KR100374379B1 - 기판 - Google Patents

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KR100374379B1
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요시히꼬 쓰지무라
미유끼 나까무라
야스히또 후시이
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덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤
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Abstract

세라믹 기판상에 형성된 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판을 갖는 기판에 있어서, 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판이 하기 제 1 금속 - 제 2 금속 결합 생성물 (제 1 금속 및 제 2 금속의 동종의 금속의 조합 제외) 및/또는 하기 제 1 금속 - 제 3 금속 - 제 2 금속 결합 생성물을 포함하고, 제 1 금속이 세라믹 기판에 결합되어 있는 기판 :
제 1 금속 : 알루미늄 (Al), 납 (Pb), 백금 (Pt) 및 상기 금속 성분중 1 종이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속,
제 2 금속 : 구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), 알루미늄 (Al) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속,
제 3 금속 : 티타늄 (Ti), 니켈 (Ni), 지르코늄 (Zr), 몰리브데늄 (Mo), 텅스텐 (W) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속.

Description

기판 {SUBSTRATE}
본 발명은 기판, 및 그의 제조방법 및 기판용으로 적합한 금속 결합된 제품에 관한 것이다.
본 발명의 기판은 세라믹 기판상에 열-복사 금속판 및/또는 금속 회로를 형성함으로써 수득한다. 단지 금속 회로 또는 금속 회로 및 열-복사 형성된 금속판을 갖는 기판을 회로 기판으로서 사용하거나, 또는 단지 열-복사 금속판을 갖는 기판을 열-복사 기판으로서 사용한다. 본 발명에서, 회로 기판 및 열-복사 기판 사이에 본질적인 차이는 단순히 열-복사 기판은 형성된 금속 회로를 가지지 않는다는 데 있고, 따라서 본 발명은 예로서 회로 기판을 택하여 설명한다.
최근에, 로봇, 전동기등과 같은 산업 기구가 향상됨에 따라 큰 동력 및 고-성능 변환장치를 포함하는 동력 모듈이 변화해왔고, 반도체 부분으로부터 발생한 열이 점진적으로 증가한다. 상기 열을 효율적으로 복사하기위해, 다양한 단계가 동력 모듈 보드에 통상적으로 적용되었다. 특히, 양호한 열 전도성을 갖는 세라믹 보드가 최근에 개발되었고, 구리판과 같은 금속판을 기판 보드상에 결합하고, 금속 회로를 형성시키고 반도체 부분을 그대로 또는 니켈-도금으로써 처리한 후, 금속판위에 둠으로써 제조된 구조를 사용하는 경향이 있다. 상기 경우에, 또한 금속 회로를 갖는 세라믹 기판의 맞은편에 형성된 구리판과 같은 열-복사 금속판을 갖는 구조가 있다.
상기 모듈은 초기 단계에서 단순한 기계 도구에 사용되었지만, 최근에 상기 모듈을 용접기, 전기 궤도차의 구동 부분, 전기차등에 사용하고 있으며, 이는 더욱 가혹한 환경 조건 목적하에서 내구성에 추가로 소형화가 요구된다. 따라서, 세라믹 기판과 관련하여, 금속 회로의 두께가 증가하여 전기 전류 밀도를 상승시키고 열 쇼크에 대한 내구성이 향상될 것이 요구된다. 상기 요구를 충족시키기 위해, 연구자들은 신규한 세라믹 소결 재료를 제조하기 위해 연구하였다.
지금까지, 통상적으로 사용된 회로 기판은 알루미나 기판 또는 질화 알루미늄 기판상에 형성된 구리 회로를 갖는 구조를 가지지만, 내열 순환성에 대한 신뢰성을 향상시키기 위해, 질화 알루미늄 기판상에 형성된 알루미늄 회로를 지닌 구조가 개발되었다. 하지만, 알루미늄은 구리보다 전기 전류밀도와 같은 전기 특성이 더 나쁘기 때문에, 상기 회로 기판은 널리 쓰이지 않는다.
본 발명은 상기 환경하에서 행해졌으며, 그 목적은 내열 순환성에서 우수한 매우 신뢰성 있는 기판 (회로 기판 또는 열-복사 기판) 을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 만족할만한 생산성으로 상기 매우 신뢰성 있는 기판을 제조하는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 매우 신뢰성 있는 기판에 사용될 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판으로서 적합한 금속 결합 생성물을 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명은 기판내에 있고, 기판 및 금속 결합 생성물을 제조하는 방법에 있으며, 이는 하기 필수적인 특징을 가진다.
