JP2003192462A

JP2003192462A - 窒化珪素回路基板およびその製造方法

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Publication number: JP2003192462A
Application number: JP2001392490A
Authority: JP
Inventors: Takao Shirai; 隆雄白井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】パワートランジスタやレーザーダイオード等
が装着される窒化珪素回路基板では、大電流を流せるよ
うに銅板の厚さを厚くする必要があるが、銅板が厚くな
るにつれて、銅板と窒化珪素基板との熱膨張率の差に起
因する熱応力も大きくなるため、窒化珪素基板へのクラ
ックの発生や金属板の剥離等の問題が発生しやすくなっ
ている。【解決手段】窒化珪素基板の少なくとも一方の面に厚
さ０．５ｍｍ以上の銅板が接合された窒化珪素回路基板
において、前記銅板と窒化珪素基板とがＡｇ、Ｃｕおよ
び活性金属を含む接合層により接合されており、前記銅
板中にＡｇ成分が拡散されているとともに、前記銅板の
厚さをｔ_１、前記Ａｇ成分が拡散した層の厚さをｔ_２と
したとき、ｔ_２／ｔ_１＞０．０１であるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は活性金属を含むろう
材によって窒化珪素基板と銅板とを接合した窒化珪素回
路基板およびその製造方法に係り、特に接合された銅板
の板厚が従来のものよりも厚いものにおいて、耐熱サイ
クル特性・信頼性を向上させた窒化珪素回路基板および
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パワートランジスタモジュールや
スイッチング電源用モジュール等の比較的高電力を扱う
半導体モジュールにおいて、セラミックス基板の表裏に
銅板等の金属板または金属回路板を接合したセラミック
ス回路基板が使用されている。

【０００３】セラミックス基板としては、これまで比較
的入手が容易なアルミナ焼結体が主として用いられてき
たが、半導体素子の高集積化、高周波化、高出力化等に
伴う半導体素子からの発熱量の増加に対し、アルミナ基
板では放熱性の点で限界があるため、アルミナ基板に比
べて熱伝導率に優れ、熱膨張率がＳｉに近似する窒化ア
ルミニウム基板も使用されるようになっている。

【０００４】ところが、窒化アルミニウム基板は上述し
たような優れた特性を有する反面、機械的強度や靱性が
低いことから、アッセンブリ工程での損傷や、熱サイク
ルが付加された際にクラックが発生しやすい等の難点を
有している。このため機械的な信頼性が求められるもの
については、熱膨張率がＳｉに近似し、機械的強度や靱
性に優れる窒化珪素基板が用いられるようになってい
る。

【０００５】セラミックス回路基板の製造工程における
セラミックス基板と金属板あるいは金属回路板との接合
方法としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ等の活性金属を
Ａｇ−Ｃｕろう材等に１〜１０％含有した活性金属ろう
材を用いる方法（活性金属法）や、金属回路板等として
酸素を１００〜１０００ppm 含有するタフピッチ電解銅
や表面を１〜１０μｍの厚さで酸化させた銅板を用いて
セラミックス基板と銅板とを直接接合させる、いわゆる
直接接合法（ＤＢＣ法：ダイレクト・ボンディング・カ
ッパー法）等が知られている。

【０００６】例えば活性金属法においては、Ａｇ−Ｃｕ
−Ｔｉ系ろう材をセラミックス基板上にスクリーン印刷
し、この印刷面上にＣｕからなる金属回路板を配置し、
８５０℃程の温度で加熱処理し、セラミックス基板と金
属回路板とを接合する。

【０００７】このようにして得られたセラミックス回路
基板は、活性金属であるＴｉと窒化物系セラミックス基
板のＮとが共有結合して、ＴｉＮ（窒化チタン）とな
り、このＴｉＮにより接合層を形成するため、比較的高
い接合強度を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱膨張
率が大きく異なるセラミックス基板と金属板とを接合す
ると、接合後の冷却過程や冷熱サイクルの付加により、
上記熱膨張率の差に起因する熱応力が発生する。

