JP2003188316A - セラミックｄｂｃ基板およびその製造方法。 - Google Patents
セラミックｄｂｃ基板およびその製造方法。Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミック基板の表面に銅板を強固に接合す
る方法を提供する。 【解決手段】 セラミック基板の表面に金属銅の薄膜を
形成した後、前記金属銅の薄膜の上に酸化銅を介して銅
板を載置して加熱することにより、銅板とセラミックス
基板を充分な結合強度で接合する。
る方法を提供する。 【解決手段】 セラミック基板の表面に金属銅の薄膜を
形成した後、前記金属銅の薄膜の上に酸化銅を介して銅
板を載置して加熱することにより、銅板とセラミックス
基板を充分な結合強度で接合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスＤＢ
Ｃ基板およびその製造方法に関し、特に本発明は、銅回
路板をセラミックス基板に強固に接着させてなるセラミ
ックスＤＢＣ基板とその製造方法に関する。
Ｃ基板およびその製造方法に関し、特に本発明は、銅回
路板をセラミックス基板に強固に接着させてなるセラミ
ックスＤＢＣ基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の半導体部品は、大電力化、モジュ
ール化、高集積化、高信頼性化および低価格化が急速に
進んでいる。これらの実現のためにセラミックス基板上
に直接銅回路板を接着し、放熱性を大幅に向上させ、か
つ銅回路上に直接半導体を実装することのできる放熱性
の優れた半導体実装基板（以下、ＤＢＣ基板と称する）
が実現されており、例えばパワートランジスタモジュー
ル、高周波パワートランジスタ、大容量パワートランジ
スタあるいはイグナイタ用パワートランジスタ等にアル
ミナＤＢＣ基板や窒化アルミニウムＤＢＣ基板が実用化
されている（特許文献１、２参照）。
ール化、高集積化、高信頼性化および低価格化が急速に
進んでいる。これらの実現のためにセラミックス基板上
に直接銅回路板を接着し、放熱性を大幅に向上させ、か
つ銅回路上に直接半導体を実装することのできる放熱性
の優れた半導体実装基板（以下、ＤＢＣ基板と称する）
が実現されており、例えばパワートランジスタモジュー
ル、高周波パワートランジスタ、大容量パワートランジ
スタあるいはイグナイタ用パワートランジスタ等にアル
ミナＤＢＣ基板や窒化アルミニウムＤＢＣ基板が実用化
されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献】 特開昭６３−３１８７５９号公報
【特許文献】 特開昭５８−０４６６９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特許文
献１、２に記載されているようなＤＢＣ基板における銅
回路板は、基板表面の酸化物とＣｕＯの共融相を介して
接着するものが一般的であるが、この基板は製造時の処
理条件のコントロールが難しく、しかも接着強度の点で
やや信頼性に欠ける欠点を有していた。
献１、２に記載されているようなＤＢＣ基板における銅
回路板は、基板表面の酸化物とＣｕＯの共融相を介して
接着するものが一般的であるが、この基板は製造時の処
理条件のコントロールが難しく、しかも接着強度の点で
やや信頼性に欠ける欠点を有していた。
【０００５】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、前記ＤＢＣ基板における銅回路
板を強固に接着するための技術を提案することを目的と
する。
になされたものであり、前記ＤＢＣ基板における銅回路
板を強固に接着するための技術を提案することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者らは、このような
課題を解決すべく種々検討した結果、セラミックス基板
の表面に薄い金属銅被膜層を形成した後、前記金属銅被
膜層の上に酸化銅を介して銅回路板を載置し加熱するこ
とにより、これらを極めて強固に接着できることを見出
した。即ち、本発明は、金属銅被膜層を有するセラミッ
ク基板の表面に、その金属銅被膜層を介して銅回路板が
形成されてなるセラミックＤＢＣ基板であって、前記銅
回路板を、前記金属銅被膜層もしくは該銅回路板のいず
れか一方の接着面に形成した酸化銅と銅回路板の銅との
共晶相を介してセラミック基板に接着してなることを特
徴とするセラミックＤＢＣ基板である。なお、本発明に
おいて、セラミック基板は、窒化アルミニウムであるこ
とが好ましい。
課題を解決すべく種々検討した結果、セラミックス基板
の表面に薄い金属銅被膜層を形成した後、前記金属銅被
膜層の上に酸化銅を介して銅回路板を載置し加熱するこ
とにより、これらを極めて強固に接着できることを見出
した。即ち、本発明は、金属銅被膜層を有するセラミッ
