JP2013175667A

JP2013175667A - 多数個取りセラミック回路基板

Info

Publication number: JP2013175667A
Application number: JP2012040393A
Authority: JP
Inventors: Kiichiro Mori; 樹一郎森
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
Current assignee: Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-09-05

Abstract

【課題】セラミック基板にレーザー痕で設けるブレイクラインのブレイク性を確保すると共に、レーザー痕中の残渣の発生を防止する多数個取りセラミック回路基板を提供する。
【解決手段】両主面のそれぞれに直接接合法で接合するベタ状の銅板に個片体１３用の配線回路銅板１４を一方に、放熱銅板１５を他方に設けた後、セラミック基板１１の表面にレーザー痕１６によるブレイクライン１２、１２ａを設ける多数個取りセラミック回路基板１０であって、ブレイクライン１２、１２ａはセラミック基板１１の厚み（ｔ）に対するレーザー痕１６の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有し、深さ（ｄ）に対する隣接するレーザー痕１６の外周縁との交点における高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）が０．６≦ｈ／ｄ≦１．０を有し、しかも、レーザー痕１６の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック基板の一方の主面上に配線回路用の銅板と、他方の主面上に放熱用の銅板を設けた多数個が配列する基板から個片体に分割するための分割用のブレイクラインを備えた多数個取りセラミック回路基板に関する。

従来より、電子部品を実装させるための回路基板には、電気絶縁性に優れるセラミック基板が多く用いられてきている。このセラミック基板は、電子部品の実装能率向上等のために、大型にして多数個の個片体が配列する多数個取り化が図られ、それぞれの個片体に電子部品を実装した後、それぞれに分割させることが行われている。そして、この多数個取りセラミック回路基板から個片体にするためには、一般的に、焼成前のセラミックグリーンシートに切り刃で押圧して連通する溝を形成した後、焼成してブレイクラインを形成する方法と、焼成済のセラミック基板にレーザーで点線状に連続する有底穴からなるブレイクラインを形成する方法とが用いられている。

また、大電力化、高速化、高集積化の進むパワートランジスタ等の高熱を発する半導体素子を搭載し、半導体素子からの発熱を速やかに放熱させて半導体素子の信頼性を維持させることができるためのパワーモジュール用基板のような基板には、大型の多数個取りセラミック回路基板が用いられている。この多数個取りセラミック回路基板は、焼成前にブレイクラインを形成し焼成した、又は焼成後にブレイクラインを形成した後のそれぞれの主面に個片体用の導体パターンを設けた銅板を活性金属成分を含むろう材で接合する活性金属ろう付け法や、表面に酸素を含んだ銅板を直接当接させ、中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱して銅の融点を利用する酸素の共有結合による直接接合法で接合して形成している。

しかしながら、活性金属ろう付け法で銅板をセラミック基板に接合させる多数個取りセラミック回路基板の場合には、活性金属成分を含むろう材がブレイクライン中に流れ込んで残留し、個片体のセラミック回路基板に分割した後の側面にろう材の残渣が露出することとなっている。そして、このようなろう材の残渣が露出する個片体のセラミック回路基板は、他の部材にはんだ接合する際に、残渣の露出部を起点としてはんだが付着して電気特性の低下や、熱サイクルに対する信頼性が低下するという問題点があった。

そこで、これに対処するための従来の多数個取りセラミック回路基板には、セラミックス基板の表面に金属回路、裏面に金属放熱板が形成されてなる回路基板であって、上記セラミックス基板にはレーザー痕による分割孔が施されており、セラミックス基板の厚み（Ｄ）に対するレーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／Ｄ）が０．１〜０．２５で、しかもレーザー痕の深さ（ｄ）に対する隣接するレーザー痕の外周面の交点高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）が０．２〜０．６であることを特徴とする多数個取りセラミック回路基板が提案されている。また、この多数個取りセラミック回路基板のレーザー痕は、形状を円錐とし、その円錐角を７０°〜１１０°であることを特徴としている（例えば、特許文献１参照）。
これによれば、分割孔が施されたセラミックス基板を用いて製造されたものにして、電気特性と熱サイクルに対する信頼性を向上させた多数個取りセラミック回路基板を提供することができるとしている。

