JP2009252971A - Metal-ceramics bonding substrate, manufacturing method therefor, and metal-ceramics bonding body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品として高出力トランジスタ（パワー半導体）他を実装する金属セラミックス接合（回路）基板及びその製造方法及び金属セラミックス接合体に関するものである。 The present invention relates to a metal-ceramic bonding (circuit) substrate on which a high-power transistor (power semiconductor) or the like is mounted as an electronic component, a manufacturing method thereof, and a metal-ceramic bonding body.
通常セラミックス基板の一方の面に回路用金属板パターンが形成され、他方の面に放熱用金属板パターンが形成される金属セラミックス接合（回路）基板は、各種の電子部品などの実装に使用されている。特に、金属セラミックス接合基板は、絶縁耐圧が高いため高出力トランジスタ（パワー半導体）他が実装され、パワーモジュールなどに組み込まれる。
近年は、自動車や電車などの車両用のパワーモジュールにも組み込まれるため、金属セラミックス接合基板には高い信頼性が要求されている。例えば、機械的特性である抗折強度や表裏間の絶縁耐圧特性などについて、所定の水準以上のレベルを有することが求められている。
A metal ceramic bonding (circuit) substrate, in which a metal plate pattern for a circuit is formed on one surface of a ceramic substrate and a metal plate pattern for heat dissipation is formed on the other surface, is usually used for mounting various electronic components. Yes. In particular, since the metal-ceramic bonding substrate has a high withstand voltage, a high output transistor (power semiconductor) or the like is mounted and incorporated in a power module or the like.
In recent years, since it is also incorporated into a power module for a vehicle such as an automobile or a train, high reliability is required for the metal-ceramic bonding substrate. For example, it is required to have a level equal to or higher than a predetermined level with respect to the bending strength and the dielectric strength characteristics between the front and back, which are mechanical characteristics.
一方、金属セラミックス接合基板を安価に多量に製造する方法として、種々の取り組みがなされており、そのひとつとして１枚のセラミックス基板から複数の金属セラミックス接合基板を製造する、いわゆる多数個取り基板方式の製造方法がある。
例えばセラミックス基板にグリーンシートの状態において、金型でスクライブラインを形成しておいてから焼成し、その焼成したセラミックス基板（金型基板）を使用して複数の回路用金属板および放熱用金属板を形成し、最後にスクライブラインに沿ってそれぞれの金属セラミックス基板に分割する方法がある。これは、最後にスクライブラインに沿って分割する前までは複数個を１つとして製造工程上取り扱えるため、生産効率が良くコストも低減できる。金型基板はスクライブラインを形成するコストも他の方式の基板と比べて安価であるので、量産用のセラミックス基板として広く使用される。（特許文献１ 段落００２０、実施例）
On the other hand, various approaches have been made as a method for producing a large amount of metal ceramic bonded substrates at a low cost, and one of them is a so-called multi-chip substrate method in which a plurality of metal ceramic bonded substrates are manufactured from one ceramic substrate. There is a manufacturing method.
For example, in the state of a green sheet on a ceramic substrate, a scribe line is formed with a mold and then fired, and the fired ceramic substrate (mold substrate) is used to form a plurality of circuit metal plates and heat dissipation metal plates. Finally, there is a method of dividing each metal ceramic substrate along a scribe line. Since this can be handled in the manufacturing process as a single unit before the last division along the scribe line, the production efficiency is good and the cost can be reduced. The die substrate is widely used as a ceramic substrate for mass production because the cost for forming a scribe line is lower than that of other types of substrates. (
このように多数個取り方式の金属セラミックス接合回路基板を製造する方法において、スクライブラインを形成する方法としてはその他にもある。
例えば、焼結後のセラミックス基板に、レーザー加工によりスクライブラインを形成する方法である。特許文献に２においては、レーザー加工によるダメージをのぞき機械的特性にすぐれた金属セラミックス接合基板を提供するために、分割したセラミックス基板の側面のレーザー加工部を研磨加工により除去するす工程を具備する、金属セラミックス接合基板の製造方法が開示されている。（特許文献２）
There are other methods for forming the scribe line in the method of manufacturing the multi-piece metal ceramic bonded circuit board.
For example, a scribe line is formed on a sintered ceramic substrate by laser processing. In
また、同様に焼結後のセラミックス基板に、レーザー加工によってスクライブ加工を施す方法であって、回路パターンより大きい金属板を接合し、その後該金属板をエッチングすることによって金属回路パターンを形成するが、エッチングの時にレーザー加工によって生じたレーザー加工部の金属成分を除去する工程を有する金属セラミックス接合基板の製造方法が開示されている。これにより、絶縁耐圧の低下を防止する効果がある。レーザー加工基板は金型基板よりスクライブラインの形成コストは高いが、スクライブラインの形成位置を簡単に変えることができ、セラミックス基板を様々な大きさに容易にすることができるので、試作などの用途に適している。（特許文献３ 段落００１１）
Similarly, the sintered ceramic substrate is subjected to a scribing process by laser processing, and a metal circuit pattern is formed by joining a metal plate larger than the circuit pattern and then etching the metal plate. Also disclosed is a method for manufacturing a metal-ceramic bonding substrate, which includes a step of removing a metal component of a laser-processed portion generated by laser processing during etching. As a result, there is an effect of preventing a decrease in the withstand voltage. Laser-processed substrates are more expensive to form scribe lines than mold substrates, but the position of scribe lines can be easily changed, and ceramic substrates can be easily made in various sizes. Suitable for (
一方、金属セラミックス接合基板ではないが、焼結体であるセラミックス基板にスクライブラインを加工する方法として、ダイシングによるものもある。例えば、少なくとも片面に樹脂モールド部を形成したセラミックス基板をダイシングマシンのダイシングステージに載置し、樹脂モールド部の面からダイシングブレードでダイシングを行い、セラミックス基板部の厚みにおける１０〜２０％の深さまでの分割溝を形成した後、樹脂モールドセラミックス基板を分割して所定製品としてなる構成とする。ダイシング加工基板は金型基板よりスクライブラインの形成コストは高く、さらにレーザー加工基板よりスクライブライン加工コストが高い場合が多い。スクライブラインの形成位置を簡単に変えることができ、セラミックス基板を様々な大きさに容易にすることができるので、試作などの用途に適しているが、スクライブラインの形成コストが高いため、適用は限られている。（特許文献４ 要約） On the other hand, although not a metal-ceramic bonding substrate, as a method of processing a scribe line on a ceramic substrate which is a sintered body, there is a method by dicing. For example, a ceramic substrate having a resin mold portion formed on at least one surface is placed on a dicing stage of a dicing machine, and dicing is performed with a dicing blade from the surface of the resin mold portion to a depth of 10 to 20% of the thickness of the ceramic substrate portion. After forming the dividing grooves, the resin-molded ceramic substrate is divided into a predetermined product. The dicing substrate has a higher scribe line formation cost than the mold substrate, and the scribe line processing cost is often higher than the laser processing substrate. The scribe line formation position can be easily changed, and the ceramic substrate can be easily made into various sizes, so it is suitable for trial production and other applications, but the scribe line formation cost is high, so the application is limited. (Patent Document 4 Abstract)
なお、金属セラミックス接合基板のセラミックス基板材料は、例えばアルミナ基板、窒化アルミニウム基板（ＡｌＮ基板）、窒化ケイ素基板、ジルコニア入りのアルミナ基板などがある。これらの基板の厚さは、例えば０．１〜２．０ｍｍ程度である。 Examples of the ceramic substrate material of the metal ceramic bonded substrate include an alumina substrate, an aluminum nitride substrate (AlN substrate), a silicon nitride substrate, and an alumina substrate containing zirconia. The thickness of these substrates is, for example, about 0.1 to 2.0 mm.
