JPH0272696A

JPH0272696A - セラミックス回路基板

Info

Publication number: JPH0272696A
Application number: JP22393288A
Authority: JP
Inventors: Hironori Asai; 博紀浅井; Fumio Ueno; 文雄上野; Yutaka Komorida; 裕小森田; Tadashi Tanaka; 忠田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-07
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1990-03-12

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に関する。

（従来の技術）電子機器のシステムあるいは機能ユニットを構成し、集
積する場合には基板が必要である。集積化のための回路
基板としては、セラミックス、金属ベース、樹脂などが
あるが、高集積化に伴って基板上に塔載する部品の発熱
量が増大し、このため放熱性の良いセラミックス基板が
多用されるようになってきている。

また、セラミックス基板と外部装置とを接続させるため
にはリードが必要であり、従来は、コバル（鉄−ニッケ
ルーコバルト合金）などで作製したリード部品を直接セ
ラミックス基板のメタライズ層上にはんだ付けしたり、
Ａｇ−Ｃｕろう材などを用いてろう付けしたりすること
で、セラミックス基板に接合していた。

また、回路の配線をより高密度化するために、基板表面
の回路構成部の上にブリッジ状のニアギャップ式りスオ
ーバ部を設け、３次元的な多層配線を行う方法が用いら
れている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述したようなセラミックス回路基板は、い
ずれにおいても、回路を形成したのち別個のリード部や
エアギャップ式クロスオーバ部を接合したものであり、
メタライズ層形成とろう付けという２つの工程を経るた
め、コストがかかり、さらに、リード部やエアギャップ
式クロスオーバ部をあとから接合しているため、接合部
の信頼性か低いという問題があった。

また、たとえばセラミックス基板として窒化アルミニウ
ムセラミックスを用いた場合、この窒化アルミニウムセ
ラミックスは、放熱性が良く、高電気絶縁性、低熱膨張
率などのすぐれた特性を有する反面、金属との濡れ性が
悪くメタライズ層の形成が困難であり、接合強度にばら
つきを生じるという問題があった。このため特に、基板
の外側に突出しているリード部は、基板に対して上下方
向の応力に弱く、さらに、上述したような接合強度のば
らつきによって、メタライズ層とともに剥がれやすいと
いう問題かあった。

本発明はこのような問題に対処するためになされたもの
で、たとえば窒化アルミニウムのような、メタライズ層
の形成が困難であるセラミックス基板を使用した場合で
も、低コスト、高信頼性のもとて小型高実装化を可能に
するセラミックス回路基板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は、セラミックス基板と
、前記セラミックス基板表面に所望のパターン形状に設
けられた回路構成部と、前記セラミックス基板の外側に
突出して設けられたリドとを有するセラミックス回路基
板において、前記回路構成部と前記リードとか、前記セ
ラミックス基板表面に直接加熱接合された銅板によって
一体に形成されていることを特徴とするセラミックス回
路基板であり、または、セラミックス基板と、前記セラ
ミックス基板表面に所望のパターン形状に設けられた回
路構成部とを有するセラミックス回路基板において、前
記回路構成部はエアギャップ式クロスオーバ部を含み、
このエアギャップ式クロスオーバ部は、前記セラミック
ス基板表面に直接加熱接合された銅板によって、他の回
路構成部分と一体に形成されていることを特徴とするセ
ラミックス回路基板である。

本発明におけるセラミックス基板としては、アルミナ、
ジルコニアなどの酸化物系セラミックス、または窒化ケ
イ素、窒化アルミニウムなどの非酸化物系セラミックス
など、各種のセラミックス焼結体を使用することが可能
で、特に限定はない。

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、あらかじめ接合表面を酸化処理してがら使用するこ
とが好ましい。

また、セラミックス基板上にメタライズ層を形成する方
法としては、セラミックス基板上に銅板を直接接合させ
るＤＢＣ法を用いる。

このようなセラミックス回路基板の製造方法は以下のと
おりである。

ます、セラミックス基板上の回路構成部とセラミックス
基板の外側に突出したリード、またはセラミックス基板
上の回路構成部とエアギャップ式クロスオーバ部とが一
体となった所要の形状に、厚さ０．１５〜０．５ｍｍ程
度の銅板を打ち抜き、たとえば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接触配置し、銅の融点（
１０８３℃）以下で銅と酸化銅の共晶温度（１０６５℃
）以上の温度で加熱する。

これによって接合界面にＣｕ−ＣｕＯの共晶液相を生成
させ、この液相によりセラミックス基板の表面を濡らし
、次いで冷却固化してセラミックス基板と銅板とを直接
接合させる。

なお、銅板接合時の加熱雰囲気は、銅板として酸素を含
有する銅板を使用する場合には不活性ガス雰囲気中が好
ましく、酸素を含有しない銅板を使用する場合には８０
〜３９００ｐｐｍの酸素を含有する雰囲気中が好ましい
。

（作　用）本発明のセラミックス回路基板においては、セラミック
ス基板上に直接加熱接合された銅板によって、回路構成
部とリード、または回路構成部とエアギャップ式クロス
オーバ部とが一体に形成されているため、リードやエア
ギャップ式クロスオーバ部の欠けや剥がれを防ぎ、信頼
性を向上させることができる。

さらに、このように、リードとエアギャップ式クロスオ
ーバ部とをそれぞれ回路構成部と一体に形成することで
、回路構成部となるメタライズ層の形成と、リードやエ
アギャップ式クロスオーバ部のろう付けという２つの作
業工程が１つに短縮され、コストダウンを図ることがで
きる。

また、ＤＢＣ法により作製されたセラミックス回路板は
、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る。

また、銅は高熱伝導性と高導電性を有しており信号遅延
の改善、より高出力な一半導体素子への対応が可能とな
る。

（実施例）次に、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

実施例１第１図は本発明のセラミックス回路基板の一実施例を示
す図である。

セラミックス基板１は窒化アルミニウム焼結体からなる
ものであり、このセラミックス基板１の表面には、回路
構成部２が接合され、この回路構成部２と電気的に接続
しているリード３か上記セラミックス基板１の外側に突
出するように設けられている。

また、上記回路構成部２は島状部４と外周部５とからな
り、外周部５は上記回路構成部２の一部であるエアギャ
ップ式クロスオーバ部６を含んでいる。

そして、島状部４とリード３、外周部５とエアギトツプ
式クロスオーバ部６とは、それぞれ銅板によって一体に
形成されている。

このセラミックス回路基板は、たとえば以下のようにし
て作製される。

まず、窒化アルミニウムを主成分とし、他に焼結助剤と
してたとえば酸化イツトリウム、アルミナなど金属酸化
物を２〜１０重量％程度、有機系バインダーを適量含有
する所要形状のグリーンシトを常圧焼成して、セラミッ
クス基［１を得る。

また、酸素を含有するタフピッチ銅板を使用し、この銅
板を、リード３と島状部４、および外周部５とエアギャ
ップ式クロスオーバ部６とが一体となるように、所要形
状に打抜く。

なお、上記エアギャップ式クロスオーバ部６の加工は、
あらかじめブリッジ部分を有する銅板を打抜いた後、プ
レスや曲げ型を用いてブリッジ部分に立体的な形を与え
ることにより行う。

その後、上記銅板を上記セラミックス基板１上に接触配
置し、窒素雰囲気中、１０７６℃で加熱接合することに
より所望のセラミックス回路基板を得る。

さらに、このようにして作製したセラミックス回路基板
について、種々の特性を調べた。その結果を、次に述べ
る比較例の結果と併せて第１表に示した。

比較例１実施例１と同様のセラミックス基板上に、モリブデンを
主成分とするメタライズペーストを印刷し、焼成した。

その後、メタライズパターン上にニッケルめっきを施し
、次いで、Ａｇ−２８Ｃｕろう材を用いて、コバール製
のリード部とエアギャップ式クロスオーバ部とを所定の
位置にろう付は接合した。

このようにして得た従来のセラミックス回路基板につい
て、実施例と同様に種々の特性を調べた。

この結果を、実施例の結果と併せて第１表に示す。

（以下余白）刀表リードタイムは比較例を　ｌとしたときの比で示した。

このように、この実施例によるセラミックス回路基板で
は、セラミックス基板表面に直接加熱接合された銅板に
よって、回路構成部とリード、または、回路構成部とエ
アギャップ式クロスオーバ部とが一体に形成されている
ので、リードやエアギャップ式クロスオーバ部の欠けや
剥がれによる不良品の発生を防ぎ、信頼性を向上させる
ことができる。

さらに銅を使用しているため、熱特性や素子出力など種
々の特性においても、本実施例によるセラミックス回路
基板は良好な値を示している。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明のセラミックス回路基板は
、セラミックス基板上に直接加熱接合された銅板によっ
て、回路構成部とリードとか一体に形成されているので
、リードの欠けや剥がれによる不良品の発生を防ぎ、信
頼性を向上させることかできる。

また同様に、回路構成部と、この回路構成部が含んでい
るエアギャップ式クロスオーバ部とが、セラミックス基
板上に直接加熱接合された銅板によって、一体に形成さ
れているので、エアギャップ式クロスオーバ部の欠けや
剥がれによる不良品の発生を防ぎ、信頼性を向上させる
ことができる。

このように、リードやニアギャップ式りロスオバ部を回
路構成部と一体に形成することにより、高信頼性のもと
て小型高実装化を図ることができる。

さらに、工程数の短縮や歩留りの向上によってコストダ
ウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のセラミックス回路基板を示
す図である。１・・・・・・・・・セラミックス基板２・・・・・・
・・回路構成部３・・・・・・・・・リード４・・・・・・・・・島状部５・・・・・・・・・外周部６・・・・・・・・・ニアギャップ式りロスオーバ部第
１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミックス基板と、前記セラミックス基板表面
に所望のパターン形状に設けられた回路構成部と、前記
セラミックス基板の外側に突出して設けられたリードと
を有するセラミックス回路基板において、前記回路構成部と前記リードとが、前記セラミックス基
板表面に直接加熱接合された銅板によって一体に形成さ
れていることを特徴とするセラミックス回路基板。
（２）セラミックス基板と、前記セラミックス基板表面
に所望のパターン形状に設けられた回路構成部とを有す
るセラミックス回路基板において、前記回路構成部はエ
アギャップ式クロスオーバ部を含み、このエアギャップ
式クロスオーバ部は、前記セラミックス基板上に直接加
熱接合された銅板によって、他の回路構成部分と一体に
形成されていることを特徴とするセラミックス回路基板
。