JP2006156470A - 素子搭載用基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
本発明に係る素子搭載用基板は、セラミックス製基板と、該基板上に形成された電極層と、該電極層上の一部に形成された厚さ5〜50μmのセラミックス製被覆層とからなる。また本発明の素子搭載用基板の製法は、大径のセラミックス板上またはグリーンシート上に、電極前駆層を電極層のパターン状に形成する工程、該電極前駆層上の一部にセラミックス製被覆前駆層を形成する工程、および得られた前駆体を焼成する工程からなり、好ましくは焼成物の切断予定ラインにおいて、電極層を覆うように、セラミックス製被覆層を形成する。
【選択図】図2
Description
しかし、グリーンシートを、目的とする基板の形状、大きさに合わせ、かつハンダ層の形成予定部の位置に合わせてメタライズ層の一部が露出し、しかも切断予定ラインにおいてはメタライズを覆うような形状に予め切断しておくことは極めて煩雑な作業となる。また、グリーンシートは、比較的厚みがあるため、その焼成物も厚み(通常は0.1〜1mm程度)がある。このため、たとえハンダ層を形成できたとしても、セラミックス層の厚みが邪魔をして、素子のマウントができない場合がある。
(1)セラミックス製基板と、該基板上に形成された電極層と、該電極層上の一部に形成された厚さ1〜50μmのセラミックス製被覆層とを含む素子搭載用基板。
(2)セラミックス製基板が、窒化アルミニウムからなる(1)に記載の素子搭載用基板。
(3)セラミックス製被覆層が、窒化アルミニウムからなる(1)または(2)に記載の素子搭載用基板。
(4)素子搭載用基板の表面端部において、電極層を覆うようにセラミックス製被覆層が形成されてなる(1)〜(3)の何れかに記載の素子搭載用基板。
(5)素子搭載用基板の側面には、セラミックス製基板、電極層およびセラミックス製被覆層の断面が同一平面上に露出してなる(1)〜(4)の何れかに記載の素子搭載用基板。
(6)セラミックス製被覆層が形成されていない電極層上に、ハンダ層が設けられてなる(1)〜(5)の何れかに記載の素子搭載用基板。
(7)上記(6)に記載の素子搭載用基板に、ハンダ層を介して、発光素子または駆動回路が接続されてなるデバイス。
(8)大径のセラミックス板上またはグリーンシート上に、電極前駆層を電極層のパターン状に形成する工程、該電極前駆層上の一部にセラミックス製被覆前駆層を形成する工程、および得られた前駆体を焼成する工程を含む素子搭載用基板の製造方法。
(9)積層体の切断予定ラインにおいて、電極前駆層を覆うように、セラミックス製被覆前駆層を形成し、焼成物を該切断予定ラインに沿って切断分離する工程をさらに含む(8)に記載の素子搭載用基板の製造方法。
図1〜図5に本発明に係る素子搭載用基板の例を示す。なお、図2は図1のA−A線断面図であり、図4は図3のB−B線断面図であり、図5は図3のC−C線断面図である。
化アルミニウム系セラミックス、酸化珪素系セラミックス、酸化カルシウム系セラミックス、酸化マグネシウム系セラミックスなどの酸化物系セラミックス;(ii)窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素などの窒化物セラミックス;(iii)酸化ベリリウム、炭化珪素、ムライト、ホウケイ酸ガラス等を使用することができ
、これらのセラミックス材料を焼結したセラミックス焼結体である。また、これらセラミックス焼結体には、使用したセラミックスの種類に応じて、種々の焼結助剤が含有されることがある。
金、パラジウム、ロジウム、銀、アルミニウム等のメッキ金属層や蒸着金属層を被着させてもよい。電極層2の形成パターンは、搭載する素子の形状、接続端子の位置などに応じて様々である。
は、ハンダ層として、ハンダボールが形成された例を示したが、膜状のハンダメッキであってもよい。また、ハンダ層は、図6に示したように、上下面の電極層に形成してもよいし、素子の搭載面のみに形成してもよい。
法(co-firing、同時焼成法)の何れでも製造できる。ポストファイア法とは、予め焼成
しておいた大径のセラミックス板上に、電極層、セラミックス製被覆層を形成し、これをダイシングする方法である。一方、コファイア法とは、セラミックス板、電極層、セラミックス製被覆層の焼成を同時に行い、これをダイシングする方法である。セラミックス板はグリーンシートと呼ばれるセラミックス前駆体のシートを焼成することで製造されるが、焼成の際に寸法収縮が起こる。したがって、寸法精度の高い素子搭載用基板10を得るためには、ポストファイア法を採用することが好ましい。一方、コファイア法によれば、セラミックス板、電極層、セラミックス製被覆層の密着性が向上し、また同時に焼成するため製造コストが抑えられるという利点がある。
ポストファイア法では、まず大径のセラミックス板11を準備する。セラミックス板11はグリーンシートと呼ばれるセラミックス前駆体のシートを焼成することで製造される。グリーンシートは、セラミックス粉末、焼結助剤、有機バインダーからなる混合物をシート状に成形して得られる。各成分の配合割合や成形法は種々知られており、本発明では特に限定されることはない。
セラミックス、酸化マグネシウム系セラミックスなどの酸化物系セラミックス;(ii)窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックスなどの窒化物セラミックス;(iii)酸化ベリリウム、炭化珪素、アルミナ、ムライト、窒化
ホウ素、ホウケイ酸ガラス等の粉末を使用することができる。しかしながら、熱伝導性の観点から、窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックスなどの窒化物セラミックス粉末を使用するのが好適である。これらセラミックス粉末は、その種類に応じて常用される焼結助剤と共に使用するのが一般的である。
