JPH0846326A - セラミックス配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寸法偏差の多い基板を用いたことによる基板
と金属板との絶縁不良や接合欠陥を低減することによっ
て、微細なパターンを有する金属配線板を再現性よく、
かつ安価にセラミックス基板上に形成できると共に、未
接合の発生を抑制できるセラミックス配線基板の製造方
法の提供。 【構成】 ２枚の銅板１のうち、一方の銅板には所望の
配線パターン形状の接合用ペースト２を、配線パターン
を形成しない他方の銅板には接合用ペースト３を塗布
し、一方の銅板を反転させて、各接合用ペースト面が窒
化アルミニウム基板４を挟むように配置し、熱処理によ
り接合体とし、接合体の上記一方の銅板上に配線パター
ンに応じたレジスト５を印刷し、エッチング処理して銅
板の不要部分を溶解除去し、所望の配線パターンを有す
る銅配線板を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属板とセラミックス
基板とをろう材を介して接合したセラミックス配線基板
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックス基板は、高電気絶縁性、高
熱伝導性、低熱膨張性等の特徴を有することから、電子
部品特に高出力、高電力型の半導体素子の搭載用基板と
して実用化されている。セラミックス基板を電子部品の
搭載用基板として利用する場合には、電気回路の形成等
を目的として、金属と接合することが不可欠とされてい
る。配線基板を製造する際のセラミックス基板と金属配
線板との接合方法としては、所用形状の銅配線板とセラ
ミックス基板とを直接接合させるいわゆるダイレクト・
ボンド・カッパー（ＤＢＣ）法や、活性金属を用いる接
合方法等が知られている。

【０００３】ＤＢＣ法は、所用形状の銅回路板をセラミ
ックス基板上に直接接合できることから、製造工程の短
縮を図れる等の利点を有するものの、接合面全体の接合
品質を安定に保つことが難しく、未接合部分が残りやす
いという欠点があった。微細な配線パターンを形成する
ことは困難であった。

【０００４】そこで、セラミックス基板上に板状の銅板
等を活性金属法により均一に接合し、この接合後に銅板
にエッチング処理を施して、微細な配線パターンを形成
することが行われており、セラミックス基板上に接合媒
体である活性金属を含むろう材を塗布後に金属板を接合
させる方法が一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
セラミックス基板に活性金属を含むろう材を塗布後接合
する方法には以下のような欠点があった。 １．セラミックス基板の寸法偏差が大きいものは塗布し
たろう材の位置とレジスト印刷位置がずれるため、電気
絶縁不良となるものがある。 ２．１の理由により自動化が進みにくい。 ３．セラミックス基板平面の平滑度にバラツキがあるた
め、塗布後の表面に凹凸が生じ金属板との未接合欠陥を
生じるものが多い。

【０００６】すなわち、活性金属法による場合には、ろ
う材中に添加した活性金属成分とセラミックス基板との
反応を利用してセラミックス基板と銅板を強固に接合し
ており、接合の界面には活性金属成分とセラミックス基
板との反応物、例えばＴｉＮのような界面生成物が生成
する。これは一般的に導電性を有するため、セラミック
ス基板上には残せず、特殊なエッチング液を用いて界面
生成物を除去している。したがって界面に残存した界面
生成物の除去に手数を要し、コストアップの要因となっ
ている。

【０００７】この界面生成物は例えばセラミックス基板
の寸法が縦、横、厚み方向に偏差が多い場合、特に縦方
向、横方向で顕著であるが、配線パターン形状に塗布さ
れるろう材に微小の位置ずれが発生し、金属板上へのレ
ジスト印刷、エッチング後の配線パターンとのずれが増
大するため、ずれ部分の界面生成物による導電性不良の
発生を促し、生じた界面生成物の特殊エッチング処理工
程が増えるのである。また工程の自動化を進める場合、
寸法誤差のため位置ずれが生じ位置合わせに手間取るこ
ととなる。また厚み方向での微小の凹凸がある場合、凹
部に比べ凸部のろう材が薄くなりろう材不足による未接
合が発生しやすい。

