JPH07237973A - 窒化アルミニウム基板及び回路基板 - Google Patents
窒化アルミニウム基板及び回路基板Info
- Publication number
- JPH07237973A JPH07237973A JP6030253A JP3025394A JPH07237973A JP H07237973 A JPH07237973 A JP H07237973A JP 6030253 A JP6030253 A JP 6030253A JP 3025394 A JP3025394 A JP 3025394A JP H07237973 A JPH07237973 A JP H07237973A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- nitride substrate
- substrate
- copper
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱サイクル等によって生じる熱応力に対して
十分な耐久性をもった窒化アルミニウム基板とパワーモ
ジュール用回路基板の提供。 【構成】 平均粒径が３〜４．５μｍ、粒径１０μｍ以
上の粗大粒子が１５〜３０％であることを特徴とする窒
化アルミニウム基板、及びこの窒化アルミニウム基板の
一方の面に銅回路、他方の面には銅製放熱板が形成され
てなることを特徴とするパワーモジュール用回路基板。
十分な耐久性をもった窒化アルミニウム基板とパワーモ
ジュール用回路基板の提供。 【構成】 平均粒径が３〜４．５μｍ、粒径１０μｍ以
上の粗大粒子が１５〜３０％であることを特徴とする窒
化アルミニウム基板、及びこの窒化アルミニウム基板の
一方の面に銅回路、他方の面には銅製放熱板が形成され
てなることを特徴とするパワーモジュール用回路基板。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化アルミニウム基板
及びその基板を用いてなるパワーモジュール用回路基板
に関する。
及びその基板を用いてなるパワーモジュール用回路基板
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ロボット・モーター等の産業機器
の高性能化に伴い、大電力・高効率インバーターの採用
等モジュールの変遷が進んでおり、半導体素子から発生
する熱も増加の一途をたどっている。この熱を効率よく
放散するため、パワーモジュール用回路基板では従来よ
り様々な方法がとられてきた。特に最近、優れた熱伝導
性と電気絶縁性を有ししかも熱膨張係数がシリコンのそ
れに近い窒化アルミニウムが注目され、パワーモジュー
ル用回路基板のセラミックス基板として利用されてい
る。
の高性能化に伴い、大電力・高効率インバーターの採用
等モジュールの変遷が進んでおり、半導体素子から発生
する熱も増加の一途をたどっている。この熱を効率よく
放散するため、パワーモジュール用回路基板では従来よ
り様々な方法がとられてきた。特に最近、優れた熱伝導
性と電気絶縁性を有ししかも熱膨張係数がシリコンのそ
れに近い窒化アルミニウムが注目され、パワーモジュー
ル用回路基板のセラミックス基板として利用されてい
る。
【０００３】このような窒化アルミニウム基板において
は、その表面に銅板を接合してから化学エッチング法に
より銅回路が形成され、そのままあるいはメッキ等の処
理を施してから半導体素子が実装される。銅回路を形成
させた反対面には放熱フィンを取り付けるための銅製放
熱板が接合される構造も採用されつつある。
は、その表面に銅板を接合してから化学エッチング法に
より銅回路が形成され、そのままあるいはメッキ等の処
理を施してから半導体素子が実装される。銅回路を形成
させた反対面には放熱フィンを取り付けるための銅製放
熱板が接合される構造も採用されつつある。
【０００４】従来、窒化アルミニウム基板に銅板を接合
する方法としては、銅板と窒化アルミニウム基板との間
に活性金属を含むろう材を介在させ加熱処理して接合体
とする活性金属ろう付け法（例えば特開昭60-177634 号
公報）と、表面を酸化処理した窒化アルミニウム基板と
銅板を銅の融点以下でCu-Oの共晶温度以上で加熱接合す
るＤＢＣ法（例えば特開昭56-163093 号公報）が一般的
である。
する方法としては、銅板と窒化アルミニウム基板との間
に活性金属を含むろう材を介在させ加熱処理して接合体