ク基板の表面に、その金属銅被膜層を介して銅回路板が
形成されてなるセラミックＤＢＣ基板であって、前記銅
回路板を、前記金属銅被膜層もしくは該銅回路板のいず
れか一方の接着面に形成した酸化銅と銅回路板の銅との
共晶相を介してセラミック基板に接着してなることを特
徴とするセラミックＤＢＣ基板である。なお、本発明に
おいて、セラミック基板は、窒化アルミニウムであるこ
とが好ましい。
【０００７】また、本発明は、セラミック基板の表面に
スパッタリング法または真空蒸着法により金属銅被膜層
を形成した後、前記金属銅被膜層上に酸化銅を介して銅
回路板を載置し加熱することを特徴とするセラミックＤ
ＢＣ基板の製造方法である。なお、本発明において、前
記酸化銅の厚さは、０．３〜５μｍであること、および
銅回路板載置後の加熱は、１０６８〜１０７５℃の温度
で行うことが好ましい。
スパッタリング法または真空蒸着法により金属銅被膜層
を形成した後、前記金属銅被膜層上に酸化銅を介して銅
回路板を載置し加熱することを特徴とするセラミックＤ
ＢＣ基板の製造方法である。なお、本発明において、前
記酸化銅の厚さは、０．３〜５μｍであること、および
銅回路板載置後の加熱は、１０６８〜１０７５℃の温度
で行うことが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるセラミック
スＤＢＣ基板について説明する。本発明に係るＤＢＣ基
板によれば、セラミックス基板の表面にスパッタリング
法、化学銅めっき法および真空蒸着法から選ばれるいず
れかの方法で金属銅被膜層を形成することが必要であ
る。その理由は、セラミックス基板の表面に直接形成さ
れる金属銅被膜層は、その後に銅回路板が接着されるた
め、極めて強固にセラミックス基板の表面に接着してい
ることが重要であり、前記スパッタリング法、化学銅め
っき法および真空蒸着法は、いずれもセラミックス基板
の表面に極めて強固に接着された金属銅被膜層を形成す
ることができるからである。なお、前記セラミックス基
板の表面は、予め清浄化処理やアンカーとなる凹凸加工
を施しておくことが有利である。
スＤＢＣ基板について説明する。本発明に係るＤＢＣ基
板によれば、セラミックス基板の表面にスパッタリング
法、化学銅めっき法および真空蒸着法から選ばれるいず
れかの方法で金属銅被膜層を形成することが必要であ
る。その理由は、セラミックス基板の表面に直接形成さ
れる金属銅被膜層は、その後に銅回路板が接着されるた
め、極めて強固にセラミックス基板の表面に接着してい
ることが重要であり、前記スパッタリング法、化学銅め
っき法および真空蒸着法は、いずれもセラミックス基板
の表面に極めて強固に接着された金属銅被膜層を形成す
ることができるからである。なお、前記セラミックス基
板の表面は、予め清浄化処理やアンカーとなる凹凸加工
を施しておくことが有利である。
【０００９】前記金属銅被膜層の厚さは、０．３〜５μ
ｍの範囲であることが有利である。その理由は、０．３
μｍより薄いと金属銅被膜層に銅回路板を効率的に接着
させることが困難であるからであり、一方５μｍより厚
い金属銅被膜層は、形成に長時間を要し効率的でないか
らである。また本発明によれば、前記スパッタリング
法、化学銅めっき法あるいは真空蒸着法によって形成さ
れた金属被膜層は、形成された後１０６８〜１０７５℃
の温度で熱処理を施すことが有利である。
ｍの範囲であることが有利である。その理由は、０．３
μｍより薄いと金属銅被膜層に銅回路板を効率的に接着
させることが困難であるからであり、一方５μｍより厚
い金属銅被膜層は、形成に長時間を要し効率的でないか
らである。また本発明によれば、前記スパッタリング
法、化学銅めっき法あるいは真空蒸着法によって形成さ
れた金属被膜層は、形成された後１０６８〜１０７５℃
の温度で熱処理を施すことが有利である。
【００１０】本発明によれば、セラミックス基板の表面
の金属銅被膜層の上に酸化銅を介して銅回路板を載置し
加熱することが必要である。その理由は、金属銅被膜層
の上に酸化銅を介して銅回路板を載置し加熱することに
より、酸化銅によって銅の融点を低下させることがで
き、極めて容易にしかも強固に金属銅被膜層と銅回路板
を接着することができるからである。なお、前記スパッ
タリング法、化学銅めっき法および真空蒸着法等によっ
て金属銅被膜層を直接厚く形成することも考えられる
が、前記方法はいずれも膜の生成速度が極めて遅いた
め、効率的でない。
の金属銅被膜層の上に酸化銅を介して銅回路板を載置し
加熱することが必要である。その理由は、金属銅被膜層
の上に酸化銅を介して銅回路板を載置し加熱することに
より、酸化銅によって銅の融点を低下させることがで
き、極めて容易にしかも強固に金属銅被膜層と銅回路板
を接着することができるからである。なお、前記スパッ
タリング法、化学銅めっき法および真空蒸着法等によっ
