JP2011073194A - 金属−セラミックス接合基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
鋳型内においてセラミックス基板10の一方の面に金属ベース板12を直接接合するとともに他方の面に第1の金属板14の一方の面を直接接合する際に、第1の金属板14の他方の面に第2の金属板16を直接接合することにより、第1の金属板14と第2の金属板16とからなるクラッド材をセラミックス基板10に直接接合する。
【選択図】図1
Description
図1および図2に示すように、本発明による金属−セラミックス接合基板の第1の実施の形態は、セラミックス基板10と、アルミニウムからなる金属ベース板12と、クラッド材としてのアルミニウムからなる第1の金属板14および銅からなる第2の金属板16とを備え、第1の金属板14の一方の面がセラミックス基板10の一方の面に直接接合し、第2の金属板16が第1の金属板14の他方の面に直接接合し、金属ベース板12がセラミックス基板10の他方の面に直接接合している。
図4および図5に示すように、本発明による金属−セラミックス接合基板の第2の実施の形態は、セラミックス基板110と、アルミニウムからなる裏面側金属板112と、クラッド材としてのアルミニウムからなる第1の金属板114および銅からなる第2の金属板116とを備え、第1の金属板114の一方の面がセラミックス基板110の一方の面に直接接合し、第2の金属板116が第1の金属板114の他方の面に直接接合し、裏面側金属板112がセラミックス基板110の他方の面に直接接合している。
まず、図3に示す鋳型100と同様の形状の鋳型を使用し、下側鋳型部材102の第2の金属板収容部102c内に46mm×21mm×0.3mmの無酸素銅板を収容し、セラミックス基板収容部102a内に50mm×25mm×0.6mmのAlNからなるセラミックス基板を収容した後、下側鋳型部材102に上側鋳型部材104を被せて炉内に入れ、炉内を酸素濃度10ppm以下の窒素雰囲気にした。この状態で750℃まで加熱し、溶湯供給部から供給されたアルミニウム溶湯を、鋳型100の注湯口に取り付けられた注湯ノズルの狭い流路を介して酸化皮膜を除去しながら、鋳型100内の70mm×45mm×5mmの大きさの金属ベース板形成部104a内に流し込んで充填するとともに、下側鋳型部材102に形成された溶湯流路を介して46mm×21mm×0.05mmの大きさの第1の金属板収容部102bまで充填した。その後、鋳型100を冷却してアルミニウム溶湯を凝固させ、さらに室温まで冷却した。このようにして、セラミックス基板と、アルミニウムベース板と、クラッド材として厚さ0.05mmのアルミニウム板および厚さ0.3mmの銅板とが一体に接合した金属−セラミックス接合基板を製造した。
アルミニウム板の厚さを0.1mm(実施例2)、0.15mm(実施例3)、0.2mm(実施例4)とした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を製造したところ、セラミックス基板とアルミニウム板と銅板が接合面の全面にわたって強固に接合し、セラミックス基板に割れはなかった。
銅板の厚さを0.5mm、アルミニウム板の厚さを0.5mmとした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を製造したところ、セラミックス基板とアルミニウム板と銅板が接合面の全面にわたって強固に接合し、セラミックス基板に割れはなかった。
第2の金属板収容部102c内に収容する前に、無酸素銅板の表面に厚さ6μmのNi−Pめっきを施した以外は、実施例4と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を製造したところ、セラミックス基板とアルミニウム板と銅板が接合面の全面にわたって強固に接合し、セラミックス基板に割れはなかった。
12 金属ベース板
14、114 第1の金属板
16、116 第2の金属板
112 裏面側金属板
100、200 鋳型
102、202 下側鋳型部材
102a、202a セラミックス基板収容部
102b、204b 第1の金属板形成部
102c、204c 第2の金属板収容部
104、204 上側鋳型部材
104a 金属ベース板形成部
202b 裏面側金属板形成部
204a 上側鋳型部材蓋部
Claims (10)
- セラミックス基板の一方の面に第1の金属板の一方の面が接合し、この第1の金属板の他方の面に第2の金属板が取り付けられた金属−セラミックス接合基板の製造方法において、鋳型内にセラミックス基板と第2の金属板を離間して配置させ、この鋳型内のセラミックス基板の一方の面と第2の金属板に接触するように溶湯を注湯した後に冷却して凝固させることにより、セラミックス基板と第2の金属板との間に第1の金属板を形成して、セラミックス基板の一方の面に第1の金属板の一方の面を直接接合するとともに、この第1の金属板の他方の面に第2の金属板を直接接合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。
- 前記セラミックス基板の一方の面と前記第2の金属板に接触するように前記溶湯を注湯した後に冷却して凝固させることにより、前記セラミックス基板と前記第2の金属板との間に前記第1の金属板を形成する際に、前記セラミックス基板の他方の面に接触するように前記溶湯を注湯した後に冷却して凝固させることにより、前記セラミックス基板の他方の面に金属部材を形成して金属部材を直接接合す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の製造方法。
- 前記溶湯がアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯であることを特徴とする、請求項1または2に記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記第2の金属板が、銅、銅基合金または鉄−ニッケル系合金からなることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
- セラミックス基板の一方の面に第1の金属板の一方の面が直接接合するとともに、この第1の金属板の他方の面に第2の金属板が直接接合していることを特徴とする、金属−セラミックス接合基板。
- 前記セラミックス基板の他方の面に金属部材が直接接合していることを特徴とする、請求項5に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記第1の金属板が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項5または6に記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記第2の金属板が、銅、銅基合金または鉄−ニッケル系合金からなることを特徴とする、請求項5乃至7のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記第2の金属板が、金属溶湯が凝固することにより前記第1の金属板が形成される際に前記第1の金属板の他方の面に接合することを特徴とする、請求項5乃至8のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板。
- 前記第2の金属板が、半田を使用することなく前記第1の金属板の他方の面に接合していることを特徴とする、請求項5乃至9のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板。
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