金属化基板、金属糊剂组合物、以及金属化基板的制造方法技术

本发明专利技术提供可采用更简便的方法形成精细图案的金属化基板的制造方法、采用该方法制造的金属化基板、以及该方法中使用的金属糊剂组合物。制成如下金属化基板（100），该金属化基板（100）具备：氮化物陶瓷烧结体基板（10）；该烧结体基板（10）上形成的氮化钛层（20）；该氮化钛层（20）上形成的含铜及钛的密合层（30）；该密合层（30）上形成的铜镀覆层（40），密合层（30）的厚度为0.1μm以上且5μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。更具体涉及形成有金属化图案之间的间隔窄的精细图案的金属化基板、用于制造该基板的金属糊剂组合物、以及该金属化基板的制造方法。
技术介绍
作为金属化陶瓷基板的制造方法，已知有共烧结法(co-firing method,同时烧成法)和后烧结法(post-firing method，逐次烧成法)。共烧结法是指下述方法:在被称为生坯片的未烧成的陶瓷基板前体上形成金属糊剂层，从而制作金属化陶瓷基板前体并将其烧成。该方法中生坯片和金属糊剂层的烧成是同时进行的。后烧结法是指下述方法:在烧成生坯片而得到的陶瓷基板上形成金属糊剂层，从而制作金属化陶瓷基板前体并将其烧成。该方法中生坯片的烧成和金属糊剂层的烧成是逐次进行的。无论采用哪种方法都可以在陶瓷基板上形成金属化图案，由此得到的基板主要用作用于安装电子部件的基板。例如，采用共烧结法形成布线的情况下，烧成时生坯片容易不均匀地收缩，例如烧结正方形的生坯片时，虽然仅是轻微程度，但还是出现各边的中央部分向内侧翘起的收缩，从而使基板变形为星形，因此在I片生坯片上大量形成同一形状的金属化图案的情况下，根据形成图案的地点，图案形状稍稍改变是不可避免的。另一方面，采用后烧结法形成金属化图案的情况下，在陶瓷基板上直接涂布导电糊剂并干燥而后进行烧成，从而形成金属化图案。导电糊剂层的烧印(烧成)过程中，导电糊剂层虽然在厚度方向发生收缩，但基本不发生平面方向的收缩，因此不会引发诸如共烧结法中观察到的根据位 置图案形状发生改变的问题。从这方面来看，后烧结法可谓适合用于在基板上形成精细图案的方法。然而，对于用来安装电子部件的基板，随着所安装的部件变小而要求金属化图案更加高精度化、高精细化，呈现出采用以往的后烧结法的制造方法不能充分满足这种要求的状況。例如，后烧结法中，即便按照目标电路图案的形状涂布金属糊剂，烧结前金属糊剂还是存在流动、渗出的情况，成为推进图案微细化方面的障碍。另外，后烧结法通常通过在烧结体基板上丝网印刷金属糊剂并将其烧成来形成金属图案，为了提高金属图案与该基板的密合性，例如，在金属糊剂中配合钛粉末等(参照专利文献I)。该专利文献I记载的方法原本是以仅由金属糊剂层形成金属图案为目的，所以金属图案层厚，如图1所示，形成的金属图案的截面是底边长的梯形形状，成为进一步精细图案化的障碍。此外，该方法中，虽然在含钛粉末的金属糊剂层上形成不含钛粉末的金属糊剂层后进行烧成，但烧成过程中钛还是会分散到不含钛粉末的部分中，所形成的整个金属化图案浓淡杂乱、并且含有钛，存在导电率下降的倾向，有改进的余地。相比于上述通过丝网印刷形成金属化图案，作为能够实现进一步精细图案化的技术，有通过蚀刻形成金属化图案的方法(专利文献2)。该方法如下:在烧结体基板上形成钛和铜的溅射层，在贯通孔中形成铜镀覆层，采用光刻蚀法(以下有时简称为“光刻法”。)在不形成金属化图案的位置形成抗蚀图案，依次进行铜镀覆、镍镀覆、金镀覆，去除抗蚀层，通过蚀刻去除钛和铜的溅射层，从而制造金属化基板。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平7-240572号公报专利文献2:美国专利申请公开2004/0035693号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的问题根据采用光刻法和蚀刻来形成金属化图案的专利文献2所记载的方法，可以形成线宽/间隔为20/20 μ m左右的精细图案，但为了形成金属化图案，该方法需要形成溅射层、且需要用于形成溅射层的专用设备等，并非能够简便地制造金属化基板的方法。