JPH04170372A - 銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造法
に関する。

（従来の技術） 従来の銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造方法と
しては、次の方法が提案されている。

（１）表面を酸化した窒化アルミニウム焼結体に銅板を
重ね合わせ配置し、銅の融点以下ＣＬ１２０−０の共晶
温度以上で加熱接合する方法。

（２）窒化アルミニウム焼結体と銅板の間に、Ａｇ箔、
Ｃｕ箔さらに活性金属箔を順次積層し、加熱接合する方
法。

（３）Ａｇ、Ｃｕ、活性金属の合金板を、窒化アルミニ
ウム焼結体と銅板との間に介在させ、加熱接合する方法
。

（４）窒化アルミニウム焼結体の表面に、活性金属ペー
ストろうを塗布し、銅板を重ね合わせて、加熱接合する
方法。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記（１）の方法では、銅板のふくれが発生
し易く、窒化アルミニウム焼結体に対する接着強度が不
十分であった。（２）の方法においては、容筒の厚みが
数μｍ〜数ＩＯμｍと薄い為、箔を積層配置することが
難しかった。（３）の方法では、Ａｇ、Ｃｕ、活性金属
の合金板を銅板と同じ寸法、形状に予め成形しなければ
ならないという面倒があった。（４）の方法においては
、銅板と同じ形状に活性金属ペーストろうを窒化アルミ
ニウム焼結板に塗布しなければならないという難しさと
、ビヒクル成分が内部に残り、ボイドが発生し、且つ接
合強度が不十分であった。

そして上記いずれの方法も窒化アルミニウム焼結体と銅
の熱膨張率の差が大きい為、加熱、冷却の際に応力が発
生し、窒化アルミニウムと銅の密着が不十分であったり
、窒化アルミニウム焼結体に亀裂が生じることがあった
。

そこで本発明は、窒化アルミニウム焼結体と銅板の接着
強度を強くし接合を確実にでき且つ接合を容易にできる
銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造法を提供しよ
うとするものであり、また窒化アルミニウム焼結体と銅
板の接合において、接合界面に生じる加熱、冷却の際の
応力の発生を抑制し、密着の不十分、窒化アルミニウム
焼結体の亀裂の発生を抑えることのできる銅を接合した
窒化アルミニウム基板の製造法を提供しようとするもの
である。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するための本発明の銅を接合した窒化ア
ルミニウム基板の製造法の１つは、銅板と活性金属ろう
材板を接合してクラッド板を作り、次にこのクラッド板
を圧延加工して所定の板厚に仕上げた後、プレス抜き又
はエツチング法で所望の寸法、形状のクラッド片を作り
、次いでこのクラッド片のろう材面と窒化アルミニウム
焼結体とを重ね合わせて配置し、真空中又は不活性雰囲
気中でろう材の融点〜融点＋１００℃の温度範囲で加熱
して、窒化アルミニウム焼結体と銅板の接合体を得るこ
とを特徴とするものである。

本発明の銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造法の
他の１つは、銅板と活性金属ろう材板を接合してクラッ
ド板を作り、次にこのクラッド板を圧延加工して所定の
板厚に仕上げた後、ろう材面側に一定間隔に溝を設け、
次いでクラッド板をプレス抜き又はエツチング法により
所望の寸法、形状のクラッド片となし、然る後このクラ
ッド片のろう材面と窒化アルミニウム焼結体とを重ね合
わせ配置し、真空中又は不活性雰囲気中でろう材の融点
〜融点＋ｌＯＯ℃の温度範囲で加熱して、窒化アルミニ
ウム焼結体と銅板の接合体を得ることを特徴とするもの
である。

本発明の銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造法の
さらに他の１つは、上記２つの製造法における活性金属
ろう材板が、Ａｇ、ＣｕにＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆの中から１
種類を０．５〜５ｗｔ％添加したろう材、又はＡｇ、Ｃ
ｕ、ＩｎにＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆの中から１種類を０．５〜
５ｗｔ％添加したろう材から成ることを特徴とするもの
である。