1. 세라믹 기판상에 형성된 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판을 갖는 기판에 있어서, 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판이 하기 제 1 금속 - 제 2 금속 결합 생성물 (제 1 금속 및 제 2 금속의 동종의 금속의 조합 제외) 및/또는 하기 제 1 금속 - 제 3 금속 - 제 2 금속 결합 생성물을 포함하고, 제 1 금속이 세라믹 기판에 결합되어 있는 기판 :
제 1 금속 : 알루미늄 (Al), 납 (Pb), 백금 (Pt) 및 상기 금속 성분중 1 종이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속,
제 2 금속 : 구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), 알루미늄 (Al) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속,
제 3 금속 : 티타늄 (Ti), 니켈 (Ni), 지르코늄 (Zr), 몰리브데늄 (Mo), 텅스텐 (W) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속.
2. 제 1 항에 있어서, 제 1 금속이 알루미늄이고 제 2 금속이 니켈-코팅된 구리인 기판.
3. 제 1 항에 있어서, 제 1 금속 - 제 3 금속 - 1b 족 금속을 함유하는 합금층 (a), 제 1 금속 - 제 3 금속 - 4b 족 금속을 함유하는 합금층 (b) 및 제 1 금속- 제 3 금속의 합금층 (c) 를 통해 제 1 금속이 제 3 금속에 결합된 기판.
4. 제 3 항에 있어서, 제 1 금속이 알루미늄이고, 제 2 금속이 구리이며, 제 3 금속이 니켈인 기판.
5. 제 3 항에 있어서, 1b 족 금속이 구리이고 4b 족 금속이 규소인 기판.
6. 제 4 항에 있어서, 1b 족 금속이 구리이고 4b 족 금속이 규소인 기판.
7. 제 1 항에 있어서, 기판이 동력 모듈 기판인 기판.
8. 활성 금속-납땜 방법에 의해 제 1 금속 회로 패턴 및/또는 열-복사 금속판 패턴을 세라믹 기판의 금속 회로-형성 표면 및/또는 열-복사 금속판-형성 표면에 결합시키고, 추가로 제 1 금속과는 다른 제 2 금속 패턴을, 제 3 금속을 그사이에 끼워 넣거나 또는 끼워 넣지 않고 결합시키는 것을 포함하는 제 1 항의 기판의 제조 방법.
9. 활성 금속-납땜 방법에 의해 제 1 금속의 고체 금속판을 세라믹 기판의 금속 회로-형성 표면 및/또는 열-복사 금속판-형성 표면에 결합시키고, 추가로 제 1 금속과는 다른 제 2 금속의 고체 금속판 사이에 제 3 금속을 끼워 넣거나 또는 끼워 넣지 않고 결합시키고, 다음에 에칭하여 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판을 형성하는 것을 포함하는 제 1 항의 기판의 제조 방법.
10. 제 8 항에 있어서, 제 1 금속이 알루미늄이고 제 2 금속이 니켈-코팅 구리인 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 제 1 금속이 알루미늄이고 제 2 금속이 니켈-코팅 구리인 방법.
12. 제 8 항에 있어서, 기판이 동력 모듈 기판인 방법.
13. 하기 제 1 금속을, 제 1 금속 - 제 3 금속 - 1b 족 금속을 함유하는 합금층 (a), 제 1 금속 - 제 3 금속 - 4b 족 금속을 함유하는 합금층 (b) 및 제 1 금속 - 제 3 금속의 합금층 (c) 를 통해, 하기 제 3 금속에 결합시킴으로써 수득된 금속 결합 생성물 :
제 1 금속 : 알루미늄 (Al), 납 (Pb), 백금 (Pt) 및 상기 금속 성분중 1 종이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속,
제 3 금속 : 티타늄 (Ti), 니켈 (Ni), 지르코늄 (Zr), 몰리브데늄 (Mo), 텅스텐 (W) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속.
14. 제 13 항에 있어서, 제 1 금속이 알루미늄이고 제 3 금속이 니켈인 금속 결합 생성물.
15. 제 13 항에 있어서, 1b 족 금속이 구리이고 4b 족 금속이 규소인 금속 결합 생성물.
16. 제 14 항에 있어서, 1b 족 금속이 구리이고 4b 족 금속이 규소인 금속 결합 생성물.
17. 제 13 항에 있어서, 제 3 금속이 추가로 하기 제 2 금속에 결합된 금속 결합 생성물 :
제 2 금속 : 구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), 알루미늄 (Al) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속.
18. 제 17 항에 있어서, 금속 결합 생성물을 동력 모듈 기판용 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판으로서 사용하는 금속 결합 생성물.
이하에, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 고전압의 고 전기 전류가 동력 모듈 회로 기판의 금속 회로부로 흐르기 때문에, 현재 구리 회로가 주로 사용된다. 하지만, 구리 회로는 사용하는 동안 개폐 또는 환경 변화에 의해 열등으로 인한 열 쇼크가 반복적으로 적용되기 때문에, 구리 및 세라믹 사이에 열 팽창 차이에 의해 야기된 열응력으로 인해 세라믹 기판으로부터 박리가 되는 문제가 있다.
구리 및 세라믹사이에 열팽창 차이에 의해 야기된 열응력은 금속의 열 팽창 계수 뿐아니라 인장 강도, 보정응력등을 포함하는 고유 기계 특성에 따라 결정된다. 따라서, 열응력을 감소시키기 위해, 구리보다 낮은 인장 강도 및 보정응력을 갖는 금속을 사용하지만, 지금까지 상기 언급된 특성을 가지고 또한 구리와 동일한 수준의 전기 특성을 가진 금속은 발견되지 않고 있다.
따라서, 본 발명자들이 심도있게 연구한 결과, 세라믹 기판에 결합될 금속으로서 낮은 인장 강도와 낮은 내응력을 갖는 알루미늄을 선택하고 알루미늄상에 만족할만한 전기 특성을 갖는 구리를 적층하면서, 결합하는 동안 열로 인해 알루미늄 및 구리사이에 반응 및 확산이 일어나지 않도록 하기위해 두개의 금속사이에 니켈을 끼워 넣음으로써, 목적하는 금속 회로를 형성하여, 금속 및 세라믹사이에 열 팽창 차이로 인한 열응력을 줄임으로써 상기 언급된 문제점들을 해결할 수 있다는 것을 알았으며, 본 발명자들은 추가로 상기 금속을 결합하는 방법을 연구하였으며 연구 결과 본 발명을 달성하였다.
본 발명에 사용된 세라믹 기판용 물질의 예는 질화 규소, 질화 알루미늄, 알루미나등을 포함하고, 그중, 질화 알루미늄이 동력 모듈에 적합하다. 세라믹 기판의 두께는 바람직하게는 약 0.5 내지 0.8 ㎜ 이고, 두께가 너무 크면, 내열성이 너무 커지고, 반면에 두께가 너무 작으면, 내구성이 불량해진다.
표면상의 작은 결함 또는 공동은 금속 회로, 열-복사 금속판 또는 그의 전구체 금속판을 세라믹 기판에 결합할 때, 나쁜 영향을 주기 때문에, 세라믹 기판은 반드시 매끄러운 표면을 갖는 것이 바람직하므로, 세라믹 기판의 표면 특성은 중요하다. 따라서, 세라믹 기판은 연마 (honing) 처리 또는 기계적 가공과 같은 광택 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용된 금속 회로 및 열-복사 금속판용 물질의 예는 (동일한 종류의 제 1 금속 및 제 2 금속의 금속들을 결합한 것을 제외한) 제 1 금속 - 제 2 금속의 금속 결합 생성물 및/또는 제 1 금속 - 제 3 금속 - 제 2 금속의 금속 결합 생성물을 포함하고, 제 1 금속은 세라믹 기판에 결합된다. 그중에서, 제 1 금속 - 제 3 금속 - 제 2 금속의 금속 결합 생성물이 바람직하고, 알루미늄 - 니켈 - 구리의 금속 결합 생성물이 동력 모듈에 적합하며, 알루미늄 및 니켈-코팅된 구리의 금속 결합 생성물이 특히 적합하다.
제 1 금속, 제 2 금속 및 제 3 금속의 각 두께와 관련하여, 제 1 금속은 바람직하게는 약 30 내지 200 ㎛, 제 2 금속은 바람직하게는 약 100 내지 500 ㎛ 및 제 3 금속은 바람직하게는 약 5 내지 30 ㎛ 이다. 또한, 제 2 금속은 반드시 더 작은 내응력, 특히 약 50 MPa 미만의 내응력을 갖는 것이 바람직하다.
제 1 금속, 제 2 금속 및 제 3 금속의 조합시에, 심지어 금속 결합 생성물을 형성한 후에도 각 금속의 고유 성능을 충분히 달성하기 위해, 제 1 금속 및 제 3 금속의 공융점은 제 2 금속 및 제 3 금속의 공융점보다 약 150℃ 더 높은 것이 바람직하다. 그들중, 제 1 금속은 알루미늄이고 제 2 금속은 니켈 - 코팅된 구리인 것이 가장 바람직하다. 니켈 코팅을 도금, 스퍼터링, 증착등에 의해 수행할 수 있지만, 도금이 바람직하다.
또한, 본 발명에서, (알루미늄과 같은) 제 1 금속 - (니켈과 같은) 제 3 금속 - (구리와 같은) 제 2 금속의 금속 결합 생성물을, 제 1 금속 - 제 3 금속 - 1b 족 금속을 함유하는 합금층 (a), 제 1 금속 - 제 3 금속 - 4b 족 금속을 함유하는 합금층 (b) 및 제 1 금속 - 제 3 금속의 합금층 (c) 를 통해, 제 1 금속을 제 3 금속에 결합시킴으로써 바람직하게 제조하고, 그로인해 제 1 금속의 열응력 - 완화 작용을 충분히 유지시키고, 제 2 금속의 양호한 전기 전도성을 충분히 활용한다.
