JPH062386B2 - セラミックス回路基板の製造方法 - Google Patents
セラミックス回路基板の製造方法Info
- Publication number
- JPH062386B2 JPH062386B2 JP60065896A JP6589685A JPH062386B2 JP H062386 B2 JPH062386 B2 JP H062386B2 JP 60065896 A JP60065896 A JP 60065896A JP 6589685 A JP6589685 A JP 6589685A JP H062386 B2 JPH062386 B2 JP H062386B2
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- Japan
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- circuit board
- copper plate
- height
- ceramic circuit
- blisters
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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、歩留を向上させたセラミックス回路基板の製
造方法に関する。
造方法に関する。
（従来の技術とその課題） 近年、セラミックス回路基板の製造方法として、セラミ
ックス基板の所定位置に回路を構成する銅板を接触配置
させ、酸素を含むガス雰囲気中で銅の融点１０８３℃以
下、銅一酸素の共晶温度で１０６５℃以上に加熱、ある
いは酸素を含有する銅板を使用して非酸化雰囲気中で同
様に加熱させることにより両者を直接接合させる方法が
検討されている。
ックス基板の所定位置に回路を構成する銅板を接触配置
させ、酸素を含むガス雰囲気中で銅の融点１０８３℃以
下、銅一酸素の共晶温度で１０６５℃以上に加熱、ある
いは酸素を含有する銅板を使用して非酸化雰囲気中で同
様に加熱させることにより両者を直接接合させる方法が
検討されている。
この方法は非常に簡便であるという利点があるが、セラ
ミックス基板と銅板との接合面にセラミックス基板ある
いは銅板から発生したガスが密閉されて銅板の一部に微
小なふくれが生じ、接合が不充分な箇所が発生すること
があった。このようなふくれはふくれの高さが３０μm
以下であれば半導体シリコンチップの搭載が可能で、基
板の特性上も問題ないが、ふくれの高さが３０μm以上
に大きくなるとふくれの上部が凸状を呈しているため半
導体シリコンチップの搭載が困難になり、製品の歩留り
が低くなるという問題があつた。また、搭載できても密
着が良くないので熱伝導性が悪くなるということも問題
となつていた。
ミックス基板と銅板との接合面にセラミックス基板ある
いは銅板から発生したガスが密閉されて銅板の一部に微
小なふくれが生じ、接合が不充分な箇所が発生すること
があった。このようなふくれはふくれの高さが３０μm
以下であれば半導体シリコンチップの搭載が可能で、基
板の特性上も問題ないが、ふくれの高さが３０μm以上
に大きくなるとふくれの上部が凸状を呈しているため半
導体シリコンチップの搭載が困難になり、製品の歩留り
が低くなるという問題があつた。また、搭載できても密
着が良くないので熱伝導性が悪くなるということも問題
となつていた。
本発明は、このような問題を解消するためなされたもの
で、セラミックス回路基板の銅板の一部にみられていた
ふくれの高さが３０μm以上のふくれの上部を平坦化
し、あるいはくぼみをもたせて半導体シリコンチップの
搭載を可能ならしめ、製品の歩留りを向上させたセラミ
ックス回路基板の製造方法を提供することを目的とす
る。
で、セラミックス回路基板の銅板の一部にみられていた
ふくれの高さが３０μm以上のふくれの上部を平坦化
し、あるいはくぼみをもたせて半導体シリコンチップの
搭載を可能ならしめ、製品の歩留りを向上させたセラミ
ックス回路基板の製造方法を提供することを目的とす
る。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明方法は、セラミックス基板に銅板を接触
配置し、１０６５〜１０８３℃に加熱して両者を直接接
合させる工程と、この接合工程で前記銅板に生じたふく
れを、高さが３０μm以下で、かつ上部が平坦もしくは
凹部形状となるように、前記接合工程後に前記銅板に１
００kg／cm2以上の条件で加圧処理を施す工程とを有す
ることを特徴としている。
配置し、１０６５〜１０８３℃に加熱して両者を直接接
合させる工程と、この接合工程で前記銅板に生じたふく
れを、高さが３０μm以下で、かつ上部が平坦もしくは
凹部形状となるように、前記接合工程後に前記銅板に１
００kg／cm2以上の条件で加圧処理を施す工程とを有す
ることを特徴としている。
本発明に使用するセラミックス基板としては、アルミ
ナ、酸化ベリウム等の酸化物系セラミックスや窒化アル
ミニウム、窒化ケイ素等の非酸化物系セラミックスが上
げられ、非酸化物系セラミックスを使用する場合は接合
を充分なものとするためあらかじめ表面を酸化処理する
のが望ましい。
ナ、酸化ベリウム等の酸化物系セラミックスや窒化アル
ミニウム、窒化ケイ素等の非酸化物系セラミックスが上
げられ、非酸化物系セラミックスを使用する場合は接合
を充分なものとするためあらかじめ表面を酸化処理する
のが望ましい。
銅板としては含有酸素濃度が１００〜２０００ppmの、
たとえばタフピッチ電解銅の使用が好ましい。酸素をほ
とんど含んでいない銅を使用する場合は、雰囲気中に酸
素を混入させる必要がある。酸素の混入量は０．０３〜
０．１vol％とする。
たとえばタフピッチ電解銅の使用が好ましい。酸素をほ
とんど含んでいない銅を使用する場合は、雰囲気中に酸
素を混入させる必要がある。酸素の混入量は０．０３〜
０．１vol％とする。
本発明においてはセラミックス基板の所定位置に銅板を
配置し、この状態で非酸化性雰囲気あるいは無酸素銅を
使用した場合は酸化性雰囲気中で１０６５〜１０８３
℃、好ましくは１０７０〜１０７５℃に加熱する。加熱
時間は２〜３０分間が適切である。
配置し、この状態で非酸化性雰囲気あるいは無酸素銅を
使用した場合は酸化性雰囲気中で１０６５〜１０８３
℃、好ましくは１０７０〜１０７５℃に加熱する。加熱
時間は２〜３０分間が適切である。
このようにして加熱したのち自然冷却して、あるいは熱
いうちに１００kg／cm2以上に加圧する。
いうちに１００kg／cm2以上に加圧する。
加圧は、第２図の拡大断面図に示すように、セラミック
ス基板１に接合した銅板２にみられる凸状のふくれ３が
高さ３０μm以下となるように低くし、第１図（ａ）に
示すような上部が平坦なふくれ４、より好ましくは第１
図（ｂ）に示すような中央部にくぼみを有するやや凹状
のふくれ５にして半導体シリコンチップの搭載を可能に
するためである。なお、ふくれを凹状にすると、半導体
シリコンチップを搭載したとき半導体シリコンチップの
すわりが安定し、またふくれの中心部がセラミックス基
板と密着しやすくなり熱伝導性が向上し、好ましい効果
を奏する。
ス基板１に接合した銅板２にみられる凸状のふくれ３が
高さ３０μm以下となるように低くし、第１図（ａ）に
示すような上部が平坦なふくれ４、より好ましくは第１
図（ｂ）に示すような中央部にくぼみを有するやや凹状
のふくれ５にして半導体シリコンチップの搭載を可能に
するためである。なお、ふくれを凹状にすると、半導体
シリコンチップを搭載したとき半導体シリコンチップの
すわりが安定し、またふくれの中心部がセラミックス基
板と密着しやすくなり熱伝導性が向上し、好ましい効果
を奏する。
加圧の手段としては、機械プレスや液圧プレス等の通常
のプレス機を使用することもできるが、より好ましくは
窒素ガスやアルゴンガスのようなガス雰囲気による等方
加圧、あるいは水のような液体による等方加圧がよい。
その理由は等方的に加圧する場合は平均に荷重がかか
り、クラックのおそれがなく、しかもふくれ上部はやや
凹状になり、好ましい形が得られ易いからである。な
お、雰囲気ガスによる等方加圧の場合は、セラミックス
回路基板を３００〜１０００℃に加熱すると塑性変形を
生じ易くなりふくれ部分の矯正が容易になるので加熱す
るのが好ましい。１０００℃を越えるとかえって接合強
度が低下することがある。また液体による等方加圧の場
合には加熱が困難であるのでやや高い圧力、たとえば１
０００kg／cm2程度で加圧することが望ましい。
のプレス機を使用することもできるが、より好ましくは
窒素ガスやアルゴンガスのようなガス雰囲気による等方
加圧、あるいは水のような液体による等方加圧がよい。
その理由は等方的に加圧する場合は平均に荷重がかか
り、クラックのおそれがなく、しかもふくれ上部はやや
凹状になり、好ましい形が得られ易いからである。な
お、雰囲気ガスによる等方加圧の場合は、セラミックス
回路基板を３００〜１０００℃に加熱すると塑性変形を
生じ易くなりふくれ部分の矯正が容易になるので加熱す
るのが好ましい。１０００℃を越えるとかえって接合強
度が低下することがある。また液体による等方加圧の場
合には加熱が困難であるのでやや高い圧力、たとえば１
０００kg／cm2程度で加圧することが望ましい。
（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。
実施例１ 純度９６％のアルミナからなる、厚さ０．６３５mm、面
積２５cm2のセラミックス基板の両面に、タフピッチ電
解銅からなる厚さ０．３mm、面積２２cm2の銅板を配置
し、窒素雰囲気中で、１０７５℃×１０分間の条件にて