また、従来の多数個取りセラミック回路基板には、窒化物セラミックス基板にレーザーでスクライブルラインを入れ基板を分割し回路基板を製造する方法において、窒化物セラミックス基板に不連続なレーザー孔より構成されるスクライブルラインを入れた後、活性金属ろう付け法にて金属板と接合し、エッチング法にて回路を形成することを特徴とする窒化物セラミックス回路基板の製造方法であり、エッチングによって回路を形成した後、金属板除去部分に残存するろう材、その合金層、窒化物層等を除去することを特徴とする窒化物セラミックス回路基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、この窒化物セラミックス回路基板の製造方法においては、レーザー孔の間隔が０．２ｍｍ以内（０を含まず）であり、更には、レーザー孔の断面先端角度が、３０度以上であるとしている。
これによれば、絶縁性が良好で、且つ生産性に優れた窒化物セラミックス回路基板の製造方法を提供することができるとしている。

特開２０１０−２７８１７２号公報特開２００７−３２４３０１号公報

しかしながら、前述したような従来の多数個取りセラミック回路基板は、次のような問題がある。
（１）特開２０１０−２７８１７２号公報で開示されるような多数個取りセラミック回路基板は、ブレイクラインがセラミック基板の厚みに対するレーザー痕の深さの比を小さく、レーザー痕の深さに対する隣接するレーザー痕の外周縁との交点における高さの比を大きく、即ち全体の深さを浅くし、レーザー痕の円錐角の角度形状を大きくしているので、多数個取りセラミック回路基板から個片体に分割するときのブレイクラインのブレイク性が低下し直線状に分割できなかったり、クラックの発生があったりというブレイク信頼性の低いものとなっている。
（２）また、特開２０１０−２７８１７２号公報で開示されるような多数個取りセラミック回路基板は、活性金属ろう材で、レーザー痕によるブレイクラインを形成した後の表面に個片体用の金属回路板、裏面に金属放熱板を接合しているので、例え、レーザー痕によるブレイクライン上に直接金属回路板や、金属放熱板が当接して接合されていなくても、活性金属ろう材の溶融によって溶融した活性金属ろう材がセラミック基板の表面を伝ってレーザー痕内に流れ込み、レーザー痕を活性金属ろう材で塞いでいる。そして、この特開２０１０−２７８１７２号公報で開示されるような多数個取りセラミック回路基板は、例え、ブレイクラインをレーザー痕の全体の深さを浅くし、レーザー痕の円錐角の角度形状を大きくしたとしても、レーザー痕の中に流れ込んで固着した活性金属ろう材の除去が難しく、この活性金属ろう材によって、多数個取りセラミック回路基板から個片体に分割するときのブレイクラインのブレイク性が低下し直線状に分割できなかったり、クラックの発生があったりというブレイクラインのブレイク信頼性が低いものとなっている。また、ブレイクラインで分割した後の個片体のレーザー痕の側面に付着した活性金属ろう材の残渣は、他の部材にはんだ接合する際に、この残渣の露出部を起点としてはんだが付着して電気特性の低下や、熱サイクルに対する信頼性が低下するという問題点を抱えている。
（３）特開２００７−３２４３０１号公報で開示されるような多数個取りセラミック回路基板は、焼成後のセラミック基板にレーザー痕でブレイクラインを形成した後に、ベタ状の金属板を活性金属ろう材接合法で接合し、エッチング法でベタ状の金属板をエッチング液でエッチングして不用な金属板を除去し、個片体用の金属板を形成しているので、レーザー痕の中に流れ込んで固着した活性金属ろう材を、例え、レーザー痕の断面先端角度を３０度以上にして、エッチング液を用いて除去しようとしても除去しきれず活性金属ろう材が残存することとなっている。そして、この特開２００７−３２４３０１号公報で開示されるような多数個取りセラミック回路基板は、ブレイクラインで分割した後の個片体のレーザー痕の側面に付着した活性金属ろう材の残渣によって、他の部材にはんだ接合する際に、この残渣の露出部を起点としてはんだが付着して電気特性の低下や、熱サイクルに対する信頼性が低下するという問題点を抱えている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、焼成済のセラミック基板にレーザー痕で設けるブレイクラインの良好なブレイク性を確保すると共に、レーザー痕の中のはんだ付着を誘発させる残渣の発生を防止する多数個取りセラミック回路基板を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る多数個取りセラミック回路基板は、焼成済のセラミック基板の両主面のそれぞれに直接接合法で接合するベタ状の銅板にエッチングで多数個が配列する個片体用の配線回路銅板を一方の主面上に、放熱銅板を他方の主面上に設けた後、エッチングで銅板が取り除かれた部分のセラミック基板の表面に個片体に分割するための連続するレーザー痕によるブレイクラインを設ける多数個取りセラミック回路基板であって、ブレイクラインはセラミック基板の厚み（ｔ）に対するレーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有し、レーザー痕の外周縁と隣接するレーザー痕の外周縁とが交叉すると共に、レーザー痕の深さ（ｄ）に対する隣接するレーザー痕の外周縁との交点における高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）が０．６≦ｈ／ｄ≦１．０を有し、しかも、レーザー痕の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有する。

