JPH01272192A

JPH01272192A - セラミックス基板

Info

Publication number: JPH01272192A
Application number: JP5898189A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Akai; 赤井　芳人; Noriyuki Konaga; 小永　宣之; Yasunori Zairi; 在里　康則; Yukikazu Moritsu; 森津　幸和
Original assignee: OKUNO SEIYAKU KOGYO KK; Okuno Chemical Industries Co Ltd
Current assignee: OKUNO SEIYAKU KOGYO KK; Okuno Chemical Industries Co Ltd
Priority date: 1989-03-10
Filing date: 1989-03-10
Publication date: 1989-10-31
Anticipated expiration: 2009-03-10
Also published as: JPH0227832B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、セラミックス基板に関する。

従来の技術及びその問題点セラミックス板上に導電体層を形成したセラミックス基
板は、耐熱性、放熱性等が良好であり、低熱膨脂性であ
るなどの優れた特性を有するものである。このようなセ
ラミックス基板の製造法としては、従来下記のような方
法が知られている。

湿式めっき法で導電体層を形成する方法として、セラミ
ックス板をフッ酸、硝酸等でエツチングした後、めっき
皮膜を形成する方法がある。しかしながら、この方法で
は、セラミックス基材の品質によって、めっき皮膜の接
合強度が一定せず、また耐薬品性が高いセラミックスの
場合には、効果的なエツチングは困難であり、高い接合
強度は得難い。

また、Ｍｏ、Ｗ等の高融点金属の粉末をセラミックス上
に塗布し、窒素雰囲気中で高温処理（１５００〜１８０
０℃）する方法もある。この方法では、導電層の接合強
度は高いが、高温度と雰囲気調節が必要なため、生産性
が低いという欠点がある。更に、直接半田付けを行なう
ことができないのでめっき工程が必要になり、また電気
導体として抵抗が高いという欠点もある。

Ａｕ、Ａｇ５Ｐｔ等の貴金属粉末又はＣｕ。

Ｎｉ、Ａｌ等の高導電性卑金属粉末と低融点ガラスフリ
ット等のバインダー成分とを、有機ビヒクルに混合分散
させた、いわゆる厚膜導体ペーストをセラミックス上に
塗布し、加熱して焼付ける方法がある。この方法は、貴
金属の場合にはコストが高く、電気導体として使用する
とマイグレーションの問題がある。また卑金属の場合、
加熱時に雰囲気調節する必要があり、処理が煩雑である
。

また、所定の形状の銅板をセラミックス上に置き、窒素
雰囲気中で１１００〜１５００℃程度で加熱圧着する方
法がある。この方法では、雰囲気調節が必要であるため
に操作が煩雑であることに加えて、銅板の厚さが０６２
〜０．３ｍｍ程度以上必要であり、銅板のパターンニン
グ精度が悪いという欠点がある。

問題点を解決するための手段本発明者は、上記した如き問題点に鑑みて、鋭意研究を
行なった結果、特定の組成のガラス組成物をセラミック
ス上に塗布して加熱処理した後、その上にめっき皮膜を
形成させることによって、簡単な方法で各種のセラミッ
クス上に、高い接合強度を有する導電体層を形成するこ
とができ、しかも形成される導電体層は、セラミックス
基板として要求される導電特性、ハンダ付は性、接合強
度等が良好であり、セラミックス基板として極めて有用
なものであることを見出した。

即ち、本発明は、（Ｉ）セラミックス基材、（ＩＩ）該セラミックス基材上に、（ｉ）　　ＴｉＮ、ＴｉＢ２、ＡｌＮ、ＡｌＢ２、ＢＮ
ＳＢ４　Ｃ５ＳｉＣ及びＳｉ３Ｎ４の少なくとも１種の
粉末３〜８０重量％、（ｉｉ）　　５ＬＯ２粉末４〜８０重量％、（Ｉｉｉ）
　　Ｂ２Ｏ３粉末１〜４０重量％、及び（ｉＶ）　　　
（Ｒ＋　）　２Ｏ、（Ｒ２）０、（Ｒ３）０２及び（Ｒ
ｔ　）２Ｏ３　（ただし、Ｒ１はＮａ５ＫまたはＬｉ％
Ｒ２はＭｇ。

Ｃａ５Ｂａ、Ｚｎ、ＰｂまたはＣｄ、Ｒ３はＴｉ、Ｚｒ
またはＭｎ、Ｒ４はＡｌまたはＢｉである）の少なくと
も１種の粉末１〜８０重量％からなるガラス組成物を塗布し、加熱して得られためっき用下地層、並びに（ＩＩＩ）該下地層上に形成されためっき皮膜からなる
セラミックス基板に係る。

本発明セラミックス基板では、用いるセラミックス材料
としては、従来のセラミックス基板の材料と同様のもの
でよく、５００℃以上の耐熱温度を有するセラミックス
材料から誘電率、絶縁性、誘電正接等のセラミックス基
板として必要な特性を考慮して、使用目的に応じて適宜
選択すればよい。本発明での使用に適するセラミックス
材料としては、例えばアルミナ、ジルコニア、ベリリア
、ムライト、ホルステライト、コープライト、チタン酸
鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛等の酸化
物系セラミックス、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の
非酸化物系セラミックス等が挙げられる。

本発明のセラミックス基板を得るには、まず、セラミッ
クス基材上に、特定組成のガラス組成物を塗布した後、
加熱処理して、めっき用下地層を形成する。

本発明で用いるガラス組成物は、（ｉ　）　　Ｔ　ｉＮ　ｓ　Ｔ　ｉＢ　２　、Ａ　ＱＮ
　ｓ　Ａ　Ｑ　Ｂ　２、Ｂ　Ｎ　−Ｂ　４　Ｃｓ　Ｓ　
Ｉ　Ｃ及びＳｉ３Ｎ４の少なくとも１種の粉末３〜８０
重量％、（ｉｉ）　　５ｉｏ２粉末４〜８０重量％、（ｉｉｉ）
　　Ｂ２Ｏ３粉末１〜４０重曾％、及び（ｆＶ）　　　
（Ｒ１）　２Ｏ．　　（Ｒ２）　０、（Ｒｓ　）０２及
び（Ｒ４）２Ｏ３（ただし、Ｒ，はＮａ、ＫまたはＬｉ
、Ｒ２はＭｇ％Ｃａ。

Ｂａ、ＺｎＳＰｂまたはＣｄ５Ｒ３はＴｉ１Ｚｒまたは
Ｍｎ５Ｒ４はＡｌまたはＢＥである）の少なくとも１種
の粉末１〜８０重量％からなるものである。該ガラス組
成物をセラミックス上にコーティングして加熱した場合
に、上記組成物中の非酸化物粉末がガラス組成物中に島
状に点在する形状になり、この上にめっき皮膜を形成さ
せた場合の接合強度が著るしく向上する。

本発明で用いるガラス組成物では、各成分の配合量が上
記範囲を下回る場合には、ガラス組成物を加熱した場合
にガラス化しないか、或いは接合強度が著るしく低下し
、また上記範囲を上回る場合にも接合強度の著るしい低
下があるので好ましくない。

本発明ガラス組成物の各成分としては、いずれも市販の
ものを使用でき、特にその製法、粒度、純度などは限定
されないが、接合体の接合強度を高めるためには、高純
度のものを使用することが好ましく、粒度は０．１〜１
００μｍ程度のものを使用することが好ましい。

本発明で用いるガラス組成物を製造する方法は、特に限
定されるものではなく、例えば、各成分物質をミキサー
、ライカイ機、ミル等で単に混合するだけでよい。また
、２種以上の任意に選択した成分物質を混合し、７００
〜１６００℃で１０〜２Ｏ分間加熱溶融した後、ボール
ミル等で０．　１〜１００μｍ程度に粉砕して得た粉末
に他の成分物質を添加混合してもよい。

ガラス組成物の塗布方法としては、特に限定されず以下
のような方法を例示できる。

（ｉ）組成物を直接塗布する方法。

（１１）組成物を溶射する方法。

（ｉｉｉ　）組成物をアルコール、アセトン等の溶剤に
分散させてスプレー塗装する方法。

（ｉＶ　）組成物を有機ビヒクルに分散させた後、分散
液をハケ塗り、スクリーン印刷、スプレー塗装等により
塗布する方法。

有機ビヒクルとしては、例えば、エチルセルロース樹脂
、アクリル樹脂等の有機高分子化合物をイソプロピルア
ルコール、パインオイル、ブチルカルピトールアセテー
ト等の有機溶剤に溶解したものを使用できる。塗布量は
、ガラス組成物の量が０．００５〜２ｇ／Ｃｆｆ１２と
なるようにすることが好ましい。加熱温度は５００〜１
５００℃とし、加熱時間は、３〜６０分程度とする。加
熱時の雰囲気は、特に限定されず、例えば空気、窒素ガ
ス、水素ガス、アルゴンガス等の雰囲気でよい。

次いでセラミックスが室温となった後、めっきを行なっ
て、めっき用下地層上にめっき皮膜を形成する。めっき
方法としては、常法に従えばよく、例えば触媒物質を付
着させた後、無電解ニッケルめっき、または無電解鋼め
っきを行なう方法でよい。触媒付着方法、無電解めっき
方法等は、いずれも常法に従えばよく、例えば、触媒付
着方法としては、感受性付与及び触媒付与の工程による
方法、触媒ペーストを印刷し焼成する方法等がある。

形成するめっき皮膜の種類としては、従来のめっき法に
より形成されるセラミックス基板と同様のものでよく、
例えば、無電解ニッケルめっき被膜または無電解銅めっ
き皮膜単独のめつき皮膜の他に、これらの上に電気銅め
っきを行なうことによって、厚い金属層を形成したもの
でもよい。また、銅−Ｎｉ−金の組み合わせのような三
層のめつきも従来法と同様に可能である。めっき皮膜の
厚さは、特に限定的ではなく、通常のセラミックス基板
の導電層と同様に、０．１〜３００μｍ程度とすればよ
い。

セラミックス基板の回路パターン形成方法は、従来のめ
っき法で作成するセラミックス基板と同様でよく、めっ
き皮膜を形成した後、エツチングレジストを印刷して、
エツチングにより回路パターンを形成する、いわゆるサ
ブトラクティブ法、及びガラス組成物の焼成層を形成し
た後、無電解めっき用触媒を付与し、次いでめっきレジ
ストにより必要なパターンを形成した後無電解めっきに
より回路パターンを直接形成する、いわゆるアディティ
ブ法のいずれも可能である。

発明の効果本発明のセラミックス基板では、セラミックス基材とめ
つき皮膜とが強固に結合されており、めっき皮膜の接合
強度は充分な強さである。しかもその製造工程では、特
殊な雰囲気は必要なく、生産性も良好である。そして、
目的に応じて各種のめっき皮膜を容易に形成できるので
、非常に適用範囲が広く、充分な導電性や良好なノ１ン
ダ付は性を簡単に付与できる。

実施例以下、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。

実施例１粒径３０ｔｔｍの５Ｌ０２１３９ｇ、粒径的１０μｍの
Ｂ　２Ｏ３２８　ｇ　ｓ粒径約１０μｍのＣｄ０１４ｇ
１粒径約２ＯμｍのＴｉ０２８ｇ及び粒径的５μｍのＢ
ｉ２Ｏ３２８ｇからなる粉末を白金ルツボで１４５０℃
、３０分加熱して溶融した。

次いで、この溶融物が冷却した後、ボールミルで粉砕し
て１〜１０μｍの粉末とし、これに粒径１〜１０μｍの
Ｓｉ３Ｎ４６６ｇ、Ａｌ　Ｂ２１７ｇ及びＢ、Ｃ１７ｇ
を加えて混合して、ガラス組成物を得た。次いで該ガラ
ス組成物１００ｇに、エチルセルロース１５重量％及び
パインオイル８５重量％からなる有ｈビヒクル１９ｇを
加えて混合し、３本ロールに３回通して塗布用組成物を
得た。

次いで、該塗布用組成物を５Ｘ５ＸＯ，１ｃｍのアルミ
ナ板に２Ｏ０メツシユスクリーンでガラス組成物の量が
０．００８ｇ／Ｃ１１２となるようにスクリーン印刷し
た後、１５０℃１０分間予備加熱してから、８７０℃で
２Ｏ分間加熱した。アルミナ板を室温に冷却させた後、
無電解めっき用触媒付与液（商標“Ｃ０Ｐ−４２３０”
、奥野製薬工業■製）中に２５℃、５分間浸漬して、２
Ｏ０℃１０分間加熱し、続いて室温となってから無電解
銅めっき液（商標“ＯＰＣカッパー”、奥野製薬工業■
製）中に５５℃３０分間浸漬して銅めっき皮膜を形成さ
せた。次いで電気銅めっきを行ない銅めっき厚を４０μ
ｍとすることによって、セラミックス基板を作製した。

その後、銅めっき表面に、２Ｘ２＋ｓｍの正方形の形状
にマスキングインキ（商標“トップレジストＧ”奥野製
薬工業■製）を５ケ所スクリーン印刷し、次にＵＶ照射
を１０秒間行なってマスキングインキを硬化させた。こ
の試料を塩化第２鉄水溶液中に５０℃で浸漬して、マス
キング部分以外の銅めっき部分を溶解し、次いで塩化メ
チレン液中に浸漬してマスキングインキを剥離除去した
。残った銅めっき皮膜とアルミナ板との接合強度を求め
るために、この上に直径１．０＋ｕの銅線を、鉛対錫が
３７　：　６３のはんだを用いて、２６０℃ではんだ付
けし、２５℃で銅線をアルミナ板に対して垂直に引張り
、めっき皮膜がアルミナ板から剥離したときの強度を測
定した。その結果４　、　５　ｋｇ／　ｍｍ２という非
常に高い接合強度を有するものであった。また形成され
ためっき皮膜のシート抵抗は０．７ｍΩ／口であり、非
常に高い導電性を有するものであった。

実施例２粒径的１．ｐｍのＳ　ｔ　０２７５　ｇｓ粒径約０．５
μｍのＢ２Ｏ３２Ｏ　ｇｓ粒径約０．５μｍのＬｉ２Ｏ
１７．５ｇ−粒径的１μｍのＭｇＯ７，５ｇ、粒径的１
μｍのＰｂＯ１２，５ｇ及び粒径的３μｍのＺｒ０２１
０ｇを混合した粉末を白金ルツボにいれて１３００℃３
０分間加熱して、溶融した。この溶融物をボールミルで
粉砕して５〜３０μｍの粉末とした後、粒径的１０μｍ
の１！Ｎ１００ｇと混合しガラス組成物を得た。次いで
該ガラス組成物８０ｇにメタノール１０ｇ及びイソプロ
ピルアルコール１０ｇからなる混合溶媒を加えて、これ
を５　Ｘ　５　Ｘ　０．　０５ｃ■の窒化アルミニウム
焼結体に、上記ガラス組成物量が０、０１　ｇ／ｃｍ２
になるようにスプレー塗装し、１５０℃で１０分間予備
加熱した後、１０００℃で１０分間加熱した。窒化アル
ミニウム焼結体を室温まで冷却した後、次に示す方法で
無電解銅めっきを行なうことによって、セラミックス基
板を作製した。

（ｉ）　　脱脂：アルコール液中に５分間浸漬した。

（ｉｉ　）　　触媒付与：センシタイザ−液に２５℃、
３分間浸漬後、水洗し、アクチベーター液に２５℃、２
分間浸漬後、水洗した。センシタイザ−液としては、セ
ンシタイザ−（商標’ＴＭＰセンシタイザ−”奥野製薬
工業■製）１００ｍＱ／Ｑ水溶液を使用し、アクチベー
ター液としては、アクチベータ−（商標“ＴＭＰアクチ
ベーター”奥野製薬工業■製）１００ｍＱ／９水溶液を
使用した。

（ｉｉｉ　）無電解銅めつき：無電解鋼めっき液（商標
“ＯＰＣカッパー”、奥野製薬工業■製）中に５５℃で
２１０分間浸漬した。

得られたセラミックス基板は、厚さ１５μｍの銅めっき
皮膜からなる導電層を有するものであった。

次いで実施例１と同様にしてマスキング及びエツチング
を行なった後、銅皮膜と窒化アルミニウム焼結体との接
合強度を測定した。その結果、４．３ｋｇ／ｌｌｌｌ１
２という高い接合強度を有するものであった。また、銅
皮膜のシート抵抗は、１．３ｍΩ／口であり、充分な導
電性を有するものであった。

実施例３実施例１と同様にして、有機ビヒクルとガラス組成物と
を混合して得た組成物を、２Ｏ０メツシユスクリーンに
よりｓ　５　Ｘ　５　×０−　０６　ｃ■のアルミナ板
にガラス組成物量０．００８ｇ／ｃｍ２の割合で塗布し
た後、９５０℃で５分間加熱した。次いで実施例２に示
した（　ｉ　）　　（ｉｉ　）により触媒付与した後、
無電解銅めっき液ｒｏｐｃカッパ」中に５５℃、３０分
間浸漬して銅皮膜を２μｍ形成した後、銅めっき表面に
、めっき用マスキングインキ（商品名「フォトマールＭ
ＴＪ奥野製薬工業轢製）を２Ｘ２ｍｓ＋の正方形の形状
を５ケ所残してスクリーン印刷し、次にＵＶ照射を１０
秒行なってマスキングインキを硬化させた。次いで、電
気銅めっきを行ない銅めっき厚を３０μｍとした後、塩
化メチレン液中に浸漬してマスキングインキを剥離除去
した。次いで、試料を過硫酸アンモニウム水溶液に２Ｏ
℃で浸漬して無電解銅めっきのみの部分を溶解した。残
った銅めっき皮膜とアルミナ板との接合強度を実施例１
と同様にして測定したところ、４　、６　ｋｇ／　ｌｌ
ｍ２であり、高い接合強度を有するものであった。また
、銅皮膜のシート抵抗は、１．０ｍ９７口であり、高い
導電性を有するものであった。

実施例４実施例２で用いたガラス組成物において、ＡｌＮをＳｉ
Ｃに代えた以外は、実施例２と同様にして、ガラス組成
物と有機溶媒との混合物を得た。次いで、これを実施例
２と同様にして、３×３ｘＯ，３ｃｍのジルコニア焼結
体上へ塗布し、加熱した。その後、実施例１と同様にし
て無電解銅めっきを行なうことによってセラミックス基
板を得た。得られたセラミックス基板では、銅皮膜は、
３　、８　ｋｇ／　ｍｍ２という高い接合強度を有する
ものであり、またシート抵抗は０．８ｍΩ／口であり、
良好な導電性を示した。

（以　上）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（Ｉ）セラミックス基材、（ＩＩ）該セラミックス基材上に、（ｉ）ＴｉＮ、ＴｉＢ＿２、ＡｌＮ、ＡｌＢ＿２、ＢＮ、Ｂ＿４Ｃ、ＳｉＣ及びＳｉ＿３Ｎ＿４の少なくとも１種の粉末３〜８０重量％
、（ｉｉ）ＳｉＯ＿２粉末４〜８０重量％、（ｉｉｉ）Ｂ＿２Ｏ＿３粉末１〜４０重量％、及び（ｉ
ｖ）（Ｒ＿１）＿２Ｏ、（Ｒ＿２）Ｏ、（Ｒ＿３）Ｏ＿
２及び（Ｒ＿４）＿２Ｏ＿３（ただし、Ｒ＿１はＮａ、
ＫまたはＬｉ、Ｒ＿２はＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｐｂ
またはＣｄ、Ｒ＿３はＴｉ、ＺｒまたはＭｎ、Ｒ＿４は
ＡｌまたはＢｉである）の少なくとも１種の粉末１〜８０重量％からなるガラス組成物を塗布し、加熱して得られためっき用下地層、並びに（ＩＩＩ）該下地層上に形成されためっき皮膜からなる
セラミックス基板。