(57)【要約】【課題】熱伝導性が高く、電気特性に優れ、信頼度が高く、結合力が強固で、製造コストを低減させることができるセラミック基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、セラミック基板１の金属化方法を提供するものである。セラミック基板１は、無機物であり、電気的極性を有さないため、金属との接合が非常に困難である。従って、めっきの製造工程を利用し、先ず、セラミック基板１を洗浄し、マイクロエッチングにより、セラミック基板１の表面に粗面化処理を行う。次に、セラミック基板１の表面にナノレベルのＳｉを含む界面活性剤２を塗布し、電気的極性を有さないセラミック基板１の表面に、負極の電気的極性を発生させる。次に、めっき工程を通じてナノ界面活性剤２上に厚さが薄く、セラミックと接合させやすい正帯電の第１の金属層３を析出させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板上に厚さの薄い金属材料をめっきする方法であり、
（Ａ）セラミック基板を洗浄し、エッチングにより、セラミック基板の表面に粗面化処理を行うステップと、
（Ｂ）粗面化処理された後の前記セラミック基板の表面に、負帯電のナノ界面活性剤を塗布することにより、前記ナノ界面活性剤を前記セラミック基板と第１の金属層との間の媒介物とするステップと、
（Ｃ）めっき工程を通じて前記負帯電のナノ界面活性剤上に正帯電の第１の金属層を連結し、前記セラミック基板上に第１の金属層を結合するステップと、を含むことを特徴とするセラミック基板の金属化方法。
【請求項２】
前記第１の金属層上に、少なくとも１層以上の第２の金属層をめっきし、前記第２の金属層上に、ドライフィルムを被覆して線路をエッチングし、さらに、前記第２の金属層上に少なくとも１層以上の金属材料をめっきするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミック基板の金属化方法。
【請求項３】
前記エッチングは、マイクロエッチングにより、前記セラミック基板の表面に粗面化処理を行うもの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金属化方法。
【請求項４】
前記セラミック基板は、純水により洗浄され、前記純水は、蒸留水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金属化方法。
【請求項５】
前記ナノ界面活性剤は、Ｓｉを含むナノ界面活性剤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金属化方法。
【請求項６】
前記第１の金属層の好適な厚さは、０．０１μｍ〜１μｍ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金属化方法。
【請求項７】
前記第１の金属層は、シリコンニッケルクロム合金（Ｓｉ／Ｎｉ／Ｃｒ）、鉄コバルト合金（Ｆｅ／Ｃｏ）または鉄コバルトニッケル合金（Ｆｅ／Ｃｏ／Ｎｉ）など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の金属化方法。
【請求項８】
セラミック基板上に厚さの薄い金属材料をめっきする方法であり、
（Ａ）セラミック基板を洗浄し、エッチングにより、セラミック基板の表面に粗面化処理を行うステップと、
（Ｂ）粗面化処理された後の前記セラミック基板の表面に、正帯電のナノ界面活性剤を塗布することにより、前記ナノ界面活性剤を前記セラミック基板と第１の金属層との間の媒介物とするステップと、
（Ｃ）めっき工程を通じて前記正帯電のナノ界面活性剤上に負帯電の第１の金属層を連結し、前記セラミック基板上に第１の金属層を結合するステップと、を含むことを特徴とするセラミック基板の金属化方法。
【請求項９】
前記第１の金属層上に、少なくとも１層以上の第２の金属層をめっきし、前記第２の金属層上に、ドライフィルムを被覆して線路をエッチングし、さらに、前記第２の金属層上に少なくとも１層以上の金属材料をめっきするステップをさらに含むことを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法。
【請求項１０】
前記エッチングは、マイクロエッチングにより、前記セラミック基板の表面に粗面化処理を行うものであることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法。
【請求項１１】
前記セラミック基板は、純水により洗浄され、前記純水は、蒸留水であることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法。
【請求項１２】
前記ナノ界面活性剤は、Ｓｉを含むナノ界面活性剤であることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法。
