JP2000335983A - 接合体の製造方法 - Google Patents

接合体の製造方法

Info

Publication number
JP2000335983A
JP2000335983A JP11149303A JP14930399A JP2000335983A JP 2000335983 A JP2000335983 A JP 2000335983A JP 11149303 A JP11149303 A JP 11149303A JP 14930399 A JP14930399 A JP 14930399A JP 2000335983 A JP2000335983 A JP 2000335983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic substrate
metal plate
brazing material
plate
applying
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.)
Pending
Application number
JP11149303A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuto Fushii
康人 伏井
Shoji Takakura
昭二 高倉
Nobuyuki Yoshino
信行 吉野
Yoshihiko Tsujimura
好彦 辻村
Katsunori Terano
克典 寺野
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.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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 Denki Kagaku Kogyo KK filed Critical Denki Kagaku Kogyo KK
Priority to JP11149303A priority Critical patent/JP2000335983A/ja
Publication of JP2000335983A publication Critical patent/JP2000335983A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】十分に高い接合をもつセラミックス基板と金属
板との接合体を、焼成されたままのセラミックス基板を
用いて容易かつ安価に製造すること。 【解決手段】セラミックス基板と金属板とをろう材を介
して又は介さずに接触させ、高温下で加熱接合する方法
において、接合時にセラミックス基板に対して垂直方向
に8〜100kgf/cm2の圧力を付与することを特徴とす
る接合体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーモジュール
等に使用される回路基板の製作に有用なセラミックス基
板と金属板との接合体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、パワーモジュール等に利用される
半導体装置においては、アルミナ、ベリリア、窒化ケイ
素、窒化アルミニウム等のセラミックス基板の表裏面
に、Cu、Al、それらの金属を成分とする合金等の金
属回路と放熱板とがそれぞれ形成されてなる回路基板が
用いられている。このような回路基板は、樹脂基板と金
属基板との複合基板ないしは樹脂基板よりも、高絶縁性
が安定して得られることが特長である。
【0003】セラミックス基板と金属回路又は放熱板の
接合方法としては、大別してろう材を用いたろう付け法
と、ろう材を用いない方法がある。後者の代表的な例
は、タフピッチ銅板とアルミナをCu−Oの共晶点を利
用して接合するDBC法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の場合もセラミックス基板と金属板の十分に高い接合を
得るには、接合時に金属板とセラミックス基板とが十分
に密着するように、機械加工をして反りやうねりのない
セラミックス基板面を形成させるか、反りやうねりの少
ないセラミックス基板を選んで行われているので、はな
はだ生産性が悪く、コスト高になる問題があった。
【0005】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、焼成されたままのセラミックス基板を
用いて十分に高い接合を持つ接合体を容易かつ安価に製
造することである。
【0006】
【課題を解決ための手段】すなわち、本発明は、セラミ
ックス基板と金属板とをろう材を介して又は介さずに接
触させ、高温下で加熱接合する方法において、接合時に
セラミックス基板に対して垂直方向に8〜100kgf/cm
2の圧力を付与することを特徴とする接合体の製造方法
である。
【0007】また、本発明は、この接合体の製造方法に
おいて、セラミックス基板が窒化アルミニウム基板又は
窒化ケイ素基板であり、金属板がAl板又はAl合金板
であることを特徴とする接合体の製造方法である。更
に、本発明は、上記いずれかの接合体の製造方法におい
て、金属板が二種又は三種以上の積層体であることを特
徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の態様】以下、更に詳しく本発明について
説明する。
【0009】通常、回路基板の製造においては、金属板
とセラミックス基板の接合時に重しを載せて加圧するこ
とが行われているが、その圧力はせいぜい0.1kgf/cm
2程度ある。この程度の加圧では、セラミックス基板の
比較的緩やかな反りやうねりにしか金属板は追随できな
い。これに対し、本発明においては、8〜100kgf/cm
2と従来技術では非常識な高い圧力をかけるものであ
る。これによって、セラミックス基板に特に厳しい平滑
度や平面度を求めることなく、通常のレベルのものをそ
のまま使用することができ、生産性が向上する。セラミ
ックス基板は、圧縮強度が高いので、本発明のような強
さで加圧されても損傷を受けることはない。しかしなが
ら、通常、セラミックス基板には、多少の反りやうねり
があるので、100kgf/cm2超の圧力をかけるとワレ等
を生じる危険性がある。
【0010】加圧方向は、セラミックス基板に垂直な方
向であり、その方法等は特に限定するものではない。上
記のように、積層体に重しを載せる方法、治具等を用い
て機械的に挟み込む方法等が採用される。
【0011】接合温度は、常法とほぼ同様でよいが、本
発明によれば接合が均一に生じやすいので、常法よりも
1〜10℃程度低めることができる。その一例を示せ
ば、Ag−Cu−Ti系ろう材ペーストを用いて無酸素
銅板を接合する場合は、800〜850℃、Al−Si
系合金箔を接合材として用いる場合は、590〜640
℃である。
【0012】本発明における金属板とは、接合温度で、
8〜100kgf/cm2の圧力においてセラミックス基板の
反りやうねりに十分追随することができるものであり、
Cu、Al、その合金類がこれに当てはまる。特に、A
l及びAl合金は、一般的なろう付け温度500〜64
0℃で十分に軟化して、セラミックス基板の凹凸に倣う
形状となり易く、好適な材料である。
【0013】また、金属板は単層でもよく、また二種又
は三種以上のクラッド等の積層体であってもよい。積層
体の例をあげれば、Al−Ni、Al−Ni−Cu、A
l−Mo、Al−W、Al−Cu等である。これらは、
使用目的や接合方法により適宜選択される。
【0014】本発明で用いられるセラミックス基板の材
質については、特に制限はなく、通常のアルミナ、ベリ
リア、炭化珪素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素
が用いられる。パワーモジュール用回路基板の作製には
絶縁性の良好な窒化ケイ素基板又は窒化アルミニウム基
板が望ましい。
【0015】ろう材についても、それを使用する場合
は、従来と同様なものでよい。例えば、窒化アルミニウ
ム基板とAl板の接合には、Al−Si系合金箔が最も
一般的に用いられるが、箔でなくても、それを粉末化し
たもの又はその組成を有する金属混合粉末を、有機バイ
ンダーや溶剤でペースト化したものが使用できる。この
場合は、酸化に十分な注意が必要であり、金属粉の酸素
量は1重量%以下、特に0.8重量%以下に調整したもの
を使用する。
【0016】ろう材は、セラミックス側、金属板側のど
ちらに配置しても良く、また合金箔は、あらかじめ金属
板と積層化しておいてもよい。
【0017】
【実施例】以下、実施例、比較例をあげて更に具体的に
本発明を説明する。
【0018】実施例1〜6 比較例1〜3 使用したセラミックス基板は、窒化アルミニウム基板、
窒化ケイ素基板、アルミナ基板である。いずれも表面研
削や反り直し等の後加工のない焼成されたままのもので
ある。また、金属板のCu板は無酸素銅板又はタフピッ
チ銅板であり、Al板は1050、Ni板は東洋製箔社
製(>99%品)である。セラミックス基板と金属板の
サイズは、40mm角である。
【0019】Cu板のDBC法の接合条件は、N2雰囲
気下、1075℃、10分である。Cu板のろう付け法
は、重量組成がAg70−Cu25−Ti5で、厚み1
0μmの合金箔を挟み、4×10-6torrの真空中、
840℃、15分である。また、Alの接合は、重量組
成がAl88−Si10−Ti2で、厚み30μmの合
金箔を挟み、4×10-6torrの真空中、625℃、
10分である。加圧は、ホットプレス装置を用い、セラ
ミックス基板面に対し、垂直方向に行った。
【0020】接合体は、それぞれ200枚を製造し、超
音波探傷(SAT)で接合状態を観察し、1mmφ以上の
未接合部又は1%以上の未接合面積が認められた場合を
接合不良とした。また、セラミックス基板のワレの有無
を測定した。それらの結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1から明らかなように、本発明の実施例
では、後加工のないセラミックスを用いてもいずれも良
好な接合状態を示したのに対し、比較例1、3では接合
不良が多発し、信頼性の低い接合となった。また、比較
例2では、接合不良はなかったが、セラミックス基板に
ワレが認められ、生産性が低下した。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、十分に高い接合をもつ
接合体を、焼成されたままのセラミックス基板を用いて
容易かつ安価に製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻村 好彦 福岡県大牟田市新開町1 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 (72)発明者 寺野 克典 福岡県大牟田市新開町1 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 Fターム(参考) 4G026 BA03 BA16 BA17 BB23 BB27 BB28 BF16 BF20 BF24 BG14 BG23 BH07 5E343 AA24 BB16 BB17 BB24 BB28 BB55 CC01 DD54 GG02 GG11 GG20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス基板と金属板とをろう材を
    介して又は介さずに接触させ、高温下で加熱接合する方
    法において、接合時にセラミックス基板に対して垂直方
    向に8〜100kgf/cm2の圧力を付与することを特徴と
    する接合体の製造方法。
  2. 【請求項2】 セラミックス基板が窒化アルミニウム基
    板又は窒化ケイ素基板、金属板がAl板又はAl合金板
    であることを特徴とする請求項1記載の接合体の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 金属板が二種又は三種以上の積層体であ
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の接合体の製造
    方法。
JP11149303A 1999-05-28 1999-05-28 接合体の製造方法 Pending JP2000335983A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11149303A JP2000335983A (ja) 1999-05-28 1999-05-28 接合体の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11149303A JP2000335983A (ja) 1999-05-28 1999-05-28 接合体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000335983A true JP2000335983A (ja) 2000-12-05

Family

ID=15472208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11149303A Pending JP2000335983A (ja) 1999-05-28 1999-05-28 接合体の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000335983A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002270730A (ja) * 2000-12-20 2002-09-20 Semikron Elektron Gmbh 高い絶縁強度を有するパワー半導体モジュール
JP2002274964A (ja) * 2001-03-13 2002-09-25 Denki Kagaku Kogyo Kk 接合体の製造方法
WO2013141110A1 (ja) 2012-03-19 2013-09-26 日本軽金属株式会社 放熱器一体型基板の製造方法および放熱器一体型基板
JP2014172802A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Mitsubishi Materials Corp 銅部材接合用ペースト、接合体、及びパワーモジュール用基板
JP2015180600A (ja) * 2012-02-01 2015-10-15 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法、並びに、銅部材接合用ペースト
US9504144B2 (en) 2012-02-01 2016-11-22 Mitsubishi Materials Corporation Power module substrate, power module substrate with heat sink, power module, method of manufacturing power module substrate, and copper member-bonding paste
US10784182B2 (en) 2015-12-28 2020-09-22 Ngk Insulators, Ltd. Bonded substrate and method for manufacturing bonded substrate

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6032343A (ja) * 1983-08-02 1985-02-19 Toshiba Corp パワ−半導体モジユ−ル基板
JPS6378742A (ja) * 1986-09-22 1988-04-08 古河電気工業株式会社 高熱伝導性銅貼基板の製造方法
JPH02177463A (ja) * 1988-12-28 1990-07-10 Mitsubishi Electric Corp セラミック―金属複合基板の製造方法
JPH04300259A (ja) * 1991-03-27 1992-10-23 Narumi China Corp 接合部材及び接合方法
JPH0524958A (ja) * 1991-07-16 1993-02-02 Toshiba Corp アルミナの表面メタライズ方法及び接合方法
JPH08244163A (ja) * 1994-11-30 1996-09-24 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 金属箔張複合セラミックス板及びその製造法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6032343A (ja) * 1983-08-02 1985-02-19 Toshiba Corp パワ−半導体モジユ−ル基板
JPS6378742A (ja) * 1986-09-22 1988-04-08 古河電気工業株式会社 高熱伝導性銅貼基板の製造方法
JPH02177463A (ja) * 1988-12-28 1990-07-10 Mitsubishi Electric Corp セラミック―金属複合基板の製造方法
JPH04300259A (ja) * 1991-03-27 1992-10-23 Narumi China Corp 接合部材及び接合方法
JPH0524958A (ja) * 1991-07-16 1993-02-02 Toshiba Corp アルミナの表面メタライズ方法及び接合方法
JPH08244163A (ja) * 1994-11-30 1996-09-24 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 金属箔張複合セラミックス板及びその製造法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002270730A (ja) * 2000-12-20 2002-09-20 Semikron Elektron Gmbh 高い絶縁強度を有するパワー半導体モジュール
JP2002274964A (ja) * 2001-03-13 2002-09-25 Denki Kagaku Kogyo Kk 接合体の製造方法
JP4674983B2 (ja) * 2001-03-13 2011-04-20 電気化学工業株式会社 接合体の製造方法
JP2015180600A (ja) * 2012-02-01 2015-10-15 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法、並びに、銅部材接合用ペースト
US9504144B2 (en) 2012-02-01 2016-11-22 Mitsubishi Materials Corporation Power module substrate, power module substrate with heat sink, power module, method of manufacturing power module substrate, and copper member-bonding paste
US10375825B2 (en) 2012-02-01 2019-08-06 Mitsubishi Materials Corporation Power module substrate, power module substrate with heat sink, power module, method of manufacturing power module substrate, and copper member-bonding paste
WO2013141110A1 (ja) 2012-03-19 2013-09-26 日本軽金属株式会社 放熱器一体型基板の製造方法および放熱器一体型基板
US9474146B2 (en) 2012-03-19 2016-10-18 Nippon Light Metal Company, Ltd. Manufacturing method of radiator-integrated substrate and radiator-integrated substrate
JP2014172802A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Mitsubishi Materials Corp 銅部材接合用ペースト、接合体、及びパワーモジュール用基板
US10784182B2 (en) 2015-12-28 2020-09-22 Ngk Insulators, Ltd. Bonded substrate and method for manufacturing bonded substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1991016805A1 (en) Ceramic circuit board
JP4978221B2 (ja) 回路基板の製造装置及び製造方法、その製造方法に用いられるクッションシート
JP4104253B2 (ja) 基板一体型構造体
JP2000335983A (ja) 接合体の製造方法
JP4674983B2 (ja) 接合体の製造方法
JP4293406B2 (ja) 回路基板
JPH0810202Y2 (ja) 半導体装置用軽量基板
JP2000119071A (ja) 半導体装置用セラミックス基板
JP4419461B2 (ja) 回路基板の製造方法およびパワーモジュール
JP2021190702A (ja) 銅/セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
JP3797823B2 (ja) 回路基板複合体
JPH0723964Y2 (ja) 半導体装置用軽量基板
JP3915722B2 (ja) 回路基板の製造方法および製造装置
JP3190282B2 (ja) 回路基板の製造方法
JP2000086368A (ja) 窒化物セラミックス基板
JPH03205389A (ja) セラミックスのメタライズ方法及びセラミックスと金属の接合方法
JPH09172247A (ja) セラミックス回路基板およびその製造方法
JP4048914B2 (ja) 回路基板の製造方法および回路基板
JPS61121489A (ja) 基板製造用Cu配線シ−ト
JP2001308519A (ja) 窒化アルミニウム回路基板
JP7428034B2 (ja) ヒートシンク付絶縁回路基板の製造方法
JP2607699Y2 (ja) 半導体装置用軽量基板
JP2001089257A (ja) Al回路板用ろう材とそれを用いたセラミックス回路基板
JP3505212B2 (ja) 接合体および接合体の製造方法
JP2000349098A (ja) セラミック基板と半導体素子の接合体及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060123

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060206

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060307