しかしながら、上記特許文献１〜４に記載のスクライブラインを分割する方法で金属セラミックス接合基板を製造するには、次のような問題点がある。
金属セラミックス接合基板は略長方形のものが多いので、通常セラミックス基板には縦横のスクライブラインを形成する必要がある。セラミックス基板のグリーンシートの段階でスクライブラインを金型によって形成する方法では、縦横のスクライブラインが交差する部分について一方のライン（例えば縦のライン）は連続したスクライブラインを形成することができるが、他方のライン（例えば横のライン）が一方のラインを交差する部分については連続的なスクライブラインの形成ができない。これは、金型でスクライブラインを形成する場合特有の、金型構造上の課題である。
However, in order to manufacture a metal ceramic bonded substrate by the method of dividing the scribe lines described in
Since many metal ceramic bonded substrates are substantially rectangular, it is usually necessary to form vertical and horizontal scribe lines on the ceramic substrate. In the method of forming a scribe line by a mold at the stage of the green sheet of the ceramic substrate, one line (for example, a vertical line) can form a continuous scribe line for a portion where the vertical and horizontal scribe lines intersect, A continuous scribe line cannot be formed in a portion where the other line (for example, a horizontal line) intersects one line. This is a problem in the mold structure that is peculiar to the case where a scribe line is formed by a mold.
さらに、グリーシートはその後焼成されセラミックス基板となるが、焼結後のスクライブラインの深さや形状を精密に制御することは困難である。
以上の理由から、スクライブラインに沿って分割したとしても、必ずしもスクライブラインに沿って割れない場合がある。すなわち、セラミックスの割れ（スクライブラインに沿って割れず、不要な部分が割れたりひびが入ったりする）や欠け不良が発生するおそれがある。
また、金型のイニシャルコストが大きく且つ金型の作製納期がかかるため、試作対応には不向きである。
Further, the greece sheet is then fired to become a ceramic substrate, but it is difficult to precisely control the depth and shape of the scribe line after sintering.
For the reasons described above, even if it is divided along the scribe line, it may not necessarily break along the scribe line. That is, there is a possibility that ceramic cracks (not cracked along the scribe line, unnecessary portions are cracked or cracked) and chipping defects may occur.
In addition, the initial cost of the mold is large and the production time for the mold is long, so it is not suitable for trial production.
また、レーザー加工によるスクライブラインは、ミクロ的にはレーザーのスポットの連続であり、その加工形状からくる応力集中により、金属セラミックス接合基板の抗折強度の低下といった問題があり、そのためにレーザー加工部の研磨が必要となる。
あるいは、レーザー加工部分のセラミックスが金属化するので耐電圧が低下するおそれがあり、あとでエッチングや機械加工によりその部分を除去する工程が必要となることがある。さらには、前記スポット形状に起因すると思われる、前記セラミックス基板の割れや欠けといった不良が発生するおそれがある。
よって、機械的特性や絶縁特性を改善するため、さらには割れ不良や欠け不良を防止するために研磨やエッチングなどの工程が必要となり、製造工程増えるので製造コストの増大は避けられない。
In addition, the scribe line by laser processing is microscopically a continuous laser spot, and there is a problem that the bending strength of the metal-ceramic bonded substrate is lowered due to the stress concentration resulting from the processed shape. Polishing is required.
Alternatively, since the ceramics in the laser-processed portion are metalized, the withstand voltage may be lowered, and a step for removing the portion by etching or machining may be required later. Furthermore, there is a possibility that a defect such as cracking or chipping of the ceramic substrate, which may be caused by the spot shape, may occur.
Accordingly, in order to improve the mechanical characteristics and insulation characteristics, and further to prevent cracking defects and chipping defects, processes such as polishing and etching are required, and the manufacturing process increases, so an increase in manufacturing cost is inevitable.
セラミックス基板のダイシング加工によるスクライブラインの形成は、その深さの制御が困難である。それは、ダイシング加工はプレートにセラミックス基板を樹脂やテープで固定した状態でダイシングの回転刃（ブレード）によりスクライブラインを形成するが、固定方法の問題でセラミックス基板と回転刃の位置関係が必ずしも平行にならない（一定の距離でない）からである。さらに、焼結されたセラミックス基板自体の厚さの不均一やうねりのために、たとえ水平に固定できたとしてもブレードとセラミックス表面の距離を一定にすることができない。これらの要因から、スクライブラインを均一な深さとすることは困難である。
スクライブラインが不均一な深さであることによって、前述のセラミックスの割れや欠けといった不良が発生するおそれがある。また、これを回避するためにダイシングによりセラミックスを切断すると、時間が非常にかかることやブレードの寿命の問題で安価に加工することが困難である。
It is difficult to control the depth of the scribe line formed by dicing the ceramic substrate. In the dicing process, a scribe line is formed by a rotating blade (blade) of the dicing while the ceramic substrate is fixed to the plate with a resin or tape, but the positional relationship between the ceramic substrate and the rotating blade is not necessarily parallel due to the problem of the fixing method. This is because it is not (not a certain distance). Further, due to non-uniform thickness and waviness of the sintered ceramic substrate itself, the distance between the blade and the ceramic surface cannot be made constant even if it can be fixed horizontally. Because of these factors, it is difficult to make the scribe line uniform.
Due to the non-uniform depth of the scribe line, the above-described defects such as cracking and chipping of ceramics may occur. Further, when the ceramic is cut by dicing in order to avoid this, it takes time and it is difficult to process at low cost due to the problem of blade life.
本発明は、金属セラミックス接合基板の多数個取りの方式の製造方法において、セラミックス基板にスクライバーを用いて一定深さの極めて浅いスクライブラインを入れ、その後セラミックス基板を分割するという工程を有する製造方法をとすることで、金属セラミックス基板の機械的特性および絶縁耐圧を劣化させることなく、且つ経済的な金属セラミックス基板及びその製造方法を提供することができることを見出し本発明の完成に至った。 The present invention relates to a method for manufacturing a metal ceramic bonded substrate in a multi-cavity manufacturing method, which includes a step of inserting a very shallow scribe line of a certain depth into a ceramic substrate using a scriber and then dividing the ceramic substrate. Thus, the present inventors have found that an economical metal ceramic substrate and a method for manufacturing the same can be provided without degrading mechanical properties and dielectric strength of the metal ceramic substrate, and the present invention has been completed.
