JPH0475876B2 - - Google Patents

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JPH0475876B2
JPH0475876B2 JP62092060A JP9206087A JPH0475876B2 JP H0475876 B2 JPH0475876 B2 JP H0475876B2 JP 62092060 A JP62092060 A JP 62092060A JP 9206087 A JP9206087 A JP 9206087A JP H0475876 B2 JPH0475876 B2 JP H0475876B2
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granular
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、無電解めつきが表面上に施されるセ
ラミツク基体およびその製造方法に関するもので
ある。
（従来の技術） 従来において、セラミツク基体の表面上に導体
としてあるいは異種金属との接合のために形成さ
れる金属化膜を設けるに、直接に無電解めつきを
施す手段としては、次のようなものがある。
(a) セラミツク基体の表面をアルカリ金属化合物
から成るエツチング液で粗面化処理を行い、次
に無電解めつきのための触媒を吸着させて無電
解めつきを施す手段。
(b) セラミツク基体の表面上に活性ペーストを付
与し、次に焼付処理を行うことによりめつき膜
を形成して、このめつき膜上に無電解めつきを
施す手段。
(c) セラミツク基体の表面上に粗面化した樹脂シ
ートを接着し、次にその樹脂シート上に無電解
めつきのための触媒を吸着させて無電解めつき
を施す手段。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述された手段には、次のよう
な問題点がある。
(a)の場合 () 粗面化の状態によつてエツチング液が残り
易くて、無電解めつき後において無電解めつき
層とセラミツク界面との間で腐食現象が発生し
易い。
() 均一に粗面化することが難しくて、密着強
度が安定しない。
(b)の場合 活性ペーストによる接合密着強度は活性ペース
トの密着力によるために、密着強度を上げるには
600℃程度の高温焼結を行うことになる。したが
つて、セラミツク基体を電子回路基体として用い
る場合には、無電解めつきの前に電子回路の機能
部品として焼付けさる抵抗、磁性体、誘電体等が
前記高温焼結に晒されることになり、これら機械
部品の特性に変化を生じ、安定した特性を確保す
ることが難しい。
(c)の場合 セラミツク基体と無電解めつき層との間に樹脂
シートが介在するために、この樹脂シートにより
セラミツク基体としての耐熱性、高熱伝導性等の
熱特性が損なわれる。
本発明は、このような問題点を解消する目的で
なされたものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明によるセラミツク基体は、無電解めつき
層が表面上に設けられる緻密なセラミツク体のそ
の表面に粒状突起部が形成されるとともに、この
粒状突起部における粒状突起間には、前記表面側
から見て実質的に奥側に向かつて先広がりの空〓
が形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明によるセラミツク基体の製造方法
は、 (a) 焼成により緻密化するセラミツク材料を含有
するグリーンセラミツクと、粒状セラミツク材
料から成るかまたはその粒状セラミツク材料を
含有する表層セラミツクとの重層構造部を形成
する工程および (b) この重層構造部を前記グリーンセラミツクが
緻密になりかつ前記粒状セラミツク材料がその
緻密体に結合する温度で焼結する工程 を具えて、前記粒状セラミツクより形成される粒
状突起部の粒状突起間に表面側から見て実質的に
奥側に向かつて先広がりの空〓を形成することを
特徴とするものである。
（作用） 表層セラミツクにおける粒状セラミツク材料の
グリーンセラミツク側の端部側は、焼結により少
なくともグリーンセラミツクの結晶結合剤によつ
