JP3219545B2 - 銅回路を有する酸化アルミニウム基板の製造方法 - Google Patents
銅回路を有する酸化アルミニウム基板の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の動力コント
ロール部に相当するパワーデバイスの中でも、半導体チ
ップ一つのみでデバイスとなる整流ダイオードやトラン
ジスタ等の単体デバイス、あるいは複数の半導体チップ
からなる複合デバイスに使用される、銅回路を有する酸
化アルミニウム基板の製造方法に関する。
ロール部に相当するパワーデバイスの中でも、半導体チ
ップ一つのみでデバイスとなる整流ダイオードやトラン
ジスタ等の単体デバイス、あるいは複数の半導体チップ
からなる複合デバイスに使用される、銅回路を有する酸
化アルミニウム基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ロボットやモーター等の産業機器
の高性能化に伴い、トランジスタは、バイポーラトラン
ジスタだけでなく、ＭＯＳＦＥＴや静電誘導トランジス
タ等種類も多岐にわたり、さらに大電力・高能率インバ
ーター等大電力モジュールへの変遷も進んでいる。それ
に伴い、半導体チップ自体も高機能化され、そこから発
生する熱も増加の一途をたどっている。この熱を効率よ
く放散するため、大電力モジュール基板では従来より様
々な方法がとられてきた。特に最近では、良好な熱伝導
を有するセラミックス基板が利用できるようになったた
め、基板上に銅板などの金属板を接合し、回路を形成
後、そのままあるいはメッキ等の処理を施してから半導
体チップを実装する構造も採用されつつある。
の高性能化に伴い、トランジスタは、バイポーラトラン
ジスタだけでなく、ＭＯＳＦＥＴや静電誘導トランジス
タ等種類も多岐にわたり、さらに大電力・高能率インバ
ーター等大電力モジュールへの変遷も進んでいる。それ
に伴い、半導体チップ自体も高機能化され、そこから発
生する熱も増加の一途をたどっている。この熱を効率よ
く放散するため、大電力モジュール基板では従来より様
々な方法がとられてきた。特に最近では、良好な熱伝導
を有するセラミックス基板が利用できるようになったた
め、基板上に銅板などの金属板を接合し、回路を形成
後、そのままあるいはメッキ等の処理を施してから半導
体チップを実装する構造も採用されつつある。
【０００３】このような単体デバイス基板や複合デバイ
ス基板を使用したインバーターの用途は、ロボットやモ
ーター等から各種工作機械やエアコン、冷蔵庫、ＶＴ
Ｒ、オーディオ機器等にさらに広がることが期待されて
いる。
ス基板を使用したインバーターの用途は、ロボットやモ
ーター等から各種工作機械やエアコン、冷蔵庫、ＶＴ
Ｒ、オーディオ機器等にさらに広がることが期待されて
いる。
【０００４】セラミックス基板と銅板との接合方法とし
ては、銅板とセラミックス基板との間に活性金属を含む
ろう材を介在させ、加熱処理して接合体とする活性金属
ろう付け法や、セラミックス基板と銅板を銅の融点以下
でＣｕ−Ｏの共晶温度以上で加熱接合するＤＢＣ法、さ
らにはＭｏ−Ｍｎ法、硫化銅法、銅メタライズ法等が採
用されている。
ては、銅板とセラミックス基板との間に活性金属を含む
ろう材を介在させ、加熱処理して接合体とする活性金属
ろう付け法や、セラミックス基板と銅板を銅の融点以下
でＣｕ−Ｏの共晶温度以上で加熱接合するＤＢＣ法、さ
らにはＭｏ−Ｍｎ法、硫化銅法、銅メタライズ法等が採
用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】単体デバイス基板や複
合デバイス基板が備えなければならない特性は、放熱、
機械的強度、接合の信頼性等であるが、これらのうち、
放熱性は基板材料の特性に負うところが大きかった。従
来、この種の基板としては、高熱伝導性の観点から、酸
化ベリリウム、酸化アルミニウム等の酸化物セラミック
ス基板が検討されてきたが、酸化ベリリウムは熱伝導性
