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JP3040223B2 - Pretreatment method to make plating easy to reach the surface of metallized layer - Google Patents
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JP3040223B2 - Pretreatment method to make plating easy to reach the surface of metallized layer - Google Patents

Pretreatment method to make plating easy to reach the surface of metallized layer

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JP3040223B2
JP3040223B2 JP3287682A JP28768291A JP3040223B2 JP 3040223 B2 JP3040223 B2 JP 3040223B2 JP 3287682 A JP3287682 A JP 3287682A JP 28768291 A JP28768291 A JP 28768291A JP 3040223 B2 JP3040223 B2 JP 3040223B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、窒化アルミニウム焼結
体の表面に形成されたメタライズ層の表面にメッキを行
うための前処理としてのエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching method as a pretreatment for plating the surface of a metallized layer formed on the surface of an aluminum nitride sintered body.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、電子技術の小型化、高密度化及び半
導体部品の高出力化に伴い、半導体部品から発生する熱
を如何に放散させるかが大きな問題となっている。これ
に対し窒化アルミニウム焼結体は、高い熱伝導率を有
し、電気絶縁性が良く、Siとほぼ同じ熱膨張率を有す
る等の優れた性質を持つため、半導体部品の基板として
使用され始めている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization, higher density, and higher output of semiconductor components of electronic technology, how to dissipate heat generated from semiconductor components has become a major problem. On the other hand, aluminum nitride sintered bodies have high thermal conductivity, good electrical insulation, and have excellent properties such as almost the same coefficient of thermal expansion as Si. I have.

【0003】窒化アルミニウム焼結体を半導体基板とし
て使用する際には、通常その表面に導電性金属による導
電層(メタライズ層)が形成され、該メタライズ層の処
理として、エッチング処理がある。上記エッチング処理
は、メタライズ層上にメッキを施す場合、そのメタライ
ズ層の表面にメッキが着き易くするための前処理(ソフ
トエッチング)として実施される。
[0003] When an aluminum nitride sintered body is used as a semiconductor substrate, a conductive layer (metallized layer) of a conductive metal is usually formed on the surface of the aluminum nitride sintered body, and the metallized layer is processed by etching. In the case where plating is performed on the metallized layer, the etching process is performed as a pretreatment (soft etching) for facilitating plating on the surface of the metallized layer.

【0004】従来、メタライズ層を有する窒化アルミニ
ウム焼結体にエッチングを施す方法としては、一般に、
メタライズ層を有するアルミナ基板において使用されて
いた方法が採用されていた。この方法は、アルミナ基板
のメタライズ層を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム等をエッチング成分とするアルカリ
性のエッチング液によりエッチングする方法であった。
[0004] Conventionally, as a method of etching an aluminum nitride sintered body having a metallized layer, generally, there is a general method of etching.
The method used for the alumina substrate having the metallized layer has been adopted. In this method, a metallized layer of an alumina substrate is etched with an alkaline etchant containing sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide or the like as an etching component.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法によるメタライズ層を有する窒化アルミニウム焼結体
のエッチング方法においては、メタライズ層がエッチン
グされると同時に、エッチング液がアルカリ性のため、
窒化アルミニウム焼結体の浸食が進行するという欠点が
生ずる。そして、窒化アルミニウム焼結体の浸食が進行
すると、窒化アルミニウム焼結体の表面粗さが悪くなる
だけでなく、該焼結体とメタライズ層の密着強度が低下
するという問題も発生する。
However, in the method for etching an aluminum nitride sintered body having a metallized layer by the above method, the metallized layer is etched and the etching solution is alkaline at the same time.
There is a disadvantage that erosion of the aluminum nitride sintered body proceeds. When the erosion of the aluminum nitride sintered body proceeds, not only does the surface roughness of the aluminum nitride sintered body deteriorate, but also the problem that the adhesion strength between the sintered body and the metallized layer decreases.

【0006】従って、窒化アルミニウム焼結体の浸食を
生ずること無く、メタライズを有する窒化アルミニウム
焼結体をエッチングする方法の開発が望まれている。
Therefore, development of a method of etching a metallized aluminum nitride sintered body without causing erosion of the aluminum nitride sintered body is desired.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、過酸化水素の濃度
が3〜40重量%であり、そして、pHが7以下に調節
されたエッチング液が、窒化アルミニウム焼結体を浸食
することなく、メタライズ層を選択的に、しかも効果的
にエッチングできることを見い出し、本発明を完成する
に至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, the concentration of hydrogen peroxide was 3 to 40% by weight and the pH was adjusted to 7 or less. The inventors have found that the etched etching solution can selectively and effectively etch the metallized layer without eroding the aluminum nitride sintered body, and have completed the present invention.

【0008】即ち、本発明は、窒化アルミニウム焼結体
に形成されたメタライズ層を、過酸化水素の濃度が3〜
40重量%で、且つpHが7以下の水溶液よりなるエッ
チング液と接触させメタライズ層の表面をエッチングす
ることを特徴とするメタライズ層の表面にメッキが着き
易くするための前処理方法である。
That is, according to the present invention, the metallized layer formed on the aluminum nitride sintered body has a hydrogen peroxide concentration of 3 to 3.
This is a pretreatment method for facilitating plating on the surface of the metallized layer, characterized in that the surface of the metallized layer is etched by being brought into contact with an etching solution composed of an aqueous solution having a pH of 7 or less at 40% by weight.

【0009】本発明に用いるエッチング液は、過酸化水
素を濃度が3〜40重量%、好適には、5〜30重量%
の濃度で含有する。過酸化水素の濃度が3重量%より低
い場合は、メタライズ層のエッチング効果が弱くメタラ
イズ層が充分にエッチングできない。即ち、エッチング
による前処理が不足し、メタライズ層とメッキ層との密
着性が弱いという不具合が生ずる。また、過酸化水素の
含有量が40重量%を超えた場合、メタライズ層のエッ
チング効果が頭打ちとなるばかりでなく、エッチングの
仕上がりの管理及びエッチング液の管理が難しく工業的
に実施する上で問題となることがある。
The etching solution used in the present invention contains hydrogen peroxide at a concentration of 3 to 40% by weight, preferably 5 to 30% by weight.
At a concentration of When the concentration of hydrogen peroxide is lower than 3% by weight, the etching effect of the metallized layer is weak and the metallized layer cannot be sufficiently etched. That is, the pretreatment by the etching is insufficient, and the problem that the adhesion between the metallized layer and the plating layer is weak occurs. Further, when the content of hydrogen peroxide exceeds 40% by weight, not only does the etching effect of the metallized layer plateau, but also it is difficult to control the finish of the etching and the control of the etching solution, which is a problem in industrial implementation. It may be.

【0010】本発明に用いるエッチング液のpHは7以
下に調節することが重要である。即ち、pHが7を超え
た場合、メタライズ層のエッチングと共に窒化アルミニ
ウム焼結体の浸食が起こり、窒化アルミニウム焼結体の
表面が粗され商品価値が低下するばかりでなく、メタラ
イズ層の密着強度が低下するという問題が発生する。ま
た、エッチング液のpHは、上記範囲のうち、特に1〜
3に調節することが、前記過酸化水素の濃度範囲におい
て、安定し、且つ良好なエッチング効果を発揮するため
に好ましい。
It is important that the pH of the etching solution used in the present invention is adjusted to 7 or less. That is, when the pH exceeds 7, erosion of the aluminum nitride sintered body occurs along with the etching of the metallized layer, and the surface of the aluminum nitride sintered body is roughened and the commercial value is reduced. The problem of lowering occurs. Further, the pH of the etching solution is preferably 1 to
Adjustment to 3 is preferable in order to exhibit a stable and good etching effect in the hydrogen peroxide concentration range.

【0011】上記エッチング液のpHを7以下に調整す
る方法としては、酸の添加により行う方法が一般的であ
る。上記の酸としては公知のものが特に制限なく使用さ
れる。例えば、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸等の無機酸、酢
酸等の有機酸が挙げられる。
As a method of adjusting the pH of the etching solution to 7 or less, a method of adding an acid is generally used. Known acids are used without any particular limitation as the above-mentioned acids. For example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid, and organic acids such as acetic acid can be mentioned.

【0012】本発明のエッチング液には、本発明の効果
が著しく低下しない範囲で公知の添加剤を添加してもよ
い。かかる添加剤としては、例えば、燐酸塩、尿酸、酢
酸塩、クエン酸ナトリウム等が挙げられる。
Known additives may be added to the etching solution of the present invention as long as the effects of the present invention are not significantly reduced. Examples of such additives include phosphate, uric acid, acetate, sodium citrate and the like.

【0013】本発明において、上記メタライズ層を有す
る窒化アルミニウム焼結体は、特に制限されず公知の方
法で製造されたものが全て対象とされる。上記メタライ
ズ層を有する窒化アルミニウムの製造方法としては、コ
ファイアー(Co−fire)法、ポストファイアー
(Post−fire)法、薄膜法等が知られており、
本発明においては、これらの方法によって得られたメタ
ライズ層に対して、効果が期待される。上記コファイア
ー法は、窒素化アルミニウム焼結体の焼結と同時に金属
皮膜を焼き付ける方法である。一般的には、窒化アルミ
ニウム粉を有機バインダーを用いて成形した成形体に、
高融点金属粉のペーストを塗布後、脱脂し、続いて焼結
を行う方法が採られる。また、ポストファイアー法は、
窒化アルミニウム粉の成形体を脱脂し、続いて焼結する
ことにより焼結体を得た後、該焼結体にスパッタリング
法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等によって、
金属皮膜を形成する方法である。
In the present invention, the aluminum nitride sintered body having the metallized layer is not particularly limited, and includes all manufactured by a known method. Known methods for producing aluminum nitride having the metallized layer include a co-fire method, a post-fire method, and a thin film method.
In the present invention, an effect is expected for the metallized layer obtained by these methods. The cofire method is a method in which a metal film is baked simultaneously with sintering of the aluminum nitride sintered body. In general, to a molded body obtained by molding aluminum nitride powder using an organic binder,
A method of applying a paste of a high melting point metal powder, degreased, and subsequently sintered is adopted. The post-fire method is
After degreasing the molded body of the aluminum nitride powder and subsequently obtaining a sintered body by sintering, the sintered body is subjected to a sputtering method, a vacuum deposition method, an ion plating method, or the like.
This is a method for forming a metal film.

【0014】本発明において、エッチング可能なメタラ
イズ層の材質として、代表的な金属を例示すれば、W、
Mo、Ag、Pd、Ru、Cu、Ni、Mn、Ti等の
金属が挙げられる。この中で、高融点金属としては、
W、Mo等が挙げられる。これらの金属は単体または化
合物の形で用いられ、単独または二種以上混合の形で用
いられる。上記メタライズ層の材質の中で、本発明は、
特に、上記高融点金属のエッチング処理に適している。
In the present invention, as a material of the metallizable layer which can be etched, typical metals are exemplified by W,
Examples include metals such as Mo, Ag, Pd, Ru, Cu, Ni, Mn, and Ti. Among these, as the high melting point metal,
W, Mo and the like. These metals are used in the form of a simple substance or a compound, and are used alone or in the form of a mixture of two or more kinds. Among the materials of the metallized layer, the present invention
In particular, it is suitable for the etching treatment of the refractory metal.

【0015】本発明において、エッチングは、メタライ
ズ層をエッチング液と接触させる、湿式エッチングで行
われる。エッチング液とメタライズ層とを接触させる方
法としては、浸漬法、シャワー法、噴霧法等が挙げられ
る。この中でも特に、均一にエッチング出来るため浸漬
法が適している。また、エッチング液に接触させる条件
として処理温度は、室温(RT)〜50℃、好適には3
5〜45℃である。処理温度が室温より低い場合は、メ
タライズ層のエッチング効果が弱くなる傾向があり、ま
た、処理温度が50℃を超えた場合は、メタライズ層の
エッチングは充分行われるが、エッチングの仕上がりの
管理及びエッチング液の管理が難しく工業的な実施が困
難となる傾向がある。
In the present invention, the etching is performed by wet etching in which the metallized layer is brought into contact with an etching solution. Examples of a method for bringing the etching solution into contact with the metallized layer include a dipping method, a shower method, and a spraying method. Among these, the immersion method is particularly suitable because it can be uniformly etched. As a condition for contact with the etching solution, a processing temperature is from room temperature (RT) to 50 ° C., preferably 3 ° C.
5-45 ° C. When the processing temperature is lower than room temperature, the etching effect of the metallized layer tends to be weak, and when the processing temperature is higher than 50 ° C., the metallized layer is sufficiently etched. There is a tendency that the management of the etchant is difficult and industrial implementation is difficult.

【0016】エッチング処理時間は、エッチング液の性
能に合わせて適宜決定すれば良いが、一般に、30秒〜
20分、好適には1〜10分である。
The etching time may be appropriately determined in accordance with the performance of the etching solution.
20 minutes, preferably 1 to 10 minutes.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明に用いるエッチング液は、メタラ
イズ層を有する窒化アルミニウム焼結体のメタライズ層
のエッチングにおいて、窒化アルミニウム焼結体を浸食
することなく、メタライズ層を効果的にエッチングする
ことができる。更に本発明のエッチング方法は、密着強
度が著しく優れたメッキ膜を該処理されたメタライズ層
上に形成することができ、その工業的価値は極めて大で
ある。
The etching solution used in the present invention is capable of effectively etching the metallized layer without eroding the aluminum nitride sintered body when etching the metallized layer of the aluminum nitride sintered body having the metallized layer. it can. Further, the etching method of the present invention can form a plating film having extremely excellent adhesion strength on the treated metallized layer, and its industrial value is extremely large.

【0018】[0018]

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に例示
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。
EXAMPLES The present invention will now be specifically illustrated by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0019】尚、実施例・比較例において、各種試験
は、以下の方法によって行った。 (1)表面粗さ 表面粗さ形状測定機[(株)東京精密製、サーフコム5
50A]により測定した値である。 (2)メタライズ層及びメッキ層の密着強度 メタライズ層表面にニッケルメッキした後、ネールヘッ
ドピンを垂直に半田付けした。ネールヘッドピンは、ネ
ールヘッド径1.1mm、ピン径0.5mm、42−ア
ロイ製で、表面にニッケルメッキを施したものを使用し
た。また、半田は、スズ60重量%、鉛40重量%の組
成のものである。これを、(株)東洋精機製作所製スト
ログラフM2にセットし、ネールヘッドピンを垂直方向
に引っ張った際の破壊強度を測定した。引っ張り速度
は、10mm/分とした。また、剥離モードを同時に示
した。剥離モードは、剥離後のピンと焼結体の状態を実
体顕微鏡及びX線マイクロアナライザーで観察した。 (3)エッチング速度 厚み15μm、4×8cm2の面積のWよりなるメタラ
イズ層を有する窒化アルミニウム焼結体を試験片とし、
該試験片を40℃のエッチング液に入れ、該メタライズ
層が消失するまでの時間を測定し、エッチング速度(m
g/分)を算出して示した。
In the examples and comparative examples, various tests were performed by the following methods. (1) Surface roughness Surface roughness shape measuring instrument [Surfcom 5 manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.]
50A]. (2) Adhesion strength between metallized layer and plated layer After nickel plating on the surface of the metallized layer, nail head pins were vertically soldered. The nail head pin used had a nail head diameter of 1.1 mm, a pin diameter of 0.5 mm, made of 42-alloy, and had a nickel-plated surface. The solder has a composition of 60% by weight of tin and 40% by weight of lead. This was set on a strograph M2 manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd., and the breaking strength when the nail head pin was pulled in the vertical direction was measured. The pulling speed was 10 mm / min. Also, the peeling mode is shown at the same time. In the peeling mode, the state of the pin and the sintered body after peeling was observed with a stereoscopic microscope and an X-ray microanalyzer. (3) Etching rate A 15 μm-thick aluminum nitride sintered body having a metallized layer made of W having an area of 4 × 8 cm 2 was used as a test piece.
The test piece was placed in an etching solution at 40 ° C., the time until the metallized layer disappeared was measured, and the etching rate (m
g / min).

【0020】実施例1 窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてY235重量%
添加し、有機バインダー、可塑剤、分散剤、有機溶剤を
適量加え混合したスラリーを、ドクターブレード法によ
り厚さ約0.8mmのシートに成形した。
Example 1 5% by weight of Y 2 O 3 as a sintering aid in aluminum nitride powder
The slurry was added and mixed with an appropriate amount of an organic binder, a plasticizer, a dispersant, and an organic solvent, and formed into a sheet having a thickness of about 0.8 mm by a doctor blade method.

【0021】次いで、平均粒径が2μmのW(タングス
テン)粉末にテレピネオール、エチルセルロース、分散
剤を適量加え混合しペースト状とし、高融点金属ペース
トとした。
Next, an appropriate amount of terpineol, ethylcellulose, and a dispersant were added to W (tungsten) powder having an average particle size of 2 μm and mixed to form a paste, thereby obtaining a high melting point metal paste.

【0022】このWペーストをスクリーン印刷法により
先のシートに両面印刷した(以下これを印刷体と言
う)。
This W paste was double-sided printed on the previous sheet by a screen printing method (this is hereinafter referred to as a printed body).

【0023】この印刷体を黒鉛製のセッターに入れ、真
空下で1000℃の温度で加熱処理し、脱脂を行った
(以下、これを脱脂体と言う)。
The printed material was placed in a graphite setter and subjected to heat treatment under vacuum at a temperature of 1000 ° C. to be degreased (hereinafter referred to as a degreased material).

【0024】この脱脂体を窒化アルミニウム焼結体製の
セッターに入れ、窒素雰囲気中1800℃の温度で焼結
を行い、Wメタライズ層を有する窒化アルミニウム焼結
体を得た(以下、これを試験基板と言う)。
The degreased body was placed in a setter made of an aluminum nitride sintered body, and sintered at a temperature of 1800 ° C. in a nitrogen atmosphere to obtain an aluminum nitride sintered body having a W metallized layer (hereinafter referred to as a test. Substrate).

【0025】試験基板を過酸化水素15重量%を含有
し、塩酸によってpH=2に調節した水溶液よりなるエ
ッチング液に浸漬し、40℃3分の条件で処理し、メタ
ライズ層のエッチングを行った。エッチング処理した試
験基板の表面をSEM観察した結果、メタライズ層は充
分エッチングされており、また、窒化アルミニウム焼結
体は浸食されていなかった。窒化アルミニウム焼結体の
表面粗さを測定した結果、Ra=0.6μm、Rmax
=7.8μmであった。更に、このエッチング条件で試
験基板をエッチングした後、ニッケルメッキを施し、メ
タライズ層及びニッケルメッキ膜の密着強度の測定を、
Pull強度試験法で行った。
The test substrate was immersed in an etching solution comprising an aqueous solution containing 15% by weight of hydrogen peroxide and adjusted to pH = 2 with hydrochloric acid, treated at 40 ° C. for 3 minutes, and the metallized layer was etched. . As a result of SEM observation of the surface of the test substrate subjected to the etching treatment, the metallized layer was sufficiently etched, and the aluminum nitride sintered body was not eroded. As a result of measuring the surface roughness of the aluminum nitride sintered body, Ra = 0.6 μm, Rmax
= 7.8 μm. Furthermore, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength of the metallized layer and the nickel plating film was measured.
Performed by the Pull strength test method.

【0026】その結果、平均で11kg/mm2(n=
10)の強度が得られた。剥離モードは、半田内破壊で
あった。また、上記エッチング液のエッチング速度は、
13mg/分であった。
As a result, on average, 11 kg / mm 2 (n =
The strength of 10) was obtained. The peel mode was breakage in the solder. Further, the etching rate of the etching solution is
13 mg / min.

【0027】実施例2 実施例1と同様にして得られた試験基板を、過酸化水素
5重量%を含有し、塩酸によってpH=2に調節された
水溶液よりなる、40℃のエッチング液に3分間浸漬
し、メタライズ層のエッチングを行った。エッチング処
理した試験基板の表面をSEM観察した結果、メタライ
ズ層は充分エッチングされており、また、窒化アルミニ
ウム焼結体は浸食されていなかった。窒化アルミニウム
焼結体の表面粗さを測定した結果、Ra=0.6μm、
Rmax=8.2μmであった。更に、このエッチング
条件で試験基板をエッチングした後、ニッケルメッキを
施し、メタライズ層及びニッケルメッキ膜の密着強度の
測定を、Pull強度試験法で行った。
EXAMPLE 2 A test substrate obtained in the same manner as in Example 1 was treated with an aqueous solution containing 5% by weight of hydrogen peroxide and adjusted to pH = 2 with hydrochloric acid at 40.degree. Then, the metallized layer was etched. As a result of SEM observation of the surface of the test substrate subjected to the etching treatment, the metallized layer was sufficiently etched, and the aluminum nitride sintered body was not eroded. As a result of measuring the surface roughness of the aluminum nitride sintered body, Ra = 0.6 μm,
Rmax = 8.2 μm. Further, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plating film was measured by a pull strength test method.

【0028】その結果、平均で10kg/mm2(n=
10)の強度が得られた。剥離モードは、半田内破壊で
あった。また、上記エッチング液のエッチング速度は、
6mg/分であった。
As a result, on average, 10 kg / mm 2 (n =
The strength of 10) was obtained. The peel mode was breakage in the solder. Further, the etching rate of the etching solution is
It was 6 mg / min.

【0029】実施例3 実施例1と同様にして得た試験基板を、過酸化水素25
重量%を含有し、塩酸によってpH=2に調節された水
溶液よりなる、40℃のエッチング液に3分間浸漬し、
メタライズ層のエッチングを行った。エッチング処理し
た試験基板の表面をSEM観察した結果、メタライズ層
は充分エッチングされており、また、窒化アルミニウム
焼結体は浸食されていなかった。窒化アルミニウム焼結
体の表面粗さを測定した結果、Ra=0.6μm、Rm
ax=8.1μmであった。更に、このエッチング条件
で試験基板をエッチングした後、ニッケルメッキを施
し、メタライズ層及びニッケルメッキ膜の密着強度の測
定を、Pull強度試験法で行った。
Example 3 A test substrate obtained in the same manner as in Example 1 was replaced with hydrogen peroxide 25
Immersed for 3 minutes in an etching solution at 40 ° C., comprising an aqueous solution containing 2% by weight and adjusted to pH = 2 with hydrochloric acid,
The metallized layer was etched. As a result of SEM observation of the surface of the test substrate subjected to the etching treatment, the metallized layer was sufficiently etched, and the aluminum nitride sintered body was not eroded. As a result of measuring the surface roughness of the aluminum nitride sintered body, Ra = 0.6 μm, Rm
ax = 8.1 μm. Further, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plating film was measured by a pull strength test method.

【0030】その結果、平均で12kg/mm2(n=
10)の強度が得られた。剥離モードは、半田内破壊で
あった。また、上記エッチング液のエッチング速度は、
20mg/分であった。
As a result, on average, 12 kg / mm 2 (n =
The strength of 10) was obtained. The peel mode was breakage in the solder. Further, the etching rate of the etching solution is
20 mg / min.

【0031】実施例4 実施例1と同様にして得た試験基板を、過酸化水素12
重量%を含有し、塩酸によってpH=5に調節された水
溶液よりなる、40℃のエッチング液に3分間浸漬し、
メタライズ層のエッチングを行った。エッチング処理し
た試験基板の表面をSEM観察した結果、メタライズ層
は充分エッチングされており、また、窒化アルミニウム
焼結体は浸食されていなかった。窒化アルミニウム焼結
体の表面粗さを測定した結果、Ra=0.6μm、Rm
ax=8.0μmであった。更に、このエッチング条件
で試験基板をエッチングした後、ニッケルメッキを施
し、メタライズ層及びニッケルメッキ膜の密着強度の測
定を、Pull強度試験法で行った。
Example 4 A test substrate obtained in the same manner as in Example 1 was replaced with hydrogen peroxide 12
Immersed in an etching solution at 40 ° C. for 3 minutes, comprising an aqueous solution containing 5% by weight and adjusted to pH = 5 with hydrochloric acid,
The metallized layer was etched. As a result of SEM observation of the surface of the test substrate subjected to the etching treatment, the metallized layer was sufficiently etched, and the aluminum nitride sintered body was not eroded. As a result of measuring the surface roughness of the aluminum nitride sintered body, Ra = 0.6 μm, Rm
ax = 8.0 μm. Further, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plating film was measured by a pull strength test method.

【0032】その結果、平均で10kg/mm2(n=
10)の強度が得られた。剥離モードは、半田内破壊で
あった。また、上記エッチング液のエッチング速度は、
6mg/分であった。
As a result, on average, 10 kg / mm 2 (n =
The strength of 10) was obtained. The peel mode was breakage in the solder. Further, the etching rate of the etching solution is
It was 6 mg / min.

【0033】実施例5 窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてY235重量%
添加し、有機バインダー、可塑剤、分散剤、有機溶剤を
適量加え混合したスラリーを、ドクターブレード法によ
り厚さ約0.8mmのシートに成形した。(以下、これ
をシート成形体と言う)シート成形体をアルミナ製のセ
ッターに入れ、空気下で600℃の温度で加熱処理し、
脱脂を行った(以下、これを脱脂体と言う)。
Example 5 5% by weight of Y 2 O 3 as a sintering aid in aluminum nitride powder
The slurry was added and mixed with an appropriate amount of an organic binder, a plasticizer, a dispersant, and an organic solvent, and formed into a sheet having a thickness of about 0.8 mm by a doctor blade method. (Hereinafter, this is referred to as a sheet molded body) The sheet molded body is placed in an alumina setter, and heated at a temperature of 600 ° C. under air.
Degreasing was performed (hereinafter, this is referred to as a degreased body).

【0034】この脱脂体を窒化アルミニウム焼結体製の
セッターに入れ、窒素雰囲気中1800℃の温度で焼結
を行なった(以下、焼結体と言う)。
The degreased body was placed in a setter made of an aluminum nitride sintered body and sintered at a temperature of 1800 ° C. in a nitrogen atmosphere (hereinafter, referred to as a sintered body).

【0035】次に平均粒径が5μmのMo及びMn粉末
にテレピネオール、エチルセルロース、分散剤を適量加
え混合しペースト状にした。このMo、Mnペーストを
スクリーン印刷法により先の焼結体に片面印刷した。
Next, appropriate amounts of terpineol, ethyl cellulose and a dispersant were added to Mo and Mn powders having an average particle size of 5 μm and mixed to form a paste. The Mo and Mn pastes were printed on one side of the sintered body by a screen printing method.

【0036】この印刷された焼結体をアルミナ製のセッ
ターに入れ、加湿水素中1250℃の温度で焼成を行
い、Mo−Mnメタライズ層を有する窒化アルミニウム
焼結体を得た(以下、Mo−Mnメタライズ基板と言
う)。
The printed sintered body was placed in an alumina setter and fired in a humidified hydrogen atmosphere at a temperature of 1250 ° C. to obtain an aluminum nitride sintered body having a Mo—Mn metallized layer (hereinafter referred to as “Mo-Mn”). Mn metallized substrate).

【0037】Mo−Mnメタライズ基板を、過酸化水素
15重量%を含有し、塩酸によってpH=2に調節され
た水溶液よりなる、30℃のエッチング液に1分間浸漬
し、メタライズ層のエッチングを行った。エッチング処
理したMo−Mnメタライズ基板の表面をSEM観察し
た結果、メタライズ層は充分エッチングされており、ま
た、窒化アルミニウム焼結体は浸食されていなかった。
窒化アルミニウム焼結体の表面粗さを測定した結果、R
a=0.6μm、Rmax=8.0μmであった。更
に、このエッチング条件でMo−Mnメタライズ基板を
エッチングした後、ニッケルメッキを施し、メタライズ
層及びニッケルメッキ膜の密着強度の測定を、Pull
強度試験法で行った。
The Mo-Mn metallized substrate was immersed for 1 minute in an etching solution of 30% of an aqueous solution containing 15% by weight of hydrogen peroxide and adjusted to pH = 2 with hydrochloric acid to etch the metallized layer. Was. As a result of SEM observation of the surface of the etched Mo—Mn metallized substrate, the metallized layer was sufficiently etched, and the aluminum nitride sintered body was not eroded.
As a result of measuring the surface roughness of the aluminum nitride sintered body, R
a = 0.6 μm and Rmax = 8.0 μm. Further, after etching the Mo-Mn metallized substrate under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plated film was measured by Pull.
It was performed by a strength test method.

【0038】その結果、平均で8kg/mm2(n=1
0)の強度が得られた。剥離モードは、AlN内破壊で
あった。
As a result, on average, 8 kg / mm 2 (n = 1
0) was obtained. The peeling mode was breaking in AlN.

【0039】比較例1 実施例1と同様にして得た試験基板を、pH=10、4
0℃、水酸化ナトリウム水溶液のエッチング液に3分間
浸漬し、メタライズ層のエッチングを行った。
Comparative Example 1 A test substrate obtained in the same manner as in Example 1
The metallized layer was etched by immersing it in an etching solution of sodium hydroxide aqueous solution at 0 ° C. for 3 minutes.

【0040】エッチング処理した試験基板の表面をSE
M観察した結果、メタライズ層は充分エッチングされて
いるが、窒化アルミニウム焼結体も浸食されていた。窒
化アルミニウム焼結体の表面粗さを測定した結果、Ra
=2.1μm、Rmax=18.8μmであった。更
に、このエッチング条件で試験基板をエッチングした
後、ニッケルメッキを施し、メタライズ層及びニッケル
メッキ膜の密着強度の測定をPull強度試験法で行っ
た。
The surface of the test substrate subjected to the etching treatment was subjected to SE
As a result of M observation, the metallized layer was sufficiently etched, but the aluminum nitride sintered body was also eroded. As a result of measuring the surface roughness of the aluminum nitride sintered body, Ra
= 2.1 μm, Rmax = 18.8 μm. Further, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plating film was measured by a pull strength test method.

【0041】その結果、平均で4.0kg/mm2(n
=10)の強度で、剥離モードは、Wメタライズ層と窒
化アルミニウム焼結体間の剥離であった。また、上記エ
ッチング液のエッチング速度は、10mg/分であっ
た。
As a result, an average of 4.0 kg / mm 2 (n
= 10), the peeling mode was peeling between the W metallized layer and the aluminum nitride sintered body. The etching rate of the etching solution was 10 mg / min.

【0042】比較例2 実施例1と同様にして得た試験基板を、40℃、20重
量%硝酸水溶液のエッチング液に4分間浸漬し、メタラ
イズ層のエッチングを行った。エッチング処理した試験
基板の表面をSEM観察した結果、窒化アルミニウム焼
結体は浸食されておらず、メタライズ層もエッチングさ
れていなかった。更に、このエッチング条件で試験基板
をエッチングした後、ニッケルメッキを施し、メタライ
ズ層及びニッケルメッキ膜の密着強度の測定をPull
強度試験法で行った。
Comparative Example 2 A test substrate obtained in the same manner as in Example 1 was immersed in an etching solution of a 20% by weight nitric acid aqueous solution at 40 ° C. for 4 minutes to etch the metallized layer. As a result of SEM observation of the surface of the test substrate subjected to the etching treatment, the aluminum nitride sintered body was not corroded, and the metallized layer was not etched. Further, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the measurement of the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plated film was performed using Pull.
It was performed by a strength test method.

【0043】その結果、平均で4.5kg/mm2(n
=10)の強度で、剥離モードは、Wメタライズ層とニ
ッケルメッキ膜間の剥離であった。また、上記エッチン
グ液のエッチング速度は、0mg/分であった。
As a result, on average, 4.5 kg / mm 2 (n
= 10), and the peeling mode was peeling between the W metallized layer and the nickel plating film. The etching rate of the etching solution was 0 mg / min.

【0044】比較例3 実施例1と同様にして得た試験基板を、pH=1、40
℃、8重量%の過マンガン酸カリウム水溶液のエッチン
グ液に4分間浸漬し、メタライズ層のエッチングを行っ
た。エッチング処理した試験基板の表面をSEM観察し
た結果、窒化アルミニウム焼結体は浸食されておらず、
メタライズ層もエッチングされていなかった。更に、こ
のエッチング条件で試験基板をエッチングした後、ニッ
ケルメッキを施し、メタライズ層及びニッケルメッキ膜
の密着強度の測定をPull強度試験法で行った。
Comparative Example 3 A test substrate obtained in the same manner as in Example 1
The metallized layer was etched by immersion in an etching solution of an 8% by weight aqueous solution of potassium permanganate at 4 ° C. for 4 minutes. As a result of SEM observation of the surface of the test substrate subjected to the etching treatment, the aluminum nitride sintered body was not eroded,
The metallized layer was not etched. Further, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plating film was measured by a pull strength test method.

【0045】その結果、平均で4.6kg/mm2(n
=10)の強度で、剥離モードは、Wメタライズ層とニ
ッケルメッキ膜間の剥離であった。また、上記エッチン
グ液のエッチング速度は、0mg/分であった。
As a result, an average of 4.6 kg / mm 2 (n
= 10), and the peeling mode was peeling between the W metallized layer and the nickel plating film. The etching rate of the etching solution was 0 mg / min.

【0046】比較例4 実施例1において、酸の添加に代えて、水酸化ナトリウ
ムにより、pHを8に調節した以外は、同様にしてエッ
チング液の各種試験を行った。
Comparative Example 4 Various tests on the etching solution were conducted in the same manner as in Example 1, except that the pH was adjusted to 8 with sodium hydroxide instead of the addition of the acid.

【0047】エッチング処理した試験基板の表面をSE
M観察した結果、メタライズ層は十分エッチングされて
いたが、窒化アルミニウム焼結体も浸食されていた。
The surface of the test substrate subjected to the etching treatment was subjected to SE
As a result of M observation, the metallized layer was sufficiently etched, but the aluminum nitride sintered body was also eroded.

【0048】窒化アルミニウム焼結体の表面粗さを測定
した結果、Ra=1.8μm、Rmax=18.0μm
であった。更に、このエッチング条件で試験基板をエッ
チングした後、ニッケルメッキを施し、メタライズ層及
びニッケルメッキ膜の密着強度の測定を、Pull強度
試験法で行った。
As a result of measuring the surface roughness of the aluminum nitride sintered body, Ra = 1.8 μm and Rmax = 18.0 μm
Met. Further, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plating film was measured by a pull strength test method.

【0049】その結果、平均で4.8kg/mm2(n
=10)の強度が得られた。剥離モードは、Wメタライ
ズ層と窒化アルミニウム焼結体間の剥離であった。ま
た、上記エッチング液のエッチング速度は、14mg/
分であった。
As a result, on average, 4.8 kg / mm 2 (n
= 10). The peeling mode was peeling between the W metallized layer and the aluminum nitride sintered body. The etching rate of the above-mentioned etching solution was 14 mg /
Minutes.

【0050】比較例5 実施例1において、過酸化水素の濃度を2重量%に代え
た以外は、同様にしてエッチング液の各種試験を行っ
た。
Comparative Example 5 Various tests were performed on the etching solution in the same manner as in Example 1 except that the concentration of hydrogen peroxide was changed to 2% by weight.

【0051】エッチング処理した試験基板の表面をSE
M観察した結果、メタライズ層はほとんどエッチングさ
れておらず、また、窒化アルミニウム焼結体も浸食され
ていなかった。
The surface of the test substrate subjected to the etching treatment is
As a result of M observation, the metallized layer was hardly etched, and the aluminum nitride sintered body was not eroded.

【0052】窒化アルミニウム焼結体の表面粗さを測定
した結果、Ra=0.6μm、Rmax=7.7μmで
あった。更に、このエッチング条件で試験基板をエッチ
ングした後、ニッケルメッキを施し、メタライズ層及び
ニッケルメッキ膜の密着強度の測定を、Pull強度試
験法で行った。
As a result of measuring the surface roughness of the aluminum nitride sintered body, Ra = 0.6 μm and Rmax = 7.7 μm. Further, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plating film was measured by a pull strength test method.

【0053】その結果、平均で4.6kg/mm2(n
=10)の強度が得られた。剥離モードは、Wメタライ
ズ層とニッケルメッキ層間の剥離であった。また、上記
エッチング液のエッチング速度は、1mg/分であっ
た。
As a result, an average of 4.6 kg / mm 2 (n
= 10). The peeling mode was peeling between the W metallized layer and the nickel plating layer. The etching rate of the etching solution was 1 mg / min.

【0054】実施例6 実施例1と同様にして得た試験基板を、過酸化水素15
重量%を含有し、燐酸によってpH=2に調節された水
溶液よりなる、40℃のエッチング液に3分間浸漬し、
メタライズ層のエッチングを行った。エッチング処理し
た試験基板の表面をSEM観察した結果、メタライズ層
は充分エッチングされており、また、窒化アルミニウム
焼結体は浸食されていなかった。窒化アルミニウム焼結
体の表面粗さを測定した結果、Ra=0.6μm、Rm
ax=8.0μmであった。更に、このエッチング条件
で試験基板をエッチングした後、ニッケルメッキを施
し、メタライズ層及びニッケルメッキ膜の密着強度の測
定を、Pull強度試験法で行った。
Example 6 A test substrate obtained in the same manner as in Example 1 was replaced with hydrogen peroxide 15
Immersed for 3 minutes in an etching solution at 40 ° C., comprising an aqueous solution containing 2% by weight and adjusted to pH = 2 with phosphoric acid,
The metallized layer was etched. As a result of SEM observation of the surface of the test substrate subjected to the etching treatment, the metallized layer was sufficiently etched, and the aluminum nitride sintered body was not eroded. As a result of measuring the surface roughness of the aluminum nitride sintered body, Ra = 0.6 μm, Rm
ax = 8.0 μm. Further, after the test substrate was etched under these etching conditions, nickel plating was performed, and the adhesion strength between the metallized layer and the nickel plating film was measured by a pull strength test method.

【0055】その結果、平均で10kg/mm2(n=
10)の強度が得られた。剥離モードは、半田内破壊で
あった。また、上記エッチング液のエッチング速度は、
11mg/分であった。
As a result, on average, 10 kg / mm 2 (n =
The strength of 10) was obtained. The peel mode was breakage in the solder. Further, the etching rate of the etching solution is
It was 11 mg / min.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−305518(JP,A) 特開 昭63−47382(JP,A) 特開 平2−57680(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/306 - 21/308 H05K 3/06,3/18 C23C 18/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-305518 (JP, A) JP-A-63-47382 (JP, A) JP-A-2-57680 (JP, A) (58) Investigation Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/306-21/308 H05K 3 / 06,3 / 18 C23C 18/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】窒化アルミニウム焼結体に形成されたメタ
ライズ層を、過酸化水素の濃度が3〜40重量%で、且
つpHが7以下の水溶液よりなるエッチング液と接触さ
せメタライズ層の表面をエッチングすることを特徴とす
るメタライズ層の表面にメッキが付き易くするための前
処理方法。
1. A metallized layer formed on an aluminum nitride sintered body is brought into contact with an etching solution comprising an aqueous solution having a hydrogen peroxide concentration of 3 to 40% by weight and a pH of 7 or less, so that the surface of the metallized layer is formed. A pretreatment method for facilitating plating on the surface of a metallized layer, characterized by etching.
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