JPH0712992B2

JPH0712992B2 - セラミツクス基板のメタライズ法

Info

Publication number: JPH0712992B2
Application number: JP19965686A
Authority: JP
Inventors: 悟小川; 昇山口; 出吉沢
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-08-26
Filing date: 1986-08-26
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPS6355185A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］この発明は、セラミックス基板を用いた配線板の製造技
術の分野に属する。さらに詳しくは、セラミックス基板
をメタライズするための前処理としての表面粗化の技術
分野に属する。

［背景技術］一般にセラミックス基板を使用した印刷回路用板に要求
される特性として、セラミックス基板と、その表面に形
成されるメタライズ層、すなわち導体層の密着力が強い
こと、および導体層のシート抵抗が低いことが挙げられ
る。

導体層の密着力を強くするために、銀（Au）、銀／白金
（Au/Pt）、銅（Cu）ペースト等の導体ペーストには、
焼成温度で溶融し、セラミックス基板に融着するガラス
を含ませている。そのために純金属に比べ、ガラス分だ
けシート抵抗は高くなり、また、はんだ付着性を劣化さ
せる原因ともなっている。

一方、メッキ法あるいは蒸着法、スパッタ法等の気相法
により得られる導体層は、不純物を含まないためシート
抵抗が純金属と同レベルである。しかし、導体層は物理
的に基板と接合しているため、密着力は一般に低い。

導体層の密着力を向上させる方法として、メタライズ処
理する前にセラミックス基板の表面を予め粗化し、アン
カ効果により密着力を向上させる方法が考えられてい
る。

たとえば、溶融アルカリ金属化合物を使用し、基板表面
を粗化した後、メッキ処理により導体層を形成する方法
（特開昭60−16885号公報、特開昭60−16886号公報）、
フッ化水素（HF）、加熱リン酸等の酸を用い、基板表面
を粗化した後、メタライズする方法（特開昭60−46976
号公報）が知られている。

前者ではアルカリ金属化合物融液が、セラミックス自体
のグレーンを侵食し、均一にしかも微細に粗化する。し
かし、深さ方向には深く粗化されないため、形成される
導体層の密着力は充分とは言えない。

一方、HF、加熱リン酸等の酸により、基板を粗化した場
合には、これらの酸がグレーンバウンダリーを攻撃し、
グレーンを脱落させ、表面を粗化する。これらの酸のう
ち、加熱リン酸が最も効率良く、しかも均一に粗化で
き、メタライズ処理後の導体層の密着力も大きく、実用
上充分なものとなる。ところが加熱リン酸による粗化処
理では、深さ方向に、深く粗化され易く、粗化し過ぎる
傾向になり易い。その結果、導体層の表面が滑らかで無
くなる、エッチング後に導体のアンカ部が基板に残り絶
縁不良の原因となる、エッチング時の回路断線の原因と
なる、等の欠点が生じる。

そこで本発明者らは、セラミックス基板表面を、まず、
加熱リン酸により粗化した後、さらに、溶融アルカリ金
属化合物で粗化することにより、基板表面を深く粗化し
過ぎることなく、しかも微細に粗化できるのではないか
と着想し、実験を重ねた結果、本発明に至った。

［考案の目的］この発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので
あり、セラミックス基板表面を微細に粗化することによ
り、セラミックス基板と導体層の密着力を安定させ、強
固にするセラミックス基板のメタライズ法を提供するこ
とを目的としている。

［発明の開示］本発明は、セラミックス基板をメタライズする際に、予
めセラミックス基板の表面を粗化する方法であって、ま
ず加熱リン酸で、ついで溶融アルカリ金属化合物により
粗化し、好ましくは加熱リン酸による表面粗化により、
表面粗度がRmaxで５〜10μｍ、ついで行う溶融アルカリ
金属化合物による表面粗化により、表面粗度がRmaxで３
〜５μｍとすることを特徴とするものである。

セラミックス基板としては、アルミナ、ジルコニア、ム
ライト等の酸化物系セラミックスの他、窒化アルミ、炭
化ケイ素等の非酸化物系セラミックスに対して適用でき
る。

リン酸としてオルトリン際、ピロリン酸、メタリン酸等
のうち、１種または２種以上の混合物が使用される。

溶融アルカリ金属化合物として、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウムおよびこれらの混合物の融液、炭酸ナトリ
ウムと硝酸カリウムの混合物等の融液が使用できる。

メタライズ処理としては、メッキ、蒸着、スパッタ、溶
射等の方法が好ましいが、Au、Ag/Pd等の導体ペースト
に対しても適用できる。

以下に、第１図として示した、実施例としての製造工程
図に基づき詳細に説明する。なお、図に示した工程番号
に対応させて説明する。

セラミックス基板を用意する。

基板としては例えば、市販の96％アルミナ基板（２″□
×0.635mmt）を用いる。

加熱リン酸によるセラミックス基板表面の粗化を行
う。

75〜90％のオルトリン酸を、250〜360℃に加熱し、これ
に96％アルミナ基板を、３〜10分間浸漬して粗化処理を
行う。

以上のようにして、表面粗度がRmaxで５〜10μｍの範囲
に粗化され、しかも均一に粗化された基板が得られる。

なお、表面粗度は基板を充分洗浄し、乾燥した後、表面
粗さ計（Kosaka Laboratory Ltd製、三次元表面粗さ
計、Model SE-3AK）により測定した。

