JP2000340912A - セラミック回路基板 - Google Patents
セラミック回路基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】金属回路板に電子部品を強固に電気的接続する
ことができない。 【解決手段】セラミック基板１の上面に金属層２を被着
させるとともに、該金属層２に金属回路板３をロウ付け
して成るセラミック回路基板であって、前記金属回路板
３の平均結晶粒径を２００μｍ以下とした。
ことができない。 【解決手段】セラミック基板１の上面に金属層２を被着
させるとともに、該金属層２に金属回路板３をロウ付け
して成るセラミック回路基板であって、前記金属回路板
３の平均結晶粒径を２００μｍ以下とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基板に
金属回路板をロウ付けにより接合したセラミック回路基
板に関するものである。
金属回路板をロウ付けにより接合したセラミック回路基
板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、パワーモジュール用基板やスイッ
チングモジュール用基板等の回路基板として、セラミッ
ク基板上に銅等から成る金属回路板をロウ付けにより接
合させたセラミック回路基板が用いられている。
チングモジュール用基板等の回路基板として、セラミッ
ク基板上に銅等から成る金属回路板をロウ付けにより接
合させたセラミック回路基板が用いられている。
【０００３】かかるセラミック回路基板は、一般に、酸
化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、
窒化珪素質焼結体、ムライト質焼結体等の電気絶縁性の
セラミックス材料から成るセラミック基板の表面に金属
層を被着させておき、該金属層に銅等の金属材料から成
る金属回路板を銀ロウ等のロウ材を介しロウ付けする、
具体的には、例えば、セラミック基板が酸化アルミニウ
ム質焼結体からなる場合には、酸化アルミニウム、酸化
珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末
に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合し
て泥漿状と成すとともにこれを従来周知のドクターブレ
ード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術を採用
して複数のセラミックグリーンシートを得、次に前記セ
ラミックグリーンシートにタングステンやモリブデン等
の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶
剤を添加混合して得た金属ペーストをスクリーン印刷法
等の厚膜形成技術を採用することによって所定パターン
に印刷塗布し、次に前記金属ペーストが所定パターンに
印刷塗布されたセラミックグリーンシートを必要に応じ
て上下に積層するとともに還元雰囲気中、約１６００℃
の温度で焼成し、セラミックグリーンシートと金属ペー
ストを焼結一体化させて表面に金属層を有する酸化アル
ミニウム質焼結体から成るセラミック基板を形成し、最
後に前記セラミック基板表面の金属層上に銅等から成る
所定パターンの金属回路板を間に銀ロウ等のロウ材を挟
んで載置させるとともにこれを還元雰囲気中、約９００
℃の温度に加熱してロウ材を溶融させ、該溶融したロウ
材で金属層と金属回路板とを接合することによって、或
いはセラミック基板上に銀−銅共晶合金にチタン、ジル
コニウム、ハフニウムまたはその水素化物を添加した活
性金属ロウ材を介して銅等から成る金属回路板を直接接
合させる、具体的には、セラミック基板上に銅等から成
る所定パターンの金属回路板を間に銀ー銅共晶合金にチ
タン、ジルコニウム、ハフニウム又はこれらの水素化物
を添加した活性金属ロウ材を挟んで載置させ、次にこれ
を還元雰囲気中、約９００℃の温度に加熱して活性金属
ロウ材を溶融させ、該溶融した活性金属ロウ材でセラミ
ック基板と金属回路板とを接合させることによって製作
されている。
化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、
窒化珪素質焼結体、ムライト質焼結体等の電気絶縁性の
セラミックス材料から成るセラミック基板の表面に金属
層を被着させておき、該金属層に銅等の金属材料から成
る金属回路板を銀ロウ等のロウ材を介しロウ付けする、
具体的には、例えば、セラミック基板が酸化アルミニウ
ム質焼結体からなる場合には、酸化アルミニウム、酸化
珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末
に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合し
て泥漿状と成すとともにこれを従来周知のドクターブレ
ード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術を採用
して複数のセラミックグリーンシートを得、次に前記セ
ラミックグリーンシートにタングステンやモリブデン等
の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶
剤を添加混合して得た金属ペーストをスクリーン印刷法
等の厚膜形成技術を採用することによって所定パターン
に印刷塗布し、次に前記金属ペーストが所定パターンに
印刷塗布されたセラミックグリーンシートを必要に応じ
て上下に積層するとともに還元雰囲気中、約１６００℃
の温度で焼成し、セラミックグリーンシートと金属ペー
ストを焼結一体化させて表面に金属層を有する酸化アル
ミニウム質焼結体から成るセラミック基板を形成し、最
後に前記セラミック基板表面の金属層上に銅等から成る
所定パターンの金属回路板を間に銀ロウ等のロウ材を挟
んで載置させるとともにこれを還元雰囲気中、約９００
℃の温度に加熱してロウ材を溶融させ、該溶融したロウ
材で金属層と金属回路板とを接合することによって、或
いはセラミック基板上に銀−銅共晶合金にチタン、ジル
コニウム、ハフニウムまたはその水素化物を添加した活
性金属ロウ材を介して銅等から成る金属回路板を直接接
合させる、具体的には、セラミック基板上に銅等から成
る所定パターンの金属回路板を間に銀ー銅共晶合金にチ
タン、ジルコニウム、ハフニウム又はこれらの水素化物
を添加した活性金属ロウ材を挟んで載置させ、次にこれ
を還元雰囲気中、約９００℃の温度に加熱して活性金属
ロウ材を溶融させ、該溶融した活性金属ロウ材でセラミ
ック基板と金属回路板とを接合させることによって製作
されている。
【０００４】なお、上述のセラミック回路基板において
は、金属層や金属回路板の露出表面に、該金属層や金属
回路板の酸化腐蝕を有効に防止するとともに金属回路板
に半導体素子等の電子部品を半田等の接着材やボンディ
ングワイヤを介して強固に接続させるために、ニッケル
等の金属からなるメッキ層が被着されている。
は、金属層や金属回路板の露出表面に、該金属層や金属
回路板の酸化腐蝕を有効に防止するとともに金属回路板
に半導体素子等の電子部品を半田等の接着材やボンディ
ングワイヤを介して強固に接続させるために、ニッケル
等の金属からなるメッキ層が被着されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のセラミック回路基板においては、銅等から成る金属
回路板の平均結晶粒径が３００μｍ以上となっており、
金属回路板の表裏面間の金属結晶粒界パスが短いことか
ら、金属回路板をロウ材を介して金属層やセラミック基
板上へロウ付けする際、ロウ材の一部が金属回路板の金
属結晶粒界を拡散して金属回路板の表面に流出してしま
い、その結果、金属回路板の表面に半導体素子等の電子
部品を半田等の接着材やボンディングワイヤを介して強
固に接続させることを可能とするためにニッケル等の金
属からなるメッキ層を被着させた場合、メッキ層が前記
流出したロウ材によって均一に被着しないという欠点を
有していた。そのためこの従来のセラミック配線基板に
おいては、金属回路板に半導体素子等の電子部品を半田
等の接着材を介して接続する際、接着材が金属回路板に
広がらずに接着材と金属回路板との接合面積が狭いもの
となり、接続の信頼性が悪くなると同時に半田等の接着
材中に多数の空隙が形成され、該空隙によって半導体素
子等の電子部品が作動時に発生する熱を金属回路板に効
率よく伝達放散させることが不可なって半導体素子等の
電子部品を特性に熱劣化等が生じる高温となしてしまう
欠点が招来した。また、この従来のセラミック回路基板
においては、電子部品等の電極と金属回路板とをＡｌ−
２％Ｓｉ等から成る金属細線を介して接続する際、金属
回路板はその表面に流出したロウ材により表面平坦性が
損なわれていることから確実な接続ができず、これによ
って半導体素子等の電子部品と金属回路板との電気的接
続の信頼性が悪くなるという欠点も有する。
来のセラミック回路基板においては、銅等から成る金属
回路板の平均結晶粒径が３００μｍ以上となっており、
金属回路板の表裏面間の金属結晶粒界パスが短いことか
ら、金属回路板をロウ材を介して金属層やセラミック基
板上へロウ付けする際、ロウ材の一部が金属回路板の金
属結晶粒界を拡散して金属回路板の表面に流出してしま
い、その結果、金属回路板の表面に半導体素子等の電子
部品を半田等の接着材やボンディングワイヤを介して強
固に接続させることを可能とするためにニッケル等の金
属からなるメッキ層を被着させた場合、メッキ層が前記
流出したロウ材によって均一に被着しないという欠点を
有していた。そのためこの従来のセラミック配線基板に
おいては、金属回路板に半導体素子等の電子部品を半田
等の接着材を介して接続する際、接着材が金属回路板に
広がらずに接着材と金属回路板との接合面積が狭いもの
となり、接続の信頼性が悪くなると同時に半田等の接着
材中に多数の空隙が形成され、該空隙によって半導体素
子等の電子部品が作動時に発生する熱を金属回路板に効
率よく伝達放散させることが不可なって半導体素子等の
電子部品を特性に熱劣化等が生じる高温となしてしまう
欠点が招来した。また、この従来のセラミック回路基板
においては、電子部品等の電極と金属回路板とをＡｌ−
２％Ｓｉ等から成る金属細線を介して接続する際、金属
回路板はその表面に流出したロウ材により表面平坦性が
損なわれていることから確実な接続ができず、これによ
って半導体素子等の電子部品と金属回路板との電気的接
続の信頼性が悪くなるという欠点も有する。
【０００６】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は半導体素子等の電子部品を金属回路板に
確実、強固に電気的接続させることができるセラミック
回路基板を提供することにある。
で、その目的は半導体素子等の電子部品を金属回路板に
確実、強固に電気的接続させることができるセラミック
回路基板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック基
板の上面に金属層を被着させるとともに、該金属層に金
属回路板をロウ付けして成るセラミック回路基板であっ
て、前記金属回路板の平均結晶粒径が２００μｍ以下で
あることを特徴とするものである。
板の上面に金属層を被着させるとともに、該金属層に金
属回路板をロウ付けして成るセラミック回路基板であっ
て、前記金属回路板の平均結晶粒径が２００μｍ以下で
あることを特徴とするものである。
【０００８】また、本発明は、セラミック基板の上面に
金属回路板を活性金属ロウ材を介し取着して成るセラミ
ック回路基板であって、前記金属回路板の平均結晶粒径
が２００μｍ以下であることを特徴とするものである。
金属回路板を活性金属ロウ材を介し取着して成るセラミ
ック回路基板であって、前記金属回路板の平均結晶粒径
が２００μｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００９】本発明のセラミック回路基板によれば、銅
等から成る金属回路板の平均結晶粒径を２００μｍ以下
としたことから金属回路板の表裏面間の金属結晶粒界パ
スが長くなり、金属回路板をロウ材を介して金属層やセ
ラミック基板上へロウ付けする際、ロウ材の一部が金属
回路板の金属結晶粒界を拡散して金属回路板の表面に流
出することはない。従って、金属回路板の表面にニッケ
ル等の金属からなるメッキ層を被着させた場合、メッキ
層は金属回路板の表面に均一に被着し、これによって金
属回路板に対し半田等の接着材を適度に広げることがで
き、接着材と金属回路板との接合面積が広いものとなっ
て接続の信頼性を高いものとなすことができる。同時に
接着材中に空隙が形成されることはほとんどなく、半導
体素子等の電子部品が作動時に発生する熱は金属回路板
に効率よく伝達放散されて、半導体素子等の電子部品を
正常に作動させることができる適温となすことが可能と
なる。
等から成る金属回路板の平均結晶粒径を２００μｍ以下
としたことから金属回路板の表裏面間の金属結晶粒界パ
スが長くなり、金属回路板をロウ材を介して金属層やセ
ラミック基板上へロウ付けする際、ロウ材の一部が金属
回路板の金属結晶粒界を拡散して金属回路板の表面に流
出することはない。従って、金属回路板の表面にニッケ
ル等の金属からなるメッキ層を被着させた場合、メッキ
層は金属回路板の表面に均一に被着し、これによって金
属回路板に対し半田等の接着材を適度に広げることがで
き、接着材と金属回路板との接合面積が広いものとなっ
て接続の信頼性を高いものとなすことができる。同時に
接着材中に空隙が形成されることはほとんどなく、半導
体素子等の電子部品が作動時に発生する熱は金属回路板
に効率よく伝達放散されて、半導体素子等の電子部品を
正常に作動させることができる適温となすことが可能と
なる。
【００１０】また金属回路板に電子部品等の電極をＡｌ
−２％Ｓｉ等から成る金属細線を介して接続する際、金
属回路板はその表面にロウ材の流出がなく表面が平坦で
あることから金属細線を金属回路板に確実に接続するこ
とができ、半導体素子等の電子部品と金属回路板との電
気的接続の信頼性を極めて高いものとなすことができ
る。
−２％Ｓｉ等から成る金属細線を介して接続する際、金
属回路板はその表面にロウ材の流出がなく表面が平坦で
あることから金属細線を金属回路板に確実に接続するこ
とができ、半導体素子等の電子部品と金属回路板との電
気的接続の信頼性を極めて高いものとなすことができ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に示す実
施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明のセラミ
ック回路基板の一実施例を示し、１はセラミック基板、
２は金属層、３は金属回路板である。
施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明のセラミ
ック回路基板の一実施例を示し、１はセラミック基板、
２は金属層、３は金属回路板である。
【００１２】前記セラミック基板１は四角形状をなし、
その上面に金属層２が被着されており、該金属層２には
金属回路板３がロウ付けされている。
その上面に金属層２が被着されており、該金属層２には
金属回路板３がロウ付けされている。
【００１３】前記セラミック基板１は酸化アルミニウム
質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化
アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体等の電気絶縁
材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から
成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグ
ネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バ
インダー、可塑剤、溶剤を添加混合して泥漿状となすと
ともに該泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレ
ンダーロール法を採用することによってセラミックグリ
ーンシート（セラミック生シート）を形成し、しかる
後、前記セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加
工を施し、所定形状となすとともに高温（約１６００
℃）で焼成することによって、あるいは酸化アルミニウ
ム等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して
原料粉末を調整するとともに該原料粉末をプレス成形機
によって所定形状に形成し、しかる後、前記形成体を約
１６００℃の温度で焼成することによって製作される。
質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化
アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体等の電気絶縁
材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から
成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグ
ネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バ
インダー、可塑剤、溶剤を添加混合して泥漿状となすと
ともに該泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレ
ンダーロール法を採用することによってセラミックグリ
ーンシート（セラミック生シート）を形成し、しかる
後、前記セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加
工を施し、所定形状となすとともに高温（約１６００
℃）で焼成することによって、あるいは酸化アルミニウ
ム等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して
原料粉末を調整するとともに該原料粉末をプレス成形機
によって所定形状に形成し、しかる後、前記形成体を約
１６００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００１４】前記セラミック基板１は金属回路板３を支
持する支持部材として作用し、その上面に金属層２が被
着されており、該金属層２は金属回路板３をセラミック
基板１にロウ付けする際の下地金属層として作用する。
持する支持部材として作用し、その上面に金属層２が被
着されており、該金属層２は金属回路板３をセラミック
基板１にロウ付けする際の下地金属層として作用する。
【００１５】前記金属層２は、タングステン、モリブデ
ン、マンガン等の高融点金属材料より成り、例えば、タ
ングステン粉末に適当な有機バインダー、可塑材、溶剤
を添加混合して得た金属ペーストを焼成によってセラミ
ック基板１となるセラミックグリーンシート（セラミッ
ク生シート）の上面に予め従来周知のスクリーン印刷法
により所定パターンに印刷塗布しておくことによってセ
ラミック基板１の上面に所定パターン、所定厚み（１０
〜５０μｍ）に被着される。
ン、マンガン等の高融点金属材料より成り、例えば、タ
ングステン粉末に適当な有機バインダー、可塑材、溶剤
を添加混合して得た金属ペーストを焼成によってセラミ
ック基板１となるセラミックグリーンシート（セラミッ
ク生シート）の上面に予め従来周知のスクリーン印刷法
により所定パターンに印刷塗布しておくことによってセ
ラミック基板１の上面に所定パターン、所定厚み（１０
〜５０μｍ）に被着される。
【００１６】なお、前記金属層２はその表面にニッケ
ル、金等の良導電性で、耐蝕性及びロウ材との濡れ性が
良好な金属をメッキ法により１μｍ〜２０μｍの厚みに
被着させておくと、金属層２の酸化腐蝕を有効に防止す
ることができるとともに金属層２と金属回路板３とのロ
ウ付けを極めて強固になすことができる。従って、前記
金属層２の酸化腐蝕を有効に防止し、金属層２と金属回
路板３とのロウ付けを強固となすには金属層２の表面に
ニッケル、金等の良導電性で、耐蝕性及びロウ材との濡
れ性が良好な金属を１μｍ〜２０μｍの厚みに被着させ
ておくことが好ましい。
ル、金等の良導電性で、耐蝕性及びロウ材との濡れ性が
良好な金属をメッキ法により１μｍ〜２０μｍの厚みに
被着させておくと、金属層２の酸化腐蝕を有効に防止す
ることができるとともに金属層２と金属回路板３とのロ
ウ付けを極めて強固になすことができる。従って、前記
金属層２の酸化腐蝕を有効に防止し、金属層２と金属回
路板３とのロウ付けを強固となすには金属層２の表面に
ニッケル、金等の良導電性で、耐蝕性及びロウ材との濡
れ性が良好な金属を１μｍ〜２０μｍの厚みに被着させ
ておくことが好ましい。
【００１７】また前記金属層２の上面には金属回路板３
がロウ材４を介して取着されている。
がロウ材４を介して取着されている。
【００１８】前記金属回路板３は銅やアルミニウム等の
