JPH02230790A - セラミックス回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックス回路基板の製造方法に関する。

（従来の技術） パワートランスモジュール用基板やスイッチング電源モ
ジュール用基板などの回路基板として、セラミックス基
板上に銅板などの金属板を接合させたものがよく用いら
れている。

このようなセラミックス回路基板を製造するにあたって
、セラミックス基板上に銅回路板を接合する方法として
は、酸化アルミニウム焼結体や窒化アルミニウム焼結体
からなるセラミックス基板上に銅回路板を接触配置して
加熱し、直接セラミックス基板と銅回路板を接合させる
ダイレクトボンディングカッパー法（ＤＢＣ法）が多用
されている。

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

また、銅板に回路を形成する方法としては、はじめに銅
板をセラミックス基板に接合し、後から銅板に所望形状
のエッチングを行って回路を形成したり、銅板をセラミ
ックス基板に接合する前にあらかじめ銅板に打抜きなど
によって回路パターンを形成しておき、この銅回路板を
セラミックス基板に接合することによって回路を形成す
る方法などがある。

そして、銅回路板を先に作製してからセラミックス基板
に接合する場合、パターンを形成する複数の島状部から
なる銅回路板の取扱いを容易にするため、各島状部間に
ブリッジ部を設けたり、銅回路板の外周に外枠を設け、
この外枠と各島状部とをブリッジ部で接続し、一枚の銅
回路板とじて一体となるように連結させておき、この銅
回路板の島状部をセラミックス基板上に接合した後、最
終的にブリッジ部を切断除去して回路パターンを形成し
ている。

このような従来のセラミックス回路基板の製造方法の一
例を第５図に示した。

同図において、（ａ）は銅回路板の正面図であり、銅回
路板１には、プレス加工により複数の島状部２と、これ
ら島状部２を連結するブリッジ部３を形成する。このブ
リッジ部３は、接合時にこのフリッジ部３がセラミック
ス基板に接合されないように上部に湾曲させた構造とし
ている（第５図−ａ）。

次いで、この銅回路板１をセラミックス基板上に接触配
置し、加熱することにより接合する（同図一ｂ）。

そして、ブリッジ部３を平面カッターにより切断除去す
る（同図一Ｃ）。

こうしてＤＢＣ法を用いたセラミックス回路基板が作製
される。

（発明が解決しようとする課題） 生コろで、ＤＢＣ法を用いて作製するセラミックス回路
基板において、銅板を加熱接合した後に回路形成をエッ
チングによって行った場合、パターン精度が上がる反面
、セラミックス基板の材料によってはエッチング液によ
って腐蝕されてしまうという問題があった。

また、ブリッジ部を設ける方法では、ブリッジ部を切断
除去する際、ブリッジ部のみを旨く除去することが難し
く、切り屑が残ったり、切断部の切り口が立上がってパ
リが生じ、このパリがらリークが起こって耐電圧が低下
するという問題があった。

このためパリ取りという後処理が必要となり、このよう
な作業工程数の増加に伴って、寸法精度の低下やコスト
アップが生じていた。

一方、外枠を設ける方法では、島状部間のブリッジ部数
を減らすことができる反面、完全な外枠の除去が難しく
、外枠を除去する際にこの外枠と島状部とを連結してい
るブリッジ部の一部がセラミックス基板と接合してしま
ったり、島状部の端にブリッジ部の切り残りが生じたり
という問題があった。これは、コストダウンの妨げとも
なっていた。

本発明はこのような問題に対処してなされたもので、外
枠の除去が容易でコストダウンを図ることが可能であり
、寸法精度が高く、回路の形成を再現性良く行うことの
できるセラミックス回路基板の製造方法を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のセラミックス回路基板の製造方法は、複数の島
状部とこれら島状部に少なくとも連結したブリッジ部と
、該ブリッジ部を介して前記複数の島状部を保持する外
枠とからなる銅回路板を形成する工程と、この銅回路板
の前記複数の島状部をセラミックス基板上に接触配置す
るとともに、前記ブリッジ部を該セラミックス基板面に
対して上方にＩＯ゜〜９０″の範囲の角度で傾斜させた
後、あるいは該ブリッジ部と該セラミックス基板との接
触部分にこれらブリッジ部とセラミックス基板との接合
を防止する物質を介在させた後、該島状部と該セラミッ
クス基板とを加熱接合する工程と、前記銅回路板の島状
部とブリッジ部との連結部を切断して該ブリッジ部と前
記外枠とを共に除去する工程とを有することを特徴とし
ている。

