(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱性に優れた窒化アルミニウム基体上に、大電流に対応することができる金属配線パターンを、基体に強く密着した状態で形成することができ、また、その作業性が非常に良好である、プリント配線板の製造方法を提供する。【解決手段】窒化アルミニウムを主成分とするセラミック基体１０の表面にチタン、クロム、ニッケル−クロム合金、窒素化タンタル、アルミニウム、モリブデン、およびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属または化合物からなる第一下地膜２２を形成し、実質的に酸素を含有しない雰囲気下で、金、銀、白金および銅からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる第二下地膜２４を形成し、表面を洗浄し、印刷法により配線パターン３０を形成し、これを焼成し、配線パターンの各配線が電気的に接続しないように第一下地膜２２および第二下地膜２４を除去するプリント配線板の製造方法。【選択図】図１
2007150050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化アルミニウムを主成分とするセラミック基体の表面にチタン、クロム、ニッケル−クロム合金、窒素化タンタル、アルミニウム、モリブデン、およびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属または化合物からなる第一下地膜を形成する工程、
前記第一下地膜上に実質的に酸素を含有しない雰囲気下で、金、銀、白金および銅からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる第二下地膜を形成する工程、
前記第二下地膜の表面を洗浄する工程、
前記第二下地膜上に、印刷法により配線パターンを形成する工程、
前記配線パターンが形成されたセラミック基体を焼成する工程、
前記配線パターンの各配線が電気的に接続しないように前記第一下地膜および前記第二下地膜を除去する工程、
を有するプリント配線板の製造方法。
【請求項２】
減圧下で前記セラミック基体の熱処理を行った後、該セラミック基体を外気と接触させることなく、かつ、該セラミック基体温度を当該熱処理時の最高温度より低い温度に維持して物理蒸着法または化学蒸着法により前記第一下地膜を形成する、請求項１に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項３】
前記第二下地膜の表面を洗浄する工程が、酸化被膜を除去するための酸洗浄である、請求項１または２に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項４】
前記印刷法が、スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷のいずれかの方法により、金属ペーストを使用して行うものである、請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項５】
前記金属ペーストが、銅、銀、ニッケル、パラジウム、白金、および、金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属からなる、請求項４に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項６】
配線パターンが形成されたセラミック基体を焼成する工程が、非酸化性雰囲気下において、１００〜１０００℃で熱処理する工程である、請求項１〜５のいずれかに記載のプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品をマウントするためのプリント配線板の製造方法に関する。より詳しくは、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック基板上に金属配線パターンが形成されたプリント配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品がマウントされる基板として、一般的に絶縁基板上に金属配線が施された所謂プリント配線板が好適に用いられている。また、近年の著しいＬＳＩ技術の発展に伴い、各々の電子部品から発せられる熱が増大していることから、従来のプリント配線板に放熱機能を付与した構造の基板が使用されるようになっている。例えば、搭載される素子等の電子部品や配線部分で発生した熱を効率よく放散するために基材材料として、ＡｌＮやＳｉＣ等の熱伝導性のよいセラミック材料を用い、更に、配線材料そのものも大電流に対応できる材料を使用したプリント配線板が開発されている。
【０００３】
大電流に対応するための配線材料としては電気伝導特性の観点から銅を用いる場合が多く、通常絶縁体上に膜回路形成技術を用いて約１０μｍ以上の厚さの配線パターンが形成される。膜回路形成技術としては、印刷法、メッキ法、蒸着法、スパッタ法等の方法が知られているが、シート抵抗が低い上記のような厚さの配線パターンを短期間で作製できることから、印刷法、メッキ法が特に好適に採用される。ところが、セラミック基体上に金属配線パターンを形成する場合、基体と金属配線パターンとの間の密着力が高いことが要求されるが、印刷法やメッキ法で形成した金属配線パターンの密着性は低いという問題があった。
【０００４】
密着性を改善するための方法として、特許文献１には、ＡｌＮを主成分とする基体上に該基体との密着性に優れたＴｉ等からなる第一下地膜を形成した後に該第一下地膜上にスパッタリング法等の実質的に酸素を含有しない雰囲気下で膜形成が可能な方法で銅からなる第二下地膜を形成し、その上にメッキ法により銅からなる配線パターンを形成し、最後に当該配線パターンの各配線が電気的に接続しないように前記第一下地膜および第二下地膜を除去する、プリント配線板の製造方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１７８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法においては、電気めっき法によって銅からなる配線パターンを形成している。この電気めっき法においては、基体の一部に電極を接続して電流を流し、基体上に金属を析出させて配線パターンが形成される。しかし、この電気めっき法においては、基体における電極を接続した部分と、そこから離れた部分とでは、電流密度に違いが生じてしまう。つまり、電極を接続した部分から離れる程、電気抵抗が大きくなるため、電流密度が小さくなる。これにより、基体上の電流密度にばらつきが生じ、析出する金属の量が異なるので、生成される配線パターンの厚さにばらつきが生じてしまう。
【０００６】
このため、従来の方法においては、例えば、１００μｍの厚みの配線パターンを形成したい場合は、電流密度がもっとも小さい部分において形成される配線パターンの厚さが１００μｍを超えるように設定しておいて、最後に、全体の厚さを削って１００μｍに調整するという作業が行われていた。このため、余分にめっきをする必要があると共に、配線パターンの厚さを揃えるという作業が増え、生産性が悪いものとなっていた。
【０００７】
このようなめっき法における問題は、めっき法の代わりに印刷法を採用することによって解消することができる。上記の特許文献１においても、印刷法は採用可能である旨記載されているが、解像度が低いというデメリットがあることから、リソグラフィー法の後にめっきを行う方法が好ましいと記載されている。
【０００８】
しかし、印刷法自体の技術、および、印刷法において使用する金属ペーストの技術が進歩したため、解像度が低いというデメリットはほぼ解消された。また、印刷法においては、リソグラフィー法において必要なレジストを塗布する作業が不要である。さらに、上記したような、配線パターンを削って厚さを揃えるという作業が不要である。このような作業上の利点があることから、本発明者らは、特許文献１に記載の方法において、従来好ましくないとされていた印刷法を採用して、プリント配線板を製造することを試みた。
【０００９】
しかしながら、単に、特許文献１に記載の方法において、めっき法の代わりに印刷法を採用して、第二下地膜上に、印刷により配線パターンを形成した場合、形成した配線パターンと第二下地膜との間の密着性が出ないという問題が生じた。
【００１０】
そこで、本発明は、放熱性に優れた窒化アルミニウム基体上に、大電流に対応することができる金属配線パターンを、基体に強く密着した状態で形成することができ、また、その作業性が非常に良好である、プリント配線板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック基体（１０）の表面にチタン、クロム、ニッケル−クロム合金、窒素化タンタル、アルミニウム、モリブデン、およびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属または化合物からなる第一下地膜（２２）を形成する工程、第一下地膜（２２）上に実質的に酸素を含有しない雰囲気下で、金、銀、白金および銅からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる第二下地膜（２４）を形成する工程、第二下地膜（２４）の表面を洗浄する工程、第二下地膜（２４）上に、印刷法により配線パターン（３０）を形成する工程、配線パターン（３０）が形成されたセラミック基体を焼成する工程、および、配線パターン（３０）の各配線が電気的に接続しないように第一下地膜（２２）および第二下地膜（２４）を除去する工程、を有するプリント配線板の製造方法である。
【００１２】
上記の本発明において、減圧下で前記セラミック基体（１０）の熱処理を行った後、該セラミック基体（１０）を外気と接触させることなく、かつ、該セラミック基体（１０）温度を当該熱処理時の最高温度より低い温度に維持して物理蒸着法または化学蒸着法により第一下地膜（２２）を形成することが好ましい。これにより、セラミック基体（１０）と第一下地膜（２２）との間の密着強度をより高くすることができる。
【００１３】
上記の本発明において、第二下地膜（２４）の表面を洗浄する工程は、酸化被膜を除去するための酸洗浄であることが好ましい。これにより、第二下地層（２４）と配線パターン（３０）との間の密着強度をより高くすることができる。
【００１４】
上記の本発明において、印刷法は、スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷のいずれかの方法により、金属ペーストを使用して行うものであることが好ましい。これにより、大電流に対応することができ、かつ、膜厚のそろった配線パターン（３０）を作業性よく形成することができる。
【００１５】
上記の本発明において、金属ペーストは、銅、銀、ニッケル、パラジウム、白金、および、金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属からなることが好ましい。これにより、大電流に対応可能な、導電性の良好な配線パターン（３０）を形成することができる。
【００１６】
上記の本発明において、配線パターン（３０）が形成されたセラミック基体（１０）を焼成する工程は、非酸化雰囲気下において、１００〜１０００℃で熱処理する工程であることが好ましい。これにより、第二下地層（２４）と配線パターン（３０）との間の密着強度をより高くすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のプリント配線板の製造方法によると、配線パターンを所定の印刷法によって形成することによって、窒化アルミニウム基体上に、大電流に対応することができる金属配線パターンを、基体に強く密着した状態で形成することができる。また、本発明のプリント配線板の製造方法は、印刷法を採用しているため、形成される配線パターンの厚さを揃えることができる。よって、後工程において配線パターンを削って厚さを揃える作業が不要であり、また、ホトレジスト工程が不要であり、レジストの塗布等の作業が不要であるため、作業性が非常に良好である。
【００１８】
また、本発明の製造方法により製造されるプリント配線基板は、基板材料として窒化アルミニウムを使用しているため、プリント配線基板上に搭載した素子等の電子部品や配線部分で発生した熱を効率よく放散することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明のプリント配線板の製造方法について、詳細に説明する。図１に本発明のプリント配線板の製造方法の概要を示す。本発明の製造方法においては、まず、図１（ａ）に示すように、セラミック基体１０上に第一下地膜２２が形成される。そして、図１（ｂ）に示すように、第一下地膜２２上に第二下地膜２４が形成される。その後、第二下地膜２４の表面が洗浄されて、図１（ｃ）に示すように、第二下地膜２４上に印刷法により配線パターン３０が形成される。そして、図１（ｄ）に示すように、配線パターン３０の各配線が電気的に接続しないように、第一下地膜２２および第二下地膜２４が除去される。
【００２０】
以下、本発明の製造方法の各工程について説明する。
【００２１】
＜セラミック基体１０の準備＞
本発明の製造方法において使用するセラミック基体１０は、窒化アルミニウムを主成分とするものである。このように、基板材料として窒化アルミニウムを使用することによって、プリント配線板に放熱機能を付与することができる。本発明の製造方法で使用するセラミック基体１０としては、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックからなる成形体であって、その表面に配線パターンが形成可能なセラミック基体であれば特に限定されず使用することができる。例えば、窒化アルミニウム粉末に、カルシア、イットリア等の焼結助剤を添加し、加圧等により成形したのちに焼結することにより製造される板状体、または、多結晶を板状に加工したもの等を好適に使用することができる。なお、板状体の形状、および、厚みは特に限定されない。
【００２２】
従来、めっき法により配線パターンを形成していた場合においては、電極からの距離によって電流密度が異なるため、セラミック基体の位置によって配線パターンの厚みにばらつきが生じていた。これに対して、本発明においては、印刷法により配線パターンを形成することによって、配線パターンの厚みを揃えることができる。よって、大きなセラミック基体１０を使用しても、配線パターンの厚みにばらつきが生じない。これにより、本発明のプリント配線板の製造方法においては、大きなセラミック基体１０を使用して、プリント配線板を一度に大量に製造する方法とすることができる。
【００２３】
＜第一下地膜２２の形成工程＞
上記したセラミック基体１０の表面には、チタン、クロム、ニッケル−クロム合金、窒素化タンタル、アルミニウム、モリブデン、およびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属または化合物からなる第一下地膜２２が形成される。第一下地膜２２は、セラミック基材１０および第二下地膜２４と強固に密着し、接着層としての機能を有するものである。第一下地膜２２の厚さは、特に限定されないが、密着性を向上させること、および、製造効率の観点から、０．０２〜１．０μｍ、特に、０．０３〜０．７μｍであるのが好適である。第一下地膜２２の厚さが、この範囲を超えて薄過ぎると、十分な接着強度が得られない。また、この範囲を超えて厚過ぎると、密着性に関する効果が飽和してしまう。
【００２４】
第一下地膜２２を形成する方法としては、金属薄膜を形成することが可能な方法であれば特に限定されず、基体上に膜を成形する方法として知られている公知の製膜方法の中から金属層の材質に応じて適用可能な方法が制限なく採用できる。このような製膜方法としては、物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）等の乾式製膜法、メッキ法等の湿式製膜法、および印刷法が使用できる。なお、物理蒸着法としては、真空蒸着法として、抵抗加熱、電子ビーム、高周波、またはレーザー加熱を用いた通常の真空蒸着法、フラッシュ蒸着法、ガス散乱蒸着法、電界蒸着法、反応性蒸着法、分子線エキタピシー（ＭＢＥ）法が；イオンインプレーティング法として、ＤＣイオンインプレーティング法（Ｍａｔｔｏｘ法、ＡＲＥ法）、高周波（ＲＦ）イオンインプレーティング法、イオンビーム蒸着法、ＨＤＣ法、アーク放電型イオンインプレーティング法、クラスタイオンビーム蒸着法等が；スパッタリング法として、ＤＣスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法が挙げられる。また、化学蒸着法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法、プラズマ重合法等が挙げられる。これらの中でも真空蒸着法、スパッタリング法、および化学蒸着（ＣＶＤ）法は高純度の物質を膜厚精度よく形成可能であるため特に好適に採用できる。
【００２５】
例えば、蒸着法により第一下地膜２２を形成する場合には、真空装置内のハースと呼ばれる金属源を投入する容器内に目的とする第一下地膜２２の原料となる金属を入れて１×１０−５〜０．１Ｐａ程度の真空状態で電子ビームを金属に照射することにより溶融、蒸発させ、該真空容器内に設置したセラミック基体１０上に金属薄膜を形成できる。また、スパッタリング法により膜形成する際には目的とする金属で構成されるターゲット材を準備して、アルゴンガスを導入した真空雰囲気中（通常、０．００１〜１０Ｐａ程度の真空状態）で高周波を当該ターゲット材に供給することによりアルゴンイオンにより金属のスパッタリング現象によってセラミック基体１０上に所望の金属膜を形成することが可能である。これら方法により製膜を行った場合、水晶振動子を用いた膜厚モニターで蒸着物質の膜厚を測定することで正確に付着膜厚を管理することが可能である。
【００２６】
さらに、化学蒸着法により金属チタン等を形成する場合、膜を構成する元素を含有するガス化可能な材料化合物を反応容器内に導入して、高周波、マイクロ波、光、熱等、材料ガスを分解可能なエネルギーを供給して反応容器内へ設置したセラミック基体１０上へ目的とする膜を堆積させることにより製膜することが可能である。この場合、予め形成条件毎の製膜スピードを測定しておくことにより、製膜時間を制御して膜厚を正確に見積もることができる。なお、希釈ガスとしては水素の他にヘリウム、窒素、アルゴン、キセノン、ネオン、クリプトンなどの非堆積性ガスを用いることができる。
【００２７】
上記した物理蒸着法または化学蒸着法で第一下地膜２２を形成する場合、得られる第一下地膜２２とセラミック基体１０との密着性を高める上で製膜時にセラミック基体１０を５０〜４５０℃、特に８０〜３５０℃に加熱することが好適である。セラミック基体１０の加熱は、例えば、製膜装置内のセラミック基体１０を設置するための基体支持台に埋め込まれたヒーターにより加熱する方法、赤外線ランプにより加熱する方法、および、高周波誘導加熱により行う方法等が採用可能である。本発明の製造方法においては、セラミック基体１０と第一下地膜２２との密着性をより高めるために第一下地膜２２の製膜に先立ち減圧下でセラミック基体１０を製膜時の設定温度より高い温度で熱処理するのが望ましい。該熱処理時のセラミック基体１０の加熱温度は製膜時のセラミック基体１０の温度より高ければ特に限定されず、例えば１００〜５００℃の温度範囲から適宜決定すればよいが、密着性上効果の観点から、少なくとも製膜時のセラミック基体１０の温度より５０℃以上高くするのが好適である。処理時間は特に限定されないが、効果の点から１０〜６０分とするのが好ましい。また、加熱処理時の圧力は製膜時の圧力と同等若しくはそれ以下とするのが好適である。該加熱処理は製膜装置外で行うこともできるが、操作も簡単で、処理後にセラミック基体１０が外気と接触することがないことから、製膜装置内で行うのが好適である。
【００２８】
＜第二下地膜２４の形成工程＞
上記の第一下地膜２２が形成された後には、この第一下地膜２２上に、実質的に酸素を含有しない雰囲気下で、金、銀、白金および銅からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる第二下地膜２４が形成される。このような条件下で製膜した第二下地膜２４上に、後に示す洗浄工程を経て、印刷法により配線パターン３０を形成することによって、配線パターン３０とセラミック基体１０との密着性を向上させることが可能となる。
【００２９】
第一下地膜２２は、酸素含有雰囲気下においては、容易に酸化され表面に強固な酸化被膜が形成される。そして、この酸化皮膜はその上に積層される金属膜との密着性を低下させる。このため、第二下地膜２４の形成に際しては、第一下地膜２２との界面に酸化膜を介在させずに第二下地膜２４を形成する必要がある。本発明では、第一下地膜２２の形成を酸素の非存在下で行った場合には、基板を大気に晒すことなく酸素の非存在下に第二下地膜２４を形成し、第一下地膜２２の形成を酸素の存在下で行った場合あるいは第一下地膜２２を形成した後に酸素を含む雰囲気に晒した場合には、還元処理やエッチング処理などを施して表面に形成された酸化皮膜を除去してから酸素の非存在下に第二下地膜２４を形成する。こうすることにより、第一下地膜２２と第二下地膜２４とを強固に接合（密着）することができる。
【００３０】
なお、第二下地膜２４を形成せずに、第一下地膜２２の上に直接、印刷法により配線パターン３０が形成した場合には高い密着強度は得られない。これは、第一下地層２２は第二下地層２４と比べてはるかに酸化されやすいため酸化皮膜の除去が困難であるばかりでなく、たとえば酸水溶液などの方法により第一下地層２２の表面に形成された酸化皮膜を除去して直ちに金属ペーストを塗布（印刷）したとしても、酸洗浄後の乾燥工程など金属ペースト塗布までの間に不可避的に酸素雰囲気に晒される僅かの時間に再び酸化皮膜が形成されてしまうからである。更に、金属ペーストを用いた所謂厚膜法で第一下地層２２を形成した場合には、形成された第一下地層２２の表面には凹凸が多く空隙も存在するため、乾燥工程で酸洗浄液やすすぎ液が完全に除去されず、その後の加熱工程（例えば、配線パターン３０を形成する際の焼成工程）でそれが揮発するときに上層に悪影響を及ぼすことがある。
【００３１】
これに対し、第二下地層２４を形成した場合には、該層が大気に晒されて形成される酸化皮膜が除去しやすいばかりでなく、酸洗浄などの方法によりこの酸化皮膜を一旦除去すると、１時間程度の短い時間では密着強度に悪影響を与えるような酸化皮膜の形成は起こらない。また、第二下地層２４の形成は通常、真空系を用いた薄膜法で形成されるので、第一下地層２２に空隙があったとしてしてもそれは塞がれ、表面の凹凸の程度も緩和されるため、上記のような問題が起こらない。
【００３２】
第二下地膜２４を構成する金属としては、銅を使用することがコストの観点から好ましい。第二下地膜２４の厚みは、特に限定されないが、密着性を向上させるため、および、製造効率の観点から、０．１〜５．０μｍ、特に、０．２〜３．０μｍとするのが好適である。第二下地膜２４の厚さが薄過ぎる場合は、密着性を向上させる効果が発現し難くなる。また、第二下地膜２４の厚さが厚過ぎる場合は、密着性を向上させる効果が飽和する。
【００３３】
第二下地膜２４を形成する方法は、実質的に酸素を含有しない雰囲気下で薄膜を形成することができる方法であれば特に限定されないが、同一装置で連続して製膜が可能であるという観点から、第一下地膜２２の製法と同じ製膜方法を採用するのが好適である。例えば、スパッタリング装置として、同一反応容器内に異種の複数のターゲット材がセット可能で、大気開放することなくターゲットの交換をすることができる多元蒸着装置を用いることにより、同一装置内で連続して製膜を行うことができる。第二下地膜２４を物理蒸着法または化学蒸着法で製膜するに際しては、第一下地膜２２の製膜時と同様にセラミック基体１０を５０〜４５０℃、特に８０℃〜３５０℃に加熱するのが好適である。なお、第一下地膜２２の製膜方法と別の製膜方法を採用するができることは勿論であるが、この場合、第二下地膜２４形成前に中間製品を一旦大気と接触させた場合には第一下地膜２２の表面が酸化されたり、汚染されたりすることがあるので、第二下地膜２４の形成前には還元処理やエッチング処理を行うのが好ましい。
【００３４】
上記の多元蒸着装置として、多元蒸着可能なスパッタリング装置の一実施形態を図２に示した。図２に示すスパッタリング装置は、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼等から構成され、真空状態に維持される反応容器２０１を備えており、反応チャンバー側壁に形成された排気口２０３ａ、２０３ｂを介して真空ポンプなどの真空源に接続されることにより一定の真空状態に維持されるようになっている。図中２０５および２０７ａはそれぞれターボ分子ポンプおよび油回転ポンプであり、これらのポンプによって反応容器２０１内を高真空排気することができる。また、２０６はメカニカルブースターポンプ、２０７ｂは油回転ポンプであり、これらのポンプは第１下地膜、第２下地膜の製膜時に使用する。また、排気量を調整するための真空バルブ２０４ａ、２０４ｂが配設されている。該装置の反応容器２０１の内部には、基体２１３を設置するための試料台２０２ａが配置されている。この試料台の中には基体を加熱するためのヒーター２１４が埋め込まれており、基体の温度調節ができるような機構になっている。また、この試料台は、反応容器２０１の底壁を貫通して図示しない駆動機構によって上下に摺動可能に構成され、位置調整可能になっている。なお、図示しないが試料台２０２ａと反応容器２０１底壁との間の摺動部分には、反応容器２０１の真空度を確保するために、シーリングなどのシール部材が配設されている。一方、反応容器２０１の内部には試料台２０２ａと対向してカソード電極２０２ｂが配設されており、このカソード電極にはスパッタリングする材料２１５がマウントされている。２０２ｂには、チューニング装置２１１を介して高周波電源２１２から高周波を２０１内へ導くことができようになっている。さらに、反応容器上方にはスパッタガス供給口２０８ａ、２０８ｂが配設されており、ガス流量調節器２０９を通して反応容器内にガスを導入できるようになっている。スパッタガスと高周波を同時に供給することにより反応容器内のカソード電極と試料台間（２０２ａ―２０２ｂ）にガスプラズマを形成して、基体２１３上に金属膜を形成することができる。
【００３５】
＜洗浄工程＞
本発明のプリント配線板の製造方法においては、第一下地膜２２上に第二下地膜２４を形成した後、以下において説明する配線パターン３０を形成する前に、第二下地膜２４の表面が洗浄される。配線パターン３０の形成工程において、第二下地膜２４は大気に接触することになる。これにより、第二下地膜２４表面に、酸化被膜が形成される。この酸化被膜が存在した状態において、第二下地膜２４上に配線パターン３０を形成したとしても、配線パターン３０と第二下地膜２４との密着強度をより高くすることは難しい。よって、本発明のプリント配線板の製造方法においては、第二下地膜２４の表面を洗浄することによって、この酸化被膜を除去し、配線パターン３０と第二下地膜２４との間において、より高い密着強度が発揮できるようにしている。
【００３６】
第二下地膜２４表面に形成された酸化被膜を良好に除去する観点から、上記の洗浄工程は、酸を使用して洗浄する酸洗浄であることが好ましい。これにより、第二下地膜２４表面の酸化被膜を十分に除去することができる。酸洗浄において使用する酸としては、塩酸を使用することが好ましい。塩酸の濃度は、特に限定されず、濃度の高い塩酸を使用した場合は、洗浄時間が短くなり、濃度の低い塩酸を使用した場合は、洗浄時間が長くなる。作業性の観点から、具体的には、１〜１５質量％の塩酸を使用することが好ましい。洗浄は、室温で０．５分〜１０分、好ましくは１〜５分程度、酸水溶液に浸すだけで十分である。洗浄後は、水でリンスし、乾燥されればよい。但し、洗浄工程終了後、長時間大気中に放置した場合には酸洗浄の効果が失われるので、酸洗浄後の操作を大気中で行う場合には、リンス（すすぎ）、乾燥に要する時間を含めて２時間以内、好ましくは１時間以内、最も好ましくは３０分以内に印刷法により金属ペーストの塗布を行う必要がある。洗浄後の操作を窒素雰囲気のような酸素が実質的に存在しない雰囲気下で行う場合に、このような時間的制約が無いことは勿論である。
【００３７】
＜配線パターン３０の形成工程＞
上記の洗浄工程の後に、第二下地膜２４上に、印刷法により配線パターン３０が形成される。本発明においては、このように配線パターン３０の形成工程において、印刷法を採用しているため、数十μｍ以上の厚さを有する、大電流に対応した配線パターン３０を形成することができると共に、配線パターン３０の厚さを均一に揃えることができる。これにより、従来のめっき法において必要であった、配線パターンの厚さを揃える作業が不要となる。
【００３８】
また、従来のめっき法においては、めっき液に異物が混入していた場合に、この異物を取り込んでめっきにより配線パターンが形成された場合に、配線パターン上にこの異物に起因する突起が形成されることがあり、この突起を除去するための作業が余計に必要な場合があった。本発明においては、このような余計な作業が不要であるという利点がある。また、印刷法においては、めっき法において必要であったホトレジスト工程が不要である。以上の点から、本発明のプリント配線板の製造方法は、従来のめっき法を採用した方法に比べて、作業性が非常に良好である。
【００３９】
配線パターン３０の印刷方法としては、オフセット印刷、インクジェット印刷、スクリーン印刷等の印刷手法を特に制限なく採用することができる。この中でも、印刷精度の観点から、オフセット印刷、インクジェット印刷を採用することが好ましい。
【００４０】
印刷法による配線パターン３０の形成においては、金属ペーストが使用される。金属ペーストとは、金属粒子、バインダー樹脂、溶媒等を混合して作製されるものである。本発明においては、銅ペースト、銀ペーストの他に、ニッケルペースト、パラジウムペースト、白金ペースト、金ペーストを使用することができる。この中でも、導電性の点から、金ペースト、銀ペースト、銅ペーストを使用することが好ましく、特に、コストの点から、銅ペーストを使用することが好ましい。金属ペーストを構成する、バインダー樹脂、溶媒、他の添加剤については、特に限定されず、従来から用いられているものを制限なく使用することができる。
【００４１】
また、金属ペーストとしては、含有する金属粒子の粒径が小さい、ナノペーストを使用することが好ましい。これにより、印刷方法として、インクジェット印刷を採用した場合に、金属ペーストが印刷機のノズルを通り易く、スムーズに印刷することができる。また、ナノペーストを使用することにより、以下において説明する焼成工程における焼成温度を低くすることができる。
【００４２】
配線パターン３０の厚さは、１〜５００μｍ、特に、１０〜３００μｍとするのが好ましい。配線パターン３０の厚さが薄過ぎると、大電流に対応する配線パターンとすることができなくなる。また、配線パターンの厚さが厚過ぎると、抵抗を低くして大電流に対応するという効果が飽和してしまい、金属材料の無駄となってしまう。なお、使用する金属ペーストの種類にもよるが、形成した配線パターン３０は、以下の焼成工程により、縦方向に１〜２割縮む傾向がある。よって、実際に配線パターンを形成する際には、この傾向を把握して、印刷により形成する配線パターン３０の厚さが設定される。
【００４３】
＜焼成工程＞
表面に配線パターン３０が形成されたセラミック基体は、その後、焼成される。焼成は、非酸化性雰囲気下において、熱処理することにより行われることが好ましい。焼成温度は、使用した金属ペーストの種類により設定するのであるが、例えば、通常の銅ペーストを使用した場合は、５００〜１０００℃とするのが好ましく、通常の銀ペーストを使用した場合は、６００〜９５０℃とするのが好ましく、ナノペーストを使用した場合は、１００〜３５０℃とするのが好ましい。この焼成工程により、金属ペースト中の金属粒子が焼結して金属配線パターン３０が形成される。また、第二下地層２４と配線パターン３０との密着強度をより高くすることができる。
【００４４】
従来、ＡｌＮからなるセラミック基体上に、タングステンからなる金属ペーストを用いて、印刷法によって配線パターンを形成する厚膜法が行われていた。タングステンは、銅等に比べると、導電性において劣っているが、それ以外に、配線パターンを焼成する際の焼成温度が１５００℃以上と高く、焼成作業においてバッチ炉を使用する必要があった。そのため、生産性に劣っていた。これに対して、本発明においては、焼成温度を１０００℃以下にすることができることから、焼成作業において生産性の高いベルト炉を使用することができる。よって、この点においても、本発明のプリント配線板の製造方法は、生産性に優れた方法であると言える。
【００４５】
焼成工程は、配線パターン３０を形成した後であれば、いつ行なってもよいが、以下において説明する第一下地膜２２および第二下地膜２４の除去工程において配線パターン３０が剥離したりするのが防止できるという観点から、第一下地膜２２および第二下地膜２４の除去工程の前に行うのが好適である。なお、ここで、非酸化性雰囲気下とは、酸素を含有しない雰囲気下の意であり、具体的には、真空下、または窒素等の不活性ガス、水素等の還元性ガス、あるいはこれらの混合ガスの中を意味する。
【００４６】
＜第一下地膜２２および第二下地膜２４の除去工程＞
第二下地膜２２上に印刷法により配線パターン３０が形成された後、好ましくは、さらに、配線パターン３０が形成されたセラミック基体が焼成された後、配線パターン３０の各配線が電気的に接続しないように第一下地膜２２および第二下地膜２４が除去される。これらの第一下地膜２２および第二下地膜２４の除去方法は、特に限定されず、酸を使用して除去する方法を採用することができ、具体的には、希硫酸により第二下地膜２４を除去し、弗硝酸を使用して第一下地膜２２を除去する方法を採用することができる。なお、この第一下地膜２２および第二下地膜２４の除去工程において、配線パターン３０部分が若干削れる場合があるが、第一下地膜２２および第二下地膜２４の厚さに比べると、配線パターン３０の厚さは非常に大きいため、第一下地層２２及び第二下地層２４を除去するような短時間の処理で問題となるような削れは起こらない。なお、これら酸による処理条件は、形成する第一下地層２２及び第二下地層２４の種類や厚さに応じて予め実験を行い、決定しておくことが好ましい。また、第一下地膜２２および第二下地膜２４を除去した後に、配線パターン３０に対してめっき処理を施すことが好ましい。これにより、配線パターン３０上に素子などをハンダ付けする際のハンダ濡れ性を良好なものとすることができる。
【００４７】
以上説明したように、本発明のプリント配線板の製造方法は、ホトレジスト工程が不要であり、配線パターンの厚さを揃える作業が不要であり、また、めっき法において発生する可能性がある異物に起因する突起を除去する作業が不要である等の利点を有し、作業性が非常に良好である。例えば、従来のめっき法を採用する方法と比較すると、本発明のプリント配線板の製造方法は、その作業時間および作業コストが５〜６割程度である。
【実施例】
【００４８】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない、なお、以下の実施例及び比較例において、第一下地膜及び第二下地膜の形成は図２に示すような構造のスパッタリング装置を用いた。
【００４９】
また、以下の実施例及び比較例において金属膜の評価は以下の（１）〜（２）に示す方法によって行った。
【００５０】
（１）第一下地膜２２および第二下地膜２４の膜厚測定
まず、図２に示す装置を用いて、窒化アルミニウム基体１０上に実施例において製膜した製膜条件で所定時間スパッタリングを行い、第一下地膜２２となる金属膜または第二下地膜２４となる銅膜を形成し、得られた膜の厚みを触針式膜厚計で求めた。そして、該厚みを製造時間で除して、膜厚製造速度を求めた。各実施例における第一下地膜２２および第二下地膜２４の膜厚については、この膜厚製造速度に対して、各実施例におけるそれぞれの製膜時間を乗ずることによって、算出した。
【００５１】
（２）引張り試験
窒化アルミニウム基体上に形成された金属膜の表面にニッケルメッキしたピンを垂直に半田付けした。ピンは先端が平坦で、ピン径Φ０．５ｍｍ、４２−アロイ製のものを使用した。半田は、錫６０質量％、鉛４０質量％の組成のものを使用した。これを、ストログラフＭ２（東洋精機製作所社製）にセットしてピンを垂直方向に引張った際の破壊強度（引張り強度）を測定した。なお、引張り速度は１０ｍｍ／分であり、破壊強度（引張り強度）の単位はＭＰａである。また、剥離モードについては、試験後の界面を、実体顕微鏡、金属顕微鏡、またはＸ線マイクロアナライザーにより観測することにより調べた。
【００５２】
実施例１
窒化アルミニウムを主成分とするセラミック基体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．５ｍｍｔ）をスパッタリング装置２００内の基体設置電極２０２ａへセットして、反応容器２０１内を真空引きすると同時に基体設置電極２０２ａを３５０℃に加熱した。スパッタリングのためのターゲット材２１５としてチタンと銅をセットした。基体の温度が安定するまで約３０分間保持（熱処理）すると共に、反応容器内圧力が５×１０−４Ｐａ以下になったのを確認し、反応容器２０１内にアルゴンガスを導入し、真空バルブ２０４ａ、２０４ｂを調節し、反応容器内の圧力を約０．５Ｐａに設定した。次に、基材の温度を２００℃に設定して約３０分保持した後、高周波電源２１２から５０Ｗの出力で反射損失が最小になるようにチューナー２１１でチューニングをして高周波を高周波印加電極２０２ｂへ供給し、チタン膜（第一下地膜２２）を５０ｎｍ、および銅膜（第二下地膜２４）を２００ｎｍとなるように順次製膜し、反応容器２０１内の温度が１００℃以下になった時点で基体をスパッタリング装置２００から取り出した。
【００５３】
次に第二下地膜の酸化皮膜を除去する目的で基体を８質量％の塩酸で１分間洗浄し、純水で二回洗浄し、乾燥させた後、銅ペーストをスクリーン印刷法により厚み１００μｍにて印刷し、ベルト炉を用いて窒素雰囲気中９００℃にて１５分間焼成した。なお、純水洗浄および乾燥処理は、３０分以内に行なった。その後、過硫酸ナトリウム、ふっ硝酸にて不要な第一下地膜２２および第二下地膜２４を除去し、さらに金属部に無電解ニッケルメッキ、無電解金メッキを施した。
【００５４】
得られた積層金属膜に対して引張り試験を行った結果、引張り強度は５０ＭＰａであった。また、剥離モードは半田−半田間であった。
【００５５】
実施例２
実施例１において、銅ペーストをオフセット印刷法により厚み５０μｍにて印刷した以外は全て実施例１と同様にしてプリント配線板を作製した。得られた積層金属膜に対して引張り試験を行った結果、引張り強度は４６ＭＰａであった。また、剥離モードは半田−半田間であった。
【００５６】
実施例３
実施例１において、銅ペーストをインクジェット印刷法により厚み１．５μｍにて印刷し、焼成温度を３００℃とした以外は全て実施例１と同様にしてプリント配線板を作製した。得られた積層金属膜に対して引張り試験を行った結果、引張り強度は４３ＭＰａであった。また、剥離モードは半田−半田間であった。
【００５７】
実施例４
実施例１において、銅ペーストを銀ペーストとし、厚みを５０μｍとし、焼成温度を８５０℃とした実施例１と同様にしてプリント配線板を作製した。得られた積層金属膜に対して引張り試験を行った結果、引張り強度は４８ＭＰａであった。また、剥離モードは半田−半田間であった。
【００５８】
実施例５
実施例１において、スパッタリングにより作製するチタン膜（第一下地膜２２）を作製する前に実施する基体１０のアニール温度（熱処理温度）を３０℃とする以外は全て実施例１と同様にしてプリント配線板を作製した。得られた積層金属膜に対して引張り試験を行った結果、引張り強度は２５ＭＰａであった。また、剥離モードは基体−チタン界面であった。
【００５９】
実施例６
実施例１において、スパッタリングにより作製するチタン膜（第一下地膜２２）を作製する前に実施する基体１０のアニール温度（熱処理温度）を２００℃、チタン膜（第一下地膜２２）および銅膜（第二下地膜２４）を形成する温度を１５０℃とする以外は全て実施例１と同様にしてプリント配線板を作製した。得られた積層金属膜に対して引張り試験を行った結果、引張り強度は３０ＭＰａであった。また、剥離モードは基体−チタン界面であった。
【００６０】
実施例７
実施例１において、第一下地膜２２をクロムとする以外は全て実施例１と同様にしてプリント配線板を作製した。得られた積層金属膜に対して引張り試験を行った結果、引張り強度は４３ＭＰａであった。また、剥離モードは半田−半田間であった。
【００６１】
比較例１
実施例１において、銅ペースト印刷前の第二下地膜２４を塩酸処理する工程を省略した以外は全て実施例１と同様にしてプリント配線板を作製した。得られた積層金属膜に対して引張り試験を行った結果、引張り強度は１４ＭＰａであった。また、剥離モードは第二下地膜−メッキ膜界面であった。
【００６２】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うプリント配線板の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のプリント配線板の製造方法の工程の概要を示す説明図である。
【図２】本発明のプリント配線板の製造方法において、第一下地膜および／または第二下地膜を形成するために好適に使用できるスパッタリング装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  セラミック基体
２２  第一下地膜
２４  第二下地膜
３０  配線パターン
２００  スパッタリング装置
２０１  反応容器
２０２ａ  基体設置電極
２０２ｂ  高周波印加電圧
２０３ａ  真空排気口
２０３ｂ  真空排気口
２０４ａ  真空バルブ
２０４ｂ  真空バルブ
２０５  ターボ分子ポンプ
２０６  メカニカルブースターポンプ
２０７ａ  油回転ポンプ
２０７ｂ  油回転ポンプ
２０８ａ  ガス供給口
２０８ｂ  ガス供給口
２０９  ガス流量調整器
２１１  チューナー
２１２  高周波電源
２１３  基体
２１５  ターゲット材
【図１】
2007150050.tif 000003
【図２】
2007150050.tif 000004