JPS61151081A - セラミツク配線基板の製法 - Google Patents

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−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、
Ａ、ｇ／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２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。ごれらの方法は、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、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。ガラスエボ牟シ等の有機系配
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
Ｎａ　ＯＨ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。その方
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いという問題がある。

特に、３６０℃以上では脱水縮合がはげしく急激な粘度
上昇が起る。

したがって、この発明は、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
とにより前記粗化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、リン酸として、無機酸を添加し
たものを用い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、ピ
ロリン酸、メタリン酸等のリン酸溶液、あるいは熔融塩
であることが分かり、これを採用した。しかしながら、
前述したように脱水縮合するため処理寿命が短いという
問題があった。脱水縮合したリン酸は、一般に、塩酸、
フッ酸、硝酸などの無機酸を加えることにより加水分解
される。そこで、前記無機酸を添加したリン酸溶液にセ
ラミック基板を浸漬し、その基板表面の粗化を行った。

その後基板をよく水洗し、乾燥を行う。

純度９６％アルミナ基板をリン酸のみの／８液に浸漬し
た場合とリン酸と塩酸をモル比で１＝１に混合溶液に浸
漬した場合のおのおのについて、処理温度と表面粗さＲ
ｍａｘとの関係を調査し、これを第２図に示した。図中
、実線は、オルトリン酸と塩酸を１；１に混合した処理
液、破線はオル）　ＩＪン酸のみの処理液を用いたもの
である。この結果リン酸に塩酸を添加したものは、脱水
縮合による粘度上昇をおさえることができ、均一で微細
な粗面を得ることができた。さらに、処理時間１〜３０
分で、４００℃付近まで処理温度域を拡張できた無機酸
添加のリン酸溶液を３３０℃で保持して処理を行った場
合、無機酸を添加しない場合に比べ、処理枚数で約２倍
の寿命に延ばすことができた。なお、前記無機酸の沸点
は、処理温度に比べ低いため無機酸の飛散を押えるのに
、無機酸を添加しなから粗化処理を行うか、または、圧
力をかけながら処理を行うことが有効である。なお、縮
合リン酸の加水分解はＫＯＨ，ＮａＯＨなどのアルカリ
でも可能であるが、基板表面にに＋　、　Ｎ　ａ４イオ
ンが残存しやすく、好ましくない。

■　金属層を基板上に形成させる。金属層は、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
ング法の中から選ばれたいずれか１つの方法によって行
うことにより形成される。

化学めっきは公知のセンシタイジングーアクチベーショ
ン法を用いて、セラミック表面に金属パラジウムを析出
させ、表面を活性化する。つぎに、化学銅、または化学
ニッケルめっき浴に前記セラミック基板を浸漬し、銅、
または、ニッケルの金属層を形成させる。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
法も通常の方法で金属層を形成させる。また、前記気相
法では、セラミック基板との密着力を増すため、第１工
程でＣｒまたはＴｉの金属層を形成し、そのうえに第２
工程として銅またはニッケルの金属層を形成させる方法
と４００℃程度に加熱された粗面化済みのセラミック基
板上に第１工程でＣｒまたはＴｉの金属層を形成し、そ
のうえに第２工程として銅またはニッケルの金属層を形
成させる方法とがある。

■　必要に応じ、電解めっきを行う。前記化学めっき、
あるいは、気相法では、１〜数μｍの薄い金属層しか形
成できないので、必要とする金属層の厚みが厚い場合、
前記化学めっき、または、気相法により金属層を形成さ
せたのち、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、気相法、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、線幅、線間３０μｍという微細
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。

つぎに、この発明にかかるセラミック配線基板の製法に
ついての実施例を比較例とあわせて説明する。

（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、厚み１．０〜２．　Ｏｔ
ｍの基板を用窓した。つぎに種々の無機酸を加え、かつ
、２５０〜４００°Ｃに加熱したリン酸溶液に３〜１０
分間、前記セラミック基板を浸漬し、表面粗化を行った
。この試料に化学めっきにより、銅、あるいは、ニッケ
ルの金属層を１μｍの厚みで形成する。つぎに、電解め
っきを行い、金属層の厚みを３５μｍに調整したのち、
エツチングにより回路パターンを形成し、セラミック配
線基板を作製した。その後９０°ピール強度。

Ｌ字型引張り強度をそれぞれについて測定した。

（実施例２） 実施例１と同様の方法で、粗面化したセラミック基板上
に蒸着、スパッタリングおよびイオンプレーティング法
の中から選ばれたいずれか１つの方法で銅またはニッケ
ルの金属層を形成した。さらに、電解めっきにより金属
層の厚みを３５μｍに調整した。その後、実施例１と同
様の方法によりセラミック配線基板を作製し、９０’ビ
ール強度、Ｌ字型引張り強度をそれぞれについて測定し
た。

（実施例３） 実施例１と同様の方法で、粗面化したセラミック基板を
４００℃に加熱し、蒸着、スパッタリングおよびイオン
プレーティング法の中から選ばれたいずれか一つの方法
で銅またはニッケルの金属層を形成した。さらに、電解
めっきにより金属層の厚みを３５μｍに調整した。その
後、実施例１と同様の方法によりセラミック配線基板を
作製し、９０°ビール強度、Ｌ字型引張り強度をそれぞ
れについて測定した。

実施例１．２．３の結果と比較例を併せて第１表に示す
。比較例１，２は無粗化の基板に金属層を形成させたも
のであり、３，４はリン酸のみによる粗化基板に金属層
を形成させたものである。

いずれの実施例も無粗化の場合に比べて１０倍ぐらい、
リン酸のみの場合と比べても２０〜３０％密着力が増し
ている。

（以　下　余　白） 〔発明の効果〕 リン酸酸溶液、または、熔融塩に無機酸を添加すること
により、その溶液に浸漬しされたセラミック基板表面を
、広い温度範囲にわたり均一にかつ微細に粗化でき、密
着力のある、しかも、配線抵抗の小さい金属導体で微細
な回路パターンを形成することのできるセラミックー金
属面基板が作成できる。さらに、リン酸処理液の寿命も
のばすことができる。

【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
ロセスを表すブロック図、第２図は処理液がオルトリン
酸のみの場合とオルトリン酸に塩酸を１：１の割合で添
加したものの場合のセラミック基板表面粗さＲｍａｘ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 (6)

【特許請求の範囲】
1. （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粗化表
   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、リン酸として、無機酸を添加したものを用いること
   を特徴とするセラミック配線基板の製法。
2. （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. （３）無機酸が塩酸、フッ化水素酸、硝酸からなる群の
   中から選ばれた少なくとも１つの酸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. （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からなる
   群の中より選ばれた１つの方法である特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載のセラミック配線基
   板の製法。
5. （５）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からなる
   群の中から選ばれた１つを行ったのち、電解めっきを行
   う方法である特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかに記載のセラミック基板の製法。
6. （６）粗化方法が、加熱したリン酸に無機酸を添加した
   溶液に焼結セラミック基板を浸漬する方法である特許請
   求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載のセラミ
   ック基板の製法。