WO2023176377A1 - セラミック複合基板、及びセラミック複合基板の製造方法 - Google Patents

セラミック複合基板、及びセラミック複合基板の製造方法 Download PDF

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WO2023176377A1
WO2023176377A1 PCT/JP2023/006812 JP2023006812W WO2023176377A1 WO 2023176377 A1 WO2023176377 A1 WO 2023176377A1 JP 2023006812 W JP2023006812 W JP 2023006812W WO 2023176377 A1 WO2023176377 A1 WO 2023176377A1
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WO
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bonding layer
metal
circuit section
distance
circuit
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/006812
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English (en)
French (fr)
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優太 津川
清治 矢野
淳一 田中
Original Assignee
デンカ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern

Definitions

  • the present disclosure relates to a ceramic composite substrate and a method for manufacturing the ceramic composite substrate.
  • Patent Document 1 discloses a ceramic metal circuit including a ceramic substrate, and a first metal plate and a second metal plate bonded to a first surface and a second surface of the ceramic substrate via a bonding layer, respectively.
  • a substrate is disclosed.
  • a metal coating is provided on the surface of the first metal plate opposite to the surface to be bonded to the ceramic substrate, and a metal coating is provided to one surface of the second metal plate opposite to the surface to be bonded to the ceramic substrate.
  • the present disclosure provides a ceramic composite substrate that can improve insulation between circuit parts, and a method for manufacturing the ceramic composite substrate.
  • a ceramic composite board includes a ceramic board, a first circuit section provided on the main surface of the ceramic board, and a space provided between the first circuit section along a predetermined direction. , and a second circuit section provided on the main surface.
  • the first circuit section includes a bonded body provided on the main surface, a metal body bonded to the main surface via the bonded body, and a portion of the bonded body that covers the surface of the metal body and a portion of the bonded body that protrudes from the metal body. and a metal coating formed thereon.
  • the bonded body includes a first bonding layer bonded to the metal body and having a silver content of 50% by mass or more, and a second bonding layer bonded to the main surface and having a silver content lower than the first bonding layer. ,including.
  • the distance D2 in the predetermined direction between the second bonding layer and the second circuit section is smaller than the distance D1 in the predetermined direction between the first bonding layer and the second circuit section.
  • the difference between the distance D1 and the distance D2 may be greater than 2 ⁇ m.
  • the metal coating may include a side portion formed to cover the side surface of the first bonding layer that faces the second circuit portion.
  • the distance L in a predetermined direction between the end of the side portion near the second circuit section and the end of the first bonding layer near the second circuit section may be larger than the thickness H of the metal coating. .
  • the distance L may be greater than 2 ⁇ m.
  • the thickness H may be 2 ⁇ m or more.
  • the ceramic plate may contain silicon nitride or aluminum nitride.
  • the second bonding layer may contain titanium.
  • the metal coating may contain nickel or gold.
  • a method for manufacturing a ceramic composite substrate includes an intermediate body in which a metal body is bonded to the main surface of a ceramic plate via a bonded body, the bonded body being bonded to the metal body, An intermediate body comprising a first bonding layer having a silver content of 50% by mass or more and a second bonding layer bonded to the main surface and having a silver content less than the first bonding layer.
  • a distance D4 in a predetermined direction between a part of the second bonding layer constituting the first circuit part and the second circuit part is a distance D4 between a part of the first bonding layer constituting the first circuit part
  • a part of the bonded body is removed so that the distance D3 in the predetermined direction between the first circuit section and the second circuit section becomes smaller than the distance D3 between the second circuit section and the second circuit section.
  • a ceramic composite substrate and a method for manufacturing the ceramic composite substrate that can improve the insulation between circuit parts are provided.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of a ceramic composite substrate.
  • FIG. 2 is an end view taken along the line II-II shown in FIG.
  • FIGS. 3A and 3B are examples of SEM images of observed cross sections.
  • 4(a), FIG. 4(b), FIG. 4(c), and FIG. 4(d) are schematic diagrams for explaining an example of the manufacturing process.
  • FIG. 5(a), FIG. 5(b), and FIG. 5(c) are schematic diagrams for explaining an example of the manufacturing process.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a ceramic composite substrate according to an embodiment.
  • the ceramic composite substrate 10 shown in FIG. 1 is, for example, a substrate (circuit board) used as a component of a power module or the like.
  • the ceramic composite board 10 includes a ceramic board 20 and a metal circuit board 30.
  • the ceramic plate 20 is formed into a flat plate shape. Ceramic plate 20 has a pair of principal surfaces facing in opposite directions. Hereinafter, one of the pair of main surfaces will be referred to as the "front surface 20A" and the other will be referred to as the "back surface 20B.”
  • the outer edge of the surface 20A may have a rectangular shape. In the present disclosure, the direction in which one set of parallel sides of the outer edge of the surface 20A extends is defined as the "X-axis direction", and the direction in which another set of mutually parallel sides extends is defined as the "Y-axis direction”.
  • the thickness direction of the ceramic plate 20 (the direction perpendicular to the surface 20A) is defined as the "Z-axis direction.”
  • Z-axis direction the direction from the back surface 20B to the front surface 20A is referred to as "up”, and the direction from the front surface 20A to the back surface 20B is referred to as "down”.
  • the material (ceramic) forming the ceramic plate 20 is not particularly limited.
  • the ceramic plate 20 is, for example, a silicon nitride plate or an aluminum nitride plate.
  • the thickness of the ceramic plate 20 may be 0.1 mm to 1 mm, 0.1 mm to 0.6 mm, or 0.2 mm to 0.4 mm.
  • the metal circuit board 30 is a part that constitutes a circuit included in the ceramic composite substrate 10.
  • a chip (electronic component) may be mounted on the metal circuit board 30.
  • the metal circuit board 30 is provided on the surface 20A of the ceramic board 20.
  • the metal circuit board 30 includes, for example, a circuit section 30a, a circuit section 30b, and a circuit section 30c.
  • the circuit section 30a, the circuit section 30b, and the circuit section 30c are arranged on the surface 20A while being separated from each other.
  • the circuit section 30b constitutes a second circuit section.
  • three or more circuit sections are provided, one set of circuit sections with the smallest distance between the circuit sections among the plurality of sets of circuit sections adjacent to each other is selected as the first circuit section and the second circuit section. may be done.
  • the circuit portion 30a, the circuit portion 30b, and the circuit portion 30c are arranged inside the outer edge of the surface 20A.
  • the circuit section 30a and the circuit section 30b are lined up in the X-axis direction (predetermined direction).
  • the circuit section 30b is provided on the surface 20A with a space between it and the circuit section 30a along the X-axis direction.
  • the circuit section 30a and the circuit section 30c are lined up, and the circuit section 30b and the circuit section 30c are lined up.
  • the circuit section 30a, the circuit section 30b, and the circuit section 30c may be configured in the same way.
  • FIG. 2 schematically shows a cross section of the ceramic composite substrate 10 in the XZ plane along the line II-II in FIG.
  • the circuit section 30a includes a metal body 40, a bonded body 50, and a metal coating 60.
  • the metal body 40 has electrical conductivity.
  • the metal body 40 is, for example, a copper plate.
  • the metal body 40 may be made of one of a copper alloy, aluminum, and an aluminum alloy instead of copper.
  • Metal body 40 includes a top surface 42 and a side surface 44 .
  • the upper surface 42 may be parallel (substantially parallel) to the surface 20A.
  • Side surface 44 extends from the outer edge of upper surface 42 toward surface 20A.
  • the side surface 44 may be inclined with respect to the direction (Z-axis direction) perpendicular to the surface 20A.
  • the side surface 44 may be sloped away from the end of the top surface 42 as it approaches the surface 20A. In this case, the cross-sectional area of the metal body 40 along the XY plane increases as it approaches the surface 20A.
  • the thickness of the metal body 40 (the distance in the Z-axis direction between the lower surface and the upper surface 42 of the metal body 40) may be 0.1 mm to 2 mm, or 0.15 mm to 1.5 mm. , 0.2 mm to 1 mm.
  • the length of the metal body 40 in the extending direction may be 5 mm to 100 mm
  • the width of the metal body 40 may be 5 mm to 100 mm. may be 1 mm to 70 mm.
  • the joined body 50 is provided on the surface 20A, and joins the metal body 40 to the ceramic plate 20 (surface 20A). That is, the metal body 40 is joined to the surface 20A via the joined body 50.
  • the joined body 50 is provided between the metal body 40 and the surface 20A, and at least a part of the upper surface of the joined body 50 is in contact with (joined to) the metal body 40, and the joined body 50 is At least a portion of the lower surface is in contact with (joined to) the surface 20A.
  • a region near the outer edge of the joined body 50 protrudes from the outer edge of the metal body 40.
  • a region near the outer edge of the joined body 50 protrudes outward from between the metal body 40 and the surface 20A over its entire circumference, for example.
  • the terms “inside” and “outside” are used with respect to the center of the circuit section.
  • the outer edge of the joined body 50 may surround the outer edge of the metal body 40.
  • a portion of the joined body 50 that protrudes from between the metal body 40 and the surface 20A will be referred to as an "extending portion.”
  • the joined body 50 may be made of an Ag-Cu-Sn brazing filler metal.
  • the Ag-Cu-Sn brazing material contains silver, copper, tin, and active metals.
  • the content of silver in the bonded body 50 may be 50% by mass or more.
  • the content of silver in the bonded body 50 may be 60% by mass or more, 70% by mass or more, or 80% by mass or more.
  • the content of silver in the bonded body 50 may be 98% by mass or less.
  • the content of copper in the bonded body 50 may be 5 parts by mass to 20 parts by mass based on 100 parts by mass of silver.
  • the tin content in the joined body 50 may be 0.5 parts by mass to 15 parts by mass, or even 0.5 parts by mass to 5 parts by mass, based on the total of 100 parts by mass of silver and copper.
  • the amount may be 1 part by weight to 5 parts by weight.
  • the active metal includes at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, and niobium.
  • the content of the active metal in the joined body 50 may be 0.5 parts by mass to 10 parts by mass, or 0.5 parts by mass to 5 parts by mass, based on a total of 100 parts by mass of silver and copper. The amount may be 2 parts by mass to 5 parts by mass.
  • the active metal may be included as a hydride and may include, for example, titanium hydride ( TiH2 ).
  • TiH 2 in the joined body 50 may be 0.5 parts by mass to 10 parts by mass, or 1 part by mass to 5 parts by mass, based on a total of 100 parts by mass of silver and copper.
  • the amount may be 2 parts by mass to 5 parts by mass.
  • the bonded body 50 includes a first bonding layer 52 and a second bonding layer 54.
  • the first bonding layer 52 is a layer having a silver content of 50% by mass or more.
  • the silver component of the materials constituting the bonded body reacts with the metal component (e.g., copper) contained in the metal body 40.
  • the metal component e.g., copper
  • a layer mainly composed of silver is formed above.
  • containing silver as a main component means that the silver content is 50% by mass or more.
  • the first bonding layer 52 (silver bonding layer) is bonded to the metal body 40.
  • the second bonding layer 54 is a layer containing less silver than the first bonding layer 52.