前記目的に沿う本発明に係る多数個取りセラミック回路基板は、焼成済のセラミック基板の両主面のそれぞれに直接接合法で接合するベタ状の銅板にエッチングで多数個が配列する個片体用の配線回路銅板を一方の主面上に、放熱銅板を他方の主面上に設けた後、エッチングで銅板が取り除かれた部分のセラミック基板の表面に個片体に分割するための連続するレーザー痕によるブレイクラインを設ける多数個取りセラミック回路基板であって、ブレイクラインはセラミック基板の厚み（ｔ）に対するレーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有し、レーザー痕の外周縁と隣接するレーザー痕の外周縁との間にセラミック基板の表面が露出する間隔（ｘ）を有すると共に、その間隔（ｘ）が０＜ｘ≦０．５ｍｍを有し、しかも、レーザー痕の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有する。

本発明の多数個取りセラミック回路基板は、焼成済のセラミック基板の両主面のそれぞれに直接接合法で接合するベタ状の銅板にエッチングで多数個が配列する個片体用の配線回路銅板を一方の主面上に、放熱銅板を他方の主面上に設けた後、エッチングで銅板が取り除かれた部分のセラミック基板の表面に個片体に分割するための連続するレーザー痕によるブレイクラインを設ける多数個取りセラミック回路基板であって、ブレイクラインはセラミック基板の厚み（ｔ）に対するレーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有し、レーザー痕の外周縁と隣接するレーザー痕の外周縁とが交叉すると共に、レーザー痕の深さ（ｄ）に対する隣接するレーザー痕の外周縁との交点における高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）が０．６≦ｈ／ｄ≦１．０を有し、しかも、レーザー痕の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有するので、ブレイクラインがセラミック基板の厚み（ｔ）に対するレーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）を大きく、レーザー痕の深さ（ｄ）に対する隣接するレーザー痕の外周縁との交点における高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）を大きく、即ち全体の深さを深くし、レーザー痕の円錐角の角度形状を小さくシャープにして、多数個取りセラミック回路基板から個片体に分割するときのブレイクラインのブレイク性が良好で直線状に分割でき、クラックの発生を防止できるブレイク信頼性の高いものとなっている。また、この多数個取りセラミック回路基板は、銅板の接合に、表面に酸素を含んだ銅板を直接当接させて中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱し銅の融点を利用する酸素の共有結合による直接接合法での接合であり、活性金属ろう付け法では必要な活性金属ろう材を用いていないので、ブレイクラインで分割した後の個片体のレーザー痕の側面に付着する活性金属ろう材の残渣の発生がなく、他の部材にはんだ接合する際に、残渣の露出部を起点としてはんだが付着して電気特性を低下させることや、熱サイクルに対する信頼性を低下させるというような問題点の発生を防止することができる。