とする活性金属ろう付け法（例えば特開昭60-177634 号
公報）と、表面を酸化処理した窒化アルミニウム基板と
銅板を銅の融点以下でCu-Oの共晶温度以上で加熱接合す
るＤＢＣ法（例えば特開昭56-163093 号公報）が一般的
である。
【０００５】活性金属ろう付け法は、ＤＢＣ法に比べ
て、（１）上記接合体を得るための処理温度が低いので
窒化アルミニウム基板と銅板の熱膨張差によって生じる
残留熱応力が小さい。（２）ろう材が延性金属であるの
で熱サイクル等に対する耐久性が大である等の利点があ
る。
て、（１）上記接合体を得るための処理温度が低いので
窒化アルミニウム基板と銅板の熱膨張差によって生じる
残留熱応力が小さい。（２）ろう材が延性金属であるの
で熱サイクル等に対する耐久性が大である等の利点があ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】パワーモジュールは、
当初、簡単な工作機械に使用されてきたが、ここ数年、
溶接機、電車の駆動部、電気自動車への応用が検討され
始め、高出力化、高信頼性が従来以上にも増して求めら
れ、回路基板に対しても熱サイクル等によって生じるク
ラック等の損傷に対して更なる耐久性の向上が要求され
ている。
当初、簡単な工作機械に使用されてきたが、ここ数年、
溶接機、電車の駆動部、電気自動車への応用が検討され
始め、高出力化、高信頼性が従来以上にも増して求めら
れ、回路基板に対しても熱サイクル等によって生じるク
ラック等の損傷に対して更なる耐久性の向上が要求され
ている。
【０００７】これに応えるため、従来より、活性金属ろ
う付け法により銅回路を形成させたり、金属回路の体積
を反対面の金属放熱板の体積の５０〜９０％にしたり
（特開昭６３−２４８１５号公報）、銅製放熱板の厚さ
を銅回路厚さの５０％以下にしたりする（特開平５−１
７０５６４号公報）等の工夫がなされている。しかしな
がら、これらの改善のみではこれからの厳しい要求には
充分に応えることができないので、現状レベルよりも更
なる信頼性を向上させるには窒化アルミニウム基板自体
の改善が不可欠となっている。
う付け法により銅回路を形成させたり、金属回路の体積
を反対面の金属放熱板の体積の５０〜９０％にしたり
（特開昭６３−２４８１５号公報）、銅製放熱板の厚さ
を銅回路厚さの５０％以下にしたりする（特開平５−１
７０５６４号公報）等の工夫がなされている。しかしな
がら、これらの改善のみではこれからの厳しい要求には
充分に応えることができないので、現状レベルよりも更
なる信頼性を向上させるには窒化アルミニウム基板自体
の改善が不可欠となっている。
【０００８】本発明者らは、以上のような状況に鑑み、
窒化アルミニウム基板の改善面から種々検討を重ねた結
果、窒化アルミニウム基板中の粒径を制御すると、驚く
べきことに熱サイクルによって生じる熱応力に対する耐
久性が大なる窒化アルミニウム基板となることを見いだ
し、本発明を完成させたものである。
窒化アルミニウム基板の改善面から種々検討を重ねた結
果、窒化アルミニウム基板中の粒径を制御すると、驚く
べきことに熱サイクルによって生じる熱応力に対する耐
久性が大なる窒化アルミニウム基板となることを見いだ
し、本発明を完成させたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、平
均粒径が３〜４．５μｍ、粒径１０μｍ以上の粗大粒子
が１５〜３０％であることを特徴とする窒化アルミニウ
ム基板、及びこの窒化アルミニウム基板の一方の面に銅
回路、他方の面には銅製放熱板が形成されてなることを
特徴とするパワーモジュール用回路基板である。
均粒径が３〜４．５μｍ、粒径１０μｍ以上の粗大粒子
が１５〜３０％であることを特徴とする窒化アルミニウ
ム基板、及びこの窒化アルミニウム基板の一方の面に銅
回路、他方の面には銅製放熱板が形成されてなることを
特徴とするパワーモジュール用回路基板である。
【００１０】以下、本発明をさらに詳細に説明すると、
本発明者らは、粒径分布が異なる窒化アルミニウム基板
を種々作製し、活性金属ろう付け法により銅板を接合し
それを化学エッチングして回路を形成後、熱サイクル試
験による信頼性試験を実施して回路基板のクラック発生
状況を観察したところ、従来より考えられてきた粒径が
均一でかつ小さく機械的強度が高いほど耐熱サイクル性
がよいということは必ずしも正しくないことを見いだし
た。すなわち、たとえ粒径が不均一で平均粒径が大きく
ても粒径１０μｍ以上の粗大粒子がある一定量の範囲に
あると、逆に耐熱サイクル性に優れ窒化アルミニウム基
板の厚みが小さくても高い信頼性のあるパワーモジュー
ル用セラミックス基板となることを見いだしたのであ
る。
本発明者らは、粒径分布が異なる窒化アルミニウム基板
を種々作製し、活性金属ろう付け法により銅板を接合し
それを化学エッチングして回路を形成後、熱サイクル試
験による信頼性試験を実施して回路基板のクラック発生
状況を観察したところ、従来より考えられてきた粒径が
均一でかつ小さく機械的強度が高いほど耐熱サイクル性
がよいということは必ずしも正しくないことを見いだし
た。すなわち、たとえ粒径が不均一で平均粒径が大きく
ても粒径１０μｍ以上の粗大粒子がある一定量の範囲に
あると、逆に耐熱サイクル性に優れ窒化アルミニウム基
板の厚みが小さくても高い信頼性のあるパワーモジュー
ル用セラミックス基板となることを見いだしたのであ
る。
【００１１】本発明における窒化アルミニウム基板の平
均粒径と粒径１０μｍ以上の粗大粒子は、試料を鏡面研
磨しエッチング処理後のＳＥＭ観察写真からインターセ
プト法（コード法）により算出することができる。イン
ターセプト法（コード法）については、「セラミック工
学ハンドブック」技報堂出版株式会社 １９８９年４月
１０日 第４６３頁に記載されている。
均粒径と粒径１０μｍ以上の粗大粒子は、試料を鏡面研
磨しエッチング処理後のＳＥＭ観察写真からインターセ
プト法（コード法）により算出することができる。イン
ターセプト法（コード法）については、「セラミック工
学ハンドブック」技報堂出版株式会社 １９８９年４月
１０日 第４６３頁に記載されている。
【００１２】本発明の窒化アルミニウム基板をパワーモ
ジュール用セラミックス基板として銅板を接合し回路を
形成後、熱サイクル試験の信頼性試験において優れた耐
久性を示す領域は、平均粒径が３〜４．５μｍであり、
しかも粒径１０μｍ以上の粗大粒子が１５〜３０％の範
囲である。
ジュール用セラミックス基板として銅板を接合し回路を
形成後、熱サイクル試験の信頼性試験において優れた耐
久性を示す領域は、平均粒径が３〜４．５μｍであり、
しかも粒径１０μｍ以上の粗大粒子が１５〜３０％の範
囲である。
【００１３】
【作用】本発明の窒化アルミニウム基板が上記の平均粒
径と粗大粒子の範囲にある場合に何故、信頼性が向上す
るかの解明は未だ充分になされていないが、銅と窒化ア
ルミニウムとの熱膨張差に起因する熱応力によって発生
したマイクロクラックが粒界に沿って伝搬していく際に
マイクロクラックが粗大粒子に突き当たり伝搬がピン止
めされて銅回路の剥離や窒化アルミニウム基板の表裏を
貫通するクラックには至らなくなっているためと考えて
いる。
径と粗大粒子の範囲にある場合に何故、信頼性が向上す
るかの解明は未だ充分になされていないが、銅と窒化ア
ルミニウムとの熱膨張差に起因する熱応力によって発生
したマイクロクラックが粒界に沿って伝搬していく際に
マイクロクラックが粗大粒子に突き当たり伝搬がピン止
めされて銅回路の剥離や窒化アルミニウム基板の表裏を
貫通するクラックには至らなくなっているためと考えて
いる。
【００１４】以下、本発明の窒化アルミニウム基板及び
この窒化アルミニウム基板の表面に銅回路、裏面に銅製
放熱板を形成させたパワーモジュール用回路基板の熱サ
イクル試験の信頼性試験について説明する。
この窒化アルミニウム基板の表面に銅回路、裏面に銅製
放熱板を形成させたパワーモジュール用回路基板の熱サ
イクル試験の信頼性試験について説明する。
【００１５】本発明のような粒径を有する窒化アルミニ
ウム基板を得るには、成形体の焼成条件を充分に検討し
なければならないが、基本的には、原料の窒化アルミニ
ウム粉に大きく左右される。窒化アルミニウム粉は、種
々の粒度分布を有するものがあるが、平均粒径４μｍ以
下で粒径１０μｍ以上の粗大粒子の割合が１０〜２５容
積％の窒化アルミニウム粉を使用する。
ウム基板を得るには、成形体の焼成条件を充分に検討し
なければならないが、基本的には、原料の窒化アルミニ
ウム粉に大きく左右される。窒化アルミニウム粉は、種
々の粒度分布を有するものがあるが、平均粒径４μｍ以
下で粒径１０μｍ以上の粗大粒子の割合が１０〜２５容
積％の窒化アルミニウム粉を使用する。
【００１６】本発明において使用される焼結助剤として
は、例えばイットリア、セリア等の希土類酸化物、カル
