JP2000281461A - セラミック配線基板の製造方法 - Google Patents

セラミック配線基板の製造方法

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JP2000281461A
JP2000281461A JP11093840A JP9384099A JP2000281461A JP 2000281461 A JP2000281461 A JP 2000281461A JP 11093840 A JP11093840 A JP 11093840A JP 9384099 A JP9384099 A JP 9384099A JP 2000281461 A JP2000281461 A JP 2000281461A
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ceramic
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plate
catalyst
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English (en)
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Koichi Nakasu
浩一 中洲
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無電解銅めっき処理の前処理としてセラミッ
ク基板に触媒付与処理を施したとしても、その後の加熱
処理においてセラミック基板を灰色に変色させず、DB
C基板の商品価値を高めることができるセラミック配線
基板の製造方法を提供すること。 【解決手段】 セラミック基板20に全面銅めっき処理
を施した後、セラミック基板20に銅板21、25を接
合炉中で接合させる工程を有するセラミック配線基板の
製造方法において、全面銅めっき処理を施す際の触媒と
してAg含有触媒を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミック配線基板
の製造方法、より詳細には、セラミック基板に全面銅め
っき処理を施した後、前記セラミック基板に銅板を接合
炉中で接合させる工程を有するセラミック配線基板の製
造方法に関し、特に高速、大電力スイッチングモジュー
ル用基板等として使用されるDBC(Direct Bonding C
opper )基板と呼称されるセラミック配線基板の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】DBC基板はGTR(Giant Transisto
r)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor
)等の高速、大電力スイッチングモジュール用基板と
して用いられ、例えば図1に示した構造を有している。
【0003】図中、20はアルミナ等からなるセラミッ
ク基板を示しており、セラミック基板20の上面にはS
iチップ22搭載用及び配線用として使用されるCu板
21が接合され、セラミック基板20の下面には熱拡散
用及び反り防止用として使用されるCu板25が接合さ
れている。Cu板21の上面中央部にはSiチップ22
がはんだ層23を介して接着され、Cu板21の配線部
21aとSiチップ22の接続パッド(図示せず)とは
ワイヤ24を用いたワイヤボンディングにより接続され
ている。Cu板25の下面にははんだ層26を介してヒ
ートシンクとしてのCu板27が接着されている。
【0004】セラミック基板20にCu板21、Cu板
25を接合させる際には、OFC(Oxygen Free Coppe
r)状態のCu板21、Cu板25に大気中、300℃
程度の温度で予備酸化処理を施し、その表面にCu2
層を形成しておき、その後図2に示したようにMo板3
1とMoメッシュ32とからなる治具30の上にセラミ
ック基板20とCu板21、Cu板25とを合わせて載
置し、治具30を金属製のベルト33にセットする。そ
して図2に示した状態で治具30をDBC接合炉に通
し、1100℃程度の温度で加熱処理を施し、Cu板2
1、Cu板25中に含まれる酸素を利用してCu−O共
晶液相を接合剤として用い、Cu板21、Cu板25を
セラミック基板20に強固に接合させている。
【0005】セラミック基板20とCu板21、Cu板
25とを接合させる際に、セラミック基板20とCu板
21、Cu板25との間にボイドが生じることがあり、
このボイドが存在している状態でDBC基板に電圧を印
加すると、このボイドの部分から部分放電を生じ、この
