JP2009256207A - 金属−セラミックス接合基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 セラミックス基板10に活性金属含有ろう材12を塗布して金属部材14を接合した後に、金属部材14の表面の所定の部分にレジスト16を塗布して不要部分をエッチングし、レジスト16を除去した後、活性金属含有ろう材12の活性金属以外の金属により形成された金属層12bの不要部分を薬剤によりエッチングして除去し、金属部材14のエッチングと金属層12bのエッチングを抑制し且つ活性金属含有ろう材12の活性金属およびその化合物により形成された活性金属層12aを選択的にエッチングする薬剤により、不要な活性金属層12aを選択的にエッチングして除去してセラミックス基板10上に金属回路を形成し、この金属回路を化学研磨して金属回路の周縁部にフィレットを形成する。
【選択図】 図4
Description
45mm×45mmの大きさで厚さ0.635mmの窒化アルミニウム基板の両面に、活性金属成分として3重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Ti=80:17:3)をスクリーン印刷し、その上に厚さ0.3mmの銅板を配置し、真空中で850℃に加熱して窒化アルミニウム基板の両面に銅板を接合した。
45mm×45mmの大きさで厚さ0.635mmの窒化アルミニウム基板の両面に、活性金属成分として3重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Ti=80:17:3)をスクリーン印刷し、その上に厚さ0.3mmの銅板を配置し、真空中で850℃に加熱して窒化アルミニウム基板の両面に銅板を接合した。
50mm×30mmの大きさで厚さ0.635mmの窒化アルミニウム基板の両面に、活性金属成分として3重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Ti=80:17:3)を介して、厚さ0.25mmの銅板を、10−5torr以下、850℃で加熱接合した。
50mm×30mmの大きさで厚さ0.635mmの窒化アルミニウム基板の両面に、活性金属成分として3重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Ti=80:17:3)を介して、厚さ0.25mmの銅板を、10−5torr以下、850℃で加熱接合した。
活性金属成分として3重量%のハフニウムを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Hf=80:17:3)を使用し、不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として3%のエチレンジアミンと5%の過マンガン酸カリウムと3.8%の塩酸を含む薬液を使用し、化学研磨の時間を4分間とした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間および窒化アルミニウム基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
活性金属成分として3重量%のハフニウムを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Hf=80:17:3)を使用した以外は、比較例2と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この比較例では、ろう材を除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間が見られた。
アルミナ基板を使用し、活性金属成分として3重量%のZrH2を含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Sn:ZrH2=80:12:5:3)を使用し、不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として3%のEDTA・4Naと4%の二クロム酸カリウムを含む薬液を使用し、化学研磨の時間を4分間とした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間およびアルミナ基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路とアルミナ基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
アルミナ基板を使用し、活性金属成分として3重量%のZrH2を含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Sn:ZrH2=80:12:5:3)を使用した以外は、比較例1と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この比較例では、ろう材を除去した後に外観を目視したところ、銅回路とアルミナ基板の間に隙間が見られた。
アルミナ基板を使用し、活性金属成分として3重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Ni:Ti=75:15:7:3)を使用し、不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として2%のHEDTA・3Naと5%の過酸化水素を含む薬液を使用し、化学研磨の時間を5分30秒間とした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間およびアルミナ基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路とアルミナ基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
アルミナ基板を使用し、活性金属成分として3重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Ni:Ti=75:15:7:3)を使用した以外は、比較例2と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この比較例では、ろう材を除去した後に外観を目視したところ、銅回路とアルミナ基板の間に隙間が見られた。
アルミナ基板を使用し、活性金属成分として3重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:In:Zn:Ti=70:15:7:5:3)を使用し、不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として3%の3PDTAと7%の過酸化水素と1.8%の水酸化ナトリウムを含む薬液を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間およびアルミナ基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路とアルミナ基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
アルミナ基板を使用し、活性金属成分として3重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:In:Zn:Ti=70:15:7:5:3)を使用した以外は、比較例2と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この比較例では、ろう材を除去した後に外観を目視したところ、銅回路とアルミナ基板の間に隙間が見られた。
活性金属成分として1.5重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Ti=90:8.5:1.5)を使用し、不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として2%のクエン酸と9%の過酸化水素と1.8%の水酸化カリウムを含む薬液を使用し、この薬液により37℃で60分間選択的にエッチングし、化学研磨の時間を4分間とした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間および窒化アルミニウム基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として1.8%のDTPA・5Naと6%の過酸化水素を含む薬液を使用した以外は、実施例7と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間および窒化アルミニウム基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
活性金属成分として1.5重量%のハフニウムを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Hf=81.5:17:1.5)を使用し、不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として1.5%のエチレンジアミンと5%の過マンガン酸カリウムと2%の塩酸を含む薬液を使用した以外は、実施例7と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間および窒化アルミニウム基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
