JPH09255459A - Copper metallizing of ceramic substrate - Google Patents

Copper metallizing of ceramic substrate

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JPH09255459A
JPH09255459A JP7161896A JP7161896A JPH09255459A JP H09255459 A JPH09255459 A JP H09255459A JP 7161896 A JP7161896 A JP 7161896A JP 7161896 A JP7161896 A JP 7161896A JP H09255459 A JPH09255459 A JP H09255459A
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JP
Japan
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copper
ceramic substrate
underlayer
vanadium
metallizing
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Application number
JP7161896A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Takahashi
広明 高橋
Izuru Yoshizawa
出 吉澤
Tomoyuki Kawahara
智之 川原
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for copper metallizing of a ceramic substrate by which a copper metallized layer firmly kept in close contact with the smooth surface of a ceramic substrate can be formed without requiring a special atmosphere such as a reducing atmosphere and the excellent adhesion strength of the metallized layer is obtained even in the case of a material in which the ceramic substrate contains a large amount of a silica component. SOLUTION: This method for copper metallizing of a ceramic substrate comprises forming a primary coat layer containing respective element of copper, vanadium and aluminum on the surface of a ceramic substrate having >=1.0wt.% silica component content, then heat-treating the formed primary coat layer at 450-1100 deg.C in an oxidizing atmosphere, subsequently dipping the heat-treaded layer in a reducing solution, carrying out the reducing treatment and then performing the copper metallizing. The primary coat layer contains even magnesium element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a copper metallizing method for a ceramic substrate, which is used in manufacturing electronic parts and the like.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A printed wiring board using a ceramic substrate is required to have a strong adhesion between a ceramic substrate and a metallized layer (conductor layer) formed on the surface of the ceramic substrate and a low sheet resistance. In the case of the metallizing method using a metal paste, in order to increase the adhesion of the conductor layer, glass which is melted at the firing temperature and fused to the ceramic substrate is included in the metal paste. Therefore, compared to pure metal,
There is a drawback that the sheet resistance of the conductor layer is increased due to the inclusion of glass.

【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。
On the other hand, a conductor layer obtained by a vapor phase method such as a plating method, a vapor deposition method or a sputtering method does not contain impurities, and therefore has a sheet resistance at the same level as that of pure metal. However, in these methods, since the conductor layer is physically bonded to the substrate, the adhesion force of the conductor layer is generally low.
Therefore, before applying metallization, the ceramic substrate is immersed in a high temperature solution of hydrofluoric acid, phosphoric acid, sodium hydroxide, etc., and the surface of the substrate is roughened by a chemical etching method. Conventionally, a method for improving the adhesion is known.

【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。
However, since roughening the surface of the ceramic substrate impairs the high frequency characteristics when it is used as a printed wiring board, a conductor layer firmly adhered to the surface of the ceramic substrate that is as smooth as possible. It is desired to develop a metallizing method for a ceramic substrate that can be formed. As a method of forming a conductor layer having excellent adhesion without roughening the surface, various studies have been conducted on pretreatment of electroless copper plating, formation of an underlayer, and the following proposals have been made. ing.

【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。
Japanese Patent Publication No. 63-4336 describes Cu, Z.
A paste containing at least one component of a compound of n, Cd, Pb or Bi is applied to a ceramic substrate, and then,
Cu, Zn, Cd, Pb and Bi are heat-treated at a temperature in the range of 350 to 900 ° C. in a non-oxidizing atmosphere.
Of at least one kind of metal or alloy, and then a substitution treatment of substituting at least one of Pd and Pt on the surface of the metal of the above metal or alloy in a solution containing ions of at least one of Pd and Pt. A method of manufacturing a ceramic electronic component is described in which a nickel, cobalt or copper metal electrode is formed by electroless plating. However, in this case, since heat treatment in a non-oxidizing atmosphere is required, there is a problem in that the manufacturing apparatus and manufacturing process are complicated, and further, by the substitution treatment of substituting at least one of Pd and Pt, It is presumed that the adhesion between the underlayer and the ceramic substrate is impaired,
As seen in the example of Japanese Examined Patent Publication No. 63-4336, the maximum tensile strength is 2.75 kg / 5φ area (0.53
It is about kg / 4 mm 2 ) and in recent years, further improvement in adhesion has been demanded.

【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。
In Japanese Examined Patent Publication No. 3-69191, electroless copper plating is applied to an alumina substrate, and then 300 to 900.
A method is described in which heat treatment is carried out at 0 ° C. in an oxidizing atmosphere, further treatment is carried out at 200 to 900 ° C. in a reducing atmosphere, then electroless copper plating is carried out, and then electrolytic copper plating is carried out. However, in the case of this method, since the treatment is performed in a reducing atmosphere, the manufacturing apparatus and the manufacturing process are complicated, and the reduction treatment is performed at a high temperature of 200 to 900 ° C., and thus the obtained metal film is obtained. Although it is presumed that the wettability of the surface of No. 3 is low, there was a problem that the adhesion between the underlayer after the reduction treatment and the electroless copper plating film formed thereon was insufficient.

【0007】このような問題点に鑑み、本発明者等は特
開平7−254769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バナジウム及び銅を含有
する下地層を形成し、次に酸化性雰囲気中で450〜6
20℃で熱処理し、次に還元性溶液中に浸漬して還元処
理し、次いで銅メタライズを施す方法である。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。
In view of these problems, the present inventors have proposed, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-254769, a new method for metallizing a ceramic substrate capable of forming a conductor layer firmly adhered to a smooth ceramic substrate surface. are doing. This method forms an underlayer containing vanadium and copper on the surface of a ceramic substrate and then 450 to 6 in an oxidizing atmosphere.
This is a method of heat treatment at 20 ° C., then dipping in a reducing solution for reduction treatment, and then copper metallization. But,
In this method, when the ceramic substrate is made of a material containing a certain amount of silica component (specifically, 1.0% by weight or more), the adhesion of the conductor layer (metallized layer) becomes insufficient. It has been found. Generally, when a ceramic substrate is manufactured by firing a green sheet, the silica component tends to be localized in the outermost layer, so in a ceramic substrate of a material containing a certain amount or more of the silica component,
It is estimated that the phenomenon in which the adhesion is insufficient as described above remarkably occurs.

【0008】[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。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a smooth ceramic substrate surface without requiring a special atmosphere such as a reducing atmosphere. A copper metallization method for a ceramic substrate capable of forming a copper metallization layer that is firmly adhered to
It is an object of the present invention to provide a copper metallizing method for a ceramic substrate, which can obtain excellent adhesion of the metallized layer even if the ceramic substrate is a material containing a large amount of silica component.

【0009】[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、バナジ
ウム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450〜1100℃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。
According to a copper metallizing method for a ceramic substrate of an invention according to claim 1, each element of copper, vanadium and aluminum is provided on the surface of the ceramic substrate having a silica component content of 1.0% by weight or more. It is characterized in that a base layer to be contained is formed, then heat treated at 450 to 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere, then immersed in a reducing solution for reduction treatment, and then copper metallization is conducted.

【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。
A copper metallizing method for a ceramic substrate according to a second aspect of the present invention is the copper metallizing method according to the first aspect, characterized in that the underlayer also contains a magnesium element.

【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。
A copper metallization method for a ceramic substrate according to a third aspect of the present invention is the copper metallization method according to the first or second aspect, wherein the ceramic substrate is 20 to 80% by weight of glass powder containing borosilicate glass. Alumina powder 80
~ 11% by weight of the raw material powder,
It is characterized by being a glass ceramic substrate fired at 00 ° C.

【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、銅元素及びバナジウ
ム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。
A copper metallizing method for a ceramic substrate according to a fourth aspect of the present invention is the copper metallizing method according to any one of the first to third aspects, in which the method for forming the underlayer is that the surface of the ceramic substrate is first formed. The method is characterized by forming a first underlayer containing an aluminum element and then forming a second underlayer containing a copper element and a vanadium element.

【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。
A copper metallizing method for a ceramic substrate according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the copper metallizing method according to the fourth aspect, the second underlayer also contains a magnesium element.

【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。
A copper metallizing method for a ceramic substrate according to a sixth aspect of the present invention is the copper metallizing method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the copper metallizing method is an electroless plating method or an electrolytic plating method. The method is characterized by a method of performing electroless plating after performing electroless plating or a sputtering method.

【0015】本発明では、銅メタライズ前の下地とし
て、銅、バナジウム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450〜1100℃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、下地層中のバナジウム元素
は、後の酸化性雰囲気中450〜1100℃での熱処理
で酸化バナジウムとなり、酸化バナジウムはセラミック
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450〜1100
℃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450〜
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、酸化バナジウム、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、バ
ナジウム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、バナジウム、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、銅元素及びバナジウム元素を含有する第二
の下地層、もしくは銅、バナジウム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、
バナジウム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450〜1100℃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。
In the present invention, a base layer containing each element of copper, vanadium and aluminum is formed as a base before copper metallization. The copper element in the underlayer becomes copper oxide in the subsequent heat treatment at 450 to 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere, but since it is converted into metallic copper by the reduction treatment of dipping in a reducing solution in the next step, Metals in copper metallization
It becomes the metal joint surface. Further, the vanadium element in the underlayer becomes vanadium oxide by the subsequent heat treatment at 450 to 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere, and vanadium oxide has good wettability with the ceramic substrate and diffuses to cause an adhesion improver to the ceramic substrate. Acts as. In addition, the aluminum element in the underlayer is 450 to 1100 in a later oxidizing atmosphere.
The heat treatment at 0 ° C. turns it into aluminum oxide, which has good wettability with the silica component existing in the outermost layer of the ceramic substrate, and acts as an effective adhesion improver for the ceramic substrate containing the silica component. Further, in the present invention, when a magnesium element is also contained in the underlayer, the magnesium element is contained in the later oxidizing atmosphere in an amount of 450 to
It is considered that the heat treatment at 1100 ° C. produces magnesium oxide, and this magnesium oxide strengthens the strength of the underlayer, but it functions to further increase the adhesion strength of the finally obtained copper metallized layer. Further, since the diffusion rate of vanadium oxide, aluminum oxide and magnesium oxide to the side of the ceramic substrate is higher than that of copper oxide, an underlayer containing each element of copper, vanadium and aluminum,
Alternatively, no matter what structure the underlayer containing each element of copper, vanadium, aluminum and magnesium is formed, copper oxide appears on the outermost surface of the underlayer after heat treatment in an oxidizing atmosphere. In addition, the structure of the underlayer, first, after forming a first underlayer containing aluminum element, a second underlayer containing copper element and vanadium element, or containing each element of copper, vanadium and magnesium If the second underlayer is formed, each metal element component can be diffused efficiently, so that a copper metallized layer having higher adhesion strength can be obtained. Incidentally, copper used in forming the underlayer in the present invention,
There is no particular limitation on the raw material for supplying each element of vanadium and aluminum and the raw material for supplying the magnesium element to be used as necessary, and a metal, alloy or compound (including oxide) containing each element is included. Can be used. This is because, after forming the underlayer in the present invention, heat treatment at 450 to 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere not only has an effect of generating an oxide, but also the oxide of the metal element of the underlayer and the ceramic substrate. This is because it has an action of generating some reaction product between the ceramic component and the oxide of a metal element different in the underlayer and improving the adhesion strength of the finally obtained copper metallized layer. Then, in the present invention, after the heat treatment, the copper oxide in the underlayer is changed to metallic copper by immersing it in a reducing solution and performing a reduction treatment. Since this reduction treatment is performed using a reducing solution, the obtained metallic copper has a property of being capable of firmly joining to copper formed by the later copper metallization.

【0016】[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。
Embodiments of the present invention will be described below.

【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。
As the ceramic substrate used in the present invention, oxide-based ones such as alumina, zirconia and barium titanate, nitride-based ones such as aluminum nitride and silicon nitride, and carbide-based ones such as silicon carbide, Alternatively, glass-based materials can be exemplified. The copper metallizing method of the present invention works particularly effectively when the silica component content of the ceramic substrate is 1.0% by weight or more. As an example of the above-mentioned glass-based ceramic substrate, a raw material powder containing 20 to 80% by weight of glass powder containing borosilicate glass and 80 to 20% by weight of alumina powder is 800
A glass ceramic substrate fired at ˜1100 ° C. can be exemplified.

【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、バナジウム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、例えば無電解メッキ法、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、銅元素及びバナジウム元素を含有する第二の
下地層、あるいは銅、バナジウム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。
In the copper metallizing method of the present invention, an underlayer containing each element of copper, vanadium and aluminum is formed on the surface of a ceramic substrate. The method of forming the underlayer is not particularly limited, and it can be formed by, for example, an electroless plating method, a sputtering method, a metal paste method, an organic metal resinate (or a paste thereof) method, or the like. Further, as described above, the underlayer may also contain a magnesium element, and in the case of containing a magnesium element, the adhesion strength of the finally obtained copper metallized layer is higher, which is desirable. The thickness of the underlayer is not particularly limited, but is preferably about 0.05 to 3 μm in order to obtain a copper metallized layer having high adhesion. As a method of forming an underlayer, first a first underlayer containing an aluminum element is formed on the surface of a ceramic substrate, and then a second underlayer containing a copper element and a vanadium element, or copper, vanadium and magnesium. When a second underlayer containing each element is formed,
As described above, since each metal element component can be efficiently diffused, a copper metallized layer having higher adhesion strength can be obtained, which is desirable.

【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450〜1100℃で熱処
理する。450℃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(特に酸化バナジウム)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。
In the present invention, an oxidizing atmosphere is used so that some reaction product is generated between the ceramic component of the ceramic substrate and the oxide of the metal element of the underlayer and between the oxides of the metal elements of different underlayers. At 450 to 1100 ° C. If the temperature is lower than 450 ° C, the formation of such a reaction product is insufficient, and the adhesion strength of the finally obtained copper metallized layer becomes insufficient, and if the temperature exceeds 1100 ° C, an oxide of a metal element (especially oxidation) during heat treatment is used. Since the amount of metal components contributing to the improvement of the adhesiveness of the copper metallized layer cannot be secured due to the remarkable scattering of vanadium), the adhesiveness of the copper metallized layer becomes insufficient.

【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。
After the ceramic substrate is heat-treated in an oxidizing atmosphere as described above, the ceramic substrate is dipped in a reducing solution to subject the underlayer to a reduction treatment. By this reduction treatment, the copper oxide present in the underlayer is reduced to metallic copper. Any reducing solution may be used as long as it can reduce copper oxide, and for example, a borohydride solution, a hypophosphite solution, a dimethylamine borane solution, or the like can be used.

【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。
In the present invention, the reduction treatment is carried out as described above, and the copper metallized layer is formed on the underlayer having the metallic copper on the surface. Since the reduction treatment of the underlayer is performed using the reducing solution, the adhesion between the underlayer and the copper metallized layer is stronger than that in the case where the reduction treatment is performed at a high temperature using a reducing gas. The method for forming the copper metallized layer is not particularly limited, but the content of impurities such as electroless plating, electrolytic plating, electroless plating followed by electrolytic plating, or sputtering. It is preferable to use a method in which the desired thickness is small and the desired thickness is easily obtained.

【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。
When manufacturing a ceramic wiring board, nickel,
A metal layer other than copper such as gold may be formed.

【0023】[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。
The present invention will be described below based on examples and comparative examples.

【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96%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0.5重量%である
96%アルミナ基板を使用した。
Examples 1 to 4 and Reference Example 1 As shown in Table 1, various ceramic substrates having different silica component contents were prepared. In Example 1, a 96% alumina substrate having a silica component content of 2.0% by weight was used. In Examples 2 to 4, the mixed powder (raw material powder) having the mixing ratio of the MgO—CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 based glass powder and the alumina powder as shown in Table 1 was used. Glass-based ceramic substrates (low temperature fired glass ceramic substrates) having different silica component contents obtained by firing at 900 ° C. were used. Also,
In Reference Example 1, a 96% alumina substrate having a silica component content of 0.5% by weight was used.

【0025】各セラミック基板の表面に銅、バナジウム
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39
重量部と、バナジ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-3、バナジウム含有率
3.0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:H9
5K-4、アルミニウム含有率1重量%)15重量部とを混
合した銅−バナジウム−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5
80℃、30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。
An underlayer containing each element of copper, vanadium and aluminum was formed on the surface of each ceramic substrate. This underlayer is formed by using a copper powder 39 having an average particle size of 1 μm.
100 parts by weight of vanadium resinate paste (manufactured by NE Chemcat, product number: H95K-3, vanadium content 3.0% by weight) and aluminum resinate paste (manufactured by NE Chemcat, product number: H9
5K-4, aluminum content 1% by weight) and 15 parts by weight of copper-vanadium-aluminum mixed paste,
A ceramic substrate was coated on the entire surface by a screen printing method, and then dried at 125 ° C. for 10 minutes to be formed. Next, 5 is applied to the ceramic substrate on which the underlayer is formed.
Heat treatment was performed in the atmosphere at 80 ° C. for 30 minutes. Then, an aqueous sodium borohydride solution having a pH of 12.5 was heated to about 80 ° C., the ceramic substrate which had been subjected to the above heat treatment was immersed therein, and the copper oxide layer on the surface was reduced to form metallic copper. Then, a copper metallized layer having a total film thickness of about 10 μm was formed on the underlayer of the ceramic substrate after the reduction treatment by the electroless copper plating method.

【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。
In the substrate on which the copper metallized layer is formed,
The adhesion between the ceramic substrate and the copper metallized layer was measured by the following method. The results are shown in Table 1, and the adhesive strengths in the obtained Examples 1 to 4 and Reference Example 1 were all excellent values.

【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。
(Measurement Method of Adhesion) Measurement is performed by the method shown in FIG. First, the ceramic substrate 1 on which the copper metallized layer is formed is etched to form the 2 mm square adhesive force measurement pad 2. Then, as shown in FIG. 1, a 0.7 mmφ tin-plated copper wire 4 is fixed to the adhesive force measurement pad 2 with the solder 3, and then the tin-plated copper wire 4 is pulled using a tensile tester to obtain a ceramic. The adhesive force between the substrate 1 and the adhesive force measurement pad 2 is measured. In addition, the arrow in FIG. 1 shows the pulling direction of a tensile test.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 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。
(Comparative Examples 1 to 4, Reference Example 2) As shown in Table 2, various ceramic substrates having different silica component contents were used. That is, in Comparative Examples 1 to 4, the same ceramic substrate used in Examples 1 to 4 was used, and in Reference Example 2, the same ceramic substrate used in Reference Example 1 was used. did.

【0030】各セラミック基板の表面に銅元素及びバナ
ジウム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41
重量部と、バナジ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-3、バナジウム含有率
3.0重量%)100重量部を混合した銅−バナジウム
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。
An underlayer containing a copper element and a vanadium element was formed on the surface of each ceramic substrate. The base layer of these comparative examples did not contain aluminum element. This underlayer is formed by copper powder 41 having an average particle size of 1 μm.
A copper-vanadium mixed paste prepared by mixing 100 parts by weight of vanadium resinate paste (manufactured by NE Chemcat, product number: H95K-3, vanadium content of 3.0% by weight) with 100 parts by weight of the paste is screened on the entire surface of the ceramic substrate. It was applied by a printing method, and then dried at 125 ° C. for 10 minutes to be formed.

【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
0.5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。
Then, the subsequent steps were performed in the same manner as in Example 1, and a copper metallized layer having a total film thickness of about 10 μm was formed on the base layer of the ceramic substrate by electroless copper plating. The adhesion between the ceramic substrate and the copper metallized layer on the substrate on which the copper metallized layer was formed was measured by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 2, and the adhesion in Comparative Examples 1 to 4 in which the underlayer does not contain aluminum element is the same as in Examples 1 to 4 using the same ceramic substrate. It was lower than strength. The adhesive force in Reference Example 2 using a substrate having a silica component content of 0.5% by weight is almost the same as the adhesive force in Reference Example 1, and when the silica component content is extremely low, the base layer It was confirmed that the effect of including aluminum element in Al was not remarkable.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 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。
Examples 5 to 8 As shown in Table 3, various ceramic substrates having different silica component contents were used. That is, in Examples 5 to 8, the same ceramic substrates as those used in Examples 1 to 4 were used.

【0034】各セラミック基板表面に銅、バナジウム、
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(Meta
l 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
%)5重量部と、平均粒径1μmの銅粉末39重量部
と、バナジ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-3、バナジウム含有率3.0
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%)20重量部を混合し
た銅−バナジウム−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、125℃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1
0μm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。
Copper, vanadium,
An underlayer containing aluminum and magnesium was formed. This underlayer is formed using aluminum MOD (Meta
l Organic Decomposition) 5 parts by weight of coating type material (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., product number AL-03, aluminum oxide concentration 3% by weight), 39 parts by weight of copper powder having an average particle diameter of 1 μm, vanadium resinate paste (N -E-Chem Cat, product number: H95K-3, vanadium content rate 3.0
% By weight) and 100 parts by weight of magnesium resinate paste (manufactured by NE Chemcat, product number: Z95C-3,
A copper-vanadium-magnesium-aluminum mixed paste in which 20 parts by weight of magnesium content (1.3% by weight) was mixed was applied on the entire surface of the substrate by a screen printing method, and then dried at 125 ° C. for 10 minutes to be formed. . Then, heat treatment in the air, reduction treatment and copper metallization are performed in the same manner as in Example 1 to obtain a total film thickness of about 1
A 0 μm copper metallization layer was formed. The adhesion between the ceramic substrate and the copper metallized layer on the substrate on which the copper metallized layer was formed was measured by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 3, and the adhesive strength in Examples 5 to 8 in which the underlayer also contains magnesium element is the same as that in the above Examples 1 to 4 using the same ceramic substrate. It was confirmed to be stronger than that.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 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。
(Examples 9 to 11) As shown in Table 4, various glass-based ceramic substrates having different silica component contents were used. That is, in Examples 9 to 11, the same ceramic substrates as those used in Examples 2 to 4 were used.

【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、銅元素及びバナジウム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41重量部と、バナジウムレジネートペ
ースト(エヌ・イー・ケムキャット社製、品番:H95K-
3、バナジウム含有率3.0重量%)100重量部を混
合した銅−バナジウム混合ペーストを、第一の下地層上
の全面にスクリーン印刷法により塗布し、次いで、12
5℃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、銅元素及びバナジウム元素を含有する
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。
Aluminum resinate paste (manufactured by NE Chemcat,
Part number: H95K-4, aluminum content 1.0% by weight) is applied by screen printing method, then 10 at 125 ° C.
It was dried for a minute to form a first underlayer containing aluminum element. Then, the ceramic substrate on which the first underlayer was formed was subjected to heat treatment in the atmosphere at 860 ° C. for 1 hour. Then, a second underlayer containing a copper element and a vanadium element was formed on the entire surface of the first underlayer of the ceramic substrate. This second underlayer is formed by 41 parts by weight of copper powder having an average particle size of 1 μm and vanadium resinate paste (manufactured by NE Chemcat, product number: H95K-
3, vanadium content of 3.0% by weight) 100 parts by weight of a mixed copper-vanadium paste is applied to the entire surface of the first underlayer by a screen printing method, and then 12
It was formed by drying treatment at 5 ° C. for 10 minutes. In the subsequent steps, heat treatment in the atmosphere, reduction treatment and copper metallization were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a total film thickness of about 10 μm.
Of copper metallization layer was formed. The adhesion between the ceramic substrate and the copper metallized layer on the substrate on which the copper metallized layer was formed was measured by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 4. Examples 9 to 11 in which after forming the first underlayer containing the aluminum element, the second underlayer containing the copper element and the vanadium element was formed.
It was confirmed that the adhesion force in Example 2 was stronger than the adhesion force in Examples 2 to 4 using the same ceramic substrate.

【0038】[0038]

【表4】 [Table 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。
Examples 12 to 14 As shown in Table 5, various glass-based ceramic substrates having different silica component contents were used. That is, Example 12 to Example 1
In Example 4, the same ceramic substrate as that used in each of Examples 6 to 8 was used.

【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、バナジウム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39重量部と、バナジウ
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-3、バナジウム含有率3.0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%)20重量部を混合した銅−バナ
ジウム−マグネシウム混合ペーストを、第一の下地層上
の全面にスクリーン印刷法により塗布し、次いで、12
5℃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、バナジウム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。
Aluminum resinate paste (manufactured by NE Chemcat,
Part number: H95K-4, aluminum content 1.0% by weight) is applied by screen printing method, then 10 at 125 ° C.
It was dried for a minute to form a first underlayer containing aluminum element. Then, the ceramic substrate on which the first underlayer was formed was subjected to heat treatment in the atmosphere at 860 ° C. for 1 hour. Then, a second underlayer containing each element of copper, vanadium, and magnesium was formed on the entire surface of the first underlayer of the ceramic substrate. This second underlayer is formed by using 39 parts by weight of copper powder having an average particle size of 1 μm and vanadium resinate paste (manufactured by NE Chemcat, product number: H95K-3, vanadium content 3.0% by weight).
The first is a copper-vanadium-magnesium mixed paste in which 00 parts by weight and 20 parts by weight of magnesium resinate paste (manufactured by NE Chemcat, product number: Z95C-3, magnesium content 1.3% by weight) are mixed. The entire surface of the underlayer is coated by a screen printing method, then 12
It was formed by drying treatment at 5 ° C. for 10 minutes. In the subsequent steps, heat treatment in the atmosphere, reduction treatment and copper metallization were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a total film thickness of about 10 μm.
Of copper metallization layer was formed. The adhesion between the ceramic substrate and the copper metallized layer on the substrate on which the copper metallized layer was formed was measured by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 5. Examples 12 to Example in which after forming the first underlayer containing the aluminum element, the second underlayer containing each element of copper, vanadium and magnesium was formed. It was confirmed that the adhesive force in Example 14 was stronger than the adhesive force in Examples 6 to 8 using the same ceramic substrate.

【0041】[0041]

【表5】 [Table 5]

【0042】(実施例15〜17、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450〜
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。
(Examples 15 to 17, Comparative Examples 5 and 6) The same ceramic substrate as that used in Example 1 was used except that the heat treatment temperature in the atmosphere was changed as shown in Table 6. A copper metallized layer having a total film thickness of about 10 μm was formed by using the same process as in Example 1. The adhesion between the ceramic substrate and the copper metallized layer on the substrate on which the copper metallized layer was formed was measured by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 6 including the results of Example 1. From the results of Table 6, the heat treatment temperature in the atmosphere is 450 to
It was confirmed that when the temperature was within the range of 1100 ° C, good adhesion was obtained.

