JPS59150453A - 半導体モジユ−ル用基板の製造方法 - 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】 ［発明の技術分野Ｊ 本発明はセラミック机に銅板を接合させた半導体しジュ
ール用基板の製造り法に関づる。

１光明の技術的背景とイの問題点ル ラミック板に銅板等の金属板を張合わけた半導体モジュ
ール用基板を製造するには、従来は、セラミック板の表
面にモリブデンベースニーを塗布しくメタライス処理し
、ろうイ」りにＪ、す、所定形状に打抜いた銅板あるい
はモリノｊンン゛イスクを接合させＣいた１゜ この方法により（りられる基板は、金属板の熱膨張係数
がセラミック板の熱膨張係数とかなり異なるため、金属
板上にシリ］ンベレッ１〜等の部品を搭載づ−るための
加熱に際してクラックや割れが生じるという問題があっ
た。また、このようなメタライス法による接合方法は煩
雑Ｃ゛あるという欠点もあった。

このような方法に代つ【セラミック板−１゛−１こ所定
形状に打抜いた銅板を接触配置して加熱炉に挿入し、加
熱し−Ｃ直接セラミック板ど銅板どを接合りる方法が検
討されでいる。この方法ｔこＪこり１９られる基板は、
金属板の熱膨張係数が１！ラミツク板の熱膨張係数に近
いため鋼機上に白接シリコンペレット等の部品を搭載し
くも割れ等の問題が生じ’Ｊいという利点があるが、こ
の方法では銅板を複雑形状【こ１１抜くことが困デ＃ひ
あるためパターンの精度が悪いという欠点があった。

［発明の目的］ 本発明はこのような欠点を解消するためなされたちの【
、メタライズ法によらないで直接セラミック板と銅板と
を接合しくクランク等の生じない、しかも複雑形状のパ
ターンを形成し得る半導体モジ−２−ル用基板の製造方
法を提供づることを目的とする。

［発明の概要］ 寸なわら本発明方法は、セラミック板」−に銅板を接触
配置し、加熱し゛Ｃ接合１ノだ後、この銅板にパターン
を形成し、エツチングし−Ｃ所定の回路を形成すること
を特徴とする。

本弁明に使用り−るセラミック板としでは、アルミナ、
酸化ケイ素等の酸化物系のセツミックおよび窒化アルミ
ニウム、窒化チタン等の非酸化物系セラミック等があげ
られる。非酸化物系セラミックの場合は予め酸化処理等
の表面処理を施して使用づるのが好ましい。特にセラミ
ック板とし“Ｃ窒化アルミニウムを使用した場合は、放
熱性に優れたものが得られる。

本発明に使用する銅板としては、鋼中に酸素を１００〜
２００．Ｏｐｌ）ｍ含有する、例えばタフピッチ電解銅
の使用が好ましく、必要に応じて銅板を予め酸化処理し
て使用することもできる。

このような酸素を含有する銅板を使用り゛る場合は、加
熱雰囲気を非酸化性雰囲気と覆るが酸素を。

含まない銅板を使用゛りる場合には、酸化性の雰囲気Ｃ
加熱することが望ましい。

次に本発明方法を具体的に説明−する。

セラミック板上に、セラミック板の大ぎさに相当する銅
板を接触配置させ、銅の融点（１０８３℃）以下、銅−
酸化銅の共晶温度（’Ｉ　ＯＣ３５℃）以上の温度に加
熱して接合づる。なａ３．１ごラミック板の両面に銅板
を接合さければ裏面の銅板はｈ（熱に寄与することにな
るのＣ有効である。。

また、セラミック板および銅板どしＣ必要形状より大き
いものを使用して接合し）、後で切断するようにしても
はい。さらにまた、銅板としく　［：’Ｉ　−ルに巻い
た長尺のテープを使用し、このロールから銅板を２１１
連続的に送り出し、これらの銅板でヒラミック板を挾ん
だ状態Ｃ゛そのまま加熱ずれば勺１１ｒ竹を向上するこ
とが′ｃきる。このようにしてセツミック板に銅板を接
合した後、銅板の酸化膜を除去覆るために酸洗いを行な
う。

次いＣスクリーン印刷あるいは写真レジメ］へ法により
パターンを形成し、塩化第二銅の溶液等で」−ツヂング
処理を行なう。次にレジメ１−を除去し、洗浄しＣ乾燥
することにより半う９体しジュール用基板が得られる。

