WO2019198551A1 - セラミックス－金属接合体およびその製造方法、多数個取り用セラミックス－金属接合体およびその製造方法 - Google Patents

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groove
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皓也 新井
雅人 駒崎
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a ceramic-metal joined body in which a metal layer made of aluminum or an aluminum alloy is joined to a ceramic substrate, a method for producing a multi-piece ceramic-metal joined body, a ceramic-metal joined body, and a multi-piece taken.
  • the present invention relates to a ceramic-metal bonded body.
  • a ceramic circuit board in which a ceramic-metal joined body in which a metal layer is joined on both sides of a ceramic plate is used as a wiring board for a thermoelectric element or an LED element.
  • the bonding between the ceramic plate and the metal plate constituting the metal layer is performed using a brazing material.
  • a method for manufacturing a power module substrate described in Patent Document 1 is disclosed.
  • a laser beam is irradiated on the surface of a ceramic base material having a large area on which a plurality of power module substrates can be formed.
  • Scribing lines are provided in advance so as to divide into the size of the substrate for use, and a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy is joined to both surfaces of the ceramic base material using an Al—Si based brazing material.
  • etching is performed so as to remove the metal portion on the scribe line, and then the ceramic substrate is divided along the scribe line so as to be separated into individual pieces, thereby manufacturing individual power module substrates.
  • it heats, pressing both surfaces of the laminated body which consists of a ceramic base material and the metal plate provided using a brazing material on both surfaces with a carbon plate.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and controls the etching rate of a metal plate bonded to both surfaces of a ceramic substrate and also forms a wax stain formed on the surface of a metal layer bonded to the ceramic substrate. It aims at suppressing generation
  • the method for producing a ceramic-metal joined body of the present invention is a method for producing a ceramic-metal joined body in which a metal layer is joined to at least one surface of a ceramic substrate, and the metal layer of the ceramic substrate is joined.
  • a groove forming step for forming a groove extending across the bonding region; and a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy having a thickness of 0.4 mm or less is formed on the bonding region of the ceramic substrate after the groove forming step.
  • a groove forming step for forming a groove that is set on at least one surface of the ceramic substrate and extends across the bonding region to which the metal layer is bonded, and after the groove forming step, a thickness is formed in the bonding region of the ceramic substrate.
  • a metal plate made of aluminum or aluminum alloy having a thickness of 0.4 mm or less is laminated via an Al—Si brazing foil, and heated while applying a load in the laminating direction to join the metal plate to the joining region, And a bonding step of forming a metal layer.
  • the metal layer when a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy is laminated on the bonding region of the ceramic substrate where the groove is not formed via an Al-Si brazing material foil and heated while applying a load in the laminating direction, the metal layer When the thickness is as small as 0.4 mm or less, the Si component contained in the molten brazing material diffuses to the surface of the metal layer, and a liquid phase is generated on the surface to form a wax stain.
  • the bonding region of the ceramic substrate is interposed with the Al—Si brazing material foil.
  • the laminated body in which the metal plates are laminated is heated and joined while applying a load in the laminating direction, the excess portion of the molten brazing material is discharged outside the joining region along the groove formed in the ceramic substrate. Therefore, it is possible to prevent the Si component of the molten brazing material from diffusing to the surface of the metal layer, to suppress the generation of a liquid phase on the surface of the metal layer, and to suppress the generation of wax stains.
  • the groove in the method for producing a ceramic-metal bonded body according to the present invention, in the groove forming step, the groove may be formed so that an opening area of the groove in the bonding region is less than 5% of an area of the bonding region.
  • the opening area of the groove in the joining region is 5% or more of the area of the joining region, the joining area is reduced, so that the joining property between the ceramic substrate and the metal plate may be lowered.
  • the opening area of the groove in the joining region is less than 5% of the area of the joining region, the joining region of the ceramic substrate and the metal plate can be firmly joined.
  • the area of the bonding region and the opening area of the groove are areas when the ceramic substrate on which the groove is formed is viewed from above.
  • the groove in the method for producing a ceramic-metal joined body according to the present invention, is formed in a groove forming region having an area of 80% of the bonding region of the ceramic substrate, and the center of the groove forming region Is preferably coincident with the center of the joining region.
  • the groove in the groove forming step, may be formed in a groove forming region having a center coinciding with the center of the bonding region and having an area of 80% of the area of the bonding region.
  • the area of the joining region here is an area when the ceramic substrate is viewed from above.
  • the groove formed by the groove forming step is formed outside the groove forming area having an area of 80% of the bonding area of the ceramic substrate, or the center of the groove forming area having an area of 80% of the bonding area is
  • the groove does not coincide with the center of the ceramic substrate, that is, when the groove is formed so as to pass only in the vicinity of the periphery of the bonding region of the ceramic substrate, it is difficult to discharge the molten brazing material from almost the entire region of the bonding region.
  • the groove formed by the groove forming step is formed in a groove forming region having an area of 80% of the bonding region of the ceramic substrate, and the center of the groove forming region coincides with the center of the bonding region.
  • the Si concentration in the Al—Si brazing foil is 5% by mass or more and 12% by mass or less.
  • the method for producing a multi-cavity ceramic-metal assembly of the present invention comprises a multi-layer ceramic-metal assembly in which a metal layer is bonded to at least one surface of a ceramic base material having a size that can be divided into a plurality of ceramic substrates.
  • a method of manufacturing a joined body wherein a groove extending across a joining region to which the metal layer of the ceramic base material is joined and a scribe line for dividing the ceramic base material to form the ceramic substrates are formed.
  • a groove forming step, and after the groove forming step a metal plate made of aluminum or aluminum alloy having a thickness of 0.4 mm or less is laminated on the bonding region of the ceramic base material through an Al-Si brazing foil. And joining the metal plate to the joining region by heating while applying a load in the stacking direction, and forming the metal layer, Serial metal plate is formed to a size across multiple regions partitioned by the scribe lines.
  • At least one scribe line (dividing groove) for partitioning the ceramic base material into a plurality of ceramic substrates is formed on at least one surface of the ceramic base material, and on at least one surface of the ceramic base material.
  • a metal plate having a thickness of 0.4 mm or less is laminated on the bonding region of the ceramic base material via an Al—Si brazing foil, and heated while applying a load in the stacking direction to the bonding region.
  • the groove is formed in the ceramic base material and the molten brazing material is discharged outside the joining region, the content of Si atoms diffusing into the metal layer is reduced. For this reason, the etching rate of the multi-cavity ceramic-metal assembly is increased, and therefore the etching process can be efficiently performed when the multi-cavity ceramic-metal assembly is etched.
  • the ceramic base material has the joint regions on both surfaces thereof, and in the groove forming step, the scribe is formed on one surface of the ceramic base material. A line is formed, and the groove is preferably formed on the other surface.
  • the joining region is set on both surfaces of the ceramic base material, and in the groove forming step, one or more scribe lines are formed on one surface of the ceramic base material and one or more on the other surface.
  • the groove is formed, and in the joining step, the metal plate is joined to each joining region to form the metal layer on both surfaces of the ceramic base material.
  • the scribe line (divided groove) is formed on one surface of the ceramic base material and the groove is formed on the other surface, compared to the case where the scribe line and the groove are formed only on one surface, The difference between the content of Si atoms diffusing into the metal layer on the front surface side and the content of Si atoms diffusing into the metal layer on the back surface side becomes small.
  • each metal layer can be etched at substantially the same etching rate, and both surfaces of the ceramic-metal joint can be etched. Can be processed simultaneously.
  • the groove in the groove forming step, is formed in a groove forming area having an area of 80% of the bonding area, and the center of the groove forming area is Is preferably coincident with the center of the joining region.
  • the groove is formed in the groove forming region having an area of 80% of the joining region, and the center of the groove forming region coincides with the center of the joining region, the brazing material melted from substantially the entire joining region. Can be efficiently discharged, and the occurrence of wax stains can be further suppressed.
  • the ceramic-metal joined body of the present invention is a ceramic-metal joined body in which a metal layer is joined to at least one surface of a ceramic substrate, and a groove extending across a joining region to which the metal layer is joined is formed. And a metal layer made of aluminum or an aluminum alloy having a thickness of 0.4 mm or less and bonded to the bonding region of the ceramic substrate with an Al—Si brazing material.
  • a ceramic substrate having a bonding region set on at least one surface and bonded with a metal layer, and a groove extending across the bonding region, and the bonding region of the ceramic substrate with an Al—Si brazing material.
  • a ceramic-metal joined body comprising the metal layer made of aluminum or an aluminum alloy and having a thickness of 0.4 mm or less.
  • the multi-cavity ceramic-metal joint of the present invention is a multi-cavity ceramic-metal joint in which a metal layer is joined to at least one surface of a ceramic base material that can be divided into a plurality of ceramic substrates.
  • a ceramic base material in which a groove extending across a joining region to which the metal layer is joined and a scribe line for dividing each ceramic substrate are formed, and an Al-Si based material in the joining region of the ceramic base material
  • a ceramic base material having a joining region to which the metal layer is joined on at least one surface, a groove extending across the joining region, and a scribe line (dividing groove) for dividing the ceramic layer into a plurality of ceramic substrates.
  • a metal layer made of aluminum or an aluminum alloy and having a thickness of 0.4 mm or less, which is joined to the joining region of the ceramic base material by an Al—Si based brazing material. This is a multi-cavity ceramic-metal joint that spans a plurality of regions defined by lines.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section of the ceramic circuit board 1 of the first embodiment.
  • the ceramic circuit board 1 corresponds to the ceramic-metal assembly of the present invention, is formed in a rectangular shape having a vertical dimension of 5 mm and a horizontal dimension of 5 mm in plan view, and is used, for example, as a wiring board of a thermoelectric conversion element. As shown in FIG. 1, such a ceramic circuit board 1 includes a ceramic substrate 2 and metal layers 3 and 4 bonded to both surfaces of the ceramic substrate 2 using a brazing material.
  • the ceramic substrate 2 is formed of a ceramic material made of aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), alumina, or the like, and is a substantially square plate having a thickness L1 (see FIG. 3) of 0.3 mm to 1.0 mm. It is. Grooves 21a and 21b are formed in the front surface 2a and the back surface 2b of the ceramic substrate 2 as shown in FIG.