【0043】[0043]

【表6】 [Table 6]

【0044】(実施例18〜実施例20)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18〜実施例20における密着力は全て
良好なものであった。
(Examples 18 to 20) The same ceramic substrate as that used in Example 1 was used, except that the copper metallizing method for the substrate after the reduction treatment was changed as shown in Table 7. A copper metallized layer having a total film thickness of about 10 μm was formed by the same process as in Example 1.
The adhesion between the ceramic substrate and the copper metallized layer on the substrate on which the copper metallized layer was formed was measured by the same method as in Example 1. The results including the results of Example 1 are shown in Table 7.
Shown in The adhesive strengths in Examples 18 to 20 were all good.

【0045】[0045]

【表7】 [Table 7]

【0046】[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、バナジウム及びアルミニウ
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450〜1100℃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。
According to the copper metallizing method for a ceramic substrate according to claims 1 to 6, an underlayer containing each element of copper, vanadium and aluminum is formed, and then 450 to 1100 ° C in an oxidizing atmosphere. Since the heat treatment is performed in accordance with the method for copper metallizing a ceramic substrate according to any one of claims 1 to 6, the ceramic substrate is immersed in a reducing solution for reduction treatment, and then copper metallization is performed. Form a copper metallized layer firmly adhered to a smooth ceramic substrate surface without the need for a special atmosphere such as a reducing atmosphere, even if is a material containing 1.0% by weight or more of silica component It becomes possible to do.

【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、バナジウム、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450〜1100℃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。
In the copper metallizing method for a ceramic substrate according to a second aspect of the present invention, an underlayer containing each element of copper, vanadium, aluminum and magnesium is formed, and then heat treatment is performed at 450 to 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere. In addition to the above effects, according to the copper metallizing method for a ceramic substrate according to claim 2, in addition to the above effects, the method is followed by dipping in a reducing solution for reduction treatment and then copper metallization.
It becomes possible to form a copper metallized layer having a better adhesion of the ceramic substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for measuring an adhesion force between a ceramic substrate and a copper metallized layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 1 Ceramic substrate 2 Adhesive force measurement pad 3 Solder 4 Tin-plated copper wire

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、バナジウム及びアルミニウ
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450〜1100℃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。
1. A base layer containing each element of copper, vanadium and aluminum is formed on the surface of a ceramic substrate having a silica component content of 1.0% by weight or more, and then 450 to 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere. A method for copper metallization of a ceramic substrate, which comprises heat-treating, then immersing in a reducing solution to perform reduction treatment, and then performing copper metallization.
【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。
2. The method of copper metallizing a ceramic substrate according to claim 1, wherein the underlayer also contains a magnesium element.
【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。
3. The ceramic substrate comprises 20 to 80% by weight of glass powder containing borosilicate glass and 80 to 80% of alumina powder.
The raw material powder containing 20% by weight of 800-110
3. The copper metallizing method for a ceramic substrate according to claim 1 or 2, which is a glass ceramic substrate fired at 0 ° C.
【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、銅元素及びバナジウム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。
4. A method of forming an underlayer, which comprises first forming a first underlayer containing an aluminum element on a surface of a ceramic substrate and then forming a second underlayer containing a copper element and a vanadium element. The copper metallization method for a ceramic substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein
【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。
5. The copper metallizing method for a ceramic substrate according to claim 4, wherein the second underlayer also contains magnesium element.
【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。
6. The method of copper metallization is an electroless plating method,
The copper metallizing method for a ceramic substrate according to any one of claims 1 to 5, which is an electrolytic plating method, a method of performing electrolytic plating after performing electroless plating, or a sputtering method.
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