本発明は、上記課題の解決した金属セラミックス接合基板の製造方法を提供することであり、第一の発明は、厚さが０．２５〜２．０ｍｍのセラミックス基板をスクライバーのテーブルに固定する工程、前記セラミックス基板表面に前記スクライバーに設置されたローラー刃で深さが０．００２〜０．０３０ｍｍのスクライブラインを形成する工程、前記セラミックス基板を前記スクライバーから取り外し、前記セラミックス基板の表面に金属板を接合して金属セラミックス接合体を形成する工程、前記スクライブラインが露出するように前記金属板を加工してパターンを形成する工程、前記金属セラミックス接合体を前記スクライブラインに沿って分割して金属セラミックス接合基板を得る工程を有する、金属セラミックス接合基板の製造方法である。 This invention is providing the manufacturing method of the metal ceramic joining board | substrate which the said subject solved, and the 1st invention is the process of fixing the ceramic board | substrate whose thickness is 0.25-2.0 mm to the table of a scriber. Forming a scribe line having a depth of 0.002 to 0.030 mm with a roller blade installed on the scriber on the surface of the ceramic substrate, removing the ceramic substrate from the scriber, and placing a metal plate on the surface of the ceramic substrate Forming a metal ceramic joined body by bonding, forming a pattern by processing the metal plate so that the scribe line is exposed, and dividing the metal ceramic joined body along the scribe line to form a metal Manufacture of metal-ceramic bonding substrate, comprising a step of obtaining a ceramic-bonding substrate It is the law.
また、第二の発明は、厚さが０．２５〜２．０ｍｍのセラミックス基板に金属板を接合して金属セラミックス接合体を形成する工程、前記金属セラミックス接合体の金属板を加工してパターンを形成する工程、前記金属セラミックス接合体をスクライバーのテーブルに固定する工程、前記金属セラミックス接合体の前記パターンを避けてセラミックス基板表面にスクライバーに設置されたローラー刃で深さが０．００２〜０．０３０ｍｍのスクライブラインを形成する工程、前記金属セラミックス接合体を前記スクライブラインに沿って分割して金属セラミックス接合基板を得る工程を有する、金属セラミックス接合基板の製造方法である。 The second invention is a process of forming a metal ceramic joined body by joining a metal plate to a ceramic substrate having a thickness of 0.25 to 2.0 mm, and processing the metal plate of the metal ceramic joined body to form a pattern. A step of fixing the metal ceramic joined body to a scriber table, and a roller blade installed on the scriber on the surface of the ceramic substrate avoiding the pattern of the metal ceramic joined body. A method for producing a metal ceramic bonded substrate, comprising: a step of forming a .030 mm scribe line; and a step of dividing the metal ceramic bonded body along the scribe line to obtain a metal ceramic bonded substrate.
また、前記セラミックス基板にローラー刃でスクライブラインを形成するときに、前記ローラー刃とセラミックス基板が所定の圧力を保持し接触してスクライブ加工されることが好ましく、前記パターンが複数形成され、前記分割によって複数個の金属セラミックス接合基板を得ることが好ましく、さらに前記スクライバーへの固定がバキュームによる吸引であることが好ましい。 Further, when forming a scribe line on the ceramic substrate with a roller blade, the roller blade and the ceramic substrate are preferably in contact with each other while maintaining a predetermined pressure, and a plurality of the patterns are formed, and the division is performed. It is preferable to obtain a plurality of metal ceramic bonded substrates by means of, and it is preferable that the fixing to the scriber is suction by vacuum.
さらに、厚さが０．２５〜２．０ｍｍのセラミックス基板の表面に金属板のパターンが形成されており、前記パターンを避けて前記セラミックス基板の表面に深さが０．００２〜０．０３０ｍｍのスクライブラインが形成されていることを特徴とする、金属セラミックス接合体であって、前記パターンが複数形成されていることが好ましい。 Further, a metal plate pattern is formed on the surface of the ceramic substrate having a thickness of 0.25 to 2.0 mm, and a depth of 0.002 to 0.030 mm is formed on the surface of the ceramic substrate while avoiding the pattern. It is a metal-ceramic bonding article characterized in that a scribe line is formed, and a plurality of the patterns are preferably formed.
また、前記金属セラミックス接合体を前記スクライブラインに沿って分割することにより得られた、金属セラミックス接合基板である。 Moreover, it is a metal ceramic joined substrate obtained by dividing the metal ceramic joined body along the scribe line.
本発明によれば、予め形成されたスクライブラインに沿って分割しても、金属セラミックス基板の抗折強度の低下がなく、また絶縁耐圧の低下がない。さらには金属セラミックス接合基板を安価で製造することができる。 According to the present invention, even if it is divided along a pre-formed scribe line, there is no reduction in the bending strength of the metal ceramic substrate, and there is no reduction in the withstand voltage. Furthermore, a metal ceramic bonded substrate can be manufactured at low cost.
本発明の金属セラミックス接合基板の製造方法の一例を以下に述べる。 An example of the method for producing the metal ceramic bonded substrate of the present invention will be described below.
金属としては、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金が導電率や熱伝導率が良いことから好適に用いられる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金は比較的塑性変形しやすいので、セラミックス基板に接合したときにセラミックス基板に発生する熱応力を緩和する効果が大きいという特徴を有する。
また、セラミックス基板に金属板の形状で接合され、エッチング加工などにより回路パターンなどが形成される。
As the metal, copper or copper alloy, aluminum or aluminum alloy is preferably used because of its good conductivity and thermal conductivity. In addition, since aluminum or aluminum alloy is relatively easily plastically deformed, it has a feature that the effect of relieving thermal stress generated in the ceramic substrate when bonded to the ceramic substrate is great.
Moreover, it is joined to the ceramic substrate in the form of a metal plate, and a circuit pattern or the like is formed by etching or the like.
本発明の金属セラミックス接合基板に用いられる、回路基板用として市販されているセラミックス基板は多結晶であり、例えばアルミナ基板、窒化アルミニウム基板、窒化珪素基板およびジルコニア入りアルミナ基板などが用いられる。セラミックス基板の厚さは基板の種類や用途によって異なるが、本発明の場合０．２５〜２．０ｍｍの厚さに適用される。好ましくは０．３〜１．０ｍｍ、さらに好ましくは０．６〜１．０ｍｍの厚さへ適用される。特にパターモジュール用として実際に使用されている代表的な厚さは０．６ｍｍ程度の厚さであり、その他に０．３ｍｍ、１．０ｍｍの厚さのものも使用されている。 A ceramic substrate that is commercially available for a circuit board used for the metal-ceramic bonding substrate of the present invention is polycrystalline. For example, an alumina substrate, an aluminum nitride substrate, a silicon nitride substrate, an alumina substrate containing zirconia, or the like is used. The thickness of the ceramic substrate varies depending on the type and application of the substrate, but in the case of the present invention, it is applied to a thickness of 0.25 to 2.0 mm. It is preferably applied to a thickness of 0.3 to 1.0 mm, more preferably 0.6 to 1.0 mm. In particular, a typical thickness actually used for a putter module is about 0.6 mm, and thicknesses of 0.3 mm and 1.0 mm are also used.
