JP2001062586A - 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 - Google Patents
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Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高信頼性のセラミックス回路基板を提供する。
【解決手段】セラミックス基板とアルミニウムを主成分
とする金属板とを接合するろう材であって、Ｇｅが２〜
３０重量部、Ｓｉが０〜１３重量部、Ｍｇが０．０５〜
５重量部を含有するＡｌ合金からなることを特徴とする
ろう材を介して、セラミックス基板とアルミニウムを主
成分とする金属板とを接合してなるセラミックス回路基
板。
とする金属板とを接合するろう材であって、Ｇｅが２〜
３０重量部、Ｓｉが０〜１３重量部、Ｍｇが０．０５〜
５重量部を含有するＡｌ合金からなることを特徴とする
ろう材を介して、セラミックス基板とアルミニウムを主
成分とする金属板とを接合してなるセラミックス回路基
板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーモジュール
等に使用される高信頼性回路基板に関する。
等に使用される高信頼性回路基板に関する。
【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、アルミナ（Ａｌ 2Ｏ3）、ベリリア
（ＢｅＯ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）等のセラミックス基板の表裏面にＣｕ、Ａ
ｌ、或いはそれらの金属を成分とする合金等からなる回
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。この様な回路基板は、樹脂基板或いは樹脂
基板と金属基板との複合基板よりも、高絶縁性が安定し
て得られる特長がある。
半導体装置において、アルミナ（Ａｌ 2Ｏ3）、ベリリア
（ＢｅＯ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）等のセラミックス基板の表裏面にＣｕ、Ａ
ｌ、或いはそれらの金属を成分とする合金等からなる回
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。この様な回路基板は、樹脂基板或いは樹脂
基板と金属基板との複合基板よりも、高絶縁性が安定し
て得られる特長がある。
【０００３】セラミックス基板と回路又は放熱板との接
合方法として、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知られている。後者の代表的な
方法としては、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法が知られている。
合方法として、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知られている。後者の代表的な
方法としては、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法が知られている。
【０００４】しかし、いずれの方法に於いても、回路の
材質がＣｕの場合は、回路とセラミックス基板や半田と
の熱膨張差に起因して熱応力が発生し、繰り返しの熱履
歴によってセラミックス基板や半田にクラックを発生す
るなどの問題があり、高信頼性が十分ではない。
材質がＣｕの場合は、回路とセラミックス基板や半田と
の熱膨張差に起因して熱応力が発生し、繰り返しの熱履
歴によってセラミックス基板や半田にクラックを発生す
るなどの問題があり、高信頼性が十分ではない。
【０００５】これに対して、熱伝導性や電気伝導性では
ややＣｕに劣るものの、Ａｌを回路材質に選定すれば、
熱応力を受けても容易に塑性変形するのでセラミックス
基板や半田へかかる応力は緩和され、信頼性が飛躍的に
改善されることが期待され、この開発が注目されてい