アルミナ基板を使用し、活性金属成分として1.5重量%のZrH2を含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Sn:ZrH2=81.5:12:5:1.5)を使用し、不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として2%のEDTA・4Naと4%の二クロム酸カリウムを含む薬液を使用した以外は、実施例7と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間およびアルミナ基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路とアルミナ基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
アルミナ基板を使用し、活性金属成分として1.5重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Ni:Ti=76.5:15:7:1.5)を使用し、不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として2%のNTA・3Naと5%の過酸化水素を含む薬液を使用し、化学研磨の時間を5分間とした以外は、実施例7と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間およびアルミナ基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路とアルミナ基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
アルミナ基板を使用し、活性金属成分として1.5重量%のチタンを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:In:Zn:Ti=71.5:15:7:5:1.5)を使用し、不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として1.5%の3PDTAと7%の過酸化水素と1.0%の水酸化ナトリウムを含む薬液を使用し、化学研磨の時間を5分間とした以外は、実施例7と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間およびアルミナ基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路とアルミナ基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として1.8%のHEDTA・3Naと8%の過酸化水素を含む薬液を使用した以外は、実施例7と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間および窒化アルミニウム基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として1.8%のHEDP・4Naと8%の過酸化水素を含む薬液を使用した以外は、実施例7と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間および窒化アルミニウム基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
不要な活性金属層を選択的にエッチングするエッチング液として2%のDTPA・5Naと7%の過酸化水素を含む薬液を使用した以外は、実施例7と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この実施例では、銅回路間および窒化アルミニウム基板の端部に残った不要な金属層(活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属層)と不要な活性金属層の一部をエッチングにより除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間はなく、サイドエッチは確認されなかった。
銅回路間およびセラミックス基板の端部に残った不要なろう材を、5%の過酸化水素と3%のアンモニア水と1.6重量%のEDTAとからなる溶液により20℃で45分間エッチングして除去した以外は、比較例2と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この比較例では、ろう材を除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間が見られた。
活性金属成分として3重量%のハフニウムを含む活性金属含有ろう材(Ag:Cu:Hf=80:17:3)を使用した以外は、比較例7と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。この比較例では、ろう材を除去した後に外観を目視したところ、銅回路と窒化アルミニウム基板の間に隙間が見られた。
12 活性金属含有ろう材
12a 活性金属層
12b 金属層
14 金属部材
16 レジスト
18 メッキ
Claims (13)
- セラミックス基板の少なくとも一方の面に活性金属含有ろう材を介して金属部材を接合する金属−セラミックス接合基板の製造方法において、セラミックス基板の少なくとも一方の面に活性金属含有ろう材を介して金属部材を接合した後に、金属部材の表面の所定の部分にレジストを塗布して金属部材の一部をエッチングし、レジストを除去した後、主に活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属により形成された金属層の一部を、活性金属と錯体を形成する化合物と酸化剤とアルカリを含む薬剤によりエッチングし、その後、金属部材のエッチングと主に活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属により形成された金属層のエッチングを抑制し且つ主に活性金属含有ろう材の活性金属およびその化合物により形成された活性金属層を選択的にエッチングする薬剤として、活性金属と錯体を形成する化合物と酸化剤を含む薬剤を使用して、活性金属含有ろう材の活性金属層の一部を選択的にエッチングすることにより、セラミックス基板上に金属回路を形成し、その後、金属回路を化学研磨して金属回路の周縁部にフィレットを形成することを特徴とする、金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記アルカリが、アンモニア、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから選ばれるアルカリ、または水に溶けてアルカリを示す物質であることを特徴とする、請求項1に記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記活性金属と錯体を形成する化合物が酸性化合物またはその塩であることを特徴とする、請求項1または2に記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記酸性化合物がカルボン酸系の化合物であることを特徴とする、請求項3に記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記酸性化合物が、クエン酸、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、1,3−プロパンジアミン三酢酸(1,3PDTA)、ニトリロ3酢酸(NTA)およびヒドロキシエチリデン2リン酸(HEDT)から選ばれる酸性化合物であることを特徴とする、請求項3に記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記フィレットの幅が30μm以上であることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記活性金属含有ろう材を、前記セラミックス基板上の前記金属回路を形成する領域を含み且つその領域より広い領域に配置させることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記活性金属含有ろう材の活性金属以外の金属が、銀、銅、ニッケル、スズ、亜鉛およびインジウムから選ばれる少なくとも1種の金属であることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記活性金属含有ろう材の活性金属が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムから選ばれる少なくとも1種の金属であることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記酸化剤が、過酸化水素、二クロム酸カリウムおよび過マンガン酸カリウムから選ばれる酸化剤であることを特徴とする、請求項1乃至9のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記活性金属含有ろう材の活性金属層の一部を選択的にエッチングする工程において、撹拌処理を行うことを特徴とする、請求項1乃至10のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記撹拌処理が、揺動、液の対流、バブリングおよび超音波付与から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、請求項11に記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記金属回路の全面または一部の面にNiまたはNi合金めっきを施すことを特徴とする、請求項1乃至12のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
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