  • Each of the metal layers 3 and 4 is formed of pure aluminum or an aluminum alloy, and is a substantially square plate material having a thickness of 0.4 mm or less (for example, 0.25 mm). As these metal layers 3 and 4, pure aluminum having a purity of 99.00% by mass or more, pure aluminum having a purity of 99.99% by mass or more, or an aluminum alloy of JIS3003 can be applied.
  • the metal layers 3 and 4 and the ceramic substrate 2 are joined using an Al—Si based brazing material.
  • the Si concentration in the brazing material is preferably 5% by mass to 12% by mass, and more preferably 7.5% by mass to 10.5% by mass. If the Si concentration in the Al—Si brazing filler metal is less than 5% by mass, the meltability due to heat is lowered, which may deteriorate the bondability. If the Si concentration exceeds 12% by mass, the Al—Si brazing filler metal It may become hard and rollability may fall.
  • grooves 21a and 21b are formed on both surfaces 2a and 2b of the ceramic substrate 2 as shown in FIG. 2A (groove forming step), and both surfaces 2a and 2b of the ceramic substrate 2 are formed as shown in FIG. 2B.
  • the metal plates 30 and 40 to be the metal layers 3 and 4 are joined via the Al—Si based brazing foil 5 (joining process), and the ceramic circuit board 1 which is a ceramic-metal joined body as shown in FIG. To manufacture.
  • it demonstrates in order of a process.
  • grooves 21a are formed on the front surface 2a of the rectangular ceramic substrate 2, and grooves 21b are formed on the back surface 2b.
  • the grooves 21a and 21b are formed, for example, by irradiating a laser beam L to remove the front surface 2a and the back surface 2b of the ceramic substrate 2 in a linear shape.
  • the grooves 21a and 21b can be processed using, for example, a CO 2 laser, a YAG laser, a YVO 4 laser, a YLF laser, or the like.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the ceramic substrate 2 in which the grooves 21b are formed
  • FIG. 4 is a plan view of the ceramic circuit substrate 1.
  • FIG. 3 the groove
  • grooves 21a and 21b having a depth dimension L2 and a width dimension L3 are formed on the front surface 2a and the rear surface 2b of the ceramic substrate 2 having a thickness dimension L1, respectively. Therefore, the thickness dimension L4 of the portion of the ceramic substrate 2 where the grooves 21a and 21b are formed is smaller than the thickness dimension L1 of the ceramic substrate 2 where the grooves 21a and 21b are not formed.
  • the depth dimension L2 of the grooves 21a and 21b is 0.1 mm to 0.3 mm ( ⁇ L1), and the width dimension L3 is 0.00. It is good to set it to 05 mm to 0.2 mm.
  • the thickness L1 of the ceramic substrate 2 is 0.635 mm
  • the depth L2 of the grooves 21a and 21b is 0.2 mm
  • the width L3 of the grooves 21a and 21b is 0.1 mm
  • the grooves 21a and 21b are formed.
  • the remaining thickness L4 of the ceramic substrate 2 is set to 0.435 mm.
  • the groove 21a on the surface 2a is located on the left side of the center of the surface 2a of the ceramic substrate 2 and is between the upper side and the lower side of the surface 2a in FIG. It is a linear groove
  • the groove 21b of the back surface 2b is a linear groove that is located on the right side of the center of the front surface 2a when viewed from the front surface 2a side and extends between the upper side and the lower side of the front surface 2a in FIG. . That is, each groove
  • a substantially square joining region 6 to which the metal plates 30 and 40 are joined is set on the front surface 2 a and the back surface 2 b of the ceramic substrate 2. Furthermore, a substantially square groove forming region 61 having a center coinciding with the center of the junction region 6 and having an area of 80% of the area Ar3 of the junction region 6 is set inside the junction region 6.
  • the grooves 21a and 21b are formed in the groove forming region 61 as shown in FIG. Both end portions of the grooves 21a and 21b formed in the groove forming region 61 are formed up to both end edges of the front surface 2a and the back surface 2b of the ceramic substrate 2. That is, each of the grooves 21 a and 21 b extends across the joining region 6, and both end portions thereof extend to the outside from the joining region 6.
  • the opening area Ar1 of the groove 21a on the surface 2a (the width dimension L3 of the groove 21a ⁇ the length L5 of the bonding region 6) is set to be less than 5% of the area Ar3 (L5 ⁇ L5) of the bonding region 6 on the surface 2a.
  • the opening area Ar2 of the groove 21b on the back surface 2b (the width dimension L3 of the groove 21b ⁇ the length L5 of the bonding region 6) is set to be less than 5% of the area Ar3 (L5 ⁇ L5) of the bonding region 6 on the back surface 2b.
  • the groove 21a is formed on the surface 2a so that Ar3 ⁇ 0.05> Ar1.
  • the groove 21b is formed on the back surface 2b so that Ar3 ⁇ 0.05> Ar2.
  • the grooves 21a and 21b it is desirable that at least one of the end portions is formed up to the edge of the ceramic substrate 2, but both ends do not necessarily extend to the edge of the ceramic substrate 2. Also good. In other words, the grooves 21 a and 21 b only need to extend to the outside of the joining region 6 to such an extent that the brazing material melted in the joining step described later can be discharged outside the joining region 6.
  • the ceramic substrate 2 on which such grooves 21a and 21b are formed is cleaned with a cleaning liquid, although not shown.
  • metal plates 30 and 40 are laminated on each bonding region 6 of the front surface 2a and the back surface 2b of the ceramic substrate 2 with an Al-Si brazing foil 5 interposed therebetween, and these laminates are carbon plates.
  • the ceramic substrate 2 and the metal plates 30 and 40 are joined by heating in a vacuum while applying a load in the stacking direction (while being pressurized).
  • the pressure in the stacking direction is preferably 0.1 MPa to 0.5 MPa, and the heating temperature is preferably 630 ° C. to 650 ° C.
  • the Al—Si brazing foil 5 may have a thickness of 5 ⁇ m to 15 ⁇ m. However, the heating temperature is assumed to be lower than the melting point of the metal plates 30 and 40. Further, as the Al—Si brazing material, Al—Si—Mg brazing material, Al—Si—Mg brazing material, and the like can be used.
  • the metal plates 30 and 40 made of aluminum or aluminum alloy are formed in the joining region 6 via the Al—Si brazing material foil 5.
  • the thickness of the metal layers 3 and 4 is as thin as 0.4 mm or less, so that the Si component contained in the molten brazing material diffuses to the surfaces of the metal layers 3 and 4.
  • a liquid phase is formed on the surface to form a wax spot.
  • the grooves 21a and 21b extending across the bonding region 6 to which the metal layers 3 and 4 of the ceramic substrate 2 are bonded are formed in the ceramic substrate 2, the bonding of the ceramic substrate 2 is performed.
  • the laminated body in which the metal plates 30 and 40 are laminated in the region 6 via the Al—Si brazing foil 5 is joined by heating while applying a load in the laminating direction, an excess of the molten brazing material becomes the groove 21a. , 21b is discharged outside the bonding region 6 of the ceramic substrate 2, so that the formation of wax spots on the surfaces of the metal layers 3 and 4 can be suppressed.
  • Such Al—Si brazing filler metal has a limit of rolling, and for example, it is difficult to make it 5 ⁇ m or less. Further, it is difficult to make the silicon content less than 5% by mass. For this reason, when the laminated body in which the metal plates 30 and 40 are laminated on the joining region 6 of the ceramic substrate 2 via the Al—Si brazing filler metal foil 5 is heated and joined while applying a load in the laminating direction, it will melt. The amount of material increases more than necessary, resulting in surplus.
  • the surplus of the molten brazing material is discharged outside the joining region 6, so that the Si component on the joining surface can be reduced and the occurrence of soldering spots can be suppressed.
  • the opening areas Ar1 and Ar2 of the grooves 21a and 21b are less than 5% of the area Ar3 of the bonding region 6 of each of the front surface 2a and the back surface 2b, the front surface 2a and the back surface 2b (bonding region 6) of the ceramic substrate 2
  • the metal plates 30 and 40 can be firmly joined.
  • the brazing material melted from substantially the entire region of the bonding region 6 can be efficiently used. It can be discharged and the occurrence of wax stains can be further suppressed.
  • FIG. 5 is a plan view showing a ceramic circuit board 1A according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a ceramic base material on which grooves (scribe lines (divided grooves) 21c and non-divided grooves 21d) are formed. It is the top view which looked at 20 from the surface 20a side.
  • the ceramic circuit board 1A of the present embodiment differs from the first embodiment in the manufacturing method, and grooves (scribe lines 21c and non-divided grooves 21d) are formed on both surfaces of the ceramic base material 20 having a size that can be divided into a plurality of ceramic substrates 12. Then, the metal plates 30A, 40A are laminated and bonded to both surfaces of the ceramic base material 20 via Al—Si brazing foil, and then divided along the scribe line 21c. Comparing each divided ceramic circuit board 1A with the ceramic circuit board 1 of the first embodiment is different from the first embodiment in that two non-divided grooves 21d are formed only on the back surface 12b.
  • a linear groove that passes through the center of the back surface 12b of the ceramic substrate 12 and extends between the upper side and the lower side of the back surface 12b, and the back surface 12b A linear groove that passes through the center and extends between the left side and the right side of the back surface 12b in FIG. 5 is formed.
  • the ceramic substrate 12 is formed by dividing the ceramic base material 20 shown in FIG.
  • the non-dividing groove 21d is formed in the groove forming region 61A on the back surface 20b of the ceramic base material 20.
  • the groove forming area 61A has an area of 80% of the area of the joining area 6A, which is the area where the metal plate 40 is joined in the ceramic base material 20, and the center of the groove forming area 61A coincides with the center of the joining area 6A. .
  • each non-dividing groove 21d formed in the groove forming region 61A are formed up to both end edges of the back surface 20b of the ceramic base material 20. That is, each non-dividing groove 21d extends across the joining region 6A, and both end portions thereof extend outside the joining region 6A.
