セラミック基板、及び、そのセラミック基板の製造方法
【課題】セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度が向上されたセラミック基盤を提供する。
【解決手段】セラミック部２と、セラミック部２の少なくとも１面に形成されたアルミナが点在するアルミナ点在層３と、アルミナ点在層３の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層４と、第１の金属層４表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層５と、からなるセラミック基板１とした。
【解決手段】セラミック部２と、セラミック部２の少なくとも１面に形成されたアルミナが点在するアルミナ点在層３と、アルミナ点在層３の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層４と、第１の金属層４表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層５と、からなるセラミック基板１とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板、及びセラミック基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミック多層基板は、耐熱性・耐湿性に優れ、また、高周波回路において良好な周波数特性を有することから、モバイル機器のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール、放熱性を利用したパワーＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）用の基板や液晶のバックライト向けＬＥＤ用の基板、また、自動車搭載用の電子制御回路用の基板として用いられている。
【０００３】
現在、これらセラミック多層基板の製造方法としては、セラミック部を準備するセラミック準備工程と、前記セラミック部の表面を研磨する工程（セラミック部研磨工程）と、前記研磨後のセラミック部の表面に、金属層を形成する工程（金属形成工程）と、
を有していた（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４５３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したセラミック基板の製造方法では、前記セラミック部の表面を研磨することによって、セラミック部を形成する際のセラミック部の反り（セラミック基板の反り）の低減することができる。
【０００６】
しかしながら、前記従来例における課題は、前記セラミック部と前記金属層との熱膨張係数の違いに起因して、前記セラミック部と、前記セラミック基板表面に形成した金属層の間の密着強度が低下してしまうという課題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は、前記セラミック部と、前記セラミック部の表面に形成された金属層の間の密着強度を向上させたセラミック基板、およびそのセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そしてこの目的を達成するために本発明は、セラミック部と、前記セラミック部の少なくとも１面に形成されたアルミナが点在するアルミナ点在層と、前記アルミナ点在層の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層と、前記第１の金属層表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層と、からなるセラミック基板とした。
【０００９】
また、本発明は、セラミック部を準備するとともに、前記セラミック部上にアルミナが点在するアルミナ点在層を形成するセラミック部準備工程と、前記アルミナ点在層の表面に、無電界めっき法によって、第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、前記第１の金属層形成工程にて形成された前記第１の金属層上に、無電界めっき法によって、第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、前記第２の金属層形成工程にて形成された前記第２の金属層上に、電界めっき法によって、第３の金属層を形成する第３の金属層形成工程と、からなるセラミック基板の製造方法とした。
【００１０】
これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明は、セラミック部と、前記セラミック部の表面に、アルミナが点在するアルミナ点在層と、前記アルミナ点在層の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層と、前記第１の金属層表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層と、いう構成を有するセラミック基板とすることができるので、前記セラミック部と、前記セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができる。
【００１２】
すなわち、本発明においては、前記セラミック部と前記第１の金属層との間に、アルミナが点在するアルミナ点在層を形成し、そのアルミナ成分によって、前記セラミック部と前記第１の金属層間の密着強度を向上させることができると推測される。その結果として、前記セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるセラミック基板１の構成を示す断面図
【図２】セラミック部の表面のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、走査型電子顕微鏡）の観察図（１５００倍）であり、図２（ａ）はアルミナ点在層が形成されている（本発明の実施の形態１における）セラミック部の表面のＳＥＭの観察図、図２（ｂ）はアルミナ点在層が形成されていない従来例のセラミック部の表面のＳＥＭの観察図
【図３】本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態１におけるセラミック部準備工程を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１におけるグリーンシートの断面図を示すものであり、図５（ａ）はグリーンシート９Ａの断面図、図５（ｂ）はグリーンシート９Ｂの断面図、図５（ｃ）はグリーンシート９Ｃの断面図
【図６】本発明の実施の形態１の積層工程における積層手順を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態１の積層工程におけるグリーンシート積層体の断面図
【図８】本発明の実施の形態１の積層工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図９】本発明の実施の形態１の脱バインダー工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図１０】本発明の実施の形態１の焼成工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図１１】本発明の実施の形態１の焼成工程後におけるグリーンシート積層体の断面図
【図１２】本発明の実施の形態１の拘束層除去工程後におけるグリーンシート積層体の断面図
【図１３】本発明の実施の形態１の第１の金属層形成工程後におけるグリーンシート積層体の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態を図面とともに詳細に説明するが、これら実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
［１］セラミック基板の構成
まずはじめに、本実施形態におけるセラミック基板の構成に関して説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態１におけるセラミック基板１の構成を示す断面図である。
【００１７】
図１に示すように、セラミック基板１は、セラミック部２と、そのセラミック部２の少なくとも１面（図１中では、上面）に形成されたアルミナが点在するアルミナ点在層３と、そのアルミナ点在層３の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層４と、その第１の金属層４の表面に、湿式めっき法によって形成された第２の導電性金属からなる第２の金属層５とから構成されるものである。このセラミック部２の表面に形成されている第１の金属層４、第２の金属層５は、この後加工されて、所望の電子部品（例えば、前述のＬＥＤや、ＩＣ＝Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ）を実装するための外部電極（図示なし）や、電気回路パターン配線（図示なし）を形成することできる。
