JPH0533556B2 - - Google Patents

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、タングステンあるいは
モリブデン−マンガン等の導体ペーストで焼成前
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等の貴金属微粉末
をガラスフリツト、有機系ビヒクルと混合してペ
ースト化し、焼結した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。しかし、これらの方法は、
一般に微細配線の形成が困難であり、特に前者の
方法では配線抵抗が高いため微細配線には適さ
ず、後者の方法では貴金属を用いているためコス
トが高くなつてしまう。前記貴金属にかわり、
Cu粉末のペーストを用いる方法もあるが、この
方法では、Cuが貴金属にくらべて反応しやすい
ため、ペースト組成や焼成条件等を精度よく管理
してやる必要があり、実用的でない。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、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、または、蒸
着、スパツタリング、あるいは、イオンプレーテ
イングなどの気相法により形成する方法がある。
これらの方法は、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。ところ
が、これらの方法で形成された金属膜は、セラミ
ツク基板に対する密着性が不充分であり、金属膜
とセラミツク基板との密着性を向上させるために
は、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
とを接合する必要があつた。セラミツク基板表面
を粗化するために、従来、HF，KOH，NaOH
等の融液が使用されてきた。ところが、これらの
融液では、セラミツク基板表面を均一に、しか
も、微細に粗化することはできず、また、F^-，
K⁺，Na⁺等のイオンが基板内に残存しやすいた
め、基板上に形成された金属層がこれらのイオン
によつて悪影響をうけやすく問題となつていた。

そこで、発明者らは、前記融液に代わるものと
して、種々のエツチング液を試用した結果、従来
より、ガラスを含むセラミツクの化学的加工およ
び化学的研磨に用いられているリン酸を使用する
方法がこの目的に適していることを見出した。そ
の方法は、加熱したリン酸溶液にセラミツク基板
を浸漬し、基板を粗化するものであつて、非常に
密着効果のすぐれたものである。しかしながら、
リン酸は約250℃以上に加熱しなければその処理
能力を発揮できず、しかも、加熱されたリン酸は
分解、縮合を起しやすくなる。特に、360℃以上
ではリン酸の脱水縮合がはげしく、急激な粘度上
昇や処理能力の劣化が起り、それ以下の温度にお
いても脱水縮合反応のため処理液の寿命が短いと
いう問題があつた。

〔発明の開示〕

この発明は、リン酸を使用してセラミツク基板
を均一に粗化できるため高い密着性をもつた金属
層を形成することができ、しかも、リン酸の処理
能力が劣化せず処理液を長期間使用することがで
きるため、コストの低減が可能なセラミツク配線
基板の製法を提供することを目的としている。

〔発明の効果〕

以上の目的を達成するため、この発明にかかる
セラミツク配線基板の製法は、焼結したセラミツ
ク基板の表面をリン酸を主成分とするエツチング
剤を用いて粗化した後、メタライジングすること
により前記粗化表面に金属層を形成するセラミツ
ク配線基板の製法であつて、前記エツチング剤と
して、塩化第１スズ、ロツシエル塩、ホウ砂、ア
ルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化合物
のうち、少なくとも１つを含む添加物を添加した
リン酸を200℃以上に加熱して用いることを特徴
とする。

以下に、この発明を、くわしく説明する。

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、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
主として用いるが、炭化物系、および、窒化物系
セラミツクも使用できる。

表面粗化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、あるいは溶融塩
であることが分かり、これを採用した。ところ
が、リン酸単独では、前述したように、充分な処
理能力が得られる温度範囲が250〜360℃に限られ
ており、しかも、この温度範囲で使用したのでは
処理液の劣化が早く、その寿命が短いという問題
があつた。そこで、セラミツク基板表面の処理温
度を250℃より下げてリン酸の脱水縮合を防ぐと
ともに、温度低下によるリン酸の処理能力の低下
を防ぐために、種々の添加物を用いて検討をおこ
なつた結果、以下の化合物において、その効果を
得ることができた。すなわち、この発明のセラミ
ツク配線基板の製法においてリン酸に添加される
添加物としては、塩化第１スズ、ロツシエル塩、
ホウ砂、アルカリ金属化合物およびアルカリ土類
金属化合物のうちいずれかを単独で、あるいは、
２つ以上組み合わせたものを使用する。アルカリ
金属化合物およびアルカリ土類金属化合物として
は、水酸化物、酸化物、炭酸塩、ハロゲン化物、
硝酸塩および硫酸塩のうち、少なくとも１つから
なる化合物があげられる。以上の添加物をリン酸
に対し、好ましくは５〜20％の範囲内で添加する
ことにより、250℃以下においても、リン酸に高
い粗化処理能力を持たせることが可能になる。ま
た、これらの添加物を添加したリン酸は、360℃
以上においても、脱水縮合することがなく、結果
として、リン酸の可使範囲を低温側にも、高温側
にも拡張することができ、しかも、脱水縮合しな
いため、リン酸単独にくらべて処理液を長期間使
用することが可能となつている。

