CN103718288A - 陶瓷基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种陶瓷基板及其制造方法，该陶瓷基板具有由陶瓷形成且供电子部件等安装的基板主体的表面和形成于该表面的金属化层，在将金属盖焊接到钎焊在该金属化层上的金属框上时，上述金属化层不会在金属盖的由该焊接热引起的收缩应力的作用下从基板主体剥离开来，且该金属化层与上述基板主体牢固地紧密接合在一起。陶瓷基板具有由陶瓷形成且具有俯视时呈矩形状的一对表面的基板主体和形成于该基板主体的表面且用于对金属框进行钎焊的金属化层，其中，在上述基板主体的表面与上述金属化层之间配设有复合材料层，该复合材料层通过使陶瓷部、金属部以及玻璃部混在一起而成，该金属部由与构成上述金属化层的金属种类相同的金属或者能与上述金属化层的金属形成完全固溶体的金属形成，该复合材料层的厚度比上述金属化层的厚度薄，在上述金属化层的表面覆盖有镀层。

Description

陶瓷基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷基板及其制造方法，该陶瓷基板用于之后在基板主体的表面安装例如晶体振子、半导体元件或压电元件等电子部件，或者安装例如引脚等金属构件。
背景技术
例如，提出了一种陶瓷封装的密封构造，其中，在矩形框状的表面形成大范围的金属化层（日文：メタライズ層），该矩形框状的表面围绕封装的空腔的开口部，该封装由陶瓷形成，借助填充在形成于该金属化层的上表面的钎料积存部中的钎料，将密封环（金属框）钎焊在该钎料以及上述凸条之上，由此，即使在该环之上焊接金属盖（盖子）的周边部，也提高了上述钎料的钎焊强度（例如，参照专利文献1）。
另外，还提出了一种半导体元件收纳用封装，其中，在矩形框状的表面形成厚度为25μm以上的金属化层，该矩形框状的表面围绕箱状的绝缘基体的凹部（空腔）的开口部，该箱状的绝缘基体由陶瓷形成，由此，在将金属盖缝焊到被钎焊于该金属化层的上表面的金属框体之上时，利用上述金属化层吸收因该焊接而产生的热应力，从而能够防止发生该金属化层从上述绝缘基体的表面剥离开来的情况，能够提高供半导体元件安装的上述凹部内的气密密封的可靠性（例如，参照专利文献2）。
但是，在采用专利文献1所记载的陶瓷封装的密封构造的情况下，虽然上述金属框的钎焊强度得到提高，但是，在对载置于该金属框之上的金属盖进行缝焊而密封空腔时，在焊接时的电阻发热（日文：抵抗発熱）的作用下，因金属化层的热膨胀系数与构成封装主体的陶瓷的热膨胀系数之差而产生的应力作用于金属化层，而导致该金属化层容易从上述封装的表面剥离开来。因此，存在无法利用上述金属盖进行密封、无法长期维持气密密封性能的问题。
另外，在采用专利文献2所记载的半导体元件收纳用封装的情况下，存在以下问题，即，在将金属盖缝焊到上述金属框体之上时，利用厚壁的上述金属化层吸收因该焊接而产生的热应力大多并不充分，且难以使封装整体小型化。
此外，为了解决上述问题点而提出了一种方法，在该方法中，为了在上述封装等的陶瓷的表面上牢固地覆盖金属化层，在使用烧结在陶瓷的表面的包含添加物在内的金属膏时，由反应表面积较大的高熔点的颗粒的陶瓷粉末构成该添加物，从而制作出在氧化铝陶瓷上附着力较强的金属涂层（例如，参照专利文献3）。
但是，像专利文献3所记载的方法那样，若在陶瓷上烧结包含陶瓷粉末在内的金属膏，则有时会产生该金属膏的添加物中所含的玻璃成分呈大致面状析出于烧结后的金属化层的表面的现象，即产生所谓的“玻璃上浮”。其结果，上述金属化层与覆盖在该金属化层的表面的镀层之间的紧密接合强度降低，产生镀层剥离、镀层起泡等问题，因此，在将上述金属盖、金属框体钎焊在该镀层的上方的情况下，也存在其接合强度容易降低的问题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-139439号公报（第1～6页、图1～图6）
专利文献2：日本特开平5-166958号公报（第1～4页、图1～图2）
专利文献3：日本特公昭36-6542号公报（第1、2页）
发明内容
发明要解决的问题
本发明的课题在于解决在背景技术中说明的问题点并提供一种陶瓷基板及其制造方法，该陶瓷基板具有由陶瓷形成且供电子部件等安装的基板主体的表面和形成于该表面的金属化层，例如，在将金属盖等焊接到钎焊在上述金属化层之上的金属框（金属构件）上时，上述金属化层不会在金属盖的由该焊接热引起的收缩应力的作用下从基板主体剥离开来，且该金属化层与基板主体牢固地紧密接合在一起。
用于解决问题的方案及发明的效果
为了解决上述课题，本发明是基于如下想法而完成的，即，在由陶瓷形成的基板主体的任一表面与应形成于该表面的金属化层之间形成由陶瓷部、金属部以及玻璃部组成的复合材料层，且使该复合材料层的厚度比上述金属化层的厚度薄。
即，本发明的陶瓷基板（技术方案1）的特征在于，具有：基板主体，其由陶瓷形成，具有俯视时呈矩形状的一对表面；以及金属化层，其形成于该基板主体的至少一个表面，用于安装金属构件；在上述基板主体的表面与金属化层之间形成复合材料层，该复合材料层通过使陶瓷部、金属部以及玻璃部混在一起而成，该金属部由与构成上述金属化层的金属种类相同的金属或者能与构成上述金属化层的金属形成完全固溶体的金属形成，上述复合材料层的厚度比上述金属化层的厚度薄，在该金属化层的表面覆盖有镀层。
由此，能够发挥以下效果（1）～（4）。
（1）由于上述金属化层的厚度比复合材料层的厚度厚，因此即使烧制具有该金属化层以及复合材料层且由陶瓷形成的基板主体，在该烧制后，也不易产生复合材料层中所含的玻璃成分呈大致面状析出于金属化层的表面的现象，即不易产生玻璃上浮。其结果，由于保持了上述金属化层与覆盖于其表面的镀层之间的紧密接合强度，因此能够容易地防止镀层剥离、镀层起泡等问题。
（2）由于在金属化层与由上述陶瓷形成的基板主体的表面之间存在由金属部、陶瓷部以及玻璃部组成的复合材料层，因此，例如即使在受到在将金属框（金属构件）钎焊到上述金属化层的上方时以及将金属制的盖板等金属构件焊接到该金属框的上表面时产生的加热后的金属构件的收缩应力的作用下，上述金属化层也不易从基板主体的陶瓷剥离开来。
（3）由于在金属化层与由上述陶瓷形成的基板主体的表面之间存在由金属部、陶瓷部与玻璃部组成的复合材料层，因此，例如即使将引脚、散热板等金属构件钎焊到金属化层之上，这些金属构件也不会从上述金属化层剥离开来，能够牢固地接合于上述金属化层。
（4）根据上述（1）～（3），能够提供一种在由陶瓷形成的基板主体的至少一个表面具有金属化层且镀层牢固地紧密接合于该金属化层的表面的、可靠性较高的陶瓷布线基板。
使上述复合材料层的厚度比金属化层的厚度薄的原因在于，若使两者的厚度相等或使上述复合材料层的厚度比金属化层的厚度厚，则在烧制后容易在金属化层的表面产生玻璃上浮。
另外，上述陶瓷例如是氧化铝、多铝红柱石、氮化铝等高温烧制陶瓷或者玻璃-陶瓷等低温烧制陶瓷。
另外，上述一对表面是相对的表述，例如是指平板状的基板主体的正面与背面。
此外，对于上述金属化层，在上述基板主体由高温烧制陶瓷形成的情况下，其是以W或者Mo等作为主要成分的导体层，在上述基板主体由低温烧制陶瓷形成的情况下，其是以Cu或者Ag等作为主要成分的导体层。
另外，上述复合材料层是将陶瓷部、金属部以及玻璃部混在一起而形成的平面状的层，该陶瓷部、金属部以及玻璃部不是不均匀而是大致均匀地混在一起。
此外，上述复合材料层中所含的玻璃部由例如利用SiO2、MgCO3、BaCO3、MgO、BaO、CaCO3、CaO等中的至少一种成分构成的玻璃成分形成，包括预先包含于上述陶瓷部的方式和向金属部以及陶瓷部进一步添加所需量的玻璃部的方式。作为包含于上述陶瓷部的方式，例如，在陶瓷部由氧化铝与玻璃部组成的情况下，含有该陶瓷部的约2体积（vol）%～20体积（vol）%的玻璃部。