【００１８】
また、本実施形態において、セラミック部２、アルミナ点在層３、第１の金属層４、第２の金属層５の厚さは、それぞれ、セラミック部２は０．４８［ｍｍ］、アルミナ点在層３は０．９［ｕｍ］、第１の金属層４は０．５［ｕｍ］（＝５００［ｎｍ］）とした。なお、第２の金属層５は、５［ｕｍ］から１００［ｕｍ］の間の膜厚で、適宜決定を行った。
【００１９】
また、本実施形態におけるセラミック部２は、主成分がセラミックの成分から構成されている。本実施形態におけるセラミック部２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物からなる、シート状の形状のグリーンシートと呼ばれるものを、複数枚（少なくとも２枚以上）積層し、加圧し、その後、９００［℃］にて焼成することによって形成されたものである。さらに、図１に示すように、セラミック部２内部には、内部配線部６、ビア７が形成されている。
また、本実施形態におけるアルミナ点在層３は、アルミナが点在しているセラミック部２の表面に形成されている層である。
【００２０】
図２は、セラミック部２の表面のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、走査型電子顕微鏡）の観察図（１５００倍）であり、図２（ａ）はアルミナ点在層が形成されている（本発明の実施の形態１における）セラミック部２の表面のＳＥＭの観察図、図２（ｂ）はアルミナ点在層が形成されていない従来例のセラミック部２の表面のＳＥＭの観察図、を示すものである。
本実施形態におけるセラミック部２の表面に形成されたアルミナ点在層３は、図２（ａ）中に示すように、アルミナ成分が溶解後の固化された状態のアルミナ粒子８が形成され、そのアルミナ粒子８がセラミック部２の表面に点在している。このアルミナ点在層３の形成方法に関しては、後述で詳しく説明する。
【００２１】
一方、図２（ｂ）に示すように、アルミナ点在層３が形成されていないセラミック部２（＝従来のセラミック部２）は、図２（ａ）中に示すようなアルミナ粒子８は観測されないことがわかる。
【００２２】
ここで、図２（ａ）中に、丸で囲うようにアルミナ粒子８を表記しているが、図２（ａ）中には、わかりやすく表記するために、図２（ａ）中の一部のアルミナ粒子８を丸で囲ったものであり、この丸で囲ったものだけがアルミナ粒子８ではない。図２中の白いブツブツ（微粒子のようなもの）は、このアルミナ粒子８を示すものである。
また、本実施形態における第１の金属層４は、セラミック部２の少なくとも１面にアルミナ点在層３を形成し、その後、その表面に金属触媒を付与し、さらにその後、前記金属触媒を還元させ、その後、無電界めっき法で第１の金属層４を形成した。本実施形態における第１の金属層４としては銅（Ｃｕ）を用いた。なお、本実施形態においては、第１の金属層４として銅（Ｃｕ）を用いたが、特に銅（Ｃｕ）に限定するものではく、例えば、ニッケルリン（Ｎｉ−Ｐ）、銅ニッケルリン（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ）等をはじめとする、ニッケルを含む合金を用いることもできる。
【００２３】
また、本実施形態における第２の金属層５は、第１の金属層４を形成後、電界めっき法で第２の金属層５を形成した。本実施形態における第２の金属層５としては銅（Ｃｕ）を用いた。ここで、第２の金属層５としての銅（Ｃｕ）を電界めっき法で形成したのは、乾式めっき法（例えば、スパッタ法や真空蒸着法）や無電界めっき法に比べ、膜厚形成レート（単位時間当たりの膜の成長速度）が速いため、比較的安価に形成できること、及び、乾式めっき法や無電界めっき法に比べ、厚い膜厚のもの（数ミクロンオーダー）を形成することができ、その結果として、前述のパワーＬＥＤ用基板の配線に必要とされる膜厚の第２の金属層５が形成できるからである。なお、第２の金属層５の材料としては、本実施形態で用いた例えば銅の他に、電気抵抗の低い物質、例えば金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等も用いることができる。
【００２４】
以上が、本実施形態におけるセラミック基板の構成である。
【００２５】
［２］セラミック基板の製造方法
次に、本実施形態におけるセラミック基板の製造方法に関して説明する。
【００２６】
図３は、本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。
【００２７】
図３に示すように、本実施形態におけるセラミック基板の製造方法は、
Ｓ１：セラミック部準備工程
Ｓ２：第１の金属層形成工程と、
Ｓ３：第２の金属層形成工程と、
という３つの工程から構成されるものである。
【００２８】
以下に、Ｓ１〜Ｓ３の製造工程の詳細を説明する。
【００２９】
［２］−（１）： セラミック部準備工程Ｓ１
図４は、本発明の実施の形態１におけるセラミック部準備工程を示すフローチャートである。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態におけるセラミック部準備工程Ｓ１は、
Ｓ１００：グリーンシート準備工程
Ｓ２００：積層工程
Ｓ３００：脱バインダー工程
Ｓ４００：焼成工程
Ｓ５００：拘束層除去工程
という５つの工程から構成されるもので、この５つの工程によって、セラミック部２を形成し、さらに、そのセラミック部２の少なくとも片面（セラミック部２の表面、裏面両方でも良い）にアルミナが点在するアルミナ点在層３を形成するのである。
【００３１】
それでは、以下に、この５つの工程の順次説明を行う。
【００３２】
［２］−（１）−（ｉ）：グリーンシート準備工程Ｓ１００
まずはじめに、図５を用いて、セラミック部２の材料となるグリーンシート９Ａ、グリーンシート９Ｂ、グリーンシート９Ｃを準備するグリーンシート準備工程Ｓ１００に関して説明する。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態１におけるグリーンシートの断面図を示すものであり、図５（ａ）はグリーンシート９Ａの断面図、図５（ｂ）はグリーンシート９Ｂの断面図、図５（ｃ）はグリーンシート９Ｃの断面図を示すものである。
【００３４】
本実施形態においては、純のグリーンシート（アルミナ粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物をシート状に形成したもの）から、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、グリーンシート９Ａ（図５（ａ））、グリーンシート９Ｂ（図５（ｂ））、グリーンシート９Ｃ（図５（ｃ））を作成する。
【００３５】
まず、はじめに、図５（ａ）に示すグリーンシート９Ａに関して説明する。グリーンシート９Ａには、例えば、レーザー光による加工によってスルーホール（一般には穴とも呼ばれる）を形成し、その後、そのスルーホーに導体ペーストを充填することによって、ビア７を形成する。これにて、グリーンシート９Ａが完成する。
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示すグリーンシート９Ｂに関して説明する。グリーンシート９Ｂは、はじめに、グリーンシート９Ａと同様に、スルーホールを形成し、その後、スルーホールに導体ペーストを充填することによって、ビア７を形成する。次に、グリーンシート９Ｂ上面に導体ペーストを、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して内部配線部６を形成する。これにて、グリーンシート９Ｂが完成する。
【００３７】
次に、図５（ｃ）に示すグリーンシート９Ｃに関して説明する。グリーンシート９Ｃは、はじめに、グリーンシート９Ａと同様に、ビア７を形成する。これにて、グリーンシート９Ｃが完成する。
【００３８】
［２］−（１）−（ｉｉ）：積層工程Ｓ２００
次に、図６、図７、図８を用いて、積層工程Ｓ２００について説明する。
【００３９】
図６は、本発明の実施の形態１の積層工程における積層手順を示す断面図である。また、図７は、本発明の実施の形態１の積層工程におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。また、図８は、本発明の実施の形態１の積層工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。
【００４０】
まず、はじめに、図６、図７に示している拘束層１０に関して説明する。
【００４１】
一般に、アルミナ粉末とガラス粉末を配合したガラス・セラミックの組成物で、シート状の形状のグリーンシートを、高温を印加すると、アルミナ粉末とガラス粉末が焼成することによって、そのグリーンシートの体積（平面方向、および厚さ方向）に収縮する。
【００４２】
本実施形態においても、本工程である積層工程Ｓ２００、次の工程である脱バインダー工程Ｓ３００、次々工程である焼成工程Ｓ４００にて、グリーンシート積層体１１を、熱を印加するのであるが、その際、図６に示すように、それらグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃを挟み込むように、印加する温度では焼成しない成分のセラミックからなる拘束層１０を上下面に配置しておく。
【００４３】
こうすることによって、グリーンシー９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、図１４中に示す、Ｘ方向、およびＹ方向（すなわち、グリーンシート積層体１１の平面方向）には収縮せず、Ｚ方向（すなわち、グリーンシート積層体１１の厚さ方向）にのみ収縮する。このＸ方向、Ｙ方向に収縮させないために、この拘束層１０を使用するのである。本実施形態においては、アルミナ粉末をシート状に成形したものを拘束層１０として用いた。
【００４４】
次に、図６を用いて、グリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃを積層し、グリーンシート積層体１１を準備する方法を説明する。
【００４５】
まず、拘束層１０上に、グリーンシート９Ｃを積層する。次に、グリーンシート９Ｃ上にグリーンシート９Ｂを、グリーンシート９Ａに形成されているビア７と、グリーンシート９Ｂに形成されているビア７の位置が合うように位置合わせを実施しながら積層する。
【００４６】
次に、グリーンシート９Ｂ上のグリーンシート９Ａを積層する。最後に、グリーンシート９Ａ上に、拘束層１０を配置する。
【００４７】
このようにして、図７に示すような、グリーンシート積層体１１が準備されるのである。
【００４８】
次に、図８に示すように、グリーンシート積層体１１の上下面にステンレス板１２を配置し、それを台座１３上に配置し、その上面から加圧加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃ同士を仮接着する。
【００４９】
ここで、図８中のグリーンシート積層体１１は、図７中のグリーンシート積層体１１と同一のものであるが、図８中のグリーンシート積層体１１は簡略化して図示している。
【００５０】
また、本実施形態において、グリーンシート積層体１１上のステンレス板１２上から加圧した圧力は１５．２［ＭＰａ］とし、加熱温度は８５℃［℃］を用いた。このようにして、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃ同士を仮接着する。
なお、グリーンシート積層体１１と、グリーンシート積層体１１の上下面に配置したステンレス板１２とは、ステンレス板１２の材質が石英（ＳｉＯ２）であるため接着されることはない。
【００５１】
［２］−（１）−（ｉｉｉ）：脱バインダー工程Ｓ３００
次に、図９を用いて、脱バインダー工程Ｓ３００について説明する。
【００５２】
図９は、本発明の実施の形態１の脱バインダー工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。
【００５３】
この工程では、図９に示すように、（図８と同じように）、グリーンシート積層体１１の上下面にステンレス板１２を配置し、それを台座１４上に配置し、加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃ内部の有機バインダーを除去する。
【００５４】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１上のステンレス板１２上から石英ガラスをつけた状態で、加熱温度は６５０［℃］にて加熱を行った。このようにして、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃ内部の有機バインダーを除去する。
【００５５】
［２］−（１）−（ｉｖ）：焼成工程Ｓ４００
次に、図１０を用いて、焼成工程Ｓ４００について説明する。
【００５６】
図１０は、本発明の実施の形態１の焼成工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。また、図１１は、本発明の実施の形態１の焼成工程後におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。
グリーンシート積層体１１の上下面にステンレス板１２を配置し、それを台座１５上に配置し、加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１を焼成する。
【００５７】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１上にステンレス板１２を配置した状態とし、加熱温度は９００［℃］を用いた。
このようにして、この焼成工程後、図１１に示すように、グリーンシート積層体１１は、その厚さ方向に収縮するのである。
また、この焼成工程Ｓ４００を実施することによって、グリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃがセラミック部２となるのである。
【００５８】
更に、この焼成工程Ｓ４００を実施することによって、拘束層１０とグリーンシート９Ａとの界面Ｅ、及び拘束層１０とグリーンシート９Ｃとの界面Ｆでは、拘束層１０の成分であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が、一部溶融するため、アルミナ粒子８がセラミック部２の表面に点在するアルミナ点在層３が形成されるのである。
【００５９】
［２］−（１）−（ｖ）：拘束層除去工程Ｓ５００
次に、拘束層除去工程Ｓ５００について説明する。
【００６０】
この工程では、水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層１０上から吹き付ける。
【００６１】
図１２は、本発明の実施の形態１の拘束層除去工程後におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。こうすることによって、拘束層１０を除去することができ、図１２に示すようなものになる。
【００６２】
本実施形態においては、この「水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層１０上から吹き付ける」、という作業を、上面より長く実施することによって、図１２における下面側のみアルミナ点在層３を除去し、図１２における上面側のアルミナ点在層３が残存するように形成した。
【００６３】
このように、水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層１０上から吹き付ける作業を行うことによって、セラミック部２上に、０．１ｕｍ以上（アルミナ粉末の最小の平均粒径）、３０ｕｍ以下（アルミナ粉末の最大の平均粒径の３倍程度）のアルミナ点在層３を形成することができる。このアルミナ点在層３の厚さは、この吹き付ける作業（吹き付け時間）を調整することによって調整可能である。本実施形態においては、前述の［１］で説明したように、アルミナ点在層３が０．９ｕｍになるように、吹き付け時間を調整した。
【００６４】
なお、本実施形態においては、図１２における下面側のみアルミナ点在層３を除去し、図１２における上面側のアルミナ点在層３が残存するように形成したが、上下面両方のアルミナ点在層３を残すように、この「水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層１０上から吹き付ける」、という作業を、実施することも可能である。
【００６５】
本実施形態の場合は、この後、図１２における上面のみに、第１の金属層４、第２の金属層５を形成し、更にその後加工されて、図１２における上面のみに所望の電子部品（例えば、前述のＬＥＤや、ＩＣ＝Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ）を実装するための外部電極（図示なし）や、電気回路パターン配線（図示なし）を形成するのであるが、例えば、図１２における上下面の両面に、第１の金属層４、第２の金属層５を形成し、更にその後加工されて、図１２における上面のみに所望の電子部品（例えば、前述のＬＥＤや、ＩＣ＝Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ）を実装するための外部電極（図示なし）や、電気回路パターン配線（図示なし）を形成する場合は、図１２における上下面の両面にアルミナ点在層３を残すように、この工程を行うことができるのである。
【００６６】
以上のように、本実施形態におけるセラミック部準備工程Ｓ１は、図４に示す、グリーンシート準備工程Ｓ１００、積層工程Ｓ２００、脱バインダー工程Ｓ３００、焼成工程Ｓ４００、拘束層除去工程Ｓ５００という５つの工程を実施することによって、セラミック部２を準備するとともに、このセラミック部２上にアルミナが点在するアルミナ点在層３を形成することができるのである。
