JP7079736B2 - セラミック基板及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、セラミック基板及びその製造方法に関し、より詳細には、急激な温度変化でもセラミック基材と金属膜との結合状態を強固に維持するセラミック基板及びその製造方法に関する。
［関連出願との相互引用］
本出願は、２０１６年６月２１日付の韓国特許出願第１０－２０１６－００７７２９７号、２０１６年８月３０日付の韓国特許出願第１０－２０１６－０１１１０９８号、及び２０１６年１０月１５日付の韓国特許出願第１０－２０１６－０１２８６２３号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
セラミック基板は、セラミック基材に銅箔などの金属箔を一体に取り付けて構成される。セラミック基板は、ＡＭＢ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍｅｔａｌ Ｂｒａｚｉｎｇ）、ＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｏｎｄ Ｃｏｐｐｅｒ）などの製造工程を経て生成され、製造工程上の違いによってセラミックＡＭＢ基板、セラミックＤＢＣ基板などに区分される。
セラミックＡＭＢ基板は、セラミック基材の表面に金属化（または、金属配線化）を行わずに、セラミック基材の表面に直接金属をろう付け（Ｂｒａｚｉｎｇ）するＡＭＢ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍｅｔａｌ Ｂｒａｚｉｎｇ）方式で製造される。
セラミックＡＭＢ基板は、高い放熱特性及び信頼性を有するため、自動車、風力タービン、高電圧ＤＣ伝送などのアプリケーションに適用される。
従来のセラミックＡＭＢ基板（以下、基本型セラミックＡＭＢ基板）は、セラミック基材の表面に銅などの金属をろう付けして金属層を形成し、金属層の表面にマスク（例えば、Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ）を配置した後、エッチング液で金属層の周りを一定部分エッチング（Ｅｔｃｈｉｎｇ）して製造される。
このとき、基本型セラミックＡＭＢ基板は、金属層のエッジが下面に行くほど内方に傾斜した形状に形成されるので、急速な温度変化が発生した場合、金属層内に亀裂が発生したり、金属層がセラミック基材から分離されたりするという問題点がある。
一例として、セラミックＡＭＢ基板の特性を検査するための熱衝撃試験（試験条件：セラミック基板の材質はアルミナ、ＺＴＡ（ＨＰＳ）、ＡｌＮであり、１Ｃｙｃｌｅは約３０分程度、サイクルあたり－５０℃から１５０℃までの温度可変）を行えば、およそ１００Ｃｙｃｌｅ程度で内部亀裂及び層分離が発生する。
セラミックＡＭＢ基板は、主に電力関連基板として使用されるため、長寿命が要求されており、内部亀裂及び層分離の発生を遅らせるために、高強度を有するＳｉ３Ｎ４、ＳｉＣをセラミック基板に適用することが検討されている。
しかし、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣは、高強度を有するものの、高価であるため、製品コストが増加して製品競争力が低下するという問題点がある。
このため、既存のセラミック材質を用いて金属層のエッジに沿って複数のディンプル（Ｄｉｍｐｌｅ、またはホール）を形成したディンプル型セラミックＡＭＢ基板が開発された。
ディンプル型セラミックＡＭＢ基板は、セラミック基材の表面に銅などの金属をろう付けして金属層を形成し、金属層の表面に、多数のディンプルを有するマスクを配置した後、エッチング液で金属層の周りの一定部分とホール部分をエッチング（Ｅｔｃｈｉｎｇ）して製造される。
それにより、ディンプル型セラミックＡＭＢ基板は、金属層の周りに沿って複数のディンプルが形成され、急速な温度変化でも金属層の亀裂及び層分離の発生を防止することができる。
しかし、ディンプル型セラミックＡＭＢ基板は、多数のディンプルが形成されることにより、金属層の面積が減少して電気伝導性、熱抵抗などの電気的特性が低下するという問題点がある。すなわち、セラミックＡＭＢ基板の電気的特性は金属層の面積に比例するが、ディンプル型セラミックＡＭＢ基板は、金属層に多数のディンプルが形成されることにより、金属層の面積が減少して電気的特性が減少する。
また、ディンプル型セラミックＡＭＢ基板で電気的特性の劣化を防止するために金属層の一部にのみディンプルを形成する場合、ディンプルが形成されていない領域で急速な温度変化による金属層内の亀裂が発生したり、金属層がセラミック基材から分離されたりするという問題点がある。
また、ディンプル型セラミックＡＭＢ基板は、ディンプルの面積占有率が高くなって抵抗が高くなり、強度及びセラミック基材と金属層との接合強度が低下し、アプリケーションで要求される電気的特性を満足させることができないという問題点がある。
また、ディンプル型セラミックＡＭＢ基板は、ディンプルの面積占有率が高くなるため、微細パターンに適用することができないという問題点がある。
本発明は、前述した従来の問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、セラミック基材に接合される金属層の外周に傾斜突出部を形成して接合強度が増加するようにしたセラミック基板及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、セラミック基材に接合される金属層と隣接する他の金属層との間隔に応じて、金属層の外周にテーパー突出部及び多段突出部を形成して接合強度が増加するようにしたセラミック基板及びその製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、セラミック基材に接合される金属層の外周における、短辺、頂点、エッジなどのストレス（ｓｔｒｅｓｓ）集中部分に、セラミック基材に対して設定角度範囲以内の傾斜を有する傾斜突出部を形成して、セラミック基材と金属層間の接合強度が増加するようにしたセラミック基板及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るセラミック基板は、セラミック基材と、セラミック基材の少なくとも一面に接合される金属層とを含み、金属層は外周に傾斜突出部が形成される。
このとき、金属層は、ろう付けによってセラミック基材の一面に接合されるか、或いは、セラミック基材と金属層との間に介在してセラミック基材と金属層とを接合させる接合層をさらに含むことによりセラミック基材に接合され得る。
傾斜突出部は、金属層の外周に連結され、セラミック基板と直交する仮想線よりもセラミック基材の外周方向に突出するものであり得る。このとき、傾斜突出部は、セラミック基材の方向に行くほど突出長さが増加し、セラミック基材の方向に凹な形状に形成できる。
傾斜突出部は、セラミック基材の外周方向に突出した長さが金属層の厚さよりも短い長さに形成できる。
傾斜突出部は、複数の凹部が形成され、凹部と他の凹部とが接する部分に突出部が形成できる。
上記目的を達成するために、本発明の他の一実施形態に係るセラミック基板は、セラミック基材と、セラミック基材の少なくとも一面に接合され、外周にテーパー突出部及び多段突出部からなる傾斜突出部が形成された金属層とを含むことができる。テーパー突出部が形成された金属層の外周と他の金属層との間隔は、多段突出部が形成された金属層の外周と他の金属層との間隔よりも狭く形成できる。
このとき、金属層は、他の金属層との間隔が最大設定間隔を超える場合には、他の金属層と隣接する外周に多段突出部が形成され、他の金属層との間隔が最小設定間隔未満である場合には、他の金属層と隣接する外周にテーパー突出部が形成できる。
金属層は、他の金属層との間隔が最小設定間隔以上、最大設定間隔以下である場合には、他の金属層と隣接する外周にテーパー突出部または多段突出部が形成され、他の金属層にテーパー突出部が形成されると、他の金属層と隣接する外周に多段突出部が形成され、他の金属層に多段突出部が形成されると、他の金属層と隣接する外周にテーパー突出部が形成され得る。
