JPS60120586A - セラミツク配線板及びセラミツク配線板の製造法 - 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】 本発明はセラミック配線板及びセラミック配線板の製造
法に関する。

従来セラミック配線板は、セラミックグリーンシート（
以下グリーンシートという）の一方の表面にタングステ
ン、モリブデン等の導体ペーストを用いて回路を形成し
ている。このようなセラミック配線板は回路におけるメ
タライズ層の接着強度は十分であるが、セラミックスの
厚さが約０゜４〜０．８　ｍｍと厚く、かつセラミック
スは金属に比較し熱伝導率が低いため放熱性が悪いとい
う欠点がある。例えはセラミック配線板の回路上にはパ
ワートランジスタ、パワーサイリスタ、パワーダイオー
ド等のパワー半導体素子が搭載され、配線。

樹脂封止等の工程を経てパワーモジュール化して使用さ
れる。そして動作中にこれらパワー半導体素子から発生
する熱はセラミック配線板を通して放熱されるが、セラ
ミックスの放熱性が悪いためパワー半導体素子の直下は
高温にさらされ、パワー半導体素子のろう付に使用しま
たはんだ、銀ろう等が部分的に高温となり熱劣化による
ろう何部が剥離する等の不良が発生しパワーモジュール
の寿命を低下させていた。

放熱性を良くするためにセラミック配線板の裏面（回路
を形成した部分の反対側の表面）に導体ペーストを印刷
して放熱面とした表面放熱導体部を形成したが十分な放
熱性を持たせることができなかった。

本発明はこれらの欠点のないセラミック配線板及びセラ
ミック配線板の製造法を提供することを目的とするもの
である。

本発明は一方の表面に形成された回路部と、他方の表面
及びセラミック基板の少なくも一側面に形成された表面
放熱導体部と、セラミック基板中に埋込まれた伝熱導体
部とからなるセラミック配線板並びに一方の表面に回路
部を形成した回路形成セラミック板又は一方の表面に回
路部を形成し。

他方の表面に伝熱導体部を形成した回路形成セラミック
板と、一方の表面に表面放熱導体部を形成した導体形成
セラミック板又は一方の表面に表面放熱導体部を形成し
、他方の表面に伝熱導体部を形成した導体形成セラミッ
ク板とを２回路形成セラミック板の回路部を形成した面
と導体形成セラミック板の表面放熱導体部を形成した面
とが表面（外側面）になるように重ね９次いで重ね合わ
せた両セラミック板の少なくとも一側面に導体ペースト
を塗布して焼成するセラミック配線板の製造法に関する
。

なお本発明において回路部とは電圧信号、電流を供給伝
播するだめの配線のことであり１表面放熱導体部とは放
熱を促進するだめの金属層のことである。

回路形成セラミック板と導体形成セラミック板との間に
埋込まれる伝熱導体部は一層に限らず複数層形成しても
よい。

焼成後に回路部及び／又は表面放熱導体部にメッキ処理
してもよいうメッキ処理はニッケルメッキ処理、ニッケ
ルメッキと銅メッキとの二重メッキ処理、ニッケルメッ
キと金メッキとの二重メッキ処理等が適用されるが価格
の面からニッケルメッキ処理、ニッケルメッキと銅メッ
キの二重メッキ処理で行なうことが好ましい。メッキの
厚さについては特に制限はないが、ニッケルメッキ処理
のみの場合は１μｍ以上あれば十分であるが、１０μｍ
以上あればさらに好ましい。またニッケルメッキと銅メ
ッキとの二重メッキ処理の場合は、ニッケルメッキは１
〜４μｍの範囲でメッキすることが好捷しく、５０μｍ
以上であれはさらに好ましい。メッキの処理法について
も特に制限はな〈従来公知の方法で行なうものとする。

回路部１表面放熱導体部及び伝熱導体部を形成する材料
としては、タングステン、モ１）フ゛デン。

銀、銀−パラジウム、金等が用いられ、また回路形成セ
ラミック板及び導体形成セラミック板はグリーンシート
を用いてもよく、これを焼結したセラミック板を用いて
もよい。グリーンシートを用いる場合には焼成前に両セ
ラミック板を圧着することが好ましい。

焼成は従来公知の方法で行なうものとし特に毒１１限は
ない。

回路部は側面の表面放熱導体部との絶縁性を保持するた
め縁を少し残してほぼ全面に形成−ｒることか好ましい
。

得られるセラミック配線板の厚さは強度及び放熱性の面
から０．３〜０．８　ａｎｎであることが好ましい。

本発明では伝熱導体部と表面の表面放熱導体部との間に
スルーホール（穴）を形成すれはさらに放熱性が向上す
るので好捷しく、その開孔率はセラミック板の面積に対
し１チ以上あれは十分てあるが、５チ以上であればさら
に放熱性が向上するので好ましい。穴径としては作業性
および使用する導体ペーストの緻密化のため０，２〜２
．０ｍｍであることが好ましく、０．２〜１．０ｍｍで
あれはさらに好ましい。京ね合わせた両セラミック板の
側面に形成する表面放熱導体部は一側面だけ形成しても
よいが、多側面に形成すれば放熱性が向上するので好ま
しく、また表面放熱導体部と伝熱導体部とを連続して形
成すればさらに放熱性が向上するので好ましい。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例１ 第１表に示す組成の材料をボールミルにて５０時間均一
に混合した後ドクターブレード法によりテープキャステ
ィングして厚さ０．３５鵬のグリーンシートを得た。

次に第１図に示す如く前述のグリーンシート１の一方の
表面にタングステンペース）（３ＴＷ−１２００：日立
化成製商品名）を印刷して回路部２を形し、他方の表面
には伝熱導体部３を形成し。

回路形成セラミック板４とした。

上記とは別に第２図に示す如く他のグリーンシート１に
直径１．０　ｍｍの穴（スルーホール）５を１．５胚格
子であけ、この中に前述のタングステンペーストを緻密
に充填し、さらに一方の渋面に表面放熱導体部６を形成
し、導体形成セラミック板７とした。

次に第３図に示す如く回路形成セラミック板４の回路部
２を形成した面と導体形成セラミック板７の表面放熱導
体部６を形成した面とが表面（外側面）になるように重
ねそれを圧着し９次いで側面に前述のタングステンペー
ストを塗布して表面放熱導体部８を形成した後空気中で
２００℃まで５０℃／時間の昇温速度で加熱し、２００
℃で１時間保持した後、２００℃からは水素雰囲気中で
３０℃／時間の昇温速度で１５５０℃まで昇温させて焼
成し、その後無電解ニッケルメッキにて２μｍの厚さに
メッキ被膜を施してセラミック配線板を得た。

上記のセラミック配線板についてレーザーフラッシュ法
熱定数測定装置によ抄熱抵抗を測定したところ０．７５
℃／Ｗ（ワット）であった。

実施例２ 実施例１で得たグリーンシートを大気中で１５２０℃で
焼成して焼結したセラミック板を得た。

上記とは別のグリーンシートに直径１．２　ｍｍの穴を
１．８ｍｍ格子であけた後上記と同様の条件にて焼成し
て焼結した穴付のセラミック板を得た。

次にタルク８７．５重量部、ドロマイトＩＺ５重量部及
びアルミナ２０重量部をボールミルで１０００時間混合
後、乾燥し、その後エチルセルロース５重量部及びテル
ピネオール２０重量部を加え３本ロールミルで混合して
得た接着ペーストを前述の焼結したセラミック板及び穴
付のセラミック板の両表面と穴の内面に約１０μｍの厚
さに塗布した。

さらにセラミック板の一方の表面には実施例１と同様の
タングステンペーストにて実施例１と同様の回路部を形
成し、他方の表面には実施例１と同様の伝熱導体部を形
成し９回路形成セラミック板とした。

また前述の穴付のセラミック板の穴の中には実施例１と
同様にタングステンペーストを緻密に充填し、さらに一
方の表面に表面放熱導体部を形成し導体形成セラミック
板とした。

