JPH0337319B2

JPH0337319B2 -

Info

Publication number: JPH0337319B2
Application number: JP26349584A
Authority: JP
Inventors: Noboru Yamaguchi; Satoru Ogawa; Susumu Kajita; Izuru Yoshizawa; Kyotaka Waki; Hideo Kawamura
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1991-06-05
Also published as: JPS61140195A

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕この発明は、電子基板として使用されるセラミ
ツク配線基板に関する。〔背景技術〕セラミツク等の無機系配線基板からなる回路板
を作る方法として、従来、タングステンスラリー
で焼成前のアルミナグリーンセラミツクシート上
に回路を描き、還元性雰囲気中で一体に焼成する
方法、あるいは、Ag／Pd，Ag／Pt，Au，Cuな
どの金属微粉末をガラスフリツト、有機系ビヒク
ルと混合しペースト化し、セラミツク基板上にス
クリーン印刷した後、ガラスフリツトがセラミツ
ク基板に溶融接合する温度で焼成し、回路を形成
する方法が一般的である。これらの方法は、配線
抵抗が大きいので微細配線には不向きで、かつ、
フアインパターンを形成しにくい。また、ガラス
質を含むため、はんだ付着性が劣り、不良品が出
やすく、使用時に故障をおこしやすい等の欠点が
ある。セラミツク基板と銅箔とを接着剤を用いて粘着
し、所定回路部分にエツチングレジスト被膜を形
成し、所定回路部分以外をエツチング除去し、そ
の後、エツチングレジスト被膜を剥離することに
より回路を形成する方法もある。しかしながら、
現在、無機系のよい接着剤がなく、有機系の接着
剤は耐熱性、耐薬品性、寸法安定性等の特性の点
で劣るため、この方法は一般に使用されていな
い。セラミツク配線基板の製法としては、この他、
化学めつき法により形成する方法がある。化学め
つき法は、上に述べたような欠点を有しないた
め、実用性にすぐれた方法と言える。しかし、基
板と金属層との間に強い密着力を得ることが困難
である。一般に、配線基板において要求される第１の要
素として、基板材料と配線金属との密着力の良い
ことが挙げられる。したがつて、化学めつき法に
おける上記の欠点は、この方法を実用化する上で
重大な問題点であると言える。ガラスエポキシン
等の有機系配線基板材料に対しては、この密着力
を上げる手段の一つとして、基板表面を粗化した
後にメタライズし、いわゆるアンカー効果によつ
て物理的に基板と金属層とを接合するという方法
が取られている例がある。セラミツク等の無機系
配線基板に対しては、前記のように、基板表面を
粗化した後にメタライズするという方法として、
たとえば、特開昭54−82666号公報のように、
NaOHによつてエツチングするもの、特開昭57
−196781号公報のように、HFによつてエツチン
グするもの、特開昭58−104079号公報のように、
飽和NaOH水溶液によつてエツチングするもの
などが見受けられる。しかしながら、NaOHな
どのアルカリを用いた場合には、アルカリ自体が
基板に残存しやすく、この残存するアルカリが配
線基板の特性に悪影響を与える。一方、HFを用
いた場合には、均一に、しかも、微細な粗化がで
きず、メタライジングされた金属層の密着力が充
分なものとはいえない。〔発明の目的〕この発明は、このような現状に鑑みてなされた
ものであり、金属導体により、微細配線パターン
まで形成でき、かつ、セラミツクと前記導体との
密着が安定して強固であるセラミツク配線基板を
提供することにある。〔発明の開示〕従来、H₃PO₄、ホウ砂、V₂O₅などの溶液、融
液が、ガラスを含むセラミツクの化学的加工法お
よび化学的研磨方法として用いられている。発明
者らは、この化学的研磨方法のうち、リン酸を用
いる方法が比較的低温で処理でき、しかも、配線
基板の特性に影響を与えないものとして利用でき
るものではないかと着想し、種々実験研究を重
ね、加熱したリン酸を用いれば、リン酸が、セラ
ミツク基板表面の粒界（grain boundary）を溶
解し表面に凹凸を形成させることができ、かつ、
この基板表面にメタライジングにより金属層を形
成すれば、基板と金属層間にかなりの密着力が得
られることを見出した。ところが、市販のセラミ
ツク基板は、その平均グレーンサイズが８〜30μ
ｍの大きさになつていて、エツチング後の表面の
凹凸の大きさにバラつきがでる。このため、基板
と金属層間の密着力が安定しないという問題があ
ることが判り、さらに、研究を重ねた結果、この
発明を完成するに至つた。したがつて、この発明は、焼結したセラミツク
基板の表面にメタライジング法により金属層を形
成してセラミツク配線基板を得るにあたり、あら
かじめ、平均グレーンサイズを5μｍ以下となる
ようにコントロールして焼結したセラミツク基板
表面を、250〜360℃の温度で１〜30分間、リン酸
で粗化したのち金属層を形成することを特徴とす
るセラミツク配線基板の製法を要旨とするもので
ある。以下に、この発明を、その１実施例をあらわす
図面を参照しつつ詳しく説明する。この発明にかかるセラミツク配線基板の製造プ
ロセスを第１図に示す。以下、この図に従つて製
造プロセスを説明する。平均グレーンサイズを5μｍ以下にコントロ
ールして焼結したセラミツク基板を準備する。
焼結基板の材質としては、アルミナ、フオルス
テライト、ステアタイト、ジルコン、ムライ
ト、コーデイエライト、ジルコニア、チタニア
