JP2013055264A - Manufacturing method of ceramic copper circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミックス銅回路基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic copper circuit board.
近年、パワートランジスタモジュール用基板やスイッチング電源モジュール用基板等の回路基板として、セラミックス基板上に銅板、アルミニウム板、各種クラッド板等の金属板を接合したセラミックス回路基板が広く使用されている。また、上記セラミックス基板としては、安価で汎用性が高いアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板、または電気絶縁性を有すると共に熱伝導性に優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板や窒化けい素（Ｓｉ３Ｎ４）基板等が一般的に使用されている。 In recent years, ceramic circuit boards obtained by bonding metal plates such as copper plates, aluminum plates, and various clad plates to ceramic substrates are widely used as circuit substrates such as power transistor module substrates and switching power supply module substrates. As the ceramic substrate, an alumina (Al 2 O 3 ) substrate that is inexpensive and highly versatile, or an aluminum nitride (AlN) substrate or silicon nitride (Si 3 N) that has electrical insulation and excellent thermal conductivity is used. 4 ) A substrate or the like is generally used.
上述したような銅板等で回路を構成したセラミックス回路基板１は、例えば図１〜図３に示すように、セラミックス基板２の一方の表面に金属回路板３としての銅板を接合する一方、他方の表面に裏金属板４としての銅板を接合して形成される。
A ceramic circuit board 1 having a circuit formed of a copper plate as described above, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, a copper plate as a
上記セラミックス基板２の表面に各種金属板または金属層を一体に形成する手法としては、下記のような直接接合法，活性金属法などが使用されている。直接接合法は、例えばセラミックス基板２上に、銅板等を接触配置して加熱し、接合界面にＣｕ−Ｃｕ２Ｏ，Ｃｕ−Ｏ等の共晶液相を生成させて、この液相によりセラミックス基板との濡れ性を高め、次いで、この液相を冷却固化させることにより、セラミックス基板と銅回路板等とを直接接合する、いわゆる銅直接接合法（ＤＢＣ法：Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｃｏｐｐｅｒ法）である。また、活性金属法は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆなどの４Ａ族元素のような活性を有する金属を含むＡｇ−Ｃｕろう材層を介してセラミックス基板２上に金属板を一体に接合する方法である。この活性金属法によれば、ろう材層はＣｕ およびＡｇ成分により銅回路板との接合強度を高められる一方、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ成分によりろう材層はセラミックス基板との接合強度が高められる。
As a method for integrally forming various metal plates or metal layers on the surface of the
また、具体的な回路の形成方法としては、予めプレス加工やエッチング加工によりパターニングした銅板を用い接合する方法や銅板を全面接合後にエッチング等によりパターニングする方法などが知られている（特開平３−１４５７４８号公報：特許文献１）。これらＤＢＣや活性金属法により得られるセラミックス回路基板は、いずれもセラミックス基板と金属回路板との接合強度が高く、単純な構造を有するため、小型高実装化が可能であり、また製造工程も短縮できる等の効果が得られ、大電流型や高集積型の半導体チップに対応できる等の利点を有している。 Further, as a specific circuit forming method, there are known a method of bonding using a copper plate previously patterned by pressing or etching, a method of patterning by etching or the like after the entire copper plate is bonded (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3-). No. 145748: Patent Document 1). All of these ceramic circuit boards obtained by DBC and the active metal method have a high bonding strength between the ceramic substrate and the metal circuit board and have a simple structure, so that they can be miniaturized and mounted, and shorten the manufacturing process. This has the advantage that it can be applied to a large current type or highly integrated type semiconductor chip.
近年、セラミックス回路基板を使用した半導体装置の高出力化、半導体素子の高集積化が急速に進行し、それにともない基板の小型化や回路の微細化がセラミックス回路基板に要求されている。 In recent years, high output of semiconductor devices using a ceramic circuit board and high integration of semiconductor elements have rapidly progressed, and accordingly, downsizing of the board and miniaturization of the circuit are required for the ceramic circuit board.
上記回路の微細化に対応すべく、回路形成方法として予めプレス加工にてパターニングした銅板を用いるのではなくエッチングによりパターン形成を行なう方法が採用されている。すなわち、通常の銅回路基板における一例として、予めプレス加工でパターン形成するよりもエッチングでパターン形成をしたほうが、パターン幅で７０％狭く、パターン間隔で５０％狭くすることが可能である。また、パターン公差についても一例として、プレス加工品は位置ズレのため±０．３ｍｍの寸法公差が必要となっているのに対して、エッチング処理では３０％程度の位置精度向上が可能である。プレス加工によるパターン形成ではドライ処理により廃液の取り扱いが不要であるという利点があるものの、パターン精度が要求される回路にはエッチング処理が有利である。 In order to cope with the miniaturization of the circuit, as a circuit forming method, a method of forming a pattern by etching instead of using a copper plate previously patterned by press working is employed. That is, as an example in a normal copper circuit board, it is possible to make the pattern width 70% narrower and the pattern interval 50% narrower when the pattern is formed by etching than when the pattern is previously formed by pressing. Further, as an example of pattern tolerance, a press-processed product requires a dimensional tolerance of ± 0.3 mm due to positional deviation, whereas the etching process can improve positional accuracy by about 30%. Although pattern formation by press working has the advantage that it is not necessary to handle waste liquid by dry processing, etching processing is advantageous for circuits that require pattern accuracy.
