JPH0613726A - セラミックス回路基板 - Google Patents

セラミックス回路基板

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JPH0613726A
JPH0613726A JP16886392A JP16886392A JPH0613726A JP H0613726 A JPH0613726 A JP H0613726A JP 16886392 A JP16886392 A JP 16886392A JP 16886392 A JP16886392 A JP 16886392A JP H0613726 A JPH0613726 A JP H0613726A
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JP
Japan
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ceramic
circuit board
substrate
metal
ceramics
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JP16886392A
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Takayuki Naba
隆之 那波
Shunichiro Tanaka
俊一郎 田中
Hironori Asai
博紀 浅井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4038Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections
    • H05K3/4053Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques
    • H05K3/4061Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques for via connections in inorganic insulating substrates

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  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板サイズを大型化することなく実装面積の
増大を図り、各種電子部品の小型、高実装化を図ること
を可能にしたセラミックス回路基板を提供する。 【構成】 セラミックス基板1は、両主面1a、1b間
を繋ぐ貫通孔2を有している。セラミックス基板1の両
主面1a、1bには、それぞれ活性金属ろう材層5を介
して金属回路板3、4が接合されている。これら金属回
路板3、4間は、貫通孔2内に充填された導電材料6に
より電気的に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス回路基板
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子部品の搭載基板やヒートシン
ク、あるいはハイブリッドIC用基板等として、高電気
絶縁性および高熱伝導性を有するセラミックス基板、特
に窒化アルミニウムや窒化ケイ素等の窒化物系セラミッ
クス基板が利用されている。セラミックス基板を上記し
たような電子部品用材料として用いる場合、回路形成や
素子搭載部の形成等を目的として、金属部材と接合する
ことが不可欠である。
【0003】上述したようなセラミックス基板を用いた
回路基板は、例えばセラミックス基板上に銅板を、いわ
ゆるDBC法(ダイレクト・ボンディング・カッパー
法)により直接接合したり、あるいは4A族元素や5A族元
素のような活性金属を含むろう材を用いて、セラミック
ス基板上に銅板等を接合することによって作製してい
る。また、具体的な回路の形成方法としては、予めプレ
ス加工やエッチング加工によりパターニングした銅板を
用いたり、接合後にエッチング等の手法によりパターニ
ングする等の方法が知られている。
【0004】ところで、最近の部品搭載用回路基板等に
は、電子部品の小型、高実装化を図るために、実装面積
の増大を図ることが求められている。ここで、上述した
ような従来のセラミックス回路基板では、セラミックス
基板の一方の主面を実装面として使用しているため、実
装面積はセラミックス基板の大きさによるものとなる。
よって、実装面積の増大を図るためには、セラミックス
基板を大型化する必要があるが、セラミックス基板を大
型化すると、回路構成部となる金属板を接合する際に、
セラミックス基板に反りが生じやすくなる等の問題を招
いてしまう。また、このようなセラミックス基板の単純
な大型化は、部品の小型化に反することとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のセラミックス回路基板において、実装面積を増大する
には、セラミックス基板を大型化しなければならず、こ
れに伴って、金属回路板の接合不良を招いたり、電子部
品の小型化傾向に反する等の問題が生じている。本発明
は、このような課題に対処するためになされたもので、
基板サイズを大型化することなく実装面積の増大を図
り、各種電子部品の小型、高実装化を図ることを可能に
したセラミックス回路基板を提供することを目的として
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス回
路基板は、両主面間を繋ぐ貫通孔を有するセラミックス
基板と、このセラミックス基板の両主面に、それぞれ活
性金属ろう材層を介して接合された金属回路板と、前記
貫通孔内に充填され、前記金属回路板間を電気的に接続
する導電材料とを具備することを特徴としている。
【0007】
【作用】本発明のセラミックス回路基板においては、セ
ラミックス基板の両主面に金属回路板を接合形成してい
るため、実装面積を大幅に増加させることができる。ま
た、上記セラミックス基板の両主面上に設けられた金属
回路板間は、セラミックス基板に設けた貫通孔内に導電
材料を充填することによって、電気的に接続することを
可能にしているため、両主面上の金属回路板を有効に利
用することができる。よって、実装面積の増大と高密度
実装の双方を満足することが可能となる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0009】図1は、本発明の一実施例のセラミックス
回路基板の構成を示す断面図である。同図において、1
はセラミックス基板であり、このセラミックス基板1は
その両主面1a、1b間を繋ぐ貫通孔2を有するもので
ある。この貫通孔2は、形成しようとする回路パターン
に応じて設けられているものであり、その孔径は 0.3mm
