JPH05251849A - 銅メタライズドセラミック基板の製造方法 - Google Patents

銅メタライズドセラミック基板の製造方法

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JPH05251849A
JPH05251849A JP5019992A JP5019992A JPH05251849A JP H05251849 A JPH05251849 A JP H05251849A JP 5019992 A JP5019992 A JP 5019992A JP 5019992 A JP5019992 A JP 5019992A JP H05251849 A JPH05251849 A JP H05251849A
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copper film
copper
heating
reduced pressure
film
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JP5019992A
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Hiroaki Takahashi
広明 高橋
Kaoru Tone
薫 戸根
Junji Kaneko
醇治 兼子
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱による銅膜の“ふくれ”の発生がなく、
且つ電気特性の優れた銅膜を有する銅メタライズドセラ
ミック基板の製造方法を提供する。 【構成】 セラミック基板に、連通する隙間を有する、
ポーラスな構造の第1の銅膜を無電解めっきにより形成
した後、この第1の銅膜上に電解めっきにより第2の銅
膜を形成させる銅メタライズドセラミック基板の製造方
法において、第1の銅膜の形成後に減圧下での加熱、次
いで窒素雰囲気中での加熱をした後、第2の銅膜を電解
めっきにより形成することを特徴とする銅メタライズド
セラミック基板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック配線板を作
製するのに使用される、セラミック基板の表面に銅膜が
形成されている銅メタライズドセラミック基板の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミック配線板を作製するには、セラ
ミック基板の表面に金属ペーストをスクリーン印刷機を
用いて印刷して導体層を得る、いわゆる厚膜法が従来利
用されていた。しかし、この厚膜法により形成した回路
は、スクリーン印刷の網目の影響により、回路精度が悪
いという欠点や電気伝導度が劣るという欠点があり、厚
膜法では微細な回路の作製に限界があった。
【0003】近年の回路の高精度化、微細化に対応する
ために、厚膜法以外の導体形成法として、セラミック基
板にダイレクトに銅を無電解めっきにより形成する方法
が提案されている。無電解めっき法により得られる銅は
電解銅に近い電気特性を有し、又、写真法による回路形
成が可能であるので、回路の高精度化、微細化を実現で
きる利点を有している。しかし、無電解めっき法により
得られる銅膜を用いてセラミック配線板を作製する場合
には、回路形成後の厚膜抵抗体の焼き付け等の加熱によ
り銅膜に“ふくれ”(局部的な剥離)が発生するという
問題点がある。この“ふくれ”の発生する原因は、セラ
ミックと銅膜の界面又は析出初期の銅膜中に核付け液や
めっき液成分が内蔵されており、これらの成分が加熱に
よりガスとなり、体積膨張をするためと考えられる。こ
の加熱による銅膜の“ふくれ”を防止する方法として、
特開平1─164786号公報には導体層の内部構造
を、熱処理時に発生する内部ガスを逃がすのに必要な隙
間を有する構造とすることが提案されている。
【0004】また、無電解めっき法による銅膜の形成に
は析出速度が遅いという問題点があり、電解めっき法に
よる銅膜の形成は析出速度が速いという利点があるの
で、短時間で所定の厚みの銅膜を得るために、無電解め
っき法によって必要最小限の厚みの銅膜を形成した後、
その上から電解めっき法で所望の厚みまで銅膜を形成す
る方法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】無電解めっき法によっ
て必要最小限の厚みの銅膜を形成した後、その上から電
解めっき法で所望の厚みまで銅膜を形成して得られる銅
メタライズドセラミック基板においては、電解めっきに
より得られる銅膜は一般に緻密なものであるため、無電
解めっき法による銅膜の内部構造を、熱処理時に発生す
る内部ガスを逃がすのに必要な隙間を有する構造とした
としても、熱処理時に発生する内部ガスを電解めっきに
より得られる銅膜の外に逃がすことができず、加熱によ
る銅膜の“ふくれ”が発生する問題点があった。また、
隙間を有する構造の無電解めっき法による銅膜は電気特
性が劣るという問題もあった。
【0006】本発明は、上記のような従来技術の欠点を