本発明の多数個取りセラミック回路基板は、焼成済のセラミック基板の両主面のそれぞれに直接接合法で接合するベタ状の銅板にエッチングで多数個が配列する個片体用の配線回路銅板を一方の主面上に、放熱銅板を他方の主面上に設けた後、エッチングで銅板が取り除かれた部分のセラミック基板の表面に個片体に分割するための連続するレーザー痕によるブレイクラインを設ける多数個取りセラミック回路基板であって、ブレイクラインはセラミック基板の厚み（ｔ）に対するレーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有し、レーザー痕の外周縁と隣接するレーザー痕の外周縁との間にセラミック基板の表面が露出する間隔（ｘ）を有すると共に、その間隔（ｘ）が０＜ｘ≦０．５ｍｍを有し、しかも、レーザー痕の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有するので、ブレイクラインがセラミック基板の厚み（ｔ）に対するレーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）を大きく深くし、レーザー痕の外周縁と隣接するレーザー痕の外周縁との間にセラミック基板の表面が露出する間隔があって工程途中でのブレイクラインからの割れを防止しながらレーザー痕の円錐角の角度形状を小さくシャープにして、多数個取りセラミック回路基板から個片体に分割するときのブレイクラインのブレイク性が良好で直線状に分割でき、クラックの発生を防止できるブレイク信頼性の高いものとなっている。また、この多数個取りセラミック回路基板は、銅板の接合に、表面に酸素を含んだ銅板を直接当接させて中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱し銅の融点を利用する酸素の共有結合による直接接合法での接合であり、活性金属ろう付け法では必要な活性金属ろう材を用いていないので、ブレイクラインで分割した後の個片体のレーザー痕の側面に付着する活性金属ろう材の残渣の発生がなく、他の部材にはんだ接合する際に、残渣の露出部を起点としてはんだが付着して電気特性を低下させることや、熱サイクルに対する信頼性を低下させるというような問題点の発生を防止することができる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る多数個取りセラミック回路基板、他の多数個取りセラミック回路基板を斜視する説明図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同多数個取りセラミック回路基板のブレイクライン形成部位の拡大断面図、平面図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る他の多数個取りセラミック回路基板のブレイクライン形成部位の拡大断面図、平面図である。

続いて、添付する図面を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る多数個取りセラミック回路基板と、他の多数個取りセラミック回路基板を説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る多数個取りセラミック回路基板１０は、焼成済の大型のセラミック基板１１の一方の主面、又は両主面に設けられた縦方向と、この縦方向と直交する横方向のブレイクライン１２で区画されて配列する多数個の個片体１３を備えている。また、本発明の一実施の形態に係る他の多数個取りセラミック回路基板１０ａは、多数個取りセラミック回路基板１０と同様に、焼成済の大型のセラミック基板１１の一方の主面、又は両主面に設けられた縦方向と、この縦方向と直交する横方向のブレイクライン１２ａで区画されて配列する多数個の個片体１３を備えている。

また、この多数個取りセラミック回路基板１０や、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａは、それぞれの個片体１３の一方の主面上に配線回路銅板１４と、他方の主面上に放熱銅板１５を備えている。配線回路銅板１４は、この配線回路銅板１４の中の１つの上面に、パワートランジスタ等の半導体素子を搭載すると共に、ボンディングワイヤを介して半導体素子と他の配線回路銅板１４の上面との間に電気的導通を形成するために設けられている。また、放熱銅板１５は、配線回路銅板１４上に搭載された半導体素子の発熱を配線回路銅板１４、及びセラミック基板１１を介して裏面側に放熱させるために設けられている。なお、セラミック基板１１の両主面のそれぞれに設ける配線回路銅板１４と、放熱銅板１５は、セラミック基板１１との熱膨張係数差による反り発生のバランスを計るための役目もしている。

上記の多数個取りセラミック回路基板１０や、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａでは、絶縁耐圧が必要なセラミック基板１１に、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）基板や、表面を酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）膜とした窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板や、ジルコニア（ＺｒＯ２）を添加させた酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）基板等を用いることができる。また、パワーモジュール用として用いる多数個取りセラミック回路基板１０や、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａには、セラミック基板１１に、取り扱いのための抗折強度と、放熱のための熱伝導性と、市場性のための価格を有するものであることが要求されている。このような観点から上記の酸化アルミニウム基板、窒化アルミニウム基板、及びジルコニアを添加させた酸化アルミニウム基板を比較した場合、酸化アルミニウム基板は、一番安価ではあるものの、抗折強度が若干劣るので、基板厚みを厚くする必要があって、結果的に熱伝導性が劣り、高放熱が必要なパワーモジュール用基板への採用に限界がでている。また、窒化アルミニウム基板は、抗折強度が高く、熱伝導性に優れるものの、ＡｌＮ粉末が高価である上に焼成等の取り扱いが難しく高価なものとなっているので、パワーモジュール用基板として一部の使用に留まって市場性に限界がでている。ジルコニアを添加させた酸化アルミニウム基板は、酸化アルミニウムにジルコニアを添加させることで抗折強度を高くし、抗折強度が高いことから基板厚みを薄くして熱伝導性を優れるようにし、主体が安価なＡｌ_２Ｏ_３粉末で比較的安価であり、パワーモジュール用基板として最も好適に用いることができるセラミック基板１１となっている。