上記各製造法において、クラッド材をプレス抜き又はエ
ツチング法により得るクラッド片の形状は、平板状又は
パターン形状のいずれでも良い。

また窒化アルミニウム基板としてのパターン形成は、予
めＣｕクラッド板をパターン形状にしたものを接合する
方法と、平板状Ｃｕクラッド板を接合した後エツチング
法により作る方法のいずれでも良い。

（作用） 上記の本発明の銅を接合した窒化アルミニウム基板の製
造法の１つによれば、銅板と活性金属ろう材板とのクラ
ッド板を単体材料と同じように所望の寸法、形状のクラ
ッド片に成形し易く、その成形はプレス抜き又はエツチ
ング法により行われるので量産性が高い。また窒化アル
ミニウム焼結体とクラッド片との重ね合わせが容易であ
り、位置決めも容易である。さらに窒化アルミニウム焼
結体とクラッド片の銅との接合に際しては、活性金属ろ
う材がバルク状に介在しているので、ろうの濡れ性も良
く、強固で安定した接合が得られる。

本発明の銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造法の
他の１つによれば、上記作用の他、クラッド板のろう材
面側に一定間隔に溝を設けているので、これをプルレス
抜き又はエツチング法により得た所望の寸法、形状のク
ラッド片と窒化アルミニウム焼結体との接合に際して発
生するＣｕの膨張、収縮が吸収され、接合界面での応力
の集中、歪の発生が抑制される為、Ｃｕが反ったりして
密着不十分になることはな（、全面均一に接合される。

また、窒化アルミニウム焼結体への応力も防ぐことがで
きるので、亀裂の発生を抑えることができる。

（実施例） 本発明の銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造法の
１つの一実施例を説明すると、Ａ　ｇ　７０ｗｔ％、Ｃ
ｕ　２８ｗｔ％、Ｔｉ２ｗｔ％から成る活性金属ろう材
板と銅板を板厚比１：ＩＯで接合してクラッド板を作り
、次にこのクラッド板を圧延加工して厚さ０．３３ｍｍ
に仕上げた後、プレス抜きによりパターン形状のクラッ
ド片を作り、次いでこのクラッド片のろう材面と厚さ０
．６２５ｍｍの窒化アルミニウム焼結体とを重ね合わせ
配置し、真空中８２０℃、３分間加熱して接合し、窒化
アルミニウム回路基板を得た。

次に他の実施例を説明すると、Ａ　ｇ　６３ｗｔ％、Ｃ
ｕ２７ｗｔ％、Ｉｎ７ｗｔ％、Ｔｉ３ｗｔ％から成る活
性金属ろう材板と銅板を板厚比ｌ：８で接合してクラッ
ド板を作り、次にこのクラッド板を圧延加工して厚さ０
．３５ｍｍに仕上げた後、プレス抜きして平板状のクラ
ッド片を作り、次いでこのクラッド片のろう材面と厚さ
０．６２５ｍｍの窒化アルミニウム焼結体とを重ね合わ
せ配置し、Ａｒガス雰囲気中、７６０℃１３分間加熱し
て接合し、窒化アルミニウム基板を得た。

こうして得た２つの実施例の窒化アルミニウム回路基板
と窒化アルミニウム基板を検査した処、いずれも接合界
面は完全に接着し、ろう層にはボイドの生成がなく、良
好な接合状態が得られた。

また引張り試験機でのビール強さが５．２ｋｇ／ｃｄ以
上あった。

次に本発明の銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造
法の他の１つの一実施例を説明すると、Ａ　ｇ　７Ｑｗ
ｔ％、Ｃｕ　２８ｗｔ％、Ｔｉ２ｗｔ％から成る活性金
属ろう材板と銅板を板厚比１：１０で接合してクラッド
板を作り、次にこのクラッド板を圧延加工して厚さ０．
３ｍｍに仕上げた後、ろう材面側に幅０．１ｎ＋ｍ、深
さ０．０７ｍｍの溝を５ｍｍ間隔に設け、次いでクラッ
ド板をプレス抜きによりパターン形状のクラッド片を作
り、然る後このクラッド片のろう材面と厚さ０．６３５
ｍｍの窒化アルミニウム焼結体とを重ね合わせ配置し、
真空中、８２０℃、５分間加熱して接合し、窒化アルミ
ニウム回路基板を得た。