另外，上述复合材料层也可以做成形成于上述基板主体的整个表面的方式，采用该方式，在上述金属化层俯视时呈矩形框状的情况下，该复合材料层还作为电子部件等的安装面而暴露于基板主体的被该金属化层围起来的表面。
此外，在上述复合材料层中，“与构成上述金属化层的金属种类相同的金属（包含合金的情况）或者能与构成上述金属化层的金属形成完全固溶体的金属”包含以下的方式（a）～（d）。
（a）对于由与构成金属化层的金属的组成相同的金属形成的方式，例如，能够列举出金属化层与复合材料层的金属部这两者由钨（W）形成的情况，或者金属化层与复合材料层的金属部这两者由相同的钨（W）基合金形成的情况。
（b）对于在混合组织（多种金属颗粒混在一起）的上述金属部中第一（含量最大）含有与构成金属化层的金属相同的金属的方式，例如，能够列举出金属化层是80vol%的铜（Cu）粉颗粒与20vol%的钨（W）粉颗粒的混合组织且复合材料层的金属部由90vol%的钨（W）粉颗粒与10vol%的镍（Ni）粉颗粒的混合组织形成的情况。
（c）对于由合金组成中的第一（含量最大）金属元素与构成金属化层的金属相同的金属形成的方式，例如，能够列举出金属化层由W-Co系合金形成且复合材料层的金属部由W-Ni系合金形成的情况。
（d）对于能与构成金属化层的金属形成完全固溶体的金属，例如，能够列举出金属化层由钨（W）形成且复合材料层的金属部由钼（Mo）形成的方式。除此之外，还能够列举出金属化层由钼（Mo）形成且复合材料层的金属部由钒（V）、铬（Cr）或者铌（Nb）形成的方式，金属化层由铜（Cu）形成且复合材料层的金属部由镍（Ni）形成的方式，或者金属化层由银（Ag）形成且复合材料层的金属部由金（Au）形成的方式等。此外，也能够采用与上述各方式相反的组合的方式，例如，能够列举出金属化层由金（Au）形成且复合材料层的金属部由银（Ag）形成的方式。
另外，对于上述镀层，例如，包括该镀层仅由Ni镀层形成的方式或由下层侧的Ni镀膜与上层侧的Au镀膜这两层组成的方式。
另外，对于上述金属构件，例如，包含引脚、散热板、利用钎焊等接合在上述金属化层之上的金属框以及焊接在该金属框之上的金属盖等。
另外，在本发明中还包括陶瓷基板（技术方案2），其中，上述复合材料层形成于上述基板主体的整个表面。
由此，由于复合材料层形成于基板主体的整个表面，因此在上述效果（1）～（4）的基础上，无论形成在该复合材料层的上表面的金属化层的形状、金属化层的位置（所在位置）如何，均能够抑制该金属化层剥离。其结果，能够可靠地对安装在形成于被金属化层与金属框围起来的表面的复合材料层的上表面的电子部件进行密封，能够容易地提供在规定的位置以规定的姿势配设有钎焊于金属化层的上方的散热板、引脚的陶瓷基板。
此外，在本发明中还包括陶瓷基板（技术方案3），其中，在上述基板主体的表面且是在该表面的中央部侧开设有俯视时呈矩形状的空腔，上述金属化层与上述复合材料层形成于上述基板主体的该表面的除了该空腔之外的部分。
由此，由于在上述基板主体的表面，在金属化层与该表面的除了在该表面开设的空腔之外的部分之间形成有上述复合材料层，因此在上述效果（1）、（4）的基础上，例如，即使将金属框、散热板等钎焊于配设在该复合材料层的上表面的金属化层，也能够防止金属化层在该钎焊时的加热之后的收缩应力或者在将金属制的盖板焊接到上述金属框的表面上时的加热之后的收缩应力的作用下发生剥离的情况。
另外，在表面开设有空腔的基板主体形成为对俯视时呈矩形框状的上层侧的陶瓷层和形成上述空腔的底面的平板状的下层侧的陶瓷层多个陶瓷层层叠而成的方式。
另外，也可以做成在上述基板主体的一对表面上下对称地形成俯视时呈矩形状的空腔，并在各表面配设有复合材料层与金属化层的方式的陶瓷基板。
另外，在本发明中还包括陶瓷基板（技术方案4），其中，在上述镀层之上借助钎料接合有俯视时呈矩形状的金属框。
由此，在上述效果（1）、（3）、（4）的基础上，在将金属制的盖板的周边部缝焊到上述金属框的表面上时，能够防止在表面覆盖有上述镀层的金属化层的外周侧在该焊接后的收缩应力的作用下从基板主体的陶瓷剥离开来的情况。因此，能够可靠地从外部密封安装到基板主体的表面、或安装到开设在该表面的空腔的底面的电子部件。
另外，上述钎料例如由Ag钎料（Ag-15wt%Cu）形成。
另外，上述金属框例如由42合金（Fe-42wt%Ni）、可伐合金（Fe-29wt%Ni-17wt%Co）、194合金（Cu-2.3wt%-0.03wt%P）等形成。
此外，在本发明中还包括陶瓷基板（技术方案5），其中，上述复合材料层由3vol%～20vol%的金属部和作为剩余部分的陶瓷部以及玻璃部组成。
由此，在上述效果（1）～（4）的基础上，由于能够可靠地防止在复合材料层的表面覆盖能够导电的、与上述镀层不同的其它镀层的情况，因此能够防止不小心发生的短路、防止镀敷所需要的成本增大。
另外，将金属部的上限值设为20vol%的原因在于，若该金属部超过20vol%，则电镀用的电流开始向复合材料层通电时，有可能不小心在该复合材料层的表面形成镀层。上限值优选为15vol%，进一步优选为10vol%。另一方面，将金属部的下限值设为3vol%的原因在于，若该金属部不足3vol%，则无法充分抑制金属化层从构成基板主体的陶瓷剥离开来的情况。
另外，在本发明中还包括陶瓷基板（技术方案6），其中，上述复合材料层由高于20vol%且在80vol%以下的金属部和作为剩余部分的陶瓷部以及玻璃部组成。
由此，在上述效果（1）～（4）的基础上，能够可靠地防止上述金属化层从基板主体剥离开来的情况，并且能够可靠地在上述复合材料层的表面覆盖不能导电的、不同于上述镀层的其它镀层。
另外，上述陶瓷部、金属部以及玻璃部这三者的平均粒径之间均相同，或者由近似范围的金属颗粒、陶瓷粉末、玻璃粉末等进行调配。
另外，若复合材料层的上述金属部为20vol%以下，则与金属化层之间的接合强度过低，另一方面，若复合材料层的上述金属部超过80vol%，则基板主体的陶瓷与该复合材料层之间的接合强度过低，且可能不小心在该复合材料层的表面形成达到能够导电的大小的镀层，因此设定了上述范围。换言之，复合材料层中的陶瓷部是除了金属部与玻璃部的范围之外的部分，因此提高了该陶瓷部与基板主体的陶瓷之间的接合强度。
此外，在本发明中还包括陶瓷基板（技术方案7），其中，上述复合材料层是通过层叠一层以上上述陶瓷部、金属部以及玻璃部的混合比例彼此不同的部分复合材料层而得到的。
由此，陶瓷部、金属部以及玻璃部的调配比例不同的两层或者三层局部复合材料层形成于基板主体的表面与金属化层，例如，能够在基板主体的表面侧形成含有70vol%的陶瓷颗粒、27vol%的金属粉末以及3vol%的玻璃颗粒的第1复合材料层，并在金属化层侧形成含有50vol%的陶瓷颗粒、45vol%的金属粉末以及5vol%的玻璃颗粒的第2复合材料层。其结果，在上述效果（1）、（3）、（4）的基础上，例如，更容易分级地对由将金属盖缝焊在上述金属框上时产生的电阻热引起的热应力进行缓和。因此，能够提供能够利用金属盖稳定地进行密封的陶瓷基板。
此外，在本发明中还包括陶瓷基板（技术方案8），其中，上述复合材料层在上述基板主体的表面至少形成于该表面或者背面的四角的拐角部。
由此，在上述效果（1）～（4）的基础上，例如，向金属框上焊接金属盖是通过如下的缝焊来实现的，即，在工作台上约束在该金属框之上载置有金属盖的陶瓷基板，之后，使在该工作台的上方相面对的一对平行的电极滚子沿着基板主体的表面的每一对平行的边滚动。因此，在沿着金属盖的四边实施两次缝焊时，电阻发热集中在各焊接时的轨迹彼此交叉的四角的各拐角部附近，因此该角部附近处的金属化层比各边的中间部的金属化层容易发生剥离。因此，通过将上述复合材料层至少形成于基板主体的表面的四角的拐角部，能够利用最少的复合材料层以及最小限度的制造工序来减少上述剥离的发生，并且还能够有助于该陶瓷基板的小型化。