しかしながら、ＤＢＣ基板ではセラミック基板の表面状態の凹凸などに起因するセラミックスと銅板の間の微視的空間が発生する場合がある。すなわち、ペーストを塗布して接合する活性金属法はセラミックの表面状態の影響が緩和され面で接合されやすいが、ＤＢＣ法では基板表面に存在するピンホールなどが未接合のまま銅板が接合される可能性がある。ＤＢＣ法では未接合の箇所が点在していても、銅回路の接合強度については規格を満足するように工程条件を調整することが可能である。しかしながら、エッチング工程では溶液中で処理が行なわれるため、未接合部分にエッチング液や洗浄液が残り、後工程で液の染み出しにより、回路やセラミックス部分が汚染されやすいという問題があった。 However, in the DBC substrate, a microscopic space between the ceramic and the copper plate may be generated due to unevenness of the surface state of the ceramic substrate. That is, the active metal method in which paste is applied and bonded is less affected by the surface condition of the ceramic and is easily bonded on the surface, but in the DBC method, the copper plate is bonded without pinholes existing on the substrate surface being bonded. there is a possibility. In the DBC method, even if unjoined portions are scattered, the process conditions can be adjusted so as to satisfy the standard for the joining strength of the copper circuit. However, since the etching process is performed in a solution, the etching solution and the cleaning solution remain in the unbonded portion, and there is a problem that the circuit and the ceramic portion are easily contaminated due to the leakage of the solution in the subsequent step.
また、ＤＢＣ接合の中には銅板のフクレ防止など接合性向上のために、セラミックスとの接合側の銅板に溝を形成しているタイプもあり、溝部分から液の染み出しが発生しやすくなる問題点もあった。
銅回路パターンからの液の染み出し汚れは外観上の不良として認識することにより歩留まりの低下を招くものの選別が可能である。しかしながら、セラミック基板上に付着した目視にて確認できないレベルの残渣がアッセンブリー工程で析出する可能性もある。すなわち、はんだ接合時の炉雰囲気では、エッチング液である塩化第二鉄や塩化第二銅が還元されセラミック表面に析出し、甚だしい場合には絶縁ショートなどを引き起こす可能性がある。
In addition, there is a type in which DBC bonding has a groove formed on the copper plate on the bonding side with ceramics in order to improve bondability such as prevention of blistering of the copper plate, and liquid oozes out easily from the groove portion. There was also a problem.
By recognizing the seepage stain of the liquid from the copper circuit pattern as a defect in appearance, it is possible to sort out what causes a decrease in yield. However, there is a possibility that a residue of a level that cannot be visually confirmed attached on the ceramic substrate is deposited in the assembly process. That is, in the furnace atmosphere at the time of soldering, ferric chloride or cupric chloride, which is an etching solution, is reduced and deposited on the ceramic surface.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、ＤＢＣ法により接合した銅回路基板においてエッチングによる回路形成におけるショート不良や外観不良の発生を防止し、パターン精度の高いセラミックス回路基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in a copper circuit board bonded by the DBC method, a short circuit defect and an appearance defect in circuit formation by etching are prevented, and a ceramic circuit board having high pattern accuracy is obtained. The purpose is to provide.
本発明のセラミックス銅回路基板の製造方法は、セラミックス基板上に所定形状の銅回路板を接合したセラミックス回路基板において、上記銅回路板をエッチングにより回路形成する方法において、エッチング後に酸およびアルカリによる再洗浄をすることを特徴とするものである。
また、酸による再洗浄が５％以下のシュウ酸溶液であることが好ましい。また、酸洗浄の後にアルカリ系洗剤による追加洗浄を行なうことが好ましい。また、酸洗浄およびアルカリ追加洗浄後に酸による中和を行なうことが好ましい。また、酸洗浄、アルカリ追加洗浄および中和工程後に防錆処理を行なうことが好ましい。また、セラミックス銅回路基板の銅回路のセラミックス面に深さ５０μｍ以下の溝が形成されていることが好ましい。また、セラミックス基板が酸化物セラミックス基板であることが好ましい。また、セラミックス基板と銅回路板の接合方法が直接接合法によって接合されていることが好ましい。
The method for manufacturing a ceramic copper circuit board according to the present invention is a method for forming a circuit by etching a copper circuit board having a predetermined shape on a ceramic circuit board. It is characterized by washing.
Moreover, it is preferable that the re-washing with an acid is an oxalic acid solution of 5% or less. Further, it is preferable to perform additional cleaning with an alkaline detergent after the acid cleaning. Further, neutralization with an acid is preferably performed after the acid cleaning and the alkali additional cleaning. Moreover, it is preferable to perform a rust prevention treatment after the acid cleaning, the alkali additional cleaning, and the neutralization step. Moreover, it is preferable that the groove | channel of 50 micrometers or less in depth is formed in the ceramic surface of the copper circuit of a ceramic copper circuit board. The ceramic substrate is preferably an oxide ceramic substrate. Moreover, it is preferable that the joining method of a ceramic substrate and a copper circuit board is joined by the direct joining method.
