JPH0533555B2

JPH0533555B2 -

Info

Publication number: JPH0533555B2
Application number: JP72585A
Authority: JP
Inventors: Noboru Yamaguchi; Satoru Ogawa; Izuru Yoshizawa; Susumu Kajita; Kyotaka Waki
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-01-07
Filing date: 1985-01-07
Publication date: 1993-05-19
Also published as: JPS61159792A

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕この発明は、電子基材として使用されるセラミ
ツク配線基板の製法に関する。〔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、還元雰囲気中で一体に焼成する方
法、あるいは、Ag／Pd，Ag／Pt，Au，Cu等の
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貼着
して所定回路部分にエツチングレジスト被膜を形
成する。そして、所定回路部分以外をエツチング
除去したのち、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、
蒸着、スパツタリング、あるいはイオンプレーテ
イング等のPVD法により回路を形成する方法が
ある。PVD法は、上に述べたような欠点を有し
てないため、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
とが困難であるとともに膜厚を厚くすることも非
常に困難である。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、PVD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
れている例があるが、セラミツク等の無機系配線
基板に対しては、このように、基板表面を粗化し
た後にメタライズするという方法によつて密着力
を向上させている実用的な例はない。すなわち、
セラミツク基板表面を粗化する方法としては、従
来よりNaOH融液、HF等が考えられているが、
均一に、しかも微細に粗化することができないか
らである。〔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、配線抵抗の小さい卑金属導体によ
り、微細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、この化学的方法のうち、リン酸を用いる
方法がセラミツク基板の表面粗化に利用できるの
ではないかと着想し、種々実験研究を重ね、適用
できるとの見通しを得た。さらに、基板のグレイ
ンサイズの調整も重要であるとの知見を得た。そ
して、ここに、この発明を完成した。したがつて、この発明は、セラミツク基板の平
均グレインサイズを8μm以下にしておいて、その
表面をリン酸により粗化し、かつ、この粗化表面
上にPVDのみによる方法、および、PVDを行つ
たのち電解めつきを施す方法のうちのいずれか１
つの方法により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。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
造プロセスを詳しく説明する。焼結したセラミツク基板を準備する。焼結
時、基板のグレインサイズを8μm以下になるよ
うにコントロールする。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、コージライト、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、窒化物系セラミツ
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、大面積が均一に粗化できて、かつ、
エツチング剤が残つても密着力を低下させず、
こののちに基板上に形成される金属膜に対して
も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、あるいは溶融塩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、金属膜層を腐食し
たりするうえ、微細で均一な粗面化は不可能で
ある。また、リン酸は、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
たり縮合がはげしくなるため、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。水洗および乾燥を行う。金属膜の密着不良を
おこさないように充分水洗および乾燥を行う必
要がある。 PVD法により金属層を形成する。これは、
蒸着、スパツタリング、イオンプレーテイング
等の一般的に用いられる方法を用いて銅、ニツ
ケル等の卑金属層を形成させる。これらの方法
では厚膜の金属層を形成させることが非常に難
しい。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
PVD法による金属層の形成を基板上に施した
のち、銅めつき、あるいは、ニツケルめつき等
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。PVD法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。回路形成法は、一般
に用いられている方法による。この製法によると、配線抵抗の小さい卑金属導
体により、微細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。なお、一般市販のセラミツク基板の平均グレイ
ンサイズは、８〜30μmであるが、焼結コントロ
ールしてグレインサイズをおさえ、平均グレイン
サイズ8μm以下のものを作り、それを粗化する。
粗化後の表面粗度を測定すると、Rmax1〜10μm
と均一に微細粗化できた。この発明において、セ
ラミツク基板の平均グレインサイズを8μm以下に
調整する理由は、ここにある。グレインサイズの
大きい焼結セラミツク基板を用いると、粗化後の
表面粗度も大きい。表面粗度Rmaxは10μm以下
好ましくは5μm以下にする必要がある。このよう
なセラミツク基板を使用するようにすると、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、微細パターンの形成性、歩留り等の点
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
させることができた。また、歩留りは２倍に向上
し、微細パターンも線幅、線間30μmまで作るこ
とが可能となつた。この特性向上の原因について、以下に説明す
る。セラミツク基板を粗面化する場合、エツチン
グ剤は、グレインバンダリー（grain boundary
粒界）を攻撃し、基板をエツチングしていく。焼
結セラミツク基板の平均グレインサイズを小さく
すれば、単位面積当たりの穴の数は増加し、浅く
ても理想的なくぼみの欠を明けることができる。
このため、アンカー効果が向上し、金属層とセラ
ミツク基板の密着力が向上するのである。なお、焼結体におけるグレインサイズ（多結晶
体粒子の大きさ）の測定は、電子顕微鏡写真によ
り行う。以下に、この発明にかかる実施例を説明する。（実施例１）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、グレインサイズ１〜
8μmにコントロールした焼結セラミツク基板を試
作した。この基板を、250〜360℃に加熱したオル
トリン酸に１〜30分間浸漬し表面粗化をした。粗
化後、充分に水洗して乾燥を行つた。この試料
に、蒸着、スパツタリング、イオンプレーテイン
グ等のPVD法により、銅またはニツケルをメタ
ライズした。つづいて、電解めつきにより銅また
はニツケルの金属層を形成して金属層の厚みを
35μmに調整した。そして、セラミツク基板の表
面粗度、および、金属層とセラミツクの密着強度
（90゜ピール強度、Ｌ字型引張り強度）を測定し
た。また、微細パターンとしては、線幅、線間
30μmまでのものを作ることができた。この結果
を比較例と併せて第１表に示す。表中、比較例１
〜４は無粗化のセラミツク基板、比較例５，６は
市販のセラミツク基板をリン酸粗化したものに、
PVDおよび電解めつきを施したものである。

〔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、配線抵抗の小さい卑金属導体により、微細パ
ターンを形成することが可能であり、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である。

Claims

【特許請求の範囲】１セラミツク基板の平均グレインサイズを8μm
以下にしておいて、その表面をリン酸により粗化
し、かつ、この粗化表面上にPVDのみによる方
法、および、PVDを行つたのち電解めつきを施
す方法のうちのいずれか１つの方法により金属層
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 PVDが、蒸着、スパツタリングおよびイオ
ンプレーテイングよりなる群より選ばれた１つの
方法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１つのリン酸
の溶液および溶融塩のうちいずれかである特許請
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。