JPH0445476B2 - - Google Patents
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- JPH0445476B2 JPH0445476B2 JP12285287A JP12285287A JPH0445476B2 JP H0445476 B2 JPH0445476 B2 JP H0445476B2 JP 12285287 A JP12285287 A JP 12285287A JP 12285287 A JP12285287 A JP 12285287A JP H0445476 B2 JPH0445476 B2 JP H0445476B2
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- copper
- ceramic
- ground conductor
- circuit board
- metal
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0237—High frequency adaptations
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、マイクロ波用セラミツク回路基板お
よびその製造方法に関し、特にアルミナ基板を用
いた熱放散性の良好なセラミツク回路基板および
その製造方法に関するものである。
よびその製造方法に関し、特にアルミナ基板を用
いた熱放散性の良好なセラミツク回路基板および
その製造方法に関するものである。
高度情報化社会に向け、通信における情報量の
増大と多様化が急ピツチで進行している。それに
伴いマイクロ波回路技術の開発研究も活発に行な
われており誘電体セラミツクのマイクロ波回路素
子への応用が検討されている。
増大と多様化が急ピツチで進行している。それに
伴いマイクロ波回路技術の開発研究も活発に行な
われており誘電体セラミツクのマイクロ波回路素
子への応用が検討されている。
マイクロ波回路素子として用いるための誘電体
セラミツクに要求される特性は、用途、使用周波
数などによつて多少変わるが、一般的には以下の
通りである。
セラミツクに要求される特性は、用途、使用周波
数などによつて多少変わるが、一般的には以下の
通りである。
適度に大きな比誘電率を持つていること。
マイクロ波領域での誘電損失が小さいこと。
比誘電率の温度係数τεが小さく任意の値がと
れること。
れること。
機械的強度が大きいこと。
物理的、化学的に安定で経時変化が小さいこ
と。
と。
熱膨張係数の大きさが適当であること。
熱伝導率が大きいこと。
表面が平滑で金属の薄膜または厚膜との接着
性が良好であること。
性が良好であること。
以上のうち、特に，はマイクロ波集積回路
などの誘電体基板において素子の集積度が上が
り、高密度化することに伴う熱放散性やパターン
精度の微細化に関連して重要な因子となつてい
る。
などの誘電体基板において素子の集積度が上が
り、高密度化することに伴う熱放散性やパターン
精度の微細化に関連して重要な因子となつてい
る。
更に、マイクロ波領域で使用される材料として
は、誘電体εrが大きく誘電損失tanδが小さく且つ
比誘電率温度係数τεが０に近い材料が良好な特性
を示すことが知られており、そのような条件を満
たす材料として（ZrSn）TiO4系セラミツク、
BaO―PbO―Nd2O3―TiO2系セラミツク、BaO
―TiO2―Sn2O3系セラミツク等が開発されてい
る。
は、誘電体εrが大きく誘電損失tanδが小さく且つ
比誘電率温度係数τεが０に近い材料が良好な特性
を示すことが知られており、そのような条件を満
たす材料として（ZrSn）TiO4系セラミツク、
BaO―PbO―Nd2O3―TiO2系セラミツク、BaO
―TiO2―Sn2O3系セラミツク等が開発されてい
る。
しかしながらこれらの材料は、ホツトプレス法
によつて製造されるためコストが高くつき、また
量産時における特性のバラツキによる共振周波数
やインピーダンスのずれを調整する手間がかか
り、低コスト化上の問題が多かつた。
によつて製造されるためコストが高くつき、また
量産時における特性のバラツキによる共振周波数
やインピーダンスのずれを調整する手間がかか
り、低コスト化上の問題が多かつた。
本発明は、上記の問題点を解消するために研究