金属材料から成り、セラミック基板１の上面に形成され
た金属層２上に金属回路板３を、例えば、銀ロウ材
（銀：７２重量％、銅：２８重量％）やアルミニウムロ
ウ材（アルミニウム：８８重量％、シリコン：１２重量
％）等から成るロウ材４を挟んで載置させ、しかる後、
これを真空中もしくは中性、還元雰囲気中、所定温度
（銀ロウ材の場合は約９００℃、アルミニウムロウ材の
場合は約６００℃）で加熱処理し、ロウ材４を溶融せし
めるとともに金属層２の上面と金属回路板３の下面とに
接合させることによってセラミック基板１の上面に取着
されることとなる。
金属材料から成り、セラミック基板１の上面に形成され
た金属層２上に金属回路板３を、例えば、銀ロウ材
（銀：７２重量％、銅：２８重量％）やアルミニウムロ
ウ材（アルミニウム：８８重量％、シリコン：１２重量
％）等から成るロウ材４を挟んで載置させ、しかる後、
これを真空中もしくは中性、還元雰囲気中、所定温度
（銀ロウ材の場合は約９００℃、アルミニウムロウ材の
場合は約６００℃）で加熱処理し、ロウ材４を溶融せし
めるとともに金属層２の上面と金属回路板３の下面とに
接合させることによってセラミック基板１の上面に取着
されることとなる。
【００１９】前記銅やアルミニウム等から成る金属回路
板３は、銅やアルミニウム等のインゴット（塊）に圧延
加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施
すことによって、例えば、厚さが５００μｍで、金属層
２のパターン形状に対応する所定パターン形状に形成さ
れる。
板３は、銅やアルミニウム等のインゴット（塊）に圧延
加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施
すことによって、例えば、厚さが５００μｍで、金属層
２のパターン形状に対応する所定パターン形状に形成さ
れる。
【００２０】更に前記銅やアルミニウム等から成る金属
回路板３は、その平均結晶粒径を２００μｍ以下にして
あり、これによって金属回路板３の表裏面間の金属結晶
粒界パスが長くなり、金属回路板３をロウ材４を介して
金属層２へロウ付けする際、ロウ材４の一部が金属回路
板３の金属結晶粒界を拡散して金属回路板３の表面に流
出することはない。そのため金属回路板３の表面に後述
するニッケル等の金属からなるメッキ層５を被着させた
場合、メッキ層５は金属回路板３の表面に均一に被着し
て金属回路板３に対して半田等の接着材を適度に広げる
ことができ、その結果、接着材と金属回路板３との接合
面積が広いものとなって接続の信頼性が高くなる。また
同時に接着材中に空隙が形成されることはほとんどな
く、半導体素子等の電子部品が作動時に発生する熱は金
属回路板３に効率よく伝達放散されて、半導体素子等の
電子部品を正常に作動させることが可能な適温となすこ
とができる。
回路板３は、その平均結晶粒径を２００μｍ以下にして
あり、これによって金属回路板３の表裏面間の金属結晶
粒界パスが長くなり、金属回路板３をロウ材４を介して
金属層２へロウ付けする際、ロウ材４の一部が金属回路
板３の金属結晶粒界を拡散して金属回路板３の表面に流
出することはない。そのため金属回路板３の表面に後述
するニッケル等の金属からなるメッキ層５を被着させた
場合、メッキ層５は金属回路板３の表面に均一に被着し
て金属回路板３に対して半田等の接着材を適度に広げる
ことができ、その結果、接着材と金属回路板３との接合
面積が広いものとなって接続の信頼性が高くなる。また
同時に接着材中に空隙が形成されることはほとんどな
く、半導体素子等の電子部品が作動時に発生する熱は金
属回路板３に効率よく伝達放散されて、半導体素子等の
電子部品を正常に作動させることが可能な適温となすこ
とができる。
【００２１】前記金属回路板３は、その平均結晶粒径が
２００μｍを超えると金属回路板３の表裏面間の金属結
晶粒界パスが短くなり、金属層２に金属回路板３をロウ
材４を介して接合させる際、ロウ材４の一部が結晶粒界
を拡散して金属回路板３の表面に流出してしまう。従っ
て、前記金属回路板３は、その平均結晶粒径が２００μ
ｍ以下、より好適には１５０μｍ以下に特定される。
２００μｍを超えると金属回路板３の表裏面間の金属結
晶粒界パスが短くなり、金属層２に金属回路板３をロウ
材４を介して接合させる際、ロウ材４の一部が結晶粒界
を拡散して金属回路板３の表面に流出してしまう。従っ
て、前記金属回路板３は、その平均結晶粒径が２００μ
ｍ以下、より好適には１５０μｍ以下に特定される。
【００２２】また前記平均結晶粒径が２００μｍ以下の
金属回路板３は銅やアルミニウム等のインゴット（塊）
に圧延加工やプレス打ち抜き加工等、従来周知の金属加
工法を施すことによって所定形状に形成され、インゴッ
ト（塊）に施す圧延加工時の加工率や温度・時間を適宜
調整することによって平均結晶粒径が２００μｍ以下と
される。
金属回路板３は銅やアルミニウム等のインゴット（塊）
に圧延加工やプレス打ち抜き加工等、従来周知の金属加
工法を施すことによって所定形状に形成され、インゴッ
ト（塊）に施す圧延加工時の加工率や温度・時間を適宜
調整することによって平均結晶粒径が２００μｍ以下と
される。
【００２３】前記金属回路板３は更にその表面に良導電
性で、耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性が良好なニ
ッケル等の金属からなるメッキ層を被着させておくと、
金属回路板３と外部電気回路との電気的接続を良好とし
て、かつ金属回路板３に半導体素子等の電子部品を強固
に接続させることができる。
性で、耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性が良好なニ
ッケル等の金属からなるメッキ層を被着させておくと、
金属回路板３と外部電気回路との電気的接続を良好とし
て、かつ金属回路板３に半導体素子等の電子部品を強固
に接続させることができる。
【００２４】前記ニッケル等からなるメッキ層５は金属
回路板３の酸化腐蝕を有効に防止するとともに半田等の
接着材の金属回路板３に対する濡れ性を良好とする作用
をなし、無電解メッキ法や電解メッキ法によって金属回
路板３の表面に所定厚みに被着される。
回路板３の酸化腐蝕を有効に防止するとともに半田等の
接着材の金属回路板３に対する濡れ性を良好とする作用
をなし、無電解メッキ法や電解メッキ法によって金属回
路板３の表面に所定厚みに被着される。
【００２５】また前記メッキ層５は、例えば、ニッケル
からなる場合、ニッケルー燐のアモルファス合金で形成
しておくと、該ニッケルー燐のアモルファス合金は耐酸
化性に極めて優れていることから金属回路板３に半導体
素子等の電子部品を半田等の接着材を用いて電気的に接
続させる際、半田等の接着材を加熱溶融させる熱がメッ
キ層５に作用したとしてもメッキ層５の表面に半田等の
接着材に対し濡れ性が悪い酸化物膜が形成されることは
なく、その結果、金属回路板３に半導体素子等の電子部
品を半田等の接着材を用いて強固に電気的接続させるこ
とができるとともに金属回路板３に半導体素子等の電子
部品を接続させる半田等の接着材中に空隙が形成される
ことはほとんどなく、電子部品が作動時に発する熱は金
属回路板３に効率良く伝達放散されて電子部品を正常に
作動させることが可能な適温となすことができる。従っ
て、前記メッキ層５はニッケルー燐のアモルファス合金
で形成しておくことが好ましい。
からなる場合、ニッケルー燐のアモルファス合金で形成
しておくと、該ニッケルー燐のアモルファス合金は耐酸
化性に極めて優れていることから金属回路板３に半導体
素子等の電子部品を半田等の接着材を用いて電気的に接
続させる際、半田等の接着材を加熱溶融させる熱がメッ
キ層５に作用したとしてもメッキ層５の表面に半田等の
接着材に対し濡れ性が悪い酸化物膜が形成されることは
なく、その結果、金属回路板３に半導体素子等の電子部
品を半田等の接着材を用いて強固に電気的接続させるこ
とができるとともに金属回路板３に半導体素子等の電子
部品を接続させる半田等の接着材中に空隙が形成される
ことはほとんどなく、電子部品が作動時に発する熱は金
属回路板３に効率良く伝達放散されて電子部品を正常に
作動させることが可能な適温となすことができる。従っ
て、前記メッキ層５はニッケルー燐のアモルファス合金
で形成しておくことが好ましい。
【００２６】なお、前記メッキ層５をニッケルー燐のア
モルファス合金で形成する場合、ニッケルに燐を従来よ
り多い８〜１５重量％含有させておくことによって形成
され、具体的には、クエン酸ナトリウム、琥珀酸ナトリ
ウム、りんご酸ナトリウム等の有機酸と硫酸ニッケル８
０〜２５０グラム／リットルと次亜燐酸ナトリウム２０
０〜４００グラム／リットル（従来の倍以上）から無電
解メッキ浴を準備するとともに該無電解メッキ浴の浴温
を８０〜９５℃にし、浴中に金属回路板３を１０〜３０
分間浸漬しておくことによって金属回路板３の表面に被
着形成することができる。
モルファス合金で形成する場合、ニッケルに燐を従来よ
り多い８〜１５重量％含有させておくことによって形成
され、具体的には、クエン酸ナトリウム、琥珀酸ナトリ
ウム、りんご酸ナトリウム等の有機酸と硫酸ニッケル８
０〜２５０グラム／リットルと次亜燐酸ナトリウム２０
０〜４００グラム／リットル（従来の倍以上）から無電
解メッキ浴を準備するとともに該無電解メッキ浴の浴温
を８０〜９５℃にし、浴中に金属回路板３を１０〜３０
分間浸漬しておくことによって金属回路板３の表面に被
着形成することができる。
【００２７】また、前記メッキ層５はニッケルー燐のア
モルファス合金で形成した場合、その厚みが１．５μｍ
未満の時、金属回路板３の表面をメッキ層５で完全に被
覆することがでず、金属回路板３の酸化腐蝕等を有効に
防止することができなくなる危険性があり、また３μｍ
を超えるとメッキ層５の内部に内在する内在応力が大き
くなってセラミック基板１に反りや割れ等を発生させて
しまう危険性がある。
モルファス合金で形成した場合、その厚みが１．５μｍ
未満の時、金属回路板３の表面をメッキ層５で完全に被
覆することがでず、金属回路板３の酸化腐蝕等を有効に
防止することができなくなる危険性があり、また３μｍ
を超えるとメッキ層５の内部に内在する内在応力が大き
くなってセラミック基板１に反りや割れ等を発生させて
しまう危険性がある。
【００２８】従って、前記メッキ層５はニッケルー燐の
アモルファス合金で形成した場合、その厚みを１．５μ
ｍ〜３μｍの範囲としておくことが好ましい。
アモルファス合金で形成した場合、その厚みを１．５μ
ｍ〜３μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００２９】かくして、上述のセラミック回路基板によ
れば、セラミック基板１上面の金属回路板３に半田等の
接着材を介して半導体素子等の電子部品を電気的に接続
させるとともに金属回路板３を外部電気回路に接続すれ
ば半導体素子等の電子部品は金属回路板３を介して外部
電気回路に電気的に接続される。
れば、セラミック基板１上面の金属回路板３に半田等の
接着材を介して半導体素子等の電子部品を電気的に接続
させるとともに金属回路板３を外部電気回路に接続すれ
ば半導体素子等の電子部品は金属回路板３を介して外部
電気回路に電気的に接続される。
【００３０】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例ではセ
ラミック基板１を酸化アルミニウム質焼結体で形成した
場合の例を示したが、電子部品が多量の熱を発し、この
熱を効率良く除去したい場合には窒化アルミニウム質焼
結体や窒化珪素質焼結体で形成したらよく、金属回路板
３に高速で電気信号を伝播させたい場合にはセラミック
基板１を誘電率の小さいムライト質焼結体で形成したら
よい。
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例ではセ
ラミック基板１を酸化アルミニウム質焼結体で形成した
場合の例を示したが、電子部品が多量の熱を発し、この
熱を効率良く除去したい場合には窒化アルミニウム質焼
結体や窒化珪素質焼結体で形成したらよく、金属回路板
３に高速で電気信号を伝播させたい場合にはセラミック
基板１を誘電率の小さいムライト質焼結体で形成したら
よい。
【００３１】更に上述の実施例では、セラミック基板１
の上面に予め金属層２を被着させておき、該金属層２に
金属回路板３を銀ー銅共晶合金からなるロウ材を介して
ロウ付けしたセラミック回路基板で説明したが、セラミ
ック基板１上に銅等から成る所定パターンの金属回路板
を間に銀ー銅共晶合金にチタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム又はこれらの水素化物を添加した活性金属ロウ材を
挟んで載置させ、次にこれを還元雰囲気中、約９００℃
の温度に加熱して活性金属ロウ材を溶融させ、該溶融し
た活性金属ロウ材でセラミック基板と金属回路板とを直
接接合させたセラミック回路基板にも適用し得る。この
場合、金属回路板３の平均結晶粒径を２００μｍ以下に
しておき、金属回路板３の表裏面間の金属結晶粒界パス
を長くしておくことによってロウ材の一部が金属回路板
３の金属結晶粒界を拡散し金属回路板３の表面に流出す
るのが有効に防止される。
の上面に予め金属層２を被着させておき、該金属層２に
金属回路板３を銀ー銅共晶合金からなるロウ材を介して
ロウ付けしたセラミック回路基板で説明したが、セラミ
ック基板１上に銅等から成る所定パターンの金属回路板
を間に銀ー銅共晶合金にチタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム又はこれらの水素化物を添加した活性金属ロウ材を
挟んで載置させ、次にこれを還元雰囲気中、約９００℃
の温度に加熱して活性金属ロウ材を溶融させ、該溶融し
た活性金属ロウ材でセラミック基板と金属回路板とを直
接接合させたセラミック回路基板にも適用し得る。この
場合、金属回路板３の平均結晶粒径を２００μｍ以下に
しておき、金属回路板３の表裏面間の金属結晶粒界パス
を長くしておくことによってロウ材の一部が金属回路板
３の金属結晶粒界を拡散し金属回路板３の表面に流出す
るのが有効に防止される。
【００３２】
【発明の効果】本発明のセラミック回路基板によれば、
銅等から成る金属回路板の平均結晶粒径を２００μｍ以
下としたことから金属回路板の表裏面間の金属結晶粒界
パスが長くなり、金属回路板をロウ材を介して金属層や
セラミック基板上へロウ付けする際、ロウ材の一部が金
属回路板の金属結晶粒界を拡散して金属回路板の表面に
流出することはない。従って、金属回路板の表面にニッ
ケル等の金属からなるメッキ層を被着させた場合、メッ
キ層は金属回路板の表面に均一に被着し、これによって
金属回路板に対し半田等の接着材を適度に広げることが
でき、接着材と金属回路板との接合面積が広いものとな
って接続の信頼性を高いものとなすことができる。同時
に接着材中に空隙が形成されることはほとんどなく、半
導体素子等の電子部品が作動時に発生する熱は金属回路
板に効率よく伝達放散されて、半導体素子等の電子部品
を正常に作動させることができる適温となすことが可能
となる。
銅等から成る金属回路板の平均結晶粒径を２００μｍ以
下としたことから金属回路板の表裏面間の金属結晶粒界
パスが長くなり、金属回路板をロウ材を介して金属層や
セラミック基板上へロウ付けする際、ロウ材の一部が金
属回路板の金属結晶粒界を拡散して金属回路板の表面に
流出することはない。従って、金属回路板の表面にニッ
ケル等の金属からなるメッキ層を被着させた場合、メッ
キ層は金属回路板の表面に均一に被着し、これによって
金属回路板に対し半田等の接着材を適度に広げることが
でき、接着材と金属回路板との接合面積が広いものとな
って接続の信頼性を高いものとなすことができる。同時
に接着材中に空隙が形成されることはほとんどなく、半
導体素子等の電子部品が作動時に発生する熱は金属回路
板に効率よく伝達放散されて、半導体素子等の電子部品
を正常に作動させることができる適温となすことが可能
となる。
【００３３】また金属回路板に電子部品等の電極をＡｌ
−２％Ｓｉ等から成る金属細線を介して接続する際、金
属回路板はその表面にロウ材の流出がなく表面が平坦で
あることから金属細線を金属回路板に確実に接続するこ
とができ、半導体素子等の電子部品と金属回路板との電
気的接続の信頼性を極めて高いもになすことができる。
−２％Ｓｉ等から成る金属細線を介して接続する際、金
属回路板はその表面にロウ材の流出がなく表面が平坦で
あることから金属細線を金属回路板に確実に接続するこ
とができ、半導体素子等の電子部品と金属回路板との電
気的接続の信頼性を極めて高いもになすことができる。
【図１】本発明のセラミック回路基板の一実施例を示す
断面図である。
断面図である。
１・・・・セラミック基板 ２・・・・金属層 ３・・・・金属回路板 ４・・・・ロウ材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E351 AA07 AA09 AA11 AA12 BB30 BB33 BB35 BB36 BB38 BB50 CC06 CC12 CC22 CC40 DD04 DD06 DD10 DD17 DD19 DD21 DD28 EE11 GG01 GG04 GG08 GG13 GG15 4G026 BA01 BB21 BC01 BD02 BF20 BF35 BF36 BF38 BG02 5E343 AA23 AA39 BB14 BB18 BB24 BB28 BB38 BB39 BB40 BB44 BB52 BB57 BB72 BB75 BB78 DD03 DD32 DD64 ER35 GG01 GG16 GG18
Claims (2)
- 【請求項１】セラミック基板の上面に金属層を被着させ
るとともに、該金属層に金属回路板をロウ付けして成る
セラミック回路基板であって、前記金属回路板の平均結
晶粒径が２００μｍ以下であることを特徴とするセラミ
ック回路基板。 - 【請求項２】セラミック基板の上面に金属回路板を活性
金属ロウ材を介し取着して成るセラミック回路基板であ
って、前記金属回路板の平均結晶粒径が２００μｍ以下
であることを特徴とするセラミック回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14869399A JP2000340912A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | セラミック回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14869399A JP2000340912A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | セラミック回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000340912A true JP2000340912A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15458497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14869399A Pending JP2000340912A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | セラミック回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000340912A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003112980A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-18 | Dowa Mining Co Ltd | 金属−セラミックス接合体 |
| WO2003090277A1 (fr) * | 2002-04-19 | 2003-10-30 | Mitsubishi Materials Corporation | Carte de circuits imprimes, son procede de production et module de puissance |
| JP2006282417A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Dowa Mining Co Ltd | 金属−セラミックス接合基板 |
| JP2007066995A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Hitachi Metals Ltd | セラミックス配線基板、その製造方法及び半導体モジュール |
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-
1999
- 1999-05-27 JP JP14869399A patent/JP2000340912A/ja active Pending
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