因此，本专利技术的课题在于提供可采用更简便的方法形成精细图案的金属化基板的制造方法、采用该方法制造的金属化基板、以及该方法中使用的金属糊剂组合物。用于解决问题的方案采用通过丝网印刷将金属糊剂组合物涂布成图案形状并将其烧成来形成金属化图案的方法无法形成上述那样的精细图案。另外，形成溅射层而后通过蚀刻来形成金属化图案的方法称不上简便的方法。因此需要新的方法。作为这样的新的方法，本专利技术人`等完成了以下所示的金属化基板的制造方法、采用该方法得到的金属化基板、以及该方法中使用的金属糊剂组合物。本专利技术的第一项是金属化基板(100)，其具备:氮化物陶瓷烧结体基板(10);该烧结体基板(10 )上形成的氮化钛层(20 );该氮化钛层(20 )上形成的含铜及钛的密合层(30 );该密合层(30)上形成的铜镀覆层(40)，前述密合层(30)的厚度为0.1 μ m以上且5 μ m以下。上述层结构的金属化基板(100 )中，由于在氮化钛层(20 )和密合层(30 )上形成铜镀覆层(40 )，因此铜镀覆层(40 )与基板(10 )的密合性良好。另外，减小用于确保密合性的密合层(30 )的层厚，借由导电性良好的铜镀覆层来确保导电性。本专利技术的第一项中，密合层(30)与铜镀覆层(40)的厚度比即密合层(30)/铜镀覆层(40)优选为1/50 1/1。通过设置这样的厚度比，可以获得金属层的密合性与导电性的平衡。本专利技术的第一项中，密合层(30 )优选是不含银的层。密合层(30 )含银的情况下，如之后详细描述地，通过蚀刻将金属层图案化时有可能出现不良情况。本专利技术的第一项中，优选的是，氮化物陶瓷烧结体基板(10)上的氮化钛层(20)、密合层(30)和铜镀覆层(40)是采用光刻法形成的金属化图案。另外，采用光刻法来形成图案，由此可以将该金属化图案的线宽/间隔设为50/50 μ m以下。本专利技术的第二项是金属糊剂组合物，其含有:含铜粉和氢化钛粉且不含银粉的金属成分、以及25°C的粘度为IOOPa.s以上的高粘性溶剂，相对于100质量份铜粉，含有5质量份以上且50质量份以下的氢化钛粉、10质量份以上且50质量份以下的高粘性溶剂。如下述详细描述地，如果基板(10)上形成的金属层含银，则蚀刻时出现问题。因此，优选的是，用来形成金属层的金属糊剂组合物不含银粉。另外，为了使烧结性良好，需要以规定范围的量含有用来形成液相的氢化钛粉。另外，通过使用高粘性溶剂，由于可保持糊剂的粘度且糊剂容易被去除，因此变得容易形成精细图案。本专利技术的第二项中，优选的是，金属糊剂组合物不含有粘结剂成分，或者，含有粘结剂成分的情况下，相对于100质量份铜粉，所述粘结剂成分小于4质量份。金属糊剂组合物中超出上述范围地含有粘结剂成分时，烧成中金属层未致密化。另外，优选的是，尽可能减少有机粘结剂的量，使用高粘性溶剂来确保金属糊剂组合物的粘度。 另外，本专利技术的金属糊剂组合物由于固形分浓度低，因此可以使金属剂组合物的流平性提升(丝网印刷时网痕减少。)、或减少印刷膜厚。本专利技术的第二项中，优选的是，氢化钛粉是不含超过5μπι的粗大颗粒粒度分布的氢化钛粉。如果含有粗大颗粒，则存在金属层出现突起的情况对于使密合层(30 )的厚度较薄的本专利技术来说，需要注意。本专利技术的第二项中，铜粉的平均粒径优选为0.1 μ m以上且小于1.0 μ m。过将铜粉的平均粒径设为上述范围，可得到致密的金属层。本专利技术的第三项是金属化基板(IOOa)的制造方法，其具备:涂布工序，在氮化物陶瓷烧结体(10)的用来形成金属化图案的一侧整面涂布本专利技术第二项的金属糊剂组合物(32)；烧成工序，通过烧成上述所得到的基板，在氮化物陶瓷烧结体(10)依次形成氮化钛层(20)和密合层(30)；在密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥直人，山本泰幸，潮田会美，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：
国别省市：