JPH04323887A - セラミック回路板における導体膜の形成方法 - Google Patents
セラミック回路板における導体膜の形成方法Info
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- JPH04323887A JPH04323887A JP9242091A JP9242091A JPH04323887A JP H04323887 A JPH04323887 A JP H04323887A JP 9242091 A JP9242091 A JP 9242091A JP 9242091 A JP9242091 A JP 9242091A JP H04323887 A JPH04323887 A JP H04323887A
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Landscapes
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、セラミック回路板に
おける導体膜の形成方法に関し、詳しくは、セラミック
基板を用いて、その表面に銅膜などからなる導体回路を
形成するセラミック回路板における導体膜の形成方法に
関するものである。
おける導体膜の形成方法に関し、詳しくは、セラミック
基板を用いて、その表面に銅膜などからなる導体回路を
形成するセラミック回路板における導体膜の形成方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】セラ
ミック回路板における導体膜の形成方法には、■厚膜法
、■薄膜法、■酸化銅共晶法、■湿式めっき法などが実
用化されている。 ■ 厚膜法では、Ag、Pdなどの金属導体粉および
ガラス粉をビヒクルと混合してペーストとし、スクリー
ン印刷の後に焼成して回路形成を行う。この方法は、比
較的簡便で安価に実施できるが、形成された回路の導体
抵抗が大きく、回路の微細化が困難である等の欠点があ
る。
ミック回路板における導体膜の形成方法には、■厚膜法
、■薄膜法、■酸化銅共晶法、■湿式めっき法などが実
用化されている。 ■ 厚膜法では、Ag、Pdなどの金属導体粉および
ガラス粉をビヒクルと混合してペーストとし、スクリー
ン印刷の後に焼成して回路形成を行う。この方法は、比
較的簡便で安価に実施できるが、形成された回路の導体
抵抗が大きく、回路の微細化が困難である等の欠点があ
る。
【0003】■ 薄膜法では、真空蒸着、イオンプレ
ーティング、スパッタリングなどのPVD法により、A
uやNi−Crなどを成膜した後、パターンエッチング
により回路を形成する。この方法では、導体膜と基板の
密着力を確保するため、Cr、Ti等を下地層として成
膜する必要があるが、この下地層の抵抗が大きいため、
高周波特性が損なわれるという欠点がある。また、パタ
ーンエッチングの際に、導体膜のエッチング液と下地層
のエッチング液が異なるため、工程が複雑になるという
欠点もあった。
ーティング、スパッタリングなどのPVD法により、A
uやNi−Crなどを成膜した後、パターンエッチング
により回路を形成する。この方法では、導体膜と基板の
密着力を確保するため、Cr、Ti等を下地層として成
膜する必要があるが、この下地層の抵抗が大きいため、
高周波特性が損なわれるという欠点がある。また、パタ
ーンエッチングの際に、導体膜のエッチング液と下地層
のエッチング液が異なるため、工程が複雑になるという
欠点もあった。
【0004】■ 酸化銅共晶法では、セラミック基板
上に銅箔または銅板を載せ、ごく微量の酸素を含む窒素
雰囲気中で加熱し、銅箔または銅板の表面に酸化銅の膜
を形成させ、銅と酸化銅の共晶温度1064℃以上かつ
銅の融点1083℃以下の温度で、銅箔または銅板の表
面の酸化銅融液とセラミック基板とを反応させることに
より、セラミック基板に銅膜を形成する。この方法は、
銅を厚く付けるのに適しているが、100μm以下の薄
い銅膜を形成するのは困難であり、そのため微細な回路
形成は出来ないという欠点がある。
上に銅箔または銅板を載せ、ごく微量の酸素を含む窒素
雰囲気中で加熱し、銅箔または銅板の表面に酸化銅の膜
を形成させ、銅と酸化銅の共晶温度1064℃以上かつ
銅の融点1083℃以下の温度で、銅箔または銅板の表
面の酸化銅融液とセラミック基板とを反応させることに
より、セラミック基板に銅膜を形成する。この方法は、
銅を厚く付けるのに適しているが、100μm以下の薄
い銅膜を形成するのは困難であり、そのため微細な回路
形成は出来ないという欠点がある。
【0005】■ 湿式めっき法では、化学エッチング
により基板表面を粗化した後、核付け、めっきを行って
、銅等の導体膜を形成する。導体膜とセラミック基板の
密着力を確保するには、基板表面の粗化が不可欠である
。 ところが、基板表面を粗化すると、高周波に対する導体
膜の表皮抵抗が大きくなり、高周波特性が劣化するとい
う欠点がある。
により基板表面を粗化した後、核付け、めっきを行って
、銅等の導体膜を形成する。導体膜とセラミック基板の
密着力を確保するには、基板表面の粗化が不可欠である
。 ところが、基板表面を粗化すると、高周波に対する導体
膜の表皮抵抗が大きくなり、高周波特性が劣化するとい
う欠点がある。
【0006】そこで、発明者らは、電気抵抗の小さな銅
を、スパッタリングにより、セラミック基板に直接成膜
する方法を開発した。この方法は、セラミック基板を真
空中でイオンエッチングによりクリーニングした後、ス
パッタリングで銅を成膜する方法であり、銅膜の厚みを
任意にコントロールできるとともに、下地層が必要ない
ので高周波特性に優れ、パターンエッチングも行い易い
。
を、スパッタリングにより、セラミック基板に直接成膜
する方法を開発した。この方法は、セラミック基板を真
空中でイオンエッチングによりクリーニングした後、ス
パッタリングで銅を成膜する方法であり、銅膜の厚みを
任意にコントロールできるとともに、下地層が必要ない
ので高周波特性に優れ、パターンエッチングも行い易い
。
【0007】ところが、上記方法では、銅膜の厚みが薄
