JP6930573B2 - 窒化珪素系セラミックス集合基板 - Google Patents
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前記面取り部の壁面がレーザ加工面で構成され、0.1μm以上0.3μm未満の算術平均表面粗さRaを有し、
前記面取り部を除いた基板側面が、基板表面から厚さ方向に順にレーザ加工面と破断面とで構成され、
前記基板側面の破断面が前記面取り部の壁面に直接接続し、
前記基板側面の破断面と前記面取り部の壁面とが接続する稜角部分が先鋭形状を有していることを特徴とする。
Rao>Ram
を満たすのが好ましい。
前記面取り部の壁面がレーザ加工面で構成され、0.1μm以上0.3μm未満の算術平均表面粗さRaを有し、
前記面取り部を除いた基板側面が、基板表面から厚さ方向に順にレーザ加工面と破断面とで構成され、
前記面取り部の壁面の基板厚さ方向中央部での算術平均表面粗さRam、及び基板厚さ方向開口側での算術平均表面粗さRaoが、
Rao>Ram
を満たすことを特徴とする。
一方の面に回路を形成する第一の銅板が複数個接合され、
他方の面の前記第一の銅板と整合する位置に、放熱板となる複数個の第二の銅板が接合されているのが好ましい。
前記第一の銅板が接合された面(一方の面)に、個々の回路形成部に分割するための複数本の第二のブレークラインが形成されているのが好ましい。
窒化珪素系セラミックス集合基板を製造する本発明の方法を、図1及び図2を参照して説明する。
図1に示すように、矩形状の窒化珪素系セラミックス焼結基板1の各外縁部10に辺ブレークライン13を形成する。窒化珪素系セラミックス焼結基板1の分割を容易にするために、各辺ブレークライン13は対向する辺11まで延在する(基板1の各辺の全長にわたって延在する)のが好ましい。矩形状の窒化珪素系セラミックス焼結基板1の四辺11に沿った隣接する辺ブレークライン13は交点15で交差する。各辺ブレークライン13と窒化珪素系セラミックス焼結基板1の各辺11との間の部分16は、各辺ブレークライン13に沿った分割により除去する部分であり、「辺マージン部」と呼ぶ。また、隣接する辺ブレークライン13と、それらの両方に交差する1つの角ブレークライン14(後述する)で囲われた三角形の領域17は、「角マージン部」と呼ぶ。4つの辺ブレークライン13と4つの角ブレークライン14で囲われた面取り部を有する矩形状の領域は、窒化珪素系セラミックス集合基板12に相当する。
窒化珪素系セラミックス焼結基板1を窒化珪素系セラミックス集合基板12と辺マージン部16とに分割する際に、窒化珪素系セラミックス集合基板12の四隅に亀裂や欠けが生じるのを防止するために、隣接する辺ブレークライン13の各交点15の近傍に、辺ブレークライン13の両方と交差する各角ブレークライン14を形成する。各角ブレークライン14は窒化珪素系セラミックス焼結基板1を貫通するスリットである。スリット状の角ブレークライン14を基板に形成することより、窒化珪素系セラミックス集合基板12の四隅での応力集中が緩和される。
複数回の走査により角ブレークライン14を形成する場合、加工部への入射エネルギーが低いものから比較的高いものまでのファイバレーザビームスポットを使用でき、入射エネルギーが高い場合には走査速度を高くできるので、0.1μm以上0.3μm未満と小さい算術平均表面粗さRaになり、加工時間も短縮できる。一方、一回の走査で角ブレークライン14を形成する条件では、加工部への入射エネルギー密度を抑えたファイバレーザビームスポットの照射により、0.5μm以上1.0μm未満の算術平均表面粗さRaにすることができる。しかし、角ブレークラインは基板を貫通させなければならないためにビームスポットの走査速度を高くできないので、熱衝撃による亀裂や粒子状突起が多く形成され易くなる。なお、算術平均表面粗さRaはJIS B0601:2001で規定されている。