に優れるが毒性であり、酸化アルミニウムは熱伝導率が
不足していた。また、いずれも機械的強度特にクラック
に対する信頼性が十分ではなかった。
合デバイス基板が備えなければならない特性は、放熱、
機械的強度、接合の信頼性等であるが、これらのうち、
放熱性は基板材料の特性に負うところが大きかった。従
来、この種の基板としては、高熱伝導性の観点から、酸
化ベリリウム、酸化アルミニウム等の酸化物セラミック
ス基板が検討されてきたが、酸化ベリリウムは熱伝導性
に優れるが毒性であり、酸化アルミニウムは熱伝導率が
不足していた。また、いずれも機械的強度特にクラック
に対する信頼性が十分ではなかった。
【０００６】一方、近年、トランジスタに負荷される電
力が１ｋＷや１０ｋＷになってきているため、これまで
は余り重要視されていなかった小数点以下２桁目や３桁
目の熱抵抗値が問題とされるようになった。すなわち、
強度・熱伝導性等の特性が十分満たされたセラミックス
基板であっても、それをデバイス化する際、メタライズ
や銅板との接合界面に生じたボイド等の欠陥によってシ
リコンチップからの放熱が不十分となる、すなわち熱抵
抗が計算どおりに低くならないという問題があった。従
って、可能な限り実使用の場合と差が生じないように熱
抵抗を管理することが要求されてきた。しかし、新しい
高熱伝導セラミックス材料例えば窒化アルミニウムや炭
化ケイ素等と金属とを接合するには技術的な難点が多
く、このボイド等の欠陥をなくすることは困難であっ
た。従って、酸化物セラミックスの信頼性を高め、低熱
抵抗性を持たせた技術の出現が待たれていた。
力が１ｋＷや１０ｋＷになってきているため、これまで
は余り重要視されていなかった小数点以下２桁目や３桁
目の熱抵抗値が問題とされるようになった。すなわち、
強度・熱伝導性等の特性が十分満たされたセラミックス
基板であっても、それをデバイス化する際、メタライズ
や銅板との接合界面に生じたボイド等の欠陥によってシ
リコンチップからの放熱が不十分となる、すなわち熱抵
抗が計算どおりに低くならないという問題があった。従
って、可能な限り実使用の場合と差が生じないように熱
抵抗を管理することが要求されてきた。しかし、新しい
高熱伝導セラミックス材料例えば窒化アルミニウムや炭
化ケイ素等と金属とを接合するには技術的な難点が多
く、このボイド等の欠陥をなくすることは困難であっ
た。従って、酸化物セラミックスの信頼性を高め、低熱
抵抗性を持たせた技術の出現が待たれていた。
【０００７】本発明者らは、以上のような問題点を解決
するために鋭意検討を重ねた結果、酸化アルミニウム基
板の厚みを薄くするなどして、基板の構造的な観点から
熱抵抗を減少させるとともに、この場合、当然予想され
る基板の信頼性についても何ら問題のない、換言すれ
ば、低熱抵抗であり熱衝撃や熱履歴に対しても十分な耐
久性をもった酸化アルミニウム基板を完成し、本発明を
完成するに至ったものである。
するために鋭意検討を重ねた結果、酸化アルミニウム基
板の厚みを薄くするなどして、基板の構造的な観点から
熱抵抗を減少させるとともに、この場合、当然予想され
る基板の信頼性についても何ら問題のない、換言すれ
ば、低熱抵抗であり熱衝撃や熱履歴に対しても十分な耐
久性をもった酸化アルミニウム基板を完成し、本発明を
完成するに至ったものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、平
均粒径１μｍ以下の酸化アルミニウム粉末を用いて、熱
抵抗が０．２０℃／Ｗ以下である酸化アルミニウム基板
を製造し、その片面に銅回路形成用銅板を、反対の面に
は酸化アルミニウム基板とほぼ等しい面積を有する銅板
を接合してから、それを非酸化性雰囲気下において、温
度５００〜７００℃の熱処理を加えて、銅板の熱収縮に
よって生じる酸化アルミニウム基板への熱応力を緩和さ
せると共に、銅回路側が凹となるような反りをもたせて
銅回路側に圧縮の残留応力を残した後、上記銅回路形成