  • the opening area of the non-dividing groove 21d in the bonding region 6A (the opening area of the non-dividing groove 21d extending in the vertical direction + the opening area of the non-dividing groove 21d extending in the horizontal direction ⁇ the area of the region where the non-dividing grooves 21d overlap) It is less than 5% of the area of the region 6A.
  • a method for manufacturing the ceramic circuit board 1A will be described.
  • a ceramic base material 20 having a size capable of forming a plurality of ceramic substrates 12 is prepared, and a plurality of grooves 21c and 21d are formed on both surfaces of the ceramic base material 20, as shown in FIGS. 7A to 7D.
  • the metal plates 30A and 40A to be the metal layers 3A and 4A are bonded to both surfaces of the ceramic base material 20 to first produce a multi-piece ceramic-metal assembly 50 (FIG. 7B).
  • the plurality of ceramic-metal assemblies 50 for multi-cavity are etched along the scribe line 21c (FIG. 7C), and divided into individual pieces after plating (FIG. 7D), thereby producing a plurality of ceramic circuit boards 1A.
  • a scribe line 21c is formed on the front surface 20a of the rectangular plate-shaped ceramic base material 20, and a non-divided groove 21d is formed on the back surface 20b.
  • the scribe line 21c and the non-divided groove 21d are formed by, for example, irradiating a laser beam L to linearly remove the front surface 20a and the back surface 20b of the ceramic base material 20.
  • the scribe line 21c serves as a starting point for dividing the ceramic base material 20 in a dividing step described later.
  • the width dimension and depth dimension of the non-divided groove 21d formed in the groove forming step are the same as the groove 21b of the first embodiment, the width is 0.05 mm to 0.2 mm, and the depth is 0.1 mm to 0.3 mm. It is.
  • the width dimension and depth dimension of the scribe line 21c are the same as or larger than the width dimension and depth dimension of the non-divided groove 21d.
  • the width dimension of the scribe line 21c is 0.05 mm to 0.00 mm.
  • the depth is set to 3 mm and the depth dimension is 0.1 mm to 0.3 mm.
  • each of the four scribe lines 21c extending in the vertical direction is arranged at a predetermined interval in the horizontal direction, and each of the three scribe lines 21c extending in the horizontal direction is arranged at a predetermined interval in the vertical direction.
  • each of the three non-divided grooves 21d extending in the vertical direction is provided with four scribe lines 21c extending in the vertical direction at predetermined intervals in the horizontal direction and arranged on the surface 20a in plan view of the ceramic base material 20. They are shifted. Further, each of the two non-dividing grooves 21d extending in the horizontal direction is spaced apart from the three scribe lines 21c extending in the vertical direction at a predetermined interval and extending in the horizontal direction on the surface 20a in the plan view. Be placed.
  • the ceramic base material 20 is provided with a substantially rectangular joining region 6A to which the metal plates 30A and 40A are joined. Further, a substantially rectangular groove forming region 61A having a center coinciding with the center of the joining region 6A and having an area of 80% of the area of the joining region 6A is set inside the joining region 6A. In the groove forming step, the non-divided groove 21d is formed in the groove forming region 61A. The scribe lines 21c and the non-dividing grooves 21d that are substantially parallel to each other are formed at a predetermined interval.
  • scribe lines 21c are formed on the front surface 20a of the ceramic base material 20 at intervals of 10 mm, and the back surface 20b.
  • the non-divided grooves 21d are formed at intervals of 10 mm, and the scribe lines 21c on the front surface 20a and the non-divided grooves 21d on the back surface 20b are displaced by 5 mm in the surface direction of the ceramic base material 20 (at intervals of 5 mm).
  • the scribe lines 21c located on the front surface 20a and the non-dividing grooves 21d located on the back surface 20b are alternately arranged at a pitch of 5 mm in each of the vertical direction and the horizontal direction.
  • the peripheral portion of the ceramic base material 20 is a margin portion and is not used as the ceramic substrate 12.
  • six 10 mm square ceramic substrates 12 (ceramic circuit substrate 1A) are formed in plan view.
  • the metal plates 30A and 40A having a size extending over six regions (each region to be the ceramic substrate 12) are joined using an Al—Si brazing material.
  • a multi-piece ceramic-metal assembly 50 is formed in which the metal plates 30A, 40A are joined to both surfaces 20a, 20b of the ceramic base material 20.
  • the metal plates 30A and 40A are laminated on the bonding region 6A excluding the peripheral portion on both sides of the ceramic base material 20 with the Al—Si brazing foil 5 interposed, respectively, and these laminates are made of carbon.
  • the ceramic base material 20 and the metal plates 30A and 40A are joined by being sandwiched between the plates and heated in a vacuum while applying a load in the stacking direction.
  • the number of the scribe lines 21c and the non-dividing grooves 21d are substantially equal on the front surface 20a and the back surface 20b.
  • the surplus of the molten brazing material is substantially the same on the outer side of the laminated body along the scribe line 21c on the front surface 20a and the non-divided groove 21d on the rear surface 20b. The quantity is leaked.
  • Etching process The metal plates 30A and 40A bonded to the ceramic base material 20 of the multi-cavity ceramic-metal bonded body 50 are etched along the scribe line 21c. Etching can be performed by a known method. For example, etching is performed using an iron chloride solution after masking a necessary portion. By etching, metal layers 3A and 4A having a substantially rectangular shape in plan view are formed. Accordingly, as shown in FIG. 7C, the ceramic base material 20 is provided with the metal layers 3A and 4A in each region partitioned by the scribe line 21c.
  • each of the metal plates 30A and 40A can be etched at the same etching rate. Both surfaces of the ceramics-metal assembly 50 for individual production are simultaneously etched.
  • the multi-cavity ceramic-metal assembly 50 is subjected to a plating process such as gold plating, silver plating, nickel plating, etc., if necessary. As a result, the multi-cavity ceramic-metal assembly 50 in which the metal layers 3A and 4A of the multi-cavity ceramic-metal assembly 50 are plated is manufactured.
  • the plating process is performed on both surfaces of the multi-cavity ceramic-metal assembly 50.
  • the present invention is not limited to this. For example, only one surface may be plated.
  • the region located on the outermost edge side of the ceramic base material 20 (the region located outside the scribe line 21c closest to the outer edge of the ceramic base material 20) is placed outside in the joining step described above. Since the excess of the melted brazing material that has flowed out is solidified, the wax is formed in advance. After the wax is removed in advance, the ceramic base material 20 is separated into pieces along each scribe line 21c.
  • the scribe lines 21c and the non-divided grooves 21d are formed in substantially the same number on both surfaces (the front surface 20a and the back surface 20b) of the ceramic base material 20, respectively.
  • the scribe line 21c and the scribe lines 21c and Excessive amount of the molten brazing material is discharged to the outside of the laminated body along the non-dividing groove 21d.
  • the content of Si atoms diffusing into the metal plate 30A on the front surface 20a side of the ceramic base material 20 is substantially the same as the content of Si atoms diffusing into the metal plate 40A on the back surface 20b side. That is, since the metal plate 30A on the front surface 20a side and the metal plate 40A on the back surface 20b side of the ceramic base material 20 have the same Si concentration, the metal plates 30A and 40A can be etched at the same etching rate, and a multi-piece ceramic -Both surfaces of the metal bonded body 50 can be processed simultaneously.
  • the non-divided groove 21d is formed in the groove forming area 61A and the center of the groove forming area 61A coincides with the center of the bonding area 6A, it will be melted from substantially the entire bonding area 6A of the ceramic base material 20. The excess material can be discharged efficiently and the occurrence of wax stains can be further suppressed.
  • the scribe lines 21c and the non-divided grooves 21d are arranged at intervals of 10 mm.
  • the arrangement interval of the scribe lines 21c and the non-divided grooves 21d is not limited to this. It can be changed appropriately according to the size.
  • four vertical and three horizontal scribe lines 21c are formed on the front surface 20a of the ceramic base material 20, and three vertical and two horizontal non-divided grooves 21d are formed on the back surface 20b. Can be appropriately changed according to the size of the ceramic base material.
  • the scribe line (dividing groove) may be formed on both surfaces.
  • FIG. 9 is a plan view of the surface of the ceramic base material 20A formed with grooves 21c and 21e for manufacturing a plurality of ceramic circuit boards according to a modification of the second embodiment.
  • the ceramic base material 20A according to this modification is divided by a scribe line 21c so as to have a size capable of manufacturing nine 10 mm square ceramic circuit boards in plan view.
  • a scribe line 21c On the surface of the ceramic base material 20A, four scribe lines 21c extending in the vertical direction and four scribe lines 21c extending in the horizontal direction are formed as shown by solid lines in FIG.
  • Each of the four scribe lines 21c extending in the vertical direction is arranged at a predetermined interval in the horizontal direction, and each of the four scribe lines 21c extending in the horizontal direction is arranged at a predetermined interval in the vertical direction.
  • a substantially square joining region 6B to which a metal plate is joined is set. Furthermore, a substantially square groove forming region 61B having a center coinciding with the center of the bonding region 6B and having an area of 80% of the area of the bonding region 6B is set inside the bonding region 6B.
  • two non-divided grooves 21e extending diagonally of the ceramic base material 20A are formed on the back surface of the ceramic base material 20.
  • the non-divided groove 21e is formed so as to pass through the groove forming region 61B.
  • the non-divided groove 21e is formed. Five formed ceramic circuit boards are formed, and four ceramic circuit boards not formed with the non-dividing grooves 21e are formed.
  • the non-divided groove 21e extends on the diagonal line of the ceramic base material 20A, and therefore the ceramic base material 20A can be hardly broken by the non-divided groove 21e.
  • the non-divided groove 21e is formed in the groove forming region 61B, and the center of the groove forming region 61B coincides with the center of the bonding region 6B. Therefore, the scribe line 21c and the non-divided groove 21e The brazing material melted from each can be discharged to the outside of the joining region 6B, and the occurrence of wax stains can be suppressed.
  • each ceramic circuit board 1 is divided after the plating process.
  • the present invention is not limited to this, and each ceramic circuit board 1 may be plated after the dividing process. Further, there may be no plating process.
  • the width dimension and the depth dimension of the scribe line 21c are the same as the width dimension and the depth dimension of the non-dividing groove 21d or larger than the non-dividing groove 21d. It should be larger than the line.
