セラミック基板の製造方法

【課題】無電界めっき後の配線部とセラミック基板との密着性を高めたセラミック基板を提供する。
【解決手段】導体粒子５とガラス成分を含む導体ペーストを用いてセラミック部２上に配線部３を形成する配線部形成工程と、その後、配線部３が形成されたセラミック基板１に熱を印加する事によって配線部３を焼成する第１の熱処理工程と、その後、第１の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板１に、前記第１の熱処理工程より低い温度の熱を印加し、配線部３とセラミック基板１との界面をガラスリッチにする第２の熱処理工程と、その後、第２の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板１の配線部３上に無電界めっき法によって金配線部４を形成する無電界めっき工程と、を備えたセラミック基板の製造方法とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のセラミック基板の製造方法は以下のようになっていた。
導体成分とガラス成分を含む導体ペーストを用いて、セラミック部上に配線部を形成する、配線部形成工程と、前記配線形成工程にて前記配線部が形成されたセラミック基板に熱を印加する事によって前記配線部を焼成する熱処理工程と、前記第１の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板の配線部上に無電解めっき法によって配線部の表面に金薄膜を形成するめっき工程とを備えたものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９７３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来例においては、配線部とセラミック部との密着力が十分ではないと課題を有していた。すなわち、上記従来例においては、配線部上に形成された無電界めっき法によって配線部上に金薄膜の形成をする際に使用する無電界めっき液等が配線部にダメージを与え、セラミック部と配線部との間の密着強度を低下させていた。
【０００５】
そこで、本発明は、無電界めっき後の配線部とセラミック部との密着性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そしてこの目的を達成するために本発明は、導体粒子とガラス成分を含む導体ペーストを用いてセラミック部上に配線部を形成する、配線部形成工程と、前記配線形成工程にて前記配線部が形成されたセラミック基板に熱を印加する事によって前記配線部を焼成する第１の熱処理工程と、前記第１の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板に、前記第１の熱処理工程より低い温度の熱を印加し、前記配線部と前記セラミック基板との界面をガラスリッチにする第２の熱処理工程と、前記第２の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板の配線部上に無電界めっき法によって金配線部を形成する無電界めっき工程と、を備えたセラミック基板の製造方法にした。
【０００７】
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】
【０００８】
以上のように本発明は、導体粒子とガラス成分を含む導体ペーストを用いてセラミック部上に配線部を形成する、配線部形成工程と、前記配線形成工程にて前記配線部が形成されたセラミック基板に熱を印加する事によって前記配線部を焼成する第１の熱処理工程と、前記第１の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板に、前記第１の熱処理工程より低い温度の熱を印加し、前記配線部と前記セラミック基板との界面をガラスリッチにする第２の熱処理工程と、前記第２の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板の配線部上に無電界めっき法によって金配線部を形成する無電界めっき工程と、を備えたので、無電界めっき後の配線部とセラミック基板との間の密着性を高めることができる。
【０００９】
すなわち、本発明においては、第２の熱処理工程にて、配線部を形成する導体ペーストの焼成温度よりも低い温度にて、配線部を熱処理することによって、前記配線部の前記セラミック部との界面をガラスリッチにすることにより、無電界めっき工程における無電界めっき液による配線部のダメージを低減し、その結果として、無電界めっき後の導体パターンとセラミック部との密着性を強くすることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるセラミック基板を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中の点線Ａ−Ａの断面図