【０００８】このようなことから、セラミックス基板に
ろう材を塗布してパターン形成する場合、セラミックス
基板寸法の偏差に起因してセラミックス基板上に残存す
る界面生成物の除去に要する工数を極力減少させること
により、また、ろう材を均等な厚さに塗布することによ
り、セラミックス基板上に微細にパターンの金属配線板
を正確に、かつ安価に形成することが求められている。

【０００９】したがって本発明の目的は、寸法偏差の多
い基板を用いたことによる金属配線板と基板との絶縁不
良や基板と金属配線板との接合欠陥に基づく不良品の発
生を低減することによって、微細なパターンを有する金
属配線板を再現よく、かつ安価にセラミックス基板上に
形成できると共に、未接合の発生を抑制できるセラミッ
クス配線基板の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成すべく研究の結果、セラミックス基板の寸法偏差が大
きい場合、セラミックス基板上に接合用ペーストを塗布
する従来の方法に変えて、寸法精度が良い金属板に塗布
して接合するようにすれば、ろう材とレジストの印刷ず
れ部分が少なくなり、接合後に発生する未接合不良品も
少なくなることを見いだし本発明に到達した。

【００１１】すなわち本発明は、２枚の金属板およびセ
ラミックス基板を用い、活性金属を添加したろう材を含
む接合用ペーストを介して金属板とセラミックス基板と
を積層配置し、熱処理を施して接合し、得られた接合体
の金属板表面にレジスト印刷後エッチング処理して、所
望の配線パターンを有する金属配線板を形成するセラミ
ックス配線基板の製造方法において、少なくとも一方の
金属板表面に上記接合用ペーストを所望の配線パターン
形状に塗布して後、金属板をセラミックス基板の上下面
に接合することを特徴とするセラミックス配線基板の製
造方法を提供するものである。

【００１２】本発明の方法では、２枚の金属板を用意
し、一方に金属板上に活性金属含有ろう材を主とした接
合用ペーストを所望の配線パターン形状に例えばスクリ
ーン印刷法等で塗布し、また、パターンを形成しない同
じ寸法の他の金属板にも接合用ペーストを塗布した後、
これら金属板の塗布面がセラミックス基板を挟むように
積層配置される。

【００１３】ここで接合用ペーストとしては、例えばＡ
ｇ−Ｃｕの共晶組成もしくはその近傍の組成を主とし、
これにＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等の活性金属成分を適量配合し
た活性金属ろう材を、適当な樹脂結合剤および分散媒に
よってペースト化したものが用いられる。上記ろう材の
活性金属の添加量は例えば２〜６％程度である。また、
ろう材の主体となるＡｇ−Ｃｕ合金は、基本的には共晶
組成を満足するものとするが、共晶組成からずれても同
様な効果を得ることができる。

【００１４】また、金属板としては、用途に応じて各種
の金属材料から適宜選択すればよく、例えばＣｕ、Ｃｕ
合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金あるいはＮｉ４２％のニッケル−
鉄合金の一種である４２アロイ等が例示される。

【００１５】セラミックス基板としては、酸化アルミニ
ウムのような酸化物セラミックス基板から、窒化アルミ
ニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非酸化物セラミッ
クス基板まで、各種のセラミックス基板を適用すること
が可能である。

【００１６】積層配置された金属板とセラミックス基板
は、用いた活性金属ろう材に応じた条件（雰囲気、温
度、時間等）により熱処理を施されて接合される。接合
は、例えば８００℃〜９００℃の温度で、５〜３０分間
程度処理することにより行われる。

【００１７】次いで、得られた接合体に位置合わせを行
い、前記一方の金属板に配線パターンに応じたレジスト
を形成し、このレジストを形成した状態で、エッチング
液に接合体を浸漬するか、あるいはエッチング液でシャ
ワリングし、金属板の不要部分を溶解除去して所望の配
線パターンを有する金属配線板を形成する。

【００１８】

【作用】本発明の製造方法においては、活性金属ろう材
を含む接合用ペーストをあらかじめ金属板上に塗布して
いる。このため寸法偏差の多いセラミックス基板上に塗
布する方法に比べると、寸法精度の良い金属板に塗布す
ることでずれ部分が少なくなり、さらに自動化が容易と
なる。また接合後の金属板面に発生する未接合欠陥によ
る不良も少なくなる。