解消するためのものであり、加熱による銅膜の“ふく
れ”の発生がなく、且つ電気特性の優れた銅膜を有する
銅メタライズドセラミック基板の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック基
板に、連通する隙間を有する、ポーラスな構造の第1の
銅膜を無電解めっきにより形成した後、この第1の銅膜
上に電解めっきにより第2の銅膜を形成させる銅メタラ
イズドセラミック基板の製造方法において、第1の銅膜
の形成後に減圧下での加熱、次いで窒素雰囲気中での加
熱をした後、第2の銅膜を電解めっきにより形成するこ
とを特徴とする銅メタライズドセラミック基板の製造方
法である。
【0008】以下、本発明を詳しく説明する。本発明で
用いるセラミック基板の材質としては、例えば、アルミ
ナ、フォルステナイト、ジルコニア、ムライト、コージ
ェライト、チタニア、チタン酸バリウム、チタン酸カル
シウム等の酸化物系のセラミック、炭化物系のセラミッ
ク、窒化物系のセラミック等がある。
【0009】本発明では、セラミック基板の表面は第1
の銅膜との密着力を強固にするために粗面化処理を行う
ことが好ましいが、この粗面化処理は省略してもかまわ
ない。なお、この粗面化処理の方法としては、サンドブ
ラスト等を用いる機械的な粗面化処理と熱リン酸等の処
理剤を用いる化学的な粗面化処理とがある。
【0010】本発明で用いる無電解めっきとしては、例
えば、めっき液として硫酸銅、EDTA、HCHOを基
本成分とし、必要に応じて、pH調製用のNaOHやめ
っき液の分解を抑制する安定剤を加えためっき液を使用
する方法等がある。そして、この無電解めっきにより形
成する、連通する隙間を有する、ポーラスな構造の第1
の銅膜とはセラミック基板上に成長した結晶粒間に通気
孔となる隙間がある銅膜であり、無電解めっきにおけ
る、シアン化ナトリウム等の安定剤の添加量、pH値、
あるいは、CuやHCHO等のめっき液成分の濃度等の
無電解めっきの条件を選択することによりこのような構
造を得ることができる。そして、第1の銅膜の連通する
隙間の大きさは熱処理時に発生する内部ガスを逃がすの
に十分な大きさであればよく、特に限定するものではな
い。また、第1の銅膜の厚さについても特に限定はな
く、その上から電解めっき法により第2の銅膜を形成す
るのに不具合が生じない厚み以上であればよい。
【0011】そして、本発明における第2の銅膜を形成
する電解めっきについては、特に限定はなく、例えば、
硫酸銅を含有するめっき液を用いる方法等で行えばよ
い。
【0012】本発明の特徴は、第1の銅膜の形成後に減
圧下での加熱、次いで窒素雰囲気中での加熱をした後、
第2の銅膜を電解めっきにより形成する点にある。この
減圧下での加熱はセラミック基板と第1の銅膜の界面又
は第1の銅膜中に内蔵されている液成分を加熱によりガ
スとして、第1の銅膜の外に逃がすことを狙っている。
この減圧下での加熱の条件は、750mmHg以下の減
圧下で400〜800℃の範囲で10〜30分加熱する
ことが望ましい。減圧度については750mmHgより
数値の高い減圧度では内蔵されている液成分の十分な除
去がされないため、ふくれの発生の防止が不十分となる
問題がある。一方、750mmHg以下の減圧度につい
ては限界値を特に限定する必要はなく、装置の性能や生
産性の観点からその条件を決定すればよい。また、加熱
温度が400℃以下、あるいは加熱保持時間が10分以
下であると内蔵されている液成分の十分な除去がされな
いため、ふくれの発生の防止が不十分となる問題があ
る。また、加熱温度が800℃以上であると、内蔵され
ている液成分の十分な除去がされない段階で、加熱によ
る銅膜自身の緻密化が進行し、やはり内蔵されている液
成分の十分な除去がされないため、ふくれの発生の防止
が不十分となる問題がある。
【0013】そして、減圧下での加熱の後の窒素雰囲気
中での加熱は無電解めっきによる第1の銅膜を緻密化し
て、銅膜の電気特性を向上させることが狙いであり、加
熱雰囲気としては銅の酸化防止の点から窒素雰囲気が望
ましく、加熱条件としては800〜1000℃の範囲で
90分以上の加熱をすることが望ましい。なぜならば、
1000℃を越える温度では、銅の融点が1053℃で
あるので銅の融解が生じる恐れがあり、800℃未満の
加熱あるいは90分未満の加熱では銅膜の電気特性向上
の効果が顕著でなくなるためである。
【0014】このようにして、本発明の製造方法によれ
ば、回路形成後の厚膜抵抗体の焼き付け等の加熱によ
り、銅膜に“ふくれ”(局部的な剥離)が発生するとい
う問題が生じず、且つ電気特性の優れた銅膜を有する銅
メタライズドセラミック基板を製造することが可能とな
る。
【0015】
【作用】本発明の無電解めっきにより形成する第1の銅
膜は、連通する隙間を有する、ポーラスな構造となって
いるが、この連通する隙間はセラミック配線板を製造す
る過程での銅膜の“ふくれ”(局部的な剥離)の原因と
なる内蔵されている液成分をガスとして外部に逃がす通
路の働きをする。また、第1の銅膜の形成後の減圧下で
の加熱は前記の内蔵されている液成分を加熱によりガス
