JPH0372689A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミック基板の少なくとも一方の表面に金
属回路板が介在層を介することなく直接接合されてなる
回路基板に関する。

（従来の技術） 近年、パワートランジスタ・モジュール用基板やマイク
ロ波トランジスタ・モジュール用基板あるいはパワーハ
イブリッドＩＣ用基板等の各種半導体用回路基板として
、セラミック基板の表面に銅板等からなる金属回路板を
直接接合した回路基板が注目されている。この回路基板
は、たとえばＣｕ−Ｃｕ２Ｏの共晶液相でセラミック基
板を嬬らし、さらに冷却固化して銅回路板とセラミック
基板とを直接に接合するいわゆるＤＢＣ（ダイレクト・
ボンド・カッパー法）によって製造される。

り このようにして形成された回路基板は、高放熱性と高電
気絶縁性を有し、またすぐれたハンダ付は性、銅接着強
度、ボンディング性を示し、接合した銅回路板の熱膨脹
係数がセラミック基板と同等であるため、シリコンペレ
ットを直接銅回路板上にマウントすることができる。ま
た、上述した回路基板は、銅回路板とセラミック基板と
が、他のハンダ層等の介在層を介さずに直接接合された
小札な構造を有しているので、熱抵抗を極力小さくする
ことができ、さらに小型高丈装化の点においても有利で
ある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したような従来のセラミック県板−金属
回路板直接接合型の回路基板においては、セラミック基
板の表面状態、特に表面の「反り」ないし「うねり」に
起因して種々の問題が生じ得る。例えば、従来の回路基
板に用いられているセラミック基板の表面には不可避的
にうねりないし反りが存花し、このため金属回路板をこ
のセラミック基板に加熱接合する際に加熱炉内の雰囲気
ガスあるいは金属回路板から揮発する酸素ガスなどの不
純物ガスが接合界面内に取り込まれ、これが接合後の回
路基板に生じる膨れの原因となる。

このような膨れは接合不良の要因となるばかりでなく、
回路基板に半導体素子等を実装するに際して当該膨れ部
分に介在するガスによって熱抵抗が増大し、このため半
導体素子から発生する熱の放熱特性が著しく低下してし
まうという問題がある。さらに、上記のような膨れが裁
板上に存在すると、素子を実装するとき傾斜してマウン
トされるなどの問題もある。

本発明は上述した従来技術に鑑みてなされたものであり
、セラミック基板と金属回路板との間の接合不良や接合
部における膨れの発生を防止し、放熱特性ならびに信頼
性の向上が図られた回路基板を提供することを目的とし
ている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の回路基板は、セラミック基板の少なくとも一方
の表面に金属回路板が介（Ｉ：層を介することなく直接
接合されてなる回路基板において、前記セラミック基板
として、表面のうねりの山部と谷部の間の厚さ方向での
最大距離が１００μｍ以下のものを用いてなることを特
徴としている。

（実施例） 以下、添附図面を参照しながら、本発明を実施例に基い
て具体的に説明する。

第１図は本発明の実施例に係る回路基板の平面図であり
、第２図は第１図の■−■線に沿った断面図である。こ
れらの図面に示されているように、本発明の回路基板１
は、ＡｌＮ１Ａｌ２Ｏ３、ＢｅＯあるいはＳｉＣなとの
材質からなるセラミック基板２の表面（この場合は裏側
と表側の両四）に銅からなる金属回路板３が直接接合さ
れている。

そして、本発明の特徴は、上記セラミック基板２として
、表面のうねりの山部と谷部の間の厚さ方向での最大距
離が１００μｍ以下のものを用いることにある。

本発明者の知見によれば、接合に用いるセラミック基板
には不可避的にうねりや凹凸が存在するが、これらの変
形部分が一定程度以下であれば前述した従来技術の問題
が回避できることを見出した。この基準はセラミック基
板表面のうねりの程度で示すことができ、具体的には、
セラミック基板表面の反りの山部と谷部の間の厚さ方向
での最大距離が１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以
下、さらに好ましくは１０μｍ以下であることが好まし
い。このような反りないしうねりの程度は、セラミック
基板表面に接する平坦平面を被測定面に３点以上で接す
るように設置してこれを基準平面とし、この基準面から
最も深い谷底までの距離を測定することによって計測す
ることができる。