純度96％アルミナ基板をリン酸のみの溶液に浸
漬した場合とリン酸にKOHを10％添加した混合
溶液に浸漬した場合の各々について、処理温度と
表面粗さRmaxとの関係を調査し、これを第１図
に示した。図中、実線はオルトリン酸にKOHを
１％添加した処理液、破線はオルトリン酸のみの
処理液を用いたものである。この結果、リン酸に
この発明にかかる添加物を添加したものは、広い
温度範囲で脱水縮合による処理能力の低下をおさ
えることができるばかりでなく、従来にくらべて
高い処理能力を有しており、均一で微細な粗面を
得ることができることがわかる。セラミツク基板
の粗化処理の方法としては、以上に示した、リン
酸中に以上の添加物を加えた加熱処理液中に焼結
セラミツク基板を浸漬する方法の他に、常温でこ
の処理液中に焼結セラミツク基板を浸漬塗布する
か、あるいは、焼結セラミツク基板上にこの処理
液を印刷等の方法で塗布したものを加熱処理する
方法等があげられる。粗化処理が終了した焼結セ
ラミツク基板を、酸、温水、水等を用いて充分に
洗浄し、乾燥した後、金属層をこの粗化面上に形
成させる。金属層は、化学めつき、蒸着、スパツ
タリング、および、イオンプレーテイング法の中
から選ばれたいずれか１つの方法によつて行うこ
とにより形成される。化学めつきは公知のセンシ
タイジング−アクチベーシヨン法を用いて、セラ
ミツク表面に金属パラジウムを析出させ、表面を
活性化する。つぎに、化学銅、または化学ニツケ
ルめつき浴に前記セラミツク基板を浸漬し、銅、
または、ニツケルの金属層を形成させる。蒸着、
スパツタリング、あるいは、イオンプレーテイン
グなどの気相法も通常の方法で金属層を形成させ
る。また前記気相法では、セラミツク基板との密
着力を増すため、第１工程でCrまたはTiの金属
層を形成し、そのうえに第２工程として銅または
ニツケルの金属層を形成させる方法と400℃程度
に加熱された粗化処理済みのセラミツク基板上に
第１工程でCrまたはTiの金属層を形成し、その
うえに第２工程として銅またはニツケルの金属層
を形成させる方法とがある。前記化学めつきある
いは気相法では、１〜数μmの薄い金属層しか形
成できないので、必要とする金属層の厚みが厚い
場合、前記化学めつき、または、気相法により金
属層を形成させたのち、銅めつきあるいはニツケ
ルめつきをして行う。最後に、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、気相
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、従来世の中になかつた配線
抵抗の小さい卑金属導体により、線幅、線間
30μmという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。

つぎに、この発明にかかるセラミツク配線基板
の製法についての実施例を比較例とあわせて説明
する。

（実施例 １） 焼結セラミツク基板として純度96％アルミナ基
板（2″×2″×0.635、表面粗さRmax＝3μm）を使
用し、添加物として10％のKOHを添加したオル
トリン酸からなる処理液を加熱し、この処理液中
に先のアルミナ基板を10分間浸漬し、粗化処理を
行なつた。処理後充分にこの基板を洗浄して乾燥
させ、表面粗度を測定した。処理温度と表面粗さ
の関係を第１図に実線で示す。以上の処理を行な
つたアルミナ基板の表面に化学めつきで銅層を形
成した。この銅層のアルミナ基板に対する90゜ピ
ール強度を測定したところ1.5Kg／cm以上であつ
た。

（比較例） 処理液として、オルトリン酸のみを使用した以
外は実施例１と同様にして表面処理をおこなつ
た。処理温度と表面粗さの関係を同じく第１図に
破線で示す。

第１図から、実施例１に使用された処理液は比
較例にくらべ、より広い温度域でより高い表面粗
化能力を持つており、この処理液を使用するこの
実施例１はこの発明の目的を充分に達成している
ことがわかる。

（実施例 ２） 実施例１と同様の基板および処理液を使用し、
常温で基板を処理液中に浸漬した後、これを取り
出し、電気炉中で10分間加熱処理を行なつた。処
理基板に対し実施例１と同様の処理および測定を
行なつたところ、実施例１とほぼ同様の結果が得
られた。

（実施例 ３） 添加物をCa（OH）₂にし、これをオルトリン酸
に対し15％添加した以外は実施例１と同様にして
処理および測定をおこなつたところ、実施例１と
ほぼ同様の結果が得られた。

（実施例 ４） 添加物をホウ砂にし、これをオルトリン酸に対
し15％添加した以外は実施例１と同様にして処理
および測定をおこなつたところ、実施例１とほぼ
同様の結果が得られた。

〔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で
は、リン酸を主成分とするエツチング剤を200℃
以上に加熱して用いるため、セラミツク基板の粗
化が可能となり、しかも、均一に処理することが
できるようになつた。また、このエツチング剤
は、前述の添加剤を含有しているため、十分な処
理能力を長期間にわたつて発揮することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はセラミツク基板の表面処理の温度と表
面粗さRmaxとの関係をあらわすグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼結したセラミツク基板の表面をリン酸を主
   成分とするエツチング剤を用いて粗化した後、メ
   タライジングすることにより前記粗化表面に金属
   層を形成するセラミツク酸線基板の製法であつ
   て、前記エツチング剤として、塩化第１スズ、ロ
   ツシエル塩、ホウ砂、アルカリ金属化合物および
   アルカリ土類金属化合物のうち、少なくとも１つ
   を含む添加物を添加したリン酸を200℃以上に加
   熱して用いることを特徴とするセラミツク配線基
   板の製法。 ２ 添加物の添加量がリン酸に対し５〜20重量％
   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の中から選ばれた少な
   くとも１つ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板の製法。 ４ メタライジングの方法が化学めつき、蒸着、
   スパツタリング、およびイオンプレーテイングか
   らなる群の中から選ばれた１つの方法である特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   のセラミツク配線基板の製法。 ５ メタライジングの方法が化学めつき、蒸着、
   スパツタリング、およびイオンプレーテイングか
   らなる群の中から選ばれた１つを行つたのち、電
   解めつきを行う方法である特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載のセラミツク配線
   基板の製法。 ６ 粗化方法が、加熱したエツチング剤に焼結セ
   ラミツク基板を浸漬する方法である特許請求の範
   囲第１項ないし第５項のいずれかに記載のセラミ
   ツク配線基板の製法。