次に回路形成セラミック板の回路部を形成した面と導体
形成セラミック板の表面放熱導体部とを形成した面とが
表面（外側面）になるように重ね。

次いで側面に実施例１と同様にタングステンベーストを
塗布して表面放熱導体部を形成した後空気中で２００℃
まで室温から１０時間で昇温し。

２００℃からは水素雰囲気中で１４５０℃まで３０時間
で昇温させて焼成し、その後無電解ニッケルメッキにて
２μｍの厚さにメッキ被膜を施してセラミック配線板を
得た。

上記のセラミック配線板を実施例１と同様の装置にて熱
抵抗を測定したところ０．９°Ｃ／Ｗであった。

実施例３ メッキ処理が無電解ニッケルメッキにて２μｍの厚さ、
硫酸銅メッキにて１００μｍの厚さにメッキ被膜を施し
た以外は実施例１と同様の工程を経てセラミック配線板
を得た。このセラミック配線板を実施例１と同様の装置
にて熱抵抗を測定したところ０．５７°Ｃ／Ｗであった
。

実施例４ メッキ処理が無電解ニッケルメッキにて２μｍの厚さ、
硫酸銅メッキにて２０μｍの厚さにメッキ被膜を施した
以外は実施例２と同様の工程を経てセラミック配線板を
得た。このセラミック配線板を実施例１と同様の装置に
て熱抵抗を測定したところ０．７１℃／Ｗであった。

比較例１ 実施例１で得たグリーンシートを２枚貼り合わせ厚さ０
．７０ｍｍのグリーンシートとした。このグリーンシー
トの一方の表面に実施例１と同様のタングステンペース
トにて実施例１と同様の回路部を形成し、他方の表面に
は実施例１と同様の表面放熱導体部を形成し、以下実施
例１と同様の焼成及びメッキ処理工程を経てセラミック
配線板を得た。このセラミック配線板を実施例１と同様
の装置にて熱抵抗を測定したところ１．２０℃／Ｗであ
った。

比較例２ メッキ処理ケ実施例３の方法で行なった以外は比較例工
と同様の工程を経てセラミック配線板を得た。このセラ
ミック配線板を実施例１と同様の装置にて熱抵抗を測定
したところ１．０５℃／Ｗであった。

本発明によれば、伝熱導体部を形成しない従来のセラミ
ック配線板に比較し２本発明の実施例になるセラミック
配線板は熱抵抗を約２０〜４０％向上することができる
ため放熱性の良いセラミック配線板を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は９本発明の実施例になる
セラミック配線板の製造工程を示す縦断面図である。 符号の説明 １・・・グリーンシート　２・・・回路部３・−・伝熱
導体部　４・・・回路形成−ヒラミック板５・・・穴　
６・・・表面放熱導体部 ７・・・導体形成セラミック板 ８・・・表面放熱導体部 代理人　弁理士　若　林　邦　彦 第　１　図 第２　図 系　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方の表面に形成された回路部と、他方の表面及び
   セラミック基板の少なくとも一側面に形成された表面放
   熱導体部と、セラミック基板中に埋込まれた伝熱導体部
   とからなるセラミック配線板。 ２、一方の表面に回路部を形成した回路形成セラミック
   板又は一方の表面に回路部を形成し、他方の表面に伝熱
   導体部を形成した回路形成セラミック板と、一方の表面
   に表面放熱導体部を形成した導体形成セラミック板又は
   一方の表面に表面放熱導体部を形成し、他方の表面に伝
   熱導体部を形成した導体形成セラミック板とを９回路形
   成セラミック板の回路部を形成した面と導体形成セラミ
   ック板の表面放熱導体部を形成した面とが表面（外側面
   ）になるように重ね１次いで重ね合わせた両セラミック
   板の少なくとも一側面に導体ベーストを塗布して焼成す
   ることを特徴とするセラミック配線板の製造法。 ３、焼成後セラミック配線板の回路部及び／又は表面放
   熱導体部をメッキ処理する特許請求の範囲第２項記載の
   セラミック配線板の製造法。 ４、メッキ処理がニッケルメッキ処理である特許請求の
   範囲第２項又は第３項記載のセラミック配線板の製造法
   。 ５、　メッキ処理がニッケルメッキと銅メッキとの二重
   メッキ処理である特許請求の範囲第２項又は第３項記載
   のセラミック配線板の製造法。