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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３と、表面処理層３の表面に、乾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の表面に、乾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、第２の金属層５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３の金属層６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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３と、表面処理層３の表面に、乾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の表面に、乾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、第２の金属層５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３の金属層６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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層と、前記表面処理層の表面に、乾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、乾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、前記第２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３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し、かつ、前記セラミック部の表面をサンドブラスター法によって表面処理を実施し、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層を形成するセラミック部準備工程と、前記サンドブラスター工程にて形成された前記表面処理層上に、乾式めっき法によって、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、乾式めっき法によって、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、湿式めっき法によって、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少なくとも１面に形成された、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層と、前記表面処理層の表面に、乾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、乾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、前記第２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３の金属層と、からなるセラミック基板としたので、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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層を形成することによって、前記セラミック部と前記第１の金属層と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。
【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】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３】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４】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４（ａ）はグリーンシート９Ａの断面図、図４（ｂ）はグリーンシート９Ｂの断面図、図４（ｃ）はグリーンシート９Ｃの断面図
【図５】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６】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７】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８】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９】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１０】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１１】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１２】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
【図１３】本発明の実施の形態１における第２の金属層形成工程後のグリーンシート積層体の断面図
【図１４】本発明の実施の形態１における第３の金属層形成工程後の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。
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）に形成された表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３と、その表面処理層３の表面に、乾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、乾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、その第２の金属層５の表面に、湿式めっき法によって形成された第３の導電性金属からなる第３の金属層６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、第３の金属層６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。
【００１７】
また、本実施形態において、セラミック部２、表面処理層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］、表面処理層３は０．９［ｕｍ］、第１の金属層４は１５［ｎｍ］、第２の金属層５は５００［ｎｍ］（０．５［ｕｍ］）とし、第３の金属層６は５［ｕｍ］から１００［ｕｍ］の間の膜厚で、適宜決定を行った。
【００１８】
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７、ビア８が形成されている。
また、本実施形態における表面処理層３は、後述にて詳細を説明するが、水とアルミナ粉末の割合の混合物を、圧縮空気にて、セラミック部２の上下面から吹き付けることによって形成することができる。
【００１９】
また、本実施形態における第１の金属層４は、乾式めっき法の一つであるＲＦスパッタ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法によって形成した。なお、本実施形態においては、乾式メッキ法としてＲＦスタッパ法を用いたが、例えば、真空蒸着法、イオンビーム蒸着法等、その他の乾式めっき法を用いることもできる。更に、本実施形態における第１の金属層４は、チタン（Ｔｉ）を用いた。なお、本実施形態における第１の金属層４は、チタン（Ｔｉ）を用いたが、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）の中から選択されたいずれか１つ、もしくはその合金を用いることも可能である。
【００２０】
また、本実施形態における第２の金属層５は、乾式めっき法の一つであるＲＦスパッタ法によって形成した。ここで、第２の金属層５は、第１の金属層４を形成後、その第１の金属層４を形成したＲＦスパッタ装置内で、真空を割らずに（ＲＦスパッタ装置内のチャンバー内を大気圧にしないで）、同一ＲＦスパッタ装置にて、連続的に形成した。更に、本実施形態における第１の金属層４は、銅（Ｃｕ）を用いた。なお、本実施形態における第１の金属層４は、チタン（Ｔｉ）を用いたが、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等、比較的電気抵抗が低く、第３の金属層６を形成する際の、湿式めっき法の１つである電界めっき法における電極として用いることができる金属を用いることができる。
【００２１】
また、本実施形態における第３の金属層６は、第２の金属層５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）を電界めっき法に形成したのは、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）が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３の金属層６が形成できるからである。なお、第３の金属層６の材料としては、本実施形態で用いた銅の他に、例えば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。
【００２２】
なお、本実施形態においては、図１に示すセラミック部２の下面にも表面処理層３を形成しているが、本実施形態においては、このセラミック部２に、その焼成時にセラミック基板１の図１中のＸ方向、およびＹ方向（すなわち、セラミック基板１の平面方向）には収縮させず、セラミック基板１の図１中のＺ方向のみ収縮させるタイプのセラミック部２（一般に無収縮セラミックと呼ばれる）としたため、後述で詳しく説明するが、このセラミック基板１の製造時に、セラミック部２の上下面に拘束層１０（図５、図６に図示）を配置、焼成後に、この拘束層１０をサンドブラスター法にて除去するためである。
また、本実施形態においては、セラミック部２に、無収縮セラミックを用いたが、そのほかに、収縮セラミック（図１中のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向）を用いることが可能である。セラミック部２に収縮セラミックを用いた場合にも、焼成後に、その表面に（後述の）サンドブラスター法を用いて、表面処理層３を形成すればよい。
【００２３】
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。
【００２４】
［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。
【００２５】
図２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。
【００２６】
図２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、
Ｓ４：第３の金属層形成工程と、
という４つの工程から構成されるものである。
【００２７】
以下に、Ｓ１〜Ｓ３の製造工程の詳細を説明する。
【００２８】
［２］−（１）： セラミック部準備工程Ｓ１
図３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。
【００２９】
図３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：サンドブラスター工程
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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３を形成するのである。 それでは、以下に、この５つの工程の順次説明を行う。
【００３０】
［２］−（１）−（ｉ）：グリーンシート準備工程Ｓ１００
まずはじめに、図４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。
【００３１】
図４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４（ａ）はグリーンシート９Ａの断面図、図４（ｂ）はグリーンシート９Ｂの断面図、図４（ｃ）はグリーンシート９Ｃの断面図を示すものである。
【００３２】
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４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、グリーンシート９Ａ（図４（ａ））、グリーンシート９Ｂ（図４（ｂ））、グリーンシート９Ｃ（図４（ｃ））を作成する。
【００３３】
まず、はじめに、図４（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８を形成する。これにて、グリーンシート９Ａが完成する。
【００３４】
次に、図４（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８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７を形成する。これにて、グリーンシート９Ｂが完成する。
【００３５】
次に、図４（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８を形成する。これにて、グリーンシート９Ｃが完成する。
【００３６】
［２］−（１）−（ｉｉ）：積層工程Ｓ２００
次に、図５、図６、図７を用いて、積層工程Ｓ２００について説明する。
【００３７】
図５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６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７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。
【００３８】
まず、はじめに、図５、図６に示している拘束層１０に関して説明する。
【００３９】
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。
【００４０】
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５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。
【００４１】
こうすることによって、グリーンシー９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、図５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。
次に、図５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。
【００４２】
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８と、グリーンシート９Ｂに形成されているビア８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。
【００４３】
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。
【００４４】
このようにして、図６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。
【００４５】
次に、図７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。
【００４６】
ここで、図７中のグリーンシート積層体１１は、図６中のグリーンシート積層体１１と同一のものであるが、図７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。
【００４７】