另外，上述拐角部指的是，在俯视时呈矩形框状的基板主体的表面中，至少在俯视时构成空腔且相邻的一对内侧表面的延长线和基板主体的相邻的一对外侧表面所围成的、俯视时呈矩形状的区域，还可以是包括该区域且包括从该区域沿着相邻的两条边呈直角延伸的一对延伸部在内的、俯视时整体呈大致L字形状的区域。
另一方面，本发明的第1陶瓷基板的制造方法（技术方案9）是用于制造上述陶瓷基板的制造方法，该制造方法的特征在于，包含以下工序：在具有俯视时呈矩形状的一对表面的陶瓷坯片的至少一个表面的整个面形成由陶瓷部、金属部以及玻璃部组成的复合材料层；在该复合材料层的上表面形成金属化层；以及在该金属化层的表面覆盖镀层。
由此，在上述坯片的至少一个表面的整个面形成复合材料层，在该复合材料层的上表面形成金属化层，且在该金属化层的表面覆盖镀层，因此，能够得到以下效果（5）～（8）。
（5）即使烧制具有上述金属化层与复合材料层的基板主体，在该烧制后，也不易产生复合材料层中所含的玻璃成分呈大致面状析出于金属化层的表面的现象，即，不易产生所谓“玻璃上浮”。其结果，保持了上述金属化层与覆盖在其表面的镀层之间的紧密接合强度，能够容易地防止镀层剥离、镀层起泡等问题。
（6）能够抑制由上述金属化层的印刷偏移导致的影响。
（7）不会不小心在复合材料层的未形成上述金属化层的暴露的上表面形成达到能够导电的程度的镀层。
（8）根据以上（5）～（7），例如，能够可靠地以低成本效率良好地提供如下陶瓷基板：即使在将金属框、散热板或者引脚等金属构件钎焊到上述金属化层的上方时、将金属制的盖板缝焊到上述金属框的上表面时产生的加热后的收缩应力的作用下，上述金属化层也不易从基板主体的陶瓷剥离开来。
另外，在上述镀敷工序之后，进行同时烧制上述坯片、复合材料层以及金属化层的工序。
另外，本发明的第2陶瓷基板的制造方法（技术方案10）是用于制造上述陶瓷基板的制造方法，该制造方法的特征在于，包含以下工序：在具有俯视时呈矩形状的一对表面的上层侧的陶瓷坯片的上述表面的整个面形成由陶瓷部、金属部以及玻璃部组成的复合材料层；在该复合材料层的上表面形成金属化层；沿着厚度方向对形成有该复合材料层以及金属化层的上述上层侧的陶瓷坯片的中央侧进行冲孔，从而形成俯视时呈矩形状的贯通孔；在上述上层侧的陶瓷坯片的背面侧层叠能够封堵上述贯通孔的平板状的下层侧的陶瓷坯片；以及在经形成上述贯通孔的工序而形成为俯视时呈矩形状的上述金属化层的表面覆盖镀层。
由此，在上层侧的陶瓷坯片的整个表面形成复合材料层，在该复合材料层的上表面形成金属化层，之后，沿着厚度方向对上述坯片的中央部侧进行穿孔加工，因此，不易使形成为俯视时呈矩形框状的复合材料层以及金属化层产生位置偏移。因此，在上述效果（5）～（8）的基础上，能够在上述金属化层的表面准确地覆盖所需要的镀层，并且能够防止在复合材料层的暴露于外部的两个侧面覆盖能够导电的镀层。因此，通过将上层侧的上述坯片与下层侧的上述坯片彼此层叠，能够可靠地提供在中央部侧开设有空腔的基板主体的、俯视时呈矩形框状的整个表面配设有复合材料层与金属化层这两层的陶瓷基板。
另外，上述金属化层除了形成于上述复合材料层的整个上表面之外，也可以沿着复合材料层的周边侧形成为俯视时呈矩形框状。在该矩形框状的金属化层的情况下，既可以形成为宽度较窄的复合材料层的上表面沿着该金属化层的外周暴露，或者也可以在上述冲孔工序中使宽度较窄的复合材料层的上表面沿着金属化层的内周暴露。
另外，陶瓷基板也可以做成以下方式：通过将上下一对穿设有上述贯通孔的上述上层侧的坯片分别层叠于上述下层侧的坯片的两面，从而在基板主体的一对表面中的每个表面均开设空腔。
此外，在本发明中还包括第1陶瓷基板的制造方法（技术方案11），其中，在俯视时，上述陶瓷坯片由多个基板区域纵横相邻而成的产品区域和位于该产品区域的外周侧的矩形框状的边缘部构成，该基板区域将会形成为陶瓷基板，上述金属化层沿着每个上述基板区域的上述复合材料层的四边形成。
由此，在上述效果（5）～（8）的基础上，能够以多连片（日文：多数個取り）的方式效率良好地制造上述那样的陶瓷基板。
另外，在本发明中还包括第2陶瓷基板的制造方法（技术方案12），其中，在俯视时，上述上层侧的陶瓷坯片以及下层侧的陶瓷坯片由多个基板区域纵横相邻而成的产品区域和位于该产品区域的外周侧的矩形框状的边缘部构成，该基板区域将会形成为陶瓷基板，对形成有上述复合材料层以及金属化层的上述上层侧的陶瓷坯片的每个上述基板区域的中央部侧进行形成上述贯通孔的工序。
由此，在上述效果（5）～（8）的基础上，能够以多连片的方式效率良好地制造在基板主体的表面开设有空腔的上述那样的陶瓷基板。
另外，在本发明中还包括陶瓷基板的制造方法（技术方案13），其中，在上述各工序之后，借助钎料将俯视时呈矩形框状的金属框接合于上述镀层之上。
由此，在上述效果（5）～（7）的基础上，能够得到金属框借助钎料牢固地接合于形成在上述基板主体的至少一个表面的复合材料层以及覆盖有上述镀层的金属化层的表面上的陶瓷基板。因此，能够可靠地提供在沿着该金属框的上表面对金属制的盖板进行了缝焊后，金属化层的外周侧不易因收缩应力而从基板主体的陶瓷剥离开来的陶瓷基板。
附图说明
图1是表示本发明的一方式的陶瓷基板的俯视图。
图2是沿着图1中的X-X线剖切并沿箭头方向观察的垂直剖视图。
图3（A）是图2中的点划线部分A的放大剖视图，图3（B）是图3（A）中点划线部分B的示意性的放大剖视图。
图4是表示不同方式的陶瓷基板的俯视图。
图5是沿着图4中的Y-Y线剖切并沿箭头方向观察的垂直剖视图。
图6是图5中的点划线部分A的放大剖视图。
图7是表示制造上述陶瓷基板的第1制造方法的一个工序的概要图。
图8是表示继图7之后下一个制造工序的概要图。
图9是表示继图8之后下一个制造工序的概要图。
图10是表示继图9之后下一个制造工序的概要图。
图11是表示图10的状态下的多连片的概要的示意性的俯视图。
图12是表示继图10、图11之后下一个制造工序的概要图。
图13是表示利用以上各工序获得的一方式的陶瓷基板的概要图。
图14是表示制造上述陶瓷基板的第2制造方法的一个工序的概要图。
图15是表示继图14之后下一个制造工序的概要图。
图16是表示继图15之后下一个制造工序的概要图。
图17是表示继图16之后下一个制造工序的概要图。
图18是表示继图17之后下一个制造工序的概要图。
图19是表示继图18之后下一个制造工序的概要图。
图20是表示图19的状态下的多片可取的概要的示意性的俯视图。
图21是表示继图19、20之后下一个制造工序的概要图。
图22是表示利用以上各工序获得的不同方式的陶瓷基板的概要图。
图23是表示图4～图6、图20所示的陶瓷基板的应用方式的概要图。
图24是表示上述复合材料层的不同方式的与上述相同的放大剖视图。
图25是表示上述复合材料层的另一不同方式的陶瓷基板的俯视图。
图26是表示另一不同方式的陶瓷基板的垂直剖视图。
图27是图22中的点划线部分Z的放大剖视图。
图28是表示其他不同方式的陶瓷基板的垂直剖视图。
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的方式进行说明。
图1是表示本发明的一方式的陶瓷基板1的俯视图，图2是沿着图1中的X-X线剖切并沿箭头方向观察的垂直剖视图，图3（A）是图2中的点划线部分A的放大剖视图，图3（B）是图3（A）中点划线部分B的示意性的放大剖视图。