次に他の実施例を説明すると、Ａ　ｇ　６０ｗｔ％、Ｃ
ｕ　２８ｗｔ％、Ｉ　ｎ　１０ｗｔ％、Ｔｉ２ｗｔ％か
ら成る活性金属ろう材板と銅板を板厚比ｌ：９で接合し
てクラッド板を作り、次に−このクラッド板を圧延加工
して厚さ０．３ｍｍに仕上げた後、ろう材面側に幅０．
１ｍｍ、深さ０．０７ｍｍの溝を３　ｍｍ間隔に設け、
次いでクラッド板をプレス抜きによりパターン形状のク
ラッド片を作り、然る後このクラッド片のろう材面と厚
さ０．６３５ｍｍの窒化アルミニウム焼結体とを重ね合
わせ配置し、真空中７５０℃、５分間加熱して接合し、
窒化アルミニウム回路基板を得た。

こうして得た２つの実施例の窒化アルミニウム回路基板
を検査した処、接合端部でのＣｕの反り（浮き）が無く
、全面に亘って完全に接合し、良好な接合状態が得、ら
れた。また窒化アルミニウム焼結体の内部に亀裂の発生
も認められなかった。

さらに引張り試験機でのビール強さが５．５ｋｇ／ｃａ
ｒ以上あった。

（発明の効果） 以上の通り本発明の銅を接合した窒化アルミニウム基板
の製造法の１つによれば、銅板と活性金属ろう材板を接
合してクラッド板を作り、プレス抜き、エツチング法に
より同じ寸法、形状のクラッド片を連続的に容易に準備
でき、また窒化アルミニウム焼結体との接合の際の重ね
合わせ配置のセツティングが容易で量産に適し、しかも
銅板と同一形状、面積のろう材が存在し、且つろう付け
を阻害するような物質（例えばペーストろうの場合、ビ
ヒクル成分）が無い為、全面にわたって均一で、ボイド
の無い強固な接合状態が得られる。

また本発明の銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造
法の他の１つによれば、前記と同様にクラッド板を作っ
た後、ろう材面側に一定間隔に溝を作るので、上記と同
様の効果を奏する他、プレス抜き又はエツチング法によ
り得たクラッド片と窒化アルミニウム焼結体との接合に
際して発生するＣｕの膨張、収縮が吸収され、接合界面
での応力の集中、歪の発生が抑制される為、Ｃｕが反っ
たり密着不十分になることはなく、全面均一に接合され
る。また、窒化アルミニウム焼結体への応力も防ぐこと
ができるので、亀裂の発生を抑えることができる。

出願人　　田中貴金属工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）銅板と活性金属ろう材板を接合してクラッド板を作
   り、次にこのクラッド板を圧延加工して所定の板厚に仕
   上げた後、プレス抜き又はエッチング法で所望の寸法、
   形状のクラッド片を作り、次いでこのクラッド片のろう
   材面と窒化アルミニウム焼結体とを重ね合わせ配置し、
   真空中又は不活性雰囲気中でろう材の融点〜融点＋１０
   ０℃の温度範囲で加熱して、窒化アルミニウム焼結体と
   銅板の接合体を得ることを特徴とする銅を接合した窒化
   アルミニウム基板の製造法。 ２）銅板と活性金属ろう材板を接合してクラッド板を作
   り、次にこのクラッド板を圧延加工して所定の板厚に仕
   上げた後、ろう材面側に一定間隔に溝を設け、次いでク
   ラッド板をプレス抜き又はエッチング法により所望の寸
   法、形状のクラッド片となし、然る後このクラッド片の
   ろう材面と窒化アルミニウム焼結体とを重ね合わせ配置
   し、真空中又は不活性雰囲気中でろう材の融点〜融点＋
   １００℃の温度範囲で加熱して、窒化アルミニウム焼結
   体と銅板の接合体を得ることを特徴とする銅を接合した
   窒化アルミニウム基板の製造法。３）活性金属ろう材板
   が、Ａｇ、ＣｕにＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆの中から１種類を０
   ．５〜５ｗｔ％添加したろう材、又はＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎ
   にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆの中から１種類を０．５〜５ｗｔ％
   添加したろう材から成ることを特徴とする請求項１及び
   ２に記載の銅を接合した窒化アルミニウム基板の製造法
   。