【００６７】
次に、図３中の第１の金属層形成工程Ｓ２に関して説明する。
【００６８】
［２］−（２）：第１の金属層形成工程Ｓ２
第１の金属層形成工程Ｓ２においては、前述のセラミック部２上のアルミナ点在層３の表面に、無電界めっき法によって、第１の金属層を形成する。
【００６９】
まずはじめに、前処理として、セラミック部２上のアルミナ点在層３の表面に付着している異物及び油分などを除去する。この前処理は、本発明に必須の工程ではなく、セラミック部２上のアルミナ点在層３の表面がきれいな状態であれば不要である。
【００７０】
次に、セラミック部２上のアルミナ点在層３の表面を、金属触媒を含む水溶液に接触させる。この金属触媒としては、第１の金属層４を形成するための触媒となり得るもの、例えばパラジウム（Ｐｄ）触媒、銅（Ｃｕ）触媒等を用いることができる。本実施形態においては、銅（Ｃｕ）触媒を用いた。また、触媒付与工程における触媒の濃度、処理時間、温度等の諸条件は、適宜変更可能である。こうして、アルミナ点在層３の表面に、これら金属触媒（本実施形態においては銅（Ｃｕ）触媒）が結合する。
【００７１】
次に、無電界めっき法によって第１の金属層４を形成するが、このとき無電解めっき液に含まれる還元成分により、前記アルミナ点在層３の表面の金属触媒が還元されるため、触媒作用が働き、触媒金属を核として、無電解めっき膜が形成される。本実施形態においては、前述のように、無電界めっき法によって、銅（Ｃｕ）を形成した。
【００７２】
また、この第１の金属層４の膜厚は、前述のように、０．５［ｕｍ］（５００［ｎｍ］）を用いた。
【００７３】
図１３は、本発明の実施の形態１の第１の金属層形成工程後におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。図１３に示すように、セラミック部２上のアルミナ点在層３の表面に第１の金属層４が形成されるのである。
【００７４】
［２］−（３）：第２の金属層形成工程Ｓ３
最後に、図３中の第１の金属層形成工程Ｓ３に関して説明する。
第２の金属層形成工程Ｓ３においては、前述の第１の金属層４の表面に、電界めっき法によって、第２の金属層５を形成する。
【００７５】
本実施形態においては、上述したように、第２の金属層として銅を用いた。また、この第２の金属層５の膜厚は、前述のように、５０［ｕｍ］を用いた。
【００７６】
以上のように、本実施形態におけるセラミック基板１の製造方法は、セラミック部準備工程Ｓ１、第１の金属層形成工程Ｓ２、第２の金属層形成工程Ｓ３、という３つの工程を実施することによって、図１に示すようなセラミック基板１を製造することができるのである。
【００７７】
［３］本発明の一実施形態における発明の効果
次に、本発明の一実施形態の発明の効果に関して説明する。
従来のセラミック部２（アルミナ点在層３がない場合）と、第１の金属層との間の密着強度を測定したところ、０．４０［Ｎ／ｍｍ］であった。
【００７８】
一方、本実施形態におけるセラミック基板（セラミック部２上にアルミナ点在層３がある場合）の、アルミナ点在層３と第１の金属層との密着強度を測定したところ、０．７１［Ｎ／ｍｍ］という、密着強度が向上されていることが確認できた。
【００７９】
以上のように、この密着強度が向上は、アルミナが点在するアルミナ点在層を有することによって、このアルミナ成分が、セラミック部２と第１の金属層４との間の密着強度を向上させていると考えられる。
【００８０】
［４］本実施形態におけるアルミナ点在層３表面の粗さ（Ｒａ）に関して
次に、本実施形態におけるアルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）に関して説明する。
【００８１】
表１は、セラミック基板上に形成したアルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）と、セラミック部２と第１の金属層４の密着性を日本工業標準調査会の規格であるテープ試験ＪＩＳ Ｈ ８５０４に準じた引き剥がし試験の結果を示すものである。
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１に示すように、アルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）が０．８［ｕｍ］以上、２．０［ｕｍ］以下の場合は、セラミック部２と第１の金属層４との間の剥離が一切観測されなかった。
【００８４】
一方、アルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）が０．６［ｕｍ］以下、及び、２．２［ｕｍ］以上の場合、一部のサンプルにおいて、セラミック部２と第１の金属層４との間の剥離が観測された。
【００８５】
アルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）が０．６［ｕｍ］以下の場合は、アルミナ成分が点在せず、純粋なアルミナ層となっていると推測され、その結果として、密着性が低下し、セラミック部２と第１の金属層４との間に剥離が発生したと考えられる。
【００８６】
また、アルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）の厚さが２．２［ｕｍ］以上の場合は、前述の拘束層除去工程における水とアルミナ粉末の混合物の吹きつけによって、セラミック部２に物理的なダメージを与えてしまうと推測される。これら理由により、密着性が低下し、セラミック部２と第１の金属層４との間に剥離が発生したと考えられる。
【００８７】
以上のように、アルミナ点在層３の厚さは０．８［ｕｍ］以上、２．０［ｕｍ］以下の範囲であれば、セラミック部２と第１の金属層４の間の密着強度が、実際の製品として十分な密着性を有するセラミック基板１となると考えられる。
【００８８】
［５］まとめ
以上のように、本実施形態においては、セラミック部と、前記セラミック部の表面に、アルミナが点在するアルミナ点在層と、前記アルミナ点在層の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層と、前記第１の金属層表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層と、いう構成を有するセラミック基板とすることができるので、前記セラミック部と、前記セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができる。
【００８９】
すなわち、本発明においては、前記セラミック部と前記第１の金属層との間に、アルミナが点在するアルミナ点在層を形成し、そのアルミナ成分によって、前記セラミック部と前記第１の金属層の間の密着強度を向上させることができると推測される。その結果として、前記セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明にかかるセラミック基板は、セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができるので、特に、最近普及の進んでいる液晶テレビや携帯電話の液晶画面用のバックライト向けＬＥＤ用基板として用いられるセラミック多層基板として用いられることが大いに期待されるものとなる。
【符号の説明】
【００９１】
１ セラミック基板
２ セラミック部
３ アルミナ点在層
４ 第１の金属層
５ 第２の金属層
６ 内部配線部
７ ビア
８ アルミナ粒子
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ グリーンシート
１０ 拘束層
１１ グリーンシート積層体
１２ ステンレス板
１３、１４、１５ 台座
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板、及びセラミック基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミック多層基板は、耐熱性・耐湿性に優れ、また、高周波回路において良好な周波数特性を有することから、モバイル機器のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール、放熱性を利用したパワーＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）用の基板や液晶のバックライト向けＬＥＤ用の基板、また、自動車搭載用の電子制御回路用の基板として用いられている。
【０００３】
現在、これらセラミック多層基板の製造方法としては、セラミック部を準備するセラミック準備工程と、前記セラミック部の表面を研磨する工程（セラミック部研磨工程）と、前記研磨後のセラミック部の表面に、金属層を形成する工程（金属形成工程）と、
を有していた（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４５３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したセラミック基板の製造方法では、前記セラミック部の表面を研磨することによって、セラミック部を形成する際のセラミック部の反り（セラミック基板の反り）の低減することができる。
【０００６】
しかしながら、前記従来例における課題は、前記セラミック部と前記金属層との熱膨張係数の違いに起因して、前記セラミック部と、前記セラミック基板表面に形成した金属層の間の密着強度が低下してしまうという課題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は、前記セラミック部と、前記セラミック部の表面に形成された金属層の間の密着強度を向上させたセラミック基板、およびそのセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そしてこの目的を達成するために本発明は、セラミック部と、前記セラミック部の少なくとも１面に形成されたアルミナが点在するアルミナ点在層と、前記アルミナ点在層の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層と、前記第１の金属層表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層と、からなるセラミック基板とした。
【０００９】
また、本発明は、セラミック部を準備するとともに、前記セラミック部上にアルミナが点在するアルミナ点在層を形成するセラミック部準備工程と、前記アルミナ点在層の表面に、無電界めっき法によって、第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、前記第１の金属層形成工程にて形成された前記第１の金属層上に、無電界めっき法によって、第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、前記第２の金属層形成工程にて形成された前記第２の金属層上に、電界めっき法によって、第３の金属層を形成する第３の金属層形成工程と、からなるセラミック基板の製造方法とした。
【００１０】
これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明は、セラミック部と、前記セラミック部の表面に、アルミナが点在するアルミナ点在層と、前記アルミナ点在層の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層と、前記第１の金属層表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層と、いう構成を有するセラミック基板とすることができるので、前記セラミック部と、前記セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができる。
【００１２】
すなわち、本発明においては、前記セラミック部と前記第１の金属層との間に、アルミナが点在するアルミナ点在層を形成し、そのアルミナ成分によって、前記セラミック部と前記第１の金属層間の密着強度を向上させることができると推測される。その結果として、前記セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるセラミック基板１の構成を示す断面図
【図２】セラミック部の表面のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、走査型電子顕微鏡）の観察図（１５００倍）であり、図２（ａ）はアルミナ点在層が形成されている（本発明の実施の形態１における）セラミック部の表面のＳＥＭの観察図、図２（ｂ）はアルミナ点在層が形成されていない従来例のセラミック部の表面のＳＥＭの観察図
【図３】本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態１におけるセラミック部準備工程を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１におけるグリーンシートの断面図を示すものであり、図５（ａ）はグリーンシート９Ａの断面図、図５（ｂ）はグリーンシート９Ｂの断面図、図５（ｃ）はグリーンシート９Ｃの断面図
【図６】本発明の実施の形態１の積層工程における積層手順を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態１の積層工程におけるグリーンシート積層体の断面図
【図８】本発明の実施の形態１の積層工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図９】本発明の実施の形態１の脱バインダー工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図１０】本発明の実施の形態１の焼成工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図１１】本発明の実施の形態１の焼成工程後におけるグリーンシート積層体の断面図
【図１２】本発明の実施の形態１の拘束層除去工程後におけるグリーンシート積層体の断面図
【図１３】本発明の実施の形態１の第１の金属層形成工程後におけるグリーンシート積層体の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態を図面とともに詳細に説明するが、これら実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
［１］セラミック基板の構成
まずはじめに、本実施形態におけるセラミック基板の構成に関して説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態１におけるセラミック基板１の構成を示す断面図である。
【００１７】
図１に示すように、セラミック基板１は、セラミック部２と、そのセラミック部２の少なくとも１面（図１中では、上面）に形成されたアルミナが点在するアルミナ点在層３と、そのアルミナ点在層３の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層４と、その第１の金属層４の表面に、湿式めっき法によって形成された第２の導電性金属からなる第２の金属層５とから構成されるものである。このセラミック部２の表面に形成されている第１の金属層４、第２の金属層５は、この後加工されて、所望の電子部品（例えば、前述のＬＥＤや、ＩＣ＝Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ）を実装するための外部電極（図示なし）や、電気回路パターン配線（図示なし）を形成することできる。
【００１８】
また、本実施形態において、セラミック部２、アルミナ点在層３、第１の金属層４、第２の金属層５の厚さは、それぞれ、セラミック部２は０．４８［ｍｍ］、アルミナ点在層３は０．９［ｕｍ］、第１の金属層４は０．５［ｕｍ］（＝５００［ｎｍ］）とした。なお、第２の金属層５は、５［ｕｍ］から１００［ｕｍ］の間の膜厚で、適宜決定を行った。
【００１９】
また、本実施形態におけるセラミック部２は、主成分がセラミックの成分から構成されている。本実施形態におけるセラミック部２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物からなる、シート状の形状のグリーンシートと呼ばれるものを、複数枚（少なくとも２枚以上）積層し、加圧し、その後、９００［℃］にて焼成することによって形成されたものである。さらに、図１に示すように、セラミック部２内部には、内部配線部６、ビア７が形成されている。
また、本実施形態におけるアルミナ点在層３は、アルミナが点在しているセラミック部２の表面に形成されている層である。
【００２０】
図２は、セラミック部２の表面のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、走査型電子顕微鏡）の観察図（１５００倍）であり、図２（ａ）はアルミナ点在層が形成されている（本発明の実施の形態１における）セラミック部２の表面のＳＥＭの観察図、図２（ｂ）はアルミナ点在層が形成されていない従来例のセラミック部２の表面のＳＥＭの観察図、を示すものである。
本実施形態におけるセラミック部２の表面に形成されたアルミナ点在層３は、図２（ａ）中に示すように、アルミナ成分が溶解後の固化された状態のアルミナ粒子８が形成され、そのアルミナ粒子８がセラミック部２の表面に点在している。このアルミナ点在層３の形成方法に関しては、後述で詳しく説明する。
【００２１】
一方、図２（ｂ）に示すように、アルミナ点在層３が形成されていないセラミック部２（＝従来のセラミック部２）は、図２（ａ）中に示すようなアルミナ粒子８は観測されないことがわかる。
【００２２】