상기 합금 층은 바람직하게는 제 3 금속 측면으로부터 합금층 (a), 합금층 (b) 및 합금층 (c) 의 순서로 형성된다. 각 합금층의 두께와 관련하여, 합금층 (a) 는 바람직하게는 약 1 내지 5 ㎛, 합금층 (b) 는 바람직하게는 약 3 내지 7 ㎛ 및 합금층 (C) 는 바람직하게는 약 4 내지 10 ㎛ 이다.
상기 합금층중 제 1 금속 및 제 3 금속의 종류는 반드시 금속 결합 생성물의 제 1 금속 및 제 3 금속과 같이 상기 언급된 것과 동일한 금속이거나 또는 금속 결합 생성물의 제 1 금속 및 제 3 금속에 통상적인 금속 성분을 함유하는 것이 바람직하다. 1b 족 금속으로서, 구리 (Cu), 금 (Au), 은 (Ag) 또는 상기 성분중 1 종이상을 함유하는 합금을 사용하지만, 그중에서 구리가 바람직하다. 또한, 4b 족 금속으로서, 규소 (Si), 주석 (Sn), 납 (Pb) 또는 상기 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금을 사용하지만, 그중에서 규소가 바람직하다.
상기 합금층 (a), 합금층 (b) 및 합금층 (c) 를 통해 결합된 제 1 금속 - 제 3 금속의 금속 결합 생성물은 신규하다. 상기 금속 결합 생성물 (알루미늄 - 니켈 결합 생성물과 같은) 은, 제 1 금속 및 제 3 금속중 1 종 이상이 (구리와 같은) 1b 족 금속 및 (규소와 같은) 4b 족 금속을 각각 약 0.1 내지 1.2 중량 % 의 양으로 불순물로서 함유하는 경우 제 1 금속을 직접 제 3 금속과 접촉시키거나, 제 1 금속판 및 제 3 금속판이 실질적으로 상기 불순물을 함유하지 않거나 또는 단지 소량으로 함유하는 경우, 1b 족 금속 및/또는 4b 족 금속을 함유하는 결합 물질을 두 금속판사이에 두고 금속을 열-처리함으로써 제조할 수 있다. 결합 물질로서, 1b 족 금속 및/또는 4b 족 금속을 함유하는 호일 또는 페이스트를 사용한다.
열 처리는 바람직하게는 약 1 × 10-4토르의 진공 조건하에서 수행하고, 로 (furnace) 로서, 온도를 급속히 상승시킬 수 있고 또한 미세한 온도 조절이 가능한 적외선 형 가열로를 사용하는 것이 바람직하다. 가열은 (알루미늄과 같은) 제 1 금속 및 (니켈과 같은) 제 3 금속의 공융점의 근처까지 온도를 상승시켜서 수행할 수 있으며, 두 금속사이에 계면은 약간 용융되고 적어도 약 1 ℃/분의 속도로 냉각된다. 구체적으로, 냉각은 약 620 내지 630 ℃ 의 온도로 약 5 내지 10 분간 유지시킨 후 수행한다. 상기 경우에, 온도는 온도계를 금속 표면과 직접 접촉하도록 두어 측정한다.
본 발명의 제 1 금속 - 제 3 금속의 금속 결합 생성물을 기판상에 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판을 형성하기 위한 물질로서 사용한다. 상기 경우에, 제 3 금속이 (구리와 같은) 제 2 금속에 더 결합되어, 그로인해 제 1 금속 - 제 3 금속 - 제 2 금속의 금속 결합 생성물을 형성하는 것이 필요하다. 이것은 (구리와 같은) 제 2 금속을 미리 제조된 (Al-Ni 결합 생성물과 같은) 제 1 금속 - 제 3 금속의 금속 결합 생성물에 결합하거나, 또는 제 1 금속 - 제 3 금속의 금속 결합 생성물을 제조할 때 제 3 금속으로서, 비전기 도금, 스퍼터링, 증착등에 의해 (니켈과 같은) 제 3 금속으로써 코팅된 (구리와 같은) 제 2 금속을 이용하여, 수행할 수 있다. 제 3 금속 및 제 2 금속의 결합은 도금뿐 아니라 열-압축 결합에 의해서도 이루어질 수 있다. 상기 방법은 제 2 금속을 미리 제조된 제 1 금속 - 제 3 금속의 금속 결합 생성물에 결합할 때 사용한다.