加熱し、自然冷却してセラミックス回路基板を得た。
積２５cm2のセラミックス基板の両面に、タフピッチ電
解銅からなる厚さ０．３mm、面積２２cm2の銅板を配置
し、窒素雰囲気中で、１０７５℃×１０分間の条件にて
加熱し、自然冷却してセラミックス回路基板を得た。
このセラミックス回路基板の銅板には直径約５mm、高さ
４５μmのふくれ２個と直径約３mm、高さ３５μmのふく
れ１個が生じていた。このセラミックス回路基板はふく
れ部分に半導体シリコンチップを搭載することができな
かったが、等方加圧装置内に入れ、８００℃、５００kg
／cm2の条件で等方的に窒素ガスで加圧したところ、ふ
くれの高さはすべて１０μm以下となり、ふくれ上部が
凹状化したので、半田を使用してふくれ部分に半導体シ
リコンチップを搭載したところ、うまく固定された。ま
た基板放熱特性も向上した。
４５μmのふくれ２個と直径約３mm、高さ３５μmのふく
れ１個が生じていた。このセラミックス回路基板はふく
れ部分に半導体シリコンチップを搭載することができな
かったが、等方加圧装置内に入れ、８００℃、５００kg
／cm2の条件で等方的に窒素ガスで加圧したところ、ふ
くれの高さはすべて１０μm以下となり、ふくれ上部が
凹状化したので、半田を使用してふくれ部分に半導体シ
リコンチップを搭載したところ、うまく固定された。ま
た基板放熱特性も向上した。
実施例２ 実行例１の等方加圧において窒素ガスによる加圧を水圧
による加圧とし、温度を常温、圧力を１０００kg／cm2
とした外は実施例１と同様にしてセラミックス回路基板
を製造した。その結果ふくれの高さは４５μmのものが
２３μm、３５μmのものは２０μmとなり、ふくれ上部
は凹状化して半導体シリコンチップの搭載も良好に行な
うことができた。
による加圧とし、温度を常温、圧力を１０００kg／cm2
とした外は実施例１と同様にしてセラミックス回路基板
を製造した。その結果ふくれの高さは４５μmのものが
２３μm、３５μmのものは２０μmとなり、ふくれ上部
は凹状化して半導体シリコンチップの搭載も良好に行な
うことができた。
実施例３ 実施例と同様にアルミナ製セラミックス基板の両面にタ
フピッチ電解銅からなる銅板を配置し、同様の条件で加
熱して接合したところ、セラミックス回路基板の銅板に
は直径５mm、高さ４０μmのふくれ１個と直径約３mm、
高さ３０μmのふくれが２個生じた。このセラミックス
回路基板はふくれ部分における半導体シリコンチップの
搭載が不可能であったが、これを２枚の平らな鉄板には
さみ、油圧プレス機にて全荷重２トンで加圧したとこ
ろ、ふくれ高さが４０μmのものも３０μmのものも２５
μmと低くなって上部が平坦化したので半導体シリコン
チップを半田により搭載したところ、うまく固定され
た。
フピッチ電解銅からなる銅板を配置し、同様の条件で加
熱して接合したところ、セラミックス回路基板の銅板に
は直径５mm、高さ４０μmのふくれ１個と直径約３mm、
高さ３０μmのふくれが２個生じた。このセラミックス
回路基板はふくれ部分における半導体シリコンチップの
搭載が不可能であったが、これを２枚の平らな鉄板には
さみ、油圧プレス機にて全荷重２トンで加圧したとこ
ろ、ふくれ高さが４０μmのものも３０μmのものも２５
μmと低くなって上部が平坦化したので半導体シリコン
チップを半田により搭載したところ、うまく固定され
た。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明方法によれば、従来、半導
体シリコンチップを実装することが困難であった銅板の
ふくれ部分が平坦化あるいは凹状化して高さも３０μm
以下と低くなるので半導体シリコンチップの搭載が可能
になる。したがって、歩留りが従来９５％であったのが
９９％以上と改善され、しかも基板の放熱特性が向上す
るという利点がある。なお本発明は、セラミックス基板
として窒化アルミニウムや酸化ベリリウム等の高価なセ
ラミックスを使用した場合は特に有用である。
体シリコンチップを実装することが困難であった銅板の
ふくれ部分が平坦化あるいは凹状化して高さも３０μm
以下と低くなるので半導体シリコンチップの搭載が可能
になる。したがって、歩留りが従来９５％であったのが
９９％以上と改善され、しかも基板の放熱特性が向上す
るという利点がある。なお本発明は、セラミックス基板
として窒化アルミニウムや酸化ベリリウム等の高価なセ
ラミックスを使用した場合は特に有用である。
第１図（ａ）および（ｂ）は本発明方法により得られる
セラミックス回路基板の部分拡大断面図、第２図は従来
方法により得られるセラミックス回路基板の部分拡大断
面図である。 １………セラミックス基板 ２………銅板 ３、４、５…ふくれ
セラミックス回路基板の部分拡大断面図、第２図は従来
方法により得られるセラミックス回路基板の部分拡大断
