JP2022122426A - アルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セラミックス基板に接合されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム回路板上の所定の部分に精度よく且つ安価にめっきを施すことができるとともに、アルミニウム回路板上に電子部品を搭載してパワーサイクル試験を行っても電子部品の電気的な異常を防止することができる、アルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】セラミックス基板に接合したアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム板の全面を覆うようにレジストを形成し、このレジストの所定の部分を除去してアルミニウム板の一部を露出させ、このアルミニウム板の露出した部分に、酸性または中性のＮｉめっき液を使用してＮｉめっき皮膜を形成し、このＮｉめっき皮膜の表面に、酸性、中性または弱アルカリ性の非シアン系のＡｕめっき液を使用してＡｕめっき皮膜を形成した後、レジストを剥離する。【選択図】図１Ｉ
Description
本発明は、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム回路板が接合されたアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法に関し、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム回路板上のチップ部品や端子の取り付けが必要な部分などに部分的にめっきが施されたアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法に関する。
従来、電気自動車、電車、工作機械などの大電力を制御するために、パワーモジュールが使用されている。このようなパワーモジュール用の絶縁基板として、セラミックス基板の一方の面に接合された金属回路板上のチップ部品や端子の半田付けが必要な部分などに部分的にめっきが施された金属－セラミックス回路基板が使用されている。
このような金属－セラミックス回路基板の製造方法として、セラミックス基板に接合した金属板上に回路パターン形状の回路パターン形成用レジストを印刷し、金属板の不要部分をエッチング除去して回路パターンを形成し、回路パターン形成用レジストを剥離した後、回路パターン上の半田付けが必要な部分などの所定の部分以外に部分めっき用レジストを印刷して所定の部分にめっきを施した後に部分めっき用レジストを剥離するか、あるいは、回路パターン形成用レジストを剥離した後、回路パターン上の全面にめっきを施して、そのめっきの所定の部分に部分めっき用レジストを印刷してめっきの不要部分をエッチング除去した後に部分めっき用レジストを剥離する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１の方法では、回路パターン形成用レジストを剥離し、部分めっき用レジストを印刷した後、部分めっき用レジストを剥離しているので、２回のレジスト剥離工程を行う必要があり、金属－セラミックス回路基板の製造時間が長くなり、製造コストが高くなる。
このような問題を解消するため、セラミックス基板に接合した回路形成用金属板を所定の部分に窓部が設けられたマスキング部材に押圧しながら、窓部を介して回路形成用金属板の所定の部分にめっき液を噴射して、スパージャ方式（高圧噴射ジェット方式）により部分的にめっきを施す方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２の方法では、部分めっき用レジストの印刷および除去の工程がないので、製造時間を短くすることができるが、所定の形状のマスキング部材を作製する必要があるので、製造コストの削減は十分とはいえず、めっきが必要な部分の大きさや形状が異なる金属－セラミックス回路基板を製造する場合に、マスキング部材を再度作製する必要がある。また、セラミックス基板に接合した回路形成用金属板の表面が凹状または凸状に反っている場合に、回路形成用金属板の表面にマスキング部材を密着させることができず、めっきが必要な部分からめっきがはみ出して、めっきパターンの精度が悪化したり、回路形成用金属板の角部にピンホールが形成され易くなる。
近年、銀微粒子を含む銀ペーストを接合材として使用し、被接合物間に接合材を介在させ、被接合物間に圧力を加えながら所定時間加熱して、接合材中の銀を焼結させて、（銀めっきされた銅材などの）被接合物同士を接合することが提案されており（例えば、特許文献３参照）、このような接合材を半田の代わりに使用して、金属セラミックス回路基板の金属回路板上に半導体チップなどの電子部品を固定する試みがなされている。
また、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板の一方の面にニッケルまたはニッケル合金のめっき皮膜を形成し、その上に銀接合層により電子部品を接合することが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
しかし、特許文献４のように、ニッケルまたはニッケル合金でめっきされたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム回路板に銀接合層により電子部品を接合する場合、電子部品としてパワー半導体チップを使用して、そのパワー半導体チップのオンとオフを数万回以上繰り返すパワーサイクル試験を行うと、パワー半導体チップに電気的な異常が生じるおそれがある。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、セラミックス基板に接合されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム回路板上の所定の部分に精度よく且つ安価にめっきを施すことができるとともに、アルミニウム回路板上に電子部品を搭載してパワーサイクル試験を行っても電子部品の電気的な異常を防止することができる、アルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、セラミックス基板に接合したアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム板の全面を覆うように第１のレジストを形成し、この第１のレジストの所定の部分を除去してアルミニウム板の一部を露出させ、このアルミニウム板の露出した部分に、酸性または中性のＮｉめっき液を使用してＮｉめっき皮膜を形成し、このＮｉめっき皮膜の表面に、酸性、中性または弱アルカリ性の非シアン系のＡｕめっき液を使用してＡｕめっき皮膜を形成した後、このめっき皮膜を覆うように第２のレジストを形成し、第１レジストの所定の部分を除去してアルミニウム板の一部を露出させ、このアルミニウム板の露出した部分をエッチング処理により除去した後、第１および第２のレジストを剥離することによって、アルミニウム－セラミックス回路基板を製造すれば、セラミックス基板に接合されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム回路板上の所定の部分に精度よく且つ安価にめっきを施すことができるとともに、アルミニウム回路板上に電子部品を搭載してパワーサイクル試験を行っても電子部品の電気的な異常を防止することができる、アルミニウム－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ことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によるアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法は、セラミックス基板に接合したアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム板の全面を覆うように第１のレジストを形成し、この第１のレジストの所定の部分を除去してアルミニウム板の一部を露出させ、このアルミニウム板の露出した部分に、酸性または中性のＮｉめっき液を使用してＮｉめっき皮膜を形成し、このＮｉめっき皮膜の表面に、酸性、中性または弱アルカリ性の非シアン系のＡｕめっき液を使用してＡｕめっき皮膜を形成した後、このめっき皮膜を覆うように第２のレジストを形成し、第１レジストの所定の部分を除去してアルミニウム板の一部を露出させ、このアルミニウム板の露出した部分をエッチング処理により除去した後、第１および第２のレジストを剥離することを特徴とする。
このアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法において、第１および第２のレジストは、電着レジストであるのが好ましい。Ｎｉめっき皮膜および前記Ａｕめっき皮膜は、電気めっきまたは無電解めっきにより形成されるのが好ましい。Ａｕめっき皮膜の形成に使用するＡｕめっき液は、中性の還元型めっき液であるのが好ましい。Ａｕめっき皮膜を電気めっきにより形成する場合、Ａｕめっき皮膜の形成に使用するＡｕめっき液は、ｐＨ８以下の弱アルカリ性のめっき液であるのが好ましい。Ｎｉめっき皮膜を形成する前に、アルミニウム板の露出した部分に亜鉛置換処理を行うのが好ましい。
また、アルミニウム板とセラミックス基板との接合は、アルミニウム溶湯をセラミックス基板の一方の面に接触させた後に冷却して固化させてアルミニウム板を形成することにより行うのが好ましい。また、アルミニウム溶湯をセラミックス基板の一方の面に接触させる際に、アルミニウム溶湯をセラミックス基板の他方の面に接触させ、冷却して固化させることによりアルミニウムベース板を形成してセラミックス基板の他方の面に接合するの好ましい。この場合、アルミニウム溶湯をセラミックス基板の他方の面に接触させる際に、セラミックス基板と略平行に離間して配置した強化部材の全面にアルミニウム溶湯を接触させ、冷却して固化させることによりアルミニウムベース板の内部に強化部材を配置して接合するのが好ましい。
また、Ｎｉめっき皮膜の厚さは、６～１０μｍであるのが好ましく、Ａｕめっき皮膜の厚さは、５０～２００ｎｍであるのが好ましい。
また、本発明による電子部品搭載基板は、セラミックス基板の一方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム回路板の一方の面が直接接合され、このアルミニウム回路板の一部にＮｉめっき皮膜が形成され、このＮｉめっき皮膜上にＡｕめっき皮膜が形成され、このＡｕめっき皮膜上に銀接合層により電子部品が接合されていることを特徴とする。
この電子部品搭載基板において、セラミックス基板の他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウムベース板が直接接合されているのが好ましい。この場合、アルミニウムベース板の内部に強化部材が配置されてアルミニウムベース板に直接接合されているのが好ましい。また、Ｎｉめっき皮膜の厚さは、６～１０μｍであるのが好ましく、Ａｕめっき皮膜の厚さは、５０～２００ｎｍであるのが好ましい。
この電子部品搭載基板において、セラミックス基板の他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウムベース板が直接接合されているのが好ましい。この場合、アルミニウムベース板の内部に強化部材が配置されてアルミニウムベース板に直接接合されているのが好ましい。また、Ｎｉめっき皮膜の厚さは、６～１０μｍであるのが好ましく、Ａｕめっき皮膜の厚さは、５０～２００ｎｍであるのが好ましい。
本発明によれば、セラミックス基板に接合されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム回路板上の所定の部分に精度よく且つ安価にめっきを施すことができるとともに、アルミニウム回路板上に電子部品を搭載してパワーサイクル試験を行っても電子部品の電気的な異常を防止することができる、アルミニウム－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。
以下、添付図面を参照して、本発明によるアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法の実施の形態について説明する。
まず、図１Ａに示すように、セラミックス基板１０の一方の面に回路用アルミニウム板１２が接合したアルミニウム－セラミックス接合基板を製造する。このアルミニウム－セラミックス接合基板は、鋳型内においてアルミニウム溶湯をセラミックス基板１０の一方の面に接触させ、冷却して固化させること（所謂溶湯接合法）により回路用アルミニウム板１２を形成してセラミックス基板１０の一方の面に接合することによって製造することができる。また、セラミックス基板１０の他方の面にベース用アルミニウム板１４が接合したアルミニウム－セラミックス接合基板を製造してもよい。このアルミニウム－セラミックス接合基板は、アルミニウム溶湯をセラミックス基板１０の一方の面に接触させる際に、アルミニウム溶湯をセラミックス基板１０の他方の面に接触させ、冷却して固化させることによりベース用アルミニウム板１４を形成してセラミックス基板１０の他方の面に接合することによって製造することができる。これらの場合、アルミニウム溶湯がアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯であるのが好ましい。あるいは、所謂溶湯接合法に代えて、セラミックス基板１０の一方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる回路用アルミニウム板１２を直接またはろう材を介して接合してもよく、他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるベース用アルミニウム板１４を直接またはろう材を介して接合してもよい。