본 발명의 제 1 금속 - 제 3 금속의 금속 결합 생성물을 상기 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판을 형성하기 위한 물질로서 뿐아니라 그 자체로 구조재로서 사용하거나, 또는 세라믹 기판에 결합시켜 다양한 용도에 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 기판을 제조할 때, 제 1 금속을 세라믹 기판과 접촉시키기 위해, 제 1 금속 - 제 2 금속의 금속 결합 생성물 및/또는 제 1 금속 - 제 3 금속 - 제 2 금속의 금속 결합 생성물을 형성시키고 다음에 에칭 (에칭법) 하는 것을 포함하는 방법, 또는 상기 금속 결합 생성물을 천공시킴으로써 제조된 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판의 패턴을 세라믹 기판에 결합시키는 것 (패턴-배열법) 을 포함하는 방법을 사용한다. 어떤 경우에도, 각 금속의 결합을 제 1 금속 - 제 2 금속의 상기 금속 결합 생성물 또는 제 1 금속 - 제 3 금속 - 제 2 금속의 금속 결합 생성물의 제조시에 동일한 방법으로서 수행할 수 있다. 제 1 금속 및 세라믹 기판의 결합을 활성 금속 - 납땜법에 의해 수행할 수 있다. 활성 금속 - 납땜법은 예를 들어, 일본 A 제 60-177634 호 및 미국 특허 제 4,591,537 호에 개시되어 있다.
본 발명의 기판을 동력 모듈에 사용할 때, 그의 최상의 실시 양태는 세라믹 기판으로서 질화 알루미늄 기판을 사용하고 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판으로서 알루미늄-니켈-구리의 금속 결합 생성물을 사용하며, 금속 결합 생성물의 알루미늄 및 니켈을, 알루미늄-니켈-구리의 합금층 (a), 알루미늄-니켈-규소의 합금층 (b) 및 그 사이에 알루미늄-니켈의 합금층 (c) 을 끼워 넣음으로써 결합한다.
상기 기판을, 질화 알루미늄 기판상에 결합된 금속 결합 생성물을 에칭하여 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판으로 형성할 수 있으며, 그로인해 다량 생산에서 매우 신뢰할만한 기판을 제조한다. 따라서, 상기 생성 방법은 하기에 더욱 상세히 기술된다.
우선, 각각 적합한 양으로, 1b 족 금속의 구리 성분 및 4b 족 금속의 규소 성분을 함유하는 알루미늄판을 활성 금속 납땜법에 의해 질화 알루미늄 기판에 결합한다. 그렇게 사용된 질화 알루미늄 기판은 적어도 약 100 W/mK 의 열 전도성 및 적어도 약 350 MPa 의 휨 강도를 가진다.
활성 금속 납땜법에 사용된 납땜 물질의 금속 성분은 바람직하게는 주성분으로서 알루미늄 (Al) 및 규소 (Si) 및 부성분으로서 질화 알루미늄 기판에서 습윤성을 유지하기 위해 활성 금속을 포함한다. 활성 금속 성분은 산화물 또는 질화물을 만들기 위해 질화 알루미늄 기판과 반응시켜, 그로인해 납땜 물질 및 질화 알루미늄 기판을 견고하게 결합시킨다. 활성 금속의 예는 티타늄 (Ti), 지르코늄 (Zr), 하프늄 (Hf), 니오븀 (Nb), 탄탈륨 (Ta), 바나듐 (Va) 또는 그의 화합물을 포함한다. 활성 금속은 알루미늄 (약 70 내지 95 중량부), 규소 (30 내지 5 중량부) 및 구리 (약 1 내지 5 중량부) 의 총량의 100 중량부 당 약 1 내지 30 중량부의 양으로 함유된다. 결합 온도는 바람직하게는 약 600 내지 640 ℃ 이다.
이후로, 니켈-도금 구리판을 알루미늄판의 표면에 결합한다. 알루미늄판은 1b 족 금속의 구리 성분과 4b 족의 규소 성분을 적절한 양으로 함유하므로, 상기 결합은 두개의 판을 서로 직접 접촉시키고 열-처리함으로써 수행된다.
이후로, 자외선- 경화성 형 에칭 레지스트를 상기 수득된 질화 알루미늄 기판 - 금속 결합 생성물의 표면상에 프린트하여 목적하는 금속 회로 패턴 및/또는 열-복사 금속판 패턴을 제공하고, 금속 결합 생성물의 불필요한 구리 및 니켈 부분을 용해하고 제거하기 위해 염화 구리 용액으로써 에칭을 수행하고, 추가로 에칭 레지스트 및 금속 결합 생성물의 불필요한 구리부분을 수산화 나트륨 수용액으로써 제거한다. 이와 같이 수득된 기판은 여전히 금속 회로 패턴사이에 잔류된 활성 금속 성분 및 납땜 물질과 함께 질화 알루미늄의 불필요한 반응 생성물을 가지며, 불필요한 물질을 플루오르화 암모늄 수용액으로 제거하여 본 발명의 목적하는 기판을 수득한다.
실시예
이하, 본 발명은 또한 실시예 및 비교예를 참고로 하여 설명된다.
실시예 1 내지 20 (패턴-배열법)
테르피네올 15 중량부를 하기 표 1 에 설명하는 바와 같은 조성을 갖는 납땜 물질 100 중량부와 혼합하고, 폴리이소부틸 메트아크릴레이트의 톨루엔 용액을 같이 혼합하여 납땜 물질 페이스트를 제조한다. 상기 제조된 납땜 물질 페이스트를 질화 알루미늄 기판 (크기 : 60 mm × 36 mm × 0.65 mm, 휨 강도 : 400 MPa, 열 전도성 : 135 W/mK) 의 양쪽면의 전체 표면상에 스크린 프린트하여 (건조후) 3 mg/㎠ 의 코팅된 양을 제공한다.
이후에, 표 1 에 나타난 바와 같이 상기 제 1 금속 패턴 (순도 : 약 99.5 %, 56 mm × 32 mm × 0.3 mm) 을 질화 알루미늄 기판의 양쪽면과 직접 접촉하도록 배치하고, 1 × 10-5토르이하의 진공하에서 표 1 에 나타난 결합 온도에서 가열하고, 2 ℃/분의 온도-감소 속도로 냉각시킨다. 이후에, 단지 제 2 금속 (실시예 20) 만을 제 1 금속의 표면에 결합하거나, 또는 제 3 금속을 표 1 에 나타난 방법 (실시예 1 내지 19) 에 따라 제 2 금속에 결합시키고, 복합체를 기판에 결합시킨다. 상기 경우에, 적외선 형 가열 로를 로로서 사용하고, 온도를 금속 표면과 접촉할 때 온도계를 사용하여 측정한다.
실시예 21 (에칭법)
알루미늄 호일 (순도 99.5 %, 60 mm × 36 mm × 0.1 mm) 을 실시예 2 의 납땜 페이스트로써 코팅된 질화 알루미늄 기판의 양쪽면과 접촉하도록 배열하고, 생성 복합체를 1 × 10-5토르이하의 진공하에서 630 ℃ 에서 30 분간 가열하고, 2 ℃/분의 온도-감소 속도로 냉각시킨다. 이후에, 10 ㎛ 의 두께로 니켈로써 도금된 300 ㎛ 두께의 구리판을 알루미늄 호일-질화 알루미늄 기판 결합 생성물의 알루미늄 호일 기판과 직접 접촉하도록 배치하고, 1 × 10-5토르이하의 진공하에서 625 ℃ 에서 10 분간 가열한다.
자외선- 경화성 형 에칭 레지스트를 상기 수득된 결합 생성물의 금속판상에 스크린 프린트하고, 알루미늄-니켈-구리를 포함하는 금속 결합 생성물의 구리 및 니켈의 불필요한 부분을 용해 및 제거하기 위해 염화 구리 용액으로써 에칭 처리를 수행하고, 에칭 레지스트 및 금속 결합 생성물상에 알루미늄 호일의 불필요한 부분을 5 % 수산화 나트륨 수용액으로써 제거한다. 상기 에칭 처리 후에, 기판의 금속 회로 패턴사이에 잔류된 활성 금속 성분 및 납땜 물질과 함께 질화 알루미늄의 불필요한 반응 생성물을 60 ℃ 에서 10 분간 10 % 의 플루오르화 암모늄 수용액에서 기판을 침지시켜 제거한다.
비교예 1
은 분말 90 중량부, 구리 분말 10 중량부, 지르코늄 분말 3 중량부, 티타늄 분말 3 중량부 및 테르피네올 15 중량부를 혼합하고, 폴리이소부틸 메트아크릴레이트의 톨루엔 용액을 거기에 혼합하여 납땜 물질 페이스트를 제조한다. 상기 제조된 납땜 물질 페이스트를 실시예 1 과 동일한 질화 알루미늄 기판의 양쪽면에 스크린 프린트하여 회로 패턴형 코팅물을 수득한다. (건조후) 코팅 양은 9 mg/㎠ 이다.
이후에, 56 mm × 32 mm × 0.3 mm 의 구리 회로 패턴을 금속 회로-형성 표면과 접촉하도록 배치하고 56 mm × 32 mm × 0.15 mm 의 열-복사 구리판 패턴을 열-복사 금속판-형성 표면과 접촉하도록 배치한다. 다음에 복합체를 1 × 10-5토르이하의 진공하에서 830 ℃ 에서 30 분간 가열하고, 2 ℃/분의 온도-감소 속도로 냉각시켜 구리 금속 회로 및 가열-복사 구리판을 갖는 회로 기판을 제조한다.
실시예 1 내지 21 및 비교예 1 에서 제조된 회로 기판을 -40 ℃ 에서 30 분간 유지하는 순환을 갖는 공기중에서 열 순환 시험을 수행하고 25 ℃ 에서 10 분간 방치해두고, 금속 회로 또는 열-복사 금속판이 박리될 때까지 반복된 열 순환의 수를 측정한다.