部分放電が人体に悪影響を与える。
【0006】このため、前記ボイドの発生を抑えるため
に、セラミック基板20とCu板21、Cu板25とを
接合させる前に、セラミック基板20の表面全面に無電
解銅めっき処理を施しておくことが通常行われている。
このようにセラミック基板20に全面無電解銅めっき処
理を施しておくと、セラミック基板20とCu板21、
Cu板25とを接合させる際に、セラミック基板20と
Cu板21、Cu板25との間にボイドが発生しにくく
なる。
【0007】また、無電解銅めっきの付きを良くするた
めに、前記無電解銅めっき処理の前処理として通常セラ
ミック基板20には、触媒の付与処理が施されており、
この触媒として現在のところ、Sn−Pd系触媒が使用
されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記S
n−Pd系触媒を使用した場合、めっき処理後もセラミ
ック基板20には前記Sn−Pd系触媒がコロイドとな
って付着した状態で残存しており、セラミック基板20
とCu板21、Cu板25とを接合させる際の加熱処理
により、セラミック基板20とSn−Pd系コロイドと
が反応してしまい、セラミック基板20表面を灰色に変
色させてしまう。その後、配線形成のためにCu板21
にエッチング処理を施すと、セラミック基板20の一部
が露出することになるが、この露出面は灰色に変色した
状態のままであり、DBC基板の商品価値を下げてしま
うといった課題があった。
【0009】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、無電解銅めっき処理の前処理としてセラミック基
板に触媒の付与処理を施したとしても、その後の加熱処
理においてセラミック基板を灰色に変色させず、DBC
基板の商品価値を高めることができるセラミック配線基
板の製造方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために、本発明に係るセラミック配線基板の製
造方法(1)は、セラミック基板に全面銅めっき処理を
施した後、前記セラミック基板に銅板を接合炉中で接合
させる工程を有するセラミック配線基板の製造方法にお
いて、前記全面銅めっき処理を施す際の触媒としてAg
含有触媒を使用することを特徴としている。
【0011】上記セラミック配線基板の製造方法(1)
によれば、前記全面銅めっき処理を施す際の触媒として
Ag含有触媒を使用することにより、Sn−Pd系コロ
イドに起因した変色をセラミック基板に生じなくさせる
ことができる。しかも銅めっき処理の均一性も確保する
ことができ、DBC基板の商品価値を高めることができ
る。
【0012】また、本発明に係るセラミック配線基板の
製造方法(2)は、上記セラミック配線基板の製造方法
(1)において、前記セラミック基板がアルミナ基板、
ジルコニア分散アルミナ基板あるいは窒化アルミ基板の
うちの一種であることを特徴としている。
【0013】前記セラミック基板がアルミナ基板である
場合、DBC基板を安価なものとすることができる。ま
た、前記セラミック基板がジルコニア分散アルミナ基板
である場合、誘電率が高く、しかも曲げ強度が強いこと
から薄く形成されることが多く、部分放電に関しては不
利であると言われているが、上記課題を解決することに
より、ジルコニア分散アルミナ基板の特徴である、薄く
て熱抵抗が小さく、窒化アルミ基板を用いた場合よりも
安価なDBC基板を提供することができるといった特徴
を活すことができる。また、前記セラミック基板が窒化
アルミ基板である場合、熱伝導率が大きいので、大電力
用に適したDBC基板を提供することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
セラミック配線基板の製造方法を説明する。
【0015】実施の形態に係るセラミック配線基板の製
造方法が従来のセラミック配線基板の製造方法と相違す
るのは、前処理を含んだ全面銅めっき処理工程において
であり、その他の工程は従来のセラミック配線基板の製
造方法と同様である。従って、ここでは主に前処理を含
んだ全面銅めっき処理工程について説明する。
【0016】まず、パンチング、焼成工程を終了したセ
ラミック基板にアルカリ溶液を用いた脱脂処理を施す。
アルカリ溶液としては市販のアルカリ脱脂溶液、NaO
H溶液、オルトケイ酸ナトリウム溶液等が挙げられ、ア
ルカリ脱脂処理工程における処理温度は50〜80℃の
範囲が好ましく、処理時間は3〜10分の範囲が好まし
い。
【0017】次に、銅めっきの付きを良くするために、
セラミック基板に表面粗化のためのエッチング処理を施
す。エッチング処理溶液は酸性フッ化アンモニア溶液の