次に、図１Ｂに示すように、回路用アルミニウム板１２とベース用アルミニウム板１４の表面（それぞれセラミックス基板１０と反対側の面）の略全面を覆うように（第１の）レジスト１６を形成する。このレジスト１６は、（耐酸性に優れているとともにｐＨ８以下の弱アルカリ溶液にも耐えることができる）電着レジストであるのが好ましい。電着によって形成される電着レジストは、回路用アルミニウム板１２とベース用アルミニウム板１４の表面に凹凸があっても略均一の厚さにすることができる。なお、レジスト１６として電着レジスト以外のレジストをスプレー式（噴射式）やディップ式（浸漬式）などにより形成することもできるが、スプレー式ではレジストインクのロスが多く、また、ベース用アルミニウム板１４の裏面（セラミックス基板１０と反対側の面）に多数のフィンが狭ピッチで形成されている場合には、電着レジスト以外のレジストをスプレー式やディップ式により形成すると、略均一の厚さのレジスト１６を形成することができず、レジスト１６が薄い部分にピンホールが形成され易く、ディップ式では、レジストインクの排出に時間がかかるため、レジストインクからの引き上げ速度が遅くなって、生産性が悪くなる。
次に、図１Ｃに示すように、回路用アルミニウム板１２の表面に形成されたレジスト１６の所定の部分（めっきをする部分）を除去して、部分めっき用レジストを形成する。このレジスト１６の除去は、レジスト１６の所定の部分にレーザー照射するレーザー加工によって行うのが好ましい。
次に、図１Ｄに示すように、回路用アルミニウム板１２の表面のレジスト１６が除去された部分にＮｉまたはＮｉ合金からなるＮｉめっき皮膜１８を形成する。このＮｉめっき皮膜１８を形成する前に、回路用アルミニウム板１２の表面のレジスト１６が除去された部分をパラジウム活性化法や亜鉛置換法（ジンケート処理）により前処理するのが好ましく、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる回路用アルミニウム板１２とＮｉめっき皮膜１８の密着性を考慮すると亜鉛置換法により前処理するのが好ましい。このＮｉめっき皮膜１８の形成は、回路用アルミニウム板１２をめっき液に浸漬して行うのが好ましく、電気めっきまたは無電解めっきのいずれでもよい。電気めっきの場合は、ウッド浴やスルファミン酸浴などのめっき浴中において、回路用アルミニウム板１２をカソード、Ｎｉ電極板をアノードとして行うのが好ましい。無電解めっきの場合は、Ｎｉ－Ｐ合金めっき浴またはＮｉ－Ｂ合金めっき浴中において、Ｎｉ－Ｐ合金めっき皮膜またはＮｉ－Ｂ合金めっき皮膜を形成するのが好ましい。このようにしてＮｉめっき皮膜１８を形成することにより、スパージャ方式（高圧噴射ジェット方式）で部分めっきを行う場合のように、形状が異なる毎にマスキング部材を作製する必要がなく、製造コストを削減することができる。また、セラミックス基板１０に接合した回路用アルミニウム板１２の表面が凹状または凸状に反っていても、めっきが必要な部分からめっきがはみ出すのを抑制して、Ｎｉめっき皮膜１８を精度よく形成することができる。このＮｉ皮膜１８の厚さは、セラミックス基板１０と回路用アルミニウム板１２との間の熱膨張差による回路用アルミニウム板１２の表面のしわ状の変形を防止するために、６μｍ以上であるのが好ましく、６～１０μｍであるのがさらに好ましい。
次に、図１Ｅに示すように、Ｎｉめっき皮膜１８上にＡｕめっき皮膜２０を形成する。このＡｕめっき皮膜２０の形成は、Ｎｉめっき皮膜１８が形成された回路用アルミニウム板１２をめっき液に浸漬して行うのが好ましく、電気めっきまたは無電解めっきのいずれでもよいが、電極の設置などが不要な無電解めっきによりＡｕめっき皮膜２０を形成するのが好ましい。電気めっきまたは無電解めっきのいずれの場合も、レジスト１６が殆ど腐食することなく良好な形状のＡｕめっき皮膜２０を形成することができるように、中性の（非シアン系の）亜硫酸液などのめっき浴を用いるのが好ましい。電気めっきの場合は、めっき浴中において、回路用アルミニウム板１２をカソード、Ｐｔ電極板などをアノードとして行うのが好ましい。なお、下地となるＮｉめっき皮膜１８を電気めっきにより形成すると、表面酸化に強く、水酸基の吸着量が少ないＮｉめっき皮膜１８を形成することができるので、Ａｕめっき皮膜２０の形成前にＮｉめっき皮膜１８を乾燥しても、Ｎｉめっき皮膜１８に対するＡｕめっき皮膜２０の密着性を良好にすることができる。一方、Ｎｉめっき皮膜１８を無電解めっきにより形成する場合には、Ｎｉめっき皮膜１８の表面酸化などを抑制するために、Ｎｉめっき皮膜１８がウエットな状態で１０分以内にＡｕめっき皮膜２０を形成するのが好ましい。
次に、図１Ｆに示すように、Ａｕめっき皮膜２０を覆うように（第２の）レジスト１６を形成する。このレジスト１６は、電着レジストであるのが好ましい。電着レジストであれば、Ａｕめっき皮膜２０を覆う（第２の）レジスト１６の厚さを他の部分の（第１の）レジスト１６と同じ厚さにして、回路用アルミニウム板１２の表面のＡｕめっき皮膜２０が形成されていない部分と形成されている部分で略均一の厚さに形成することができ、後でレジスト１６を剥離するのが容易である。このように（第２の）レジスト１６を形成することにより、回路用アルミニウム板１２とＡｕめっき皮膜２０の表面の略全面が（第１および第２の）レジスト１６に覆われる。
次に、図１Ｇに示すように、回路用アルミニウム板１２とベース用アルミニウム板１４の表面に形成されたレジスト１６の所定の部分（回路用アルミニウム板１２とベース用アルミニウム板１４の不要部分に対応する部分）除去して、回路パターン形成用レジストおよびアルミニウムベース板形成用レジストを形成する。このレジスト１６の除去は、レーザー加工によって行うのが好ましい。
次に、図１Ｈに示すように、塩化第二鉄溶液などのエッチング液によってエッチング処理を行うことにより、回路用アルミニウム板１２の不要部分を除去して所望の回路パターンのアルミニウム回路板１２を形成するとともに、ベース用アルミニウム板１４の不要部分を除去してアルミニウムベース板１４を形成する。
次に、図１Ｉに示すように、（第１および第２の）レジスト１６を剥離することにより、セラミックス基板１０の一方の面に所望の回路パターンのアルミニウム回路板１２が接合されるとともに他方の面にアルミニウムベース板１４が接合されたアルミニウム－セラミックス回路基板が得られる。なお、レジスト１６の剥離工程が１回だけであるので、アルミニウム－セラミックス回路基板の製造時間および製造コストを削減することができるとともに、レジスト１６の剥離液によるめっきの密着性の低下やアルミニウム回路板１２、アルミニウムベース板１４およびセラミックス基板１０へのダメージを抑制することができる。
また、図２に示すように、平板状のアルミニウムベース板１４の裏面（セラミックス基板１０と反対側の面）から略垂直方向に突出するとともに互いに所定の間隔で離間して略平行に伸びるように複数の板状の放熱フィン１４ａがアルミニウムベース板１４と一体に形成された板フィン付アルミニウムベース板をセラミックス基板１０に接合してもよいし、平板状のアルミニウムベース板１４の裏面から略垂直方向に突出するとともに互いに所定の間隔で離間して配置するように多数の柱状（ピン状）の放熱フィン１４ｂがアルミニウムベース板１４と一体に形成されたピンフィン付アルミニウムベース板をセラミックス基板１０に接合してもよい。
