JP2004328012A - セラミックス配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、単面毎にしか金属回路板を形成できなかったＡｌＮ基板に対して、基板上に金属回路板を形成した後、分割して量産化を可能とするセラミックス配線基板の製造方法の提供。
【解決手段】（イ）抗折強度が４１ｋｇｆ／ｍｍ²の幅２５×長さ１００×厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板に分割線（深さ０.１５ｍｍ）を設けたものを用意する。（ロ）この基板上にＡｇ−Ｃｕの共晶組成にＴｉ４重量％を添加した接合用ペーストを塗布し、該ペースト上に銅板を積層し、熱処理して銅板を接合する。（ハ）得られた接合体の銅板を塩化第二鉄溶液でエッチングして銅の不要部分を除去して銅回路を形成する。（ニ）得られた基板に人手により圧力を加え、分割線に沿って基板を分割する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、セラミックス配線基板の製造方法、詳しくは銅回路板を有する窒化アルミニウム基板において、分割線を用いて複数個の配線基板を同時に製造する方法に関する。

電子機器の小型化、多機能化、高速化に対する要求が増大し、半導体素子の高密度実装および高出力化が進んでいる。これに伴って実装基板上での発熱量は増大する傾向にあり、放熱特性の優れた絶縁基板が要求されるようになった。

窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスは、高熱伝導性の他に高絶縁性などの電気的特性を兼ね備えた材料であり、高熱伝導性絶縁基板として注目され、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）基板の熱伝導性では対応困難となっている分野、例えばパワートランジスタモジュールなどの配線基板として近年広く用いられるようになった。

これらの配線基板を製造する方法として、銅板とＡｌＮ基板の接合に活性金属のろう材を塗布する活性金属法（例えば特許文献１。）や、所要形状の配線を施した銅回路板をＡｌＮ基板に直接接合させるダイレクトボンドカッパー（ＤＢＣ）法（例えば特許文献２。）が知られている。

さらに、特許文献３の「銅回路を有する窒化アルミニウム基板の製法」や、特許文献４の「セラミックス配線基板の製造方法」には、ＡｌＮ基板上にろう材を塗布して、その上に銅板を接合し、エッチング処理して所望の配線パターンを有する金属配線板を得る製造法が開示されている。
特開昭６０−１７７６３４号公報 特公昭５−５８０４８号公報 特開平３−１０１１５３号公報 特開平５−１９８９１７号公報

上記製造法によって、微細なパターンを有する金属配線板を再現性よくセラミックス基板上に形成することが可能となったが、従来の銅−ＡｌＮ接合基板の製造法によれば、ＡｌＮ基板に分割線を設け、同時に複数個の配線基板を製造する方法は報告されていないが、銅−アルミナ接合基板では、すでに実用化されている。

この理由として、ＡｌＮ基板はアルミナ基板に比較して絶縁破壊電圧が約３０％低く、この為分割線を入れたＡｌＮ基板を分割した際、斜めに分割されたり、分割線周辺にマイクロクラック等が発生した場合は、さらに絶縁破壊電圧が低下し、使用不可能となるからである。ゆえに、単面毎にそれぞれ金属配線を形成しなければならないという課題があった。

したがって本発明の目的は、従来単面毎にしか金属回路板を形成できなかったＡｌＮ基板に対して、基板上に金属回路板を形成した後、あらかじめ設けられた分割線に沿って分割して量産化を可能とするセラミックス配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、従来の製造法における上記欠点はＡｌＮ基板の場合、Ａｌ₂Ｏ₃基板に比較すると抗折強度が低いためであり、したがって、ＡｌＮ基板として抗折強度がある程度以上、具体的には４０ｋｇｆ／ｍｍ²以上の材質を選択して使用することにより、回路を形成した後に基板を不都合なく分割することができ、量産化が図れることを見いだし本発明に到達した。

すなわち本発明は、ＡｌＮ基板上にろう材を塗布した後に、銅板を接合し、エッチング処理して所望の配線パターンの金属配線板を形成するセラミックス配線基板の製造方法において、ＡｌＮ基板として抗折強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ²以上で、分割線を設けた基板を用い、基板上に活性金属ろう材ペーストを全面あるいは所望のパターンに塗布した後、該パターンの最外形状に合わせた銅板を接合し、該銅板にエッチング処理を行って銅回路を形成し、次いで基板を該分割線に沿って分割することを特徴とするセラミックス配線基板の製造方法であって、好ましくは、前記エッチング処理に先だって前記銅板上に回路パターンをレジストで印刷する前記方法であり、および／または、前記ＡｌＮ基板が厚さ０.６３５ｍｍであってかつ深さ０.０６ｍｍ以上の分割線を設けたＡｌＮ基板である前記方法を提供するものである。

従来法においてはＡｌＮ基板の抗折強度が足りないため、単面の基板しか得られず、コスト的にも高いものになっていたが、本発明によれば抗折強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ²以上のＡｌＮ基板に、少なくとも深さ０.０６ｍｍの分割線を設けておくので基板上に銅回路板を接合し回路パターンを形成した後、簡単にブレークすることにより所望の配線基板を同時に得ることが可能になり、量産化による基板製造コストの低減に寄与するところが大きい。

本発明方法において使用できるＡｌＮ基板としては、抗折強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ²以上のものが必要である。その理由は抗折強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ²未満の場合には、分割線の深さが同じ場合、分割後に分割線周辺にマイクロクラックが発生し易く、基板上の銅板に銅回路を形成しても分割後に使用できない不良品となる場合があるからである。

また、分割線の深さとしては、ＡｌＮ基板の標準品で厚さが０.６３５ｍｍのものを用いた場合、少なくとも０.０６ｍｍの深さが必要で、深さが大きいほど垂直に分割され、絶縁破壊電圧への影響は小さくなる。これは銅回路を形成した後、基板を分割する場合、左右あるいは前後からわずかな加圧により容易に基板が分離でき、しかも表面の銅回路を破壊することがなくなるからである。

本発明の実施例では、１例として幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板を用い４分割したが、これは分割前の基板の大きさ、あるいは分割後の回路基板の大きさによって分割する個数は任意に調整できるものである。

分割線を入れた基板上に活性金属ろう材を所望のパターンあるいは基板全面に印刷するのであるが、この活性金属ろう材としては、Ｔｉ、Ｚｒなどの４Ａ族金属元素である活性金属を銀（６０〜８０％）と銅（４０〜２０％）との共晶ろう材に添加したものが一般的に使用できる。

次に銅板を積層させてＡｌＮ基板と強固に接合させるが、この場合銅板は分割線で区画されるＡｌＮ基板の個々の平面よりも面積の大きい平面板や予め所望のパターン形状に沿った平面板であってもよい。

次いで、上記分割線で区画された各銅板上にレジストにより所望のパターンを印刷した後、エッチング処理を行い同時に目的とする銅回路を基板上に形成するが、形成後は分割線に沿ってブレークすることにより、容易に個別の銅回路板を有する基板を得ることができる。

ＡｌＮ基板として抗折強度が４１ｋｇｆ／ｍｍ²である幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ０.６３５ｍｍの基板を用い、この基板に１面が２５ｍｍ角となるように短辺に平行な３本の深さ０.１５ｍｍの分割線を設けた。

次いで、Ａｇ−Ｃｕの共晶組成に活性金属としてＴｉ４重量％を添加した接合用ペーストを所望の配線パターン形状にスクリーン印刷法で塗布した。

次に、上記ペースト上に所望の配線パターンの最外形状に合わせた銅板を積層し、１×１０^-4Torrの真空中、最高温度８５０℃で２０分間熱処理を施してＡｌＮ基板と銅板を接合した。

次いで、得られた接合体の分割線で区画された各銅板面に、接合パターンとの位置ズレがないように最終目的の回路パターンをエッチングレジストで形成した後、塩化第二鉄溶液でエッチング処理して銅の不要部分を除去してからエッチングレジスト膜を除去し、銅回路を有するＡｌＮ基板を得た。

得られた上記基板を取り出し、人手により左右から圧力を加え、分割線に沿って基板を分割した。

基板は不都合なく容易に分割することができ、分割後の個々のセラミックス配線基板はクラックのない良好な製品であった。

［比較例］実施例１で用いたＡｌＮ基板に０.０４ｍｍの分割線を設けた以外は、同一の手法で接合、エッチング処理して銅回路を有するＡｌＮ基板を得た。

得られた上記基板を取り出し、人手により左右から圧力を加え分割線に沿って基板を分割したところ、分割断面が均一でなく、一部の配線基板にはクラックが生じていた。

銅回路板を有する窒化アルミニウム基板を製造する方法に適用できる。

Claims (4)

1. 窒化アルミニウム基板上にろう材を塗布した後に銅板を接合し、エッチング処理して所望の配線パターンの金属配線板を形成するセラミックス配線基板の製造方法において、窒化アルミニウム基板として抗折強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ²以上で、分割線を設けた基板を用い、基板上に活性金属ろう材ペーストを全面あるいは所望のパターンに塗布した後、該パターンの最外形状に合わせた銅板を接合し、該銅板にエッチング処理を行って銅回路を形成し、次いで基板を該分割線に沿って分割することを特徴とするセラミックス配線基板の製造方法。
2. 窒化アルミニウム基板上にろう材を塗布した後に銅板を接合し、エッチング処理して所望の配線パターンの金属配線板を形成するセラミックス配線基板の製造方法において、窒化アルミニウム基板として抗折強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ²以上で、分割線を設けた基板を用い、基板上に活性金属ろう材ペーストを全面あるいは所望のパターンに塗布した後、該パターンの最外形状に合わせた銅板を接合し、該銅板上に回路パターンをレジストで印刷した後エッチング処理を行って銅回路を形成し、次いで基板を該分割線に沿って分割することを特徴とするセラミックス配線基板の製造方法。
3. 窒化アルミニウム基板上にろう材を塗布した後に銅板を接合し、エッチング処理して所望の配線パターンの金属配線板を形成するセラミックス配線基板の製造方法において、窒化アルミニウム基板として抗折強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ²以上で、厚さが０.６３５ｍｍであって、かつ深さ０.０６ｍｍ以上の分割線を設けた基板を用い、基板上に活性金属ろう材ペーストを全面あるいは所望のパターンに塗布した後、該パターンの最外形状に合わせた銅板を接合し、該銅板にエッチング処理を行って銅回路を形成し、次いで基板を該分割線に沿って分割することを特徴とするセラミックス配線基板の製造方法。
4. 窒化アルミニウム基板上にろう材を塗布した後に銅板を接合し、エッチング処理して所望の配線パターンの金属配線板を形成するセラミックス配線基板の製造方法において、窒化アルミニウム基板として抗折強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ²以上で、厚さが０.６３５ｍｍであって、かつ深さ０.０６ｍｍ以上の分割線を設けた基板を用い、基板上に活性金属ろう材ペーストを全面あるいは所望のパターンに塗布した後、該パターンの最外形状に合わせた銅板を接合し、該銅板上に回路パターンをレジストで印刷した後エッチング処理を行って銅回路を形成し、次いで基板を該分割線に沿って分割することを特徴とするセラミックス配線基板の製造方法。