JP6215150B2 - Heat dissipation board - Google Patents

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Description

本発明は、放熱性に優れた放熱層を備える放熱性基板に関する。   The present invention relates to a heat dissipation substrate provided with a heat dissipation layer having excellent heat dissipation.

電子機器等に用いられる半導体素子においては、近年、小型化、高密度化および高速化等といった高性能化が急速に進行するに伴い、半導体素子から発生する熱の処理が重要な課題となっている。かかる半導体素子の中でも、とりわけ、発光ダイオード（Light-Emitting Diode；ＬＥＤ）や電力用半導体素子（いわゆるパワーデバイス）などの、高電圧で大電流を扱う素子については発熱量の増大に伴い放熱性の向上が求められている。   2. Description of the Related Art In recent years, in semiconductor elements used for electronic devices and the like, with the rapid progress of high performance such as downsizing, high density and high speed, the treatment of heat generated from the semiconductor elements has become an important issue. Yes. Among such semiconductor elements, in particular, elements that handle large currents at high voltages, such as light-emitting diodes (LEDs) and power semiconductor elements (so-called power devices), have increased heat dissipation as the amount of heat generated increases. There is a need for improvement.

かかる半導体素子の放熱については、絶縁性を有するセラミック基板の表面に対し、高熱伝導性の銅，アルミニウム等の金属箔や薄板からなる放熱層を、はんだ（例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系合金などのはんだ）やろう材（例えば、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系合金等の活性金属ろう材）等を介して貼り合わせる金属化（メタライズ）処理することがなされている。かかるメタライズ処理により、半導体素子で発生する熱を基板の表面に設けた放熱層全体からより迅速かつ効率的に放出（放熱）するようにしている。このようなセラミック基板のメタライズ処理に関する従来技術としては、特許文献１〜４が挙げられる。   For heat dissipation of such a semiconductor element, a heat dissipation layer made of a metal foil or thin plate of copper, aluminum or the like with high thermal conductivity is applied to the surface of the insulating ceramic substrate by solder (for example, solder such as Sn-Pb alloy). ) Or a brazing material (for example, an active metal brazing material such as an Ag—Cu—Ti alloy) or the like, and a metallization (metallization) treatment is performed. With this metallization process, heat generated in the semiconductor element is released (heat radiation) more quickly and efficiently from the entire heat dissipation layer provided on the surface of the substrate. Patent documents 1-4 are mentioned as conventional technology about such metallization processing of a ceramic substrate.

特開平０８−５９３７５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-59375 特開平１１−７９８７２号公報JP-A-11-79872 特開２００６−８９２９０号公報JP 2006-89290 A 特開２０１１−１４９２４号公報JP 2011-14924 A

しかしながら、はんだやろう材等を用いての金属箔または薄板の接着は、８００℃〜１０００℃程度の高温での熱処理を要するため、基板と金属材料との熱膨張係数の差によりうねりや反りを生じるという問題があった。また、メタライズ層を所望の形態（パターン）で形成したい場合には、金属箔または薄板をはんだやろう材等で一旦基板に接合してからエッチングする等の煩雑な工程を行わざるを得なかった。   However, adhesion of a metal foil or thin plate using solder or brazing material requires heat treatment at a high temperature of about 800 ° C. to 1000 ° C., so that undulation and warpage are caused by the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the metal material. There was a problem that occurred. Further, when it is desired to form the metallized layer in a desired form (pattern), a complicated process such as etching after joining the metal foil or thin plate to the substrate once with solder or brazing material has to be performed. .

一方で、上記の電力用半導体素子は、いわゆるモジュール化により各モジュールの高性能化（例えば、大電流・高耐圧化）が急速に進んでいる。また、例えば、ハイブリッドカーの駆動用インバータとして使用されるパワーデバイスは、信頼性の向上に対する要求が高く、より大きな温度変化が繰り返し生じる環境で長期間の使用に耐え得ることが求められている。例えば、具体的には、従来求められていたヒートサイクル耐性がおおよそ−２０℃〜１５０℃程度であったのに対し、昨今では、−４０℃〜２５０℃程度という広い範囲でのヒートサイクル耐性が求められつつある。したがって、これらモジュールデバイスの基板となる放熱性基板については、従来のヒートサイクル耐性の要求を満たすものであっても、今後の要求には耐えられない事態が発生している。   On the other hand, the above-described power semiconductor elements are rapidly increasing in performance (for example, large current and high breakdown voltage) of each module by so-called modularization. In addition, for example, power devices used as inverters for driving hybrid cars are highly demanded to improve reliability and are required to withstand long-term use in an environment in which larger temperature changes occur repeatedly. For example, specifically, the heat cycle resistance that has been conventionally required is approximately -20 ° C to 150 ° C, but recently, the heat cycle resistance in a wide range of -40 ° C to 250 ° C is present. It is being sought. Therefore, the heat dissipating substrate serving as the substrate of these module devices is not able to withstand future requirements even if it satisfies the conventional requirements for heat cycle resistance.

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、放熱層と基板との接合が良好で、広い温度範囲でのヒートサイクル耐性を備える放熱性基板を提供することを課題としている。また、本発明は、かかる放熱性基板を製造するための方法を提供することを他の目的としている。   This invention is made | formed in view of the situation as mentioned above, and makes it a subject to provide the heat dissipation board | substrate with favorable joining of a thermal radiation layer and a board | substrate and having the heat cycle tolerance in a wide temperature range. . Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a heat dissipating substrate.

上記の課題を解決するべく、本発明は、セラミックスからなる基板と、上記基板の少なくとも一方の面に備えられた放熱層とを備える放熱性基板を提供する。そして、かかる放熱層は、実質的に銅または銅合金からなり、めっき法により上記基板上に形成された第１放熱層と、上記第１放熱層の表面に備えられ、銅を主成分としガラス成分を含む第２放熱層と、を含むことを特徴としている。   In order to solve the above problems, the present invention provides a heat dissipating substrate comprising a substrate made of ceramics and a heat dissipating layer provided on at least one surface of the substrate. The heat dissipation layer is substantially made of copper or a copper alloy, and is provided on the surface of the first heat dissipation layer and the first heat dissipation layer formed on the substrate by a plating method. And a second heat dissipation layer containing a component.

かかる構成においては、比較的ポーラスなセラミックスに対して、めっき法を採用して第１放熱層を形成し、その上に第２放熱層を備えるようにしている。この第２放熱層は、ガラス成分を含むことから比較的低温で形成可能であるとともに、密着性をも備えている。かかる第２放熱層の存在により、基板と第１放熱層との熱膨張係数差に基づく熱応力を緩和することができ、ヒートサイクル特性を向上させることができる。また、第１放熱層は、めっき法により基板の表面の凹凸に食い込むように、強固な接合状態が実現している。したがって、かかる第１放熱層を介して第２放熱層が備えられることで、基板と放熱層全体との接合性が改善されて、熱応力による放熱層の剥離やクラックの発生が抑制される。延いては、反りやひずみの低減された、表面平坦性の高い放熱層を備える放熱性基板が実現される。   In such a configuration, the first heat dissipation layer is formed on a relatively porous ceramic by using a plating method, and the second heat dissipation layer is provided thereon. Since the second heat radiation layer includes a glass component, it can be formed at a relatively low temperature and also has adhesiveness. Due to the presence of the second heat dissipation layer, thermal stress based on the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the first heat dissipation layer can be relaxed, and heat cycle characteristics can be improved. Moreover, the 1st heat radiating layer has implement | achieved the firm joining state so that it may bite into the unevenness | corrugation of the surface of a board | substrate by the plating method. Therefore, by providing the second heat dissipation layer via the first heat dissipation layer, the bondability between the substrate and the entire heat dissipation layer is improved, and peeling of the heat dissipation layer and generation of cracks due to thermal stress are suppressed. As a result, a heat dissipating substrate having a heat dissipating layer with reduced surface curvature and high surface flatness is realized.

なお、本明細書において、「熱膨張係数」とは、特に言及しない限り、熱機械分析装置（Thermomechanical Analysis：ＴＭＡ）を用いて、室温（２５℃）から５００℃までの温度領域において測定した平均線膨張係数を意味し、かかる温度領域における試料の長さの変化量を測定温度差で割った値をいう。この熱膨張係数は、ＪＩＳ Ｒ １６１８：２００２またはＪＩＳ Ｒ ３１０２：１９９５に準じて測定することができる。   In the present specification, unless otherwise specified, “thermal expansion coefficient” is an average measured in a temperature range from room temperature (25 ° C.) to 500 ° C. using a thermomechanical analyzer (TMA). The linear expansion coefficient means a value obtained by dividing the change in the length of the sample in such a temperature region by the measured temperature difference. This coefficient of thermal expansion can be measured according to JIS R 1618: 2002 or JIS R 3102: 1995.

なお、本明細書において、「実質的に銅または銅合金からなり（なる）」とは、意図して他の成分を配合することがないことを意味しており、換言すると、不可避的に混入される成分を除いて銅または銅合金から構成されることを意味する。かかる場合、第１放熱層は、銅または銅合金を９０質量％以上（好ましくは９５質量％以上、より好ましくは９８質量％以上、典型的には９９質量％以上）の割合で含むこととなる。
また、第２放熱層に関し、「主成分」とは、７０質量％以上、好ましくは８０質量％以上、例えば９０質量％以上の割合で当該物質を含んでいることを意味する。 In the present specification, “consisting essentially of copper or a copper alloy” means that other components are not intentionally mixed, in other words, inevitably mixed. It means that it is comprised from copper or a copper alloy except the component made. In such a case, the first heat radiation layer contains copper or a copper alloy in a proportion of 90% by mass or more (preferably 95% by mass or more, more preferably 98% by mass or more, typically 99% by mass or more). .
In the second heat dissipation layer, the “main component” means that the substance is contained in a proportion of 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, for example, 90% by mass or more.

ここに開示される放熱性基板の好適な一態様において、上記第１放熱層は、厚みが０．１μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴としている。かかる構成によると、基板と第１放熱層との熱膨張係数の差により発生する応力を小さく抑えることができ、より確実にヒートサイクル耐性を高めることができる。   In a preferred aspect of the heat dissipation substrate disclosed herein, the first heat dissipation layer has a thickness of 0.1 μm to 50 μm. According to such a configuration, it is possible to suppress a stress generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the first heat radiation layer, and it is possible to more reliably increase heat cycle resistance.

ここに開示される放熱性基板の好適な一態様において、上記第２放熱層は、熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ以上１３×１０−６／Ｋ以下であることを特徴としている。第２放熱層の熱膨張係数が上記範囲となることで、より一層ヒートサイクル耐性を高めることができる。 In a preferred aspect of the heat dissipation substrate disclosed herein, the second heat dissipation layer has a thermal expansion coefficient of 10 × 10 −6 / K or more and 13 × 10 −6 / K or less. When the thermal expansion coefficient of the second heat radiation layer is within the above range, the heat cycle resistance can be further enhanced.

ここに開示される放熱性基板の好適な一態様において、上記ガラス成分は、軟化点が２５０℃以上４５０℃以下となるように構成されていることを特徴としている。第２放熱層に配合されているガラス成分の軟化点が上記のとおり比較的低く設定されることで、ヒートサイクル時の熱応力の緩和効果がより一層高められ、ヒートサイクル耐性がさらに高められた放熱性基板が提供される。
なお、本明細書において、ガラスの軟化点は、これより低い温度では当該ガラスのほとんどの成形操作が不可能となる温度を意味し、約１０７．６ｄＰａ・Ｓの粘度に相当する温度を近似的に採用するようにしている。かかるガラスの軟化点は、ＪＩＳ Ｒ ３１０３−１：２００１に準拠して、寸法がおおよそ直径０．６５ｍｍ、長さ２３５ｍｍの円形断面のガラス繊維を、上部の長さ１００ｍｍを規定の炉中で（５±１）℃／ｍｉｎの速度で昇温したとき、当該ガラス繊維が自重で１ｍｍ／ｍｉｎの速度で伸びるような温度を、軟化点とするようにしている。 In a preferred aspect of the heat dissipating substrate disclosed herein, the glass component is characterized in that the softening point is 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. By setting the softening point of the glass component blended in the second heat dissipation layer to be relatively low as described above, the effect of mitigating thermal stress during heat cycle was further enhanced, and heat cycle resistance was further enhanced. A heat dissipation substrate is provided.
In the present specification, the softening point of glass means a temperature at which most molding operations of the glass are impossible at a temperature lower than this, and a temperature corresponding to a viscosity of about 10 7.6 dPa · S. Approximate adoption. According to JIS R 3103-1: 2001, the glass has a softening point of a glass fiber having a circular cross section having a diameter of approximately 0.65 mm and a length of 235 mm, and an upper length of 100 mm in a specified furnace ( When the temperature is raised at a rate of 5 ± 1) ° C./min, a temperature at which the glass fiber elongates by its own weight at a rate of 1 mm / min is set as the softening point.

ここに開示される放熱性基板の好適な一態様において、上記ガラス成分は、酸化物に換算した場合の組成で、ＢａＯ及びＺｎＯの少なくとも一方を含み、かつ、上記ＢａＯ及びＺｎＯを合計で６０ｍｏｌ％以上９５ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴としている。 かかる構成とすることで、ガラス成分が低融点組成となるため、第１放熱層との接合性が向上されるとともに、ヒートサイクル時に基板および第１放熱層との間に生じる熱応力をより確実に緩和することができる。   In a preferred embodiment of the heat dissipating substrate disclosed herein, the glass component has a composition in terms of an oxide, includes at least one of BaO and ZnO, and a total of 60 mol% of BaO and ZnO. It is characterized by containing at a ratio of 95 mol% or less. With this configuration, since the glass component has a low melting point composition, the bonding property with the first heat dissipation layer is improved, and the thermal stress generated between the substrate and the first heat dissipation layer during the heat cycle is more sure. Can be relaxed.