辺ブレークライン13及び角ブレークライン14を形成した窒化珪素系セラミックス焼結基板1を各辺ブレークライン13に沿って折ると、窒化珪素系セラミックス焼結基板1は窒化珪素系セラミックス集合基板12と辺マージン部16及び角マージン部17とに分割される。隣接する辺ブレークライン13と角ブレークライン14により形成された角マージン部17は、各辺ブレークライン13を介して辺マージン部16と連結しているので、辺マージン部16とともに窒化珪素系セラミックス集合基板12から分離される。従って、角マージン部17を分離する工程を別に設ける必要はない。
本発明の窒化珪素系セラミックス集合基板12は、図5(a) に示すように、多数の回路形成部19を有する窒化珪素系セラミックス基板部20と縁部21とを有するとともに、四隅に面取り部22を有し、角ブレークライン14により得られた面取り部22の壁面(面取り面)も0.1μm以上0.3μm未満の算術平均表面粗さRaを有するのが好ましい。窒化珪素系セラミックス集合基板12の厚さは0.2〜1.0 mmが好ましく、0.25〜0.65 mmがより好ましい。窒化珪素系セラミックス集合基板12の破壊靱性値は5.0 MPa・m1/2以上が好ましく、5.0〜7.5 MPa・m1/2がより好ましい。
図5(a) 及び図5(b) に示すように、窒化珪素系セラミックス集合基板12の一方の面に回路を形成する第一の銅板23aを複数個接合し、他方の面の第一の銅板23aと整合する位置に、放熱板となる複数個の第二の銅板23bを接合する。第一の銅板23aを接合した窒化珪素系セラミックス集合基板12の面に、個々の回路形成部(回路板を設ける部分)19に分割するための複数本の第二のブレークライン24を形成する。第二のブレークライン24は、辺ブレークライン13と同様に、ファイバレーザのビームスポットを微小移動させながら連続的に照射することにより形成したスクライブ孔からなり、辺ブレークライン13と同じ幅及び深さを有していれば良い。
95質量%の窒化珪素粉末、2質量%のMgO粉末、及び3質量%のY2O3粉末からなるセラミック成分100質量部に対して、バインダ樹脂成分を質量部で20%含有するシート状成形体を最高温度1850℃で5時間焼結し、厚さ0.32 mmで、縦150 mm及び横200 mmの矩形状の窒化珪素系セラミックス焼結基板1を作製した。ファイバレーザ(波長:1.06μm、出力100W、発振周波数:50 kHz)を用いて、窒化珪素系セラミックス焼結基板1の外縁部10の内側に幅35μm及び深さ120μmの4本の辺ブレークライン13を形成した。辺マージン部16の幅は窒化珪素系セラミックス焼結基板の長手方向で5 mm、窒化珪素系セラミックス焼結基板の短手方向で6mmとした。さらに、同じファイバレーザを用いて以下の条件でスリット状の角ブレークライン14を形成した。
ファイバレーザビームスポットの直径:35μm
ビームスポットの走査速度:200 mm/s
ビームスポットの照射ピッチ:4μm
ビームスポットの走査回数:10回
角ブレークラインの幅:35μm
角ブレークラインの全長:4.2 mm
角ブレークラインの進出長さL1:0.7 mm
角ブレークラインの辺ブレークラインに対する交差角:45°
ファイバレーザのビームスポットの走査速度を33 mm/sとし、かつ照射エネルギー密度を実施例1より高くして、1回の走査で表裏貫通する角ブレークライン14を形成した以外実施例1と同様にして、辺ブレークライン13及び角ブレークライン14を有する窒化珪素系セラミックス焼結基板1を得た。
実施例1の角ブレークライン14を図7に示すスリット状の角ブレークライン34(L1=0 mm)に変更した。角ブレークライン34は辺ブレークライン13との交差点で終端していた。辺ブレークライン13及び角ブレークライン34を有する窒化珪素系セラミックス焼結基板1を辺ブレークライン13に沿って折り、窒化珪素系セラミックス集合基板12と辺マージン部16及び角マージン部17とに分割した。窒化珪素系セラミックス集合基板12の面取り面140及びそれに隣接する側面(レーザ加工面及び破断面)に亀裂及び割れの発生はなかった。図8に示すように窒化珪素系セラミックス集合基板12の面取り面140近傍の側面領域に公差を超えるバリ27が形成されたが、公差を超えるバリ27の割合は1%であった。バリ27が形成されなかった窒化珪素系セラミックス集合基板12の両面に回路板及び放熱板用の第一及び第二の銅板をろう材により接合し、エッチング処理後に分割して、実施例1と同様の回路基板を得た。実施例3ではバリ27が形成される割合が1%(歩留り99%)であったが、問題とならない範囲である。