て金属銅被膜層を直接厚く形成することも考えられる
が、前記方法はいずれも膜の生成速度が極めて遅いた
め、効率的でない。
【００１１】本発明によれば、前記金属銅被膜層と銅回
路板との間の酸化銅は、金属銅被膜層あるいは銅回路板
のいずれか少なくとも一方の表面に形成された酸化被膜
であることが好ましい。その理由は、前記酸化銅は、前
記金属銅被膜層と銅回路板の表面の融点を低下させて、
金属銅被膜層と銅回路板を融合させる目的で介在させる
ものであり、前記金属銅被膜層あるいは銅回路板のいず
れか少なくとも一方の表面に形成された酸化被膜は、極
めて効率的に金属銅被膜層あるいは銅回路板の表面を溶
融させることができるからである。
路板との間の酸化銅は、金属銅被膜層あるいは銅回路板
のいずれか少なくとも一方の表面に形成された酸化被膜
であることが好ましい。その理由は、前記酸化銅は、前
記金属銅被膜層と銅回路板の表面の融点を低下させて、
金属銅被膜層と銅回路板を融合させる目的で介在させる
ものであり、前記金属銅被膜層あるいは銅回路板のいず
れか少なくとも一方の表面に形成された酸化被膜は、極
めて効率的に金属銅被膜層あるいは銅回路板の表面を溶
融させることができるからである。
【００１２】本発明によれば、前記酸化被膜の厚さの合
計が０．３〜５μｍであることが好ましい。その理由
は、０．３μｍより薄いと金属銅被膜層あるいは銅回路
板の表面を効率的に溶融させることが困難であるからで
あり、一方５μｍより厚いと溶融量の制御が困難にな
り、均一な接着層を形成することが困難になるからであ
る。
計が０．３〜５μｍであることが好ましい。その理由
は、０．３μｍより薄いと金属銅被膜層あるいは銅回路
板の表面を効率的に溶融させることが困難であるからで
あり、一方５μｍより厚いと溶融量の制御が困難にな
り、均一な接着層を形成することが困難になるからであ
る。
【００１３】本発明によれば、前記セラミックス基板の
表面の金属銅被膜層の上に酸化銅を介して銅回路板を載
置し加熱する際の加熱温度は、１０６８〜１０７５℃の
範囲内であることが好ましい。その理由は、１０６８℃
より低いと酸化銅と銅の共晶相を形成することができ
ず、一方１０７５℃より高いと銅回路板自体が溶融して
しまうからである。
表面の金属銅被膜層の上に酸化銅を介して銅回路板を載
置し加熱する際の加熱温度は、１０６８〜１０７５℃の
範囲内であることが好ましい。その理由は、１０６８℃
より低いと酸化銅と銅の共晶相を形成することができ
ず、一方１０７５℃より高いと銅回路板自体が溶融して
しまうからである。
【００１４】本発明によれば、前記セラミックス基板と
しては、酸化アルミニウム、酸化ベリリウムあるいは窒
化アルミニウム等のセラミックス基板を使用することが
できる。
しては、酸化アルミニウム、酸化ベリリウムあるいは窒
化アルミニウム等のセラミックス基板を使用することが
できる。
【００１５】次に本発明を実施例によって詳細に説明す
る。
る。
【００１６】
【実施例】（実施例１）
（１） 市販のアルミナ焼結体基板の表面をＧＣ＃７０
０の砥粒で研削した後、イソプロピルアルコールの５％
水溶液中に浸漬し、超音波洗浄した後、Ｓｎ−Ｐｄ液に
浸漬し核付与処理を行い、化学銅めっき液に０．５時間
浸漬して銅めっき処理を行った。 （２） 前記銅めっき処理後、４００℃の空気中で１時
間加熱した後、さらに１０００℃の窒素ガス中で１時間
加熱し、次いで厚さ０．３ｍｍの銅板を載せて１０７２
℃の窒素ガス中で１０分間加熱して銅板を接合した。上
記工程によって得られたセラミックス基板と銅板とは極
めて強固に接着していることが認められた。
０の砥粒で研削した後、イソプロピルアルコールの５％
水溶液中に浸漬し、超音波洗浄した後、Ｓｎ−Ｐｄ液に
浸漬し核付与処理を行い、化学銅めっき液に０．５時間
浸漬して銅めっき処理を行った。 （２） 前記銅めっき処理後、４００℃の空気中で１時
間加熱した後、さらに１０００℃の窒素ガス中で１時間
加熱し、次いで厚さ０．３ｍｍの銅板を載せて１０７２
℃の窒素ガス中で１０分間加熱して銅板を接合した。上
記工程によって得られたセラミックス基板と銅板とは極
めて強固に接着していることが認められた。
【００１７】（実施例２）
（１） 平均粒径が０．８μｍ、酸素含有率が０．９重
量％の窒化アルミニウム粉末１０００ｇと、純度が９
９．９重量％のＹ2 Ｏ3 ５０ｇと、アクリル樹脂系バイ
ンダー１１０ｇと、エチルアルコール１８０ｇと酢酸エ
チル１８０ｇとをボールミル中に装入し、２４時間混合
した後、ドクターブレード法で１ｍｍの厚さのシートを
成形した。 （２） 前記工程で得たシート状成形体を、脱脂炉に装
入し窒素気流中で３００℃迄２℃／ｍｉｎの割合で昇温
し、脱脂処理を行った。 （３） 前記脱脂処理を施した接合体をＡｌＮ坩堝中に
装入し、１８５０℃で２時間焼結した。坩堝周辺の雰囲
