JP2014090144A - セラミック回路基板および製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミック基板1の一方の面に銅回路、他方の面に銅放熱板3が活性金属としてTiを含有するろう材により接合されてなるセラミック回路基板において、セラミック基板1の鏡面光沢度が5.0以上であり、セラミック回路基板の接合ボイドが10%以下であって、セラミック回路基板のろう材層4がAgを含有する合金中にCuを含有する合金が分散した構造を有し、その厚みが11〜24μmであって、Ti化合物5の厚みが0.4〜0.6μmで、その占有面積が12〜85%であることを特徴とするセラミック回路基板及びその製造方法。
【選択図】図1
Description
既に記載したが、超音波接合はセラミック回路基板の所望の位置に銅電極を配置し、回路基板と接合する電極端子の上部から荷重を負荷した後、基板の水平方向に超音波の振動を付与する手法である。そのため、セラミック基板と銅回路の界面に強い応力が発生し、セラミック基板の表面に微小なクラックを生じたり、場合によってはセラミック基板が割れ、絶縁性を確保できなくなる等、信頼性に影響することがあった。本発明者らは、鋭意検討をおこない、上記したろう材層の構造と厚みとすることにより、基板と銅回路の界面に負荷される応力を緩和することができ、セラミック基板に微小なクラックを生じることなく銅電極を超音波にて接合できることを見出した。
Ag粉末(比表面積0.6m2/g、酸素量0.16質量%)、Cu粉末(比表面積0.7m2/g、酸素量0.05質量%)、TiH2粉末(特級試薬)、Sn粉末(特級試薬)を、表1に示す各種比率にて混合した。この粉末100質量部に、テレピネオール15質量部、ポリイソブチルメタクリレートのトルエン溶液を固形分として1.3質量部を三本ロールにて混合し、目開き20μmのナイロンメッシュを通過させ、ろう材ペーストを調整した。これを、厚み0.635mm×52mm×45mmの窒化アルミニウム基板(熱伝導率180W/mK、3点曲げ強度500MPa、鏡面光沢度15.2)の表面及び裏面に、ろう材層の厚み(乾燥後の厚み)が所望の厚みとなるようロールコーターを用いて塗布した。その後、表面に回路形成用銅板を、裏面に放熱板形成用銅板(いずれも無酸素銅板)を重ね、6.5×10−4Paの真空炉中、400℃まで昇温し、真空度が5.0×10−3Paになるまで保持した後、800℃まで昇温し20分保持した後、冷却速度5℃/minにて600℃まで冷却し、4時間保持した後、1℃/minにて冷却し、銅板と窒化アルミニウム基板の接合体を製造した。
A:1%以下、B;1%を越え10%以下、C:10%を越え実用に耐え得られない
A:0枚、B:1〜5枚、C:6枚以上
A:クラックが観察されない、B:クラック長100μm未満が観察されるもの、C:クラック長100μm以上が観察されるもの
◎:すべての評価においてAランクであったもの
○:超音波接合評価がAランクであるが、その他の評価がBであるもの
×:超音波接合評価がB若しくはCランクまたはその他の評価がCであるもの
2 銅回路パターン
3 銅放熱板
4 ろう材層
5 Ti化合物
H ろう材層の厚み
h Ti化合物の厚み
Claims (3)
- セラミック基板の一方の面に銅回路、他方の面に銅放熱板が活性金属としてTiを含有するろう材により接合されてなるセラミック回路基板において、セラミック基板の鏡面光沢度が5.0以上、セラミック回路基板の接合ボイドが10%以下であって、セラミック回路基板のろう材層がAgを含有する合金中にCuを含有する合金が分散した構造を有し、その厚みが11〜24μmであり、Ti化合物の厚みが0.4〜0.6μmで、その占有面積が12〜85%であることを特徴とするセラミック回路基板。
- セラミック基板が窒化アルミニウム基板または窒化けい素基板である請求項1記載のセラミック回路基板。
- 基板表面の鏡面光沢度5.0以上のセラミック基板を用い、ろう材金属成分がAg及びCuを含有し、活性金属と成分としてTiH2の含有量が1〜4質量%で、ろう材金属に含まれる酸素量が0.15質量%以下(0を含まず)であるろう材を用いて、真空度10−3Pa以下、接合温度780〜810℃、保持時間10〜30分で接合することを特徴とする請求項1または2記載のセラミック回路基板の製造方法。
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