JPS61140195A

JPS61140195A - セラミツク配線基板の製法

Info

Publication number: JPS61140195A
Application number: JP26349584A
Authority: JP
Inventors: 昇山口; 悟小川; 進梶田; 吉澤　出; 脇　清隆; 英雄河村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1986-06-27
Also published as: JPH0337319B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、還元雰
囲気中で一体に焼成する方法、あるいは、Ａｇ／Ｐｄ、
Ａｇ／Ｐｔ、Ａｕ。

Ｃｕ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貼着し、所定
回路部分にエツチングレジスト被膜を形成し、所定回路
部分以外をエツチング除去し、その後、エツチングレジ
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１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ある。

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
ている例があるが、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によって密着力を向上させていると
いう実用的な例はない。すなわち、セラミック基板表面
を粗化する方法としては、従来よりＮａＯＨ融液、ＨＦ
等が考えられているが、均一に、しかも微細に粗化する
ことができないからである。

〔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、配線抵抗の小さい卑金属導体により、微細パターン
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提供すること
にある。

〔発明の開示〕

従来、Ｈ３ＰＯ４，ホウ砂、ｖ２０ｓ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
学的方法のうち、′リン酸を用いる方法がセラミック基
板の表面粗化に利用できるのではないかと着想し、種々
実験研究を重ね、適用できるとの見通しを得て、ここに
、この発明を完成した。なお、セラミック配線基板を作
る目的でセラミック基板表面をミクロに粗化することに
応用した例はない。

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、あらかじめ、セラミック基
板の表面をリン酸により粗化することを特徴とするセラ
ミック配線基板の製法をその要旨とするものである。以
下にこれを、その一実施例をあられす図面に基づいて詳
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、コージライト、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を行う。表面粗化方法に
用いるエツチング剤としては、従来より知られているエ
ツチング剤全てについて実験してみたが、エツチング剤
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ツチング剤は、オルトリン酸、ビ
ロリン酸、メタリン酸等のリン酸溶液、あるいは溶融塩
であることが分かり、これを採用した。

ちなみに、一般に良く知られているＨＦを９０℃にして
エツチングすると、セラミック表面層を粗化することは
可能であるが、ＨＦが残った場合、じわじわとエツチン
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３〜８分間リン酸溶液に浸漬させた場合
の基板表面粗さＲｍａｘと処理温度の関係を第２図に示
しである。図中、実線は市販のグレーンサイズ８〜３０
μｍの基板、破線は、グレーンサイズを１〜５μｍ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
見てもわかるように、２５０℃以下の処理温度ではエツ
チング能力が低く、３６０℃以上でも分解したり縮合が
はげしくなるため、やはりエツチング能力が低い。２５
０〜３６０℃の処理温度で、１〜３０分。

好ましくは３〜１０分処理すると、表面粗さＲｍａｘ５
〜１５μｍで強度劣化もない表面粗化基板が得られる。

なお、リン酸による粗化は、浸漬によるものでな（ても
よい。

■　表面活性化処理を行う。この処理は、普通塩化第一
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
ー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、化学銅めつき、
あるいは、化学ニッケルめっきにより行う。

■　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
きをして行う。

■　必要に応じ、エツ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、エツ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。

この製法によると、従来世の中になかった配線抵抗の小
さい卑金属導体により、微細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。

なお、一般市販のセラミック基板の平均グレーンサイズ
は、８〜３０μｍであるが、焼結コントロールしてグレ
ーンサイズをおさえ、平均グレーンサイズ１〜５μｍの
ものを作り、これを使用するようにすると、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、微細パタ
ーンの形成性１歩留り等の点で、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、歩留りは２倍に向上
し、微細パターンも線幅、線間隔３０μｍまで作ること
が可能となった。以下、この特性向上の原因について説
明する。セラミック基板を粗面化する場合、エツチング
剤は、グレーンバンダリー（ｇｒａｉｎ　ｂｏｕｎｄａ
ｒｙ粒界）を攻撃し、基板をエツチングしていく。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、
単位面積当たりの穴の数は増加し、浅くても理想的なく
ぼみの穴を明けることができる。このため、アンカー効
果が向上し、金属層とセラミック基板の密着力が向上す
るのである。

以下に、この発明にかかる実施例を説明する。

（実施例１）アルミナ、ステアタイト、ジルコニア、ムライト等のセ
ラミック焼結基板で、厚み１．０〜２．　Ｏｔｍのもの
を準備し、２５０〜３６０℃に加熱したリン酸に３〜１
０分間浸漬し、基板表面を粗化した。粗化後、充分に水
洗し、乾燥した。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Ｒｍａ　ｘを測定した。また、
金属層３５μｍに調整した基板を用い、エツチングによ
り回路パターンを形成し、９０’ビ一ル強度、および、
Ｌ字型引張り強度を測定し、この結果を比較例と併せて
第１表に示した。比較例は、表面粗化を施さず、金属層
を同様の方法で形成した。

（実施例２）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．Ｏｎの焼結セラミック基板の平均グレー
ンサイズを１〜ｌＯμｍにコントロールしながら試作し
た。この試作した基板を用いて、実施例１と同様の方法
の実験を行った。その結果を、市販のセラミック基板を
用いた比較例と併せて第２表に示した。

グＶ−ンサイズをコントロールしていない市販のもので
も、粗化しないものに比較して、約１０倍も密着強度が
よった。グレーンサイズをコントロールした実施例の基
板では、市販のものに比べて密着強度が上がり、そのバ
ラつきも半減し、金属層表面粗さが２〜３倍に向上した
。微細パターンとしては、線幅、線間３０μｍまで作る
ことが可能であった。

（以　下　余　白）〔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、リン酸
を用いた粗化法によって基板の表面粗化を行うようにし
ているため、配線抵抗の小さい卑金属導体により、微細
パターンを形成することが可能であり、また、セラミッ
ク基板と金属層との密着が均一で安定し、かつ、強固な
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で
ある。代理人　弁理士　　松　本　武　彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（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、あらかじめ、セラミック基板の表面をリン酸に
より粗化することを特徴とするセラミック配線基板の製
法。
（２）リン酸がオルトリン酸、ピロリン酸およびメタリ
ン酸からなる群より選ばれた少なくとも１つのリン酸の
溶液または、溶融塩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）メタライジングの方法が、化学めつきのみによる
方法、または、化学めつきした後、さらに、電解めつき
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。
（４）焼結したセラミック基板として、平均グレーンサ
イズが１〜５μｍになるようにコントロールして焼結さ
れているセラミック基板を用いる特許請求の範囲第１項
ないし第３項記載のいずれかに記載のセラミック配線基
板の製法。