このようにしＣ得られた半＞９体−［ジュ−ル用基板は
銅板士にシリコンチップ等を搭載し４使用に供される。

［発明の実施例］ 次に本ブト明の実施例につい（説明りる、。

実施例 Ｊ３０開Ｘ　６０關Ｘ０．７關のアルミナ製のけラミッ
ク板の両面に、２８暉ｘ５０ｍｍＸ０．３龍のタフピッ
チ電解銅からなる銅板を接触配置させ、１０７５℃の加
熱炉に挿入しＣ３０分間加熱して接合した。次に塩酸で
酸洗いを行ない、スクリーン印刷を行なった。次いＣ４
０℃の塩化第二鉄のエツチング液を１５〜２０分間噴霧
しでエツチングした後、水酸化ナトリウム等の溶液に浸
漬してレジストを剥離させ、さらに水で洗浄した後乾燥
さ　ぜ　Ｉこ　。

このようにし−Ｃｖ造された半導体しジュール用基板上
にシリコ１ンペレツ１へを半田ｆ＝ＪりにＪ：り搭載し
Ｃもクラック等の問題が生じることがなかった。

また複雑形状のパターンを形成づることがＣきた。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明り法にＪ、れば、レフミック
板と銅板とを簡便に接合することか（”Ｓ、また複雑な
パターンを精度Ｊ、く形成することかぐきる。また、こ
のようにしＣ行られる゛１′導体しジュール用基板は部
品搭載に際しＣｔ）クラック等が生ずることがない。

代理人弁理士　　　須　１１１　　佐　−丁　　続　　
？ｉｌｉ　　　、ｉ「　　　円ｎＨイ和５９イｆ３月６
日 ２、′発明の名称 半導体［ジコール用基板の製造方法 ３　、７７１ｉ　ｉ）−をづる看 ｉｊ＋件との関係　・　’Ｉ＃ｒ　ｉ’ｌ出願人神奈川
県用崎用、幸メ堀用町７２番地 東京芝浦電気株式会老１ ４　、　代　　理　　人　　　　　〒　１０１東京都千
代８１］ヌ神田多町２丁目１番地７、抽圧の内容 （１）明細用を別紙の通り訂ｉＦ、　’？、する。

（２）図面を別紙の通り追加づる。

以　　上 訂　　１１　　　明　　馴１１　　出 １、発明の名称 ゛１′導イホしジＪ−ル用ｊメ板の’９’＝ｊｉ貴ｌＪ
法？　特Ｂｒ（請求の範囲 （′白しラミック板上に銅板を接触配ｔｉ　シ、加熱し
く接合した蛋、この銅板にパターンを形成し、−１ソナ
ンクしＣ所定の回路を形成りることを’Ｂｊ徴どづる」
′導体モジー１−ル用阜（ルの製ｊ告方法。

（２）加熱温度は１０　（ｉ　５・〜ｌ　０８３℃Ｃ（
ルる特Ａ’ｌ請求の範囲第１項記載の１′導（ホモシコ
ール用μ（Ｊ財の製造方法。

（Ｊ３）セラミック板の裏面に一０銅板を接合さＵる１
、冒′１請求の範囲第１１貞５したは第２　Ｉｎ記載の
゛４ゞｊ９１丞■テジ１−ル用基板の製造り法、１ ］発明の技１）・１分野」 本発明（よ１＝ラミック仮に銅板を接合さした半導体Ｉ
−シ１−ル用阜板の製Ｊ”　））７ｋに関りる。

［発明の技術的背婿どイの問題点］ ）・シミツク板に銅板等の金属板を張合わυた半導体上
シコール用基楡を製造するには、従来に１、セラミック
板の表面にモリブデンベーストを塗（１＋しＣメタライ
ズ処理し、ろうイ・口Ｊ　ＩＺより、所定形状に打抜い
た銅板あるい（。Ｌしリフｉ゛ンフ゛（ツクを接合さＩ
ＩＣいた。

この方法により得られる基板は、舎）ρ１板の熱１１ｉ
ｉ９張係数がセラミック板の熱膨張係数とかなり異イす
るため、金属板上にシリ］ンベレッ１〜等の部品へ搭載
Ｊるための加熱に際しくクラックヤ）刈上しが牛しると
いう問題があった。また、ｉ−Ｔ、　０）　Ｊ、うなメ
タライス法による接合方法は煩に′１１　（ｒＶ）るど
い）欠点もあった。

