JP6099453B2 - 電子部品搭載基板およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品搭載基板およびその製造方法に関し、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板がセラミックス基板に接合した金属−セラミックス接合基板の金属板の一方の面に半導体チップなどの電子部品が取り付けられた電子部品搭載基板およびそ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流を制御するために、パワーモジュールが使用されている。従来のパワーモジュールでは、ベース板と呼ばれている金属板または複合材の一方の面に金属−セラミックス絶縁基板が固定され、この金属−セラミックス絶縁基板の金属板上に半導体チップが半田付けにより固定されている。
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、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１参照）、このような接合材を半田の代わりに使用して、金属−セラミックス絶縁基板の金属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。
特開２０１１−８０１４７号公報（段落番号００１４−００２０）
しかし、特許文献１の銀微粒子を含む銀ペーストを接合材として使用する場合、銅からなる被接合物や、金、銀、パラジウムなどの高価な貴金属でめっきされた被接合物でなければ、十分な接合強度を得ることができなかった。そのため、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる（電子部品搭載用）金属板がセラミックス基板に接合された金属−セラミックス絶縁基板や、その金属板がニッケルまたはニッケル合金でめっきされた金属−セラミックス絶縁基板の場合には、特許文献１の銀微粒子を含む銀ペーストを接合材として使用して、（電子部品搭載用）金属板上に十分な接合強度で半導体チップなどの電子部品を接合することができなかった。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に十分な接合強度で電子部品を接合することができる、電子部品搭載基板およびそ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、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の表面粗さが０．２μｍ以上になるように表面加工を行い、その面に銀ペーストを塗布して電子部品を配置した後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層によって電子部品を金属板の一方の面に接合することにより、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に十分な接合強度で電子部品を接合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、本発明による電子部品搭載基板の製造方法は、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電子部品が搭載された電子部品搭載基板の製造方法において、金属板の一方の面の表面粗さが０．２μｍ以上になるように表面加工を行い、その面に銀ペーストを塗布して電子部品を配置した後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層によって電子部品を金属板の一方の面に接合することを特徴とする。
この電子部品搭載基板の製造方法において、銀ペースト中の銀の焼結は、金属板に対して電子部品を加圧しながら加熱することによって行うのが好ましい。また、表面加工を行った後、銀ペーストを塗布する前に、金属板の一方の面をニッケルまたはニッケル合金でめっきするのが好ましい。また、金属板の表面加工は、ブラスト処理またはラップ加工によって行うのが好ましい。また、電子部品の金属板の一方の面に接合される面が、金、銀、銅およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金などの銀ペーストで接合可能な金属で覆われているのが好ましく、金、銀およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金でめっきされているのが好ましい。さらに、金属板の他方の面にセラミックス基板の一方の面を接合するのが好ましく、セラミックス基板の他方の面に金属ベース板を接合するのが好ましい。
また、本発明による電子部品搭載基板は、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電子部品が搭載された電子部品搭載基板において、金属板の一方の面の表面粗さが０．２μｍ以上であり、この金属板の一方の面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、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が形成され、その上に銀接合層により電子部品が接合されているのが好ましい。この場合、めっき皮膜の表面粗さが０．４μｍ以上であるのが好ましい。また、電子部品の金属板の一方の面に接合される面が、金、銀、銅およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金などの銀ペーストで接合可能な金属で覆われているのが好ましく、金、銀およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金でめっきされているのが好ましい。また、銀接合層が銀の焼結体を含むのが好ましい。さらに、金属板の他方の面にセラミックス基板の一方の面が接合されているのが好ましく、セラミックス基板の他方の面に金属ベース板が接合されているのが好ましい。