ここで、図２（ａ）中に、丸で囲うようにアルミナ粒子８を表記しているが、図２（ａ）中には、わかりやすく表記するために、図２（ａ）中の一部のアルミナ粒子８を丸で囲ったものであり、この丸で囲ったものだけがアルミナ粒子８ではない。図２中の白いブツブツ（微粒子のようなもの）は、このアルミナ粒子８を示すものである。
また、本実施形態における第１の金属層４は、セラミック部２の少なくとも１面にアルミナ点在層３を形成し、その後、その表面に金属触媒を付与し、さらにその後、前記金属触媒を還元させ、その後、無電界めっき法で第１の金属層４を形成した。本実施形態における第１の金属層４としては銅（Ｃｕ）を用いた。なお、本実施形態においては、第１の金属層４として銅（Ｃｕ）を用いたが、特に銅（Ｃｕ）に限定するものではく、例えば、ニッケルリン（Ｎｉ−Ｐ）、銅ニッケルリン（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ）等をはじめとする、ニッケルを含む合金を用いることもできる。
【００２３】
また、本実施形態における第２の金属層５は、第１の金属層４を形成後、電界めっき法で第２の金属層５を形成した。本実施形態における第２の金属層５としては銅（Ｃｕ）を用いた。ここで、第２の金属層５としての銅（Ｃｕ）を電界めっき法で形成したのは、乾式めっき法（例えば、スパッタ法や真空蒸着法）や無電界めっき法に比べ、膜厚形成レート（単位時間当たりの膜の成長速度）が速いため、比較的安価に形成できること、及び、乾式めっき法や無電界めっき法に比べ、厚い膜厚のもの（数ミクロンオーダー）を形成することができ、その結果として、前述のパワーＬＥＤ用基板の配線に必要とされる膜厚の第２の金属層５が形成できるからである。なお、第２の金属層５の材料としては、本実施形態で用いた例えば銅の他に、電気抵抗の低い物質、例えば金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等も用いることができる。
【００２４】
以上が、本実施形態におけるセラミック基板の構成である。
【００２５】
［２］セラミック基板の製造方法
次に、本実施形態におけるセラミック基板の製造方法に関して説明する。
【００２６】
図３は、本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。
【００２７】
図３に示すように、本実施形態におけるセラミック基板の製造方法は、
Ｓ１：セラミック部準備工程
Ｓ２：第１の金属層形成工程と、
Ｓ３：第２の金属層形成工程と、
という３つの工程から構成されるものである。
【００２８】
以下に、Ｓ１〜Ｓ３の製造工程の詳細を説明する。
【００２９】
［２］−（１）： セラミック部準備工程Ｓ１
図４は、本発明の実施の形態１におけるセラミック部準備工程を示すフローチャートである。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態におけるセラミック部準備工程Ｓ１は、
Ｓ１００：グリーンシート準備工程
Ｓ２００：積層工程
Ｓ３００：脱バインダー工程
Ｓ４００：焼成工程
Ｓ５００：拘束層除去工程
という５つの工程から構成されるもので、この５つの工程によって、セラミック部２を形成し、さらに、そのセラミック部２の少なくとも片面（セラミック部２の表面、裏面両方でも良い）にアルミナが点在するアルミナ点在層３を形成するのである。
【００３１】
それでは、以下に、この５つの工程の順次説明を行う。
【００３２】
［２］−（１）−（ｉ）：グリーンシート準備工程Ｓ１００
まずはじめに、図５を用いて、セラミック部２の材料となるグリーンシート９Ａ、グリーンシート９Ｂ、グリーンシート９Ｃを準備するグリーンシート準備工程Ｓ１００に関して説明する。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態１におけるグリーンシートの断面図を示すものであり、図５（ａ）はグリーンシート９Ａの断面図、図５（ｂ）はグリーンシート９Ｂの断面図、図５（ｃ）はグリーンシート９Ｃの断面図を示すものである。
【００３４】
本実施形態においては、純のグリーンシート（アルミナ粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物をシート状に形成したもの）から、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、グリーンシート９Ａ（図５（ａ））、グリーンシート９Ｂ（図５（ｂ））、グリーンシート９Ｃ（図５（ｃ））を作成する。
【００３５】
まず、はじめに、図５（ａ）に示すグリーンシート９Ａに関して説明する。グリーンシート９Ａには、例えば、レーザー光による加工によってスルーホール（一般には穴とも呼ばれる）を形成し、その後、そのスルーホーに導体ペーストを充填することによって、ビア７を形成する。これにて、グリーンシート９Ａが完成する。
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示すグリーンシート９Ｂに関して説明する。グリーンシート９Ｂは、はじめに、グリーンシート９Ａと同様に、スルーホールを形成し、その後、スルーホールに導体ペーストを充填することによって、ビア７を形成する。次に、グリーンシート９Ｂ上面に導体ペーストを、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して内部配線部６を形成する。これにて、グリーンシート９Ｂが完成する。
【００３７】
次に、図５（ｃ）に示すグリーンシート９Ｃに関して説明する。グリーンシート９Ｃは、はじめに、グリーンシート９Ａと同様に、ビア７を形成する。これにて、グリーンシート９Ｃが完成する。
【００３８】
［２］−（１）−（ｉｉ）：積層工程Ｓ２００
次に、図６、図７、図８を用いて、積層工程Ｓ２００について説明する。
【００３９】
図６は、本発明の実施の形態１の積層工程における積層手順を示す断面図である。また、図７は、本発明の実施の形態１の積層工程におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。また、図８は、本発明の実施の形態１の積層工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。
【００４０】
まず、はじめに、図６、図７に示している拘束層１０に関して説明する。
【００４１】
一般に、アルミナ粉末とガラス粉末を配合したガラス・セラミックの組成物で、シート状の形状のグリーンシートを、高温を印加すると、アルミナ粉末とガラス粉末が焼成することによって、そのグリーンシートの体積（平面方向、および厚さ方向）に収縮する。
【００４２】
本実施形態においても、本工程である積層工程Ｓ２００、次の工程である脱バインダー工程Ｓ３００、次々工程である焼成工程Ｓ４００にて、グリーンシート積層体１１を、熱を印加するのであるが、その際、図６に示すように、それらグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃを挟み込むように、印加する温度では焼成しない成分のセラミックからなる拘束層１０を上下面に配置しておく。
【００４３】
こうすることによって、グリーンシー９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、図１４中に示す、Ｘ方向、およびＹ方向（すなわち、グリーンシート積層体１１の平面方向）には収縮せず、Ｚ方向（すなわち、グリーンシート積層体１１の厚さ方向）にのみ収縮する。このＸ方向、Ｙ方向に収縮させないために、この拘束層１０を使用するのである。本実施形態においては、アルミナ粉末をシート状に成形したものを拘束層１０として用いた。
【００４４】
次に、図６を用いて、グリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃを積層し、グリーンシート積層体１１を準備する方法を説明する。
【００４５】
まず、拘束層１０上に、グリーンシート９Ｃを積層する。次に、グリーンシート９Ｃ上にグリーンシート９Ｂを、グリーンシート９Ａに形成されているビア７と、グリーンシート９Ｂに形成されているビア７の位置が合うように位置合わせを実施しながら積層する。
【００４６】
次に、グリーンシート９Ｂ上のグリーンシート９Ａを積層する。最後に、グリーンシート９Ａ上に、拘束層１０を配置する。
【００４７】
このようにして、図７に示すような、グリーンシート積層体１１が準備されるのである。
【００４８】
次に、図８に示すように、グリーンシート積層体１１の上下面にステンレス板１２を配置し、それを台座１３上に配置し、その上面から加圧加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃ同士を仮接着する。
【００４９】
ここで、図８中のグリーンシート積層体１１は、図７中のグリーンシート積層体１１と同一のものであるが、図８中のグリーンシート積層体１１は簡略化して図示している。
