JP2000178081A - 金属―セラミックス接合基板 - Google Patents
金属―セラミックス接合基板Info
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Abstract
は、半田付け工程などを経ると、接合基板の抗折強度が
低下する問題があった。 【解決手段】 本発明の金属−セラミックス接合基板に
おいては、金属とセラミックスをホウケイ酸鉛ガラスま
たはホウケイ酸鉛亜鉛ガラスを含むろう材により接合す
る。上記ホウケイ酸鉛ガラスは、その成分として70w
t%以上の酸化鉛(またホウケイ酸鉛亜鉛ガラスは)5
wt%以上の酸化亜鉛を含んでいる。また、上記ろう材
はAg或いはAg−Cuを含み上記ろう材が、活性金属
としてTi,Hf,Zrの少なくとも1種を含む。
Description
接合基板、より詳細には銅−窒化アルミニウム接合基板
に関するものである。
N基板を接合する場合、ろう付け方法(特開昭60−1
77634号、特開平3−101153号)や直接接合
法(特開昭56−163093号)などが知られてい
る。このうち、ろう付け方法である特開昭60−177
634号には、CuとAIN基板の間に活性金属とし
て、Ti箔を挿入して、これを加熱溶融することでCu
とAINを接合することが開示されている。また、特開
平3−101153号には、銅、銀及び活性金属とし
て、水素化チタンの粉末に有機溶剤、有機結合剤を配合
したろう材を用いて、CuとAINを接合させている。
の活性金属を含有したろう材を用いて銅と窒化アルミニ
ウムを接合させた基板は、半導体組立て工程、即ち半導
体素子と銅板を接合するための半田付け工程などの温度
上昇を伴う熱処理工程を経ると、接合基板の抗折強度
が、熱処理前の初期の接合状態の時に比較して大きく低
下してしまうという問題点があった。
折強度が半田付け工程の熱処理によっても低下しにくい
金属−セラミックス接合基板を提供することを課題とし
ている。
クス、例えば銅と窒化アルミニウム基板を接合するに際
して、Tiなどの活性金属を添加したろう材の替わり
に、ホウケイ酸鉛ガラス或いはホウケイ酸鉛亜鉛ガラス
を添加したろう材、或いは更に添加成分として活性金属
であるTi,Hf,Zrの少なくとも1種を添加したろ
う材を用いることを特徴としている。
判っていないが、例えば銅と窒化アルミニウムを接合し
た後に再度熱を加えることによって残留応力が基板に発
生して、その影響で基板の抗折強度が低下すると考えら
れる。そこで、ホウケイ酸鉛ガラス或いはホウケイ酸鉛
亜鉛ガラスといったガラス成分を添加したろう材を接合
基板に用いることで、従来のケミカルボンドと言われる
接合状態からガラスボンドの接合状態にすることによ
り、接合基板に発生する残留応力をこのガラスボンドに
よってうまく緩和或いは吸収するものと考えられる。そ
の結果接合基板の加熱後の抗折強度も、従来のケミカル
ボンドの接合基板に比較すると、その低下の割合が低く
抑えられる効果がある。
金属とセラミックスはホウケイ酸鉛ガラスを含むろう材
により接合されていることを特徴とする。
板は、金属が銅でセラミックスが窒化アルミニウムであ
ることを特徴とする。
て70wt%以上の酸化鉛を含んでいることを特徴とす
る。
板は、金属とセラミックスがホウケイ酸鉛亜鉛ガラスを
含むろう材により接合されていることを特徴とする。
板は、金属が銅でセラミックスが窒化アルミニウムであ
ることを特徴とする。
として5wt%以上の酸化亜鉛を含んでいることを特徴
とする。
むことを特徴とする。
f,Zrの少なくとも1種を含むことを特徴とする。
ックス接合基板を接合するに当たって、Ag−Cu系ろ
う材にホウケイ酸鉛ガラス或いはホウケイ酸鉛亜鉛ガラ
スに更に活性金属としてTi,Hf,Zrの中の少なく
とも1種類が添加されたろう材を用い、このろう材をセ
ラミックス基板の表面に塗布し、これに銅板(好ましく
は無酸素銅)を接触配置し、この基板を真空中で加熱接
合したのち、エッチングにより所定の回路パターンを作
成し、更に半導体素子と銅板との接合に際して半田付け
工程と同様な加熱処理を行う。
記載された成分に限定されるものでなく、通常使用され
ているAg−Cu系のろう材であれば差し支えない。ま
た、ホウケイ酸鉛ガラスは70wt%以上の酸化鉛を、
ホウケイ酸鉛亜鉛ガラスは5wt%以上の酸化亜鉛を含
んでいることが好ましい。さらに、各特性を向上させる
元素や特性を著しく劣化させない不純物を含むことは差
し支えない。
及び回路製造方法は必ずしも上記工程に限定されるもの
でなく、金属とセラミックス基板を接合する際にろう材
を用いる方法であれば、どのような方法を用いても差し
支えない。
されたガラス粉末A,B,C及びDを準備した。
0.7wt%,Cu粉末27.3wt%,そしてガラス
粉末Aを2.0wt%を混合し、更にバインダーを溶む
溶剤を添加し、3本ロールで混練してろう材をペースト
状に調整し、このペースト状のろう材を市販の窒化アル
ミニウム基板(岩城硝子製:130W/mk)の両面に
厚さ30μmとなるように塗布した。
m,横30mm,厚さ0.635とした。これに0.3
mm及び0.15mmの厚さで窒化アルミニウムと同じ
面積の無酸素銅を接触配置し、これを850℃の真空中
で加熱して銅と窒化アルミニウムを接合した。
所定の回路に合わせて塗布し、銅板をエッチング処理し
て、所定の回路を持つ基板を形成し、更に半田付けと同
じ条件として370℃で10分間加熱処理した。
折強度、たわみ量等について加熱処理の前後について測
定した。
に回路面を下にして基板を置き、スパンの中間部分を上
から荷重を加えるJISBの7778に準じて三点曲げ
測定方法で行ない基板に割れが生じた時点の荷重から抗
折強度を算出した。
ない、基板に割れが生じた時点の基板の初期の状態から
の荷重負荷部のたわみ量を測定した。
に示すような成分に調整した以外はすべて実施例1と同
