JPS5810880B2 - 銅被膜の密着性向上方法 - Google Patents

銅被膜の密着性向上方法

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JPS5810880B2
JPS5810880B2 JP54111241A JP11124179A JPS5810880B2 JP S5810880 B2 JPS5810880 B2 JP S5810880B2 JP 54111241 A JP54111241 A JP 54111241A JP 11124179 A JP11124179 A JP 11124179A JP S5810880 B2 JPS5810880 B2 JP S5810880B2
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copper
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adhesion
heat treatment
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千田厚生
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/80—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
    • H—ELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はセラミック、金属、耐熱性樹脂などの被着体
に形成した銅被膜の密着性向上方法に関するものである
。
銅被膜はその特徴の１つとして、高い導電性を有してい
るため、たとえば種々の電子部品、そのうちセラミック
コンデンサの電極部分や、回路部品の導電回路部分とし
て多くの用途を持っている。
しかし実際には、銅セラミックコンデンサや回路部品を
構成するセラミック素体との密着性が極めて悪く、金と
並んで、密着性の悪い金属の代表として挙げられており
、銅単独ではセラミックコンデンサの電極部分や、セラ
ミック基板の導電回路部を構成することは不可能とされ
ていた。
このような銅被膜の欠点を補う手段として、たとえば、
真空蒸着法で銅被膜を形成する場合には、セラミック基
板上にクロムやアルミニウムなど、原子半径の小さい金
属か、あるいは酸化物を形成しやすい金属をあらかじめ
蒸着しておき、その上に銅を蒸着する、いわゆる多層蒸
着によって密着性の良い銅被膜を得ている。
すなわち、銅被膜とセラミック素体との間に原子半径の
小さい金属かあるいは、金属酸化物を介在させてはじめ
て、セラミック素体と密着性の良い銅被膜を得ていたの
である。
しかし、この手段では工程数が増え、簡便な方法とは云
えないものである。
また、この他に、無電解メッキ法によって銅被膜を形成
させる場合には、セラミック素体をまずフッ酸などの水
溶液中に浸漬してエツチングを施すことにより、セラミ
ック素体の表面を粗面化し、さらに銅のメッキ被膜を形
成するという手段を採っており、いわゆる機械的な力に
よって銅被膜をセラミック素体に形成している。
しかし、誘電体、絶縁体、半導体、抵抗体などセ）ミッ
ク素体について、フッ酸などのエツチング剤で粗面化す
ると、セラミック素体の表面が腐蝕され、セラミック素
体の機能が変化するに止まらず、劣化してしまうことす
らあり、好ましい方法ではない。
したがって、この発明の主たる目的とするところは、銅
被膜を形成しようとする被着体の種類、および銅被膜の
形成手段を問わず、簡便な方法で銅被膜の密着性を向上
させる方法を提供することにある。
また、この発明の他の目的とするところは、銅単独で種
々の被着体との密着性を向上させる方法を提供すること
にある。
すなわち、この発明の要旨とするところは、セラミック
、金属、耐熱性樹脂などの被着体に銅被膜を形成し、こ
の銅被膜を一旦空気中の熱処理または酸化剤により酸化
したのち、さらに窒素、水素、一酸化炭素などの還元性
雰囲気中で熱処理することにより、被着体と銅被膜の間
て、つまり境界部分に酸化銅を介在させることを特徴と
する。
被着体に銅被膜を形成する手段としては、無電解メッキ
法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンブレーティ
ング法などがあり、この発明において銅被膜の形成方法
として、いずれの方法もその対象となる。
銅被膜が形成された被着体は、その銅被膜を酸。
化処理するために、空気中での熱処理または酸化剤によ
る酸化処理に付され、酸化銅被膜に変化する。
この酸化処理のうち空気中での熱処理は１００〜２００
℃の温度範囲、特に１４０〜１６０℃が好ましい。
これは１００℃未満では密着性の良好な銅被膜が得られ
ず、また２００℃を越えると、引きつづいて行う還元雰
囲気中で熱処理しても、高い導電率が得られなくなるこ