本発明の場合、セラミックス基板は複数の金属セラミックス接合基板を同時に製造するために、予めセラミックス基板表面にスクライブラインを金属板の接合工程の前に形成しておくか、または、金属セラミックス接合体を形成し複数の金属セラミックス接合基板の金属板のパターンを形成した後に、それらのパターンが１個ずつ分割される様にセラミックス基板表面にスクライブラインを形成する。この後最終的にはスクライブラインに沿って分割され、個々の金属セラミックス接合基板となる。 In the case of the present invention, in order to simultaneously manufacture a plurality of metal ceramic bonded substrates, the ceramic substrate is formed in advance with a scribe line on the surface of the ceramic substrate before the metal plate bonding step, After forming the metal plate patterns of the plurality of metal ceramic bonded substrates, scribe lines are formed on the surface of the ceramic substrate so that the patterns are divided one by one. After that, it is finally divided along the scribe line to form individual metal ceramic bonded substrates.
なお、この他の例として、１枚のセラミックス基板から１個の金属セラミックス接合基板を作製するときでも、セラミックス基板が、所定の大きさの金属セラミックス接合基板よりもサイズが大きいときに、本発明を適用しても良い。金属セラミックス接合基板の所定の大きさに沿ってスクライブラインをセラミックス基板表面に形成しその後分割することにより、所定の大きさの金属セラミックス接合基板を作製することができる。 As another example, even when one metal ceramic bonded substrate is manufactured from one ceramic substrate, the present invention is applied when the size of the ceramic substrate is larger than the metal ceramic bonded substrate of a predetermined size. May be applied. By forming a scribe line on the surface of the ceramic substrate along a predetermined size of the metal ceramic bonded substrate and then dividing it, a metal ceramic bonded substrate of a predetermined size can be produced.
スクライブラインの形成は、スクライバーを用い、まずスクライバーのテーブルに前記セラミックス基板を固定し、次に所定の箇所にスクライブラインが入るようスクライバーに設置されるローラー刃の位置調整を実施する。その後ローラー刃とセラミックス基板の接触する圧力を、セラミックスのスクライブラインの深さが０．００２〜０．０３０ｍｍになるように設定する。
スクライブラインの深さが０．００２ｍｍ未満であるとスクライブラインに沿って割れない場合があり、０．０３０ｍｍ以上になると金属セラミックス基板の製造工程中に割れる場合があったり、またローラー刃の磨耗を考えると不要に深くスクライブラインを形成する必要はないからである。さらに好ましくは０．００５〜０．０２０ｍｍの範囲である。
The scribe line is formed by using a scriber, first fixing the ceramic substrate to the scriber table, and then adjusting the position of the roller blades installed on the scriber so that the scribe line enters a predetermined location. Thereafter, the pressure at which the roller blade contacts the ceramic substrate is set so that the depth of the ceramic scribe line is 0.002 to 0.030 mm.
If the depth of the scribe line is less than 0.002 mm, it may not break along the scribe line, and if it is 0.030 mm or more, it may break during the manufacturing process of the metal ceramic substrate, and the wear of the roller blade may be reduced. This is because it is not necessary to form a scribe line deeply unnecessarily. More preferably, it is the range of 0.005-0.020 mm.
本発明のスクライバーで形成するスクライブラインによると、良好な分割を行うにはスクライブラインの深さが０．００２〜０．０３０ｍｍの範囲で十分であり、好ましくは０．００５〜０．０２０ｍｍ、さらには０．００７〜０．０２０ｍｍである。 According to the scribe line formed by the scriber of the present invention, the depth of the scribe line is sufficient in the range of 0.002 to 0.030 mm, preferably 0.005 to 0.020 mm, and more preferably, for good division. Is 0.007 to 0.020 mm.
本発明によると、従来と比べ非常に浅いスクライブラインで、特定の割れ易い結晶方位を有さない多結晶のセラミックス基板が、スクライブラインからはずれるような割れ方をしたり、スクライブラインの欠けもなく良好に分割することができる。その理由は現時点ではっきりしないが、次のように考えている。 According to the present invention, a polycrystalline ceramic substrate that has a very shallow scribe line compared to conventional ones and does not have a specific fragile crystal orientation can be cracked so as to be separated from the scribe line, and there is no chipping of the scribe line. It can be divided well. The reason is not clear at this time, but I think as follows.
実際に厚さが０．６ｍｍのセラミックス基板（窒化アルミニウム基板）にスクライバーで形成した本発明のスクライブラインの幅を観察してみると、０．００５〜０．０２０ｍｍ程度であった。これに対して従来例の金型、レーザー、ダイシングによる加工によるものは０．０４０〜０．５ｍｍ程度であった。よって、本発明のスクライブラインの幅は従来例と比べると非常に小さいことがわかる。すなわち深さ方向のみならず、幅方向も従来例と比べて非常に小さい。
また、本発明の分割した金属セラミックス接合基板の断面を観察すると、セラミックス基板の表面に対してほぼ垂直に割れが進み裏面側に至っていた。またセラミックス表面からスクライブラインを目視で観察するとスクライブラインからはずれた割れ不良、またスクライブラインの一部から欠けが発生している欠け不良は目視では認められなかった。
When the width of the scribe line of the present invention formed on a ceramic substrate (aluminum nitride substrate) having a thickness of 0.6 mm with a scriber was observed, it was about 0.005 to 0.020 mm. On the other hand, the thing by the process by the metal mold | die of conventional examples, a laser, and dicing was about 0.040-0.5 mm. Therefore, it can be seen that the width of the scribe line of the present invention is very small compared to the conventional example. That is, not only the depth direction but also the width direction is very small compared to the conventional example.
Further, when the cross section of the divided metal ceramic bonded substrate according to the present invention was observed, cracks progressed almost perpendicularly to the surface of the ceramic substrate and reached the back surface side. Further, when the scribe line was visually observed from the surface of the ceramic, no crack defect deviated from the scribe line, and no chip defect in which a chip was generated from a part of the scribe line was not visually confirmed.
一方、従来例であるセラミックス基板のグリーンシートに金型でスクライブラインを形成し、その後焼成して厚さが０．６ｍｍのセラミックス基板（窒化アルミニウム基板）にスクライブラインを形成したときのスクライブラインの深さは、概ね０．０６０〜０．１５０ｍｍ程度であり、これより浅いとスクライブラインから割れる確率は極端に低くなる。
また、同様に従来例であるレーザー加工によるスクライブラインの形成においては、その深さは通常０．１００〜０．２００ｍｍ程度であり、これより浅いとスクライブラインから割れる確率が極端に低くなる。
On the other hand, a scribe line is formed when a scribe line is formed on a ceramic substrate (aluminum nitride substrate) having a thickness of 0.6 mm by forming a scribe line with a mold on a green sheet of a ceramic substrate, which is a conventional example. The depth is about 0.060 to 0.150 mm, and if it is shallower than this, the probability of breaking from the scribe line is extremely low.
Similarly, in the case of forming a scribe line by laser processing, which is a conventional example, the depth is usually about 0.100 to 0.200 mm, and if it is shallower than this, the probability of breaking from the scribe line becomes extremely low.
また、従来例であるダイシング加工では、通常０．１〜０．２ｍｍ程度厚さの円盤状の回転刃が使用され、概ね金型基板と同程度の深さのスクライブラインを形成するが、やはりそれより浅い場合はスクライブラインから割れる確率が低い。 In the conventional dicing process, a disk-shaped rotary blade having a thickness of about 0.1 to 0.2 mm is usually used to form a scribe line having a depth substantially equal to that of the mold substrate. If it is shallower, the probability of breaking from the scribe line is low.