このよ・うな方法に代っＣレノミック板−１に所定形状
にｔ］抜いた銅板を接触配［賀しく加熱炉に仲人し、加
熱して直接セラミック板ど銅１１Ｑとを接合（ｊる方法
が検討され（いる。この］）法に、Ｊ、す１！７られる
基板は、金属板の熱膨張係数がセラミック板の熱膨張係
数に近いため銅板−１−に直接シリニｌンベレッ１へ等
の部品を搭載しＣｂ割れ竹の問題が牛しないという利点
があるが、この方法ひは銅板を複卸形状に打抜くことか
１付：、ｓｙｔ　Ｃあるためパターンの精度が悪いとい
う欠点があった。

［発明の目的］ 本発明はこのＪ：うな欠・点を解消づるためなされた心
のＣ、メタライス法によらないＣ直接セラミック板と銅
板とを接合しＣクラック等の牛しない、しかも接着１形
状のパターンを形成し得る半導体モジ１−ル用阜板の製
造り法を提供りることを目的とりる。

［発明の概要］ りなわら本発明方法は、セラミック板−１に銅板を接触
配置し、加熱しく接合した後、この銅板にパターンを形
成し、エツチングして所定の回路を形成づることを特徴
とする。

本発明に使用するセラミック板としては、アルミナ、酸
化り一イ素等の酸化物系のけラミックおよび窒化アルミ
ニウム、窒化チタン、窒化ケイ素、リイアロン、炭化タ
イ素等の非酸化物系セラミック等があげられる。非酸化
物系レラミツクの場合は１；め酸化処理等の表面処理を
施して銅との接合面に酸素を存在させＣ使用り−るのが
好ましい。あるいは、非酸化物系セラミックに酸化物を
含有さゼることも効果がある。特にセラミック板とし−
（窒化アルミニウムを使用した場合は、放熱性に（至）
れたものが得られる。

本発明に使用り゛る銅板どしては、鋼中に酸素を１００
−・２０００　ｐｐｍ含有ブる、例えばタフピッヂ電解
銅の使用が好ましく、必要に応じて銅板を予め酸化処理
しＣ使用覆ることもできる。

このような酸素を含有り−る銅板を使用する場合は、加
熱雰囲気を非酸化性雰囲気とするが酸素を含まない銅板
を使用する場合には、酸化性の雰囲気℃′加熱すること
が望ましい。

次に本発明方法を具体的に説明−りる。

セラミック板上に、セラミック４にの大きさに相当する
銅板を接触配置ざμ、銅の融点（１０ε３３°Ｃ）以下
、銅−酸化銅の共晶温Ｉｖ（１０６５℃）以上の温度に
加熱して接合する。なｉｔ５、セラミック板の両面に銅
板を接合させれば裏面の銅板は放熱に寄与することにな
るので有効である。

また、セラミック板Ｊ３よび銅板どして必要形状より人
込いしのを使用しＣ接合し、後Ｃ切断ケるＪ、うにし’
Ｃ’ｂ　Ｊ：い。さらにまた、銅板どじ（１，１−ルに
巻いた長尺の７−ゾを使用し、このロールから銅板を２
組連続的に送り出し、これらの銅板でしラミック板を挾
んだ状態でそのまま加熱すれは勺−戸？：＋４を向」−
覆ることが（”　＠る。このよう（こして１？ラミツク
（ｋに銅板を接合しノＪ１般、銅板の酸化膜を除去−り
るためにＭ洗いをｉ−ｊなう、。

次いＣスクリーン印刷あるいは写真レジスト法によりパ
ターンを形成し、Ｉｎ、ｉ化第７銅の溶液等Ｃ−１ツブ
ング処理を行なう。次（ごレジス１〜を除去し、δ１１
．浄（ノ（乾燥りることにより゛ｌ′導体七ジ」−ル用
丸１２機が得られる。

（二のようｌＺ　ｌ、て１冒られノこＩ’　＞＃　１本
−［ジー１−ル用阜仮は、洞（ルーＬ−にシリコンブー
ツ７６？をＩハ載しく使用に供される。

［発明の実施例１ 次に本発明の実施例について説明する。

実施例１ 本発明の実施例を第１図（Ａ）−（１）により説明する
。

３０吐×６０關ＸＯ−，７即のノ′ルミプ製のセラミッ
ク板５・の両面に、２８　ｕ　ｘ　５８　ｎ１ｍ　ｘｏ
、３ｍｍのタフビッヂ電解銅からなる銅板１．３を接触
配置させ、１０７５℃の加熱炉７に挿入しＵ３０分間加
熱しで接合した。得られｌ’Ｚ基体））を次に塩ＭＱＣ
′酸洗いを行ない、スクリーン１１１刷をｔｊなっ／ｊ
　。

なお心外に応じ（酸洗いの前後に１１（２脂］稈をイ・
１加する。また、各工秤後には洗浄」稈を施し１．、：
。

次いｒ４Ｑ℃のＪｌＡ化第二鉄の王ツヂンク液を′１５
へ・２０分間哨霧しＣエップーンクしｊ、：後、水酸化
すＩ〜シリウムの溶液を噴射しＣあるいは浸ｊ’ｅｉ　
Ｌ／　（レジス１〜を剥離させ、さらに水−（洗浄し７
た後乾燥さ　ｌ！Ｉこ　。

このようにして製造されＩこ半導体」〕〕ジー１−ル川
基板にシリコンブーツ１へを１′田（ＮＪｉ）により搭
載しでもクランク等の問題が生じることがなかつ７ｊ　
。

また複雑形状のパターンを形成づ−ることが０”きた。

実施例２ 本弁明の他の例を第２図（△）・〜（Ｃ）ににり説明り
る。

１η累含イ１吊の少ない銅板１１．１３に表面酸化処理
を庵し７Ｃところ銅板１１　、’＋　３の表面に酸化１
１も）１／′ｌが形成された。

こうしＣ得られた銅板をアルミナ基板１５〕に接合した
以後の１−稈は実施例１と同様にして行なつムコところ
所望の基板１６が得られ１．：。

実施例３ 第３図（Δ）・〜・（Ｃ）に伯の例を承り。

窒化ケイ素（焼結助剤としてイツトリア４％、ｊ′ルミ
ナ４％等を含イｊする）′Ｃ′なるセラミック板１７を
大気中で約り２５０℃×約１時間加熱しＣ表面処理を行
なった。

１！−Ｖられたセラミック板１７は表面に酸化膜１４が
形成された。このレラミツク＆１７にタフピッ−１桐板
１９．２１を実施例１と同様に接合したところ強固な接
合がｆＩられノζ、。

１、ス後の二に程は実施例１と同様レニして行なったと
ころ所望のＪユ仮２２が得られ／ｊ　、、得られた基板
は耐熱性に１＠れｌ〔ものであった。

また、セラミック板どして窒化ｊ′ルミニウムを用いた
ものも実施例３と同様にし４行られるが、このｂのは窒
化アルミニウムが熱伝Ｑ、４　ｔｌが人さいことから放
熱特性に優れＣおり、人容吊を扱う基板とじＣ右利であ
る。なお、：１１醇化物レラミツク板を用いる場合の表
面酸化処理は、空気中あるいはウエツ１−）Ａ−ミング
刀ス（ＩＩ　２１−Ｎ　２−Ｉ　ＩＩ　２０）で１００
０〜１５００℃で行くようことカ′ｃ’　ｅる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明方法にＪ、れは、セラミック
板と銅板とを簡便に接合することがＵ−き、また複雑な
パターンを精度よく形成りることがＣきる。また、この
ようにし’Ｃ１４％られる」′導体モジュール用基板は
部品搭載に際して−しクラック等が生ずることがない。

４、図面の簡単な説明 第１図は本発明方法の一実施例のＪ］程を示７図、第２
図および第３図は他の実施例−［稈を承り図Ｃ（ｙ）る
。

１．３．１１．１３．１９．２１ ・・・銅　根 ５．１５．１７・・・し？ラミック板 代理人弁］ψ十　　　須　山　佐　− 第１図 Ｌ−ｉ　　　　　、　　　　　−ｐ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック板」−に銅板を接触配量し、加熱しＣ
   接合した後、この銅板にパターンを形成し、Ｊ−ツブン
   グして所定の回路を形成づることを特・徴とでる半導体
   モジフール用基板の製造方法。
2. （２）加熱温度は１０６５〜１０８３℃である特Ｗ′［
   請求の範囲第１項記載の半導体モジコール用基板の製造
   方法。 （Ｊ３）セラミック板の裏面にも銅板を接合さμる特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の半導体ｔジュール
   用基板の製造方法。