JPH075412B2 - セラミツクス基材の表面金属化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミツクス基材（または基板）を湿式めつき
法により表面を金属化する方法に関し、詳しくは金属皮
膜とセラミツクス基材とが強固に接着した、セラミツク
ス基材の表面金属化方法に関する。

（従来技術） セラミツクス基材を湿式めつき法により表面金属化する
方法において、湿式めつき法により形成される金属皮膜
とセラミツクス基材の間に強固な接着力が要求されてお
り、そのためにあらかじめセラミツクス基材表面を適度
に粗面化する方法が提案されている。例えば、弗化水素
酸、塩化水素酸、硫酸等の水素酸水溶液でセラミツクス
基材を処理する方法、溶融したアルカリ金属化合物で処
理する方法〔特開昭60-16885号、特開昭60-16886号公
報〕である。

（解決しようとする問題点） セラミツクス基材表面の粗面化処理としては弗化水素
酸、塩化水素酸、硫酸などの水素酸水溶液にセラミツク
ス基材を一定時間浸漬する処理方法が試みられている。
しかし、弗化水素酸を除き、粗面化程度が小さいため、
金属皮膜とセラミツクス基材との間に十分な接着強度を
付与することはできていない。弗化水素酸を用いた場合
には、セラミツクス基材表面に残留した弗素イオンによ
りセラミツクス基材との界面から金属皮膜の腐食が生じ
ることが知られている〔J.Electrochem.Soc.,120巻、15
18頁（1973）〕。他のメラミツクス基材表面の素面化方
法として、溶融したアルカリ金属化合物を用いた処理方
法が試みられている〔特開昭60-16885号公報、特開昭60
-16886号公報〕。アルカリ金属化合物という非常に広義
の化合物のうち、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸水素
塩およびこれらの混合物について可能性が記述されてい
るが、実際に十分な効果を得ることができるのは水酸化
物を用いた場合に限られる。アルカリ金属水酸化物を用
いた場合には金属皮膜とセラミツクス基材との間の強固
な接着力を得ることが可能であるが、セラミツクス基材
自体の脆化も伴うという欠点がある。セラミツクス基材
が板状の形態である場合には脆化の影響は特に顕著に現
れる。具体的には、後述する金属皮膜とセラミツクス基
材との接着力を測定する際に、セラミツクス基材が比較
的小さな外力によつて破壊されてしまう。また、アルカ
リ金属水酸化物による粗面化のときは、微小凹部でかつ
深さの大きい凹部ができて、触媒付与後に金属化すると
きは、金属化されていない部分の残留触媒を除去するこ
とが困難となる欠点も有している。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、このような従来技術の問題点を解決する
ため鋭意研究を重ねた結果、高温における三酸化硫黄が
かかる問題点を解決する化合物であることを見出した。

すなわち本発明は、湿式めつき法を用いてセラミツクス
基材表面を金属化させる方法において、あらかじめセラ
ミツク基材を、三酸化硫黄、三酸化硫黄を含有する物
質、および分解生成物として三酸化硫黄を生ずる物質の
１種または２種以上により粗面化処理することを特徴と
するセラミツクス基材の表面金属化方法である。

本発明におけるセラミツク基材の，三酸化硫黄、三酸化
硫黄を含有する物質、および分解生成物として三酸化硫
黄を生ずる物質の１種または２種以上（混合物）により
処理することでセラミツクス基材が、適度に粗面化さ
れ、触媒の残留の少ないまたは残留触媒の除去が容易な
粗面となり、かつ基材が脆くなる程度が微小であり、金
属化された表面が、すなわち金属皮膜と基材の表面が強
固に接着された状態となりうる。

本発明におけるセラミツクス基材の粗面化方法としての
具体例のいくつかを下記に示す。

ａ） 温度範囲が０℃〜200℃の三酸化硫黄のガスを基
材に吹付ける方法、またはこのガス中にセラミツクス基
材を置く方法。

ｂ） 温度範囲が０℃〜100℃の三酸化硫黄を含有する
発煙硫酸にセラミツクス基材を浸漬する方法。

ｃ） 温度範囲が290℃〜315℃の三酸化硫黄を分解生成
している硫酸にセラミツクス基材を浸漬する方法、また
は常温の硫酸に浸漬後、290℃以上に加熱する方法。

ｄ） 分解生成物として三酸化硫黄を生成する二硫酸の
アンモニウム塩、および金属塩の単独または二種以上の
混合物の溶融塩にセラミツクス基材を浸漬する方法。こ
こでいう二硫酸の金属塩とは、ナトリウム、カリウム、
マグネシウム、カルシウム、バリウム、銀、鉄などの金
属塩である。

ｅ） 分解生成物として三酸化硫黄を生成する金属二硫
酸塩の単独または二種以上の混合物の水溶液にセラミツ
クス基材を浸漬後、水分を除去するために加熱した後さ
らに溶融するに充分な温度で加熱する方法。

ｆ） 分解生成物として三酸化硫黄を生成する硫酸の金
属塩の無水物または水和物の単独または二種以上の混合
物をセラミツクス基材に付着させ、加熱する方法。ここ
でいう硫酸の金属塩とは、亜鉛、ニツケル、マグネシウ
ムを代表とする二価金属塩をいい、水和物としては７水
塩が最も好ましい。