如图1、图2所示，陶瓷基板1具有：基板主体2，其由氧化铝（陶瓷）等形成，具有俯视时呈长方形（矩形）的正面3以及俯视时呈长方形（矩形）的背面（表面）4；复合材料层10，其形成于该基板主体2的正面3的整个表面；以及金属化层12，其沿着该复合材料层10的上表面11的周边部侧配设，且俯视时呈矩形框状。该金属化层12的厚度比复合材料层10的厚度厚，由W、Mo或者以它们中的任一者作为主要成分的合金形成。另外，如图2、图3（A）所示，在上述金属化层12的上方，借助钎料16接合有金属框18，该金属框18俯视时呈矩形框状且垂直截面为矩形。
此外，在复合材料层10的被上述金属化层12围起来的上表面11形成有以W或者Mo作为主要成分的一对衬垫（电极）9，该一对衬垫9与之后安装的晶体振子等电子部件（未图示）侧的电极相对应地进行连接。
另外，上述各衬垫9与贯通基板主体2的未图示的通路导体连接，该通路导体连接于形成在基板主体2的背面4的背面电极（未图示）。另外，上述钎料16例如由Ag钎料形成，上述金属框18例如由可伐合金或者42合金形成。
如图3（B）所示，上述复合材料10由基体（底子）的陶瓷部10s、金属部（金属粉末）10m以及玻璃部（玻璃颗粒）10g组成，该基体的陶瓷部10s由氧化铝等形成，该金属部10m混在该陶瓷部10s内且由W等形成。在上述陶瓷部10s与基板主体2的氧化铝等之间存在不明显的交界2v。另一方面，金属化层12以树枝状或锚状进入到上述陶瓷部10s的内部。
上述复合材料10由3vol%～20vol%的金属部10m和作为剩余部分的陶瓷部10s以及玻璃部10g构成。因此，电流难以在复合材料10的表面（上表面11）与内部流动，因此，在利用电镀覆盖下述的镀层14时，也没有在该复合材料10的表面覆盖达到能够导电的大小的镀层。
另外，对于金属部10m的vol%（体积率）而言，如图3（B）所示，在复合材料10中画任意长度的线段（L），合计每个与该线段（L）交叉的金属部10m的交叉长度，计算该合计值的长度与上述线段（L）之间的比例，在任意30个位置进行该操作，之后将由此获得的30个上述比例的平均值作为金属部10m的vol%。
另外，构成上述基板主体2的陶瓷的热膨胀系数约为7.5×10-6／℃，金属化层12的热膨胀系数约为5.3×10-6／℃，复合材料层10的热膨胀系数约为6.4×10-6／℃。
在此，利用表1示出上述复合材料层10中的金属部10m的体积率与实施了金属电镀后附着于该复合材料层10的表面的镀层的附着程度之间的关系。
如表1所示，在金属部10m的体积率为50vol%～40vol%时，镀层大范围附着于复合材料层10的表面，但在金属部10m的体积率为20vol%时，尽管镀层局部微少地附着于复合材料层10的表面，但并未达到能够导电的量的状态，在金属部10m的体积率为10vol%以下时，则完全没有镀层附着。
[表1]
Figure BDA0000463624310000141
另外，使用测量仪以相同的条件对上述复合材料层10中的金属部10m的体积率与电阻之间的关系进行了调查。其结果，在金属部10m的体积率为50vol%～30vol%时，电阻为2Ω／cm～3Ω／cm，在金属部10m的体积率为20vol%时，电阻为12Ω／cm～13Ω／cm，在金属部10m的体积率为10vol%以下时，电阻为1.0×1012Ω／cm～1.2×1012Ω／cm，由此，印证了上述表1中的镀层的附着程度的趋势。
根据以上结果，明确了为了防止镀层不小心附着于复合材料层10的表面情况而使金属部10m的含量为3vol%～20vol%的必要性。
另外，如图3（A）所示，在金属化层12的表面（上表面与内外两个侧表面）覆盖有由Ni镀膜组成的镀层14。另外，该镀层14也可以采用在上述Ni镀膜的上层侧再覆盖Au镀膜而成的、由上下两层组成的方式。
此外，在之后在上述一对衬垫9上安装有电子部件之后，为了从外部密封该电子部件，如图3（A）所示，利用缝焊在金属框18的上表面接合盖板32的周边部，该盖板32俯视时呈长方形且外形与该金属框18的外形大致相似。该盖板32例如由可伐合金（金属）形成，通过使一对滚子形状的电极（未图示）分别独立地在每一组彼此相对的一对边上滚动，从而将盖板32缝焊在上述金属框18的上表面。
以上的陶瓷基板1同时具有复合材料层10和金属化层12，该复合材料层10形成于由氧化铝等形成的基板主体2的正面3的整个表面，且由陶瓷部10s、金属部10m以及玻璃部10g组成，该金属化层12形成在该复合材料层10的上表面11，形成为比该复合材料层10厚，且在该金属化层12的表面形成有镀层14。其结果，即使对具有复合材料层10和金属化层12的基板主体2进行烧制，也不会发生复合材料层10内的玻璃成分析出于金属化层12的表面的现象，即，不会发生所谓“玻璃上浮”，从而能防止发生镀层剥离等问题。
因此，例如，即使受到在借助钎料16将金属框18钎焊到金属化层12的上方时、将金属制的盖板32缝焊到该金属框18的上表面时产生的加热后的盖板32、金属框18的收缩应力的作用，上述金属化层12也不易从基板主体2的陶瓷剥离开来。
此外，由于复合材料层10形成于基板主体2的正面3的整个表面，因此在制造时，能够可靠地在复合材料层10的上表面11设置金属化层12，由此能够可靠地抑制该金属化层12从基板主体2的陶瓷剥离开来。
因此，能够可靠地从外部对安装于复合材料层10的被金属化层12以及金属框18围起来的上表面11的电子部件进行密封。
另外，也可以做成在平板状的基板主体2的背面4侧也上下对称地配置有上述复合材料层10、钎料16、金属框18以及在表面具有镀层14的金属化层12的方式的陶瓷基板。
图4是表示本发明的不同方式的陶瓷基板1a的俯视图，图5是沿着图4中的Y-Y线剖切并沿箭头方向观察的垂直剖视图，图6是图5中的点划线部分A的放大图。
如图4～图6所示，该陶瓷基板1a具有：基板主体2a，其由与上述相同的陶瓷形成，整体呈箱形状，且其具有俯视时呈矩形（外形）的正面3以及俯视时呈矩形（外形）的背面4；与上述相同的复合材料层10，其以与该基板主体2a的俯视时呈矩形框状的正面3相同的形状形成于该基板主体2a的俯视时呈矩形框状的正面3；以及与上述相同的金属化层12，其配设于该复合材料层10的上表面11的整个表面。如图5所示，上述基板主体2a是通过使平板状的下层侧的陶瓷层2u和俯视时呈矩形框状的上层侧的陶瓷层5层叠为一体而形成的，在该基板主体2a的中央部侧开设有俯视时呈矩形的空腔6。
如图4、图5所示，上述空腔6由俯视时呈长方形的底面7和分别从该底面7的四条边朝向正面3侧垂直地竖立设置的四个侧面8组成，在上述底面7形成有与上述相同的一对衬垫9。
此外，如图5、图6所示，在表面覆盖有与上述相同的镀层14的金属化层12的上方，借助与上述相同的钎料16接合有与上述相同的金属框18。在之后将与上述一对衬垫9连接的电子部件安装于空腔6内之后，通过将与上述相同的盖板32缝焊于该金属框18的上表面，从而对包含上述电子部件在内的空腔6进行密封。
另外，图6中的点划线部分B为与上述图3（B）中所示相同的由陶瓷部10s、金属部10m以及玻璃部10g组成的复合材料层10。
采用以上那样的陶瓷基板1a，虽然在上述基板主体2a的矩形框状的正面3开设有空腔6，但是由于在该正面3上形成有在表面含有镀层14的上述复合材料层10，因此也能够发挥与上述相同的效果。另外，在借助钎料16将金属框18钎焊到配设于复合材料层10的上表面11的金属化层12的上方时，能够防止金属化层12的外周侧在该钎焊时的加热之后的收缩应力以及将金属制的盖板32缝焊到上述金属框18的上表面时的加热之后的收缩应力的作用下，从基板主体2a的陶瓷剥离开来的情况。
并且，如后述的第2陶瓷基板的制造方法所示，在之后形成为上层侧的陶瓷层5的陶瓷坯片的整个表面形成复合材料层10与金属化12之后，利用冲孔加工在中央部侧形成有用于形成上述空腔6的贯通孔，因此，复合材料层10与金属化12之间完全没有位置偏移。
