JPS61151080A

JPS61151080A - セラミツク配線基板の製法

Info

Publication number: JPS61151080A
Application number: JP27152284A
Authority: JP
Inventors: 吉澤　出; 昇山口; 進梶田; 悟小川; 脇　清隆
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1984-12-22
Filing date: 1984-12-22
Publication date: 1986-07-09

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打機系ビヒクルと混
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、または、蒸着、スパッタリン
グ、あるいは、イオンプレーティングなどの気相法によ
り形成する方法がある。これらの方法は、上に述べたよ
うな欠点を有しないため、実用性の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、あるいは、気相法にお
ける上記の欠点は、これら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、これらの方
法では、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製造すること
を目的としている。

〔発明の開示〕

従来、Ｈ３ＰＯ４，ホウ砂、ｖ２　ｏ５などの溶液、融
液が、ガラスを含むセラミックの化学的加２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た。この
方法は、加熱したリン酸溶液にセラミック基板を浸漬し
、基板を粗化するものであって、非常に密着効果のすぐ
れたものである。しかしながら、その後、加熱されたリ
ン酸が分解、縮合を起し、処理能力の劣化が速く、さら
に、処理浴自体もおかされるという問題があることが分
かった。

したがって、この発明は、このような問題を解決して前
記の目的を達成したものであって、焼結したセラミック
基板の表面をリン酸を用いて粗化した後、メタライジン
グすることにより前記基板表面に金属層を形成するセラ
ミック配線基板の製法であって、粗化方法が、リン酸を
焼結セラミック基板に塗布した後、熱処理を行う方法で
あることを特徴とするセラミック配線基板の製法をその
要旨としている。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。表面粗化方法と
しては、第２図に示すように、セラミック基板１にロー
ラー（またはスピナー）２を用いて均一にオルトリン酸
、あるいはピロリン酸、メタリン酸の少なくとも１種の
リン酸３を塗布する。前記基板を３００〜５００℃の温
度範囲で１０〜６０分間熱処理を行い表面粗さＲｍａｘ
５〜１０μｍで、かつ、回路パターンの形成に支障のな
い、適度な粗面を得る。高温で処理時間が長い場合、基
板表面に反応生成物が出来る。また、低温で短時間の処
理では均一な表面粗化が出来ない。

■　必要に応じ、基板表面の反応生成物を除去する。フ
ッ化水素酸、あるいは、２５０℃前後に加熱したリン酸
で洗浄し、基板表面に付着した反応生成物を除去する。

薬液による化学的除去のほかサンドブラストなどの機械
的除去法も考えられる。これらの方法をもちいても、表
面粗さには影響を与えない。

■　セラミック基板表面を水洗後、よく乾燥する。特に
、洗浄液としてフッ化水素酸を用いた場合、水洗が不十
分であると、残ったフッ化水素酸によって、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
、金属層を腐食したりするので充分に水洗する必要があ
る。

■　化学めっき、蒸着法、スパッタ法、および、イオン
プレーティング法のいずれか１つの方法で基板表面に金
属層を形成させる。化学めっきでは、前もって、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
ヘーション法により、セラミック基板表面に金属パラジ
ウムを析出させる。そののち、化学銅、あるいはニッケ
ルめっきを行う。蒸着法、スパッタ法、および、イオン
プレーティング法は、一般に行われている方法による。

■　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。

基板としてアルミナを用い、４００℃で熱処理した場合
の表面粗さＲｍａｘと処理時間の関係を第３図に示しで
ある。処理時間が短い場合はセラミックとリン酸との反
応が充分進行せず、基板表面はほとんど粗化されない。

処理時間が長過ぎる場合には、反応生成物が基板表面に
付着するようになる。

つぎに、この発明にかかるセラミック配線基板の製法の
実施例を、比較例と併せて説明する。

（実施例１）アルミナ、ステアタイト、ジルコニアの３種類のセラミ
ック基板のそれぞれに関して、加熱温度を３００〜５０
０℃、処理時間を１０〜６０分間の間で変化させ、酸洗
浄処理後の表面粗さＲｍａＸを測定する。さらに、Ｃｕ
層、または、Ｎｉ層を化学めっき、および、電気めっき
により３５μｍの厚みに形成し、Ｌ字引張り強度、９０
°ピ一ル強度を測定した。この結果を、無粗化のアルミ
ナ基板の比較例と併せて第１表に示す。アルミナ基板に
ついては、比較例と比べて３〜５倍の強度が得られ、エ
ツチング法による回路形成では、表面粗さＲｍａｘが５
〜６μｍのもので線幅、線間隔が３０μｍのものが得ら
れた。