図9に示すように、窒化珪素系セラミックス焼結基板101に形成する辺ブレークライン113及び角ブレークライン114をいずれも、幅35μm及び深さ120μmの連続溝とした(基板を貫通していない)。角ブレークライン114は、辺111に沿って形成した辺ブレークライン113に対して45°傾斜させた。それ以外の条件については、実施例1と同じであった。本比較例では、上記実施例と比較して角マージン部117を分離する工程が増えた。
図11に示すように、辺211に沿って形成した辺ブレークライン213のみ形成した窒化珪素系セラミックス焼結基板201を、辺ブレークライン213に沿って折って、窒化珪素系セラミックス集合基板212と辺マージン部216とに分割した。窒化珪素系セラミックス集合基板212の側面(レーザ加工面及び破断面)にバリの発生はなかったが、亀裂が生じる割合は6%で、窒化珪素系セラミックス集合基板212に図12に示すような割れ(割れた角部217が分離)が生じる割合は2%であった。従って、比較例2の歩留りは目標歩留りより低かった。
10:窒化珪素系セラミックス焼結基板の外縁部
11,111,211:辺
12,112,212:窒化珪素系セラミックス集合基板
13,113,213:辺ブレークライン
14,34,114:角ブレークライン
14a:ビームスポット
140:面取り部の壁面(面取り面)
140o:開口側壁面部
140m:中央壁面部
140e:貫通側壁面部
15,115:辺ブレークラインの交点
16,116:辺マージン部
17:角マージン部
19:回路形成部
20:窒化珪素系セラミックス基板部
21:縁部
22:面取り部
22a:面取り部に隣接する領域
23a:第一の銅板
23a’: 回路板
23b:第二の銅板
24:第二のブレークライン
25:各セラミックス基板部
25’:セラミックス基板
27:バリ
28:回路基板
117:角マージン部
134:亀裂
216:辺マージン部
217:割れた角部
L1:角ブレークラインの進出長さ
Claims (4)
- 多数の回路形成部を有する窒化珪素系セラミックス基板部と縁部とを有するとともに、前記縁部の外周部の四隅に面取り部を有する矩形状の窒化珪素系セラミックス集合基板であって、
前記面取り部の壁面がレーザ加工面で構成され、0.1μm以上0.3μm未満の算術平均表面粗さRaを有し、
前記面取り部を除いた基板側面が、基板表面から厚さ方向に順にレーザ加工面と破断面とで構成され、
前記基板側面の破断面が前記面取り部の壁面に直接接続し、
前記基板側面の破断面と前記面取り部の壁面とが接続する稜角部分が先鋭形状を有していることを特徴とする窒化珪素系セラミックス集合基板。 - 請求項1に記載の窒化珪素系セラミックス集合基板であって、
前記面取り部の壁面の基板厚さ方向中央部での算術平均表面粗さRam、及び基板厚さ方向開口側での算術平均表面粗さRaoが、
Rao>Ram
を満たすことを特徴とする窒化珪素系セラミックス集合基板。 - 請求項1または請求項2に記載の窒化珪素系セラミックス集合基板であって、
一方の面に回路を形成する第一の銅板が複数個接合され、
他方の面の前記第一の銅板と整合する位置に、放熱板となる複数個の第二の銅板が接合されていることを特徴とする窒化珪素系セラミックス集合基板。 - 請求項3に記載の窒化珪素系セラミックス集合基板であって、
前記第一の銅板が接合された面(一方の面)に、個々の回路形成部に分割するための複数本の第二のブレークラインが形成されていることを特徴とする窒化珪素系セラミックス集合基板。
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