JP2016092049A - セラミックス金属接合体およびこれを用いた回路基板 - Google Patents
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Abstract
Description
ラミックス基板の一方主面側に第1金属層を介して接合された第1金属部材と、前記セラミックス基板の他方主面側に第2金属層を介して接合された第2金属部材とを有するセラミックス金属接合体であって、前記第1金属部材は、前記セラミックス基板の前記一方主面と対向する円状の第1主面と、前記第1主面と反対の側の円状の第2主面とを有し、前記第2主面に比べて前記第1主面の面積が小さいことを特徴とする。
これら第1主面P1の周縁線部分や第2主面P2の周縁線部分が、第1金属層2を引き剥がしたり圧縮したりする力の起点部分となる。特に周縁線部分に角状部がある場合など、この角状部に、熱膨張や熱収縮にともなう応力が集中するようにかかり易く、セラミックス基板1が損傷し易い。本実施形態のセラミックス金属接合体10aでは、第1金属部材3の第1主面P1と第2主面P2とが円状であるので、これら応力が集中し易い部分がなく、第1金属層2を引き剥がしたり圧縮したりする力が第1金属層2やセラミックス基板1にかかり難い。また、第1金属部材3の第2主面P2に比べて第1主面P1の面積を小さくすることで、第1主面P1近傍部における熱膨張や熱収縮の程度を、第2主面P2における熱膨張や熱収縮の程度に比べて小さくしており、セラミックス基板1を拘束する側の第1主面P1からセラミックス基板1にかかる熱応力自体が比較的小さくされている。セラミックス金属接合体10aでは、セラミックス基板1にかかるクラック等の損傷が抑制されている。また第1金属部材3の第2主面P2は、セラミックス基板1の熱を放熱する放熱面としても機能する。セラミックス金属接合体10aでは、第2主面P2の側の面積を比較的大きく保つことで、第1金属部材3の熱膨張の程度や熱収縮の程度自体を抑制しており、セラミックス基板1の損傷がより確実に抑制されている。
とするセラミックス金属接合体であって、第2金属部材5は、セラミックス基板1の他方主面1Bと対向する円状の第3主面P3と、第3主面P3と反対の側の円状の第4主面P4とを有し、第4主面P4に比べて第3主面P3の面積が小さい。
よび真空溶解銅のいずれかを用いることが好適である。
合には、放熱特性が高いという点で、酸化アルミニウムの単結晶(サファイア)であることが好適である。本実施形態における主成分とは、上記部材をそれぞれ構成する全成分100質量%のうち、60質量%以上を占める成分であり、80質量%以上を占めることがより好適である。主成分の同定については、X線回折法を用い、主成分の含有量については蛍光X線分析法またはICP発光分光分析法により求めればよい。具体的な主成分の含有量の求め方については、セラミックス基板1の主成分が窒化珪素であるときには、蛍光X線分析法またはICP発光分光分析法で珪素の含有量を求め、窒化物に換算して窒化珪素の含有量を求めればよい。また、セラミックス基板1の主成分が窒化アルミニウムであるときには、上記と同様の方法でアルミニウムの含有量を求め、窒化物に換算して窒化アルミニウムの含有量を求めればよい。。第1金属部材3,第2金属部材5,第1結合層6および第2結合層7の各主成分が銅である場合には、電気抵抗が低く、熱伝導率が高く、放熱特性に優れたものとすべく、銅の含有量の多い無酸素銅,タフピッチ銅およびりん脱酸銅から選ばれる1種以上であることが好適である。特に、無酸素銅のうち、銅の含有量が99.995質量%以上である線形結晶無酸素銅,単結晶状高純度無酸素銅および真空溶解
銅のいずれかを用いることが好適である。
℃以上500℃以下で加熱し、30MPa以上の圧力で加圧した後、銅が酸化しない温度(50℃)まで冷却し、この温度以下になった後、加圧を終了することにより第1金属層2および第1結合層6を介して第1金属部材3を、また、第2金属層4および第2結合層7を介して第2金属部材5をそれぞれセラミックス基板1に接合することができる。
また、上述した特性を有する本実施形態のセラミックス金属接合体を用いた回路基板は、セラミックス基板1における第1金属部材3側の外周面を起点とするクラックが入りにくくなっているので、長期間に亘って信頼性を維持することができる。
2:第1金属層
3:第1金属部材
4:第2金属層
5:第2金属部材
6:第1結合層
7:第2結合層
10:セラミックス金属接合体
Claims (7)
- 円板状のセラミックス基板と、該セラミックス基板の一方主面側に第1金属層を介して接合された第1金属部材と、前記セラミックス基板の他方主面側に第2金属層を介して接合された第2金属部材とを有するセラミックス金属接合体であって、
前記第1金属部材は、前記セラミックス基板の前記一方主面と対向する円状の第1主面と、前記第1主面と反対の側の円状の第2主面とを有し、前記第2主面に比べて前記第1主面の面積が小さいことを特徴とするセラミックス金属接合体。 - 前記第1金属部材は、前記第1主面の近傍部分の外周面に第1の段差を備えていることを特徴とする請求項1に記載のセラミックス金属接合体。
- 前記第2金属部材は、前記セラミックス基板の前記他方主面と対向する円状の第3主面と、前記第3主面と反対の側の円状の第4主面とを有し、前記第4主面に比べて前記第3主面の面積が小さいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセラミックス金属接合体。
- 前記第2金属部材は、前記第3主面の近傍部分の外周面に第2の段差を備えていることを特徴とする請求項3に記載のセラミックス金属接合体。
- 前記第1金属部材は銅を主成分とし、前記第1金属層と前記第1金属部材との間に銅を主成分とする第1結合層を配置してなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のセラミックス金属接合体。
- 前記第2金属部材は銅を主成分とし、前記第2金属層と前記第2金属部材との間に銅を主成分とする第2結合層を配置してなることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のセラミックス金属接合体。
- 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のセラミックス金属接合体を用いたことを特徴とする回路基板。
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