上記目的を達成するために、本発明の別の一実施形態に係るセラミック基板は、セラミック基材と、セラミック基材の少なくとも一面に接合され、外周における、ストレスが集中する一部の領域に形成される多段突出部を含む傾斜突出部が形成された金属層とを含むことができる。
多段突出部は、金属層の短辺、エッジ及び頂点のうちの少なくとも一つに形成できる。このとき、多段突出部は、セラミック基材に対して２７°以上３３°以下の傾斜度を有し、傾斜度は、多段突出部がセラミック基材に接する点と凹部同士の間に形成される突出部の頂点とを結んだ線と、セラミック基材の表面との間の角度であり得る。
一方、傾斜突出部は、金属層の他の外周に形成されるテーパー突出部をさらに含むことができる。このとき、テーパー突出部は、セラミック基材に対して２７°以上３３°以下の傾斜度を有し、傾斜度は、テーパー突出部が金属層及びセラミック基材と接する２つの点を結んだ線と、セラミック基材の表面との間の角度であり得る。このとき、傾斜突出部は曲線形の傾斜を有することもできる。
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係るセラミック基板の製造方法は、セラミック基材を準備する段階と、セラミック基材の少なくとも一面に金属層を形成する段階と、金属層の一面にマスクを形成する段階と、マスクによって露出された金属層の一部をエッチングして傾斜突出部を形成する段階とを含む。
傾斜突出部を形成する段階は、金属層の外周に連結され、セラミック基板と直交する仮想線よりもセラミック基材の外周方向に突出する傾斜突出部を形成する段階を含むことができる。
マスクを形成する段階で、互いに離隔した複数のマスクを使用し、傾斜突出部を形成する段階で、傾斜突出部として、テーパー突出部及び多段突出部を備える傾斜突出部が形成され、テーパー突出部が形成された金属層の外周と他の金属層との間隔は、多段突出部が形成された金属層の外周と他の金属層との間隔よりも狭く形成できる。
このとき、傾斜突出部を形成する段階は、金属層の外周における、ストレスが集中する一部の領域に多段突出部を形成する段階を含み、多段突出部を形成する段階は、金属層の短辺、エッジ及び頂点のうちの少なくとも一つに、複数の凹部が形成された多段突出部を形成する段階を含み、多段突出部を形成する段階は、セラミック基材に対して２７°以上３３°以下の傾斜度を有する多段突出部を形成する段階を含み、傾斜度は、多段突出部がセラミック基材に接する点と凹部同士の間に形成される突出部の頂点とを結んだ線と、セラミック基材の表面との間の角度であり得る。
本発明によれば、セラミック基板及びその製造方法は、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板に比べて金属層の面積が増加して電気伝導度、熱抵抗などの電気的特性が向上するので、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板と同等なレベルの耐亀裂性及び耐分離性を実現することができるという効果がある。
また、セラミック基板及びその製造方法は、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板に比べて相対的に広い面積で形成されるので、同等な電気的特性を形成する場合、相対的に高い耐亀裂性及び耐分離性を実現することができるという効果がある。
また、セラミック基板及びその製造方法は、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板に比べて相対的に広い面積で形成されるので、強度、接合強度を強く維持することができ、微細パターンにも適用することができるという効果がある。
また、セラミック基板及びその製造方法は、従来のセラミックＡＭＢ基板に比べて使用寿命を延長しながら信頼性を確保することができるという効果がある。
また、セラミック基板及びその製造方法は、傾斜突出部の形成の際にマスク（すなわち、ドライフィルム）のエッチング形状を調節することにより、２～３回の追加エッチング作業を行わないため、後工程のコストを節減することができるという効果がある。
また、セラミック基板及びその製造方法は、金属層に傾斜突出部を形成することにより、金属層の外周（Ｅｄｇｅ）にエネルギーを分散させてＡＭＢ ＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｍｏｄｅ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板の長期信頼性を向上させることができるという効果がある。
本発明の実施形態に係るセラミック基板を説明するための図である。 図１の金属層を説明するための図である。 図１の金属層を説明するための図である。 図１の金属層を説明するための図である。 図１の金属層を説明するための図である。 図１の金属層を説明するための図である。 図１の金属層を説明するための図である。 図１の金属層を説明するための図である。 図１の金属層を説明するための図である。 図１の金属層を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係るセラミック基板の製造方法を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係るセラミック基板の製造方法を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係るセラミック基板の製造方法を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係るセラミック基板の製造方法を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係るセラミック基板の製造方法を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係るセラミック基板の製造方法を説明するための図である。 本発明の第４実施形態に係るセラミック基板の製造方法を説明するための図である。 本発明の第４実施形態に係るセラミック基板の製造方法を説明するための図である。 図１３、図１５及び図１７のマスク形成段階を説明するための図である。 図１３、図１５及び図１７のマスク形成段階を説明するための図である。 従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板と本発明の実施形態に係るセラミック基板とを比較説明するための図である。 従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板と本発明の実施形態に係るセラミック基板とを比較説明するための図である。 従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板と本発明の実施形態に係るセラミック基板とを比較説明するための図である。 従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板と本発明の実施形態に係るセラミック基板とを比較説明するための図である。 従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板と本発明の実施形態に係るセラミック基板とを比較説明するための図である。
本発明の実施形態に係るセラミック基板は、セラミック基材と、セラミック基材の少なくとも一面に接合される金属層とを含み、金属層は外周に傾斜突出部が形成される。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施し得る程度に詳細に説明するために、本発明の最も好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一の符号を持つようにしていることに留意すべきである。また、本発明を説明するにあたり、関連した公知の構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にするおそれがあると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
