JPH10101462A - セラミック基板への銅メタライズ法 - Google Patents
セラミック基板への銅メタライズ法Info
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- JPH10101462A JPH10101462A JP25704696A JP25704696A JPH10101462A JP H10101462 A JPH10101462 A JP H10101462A JP 25704696 A JP25704696 A JP 25704696A JP 25704696 A JP25704696 A JP 25704696A JP H10101462 A JPH10101462 A JP H10101462A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミック基板と平行方向に加わる力による
剥離モードの密着強度が優れているメタライズ層が得ら
れる銅メタライズ法を提供する。 【解決手段】 下記の〜の工程を備えることを特徴
とする。 セラミック系無機粉体と、銅元素と、Ｂｉ元素及び／
又はＶ元素とを含んでなるペーストを、母材となるセラ
ミック基板上に塗布して下地層を形成する工程； 上記セラミック基板を構成するセラミック成分と、上
記ペースト中に含まれるＢｉ元素及び／又はＶ元素との
共晶物が形成する温度範囲で、且つ、酸化性雰囲気中
で、上記下地層を熱処理する工程； 上記の熱処理を終えた下地層を溶液中で還元する工
程； 還元した下地層にメッキ法又はスパッタ法により銅を
メタライズする工程。
剥離モードの密着強度が優れているメタライズ層が得ら
れる銅メタライズ法を提供する。 【解決手段】 下記の〜の工程を備えることを特徴
とする。 セラミック系無機粉体と、銅元素と、Ｂｉ元素及び／
又はＶ元素とを含んでなるペーストを、母材となるセラ
ミック基板上に塗布して下地層を形成する工程； 上記セラミック基板を構成するセラミック成分と、上
記ペースト中に含まれるＢｉ元素及び／又はＶ元素との
共晶物が形成する温度範囲で、且つ、酸化性雰囲気中
で、上記下地層を熱処理する工程； 上記の熱処理を終えた下地層を溶液中で還元する工
程； 還元した下地層にメッキ法又はスパッタ法により銅を
メタライズする工程。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック配線板
等の電子部品の製造等において使用される、セラミック
基板への銅メタライズ法に関する。
等の電子部品の製造等において使用される、セラミック
基板への銅メタライズ法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にセラミック基板を使用したセラミ
ック配線板には以下の特性が要求される。 （１）セラミック基板と、その表面に形成するメタライ
ズ層、すなわち導体層の密着力が強いこと。 （２）導体層のシート抵抗が低いこと。 （３）高周波信号伝達特性が良好なこと。（表面が平滑
なセラミック基板を用いることにより達成される。）
ック配線板には以下の特性が要求される。 （１）セラミック基板と、その表面に形成するメタライ
ズ層、すなわち導体層の密着力が強いこと。 （２）導体層のシート抵抗が低いこと。 （３）高周波信号伝達特性が良好なこと。（表面が平滑
なセラミック基板を用いることにより達成される。）
【０００３】従来の一般的なセラミック基板への銅メタ
ライズ法である、金属ペーストを用いたメタライズ法の
場合、上記（１）の導体層の密着力が強いことを満足さ
せるために、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、ガラス分だけシート抵抗が高くな
り、上記（２）の特性が劣るという欠点がある。一方、
他のメタライズ法であるメッキ法、蒸着法、スパッタ法
で得られるメタライズ層（導体層）は、不純物の含有量
が少ないため、シート抵抗は純金属と同レベルである。
しかし、これらの場合のメタライズ層は物理的にセラミ
ック基板と接合しているだけであり、密着力は一般的に
低く、上記（１）の特性が不十分であるという欠点があ
る。そこで、メタライズ層を形成する前に、予めフッ
酸、リン酸、水酸化ナトリウム等の高温溶液にセラミッ
ク基板を浸漬する化学エッチング法により、セラミック
基板表面をエッチングして粗面化し、いわゆるアンカー
効果によってメタライズ層の密着力を向上させることが
行われている。しかし、この方法では上記の（３）の特
性を低下させるという欠点がある。
ライズ法である、金属ペーストを用いたメタライズ法の
場合、上記（１）の導体層の密着力が強いことを満足さ
せるために、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、ガラス分だけシート抵抗が高くな
り、上記（２）の特性が劣るという欠点がある。一方、