シア、マグネシア等のアルカリ土類酸化物等であるが特
にイットリアが好適である。焼結助剤の添加量は窒化ア
ルミニウム粉１００重量部に対し３〜５重量部であるこ
とが好ましい。
は、例えばイットリア、セリア等の希土類酸化物、カル
シア、マグネシア等のアルカリ土類酸化物等であるが特
にイットリアが好適である。焼結助剤の添加量は窒化ア
ルミニウム粉１００重量部に対し３〜５重量部であるこ
とが好ましい。
【００１７】シート成形を行うためのスラリーは、窒化
アルミニウム粉に焼結助剤、有機結合剤、可塑剤、分散
剤、溶剤を配合して調製される。有機結合剤としてはエ
チルセルロース等のセルロース類も使用できるがポリビ
ニルブチラールが最適である。可塑剤としてはジブチル
フタレートやジオクチルフタレート、分散剤としてはグ
リセリントリオレート等の脂肪酸エステルが使用され
る。また、溶剤としてはアルコール系、ケトン系、芳香
族系、パラフィン系が使用でき、その具体例を示すとト
ルエン、キシレン、イソプロパノール等である。スラリ
ーの混練方法としては、ボールミルが一般的であるがミ
キサー類を使用することもできる。
アルミニウム粉に焼結助剤、有機結合剤、可塑剤、分散
剤、溶剤を配合して調製される。有機結合剤としてはエ
チルセルロース等のセルロース類も使用できるがポリビ
ニルブチラールが最適である。可塑剤としてはジブチル
フタレートやジオクチルフタレート、分散剤としてはグ
リセリントリオレート等の脂肪酸エステルが使用され
る。また、溶剤としてはアルコール系、ケトン系、芳香
族系、パラフィン系が使用でき、その具体例を示すとト
ルエン、キシレン、イソプロパノール等である。スラリ
ーの混練方法としては、ボールミルが一般的であるがミ
キサー類を使用することもできる。
【００１８】シート成形方法としては、ドクターブレー
ド法が好適であるがこれに限られることはなくカレンダ
ーロール法や押出し成形法を採用することもできる。成
形にあたっては、前工程として真空脱泡を行い粘度調整
を行うことが好ましい。
ド法が好適であるがこれに限られることはなくカレンダ
ーロール法や押出し成形法を採用することもできる。成
形にあたっては、前工程として真空脱泡を行い粘度調整
を行うことが好ましい。
【００１９】上記のようにして成形されたシートはプレ
ス装置にて所定形状に打ち抜かれ、脱脂後焼成される。
脱脂条件は、通常は窒素及び／又は空気中で行われ、温
度は９００℃以下特に空気を含む雰囲気では６００℃以
下である。
ス装置にて所定形状に打ち抜かれ、脱脂後焼成される。
脱脂条件は、通常は窒素及び／又は空気中で行われ、温
度は９００℃以下特に空気を含む雰囲気では６００℃以
下である。
【００２０】本発明の窒化アルミニウム基板の粒径を所
定の範囲におさめるためには、原料窒化アルミニウム粉
の粒径、焼成温度及び保持時間を制御して行なう。焼成
温度は１８００〜１９５０℃が望ましいが、この温度範
囲にあっても保持時間によって粒径が変化するので、１
８５０℃の場合は４５分程度、１９５０℃の場合は２０
分程度の保持が好ましい。焼成雰囲気としては、窒素、
アルゴン等の非酸化性雰囲気下である。
定の範囲におさめるためには、原料窒化アルミニウム粉
の粒径、焼成温度及び保持時間を制御して行なう。焼成
温度は１８００〜１９５０℃が望ましいが、この温度範
囲にあっても保持時間によって粒径が変化するので、１
８５０℃の場合は４５分程度、１９５０℃の場合は２０
分程度の保持が好ましい。焼成雰囲気としては、窒素、
アルゴン等の非酸化性雰囲気下である。
【００２１】本発明の窒化アルミニウム基板は、電子部
品の各種回路基板等のセラミックス基板として使用され
るが、以下パワーモジュール用回路基板について説明す
る。
品の各種回路基板等のセラミックス基板として使用され
るが、以下パワーモジュール用回路基板について説明す
る。
【００２２】本発明において、窒化アルミニウム基板の
厚みは０．３〜０．８ｍｍであることが望ましい。０．
３ｍｍよりも薄いと熱応力に対して構造的に耐久力がな
くなる。また、余り厚すぎると熱抵抗を上げることとな
るため、０．８ｍｍ以下であることが望ましい。
厚みは０．３〜０．８ｍｍであることが望ましい。０．
３ｍｍよりも薄いと熱応力に対して構造的に耐久力がな
くなる。また、余り厚すぎると熱抵抗を上げることとな
るため、０．８ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２３】窒化アルミニウム基板の一方の面に銅回
路、他方の面には銅製放熱板を形成する方法としては、
窒化アルミニウム基板と銅板との接合体をエッチングす
る方法、銅板から打ち抜かれた回路及び／又は放熱板の
パターンを窒化アルミニウム基板に接合する方法等によ
って行うことができる。
路、他方の面には銅製放熱板を形成する方法としては、
窒化アルミニウム基板と銅板との接合体をエッチングす
る方法、銅板から打ち抜かれた回路及び／又は放熱板の
パターンを窒化アルミニウム基板に接合する方法等によ
って行うことができる。
【００２４】上記の窒化アルミニウム基板と銅板又はパ
ターンとの接合方法としては活性金属ろう付け法が好ま
しく、その際のろう材の金属成分としては、銀と銅を主
成分とし、溶融時の窒化アルミニウム基板との濡れ性を
確保するために活性金属を副成分とする。この活性金属
成分は、窒化アルミニウム基板と反応して主に窒化物を
生成させ、それらの生成物がろう材と窒化アルミニウム
基板との結合を強固なものにする。活性金属の具体例を
あげれば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオ
ブ、タンタル、バナジウム及びそれらの化合物である。
これらの割合としては、銀６９〜７５重量部と銅２５〜
３１重量部の合計量１００重量部あたり活性金属３〜３
５重量部である。
ターンとの接合方法としては活性金属ろう付け法が好ま
しく、その際のろう材の金属成分としては、銀と銅を主
成分とし、溶融時の窒化アルミニウム基板との濡れ性を
確保するために活性金属を副成分とする。この活性金属
成分は、窒化アルミニウム基板と反応して主に窒化物を
生成させ、それらの生成物がろう材と窒化アルミニウム
基板との結合を強固なものにする。活性金属の具体例を
あげれば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオ
ブ、タンタル、バナジウム及びそれらの化合物である。
これらの割合としては、銀６９〜７５重量部と銅２５〜
３１重量部の合計量１００重量部あたり活性金属３〜３
５重量部である。
【００２５】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。
説明する。
【００２６】実施例１ 平均粒径３．５μｍ、粒径１０μｍ以上の粒子の割合が
２０容積％の窒化アルミニウム粉９６重量部、焼結助剤
としてイットリア４重量部、結合剤としてポリビニルブ
チラール６重量部、可塑剤としてブチルフタレート３重
量部、分散剤としてグリセリントリオレート１重量部及
び溶剤としてキシレン６０重量部を秤量し、ナイロンボ
ールミルポットにて２４時間混合した。得られたスラリ
ーを脱泡槽にかけ、粘度を１５０００ｃｐｓとした後ド
クターブレード装置により所定の厚みを持つグリーンシ
ートを成形した。
２０容積％の窒化アルミニウム粉９６重量部、焼結助剤
としてイットリア４重量部、結合剤としてポリビニルブ
チラール６重量部、可塑剤としてブチルフタレート３重
量部、分散剤としてグリセリントリオレート１重量部及
び溶剤としてキシレン６０重量部を秤量し、ナイロンボ
ールミルポットにて２４時間混合した。得られたスラリ
ーを脱泡槽にかけ、粘度を１５０００ｃｐｓとした後ド
クターブレード装置により所定の厚みを持つグリーンシ
ートを成形した。
【００２７】このグリーンシートを６０ｍｍ×３５ｍｍ
の大きさに打ち抜き、５００℃で窒素中２時間保持後更
に空気中で３時間保持して脱脂を行った。次いで、それ
を窒素雰囲気の常圧下で１８５０℃で４５分間焼成を行
って窒化アルミニウム基板を製造した。得られた窒化ア
ルミニウム基板について、上記インターセプト法により
平均粒径及び粒径１０μｍ以上の粗大粒子を求めた。
の大きさに打ち抜き、５００℃で窒素中２時間保持後更
に空気中で３時間保持して脱脂を行った。次いで、それ
を窒素雰囲気の常圧下で１８５０℃で４５分間焼成を行
って窒化アルミニウム基板を製造した。得られた窒化ア
ルミニウム基板について、上記インターセプト法により
平均粒径及び粒径１０μｍ以上の粗大粒子を求めた。
【００２８】次に、上記窒化アルミニウム基板の表と裏
の全面にろう材ペーストを塗布した。使用したろう材ペ
ーストは、銀粉末７２重量部、銅粉末２８重量部にジル
コニウム粉末２０重量部、テルピネオール１５重量部、
及び有機結合剤としてポリイソブチルメタアクリレート