また、図４に示すように、（平面形状が略矩形の）アルミニウム合金からなるアルミニウムベース板１１４に（平面形状が略矩形の）セラミックス基板１１０の一方の面を直接接合させ、このセラミックス基板１１０の他方の面に（平面形状が略矩形の）アルミニウム合金からなる回路パターン用のアルミニウム板１１２を直接接合させ、（平面形状が略矩形の）板状の強化部材１２２をアルミニウムベース板１１４の内部においてアルミニウムベース板１１４のセラミックス基板１１０との接合面と略平行な（仮想）平面上に配置させてアルミニウムベース板１１４に直接接合させてもよい。このようにアルミニウムベース板１１４の内部に配置された強化部材１２２により、アルミニウム－セラミックス接合基板の反りおよびそのばらつき、特に長手方向の反りおよびそのばらつきを小さくすることができる。
以下、本発明によるアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法の実施例について詳細に説明する。
［実施例１］
セラミックス基板を収容する空洞部が内部に形成されるとともにこの空洞部の両側にそれぞれベース用アルミニウム板と回路用アルミニウム板に対応する形状の空洞部が形成された（カーボン製の）鋳型内にセラミックス基板を配置し、鋳型内を窒素雰囲気にした状態で加熱し、（９９．９質量％以上のアルミニウムからなる）アルミニウム溶湯をその表面の酸化膜を取り除きながら鋳型内に注湯した後、鋳型内に窒素ガスを吹き込んで１００ｋＰａ程度に加圧しながら鋳型を冷却してアルミニウム溶湯を凝固させることにより、１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．６３５ｍｍの大きさの窒化アルミニウムからなるセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板が直接接合するとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．５ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板が直接接合した一体のアルミニウム－セラミックス接合基板を作製した。
セラミックス基板を収容する空洞部が内部に形成されるとともにこの空洞部の両側にそれぞれベース用アルミニウム板と回路用アルミニウム板に対応する形状の空洞部が形成された（カーボン製の）鋳型内にセラミックス基板を配置し、鋳型内を窒素雰囲気にした状態で加熱し、（９９．９質量％以上のアルミニウムからなる）アルミニウム溶湯をその表面の酸化膜を取り除きながら鋳型内に注湯した後、鋳型内に窒素ガスを吹き込んで１００ｋＰａ程度に加圧しながら鋳型を冷却してアルミニウム溶湯を凝固させることにより、１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．６３５ｍｍの大きさの窒化アルミニウムからなるセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板が直接接合するとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．５ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板が直接接合した一体のアルミニウム－セラミックス接合基板を作製した。
このアルミニウム－セラミックス接合基板を電着槽内の電着フォトレジスト液に浸漬し、回路用アルミニウム板とベース用アルミニウム板に電極を取り付けて１２０Ｖの電圧を印加することにより、回路用アルミニウム板とベース用アルミニウム板の表面（それぞれセラミックス基板と反対側の面）の略全面を覆うように電着レジスト皮膜を形成し、８０℃で３０分間乾燥した後、紫外線により露光して硬化させることにより、厚さ４０μｍの（第１の）電着レジストを形成した。
次に、アルミニウム－セラミックス接合基板の回路用アルミニウム板の表面に形成されたレジストの１５ｍｍ×１５ｍｍの大きさの略矩形の部分にレーザー照射して、その部分のレジストを除去して回路用アルミニウム板を露出させ。
次に、アルミニウム－セラミックス接合基板を液温５０℃のアルミニウム用の脱脂液（上村工業株式会社製のＵＡ－６８を５０ｇ／Ｌ含む水溶液）に５分間浸漬して脱脂処理を行った後、液温５７℃のアルミニウム用の化学研磨液（上村工業株式会社製のＡＺ－１０２を５０ｇ／Ｌ含む水溶液）に３分間浸漬して化学研磨処理を行った。この化学研磨処理後のアルミニウム－セラミックス接合基板を０．５Ｌ／Ｌの硝酸を含む水溶液に室温で３０秒間浸漬し、水洗した後、亜鉛置換液（上村工業株式会社製のＡＺ－３０１－３Ｘを０．３３Ｌ／Ｌ含む水溶液）に室温で３０秒間浸漬する亜鉛置換処理を行った後、水洗した。この亜鉛置換処理後のアルミニウム－セラミックス接合基板を０．５Ｌ／Ｌの硝酸を含む水溶液に室温で２０秒間浸漬し、水洗した後、亜鉛置換液（上村工業株式会社製のＡＺ－３０１－３Ｘを０．３３Ｌ／Ｌ含む水溶液）に室温で２０秒間浸漬して再び亜鉛置換処理を行った後、水洗した。このようにして前処理したアルミニウム－セラミックス接合基板を３００ｇ／Ｌの硫酸ニッケルと４５ｇ／Ｌの塩化ニッケルと３０ｇ／Ｌのホウ酸を含むＮｉめっき浴（ワット浴）に浸漬して、アルミニウム－セラミックス接合基板の回路用アルミニウム板をカソード、ニッケル板をアノードとして、液温５０℃において電流密度２０Ａ／ｄｍ２で２分間電気めっきを行って、回路用アルミニウム板の露出部分に厚さ８μｍのＮｉめっき皮膜を形成した。
このようにしてＮｉめっき皮膜を形成した後のアルミニウム－セラミックス接合基板を（非シアン系の弱アルカリ性の）金めっき液（メタローテクノロジーズジャパン株式会社製のＥＣＦ－６０）に浸漬して、アルミニウム－セラミックス接合基板の回路用アルミニウム板をカソード、白金（Ｐｔ）板をアノードとして、液温５０℃において電流密度０．５Ａ／ｄｍ２で３０秒間電気めっきを行って、Ｎｉめっき皮膜上に厚さ１００ｎｍのＡｕめっき皮膜を形成した。
次に、上記の（第１の）電着レジストの形成方法と同様の方法により、Ａｕめっき皮膜を覆うように厚さ４０μｍの（第２の）電着レジストを形成した。
次に、回路用アルミニウム板の表面に形成されたレジストがＡｕめっき皮膜を取り囲む３６ｍｍ×３０ｍｍの大きさの略矩形になるように、レジストの不要部分にレーザーを照射することにより、その不要部分のレジストを除去して回路用アルミニウム板を露出させた後、塩化第二鉄溶液によってエッチング処理を行うことにより、回路用アルミニウム板の不要部分を除去して所望の回路パターンのアルミニウム回路板を形成し、その後、乳酸を主成分とするレジスト剥離液によりレジストを剥離して、セラミックス基板の一方の面に所望の回路パターンのアルミニウム回路板が直接接合するとともに他方の面に平板状のアルミニウムベース板が直接接合したアルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
