JPS607026B2 - 銅被膜の熱処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は譲電体、絶縁体、抵抗体、半導体などのセラ
ミック秦体に銅被膜を形成したのちの熱処理法に関する
ものである。

一般にセラミック秦体などの非導電体の表面に銅被膜を
形成するには、無電解〆ッキ法、真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンプレーティング法などの方法が採用さ
れ、回路基板上の導軍部、あるいはセラミックコンデン
サの電極部分の構成などに多くの用途があることは知ら
れている。

そして上記した方法により形成された銅被膜はその被膜
を安定させるためにそののち熱処理が施されている。し
かし、この熱処理時において、銅被膜は酸素ときわめて
鋭敏に反応し、徴量の酸素によって酸化されてしまい、
銅被膜表面に青色の酸化被膜が形成される結果となる。

そのため鋼被膜の熱処理を行う前に、あらかじめ熱処理
炉の炉壁などに吸蔵されている酸素を大量の窒素ガスな
どを用い、長時間を要して熱処理炉内から酸素を完全に
放逐、除去し、そののちに銅被膜の熱処理を行わなけれ
ばならかつた。しかも雰囲気ガス中に酸素ガスの混入が
ないように細心の注意を払う必要があつた。この発明は
上記した問題を改善したもので、セラミック素体表面に
形成した銅被膜を純錦に近い金属鋼にする熱処理法を提
供せんとするものである。

すなわち、この発明の要旨とするところは、表面に銅被
膜を形成したセラミック素体を容器内に入れ、容器の関
口に密着状態で蓋を覆せ、容器の周囲を不活性雰囲気に
維持しながら容器を加熱することを特徴とするものであ
る。

セラミック素体の表面に形成した銅被膜は、無電解〆ッ
キ法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法などすでに薄膜形成技術として知られている方
法により形成すればよい。

またこれ以外に会同被膜をセラミック素体の表面に形成
することができればその他の方法を用いてもよい。また
、セラミック素体としては誘電体、絶縁体、抵抗体、半
導体などがあり、そのいずれを用いてもよい。

たとえばセラミック素体として誘電体セラミックを用い
、表面に銅被膜を形成すればコンデンサを構成すること
ができる。また、セラミック素体としてたとえばアルミ
ナ、ジルコニアなどの絶縁体セラミックを用い、表面に
銅被膜の回路パターンを形成すれば回路用基板を構成す
ることができる。もちろん抵抗体、半導体からなるセラ
ミック素体の表面に銅被膜を形成することにより電子部
品として活用することができる。この方法の実施態様を
以下に説明すると、まず銅被膜を表面に形成したセラミ
ック素体を容器内に入れる。容器には多数入れたほうが
効果があり、できれば容器のほぼ５０〜１０畔容量％に
なるようにすればよい。こののち容器の閉口に蓋をして
、開口と蓋の間に隙間のないように密着状態にする。次
いで容器周囲を窒素、一酸化炭素、水素などのガスから
なる不活性雰囲気に維持しながら加熱する。

このとき容器を炉内に入れて徐々に昇塩する。容器の内
部に存在する空気は体積膨脹により外部へ放出される。
これと同時に銅被膜に残存している吸着酸素、吸蔵酸素
も放出されることになる。したがって容器の内部は酸素
分圧の極めて低い一種の真空状態となり、鋼被膜を純錦
に変化させるに適した状態を作り出すことになる。さら
に具体的に説明すれば、容器が後述するように５００〜
１０００００の温度範囲で加熱されると、容器内部の空
気は体積膨脹により容器外部へ放出され、上記した温度
範囲において容器内部の圧力は外気圧にくらべて約１／
３〜１／４程度の低酸素分圧状態となり、銅被膜は純錦
になるのに適した環境となる。また、炉の雰囲気ガスは
容器が蓋で密着状態になって閉じられているため、容器
の内部にはほとんど流入しなくなる。このように容器内
および銅被膜内の酸素ガスが放出されるとともに、外部
からのガスの流入もなく、光沢のある銅被膜が形成され
ることになる。容器を加熱する温度範囲は５００〜１０
００℃の温度範囲が好ましい。

これは、この温度範囲で熱処理を施こすことにより、金
属銅に近い銅被膜が形成され、銅被膜の導電率がよくな
るからであり、この温度範囲を外れるとかかる効果が得
られなくなる。不活性雰囲気で加熱処理するための装置
としてはトンネル炉を用いてもよく、また、バッチ炉を
用いてもよい。

連続して多数のセラミック素体を処理するにはトンネル
炉のほうが好ましい。不活性ガスの量は特に限定される
ものではなく、少なくても多くても効果上ほとんど差異
は認められない。また、セラミック素体を入れる容器と
しては、加熱処理に際して悪影響を与えることのない、
たとえば悪影響を与えるガスの発生のないステンレス、
鉄、銅、アルミナ、ジルコニア、フオルステラィトなど
の材質からなるものを用いればよい。