他のメタライズ法であるメッキ法、蒸着法、スパッタ法
で得られるメタライズ層（導体層）は、不純物の含有量
が少ないため、シート抵抗は純金属と同レベルである。
しかし、これらの場合のメタライズ層は物理的にセラミ
ック基板と接合しているだけであり、密着力は一般的に
低く、上記（１）の特性が不十分であるという欠点があ
る。そこで、メタライズ層を形成する前に、予めフッ
酸、リン酸、水酸化ナトリウム等の高温溶液にセラミッ
ク基板を浸漬する化学エッチング法により、セラミック
基板表面をエッチングして粗面化し、いわゆるアンカー
効果によってメタライズ層の密着力を向上させることが
行われている。しかし、この方法では上記の（３）の特
性を低下させるという欠点がある。
【０００４】上記の従来技術の欠点を解消する方法とし
て、セラミック基板に対して、その表面に、銅元素と、
Ｂｉ元素又はＶ元素とを含む下地層を形成し、次に酸化
性雰囲気中で熱処理し、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を、本発明者
等は提案している（特開平７−２５４７６９号、特開平
８−１２５３０７号）。この方法によるセラミック基板
とメタライズ層の密着強度は、セラミック基板と垂直方
向に対しては、前述の粗面化した後でメタライズ層を形
成する方法によるものより強固であるが、”剥が
す”、”めくる”などのセラミック基板と平行方向に加
わる力による剥離モードの密着強度は、逆に粗面化した
後でメタライズ層を形成する方法によるものより若干劣
り、改善の余地のあることが判明した。
て、セラミック基板に対して、その表面に、銅元素と、
Ｂｉ元素又はＶ元素とを含む下地層を形成し、次に酸化
性雰囲気中で熱処理し、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を、本発明者
等は提案している（特開平７−２５４７６９号、特開平
８−１２５３０７号）。この方法によるセラミック基板
とメタライズ層の密着強度は、セラミック基板と垂直方
向に対しては、前述の粗面化した後でメタライズ層を形
成する方法によるものより強固であるが、”剥が
す”、”めくる”などのセラミック基板と平行方向に加
わる力による剥離モードの密着強度は、逆に粗面化した
後でメタライズ層を形成する方法によるものより若干劣
り、改善の余地のあることが判明した。
【０００５】
【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、本発明の目的はセ
ラミック基板表面を粗面化することなしに、また経済的
に不利となる不活性雰囲気下での熱処理を施すことな
く、密着強度の優れたメタライズ層を形成できる銅メタ
ライズ法であって、且つ、セラミック基板と平行方向に
加わる力による剥離モードの密着強度も優れているメタ
ライズ層が得られる銅メタライズ法を提供することにあ
る。
事情に鑑みてなされたものであって、本発明の目的はセ
ラミック基板表面を粗面化することなしに、また経済的
に不利となる不活性雰囲気下での熱処理を施すことな
く、密着強度の優れたメタライズ層を形成できる銅メタ
ライズ法であって、且つ、セラミック基板と平行方向に
加わる力による剥離モードの密着強度も優れているメタ
ライズ層が得られる銅メタライズ法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明のセ
ラミック基板への銅メタライズ法は、下記の〜の工
程を備えることを特徴とする。 セラミック系無機粉体と、銅元素と、Ｂｉ元素及び／
又はＶ元素とを含んでなるペーストを、母材となるセラ
ミック基板上に塗布して下地層を形成する工程； 上記セラミック基板を構成するセラミック成分と、上
記ペースト中に含まれるＢｉ元素及び／又はＶ元素との
共晶物が形成する温度範囲で、且つ、酸化性雰囲気中
で、上記下地層を熱処理する工程； 上記の熱処理を終えた下地層を溶液中で還元する工
程； 還元した下地層にメッキ法又はスパッタ法により銅を
メタライズする工程。
ラミック基板への銅メタライズ法は、下記の〜の工
程を備えることを特徴とする。 セラミック系無機粉体と、銅元素と、Ｂｉ元素及び／
又はＶ元素とを含んでなるペーストを、母材となるセラ
ミック基板上に塗布して下地層を形成する工程； 上記セラミック基板を構成するセラミック成分と、上
記ペースト中に含まれるＢｉ元素及び／又はＶ元素との
共晶物が形成する温度範囲で、且つ、酸化性雰囲気中
で、上記下地層を熱処理する工程； 上記の熱処理を終えた下地層を溶液中で還元する工
程； 還元した下地層にメッキ法又はスパッタ法により銅を
メタライズする工程。
【０００７】請求項２に係る発明のセラミック基板への
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、の工程の下地層を熱処理する温度が、セラミッ
ク系無機粉体を構成するセラミック成分と、上記ペース