【００５０】
また、本実施形態において、グリーンシート積層体１１上のステンレス板１２上から加圧した圧力は１５．２［ＭＰａ］とし、加熱温度は８５℃［℃］を用いた。このようにして、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃ同士を仮接着する。
なお、グリーンシート積層体１１と、グリーンシート積層体１１の上下面に配置したステンレス板１２とは、ステンレス板１２の材質が石英（ＳｉＯ２）であるため接着されることはない。
【００５１】
［２］−（１）−（ｉｉｉ）：脱バインダー工程Ｓ３００
次に、図９を用いて、脱バインダー工程Ｓ３００について説明する。
【００５２】
図９は、本発明の実施の形態１の脱バインダー工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。
【００５３】
この工程では、図９に示すように、（図８と同じように）、グリーンシート積層体１１の上下面にステンレス板１２を配置し、それを台座１４上に配置し、加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃ内部の有機バインダーを除去する。
【００５４】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１上のステンレス板１２上から石英ガラスをつけた状態で、加熱温度は６５０［℃］にて加熱を行った。このようにして、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃ内部の有機バインダーを除去する。
【００５５】
［２］−（１）−（ｉｖ）：焼成工程Ｓ４００
次に、図１０を用いて、焼成工程Ｓ４００について説明する。
【００５６】
図１０は、本発明の実施の形態１の焼成工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。また、図１１は、本発明の実施の形態１の焼成工程後におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。
グリーンシート積層体１１の上下面にステンレス板１２を配置し、それを台座１５上に配置し、加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１を焼成する。
【００５７】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１上にステンレス板１２を配置した状態とし、加熱温度は９００［℃］を用いた。
このようにして、この焼成工程後、図１１に示すように、グリーンシート積層体１１は、その厚さ方向に収縮するのである。
また、この焼成工程Ｓ４００を実施することによって、グリーンシート９Ａ、９Ｂ、９Ｃがセラミック部２となるのである。
【００５８】
更に、この焼成工程Ｓ４００を実施することによって、拘束層１０とグリーンシート９Ａとの界面Ｅ、及び拘束層１０とグリーンシート９Ｃとの界面Ｆでは、拘束層１０の成分であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が、一部溶融するため、アルミナ粒子８がセラミック部２の表面に点在するアルミナ点在層３が形成されるのである。
【００５９】
［２］−（１）−（ｖ）：拘束層除去工程Ｓ５００
次に、拘束層除去工程Ｓ５００について説明する。
【００６０】
この工程では、水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層１０上から吹き付ける。
【００６１】
図１２は、本発明の実施の形態１の拘束層除去工程後におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。こうすることによって、拘束層１０を除去することができ、図１２に示すようなものになる。
【００６２】
本実施形態においては、この「水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層１０上から吹き付ける」、という作業を、上面より長く実施することによって、図１２における下面側のみアルミナ点在層３を除去し、図１２における上面側のアルミナ点在層３が残存するように形成した。
【００６３】
このように、水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層１０上から吹き付ける作業を行うことによって、セラミック部２上に、０．１ｕｍ以上（アルミナ粉末の最小の平均粒径）、３０ｕｍ以下（アルミナ粉末の最大の平均粒径の３倍程度）のアルミナ点在層３を形成することができる。このアルミナ点在層３の厚さは、この吹き付ける作業（吹き付け時間）を調整することによって調整可能である。本実施形態においては、前述の［１］で説明したように、アルミナ点在層３が０．９ｕｍになるように、吹き付け時間を調整した。
【００６４】
なお、本実施形態においては、図１２における下面側のみアルミナ点在層３を除去し、図１２における上面側のアルミナ点在層３が残存するように形成したが、上下面両方のアルミナ点在層３を残すように、この「水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層１０上から吹き付ける」、という作業を、実施することも可能である。
【００６５】
本実施形態の場合は、この後、図１２における上面のみに、第１の金属層４、第２の金属層５を形成し、更にその後加工されて、図１２における上面のみに所望の電子部品（例えば、前述のＬＥＤや、ＩＣ＝Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ）を実装するための外部電極（図示なし）や、電気回路パターン配線（図示なし）を形成するのであるが、例えば、図１２における上下面の両面に、第１の金属層４、第２の金属層５を形成し、更にその後加工されて、図１２における上面のみに所望の電子部品（例えば、前述のＬＥＤや、ＩＣ＝Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ）を実装するための外部電極（図示なし）や、電気回路パターン配線（図示なし）を形成する場合は、図１２における上下面の両面にアルミナ点在層３を残すように、この工程を行うことができるのである。
【００６６】
以上のように、本実施形態におけるセラミック部準備工程Ｓ１は、図４に示す、グリーンシート準備工程Ｓ１００、積層工程Ｓ２００、脱バインダー工程Ｓ３００、焼成工程Ｓ４００、拘束層除去工程Ｓ５００という５つの工程を実施することによって、セラミック部２を準備するとともに、このセラミック部２上にアルミナが点在するアルミナ点在層３を形成することができるのである。
【００６７】
次に、図３中の第１の金属層形成工程Ｓ２に関して説明する。
【００６８】
［２］−（２）：第１の金属層形成工程Ｓ２
第１の金属層形成工程Ｓ２においては、前述のセラミック部２上のアルミナ点在層３の表面に、無電界めっき法によって、第１の金属層を形成する。
【００６９】
まずはじめに、前処理として、セラミック部２上のアルミナ点在層３の表面に付着している異物及び油分などを除去する。この前処理は、本発明に必須の工程ではなく、セラミック部２上のアルミナ点在層３の表面がきれいな状態であれば不要である。
【００７０】
次に、セラミック部２上のアルミナ点在層３の表面を、金属触媒を含む水溶液に接触させる。この金属触媒としては、第１の金属層４を形成するための触媒となり得るもの、例えばパラジウム（Ｐｄ）触媒、銅（Ｃｕ）触媒等を用いることができる。本実施形態においては、銅（Ｃｕ）触媒を用いた。また、触媒付与工程における触媒の濃度、処理時間、温度等の諸条件は、適宜変更可能である。こうして、アルミナ点在層３の表面に、これら金属触媒（本実施形態においては銅（Ｃｕ）触媒）が結合する。
【００７１】
次に、無電界めっき法によって第１の金属層４を形成するが、このとき無電解めっき液に含まれる還元成分により、前記アルミナ点在層３の表面の金属触媒が還元されるため、触媒作用が働き、触媒金属を核として、無電解めっき膜が形成される。本実施形態においては、前述のように、無電界めっき法によって、銅（Ｃｕ）を形成した。
【００７２】
また、この第１の金属層４の膜厚は、前述のように、０．５［ｕｍ］（５００［ｎｍ］）を用いた。
【００７３】
図１３は、本発明の実施の形態１の第１の金属層形成工程後におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。図１３に示すように、セラミック部２上のアルミナ点在層３の表面に第１の金属層４が形成されるのである。
【００７４】
［２］−（３）：第２の金属層形成工程Ｓ３
最後に、図３中の第１の金属層形成工程Ｓ３に関して説明する。
第２の金属層形成工程Ｓ３においては、前述の第１の金属層４の表面に、電界めっき法によって、第２の金属層５を形成する。
【００７５】