【０００９】この応力は接合部付近のセラミックス基板
側に圧縮と引張りの残留応力分布として存在し、特に金
属板の外周端部と近接するセラミックス部分に残留応力
の主応力が作用する。この残留応力は、セラミックス基
板にクラックを生じさせたり、絶縁耐圧不良を起こした
り、あるいは金属板を剥離させたりする原因となる。

【００１０】特に、パワートランジスタやレーザーダイ
オード等が装着されるセラミックス回路基板では、大電
流を流せるように金属板の厚さを厚くする必要がある
が、金属板が厚くなるにつれて上記熱膨張率の差に起因
する熱応力も大きくなるため、セラミックス基板へのク
ラックの発生や金属板の剥離等の問題が発生しやすくな
る。

【００１１】本発明は、上述したような課題を解決する
ためになされたものであって、パワートランジスタやレ
ーザーダイオード等の装着に使用される比較的厚い金属
板を有する窒化珪素回路基板において、窒化珪素基板へ
のクラックの発生や金属板の剥離等が抑制された窒化珪
素回路基板およびその製造方法を提供することを目的と
している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の窒化珪素回路基
板は、窒化珪素基板の少なくとも一方の面に厚さ０．５
ｍｍ以上の銅板が接合された窒化珪素回路基板におい
て、前記銅板と窒化珪素基板とがＡｇ、Ｃｕおよび活性
金属を含む接合層により接合されていることを特徴とす
る。

【００１３】窒化珪素基板に接合される銅板にはＡｇ成
分が拡散していることが好ましく、前記銅板の厚さをｔ
_１、前記銅板におけるＡｇ成分が拡散した層の厚さをｔ
_２とした場合、ｔ_２／ｔ_１＞０．０１であることが好ま
しい。また、使用される窒化珪素基板は、熱伝導率が７
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるものが好ましい。

【００１４】本発明の窒化珪素回路基板は、例えばレー
ザーダイオードを搭載するためのサブマウント材として
好適に使用されるものである。

【００１５】本発明の窒化珪素回路基板の製造方法は、
窒化珪素基板の少なくとも一方の面に厚さ０．５ｍｍ以
上の銅板を接合する際に好適なものであって、窒化珪素
基板上にＡｇ、Ｃｕおよび活性金属を含む接合ろう材ペ
ースト層を塗布した後、銅板を積層する工程と、７８０
〜９３０℃で５〜３０分間加熱することにより前記銅板
と窒化珪素基板とを接合する工程と、前記接合された銅
板と窒化珪素基板とを、さらに温度７００〜８５０℃で
５〜１００分間保持することにより、前記銅板中に接合
ろう材ペースト中のＡｇ成分を拡散させる工程とを具備
することを特徴とする。

【００１６】前記Ａｇ、Ｃｕおよび活性金属を含む接合
ろう材ペーストは、Ｃｕを１０〜２０質量％および活性
金属を１〜１０質量％含み、残部が実質的にＡｇからな
るものであることが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００１８】図１は本発明の窒化珪素回路基板を示した
断面図である。本発明の窒化珪素回路基板１は、窒化珪
素基板２の少なくとも一方の面に、接合層３により銅板
４が接合されてなるものである。銅板４は、例えば回路
板等として使用されるものであり、その厚さは少なくと
も０．５ｍｍ以上である。本発明では、このような厚め
の銅板４を使用することで、高い放熱性、電流容量を得
ることができ、レーザーダイオードやパワートランジス
タ等の比較的大電力を必要とするものを搭載することが
できる。

【００１９】本発明の窒化珪素回路基板１を構成する窒
化珪素基板２は、主として窒化珪素焼結体からなるもの
であり、その形状、特性等は特に制限されるものではな
いが、例えば熱伝導率が７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、厚さが
０．８ｍｍ以下であるものが好ましい。この窒化珪素基
板２に接合される銅板４は上記したように０．５ｍｍ以
上であればよいが、好ましくは０．５〜１．５ｍｍ、さ
らには０．７〜１．０ｍｍであることが好ましい。本発
明では銅板４の板厚の上限は特に限定されるものではな
いが、銅板４の板厚が１．５ｍｍを超えると銅板が厚す
ぎるため後述するｔ_２／ｔ_１を好ましい値に管理し難
い。また、ｔ_２／ｔ_１を好ましい値にするために接合後
の保持時間を長時間にしなくてはならなくなる。保持時
間があまり長いと製造時間が長くなるだけでなく、不要
な熱応力が発生しやすくなるため必ずしも好ましいとは
言えない。