ここに開示される放熱性基板の好適な一態様において、上記第２放熱層は、３質量％以上１５質量％以下の割合でガラス成分が含まれることを特徴としている。かかる構成によると第２放熱層の抵抗率が低く抑えられ、放熱層に好適な導電性を備えることができる。   In a preferred aspect of the heat-dissipating substrate disclosed herein, the second heat-dissipating layer is characterized in that a glass component is contained at a ratio of 3% by mass to 15% by mass. According to such a configuration, the resistivity of the second heat dissipation layer can be kept low, and the heat dissipation layer can have suitable conductivity.

ここに開示される放熱性基板の好適な一態様において、上記第２放熱層は、厚みが１μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴としている。かかる構成によると、基板に十分な放熱性，応力緩和性および低抵抗性を全てバランスよく兼ね備える放熱層を実現することができる。   In a preferred aspect of the heat dissipation substrate disclosed herein, the second heat dissipation layer has a thickness of not less than 1 μm and not more than 500 μm. According to this configuration, it is possible to realize a heat dissipation layer that has a sufficient balance of heat dissipation, stress relaxation, and low resistance on the substrate.

ここに開示される放熱性基板の好適な一態様において、上記基板は、窒化ケイ素あるいは窒化アルミニウムから構成されていることを特徴としている。窒化ケイ素は特に強度に優れるために薄板化することで放熱性に優れた基板となり得る。また、窒化アルミニウムは特に熱伝導性に優れるため、放熱性に優れた基板となり得る。かかる構成によると、より一層放熱性に優れた放熱性基板が実現される。   In a preferred aspect of the heat dissipation substrate disclosed herein, the substrate is made of silicon nitride or aluminum nitride. Since silicon nitride is particularly excellent in strength, it can be made into a substrate having excellent heat dissipation by thinning. In addition, since aluminum nitride is particularly excellent in thermal conductivity, it can be a substrate excellent in heat dissipation. According to such a configuration, a heat dissipating substrate that is further excellent in heat dissipating property is realized.

他の側面において、本発明は、放熱性基板の製造方法を提供する。かかる製造方法は、セラミックスからなる基板を用意すること、上記基板の少なくとも一方の面に、めっき法により実質的に銅または銅合金からなる第１放熱層を形成すること、銅粉末を主成分としガラス粉末を含む銅ペーストを用意すること、上記第１放熱層上に、上記銅ペーストを供給して前駆層を形成すること、および、上記前駆層を備える基板を焼成することで第２放熱層を形成し、上記第１放熱層上に上記第２放熱層を備える放熱性基板を得ること、を包含している。   In another aspect, the present invention provides a method for manufacturing a heat dissipation substrate. Such a manufacturing method includes preparing a substrate made of ceramics, forming a first heat dissipation layer substantially made of copper or a copper alloy by plating on at least one surface of the substrate, and having copper powder as a main component. Preparing a copper paste containing glass powder, supplying the copper paste on the first heat dissipation layer to form a precursor layer, and firing a substrate including the precursor layer to form a second heat dissipation layer And obtaining a heat dissipating substrate provided with the second heat dissipating layer on the first heat dissipating layer is included.

かかる構成によると、基板に第１放熱層を形成したのちに、銅ペーストの供給により任意の形態（パターン、厚み等）の第２放熱層を形成することができる。第１放熱層は、めっき法により基板に強固に結合される。また、第２放熱層を形成するための銅ペーストには、ガラス粉末が含まれているため、基板との熱膨張差により生じる第１放熱層の熱応力を好適に緩和することができる。これにより、より広い温度範囲のヒートサイクル耐性を備え、接合性に優れた放熱層を備える放熱性基板を製造することができる。   According to such a configuration, after the first heat dissipation layer is formed on the substrate, the second heat dissipation layer of any form (pattern, thickness, etc.) can be formed by supplying the copper paste. The first heat dissipation layer is firmly bonded to the substrate by a plating method. Moreover, since the glass paste is contained in the copper paste for forming the 2nd heat dissipation layer, the thermal stress of the 1st heat dissipation layer produced by the thermal expansion difference with a board | substrate can be relieve | moderated suitably. Thereby, the heat dissipation board | substrate provided with the heat cycle tolerance of a wider temperature range and provided with the heat dissipation layer excellent in bondability can be manufactured.

ここに開示される製造方法の好適な一態様において、上記第１放熱層は、無電解めっき法により形成することを特徴としている。無電解めっき法によると、例えば、比較的大きな寸法の基板に対して、簡便かつ低コストにめっきを行うことができる。これにより、生産性良く放熱性基板を製造することができる。   In a preferred aspect of the manufacturing method disclosed herein, the first heat dissipation layer is formed by an electroless plating method. According to the electroless plating method, for example, plating can be performed easily and at low cost on a substrate having a relatively large size. Thereby, a heat dissipation board can be manufactured with high productivity.

ここに開示される製造方法の好適な一態様において、上記焼成は、４７５℃以上７００℃以下の温度範囲で行うことを特徴としている。かかる構成によると、比較的低温度で放熱層（第２放熱層）を形成することができ、基板と第１放熱層との界面に発生する熱応力を低減して、反りやひずみの低減された放熱性基板を得ることができる。   In a preferred embodiment of the production method disclosed herein, the firing is performed in a temperature range of 475 ° C. or more and 700 ° C. or less. According to such a configuration, the heat dissipation layer (second heat dissipation layer) can be formed at a relatively low temperature, and the thermal stress generated at the interface between the substrate and the first heat dissipation layer is reduced, thereby reducing warpage and strain. A heat dissipating substrate can be obtained.

ここに開示される製造方法の好適な一態様において、上記セラミックスが、窒化ケイ素または窒化アルミニウムからなるセラミックスであることを特徴としている。上記のとおり、窒化ケイ素は特に強度に優れるために薄板化することで放熱性に優れた基板となり得る。また、窒化アルミニウムは特に熱伝導性に優れるため、放熱性に優れた基板となり得る。かかる構成によると、より一層放熱性に優れた放熱性基板を製造することができる。   In a preferred aspect of the manufacturing method disclosed herein, the ceramic is a ceramic made of silicon nitride or aluminum nitride. As described above, since silicon nitride is particularly excellent in strength, it can be a substrate having excellent heat dissipation properties by being thinned. In addition, since aluminum nitride is particularly excellent in thermal conductivity, it can be a substrate excellent in heat dissipation. According to such a configuration, a heat dissipating substrate that is further excellent in heat dissipation can be manufactured.

ここに開示される製造方法の好適な一態様において、上記前駆層の上に、さらに上記銅ペーストを供給することを含むことを特徴としている。かかる構成によると、所望の厚みの放熱層を形成することができる。換言すると、所望の放熱性能を備える放熱性基板が提供される。また、前駆層の任意の部位にのみ銅ペーストを供給することもでき、例えば、放熱層の平坦性をより一層高めるべく放熱層の厚みを調整することができる。   In a preferred aspect of the manufacturing method disclosed herein, the method further includes supplying the copper paste on the precursor layer. According to this configuration, a heat dissipation layer having a desired thickness can be formed. In other words, a heat dissipation substrate having a desired heat dissipation performance is provided. Further, the copper paste can be supplied only to an arbitrary portion of the precursor layer. For example, the thickness of the heat dissipation layer can be adjusted to further improve the flatness of the heat dissipation layer.

以上のここに開示される技術によると、低抵抗率で、かつ、より広い温度範囲におけるヒートサイクル耐性（耐熱性、熱応力緩和性、接合性等）が実現された、放熱性基板とその製造方法が提供される。かかる技術によると、第１放熱層と第２放熱層との組み合わせにより、より広い温度範囲においてより確実な接合性を実現するとともに、より大きな温度変化による熱応力を緩和し得る。かかる放熱層は、反りやひずみの発生を抑えるとともに、厚みを簡便に調整しながら製造することができる。したがって、かかる特性を備える放熱性基板は、例えば、半導体素子を実装するに際し、複数の半導体素子の表面高さを任意に調整するのに有用であり得る。これにより、例えば、複数の半導体素子間にワイヤボンディングにより電極を形成することに代えて、複数の半導体素子上に電極板を載置することで、素子間の導通を確保することが可能とされる。   According to the above-described technology disclosed herein, a heat radiating substrate having low resistivity and heat cycle resistance (heat resistance, thermal stress relaxation, bonding properties, etc.) in a wider temperature range and its manufacture A method is provided. According to such a technique, the combination of the first heat dissipation layer and the second heat dissipation layer can realize more reliable bondability in a wider temperature range, and can relieve thermal stress due to a larger temperature change. Such a heat dissipation layer can be produced while suppressing the occurrence of warpage and distortion and adjusting the thickness easily. Therefore, a heat dissipating substrate having such characteristics can be useful for arbitrarily adjusting the surface height of a plurality of semiconductor elements, for example, when mounting the semiconductor elements. Thereby, for example, instead of forming electrodes by wire bonding between a plurality of semiconductor elements, it is possible to secure conduction between the elements by placing an electrode plate on the plurality of semiconductor elements. The

一実施形態に係る放熱性基板の使用例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the usage example of the thermal radiation board | substrate which concerns on one Embodiment.

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面において、同様の作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明し、重複する説明は省略または簡略化することがある。図面に記載の実施形態は、本発明を明瞭に説明するために必要に応じて模式化されており、実際の放熱性基板の寸法関係（長さ、幅、厚さ等）を必ずしも正確に反映したものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. Moreover, in the following drawings, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member and site | part which show | plays the same effect | action, and the overlapping description may be abbreviate | omitted or simplified. The embodiments shown in the drawings are modeled as necessary to clearly explain the present invention, and do not necessarily accurately reflect the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) of the actual heat-dissipating substrate. It was n’t.

図１は、ここで開示される放熱性基板１の構成を示す断面模式図である。
ここに開示される放熱性基板１は、基板１０の少なくとも一方の面に、放熱層２０が直接的に備えられている、いわゆるＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板である。すなわち、放熱層２０は、ろう材やはんだ等の接合材を介することなく、基板１０に直接設けられている。この放熱層２０は、基板１０の片面のみに備えられていても良いし、この図１の例のように両面に備えられていても良い。また、放熱層２０は、基板１０のほぼ全面（図１の基板１０の下側の放熱層２０参照）にわたって備えられていても良いし、基板１０の一部（図１の基板１０の上側の放熱層２０参照）に備えられていても良い。そしてこの放熱層２０は、基板１０上に形成された第１放熱層２２と、第１放熱層２２の表面に備えられる第２放熱層２４を含んでいる。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a heat dissipation substrate 1 disclosed herein.
The heat dissipation substrate 1 disclosed here is a so-called DBC (Direct Bonded Copper) substrate in which a heat dissipation layer 20 is directly provided on at least one surface of a substrate 10. That is, the heat dissipation layer 20 is directly provided on the substrate 10 without using a bonding material such as a brazing material or solder. The heat dissipation layer 20 may be provided only on one side of the substrate 10 or may be provided on both sides as in the example of FIG. The heat dissipation layer 20 may be provided over almost the entire surface of the substrate 10 (see the heat dissipation layer 20 below the substrate 10 in FIG. 1), or a part of the substrate 10 (on the upper side of the substrate 10 in FIG. 1). It may be provided in the heat dissipation layer 20). The heat dissipation layer 20 includes a first heat dissipation layer 22 formed on the substrate 10 and a second heat dissipation layer 24 provided on the surface of the first heat dissipation layer 22.

以下、かかる放熱性基板１の製造方法を説明しながら、放熱性基板１とこれを特徴づける第１放熱層２２および第２放熱層２４を含む放熱層２０とについて詳細に説明する。   Hereinafter, the heat radiating substrate 1 and the heat radiating layer 20 including the first heat radiating layer 22 and the second heat radiating layer 24 that characterize the heat radiating substrate 1 will be described in detail while explaining the manufacturing method of the heat radiating substrate 1.

［基板］
基板１０としては、各種のセラミックスからなるものを考慮することができる。かかるセラミックスとしては、詳細な組成や形状、寸法等は特に制限されず、例えば、金属の炭化物からなる炭化物系セラミックス，金属の窒化物からなる窒化物系セラミックス，金属の酸化物からなる酸化物系セラミックス，その他、金属のホウ化物，フッ化物，水酸化物，炭酸塩，リン酸塩等からなるセラミックスが挙げられる。かかるセラミックスとしては、特に、熱膨張係数が小さいものが、本発明の効果を顕著に発現し得るとの観点から好適である。かかるセラミックスの具体例としては、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），窒化ホウ素（ＢＮ），窒化ガリウム（ＧａＮ），サイアロン（Ｓｉ３Ｎ４−ＡｌＮ−Ａｌ２Ｏ３固溶体；Sialon），窒化炭素（ＣＮｘ），窒化チタン（ＴｉＮ）等の窒化物系セラミックス、炭化ケイ素（ＳｉＣ），タングステンカーバイド（ＷＣ）等の炭化物系セラミックス，コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２），ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）等の複合酸化物系セラミックス等が、代表的なものとして挙げられる。これらのセラミックスは、代表組成を併せて記しており、必ずしも上記組成のものに限定されない。例えば、所望の特性を得る目的等で各種の他の元素が添加されたものや複合化されたものであってよい。 [substrate]
As the board | substrate 10, what consists of various ceramics can be considered. Such a ceramic is not particularly limited in its detailed composition, shape, dimensions, etc. For example, carbide ceramics composed of metal carbides, nitride ceramics composed of metal nitrides, oxides composed of metal oxides Ceramics and other ceramics composed of metal borides, fluorides, hydroxides, carbonates, phosphates and the like can be mentioned. As such ceramics, those having a small thermal expansion coefficient are particularly preferable from the viewpoint that the effects of the present invention can be remarkably exhibited. Specific examples of such ceramics include silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), gallium nitride (GaN), sialon (Si 3 N 4 —AlN—Al 2 O 3 solid solution; Sialon), nitride ceramics such as carbon nitride (CN x ), titanium nitride (TiN), carbide ceramics such as silicon carbide (SiC), tungsten carbide (WC), cordierite (2MgO · 2Al 2 O 3. Typical examples include composite oxide ceramics such as 5SiO 2 ) and mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ). These ceramics are described together with representative compositions, and are not necessarily limited to the above compositions. For example, it may be a material to which various other elements are added or a compounded material for the purpose of obtaining desired characteristics.

