JP3997293B2 - 点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法 - Google Patents
点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3997293B2 JP3997293B2 JP34479495A JP34479495A JP3997293B2 JP 3997293 B2 JP3997293 B2 JP 3997293B2 JP 34479495 A JP34479495 A JP 34479495A JP 34479495 A JP34479495 A JP 34479495A JP 3997293 B2 JP3997293 B2 JP 3997293B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- brazing material
- ceramic substrate
- bonding
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、金属とセラミックスとを接合して複合基板と成す製造方法並びに基板自体に関し、特にろう材を部分的に点接合あるいは線接合させることによって耐熱衝撃性や通炉耐量に優れた複合基板を提供することを目的とする。
【0002】
【従来の技術】
従来より、金属としての銅板とセラミックス基板としての窒化アルミニウム(AlN)基板とを接合する方法として、特開昭60−166165号公報記載の「窒化物系セラミックスと金属との接合方法」に開示する活性金属ろう接法や、銅板と窒化アルミニウム基板とをそれらの表面を改質させて直接接合するDBC法(例えば特開昭56−163093号公報)等が知られている。
【0003】
このうち活性金属ろう接法は、DBC法に比較して接合強度が高く、得られた接合体はヒートサイクルに対して耐久性が高い等の特性を有することから、酸化物系セラミックス基板以外の例えば窒化物セラミックス基板と銅板との接合に多用されるようになった。
【0004】
上記活性金属ろう接法に使用されるろう材としては、Ag−Cu−活性金属(Ti、Zr、Hfのいずれか1種)からなるろう材(特開昭60−166165号公報)や、Ag−Cu−水素化チタンからなる活性金属ペースト材(特開平3−101153号公報)が実用化されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記ろう材を用いて窒化アルミニウム基板の上下面に銅板を接合して回路基板を形成することは実用化されているが、近年の回路用基板には、大電力化に対応できるよう、放熱性、電気絶縁性に加え、より高強度でかつ耐熱衝撃性に優れた基板の開発が望まれていた。また東芝「特開平7−94623」の浮きパターンもあるが、端子付け部分は耐熱衝撃性は優れているものの、浮きパターン部以外は従来と同程度の耐熱衝撃性しかなかった。
【0006】
したがって本発明の目的は、従来のろう接合法によって得られる複合基板より優れた耐熱衝撃性を有する複合基板とその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、従来公知の活性金属ろう材を使用する場合においても、セラミックス基板上に全面塗布するのでなく、丸形や角形の部分的点状あるいは線状にろう材を塗布することによって、熱応力の小さい複合基板を得ることができることを見出し、本発明を提案することができた。
【0008】
すなわち、本発明は第1に、金属板とセラミックス基板とをろう材で接合して複合基板を製造する方法において、上記ろう材をセラミックス基板上に点状または線状と部分全面とに相互に隣接させて塗布する第1工程と、次いで該ろう材上に金属板を重ね、加熱接合して金属−セラミックス基板接合体を得る第2工程と、得られた接合体の金属板上にエッチングレジストにより回路パターンを形成した後、エッチング処理により前記部分全面塗布部に接合した金属部を半導体搭載部とした金属回路を形成する第3工程とからなることを特徴とする点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法である。
【0009】
次に本発明は第2に、金属板とセラミックス基板とをろう材で接合して複合基板を製造する方法において、上記ろう材をセラミックス基板上に点状または線状と部分全面とに相互に隣接させて塗布する第1工程と、次いで該ろう材上に金属板を重ね、加熱接合して金属−セラミックス基板接合体を得る第2工程と、得られた接合体の金属板上にエッチングレジストにより回路パターンを形成した後、エッチング処理により前記部分全面塗布部に接合した金属部を半導体搭載部とし前記点状または線状塗布部に接合した金属部を併せ持つ金属回路を形成する第3工程とからなることを特徴とする点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法である。
【0010】
最後に本発明は第3に、前記第1工程において前記セラミックス基板の裏面に前記ろう材を全面に塗布し、前記第2工程において前記加熱接合の前に該ろう材上に金属板を重ねる、前記第1または第2に記載の製造方法である。
【0011】
【作用】
本発明において使用するろう材としては、Ag−Cu系のろう材が好ましく、Agの含有量は60〜95重量%、好ましくは65〜80重量%範囲内である。またCuの含有量は5〜40重量%、好ましくは20〜35重量%範囲内である。AgおよびCuの含有量がこれらの範囲を越えると共晶ができにくく、Cu板あるいはセラミックスとの反応性が悪くなるため接着力が弱くなってしまうからである。
【0012】