另外，也可以做成如下方式：在平板状的陶瓷层2u的背面4侧还层叠矩形框形状的陶瓷层5，在该陶瓷层5的矩形框状的正面3与上述相同地以上下对称的方式配置与上述相同的复合材料层10、与上述相同的钎料16、与上述相同的金属框18以及包括镀层14的与上述相同的金属化层12，并且还同时设置有空腔6。
在此，对用于获得上述陶瓷基板1的第1陶瓷基板的制造方法进行说明。
预先分别调配所需量的氧化铝粉末、粘合剂树脂以及溶剂等制成陶瓷浆料，利用刮刀法使该陶瓷浆料成形为片状，如图7所示，制成多连片用的陶瓷坯片（以下简称为坯片）20。
如图7所示，该坯片20由产品区域和边缘部（未图示）构成，该产品区域具有正面23以及背面24，并且该产品区域具有俯视时纵横相邻的多个基板区域22，该多个基板区域22是由设定为俯视时呈格子框状的假想的交界面21划分出来的，且之后会形成为上述基本主体2，该边缘部围绕该产品区域的外周且俯视时呈矩形框状。
首先，如图8所示，利用丝网印刷（未图示）在坯片20的正面23的整个表面形成了膏状的复合材料10，该复合材料层10由上述陶瓷部10s、金属部10m以及玻璃部10g组成，且金属部10m为20vol%以下。另外，在该状态下，在每个基板区域22的规定位置处形成直径较小的贯通孔（未图示），并向该贯通孔填充含有W粉末或者Mo粉末的导电性膏，从而形成了通路导体（未图示）。
接下来，如图9所示，在上述复合材料10的上表面11，利用丝网印刷分别沿着每个基板区域22的四边，以俯视时形成为格子状的图案且厚度比上述复合材料层10的厚度厚的方式，形成了膏状的金属化层12，该金属化层12包含W粉末（或者Mo粉末），俯视时呈矩形框状。同时，在每个基板区域22的中央部侧的上表面11形成了与上述相同的膏状的一对衬垫9。
另外，在坯片20的背面24的每个基板区域22处丝网印刷上述导电性膏，从而形成了借助上述通路导体与上述金属化层12以及衬垫9连接的多个背面电极（未图示）。
接下来，如图10所示，沿着坯片20的背面24的交界面21，沿厚度方向插入刀具（未图示），以俯视时呈格子状的方式形成了截面呈大致倒V字形状的分割槽29。
图11表示在图10所示的状态下上述坯片20的俯视图，并示出了多连片用的陶瓷基板集合体35，该陶瓷基板集合体35具有多个之后形成为陶瓷基板1的基板区域22纵横相邻而成的产品区域36以及位于该产品区域36的外周侧的矩形框状的边缘部37。
并且，与上述金属化层12等一起同时烧制形成有复合材料10、金属化层12、分割槽29等的坯片20。其结果，该坯片20形成为陶瓷层20。此时，在金属化层12的表面没有产生复合材料层10中的玻璃成分的析出（所谓玻璃上浮）。
接下来，在使电极棒（均未图示）与每个暴露在预先穿设于上述陶瓷层20的边缘部37的贯通孔内的上述镀层电极相接触的状态下，将该陶瓷层20浸渍于电镀槽内，实施了电镀Ni。其结果，在每个基板区域22烧制而成的上述金属化层12、一对衬垫9以及背面电极的表面（暴露面）覆盖有与上述相同的镀层14（未图示）。此时，在复合材料10中的暴露的上表面11几乎没有覆盖该镀层14。另外，在形成于上述陶瓷层20的边缘部37的复合材料层10的上表面11也几乎没有覆盖上述镀层14。
并且，沿着每条上述分割槽29对经上述电镀工序后的陶瓷层20进行了剪断加工。其结果，如图12所示，得到了多个基板主体2，该基板主体2具有形成于正面3的整个表面的复合材料层10、沿着该复合材料层10的上表面11的周边部侧存在的金属化层12以及位于被该金属化层12围起来的上表面11的中央部侧的一对衬垫9等。
最后，如图13所示，借助钎料16利用钎焊将金属框18接合于每个具有正面3以及背面4的基板主体2中的金属化层12的上方，由此能够得到多个陶瓷基板1。
另外，在上述实施方式中，在对陶瓷层20进行剪断加工后钎焊金属框18，但也可以变更为将这两个工序的顺序颠倒过来这样的方式。
另外，也可以在将上述金属框18钎焊到金属化层12的上方之后，再对金属化层12、钎料16以及金属框18的表面（暴露面），依次实施镀Ni以及镀Au的工序。
采用以上这样用于获得陶瓷基板1的第1制造方法，在坯片20的正面23的整个表面形成复合材料层10，在该复合材料层10的每个基板区域22的上表面11呈矩形框状地形成金属化层12，并且在该金属化层12的表面覆盖有镀层14，因此并没有产生镀层14的镀层剥离等情况，并且能够抑制金属化层12的印刷偏移所带来的影响。此外，没有不小心在复合材料层10的未形成有金属化层12、衬垫9的暴露的上表面11形成达到能够导电的量的其它镀层。
因此，能够可靠且效率良好地提供多个陶瓷基板1，即使受到将金属框18钎焊到上述金属化层12的上方时、以及将金属制的盖板32缝焊到该金属框18的上表面时产生的加热后的收缩应力的作用，该陶瓷基板1的上述金属化层12也不易从基板主体2的陶瓷剥离开来。而且，由于在复合材料层10的上表面11几乎没有覆盖镀层14，因此能够以低成本进行制造。
另外，上述坯片20可以做成将上层侧的坯片与下层侧的坯片即上下两层的坯片层叠起来的方式，也可以做成在上层侧的坯片与下层侧的坯片之间形成规定图案的布线层并使该布线层与边缘部的镀层电极能够电导通的方式。
接下来，对用于获得上述陶瓷基板1a的第2陶瓷基板的制造方法进行说明。
利用与上述相同的方法预先制成图14所示的上层侧的坯片25和后述的下层侧的坯片28。
如图14所示，上层侧的坯片25由产品区域和围绕该产品区域的外周的边缘部（未图示）组成，该产品区域具有正面23以及背面26，并且该产品区域具有俯视时纵横相邻的多个基板区域22，该多个基板区域22是由设定为俯视时呈格子框状的假想的交界面21划分出来的，且之后会形成为上述基板主体2。
首先，如图15所示，以与上述相同的方式在坯片25的正面23的整个表面形成了与上述相同的复合材料10。在该状态下，在每个基板区域22的周边侧的规定位置处穿设贯通孔，并且在该贯通孔的内侧形成了通路导体（未图示）。
接下来，如图16所示，利用与上述相同的方法在上述复合材料10的上表面11的整个表面形成厚度比复合材料层10的厚度厚的与上述相同的金属化层12。此时，该金属化层12与上述通路导体连接。
接下来，并用俯视时呈矩形状的冲头与冲模，对上层侧的坯片25中的每个基板区域22的中央部侧进行了冲孔加工。其结果，如图17所示，上层侧的坯片25在每个基板区域22的中央部侧形成在正面23与背面26之间贯通且俯视时呈矩形状的贯通孔34，且上层侧的坯片25成形为俯视时呈格子框状的坯片5。
并且，如图18所示，通过在上层侧的坯片5的背面26侧以使各自的交界面21彼此相连续的方式层叠下层侧的坯片28，从而封闭上述贯通孔34的底面侧，该下层侧的坯片28呈具有正面27和背面24的平板状，且预先在正面27的规定位置处形成有膏状的衬垫9。其结果，在坯片5的内侧以及坯片28的上侧形成了由四周的侧面8和作为正面27的一部分的底面27组成的空腔6。
另外，在下层侧的坯片28的背面24的每个基板区域22预先形成有背面电极（未图示），该背面电极借助贯通该坯片28的通路导体（未图示）与上述衬垫9连接，且借助其它的通路导体（未图示）与设置于上层侧的坯片25的上述通路导体连接。即，金属化层12与各衬垫9借助背面电极以及各通路导体能够彼此导通。
接下来，如图19所示，沿着下层侧的坯片28的背面24的交界面21，沿着厚度方向插入刀具（未图示），以俯视时呈格子状的方式形成了截面呈大致倒V字形状的分割槽30。
另外，图20表示在图19所示的状态下上述坯片5、坯片28的俯视图，并示出了多连片用的陶瓷基板集合体38，该陶瓷基板集合体38具有多个之后形成为陶瓷基板1a的基板区域22纵横相邻而成的产品区域36以及位于该产品区域36的外周侧的矩形框状的边缘部37。
接下来，与金属化层12等一起同时烧制形成有上述复合材料层10、金属化层12、分割槽30等的坯片5和坯片28的层叠体。
其结果，坯片5形成为多层陶瓷层5，坯片28形成为多层陶瓷层28。另外，在上述烧制后，在金属化层12的表面没有产生复合材料层10中的玻璃成分的析出（所谓玻璃上浮）。
并且，在使电极棒（均未图示）插入到多个贯通孔的每个贯通孔内并与暴露在多个贯通孔的每个贯通孔内的上述镀层电极相接触的状态下，将该多层陶瓷层5、多层陶瓷层28浸渍到电镀槽内，实施了电镀Ni，该多个贯通孔与上述同样地预先形成于上述多层陶瓷层5、多层陶瓷层28的上述边缘部37。其结果，在每个基板区域22烧制而成的上述金属化层12、空腔6内的一对衬垫9以及背面电极的表面（暴露面）覆盖有与上述相同的镀层14（未图示）。此时，在复合材料层10的暴露的两个侧面完全没有镀层14附着。
然后，沿着每条上述分割槽30对经上述电镀工序后的多层陶瓷层5、多层陶瓷层28进行了剪断加工。其结果，如图21所示，得到了多个基板主体2a，该基板主体2a具有形成于矩形框状的正面3的整个表面的复合材料层10、位于该复合材料层10的上表面11的整个表面的矩形框状的金属化层12以及位于空腔6的底面7的一对衬垫9等，且具有正面3以及背面4。
最后，如图22所示，借助钎料16将金属框18钎焊并接合于每个具有正面3以及背面4的基板主体2a中的金属化层12的上方，由此能够得到多个陶瓷基板1a。
采用以上这样用于获得陶瓷基板1a的第2制造方法，在上层侧的陶瓷坯片25的正面23的整个表面依次形成有复合材料层10与比复合材料层10厚的金属化层12，因此在与上述相同的效果的基础上，并没有在沿着厚度方向对上述坯片25的中央部侧进行了冲孔加工后所剩余的、俯视时呈矩形框状的复合材料层10与金属化层12之间产生位置偏移。因此，能够可靠地在该金属化层12的表面覆盖所需要的镀层14，并且能够防止发生不小心使能够导电的镀层覆盖于复合材料层10的暴露于外部的两个侧面的情况。
因此，通过将上层侧的上述坯片5与下层侧的上述坯片28彼此层叠并且进行烧制，从而能够可靠地制造复合材料层10与金属化层12以两层的方式配设于在中央部侧开设有空腔6的基板主体2a的、俯视时呈矩形框状的正面3的整个表面的多个陶瓷基板1a。
图23是表示作为上述陶瓷基板1a的应用方式的陶瓷基板1b的垂直剖视图。
如图23所示，该陶瓷基板1b具有：基板主体2b，其由与上述相同的陶瓷形成，整体呈箱形状，且其具有俯视时呈矩形（外形）的正面3以及俯视时呈矩形（外形）的背面4；与上述相同的复合材料层10，其形成于该基板主体2b的俯视时呈矩形框状的正面3的整个表面；以及与上述相同的金属化层12，其形成于该复合材料层10的上表面11的整个表面且厚度比复合材料层10的厚度厚。在该金属化层12的表面也覆盖有与上述相同的镀层14。另外，在金属化层12的上方以与上述相同的方式借助钎料16接合有金属框18。
如图23所示，上述基板主体2b是将平板状的下层侧的陶瓷层2u、俯视时呈矩形框状的中层的陶瓷层5u以及俯视时呈矩形框状的上层侧的陶瓷层5层叠为一体而成的。该基板主体2b的中央部侧开设有俯视时呈矩形状的空腔6，并且该空腔6由形成于陶瓷层5u的四周的侧面8、形成于陶瓷层5的四周的侧面8和由陶瓷层2u的表面形成的底面7组成。
如图23中的左侧部分所示，壁厚较薄的中层的陶瓷层5u同时设置有整体呈平板状且在图示中为前后一对的台阶部5b，在每个该台阶部5b的上表面分别独立地形成有与上述相同的衬垫9。
采用以上那样的陶瓷基板1b，发挥了与上述陶瓷基板1、陶瓷基板1a相同的效果，并且也容易安装沿垂直方向振动的晶体振子。另外，该陶瓷基板1b能够利用与上述陶瓷基板1a相同的第2制造方法制造。
图24是含有不同方式的复合材料层10x的与上述图2相同的剖视图。
如图24所示，复合材料层10x由与金属化层12的下方邻接的第1部分复合材料层10a、基板主体2a（2b）的正面3侧的第3部分复合材料层10c以及夹在第1部分复合材料层10a与第3部分复合材料层10c之间的第2部分复合材料层10b这三层组成，在它们的表面覆盖有与上述相同的镀层14。
上述第1部分复合材料层10a～第3部分复合材料层10c以整体的厚度10t比金属化层12的厚度12t薄的方式层叠在一起。例如，以如下这样的方式分级地改变调配比例：对于上述第1部分复合材料层10a，使陶瓷部10s相对于金属部10m与玻璃10g之和的调配比例为30vol%：70vol%；对于第2部分复合材料层10b，使陶瓷部10s相对于金属部10m与玻璃部10g之和的调配比例为50vol%：50vol%；对于第3部分复合材料层10c，使陶瓷10部s相对于金属部10m与玻璃部10g之和的调配比例为70vol%：30vol%。
通过使用上述这样的由第1部分复合材料层10a、第2部分复合材料层10b以及第3部分复合材料层10c组成的复合材料层10x，在与上述相同的效果的基础上，能够可靠地缓和在利用在金属盖32的上表面的周边部滚动的滚子电极19将该金属盖32缝焊于借助钎料16钎焊到金属化层12之上的金属框18上时，因与电阻发热相伴的热膨胀后的冷却时的热收缩而产生的应力。其结果，能够进一步可靠地防止金属化层12从基板主体2的正面3剥离开来，并且还能够保证密封于空腔6内的电子部件准确动作。
另外，上述复合材料层10x也可以做成将第1部分复合材料层10a、第2部分复合材料层10b以及第3部分复合材料层10c中的任意一层以上的复合材料层层叠起来的方式。
另外，如图16所示，上述钎料16具有在内周侧倾斜的倾斜面16a和在外周侧向斜下方凹陷的弧面16b。
图25是表示具有不同方式的复合材料层10的陶瓷基板1c的俯视图。
该陶瓷基板1c具有与上述陶瓷基板1相同的基板主体2、在表面覆盖有镀层14的金属化层12、钎料16以及金属框18，如图25所示，仅在基板主体2的正面3中的四角的拐角部3C形成了与上述相同的复合材料层10。
如上所述，在利用缝焊将金属盖32的周边部焊接于金属框18上的工序中，在未图示的工作台上约束陶瓷基板1c与金属盖32，且使一对电极滚子19在金属盖32上滚动，由此，例如在沿着平行的一对长边进行了第一次缝焊之后，沿着剩下的一对短边实施第二次缝焊。此时，在基板主体2的正面3，位于受到因与长边和短边这两次缝焊所带来的电阻发热相伴的热收缩而产生的应力的影响的四角的拐角部3C的金属化层12发生剥离的概率较高。
因此，如图25所示，利用仅在基板主体2的正面3的、俯视时相邻的长边与短边相交叉的各拐角部3C形成有上述复合材料层10的陶瓷基板1c，能够发挥与上述陶瓷封装1相同的效果。
另外，除了如图25中的左侧的各拐角部3C所示那样将复合材料层10做成俯视时呈大致正方形（矩形）之外，也可以如图25中的右侧的各拐角部3C所示那样将复合材料层10做成俯视时呈大致正方形且在各角部设有圆弧或实施倒角的方式。另外，上述各复合材料层10也可以做成将上述第1部分复合材料层10a、第2部分复合材料层10b以及第3部分复合材料层10c这三层层叠起来或者将这三层中任意两层层叠起来的方式。
实施例
以下，对本发明的上述陶瓷基板1的具体实施例进行说明。
预先在主要成分由氧化铝组成的基板主体2的表面形成厚度约为12μm的金属化层12，并且将Ni镀层14覆盖到该金属化层10的表面，之后，同时进行烧制，得到比较例中的基板主体2，准备10个比较例中的基板主体2。
在具有与上述相同尺寸且由与上述相同的主要成分的氧化铝形成的10个基板主体2的正面3依次层叠厚度约为10μm的复合材料层10与厚度约为12μm的金属化层12，并在该金属化层10的表面覆盖Ni镀层14。接下来，同时进行烧制，制成10个实施例中的基板主体2。另外，在实施例中的上述复合材料层10中，氧化铝颗粒（陶瓷部）10s、W粉末（金属部）10m以及玻璃部（玻璃颗粒）10g之间的体积比为45：50：5。
