JP2005294668A - 金属−セラミックス接合基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミックス基板2の少なくとも一方の面に厚さtが0.2mm以上の金属層3を形成し、位置決めマーカーとして、金属層表面に深さdが0.15mm以上、金属層表面開口部の直径aが1.5mm以下、金属層表面開口部の直径aと底部の直径bの差が0.20mm以下、且つ凹状部底部の金属層の厚さcが0.05mm以上のサイズの、貫通しない凹状部をミリング加工により形成する。
【選択図】図3
Description
一方、同時にパワーモジュール等の小型化が要請され、回路基板も小型化の要請が強い。
この穴やスリットは、エッチングにより作成しているが、前述のように金属層が厚くなると、比較的大きな穴を開ける必要があった。すなわちエッチングで作製した穴の場合、金属表面の開口部の直径または幅と、底部の直径または幅の差がおおきいため(エッチングファクターという)、その分を回路パターンの設計に盛り込む必要があるため、回路基板の小型化が困難であった。さらには、穴やスリットを小さくしようとすると、前記エッチングファクターによりセラミックスに到達させることが困難であった。
一方、エッチングにより貫通させない穴をあけることも可能であるが、エッチングで作製した穴の場合、エッチングファクターにより、穴の側面からの反射があり前記画像処理を行っても、穴が位置決めマーカーとして判別できない場合があった。
すなわち、金属層に所定寸法の貫通しない凹状部を設けることによる。貫通しないの凹状部はミリングにより形成することが好ましく、一定の厚さの金属層を残すことてセラミックス基板が割れることを防止する。また、貫通しないの凹状部は光学的な画像認識において、金属層の表面と金属層である凹状部の底部との差を判別する必要があり、従来の金属層表面とセラミックス基板の差を判別するのに比べ困難である。しかしながら、凹状部を所定の寸法に制御することでこれも解決することができた。
これらのいずれか一つが範囲外であると、画像認識装置用の位置決めマーカー(基準)として、光学的に金属層の表面と凹状部を区別して認識することが困難となるからである。凹状部の形状は、画像認識装置が認識できる程度にその直径または幅が小さく、且つ深い方が良い。よって、該凹状部の金属層表面開口部の直径または幅aが1.5mm以下、好ましくは1.1mm以下、さらに好ましくは0.7mm以下、さらに好ましくは0.5mm以下であり、また、凹状部の深さdは0.15mm以上、好ましくは0.25mm以上である。
なお、金属層表面開口部の凹状部の形状は、円形やスリット形状が上記ミリング加工をする上で好ましい。スリット形状とは四角形で比較的細長いもの或いはそれに近い形状をいうが、本発明の場合正方形やそれに近い形状のものも含むものとする。
しかしながら、エッチングマスクを極端に小さくすることやエッチング液その他条件の変更などで、本発明の凹状部のサイズの範囲内に入れば、エッチング法で作製した本発明の金属−セラミックス基板を否定するものではない。
また、金属層の厚さが薄い側(下限)は0.2mmであり、これより小さいと前記サイズの凹状部の形成ができない。
その後、金属板の所定の位置に、ミリング加工機によりセラミックス基板まで貫通しない凹状部(円形、スリット形状の穴)を形成するのである。
なお、金属−セラミックス接合基板の意味とは、金属層が少なくともセラミックスの一方の面に接合されており、該金属層に半導体チップ等の電子部品が搭載され回路が形成されることが特徴であって、それ以外は特に制限はない。即ち、もう一方の面の放熱部がセラミックスより大きいいわゆるベース板であってもよいし、また平板状でなく放熱フィン形状などでもかまわない。
図3のaは凹状部の金属層開口部の直径または幅を示しており、bは該凹状部の底部の直径または幅を示している。また、dは該凹状部の深さ、cは該凹状部底部の金属層の厚さ、tは金属層の厚さを示す。なお、tは凹状部を形成する側の金属層の厚さとする。
サイズが26mm×51mm×0.635mmの窒化アルミニウム基板の両面に、溶湯接合法でそれぞれ0.6mmの厚さのアルミニウム層を接合した。その後、回路パターン形状及び放熱パターン形状のエッチングマスクをアルミニウム層表面上に印刷し、エッチングにより回路を形成し、その後、エッチングマスクを除去し接合基板を作製した。
次に3次元の位置制御のできるミリング装置により、回路基板中の所定の場所に直径0.6mmで深さ0.4mmの貫通しない円形の凹状部を狙い作製した。これを画像認識させたところ、充分マーカーとして使用できることがわかった。また、このときセラミックスに割れの発生はなかった。
さらに、凹状部の形状を調査するために、凹状部の部分について、接合基板切断、断面研磨を行い、形状を光学顕微鏡で実測した。
このとき、アルミニウム層表面開口部の直径aは0.70mmで、底部の直径bは0.57mmであり、その差(a−b)は0.13mmであった。
直径が0.4mmで深さ0.4mmの貫通しない円形の凹状部を狙った以外は実施例1記載の金属−セラミックス回路基板と同じサンプルを作製した。これを画像認識させたところ、充分マーカーとして使用することができた。また、このときセラミックスに割れの発生はなかった。
実施例1と同様に凹状部の断面形状を調査したところ、アルミニウム層表面開口部の直径aは0.52mmで、底部の直径bは0.37mmであり、その差(a−b)は0.15mmであった。
実施例1と同様の方法で、凹状部を作製する前の接合基板を作製した。
その後、直径が0.4mmで深さ0.4mmの貫通しない円形の凹状部を作製するために、エッチングレジストをアルミニウム層表面にスクリーン印刷し、開口部が0.4mmになるようにエッチングレジストの形状及びエッチング条件を調節した。
その結果、凹状部が深く作製できず且つテーパーを持つ為、画像認識において穴の内部からも反射が大きくマーカーとして認識できなかった。
実施例1と同様に凹状部の断面形状を調査したところ、アルミニウム層表面開口部の直径aは0.45mmで、底部の直径bは凹状部の形状がすり鉢状にテーパーがついていたため、測定できなかった。また、凹状部の深さ、即ちアルミニウム層表面からすり鉢形状の頂部までは0.2mmであった。
2.セラミックス基板
3.金属層(回路側)
4.金属層(放熱側)
5.凹状部(円形)
6.凹状部(スリット形状)
a:凹状部の金属層開口部の直径または幅
b:凹状部の底部の直径または幅
c:凹状部底部の金属層の厚さ
d:凹状部の深さ
t:金属層の厚さ
Claims (11)
- セラミックス基板の少なくとも一方の面に金属層が形成された金属−セラミックス接合基板において、該金属層の厚さtが0.2mm以上であり、該金属層表面にセラミックス基板まで貫通しない凹状部を有しており、該凹状部の深さdが0.15mm以上、該凹状部の金属層表面開口部の直径または幅aが1.5mm以下、該凹状部の金属層表面開口部の直径または幅aと底部の直径または幅bの差が0.20mm以下であり、且つ該凹状部底部の金属層の厚さcが0.05mm以上であることを特徴とする、金属−セラミックス接合基板。
- 前記金属層の厚さtが0.3mm以上であることを特徴とする、請求項1に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記金属層の厚さtが0.4mm以上であることを特徴とする、請求項1に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記凹状部の深さdが0.25mm以上であることを特徴とする、請求項1〜3に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記凹状部の金属層表面開口部の直径または幅aが1.1mm以下であることを特徴とする、請求項1〜4に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記凹状部の金属層表面開口部の直径または幅aが0.7mm以下であることを特徴とする、請求項1〜5に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記凹状部底部の金属層の厚さcが0.1mm以上であることを特徴とする、請求項1〜6に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記凹状部の金属層表面開口部の直径または幅aと底部の直径または幅bの差が0.15mm以下であることを特徴とする、請求項1〜7に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記凹状部の金属層表面開口部の形状が、円形またはスリット形状であることを特徴とする、請求項1〜8に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記凹状部を、画像認識処理の位置決めマーカーとして利用することを特徴とする、請求項1〜9に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 請求項1〜10に記載の凹状部を、ミリング加工により作製することを特徴とする、金属−セラミックス接合基板の製造方法。
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