図１を参照すると、本発明の実施形態に係るセラミック基板１００は、セラミック基材１２０と金属層１４０とを含んで構成される。
セラミック基材１２０は、ＺＴＡ（Ｚｉｒｃｏｎｉａ Ｔｏｕｇｈｅｎｅｄ Ａｌｕｍｉｎａ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４）のいずれかのセラミック材質で形成される。セラミック基材１２０は、ＺＴＡ、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及び窒化ケイ素の少なくとも１種を含む合成セラミック材質で形成されてもよい。
例えば、セラミック基材１２０は、ＺＴＡが約９％または１５％程度の組成比を有し、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及び窒化ケイ素の少なくとも１種が残りの組成比（約９１％、８５％程度）を有するように形成できる。
セラミック基材１２０は、この他にも、電力モジュールなどに使用可能なセラミック素材に変形実施可能である。
セラミック基材１２０は、組成比に応じて約０．３２ｍｍ乃至０．６３５ｍｍ程度の厚さを有するように形成できる。このとき、セラミック基材１２０は、金属層１４０との接合力を強化させるために、表面に化学薬品または物理的研磨を用いて微細突起部を形成してもよい。
金属層１４０は金属薄膜から構成される。このとき、金属層１４０は銅箔で形成できる。金属層１４０は、銅（Ｃｕ）粉、銀（Ａｇ）粉、アルミニウム（Ａｌ）粉、ニッケル（Ｎｉ）粉、錫（Ｓｎ）粉及びリン（Ｉｎ）粉のいずれかを含む金属薄膜または混合金属薄膜で形成できる。金属層１４０は、ＴｉＣｕ、ＮｉＴｉ、ＴｉＣｕ、ＮｉＮｂ、ＣｕＭｏ、ＴｉＡｇなどの混合金属薄膜で形成されてもよい。
金属層１４０はセラミック基材１２０の少なくとも一面に接合される。すなわち、金属層１４０は、ろう付け工程によってセラミック基材１２０の一面に直接接合される。このとき、金属層１４０は、セラミック基材１２０との間に介在する接合層を介してセラミック基材１２０に接合されてもよい。
金属層１４０は、セラミック基材１２０より狭い面積となるように形成され、金属層１４０の外周がセラミック基材１２０の外周と所定間隔離隔してセラミック基材１２０の一面内側に接合される。
金属層１４０は、外周に傾斜突出部１４２、１４４が形成できる。傾斜突出部１４２、１４４は、テーパー（Ｔａｐｅｒ）突出部１４２及び多段突出部１４４を含むことができる。よって、金属層１４０の外周には、テーパー（Ｔａｐｅｒ）突出部１４２及び多段突出部１４４のうちの少なくとも１つが連結されて形成できる。
図２に示すように、金属層１４０は、下部に行くほどセラミック基材１２０の外周方向に傾斜を有する傾斜突出部、より詳細にはテーパー突出部１４２が外周に形成される。
テーパー突出部１４２は、金属層１４０の外周上部に連結され、セラミック基材１２０と直交する仮想線Ａよりもセラミック基材１２０の外周方向に突出するように形成される。テーパー突出部１４２は、曲線形の傾斜を有する形状であり、セラミック基材１２０の方向に凹な形状に形成できる。
このとき、テーパー突出部１４２は、セラミック基材１２０の外周方向に行くほど突出長さが増加し、全突出長さＤ２は、金属層１４０の厚さＤ１よりも短い長さであり得る。より詳細には、テーパー突出部１４２の突出長さは、金属層１４０の厚さＤ１の約１／２以下の長さＤ２を有する。ここで、テーパー突出部１４２は、金属層１４０の厚さＤ１の約１／２以下の長さＤ２を有するように形成されることが好ましい。
テーパー突出部１４２は、多段突出部１４４に比べて相対的に狭いので、接合強度が弱い代わりに、外周方向に突出する面積が狭いため、金属層１４０間の間隔が狭い場合でも接合強度を維持することができる。
図３及び図４に示すように、金属層１４０は、複数の凹部１４６が形成された傾斜突出部、より詳細には多段突出部１４４が形成されることも可能である。多段突出部１４４は、複数の凹部１４６が形成されて複数の段を有する形状に形成される。多段突出部１４４は、金属層１４０の外周上部に連結され、セラミック基材１２０と直交する仮想線Ａよりもセラミック基材１２０の外周方向に突出するように形成される。
図３に示すように、金属層１４０は、２つの凹部１４６が形成されて２段からなる多段突出部１４４が形成されることも可能である。もちろん、図４に示すように、金属層１４０は、３つの凹部１４６が形成されて３段からなる多段突出部１４４が形成されてもよく、図面の例示に比べて多い複数の凹部１４６を有する多段突出部１４４が形成されてもよい。このとき、多段突出部１４４は、凹部１４６、及び凹部１４６が接する部分に尖った形状の突出部が形成できる。
このとき、多段突出部１４４は、セラミック基材１２０と接合される面積がテーパー突出部１４２に比べて相対的に広いため、接合強度を強く維持することができる代わりに、外周方向に突出する面積が広いため、金属層１４０間の間隔が狭い場合には適用が難しい。
この他にも、図５乃至図７に示すように、金属層１４０は、隣接した他の金属層１４０との間隔に応じて、他の金属層１４０と隣接する外周に、互いに異なる形状の突出部（すなわち、テーパー突出部１４２、多段突出部１４４）が形成できる。
図５を参照すると、金属層１４０ａは、他の金属層１４０ｂとの間隔Ｄが最大設定間隔を超える場合には、金属層１４０ａと他の金属層１４０ｂとは、互いに隣接している外周にそれぞれ多段突出部１４４が形成できる。
図６を参照すると、金属層１４０ａは、他の金属層１４０ｂとの間隔Ｄが最小設定間隔未満である場合には、金属層１４０ａと他の金属層１４０ｂとが互いに隣接している外周にそれぞれテーパー突出部１４２が形成できる。
図７を参照すると、金属層１４０ａは、他の金属層１４０ｂとの間隔Ｄが最小設定間隔以上、最大設定間隔以下である場合には、金属層１４０ａと他の金属層１４０ｂとが隣接している外周にテーパー突出部１４２または多段突出部１４４が形成される。金属層１４０ａは、他の金属層１４０ｂとの間隔が最小設定間隔以上、最大設定間隔以下であり、他の金属層１４０ｂにテーパー突出部１４２が形成されると、多段突出部１４４が形成でき、他の金属層１４０ｂに多段突出部１４４が形成されると、金属層１４０ａが他の金属層１４０ｂと隣接している外周にテーパー突出部１４２が形成できる。
金属層１４０は、外周の厚さが増加するほど、セラミック基材１２０との接合ストレスが増加する。接合ストレスが増加すると、急速な温度変化で金属層１４０がセラミック基材１２０から分離できる。よって、金属層１４０がセラミック基材１２０から分離されることを防止するためには、接合強度を維持しながら接合ストレスを最小化しなければならないので、図８に示すように、金属層１４０の外周における、ストレスが集中する一部の領域に、セラミック基材１２０に対して設定角度範囲以内の傾斜度を有する多段突出部１４４を形成して厚さを最小化することができる。多段突出部１４４は、金属層１４０の短辺、エッジ及び頂点のうちの少なくとも一つに形成されるものであり得る。
ここで、傾斜度は、多段突出部１４４が金属層１４０及びセラミック基材１２０と接する２つの点を結んだ線と、セラミック基材１２０の表面との間の角度であることを一例とし、より詳細には、多段突出部１４４がセラミック基材１２０と接する点と凹部１４６同士の間に形成される突出部の頂点とを結んだ線と、セラミック基材１２０の表面との間の角度であり得る。
この時、図９を参照すると、多段突出部１４４は、接合ストレスを最小化するために、セラミック基材１２０に対して約３３°以下の傾斜度θを有するように形成される。ここで、傾斜度があまり低く形成されると、接合強度が低下して多段突出部１４４がセラミック基材１２０から分離できるので、多段突出部１４４は、接合ストレスを最小化するために、セラミック基材１２０に対して約２７°以上３３°以下の傾斜度θを有するように形成されることが好ましい。