い場合には、ハンダ付けを行うと、ハンダ食われを生じ
、密着力が低下するという問題がある。ハンダ付け後の
密着力を確保するには、銅とセラミック(特に、アルミ
ナ)との界面に酸化銅を介在させると効果が高いとの報
告があり、また、前記酸化銅共晶法と同様に、セラミッ
クと銅の間に酸化銅を挟んで加熱すると、高い密着力で
接合できることも知られている。すなわち、密着力、特
にハンダ付け後の密着力を向上させるには、セラミック
基板に、まず酸化銅膜を形成し、さらにその上に銅膜を
形成した後、加熱処理を行えば、基板と銅膜とを強固に
接合させることができるというものである。
い場合には、ハンダ付けを行うと、ハンダ食われを生じ
、密着力が低下するという問題がある。ハンダ付け後の
密着力を確保するには、銅とセラミック(特に、アルミ
ナ)との界面に酸化銅を介在させると効果が高いとの報
告があり、また、前記酸化銅共晶法と同様に、セラミッ
クと銅の間に酸化銅を挟んで加熱すると、高い密着力で
接合できることも知られている。すなわち、密着力、特
にハンダ付け後の密着力を向上させるには、セラミック
基板に、まず酸化銅膜を形成し、さらにその上に銅膜を
形成した後、加熱処理を行えば、基板と銅膜とを強固に
接合させることができるというものである。
【0008】しかし、上記方法では、成膜後に加熱処理
を行うことになるため、セラミック基板と銅膜との熱膨
張率の違いによって、加熱中に剥離してしまうという問
題がある。そこで、この発明の課題は、基板表面を粗化
することなく、密着力、特にハンダ付け後の密着力が高
く、高周波特性にも優れているとともに、製造工程で加
熱処理中にセラミック基板から銅膜が剥離する心配のな
いセラミック回路板における導体膜の形成方法を提供す
ることにある。
を行うことになるため、セラミック基板と銅膜との熱膨
張率の違いによって、加熱中に剥離してしまうという問
題がある。そこで、この発明の課題は、基板表面を粗化
することなく、密着力、特にハンダ付け後の密着力が高
く、高周波特性にも優れているとともに、製造工程で加
熱処理中にセラミック基板から銅膜が剥離する心配のな
いセラミック回路板における導体膜の形成方法を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明にかかるセラック回路板における導体膜の形成方
法は、セラミック基板に酸化銅膜を介して銅膜を形成す
るセラミック回路板における導体膜の形成方法において
、セラミック基板に酸化銅膜を形成する第1の工程と、
セラミック基板および酸化銅膜を加熱して反応接合させ
る第2の工程と、酸化銅膜の上にスパッタリング等のP
VD法で銅膜を形成する第3の工程を含む。
の発明にかかるセラック回路板における導体膜の形成方
法は、セラミック基板に酸化銅膜を介して銅膜を形成す
るセラミック回路板における導体膜の形成方法において
、セラミック基板に酸化銅膜を形成する第1の工程と、
セラミック基板および酸化銅膜を加熱して反応接合させ
る第2の工程と、酸化銅膜の上にスパッタリング等のP
VD法で銅膜を形成する第3の工程を含む。
【0010】セラミック基板は、アルミナ等の通常のセ
ラミック材料からなり、既知のセラミック回路板などに
も使用されている通常のセラミック基板が用いられる。 セラミック基板に酸化銅膜を形成する第1の工程には、
従来の回路形成技術等で利用されている各種の膜形成手
段を用いることができる。例えば、PVD法などの薄膜
形成手段で、酸化銅を直接セラミック基板に形成しても
よいし、セラミック基板に銅膜を形成すると同時に酸化
させて酸化銅膜にしたり、銅膜を形成した後、別の工程
で銅膜を酸化させて酸化銅膜にしてもよい。また、銅ま
たは酸化銅を含むペースト、あるいは、銅金属錯体をセ
ラミック基板に塗布または印刷した後、これを大気中で
焼成して酸化銅膜を形成させることもできる。酸化銅膜
の厚みは、その上に形成する銅膜とセラミック基板との
密着力を向上させることができれば、銅膜の機能に悪影
響を与えない範囲で任意に設定できる。具体的には、5
000Å以下の薄い膜を形成するのが好ましい。
ラミック材料からなり、既知のセラミック回路板などに
も使用されている通常のセラミック基板が用いられる。 セラミック基板に酸化銅膜を形成する第1の工程には、
従来の回路形成技術等で利用されている各種の膜形成手
段を用いることができる。例えば、PVD法などの薄膜
形成手段で、酸化銅を直接セラミック基板に形成しても
よいし、セラミック基板に銅膜を形成すると同時に酸化
させて酸化銅膜にしたり、銅膜を形成した後、別の工程
で銅膜を酸化させて酸化銅膜にしてもよい。また、銅ま
たは酸化銅を含むペースト、あるいは、銅金属錯体をセ
ラミック基板に塗布または印刷した後、これを大気中で
焼成して酸化銅膜を形成させることもできる。酸化銅膜
の厚みは、その上に形成する銅膜とセラミック基板との
密着力を向上させることができれば、銅膜の機能に悪影
響を与えない範囲で任意に設定できる。具体的には、5
000Å以下の薄い膜を形成するのが好ましい。
【0011】セラミック基板および酸化銅膜を加熱して
反応接合させる第2の工程では、セラミック基板に酸化
銅膜を形成した後、これを加熱してもよいし、酸化銅膜
の形成工程が加熱を伴うものであれば、セラミック基板
に酸化銅膜を形成すると同時に加熱することもできる。 加熱温度および加熱時間は、セラミック基板を構成する
アルミナ等と酸化銅とが反応して十分な接合力が生じる
とともに、セラミック基板や酸化銅膜の品質に悪影響を
与えない範囲に設定される。
反応接合させる第2の工程では、セラミック基板に酸化
銅膜を形成した後、これを加熱してもよいし、酸化銅膜
の形成工程が加熱を伴うものであれば、セラミック基板
に酸化銅膜を形成すると同時に加熱することもできる。 加熱温度および加熱時間は、セラミック基板を構成する
アルミナ等と酸化銅とが反応して十分な接合力が生じる
とともに、セラミック基板や酸化銅膜の品質に悪影響を
与えない範囲に設定される。
【0012】PVD法は、酸化銅膜の形成および銅膜の
形成の両方に用いることができ、スパッタリングのほか
、真空蒸着、イオンビームアシスト蒸着、イオンクラス