る。
ややＣｕに劣るものの、Ａｌを回路材質に選定すれば、
熱応力を受けても容易に塑性変形するのでセラミックス
基板や半田へかかる応力は緩和され、信頼性が飛躍的に
改善されることが期待され、この開発が注目されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ａｌ回
路を有する回路基板の開発上の問題点のうち、高価であ
ることが最大の問題である。Ａｌ回路の形成方法として
は、（１）溶融アルミニウムをセラミックス基板に接
触、冷却して両者の接合体を製造した後、Ａｌ板を機械
研削して厚みを整え、その後エッチングする溶湯法、
（２）Ａｌ板又はＡｌ合金板をろう付けしてエッチング
する方法があるが、両者ともに通常のＣｕ回路を形成す
る場合と比較して２〜５倍程度のコストが必要となる。
この様にコストが高いことが、特殊用途以外には用途が
制限され、広く普及する可能性を制限している。
路を有する回路基板の開発上の問題点のうち、高価であ
ることが最大の問題である。Ａｌ回路の形成方法として
は、（１）溶融アルミニウムをセラミックス基板に接
触、冷却して両者の接合体を製造した後、Ａｌ板を機械
研削して厚みを整え、その後エッチングする溶湯法、
（２）Ａｌ板又はＡｌ合金板をろう付けしてエッチング
する方法があるが、両者ともに通常のＣｕ回路を形成す
る場合と比較して２〜５倍程度のコストが必要となる。
この様にコストが高いことが、特殊用途以外には用途が
制限され、広く普及する可能性を制限している。
【０００７】生産効率の悪い溶湯法は別としても、ろう
付け法でＡｌ回路がＣｕ回路よりもコストアップとなる
主な原因は、接合条件が非常に狭いことがある。Ａｌの
溶融温度（６６０℃）と接合温度（最も一般的なろう材
であるＡｌ−Ｓｉ系の場合は、６３０〜６５０℃）とが
近いために、充分に接合温度が制御されていないと、局
部的にＡｌが溶融してろう接欠陥が生じやすく、それを
防いで製造するにはかなりの熟練と労力が必要となると
いう問題がある。
付け法でＡｌ回路がＣｕ回路よりもコストアップとなる
主な原因は、接合条件が非常に狭いことがある。Ａｌの
溶融温度（６６０℃）と接合温度（最も一般的なろう材
であるＡｌ−Ｓｉ系の場合は、６３０〜６５０℃）とが
近いために、充分に接合温度が制御されていないと、局
部的にＡｌが溶融してろう接欠陥が生じやすく、それを
防いで製造するにはかなりの熟練と労力が必要となると
いう問題がある。
【０００８】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、幅広い温度域で接合可能な、従って安定して回路用
Ａｌ板とセラミックス基板とを接合することのできる、
微量のＭｇを含むＡｌ−Ｇｅ系のＡｌ回路用ろう材を見
いだし、更に鋭意検討を重ねて本発明を完成させたもの
である。
り、幅広い温度域で接合可能な、従って安定して回路用
Ａｌ板とセラミックス基板とを接合することのできる、
微量のＭｇを含むＡｌ−Ｇｅ系のＡｌ回路用ろう材を見
いだし、更に鋭意検討を重ねて本発明を完成させたもの
である。
【０００９】また、本発明の目的は、セラミックス基板
にアルミニウムを主成分とする回路が形成されてなる回
路基板を、その高信頼性を保持しつつ安価に提供するこ
とである。
にアルミニウムを主成分とする回路が形成されてなる回
路基板を、その高信頼性を保持しつつ安価に提供するこ
とである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、セラミ
ックス基板とアルミニウムを主成分とする金属板とを接
合するろう材であって、Ｇｅが２〜３０重量部、Ｓｉが
０〜１３重量部、Ｍｇが０．０５〜５重量部を含有する
Ａｌ合金からなることを特徴とするろう材であり、本発
明は前記セラミックス基板が、窒化アルミニウム、窒化
珪素、炭化珪素又はアルミナの何れかであることを特徴
とするものである。更に、本発明は前記ろう材を介し
て、セラミックス基板とアルミニウムを主成分とする金
属板を接合してなることを特徴とするセラミックス回路
基板である。
ックス基板とアルミニウムを主成分とする金属板とを接