気は窒素気流とした。 （４） 前記工程で得た焼結体をＧＣ＃７００の砥粒で
研削して表面のＹＡＧ層を除去した後、１００℃の蒸留
水中に２時間浸漬した。 （５） さらに、約７０℃に調節されたＮａＯＨ１５
％、ｍ−エタノールアミン２％，水８３％の混合液に２
分間浸漬して脱脂処理した後、Ｓｎ−Ｐｄ液に浸漬し核
付与処理を行い、化学銅めっき液に０．５時間浸漬して
銅めっき処理を行い、０．５μｍのめっき層を形成し
た。 （６） 前記銅めっき処理後、４００℃の空気中で１時
間加熱した後さらに１２００℃の窒素気流中で１時間加
熱し、厚さ０．３ｍｍの銅板を載せて１０７２℃の窒素
ガス中で１０分間加熱して銅板を接合した。 上記工程によって得られたセラミックス基板と銅板とは
極めて強固に接着していることが認められた。
量％の窒化アルミニウム粉末１０００ｇと、純度が９
９．９重量％のＹ2 Ｏ3 ５０ｇと、アクリル樹脂系バイ
ンダー１１０ｇと、エチルアルコール１８０ｇと酢酸エ
チル１８０ｇとをボールミル中に装入し、２４時間混合
した後、ドクターブレード法で１ｍｍの厚さのシートを
成形した。 （２） 前記工程で得たシート状成形体を、脱脂炉に装
入し窒素気流中で３００℃迄２℃／ｍｉｎの割合で昇温
し、脱脂処理を行った。 （３） 前記脱脂処理を施した接合体をＡｌＮ坩堝中に
装入し、１８５０℃で２時間焼結した。坩堝周辺の雰囲
気は窒素気流とした。 （４） 前記工程で得た焼結体をＧＣ＃７００の砥粒で
研削して表面のＹＡＧ層を除去した後、１００℃の蒸留
水中に２時間浸漬した。 （５） さらに、約７０℃に調節されたＮａＯＨ１５
％、ｍ−エタノールアミン２％，水８３％の混合液に２
分間浸漬して脱脂処理した後、Ｓｎ−Ｐｄ液に浸漬し核
付与処理を行い、化学銅めっき液に０．５時間浸漬して
銅めっき処理を行い、０．５μｍのめっき層を形成し
た。 （６） 前記銅めっき処理後、４００℃の空気中で１時
間加熱した後さらに１２００℃の窒素気流中で１時間加
熱し、厚さ０．３ｍｍの銅板を載せて１０７２℃の窒素
ガス中で１０分間加熱して銅板を接合した。 上記工程によって得られたセラミックス基板と銅板とは
極めて強固に接着していることが認められた。
【００１８】（実施例３）
（１） 前記実施例２と同様にして得た焼結体をＧＣ＃
７００の砥粒で研削して表面のＹＡＧ層を除去した後、
１００℃の蒸留水中に２時間浸漬した。 （２） さらに、イソプロピルアルコールの５％水溶液
中に浸漬し、超音波洗浄した後、０．７μｍ／時間の析
出速度で銅スパッタ処理を施し、２μｍの厚さのスパッ
タ膜を形成した。 （３） 次いで、４００℃の空気中で１時間加熱した
後、１０００℃の窒素ガス中で１時間加熱し、次いで厚
さ０．３ｍｍの銅板を載せて１０７２℃の窒素ガス中で
１０分間加熱して銅板を接合した。 上記工程によって得られたセラミックス基板と銅板とは
極めて強固に接着していることが認められた。
７００の砥粒で研削して表面のＹＡＧ層を除去した後、
１００℃の蒸留水中に２時間浸漬した。 （２） さらに、イソプロピルアルコールの５％水溶液
中に浸漬し、超音波洗浄した後、０．７μｍ／時間の析
出速度で銅スパッタ処理を施し、２μｍの厚さのスパッ
タ膜を形成した。 （３） 次いで、４００℃の空気中で１時間加熱した
後、１０００℃の窒素ガス中で１時間加熱し、次いで厚
さ０．３ｍｍの銅板を載せて１０７２℃の窒素ガス中で
１０分間加熱して銅板を接合した。 上記工程によって得られたセラミックス基板と銅板とは
極めて強固に接着していることが認められた。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、セラミックス基板の表
面に薄い金属銅被膜層を形成した後、前記金属銅被膜層
の上に酸化銅を介して銅板を載置し加熱することによ
り、極めて強固に接着することができる。
面に薄い金属銅被膜層を形成した後、前記金属銅被膜層
の上に酸化銅を介して銅板を載置し加熱することによ
り、極めて強固に接着することができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 金属銅被膜層を有するセラミック基板の
表面に、その金属銅被膜層を介して銅回路板が形成され
てなるセラミックＤＢＣ基板であって、前記銅回路板
を、前記金属銅被膜層もしくは該銅回路板のいずれか一
方の接着面に形成した酸化銅と銅回路板の銅との共晶相
を介してセラミック基板に接着してなることを特徴とす
るセラミックＤＢＣ基板。 - 【請求項２】 セラミック基板は、窒化アルミニウムで
ある請求項１に記載のセラミックＤＢＣ基板。 - 【請求項３】 セラミック基板の表面にスパッタリング
法または真空蒸着法により金属銅被膜層を形成した後、
前記金属銅被膜層上に酸化銅を介して銅回路板を載置し
加熱することを特徴とするセラミックＤＢＣ基板の製造
方法。 - 【請求項４】 前記酸化銅の厚さは、０．３〜５μｍで