本実施形態においては、上述したように、第２の金属層として銅を用いた。また、この第２の金属層５の膜厚は、前述のように、５０［ｕｍ］を用いた。
【００７６】
以上のように、本実施形態におけるセラミック基板１の製造方法は、セラミック部準備工程Ｓ１、第１の金属層形成工程Ｓ２、第２の金属層形成工程Ｓ３、という３つの工程を実施することによって、図１に示すようなセラミック基板１を製造することができるのである。
【００７７】
［３］本発明の一実施形態における発明の効果
次に、本発明の一実施形態の発明の効果に関して説明する。
従来のセラミック部２（アルミナ点在層３がない場合）と、第１の金属層との間の密着強度を測定したところ、０．４０［Ｎ／ｍｍ］であった。
【００７８】
一方、本実施形態におけるセラミック基板（セラミック部２上にアルミナ点在層３がある場合）の、アルミナ点在層３と第１の金属層との密着強度を測定したところ、０．７１［Ｎ／ｍｍ］という、密着強度が向上されていることが確認できた。
【００７９】
以上のように、この密着強度が向上は、アルミナが点在するアルミナ点在層を有することによって、このアルミナ成分が、セラミック部２と第１の金属層４との間の密着強度を向上させていると考えられる。
【００８０】
［４］本実施形態におけるアルミナ点在層３表面の粗さ（Ｒａ）に関して
次に、本実施形態におけるアルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）に関して説明する。
【００８１】
表１は、セラミック基板上に形成したアルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）と、セラミック部２と第１の金属層４の密着性を日本工業標準調査会の規格であるテープ試験ＪＩＳ Ｈ ８５０４に準じた引き剥がし試験の結果を示すものである。
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１に示すように、アルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）が０．８［ｕｍ］以上、２．０［ｕｍ］以下の場合は、セラミック部２と第１の金属層４との間の剥離が一切観測されなかった。
【００８４】
一方、アルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）が０．６［ｕｍ］以下、及び、２．２［ｕｍ］以上の場合、一部のサンプルにおいて、セラミック部２と第１の金属層４との間の剥離が観測された。
【００８５】
アルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）が０．６［ｕｍ］以下の場合は、アルミナ成分が点在せず、純粋なアルミナ層となっていると推測され、その結果として、密着性が低下し、セラミック部２と第１の金属層４との間に剥離が発生したと考えられる。
【００８６】
また、アルミナ点在層３の表面粗さ（Ｒａ）の厚さが２．２［ｕｍ］以上の場合は、前述の拘束層除去工程における水とアルミナ粉末の混合物の吹きつけによって、セラミック部２に物理的なダメージを与えてしまうと推測される。これら理由により、密着性が低下し、セラミック部２と第１の金属層４との間に剥離が発生したと考えられる。
【００８７】
以上のように、アルミナ点在層３の厚さは０．８［ｕｍ］以上、２．０［ｕｍ］以下の範囲であれば、セラミック部２と第１の金属層４の間の密着強度が、実際の製品として十分な密着性を有するセラミック基板１となると考えられる。
【００８８】
［５］まとめ
以上のように、本実施形態においては、セラミック部と、前記セラミック部の表面に、アルミナが点在するアルミナ点在層と、前記アルミナ点在層の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層と、前記第１の金属層表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層と、いう構成を有するセラミック基板とすることができるので、前記セラミック部と、前記セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができる。
【００８９】
すなわち、本発明においては、前記セラミック部と前記第１の金属層との間に、アルミナが点在するアルミナ点在層を形成し、そのアルミナ成分によって、前記セラミック部と前記第１の金属層の間の密着強度を向上させることができると推測される。その結果として、前記セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明にかかるセラミック基板は、セラミック部の表面に形成された金属層の密着強度を向上することができるので、特に、最近普及の進んでいる液晶テレビや携帯電話の液晶画面用のバックライト向けＬＥＤ用基板として用いられるセラミック多層基板として用いられることが大いに期待されるものとなる。
【符号の説明】
【００９１】
１ セラミック基板
２ セラミック部
３ アルミナ点在層
４ 第１の金属層
５ 第２の金属層
６ 内部配線部
７ ビア
８ アルミナ粒子
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ グリーンシート
１０ 拘束層
１１ グリーンシート積層体
１２ ステンレス板
１３、１４、１５ 台座
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック部と、
前記セラミック部の少なくとも１面に形成されたアルミナが点在するアルミナ点在層と、
前記アルミナ点在層の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層と、
前記第１の金属層表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層と、
からなるセラミック基板。
【請求項２】
前記第１の金属層が、無電界めっき法で形成された銅（Ｃｕ）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。
【請求項３】
前記第２の金属層が、銅（Ｃｕ）で形成されたこと、
を特徴とする請求項１に記載のセラミック基板。
【請求項４】
前記アルミナ点在層の表面粗さ（Ｒａ）が、０．８［ｕｍ］以上、２．０［ｕｍ］以下である請求項１記載のセラミック基板。
【請求項５】
セラミック部を準備するとともに、前記セラミック部上にアルミナが点在するアルミナ点在層を形成するセラミック部準備工程と、
前記アルミナ点在層の表面に、無電界めっき法によって、第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記第１の金属層形成工程にて形成された前記第１の金属層上に、無電界めっき法によって、第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、
からなるセラミック基板の製造方法。
【請求項１】
セラミック部と、
前記セラミック部の少なくとも１面に形成されたアルミナが点在するアルミナ点在層と、
前記アルミナ点在層の表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第１の金属層と、
前記第１の金属層表面に、湿式めっき法によって形成された導電性金属からなる第２の金属層と、
からなるセラミック基板。
【請求項２】
前記第１の金属層が、無電界めっき法で形成された銅（Ｃｕ）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。
【請求項３】
前記第２の金属層が、銅（Ｃｕ）で形成されたこと、
を特徴とする請求項１に記載のセラミック基板。
【請求項４】
前記アルミナ点在層の表面粗さ（Ｒａ）が、０．８［ｕｍ］以上、２．０［ｕｍ］以下である請求項１記載のセラミック基板。
【請求項５】
セラミック部を準備するとともに、前記セラミック部上にアルミナが点在するアルミナ点在層を形成するセラミック部準備工程と、
前記アルミナ点在層の表面に、無電界めっき法によって、第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記第１の金属層形成工程にて形成された前記第１の金属層上に、無電界めっき法によって、第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、
からなるセラミック基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１８６３２７（Ｐ２０１２−１８６３２７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８６９２（Ｐ２０１１−４８６９２）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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