Ag−Cu系ろう材としては、上記の二種の金属の他に活性金属から成るろう材が好ましい。活性金属を添加することによって接着強度を高めることができる。ここに言う活性金属とは、Ti、Zr、Hfなど周期律表の4A族のうちの少なくとも一種であり、添加形態としては、金属体として、あるいは水素化物として用いてもよく、添加量としては、0.5〜4.5重量%の範囲が好ましい。これは0.5重量%未満では生成される窒化物層が少なくなり接着強度がなく、一方、4.5重量%を越えると逆に接着強度は高くなるものの、残留応力が増大し接合後にクラックが発生しやすくなるという欠点があるからである。
【0013】
この他、本発明においては酸化物としてTiOやTiO2 を0.25〜0.9重量%の範囲で添加することによって、耐ヒートサイクル性、抗折強度、たわみ量、通炉耐量等の特性向上に寄与させている。
【0014】
従来はこれらの活性金属ろう材をペースト状にして、セラミックス基板に対して所定の形状にあるいは全面に塗布し、その上に金属板を加熱接合していたが、本発明においては上記ろう材を点状あるいは線状に、例えば直径0.3〜1.0mmの円形または0.3〜1.0mm平方の角形状に、0.2〜1.0mmの間隔を空けてセラミックス基板上に印刷する。あるいは他の形態として、幅0.3〜1.0mm×長さ2〜3mmの線を斜線状に0.3〜1.0mmの間隔を空けて印刷する形状でも構わない。上記の点接合や線接合したものは、全面塗布あるいは回路形状にろう材を塗布して加熱接合したものに比べて予め計画的に未接合部分を作り出したものであり、熱衝撃時の基板に対する熱応力が小さくなることから、結果として従来の全面接合基板より耐熱衝撃性や通炉耐量が格段に向上することを見い出し、本発明を提供するに至ったのである。
【0015】
以下実施例をもって詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【0016】
【実施例1】
セラミックス基板1として53mm×29mmのAlN基板を用い、ろう材としては、固形分が70.0重量%のAg、27.0重量%のCuおよび2.5重量%のTiからなる従来公知のろう材ペーストを用いた。セラミックス基板1の表面上には、図1に示すように、ろう材ペーストを直径0.8mmの円形点状に印刷した点状塗布ろう材2と、部分的にろう材を全面印刷した部分全面塗布部3を形成し、この部分全面塗布部3を半導体搭載部とした(第1工程)。
【0017】
上記点状印刷の面積率を全面印刷に比べ50%程度に調整したろう材上に、上部金属板4として厚み0.3mmの銅板を接合すると共に、セラミックス基板の裏面には、下部金属板5として厚み0.25mmの銅板を全面塗布ろう材6によって接合し、これらの接合体を加熱炉中で830℃にて焼成して図2に示す金属−セラミックス複合基板を得た(第2工程)。
【0018】
次いで、上記複合基板の銅板表面に所定の電子回路パターンをエッチングレジストにより形成させた後、塩化第二鉄を主成分とするエッチング液で銅の不要部分を除去し、次いでエッチングレジスト膜を除去することによって図3に示す銅回路部7を有する窒化アルミニウム基板を形成した(第3工程)。
【0019】
得られた基板表面のろう材の塗布状態は図4に示すように点接合と部分全面接合との境界は明白なものであった。
【0020】
【実施例2】
セラミックス基板1として53mm×29mmのAlN基板を用い、その表面に、実施例1で用いたAg−Cu−Tiペーストろう材を塗布した。塗布の方法としては、全面塗布(従来例)を行った他、直径5mmの円形点状のろう材2をその印刷面積率が10%、30%、50%、70%となるように調整してセラミックス基板上に塗布を行った。
【0021】
これらのろう材上に上部金属板4として厚さ0.3mmの銅板を接合すると共に、セラミックス基板の裏面には下部金属板5として厚さ0.25mmの銅板を全面塗布したろう材6で接合し、加熱炉中で830℃の一定温度で加熱接合し、所望の金属−セラミックス複合基板を得た。
【0022】
得られた各複合基板を用い、これらのピール強度、ヒートサイクル(クラックの発生した回数)、抗折強度、たわみ量、通炉耐量についての特性を調べ、その結果を表1に併せて示した。
【0023】
【表1】
【0024】
表1の結果から、本発明例(点接合法)を従来例(全面塗布法)と比較すると、本発明の点接合のろう材印刷面積が10%の場合においてのみ、ピール強度が市場要求値の10kg/cm 以下の5.7kg/cm を示すが、本発明例のその他の特性値は従来例に比べて格段に向上していることが明らかとなった。すなわち、表1のデータから、ろう材印刷面積率が30〜70%の範囲で接合して得られた金属−セラミックス複合基板が特に耐熱衝撃性に強いものであると判断することができる。
【0025】
【実施例3】
ろう材ペーストを直径0.8mmの円形点状に印刷する代りに0.8×0.8(mm)の各形点状に印刷したこと以外は実施例2と同じことを繰り返した。
【0026】
得られた複合基板を用い、ピール強度、ヒートサイクル(クラックの発生した回数)、抗折強度、たわみ量、通炉耐量についての特性を調べた。結果は実施例2の場合とほぼ同様のものであった。
【0027】
【実施例4】
図4のろう材全面塗布の部分はそのままとし、点状塗布の部分を図5または図6に示すように太さ0.3〜1.0mmの斜線状塗布とし、ろう材2の印刷面積率が70%、50%、30%、10%となるようにしたこと以外は実施例2と同じことを繰り返して、金属セラミックス複合基板を得た。得られた各複合基板を用い、これらのピール強度、ヒートサイクル、抗折強度、たわみ量、通炉耐量についての特性を調べ、その結果を表2に示した。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】
