JPH1056247A - ガラス製配線基板とその製造方法 - Google Patents

ガラス製配線基板とその製造方法

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JPH1056247A
JPH1056247A JP20978696A JP20978696A JPH1056247A JP H1056247 A JPH1056247 A JP H1056247A JP 20978696 A JP20978696 A JP 20978696A JP 20978696 A JP20978696 A JP 20978696A JP H1056247 A JPH1056247 A JP H1056247A
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palladium
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glass
wiring board
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Yasuyuki Nakai
靖行 中居
Makoto Kameyama
誠 亀山
Yoshiaki Tomari
慶明 泊
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス基板に対するめっき膜の密着性がきわ
めて優れたガラス製配線基板およびその製造方法を提供
する。 【解決手段】 ガラス基板上にパラジウムを含む金属下
地層を形成し、該金属下地層に回路パターンを設け、さ
らにその上にpHが6以上10以下である無電解白金め
っき液を用いて金属めっき層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板上の全
面もしくは一部に金属層を形成した電子回路基板に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】ガラス基板上に金属層を密着よく形成
し、電子回路基板を製造する技術は今までに様々な方法
が提案されている。特開平4−17211号公報には、
ガラス、セラミックスなどの絶縁物からなる基板上に無
電解めっきを形成するための核となるZnO薄膜を形成
してから無電解めっきを行って金属層を設ける方法が提
案されている。また、特公昭63−4328号公報に
は、セラミックス基板上でパラジウムなど貴金属のペー
ストを焼成し微粒子層を形成した後、ニッケルめっきを
行う提案がなされ、またガラス基板上にイオンプレーテ
ィングでITO膜を形成する技術(Apply Surface Scie
nce 1988)が記載されている。特開昭63−25046
6号公報にはガラス基板上のITO膜のスパッタリング
成膜の後、無電解めっきによる配線を行うことなどが記
載されている。さらに特公昭57−1517号公報で
は、特定pH下でタングステン、モリブデンによりセラ
ミックス基板をメタライズした後、めっき層を形成する
方法が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これら従来
の方法はいずれもガラス基板と金属下地層の界面の密着
性がかならずしも十分でなく、ガラス製配線基板上に金
属下地層を設けた後、めっきを施した際に、前記界面か
ら剥離が発生するケースがたびたび起こり問題となって
いた。特に金属下地層の密度が低い場合や金属下地層が
回路パターンで形成されている場合に、この問題が顕著
であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記現象
はめっき液によるガラス基板の損傷によって引き起こさ
れるものと考察した。すなわち、アルカリ性のめっき液
が金属下地層を浸透し、ガラス基板の骨格構造を侵し、
ガラス基板と金属下地層の間の接着層の一部を破壊する
ために密着性が低下するものと考えた。このように考え
ると、金属下地層の密度が低い場合や金属下地層が回路
パターンで形成されている場合に密着性低下が顕著とな
る理由を合理的に説明し得る。すなわち、金属下地層の
密度が低い場合にはめっき液が浸透しやすいため、ま
た、回路パターンで形成されている場合には、高密度で
あっても回路パターンのエッジからのめっき液の侵入が
起こるため、いずれの場合にもガラス基板の損傷を免れ
ることができず、密着性低下が顕著になるものと説明で