另一方面，利用钎焊等将由相同的组成形成且尺寸相同的Ag钎料16以及由相同的可伐合金形成且尺寸相同的金属框18分别接合于比较例中的各基板主体2的每个金属化层12之上以及实施例中的各基板主体2的每个金属化层12之上。
并且，将由相同的可伐合金形成且尺寸相同的金属盖32载置到通过上述那样获得到的实施例中的各陶瓷基板（1）的金属框18上以及比较例中的各陶瓷基板（1）的金属框18上，并依次在工作台上约束各例中的陶瓷基板（1），之后，使上述一对滚子电极19沿着各金属盖32的平行的两边滚动，按照相同的焊接条件在纵横方向上进行了两次缝焊。
然后，从外部目视观察各例中的陶瓷基板（1），观察是否发生了各金属化层12即使是其局部从基板主体2的正面3剥离开来的情况，并将结果表示在表2中。
[表2]
根据表2，对于实施例中的陶瓷基板1，在10个陶瓷基板1中均没有观察到金属化层12剥离开来的情况。另一方面，对于比较例中的陶瓷基板，在10个陶瓷基板中确认到有3个陶瓷基板的金属化层12发生了剥离。
其结果，在实施例中，由于在基板主体2的正面3与金属化层12之间形成有复合材料层10，该复合材料层10是氧化铝颗粒（陶瓷部）10s、W粉末（金属部）10m以及玻璃颗粒（玻璃部）10g以45：50：5的体积比调配而成的，且该复合材料层10比上述金属化层12厚，因此覆盖于该金属化层12的表面的镀层14没有产生因玻璃上浮所导致的镀层剥离等问题。其结果，推断出因在对上述金属盖32进行缝焊时产生的电阻热而产生的应力得到了缓和。
另一方面，对于比较例中的3个陶瓷基板，推断出由于其缺少上述复合材料层10，因此金属化层12在上述应力的作用下从基板主体2的正面3剥离开来。根据以上这样的实施例印证了本发明的优越性。
接下来，对本发明的上述陶瓷基板1的具体实施例进行说明。
预先将厚度约为10μm的复合材料层10层叠在主要成分由氧化铝组成的基板主体2的整个正面3，沿着该复合材料层10的四边将厚度约为13μm且具有相同宽度的金属化层12层叠到该复合材料层10，将相同厚度的Ni镀膜（镀层）14到该金属化层12的表面覆盖，之后，同时进行烧制，得到作为实施例以及比较例的基板主体2，共计制成90个。
关于上述复合材料层10的组成，如表3所示，对于W粉末（金属部）10m、氧化铝颗粒（陶瓷部）10s以及玻璃成分（玻璃部）10g的体积率（vol%），使上述W粉末的体积率在14vol%～85vol%的范围内呈9级变化，每级分别准备10个陶瓷基板1。
接下来，利用钎焊借助由相同组成形成且尺寸相同的Ag钎料（钎焊材料）16将由相同的可伐合金形成且尺寸相同的金属框18分别接合于上述金属化层12的上表面。
并且，将由相同的可伐合金形成且尺寸相同的金属盖32载置到通过上述那样获得到的各例中的陶瓷基板（1）的90个金属框18上，并依次在工作台上约束各例中的陶瓷基板（1），之后，使上述一对滚子电极19沿着各金属盖32的平行的两边滚动，按照相同的焊接条件在纵横方向上进行了两次缝焊。
[表3]
然后，通过以相同的力（N）向相同的方向拉各例中的陶瓷基板（1）的金属框18，测量金属化层12以及复合材料层10从基板主体2的正面3剥离开来时的拉伸强度，在表3中示出了各例中10个基板主体2的拉伸强度的平均值。其结果，在复合材料层10中的金属部10m的体积率处于80vol%～20.5vol%的范围内的实施例中的陶瓷基板1中，金属框18的拉伸强度均为9.8N，与此相对，在金属部10m的体积率为85vol%或者20vol%、14vol%的比较例中的各陶瓷基板1中，金属框18的拉伸强度为7.8N，比上述实施例中的拉伸强度低。
因此，明确了采用上述复合材料层10中所含的金属部10m的体积率高于20vol%且在80vol%以下的实施例中的陶瓷基板1，其金属化层12由上述复合材料层1而具有足够的强度。
图26是表示另一不同方式的陶瓷基板40的概要的垂直剖视图，图27是图26中的点划线部分Z的放大图。
如图26、图27所示，该陶瓷基板40具有：基板主体42，其层叠有与上述相同的陶瓷层44和陶瓷层45，具有俯视时呈矩形（正方形或者长方形）的正面43以及俯视时呈矩形（正方形或者长方形）的背面44；与上述相同的复合材料层10，其形成于该基板主体42的整个背面（表面）44；以及多个衬垫（金属化层）52，其形成于该复合材料层10的下表面（上表面）11的规定位置。在复合材料层10的下表面11覆盖有与上述相同的镀层14。另外，上述衬垫52的厚度比复合材料层10的厚度厚。
在上述基板主体42的陶瓷层44和陶瓷层45之间形成规定图案的布线层46，该布线层46分别与贯通陶瓷层44的通路导体47和贯通陶瓷层45的通路导体48连接。另外，下层侧的通路导体48还贯通复合材料层10，分别与上述衬垫52连接。此外，在基板主体42的正面43的中央部侧形成有多个电极49，该电极49与上层侧的通路导体47连接，且与之后安装在正面43上的半导体元件等电子部件50连接。
另外，上述布线层46、通路导体47、通路导体48、电极49以及衬垫52由W或Mo等形成。
如图26、图27所示，在形成于复合材料层10的下表面11的每个衬垫52的表面覆盖有依次形成Ni镀膜以及Au镀膜而成的镀层54，在每个衬垫52借助该镀层54以及与上述相同的钎料56接合有垂直姿态的引脚（金属构件）58的头部59。该引脚58例如由194合金等Cu合金形成。
另外，上述陶瓷基板40也能够按照上述制造方法来制造。
采用以上这样的陶瓷基板40，在下层侧的陶瓷层45与多个衬垫52之间，夹设有由上述陶瓷部10s、金属部10m以及玻璃部10g组成且比衬垫52的厚度薄的复合材料层10。其结果，在烧制后，覆盖于衬垫52的表面的镀层54并未产生镀层剥离等问题。另外，即使在借助钎料56将引脚58的头部59钎焊到各衬垫52的下方时，各衬垫52受到伴随着冷却而产生的收缩应力的作用，也能够可靠地防止该衬垫52从位于正上方附近的陶瓷层45剥离开来的情况。
并且，即使引脚58受到沿着径向的外力，上述衬垫52也不易不小心从陶瓷层45剥离开来。因此，能够确保良好的电导通并且高精度地安装于具有能够与引脚58连接的安装部的印刷电路板等主板。
图28是表示其他不同方式的陶瓷基板60的概要的垂直剖视图。
如图28所示，该陶瓷基板60具有：基板主体62，其由与上述相同的陶瓷形成，且具有俯视时呈矩形的正面63以及俯视时呈矩形的背面64；与上述相同的复合材料层10，其形成于该基板主体62的整个背面（表面）64；以及导体层（金属化层）72，其大范围地形成于该复合材料层10的下表面（上表面）11的中央部侧，其厚度比上述复合材料层10的厚度厚，且俯视时呈圆形状。
在贯通上述基板主体62的正面63与背面64之间以及复合材料层10的直径较大的贯通孔（通孔）65内形成有散热用的通路导体（热通孔）66，该通路导体66与上述导体层72连接。在该导体层72的表面（底面以及周面）覆盖有与上述相同的镀层54，且借助该镀层54以及与上述相同的钎料76将俯视时呈圆形状的散热板（金属构件）78钎焊到该导体层72。
另外，如图28所示，在通路导体66的暴露于上述基板主体62的正面63的上表面68，之后会安装发热量较大的LED等发光元件70或者功率半导体元件等电子部件。
另外，上述通路导体66以及导体层72由W或Mo形成，上述散热板78例如由Cu合金或铝合金等形成。另外，在上述基板主体62的正面63的通路导体66的上表面68的周边部形成有借助引线与上述发光元件70导通的未图示的电极。
上述陶瓷基板60也能够按照上述制造方法来制造。