本発明によれば、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電子部品が搭載された電子部品搭載基板の製造方法において、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に十分な接合強度で電子部品を接合することができる。
本発明による電子部品搭載基板の実施の形態の断面図である。 図１の電子部品搭載基板の斜視図である。
以下、添付図面を参照して、本発明による電子部品搭載基板およびその製造方法の実施の形態について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、本発明による電子部品搭載基板の実施の形態では、平面形状が略矩形の（電子部品搭載用）金属板１０の一方の主面に、（銀の焼結体を含む）銀接合層１２により電子部品１４が接合されている。また、金属板１０の他方の主面に、平面形状が略矩形のセラミックス基板１６の一方の主面を接合し、このセラミックス基板１６の他方の主面に、平面形状が略矩形の放熱用金属板（金属ベース板）１８を接合してもよい。また、金属板１０の一方の主面にニッケルまたはニッケル合金のめっき皮膜２０を形成し、そのめっき皮膜２０上に、銀接合層１２により電子部品１４を接合してもよい。
なお、金属板１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、金属板１０の一方の主面（電子部品１４が接合される面）の表面粗さが０．２μｍ以上、好ましくは０．３〜２．０μｍになっている。また、ニッケルまたはニッケル合金のめっき皮膜２０を形成した場合には、めっき皮膜２０の表面粗さが０．４μｍ未満であると、銀接合層１２により電子部品１４を接合し難くなるので、めっき皮膜２０の表面粗さは０．４μｍ以上であるのが好ましく、０．５〜２．０μｍであるのがさらに好ましい。
また、電子部品１４の金属板１０の一方の主面に接合される面が、金、銀、銅およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金のように、銀接合層１２で接合可能な金属で覆われているのが好ましく、金、銀およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金でめっきされているのが好ましい。
本発明による電子部品搭載基板の製造方法の実施の形態では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板１０の一方の主面に電子部品１４が搭載された電子部品搭載基板の製造方法において、金属板１０の一方の主面の表面粗さが０．２μｍ以上、好ましくは０．３〜２．０μｍになるように表面加工を行い、その主面に銀ペーストを塗布して電子部品１４を配置した後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層１２を形成し、この銀接合層１２によって電子部品１４を金属板１０の一方の主面に接合する。
なお、銀ペースト中の銀の焼結は、金属板１０に対して電子部品１４を加圧しながら加熱することによって行うのが好ましい。この焼結の際の加熱温度は、２００〜４００℃であるのが好ましく、２２０〜３００℃であるのがさらに好ましい。また、この焼結の際の加熱時間は、１〜１０分間であるのが好ましい。また、この焼結の際に加圧する圧力は、１０ＭＰａ以下でよく、２〜１０ＭＰａであるのが好ましく、３〜８ＭＰａであるのがさらに好ましい。
また、金属板１０の他方の主面に、平面形状が略矩形のセラミックス基板１６の一方の主面を接合し、このセラミックス基板１６の他方の主面に、平面形状が略矩形の放熱用金属板（金属ベース板）１８を接合してもよい。この場合、これらの金属板１０とセラミックス基板１６の間およびセラミックス基板１６と金属ベース板１８の間の接合の後、金属板１０の一方の主面（電子部品１４が接合される面）の表面加工を行い、その主面に銀ペーストを塗布して電子部品１４を配置した後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層１２を形成し、この銀接合層１２によって電子部品１４を金属板１０の一方の主面に接合すればよい。なお、金属板１０とセラミックス基板１６の間およびセラミックス基板１６と金属ベース板１８の間の接合では、（図示しない）鋳型内にセラミックス基板１６を配置した後、セラミックス基板１６の両主面に接触するようにアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を注湯した後に溶湯を冷却して固化させることにより、セラミックス基板１６の各々の主面に金属板１０および金属ベース板１８を形成して直接接合させるのが好ましい。
また、金属板１０の一方の主面の表面加工を行った後、銀ペーストを塗布する前に、金属板１０の一方の主面に厚さ０．１〜１０μｍ、好ましくは０．５〜６μｍのニッケルまたはニッケル合金のめっき皮膜２０を形成してもよい。このめっき皮膜２０を形成することにより、めっき皮膜２０の表面粗さを好ましくは０．４μｍ以上、さらに好ましくは０．５〜２．０μｍにすることができる。
また、表面加工は、（液体中に微粒子を含む研磨材スラリーを金属板の表面に噴射するウエットブラスト処理などの）ブラスト処理や、（砥粒としてラップ剤を介してラップ盤上に金属板を配置して金属板に圧力を加えてスライディングさせて研磨する）ラップ加工によって行うのが好ましい。
また、銀ペーストとして、４００℃以下の温度で焼結可能な銀微粒子を含むペーストを使用することができ、炭素数８以下（好ましくは６〜８）の有機化合物で被覆された平均一次粒子径１〜２００ｎｍの銀微粒子が分散媒（好ましくは極性溶媒）に分散した接合材（例えば、ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社製のＰＡ−ＨＴ−１５０３Ｍ−Ｃ）を使用するのが好ましい。このような銀微粒子が分散した分散媒に平均一次粒径（Ｄ５０径）が０．５〜３．０μｍの銀粒子がさらに分散した接合材（例えば、ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社製のＰＡ−ＨＴ−１００１Ｌ）を使用してもよい。
本発明による電子部品搭載基板の製造方法の実施の形態では、銀ペースト中の銀の焼結の際に５〜７ＭＰａ程度の低い圧力で加圧しながら２５０〜２６０℃程度の低温で加熱した場合でも、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に（接合部に空隙などの接合欠陥が殆どなく）十分な接合強度で電子部品を接合することができる。
なお、本明細書中において、「表面粗さ」とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）に基づいて算出した算術平均粗さＲａをいう。また、「銀粒子の平均一次粒径（Ｄ５０径）」とは、レーザー回折法により測定した銀粒子の５０％粒径（Ｄ５０径）（累積５０質量％粒径）をいい、「銀微粒子の平均一次粒子径」とは、透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ像）による銀微粒子の一次粒子径の平均値をいう。
以下、本発明による電子部品搭載基板およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
［実施例１］
鋳型内に７８ｍｍ×９５ｍｍ×０．６ｍｍの大きさのＡｌＮからなるセラミックス基板を配置し、このセラミックス基板の両主面に接触するように９９．９質量％のアルミニウムの溶湯を注湯した後に溶湯を冷却して固化させることにより、セラミックス基板の各々の主面に６８ｍｍ×８５ｍｍ×０．２ｍｍの大きさの（電子部品搭載用）金属板と６８ｍｍ×８５ｍｍ×０．２ｍｍの大きさの（放熱用）金属ベース板を形成して、それぞれセラミックス基板の主面に直接接合させた。
次に、ウエットブラスト装置（マコー株式会社製の型番ＮＦＲ−７３７）により（電子部品搭載用）金属板の表面処理を行った。なお、ウエットブラスト装置の処理条件として、エアー圧０．２ＭＰａ、処理速度０．３ｍ／分、投射距離２０ｍｍ、投射角度９０°とし、水中に砥粒として平均粒径４０μｍのアルミナ＃３２０を１５体積％含む研磨材スラリーを使用した。このウエットブラスト処理後の（電子部品搭載用）金属板について、超深度表面形状測定顕微鏡（株式会社キーエンス製のＶＫ−８５００）の線粗さ測定機能を使用して、金属板の表面の任意の１００μｍ×１００μｍの正方形の領域の１辺に平行な長さ１００μｍの任意の直線に沿った線粗さを測定した結果から、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）に基づいて表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を算出したところ、１．１９μｍであった。
次に、前処理としてダブルジンケート処理（２回亜鉛置換）を行った後、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）に浸漬することによって、（電子部品搭載用）金属板の表面に厚さ５μｍのＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜を形成した。このめっき皮膜の表面粗さを上記と同様の方法により求めたところ、１．００μｍであった。
次に、（電子部品搭載用）金属板の表面のめっき上の電子部品搭載部分に、銀微粒子と銀粒子が分散媒に分散した銀ペースト（ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社製のＰＡ−ＨＴ−１００１Ｌ）を塗布し、その上に電子部品として底面（裏面）が金めっきされた（１３ｍｍ×１３ｍｍの大きさの）Ｓｉチップを配置し、大気中において、１００℃で１０分間予備加熱した後、Ｓｉゴムシートを介して７ＭＰａで加圧しながら２６０℃で２分間加熱して、（電子部品搭載用）金属板にＳｉチップを接合した。
このようにして作製した電子部品搭載基板について、（電子部品搭載用）金属板とＳｉチップとの接合部を超音波探傷装置（ＳＡＴ）（日立建機ファインテック株式会社製のＦＳ１００ＩＩ）により観察したところ、接合部の剥がれはなかった。
［実施例２］
９９．９質量％のアルミニウムの溶湯に代えて９９．９９質量％のアルミニウムの溶湯を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板およびめっき皮膜の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．３６μｍ、めっき皮膜の表面粗さは１．１７μｍであり、接合部の剥がれはなかった。
［実施例３］
９９．９質量％のアルミニウムの溶湯に代えて０．４質量％のＳｉと０．０４質量％のＢを含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｂ合金の溶湯を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板およびめっき皮膜の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．３９μｍ、めっき皮膜の表面粗さは１．３８μｍであり、接合部の剥がれはなかった。
［実施例４］
Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わなかった以外は、実施例２と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．３６μｍであり、接合部の剥がれはなかった。
［実施例５］
表面処理としてウエットブラスト処理に代えてラップ加工を行った以外は、実施例２と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板およびめっき皮膜の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。なお、ラップ加工は、片面研磨装置（スピードファム社製）を使用し、砥粒として平均粒径２０μｍのアルミナ＃６００を含むラップ剤を使用して、加工圧０．１ｋｇ／ｃｍ２で行った。その結果、金属板の表面粗さは０．３０μｍ、めっき皮膜の表面粗さは０．７１μｍであり、接合部の剥がれはなかった。
［実施例６］
９９．９９質量％のアルミニウムの溶湯に代えて０．４質量％のＳｉと０．０４質量％のＢを含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｂ合金の溶湯を使用した以外は、実施例５と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板およびめっき皮膜の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは０．３０μｍ、めっき皮膜の表面粗さは０．５４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。
［比較例１］
表面処理としてウエットブラスト処理に代えて研削機（株式会社ディスコ製のＤＡＳ８９２０）によって研削を行った以外は、実施例１と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板およびめっき皮膜の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは０．０２μｍ、めっき皮膜の表面粗さは０．２４μｍであり、（電子部品搭載用）金属板とＳｉチップとの接合部が剥がれていた。
［比較例２］
９９．９質量％のアルミニウムの溶湯に代えて９９．９９質量％のアルミニウムの溶湯を使用し、Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わなかった以外は、比較例１と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは０．０２μｍであり、（電子部品搭載用）金属板とＳｉチップとの接合部が剥がれていた。
［比較例３］
表面処理としてウエットブラスト処理に代えてポリッシュを行った以外は、実施例１と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板およびめっき皮膜の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。なお、ポリッシュは、片面研磨装置（スピードファム社製）を使用し、砥粒として平均粒径２０μｍのアルミナ＃６００を含むポリッシュ液を使用して、加工圧０．１ｋｇ／ｃｍ２で行った。その結果、金属板の表面粗さは０．０７μｍ、めっき皮膜の表面粗さは０．１３μｍであり、（電子部品搭載用）金属板とＳｉチップとの接合部が剥がれていた。
［比較例４］
９９．９質量％のアルミニウムの溶湯に代えて９９．９９質量％のアルミニウムの溶湯を使用した以外は、比較例３と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板およびめっき皮膜の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは０．０７μｍ、めっき皮膜の表面粗さは０．１２μｍであり、（電子部品搭載用）金属板とＳｉチップとの接合部が剥がれていた。
［比較例５］
９９．９質量％のアルミニウムの溶湯に代えて０．４質量％のＳｉと０．０４質量％のＢを含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｂ合金の溶湯を使用した以外は、比較例３と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板およびめっき皮膜の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは０．０７μｍ、めっき皮膜の表面粗さは０．１６μｍであり、（電子部品搭載用）金属板とＳｉチップとの接合部が剥がれていた。
［比較例６］
Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わなかった以外は、比較例４と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは０．０７μｍであり、（電子部品搭載用）金属板とＳｉチップとの接合部が剥がれていた。
［実施例７］
Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わず、金属板にＳｉチップを接合する際の圧力を１５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２９．１であった。
［実施例８］
金属板にＳｉチップを接合する際の圧力を７ＭＰａとし、金属板へのＳｉチップの接合を窒素雰囲気中において行った以外は、実施例７と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２９．１であった。
［実施例９］
Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わず、セラミックス基板に接合した金属板の前処理として金属板の表面を硫酸で酸洗し、金属板へのＳｉチップの接合を窒素雰囲気中において行った以外は、実施例１と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２９．１であった。
［実施例１０］
Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わず、セラミックス基板に接合した金属板の前処理として金属板の表面をフッ酸で酸洗し、金属板へのＳｉチップの接合を窒素雰囲気中において行った以外は、実施例１と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２９．１であった。
［実施例１１］
Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わず、銀微粒子が分散媒に分散した銀ペースト（ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社製のＰＡ−ＨＴ−１５０３Ｍ−Ｃ）を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２９．１であった。
［実施例１２］
Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わなかった以外は、実施例２と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２３．２であった。
［実施例１３］
Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わなかった以外は、実施例５と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは０．３μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２３．２であった。
［実施例１４］
実施例５と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは０．３μｍ、めっき皮膜の表面粗さは０．７μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２３．２であった。
［実施例１５］
金属板にＳｉチップを接合する際の圧力を５ＭＰａとした以外は、実施例１２と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２３．２であった。
［実施例１６］
金属板にＳｉチップを接合する際の圧力を５ＭＰａとした以外は、実施例７と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは２９．１であった。
［実施例１７］
Ｎｉ−Ｐ無電解めっきとその前処理を行わず、金属板にＳｉチップを接合する際の圧力を５ＭＰａとした以外は、実施例３と同様の方法により、電子部品搭載基板を作製し、金属板の表面粗さを算出し、接合部の観察を行った。その結果、金属板の表面粗さは１．４μｍであり、接合部の剥がれはなかった。なお、この金属板のビッカース硬さＨｖは３８．０であった。
これらの実施例および比較例の電子部品搭載基板の製造条件を表１に示す。なお、表１において、ＷＢはウエットブラスト処理、ＬＡＰはラップ加工、ＰＯＬはポリッシュ、ＤＺはダブルジンケート処理を示している。
Figure 0006099453
また、実施例７〜１７で作製した電子部品搭載基板を−４０℃で１５分間保持した後、室温で１分間保持し、その後、２５０℃で５分間保持するヒートサイクルの１００サイクル、３００サイクル、５００サイクル、８００サイクルおよび１０００サイクル後の接合状態を確認したところ、実施例７〜１５の電子部品搭載基板では、（電子部品搭載用）金属板とＳｉチップが良好に接合されていたが、実施例１６〜１７の電子部品搭載基板では、（電子部品搭載用）金属板とＳｉチップとの接合部が剥がれていた。これらの結果から、９９．９９質量％のアルミニウムからなる金属板のようなビッカース硬さＨｖが比較的低い（電子部品搭載用）金属板にＳｉチップを接合する場合には、その接合の際の圧力が５ＭＰａ以上であれば、上記のヒートサイクル後でも十分な接合強度が得られるが、９９．９質量％のアルミニウムまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｂ合金からなる金属板のようなビッカース硬さＨｖが比較的高い（電子部品搭載用）金属板にＳｉチップを接合する場合には、その接合の際の圧力が５ＭＰａでは、上記のヒートサイクル後に十分な接合強度が得られないことがわかる。したがって、上記のヒートサイクル後でも十分な接合強度が得られるような耐熱性に優れた電子部品搭載基板を作製するためには、９９．９９質量％のアルミニウムからなる金属板のようなビッカース硬さＨｖが比較的低い（電子部品搭載用）金属板にＳｉチップを接合するか、９９．９質量％のアルミニウムやＡｌ−Ｓｉ−Ｂ合金などからなる金属板のようなビッカース硬さＨｖが比較的高い（電子部品搭載用）金属板にＳｉチップを接合する場合には、その接合の際の圧力を高くするのが好ましい。