きる。ガラス基板、金属下地層間の界面剥離発生の推定
メカニズムは以上のとおりであるが、本発明者らは、さ
らに、かかる現象は前記界面の残留応力により促進され
るであろうと考えた。
【0005】本発明のガラス製配線基板は、界面剥離の
発生に関する上記考察をふまえ、ガラス基板とめっき膜
の密着性の向上を図ったものである。すなわち、金属下
地層として好適な金属を選択することによりガラス基板
に対する密着力を高めることを特徴とするものである。
また、金属下地層を多層構造とすることにより残留応力
を低減することを特徴とするものである。また、金属め
っき層形成時のめっき液pHを調整することにより、金
属下地層とガラス基板の界面の損傷を防止することを特
徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に用いられるガラス基板
は、ソーダライムフロートガラスや無アルカリガラス、
石英ガラス等があり、高耐熱性と高絶縁性を特徴とす
る。
【0007】本発明における金属下地層は、ガラス基板
上にめっきを成長させるための活性化層としての役割を
果たす。金属下地層に用いられる金属としては、タング
ステン、ニッケル、パラジウム、モリブデン、およびこ
れらの合金等があり、特に、ニッケル、パラジウムが好
ましい。ガラス基板との密着性に優れるためである。例
えば、後述するめっきの密着性評価方法(JIS規格H
8504)により無電界めっきの密着強度を測定したと
ころ、銅では15N/2mm□程度であったのに対し、
パラジウム、ニッケルでは35N/2mm□程度であっ
た。
【0008】金属下地層は、多層構造にすることもでき
る。例えば、ガラス基板に接する部分にアモルファス金
属層を有し、その上に結晶金属層を有する構造とする
と、ガラス基板と金属下地層間界面の残留応力を低減す
ることができ、該界面の密着性を向上させることができ
る。ここで、アモルファス金属層に用いる材料として
は、ホウ素含有金属、リン含有金属、硫黄含有金属等が
挙げられるが、特にリン含有金属が好適である。リン含
有パラジウムを用いるときのリン含有率は、0.1%以
上5%以下が好適であり、より好ましくは、2%以上4
%以下とするのが良い。また、リン含有ニッケルを用い
るときのリン含有率は、0.1%以上6%以下が好適で
あり、より好ましくは、2%以上5%以下とするのが良
い。金属下地層は2層以上から成っていても良く、ま
た、金属下地層の成分が層方向に連続的に変化した構造
であっても良い。金属下地層は、めっき法、スパッタリ
ング法、イオンビームアシスト法またはそれらの併用に
より形成することができる。
【0009】本発明における金属めっき層とは、配線基
板の表面めっき層のことをいい、金、白金、パラジウ
ム、銀、銅、ニッケル、およびこれらの合金等を用いる
ことができる。
【0010】本発明のガラス製配線基板の製造方法とし
ては、まず初めにガラス基板上に前記配線パターンの形
状を有する金属下地層を設け、その上に無電解めっき液
を用いて金属めっき層を形成する、という方法が例示で
きる。
【0011】金属めっき層の形成に用いられるめっき液
の好適pH範囲は、6以上10以下である。ガラス基板
上に密着性がきわめて良いめっき層を形成するために
は、ガラス基板と金属下地層間の結合力が金属めっき層
形成工程においても維持されることが重要である。この
ためには、めっき液によるガラス基板の損傷を抑える必
要があり、pHを10以下とすることが好ましい。ま
た、pHを6以下にするとめっき金属の析出が遅くな
り、実用上好ましくない。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。ガラス基板へ
のめっき膜の密着強度はめっきの密着性試験方法(JI
S規格H8504)により評価した。具体的には、評価
対象のめっき膜をパターニングにより2mm角のパット
上に形成し、該パット上に底面が2mm角の型治具をは
んだづけにて固定し、引っ張り試験機により密着性を評
価した。 (実施例1)本発明のガラス製配線基板を以下に示す方
法で作製した。まずはじめに、基板となるフロートガラ
ス(日本板硝子製青板ガラス)の表面をよく洗浄し、ス
パッタリング装置にセットした。次に装置内を3×10
-3Paまで減圧後、アルゴンガスを導入し、0.5Pa
とした。つづいて、パラジウムをターゲットとしてスパ
ッタリングを開始し、パラジウム層の厚さが0.1μm
となるように成膜を行った(図1(a))。この後、フ
ォトリソグラフィーによりパラジウム層上に電子回路パ