采用以上这样的陶瓷基板60，由于在基板主体62与导体层72之间夹设有与上述相同的复合材料层10，因此在烧制后，覆盖于导体层72的表面的镀层14并未产生镀层剥离等问题。另外，即使在借助钎料76将散热板78钎焊到导体层72时，导体层72受到伴随着冷却而产生的收缩应力的作用，也能够可靠地防止该导体层72从基板主体62的位于其周边附近的陶瓷剥离开来的情况。此外，在散热板78在散热时发生了膨胀以及收缩时，导体层72也不易从基板主体62的陶瓷剥离开来。
因此，能够有效地使安装于基板主体62的正面63侧的LED等发光元件70所产生的热经由通路导体66、导体层72、钢材76以及散热板78释放到外部。
另外，上述贯通孔65、通路导体66、导体层72以及散热板78也可以是俯视时呈矩形、矩形状或者五边形以上的多边形的形状。
本发明不限定于以上说明的各方式。
例如，构成上述基板主体的陶瓷也可以是除氧化铝以外的高温烧制陶瓷或者玻璃-陶瓷等低温烧制陶瓷。
另外，上述陶瓷基板1的基板主体2也可以做成层叠多个陶瓷层而成的方式，在该陶瓷层彼此之间以规定图案形成用于在上述制造方法中的上述镀敷工序中所使用的布线层。
此外，上述陶瓷基板1a、1b（1c）的基板主体2a、2b的下层侧的陶瓷层2u也可以与上述相同地做成上下两层陶瓷层。
另外，上述基板主体2等的正面3以及背面4等可以做成俯视时呈正方形，或是在该正方形或上述长方形的各拐角具有呈圆弧形状凹陷的凹槽的方式，也可以做成沿着该凹槽的内壁面设置有导体层的方式。
此外，在上述基板主体2等由玻璃-陶瓷等低温烧制陶瓷形成的情况下，上述金属化层12、衬垫9、衬垫52、导体层72等导体应用主要成分由Ag或Cu等组成的金属、合金。
另外，上述陶瓷基板40也可以还在基板主体42的整个正面43形成复合材料层10，借助钎料56将上述引脚58以垂直姿态接合于上述衬垫（金属化层）52的上方，上述衬垫52配设在该复合材料层10的上表面11的周边部侧。
此外，上述第1陶瓷基板的制造方法以及上述第2陶瓷基板的制造方法不限于前述的多连片的方式，也能在制造单独的陶瓷基板时使用。
产业上的可利用性
采用本发明，能够可靠地提供如下陶瓷基板，该陶瓷基板具有由陶瓷形成且供电子部件等安装的基板主体的表面以及配设于该表面的复合材料层和金属化层，在烧制后，覆盖于该金属化层的表面的镀层也不会发生剥离等问题，并且在将金属盖等焊接到钎焊在上述金属化层上的金属框（金属构件）上时，上述金属化层不会在金属盖的由该焊接热引起的收缩应力的作用下从基板主体剥离开来，且该金属化层与上述钎料牢固地紧密接合在一起。
附图标记说明
1、1a～1c、40、60：陶瓷基板；2、2a、2b、42、62：基板主体；3、43、63：正面；3c：拐角部；4、44、64：背面（表面）；6：空腔；10、10x：复合材料层；10a～10c：部分复合材料层；10s：陶瓷部；10m：金属部；10g：玻璃部；10t：复合材料层的厚度；11：上表面；12：金属化层；12t：金属化层的厚度；14：镀层；16、56、76：钎料；18：金属框（金属构件）；20、25、28：陶瓷坯片；22：基板区域；23、24、26：坯片的表面；34：贯通孔；36：产品区域；37：边缘部；52：衬垫（金属化层）；58：引脚（金属构件）；72：导体层（金属化层）；78：散热板（金属构件）

Claims (13)

1.一种陶瓷基板，其特征在于，具有：
基板主体，其由陶瓷形成，具有俯视时呈矩形状的一对表面；以及
金属化层，其形成于上述基板主体的至少一个表面，用于安装金属构件；
在上述基板主体的表面与金属化层之间形成复合材料层，该复合材料层通过使陶瓷部、金属部以及玻璃部混在一起而成，该金属部由与构成上述金属化层的金属种类相同的金属或者能与构成上述金属化层的金属形成完全固溶体的金属形成；
上述复合材料层的厚度比上述金属化层的厚度薄；
在上述金属化层的表面覆盖有镀层。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，
上述复合材料层形成于上述基板主体的整个表面。
3.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，
在上述基板主体的表面且是在该表面的中央部侧开设有俯视时呈矩形状的空腔，上述金属化层与上述复合材料层形成于上述基板主体的该表面的除了该空腔之外的部分。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的陶瓷基板，其特征在于，
在上述镀层之上借助钎料接合有俯视时呈矩形状的金属框。
5.根据权利要求2或4所述的陶瓷基板，其特征在于，
上述复合材料层由3vol%～20vol%的金属部和作为剩余部分的陶瓷部以及玻璃部组成。
6.根据权利要求3或4所述的陶瓷基板，其特征在于，
上述复合材料层由高于20vol%且在80vol%以下的金属部和作为剩余部分的陶瓷部以及玻璃部组成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的陶瓷基板，其特征在于，
上述复合材料层是通过层叠一层以上上述陶瓷部、金属部以及玻璃部的混合比例彼此不同的部分复合材料层而得到的。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的陶瓷基板，其特征在于，
上述复合材料层在上述基板主体的表面至少形成于该表面或者背面的四角的拐角部。
9.一种陶瓷基板的制造方法，其是用于制造权利要求1～8中任一项所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
在具有俯视时呈矩形状的一对表面的陶瓷坯片的至少一个表面的整个面形成由陶瓷部、金属部以及玻璃部组成的复合材料层；
在上述复合材料层的上表面形成金属化层；以及
在上述金属化层的表面覆盖镀层。
10.一种陶瓷基板的制造方法，其是用于制造权利要求3～8中任一项所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
在具有俯视时呈矩形状的一对表面的上层侧的陶瓷坯片的上述表面的整个面形成由陶瓷部、金属部以及玻璃部组成的复合材料层；
在上述复合材料层的上表面形成金属化层；
沿着厚度方向对形成有上述复合材料层以及金属化层的上述上层侧的陶瓷坯片的中央侧进行冲孔，从而形成俯视时呈矩形状的贯通孔；
在上述上层侧的陶瓷坯片的背面侧层叠能够封堵上述贯通孔的平板状的下层侧的陶瓷坯片；以及
在经形成上述贯通孔的工序而形成为俯视时呈矩形状的上述金属化层的表面覆盖镀层。
11.根据权利要求9所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，
在俯视时，上述陶瓷坯片由多个基板区域纵横相邻而成的产品区域和位于该产品区域的外周侧的矩形框状的边缘部构成，该基板区域将会形成为陶瓷基板，
上述金属化层沿着每个上述基板区域的上述复合材料层的四边形成。
12.根据权利要求10所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，
在俯视时，上述上层侧的陶瓷坯片以及下层侧的陶瓷坯片由多个基板区域纵横相邻而成的产品区域和位于该产品区域的外周侧的矩形框状的边缘部构成，该基板区域将会形成为陶瓷基板，
对形成有上述复合材料层以及金属化层的上述上层侧的陶瓷坯片的每个上述基板区域的中央部侧进行形成上述贯通孔的工序。
13.根据权利要求9～12中任一项所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，
在上述各工序之后，借助钎料将俯视时呈矩形框状的金属框接合于上述镀层之上。
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