溶融アルカリ金属化合物による粗化を行う。

加熱リン酸による粗化の後、セラミックス基板を充分に
洗浄した後、溶融アルカリ金属化合物による粗化処理を
行う。

30〜50％の水酸化ナトリウム水溶液中にセラミックス基
板を浸漬し、水酸化ナトリウム水溶液を塗布する。つぎ
に、基板を充分乾燥させ、基板表面に水酸化ナトリウム
の層を析出させる。さらにこの基板を、電気炉中で400
〜500℃、５〜30分間、加熱処理し、表層の水酸化ナト
リウムを融解させ、基板表面を粗化する。つぎに、充分
水洗する。

このようにして、表面粗度がRmaxで３〜５μｍの基板が
得られる。これは、加熱リン酸による粗化で形成された
大きな凸部が、水酸化ナトリウム融液により侵食され、
凸部が低くなったものと考えられる。

また、加熱リン酸による粗化により表面粗度が、Rmaxで
10μｍを超える場合には、溶融アルカリ金属化合物によ
る粗化により、表面粗度を小さくすることができず、さ
らに、加熱リン酸による粗化により、表面粗度Rmaxが５
μｍ未満となった場合には、溶融アルカリ金属化合物の
よる粗化により、表面粗度は小さくなるものの密着力は
不充分なものとなる。

メタライズ処理を行う。

メタライズ処理として、メッキ処理を行う。溶融アルカ
リ金属化合物による粗化処理後、充分洗浄した後、公知
のセンシーアクチ法により、表面粗化した基板表面に、
パラジウムの核付け処理を行う。つぎに、市販の無電解
銅めっき液中に、この基板を浸漬し、約1mmの銅層を形
成させ、さらに、硫酸銅メッキ液を用いて厚付けを行
い、約35mmの銅層を基板上に形成する。最後に回路状に
エッチングレジストを塗布した後、エッチング加工を行
い、セラミックス基板の回路板を得る。

なお、以上のようにして得られる銅層の密着力は、90°
ピール強度で、1.3〜1.8kg/cmである。

つぎに、実施例に基づきさらに詳しく説明する。

実施例１〜５セラミックス基板として、96％アルミナ基板と窒化アル
ミ（大きさ:2″□×0.635mmt）を用意した。

まず、85％オルトリン酸を300〜330℃に加熱し、この中
に基板を３〜８分間浸漬し、基板表面を粗化した。充分
に水洗した後、40％の水酸化ナトリウム水溶液中に基板
を浸漬した。

つぎに、基板を乾燥させ、水分を除去した後、電気炉中
で450℃、10〜15分間熱処理し、水酸化ナトリウムを融
解させ、基板を処理した。放冷後、基板を充分水洗し、
メッキ法によるメタライズ処理により、導体層の形成を
行った。

第１表に、それぞれの粗化処理時の表面粗度およびメタ
ライズ層の密着力の測定値を示した。その結果からも判
るように、セラミックス基板表面を微細に粗化でき、し
かも、メタライズ層の密着力を安定させ、強固にしたセ
ラミックス基板の回路板が得られた。

比較例１〜４セラミックス基板として、96％アルミナ基板（２″□×
0.635mmt）を用意し、つぎの粗化処理を行った。まず、
85％オルトリン酸を、330℃に加熱し、５分間処理し
た。

つぎに、40％の水酸化ナトリウム水溶液に、基板を浸漬
した後、電気炉で450℃、15分間処理した。

つぎに、85％オルトリン酸を300〜330℃に加熱し、３〜
10分間、基板を処理した。つぎに40％の水酸化ナトリウ
ム水溶液に基板を浸漬した後、基板上の水分を除去し、
電気炉中で450℃、15〜20分間処理した。

また、メタライズ処理としては、メッキ法を用い、基板
表面に銅の導体層を形成した。

第１表に、表面粗度、密着力の測定結果を示したが、い
ずれも不充分であった。

［発明の効果］この発明は、セラミックス基板のメタライズ法におい
て、セラミックス基板表面をメタライズする前に、まず
加熱リン酸で、ついで溶融アルカリ金属化合物によりセ
ラミックス基板表面を処理して粗化することを特徴とす
るので、均一に粗化することができ、導体層の密着力を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例に係るセラミックスのメタ
ライズ工程を示す工程図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス基板のメタライズ法におい
て、セラミックス基板表面をメタライズする前に、まず
加熱リン酸で、ついで溶融アルカリ金属化合物によりセ
ラミックス基板表面を粗化することを特徴とするセラミ
ックス基板のメタライズ法。
【請求項２】加熱リン酸による表面粗化の程度が、表面
粗度（Rmax）で５〜10μｍであり、溶融アルカリ金属化
合物による表面粗化の後の表面粗度（Rmax）が３〜５μ
ｍとなされることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のセラミックス基板のメタライズ法。