  • the grooves 21a and 21b, the scribe line 21c, and the non-divided grooves 21d and 21e are formed by laser processing.
  • the present invention is not limited to this, and for example, other processing such as a diamond scriber. It can also be implemented by a method.
  • the width dimension of the scribe line was 0.1 mm
  • the depth dimension was 0.15 mm
  • the width dimension of the non-divided groove was 0.05 mm
  • the depth dimension was 0.1 mm.
  • the composition shown in Table 1 is obtained by interposing an Al—Si brazing foil having a Si concentration of 7.5% by mass and a thickness of 12 ⁇ m in the joining region (49 mm ⁇ 49 mm) on both sides of such a ceramic base material.
  • a ceramic base material is obtained by laminating metal plates having a thickness of 0.1 mm, sandwiching these laminates with carbon plates, and heating in a vacuum while applying a load in the laminating direction (while being pressurized). And a metal plate were joined to produce a ceramic-metal joint for multi-cavity.
  • the pressure in the stacking direction was 0.3 MPa
  • the heating temperature was 640 ° C.
  • the pressing time was 60 minutes.
  • Etching resist of 4 mm ⁇ 4 mm was formed in a 5 mm ⁇ 5 mm area partitioned by a scribe line on each surface of the above-mentioned multi-cavity ceramic-metal joint.
  • the etching resist was formed so that the center when the 5 mm ⁇ 5 mm area was viewed from the top and the center when the 4 mm ⁇ 4 mm etching resist was viewed from the top coincided with each other.
  • the etching resist was also formed in the same pattern as the front surface on the back surface of the multi-piece ceramic-metal assembly.
  • the width dimension of the partitioned metal layer after the etching process is measured, and the difference between the average width dimension of each metal layer on the front surface and the average width dimension of each metal layer on the back surface (the metal after the etching process) Table 1 shows the layer width difference.
  • Table 1 shows the layer width difference.
  • the width dimension difference of the metal layer after the etching treatment was 0.04 mm or less. That is, by forming the grooves on both sides, the width (size) of the partitioned metal layer after the etching process could be made uniform on the front and back sides. In particular, the effect was greater when a JIS 3003 aluminum alloy was used as the metal layer.
  • the grooves are provided on both sides of the ceramic base material, the surplus of the brazing material can be discharged from the joining portion, so that the Si concentration in the metal plate is almost the same on both sides, and the etching rate is also almost the same on both sides. I was able to confirm that.
  • the etching rate of the metal plates bonded on both sides of the ceramic substrate can be made equal. Generation of wax spots on the surface of the metal layer bonded to the ceramic substrate can be suppressed.

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Abstract

本発明のセラミックス－金属接合体の製造方法は、セラミックス基板の少なくとも一方の面に金属層が接合されたセラミックス－金属接合体の製造方法であって、セラミックス基板の金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝を形成する溝形成工程と、溝形成工程後に、セラミックス基板の接合領域に厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介して積層し、積層方向に荷重をかけながら加熱して接合領域に金属板を接合し、金属層を形成する接合工程と、を有する。

Description

セラミックス－金属接合体およびその製造方法、多数個取り用セラミックス－金属接合体およびその製造方法
　本発明は、セラミックス基板にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属層が接合されたセラミックス－金属接合体の製造方法、多数個取り用セラミックス－金属接合体の製造方法、セラミックス－金属接合体及び多数個取り用セラミックス－金属接合体に関する。本願は、２０１８年４月９日に出願された特願２０１８‐０７４４７７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、熱電素子やＬＥＤ素子の配線基板として、セラミックス板の両面に金属層が接合されたセラミックス－金属接合体が個片化されたセラミックス回路基板を用いることが提案されている。このセラミックス－金属接合体では、セラミックス板と金属層を構成する金属板との接合は、ろう材を用いて行われている。例えば、セラミックス板と金属板とをろう材を用いて接合する技術として、特許文献１に記載のパワーモジュール用基板の製造方法が開示されている。
　この特許文献１に記載のパワーモジュール用基板の製造方法では、複数のパワーモジュール用基板を形成可能な広い面積を有するセラミックス母材の表面にレーザ光を照射して、セラミックス母材を各パワーモジュール用基板の大きさに区画するようにスクライブライン（分割溝）を予め設けておき、このセラミックス母材の両面にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をＡｌ－Ｓｉ系のろう材を用いて接合した後、スクライブライン上の金属部分を除去するようにエッチングをし、その後、このスクライブラインに沿ってセラミックス基板を分割することにより個片化し、個々のパワーモジュール用基板を製造している。また、その接合時には、セラミックス母材と、その両面にろう材を用いて設けられる金属板とからなる積層体の両面をカーボン板で挟んで加圧しながら加熱することが行われる。
特開２０１５－１８５６０６号公報
　ところで、セラミックス基板に接合される金属層が薄い場合、上記積層体の両面をカーボン板で挟んでこれらを加圧状態で加熱すると、溶融したろう材が金属層の表面上で液相となって、ろうシミとなり、顕著な場合はセラミックス基板の金属層にカーボン板が付着する問題が生じる。
　このため、セラミックス基板に接合された金属層の表面へのろうシミを抑制できるセラミックス－金属接合体及びその製造方法が望まれている。
　また、セラミックス基板の両面に接合した金属板をエッチングして複数の金属層を形成する場合、製造工程を簡潔にするために両面のエッチングレートをほぼ同等にすることが求められている。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、セラミックス基板の両面に接合された金属板のエッチングレートを制御するとともに、セラミックス基板に接合された金属層の表面に形成されるろうシミの発生を抑制することを目的とする。
　本発明のセラミックス－金属接合体の製造方法は、セラミックス基板の少なくとも一方の面に金属層が接合されたセラミックス－金属接合体の製造方法であって、前記セラミックス基板の前記金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝を形成する溝形成工程と、前記溝形成工程後に、前記セラミックス基板の前記接合領域に厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介して積層し、積層方向に荷重をかけながら加熱して前記接合領域に前記金属板を接合し、前記金属層を形成する接合工程と、を有する。
　換言すると、セラミックス基板の少なくとも一方の面に設定され金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝を形成する溝形成工程と、前記溝形成工程後に、前記セラミックス基板の前記接合領域に厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介して積層し、積層方向に荷重をかけながら加熱して前記接合領域に前記金属板を接合し、前記金属層を形成する接合工程と、を有するセラミックス－金属接合体の製造方法である。
