JPH09227256A

JPH09227256A - セラミック基板の銅メタライズ法

Info

Publication number: JPH09227256A
Application number: JP4097196A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takahashi; 広明高橋; Izuru Yoshizawa; 出吉澤; Tomoyuki Kawahara; 智之川原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】還元性雰囲気等の特殊な雰囲気を必要とせず
に平滑なセラミック基板表面に強固に密着している銅メ
タライズ層が形成できるセラミック基板の銅メタライズ
法であって、セラミック基板がシリカ成分を多く含有し
ている材質であっても、優れたメタライズ層の密着力が
得られるセラミック基板の銅メタライズ法を提供する。【解決手段】シリカ成分含有率が１．０重量％以上の
セラミック基板の表面に銅、ビスマス及びアルミニウム
の各元素を含有する下地層を形成し、次に酸化性雰囲気
中で６００〜１１００℃で熱処理し、次に還元性溶液中
に浸漬して還元処理を施し、次いで銅メタライズを施す
ことを特徴とする。また、前記の下地層がマグネシウム
元素をも含有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等の製造
において利用される、セラミック基板の銅メタライズ法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック基板を使用したプリント配線
板にはセラミック基板と、その表面に形成されるメタラ
イズ層（導体層）の密着力が強いこと及びシート抵抗が
低いことが要求される。金属ペーストを用いたメタライ
ズ法の場合には、導体層の密着力を強くするために、金
属ペースト中に焼成温度で溶解しセラミック基板に融着
するガラスを含ませている。そのため、純金属に比べ、
ガラスを含む分だけ導体層のシート抵抗が高くなる欠点
がある。

【０００３】一方、メッキ法、蒸着法あるいはスパッタ
リング法等の気相法により得られる導体層は、不純物を
含まないためシート抵抗は純金属と同レベルである。し
かし、これらの方法では導体層は物理的に基板と接合し
ているため、導体層の密着力は一般的に低い値である。
そこで、メタライズを施す前に、フッ酸、リン酸、水酸
化ナトリウムなどの高温溶液にセラミック基板を浸漬し
て、化学エッチング法により基板の表面を粗面化し、い
わゆるアンカー効果によって基板と導体層の密着力を改
善する方法が、従来から知られている。

【０００４】しかし、セラミック基板の表面を粗面化す
ることはプリント配線板とした時の高周波特性を損なう
という問題があるため、極力平滑なセラミック基板表面
に、強固に密着している導体層が形成できるセラミック
基板のメタライズ法の開発が望まれている。粗面化せず
に、密着性の優れた導体層を形成できる方法として、無
電解銅メッキの前処理や、下地層形成等について種々の
研究がなされ、例えば、下記に示すような提案がされて
いる。

【０００５】特公昭６３−４３３６号には、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｐｂ又はＢｉの化合物の少なくとも１種の成
分を含むペーストをセラミック基板に塗布し、その後、
非酸化性雰囲気中において３５０〜９００℃の範囲内の
温度で熱処理を施して、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｂｉ
の少なくとも１種の金属又は合金の粒子を析出させ、そ
の後、Ｐｄ又はＰｔの少なくとも一方のイオンを含む溶
液中で上記金属又は合金の金属の表面をＰｄ又はＰｔの
少なくとも一方に置換する置換処理を施し、さらに無電
解メッキによりニッケル、コバルト又は銅の金属電極を
形成するセラミック電子部品の製造方法が記載されてい
る。しかし、この場合には非酸化性雰囲気中においての
熱処理が必要であるため、製造装置や製造工程が複雑に
なるという問題点があり、さらに、Ｐｄ又はＰｔの少な
くとも一方に置換する置換処理によって、下地層とセラ
ミック基板の密着性が損なわれるためと推定されるが、
特公昭６３−４３３６号の実施例にみるように引っ張り
強度は最大値でも２．７５ｋｇ／５φの面積（０．５３
ｋｇ／４ｍｍ²）程度であり、近年ではさらなる密着性
の向上が求められている。

【０００６】また、特公平３−６９１９１号にはアルミ
ナ基板に無電解銅メッキを施し、次いで３００〜９００
℃で酸化性雰囲気中で熱処理し、さらに還元性雰囲気中
２００〜９００℃で処理し、次いで無電解銅メッキを施
し、しかる後電気銅メッキを施す方法が記載されてい
る。しかし、この方法の場合、還元性雰囲気中での処理
を行なうため、製造装置や製造工程が複雑になるという
問題点や、還元処理が２００〜９００℃と高温で行われ
るため、得られる金属膜の表面の濡れ性が低くなるため
と推定されるが、還元処理を終えた下地層とその上に形
成する無電解銅メッキ膜間の密着力が不十分であるとい
う問題点があった。

【０００７】このような問題点に鑑み、本発明者等は特
願平６−２９４０９２号において、平滑なセラミック基
板表面に強固に密着している導体層を形成できる新たな
セラミック基板のメタライズ法を提案している。この方
法は、セラミック基板の表面にビスマス及び銅を含有す
る下地層を形成し、次に酸化性雰囲気中で６００〜１１
００℃で熱処理し、次に還元性溶液中に浸漬して還元処
理し、次いで無電解銅メッキを施す方法である。しか
し、この方法では、セラミック基板がシリカ成分をある
程度以上（具体的には１．０重量％以上）含有している
材質である場合には導体層（メタライズ層）の密着力が
不十分なものとなることが判明した。一般的にグリーン
シートを焼成してセラミック基板を製造する際に、シリ
カ成分は最表層へ局在化する傾向があるため、シリカ成
分をある程度以上含有している材質のセラミック基板で
は、上記のような密着力が不十分となる現象が顕著に生
じるものと推定される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は還
元性雰囲気等の特殊な雰囲気を必要とせずに平滑なセラ
ミック基板表面に強固に密着している銅メタライズ層が
形成できるセラミック基板の銅メタライズ法であって、
セラミック基板がシリカ成分を多く含有している材質で
あっても、優れたメタライズ層の密着力が得られるセラ
ミック基板の銅メタライズ法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明のセ
ラミック基板の銅メタライズ法は、シリカ成分含有率が
１．０重量％以上のセラミック基板の表面に銅、ビスマ
ス及びアルミニウムの各元素を含有する下地層を形成
し、次に酸化性雰囲気中で６００〜１１００℃で熱処理
し、次に還元性溶液中に浸漬して還元処理を施し、次い
で銅メタライズを施すことを特徴とする。

【００１０】請求項２に係る発明のセラミック基板の銅
メタライズ法は、請求項１記載の銅メタライズ法におい
て、下地層がマグネシウム元素をも含有することを特徴
とする。

【００１１】請求項３に係る発明のセラミック基板の銅
メタライズ法は、請求項１又は請求項２記載の銅メタラ
イズ法において、セラミック基板が、ほう珪酸ガラスを
含むガラス粉末２０〜８０重量％と、アルミナ粉末８０
〜２０重量％とを含んでなる原料粉末を、８００〜１１
００℃で焼成したガラスセラミック基板であることを特
徴とする。

【００１２】請求項４に係る発明のセラミック基板の銅
メタライズ法は、請求項１から請求項３までのいずれか
に記載の銅メタライズ法において、下地層の形成方法
が、セラミック基板の表面にまずアルミニウム元素を含
有する第一の下地層を形成した後、銅元素及びビスマス
元素を含有する第二の下地層を形成する方法であること
を特徴とする。

【００１３】請求項５に係る発明のセラミック基板の銅
メタライズ法は、請求項４記載の銅メタライズ法におい
て、第二の下地層がマグネシウム元素をも含有すること
を特徴とする。

【００１４】請求項６に係る発明のセラミック基板の銅
メタライズ法は、請求項１から請求項５までのいずれか
に記載の銅メタライズ法において、銅メタライズの方法
が無電解メッキ法、電解メッキ法、無電解メッキを施し
た後で電解メッキを施す方法又はスパッタリング法であ
ることを特徴とする。

【００１５】本発明では、銅メタライズ前の下地とし
て、銅、ビスマス及びアルミニウムの各元素を含有する
下地層を形成する。下地層中の銅元素は、後の酸化性雰
囲気中６００〜１１００℃での熱処理で酸化銅となる
が、さらに次工程の還元性溶液中に浸漬する還元処理で
金属銅に変わるので、後の銅メタライズにおける金属−
金属接合面となる。また、下地層中のビスマス元素は、
後の酸化性雰囲気中６００〜１１００℃での熱処理で酸
化ビスマスとなり、酸化ビスマスはセラミック基板との
濡れ性がよく、拡散してセラミック基板に対する密着性
向上剤として作用する。また、下地層中のアルミニウム
元素は、後の酸化性雰囲気中６００〜１１００℃での熱
処理で酸化アルミニウムとなり、酸化アルミニウムはセ
ラミック基板の最表層に存在しているシリカ成分と濡れ
性がよく、シリカ成分を含有しているセラミック基板に
対する有効な密着性向上剤として作用する。また、本発
明で下地層中にマグネシウム元素をも含有させると、マ
グネシウム元素は後の酸化性雰囲気中６００〜１１００
℃での熱処理で酸化マグネシウムとなり、この酸化マグ
ネシウムが下地層の強度を強化するためと考えられるが
最終的に得られる銅メタライズ層の密着強度をより高く
する働きをする。さらに、酸化ビスマス、酸化アルミニ
ウム及び酸化マグネシウムのセラミック基板側への拡散
速度は酸化銅に比べて速いことから、銅、ビスマス及び
アルミニウムの各元素を含有する下地層、もしくは銅、
ビスマス、アルミニウム及びマグネシウムの各元素を含
有する下地層をいかなる構成で形成したとしても、酸化
性雰囲気中での熱処理後の下地層の最表面には酸化銅が
現れることになる。また、下地層の構成を、まず、アル
ミニウム元素を含有する第一の下地層を形成した後、銅
元素及びビスマス元素を含有する第二の下地層、もしく
は銅、ビスマス及びマグネシウムの各元素を含有する第
二の下地層を形成するようにすれば、各金属元素成分を
効率よく拡散できるので、より高い密着強度の銅メタラ
イズ層を得ることができる。なお、本発明における下地
層の形成に際して使用する銅、ビスマス及びアルミニウ
ムの各元素を供給する原料並びに必要に応じて使用する
マグネシウム元素を供給する原料については、特に限定
はなく、それらの各元素を含有する金属、合金又は化合
物（酸化物も含む）を使用することができる。なぜなら
ば、本発明で下地層を形成した後、酸化性雰囲気中６０
０〜１１００℃で熱処理をすることは、単に酸化物を生
成させる作用だけでなく、下地層の金属元素の酸化物と
セラミック基板のセラミック成分との間及び下地層の異
なる金属元素の酸化物間に何らかの反応生成物を生ぜし
めて、最終的に得られる銅メタライズ層の密着強度を向
上させる作用があるからである。そして、本発明では、
熱処理の後で、還元性溶液中に浸漬して還元処理を施す
ことにより、下地層の酸化銅を金属銅に変える。この還
元処理は還元性溶液を用いて行うので、得られる金属銅
は後の銅メタライズで形成する銅と強固に接合できる性
質を有するものとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１７】本発明で使用するセラミック基板として
は、アルミナ、ジルコニア、チタン酸バリウム等の酸化
物系のもの、窒化アルミニウム、窒化珪素等の窒化物系
のもの、炭化珪素等の炭化物系のもの、あるいはガラス
系のもの等が例示できる。そしてセラミック基板のシリ
カ成分含有率が１．０重量％以上である場合において本
発明の銅メタライズ法は特に有効に作用する。なお、前
記のガラス系セラミック基板の例としては、ほう珪酸ガ
ラスを含むガラス粉末２０〜８０重量％と、アルミナ粉
末８０〜２０重量％とを含んでなる原料粉末を、８００
〜１１００℃で焼成したガラスセラミック基板を例示す
ることができる。

【００１８】本発明の銅メタライズ法では、セラミック
基板の表面に銅、ビスマス及びアルミニウムの各元素を
含有する下地層を形成する。この下地層の形成方法につ
いては、特に限定はなく、例えば無電解めっき法、スパ
ッタリング法、金属ペースト法、有機金属レジネート
（又はそのペースト）法等で形成することができる。ま
た、前記したように下地層がマグネシウム元素をも含む
ようにしてもよく、マグネシウム元素を含む場合には最
終的に得られる銅メタライズ層の密着強度がより高くな
るので望ましい。下地層の厚みについては、特に限定す
るものではないが、０．０５〜３μｍ程度であること
が、密着力の高い銅メタライズ層を得るためには望まし
い。下地層を形成する方法として、セラミック基板の表
面にまずアルミニウム元素を含有する第一の下地層を形
成した後、銅元素及びビスマス元素を含有する第二の下
地層、あるいは銅、ビスマス及びマグネシウムの各元素
を含有する第二の下地層を形成するようにすると、前記
したように各金属元素成分を効率よく拡散できるので、
より高い密着強度の銅メタライズ層を得ることができる
ので望ましい。

【００１９】本発明では、セラミック基板のセラミック
成分と下地層の金属元素の酸化物との間及び下地層の異
なる金属元素の酸化物間で、何らかの反応生成物が生成
するよう、酸化性雰囲気中で６００〜１１００℃で熱処
理する。６００℃未満ではこのような反応生成物の生成
が不十分で、最終的に得られる銅メタライズ層の密着強
度が不十分となり、１１００℃を越える温度では熱処理
中の金属元素の酸化物（特に酸化ビスマス）の飛散が顕
著になり銅メタライズ層の密着力向上に寄与する金属成
分量が確保できないため、銅メタライズ層の密着力が不
十分となる。

【００２０】セラミック基板を上記のように酸化性雰囲
気中で熱処理した後、セラミック基板を還元性溶液中に
浸漬して、下地層に還元処理を施す。この還元処理によ
り、下地層に存在する銅の酸化物は還元されて、金属銅
となる。還元性溶液については、銅の酸化物を還元でき
るものであればよく、例えば、水素化ホウ素塩液、次亜
リン酸塩液、ジメチルアミンボラン液などを用いること
ができる。

【００２１】本発明では、上記のようにして還元処理が
施され、表面に金属銅が存在する下地層の上に銅メタラ
イズ層を形成する。還元性溶液を用いて下地層の還元処
理を行っているため、還元処理を還元性ガスを用いて高
温で行う場合に比べて、下地層と銅メタライズ層の密着
力は強固なものとなる。そして、銅メタライズ層を形成
する方法については、特に限定はないが、無電解メッキ
法、電解メッキ法、無電解メッキを施した後で電解メッ
キを施す方法又はスパッタリング法等の、不純物の含有
量が少なく、かつ容易に所望の厚みが得られる方法で行
うことが好ましい。

【００２２】また、セラミック配線板を製造する際に
は、上記の銅メタライズ層の上に、さらに、ニッケル、
金等の銅以外の金属層を形成するようにしても構わな
い。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
説明する。

【００２４】（実施例１〜実施例４、参考例１）表１に
示すように、シリカ成分含有率が異なる各種のセラミッ
ク基板を用意した。実施例１ではシリカ成分含有率が
２．０重量％である９２％アルミナ基板を使用した。実
施例２〜実施例４では、MgO-CaO-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃系ガ
ラス粉末とアルミナ粉末の混合比を表１に示す割合とし
た混合粉末（原料粉末）を、９００℃で焼成して得られ
たシリカ成分含有率が異なるガラス系セラミック基板
（低温焼成ガラスセラミック基板）を使用した。また、
参考例１では、シリカ成分含有率が０．２重量％である
９９％アルミナ基板を使用した。

【００２５】各セラミック基板の表面に銅、ビスマス及
びアルミニウムの各元素を含有する下地層を形成した。
この下地層の形成は、平均粒径１μｍの銅粉末５３重量
部と、ビスマスレジネートペースト（エヌ・イー・ケム
キャット社製、品番：H95C-1、ビスマス含有率１５重量
％）１００重量部と、アルミニウムレジネートペースト
（エヌ・イー・ケムキャット社製、品番：H95K-4、アル
ミニウム含有率１重量％）１９０重量部とを混合した銅
−ビスマス−アルミニウム混合ペーストを、セラミック
基板の全面にスクリーン印刷法により塗布し、次いで、
１２５℃で１０分間乾燥処理して形成した。次いで、下
地層を形成したセラミック基板に対し９３０℃、１５分
間の大気中での熱処理を施した。次いで、ｐＨ１２．５
の水素化ホウ素ナトリウム水溶液を約８０℃に加温し、
その中に上記の熱処理を終えたセラミック基板を浸漬
し、表面の酸化銅層を還元して金属銅とした。そして、
還元処理を終えたセラミック基板の下地層上に無電解銅
メッキ法により、全膜厚が約１０μｍの銅メタライズ層
を形成した。

【００２６】銅メタライズ層を形成した基板における、
セラミック基板と銅メタライズ層との密着力を下記の方
法で測定した。その結果を表１に示すが、得られた実施
例１〜実施例４及び参考例１における密着力は全て優れ
た値であった。

【００２７】（密着力の測定方法）図１に示す方法で測
定する。まず、銅メタライズ層を形成したセラミック基
板１をエッチング加工して２ｍｍ角の密着力測定用パッ
ド２を形成する。次いで、図１に示すように、密着力測
定用パッド２に０．７ｍｍφのスズめっき銅線４をはん
だ３を用いて固着した後、引張試験機を用いてスズめっ
き銅線４を引張り、セラミック基板１と密着力測定用パ
ッド２との密着力を測定する。なお、図１中の矢印は引
張試験の引張方向を示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】（比較例１〜比較例４、参考例２）表２に
示すように、シリカ成分含有率が異なる各種のセラミッ
ク基板を使用した。すなわち、比較例１〜比較例４で
は、それぞれ実施例１〜実施例４で使用したセラミック
基板と同一のものを使用し、参考例２では参考例１で使
用したセラミック基板と同一のものを使用した。

【００３０】各セラミック基板の表面に銅元素及びビス
マス元素を含有する下地層を形成した。なお、これらの
比較例の下地層にはアルミニウム元素を含ませていな
い。この下地層の形成は、平均粒径１μｍの銅粉末５３
重量部と、ビスマスレジネートペースト（エヌ・イー・
ケムキャット社製、品番：H95C-1、ビスマス含有率１５
重量％）１００重量部を混合した銅−ビスマス混合ペー
ストを、セラミック基板の全面にスクリーン印刷法によ
り塗布し、次いで、１２５℃で１０分間乾燥処理して形
成した。

【００３１】次いで、以降の工程については実施例１と
同様の方法で行い、セラミック基板の下地層上に無電解
銅メッキ法により、全膜厚が約１０μｍの銅メタライズ
層を形成した。銅メタライズ層を形成した基板におけ
る、セラミック基板と銅メタライズ層との密着力を実施
例１と同様の方法で測定した。その結果を表２に示す
が、下地層にアルミニウム元素を含ませていない比較例
１〜比較例４における密着力は、同一セラミック基板を
使用している前記の実施例１〜実施例４における密着力
に比べ低いものであった。なお、シリカ成分含有率が
０．２重量％の基板を使用した参考例２における密着力
は、参考例１における密着力とほぼ同等であり、シリカ
成分含有率が極めて低い場合には、下地層にアルミニウ
ム元素を含ませる効果は顕著でないことが確認された。

【００３２】

【表２】

【００３３】（実施例５〜実施例８）表３に示すよう
に、シリカ成分含有率が異なる各種のセラミック基板を
使用した。すなわち、実施例５〜実施例８では、それぞ
れ実施例１〜実施例４で使用したセラミック基板と同一
のものを使用した。

【００３４】各セラミック基板表面に銅、ビスマス、ア
ルミニウム及びマグネシウムを含有する下地層を形成し
た。この下地層の形成は、アルミニウムＭＯＤ（Metal
Organic Decomposition ）塗布型材料（高純度化学研究
所社製、品番AL-03 、酸化アルミニウム濃度３重量％）
１０重量部と、平均粒径１μｍの銅粉末５３重量部と、
ビスマスレジネートペースト（エヌ・イー・ケムキャッ
ト社製、品番：H95C-1、ビスマス含有率１５重量％）１
００重量部と、マグネシウムレジネートペースト（エヌ
・イー・ケムキャット社製、品番：Z95C-3、マグネシウ
ム含有率１．３重量％）２３重量部を混合した銅−ビス
マス−マグネシウム−アルミニウム混合ペーストを、基
板の全面にスクリーン印刷法により塗布し、次いで、１
２５℃で１０分間乾燥処理して形成した。次いで、実施
例１と同様の方法で大気中での熱処理、還元処理及び銅
メタライズを施して、全膜厚が約１０μｍの銅メタライ
ズ層を形成した。銅メタライズ層を形成した基板におけ
る、セラミック基板と銅メタライズ層との密着力を実施
例１と同様の方法で測定した。その結果を表３に示す
が、下地層にマグネシウム元素をも含む実施例５〜実施
例８における密着力は、同一セラミック基板を使用して
いる前記の実施例１〜実施例４における密着力に比べよ
り強固なものであることが確認された。

【００３５】

【表３】

【００３６】（実施例９〜実施例１１）表４に示すよう
に、シリカ成分含有率が異なる各種のガラス系セラミッ
ク基板を使用した。すなわち、実施例９〜実施例１１で
は、それぞれ実施例２〜実施例４で使用したセラミック
基板と同一のものを使用した。

【００３７】各セラミック基板の全面に、アルミニウム
レジネートペースト（エヌ・イー・ケムキャット社製、
品番：H95K-4、アルミニウム含有率１．０重量％）をス
クリーン印刷法により塗布し、次いで、１２５℃で１０
分間乾燥処理してアルミニウム元素を含有する第一の下
地層を形成した。次いで、第一の下地層を形成したセラ
ミック基板に対し８６０℃、１時間の大気中での熱処理
を施した。その後、セラミック基板の第一の下地層上の
全面に、銅元素及びビスマス元素を含有する第二の下地
層を形成した。この第二の下地層の形成は、平均粒径１
μｍの銅粉末５３重量部と、ビスマスレジネートペース
ト（エヌ・イー・ケムキャット社製、品番：H95C-1、ビ
スマス含有率１５重量％）１００重量部を混合した銅−
ビスマス混合ペーストを、基板の全面にスクリーン印刷
法により塗布し、次いで、１２５℃で１０分間乾燥処理
して形成した。以降の工程については、実施例１と同様
の方法で大気中での熱処理、還元処理及び銅メタライズ
を施して、全膜厚が約１０μｍの銅メタライズ層を形成
した。銅メタライズ層を形成した基板における、セラミ
ック基板と銅メタライズ層との密着力を実施例１と同様
の方法で測定した。その結果を表４に示すが、アルミニ
ウム元素を含有する第一の下地層を形成した後、銅元素
及びビスマス元素を含有する第二の下地層を形成するよ
うした実施例９〜実施例１１における密着力は、同一セ
ラミック基板を使用している前記の実施例２〜実施例４
における密着力に比べより強固なものであることが確認
された。

【００３８】

【表４】

【００３９】（実施例１２〜実施例１４）表５に示すよ
うに、シリカ成分含有率が異なる各種のガラス系セラミ
ック基板を使用した。すなわち、実施例１２〜実施例１
４では、それぞれ実施例６〜実施例８で使用したセラミ
ック基板と同一のものを使用した。

【００４０】各セラミック基板の全面に、アルミニウム
レジネートペースト（エヌ・イー・ケムキャット社製、
品番：H95K-4、アルミニウム含有率１．０重量％）をス
クリーン印刷法により塗布し、次いで、１２５℃で１０
分間乾燥処理してアルミニウム元素を含有する第一の下
地層を形成した。次いで、第一の下地層を形成したセラ
ミック基板に対し８６０℃、１時間の大気中での熱処理
を施した。その後、セラミック基板の第一の下地層上の
全面に、銅、ビスマス及びマグネシウムの各元素を含有
する第二の下地層を形成した。この第二の下地層の形成
は、平均粒径１μｍの銅粉末５３重量部と、ビスマスレ
ジネートペースト（エヌ・イー・ケムキャット社製、品
番：H95C-1、ビスマス含有率１５重量％）１００重量部
と、マグネシウムレジネートペースト（エヌ・イー・ケ
ムキャット社製、品番：Z95C-3、マグネシウム含有率
１．３重量％）２３重量部を混合した銅−ビスマス−マ
グネシウム混合ペーストを、基板の全面にスクリーン印
刷法により塗布し、次いで、１２５℃で１０分間乾燥処
理して形成した。以降の工程については、実施例１と同
様の方法で大気中での熱処理、還元処理及び銅メタライ
ズを施して、全膜厚が約１０μｍの銅メタライズ層を形
成した。銅メタライズ層を形成した基板における、セラ
ミック基板と銅メタライズ層との密着力を実施例１と同
様の方法で測定した。その結果を表５に示すが、アルミ
ニウム元素を含有する第一の下地層を形成した後、銅、
ビスマス及びマグネシウムの各元素を含有する第二の下
地層を形成するようした実施例１２〜実施例１４におけ
る密着力は、同一セラミック基板を使用している前記の
実施例６〜実施例８における密着力に比べより強固なも
のであることが確認された。

