(57)【要約】【課題】電子部品用セラミック基板として、表面が極めて平滑な高純度のアルミナセラミック基板を使用しなければならず、使用可能な基板が制約されると共に従来技術以上の高精細なパターンニングを行う為には、ボイドレス、表面平滑性を平均表面粗さ０．０２μmＲａ以下に改善する必要があった。【解決手段】セラミック基板上に１〜５μmのＳｉＯ２膜を塗布する事で元々のセラミック基板表面に存在するボイドや表面荒れをコートし、薄膜であるが故に露光時の乱反射等の減少を最小限に抑えながら、高精細な金属薄膜のパターンニングを行う事を可能にする。【選択図】図１
2005132662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなる基材上にＳｉＯ2膜を形成した電子部品用セラミック基板であって、前記ＳｉＯ2膜の厚みが１〜５μｍであり、かつＳｉＯ2膜表面のろ波中心線うねり（Ｗｃａ）が０．２０μm以下であることを特徴とする電子部品用セラミック基板。
【請求項２】
前記ＳｉＯ2膜表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２μm以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品用セラミック基板。
【請求項３】
前記基材の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下、平均ボイド径が２．８μｍ以下、最大ボイド径が１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品用セラミック基板。
【請求項４】
前記基材の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下、平均ボイド径が１．２μｍ以下、最大ボイド径が６μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品用セラミック基板。
【請求項５】
前記電子部品用セラミック基板の反りが長辺方向の寸法に対し０．１％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品用セラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属薄膜抵抗部品及び一般電子回路を備えた電子部品用セラミック基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属薄膜抵抗部品等で、例えばアルミナの基材上にエッチングまたはフォトリソグラフにより、金属薄膜を約１０μm程度の幅の高精細パターンに形成する場合、一般に、この金属薄膜抵抗の厚みは、約１０００Å程度であるため、その基材の平均表面粗さは、０．０５μm以下の極めて平滑な面性状であることが要求される。
【０００３】
また、金属薄膜をパターンニングする場合、前記アルミナの基材上に最大径２０μm以上のボイドがあると、金属薄膜パターンが断線し機能障害となっていた。又、表面粗さが算術平均粗さ０．６μm以上であると、抵抗値が不安定となり高信頼性が得られない。従って、これら金属薄膜抵抗部品用に用いられる基材は、セラミック基板の場合、アルミナ純度９９％以上のセラミック基板に限られていた。
【０００４】
さらに、このような電子部品用セラミック基板は、セラミック基板表面の欠陥をカバーする為に５〜２５μm程度のグレーズ層を形成することが公知である（特許文献１）。
【０００５】
また、絶縁基板の上に１０μm〜数十μmのガラスコートを行うことにより金属薄膜パターン形成を容易にする事（特許文献２）、さらに、同様の目的で、ベーマイト系アルミナ水和物のコロイド液をアルミナ焼成板の表面に塗布し再焼成する事でアルミナ焼成板表面に生じた欠陥にアルミナ水和物コロイド液が充填され表面平滑製を向上する事が示されていた（特許文献３）。
【特許文献１】特開平６−１９１８８３号公報
【特許文献２】特開平８−１３８９０３号公報
【特許文献３】特開平３−１２６６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に開示されるような、セラミック基板表面の欠陥をカバーする為に５〜２５μm程度のグレーズ層を形成する場合においても、表面が極めて平滑な高純度のアルミナセラミック基板を使用しなければならず、使用可能な基板が制約され、これは特許文献２においても同様であった。
【０００７】
さらに高精細なパターンニングを行う為には、ボイドレス、表面平滑性を平均表面粗さ０．０２μmＲａ以下に改善する必要があった。特許文献１記載の実施例を観ると、表面粗さは最良で０．０４μmＲａであり最近の市場要求を満たせていなかった。
【０００８】
また、前記特許文献１の実施例のガラス層は２０μmとなっているが電気回路を備えた電子部品においては、電気回路から発する熱を放熱するのにガラス層は熱伝導性が悪い為使用する電子部品に制限があった。又、露光方式のパターンニングの場合特許文献２記載のガラスコートは１０μm以上の厚みであって素地のセラミック基板からの乱反射やガラス層の屈折現象により緻密なパターンニングが困難であった。
【０００９】
また、特許文献１及び特許文献２記載のガラス厚みは、チップ部品に加工する際ガラス層が１０μm以上であると、裁断した破面にチッピングを生じ有効範囲が損なわれる為小チップ化で歩留まり等の問題が生じていた。
【００１０】
次に特許文献３記載の実施例を観るとアルミナ基板表面に発生したボイドをベーマイト系アルミナ水和物のコロイド液を１〜７μmコーティングする事で基板表面平滑性を上げる手法が記載されているが、その効果も最良で０．０３μmＲａで有る為特許文献１同様に市場要求を満たしていなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題に鑑み本発明の電子部品用セラミック基板は、セラミックスからなる基材上にＳｉＯ2膜を形成した電子部品用セラミック基板であって、前記ＳｉＯ2膜の厚みが１〜５μｍであり、かつＳｉＯ2膜表面のろ波中心線うねり（Ｗｃａ）が０．２０μm以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記ＳｉＯ2膜表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２μm以下であることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、前記基材の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下、平均ボイド径が２．８μｍ以下、最大ボイド径が１５μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１４】
あるいは、前記基材の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下、平均ボイド径が１．２μｍ以下、最大ボイド径が６μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記電子部品用セラミック基板の反りが長辺方向の寸法に対し０．１％以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電子部品用セラミック基板は、セラミック基板上に１〜５μmのＳｉＯ２膜を形成し、ＳｉＯ2膜表面のろ波中心線うねり（Ｗｃａ）が０．２０μm以下、また、ＳｉＯ2膜表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２μm以下としたことにより、セラミック基板表面に存在するボイドや表面荒れをコートし、かつ薄膜であるが故に露光時の乱反射等の減少を最小限に抑えながら、高精細な金属薄膜のパターンニングを行う事を可能にすることができる。
【００１７】
さらに、本発明の電子部品用セラミック基板の基材は、基材の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下、平均ボイド径が２．８μｍ以下、最大ボイド径が１５μｍ以下、あるいは、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下、平均ボイド径が１．２μｍ以下、最大ボイド径が６μｍ以下のセラミック基板であり、広範囲の基材選択が可能である。
【００１８】
さらに、電子部品用セラミック基板の反りが長辺方向の寸法に対し０．１％以下であることから、金属薄膜抵抗部品及び一般電子回路を備えたの電子部品用セラミック基板として用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
図１は本発明の電子部品用セラミック基板１を用いた金属薄膜抵抗部品５の一例で、図１（ａ）に金属薄膜抵抗部品５の斜視図、（ｂ）にその断面図を示し、セラミック基板２上にＳｉＯ2膜３、さらにその上に金属薄膜回路４が形成されている。
【００２１】
本発明の電子部品用セラミック基板１は、セラミック基板２の上にＳｉＯ2膜３を形成した電子部品用セラミック基板１であって、前記ＳｉＯ2膜３の厚みｔが１〜５μｍであり、かつＳｉＯ2膜３の表面のろ波中心線うねり（Ｗｃａ）が０．２０μm以下である。
【００２２】
また、前記ＳｉＯ2膜３の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２μm以下である。
【００２３】
さらに、本発明の電子部品用セラミック基板１の基材であるセラミック基板２の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下、平均ボイド径が２．８μｍ以下、最大ボイド径が１５μｍ以下、あるいは、セラミック基板２の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下、平均ボイド径が１．２μｍ以下、最大ボイド径が６μｍ以下としたものである。
【００２４】
そして、前記電子部品用セラミック基板１の反りが長辺方向の寸法に対し０．１％以下である。
【００２５】
ここで、セラミック基板２の上にＳｉＯ2膜３を厚みｔが１〜５μｍの範囲で形成する理由は、ＳｉＯ2膜３の厚みｔが１μｍ未満であると表面粗さ及びボイドによるパターン断線欠陥が発生する。また、ＳｉＯ2膜３の厚みｔが５μｍを超えるとパターン露光時の乱反射により露光精度が悪化し、パターン幅１μmレベルの高精細なパターンニングが困難となる。
【００２６】
更にガラス層の厚みが５μm以上であるとチップ部品に加工する際、切削する基板からの応力伝搬がガラス層で変化し、裁断した後ガラス層の破面にチッピングを生じることが知られている。本発明は前記ガラス層にチッピングを発生させることなく小チップ化も容易である。尚、より好ましくはＳｉＯ2膜３の厚みｔが３〜５μｍの範囲である。
【００２７】
さらにＳｉＯ2膜３の表面のろ波中心線うねり（Ｗｃａ）が０．２０μm以下及び算術平均粗さ（Ｒａ）０．０２μm以下としたのは露光時のパターンニング精度向上のためであって、ろ波中心線うねり（Ｗｃａ）が０．２０μm及び算術平均粗さ（Ｒａ）０．０２μmを超えるとフォーカスずれとなり、精度面で問題となるためである。また、ろ波中心線うねり（Ｗｃａ）のより好ましい範囲は０．１０μｍ以下で算術平均粗さは０．０１μm以下である。
【００２８】
従来技術によると高精細な金属薄膜回路４を形成する為に比較的ボイドの少ない９９％以上の高純度アルミナ基板を面研磨処理していた為、加工費が上がるが品質は満足出来るものではなかった。金属薄膜抵抗部品５に必要とされる特性はボイドが極限に小さく、最適はボイドレスであるが、本発明によれば、使用する基材は算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μm以下、平均ボイド径が２．８μm以下、最大ボイド径が１５μm以下であってもセラミック基板２表面に１〜５μmのＳｉＯ２膜３を塗布する事で元々のセラミック基板２表面に存在するボイドや表面荒れをコートし金属薄膜回路４の断線や抵抗値の不安定化を抑えられる表面平滑性を算術平均粗さ（Ｒａ）０．０２μm以下に仕上げることが可能である。
【００２９】
更に好ましくは、前記セラミック基板２表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下、平均ボイド径が１．２μｍ以下、最大ボイド径が６μｍ以下であればＳｉＯ２膜３の塗布厚みを最薄化する事が可能で、ガラス層の蓄熱による放散性が損なわれる現象を最小限にする事が可能である。
【００３０】
加えて従来技術はガラス層を１０００℃付近の高温でガラス化させている為、ガラスが基材に固着する際基材との界面に結晶層を析出させてしまい反りが増大する問題がある。本発明では３００℃以下の低温焼成でＳｉＯ2膜３を形成する為にセラミック基板２との化学反応が少なく前記電子部品用セラミック基板１の長辺方向寸法に対する反りが０．１％以下にできる。
【００３１】
次に本発明の電子部品用セラミック基板１およびこれを用いた金属薄膜抵抗部品５の製造方法を図２（ａ）〜（ｈ）に示す。
【００３２】
図２（ａ）のセラミック基板２の表面に図２（ｂ）に示す様にＳｉＯ2膜３を全面に形成し、図２（ｃ）の様に金属薄膜回路４を施し、次に図２（ｄ）に示す通り、感光性レジスト樹脂６を全面に塗布し、露光方式により所望の金属薄膜回路４を施したガラスマスク７を介して紫外線８の照射を行う。図２（ｅ）に示す次工程にて紫外線により感光した部分以外を現像液９で除去し、図２（ｆ）に示す様に酸１０によるエッチングで感光性レジスト樹脂以外の金属部分を溶解する。次に図２（ｇ）に示す様に感光性レジスト樹脂を剥離液１１で除去し、図２（ｊ）に示す様な金属薄膜回路４を得る。この時セラミック基板２の表面にＳｉＯ2膜３が塗布されている為、セラミック基板２の表面に存在するボイドや表面荒れ等がコートされ高信頼性な金属薄膜抵抗部品５を得る事が可能である。
【００３３】
次に図３（ａ）〜（ｈ）に本発明の電子部品用セラミック基板１を用いた金属薄膜抵抗部品５の他の製造方法を示す。
【００３４】
図３（ａ）のセラミック基板２の表面に図２（ｂ）に示す様に前記ＳｉＯ2膜３を塗布したセラミック基板２の表面全面に図３（ｃ）に示す様に感光性レジスト樹脂６を全面に塗布する。次に図３（ｄ）の様に露光方式により所望の金属薄膜回路４を施したガラスマスク７を介して紫外線８の照射を行う。次に図３（ｅ）に示す次工程にて紫外線８により感光した部分以外を現像液９で除去し、次に図３（ｆ）に示す様に金属メッキ１２を蒸着技術にて着膜させ、次に図３（ｇ）に示す様に感光性レジスト樹脂６を剥離液１０で除去し、次に図３（ｈ）に示す様な金属薄膜回路４を得る。この時、従来技術の特許文献２のガラスコートは１０μm以上の厚みであって素地のセラミック基板からの乱反射やガラス層の屈折現象により図３（ｄ）の段階で感光性レジスト樹脂６の解像ムラを発生させ、その結果緻密なパターンニングが困難である。これに対し本発明は、セラミック基板２上に１〜５μmの範囲でＳｉＯ2膜３を均一に塗布出来る事から前記の様な問題は解決である。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明の製造方法に基づいた実施例について説明する。
【００３６】
（実施例１）
アルミナ純度９６％及び９９．６重量％で外形寸法７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ、基板厚み０．２０ｍｍのセラミック基板２全体にＳｉＯ2膜３をスプレーコートによって塗布し、最高温度２００℃、保持時間１０分、Ｉｎ−Ｏｕｔ約２時間で加熱処理を行いＳｉＯ2膜３を形成した。
【００３７】
次に前記セラミック基板２のろ波中心線うねり（Ｗｃａ）とＳｉＯ2膜３形成後のろ波中心線うねり（Ｗｃａ）の関係について、ＳｉＯ2膜３の厚みを１〜２０μmの範囲で本発明実施例及び比較例の電子部品用セラミック基板１を作製した。
【００３８】
（１）ろ波中心線うねり（Ｗｃａ）の測定方法
接触式表面粗さ計（小坂研究所（株）製ＳＥ−２３００型）で０．８ｍｍ測定し、カットオフフィルターで演算処理を行った値とする。測定条件は触針径５μｍ（円錐型）、カットオフモードｆｈ０．８  ｆｌ２．５、測定スピード０．１ｍｍ／Ｓｅｃ．、測定倍率は縦５０００倍で横は１００倍である
次に前記セラミック基板２の平均表面粗さとＳｉＯ2膜３形成後の平均表面粗さの関係について、ＳｉＯ2膜３の厚みｔを変化させて測定を行った。
【００３９】
（２）算術平均粗さ（Ｒａ）の測定方法
接触式表面粗さ計（小坂研究所（株）製ＳＥ−２３００型）で０．８ｍｍ測定し、カットオフフィルターで演算処理を行った値とする。測定条件は触針径５μｍ（円錐型）、カットオフモードλｃ０．８、測定スピード０．１ｍｍ／Ｓｅｃ．、測定倍率は縦５０００倍で横は１００倍である。
【００４０】
以上の結果を表１に示す。なお、評価について金属薄膜パターン幅の形成レベルを◎最良好、○良好、△若干欠陥、×欠陥で表す。加えてチップ化の際の切断性についても、◎再良好、○良好、△改善を要す、×問題有りとして表し、前記３項目の総合評価結果を○適正、△改善を要す、×問題有りと表し評価した。
【表１】
2005132662.tif 000003
【００４１】
表１をみると、ガラスコート前の平均表面粗がガラスコート後には改善されている状態が確認された。又、ＳｉＯ2膜３の厚みｔを１〜２０μmに変化させた場合でＳｉＯ2膜３のろ波中心線うねり（Ｗｃａ）は厚みｔを増す毎に良好になっている。ＳｉＯ2膜３が３μm以上については、０．０２μmＲａとなっており、市場要求の表面平滑性を達成出来ている。また、製品評価の結果、パターンニング性で１０μm幅についてはＳｉＯ2膜３の厚みｔが１μm以上が良好であってＳｉＯ2膜３を付けた効果が現れており、厚みｔを増す毎に良好になている。しかしパターン幅１μmについては、ＳｉＯ2膜３の厚みｔが５μmを超えると露光時の乱反射等の不具合によりパターンニング出来ないという問題が発生した。切断性については、ＳｉＯ2膜３の厚みｔが５μmを超えると改善を要す内容となっており、総合評価としては、ＳｉＯ2膜３の厚みｔが１〜５μmが適正値であることがわかる。
【００４２】
（実施例２）
次に、図４に示す方法で、基板中央部から端部までの高さにより基板反りの測定を行った。
【００４３】
比較例としてＳｉＯ2膜３を形成する前のセラミック基板２（表１中のＮｏ．１）と従来例の２０μmＳｉＯ2膜３形成品（Ｎｏ．３）を用いて、本発明実施例（Ｎｏ．２）との基板反り比較を行った。
【００４４】
（３）基板反り測定方法
自社製レーザー変位計反り測定器１４を用いて基板外形寸法幅両端に支持台１５を据え付けた状態で平面度１．４μmの精度を有した自社製基準バー１６にて支持台１５の両端部を水平方向に結ぶ仮想基準線１７をレーザー変位計１８のアンプ１９にセットしておく。電子部品用セラミック基板３を支持台１５上に置き、基板中央部にレーザー光２０が当たる様に微調整を行う。この時に測定された距離２１は前記仮想基準線１７から電子部品用セラミック基板３裏面までの距離となり基板反りとして確認出来る。
【００４５】
以上の測定結果を表２に示す。
【表２】
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【００４６】
表２より、本発明実施例は、従来例と比較してＳｉＯ2膜３を形成後の基板反り変化が小さい事が確認出来た。これはセラミック基板２とＳｉＯ2膜３との界面に析出する結晶層が少ない事により、セラミック基板２とＳｉＯ2膜３との熱膨張の差から発生する応力による影響が緩和され良好な基板反り状態が得られたと言える。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、金属薄膜抵抗及び一般電子回路を備えた電子部品用の基板に関して、セラミック基板上にＳｉＯ2膜を１〜５μm形成する事で、金属薄膜抵抗部品等で高精細なパターンを施す事が出来更に表面が平滑な面状態である為機能障害の少ない高信頼性な電子部品の提供を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）は本発明の電子部品用セラミック基板を用いた金属薄膜抵抗部品を示す斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｈ）は本発明の電子部品用セラミック基板を用いた金属薄膜抵抗部品の製造工程を示した断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は本発明の電子部品用セラミック基板を用いた金属薄膜抵抗部品の他の製造工程２を示した断面図である。
【図４】基板反りの測定方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１．電子部品用セラミック基板
２．セラミック基板
３．ＳｉＯ2膜
４．金属薄膜回路
５．金属薄膜抵抗部品
６．感光性レジスト樹脂
７．ガラスマスク
８．紫外線
９．現像液
１０．酸
１１．剥離液
１２．金属メッキ
１３．レーザー変位計反り測定器
１４．支持台
１５．基準バー
１６．仮想基準線
１７．レーザー変位計
１８．アンプ
１９．レーザー光
２０．距離
【図１】
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【図２】
2005132662.tif 000006
【図３】
2005132662.tif 000007
【図４】
2005132662.tif 000008