等の酸化物系セラミツクを主として考え、炭化
物系、および、窒素物系セラミツクも使用でき
る。セラミツク基板の表面粗化を行う。表面粗化
方法に用いるエツチング剤としては、従来より
知られているエツチング剤全てについて実験し
てみたが、エツチング剤が残つても密着力を低
下させず、化学めつき金属に対して悪影響を与
えないエツチング剤は、オルトリン酸、ピロリ
ン酸、メタリン酸等のリン酸溶液、あるいは、
溶液物であることが分かり、これを採用した。ちなみに、一般に良く知られているHFを90
℃にしてエツチングすると、セラミツク表面層
を粗化することは可能であるが、HFが残つた
場合、じわじわとエツチングが進行したり、セ
ラミツク基板が劣化したり、化学めつき金属層
を腐食したりする。また、微細で均一な粗面化
は不可能である。アルミナ基板を５〜８分間リン酸溶液に浸漬
させた場合の基板表面粗さRmaxと処理温度の
関係を第２図に示してある。図中、実線は市販
のグレーンサイズ10μｍの基板、破線は、グレ
ーンサイズを5μｍにコントロールした基板に
ついてのグラフである。この図を見ても分かる
ように、250℃以下の処理温度ではエツチング
能力が低く、360℃以上でも分解したり縮合が
激しくなるため、やはりエツチング能力が低
い。250〜360℃の処理温度で１〜30分、好まし
くは３〜10分処理すると、強度劣化もない表面
粗化基板が得られる。なお、リン酸による粗化
は、浸漬によるものでなくてもよい。表面活性化処理を行う。この処理は、普通、
塩化第一錫溶液と塩化パラジウム溶液を用いた
センシタイジング−アクチベーシヨン法によ
り、セラミツク基板表面に金属パラジウムを析
出させるものである。化学めつきを行う。これは、普通、化学銅め
つき、あるいは、化学ニツケルめつきにより行
う。必要に応じ、電解めつきを行う。電解めつき
は、必要とする金属層の厚みが厚い場合、前記
化学めつきを基板上に施したのち、銅めつき、
あるいは、ニツケルめつきをして行う。必要に応じ、エツチングによる回路形成を行
う。化学めつきまたはその上への電解めつきに
よつて直ちに、必要な回路が形成される場合も
あるが、全面めつき等の場合は、エツチングに
よる回路形成を行うのである。回路形成方は、
一般に用いられている方法による。第３図は、種々の平均グレーンサイズのアルミ
ナ基板330℃のリン酸に８分間浸漬し、エツチン
グした場合の平均グレーンサイズと基板の表面粗
度との関係（図では○であらわしてある）、およ
び、平均グレーンサイズと密着強度の関係（図で
は●であらわしてある）をあらわすグラフであ
る。図にみるように、平均グレーンサイズが大き
くなるほど表面粗度（Rmax）が大きくなるので
あるが、高い密着強度（90°ピール強度）が得ら
れていない。一方、平均グレーンサイズが小さく
なるほど表面粗度が小さくなるが密着強度が高く
なつている。この原因としては、以下のようである。つま
り、セラミツク基板を粗面化する場合、エツチン
グ剤は、粒界を攻撃して基板をエツチングしてい
く。それゆえ、焼結セラミツク基板の平均グレー
ンサイズを小さくすれば、このエツチングにより
脱落するグレーンの大きさが小さくなり、形成さ
れる凹凸が小さく微細になつて、アンカー効果が
充分発揮されるのである。したがつて、平均グレ
ーンサイズは、小さければ、小さい程よいのであ
るが、グレーンサイズが1μｍになると焼結のコ
ントロールが難しくこのような基板が得にくいの
で、生産性を考えると１〜5μｍコントロールす
ることが好ましいといえる。この製法によると、金属導体により、従来世の
中になかつた微細配線パターンを形成することが
可能であり、また、金属層とセラミツク基板との
密着力も均一で、安定して強固なセラミツク配線
基板を作ることができる。このように、セラミツク基板として平均グレー
ンサイズ5μｍ以下のものを用いるようにするこ
とによつて、市販の基板を使用して作つたセラミ
ツク配線基板に比べ、セラミツク基板と金属層と
の密着力、金属表面の粗さ、微細配線パターンの
形成性、歩留まり等の点で、すぐれた効果を得る
ことができる。たとえば、密着力は平均して約
1.5倍になり、バラつきが半分になつた。金属層
表面の粗さも２〜３倍向上することができた。ま
た、歩留まりは２倍に向上し、微細配線パターン
を線幅、線間隔30μｍまで作ることが可能となつ
た。以下に、この発明にかかる実施例を説明する。（実施例）アルミナ、ステアタイト、ジルコニア、ムライ
ト等で厚み1.0〜2.0mmの焼結セラミツク基板の平
均グレーンサイズを5μｍ以下にコントロールし
ながら試作した。この試作した基板を、250〜360
℃に加熱したリン酸に３〜10分間浸漬し、基板表
面を粗化した。粗化後、充分に水洗し、乾燥し
た。化学銅めつき、または、化学ニツケルめつき
により、この試料に1μｍの金属層を形成した。
つぎに、電解めつきにより銅、または、ニツケル
の金属層を形成し、金属層の厚みを35μｍに調整
した。前記基板の粗化後の表面粗さRmaxを測定
した。また、金属層35μｍに調整した基板を用
い、エツチングにより回路パターンを形成し、
90°ピール強度、および、Ｌ字型引つ張り強度を
測定した。比較例Ａセラミツク焼結基板として市販のアルミナ、ス
テアタイト、ジルコニア、ムライト等の厚み1.0
〜2.0mmの基板を用いた以外は、実施例と同様に
して表面粗さRmaxおよび90°ピール強度を測定
した。比較例Ｂセラミツク焼結基板として市販のアルミナの厚
み1.0〜2.0mmの基板を用いて粗化せずに、金属層
を形成した以外は、実施例と同様にして表面粗さ
Rmaxおよび90°ピール強度を測定した。上記の実施例、比較例Ａおよび比較例Ｂのそれ
ぞれのサンプルの測定結果を第１表に示す。