として、第1の銅膜の外に逃がす働きをする。そして、
この減圧下での加熱の後の窒素雰囲気中での加熱は無電
解めっきによるポーラスな構造となっている第1の銅膜
を緻密化して、銅膜の電気特性を向上させる働きをす
る。
【0016】このようにして得られた第1の銅膜の上
に、電解めっきにより第2の銅膜を形成することは、無
電解めっき法による銅膜の形成に比べ速い析出速度で銅
膜を形成する働きをする。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。な
お、本発明は下記の実施例に限らないことはいうまでも
ない。
【0018】実施例 松下電工社製(品番CM7000)の100mm角、
0.8mm厚のアルミナ基板の表面を熱リン酸で処理し
て粗面化し、次いで、このアルミナ基板をPdCl2
液に浸漬して基板表面にPd核を付着させる核付けを行
った。この核付けをしたアルミナ基板に、液組成が硫酸
銅10g/l、EDTA・2Na・2H2O30g/
l、ホルマリン50ml/l、シアン化ナトリウム5m
g/lで、液温60℃、pH12.4からなる無電解め
っき液にてめっきを行い、第1の銅膜として厚さ5μm
の、連通する隙間を有する、ポーラスな構造の銅膜を形
成した。次にこの第1の銅膜が形成された基板を10m
mHgに減圧した電気炉中で500℃にて30分の加熱
を行い、セラミックと銅膜の界面又は析出初期の銅膜中
に内蔵されていた液成分をガスとして基板の外に放出さ
せた。次いで、この基板を窒素雰囲気にした電気炉中で
900℃にて90分の加熱を行い、第1の銅膜の緻密化
を行った。次いで、回路に必要な膜厚を得るため、第1
の銅膜の緻密化を行った基板に、液組成が硫酸銅75g
/l、硫酸190g/l、塩化ナトリウム0.1g/
l、光沢剤5ml/lで、液温25℃、からなる電解め
っき液を用い、陰極電流密度2A/dm2 の条件で電解
めっきを行い、第2の銅膜として厚さ30μmの緻密な
銅膜を形成して、銅メタライズドセラミック基板を得
た。なお、光沢剤としては上村工業社製の商品名「スル
カップAC−90」を使用した。
【0019】このようにして得られた銅メタライズドセ
ラミック基板について、耐熱性及び銅膜の体積抵抗率を
評価した。なお、耐熱性は試験片を窒素雰囲気中、95
0℃で10分間加熱し、試験片表面の観察を行い銅膜に
“ふくれ”が発生しているかどうかを調べた。また、銅
膜の体積抵抗率はJIS−C2525により測定した。
得られた結果を表1に示す。
【0020】比較例 実施例と同じアルミナ基板を用い、実施例と同様にして
アルミナ基板の上に第1の銅膜として厚さ5μmの、連
通する隙間を有する、ポーラスな構造の銅膜を形成し
た。次いで、減圧下での加熱及び窒素雰囲気中での加熱
を一切せずに、第1の銅膜の上に実施例と同様の方法で
電解めっきにより第2の銅膜として厚さ30μmの緻密
な銅膜を形成して、銅メタライズドセラミック基板を得
た。
【0021】この得られた銅メタライズドセラミック基
板について、実施例と同様の方法で、耐熱性及び銅膜の
体積抵抗率を評価した。得られた結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】上記の結果から、本発明の製造方法による
銅メタライズドセラミック基板は加熱による銅膜の“ふ
くれ”が発生することがなく、且つ電気特性の優れた銅
膜を有する銅メタライズドセラミック基板であることが
確認された。
【0024】
【発明の効果】本発明の製造方法による銅メタライズド
セラミック基板は上記のようにして製造したものである
ので、回路形成の後加工での加熱処理時にふくれが発生
せず、且つ電気特性の優れた銅膜を有する銅メタライズ
ドセラミック基板となる効果を奏する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック基板に、連通する隙間を有す
    る、ポーラスな構造の第1の銅膜を無電解めっきにより
    形成した後、この第1の銅膜上に電解めっきにより第2
    の銅膜を形成させる銅メタライズドセラミック基板の製
    造方法において、第1の銅膜の形成後に減圧下での加
    熱、次いで窒素雰囲気中での加熱をした後、第2の銅膜
    を電解めっきにより形成することを特徴とする銅メタラ
    イズドセラミック基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 減圧下での加熱が、750mmHg以下
    の減圧下で400〜800℃の範囲で10〜30分加熱
    するものであることを特徴とする請求項1記載の銅メタ
    ライズドセラミック基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 窒素雰囲気中での加熱が、窒素雰囲気中
    で800〜1000℃の範囲で90分以上加熱するもの
    であることを特徴とする請求項1又は2記載の銅メタラ
    イズドセラミック基板の製造方法。
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