，以下にこの発明を吸着、吸蔵酸素量のもっとも多い無
電鱗銅〆ッキ析出被膜からなる一実施例について詳述す
る。実施例 直径１０．物帆、厚み０．３肌の議電体セラミック葵体
を無電解鋼メッキ液に浸潰し、このセラミック素体の全
面に銅〆ッキ被膜を形成した。

次いで、このセラミック素体をステンレスの容器内に入
れ、さらに容器の開口を同じステンレスの蓋で閉じた。

容器の関口と蓋との間は隙間のないように密着状態とし
た。このときセラミック素体が容器内で占める割合は９
０容量％以上であった。このとき用いたステンレスの容
器本体は一方が閉口した箱状で、大きさは２０弧×４０
伽×５０ｃのであり、開□端面の厚みは１肌である。

一方蓋は２０伽×４０肌×５０肌であり、この菱を覆せ
た状態では、容器本体の関口端面の面一の面と蓋の底面
の面一の面との間に隙間が発生しない程度に密着してい
る。つまり、蓋の自重により外部から内部への雰囲気の
流入がない程度の密閉状態となっており、一方、容器を
加熱した状態において容器内部の空気が膨脹して容器外
部へ放出されるような状態となるように設定されている
。引き続きセラミック秦体を入れたステンレス容器をト
ンネル炉に入れ、その内部を通過させた。

このときトンネル炉内に窒素ガスを１分間当たり１００
ク投入した。そしてトンネル炉内の最高温度をそれぞれ
第１表に示すようにし、その最高温度時間を１０分間程
度として全熱処理時間を３０〜６０分とした。第１表 （バルク系屯鋼の導電率 ５．８×１０５０‐１．伽‐
１）このようにして熱処理を終えた誘電体セラミック秦
体の銅〆ツキ被膜は肉紅色を帯びた純錦状態を呈してい
た。

また、第１表には熱処理温度と銅〆ッキ被膜の導電率と
の関係を示しているが、５００００を境にして金属化が
進行し、熱処理温度が高くなるにつれて導電率がよくな
り、金属銅に近い銅〆ッキ被膜の得られていることがわ
かる。

なお、参考までに熱処理を施していない銅〆ッキ被膜の
導電率を示した。また、銅〆ッキ被膜の膜は１０〃肌で
あった。さらに銅〆ッキ被膜の熱処理前後における接着
強度を測定したところ、熱処理前は３００タ′のであっ
たが、熱処理後は３ｋｇ／のと１ぴ音程度の増加がみら
れた。

接着強度の試験方法は誘電体セラミック素体の主表面の
銅〆ッキ被膜に対してリード線を垂直方向に半田接続し
、リード線を引張試験機で引張ったとき、銅〆ッキ被膜
が剥れた際の値を示したものである。さらにまた熱処理
前後の誘電体損失を測定したところ、熱処理前はｔａｎ
６＝１．２％であったが、熱処理後はねｎ６＝０．５％
となり、大幅な特性改善が認められ「 この発明方法に
より得られた銅被膜がコンデンサ用電極としてきわめて
好ましいものであることが明らかとなった。

以上の実施例では誘電体セラミック秦体について説明し
たが、このほかアルミナ等の絶縁体やそのほか抵抗体、
半導体上に銅被膜を形成したものに適用しても同様な結
果が得られる。

また、銅被膜も無電解〆ッキ法により形成されたものだ
けでなく、真空蒸着法「 スパッタリング法、イオンプ
レーティング法などにより形成された銅被膜についても
同様な結果を示す。以上の説明から明らかなように、こ
の発明によれば、容器内に銅被膜を形成したセラミック
素体を入れ、容器の関口を蓋で密着状態に閉じ、容器周
囲を不活性雰囲気に維持しながら熱処理することにより
、純錦に近い銅被膜を形成することができ、しかしその
被膜の接着強度も良好なものであり、銅被膜の熱処理法
として簡便で、しかもきわめて効果があり、工業利用価
値の大きいものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に銅被膜を形成したセラミツク素体を容器内に
   入れ、容器の開口に密着状態で蓋を覆せ、容器の周囲を
   不活性雰囲気に維持しながら容器を加熱することを特徴
   とする銅被膜の熱処理法。 ２ 熱処理は５００〜１０００℃の温度にて行うことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の銅被膜の熱処理
   法。 ３ 銅被膜は無電解メツキ法、真空蒸着法、スパツタリ
   ング法、イオンプレーテイング法のいずれか１種により
   形成されたものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の銅被膜の熱処理法。 ４ セラミツク素体は誘電体、絶縁体、抵抗体、半導体
   のうちいずれかであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の銅被膜の熱処理法。 ５ セラミツク素体は誘電体であり、銅被膜は容量取り
   出し用の電極であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の銅被膜の熱処理法。 ６ 容器はステンレス、鉄、銅、アルミナ、ジルコニア
   、フオルステライトのうちいずれか一種であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の銅被膜の熱処理法
   。