濃度20〜250g/リットル、またはフッ化水素酸溶
液の濃度1〜20g/リットル、処理温度は室温〜60
℃の範囲が好ましく、処理時間は30秒〜20分の範囲
が好ましい。
【0018】次に触媒付与処理工程を1段階、あるいは
2段階に分けて行う。1段階で行う場合は、キャタリス
トAE−27溶液中のAg濃度を400〜600mg/
リットルとし、処理温度を室温〜60℃の範囲に設定
し、処理時間を1〜10分の範囲で設定して行う。
【0019】次に無電解銅めっき処理工程を、市販の無
電解銅めっき液(奥野製薬工業(株)OPC−750)
溶液中のCu濃度を2000〜3500mg/リットル
とし、処理温度を室温〜60℃の範囲に設定し、処理時
間を10〜60分の条件で行い、厚さ0.3〜1μmの
無電解Cu膜を形成する。
【0020】その後は通常の銅板接合工程、銅マスキン
グ工程、銅エッチング工程を施してDBC基板を製造す
る。OFCからなるCu板の予備酸化処理は大気中、2
50〜300℃の温度範囲で行い、セラミック基板と前
記Cu板とのDBC接合処理は、N2 雰囲気中、106
5〜1083℃の温度範囲で行なう。
【0021】銅マスキング工程ではマスキングテ−プと
して住友スリ−エム(株)製のめっき用マスキングテ−
プNo.484等を用い、銅エッチング工程では、エッ
チング液として30%硝酸溶液、塩化第2銅溶液(30
0g/リットル)、塩酸溶液(100g/リットル)等
を用いる。
【0022】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係るセラミック配
線基板の製造方法の実施例、及び比較例を説明する。セ
ラミック基板としては変色しやすいジルコニア分散アル
ミナ基板を用いた。実施例 (a)アルカリ脱脂処理 アルカリ溶液:上村工業(株) アサヒクリ−ナ−C4000 濃度:50g/リットル 処理温度: 65℃ 処理時間: 5分 (b)エッチング処理 エッチング処理溶液:酸性フッ化アンモニア溶液 200g/リットル 処理温度: 25℃ 処理時間: 10分 (c)触媒付与処理 処理溶液:奥野製薬工業(株)キャタリストAE−27溶液 Ag濃度:500mg/リットル 処理温度: 35℃ 処理時間: 5分 (d)無電解銅めっき処理 処理溶液:奥野製薬工業(株)OPC−750溶液 Cu濃度:3000mg/リットル 処理温度: 23℃ 処理時間: 60分 Cu膜の厚さ:1μm (e)予備酸化処理 処理温度: 300℃ 雰囲気: 大気 (f)DBC接合処理 処理温度: 1075℃ 雰囲気: N2 比較例 (c)触媒付与処理工程を 処理溶液:奥野製薬工業(株)OPC−80キャタリスト溶液 濃度:50ミリリットル/リットル 処理温度: 25℃ 処理時間: 5分 の条件で行った他は、実施例の場合と同様の条件で行っ
た。評価 銅エッチング工程を施して銅板及び無電解Cu膜をエッ
チングにより除去し、銅板及び無電解Cu膜剥離後のセ
ラミック基板表面における変色の有無により評価を行な
った。その結果を下記に示す。
【0023】セラミック基板の変色の発生数 実施例 0/10 比較例 10/10
【図面の簡単な説明】
【図1】DBC基板の構造を示す側断面図である。
【図2】接合時における炉への搬入状態を示す側面図で
ある。
【符号の説明】
20 セラミック基板 21 Cu板(配線用) 25 Cu板(反り防止) 30 治具

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック基板に全面銅めっき処理を施
    した後、前記セラミック基板に銅板を接合炉中で接合さ
    せる工程を有するセラミック配線基板の製造方法におい
    て、前記全面銅めっき処理を施す際の触媒としてAg含
    有触媒を使用することを特徴とするセラミック配線基板
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記セラミック基板がアルミナ基板、ジ
    ルコニア分散アルミナ基板あるいは窒化アルミ基板のう
    ちの一種であることを特徴とする請求項1記載のセラミ
    ック配線基板の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103635022A (zh) * 2012-08-24 2014-03-12 无锡华润安盛科技有限公司 智能功率模块的塑封过程中所使用的预热装置
CN109071365A (zh) * 2016-02-26 2018-12-21 贺利氏德国有限两合公司 铜-陶瓷复合物

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