用銅板をエッチングして銅回路を形成させることを特徴
とする銅回路を有する酸化アルミニウム基板の製造方法
である。
均粒径１μｍ以下の酸化アルミニウム粉末を用いて、熱
抵抗が０．２０℃／Ｗ以下である酸化アルミニウム基板
を製造し、その片面に銅回路形成用銅板を、反対の面に
は酸化アルミニウム基板とほぼ等しい面積を有する銅板
を接合してから、それを非酸化性雰囲気下において、温
度５００〜７００℃の熱処理を加えて、銅板の熱収縮に
よって生じる酸化アルミニウム基板への熱応力を緩和さ
せると共に、銅回路側が凹となるような反りをもたせて
銅回路側に圧縮の残留応力を残した後、上記銅回路形成
用銅板をエッチングして銅回路を形成させることを特徴
とする銅回路を有する酸化アルミニウム基板の製造方法
である。
【０００９】以下、さらに詳しく本発明について説明す
ると、一般的に酸化物セラミックス基板の熱伝導率と熱
抵抗との関係は、（１）式として表すことができる。 ＲP ＝ｋ・（１／λ）・（ｔ／Ｓ） ・・・（１） ＲP ：酸化物セラミックス基板の熱抵抗（℃／Ｗ） ｋ ：係数 λ ：熱伝導率（Ｗ／ｍＫ） ｔ ：酸化物セラミックス基板の厚み（ｍ） Ｓ ：酸化物セラミックス基板の面積（ｍ2 ）
ると、一般的に酸化物セラミックス基板の熱伝導率と熱
抵抗との関係は、（１）式として表すことができる。 ＲP ＝ｋ・（１／λ）・（ｔ／Ｓ） ・・・（１） ＲP ：酸化物セラミックス基板の熱抵抗（℃／Ｗ） ｋ ：係数 λ ：熱伝導率（Ｗ／ｍＫ） ｔ ：酸化物セラミックス基板の厚み（ｍ） Ｓ ：酸化物セラミックス基板の面積（ｍ2 ）
【００１０】（１）式から酸化物セラミックス基板の熱
抵抗を小さくするには、熱伝導率を大きくする、厚みを
薄くする、面積を大きくするの３つの方法が考えられ
る。このうち熱伝導率は、選択する材料によって決まっ
てしまい同一材料で熱伝導率を向上させるには技術的に
困難で限界がある。また、酸化物セラミックス基板の面
積は容易に変えることができるが他の技術的な側面、例
えばモジュールの大きさ等から制限を受けるので、余り
自由に変えることはできない。そこで、本発明者らは酸
化物セラミックス基板の厚みを小さくすることに着目し
た。
抵抗を小さくするには、熱伝導率を大きくする、厚みを
薄くする、面積を大きくするの３つの方法が考えられ
る。このうち熱伝導率は、選択する材料によって決まっ
てしまい同一材料で熱伝導率を向上させるには技術的に
困難で限界がある。また、酸化物セラミックス基板の面
積は容易に変えることができるが他の技術的な側面、例
えばモジュールの大きさ等から制限を受けるので、余り
自由に変えることはできない。そこで、本発明者らは酸
化物セラミックス基板の厚みを小さくすることに着目し
た。
【００１１】通常、この分野で用いられる銅回路を有す
るセラミックス基板は、例えば、基板が酸化アルミニウ
ムの場合、その厚みが０．６３５〜１ｍｍである。ここ
で、例えば、その厚みを６０％にしたとすると熱抵抗も
６０％となる。つまり、酸化物セラミックス基板の熱伝
導率を１／０．６＝１．６７倍にしたのと同等の効果が
ある。本発明者らは、このような観点にたって種々検討
し、実用に際しても強度等の耐久性の問題のない酸化物
セラミックス基板を完成させたものである。
るセラミックス基板は、例えば、基板が酸化アルミニウ
ムの場合、その厚みが０．６３５〜１ｍｍである。ここ
で、例えば、その厚みを６０％にしたとすると熱抵抗も
６０％となる。つまり、酸化物セラミックス基板の熱伝
導率を１／０．６＝１．６７倍にしたのと同等の効果が
ある。本発明者らは、このような観点にたって種々検討
し、実用に際しても強度等の耐久性の問題のない酸化物
セラミックス基板を完成させたものである。
【００１２】本発明において、酸化アルミニウム基板の
熱抵抗は、例えば、以下のようにして測定することがで
きる。まず、図１に示される装置を用い、トランジスタ
に負荷された電力（Ｗ）に対するトランジスタ温度Ｔ1
とアルミニウム放熱ブロック温度Ｔ2 との温度差（℃）
から総熱抵抗を（ＲALL ）を（１）式を用いて算出す
る。その際の酸化アルミニウム基板酸のサイズとして
は、１６×２０ｍｍが適切である。
熱抵抗は、例えば、以下のようにして測定することがで
きる。まず、図１に示される装置を用い、トランジスタ
に負荷された電力（Ｗ）に対するトランジスタ温度Ｔ1
とアルミニウム放熱ブロック温度Ｔ2 との温度差（℃）
から総熱抵抗を（ＲALL ）を（１）式を用いて算出す
る。その際の酸化アルミニウム基板酸のサイズとして
は、１６×２０ｍｍが適切である。
【００１３】この総熱抵抗（ＲALL ）は（２）式のよう
に分解することができるので、酸化アルミニウム基板の
熱抵抗Ｒp は（３）式で与えられる。ＲALL ＝ＲTr＋Ｒ
Gr1 ＋ＲP ＋ＲGr2 ・・・（２）ＲTr ：トラ
ンジスタ（シリコン）の熱抵抗ＲGr1 ：トランジスタ側
の放熱グリースの熱抵抗ＲP ：酸化アルミニウム基板
の熱抵抗ＲGr2 ：アルミニウム放熱ブロック側の放熱グ
リースの熱抵抗 ＲP ＝ＲALL −（ＲTr＋ＲGr1 ＋ＲGr2 ） ・・・（３）
に分解することができるので、酸化アルミニウム基板の
熱抵抗Ｒp は（３）式で与えられる。ＲALL ＝ＲTr＋Ｒ
Gr1 ＋ＲP ＋ＲGr2 ・・・（２）ＲTr ：トラ
ンジスタ（シリコン）の熱抵抗ＲGr1 ：トランジスタ側
の放熱グリースの熱抵抗ＲP ：酸化アルミニウム基板
の熱抵抗ＲGr2 ：アルミニウム放熱ブロック側の放熱グ
リースの熱抵抗 ＲP ＝ＲALL −（ＲTr＋ＲGr1 ＋ＲGr2 ） ・・・（３）
【００１４】そこで、図２に示されるように、酸化アル
ミニウム基板を挟まないで部品を組立た装置を用い、ト
ランジスタ温度Ｔ3 とアルミニウム放熱ブロック温度Ｔ
4の温度差を測定して酸化アルミニウム基板以外の部品
の熱抵抗を算出する。両者の差が求める酸化アルミニウ
ム基板の熱抵抗となる。この場合において、酸化アルミ
ニウム基板以外の部品の熱抵抗は、それを十分に無視で
きるような材料、例えば厚みの十分薄い銅板等で熱抵抗
を測定し、その値で代用することもできる。
ミニウム基板を挟まないで部品を組立た装置を用い、ト
ランジスタ温度Ｔ3 とアルミニウム放熱ブロック温度Ｔ
4の温度差を測定して酸化アルミニウム基板以外の部品
の熱抵抗を算出する。両者の差が求める酸化アルミニウ
ム基板の熱抵抗となる。この場合において、酸化アルミ
ニウム基板以外の部品の熱抵抗は、それを十分に無視で
きるような材料、例えば厚みの十分薄い銅板等で熱抵抗
を測定し、その値で代用することもできる。
【００１５】しかしながら、このように酸化アルミニウ
ム基板の厚みを従来よりも薄くして銅回路を形成する場
合、その信頼性に対しては次のような問題点が考えられ
る。すなわち、通常、回路側の銅板厚の方が裏側の銅板
厚よりも厚い（例えば特公平3-51119 号公報）ので、ヒ
ートサイクル試験を行った場合のセラミックス基板に対
する熱応力は、銅とセラミックスとの熱膨張係数の差か
ら回路側に引張りの応力として作用する。従来のセラミ
ックス基板は回路側が凸になっており、このような銅回
路を有するセラミックス基板を使用すると、回路側がさ
らに凸になるような反りの力、すなわち回路側に引張り
の応力を受けて反り量がさらに大きくなってしまい、回
路側の銅板が剥がれ易くなる。このような現象は、セラ
ミックス基板の厚みが薄くなると全体の強度が小さくな
るため、上記熱膨張差による熱応力に対する抗力が弱く
なる。従って、銅とセラミックスとの熱膨張差による熱
応力を可能な限り減少させる必要がある。
ム基板の厚みを従来よりも薄くして銅回路を形成する場
合、その信頼性に対しては次のような問題点が考えられ
る。すなわち、通常、回路側の銅板厚の方が裏側の銅板
厚よりも厚い（例えば特公平3-51119 号公報）ので、ヒ
ートサイクル試験を行った場合のセラミックス基板に対
する熱応力は、銅とセラミックスとの熱膨張係数の差か
ら回路側に引張りの応力として作用する。従来のセラミ
ックス基板は回路側が凸になっており、このような銅回
路を有するセラミックス基板を使用すると、回路側がさ
らに凸になるような反りの力、すなわち回路側に引張り
の応力を受けて反り量がさらに大きくなってしまい、回
路側の銅板が剥がれ易くなる。このような現象は、セラ
ミックス基板の厚みが薄くなると全体の強度が小さくな
るため、上記熱膨張差による熱応力に対する抗力が弱く
なる。従って、銅とセラミックスとの熱膨張差による熱
応力を可能な限り減少させる必要がある。
【００１６】そこで、本発明者らは、このような問題が
現実となった場合には、以下の対策を講ずればよいこと
を併せ見いだしたものである。すなわち、以下の方策の
少なくとも１つを講じることによって対処することがで
きる。 （イ）銅回路を有するセラミックス基板に回路側が凹と
なるような反りをもたせ、回路側に圧縮の残留応力を残
す。 （ロ）酸化アルミニウム基板と銅板を接合させた後、非
酸化性雰囲気下において、温度５００〜７００℃の熱処
理を加え、銅板の熱収縮によって生じる酸化アルミニウ
ム基板への熱応力を緩和させる。 （ハ）酸化アルミニウム基板の材質を破壊の原因となる
欠陥の存在確率を減少させるためにそれ自体の強度を高
める。
現実となった場合には、以下の対策を講ずればよいこと
を併せ見いだしたものである。すなわち、以下の方策の
少なくとも１つを講じることによって対処することがで
きる。 （イ）銅回路を有するセラミックス基板に回路側が凹と
なるような反りをもたせ、回路側に圧縮の残留応力を残
す。 （ロ）酸化アルミニウム基板と銅板を接合させた後、非
酸化性雰囲気下において、温度５００〜７００℃の熱処
理を加え、銅板の熱収縮によって生じる酸化アルミニウ
ム基板への熱応力を緩和させる。 （ハ）酸化アルミニウム基板の材質を破壊の原因となる
欠陥の存在確率を減少させるためにそれ自体の強度を高
める。
【００１７】本発明の銅回路を有する酸化アルミニウム
基板の構造としては、例えば、酸化アルミニウム基板の
厚みが０．４ｍｍ、回路側の銅板の厚みが０．３〜０．
５ｍｍである場合、裏銅板の厚みは０．１〜０．２５ｍ
ｍであることが望ましい。銅板の種類については、無酸
素銅、タフピッチ銅などが使用される。酸化アルミニウ
ム基板と銅板の接合法としては、活性金属ろう付け法、
ＤＢＣ法のいずれでも問題はないが、接合温度の低い活
性金属ろう付け法がより好ましい。
基板の構造としては、例えば、酸化アルミニウム基板の
厚みが０．４ｍｍ、回路側の銅板の厚みが０．３〜０．
５ｍｍである場合、裏銅板の厚みは０．１〜０．２５ｍ
ｍであることが望ましい。銅板の種類については、無酸
素銅、タフピッチ銅などが使用される。酸化アルミニウ
ム基板と銅板の接合法としては、活性金属ろう付け法、
ＤＢＣ法のいずれでも問題はないが、接合温度の低い活
性金属ろう付け法がより好ましい。
【００１８】銅回路の形成方法としては、あらかじめ全
面に銅板を張りつけ、接合後に塩化第２鉄や塩化第２銅
によってエッチングを行う手法が望ましい。このとき、
銅板の厚みに応じて、エッチングスピード、処理温度、
塩素イオン濃度などを変化させる必要がある。パターン
の形状としては、酸化アルミニウム基板との熱膨張差を
可能な限り小さくするように、酸化アルミニウム基板の
長さに対して連続したパターンの長さが短い方が望まし
い。また、そのサイズについても、基板の長さに比例し
て基板の端面にかかる熱応力が大きくなるので、可能な
限り小さい方が望ましい。
面に銅板を張りつけ、接合後に塩化第２鉄や塩化第２銅
によってエッチングを行う手法が望ましい。このとき、
銅板の厚みに応じて、エッチングスピード、処理温度、
塩素イオン濃度などを変化させる必要がある。パターン
の形状としては、酸化アルミニウム基板との熱膨張差を
可能な限り小さくするように、酸化アルミニウム基板の
長さに対して連続したパターンの長さが短い方が望まし
い。また、そのサイズについても、基板の長さに比例し
て基板の端面にかかる熱応力が大きくなるので、可能な
限り小さい方が望ましい。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例と比較例をあげて具体
的に説明する。 実施例１〜３ 比較例１〜２１表１示される平均粒径３μｍ以下又は平均粒径１μｍ以
下の 酸化アルミニウム粉末を含むスラリーを調整した後
グリーンシートを成形し、バインダーを除去してから大
気中１８５０℃の温度で焼結し、サイズ１６×２０ｍ
ｍ、厚み０．４〜１．０ｍｍの酸化アルミニウム基板を
製造し、その熱抵抗と熱伝導率を測定した。熱抵抗は図
１及び図２の装置を組立て測定し、また、熱伝導率はレ
ーザーフラッシュ法で測定した。
的に説明する。 実施例１〜３ 比較例１〜２１表１示される平均粒径３μｍ以下又は平均粒径１μｍ以
下の 酸化アルミニウム粉末を含むスラリーを調整した後
グリーンシートを成形し、バインダーを除去してから大
気中１８５０℃の温度で焼結し、サイズ１６×２０ｍ
ｍ、厚み０．４〜１．０ｍｍの酸化アルミニウム基板を
製造し、その熱抵抗と熱伝導率を測定した。熱抵抗は図
１及び図２の装置を組立て測定し、また、熱伝導率はレ
ーザーフラッシュ法で測定した。
【００２０】銀粉末７５重量部、銅粉末２５重量部、ジ
ルコニウム粉末２０重量部、 テルピネオール１５重量
部及び有機結合剤としてポリイソブチルメタアクリレー
トのトルエン溶液を固形分で１．５重量部を混合してろ
う材ペーストを調整し、それを上記で得られた酸化アル
ミニウム基板の両面にスクリーン印刷によって全面塗布
した。塗布量（乾燥後）は６〜８ｍｇ／ｃｍ2 とした。
ルコニウム粉末２０重量部、 テルピネオール１５重量
部及び有機結合剤としてポリイソブチルメタアクリレー
トのトルエン溶液を固形分で１．５重量部を混合してろ
う材ペーストを調整し、それを上記で得られた酸化アル
ミニウム基板の両面にスクリーン印刷によって全面塗布
した。塗布量（乾燥後）は６〜８ｍｇ／ｃｍ2 とした。
【００２１】次いで、上記ろう材ペーストの塗布された
酸化アルミニウム基板の両面に、そのサイズに応じた種
々の厚みの銅板を接触配置してから炉に投入し、１×１
０-5Ｔｏｒｒの高真空中、温度９００℃で３０分加熱し
た後、２℃／分程度の降温速度で室温まで冷却して活性
金属ろう付け法による接合体を製造した。そして、実施
例１〜３、比較例１３〜２１については、得られた接合
体を別の炉に入れ、窒素ガス中、温度６５０℃で２時間
熱処理した後、２℃／分程度の速度で冷却を行った。
酸化アルミニウム基板の両面に、そのサイズに応じた種
々の厚みの銅板を接触配置してから炉に投入し、１×１
０-5Ｔｏｒｒの高真空中、温度９００℃で３０分加熱し
た後、２℃／分程度の降温速度で室温まで冷却して活性
金属ろう付け法による接合体を製造した。そして、実施
例１〜３、比較例１３〜２１については、得られた接合
体を別の炉に入れ、窒素ガス中、温度６５０℃で２時間
熱処理した後、２℃／分程度の速度で冷却を行った。
【００２２】次に、上記接合体の銅板上に、ＵＶ硬化タ
イプのエッチングレジストをスクリーン印刷にて回路パ
ターンに塗布後、塩化第２銅溶液を用いてエッチング処
理を行って銅板の不要部分を溶解除去し、さらにエッチ
ングレジストを５％苛性ソーダー溶液で剥離した。エッ
チング処理後の接合体には、銅回路パターン間に残留不
要ろう材及び活性金属成分と酸化アルミニウム基板の反
応物があるのでそれを除去するため、温度６０℃、１０
％フッ化アンモニウム溶液に１０分間浸漬した。
イプのエッチングレジストをスクリーン印刷にて回路パ
ターンに塗布後、塩化第２銅溶液を用いてエッチング処
理を行って銅板の不要部分を溶解除去し、さらにエッチ
ングレジストを５％苛性ソーダー溶液で剥離した。エッ
チング処理後の接合体には、銅回路パターン間に残留不
要ろう材及び活性金属成分と酸化アルミニウム基板の反
応物があるのでそれを除去するため、温度６０℃、１０
％フッ化アンモニウム溶液に１０分間浸漬した。