のトルエン溶液を固形分で１重量部を混合したものであ
る。その塗布量は乾燥後の測定で７ｍｇ／ｃｍ2 とし
た。
の全面にろう材ペーストを塗布した。使用したろう材ペ
ーストは、銀粉末７２重量部、銅粉末２８重量部にジル
コニウム粉末２０重量部、テルピネオール１５重量部、
及び有機結合剤としてポリイソブチルメタアクリレート
のトルエン溶液を固形分で１重量部を混合したものであ
る。その塗布量は乾燥後の測定で７ｍｇ／ｃｍ2 とし
た。
【００２９】次いで、ろう材ペーストの塗布された窒化
アルミニウム基板の両面に銅板を接触配置し、高真空
下、温度９００℃で３０分加熱後、２℃／分の降温速度
で冷却して接合体を製造した。
アルミニウム基板の両面に銅板を接触配置し、高真空
下、温度９００℃で３０分加熱後、２℃／分の降温速度
で冷却して接合体を製造した。
【００３０】得られた接合体の銅板上に紫外線硬化型の
エッチングレジストをスクリーン印刷にて塗布後、塩化
第２銅溶液を用いてエッチング処理を行って銅板不要部
分を溶解除去し、銅回路を形成した。さらに、銅回路間
に残留した不要ろう材及び活性金属成分と窒化アルミニ
ウム基板の反応物を６０℃の１０％フッ化アンモニウム
溶液に１０分間浸漬して除去した後、エッチングレジス
トを剥離し、銅回路を５μｍの厚さに無電解ニッケルメ
ッキ処理し、窒化アルミニウム基板厚み０．６３５ｍ
ｍ、銅回路厚み０．３ｍｍ、銅製放熱板厚み０．２ｍｍ
のパワーモジュール用回路基板を製造した。
エッチングレジストをスクリーン印刷にて塗布後、塩化
第２銅溶液を用いてエッチング処理を行って銅板不要部
分を溶解除去し、銅回路を形成した。さらに、銅回路間
に残留した不要ろう材及び活性金属成分と窒化アルミニ
ウム基板の反応物を６０℃の１０％フッ化アンモニウム
溶液に１０分間浸漬して除去した後、エッチングレジス
トを剥離し、銅回路を５μｍの厚さに無電解ニッケルメ
ッキ処理し、窒化アルミニウム基板厚み０．６３５ｍ
ｍ、銅回路厚み０．３ｍｍ、銅製放熱板厚み０．２ｍｍ
のパワーモジュール用回路基板を製造した。
【００３１】得られた回路基板について、以下に従う信
頼性試験を実施した。すなわち、気中、−４０℃・３０
分間保持〜室温・１０分間放置〜１２５℃・３０分間保
持〜室温・１０分間放置を１サイクルとする熱サイクル
試験を行い、回路基板１０枚のうち少なくとも１枚に窒
化アルミニウム基板の表裏を貫通するクラックが発生し
たサイクル回数をクラック発生回数とし、その回数の大
小にて耐熱サイクル性の評価を行った。その結果を表１
に示す。
頼性試験を実施した。すなわち、気中、−４０℃・３０
分間保持〜室温・１０分間放置〜１２５℃・３０分間保
持〜室温・１０分間放置を１サイクルとする熱サイクル
試験を行い、回路基板１０枚のうち少なくとも１枚に窒
化アルミニウム基板の表裏を貫通するクラックが発生し
たサイクル回数をクラック発生回数とし、その回数の大
小にて耐熱サイクル性の評価を行った。その結果を表１
に示す。
【００３２】実施例２ 平均粒径２．４μｍ、粒径１０μｍ以上の粒子の割合が
１５容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼
成条件を１９００℃で４５分間保持としたこと以外は、
実施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
１５容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼
成条件を１９００℃で４５分間保持としたこと以外は、
実施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
【００３３】実施例３ 平均粒径３．８μｍ、粒径１０μｍ以上の粒子の割合が
２５容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼
成条件を１９５０℃で２０分間保持としたこと以外は、
実施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
２５容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼
成条件を１９５０℃で２０分間保持としたこと以外は、
実施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