【００２０】本発明の窒化珪素回路基板１においては、
窒化珪素基板２と銅板４とは接合層３を介して接合され
ている。この接合層３は、Ａｇ、Ｃｕおよび活性金属等
からなるものである。活性金属としては、Ｔｉ、Ｚｒ、
ＨｆおよびＮｂから選択される少なくとも１種であるこ
とが好ましい。

【００２１】この接合層３はより具体的には、Ａｇ−Ｃ
ｕ−活性金属の混在層５と活性金属窒化物層６（ＴｉＮ
等）とからなるものである。活性金属窒化物層６は、接
合層３のうち窒化珪素基板２側に形成されるものであ
り、窒化珪素基板２と銅板４とを接合する際に使用した
活性金属ろう材等に含まれていた活性金属と窒化珪素基
板の窒素とが反応して形成されたものである。このよう
なＴｉＮ層等を形成することで、比較的高い接合強度を
得ることができる。

【００２２】また、窒化珪素基板２に接合層３を介して
接合される銅板４は、より具体的には、Ａｇ成分が拡散
したことにより形成されたＡｇ拡散層７と、Ａｇ成分が
拡散していない非拡散層８とからなるものであることが
好ましい。このＡｇ拡散層７は、窒化珪素基板２と銅板
４とを接合する際に、活性金属ろう材等に含まれていた
Ａｇ成分の拡散により、あるいは窒化珪素基板２と銅板
４とを接合した後に、熱処理により接合層３に含まれて
いたＡｇ成分を拡散させることにより形成されたもので
ある。

【００２３】このＡｇ成分が拡散されたＡｇ拡散層７
は、銅板（Ａｇ成分が拡散されていない部分）の熱膨張
率と窒化珪素基板の熱膨張率の間の熱膨張率を有するも
のである。このようなＡｇ拡散層７を銅板４に形成する
ことで、例えば窒化珪素回路基板の構成を、銅板から窒
化珪素基板へ向かって順に、銅板、銅板＋Ａｇ、Ａｇ＋
Ｃｕ、ＴｉＮ、ＳｉＮのようにすることが可能となる。
このように、徐々に熱膨張率を変化させていくことで、
銅板と窒化珪素基板との熱膨張率の差に起因する熱応力
の発生を緩和させることができ、窒化珪素基板へのクラ
ックの発生や、銅板の剥離等を有効に抑制することが可
能となる。また、板厚０．５ｍｍ以上と厚い銅板を接合
しているにも関わらず熱応力の発生が緩和されるため
に、窒化珪素基板の板厚をこれまでよりも薄くすること
が可能となる。このため、回路板として接合された板厚
０．５ｍｍ以上の厚い銅板がヒートシンクの役割も果た
し、さらに窒化珪素基板の板厚を薄くできるので回路基
板としての熱抵抗を大幅に改善できる。

【００２４】Ａｇ成分の銅板への拡散は、銅板４の厚さ
をｔ_１とし、Ａｇ成分が拡散した層の厚さ、すなわちＡ
ｇ拡散層７の厚さをｔ_２とした場合、以下の式で示され
るような範囲となるようにすることが好ましい。なお、
銅板４の厚さｔ_１とは、Ａｇ拡散層７および非拡散層８
の厚さを合わせたものである。０．５ ≧ ｔ_２／ｔ_１＞０．０１

【００２５】銅板４に対するＡｇ拡散層７の比、ｔ_２／
ｔ_１が０．０１未満である場合、Ａｇ拡散層７の厚さが
薄すぎるため、窒化珪素基板２と銅板４との熱膨張率の
差に起因する熱応力の発生を有効に緩和できなくなるお
それがあり、窒化珪素基板２へのクラックの発生や、銅
板４の剥離等が発生しやすくなる。一方、ｔ_２／ｔ_１が
０．５を超える場合には、銅板４が剥離しやすくなる。