【００２３】これら一連の処理を経て得られた銅回路を
有する酸化アルミニウム基板について、ヒートサイクル
（熱衝撃）試験を行った。ヒートサイクル試験は、気
中、−４０℃×３０分保持後、２５℃×１０分間放置、
さらに１２５℃×３０分保持後、２５℃×１０分間放置
を１サイクルとして行った。評価は、各実施例及び比較
例の１例毎にサンプルを数十枚ずつ作製し、直ちにヒー
トサイクル試験を行った。そして、３サイクル毎に各サ
ンプルの状態を観察し、その中で１枚のサンプルにでも
銅板剥離を起こしているものがあればその時のサイクル
数を銅板剥離開始回数とし、その数の大小にて耐ヒート
サイクル性を評価した。また、反りは、ダイアルゲージ
によって測定した。
有する酸化アルミニウム基板について、ヒートサイクル
（熱衝撃）試験を行った。ヒートサイクル試験は、気
中、−４０℃×３０分保持後、２５℃×１０分間放置、
さらに１２５℃×３０分保持後、２５℃×１０分間放置
を１サイクルとして行った。評価は、各実施例及び比較
例の１例毎にサンプルを数十枚ずつ作製し、直ちにヒー
トサイクル試験を行った。そして、３サイクル毎に各サ
ンプルの状態を観察し、その中で１枚のサンプルにでも
銅板剥離を起こしているものがあればその時のサイクル
数を銅板剥離開始回数とし、その数の大小にて耐ヒート
サイクル性を評価した。また、反りは、ダイアルゲージ
によって測定した。
【００２４】削除
【００２５】以上の結果を表１〜表４に示す。表１と表
２は実施例１〜３、比較例４〜２１の結果であり、表３
と表４は比較例１〜３の結果である。そして、表１及び
表３は酸化アルミニウム基板についての結果であり、表
２及び表４は銅板又は銅回路を有する酸化アルミニウム
基板についての結果である。
２は実施例１〜３、比較例４〜２１の結果であり、表３
と表４は比較例１〜３の結果である。そして、表１及び
表３は酸化アルミニウム基板についての結果であり、表
２及び表４は銅板又は銅回路を有する酸化アルミニウム
基板についての結果である。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、熱衝撃や熱履歴に対す
る耐久性、すなわち耐ヒートショック性と耐ヒートサイ
クル性が著しく向上した銅回路を有する酸化アルミニウ
ム基板の製造方法が提供される。
る耐久性、すなわち耐ヒートショック性と耐ヒートサイ
クル性が著しく向上した銅回路を有する酸化アルミニウ
ム基板の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 酸化アルミニウム基板の熱抵抗を測定するた
めの説明図
めの説明図
【図２】 酸化アルミニウム基板の熱抵抗を測定するた
めの説明図
めの説明図
１ トランジスタ（「２ＳＣ−３０４２」底面積：１６
×２０ｍｍ2 ） ２ 酸化アルミニウム基板（１６×２０ｍｍ×厚み） ３ トランジスタ側の放熱グリース ４ アルミニウム放熱ブロック側の放熱グリース ５ アルミニウム放熱ブロック（水冷式）
×２０ｍｍ2 ） ２ 酸化アルミニウム基板（１６×２０ｍｍ×厚み） ３ トランジスタ側の放熱グリース ４ アルミニウム放熱ブロック側の放熱グリース ５ アルミニウム放熱ブロック（水冷式）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−136290（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−212441（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−23513（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12
Claims (1)
- 【請求項１】 平均粒径１μｍ以下の酸化アルミニウム
粉末を用いて、熱抵抗が０．２０℃／Ｗ以下である酸化
アルミニウム基板を製造し、その片面に銅回路形成用銅
板を、反対の面には酸化アルミニウム基板とほぼ等しい
面積を有する銅板を接合してから、それを非酸化性雰囲
気下において、温度５００〜７００℃の熱処理を加え
て、銅板の熱収縮によって生じる酸化アルミニウム基板
への熱応力を緩和させると共に、銅回路側が凹となるよ
うな反りをもたせて銅回路側に圧縮の残留応力を残した
後、上記銅回路形成用銅板をエッチングして銅回路を形
成させることを特徴とする銅回路を有する酸化アルミニ
ウム基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14522293A JP3219545B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | 銅回路を有する酸化アルミニウム基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14522293A JP3219545B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | 銅回路を有する酸化アルミニウム基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0714945A JPH0714945A (ja) | 1995-01-17 |
| JP3219545B2 true JP3219545B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=15380181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14522293A Expired - Fee Related JP3219545B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | 銅回路を有する酸化アルミニウム基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219545B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019033130A (ja) * | 2017-08-04 | 2019-02-28 | デンカ株式会社 | セラミックス回路基板 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4839461B2 (ja) * | 2001-02-23 | 2011-12-21 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 酸化アルミニウム回路基板の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6345189A (ja) * | 1986-04-24 | 1988-02-26 | 松下電工株式会社 | 高熱伝導性基板 |
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| JPH05136290A (ja) * | 1991-11-11 | 1993-06-01 | Toshiba Corp | セラミツクス回路基板 |
-
1993
- 1993-06-16 JP JP14522293A patent/JP3219545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019033130A (ja) * | 2017-08-04 | 2019-02-28 | デンカ株式会社 | セラミックス回路基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0714945A (ja) | 1995-01-17 |
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