上記のように本発明は、ろう材の塗布形状を従来の全面塗布法に代え、点接合(円形、角形、斜線形)によって未接部を設けて接合するだけであるが、この方法によって耐熱衝撃性に優れた金属−セラミックス複合基板を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1におけるろう材の塗布パターンを示す平面図である。
【図2】本発明の実施例1におけるろう材の塗布パターンを示す断面図である。
【図3】本発明の実施例1におけるエッチング処理後の電子回路を形成した基板の断面図である。
【図4】本発明の実施例1におけるエッチング処理後の電子回路を形成した基板のろう材の塗布パターンを示す平面図である。
【図5】本発明の実施例3および実施例4におけるろう材の塗布パターンを示す平面図である。
【図6】本発明の実施例4におけるろう材の塗布パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
1 セラミックス基板
2 点状塗布ろう材
3 部分全面塗布部
4 上部金属板
5 下部金属板
6 全面塗布ろう材
7 回路部
8 線状塗布ろう材
Claims (3)
- 金属板とセラミックス基板とをろう材で接合して複合基板を製造する方法において、上記ろう材をセラミックス基板上に点状または線状と部分全面とに相互に隣接させて塗布する第1工程と、次いで該ろう材上に金属板を重ね、加熱接合して金属−セラミックス基板接合体を得る第2工程と、得られた接合体の金属板上にエッチングレジストにより回路パターンを形成した後、エッチング処理により前記部分全面塗布部に接合した金属部を半導体搭載部とした金属回路を形成する第3工程とからなることを特徴とする点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法。
- 金属板とセラミックス基板とをろう材で接合して複合基板を製造する方法において、上記ろう材をセラミックス基板上に点状または線状と部分全面とに相互に隣接させて塗布する第1工程と、次いで該ろう材上に金属板を重ね、加熱接合して金属−セラミックス基板接合体を得る第2工程と、得られた接合体の金属板上にエッチングレジストにより回路パターンを形成した後、エッチング処理により前記部分全面塗布部に接合した金属部を半導体搭載部とし前記点状または線状塗布部に接合した金属部を併せ持つ金属回路を形成する第3工程とからなることを特徴とする点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法。
- 前記第1工程において前記セラミックス基板の裏面に前記ろう材を全面に塗布し、前記第2工程において前記加熱接合の前に該ろう材上に金属板を重ねる、請求項1または2に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34479495A JP3997293B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34479495A JP3997293B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09157055A JPH09157055A (ja) | 1997-06-17 |
JP3997293B2 true JP3997293B2 (ja) | 2007-10-24 |
Family
ID=18372046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34479495A Expired - Fee Related JP3997293B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3997293B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4663899B2 (ja) * | 2001-04-11 | 2011-04-06 | 電気化学工業株式会社 | 回路基板の製造方法 |
JP4756169B2 (ja) * | 2005-03-04 | 2011-08-24 | Dowaメタルテック株式会社 | セラミックス回路基板及びその製造方法 |
US7776426B2 (en) | 2005-03-04 | 2010-08-17 | Dowa Metaltech Co., Ltd. | Ceramic circuit substrate and manufacturing method thereof |
JP5787433B2 (ja) * | 2010-10-21 | 2015-09-30 | 三菱アルミニウム株式会社 | 電気絶縁部材とのろう付に供されるアルミニウム合金部材および電気絶縁部材 |
JP5688837B2 (ja) * | 2010-10-21 | 2015-03-25 | 三菱アルミニウム株式会社 | 電気絶縁部材とろう付されるアルミニウム部材および電気絶縁部材 |
EP2804183B1 (en) * | 2013-05-14 | 2019-04-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung e.V. | Brown-red cu-comprising composition and a composite comprising the brown-red cu-comprising composition |
JP6970576B2 (ja) * | 2017-09-29 | 2021-11-24 | Dowaメタルテック株式会社 | 金属−セラミックス接合基板の製造方法 |
