JPH0637341B2 - セラミツク配線基板の製法 - Google Patents

セラミツク配線基板の製法

Info

Publication number
JPH0637341B2
JPH0637341B2 JP17688986A JP17688986A JPH0637341B2 JP H0637341 B2 JPH0637341 B2 JP H0637341B2 JP 17688986 A JP17688986 A JP 17688986A JP 17688986 A JP17688986 A JP 17688986A JP H0637341 B2 JPH0637341 B2 JP H0637341B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
ceramic
metal layer
wiring board
ceramic substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP17688986A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6335481A (ja
Inventor
昇 山口
悟 小川
出 吉澤
進 梶田
清隆 脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP17688986A priority Critical patent/JPH0637341B2/ja
Publication of JPS6335481A publication Critical patent/JPS6335481A/ja
Publication of JPH0637341B2 publication Critical patent/JPH0637341B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/18Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
    • H05K3/181Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
    • H05K3/381Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by special treatment of the substrate

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

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ック配線
基板の製法に関する。
〔背景技術〕
セラミッ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ッ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/P
d,Ag/Pt,Au,Cuなどの金属微粉末をガラス
フリット,有機系ビヒクルと混合しペースト化し、セラ
ミック基板上にスクリーン印刷した後、ガラスフリット
がセラミッ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、ファイン
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。
セラミック基板と銅箔とを接着剤を用いて粘着し、所定
回路部分にエッチングレジスト被膜を形成し、所定回路
部分以外をエッチング除去し、その後、エッチングレジ
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。
セラミック配線基板の製法としては、この他、化学めっ
き法により形成する方法がある。化学めっき法は、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。したがって、化学めっ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
っ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。セラミッ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によってエッチン
グするもの、特開昭57−196781号公報のよう
に、HFによってエッチングするもの、特開昭58−1
04079号公報のように、飽和NaOH水溶液によっ
てエッ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、セラミック基板の強度が損なわれず、しかも、金属
導体により、微細配線パターンまで形成でき、かつ、セ
ラミックと前記導体との密着が安定して強固であるセラ
ミック配線基板の製法を提供することにある。
〔発明の開示〕
従来、HPO,ホウ砂,Vなどの溶液,融液
が、ガラスを含むセラミッ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、リン酸を主剤とするリン酸系溶液
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
系溶液を用いれば、リン酸系溶液が、セラミック基板表
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、リン酸
系溶液によって粗化されたセラミック基板をミクロ的に
観察してみると、金属層との密着力を向上させるための
めっき時のアンカー効果には有効に働かないマイクロク
ラックが多数発生していて、このマイクロクラックが基
板自体の強度を低下させていることが判り、さらに、研
究を重ねた結果、この発明を完成するに至った。
したがって、この発明は、焼結したセラミック基板の表
面にメタライジング法により金属層を形成してセラミッ
ク配線基板を得るにあたり、前記セラミック基板表面を
リン酸系溶液で粗化し、この粗化基板を1000〜15
00℃で熱処理したのち金属層を形成することを特徴と
するセラミッ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ック配線基板の製造プロセスを
第1図に示す。以下、この図に従って製造プロセスを説
明する。
焼結したセラミック基板を準備する。焼結基板の材
質としては、アルミナ,フォルステライト,ステアタイ
ト,ジルコン,ムライト,コーディエライト,ジルコニ
ア,チタニア等の酸化物系セラミックを主として考え、
炭化物系、および、窒化物系セラミックも使用できる。
セラミック基板の表面粗化(エッチング)を行う。
表面粗化方法に用いるエッチング剤としては、従来より
知られているエッヂング剤全てについて実験してみた
が、エッヂング剤が残っても密着力を低下させず、化学
めっき金属に対して悪影響を与えないエッチング剤は、
オルトリン酸,ピロリン酸,メタリン酸等のリン酸溶
液,その溶融物、あるいは、これらと他の有機酸や無機
酸との混合溶液などリン酸を主剤とするリン酸系溶液で
あることが分かり、これを採用した。なお、有機酸とし
ては、酢酸,蓚酸,蟻酸等、無機酸としては、硫酸,硝
酸,塩酸等が挙げられる。その配合割合は、重量比でリ
ン酸1に対して0.5〜1.5の割合で、硫酸では、
1:1が好ましい。これらの酸を混合するのは、リン酸
処理温度を下げてリン酸の縮合を防止するためのもの
で、粗化にはあくまで、リン酸が作用するのである。
ちなみに、一般に良く知られているHFを90℃にして
エッチングすると、セラミック表面層を粗化することは
可能であるが、HFが微量でも残った場合、じわじわと
エッチングが進行したり、セラミック基板が劣化した
り、化学めっ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ッチング能力が
低く、360℃以上でも分解したり縮合が激しくなるた
め、やはりエッチング能力が低い。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
ン酸系溶液による粗化は、浸漬によるものでなくてもよ
い。
表面粗化(エッチング)したセラミック基板を加熱
処理する。粗化基板には金属層との密着力に有効に働い
ていない小さなマイクロクラックが発生している。しか
も、水洗などの洗浄を充分に行っても、極微量のエッチ
ング液の残存が確認される。このマイクロクラックおよ
び残存するエッチング液を除去するために加熱処理を行
う。
処理温度としては1000〜1500℃が適当である。
処理温度が1000℃未満であると、マイクロクラック
を融着してなくすことができない。一方、処理温度が。
1500℃を越えると、セラミック基板全体が焼結を起
こし、粗化によって形成された金属層との密着に有効に