次に、回路用アルミニウム板の表面に形成されたレジストがＡｕめっき皮膜を取り囲む３６ｍｍ×３０ｍｍの大きさの略矩形になるように、レジストの不要部分にレーザーを照射することにより、その不要部分のレジストを除去して回路用アルミニウム板を露出させた後、塩化第二鉄溶液によってエッチング処理を行うことにより、回路用アルミニウム板の不要部分を除去して所望の回路パターンのアルミニウム回路板を形成し、その後、乳酸を主成分とするレジスト剥離液によりレジストを剥離して、セラミックス基板の一方の面に所望の回路パターンのアルミニウム回路板が直接接合するとともに他方の面に平板状のアルミニウムベース板が直接接合したアルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２］
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例３］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例４］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例５］
Ｎｉめっき皮膜とＡｕめっき皮膜をそれぞれ電気めっきに代えて無電解めっきにより形成した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
Ｎｉめっき皮膜とＡｕめっき皮膜をそれぞれ電気めっきに代えて無電解めっきにより形成した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
なお、無電解めっきによるＮｉめっき皮膜の形成では、前処理したアルミニウム－セラミックス接合基板を無電解ニッケルめっき液（上村工業株式会社製のニムデンＳＸ）に浸漬し、液温を約９０℃に保持して、３０分間揺動しながら無電解めっきを行って、厚さ８μｍのニッケル－リン合金めっき皮膜を形成した。
また、無電解めっきによるＡｕめっき皮膜の形成では、Ｎｉめっき皮膜を形成したアルミニウム－セラミックス接合基板を０．１Ｌ／Ｌの硫酸を含む水溶液に室温で２０秒間浸漬して酸洗した後に水洗する前処理を行った後、金めっき液（奥野製薬工業株式会社製のセルフゴールドＯＴＫ－ＩＴ（中性の還元型無電解めっき液））に浸漬し、液温を５０℃に保持して、２分間無電解めっきを行って、厚さ１００ｎｍのＡｕめっき皮膜を形成した。
［実施例６］
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例５と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例５と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例７］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例５と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例５と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例８］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例６と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例６と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例９］
Ａｕめっき皮膜を電気めっきに代えて実施例５と同様の無電解めっきにより形成した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
Ａｕめっき皮膜を電気めっきに代えて実施例５と同様の無電解めっきにより形成した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１０］
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例９と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例９と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１１］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例９と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例９と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１２］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１０と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１０と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１３］
Ｎｉめっき皮膜を電気めっきに代えて実施例５と同様の無電解めっきにより形成した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
Ｎｉめっき皮膜を電気めっきに代えて実施例５と同様の無電解めっきにより形成した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１４］
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例１３と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．６６ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例１３と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１５］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１３と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１３と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１６］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１４と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１４と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１７］
カーボン製の鋳型内に、１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．６３５ｍｍの大きさの窒化アルミニウムからなるセラミックス基板と１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．６３５ｍｍの大きさの窒化アルミニウムからなる強化部材とを１．０ｍｍ離間して配置し、鋳型内を窒素雰囲気にした状態で加熱し、（９９．９質量％以上のアルミニウムからなる）アルミニウム溶湯をその表面の酸化膜を取り除きながら鋳型内に注湯した後、鋳型内に窒素ガスを吹き込んで１００ｋＰａ程度に加圧しながら鋳型を冷却してアルミニウム溶湯を凝固させることにより、セラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×２．８３５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板が直接接合するとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．０ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板が直接接合し、ベース用アルミニウム板の内部（のセラミックス基板から１．０ｍｍ離間した位置）に強化部材がセラミックス基板と略平行に配置してベース用アルミニウム板と直接接合した一体のアルミニウム－セラミックス接合基板を作製した。
カーボン製の鋳型内に、１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．６３５ｍｍの大きさの窒化アルミニウムからなるセラミックス基板と１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．６３５ｍｍの大きさの窒化アルミニウムからなる強化部材とを１．０ｍｍ離間して配置し、鋳型内を窒素雰囲気にした状態で加熱し、（９９．９質量％以上のアルミニウムからなる）アルミニウム溶湯をその表面の酸化膜を取り除きながら鋳型内に注湯した後、鋳型内に窒素ガスを吹き込んで１００ｋＰａ程度に加圧しながら鋳型を冷却してアルミニウム溶湯を凝固させることにより、セラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×２．８３５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板が直接接合するとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１．０ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板が直接接合し、ベース用アルミニウム板の内部（のセラミックス基板から１．０ｍｍ離間した位置）に強化部材がセラミックス基板と略平行に配置してベース用アルミニウム板と直接接合した一体のアルミニウム－セラミックス接合基板を作製した。
このアルミニウム－セラミックス接合基板を使用して、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１８］
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、強化部材として１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．３２の大きさの窒化珪素からなる強化部材を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×３．１５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、強化部材として１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．３２の大きさの窒化珪素からなる強化部材を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×３．１５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例１９］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２０］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１８と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例１８と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２１］
Ｎｉめっき皮膜とＡｕめっき皮膜をそれぞれ電気めっきに代えて無電解めっきにより形成した以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
Ｎｉめっき皮膜とＡｕめっき皮膜をそれぞれ電気めっきに代えて無電解めっきにより形成した以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
なお、無電解めっきによるＮｉめっき皮膜の形成では、前処理したアルミニウム－セラミックス接合基板を無電解ニッケルめっき液（上村工業株式会社製のニムデンＳＸ）に浸漬し、液温を約９０℃に保持して、３０分間揺動しながら無電解めっきを行って、厚さ８μｍのニッケル－リン合金めっき皮膜を形成した。
また、無電解めっきによるＡｕめっき皮膜の形成では、Ｎｉめっき皮膜を形成したアルミニウム－セラミックス接合基板を０．１Ｌ／Ｌの硫酸を含む水溶液に室温で２０秒間浸漬して酸洗した後に水洗する前処理を行った後、金めっき液（奥野製薬工業株式会社製のセルフゴールドＯＴＫ－ＩＴ（中性の還元型無電解めっき液））に浸漬し、液温を５０℃に保持して、２分間無電解めっきを行って、厚さ１００ｎｍのＡｕめっき皮膜を形成した。
［実施例２２］
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、強化部材として１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．３２の大きさの窒化珪素からなる強化部材を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×３．１５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例２１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、強化部材として１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．３２の大きさの窒化珪素からなる強化部材を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×３．１５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例２１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２３］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２４］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２２と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２２と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２５］
