(57)【要約】【課題】めっき膜形成時の内部応力を測定することで、密着性の正確な予測が可能で、密着性に優れたセラミックス基板への無電解めっき方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】セラミックス基板１に金属層を形成する無電解めっきにおいて、内部応力の測定基板として、密着性の測定基板と同組成および同表面粗さを有するセラミックス基板１を使用して、形成する金属層のめっき膜２の内部応力を測定し、セラミックス基板１と金属層の密着性と内部応力との相関から金属層のめっき膜２の密着性を予測してなる無電解めっき方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス基板に金属層を形成する無電解めっき方法において、前記金属層のめっき膜の内部応力を測定し、前記セラミックス基板と金属層の密着性と前記内部応力との相関から、金属層のめっき膜のセラミックス基板に対する密着性を予測して所定の金属層をセラミックス基板の上にめっき形成して管理する無電解めっき方法。
【請求項２】
内部応力を測定する基板として、セラミックス基板と同組成および同表面粗さを有する基板を用いる請求項１に記載の無電解めっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス基板の表面に、密着性の優れた金属層のめっき膜を確実に形成するセラミックス基板の無電解めっき方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導電性を有しないセラミックス基板に金属層を密着性良く形成するメタライズ方法としては、次に記載するような無電解めっき法が挙げられる。その無電解めっき法は、外部電源を必要とせず、めっき浴槽中における化学的な酸化還元反応によりめっき膜が形成されることから、セラミックス基板への直接めっきが可能である。
【０００３】
すなわち、まずセラミックス基板の表面を化学的あるいは物理的な方法で粗面化し、その後ＳｎＣｌ2の濃塩酸溶液中で処理することにより表面の感受性化を行い、次にＰｄＣｌ2の濃塩酸溶液中で処理し、セラミックス基板の表面にＰｄ（パラジウム）微粒子からなる無電解めっきの触媒核を形成する。
【０００４】
そして、それを金、銀、銅、あるいはニッケルなどの無電解めっき浴槽中に浸漬して無電解めっき処理を施し、所定の金属層のめっき膜を形成するものである。
【０００５】
前記のような無電解めっき法によるめっき膜の密着性の確保は、セラミックス基板の表面を粗面化することにおけるアンカー効果によるものが多い。
【０００６】
しかし、最近におけるセラミックス回路基板においては、表面を粗面化することによるセラミックス基板の凹凸が高周波特性を低下させるという問題、また、表面を粗面化することが困難なセラミックス基板、例えば高純度アルミナ基板や窒化アルミ基板に対して適用することが困難であるという課題があり、表面を粗面化することなしにめっき膜の密着性を高く出来るメタライズ方法が求められている。
【０００７】
その手段として、特開２００３−２９３１４２号公報に開示されている、セラミックス基板の面に粒径１〜５００ｎｍの金属および金属酸化物からなる微粒子を含む微粒子分散層を形成し、この微粒子分散層を酸素還元雰囲気中にて焼成した後、還元処理を行うことにより金属微粒子を形成する。
【０００８】
それを触媒核として無電解めっき処理を行い、第一のめっき層を形成し、次いで酸素還元雰囲気にて焼成した後、還元処理を行って金属膜を形成する。
【０００９】
さらに、その金属膜をめっき触媒核として使用し、無電解めっき処理にて第二のめっき層を形成するのである。
【００１０】
この方法により、密着性の向上は期待されるが、製造プロセスが長くかつ複雑で、製造コストが高くなることになる。
【００１１】
他の手段として、従来から、膜（めっき膜）の内部応力と密着性の相関は経験的に知られており、実用的には内部応力の低い膜（めっき膜）が選択されている。
【００１２】
さて、その内部応力測定法は、大きくは、基板上の膜結晶の格子歪そのものを測定して膜応力を測定するＸ線法と、基板上の膜結晶の歪が積分された結果として現れる基板のたわみを測定して膜応力を求めるたわみ法の２種類に大別することができる。
【００１３】
Ｘ線法は微視的応力測定であり、たわみ法は巨視的応力測定であるといえるのであり、実用的な密着性に関しては巨視的応力が問題となることから、一般的にたわみ法による測定が行われている。
【００１４】
このたわみ法による測定法としては、一般にＪＩＳ  Ｈ８６２６に示されており、矩形状の試験片を鉄心に０．５ｍｍ程度の隙間を設けて、斜めに巻付け、スパイラル状（板状のスプリング）の試験片を作成してめっきすると、電着応力によってスパイラルが捩れるので、その角度を歯車機構によりダイアルケージに表示するスパイラルコントラクトメーター法と、前記方法をより簡便にした方法である、素地としてばね材料であるＣｕ・Ｂｅ金属を用いたストリップ電着応力測定法がある。
【００１５】
しかし、セラミックス基板の面に形成されためっき膜の密着性との相関を比較する上においては、いずれの方法も素地が異なるためにセラミックス基板の面における真の内部応力が測定されているとは言えず、内部応力と密着性の正確な相関は得られない。
【００１６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１および非特許文献１、非特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開２００３−２９３１４２号公報
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｈ８６２６  附属書２  電着応力測定法
【非特許文献２】丸山  清、毛利秀明「図解めっき用語辞典」日刊工業新聞社  p.218（1994）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、前記従来の無電解めっき方法では、形成された膜の内部応力を測定できるが、構成している素地が異なるために真の内部応力を測定しているとは言えず、あくまで代用特性を測定しているに過ぎないのであり、従って、内部応力と密着性との正確な相関が得られず、経験的に内部応力の低い膜を形成しているに過ぎないという課題を有していた。
【００１８】
本発明は前記従来の課題を解決しようとするものであり、めっき膜を形成するセラミックス基板と同組成、同表面粗さのセラミックス基板でなる密着性評価（測定）基板を用い、めっき膜形成時の内部応力を測定することで、正確な密着性の予測が可能で、密着性に優れたセラミックス基板への無電解めっき方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００２０】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、セラミックス基板に金属層を形成する無電解めっき方法において、前記金属層のめっき膜の内部応力を測定し、前記セラミックス基板と金属層の密着性と前記内部応力との相関から、金属層のめっき膜のセラミックス基板に対する密着性を予測して所定の金属層をセラミックス基板の上にめっき形成する構成を有しており、これにより、形成しためっき膜の内部応力を測定することで、めっき膜の密着性が正確に予測でき、必要かつ確実なめっき膜が形成できるという作用効果が得られる。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、内部応力を測定する基板として、セラミックス基板と同組成および同表面粗さを有する基板を使用してなるという構成を有しており、これにより、形成されるめっき膜の条件などは同一となり、内部応力と密着性の相関が確実にとれ、より確実なめっき膜が形成できるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による無電解めっき方法は、セラミックス基板に金属層を形成する無電解めっきにおいて、金属層のめっき膜の内部応力を測定し、セラミックス基板と金属層の密着性と内部応力との相関から、金属層のめっき膜のセラミックス基板に対する密着性を予測してなるという構成であり、内部応力測定を実施することでめっき膜の密着性を正確に予測することが可能で、必要あるいは適切な密着性に優れた無電解めっきによるめっき膜が形成できるという効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に請求項１〜２に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における無電解めっき方法の内部応力を測定するための模式図、図２は、同内部応力の種類の模式図、図３は、同密着性の測定における要部構成側面図、そして図４は、同内部応力と密着性の関係を示す相関図である。
【００２５】
図１において、鋼材などでなる支持台５に一端を支持固定したアルミナ基材などでなるセラミックス基板１に、めっき膜２を形成することでたわみδが生じることになる。そのたわみδを、次の（１）式に代入してめっき膜２の形成における内部応力σを求める。
【００２６】
σ×ｄ＝ＥｓＤ2δ/３Ｌ2（１−νs）  ・・・（１）式
但し、Ｅｓ：基板の弾性係数、δ：たわみ量、Ｌ：セラミックス基板の長さ、
Ｄ：基板の厚さ、νs：ポアソン比、ｄ：膜厚
図２において、相対的に厚みが薄いといえるセラミックス基板１の一面にめっき膜２が形成されると、セラミックス基板１には内部応力σによる“たわみ”が発生する。このとき、セラミックス基板１がめっき膜２を内側にしてたわむ場合には、めっき膜２の内部に引張応力が内在し、反対にセラミックス基板１がめっき膜２を外側にしてたわむ場合には、めっき膜２の内部に圧縮応力が内在すると定義されている。
【００２７】
このように、セラミックス基板１の“たわみ”から内部応力σの種類を知ることができ、このたわみδを測定することで内部応力σの値を得る（（１）式の計算により）ことができる。そして、内部応力σに膜厚ｄを乗じて全応力とし、この値を内部歪エネルギー（Ｊ/ｍ2）（内部応力）とする。
【００２８】
そして、セラミックス基板１とめっき膜２が共に等方弾性体と仮定するかぎり、めっき膜２がセラミックス基板１の面に形成された際に、めっき膜２およびセラミックス基板１も応力に対して解放されていれば、一様に曲がる変化を起こすことになる。
【００２９】
本発明における実験では、密着性試験に用いたセラミックス基板１であるアルミナ基板と形状は異なるが、同じ表面粗さを有するアルミナ基板（７５×１５×０．１０ｍｍ、Ｒａ＝０．１５μｍ）を内部応力の測定に用い、前処理中は裏面をマスキングテープで覆って表面のみに前処理を施し、めっき浴槽に浸漬する直前に剥離することで表面にのみめっきを施した。なお、アルミナ基板の弾性係数は３９５×１０3ＭＰａ、そしてポアソン比は０．２３である。
【００３０】
また、アルミナ基板の厚さは０．１０ｍｍ、基板の長さは７５ｍｍであり、たわみδはアナライザー、デジタルカメラによる撮影にて測定し、めっき膜２の膜厚は重量法により求めた。
【００３１】
次に密着性を評価する方法について説明する。
【００３２】
図３において、３はセラミックス基板１の一面に形成されためっき膜２に貼着する粘着層を有する粘着テープであり、粘着面を下にしてセラミックス基板１の一面に形成されためっき膜２の表面に貼付している。
【００３３】
この粘着テープ３をクランプして、押さえローラ４を介して９０度の方向に粘着テープ３とともに引張り、めっき膜２が剥離された時の最大の値のデジタルフォースゲージで読み取る。そして、これを粘着テープ３の幅で除した値を、めっき膜２の剥離に要する単位幅あたりの力（Ｎ/ｍ）とする。この値は付着エネルギー（密着性）（Ｊ/ｍ2）と等価である。
【００３４】
次に、内部応力と密着性の相関性について説明する。
【００３５】
図４に示すように、各種の無電解めっきによるめっき膜においては、内部応力σは図２に示すように引張応力と、圧縮応力に大別され、いずれの応力に対しても絶対値が高くなると、密着性は低下することが明らかといえる。
【００３６】
よって、めっき膜２の内部応力σを測定することで、密着性が予測可能となり、必要かつ最適な密着性に優れた無電解めっき方法を提供することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる無電解めっき方法は、めっき膜の内部応力を測定することで、密着性が正確に予測可能となる効果を有し、密着性に優れた各種のセラミックス基板への無電解めっき方法などの用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態における無電解めっき方法の内部応力を測定するための模式図
【図２】同内部応力の種類の模式図
【図３】同密着性の測定における要部構成側面図
【図４】同内部応力と密着性の関係を示す相関図
【符号の説明】
【００３９】
１  セラミックス基板
２  めっき膜
３  粘着テープ
４  支点ローラ
５  支持台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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