【００２６】窒化珪素基板２へのクラックの発生や、銅
板４の剥離等を抑制するためのより好ましい範囲は、
０．４ ≧ ｔ_２／ｔ_１＞０．０２である。

【００２７】なお、銅板へ拡散したＡｇ成分は、窒化珪
素回路基板における銅板の断面をＥＰＭＡ等を用いて観
察することができる。また、銅板におけるＡｇ成分の拡
散した範囲、すなわちＡｇ拡散層の厚さｔ_２は、積層方
向において、接合層と銅板との接合面から、Ａｇ成分が
最も拡散した部分までの距離のことである。具体的に
は、接合面付近の銅板断面から任意の３個所を選び、各
個所について接合面に水平方向に５０μｍの範囲をＥＰ
ＭＡで観察し、最もＡｇの拡散距離が長かったものをＡ
ｇ成分が拡散した層の厚さ、すなわちＡｇ拡散層の厚さ
ｔ_２とする。また、接合後の窒化珪素回路基板におい
て、Ａｇの拡散が進み銅板の厚さｔ_１が判断し難いとき
は接合部の端部から任意の３個所を選びそこにおける銅
板の厚さの平均値をｔ_１とするものとする。

【００２８】なお、本発明の窒化珪素回路基板１では、
図１に示されたような窒化珪素基板２の一方の面のみに
銅板４が接合されたものに限られず、例えば図２に示す
ように窒化珪素基板２の両面に銅板４ａ、４ｂが接合さ
れたものであっても構わない。このような場合、少なく
とも一方の銅板、例えば銅板４ａのみが少なくとも０．
５ｍｍ以上の厚さを有し、上記したようなｔ_２／ｔ_１を
満たすようなものであればよい。

【００２９】上記したような本発明の窒化珪素回路基板
は、銅板が０．５ｍｍ以上と厚いにもかかわらず、熱サ
イクル特性に優れているため、大電力で使用され、かつ
発熱量の大きいもの、例えばレーザーダイオードのサブ
マウントや、パワートランジスタモジュール等の回路基
板等に好適に用いることができる。

【００３０】次に、本発明の窒化珪素回路基板の製造方
法について説明する。まず、窒化珪素回路基板を構成す
る窒化珪素基板の製造について説明する。本発明に使用
される窒化珪素基板は、通常のプロセスにより製造され
たものであれば特に制限されるものではなく、例えば次
のようなプロセスを経て製造されるものである。

【００３１】まず、所定の微細粒径を有し、また不純物
含有量が少ない微細な窒化珪素粉末に対して所定量の焼
結助剤、有機バインダ等の必要な添加剤および必要に応
じてＣａＯやＳｒＯおよびＴｉ等の化合物を加えて原料
混合体を調製し、次に得られた原料混合体を成形して所
定形状の成形体を得る。原料混合体の成形法としては、
汎用の金型プレス法、ドクターブレード法のようなシー
ト成形法等が適用できる。

【００３２】上記成形操作に引き続いて、成形体を非酸
化性雰囲気中で温度６００〜８００℃、または空気中で
温度４００〜５００℃で１〜２時間加熱して、予め添加
していた有機バインダ成分を充分に除去し、脱脂する。
次に脱脂処理された成形体を窒素ガス、水素ガスやアル
ゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で１６００〜１９００
℃で所定時間、常圧焼結または雰囲気加圧焼結を行う。

【００３３】本発明では、上記したような工程によって
作製される窒化珪素基板であって、その熱伝導率が７０
Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）以上であり、また三点曲げ強度が
常温で５００ＭＰａ以上であるものを用いることが好ま
しい。なお、このような窒化珪素基板の一例として特開
２０００−３４１７２号公報に記載されたものが挙げら
れる。

【００３４】次に、作製された窒化珪素基板と銅板との
接合について説明する。本発明に使用される銅板として
は、窒化珪素基板の少なくとも一方の面に設けられる銅
板の板厚が０．５ｍｍ以上であればよく、その他形状等
については適宜選択することができる。

