JP2816042B2 - 銅板とアルミナあるいはＡｌＮ基板の接合方法 - Google Patents

銅板とアルミナあるいはＡｌＮ基板の接合方法

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JP2816042B2
JP2816042B2 JP4019050A JP1905092A JP2816042B2 JP 2816042 B2 JP2816042 B2 JP 2816042B2 JP 4019050 A JP4019050 A JP 4019050A JP 1905092 A JP1905092 A JP 1905092A JP 2816042 B2 JP2816042 B2 JP 2816042B2
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copper plate
alumina
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bonding
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憲司 福田
正 中野
孝男 金丸
正人 熊谷
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JFE Steel Corp
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JFE Steel Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、銅板とアルミナあるい
はＡｌＮ基板とを活性金属を含有するろう材によって接
合する方法に関し、特に良好な接合状態を得るための接
合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】銅板と、アルミナあるいはＡＩＮ基板と
の接合には、一般にＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｏｎｄ
Ｃｏｐｐｅｒ）法が用いられていた。この方法では、接
合時の雰囲気の酸素量を調節することにより、銅板とア
ルミナ基板あるいは表面にアルミナが形成されたＡＩＮ
基板との間に銅−酸素共晶層が形成され、銅板とアルミ
ナあるいはＡｌＮ基板とが接合されている。したがっ
て、銅板の酸素量は２００ｐｐｍ程度であることが必要
であった。
【０００３】最近、ＤＢＣ法で接合した銅板接合アルミ
ナあるいはＡｌＮ基板では、接合強度，耐熱サイクル性
が十分でない用途が増加してきた。ＤＢＣ法に代る接合
方法には、活性金属を含有するろう材を用いる活性金属
法がある。この方法によって、銅板とアルミナ基板を接
合する場合には、アルミナ側は活性金属によりアルミナ
が還元されて活性金属の酸化物ができて接合し、銅板側
は銅とろう材の合金ができて接合する。
【０００４】一方、銅板とＡｌＮ基板を接合する場合に
は、ＤＢＣ法のようにＡｌＮ上を酸化してアルミナを形
成することなく直接に接合できる。ＡｌＮ側は活性金属
によりＡｌＮが還元されて活性金属の窒化物ができて接
合し、銅板側は銅とろう材の合金ができて接合する。こ
の方法においては、銅板の酸素量が多いと活性金属の酸
化物が非常にできやすい。しかも、この酸化物がろう材
の全面を覆うので、セラミックス側においてはアルミ
ナ、ＡｌＮを還元して活性金属の酸化物あるいは窒化物
が形成されるのが妨げられ、銅板側においては銅板とろ
う材が合金化するのが妨げられ、銅板とアルミナあるい
はＡｌＮ基板との間で接合不良が発生し問題となってい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決した銅板とアルミナあるいはＡｌＮ基板の接合方
法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、銅板とアルミナあるいはＡｌＮ基板とを
活性金属を含有するろう材によって接合する方法におい
て、酸素量が１５ｐｐｍ以下の銅板を用いて接合するこ
とを特徴とする銅板とアルミナあるいはＡｌＮ基板の接
合方法を提供するものである。
【０００７】
【作用】活性金属には、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等の金属があ
る。これらの金属は活性度が高いので、銅板中の酸素と
反応して酸化物を形成しやすい。しかもこの酸化物はろ
う材の全面を覆い、銅板とアルミナあるいはＡｌＮ基板
の接合不良の原因になる。
【０００８】本発明においては、酸素量の少ない銅板を
用いることにより、接合時にろう材の全面に形成される
酸化物を減少させ、ろう材と銅板との合金化及びセラミ
ックス側の活性金属の酸化物あるいは窒化物の形成を促
進させて良好な接合状態を得ることができ、酸素量を１
５ｐｐｍ以下にすることにより、 欠陥率＝（接合不良面積／接合面積）×１００（％） で表わされる欠陥率を０％とすることができる。
【０００９】本発明における活性金属を含有するろう材
としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ等の活性金属を含有する一
般的なろう材が用いられる。
【００１０】
【実施例】銅板を真空中（＜１０-5ｔｏｒｒ）で８５０
〜９５０℃で熱処理することにより、酸素量が１０ｐｐ
ｍ，１５ｐｐｍ，１６ｐｐｍ，２０ｐｐｍの銅板を準備
した。アルミナあるいはＡｌＮ基板と銅板との間にＴｉ
−Ａｇ−Ｃｕろう材を介在させて、真空中（＜１０-5ｔ
ｏｒｒ）で８５０℃，３０分熱処理して接合した。
【００１１】接合状態の評価は超音波探傷装置による測
定により、前記欠陥率を算出することにより行った。表
１にアルミナ基板の結果を表２に窒化アルミニウム基板
の結果を示す。
【００１２】
【表１】 アルミナ基板 ──────────────────────────────────── 銅板の酸素量（ｐｐｍ） １０ １５ １６ ２０ 欠陥率（％） ０ ０ ０．５ ５ ────────────────────────────────────
【００１３】
【表２】 窒化アルミニウム基板 ──────────────────────────────────── 銅板の酸素量（ｐｐｍ） １０ １５ １６ ２０ 欠陥率（％） ０ ０ ０．８ ８ ──────────────────────────────────── アルミナ基板においては、銅板の酸素量が１５ｐｐｍ以
下では欠陥率０％となったが、１６ｐｐｍになると欠陥
率は０．５％で若干接合不良が発生し、２０ｐｐｍにな
ると欠陥率５％になり急激に欠陥率が増大する。
【００１４】窒化アルミニウム基板においては、やはり
銅板の酸素量が１５ｐｐｍ以下では欠陥率０％となった
が、１６ｐｐｍになると欠陥率０．８％になり、接合不
良が発生し始め、２０ｐｐｍでは欠陥率８％となりアル
ミナ基板同様急激に欠陥率が増大する。
【００１５】
【発明の効果】本発明による銅板とアルミナあるいはＡ
ｌＮ基板との接合方法により、接合不良をなくすことが
できる。また、本方法は他の酸化物、窒化物セラミック
ス基板と銅板の接合にも適用できる。
フロントページの続き (72)発明者 熊谷 正人 千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平４−37661（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 37/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 銅板とアルミナあるいはＡｌＮ基板とを
    Ｔｉ、Ｚｒ、又はＨｆからなる活性金属を含有するろう
    材によって接合する方法において、酸素量が１５ｐｐｍ
    以下の銅板を用いて接合することを特徴とする銅板とア
    ルミナあるいはＡｌＮ基板の接合方法。
JP4019050A 1992-02-04 1992-02-04 銅板とアルミナあるいはＡｌＮ基板の接合方法 Expired - Lifetime JP2816042B2 (ja)

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