あることを特徴とする請求項３に記載のセラミックＤＢ
Ｃ基板の製造方法。 - 【請求項５】 銅回路板載置後の加熱は、１０６８〜１
０７５℃の温度で行うことを特徴とする請求項３または
４に記載のセラミックＤＢＣ基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002369438A JP3636706B2 (ja) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | セラミックｄｂｃ基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002369438A JP3636706B2 (ja) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | セラミックｄｂｃ基板 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28212291A Division JP3422495B2 (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | セラミックスｄｂｃ基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003188316A true JP2003188316A (ja) | 2003-07-04 |
| JP3636706B2 JP3636706B2 (ja) | 2005-04-06 |
Family
ID=27606873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002369438A Expired - Fee Related JP3636706B2 (ja) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | セラミックｄｂｃ基板 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3636706B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005079593A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Lumileds Lighting Us Llc | 半導体発光装置のためのパッケージ |
| WO2013021750A1 (ja) | 2011-08-11 | 2013-02-14 | 古河電気工業株式会社 | 配線基板およびその製造方法ならびに半導体装置 |
| WO2014208690A1 (ja) | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 古河電気工業株式会社 | 接続構造体、及び半導体装置 |
| WO2015104954A1 (ja) | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 古河電気工業株式会社 | 電子回路装置 |
-
2002
- 2002-12-20 JP JP2002369438A patent/JP3636706B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005079593A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Lumileds Lighting Us Llc | 半導体発光装置のためのパッケージ |
| WO2013021750A1 (ja) | 2011-08-11 | 2013-02-14 | 古河電気工業株式会社 | 配線基板およびその製造方法ならびに半導体装置 |
| WO2014208690A1 (ja) | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 古河電気工業株式会社 | 接続構造体、及び半導体装置 |
| WO2015104954A1 (ja) | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 古河電気工業株式会社 | 電子回路装置 |
| KR20160108307A (ko) | 2014-01-10 | 2016-09-19 | 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 | 전자회로장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3636706B2 (ja) | 2005-04-06 |
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