【請求項１３】
前記第１の金属層の好適な厚さは、０．０１μｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法。
【請求項１４】
前記第１の金属層は、シリコンニッケルクロム合金（Ｓｉ／Ｎｉ／Ｃｒ）、鉄コバルト合金（Ｆｅ／Ｃｏ）または鉄コバルトニッケル合金（Ｆｅ／Ｃｏ／Ｎｉ）などの合金であることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板の金属化方法に関し、特に、粗面化処理されたセラミック基板の表面にナノ界面活性剤を塗布することにより、本来、電気的極性を有さないセラミック基板の表面に正極または負極の電気的極性を発生させ、電気めっき工程を通じてナノ界面活性剤を有するセラミック基板上に厚さの薄い第１の金属層を析出させ、市場の需要を満たすセラミック基板を提供するセラミック基板の金属化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の急速な発展および人類の生活品質に対するさらなる追及に伴い、多くの製品に対する要求は、極めて厳格になっており、その要求を満たすために、新たに開発された材料を使用することが必要となっている。現在のＩＣパッケージ（例えば、携帯電話、小型ノートパソコンなどの電子素子）の製造技術においては、伝送効率のさらなる向上および体積のさらなる小型化が求められ、業界では、それらの要求を満たすための研究に多くの研究費が投入された。数年に渡る研究の結果、セラミック材料を使用したセラミック基板が発明された。セラミック基板は、絶縁性、化学的安定性、耐熱性、電磁特性に優れ、高硬度であり、耐摩耗性が高いことから、従来の基板より遥かに優れた効果を達成することができる。そのため、現在、セラミック基板が使用される頻度は、益々高まっている。従来のセラミック基板上の配線層は、熱圧着により、金属材料層がセラミック基板上に強固に付着されて形成される。しかし、金属材料層をセラミック基板上に付着させるには、厚さの厚い金属材料層を使用しなければならない上、接合面に酸化銅（ＣｕＯ）が形成しやすいため、熱抵抗が高いという欠点が存在する。また、反対に、金属材料層の厚さが薄すぎる場合、熱圧着の過程において、金属材料層に亀裂が発生するため、製品の品質が低下する上、製造コストが高くなるという欠点が存在する。
【０００３】
従って、如何にして従来のセラミック基板の問題および欠点を解決するかは、当該業界に従事する関連メーカーの研究課題であった。
【０００４】
本発明の発明者は、上述の従来技術の欠点に鑑み、関連資料を収集し、当該業界における長年の経験に基づき、幾度もの試作および修正を行った結果、ついに本発明のセラミック基板の金属化方法を案出した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の第１の目的は、セラミック基板（例えば、ＡＩＮ／Ａ１２０３／ＬＴＴＣなど）が無機物であり、電気的極性を有さず、金属との接合が非常に難しいため、めっきの製造工程を利用し、先ず、セラミック基板を洗浄し、マイクロエッチングを行うことにより、セラミック基板の表面に粗面化処理を行い、次に、ナノレベルのＳｉを含む界面活性剤をセラミック基板の表面に塗布し、電気的極性を有さないセラミック基板の表面に負極の電気的極性を発生させ、めっき工程を通じてナノ界面活性剤上に厚さが薄く、セラミックと接合させやすい正帯電の第１の金属層（例えば、Ｓｉ／Ｎｉ／Ｃｒなどの単体金属、或いは、Ｆｅ／Ｃｏ、Ｆｅ／Ｃｏ／Ｎｉなどの合金）を析出し、正極と負極の吸引作用を利用した電気めっき工程を通じてセラミック基板上に厚さの薄い第１の金属層を結合させることにより、製造コストを有効に低減し、生産効率を向上させ、市場の要求を満たすセラミック基板を提供することができるセラミック基板の金属化方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、セラミック基板にすでにめっきされた第１の金属層上に、めっき工程を通じて少なくとも１層以上の第２の金属層を結合し、セラミック基板上の金属材料の厚さを増大し、セラミック基板の第１の金属層上に様々な厚さの金属材料を結合させることができるため、ユーザの要求に合わせて形態を選択し、市場の要求を満たすセラミック基板を提供することができる上、金属材料が限定されないため、多くの金属材料を選択することができ、上述のめっきは、真空めっき、蒸着めっき、スパッタリングまたは電気めっきであるため安価であり、熱伝導性、通電性に優れ、信頼性が高く、結合力が強固であり、製造コストを有効に低減させることができるセラミック基板を提供することができるセラミック基板の金属化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、請求項１の発明は、セラミック基板上に厚さの薄い金属材料をめっきする方法であり、（Ａ）セラミック基板を洗浄し、エッチングにより、セラミック基板の表面に粗面化処理を行うステップと、（Ｂ）粗面化処理された後のセラミック基板の表面に、負帯電のナノ界面活性剤を塗布することにより、ナノ界面活性剤をセラミック基板と第１の金属層との間の媒介物とするステップと、（Ｃ）めっき工程を通じて負帯電のナノ界面活性剤上に正帯電の第１の金属層を連結し、セラミック基板上に第１の金属層を結合するステップと、を含むことを特徴とするセラミック基板の金属化方法である。
【０００７】
請求項２の発明は、第１の金属層上に、少なくとも１層以上の第２の金属層をめっきし、第２の金属層上に、ドライフィルムを被覆して線路をエッチングし、さらに、第２の金属層上に少なくとも１層以上の金属材料をめっきするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミック基板の金属化方法である。
【０００８】
請求項３の発明は、エッチングは、マイクロエッチングにより、セラミック基板の表面に粗面化処理を行うもの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金属化方法である。
【０００９】
請求項４の発明は、セラミック基板は、純水により洗浄され、純水は、蒸留水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金属化方法である。
【００１０】
請求項５の発明は、ナノ界面活性剤は、Ｓｉを含むナノ界面活性剤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金属化方法である。
【００１１】
請求項６の発明は、第１の金属層の好適な厚さは、０．０１μｍ〜１μｍ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金属化方法である。
【００１２】
請求項７の発明は、第１の金属層は、シリコンニッケルクロム合金（Ｓｉ／Ｎｉ／Ｃｒ）、鉄コバルト合金（Ｆｅ／Ｃｏ）または鉄コバルトニッケル合金（Ｆｅ／Ｃｏ／Ｎｉ）など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の金属化方法である。
【００１３】
請求項８の発明は、セラミック基板上に厚さの薄い金属材料をめっきする方法であり、（Ａ）セラミック基板を洗浄し、エッチングにより、セラミック基板の表面に粗面化処理を行うステップと、（Ｂ）粗面化処理された後のセラミック基板の表面に、正帯電のナノ界面活性剤を塗布することにより、ナノ界面活性剤をセラミック基板と第１の金属層との間の媒介物とするステップと、（Ｃ）めっき工程を通じて正帯電のナノ界面活性剤上に負帯電の第１の金属層を連結し、セラミック基板上に第１の金属層を結合するステップと、を含むことを特徴とするセラミック基板の金属化方法である。
【００１４】
請求項９の発明は、第１の金属層上に、少なくとも１層以上の第２の金属層をめっきし、第２の金属層上に、ドライフィルムを被覆して線路をエッチングし、さらに、第２の金属層上に少なくとも１層以上の金属材料をめっきするステップをさらに含むことを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法である。
【００１５】
請求項１０の発明は、エッチングは、マイクロエッチングにより、セラミック基板の表面に粗面化処理を行うものであることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法である。
【００１６】
請求項１１の発明は、セラミック基板は、純水により洗浄され、純水は、蒸留水であることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法である。
【００１７】
請求項１２の発明は、ナノ界面活性剤は、Ｓｉを含むナノ界面活性剤であることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法である。
【００１８】
請求項１３の発明は、第１の金属層の好適な厚さは、０．０１μｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法である。
【００１９】
請求項１４の発明は、第１の金属層は、シリコンニッケルクロム合金（Ｓｉ／Ｎｉ／Ｃｒ）、鉄コバルト合金（Ｆｅ／Ｃｏ）または鉄コバルトニッケル合金（Ｆｅ／Ｃｏ／Ｎｉ）などの合金であることを特徴とする請求項８記載のセラミック基板の金属化方法である。
【発明の効果】
【００２０】
（１）セラミック基板の表面にナノ界面活性剤を塗布することにより、めっき工程を通じてナノ界面活性剤上に厚さの薄い第１の金属層を析出させることができ、市場の要求を満たすセラミック基板を提供することができる。