てその焼結で緻密体となるグリーンセラミツクに
結合され、粒状突起部が形成されるようになる。
こうして、セラミツク基体の表面の粒状突起部に
おける粒状突起間には材料の粒形状にもとづき表
面側から見て実質的に奥側に向かつて先広がりの
空〓が形成されるようになる。
この空隙に対して、施される無電解めつき層の
一部が侵入固化され、強固なアンカー効果が発揮
される。
（実施例） 次に、本発明によるセラミツク基体およびその
製造方法の具体的実施例につき、図面を参照しつ
つ説明する。
まず、基本的モデルについて第１Ａ図乃至第１
Ｃ図によつて説明する。
原料のセラミツク材料および結晶結合剤の一例
であるガラス成分のフラツクス、更には、適宜有
機バインダー、可塑剤、有機溶剤を加えて混合し
て形成される本発明におけるグリーンセラミツク
であるグリーンシート（グリーンテープ）１上
に、粒状の一種である球状のセラミツク材料２を
第１Ａ図に示されるように配して表層セラミツク
３を設けることにより重層構造を形成する。次
に、前記グリーンシート１を焼結すれば、このグ
リーンシート１内の前記結晶結合剤のガラス成分
がしみ出し、前記球状セラミツク材料２等の表面
を第１Ｂ図に示されるように濡らしてそのガラス
成分による結合層４を形成する。そして、焼結後
には、この結合層４を介して前記球状セラミツク
材料２の下端側の端部側が焼結により緻密化され
た前記グリーンシート１に強固に結合される。こ
うして、これら球状セラミツク材料２により粒状
突起部が形成され、この粒状突起部の粒状突起間
には、上側である表面側から見て奥側に向かつて
先広がりの形状となる空〓５が形成される。この
空〓５に、第１Ｃ図に示されるように、施される
無電解めつき層６の一部が侵入固化されて強固な
アンカー効果が発揮される。
前記球状セラミツク材料２を含むセラミツク材
料は、アルミナ、ベリリア、窒化珪素、炭化珪
素、サイアロン、ジルコニア、ムライト等があ
る。また、前記結晶結合剤としては、前記ガラス
成分の他に主成分セラミツクスより融点の低い材
料や、拡散係数の大きな材料等がある。要する
に、結晶結合剤が主成分のセラミツク材料の焼結
の助剤となる構造のセラミツクスを形成するに用
いられるセラミツクス材料および結晶結合剤であ
れば良い。この理由は、結晶結合剤は焼成時の移
行が大きく、濃度勾配で拡散し、エネルギーレベ
ルの低い粒界等の表面へ移行する性質があり、こ
れが前記粒状セラミツクスの表面を濡らす結果と
なるためである。
前記基本的モデルを説明するに際しては、前記
結晶結合剤を含まない１層に配列される前記粒状
セラミツク材料２による表面セラミツクス３とし
たが、この表層セラミツク３に前記結晶結合剤が
含まれても良く、また前記粒状セラミツク材料２
が２層、３層等になつても良い。なお、この２層
の場合の前記第１Ｂ図に対応する図面を示せば第
２図のようになり、同一番号は同一内容を示して
いる。
次に、前述されたような粒状突起が形成される
場合の条件について詳述する。
(1) 結晶結合剤等 前記グリーンシート１中に含まれる結晶結合
剤に相当する成分およびセラミツク材料中に含
まれる結晶結合剤に相当する成分の総量が、全
く含まれない場合を含んで前記表層セラミツク
３のそれらの総量よりも多いこと。
この理由は、グリーンシート１上に形成した
表層セラミツク３の少なくとも最上層粒子が、
結晶結合剤でうめられず、そこに粒状突起が形
成されるためである。
(2) 前記グリーンシート２が焼結により緻密化
し、緻密化に結合する温度で焼結すること。
この理由は、前記表層セラミツク３が焼成さ
れる温度で焼結すれば、前記グリーンシート２
は緻密に焼結せずに脆い状態になるためであ
る。
(3) 前記粒状セラミツク材料の形状は、球状、若
しくは楕円形状のような球状に近いものである
こと。
この理由は、表面側から見て奥側に向かつて
先広がりとなる空〓５を形成するためである。
なお、前記粒状セラミツク材料に粗面処理を施
せば、前記無電解めつき層６に対して前記アンカ
ー効果を更に強力なものにする。
前記粒状セラミツク材料による粒状突起間の間
〓５は、この粒状セラミツク材料間に所望間隔を
形成する大きさを有するグラフアイト、カーボン
粒子等の酸化燃焼可能な間〓形成材によつて制御
可能である。なお、前述の焼結を酸化雰囲気で行
うことにより、この間〓形成材の残留を防止する
ことができる。
次に、前記グリーンシート１と表層セラミツク
３との重層構造を形成する手段について説明す
る。
前記粒状セラミツク材料に、有機バインダ、
有機溶剤、可塑剤、間〓形成材等を混合して
200cpsの粘度に調整したペースト状のスラリー
をリバースコースター方式により帯板状の前記
グリーンシート１の両面に展着させる手段。
予めスプレーによつて両面に溶剤が吹き付け
られた帯板状の前記グリーンシート１を前記粒
状セラミツク材料および間〓形成材が混合され
て充填されている容器中を通過させて、その後
に前記粒状セラミツク材料を貼着させるために
加圧ロールを通す手段。
と同様に前記粒状セラミツク材料に、有機
バインダ、有機溶剤、可塑剤、間〓形成材料等
を混合してほぼ200cpsの粘度に調整したスラリ
ーをスプレー塗装法により前記グリーンシート
１の片面若しくは両面に塗布する手段。
転写紙に予め塗布等された前記スラリーを、
前記グリーンシート１の片面若しくは両面に転
写する手段。
前記グリーンシート１の片面若しくは両面に
前記スラリーをスクリーン印刷によつて印刷す
る手段。
前記グリーンシート１の面に直接に前記粒状
セラミツク材料を均一に散布して加圧する手
段。
なお、前述のような手段等によつて重層構造に
なつたものは、この重層構造のものを多段に積み
重ねて同時に焼成しても互いに溶着するようなこ
とはない。
この理由は、表層部のセラミツク質の純度が高
いため、焼成中に溶着しないためである。
次に、実際の例について説明する。
例 １ 粒状セラミツク材料である球状に近い形状の平
均粒子径3μｍのアルミナ粉末と、有機バインダ
であるブチラール樹脂またはアクリル樹脂と、可
塑剤と、有機溶剤と、間〓形成材とを混合して
2000cps程度の粘度のスラリーに調整した。この
スラリーをアルミナ純度96％のアルミナのグリー
ンテープ１の両面にリバースコースター方式によ
つて表層セラミツク３の厚みが15μｍになるよう
に展着して、約1600℃の酸化雰囲気で焼成してセ
ラミツク基板を作つた。
次に、引張り強さを測定するこめに、このセラ
ミツク基板をアルコールで洗浄してセンシタイジ
ングおよびアクチベーテイングした後に、銅によ
る無電解めつきをめつき厚が0.5〜1μｍになるよ
うに掛けて無電解めつき層６を形成した。更に、
電解銅めつきをめつき厚が10、15、20、25μｍ
夫々になるように設けた。このときの、銅めつき
されたセラミツク基板の断面図を第３Ａおよび第
３Ｂ図の線図および顕微鏡写真にて示す。この図
に見られるように粒状突起部１２が形成されてい
る。なお、１１はセラミツク基体を、１３は（無
電解および電解）銅めつき層をそれぞれ示してい
る。次いで150℃でシンタした後にフオトリソグ
ラフイにより２mm口のパターンにエツチングし、
0.8mmφの銅リードを垂直にハンダ付けを行つた。
この銅リードを用いてセラミツク基板と無電解め
つき層６との間の引張り強さテストを行つた結
果、第４図に示されるように２Kg／mm2以上の引張
り強さが得られた。
なお、比較例として従来のフツ酸および硝酸の
混酸で表面粗化を行つたセラミツク基板に、同様
に銅による無電解めつき、更には電解めつきを行
つて同一条件下で引張りテストを行つた結果、
0.9Kg／mm2の引張り強さであつた。
例 ２ 同様に球状に近い形状の平均粒子径3μｍの約
50wt％のアルミナ粉末と、約50wt％の石英ガラ
ス粉末とに、有機バインダのアクリル樹脂、溶剤
（酢酸メチル、キシレン）および可塑剤を添加し
て混合し、2000cps程度の粘度のスラリーに調整
した。このスラリーを約30wt％のアルミナと約
70wt％の硼珪酸ガラスとを含むアルミナ−硼珪
酸ガラス系の低温焼成用グリーンシート１の両面
に、同様にリバースコースタ方式によつて表層セ
ラミツク３の厚みが15μｍになるように展着し
て、約1000℃の窒素又は酸化雰囲気で焼成してセ
ラミツク基板を作つた。
次に、前項と全く同様に洗浄、センシタイジン
グ、アクチベーテイングを行い、同一厚みの銅に
よる無電解めつき、電解めつきを掛けて、同一条
件下で同様の引張り強さテストを行つた結果、第