【００１９】

【実施例】図１（ａ）〜（ｅ）は本実施例に用いられた
セラミックス配線基板の製造方法を順に示す斜視図であ
って、これらを参照して以下説明する。

【００２０】（１）縦２５×横５０×厚さ０．３mmの銅
板２枚のうち、図１（ａ）に示すように、一方に銅板１
の表面に活性金属ろう材を含む接合用ペーストを用いて
所望の配線パターン形状の接合用ペースト２を、例えば
スクリーン印刷法等を用いて塗布する。

【００２１】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、同
じ寸法の他方の銅板の表面に接合用ペースト３を塗布す
る。これら銅板の一方を反転させ、同図（ｃ）に見られ
るように、前記接合用ペースト２および３が、標準寸法
縦２５×横５０×厚み０．６３５mmの窒化アルミニウム
基板４を挟みこむように接合配置した後、１０^-4Torrの
真空中、８５０℃で３０分間熱処理し、銅板１と窒化ア
ルミニウム基板４とを接合した。

【００２２】（３）この接合体に精密に位置合わせを行
って、同図（ｄ）に示すように、前記一方に銅板１上に
レジスト５を配線パターンに応じて印刷した後、塩化第
二銅液によるエッチング処理により銅板の不要部分を溶
解除去して、所望の配線パターン６を有する銅配線板を
形成し、同図（ｅ）に示すように、目的とする配線基板
を得た。

【００２３】（４）同様にして得られた配線基板につい
て、配線パターンを異にする各５０こずつを選び、それ
ぞれ電気絶縁性および未接合発生の有無を調べその結果
を表１に示した。

【００２４】

【比較例】実施例と同様の銅板、窒化アルミニウム基板
および接合用ペーストを用いた。ただし、接合用ペース
トは実施例と同様なパターンを窒化アルミニウム基板上
に塗布し、積層配置した。熱処理以降は実施例と同様に
行い、品質検査も同様にして行い、その結果を表１に示
した。

【００２５】

【表１】表１の結果に見られるように、本発明の方法に
よって製造されたセラミックス配線基板では不良品の発
生が少なくなり、また、位置合わせの工程ロスを低減で
きた。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クス配線基板の製造方法によれば、寸法精度の良い金属
板に接合用ペーストを塗布して金属板とセラミックス基
板とを接合するので、寸法偏差の多いセラミックス基板
を用いたことによる不良品の発生を低減することができ
る。よって、セラミックス基板上に微細なパターンの金
属配線板を正確に、かつ安価に形成することが可能とな
ると共に、金属板とろう材との位置ずれによる不良品を
極力抑制させ、自動化による操業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるセラミックス配線基板の
製造工程を順に示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 銅板 ２ 配線パターン形状の接合用ペースト ３ 接合用ペースト ４ 窒化アルミニウム基板 ５ レジスト ６ 配線パターン

【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】ここで接合用ペーストとしては、例えばＡ
ｇ−Ｃｕの共晶組成もしくはその近傍の組成を主とし、
これにＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等の活性金属成分を適量配合し
た活性金属ろう材を、適当な樹脂結合剤および分散媒に
よってペースト化したものが用いられる。上記ろう材の
活性金属の添加量は例えば２％超え〜６％程度である。
またろう材の主体となるＡｇ−Ｃｕ合金は、基本的には
共晶組成を満足するものとするが、共晶組成からずれて
も同様な効果を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 隆司 東京都千代田区丸の内一丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の金属板およびセラミックス基板を
   用い、活性金属を添加したろう材を含む接合用ペースト
   を介して金属板とセラミックス基板とを積層配置し、熱
   処理を施して接合し、得られた接合体の金属板表面にレ
   ジスト印刷後エッチング処理して、所望の配線パターン
   を有する金属配線板を形成するセラミックス配線基板の
   製造方法において、少なくとも一方の金属板表面に上記
   接合用ペーストを所望の配線パターン形状に塗布して
   後、金属板をセラミックス基板の上下面に接合すること
   を特徴とするセラミックス配線基板の製造方法。