１０ （電子部品搭載用）金属板
１２ 銀接合層
１４ 電子部品
１６ セラミックス基板
１８ 放熱用金属板（金属ベース板）
２０ めっき皮膜

Claims (21)

  1. 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電子部品が搭載された電子部品搭載基板の製造方法において、金属板の一方の面の表面粗さが０．２μｍ以上になるように表面加工を行い、その面に銀ペーストを塗布して電子部品を配置した後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層によって電子部品を金属板の一方の面に接合することを特徴とする、電子部品搭載基板の製造方法。
  2. 前記焼結が、前記金属板に対して前記電子部品を加圧しながら加熱することによって行われることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品搭載基板の製造方法。
  3. 前記表面加工を行った後、前記銀ペーストを塗布する前に、前記金属板の一方の面をニッケルまたはニッケル合金でめっきすることを特徴とする、請求項１または２に記載の電子部品搭載基板の製造方法。
  4. 前記表面加工がブラスト処理またはラップ加工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電子部品搭載基板の製造方法。
  5. 前記電子部品の前記金属板の一方の面に接合される面が、前記銀ペーストで接合可能な金属で覆われてい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電子部品搭載基板の製造方法。
  6. 前記銀ペーストで接合可能な金属が、金、銀、銅およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金であることを特徴とする、請求項５に記載の電子部品搭載基板の製造方法。
  7. 前記電子部品の前記金属板の一方の面に接合される面が、金、銀およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金でめっきされてい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電子部品搭載基板の製造方法。
  8. 前記金属板の他方の面にセラミックス基板の一方の面を接合することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の電子部品搭載基板の製造方法。
  9. 前記セラミックス基板の他方の面に金属ベース板を接合することを特徴とする、請求項８に記載の電子部品搭載基板の製造方法。
  10. 前記銀ペーストが、銀微粒子と銀粒子が分散媒に分散した銀ペースト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電子部品搭載基板の製造方法。
  11. 前記金属板の一方の面の表面粗さが０．３〜２．０μｍ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電子部品搭載基板の製造方法。
  12. 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電子部品が搭載された電子部品搭載基板において、金属板の一方の面の表面粗さが０．２μｍ以上であり、この金属板の一方の面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。
  13. 前記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が形成され、その上に前記銀接合層により前記電子部品が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。
  14. 前記めっき皮膜の表面粗さが０．４μｍ以上であ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。
  15. 前記電子部品の前記金属板の一方の面に接合される面が、前記銀接合層で接合可能な金属で覆われてい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。
  16. 前記銀接合層で接合可能な金属が、金、銀、銅およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金であることを特徴とする、請求項１５に記載の電子部品搭載基板。
  17. 前記電子部品の前記金属板の一方の面に接合される面が、金、銀およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金でめっきされてい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。
  18. 前記銀接合層が銀の焼結体を含むことを特徴とする、請求項１２乃至１７のいずれかに記載の電子部品搭載基板。
  19. 前記金属板の他方の面にセラミックス基板の一方の面が接合されていることを特徴とする、請求項１２乃至１８のいずれかに記載の電子部品搭載基板。
  20. 前記セラミックス基板の他方の面に金属ベース板が接合されていることを特徴とする、請求項１９に記載の電子部品搭載基板。
  21. 前記金属板の一方の面の表面粗さが０．３〜２．０μｍであることを特徴とする、請求項１２乃至２０のいずれかに記載の電子部品搭載基板。
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