開発されたものであり、大量生産がされているア
ルミナ基板を用い、特に熱放散性を向上させるた
めに、アルミナ基板の側面同志を、銅材等からな
る地導体を介して接合せしめたマイクロ波用セラ
ミツク回路基板を安価に提供するものである。
開発されたものであり、大量生産がされているア
ルミナ基板を用い、特に熱放散性を向上させるた
めに、アルミナ基板の側面同志を、銅材等からな
る地導体を介して接合せしめたマイクロ波用セラ
ミツク回路基板を安価に提供するものである。
本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意
研究を行つた結果、以下のマイクロ波用セラミツ
ク基板およびその製造法を見い出した。
研究を行つた結果、以下のマイクロ波用セラミツ
ク基板およびその製造法を見い出した。
すなわち本発明は、２以上のセラミツク基板が
互いにその側面において銅のような電気伝導性の
良い金属部材からなる地導体によつて一体に結合
された構造的特徴をもつセラミツク回路基板、並
びに、台座上に２以上のセラミツク基板を所定の
隙間を設けて配置し、該隙間に地導体となるべき
金属部材、たとえば線状、面状または柱状の固体
銅材及び銅粉をつめて、加熱接合する第１工程
と、該接合したセラミツク基板を研磨して表面を
平滑化する第２工程とからなることを特徴とする
セラミツク回路基板の製造法を提供するものであ
る。
互いにその側面において銅のような電気伝導性の
良い金属部材からなる地導体によつて一体に結合
された構造的特徴をもつセラミツク回路基板、並
びに、台座上に２以上のセラミツク基板を所定の
隙間を設けて配置し、該隙間に地導体となるべき
金属部材、たとえば線状、面状または柱状の固体
銅材及び銅粉をつめて、加熱接合する第１工程
と、該接合したセラミツク基板を研磨して表面を
平滑化する第２工程とからなることを特徴とする
セラミツク回路基板の製造法を提供するものであ
る。
本発明の一つの特徴は、アルミナ基板面に電子
回路設計者が自由に希望する回路を設計できるよ
うにするため、該基板面を平滑に形成することで
あり、そのために該基板面の一部または全部を覆
うような形態で地導体たる銅を用いることをせず
第１図に示すようにセラミツクの対向する側面同
志を十分な強度で接合させたことにある。
回路設計者が自由に希望する回路を設計できるよ
うにするため、該基板面を平滑に形成することで
あり、そのために該基板面の一部または全部を覆
うような形態で地導体たる銅を用いることをせず
第１図に示すようにセラミツクの対向する側面同
志を十分な強度で接合させたことにある。
従つて、本発明のセラミツク回路基板を用いれ
ば電子回路設計者は蒸着法、厚膜法どちらの方法
によつても、任意にアルミナ基板の表、裏面に回
路を設計することができるという利点がある。
ば電子回路設計者は蒸着法、厚膜法どちらの方法
によつても、任意にアルミナ基板の表、裏面に回
路を設計することができるという利点がある。
これにより回路の集積度を上げることができ、
また、高集積化に伴なう熱の発生は、地導体であ
る銅その他の金属部分を通して放熱できる。
また、高集積化に伴なう熱の発生は、地導体であ
る銅その他の金属部分を通して放熱できる。
地導体に銅または銅基合金を使用するのが特に
好ましい理由は、導電損失が少ないことに加え
て、セラミツク基板との強固な接合を困難なく得
られることが十分に確認されているためである。
銅材の代替として銀、アルミニウム材のような高
電気伝導性のものも利用できるが、銀材は高価
で、アルミニウム材は耐熱性に劣つている。しか
しながら、そのような欠点を容認するならば、そ
れらの金属を地導体として使用することも勿論可
能である。
好ましい理由は、導電損失が少ないことに加え
て、セラミツク基板との強固な接合を困難なく得
られることが十分に確認されているためである。
銅材の代替として銀、アルミニウム材のような高
電気伝導性のものも利用できるが、銀材は高価
で、アルミニウム材は耐熱性に劣つている。しか
しながら、そのような欠点を容認するならば、そ
れらの金属を地導体として使用することも勿論可
能である。
アルミナ基板と銅との接合方法の一例は第２図
に示すように並置したアルミナ基板の互いに向き
合う側面の中間に銅材及び銅粉末をはさみ込み、
所定の温度に昇温させ一定時間保持することによ
り、溶融銅によるぬれまたは銅原子の拡散による
反応を生ぜしめてアルミナ基板と銅との間に強固
な結合を形成することができ、これによりアルミ
ナ基板同志を接合することができる。
に示すように並置したアルミナ基板の互いに向き
合う側面の中間に銅材及び銅粉末をはさみ込み、
所定の温度に昇温させ一定時間保持することによ
り、溶融銅によるぬれまたは銅原子の拡散による
反応を生ぜしめてアルミナ基板と銅との間に強固
な結合を形成することができ、これによりアルミ
ナ基板同志を接合することができる。
従つて加熱雰囲気は、一般に不活性雰囲気とす
る必要があると考えられるが、本発明者らの実験
では酸素が1000ppm以下であれば健全な接合が得ら
れるということが確認された。したがつて、特に
高純度ガスを使用する必要はない。
る必要があると考えられるが、本発明者らの実験
では酸素が1000ppm以下であれば健全な接合が得ら
れるということが確認された。したがつて、特に
高純度ガスを使用する必要はない。
上記アルミナ基板の接合体外寸を規定するため
には台座を用いると良い。この場合、台座は銅が
融点直下または融点以上になり溶融体になつたと
きに、銅と反応しない材質を選ぶ必要があり、本
発明者等の研究によればSiC，BNからなる材質
の台座が良好な結果をもたらすことが分つた。更
にアルミナの表面にSiCを塗布したものからなる
台座についても同様な好結果を得た。
には台座を用いると良い。この場合、台座は銅が
融点直下または融点以上になり溶融体になつたと
きに、銅と反応しない材質を選ぶ必要があり、本
発明者等の研究によればSiC，BNからなる材質
の台座が良好な結果をもたらすことが分つた。更
にアルミナの表面にSiCを塗布したものからなる
台座についても同様な好結果を得た。
接合に用いる銅は、所定のサイズに切断された
銅板を使用するのが最も効率的であるが、接合反
応中高温になり熱膨張により台座を破壊する場合
もあるので寸法には細心の注意を要する。
銅板を使用するのが最も効率的であるが、接合反
応中高温になり熱膨張により台座を破壊する場合
もあるので寸法には細心の注意を要する。
この場合、上記所定のサイズ銅板の代りにそれ
より幾分小さい銅板（たとえば実際の必要寸法よ
り一まわり小さいもの）と銅粉を同時に配置して
接合させることができ、特に銅粉のみかけ密度が
高い場合には、良好な焼結が起こり強固な接合が
得られる。加熱温度が低ければ空孔を生ずる時も
あるが、空孔を消滅する必要がある時には、銅の
融点以上に加熱した状態を一定時間保持すればよ
い。通常約30秒以上で十分良好な接合が得られ
る。
より幾分小さい銅板（たとえば実際の必要寸法よ
り一まわり小さいもの）と銅粉を同時に配置して
接合させることができ、特に銅粉のみかけ密度が
高い場合には、良好な焼結が起こり強固な接合が
得られる。加熱温度が低ければ空孔を生ずる時も
あるが、空孔を消滅する必要がある時には、銅の
融点以上に加熱した状態を一定時間保持すればよ
い。通常約30秒以上で十分良好な接合が得られ
る。
また一度接合させた基板の地導体部に銅粉を塗
布し再び加熱して接合部を強化させることもでき
る。更に上記銅粉にかえて銅ペーストを使用して
も同等の効果が得られることを確認している。
布し再び加熱して接合部を強化させることもでき
る。更に上記銅粉にかえて銅ペーストを使用して
も同等の効果が得られることを確認している。
以上のようにして接合された接合体の地導体部
は高温又は融点付近の温度にさらされた結果とし
て表面の凹凸が激しくなつているので機械的研磨
が必要となる。この機械研磨により地導体部及び
アルミナ基板面を平滑化することができるため、
これを用いて電子回路設計者はより精緻な回路設
計を行なうことができる。
は高温又は融点付近の温度にさらされた結果とし
て表面の凹凸が激しくなつているので機械的研磨
が必要となる。この機械研磨により地導体部及び
アルミナ基板面を平滑化することができるため、
これを用いて電子回路設計者はより精緻な回路設
計を行なうことができる。
以下に実施例を示し本発明を一層詳細に説明す
る。
る。
実施例 １
96％アルミナ基板（板厚0.635mm、大きさ10mm
×50mm）を２枚用意し、第２図に示すSiC塗布ア
ルミナ台座上にこれらのアルミナ基板を幅５mmの
間隔をとつて配置し、この〓間に板厚0.5mm、大
きさ３mm×50mmの寸法に切断した銅板片をはめ込
み、更に粒径50μm以下の銅粉をつめて、窒素中
で加熱した。
×50mm）を２枚用意し、第２図に示すSiC塗布ア
ルミナ台座上にこれらのアルミナ基板を幅５mmの
間隔をとつて配置し、この〓間に板厚0.5mm、大
きさ３mm×50mmの寸法に切断した銅板片をはめ込
み、更に粒径50μm以下の銅粉をつめて、窒素中
で加熱した。
加熱最高温度を1100℃として２分間加熱処理を
行ない、上記台座上のアルミナ基板を放冷後取出
したところ、銅からなる地導体部は溶融、凝固に
よりアルミナ基板の厚さより小さくなつていたの
で再度銅粉をつめ、同様な条件で加熱した。
行ない、上記台座上のアルミナ基板を放冷後取出
したところ、銅からなる地導体部は溶融、凝固に
よりアルミナ基板の厚さより小さくなつていたの
で再度銅粉をつめ、同様な条件で加熱した。
冷却後、台座から取り出したところ良好な接合
が得られていた。次いで地導体及びアルミナ基板
の表、裏面をダイヤモンド砥石を用いて研磨し平
滑化した。
が得られていた。次いで地導体及びアルミナ基板
の表、裏面をダイヤモンド砥石を用いて研磨し平
滑化した。
上記処理の各工程を第３図に示した。得られた
セラミツク回路基板は第１図に示す通りのもので
あつた。
セラミツク回路基板は第１図に示す通りのもので
あつた。
実施例 ２
実施例１と同様な96％アルミナ基板を２枚用意
し、第２図に示す構造をもつSiCからなる台座上
に幅５mmの〓間を設けて並置し、該〓間に粒径
50μm以下の粉体をつめ込み、酸素を10ppm含む窒
素雰囲気中において加熱により温度を1063℃に保
ち、10分間保持した。
し、第２図に示す構造をもつSiCからなる台座上
に幅５mmの〓間を設けて並置し、該〓間に粒径
50μm以下の粉体をつめ込み、酸素を10ppm含む窒
素雰囲気中において加熱により温度を1063℃に保
ち、10分間保持した。
冷却後、SiC製台座から取り出した２枚のアル
ミナ基板は、焼結された銅地導体部によつて充分
強固に接合されていた。
ミナ基板は、焼結された銅地導体部によつて充分
強固に接合されていた。
これはアルミナ基板中に含まれるガラス質層と
してのSiO2が地導体部表面のCuまたはCu酸化物
と反応してCu2O―SiO2からなる共晶系を形成し
て接合したかあるいは、アルミナ中に銅原子が拡
散して接合が行なわれたものと考えられる。
してのSiO2が地導体部表面のCuまたはCu酸化物
と反応してCu2O―SiO2からなる共晶系を形成し
て接合したかあるいは、アルミナ中に銅原子が拡
散して接合が行なわれたものと考えられる。
いずれにしても銅地導体とアルミナ基板とは強
固に接合されており、回路基板として使用される
に十分な強度を有していることが確認された。
固に接合されており、回路基板として使用される
に十分な強度を有していることが確認された。
本発明により、低コストで且つ熱放散性の良好
なマイクロ波回路基板を安定して量産することが
可能となり、回路設計者の要求に応じた表面粒
度、形状を有するセラミツク回路基板を得ること
が容易にできるようになつた。
なマイクロ波回路基板を安定して量産することが
可能となり、回路設計者の要求に応じた表面粒
度、形状を有するセラミツク回路基板を得ること
が容易にできるようになつた。
以上、好ましい一例として、銅の地導体を使用
する場合について特に詳しく述べたが、電気伝導
性が良好でセラミツク基板との強固な接合が可能
である任意の金属を上記銅または銅合金に変えて
使用することも可能であり、これらも本発明の技
術範囲に含まれるべきものである。何故なら金属
製地導体によつて側面同志を強固に接合せしめた
回路基板は本発明によつて初めてつくられたもの
であるからである。
する場合について特に詳しく述べたが、電気伝導
性が良好でセラミツク基板との強固な接合が可能
である任意の金属を上記銅または銅合金に変えて
使用することも可能であり、これらも本発明の技
術範囲に含まれるべきものである。何故なら金属
製地導体によつて側面同志を強固に接合せしめた
回路基板は本発明によつて初めてつくられたもの
であるからである。
第１図は２枚のアルミナ基板が中央にはさまれ
た銅製地導体によつて側面部で接合一体化された
本発明のセラミツク回路基板の一例を示す。第２
図は台座中に２枚のアルミナ基板を間隔をとつて
並置し、この間〓部に銅板と銅粉とを配置した状
態を示す図である。第３図は第２図に示したアル
ミナ基板並置構成体をN2雰囲気の電気炉内で加
熱処理して接合させた後、構成体を炉からとり出
してダイヤモンド砥石で研磨してセラミツク回路
基板を製造する本発明方法の典型的な各工程を例
示した図である。図中の番号は次のものをそれぞ
れ表わす。 １…アルミナ基板、２…銅、２１…銅板、２２
…銅粉、３…台座、４…電気炉、５…ダイヤモン
ド砥石。
た銅製地導体によつて側面部で接合一体化された
本発明のセラミツク回路基板の一例を示す。第２
図は台座中に２枚のアルミナ基板を間隔をとつて
並置し、この間〓部に銅板と銅粉とを配置した状
態を示す図である。第３図は第２図に示したアル
ミナ基板並置構成体をN2雰囲気の電気炉内で加
熱処理して接合させた後、構成体を炉からとり出
してダイヤモンド砥石で研磨してセラミツク回路
基板を製造する本発明方法の典型的な各工程を例
示した図である。図中の番号は次のものをそれぞ
れ表わす。 １…アルミナ基板、２…銅、２１…銅板、２２
…銅粉、３…台座、４…電気炉、５…ダイヤモン
ド砥石。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ２以上のセラミツク基板が互いに対向する側
面部において金属製の地導体によつて接合されて
一体に形成されていることを特徴とするセラミツ
ク回路基板。 ２ 前記金属製地導体が銅または銅基合金である
特許請求の範囲第１項に記載のセラミツク回路基
板。 ３ 台座上に２以上のセラミツク基板を所定の間
隔をとつて配置し、この間隔部分に地導体となる
べき金属部材を配置した後加熱処理してセラミツ
ク基板を互いに対向する側面部において接合し一
体化する第１工程、および一体化されたセラミツ
ク基板を研磨して表面部が平滑となるようにする
第２工程からなることを特徴とする、地導体をも
つセラミツク回路基板の製造方法。 ４ 前記地導体構成用金属部材が線状、面状また
は柱状の固体金属部材と金属粉末との組合せであ
る特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 前記固体金属部材が銅または銅基合金であ
り、金属粉末が銅または銅基合金の粉末である特
許請求の範囲第４項に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12285287A JPS63288975A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 地導体をもつセラミック回路基板およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12285287A JPS63288975A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 地導体をもつセラミック回路基板およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63288975A JPS63288975A (ja) | 1988-11-25 |
| JPH0445476B2 true JPH0445476B2 (ja) | 1992-07-24 |
Family
ID=14846235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12285287A Granted JPS63288975A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 地導体をもつセラミック回路基板およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63288975A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6271867B2 (ja) * | 2012-07-31 | 2018-01-31 | 京セラ株式会社 | 電子部品搭載用基板 |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP12285287A patent/JPS63288975A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63288975A (ja) | 1988-11-25 |
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