タビーム蒸着など、回路板製造その他の薄膜形成処理技
術で採用されている通常のPVD法のなかから、必要に
応じて適当な手段を採用することができる。PVD法を
実施する装置も、通常の薄膜形成で用いられている装置
が利用できる。
形成の両方に用いることができ、スパッタリングのほか
、真空蒸着、イオンビームアシスト蒸着、イオンクラス
タビーム蒸着など、回路板製造その他の薄膜形成処理技
術で採用されている通常のPVD法のなかから、必要に
応じて適当な手段を採用することができる。PVD法を
実施する装置も、通常の薄膜形成で用いられている装置
が利用できる。
【0013】酸化銅膜の形成と、銅膜の形成は、同じ薄
膜形成手段あるいは装置を用いて行ってもよいし、それ
ぞれに適した別々の手段および装置を、前記した各種の
膜形成手段および装置の中で、任意に組み合わせること
もできる。つぎに、PVD法による酸化銅膜および銅膜
形成工程の前に、セラミック基板の表面をイオンクリー
ニングしておくと、良好な膜形成が行える。イオンクリ
ーニングの具体的手段には、RFプラズマやイオンビー
ムを用いる方法その他、通常の薄膜形成技術におけるイ
オンクリーニング手段が適用できる。また、PVD法に
よる酸化銅膜もしくは銅膜形成工程の前に、セラミック
基板を予備加熱しておくことも好ましい。予備加熱の加
熱温度は、処理条件によっても異なり、通常の予備加熱
温度範囲で自由に設定できるが、例えば、200〜25
0℃程度に設定する。酸化銅膜の形成から銅膜の形成ま
での間で、基板を大気にさらした場合には、銅膜の形成
工程を行う前に、基板の表面に吸着されたガスや水蒸気
を除去しておくことが好ましい。
膜形成手段あるいは装置を用いて行ってもよいし、それ
ぞれに適した別々の手段および装置を、前記した各種の
膜形成手段および装置の中で、任意に組み合わせること
もできる。つぎに、PVD法による酸化銅膜および銅膜
形成工程の前に、セラミック基板の表面をイオンクリー
ニングしておくと、良好な膜形成が行える。イオンクリ
ーニングの具体的手段には、RFプラズマやイオンビー
ムを用いる方法その他、通常の薄膜形成技術におけるイ
オンクリーニング手段が適用できる。また、PVD法に
よる酸化銅膜もしくは銅膜形成工程の前に、セラミック
基板を予備加熱しておくことも好ましい。予備加熱の加
熱温度は、処理条件によっても異なり、通常の予備加熱
温度範囲で自由に設定できるが、例えば、200〜25
0℃程度に設定する。酸化銅膜の形成から銅膜の形成ま
での間で、基板を大気にさらした場合には、銅膜の形成
工程を行う前に、基板の表面に吸着されたガスや水蒸気
を除去しておくことが好ましい。
【0014】
【作用】セラミック基板に酸化銅膜を形成し、この酸化
銅膜とともにセラミック基板を加熱すると、セラミック
基板を構成するアルミナ等と酸化銅が化学反応を起こし
て強く結合することになる。その結果、セラミック基板
と酸化銅膜とが強固に接合される。このようにして、セ
ラミック基板の表面に酸化銅膜が強固に接合された状態
で、その上に銅膜を形成すれば、銅膜と酸化銅膜との密
着力は十分に強力であるので、セラミック基板に対する
銅膜の密着力も向上する。
銅膜とともにセラミック基板を加熱すると、セラミック
基板を構成するアルミナ等と酸化銅が化学反応を起こし
て強く結合することになる。その結果、セラミック基板
と酸化銅膜とが強固に接合される。このようにして、セ
ラミック基板の表面に酸化銅膜が強固に接合された状態
で、その上に銅膜を形成すれば、銅膜と酸化銅膜との密
着力は十分に強力であるので、セラミック基板に対する
銅膜の密着力も向上する。
【0015】酸化銅膜および銅膜が形成された後で加熱
処理を行うのでなく、酸化銅膜のみの段階で加熱処理を
行っておくので、加熱時の熱応力による銅膜の剥離が生
じない。セラミック基板に酸化銅または銅を含むペース
トを塗布し、大気中で加熱焼成すれば、一度の加熱処理
で、酸化銅膜の形成と、酸化銅膜とセラミック基板との
反応接合が同時に行える。
処理を行うのでなく、酸化銅膜のみの段階で加熱処理を
行っておくので、加熱時の熱応力による銅膜の剥離が生
じない。セラミック基板に酸化銅または銅を含むペース
トを塗布し、大気中で加熱焼成すれば、一度の加熱処理
で、酸化銅膜の形成と、酸化銅膜とセラミック基板との
反応接合が同時に行える。
【0016】ペーストに、銅と接合し難いガラス成分を
含まないようにしておけば、酸化銅膜および銅膜とセラ
ミック基板との密着力がより向上する。ペーストに含ま
れる酸化銅粉または銅粉の体積分率が、酸化銅粉または
銅粉/バインダ(溶剤を含む)≦5/95となるように
調整しておくと、ペースト中の酸化銅粉または銅粉の割
合が少ないので、バインダが除去されて形成される酸化
銅膜の厚みが薄くなる。その結果、酸化銅粉または銅粉
の割合が多いものに比べて、より薄い酸化銅膜を形成す
ることをできる。酸化銅膜が薄いほど、銅膜とセラミッ
ク基板との密着力は高くなる。
含まないようにしておけば、酸化銅膜および銅膜とセラ
ミック基板との密着力がより向上する。ペーストに含ま
れる酸化銅粉または銅粉の体積分率が、酸化銅粉または
銅粉/バインダ(溶剤を含む)≦5/95となるように
調整しておくと、ペースト中の酸化銅粉または銅粉の割
合が少ないので、バインダが除去されて形成される酸化
銅膜の厚みが薄くなる。その結果、酸化銅粉または銅粉
の割合が多いものに比べて、より薄い酸化銅膜を形成す
ることをできる。酸化銅膜が薄いほど、銅膜とセラミッ
ク基板との密着力は高くなる。
【0017】ペーストに配合する酸化銅または銅として
、平均粒径が5μm以下の微粉を用いると、形成される
酸化銅膜の厚みが薄くなり、前記同様に、銅膜とセラミ
ック基板の密着力を高くできる。セラミック基板に銅金
属錯体を含む液を塗布し、大気中で加熱焼成して、酸化
銅膜の形成および反応接合を行わせると、薄く均一な酸
化銅膜が形成でき、セラミック基板と酸化銅膜との密着
力を向上できる。
、平均粒径が5μm以下の微粉を用いると、形成される
酸化銅膜の厚みが薄くなり、前記同様に、銅膜とセラミ
ック基板の密着力を高くできる。セラミック基板に銅金