働く表面の凹凸の数、あるいは,形状に影響を及ぼし、
金属層とき密着力が低下する。処理時間としては、特
に、限定しないが、30分以内が適当である。
表面活性化処理を行う。この処理は、普通、塩化第
1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−アクチベーション法により、セラミック基板表面に
金属パラジウムを析出させるものである。
化学めっきを行う。これは、普通、化学銅めっき、
あるいは、化学ニッケルめっきなどにより行う。
必要に応じ、電解めっきを行う。電解めっきは、必
要とする金属層の厚みが厚い場合、前記化学めっきを基
板上に施したのち、銅めっき、あるいは、ニッケルめっ
きなどをして行う。
必要に応じ、エッチングによる回路形成を行う。化
学めっきまたはその上への電解めっきによって直ちに、
必要な回路が形成される場合もあるが、全面めっき等の
場合は、エッ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。
第3図は、種々の平均グレーンサイズのアルミナ基板を
330℃のリン酸に8分間浸漬し、エッチングした場合
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っている。
この原因としては、以下のようである。つまり、セラミ
ック基板を粗面化する場合、エッチング剤は、粒界を攻
撃して基板をエッチングしていく。それゆえ、焼結セラ
ミック基板の平均グレーンサイズを小さくすれば、この
エッ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って、アンカー効
果が充分発揮されるのである。したがって、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。
もちろん、平均グレーンサイズが5μmを越えるもので
もリン酸系溶液で粗化しない場合に比べて充分な密着強
度が得られる。ちなみに、市販の焼結セラミック基板
は、平均グレーンサイズが8〜30μm程度である。
この方法によると、セラミック基板自体の強度が損なわ
れず、しかも、金属導体により、従来世の中になかった
微細配線パターンを形成することが可能であり、また、
金属層とセラミック基板との密着力も均一で、安定して
強固なセラミック配線基板を作ることができる。
特に、セラミッ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って、市販の基
板を使用して作ったセラミック配線基板に比べ、セラミ
ッ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った。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3
0μmまで作ることが可能となった。
以下に、この発明にかかる実施例を説明する。
(実施例A) 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の焼結セラミッ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、充分に水洗い、乾燥した。この粗化基板を電気炉
に入れ、1100℃〜1400℃で1〜10分間加熱処
理した。化学銅めっき、または、化学ニッケルめっきに
より、この試料に1μmの金属層を形成した。つぎに、
電解めっきにより銅、または、ニッ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および曲げ強度を測定した。ま
た、金属層35μmに調整した基板を用い、エッチング
により回路パターンを形成し、90゜ピール強度、およ
び、L字型引っ張り強度を測定した。
(実施例B) セラミック焼結基板として市販の厚み1.0〜2.0mm
のセラミック基板を用いた以外は、実施例Aと同様にし
て表面粗さRmax,曲げ強度,90゜ピール強度、お
よび、L字型引っ張り強度を測定した。
(比較例A) リン酸系溶液で粗化し充分に水洗・乾燥を行ったのち、
直ちに、金属層を形成するようにした以外は、実施例A
と同様にして基板の粗化後の表面粗さRmax,曲げ強
度し,90゜ピール強度、および、L字型引っ張り強度
を測定した。
(比較例B) セラミック焼結基板として市販の厚み1.0〜2.0mm
のアルミナ基板を用い、直接金属層を形成すようにした
以外は、実施例Aと同様にして表面粗さRmax,曲げ
強度,90゜ピール強度、および、L字型引っ張り強度
を測定した。
(比較例C) セラミック焼結基板として市販の厚み1.0〜2.0mm
のセラミック基板を用い、粗化を行わず、直接金属層を
形成した以外は、実施例Aと同様にして90゜ピール強
度、および、L字型引っ張り強度を測定した。
(比較例D) 加熱温度を900℃にした以外は、実施例Aと同様にし
て表面粗さRmax,曲げ強度,90゜ピール強度、お
よび、L字型引っ張り強度を測定した。
(比較例E) 加熱温度を1700℃にした以外は、実施例Aと同様に
して表面粗さRmax,曲げ強度,90゜ピール強度、
および、L字型引っ張り強度を測定した。
上記の実施例A,B、および、比較例A〜Eのそれぞれ
のサンプルの測定結果を第1表に示す。
第1表に明らかなように、実施例A(サンプルNo.1〜
7)および実施例B(サンプルNo.8〜13)のもの
は、粗化処理を行わない比較例C(サンプルNo.14,
15)および加熱処理温度が高すぎる比較例E(サンプ
ルNo.23)のものに比べ金属層の密着強度に優れてい
るうえ、加熱処理を行わない比較例A(サンプルNo.2
4〜28),比較例B(サンプルNo.16〜21)、お
よび、加熱処理温度が低すぎる比較例D(サンプルNo.
22)のものに比べ、曲げ強度の点で優れており、セラ
ミック基板本来の強度が損なわれていない。
〔発明の効果〕
この発明にかかるセラミック配線基板の製法は、以上の
ように、前記セラミック基板表面をリン酸系溶液で粗化
し、この粗化基板を1000〜1500℃で熱処理した
のち金属層を形成するようにしているため、セラミック
基板の強度が損なわれず、しかも、金属導体により、微
細配線パターンまで形成でき、かつ、セラミックと前記
導体との密着が安定して強固であるセラミック配線基板
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ック配線基板の製造プ
ロセスを示すブロック図、第2図はリン酸で粗化を行っ
た場合の表面粗さと処理温度の関係を表すグラフ、第3
図はセラミッ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
ぞれ関係をあらわすグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶田 進 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 脇 清隆 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】焼結したセラミッ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ック配線基板を
    得るにあたり、前記セラミック基板表面をリン酸系溶液
    で粗化し、この粗化基板を1000〜1500℃で熱処
    理したのち金属層を形成するようにすることを特徴とす
    るセラミック配線基板の製法。
  2. 【請求項2】焼結したセラミック基板の平均グレーンサ
    イズが5μm以下である特許請求の範囲第1項記載のセ
    ラミック配線基板の製法。
  3. 【請求項3】メタライジングの方法が、化学めっきのみ
    による方法、または、化学めっきした後、さらに、電解
    めっきする方法である特許請求の範囲第1項または第2
    項記載のセラミック配線基板の製法。
JP17688986A 1986-07-28 1986-07-28 セラミツク配線基板の製法 Expired - Fee Related JPH0637341B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17688986A JPH0637341B2 (ja) 1986-07-28 1986-07-28 セラミツク配線基板の製法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17688986A JPH0637341B2 (ja) 1986-07-28 1986-07-28 セラミツク配線基板の製法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6335481A JPS6335481A (ja) 1988-02-16
JPH0637341B2 true JPH0637341B2 (ja) 1994-05-18