一方、図９及び図１０を参照すると、金属層１４０は、接合ストレスが集中する外周の一部の領域１４８に１つ以上の傾斜突出部が形成できる。
つまり、金属層１４０は、短辺、頂点、エッジなどのような一部の領域１４８に接合ストレスが集中するので、金属層１４０の外周における、短辺、頂点、エッジなどに該当する一部には相対的に薄い厚さの多段突出部１４４が形成され、他の残りの外周の一部にはテーパー突出部１４２がさらに形成され得る。
このとき、テーパー突出部１４２及び多段突出部１４４は、セラミック基材１２０に対して設定角度範囲（例えば、約２７°以上３３°以下）以内の傾斜度を有するように形成できる。
ここで、傾斜度は、テーパー突出部１４２が金属層１４０及びセラミック基材１２０と接する２つの点を結んだ線とセラミック基材１２０の表面との間の角度であるか、或いは、多段突出部１４４がセラミック基材１２０と接する点と凹部１４６同士の間に形成される突出部の頂点とを結んだ線と、セラミック基材１２０の表面との間の角度であり得る。
図１１及び図１２を参照すると、本発明の第１実施形態に係るセラミック基板の製造方法は、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）、金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）、マスク１６０を形成する段階（Ｓ１５０）、傾斜突出部１４２を形成する段階（Ｓ１７０）、及びマスク１６０を除去する段階（Ｓ１９０）を含む。
セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）は、ＺＴＡ、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム（アルミナ）及び窒化ケイ素のうちのいずれかのセラミック材質で形成されるセラミック基材１２０を準備する。このとき、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）は、ＺＴＡ、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及び窒化ケイ素のうちの少なくとも１種を含む合成セラミック材質で形成されてもよい。
例えば、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）は、ＺＴＡが約９％または１５％程度の組成比を有し、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及び窒化ケイ素のうちの少なくとも１種が残りの組成比（約９１％、８５％程度）を有するセラミック基材１２０を準備する。
セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）は、組成比に応じて、約０．３２ｍｍ乃至０．６３５ｍｍ程度の厚さを有するセラミック基材１２０を準備する。
このとき、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）は、金属層１４０との接合力を強化させるために、セラミック基材１２０の表面に微細突起部を形成することもできる。つまり、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）は、薬品を用いた化学的処理、または研磨、サンドブラストなどを用いた物理的処理でセラミック基材１２０の表面を粗くして微細突起部を形成する。この他にも、セラミック基材１２０の表面を粗くするいかなる例にも変形実施できる。
金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）では、セラミック基材１２０の少なくとも一面に金属層１４０を形成する。このとき、金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）は、金属薄膜をセラミック基材１２０の少なくとも一面に接合して金属層１４０を形成する。金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）は、セラミック基材１２０の少なくとも一面をすべて覆うように金属層１４０を形成する。
金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）は、ろう付け工程によってセラミック基材１２０の一面に金属薄膜、例えば銅箔を接合して金属層１４０を形成するか、或いは、セラミック基材１２０と金属薄膜との間に接合層を介在させて金属層１４０を形成することができる。
金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）は、銅（Ｃｕ）粉、銀（Ａｇ）粉、アルミニウム（Ａｌ）粉、ニッケル（Ｎｉ）粉、錫（Ｓｎ）粉及びリン（Ｉｎ）粉のうちのいずれかを含む金属薄膜または混合金属薄膜をセラミック基材１２０の一面に接合して金属層１４０を形成することができる。
金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）は、ＴｉＣｕ、ＮｉＴｉ、ＴｉＣｕ、ＮｉＮｂ、ＣｕＭｏ、ＴｉＡｇなどの混合金属薄膜をセラミック基材１２０の一面に接合して金属層１４０を形成することもできる。
マスク１６０を形成する段階（Ｓ１５０）は、金属層１４０の一面にマスク１６０を形成する。このとき、マスク１６０を形成する段階（Ｓ１５０）は、セラミック基材１２０及び金属層１４０の面積よりも狭い面積を有するマスク１６０（例えば、ドライフィルム）を金属層１４０の一面に配置する。マスク１６０を形成する段階（Ｓ１５０）は、金属層１４０の外周とマスク１６０の外周とが相互離隔するように配置して、マスク１６０が金属層１４０の一面内側に配置されるようにする。マスク１６０を形成する段階（Ｓ１５０）は、配置されたマスク１６０を露光して硬化させることにより金属層１４０の一面にマスク１６０を形成する。
傾斜突出部１４２を形成する段階（Ｓ１７０）は、金属層１４０をエッチングして外周に傾斜突出部１４２を形成する。このとき、傾斜突出部１４２を形成する段階（Ｓ１７０）は、マスク１６０によって露出された金属層１４０の一部（すなわち、金属層１４０の外周部）をエッチング液（例えば、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３））でエッチングして、金属層１４０の下部に行くほどセラミック基材１２０の外周方向に傾斜を有する傾斜突出部１４２を形成する。
傾斜突出部１４２を形成する段階（Ｓ１７０）は、基本型セラミックＡＭＢ基板と同様の濃度、時間、速度（程度）でエッチングする場合、金属層１４０の外周部が内側に傾斜した形状に形成される。
よって、傾斜突出部形成段階（Ｓ１７０）は、基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時に使用されるエッチング液よりも低い濃度のエッチング液で金属層１４０の外周部をエッチングしたり、エッチング時間を短くしたり、エッチング速度（程度）を遅くしたりすることが好ましい。
このため、従来の基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時のエッチング加工度を１００％と仮定する場合、傾斜突出部１４２を形成する段階（Ｓ１７０）は、約８５％程度のエッチング加工度で傾斜突出部１４２を形成する。
もちろん、傾斜突出部１４２を形成する段階（Ｓ１７０）は、基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時のエッチング速度よりも遅いエッチング速度で金属層１４０の外周部をエッチングし、或いは基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時のエッチング時間よりも短いエッチング時間で金属層１４０の外周部をエッチングすることもできる。