上記のセラミックスのなかでも、炭化ケイ素ＳｉＣは、シリコン（Ｓｉ）に比べて電界強度が約１０倍、最大電子走行速度が約２倍、熱伝導率が約３倍という優れた物性を有しており、例えば、パワーデバイス用途の基板１０として好ましく用いることができる。また、ここに開示される技術においては、窒化物系セラミックスに対しても、密着性の良い放熱層２０を備えることができる。窒化物系セラミックスは、熱膨張係数が他のセラミックスと比較して相対的に低い。例えば、室温（２５℃）から５００℃の熱膨張係数が、窒化ケイ素で２．６×１０−６／Ｋ程度、窒化アルミニウムで４．６×１０−６／Ｋ程度、窒化ホウ素で１．４×１０−６／Ｋ程度である。また、窒化物系セラミックスは、酸化物系のセラミックスに比べて焼結性等の接合性にも乏しい。かかる観点から、窒化物系セラミックスについても基板１０として好ましく用いることができる。 Among the above ceramics, silicon carbide SiC has excellent physical properties of about 10 times the electric field strength, about 2 times the maximum electron traveling speed, and about 3 times the thermal conductivity compared to silicon (Si). For example, it can be preferably used as the substrate 10 for power device use. Moreover, in the technique disclosed here, the heat dissipation layer 20 with good adhesiveness can be provided for nitride ceramics. Nitride ceramics have a relatively low thermal expansion coefficient compared to other ceramics. For example, the thermal expansion coefficient from room temperature (25 ° C.) to 500 ° C. is about 2.6 × 10 −6 / K for silicon nitride, about 4.6 × 10 −6 / K for aluminum nitride, and 1.4 for boron nitride. It is about × 10 −6 / K. In addition, nitride ceramics have poor bonding properties such as sinterability compared to oxide ceramics. From this point of view, nitride ceramics can also be preferably used as the substrate 10.

なお、窒化物系セラミックスの中でも、窒化ケイ素は、とりわけ強度が高い（例えば曲げ強度で約７００〜８３０ＭＰａ）ことから、例えば薄板化等することで基板１０として特に好ましい材料となり得る。また、窒化アルミニウムは、熱伝導率が他のセラミックス材料に比べて極めて高い（例えば１５０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋ）ことから、基板１０を構成するには好ましい材料であり得る。かかる観点から、窒化ケイ素または窒化アルミニウムからなる基板１０を用いることで、より放熱性に優れた放熱性基板１を構成することができる。
かかる基板１０のサイズは特に限定されず、例えば、所望の規格に従う寸法とすることができる。 Of the nitride ceramics, silicon nitride is particularly high in strength (for example, about 700 to 830 MPa in bending strength), and thus can be a particularly preferable material for the substrate 10 by, for example, thinning. In addition, aluminum nitride can be a preferable material for constituting the substrate 10 because of its extremely high thermal conductivity (for example, 150 to 200 W / m · K) compared to other ceramic materials. From this point of view, by using the substrate 10 made of silicon nitride or aluminum nitride, the heat dissipating substrate 1 having more excellent heat dissipating property can be configured.
The size of the substrate 10 is not particularly limited, and can be, for example, a dimension according to a desired standard.

［放熱層］
上記のとおり、ここに開示される放熱性基板１において、放熱層２０は、第１放熱層２２と、この第１放熱層２２の表面に備えられる第２放熱層２４と、を備えている。
（第１放熱層）
第１放熱層２２は、実質的に銅（Ｃｕ）の単体または銅の合金から構成されている。好ましくは、導電性の良好な（低抵抗率の）銅の単体である。なお、ここでいう合金とは、銅と、他の１種以上の元素からなり、金属的な性質を示す物質を包含する意味であって、その混ざり方は、固溶体、金属間化合物およびそれらの混合のいずれであっても良い。第１放熱層２２が合金から構成される場合、その構成元素の数は、例えば、２種類（２元系合金）であっても良いし、３種類以上（３元系以上）であっても良い。かかる銅または銅合金としては、無酸素銅，タフピッチ銅，脱酸銅等のいわゆる純銅や、いわゆるベリリウム銅，チタン銅，ジルコニウム銅，錫入り銅，鉄入り銅，コルソン合金等の銅基合金、いわゆる黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ系合金），青銅（Ｃｕ−Ｓｎ系合金），銅ニッケル合金等の銅合金が例示される。 [Heat dissipation layer]
As described above, in the heat dissipation substrate 1 disclosed herein, the heat dissipation layer 20 includes the first heat dissipation layer 22 and the second heat dissipation layer 24 provided on the surface of the first heat dissipation layer 22.
(First heat dissipation layer)
The first heat radiation layer 22 is substantially composed of a simple substance of copper (Cu) or a copper alloy. Preferably, it is a simple copper (low resistivity) having good conductivity. The alloy here is meant to include copper and one or more other elements, and includes a substance exhibiting metallic properties, and the way of mixing includes a solid solution, an intermetallic compound, and their compounds. Any of mixing may be sufficient. When the first heat dissipation layer 22 is made of an alloy, the number of constituent elements may be, for example, two types (binary alloy) or three or more types (ternary system or more). good. Examples of such copper or copper alloy include so-called pure copper such as oxygen-free copper, tough pitch copper, and deoxidized copper, and copper-based alloys such as so-called beryllium copper, titanium copper, zirconium copper, tin-containing copper, iron-containing copper, and Corson alloy. Examples thereof include copper alloys such as so-called brass (Cu—Zn alloy), bronze (Cu—Sn alloy), and copper nickel alloy.

かかる第１放熱層２２は、めっき法により基板１０上に直接的に形成されていることが肝要であり得る。セラミックスからなる基板１０の表面は、微視的なレベルで、必然的にポーラス（多孔質）であり得る。換言すると、微細なレベルで凹凸が形成されている（例えば、表面粗さＲａ：０．１μｍ〜１．０μｍ程度）。めっき法を採用することで、かかる凹凸の凹部にまで第１放熱層２２が食い込み、基板１０と第１放熱層２２とが噛み合った状態で、該第１放熱層２２を形成することができる。したがって、基板１０と第１放熱層２２とは、機械的に強固に接合されている。これにより、基板１０と第１放熱層２２との界面の接合強度が高められ、温度変化のある環境において熱膨張差に基づく熱応力が発生した場合であっても、基板１０と第１放熱層２２との間の剥離が抑制される。また、めっき法により形成されることで、第１放熱層２２の表面は微細なレベルで平坦化される。したがって、第１放熱層２２と第２放熱層２４との接合性についても、良好となり得る。なお、めっき法による第１放熱層２２の形成については、製造方法と共に後で説明する。   It may be important that the first heat dissipation layer 22 is formed directly on the substrate 10 by a plating method. The surface of the substrate 10 made of ceramic can be necessarily porous at a microscopic level. In other words, irregularities are formed at a fine level (for example, surface roughness Ra: about 0.1 μm to 1.0 μm). By adopting the plating method, the first heat dissipation layer 22 can be formed in a state where the first heat dissipation layer 22 bites into the concave and convex portions and the substrate 10 and the first heat dissipation layer 22 are engaged with each other. Therefore, the substrate 10 and the first heat dissipation layer 22 are mechanically firmly bonded. As a result, the bonding strength at the interface between the substrate 10 and the first heat dissipation layer 22 is increased, and even when a thermal stress based on a difference in thermal expansion occurs in an environment with a temperature change, the substrate 10 and the first heat dissipation layer. Peeling with 22 is suppressed. Moreover, the surface of the 1st thermal radiation layer 22 is planarized by a fine level by forming by the plating method. Therefore, the bonding property between the first heat dissipation layer 22 and the second heat dissipation layer 24 can be improved. In addition, formation of the 1st thermal radiation layer 22 by the plating method is demonstrated later with a manufacturing method.

第１放熱層２２は、その厚みがごく薄く（例えば、０．０１μｍ以下）ても、存在することで、基板１０と第１放熱層２２との接合性の向上や、熱応力の緩和の効果を奏する。しかしながら、その厚みがおよそ０．１μｍ以上であることで、かかる効果を明瞭に発揮することができるために好ましい。第１放熱層２２の厚みは、例えば、０．５μｍ以上であるのが好ましく、０．８μｍ以上であるのがより好ましく、１μｍ以上であるのがさらに好ましい。
一方で、第１放熱層２２を構成する成分である銅は、単体（Ｃｕ）での熱膨張係数（２５℃〜５００℃）がおよそ１６×１０−６／Ｋと、上記の窒化物系セラミックスと比較して３〜５倍以上も大きい。したがって、上記のとおりの強固な接合を実現していても、厚みが厚すぎる場合には、従来の銅メタライズ基板と同様に、温度変化のある環境下において熱応力差が蓄積され、基板１０と第１放熱層２２との界面での剥離が生じ易くなり得る。したがって、かかる第１放熱層２２は、例えば、厚みが５０μｍ以下であるのが好ましく、３０μｍ以下であるのがより好ましく、２０μｍ以下であるのがより好ましく、例えば１０μｍ以下であり得る。 Even if the first heat dissipation layer 22 is very thin (for example, 0.01 μm or less), the presence of the first heat dissipation layer 22 improves the bondability between the substrate 10 and the first heat dissipation layer 22 and reduces the thermal stress. Play. However, it is preferable that the thickness is about 0.1 μm or more because such an effect can be clearly exhibited. For example, the thickness of the first heat dissipation layer 22 is preferably 0.5 μm or more, more preferably 0.8 μm or more, and further preferably 1 μm or more.
On the other hand, copper which is a component constituting the first heat radiation layer 22 has a thermal expansion coefficient (25 ° C. to 500 ° C.) of a simple substance (Cu) of about 16 × 10 −6 / K, and the above nitride ceramics. 3-5 times greater than Therefore, even if the strong bonding as described above is realized, if the thickness is too thick, a thermal stress difference is accumulated in an environment with a temperature change like the conventional copper metallized substrate. Peeling at the interface with the first heat dissipation layer 22 can easily occur. Therefore, for example, the first heat radiation layer 22 preferably has a thickness of 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and may be, for example, 10 μm or less.

（第２放熱層）
第２放熱層２４は、銅（Ｃｕ）を主成分とし、ガラス成分を含んでいる。第２放熱層２４において、ガラス成分は、例えば粒状にある銅成分同士を結合したり、かかる第２放熱層２４と第１放熱層２２とを結合したりする、無機バインダとしての役割を果たす。そして、かかるガラス成分は、無機バインダとしての役割の他に、第２放熱層２４のさまざまな機能を向上させ得る。例えば、ガラス成分は、第１放熱層２２を構成する銅に比べて相対的に熱膨張係数が低いことから、第２放熱層２４の熱膨張係数を主として銅からなる第１放熱層２２に比べて大きく低減し得る。なお、第２放熱層２４は、本発明の目的を損ねない範囲であれば、放熱層２０の機能を高める目的等で、銅およびガラス成分以外の成分を含んでも良い。また、放熱層２０の主成分たる銅は、銅を主成分とする限りにおいて、銅単体からなるものに限定されず、例えば、銅にその他の元素が含まれた合金であっても良い。 (Second heat dissipation layer)
The 2nd heat dissipation layer 24 has copper (Cu) as a main component and contains the glass component. In the second heat dissipation layer 24, the glass component plays a role as an inorganic binder that bonds, for example, the copper components in a granular form, or combines the second heat dissipation layer 24 and the first heat dissipation layer 22. And such a glass component can improve various functions of the 2nd heat dissipation layer 24 besides the role as an inorganic binder. For example, since the glass component has a relatively low thermal expansion coefficient compared to copper constituting the first heat dissipation layer 22, the thermal expansion coefficient of the second heat dissipation layer 24 is mainly compared to the first heat dissipation layer 22 made of copper. Can be greatly reduced. The second heat dissipation layer 24 may contain components other than copper and glass components for the purpose of enhancing the function of the heat dissipation layer 20 as long as the object of the present invention is not impaired. Moreover, as long as copper is the main component, copper as the main component of the heat dissipation layer 20 is not limited to copper, but may be, for example, an alloy containing other elements in copper.