Family

ID=16021529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17688986A Expired - Fee Related JPH0637341B2 (ja) 1986-07-28 1986-07-28 セラミツク配線基板の製法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0637341B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017187930A1 (ja) 2016-04-26 2017-11-02 株式会社村田製作所 セラミック電子部品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6335481A (ja) 1988-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0187256B1 (en) Surface preparation of ceramic substrates for metallization
JPS6227393A (ja) セラミツク基材に銅膜を形成する方法
JPS6347382A (ja) 窒化アルミセラミック配線基板の製法
JPH0637341B2 (ja) セラミツク配線基板の製法
JP4154520B2 (ja) 配線基板の製造方法
US4748086A (en) Formation of copper electrode on ceramic oxide
JPH0337319B2 (ja)
JPS61151081A (ja) セラミツク配線基板の製法
JPH05191038A (ja) 金属層を備えたセラミックス基板とその製造方法
JPH0533555B2 (ja)
JP4761595B2 (ja) メタライズ基板
JP3398914B2 (ja) 配線板
JPH05160551A (ja) 電子部品実装窒化アルミニウム基板の製造方法
JP2853551B2 (ja) セラミック配線板の製法
JPH0891969A (ja) セラミック基材へのNiメタライズ法
JP4059539B2 (ja) 窒化アルミニウム回路基板
JPS61151080A (ja) セラミツク配線基板の製法
EP0254201A1 (en) Method of metallizing ceramic substrates
JPH09315879A (ja) セラミック基板のメタライズ法
JPH0533556B2 (ja)
JPS6355185A (ja) セラミツクス基板のメタライズ法
JPS6182493A (ja) セラミツク配線基板の製造方法
JPH0757717B2 (ja) セラミツク表面の金属化法
JPH0754770B2 (ja) セラミツク配線基板の製法
JPH05183069A (ja) 金属層を備えた窒化アルミニウム焼結体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees