JP3887645B2 - セラミックス回路基板の製造方法 - Google Patents
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Description
熱伝導率が170W/m・Kであり、常圧焼結法によって製造した窒化アルミニウム(AlN)焼結体を加工して、縦29mm×横63mm×厚さ0.635mmのAlN基板と、厚さ0.3mmのリン脱酸銅から成るCu回路板(金属回路板)およびCu板(金属板)とを多数調製した。さらに表1に示すような組成を有する各実施例用のペースト状のAg−Cu系ろう材を調製し、このろう材をAlN基板の両面に印刷してAg−Cu系ろう材層を形成し、このろう材層を介して、Cu回路板およびCu板をそれぞれAlN基板表面に圧着した。この状態で各圧着体を加熱炉に収容し、1×10−4Torr以下の高真空中で、表1に示す接合温度に加熱し10分間保持することにより、一体に接合し、図1に示すような実施例1〜9に係るセラミックス回路基板1をそれぞれ多数製造した。
一方、比較例として表1に示す組成を有する従来のAg−Cu−Ti系ろう材ペーストを使用した点以外は実施例3と同一条件で各部材を一体に接合して比較例1に係るセラミックス回路基板を多数調製した。
上記のように調製した各実施例および比較例に係る各セラミックス回路基板の耐久性および信頼性を評価するために下記のような熱衝撃試験(ヒートサイクル試験:TCT)を実施し、回路基板におけるクラック発生状況を調査した。ヒートサイクル試験は、各回路基板を−40℃で30分間保持した後に室温(RT)まで昇温して10分間保持し、しかる後に+125℃に昇温して30分間保持し、次に冷却して室温で10分間保持するという昇温−降温サイクルを500回繰り返して付加する条件で実施した。そして100回毎のサイクル数終了後において試験試料を5個ずつ取り出しFeCl3溶液にてエッチング処理してCu回路板およびろう材のAg−Cu成分を除去することによってAlN基板上に生成されている反応生成層のビッカース硬度Hvを測定した。また100サイクル毎のTCT実施後に、EDTA(エチレンジアミン4酢酸)とH2O2とNH4OHとから成るエッチング液を使用して上記反応生成層を除去し、各AlN基板表面についてPT(蛍光探傷試験)を実施してファインクラックの発生の有無を検査し、5個の試料のうちの少なくとも1個にクラックが発生したときのTCTサイクル数を調査した。測定調査結果を下記表1に示す。
2 セラミックス基板(AlN基板)
3 金属回路板(Cu回路板)
4 金属板(Cu板,裏銅板)
5 銀−銅系ろう材層
6 反応生成層
7 半導体素子(Siチップ)
Claims (8)
- Cuを15〜35重量%含有すると共に、In,Zn,CdおよびSnから選択される少なくとも1種の元素を5〜20重量%含有し、さらにTi,Zr,Hf,V,NbおよびTaから選択される少なくとも1種の活性金属を0.5〜10重量%含有する銀−銅系ろう材層を形成し、このろう材層を介して窒化物系セラミックス基板と金属回路板とを接合し、上記銀−銅系ろう材層と窒化物系セラミックス基板とが反応して生成される反応生成層のビッカース硬度を1100以上と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。
- 前記銀−銅系ろう材層はAg−Cu−In−Ti系ろう材層とすることを特徴とする請求項1記載のセラミックス回路基板の製造方法。
- 前記金属回路板を接合した側と反対側の窒化物系セラミックス基板表面に、上記銀−銅系ろう材層を介して金属板を接合することを特徴とする請求項1記載のセラミックス回路基板の製造方法。
- 前記窒化物系セラミックス基板が、ビッカース硬度が1200〜1500の窒化アルミニウム基板であることを特徴とする請求項1記載のセラミックス回路基板の製造方法。
- 前記窒化物系セラミックス基板が窒化アルミニウム基板であり、前記ろう材層と窒化アルミニウム基板との界面に、TiNあるいは(Ti,Cu,In,Al)Nである金属間化合物から成る反応生成層を形成することを特徴とする請求項1記載のセラミックス回路基板の製造方法。
- 前記ろう材層を介して窒化物系セラミックス基板と金属回路板とを接合する際の加熱条件として、温度800〜900℃で10〜15分間保持することを特徴とする請求項1記載のセラミックス回路基板の製造方法。
- 前記ろう材層を介して窒化物系セラミックス基板と金属回路板とを接合する際の加熱条件として、温度700〜800℃で10〜15分間保持することを特徴とする請求項1記載のセラミックス回路基板の製造方法。
- 前記ろう材層の厚さを15〜35μmに設定することを特徴とする請求項1記載のセラミックス回路基板の製造方法。
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