ここで、放熱性基板１においては、熱膨張係数の小さい基板１０の表面に、熱膨張係数の大きな第１放熱層２２を備えるようにしている。したがって、熱膨張係数の小さい第２放熱層２４を、第１放熱層２２を覆うようにさらに備えることで、温度変化により生じる第１放熱層２２の膨張および収縮を抑制ないしは緩和することができる。すなわち、第１放熱層２２を、相対的に熱膨張係数の小さい基板１０と第２放熱層２４とで挟みこむことで温度変化に伴う第１放熱層２２の膨張および収縮を低減し、放熱性基板１の反りや表面の凹凸の発生を抑制することができる。
このような第２放熱層２４の熱膨張係数は、厳密に制限されるものではないが、１０×１０−６／Ｋ以上１４×１０−６／Ｋ以下（典型的には、１０×１０−６／Ｋ以上１３×１０−６／Ｋ以下、例えば、１０．５×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下）であるのが好ましい。第２放熱層２４の熱膨張係数がかかる範囲にあることで、基板１０と第１放熱層２２との熱応力を好適に緩和することができる。 Here, in the heat dissipation board | substrate 1, the 1st thermal radiation layer 22 with a large thermal expansion coefficient is provided on the surface of the board | substrate 10 with a small thermal expansion coefficient. Therefore, by further providing the second heat dissipation layer 24 having a small thermal expansion coefficient so as to cover the first heat dissipation layer 22, the expansion and contraction of the first heat dissipation layer 22 caused by the temperature change can be suppressed or alleviated. That is, by sandwiching the first heat dissipation layer 22 between the substrate 10 having a relatively small thermal expansion coefficient and the second heat dissipation layer 24, expansion and contraction of the first heat dissipation layer 22 due to a temperature change can be reduced, and the heat dissipation performance can be reduced. Generation | occurrence | production of the curvature of the board | substrate 1 and the unevenness | corrugation of the surface can be suppressed.
Thermal expansion coefficient of such a second heat radiating layer 24 is not strictly limited, 10 × 10 -6 / K or 14 × 10 -6 / K or less (typically, 10 × 10 - 6 / K or more and 13 × 10 −6 / K or less, for example, 10.5 × 10 −6 / K or more and 12 × 10 −6 / K or less). The thermal stress of the board | substrate 10 and the 1st thermal radiation layer 22 can be relieve | moderated suitably because the thermal expansion coefficient of the 2nd thermal radiation layer 24 exists in this range.

なお、第２放熱層２４と第１放熱層２２との接合性は、ガラス成分の性状、とりわけ軟化点を制御することで好適に調整することができる。具体的には、ガラス成分の軟化点が低い程、より低い温度で良好な軟化流動性を発現し、第１放熱層２２と良く馴染んで密着性よく第２放熱層２４を形成し得る。このことは、例えば、より低温で第２放熱層２４を形成できることをも意味し、第２放熱層２４の形成時に放熱性基板１に発生する熱応力を低減することにも繋がる。延いては表面平坦性の高い放熱層２０が得られることになるために好ましい。かかる観点から、ガラス成分の軟化点は、６５０℃未満、典型的には５００℃以下、例えば４５０℃以下となるよう構成されている（組成が調整されている）ことが好ましい。しかしながら、ガラス成分の軟化点が低すぎると、ガラス成分中に結晶が析出してガラス化し難くなったり、ヒートサイクルによる影響を受けやすくなるために好ましくない。かかる観点から、ガラス成分の軟化点は、２５０℃以上、典型的には３００℃以上、例えば３５０℃以上となるよう構成されていることが好ましい。これにより、基板１０と放熱層２０（とりわけ基板１０と第１放熱層２２）との間に生じる熱応力を緩和し、ひずみやクラックの発生を好適に抑制することができる。   The bondability between the second heat dissipation layer 24 and the first heat dissipation layer 22 can be suitably adjusted by controlling the properties of the glass component, particularly the softening point. Specifically, the lower the softening point of the glass component, the better the softening fluidity is expressed at a lower temperature, and the second heat dissipation layer 24 can be formed with good adhesion and good compatibility with the first heat dissipation layer 22. This also means that, for example, the second heat dissipation layer 24 can be formed at a lower temperature, which leads to a reduction in thermal stress generated in the heat dissipation substrate 1 when the second heat dissipation layer 24 is formed. As a result, the heat dissipation layer 20 having high surface flatness is obtained, which is preferable. From this viewpoint, it is preferable that the softening point of the glass component is configured to be less than 650 ° C., typically 500 ° C. or less, for example, 450 ° C. or less (the composition is adjusted). However, if the softening point of the glass component is too low, it is not preferable because crystals are precipitated in the glass component, making it difficult to vitrify or being easily affected by heat cycles. From this viewpoint, it is preferable that the softening point of the glass component is 250 ° C. or higher, typically 300 ° C. or higher, for example, 350 ° C. or higher. Thereby, the thermal stress produced between the board | substrate 10 and the thermal radiation layer 20 (especially the board | substrate 10 and the 1st thermal radiation layer 22) can be relieve | moderated, and generation | occurrence | production of a distortion and a crack can be suppressed suitably.

そして、ガラス成分は、上記の比較的低い軟化点を実現するために、軟化点を低下させる効果のあるガラス構成元素を含む組成であることが好ましい。かかる軟化点を低下させ得るガラス構成成分としては、例えば、酸化物として表した場合、ＺｎＯ、或いは、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ等のアルカリ土類金属の酸化物を挙げることができる。なかでも、ＢａＯ、ＺｎＯであることが好ましい。より好適には、これらの少なくとも一方を合計で６０ｍｏｌ％以上９５ｍｏｌ％以下の割合で含むことが好ましい。すなわち、ＢａＯとＺｎＯとは、いずれか一方が含まれていても良いし、両方が含まれていても良い。ＢａＯとＺｎＯとの両方が含まれていることで、第２放熱層２４の接合強度を効率的に高めることができるためにさらに好ましい。ＢａＯとＺｎＯとの合計量が少ないと、ガラス成分の軟化点を十分に低下させることができないために好ましくない。ＢａＯおよびＺｎＯの合計は、６５ｍｏｌ％以上であるのが好ましく、さらには７０ｍｏｌ％以上であるのがより好ましい。しかしながら、ＢａＯおよびＺｎＯの合計量が多すぎると、ガラスの軟化点が低くなりすぎ、より高温での用途での使用に適さなかったり、ガラス化し難くバインダとしての機能が低下する可能性が高まったりするために好ましくない。したがって、ＢａＯおよびＺｎＯの合計は、９０ｍｏｌ％以下であるのが好ましく、さらには８５ｍｏｌ％以下であるのがより好ましい。   And in order to implement | achieve said comparatively low softening point, it is preferable that a glass component is a composition containing the glass structural element which has the effect of reducing a softening point. Examples of the glass component capable of lowering the softening point include ZnO or alkaline earth metal oxides such as MgO, CaO, SrO, and BaO when expressed as oxides. Of these, BaO and ZnO are preferable. More preferably, it is preferable to include at least one of these in a ratio of 60 mol% to 95 mol% in total. That is, one of BaO and ZnO may be included, or both may be included. The inclusion of both BaO and ZnO is more preferable because the bonding strength of the second heat dissipation layer 24 can be efficiently increased. If the total amount of BaO and ZnO is small, the softening point of the glass component cannot be lowered sufficiently, which is not preferable. The total of BaO and ZnO is preferably 65 mol% or more, and more preferably 70 mol% or more. However, if the total amount of BaO and ZnO is too large, the softening point of the glass becomes too low, making it unsuitable for use in higher temperature applications, or increasing the possibility that the function as a binder is difficult to vitrify and decrease. This is not preferable. Therefore, the total of BaO and ZnO is preferably 90 mol% or less, and more preferably 85 mol% or less.

また、必ずしもこれに限定されるものではないが、ガラス成分は、さらに銀（Ａｇ）を含んでいるのが好ましい。かかるＡｇは、酸化物に換算した場合のガラス組成において、Ａｇ２Ｏとして０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下の割合で含まれ得る。詳細な機構について明らかではないが、ガラス成分が銀を含むことで、第２放熱層２４の接合性をより高めることができる。また、かかるガラス成分は、例えば、放熱層２０と基板１０との間に生じる熱応力を緩和する機能をも発現し得る。ここで、Ａｇ２Ｏは少量でも含まれることで接合性改善の効果が得られるものの、少なすぎるとかかる効果が明瞭に得られないために好ましくない。Ａｇ２Ｏは、０．８ｍｏｌ％以上の割合で含まれるのが好ましく、１ｍｏｌ％以上であるのがより好ましい。Ａｇ２Ｏの割合は、多すぎると必要以上に熱膨張係数が大きくなったり、価格が高くなったりするために好ましくない。Ａｇ２Ｏは、４ｍｏｌ％以下の割合で含まれるのが好ましく、３ｍｏｌ％以下であるのがより好ましい。なお、基板１０と放熱層２０との間の熱応力が低減されることにより、放熱層２０の表面でのしわやクラックの発生が抑制され、より平坦性の高い放熱層２０が形成されるために好ましい。 Moreover, although not necessarily limited to this, it is preferable that the glass component contains silver (Ag) further. Such Ag may be contained in a glass composition in terms of an oxide at a ratio of 0.5 mol% or more and 5 mol% or less as Ag 2 O. Although it is not clear about a detailed mechanism, the adhesiveness of the 2nd heat dissipation layer 24 can be improved more because a glass component contains silver. Moreover, this glass component can also express the function which relieve | moderates the thermal stress produced between the thermal radiation layer 20 and the board | substrate 10, for example. Here, although Ag 2 O is contained even in a small amount, an effect of improving the bonding property can be obtained. Ag 2 O is preferably contained in a proportion of 0.8 mol% or more, and more preferably 1 mol% or more. If the ratio of Ag 2 O is too large, the coefficient of thermal expansion becomes unnecessarily large or the price becomes undesirably high. Ag 2 O is preferably contained in a proportion of 4 mol% or less, and more preferably 3 mol% or less. In addition, since the thermal stress between the board | substrate 10 and the thermal radiation layer 20 is reduced, generation | occurrence | production of the wrinkle and crack in the surface of the thermal radiation layer 20 is suppressed, and since the thermal radiation layer 20 with higher flatness is formed. Is preferable.

また、ガラス成分は、ＳｉＯ２を１ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下の割合で含有しているのが好ましい。ＳｉＯ２はガラスの骨格を形成する成分であるとともに、熱膨張係数を低下させる効果があり、第２放熱層２４に適度な硬度および化学的安定性（耐環境性）等の機能を付与することができるために好ましい。したがって、ＳｉＯ２は、３ｍｏｌ％以上であるのが好ましく、さらには５ｍｏｌ％以上であるのがより好ましい。しかしながら、ＳｉＯ２が多すぎるとガラス軟化点を低く維持することができなくなるために好ましくない。ＳｉＯ２は、１８ｍｏｌ％以下であるのが好ましく、さらには１５ｍｏｌ％以下であるのがより好ましい。 Moreover, it is preferable that the glass component contains SiO 2 at a ratio of 1 mol% or more and 20 mol% or less. SiO 2 is a component that forms a glass skeleton, and has the effect of reducing the coefficient of thermal expansion, and imparts functions such as appropriate hardness and chemical stability (environmental resistance) to the second heat dissipation layer 24. It is preferable because Therefore, SiO 2 is preferably 3 mol% or more, and more preferably 5 mol% or more. However, too much SiO 2 is not preferable because the glass softening point cannot be kept low. SiO 2 is preferably at most 18 mol%, more preferably at most 15 mol%.

以上のガラス成分としては、例えば、具体的には、酸化物に換算した場合の組成で、以下に示すガラス組成を好ましい例として挙げることができる。
Ａｇ２Ｏ：０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下、
（ＢａＯ＋ＺｎＯ）：６０ｍｏｌ％以上９５ｍｏｌ％以下、
ＳｉＯ２：１ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下、
Ｒ２Ｏ：１ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、および
Ａｌ２Ｏ３：０ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下 As the above glass component, for example, specifically, a glass composition shown below can be given as a preferred example in terms of a composition in terms of an oxide.
Ag 2 O: 0.5 mol% or more and 5 mol% or less,
(BaO + ZnO): 60 mol% or more and 95 mol% or less,
SiO 2 : 1 mol% or more and 20 mol% or less,
R 2 O: 1mol% or more 30 mol% or less, and Al 2 O 3: 0mol% or more 5 mol% or less

なお、上記Ｒは元素周期律表における１Ａ族から選択される１種以上の元素を意味している。具体的には、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）であり得る。そしてＲ２Ｏは、これら１Ａ族元素の酸化物の合計を意味している。具体的には、例えば、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ２Ｏ）等の総和であり得る。例えば、ガラス成分を上記のような組成とすることで、軟化点を好適に６５０℃以下（好ましくは６５０℃未満、例えば４５０℃以下）程度にまで低減することができる。ガラス成分の軟化点が低い程、第２放熱層２４を形成する際の加熱温度を低減できるために好ましい。
なお、このガラス成分としては、通常の非晶質ガラスの他、結晶化ガラスであってもよい。好ましくは非晶質ガラスである。 In addition, said R means the 1 or more types of element selected from 1A group in an element periodic table. Specifically, for example, lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), and rubidium (Rb) may be used. R 2 O means the total of oxides of these 1A group elements. Specifically, for example, it may be the sum of lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), rubidium oxide (Rb 2 O), and the like. For example, by setting the glass component as described above, the softening point can be suitably reduced to about 650 ° C. or less (preferably less than 650 ° C., for example, 450 ° C. or less). A lower softening point of the glass component is preferable because the heating temperature when forming the second heat dissipation layer 24 can be reduced.
In addition, as this glass component, crystallized glass other than normal amorphous glass may be sufficient. Amorphous glass is preferred.

以上の第２放熱層２４において、主成分である銅とガラス成分との割合については厳密に制限されない。しかしながら、第２放熱層２４の放熱性（熱伝導特性）および抵抗率（体積抵抗率、比抵抗であり得る。）と、かかる第２放熱層２４の第１放熱層２２への接合性とのバランス等を考慮すると、例えば、銅とガラス成分との合計を１００質量％としたとき、３質量％以上１５質量％以下の割合でガラス成分が含まれているのが好ましい。ガラス成分の割合が少なくなると、第２放熱層２４の第１放熱層２２への良好な接合性が得られ難いために好ましくない。ガラス成分の割合は、５質量％以上であるのが好ましく、さらには８質量％以上であるのがより好ましい。また、ガラス成分の割合が多すぎると主成分である銅により実現され得る放熱性および電気伝導性が必要以上に損なわれるために好ましくない。ガラス成分の割合は、１４質量％以下であるのが好ましく、さらには１２質量％以下であるのがより好ましい。   In the second heat dissipation layer 24 described above, the ratio of copper and glass components as main components is not strictly limited. However, the heat dissipation properties (thermal conductivity characteristics) and resistivity (which may be volume resistivity and specific resistance) of the second heat dissipation layer 24 and the bondability of the second heat dissipation layer 24 to the first heat dissipation layer 22 are considered. Considering balance and the like, for example, when the total of copper and glass component is 100% by mass, the glass component is preferably contained in a proportion of 3% by mass to 15% by mass. When the ratio of the glass component decreases, it is not preferable because it is difficult to obtain good bonding properties of the second heat dissipation layer 24 to the first heat dissipation layer 22. The proportion of the glass component is preferably 5% by mass or more, and more preferably 8% by mass or more. Moreover, when there is too much ratio of a glass component, since the heat dissipation and electrical conductivity which can be implement | achieved with copper which is a main component are impaired more than necessary, it is unpreferable. The proportion of the glass component is preferably 14% by mass or less, and more preferably 12% by mass or less.