　ここで、上記溝が形成されていないセラミックス基板の接合領域にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介してアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を積層し、積層方向に荷重をかけながら加熱すると、金属層の厚さが０．４ｍｍ以下と薄い場合、溶融したろう材に含まれるＳｉ成分が金属層の表面まで拡散し、その表面で液相を生じさせてろうシミとなる。
　これに対し、本発明では、セラミックス基板の金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝がセラミックス基板に形成されていることから、セラミックス基板の接合領域にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介して金属板を積層した積層体を積層方向に荷重をかけながら加熱して接合する際に、溶融したろう材の余剰分がセラミックス基板に形成された溝に沿って接合領域より外側に排出されるので、溶融したろう材のＳｉ成分が金属層の表面まで拡散するのを防止し、金属層の表面で液相を生じさせることを抑制でき、ろうシミの発生を抑制できる。
　本発明のセラミックス－金属接合体の製造方法において、前記溝形成工程では、前記接合領域における前記溝の開口面積が前記接合領域の面積の５％未満となるように前記溝を形成するとよい。
　ここで、接合領域おける溝の開口面積が接合領域の面積の５％以上であると、接合面積が減少するため、セラミックス基板と金属板との接合性が低下する可能性がある。
　これに対し、上記態様では、接合領域における溝の開口面積が接合領域の面積の５％未満であるため、セラミックス基板の接合領域と金属板とを強固に接合できる。
　ここで、接合領域の面積及び溝の開口面積は、溝が形成されたセラミックス基板を上面視した際の面積である。
　本発明のセラミックス－金属接合体の製造方法において、前記溝形成工程では、前記溝は、前記セラミックス基板の前記接合領域の８０％の面積の溝形成領域内に形成され、前記溝形成領域の中心が前記接合領域の中心と一致しているとよい。
　換言すると、前記溝形成工程において、前記接合領域の中心に一致する中心を有し前記接合領域の面積の８０％の面積を有する溝形成領域に、前記溝を形成するとよい。
　なお、ここでの接合領域の面積は、セラミックス基板を上面視した際の面積である。
　ここで、溝形成工程により形成される溝が上記セラミックス基板の接合領域の８０％の面積の溝形成領域外に形成されている場合や、接合領域の８０％の面積の溝形成領域の中心がセラミックス基板の中心と一致していない場合、すなわち、セラミックス基板の接合領域の周縁近傍のみを通過するように溝が形成されている場合、接合領域の略全域から溶融したろう材を排出しにくい。
　これに対し、上記態様では、溝形成工程により形成される溝がセラミックス基板の接合領域の８０％の面積の溝形成領域内に形成され、前記溝形成領域の中心が接合領域の中心と一致しているので、接合領域の略全域から溶融したろう材を効率よく排出でき、ろうシミの発生をさらに抑制できる。
　この製造方法において、前記Ａｌ－Ｓｉ系ろう材箔におけるＳｉ濃度は５質量％以上１２質量％以下であることが好ましい。
　本発明の多数個取り用セラミックス－金属接合体の製造方法は、複数のセラミックス基板に分割可能な大きさのセラミックス母材の少なくとも一方の面に金属層が接合された多数個取り用セラミックス－金属接合体の製造方法であって、前記セラミックス母材の前記金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝及び前記セラミックス母材を分割して前記各セラミックス基板を形成するためのスクライブラインを形成する溝形成工程と、前記溝形成工程後に、前記セラミックス母材の前記接合領域に厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介して積層し、積層方向に荷重をかけながら加熱して前記接合領域に前記金属板を接合し、前記金属層を形成する接合工程と、を有し、前記金属板は、前記スクライブラインにより区画される複数の領域にまたがる大きさに形成されている。
　換言すると、セラミックス母材の少なくとも一方の面に、前記セラミックス母材を複数のセラミックス基板に区画する少なくとも１本のスクライブライン（分割溝）を形成するとともに、前記セラミックス母材の少なくとも一方の面に複数の前記セラミックス基板を覆って接合される金属板の接合領域を設定し、この接合領域を横切って延びる少なくとも１本の溝を形成する溝形成工程と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり前記接合領域を覆う厚さ０．４ｍｍ以下の金属板を、Ａｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介して、前記セラミックス母材の前記接合領域に積層し、積層方向に荷重をかけながら加熱して前記接合領域に前記金属板を接合して金属層を形成する接合工程と、を有する製造方法である。
　このような構成によれば、多数個取り用セラミックス－金属接合体をスクライブライン（分割溝）に沿って容易に個片化でき、複数のセラミックス回路基板を効率よく製造できる。また、スクライブライン上にも金属板を接合する場合はスクライブライン及び上記溝の両方から溶融したろう材を接合領域の外側に排出できるので、ろうシミの発生を抑制できる。
　また、セラミックス母材に上記溝が形成され、溶融したろう材が接合領域より外側に排出されることから、金属層内に拡散するＳｉ原子の含有量が少なくなる。このため、多数個取り用セラミックス－金属接合体のエッチングレートが高くなるので、該多数個取り用セラミックス－金属接合体に対してエッチング処理を行う際に、エッチング処理を効率よく実行できる。
　本発明の多数個取り用セラミックス－金属接合体の製造方法において、前記セラミックス母材は、その両面に前記接合領域を有し、前記溝形成工程では、前記セラミックス母材の一方の面に前記スクライブラインが形成され、他方の面に前記溝が形成されるとよい。
　換言すると、前記接合領域を前記セラミックス母材の両面に設定し、前記溝形成工程では前記セラミックス母材の一方の面に１本以上の前記スクライブラインを形成するとともに他方の面に１本以上の前記溝を形成し、前記接合工程では各前記接合領域に前記金属板を接合して前記セラミックス母材の前記両面に前記金属層を形成することが好ましい。
　上記態様では、セラミックス母材の一方の面にスクライブライン（分割溝）が形成され、他方の面に溝が形成されるので、片面にのみスクライブライン及び溝が形成されている場合に比べて、表面側の金属層内に拡散するＳｉ原子の含有量と、裏面側の金属層内に拡散するＳｉ原子の含有量との差が小さくなる。つまり、セラミックス母材の表面側の金属層のＳｉ濃度と裏面側の金属層のＳｉ濃度との差が小さくなるので、略同じエッチングレートにより各金属層をエッチングでき、セラミックス－金属接合体の両面を同時に処理できる。
　本発明の多数個取り用セラミックス－金属接合体の製造方法において、前記溝形成工程では、前記溝は、前記接合領域の８０％の面積の溝形成領域内に形成され、前記溝形成領域の中心が前記接合領域の中心と一致しているとよい。
　上記態様では、接合領域の８０％の面積を有する溝形成領域内に溝が形成され、溝形成領域の中心が接合領域の中心と一致しているので、接合領域の略全域から溶融したろう材を効率よく排出でき、ろうシミの発生をさらに抑制できる。
　本発明のセラミックス－金属接合体は、セラミックス基板の少なくとも一方の面に金属層が接合されたセラミックス－金属接合体であって、前記金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝が形成されたセラミックス基板と、前記セラミックス基板の前記接合領域にＡｌ－Ｓｉ系ろう材により接合され、厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる前記金属層と、を備えている。
　換言すると、少なくとも一方の面に設定され金属層が接合された接合領域と、前記接合領域を横切って延びる溝とを有するセラミックス基板と、前記セラミックス基板の前記接合領域にＡｌ－Ｓｉ系ろう材により接合され、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり厚さが０．４ｍｍ以下の前記金属層と、を備えるセラミックス－金属接合体である。
　本発明の多数個取り用セラミックス－金属接合体は、複数のセラミックス基板に分割可能な大きさのセラミックス母材の少なくとも一方の面に金属層が接合された多数個取り用セラミックス－金属接合体であって、前記金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝及び各セラミックス基板を分割するためのスクライブラインが形成されたセラミックス母材と、前記セラミックス母材の前記接合領域にＡｌ－Ｓｉ系ろう材により接合され、厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる前記金属層と、を有し、前記金属層は、前記スクライブラインにより区画される複数の領域にまたがる大きさに形成されている。
　換言すると、金属層が接合される接合領域を少なくとも一方の面に有し、この接合領域を横切って延びる溝と、複数のセラミックス基板に分割するためのスクライブライン（分割溝）を備えるセラミックス母材と、前記セラミックス母材の前記接合領域にＡｌ－Ｓｉ系ろう材により接合され、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる厚さが０．４ｍｍ以下の前記金属層と、を有し、前記金属層は前記スクライブラインにより区画される複数の領域にまたがる多数個取り用セラミックス－金属接合体である。
　本発明によれば、セラミックス基板に接合された金属層の表面に形成されるろうシミの発生を抑制できる。
本発明の第１実施形態に係るセラミックス回路基板の断面を示す断面図である。 第１実施形態におけるセラミックス回路基板の製造工程（溝形成工程）を示す図である。 第１実施形態におけるセラミックス回路基板の製造工程（接合工程）を示す図である。 第１実施形態におけるセラミックス回路基板の製造工程を示す図である。 第１実施形態における溝が形成されたセラミックス基板の一部を拡大して示す断面図である。 第１実施形態における溝が形成されたセラミックス回路基板の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る溝により分割されたセラミックス回路基板の平面図である。 第２実施形態における溝が形成されたセラミックス母材を表面側から見た平面図である。 第２実施形態におけるセラミックス回路基板の製造工程（溝形成工程）を示す図である。 第２実施形態におけるセラミックス回路基板の製造工程（接合工程）を示す図である。 第２実施形態におけるセラミックス回路基板の製造工程（エッチング工程）を示す図である。 第２実施形態におけるセラミックス回路基板の製造工程（分割工程）を示す図である。 第２実施形態におけるセラミックス回路基板の製造方法を示すフロー図である。 第２実施形態の変形例に係る溝が形成されたセラミックス母材を表面側から見た平面図である。
　以下、本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。