５図に示されるような同様の２Kg／mm2の引張り強
さが得られた。
前述された例１および例２は、電子部品の回路
基板用のセラミツク基体において、本発明の適用
により前述されたようなアンカー効果が得られる
ことにより、めつき回路形式によつてセラミツク
基体に対する密着強度が得られることを明らかに
している。しかしながら、本発明の適用は、前述
のアルミナ磁器、低温焼成セラミツクスに限ら
ず、前述されたように結晶結合剤が主成分のセラ
ミツク材料の焼結の助剤となる、構造のセラミツ
クスについて同様に適用できる。
また、無電解めつきについては銅のみではな
く、無電解めつきできる材料であれば適用でき
る。例えばNi（良導体）、Ni−Cr（抵抗体）、Co−
Ｐ、Co−Ni−Ｐ（磁性体）等も適用可能である。
本発明によるセラミツク基体の回路基板用以外
の応用例としては、セラミツクスと金属との結合
がある。例えば、部分安定化ジルコニア製ピスト
ンキヤツプをニツケルの金属化膜を介して黒鉛鋳
鐵製ピストンに接着する場合、またターボチヤー
ジヤローター類とガスタービンロータ等の窒化珪
素製回転軸と金属製回転軸との両接合面を同様に
金属化膜を介して接合する場合等である。
他の応用例としては、機構部品（金属母材にセ
ラミツク基体を接合し構成する場合も含む）や、
装飾用部品等がある。
（発明の効果） 粒状突起間の表面側から見て実質的に奥側に向
かつて先広がりの空〓による強固なアンカー効果
によつてセラミツク基板と無電解めつき層との間
における密着強度が得られている。したがつて、
腐食原因となるエツチング並びに高温焼結の必要
な活性メタライズ等の処理をせずとも、またセラ
ミツク基体の熱特性を損なう樹脂シートを用いる
こともなく安定した密着強度が得られるセラミツ
ク基体を提供することができる。更に、無電解め
つきであることからめつき加工時に高温の熱処理
を施す必要がないために、電子回路用として用い
る場合には、セラミツク基体に厚膜法、薄膜法あ
るいはめつき法による既存の抵抗、厚膜法あるい
は薄膜法による既存の誘電体、透光体また厚膜法
あるいは薄膜法による既存の磁性体を形成した後
に、無電解めつきによるめつき回路形成ができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図乃至第５図は本発明によるセラミツク
基体の具体的実施例を説明するための図面であつ
て、第１Ａ図乃至第１Ｃ図の基本的モデルにより
本発明によるセラミツク基体の基本的製造過程の
概略を示す図、第２図は粒状セラミツク材料が２
層になる場合の第１Ｂ図に対応する断面図、第３
Ａ図および第３Ｂ図は本発明によるセラミツク基
板の粒子構造を示す線図的断面図および顕微鏡写
真による断面図、第４図および第５図は例１、例
２夫々による引張り強さ−電解銅めつき厚との関
係を示すグラフである。 １……グリーンシート、２……粒状セラミツク
材料、３……表層セラミツク、４……結合層、５
……空〓、６……無電解めつき層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 無電解めつき層が表面上に設けられる緻密な
    セラミツク体のその表面に粒状突起部が形成され
    るとともに、この粒状突起部における粒状突起間
    には、前記表面側から見て実質的に奥側に向かつ
    て先広がりの空〓が形成されていることを特徴と
    するセラミツク基体。 ２ (a) 焼成により緻密化するセラミツク材料を
    含有するグリーンセラミツクと、粒状セラミツ
    ク材料から成るかまたはその粒状セラミツク材
    料を含有する表層セラミツクとの重層構造部を
    形成する工程および (b) この重層構造部を前記グリーンセラミツクが
    緻密になりかつ前記粒状セラミツク材料がその
    緻密体に結合する温度で焼結する工程 を具えて前記粒状セラミツク材料より形成される
    粒状突起部の粒状突起間に表面側から見て実質的
    に奥側に向かつて先広がりの空〓を形成すること
    を特徴とするセラミツク基体の製造方法。
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