じ方法でCu−AIN基板を作製し、実施例1と同様に
抗折強度,たわみ量を測定した。その結果を表3の実施
例2〜23に示す。
を用いた以外は、実施例1〜23と同様な方法で基板を
作製し、同様な測定を行った。その結果を表3の比較例
1〜3に示す。
差によって初期(加熱処理前)の抗折強度に差が見られ
るが、熱処理後は何れも23Kgf/mm2 以上を示し
ており、比較例と比べると、抗折強度の低下は少ない。
たわみ量についても熱処理後のたわみ量は比較例に比べ
ると大きい。
にホウケイ酸鉛ガラスやホウケイ酸鉛亜鉛ガラス或い
は、Ti,Hf,Zrを含んだろう材を金属とセラミッ
クスの接合に用いると、従来の活性金属が主体のろう材
による接合に比較して、加熱処理後の抗折強度の低下も
少なく、良好な接合基板を得ることが出来るようになる
大きな利益がある。
Claims (8)
- 【請求項1】 金属とセラミックスがホウケイ酸鉛ガラ
スを含むろう材により接合されていることを特徴とする
金属−セラミックス接合基板。 - 【請求項2】 金属が銅でセラミックスが窒化アルミニ
ウムであることを特徴とする請求項1記載の金属−セラ
ミックス接合基板。 - 【請求項3】 上記ホウケイ酸鉛ガラスが、その成分と
して70wt%以上の酸化鉛を含んでいることを特徴と
する請求項2記載の金属−セラミックス接合基板。 - 【請求項4】 金属とセラミックスがホウケイ酸鉛亜鉛
ガラスを含むろう材により接合されていることを特徴と
する金属−セラミックス接合基板。 - 【請求項5】 金属が銅でセラミックスが窒化アルミニ
ウムであることを特徴とする請求項4記載の金属−セラ
ミックス接合基板。 - 【請求項6】 上記ホウケイ酸鉛亜鉛ガラスが、その成
分として5wt%以上の酸化亜鉛を含んでいることを特
徴とする請求項5記載の金属−セラミックス接合基板。 - 【請求項7】 上記ろう材がAg或いはAg−Cuを含
むことを特徴とする請求項1、2、3、4、5または6
記載の金属−セラミックス接合基板。 - 【請求項8】 上記ろう材が、活性金属としてTi,H
f,Zrの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求
項1、2、3、4、5、6または7記載の金属−セラミ
ックス接合基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37580998A JP3914648B2 (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 金属−セラミックス接合基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP37580998A JP3914648B2 (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 金属−セラミックス接合基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000178081A true JP2000178081A (ja) | 2000-06-27 |
JP3914648B2 JP3914648B2 (ja) | 2007-05-16 |
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ID=18506100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP37580998A Expired - Lifetime JP3914648B2 (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 金属−セラミックス接合基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3914648B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010241627A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Dowa Metaltech Kk | 金属−セラミックス接合基板およびそれに用いるろう材 |
US20110200288A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Eigenlight Corporation | Hermetic package with leaded feedthroughs for in-line fiber optic devices and method of making |
CN102430829A (zh) * | 2011-10-21 | 2012-05-02 | 哈尔滨工业大学 | ZrB2基材料的钎焊连接方法 |
JP2018087122A (ja) * | 2016-11-24 | 2018-06-07 | 直文 蕨 | 金属、セラミックスとガラスの複合体及びその物品 |
-
1998
- 1998-12-18 JP JP37580998A patent/JP3914648B2/ja not_active Expired - Lifetime
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US20110200288A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Eigenlight Corporation | Hermetic package with leaded feedthroughs for in-line fiber optic devices and method of making |
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