とによる。
また、酸化剤による酸化処理としては、たとえば過酸化
水素水、過マンガン酸カリなどの水溶液に被着体を浸漬
するか、これらの水溶液な被着体に塗布、吹き付けする
などの方法がある。
このうち過酸化水素水を用いるときは１〜１０係濃度の
水溶液のものが好ましい。
次いで、酸化処理に付された被着体は窒素、水素、一酸
化炭素などの還元雰囲気中で熱処理される。
このときの熱処理温度としては高い導電率を得るために
５００℃以上が好ましい。
このようにして熱処理されると、被着体と銅被膜との間
に酸化銅が介在することになる。
つまり被着体に形成された銅被膜を酸化処理することに
より、銅被膜は酸化銅に変化するが、次いで行われる還
元雰囲気中での熱処理により、銅被膜の表面側から純銅
状態の銅被膜になり、還元雰囲気中での熱処理時間を適
当に選択することによって、被着体と銅被膜との境界部
分に酸化銅を介在させることになり一波着体と銅被膜と
の密着性を向上させることができる。
密着性を向上させることができる根拠としては、被着体
と銅被膜の間に介在させた酸化銅の被膜が金属銅の被膜
にくらべて著しく密着性にすぐれているからである。
特に被着体が金属酸化物から構成されるセラミック素体
については、両者が構造的に近似しており、さらに一層
密着性な向上させることができる。
以下にこの発明を詳細な実症例にもとづいて説明する。
実施例 １ 縦６０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの大きさのア
ルミナ基板の表面に、真空蒸着法を用いてマスキング手
法により、所要形状の純銅よりなる導電回路を形成した
。
次いで、この基板を３％過酸化水素水の溶液中に浸漬し
た。
この浸漬処理は常温の過酸化水素水溶液に銅被膜が黄褐
色を呈して酸化銅の被膜となるまで浸漬した。
そののち十分水洗して乾燥し、８００℃の温度で窒素雰
囲気中において熱処理を行った。
このようにしてアルミナ基板の表面上に形成した銅被膜
の導電回路に粘着テープを貼着し、次いでこのテープを
剥離して、剥離試験を行ったところ、銅被膜の剥離現象
は見られず、良好な密着強度が得られていることが確認
できた。
なお、過酸化水素水溶液による処理を行っていないもの
について、同条件で熱処理を行ったが、この銅被膜はア
ルミナ基板との密着性は良好なものではなく、長時間の
使用に耐えるものではなかった。
実施例 ２ 酸化ジルコニウムを主成分とする誘電体セラミックとし
て、大きさが６ｍｍφ、厚み０．３ｍｍのものを用意し
、無電解メッキ法によりその表面に銅被膜を形成した。
次いで、１６０℃の温度で大気中において、褐色の酸化
銅被膜が形成されるまで熱処理を行った。
そののち８００℃の温度で窒素雰囲気中において、純銅
の光沢が出るまで熱処理を行った。
このようにして得られた銅被膜と誘電体セラミックとの
密度強度は２．５〜３．０ｋｇ／１０ｍｍ２であった。
また、銅被膜は誘電体とセラミックの全面に形成されて
いるため、周側面の銅被膜な除去してセラミックコンデ
ンサを構成し、その特性を測定したところ、電極として
銀電極を用いたものにくらべて、Ｑは５０％向上し、単
位面積容量も２０〜３０％増加した。
なお、酸化熱処理を行っていないものについて、同じ条
件で窒素雰囲気中での熱処理を行ったが、密着強度は３
００〜４００ｇ／１０ｍｍ２であった。
以上説明した各実施例から明らかなように、この発明に
よれば、被着体に銅被膜を形成し、この銅被膜を一旦酸
化したのち、さらに還元雰囲気中で熱処理することによ
り、被着体と密着強度の大きな銅被膜を得ることができ
、セラミックコンデンサの電極部分として、あるいは回
路部品の導電部分として、さらにはその他金属、ポリイ
ミド樹脂などの耐熱性樹脂に形成した銅被膜の密着性を
向上させる方法としてきわめて有用なものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 被着体に銅被膜を形成し、この銅被膜を一旦酸化し
    たのち、さらに還元雰囲気中で熱処理し、被着体と銅被
    膜の間に酸化鋼を介在させることを特徴とする銅被膜の
    密着性向上方法。 ２ 酸化は空気中での熱処理により行うことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の銅被膜の密着性向上方法
    。 ３ 酸化は空気中、１００〜２００℃の温度範囲での熱
    処理により行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
    または第２項記載の銅被膜の密着性向上方法。 ４ 酸化は酸化剤により行うことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の銅被膜の密着性向上方法。
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