【００３５】このような銅板と上記窒化珪素基板とは、
活性金属法により接合することができる。活性金属法で
は、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＮｂから選択される少なく
とも１種の活性金属を含有し適切な組成比を有するＡｇ
−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材等で、窒化珪素基板表面に厚さ２
０μｍ前後の活性金属ろう材層（接合層）を形成し、こ
の接合層を介して、回路板等の銅板を接合する。活性金
属は、基板に対するろう材の濡れ性を改善し、接合強度
を高める作用を有するものである。

【００３６】本発明に用いられる活性金属ろう材として
は、一般的な活性金属ろう材に比べてＣｕの含有量を少
なめとし、Ａｇ成分を多めにすることが好ましく、例え
ば上記活性金属を１〜１０質量％、Ｃｕを１０〜２０質
量％、残部が実質的にＡｇから成るろう材組成物が好適
である。

【００３７】本発明では、一般的な活性金属ろう材に比
べてＣｕの含有量を若干少なめとし、Ａｇ成分を多めに
することで、次に行われる銅板へのＡｇ成分の拡散を適
切かつ容易に行うことができる。特にＡｇとＣｕは約７
２：２８の割合で所定温度に加熱すると共晶合金を形成
する。そのため、従来はろう材中のＡｇとＣｕの割合を
７２：２８の近傍となるようにしていた。そこで本発明
ではろう材中のＣｕ量を若干少なめにすることにより余
ったＡｇが共晶合金を作ろうと銅板中に拡散していく性
質を利用したのである。

【００３８】具体的には、上記接合層は、ろう材組成物
を有機溶媒中に分散して調製した接合用組成物ペースト
を、窒化珪素基板表面にスクリーン印刷する等の方法で
形成することができる。そしてスクリーン印刷した接合
層上に、回路層等となる銅板を接触配置した状態で、真
空中または不活性ガス雰囲気中で、例えば７８０℃以
上、９３０℃以下の温度で、５〜３０分間加熱すること
により、銅板が接合層を介して窒化珪素基板に一体に接
合される。

【００３９】次に、銅板へのＡｇ成分の拡散方法ついて
説明する。銅板へのＡｇ成分の拡散は、上記銅板と窒化
珪素基板との接合体をさらに熱処理して行うことができ
る。この熱処理における温度および時間は、接合された
銅板の厚さ、所望とする拡散範囲等により適宜選択する
ものであるが、例えば温度７００〜８５０℃で、５〜１
００分間程度保持処理することが好ましい。

【００４０】本発明では、接合後、接合体を上記したよ
うな比較的低温で熱処理することにより銅板中にＡｇ成
分を十分に拡散させることが可能となる。なお、上記保
持処理が好ましい範囲より小さい（温度が低いまたは時
間が短い）とＡｇの拡散が十分行われず、好ましい範囲
より大きい（温度が大きいまたは時間が長い）と不要な
熱応力が発生しやすくなる。本発明では、銅板の厚さに
対するＡｇ拡散層の厚さの比、ｔ_２／ｔ_１が０．０１を
超え、０．５以下となるように、上記した温度、保持時
間から適宜選択することが好ましい。本発明では、この
ようにして作製された銅板と窒化珪素との接合体につい
て、さらに必要に応じてエッチング法等を用いて銅板に
回路を形成してもよい。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施の形態について実施例を
参照して説明する。

【００４２】（実施例１）熱伝導率９０Ｗ／ｍ・Ｋの窒
化珪素焼結体（縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ０．６３５ｍ
ｍ）の両面に、２０Ｃｕ−７７Ａｇ−３Ｔｉ（質量％）
を主成分とするろう材を厚さ２０〜４０μｍの範囲内で
塗布し、この部分に表１に示されるような厚さのＣｕ板
を配置し、８００〜８８０℃で５〜１５分間熱処理した
後、さらに７５０〜８００℃で１０〜４０分間の保持処
理を行い、窒化珪素焼結体とＣｕ板との接合、およびＡ
ｇ成分のＣｕ板への拡散処理を行った。さらに、Ｃｕ板
の表面部分をエッチングすることにより、回路を形成し
た。なお、試料１、２、３、８については保持処理を行
わないものとし、試料７については保持処理時間を２０
０分間とした。

【００４３】次に、各窒化珪素回路基板について、熱衝
撃試験（ＴＣＴ試験）を実施した。ＴＣＴ試験は、各窒
化珪素回路基板を−４０℃で３０分間保持した後に室温
（ＲＴ）まで昇温して１０分間保持し、しかる後に＋１
２５℃に昇温して３０分間保持し、次に冷却して室温で
１０分間保持するという昇温−降温サイクルを１０００
回または３０００回繰り返して付加する条件で実施し
た。

【００４４】そして所定のサイクル数が終了した後、各
窒化珪素回路基板の健全率ηを下記（１）式に従って算
出し、各窒化珪素回路基板の耐熱サイクル性を評価し
た。なお、表１におけるＴＣＴ試験の結果は、健全率η
が９８〜１００％であったものを「○」、９５〜９８％
未満であったのものを「△」、９５％未満であったのも
のを「×」で示したものである。

【式１】

【００４５】ここで、Ｄは、回路基板の接合部の長手方
向において、クラックの発生し得る銅板縁部経路の全長
であり、Σｄは上記経路上に発生した各クラックの長さ
（ｄ1 ，ｄ2 ，…ｄn ）の総和を示す。すなわち、健全
率ηが１００％とはクラックが全く発生していないこと
を意味する一方、健全率ηが０％とは基板全面に亘って
クラックが発生していることを意味する。

【００４６】

【表１】

【００４７】銅板の厚さに対するＡｇ拡散層の厚さの
比、ｔ_２／ｔ_１が０．０１以上である本発明の好ましい
範囲を満たす窒化珪素回路基板については、接合された
Ｃｕ板の厚さが０．５ｍｍ以上であるにもかかわらず、
銅板が０．２ｍｍと薄い試料１と同等にＴＣＴ特性が良
好であり、耐熱サイクル性が良好であることが認められ
た。

【００４８】また、試料２、３、８のようにｔ_２／ｔ_１
を０．０１未満としたものは、Ａｇ成分の拡散量が不十
分であるために、銅板と窒化珪素基板との熱膨張差によ
る応力によりクラックが発生することが認められた。ま
た、実施例７のようにｔ_２／ｔ_１を極端に大きくしたも
のは健全率が高いものの、Ａｇ成分の拡散量が多すぎる
ため、銅板が剥がれる場合があることが確認された。

【００４９】（実施例２）熱伝導率９０Ｗ／ｍ・Ｋの窒
化珪素焼結体（縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ０．３２ｍ
ｍ）の両面に板厚０．６ｍｍの銅板を接合した窒化珪素
回路基板の作製にあたり、活性金属ろう材の組成、接合
条件、および接合後の保持処理条件を表２に示すように
変化させて作製を行った。

【００５０】次に、各窒化珪素回路基板について、実施
例１と同様の熱衝撃試験（ＴＣＴ試験）を実施し、各窒
化珪素回路基板の耐熱サイクル性を評価した。結果を表
２に示す。なお、表２における結果は、表１と同様の方
法で示したものである。

【００５１】

【表２】

【００５２】活性金属ろう材中のＣｕ成分の量が、本発
明の好ましい範囲である１０〜２０質量％である試料１
４〜１７については、耐熱サイクル性が良好であること
が認められた。

【００５３】試料１８のように活性金属ろう材中のＣｕ
成分の量が多く、かつ保持処理をしなかったものは、Ａ
ｇ成分の銅板への拡散量が少なく、耐熱サイクル性が若
干劣ることが認められた。また、試料１９のように活性
金属ろう材中のＣｕ成分の量が多く、かつ保持処理を長
時間行ったものでは、Ａｇ成分が銅板へ入り込みすぎた
ために、耐熱サイクル性に優れるものの、銅板が剥がれ
る場合があることが確認された。

【００５４】（実施例３）窒化珪素基板の板厚を表３の
ように代えた以外は試料１、試料４、試料９と同様の窒
化珪素回路基板を用意した。各回路基板に対し実施例１
と同様のＴＣＴ試験を行った。

【００５５】

【表３】

【００５６】表３から分かる通り、本発明の好ましい範
囲を満たす窒化珪素回路基板は板厚を薄くしてもＴＣＴ
特性が良好であった。

【００５７】

【発明の効果】本発明の窒化珪素回路基板では、窒化珪
素基板の少なくとも一方の面に、厚さ０．５ｍｍ以上の
銅板を、Ａｇ、Ｃｕおよび活性金属を含む接合層により
接合することにより、高い放熱性、電流容量を得ること
ができるため、レーザーダイオードやパワートランジス
タ等の比較的大電力を必要とするものを適切に搭載する
ことが可能となる。

【００５８】また、窒化珪素基板に接合される銅板中に
Ａｇ成分を拡散させることにより、銅板の熱膨張率を調
整し、銅板と窒化珪素基板との熱膨張率の差に起因する
熱応力の発生を緩和させ、窒化珪素基板へのクラックの
発生や、銅板の剥離等を有効に抑制することが可能とな
る。

【００５９】本発明の窒化珪素回路基板の製造方法で
は、銅板と窒化珪素基板とを活性金属を含むろう材で接
合したものを、さらに所定の温度、時間で熱処理するこ
とにより、Ａｇ成分を銅板中に適切に拡散させ、銅板の
熱膨張率を適切に制御することが可能となり、これによ
り銅板と窒化珪素基板との熱膨張率の差に起因する熱応
力が緩和され、クラックの発生や銅板の剥離が抑制され
た窒化珪素回路基板を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の窒化珪素回路基板の一例を示した断面
図

【図２】本発明の窒化珪素回路基板の他の例を示した断
面図

【符号の説明】

１…窒化珪素回路基板、２…窒化珪素基板、３…接合
層、４…銅板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化珪素基板の少なくとも一方の面に厚
さ０．５ｍｍ以上の銅板が接合された窒化珪素回路基板
において、前記銅板と窒化珪素基板とがＡｇ、Ｃｕおよ
び活性金属を含む接合層により接合されていることを特
徴とする窒化珪素回路基板。
【請求項２】前記銅板中にＡｇ成分が拡散しているこ
とを特徴とする請求項１記載の窒化珪素回路基板。
【請求項３】前記銅板の厚さをｔ_１、前記銅板におけ
るＡｇ成分が拡散した層の厚さをｔ_２とした場合、ｔ_２
／ｔ_１＞０．０１であることを特徴とする請求項１また
は２記載の窒化珪素回路基板。
【請求項４】前記窒化珪素基板の熱伝導率が７０Ｗ／
ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１項記載の窒化珪素回路基板。
【請求項５】レーザーダイオードを搭載するためのサ
ブマウント材として使用することを特徴とする請求項１
乃至４のいずれか１項記載の窒化珪素回路基板。
【請求項６】窒化珪素基板の少なくとも一方の面に厚
さ０．５ｍｍ以上の銅板が接合された窒化珪素回路基板
の製造方法であって、窒化珪素基板上にＡｇ、Ｃｕおよ
び活性金属を含む接合ろう材ペースト層を塗布した後、
銅板を積層する工程と、７８０〜９３０℃で５〜３０分
間加熱することにより前記銅板と窒化珪素基板とを接合
する工程と、前記接合された銅板と窒化珪素基板とを、
さらに温度７００〜８５０℃で５〜１００分間保持する
ことにより、前記銅板中に前記接合ろう材ペースト中の
Ａｇ成分を拡散させる工程とを具備することを特徴とす
る窒化珪素回路基板の製造方法。
【請求項７】前記Ａｇ、Ｃｕおよび活性金属を含む接
合ろう材ペーストが、Ｃｕを１０〜２０質量％および活
性金属を１〜１０質量％含み、残部が実質的にＡｇから
なるものであることを特徴とする請求項６記載の窒化珪
素回路基板の製造方法。