〜 1.0mm程度とすることが好ましい。
【0010】また、上記セラミックス基板1の材質は、
特に限定されるものではなく、酸化アルミニウム焼結
体、ムライト焼結体(3Al2 O 3 −2SiO2 )等の酸化物系
焼結体から、窒化アルミニウム焼結体、窒化ケイ素焼結
体、炭化ケイ素焼結体等の非酸化物系焼結体まで、各種
のセラミックス材料を適用することができ、用途や要求
特性に応じて適宜選択して使用するものとする。ただ
し、高密度実装を実現する上で、熱伝導性に優れた窒化
アルミニウム焼結体や窒化ケイ素焼結体等を用いること
が好ましい。
【0011】上記セラミックス基板1の両主面1a、1
b上には、所望のパターン形状を有する第1の金属回路
板3および第2の金属回路板4がそれぞれ接合されてい
る。これら金属回路板3、4の材質としては、種々の金
属材料を使用することが可能であるが、熱伝導性等を考
慮して、銅または銅合金を用いることが好ましい。上記
金属回路板3、4は、いずれもTi、Zr、Hf、Nb等の活性
金属元素を添加したろう材層5、例えば活性金属を含む
Ag-Cu共晶ろう材やCu系ろう材(以下、活性金属ろう材
と記す)の層を介して、セラミックス基板1に接合され
ている。
【0012】そして、上記した第1の金属回路板3の各
回路部と第2の金属回路板4の各回路部とは、設計回路
パターンに応じて、セラミックス基板1の貫通孔2内に
充填された導電材料6により電気的に接続されている。
貫通孔2内に充填する導電材料6としては、例えば上記
金属回路板3、4の接合に用いた活性金属ろう材を用い
ることができる。このようにして、この実施例のセラミ
ックス回路基板7が構成されている。
【0013】上記したような構成を有するセラミックス
回路基板7は、例えば以下のようにして作製される。
【0014】まず、セラミックス基板1例えば窒化アル
ミニウム基板に、設計回路パターンに応じて、例えば孔
径 0.5mm程度の貫通孔2を穿設する。次いで、上記貫通
孔2内にペースト状の活性金属ろう材、例えばAg-Cu-Ti
ろう材(重量比で Ag:Cu:Ti=67.7:26.3:6.0)を充填する
と共に、窒化アルミニウム基板1の両主面1a、1bに
同一のAg-Cu-Tiろう材ペーストを、スクリーン印刷等に
よって塗布する。
【0015】次に、上記Ag-Cu-Tiろう材ペーストを塗布
した窒化アルミニウム基板1の両主面1a、1b上に、
それぞれ金属板例えば銅板を配置し、 1×10-4Torr程度
の真空中にて 850℃前後に加熱し、その温度で10分間程
度保持することにより、窒化アルミニウム基板1と銅板
とをそれぞれ接合すると共に、貫通孔2内の活性金属ろ
う材を焼成し、銅板間を導通させる。
【0016】この後、上記した両銅板にそれぞれエッチ
ング処理を施し、不要な銅板部分およびろう材層を除去
することにより、所望の回路パターンを有する銅回路板
3、4を作製する。このような工程を経ることによっ
て、目的とするセラミックス回路基板7が得られる。
【0017】また、銅回路板3、4の形成は、活性金属
ろう材ペーストを所望の回路形状に塗布すると共に、そ
の上に予め所望の回路形状に加工した銅板を配置し、こ
れらを加熱接合することによっても行うことができる。
【0018】この実施例のセラミックス回路基板7にお
いては、セラミックス基板1の両主面に金属回路板3、
4を活性金属ろう材により接合していると共に、セラミ
ックス基板1に予め穿設した貫通孔2内に活性金属ろう
材を充填、焼成し、両金属回路板3、4間を電気的に接
続しているため、セラミックス基板1を大型化すること
なく、実装面積を大幅に増大させることができ、かつ増
大させた実装部を有効に利用することが可能となる。こ
れらにより、小型でかつ高実装が可能なセラミックス回
路基板を提供することができる。
【0019】また、セラミックス基板1として窒化アル
ミニウム基板等の高熱伝導性基板を用いることにより、
高密度実装を行う場合においても、その信頼性を確保す
ることができる。さらに、金属回路板の接合を活性金属
ろう材を用いて行うことにより、窒化アルミニウム基板
等に対しても高接合強度および高信頼性を満足させて、
金属回路板を接合することができる。
【0020】本発明のセラミックス回路基板は、上述し
た実施例で示したように、 1つのセラミックス基板の両
主面に金属回路板を接合したものに限らず、例えば図2
に示すように、そのようなセラミックス回路基板を多層
化して構成することも可能である。
【0021】図2に示す多層型セラミックス回路基板8
は、それぞれ一方の主面上に金属回路板9、10が活性
金属ろう材層11を介して接合された第1のセラミック
ス基板12および第2のセラミックス基板13を有して
おり、これら第1および第2のセラミックス基板12、
13間には、それぞれの他方の主面に活性金属ろう材層
11を介して接合された金属回路板14が配置されてい
る。第1および第2のセラミックス基板12、13に
は、それぞれ設計回路パターンに応じて貫通孔15が設
けられており、これら貫通孔15内に充填された導電材
料16によって、各金属回路板9、10、14間が電気
的に接続されている。
【0022】上記したような多層型セラミックス回路基
板8によれば、実装面積の増大を図ることができると共
に、さらに複雑な回路パターンの形成が可能となる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クス回路基板によれば、基板サイズを大型化することな
く、実装面積の増大を図ることができ、各種部品の高実
装密度化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるセラミックス回路基板
の構成を示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施例によるセラミックス回路基
板の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1……セラミックス基板 2……貫通孔 3……第1の金属回路板 4……第2の金属回路板 5……活性金属ろう材層 6……貫通孔内に充電された導電材料 7……セラミックス回路基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両主面間を繋ぐ貫通孔を有するセラミッ
    クス基板と、このセラミックス基板の両主面に、それぞ
    れ活性金属ろう材層を介して接合された金属回路板と、
    前記貫通孔内に充填され、前記金属回路板間を電気的に
    接続する導電材料とを具備することを特徴とするセラミ
    ックス回路基板。
JP16886392A 1992-06-26 1992-06-26 セラミックス回路基板 Pending JPH0613726A (ja)

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