【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のフローを示す図
【図３】（ａ）本実施の形態１におけるテープ剥離試験後のセラミック基板の金配線部の写真を示す図、（ｂ）従来例における剥離試験後のセラミック基板の金配線部の写真を示す図
【図４】従来のセラミック基板の製造過程におけるセラミック基板をモデル化したものを示す図であり、（ａ）は配線部形成工程後の断面図、（ｂ）は第１の熱処理工程後の断面図、（ｃ）は無電界めっき工程後の断面図
【図５】本発明の１実施形態のセラミック基板の製造過程におけるセラミック基板をモデル化したものを示す図であり、（ａ）は配線部形成工程後の断面図、（ｂ）は第１の熱処理工程後の断面図、（ｃ）は第１の熱処理工程後の断面図、（ｄ）は無電界めっき工程後の断面図
【図６】第２の熱処理温度が４００℃の場合のテープ剥離試験後のセラミック基板の配線部の状態の写真を示す図
【図７】第２の熱処理温度が４５０℃の場合のテープ剥離試験後のセラミック基板の配線部の状態の写真を示す図
【図８】第２の熱処理温度が５５０℃の場合のテープ剥離試験後のセラミック基板の配線部の状態の写真を示す図
【図９】第２の熱処理温度が６００℃の場合のテープ剥離試験後のセラミック基板の配線部の状態の写真を示す図
【図１０】第２の熱処理温度が６５０℃の場合のテープ剥離試験後のセラミック基板の配線部の状態の写真を示す図
【図１１】第２の熱処理温度が７００℃の場合のテープ剥離試験後のセラミック基板の配線部の状態の写真を示す図
【図１２】第２の熱処理温度が７５０℃の場合のテープ剥離試験後のセラミック基板の配線部の状態の写真を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明のセラミック基板の製造方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるセラミック基板を示す図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中の点線Ａ−Ａの断面図を示すものである。
【００１３】
セラミック基板１は、セラミック部２上に電子部品を実装する端子を含む回路配線を形成する配線部３が配置され、その上部には、金薄膜部４が形成されている。
【００１４】
セラミック部２は、アルミナ粉末を５０［ｗｔ％］、ガラス粉末を５０［ｗｔ％］の割合で配合し、それを９００［℃］にて焼成されたセラミックにて形成されたものが用いられている。
【００１５】
また、セラミック部２上に、導体粒子５とガラス成分を含む導体ペーストを用いて、配線部３が形成されるが、本実施形態においては、導体ペーストとして、銀粒子を含む導体ペーストをもちいた。
【００１６】
また、配線部３上には、金薄膜部４が形成されるが、本実施形態においては、初期層としてニッケル薄膜を無電界めっき法により形成させ、その後、金薄膜を無電界めっき法によって形成することによって、金薄膜部４を形成した。
【００１７】
次に、セラミック基板の製造方法に関して説明する。
【００１８】
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のフローを示す図である。
（ステップ１：配線部形成工程）
まず初めに、セラミック部２上に所望の配線パターン形状に配線部３を形成する。
【００１９】
本実施の形態１においては、導体ペーストをスクリーン印刷法によって、所望の回路パターンに印刷する事によって形成する。本実施の形態においては、導体粒子５として銀粒子とガラス成分を含む導体ペーストを用いた。
（ステップ２：第１の熱処理工程）
次に、前述の配線形成工程にて前記配線部３が形成されたセラミック基板１に熱を印加する。
【００２０】
本実施の形態１においては、記配線形成工程にて前記配線部が形成されたセラミック基板１を、熱処理装置にて、熱処理温度「８５０℃」にて熱処理時間６０分間にて熱を印加する。この熱処理によって、導体ペースト成分を焼成することにより、導体部３を硬化させることができる。この熱処理温度は、前述の導体ペーストの焼成温度より決定されるものである。
【００２１】
その後、セラミック基板１を、この熱処理装置から、取り出した後、自然大気中に、セラミック基板１が常温（本実施形態では約２７℃）になるまで放置した。
（ステップ３：第２の熱処理工程）
次に、前述の第１の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板１に熱を印加する。
【００２２】
