JPS58181771A - 拡散接合方法およびこの方法による複合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は銅とセラミックスとの拡散接合方法およびこ
の方法による複合体に係り、特に複合体屋　２ 構成材相互の接合を確実かつ容易簡単としたものに関す
る。

従来鋼−セラミックス複合体は、ＩＣパッケージ等のセ
ラミックス基板として広く使用されている。しかしなが
ら、従来セラミックス板と銅板とを接合させるには、例
えばセラミックスの接合面にモリブデン、タングステン
などのメタライズインクを塗布し、その後高温で焼付し
、ニッケル等のメッキを施し、銅板を半田付けまたは銀
ろう付けしていた。その他の接合方法にしても、工程が
複雑で手間を要するものであった。

またこのような基板は、近時電子機器の小形化にともな
い、装着部品が高密度化され、基板の放熱性が問題とな
りつつある。そのため、基板の発熱のため装着部品に悪
影響をおよほす。また放熱性を良くするため、特別に放
熱板を取り付けるなど面倒であった。

この発明は前述問題点を解決するため、特にセラミック
スと銅およびアルミニウムとの拡散接合を種々こころみ
、銅とセラミックスとの拡散接合７ｆ１３ においてはアルミニウムをインサート材として使用する
ことにより、その接合を完全ならしめ、さらにこの拡散
接合方法を利用した複合体を完成させるに散ったもので
ある。

以下図面を参照しつつこの発明一実施例を詳述する。

この実施例では１、セラミックス板ｌとして、アルミナ
系セラミックス（Ａ　ｔ２０３）の材料で、厚さ０．６
ｍの５Ｃｒｎ角のものを使用した。ま、た銅板２は厚さ
０．０４ｍのもの、アルミニウム箔３は厚さＯｏ　１７
ｔｍのもの、アルミニウム板４は厚さ１０２■のものい
ずれも５副角のものを使用した。

そしてこれらをアセトン中で充分に脱脂後アセトンを払
拭除去して接触面を清浄とし、図のように重ねる。

この重ねたものを真空チャンバーに入れ、真空ポンプで
約１０　　Ｔｏｒｒの真空とし、かつ温度約５８０°Ｃ
で６０分間、加圧圧力約１．Ｏｋｐ／−で拡散接合処理
した。

この結果、セラミックス板ｌに対して、銅板２およびア
ルミニウム板４は共に強固に接着し、刃物でこすっても
削られはするが、剥離することはなかった。

前述の場合、セラミックス板１と銅板２との間に、アル
ミニウム箔３を挿入しなかった場合は、圧力や温度を種
々変えて実験しても、強固には接合しなかった。

前述実施例では、ＩＣパッケージの基板としてもっとも
望ましいＡｔ２０３を板ｌとして使用した。

この他、セラミックスとして、ステアタイト系（ＭｇＯ
争８１０２）、ムライト系（８Ａｌ２Ｏ３・２５ｉ０２
）、ジルコン系（ＺｒＯ２・５１０２）１　フォルステ
ライト系（２ＭｇＯＬＩＳｉＯ２）あるいはシリコンカ
ーバイド系（ＳｉＣ）などがこの発明に適用でき、いず
れも前述同様の実施例で実験して、同様の強固な接合が
得られた。また、板１の厚さとしては、機械的強度の許
すかぎり薄いのが望ましく、厚すぎると、表裏の温度差
による破壊のおそれが生じる。

また板１は基板として使用するために必要により、適宜
部品取付用の穴を穿孔して゛おくこともで／１６５ きる。

銅板２の材質、厚さなどは基板用として、従来同様の適
宜のものを使用しうる。

インサート材としてのアルミニウム箔３の厚さは、０゜
０１ないし０５■のものが望ましく、あまり厚くても結
果は良くない。ただしセラミックス板１としてＳｉＣを
使用したときは、０．５−程度の厚いものが、より良結
果が得られる。また放熱のためのアルミニウム板４は、
厚さＯｌないし１ｍのものが望ましい。いずれもアルミ
ニウムの材質としては、純アルミニウムまたはこれを主
成分とするアルミニウム合金が適用しうる。

拡散接合を行なう場合の温度はこの発明を実施するうえ
についての重要なポイントの一つである、。

一般に高温であるほど圧力は小ですむが、この発明の場
合、使用する材料のうち、融点のもっとも低いのはアル
ミニウムの約６５０°Ｃであり、この温度より高くする
ことは出来ない。また、接合材料相互の共晶温度の最低
はＡｔ−Ｃｕの５４８°Ｃである。拡散接合は必らずし
も共晶を伴なうこと屋　６ を要巳ないものであるが、共晶現象を利用すればその接
合はより完全となるものであり、この発明における拡散
接合時の温度は５４８°Ｃ以上が望ましい。

この発明において前述範囲内の温度に対応する拡散接合
時の圧力と時間については、各構成の材質によりそれぞ
れ実験によって定められるが、前述実施例近辺の圧力と
時間で、はぼいずれの場合も実施可能である。

また拡散接合時にその雰囲気を真空とする以外に、窒素
またはアルゴンなどの不活性ガス雰囲気としてもよい。

前述説明においては、セラミックス板の一方に銅板を、
他方にアルミニウム板を接合し、このアルミニウム板に
よって基板の放熱を良好とした。

しかしながら、セラミックス板の両面共銅板を接合し、
両面に電子回路を構成するようにしてもよいＯ さらにはこの発明は、この発明の技術的思想の範囲内に
おける各構成の均等物との置換えも、ま屋　７ たこの発明の技術的範囲に含まれるものである。

この発明は前述したとおり、セラミックス基板などに使
用する複合体として、その各構成相互の接合が完全であ
るのみならず、その放熱も良好となしうるなと、特有か
つ顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明一実施例を示す側面図である。 １・・・セラミックス板、２・・・銅板、３・・・アル
ミニウム箔、４・・・アルミニウム板。 出願人　新明和工業株式会社 代理人　弁上　正　（ほか１名） 特開昭５８−１８１７７１（３）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　銅とセラミックスとの拡散接合方法であって
   、前記銅とセラミックスとの間にアルミニウム箔を介在
   せしめ、５４８°Ｃないし約６５０°Ｃの温度で拡散接
   合することを特徴とする、前記拡散接合方法。
2. （２）銅−セラミソクスーアルミニウム複合体であって
   、前記銅とセラミックスとの間にアルミニウムをインサ
   ート材として挾み、拡散接合によって一体化してなる、
   前記複合体。
3. （３）銅−セラミノクスー銅複合体であ−）て、前記銅
   とセラミックスとの間にアルミニウムをインサート材と
   して挾み、拡散接合によって一体化してなる、前記複合
   体。