すなわち従来、多結晶のセラミックス基板をスクライブラインから確率良く且つ割れや欠け不良を防止して分割するためには、深さが少なくとも０．０４０ｍｍ以上は必要であった。また、従来のスクライブライン形成方法では、割れ不良や欠け不良が発生した場合、スクライブラインの深さを深くする方向で不良に対処していた。 That is, conventionally, a depth of at least 0.040 mm or more has been required to divide a polycrystalline ceramic substrate from a scribe line with good probability and prevent cracks and chipping defects. Further, in the conventional scribe line forming method, when a crack defect or chipping defect occurs, the defect is dealt with in the direction of increasing the depth of the scribe line.
しかし、本発明のスクライブラインの深さは前述の通り逆に浅い。本発明によるとセラミックス基板の厚さが０．２５〜２．０ｍｍの範囲のときに、０．００２〜０．０３０ｍｍ、好ましくは０．００５〜０．０２０ｍｍの範囲でスクライブラインの深さを設定すれば良好な分割ができることがわかった。 However, the depth of the scribe line of the present invention is shallow as described above. According to the present invention, when the thickness of the ceramic substrate is in the range of 0.25 to 2.0 mm, the depth of the scribe line is set in the range of 0.002 to 0.030 mm, preferably 0.005 to 0.020 mm. It was found that good division can be achieved.
以上、スクライブラインの形状および割れ方に関する調査結果から、応力集中の度合いが従来と比べて非常に高いと考えられ、このため従来例と比べてスクライブラインの深さが浅く、また幅が小さくとも、スクライブラインの深さ方向先端から、スクライブラインに沿って良好な割れが進んだものと考えられる。 As described above, from the investigation results on the shape and cracking of the scribe line, it is considered that the degree of stress concentration is very high compared to the conventional case, and therefore the depth of the scribe line is shallower and smaller than the conventional example. It is considered that good cracks progressed along the scribe line from the depth direction tip of the scribe line.
なお、スクライブラインは前述の通り金属板接合の前に予めセラミックス基板の表面に形成しておいても良いが、セラミックス基板に金属板を接合して金属セラミックス接合体を形成した後のセラミックス基板表面に、金属板接合部を避けて所定の位置に形成しても良く、予め形成した場合と同様の効果が得られる。 The scribe line may be formed in advance on the surface of the ceramic substrate before the metal plate bonding as described above, but the surface of the ceramic substrate after the metal plate is bonded to the ceramic substrate to form the metal ceramic bonded body. In addition, it may be formed at a predetermined position while avoiding the metal plate joint, and the same effect as that obtained in advance can be obtained.
また、前述の文章中の割れ不良はスクライブラインをはずれた割れ方をするもの、あるいはスクライブラインをはずれてセラミックス基板にクラックが発生しているものを意味する。また、欠け不良はスクライブラインの途中または端部において、セラミックス基板が欠けている不良を示し、欠けについては肉眼で確認可能な概ね０．２ｍｍ以上の大ききのものを示す。 Moreover, the crack defect in the above-mentioned sentence means that the crack is removed from the scribe line, or that the crack is generated in the ceramic substrate by breaking the scribe line. Further, the chipping defect indicates a defect in which the ceramic substrate is chipped in the middle or at the end of the scribe line, and the chipping has a large size of approximately 0.2 mm or more that can be confirmed with the naked eye.
また、さらに後述する通り、金属セラミックス接合基板を作製したときに、金属セラミックス接合基板の抗折強度および絶縁耐圧の低下が見られない、非常に良好な分割ができる特徴があることを見出して、本発明の金属セラミックス接合基板及びその製造方法及び金属セラミックス接合体の発明となった。 In addition, as will be described later, when producing a metal-ceramic bonding substrate, it was found that there is a feature that can be very good division, the bending strength and dielectric strength of the metal-ceramic bonding substrate are not reduced, It became the invention of the metal-ceramic bonding board | substrate of this invention, its manufacturing method, and a metal ceramic bonding body.
また、スクライバーへのセラミックス基板の固定はテープまたはバキュームによることが好ましい。特にバキュームによれば、自動化がしやすいので量産に好適である。 The ceramic substrate is preferably fixed to the scriber by tape or vacuum. In particular, vacuum is suitable for mass production because it is easy to automate.
正確に所定の範囲の深さにスクライブラインを形成するために、テーブルはスクライバー本体に対し、油静圧を利用した非接触摺動機構を有すること好ましい。
前記ローラー刃とセラミックス基板を所定の圧力で正確に接触させるためには、スクライバー本体に軸受けを介し固定されたローラー刃と、スクライバー本体に対して前記非接触摺動機構を有するテーブルを有し、テーブルが動かしてスクライブラインを加工する方式が好ましい。また、ローラー刃は被スクライブ物に対して一定の圧力で押し付ける制御を行うことが好ましく、前記非接触摺動機構を有するテーブルとの作用で、うねりの大きい多結晶のセラミックス基板に対しても一定の深さで加工できることがわかった。
In order to accurately form a scribe line at a depth within a predetermined range, the table preferably has a non-contact sliding mechanism using hydrostatic pressure with respect to the scriber body.
In order to accurately contact the roller blade and the ceramic substrate with a predetermined pressure, the roller blade fixed to the scriber body via a bearing, and a table having the non-contact sliding mechanism with respect to the scriber body, A method in which the table moves to process the scribe line is preferable. The roller blade is preferably controlled to be pressed against the object to be scribed at a constant pressure, and is also constant against a polycrystalline ceramic substrate having a large swell due to the action of the table having the non-contact sliding mechanism. It was found that it can be processed at a depth of.
セラミックス基板は数１０μｍ〜１００μｍ程度の局所的なうねりを有することが通常であり、さらにセラミックス基板全体として数１００μｍの反りを持つことも場合も珍しくない。それでも前述のようにローラー刃が一定の圧力（例えば空圧）でセラミックス基板に押し付る制御を行うと、一定の範囲の深さで加工できることが判明した。
なお、ローラー刃による１回の加工によりスクライブラインの深さが０．００２〜０．０３０ｍｍの範囲で設定される深さに形成することができない場合は、ローラー刃で１回スクライブ加工をしたあとに、同じ箇所をなぞってスクライブ加工を行うことが好ましい。これによっても、深さを調整することができる。
The ceramic substrate usually has local undulations of about several tens of μm to 100 μm, and it is not uncommon for the entire ceramic substrate to have a warp of several hundreds of μm. Nevertheless, as described above, it has been found that if the roller blade is controlled to be pressed against the ceramic substrate with a constant pressure (for example, air pressure), it can be processed with a depth within a certain range.
In addition, after scribing once with a roller blade, when the depth of a scribe line cannot be formed in the depth set in the range of 0.002-0.030mm by processing once with a roller blade In addition, it is preferable to perform scribing by tracing the same part. This also makes it possible to adjust the depth.
また、ローラー刃は前記スクライブラインの形状が形成できるものであれば良いか、その刃先の度θは刃先の強度を考慮して例えば９０〜１３０°程度が好ましい。 The roller blades may be any shape as long as the shape of the scribe line can be formed, and the degree θ of the blade edge is preferably about 90 to 130 ° in consideration of the strength of the blade edge.
次に金属セラミックス基板の製造方法の一例について説明する。
あらかじめ前述のスクライブラインが形成された、厚さが０．６ｍｍである窒化アルミニウム基板（ＡｌＮ基板）からなるセラミックス基板の両面のほぼ全面に、ペースト状の活性金属を含むＡｇ−Ｃｕ系ろう材をスクリーン印刷して配置する。なお、ろう材は他の組成系でもよく、箔などを配置しても良い。
Next, an example of a method for manufacturing a metal ceramic substrate will be described.
An Ag—Cu-based brazing material containing an active metal in the form of a paste is formed on almost the entire surface of a ceramic substrate made of an aluminum nitride substrate (AlN substrate) having a thickness of 0.6 mm, in which the scribe lines are formed in advance. Screen print and arrange. Note that the brazing material may be of another composition type, and a foil or the like may be disposed.
セラミックス基板には最終的にスクライブラインに沿って例えば４分割されて、略長方形の４個の金属セラミックス接合基板が製造されるように、スクライブラインが縦横１本ずつ施されている。 The ceramic substrate is finally divided into, for example, four along the scribe line, and scribe lines are provided one by one in the vertical and horizontal directions so that four substantially rectangular metal ceramic bonded substrates are manufactured.
さらに、それぞれの面のろう材を覆う大きさであって、厚さが０．３ｍｍの銅板からなる金属板をセラミックス基板の両面に配置する。これを真空炉に入れて真空中８５０℃で加熱して接合し、金属セラミックス接合体を得た。 Further, metal plates made of a copper plate having a size covering the brazing material on each surface and having a thickness of 0.3 mm are arranged on both surfaces of the ceramic substrate. This was put in a vacuum furnace and heated and bonded at 850 ° C. in a vacuum to obtain a metal ceramic bonded body.
その後、金属セラミックス接合体の接合された金属板の両表面に、４つの所定の回路パターン形状及び放熱板パターン形状を呈したＵＶ硬化型エッチングレジストインクをスクリーン印刷により形成する。前記スクリーン印刷されたインクにＵＶを照射して硬化した後、塩化第２銅溶液などの薬液でレジスト形成部以外の金属板およびろう材を除去する。
このとき、前記回路パターン及び放熱板パターンは、前記スクライブラインをまたいで設計されていないので、前記エッチング後にスクライブラインがセラミックス表面に露出した金属セラミックス接合体が得られる。
Thereafter, UV curable etching resist inks having four predetermined circuit pattern shapes and heat sink pattern shapes are formed by screen printing on both surfaces of the metal plates to which the metal ceramics bonded body is bonded. After the screen-printed ink is cured by irradiating UV, the metal plate and the brazing material other than the resist forming portion are removed with a chemical solution such as a cupric chloride solution.
At this time, since the circuit pattern and the heat sink pattern are not designed across the scribe line, a metal ceramic joined body in which the scribe line is exposed on the ceramic surface after the etching is obtained.
次に、スクライブラインに沿って金属セラミックス接合体を分割し、４つの金属セラミックス接合（回路）基板を得ることができた。分割は人手によっても良いし、ブレークマシンを使用しても良い。
また、この金属セラミックス接合基板の金属板の表面に必要に応じてＮｉめっきなどを施してもよい。
Next, the metal ceramic joined body was divided along the scribe line, and four metal ceramic joined (circuit) substrates could be obtained. The division may be performed manually or a break machine may be used.
In addition, Ni plating or the like may be applied to the surface of the metal plate of the metal ceramic bonding substrate as necessary.
前記金属板とセラミックス基板の接合方法は、ろう材によるものに限られず、例えばセラミックス基板と銅板を不活性雰囲気中で加熱して直接接合したり、セラミックス基板にアルミニウムなどの金属の溶湯を無酸素雰囲気で接触させて接合する溶湯接合などによっても良い。 The method of joining the metal plate and the ceramic substrate is not limited to the brazing material. For example, the ceramic substrate and the copper plate are directly joined by heating in an inert atmosphere, or a molten metal such as aluminum is oxygen-free on the ceramic substrate. It is good also by the molten metal joining etc. which are made to contact in an atmosphere and to join.
セラミックス基板にスクライブラインを入れるときは、必要とする本数を入れれば良い。例えば１つのセラミックス基板から金属セラミックス接合基板を１０個作製するのであれば、その数、位置および寸法にあったスクライブラインを形成すれば良い。 What is necessary is just to put the required number when putting a scribe line in a ceramic substrate. For example, if ten metal ceramic bonded substrates are produced from one ceramic substrate, scribe lines corresponding to the number, position, and dimensions may be formed.
前記エッチングレジストがレジストフィルムであったり、或いは硬化方法が熱硬化などの方法であっても、それは適当な手段をとることができる。エッチング液についても同様に、被エッチング物である金属板あるいはろう材に応じて適当なものが選ばれる。 Even if the etching resist is a resist film or the curing method is a method such as thermosetting, it can take an appropriate means. Similarly, an appropriate etchant is selected according to the metal plate or brazing material to be etched.
また、スクライブラインをセラミックス基板に最初に設けない以外は上述の方法で金属セラミックス接合体を得て、その後金属セラミックス接合体のセラミックス基板表面の金属板のパターンを避けた所定の位置、寸法に、スクライバーでスクライブラインを形成しても良い。その後、スクライブラインに沿って分割し、金属セラミックス接合基板を作製しても良い。 Also, except that the scribe line is not initially provided on the ceramic substrate, the metal ceramic joined body is obtained by the above-described method, and then the predetermined position and dimension avoiding the pattern of the metal plate on the ceramic substrate surface of the metal ceramic joined body, A scribe line may be formed by a scriber. Then, it divides | segments along a scribe line and may produce a metal ceramic joining board | substrate.
（実施例１）
厚さ０．６ｍｍ、長さ８８．０ｍｍ、幅７７．０ｍｍの窒化アルミニウム基板に、金属板として一方の面（表面）に厚さ０．４ｍｍのアルミニウム板を、他方の面（裏面）に厚さ０．２ｍｍのアルミニウム板を溶湯接合法により窒化アルミニウム基板の表裏のほぼ全面に形成し金属セラミックス接合体を得た。
Example 1
An aluminum nitride substrate having a thickness of 0.6 mm, a length of 88.0 mm, and a width of 77.0 mm, a metal plate having an aluminum plate having a thickness of 0.4 mm on one surface (front surface) and a thickness on the other surface (back surface). An aluminum plate having a thickness of 0.2 mm was formed on almost the entire front and back surfaces of the aluminum nitride substrate by a molten metal joining method to obtain a metal ceramic joined body.
このサンプルは、最終的にセラミックス基板の外形が長さ４１．０ｍｍ、幅３５．５ｍｍとなる４個の金属セラミックス接合基板が得られるように設計した。そして、分割前はセラミックス基板に対して、その中央部に田型に４個の金属セラミックス接合基板が配置され、その外周部にダミー部のセラミックス基板（後でセラミックス基板を割ったときに捨てる部分）を３ｍｍとってある、設計となっている。 This sample was designed so as to obtain four metal-ceramic bonding substrates whose final shape of the ceramic substrate was 41.0 mm in length and 35.5 mm in width. And before the division, four metal ceramic bonding substrates are arranged in a central shape in the center of the ceramic substrate, and the dummy ceramic substrate (the portion to be discarded later when the ceramic substrate is broken later) on the outer periphery ) Is 3 mm.
その後、所定の回路パターン形状４組分を呈したＵＶ硬化型レジストインクを、 スクリーン印刷により前記設計のセラミックス基板にあわせて中央部の所定の位置に形成し、その後ＵＶを照射し硬化した後、塩化第二鉄溶液で回路パターン形状を４個分形成した。表面側は回路用パターン、裏面側は放熱板接合用としてベタパターンを形成した。 After that, a UV curable resist ink showing four sets of predetermined circuit pattern shapes is formed at a predetermined position in the center portion according to the ceramic substrate of the design by screen printing, and then UV is irradiated and cured, Four circuit pattern shapes were formed with a ferric chloride solution. A solid pattern was formed on the front side for circuit pattern and on the back side for heat sink bonding.
その後スクライバー（ナガセインテグレックス製 スクライバーＳＰＳ１５０）にバキュームで前記金属セラミックス接合体を装置の切断用のテーブルに吸着固定した。このとき、金属セラミックス接合体には反りが１００μｍ程度発生しており、ワークの両端部はテーブルから浮いていた。 Thereafter, the metal ceramics joined body was adsorbed and fixed to a cutting table of the apparatus by vacuum on a scriber (Scriber SPS150 manufactured by Nagase Integrex). At this time, the metal ceramic joined body was warped by about 100 μm, and both ends of the work were lifted from the table.
次に、前記金属セラミックス接合体の４組の回路パターンが所定のセラミックス基板の大きさに分割されるように、スクライバーのスクライブラインを形成する位置を設定した。田型に配置された回路パターン同士の間と、回路パターンとダミー部との間にスクライブラインを形成するため、セラミックス基板に対して縦と横にそれぞれ３本（計６本）のスクライブラインを形成することになる。 Next, positions for forming the scribe lines of the scriber were set so that the four circuit patterns of the metal ceramic joined body were divided into predetermined ceramic substrate sizes. In order to form a scribe line between circuit patterns arranged in a square shape and between a circuit pattern and a dummy part, three scribe lines are arranged vertically and horizontally (total of 6 scribe lines). Will form.
刃先角度が１１５°のローラー刃によって６本のスクライブ加工を、スクライブラインの幅が約１０μｍ、深さが約１０μｍになるように条件を設定して行った。
スクライブラインの加工に際し、ローラー刃とセラミックス基板の接触する圧力が一定となるように装置を設定した。また、テーブルはスクライバー本体から油静圧により非接触で摺動できるようになっている。
Six scribing operations were performed with a roller blade having a blade edge angle of 115 ° under conditions that the scribe line width was about 10 μm and the depth was about 10 μm.
In processing the scribe line, the apparatus was set so that the pressure at which the roller blade and the ceramic substrate contact each other was constant. Further, the table can be slid in a non-contact manner from the scriber body by hydrostatic pressure.
また、前記スクライブライン加工面は表面側（回路パターン側）とし、前記目標の幅と深さを達成するために、１本のスクライブラインにつき２回（１往復）のスクライブ加工を行った。
その後、顕微鏡観察によって、スクライブラインの幅は８〜１０μｍ、深さが９〜１１μｍであることを確認した。
Further, the scribe line processing surface was the front side (circuit pattern side), and scribe processing was performed twice (one reciprocation) per scribe line in order to achieve the target width and depth.
Thereafter, it was confirmed by microscopic observation that the width of the scribe line was 8 to 10 μm and the depth was 9 to 11 μm.
参考のため、金属セラミックス接合体６の斜視図を図１に示す。セラミックス基板１に金属板を接合した後、エッチングにより４組の回路パターン２が形成されている。回路パターン２の組同士の間と、回路パターン２とダミー部５の間にスクライブライン３が形成されている。スクライブラインは縦横各３本であり、交差している。
金属セラミックス接合体は分割されると、個々の（４個の）金属セラミックス接合基板４となる。（図は分割前）すなわち、個々の金属セラミックス接合基板４の周囲にスクライブラインが形成されていることになる。
For reference, a perspective view of the metal ceramic joined
When the metal ceramic bonded body is divided, it becomes individual (four) metal ceramic bonded substrates 4. That is, the scribe lines are formed around the individual metal ceramic bonding substrates 4 (before the division).
また、図２に、スクライブラインが施された図１のセラミックス基板１の表面を拡大した断面模式図を示す。ｗがスクライブラインの幅、ｄがスクライブラインの深さである。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view in which the surface of the
この後、前記金属セラミックス接合体のスクライブラインに沿って、手でブレイク（分割）して４個の金属セラミックス接合基板を得た。 Then, along the scribe line of the metal ceramic joined body, it was manually broken (divided) to obtain four metal ceramic joined substrates.
この４個の金属セラミックス接合基板について、スクライブラインの割れ不良、欠け不良がないか目視で外観を検査したが、いずれの基板にも不良は認められなかった。また、分割された断面を顕微鏡で観察したところ、セラミックス基板はスクライブラインの深さ方向の頂点から、セラミックス基板表面に対してほぼ垂直に分割されていることがわかった。 The appearance of these four metal ceramic bonded substrates was visually inspected for scribe line cracking defects and chipping defects, but no defects were found on any of the substrates. Further, when the divided cross section was observed with a microscope, it was found that the ceramic substrate was divided substantially perpendicularly to the surface of the ceramic substrate from the apex in the depth direction of the scribe line.
さらに、回路パターン側を下にして、スパン間距離（下部支点間距離）３０ｍｍ、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件で、短手方向（クロスヘッドの丸棒が金属セラミックス接合基板の長手方向に直角）について３点曲げ抗折強度を４個について測定した結果で４７９．９〜５１５．０ＭＰａであった。
また、表面側（回路パターン側）、裏面側（放熱板接合用ベタパターン側）間の絶縁耐圧を絶縁油中で測定したが、絶縁耐圧が９ｋＶ以上であり問題なかった。
Furthermore, with the circuit pattern side down, the span distance (distance between the lower fulcrums) is 30 mm, and the crosshead speed is 0.5 mm / min. As a result of measuring the three-point bending strength for four pieces at a right angle to 479.9 to 515.0 MPa.
Further, the dielectric strength between the front surface side (circuit pattern side) and the rear surface side (solid heat sink joint pattern side) was measured in insulating oil, but the dielectric strength voltage was 9 kV or more, and there was no problem.
（実施例２）
セラミックス基板の裏面側（放熱板接合用ベタパターン側）からスクライブラインを入れた以外は実施例１と同様の方法で金属セラミックス接合基板を作製した。また同様の方法で評価を実施した。
スクライブラインの幅と深さは実施例１と同じであった。
(Example 2)
A metal-ceramic bonding substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that a scribe line was inserted from the back side of the ceramic substrate (solid pattern side for heat radiation plate bonding). Moreover, evaluation was carried out in the same manner.
The width and depth of the scribe line were the same as in Example 1.
この４個の金属セラミックス接合基板について、スクライブラインの割れ不良、欠け不良がないか検査したが、いずれの基板にも不良は認められなかった。また、分割された断面を顕微鏡で観察したところ、セラミックス基板はスクライブラインの深さ方向の頂点から、セラミックス基板表面に対してほぼ垂直に分割されていることがわかった。 The four metal ceramic bonded substrates were inspected for scribe line cracking defects and chipping defects, but no defects were found on any of the substrates. Further, when the divided cross section was observed with a microscope, it was found that the ceramic substrate was divided substantially perpendicularly to the surface of the ceramic substrate from the apex in the depth direction of the scribe line.
さらに、実施例１と同様に３点曲げ抗折強度を４個について測定した結果平均で４６７．０〜５１４．１ＭＰａであった。
また、実施例１と同様に絶縁耐圧を測定したが、絶縁耐圧が９ｋＶ以上であり問題なかった。
Furthermore, as a result of measuring the three-point bending strength for four pieces in the same manner as in Example 1, the average was 467.0 to 514.1 MPa.
Further, the withstand voltage was measured in the same manner as in Example 1, but there was no problem because the withstand voltage was 9 kV or more.
（比較例）
スクライブラインの加工をレーザー加工で行う以外は実施例１と同様の製造方法により金属セラミックス接合基板を作製した。
ただし、スクライブラインはレーザーのドットで形成され、幅０．２ｍｍ、深さ０．１５ｍｍであった。なお、レーザー加工後にレーザー加工部の研磨処理は実施していない。
また、実施例１と同様の方法で評価を行った。
(Comparative example)
A metal ceramic bonded substrate was prepared by the same manufacturing method as in Example 1 except that the scribe line was processed by laser processing.
However, the scribe line was formed of laser dots and had a width of 0.2 mm and a depth of 0.15 mm. In addition, the polishing process of the laser processing part is not implemented after laser processing.
The evaluation was performed in the same manner as in Example 1.
この４個の金属セラミックス接合基板について、スクライブラインの割れ不良、欠け不良がないか検査したが、４個中２個の基板に欠け不良およびスクライブラインからセラミックス基板回路パターン方向に１ｍｍ程度クラックが認められた。また、分割された断面を顕微鏡で観察したところ、セラミックス基板はスクライブラインの深さ方向の頂点から、セラミックス基板表面に対してやや傾いた方向に分割されていることがわかった。 The four metal / ceramic bonding substrates were inspected for cracking and chipping defects on the scribe line, but two of the four substrates had chipping defects and a crack of about 1 mm from the scribe line in the direction of the ceramic substrate circuit pattern. It was. Further, when the divided cross section was observed with a microscope, it was found that the ceramic substrate was divided in a direction slightly inclined with respect to the surface of the ceramic substrate from the apex in the depth direction of the scribe line.
さらに、実施例１と同様に３点曲げ抗折強度を４個について測定した結果平均で２８７．４〜４８２．９ＭＰａでありばらつきが大きかった。
また、実施例１と同様に絶縁耐圧を測定したが、３個については絶縁耐圧が９ｋＶ以上であったが、残りの１個は６ｋＶでやや低い結果であった。
Furthermore, as in Example 1, the three-point bending strength was measured for four pieces, and as a result, the average was 287.4 to 482.9 MPa, and the variation was large.
Further, the withstand voltage was measured in the same manner as in Example 1, but the withstand voltage of the three was 9 kV or more, but the remaining one was 6 kV, which was a slightly low result.
（実施例３）
セラミックス基板に金属板を接合する前に予めスクライブラインを形成し、その後セラミックス基板のスクライブライン加工側表面に回路パターンを形成するようにした以外は、実施例１と同様の方法で金属セラミックス接合基板を作製した。
スクライブラインの幅と深さは実施例１と同じであった。
(Example 3)
The metal-ceramic bonding substrate is formed in the same manner as in Example 1 except that a scribe line is formed in advance before bonding the metal plate to the ceramic substrate, and then a circuit pattern is formed on the surface of the ceramic substrate on the scribe line processing side. Was made.
The width and depth of the scribe line were the same as in Example 1.
得られた４個の金属セラミックス接合基板について、スクライブラインの割れ不良、欠け不良がないか検査したが、いずれの基板にも不良は認められなかった。また、分割された断面を顕微鏡で観察したところ、セラミックス基板はスクライブラインの深さ方向の頂点から、セラミックス基板表面に対してほぼ垂直に分割されていることがわかった。 The four metal ceramic bonded substrates obtained were inspected for scribe line cracking defects and chipping defects, but no defects were found on any of the substrates. Further, when the divided cross section was observed with a microscope, it was found that the ceramic substrate was divided substantially perpendicularly to the surface of the ceramic substrate from the apex in the depth direction of the scribe line.
さらに、実施例１と同様に３点曲げ抗折強度を４個について測定した結果平均で４７０．０〜５１０．５ＭＰａであった。
また、実施例１と同様に絶縁耐圧を測定したが、絶縁耐圧が９ｋＶ以上であり問題なかった。
Furthermore, as a result of measuring the three-point bending strength for four pieces in the same manner as in Example 1, the average was 470.0 to 510.5 MPa.
Further, the withstand voltage was measured in the same manner as in Example 1, but there was no problem because the withstand voltage was 9 kV or more.
（実施例４）
セラミックス基板に金属板を接合する前に予めスクライブラインを形成し、その後セラミックス基板のスクライブライン加工側表面に放熱板形成用ベタパターンを形成するようにした以外は、実施例３と同様の方法で金属セラミックス接合基板を作製した。
スクライブラインの幅と深さは実施例１と同じであった。
Example 4
Except that a scribe line was formed in advance before joining the metal plate to the ceramic substrate, and then a solid pattern for forming a heat sink was formed on the scribe line processing side surface of the ceramic substrate, in the same manner as in Example 3. A metal-ceramic bonding substrate was produced.
The width and depth of the scribe line were the same as in Example 1.
得られた４個の金属セラミックス接合基板について、スクライブラインの割れ不良、欠け不良がないか検査したが、いずれの基板にも不良は認められなかった。また、分割された断面を顕微鏡で観察したところ、セラミックス基板はスクライブラインの深さ方向の頂点から、セラミックス基板表面に対してほぼ垂直に分割されていることがわかった。 The four metal ceramic bonded substrates obtained were inspected for scribe line cracking defects and chipping defects, but no defects were found on any of the substrates. Further, when the divided cross section was observed with a microscope, it was found that the ceramic substrate was divided substantially perpendicularly to the surface of the ceramic substrate from the apex in the depth direction of the scribe line.
さらに、実施例１と同様に３点曲げ抗折強度を４個について測定した結果平均で４７３．８〜５１８．５ＭＰａであった。
また、実施例１と同様に絶縁耐圧を測定したが、絶縁耐圧が９ｋＶ以上であり問題なかった。
Furthermore, as a result of measuring the three-point bending strength for four pieces in the same manner as in Example 1, the average value was 473.8 to 518.5 MPa.
Further, the withstand voltage was measured in the same manner as in Example 1, but there was no problem because the withstand voltage was 9 kV or more.
１・・・セラミックス基板
２・・・回路パターン
３・・・スクライブライン
４・・・金属セラミックス接合基板
５・・・ダミー部
６・・・金属セラミックス接合体
DESCRIPTION OF
Claims (8)
A metal-ceramic bonding substrate obtained by dividing the metal-ceramic bonding body according to claim 6 or 7 along the scribe line.
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