ここに開示される放熱性基板１の製造方法は特に制限されない。しかしながら、以下に、この放熱性基板１の製造方法の好適な一形態としての、本発明の放熱性基板１の製造方法について説明する。
すなわち、ここに開示される放熱性基板１の製造方法は、以下の工程を包含する。
（１）セラミックスからなる基板１０を用意すること。
（２）基板１０の少なくとも一方の面に、めっき法により実質的に銅または銅合金からなる第１放熱層２２を形成すること。
（３）銅粉末を主成分としガラス粉末を含む銅ペーストを用意すること。
（４）第１放熱層２２上に、上記銅ペーストを供給して前駆層を形成すること。
（５）前駆層を備える基板１０を焼成することで第２放熱層２４を形成し、第１放熱層２２上に第２放熱層２４を備える放熱性基板１を得ること。 The manufacturing method of the heat dissipation substrate 1 disclosed here is not particularly limited. However, below, the manufacturing method of the heat dissipation board | substrate 1 of this invention as a suitable one form of the manufacturing method of this heat dissipation board | substrate 1 is demonstrated.
That is, the manufacturing method of the heat dissipating substrate 1 disclosed herein includes the following steps.
(1) Preparing a substrate 10 made of ceramics.
(2) The first heat radiation layer 22 substantially made of copper or a copper alloy is formed on at least one surface of the substrate 10 by a plating method.
(3) Prepare a copper paste containing copper powder as a main component and glass powder.
(4) Supplying the copper paste on the first heat dissipation layer 22 to form a precursor layer.
(5) The substrate 10 including the precursor layer is baked to form the second heat dissipation layer 24, and the heat dissipation substrate 1 including the second heat dissipation layer 24 on the first heat dissipation layer 22 is obtained.

［１．基板の用意］
まず、上記に説明したセラミックスからなる基板１０を用意する。かかる基板は、例えば、市販されているものを購入しても良いし、製造して用意しても良い。基板１０を製造する場合は、その製法等は制限されない。例えば、所望の組成のセラミックス粉末、焼成助剤および溶剤等を所定の割合で配合し、ボールミル等で粉砕および混合して、基板形成用のスラリーを調製する。そしてこのスラリーを、例えば、キャリアシート上に層状に供給し、適宜乾燥させた後、電気炉等にて所定の温度で脱脂および焼成することで、セラミック粉末の焼結体としての基板１０を得ることができる。基板１０は、焼成の前、もしくは焼成後に、所定の大きさに切断して用いることができる。 [1. Preparation of substrate]
First, the substrate 10 made of the ceramic described above is prepared. As such a substrate, for example, a commercially available one may be purchased, or manufactured and prepared. When manufacturing the board | substrate 10, the manufacturing method etc. are not restrict | limited. For example, ceramic powder having a desired composition, a firing aid, a solvent, and the like are blended at a predetermined ratio, and pulverized and mixed with a ball mill or the like to prepare a slurry for forming a substrate. Then, for example, the slurry is supplied in a layer form on a carrier sheet, appropriately dried, and then degreased and fired at a predetermined temperature in an electric furnace or the like to obtain a substrate 10 as a sintered body of ceramic powder. be able to. The substrate 10 can be cut into a predetermined size before firing or after firing.

［２．第１放熱層の形成］
次いで、用意した基板１０の少なくとも一方の面に、めっき法により、実質的に銅または銅合金からなる第１放熱層２２を形成する。
めっき法の具体的な手法については特に限定されず、湿式めっき法、乾式めっき法のいずれをも採用することができる。湿式めっき法としては、無電解めっき法、電気めっき法等が挙げられる。乾式めっき法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等が挙げられる。なかでも、湿式めっき法を好ましく採用することができ、例えば、無電解めっき法がより好ましい。汎用されている規格の半導体素子用途の基板１０に関しては、無電解めっき法が特に好適である。上記の各手法の具体的なめっき条件は、例えば、第１放熱層２２の厚みが所望の範囲となるように、常法に基づいて適宜設定することができる。 [2. Formation of first heat dissipation layer]
Next, the first heat dissipation layer 22 substantially made of copper or a copper alloy is formed on at least one surface of the prepared substrate 10 by plating.
The specific method of the plating method is not particularly limited, and either a wet plating method or a dry plating method can be employed. Examples of the wet plating method include an electroless plating method and an electroplating method. Examples of the dry plating method include a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, and a PVD method. Of these, the wet plating method can be preferably employed, and for example, the electroless plating method is more preferable. The electroless plating method is particularly suitable for the substrate 10 used for a standard semiconductor element. Specific plating conditions for each of the above methods can be appropriately set based on a conventional method, for example, so that the thickness of the first heat radiation layer 22 falls within a desired range.

ここに開示される製造方法の好ましい一態様として、無電解めっき法による銅めっきについて説明する。この方法ではまず、第１放熱層２２を構成する銅または銅合金の組成に応じて、銅および必要に応じて他の金属元素を塩として含むめっき液を用意する。この銅めっき層は、実質的に（例えば、銅めっき層全体の９５質量％以上が）銅成分からなるのが好ましい。めっき液としては、例えば、市販の無電解銅めっき液（例えば、硫酸銅溶液等）を用いることができる。上記めっき液は、典型的には、銅の塩（ＣｕＳＯ４など）の他に、還元剤（ＨＣＨＯなど），ｐＨ調整剤（ＮａＯＨなど），錯化剤（ＥＤＴＡやロッシェル塩など），促進剤，安定剤（ビピリジル、ポリエチレングリコールなど）の添加剤を含むことができる。そしてめっき液に、めっき対象である基板１０を浸漬させ、めっき液を撹拌して馴染ませる。良質な膜としての第１放熱層２２を形成するためには、予め、基板１０を塩化パラジウム等へ浸漬させる等して表面の活性化処理（コンディショニング、プレディップ、キャタライズ、活性化等の各種の前処理を包含する）を行っておくことが好ましい。無電解めっきにおけるめっき条件（めっき浴中におけるＣｕ濃度や温度、浸漬時間、ｐＨその他）は所望のめっき厚みが好適に実現されるよう、適宜設定すればよい。例えば、３０℃〜９０℃程度に加温した所定濃度のめっき浴中に数分間〜１時間程度浸漬させることが例示される。めっき処理の後は、適宜洗浄や乾燥を行うことにより、第１放熱層２２が備えられた基板１０を得ることができる。 As a preferred embodiment of the production method disclosed herein, copper plating by an electroless plating method will be described. In this method, first, a plating solution containing copper and, if necessary, another metal element as a salt is prepared according to the composition of copper or copper alloy constituting the first heat dissipation layer 22. This copper plating layer is preferably substantially composed of a copper component (for example, 95% by mass or more of the entire copper plating layer). As a plating solution, for example, a commercially available electroless copper plating solution (for example, a copper sulfate solution) can be used. The plating solution is typically a copper salt (such as CuSO 4 ), a reducing agent (such as HCHO), a pH adjuster (such as NaOH), a complexing agent (such as EDTA or Rochelle salt), and an accelerator. , Stabilizers (bipyridyl, polyethylene glycol, etc.) additives can be included. And the board | substrate 10 which is plating object is immersed in a plating solution, and a plating solution is stirred and made to acclimatize. In order to form the first heat radiation layer 22 as a high-quality film, various kinds of surface activation treatments (conditioning, pre-dip, catalyzing, activation, etc.) are performed by immersing the substrate 10 in palladium chloride or the like in advance. It is preferable to perform pretreatment). What is necessary is just to set suitably the plating conditions (Cu concentration in a plating bath, temperature, immersion time, pH, etc.) in electroless plating so that desired plating thickness is implement | achieved suitably. For example, immersing in a plating bath having a predetermined concentration heated to about 30 ° C. to 90 ° C. for about several minutes to about 1 hour is exemplified. After the plating process, the substrate 10 provided with the first heat dissipation layer 22 can be obtained by appropriately washing and drying.

［３．銅ペーストの用意］
そして、第２放熱層２４を形成するための銅ペーストを用意する。かかる銅ペーストは、第２放熱層２４の主成分としての銅粉末と、無機バインダとしてのガラス粉末とを含み、これらの粉末が有機媒体に分散された形態であり得る。
銅粉末は、銅ペーストを焼成することで形成される第２放熱層２４の高い電気伝導性と放熱性とを担う物質である。かかる銅粉末の種類等については特に制限はなく、目的の銅ペーストに従来用いられている組成、純度、形状等を備える銅粉末を適宜選択して用いることができる。例えば、銅粉末としては、タフピッチ銅、無酸素銅、銅化合物（例えば、銀入り銅、ジルコニウム銅などの合金、金属酸化物等）からなる粉末であっても良い。また、本発明の目的を損ねない限り、かかる銅には各種の元素等が添加されていても良い。 [3. Preparation of copper paste]
Then, a copper paste for forming the second heat dissipation layer 24 is prepared. Such a copper paste may include a copper powder as a main component of the second heat dissipation layer 24 and a glass powder as an inorganic binder, and these powders may be dispersed in an organic medium.
The copper powder is a substance that bears high electrical conductivity and heat dissipation of the second heat dissipation layer 24 formed by baking a copper paste. There is no restriction | limiting in particular about the kind etc. of this copper powder, The copper powder provided with a composition, purity, a shape, etc. which are conventionally used for the target copper paste can be selected suitably, and can be used. For example, the copper powder may be a powder made of tough pitch copper, oxygen-free copper, a copper compound (for example, an alloy such as silver-containing copper or zirconium copper, or a metal oxide). In addition, various elements and the like may be added to the copper as long as the object of the present invention is not impaired.

銅粉末の形状や粒径に厳密な制限はなく、例えば、代表的には、平均粒径が１ｎｍ〜３０μｍ程度、例えば、１０ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲のものから用途等に応じて選択される平均粒径を有する粒子を用いることができる。なお、本明細書における「平均粒径」とは、平均粒径がおおよそ０．５μｍ以上となる範囲では、レーザ散乱・回折法に基づく粒度分布測定装置により測定された粒度分布における積算値５０％での粒径（５０％体積平均粒子径；以下、Ｄ５０と略記する場合もある。）として求めることができ、平均粒径がおおよそ０．５μｍ程度以下の範囲では、電子顕微鏡等の観察手段により観察される観察像内の複数の粒子の円相当径に基づき作成された粒度分布における積算値５０％での粒径として求めることができる。なお、これらの平均粒径の算出手法を適用する粒径範囲に厳密な臨界はなく、採用する装置の精度等に応じて算出方法を適宜選択することができる。   There is no strict limitation on the shape and particle size of the copper powder. For example, the average particle size is typically selected from those having an average particle size of about 1 nm to 30 μm, for example, about 10 nm to 10 μm, depending on the application. Particles having a particle size can be used. In the present specification, the “average particle size” means an integrated value of 50% in the particle size distribution measured by a particle size distribution measuring apparatus based on the laser scattering / diffraction method in the range where the average particle size is approximately 0.5 μm or more. In the range where the average particle diameter is about 0.5 μm or less, it can be obtained by observation means such as an electron microscope. It can be determined as the particle diameter at an integrated value of 50% in the particle size distribution created based on the equivalent circle diameter of a plurality of particles in the observed image to be observed. Note that there is no strict criticality in the particle size range to which these average particle size calculation methods are applied, and the calculation method can be appropriately selected according to the accuracy of the apparatus to be employed.

ガラス粉末は、銅ペーストを第１放熱層２２に供給して焼成することで形成される第２放熱層２４の接着強度を向上させることができる。かかるガラス粉末を構成するガラス構成成分（ガラス組成）や軟化点等の特性については、上記で説明した第２放熱層２４におけるガラス成分と同様とすることができるために詳細な説明は省略する。なお、かかるガラス粉末の平均粒径は、典型的には、銅粉末と同等かそれ以下の大きさに調整されているのが好ましい。したがって、かかるガラス粉末としては、例えば、レーザ散乱・回折法に基づく平均粒径が３μｍ以下、好適には２μｍ以下、典型的には平均粒径が０．１μｍ〜２μｍ程度のガラス粉末を用いることができる。
また、銅ペーストにおける銅粉末とガラス粉末との割合についても、上記の第２放熱層２４の構成と同様に考慮することができる。 Glass powder can improve the adhesive strength of the 2nd heat dissipation layer 24 formed by supplying a copper paste to the 1st heat dissipation layer 22, and baking it. Since the glass component (glass composition), the softening point, and other characteristics constituting the glass powder can be the same as those of the glass component in the second heat dissipation layer 24 described above, detailed description thereof is omitted. In addition, it is preferable that the average particle diameter of this glass powder is typically adjusted to the magnitude | size below or equal to copper powder. Accordingly, as such glass powder, for example, glass powder having an average particle diameter of 3 μm or less, preferably 2 μm or less, typically having an average particle diameter of about 0.1 μm to 2 μm based on laser scattering / diffraction method is used. Can do.
Further, the ratio between the copper powder and the glass powder in the copper paste can be considered in the same manner as the configuration of the second heat radiation layer 24.