ト中に含まれるＢｉ元素及び／又はＶ元素との共晶物が
形成する温度範囲であることを特徴とする。
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、の工程の下地層を熱処理する温度が、セラミッ
ク系無機粉体を構成するセラミック成分と、上記ペース
ト中に含まれるＢｉ元素及び／又はＶ元素との共晶物が
形成する温度範囲であることを特徴とする。
【０００８】請求項３に係る発明のセラミック基板への
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、の工程で形成する下地層中の、セ
ラミック系無機粉体と銅元素の含有割合が、セラミック
系無機粉体１モルに対し銅元素が２モル以上の割合であ
ることを特徴とする。
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、の工程で形成する下地層中の、セ
ラミック系無機粉体と銅元素の含有割合が、セラミック
系無機粉体１モルに対し銅元素が２モル以上の割合であ
ることを特徴とする。
【０００９】請求項４に係る発明のセラミック基板への
銅メタライズ法は、請求項１から請求項３までの何れか
に記載の銅メタライズ法において、の工程で形成する
下地層中にＭｇ元素をも含んでいることを特徴とする。
銅メタライズ法は、請求項１から請求項３までの何れか
に記載の銅メタライズ法において、の工程で形成する
下地層中にＭｇ元素をも含んでいることを特徴とする。
【００１０】請求項５に係る発明のセラミック基板への
銅メタライズ法は、請求項１から請求項４までの何れか
に記載の銅メタライズ法において、の工程のセラミッ
ク系無機粉体が、母材となるセラミック基板を構成する
セラミック成分と同質のセラミック成分を有しているこ
とを特徴とする。
銅メタライズ法は、請求項１から請求項４までの何れか
に記載の銅メタライズ法において、の工程のセラミッ
ク系無機粉体が、母材となるセラミック基板を構成する
セラミック成分と同質のセラミック成分を有しているこ
とを特徴とする。
【００１１】請求項６に係る発明のセラミック基板への
銅メタライズ法は、請求項１から請求項５までの何れか
に記載の銅メタライズ法において、の工程のセラミッ
ク系無機粉体を構成するセラミック成分が、アルミナ、
チタン酸バリウム又はガラスセラミックであることを特
徴とする。
銅メタライズ法は、請求項１から請求項５までの何れか
に記載の銅メタライズ法において、の工程のセラミッ
ク系無機粉体を構成するセラミック成分が、アルミナ、
チタン酸バリウム又はガラスセラミックであることを特
徴とする。
【００１２】本発明に係るセラミック基板への銅メタラ
イズ法では、の工程で下地層を形成し、次いでの工
程で下地層を熱処理する。この操作により、母材となる
セラミック基板とセラミック系無機粉体と銅元素とを化
学的に接合している。このの工程での下地層の熱処理
は酸化性雰囲気で行われるため、ペースト中に含まれる
各成分、及び母材となるセラミック基板表面には酸化物
が形成される。一般にＢｉ及びＶは金属酸化物に対して
濡れ性が良く、母材となるセラミック基板、セラミック
系無機粉体及び銅元素（正確には銅酸化物）にそれぞれ
拡散し、セラミック基板とセラミック系無機粉体、セラ
ミック系無機粉体と銅元素（正確には銅酸化物）、銅元
素（正確には銅酸化物）とセラミック基板との結合助剤
として作用する。
イズ法では、の工程で下地層を形成し、次いでの工
程で下地層を熱処理する。この操作により、母材となる
セラミック基板とセラミック系無機粉体と銅元素とを化
学的に接合している。このの工程での下地層の熱処理
は酸化性雰囲気で行われるため、ペースト中に含まれる
各成分、及び母材となるセラミック基板表面には酸化物
が形成される。一般にＢｉ及びＶは金属酸化物に対して
濡れ性が良く、母材となるセラミック基板、セラミック
系無機粉体及び銅元素（正確には銅酸化物）にそれぞれ
拡散し、セラミック基板とセラミック系無機粉体、セラ
ミック系無機粉体と銅元素（正確には銅酸化物）、銅元
素（正確には銅酸化物）とセラミック基板との結合助剤
として作用する。
【００１３】また、Ｂｉ及びＶは、その拡散速度が銅の
それよりも速く、の工程の熱処理後の下地層の表面に
は銅成分（正確には銅酸化物）が主に残留する状態とな
る。そして、この表面が、後の銅メタライズ工程（メッ
キ法又はスパッタ法による）における金属−金属接合の
界面として作用し、メタライズ層の密着強度が向上す
る。
それよりも速く、の工程の熱処理後の下地層の表面に
は銅成分（正確には銅酸化物）が主に残留する状態とな
る。そして、この表面が、後の銅メタライズ工程（メッ
キ法又はスパッタ法による）における金属−金属接合の
界面として作用し、メタライズ層の密着強度が向上す
る。
【００１４】本発明に係る銅メタライズ法では、下地層
中のセラミック系無機粉体が骨材として作用するので、
この無機粉体を含まない場合（銅元素をメインとする場
合）に比べ、セラミック基板と平行方向に加わる力によ
る剥離モードの密着強度が優れているメタライズ層が得
られるようになる。また、下地層中にＭｇをも含んでい
る場合には、メタライズ層の密着強度をさらに向上す
る。
中のセラミック系無機粉体が骨材として作用するので、
この無機粉体を含まない場合（銅元素をメインとする場
合）に比べ、セラミック基板と平行方向に加わる力によ
る剥離モードの密着強度が優れているメタライズ層が得
られるようになる。また、下地層中にＭｇをも含んでい
る場合には、メタライズ層の密着強度をさらに向上す
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。先ず、母材となるセラミック基板を準備する。セ
ラミック基板を構成するセラミック成分としては、アル
ミナ、ジルコニア、チタン酸バリウム等の酸化物系や、
窒化アルミニウム、窒化珪素等の窒化物系や、炭化珪素
等の炭化物系や、ガラスセラミック系等が例示でき、焼
結したものであれば特に限定はない。但し、窒化物系及
び炭化物系のセラミック基板の場合、後の酸化性雰囲気
中の熱処理工程で基板表面が若干酸化される場合があ
る。
する。先ず、母材となるセラミック基板を準備する。セ
ラミック基板を構成するセラミック成分としては、アル
ミナ、ジルコニア、チタン酸バリウム等の酸化物系や、
窒化アルミニウム、窒化珪素等の窒化物系や、炭化珪素
等の炭化物系や、ガラスセラミック系等が例示でき、焼
結したものであれば特に限定はない。但し、窒化物系及
び炭化物系のセラミック基板の場合、後の酸化性雰囲気
中の熱処理工程で基板表面が若干酸化される場合があ
る。
【００１６】次いで、セラミック基板表面と後に形成さ
れる銅メタライズ層との接合層となる位置に下地層を形
成する。この下地層は、セラミック系無機粉体と、銅元
素と、Ｂｉ元素及び／又はＶ元素とを含んでなるペース
トをセラミック基板上に塗布して形成する。ペーストの
塗布方法については特に指定はなく、スクリーン印刷等
の方法で行える。また、各成分を別々に含んでいる複数
のペーストを用いて下地層を形成することも可能であ
る。セラミック系無機粉体の粒子径については、特に限
定するものではないが、ペースト中の分散性とセラミッ
ク基板表面の平滑性の確保という両面から、その平均粒
子径がサブミクロン程度のものであることが望ましい。
また、セラミック系無機粉体を構成するセラミック成分
としては、特に限定するものではないが、上記のセラミ
ック基板を構成するセラミック成分として例示したもの
と同じ成分のものを使用できる。そして、母材となるセ
ラミック基板を構成するセラミック成分と同質のセラミ
ック成分を有している無機粉体を使用すれば、電気特性
等の品質設計が容易となる利点がある。
れる銅メタライズ層との接合層となる位置に下地層を形
成する。この下地層は、セラミック系無機粉体と、銅元
素と、Ｂｉ元素及び／又はＶ元素とを含んでなるペース
トをセラミック基板上に塗布して形成する。ペーストの
塗布方法については特に指定はなく、スクリーン印刷等
の方法で行える。また、各成分を別々に含んでいる複数
のペーストを用いて下地層を形成することも可能であ
る。セラミック系無機粉体の粒子径については、特に限
定するものではないが、ペースト中の分散性とセラミッ
ク基板表面の平滑性の確保という両面から、その平均粒
子径がサブミクロン程度のものであることが望ましい。
また、セラミック系無機粉体を構成するセラミック成分
としては、特に限定するものではないが、上記のセラミ
ック基板を構成するセラミック成分として例示したもの
と同じ成分のものを使用できる。そして、母材となるセ
ラミック基板を構成するセラミック成分と同質のセラミ
ック成分を有している無機粉体を使用すれば、電気特性
等の品質設計が容易となる利点がある。
【００１７】また、ペースト中に含有させる銅元素を供
給する原料としては、例えば銅、亜酸化銅、酸化銅等の
粉末やレジネート（又はそのペースト）形態のものを用
いることができる。ペースト中に含有させるＢｉ元素及
びＶ元素を供給する原料としては、特に限定はなく、酸
化物粉末やレジネート（又はそのペースト）形態のもの
を用いることができる。そして、下地層中にＭｇ元素を
も含むようにすると、密着強度がさらに向上したメタラ
イズ層を得ることが可能となるので好ましい。なお、ペ
ーストの粘度調製のため、エチルセルロース等を適当な
溶媒に溶解した増粘剤を必要に応じてペースト中に含ま
せることができる。
給する原料としては、例えば銅、亜酸化銅、酸化銅等の
粉末やレジネート（又はそのペースト）形態のものを用
いることができる。ペースト中に含有させるＢｉ元素及
びＶ元素を供給する原料としては、特に限定はなく、酸
化物粉末やレジネート（又はそのペースト）形態のもの
を用いることができる。そして、下地層中にＭｇ元素を
も含むようにすると、密着強度がさらに向上したメタラ
イズ層を得ることが可能となるので好ましい。なお、ペ