傾斜突出部１４２を形成する段階（Ｓ１７０）は、金属層１４０の外周上部に連結され、セラミック基板１００と直交する仮想線を基準にセラミック基材１２０の外周方向に突出し、曲線形の傾斜を有する傾斜突出部１４２を形成する。
傾斜突出部１４２を形成する段階（Ｓ１７０）は、金属層１４０の厚さの約１／２以下の長さを持つように傾斜突出部１４２を形成する。
マスク１６０を除去する段階（Ｓ１９０）は、金属層１４０に傾斜突出部１４２を形成した後、エッチング液によって、金属層１４０の一面に配置されたマスク１６０をエッチングする。これにより、マスク１６０をエッチングする段階（Ｓ１９０）でマスク１６０が除去されて最終状態のセラミック基板１００が製作される。
図１３及び図１４を参照すると、本発明の第２実施形態に係るセラミック基板の製造方法は、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ２１０）、金属層１４０を形成する段階（Ｓ２３０）、マスク１６０を形成する段階（Ｓ２５０）、傾斜突出部１４４を形成する段階（Ｓ２７０）、及びマスク１６０を除去する段階（Ｓ２９０）を含む。ここで、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ２１０）及び金属層１４０を形成する段階（Ｓ２３０）は、第１実施形態に係るセラミック基板１００の製造方法におけるセラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）及び金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）と同様であるので、詳細な説明を省略する。
マスク１６０を形成する段階（Ｓ２５０）は、金属層１４０の一面に複数のマスク１６０を形成する。すなわち、マスク１６０を形成する段階（Ｓ２５０）は、凹部１４６を有する傾斜突出部１４４の形成のために２つ以上のマスク１６０を金属層１４０の一面に形成する。
一例として、図１９に示すように、マスク１６０を形成する段階（Ｓ２５０）は、セラミック基材１２０及び金属層１４０の面積よりも狭い面積を有する第１マスク１６２及び第２マスク１６４を金属層１４０の一面に配置する。このとき、第１マスク１６２は、所定の面積を有する薄膜の形で形成され、第２マスク１６４は、内部に第１マスク１６２の挿入配置される挿入ホールが形成されて、所定の面積を有する薄膜の形で形成される。
他の一例として、図２０に示すように、マスク１６０を形成する段階（Ｓ２５０）は、セラミック基材１２０及び金属層１４０の面積よりも狭い面積を有する第１マスク１６２、第２マスク１６４及び第３マスク１６６を金属層１４０の一面に配置する。このとき、第１マスク１６２は、所定の面積を有する薄膜の形で形成され、第２マスク１６４は、内部に第１マスク１６２の挿入配置される第１挿入ホールが形成されて、所定の面積を有する薄膜の形で形成される。第３マスク１６６は、内部に第１マスク１６２及び第２マスク１６４の挿入配置される第２挿入ホールが形成されて、所定の面積を有する薄膜の形で形成される。
このとき、マスク１６０を形成する段階（Ｓ２５０）は、最外郭に配置されるマスク１６０（例えば、第２マスク１６４または第３マスク１６６）を金属層１４０の外周と相互離隔するように配置してマスク１６０が金属層１４０の一面内側に配置されるようにする。
マスク１６０を形成する段階（Ｓ２５０）は、配置されたマスク１６０を露光して硬化させることにより金属層１４０の一面にマスク１６０（すなわち、第１マスク１６２、第２マスク１６４及び第３マスク１６６）を形成する。
傾斜突出部１４４を形成する段階（Ｓ２７０）は、金属層１４０をエッチングして外周に傾斜突出部１４４を形成する。このとき、傾斜突出部１４４を形成する形成段階（Ｓ２７０）は、マスク１６０によって露出された金属層１４０の一部（すなわち、金属層１４０の外周部とマスク１６０との離隔空間）をエッチングして、金属層１４０の下部に行くほどセラミック基材１２０の外周方向に傾斜を有する傾斜突出部１４４を形成する。このとき、傾斜突出部１４４を形成する段階（Ｓ２７０）は、少なくとも一つの凹部１４６を有する傾斜突出部１４４が形成される。
一例として、傾斜突出部１４４を形成する段階（Ｓ２７０）は、Ｓ２５０段階で第１マスク１６２及び第２マスク１６４を形成した場合には、第１マスク１６２と第２マスク１６４との間に形成される離隔空間に該当する金属層１４０の一部がエッチング液によってエッチングされ、第２マスク１６４の両側に該当する金属層１４０の一部がエッチング液によってエッチングされて、金属層１４０の外周に二つの凹部１４６を有する傾斜突出部１４４が形成される。
他の一例として、傾斜突出部１４４を形成する段階（Ｓ２７０）は、Ｓ２５０段階で第１マスク１６２乃至第３マスク１６６を形成した場合には、第１マスク１６２と第２マスク１６４との間に形成される離隔空間、及び第２マスク１６４と第３マスク１６６との間に形成される離隔空間に該当する金属層１４０の一部がエッチング液によってエッチングされ、第２マスク１６４及び第３マスク１６６の両側に該当する金属層１４０の一部がエッチング液によってエッチングされて、金属層１４０の外周に３つの凹部１４６を有する傾斜突出部１４４が形成される。
傾斜突出部１４４を形成する段階（Ｓ２７０）は、金属層１４０の外周上部に連結され、セラミック基板１００と直交する仮想線を基準にセラミック基材１２０の外周方向に突出し、曲線形の傾斜を有する傾斜突出部１４４を形成する。傾斜突出部１４４を形成する段階（Ｓ２７０）は、金属層１４０の厚さの約１／２以下の長さを持つように傾斜突出部１４４を形成する。
マスク１６０を除去する段階（Ｓ２９０）は、金属層１４０に傾斜突出部１４４を形成した後、エッチング液を用いて、金属層１４０の一面に配置されたマスク１６０をエッチングする。これにより、マスク１６０をエッチングする段階（Ｓ２９０）でマスク１６０が除去されて最終状態のセラミック基板１００が製作される。
図１５及び図１６を参照すると、本発明の第３実施形態に係るセラミック基板の製造方法は、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ３１０）、金属層１４０を形成する段階（Ｓ３３０）、マスク１６０を形成する段階（Ｓ３５０）、傾斜突出部１４２、１４４を形成する段階（Ｓ３７０）、及びマスク１６０を除去する段階（Ｓ３９０）を含む。ここで、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ３１０）及び金属層１４０を形成する段階（Ｓ３３０）は、第１実施形態に係るセラミック基板１００の製造方法におけるセラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）及び金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）と同様なので、詳細な説明を省略する。
マスク１６０を形成する段階（Ｓ３５０）は、金属層１４０の一面に複数のマスク１６０を形成する。すなわち、マスク１６０を形成する段階（Ｓ３５０）は、セラミック基材１２０上に形成しようとするパターンの形状に応じて複数のマスク１６０を配置する。このとき、金属層１４０の外周とマスク１６０の外周とが相互離隔するように配置して、複数のマスク１６０が金属層１４０の一面内側に配置されるようにする。マスク１６０を形成する段階（Ｓ３５０）は、配置された複数のマスク１６０を露光した後、硬化させることにより、金属層１４０の一面に複数のマスク１６０を形成する。
マスク１６０を形成する段階（Ｓ３５０）は、セラミック基材１２０及び金属層１４０の面積よりも狭い面積を有する複数のマスク１６０（例えば、ドライフィルム）を金属層１４０の一面に配置する。複数のマスク１６０は、それぞれ独立した金属層１４０を形成するために所定の形状に形成し、互いに所定の間隔で離隔配置される。
このとき、マスク１６０を形成する段階（Ｓ３５０）は、マスク１６０によって形成されるパターン間の間隔に応じて、多段突出部１４４が形成される部分に、マスク１６０と所定の間隔で離隔するサブマスク１６２が配置される。ここで、複数のマスク１６０を形成する段階（Ｓ３５０）は、図１９及び図２０に示された第１マスク１６２及び第２マスク１６４の配置、または第１マスク１６２、第２マスク１６４及び第３マスク１６６の配置についての前記マスク形成段階（Ｓ２５０）の説明と同様なので、詳細な説明を省略する。
傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、金属層１４０をエッチングして外周にテーパー突出部１４２を形成する。すなわち、傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、複数のマスク１６０によって露出された金属層１４０の一部をエッチング液（例えば、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３））でエッチングして、金属層１４０の下部に行くほどセラミック基材１２０の外周方向に傾斜を有するテーパー突出部１４２を形成する。
傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、基本型セラミックＡＭＢ基板と同様の濃度、時間、速度（程度）でエッチングする場合、金属層１４０の外周部が内側に傾斜した形で形成される。
よって、傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時に使用されるエッチング液よりも低い濃度のエッチング液で金属層１４０の外周部をエッチングしたり、エッチング時間を短くしたり、エッチング速度（程度）を遅くしたりすることが好ましい。
そこで、従来の基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時のエッチング加工度を１００％と仮定する場合、傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、約８５％程度のエッチング加工度でテーパー突出部１４２を形成する。
もちろん、傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時のエッチング速度よりも遅いエッチング速度で金属層１４０の外周部をエッチングし、或いは、基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時のエッチング時間より短いエッチング時間で金属層１４０の外周部をエッチングすることもできる。
傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、金属層１４０の外周上部に連結され、セラミック基板１００と直交する仮想線を基準にセラミック基材１２０の外周方向に突出し、曲線形の傾斜を有するテーパー突出部１４２を形成する。
傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、金属層１４０の厚さの約１／２以下の長さを有するようにテーパー突出部１４２を形成する。
これと同時に、傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、少なくとも一つの凹部を有する多段突出部１４４が形成される。すなわち、傾斜突出部形成段階（Ｓ３７０）は、マスク１６０とサブマスク１６２との間に形成される離隔空間に該当する金属層１４０の一部がエッチング液によってエッチングされ、サブマスク１６２の両側に該当する金属層１４０の一部がエッチング液によってエッチングされて、金属層１４０の外周に２つの凹部を有する多段突出部１４４が形成される。
マスク１６０を除去する段階（Ｓ３９０）は、金属層１４０にテーパー突出部１４２及び多段突出部１４４を形成した後、エッチング液を用いて、金属層１４０の一面に配置されたマスク１６０をエッチングする。これにより、マスク１６０をエッチングする段階（Ｓ３９０）でマスク１６０が除去されて最終状態のセラミック基板１００が製作される。
図１７及び図１８を参照すると、本発明の第４実施形態に係るセラミック基板の製造方法は、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ４１０）、金属層１４０を形成する段階（Ｓ４３０）、マスク１６０を形成する段階（Ｓ４５０）、傾斜突出部１４２、１４４を形成する段階（Ｓ４７０）、及びマスク１６０を除去する段階（Ｓ４９０）を含む。ここで、セラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ４１０）及び金属層１４０を形成する段階（Ｓ４３０）は、第１実施形態に係るセラミック基板１００の製造方法におけるセラミック基材１２０を準備する段階（Ｓ１１０）及び金属層１４０を形成する段階（Ｓ１３０）と同様なので、詳細な説明を省略する。
マスク１６０を形成する段階（Ｓ４５０）は、金属層１４０の一面にマスク１６０を形成する。つまり、マスク１６０を形成する段階（Ｓ４５０）は、テーパー突出部１４２の形成のために金属層１４０の面積よりも狭い面積を有するマスク１６０（例えば、ドライフィルム）を金属層１４０の一面に配置する。マスク１６０を形成する段階（Ｓ４５０）は、金属層１４０の外周とマスク１６０の外周とが相互離隔するように配置してマスク１６０が金属層１４０の一面内側に配置されるようにする。
一方、マスク１６０を形成する段階（Ｓ４５０）は、金属層１４０の一面に複数のマスク１６０を形成することもできる。すなわち、マスク１６０を形成する段階（Ｓ４５０）は、多段突出部１４４の形成のために２つ以上のマスク１６０を金属層１４０の一面に形成することもできる。
マスク１６０を形成する段階（Ｓ４５０）は、配置されたマスク１６０を露光して硬化させることにより金属層１４０の一面にマスク１６０を形成する。このとき、マスク１６０を形成する段階（Ｓ４５０）は、金属層１４０の外周における、短辺、頂点、エッジなどの一部には相対的に薄い厚さの多段突出部１４４を形成するためのマスク１６０を形成し、残りの外周の一部には、テーパー突出部１４２を形成するためのマスク１６０を形成することができる。ここで、複数のマスク１６０を形成する段階（Ｓ４５０）は、図１９及び図２０に示された第１マスク１６２及び第２マスク１６４の配置または第１マスク１６２、第２マスク１６４及び第３マスク１６６の配置についての前記マスク形成段階（Ｓ２５０）の説明と同様なので、詳細な説明を省略する。
傾斜突出部１４２、１４４を形成する段階（Ｓ４７０）は、金属層１４０をエッチングして外周に傾斜突出部１４２、１４４を形成する。このとき、傾斜突出部１４２、１４４を形成する段階（Ｓ４７０）は、マスク１６０によって露出された金属層１４０の一部（すなわち、金属層１４０の外周部）をエッチング液（例えば、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３））でエッチングして、金属層１４０の下部に行くほどセラミック基材１２０の外周方向に傾斜を有する傾斜突出部１４２、１４４を形成する。
傾斜突出部１４２、１４４を形成する段階（Ｓ４７０）は、金属層１４０の外部にテーパー突出部１４２及び多段突出部１４４の少なくとも一つを形成する。すなわち、傾斜突出部１４２、１４４を形成する段階（Ｓ４７０）は、金属層１４０の外周上部に連結され、セラミック基板１００と直交する仮想線を基準にセラミック基材１２０の外周方向に突出し、曲線形の傾斜を有するテーパー突出部１４２または複数の凹部１４６を有する多段突出部１４４を形成する。