［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態のセラミックス回路基板１の断面を示す断面図である。
　セラミックス回路基板１は、本発明のセラミックス－金属接合体に相当し、平面視で縦寸法５ｍｍ及び横寸法５ｍｍの矩形状に形成され、例えば熱電変換素子の配線基板として用いられる。このようなセラミックス回路基板１は、図１に示すように、セラミックス基板２と、セラミックス基板２の両面にろう材を用いて接合された金属層３，４とを備えている。
　セラミックス基板２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ等からなるセラミックス材料により形成され、厚さＬ１（図３参照）が０．３ｍｍ～１．０ｍｍの略正方形板材である。このセラミックス基板２の表面２ａ及び裏面２ｂには、図１に示すように、溝２１ａ，２１ｂが形成されている。
　各金属層３，４は、純アルミニウム又はアルミニウム合金により形成され、厚さは０．４ｍｍ以下（例えば、０．２５ｍｍ）の略正方形板材である。これら金属層３，４としては、純度９９．００質量％以上の純アルミニウム、純度９９．９９質量％以上の純アルミニウム、又はＪＩＳ３００３のアルミニウム合金等を適用することができる。
　また、各金属層３，４とセラミックス基板２とは、Ａｌ－Ｓｉ系のろう材を用いて接合されている。このろう材におけるＳｉ濃度は、５質量％～１２質量％であることが好ましく、７．５質量％～１０．５質量％であることがより好ましい。Ａｌ－Ｓｉ系ろう材におけるＳｉ濃度が５質量％未満であると熱による溶融性が低下するため接合性が悪くなるおそれがあり、Ｓｉ濃度が１２質量％を超えるとＡｌ－Ｓｉ系ろう材が硬くなり圧延性が低下するおそれがある。
　次に、以上のように構成されるセラミックス回路基板１の製造方法について説明する。この製造方法においては、図２Ａに示すようにセラミックス基板２の両面２ａ，２ｂに溝２１ａ，２１ｂを形成して（溝形成工程）、図２Ｂに示すようにセラミックス基板２の両面２ａ，２ｂにＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔５を介して金属層３，４となる金属板３０，４０を接合して（接合工程）、図２Ｃに示すようにセラミックス－金属接合体であるセラミックス回路基板１を製造する。以下、工程順に説明する。
（溝形成工程）
　まず、図２Ａに示すように、矩形板状のセラミックス基板２の表面２ａに溝２１ａ及び裏面２ｂに溝２１ｂを形成する。この図２Ａに示すように、溝２１ａ，２１ｂは、例えば、レーザ光Ｌを照射することにより、セラミックス基板２の表面２ａ及び裏面２ｂを線状に除去して形成される。
　なお、溝形成工程では、例えばＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ等を使用して溝２１ａ，２１ｂの加工を行うことができる。
　図３は、溝２１ｂが形成されたセラミックス基板２の一部を拡大して示す断面図であり、図４は、セラミックス回路基板１の平面図である。なお、図３においては、裏面２ｂの溝２１ｂを拡大して示している。
　図３に示すように、厚さ寸法Ｌ１のセラミックス基板２の表面２ａおよび裏面２ｂのそれぞれには、深さ寸法Ｌ２、幅寸法Ｌ３の溝２１ａ，２１ｂが形成される。このため、セラミックス基板２における溝２１ａ，２１ｂが形成された部位の厚さ寸法Ｌ４は、溝２１ａ，２１ｂが形成されていないセラミックス基板２の厚さ寸法Ｌ１より小さくなっている。
　なお、厚さＬ１が０．３ｍｍ～１．０ｍｍであるセラミックス基板２に対して、溝２１ａ，２１ｂの深さ寸法Ｌ２は０．１ｍｍ～０．３ｍｍ（＜Ｌ１）、幅寸法Ｌ３は０．０５ｍｍ～０．２ｍｍとするとよい。例えば、本実施形態では、セラミックス基板２の厚さＬ１は０．６３５ｍｍ、溝２１ａ，２１ｂの深さＬ２は０．２ｍｍ、溝２１ａ，２１ｂの幅Ｌ３は０．１ｍｍ、溝２１ａ，２１ｂが形成された部分のセラミックス基板２の残り厚さＬ４は０．４３５ｍｍに設定される。
　表面２ａの溝２１ａは、表面２ａを見た図４に示すように、セラミックス基板２の表面２ａにおける中央より左側に位置し、図４における表面２ａの上側の辺と下側の辺との間を延びる直線状の溝である。また、裏面２ｂの溝２１ｂは、表面２ａ側から見て表面２ａにおける中央より右側に位置し、図４における表面２ａの上側の辺と下側の辺との間を延びる直線状の溝である。すなわち、各溝２１ａ，２１ｂは、間隔をあけて略平行に配置され、重ならずに形成されている。
　セラミックス基板２の表面２ａ及び裏面２ｂには、金属板３０，４０が接合される略正方形の接合領域６が設定されている。さらに、接合領域６の内側に、接合領域６の中心と一致する中心を有し、接合領域６の面積Ａｒ３の８０％の面積を有する略正方形の溝形成領域６１が設定されている。溝２１ａ，２１ｂは、図４に示すように、溝形成領域６１内に形成されている。溝形成領域６１内に形成される各溝２１ａ，２１ｂの両端部は、セラミックス基板２の表面２ａ及び裏面２ｂの両端縁まで形成されている。すなわち、各溝２１ａ，２１ｂは、接合領域６を横切って延び、その両端部は、接合領域６より外側まで延びている。
　表面２ａにおける溝２１ａの開口面積Ａｒ１（溝２１ａの幅寸法Ｌ３×接合領域６の長さＬ５）は、表面２ａの接合領域６の面積Ａｒ３（Ｌ５×Ｌ５）の５％未満に設定されている。同様に、裏面２ｂにおける溝２１ｂの開口面積Ａｒ２（溝２１ｂの幅寸法Ｌ３×接合領域６の長さＬ５）は、裏面２ｂの接合領域６の面積Ａｒ３（Ｌ５×Ｌ５）の５％未満に設定されている。すなわち、溝２１ａはＡｒ３×０．０５＞Ａｒ１となるように表面２ａに形成される。同様に、溝２１ｂは、Ａｒ３×０．０５＞Ａｒ２となるように裏面２ｂに形成されている。
　なお、この溝２１ａ，２１ｂを形成する際には、少なくとも端部の一方はセラミックス基板２の端縁まで形成されていることが望ましいが、必ずしも両端がセラミックス基板２の端縁まで延びていなくてもよい。すなわち、溝２１ａ，２１ｂは、後述する接合工程で溶融したろう材を接合領域６より外側に排出できる程度に接合領域６外まで延びていればよい。
　このような溝２１ａ，２１ｂが形成されたセラミックス基板２は、図示は省略するが、洗浄液により洗浄される。
（接合工程）
　次に、図２Ｂに示すように、溝２１ａ，２１ｂの形成後に洗浄されたセラミックス基板２に、厚さ寸法が０．４ｍｍ以下の金属板３０，４０をＡｌ－Ｓｉ系ろう材（Ａｌ－Ｓｉ系ろう材箔５）を用いて接合する。これにより、図２Ｃに示すセラミックス基板２の両面２ａ，２ｂに金属層３，４が接合されたセラミックス回路基板１が形成される。
　具体的には、セラミックス基板２の表面２ａ及び裏面２ｂの各接合領域６に、それぞれＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔５を介在させて金属板３０，４０を積層し、これらの積層体をカーボン板により挟持し、積層方向に荷重をかけながら（加圧した状態のまま）真空中で加熱することにより、セラミックス基板２と金属板３０，４０を接合する。
　積層方向への加圧は０．１ＭＰａ～０．５ＭＰａ、加熱温度は６３０℃～６５０℃とするとよい。また、Ａｌ－Ｓｉ系ろう材箔５は、厚さ５μｍ～１５μｍであるとよい。ただし、加熱温度は金属板３０，４０の融点よりも低いものとする。また、Ａｌ－Ｓｉ系ろう材としては、Ａｌ－Ｓｉろう材やＡｌ－Ｓｉ－Ｃｕろう材の他Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇろう材等を用いることができる。
　ここで、セラミックス基板２の両面２ａ，２ｂに溝２１ａ，２１ｂが形成されていない場合、接合領域６にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔５を介してアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板３０，４０を積層し、積層方向に荷重をかけながら加熱すると、金属層３，４の厚さが０．４ｍｍ以下と薄いので、溶融したろう材に含まれるＳｉ成分が金属層３，４の表面まで拡散し、その表面で液相を生じさせてろうシミを形成する。
　これに対し、本実施形態では、セラミックス基板２の金属層３，４が接合される接合領域６を横切って延びる溝２１ａ，２１ｂがセラミックス基板２に形成されていることから、セラミックス基板２の接合領域６にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔５を介して金属板３０，４０を積層した積層体を積層方向に荷重をかけながら加熱して接合する際に、溶融したろう材の余剰分が溝２１ａ，２１ｂに沿ってセラミックス基板２の接合領域６より外側に排出されるので、金属層３，４の表面のろうシミの形成を抑制できる。
　ここで、Ａｌ－Ｓｉ系ろう材箔５の厚さを薄くすることにより、溶融したろう材のＳｉ成分が金属層３，４の表面まで拡散しないように抑制することも考えられるが、このようなＡｌ－Ｓｉ系ろう材には圧延の限界があり、例えば、５μｍ以下にすることが難しい。また、シリコン含有量も５質量％未満とすることが難しい。このため、セラミックス基板２の接合領域６にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔５を介して金属板３０，４０を積層した積層体を積層方向に荷重をかけながら加熱して接合する際、溶融したろう材の量が必要以上に多くなり、余剰分が生じる。
　これに対し、本実施形態では、溶融したろう材の余剰分が接合領域６より外側に排出されるので、接合面におけるＳｉ成分を減少させ、ろうシミの発生を抑制できる。
　また、溝２１ａ，２１ｂの各開口面積Ａｒ１，Ａｒ２が表面２ａ及び裏面２ｂそれぞれの接合領域６の面積Ａｒ３の５％未満であるため、セラミックス基板２の表面２ａ及び裏面２ｂ（接合領域６）と金属板３０，４０とを強固に接合できる。
　さらに、溝２１ａ，２１ｂが溝形成領域６１に形成され、その溝形成領域６１の中心が接合領域６の中心と一致しているので、接合領域６の略全域から溶融したろう材を効率的に排出でき、ろうシミの発生をさらに抑制できる。
［第２実施形態］
　図５は、本発明の第２実施形態に係るセラミックス回路基板１Ａを示す平面図であり、図６は、溝（スクライブライン（分割溝）２１ｃおよび非分割溝２１ｄ）が形成されたセラミックス母材２０を表面２０ａ側から見た平面図である。
　本実施形態のセラミックス回路基板１Ａは、製造方法が第１実施形態と異なり、複数のセラミックス基板１２に分割可能な大きさのセラミックス母材２０の両面に溝（スクライブライン２１ｃおよび非分割溝２１ｄ）を形成した後、セラミックス母材２０の両面にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介して金属板３０Ａ，４０Ａを積層して接合した後、スクライブライン２１ｃに沿って分割することにより形成される。分割した個々のセラミックス回路基板１Ａを第１実施形態のセラミックス回路基板１と比較すると、裏面１２ｂにのみ２本の非分割溝２１ｄが形成されている点も第１実施形態とは異なる。
　非分割溝２１ｄとして、図５に示すように、セラミックス基板１２の裏面１２ｂの中心を通過し、裏面１２ｂの上側の辺と下側の辺との間を延びる直線状の溝と、裏面１２ｂの中心を通過し、図５における裏面１２ｂの左側の辺と右側の辺との間を延びる直線状の溝と、が形成されている。
　セラミックス基板１２は、図６に示すセラミックス母材２０を分割して形成される。非分割溝２１ｄは、セラミックス母材２０の裏面２０ｂにおける溝形成領域６１Ａ内に形成される。溝形成領域６１Ａはセラミックス母材２０において金属板４０が接合する領域である接合領域６Ａの面積の８０％の面積を有し、溝形成領域６１Ａの中心は接合領域６Ａの中心と一致している。
　溝形成領域６１Ａ内に形成される各非分割溝２１ｄの両端部は、セラミックス母材２０の裏面２０ｂの両端縁まで形成されている。すなわち、各非分割溝２１ｄは、接合領域６Ａを横切って延び、その両端部は、接合領域６Ａより外側まで延びている。
　接合領域６Ａにおける非分割溝２１ｄの開口面積（縦方向に延びる非分割溝２１ｄの開口面積＋横方向に延びる非分割溝２１ｄの開口面積－各非分割溝２１ｄが重なる領域の面積）は、接合領域６Ａの面積の５％未満とされている。
　次に、セラミックス回路基板１Ａの製造方法について説明する。この製造方法においては、セラミックス基板１２を複数形成可能な大きさのセラミックス母材２０を用意し、図７Ａ～７Ｄに示すように、セラミックス母材２０の両面に複数の溝２１ｃ，２１ｄを形成して（図７Ａ）、セラミックス母材２０の両面に金属層３Ａ，４Ａとなる金属板３０Ａ，４０Ａを接合して多数個取り用セラミックス－金属接合体５０をまず製造する（図７Ｂ）。
　そして、この多数個取り用セラミックス－金属接合体５０をスクライブライン２１ｃに沿ってエッチングして（図７Ｃ）、メッキ後に分割個片化する（図７Ｄ）により、複数のセラミックス回路基板１Ａが製造される。以下、溝形成工程、接合工程、エッチング工程、メッキ工程及び分割工程の順に詳細を説明する（図８参照）。
（溝形成工程）
　まず、図７Ａに示すように、矩形板状のセラミックス母材２０の表面２０ａにスクライブライン２１ｃ、裏面２０ｂに非分割溝２１ｄを形成する。この図７Ａに示すように、スクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｄは、例えば、レーザ光Ｌを照射することにより、セラミックス母材２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂを線状に除去して形成される。スクライブライン２１ｃは、後述する分割工程において、セラミックス母材２０の分割の起点となる。
　溝形成工程で形成される非分割溝２１ｄの幅寸法及び深さ寸法は、第１実施形態の溝２１ｂと同じであり、幅０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ、深さ０．１ｍｍ～０．３ｍｍである。スクライブライン２１ｃの幅寸法及び深さ寸法は、非分割溝２１ｄの幅寸法及び深さ寸法と同じまたは非分割溝２１ｄより大きく形成され、例えば、スクライブライン２１ｃの幅寸法は０．０５ｍｍ～０．３ｍｍ、深さ寸法は０．１ｍｍ～０．３ｍｍに設定される。
　セラミックス母材２０の表面２０ａには、図６に実線で示すように、縦方向に延びる４本のスクライブライン２１ｃと、横方向に延びる３本のスクライブライン２１ｃが形成されている。縦方向に延びる４本のスクライブライン２１ｃのそれぞれは、横方向に所定間隔を開けて配置され、横方向に延びる３本のスクライブライン２１ｃのそれぞれは、縦方向に所定間隔を開けて配置されている。
　一方、セラミックス母材２０の裏面２０ｂには、図６に破線で示すように、縦方向に延びる３本の非分割溝２１ｄと、横方向に延びる２本の非分割溝２１ｄが形成されている。縦方向に延びる３本の非分割溝２１ｄのそれぞれは、横方向に所定間隔を開け、かつ、セラミックス母材２０の平面視で表面２０ａに配置された縦方向に延びる４本のスクライブライン２１ｃとずれて配置される。また、横方向に延びる２本の非分割溝２１ｄのそれぞれは、縦方向に所定間隔を開け、かつ、上記平面視で表面２０ａに配置された横方向に延びる３本のスクライブライン２１ｃとずれて配置される。
　図６に示すように、セラミックス母材２０には、金属板３０Ａ，４０Ａが接合される略長方形の接合領域６Ａが設定されている。さらに、接合領域６Ａの内側に、接合領域６Ａの中心と一致する中心を有し、接合領域６Ａの面積の８０％の面積を有する略長方形の溝形成領域６１Ａが設定されている。溝形成工程では、非分割溝２１ｄは、溝形成領域６１Ａ内に形成される。互いに略平行なスクライブライン２１ｃと非分割溝２１ｄとは、所定間隔を開けて形成されている。
　具体的には、本実施形態では、１０ｍｍ四方のセラミックス基板１２（セラミックス回路基板１Ａ）を複数形成するため、セラミックス母材２０の表面２０ａに１０ｍｍ間隔でスクライブライン２１ｃが形成されるとともに、裏面２０ｂに１０ｍｍ間隔で非分割溝２１ｄが形成され、かつ、これら表面２０ａのスクライブライン２１ｃと裏面２０ｂの非分割溝２１ｄとがセラミックス母材２０の面方向に５ｍｍずれて（５ｍｍ間隔で）配置されている。このため、セラミックス母材２０を平面視で投影すれば、表面２０ａに位置するスクライブライン２１ｃと裏面２０ｂに位置する非分割溝２１ｄとが縦方向及び横方向のそれぞれにおいて交互に５ｍｍピッチで配置される。
　セラミックス母材２０の周縁部はマージン部であり、セラミックス基板１２としては使用されない。後述する分割工程においてセラミックス母材２０がスクライブライン２１ｃに沿って分割されると、平面視で１０ｍｍ四方のセラミックス基板１２（セラミックス回路基板１Ａ）が６個形成される。
（接合工程）
　次に、図７Ｂに示すように、スクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｄの形成後に洗浄されたセラミックス母材２０の接合領域６Ａに、厚さ寸法が０．４ｍｍ以下でスクライブライン２１ｃにより区画された６つの領域（それぞれセラミックス基板１２となる領域）にまたがる大きさの金属板３０Ａ，４０ＡをＡｌ－Ｓｉ系ろう材を用いて接合する。これにより、セラミックス母材２０の両面２０ａ，２０ｂに金属板３０Ａ，４０Ａが接合された多数個取り用セラミックス－金属接合体５０が形成される。
　具体的には、セラミックス母材２０の両面の上記周縁部を除く接合領域６Ａに、それぞれＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔５を介在させて金属板３０Ａ，４０Ａを積層し、これらの積層体をカーボン板により挟持し、積層方向に荷重をかけながら真空中で加熱することにより、セラミックス母材２０と金属板３０Ａ，４０Ａを接合する。
　本実施形態では、上述したように、表面２０ａに縦４本、横３本のスクライブライン２１ｃが形成され、裏面２０ｂに縦３本、横２本の非分割溝２１ｄが形成されており、これらスクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｄの本数は、表面２０ａと裏面２０ｂとで略等しい本数といえる。このため、接合工程において真空状態で上記積層体が加熱されると、溶融したろう材の余剰分が表面２０ａではスクライブライン２１ｃ，裏面２０ｂでは非分割溝２１ｄに沿って積層体の外側に略同じ量流出する。このため、金属板３０Ａ，４０Ａとセラミックス母材２０との間に略同じ量の溶融したろう材が残され、この溶融したろう材のＳｉ原子が金属板３０Ａ，４０Ａ内に拡散して略同量のＳｉ原子を含む金属板３０Ａ，４０Ａとなる。これにより、金属板３０Ａ，４０ＡのＳｉ濃度が略同じとなる。
　また、スクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｄに沿って溶融したろう材の余剰分が積層体の外側（接合領域６Ａの外側）に排出されるので、金属板３０Ａ，４０Ａの表面のろうシミの発生が抑制される。
（エッチング工程）
　多数個取り用セラミックス－金属接合体５０のセラミックス母材２０に接合された金属板３０Ａ，４０Ａを、スクライブライン２１ｃに沿ってエッチングする。エッチングは公知の手法により行うことが可能であり、例えば、必要な箇所にマスキングした後に塩化鉄溶液を用いてエッチングする。エッチングによって、平面視で略矩形状の金属層３Ａ，４Ａが形成される。これにより、図７Ｃに示すように、セラミックス母材２０には、スクライブライン２１ｃにより区画された各領域に金属層３Ａ，４Ａが設けられる。
　この場合、セラミックス母材２０の表面２０ａ側の金属板３０Ａと裏面２０ｂ側の金属板４０Ａとが同じＳｉ濃度となっているので、同じエッチングレートにより各金属板３０Ａ，４０Ａをエッチングできることから、多数個取り用セラミックス－金属接合体５０の両面は、同時にエッチング処理される。
（メッキ工程）
　そして、図示は省略するが、必要に応じて、多数個取り用セラミックス－金属接合体５０に金メッキ、銀メッキ、ニッケルメッキ等のメッキ処理を施す。これにより、多数個取り用セラミックス－金属接合体５０の金属層３Ａ，４Ａにメッキ処理が施された多数個取り用セラミックス－金属接合体５０が製造される。
　なお、本実施形態では、多数個取り用セラミックス－金属接合体５０の両面にメッキ処理が施されるが、これに限らず、例えば、一方の面のみメッキ処理が施されてもよい。
（分割工程）
　最後に、金属層３Ａ，４Ａが接合されたセラミックス母材２０をスクライブライン２１ｃに沿って分割することで、図７Ｄに示すように、セラミックス母材２０が個片化され、複数（６個）のセラミックス回路基板１Ａが製造される。
　なお、分割工程においては、セラミックス母材２０の最も外縁側に位置する領域（セラミックス母材２０の外縁に最も近いスクライブライン２１ｃよりも外側に位置する領域）には、上述した接合工程において外側に流れ出した溶融したろう材の余剰分が固まることによりろう瘤が形成されているため、ろう瘤を事前に取り除いた後、各スクライブライン２１ｃに沿ってセラミックス母材２０を個片化する。
　このように、本実施形態のセラミックス回路基板１Ａの製造方法では、セラミックス母材２０の両面（表面２０ａ及び裏面２０ｂ）にスクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｄをそれぞれ略同数形成したので、セラミックス母材２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂの両面にＡｌ－Ｓｉ系ろう材を用いて金属板３０Ａ，４０Ａを積層した積層体を接合する際に、表面２０ａ及び裏面２０ｂのいずれの面においてもスクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｄに沿って積層体の外側に略同量の溶融したろう材の余剰分が排出される。
　このため、セラミックス母材２０の表面２０ａ側の金属板３０Ａ内に拡散するＳｉ原子の含有量と、裏面２０ｂ側の金属板４０Ａ内に拡散するＳｉ原子の含有量とが略同じとなる。つまり、セラミックス母材２０の表面２０ａ側の金属板３０Ａと裏面２０ｂ側の金属板４０Ａとが同じＳｉ濃度となるので、同じエッチングレートにより各金属板３０Ａ，４０Ａをエッチングでき、多数個取り用セラミックス－金属接合体５０の両面を同時に処理できる。
　また、非分割溝２１ｄが溝形成領域６１Ａ内に形成され、溝形成領域６１Ａの中心が接合領域６Ａの中心と一致しているので、セラミックス母材２０の接合領域６Ａの略全域から溶融したろう材の余剰分を効率的に排出でき、ろうシミの発生をさらに抑制できる。
　なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、上記第２実施形態では、スクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｄをそれぞれ１０ｍｍ間隔で配置したが、これに限らず、これらスクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｄの配置間隔は、セラミックス回路基板１のサイズに合わせて適宜変更できる。また、セラミックス母材２０の表面２０ａに縦４本、横３本のスクライブライン２１ｃを形成し、裏面２０ｂに縦３本、横２本の非分割溝２１ｄを形成したが、その数及び形成位置はセラミックス母材のサイズ等に応じて適宜変更できる。また、スクライブライン（分割溝）は、両面に形成されていてもよい。