ーストの粘度調製のため、エチルセルロース等を適当な
溶媒に溶解した増粘剤を必要に応じてペースト中に含ま
せることができる。
【００１８】次に、下地層を形成したセラミック基板を
酸化性雰囲気中で熱処理する。この熱処理温度はセラミ
ック基板を構成するセラミック成分と下地層に含まれる
Ｂｉ元素又はＶ元素との共晶物が形成する温度範囲であ
ることが重要である。Ｂｉ元素とＶ元素の両方の元素が
含まれている場合には、何れかの元素とセラミック基板
を構成するセラミック成分とが共晶物が形成する温度範
囲であれば良い。さらに、この熱処理温度がセラミック
系無機粉体を構成するセラミック成分と下地層に含まれ
るＢｉ元素又はＶ元素との共晶物が形成する温度範囲内
であれば、セラミック系無機粉体と銅元素、セラミック
系無機粉体とセラミック基板との化学的な接合がより強
固に達成されるので望ましい。熱処理の時間については
熱処理温度によって、最適な時間を設定すればよく、特
に限定するものではない。この熱処理により、下地層中
に含まれる銅、Ｂｉ（又はＶ）の各元素は、セラミック
基板に拡散し、それぞれの共晶物が形成されるが、Ｂｉ
（又はＶ）の拡散速度は銅のそれよりも速いため、熱処
理後の下地層の表面は銅成分（正確には銅の酸化物）が
主に残留した状態のものとなる。
酸化性雰囲気中で熱処理する。この熱処理温度はセラミ
ック基板を構成するセラミック成分と下地層に含まれる
Ｂｉ元素又はＶ元素との共晶物が形成する温度範囲であ
ることが重要である。Ｂｉ元素とＶ元素の両方の元素が
含まれている場合には、何れかの元素とセラミック基板
を構成するセラミック成分とが共晶物が形成する温度範
囲であれば良い。さらに、この熱処理温度がセラミック
系無機粉体を構成するセラミック成分と下地層に含まれ
るＢｉ元素又はＶ元素との共晶物が形成する温度範囲内
であれば、セラミック系無機粉体と銅元素、セラミック
系無機粉体とセラミック基板との化学的な接合がより強
固に達成されるので望ましい。熱処理の時間については
熱処理温度によって、最適な時間を設定すればよく、特
に限定するものではない。この熱処理により、下地層中
に含まれる銅、Ｂｉ（又はＶ）の各元素は、セラミック
基板に拡散し、それぞれの共晶物が形成されるが、Ｂｉ
（又はＶ）の拡散速度は銅のそれよりも速いため、熱処
理後の下地層の表面は銅成分（正確には銅の酸化物）が
主に残留した状態のものとなる。
【００１９】次いで、酸化性雰囲気中での熱処理を終え
た下地層付きセラミック基板を還元性溶液中に浸漬す
る。この工程により、下地層表面に存在する酸化銅を容
易に還元して、金属銅とする。なお、還元性溶液につい
ては、特に限定はなく、ジメチルアミンボラン、水素化
ホウ素塩、次亜リン酸塩等のアルカリ水溶液を用いるこ
とができる。
た下地層付きセラミック基板を還元性溶液中に浸漬す
る。この工程により、下地層表面に存在する酸化銅を容
易に還元して、金属銅とする。なお、還元性溶液につい
ては、特に限定はなく、ジメチルアミンボラン、水素化
ホウ素塩、次亜リン酸塩等のアルカリ水溶液を用いるこ
とができる。
【００２０】次に、表面が金属銅に還元された下地層上
に無電解メッキ、電解メッキ等の化学的方法あるいはス
パッタ法等の物理的方法によって、銅をメタライズす
る。こうして得られた銅メタライズ層は密着強度が優れ
ているという特性を有する。
に無電解メッキ、電解メッキ等の化学的方法あるいはス
パッタ法等の物理的方法によって、銅をメタライズす
る。こうして得られた銅メタライズ層は密着強度が優れ
ているという特性を有する。
【００２１】なお、銅をメタライズする工程において、
メッキ法を選択する場合、メッキ触媒性や電気伝導性を
十分に確保するためには、下地層に含まれるセラミック
系無機粉体と銅元素の含有割合が、セラミック系無機粉
体１モルに対し銅元素が２モル以上の割合であることが
望ましい。
メッキ法を選択する場合、メッキ触媒性や電気伝導性を
十分に確保するためには、下地層に含まれるセラミック
系無機粉体と銅元素の含有割合が、セラミック系無機粉
体１モルに対し銅元素が２モル以上の割合であることが
望ましい。
【００２２】
【実施例】以下、本発明に係るセラミック基板のメタラ
イジング法の実施例を説明する。
イジング法の実施例を説明する。
【００２３】（実施例１〜実施例１０）表１に示すよう
に、種々のセラミック基板と下地層用ペーストを準備
し、下地層用ペーストをスクリーン印刷法でセラミック
基板の一方の表面の全面に塗布した後、１２５℃、１０
分間の空気中での乾燥に引き続き、空気中で表１に示す
所定の温度で１０分間の焼成を行って、下地層付きセラ
ミック基板を得た。
に、種々のセラミック基板と下地層用ペーストを準備
し、下地層用ペーストをスクリーン印刷法でセラミック
基板の一方の表面の全面に塗布した後、１２５℃、１０
分間の空気中での乾燥に引き続き、空気中で表１に示す
所定の温度で１０分間の焼成を行って、下地層付きセラ
ミック基板を得た。
【００２４】各実施例で使用したセラミック基板又はセ
ラミック系無機粉体を構成するセラミック成分とＢｉ及
びＶとの共晶物が形成する温度範囲を下記に示す。
ラミック系無機粉体を構成するセラミック成分とＢｉ及
びＶとの共晶物が形成する温度範囲を下記に示す。
【００２５】（イ）アルミナとＢｉの共晶物が形成する
温度範囲は約８１０℃以上 （ロ）アルミナとＶの共晶物が形成する温度範囲は約６
４０℃以上 （ハ）チタン酸バリウムとＢｉの共晶物が形成する温度
範囲は約８２０℃以上 （ニ）ガラスセラミックとＢｉの共晶物が形成する温度
範囲は約６００℃以上 （ホ）窒化アルミニウムとＢｉの共晶物が形成する温度
範囲は約８１０℃以上
温度範囲は約８１０℃以上 （ロ）アルミナとＶの共晶物が形成する温度範囲は約６
４０℃以上 （ハ）チタン酸バリウムとＢｉの共晶物が形成する温度
範囲は約８２０℃以上 （ニ）ガラスセラミックとＢｉの共晶物が形成する温度
範囲は約６００℃以上 （ホ）窒化アルミニウムとＢｉの共晶物が形成する温度
範囲は約８１０℃以上
【００２６】ここで、下地層用ペーストの原料として
は、セラミック系無機粉体は全て平均粒径が０．２μｍ
のものを、銅元素の供給原料としては平均粒径が１μｍ
の銅粉末を、Ｂｉ、Ｖ、Ｍｇ元素の供給原料としてはそ
れぞれの元素を含む有機レジネートペースト（Ｂｉ含有
率１８重量％のレジネートペースト、Ｖ含有率３．９重
量％のレジネートペースト、Ｍｇ含有率１．３重量％の
レジネートペースト）を使用した。なお、各レジネート
ペースト中には増粘剤を含んでいるものを用いた。
は、セラミック系無機粉体は全て平均粒径が０．２μｍ
のものを、銅元素の供給原料としては平均粒径が１μｍ
の銅粉末を、Ｂｉ、Ｖ、Ｍｇ元素の供給原料としてはそ
れぞれの元素を含む有機レジネートペースト（Ｂｉ含有
率１８重量％のレジネートペースト、Ｖ含有率３．９重
量％のレジネートペースト、Ｍｇ含有率１．３重量％の
レジネートペースト）を使用した。なお、各レジネート
ペースト中には増粘剤を含んでいるものを用いた。
【００２７】また、Ｍｇ元素を含む場合の下地層形成用
ペーストの作製は、先ず銅粉末を３０重量％、Ｂｉ含有
レジネートペースト又はＶ含有レジネートペーストを５
７重量％、Ｍｇ含有レジネートペーストを１３重量％混
合したペーストを作製した後、所定の無機粉体と混合す
るようにした。
ペーストの作製は、先ず銅粉末を３０重量％、Ｂｉ含有
レジネートペースト又はＶ含有レジネートペーストを５
７重量％、Ｍｇ含有レジネートペーストを１３重量％混
合したペーストを作製した後、所定の無機粉体と混合す
るようにした。
【００２８】得られた、下地層付きセラミック基板をジ
メチルアミンボランのアルカリ水溶液（ｐＨ１０、液温
４０℃）に浸漬し、下地層表面の銅酸化物を金属銅へ還
元した。
メチルアミンボランのアルカリ水溶液（ｐＨ１０、液温
４０℃）に浸漬し、下地層表面の銅酸化物を金属銅へ還
元した。
【００２９】次いで、無電解メッキ法又はスパッタ法に
よって、下地層上に１０μｍの厚みの銅皮膜を形成し、
さらにトータル銅厚みが３５μｍになるように電解銅メ
ッキを施して、銅メタライズしたセラミック基板を得
た。
よって、下地層上に１０μｍの厚みの銅皮膜を形成し、
さらにトータル銅厚みが３５μｍになるように電解銅メ
ッキを施して、銅メタライズしたセラミック基板を得
た。
【００３０】得られた、銅メタライズしたセラミック基
板について、エッチング法によって、メタライズ層の密
着強度評価用のパターン（１０ｍｍ×８０ｍｍ）を形成
し、図１に示す方法で、９０°ピール引っ張り試験（セ
ラミック基板と垂直方向の密着強度評価に、セラミック
基板と平行方向の密着強度評価を加味した試験）を実施
し、その結果を表１に示す。なお、図１は９０°ピール
引っ張り試験による密着強度の測定方法を示す概略図で
あり、図１に示すように、セラミック基板１上にエッチ
ング法によって１０ｍｍ×８０ｍｍの大きさ形成した銅
メタライズ層２を、測定試験片セット用ロール３で支持
した状態で、セラミック基板１の９０°方向（図の符号
４の矢印の方向）に引き剥がした時の引き剥がしに要す
る引っ張り強度を密着強度として評価する。
板について、エッチング法によって、メタライズ層の密
着強度評価用のパターン（１０ｍｍ×８０ｍｍ）を形成
し、図１に示す方法で、９０°ピール引っ張り試験（セ
ラミック基板と垂直方向の密着強度評価に、セラミック
基板と平行方向の密着強度評価を加味した試験）を実施
し、その結果を表１に示す。なお、図１は９０°ピール
引っ張り試験による密着強度の測定方法を示す概略図で
あり、図１に示すように、セラミック基板１上にエッチ
ング法によって１０ｍｍ×８０ｍｍの大きさ形成した銅
メタライズ層２を、測定試験片セット用ロール３で支持
した状態で、セラミック基板１の９０°方向（図の符号
４の矢印の方向）に引き剥がした時の引き剥がしに要す
る引っ張り強度を密着強度として評価する。
【００３１】（比較例１〜比較例３）無機粉体を含まな
い下地層用ペーストを用いた他は、比較例１は実施例１
と同様にして、比較例２は実施例２と同様にして、比較
例３は実施例３と同様にして、銅メタライズしたセラミ
ック基板を得た。得られたセラミック基板について、実
施例１と同様にして９０°ピール引っ張り試験を実施
し、その結果を表１に示す。
い下地層用ペーストを用いた他は、比較例１は実施例１
と同様にして、比較例２は実施例２と同様にして、比較
例３は実施例３と同様にして、銅メタライズしたセラミ
ック基板を得た。得られたセラミック基板について、実
施例１と同様にして９０°ピール引っ張り試験を実施
し、その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１の結果から、無機粉体を含有する下地
層用ペーストを使用した実施例では、無機粉体を含有し
ない下地層用ペーストを使用した比較例より、９０°ピ
ール引っ張り試験による密着強度が優れた銅メタライズ
層が得られていることが確認された。また、Ｍｇ元素を
含有する下地層用ペーストを使用した実施例では、Ｍｇ
元素を含有しない下地層用ペーストを使用した実施例よ
り、９０°ピール引っ張り試験による密着強度が優れた
銅メタライズ層が得られていることが確認された。
層用ペーストを使用した実施例では、無機粉体を含有し
ない下地層用ペーストを使用した比較例より、９０°ピ
ール引っ張り試験による密着強度が優れた銅メタライズ
層が得られていることが確認された。また、Ｍｇ元素を
含有する下地層用ペーストを使用した実施例では、Ｍｇ
元素を含有しない下地層用ペーストを使用した実施例よ
り、９０°ピール引っ張り試験による密着強度が優れた
銅メタライズ層が得られていることが確認された。
【００３４】（実施例１１〜実施例１３）実施例１１〜
実施例１３では、下地層用ペースト中のセラミック系無
機粉体と銅元素の含有割合を表２に示す割合にした以外
は実施例１と同様にして、銅メタライズしたセラミック
基板を得た。得られたセラミック基板について、実施例
１と同様にして９０°ピール引っ張り試験を実施し、そ
の結果を実施例１の結果と共に表２に示す。
実施例１３では、下地層用ペースト中のセラミック系無
機粉体と銅元素の含有割合を表２に示す割合にした以外
は実施例１と同様にして、銅メタライズしたセラミック
基板を得た。得られたセラミック基板について、実施例
１と同様にして９０°ピール引っ張り試験を実施し、そ
の結果を実施例１の結果と共に表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】表２の結果から、下地層中のセラミック系
無機粉体と銅元素の含有割合が、セラミック系無機粉体
１モルに対し銅元素が２モル以上の割合である実施例１
１〜実施例１３では９０°ピール引っ張り試験による密
着強度の優れた銅メタライズ層が得られることが確認さ
れた。
無機粉体と銅元素の含有割合が、セラミック系無機粉体
１モルに対し銅元素が２モル以上の割合である実施例１
１〜実施例１３では９０°ピール引っ張り試験による密
着強度の優れた銅メタライズ層が得られることが確認さ
れた。
【００３７】
【発明の効果】請求項１〜請求項６に係る発明のセラミ
ック基板への銅メタライズ法では、銅メタライズ層とセ
ラミック基板との接合層となる下地層中に、骨材として
作用するセラミック系無機粉体を含有するので、請求項
１〜請求項６に係る発明のセラミック基板への銅メタラ
イズ法によれば、下地層中にセラミック系無機粉体を含
有していない場合に比べ、９０°ピール引っ張り試験に
よる密着強度が優れた銅メタライズ層を得ることができ
るという効果を奏する。
ック基板への銅メタライズ法では、銅メタライズ層とセ
ラミック基板との接合層となる下地層中に、骨材として
作用するセラミック系無機粉体を含有するので、請求項
１〜請求項６に係る発明のセラミック基板への銅メタラ
イズ法によれば、下地層中にセラミック系無機粉体を含
有していない場合に比べ、９０°ピール引っ張り試験に
よる密着強度が優れた銅メタライズ層を得ることができ
るという効果を奏する。
【００３８】さらに、請求項４に係る発明のセラミック
基板への銅メタライズ法では、下地層中にＭｇ元素をも
含有するので、請求項４に係る発明のセラミック基板へ
の銅メタライズ法によれば、下地層中にＭｇ元素を含有
しない場合に比べ、９０°ピール引っ張り試験による密
着強度がより優れた銅メタライズ層を得ることができる
という効果を奏する。
基板への銅メタライズ法では、下地層中にＭｇ元素をも
含有するので、請求項４に係る発明のセラミック基板へ
の銅メタライズ法によれば、下地層中にＭｇ元素を含有
しない場合に比べ、９０°ピール引っ張り試験による密
着強度がより優れた銅メタライズ層を得ることができる
という効果を奏する。
【図１】銅メタライズしたセラミック基板の銅メタライ
ズ層の９０°ピール引っ張り試験による密着強度の測定
方法を示す概略図である。
ズ層の９０°ピール引っ張り試験による密着強度の測定
方法を示す概略図である。
１ セラミック基板 ２ 銅メタライズ層 ３ 測定試験片セット用ロール ４ 引っ張り方向
Claims (6)
- 【請求項１】 下記の〜の工程を備えることを特徴
とするセラミック基板への銅メタライズ法。 セラミック系無機粉体と、銅元素と、Ｂｉ元素及び／
又はＶ元素とを含んでなるペーストを、母材となるセラ
ミック基板上に塗布して下地層を形成する工程； 上記セラミック基板を構成するセラミック成分と、上
記ペースト中に含まれるＢｉ元素及び／又はＶ元素との
共晶物が形成する温度範囲で、且つ、酸化性雰囲気中
で、上記下地層を熱処理する工程； 上記の熱処理を終えた下地層を溶液中で還元する工
程； 還元した下地層にメッキ法又はスパッタ法により銅を
メタライズする工程。 - 【請求項２】 の工程の下地層を熱処理する温度が、
セラミック系無機粉体を構成するセラミック成分と、上
記ペースト中に含まれるＢｉ元素及び／又はＶ元素との
共晶物が形成する温度範囲であることを特徴とする請求
項１記載のセラミック基板への銅メタライズ法。 - 【請求項３】 の工程で形成する下地層中の、セラミ
ック系無機粉体と銅元素の含有割合が、セラミック系無
機粉体１モルに対し銅元素が２モル以上の割合であるこ
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
基板への銅メタライズ法。 - 【請求項４】 の工程で形成する下地層中にＭｇ元素
をも含んでいることを特徴とする請求項１から請求項３
までの何れかに記載のセラミック基板への銅メタライズ
法。 - 【請求項５】 の工程のセラミック系無機粉体が、母
材となるセラミック基板を構成するセラミック成分と同
質のセラミック成分を有していることを特徴とする請求
項１から請求項４までの何れかに記載のセラミック基板
への銅メタライズ法。 - 【請求項６】 の工程のセラミック系無機粉体を構成
するセラミック成分が、アルミナ、チタン酸バリウム又
はガラスセラミックであることを特徴とする請求項１か
ら請求項５までの何れかに記載のセラミック基板への銅
メタライズ法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25704696A JPH10101462A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | セラミック基板への銅メタライズ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25704696A JPH10101462A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | セラミック基板への銅メタライズ法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10101462A true JPH10101462A (ja) | 1998-04-21 |
Family
ID=17300992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25704696A Withdrawn JPH10101462A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | セラミック基板への銅メタライズ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10101462A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001119128A (ja) * | 1999-08-11 | 2001-04-27 | Mitsuboshi Belting Ltd | セラミックス回路基板の製造方法 |
| JP2015222841A (ja) * | 2015-09-15 | 2015-12-10 | 株式会社トクヤマ | メタライズドセラミックスビア基板及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP25704696A patent/JPH10101462A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001119128A (ja) * | 1999-08-11 | 2001-04-27 | Mitsuboshi Belting Ltd | セラミックス回路基板の製造方法 |
| JP2015222841A (ja) * | 2015-09-15 | 2015-12-10 | 株式会社トクヤマ | メタライズドセラミックスビア基板及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040705 |