Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0239474B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0239474B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0239474B2
JPH0239474B2 JP59118062A JP11806284A JPH0239474B2 JP H0239474 B2 JPH0239474 B2 JP H0239474B2 JP 59118062 A JP59118062 A JP 59118062A JP 11806284 A JP11806284 A JP 11806284A JP H0239474 B2 JPH0239474 B2 JP H0239474B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
solution
halide
mol
treated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59118062A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6016885A (en
Inventor
Ei Deruukaa Maikeru
Efu Matsukoomatsuku Jon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kollmorgen Technologies Corp
Original Assignee
Kollmorgen Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kollmorgen Technologies Corp filed Critical Kollmorgen Technologies Corp
Publication of JPS6016885A publication Critical patent/JPS6016885A/en
Publication of JPH0239474B2 publication Critical patent/JPH0239474B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は、セラミツク基材表面に、直接接着性
よく、金属メツキする方法、特に、セラミツク基
材表面に直接結合してプリント回路を形成するた
めの改良した方法に関する。 従来技術 セラミツク基材上の金属メツキした電導体パタ
ーンは、電子工業で広く使用されてきた。多年の
間、溶融金属−ガラスペーストや薄膜真空付着技
術のような高コスト法でセラミツクが金属メツキ
されてきた。直接の無電解メツキにより、再現性
よく回路パターンをつくる試みは、金属膜の基板
への接着不良および再現性なく均一でない表面被
覆によつて成功していない。 アルミナを含むセラミツク上へのプリント回路
は1947年にすでに公表されている。薄膜回路とし
て知られる一つの方式は、一種の真空メツキ技術
によつてセラミツク基板上に付着させた金属薄膜
から成る。この方法では、約0.02ミクロンの厚さ
をもつクロムまたはモリブデン膜が銅または金の
電導体のための結合剤として働く。薄い金属膜か
らエツチングした高解像度パターンをつくるため
にホトリソグラフイが使用される。このような電
導性パターンは7ミクロン厚まで電気メツキでき
る。高コストのため、薄膜回路は、高解像度パタ
ーンの必要な高周波用途および軍用途に限定され
てきた。 厚膜回路として知られる他の種類のプリント回
路は、セラミツク基板上に焼きつけた金属および
ガラス膜から成る。代表的には、膜は約15ミクロ
ンの厚さをもつ。厚膜回路は広く使用されてき
た。厚膜は、有機キヤリヤー中に電導性金属粉お
よびガラスフリツトを含むペーストで、回路パタ
ーンにスクリーン印刷することによつて製造され
る。 印刷ののち、セラミツク部品を炉で焼いて、キ
ヤリヤーを焼き去り、電導性金属粒子を焼結し、
ガラスを溶融し、こうしてガラス−金属粒子電導
体を形成させる。この電導体はガラスによつてセ
ラミツクに強固に結合され、こうして部品はハン
ダづけ、電線結合などによつて電導体に接続され
得る。 厚膜回路の電導体は純金属のわずか30〜60パー
セントの電導性しかもたない。高速論理回路のた
めの相互接続を与えるには純金属の高い電導性が
必要である。厚膜回路の電導体はそのような高い
電導性をもたないので、それらは高速論理回路の
最適の相互接続を与えない。 特別高品質の方法でスクリーン印刷および焼き
つけで得られる最小の電導体幅および最小の電導
体間隔はそれぞれ125および200ミクロンである。
しかし、普通の製造条件では、これらの最小値は
それぞれ200および250ミクロンである。高い相互
接続密度すなわち高い接続性を要するセラミツク
回路には多層法が使用される。 厚膜多層法では、金属粉およびガスフリツトの
第一層がセラミツク基板上に印刷され、炉中で、
代表的には850℃で焼きつけられる。ついで、絶
縁性の誘電層が、電導体パターンの上にスクリー
ン印刷され、つぎの金属メツキ層に接触が行なわ
れる点だけが露出したままで残される。この誘電
パターンも850℃で焼きつけられる。ついで第2
の誘電層が印刷され焼きつけられる。二つの誘電
層はピンホールが確実にないように印刷され、焼
きつけられねばならない。二つの誘電層が印刷さ
れ焼きつけられたのち、つぎの電導体層が印刷さ
れ、焼きつけられて、必要に応じて誘電層に残さ
れた開孔を通じて、下の電導体層と接触させる。 代表的な多層セラミツクパツケージは2つない
し6つの金属メツキ層を含む。8層のものも珍し
くはない。2層の金属メツキのために、基板は4
回印刷され、4回850℃で焼きつけられる。3層
の金属メツキのためには、基板は7回くりかえし
て印刷され、850℃で焼きつけられる。そして4
層の厚膜多層セラミツクでは10回である。本発明
の方法によれば、3または4層膜の多層セラミツ
クと同じ接続性が、一つの両側面での、孔を通じ
てのメツキをした、電導体パターンによつて達成
できる。 セラミツクをベースとした回路パターンの高電
導度を達成するために、アルミナを含むセラミツ
ク基板に純金属の電導体を直接結合させる試みが
なされてきた。(米国特許第3744120号および米国
特許第3766634号を参照)。米国特許第3994430号
などには、空気中で銅を加熱し、表面上で酸化物
皮膜を形成させることによつてアルミナに銅シー
トを結合させる方法を発表している。ついで、銅
シートは、窒素炉中で1065℃と1075℃の間の温度
で、この皮膜を介してアルミナに結合させられ
る。気泡を有しない、よく接着した銅箔を得るた
めには:(1)銅箔は黒い表面になるまで注意深く酸
化されねばならない;(2)酸化銅の厚みは注意深く
調節されねばならない;(3)銅箔中の酸素量は調節
をされねばならない;(4)窒素炉の酸素量は、極め
て温和な酸化性雰囲気を保つため、調節された水
準に保持されねばならない;そして(5)温度は1パ
ーセント以内に調節されねばならない。この超高
温作業は、装置が高価につくだけでなく、その操
作及び調節が困難なものである。上述の極めて厳
密な調節が保持されないと、気泡やその他基板へ
の銅箔の接着不良が明らかに起こる。困難な操作
条件にかかわらず、これらの方法は金属メツキ製
品の需要のため商業的応用へ導入されつつある。 上述のシステムは商業的に使用されているが、
銅のような純金属電導体によるセラミツクの簡単
な金属メツキが、特許および提案されたプロセス
の一連のシリーズを喚起した。例えば、ドイツ特
許第2004133号、ドイツ特許第2453192号、ドイツ
特許第2453277号およびドイツ特許第2533524号を
参照のこと。また、非電気的にアルミナをメツキ
するために微細孔をもつ表面をつくる方法を開示
した米国特許第3296012号をも参照のこと。セラ
ミツク基板へ直接、簡単に無電解金属メツキを施
こす試みは継続して行なわれてきたが、決して商
業的に成功しなかつた。極端な焼きつけ温度を用
いずに非電気的に金属を直接結合させるために弗
化水素のような有毒で腐蝕性の物質さえも試みら
れた(J.Electrochem.Soc.120、1518(1973))。し
かし、弗化水素エツチングは、セラミツクの表面
に対する過剰の功撃のために強度を弱めた。 米国特許に開示された別の試みは、表面を塩化
第一錫増感剤で増感し、塩化パラジウムで表面を
活性化し、非電気的に表面をメツキする前にセラ
ミツク表面をまずエツチングするのに溶融した水
酸化ナトリウムを使用することを包含している。
水酸化ナトリウムエツチングは良好な結合強度を
金属皮膜に与えたけれども、やはり、商業的生産
を達成しなかつた。問題点は非電気的に付着した
金属の貧弱な表面被覆であつた。金属付着は通
常、表面積の90%またはそれ以上をカバーしたけ
れど、これでは不充分であつた。金属皮膜のどん
な欠陥も、欠陥が細線電導体パターン中で起こる
ならば、開放回路すなわち操作の完全な欠如をき
たす。 米国特許第4428986号は、ベリリヤ上への金属
皮膜の直接の自己触媒的メツキのための方法を開
示している。この方法は、ベリリヤを250℃の50
%水酸化ナトリウム溶液に7ないし20分間浸して
ベリリヤの表面を均等に粗くし、水で洗い、弗硼
素酸で5ないし20分間ベリリヤ基板の表面をエツ
チングし、水で洗い、5g/の塩化第一錫溶液
および3N塩酸中にベリリヤを浸し、水で洗い、
0.1g/塩化パラジウム溶液でベリリヤを処理
し、水で洗い、ついでベリリヤ上に無電解的にニ
ツケルをメツキすることから成る。しかし、エツ
チング段階がベリリヤの粒界(結晶粒が集まつて
いる境界部)からシリカおよびマグネシウムを除
去し、ベリリヤの表面を弱くする。その結果、こ
の方法はベリリヤ基板が破壊する前に、わずか
250ポンド/平方インチ(1.7MPa)の結合強度し
か達成しない。この結合強度は小さく、厚膜型の
回路に普通な結合強度の約3分の1である。 セラミツク基板上へのプリント回路パターンの
形成のその他の方法は米国特許第3772056号、第
3772078号、第3907621号、第3925578号、第
3930903号、第3959547号、第3993802号、および
第3994727号に開示されている。 しかし、これらの特許は、セラミツクの貧弱な
表面被覆と不適当な結合強度の問題を解決する方
法を何も教えていない。 集積回路や混成回路のようなマイクロ電子回路