（実施例゛２）実施例１と同様にセラミック基板にオルトリン酸を塗布
し、熱処理を施し反応生成物をサンドブラストで機械的
に除去した。その後、実施例１と同様の方法で回路基板
を形成し、同様の測定を行った。その結果を第２表に示
すが、実施例１に比べ、処理後の表面粗さＲｍａ　ｘの
低下に伴い密着力も２０％〜３０％低下した。回路パタ
ーンの線幅、線間隔は実施例１と同様３０μｍのものが
得られた。

（実施例３）実施例１と同様にセラミック基板にオルトリン酸を塗布
し、熱処理、および、酸洗浄を施した後、金属層を蒸着
、スパッタ、あるいは、イオンプレーティング法のいず
れかによって１０００〜５０００人形成し、さらに電気
銅めっきを施し、金属層の厚みを３０〜４０μｍとした
。この場合り字引張り、および、９０°ピ一ル強度は実
施例１と比べ、１５％程度低下した。回路パターンの線
幅、線間隔については実施例１と同等であった。

（実施例４）実施例２と同様、セラミック基板にオルトリン酸を塗布
し、熱処理、および、機械的にサンドブラストを施した
後、Ｎｉ層、または、Ｃｕ層を蒸着、スパッタ、あるい
は、イオンプレーティング法のいずれかで１０００〜５
０００人形成し、さらに電気銅めっきを施し、厚みを３
０〜４０μｍとした。

この場合り字引張りおよび９０°ピ一ル強度は実施例２
のそれよりも１５％程度低下した。回路パターンの線幅
、線間隔については、実施例１と同等であった。

（実施例５）セラミック基板にピロリン酸、あるいは、メタリン酸な
どの縮合リン酸を塗布し、熱処理を施したのち実施例１
と同様の方法で回路基板を作成した。縮合リン酸はオル
トリン酸に比べ粘度が高いため幾分厚く塗布することが
できる。そのため、セラミックとリン酸との反応生成物
の基板表面への付着率が押えられるという効果が見られ
た。密着力２回路パターンの線幅、線間隔については、
実施例１と同様であった。

〔発明の効果〕

セラミック基板にリン酸を均一に塗布し、熱処理を加え
るという簡単な方法で、常に一定の状態の表面粗化が行
え、セラミック基板と金属層の密着強度の大きいセラミ
ック配線基板を得ることができる。

【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図はセラミック基板にリ
ン酸を塗布した状態を説明する断面図、第３図はこの発
明にかかる方法でアルミナ基板の粗化を施した場合の表
面粗さＲｍａｘと熱処理時間の関係を表すグラフである
。代理人　弁理士　　松　本　武　彦第１Ｅ？Ｊ第２図第３図熱処理時間（ｍｉｎ、）１稿り酵甫正書（自発１、事件の表示昭和５９年特荊課２７１５２２号２、発明の名称セラミック配線基板の製法３、補正をする者事イ牛との関係　　　　　特許出願人住　　　所　′　　大阪府門真市大字門真１０４８番地
名　称（５８３）松下電工株式会社代表者　　イ懐卵役藤　井　貞　夫４゜代理人Ｌ氏　　　名　　（７３４６）弁理士　　松　本　　武　
　彦ａ５、補正により増加する発明の数　　　　　　　
　　　　　　　と６、補正の対象明細書７、補正の内容（１１明細書第８頁第２行ないし第３行に「これらの方
法・・・与えない。」とあるを削除する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）焼結したセラミック基板の表面をリン酸を用いて
粗化した後、メタライジングすることにより前記基板表
面に金属層を形成するセラミック配線基板の製法であっ
て、粗化方法が、リン酸を焼結セラミック基板に塗布し
た後、熱処理を行う方法であ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種である
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、化学めっき、蒸着、ス
パッタリング、および、イオンプレーティングよりなる
群の中から選ばれた１つの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）メタライジングの方法が、化学めっき、蒸着、ス
パッタリング、および、イオンプレーティングよりなる
群の中から選ばれた１つを行ったのち、電解めっきを行
うと言う方法である特許請求の範囲第１項または第２項
記載のセラミック基板の製法。
（５）リン酸塗布し熱処理を行って粗化されたセラミッ
ク基板に付着した反応生成物を酸洗浄、および、サンド
ブラストのうちの１つの方法で除去する特許請求の範囲
第１項ないし第４項のいずれか１項に記載のセラミック
基板の製法。