（２）セラミック基板の表面にナノ界面活性剤を塗布することにより、めっき工程を通じてセラミック基板上に特定の金属に限定されない第１の金属層を結合させることができ、めっきは、真空めっき、化学蒸着、スパッタリングまたは電気めっきなどの一般的で安価なめっき方式であるため、多くの方式を選択でき、コストを低減させることができる。
（３）めっき工程を通じてセラミック基板上に第１の金属層を結合させ、さらに、第１の金属層上に少なくとも１層以上の第２の金属層をめっきさせることができ、第１の金属層および第２の金属層は、単体金属または合金とすることができるため、金属材料が限定されることなく、金属材料の選択性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の構成を示す流れ図である。
【図２】本発明のステップを示す流れ図である。
【図３】本発明の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の目的、特徴および効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
【００２３】
図１〜図４を同時に参照する。図１は、本発明の構成を示す流れ図である。図２は、本発明のステップを示す流れ図である。図３は、本発明の製造工程を示す断面図である。図４は、本発明の製造工程を示す断面図である。図１〜図４から分かるように、本発明のセラミック基板の金属化方法は、以下に示すステップを含む。
【００２４】
（１００）セラミック基板１を洗浄し、マイクロエッチングにより、セラミック基板１の表面に粗面化処理を行う。
（１０１）セラミック基板１の表面にナノ界面活性剤２を塗布し、セラミック基板１の表面を改質する。
（１０２）めっき工程を通じてナノ界面活性剤２上に第１の金属層３を結合する。
（１０３）めっき工程を通じて第１の金属層３上に少なくとも１層以上の第２の金属層４を結合する。
（１０４）第２の金属層４上にドライフィルム５を貼り付ける。
（１０５）エッチングにより、線路部分以外のドライフィルム５、第１の金属層３および第２の金属層４を除去する。
（１０６）線路部分の第２の金属層４上にニッケルおよび金／銀を順番にめっきし、回路基板が完成する。
【００２５】
本発明の第１の目的において述べたように、セラミック基板１は、無機質であり、電気的極性を有さないため、上述の製造工程において、先ず、セラミック基板１を純水（例えば、蒸留水、濾過された純水など）で洗浄し、マイクロエッチングにより、セラミック基板１の表面に粗面化処理を行うことにより、セラミック基板１の表面と金属材料との結合力を増大させる。また、Ｓｉを含むナノ界面活性剤２をセラミック基板１の表面に塗布することにより、セラミック基板１の表面を改質し、セラミック基板１の表面に分子膜を形成し、表面張力および毛細管吸引力を低減させる。それと共に、ナノ界面活性剤２がセラミック基板１を透過して湿潤させることにより、後続の加工過程において、セラミック基板１の表面に気泡が発生するのを防止する。また、Ｓｉを含むナノ界面活性剤２がセラミック基板１を有機化し、無機陽イオンが活性化されることを通じてセラミック基板の表面に生成されたＳｉＯ２の表面を負電荷から正電荷に変換し、その後、Ｓｉを含むナノレベルの陰イオンの界面活性剤が吸着し、セラミック基板１が改質される。
【００２６】
上述の有機化の実施例を以下に示す。
【００２７】
（化１）
２ＳｉＯＨ＋２Ｃａ２＋→２ＳｉＯＣａ＋＋２Ｈ＋
２ＳｉＯＣａ＋＋２ｅ−→２〔ＳｉＯＣａ＋・ｅ−〕
（有機改質反応）
【００２８】
このように、セラミック基板１上にマイナスイオンを帯びたナノ界面活性剤２が形成され、正帯電の第１の金属層３が吸引される。即ち、正極と負極の吸引作用が発生することにより、ナノ界面活性剤２をセラミック基板１と第１の金属層３とを連結させる媒介物とすることができる。ナノ界面活性剤２は、セラミック基板１および第１の金属層３をそれぞれ吸引する。上述のめっきは、真空めっき、化学蒸着、スパッタリングまたは電気めっきなどの一般的で安価なめっき方式であり、第１の金属層３の金属材料は、限定されることなく、セラミック基板１の表面上に結合させることができる。
【００２９】
めっきを行うとき、改質後のセラミック基板１に直流または高周波の電界を形成し、希ガスに電離を発生させて放電プラズマを発生させ、電離に発生したイオンと電子とを高速で衝突させ、金属分子膜を析出させることにより、第１の金属層３を形成することができる。或いは、電気めっきの原理により、第１の金属層３をセラミック基板１上にめっきすることができる。これにより、セラミック基板１の表面に厚さの薄い第１の金属層３が析出される。第１の金属層３の厚さは、０．０１μｍ〜１μｍが好ましい。第１の金属層３は、シリコンニッケルクロム合金（Ｓｉ／Ｎｉ／Ｃｒ）、鉄コバルト合金（Ｆｅ／Ｃｏ）または鉄コバルトニッケル合金（Ｆｅ／Ｃｏ／Ｎｉ）などの合金とすることができる。
【００３０】
上述のセラミック基板１上のナノ界面活性剤２は、負帯電のナノ界面活性剤２とすることができ、正帯電の第１の金属層３を吸引する。或いは、ナノ界面活性剤２は、正帯電のナノ界面活性剤２とすることができ、負帯電の金属材料を吸引する。即ち、ナノ界面活性剤２と第１の金属層３に正極と負極の電気的極性をそれぞれ発生させる。ここで、ナノ界面活性剤２をセラミック基板１と第１の金属層３との間の媒介物とすればよく、上述の説明は、本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、他の変更または修飾も本発明の特許請求の範囲に含まれる。
【００３１】
また、セラミック基板１に厚さの薄い第１の金属層３を結合した後、めっき工程を通じて第１の金属層３上に第２の金属層４（例えば、銅などの単体金属または合金）を結合させることができる。これにより、セラミック基板１上の金属材料の厚さを増大させ、金属材料をさらに強固にすることができる。このように、セラミック基板１上に様々な厚さの金属材料を結合させることにより、ユーザの要求を満たし、市場の要求を満たすセラミック基板を提供することができる。また、金属材料は、限定されず、単体金属または合金とすることができるため、材料の選択性を高めることができる。また、上述のめっきは、真空めっき、化学蒸着、スパッタリングまたは電気めっきとすることができ、高価なめっき方式を使用する必要がないため、製造工程を簡単で迅速に行うことができ、製造コストを有効に低減させることができる。
【００３２】
上述の第２の金属層４上には、ドライフィルム５を貼り付けることができる。ドライフィルム５は、光重合性樹脂であり、線路が設けられたフォトマスクが位置決めおよび貼合され、露光装置により、真空工程、押圧工程および紫外線照射が行われる。紫外線照射により、ドライフィルムに光重合反応が起こるが、フォトマスクにより、紫外線は、線路部分に照射されないため、線路部分には、光重合反応が起こらない。従って、現像液により、光重合反応が起きていないドライフィルム５、第１の金属層３および第２の金属層４の部分をエッチングすることができ、物理的および化学的な剥離により、線路を出現させる。また、第２の金属層４の材料は、銅であるため、熱伝導性および放熱効果に優れる。また、第２の金属層４上に残留したドライフィルム５を除去した後、第２の金属層４上に、ニッケルおよび金を順番にめっきする。金は、パラジウムまたは銀でもよい。金／銀により、高周波に対応することができる。また、ニッケルは、第２の金属層４の銅が金に遷移するのを防止することができる。
【００３３】
上述の本発明のセラミック基板の金属化方法を実際に使用するとき、以下の効果を達成することができる。
（１）セラミック基板１の表面にナノ界面活性剤２を塗布することにより、めっき工程を通じてナノ界面活性剤２上に厚さの薄い第１の金属層３を析出させることができ、市場の要求を満たすセラミック基板を提供することができる。
（２）セラミック基板１の表面にナノ界面活性剤２を塗布することにより、めっき工程を通じてセラミック基板１上に特定の金属に限定されない第１の金属層３を結合させることができ、めっきは、真空めっき、化学蒸着、スパッタリングまたは電気めっきなどの一般的で安価なめっき方式であるため、多くの方式を選択でき、コストを低減させることができる。
（３）めっき工程を通じてセラミック基板１上に第１の金属層３を結合させ、さらに、第１の金属層３上に少なくとも１層以上の第２の金属層４をめっきさせることができ、第１の金属層３および第２の金属層４は、単体金属または合金とすることができるため、金属材料が限定されることなく、金属材料の選択性が高い。
【００３４】
本発明は、主に、セラミック基板１の表面にナノ界面活性剤２を塗布することにより、電気的極性を有さないセラミック基板１の表面に正極または負極の電気的極性を発生させ、めっき工程を通じてナノ界面活性剤２上に厚さの薄い第１の金属層３を析出させるものである。これにより、市場の要求を満たすセラミック基板を提供することができる。
【００３５】
以上の説明は、本発明の好適な実施例を示したものであり、本発明の特許請求の範囲を制限するものではなく、本発明の明細書および図面を運用した簡易な修飾および同等効果の変更は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれる。
【００３６】
上述のように、本発明のセラミック基板の金属化方法は、確実にその効果および目的を達成できる。本発明は、高い実用性を有する発明であり、特許出願要件に符合する。
【符号の説明】
【００３７】
１    セラミック基板
２    ナノ界面活性剤
３    第１の金属層
４    第２の金属層
５    ドライフィルム
【図１】
2010226104.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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