面図である。 １………セラミックス基板 ２………銅板 ３、４、５…ふくれ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 昭二 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式会 社東芝横浜金属工場内 (72)発明者 星野 政則 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式会 社東芝横浜金属工場内 (72)発明者 永田 光弘 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式会 社東芝横浜金属工場内 (56)参考文献 特開 昭50−132022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−37914（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】セラミックス基板に銅板を接触配置し、１
０６５〜１０８３℃に加熱して両者を直接接合させる工
程と、この接合工程で前記銅板に生じたふくれを、高さ
が３０μｍ以下で、かつ上部が平坦もしくは凹部形状と
なるように、前記接合工程後に前記銅板に１００kg／cm
2以上の条件で加圧処理を施す工程とを有することを特
徴とするセラミックス回路基板の製造方法。 - 【請求項２】加圧処理はガス雰囲気による等方加圧で、
かつ３００〜１０００℃の温度で行われる特許請求の範
囲第１項記載のセラミックス回路基板の製造方法。 - 【請求項３】加圧は液体による等方加圧で行なわれる特
許請求の範囲第１項記載のセラミックス回路基板の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065896A JPH062386B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | セラミックス回路基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065896A JPH062386B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | セラミックス回路基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61225047A JPS61225047A (ja) | 1986-10-06 |
| JPH062386B2 true JPH062386B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=13300185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60065896A Expired - Lifetime JPH062386B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | セラミックス回路基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062386B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0632358B2 (ja) * | 1988-06-27 | 1994-04-27 | 松下電工株式会社 | 抵抗体付セラミック回路板の製造方法 |
| DE102004033933B4 (de) | 2004-07-08 | 2009-11-05 | Electrovac Ag | Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3911553A (en) * | 1974-03-04 | 1975-10-14 | Gen Electric | Method for bonding metal to ceramic |
| US4129243A (en) * | 1975-07-30 | 1978-12-12 | General Electric Company | Double side cooled, pressure mounted semiconductor package and process for the manufacture thereof |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP60065896A patent/JPH062386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61225047A (ja) | 1986-10-06 |
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