【００３４】比較例１ 平均粒径１．８μｍ、粒径１０μｍ以上の粒子の割合が
５容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼成
条件を１８５０℃で４５分間保持としたこと以外は、実
施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
５容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼成
条件を１８５０℃で４５分間保持としたこと以外は、実
施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
【００３５】比較例２ 平均粒径１．８μｍ、粒径１０μｍ以上の粒子の割合が
５容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼成
条件を１９５０℃で２０分間保持としたこと以外は、実
施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
５容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼成
条件を１９５０℃で２０分間保持としたこと以外は、実
施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
【００３６】比較例３ 平均粒径４．５μｍ、粒径１０μｍ以上の粒子の割合が
３４容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼
成条件を１９００℃で４５分間保持としたこと外は、実
施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
３４容積％の窒化アルミニウム粉を使用し、成形体の焼
成条件を１９００℃で４５分間保持としたこと外は、実
施例１と同様な方法で回路基板を製造した。
【００３７】以上の結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、熱サイクル等によって
生じる熱応力に対して十分な耐久性をもった窒化アルミ
ニウム基板とパワーモジュール用回路基板が提供され
る。
生じる熱応力に対して十分な耐久性をもった窒化アルミ
ニウム基板とパワーモジュール用回路基板が提供され
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/15 Ｈ０５Ｋ 1/03 Ｂ 7011−4Ｅ (72)発明者 宮井 明 福岡県大牟田市新開町１ 電気化学工業株 式会社大牟田工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 平均粒径が３〜４．５μｍ、粒径１０μ
ｍ以上の粗大粒子が１５〜３０％であることを特徴とす
る窒化アルミニウム基板。 - 【請求項２】 請求項１記載の窒化アルミニウム基板の
一方の面に銅回路、他方の面には銅製放熱板が形成され
てなることを特徴とするパワーモジュール用回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03025394A JP3460155B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 窒化アルミニウム基板及び回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03025394A JP3460155B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 窒化アルミニウム基板及び回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07237973A true JPH07237973A (ja) | 1995-09-12 |