【００４１】

【表５】

【００４２】（実施例１５、実施例１６、比較例５、比
較例６）大気中での熱処理温度を表６に示すように変更
した以外は、実施例１で使用したセラミック基板と同一
のセラミック基板を使用し、実施例１と同様の工程によ
り全膜厚が約１０μｍの銅メタライズ層を形成した。銅
メタライズ層を形成した基板における、セラミック基板
と銅メタライズ層との密着力を実施例１と同様の方法で
測定した。その結果を実施例１での結果を含めて表６に
示す。表６の結果から、大気中での熱処理温度が６００
〜１１００℃の範囲内の場合は良好な密着力が得られる
ことが確認された。

【００４３】

【表６】

【００４４】（実施例１７〜実施例１９）還元処理を終
えた基板に対する銅メタライズ法を表７に示すように変
更した以外は、実施例１で使用したセラミック基板と同
一のセラミック基板を使用し、実施例１と同様の工程に
より全膜厚が約１０μｍの銅メタライズ層を形成した。
銅メタライズ層を形成した基板における、セラミック基
板と銅メタライズ層との密着力を実施例１と同様の方法
で測定した。その結果を実施例１での結果を含めて表７
に示す。実施例１７〜実施例１９における密着力は全て
良好なものであった。

【００４５】

【表７】

【００４６】

【発明の効果】請求項１〜請求項６に係るセラミック基
板の銅メタライズ法は、銅、ビスマス及びアルミニウム
の各元素を含有する下地層を形成し、次に酸化性雰囲気
中で６００〜１１００℃で熱処理し、次に還元性溶液中
に浸漬して還元処理を施し、次いで銅メタライズを施す
ものであるので、請求項１〜請求項６に係るセラミック
基板の銅メタライズ法によれば、セラミック基板がシリ
カ成分を１．０重量％以上含有している材質であって
も、還元性雰囲気等の特殊な雰囲気を必要とせずに平滑
なセラミック基板表面に強固に密着している銅メタライ
ズ層を形成することが可能となる。

【００４７】また、請求項２に係るセラミック基板の銅
メタライズ法は、銅、ビスマス、アルミニウム及びマグ
ネシウムの各元素を含有する下地層を形成し、次に酸化
性雰囲気中で６００〜１１００℃で熱処理し、次に還元
性溶液中に浸漬して還元処理を施し、次いで銅メタライ
ズを施すものであるので、請求項２に係るセラミック基
板の銅メタライズ法によれば、上記の効果に加えて、セ
ラミック基板の密着力がより優れた銅メタライズ層を形
成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミック基板と銅メタライズ層の密着力の測
定方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１セラミック基板２密着力測定用パッド３はんだ４スズめっき銅線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリカ成分含有率が１．０重量％以上の
セラミック基板の表面に銅、ビスマス及びアルミニウム
の各元素を含有する下地層を形成し、次に酸化性雰囲気
中で６００〜１１００℃で熱処理し、次に還元性溶液中
に浸漬して還元処理を施し、次いで銅メタライズを施す
ことを特徴とするセラミック基板の銅メタライズ法。
【請求項２】上記下地層がマグネシウム元素をも含有
することを特徴とする請求項１記載のセラミック基板の
銅メタライズ法。
【請求項３】セラミック基板が、ほう珪酸ガラスを含
むガラス粉末２０〜８０重量％と、アルミナ粉末８０〜
２０重量％とを含んでなる原料粉末を、８００〜１１０
０℃で焼成したガラスセラミック基板であることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載のセラミック基板の銅
メタライズ法。
【請求項４】下地層の形成方法が、セラミック基板の
表面にまずアルミニウム元素を含有する第一の下地層を
形成した後、銅元素及びビスマス元素を含有する第二の
下地層を形成する方法であることを特徴とする請求項１
から請求項３までのいずれかに記載のセラミック基板の
銅メタライズ法。
【請求項５】上記の第二の下地層がマグネシウム元素
をも含有することを特徴とする請求項４記載のセラミッ
ク基板の銅メタライズ法。
【請求項６】銅メタライズの方法が無電解メッキ法、
電解メッキ法、無電解メッキを施した後で電解メッキを
施す方法又はスパッタリング法であることを特徴とする
請求項１から請求項５までのいずれかに記載のセラミッ
ク基板の銅メタライズ法。