JP4362600B2 - 金属−セラミックス接合部材 - Google Patents
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Description
図1〜図5に示すように、セラミックス基板10として100mm×100mm×0.635mmの大きさの窒化アルミニウム(AlN)基板を用意し(図1参照)、溶湯接合法により厚さ0.4mmの純アルミニウムからなる金属板12をAlN基板10に接合して研磨した(図2参照)後、アルカリ剥離タイプのレジスト(三井化学(株)製のMT−UV−5203P)14を回路パターン形状にスクリーン印刷して硬化させ(図3参照)、塩化鉄溶液により不要部分をエッチング除去して回路を形成し(図4参照)、3%NaOH溶液によりレジスト14を剥離して金属−セラミックス回路基板を作製した(図5参照)。
電解時間を2.5分間にして厚さ5μmの電気ニッケルめっきを施した以外は実施例1と同様の方法により、金属板上に電気ニッケルめっきを施し、チップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散していなかった。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックの発生やチップの破損などの異常はなかった。
電解時間を30秒間にして厚さ1μmの電気ニッケルめっきを施した以外は実施例1と同様の方法により、金属板上に電気ニッケルめっきを施し、チップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散しているのが確認された。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックが発生し、チップが破損していた。
実施例1の亜鉛置換法による前処理(活性化処理)に代えてパラジウム活性化法による前処理を行った以外は実施例1と同様の方法により、金属板上に厚さ2μmの電気ニッケルめっきを施した金属−セラミックス回路基板を作製した。この実施例の前処理では、アルミニウム用の脱脂液(上村工業(株)製のLCL−1Eを7.5重量%含む)に40℃で5分間浸漬して脱脂処理を行い、アルミニウム用の化学研磨液(上村工業(株)製のAD−101Fを10重量%含む)に70℃で5分間浸漬して化学研磨処理を行った後、10重量%のパラジウム活性化液(上村工業(株)製のAT−360)と1.5重量%の塩酸を含む水溶液に23℃で2分間浸漬してパラジウム活性化処理を行った。この実施例で作製した金属−セラミックス回路基板にSnを含有する半田によりチップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散していなかった。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックの発生やチップの破損などの異常はなかった。
電解時間を2.5分間にして厚さ5μmの電気ニッケルめっきを施した以外は実施例3と同様の方法により、金属板上に電気ニッケルめっきを施し、チップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散していなかった。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックの発生やチップの破損などの異常はなかった。
電解時間を30秒間にして厚さ1μmの電気ニッケルめっきを施した以外は実施例3と同様の方法により、金属板上に電気ニッケルめっきを施し、チップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散しているのが確認された。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックが発生し、チップが破損していた。
実施例1の電気ニッケルめっきに代えて無電解Ni−Pめっきを施した以外は実施例1と同様の方法により、金属板上に厚さ1μmの無電解Ni−Pめっきを施した金属−セラミックス回路基板を作製した。この比較例の無電解Ni−Pめっきは、10重量%のSX−M(上村工業(株)製)と5.5重量%のSX−A(上村工業(株)製)を含むめっき浴中に、89℃で3分間浸漬することによって行った。この比較例で作製した金属−セラミックス回路基板にSnを含有する半田によりチップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散しているのが確認された。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックが発生し、チップが破損していた。
浸漬時間を6分間にして厚さ2μmの無電解Ni−Pめっきを施した以外は比較例3と同様の方法により、金属板上に無電解Ni−Pめっきを施し、チップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散しているのが確認された。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックが発生し、チップが破損していた。
浸漬時間を15分間にして厚さ5μmの無電解Ni−Pめっきを施した以外は比較例3と同様の方法により、金属板上に無電解Ni−Pめっきを施し、チップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散しているのが確認された。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックが発生し、チップが破損していた。
実施例3の電気ニッケルめっきに代えて比較例3の無電解Ni−Pめっきを行った以外は実施例3と同様の方法により、金属板上に厚さ1μmの無電解Ni−Pめっきを施し、チップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散しているのが確認された。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックが発生し、チップが破損していた。
浸漬時間を6分間にして厚さ2μmの無電解Ni−Pめっきを施した以外は比較例6と同様の方法により、金属板上に無電解Ni−Pめっきを施し、チップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散しているのが確認された。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックが発生し、チップが破損していた。
浸漬時間を15分間にして厚さ5μmの無電解Ni−Pめっきを施した以外は比較例6と同様の方法により、金属板上に無電解Ni−Pめっきを施し、チップを半田付けした後、断面をEPMAで観察したところ、半田に含まれるSnがアルミニウムに拡散しているのが確認された。また、実施例1と同様のヒートサイクル試験を行ったところ、半田クラックが発生し、チップが破損していた。
12 金属板
14 レジスト
16 電気ニッケルめっき
Claims (4)
- アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属部材がセラミックス部材に接合した金属−セラミックス接合部材において、金属部材の全面または一部の面に1.5〜15.0μmの厚さの電気ニッケルめっきが施され、この電気ニッケルめっき上に、実質的に鉛を含まない半田によりチップ部品または放熱板が半田付けされていることを特徴とする、金属−セラミックス接合部材。
- 前記電気ニッケルめっきの厚さが2.0〜10.0μmであることを特徴とする、請求項1に記載の金属−セラミックス接合部材。
- 前記アルミニウム合金が、アルミニウム−シリコン系合金、アルミニウム−銅系合金、アルミニウム−マグネシウム系合金、アルミニウム−シリコン−ボロン系合金またはアルミニウム−マグネシウム−シリコン系合金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−セラミックス接合部材。
- 前記金属部材が回路形状に形成されて、回路基板として使用され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−セラミックス接合部材。
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