  • the second bonding layer 54 is a portion of the bonded body 50 other than the first bonding layer 52.
  • the silver content in the second bonding layer 54 is less than 50% by mass.
  • the second bonding layer 54 is bonded to the surface 20A of the ceramic plate 20.
  • the first bonding layer 52 is bonded to the metal body 40 and the second bonding layer 54 is bonded to the surface 20A, so that the metal body 40 can bond the first bonding layer 52 and the second bonding layer 54. It is bonded to the surface 20A via a bonded body 50 including the bonded body 50.
  • the second bonding layer 54 may contain nitrogen and titanium.
  • the total content of nitrogen and titanium may be greater than the content of each other component (the content of each component).
  • the content of silver in the second bonding layer 54 may be 30% by mass or less.
  • the thickness of the second bonding layer 54 may be 500 nm or less, or may be 100 nm to 500 nm.
  • the first bonding layer 52 overlaps the second bonding layer 54.
  • a portion of the first bonding layer 52 may be formed discontinuously, and a portion of the second bonding layer 54 may be formed discontinuously.
  • the first bonding layer 52 overlapping the second bonding layer 54 means that the first bonding layer 52 overlaps with the first bonding layer 52 in most (for example, 70% or more) of the bonded body 50 when viewed from the Z-axis direction. covers the second bonding layer 54.
  • the first bonding layer 52 may cover all of the second bonding layer 54, or the first bonding layer 52 may not cover a part of the second bonding layer 54.
  • the proportion of the second bonding layer 54 covering the first bonding layer 52 may be greater than 50%, It may be 60% or more.
  • the contents of various components constituting the first bonding layer 52 and the second bonding layer 54 are measured at the bonding interface between the metal body and the ceramic plate using a scanning electron microscope and an EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) detector. It is calculated by measuring the concentration in the vicinity.
  • EDS Electronicgy Dispersive X-ray Spectroscopy
  • a HAADF image of a cross section of the ceramic composite substrate 10 along the XZ plane (a cross section near the bonding interface) is obtained, and semi-quantitative analysis using an EDS detector is performed to determine the first bonding layer 52 and the The contents of various components in the two bonding layers 54 are measured.
  • the total amount of other components other than the carbon component is assumed to be 100% by mass, and the content of silver etc. %) is calculated.
  • the content of various components is the arithmetic mean of values measured in five observation cross sections arbitrarily selected such that the positions in the Y-axis direction are different from each other. Further, in one observation cross section, the content is measured on one line set along the Z-axis direction at an arbitrary position in the X-axis direction.
  • the joined body 50 of the circuit portion 30a includes an extension portion (hereinafter referred to as “extension portion 58”) that protrudes from between the metal body 40 and the surface 20A toward the circuit portion 30b.
  • extension portion 58 both the first bonding layer 52 and the second bonding layer 54 may protrude toward the circuit portion 30b.
  • only the second bonding layer 54 may protrude without the first bonding layer 52 protruding.
  • the bonded body 50 is formed such that the amount of protrusion of the second bonding layer 54 is greater than the amount of protrusion of the first bonding layer 52.
  • the amount of protrusion is defined as the distance in the X-axis direction between the end of the metal body 40 closest to the circuit section 30b and the end of each bonding layer closest to the circuit section 30b. In the cross section where the first bonding layer 52 does not protrude, the amount of protrusion of the first bonding layer 52 is zero.
  • the proportion of the cross sections in which the first bonding layer 52 protrudes may be 60% or more.
  • the observation cross section is set at a position that includes both the circuit section 30a and the circuit section 30b in the direction perpendicular to the cross section (Y-axis direction in FIG. 2).
  • the distance between the circuit section 30a and the circuit section 30b in the observed cross section is set in consideration of the insulation (electrical insulation) between the metal bodies included in the circuit section.
  • the distance between the circuit portion 30a and the circuit portion 30b (the shortest distance in the X-axis direction) is, for example, 0.3 mm to 1.5 mm.
  • the length of the extending portion 58 in the X-axis direction (the amount of protrusion of the second bonding layer 54) may be 10 ⁇ m to 100 ⁇ m
  • the thickness of the extending portion 58 (the amount of protrusion of the second bonding layer 54) may be 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the thickness of the second bonding layer 54 may be 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the distance in the X-axis direction between the first bonding layer 52 and the circuit section 30b is "D1"
  • the distance in the X-axis direction between the second bonding layer 54 and the circuit section 30b is "D2”.
  • distance D2 is smaller than distance D1.
  • the distance D1 is the shortest distance in the X-axis direction between the end of the first bonding layer 52 closest to the circuit section 30b and the end of the circuit section 30b closest to the circuit section 30a in the observed cross section.
  • the distance D2 is the shortest distance in the X-axis direction between the end of the second bonding layer 54 closest to the circuit section 30b and the end of the circuit section 30b closest to the circuit section 30a in the observed cross section.
  • the difference (D1-D2) between distance D1 and distance D2 may be greater than 2 ⁇ m.
  • the difference between the distance D1 and the distance D2 may be 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more.
  • the difference between the distance D1 and the distance D2 may be 25 ⁇ m or less.
  • the respective values of distance D1 and distance D2 are calculated average values of distances measured at five observation cross sections (five fields of view) arbitrarily selected such that the positions in the Y-axis direction are different from each other. Each of the five locations is selected, for example, in each area when the circuit portion 30a is equally divided into five in the Y-axis direction.
  • the distance D1 and the distance D2 may be measured at the same five observed cross sections.
  • the length of the above-mentioned extension part 58 in the X-axis direction and the thickness of the extension part 58 are also the arithmetic mean value of the measured values measured at five observed cross sections.
  • the metal coating 60 is a coating that covers the metal body 40.
  • the metal coating 60 is used, for example, for the purpose of adjusting the coefficient of thermal expansion of the metal circuit board 30 (ceramic composite substrate 10) and improving the heat resistance cycle, or for the purpose of suppressing the occurrence of rust (oxidation) of the metal body 40. It is formed.
  • the metal coating 60 may be formed by a plating method or a sputtering method.
  • the metal coating 60 is, for example, metal plating formed by electroless plating.
  • the metal coating 60 covers the top surface 42 and side surfaces 44 of the metal body 40 when viewing the surface 20A from the Z-axis direction.
  • the metal coating 60 covers the upper surface 42 and side surface 44 of the metal body 40 as well as the extending portion of the joined body 50. In a state where the metal coating 60 covers the extension part 58 of the joined body 50, the metal coating 60 covers at least the upper surface of the extension part 58 when looking at the surface 20A from the Z-axis direction.
  • the metal coating 60 may be made of metal other than silver.
  • the metal forming the metal coating 60 may be different from the metal forming the metal body 40.
  • the material constituting the metal coating 60 is, for example, nickel, gold, a nickel alloy, or a gold alloy.
  • the nickel alloy (alloy containing nickel as a main component) is, for example, a nickel-phosphorus alloy or a nickel-boron alloy.
  • the distance D2 is smaller than the distance D1
  • the second bonding layer 54 protrudes more outward in the extension portion 58 than the first bonding layer 52. Therefore, the metal coating 60 is formed on the second bonding layer 54 in the portion where the upper surface of the second bonding layer 54 is exposed.
  • the metal coating 60 is not formed on the surface 20A where the second bonding layer 54 is not present.
  • the metal coating 60 includes a portion (hereinafter referred to as “side portion 62”) formed so as to cover the side surface (side) of the first bonding layer 52 that faces the circuit portion 30b.
  • the side surface (side) of the first bonding layer 52 that faces the circuit section 30b is the same as when the circuit section 30a is viewed from the circuit section 30b along the X-axis direction, assuming that there is no metal coating 60. This is the exposed part.
  • the side portion 62 of the metal coating 60 overlaps the portion of the second bonding layer 54 that protrudes beyond the first bonding layer 52.
  • the side portion 62 may be in contact with the side surface of the first bonding layer 52, and a portion of the metal body 40 may be placed between the side portion 62 and the side surface of the first bonding layer 52. may exist.
  • the distance in the X-axis direction (shortest distance) between the end of the side portion 62 near the circuit section 30b and the end of the first bonding layer 52 near the circuit section 30b is "L"
  • the distance L may be larger than the thickness H.
  • the distance L may be at least 1.2 times the thickness H, at least 1.4 times the thickness H, or at least 1.6 times the thickness H.
  • the distance L may be less than or equal to five times the thickness H.
  • the value of the distance L and the value of the thickness H are each measured in the same manner as the distances D1 and D2 described above. That is, the respective values of distance L and thickness H are calculated average values of measured values measured at five observation cross sections (five fields of view) arbitrarily selected such that the positions in the Y-axis direction are different from each other.
  • the distance L and the thickness H may be measured at the same five observed cross sections.
  • the measured value of the thickness H in one observed cross section is measured at a position near the center of the metal body 40 in the thickness direction (at and near the center) in a region covering the side surface 44 of the metal body 40.
  • the distance L (average value) may be greater than 2 ⁇ m.
  • the distance L may be 3 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, or 7 ⁇ m or more.
  • the distance L may be 20 ⁇ m or less.
  • the thickness H (average value) may be 2 ⁇ m or more.
  • the thickness H may be 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more.
  • the thickness H may be 10 ⁇ m or less.
  • the circuit portion 30b includes a metal body 40, a bonded body 50, and a metal coating 60.
  • the metal body 40, the bonded body 50, and the metal coating 60 of the circuit portion 30b may be formed in the same manner as the metal body 40, the bonded body 50, and the metal coating 60 of the circuit portion 30a.
  • the distance in the X-axis direction between the second bonding layer 54 in the bonded body 50 of the circuit portion 30b and the circuit portion 30a is the distance between the first bonding layer 52 in the bonded body 50 of the circuit portion 30b and the circuit portion 30a It may be smaller than the distance in the axial direction.
  • a metal circuit board configured similarly to the metal circuit board 30 may also be formed on the back surface 20B.
  • FIGS. 3(a) and 3(b) shows an SEM image (magnification: 1000 times) obtained in an arbitrarily selected observation cross section.
  • the side surface (side) of the extension portion 58 is covered with the side portion 62 of the metal coating 60 in contact with it.
  • the distance L corresponds to the length of the side portion 62 in the X-axis direction (horizontal direction on the image).
  • the first bonding layer 52 is formed discontinuously.
  • the first bonding layer 52 does not protrude from between the metal body 40 and the ceramic plate 20, and the second bonding layer 54 does not protrude between the metal body 40 and the ceramic plate 20. It is protruding from between.
  • a portion of the metal body 40 exists between the side portion 62 and the first bonding layer 52 in the X-axis direction. In this case, the distance L is larger than the length of the side portion 62 in the X-axis direction.
  • a method for manufacturing a ceramic composite board includes a step of manufacturing a ceramic board and a step of forming a metal circuit board.
  • a step of producing the ceramic plate 20 first, a step of forming a slurry containing ceramic powder, a sintering aid, a binder resin, and a solvent to obtain a green sheet is performed.
  • the slurry may contain a plasticizer, a dispersant, and the like.