また、本発明のセラミックス回路基板の製造方法は、複
数の島状部と、これら複数の島状部を一体的に保持する
外枠と、これら複数の島状部と外枠とを連結する複数の
ブリッジ部とからなる銅回路板を形成する工程と、この
銅回路板の複数の島状部をセラミックス基板上に接触配
置して加熱接合する工程と、前記銅回路板の島状部とブ
リッジ部との連結部を切断して該ブリッジ部と前記外枠
とを共に除去する工程とを存することを特徴としている
。

本発明に使用するセラミックス基板としては、アルミナ
、酸化ケイ素などの酸化物系のセラミックス焼結体や、
窒化アルミニウム、炭化ケイ素などの非酸化物系のセラ
ミックス焼結体からなるセラミックス基板が挙げられる
。なお、非酸化物系のセラミックス基板を使用する場合
には、あらかじめ銅回路板との接合面゜を酸化処理して
から使用することが好ましい。

本発明において、銅回路板を形成するための銅板として
は、タフピッチ銅のような酸素を　１００〜３０００ｐ
ｐｍ程度の割合で含有する銅を圧延したものが好ましい
。

このような銅板に島状部、ブリッジ部および外枠を形成
して鋼回路板を作製するには、エッチングで所望のパタ
ーン形状に銅板を溶解除去したり、打抜きによって回路
パターンを形成する方法などが用いられる。

また、上記鋼回路板のブリッジ部は、接合するセラミッ
クス基板に対して、上方にＩＯ＠〜９０＠の範囲の角度
で傾斜していることが好ましい。

このように傾斜をつＣナてブリッジ部をセラミックス基
板から浮かせることによって、銅回路板とセラミックス
基板とを加熱接合する際に、銅板すなわち導電性物質が
セラミックス基板上に残留するのを防ぎ、さらに後の工
程における外枠の除去を容易にしている。

ブリッジ部の傾斜角度がＩＯ１未満ではセラミックス回
路基板の製造中にブリッジ部の自重でブリッジが潰れ、
傾斜形状が保たれないため好ましくない。また、ブリッ
ジ部の傾斜角度が９０６を超えると島状部との連結部か
ら折れ易くなる。

また、ブリッジ．部に傾斜を持たせない場合、ブリッジ
部とセラミックス基板との接触部分に、これらブリッジ
部とセラミックス基板との接合を防止する物質を介在さ
せることが好ましい。

このような接合防止物質としては、アクリル、７エノー
ルなどの有機物質やＢＮＳ８１３　Ｎ　４　、ＳＩＣな
どの非酸化物系セラミックスなどが挙げられる。

ブリッジ部とセラミックス基板との接触部分に介在させ
る物質として特に好ましいのは非酸化物系セラミックス
である。この非酸化物系セラミックスは、セラミックス
基板と銅回路板を加熱接合する際に銅回路板中の酸素を
奪って酸化するため、セラミックス基板と銅回路板との
接合に寄与する銅と酸化銅の共晶が生成せず、ブリッジ
部のセラミックス基板への接合防止において効果的であ
る。

さらに、ブリッジ部に、上述したような傾斜形状を持た
せ、かつ、このブリッジ部の下面に相当するセラミック
ス基板上に上記接合防止物質を配置するという二つの手
段を併用することも可能であり、これによって、余分な
銅片すなわち導電性物質のセラミックス基板表面への付
着接合をより完全に防止することができる。

さらに、ブリッジ部は、島状部から外枠に向かって幅広
となるテーパ形状であることが好ましい。

このようなテーバ形状とすることによって、ブリッジ部
の切断が容易になる。

そして、上記ブリッジ部の島状部側の連結部において、
ブリッジ部の両側に切込みを入れると、切断性がさらに
向上するばかりでなく、島状部の外側でブリッジ部が切
れ残ることがなく、セラミックス基板上に残って接合さ
れる島状部の形状精度を向上させることができる。

本発明のセラミックス回路基板は、これまで述ベてきた
銅回路板の島状部をセラミックス基板上に接触配置して
加熱接合した後、上記ブリッジ部を島状部との連結部に
おいて切断し、ブリッジ部とともに上記外枠を除去し、
回路を形成する島状部のみをセラミックス基板上に残す
ことにより作製することができる。

加熱温度は、銅と酸化銅の共晶温度（１０６５℃）以上
、銅の融点（１０８３℃）以下の範囲であり、酸素を含
有する銅回路板を使用する場合には不活性ガス雰囲気中
で加熱を行うことが好ましく、酸素を含有しない銅回路
板を使用する場合には、８０〜３９００ｐｐｍ程度の酸
素を含有する雰囲気中で加熱を行うことが好ましい。

こうして、島状部を囲んで外枠が設けられている銅回路
板の島状部をセラミックス基板に接合させた後、上記ブ
リッジ部を切断して外枠を除去する。

このブリッジ部の切断は、セラミックス基板に対して垂
直方向に力を加えることにより、手で容昌に切断除去す
ることができる。

なお、島状部間を連結しているブリッジ部は、外枠除去
とは別に、その時の条件に応じて適した方法により切断
除去する。

こうしてセラミックス基板上には、所望の回路形状とな
る島状部のみが接合した状態となり、セラミックス回路
基板が完成する。

（作　用） 本発明のセラミックス回路基板の製造方法によれば、島
状部と外枠とを連結させるブリッジ部をセラミックス基
板面に対して上方に１０゜〜９０″の範囲の角度で傾斜
させた後、あるいはブリッジ部とセラミックス基板との
接触部分にこれらブリッジ部とセラミックス基板との接
合を防止する物質を介在させた後、島状部とセラミック
ス基板とを加熱接合している。

したがって、銅回路板をセラミックス基板上に加熱接合
した後、セラミックス基板に対して垂直方向に力を加え
ることによってブリッジ部が切断され、ブリッジ部の切
断と同時に外枠を容易に除去することができる。

また、ブリッジ部とセラミックス基板との接触部分（千
これらブリッジ部とセラミックス基板との接合を防止す
る物質を介在させることによって両者の接合を防ぐこと
ができる。

また、銅凹路板の島状部を一体的に保持するように島状
部のブリッジ部を外枠のみと連結することにより、各島
状部間のブリッジ部をなくすことが可能となる。したが
って、製造工程数を削減することができる。

これらのことから、回路パターンを形成する島状部の形
状精度を向上させることができ、コストダウンを図るこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

実施例 第１図はこの実施例に用いる銅回路板の正面図であり、
銅回路板１には所定の島状部２と、この島状部２に連結
し銅板の外周方向に伸びるブリッジ部３と、このブリッ
ジ部３を介して島状部２と連結しこれを保持する外枠４
が形成されている。

また、第２図は上記銅回路板１におけるブリッジ部３を
拡大した図であり、ブリッジ部３は島状部２から外枠４
に向かって幅広となるテーバ形状となっている。

さらに、ブリッジ部３と島状部２との連結する部分は、
ブリッジ部の両側で島状部２側に小さな切込み５を入れ
ている。

第３図は、上述した銅回路板１の側面図であり、ブリッ
ジ部３は水平方向に対して上方に傾斜している。この傾
斜角度６はＩＯ６〜９０”の範囲が好ましい。

このような銅回路板を用いたこの実施例のセラミックス
回路基板の製造方法を第４図に示す。

始めに、第１図から第３図にかけて説明したようにブリ
ッジ部３および外枠４を有する銅回路板１を作製し、こ
の銅回路板１の島状部をたとえばアルミナを主成分とす
るセラミックス基板７上に接触配置する。このとき、ブ
リッジ部３はセラミックス基板７に対して３０度の傾斜
を有し、かつ、外枠４はセラミックス基板７よりも外周
に位置している。

あるいは、ブリッジ部３に傾斜を持たせない場合は、ブ
リッジ部３がセラミックス基板７と接触する部分に非酸
化物系セラミックスとしてＳＩＣのペーストを塗布する
。

次いで、窒素ガス雰囲気中、１０７０℃で加熱すること
により銅回路板１とセラミックス基板７とを接合させる
（第４図一ａ）。

その後、銅回路板１のブリッジ部３に、手でセラミック
ス基板７に対して垂直方向の力を加え、ブリッジ部３を
島状部との連結部で切断する。

これによって、ブリッジ部３は外枠４と共にセラミック
ス基板７から除去され、島状部のみがセラミックス基板
７上に接合された状態で残り回路パターンを形成する（
同図−ｂ）。

こうして作製したセラミックス回路基板は、回路形成の
作業が容易であるばかりでなく、回路パターンの形状精
度が高く、再現性においても優れていた。

また、非酸化物系セラミックスを介在させることによっ
てブリッジ部のセラミックス基板への付着を防止するこ
とができ、信頼性の高いセラミックス回路基板を得るこ
とができた。

比較例 第５図は、先に述べた従来のセラミックス回路基板の製
造方法を示す図である。

始めに、プレス加工によって銅回路板１を作製した。こ
の銅回路板１は、所定の回路を形成する複数の島状部２
と、これら島状部２の間を連結するブリッジ部３とから
なっている。また、このブリッジ部３は上部に湾曲した
形状を取っている（第５図一ａ） 次（こ、銅回路板１をセラミックス基板上に接触配置し
、実施例と同一条件で加熱接合させた（同図−ｂ）。

最終的に、銅回路板１の面から突出しているブリッジ部
３を平面カッターで切除し、連結されていた島状部２同
士を分離してセラミックス回路基板を得た（第５図一〇
）。

こうして作製したセラミックス回路基板は、ブリッジ部
３を平面カッターで切除する際、切断した切り口が不揃
いで、パリが生じ、このパリを取り除く後処理が必要で
あった。

また、切り屑がセラミックス基板に付着して接合され、
回路パターンの精度にも低下がみられた。

以上の結果から明らかなように、この実施例で述べたセ
ラミックス回路基板の製造方法は、余分な作業工程を必
要とせず、回路形成の作業が容易であった。

また、ブリッジ部を、銅回路板を接合するセラミックス
基板に対して上方に傾斜を持たせ、島状部から外枠に向
かって幅広となるテーバ形状とすることによって、ブリ
ッジ部の切断が容易になり、島状部の形状精度が向上し
た。

さらに、ブリッジ部とセラミックス基板との接触部分に
、非酸化物系セラミックスを介在させることによって、
余分な銅片がセラミックス基板に付着するのを防ぐこと
ができた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のセラミックス回路基板の
製造方法によれば、セラミックス基板上に直接接合する
銅回路板に、回路となる部分を囲んだ形状に外枠を設け
、回路．部分と外枠とをブリッジ部を形成することによ
り連結して保持し、最終的にこのブリッジ部を切断して
ブリッジ部と外枠とを同時に除去している。

この切断は極めて容易で、しかも余分な銅粉末などを残
すことがなく、回路パターンの再現性や寸法精度の向上
を図ることができる。

したがって、得られるセラミックス回路基板の信頼性の
向上や製造工程におけるコストダウンに大きく貢献する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる銅回路板の正面図、第２図は第
１図に示した銅回路板におけるブリッジ部を拡大した図
、第３図は第１図に示した銅回路板の側面図、第４図は
本発明の一実施例のセラミックス回路基板の製造工程を
示す図、第５図は従来のセラミックス回路基板の製造工
程を示す図である。 １・・・・・・・・・銅回路板 ２・・・・・・・・・島状部 ３・・・・・・・・・ブリッジ部 ４・・・・・・・・・外枠 ５・・・・・・・・・切込み ６・・・・・・・・・傾斜角度 ７・・・・・・・・・セラミックス基板出願人　　　　
　　株式会社　東芝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の島状部とこれら島状部に少なくとも連結し
   たブリッジ部と、該ブリッジ部を介して前記複数の島状
   部を保持する外枠とからなる銅回路板を形成する工程と
   、 この銅回路板の前記複数の島状部をセラミックス基板上
   に接触配置するとともに、前記ブリッジ部を該セラミッ
   クス基板面に対して上方に１０゜〜９０゜の範囲の角度
   で傾斜させた後、あるいは該ブリッジ部と該セラミック
   ス基板との接触部分にこれらブリッジ部とセラミックス
   基板との接合を防止する物質を介在させた後、該島状部
   と該セラミックス基板とを加熱接合する工程と、 前記銅回路板の島状部とブリッジ部との連結部を切断し
   て該ブリッジ部と前記外枠とを共に除去する工程と を有することを特徴とするセラミックス回路基板の製造
   方法。
2. （２）複数の島状部と、これら複数の島状部を一体的に
   保持する外枠と、これら複数の島状部と外枠とを連結す
   る複数のブリッジ部とからなる銅回路板を形成する工程
   と、 この銅回路板の複数の島状部をセラミックス基板上に接
   触配置して加熱接合する工程と、 前記銅回路板の島状部とブリッジ部との連結部を切断し
   て該ブリッジ部と前記外枠とを共に除去する工程と を有することを特徴とするセラミックス回路基板の製造
   方法。
3. （３）ブリッジ部が、セラミックス基板の接合面に対し
   て上方に１０゜〜９０゜の範囲の角度で傾斜している請
   求項２記載のセラミックス回路基板の製造方法。
4. （４）ブリッジ部とセラミックス基板との接触部分に、
   これらブリッジ部とセラミックス基板との接合を防止す
   る物質を介在させた請求項２記載のセラミックス回路基
   板の製造方法。
5. （５）ブリッジ部が、島状部から外枠に向かって幅広と
   なるテーパ形状を有している請求項１または２記載のセ
   ラミックス回路基板の製造方法。