JPH0946048A - タブ電極付きセラミックス多層基板及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波大電力用としての従来のタブ電極付き
セラミックス多層基板は大型となる欠点があった。本発
明の目的は上記の欠点を除去した小型のタブ電極付きセ
ラミックス多層基板及びその製造法を得るにある。 【解決手段】 ヒートシンクとなる金属板上に夫々セラ
ミックス基板を介して順次にタブ電極付き金属板を積層
固着して形成したタブ電極付きセラミックス多層基板。
上記基板を接合炉中で加熱処理して形成する基板の製造
法。上記金属板とセラミックス基板は活性金属ろう材で
接着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパワーモジュール用
の基板として用いられるタブ電極付きセラミックス複合
基板に関し、更に詳しくは低インダクタンス性に優れた
小型の基板を提供することを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】従来、パワーモジュール基板の製造法と
しては、古くはアルミナセラミックスグリーンシートの
表面にモリブテンやタングステン等の有機バインダーを
含んだ金属ペーストを印刷し、雰囲気炉中で加熱してメ
タライズ化し、得られたメタライズ層にメッキ付けをし
た後にスペーサーを半田付けしていた。

【０００３】次いで、セラミックス基板の種類によって
は特殊な雰囲気や特定温度下において、セラミックス基
板（アルミナ）と金属板（銅板）とが直接接合できるこ
とが見出された（特公平４−５５１４８号）。

【０００４】更に、セラミックス基板が窒化アルミニウ
ム材の場合には、この基板の表面を改質して直接接合す
る方法や、あるいはろう材を塗布して金属板を接合する
方法が採用され、現在のパワーモジュール基板の製造法
として多く活用されている。

【０００５】そして、これらの製造法によって得られた
いずれのパワーモジュール基板も、放熱板（下面）側に
アルミニウム板等のヒートシンク体を接合することによ
って実際の電気部品として使用しているのが現状であっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、近年、高
周波大電力用のパワーモジュール基板も要求されるよう
になり、上記従来タイプのセラミックス複合基板で対応
する場合は、基板を大型化して対応しなければならず、
最終製品も厚みの大きいタブ電極付きプラスチックパッ
ケージを必要としていた。

【０００７】従って、従来の機能を生かしたまま対応で
き、しかも小型化可能な新しい基板の開発が求められて
いるが、本発明はこの課題を解決することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は斯かる課題を
解決するために鋭意研究したところタブ電極付き金属板
をセラミックス基板上に積層させることによって小型化
出来ることを見出し本発明を提案できた。

【０００９】すなわち本発明においてタブ電極付きセラ
ミックス多層基板に関する第１の発明は、底部より金属
板、セラミックス基板、金属板、セラミックス基板、タ
ブ電極付き金属板と積層されていることを特徴とする。

【００１０】タブ電極付きセラミックス多層基板に関す
る第２の発明は、底部より金属板、セラミックス基板、
タブ電極付き金属板、セラミックス基板、タブ電極付き
金属板と積層されていることを特徴とする。

【００１１】タブ電極付きセラミックス多層基板の製造
法に関する第３の発明は、下部セラミックス基板の下面
に金属板を上面に金属板又はタブ電極付き金属板の一方
を配置し、次いで該上面の金属板上に上部セラミックス
基板、タブ電極付き金属板と積層せしめて、接合炉中に
て窒素雰囲気中１０６０〜１０６４℃の温度で加熱処理
して直接接合体を得ることを特徴とする。

【００１２】タブ電極付きセラミックス多層基板の製造
法に関する第４の発明は、下部セラミックス基板の下面
に金属板を上面に金属板又はタブ電極付き金属板の一方
を活性金属ろう材を介して配置し、次いで該上面の金属
板上に上部セラミックス基板、タブ電極付き金属板を前
記活性金属ろう材を介して積層せしめて、接合炉中にて
８００〜９００℃前後の温度で加熱処理して接合体と成
すことを特徴とする。

【００１３】本発明において、使用するセラミックス基
板としては、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素、
ジルコニア等のセラミックス基板やガラス等であり、こ
の場合、高強度の素材であればなお好ましい。

【００１４】また、本発明で用いる金属板としては導電
性に優れた銅板やアルミニウム板を用い、直接接合ある
いはろう材を介して接合する。

【００１５】この場合、上部及び下部セラミックス基板
と金属板（銅板）とを直接接合法で多層体を得るには、
アルミナ基板を用いるのがよい。一方、ろう材を介して
これらの多層体を得る場合は、窒化アルミニウム板や炭
化珪素板が好ましく、ろう材の種類としては銀ろう材や
活性金属ろう材等市販のろう材を使用できる。

【００１６】本発明において下部セラミックス基板下面
の金属板は放熱板としての作用を成すが、上面に接合す
る金属板は二種類のものが使用される。即ち、最上面に
複数個のタブ電極を有する金属板を用いる場合には、こ
の上面には導電用の平らな二個の金属板を用い、一方、
タブ電極が一個の金属板を用いる場合には、上部セラミ
ックス基板を挟む形で二個のタブ電極付き金属板を下部
セラミックス基板上面の左右に分割した構造で接合す
る。

【００１７】これら上記の金属板とセラミックス基板と
を積層したものをその位置がずれないように必要に応じ
て押さえ具を用いて接合炉中に搬送し、加熱炉中で加熱
処理を施して接合した多層体を得るが、この場合、加熱
処理の温度は用いるセラミックス基板によってその処理
条件が異なる。

【００１８】例えば、セラミックス基板としてアルミナ
基板を用いる場合には、窒素雰囲気中で１０６０〜１０
６４℃の温度で加熱処理するが、一方、窒化アルミニウ
ム基板等を用いる場合には、ろう材を介して接合するた
め、例えば８５０℃前後の温度で加熱処理して接合基板
を得る。

【００１９】このようにして得られた多層体は図１に示
されるように左右両面に二個づつのタブ付き電極が基板
外に出る構造となっており、また、低インダクアンスを
小さい面積で実現できることから、従来の厚みの大きい
タブ電極付きプラスチックスパッケージが不必要とな
り、パワーモジュール体としてより小型化が可能となっ
た。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のタ
ブ電極付きセラミックス多層基板及びその製造法につい
て詳細に説明する。

【００２１】（実施例１）本発明においては図１，図２
に示すように、下部セラミックス基板として縦幅５１ｍ
ｍ×横幅３１ｍｍ×厚み０．６３５ｍｍの窒化アルミニ
ウム基板１を用い、この基板１の上下面にＡｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ（２．５ｗｔ％）から成る金属活性ろう材を所定範
囲に塗布し、基板１の下面には縦幅４９ｍｍ×横幅２８
ｍｍ×厚み０．５ｍｍの銅板（ヒートシンク用）２を基
板１の上面には接合部の厚みが０．３ｍｍ、端子部３′
の厚みが０．５ｍｍとなる２枚のタブ電極としての端子
部付き銅板３，３を積層する。

【００２２】次いで、上記端子部付き銅板３，３上に金
属活性ろう材を所定範囲に塗布した後、縦幅４９．５ｍ
ｍ×横幅８．５ｍｍ×厚み０．６３５ｍｍの上部セラミ
ックス基板４，４を夫々積層する。

【００２３】次いで、上記積層体の上部セラミックス基
板４，４上に金属活性ろう材を所定範囲に塗布した後、
接合部の厚みが０．３ｍｍ、端子部の厚みが０．５ｍｍ
であり、且つ、端子部５′の位置が前記端子部付き銅板
３の端子部３′とは反対方向に位置する銅板５，５を夫
々積層する。

【００２４】これらの積層体を接合炉中に挿入して８０
０〜９００℃、好ましくは８５０℃前後で加熱処理して
接合せしめ、図１，図２に示す形状の多層体を得る。

【００２５】なお、６は上記各端子部３′，５′に形成
した端子孔である。

【００２６】（実施例２）この実施例では、実施例１に
示すＡｌＮ基板１に代えて同じ大きさのアルミナ基板を
用い、端子部付き銅板３，３の端子部先端には端子を支
える支持棒（図示せず）を置くことにより水平を保つよ
うにする。

【００２７】同じく、上記端子部付き銅板５，５の端子
部の先端には端子を支える支持棒（図示せず）を置くこ
とにより水平を保つようにする。

【００２８】接合炉における熱処理条件としては窒素雰
囲気下、酸素濃度を１５０±５ｐｐｍに安定させ、炉内
の圧力を１．５気圧とし温度を上昇させて１０６０℃に
達した後、１０６４℃まで昇温して冷却する。この時１
０６０℃以上の温度に５分間保持して、直接接合させた
多層基板を得る。

【００２９】（実施例３）この実施例においては、実施
例１において、下部セラミックス基板上面に配置した端
子付き銅板３，３に代え縦幅４９．５ｍｍ×横幅８．５
ｍｍ×厚み０．６３５ｍｍの導電用銅板を配置し、また
一個の端子部３′が付いた銅板３，３に代え、端子部
３′が二個付いた銅板（図示せず）を活性金属ろう材を
介して配置する。

【００３０】接合条件としては実施例１に示すと同一の
条件下で処理を行なって所望の多層基板を得る。

【００３１】

【発明の効果】本発明の多層基板は、上述のように所定
部位をセラミックス基板の上下面に積層する構造であ
り、これによって従来品のような広い平面を不要とし、
装置の小型化を図れるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に斯かる基板の平面図である。

【図２】本発明に斯かる基板の断面図である。

【符号の説明】

１ 窒化アルミニウム基板 ２ 銅板 ３ 端子部付き銅板 ３′ 端子部 ４ 上部セラミックス基板 ５ 銅板 ５′ 端子部 ６ 端子孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 正美 東京都千代田区丸の内一丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部より金属板、セラミックス基板、金
   属板、セラミックス基板、タブ電極付き金属板と積層さ
   れていることを特徴とするタブ電極付きセラミックス多
   層基板。
2. 【請求項２】 底部より金属板、セラミックス基板、タ
   ブ電極付き金属板、セラミックス基板、タブ電極付き金
   属板と積層されていることを特徴とするタブ電極付きセ
   ラミックス多層基板。
3. 【請求項３】 下部セラミックス基板の下面に金属板を
   上面に金属板を配置し、次いで該上面の金属板上に上部
   セラミックス基板、タブ電極付き金属板と積層せしめて
   接合炉中にて窒素雰囲気中、１０６０〜１０６４℃の温
   度で加熱処理して直接接合体を得ることを特徴とするタ
   ブ電極付きセラミックス多層基板の製造法。
4. 【請求項４】 下部セラミックス基板の下面に金属板を
   上面に金属板を活性金属ろう材を介して配置し、次いで
   該上面の金属板上に上部セラミックス基板、タブ電極付
   き金属板を前記活性金属ろう材を介して積層せしめて、
   接合炉中にて８００〜９００℃前後の温度で加熱処理し
   て接合体と成すことを特徴とするタブ電極付きセラミッ
   クス多層基板の製造法。
5. 【請求項５】 下部セラミックス基板の下面に金属板を
   上面にタブ電極付き金属板を配置し、次いで該上面の金
   属板上に上部セラミックス基板、タブ電極付き金属板と
   積層せしめて接合炉中にて窒素雰囲気中、１０６０〜１
   ０６４℃の温度で加熱処理して直接接合体を得ることを
   特徴とするタブ電極付きセラミックス多層基板の製造
   法。
6. 【請求項６】 下部セラミックス基板の下面に金属板を
   上面にタブ電極付き金属板を活性金属ろう材を介して配
   置し、次いで該上面のタブ電極付き金属板上に上部セラ
   ミックス基板、タブ電極付き金属板を前記活性金属ろう
   材を介して積層せしめて、接合炉中にて８００〜９００
   ℃前後の温度で加熱処理して接合体と成すことを特徴と
   するタブ電極付きセラミックス多層基板の製造法。