ターンを設け、不必要な部分を混酸(硝酸、塩酸、酢酸
の混合液)によるケミカルエッチングにより除去した
(図1(b))。つづいて、pHを6以上10以下に調
整した無電解白金めっき液を用い、前記電子回路パター
ン上に白金めっき膜3を0.1μmの膜厚になるように
形成し、ガラス製配線基板とした(図1(c))。
【0013】作製したガラス製配線基板を前述の方法で
評価したところ、ガラス基板とめっき膜の密着力は35
N/2mm□であり、実用上十分な強度を示した。な
お、パラジウム層のみを形成した段階(図1(a))で
のガラス基板との密着強度は40N/2mm□であり、
金属めっき層形成前後で密着性が良好に維持されている
こともあわせて確認された。また、作製した基板につい
て耐熱試験を実施したところ、450℃雰囲気にも耐
え、十分な耐熱性を有することが確認された。 (比較例1)実施例1において、白金めっき膜形成時の
めっき液pHを5以上6未満としてガラス製配線基板の
作製を試みたところ、白金の析出速度が極端に低下し、
また、めっき液の安定性が著しく損なわれ、めっきが困
難となった。 (比較例2)実施例1において、白金めっき膜形成時の
めっき液pHを10をこえて12以下になるように調整
し、ガラス製配線基板を作製したところ、ガラス基板と
金属下地層の界面で剥離が発生した。 (実施例2)本発明のガラス製配線基板を、パラジウム
のかわりにニッケルを使用した(図2における5)こと
以外は実施例1と同様の方法で作製した。前述の方法で
密着性を評価したところ、ガラス基板とめっき膜の密着
力は32N/2mm□であり、実用上十分な強度を示し
た。なお、ニッケル層のみを形成した段階(図2
(a))でのガラス基板との密着強度は35N/2mm
□であり、金属めっき層形成前後で密着性が良好に維持
されていることもあわせて確認された。また、作製した
基板について耐熱試験を実施したところ、450℃雰囲
気にも耐え、十分な耐熱性を有することが確認された。 (実施例3)本発明のガラス製配線基板を以下に示す方
法で作製した。まずはじめに、基板となるフロートガラ
ス(日本板硝子製青板ガラス)の表面をよく洗浄した
後、スズ−パラジウム置換によりパラジウム核付与を行
う。次いで、該ガラス基板を無電解パラジウム−リンめ
っき液に浸漬し、0.05μm厚のめっき膜8を形成
し、さらに、該ガラス基板を高純度パラジウム無電解め
っき液に浸漬して0.05μm厚のめっき膜9を形成し
た(図3(a))。この後、フォトリソグラフィーによ
り該パラジウムめっき上に電子回路パターンを設け、不
必要な部分を混酸(硝酸、塩酸、酢酸の混合液)による
ケミカルエッチングにより除去した(図3(b))。つ
づいて、pHを6以上10以下に調整した無電解白金め
っき液を用い、前記電子回路パターン上に白金めっき膜
10を0.1μmの膜厚になるように形成し、ガラス製
配線基板とした(図3(c))。
【0014】このような方法でガラス製配線基板を作製
したところ、ガラス基板とめっき膜の密着力は49N/
2mm□であり、非常に優れた強度を示すことが確認さ
れた。なお、高純度パラジウム層を形成した段階(図3
(a))でのガラス基板との密着強度は50N/2mm
□であり、金属めっき層形成前後で密着性が良好に維持
されていることもあわせて確認された。また、作製した
基板について耐熱試験を実施したところ、450℃雰囲
気にも耐え、十分な耐熱性を有することが確認された。 (実施例4)本発明のガラス製配線基板を、パラジウム
−リンのかわりにニッケル−リンを使用し(図4におけ
る12)、高純度パラジウムの代わりに高純度ニッケル
を使用した(図4における13)こと以外は実施例3と
同様の方法で作製した。このとき、ガラス基板とめっき
膜の密着力は32N/2mm□であり、実用上十分な強
度を示した。なお、高純度ニッケル層を形成した段階
(図4(a))でのガラス基板との密着強度は40N/
2mm□であり、金属めっき層形成前後で密着性が良好
に維持されていることもあわせて確認された。また、作
製した基板について耐熱試験を実施したところ、450
℃雰囲気にも耐え、十分な耐熱性を有することが確認さ
れた。
【0015】
【発明の効果】本発明は、ガラス基板に対するめっき膜
の密着性がきわめて優れたガラス製配線基板およびその
製造方法を提供する。これにより、電子回路パターンを
形成する際に、焼成炉等を使用せずにすみ、生産タクト