〔発明の効果〕

この発明にかかるセラミツク配線基板の製法
は、以上のように、あらかじめ、平均グレーンサ
イズを5μｍ以下となるようにコントロールして
焼結したセラミツク基板表面を、リン酸で粗化し
たのち金属層を形成するようにしているため、金
属導体により微細配線パターンを形成するこが可
能であり、また、セラミツク基板と金属層との密
着が均一で安定し、かつ、強固なセラミツク配線
基板を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるセラミツク配線基板
の製造プロセスを示すブロツク図、第２図はリン
酸で粗化を行つた場合の表面粗さと処理温度の関
係を表すグラフ、第３図はセラミツク基板の平均
グレーンサイズと粗化後の表面粗度、平均グレー
ンサイズと金属層の密着強度のそれぞれの関係を
あらわすグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１焼結したセラミツク基板の表面にメタライジ
ング法により金属層を形成してセラミツク配線基
板を得るにあたり、あらかじめ、平均グレーンサ
イズを5μｍ以下となるようにコントロールして
焼結したセラミツク基板表面を、250〜360℃の温
度で１〜30分間、リン酸で粗化したのち金属層を
形成することを特徴とするセラミツク配線基板の
製法。２リン酸がオルトリン酸、ピロリン酸およびメ
タリン酸からなる群より選ばれた少なくとも１つ
のリン酸の溶液または溶融物である特許請求の範
囲第１項記載のセラミツク配線基板の製法。３メタライジングの方法が、化学めつきのみに
よる方法、または、化学めつきした後、さらに、
電解めつきする方法である特許請求の範囲第１項
または第２項記載のセラミツク配線基板の製法。