Ａｕめっき皮膜を電気めっきに代えて実施例２１と同様の無電解めっきにより形成した以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
Ａｕめっき皮膜を電気めっきに代えて実施例２１と同様の無電解めっきにより形成した以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２６］
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、強化部材として１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．３２の大きさの窒化珪素からなる強化部材を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×３．１５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例２５と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、強化部材として１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．３２の大きさの窒化珪素からなる強化部材を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×３．１５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例２５と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２７］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２５と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２５と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２８］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２６と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２６と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例２９］
Ｎｉめっき皮膜を電気めっきに代えて実施例２１と同様の無電解めっきにより形成した以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
Ｎｉめっき皮膜を電気めっきに代えて実施例２１と同様の無電解めっきにより形成した以外は、実施例１７と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例３０］
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、強化部材として１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．３２の大きさの窒化珪素からなる強化部材を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×３．１５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例２９と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
セラミックス基板として１００ｍｍ×８０ｍｍ×０．３２ｍｍの大きさの窒化珪素からなるセラミックス基板を使用し、強化部材として１０３ｍｍ×９３ｍｍ×０．３２の大きさの窒化珪素からなる強化部材を使用し、このセラミックス基板の一方の面に１４０ｍｍ×９０ｍｍ×３．１５ｍｍの大きさの平板状のベース用アルミニウム板を直接接合させるとともに、他方の面に９５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍの大きさの平板状の回路用アルミニウム板を直接接合させた以外は、実施例２９と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例３１］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２９と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例２９と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
［実施例３２］
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例３０と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
アルミニウム溶湯として０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム溶湯を使用した以外は、実施例３０と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス回路基板を作製した。
実施例１～３２で作製したアルミニウム－セラミックス回路基板について、工場顕微鏡によりめっきパターンの精度を評価し、目視によりピンホールの発生の有無を観察してレジストの耐性を評価したところ、めっきパターンの精度は良好であり、アルミニウム回路板とアルミニウムベース板にピンホールはなく、レジストの耐性は良好であった。また、目視によりアルミニウム回路板の表面のしわ状の変形を観察したところ、しわ状の変形は小さかった。
また、実施例１～３２で作製したアルミニウム－セラミックス回路基板のアルミニウム回路板上のＡｕめっき皮膜の表面に、Ａｇペースト（ＮＢＥ Ｔｅｃｈ，ＬＬＣ社製のＮａｎｏ Ｔａｃｈ）をスクリーン印刷により塗布し、その上に電子部品として底面（裏面）がＡｇめっきされた（縦７．１９ｍｍ×横６．７４ｍｍ×厚さ０．０７ｍｍの大きさの）パワー半導体シリコンチップ（Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ社製のＳｉ－ＩＧＢＴチップ、型番ＰＣＦＧ７５Ｎ６０ＳＭＷ）を配置し、大気中において、加圧しないで、２５０℃で１０分間加熱することにより、Ａｇペースト中のＡｇを焼結させてＡｇ接合層を形成し、このＡｇ接合層によりアルミニウム回路板上のＡｕめっき皮膜にシリコンチップを接合した。なお、この接合後のＡｇ接合層の厚さは約３０μｍであった。
このようにして電子部品を搭載したアルミニウム－セラミックス回路基板について、シリコンチップの電極に試験電源を接続し、付加電流を３Ａ、付加電圧を１１Ｖに設定して、５０秒間電流を流した後に４０秒間電流を流さないようにオン／オフを繰り返すサイクル（電流をオンにすることによりシリコンチップが加熱されて５０秒後にシリコンチップの温度が約１７５℃まで上昇し、電流をオフにすることによち４０秒後にシリコンチップの温度が約４５℃まで降下するサイクル（ΔＴ＝１３０℃））を２０，０００サイクル行うパワーサイクル試験を行った。このパワーサイクル試験では、アルミニウム－セラミックス回路基板のアルミニウムベース板の裏面に厚さ１００μｍのサーマルグリース（信越化学株式会社製のＧ７５１）を介して取り付けた水冷の冷却ジャケットの入側の水温をチラーにより３０℃に維持した。なお、パワー半導体シリコンチップのゲート－エミッタ間の電圧Ｖｇｅとそのシリコンチップの温度との間に線形の関係があることから、予めその線形の関係を求めておき、ゲート－エミッタ間の電圧Ｖｇｅからシリコンチップの温度を換算した。このパワーサイクル試験後のシリコンチップの温度の上昇（過渡熱抵抗の上昇）は、初期設定値（１７５℃）と比べて１０５％未満であり、シリコンチップに電気的な異常は生じなかった。
１０、１１０ セラミックス基板
１２、１１２ 回路用アルミニウム板（アルミニウム回路板）
１４、１１４ ベース用アルミニウム板（アルミニウムベース板）
１４ａ 板状の放熱フィン
１４ｂ 柱状（ピン状）の放熱フィン
１６ レジスト
１８ Ｎｉめっき皮膜
２０ Ａｕめっき皮膜
１２２ 強化部材
１２、１１２ 回路用アルミニウム板（アルミニウム回路板）
１４、１１４ ベース用アルミニウム板（アルミニウムベース板）
１４ａ 板状の放熱フィン
１４ｂ 柱状（ピン状）の放熱フィン
１６ レジスト
１８ Ｎｉめっき皮膜
２０ Ａｕめっき皮膜
１２２ 強化部材
Claims (16)
- セラミックス基板に接合したアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム板の全面を覆うように第１のレジストを形成し、この第１のレジストの所定の部分を除去してアルミニウム板の一部を露出させ、このアルミニウム板の露出した部分に、酸性または中性のＮｉめっき液を使用してＮｉめっき皮膜を形成し、このＮｉめっき皮膜の表面に、酸性、中性または弱アルカリ性の非シアン系のＡｕめっき液を使用してＡｕめっき皮膜を形成した後、このめっき皮膜を覆うように第２のレジストを形成し、第１レジストの所定の部分を除去してアルミニウム板の一部を露出させ、このアルミニウム板の露出した部分をエッチング処理により除去した後、第１および第２のレジストを剥離することを特徴とする、アルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記第１および第２のレジストが電着レジストであることを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記Ｎｉめっき皮膜および前記Ａｕめっき皮膜が、電気めっきまたは無電解めっきにより形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記Ａｕめっき皮膜の形成に使用するＡｕめっき液が中性の還元型めっき液であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記Ａｕめっき皮膜が電気めっきにより形成され、前記Ａｕめっき皮膜の形成に使用するＡｕめっき液がｐＨ８以下の弱アルカリ性のめっき液であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記Ｎｉめっき皮膜を形成する前に、前記アルミニウム板の露出した部分に亜鉛置換処理を行うことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記アルミニウム板と前記セラミックス基板との接合を、アルミニウム溶湯を前記セラミックス基板の一方の面に接触させた後に冷却して固化させて前記アルミニウム板を形成することにより行うことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記アルミニウム溶湯を前記セラミックス基板の一方の面に接触させる際に、前記アルミニウム溶湯を前記セラミックス基板の他方の面に接触させ、冷却して固化させることによりアルミニウムベース板を形成して前記セラミックス基板の他方の面に接合することを特徴とする、請求項７に記載のアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記アルミニウム溶湯を前記セラミックス基板の他方の面に接触させる際に、前記セラミックス基板と略平行に離間して配置した強化部材の全面に前記アルミニウム溶湯を接触させ、冷却して固化させることにより前記アルミニウムベース板の内部に強化部材を配置して接合することを特徴とする、請求項８に記載のアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記Ｎｉめっき皮膜の厚さが６～１０μｍ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アルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記Ａｕめっき皮膜の厚さが５０～２００ｎｍであることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載のアルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法。
- セラミックス基板の一方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム回路板の一方の面が直接接合され、このアルミニウム回路板の一部にＮｉめっき皮膜が形成され、このＮｉめっき皮膜上にＡｕめっき皮膜が形成され、このＡｕめっき皮膜上に銀接合層により電子部品が接合されていることを特徴とする、電子部品搭載基板。
- 前記セラミックス基板の他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウムベース板が直接接合されていることを特徴とする、請求項１２に記載の電子部品搭載基板。
- 前記アルミニウムベース板の内部に強化部材が配置されて前記アルミニウムベース板に直接接合されていることを特徴とする、請求項１３に記載の電子部品搭載基板。
- 前記Ｎｉめっき皮膜の厚さが６～１０μｍであることを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれかに記載の電子部品搭載基板。
- 前記Ａｕめっき皮膜の厚さが５０～２００ｎｍであることを特徴とする、請求項１２乃至１５のいずれかに記載の電子部品搭載基板。
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| JP2021019648A JP2022122426A (ja) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | アルミニウム－セラミックス回路基板の製造方法 |
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- 2021-02-10 JP JP2021019648A patent/JP2022122426A/ja active Pending
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