또한, 금속 회로 및 질화 알루미늄 기판 사이에 박리 강도를 측정한다.
또한, 금속 회로 (제 1 금속 - 제 3 금속 - 제 2 금속의 금속 결합 생성물)내에 제 1 금속 및 제 3 금속 사이의 결합층중에서, 합금층 (a), 합금층 (b) 및 합금층 (c) 를 EPMA (전자선 극미소분석기) 에 따라 측정한다.
상기 측정 결과가 하기 표 2 에 나타난다.
[표 1]
[표 1a]
[표 2]
[표 2a]
실시예에서 사용된 제 1 금속의 보정응력과 관련하여, 알루미늄 (Al) 은 11.7 MPa 을 가지고 납 (Pb) 은 8.3 MPa 의 보정응력을 가진다. 또한, 제 1 금속 및 제 3 금속사이에 공융점 및 제 2 금속 및 제 3 금속사이에 공융점은 하기와 같다.
(제 1 금속 및 제 3 금속사이에 공융점)
Al-Cu : 548 ℃
Pb-Cu : 327 ℃
Pb-Al : 327 ℃
(제 2 금속 및 제 3 금속사이에 공융점)
Cu-Ti : 890 ℃
Cu-Ni : 1083 ℃
Cu-Zr : 880 ℃
Cu-Mo : 1000 ℃ 이상
Cu-W : 1000 ℃ 이상
Al-Ti : 660 ℃
본 발명에 따라, 내열 순환성에서 우수한 매우 신뢰성 있는 기판 (회로 기판 또는 열-복사 기판) 을 제공한다. 본 발명의 기판은 특히 전기 기차의 추진부, 전기차의 전동 모듈 등에 적합하다. 또한, 본 발명의 기판 제조 방법에 따라, 내열 순환성에서 우수한 매우 신뢰성 있는 기판 (회로 기판 또는 열-복사 기판) 을 대량 생산으로 제조할 수 있다.
또한 여전히, 본 발명에 따라, 내열 순환성에서 우수한 큰 박리 강도를 갖는 금속 결합 생성물을 제공한다. 상기 금속 결합 생성물을 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판의 매우 신뢰성 있는 기판뿐 아니라 그 자체로 건축 재료를 제공하는 데 사용한다.

Claims (10)

  1. 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판이 하기 제 1 금속 - 제 2 금속 결합 생성물 (제 1 금속 및 제 2 금속의 동일한 금속류의 조합 제외) 및/또는 하기 제 1 금속 - 제 3 금속 - 제 2 금속 결합 생성물을 포함하고, 제 1 금속이 세라믹 기판에 결합되어 있는, 세라믹 기판상에 형성된 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판을 갖는 기판 :
    제 1 금속 : 알루미늄 (Al), 납 (Pb), 백금 (Pt) 및 상기 금속 성분중 1 종이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속,
    제 2 금속 : 구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), 알루미늄 (Al) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속,
    제 3 금속 : 티타늄 (Ti), 니켈 (Ni), 지르코늄 (Zr), 몰리브데늄 (Mo), 텅스텐 (W) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 금속이 알루미늄이고 제 2 금속이 니켈-코팅된 구리인 기판.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 금속 - 제 3 금속 - 1b 족 금속을 함유하는 합금층 (a), 제 1 금속 - 제 3 금속 - 4b 족 금속을 함유하는 합금층 (b) 및 제 1 금속 -제 3 금속의 합금층 (c) 를 통해 제 1 금속이 제 3 금속에 결합된 기판.
  4. 제 1 항에 있어서, 기판이 동력 모듈 기판인 기판.
  5. 활성 금속-납땜 방법에 의해 제 1 금속 회로 패턴 및/또는 열-복사 금속판 패턴을 세라믹 기판의 금속 회로-형성 표면 및/또는 열-복사 금속판-형성 표면에 결합시키고, 추가로 제 1 금속과는 다른 제 2 금속 패턴을, 제 3 금속을 그사이에 끼워 넣거나 또는 끼워 넣지 않고 결합시키는 것을 포함하는 제 1 항의 기판의 제조 방법.
  6. 활성 금속-납땜 방법에 의해 제 1 금속의 고체 금속판을 세라믹 기판의 금속 회로-형성 표면 및/또는 열-복사 금속판-형성 표면에 결합시키고, 추가로 제 1 금속과는 다른 제 2 금속의 고체 금속판을 제 3 금속을 그사이에 끼워 넣거나 또는 끼워 넣지 않고 결합시키고, 다음에 에칭하여 금속 회로 및/또는 열-복사 금속판을 형성하는 것을 포함하는 제 1 항의 기판의 제조 방법.
