JPS6347382A

JPS6347382A - 窒化アルミセラミック配線基板の製法

Info

Publication number: JPS6347382A
Application number: JP19188786A
Authority: JP
Inventors: Noboru Yamaguchi; 昇山口; Satoru Ogawa; 悟小川; Izuru Yoshizawa; 吉澤　出; Susumu Kajita; 進梶田; Kiyotaka Waki; 脇　清隆
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-08-15
Filing date: 1986-08-15
Publication date: 1988-02-29
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPH0726205B2

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窒化物系セラミ
ック配線基板の製法に関する。

〔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グリ
ーンセラミックシート上に回路を描き、還元性雰囲気中
で一体に焼成する方法、あるいは、Ａ　ｇ　／　Ｐ　ｄ
　、　Ａ　ｇ　／　Ｐ　ｔ　、　Ａ　ｕ　、　　Ｃｕな
どの金属微粉末をガラスフリフト、有機系ビしクルと混
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、ガラスフリフ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粘着し、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酸化物
系セラミック等の無機系配線基板の製法に用いられてい
る例が多数ある。しかしながら、熱伝導率が非常によく
、熱膨張率が搭載されるチップなどのシリコンとよく似
ている窒化アルミなどの窒化物系セラミックは、エツチ
ング剤として用いられる酸やアルカリに対して非常に弱
いため、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を用いた例がない。

〔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、窒化物系セラミック基板の強度が損なわれず、しか
も、金属導体により、微細配線パターンまで形成でき、
かつ、窒化物系セラミックと前記導体との密着が安定し
て強固である窒化物系セラミック配線基板の製法を提供
することにある。

〔発明の開示〕

この発明は、このような目的を達成するために、焼結し
た窒化物系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、前記セラミック基板表面をエツチング剤で粗化し、
この粗化基板を加熱処理したのち金属層を形成するよう
にすることを特徴とする窒化物系セラミック配線基板の
製法を要旨とするものである。

以下に、この発明を、その１実施例をあられす図面を参
照しつつ詳しく説明する。

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。

■　焼結した窒化アルミセラミンク基板を準備する。焼
結基板の材質としては、窒化アルミ以外の窒化物系セラ
ミックにも適用できる。

■　窒化アルミセラミック基板の表面粗化（エツチング
）を行う。表面粗化方法に用いるエツチング剤としては
、アルカリ系と酸系の２種類が挙げられる。アルカリ系
のエツチング剤としては、ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＬｉＯＨ
からなるアルカリ溶液、溶融物、および、これらの混合
物などが挙げられ、酸系のエツチング剤としては、Ｈ３
ＰＯ４、Ｈｚ　ＳＯ４、ＨＮＯｓ　、ＨＣ１，ＨＦから
なる酸溶液、溶融物、および、これらの混合物などが挙
げられる。アルカリ系のエツチング剤による粗化条件は
、エツチング剤を１００〜４００℃に加熱し、この加熱
エツチング剤中に基板を浸漬して粗化する方法、あるい
は、基板にエツチング剤を塗布したのち、基板を１００
〜４００℃に加熱して粗化する方法がある。一方、酸系
エツチング剤の場合も、同様に上記２種類の方法があり
、処理温度は８０〜４００℃である。いずれの方法をも
ちいる場合にも、処理時間は、３０分以下で充分である
。

粗化後、水洗乾燥を充分に行う。

■　表面粗化（エンチング）したセラミック基板を加熱
処理する。粗化基板には金属層との密着力に有効に働か
ない小さなマイクロクランクが発生している。しかも、
水洗などの洗浄を充分に行っても、極微量のエツチング
液の残存が確認される。このマイクロクラックおよび残
存するエツチング液を除去するために加熱処理を行う。

処理温度としては１２００〜１５００℃が適当である。

処理温度が１２００℃未満であると、マイクロクランク
を融着してなくすことができない。一方、処理温度が。

１５００℃を越えると、セラミック基板全体が焼結を起
こし、粗化によって形成された金属層との密着に有効に
働く表面の凹凸の数、あるいは、形状に影響を及ぼし、
金属層とき密着力が低下する。処理時間としては、特に
、限定しないが、１５分以内が適当である。

■　表面活性化処理を行う。この処理は、普通、塩化第
１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、化学銅めっき、
あるいは、化学ニッケルめっきなどにより行う。

■　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
きなどをして行う。

■　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。

上記のような製法によると、窒化アルミなどの酸・アル
カリに弱い窒化物系セラミックの基本特性を損なうこと
なく、配線抵抗の小さい金属導体により従来世の中にな
かったような微細パターンを形成することが可能である
。しかも、金属層と窒化物系セラミック基板との密着力
も均一で安定して強固な窒化物系セラミック配線基板を
得ることができる。

（実施例１）厚み０．６３５Ｎの窒化アルミセラミック焼結基板を準
備した。この基板を２５０〜３６０℃に加熱したリン酸
中に３〜１０分間浸漬し、基板表面を粗化した。粗化後
、充分に水洗し乾燥をおこなった。乾燥後、窒素雰囲気
にした電気炉に入れ、１２００〜１４００℃で加熱処理
を行った。こののち、表面活性化処理を行い、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。なお、前記基板の粗化後の表面
粗さＲｍａｘは３〜５μｍで、基板の曲げ強度も粗化前
のものと同一値を示した。　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、９００ビ一ル強度、および、Ｌ字型引っ張り強度
を測定した。

（実施例２）厚み２．０鶴の窒化アルミセラミック基板を準備した。

この基板を１５０〜２５０℃に加熱したアルカリ溶融混
合物（ＮａＯＨ：　ＫＯＨ＝１　：　１）中に５〜１０
分間浸漬し、基板表面を粗化した。

粗化後、充分に水洗中和洗浄し乾燥をおこなった。乾燥
後、酸化雰囲気にした電気炉に入れ、１３００〜１４０
０℃で加熱処理を行った。こののち、実施例１と同様に
して、窒化アルミセラミック配線基板を得て、９０″ビ
一ル強度、および、Ｌ字型引っ張り強度を測定した。

なお、粗化後の表面粗さＲｍａｘは２〜６μｍであった
。

（実施例３）厚み１．５　ｍの窒化アルミセラミック基板を準備した
。この基板を１５０〜１８０℃に加熱した酸混合液（Ｈ
２ＳＯ４：　ＨＮＯ３＝１　：　１）中に５〜１０分間
、または、濃Ｈ２Ｓｏ４液中に１０〜１５分間浸漬し、
基板表面を粗化した。粗化後、充分に水洗し乾燥をおこ
なった。乾燥後、酸化雰囲気にした電気炉に入れ、１２
００〜１４００℃で加熱処理を行った。こののち、実施
例１と同様にして、窒化アルミセラミック配線基板を得
て、９０°ピ一ル強度、および、Ｌ字型引っ張り強度を
測定した。

なお、粗化後の表面粗さＲｍａｘは１〜３μｍであった
。

（実施例４）厚み１．０ｆｌの窒化アルミセラミック基板を準備した
。ＫＯＨ，ＮａＯＨあるいはＬｉＯＨの飽和溶液をこの
基板表面に塗布し１５０℃に保持した乾燥機中に３０分
間入れて乾燥した。乾燥後、この基板を４００℃の電気
炉に１０分間入れ、表面を粗化した。粗化後、充分に水
洗中和洗浄し乾燥をおこなった。乾燥後、実施例１と同
様にして、窒化アルミセラミック配線基板を得て、９０
°ビ一ル強度、および、Ｌ字型引っ張り強度を測定した
。

なお、粗化後の表面粗さＲｍａｘは３〜７μｍであった
。

（実施例５）厚み１．５鶴の窒化アルミセラミック基板を準備した。

この基板を１５０〜１８０℃に加熱した酸混合液（Ｈ３
ＰＯ４：）（２ＳＯ４＝１０　：　５）中に５〜１０分
間、または、濃Ｈ２Ｓｏ、液中に１０〜１５分間浸漬し
、基板表面を粗化した。粗化後、充分に水洗し乾燥をお
こなった。乾燥後、実施例２と同様にして、窒化アルミ
セラミック配線基板を得て、９０″ビ一ル強度、および
、Ｌ字型引っ張り強度を測定した。

なお、粗化後の表面粗さＲｍａｘは２〜６μｍであった
。

なお、各実施例で得られた配線基板とも窒化アルミセラ
ミック本来の熱伝導率、熱膨張率１曲げ強度の低下はな
かった。しかも、微細パターンも線幅、線間隔３０μｍ
まで作ることが可能であった。

上記実施例の９０°ビ一ル強度、および、Ｌ字型引っ張
り強度の結果を第１表に示す。

第　　　１　　　表第１表でみるとおり、実施例で得られた配線基板は、す
べて基板と金属層と密着強度が安定して強固であった。

この発明にかかるセラミック配線基板の製法は、上記実
施例に限定されない。窒化物系セラミックは窒化アルミ
以外でも構わない。

〔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、以上の
ように、窒化物系セラミック基板表面をエツチング剤で
表面粗化したのち、加熱処理してマイクロクランクを無
くしてからメタライジングするようにしているので、セ
ラミック基板の強度が損なわれず、しかも、金属導体に
より、微細配線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窒化物系セ
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である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）焼結した窒化物系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、前記セラミック基板表面をエッチング
剤で粗化し、この粗化基板を加熱処理したのち金属層を
形成するようにすることを特徴とする窒化物系セラミッ
ク配線基板の製法。
（２）エッチング剤がＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨから
なるアルカリ溶液、溶融物、および、これらの混合物よ
りなる群から選ばれたうちの１つ、または、Ｈ＿３ＰＯ
＿４、Ｈ＿２ＳＯ＿４、ＨＮＯ＿３、ＨＣｌ、ＨＦから
なる酸溶液、溶融物、および、これらの混合物よりなる
群から選ばれたうちの１つである特許請求の範囲第１項
記載の窒化物系セラミック配線基板の製法。
（３）メタライジングの方法が、化学めっきのみによる
方法、または、化学めっきした後、さらに、電解めっき
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
の窒化物系セラミック配線基板の製法。