ)銅メタライズ法 図2に従来の銅メタライズ法の工程例を示す。まず基板
B1を洗浄、乾燥し、銅化合物、酸化ケイ素および溶剤
からなる銅化合物ペーストB2を塗布して乾燥する。こ
のペーストを大気中1,000〜1,300℃で焼成し
て酸化銅層を形成し、次にこの銅層の表面を約300℃
で水素還元する。最後に前記還元面に電解銅メッキB3
を施す。
【0004】(ロ)銅法(耐熱メタライズ法) 図3に従来の銅法(耐熱メタライズ法)の工程例を示
す。まず基板C1を洗浄、乾燥後、基板C1とニッケル
板C3の間に酸化させた銅板C2を挟み、1,060〜
1,100℃で焼成する。最後に前記ニッケル板表面に
電解銅メッキC4を施す。
【0005】(ハ)厚膜印刷法(銅ペースト法) 樹脂、銅粉およびガラスフリットを混合したペーストを
基板に印刷し、還元雰囲気中800〜900℃で焼成す
る。
【0006】(ニ)直接メッキ法 セラミックス表面に微細な凹凸面を形成し無電解銅メッ
キを施す。
【0007】(ホ)スパッタリング法 基板上にCrあるいはTi薄膜層を設け、その上に銅を付
着させる。
【発明が解決しようとする課題】
【0008】上記従来の銅メタライズ法および銅法(耐
熱メタライズ法)については、1,000℃以上の高温
で処理する工程が必要なため、基板と銅(銅化合物)と
の熱膨張差が内部応力となって密着強度に悪い影響を与
える。従って耐熱性の基板以外には使用できないという
難点があった。
【0009】厚膜印刷法(銅ペースト)については、8
00〜900℃の高温の還元性雰囲気中で焼成するため
焼成費用が嵩み、また上記他の従来法と同じく耐熱性基
板以外には使用できないという難点があった。また直接
メッキ法は、常温プロセスであるが表面を粗面とするた
め平滑な基板へのメッキには適用できず、さらにスパッ
タリング法については、低温で平滑な基板にもメタライ
ズできるが装置が複雑・高価なため生産性が上がらない
という弱点があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に酸化
銅層を形成する第一の工程と、前記酸化銅層の外表面を
還元して金属銅とする第二の工程と、前記金属銅表面に
電解銅メッキを施す第三の工程からなる銅メタライズ法
の第一の工程において、前記基板上に酸化亜鉛膜を形成
させ、この酸化亜鉛膜上に無電解銅メッキを施し、次に
酸素雰囲気中で熱処理することによって前記酸化銅層を
形成することを特徴とする銅メタライズ法に関する。
【0011】本発明の方法においては、上記各工程の処
理温度が400℃以下であることが好ましい。
【0012】
【作用】本発明の方法によれば、高温での焼成工程が不
要のため、耐熱性以外の基板であっても支障なく使用す
ることができ密着強度が低下することがない。また基板
表面を粗面にする必要がないため、平滑な基板にもメタ
ライズすることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明に基づく実施例を示す。ここ
で、図1は本発明の方法の一例を示す銅メタライズ法の
工程図であり、本図の(a)〜(f)に沿って実施例を
説明する。
【0014】(a)ガラス基板(コーニング社製 705
9)を洗浄した後乾燥した。基板としては、公知のどの
様なものでも使用できるが、例を挙げれば、フェライ
ト、チタン酸化合物等のセラミックス類あるいは石英ガ
ラス等のガラス類がある。また従来メタライズが困難で
あった窒化アルミ等も用いることができる。また基板表
面の平滑なものでも凹凸のあるものでもメタライズする
ことができる。
【0015】(b)スプレー法により、250〜450
℃に加熱した基板上に酢酸亜鉛(又は塩化亜鉛)の溶液
を吹き付けて厚さ0.6ミクロンの酸化亜鉛の膜付けを
行った。加熱温度は好ましくは300〜400℃、さら
に好ましくは350〜400℃である。膜付け法の他の
例としては、スパッタリング法、CVD法があるがスプ
レー法が比較的容易で低コストである。
【0016】(c)無電解銅メッキ 酸化亜鉛を膜付けした基板をPd溶液に浸漬して触媒付
け処理を行い、次に無電解銅メッキ液に浸して厚さ0.
2ミクロンの銅メッキを施した。
【0017】(d)銅酸化処理 上記のメッキした銅を大気中で200〜500℃に加熱
処理して酸化銅とした。この銅酸化処理によって銅と酸
化亜鉛との密着強度が向上する。酸化処理は大気中に限
らず酸素雰囲気中であればよい。また酸化処理温度は好
ましくは300〜400℃、さらに好ましくは350〜
400℃である。
【0018】(e)銅表面還元処理 次工程の電解銅メッキの前処理として上記銅表面を還元
した。この還元は以下の方法で行った。すなわち、上記
酸化銅の標準電極電位より卑である金属粉(Zn、Fe、
Sn、Al等)を銅表面に付着させて室温下、酸で処理す
ることにより、金属粉から活性な水素が発生する。この
水素によって上記酸化銅が還元される。
【0019】(f)電気銅メッキ 公知の電気銅メッキによって、所望の膜厚迄銅をメッキ
した。
【0020】上記によって作成し配線板の、ガラス基板
に対する銅メタライズの密着強度を測定するために、2
mm×2mm角のパターンを作成して引張り試験を行ったと
ころ、メタライズ金属が剥離する前に基板が破壊され
た。即ち本発明に基づく配線板は、実用上充分なメタラ
イズ強度を有するものである。
【0021】上記で明らかなように本実施例の方法によ
って形成した配線板には、従来の方法によって形成した
配線板に比較して格段に強靭な銅メッキが施されてい
た。
【0022】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、各
工程の処理温度が低いため、ほとんどのセラミックス、
ガラス等を基板として使用することができる。また従来
の低温メタライズでは不可能であった表面の平滑な基板
も用いることができる。また酸化亜鉛の場合は銅のエッ
チング液で容易にエッチングができるので、フォトエッ
チングによりファインパターンの配線ができる。更に従
来メタライズが困難であった窒化アルミ基板にもメタラ
イズを行うことが可能である。また還元処理を行ってい
るのでシート抵抗が下がり、メッキ時の電流密度を高く
できるため、メッキ速度が上がって時間を短縮でき、メ
ッキ厚のばらつきがなくなり、その結果量産性を挙げる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく銅メタライズ法の一例を示す工
程図である。
【図2】従来技術による銅メタライズ法の一例を示す工
程図である。
【図3】従来技術による銅法(耐熱メタライズ法)の一
例を示す工程図である。
【符号の説明】
A1、B1、C1…基板、A2…酸化亜鉛膜、A3…無
電解銅メッキ層、A4、B3、C4…電解銅メッキ層、
B2…銅化合物ペースト、C2…酸化銅板、C3…ニッ
ケル板

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に酸化銅層を形成する第一の工程
    と、前記酸化銅層の外表面を還元して金属銅とする第二
    の工程と、前記金属銅表面に電解銅メッキを施す第三の
    工程からなる銅メタライズ法の第一の工程において、前
    記基板上に酸化亜鉛膜を形成させ、この酸化亜鉛膜上に
    無電解銅メッキを施し、次に酸素雰囲気中で熱処理する
    ことによって前記酸化銅層を形成することを特徴とする
    銅メタライズ法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の各工程の処理温度が4
    00℃以下である銅メタライズ法。
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