を外界の環境による汚染から保護するためにセラ
ミツクパツケージが広く使用されてきた。外界の
環境を排除するために、パツケージのセラミツク
基体とそのカバーとの間に密封シールが要求され
る。現在まで、マイクロ電子工業に使用されるセ
ラミツクのデユアル−イン−ラインパツケージの
ために下記の方法による密封シールが与えられて
きた。一つの方法では、耐火性の金属ペースト、
普通モリブデン−マンガン系ペーストがセラミツ
ク基板に適用される。セラミツク表面にモリブデ
ン−マンガン合金を融着させるために不活性また
は還元性の雰囲気中でペーストとセラミツク基板
が1500〜1800℃で焼きつけられる。ついで耐火性
の金属合金が金で、または、ニツケルと金でメツ
キされる。マイクロ電子回路は、基板の開口を通
してセラミツクの空隙内に挿入される。マイクロ
電子回路は基体中に与えられた穴を埋めるために
接続される。 セラミツク基体の開口の周囲にハンダづけされ
たカバーそれをおおうことによつて密封シールさ
れる。 金メツキしたモリブデン−マンガン合金表面を
もつた金メツキコバールの蓋またはセラミツクの
蓋がカバーとして使用される。 ハンダづけは、金−錫ハンダまたは錫−銀−ア
ンチモンハンダを使つて窒素雰囲気中で行なう。
この場合は、良い密封シールをつくることができ
るが、耐火性金属のメツキの難かしさと焼きつけ
温度が極めて高いためにコストが極めて高くつく
という欠点がある。 セラミツクパツケージとパツケージの蓋の間の
シールを与えるためにエポキシ接着剤も使用され
てきた。この方法は、エポキシシーラントからの
有機蒸気がマイクロ電子回路を汚染し得るので不
満足である。 セラミツクパツケージのための密封シールを形
成する、さらにもう一つの方法は、キヤリヤー溶
媒とともにガラスペーストとして適用される低融
点ガラスを使用するものである。 ガラスペーストは、セラミツクパツケージのシ
ーリング表面に適用され、ついで炉の中で溶融さ
れる。この方法は、ガラス自体のいくらかととも
にガラスペーストから出る溶媒もパツケージの内
部に封入してしまうので不満足である。ガラス中
間層の中に封じこめられた溶媒による汚染のた
め、回路の高い信頼度が破壊され得る。 発明の目的 本発明の目的は、セラミツク基板に金属膜を適
用して、すぐれた表面被覆と、少くとも3MPa、
好ましくは少くとも5MPaの結合強度を得る方法
を与えることにある。 本発明の目的は、高純度金属電導体をもつ微細
ライン回路用途に使用できる金属メツキしたセラ
ミツク基体をつくることにある。 本発明の目的は、セラミツク基体に、無電解メ
ツキにより、接着性よく金属皮膜を形成し、セラ
ミツク基体に直接結合した電導体の形成を可能と
する方法を提供することにある。 本発明の目的は、高速度論理回路のための相互
接続に適した電導体をもつ、メツキしたセラミツ
ク基板およびメツキした基板をつくる方法を与え
ることにある。 本発明の目的は、三層または四層の厚膜多層セ
ラミツクに匹敵する、穴を通じた電導体パターン
と電導体密度をもつた両側面メツキしたセラミツ
ク基板を与えることにある。 ハンダづけ、ろうづけまたは溶接によつてセラ
ミツク物品または他のメツキしたセラミツクを結
合する方法を与えることも本発明の目的である。 本発明の目的は、セラミツク物品のための密封
シールを与えることにある。 発明の構成 本発明は、アルミナを含むセラミツク基板上に
金属皮膜を作る方法に向けられたものであり、後
述の「ドツト・プル試験」によつて測定した場合
すぐれた表面被膜と結合強度(すなわち少くとも
3MPa、好ましくは少くとも5MPa)を有する。 本発明はまた、このような皮膜から生成したプ
リント回路パターンをもつセラミツク基板をも含
む。本発明のプロセスは、無電解または電解金属
メツキのためのセラミツク基板を処理するのにも
使用され得る。セラミツク基板上に少くとも0.2
ミクロン、好ましくは少くとも2ミクロンの厚さ
を有する金属析出が得られるもので、それは代表
的にわずか25ミクロン、好ましくは50ミクロンの
幅をもつ電導体形状を有するものとなる。 本発明のプロセスは下記の段階から成る: 本発明の方法は、 (a) セラミツクの表面を少なくとも一つの溶融し
た無機化合物で処理して、接着性を高め; (b) この処理された表面を、触媒の吸着を促進さ
せる促進剤溶液と接触させ;次いで (c) この表面をメツキ用に増感又は触媒化処理し
た後に; (d) このような処理したセラミツク表面に金属メ
ツキする。 他の具体例では、本発明のプロセスは、また金
属メツキしたセラミツク基板を、ハンダづけ、ろ
うづけ、または溶接によつて、金属と、または、
他の金属メツキしたセラミツク基板と結合させる
ことも含む。 本発明に従つて、どんな金属膜もセラミツク基
板の表面上に付着できる。代表的には、銅、ニツ
ケル、銀またはコバルトの金属膜が無電解メツキ
される。 セラミツク表面はまず、析出した金属層とセラ
ミツク基板の間に強い結合をつくるに必要なエツ
チングした表面を与える物質で高温で処理され
る。この目的に好ましい物質は少くとも一つの溶
融状態のアルカリ金属化合物である。好ましいア
ルカリ金属化合物には、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、炭酸ナトリウムおよび硝酸カリウ
ム、および硫酸水素カリウムが含まれる。 溶融アルカリによるエツチングのために提案さ
れる方法は、米国特許第3690921号等に示される
がいずれも水酸化ナトリウムを450℃の温度に加
熱する方法を述べている。多くのアルカリ金属化
合物がセラミツクの接着促進たとえばエツチング
に適している。融点の低い化合物を使うのが好ま
しい。代りの方法としてアルカリ金属化合物中に
低融点物質または液体を約50重量%まで好ましく
は20重量%まで溶解することによつてアルカリ金
属化合物の融点を低下させてもよい。そのような
融点低下剤の例としては、塩化第一錫、硝酸、
水、ギ酸ナトリウムおよびカリウム、酢酸カリウ
ム、ロツシエル塩、硼砂、および臭化、沃化なら
びにりん酸リチウムの水和物、およびピロリン酸
カリウムが含まれると信じられる。 時として、安全のため、および中和し易さのた
めに水酸化物を避けるのが好ましいかもしれな
い。本発明に使用するのに適した代表的なアルカ
リ金属化合物とその融点は、ランゲの化学ハンド
ブツク第11版(1972)に報告されており、下記の
通りである。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for directly adhering metal plating to the surface of a ceramic substrate, and more particularly to an improved method for directly bonding to the surface of a ceramic substrate to form a printed circuit. Prior Art Metal-plated conductor patterns on ceramic substrates have been widely used in the electronics industry. For many years, ceramics have been metal plated using high cost methods such as molten metal-glass pastes and thin film vacuum deposition techniques. Attempts to reproducibly create circuit patterns by direct electroless plating have been unsuccessful due to poor adhesion of the metal film to the substrate and reproducible and uneven surface coverage. Printed circuits on ceramics containing alumina were already published in 1947. One system, known as thin film circuitry, consists of a thin film of metal deposited onto a ceramic substrate by a type of vacuum plating technique. In this method, a chromium or molybdenum film with a thickness of about 0.02 microns serves as a binder for the copper or gold conductors. Photolithography is used to create high resolution patterns etched from thin metal films. Such conductive patterns can be electroplated up to 7 microns thick. Due to high cost, thin film circuits have been limited to high frequency and military applications requiring high resolution patterns. Another type of printed circuit, known as a thick film circuit, consists of metal and glass films baked onto a ceramic substrate. Typically, the membrane has a thickness of about 15 microns. Thick film circuits have been widely used. Thick films are made by screen printing circuit patterns with pastes containing conductive metal powder and glass frit in an organic carrier. After printing, the ceramic part is fired in a furnace to burn off the carrier and sinter the conductive metal particles.
The glass is melted, thus forming a glass-metal particle conductor. The electrical conductor is firmly bonded to the ceramic by the glass, and the components can then be connected to the electrical conductor by soldering, wire bonding, or the like. The conductors in thick film circuits have only 30 to 60 percent the conductivity of pure metals. The high conductivity of pure metals is required to provide interconnects for high speed logic circuits. Because the electrical conductors of thick film circuits do not have such high conductivity, they do not provide optimal interconnection for high speed logic circuits. The minimum conductor width and minimum conductor spacing obtained by screen printing and baking in a particularly high quality manner are 125 and 200 microns, respectively.
However, under normal manufacturing conditions, these minimum values are 200 and 250 microns, respectively. Multilayer techniques are used for ceramic circuits requiring high interconnect density or high connectivity. In the thick film multilayer process, a first layer of metal powder and gas frit is printed onto a ceramic substrate and heated in a furnace.
Typically, it is baked at 850℃. An insulating dielectric layer is then screen printed over the conductor pattern, leaving only the points exposed where contact will be made to the next metal plating layer. This dielectric pattern is also baked at 850°C. Then the second
dielectric layer is printed and baked. The two dielectric layers must be printed and baked to ensure there are no pinholes. After the two dielectric layers are printed and baked, the next conductor layer is printed and baked to make contact with the underlying conductor layer, if necessary, through apertures left in the dielectric layer. A typical multilayer ceramic package includes two to six metal plating layers. Eight layers are not uncommon. Due to the two-layer metal plating, the substrate is
Printed twice and baked four times at 850℃. For three-layer metal plating, the substrate is printed seven times and baked at 850°C. and 4
For thick film multilayer ceramic layers, it is 10 times. According to the method of the invention, the same connectivity as in multilayer ceramics with three or four layer films can be achieved with conductor patterns plated through holes on one and both sides. In order to achieve high conductivity in ceramic-based circuit patterns, attempts have been made to bond pure metal conductors directly to ceramic substrates containing alumina. (See U.S. Pat. No. 3,744,120 and U.S. Pat. No. 3,766,634). No. 3,994,430 and others describe methods for bonding copper sheets to alumina by heating the copper in air and forming an oxide film on the surface. The copper sheet is then bonded to the alumina through this coating in a nitrogen furnace at a temperature between 1065°C and 1075°C. In order to obtain a well-adhered copper foil without bubbles: (1) the copper foil must be carefully oxidized until a black surface; (2) the thickness of the copper oxide must be carefully controlled; (3) The amount of oxygen in the copper foil must be regulated; (4) the amount of oxygen in the nitrogen furnace must be kept at a regulated level to maintain a very mild oxidizing atmosphere; and (5) the temperature must be kept at 1 Must be adjusted within %. This ultra-high temperature operation not only makes the equipment expensive, but also makes it difficult to operate and control. If the very tight controls described above are not maintained, air bubbles and other poor adhesion of the copper foil to the substrate will clearly occur. Despite the difficult operating conditions, these methods are being introduced into commercial applications due to the demand for metal plated products. Although the above-mentioned systems are used commercially,
The simple metal plating of ceramics with pure metal conductors such as copper inspired a series of patents and proposed processes. See, for example, German Patent No. 2004133, German Patent No. 2453192, German Patent No. 2453277 and German Patent No. 2533524. See also US Pat. No. 3,296,012, which discloses a method of creating a microporous surface for non-electroplating alumina. Attempts to simply apply electroless metal plating directly to ceramic substrates have continued, but have never been commercially successful. Even toxic and corrosive substances such as hydrogen fluoride were tried to bond metals directly non-electrically without extreme baking temperatures (J.Electrochem.Soc. 120 , 1518 (1973)). . However, hydrogen fluoride etching weakened the strength due to excessive attack on the ceramic surface. Another attempt, disclosed in a US patent, involves sensitizing the surface with a stannous chloride sensitizer, activating the surface with palladium chloride, and first etching the ceramic surface before non-electroplating the surface. molten sodium hydroxide.
Although sodium hydroxide etching provided good bond strength to the metal film, commercial production was also not achieved. The problem was poor surface coverage of non-electrodeposited metal. Although metal deposition typically covered 90% or more of the surface area, this was insufficient. Any defect in the metal film will result in an open circuit or complete lack of operation if the defect occurs in the fine wire conductor pattern. US Pat. No. 4,428,986 discloses a method for the direct autocatalytic plating of metal coatings onto Beryllium. This method involves preparing beryllia at 50°C at 250°C.
% sodium hydroxide solution for 7 to 20 minutes, rinse with water, etch the surface of the Berilya substrate with fluoroboric acid for 5 to 20 minutes, rinse with water, and add 5 g/l of dichloride. Soak beryllia in tin solution and 3N hydrochloric acid, wash with water,
It consists of treating beryllya with a 0.1 g/palladium chloride solution, washing with water and then electrolessly plating nickel onto beryllya. However, the etching step removes silica and magnesium from the grain boundaries of beryllya, weakening the beryllia surface. As a result, this method allows only a small amount of damage before the Beryllium substrate breaks down.
Only achieves a bond strength of 250 pounds per square inch (1.7 MPa). This coupling strength is small, about one third of the coupling strength typical of thick film circuits. Other methods of forming printed circuit patterns on ceramic substrates are described in U.S. Pat. No. 3,772,056;
No. 3772078, No. 3907621, No. 3925578, No.
No. 3930903, No. 3959547, No. 3993802, and No. 3994727. However, these patents do not teach how to solve the problem of poor surface coverage and inadequate bond strength of ceramics. Ceramic packages have been widely used to protect microelectronic circuits, such as integrated circuits and hybrid circuits, from contamination from the outside environment. A hermetic seal is required between the ceramic substrate of the package and its cover to exclude the outside environment. To date, hermetic seals have been provided for ceramic dual-in-line packages used in the microelectronic industry by the following method. In one method, refractory metal paste,
Usually molybdenum-manganese based pastes are applied to ceramic substrates. The paste and ceramic substrate are baked at 1500-1800°C in an inert or reducing atmosphere to fuse the molybdenum-manganese alloy to the ceramic surface. A refractory metal alloy is then plated with gold or nickel and gold. The microelectronic circuit is inserted into the ceramic cavity through an opening in the substrate. Microelectronic circuits are connected to fill the holes provided in the substrate. The opening in the ceramic body is hermetically sealed by placing a soldered cover over it. A gilded Kovar lid or a ceramic lid with a gilded molybdenum-manganese alloy surface is used as the cover. Soldering is performed using gold-tin solder or tin-silver-antimony solder in a nitrogen atmosphere.
In this case, a good hermetic seal can be produced, but the disadvantage is that the cost is extremely high due to the difficulty of plating the refractory metal and the extremely high baking temperatures. Epoxy adhesives have also been used to provide a seal between the ceramic package and the package lid. This method is unsatisfactory because organic vapors from the epoxy sealant can contaminate the microelectronic circuits. Yet another method of forming a hermetic seal for a ceramic package is to use a low melting point glass applied as a glass paste with a carrier solvent. The glass paste is applied to the sealing surface of the ceramic package and then melted in a furnace. This method is unsatisfactory because it encapsulates the solvent from the glass paste inside the package as well as some of the glass itself. The high reliability of the circuit can be destroyed due to contamination by solvents trapped within the glass interlayer. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to apply a metal film to a ceramic substrate to provide an excellent surface coverage and a pressure of at least 3 MPa.
Preferably it is to provide a method for obtaining a bond strength of at least 5 MPa. It is an object of the present invention to create a metal-plated ceramic substrate that can be used in fine line circuit applications with high purity metal conductors. An object of the present invention is to provide a method for forming a metal film with good adhesion on a ceramic substrate by electroless plating, thereby making it possible to form an electrical conductor directly bonded to the ceramic substrate. It is an object of the present invention to provide a plated ceramic substrate and a method of making a plated substrate with electrical conductors suitable for interconnection for high speed logic circuits. It is an object of the present invention to provide a double-sided plated ceramic substrate with a through-hole conductor pattern and conductor density comparable to three or four layer thick film multilayer ceramics. It is also an object of the present invention to provide a method for joining ceramic articles or other plated ceramics by soldering, brazing or welding. It is an object of the invention to provide a hermetic seal for ceramic articles. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a method of forming a metal coating on a ceramic substrate containing alumina, which provides excellent surface coating and bond strength (i.e. at least
3 MPa, preferably at least 5 MPa). The invention also includes ceramic substrates having printed circuit patterns produced from such films. The process of the invention can also be used to treat ceramic substrates for electroless or electrolytic metal plating. At least 0.2 on ceramic substrate
A metal deposit having a thickness of microns, preferably at least 2 microns, is obtained, which typically has a conductor shape having a width of no more than 25 microns, preferably 50 microns. The process of the invention consists of the following steps: (a) treating the surface of the ceramic with at least one molten inorganic compound to enhance adhesion; (b) treating the treated surface with at least one molten inorganic compound; , contact with an accelerator solution which promotes the adsorption of the catalyst; then (c) after the surface has been treated to sensitize or catalyze it for plating; (d) the so treated ceramic surface is metal plated. In other embodiments, the process of the invention also includes bonding metal-plated ceramic substrates to metals by soldering, brazing, or welding, or
It also includes bonding with other metal-plated ceramic substrates. In accordance with the present invention, any metal film can be deposited on the surface of the ceramic substrate. Typically, metal films of copper, nickel, silver or cobalt are electrolessly plated. The ceramic surface is first treated at high temperatures with a substance that provides the etched surface necessary to create a strong bond between the deposited metal layer and the ceramic substrate. Preferred materials for this purpose are at least one alkali metal compound in the molten state. Preferred alkali metal compounds include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate and potassium nitrate, and potassium hydrogen sulfate. Methods proposed for etching with molten alkali are shown in US Pat. No. 3,690,921 and others, all of which describe a method of heating sodium hydroxide to a temperature of 450°C. Many alkali metal compounds are suitable for promoting adhesion of ceramics, such as etching. Preferably, compounds with low melting points are used. Alternatively, the melting point of the alkali metal compound may be lowered by dissolving up to about 50% by weight, preferably 20% by weight, of a low melting point substance or liquid in the alkali metal compound. Examples of such melting point lowering agents include stannous chloride, nitric acid,
It is believed to include water, sodium and potassium formate, potassium acetate, Rothsiel's salt, borax, and hydrates of lithium bromides, iodides and phosphates, and potassium pyrophosphate. At times it may be preferable to avoid hydroxides for safety and ease of neutralization. Representative alkali metal compounds suitable for use in the present invention and their melting points are reported in Lange's Chemistry Handbook, 11th edition (1972), and are as follows.

【表】 水酸化カリウムと水酸化ナトリウムの混合物ま
たは炭酸ナトリウムと硝酸カリウムの混合物のよ
うな共融混合物も基板のエツチングに使用でき
る。前者のタイプの混合物は好ましくは、KOH
対HaOHの重量比が59:41で、170℃の融点をも
つ。 ここに使用される溶融化合物によつてエツチン
グされるセラミツク基板の代表的なものは、アル
ミナ、珪酸塩、ベリリヤ、チタン酸塩、フオルス
テライト、ムライト、ステアタイト、磁器および
それらの混合物である。 使用される代表的な金属メツキ溶液は、ニツケ
ル、コバルト、金および銅のような無電解メツキ
溶液である(米国特許第3485643号、第3607317号
および第3589916号などを参照)。電気メツキ溶液
も本発明の実施に使用される。 エルモアの述べた方法では、水酸化ナトリウム
はセラミツク表面から水で洗われ、ついでセラミ
ツク表面は稀硫酸で中和され、再び水洗ののち、
塩化第一錫で表面を増感され、水洗され無電解金
属メツキのために触媒化するために塩化パラジウ
ムで種づけ(シーデイング)される。 この方法は信頼性がなく、しばしば、非電気的
に生成した金属付着物による不完全な表面被覆を
もたらす。この条件は完全に実用性のないもので
ある。塩化第一錫増感剤溶液および塩化パラジウ
ム種づけ溶液の両方に長時間浸漬し、かつ水洗段
階を不完全にすると、金属による完全な表面被覆
を得ることが時として可能である。しかし、この
段階は、生産に実用的ではない。増感剤中に長時
間浸漬することは作業の経済的な遂行を妨げ、塩
化第一錫のあとの不完全な水洗は、種づけ液中お
よび無電解メツキ溶液中に形成される接着の悪い
沈澱粒子をもたらし、これらの溶液の急速な分解
をきたす。 塩化第一錫および塩化パラジウムの両方から調
製された単一の触媒溶液の使用はプリント回路お
よびプラスチツク上へのメツキの技術でよく知ら
れている。代表的な触媒溶液は米国特許第
4187198号および米国特許第3961109号に示され
る。そのような触媒溶液はエルモアの述べた二段
階増感種づけ溶液よりも有利にセラミツクメツキ
に使用できる。 我々は、表面を金属メツキに対して受容性に転
ずる薬剤、即ち増感剤、種つけ剤(シーダー)又
は触媒の吸着、同時に金属メツキによる表面被覆
性が、エツチングしたセラミツク表面をある種の
化合物で処理することによつて非常に高められる
ことを見出した。この化合物は、セラミツク表面
上に吸着され、全表面上に増感剤の吸着を促進
し、更に、驚くべきことに、その完全な被覆を可
能とするのである。 この種の化合物には、単一の塩化物、臭化物お
よび沃化物ならびに塩化物、臭化物および沃化物
の錯体がある。本発明はさらに、セラミツク表面
への均一な吸着を促進するためにハロゲン化物と
して0.5モルより大きい酸性の塩化物、臭化物お
よび沃化物溶液を使用することを記述することに
よつて例示される。これらの酸性ハロゲン化物溶
液はセラミツク基板のガラス相を攻撃しない。 酸性塩化物、臭化物または沃化物溶液は、接着
促進、水洗、中和および再水洗の後;かつ例えば
塩化第一錫増感剤による処理の前に、前処理また
は前浸漬溶液として使用することができる。この
ような前処理の後では、増感剤はエツチングした
セラミツク基板上に速かに吸着されることがわか
つている。増感溶液への浸漬は不当に延長する必
要はない。さらに、錫の種は極めて確実に吸着さ
れるので、従来の水洗段階でも不注意に除去され
ることはない。 酸性の塩化物、臭化物または沃化物の前浸漬ま
たは前処理溶液は好ましくは、ハロゲン化物イオ
ンとして2モルより多く、より好ましくはハロゲ
ン化物イオンとして3モルより多い。ハロゲン化
物溶液の酸度は好ましくは、水素イオンとして
0.001モルより多く、より好ましくは、水素イオ
ンとして0.01モルより多く、最も好ましくは、水
素イオンとして0.1モルと12モルの間である。 別に、本発明者は、同様の効果すなわちセラミ
ツク基板へのより強力な増感剤の吸着を達成する
ために、増感剤溶液の塩化物、臭化物または沃化
物濃度を増加してもよいことを見出した。 高い酸度は錫増感剤の吸着を妨げる。第一錫イ
オン増感剤中のハロゲン化物対酸の比率は好まし
くは、少くとも15:1である。ハロゲン化物対酸
の比2対1のような低い比率も用い得るが、これ
は高い錫濃度すなわち1モルの錫が要るため好ま
しくない。 我々は理論にしばられることを欲しないが、錫
含有溶液の場合、アルミナの上に吸着された錫の
種はテトラハロ錫()酸塩部分である。たとえ
ば、酸性に対して塩化物イオン濃度が高いと、テ
トラクロロ錫()酸塩の生成を助け逆に酸濃度
が高いとトリクロロおよびジクロロ錫()酸塩
錯体の生成を助ける。例えば、金属イオン錯体の
安定性恒数、Spec.pub 17、SillenおよびMartel、
The Chemical Society、London(1964)296〜
7頁を参照のこと。 酸性ハロゲン化物前浸漬溶液なしに、パラジウ
ムの塩化物、臭化物、または沃化物、錫およびハ
ロゲン化物、酸性またはアルカリ金属ハロゲン化
物塩から成る単一の触媒溶液を使用する場合、ハ
ロゲン化物濃度は0.5から6モル/の範囲に変
化してもよいが、好ましくは1.5モル/より多
く、好ましくは4モル/より少い。酸度は、
0.03から6モル/まで変化させてもよいが、好
ましくは0.3モル/より多く、好ましくは4モ
ル/より少い。 加工許容度を大きくし、加工誤差を最小にする
ために、酸性ハロゲン化物前処理に、本発明によ
るハロゲン化物および酸の濃度で配合した増感剤
溶液を併用してもよい。 さらに、酸性ハロゲン化物前浸漬も、単一触媒
溶液とともに使用してもよい。 酸性ハロゲン化物前浸漬を使用することによつ
て、第1A族金属、銀および金および他の第族
貴金属を含む他の触媒的貴金属または半貴金属が
セラミツク表面に吸着され得る。 多数のプロセスがプリント回路板の製造に使用
される。当業者が容易に理解できるように、これ
らのプリント回路製造プロセスは、金属メツキし
たセラミツクのプリント回路板を製造するため
に、本発明の接着促進段階と併合して、また、セ
ラミツク表面を金属メツキを受容可能にする段階
と併合して使用されてもよい。 本発明によれば、セラミツク基板に金属層の密
封シールを与える物品および方法が形成される。
本発明は、マイクロ回路その他の用途のための密
封シールしたセラミツクパツケージを与える。さ
らに本発明のプロセスはセラミツク表面に接着性
の金属膜を適用する方法を与え、その膜は、ハン
ダづけ、ろうづけおよび溶接のような標準の金属
結合技術によつて、金属メツキしたセラミツク表
面同志を結合させるか、または金属メツキしたセ
ラミツク表面を金属物品に結合させるのに使用で
きる。 本明細書を通じて使用される「密封シール」
(hepmetic seal)という語は、MIL−STD−
883B、Method 1014.3(May 16、1979)の微細
もれ試験(fine leak tests)に合格したものを意
味する。 当業者が理解できるように、これらの密封シー
ルは、混成パツケージ、チツプキヤリヤー、集積
回路パツケージ、フラツトパツク、デユアル−イ
ン−ラインパツケージおよび光電子パツケージに
適している。本発明のプロセスによるセラミツク
基板への密封シールの形成においてセラミツク基
板の表面はまず、上述の方法によつて金属層を与
えられる。ついで、セラミツク表面上の金属層
は、標準の金属結合技術、代表的にはハンダづけ
によつて、金属または他の金属メツキしたセラミ
ツク基板と結合される。 本発明を実施する他の態様はなかんずく実施例
中に開示される。 実施例 この実施例は、塩化物または臭化物を含む前浸
漬がいかにして均一な表面被覆を与えるかを示
す。 アルミナ90%(残りは他の酸化物)を含む0.5
mm厚の平らな黒色のセラミツク基板がアルカリ性
洗浄溶液(BASF−Wyandotte、から市販される
Altrex)中に60℃の温度で10間浸すことによつ
て接着促進される。ついで基板を25℃で1分間水
洗し、水酸化ナトリウム溶液(760g/)に浸
し、取り出し、水を切る。それで得られた、ぬれ
たセラミツク基板を支持固定具の縁に置く。つい
で、基板を175℃で10分間乾燥して、基板上の水
酸化ナトリウム皮膜中の水分を除き、ついで炉の
中で450℃で15分間加熱して水酸化ナトリウムを
溶融させ、表面を粗くし接着を促進する。5分間
冷してからセラミツク基板を水洗し、20%硫酸中
で25℃で2分間すすぎ、ついで脱イオン水中で25
℃で2分間すすぐ。 この接着促進操作のあと、セラミツク基板は下
記の方法で接着性銅皮膜を無電解メツキした。 (a) 第表に示される塩化物または臭化物前浸漬
溶液中に室温で2分間浸漬する。 (b) 0.12モル塩酸溶液1中に溶解した59gの塩
化第一錫から成る増感剤溶液中に室温で10分間
浸漬する。 (c) 室温で脱イオン水で水洗する。 (d) 0.012モル塩酸1中に溶解した0.1g塩化パ
ラジウムの活性化剤溶液中に室温で2分間浸漬
する。 (e) 硫酸銅 10g/ エチレンジアミンテトラ2−ヒドロキシプロパ
ノール 17g/ ホルムアルデヒド 6g/ ブロツク共重合体型湿潤剤 10mg/ シアン化ナトリウム 10mg/ 水酸化ナトリウムでPH13にする から成る無電解銅浴中に室温で30分間メツキす
る。 セラミツク基板の表面被覆に対するハロゲン
化物前浸漬の効果を第表に示す。
Table: Eutectic mixtures such as a mixture of potassium hydroxide and sodium hydroxide or a mixture of sodium carbonate and potassium nitrate can also be used to etch the substrate. The former type of mixture is preferably KOH
The weight ratio of HaOH to HaOH is 59:41, and it has a melting point of 170°C. Typical ceramic substrates etched by the molten compounds used herein are alumina, silicates, beryllia, titanates, forsterites, mullite, steatite, porcelain and mixtures thereof. Typical metal plating solutions used are electroless plating solutions such as nickel, cobalt, gold and copper (see, for example, US Pat. Nos. 3,485,643, 3,607,317 and 3,589,916). Electroplating solutions are also used in the practice of this invention. In the method described by Elmore, the sodium hydroxide is washed from the ceramic surface with water, the ceramic surface is then neutralized with dilute sulfuric acid, and after another wash with water,
The surface is sensitized with stannous chloride, washed with water and seeded with palladium chloride to catalyze it for electroless metal plating. This method is unreliable and often results in incomplete surface coverage due to non-electronically generated metal deposits. This condition is completely impractical. With prolonged immersion in both the stannous chloride sensitizer solution and the palladium chloride seeding solution, and with an incomplete water wash step, it is sometimes possible to obtain complete surface coverage with metal. However, this stage is not practical for production. Prolonged immersion in the sensitizer hinders the economical performance of the work, and incomplete water washing after stannous chloride leads to poor adhesion formed in the seeding solution and in the electroless plating solution. This results in precipitated particles and rapid decomposition of these solutions. The use of a single catalyst solution prepared from both stannous chloride and palladium chloride is well known in the art of printed circuitry and plating on plastics. A typical catalyst solution is described in U.S. Patent No.
No. 4,187,198 and US Pat. No. 3,961,109. Such a catalyst solution can be used more advantageously in ceramic plating than the two-stage sensitized seeding solution described by Elmore. We have demonstrated that the adsorption of agents that render the surface receptive to metal plating, i.e., sensitizers, seeders, or catalysts, and at the same time that the surface coverage by metal plating makes the etched ceramic surface more susceptible to certain compounds. It has been found that this can be greatly enhanced by treatment with This compound is adsorbed onto the ceramic surface, promoting the adsorption of the sensitizer over the entire surface and, surprisingly, allowing its complete coverage. Compounds of this type include single chlorides, bromides and iodides and complexes of chlorides, bromides and iodides. The invention is further illustrated by describing the use of acidic chloride, bromide and iodide solutions greater than 0.5 molar as the halide to promote uniform adsorption onto ceramic surfaces. These acid halide solutions do not attack the glass phase of the ceramic substrate. Acidic chloride, bromide or iodide solutions can be used as pre-treatment or pre-soak solutions after adhesion promotion, washing, neutralization and re-washing; and before treatment with e.g. stannous chloride sensitizers. can. It has been found that after such pretreatment, the sensitizer is rapidly adsorbed onto the etched ceramic substrate. Immersion in the sensitizing solution need not be unduly prolonged. Furthermore, the tin species are so reliably adsorbed that they are not inadvertently removed even during conventional water washing steps. The acidic chloride, bromide or iodide presoak or pretreatment solution is preferably greater than 2 moles as halide ions, more preferably greater than 3 moles as halide ions. The acidity of the halide solution is preferably as hydrogen ions
More than 0.001 moles, more preferably more than 0.01 moles as hydrogen ions, most preferably between 0.1 and 12 moles as hydrogen ions. Separately, the inventor has realized that the chloride, bromide or iodide concentration of the sensitizer solution may be increased to achieve a similar effect, i.e. stronger adsorption of the sensitizer onto the ceramic substrate. I found it. High acidity prevents adsorption of tin sensitizers. The halide to acid ratio in the stannous ion sensitizer is preferably at least 15:1. Lower ratios of halide to acid, such as a 2 to 1 ratio, can be used, but are not preferred because they require high tin concentrations, ie, 1 mole of tin. Although we do not wish to be bound by theory, in the case of tin-containing solutions, the tin species adsorbed onto the alumina are tetrahalostannate moieties. For example, high chloride ion concentrations relative to acidity favor the formation of tetrachlorostan()ate, and conversely, high acid concentrations favor the formation of trichloro and dichlorostan()ate complexes. For example, Stability Constants of Metal Ion Complexes, Spec.pub 17, Sillen and Martel,
The Chemical Society, London (1964) 296~
See page 7. When using a single catalyst solution consisting of chlorides, bromides, or iodides of palladium, tin and halides, acidic or alkali metal halide salts without an acidic halide presoak solution, the halide concentration is from 0.5 It may vary in the range of 6 mol/, but preferably more than 1.5 mol/, preferably less than 4 mol/. The acidity is
It may vary from 0.03 to 6 mol/, preferably more than 0.3 mol/, preferably less than 4 mol/. To increase processing latitude and minimize processing errors, acid halide pretreatment may be combined with a sensitizer solution formulated with halide and acid concentrations according to the invention. Additionally, acid halide presoaks may also be used with a single catalyst solution. By using an acidic halide pre-soak, other catalytic noble or semi-precious metals can be adsorbed onto the ceramic surface, including Group 1A metals, silver and gold, and other Group noble metals. Numerous processes are used to manufacture printed circuit boards. As will be readily understood by those skilled in the art, these printed circuit manufacturing processes can also be combined with the adhesion promotion step of the present invention to produce metal-plated ceramic printed circuit boards. may be used in combination with the step of making it acceptable. In accordance with the present invention, articles and methods are formed that provide a hermetic seal of a metal layer to a ceramic substrate.
The present invention provides a hermetically sealed ceramic package for microcircuit and other applications. Additionally, the process of the present invention provides a method for applying an adhesive metal film to a ceramic surface, which film is bonded to the metal-plated ceramic surface by standard metal bonding techniques such as soldering, brazing, and welding. or can be used to bond metal-plated ceramic surfaces to metal articles. "Hermetic Seal" as used throughout this specification
(hepmetic seal) is a MIL-STD-
883B, Method 1014.3 (May 16, 1979). As those skilled in the art will appreciate, these hermetic seals are suitable for hybrid packages, chip carriers, integrated circuit packages, flat packages, dual-in-line packages, and optoelectronic packages. In forming a hermetic seal on a ceramic substrate according to the process of the present invention, the surface of the ceramic substrate is first provided with a metal layer by the method described above. The metal layer on the ceramic surface is then bonded to the metal or other metal-plated ceramic substrate by standard metal bonding techniques, typically soldering. Other embodiments of carrying out the invention are disclosed inter alia in the examples. Example This example shows how a pre-soak containing chloride or bromide provides uniform surface coverage. 0.5 containing 90% alumina (the rest is other oxides)
mm thick flat black ceramic substrates are commercially available from BASF-Wyandotte using an alkaline cleaning solution.
Adhesion is promoted by immersion in Altrex for 10 minutes at a temperature of 60°C. The substrate was then washed with water at 25° C. for 1 minute, immersed in sodium hydroxide solution (760 g/), taken out, and drained. The resulting wet ceramic substrate is placed on the edge of the support fixture. Next, the substrate was dried at 175°C for 10 minutes to remove moisture in the sodium hydroxide film on the substrate, and then heated in a furnace at 450°C for 15 minutes to melt the sodium hydroxide and roughen the surface. Promotes adhesion. After cooling for 5 minutes, the ceramic substrate was rinsed with water, rinsed in 20% sulfuric acid for 2 minutes at 25°C, and then rinsed in deionized water for 25 minutes.
Rinse for 2 minutes at °C. After this adhesion promoting operation, the ceramic substrate was electrolessly plated with an adhesive copper film in the following manner. (a) Soak for 2 minutes at room temperature in the chloride or bromide presoak solution shown in Table 1. (b) Immersion for 10 minutes at room temperature in a sensitizer solution consisting of 59 g of stannous chloride dissolved in 1 part of a 0.12 molar hydrochloric acid solution. (c) Rinse with deionized water at room temperature. (d) Immersion for 2 minutes at room temperature in an activator solution of 0.1 g palladium chloride dissolved in 1 part 0.012 molar hydrochloric acid. (e) 30 minutes at room temperature in an electroless copper bath consisting of 10 g copper sulfate / 17 g ethylenediaminetetra-2-hydroxypropanol / 6 g formaldehyde / 10 mg block copolymer wetting agent / 10 mg sodium cyanide / brought to pH 13 with sodium hydroxide. Metsuki. The effect of halide pre-soaking on the surface coating of ceramic substrates is shown in Table 1.

【表】 受け容れ難い被覆というのは、良い色と接着性
をもつが若干のスキップしたメツキまたはむき出
しの斑点をもつた銅の析出を意味する。完全な金
属膜というのは、色及び接着性共に良く、むき出
しの斑点またはスキツプしたメツキをもたない完
全な被覆をもつた銅皮膜を意味する。 すべての場合、不完全な表面被覆の場合でも、
セラミツクへの金属の接着は優れていた。 実施例 この実施例はハロゲン化物前浸漬溶液のPHの影
響を示す。 ハロゲン化物前浸漬溶液および得られた結果が
第表に示されている以外は実施例の方法がく
りかえされた。
Table: Unacceptable coating means copper deposits with good color and adhesion but with some skipped plating or bare spots. By complete metal coating we mean a copper coating with good color and adhesion and complete coverage with no bare spots or skipped plating. In all cases, even with incomplete surface coverage,
Adhesion of metal to ceramic was excellent. EXAMPLE This example shows the effect of the PH of the halide pre-soak solution. The method of the example was repeated except that the halide pre-soak solutions and the results obtained are shown in the table.

【表】 り少い
実施例 ハロゲン化物を省略し、(d)段階の増感溶液を塩
化ナトリウムで変性した以外は実施例の方法を
くりかえした。 増感剤溶液は: 塩化第一錫 50g/ 塩 酸 8ml/ 塩化ナトリウム 180g/ 実施例の無電解銅浴中でセラミツク基板をメ
ツキしたところ、空隙(Voids)などのないセラ
ミツク基板上に完全な銅膜をもつものとなつた。
すなわち、実施例に比べて増感剤溶液中の塩化
物濃度を増すことによつて、別のハロゲン化物前
浸漬溶液段階を用いることなしに、銅膜によるセ
ラミツク基板の完全な被覆が達成される。 実施例 この実施例は、無電解メツキの前のセラミツク
の前処理段階におけるハロゲン化物濃度の重要性
をさらに説明する。 セラミツク基板は実施例におけるような方法
で接着促進される。 米国特許第3961109号に開示された方法に従つ
て触媒濃厚液が調製された。塩化パラジウム、塩
化第一錫、塩化ナトリウム、塩酸およびレゾルシ
ンを含む水溶液が調製され加熱される。冷却のの
ち、溶液を追加の塩化ナトリウム、塩化第一錫お
よび塩酸で稀めて標準の濃厚触媒溶液を得た。こ
の濃厚液の31mlを1にうすめて、実際に使う触
媒溶液を得た。 塩化物量の多い触媒溶液のためには、31mlの濃
厚液を、3.8モル塩化ナトリウム、0.11モル塩酸
および0.025モル塩化第一錫の溶液で稀めた。塩
化物量の少い触媒溶液のためには、31mlの濃厚液
を、0.18モル硫酸溶液で稀めた。31mlの濃厚液
を、0.36モル塩酸溶液、および1モルの塩化ナト
リウムを加えた0.36モル塩酸溶液でそれぞれ稀め
て、中程度の塩化物濃度をもつた2種の触媒溶液
を調製した。これらの4種の触媒溶液は下記の組
成をもつた。
[Table] Less Example The method of Example was repeated except that the halide was omitted and the sensitizing solution in step (d) was modified with sodium chloride. The sensitizer solution was: 50 g of stannous chloride / 8 ml of hydrochloric acid / 180 g of sodium chloride / When a ceramic substrate was plated in the electroless copper bath of the example, complete copper was deposited on the ceramic substrate without any voids. It became something with a membrane.
That is, by increasing the chloride concentration in the sensitizer solution compared to the example, complete coverage of the ceramic substrate with a copper film is achieved without the use of a separate halide pre-soak solution step. . EXAMPLE This example further illustrates the importance of halide concentration in the pretreatment step of ceramics prior to electroless plating. Ceramic substrates are adhesion promoted in the manner described in the examples. A catalyst concentrate was prepared according to the method disclosed in US Pat. No. 3,961,109. An aqueous solution containing palladium chloride, stannous chloride, sodium chloride, hydrochloric acid and resorcinol is prepared and heated. After cooling, the solution was diluted with additional sodium chloride, stannous chloride, and hydrochloric acid to obtain a standard concentrated catalyst solution. 31 ml of this concentrated solution was diluted to 1 to obtain a catalyst solution for actual use. For catalyst solutions with high chloride content, 31 ml of concentrate was diluted with a solution of 3.8 molar sodium chloride, 0.11 molar hydrochloric acid and 0.025 molar stannous chloride. For catalyst solutions with low chloride content, 31 ml of the concentrate was diluted with 0.18 molar sulfuric acid solution. Two catalyst solutions with intermediate chloride concentrations were prepared by diluting 31 ml of the concentrate with a 0.36 molar hydrochloric acid solution and a 0.36 molar hydrochloric acid solution with 1 molar sodium chloride, respectively. These four types of catalyst solutions had the following compositions.

【表】【table】

【表】 ン
硫酸 0 0 0 1
8
[Table]
Sulfuric acid 0 0 0 1
8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 接着性よく金属を受容するように表面を処理
し、この処理した表面に金属メツキをしてセラミ
ツク基材表面を金属化するという方法において、 上記表面を1以上のアルカリ金属化合物を含む
溶融物で処理し、その後に、 その表面を、塩化物、臭化物及び沃化物からな
る群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化物
を含み、水素イオンによる酸度が0.001モル/
以上で、ハロゲン化物濃度が1.5モル/以上で
ある酸性ハロゲン化物溶液に露出し、更に、 上記表面を、触媒溶液で処理して、金属メツキ
受容性に転じ、そして このように処理した表面又は該表面の選択され
た部分を金属メツキ浴溶液に露出し、該表面又は
その選択された部分に均一な金属層を形成するこ
とを特徴とするセラミツク基材表面を金属化する
方法。 2 上記酸性ハロゲン化物溶液がハロゲン化物イ
オン濃度3モル/以上である請求項1記載の方
法。 3 上記酸性ハロゲン化物溶液が水素イオンで
0.01モル/以上の酸度を有する請求項1記載の
方法。 4 上記酸性ハロゲン化物溶液が金属析出受容性
に上記表面を変えるのに使用する上記触媒溶液の
一部をなし、上記触媒溶液がハロゲン化物を1.5
〜6モル/含有し、かつ0.03〜6モル/の酸
度を有する請求項1記載の方法。 5 上記触媒溶液がハロゲン化物を4モル/以
下の割合で含有する請求項4記載の方法。 6 上記触媒溶液が0.03〜4モル/の酸度を有
する請求項4記載の方法。 7 上記アルカリ金属化合物が水酸化物、炭酸
塩、硝酸塩、硫酸水素塩及びこれらの混合物から
なる群から選ばれる請求項1記載の方法。 8 上記溶融物が、更に上記アルカリ金属化合物
の融点を調整する物質の少なくとも1種を含有す
る請求項1記載の方法。 9 上記溶融物が、更に上記アルカリ金属化合物
の融点を調整する物質の少なくとも1種を20重量
%以下の割合で含有する請求項1記載の方法。 10 上記アルカリ金属化合物が炭酸塩、硝酸塩
及びそれらの混合物から選ばれる請求項1記載の
方法。 11 上記酸性ハロゲン化物溶液が塩酸、臭化水
素酸及び酸性アルカリ金属ハロゲン化物溶液から
選ばれ、上記アルカリ金属がナトリウム及びカリ
ウムから選ばれ、上記ハロゲン化物が臭化物、塩
化物及び沃化物から選ばれる請求項1記載の方
法。 12 上記酸性ハロゲン化物溶液が更に塩化第一
錫を含有する溶液である請求項1記載の方法。 13 上記酸性ハロゲン化物溶液が塩化第一錫を
含み、貴金属含有溶液から選ばれるシーデイング
溶液で表面を処理する前に増感剤溶液として使用
される請求項1記載の方法。 14 上記酸性ハロゲン化物溶液が塩化錫()
と貴金属ハロゲン化物を反応させて得られる、上
記表面を無電解金属メツキ受容性に変えるのに適
した化合物を形成する混合物を含む請求項4記載
の方法。 15 表面を、臭化物、塩化物及び沃化物から選
ばれる酸性ハロゲン化物溶液で処理した後、更に
硝酸銀溶液で処理して、該表面を無電解金属メツ
キ受容性に変じる請求項1記載の方法。 16 表面を、臭化物、塩化物及び沃化物から選
ばれる酸性ハロゲン化物溶液で処理した後、更
に、光又は還元剤で金属に還元されるハロゲン化
銀を形成する硝酸銀溶液で処理する請求項1記載
の方法。 17 最初の金属層が無電解的に形成され、この
層に更に無電解メツキ又は電気メツキ法により1
以上に金属がメツキされる請求項1記載の方法。 18 アルカリ金属化合物が150℃以上に加熱さ
れる請求項1記載の方法。 19 アルカリ金属化合物が300℃以上に加熱さ
れる請求項1記載の方法。 20 アルカリ金属化合物が600℃以上に加熱さ
れる請求項1記載の方法。 21 上記酸性ハロゲン化物溶液が触媒化工程前
に前処理工程として使用され、セラミツク基材が
この前処理工程から洗浄されることなく触媒化工
程に進む請求項1記載の方法。 22 接着性よく金属を受容するように表面を処
理し、処理された表面に金属を付着させることを
含むセラミツク基板表面の金属メツキ方法におい
て、 一つ以上のアルカリ金属化合物を含む溶融物で
該表面を処理し、 該表面に、その後の電気メツキにおける接続の
ための電導性接続器領域を与え、 0.03〜6モル/の酸度を有し、塩化物、臭化
物又は沃化物の群から選ばれたハロゲン化物を
1.5モル/より多く、元素周期律表のb族お
よび族から選ばれた金属イオンの吸着を促進
し、表面または表面の選ばれた部分に形成される
接着性金属層の中にむきだしの斑点が生ずるの避
けるに十分な量で含有する酸性ハロゲン化物溶液
に当該表面をさらし、 元素周期律表のb族および族から選ばれた
金属を含む溶液で当該表面を処理して表面上に金
属座席を付着させ、 当該接続器領域を電源の陰極に接続し、 第二の金属を電気メツキするための溶液に表面
を接触させ、電源の陽極を当該溶液に接触させ、
そして 表面に第二の金属を電気メツキして、当該表面
または表面の選ばれた部分上に当該第二の金属の
完全な層を形成させる ことを特徴とするセラミツク基材表面を金属化す
る方法。
[Scope of Claims] 1. A method in which the surface of a ceramic substrate is metallized by treating the surface to accept metal with good adhesion and metal plating the treated surface, the surface being treated with one or more alkalis. The surface of the melt is treated with a molten material containing a metal compound, and the surface thereof is treated with a molten material containing at least one halide selected from the group consisting of chloride, bromide, and iodide, and having an acidity of 0.001 mol/ml by hydrogen ions.
The above surface is exposed to an acidic halide solution having a halide concentration of 1.5 mol/min or more, and the surface is further treated with a catalyst solution to render it receptive to metal plating, and the surface thus treated or 1. A method of metallizing a ceramic substrate surface, comprising exposing selected portions of the surface to a metal plating bath solution to form a uniform metal layer on the surface or selected portions thereof. 2. The method according to claim 1, wherein the acidic halide solution has a halide ion concentration of 3 mol/min or more. 3 The above acidic halide solution is hydrogen ion.
2. A method according to claim 1, having an acidity of 0.01 mol/mole or more. 4 The acidic halide solution forms part of the catalyst solution used to render the surface receptive to metal deposition, and the catalyst solution contains 1.5 halides.
A method according to claim 1, containing ~6 mol/containing and having an acidity of 0.03 to 6 mol/. 5. The method of claim 4, wherein the catalyst solution contains a halide in a proportion of 4 mol/less or less. 6. The method of claim 4, wherein the catalyst solution has an acidity of 0.03 to 4 mol/ml. 7. The method of claim 1, wherein said alkali metal compound is selected from the group consisting of hydroxides, carbonates, nitrates, hydrogen sulfates, and mixtures thereof. 8. The method according to claim 1, wherein the melt further contains at least one substance that adjusts the melting point of the alkali metal compound. 9. The method according to claim 1, wherein the melt further contains at least one substance that adjusts the melting point of the alkali metal compound in a proportion of 20% by weight or less. 10. The method of claim 1, wherein said alkali metal compound is selected from carbonates, nitrates and mixtures thereof. 11. Claim in which the acidic halide solution is selected from hydrochloric acid, hydrobromic acid and acidic alkali metal halide solutions, the alkali metal is selected from sodium and potassium, and the halide is selected from bromide, chloride and iodide. The method described in Section 1. 12. The method of claim 1, wherein the acidic halide solution further contains stannous chloride. 13. The method of claim 1, wherein the acid halide solution comprises stannous chloride and is used as a sensitizer solution prior to treating the surface with a seeding solution selected from noble metal containing solutions. 14 The above acidic halide solution is tin chloride ()
5. A method according to claim 4, comprising a mixture obtained by reacting a noble metal halide with a noble metal halide to form a compound suitable for rendering said surface receptive to electroless metal plating. 15. The method of claim 1, wherein the surface is treated with an acidic halide solution selected from bromide, chloride and iodide and then further treated with a silver nitrate solution to render the surface receptive to electroless metal plating. 16. Claim 1, wherein the surface is treated with an acidic halide solution selected from bromide, chloride and iodide and then further treated with a silver nitrate solution which forms silver halide which is reduced to metal by light or a reducing agent. the method of. 17 A first metal layer is formed electrolessly, and this layer is further coated with 1 by electroless plating or electroplating.
2. The method of claim 1, wherein the metal is plated. 18. The method according to claim 1, wherein the alkali metal compound is heated to 150°C or higher. 19. The method according to claim 1, wherein the alkali metal compound is heated to 300°C or higher. 20. The method according to claim 1, wherein the alkali metal compound is heated to 600°C or higher. 21. The method of claim 1, wherein the acid halide solution is used as a pretreatment step prior to the catalytic step, and the ceramic substrate proceeds from this pretreatment step to the catalytic step without being washed. 22. A method of metal plating a ceramic substrate surface comprising treating the surface to accept metal with good adhesion and depositing the metal on the treated surface, the surface being coated with a melt containing one or more alkali metal compounds. to provide the surface with an electrically conductive connector area for connection in subsequent electroplating, with a halogen selected from the group of chlorides, bromides or iodides, having an acidity of from 0.03 to 6 mol/ monster
1.5 mol/more, promoting the adsorption of metal ions selected from Groups B and Groups of the Periodic Table of the Elements, with no bare spots in the adhesive metal layer formed on the surface or on selected parts of the surface. exposing the surface to an acidic halide solution containing an acidic halide in an amount sufficient to avoid the formation of a metal sheet on the surface; connecting the connector region to a cathode of a power source, contacting the surface with a solution for electroplating a second metal, and contacting an anode of the power source with the solution;
and a method of metallizing a ceramic substrate surface, comprising electroplating a second metal on the surface to form a complete layer of the second metal on the surface or selected portions of the surface. .
JP11806284A 1983-06-09 1984-06-07 Metallization of ceramic Granted JPS6016885A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US50274883A 1983-06-09 1983-06-09
US502748 1983-06-09
US607874 1990-11-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6016885A JPS6016885A (en) 1985-01-28
JPH0239474B2 true JPH0239474B2 (en) 1990-09-05

Family

ID=23999238

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11806284A Granted JPS6016885A (en) 1983-06-09 1984-06-07 Metallization of ceramic
JP11806384A Expired - Lifetime JPH0239475B2 (en) 1983-06-09 1984-06-07 SERAMITSUKUKIBANHYOMENNOKINZOKUKAHOHO

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11806384A Expired - Lifetime JPH0239475B2 (en) 1983-06-09 1984-06-07 SERAMITSUKUKIBANHYOMENNOKINZOKUKAHOHO

Country Status (2)

Country Link
JP (2) JPS6016885A (en)
ZA (2) ZA844361B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3523958A1 (en) * 1985-07-04 1987-01-08 Licentia Gmbh METHOD FOR CHEMICAL TREATMENT OF CERAMIC BODIES WITH FOLLOWING METALIZATION
JPH0654242U (en) * 1992-12-26 1994-07-22 株式会社茂治 Connector plug
JP2023539602A (en) * 2020-08-27 2023-09-15 アトテック ドイチェランド ゲーエムベーハー ウント コ カーゲー Method of activating the surface of a non-conductive or carbon fiber-containing substrate for metallization

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0239475B2 (en) 1990-09-05
JPS6016886A (en) 1985-01-28
ZA844361B (en) 1985-08-28
ZA844360B (en) 1985-01-30
JPS6016885A (en) 1985-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4604299A (en) Metallization of ceramics
EP0133201B1 (en) Metallization of ceramics
US4647477A (en) Surface preparation of ceramic substrates for metallization
JP4811756B2 (en) Method for manufacturing metal-ceramic bonding circuit board
CN1276994C (en) Bath and method for electroless silver plating on metal surfaces
US4701352A (en) Surface preparation of ceramic substrates for metallization
US4964923A (en) Method of forming a copper film on a ceramic body
JP2003060111A (en) Manufacturing method of ceramic circuit board
CN1639385A (en) Immersion plating of silver
US4666744A (en) Process for avoiding blister formation in electroless metallization of ceramic substrates
JPH0239474B2 (en)
JPH03170680A (en) Direct metal covering of nonconductive supporting body
CA1247466A (en) Process for avoiding blister formation in electroless metallization
EP0254201A1 (en) Method of metallizing ceramic substrates
JPH0533556B2 (en)
JPS61151081A (en) Manufacture of ceramic wire distribution substrate
JP2001185836A (en) Wiring board and method and apparatus for manufacturing wiring board
JP2000299540A (en) Metallized substrate
JP2002100844A (en) Wiring board and method of manufacturing the same
JPH11307915A (en) Manufacturing method of wiring board
JPH03156992A (en) Manufacture of ceramic printed wiring board
JP2001358444A (en) Wiring board and method and apparatus for manufacturing wiring board
JPH073910B2 (en) Manufacturing method of ceramic wiring substrate