  • the ceramic powder is, for example, silicon nitride powder or aluminum nitride powder.
  • Sintering aids include oxides, halides (fluorides, chlorides, etc.), nitrates, and sulfates of rare earth elements, and oxides, halides (fluorides, chlorides, etc.) of alkaline earth metals. ), nitrates, and sulfates. These may be used alone or in combination of two or more.
  • binder resins include methyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, and (meth)acrylic resins.
  • plasticizers include purified glycerin, glycerin triolate, diethylene glycol, phthalic acid plasticizers such as di-n-butyl phthalate, and dibasic acid plasticizers such as di-2-ethylhexyl sebacate. It will be done.
  • dispersants include poly(meth)acrylates and (meth)acrylic acid-maleate copolymers.
  • the solvent include organic solvents such as ethanol and toluene.
  • methods for forming the slurry include a doctor blade method and an extrusion method.
  • the green sheet obtained by molding is degreased and fired.
  • Degreasing may be performed, for example, by heating at 400°C to 800°C for 0.5 to 20 hours. Thereby, the amount of residual organic matter (carbon) can be reduced while suppressing oxidation and deterioration of inorganic compounds.
  • Firing is performed by heating at 1700° C. to 1900° C. in a non-oxidizing gas atmosphere such as nitrogen, argon, ammonia, or hydrogen. In this way, the ceramic plate 20 can be obtained.
  • the above-mentioned degreasing and firing may be performed with a plurality of green sheets laminated.
  • a release layer made of a release agent may be provided between the green sheets in order to facilitate separation of the base materials after firing.
  • the mold release agent for example, boron nitride (BN) can be used.
  • the number of green sheets to be stacked may be, for example, 5 to 100, or 10 to 70.
  • a process of forming a metal circuit board is performed.
  • a process of obtaining the intermediate body 18 using the ceramic plate 20 and a pair of metal plates is performed.
  • a bonding material for example, a brazing material
  • a pair of metal bodies 40M is bonded to the front surface 20A and the back surface 20B.
  • the pair of metal bodies 40M may have a flat plate shape similar to the ceramic plate 20.
  • the metal body 40M is a base material of the metal body 40 described above.
  • the bonding material is applied to each of the front surface 20A and back surface 20B of the ceramic plate 20 by a method such as a roll coater method, a screen printing method, or a transfer method.
  • the bonding material is a brazing material
  • the brazing material contains, for example, silver powder, copper powder, tin powder, powder of an active metal or its compound (hydride), an organic solvent, a binder, and the like.
  • the content of tin powder may be 0.5 parts by mass to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silver powder and copper powder in total.
  • the content of the metal hydride powder may be 1 part by mass to 8 parts by mass based on a total of 100 parts by mass of the silver powder and copper powder.
  • the viscosity of the brazing filler metal may be, for example, 5 Pa ⁇ s to 20 Pa ⁇ s.
  • the content of the organic solvent in the brazing filler metal may be, for example, 5% to 25% by mass, and the content of the binder may be, for example, 2% to 15% by mass.
  • a laminate is obtained by overlapping a pair of metal bodies 40M on the front surface 20A and back surface 20B of the ceramic plate 20 coated with a bonding material. Then, a firing step is performed in which this laminate is fired in a heating furnace.
  • the temperature in the furnace during firing (firing temperature) is, for example, 750° C. or higher.
  • the firing temperature may be 750°C to 950°C, or 780°C to 900°C.
  • the time for holding at the above firing temperature (baking time) may be from 10 minutes to 180 minutes, or from 15 minutes to 90 minutes.
  • the atmosphere in the heating furnace during firing may be under an inert gas such as nitrogen, may be under reduced pressure below atmospheric pressure (1.0 ⁇ 10 -3 Pa or less), or may be under vacuum. good.
  • FIG. 4(a) schematically shows a cross section of the intermediate body 18.
  • the bonding material bonded body 50M
  • the first bonding layer 52M (silver bonding layer) is the base material of the first bonding layer 52 described above
  • the second bonding layer 54M is the base material of the second bonding layer 54 described above.
  • the metal circuit board (metal plate and bonded body) formed on the back surface 20B of the ceramic plate 20 is omitted.
  • a step of masking the regions where each circuit section such as the circuit section 30a is to be formed is performed. For example, as shown in FIG. 4B, an etching resist 70 is printed in a region where each circuit section such as the circuit section 30a is to be formed. A portion of the metal body 40M located in a region where the etching resist 70 is not formed is exposed.
  • a step of etching the region of the metal body 40M that is not covered with the etching resist 70 is performed.
  • the metal body 40M is etched using a mixed solution containing cupric chloride, hydrochloric acid, and hydrogen peroxide as the etching solution.
  • the region of the metal body 40M that is not covered with the etching resist 70 is removed, and a part of the first bonding layer 52M of the bonded body 50M is exposed.
  • an inclined surface that is not covered with the etching resist 70 may be formed.
  • a step of etching (chemical treatment) the first bonding layer 52M of the bonded body 50M is performed.
  • the first bonding layer 52M is etched using a chemical solution containing sodium thiosulfate as the etching solution.
  • a chemical solution containing sodium thiosulfate as the etching solution.
  • FIG. 4D at least a portion of the exposed portion of the first bonding layer 52M is removed, and a portion of the second bonding layer 54M of the bonded body 50M is exposed.
  • the end portion of the first bonding layer 52M and its vicinity may protrude from between the metal body 40M and the ceramic plate 20.
  • a step of etching (chemical treatment) the second bonding layer 54M of the bonded body 50M is performed.
  • the second bonding layer 54M is etched using a mixed solution containing hydrogen peroxide and ammonium fluoride as the etching solution.
  • the etching solution a mixed solution containing hydrogen peroxide and ammonium fluoride as the etching solution.
  • FIG. 5A at least a portion of the exposed portion of the second bonding layer 54M is removed, and a portion of the surface 20A of the ceramic plate 20 is exposed.
  • the end of the second bonding layer 54M and its vicinity may protrude from between the metal body 40M and the ceramic plate 20.
  • the amount of protrusion of the first bonding layer 52M and the amount of protrusion of the second bonding layer 54M may be approximately the same.
  • the step of etching the metal body 40M is performed again.
  • the same mixed solution as in the first etching may be used, and the etching time of the second etching of the metal body 40M may be shorter than that of the first etching.
  • the portions located on the sides of the metal body 40M are further removed, and the metal body 40 constituting the circuit portion such as the circuit portion 30a is formed.
  • the amount of protrusion of the first bonding layer 52M and the second bonding layer 54M (second bonding layer 54) increases.
  • the step of etching the first bonding layer 52M is performed again.
  • the same chemical solution as in the first etching may be used.
  • the first bonding layer 52 that constitutes a circuit section such as the circuit section 30a is formed.
  • the first bonding layer 52 is arranged such that at least a portion of the end portion of the first bonding layer 52 is maintained in a state protruding from between the metal body 40 and the ceramic plate 20.
  • a second etch for 52M may be performed. Since the second bonding layer 54M is not etched a second time, the second bonding layer 54 constituting the circuit section such as the circuit section 30a is formed by the above etching for the second bonding layer 54M.
  • the portion constituted by the metal body 40 and the bonded body 50 after etching and before the metal coating 60 is formed is also referred to as a "circuit portion.”
  • the part constituted by the metal body 40 and the joined body 50 corresponding to the circuit part 30a is referred to as the "circuit part 32a”
  • the part constituted by the metal body 40 and the joined body 50 corresponding to the circuit part 30b is referred to as the "circuit part 32b”. shall be.
  • a part of the metal body 40M and a part of the bonded body 50M are etched so that the circuit part 32a and the circuit part 32b are formed with a gap between them along the X-axis direction. be exposed.
  • the distance D4 in the X-axis direction between a part of the second bonding layer 54M (second bonding layer 54) constituting the circuit portion 32a and the circuit portion 32b is A portion of the metal body 40M and a portion of the bonded body 50M are removed so that the distance D3 in the X-axis direction between a portion of the first bonding layer 52M (first bonding layer 52) and the circuit portion 32b is smaller than the distance D3 in the X-axis direction. be done.
  • the distance D3 is the distance between the end of the first bonding layer 52 of the circuit section 32a (first circuit section) that is closest to the circuit section 32b (second circuit section) and the end of the circuit section 32b that is closest to the circuit section 32a. It is defined as the distance in the X-axis direction between.
  • the distance D4 is defined as the distance in the X-axis direction between the end of the second bonding layer 54 of the circuit section 32a that is closest to the circuit section 32b and the end of the circuit section 32b that is closest to the circuit section 32a. Note that as long as the distance D3 and the distance D4 satisfy the above relationship, the etching process for the metal body 40M and the bonded body 50M may be performed in any manner. After the etching process is performed on the metal body 40M and the bonded body 50M, the etching resist 70 is removed. The etching resist 70 may be removed by any known method.
  • a step of forming a metal coating 60 to cover the surface of the metal body 40 is performed.
  • a plating film of metal such as nickel is formed by electroless plating to cover the top surface 42 and side surfaces 44 of the metal body 40.
  • the metal coating 60 is formed so as to also cover the extending portion of the joined body 50 that protrudes outward from between the metal body 40 and the ceramic plate 20.
  • electroless plating since the second bonding layer 54 protrudes further outward than the first bonding layer 52 in the extended portion, a metal component is deposited on the second bonding layer 54. .
  • the side portions 62 that cover the sides of the first bonding layer 52 are formed. No metal component is deposited on the exposed surface 20A during electroless plating.
  • the ceramic composite substrate 10 described above has a space between the ceramic board 20, the circuit part 30a provided on the surface 20A of the ceramic board 20, and the circuit part 30a along the X-axis direction.
  • the circuit portion 30a includes a bonded body 50 provided on the surface 20A, a metal body 40 bonded to the surface 20A via the bonded body 50, and protrudes from the surface of the metal body 40 and the metal body 40 of the bonded body 50. It has a metal coating 60 formed to cover the portion.
  • the bonded body 50 includes a first bonding layer 52 bonded to the metal body 40 and having a silver content of 50% by mass or more, and a first bonding layer 52 bonded to the surface 20A and having a silver content lower than the first bonding layer 52. 2 bonding layer 54.
  • the distance D2 in the X-axis direction between the second bonding layer 54 and the circuit portion 30b is smaller than the distance D1 in the X-axis direction between the first bonding layer 52 and the circuit portion 30b.
  • the insulation properties decrease due to the silver component contained in the bonding material used to bond metal objects.
  • a possible reason for the decrease in insulation is that a silver component is precipitated between the pair of circuit parts, resulting in a decrease in the resistance value between the pair of circuit parts.
  • the distance D2 is smaller than the distance D1, so the second bonding layer 54 protrudes more than the first bonding layer 52 whose main component is silver. There is.
  • a metal coating is formed to cover the protruding portion of the second bonding layer 54, and a metal coating 60 can be formed between the first bonding layer 52 of the circuit portion 30a and the circuit portion 30b. .
  • precipitation of the silver component from the first bonding layer 52 of the circuit portion 30a can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the insulation between the circuit section 30a and the circuit section 30b.
  • the difference between the distance D1 and the distance D2 may be greater than 2 ⁇ m.
  • at least a portion of the extending portion 58 protruding from between the metal body 40 and the ceramic plate 20 of the joined body 50 is formed between the first bonding layer 52 of the circuit portion 30a and the circuit portion 30b.
  • the length of the metal coating in the X-axis direction can be made larger than about 2 ⁇ m. Therefore, precipitation of the silver component from the first bonding layer 52 can be further suppressed. Therefore, it is possible to further improve the insulation between the circuit section 30a and the circuit section 30b.
  • the metal coating 60 may include a side portion 62 formed to cover the side surface of the first bonding layer 52 that faces the circuit portion 30b.
  • the distance L in the X-axis direction between the end of the side portion 62 near the circuit section 30b and the end of the first bonding layer 52 near the circuit section 30b is greater than the thickness H of the metal coating 60.
  • the length in the X-axis direction of the side portion 62 formed between the first bonding layer 52 of the circuit portion 30a and the circuit portion 30b is larger than the thickness H of the metal coating 60. Therefore, precipitation of the silver component from the first bonding layer 52 can be further suppressed. Therefore, it becomes possible to further improve the insulation between the circuit section 30a and the circuit section 30b.
  • the distance L may be greater than 2 ⁇ m.
  • the thickness H may be 2 ⁇ m or more.
  • the length in the X-axis direction of the side portion 62 formed between the first bonding layer 52 of the circuit portion 30a and the circuit portion 30b is greater than about 2 ⁇ m. Therefore, precipitation of the silver component from the first bonding layer 52 can be further suppressed. Therefore, it becomes possible to further improve the insulation between the circuit section 30a and the circuit section 30b.
  • the ceramic plate 20 may contain silicon nitride or aluminum nitride.
  • the second bonding layer 54 may contain titanium.
  • Metal coating 60 may contain nickel or gold. In this case, since the second bonding layer 54 contains titanium, the metal coating 60 containing nickel or gold can be more reliably formed on the second bonding layer 54. The presence of the metal coating 60 on the second bonding layer 54 can suppress precipitation of the silver component, so the above configuration is useful for maintaining insulation between the circuit portion 30a and the circuit portion 30b.
  • a method for manufacturing a ceramic composite substrate 10 includes an intermediate body 18 in which a metal body 40M is bonded to a surface 20A of a ceramic plate 20 via a bonded body 50M, and the bonded body 50M includes: A first bonding layer 52M that is bonded to the metal body 40M and has a silver content of 50% by mass or more; and a second bonding layer 54M that is bonded to the surface 20A and has a silver content lower than that of the first bonding layer 52M.
  • a part of the metal body 40M and a part of the joined body 50M are etched so as to form a circuit part 32a and a circuit part 32b spaced apart from each other along the X-axis direction.
  • the distance D4 in the X-axis direction between a part of the second bonding layer 54M (second bonding layer 54) constituting the circuit portion 32a and the circuit portion 32b is A portion of the bonded body 50M is removed so that the distance D3 in the X-axis direction between a portion of the first bonding layer 52M (the first bonding layer 52) and the circuit portion 32b is smaller than the distance D3.
  • the metal coating 60 can be formed between the first bonding layer 52 of the circuit section 32a and the circuit section 32b. As a result, precipitation of the silver component from the first bonding layer 52 of the circuit portion 32a can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the insulation between the circuit section 32a and the circuit section 32b.
  • An Ag-Cu-Ti-Sn brazing filler metal was prepared.
  • the blending ratio in the prepared brazing material was 85% by mass of Ag, 9% by mass of Cu, 3% by mass of Ti, and 3% by mass of Sn.
  • the brazing filler metal was applied to both main surfaces of a commercially available silicon nitride substrate (thickness: 0.32 mm) by screen printing. Copper plates (thickness: 0.3 mm) were stacked on both main surfaces of the silicon nitride plates to obtain a laminate. Using an electric furnace, the laminate was heated in a vacuum atmosphere at an internal furnace temperature of 800° C. for 40 minutes to melt the brazing filler metal powder and join the ceramic plate and the copper plate (firing step).
  • etching resist was printed on predetermined regions of both main surfaces of the copper plate in the produced intermediate, and a resist pattern having a predetermined shape was formed on the main surface of the copper plate using an exposure device. Then, the copper plate was etched using a mixed solution containing cupric chloride, hydrochloric acid, and hydrogen peroxide. Thereafter, the first bonding layer of the bonded body containing silver as a main component was etched using a chemical solution containing sodium thiosulfate. Furthermore, the second bonding layer was etched using a mixed solution containing hydrogen peroxide and ammonium fluoride.
  • etching the copper plate and the bonded body In etching the copper plate and the bonded body, the number of times each process was performed and the conditions for each etching were adjusted so that the second bonding layer protruded further than the first bonding layer. Next, a nickel (Ni) plating film was formed by electroless plating to cover the surface of the metal body and the parts of the bonded body that protruded from the metal body. At least a portion of the above steps were repeated to prepare five individual ceramic composite substrates 10 according to the example.
  • Ceramic composite substrate was produced in the same manner as in the above example except that a nickel plating film was not formed. Five individual pieces were prepared as ceramic composite substrates according to comparative examples. Note that as composite substrates according to Examples and Comparative Examples, ceramic composite substrates with comb-shaped electrodes on which a first electrode including a first circuit portion and a second electrode including a second circuit portion were formed were prepared.
  • the insulation between the first circuit section and the second circuit section adjacent to the first circuit section was evaluated.
  • the distance between the first circuit section and the second circuit section was 0.5 mm.
  • a voltage of 1 kV DC direct current
  • the time during which the insulation resistance value between the first electrode and the second electrode became 1 ⁇ 10 6 ⁇ or less was measured.
  • the upper limit of the measurement time was 500 hours.
  • Table 1 shows the results of evaluating five individuals. Note that the thickness H was 4 ⁇ m, the distance L was 8 ⁇ m, and the difference between distance D1 and distance D2 was 8 ⁇ m. Further, the silver content in the first bonding layer 52 was 90% by mass.

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Abstract

セラミック複合基板は、セラミック板と、セラミック板の主面に設けられた第１回路部と、所定方向に沿って第１回路部との間に間隔を空けた状態で、主面に設けられた第２回路部と、を備える。第１回路部は、主面に設けられた接合体と、接合体を介して主面に接合された金属体と、金属体の表面及び接合体のうちの金属体からはみ出す部分を覆うように形成された金属被膜と、を有する。接合体は、金属体に接合され、銀の含有量が５０質量％以上である第１接合層と、主面に接合され、銀の含有量が第１接合層よりも少ない第２接合層と、を含む。第２接合層と第２回路部との間の所定方向における距離Ｄ２は、第１接合層と第２回路部との間の所定方向における距離Ｄ１よりも小さい。

Description

セラミック複合基板、及びセラミック複合基板の製造方法
　本開示は、セラミック複合基板、及びセラミック複合基板の製造方法に関する。
　特許文献１には、セラミックス基板と、このセラミックス基板の第１の面及び第２の面にそれぞれ接合層を介して接合された第１の金属板及び第２の金属板とを備えるセラミックス金属回路基板が開示されている。この回路基板では、第１の金属板の、セラミックス基板との接合面の反対側の面に金属被膜が設けられ、第２の金属板の、セラミックス基板との接合面の反対側の面の一部には半導体素子又は金属端子を実装するために金属被膜が設けられていない箇所が存在する。
特許第６７９７７９７号公報
　本開示は、回路部間の絶縁性を向上させることが可能なセラミック複合基板、及びセラミック複合基板の製造方法を提供する。
　本開示の一側面に係るセラミック複合基板は、セラミック板と、セラミック板の主面に設けられた第１回路部と、所定方向に沿って第１回路部との間に間隔を空けた状態で、主面に設けられた第２回路部と、を備える。第１回路部は、主面に設けられた接合体と、接合体を介して主面に接合された金属体と、金属体の表面及び接合体のうちの金属体からはみ出す部分を覆うように形成された金属被膜と、を有する。接合体は、金属体に接合され、銀の含有量が５０質量％以上である第１接合層と、主面に接合され、銀の含有量が第１接合層よりも少ない第２接合層と、を含む。第２接合層と第２回路部との間の所定方向における距離Ｄ２は、第１接合層と第２回路部との間の所定方向における距離Ｄ１よりも小さい。
　上記距離Ｄ１と上記距離Ｄ２との差分が、２μｍよりも大きくてもよい。
　金属被膜は、第１接合層のうちの第２回路部に対向する側面を覆うように形成された側方部分を含んでもよい。側方部分の第２回路部に近い端部と、第１接合層の第２回路部に近い端部との間の所定方向における距離Ｌは、金属被膜の厚さＨよりも大きくてもよい。
　上記距離Ｌは２μｍよりも大きくてもよい。上記厚さＨは２μｍ以上であってもよい。
　セラミック板は、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含有してもよい。第２接合層は、チタンを含有してもよい。金属被膜は、ニッケル又は金を含有してもよい。
　本開示の一側面に係るセラミック複合基板の製造方法は、セラミック板の主面に接合体を介して金属体が接合された状態の中間体であって、接合体が、金属体に接合され、銀の含有量が５０質量％以上である第１接合層と、主面に接合され、銀の含有量が第１接合層よりも少ない第２接合層とを含む、中間体において、所定方向に沿って互いに間隔を空けた状態の第１回路部及び第２回路部を形成するように、金属体の一部及び接合体の一部のエッチングを行う工程と、エッチングを行う工程の後に、少なくとも、第１回路部を構成する金属体の一部の表面を覆うように金属被膜を形成する工程と、を含む。エッチングを行う工程では、第１回路部を構成する第２接合層の一部と第２回路部との間の所定方向における距離Ｄ４が、第１回路部を構成する第１接合層の一部と第２回路部との間の所定方向における距離Ｄ３よりも小さくなるように、接合体の一部が除去される。
　本開示によれば、回路部間の絶縁性を向上させることが可能なセラミック複合基板、及びセラミック複合基板の製造方法が提供される。
図１は、セラミック複合基板の一例を模式的に示す平面図である。 図２は、図１に示されるＩＩ－ＩＩ線に沿った端面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、観察断面のＳＥＭ像の一例である。 図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、及び図４（ｄ）は、製造工程の一例を説明するための模式図である。 図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図５（ｃ）は、製造工程の一例を説明するための模式図である。
　以下、図面を参照して一実施形態について説明する。以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。一部の図面には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸で規定される直交座標系が示されている。
［セラミック複合基板］
　図１には、一実施形態に係るセラミック複合基板の一例が模式的に示されている。図１に示されるセラミック複合基板１０は、例えば、パワーモジュール等の部品として用いられる基板（回路基板）である。セラミック複合基板１０は、セラミック板２０と、金属回路板３０と、を備える。
　セラミック板２０は、平板状に形成されている。セラミック板２０は、互いに逆向きの一対の主面を有する。以下では、一対の主面のうちの一方を「表面２０Ａ」と称し、他方を「裏面２０Ｂ」と称する。表面２０Ａの外縁の形状は、四角形であってもよい。本開示では、表面２０Ａの外縁のうち、互いに平行な１組の辺が延びる方向を「Ｘ軸方向」とし、互いに平行な他の１組の辺が延びる方向を「Ｙ軸方向」とする。セラミック板２０の厚さ方向（表面２０Ａに直交する方向）を「Ｚ軸方向」とする。説明の便宜上、Ｚ軸方向において、裏面２０Ｂから表面２０Ａに向かう方向を「上」とし、表面２０Ａから裏面２０Ｂに向かう方向を「下」とする。
　セラミック板２０を形成する材質（セラミック）は、特に限定されない。セラミック板２０は、例えば、窒化ケイ素板、又は窒化アルミニウム板である。セラミック板２０の厚さは、０．１ｍｍ～１ｍｍであってもよく、０．１ｍｍ～０．６ｍｍであってもよく、０．２ｍｍ～０．４ｍｍであってもよい。
　金属回路板３０は、セラミック複合基板１０に含まれる回路を構成する部分である。金属回路板３０には、チップ（電子部品）が搭載されていてもよい。金属回路板３０は、セラミック板２０の表面２０Ａに設けられている。金属回路板３０は、例えば、回路部３０ａと、回路部３０ｂと、回路部３０ｃと、を有する。回路部３０ａ、回路部３０ｂ、及び回路部３０ｃは、互いに離れた状態で表面２０Ａに配置されている。例えば、回路部３０ａが第１回路部を構成する場合、回路部３０ｂが第２回路部を構成する。３つ以上の回路部が設けられる場合、互いに隣り合う複数組の回路部のうち、回路部同士の間の距離が最も小さい１組の回路部が、第１回路部及び第２回路部として選択されてもよい。
　回路部３０ａ、回路部３０ｂ、及び回路部３０ｃは、表面２０Ａの外縁よりも内側に配置されている。図１に示される例では、Ｘ軸方向（所定方向）において回路部３０ａ及び回路部３０ｂが並んでいる。この場合、回路部３０ｂは、Ｘ軸方向に沿って回路部３０ａとの間に間隔を空けた状態で表面２０Ａに設けられている。Ｙ軸方向において、回路部３０ａ及び回路部３０ｃが並んでおり、回路部３０ｂ及び回路部３０ｃが並んでいる。回路部３０ａ、回路部３０ｂ、及び回路部３０ｃは、互いに同様に構成されてもよい。以下、回路部３０ａを用いて、１つの回路部の一例を説明する。図２には、図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った、Ｘ－Ｚ平面でのセラミック複合基板１０の断面が模式的に示されている。図２に示されるように、回路部３０ａは、金属体４０と、接合体５０と、金属被膜６０と、を有する。
　金属体４０は、導電性を有する。金属体４０は、例えば、銅板である。金属体４０は、銅に代えて、銅合金、アルミニウム、及び、アルミニウム合金のうちの１つから構成されてもよい。金属体４０は、上面４２と、側面４４と、を含む。上面４２は、表面２０Ａと平行（略平行）であってもよい。側面４４は、上面４２の外縁から、表面２０Ａに向かって延びている。側面４４は、表面２０Ａに直交する方向（Ｚ軸方向）に対して、傾斜していてもよい。側面４４は、表面２０Ａに近づくにつれて、上面４２の端部から離れるように傾斜していてもよい。この場合、金属体４０のＸ－Ｙ平面に沿った断面の面積は、表面２０Ａに近づくにつれて大きくなる。金属体４０の厚さ（金属体４０の下面と上面４２との間のＺ軸方向における距離）は、０．１ｍｍ～２ｍｍであってもよく、０．１５ｍｍ～１．５ｍｍであってもよく、０．２ｍｍ～１ｍｍであってもよい。金属体４０（金属体４０の少なくとも一部）が一方向に延びるように形成されている場合、金属体４０の延在方向における長さは、５ｍｍ～１００ｍｍであってよく、金属体４０の幅は、１ｍｍ～７０ｍｍであってよい。
　接合体５０は、表面２０Ａに設けられており、金属体４０をセラミック板２０（表面２０Ａ）に接合する。すなわち、金属体４０は、接合体５０を介して表面２０Ａに接合されている。接合体５０は、金属体４０と表面２０Ａとの間に設けられており、接合体５０の上面の少なくとも一部は、金属体４０に接触しており（接合されており）、接合体５０の下面の少なくとも一部は、表面２０Ａに接触している（接合されている）。
　接合体５０の外縁近傍の領域は、金属体４０の外縁からはみ出している。接合体５０の外縁近傍の領域は、例えば、その全周において、金属体４０と表面２０Ａとの間から外にはみ出している。本開示では、１つの回路部に着目した場合に、その回路部の中心を基準にして、「内」及び「外」の用語を使用する。Ｚ軸方向から表面２０Ａを見て、接合体５０の外縁は、金属体４０の外縁を囲っていてもよい。以下、接合体５０のうち、金属体４０と表面２０Ａとの間から外にはみ出している部分を「延出部」と称する。
　接合体５０は、Ａｇ－Ｃｕ－Ｓｎ系ろう材で構成されてもよい。Ａｇ－Ｃｕ－Ｓｎ系ろう材は、銀と、銅と、スズと、活性金属とを含有する。接合体５０における銀の含有量は、５０質量％以上であってもよい。接合体５０における銀の含有量は、６０質量％以上、７０質量％以上、又は、８０質量％以上であってもよい。接合体５０における銀の含有量は、９８質量％以下であってもよい。接合体５０における銅の含有量は、銀１００質量部に対して５質量部～２０質量部であってよい。接合体５０におけるスズの含有量は、銀及び銅の合計１００質量部に対して、０．５質量部～１５質量部であってもよく、０．５質量部～５質量部であってもよく、１質量部～５質量部であってもよい。
　上記活性金属は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、及びニオブからなる群から選択される少なくとも一種を含む。接合体５０における活性金属の含有量は、銀及び銅の合計１００質量部に対して、０．５質量部～１０質量部であってもよく、０．５質量部～５質量部であってもよく、２質量部～５質量部であってもよい。活性金属は、水素化物として含まれていてよく、例えば水素化チタン（ＴｉＨ２）を含んでいてよい。接合体５０におけるＴｉＨ２の含有量は、銀及び銅の合計１００質量部に対して０．５質量部～１０質量部であってもよく、１質量部～５質量部であってもよく、２質量部～５質量部であってもよい。活性金属が複数の金属を含む場合、活性金属の上記含有量は、複数の金属の合計の含有量である。
　接合体５０は、第１接合層５２と、第２接合層５４とを含む。第１接合層５２は、銀の含有量が５０質量％以上である層である。接合体５０を形成する段階（金属体４０を接合するための加熱時）において、接合体を構成する材料のうちの銀成分が金属体４０に含まれる金属成分（例えば、銅）と反応することで、上方に銀を主成分とする層が形成される。本開示では、銀を主成分とするとは、銀の含有量が５０質量％以上であることを意味する。第１接合層５２（銀接合層）は、金属体４０に接合されている。
　第２接合層５４は、銀の含有量が第１接合層５２よりも少ない層である。第２接合層５４は、接合体５０のうちの第１接合層５２以外の部分である。第２接合層５４での銀の含有量は、５０質量％よりも少ない。第２接合層５４は、セラミック板２０の表面２０Ａに接合されている。以上のように、第１接合層５２が金属体４０に接合され、第２接合層５４が表面２０Ａに接合されることで、金属体４０が、第１接合層５２及び第２接合層５４を含む接合体５０を介して表面２０Ａに接合される。セラミック板２０が窒化物を含み、接合体５０を構成する活性金属にチタンが含まれる場合、第２接合層５４は、窒素とチタンとを含んでもよい。第２接合層５４において、窒素とチタンとの合計の含有量が、他の各成分の含有量（成分ごとの含有量）よりも多くてもよい。第２接合層５４における銀の含有量は、３０質量％以下であってもよい。第２接合層５４の厚みは、５００ｎｍ以下であってもよく、１００ｎｍ～５００ｎｍであってもよい。
　第１接合層５２は、第２接合層５４の上に重なっている。第１接合層５２において一部が不連続に形成されていてもよく、第２接合層５４において一部が不連続に形成されていてもよい。第１接合層５２が第２接合層５４の上に重なっているとは、Ｚ軸方向から見たときの接合体５０の大部分（例えば、７０％以上の部分）において、第１接合層５２が第２接合層５４を覆っていることを意味する。ここで、回路部３０ａ及び回路部３０ｂが並ぶ方向、及び表面２０Ａに直交する方向を含む平面（図２におけるＸ－Ｚ平面）でのセラミック複合基板１０の断面を「観察断面」と定義する。観察断面において、第２接合層５４の全てを第１接合層５２が覆っていてもよく、第２接合層５４の一部を第１接合層５２が覆っていなくてもよい。Ｙ軸方向における位置が互いに異なるように任意に選択される５箇所の観察断面それぞれにおいて、第２接合層５４が第１接合層５２を覆っている割合が、５０％よりも大きくてもよく、６０％以上であってもよい。
　第１接合層５２及び第２接合層５４を構成する各種成分の含有量は、走査型電子顕微鏡及びＥＤＳ（Energy　Dispersive　X-ray　Spectroscopy）検出器を用いて、金属体とセラミック板との接合界面近傍の濃度を測定することで算出される。一例では、Ｘ－Ｚ平面に沿ったセラミック複合基板１０の断面（上記接合界面近傍での断面）に関するＨＡＡＤＦ像を取得し、ＥＤＳ検出器を用いた半定量分析により、第１接合層５２及び第２接合層５４の各種成分の含有量が測定される。測定方法又は検出器に由来して、検出成分中に炭素成分が含まれる場合、炭素成分以外の他の成分の合計を１００質量％として、炭素成分を除いたうえで銀等の含有量（質量％）が算出される。各種成分の含有量は、Ｙ軸方向における位置が互いに異なるように任意に選択される５箇所の観察断面において測定される値の算術平均である。また、１つの観察断面では、Ｘ軸方向の任意の位置においてＺ軸方向に沿うように設定された１つのライン上で、含有量が測定される。
　回路部３０ａの接合体５０は、金属体４０と表面２０Ａとの間から回路部３０ｂに向かってはみ出す延出部（以下、「延出部５８」という。）を含む。延出部５８において、第１接合層５２及び第２接合層５４の両方が、回路部３０ｂに向かってはみ出していてもよい。Ｙ軸方向における位置（断面の位置）によっては、第１接合層５２がはみ出さずに、第２接合層５４だけがはみ出していてもよい。接合体５０は、第２接合層５４のはみ出し量が、第１接合層５２のはみ出し量よりも大きくなるように形成されている。はみ出し量は、金属体４０の回路部３０ｂに最も近い端部と、各接合層の回路部３０ｂに最も近い端部との間のＸ軸方向における距離で定義される。第１接合層５２がはみ出さない断面において、第１接合層５２のはみ出し量はゼロである。Ｙ軸方向における位置が互いに異なるように任意に選択される１０箇所の観察断面を観察したときに、第１接合層５２がはみ出す断面の割合が６０％以上であってもよい。
　上記観察断面は、当該断面に直交する方向（図２におけるＹ軸方向）において、回路部３０ａ及び回路部３０ｂの両方を含む位置に設定される。観察断面における回路部３０ａと回路部３０ｂとの間の距離は、回路部に含まれる金属体同士の間での絶縁性（電気絶縁性）を考慮して設定されている。回路部３０ａと回路部３０ｂとの間の距離（Ｘ軸方向における最短距離）は、例えば、０．３ｍｍ～１．５ｍｍである。観察断面において、延出部５８のＸ軸方向における長さ（第２接合層５４の上記はみ出し量）は、１０μｍ～１００μｍであってもよく、延出部５８の厚さ（第１接合層５２の厚さと第２接合層５４の厚さとの合計）は、１μｍ～１０μｍであってもよい。
　観察断面において、第１接合層５２と回路部３０ｂとの間のＸ軸方向における距離を「Ｄ１」とし、第２接合層５４と回路部３０ｂとの間のＸ軸方向における距離を「Ｄ２」とすると、距離Ｄ２は、距離Ｄ１よりも小さい。距離Ｄ１は、観察断面において、第１接合層５２の回路部３０ｂに最も近い端部と、回路部３０ｂの回路部３０ａに最も近い端部との間のＸ軸方向における最短距離である。距離Ｄ２は、観察断面において、第２接合層５４の回路部３０ｂに最も近い端部と、回路部３０ｂの回路部３０ａに最も近い端部との間のＸ軸方向における最短距離である。距離Ｄ１と距離Ｄ２との差分（Ｄ１－Ｄ２）は、２μｍよりも大きくてもよい。距離Ｄ１と距離Ｄ２との差分は、３μｍ以上、４μｍ以上、又は、５μｍ以上であってもよい。距離Ｄ１と距離Ｄ２との差分は、２５μｍ以下であってもよい。
　距離Ｄ１及び距離Ｄ２それぞれの値は、Ｙ軸方向における位置が互いに異なるように任意に選択される５箇所の観察断面（５視野）で測定される距離の算出平均値である。５箇所それぞれは、例えば、Ｙ軸方向において回路部３０ａを均等に５分割したときの各領域において選択される。距離Ｄ１及び距離Ｄ２は、同じ５箇所の観察断面で測定されてもよい。上述の延出部５８のＸ軸方向における長さ、及び、延出部５８の厚さについても、５箇所の観察断面で測定される測定値の算術平均値である。
　金属被膜６０は、金属体４０を覆う被膜である。金属被膜６０は、例えば、金属回路板３０（セラミック複合基板１０）の熱膨張率を調節して、耐熱サイクルを向上させる目的、又は、金属体４０の錆びの発生（酸化）を抑制する目的で形成される。金属被膜６０は、メッキ法、又は、スパッタ法によって形成されてもよい。金属被膜６０は、例えば、無電解メッキによって形成された金属メッキである。
　金属被膜６０は、Ｚ軸方向から表面２０Ａを見て、金属体４０の上面４２及び側面４４を覆っている。金属被膜６０は、金属体４０の上面４２及び側面４４に加えて、接合体５０の延出部を覆っている。金属被膜６０が接合体５０の延出部５８を覆っている状態では、Ｚ軸方向から表面２０Ａを見て、金属被膜６０が、少なくとも延出部５８の上面を覆っている。金属被膜６０は、銀を除く金属によって構成されていてもよい。金属被膜６０を構成する金属は、金属体４０を構成する金属と異なっていてもよい。金属被膜６０を構成する材料は、例えば、ニッケル、金、ニッケル合金、又は、金合金である。ニッケル合金（ニッケルを主成分とする合金）は、例えば、ニッケル－リン合金、又は、ニッケル－ホウ素合金である。
　上述したように、距離Ｄ２が距離Ｄ１よりも小さく、延出部５８において、第１接合層５２に比べて、第２接合層５４がより外にはみ出している。そのため、第２接合層５４のうちの上面が露出する部分において、第２接合層５４上に金属被膜６０が形成される。金属被膜６０は、第２接合層５４が存在していない表面２０Ａ上には形成されていない。金属被膜６０には、第１接合層５２のうちの回路部３０ｂに対向する側面（側方）を覆うように形成された部分（以下、「側方部分６２」という。）が含まれる。第１接合層５２のうちの回路部３０ｂに対向する側面（側方）は、金属被膜６０がないと仮定したときに、Ｘ軸方向に沿って回路部３０ｂから回路部３０ａを見た場合に露出する部分である。
　金属被膜６０の側方部分６２は、第２接合層５４のうちの第１接合層５２よりもはみ出す部分に重なっている。Ｘ軸方向に沿って、回路部３０ｂから回路部３０ａに向かう方向に回路部３０ａを見たときに、側方部分６２は、第１接合層５２の回路部３０ｂを向く側面の少なくとも一部に重なっている。観察断面の位置に応じて、側方部分６２が第１接合層５２の側面に接触していてもよく、側方部分６２と第１接合層５２の側面との間に金属体４０の一部が存在していてもよい。
　観察断面において、側方部分６２の回路部３０ｂに近い端部と、第１接合層５２の回路部３０ｂに近い端部との間のＸ軸方向における距離（最短距離）を「Ｌ」とし、金属被膜６０の厚さを「Ｈ」としたときに、距離Ｌは、厚さＨよりも大きくてもよい。距離Ｌは、厚さＨの１．２倍以上、厚さＨの１．４倍以上、又は、厚さＨの１．６倍以上であってもよい。距離Ｌは、厚さＨの５倍以下であってもよい。
　距離Ｌの値及び厚さＨの値それぞれは、上述の距離Ｄ１，Ｄ２と同様に測定される。すなわち、距離Ｌ及び厚さＨそれぞれの値は、Ｙ軸方向における位置が互いに異なるように任意に選択される５箇所の観察断面（５視野）で測定される測定値の算出平均値である。距離Ｌ及び厚さＨは、同じ５箇所の観察断面で測定されてもよい。１つの観察断面における厚さＨの測定値は、金属体４０の側面４４を覆う領域において、金属体４０の厚み方向での中央付近（中央及びその近傍）の位置で測定される。
　距離Ｌ（平均値）は、２μｍよりも大きくてもよい。距離Ｌは、３μｍ以上、５μｍ以上、又は、７μｍ以上であってもよい。距離Ｌは、２０μｍ以下であってもよい。厚さＨ（平均値）は、２μｍ以上であってもよい。厚さＨは、３μｍ以上、４μｍ以上、又は、５μｍ以上であってもよい。厚さＨは、１０μｍ以下であってもよい。
　回路部３０ｂは、回路部３０ａと同様に、金属体４０と、接合体５０と、金属被膜６０と、を含む。回路部３０ｂの金属体４０、接合体５０、及び金属被膜６０は、回路部３０ａの金属体４０、接合体５０、及び金属被膜６０と同様に形成されていてもよい。回路部３０ｂの接合体５０における第２接合層５４と回路部３０ａとの間のＸ軸方向における距離は、回路部３０ｂの接合体５０における第１接合層５２と回路部３０ａとの間のＸ軸方向における距離よりも小さくてもよい。裏面２０Ｂにおいても、金属回路板３０と同様に構成された金属回路板が形成されてもよい。
　図３（ａ）及び図３（ｂ）それぞれには、任意に選択された観察断面において得られたＳＥＭ像（倍率：１０００倍）が示されている。図３（ａ）に示されるＳＥＭ像においては、延出部５８の側面（側方）が金属被膜６０の側方部分６２に接触した状態で覆われている。この場合、上記距離Ｌは、側方部分６２のＸ軸方向（画像上の横方向）における長さに相当する。また、第１接合層５２は、不連続に形成されている。
　図３（ｂ）に示されるＳＥＭ像においては、第１接合層５２が、金属体４０とセラミック板２０との間からはみ出しておらず、第２接合層５４が、金属体４０とセラミック板２０との間からはみ出している。Ｘ軸方向において、側方部分６２と第１接合層５２との間には金属体４０の一部が存在している。この場合、上記距離Ｌは、側方部分６２のＸ軸方向における長さよりも大きい。
［セラミック複合基板の製造方法］
　続いて、セラミック複合基板の製造方法の一例を説明する。セラミック複合基板の製造方法は、セラミック板の作製工程と、金属回路板の形成工程とを含む。セラミック板２０を作製する工程では、まず、セラミックスの粉末、焼結助剤、バインダ樹脂、及び溶媒を含むスラリーを成形してグリーンシートを得る工程を行う。上記スラリーは、可塑剤、及び分散剤等を含んでもよい。
　セラミックスの粉末は、例えば、窒化ケイ素粉末、又は窒化アルミニウム粉末である。焼結助剤としては、希土類元素の、酸化物、ハロゲン化物（フッ化物、塩化物等）、硝酸塩、及び硫酸塩、並びに、アルカリ土類金属の、酸化物、ハロゲン化物（フッ化物、塩化物）、硝酸塩、及び硫酸塩等が挙げられる。これらは一種のみ用いてもよいし二種以上を併用してもよい。バインダ樹脂の例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、及び（メタ）アクリル系樹脂等が挙げられる。
　可塑剤の例としては、精製グリセリン、グリセリントリオレート、ジエチレングリコール、ジ－ｎ－ブチルフタレート等のフタル酸系可塑剤、及び、セバシン酸ジ－２－エチルヘキシル等の二塩基酸系可塑剤等が挙げられる。分散剤の例としては、ポリ（メタ）アクリル酸塩、及び（メタ）アクリル酸－マレイン酸塩コポリマーが挙げられる。溶媒としては、エタノール及びトルエン等の有機溶媒が挙げられる。スラリーの成形方法の例としては、ドクターブレード法及び押出成形法が挙げられる。
　次に、成形して得られたグリーンシートを脱脂して焼成する工程を行う。脱脂は、例えば、４００℃～８００℃で、０．５時間～２０時間加熱して行ってよい。これによって、無機化合物の酸化及び劣化を抑制しつつ、有機物（炭素）の残留量を低減することができる。焼成は、窒素、アルゴン、アンモニア又は水素等の非酸化性ガス雰囲気下、１７００℃～１９００℃に加熱して行う。これによって、セラミック板２０を得ることができる。
　上述の脱脂及び焼成は、グリーンシートを複数積層した状態で行ってもよい。積層して脱脂及び焼成を行う場合、焼成後の基材の分離を円滑にするため、グリーンシート間に離型剤による離型層を設けてよい。離型剤としては、例えば、窒化ホウ素（ＢＮ）を用いることができる。積層するグリーンシートの枚数は、例えば５枚～１００枚であってよく、１０枚～７０枚であってもよい。
　セラミック板２０の作製後、金属回路板の形成工程が行われる。金属回路板３０を形成する工程では、最初に、セラミック板２０と、一対の金属板とを用いて中間体１８を得る工程が行われる。具体的には、まず、セラミック板２０の表面２０Ａ及び裏面２０Ｂそれぞれに接合材（例えば、ろう材）を塗布し、表面２０Ａ及び裏面２０Ｂに一対の金属体４０Ｍを貼り合わせる。一対の金属体４０Ｍは、セラミック板２０と同様の平板形状であってもよい。金属体４０Ｍは、上述した金属体４０の母材である。
　接合材は、セラミック板２０の表面２０Ａ及び裏面２０Ｂそれぞれに、ロールコーター法、スクリーン印刷法、又は転写法等の方法によって塗布される。接合材がろう材である場合、ろう材は、例えば、銀粉末、銅粉末、スズ粉末及び活性金属又はその化合物（水素化物）の粉末、有機溶媒、及びバインダ等を含有する。銀粉末と銅粉末の合計１００質量部に対するスズ粉末の含有量は０．５質量部～５．０質量部であってよい。銀粉末と銅粉末の合計１００質量部に対する金属水素化物の粉末の含有量は１質量部～８質量部であってよい。ろう材の粘度は、例えば５Ｐａ・ｓ～２０Ｐａ・ｓであってよい。ろう材における有機溶媒の含有量は、例えば、５質量％～２５質量％であってもよく、バインダの含有量は、例えば、２質量％～１５質量％であってよい。
　接合材が塗布されたセラミック板２０の表面２０Ａ及び裏面２０Ｂに、一対の金属体４０Ｍを重ね合わせることで積層体が得られる。そして、この積層体を加熱炉で焼成する焼成工程が行われる。焼成時の炉内温度（焼成温度）は、例えば、７５０℃以上である。焼成温度は、７５０℃～９５０℃であってよく、７８０℃～９００℃であってもよい。上記焼成温度で保持する時間（焼成時間）は、１０分間～１８０分間であってもよく、１５分間～９０分間であってもよい。焼成時の加熱炉内の雰囲気は窒素等の不活性ガス下であってよく、大気圧未満の減圧下（１．０×１０－３Ｐａ以下）であってもよく、真空下であってもよい。
　以上の工程によって、セラミック板２０の表面２０Ａ及び裏面２０Ｂに、それぞれ接合体５０Ｍを介して金属体４０Ｍが接合された状態の中間体１８を得ることができる。図４（ａ）には、中間体１８の断面が模式的に示されている。上記積層体の焼成により、接合材（接合体５０Ｍ）は、第１接合層５２Ｍと第２接合層５４Ｍとに分離される。第１接合層５２Ｍ（銀接合層）は上述した第１接合層５２の母材であり、第２接合層５４Ｍは上述した第２接合層５４の母材である。図４（ａ）以降の図では、セラミック板２０の裏面２０Ｂに形成される金属回路板（金属板及び接合体）が省略されている。
　次に、回路部３０ａ等の各回路部を形成する予定の領域をマスキングする工程が行われる。例えば、図４（ｂ）に示されるように、回路部３０ａ等の各回路部を形成する予定の領域にエッチングレジスト７０が印刷される。エッチングレジスト７０が形成されていない領域に位置する金属体４０Ｍの一部は、露出している。
　次に、金属体４０Ｍのうちエッチングレジスト７０で覆われていない領域をエッチングする工程が行われる。例えば、エッチング液として、塩化第２銅、塩酸、及び過酸化水素を含有する混合溶液が用いられて、金属体４０Ｍに対するエッチングが行われる。これにより、図４（ｃ）に示されるように、金属体４０Ｍのうちのエッチングレジスト７０で覆われていない領域が除去され、接合体５０Ｍの第１接合層５２Ｍの一部が露出する。除去後に分離された金属体４０Ｍにおいて、エッチングレジスト７０に覆われていない傾斜面が形成されてもよい。
　次に、接合体５０Ｍの第１接合層５２Ｍをエッチング（薬液処理）する工程が行われる。例えば、エッチング液として、チオ硫酸ナトリウムを含有する薬液が用いられて、第１接合層５２Ｍに対するエッチングが行われる。これにより、図４（ｄ）に示されるように、第１接合層５２Ｍのうちの露出する部分の少なくとも一部が除去され、接合体５０Ｍの第２接合層５４Ｍの一部が露出する。第１接合層５２Ｍの露出部分の除去後において、第１接合層５２Ｍの端部及びその近傍が、金属体４０Ｍとセラミック板２０との間から外にはみ出していてもよい。
　次に、接合体５０Ｍの第２接合層５４Ｍをエッチング（薬液処理）する工程が行われる。例えば、エッチング液として、過酸化水素及びフッ化アンモニウムを含有する混合溶液が用いられて、第２接合層５４Ｍに対するエッチングが行われる。これにより、図５（ａ）に示されるように、第２接合層５４Ｍのうちの露出する部分の少なくとも一部が除去され、セラミック板２０の表面２０Ａの一部が露出する。第２接合層５４Ｍの露出部分の除去後において、第２接合層５４Ｍの端部及びその近傍が、金属体４０Ｍとセラミック板２０との間から外にはみ出していてもよい。第１接合層５２Ｍのはみ出し量と、第２接合層５４Ｍのはみ出し量とが、略一致していてもよい。
　次に、金属体４０Ｍをエッチングする工程が再度行われる。金属体４０Ｍに対する２回目のエッチングでは、１回目のエッチングと同じ混合溶液が用いられてもよく、２回目での金属体４０Ｍに対するエッチングの時間が１回目よりも短くてもよい。これにより、図５（ｂ）に示されるように、金属体４０Ｍの側方に位置する部分が更に除去され、回路部３０ａ等の回路部を構成する金属体４０が形成される。また、第１接合層５２Ｍ及び第２接合層５４Ｍ（第２接合層５４）のはみ出し量が増加する。
　次に、第１接合層５２Ｍをエッチングする工程が再度行われる。第１接合層５２Ｍに対する２回目のエッチングでは、１回目のエッチングと同じ薬液が用いられてもよい。これにより、回路部３０ａ等の回路部を構成する第１接合層５２が形成される。図５（ｃ）に示されるように、第１接合層５２の端部の少なくとも一部が、金属体４０とセラミック板２０との間からはみ出した状態が維持されるように、第１接合層５２Ｍに対する２回目のエッチングが行われてもよい。第２接合層５４Ｍに対しては２回目のエッチングが行われないので、第２接合層５４Ｍに対する上記エッチングによって、回路部３０ａ等の回路部を構成する第２接合層５４が形成されている。
　ここで、エッチング後、且つ金属被膜６０が形成される前において、金属体４０及び接合体５０によって構成される部分も「回路部」と称する。回路部３０ａに対応する金属体４０及び接合体５０によって構成される部分を「回路部３２ａ」とし、回路部３０ｂに対応する金属体４０及び接合体５０によって構成される部分を「回路部３２ｂ」とする。以上のエッチング工程では、Ｘ軸方向に沿って互いに間隔を空けた状態の回路部３２ａ及び回路部３２ｂが形成されるように、金属体４０Ｍの一部及び接合体５０Ｍの一部のエッチングが行われる。以上のエッチング工程では、回路部３２ａを構成する第２接合層５４Ｍの一部（第２接合層５４）と回路部３２ｂとの間のＸ軸方向における距離Ｄ４が、回路部３２ａを構成する第１接合層５２Ｍの一部（第１接合層５２）と回路部３２ｂとの間のＸ軸方向における距離Ｄ３よりも小さくなるように、金属体４０Ｍの一部及び接合体５０Ｍの一部が除去される。
　距離Ｄ３は、回路部３２ａ（第１回路部）の第１接合層５２における回路部３２ｂ（第２回路部）に最も近い端部と、回路部３２ｂの回路部３２ａに最も近い端部との間のＸ軸方向における距離で定義される。距離Ｄ４は、回路部３２ａの第２接合層５４における回路部３２ｂに最も近い端部と、回路部３２ｂの回路部３２ａに最も近い端部との間のＸ軸方向における距離で定義される。なお、距離Ｄ３と距離Ｄ４とが上記関係を満たす限り、金属体４０Ｍ及び接合体５０Ｍに対するエッチング工程は、どのように行われてもよい。金属体４０Ｍ及び接合体５０Ｍに対するエッチング工程が行われた後に、エッチングレジスト７０の除去が行われる。エッチングレジスト７０の除去は、公知のいずれかの方法によって行われてもよい。
　次に、金属体４０（金属体４０Ｍの一部）の表面を覆うように金属被膜６０を形成する工程が行われる。例えば、無電解メッキによって、ニッケル等の金属のメッキ被膜が金属体４０の上面４２及び側面４４を覆うように形成される。金属被膜６０を形成する工程では、接合体５０のうちの金属体４０及びセラミック板２０との間から外にはみ出す延出部も覆うように金属被膜６０が形成される。無電解メッキが行われる場合、延出部において、第２接合層５４が第１接合層５２に比べて、より外にはみ出しているので、第２接合層５４の上に金属成分が析出される。これにより、第１接合層５２の側方を覆う上記側方部分６２が形成される。露出する表面２０Ａには、無電解メッキにおいて金属成分が析出されない。以上の工程により、図１及び図２に示されるセラミック複合基板１０が製造される。
［実施形態の効果］
　以上に説明したセラミック複合基板１０は、セラミック板２０と、セラミック板２０の表面２０Ａに設けられた回路部３０ａと、Ｘ軸方向に沿って回路部３０ａとの間に間隔を空けた状態で、表面２０Ａに設けられた回路部３０ｂと、を備える。回路部３０ａは、表面２０Ａに設けられた接合体５０と、接合体５０を介して表面２０Ａに接合された金属体４０と、金属体４０の表面及び接合体５０のうちの金属体４０からはみ出す部分を覆うように形成された金属被膜６０と、を有する。接合体５０は、金属体４０に接合され、銀の含有量が５０質量％以上である第１接合層５２と、表面２０Ａに接合され、銀の含有量が第１接合層５２よりも少ない第２接合層５４と、を含む。第２接合層５４と回路部３０ｂとの間のＸ軸方向における距離Ｄ２は、第１接合層５２と回路部３０ｂとの間のＸ軸方向における距離Ｄ１よりも小さい。
　高温又は高湿度の環境下において、互いに離れた状態で並ぶ一対の回路部に電圧が印加されると、金属体を接合するための接合体に含まれる銀成分に由来して、絶縁性が低下する懸念がある。絶縁性が低下する要因としては、一対の回路部の間において、銀成分が析出されて、一対の回路部の間の抵抗値が低下してしまうことが考えられる。これに対して、セラミック複合基板１０では、上記距離Ｄ２が上記距離Ｄ１よりも小さいので、銀を主成分とする第１接合層５２に比べて、第２接合層５４の方が外にはみ出している。これにより、第２接合層５４のよりはみ出した部分を覆うように金属被膜が形成され、回路部３０ａの第１接合層５２と、回路部３０ｂとの間に金属被膜６０を形成することができる。その結果、回路部３０ａの第１接合層５２からの銀成分の析出が抑制され得る。従って、回路部３０ａ及び回路部３０ｂの間の絶縁性を向上させることが可能となる。
　上記距離Ｄ１と上記距離Ｄ２との差分が、２μｍよりも大きくてもよい。この場合、接合体５０のうちの金属体４０とセラミック板２０との間からはみ出す延出部５８の少なくとも一部では、回路部３０ａの第１接合層５２と回路部３０ｂとの間に形成する金属被膜のＸ軸方向における長さを２μｍ程度よりも大きくすることができる。そのため、第１接合層５２からの銀成分の析出が一層抑制され得る。従って、回路部３０ａ及び回路部３０ｂの間の絶縁性を更に向上させることが可能である。
　金属被膜６０は、第１接合層５２のうちの回路部３０ｂに対向する側面を覆うように形成された側方部分６２を含んでもよい。側方部分６２の回路部３０ｂに近い端部と、第１接合層５２の回路部３０ｂに近い端部との間のＸ軸方向における距離Ｌは、金属被膜６０の厚さＨよりも大きくてもよい。この場合、回路部３０ａの第１接合層５２と回路部３０ｂとの間に形成される側方部分６２のＸ軸方向における長さが、金属被膜６０の厚さＨと同程度よりも大きい。そのため、第１接合層５２からの銀成分の析出が一層抑制され得る。従って、回路部３０ａ及び回路部３０ｂの間の絶縁性を更に向上させることが可能となる。
　上記距離Ｌは２μｍよりも大きくてもよい。上記厚さＨは２μｍ以上であってもよい。この場合、回路部３０ａの第１接合層５２と回路部３０ｂとの間に形成される側方部分６２のＸ軸方向における長さが、２μｍ程度よりも大きい。そのため、第１接合層５２からの銀成分の析出が一層抑制され得る。従って、回路部３０ａ及び回路部３０ｂの間の絶縁性を更に向上させることが可能となる。
　セラミック板２０は、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含有してもよい。第２接合層５４は、チタンを含有してもよい。金属被膜６０は、ニッケル又は金を含有してもよい。この場合、第２接合層５４がチタンを含有することで、ニッケル又は金を含有する金属被膜６０が第２接合層５４上により確実に形成される。第２接合層５４上の金属被膜６０の存在により、銀成分の析出が抑制され得るので、上記構成により、回路部３０ａ及び回路部３０ｂの間の絶縁性の維持に有用である。
　本開示の一側面に係るセラミック複合基板１０の製造方法は、セラミック板２０の表面２０Ａに接合体５０Ｍを介して金属体４０Ｍが接合された状態の中間体１８であって、接合体５０Ｍが、金属体４０Ｍに接合され、銀の含有量が５０質量％以上である第１接合層５２Ｍと、表面２０Ａに接合され、銀の含有量が第１接合層５２Ｍよりも少ない第２接合層５４Ｍとを含む、中間体１８において、Ｘ軸方向に沿って互いに間隔を空けた状態の回路部３２ａ及び回路部３２ｂを形成するように、金属体４０Ｍの一部及び接合体５０Ｍの一部のエッチングを行う工程と、エッチングを行う工程の後に、少なくとも、回路部３２ａを構成する金属体４０Ｍの一部（金属体４０）の表面を覆うように金属被膜６０を形成する工程と、を含む。エッチングを行う工程では、回路部３２ａを構成する第２接合層５４Ｍの一部（第２接合層５４）と回路部３２ｂとの間のＸ軸方向における距離Ｄ４が、回路部３２ａを構成する第１接合層５２Ｍの一部（第１接合層５２）と回路部３２ｂとの間のＸ軸方向における距離Ｄ３よりも小さくなるように、接合体５０Ｍの一部が除去される。この製造方法では、回路部３２ａの第１接合層５２と、回路部３２ｂとの間に金属被膜６０を形成することができる。その結果、回路部３２ａの第１接合層５２からの銀成分の析出が抑制され得る。従って、回路部３２ａ及び回路部３２ｂの間の絶縁性を向上させることが可能となる。
　続いて、実施例及び比較例を参照して本開示の内容をより詳細に説明するが、本開示は下記の実施例に限定されるものではない。
（実施例）
　Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ－Ｓｎ系ろう材を準備した。準備したろう材での配合比は、Ａｇ８５質量％、Ｃｕ９質量％、Ｔｉ３質量％、Ｓｎ３質量％であった。市販の窒化ケイ素基板（厚み：０．３２ｍｍ）の両方の主面に、上記ろう材をスクリーン印刷法で塗布した。窒化ケイ素板の両方の主面上にそれぞれ銅板（厚さ：０．３ｍｍ）を重ねて積層体を得た。電気炉を用いて、真空雰囲気中、積層体を８００℃の炉内温度で４０分間加熱して、ろう材粉末を融解させて、セラミック板と銅板とを接合した（焼成工程）。そして、平均１０℃／分の降温速度で炉内温度を６００℃まで冷却した。その後、加熱を停止し、窒素雰囲気中で室温まで自然冷却した。このようにして、セラミック板と一対の金属板とが上記ろう材から得られる接合体を介して接合された中間体を作製した。
　次に、作製した中間体における銅板の両方の主面の所定領域にエッチングレジストを印刷し、露光装置を用いて銅板の主面に所定形状を有するレジストパターンを形成した。そして、塩化第２銅、塩酸、及び過酸化水素を含有する混合溶液を用いて銅板のエッチングを行った。その後、チオ硫酸ナトリウムを含有する薬液を用いて、接合体の銀を主成分とする第１接合層のエッチングを行った。さらに、過酸化水素及びフッ化アンモニウムを含有する混合溶液を用いて、第２接合層のエッチングを行った。銅板及び接合体に対するエッチングでは、第１接合層に比べて、第２接合層の方がより外にはみ出すように、各種工程の実行回数、及び各エッチングでの条件を調整した。次に、無電解メッキにより、ニッケル（Ｎｉ）のメッキ被膜を、金属体の表面及び接合体のうちの金属体からはみ出す部分を覆うように形成した。以上の工程の少なくとも一部を繰り返して、実施例に係るセラミック複合基板１０として、５個の個体を準備した。
（比較例）
　ニッケルのメッキ被膜を形成しなかったこと以外は、上記実施例と同様にして、セラミック複合基板を作製した。比較例に係るセラミック複合基板として、５個の個体を準備した。なお、実施例及び比較例に係る複合基板として、第１回路部を含む第１電極と、第２回路部を含む第２電極とが形成されたくし型電極付きのセラミック複合基板を準備した。
　第１回路部と、その第１回路部に隣り合う第２回路部との間の絶縁性を評価した。実施例及び比較例の双方において、第１回路部と第２回路部との間の距離は、０．５ｍｍであった。高温高湿槽において、８５℃及び９３％ＲＨの雰囲気下で、第１回路部を含む第１電極と第２回路部を含む第２電極との間にＤＣ（直流）１ｋＶの電圧を印加し続けて、第１電極と第２電極との間の絶縁抵抗値が１×１０６Ω以下となる時間を測定した。測定時間の上限は、５００時間とした。５個の個体を評価した結果を表１に示す。なお、厚さＨが４μｍであり、距離Ｌが８μｍであり、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差分が８μｍであった。また、第１接合層５２における銀の含有量は、９０質量％であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１において、「Ａ」、「Ｂ」、及び「Ｃ」の意味は、下記のとおりである。Ａ判定、Ｂ判定、及びＣ判定の順に、絶縁性が維持されていることを表す。
　Ａ：電圧の印加開始時刻から５００時間超えた後も、絶縁抵抗値が１×１０６Ωよりも大きい値に維持された。
　Ｂ：電圧の印加開始時刻から１００時間～５００時間の間に、絶縁抵抗値が１×１０６Ω以下に低下した。
　Ｃ：電圧の印加開始時刻から１００時間未満で、絶縁抵抗値が１×１０６Ω以下に低下した。
　表１に示されるように、実施例の５個の評価用の複合基板では、全ての複合基板に関して絶縁性の評価がＡ判定であった。比較例の５個の評価用の複合基板では、１個の複合基板での絶縁性の評価がＢ判定であり、４個の複合基板での絶縁性の評価がＣ判定であった。以上の評価結果から、第２接合層を第１接合層よりも外にはみ出させて、金属被膜を形成することで、絶縁性が向上することがわかる。
　１０…セラミック複合基板、２０…セラミック板、３０…金属回路板、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…回路部、４０…金属体、５０…接合体、５２…第１接合層、５４…第２接合層、６０…金属被膜、６２…側方部分、１８…中間体、３２ａ，３２ｂ…回路部、４０Ｍ…金属体、５０Ｍ…接合体、５２Ｍ…第１接合層、５４Ｍ…第２接合層。

 

Claims (6)

  1. 　セラミック板と、
    　前記セラミック板の主面に設けられた第１回路部と、
    　所定方向に沿って前記第１回路部との間に間隔を空けた状態で、前記主面に設けられた第２回路部と、を備え、
    　前記第１回路部は、前記主面に設けられた接合体と、前記接合体を介して前記主面に接合された金属体と、前記金属体の表面及び前記接合体のうちの前記金属体からはみ出す部分を覆うように形成された金属被膜と、を有し、
    　前記接合体は、前記金属体に接合され、銀の含有量が５０質量％以上である第１接合層と、前記主面に接合され、銀の含有量が前記第１接合層よりも少ない第２接合層と、を含み、
    　前記第２接合層と前記第２回路部との間の前記所定方向における距離Ｄ２は、前記第１接合層と前記第２回路部との間の前記所定方向における距離Ｄ１よりも小さい、セラミック複合基板。
  2. 　前記距離Ｄ１と前記距離Ｄ２との差分が、２μｍよりも大きい、請求項１に記載のセラミック複合基板。
  3. 　前記金属被膜は、前記第１接合層のうちの前記第２回路部に対向する側面を覆うように形成された側方部分を含み、
    　前記側方部分の前記第２回路部に近い端部と、前記第１接合層の前記第２回路部に近い端部との間の前記所定方向における距離Ｌは、前記金属被膜の厚さＨよりも大きい、請求項１又は２に記載のセラミック複合基板。
  4. 　前記距離Ｌは２μｍよりも大きく、
    　前記厚さＨは２μｍ以上である、請求項３に記載のセラミック複合基板。
  5. 　前記セラミック板は、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含有し、
    　前記第２接合層は、チタンを含有し、
    　前記金属被膜は、ニッケル又は金を含有する、請求項１～４のいずれか一項に記載のセラミック複合基板。
  6. 　セラミック板の主面に接合体を介して金属体が接合された状態の中間体であって、前記接合体が、前記金属体に接合され、銀の含有量が５０質量％以上である第１接合層と、前記主面に接合され、銀の含有量が前記第１接合層よりも少ない第２接合層とを含む、前記中間体において、所定方向に沿って互いに間隔を空けた状態の第１回路部及び第２回路部を形成するように、前記金属体の一部及び前記接合体の一部のエッチングを行う工程と、
    　前記エッチングを行う工程の後に、少なくとも、前記第１回路部を構成する前記金属体の一部の表面を覆うように金属被膜を形成する工程と、を含み、
    　前記エッチングを行う工程では、前記第１回路部を構成する前記第２接合層の一部と前記第２回路部との間の前記所定方向における距離Ｄ４が、前記第１回路部を構成する前記第１接合層の一部と前記第２回路部との間の前記所定方向における距離Ｄ３よりも小さくなるように、前記接合体の一部が除去される、セラミック複合基板の製造方法。

     
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