このとき、傾斜突出部形成段階（Ｓ４７０）は、接合ストレスが集中する外周の一部に多段突出部１４４を形成し、残りの外周にテーパー突出部１４２を形成することができる。つまり、金属層１４０は、短辺、頂点、エッジなどのように一部の領域１４８に接合ストレスが集中するので、傾斜突出部形成段階（Ｓ４７０）は、金属層１４０の外周における、短辺、頂点、エッジなどに該当する一部には、相対的に薄い厚さを有する多段突出部１４４を形成する。傾斜突出部形成段階（Ｓ４７０）は、相対的に少ない接合ストレスを受ける残りの外周の一部（例えば、長辺）にはテーパー突出部１４２が形成される。
傾斜突出部形成段階（Ｓ４７０）は、基本型セラミックＡＭＢ基板と同様の濃度、時間、速度（程度）でエッチングする場合、金属層１４０の外周部が内側にラウンドされた形状に形成される。
よって、傾斜突出部形成段階（Ｓ４７０）は、基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時に使用されるエッチング液よりも低い濃度のエッチング液で金属層１４０の外周部をエッチングしたり、エッチング時間を短くしたり、エッチング速度（程度）を遅くしたりすることが好ましい。
このため、従来の基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時のエッチング加工度を１００％と仮定する場合、傾斜突出部形成段階（Ｓ４７０）は、約８５％程度のエッチング加工度で傾斜突出部を形成する。
もちろん、傾斜突出部形成段階（Ｓ４７０）は、基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時のエッチング速度よりも遅いエッチング速度で金属層１４０の外周部をエッチングし、或いは、基本型セラミックＡＭＢ基板の製造時のエッチング時間よりも短いエッチング時間で金属層１４０の外周部をエッチングすることもできる。
傾斜突出部形成段階（Ｓ４７０）では、セラミック基材１２０に対して設定角度範囲以内の傾斜度を持つ傾斜突出部を形成する。ここで、傾斜度は、テーパー突出部１４２が金属層１４０及びセラミック基材１２０と接する２つの点を結んだ線と、セラミック基材１２０の表面との間の角度であるか、或いは、多段突出部１４４がセラミック基材１２０と接する点と凹部１６６同士の間に形成される突出部の頂点とを結んだ線と、セラミック基材１２０の表面との間の角度であり得る。
金属層１４０は、外周の厚さが増加するほど、セラミック基材１２０との接合ストレスが増加する。接合ストレスが増加すると、急速な温度変化で金属層１４０がセラミック基材１２０から分離できる。
金属層１４０がセラミック基材１２０から分離されることを防止するために、接合強度を維持しながら接合ストレスを最小化しなければならないため、金属層１４０の外周にセラミック基材１２０に対して設定角度範囲以内の傾斜度を有する傾斜突出部１４２、１４４を形成して厚さを最小化する。
このとき、傾斜突出部１４２、１４４は、接合ストレスを最小化するために、セラミック基材１２０に対して約３３°以下の傾斜度（θ）を有するように形成される。ここで、傾斜度があまり低く形成されると、接合強度が低下して傾斜突出部１４２、１４４がセラミック基材１２０から分離できるので、傾斜突出部１４２、１４４は、接合ストレスを最小化するために、セラミック基材１２０に対して約２７°以上３３°以下の傾斜度（θ）を有するように形成されることが好ましい。
マスク１６０を除去する段階（Ｓ４９０）は、金属層１４０に傾斜突出部を形成した後、エッチング液を用いて、金属層１４０の一面に配置されたマスク１６０をエッチングする。これにより、マスク１６０をエッチングする段階（Ｓ４９０）でマスク１６０が除去されて最終状態のセラミック基板１００が製作される。
このようなセラミックＡＭＢ基板の耐亀裂性及び耐分離性を試験するために、図２１に示すように、互いに異なる構成を有する第１セラミックＡＭＢ基板乃至第４セラミックＡＭＢ基板を用いて熱衝撃試験を試験した。
第１セラミックＡＭＢ基板は、ＺＴＡの組成比が約９％程度である厚さ約０．３２ｍｍ程度のセラミック基材、及びＥＴＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ Ｔｏｕｇｈ Ｐｉｔｃｈ Ｃｏｐｐｅｒ）材質からなる厚さ約０．３ｍｍ程度の金属層が適用され、第２セラミックＡＭＢ基板は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる厚さ約０．６４ｍｍ程度のセラミック基材、及びＯＦＣ（Ｏｘｙｇｅｎ Ｆｒｅｅ Ｃｏｐｐｅｒ）材質からなる厚さ約０．３ｍｍ程度の金属層が適用され、第３セラミックＡＭＢ基板は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる厚さ約０．５０ｍｍ程度のセラミック基材、及びＯＦＣ材質からなる厚さ約０．３ｍｍ程度の金属層が適用され、第４セラミックＡＭＢ基板は、ＺＴＡの組成比が約１５％程度である厚さ約０．３２ｍｍ程度のセラミック基材、及びＯＦＣ材質からなる厚さ約０．３ｍｍ程度の金属層が適用される。
図２２乃至図２５を参照すると、第１セラミックＡＭＢ基板乃至第４セラミックＡＭＢ基板の金属層をディンプル型、テーパー型、１－Ｓｔｅｐ及び２－Ｓｔｅｐに形成し、熱衝撃試験を行った結果、従来のディンプル型が適用された場合と本発明の実施形態に係る金属層のタイプ（すなわち、テーパー型、１－Ｓｔｅｐ及び２－Ｓｔｅｐ）が適用された場合のいずれも、６００Ｃｙｃｌｅまで内部亀裂及び層分離が発生しないことが分かる。ここで、テーパー型は、傾斜突出部が形成された金属層を意味し、１－Ｓｔｅｐは、傾斜突出部に２つの凹部が形成された金属層を意味し、２－Ｓｔｅｐは、傾斜突出部に３つの凹部が形成された金属層を意味する。
これにより、本発明の実施形態に係るセラミック基板は、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板と同等なレベルの耐亀裂性及び耐分離性を有することが分かる。
しかし、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板は、内部亀裂及び層分離を防止するために数多くのディンプルが形成されなければならないため、金属層の面積が減少して電気伝導度、熱抵抗などの電気的特性が低下する。
これに対し、本発明の実施形態に係るセラミック基板は、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板に比べて金属層の面積が増加して電気伝導度、熱抵抗などの電気的特性が向上しながら、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板と同等なレベルの耐亀裂性及び耐分離性を実現することができるという効果がある。
また、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板は、電気的特性の低下を防止するために金属層の一部にのみディンプルを形成する場合には、ディンプルが形成されていない領域で急速な温度変化で金属層内に亀裂が発生したり、金属層がセラミック基材から分離されたりする。
これに対し、本発明の実施形態に係るセラミック基板は、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板に比べて相対的に広い面積で形成されるため、同等な電気的特性を形成する場合には、相対的に高い耐亀裂性及び耐分離性を実現することができるという効果がある。
また、ディンプル型セラミックＡＭＢ基板は、ディンプルの面積占有率が高くなって抵抗が高くなり、強度及びセラミック基材と金属層との接合強度が低下し、微細パターンに適用することができない。
これに対し、本発明の実施形態に係るセラミック基板は、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板に比べて相対的に広い面積で形成されるため、強度、接合強度を強く維持することができ、微細パターンにも適用することができるという効果がある。
上述したように、本発明の実施形態に係るセラミック基板及びその製造方法は、従来のセラミックＡＭＢ基板に比べて使用寿命を延長しながら信頼性を確保することができるという効果がある。
