JP4819150B2 - セラミック基板の電極パターン形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セラミック基板の電極パターン形成方法に関するものであり、より詳細には、ＬＴＣＣ基板上にマスクを用いて導電性接着パターンを設けることによって、該導電性接着パターンの形成のためのエッチング工程を省略し、電極パターンの固着強度が向上するようにしたセラミック基板の電極パターン形成方法に関するものである。
現在、移動通信の高周波モジュール、マイクロウェーブコネクタ、ケーブルアセンブリ、半導体チップなどをテストするプロープカード（ｐｒｏｂｅ ｃａｒｄ）用の高集積多層基板の表層に、既存の電極印刷方式でなく薄膜電極パターンを適用したセラミック基板の要求が増加してきている。該薄膜電極パターンは、既存の印刷電極パターンに比べて、セラミック基板の表層に微細パターンを実現することができ、メッキ厚さの増加が可能であるという長所がある。
セラミック基板としては、ＨＴＣＣ（ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ−ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ)またはＬＴＣＣ（ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ−ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ)基板が広く使われてきているが、その中のＨＴＣＣ基板では、１５００℃以上の温度で熱処理して多層基板が形成される。該ＨＴＣＣ基板の材料としては、９４％以上のアルミナが主原料として用いられ、添加剤として少量のＳｉＯ２が用いられ、そのコンタクトパッドの材料としては高温焼成可能なタングステン（ｗ）が主に用いられている。
このようなＨＴＣＣ基板は、機械的強度及び耐化学性の特性に優れ、基板表面に薄膜電極パターンを設けて高集積化パッケージとして多く応用されている。しかしながら、高温焼成されたタングステン（ｗ）電極パターンの電気伝導度が銀（Ａｇ）或いは銅(Ｃｕ)に比べて低く、高周波特性が悪いと共に、熱膨張係数がシリコン半導体素子に比べて２倍程度に大きく、熱膨張係数の整合（ｍａｔｃｈｉｎｇ)の要求される応用分野において大きな間題点となっている。
これに対して、ＬＴＣＣ基板では、９００℃以下の温度で熱処理して多層基板が形成される。該ＬＴＣＣ基板では、９００℃以下の低温で処理されるために、融点の低いＳｉＯ２が多く用いられ、用いられるアルミナは相対的に少ない。焼成温度が９００℃以下になるので、電極パターンの材料として銀（Ａｇ）或いは銅(Ｃｕ)を用いることができ、受動素子である抵抗、インダクタ及びコンデンサを基板内部に組み込むことによって、電子部品の小型化、複合化、モジュール化及び高周波化に広く使用されている。
しかしながら、ＬＴＣＣ基板はＳｉＯ２を多く含有するため、フッ化水素酸（ＨＦ）のような強酸、或いは水酸化カリウム（ＫＯＨ）のような強塩基性化学物質を用いたエッチング工程において、該ＳｉＯ２の含まれた基板表層がエッチングされ易く、該ＬＴＣＣ基板の表層に設けられた薄膜電極パターンの固着力が低下するという間題を有している。
即ち、従来はＬＴＣＣ基板との接着性を向上させるため、該ＬＴＣＣ基板の全面に導電性接着層、例えばＴｉ層を設けた後、最後に該Ｔｉ層を電極パターンの大きさにエッチングするような工程を実行している。しかしながら、該Ｔｉ層のエッチング時に用いるエッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）が、フッ化水素酸（ＨＦ）のような強酸或いは水酸化カリウム（ＫＯＨ）のような強塩基性化学物質であるので、Ｔｉ層のエッチング時にＳｉＯ２が多量に含まれたＬＴＣＣ基板の表層が該エッチング液によりエッチングされ易く、ＬＴＣＣ基板の表層とＴｉ層との間、またＴｉ層とその上部に設けられるメッキ層との間に、アンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）が生じて、薄膜電極パターンの形成に困難をきたすと共に、薄膜電極パターンを設けても固着力が低下するという間題を生じる。
従って、本発明は上記の間題点に鑑みて成されたものであって、本発明の目的は、ＬＴＣＣ基板上にマスクを用いて導電性接着パターンを設けることによって、導電性接着パターンの形成のためのエッチング工程のために省略し、電極パターンの固着力を向上させることができるセラミック基板の電極パターン形成方法を提供することにある。
上記目的を解決するために、本発明の好適な実施態様によるセラミック基板の電極パターン形成方法は、セラミック基板上に互いに離間された複数の導電性接着パターンを設けるステップと、セラミック基板上に導電性接着パターンを覆うメッキシード層を設けるステップと、メッキシード層上に導電性接着パターンと対応する部分を露出させる感光膜パターンを設けるステップと、感光膜パターンにより露出されたメッキシード層上にメッキ層を設けるステップと、感光膜パターンを除去するステップと、感光膜パターンが除去されて露出されたメッキシード層の部分をエッチングするステップと、を含むことができる。
ここで、セラミック基板は、ＬＴＣＣ基板とすることができる。
また、セラミック基板上に互いに離間された複数の導電性接着パターンを設けるステップは、セラミック基板上に、導電性接着パターンの設けられた領域と対応する部分が穿孔されているマスクを設けるステップと、マスクにより露出されたセラミック基板上に導電性接着パターンを蒸着するステップと、マスクを除去するステップと、を備えることができる。
また、マスクは、金属、ガラス、アクリル及びフォトレジストのうちのいずれか一つの材質から構成することができる。
また、導電性接着パターンは、Ｔｉの蒸着によって設けることができる。
また、メッキシード層は、Ｃｕによって構成することができる。
また、メッキ層は、Ｃｕ、Ｎｉ及びＡｕのうちの少なくともいずれか一つを含むことができる。
また、感光膜パターンが除去されて露出されたメッキシード層の部分をエッチングするステップで、ｐＨが６〜７のエッチング液を用いてメッキシード層をエッチングすることができる。
以上で説明した通り、本発明のセラミック基板の電極パターン形成方法によれば、ＬＴＣＣ基板上に電極パターンを設ける際に、該電極パターンの最下層に位置するＴｉ材質の導電性接着パターンを、マスクを用いてパターン形状を有するように設けることによって、導電性接着パターンの形成時に行われていたエッチング工程を省略することができる。
これによって、本発明によれば、導電性接着パターンの形成のためのエッチング工程で従来使われていた強酸または強塩基のエッチング液を用いる必要がないので、強酸または強塩基のエッチング液によりＬＴＣＣ基板の表層がエッチングされることを防止すると共に、ＬＴＣＣ基板の表層と導電性接着パターンとの間、更に導電性接着パターンとメッキ層との間のアンダーカットの発生を防止することができる。
従って、本発明によれば、ＬＴＣＣ基板上に設けられた電極パターンの固着強度を向上させ、電極パターンの耐久性及び信頼性を確保することができる。
この発明の前記の、ならびにその他の目的と新規な特徴が、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。
図１〜図９を参照して、本発明の好適な実施形態によるセラミック基板の電極パターン形成方法に対して詳細に説明する。
図１〜図９は、本発明の好適な実施形態によるセラミック基板の電極パターン形成方法を説明するために各工程を順次示した断面図である。
本発明の好適な実施形態によるセラミック基板の電極パターン形成方法は、まず図１に示すように、セラミック基板１００を準備した後、そのセラミック基板１００上に、導電性接着パターン（図２中の符号１１０参照）が設けられるべき領域と対応する部分が穿孔されているマスク２００を設ける。
ここで、セラミック基板１００は９００℃以下の低温焼成で形成されるＬＴＣＣ基板であってよく、これは示されていないが、多層のセラミック層と、多層のセラミック層の間に介在した配線層と、該セラミック層を貫通して該配線層間を電気的に接続するビアとを含ませて構成できる。
そして、マスク２００として、金属材質のマスクが用いられる。また、マスク２００として金属材質のマスクの代わりに、透明材質のマスク、例えばガラス（ｇｌａｓｓ）またはアクリル材質のマスクなどを用いてもよい。
また、マスク２００は、前述のような金属、ガラス及びアクリル材質に加えて、セラミック基板１００の表面との密着力に優れたフォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）材質などによって構成することもできる。
続いて、図２に示すように、マスク２００により露出されたセラミック基板１００上に導電性接着パターン１１０を蒸着する。導電性接着パターン１１０は、セラミック基板１００との接着性に優れた導電性物質、例えばＴｉなどによって構成することができる。
続いて、図３に示すように、セラミック基板１００からマスク２００を除去する。マスク２００を除去することによって、セラミック基板１００上に互いに離間された複数の導電性接着パターン１１０を設けることができる。
次に、図４に示すように、セラミック基板１００上に導電性接着パターン１１０を覆うメッキシード層１２０を設ける。メッキシード層１２０は、後述のメッキ層（図７中の符号１４０参照）を設けるためのシードの役割をする。メッキシード層１２０はＣｕなどによって構成することができる。
続いて、図５に示すように、メッキシード層１２０上に感光膜１３０を塗布した後、図６に示すように、感光膜１３０に対して露光及び現像を行い、導電性接着パターン１１０と対応する部分を露出させる感光膜パターン１３０ａを設ける。
続いて、図７に示すように、感光膜パターン１３０ａにより露出されたメッキシード層１２０上にメッキ層１４０を設ける。メッキ層１４０はＣｕ、Ｎｉ及びＡｕのうちのいずれか一つからなる単一層、またはこれらＣｕ、Ｎｉ及びＡｕが順に積層された多層などによって構成することができる。
続いて、図８に示すように、感光膜パターン１３０ａを除去する。
次に、図９に示すように、感光膜パターン１３０ａが除去されて露出されたメッキシード層１２０の部分をエッチングし、導電性接着パターン１１０、メッキシード層１２０及びメッキ層１４０が順に積層された電極パターン３００を設ける。
ここで、メッキシード層１２０のエッチング工程は、湿式エッチング工程とすることができる。