本発明に係るセラミックス銅回路基板の製造方法によれば、酸洗浄・アルカリ洗浄、必要に応じ、中和・防錆処理の一連の再洗浄を行なうことによりエッチング工程で発生する銅回路とセラミックス基板間の染み出し不良を低減することが可能となる。 According to the method for manufacturing a ceramic copper circuit board according to the present invention, a copper circuit and a ceramic substrate generated in an etching process by performing a series of recleaning of acid cleaning / alkali cleaning and, if necessary, neutralization / rust prevention treatment. It becomes possible to reduce the seepage defect during the period.
本発明のセラミックス銅回路基板の製造方法は、セラミックス基板上に所定形状の銅回路板を接合したセラミックス回路基板において、上記銅回路板をエッチングにより回路形成する方法において、エッチング後に酸およびアルカリによる再洗浄をすることを特徴とするものである。
まず、セラミックス基板としては、アルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）や、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とジルコニア（ＺｒＯ２）の混合物基板などの酸化物セラミックス基板が好ましい。酸化物セラミックス基板であれば、銅板との直接接合法を行い易い。なお、セラミックス基板としては、窒化アルミニウム基板（ＡｌＮ）や窒化珪素基板（Ｓｉ３Ｎ４）などのように窒化物系セラミックス基板を用いてもよい。窒化物系セラミックス基板と銅板とで直接接合法を行う場合は、窒化物系セラミックス基板表面に酸化膜を設けることが必要である。
また、アルミナ基板としては、純度が９４質量％以上であるアルミナ基板などがあげられる。上記アルミナ基板は、例えば以下のような製造方法によって調製される。すなわち、α−アルミナ結晶から成る高純度アルミナ粉末に焼結助剤としての酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等を６質量％以下添加する。さらに必要に応じて有機結合剤を添加した原料混合体をドクターブレード法等により成形し、得られたシート状成形体を脱脂した後、温度１３００〜１７００℃で焼結して製造される。焼結後の基板は、ブラシやホーニングなどで付着物を除去する。基板表面の表面粗さを低減するために研磨することも可能であるが、コスト面では不利になる。
また、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とジルコニア（ＺｒＯ２）の混合物基板を使う場合は、アルミナとジルコニアの合計を１００質量％としたときジルコニアを２０〜８０質量％含有する。また、必要に応じ、酸化ケイ素などの焼結助剤を６質量％以下添加するものとする。
The method for manufacturing a ceramic copper circuit board according to the present invention is a method for forming a circuit by etching a copper circuit board having a predetermined shape on a ceramic circuit board. It is characterized by washing.
First, the ceramic substrate is preferably an oxide ceramic substrate such as an alumina substrate (Al 2 O 3 ) or a mixture substrate of alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ). If it is an oxide ceramic substrate, it is easy to perform a direct joining method with a copper plate. As the ceramic substrate, a nitride ceramic substrate such as an aluminum nitride substrate (AlN) or a silicon nitride substrate (Si 3 N 4 ) may be used. When the direct bonding method is performed between the nitride ceramic substrate and the copper plate, it is necessary to provide an oxide film on the surface of the nitride ceramic substrate.
Examples of the alumina substrate include an alumina substrate having a purity of 94% by mass or more. The alumina substrate is prepared, for example, by the following manufacturing method. That is, 6% by mass or less of silicon oxide (SiO 2 ), calcium oxide (CaO) or the like as a sintering aid is added to high-purity alumina powder composed of α-alumina crystals. Furthermore, a raw material mixture to which an organic binder is added as necessary is molded by a doctor blade method or the like, and the obtained sheet-like molded body is degreased and then sintered at a temperature of 1300 to 1700 ° C. The substrate after sintering is removed with a brush or honing. Polishing is possible to reduce the surface roughness of the substrate surface, but this is disadvantageous in terms of cost.
Also, when using the mixture substrate of
後述する直接接合法によりセラミックス基板と銅回路板を接合する場合、銅回路板としては酸素を１００〜１０００ｗｔｐｐｍ含有するタフピッチ電解銅から成る銅回路板を使用することが好ましい。また、酸素含有量が１００ｗｔｐｐｍ未満の銅回路板を使う場合は、銅回路板の接合面側に酸化膜を予め形成することが好ましい。酸化膜の厚さは１〜１０μｍが好ましい。また、酸化膜の形成方法は、接合面側を熱処理する方法や酸化銅粉末ペーストを塗布する方法がある。なお、酸化膜を形成する方法はタフピッチ電解銅からなる銅回路板に用いてもよい。銅板中の酸素または銅板表面の酸素は直接接合時に発生するＣｕ−Ｏ共晶の量を増加させ、セラミックス基板と銅回路板との接合強度を向上させることができるので好ましい。
また、直接接合法では、Ｃｕ−Ｏ共晶を形成するために、不活性ガス雰囲気中で１０６５〜１０８５℃に加熱して接合する。これにより、アルミナ基板を使ったセラミックス回路基板が形成される。
When bonding a ceramic substrate and a copper circuit board by the direct bonding method described later, it is preferable to use a copper circuit board made of tough pitch electrolytic copper containing 100 to 1000 wtppm of oxygen as the copper circuit board. Moreover, when using a copper circuit board with an oxygen content of less than 100 wtppm, it is preferable to previously form an oxide film on the bonding surface side of the copper circuit board. The thickness of the oxide film is preferably 1 to 10 μm. As a method for forming an oxide film, there are a method of heat-treating the bonding surface side and a method of applying a copper oxide powder paste. The method for forming the oxide film may be used for a copper circuit board made of tough pitch electrolytic copper. Oxygen in the copper plate or oxygen on the surface of the copper plate is preferable because it can increase the amount of Cu—O eutectic generated during direct bonding and improve the bonding strength between the ceramic substrate and the copper circuit board.