また、本発明の実施形態に係るセラミック基板及びその製造方法は、傾斜突出部の形成の際にマスク（すなわち、ドライフィルム）のエッチング形状を調節することにより、２～３回の追加エッチング作業を行わないので、後工程のコストを節減することができるという効果がある。
また、本発明の実施形態に係るセラミック基板及びその製造方法は、金属層に傾斜突出部を形成することにより、金属層の外周（Ｅｄｇｅ）にエネルギーを分散させてＡＭＢ ＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｍｏｄｅ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板の長期信頼性を向上させることができるという効果がある。
また、本発明の他の一実施形態に係るセラミック基板及びセラミック基板の製造方法は、金属層の外周における、短辺、頂点、エッジなどのようにストレス（ｓｔｒｅｓｓ）が集中する外周にセラミック基材に対して設定角度範囲以内の傾斜を有する多段突出部を形成し、金属層の残りの外周にテーパー突出部を形成することにより、接合強度を維持しながら接合ストレスを最小化する厚さにして、金属層がセラミック基材から分離されることを防止することができる。
以上、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、下記の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者のさまざまな形態への変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属することができる。よって、本技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変形例及び修正例を実施することができるものと理解される。
本発明は、セラミック基板及びその製造方法に関するもので、従来のディンプル型セラミックＡＭＢ基板に比べて金属層の面積減少に起因する電気伝導度や熱抵抗などの電気的特性の低下問題を克服することができ、従来のセラミックＡＭＢ基板に比べて使用寿命を延長しながら信頼性を確保することができるという効果を持つことができる。
本発明の一実施形態に係るセラミック基板は、自動車、風力タービン、高電圧長距離ＤＣ伝送などの様々な産業分野でのエネルギー保存、移動及び発展のための基材の安定的且つ電気的特性に優れた基板として利用可能である。

Claims (17)

  1. セラミック基材と、
    前記セラミック基材の少なくとも一面に接合される金属層と、
    を含むセラミック基板であって、
    前記金属層は外周に傾斜突出部が形成され、
    前記傾斜突出部は、前記金属層の外周に連結され、前記セラミック基板と直交する仮想線よりも前記セラミック基材の外周方向に突出し、
    前記傾斜突出部は、前記セラミック基材の方向に行くほど、突出長さが増加し、
    前記傾斜突出部は、各々が前記セラミック基材の方向に凹な形状である複数の凹部と、前記複数の凹部のうち隣り合う凹部が接する部分に尖った突出部とを有する多段突出部を含む、セラミック基板。
  2. 前記金属層はろう付けによって前記セラミック基材の一面に接合される、請求項１に記載のセラミック基板。
  3. 前記セラミック基材と前記金属層との間に介在して前記セラミック基材と前記金属層とを接合させる接合層をさらに含む、請求項１に記載のセラミック基板。
  4. 前記傾斜突出部は、前記セラミック基材の外周方向に突出した長さが前記金属層の厚さよりも短い長さに形成される、請求項１に記載のセラミック基板。
  5. 前記傾斜突出部は、テーパー突出部をさらに含み、
    前記テーパー突出部が形成された前記金属層の外周と他の金属層との間隔は、前記多段突出部が形成された前記金属層の外周と他の金属層との間隔よりも狭いことを特徴とする、請求項１に記載のセラミック基板。
  6. 前記金属層は、他の金属層との間隔が最大設定間隔を超える場合には、前記他の金属層と隣接する外周に前記多段突出部が形成される、請求項１に記載のセラミック基板。
  7. 前記金属層は、他の金属層との間隔が最小設定間隔未満である場合には、前記他の金属層と隣接する外周に前記テーパー突出部が形成される、請求項５に記載のセラミック基板。
  8. 前記金属層は、他の金属層との間隔が最小設定間隔以上、最大設定間隔以下である場合には、前記他の金属層と隣接する外周に前記テーパー突出部または前記多段突出部が形成される、請求項５に記載のセラミック基板。
  9. 前記金属層は、
    前記他の金属層に前記テーパー突出部が形成されると、前記他の金属層と隣接する外周に前記多段突出部が形成され、
    前記他の金属層に前記多段突出部が形成されると、前記他の金属層と隣接する外周に前記テーパー突出部が形成される、請求項８に記載のセラミック基板。
  10. 前記多段突出部は、
    前記金属層の外周における、ストレスが集中する一部の領域に形成される、請求項１に記載のセラミック基板。
  11. 前記多段突出部は、
    前記金属層の短辺、エッジ及び頂点のうちの少なくとも一つに形成される、請求項１０に記載のセラミック基板。
  12. 前記多段突出部は、
    前記セラミック基材に対して２７°以上３３°以下の傾斜度を有し、
    前記傾斜度は、前記多段突出部が前記セラミック基材と接する点と凹部同士の間に形成される突出部の頂点とを結んだ線と、前記セラミック基材の表面との間の角度である、請求項１０に記載のセラミック基板。
  13. 前記傾斜突出部は、前記金属層の他の外周に形成されるテーパー突出部をさらに含む、請求項１０に記載のセラミック基板。
  14. 前記テーパー突出部は、前記セラミック基材に対して２７°以上３３°以下の傾斜度を有し、
    前記傾斜度は、前記テーパー突出部が前記金属層及び前記セラミック基材と接する２つの点を結んだ線と、前記セラミック基材の表面との間の角度である、請求項１３に記載のセラミック基板。
  15. セラミック基材を準備する段階と、
    前記セラミック基材の少なくとも一面に金属層を形成する段階と、
    前記金属層の一面にマスクを形成する段階と、
    前記マスクによって露出された前記金属層の一部をエッチングして傾斜突出部を形成する段階と、
    を含む、セラミック基板の製造方法であって、
    前記傾斜突出部を形成する段階は、
    前記金属層の外周に連結され、前記セラミック基板と直交する仮想線よりも前記セラミック基材の外周方向に突出する傾斜突出部を形成する段階を含み、
    前記傾斜突出部を形成する段階は、
    各々が前記セラミック基材の方向に凹な形状である複数の凹部と、前記複数の凹部のうち隣り合う凹部が互いに接する部分に尖った突出部とを有する多段突出部を形成する段階を含む、セラミック基板の製造方法。
  16. 前記マスクを形成する段階で、互いに離隔した複数のマスクを使用し、
    前記傾斜突出部を形成する段階で、テーパー突出部及び前記多段突出部を備える傾斜突出部が形成され、
    前記テーパー突出部が形成された前記金属層の外周と他の金属層との間隔は、前記多段突出部が形成された前記金属層の外周と他の金属層との間隔よりも狭い、請求項１５に記載のセラミック基板の製造方法。
  17. 前記傾斜突出部を形成する段階は、
    前記金属層の外周における、ストレスが集中する一部の領域に前記多段突出部を形成する段階を含み、
    前記多段突出部を形成する段階は、前記セラミック基材に対して２７°以上３３°以下の傾斜度を有する多段突出部を形成する段階を含み、
    前記傾斜度は、前記多段突出部が前記セラミック基材と接する点と凹部同士の間に形成される突出部の頂点とを結んだ線と、前記セラミック基材の表面との間の角度である、請求項１５に記載のセラミック基板の製造方法。
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