CZ308356B6 (cs) * | 2019-04-01 | 2020-06-17 | Vysoké Učení Technické V Brně | Způsob výroby keramicko-kovového kompozitu gravitačním litím a keramicko-kovový kompozit vyrobený podle této metody |
JP7537900B2 (ja) * | 2020-03-31 | 2024-08-21 | Dowaメタルテック株式会社 | ろう材およびその製造方法並びに金属-セラミックス接合基板の製造方法 |
CN114230376B (zh) * | 2022-01-11 | 2023-06-23 | 成都成维精密机械制造有限公司 | 陶瓷表面均匀涂覆复合钎料的方法、工装块 |
-
1995
- 1995-12-06 JP JP34479495A patent/JP3997293B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09157055A (ja) | 1997-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3682552B2 (ja) | 金属−セラミックス複合基板の製造方法 | |
KR100328407B1 (ko) | 세라믹회로기판 | |
JP3997293B2 (ja) | 点接合または線接合を有する金属−セラミックス複合基板の製造方法 | |
JPH10125821A (ja) | 高信頼性半導体用基板 | |
JPH08509844A (ja) | 緩衝層を有する電力半導体素子 | |
JP3152344B2 (ja) | セラミック回路基板 | |
EP0839598A2 (en) | Processes for producing metal-ceramics composite substrates and brazing materials for use in such processes | |
JPH0786703A (ja) | セラミックス回路基板 | |
JPH05347469A (ja) | セラミックス回路基板 | |
JP4467659B2 (ja) | セラミックス回路基板 | |
JP3847954B2 (ja) | セラミックス回路基板の製造方法 | |
JP2001267174A (ja) | リード端子付きセラミック電子部品 | |
JP3192911B2 (ja) | セラミックス回路基板 | |
JP3896432B2 (ja) | 金属−セラミックス複合基板の製造方法並びにそれに用いるろう材 | |
JPH08102570A (ja) | セラミックス回路基板 | |
JPH02175674A (ja) | セラミックスと金属体との接合体及びその接合方法 | |
JPH0714015B2 (ja) | 銅回路を有する窒化アルミニウム基板の製法 | |
JPH06263554A (ja) | セラミックス−金属接合基板 | |
JP3914648B2 (ja) | 金属−セラミックス接合基板 | |
JPS61121489A (ja) | 基板製造用Cu配線シ−ト | |
JP3694588B2 (ja) | セラミックス−金属接合体の製造方法およびセラミックス−金属接合体 | |
JP4668476B2 (ja) | 接合体の製造方法 | |
JP3977875B2 (ja) | アルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及び接合体 | |
JPH0223498B2 (ja) | ||
JP3352823B2 (ja) | 炭化珪素セラミックスとシリコンとの接合方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040206 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041005 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041203 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050426 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050627 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070703 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070712 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070712 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070712 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070712 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120817 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120817 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130817 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |