JPH107480A - 金属−セラミックス複合基板及びその製造法 - Google Patents
金属−セラミックス複合基板及びその製造法Info
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- JPH107480A JPH107480A JP26018796A JP26018796A JPH107480A JP H107480 A JPH107480 A JP H107480A JP 26018796 A JP26018796 A JP 26018796A JP 26018796 A JP26018796 A JP 26018796A JP H107480 A JPH107480 A JP H107480A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00844—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for electronic applications
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- Materials Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の金属−セラミックス複合基板及びその
製造法によって得た金属−セラミックス複合基板はヒー
トサイクル耐量が悪い欠点があった。 【解決手段】 本発明の金属−セラミックス複合基板及
びその製造法においては、溶湯アルミニウムをセラミッ
クス基板上の少なくとも一主面に形成せしめ、上記金属
部分にリンを７％以上含有したニッケル材を積層せしめ
る。更に、これらの複合基板を、加熱炉中で加熱処理す
ると、回路面のしわの発生を防止することができる。
製造法によって得た金属−セラミックス複合基板はヒー
トサイクル耐量が悪い欠点があった。 【解決手段】 本発明の金属−セラミックス複合基板及
びその製造法においては、溶湯アルミニウムをセラミッ
クス基板上の少なくとも一主面に形成せしめ、上記金属
部分にリンを７％以上含有したニッケル材を積層せしめ
る。更に、これらの複合基板を、加熱炉中で加熱処理す
ると、回路面のしわの発生を防止することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーモジュール
等の大電力電子部品の実装に好適な金属−セラミックス
複合基板及びその製造方法に関し、更に詳しくは特に優
れたヒートサイクル耐量が要求される自動車又は電車用
電子部品の実装に好適な複合基板及びその製造方法を提
供することを目的とする。
等の大電力電子部品の実装に好適な金属−セラミックス
複合基板及びその製造方法に関し、更に詳しくは特に優
れたヒートサイクル耐量が要求される自動車又は電車用
電子部品の実装に好適な複合基板及びその製造方法を提
供することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】従来、パワーモジュールのような大電力
電子部品の実装に使用する基板として、セラミックス基
板の表面に銅板を接合して作製された銅張りセラミック
ス複合基板が使用されている。この複合基板は更に、使
用するセラミックス基板の種類やその製造法によって、
銅／アルミナ直接接合基板、銅／窒化アルミニウム直接
接合基板、銅／アルミナろう接基板、及び銅／窒化アル
ミニウムろう接基板等に分けられている。
電子部品の実装に使用する基板として、セラミックス基
板の表面に銅板を接合して作製された銅張りセラミック
ス複合基板が使用されている。この複合基板は更に、使
用するセラミックス基板の種類やその製造法によって、
銅／アルミナ直接接合基板、銅／窒化アルミニウム直接
接合基板、銅／アルミナろう接基板、及び銅／窒化アル
ミニウムろう接基板等に分けられている。
【０００３】このうち、銅／アルミナ直接接合基板は、
特開昭５２−３７９１４号公報に開示されるように、酸
素を含有する銅板を使用するか、無酸素銅板を使用して
酸化性雰囲気中で加熱することによって無酸素銅板の表
面に酸化銅を発生させてから、銅板とアルミナ基板を重
ねて不活性雰囲気中で加熱し、銅板とアルミナ基板との
界面に銅とアルミニウムとの複合酸化物を生成させ銅板
とアルミナ基板とを接合するものである。
特開昭５２−３７９１４号公報に開示されるように、酸
素を含有する銅板を使用するか、無酸素銅板を使用して
酸化性雰囲気中で加熱することによって無酸素銅板の表
面に酸化銅を発生させてから、銅板とアルミナ基板を重
ねて不活性雰囲気中で加熱し、銅板とアルミナ基板との
界面に銅とアルミニウムとの複合酸化物を生成させ銅板
とアルミナ基板とを接合するものである。
【０００４】一方、銅／窒化アルミニウム直接接合基板
の場合には、予め窒化アルミニウム基板の表面に酸化物
を形成する必要がある。例えば特開平３−９３６８７号
公報に開示するように、予め空気中において、約１００
０℃の温度で窒化アルミニウム基板を処理し、表面に酸
化物を生成させてから、この酸化物層を介して上述の方
法により銅板と窒化アルミニウム基板とを接合してい
る。
の場合には、予め窒化アルミニウム基板の表面に酸化物
を形成する必要がある。例えば特開平３−９３６８７号
公報に開示するように、予め空気中において、約１００
０℃の温度で窒化アルミニウム基板を処理し、表面に酸
化物を生成させてから、この酸化物層を介して上述の方
法により銅板と窒化アルミニウム基板とを接合してい
る。
【０００５】また銅／アルミナろう接基板及び銅／窒化
アルミニウムろう接基板は、銅板とセラミックス基板と
の間に低触点のろう材を用いて接合するが、この場合、
使用するろう材に銅の他、融点を下げる為の合金元素及
びセラミックスとの濡れを良くする為の合金元素が添加
され、一例としてＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系のような活性金属
ろう材はよく使用されている。
アルミニウムろう接基板は、銅板とセラミックス基板と
の間に低触点のろう材を用いて接合するが、この場合、
使用するろう材に銅の他、融点を下げる為の合金元素及
びセラミックスとの濡れを良くする為の合金元素が添加
され、一例としてＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系のような活性金属
ろう材はよく使用されている。
【０００６】上述のように銅／セラミックス複合基板は
広く使用されるにもかかわらず、製造中及び実用上幾つ
かの問題点がある。その中で最も重大な問題点は、電子
部品の実装及び使用中にセラミックス基板の内部にクラ
ックが形成し、基板の表裏間が電気的に導通することに
よる故障である。
広く使用されるにもかかわらず、製造中及び実用上幾つ
かの問題点がある。その中で最も重大な問題点は、電子
部品の実装及び使用中にセラミックス基板の内部にクラ
ックが形成し、基板の表裏間が電気的に導通することに
よる故障である。
【０００７】これは銅の熱膨張係数がセラミックスの係
数より約一桁大きいことに起因するが、接合の場合、セ
ラミックス基板と銅が１０００℃近くまで加熱され、接
合温度から室温に冷却する時に、熱膨張係数の違いによ
り複合基板の内部に多大の熱応力が発生する。
数より約一桁大きいことに起因するが、接合の場合、セ
ラミックス基板と銅が１０００℃近くまで加熱され、接
合温度から室温に冷却する時に、熱膨張係数の違いによ
り複合基板の内部に多大の熱応力が発生する。
【０００８】また、パワーモジュール等の電子部品を実
装するときに、銅・セラミックス複合基板は４００℃近
くまで加熱されるため、さらに使用環境や使用中の発熱
により、同複合基板の温度が常に変化し、同複合基板に
変動熱応力が掛けられる。これらの熱応力によってセラ
ミックス基板にクラックが発生する。
装するときに、銅・セラミックス複合基板は４００℃近
くまで加熱されるため、さらに使用環境や使用中の発熱
により、同複合基板の温度が常に変化し、同複合基板に
変動熱応力が掛けられる。これらの熱応力によってセラ
ミックス基板にクラックが発生する。
【０００９】近年、電気自動車の開発により、ヒートサ
イクル耐量の優れた複合基板への要望が特に高まってお
り、例えば電気自動車の様に温度変化が激しく、振動が
大きい使用条件の場合、複合基板のヒートサイクル耐量
が５００回以上必要であると言われているが現在使用さ
れている銅・セラミックス複合基板では、このような要
望に対応できない。
イクル耐量の優れた複合基板への要望が特に高まってお
り、例えば電気自動車の様に温度変化が激しく、振動が
大きい使用条件の場合、複合基板のヒートサイクル耐量
が５００回以上必要であると言われているが現在使用さ
れている銅・セラミックス複合基板では、このような要
望に対応できない。
【００１０】銅と同じような優れた電気と熱伝導性を有
するアルミニウムを導電回路材料として使う構想は以前
からあり、例えば特開昭５９−１２１８９０号にこのよ
うな構想が記述されている。アルミニウムとセラミック
スとの接合は一般的にろう接法が使用され、特開平３−
１２５４６３号、特開平４−１２５５４号及び特開平４
−１８７４６号にろう接法で作製したアルミニウム−セ
ラミックス基板を開示しているが、これによると、作製
したアルミニウム−セラミックス基板のヒートサイクル
耐量は約２００回であり、上述のように高いヒートサイ
クル耐量が要求される用途には、依然として充分対応で
きないものであった。
するアルミニウムを導電回路材料として使う構想は以前
からあり、例えば特開昭５９−１２１８９０号にこのよ
うな構想が記述されている。アルミニウムとセラミック
スとの接合は一般的にろう接法が使用され、特開平３−
１２５４６３号、特開平４−１２５５４号及び特開平４
−１８７４６号にろう接法で作製したアルミニウム−セ
ラミックス基板を開示しているが、これによると、作製
したアルミニウム−セラミックス基板のヒートサイクル
耐量は約２００回であり、上述のように高いヒートサイ
クル耐量が要求される用途には、依然として充分対応で
きないものであった。
【００１１】しかも、この方法の場合、接合は真空中で
行わなければならないし、また非酸化物セラミックスの
場合、あらかじめ予備処理を施し、セラミックスの表面
に酸化物を形成しなければならない、製造コストおよび
熱伝導性の面においても満足できないところがあった。
行わなければならないし、また非酸化物セラミックスの
場合、あらかじめ予備処理を施し、セラミックスの表面
に酸化物を形成しなければならない、製造コストおよび
熱伝導性の面においても満足できないところがあった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウム−セラミ
ックス基板がすぐれたヒートサイクル耐量を持つ一方、
ヒートサイクルの後、Ａｌの表面にしわが発生し、その
上に搭載する電子部品に悪影響を及ぼすおそれがあると
いう問題があった。
ックス基板がすぐれたヒートサイクル耐量を持つ一方、
ヒートサイクルの後、Ａｌの表面にしわが発生し、その
上に搭載する電子部品に悪影響を及ぼすおそれがあると
いう問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ために、本発明者らはアルミニウム−セラミックス直接
接合法で作製したＡｌ−セラミックス基板の上の電子部
品搭載部分３にニッケル材４を無電解メッキ法で積層し
た。このように作製した基板のヒートサイクル耐量を調
べたところ、すぐれたヒートサイクル耐量を有すること
が確認され、上述の問題点が解決でき、本発明を提出す
ることができた。
ために、本発明者らはアルミニウム−セラミックス直接
接合法で作製したＡｌ−セラミックス基板の上の電子部
品搭載部分３にニッケル材４を無電解メッキ法で積層し
た。このように作製した基板のヒートサイクル耐量を調
べたところ、すぐれたヒートサイクル耐量を有すること
が確認され、上述の問題点が解決でき、本発明を提出す
ることができた。
【００１４】すなわち本発明において、第１の発明は、
セラミックス基板の少なくとも一主面にアルミニウム材
からなる電気導通及び電子部品搭載のための金属部分を
形成した金属−セラミックス複合基板において、上記金
属部分上にニッケル材を積層して成ることを特徴とする
金属−セラミックス複合基板に関する。
セラミックス基板の少なくとも一主面にアルミニウム材
からなる電気導通及び電子部品搭載のための金属部分を
形成した金属−セラミックス複合基板において、上記金
属部分上にニッケル材を積層して成ることを特徴とする
金属−セラミックス複合基板に関する。
【００１５】また、本発明における第２の発明は、セラ
ミックス基板の少なくとも一主面に溶湯アルミニウム材
を接合せしめる第１工程、次いで得られた接合体表面を
エッチング処理することにより所定の回路を形成する第
２工程、次いで得られた回路のうち電子部品搭載のため
の金属部分の一部又は全面にニッケル材を１．０μｍ以
上積層せしめる第３工程、とから成ることを特徴とする
金属−セラミックス複合基板の製造法に関する。
ミックス基板の少なくとも一主面に溶湯アルミニウム材
を接合せしめる第１工程、次いで得られた接合体表面を
エッチング処理することにより所定の回路を形成する第
２工程、次いで得られた回路のうち電子部品搭載のため
の金属部分の一部又は全面にニッケル材を１．０μｍ以
上積層せしめる第３工程、とから成ることを特徴とする
金属−セラミックス複合基板の製造法に関する。
【００１６】上記ニッケル材は、リンを７％以上含有す
るニッケル−リンメッキを積層せしめて得る。
るニッケル−リンメッキを積層せしめて得る。
【００１７】本発明の第３は、セラミックス基板の少な
くとも一主面に溶湯アルミニウム材を接合せしめる第１
工程、次いで得られた接合体表面をエッチング処理する
ことにより所定の回路を形成する第２工程、次いで得ら
れた回路上の一部又は全面にニッケル材を１．０μｍ以
上積層せしめる第３工程、次いで得られた上記基板を加
熱炉中で、３００℃以上の温度中で加熱する第４工程、
とから成ることを特徴とする金属−セラミックス複合基
板の製造法に関する。
くとも一主面に溶湯アルミニウム材を接合せしめる第１
工程、次いで得られた接合体表面をエッチング処理する
ことにより所定の回路を形成する第２工程、次いで得ら
れた回路上の一部又は全面にニッケル材を１．０μｍ以
上積層せしめる第３工程、次いで得られた上記基板を加
熱炉中で、３００℃以上の温度中で加熱する第４工程、
とから成ることを特徴とする金属−セラミックス複合基
板の製造法に関する。
【００１８】本発明において使用する基板としては、ア
ルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、
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、高純度の素材であればなおさらに好ましい。
ルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、
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、高純度の素材であればなおさらに好ましい。
【００１９】また、本発明でベースとして用いる金属は
アルミニウム又はアルミニウム合金であるが、これによ
り導電性が向上し、且つ、軟らかさを得るものである。
この場合、純度が高い程導電性が向上するが、逆に価格
が高くなるため、本発明では９９．９％（３Ｎ）の純ア
ルミニウムを使用した。
アルミニウム又はアルミニウム合金であるが、これによ
り導電性が向上し、且つ、軟らかさを得るものである。
この場合、純度が高い程導電性が向上するが、逆に価格
が高くなるため、本発明では９９．９％（３Ｎ）の純ア
ルミニウムを使用した。
【００２０】この金属とセラミックス基板との接合は溶
湯接合法で行ない、これにより高い接合強度と未接欠陥
の少ない複合基板が得られる。また、接合雰囲気として
窒素雰囲気下で行なうことができるため、従来法のよう
に真空下で行なう必要がなく製造コストが安くなり、更
に、窒化アルミニウム基板や炭化硅素基板にも、表面改
質することなく直接に接合することができる。
湯接合法で行ない、これにより高い接合強度と未接欠陥
の少ない複合基板が得られる。また、接合雰囲気として
窒素雰囲気下で行なうことができるため、従来法のよう
に真空下で行なう必要がなく製造コストが安くなり、更
に、窒化アルミニウム基板や炭化硅素基板にも、表面改
質することなく直接に接合することができる。
【００２１】セラミックス基板の厚さとアルミニウム金
属の厚さとの関係においては、従来の銅張りのセラミッ
クス複合基板に比べ、金属の厚さを更に厚くする一方、
セラミックス基板の厚さを逆に薄くすることができるた
め、金属／セラミックスの厚さの比は従来品より更に大
きくすることができる。この結果、本発明複合基板の放
熱性及び流れる電流の量は増大することが容易に考えら
れる。
属の厚さとの関係においては、従来の銅張りのセラミッ
クス複合基板に比べ、金属の厚さを更に厚くする一方、
セラミックス基板の厚さを逆に薄くすることができるた
め、金属／セラミックスの厚さの比は従来品より更に大
きくすることができる。この結果、本発明複合基板の放
熱性及び流れる電流の量は増大することが容易に考えら
れる。
【００２２】上記溶湯接合法で得られた金属−セラミッ
クス複合基板の一主面にエッチングレジストを加熱圧着
し、遮光、現像処理を行なって所望のパターンを形成し
た後、塩化第２鉄溶液にてエッチングを行なって回路５
を形成する。
クス複合基板の一主面にエッチングレジストを加熱圧着
し、遮光、現像処理を行なって所望のパターンを形成し
た後、塩化第２鉄溶液にてエッチングを行なって回路５
を形成する。
【００２３】本発明においては得られた回路のうち特に
電子部品搭載部分にアルミニウム材の他にニッケル材を
積層し、ヒートサイクル耐量及び耐熱衝撃特性の優れた
複合基板を得るが、この場合の積層手段としては上記金
属を無電解メッキ法を用いて所定形状に１．０μｍ以上
積層する。
電子部品搭載部分にアルミニウム材の他にニッケル材を
積層し、ヒートサイクル耐量及び耐熱衝撃特性の優れた
複合基板を得るが、この場合の積層手段としては上記金
属を無電解メッキ法を用いて所定形状に１．０μｍ以上
積層する。
【００２４】なお、この無電解メッキ法は、ニッケル単
味よりリンを少なくとも７％以上含有するニッケル−リ
ンメッキを用いた方が、アルミニウム回路面をより硬化
せしめ、これによってアルミニウムのしわを防止してヒ
ートサイクル耐量の向上に寄与することを確認できた。
味よりリンを少なくとも７％以上含有するニッケル−リ
ンメッキを用いた方が、アルミニウム回路面をより硬化
せしめ、これによってアルミニウムのしわを防止してヒ
ートサイクル耐量の向上に寄与することを確認できた。
【００２５】また別な手段として、上記の方法で得られ
た複合基板を加熱炉中で、窒素雰囲気下、３００℃以上
の温度で加熱して電子搭載部面を加熱処理した。これに
より上記の方法より更にアルミニウムのしわの発生を防
止することができた他、ヒートサイクル耐量の向上を図
ることができた。
た複合基板を加熱炉中で、窒素雰囲気下、３００℃以上
の温度で加熱して電子搭載部面を加熱処理した。これに
より上記の方法より更にアルミニウムのしわの発生を防
止することができた他、ヒートサイクル耐量の向上を図
ることができた。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明複合基
板（以下、金属−セラミックス直接接合基板とする）に
ついて詳細に説明する。
板（以下、金属−セラミックス直接接合基板とする）に
ついて詳細に説明する。
【００２７】（実施例１）
【００２８】図３は本発明のアルミニウム−セラミック
ス直接接合基板を製造するための設備の原理図である。
純度９９．９％のアルミニウム２をルツボ６にセットし
てから蓋９をしめて、ケース８の内部に窒素ガスを充填
する。ルツボ６をヒーター７で７５０℃に加熱し、アル
ミニウムを溶化してから、ルツボ６内に設けたガイド一
体型ダイス１０の左側入口からセラミックス基板１とし
て３６ｍｍ×５２ｍｍ×０．６３５ｍｍのアルミナ基板
を順番に挿入した。ルツボ６内に入った該アルミナ基板
にアルミニウム溶湯を接触させ、次いで出口側において
凝固させることによって、厚さ０．５ｍｍのアルミニウ
ム板が両面に接合されたアルミニウム−アルミナ直接接
合基板を得た。
ス直接接合基板を製造するための設備の原理図である。
純度９９．９％のアルミニウム２をルツボ６にセットし
てから蓋９をしめて、ケース８の内部に窒素ガスを充填
する。ルツボ６をヒーター７で７５０℃に加熱し、アル
ミニウムを溶化してから、ルツボ６内に設けたガイド一
体型ダイス１０の左側入口からセラミックス基板１とし
て３６ｍｍ×５２ｍｍ×０．６３５ｍｍのアルミナ基板
を順番に挿入した。ルツボ６内に入った該アルミナ基板
にアルミニウム溶湯を接触させ、次いで出口側において
凝固させることによって、厚さ０．５ｍｍのアルミニウ
ム板が両面に接合されたアルミニウム−アルミナ直接接
合基板を得た。
【００２９】次いで、該複合基板上のアルミニウム部に
エッチングレジストを加熱圧着し、遮光、現像処理を行
なって所望のパターンを形成した後、塩化第２鉄溶液に
てエッチングを行なって回路５を形成した。更に回路表
面をＺｎ置換して無電解ニッケル−リンめっき槽内にて
１５分間浸漬して厚さ３μｍのリン９％含有するＮｉ層
を積層して目的とする金属−セラミックス直接接合基板
を得た。
エッチングレジストを加熱圧着し、遮光、現像処理を行
なって所望のパターンを形成した後、塩化第２鉄溶液に
てエッチングを行なって回路５を形成した。更に回路表
面をＺｎ置換して無電解ニッケル−リンめっき槽内にて
１５分間浸漬して厚さ３μｍのリン９％含有するＮｉ層
を積層して目的とする金属−セラミックス直接接合基板
を得た。
【００３０】該接合基板のヒートサイクル耐量を調べた
ところ、ヒートサイクル１０００回でもクラックの発生
は見られなかった。また、しわの発生は軽度であった。
ところ、ヒートサイクル１０００回でもクラックの発生
は見られなかった。また、しわの発生は軽度であった。
【００３１】（実施例２）
【００３２】セラミックス基板としてアルミナに代えて
窒化アルミニウム板（３６ｍｍ×５２ｍｍ×０．６３５
ｍｍ）を用いた他は、実施例１と同様の手段でアルミニ
ウム−窒化アルミニウム直接接合基板を得た。
窒化アルミニウム板（３６ｍｍ×５２ｍｍ×０．６３５
ｍｍ）を用いた他は、実施例１と同様の手段でアルミニ
ウム−窒化アルミニウム直接接合基板を得た。
【００３３】次いで図１に示すように電子部品搭載部３
より各１ｍｍ幅づつ小さく無電解法によって厚さ３μｍ
のニッケル材４を積層して接合した金属−セラミックス
直接接合基板を得、ヒートサイクル耐量を調べたとこ
ろ、ヒートサイクル３０００回でもクラックの発生は見
られなかった。
より各１ｍｍ幅づつ小さく無電解法によって厚さ３μｍ
のニッケル材４を積層して接合した金属−セラミックス
直接接合基板を得、ヒートサイクル耐量を調べたとこ
ろ、ヒートサイクル３０００回でもクラックの発生は見
られなかった。
【００３４】（実施例３】
【００３５】実施例１で得たアルミニウム−アルミナ直
接接合基板と実施例２で得たアルミニウム−窒化アルミ
ニウム直接接合基板とを、実施例１同様無電解ニッケル
メッキ槽に浸漬して厚さ３μｍのリン１２％含有するＮ
ｉ層を積層して目的とする金属−セラミックス直接接合
基板を得た。
接接合基板と実施例２で得たアルミニウム−窒化アルミ
ニウム直接接合基板とを、実施例１同様無電解ニッケル
メッキ槽に浸漬して厚さ３μｍのリン１２％含有するＮ
ｉ層を積層して目的とする金属−セラミックス直接接合
基板を得た。
【００３６】これらの直接接合基板を加熱炉に導入し
て、窒素雰囲気下、４００℃の温度中で加熱処理して電
子搭載部分を強化した。
て、窒素雰囲気下、４００℃の温度中で加熱処理して電
子搭載部分を強化した。
【００３７】これらのヒートサイクル耐量を調べたとこ
ろ、共に１０００回以上でもクラックの発生はみられな
かった他、回路面上の凹凸が実施例１または実施例２に
よって得られたものより少なく、実装品としては加熱処
理した方が好ましいことが判明した。
ろ、共に１０００回以上でもクラックの発生はみられな
かった他、回路面上の凹凸が実施例１または実施例２に
よって得られたものより少なく、実装品としては加熱処
理した方が好ましいことが判明した。
【００３８】（比較例１）
【００３９】比較のため実施例１に示すアルミナ基板を
用いて、厚さ０．３ｍｍの銅板を１０６３℃で直接接合
して得た複合基板にエッチング処理を施して図１に示す
と同一の電子回路を形成した銅−セラミックス基板を
得、実施例同様ヒートサイクル耐量を調べたところ、ヒ
ートサイクル数十回でクラックが発生した。
用いて、厚さ０．３ｍｍの銅板を１０６３℃で直接接合
して得た複合基板にエッチング処理を施して図１に示す
と同一の電子回路を形成した銅−セラミックス基板を
得、実施例同様ヒートサイクル耐量を調べたところ、ヒ
ートサイクル数十回でクラックが発生した。
【００４０】（比較例２）
【００４１】比較のため実施例２に示す窒化アルミニウ
ム基板を用いて、厚さ０．３ｍｍの銅板をＡｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ活性金属ろう材を介して７８０℃で加熱接合して得
た複合基板にエッチング処理を施して図１に示すと同一
の電子回路を形成した銅−セラミックス基板を得、実施
例２と同様ヒートサイクル耐量を調べたところ、ヒート
サイクル数十回でクラックが発生した。
ム基板を用いて、厚さ０．３ｍｍの銅板をＡｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ活性金属ろう材を介して７８０℃で加熱接合して得
た複合基板にエッチング処理を施して図１に示すと同一
の電子回路を形成した銅−セラミックス基板を得、実施
例２と同様ヒートサイクル耐量を調べたところ、ヒート
サイクル数十回でクラックが発生した。
【００４２】
【発明の効果】上述のように本発明方法及び装置によっ
て得た金属／セラミックス直接接合基板は、従来の複合
基板では得られなかったヒートサイクル耐量に富み、電
気自動車向けのように大電力パワーモジュール基板とし
て特に好ましいものである。
て得た金属／セラミックス直接接合基板は、従来の複合
基板では得られなかったヒートサイクル耐量に富み、電
気自動車向けのように大電力パワーモジュール基板とし
て特に好ましいものである。
【図１】本発明に係る金属／セラミックス直接接合基板
の模式平面図である。
の模式平面図である。
【図２】図１の金属／セラミックス直接基板の側面図で
ある。
ある。
【図３】本発明複合基板の製造装置の原理図である。
１ セラミックス基板 ２ アルミニウム ３ 電子部品搭載部 ４ ニッケル材 ５ 回路 ６ ルツボ ７ ヒーター ８ ケース ９ 蓋 １０ ガイド一体型ダイス
Claims (5)
- 【請求項１】 セラミックス基板の少なくとも一主面に
アルミニウム材からなる電気導通及び電子部品搭載のた
めの金属部分を形成した金属−セラミックス複合基板に
おいて、上記金属部分上にニッケル材を積層して成るこ
とを特徴とする金属−セラミックス複合基板。 - 【請求項２】 セラミックス基板の少なくとも一主面に
溶湯アルミニウム材を接合せしめる第１工程、 次いで得られた接合体表面をエッチング処理することに
より所定の回路を形成する第２工程、 次いで得られた回路上の一部又は全面にニッケル材を
１．０μｍ以上積層せしめる第３工程、 とから成ることを特徴とする金属−セラミックス複合基
板の製造法。 - 【請求項３】 上記ニッケル材は、リンを７％以上含有
するニッケル−リンメッキを積層せしめて得たことを特
徴とする請求項１記載の金属−セラミックス複合基板。 - 【請求項４】 上記ニッケル材は、リンを７％以上含有
するニッケル−リンメッキを積層せしめて得ることを特
徴とする請求項２記載の金属−セラミックス複合基板の
製造法。 - 【請求項５】 セラミックス基板の少なくとも一主面に
溶湯アルミニウム材を接合せしめる第１工程、 次いで得られた接合体表面をエッチング処理することに
より所定の回路を形成する第２工程、 次いで得られた回路上の一部又は全面にニッケル材を
１．０μｍ以上積層せしめる第３工程、 次いで得られた上記基板を加熱炉中で、３００℃以上の
温度中で加熱する第４工程、 とから成ることを特徴とする金属−セラミックス複合基
板の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26018796A JPH107480A (ja) | 1996-04-23 | 1996-09-10 | 金属−セラミックス複合基板及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12390396 | 1996-04-23 | ||
| JP8-123903 | 1996-04-23 | ||
| JP26018796A JPH107480A (ja) | 1996-04-23 | 1996-09-10 | 金属−セラミックス複合基板及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH107480A true JPH107480A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=26460696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26018796A Pending JPH107480A (ja) | 1996-04-23 | 1996-09-10 | 金属−セラミックス複合基板及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH107480A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005103560A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Dowa Mining Co Ltd | アルミニウム−セラミックス接合基板およびその製造方法 |
| JP2009203158A (ja) * | 2009-04-08 | 2009-09-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | 金属／セラミック接合体及びその製造方法 |
| JP2011181847A (ja) * | 2010-03-03 | 2011-09-15 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板、パワーモジュール用基板の製造方法、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びパワーモジュール |
| US20150108203A1 (en) * | 2011-11-30 | 2015-04-23 | Component Re-Engineering Company, Inc. | Low Temperature Method For Hermetically Joining Non-Diffusing Ceramic Materials |
-
1996
- 1996-09-10 JP JP26018796A patent/JPH107480A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005103560A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Dowa Mining Co Ltd | アルミニウム−セラミックス接合基板およびその製造方法 |
| JP2009203158A (ja) * | 2009-04-08 | 2009-09-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | 金属／セラミック接合体及びその製造方法 |
| JP2011181847A (ja) * | 2010-03-03 | 2011-09-15 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板、パワーモジュール用基板の製造方法、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びパワーモジュール |
| US20150108203A1 (en) * | 2011-11-30 | 2015-04-23 | Component Re-Engineering Company, Inc. | Low Temperature Method For Hermetically Joining Non-Diffusing Ceramic Materials |
| US9624137B2 (en) * | 2011-11-30 | 2017-04-18 | Component Re-Engineering Company, Inc. | Low temperature method for hermetically joining non-diffusing ceramic materials |
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