JPH03201591A - セラミック回路基板及びその製造法 - Google Patents

セラミック回路基板及びその製造法

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JPH03201591A
JPH03201591A JP34271489A JP34271489A JPH03201591A JP H03201591 A JPH03201591 A JP H03201591A JP 34271489 A JP34271489 A JP 34271489A JP 34271489 A JP34271489 A JP 34271489A JP H03201591 A JPH03201591 A JP H03201591A
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JP
Japan
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film
coating
circuit board
ceramic circuit
conductor wiring
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JP34271489A
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English (en)
Inventor
Yukihisa Hiroyama
幸久 廣山
Masayoshi Ikeda
正義 池田
Ritsuo Yokoyama
横山 律夫
Tetsuya Okishima
沖島 哲哉
Tsutomu Watabiki
綿引 努
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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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、高密着強度を有し、高周波特性に優れるセラ
ミック回路基板及びその製造法に関する。
(従来の技術) 従来のセラミック回路基板は、#t*(ε)及び誘電損
失(tana)の比較的小さなアルミナなどのセラミッ
ク基板の表面に無電解めっき法でCuの導体を形成する
か又は蒸着法、スパッタ法等でセラミック基板の表面に
Cr、  Ti等の薄い金属被膜を形成後、その上面に
上記と同様の蒸着法、スパッタ法等でCuの導体を形成
し、この後エツチングなどの方法で導体配線を形成して
製造していた。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら前者の方法では、導体配線にふくれが発生
し易い、セラミック基板と導体配線との密着強度が弱い
という欠点が生じ、筐た後者の方法では、エツチング効
果が不充分である。製造コストが高価と女る。セラミッ
ク基板と導体配線との密着強度が弱い、高周波伝送損失
が18GHzで0、10 dB/cm以上になる等の欠
点が生じる。
上記に示す他にセラミック基板の表面をHF。
HBF4等の溶液で粗化した後無電解めっき法でCuの
導体を形成し、この後エツチングなどの方法で導体配線
を形成してセラミック回路基板を製造する方法があるが
、この方法にかいてもセラミック基板と導体配線との密
着強度が弱く、シかもそのばらつきが大きいため高信頼
性が要求される電子部品には使用できないという問題が
ある。
本発明は上記のよう々欠点のZ−セラミック回路基板及
びその製造法を提供することを目的とするものである。
ta題を解決するための手段) 本発明は粗化されたセラミック基板の表面にN1−Bの
被膜が形成され、さらにこの上面にCuの被膜が形成さ
れ、かつNi−Hの被膜及びCuの被膜の必要な部分の
みを残して導体配線が形成されたセラミック回路基板並
びに粗化されたセラミック基板の表面に無電解めっき法
でNi −Bの被膜を形成し、さらにこの上面に無電解
めっき法及び/又は電気めっき法でCuの被膜を形成し
、ついでCuの被膜の上面にレジスト膜を形成し、しか
る後露光、現像、エツチング、レジスト膜の剥離をし、
Ni−Hの被膜及びCuの被膜の必要な部分のみを残し
て導体配線を形成した後、酸素含有量が0.0005〜
21体!R貸中の雰囲気中で200〜1100℃の温度
で熱処理するセラミック回路基板の製造法に関する。
本発明においてセラミック基板の材質としてはアルミナ
、PZTf鉛、ジルコニア及びチタンを主成分としたも
の)、ムライト、チッ化アルミニウム等が用いられる。
セラミック基板の表面を粗化する方法については特に制
限はないが、セラミック基板を融点以上の温度に加熱し
たアルカリ融液中に30秒以上浸漬して粗化すれば作業
性に優れ、またばらつきが少なく、均一に粗化すること
ができるので好ましい。
N1−Bの被膜は、無電解めっき法で形成するものとし
・電気めっき法ではリード端子を必要とするため工程が
煩雑となシ、筐ためつきの厚さにばらつきが生じ、他の
蒸着法、スパッタ法では特殊々装置を必要とするため高
価になるという欠点が生じる。
Ni−Hの被膜の厚さについては特に制限はな−が、0
.05〜0.8μmの厚さであれば高周波帯域で使用す
る場合、高周波伝導送損失が少なくなるので好ましい。
Cuの被膜は、無電解めっき法又i;it気めっき法若
しくは無電解めっき法と電気めっき法とを組合せて形成
することができる。なお蒸着法、スパッタ法では特殊な
装置を必要とするため高価となり不適である。
Cuの被膜の厚さについても特に制限はなく1作業性の
面から5〜30μmの範囲であることが好ましい。
レジスト膜は、熱硬化性のレジストをCuの被膜の上面
にスクリーン印刷し、加熱、硬化して形成してもよく、
感光性レジストフィルムを金属被膜上に貼付して形成し
てもよく特に制限はない。
熱処理を行うときの雰囲気は、酸素含有量が0.000
5〜21体積修中の雰囲気中で行うことが必要とされ、
0.0005体積ダ未満であると導体配線との密着強度
が低下し、21体積多を越えると導体配線が酸化して回
路基板として使用できないという欠点が生じる。また熱
処理温度は。
200〜1100℃の範囲とされ、この温度範囲以外の
温度で熱処理するとセラミック基板と導体配線との密着
強度が低下する。なお熱処理時間は。
熱処理温度によう適宜選定されるが5〜60分で/Jマ 行うことば好ましい。
(実施例) 以下本発明の詳細な説明する。
実施例1 寸法が94X114mmで厚さが0.8mmのアルミナ
セラミック基板(京セラ製、商品名A−493)を脱脂
液(日立化或工業製、商品名HC凡−201)で洗浄し
、乾燥後350℃に加熱した混合溶融塩3モル比でNa
OH: KOH= 9 : 1 )中に5分間浸漬して
アルミナセラミック基板の表面を均一に粗化した。
この後濃度10重量肇のHzSO4溶液中に5分間浸漬
し、超音波(出力300W)による振動エネルギーを付
与し、ついでアルミナセラミック基板の表面を中和し、
水洗後熱電解N1−Bめつき(ワールドメタル製、商品
名二ボロン、MNP−N2)を20分間行い、第1図に
示すようにアルミナセラミック基板1の表面に厚さ0.
5μmのN1−Bの被膜2を形成した。
次に電気Cuめつき(荏原電産製、商品名PC−636
)を30分間行い、N1−Bの被膜2の上面に厚さ15
μm′のCuの被膜3を形成した。めっき後感光性レジ
ストフィルム(日立化成工業製。商品名PHT−862
AF−40)を前記Cuの被膜3上に全面貼付し、さら
にその上面の片側の面には得られる導体回路と同形状に
透明な部分を形成したネガフィルムを貼付し、會た他の
面には全面透明なネガフィルムを貼付し、しかる後貢光
してネガフィルムの透明な部分の下面に配設した感光レ
ジストフィルムを硬化させた。ついでネガフィルムを取
り除き。
さらに硬化していない部分、詳しくは露光していない部
分の感光性レジストフィルムを現像して除去し。
CuC11エツチング溶液を用い、スプレーエツチング
法でエツチングを行い導体配線として不必要な部分のN
1−Bの被膜2及びCuの被膜3を除去した。この後濃
度5重量嘩のNaOH溶液で硬化している感光性レジス
トフィルムを剥離し、純水で洗浄後、乾燥して寸法が2
×2mの導体配線4を形成した。
次に連続焼成炉で酸素濃度が0.5体積嘩の条件で50
0℃、20分間熱処理を行いセラミック回路基板を得た
この後酸化防止のため上記で得たセラミック回路基板を
濃度lO重量優のHzSO<溶液で酸洗し。
ついで濃度10重量簀の(NH4)z S t O@浴
溶液ソフトエツチング後、無電解−次Auめつき(EE
JA製、商品名レクトロレスプレツプ、液温90℃)を
5分間行い、導体配線4の表面に厚さ0.08μmのA
uの被膜を形成した。ついで濃度10重量優のH*SO
a溶液で酸洗した後、無電解二次Auめつき(上村工業
製、ゴーベル用、液温60℃)を12分間行い、さらに
厚さ0.5μmのAuの被膜を厚付けした複合セラミッ
ク回路基板を得た。
次にAuの被膜を厚付けした複合セラミック回路基板2
0ケを使用し、プル試験法によう密着強度を測定した。
以下の実施例及び比較例においても同様の方法で密着強
度を測定した。その結果3.0〜3.8に9/関2の範
囲で、平均値が3.51to/mm”の密着強度を示し
良好であった。また外観を観察したが導体配線にふくれ
は見られなかった。
さらにウィルトロン製のスイープジュネレータ6647
Aとスカラネットワークアナライザ560Aとを用いて
高周波伝送損失を測定したところ18GH2で0゜06
 dB/amであった。
比較例1 混合溶融塩でアルミナセラミック基板の表面を粗化する
工程を省いた以外は、実施例1と同様の工程を経てAu
の被膜を厚付けした複合セラミック回路基板を得た。
得られた複合セラミック回路基板の外観を観察したとこ
ろ導体配線にふくれが発生し、取扱い中に導体配線が剥
離した。
なお密着強度及び高周波伝送損失は、導体配線にふくれ
が発生したため測定はしなかった。
比較例2 実施例1の表面を均一に粗化したアルミナセラミック基
板を脱脂液(日立化成工業製、商品名HCR−201)
で洗浄した後、濃度lO重量嘩のHCI!溶液中に・浸
漬し、ついで活性化処理溶液(日立化成工業製、商品名
H8−201B)で活性化処理した後めっき密着促進処
理溶液(日立化成工業製、商品名ADP−3013に浸
漬してめっき密着促進処理を行った。
次に無電解Cuめつき(日立化成工業製。商品名Cu5
t−1000)を7時間行い、アルミナセラミック基板
の表面に厚さ15μmのCuの被膜を形成した。
以下実施例1と同様の工程を経てAuの被膜を厚付けし
た複合セラミック回路基板を得た。
得られた複合セラミック回路基板の密着強度を測定した
ところ、0〜1.4 kg/1m?の範囲で、平均値が
0.7 kg/w’と弱く、ばらつきが大きかった。
また外観を観察したところ導体配線の所々に微小なふく
れが発生していた。なお高周波伝送損失は。
導伝配線に微小なふくれが発生したため測定はしなかっ
た。
比較例3 熱処理をN2雰囲気中で行った以外は、実施例1と同様
の工程を経てAuの被膜を厚付けした複合セラミック回
路基板を得た。
得られた複合セラミック回路基板の密着強度を測定した
ところ、0.1〜1.1 kg/mn”の範囲で平均値
が0.3 kg/rrrrrh”と弱く、取扱い中に導
体配線の一部が剥離した。なお高周波伝送損失は0.0
6dB10であった。
比較例4 アルミナセラミック基板を50℃に加熱した濃度30重
量優のHF溶液に10分間浸漬して、ア五 ルミナセラミック基板の表面に均一に粗化した以外は実
施例1と同様の工程を経てAuの被膜を厚付けした複合
セラミック回路基板を得た。
得られた複合セラミック回路基板の密着強度を測定した
ところ、0.3〜2.5kg/−の範囲で、平均値が1
.1 kg/l!m”と弱く、ばらつきが大きかった。
また外観を観察したところ、導体配線に微小なふくれが
発生していた。なお高周波伝送損失は、導体配線に微小
なふくれが発生したため測定はしなかった。
比較例5 熱処理工程を省いた以外は、実施例1と同様の工程を経
てAuの被膜を厚付けした複合セラミック回路基板を得
た。
得られた複合セラミック回路基板の密着強度を測定した
ところ*  0.6〜17 kg/mm”の範囲で、平
均値が1.4kg/mm”と弱く、ばらつきが大きかっ
た。
筐た外観を観察したが導体配線にふくれは見られなかっ
た。これは熱処理を行わないためと考えられる。なお高
周波伝送損失は0.07 dB/an であった。
比較例6 熱処理を1200℃の温度で行った以外は、実施例1と
同様の工程を経てAuの被膜を厚付けした複合セラミッ
ク回路基板を得た。
得られた複合セラミック回路基板の外観を観察したとこ
ろ、NiとBとの分解により導体配線の酸化が著しく、
クラックが生じ配線板として使用できない状態であった
々お密着強度及び高周波伝送損失は、導体配線の酸化が
著しく、クラックが生じたため測定はしなかった。
比較例7 実施例1で行った無電解Ni −Bめつきに代えて無電
解N1−Pめつき(日本カニセン製、商品名S−680
)を行った以外は、実施例1と同様の工程を経てAuの
被膜を厚付けした複合セラミック回路基板を得た。
得られた複合セラミック回路基板の密着強度を測定した
ところ20〜3.5の範囲で、平均値が2−8に9/I
I!In2の密着強度を示し良好で、導体配線にふくれ
は見られなかったが、高周波伝送損失は0、12 dB
/cmと損失が大きかった。
比較例8 Crを1oooXの厚さに、そしてその上面にCuを1
μmの厚さに蒸着法で導体配線を形成した以外は、実施
例1と同様の工程を経てAuの被膜を厚付けした複合セ
ラミック回路基板を得た。
得られた複合セラミック回路基板の密着強度を測定した
が強度が弱くほとんどが測定不可能であった。また高周
波伝送損失も0.11 dB/c+n  と損失が大き
かった。また外観を観察したところ導体配線にごくわず
かに微小なりラックが生じてhfC0実施例2 実施例1で用いたアルミナセラミック基板に代えて鉛7
ジルコニア及びチタンを主成分としたPZTセラミック
基板(日立化或工業製、非売品)を用いた以外は実施例
1と同様の工程を経てAuの被膜を厚付けした複合セラ
ミック回路基板を得た。
得られた複合セラミック回路基板の密着強度を測定した
ところ、27〜3.7kg/I!1In2の範囲で、平
均値が3.3 kg/mm”の密着強度を示し、高周波
伝送損失も0.14 dB/cmと良好であった。また
外観を観察したが導体配線にふくれは見られなかった。
比較例9 実施例2のPZTセラミック基板の表面を実施例1と同
様の方法で粗化した後、比較例2と同様に脱脂、HC7
での酸洗、活性化処理及びめっき密着促進処理を行った
この後無電解Cuめつき(日立化成工業製、商品名Cu
at−1000)を7時間行い、PZTセラミック基板
の表面に厚さ15μmのCuの被膜を形成した。
以下実施例1と同様の工程を経てAuの被膜を厚付けし
た複合セラミック回路基板を得た。
得られた複合セラミック回路基板の密着強度を測定した
ところ、O〜1.5 kg/mm2の範囲で、平均値が
0.8kg/M”と弱く、ばらつきが大きかった。
また外観を観察したところ導体配線の所々にふくれが発
生していた。なお高周波伝送損失は、導体配線の所々に
ふくれが発生したため測定はしなかった。
(発明の効果) 本発明によれば、セラミック基板と導体配線との密着強
度が強く、シかも密着強度のばらつきが小さく、璽た高
周波伝送損失が0.10 dB/cm未滴のセラミック
回路基板を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例になるセラミック回路基板の断
面図である。 符号の説明 l・・・アルミナセラミック基板 2・・・N1−Bの被膜    3・・・Cuの被膜4
・・・導体配線 12 Nt −5’ll1l 51

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.粗化されたセラミツク基板の表面にNi−Bの被膜
    が形成され、さらにこの上面にCuの被膜が形成され、
    かつNi−Bの被膜及びCuの被膜の必要な部分のみを
    残して導体配線が形成されたセラミツク回路基板。
  2. 2.粗化されたセラミツク基板の表面に無電解めつき法
    でNi−Bの被膜を形成し、さらにこの上面に無電解め
    つき法及び/又は電気めつき法でCuの被膜を形成し、
    ついでCuの被膜の上面にレジスト膜を形成し、しかる
    後露光、現像、エツチング、レジスト膜の剥離をし、N
    i−Bの被膜及びCuの被膜の必要な部分のみを残して
    導体配線を形成した後、酸素含有量が0.0005〜2
    1体積%中の雰囲気中で200〜1100℃の温度で熱
    処理することを特徴とするセラミツク回路基板の製造法
JP34271489A 1989-12-28 1989-12-28 セラミック回路基板及びその製造法 Pending JPH03201591A (ja)

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