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の材質がニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）であるため接着されることはない。
【００４８】
［２］−（１）−（ｉｉｉ）：脱バインダー工程Ｓ３００
次に、図８を用いて、脱バインダー工程Ｓ３００について説明する。
【００４９】
図８は、本発明の実施の形態１の脱バインダー工程を説明する断面図を示すものである。
【００５０】
この工程では、図８に示すように、グリーンシート積層体１１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。
【００５１】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１は、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。
【００５２】
［２］−（１）−（ｉｖ）：焼成工程Ｓ４００
次に、図９を用いて、焼成工程Ｓ４００について説明する。
【００５３】
図９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１０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。
【００５４】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１上は、加熱温度は９００［℃］を用いた。
【００５５】
このようにして、この焼成工程後、図１０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。
【００５６】
［２］−（１）−（ｖ）：サンドブラスター工程Ｓ５００
次に、サンドブラスター工程Ｓ５００について説明する。
【００５７】
この工程では、サンドブラスター法（例えば、特許文献である国際公開第１９９９／５６５１０号を参照）を用いて、グリーンシート積層体１１の上面と下面の拘束層１０を除去すると共に、セラミック部２の上面と下面に、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３を形成する。
【００５８】
本実施形態においては、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。
【００５９】
図１１は、本発明の実施の形態１のサンドブラスター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）の表面処理層３を形成することができる。この表面処理層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、表面処理層３が０．９ｕｍになるように、吹き付け時間を調整した。
【００６０】
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、サンドブラスター工程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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３を形成することができるのである。
【００６１】
［２］−（２）：第１の金属層形成工程Ｓ２
次に、図２中の第１の金属層形成工程Ｓ２に関して説明する。
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上の表面処理層３表面に、乾式めっき法によって、第１の金属層４を形成する。本実施形態においては、前述のように、ＲＦスパッタ法によって形成した。ここで、本実施形態においては、スパッタリングターゲットとしてチタン（Ｔｉ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、第１の金属層４としてチタン（Ｔｉ）薄膜を、前述の表面処理層３が形成されたグリーンシート積層体１１をスパッタリング基板として、スパッタリングターゲットとスパッタリング基板間に高周波電圧を印加することによって、１５［ｎｍ］形成した。この具体的なスパッタリング条件は、スパッタリングを開始する前のスパッタリング装置内の真空度（背圧）を７×１０−４［Ｐａ］以下にした後、スパッタ時のパワーを２５０Ｗ、アルゴンガス圧力を３．３Ｐａ、設定温度を３０℃とした。
【００６２】
図１２は、本発明の実施の形態１における第１の金属層形成工程後のグリーンシート積層体１１を示すものである。図１２に示すように、この第１の金属層形成工程Ｓ２後、グリーンシート積層体１１は、セラミック部２上の表面処理層３の表面に第１の金属層４が形成されるのである。
【００６３】
［２］−（３）：第２の金属層形成工程Ｓ３
次に、図２中の第２の金属層形成工程Ｓ３に関して説明する。
【００６４】
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、乾式めっき法によって、第１の金属層４を形成する。ここで、本実施形態においては、第２の金属層５は、第１の金属層４を形成後、その第１の金属層４を形成したＲＦスパッタ装置内で、真空を割らずに（ＲＦスパッタ装置内のチャンバー内を大気圧にしないで）、同一ＲＦスパッタ装置にて、連続的に形成した。
【００６５】
すなわち、ＲＦスパッタ装置内で、第１の金属層４を形成したチャンバーとは別のチャンバーへ、真空を割らずに、前述の第１の金属層４が形成されたグリーンシート積層体１１を移動させ、その別のチャンバーで第２の金属層５を形成した。
また、本実施形態においては、スパッタリングターゲットとして銅（Ｃｕ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、第２の金属層５とし銅（Ｃｕ）薄膜を、前述の第１の金属層４が形成されたグリーンシート積層体１１をスパッタリング基板として、スパッタリングターゲットとスパッタリング基板間に高周波電圧を印加することによって、５００［ｎｍ］形成した。この具体的なスパッタリング条件は、スパッタリングを開始する前のスパッタリング装置内の真空度（背圧）を、再度、７×１０−４［Ｐａ］以下にした後、スパッタ時のパワーを１００Ｗ、アルゴンガス圧力を３．０Ｐａ、設定温度を３０℃とした。
【００６６】
図１３は、本発明の実施の形態１における第２の金属層形成工程後のグリーンシート積層体１１の断面図を示すものである。図１３に示すように、この第２の金属層形成工程Ｓ３後、グリーンシート積層体１１は、第１の金属層４表面に第２の金属層５が形成されるのである。
【００６７】
［２］−（４）：第３の金属層形成工程Ｓ４
最後に、図２中の第３の金属層形成工程Ｓ４に関して説明する。
【００６８】
図１４は、本発明の実施の形態１における第３の金属層形成工程後のグリーンシート積層体の断面図を示すものである。
【００６９】
第３の金属層形成工程Ｓ４においては、前述の第２の金属層５の表面に、湿式めっき法の一つである電界めっき法によって、第３の金属層６を形成する。
【００７０】
本実施形態においては、上述したように、第３の金属層６として銅を用いた。また、この第２の金属層５の膜厚は５．０［ｕｍ］を用いた。
【００７１】
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、第３の金属層形成工程Ｓ４という４つの工程を実施することによって、図１４に示すように、この第３の金属層形成工程Ｓ４後、グリーンシート積層体１１は、第２の金属層５表面に第３の金属層６が形成されるのである。なお、図１４に示す本発明の実施の形態１の第３の金属層形成工程Ｓ４後のグリーンシート積層体１１は、図１に示す本発明の実施の形態１のセラミック基板１は同等の物である。
【００７２】
以上のように、図２、及び上記［２］−（１）から［２］−（４）が、本実施形態のセラミック基板の製造方法である。
【００７３】
［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。
【００７４】
従来のセラミック部２（表面処理層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。一方、本実施形態におけるセラミック部２（表面処理層３がない場合）との密着強度を測定したところ、０．７５［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。
【００７５】
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と表面処理層３の間の密着強度を向上させていると考えられる。
【００７６】
なお、本実施形態において、アルミナ点在層の厚さは０．９［ｕｍ］としたが、このアルミナ点在層の厚さは０．１ｕｍ以上、３０ｕｍ以下の範囲であれば、セラミック部２と表面処理層３の間の密着強度が、実際の製品として必要とされる密着強度を有していることを確認している。
【００７７】
［４］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少なくとも１面に形成された、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層と、前記表面処理層の表面に、乾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、乾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、前記第２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３の金属層と、からなるセラミック基板としたので、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。
【００７８】
すなわち、本実施形態においては、セラミック部２と第１の金属層４との間に、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３を形成することによって、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ることができると推測される。その結果として、セラミック部２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】
【００７９】
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】
【００８０】
１ セラミック基板
２ セラミック部
３ 表面処理層
４ 第１の金属層
５ 第２の金属層
６ 第３の金属層
７ 内部配線部
８ ビア
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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層と、前記表面処理層の表面に、乾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、乾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、前記第２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３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し、かつ、前記セラミック部の表面をサンドブラスター法によって表面処理を実施し、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層を形成するセラミック部準備工程と、前記サンドブラスター工程にて形成された前記表面処理層上に、乾式めっき法によって、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、乾式めっき法によって、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、湿式めっき法によって、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少なくとも１面に形成された、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層と、前記表面処理層の表面に、乾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、乾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、前記第２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３の金属層と、からなるセラミック基板としたので、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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層を形成することによって、前記セラミック部と前記第１の金属層と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。
【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】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３】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４】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４（ａ）はグリーンシート９Ａの断面図、図４（ｂ）はグリーンシート９Ｂの断面図、図４（ｃ）はグリーンシート９Ｃの断面図
【図５】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６】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７】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８】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９】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１０】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１１】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１２】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
【図１３】本発明の実施の形態１における第２の金属層形成工程後のグリーンシート積層体の断面図
【図１４】本発明の実施の形態１における第３の金属層形成工程後の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。
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）に形成された表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３と、その表面処理層３の表面に、乾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、乾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、その第２の金属層５の表面に、湿式めっき法によって形成された第３の導電性金属からなる第３の金属層６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、第３の金属層６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。
【００１７】
また、本実施形態において、セラミック部２、表面処理層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］、表面処理層３は０．９［ｕｍ］、第１の金属層４は１５［ｎｍ］、第２の金属層５は５００［ｎｍ］（０．５［ｕｍ］）とし、第３の金属層６は５［ｕｍ］から１００［ｕｍ］の間の膜厚で、適宜決定を行った。
【００１８】
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７、ビア８が形成されている。
また、本実施形態における表面処理層３は、後述にて詳細を説明するが、水とアルミナ粉末の割合の混合物を、圧縮空気にて、セラミック部２の上下面から吹き付けることによって形成することができる。
【００１９】
また、本実施形態における第１の金属層４は、乾式めっき法の一つであるＲＦスパッタ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法によって形成した。なお、本実施形態においては、乾式メッキ法としてＲＦスタッパ法を用いたが、例えば、真空蒸着法、イオンビーム蒸着法等、その他の乾式めっき法を用いることもできる。更に、本実施形態における第１の金属層４は、チタン（Ｔｉ）を用いた。なお、本実施形態における第１の金属層４は、チタン（Ｔｉ）を用いたが、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）の中から選択されたいずれか１つ、もしくはその合金を用いることも可能である。
【００２０】
また、本実施形態における第２の金属層５は、乾式めっき法の一つであるＲＦスパッタ法によって形成した。ここで、第２の金属層５は、第１の金属層４を形成後、その第１の金属層４を形成したＲＦスパッタ装置内で、真空を割らずに（ＲＦスパッタ装置内のチャンバー内を大気圧にしないで）、同一ＲＦスパッタ装置にて、連続的に形成した。更に、本実施形態における第１の金属層４は、銅（Ｃｕ）を用いた。なお、本実施形態における第１の金属層４は、チタン（Ｔｉ）を用いたが、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等、比較的電気抵抗が低く、第３の金属層６を形成する際の、湿式めっき法の１つである電界めっき法における電極として用いることができる金属を用いることができる。
【００２１】
また、本実施形態における第３の金属層６は、第２の金属層５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）を電界めっき法に形成したのは、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）が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３の金属層６が形成できるからである。なお、第３の金属層６の材料としては、本実施形態で用いた銅の他に、例えば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。
【００２２】
なお、本実施形態においては、図１に示すセラミック部２の下面にも表面処理層３を形成しているが、本実施形態においては、このセラミック部２に、その焼成時にセラミック基板１の図１中のＸ方向、およびＹ方向（すなわち、セラミック基板１の平面方向）には収縮させず、セラミック基板１の図１中のＺ方向のみ収縮させるタイプのセラミック部２（一般に無収縮セラミックと呼ばれる）としたため、後述で詳しく説明するが、このセラミック基板１の製造時に、セラミック部２の上下面に拘束層１０（図５、図６に図示）を配置、焼成後に、この拘束層１０をサンドブラスター法にて除去するためである。
また、本実施形態においては、セラミック部２に、無収縮セラミックを用いたが、そのほかに、収縮セラミック（図１中のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向）を用いることが可能である。セラミック部２に収縮セラミックを用いた場合にも、焼成後に、その表面に（後述の）サンドブラスター法を用いて、表面処理層３を形成すればよい。
【００２３】
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。
【００２４】
［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。
【００２５】
図２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。
【００２６】
図２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、
Ｓ４：第３の金属層形成工程と、
という４つの工程から構成されるものである。
【００２７】
以下に、Ｓ１〜Ｓ３の製造工程の詳細を説明する。
【００２８】
［２］−（１）： セラミック部準備工程Ｓ１
図３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。
【００２９】
図３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：サンドブラスター工程
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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３を形成するのである。 それでは、以下に、この５つの工程の順次説明を行う。
【００３０】
［２］−（１）−（ｉ）：グリーンシート準備工程Ｓ１００
まずはじめに、図４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。
【００３１】
図４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４（ａ）はグリーンシート９Ａの断面図、図４（ｂ）はグリーンシート９Ｂの断面図、図４（ｃ）はグリーンシート９Ｃの断面図を示すものである。
【００３２】
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４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、グリーンシート９Ａ（図４（ａ））、グリーンシート９Ｂ（図４（ｂ））、グリーンシート９Ｃ（図４（ｃ））を作成する。
【００３３】
まず、はじめに、図４（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８を形成する。これにて、グリーンシート９Ａが完成する。
【００３４】
次に、図４（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８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７を形成する。これにて、グリーンシート９Ｂが完成する。
【００３５】
次に、図４（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８を形成する。これにて、グリーンシート９Ｃが完成する。
【００３６】
［２］−（１）−（ｉｉ）：積層工程Ｓ２００
次に、図５、図６、図７を用いて、積層工程Ｓ２００について説明する。
【００３７】
図５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６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７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。
【００３８】
まず、はじめに、図５、図６に示している拘束層１０に関して説明する。
【００３９】
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。
【００４０】
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５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。
【００４１】
こうすることによって、グリーンシー９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、図５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。
次に、図５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。
【００４２】
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８と、グリーンシート９Ｂに形成されているビア８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。
【００４３】
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。
【００４４】
このようにして、図６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。
【００４５】
次に、図７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。
【００４６】
ここで、図７中のグリーンシート積層体１１は、図６中のグリーンシート積層体１１と同一のものであるが、図７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。
【００４７】
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の材質がニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）であるため接着されることはない。
【００４８】
［２］−（１）−（ｉｉｉ）：脱バインダー工程Ｓ３００
次に、図８を用いて、脱バインダー工程Ｓ３００について説明する。
【００４９】
図８は、本発明の実施の形態１の脱バインダー工程を説明する断面図を示すものである。
【００５０】
この工程では、図８に示すように、グリーンシート積層体１１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。
【００５１】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１は、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。
【００５２】
［２］−（１）−（ｉｖ）：焼成工程Ｓ４００
次に、図９を用いて、焼成工程Ｓ４００について説明する。
【００５３】
図９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１０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。
【００５４】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１上は、加熱温度は９００［℃］を用いた。
【００５５】
このようにして、この焼成工程後、図１０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。
【００５６】
［２］−（１）−（ｖ）：サンドブラスター工程Ｓ５００
次に、サンドブラスター工程Ｓ５００について説明する。
【００５７】
この工程では、サンドブラスター法（例えば、特許文献である国際公開第１９９９／５６５１０号を参照）を用いて、グリーンシート積層体１１の上面と下面の拘束層１０を除去すると共に、セラミック部２の上面と下面に、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３を形成する。
【００５８】
本実施形態においては、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。
【００５９】
図１１は、本発明の実施の形態１のサンドブラスター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）の表面処理層３を形成することができる。この表面処理層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、表面処理層３が０．９ｕｍになるように、吹き付け時間を調整した。
【００６０】
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、サンドブラスター工程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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３を形成することができるのである。
【００６１】
［２］−（２）：第１の金属層形成工程Ｓ２
次に、図２中の第１の金属層形成工程Ｓ２に関して説明する。
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上の表面処理層３表面に、乾式めっき法によって、第１の金属層４を形成する。本実施形態においては、前述のように、ＲＦスパッタ法によって形成した。ここで、本実施形態においては、スパッタリングターゲットとしてチタン（Ｔｉ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、第１の金属層４としてチタン（Ｔｉ）薄膜を、前述の表面処理層３が形成されたグリーンシート積層体１１をスパッタリング基板として、スパッタリングターゲットとスパッタリング基板間に高周波電圧を印加することによって、１５［ｎｍ］形成した。この具体的なスパッタリング条件は、スパッタリングを開始する前のスパッタリング装置内の真空度（背圧）を７×１０−４［Ｐａ］以下にした後、スパッタ時のパワーを２５０Ｗ、アルゴンガス圧力を３．３Ｐａ、設定温度を３０℃とした。
【００６２】
図１２は、本発明の実施の形態１における第１の金属層形成工程後のグリーンシート積層体１１を示すものである。図１２に示すように、この第１の金属層形成工程Ｓ２後、グリーンシート積層体１１は、セラミック部２上の表面処理層３の表面に第１の金属層４が形成されるのである。
【００６３】
［２］−（３）：第２の金属層形成工程Ｓ３
次に、図２中の第２の金属層形成工程Ｓ３に関して説明する。
【００６４】
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、乾式めっき法によって、第１の金属層４を形成する。ここで、本実施形態においては、第２の金属層５は、第１の金属層４を形成後、その第１の金属層４を形成したＲＦスパッタ装置内で、真空を割らずに（ＲＦスパッタ装置内のチャンバー内を大気圧にしないで）、同一ＲＦスパッタ装置にて、連続的に形成した。
【００６５】
すなわち、ＲＦスパッタ装置内で、第１の金属層４を形成したチャンバーとは別のチャンバーへ、真空を割らずに、前述の第１の金属層４が形成されたグリーンシート積層体１１を移動させ、その別のチャンバーで第２の金属層５を形成した。
また、本実施形態においては、スパッタリングターゲットとして銅（Ｃｕ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、第２の金属層５とし銅（Ｃｕ）薄膜を、前述の第１の金属層４が形成されたグリーンシート積層体１１をスパッタリング基板として、スパッタリングターゲットとスパッタリング基板間に高周波電圧を印加することによって、５００［ｎｍ］形成した。この具体的なスパッタリング条件は、スパッタリングを開始する前のスパッタリング装置内の真空度（背圧）を、再度、７×１０−４［Ｐａ］以下にした後、スパッタ時のパワーを１００Ｗ、アルゴンガス圧力を３．０Ｐａ、設定温度を３０℃とした。
【００６６】
図１３は、本発明の実施の形態１における第２の金属層形成工程後のグリーンシート積層体１１の断面図を示すものである。図１３に示すように、この第２の金属層形成工程Ｓ３後、グリーンシート積層体１１は、第１の金属層４表面に第２の金属層５が形成されるのである。
【００６７】
［２］−（４）：第３の金属層形成工程Ｓ４
最後に、図２中の第３の金属層形成工程Ｓ４に関して説明する。
【００６８】
図１４は、本発明の実施の形態１における第３の金属層形成工程後のグリーンシート積層体の断面図を示すものである。
【００６９】
第３の金属層形成工程Ｓ４においては、前述の第２の金属層５の表面に、湿式めっき法の一つである電界めっき法によって、第３の金属層６を形成する。
【００７０】
本実施形態においては、上述したように、第３の金属層６として銅を用いた。また、この第２の金属層５の膜厚は５．０［ｕｍ］を用いた。
【００７１】
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、第３の金属層形成工程Ｓ４という４つの工程を実施することによって、図１４に示すように、この第３の金属層形成工程Ｓ４後、グリーンシート積層体１１は、第２の金属層５表面に第３の金属層６が形成されるのである。なお、図１４に示す本発明の実施の形態１の第３の金属層形成工程Ｓ４後のグリーンシート積層体１１は、図１に示す本発明の実施の形態１のセラミック基板１は同等の物である。
【００７２】
以上のように、図２、及び上記［２］−（１）から［２］−（４）が、本実施形態のセラミック基板の製造方法である。
【００７３】
［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。
【００７４】
従来のセラミック部２（表面処理層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。一方、本実施形態におけるセラミック部２（表面処理層３がない場合）との密着強度を測定したところ、０．７５［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。
【００７５】
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と表面処理層３の間の密着強度を向上させていると考えられる。
【００７６】
なお、本実施形態において、アルミナ点在層の厚さは０．９［ｕｍ］としたが、このアルミナ点在層の厚さは０．１ｕｍ以上、３０ｕｍ以下の範囲であれば、セラミック部２と表面処理層３の間の密着強度が、実際の製品として必要とされる密着強度を有していることを確認している。
【００７７】
［４］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少なくとも１面に形成された、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層と、前記表面処理層の表面に、乾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、乾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、前記第２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３の金属層と、からなるセラミック基板としたので、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。
【００７８】
すなわち、本実施形態においては、セラミック部２と第１の金属層４との間に、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層３を形成することによって、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ることができると推測される。その結果として、セラミック部２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】
【００７９】
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】
【００８０】
１ セラミック基板
２ セラミック部
３ 表面処理層
４ 第１の金属層
５ 第２の金属層
６ 第３の金属層
７ 内部配線部
８ ビア
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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層と、
前記表面処理層の表面に、乾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、乾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、
前記第２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３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、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）の中から選択されたいずれか１つ、もしくはその合金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）であることを特徴とする請求項２記載のセラミック基板。
【請求項４】
前記第３の金属層が、銅（Ｃｕ）であることを特徴とする請求項３記載のセラミック基板。
【請求項５】
前記表面処理層が、サンドブラスター法によって処理されたこと、
を特徴とする請求項１乃至４記載のセラミック基板。
【請求項６】
セラミック部を準備し、その後、前記セラミック部の表面をサンドブラスター法によって表面処理を実施し、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層を形成するセラミック部準備工程と、
前記セラミック部準備工程にて形成された前記表面処理層上に、乾式めっき法によって、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、乾式めっき法によって、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、湿式めっき法によって、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。
【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、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層と、
前記表面処理層の表面に、乾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、乾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、
前記第２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３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、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）の中から選択されたいずれか１つ、もしくはその合金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）であることを特徴とする請求項２記載のセラミック基板。
【請求項４】
前記第３の金属層が、銅（Ｃｕ）であることを特徴とする請求項３記載のセラミック基板。
【請求項５】
前記表面処理層が、サンドブラスター法によって処理されたこと、
を特徴とする請求項１乃至４記載のセラミック基板。
【請求項６】
セラミック部を準備し、その後、前記セラミック部の表面をサンドブラスター法によって表面処理を実施し、表面粗さ（Ｒａ）が１ｕｍ以上３０ｕｍ以下である表面処理層を形成するセラミック部準備工程と、
前記セラミック部準備工程にて形成された前記表面処理層上に、乾式めっき法によって、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、乾式めっき法によって、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、湿式めっき法によって、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。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２０１２−１８６３２８（Ｐ２０１２−１８６３２８Ａ）
【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２０１１−４８６９３（Ｐ２０１１−４８６９３）
【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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