なお、上記の多数個取りセラミック回路基板１０や、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａに用いられるセラミック基板１１は、これを取り扱うための抗折強度と、放熱のための熱伝導性と、装置としての価格条件を満たすものに用いられるのであれば、特に、その厚み（ｔ）を限定するものではないが、一般的には、酸化アルミニウム基板や、窒化アルミニウム基板で０．６〜１．０ｍｍ程度であり、ジルコニアを添加させた酸化アルミニウム基板で０．２５〜０．４ｍｍ程度である。

この多数個取りセラミック回路基板１０や、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａでは、上記の配線回路銅板１４と、放熱銅板１５を設けるために、表面に酸化膜を設けた大型の一枚からなるベタ状の銅板を、焼成済のセラミック基板１１の両主面のそれぞれに直接当接させ、中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱して銅の融点を利用する酸素の共有結合による直接接合法でセラミック基板１１に銅板を接合している。そして、多数個取りセラミック回路基板１０や、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａでは、セラミック基板１１に直接接合法で接合されたベタ状銅板の一方の上面に多数個が配列する個片体１３用の配線回路銅板１４と、他方の上面に多数個が配列する個片体１３用の放熱銅板１５のパターンからなるエッチングレジスト膜をスクリーン印刷法や、フォトレジスト法で形成した後、エッチングレジスト膜の開口部から露出する銅板部を塩化第２鉄溶液等でエッチングして除去し、更に、パターン上のエッチングレジスト膜を除去するエッチングでセラミック基板１１の一方の主面上に上記の配線回路銅板１４と、他方の主面上に上記の放熱銅板１５を設けている。なお、セラミック基板１１に対する大型の一枚からなるベタ状の銅板の接合は、両主面を一度に、あるいは、両主面をそれぞれ別々に行うことができる。また、エッチングは、通常、両主面を一度に行うことが多いが、両主面をそれぞれ別々に行うこともできる。

上記の多数個取りセラミック回路基板１０や、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａは、それぞれパワートランジスタ等の半導体素子を実装した後、上記のブレイクライン１２、１２ａで分割することで、個片体１３のパワーモジュールが形成できるようになっている。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上記の多数個取りセラミック回路基板１０では、個片体１３に分割するためのブレイクライン１２が、接合されていたベタ状銅板をエッチングによって取り除いた部分のセラミック基板１１の表面に、レーザー痕１６と、次のレーザー痕１６とが重なるように連続するレーザー痕１６として設けられている。このレーザー痕１６の形成には、例えば、ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー等を発振するレーザー加工機を用いることができ、レーザー痕１６の形状がレーザー加工機の焦点距離、すなわちレーザー径、集光レンズの焦点とセラミック基板１１までの距離等によって調整できるようになっている。また、レーザー痕１６の深さは、レーザー加工機のレーザー出力を調整することで所望の安定した深さが形成できるようになっている。上記の多数個取りセラミック回路基板１０では、このブレイクライン１２をセラミック基板１１の厚み（ｔ）に対するレーザー痕１６の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有するようにしている。また、この多数個取りセラミック回路基板１０では、レーザー痕１６の外周縁と隣接するレーザー痕１６の外周縁とが交叉すると共に、レーザー痕１６の深さ（ｄ）に対する隣接するレーザー痕１６の外周縁との交点における高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）が０．６≦ｈ／ｄ≦１．０を有するようにしている。しかも、この多数個取りセラミック回路基板１０では、レーザー痕１６の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有するようにしている。

この多数個取りセラミック回路基板１０は、セラミック基板１１の厚み（ｔ）に対するレーザー痕１６の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有すると共に、レーザー痕１６の深さ（ｄ）に対する隣接するレーザー痕１６の外周縁との交点における高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）が０．６≦ｈ／ｄ≦１．０を有し、しかも、レーザー痕１６の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有する場合には、ブレイクライン１２に沿って真っ直ぐに分割させる分割性に優れ、レーザー痕１６形成時のセラミック溶融滓の発生が抑えられ、作業工程の途中でのブレイクライン１２からの割れ発生が無く、ブレイクライン１２で個片体１３に分割した後の個片体１３の寸法精度を確保することができる。