本実施の形態１においては、前記配線形成工程にて前記配線部が形成されたセラミック基板を、前述と同じ熱処理装置にて、熱処理温度６５０℃にて、熱処理時間６０分間セラミック基板１に熱を印加する。この第２の熱処理工程の熱処理温度の詳細は後述する。
（ステップ４：無電界めっき工程）
次に、配線部３上に無電界めっき法によって、金薄膜部４を形成する。
【００２３】
本実施の形態１に関しては、前述のように、初期層としてニッケル薄膜を無電界めっき法により形成させ、その後、金薄膜を無電界めっき法によって形成することによって、金薄膜部４を形成した（この無電界めっき工程に関しては、特許文献である特開２０００−２９７３８０により詳細に開示されているので、詳しくは、その公開特許公報を参照にしてください）。
以上のようにして、本実施の形態１のセラミック基板１は製造する事ができる。
次に、本実施の形態１における無電界めっき後（すなわち金薄膜部形成後）の配線部３とセラミック部２との密着性について説明する。今回は、この密着性の評価として、ＪＩＳＺ１５２２に準拠してテープ剥離試験を行った。図３（ａ）は本実施の形態１におけるテープ剥離試験後のセラミック基板１の配線部４の状態を示す図であり、図３（ｂ）は従来例における剥離試験後のセラミック基板の配線部３の状態を示す図である。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、本実施の形態１におけるテープ剥離試験後のセラミック基板１の配線部３の、セラミック部２からの剥離は一切観測されなかった。
一方、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態１におけるテープ剥離試験後のセラミック基板１の配線部３の、セラミック部２からの剥離（図３（ｂ）中の実線の円内部）が観測された。
【００２５】
この結果より、第２の熱処理工程にて、配線部３を形成する導体ペーストの焼成温度よりも低い温度にて、配線部を熱処理することによって、無電界めっき後の導体パターンとセラミック部との密着性を強くすることが確認できた。
ここで、第２の熱処理工程にて、配線部３を形成する導体ペーストの焼成温度（すなわち、第１の熱処理工程）よりも低い温度にて、配線部３を熱処理することによって、無電界めっき後の導体パターンとセラミック部との密着性を強くすることができる理由を考察する。
【００２６】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、従来のセラミック基板の製造過程におけるセラミック基板をモデル化したものを示す図であり、図４（ａ）は配線部形成工程後、図４（ｂ）は第１の熱処理工程後、図４（ｃ）は無電界めっき工程後のものを示す図である。また、図５（ａ）〜図５（ｄ）は、本発明の１実施形態のセラミック基板の製造過程におけるセラミック基板をモデル化したものを示す図であり、図５（ａ）は配線部形成工程後、図５（ｂ）は第１の熱処理工程後、図５（ｃ）は第２の熱処理工程後、図５（ｄ）は無電界めっき工程後のものを示す図である。
【００２７】
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、従来例のセラミック基板の製造方法においては、配線部３の焼成後（第１の熱処理工程後）の配線部３は、焼成をすることにより、セラミック部２との界面近傍に導体粒子５が多く分布する（セラミック部２との界面が導体粒子リッチである）状態と考えられる。そのため、その後の金薄膜形成を形成する無電界めっき工程において使用される無電界めっき液等によって、この界面がダメージ（例えば侵食）を受けため、セラミック部２と配線部３との間の密着強度が低下したと推定される。
【００２８】
一方、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すように、本実施形態のセラミック基板の製造方法においては、配線部３を焼成後（第１の熱処理工程後）、さらに、配線部３を形成する導体ペーストの焼成温度（すなわち、第１の熱処理工程の熱処理温度）よりも低い温度にて、配線部３を熱処理することによって、セラミック部２との界面近傍を導体粒子５が多く分布する（セラミック基板１との界面が導体粒子５リッチである）状態から、セラミック部２との界面近傍をガラス成分が多く分布する（セラミック基板１との界面がガラスリッチである）状態へ変化したものと考えられる。その結果として、その後の金薄膜形成を形成する無電界めっき工程において使用される無電界めっき液等によって、この界面がダメージ（例えば侵食）を受けることを大幅に減少させることができるため、セラミック基板１と配線部３との間の密着強度が強くすることができると推定される。
（第２の熱処理温度の範囲）
次に、第２の熱処理温度の範囲に関して説明する。
【００２９】
図６〜図１２は、テープ剥離試験後のセラミック基板１の配線部３の状態を示す図で、図６は第２の熱処理温度が４５０℃、図７は第２の熱処理温度が５００℃、図８は第２の熱処理温度が５５０℃、図９は第２の熱処理温度が６００℃、図１０は第２の熱処理温度が６５０℃、図１１は第２の熱処理温度が７００℃、図１２は第２の熱処理温度が７５０の場合を示すものである。
【００３０】
図６〜図７、および図１２のもの、すなわち、第２の熱処理温度が４５０℃、５００℃、および７５０℃の場合、それぞれ図６〜図７、図１２中の実線の円の中に示すように、テープ剥離試験後の配線部とセラミック部の間にて剥離が観測された。
【００３１】
一方、図８〜図１１のもの、すなわち、第２の熱処理温度が５５０℃〜７００℃の範囲、では、テープ剥離試験後の配線部とセラミック部の間にて剥離が一切観測されなかった。
【００３２】
以上の結果より、第１の熱処理工程後に実施される第２の熱処理温度は、５５０℃から７００℃で行なう必要がある。
【００３３】
ここで、以上の結果を考察する。
第２の熱処理温度が５５０℃未満の場合、セラミック部との界面近傍を導体粒子５が多く分布する（セラミック基板との界面が導体粒子リッチである）状態から、セラミック部との界面近傍をガラス成分が多く分布する（セラミック基板１との界面がガラスリッチである）状態へ変化させるのに十分な熱を印加する（エネルギーを与える）ことができていないと推測される。
【００３４】
第２の熱処理温度が７００℃より大きい場合、配線部３を形成する導体ペーストの焼成温度に近づき、結果的に、第１の熱処理工程を再度実施したのと同じこととほぼ同じ、すなわち、セラミック部２との界面近傍を導体粒子５が多く分布する（セラミック基板１との界面が導体粒子５リッチである）状態が変化しない、と推定される。
【００３５】
これら、以上の結果より、第１の熱処理工程後に実施される第２の熱処理温度は、５５０℃から７００℃で行なう必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように本発明は、導体粒子とガラス成分を含む導体ペーストを用いてセラミック部上に配線部を形成する、配線部形成工程と、前記配線形成工程にて前記配線部が形成されたセラミック基板に熱を印加する事によって前記配線部を焼成する第１の熱処理工程と、前記第１の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板に、前記第１の熱処理工程より低い温度の熱を印加し、前記配線部と前記セラミック基板との界面をガラスリッチにする第２の熱処理工程と、前記第２の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板の配線部上に無電界めっき法によって金配線部を形成する無電界めっき工程と、を備えたので、無電界めっき後の配線部とセラミック基板との間の密着性を高めることができる。
【００３７】
すなわち、本発明においては、第２の熱処理工程にて、配線部を形成する導体ペーストの焼成温度よりも低い温度にて、配線部を熱処理することによって、前記配線部の前記セラミック部との界面をガラスリッチにすることにより、無電界めっき工程における無電界めっき液による配線部のダメージを低減し、その結果として、無電界めっき後の導体パターンとセラミック部との密着性を強くすることができるのである。
したがって、セラミック基板の製造方法として大いに期待されるものとなる。
【符号の説明】
【００３８】
１．セラミック基板
２．セラミック部
３．配線部
４．金配線部
５．導体粒子

【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体粒子とガラス成分を含む導体ペーストを用いてセラミック部上に配線部を形成する、配線部形成工程と、
前記配線形成工程にて前記配線部が形成されたセラミック基板に熱を印加する事によって前記配線部を焼成する第１の熱処理工程と、
前記第１の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板に、前記第１の熱処理工程より低い温度の熱を印加し、前記配線部と前記セラミック基板との界面をガラスリッチにする第２の熱処理工程と、
前記第２の熱処理工程にて熱処理されたセラミック基板の配線部上に無電界めっき法によって金配線部を形成する無電界めっき工程と、
を備えた事を特徴するセラミック基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２の熱処理工程における熱処理温度が、５５０℃以上７００℃以下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の製造方法。

【図１】