リーンシートに関して説明したものと同様のセラミックス原料粉末、焼結助剤、有機バインダー等を含むペーストから形成される。セラミックス製被覆前駆層13は、電極前駆層12の一部を覆うようにパターン状に形成される。このパターン形成は電極前駆層12と同様に、スクリーン印刷やカレンダー印刷などの公知の手法により行われる。したがって、セラミックス製被覆前駆層13を形成するペーストは、これらの印刷が可能な程度の粘度に調整しておく。粘度の調整は、テルピネオール、テキサノール等の有機溶媒やエチルセルロース等の有機バインダーの量や種類を選択することで行われる。
コファイア法では、図8、9に示すように、未焼成のグリーンシート21上に、電極前駆層12、セラミックス製被覆前駆層13を順次形成し、この積層体である前駆体を脱脂、焼成し、ダイシングすることで素子搭載用基板を得る。グリーンシート21、電極前駆層12、セラミックス製被覆前駆層13の具体例、好適例は、前記と同様である。また脱脂、焼成の条件も、前記グリーンシートに関して説明したものと同様である。
(実施例)
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
平均粒径2.5μmのタングステン粉末100質量部、平均粒径1.5μmの窒化アルミニウム粉末3質量部、平均粒径0.5μmの酸化イットリウム粉末0.15質量部とエチルセルロース2質量部、テルピネオール10質量部を混練し、25℃における粘度が3000Pの高融点金属ペーストを調製した。次いで、平均粒径1.5μmの窒化アルミニウム粉末100質量部、平均粒径0.5μmの酸化イットリウム粉末2質量部とエチルセルロース9質量部、テルピネオール40質量部を混練し、25℃における粘度が5000Pの窒化アルミニウムペーストを調整した。次いで、酸化イットリウムを5重量部含有する窒化アルミニウム焼結体基板の基板上に、高融点金属ペーストを印刷法にて、図9に示すパターンを塗布・乾燥し、次いで窒化アルミニウムペーストを印刷法にて塗布・乾燥した。
窒化アルミニウム粉末100質量部に対して焼結助剤としての酸化イットリウム5質量部を含む窒化アルミニウムグリーンシートの表面上に実施例1と同様にして高融点金属パターンを形成し60℃にて10分間乾燥してから、更に窒化アルミニウムパターンを形成し、60℃で10分間乾燥し、水分を含む水素雰囲気中で900℃に1時間保持して脱脂を行なった。その後、脱脂体を窒素雰囲気中で1800℃、4時間焼成してメタライズド基板を得た。得られた基板の高融点金属パターンの焼成後の膜厚は15μmで、その上に形成された窒化アルミニウム被覆層の厚さは8μmであった。得られた基板について実施例1と同様にメッキを行い、各種評価を行なった。その結果、切断部に剥離は生じておらず、更にハンダメッキを施した切断品とハンダメッキを施していない切断品をメタライズ面同士が接触するように配置し、280℃に加熱したところ、きれいに切断品同士を接合することができた。
実施例1と同様に切断品を作製した。但し、窒化アルミニウムペーストは用いなかった。
また、ハンダメッキについては、フォトリソ法によって窒化アルミニウムペーストを塗布する位置にレジストを塗布したのちハンダメッキを実施し、ハンダメッキ後、アセトンにてレジストを除去し、切断を実施した。得られた切断品を観察したところ、メタライズ部において剥離が生じていた。また、ハンダメッキを施した切断品とハンダメッキを施していない切断品を280℃に加熱し接合したが、接合することが出来なかった。切断品を観察したところ、ハンダがレジスト塗布部にまで広がっていた。
実施例2と同様に切断品を作製した。但し、窒化アルミニウムペースト部にはセラミックスのグリーンシート(厚み0.3mm)を用いた。
2 電極層
3 セラミックス製被覆層
4 ビアホール
5 ハンダ層
6 素子
10 素子搭載用基板
11 セラミックス板
12 電極前駆層
13 セラミックス製被覆前駆層
21 グリーンシート
Claims (9)
- セラミックス製基板と、該基板上に形成された電極層と、該電極層上の一部に形成された厚さ1〜50μmのセラミックス製被覆層とを含む素子搭載用基板。
- セラミックス製基板が、窒化アルミニウムからなる請求項1に記載の素子搭載用基板。
- セラミックス製被覆層が、窒化アルミニウムからなる請求項1または2に記載の素子搭載用基板。
- 素子搭載用基板の表面端部において、電極層を覆うようにセラミックス製被覆層が形成されてなる請求項1〜3の何れかに記載の素子搭載用基板。
- 素子搭載用基板の側面には、セラミックス製基板、電極層およびセラミックス製被覆層の断面が同一平面上に露出してなる請求項1〜4の何れかに記載の素子搭載用基板。
- セラミックス製被覆層が形成されていない電極層上に、ハンダ層が設けられてなる請求項1〜5の何れかに記載の素子搭載用基板。
- 請求項6に記載の素子搭載用基板に、ハンダ層を介して、発光素子または駆動回路が接続されてなるデバイス。
- 大径のセラミックス板上またはグリーンシート上に、電極前駆層を電極層のパターン状に形成する工程、該電極前駆層上の一部にセラミックス製被覆前駆層を形成する工程、および得られた前駆体を焼成する工程を含む素子搭載用基板の製造方法。
- 積層体の切断予定ラインにおいて、電極前駆層を覆うように、セラミックス製被覆前駆層を形成し、焼成物を該切断予定ラインに沿って切断分離する工程をさらに含む請求項8に記載の素子搭載用基板の製造方法。
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