上記のような平坦な表面を有するセラミック越材を得る
ためには、種々の方法が考えられ、たとえば、セラミッ
ク基板用材料を所定形状に底形し焼結したのち、さらに
前記焼結温度よりも５０〜１００℃低い温度下で厚さ方
向に加圧することによって表面のうねりないし反りを矯
正することによって得ることができる。焼結温度におい
て反り直しをすると、基板どおしが接着してしまうので
、この様な接着の生じない温度でしかも反り直しか十分
に行われる温度にするために、５０〜１００℃低い温度
とする。さらに、この方法と、表面研磨を併用すること
によっても上記の条件を満足する良好なセラミック基板
を得ることができる。

前述したように、本発明で使用するセラミック基板とし
ては、アルミナ、ベリリアなどの酸化物系のセラミック
焼結体、あるいは窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化
チタン、炭化ケイ素などの非酸化物系のセラミック焼結
体が用いられ得るか、上記の内、特に非酸化物系の材料
をセラミック基板として用いる場合にあっては、接合前
に予め接合表面を酸化剤で酸化処理しておくことが望ま
しい。

本発明の回路基板においては、金属回路板と接合するセ
ラミック基板として上記の条件を満足する表面変形の少
ないものを使用しているので、金属回路板の加熱接合の
際の接合不良や膨れの発生を防止して健全な接合部を有
する回路長板が提供される。

製造例 上述した条件を満足するセラミック基板に対して銅回路
板を載置し、窒素ガス雰囲気中において１０７６℃で５
分間加熱することによって両者を直接接合した。

このようにして得られた回路基板の外観検査を行ったと
ころ、接合の際に生じた膨れは認められなかった。

一方、比較例として、表面の反りが１００μｎ１以上の
セラミック基板を用意し、これに上記製造例と同様の方
法で銅回路板を直接接合して回路基板を得た。このよう
にして得られた回路基板についても外観検査を行ったと
ころ、銅回路板の部分の総面積に対して、膨れの生じて
いる部分の面積が約５％存在していることが分った。

〔発明の効果〕

本発明の回路基板においては、セラミック基板として、
表面変形度の小さいもの、具体的にはセラミック基板表
面の反りの山部と谷部の間の厚さ方向での最大距離が１
００μｍ以下のものを使用しているので、セラミック基
板に金属回路板を接合する際に発生しがちな膨れや接合
不良をなくすことができ、したがってこれらの問題に起
因する放熱性の低下などの問題も解消され、品質ならび
に信頼性の向上を図る上ですぐれた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る回路基板の・１′和図で
あり、第２図は第１図の■−■線に沿った断面図である
。 ２・・・セラミック基板、３・・・金属回路板。 気１　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．　セラミック基板の少なくとも一方の表面に金属回
   路板が介在層を介することなく直接接合されてなる回路
   基板において、前記セラミック基板として、表面のうね
   りの山部と谷部の間の厚さ方向での最大距離が１００μ
   ｍ以下のものを用いてなることを特徴とする回路基板。
2. ２．　セラミック基板用材料を所定形状に成形し焼結し
   たのち、さらに前記焼結温度よりも５０〜１００℃低い
   温度下で厚さ方向に加圧することによって表面のうねり
   を矯正して得られたセラミック基板を用いる、請求項１
   に記載の回路基板。
3. ３．　前記セラミック基板が、ＡＩＮ、 Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＢｅＯおよびＳｉＣからなる群から選
   ばれたものからなる請求項１の回路基板。
4. ４．　前記金属回路板が銅からなる請求項１の回路基板
   。