In the direct bonding method, in order to form a Cu—O eutectic, bonding is performed by heating to 1065 to 1085 ° C. in an inert gas atmosphere. Thereby, a ceramic circuit board using an alumina substrate is formed.
銅回路板は、接合時のフクレ防止のために５０μｍ以下の溝をセラミックス基板と接合する面に形成する場合がある。溝の幅はパターン形状にも関係するが１０〜３０ｍｍの間隔で形成されることが好ましい。また、溝の深さは、エッチング処理の残渣除去のためには浅い方がよく、４０μｍ以下であることが望ましい。なお、溝を形成する場合、溝深さは５μｍ以上であることが好ましい。溝深さが５μｍ未満では溝を設ける効果が不十分である。 In some cases, the copper circuit board is formed with a groove of 50 μm or less on the surface to be bonded to the ceramic substrate in order to prevent blistering during bonding. The width of the groove is related to the pattern shape, but is preferably formed at an interval of 10 to 30 mm. Further, the depth of the groove is preferably shallow for removing the residue of the etching process, and is desirably 40 μm or less. In addition, when forming a groove | channel, it is preferable that the groove depth is 5 micrometers or more. If the groove depth is less than 5 μm, the effect of providing the groove is insufficient.
上記目的を達成するため、本願発明者らは、特にエッチング後に再洗浄を行なうことについて種々検討した。エッチング液などの残渣であるからには、再洗浄を行なわなくても清浄な溶液により洗浄能力を強力にし長時間洗浄をすることにより除去が進むことは明らかであるが、過剰な洗浄が行なわれると生産コストは増加する。このためＤＢＣの接合状態やエッチング液などにあわせた洗浄方法を設定することにより、効率良く洗浄を行なえることを見出した。すなわち通常の銅エッチング液である塩化第二鉄、塩化第二銅を使用してエッチングを行なったあとに、シュウ酸などの銅回路を傷めることのないような弱酸を用いて洗浄をすることによりエッチング液などの無機物を除去することが可能である。ついでアルカリ洗浄液を用いて付着している有機物を除去することが可能である。この後に酸洗浄によりアルカリを中和することにより、アルカリ洗浄の影響を残さないことが可能である。最後に、防錆剤により上記洗浄のため活性化した銅回路表面の酸化を防ぐことが可能である。これら一連の工程を行なうことにより、エッチング液などの残渣を除去することが可能であるという知見を得た。 In order to achieve the above object, the inventors of the present application have made various studies on re-cleaning particularly after etching. Since it is a residue such as an etchant, it is clear that even if re-cleaning is not performed, the cleaning ability is enhanced by a clean solution and cleaning is performed for a long time. Cost increases. For this reason, it has been found that the cleaning can be performed efficiently by setting a cleaning method according to the bonding state of DBC, the etching solution, and the like. In other words, after etching using ferric chloride or cupric chloride, which are ordinary copper etchants, cleaning is performed using a weak acid that does not damage the copper circuit such as oxalic acid. It is possible to remove inorganic substances such as an etchant. Then, it is possible to remove the adhering organic matter using an alkaline cleaning solution. It is possible to leave the influence of alkali washing by neutralizing the alkali by acid washing after this. Finally, it is possible to prevent oxidation of the surface of the copper circuit activated for cleaning by the rust inhibitor. It was found that residues such as an etchant can be removed by performing these series of steps.
銅板を接合したセラミックス基板は、フォトレジスト法や印刷法によりレジストを形成する。レジストを施した銅接合基板を塩化第二鉄や塩化第二銅を使用したベルト型エッチング装置中で処理することにより回路形成を行なう。エッチング処理を行なった後にレジストの剥離を行なう。レジストの剥離は有機溶剤系、水系剥離液、アルカリ系剥離液等の使用したレジストにあわせた薬液が使用される。その後、湯洗・水洗・純水洗などの工程で薬液を洗浄したのち温風などで乾燥する。 A ceramic substrate to which a copper plate is bonded forms a resist by a photoresist method or a printing method. A circuit is formed by processing the resist-coated copper-bonded substrate in a belt-type etching apparatus using ferric chloride or cupric chloride. After the etching process, the resist is removed. For removing the resist, a chemical solution suitable for the resist used, such as an organic solvent-based, water-based stripper, or alkaline stripper, is used. Thereafter, the chemical solution is washed in a process such as hot water washing, water washing, and pure water washing and then dried with warm air.
上記銅回路基板のエッチング残渣除去のために再洗浄を行なう。再洗浄は上記工程の水洗浄などの後に乾燥工程を経ることなく直接行なうことが可能であるが、乾燥することによる残渣成分が析出しやすくなるために乾燥後に行なうことが望ましい。
再洗浄では最初に弱酸により酸洗浄を行なう。酸洗浄を行なうことにより、セラミックスや回路に付着したエッチング液の残渣を除去することが可能である。使用する酸は硫酸・塩酸・硝酸などの無機酸やシュウ酸・酢酸・クエン酸などの有機酸など一般的な酸が使用可能である。しかしながら、希釈をしても銅回路に影響を及ぼすような強酸ではなく弱酸・有機酸がよく、できればシュウ酸を使用するのがよい。弱酸による酸洗浄に用いる洗浄液は、酸成分が５質量％以下、さらには１〜５質量％であることが好ましい。特に、シュウ酸が１〜５質量％以下の酸性水溶液であることが好ましい。酸成分が５質量％を超えると酸性が強くなりすぎるおそれがある。
Re-cleaning is performed to remove the etching residue of the copper circuit board. The re-washing can be performed directly after the water washing in the above-mentioned step without passing through the drying step. However, it is desirable to carry out the re-washing after the drying because the residual components are likely to precipitate.
In re-washing, acid washing is first performed with a weak acid. By performing acid cleaning, it is possible to remove the residue of the etching solution adhering to the ceramics and the circuit. Common acids such as inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and nitric acid, and organic acids such as oxalic acid, acetic acid and citric acid can be used. However, weak acids and organic acids are preferable rather than strong acids that affect the copper circuit even when diluted, and oxalic acid is preferably used if possible. The cleaning liquid used for acid cleaning with a weak acid preferably has an acid component of 5% by mass or less, and more preferably 1 to 5% by mass. In particular, an acidic aqueous solution containing 1 to 5% by mass or less of oxalic acid is preferable. If the acid component exceeds 5% by mass, the acidity may become too strong.
酸洗浄を行なった上記銅回路基板のアルカリ洗浄を行なう。酸洗浄の後にアルカリ洗浄を行なうことにより残っていた酸洗浄にて除去できなかった不純物、特に有機物不純物の除去が可能である。使用するアルカリ洗浄剤は、水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。水酸化ナトリウム水溶液中の水酸化ナトリウムの割合は１〜５質量％であることが好ましい。水酸化ナトリウムの割合が１質量％未満では添加の効果が不十分であり、５質量％を超えるとアルカリ性が強くなりすぎて基板が損傷するおそれがある。アルカリ洗浄剤としては、例えば、（株）カイジョー製ソノクレン、上村工業（株）製アサヒクリーナやＵクリーナー、奥野製薬工業（株）製エースクリーンなどが挙げられる。 The copper circuit board that has been subjected to acid cleaning is subjected to alkali cleaning. By performing alkaline cleaning after the acid cleaning, it is possible to remove impurities, particularly organic impurities, that could not be removed by the remaining acid cleaning. The alkaline detergent used is preferably an aqueous sodium hydroxide solution. The proportion of sodium hydroxide in the sodium hydroxide aqueous solution is preferably 1 to 5% by mass. If the proportion of sodium hydroxide is less than 1% by mass, the effect of addition is insufficient, and if it exceeds 5% by mass, the alkalinity becomes too strong and the substrate may be damaged. Examples of the alkaline cleaner include Sonoclen manufactured by Kaijo Co., Ltd., Asahi Cleaner and U Cleaner manufactured by Uemura Kogyo Co., Ltd., A Screen manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd., and the like.
アルカリ洗浄を行なった上記銅回路基板は酸により中和処理を行なうことが好ましい。これは、アルカリ洗浄液の反応を終了させ、アルカリ成分による基板の損傷を防ぐ目的である。このため、酸処理は時間が短く洗浄の効果は少ない。酸処理に使用される薬品は塩酸や硫酸などの一般の酸が挙げられる。中和用酸洗浄剤は、塩酸または硫酸を５〜２０質量％添加した酸水溶液であることが好ましい。アルカリ洗浄により残ったアルカリ洗浄液を短時間で中和するため５〜２０質量％と１回目の酸洗浄よりも、濃度の濃い酸性溶液を用いることが好ましい。また、洗浄時間は２分以下が好ましい。 The copper circuit board that has been subjected to alkali cleaning is preferably neutralized with an acid. This is for the purpose of terminating the reaction of the alkaline cleaning liquid and preventing the substrate from being damaged by the alkaline component. For this reason, the acid treatment is short in time and has little cleaning effect. Examples of chemicals used for acid treatment include general acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid. The acid cleaning agent for neutralization is preferably an acid aqueous solution to which 5 to 20% by mass of hydrochloric acid or sulfuric acid is added. In order to neutralize the alkali cleaning solution remaining by the alkali cleaning in a short time, it is preferable to use an acidic solution having a higher concentration than 5 to 20% by mass and the first acid cleaning. The washing time is preferably 2 minutes or less.
また、中和処理後に防錆剤により酸化防止処理を行なうことが好ましい。上記の一連の処理により銅回路の表面が活性化するため、その後の保管時の表面酸化を防止するのが目的である。使用する防錆剤は市販の水溶性防錆剤が使用可能である。例えば、千代田ケミカル（株）製チオライト、キレスト（株）製キレスライトなどが挙げられる。 Moreover, it is preferable to perform an antioxidant treatment with a rust inhibitor after the neutralization treatment. Since the surface of the copper circuit is activated by the above series of treatments, the object is to prevent surface oxidation during subsequent storage. A commercially available water-soluble rust inhibitor can be used as the rust inhibitor used. For example, thiolite manufactured by Chiyoda Chemical Co., Ltd.
上記処理を行なった銅回路基板を乾燥することにより再洗浄工程が完了する。銅回路基板のサイズによって洗浄の条件（処理溶液に浸漬する時間など）をコントロールする必要があるが、一連の工程によりエッチング時の残渣の除去が可能である。 The re-cleaning step is completed by drying the copper circuit board that has been subjected to the above treatment. Although it is necessary to control the cleaning conditions (such as the time of immersion in the treatment solution) depending on the size of the copper circuit board, the residue during etching can be removed by a series of steps.
（実施例）
実施例１
平均粒径２．５μ ｍのα−アルミナ結晶から成り、純度が９９．９％の低ソーダアルミナ粉末に対して焼結助剤としての酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を１．１質量％、酸化カルシウム（ＣａＯ）を１．４質量％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を０．７質量％、酸化ナトリウム（ＮａＯ２）を０．２質量％添加し、さらに有機結合剤を添加して原料混合体をそれぞれ調製した。各原料混合体をドクターブレード法によりシート成形して板状の成形体を調製し、この成形体を窒素真空中で８００℃で４時間加熱して脱脂した。この脱脂体を温度１６００℃で１０時間焼結することにより、縦５０ｍｍ×横５０ ｍｍ×厚さ０．６３５ ｍｍのアルミナ基板を作製した。
(Example)
Example 1
1.1% by mass of silicon oxide (SiO 2 ) as a sintering aid for low-soda alumina powder having an average particle diameter of 2.5 μm and a purity of 99.9%, calcium oxide (CaO) is added by 1.4% by mass, magnesium oxide (MgO) is added by 0.7% by mass, sodium oxide (NaO 2 ) is added by 0.2% by mass, and an organic binder is added to each of the raw material mixtures. Prepared. Each raw material mixture was sheet-formed by a doctor blade method to prepare a plate-like molded body, and this molded body was degreased by heating at 800 ° C. for 4 hours in a nitrogen vacuum. The degreased body was sintered at a temperature of 1600 ° C. for 10 hours to produce an alumina substrate having a length of 50 mm × width of 50 mm × thickness of 0.635 mm.
一方、厚さ０．３０ｍｍのタフピッチ電解銅（酸素含有量３００ｗｔｐｐｍ）から成る銅回路板を各アルミナ基板の表面側に接触配置する一方、背面側に厚さ０．２５ｍｍのタフピッチ電解銅（酸素含有量３００ｗｔｐｐｍ）から成る裏銅板を接触配置して積層体とした。銅回路板には、セラミックス接触面側に２０ｍｍ幅で深さ３５μｍの溝を形成したものを用いた。
次に、内部を窒素ガス雰囲気に調整し、温度を１０７５℃ に設定した加熱炉内に、上記各積層体を挿入して１０分間加熱することにより、アルミナ基板の両面に銅板をＤＢＣ法（直接接合法）によって接合した。
On the other hand, a copper circuit board made of tough pitch electrolytic copper (oxygen content 300 wtppm) having a thickness of 0.30 mm is disposed in contact with the surface side of each alumina substrate, while a tough pitch electrolytic copper (oxygen-containing) having a thickness of 0.25 mm on the back side. A back copper plate made of 300 wtppm) was placed in contact to form a laminate. A copper circuit board having a 20 mm wide and 35 μm deep groove formed on the ceramic contact surface side was used.
Next, the inside was adjusted to a nitrogen gas atmosphere, and the above laminates were inserted into a heating furnace set at a temperature of 1075 ° C. and heated for 10 minutes. Bonded by the bonding method).
こうして調製したセラミックス回路基板は、アルミナ基板の表裏それぞれの面側に回路形成をするためにＵＶ硬化型レジストパターンを印刷した。その後ベルト型ＵＶ乾燥機により照射電圧５５０Ｖ、コンベア速度０．５ｍ/ｍｉｎの条件で硬化した。次に塩化第二鉄を使用した両面連続エッチング装置によりエッチング液温度５０℃、ベルトスピード０．３ｍ／ｍｉｎでエッチングを行なった。エッチング後６０℃の湯洗を１０分間行なった後、６０℃の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）４ｗｔ％溶液中にて２０分間浸漬してレジスト膜を剥離した。その後、湯洗、水洗、純水洗を行なったあとにアルコールで置換し熱風乾燥を行い回路基板を得た。本回路基板の外観を検査したところ薄い染み出し汚れが観察された。染み出し汚れ不良を除いて得られた回路基板の一部をサンプリングして比較例１とした。 The ceramic circuit board thus prepared was printed with a UV curable resist pattern in order to form circuits on the front and back surfaces of the alumina substrate. Thereafter, it was cured by a belt type UV dryer under the conditions of an irradiation voltage of 550 V and a conveyor speed of 0.5 m / min. Next, etching was carried out by a double-sided continuous etching apparatus using ferric chloride at an etching solution temperature of 50 ° C. and a belt speed of 0.3 m / min. After etching, the substrate was washed with hot water at 60 ° C. for 10 minutes, and then immersed in a 4 wt% sodium hydroxide (NaOH) solution at 60 ° C. for 20 minutes to peel off the resist film. Then, after washing with hot water, washing with water and washing with pure water, it was replaced with alcohol and dried with hot air to obtain a circuit board. When the appearance of the circuit board was inspected, a thin oozing stain was observed. A part of the circuit board obtained by removing the exudation and contamination defect was sampled as Comparative Example 1.
残りの回路基板の再洗浄を行なった。最初の酸洗工程では超音波洗浄機中で６０℃の１ｗｔ％シュウ酸溶液にて１５分間洗浄を行なった。その後、水浴中で揺動を１０回、水切りを１０回行なって酸洗工程を終了した。このとき一部のサンプルについては一連の工程から酸洗工程のみ行なわずに直接アルカリ洗浄工程に投入し比較例２とした。なお、回路基板は以降の工程を含めて一枚ずつラックに入れて行なった。 The remaining circuit board was re-cleaned. In the first pickling step, cleaning was performed for 15 minutes with a 1 wt% oxalic acid solution at 60 ° C. in an ultrasonic cleaner. Thereafter, rocking was performed 10 times in the water bath and draining was performed 10 times to complete the pickling process. At this time, a part of the samples were put directly into the alkali washing step from the series of steps without performing only the pickling step, and used as Comparative Example 2. In addition, the circuit board was put into the rack one by one including the subsequent processes.
次のアルカリ洗浄工程では、５０℃の（株）水酸化ナトリウム３ｗｔ％水溶液中にて２０分間洗浄を行なった。その後、流水中で揺動を１０回、水切りを１０回行なってアルカリ洗浄工程を終了した。このとき一部のサンプルについては、一連の工程からアルカリ洗浄工程のみ行なわずに直接中和工程に投入して比較例３とした。
In the next alkali cleaning step, cleaning was performed for 20 minutes in a 3 wt% sodium hydroxide aqueous solution at 50 ° C. Thereafter, rocking was performed 10 times and draining was performed 10 times in running water to complete the alkali cleaning step. At this time, a part of the sample was directly put into the neutralization step without performing only the alkali washing step from the series of steps to be Comparative Example 3.
次の中和工程では、１０％塩酸（室温）にて２０秒間浸漬を行なった。その後、水浴中で揺動を１０回、水切りを１０回行なって中和工程を終了した。このとき一部のサンプルについては一連の工程から中和工程のみ行なわずに直接防錆処理工程に投入して比較例４とした。 In the next neutralization step, immersion was performed in 10% hydrochloric acid (room temperature) for 20 seconds. Then, the neutralization process was completed by performing rocking 10 times and draining 10 times in a water bath. At this time, a part of the samples were directly put into the rust prevention treatment step without performing only the neutralization step from the series of steps to be Comparative Example 4.
次の防錆処理工程では、千代田ケミカル（株）製のチオライト３％溶液中（室温）にて１分間浸漬を行なった。その後、流水中で１分間洗浄を行ない、純水浴中で１分間洗浄を行ない、アルコールに置換した後で１０分間の遠心乾燥と１０分間の真空乾燥を行ない再洗浄工程を終了した。上記工程を経た回路基板を実施例とした。このとき一部のサンプルについては一、連の工程から防錆処理工程のみ行なわずに直接防錆処理工程に投入して比較例５とした。実施例および比較例の外観不良の結果を表１に示す。 In the next rust prevention treatment step, immersion was performed in a 3% thiolite solution (room temperature) manufactured by Chiyoda Chemical Co., Ltd. for 1 minute. Thereafter, washing was performed in running water for 1 minute, washing was performed in a pure water bath for 1 minute, and after substitution for alcohol, 10 minutes of centrifugal drying and 10 minutes of vacuum drying were performed to complete the rewashing step. The circuit board which passed through the said process was made into the Example. At this time, a part of the samples were directly put into the rust-proofing process without performing only the rust-proofing process from a series of processes to be Comparative Example 5. Table 1 shows the results of poor appearance in the examples and comparative examples.
この後、再洗浄の効果を確認するために実施例および比較例について加熱試験を行った。加熱試験は連続式ベルト炉で３５０℃にて水素１０％を含む窒素中に処理を行なった後に外観を確認した。染み出し不良はパターン間の黒色の析出物として観察された。実施例および比較例の染み出し不良結果を表１に示す。 Thereafter, in order to confirm the effect of re-cleaning, a heating test was performed on the example and the comparative example. In the heating test, the appearance was confirmed after treatment in nitrogen containing 10% hydrogen at 350 ° C. in a continuous belt furnace. Bleeding defects were observed as black deposits between patterns. Table 1 shows the results of the seepage failure of the examples and comparative examples.
比較例１で発生した黒色の析出物を調べるためにアドバンテスト製デジタルマルチメータによるパターン間の抵抗を測定した。測定電圧を３Ｖとしたところ、実施例および染み出し不良の発生しない比較例ではいずれも１０ｎＡ以下と良好な抵抗を示した。これに対して染み出し不良が観察された比較例１ではパターン間で導通が確認された。 In order to examine the black precipitates generated in Comparative Example 1, the resistance between patterns was measured with an Advantest digital multimeter. When the measurement voltage was 3 V, both the example and the comparative example in which no seepage defect occurred showed a good resistance of 10 nA or less. On the other hand, in Comparative Example 1 where a seepage defect was observed, continuity was confirmed between the patterns.
さらに、黒色の析出物について元素分析を行なったところ鉄（Ｆｅ）ならびに塩素（Ｃｌ）成分が検出された。両元素はエッチング液の成分である塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）の構成元素であるためエッチング液の残渣であるとみなされる。 Further, when elemental analysis was performed on the black precipitate, iron (Fe) and chlorine (Cl) components were detected. Since both elements are constituent elements of ferric chloride (FeCl 3 ), which is a component of the etching solution, they are regarded as residues of the etching solution.