の短いローコストな低温プロセスを実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガラス製配線基板の製造過程における
断面模式図である。
【図2】本発明のガラス製配線基板の製造過程における
断面模式図である。
【図3】本発明のガラス製配線基板の製造過程における
断面模式図である。
【図4】本発明のガラス製配線基板の製造過程における
断面模式図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 スパッタパラジウム膜 3 無電解白金めっき膜 4 ガラス基板 5 スパッタニッケル膜 6 無電解白金めっき 7 ガラス基板 8 アモルファスパラジウムめっき膜 9 結晶化パラジウムめっき膜 10 無電解白金めっき膜 11 ガラス基板 12 アモルファスニッケルめっき膜 13 結晶化ニッケルめっき膜 14 無電解白金めっき膜

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板上に金属下地層を介して設け
    られた金属めっき層が配線パターンを形成するガラス製
    配線基板において、金属下地層がパラジウムを含むこと
    を特徴とするガラス製配線基板。
  2. 【請求項2】 金属下地層が、(a)ガラス基板と接す
    るアモルファスパラジウム層、および(b)該アモルフ
    ァスパラジウム層上に設けられた結晶パラジウム層を含
    む請求項1に記載のガラス製配線基板。
  3. 【請求項3】 アモルファスパラジウム層がリン含有パ
    ラジウムを含む請求項2に記載のガラス製配線基板。
  4. 【請求項4】 リン含有パラジウムのリン含有量が0.
    1%以上5%以下である請求項3に記載のガラス製配線
    基板。
  5. 【請求項5】 ガラス基板上に金属下地層を介して設け
    られた金属めっき層が配線パターンを形成するガラス製
    配線基板において、金属下地層がニッケルを含むことを
    特徴とするガラス製配線基板。
  6. 【請求項6】 金属下地層が、(a)ガラス基板と接す
    るアモルファスニッケル層、および(b)該アモルファ
    スニッケル層上に設けられた結晶ニッケル層を含む請求
    項5に記載のガラス製配線基板。
  7. 【請求項7】 アモルファスニッケル層がリン含有ニッ
    ケルを含む請求項6に記載のガラス製配線基板。
  8. 【請求項8】 リン含有ニッケルのリン含有量が0.1
    %以上6%以下である請求項7に記載のガラス製配線基
    板。
  9. 【請求項9】 ガラス基板上に金属下地層を介して設け
    られた金属めっき層が配線パターンを形成するガラス製
    配線基板の製造方法において、前記ガラス基板上に前記
    配線パターンの形状を有する金属下地層を設け、その上
    にpHが6以上10以下である無電解めっき液を用いて
    金属めっき層を設けることを特徴とするガラス製配線基
    板の製造方法。
  10. 【請求項10】 金属めっき層が白金を含む請求項9に
    記載の製造方法。
  11. 【請求項11】 金属下地層がパラジウムを含む請求項
    10に記載の製造方法。
  12. 【請求項12】 金属下地層が、(a)ガラス基板と接
    するアモルファスパラジウム層、および(b)該アモル
    ファスパラジウム層上に設けられた結晶パラジウム層を
    含む請求項11に記載の製造方法。
  13. 【請求項13】 アモルファスパラジウム層がリン含有
    パラジウムを含む請求項12に記載の製造方法。
  14. 【請求項14】 アモルファスパラジウム層のリン含有
    量が0.1%以上5%以下である請求項13に記載の製
    造方法。
  15. 【請求項15】 金属下地層がニッケルを含む請求項1
    0に記載の製造方法。
  16. 【請求項16】 金属下地層が、(a)ガラス基板と接
    するアモルファスニッケル層、および(b)該アモルフ
    ァスニッケル層上に設けられた結晶ニッケル層を含む請
    求項15記載の製造方法。
  17. 【請求項17】 アモルファスニッケル層がリン含有ニ
    ッケルを含む請求項16に記載の製造方法。
  18. 【請求項18】 アモルファスニッケル層のリン含有量
    が0.1%以上6%以下である請求項17に記載の製造
    方法。
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