本発明においてはどのような形態のセラミツクス基材を
用いてもよい。また本発明におけるセラミツクス基材の
組成は酸化物系、非酸化物系であるかを問わない。代表
例を挙げれば、アルミナ、ケイ酸塩、ベリリア、チタン
酸塩、ジルコニア、マグネシア、カルシア、炭化ケイ
素、窒化アルミニウム、およびこれらの混合物などであ
る。本発明は、特にアルミナ、窒化アルミニウムおよび
これらを主成分とするセラミツクス基材において好まし
く適用される。

本発明における湿式めつきとは、銅、ニツケル、コバル
ト、錫、鉛、銀、金、白金などの金属およびこれらの合
金の無電解めつきを含む公知のあらゆる無電解めつきお
よびこれらの無電解めつき皮膜を最下層として、さらに
その上に施す同一金属あるいは他金属の無電解めつきあ
るいは電気めつき、さらにめつき皮膜中に有機あるいは
無機の分散粒子をふくむ分散めつきなどをいう。これら
の湿式めつきはセラミツクス基材表面の全部あるいは部
分に施すことができる。

（実施例） 実施例１ アルミナを96％含有する白色セラミツク基板（縦50.8m
m、横50.8mm、厚さ0.65mm）を425℃の二硫酸ナトリウム
溶融塩に10分間浸漬し、放冷後、十分水洗した。

この処理基板に触媒付与剤HS101B〔日立化成工業
（株）〕を用いてパラジウム触媒を付与し、促進化剤AD
P201〔日立化成工業（株）〕を用いて促進化後、無電解
銅めつき液CUST201〔日立化成工業（株）〕に室温にて
１時間基板を浸漬、セラミツク基板全面に無電解銅めつ
きを0.6μｍ付けた。次に、ドライフイルム法により直
径2mmの円形のレジスト膜（ネガパターン）を形成し、
露出している無電解銅めつき皮膜上に酸性硫酸銅めつき
浴を用いて電気銅めつきを15μｍ付け、レジスト剥離
後、レジストに覆われていた無電解銅めつき部分を、硫
酸・過酸化水素系エツチング液（硫酸14重量％、過酸化
水素５重量％）でエツチングして直径2mmの円形パツド
を得た。次いで直径0.8mmの錫めつき銅線を共晶半田に
て円形パツド上に半田付けし、錫めつき銅線をセラミツ
ク基板と垂直方向に引張りその接着強度を測定した。セ
ラミツク基板の脆化については上記試験において円形パ
ツドを引き剥がす際にセラミツク基板が割れる確率によ
り判定した。第１表に接着強度およびセラミツクス基板
の割れ確率（脆化）を示した。

実施例２ アルミナを96％含有する白色セラミツク基板（前出）の
全面に硫酸亜鉛七水和物の粉末を塗布した後、基板を80
0℃で10分間加熱した後、室温まで冷却し十分に水洗し
た。次いで、この処理基板に実施例１と同じ方法に従つ
て直径2mmの円形パツドを形成し、セラミツク基板とめ
つき皮膜との接着強度および円形パツドを引き剥がす際
にセラミツク基板が割れる確率を測定した。第１表に接
着強度およびセラミツク基板の割れ確率（脆化）を示し
た。

比較例１ アルミナを96％含有する白色セラミツク基板（前出）を
50重量％水酸化ナトリウム水溶液に室温にて10分間浸漬
した後、150℃で10分間加熱することにより水分を除去
し、その後450℃にて15分間加熱処理を行つた。さらに
室温まで放冷後、10重量％の硫酸で中和した。

次いで、この処理基板に実施例１と同じ方法に従つて直
径2mmの円形パツドを形成し、セラミツク基板とめつき
皮膜との接着強度および円形パツドを引き剥がす際にセ
ラミツク基板が割れる確率を測定した。第１表に接着強
度およびセラミツク基板の割れ確率（脆化）を示した。

比較例２ 同じくアルミナを96％含有する白色セラミツク基板（前
出）を55％弗化水素酸に室温にて40分間浸漬した後、十
分に水洗した。次いで、この処理基板に実施例１と同じ
方法に従つて直径2mmの円形パツドを形成し、セラミツ
ク基板とめつき皮膜との接着強度および円形パツドを引
き剥がす際にセラミツク基板が割れる確率を測定した。
第１表に接着強度およびセラミツク基板の割れ確率（脆
化）を示した。

（発明の効果） 本発明の方法により表面金属化されたセラミツクス基材
は金属皮膜とセラミツクス基材間で強固な接着力を有
し、なおかつセラミツクス基材の脆化を殆ど伴つていな
いためセラミツクス基材自身の強度が低下しないという
大きな長所を有している。本発明の方法により表面金属
化されたセラミツクス基材は、機械部品、電気電子部品
などのようなセラミツクス基材に金属の持つ特性を付与
した多様な用途に用いることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湿式めつき法を用いてセラミツクス基材表
   面を金属化させる方法において、あらかじめセラミツク
   ス基材の三酸化硫黄、三酸化硫黄を含有する物質、およ
   び分解生成物として三酸化硫黄を生ずる物質の１種また
   は２種以上により表面粗面化処理することを特徴とする
   セラミツクス基材の表面金属化方法。