なお、黒色の析出物の発生した比較例１についても再洗浄を実施したところ黒色の析出物は除去でき、さらに過熱試験を行っても染み出し汚れ（黒色の析出物）の発生は観察されなかった。このことによりの再洗浄は、加熱により染み出した析出物の除去にも効果があることが判明した。
また、本法によればＤＢＣ法を適用できるため活性金属法に比較して安価での製造が可能である。さらにエッチング法によるパターン形成で不良の少ない寸法精度の良いセラミックス回路基板を得ることが可能となる。
In addition, when Comparative Example 1 in which black deposits were generated was rewashed, the black deposits could be removed, and no exudation (black deposits) was observed even after an overheating test. It was. It has been found that this re-washing is also effective in removing precipitates that have oozed out by heating.
Further, according to this method, since the DBC method can be applied, it can be manufactured at a lower cost than the active metal method. Furthermore, it is possible to obtain a ceramic circuit substrate with few defects and good dimensional accuracy by pattern formation by an etching method.
１…セラミックス銅回路基板
２…セラミックス基板
３…表金属回路板（銅回路板）
４…裏金属回路板（銅回路板）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramics
4 ... Back metal circuit board (copper circuit board)
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016115821A (en) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | Ｎｇｋエレクトロデバイス株式会社 | Copper clad ceramic circuit board, electronic apparatus with the same packaged therein, and manufacturing method of copper clad ceramic circuit board |
| JP2020161524A (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 三菱マテリアル株式会社 | Manufacturing method of insulated circuit board and its insulated circuit board |
| CN113068307A (en) * | 2021-03-29 | 2021-07-02 | 福建福强精密印制线路板有限公司 | Circuit board anti-seepage plating method |
| WO2022138750A1 (en) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 株式会社 東芝 | Insulation circuit board and semiconductor device using same |
| WO2022138732A1 (en) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 株式会社 東芝 | Insulated circuit board and semiconductor device in which same is used |
| CN117954330A (en) * | 2024-03-27 | 2024-04-30 | 四川富乐华半导体科技有限公司 | Method for eliminating leakage current between DCB alumina ceramic substrate islands |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272576A (en) * | 1985-09-26 | 1987-04-03 | 株式会社東芝 | Ceramic-metal bonded body |
| JPH04168787A (en) * | 1990-10-31 | 1992-06-16 | Matsushita Electric Works Ltd | Manufacture of ceramic circuit board |
| JPH10154866A (en) * | 1996-11-21 | 1998-06-09 | Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk | Production of ceramic circuit board |
| JPH10303532A (en) * | 1997-04-25 | 1998-11-13 | Sharp Corp | Manufacture of printed wiring board |
| JP2000034177A (en) * | 1998-07-15 | 2000-02-02 | Fuji Electric Co Ltd | Substrate for semiconductor device |
| JP2003142441A (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Nec Electronics Corp | Washing method and cleaning liquid |
| JP2004111893A (en) * | 2002-07-24 | 2004-04-08 | Kyocera Corp | Method for manufacturing multiple wiring board |
| JP2008147446A (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Hitachi Metals Ltd | Ceramic circuit board and its manufacturing method |
-
2011
- 2011-09-05 JP JP2011193400A patent/JP2013055264A/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272576A (en) * | 1985-09-26 | 1987-04-03 | 株式会社東芝 | Ceramic-metal bonded body |
| JPH04168787A (en) * | 1990-10-31 | 1992-06-16 | Matsushita Electric Works Ltd | Manufacture of ceramic circuit board |
| JPH10154866A (en) * | 1996-11-21 | 1998-06-09 | Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk | Production of ceramic circuit board |
| JPH10303532A (en) * | 1997-04-25 | 1998-11-13 | Sharp Corp | Manufacture of printed wiring board |
| JP2000034177A (en) * | 1998-07-15 | 2000-02-02 | Fuji Electric Co Ltd | Substrate for semiconductor device |
| JP2003142441A (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Nec Electronics Corp | Washing method and cleaning liquid |
| JP2004111893A (en) * | 2002-07-24 | 2004-04-08 | Kyocera Corp | Method for manufacturing multiple wiring board |
| JP2008147446A (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Hitachi Metals Ltd | Ceramic circuit board and its manufacturing method |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016115821A (en) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | Ｎｇｋエレクトロデバイス株式会社 | Copper clad ceramic circuit board, electronic apparatus with the same packaged therein, and manufacturing method of copper clad ceramic circuit board |
| JP2020161524A (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 三菱マテリアル株式会社 | Manufacturing method of insulated circuit board and its insulated circuit board |
| JP7334438B2 (en) | 2019-03-25 | 2023-08-29 | 三菱マテリアル株式会社 | Insulated circuit board manufacturing method and its insulated circuit board |
| WO2022138750A1 (en) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 株式会社 東芝 | Insulation circuit board and semiconductor device using same |
| WO2022138732A1 (en) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 株式会社 東芝 | Insulated circuit board and semiconductor device in which same is used |
| CN113068307A (en) * | 2021-03-29 | 2021-07-02 | 福建福强精密印制线路板有限公司 | Circuit board anti-seepage plating method |
| CN117954330A (en) * | 2024-03-27 | 2024-04-30 | 四川富乐华半导体科技有限公司 | Method for eliminating leakage current between DCB alumina ceramic substrate islands |
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