そして、メッキシード層１２０がＣｕからなるため、メッキシード層１２０の湿式エッチング工程においては、ｐＨが６〜７のＣｕエッチング液を用いることができる。
この時、上記のｐＨ値を有するエッチング液は、従来、Ｔｉ層のエッチング時にエッチング液として使われるＨＦのような強酸またはＫＯＨのような強塩基性化学物質とは異なり、ＳｉＯ２を多量に含むＬＴＣＣ基板によって構成されたセラミック基板１００の表層をエッチングすることがなく、セラミック基板１００の表層と導電性接着パターン１１０との間、さらに導電性接着パターン１１０とメッキ層１４０との間のアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）を発生させない。
従って、本発明の好適な実施形態によるセラミック基板の電極パターン形成方法によれば、前述のようなアンダーカットの発生がなく、電極パターン３００の固着強度を向上させることができるという効果が得られる。
以下、図１０を参照して、本発明の実施形態によるセラミック基板の電極パターン形成方法の効果について説明する。
図１０は、本発明の好適な実施形態によって設けられた電極パターンの固着強度を従来技術と比較して示したグラフである。
同図のように、本発明の好適な実施形態によって設けられた電極パターンの固着強度と従来技術によって設けられた電極パターンの固着強度データ（ｄａｔａ）とを比較したところ、従来技術によって設けられた電極パターンの場合、固着強度が平均７Ｎ/ｍｍ２であり、これに対して、本発明の好適な実施形態によってＴｉのエッチング工程を省略して設けられた電極パターンの固着強度は平均２１Ｎ/ｍｍ２程度と、従来に比べて３倍程度向上したことを確認することができた。
このように本発明の好適な実施形態によるセラミック基板の電極パターン形成方法によれば、ＬＴＣＣ基板によって構成されたセラミック基板１００上に電極パターン３００を設ける際に、電極パターン３００の最下層に位置するＴｉ材質の導電性接着パターン１１０を、マスクを用いてパターン形状を有するように設けることによって、従来において、導電性接着パターン１１０を設けるために行わなければならなかった強酸または強塩基のエッチング液を用いたエッチング工程をなくすことができる。
従って、本発明の好適な実施形態によれば、強酸または強塩基のエッチング液によるセラミック基板１００の表層及び電極パターン３００の損傷を防止し、該セラミック基板１００の表層に設けられた電極パターン３００の固着強度を向上させることができると共に、該電極パターン３００の耐久性及び信頼性を確保することができる。
今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１００ セラミック基板
２００ マスク
１１０ 導電性接着パターン
１２０ メッキシード層
１３０ 感光膜
１３０ａ 感光膜パターン
１４０ メッキ層
３００ 電極パターン
２００ マスク
１１０ 導電性接着パターン
１２０ メッキシード層
１３０ 感光膜
１３０ａ 感光膜パターン
１４０ メッキ層
３００ 電極パターン
Claims (8)
- セラミック基板上に互いに離間された複数の導電性接着パターンを設けるステップと、
前記セラミック基板上に前記導電性接着パターンを覆うメッキシード層を設けるステップと、
前記メッキシード層上に前記導電性接着パターンと対応する部分を露出させる感光膜パターンを設けるステップと、
前記感光膜パターンにより露出された前記メッキシード層上にメッキ層を設けるステップと、
前記感光膜パターンを除去するステップと、
前記感光膜パターンが除去されて露出された前記メッキシード層の部分をエッチングするステップと、
を含むセラミック基板の電極パターン形成方法。 - 前記セラミック基板が、ＬＴＣＣ基板である請求項１に記載のセラミック基板の電極パターン形成方法。
- 前記セラミック基板上に互いに離間された複数の導電性接着パターンを設けるステップが、
前記セラミック基板上に、前記導電性接着パターンが設けられた領域と対応する部分が穿孔されているマスクを設けるステップと、
前記マスクにより露出された前記セラミック基板上に導電性接着パターンを蒸着するステップと、
前記マスクを除去するステップと、
を備える請求項１に記載のセラミック基板の電極パターン形成方法。 - 前記マスクが、金属、ガラス、アクリル及びフォトレジストのうちのいずれか一つの材質からなる請求項３に記載のセラミック基板の電極パターン形成方法。
- 前記導電性接着パターンが、Ｔｉの蒸着によって設けられる請求項３に記載のセラミック基板の電極パターン形成方法。
- 前記メッキシード層が、Ｃｕによって構成される請求項１に記載のセラミック基板の電極パターン形成方法。
- 前記メッキ層が、Ｃｕ、Ｎｉ及びＡｕのうちの少なくともいずれか一つを含む請求項１に記載のセラミック基板の電極パターン形成方法。
- 前記感光膜パターンが除去されて露出された前記メッキシード層の部分をエッチングするステップで、
ｐＨが６〜７のエッチング液を用いて前記メッキシード層をエッチングする請求項１に記載のセラミック基板の電極パターン形成方法。
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