  7. 하기 제 1 금속을, 제 1 금속 - 제 3 금속 - 1b 족 금속을 함유하는 합금층 (a), 제 1 금속 - 제 3 금속 - 4b 족 금속을 함유하는 합금층 (b) 및 제 1 금속 - 제 3 금속의 합금층 (c) 를 통해, 하기 제 3 금속에 결합시킴으로써 수득된 금속 결합 생성물 :
    제 1 금속 : 알루미늄 (Al), 납 (Pb), 백금 (Pt) 및 상기 금속 성분중 1 종이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속,
    제 3 금속 : 티타늄 (Ti), 니켈 (Ni), 지르코늄 (Zr), 몰리브데늄 (Mo), 텅스텐 (W) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속.
  8. 제 7 항에 있어서, 제 1 금속이 알루미늄이고 제 3 금속이 니켈인 금속 결합 생성물.
  9. 제 7 항에 있어서, 1b 족 금속이 구리이고 4b 족 금속이 규소인 금속 결합 생성물.
  10. 제 7 항에 있어서, 제 3 금속이 추가로 하기 제 2 금속에 결합된 금속 결합 생성물 :
    제 2 금속 : 구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), 알루미늄 (Al) 및 상기 금속 성분중 1 종 이상을 함유하는 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000349085A (ja) * 1999-06-01 2000-12-15 Nec Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US6468439B1 (en) * 1999-11-01 2002-10-22 Bmc Industries, Inc. Etching of metallic composite articles
US6365057B1 (en) 1999-11-01 2002-04-02 Bmc Industries, Inc. Circuit manufacturing using etched tri-metal media
US6409930B1 (en) 1999-11-01 2002-06-25 Bmc Industries, Inc. Lamination of circuit sub-elements while assuring registration
JP4756200B2 (ja) * 2000-09-04 2011-08-24 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 金属セラミックス回路基板
JP4811756B2 (ja) * 2001-09-28 2011-11-09 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 金属−セラミックス接合回路基板の製造方法
KR100475079B1 (ko) * 2002-06-12 2005-03-10 삼성전자주식회사 고전압용 ｂｇａ 패키지와 그에 사용되는 히트 스프레더및 제조방법
JP3868854B2 (ja) * 2002-06-14 2007-01-17 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 金属−セラミックス接合体およびその製造方法
TWI335792B (en) * 2007-02-09 2011-01-01 Univ Nat Taiwan Method of manufacturing ceramic/metal composite structure
US9586382B2 (en) 2008-01-24 2017-03-07 National Taiwan University Ceramic/metal composite structure
JP2010126801A (ja) * 2008-12-01 2010-06-10 Hitachi Cable Ltd 錫被覆アルミニウム材料
MD249Z (ro) * 2009-04-29 2011-02-28 Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы Procedeu de fabricare a răcitorului termoelectric pentru substratul circuitului integrat
JP5807221B2 (ja) * 2010-06-28 2015-11-10 アユミ工業株式会社 接合構造体製造方法および加熱溶融処理方法ならびにこれらのシステム
JP6384112B2 (ja) 2014-04-25 2018-09-05 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュール用基板

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3607379A (en) * 1968-01-22 1971-09-21 Us Navy Microelectronic interconnection substrate
JPS5626687A (en) * 1979-08-07 1981-03-14 Furukawa Electric Co Ltd:The Production for copper-aluminum composite material
US4463059A (en) * 1982-06-30 1984-07-31 International Business Machines Corporation Layered metal film structures for LSI chip carriers adapted for solder bonding and wire bonding
JPH0697671B2 (ja) * 1984-02-24 1994-11-30 株式会社東芝 パワー半導体モジユール基板の製造方法
CA1303248C (en) 1987-06-30 1992-06-09 Hitoyuki Sakanoue Semiconductor heat dissipating apparatus
EP0480038B1 (en) 1990-04-16 1997-07-09 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Ceramic circuit board
DE4017181C2 (de) 1990-05-29 1998-08-27 Daimler Benz Aerospace Ag Elektrisches Bauelement
WO2004074210A1 (ja) 1992-07-03 2004-09-02 Masanori Hirano セラミックス－金属複合体およびその製造方法
DE4315272A1 (de) 1993-05-07 1994-11-10 Siemens Ag Leistungshalbleiterbauelement mit Pufferschicht
DE29514012U1 (de) 1994-08-03 1995-11-02 Anceram Gmbh & Co Kg Halbzeug aus einer Aluminiumnitridkeramik als Träger mit einer auf mindestens einer seiner Flächen aufgebrachten Leitschicht
JP4077888B2 (ja) 1995-07-21 2008-04-23 株式会社東芝 セラミックス回路基板
AT405039B (de) 1996-02-08 1999-04-26 Electrovac Verbundbauteil

Also Published As

Publication number Publication date
RU2196683C2 (ru) 2003-01-20
DE69840062D1 (de) 2008-11-13
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EP0915512A3 (en) 2000-05-17
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US6197435B1 (en) 2001-03-06
KR19990045105A (ko) 1999-06-25

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