なお、この多数個取りセラミック回路基板１０は、セラミック基板１１の厚み（ｔ）に対するレーザー痕１６の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３を下まわる場合には、ブレイクライン１２で個片体１３に分割するのが困難となっている。一方、多数個取りセラミック回路基板１０は、セラミック基板１１の厚み（ｔ）に対するレーザー痕１６の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．６を超える場合には、ブレイクライン１２としての深さが深くなりすぎ、作業工程の途中でブレイクライン１２から割れが発生して作業が中断することとなっている。また、多数個取りセラミック回路基板１０は、レーザー痕１６の深さ（ｄ）に対する隣接するレーザー痕１６の外周縁との交点における高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）が０．６を下まわりる場合には、ブレイクライン１２としてのシャープ性がなくなり、ブレイクライン１２で分割した個片体１３の寸法精度不良が発生している。更に、多数個取りセラミック回路基板１０は、レーザー痕１６の円錐角（θ）が１０°を下まわる場合には、レーザー痕１６の作成が困難となり、ブレイクライン１２に沿って真っ直ぐに分割させるのが難しくなる。一方、多数個取りセラミック回路基板１０は、レーザー痕１６の円錐角（θ）が７０°以上の場合には、レーザー痕１６形成時のセラミック溶融滓が多く発生し、セラミック基板１１の表面等への付着が起こると共に、ブレイクライン１２で分割した個片体１３の端面のシャープ性がなくなり寸法精度が低下している。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上記の他の多数個取りセラミック回路基板１０ａでは、個片体１３に分割するためのブレイクライン１２ａが、接合されていたベタ状銅板をエッチングによって取り除いた部分のセラミック基板１１の表面に、上記の多数個取りセラミック回路基板１０の場合と同様のレーザー加工機を用いて作成するレーザー痕１６と、次のレーザー痕１６とが重ならないように連続するレーザー痕１６として設けられている。このブレイクライン１２ａは、セラミック基板１１の厚み（ｔ）に対するレーザー痕１６の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有している。また、上記の他の多数個取りセラミック回路基板１０ａでは、レーザー痕１６の外周縁と隣接するレーザー痕１６の外周縁との間にセラミック基板１１の表面が露出する間隔（ｘ）を有すると共に、その間隔（ｘ）が０＜ｘ≦０．５ｍｍを有している。しかも、上記の他の多数個取りセラミック回路基板１０ａでは、レーザー痕１６の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有している。

他の多数個取りセラミック回路基板１０ａは、セラミック基板１１の厚み（ｔ）に対するレーザー痕１６の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有すると共に、レーザー痕１６の外周縁と隣接するレーザー痕１６の外周縁との間にセラミック基板１１の表面が露出する間隔（ｘ）が０＜ｘ≦０．５ｍｍを有し、しかも、レーザー痕１６の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有する場合には、ブレイクライン１２ａに沿って真っ直ぐに分割させる分割性に優れ、レーザー痕１６形成時のセラミック溶融滓の発生が抑えられ、作業工程の途中でのブレイクライン１２ａからの割れ発生が無く、ブレイクライン１２ａで個片体１３に分割した後の個片体１３の寸法精度を確保することができる。

なお、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａは、セラミック基板１１の厚み（ｔ）に対するレーザー痕１６の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３を下まわる場合には、ブレイクライン１２ａで個片体１３に分割するのが困難となっている。一方、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａは、セラミック基板１１の厚み（ｔ）に対するレーザー痕１６の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．６を超える場合には、ブレイクライン１２ａとしての深さが深くなりすぎ、作業工程の途中でブレイクライン１２ａから割れが発生して作業が中断することとなっている。また、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａは、レーザー痕１６の外周縁と隣接するレーザー痕１６の外周縁との間にセラミック基板１１の表面が露出する間隔（ｘ）が０．５ｍｍを超える場合には、レーザー痕１６の外周縁と隣接するレーザー痕１６の外周縁との間の距離が大きくなりすぎ、ブレイクライン１２ａで真っ直ぐに分割して個片体１３とするのが困難となっている。更に、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａは、レーザー痕１６の円錐角（θ）が１０°を下まわる場合には、レーザー痕１６の作成が困難となり、ブレイクライン１２ａに沿って真っ直ぐに分割させるのが難しくなる。一方、他の多数個取りセラミック回路基板１０ａは、レーザー痕１６の円錐角（θ）が７０°以上の場合には、レーザー痕１６形成時のセラミック溶融滓が多く発生し、セラミック基板１１の表面等への付着が起こると共に、ブレイクライン１２ａで分割した個片体１３の端面のシャープ性がなくなり寸法精度が低下している。

本発明者は、基板厚みｔ＝０．３２ｍｍのジルコニアを添加させた酸化アルミニウム基板と、炭酸ガスレーザー加工機を用いてレーザー痕と、次のレーザー痕とが重なるように連続するレーザー痕によるブレイクラインからなるサンプルＡと、レーザー痕と、次のレーザー痕とが重ならないように連続するレーザー痕からなるサンプルＢを作製し、それぞれについて評価試験を行った。サンプルＡ及びＢには、それぞれ実施例１〜８と、比較例１〜５を作製した。評価項目には、個片体に分割するためのブレイクラインの分割性、レーザー痕の周囲に付着するセラミック溶融滓の状態、作業工程中の割れ発生状態、個片体に分割した後の寸法精度を確認した。表１には、サンプルＡの評価結果を示し、表２には、サンプルＢの評価結果を示す。

レーザー痕と、次のレーザー痕とが重なるように連続するレーザー痕によるブレイクラインからなるサンプルＡでは、セラミック基板の厚み（ｔ）に対するレーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６と、レーザー痕の深さ（ｄ）に対する隣接するレーザー痕の外周縁との交点における高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）が０．６≦ｈ／ｄ≦１．０と、及びレーザー痕の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状の条件を満たす場合には、問題の発生がなく、この条件を満たさない場合には、問題の発生があることが確認できた。
また、レーザー痕と、次のレーザー痕とが重ならないように連続するレーザー痕からなるサンプルＢでは、セラミック基板の厚み（ｔ）に対するレーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６と、レーザー痕の外周縁と隣接するレーザー痕の外周縁との間にセラミック基板の表面が露出する間隔（ｘ）が０＜ｘ≦０．５ｍｍと、及びレーザー痕の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状の条件を満たす場合には、問題の発生がなく、この条件を満たさない場合には、問題の発生があることが確認できた。

本発明の多数個取りセラミック回路基板、他の多数個取りセラミック回路基板は、高電圧が流れ、大量の熱を発生する半導体素子を実装し、例えば、インバーター用や、自動車部品用等として用いるためのパワーモジュール用基板に利用することができる。

１０、１０ａ：多数個取りセラミック回路基板、１１：セラミック基板、１２、１２ａ：ブレイクライン、１３：個片体、１４：配線回路銅板、１５：放熱銅板、１６：レーザー痕

Claims

焼成済のセラミック基板の両主面のそれぞれに直接接合法で接合するベタ状の銅板にエッチングで多数個が配列する個片体用の配線回路銅板を一方の主面上に、放熱銅板を他方の主面上に設けた後、前記エッチングで前記銅板が取り除かれた部分の前記セラミック基板の表面に前記個片体に分割するための連続するレーザー痕によるブレイクラインを設ける多数個取りセラミック回路基板であって、
前記ブレイクラインは前記セラミック基板の厚み（ｔ）に対する前記レーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有し、前記レーザー痕の外周縁と隣接する前記レーザー痕の外周縁とが交叉すると共に、前記レーザー痕の深さ（ｄ）に対する隣接する前記レーザー痕の外周縁との交点における高さ（ｈ）の比（ｈ／ｄ）が０．６≦ｈ／ｄ≦１．０を有し、しかも、前記レーザー痕の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有することを特徴とする多数個取りセラミック回路基板。
焼成済のセラミック基板の両主面のそれぞれに直接接合法で接合するベタ状の銅板にエッチングで多数個が配列する個片体用の配線回路銅板を一方の主面上に、放熱銅板を他方の主面上に設けた後、前記エッチングで前記銅板が取り除かれた部分の前記セラミック基板の表面に前記個片体に分割するための連続するレーザー痕によるブレイクラインを設ける多数個取りセラミック回路基板であって、
前記ブレイクラインは前記セラミック基板の厚み（ｔ）に対する前記レーザー痕の深さ（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が０．３≦ｄ／ｔ≦０．６を有し、前記レーザー痕の外周縁と隣接する前記レーザー痕の外周縁との間に前記セラミック基板の表面が露出する間隔（ｘ）を有すると共に、その間隔（ｘ）が０＜ｘ≦０．５ｍｍを有し、しかも、前記レーザー痕の形状が円錐角（θ）１０°≦θ＜７０°からなる円錐形状を有することを特徴とする多数個取りセラミック回路基板。