　図９は、第２実施形態の変形例に係る複数のセラミックス回路基板を製造するための溝２１ｃ，２１ｅが形成されたセラミックス母材２０Ａの表面を見た平面図である。
　本変形例のセラミックス母材２０Ａは、図９に示すように、スクライブライン２１ｃにより分割されることにより、平面視で１０ｍｍ四方のセラミックス回路基板を９つ製造できる大きさに形成されている。このセラミックス母材２０Ａの表面には、図９に実線で示すように縦方向に延びる４本のスクライブライン２１ｃと、横方向に延びる４本のスクライブライン２１ｃが形成されている。縦方向に延びる４本のスクライブライン２１ｃのそれぞれは、横方向に所定間隔を開けて配置され、横方向に延びる４本のスクライブライン２１ｃのそれぞれは、縦方向に所定間隔を開けて配置されている。
　セラミックス母材２０Ａには、図９に示すように、金属板が接合される略正方形の接合領域６Ｂが設定されている。さらに、接合領域６Ｂの内側に、接合領域６Ｂの中心と一致する中心を有し、接合領域６Ｂの面積の８０％の面積を有する略正方形の溝形成領域６１Ｂが設定されている。
　セラミックス母材２０の裏面には、図９に破線で示すように、セラミックス母材２０Ａの対角線状に延びる２本の非分割溝２１ｅが形成されている。本変形例では、溝形成領域６１Ｂを通過するように非分割溝２１ｅが形成されている。
　このようなスクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｅが形成されたセラミックス母材２０Ａの両面の接合領域６Ｂに金属板が接合され、スクライブライン２１ｃに沿って個片化されると、非分割溝２１ｅが形成されたセラミックス回路基板が５つ形成され、非分割溝２１ｅが形成されていないセラミックス回路基板が４つ形成される。
　本変形例では、非分割溝２１ｅがセラミックス母材２０Ａの対角線上に延びているので、非分割溝２１ｅによりセラミックス母材２０Ａを割れにくくできる。
　また、本変形例においても非分割溝２１ｅが溝形成領域６１Ｂ内に形成され、溝形成領域６１Ｂの中心が該接合領域６Ｂの中心と一致しているので、スクライブライン２１ｃ及び非分割溝２１ｅのそれぞれから溶融したろう材を接合領域６Ｂより外側に排出でき、ろうシミの発生を抑制できる。
　上記第２実施形態では、メッキ処理後に各セラミックス回路基板１を分割したが、これに限らず、分割工程後に各セラミックス回路基板１にメッキ処理を施してもよい。また、メッキ処理工程はなくてもよい。
　また、上記第２実施形態では、スクライブライン２１ｃの幅寸法及び深さ寸法は、非分割溝２１ｄの幅寸法及び深さ寸法と同じまたは非分割溝２１ｄより大きいとしたが、非分割溝がスクライブラインよりも大きくなければよい。
　また、上記各実施形態では、溝２１ａ，２１ｂ、スクライブライン２１ｃや非分割溝２１ｄ，２１ｅは、レーザ加工により形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、ダイヤモンドスクライバー等の他の加工方法により実施することもできる。
　[試験手順]
　実施例１，２および比較例１，２において、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍの四角形板状のセラミックス母材の表面に、スクライブライン（分割溝）として機能する溝を縦方向に５ｍｍ間隔で９本、横方向に５ｍｍ間隔で９本形成した。
　実施例１及び２においては、裏面にセラミックス母材の対角線上に延びる２本の溝（非分割溝）を形成し、比較例１及び２においては、裏面に溝を形成しなかった。
　なお、スクライブラインの幅寸法は０．１ｍｍ、深さ寸法は０．１５ｍｍ、非分割溝の幅寸法は０．０５ｍｍ、深さ寸法は０．１ｍｍとした。
　このようなセラミックス母材の両面の接合領域（縦４９ｍｍ×横４９ｍｍ）に、それぞれＳｉ濃度７．５質量％、厚さ１２μｍのＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介在させて、表１に示す組成の厚さ０．１ｍｍの金属板を積層し、これらの積層体をカーボン板により挟持し、積層方向に荷重をかけながら（加圧した状態のまま）真空中で加熱することにより、セラミックス母材と金属板とを接合して多数個取り用セラミックス－金属接合体を製造した。この際、積層方向への加圧は０．３ＭＰａ、加熱温度は６４０℃、加圧時間は６０分とした。
　上述した多数個取り用セラミックス－金属接合体のそれぞれの表面に対し、スクライブラインで区画化される５ｍｍ×５ｍｍのエリアに、４ｍｍ×４ｍｍのエッチングレジストを形成した。なお、５ｍｍ×５ｍｍのエリアを上面視した時の中心と、４ｍｍ×４ｍｍのエッチングレジストを上面視した時の中心とが、一致するようにエッチングレジストを形成した。なお、エッチングレジストは、多数個取り用セラミックス－金属接合体の裏面にも、表面と同じパターンで形成した。
　次に、多数個取り用セラミックス－金属接合体に対してエッチング処理を行い、金属板を分割して金属層を形成し、レジストを剥離した。なお、エッチング溶液としては、塩化鉄溶液を用いた。
　エッチング処理後の区画化された金属層の幅寸法を測定し、表面の各金属層の幅寸法の平均値と、裏面の各金属層の幅寸法の平均値との差（エッチング処理後の金属層の幅寸法差）を表１に示した。この区画化された金属層の幅寸法の測定は、任意の５つの区画化された金属層を寸法測定器（光学顕微鏡）によって測定し、表面と裏面は同じ部位を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果からわかるように、セラミックス母材の両面に溝が形成されている実施例１及び２は、エッチング処理後の金属層の幅寸法差が０．０４ｍｍ以下であった。つまり、溝を両面に形成することで、エッチング処理後の区画化された金属層の幅（大きさ）を表裏のそれぞれで揃えることができた。特に、金属層としてＪＩＳ３００３アルミニウム合金を用いた方が、その効果が大きかった。
　換言すると、セラミックス母材の両面に溝が設けられることにより、ろう材の余剰分を接合部分から排出できるので金属板中のＳｉ濃度が両面でほぼ同等となり、エッチングレートも両面でほぼ同等となることを確認できた。
　また、実施例１，２では両面ともろうシミの発生は確認できなかったが、比較例１，２では溝のない裏面にろうシミが発生していた。すなわち、溝を形成することによりろう材の余剰分を接合部分から排出でき、ろうシミの発生を抑制できることを確認できた。
　セラミックス基板の両面に接合された金属板のエッチングレートを同等にできる。セラミックス基板に接合された金属層の表面におけるろうシミの発生を抑制できる。
１　１Ａ　セラミックス回路基板（セラミックス－金属接合体）
２　１２　セラミックス基板
２ａ　１２ａ　表面
２ｂ　１２ｂ　裏面
３，４　３Ａ，４Ａ　金属層
５　Ａｌ－Ｓｉ系ろう材箔
６　６Ａ　６Ｂ　接合領域
６１　６１Ａ　６１Ｂ　溝形成領域
２０　２０Ａ　セラミックス母材
２０ａ　表面
２０ｂ　裏面
２１ａ，２１ｂ　溝
２１ｄ，２１ｅ　非分割溝（溝）
２１ｃ　スクライブライン（分割溝）
３０，４０　金属板
５０　多数個取り用セラミックス－金属接合体

Claims (9)

  1. 　セラミックス基板の少なくとも一方の面に金属層が接合されたセラミックス－金属接合体の製造方法であって、
    　前記セラミックス基板の前記金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝を形成する溝形成工程と、
    　前記溝形成工程後に、前記セラミックス基板の前記接合領域に厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介して積層し、積層方向に荷重をかけながら加熱して前記接合領域に前記金属板を接合し、前記金属層を形成する接合工程と、
    を有することを特徴とするセラミックス－金属接合体の製造方法。
  2. 　前記溝形成工程では、前記接合領域における前記溝の開口面積が前記接合領域の面積の５％未満となるように前記溝を形成することを特徴とする請求項１に記載のセラミックス－金属接合体の製造方法。
  3. 　前記溝形成工程では、前記溝は、前記セラミックス基板の前記接合領域の８０％の面積の溝形成領域内に形成され、前記溝形成領域の中心が前記接合領域の中心と一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミックス－金属接合体の製造方法。
  4. 　前記Ａｌ－Ｓｉ系ろう材箔におけるＳｉ濃度は５質量％以上１２質量％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のセラミックス－金属接合体の製造方法。
  5. 　複数のセラミックス基板に分割可能な大きさのセラミックス母材の少なくとも一方の面に金属層が接合された多数個取り用セラミックス－金属接合体の製造方法であって、
    　前記セラミックス母材の前記金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝及び前記セラミックス母材を分割して前記各セラミックス基板を形成するためのスクライブラインを形成する溝形成工程と、
    　前記溝形成工程後に、前記セラミックス母材の前記接合領域に厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔を介して積層し、積層方向に荷重をかけながら加熱して前記接合領域に前記金属板を接合し、前記金属層を形成する接合工程と、を有し、
    　前記金属板は、前記スクライブラインにより区画される複数の領域にまたがる大きさに形成されていることを特徴とする多数個取り用セラミックス－金属接合体の製造方法。
  6. 　前記セラミックス母材は、その両面に前記接合領域を有し、
    　前記溝形成工程では、前記セラミックス母材の一方の面に前記スクライブラインが形成され、他方の面に前記溝が形成されることを特徴とする請求項５に記載の多数個取り用セラミックス－金属接合体の製造方法。
  7. 　前記溝形成工程では、前記溝は、前記接合領域の８０％の面積の溝形成領域内に形成され、前記溝形成領域の中心が前記接合領域の中心と一致していることを特徴とする請求項５又は６に記載の多数個取り用セラミックス－金属接合体の製造方法。
  8. 　セラミックス基板の少なくとも一方の面に金属層が接合されたセラミックス－金属接合体であって、
    　前記金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝が形成されたセラミックス基板と、
    　前記セラミックス基板の前記接合領域にＡｌ－Ｓｉ系ろう材により接合され、厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる前記金属層と、を備えていることを特徴とするセラミックス－金属接合体。
  9. 　複数のセラミックス基板に分割可能な大きさのセラミックス母材の少なくとも一方の面に金属層が接合された多数個取り用セラミックス－金属接合体であって、
    　前記金属層が接合される接合領域を横切って延びる溝及び各セラミックス基板を分割するためのスクライブラインが形成されたセラミックス母材と、
    　前記セラミックス母材の前記接合領域にＡｌ－Ｓｉ系ろう材により接合され、厚さが０．４ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる前記金属層と、を有し、前記金属層は、前記スクライブラインにより区画される複数の領域にまたがる大きさに形成されていることを特徴とする多数個取り用セラミックス－金属接合体。
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