属錯体を含む液を塗布し、大気中で加熱焼成して、酸化
銅膜の形成および反応接合を行わせると、薄く均一な酸
化銅膜が形成でき、セラミック基板と酸化銅膜との密着
力を向上できる。
【0018】
【実施例】ついで、この発明の実施例を図面を参照しな
がら以下に説明する。 −実施例1− この実施例は、前記第1の工程と第2の工程を別々に行
う。 <酸化銅膜の形成>図1の(a) に示すように、アル
ミナ等からなるセラミック基板10の表面に、極く薄い
酸化銅膜22、例えば100Å程度の酸化銅膜22を形
成する。酸化銅膜22の形成方法は、後述するスパッタ
リング装置などを用いて、セラミック基板10の表面に
銅膜を形成した後、この銅膜を酸化させて酸化銅膜にす
る方法(1) と、銅膜の形成と同時に酸化させる方法
(2) がある。両方法の具体的手順について、以下に
説明する。
がら以下に説明する。 −実施例1− この実施例は、前記第1の工程と第2の工程を別々に行
う。 <酸化銅膜の形成>図1の(a) に示すように、アル
ミナ等からなるセラミック基板10の表面に、極く薄い
酸化銅膜22、例えば100Å程度の酸化銅膜22を形
成する。酸化銅膜22の形成方法は、後述するスパッタ
リング装置などを用いて、セラミック基板10の表面に
銅膜を形成した後、この銅膜を酸化させて酸化銅膜にす
る方法(1) と、銅膜の形成と同時に酸化させる方法
(2) がある。両方法の具体的手順について、以下に
説明する。
【0019】(1) 図2に示すスパッタリング装
置を用いる。スパッタリング装置の基本的な構造は通常
のスパッタリング装置と同様である。真空槽60内に、
セラミック基板10を装着する基板ホルダー40と、ス
パッタリングする銅材料からなるターゲット30が対向
して配置されている。真空槽60には、真空ポンプ(図
示せず)につながる排気口62やガス供給口64が設け
られている。基板ホルダー40とターゲット30の間に
は開閉自在なシャッタ66が設けられている。
置を用いる。スパッタリング装置の基本的な構造は通常
のスパッタリング装置と同様である。真空槽60内に、
セラミック基板10を装着する基板ホルダー40と、ス
パッタリングする銅材料からなるターゲット30が対向
して配置されている。真空槽60には、真空ポンプ(図
示せず)につながる排気口62やガス供給口64が設け
られている。基板ホルダー40とターゲット30の間に
は開閉自在なシャッタ66が設けられている。
【0020】セラミック基板10は、有機溶剤による超
音波洗浄を行った後、大気中で1100℃に加熱してバ
ーンアウトする等のクリーニング処理を行ったものを、
真空槽60の基板ホルダー40に装着する。まず、真空
槽60内を、1×10−5Torr以下まで排気する。 その後、Arガスを、例えば2×10−1Torrまで
導入する。 シャッタ66を閉じたままで、シャッタ66と基板ホル
ダー40の間でRFプラズマを発生させ、基板10をク
リーニングする。このときのRFパワーは、例えば50
0w程度にして、3分間ぐらい処理する。
音波洗浄を行った後、大気中で1100℃に加熱してバ
ーンアウトする等のクリーニング処理を行ったものを、
真空槽60の基板ホルダー40に装着する。まず、真空
槽60内を、1×10−5Torr以下まで排気する。 その後、Arガスを、例えば2×10−1Torrまで
導入する。 シャッタ66を閉じたままで、シャッタ66と基板ホル
ダー40の間でRFプラズマを発生させ、基板10をク
リーニングする。このときのRFパワーは、例えば50
0w程度にして、3分間ぐらい処理する。
【0021】つぎに、Arガス圧を2×10−3Tor
rにしてDCスパッタリングを行い、基板10の上に1
00Å程度の銅膜を形成する。このとき、プレスパッタ
リングの段階ではシャッタ66を閉じておいて、基板1
0上に銅が付着しないようにしておき、その後、シャッ
タ66を開けば、基板10に銅が付着して銅膜が形成さ
れる。
rにしてDCスパッタリングを行い、基板10の上に1
00Å程度の銅膜を形成する。このとき、プレスパッタ
リングの段階ではシャッタ66を閉じておいて、基板1
0上に銅が付着しないようにしておき、その後、シャッ
タ66を開けば、基板10に銅が付着して銅膜が形成さ
れる。
【0022】銅膜が形成された基板10を、大気中で、
例えば200℃に加熱して銅を酸化させれば、基板10
の上に酸化銅膜22が形成される。 (2) 図3に示すように、イオンガンを備えた真
空蒸着装置を用いる。真空槽60には、蒸発材料である
銅34を収容した蒸発源32、基板10を保持する基板
ホルダー40、真空排気用の排気口62、および、イオ
ンを照射するイオンガン90が備えられている。イオン
ガン90は、活性ガスの酸素イオンを得ることのてきる
もの、例えばマイクロ波イオン源を用いる。
例えば200℃に加熱して銅を酸化させれば、基板10
の上に酸化銅膜22が形成される。 (2) 図3に示すように、イオンガンを備えた真
空蒸着装置を用いる。真空槽60には、蒸発材料である
銅34を収容した蒸発源32、基板10を保持する基板
ホルダー40、真空排気用の排気口62、および、イオ
ンを照射するイオンガン90が備えられている。イオン
ガン90は、活性ガスの酸素イオンを得ることのてきる
もの、例えばマイクロ波イオン源を用いる。
【0023】セラミック基板10は、前記方法と同様に
クリーニングしておく。前記方法と同じように、真空槽
60内を真空排気した後、蒸発源32を加熱し、蒸発材
料すなわち銅34を蒸発させる。この銅34の蒸発と同
時に、イオンガン90から酸素イオンビームを照射して
、基板10上で、銅と酸素の化学反応を行わせて、酸化
銅膜を形成させる。 <加熱による反応接合>前工程で得られたセラミック基
板10を、500〜1100℃、好ましくは800〜1
000℃の温度に加熱する。加熱雰囲気は大気中でもよ
いし、真空あるいは窒素等の不活性雰囲気中でもよい。 図1の(b) に示すように、加熱により、酸化銅膜2
2とセラミック基板10の境界で、酸化銅とアルミナ等
が反応を起こし、酸化銅膜22とセラミック基板10が
強固に接合Bされる。 <銅膜の形成>前工程で得られたセラミック基板10に
対して、さらにPVD法等で銅膜22を形成する。具体
的には、前記図2に示すようなスパッタリング装置を用
いればよい。スパッタリングパワーやスパッタリング時
間を調節することによって、図1の(c) に示すよう
に、所望の膜厚を有する銅膜20が形成できる。
クリーニングしておく。前記方法と同じように、真空槽
60内を真空排気した後、蒸発源32を加熱し、蒸発材
料すなわち銅34を蒸発させる。この銅34の蒸発と同
時に、イオンガン90から酸素イオンビームを照射して
、基板10上で、銅と酸素の化学反応を行わせて、酸化
銅膜を形成させる。 <加熱による反応接合>前工程で得られたセラミック基
板10を、500〜1100℃、好ましくは800〜1
000℃の温度に加熱する。加熱雰囲気は大気中でもよ
いし、真空あるいは窒素等の不活性雰囲気中でもよい。 図1の(b) に示すように、加熱により、酸化銅膜2
2とセラミック基板10の境界で、酸化銅とアルミナ等
が反応を起こし、酸化銅膜22とセラミック基板10が
強固に接合Bされる。 <銅膜の形成>前工程で得られたセラミック基板10に
対して、さらにPVD法等で銅膜22を形成する。具体
的には、前記図2に示すようなスパッタリング装置を用
いればよい。スパッタリングパワーやスパッタリング時
間を調節することによって、図1の(c) に示すよう
に、所望の膜厚を有する銅膜20が形成できる。
【0024】上記実施例において、セラミック基板10
は、アルミナ以外のセラミック材料からなるものでもよ
いし、酸化銅膜22および銅膜20の形成手段も、例示
した以外の手段を用いてもよい。スパッタリング装置や
真空蒸着装置の構造も、必要に応じて変更することがで
きる。不活性ガスもArガス以外の任意のガスが使用で
きる。ガス圧や温度の設定も、必要に応じて変更できる
。
は、アルミナ以外のセラミック材料からなるものでもよ
いし、酸化銅膜22および銅膜20の形成手段も、例示
した以外の手段を用いてもよい。スパッタリング装置や
真空蒸着装置の構造も、必要に応じて変更することがで
きる。不活性ガスもArガス以外の任意のガスが使用で
きる。ガス圧や温度の設定も、必要に応じて変更できる
。
【0025】−実施例2−
この実施例は、酸化銅膜の形成をペーストの塗布および
焼成により行う。図4の(a) に示すように、前記し
たようなクリーニング処理を施したセラミック基板10
に、酸化銅26を含むペースト24を、スクリーン印刷
等の通常の塗布手段を用いて、厚み50〜100μmに
塗布する。ついで、100℃程度で乾燥させ、650℃
に加熱して脱脂を行った後、大気中において1000℃
で10分間焼成すれば、ペースト中のバインダや溶剤な
どが除去されて、酸化銅26のみが残り、図4の(b)
に示すように、酸化銅膜22が得られると同時に、こ
のときの加熱によって、酸化銅とアルミナ等が反応を起
こし、酸化銅膜22とセラミック基板10が強固に接合
Bされる。
焼成により行う。図4の(a) に示すように、前記し
たようなクリーニング処理を施したセラミック基板10
に、酸化銅26を含むペースト24を、スクリーン印刷
等の通常の塗布手段を用いて、厚み50〜100μmに
塗布する。ついで、100℃程度で乾燥させ、650℃
に加熱して脱脂を行った後、大気中において1000℃
で10分間焼成すれば、ペースト中のバインダや溶剤な
どが除去されて、酸化銅26のみが残り、図4の(b)
に示すように、酸化銅膜22が得られると同時に、こ
のときの加熱によって、酸化銅とアルミナ等が反応を起
こし、酸化銅膜22とセラミック基板10が強固に接合
Bされる。
【0026】酸化銅26を含むペースト24は、通常、
酸化銅粉26に、有機バインダや水系バインダなどのバ
インダおよび溶剤などを加えて作製される。酸化銅粉の
代わりに銅粉を含ませたペーストを用いることもできる
。この場合は、前記脱脂工程において、バインダの酸化
、分解、蒸発飛散除去と同時に銅粉を酸化させて酸化銅
にする。その後の加熱焼成による酸化銅膜22とセラミ
ック基板の反応接合は前記実施例と同様に行われる。
酸化銅粉26に、有機バインダや水系バインダなどのバ
インダおよび溶剤などを加えて作製される。酸化銅粉の
代わりに銅粉を含ませたペーストを用いることもできる
。この場合は、前記脱脂工程において、バインダの酸化
、分解、蒸発飛散除去と同時に銅粉を酸化させて酸化銅
にする。その後の加熱焼成による酸化銅膜22とセラミ
ック基板の反応接合は前記実施例と同様に行われる。
【0027】酸化銅膜22が反応接合されたセラミック
基板に、銅膜20を形成するのは、前記実施例と同様で
ある。上記実施例において、ペーストの配合成分や塗布
方法あるいは塗布厚みなどの実施条件は、上記した以外
にも必要に応じて自由に変更できる。 −実施例3−この実施例では、前記実施例2において、
酸化銅または銅を含むペーストとして、ガラス成分を含
まないものを用いる。
基板に、銅膜20を形成するのは、前記実施例と同様で
ある。上記実施例において、ペーストの配合成分や塗布
方法あるいは塗布厚みなどの実施条件は、上記した以外
にも必要に応じて自由に変更できる。 −実施例3−この実施例では、前記実施例2において、
酸化銅または銅を含むペーストとして、ガラス成分を含
まないものを用いる。
【0028】具体的には、ペースト24の配合成分とし
て、酸化銅粉26または銅粉と、ポリビニルブチラール
樹脂からなるバインダ、メチルエチルケトンからなる溶
剤を用い、これらの体積分率が、酸化銅粉または銅粉:
バインダ:溶剤=20:15:65となるように配合し
たものを用いる。このペースト24には、ガラス成分は
全く含まれていない。
て、酸化銅粉26または銅粉と、ポリビニルブチラール
樹脂からなるバインダ、メチルエチルケトンからなる溶
剤を用い、これらの体積分率が、酸化銅粉または銅粉:
バインダ:溶剤=20:15:65となるように配合し
たものを用いる。このペースト24には、ガラス成分は
全く含まれていない。
【0029】このようなペースト24を用い、前記実施
例2と同様の処理工程で、セラミック基板10に酸化銅
膜22を形成させ、酸化銅膜22とセラミック基板10
を反応接合させる。その後の銅膜の形成なども、前記実
施例2と同様である。この実施例では、ペースト24に
ガラス成分が含まれていないことによって、銅膜20と
セラミック基板10との密着力がより高まる。
例2と同様の処理工程で、セラミック基板10に酸化銅
膜22を形成させ、酸化銅膜22とセラミック基板10
を反応接合させる。その後の銅膜の形成なども、前記実
施例2と同様である。この実施例では、ペースト24に
ガラス成分が含まれていないことによって、銅膜20と
セラミック基板10との密着力がより高まる。
【0030】−実施例4−
この実施例は、前記実施例3において、ペーストの配合
等が一部異なる。すなわち、ペースト24の成分が、酸
化銅粉と、有機バインダであるエチルセルロース、溶剤
であるブチルカルビトールアセテートからなり、その体
積比率を、酸化銅:有機バインダ:溶剤=2:14:8
4に調整したものを用いる。この場合にも、ペースト2
4にはガラス成分を含まない。
等が一部異なる。すなわち、ペースト24の成分が、酸
化銅粉と、有機バインダであるエチルセルロース、溶剤
であるブチルカルビトールアセテートからなり、その体
積比率を、酸化銅:有機バインダ:溶剤=2:14:8
4に調整したものを用いる。この場合にも、ペースト2
4にはガラス成分を含まない。
【0031】ペースト24の塗布および焼成による酸化
銅膜22の形成工程、および、その後の銅膜の形成工程
は、前記実施例と同様に行える。具体的には、例えば、
セラミック基板10にペースト24を塗布した後の加熱
を、約100℃での乾燥工程で溶剤を蒸発除去し、約6
50℃での脱脂工程でバインダを酸化分解して除去し、
約950℃での焼成工程で酸化銅膜22とセラック基板
10の反応接合を行う。これらの加熱工程を、順次連続
的に行ってもよいし、各工程毎に別々に行ってもよい。 脱脂工程において、ボイド等の発生を防止するには、昇
温を120℃/Hr程度の速度で行うのが好ましい。ま
た、焼成工程において、酸化銅粉26同士が凝集するの
を防ぐには、昇温を100℃/Hr程度の比較的遅い速
度で行うのが好ましい。
銅膜22の形成工程、および、その後の銅膜の形成工程
は、前記実施例と同様に行える。具体的には、例えば、
セラミック基板10にペースト24を塗布した後の加熱
を、約100℃での乾燥工程で溶剤を蒸発除去し、約6
50℃での脱脂工程でバインダを酸化分解して除去し、
約950℃での焼成工程で酸化銅膜22とセラック基板
10の反応接合を行う。これらの加熱工程を、順次連続
的に行ってもよいし、各工程毎に別々に行ってもよい。 脱脂工程において、ボイド等の発生を防止するには、昇
温を120℃/Hr程度の速度で行うのが好ましい。ま
た、焼成工程において、酸化銅粉26同士が凝集するの
を防ぐには、昇温を100℃/Hr程度の比較的遅い速
度で行うのが好ましい。
【0032】−実施例5−
この実施例では、ペーストにアルミナ粉を配合しておく
。すなわち、図5の(a) に示すように、ペースト2
4の配合成分として、酸化銅粉または銅粉26と、バイ
ンダとなるポリビニルブチラール樹脂、溶剤となるメチ
ルエチルケトン、および、アルミナ粉12からなるもの
を用い、これらの成分の体積分率を、酸化銅粉または銅
粉:バインダ:溶剤:アルミナ粉=15:15:60:
10に調整する。
。すなわち、図5の(a) に示すように、ペースト2
4の配合成分として、酸化銅粉または銅粉26と、バイ
ンダとなるポリビニルブチラール樹脂、溶剤となるメチ
ルエチルケトン、および、アルミナ粉12からなるもの
を用い、これらの成分の体積分率を、酸化銅粉または銅
粉:バインダ:溶剤:アルミナ粉=15:15:60:
10に調整する。
【0033】このようなペースト24を使用する以外は
、前記実施例2と同様の工程で、セラミック基板10に
酸化銅膜22および銅膜20を形成する。この実施例で
は、セラミック基板10にペースト24を塗布し焼成す
ると、ペースト24に含まれるアルミナ粉12により、
図5の(b) に示すように、酸化銅膜22として、ア
ルミナと酸化銅との混合膜が形成される。
、前記実施例2と同様の工程で、セラミック基板10に
酸化銅膜22および銅膜20を形成する。この実施例で
は、セラミック基板10にペースト24を塗布し焼成す
ると、ペースト24に含まれるアルミナ粉12により、
図5の(b) に示すように、酸化銅膜22として、ア
ルミナと酸化銅との混合膜が形成される。
【0034】その結果、セラミック基板10と酸化銅膜
22を加熱して反応接合させる際に、アルミナと酸化銅
との反応が生じ易くなり、セラミック基板10と酸化銅
膜22との接合がより強固になる。 −実施例6− この実施例は、前記実施例3等とペーストの配合が異な
る。
22を加熱して反応接合させる際に、アルミナと酸化銅
との反応が生じ易くなり、セラミック基板10と酸化銅
膜22との接合がより強固になる。 −実施例6− この実施例は、前記実施例3等とペーストの配合が異な
る。
【0035】すなわち、ペースト24の配合成分として
、平均粒径5μm以下の酸化銅粉、有機バインダである
メチルセルロース、溶剤であるメチルエチルケトンを用
い、これらの成分の体積分率を、酸化銅粉:メチルセル
ロース:メチルエチルケトン=5:10:85に調整し
たものを用いる。ペースト24を塗布したセラミック基
板10の加熱処理として、例えば、約120℃での乾燥
工程、約600℃での脱脂工程、および、約1000℃
での焼成工程を行う。
、平均粒径5μm以下の酸化銅粉、有機バインダである
メチルセルロース、溶剤であるメチルエチルケトンを用
い、これらの成分の体積分率を、酸化銅粉:メチルセル
ロース:メチルエチルケトン=5:10:85に調整し
たものを用いる。ペースト24を塗布したセラミック基
板10の加熱処理として、例えば、約120℃での乾燥
工程、約600℃での脱脂工程、および、約1000℃
での焼成工程を行う。
【0036】上記以外の処理条件は、前記各実施例と同
様に行える。 −実施例7− この実施例では、前記実施例におけるペーストの代わり
に、セラミック基板に銅金属錯体を含む液を塗布して酸
化銅膜を形成させる。前記実施例と同様に、クリーニン
グ処理を行ったセラミック基板10に、例えば、エタノ
ールに溶解させた Cu(CH3COO)2・H2O
を、スピンコータで1μmの厚みに塗布する。これを大
気中で、 Cu(CH3COO)2・H2O の分解温
度である240℃以上、例えば800℃に加熱焼成する
。この加熱によって、 Cu(CH3COO)2・H2
Oの水分は蒸発し、有機成分も大気中の酸素と反応して
大気中に放出され、銅のみが残ることになる。この銅は
、大気中の酸素により酸化されて酸化銅になるとともに
、セラミック基板10を構成するアルミナと化学反応を
起こすので、セラミック基板10と酸化銅膜22とが強
固に接合される。このようにして形成された酸化銅膜2
2は、有機成分が無くなったので、塗布時の厚み1μm
が、半分以下の3000〜4000Åになる。
様に行える。 −実施例7− この実施例では、前記実施例におけるペーストの代わり
に、セラミック基板に銅金属錯体を含む液を塗布して酸
化銅膜を形成させる。前記実施例と同様に、クリーニン
グ処理を行ったセラミック基板10に、例えば、エタノ
ールに溶解させた Cu(CH3COO)2・H2O
を、スピンコータで1μmの厚みに塗布する。これを大
気中で、 Cu(CH3COO)2・H2O の分解温
度である240℃以上、例えば800℃に加熱焼成する
。この加熱によって、 Cu(CH3COO)2・H2
Oの水分は蒸発し、有機成分も大気中の酸素と反応して
大気中に放出され、銅のみが残ることになる。この銅は
、大気中の酸素により酸化されて酸化銅になるとともに
、セラミック基板10を構成するアルミナと化学反応を
起こすので、セラミック基板10と酸化銅膜22とが強
固に接合される。このようにして形成された酸化銅膜2
2は、有機成分が無くなったので、塗布時の厚み1μm
が、半分以下の3000〜4000Åになる。
【0037】酸化銅膜22が反応接合されたセラミック
基板10に対する、その後の処理工程は、前記した各実
施例と同様に行われる。上記実施例において、銅金属錯
体としては、Cu(DPM)2、Cu(C6H5)、
Cu(NH3)4SO4・H2O 等も使用できる。セ
ラミック基板10に塗布する銅金属錯体の厚みや加熱温
度などの処理条件も、必要に応じて、自由に変更するこ
とができる。
基板10に対する、その後の処理工程は、前記した各実
施例と同様に行われる。上記実施例において、銅金属錯
体としては、Cu(DPM)2、Cu(C6H5)、
Cu(NH3)4SO4・H2O 等も使用できる。セ
ラミック基板10に塗布する銅金属錯体の厚みや加熱温
度などの処理条件も、必要に応じて、自由に変更するこ
とができる。
【0038】
【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかるセラミ
ック回路板における導体膜の形成方法によれば、セラミ
ック基板の表面に酸化銅膜を介して銅膜を形成する方法
において、セラミック基板に形成された酸化銅膜を加熱
して、セラミック基板と酸化銅膜を反応接合しておくこ
とによって、銅膜とセラミック基板の表面との密着力を
大幅に向上させることができる。
ック回路板における導体膜の形成方法によれば、セラミ
ック基板の表面に酸化銅膜を介して銅膜を形成する方法
において、セラミック基板に形成された酸化銅膜を加熱
して、セラミック基板と酸化銅膜を反応接合しておくこ
とによって、銅膜とセラミック基板の表面との密着力を
大幅に向上させることができる。
【0039】そして、従来の湿式めっき法などのように
、基板表面を粗化させる必要がないため、密着力が高い
と同時に、高周波特性にも非常に優れたセラミック回路
板を提供することができる。さらに、銅膜形成工程自体
は、通常のPVD法と基本的に同じでよいので、余分な
工程が増えたり、複雑な作業を行う必要がなく、銅膜の
形成を少ない工程数で能率的に行うことができ、生産性
向上に大きく貢献できる。
、基板表面を粗化させる必要がないため、密着力が高い
と同時に、高周波特性にも非常に優れたセラミック回路
板を提供することができる。さらに、銅膜形成工程自体
は、通常のPVD法と基本的に同じでよいので、余分な
工程が増えたり、複雑な作業を行う必要がなく、銅膜の
形成を少ない工程数で能率的に行うことができ、生産性
向上に大きく貢献できる。
【0040】しかも、セラミック基板の表面に酸化銅膜
を介して銅膜を形成することにより、銅膜のみからなる
場合に比べて、密着力を向上させることができるととも
に、成膜後に加熱を行うのでなく、酸化銅膜とセラミッ
ク基板の密着力を良好にした状態で、その上に銅膜を形
成するので、酸化銅膜および銅膜がセラミック基板から
剥離する問題も解消される。
を介して銅膜を形成することにより、銅膜のみからなる
場合に比べて、密着力を向上させることができるととも
に、成膜後に加熱を行うのでなく、酸化銅膜とセラミッ
ク基板の密着力を良好にした状態で、その上に銅膜を形
成するので、酸化銅膜および銅膜がセラミック基板から
剥離する問題も解消される。
【図1】 この発明の実施例を、工程毎に段階的に示
す模式的工程図
す模式的工程図
【図2】 この発明の実施に用いるスパッタリング装
置の概略構造図
置の概略構造図
【図3】 この発明の実施に用いる真空蒸着装置の概
略構造図
略構造図
【図4】 別の実施例における酸化銅膜の形成工程を
段階的に示す模式的断面図
段階的に示す模式的断面図
【図5】 別の実施例における酸化銅膜の形成工程を
段階的に示す模式的断面図
段階的に示す模式的断面図
10 セラミック基板
20 銅膜
22 酸化銅膜
Claims (7)
- 【請求項1】 セラミック基板に酸化銅膜を介して銅
膜を形成するセラミック回路板における導体膜の形成方
法において、セラミック基板に酸化銅膜を形成する第1
の工程と、セラミック基板および酸化銅膜を加熱して反
応接合させる第2の工程と、酸化銅膜の上にスパッタリ
ング等のPVD法で銅膜を形成する第3の工程を含むこ
とを特徴とするセラミック回路板における導体膜の形成
方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の発明において、第1の
工程および第2の工程として、セラミック基板に酸化銅
または銅を含むペーストを塗布し、大気中で加熱焼成す
るセラミック回路板における導体膜の形成方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の発明において、ペース
トとして、酸化銅粉または銅粉とバインダおよび溶剤を
含み、ガラス成分を含まないペーストを用いるセラミッ
ク回路板における導体膜の形成方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の発明において、酸化銅
粉または銅粉と溶剤を含むバインダとの体積分率が、下
式で表されるペーストを用いるセラミック回路板におけ
る導体膜の形成方法。 酸化銅粉または銅粉/バインダ(
溶剤を含む)≦5/95 - 【請求項5】 請求項2記載
の発明において、ペーストとして、酸化銅粉または銅粉
とセラミック粉、バインダおよび溶剤を含み、ガラス成
分を含まないペーストを用いるセラミック回路板におけ
る導体膜の形成方法。 - 【請求項6】 請求項2記載の発明において、酸化銅
または銅として、平均粒径が5μm以下の微粉を用いる
セラミック回路板における導体膜の形成方法。 - 【請求項7】 請求項1記載の発明において、第1の
工程および第2の工程として、セラミック基板に銅金属
錯体を含む液を塗布し、大気中で加熱焼成するセラミッ
ク回路板における導体膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3092420A JP2802181B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | セラミック回路板における導体膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3092420A JP2802181B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | セラミック回路板における導体膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04323887A true JPH04323887A (ja) | 1992-11-13 |
| JP2802181B2 JP2802181B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=14053929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3092420A Expired - Fee Related JP2802181B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | セラミック回路板における導体膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2802181B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6477031B1 (en) | 2000-03-22 | 2002-11-05 | Tdk Corporation | Electronic component for high frequency signals and method for fabricating the same |
| JPWO2016104347A1 (ja) * | 2014-12-22 | 2017-10-05 | 住友電気工業株式会社 | プリント配線板用基板及びプリント配線板用基板の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5736892A (ja) * | 1980-08-15 | 1982-02-27 | Hitachi Ltd | Seramitsukukibanjohenodomakunokeiseihoho |
| JPH02164784A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-25 | Matsushita Electric Works Ltd | セラミック回路基板の製造方法 |
-
1991
- 1991-04-23 JP JP3092420A patent/JP2802181B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5736892A (ja) * | 1980-08-15 | 1982-02-27 | Hitachi Ltd | Seramitsukukibanjohenodomakunokeiseihoho |
| JPH02164784A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-25 | Matsushita Electric Works Ltd | セラミック回路基板の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6477031B1 (en) | 2000-03-22 | 2002-11-05 | Tdk Corporation | Electronic component for high frequency signals and method for fabricating the same |
| JPWO2016104347A1 (ja) * | 2014-12-22 | 2017-10-05 | 住友電気工業株式会社 | プリント配線板用基板及びプリント配線板用基板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2802181B2 (ja) | 1998-09-24 |
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|---|---|---|---|
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