JPS63318759A - セラミックス回路基板 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は半導体装基板として有用な熱伝導性基板に関す
る。

（従来の技術） 最近、パワートランスモジュール用基板やスイッチング
電源モジュール用基板等の回路基板として、セラミック
ス基板上に銅板を直接接合させたものがよく用いられて
いる。

従来から、このようなセラミックス回路基板を製造する
には、セラミックス基板の表面にモリブデンペースト等
を塗布、焼結することによりメタライズして、その上に
金属板をろう付けして接合することにより行われできた
が、近年所定形状に打ち抜かれた銅回路板を、例えば酸
化アルミニウム焼結体や窒化アルミニウム焼結体からな
るセラミックス基板上に接触配置させて加熱し、接合界
面に銅−酸化銅の共晶液相を形成させ、この液相により
セラミックス基板を濡らし、直接セラミックス基板と銅
回路板を接合させる、いわゆるＤＢＣ法（ダイレクト・
ボンディング・カッパー法）により行われてきている。

このＤＢＣ法により形成されたセラミックス回路基板は
、セラミックス基板と銅回路板との接合強度が強く、単
純構造なので小型高実装化が可能であり、また作業工程
も短縮できる等の長所を有している。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このような従来のＤＢＣ法により形成したセ
ラミックス回路基板においては、接合時にセラミックス
基板の接合面に、特にほこりやごみ等のセラミックス基
板表面の濡れ性を疎外するようなものが介在していると
、加熱により形成した銅−酸化銅の共晶液相によるセラ
ミックス基板表面の濡れが不十分な部分が生じ、これに
より部分的に非接合部が発生するという問題があった。

このように非接合部が生じると、全体的な銅回路板のは
がれの要因となったり、熱抵抗が大きくなり、すなわち
放熱性が低下し、性能劣化の要因ともなっている。

さらに、この非接合部に加熱炉中の雰囲気ガスを巻込み
、いわゆる「ふくれ」が生じやすくなるという問題もあ
る。

本発明はこのような問題点を解消するなめになされたも
ので、ＤＢＣ法の接合時に生じる非接合部の発生を最少
限におさえたセラミックス回路基板を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のセラミックス回路基板は、予め表面に銅の薄膜
層の形成されているセラミックス基板と、前記鋼の′Ｒ
膜層上に加熱により直接接合されてなる銅回路板とを具
備することを特徴としている。

本発明におけるセラミックス基板は、アルミナ、ベリリ
ア等の酸化物系セラミックス焼結体や窒化アルミニウム
、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非酸化物系セラミックス
焼結体で構成し、少なくとも銅回路板が接触配置される
部分に銅の薄膜層が形成されているものを使用する。

この銅の薄膜層の厚さとしては、０．０１〜１０μｔの
範囲が好ましく、銅の薄膜層の厚さが０．０１μｍより
薄いとこの銅の薄膜層による濡れ住改善効果が十分に得
られず、１０μ福より厚くしてもそれ以上の効果が得ら
れないばかりでなく、逆にこの銅の薄膜層のはがれを生
じる恐れがあり、これによる非接合部が発生する可能性
がある。

このような銅の薄膜層の炒成方法としては、例えば無電
解めっき法や、スパッタリング法、真空蒸着法等の物理
的蒸着法（ＰＶＤ法）等が挙げられる。

本発明に使用する銅回路板としては、タフピッチ銅のよ
うな酸素を１００〜３０００Ｅｌｌ）ＩＩ　、好ましく
は３００〜５００ｐｐｒａ含有する銅を圧延し、プレス
加工やエツチング処理等により所望の回路パターンに形
成したものが好ましい。

本発明のセラミックス回路基板は、前述したように予め
接合すべき面に銅の薄膜層を形成したセラミックス基板
を用いて、この銅の薄！！５！層上に銅回路板を接触配
置し、加熱することにより得られる。この加熱温度は、
銅の融点（１０８３°Ｃ）で銅と酸素の共晶温度（１０
６５℃）以上であり、好ましくは１０７０℃〜１０７５
℃の範囲である。また、加熱雰囲気は、銅板として酸素
含有銅を使用する場合は、窒素ガス等の不活性ガス中で
行うことが好ましく、酸素を含有しない銅を使用する場
合は、酸素を０．０３〜０，１容量％合有する雰囲気中
で行うことが好ましい。

（作　用） 本発明のセラミックス回路基板において、セラミックス
基板として表面に予め銅の薄ＭＭの形成されているもの
使用し、この銅の薄膜層に銅回路板を接触配置して加熱
接合しているので、銅−酸素の共晶液相による濡れ性は
、セラミックス焼結体の表面に直接銅回路板を接触配置
したものに比べてはるかに優れており、多少濡れ性を疎
外する物質が存在していても非接合部の残存量が大幅に
減少した接合部となる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。

実施例 まず、図面に示すように、５０ｍｎｘ　３０ｉｍＸ　Ｏ
，６３５ＩＩＩのアルミナを主成分とする（９６重量％
、他に焼結助剤を４重量％含む。）セラミックス基板１
の両面に、Ｊγさが約２μｍの銅めつき層２を無電解め
っき法により形成した。

次いで、このセラミックス基板１の両面に形成された銅
めっき層２の所定の位置に、酸素含有量３００ｐｐｒＩ
のタフピッチ銅からなる厚さ　０．０３　ｍｎ＋の銅回
路板３を配置し、窒素ガス雰囲気中で１０７０℃、１０
分間の条件で熱処理して両者を接合し、セラミックス回
路基板を作製した。

このようにして得たセラミックス回路基板の外観検査を
行ったところ、加熱接合による銅回路板のふくれは認め
られず、さらに超音波探傷法により接合界面の非接合部
の存在を調べたところ、全接合面積に対して約５％以下
と良好な結果が得られた。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミックス回路基板は、
銅めっき層が形成されているセラミックス基板を使用し
ているので、加熱接合の際の銅−酸化銅の共晶液相に対
する濡れ性が大幅に向上し、セラミックス基板と銅回路
板との接合界面に残存する非接合部が極めて少なく、よ
って熱伝導性、すなわち放熱性に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のセラミックス回路基板の一実施例を示す
断面図である。 １・・・・・・・・・セラミックス基板２・・・・・・
・・・銅めっき層 ３・・・・・・・・・銅回路板 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　湯山幸夫

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め表面に銅の薄膜層の形成されているセラミッ
   クス基板と、前記銅の薄膜層上に加熱により直接接合さ
   れてなる銅回路板とを具備することを特徴とするセラミ
   ックス回路基板。
2. （２）銅の薄膜層の厚さは、０．０１〜１０μｍの範囲
   である特許請求の範囲第１項記載のセラミックス回路基
   板。
3. （３）銅の薄膜層は、無電解めっき法または物理的蒸着
   法により形成されている特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のセラミックス回路基板。