合するろう材であって、Ｇｅが２〜３０重量部、Ｓｉが
０〜１３重量部、Ｍｇが０．０５〜５重量部を含有する
Ａｌ合金からなることを特徴とするろう材であり、本発
明は前記セラミックス基板が、窒化アルミニウム、窒化
珪素、炭化珪素又はアルミナの何れかであることを特徴
とするものである。更に、本発明は前記ろう材を介し
て、セラミックス基板とアルミニウムを主成分とする金
属板を接合してなることを特徴とするセラミックス回路
基板である。
【００１１】
【発明実施の形態】セラミックスとアルミニウムの接合
材としては、既存のアルミニウム同士の接合ろう材であ
るＡｌ−Ｓｉ系が使用されており、特開平４−１２５５
４号公報及び特開平４−１８７４６号公報にＡｌ−Ｓｉ
系ろう材を用いたアルミニウム−セラミックス基板が開
示されている。しかし、本発明者らの検討に拠れば、前
記開示の技術で作製した接合材のヒートサイクル特性は
パワーモジュール用途には不十分なものである。
材としては、既存のアルミニウム同士の接合ろう材であ
るＡｌ−Ｓｉ系が使用されており、特開平４−１２５５
４号公報及び特開平４−１８７４６号公報にＡｌ−Ｓｉ
系ろう材を用いたアルミニウム−セラミックス基板が開
示されている。しかし、本発明者らの検討に拠れば、前
記開示の技術で作製した接合材のヒートサイクル特性は
パワーモジュール用途には不十分なものである。
【００１２】上述したとおりに、Ａｌの溶融温度（６６
０℃）と接合温度（最も一般的なろう材であるＡｌ−Ｓ
ｉ系の場合は、６３０〜６５０℃）と近いため、局部的
にＡｌが溶融してろう接欠陥が生じやすく、厳密な温度
制御が必要となる。特に、非酸化物セラミックスとの接
合の場合、セラミックスの表面に酸化物を形成しなけれ
ばならなく、製造コストが高くなってしまう。
０℃）と接合温度（最も一般的なろう材であるＡｌ−Ｓ
ｉ系の場合は、６３０〜６５０℃）と近いため、局部的
にＡｌが溶融してろう接欠陥が生じやすく、厳密な温度
制御が必要となる。特に、非酸化物セラミックスとの接
合の場合、セラミックスの表面に酸化物を形成しなけれ
ばならなく、製造コストが高くなってしまう。
【００１３】本発明者らは、液相生成温度（固相線温
度）を下げる元素の添加とセラミックス基板及びアルミ
ニウムを主成分とする金属板との界面活性を高める元素
の添加により、本発明が目的とするセラミックスの表面
処理することなく、幅広い温度域で接合可能でパワーモ
ジュール用途に耐えうるＡｌ回路用ろう材を得ることが
できるとの考えに立ち、鋭意検討を行った結果、本発明
に至ったものである。
度）を下げる元素の添加とセラミックス基板及びアルミ
ニウムを主成分とする金属板との界面活性を高める元素
の添加により、本発明が目的とするセラミックスの表面
処理することなく、幅広い温度域で接合可能でパワーモ
ジュール用途に耐えうるＡｌ回路用ろう材を得ることが
できるとの考えに立ち、鋭意検討を行った結果、本発明
に至ったものである。
【００１４】本発明の接合ろう材は、Ｇｅが２〜３０重
量部、Ｓｉが０〜１３重量部、Ｍｇが０．０５〜５重量
部含有するアルミニウム合金である。セラミックス基板
と金属板が接合するためには接合ろう材の少なくとも一
部がが溶融する必要がある。この為、本発明の接合ろう
材はＡｌとの共融点が４２０℃と非常に低いＧｅを２〜
３０重量部含有するものであり、好ましくは３〜２０重
量部含有するものである。Ｇｅが２重量部未満では、接
合温度がＡｌの融点近傍まで高くなり、また３０重量部
を超えると、接合後のろう材の拡散部が固くなり回路基
板の熱履歴に対して不利となる。
量部、Ｓｉが０〜１３重量部、Ｍｇが０．０５〜５重量
部含有するアルミニウム合金である。セラミックス基板
と金属板が接合するためには接合ろう材の少なくとも一
部がが溶融する必要がある。この為、本発明の接合ろう
材はＡｌとの共融点が４２０℃と非常に低いＧｅを２〜
３０重量部含有するものであり、好ましくは３〜２０重
量部含有するものである。Ｇｅが２重量部未満では、接
合温度がＡｌの融点近傍まで高くなり、また３０重量部
を超えると、接合後のろう材の拡散部が固くなり回路基