| JP3460155B2 JP3460155B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=12298555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03025394A Expired - Lifetime JP3460155B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 窒化アルミニウム基板及び回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3460155B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007176734A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Kyocera Corp | 表面被覆セラミック焼結体 |
| JP2009076649A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP03025394A patent/JP3460155B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007176734A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Kyocera Corp | 表面被覆セラミック焼結体 |
| JP4763452B2 (ja) * | 2005-12-28 | 2011-08-31 | 京セラ株式会社 | 表面被覆セラミック焼結体 |
| JP2009076649A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3460155B2 (ja) | 2003-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3211856B2 (ja) | 回路基板 | |
| WO2018221493A1 (ja) | セラミックス回路基板及びそれを用いたモジュール | |
| JPH11121889A (ja) | 回路基板 | |
| JP3460155B2 (ja) | 窒化アルミニウム基板及び回路基板 | |
| JP3526710B2 (ja) | 回路基板の製造方法 | |
| JP2017065935A (ja) | セラミックス回路基板 | |
| JP3182354B2 (ja) | 回路基板及びその評価方法 | |
| JPH1067586A (ja) | パワーモジュール用回路基板およびその製造方法 | |
| JP3419620B2 (ja) | 金属回路を有するセラミックス回路基板の製造方法 | |
| JP3560357B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JP3190282B2 (ja) | 回路基板の製造方法 | |
| JP3257869B2 (ja) | 回路基板 | |
| JP3518841B2 (ja) | 基板およびその製造方法 | |
| JP3460167B2 (ja) | 金属回路を有する窒化アルミニウム回路基板の製造方法 | |
| JPH05191038A (ja) | 金属層を備えたセラミックス基板とその製造方法 | |
| JP3683067B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体 | |
| JP2861357B2 (ja) | 窒化アルミニウム―銅接合方法 | |
| JP3537320B2 (ja) | 回路基板 | |
| JPH10167804A (ja) | セラミックス基板及びそれを用いた回路基板とその製造方法 | |
| JP3255331B2 (ja) | 回路基板 | |
| JP3260213B2 (ja) | 回路基板 | |
| JP3342797B2 (ja) | 金属回路を有するセラミックス回路基板の製造方法 | |
| JP3160550B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体及びその用途 | |
| JP2000031609A (ja) | 回路基板 | |
| JPH09283657A (ja) | 回路基板及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100815 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130815 Year of fee payment: 10 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |