JP4919357B2 - 電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。図1は本実施形態に係る電子デバイス1の断面図である。
次に、本発明の第2実施形態について、図3を参照して説明する。上記した第1実施形態と同一又は対応する要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
本発明の実施例1について、図4を参照して説明する。
窒化アルミニウムからなる厚さ0.3mmの絶縁基板3の両面にスパッタ法により厚さ100nmのチタンからなるメタライズ層7a,7bを形成し、各第1メタライズ層7a,7bの上にスパッタ法により厚さ500nmの銅からなる第1中間層9a,9bを形成し、更に、各第1中間層9a,9bの上にスパッタ法により厚さ100nmの銅からなる第1微粒子膜11a,11bを形成し、図4(a)に示す構造の絶縁基板3を得た。なお、メタライズ層7a,7bを形成するスパッタ条件は、ガス分圧0.15Paのアルゴンガス雰囲気、電力300W、基板温度200℃、アルゴンガス流量6sccmであり、第1中間層9a,9bを形成するスパッタ条件は、ガス分圧0.15Paのアルゴンガス雰囲気、電力200W、基板温度200℃、アルゴンガス流量6sccmであり、第1微粒子膜11a,11bを形成するスパッタ条件は、ガス分圧4.4Paのアルゴンガス雰囲気、電力200W、基板温度20℃(室温)、アルゴンガス流量12sccmである。
銅からなる厚さ1.0mmの第1金属板5aの片面を鏡面研磨により洗浄して、図4(b)にしめすような絶縁基板3との接合面5a’とした第1金属板5aを得た。
アルミニウムからなる厚さ1.0mmの第2金属板5bの片面にスパッタ法により厚さ100nmのチタンからなる第2メタライズ層17bを形成し、第2メタライズ層17bの上にスパッタ法により厚さ500nmの銅からなる第2中間層13bを形成し、更に、第2中間層13bの上にスパッタ法により銅からなる厚さ100nmの第2微粒子膜15bを形成し、図4(c)に示す構造の第2金属板5bを得た。なお、第2微粒子膜15bは第1微粒子膜11a,11bと同じスパッタ条件によって形成した。
絶縁基板3に形成した第1微粒子膜11a,11bと第2金属板5bに形成した第2微粒子膜15bについて、XRD(X-ray diffraction)装置〔(株)リガク製、RINT2500VHF〕により下記の条件で測定して得たX線回折スペクトルから、2θ=約43.3°におけるCu(111)面のピークの半値幅を求めると0.0854°以上であった。
(管電圧)40kV
(管電流)150mA
(スキャンスピード)5.0°/min
(開始角度)30°
(終了角度)100°
そして、第1微粒子膜11a,11b及び第2微粒子膜15bを構成する微粒子(結晶子)の平均粒径Dを、下記式(1)のScherrerの式を用い、Cu(111)面のピークより求めると100nm以下であった。
ただし式(1)中のλはX線源の波長(CuKα線:1.541×10−10m)、βはCu(111)面のピークの半値幅(rad)、θは当該ピークのブラック角(degree)である。
絶縁基板3の一方の面に形成された第1微粒子膜11aと第1金属板5aの接合面5a’とを対向配置し、絶縁基板3の他方の面に形成された第1微粒子膜11bと第2金属板5bに形成された第2微粒子膜15bとを対向配置し、絶縁基板3を介在させ第1金属板5aと第2金属板5bとを105N/m2の圧力で押圧し、真空中においてこの押圧状態を、300℃で2時間保持することで、図4(d)に示す電子デバイス1を得た。
実施例2では、銅に替えて銀をスパッタして第1中間層9a,9b、第2中間層13a,13b、第1微粒子膜11a,11b、及び第2微粒子膜15bの各層を形成する点で実施例1と相違するが、他の点は実施例1と同じ構成の電子デバイス1を得た。
(1)絶縁基板103
窒化アルミニウムからなる厚さ0.3mmの絶縁基板103の両面にスパッタ法により厚さ100nmのチタンからなる第1メタライズ層107a,107bを形成し、各第1メタライズ層107a,107bの上にスパッタ法により厚さ500nmの銅からなる第1中間層109a,109bを形成し、図5(a)に示す構造の絶縁基板103を得た。
銅からなる厚さ1.0mmの第1金属板105aの片面を鏡面研磨により洗浄して、図5(b)に示すような絶縁基板103との接合面105a’とした第1金属板105aを得た。
アルミニウムからなる厚さ1.0mmの第2金属板105bの片面にスパッタ法により厚さ100nmのチタンからなる第2メタライズ層117bを形成し、第2メタライズ層117bの上にスパッタ法により厚さ500nmの銅からなる第2中間層113bを形成し、図5(c)に示す構造の第2金属板105bを得た。
絶縁基板103の一方の面に形成された第1中間層109a上に厚さ0.53mmのハンダ層104aを介して第1金属板105aの接合面105a’を接合し、他方の面に形成された第2中間層109b上に厚さ0.53mmのハンダ層104bを介して第2金属板に形成された第2中間層113bを接合して、図5(d)に示す電子デバイス100を得た。
銅からなる第1金属板125aの片面に厚さ0.17mmのシリコンゴム層124を介してアルミニウムからなる第2金属板125bを接合して、図6(a)に示す電子デバイス120を得た。
銅からなる第1金属板145aの片面に厚さ0.17mmのエポキシ樹脂層144を介してアルミニウムからなる第2金属板145bを接合して、図6(b)に示す電子デバイス140を得た。
比較例1で用いた絶縁基板103、第1金属板105a、及び第2金属板105bを用い、絶縁基板103の一方の面に形成された第1中間層109aと第1金属板105aの接合面105a’とを対向配置し、絶縁基板103の他方の面に形成された第1中間層109bと第2金属板105bに形成された第2中間層113bとを対向配置し、実施例1,2の微粒子膜や比較例1のようなハンダ層を設けること無く絶縁基板103を介在させ第1金属板105aと第2金属板105bとを105N/m2の圧力で押圧し、真空中においてこの押圧状態を、300℃で2時間保持して電子デバイスを得た。
3…絶縁基材
5…金属基材
7…メタライズ層
9…第1中間層
11…微粒子膜
Claims (8)
- 絶縁基材に金属基材を接合した電子デバイスの製造方法において、
前記絶縁基材上に活性金属を含むメタライズ層を形成し、
前記メタライズ層上に銅及び銀の少なくとも一方の元素を含む第1中間層を形成し、
前記第1中間層上に銅及び銀の少なくとも一方の元素を含む微粒子を接合してなる第1微粒子膜を形成し、
前記第1微粒子膜上に前記金属基材を配置して加熱及び加圧することで前記絶縁基材と前記金属基材とを接合することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 前記金属基材上に銅及び銀の少なくとも一方の元素を含む第2中間層を形成し、
前記第2中間層上に銅及び銀の少なくとも一方の元素を含む微粒子を接合してなる第2微粒子膜を形成し、
前記第1微粒子膜及び前記第2微粒子膜を対向配置して加熱及び加圧することで前記絶縁基材と前記金属基材とを接合することを特徴とする請求項1に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記微粒子の平均粒径が100nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子デバイスの製造方法。
- スパッタリング法によって前記第1微粒子膜及び前記第2微粒子膜を形成することを特徴とする請求項2又は3に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記微粒子がパラジウム、白金、イリジウム、ニッケルから選択された1種又は2種以上の金属を含むことを特徴とする請求項4に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記活性金属がチタン、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、タンタルから選択された1種又は2種以上の金属であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記絶縁基材が窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、ポリイミド樹脂、及びポリエーテルエーテルケトン樹脂より選択される1種の絶縁材を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記金属基材が、銅又はアルミニウムからなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
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