板の熱履歴に対して不利となる。
【００１５】Ｓｉは、前記Ｇｅと組み合わせて用いると
５７０℃以上の温度域において高Ａｌ含有量ろう材の使
用を可能ならしめる。その含有量については、０〜１３
重量部、好ましくは０〜８重量部である。しかし、Ｓｉ
の含有量が１３重量部を越えるときには、Ａｌ回路のろ
う材拡散部が固くなり回路基板の熱履歴に対して不利と
なる。
５７０℃以上の温度域において高Ａｌ含有量ろう材の使
用を可能ならしめる。その含有量については、０〜１３
重量部、好ましくは０〜８重量部である。しかし、Ｓｉ
の含有量が１３重量部を越えるときには、Ａｌ回路のろ
う材拡散部が固くなり回路基板の熱履歴に対して不利と
なる。
【００１６】また、Ｍｇは前記ＧｅやＳｉと組み合わせ
て用いて、ろう材の溶融温度を下げるとともにＡｌ金属
板及びセラミックス基板の界面活性を高め、接合強度を
高める。その含有量については、０．０５〜５重量部、
好ましくは０．２〜３重量部である。Ｍｇが０．０５重
量部未満ではＡｌ回路の表面酸化皮膜の除去が不十分で
あり、またセラミックスとの結合層強度が不十分となる
ことがある。また、Ｍｇが５重量部を越えると接合界面
が脆くなり、回路基板の熱履歴により界面破壊が起こり
やすくなる。
て用いて、ろう材の溶融温度を下げるとともにＡｌ金属
板及びセラミックス基板の界面活性を高め、接合強度を
高める。その含有量については、０．０５〜５重量部、
好ましくは０．２〜３重量部である。Ｍｇが０．０５重
量部未満ではＡｌ回路の表面酸化皮膜の除去が不十分で
あり、またセラミックスとの結合層強度が不十分となる
ことがある。また、Ｍｇが５重量部を越えると接合界面
が脆くなり、回路基板の熱履歴により界面破壊が起こり
やすくなる。
【００１７】本発明の接合ろう材においては、主成分を
構成するＡｌ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｍｇはもとより、その他の
成分を含んでも構わない。例えば、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ等の成分を５重量部程度
以下を含んでいてもよい。
構成するＡｌ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｍｇはもとより、その他の
成分を含んでも構わない。例えば、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ等の成分を５重量部程度
以下を含んでいてもよい。
【００１８】本発明のろう材の形態は、前記組成の合金
の箔又は粉末、ないしはこれらの組成からなる混合粉
末、更に接合温度以下で前記金属成分を残留する化合物
を含む混合粉末のいずれでも良い。この中にあって、本
発明においては、酸化物層量が少ない合金箔が接合作業
が容易であって、しかも安定した接合が得られることか
ら好ましく、特にＡｌ金属板の厚みに対し１／１０〜１
／５０の厚みの合金箔が好ましい。１／５０未満では、
十分な接合が難しくなり、また１／１０を越えるとＡｌ
回路が硬くなり回路基板の熱履歴に対して不利となる。
特に好ましくは、１００μｍ以下の厚みにあって、しか
もＡｌ回路の厚みに対して１／１２〜１／４０の厚みで
ある。
の箔又は粉末、ないしはこれらの組成からなる混合粉
末、更に接合温度以下で前記金属成分を残留する化合物
を含む混合粉末のいずれでも良い。この中にあって、本
発明においては、酸化物層量が少ない合金箔が接合作業
が容易であって、しかも安定した接合が得られることか
ら好ましく、特にＡｌ金属板の厚みに対し１／１０〜１
／５０の厚みの合金箔が好ましい。１／５０未満では、
十分な接合が難しくなり、また１／１０を越えるとＡｌ
回路が硬くなり回路基板の熱履歴に対して不利となる。
特に好ましくは、１００μｍ以下の厚みにあって、しか
もＡｌ回路の厚みに対して１／１２〜１／４０の厚みで
ある。
【００１９】上記のように、接合ろう材は、合金箔が好
適であるが、該合金の粉末ないしは該組成を有する金属
混合粉末を、有機バインダーと溶剤でペースト化したも
のを使用することもできる。この場合は、酸化に十分な
注意が必要であり、金属粉末中の酸素量は１重量部以
下、特に０．８重量部以下に調整して使用される。ま
た、上記厚み関係を保持するには、合金箔相当の厚さに
換算する必要がある。即ち、充填密度５０％のペースト
層１００μｍの場合には、合金箔５０μｍに相当する。
適であるが、該合金の粉末ないしは該組成を有する金属
混合粉末を、有機バインダーと溶剤でペースト化したも
のを使用することもできる。この場合は、酸化に十分な
注意が必要であり、金属粉末中の酸素量は１重量部以
下、特に０．８重量部以下に調整して使用される。ま
た、上記厚み関係を保持するには、合金箔相当の厚さに
換算する必要がある。即ち、充填密度５０％のペースト
層１００μｍの場合には、合金箔５０μｍに相当する。
【００２０】Ａｌ回路の材質は、ＪＩＳ呼称１０００系
の純Ａｌは勿論、接合が容易な４０００系のＡｌ−Ｓｉ
系合金や６０００系のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等がある
が、なかでも耐力が低く、融点の高い高純度Ａｌが好ま
しい。また、その厚みは、通常０．３〜０．５ｍｍであ
る。この範囲を著しく逸脱すると、上記好適な厚み関係
が維持できなくなることがある。
の純Ａｌは勿論、接合が容易な４０００系のＡｌ−Ｓｉ
系合金や６０００系のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等がある
が、なかでも耐力が低く、融点の高い高純度Ａｌが好ま
しい。また、その厚みは、通常０．３〜０．５ｍｍであ
る。この範囲を著しく逸脱すると、上記好適な厚み関係
が維持できなくなることがある。
【００２１】また、基材となるセラミックスとしては、
電気絶縁性で熱伝導性に富むものならばどの様なもので
も構わず、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化珪素
（ＳｉＣ）、窒化珪素、窒化アルミニウム等を挙げるこ
とができるが、これらの内では、電力が大きなパワーデ
バイスで熱の発生が大きいことを考慮すると絶縁耐圧が
高く、熱伝導性の高いことから窒化アルミニウム基板や
窒化珪素基板が最も適している。
電気絶縁性で熱伝導性に富むものならばどの様なもので
も構わず、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化珪素
（ＳｉＣ）、窒化珪素、窒化アルミニウム等を挙げるこ
とができるが、これらの内では、電力が大きなパワーデ
バイスで熱の発生が大きいことを考慮すると絶縁耐圧が
高く、熱伝導性の高いことから窒化アルミニウム基板や
窒化珪素基板が最も適している。
【００２２】本発明の回路基板は、Ａｌ板又はＡｌ合金
板とセラミックス基板とを上記接合ろう材を用いて加熱
接合した後、エッチングする方法、Ａｌ板またはＡｌ合
金板から打ち抜かれた回路パターンをセラミックス基板
に上記接合ろう材を用いて接合する方法によって製造す
ることができる。
板とセラミックス基板とを上記接合ろう材を用いて加熱
接合した後、エッチングする方法、Ａｌ板またはＡｌ合
金板から打ち抜かれた回路パターンをセラミックス基板
に上記接合ろう材を用いて接合する方法によって製造す
ることができる。
【００２３】接合材は、セラミックス側、金属板又は回
路パターン側のどちらに配置してもよく、また合金箔
は、予め金属板又は回路パターンとクラッド化しておい
てもよい。
路パターン側のどちらに配置してもよく、また合金箔
は、予め金属板又は回路パターンとクラッド化しておい
てもよい。
【００２４】いずれの方法においても、接合温度は、４
５０〜６４０℃の範囲にあるが、接合ろう材組成によっ
て適正範囲は異なる。接合に必要な最低温度はＧｅ、Ｓ
ｉやＭｇ等の含有量に依存し、それらが多いほど接合温
度は低下する。一方、接合温度が６４０℃を越えると、
接合時にろう接欠陥（Ａｌ回路に生じた虫食い現象）が
生じやすくなるので、好ましくない。また、接合時にセ
ラミックス基板面と垂直方向に１〜５０ｋｇｆ／ｃｍ2
で加圧することが好ましい。
５０〜６４０℃の範囲にあるが、接合ろう材組成によっ
て適正範囲は異なる。接合に必要な最低温度はＧｅ、Ｓ
ｉやＭｇ等の含有量に依存し、それらが多いほど接合温
度は低下する。一方、接合温度が６４０℃を越えると、
接合時にろう接欠陥（Ａｌ回路に生じた虫食い現象）が
生じやすくなるので、好ましくない。また、接合時にセ
ラミックス基板面と垂直方向に１〜５０ｋｇｆ／ｃｍ2
で加圧することが好ましい。
【００２５】
【実施例】以下、実施例と比較例を挙げて、本発明を更
に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００２６】［実施例１〜４、比較例１〜４］セラミッ
クス基板として窒化アルミニウム基板を用いた。サイズ
は５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６３５ｍｍであり、熱伝導
率は、１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、また三点曲げ強度
は平均値で４００ＭＰａである。Ａｌ板としては、純度
９９．８５％（ＪＩＳ−Ａ１０８５）の厚み０．４ｍｍ
のものを準備した。
クス基板として窒化アルミニウム基板を用いた。サイズ
は５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６３５ｍｍであり、熱伝導
率は、１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、また三点曲げ強度
は平均値で４００ＭＰａである。Ａｌ板としては、純度
９９．８５％（ＪＩＳ−Ａ１０８５）の厚み０．４ｍｍ
のものを準備した。
【００２７】ろう材である合金箔は次の方法により作製
した。市販の純Ａｌ、Ａｌ−１０Ｍｇ合金及びＡｌ−１
２Ｓｉ合金インゴット及び塊状Ｇｅを所定量秤取り、ア
ーク溶解炉にて合金化した。溶解した合金を型に流し込
み、圧延機を通した薄化とアニールを繰り返し、最終的
に厚さ２０μｍの箔とした。作製した合金箔は化学分析
により目的とする組成であることを確認した。
した。市販の純Ａｌ、Ａｌ−１０Ｍｇ合金及びＡｌ−１
２Ｓｉ合金インゴット及び塊状Ｇｅを所定量秤取り、ア
ーク溶解炉にて合金化した。溶解した合金を型に流し込
み、圧延機を通した薄化とアニールを繰り返し、最終的
に厚さ２０μｍの箔とした。作製した合金箔は化学分析
により目的とする組成であることを確認した。
【００２８】窒化アルミニウム基板の両面にＡｌ板を上
記の方法により作製した表１の組成の合金ろう箔を介し
て重ね、垂直方向に４０ｋｇｆ／ｃｍ2で加圧した。そ
して、１０-3Ｐａ台の真空中で、４５０〜６００℃の条
件で加熱して接合した。接合体は、目視及び超音波探傷
による接合不良やろう接欠陥を検査し、各ろう材の接合
可能温度域を調べた。この結果を表１に示す。
記の方法により作製した表１の組成の合金ろう箔を介し
て重ね、垂直方向に４０ｋｇｆ／ｃｍ2で加圧した。そ
して、１０-3Ｐａ台の真空中で、４５０〜６００℃の条
件で加熱して接合した。接合体は、目視及び超音波探傷
による接合不良やろう接欠陥を検査し、各ろう材の接合
可能温度域を調べた。この結果を表１に示す。
【００２９】上記試験の接合最低温度で接合した試料に
ついて、片面のＡｌ板表面の所望部分にエッチングレジ
ストをスクリーン印刷して、塩化第二鉄溶液にてエッチ
ング処理して回路パターンを形成した。次いで、レジス
トを剥離した後、無電解Ｎｉ−Ｐメッキを３μｍ行い、
回路基板とした。
ついて、片面のＡｌ板表面の所望部分にエッチングレジ
ストをスクリーン印刷して、塩化第二鉄溶液にてエッチ
ング処理して回路パターンを形成した。次いで、レジス
トを剥離した後、無電解Ｎｉ−Ｐメッキを３μｍ行い、
回路基板とした。
【００３０】その後、回路基板を−４０℃×３０分→室
温×１０分→１２５℃×３０分→室温×１０分を１サイ
クルとするヒートサイクルを３０００回実施した。その
後、目視及び超音波探傷による回路板の剥離や窒化アル
ミニウム基板におけるクラック発生状況等の異常の有無
を観察した。この結果を表１に併せて示した。
温×１０分→１２５℃×３０分→室温×１０分を１サイ
クルとするヒートサイクルを３０００回実施した。その
後、目視及び超音波探傷による回路板の剥離や窒化アル
ミニウム基板におけるクラック発生状況等の異常の有無
を観察した。この結果を表１に併せて示した。
【００３１】
【表１】
【００３２】[実施例５]セラミックス基板として窒化珪
素基板を用いた。サイズは５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６
３５ｍｍであり、熱伝導率は、７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であ
り、また三点曲げ強度の平均値は７５０ＭＰａである。
Ａｌ板としては、純度９９．８５％（ＪＩＳ−Ａ１０８
５）の厚み０．４ｍｍのものを用いた。
素基板を用いた。サイズは５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６
３５ｍｍであり、熱伝導率は、７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であ
り、また三点曲げ強度の平均値は７５０ＭＰａである。
Ａｌ板としては、純度９９．８５％（ＪＩＳ−Ａ１０８
５）の厚み０．４ｍｍのものを用いた。
【００３３】窒化珪素基板の両面にＡｌ板を実施例１の
ろう材（厚さ２０μｍの合金箔）を介して重ね、垂直方
向に４０ｋｇｆ／ｃｍ2で加圧した。そして、１０-3Ｐ
ａ台の真空中、温度５７０℃で加熱し接合した。接合体
は、目視及び超音波探傷により接合不良やろう接欠陥は
認められなかった。
ろう材（厚さ２０μｍの合金箔）を介して重ね、垂直方
向に４０ｋｇｆ／ｃｍ2で加圧した。そして、１０-3Ｐ
ａ台の真空中、温度５７０℃で加熱し接合した。接合体
は、目視及び超音波探傷により接合不良やろう接欠陥は
認められなかった。
【００３４】次に実施例１と同じ操作方法で回路基板を
作製した。その後、回路基板を−４０℃×３０分→室温
×１０分→１２５℃×３０分→室温×１０分を１サイク
ルとするヒートサイクルを３０００回実施したが、回路
間の基板の亀裂や回路の剥離は認められなかった。
作製した。その後、回路基板を−４０℃×３０分→室温
×１０分→１２５℃×３０分→室温×１０分を１サイク
ルとするヒートサイクルを３０００回実施したが、回路
間の基板の亀裂や回路の剥離は認められなかった。
【００３５】[実施例６、比較例５]実施例１と同じ操作
方法で回路基板を作製した。接合用ろう材には、実施例
６では１０Ｇｅ−０．５Ｍｇ−残Ａｌ合金粉末（重量
比）を、比較例５では４０Ｇｅ−０．５Ｍｇ−残Ａｌ合
金粉末（重量比）を、いずれも有機バインダー（ＰＩＭ
ＢＡ）、溶剤（テレペネオール）によりペースト化した
ものを使用した。また、接合温度は５５０℃とした。接
合体は、目視及び超音波探傷により接合不良やろう接欠
陥は認められなかった。また、ヒートサイクルを３００
０回後も、回路間の基板の亀裂や回路の剥離は認められ
なかった。
方法で回路基板を作製した。接合用ろう材には、実施例
６では１０Ｇｅ−０．５Ｍｇ−残Ａｌ合金粉末（重量
比）を、比較例５では４０Ｇｅ−０．５Ｍｇ−残Ａｌ合
金粉末（重量比）を、いずれも有機バインダー（ＰＩＭ
ＢＡ）、溶剤（テレペネオール）によりペースト化した
ものを使用した。また、接合温度は５５０℃とした。接
合体は、目視及び超音波探傷により接合不良やろう接欠
陥は認められなかった。また、ヒートサイクルを３００
０回後も、回路間の基板の亀裂や回路の剥離は認められ
なかった。
【００３６】
【発明の効果】本発明のＡｌ回路基板用接合ろう材は、
幅広い温度範囲で接合可能であることから生産性に優
れ、産業上極めて有用である。そして、本発明のセラミ
ックス回路基板は、前記接合ろう材を用いているので安
価であるとともに信頼性が高い特徴を有する。
幅広い温度範囲で接合可能であることから生産性に優
れ、産業上極めて有用である。そして、本発明のセラミ
ックス回路基板は、前記接合ろう材を用いているので安
価であるとともに信頼性が高い特徴を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:42 (72)発明者 檜山 茂雄 東京都町田市旭町３丁目５番１号 電気化 学工業株式会社中央研究所内 (72)発明者 宇都 学 東京都町田市旭町３丁目５番１号 電気化 学工業株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 4E351 AA07 AA09 AA11 AA14 AA20 DD10 DD21
Claims (3)
- 【請求項１】セラミックス基板とアルミニウムを主成分
とする金属板とを接合するろう材であって、Ｇｅが２〜
３０重量部、Ｓｉが０〜１３重量部、Ｍｇが０．０５〜
５重量部を含有するＡｌ合金からなることを特徴とする
ろう材。 - 【請求項２】セラミックス基板が、窒化アルミニウム、
窒化珪素、炭化珪素又はアルミナの何れかであることを
特徴とする請求項１記載のろう材。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２記載のろう材を介し
て、セラミックス基板とアルミニウムを主成分とする金
属板とを接合してなることを特徴とするセラミックス回
路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23787099A JP4286992B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23787099A JP4286992B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001062586A true JP2001062586A (ja) | 2001-03-13 |
| JP4286992B2 JP4286992B2 (ja) | 2009-07-01 |
Family
ID=17021644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23787099A Expired - Fee Related JP4286992B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4286992B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006045040A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Nhk Spring Co Ltd | Ｓｉ系セラミックスを有す複合材およびその製造方法。 |
| CN115502604A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-23 | 安徽科技学院 | 用于镁合金的钎料、使用方法及其助焊剂 |
-
1999
- 1999-08-25 JP JP23787099A patent/JP4286992B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006045040A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Nhk Spring Co Ltd | Ｓｉ系セラミックスを有す複合材およびその製造方法。 |
| CN115502604A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-23 | 安徽科技学院 | 用于镁合金的钎料、使用方法及其助焊剂 |
| CN115502604B (zh) * | 2022-09-29 | 2023-07-18 | 安徽科技学院 | 用于镁合金的钎料、使用方法及其助焊剂 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4286992B2 (ja) | 2009-07-01 |
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