有機媒体としては、上記銅粉末とガラス粉末とを分散させておくビヒクルとも呼ばれる媒質を好ましい例として挙げられる。かかる媒質は、典型的には、有機バインダと有機溶媒とから構成されている。かかるビヒクルは、銅粉末およびガラス粉末を適切に分散させ得るものであればよく、従来の銅ペースト等に用いられているものを特に制限なく使用することができる。
かかる有機バインダとしては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アルキド系樹脂、セルロース系高分子、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等をベースとするものが挙げられる。ここに開示される技術においては、特にセルロース系高分子等からなるバインダを用いることが好ましい。かかるセルロース系高分子の好適例としては、セルロース又はその誘導体が挙げられる。具体的には、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシエチルメチルセルロース、セルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、及びこれらの塩が挙げられる。 A preferable example of the organic medium is a medium called a vehicle in which the copper powder and the glass powder are dispersed. Such a medium is typically composed of an organic binder and an organic solvent. Such a vehicle is not particularly limited as long as it can appropriately disperse copper powder and glass powder, and those used in conventional copper pastes and the like can be used without particular limitation.
Examples of such organic binders include those based on acrylic resins, epoxy resins, phenol resins, alkyd resins, cellulose polymers, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, and the like. In the technique disclosed here, it is particularly preferable to use a binder made of a cellulose-based polymer or the like. Preferable examples of such a cellulose polymer include cellulose or a derivative thereof. Specific examples include hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, carboxyethyl methyl cellulose, cellulose, ethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, and salts thereof.

また有機溶媒としては、例えば、エチルセルロース等のセルロース系高分子、エチレングリコールおよびジエチレングリコール誘導体（グリコールエーテル系溶剤）、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット、ブチルカルビトール、ターピネオール等の高沸点有機溶媒を好ましく用いることができる。これらは１種を単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
その他、ここに開示される銅ペーストには、かかるペーストを構成するに適した粘性および塗膜（後述の前駆層）形成能等の所望の特性を付与し得る各種の添加剤が、必要に応じて含まれていても良い。かかる添加剤の一例をあげると、界面活性剤、消泡剤、可塑剤、増粘剤、酸化防止剤、分散剤、種々の光重合性化合物および光重合開始剤、重合禁止剤や、基板との密着性向上を目的としたシリコン系、チタネート系およびアルミニウム系等の各種カップリング剤等が挙げられる。
そして、以上の銅粉末およびガラス粉末を、三本ロールミルを用いて有機溶媒に混合し、よく混練することで、ここに開示される銅ペーストを得ることができる。 As the organic solvent, for example, cellulose polymers such as ethyl cellulose, ethylene glycol and diethylene glycol derivatives (glycol ether solvents), toluene, xylene, mineral spirits, butyl carbitol, terpineol and other high boiling organic solvents are preferably used. Can do. These may be used alone or in combination of two or more.
In addition to the copper paste disclosed herein, various additives capable of imparting desired properties such as viscosity suitable for constituting the paste and the ability to form a coating film (precursor layer to be described later) are included as necessary. May be included. Examples of such additives include surfactants, antifoaming agents, plasticizers, thickeners, antioxidants, dispersants, various photopolymerizable compounds and photopolymerization initiators, polymerization inhibitors, and substrates. Examples include various coupling agents such as silicon, titanate, and aluminum for the purpose of improving the adhesion.
And the copper paste disclosed here can be obtained by mixing the above copper powder and glass powder with an organic solvent using a three-roll mill, and kneading well.

以上の銅ペーストは、非ビンガム流動を示す粘塑性流体であり得る。例えば、各種の印刷に好適に供されるよう粘度が調整される。かかる粘度は、例えば、採用する印刷手法、印刷機、製版等に因るため一義的に示すことはできないが、一般的には３Ｐａ・ｓ以上のものを考慮することができ、例えば１０Ｐａ・ｓ以上とすることができる。ここに開示される銅ペーストにおいて、粘度は、１０Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓ程度のものを考慮することができる。なお、銅ペーストの粘度は、粘塑性流体の粘度計測が可能な粘度計あるいはレオメータにより計測することが可能である。本明細書における粘度は、ＨＢＴタイプのブルックフィールド型粘度計を用い、２５℃において１０ｒｐｍの条件で計測される値を採用することができる。   The above copper paste may be a viscoplastic fluid that exhibits non-Bingham flow. For example, the viscosity is adjusted so as to be suitably used for various types of printing. Such viscosity cannot be uniquely indicated because it depends on, for example, the printing method employed, the printing machine, the plate making, etc., but generally, a viscosity of 3 Pa · s or more can be considered, for example, 10 Pa · s. This can be done. In the copper paste disclosed here, a viscosity of about 10 Pa · s to 1000 Pa · s can be considered. The viscosity of the copper paste can be measured with a viscometer or rheometer capable of measuring the viscosity of the viscoplastic fluid. As the viscosity in the present specification, a value measured under the condition of 10 rpm at 25 ° C. using an HBT type Brookfield viscometer can be adopted.

以上の銅ペーストは、例えば、銅粉末およびガラス粉末の平均粒径や、固形分濃度、粘性等を調整することで、優れた離型性あるいはすり抜け性ともいえる性質を備えることができる。したがって、かかる銅ペーストは、例えば、スクリーン印刷、メタルマスク印刷、グラビア印刷、オフセット印刷およびインクジェット印刷等に適用する印刷用ペースト（スラリーあるいはインク等という場合もある。）として好適に用いることができる。したがって、本発明においては、第２放熱層２４は、所定のパターンを実現し得るように、印刷により形成することができる。
なお、かかる銅ペーストの用意の工程は、次工程の（４）前駆層および（５）第２放熱層の形成に先立って行われればよい。例えば、上述の（１）基板の用意工程や（２）第１放熱層の形成の工程との順番は特に制限されない。 The above copper paste can be provided with a property that can be said to be excellent releasability or slip-through by adjusting, for example, the average particle diameter, solid content concentration, viscosity, and the like of the copper powder and glass powder. Therefore, the copper paste can be suitably used as a printing paste (sometimes referred to as slurry or ink) applied to, for example, screen printing, metal mask printing, gravure printing, offset printing, and ink jet printing. Therefore, in the present invention, the second heat dissipation layer 24 can be formed by printing so that a predetermined pattern can be realized.
The step of preparing the copper paste may be performed prior to the formation of the next step (4) precursor layer and (5) second heat dissipation layer. For example, the order of the above-described (1) substrate preparation step and (2) first heat radiation layer formation step is not particularly limited.

［４〜５．前駆層および第２放熱層の形成］
上記で用意した銅ペーストを、第１放熱層２２上に供給して前駆層を形成した後、基板１０ごと焼成することで、第２放熱層２４を形成することができる。これにより、基板１０上に第１放熱層２２および第２放熱層２４を順に備える放熱性基板１が製造される。
そこで、例えば、基板１０および第１放熱層２２の表面に、放熱性導体回路としての第２放熱層２４を備える放熱性基板１を製造する場合を例にして、ここに開示される放熱性基板１０の製造方法の好ましい態様について説明する。 [4-5. Formation of precursor layer and second heat dissipation layer]
After the copper paste prepared above is supplied onto the first heat dissipation layer 22 to form a precursor layer, the second heat dissipation layer 24 can be formed by firing the entire substrate 10. As a result, the heat dissipation substrate 1 including the first heat dissipation layer 22 and the second heat dissipation layer 24 in order on the substrate 10 is manufactured.
Therefore, for example, in the case of manufacturing the heat dissipating substrate 1 including the second heat dissipating layer 24 as the heat dissipating conductor circuit on the surface of the substrate 10 and the first heat dissipating layer 22, the heat dissipating substrate disclosed herein is taken as an example. A preferred embodiment of the manufacturing method 10 will be described.

本実施態様では、基板１０には、上述の窒化物系セラミックスからなる基板を用いることができる。かかる基板の形状、寸法（半径、厚み）等については特に制限はなく、目的の用途に応じて適宜選択して用いることができる。   In this embodiment, the substrate 10 can be a substrate made of the above-described nitride ceramics. There is no restriction | limiting in particular about the shape of this board | substrate, a dimension (radius, thickness), etc., According to the intended use, it can select suitably and can be used.

基板１０として、例えば、窒化アルミニウムからなる基板１０を用い、この基板１０の少なくとも一方の面に第１放熱層２２をめっき法により層状に形成する。ここでは、例えば、めっき浴として硫酸銅を用い、Ｃｕめっきを行うことができる。次いで、上記で用意した銅ペーストを、第１放熱層２２の表面に直接的に塗布して前駆層を形成する。銅ペーストの塗布の手法については特に制限されない。かかる銅ペーストは、例えば、スクリーン印刷法、メタルマスク印刷法、グラビア印刷法、キャスト法、ディップコーティング法、スピンコート法、電気泳動法、スプレー法、インクジェット法などの各種の手法を利用して基板に塗布することができる。なかでも、上記に従い調製される銅ペーストは、印刷技術に好適に適用できることから、特に、スクリーン印刷法、メタルマスク印刷法、グラビア印刷法等の印刷技術により塗布するのが好ましい。かかる印刷技術を利用することで、基板１０および第１放熱層２２上の全面に、あるいはその一部に、任意の形態で、前駆層を精度よく形成することができる。例えば、複雑な形状の配線パターンに対応した前駆層を簡便かつ精度良く形成することができる。また、かかる印刷技術を利用すると、例えば、基板１０の一方の表面に対して面積率７０％以上もの広い領域に、任意の形態で銅ペーストを少ない工程で簡便に塗布することができる。所望の配線パターンにもよるが、例えば、銅ペーストは、基板の８０％以上、さらには９０％以上の領域（例えば、ほぼ１００％全面）に塗布することもできる。また、印刷技術を利用することで、比較的厚みのある前駆層を精密に形成することができる点においても好ましい。   As the substrate 10, for example, a substrate 10 made of aluminum nitride is used, and the first heat dissipation layer 22 is formed in a layer shape on at least one surface of the substrate 10 by plating. Here, for example, Cu plating can be performed using copper sulfate as a plating bath. Next, the copper paste prepared above is applied directly to the surface of the first heat dissipation layer 22 to form a precursor layer. The method for applying the copper paste is not particularly limited. Such a copper paste is, for example, a substrate using various methods such as a screen printing method, a metal mask printing method, a gravure printing method, a casting method, a dip coating method, a spin coating method, an electrophoresis method, a spray method, and an ink jet method. Can be applied. Especially, since the copper paste prepared according to the above can be suitably applied to a printing technique, it is particularly preferable to apply the copper paste by a printing technique such as a screen printing method, a metal mask printing method, or a gravure printing method. By using this printing technique, the precursor layer can be accurately formed in any form on the entire surface of the substrate 10 and the first heat dissipation layer 22 or on a part thereof. For example, a precursor layer corresponding to a complicatedly shaped wiring pattern can be easily and accurately formed. In addition, when such a printing technique is used, for example, a copper paste can be easily applied in an arbitrary form to a wide region having an area ratio of 70% or more with respect to one surface of the substrate 10 with a small number of steps. Depending on the desired wiring pattern, for example, the copper paste can be applied to an area of 80% or more, further 90% or more (for example, almost 100% of the entire surface) of the substrate. Moreover, it is also preferable in that a relatively thick precursor layer can be precisely formed by using a printing technique.

さらに、かかる銅ペーストの塗布は、基板１０上に形成された前駆層の上に、さらに重ねて行うこともできる。前駆層の上にさらに銅ペーストを塗布する際には、連続的に（すなわち、先に形成した前駆層が乾燥しないうちに）行っても良いが、予め形成した前駆層を乾燥させてから２回目の塗布を行うようにしても良い。これにより、前駆層の厚みが厚くなっても前駆層がだれることなく、例えば、断面形状を略方形に好適に維持することができる。
なお、前駆層は、後述の焼成後に得られる第２放熱層２４および放熱層２０が所望の厚みとなるよう、厚みを調整することができる。したがって、例えば、基板１０上に形成された前駆層の上面の一部にのみ、さらに銅ペーストを塗布するようにしても良い。また、例えば、前駆層が所望の厚みとなるまで複数回繰り返し銅ペーストを塗布するようにしても良い。前駆層の厚みは特に制限されないものの、例えば、焼成後に得られる放熱層２０の総厚みが５０μｍ以上７００μｍ以下となるように厚みを調整することができる。 Furthermore, the application of the copper paste can be further performed on the precursor layer formed on the substrate 10. When the copper paste is further applied on the precursor layer, it may be performed continuously (that is, before the previously formed precursor layer is not dried). The second application may be performed. Thereby, even if the thickness of a precursor layer becomes thick, a cross-sectional shape can be suitably maintained in a substantially square shape, for example, without a precursor layer falling.
In addition, the thickness of the precursor layer can be adjusted so that the second heat dissipation layer 24 and the heat dissipation layer 20 obtained after firing described later have a desired thickness. Therefore, for example, a copper paste may be further applied only to a part of the upper surface of the precursor layer formed on the substrate 10. Further, for example, the copper paste may be repeatedly applied a plurality of times until the precursor layer has a desired thickness. Although the thickness of the precursor layer is not particularly limited, for example, the thickness can be adjusted so that the total thickness of the heat dissipation layer 20 obtained after firing is 50 μm or more and 700 μm or less.

次いで、このように形成された前駆層を乾燥させた後、脱脂処理および焼成処理を施すことで、銅を主体としガラス成分を含む第２放熱層２４を形成することができる。ここに開示される技術によると、バインダとしてのガラス粉末の軟化点が低く抑えられているため、かかる焼成温度も当該軟化点以上の比較的低い温度に設定することができる。例えば、焼成は、４７５℃以上７００℃以下の温度範囲で行うことができる。焼成の雰囲気は、焼成温度等に応じて選択でき、空気雰囲気、酸化性雰囲気、不活性ガス雰囲気（窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等）、還元性雰囲気あるいはこれらの混合雰囲気等から、適宜選択することができる。
なお、所望の厚みの第２放熱層２４を得るに際し、第１放熱層２２の表面に銅ペーストを１回ないしは２回以上塗布した後に一旦焼成を行って第２放熱層２４を形成し、かかる第２放熱層２４の上に再び銅ペーストを１回ないしは２回以上塗布して焼成するようにしてもよい。すなわち、所望の厚みの放熱層を得るに際し、銅ペーストを複数回に分けて供給するとともに、都度（あるいは数回の供給毎に）焼成を行うようにしても良い。 Subsequently, after drying the precursor layer formed in this way, the 2nd heat dissipation layer 24 which has copper as a main body and contains a glass component can be formed by performing a degreasing process and a baking process. According to the technique disclosed here, since the softening point of the glass powder as the binder is kept low, the firing temperature can also be set to a relatively low temperature above the softening point. For example, baking can be performed in a temperature range of 475 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. The firing atmosphere can be selected according to the firing temperature, etc., and is appropriately selected from an air atmosphere, an oxidizing atmosphere, an inert gas atmosphere (nitrogen gas, helium gas, argon gas, etc.), a reducing atmosphere, or a mixed atmosphere thereof. can do.
In obtaining the second heat dissipation layer 24 having a desired thickness, the copper paste is applied once or twice or more on the surface of the first heat dissipation layer 22 and then baked to form the second heat dissipation layer 24. A copper paste may be applied once or twice or more on the second heat dissipation layer 24 and fired. That is, when obtaining a heat dissipation layer having a desired thickness, the copper paste may be supplied in a plurality of times and fired each time (or every several times of supply).

これにより、セラミックスからなる基板１０に、めっき法による第１放熱層２２および銅を主体としガラス成分を含む第２放熱層２４を精度よく形成することができる。なお、第２放熱層２４は、ガラス成分を含んでいるため、第２放熱層２４の形成に際して基板１０と第１放熱層２２との間に発生する熱応力を緩和し得る。したがって、放熱層２０の表面に、熱応力の集中に起因するたわみやクラックが発生するのが抑制され得る。また、基板１０と放熱層２０との間の密着性が高く維持され得る。これにより、表面の平坦性に優れた放熱層２０（第１放熱層２２および第２放熱層２４）が基板１０に密着性良く形成された放熱性基板１を製造することができる。換言すると、セラミックスからなる基板１０に対し、高品質なメタライズ処理を行うことができる。   Thereby, the 1st heat radiating layer 22 by the plating method and the 2nd heat radiating layer 24 which has copper as a main component and contains a glass component can be accurately formed in the board | substrate 10 consisting of ceramics. Since the second heat dissipation layer 24 includes a glass component, thermal stress generated between the substrate 10 and the first heat dissipation layer 22 when the second heat dissipation layer 24 is formed can be relieved. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of deflection and cracks due to the concentration of thermal stress on the surface of the heat dissipation layer 20. Moreover, the adhesiveness between the board | substrate 10 and the thermal radiation layer 20 can be maintained highly. Thereby, the heat dissipation substrate 1 in which the heat dissipation layer 20 (the first heat dissipation layer 22 and the second heat dissipation layer 24) excellent in surface flatness is formed on the substrate 10 with good adhesion can be manufactured. In other words, a high-quality metallization process can be performed on the substrate 10 made of ceramics.

なお、上記放熱層２０は、例えば、印刷技術を応用することにより、表面粗さＲａが１μｍ以下の表面平坦性を実現し得る。これは、放熱層２０の総厚みが５０μｍ以上７００μｍ以下程度の厚膜である場合にも、実現し得ることが確認されている。すなわち、このような表面平坦性の高い放熱性基板１によると、例えば、半導体素子３０ａ，３０ｂを複数実装した場合に、当該複数の素子３０ａ，３０ｂ間をボンディングワイヤ４２により配線する（電気的に接続する）ことに限定されず、例えば、板状電極４０を載置することでも、半導体素子間のコンタクトを実現することができる。   The heat dissipation layer 20 can achieve surface flatness with a surface roughness Ra of 1 μm or less by applying a printing technique, for example. It has been confirmed that this can be realized even when the total thickness of the heat radiation layer 20 is a thick film of about 50 μm or more and 700 μm or less. That is, according to the heat dissipation substrate 1 having such a high surface flatness, for example, when a plurality of semiconductor elements 30a and 30b are mounted, the plurality of elements 30a and 30b are wired by the bonding wires 42 (electrically. For example, the contact between the semiconductor elements can also be realized by mounting the plate electrode 40.

より具体的には、第２放熱層２４の形態は特に制限されず、例えば、第１放熱層２２の表面に任意の形状で備えることができる。例えば、図１に示したように、放熱性基板１の表面には複数の半導体素子３０ａ，３０ｂが接続（実装）され得る。そこで、例えば、基板１の放熱性を高めるためには、放熱層２０はできる限り広い領域に設けることが好ましい。例えば、めっき法によると、第１放熱層２２は基板１０の全面に形成するのが好適である。一方で、放熱層２０は、配線として機能し得るため、実装する半導体３０の面積や寸法、高さ、間隔（配置）等を考慮して、所望の配線パターンを実現するよう構成することもできる。   More specifically, the form of the second heat dissipation layer 24 is not particularly limited, and can be provided on the surface of the first heat dissipation layer 22 in an arbitrary shape, for example. For example, as shown in FIG. 1, a plurality of semiconductor elements 30 a and 30 b can be connected (mounted) to the surface of the heat dissipation substrate 1. Therefore, for example, in order to improve the heat dissipation of the substrate 1, it is preferable to provide the heat dissipation layer 20 in as wide a region as possible. For example, according to the plating method, it is preferable to form the first heat dissipation layer 22 on the entire surface of the substrate 10. On the other hand, since the heat dissipation layer 20 can function as a wiring, it can be configured to realize a desired wiring pattern in consideration of the area, size, height, interval (arrangement), and the like of the semiconductor 30 to be mounted. .

ここで、隣り合う半導体素子３０ａ，３０ｂは、モジュール化および熱抵抗を下げる目的で、放熱経路を確保して配置され得る。したがって、隣り合う半導体素子３０ａ，３０ｂ間を電気的に接続しない場合は、例えば、半導体素子３０ａを接続する放熱層２０と、半導体素子３０ｂを接続する放熱層２０とを、連続させることなく、別個に独立した放熱層２０として、分けて（例えば、いずれかを島状に）形成してもよい。例えば、第１放熱層２２は、絶縁性のマスク材２６を基板１０に設けた後、かかるマスク材２６に覆われていない部分にのみ、例えば島状に、形成してもよい。また、第２放熱層２４は、かかる島状の第１放熱層２２のうち、例えば、半導体素子３０ａ，３０ｂを配置する部分およびその周辺にのみ、形成してもよい。あるいは、図示していないが、島状の第１放熱層２２の表面（上面）の全面に形成してもよい。   Here, the adjacent semiconductor elements 30a and 30b can be disposed with securing a heat radiation path for the purpose of modularization and lowering the thermal resistance. Therefore, when the adjacent semiconductor elements 30a and 30b are not electrically connected, for example, the heat dissipation layer 20 that connects the semiconductor elements 30a and the heat dissipation layer 20 that connects the semiconductor elements 30b are separated without being continuous. Alternatively, the heat dissipation layers 20 may be formed separately (for example, either one in an island shape). For example, after providing the insulating mask material 26 on the substrate 10, the first heat radiation layer 22 may be formed only in a portion not covered with the mask material 26, for example, in an island shape. Moreover, you may form the 2nd heat radiating layer 24 only in the part and its periphery which arrange | position the semiconductor elements 30a and 30b among the island-shaped 1st heat radiating layers 22, for example. Alternatively, although not shown, it may be formed on the entire surface (upper surface) of the island-shaped first heat dissipation layer 22.

また、基板１０には、サーマルビア（図示せず）等が設けられ得るため、放熱層２０はかかるサーマルビアを避けて形成することができる。また、半導体素子３０ｂは、例えば、ボンディングワイヤ４２等により電気的に接続することもできるが、例えば、第２放熱層２４の厚みを半導体素子３０ａの高さに一致するよう調整して設けることで、平板状電極４０を用いて接続することが可能となる。かかる第２放熱層２４の厚みは制限されず、例えば、厚みの異なる第２放熱層２４ａ，２４ｂを形成したり、第２放熱層２４，２４ａ，２４ｂを複数積層した積層構造としたりすることで、任意の厚みを実現することができる。   Further, since the substrate 10 can be provided with a thermal via (not shown) or the like, the heat dissipation layer 20 can be formed avoiding such a thermal via. The semiconductor element 30b can be electrically connected by, for example, the bonding wire 42. For example, the thickness of the second heat radiating layer 24 is adjusted so as to match the height of the semiconductor element 30a. It becomes possible to connect using the flat electrode 40. The thickness of the second heat radiating layer 24 is not limited. For example, the second heat radiating layers 24a and 24b having different thicknesses may be formed, or a laminated structure in which a plurality of the second heat radiating layers 24, 24a, and 24b are stacked. Any thickness can be realized.

なお、この図１の例において、放熱性基板１は、半導体素子が実装されていない側（例えば、裏面）の放熱層２０の表面に、さらに放熱フィン５０を設けている。これにより、サーマルビア（図示せず）等を通じて放熱性基板１の裏面からも効果的に放熱を行うことができる。また、図１に示されるように、かかる放熱性基板１において、基板１０と、放熱層２０および、半導体素子３０ａ，３０ｂ、板状電極４０，ボンディングワイヤ４２等との接続を、封止部材４４により保護するようにしてもよい。   In the example of FIG. 1, the heat dissipating substrate 1 further includes heat dissipating fins 50 on the surface of the heat dissipating layer 20 on the side where the semiconductor element is not mounted (for example, the back surface). Thereby, heat can be effectively radiated from the back surface of the heat dissipation substrate 1 through a thermal via (not shown) or the like. Further, as shown in FIG. 1, in such a heat dissipating substrate 1, the connection between the substrate 10, the heat dissipating layer 20, the semiconductor elements 30 a and 30 b, the plate-like electrode 40, the bonding wire 42 and the like is connected to the sealing member 44. You may make it protect by.

かかる構成においては、セラミックスからなる基板に対して放熱性および接合性に優れた放熱層が備えられ、例えば、−４０℃〜２５０℃という温度変化の激しい環境においても、基板からメタライズ層が剥離するのを抑制することができる。すなわち、放熱性に優れるとともに、温度変化に対する信頼性の高い放熱性基板が提供される。例えば、窒化物系セラミックスからなる基板は、優れた機械的特性を備えるとともに、Ｓｉ，ＳｉＣ，ＧａＮ，ＧａＡｓ等の半導体と近い熱膨張係数を有し、それ自体も熱伝導性（すなわち放熱性）に優れ、高絶縁耐圧を備えている。したがって、ここに開示される放熱性基板を窒化物系セラミックスにより構成することで、例えば、大型のＳｉチップを回路上に直接接合することが可能とされる。また、従来の放熱性基板と比較して構造や製造工程をより単純化することができ、実装コストや熱抵抗の低減をより一層図ることができる。なお、かかる窒化物系セラミックスからなる基板を主体とする放熱性基板によると、高い放熱性を有しながらも毒性のある材料を含むＢｅＯ基板との代替が可能となる点でも好ましい。   In such a configuration, a heat dissipation layer having excellent heat dissipation and bonding properties is provided for a ceramic substrate, and the metallized layer is peeled off from the substrate even in an environment where the temperature change is -40 ° C to 250 ° C, for example. Can be suppressed. That is, a heat dissipating substrate having excellent heat dissipation and high reliability with respect to temperature change is provided. For example, a substrate made of nitride ceramics has excellent mechanical properties and a thermal expansion coefficient close to that of a semiconductor such as Si, SiC, GaN, GaAs, etc., and itself has thermal conductivity (ie, heat dissipation). Excellent with high dielectric strength. Therefore, by configuring the heat dissipating substrate disclosed here with nitride ceramics, for example, a large Si chip can be directly bonded onto a circuit. Further, the structure and the manufacturing process can be further simplified as compared with the conventional heat dissipation substrate, and the mounting cost and the thermal resistance can be further reduced. Note that a heat dissipating substrate mainly composed of such a nitride ceramic substrate is preferable in that it can be replaced with a BeO substrate containing a toxic material while having a high heat dissipating property.

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。
［第１放熱層の形成］
絶縁性基板として、日立金属アドメット（株）製の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）基板（寸法：３．５ｃｍ×３．５ｃｍ）を用意した。なお、この窒化ケイ素基板の表面粗さを、表面粗さ測定器（株式会社東京精密、ｓｕｒｆｃｏｍ１２０Ａ）を用い、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し、測定長を８ｍｍとして測定したところ、算術平均粗さ（Ｒａ）は０．８μｍであった。
この絶縁性基板の両面に、第１放熱層としての銅めっき層を、下記表２に示した所定の厚みとなるよう形成することで、Ｎｏ．１〜８の基板を用意した。ここで銅めっきは、具体的には、以下の手順で行った。 Several examples relating to the present invention will be described below, but the present invention is not intended to be limited to the specific examples.
[Formation of first heat dissipation layer]
A silicon nitride (Si 3 N 4 ) substrate (size: 3.5 cm × 3.5 cm) manufactured by Hitachi Metals Admet Co., Ltd. was prepared as an insulating substrate. In addition, when the surface roughness of this silicon nitride substrate was measured using a surface roughness measuring instrument (Tokyo Seimitsu Co., Ltd., surfcom120A) according to JIS B 0601: 2001, the measurement length was 8 mm. (Ra) was 0.8 μm.
By forming a copper plating layer as a first heat dissipation layer on both surfaces of this insulating substrate to have a predetermined thickness shown in Table 2 below, 1 to 8 substrates were prepared. Here, the copper plating was specifically performed by the following procedure.

（１）コンディショニング：コンディショナーとしてのＯＰＣ−３９０コンディクリーンＭＡ（奥野製薬工業（株）製）を１０ｖｏｌ％の割合で含有する水溶液中に、上記基板を７０℃で５分間浸漬した後、水洗した。
（２）プレディッピング：次いで、プリディップ液としてのＯＰＣ−プリディップ４９Ｌ（奥野製薬工業（株）製）を１ｖｏｌ％、９８％流酸を０．１５ｖｏｌ％の割合で含有する水溶液中に２５℃で１分間浸漬した。
（３）アルカリイオンキャタリスト：ＯＰＣ−５０インデューサーＡとＯＰＣ−５０インデューサーＣ（いずれも奥野製薬工業（株）製）を各５ｖｏｌ％の割合で含有する水溶液中に４０℃で６分間浸漬した後、水洗した。
（４）活性化：活性化剤としてのＯＰＣ−１５０クリスターＭＵ（奥野製薬工業（株）製）を１５ｖｏｌ％の割合で含有する水溶液中に２５℃で５分間浸漬した後、水洗した。
（５）無電解銅めっき：無電解銅めっき液としてのＡＴＳアドカッパーＣＴ（奥野製薬工業（株）製）を１５ｖｏｌ％の割合で含有する水溶液中に４０℃で１０分間浸漬した後、水洗した。 (1) Conditioning: The substrate was immersed in an aqueous solution containing 10% by volume of OPC-390 Conditiony Clean MA (produced by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) as a conditioner at 70 ° C. for 5 minutes and then washed with water.
(2) Pre-dipping: Next, OPC-pre-dip 49L (produced by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) as a pre-dip solution is contained in an aqueous solution containing 1 vol% and 98% flowing acid in a proportion of 0.15 vol% at 25 ° C. Soaked for 1 minute.
(3) Alkaline ion catalyst: Immersion in an aqueous solution containing 5% by volume of OPC-50 inducer A and OPC-50 inducer C (both manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) for 6 minutes at 40 ° C. And then washed with water.
(4) Activation: OPC-150 Cryster MU (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) as an activator was immersed in an aqueous solution containing 15 vol% at a rate of 15 vol% for 5 minutes, and then washed with water.
(5) Electroless copper plating: After immersing in an aqueous solution containing ATS Adcopper CT (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) as an electroless copper plating solution at a ratio of 15 vol% at 40 ° C. for 10 minutes, it was washed with water. .

［第２放熱層の形成］
第２放熱層を形成するための銅ペーストを以下の手順で用意した。すなわち、まず、下記の表１に示す４とおりの組成のガラス粉末Ａ〜Ｄを用意し、平均粒径が１μｍとなるよう調整した。そして、平均粒径が１μｍの銅（Ｃｕ）粉末と、ガラス粉末とを、質量比で銅粉末：ガラス粉末が９：１となる割合でそれぞれ混合し、バインダとしてのエチルセルロース、溶剤としてのブチルジグリコールアセテート（ＢＤＧＡＣ）と共に、三本ローラーで混練することで、銅ペーストを調製した。なお、銅ペーストは、用いたガラス粉末の組成に対応させて、銅ペーストＡ〜Ｄと呼ぶ。また、本実施形態において、これら銅ペーストの粘度は、メタルマスク印刷に好適な約１０００ｃｐｓ（２５℃、１ａｔｍ）となるよう、バインダおよび溶剤量を調整した。 [Formation of second heat dissipation layer]
A copper paste for forming the second heat dissipation layer was prepared by the following procedure. That is, first, glass powders A to D having the four compositions shown in Table 1 below were prepared and adjusted so that the average particle size was 1 μm. Then, copper (Cu) powder having an average particle diameter of 1 μm and glass powder are mixed at a mass ratio of copper powder: glass powder of 9: 1, respectively, and ethyl cellulose as a binder and butyl disulfide as a solvent are mixed. A copper paste was prepared by kneading with glycol acetate (BDGAC) with three rollers. In addition, a copper paste is called copper paste AD according to the composition of the used glass powder. In this embodiment, the binder and the amount of solvent were adjusted so that the viscosity of these copper pastes was about 1000 cps (25 ° C., 1 atm) suitable for metal mask printing.

Figure 0006215150
Figure 0006215150

そして、上記で用意したＮｏ．１〜８の基板に、銅ペーストＡ〜Ｄを、メタルマスク印刷法により印刷した。印刷パターンは、１０ｍｍ×１０ｍｍの方形とした。なお、印刷では、印刷された印刷体（前駆層）の焼成後の厚みが１００μｍとなるよう繰り返し印刷し、印刷体の厚みを調整した。印刷後の基板は、大気雰囲気下、２００℃〜４００℃で１時間保持する脱脂処理を施し、次いで、窒素雰囲気下、４７５℃〜７００℃で約１時間の焼成を行った。これにより、放熱性基板１〜８を用意した。なお、乾燥および焼成は、印刷体の厚みに応じて適切な時間となるよう調整した。
比較のために、市販の銅メタライズ基板（日立金属アドメット株式会社製品）を用意し、Ｎｏ．９の放熱性基板とした。 And No. prepared above. Copper pastes A to D were printed on the substrates 1 to 8 by a metal mask printing method. The printing pattern was a 10 mm × 10 mm square. In printing, the printed body (precursor layer) was repeatedly printed so that the thickness after firing was 100 μm, and the thickness of the printed body was adjusted. The substrate after printing was degreased by holding at 200 ° C. to 400 ° C. for 1 hour in an air atmosphere, and then baked at 475 ° C. to 700 ° C. for about 1 hour in a nitrogen atmosphere. Thereby, the heat dissipation board | substrates 1-8 were prepared. In addition, drying and baking were adjusted so that it might become suitable time according to the thickness of a printing body.
For comparison, a commercially available copper metallized substrate (product of Hitachi Metals Admet Co., Ltd.) was prepared. No. 9 heat dissipating substrate.

（熱膨張係数）
また、上記で用意した銅ペーストＡ〜Ｄを焼成して形成される焼成物の熱膨張係数を測定した。すなわち、まず、銅ペーストＡ〜Ｄをそれぞれ試験片作成用セルに流し込み、２５℃で硬化させたのち、７ｍｍ×７ｍｍ×５０ｍｍの角柱状にプレス成形し、１０００℃で仮焼きした。仮焼き後の焼成物を、ダイヤモンドカッターにより断面の一辺の長さが４ｍｍで、長さが２０ｍｍの角柱状に切り出して試験片とした。熱膨張係数は、熱機械分析装置（株式会社リガク製、ＴＭＡ８３１０）を用い、大気中、昇温速度１０℃／分とし、室温（２５℃）〜５００℃の温度範囲における試験片の長さを、示差膨張方式にて測定した平均線膨張率である。その結果を表２の「ＣＴＥ」の欄に示した。 (Coefficient of thermal expansion)
Moreover, the thermal expansion coefficient of the baked product formed by baking the copper pastes A to D prepared above was measured. That is, first, the copper pastes A to D were each poured into a test piece preparation cell, cured at 25 ° C., press-formed into a prismatic shape of 7 mm × 7 mm × 50 mm, and calcined at 1000 ° C. The calcined product after calcining was cut out into a prismatic shape having a side length of 4 mm and a length of 20 mm using a diamond cutter to obtain a test piece. The thermal expansion coefficient is the length of the test piece in the temperature range from room temperature (25 ° C.) to 500 ° C. using a thermomechanical analyzer (manufactured by Rigaku Corporation, TMA8310), with a temperature rising rate of 10 ° C./min. The average coefficient of linear expansion measured by the differential expansion method. The results are shown in the “CTE” column of Table 2.

（表面粗さ）
これらの放熱性基板１〜９について、焼成処理後の第２放熱層またはメタライズ層の表面粗さを、上記と同様の表面粗さ測定器を用いて測定した。表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し、測定長を８ｍｍとして、算術平均粗さ（Ｒａ）を測定した。その結果を表２に示した。 (Surface roughness)
About these heat dissipation board | substrates 1-9, the surface roughness of the 2nd heat dissipation layer or metallization layer after a baking process was measured using the surface roughness measuring device similar to the above. The surface roughness was measured in accordance with JIS B 0601: 2001, the measurement length was 8 mm, and the arithmetic average roughness (Ra) was measured. The results are shown in Table 2.

（抵抗率）
上記で形成した放熱層の抵抗率（体積抵抗率）を、２５℃において、株式会社三菱化学アナリテック製の抵抗率計（型式：ロレスタＧＰ ＭＣＰ−Ｔ６１０）を用いて４端子４探針法で測定した。結果を表２の「抵抗率」の欄に示した。 (Resistivity)
The resistivity (volume resistivity) of the heat radiation layer formed above was measured at 25 ° C. using a 4-terminal 4-probe method using a resistivity meter (model: Loresta GP MCP-T610) manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. It was measured. The results are shown in the column of “Resistivity” in Table 2.

（ヒートサイクル耐性）
また、これらの放熱性基板１〜９について、−４０℃に冷却した後、２５０℃にまで加熱するヒートサイクルを１０００サイクル施した後に、放熱層に剥離が生じたかどうかを目視により観察した。その結果を表２の「ヒートサイクル耐性」の欄に示した。 (Heat cycle resistance)
Moreover, after cooling to -40 degreeC about these heat dissipation board | substrates 1-9, after performing 1000 cycles of the heat cycle heated to 250 degreeC, it was observed visually whether the heat dissipation layer had peeled. The results are shown in the column of “Heat cycle resistance” in Table 2.

（接合強度）
放熱性基板１〜９について、放熱層と基板との接合性を、室温にて接合強度試験機（デイジ・ジャパン（株）製、万能型ボンドテスター４０００）を用い、ダイシェア方式にて評価した。すなわち、試験体としての放熱性基板を試験機に固定し、基板の表面に印刷された方形の放熱層を、横方向からシェアツールにより水平方向に押すことで、放熱層と基板との接合部が破断されたときの強度を測定した。かかる試験は、ＡＳＴＭ Ｆ１２６９に準じて実施することができる。その結果を表２の「接合強度」の欄に示した。 (Joint strength)
About the heat dissipation board | substrates 1-9, the bondability of a heat dissipation layer and a board | substrate was evaluated by the die-share system using the joint strength tester (Dagi Japan Co., Ltd. make, universal bond tester 4000) at room temperature. In other words, a heat dissipation substrate as a test body is fixed to a testing machine, and a rectangular heat dissipation layer printed on the surface of the substrate is pressed horizontally from a horizontal direction with a shear tool, thereby joining the heat dissipation layer and the substrate. The strength at the time of breaking was measured. Such a test can be performed according to ASTM F1269. The results are shown in the column “Joint strength” in Table 2.

Figure 0006215150
Figure 0006215150

（評価）
上記で作製した銅ペーストＡ〜Ｄにより得られる焼成物、すなわち第２放熱層の熱膨張係数は、ペーストに使用したガラス粉末の組成により異なることが確認された。ガラス組成にＢａＯとＺｎＯとを合計で多量に含むガラス粉末Ａ〜Ｃについては、比較的ガラス軟化点および熱膨張係数の両方が低い第２放熱層が得られることがわかった。 (Evaluation)
It was confirmed that the fired product obtained from the copper pastes A to D produced above, that is, the thermal expansion coefficient of the second heat radiation layer, differs depending on the composition of the glass powder used for the paste. For glass powders A to C containing a large amount of BaO and ZnO in the glass composition in total, it was found that a second heat dissipation layer having a relatively low glass softening point and thermal expansion coefficient was obtained.

また、上記で得られた放熱性基板の放熱層の抵抗率については、放熱性基板７を除いて、すべての放熱性基板で５μΩ・ｃｍ未満という値が得られ、表面の導電性に優れた放熱性基板が実現されていることが確認された。これは、ガラス成分を含むことから比較的抵抗が高くなりがちな第２放熱層に供給される電流を、銅を主体とする第１放熱層がより短い通電距離で受け取って、基板の表面方向で低抵抗な状態で輸送可能としていることに因ると考えられる。なお、放熱性基板７は、第２放熱層に配合したガラス粉末Ｃの軟化点が比較的高かったことから、第２放熱層の形成時に銅粉末間のコンタクト性が若干劣ってしまい、結果として放熱層の抵抗率の上昇につながったものと考えられる。   Moreover, about the resistivity of the heat dissipation layer of the heat dissipation board obtained above, a value of less than 5 μΩ · cm was obtained for all the heat dissipation boards except for the heat dissipation board 7, and the surface conductivity was excellent. It was confirmed that a heat dissipation substrate was realized. This is because the first heat radiating layer mainly composed of copper receives the current supplied to the second heat radiating layer, which tends to have a relatively high resistance because it contains a glass component, at a shorter energization distance, and the surface direction of the substrate This is thought to be due to the fact that it can be transported in a low resistance state. In addition, since the heat dissipation board | substrate 7 had the comparatively high softening point of the glass powder C mix | blended with the 2nd heat dissipation layer, the contact property between copper powders was a little inferior at the time of formation of a 2nd heat dissipation layer, As a result This is thought to have led to an increase in the resistivity of the heat dissipation layer.

放熱性基板における放熱層と基板との接合強度については、いずれのサンプルについても概ね良好な結果が得られた。なお、表２に示したように、第１放熱層の厚みは基板との接合強度と密接に関係し、第１放熱層の厚みが厚い程、接合強度が高くなる傾向が見られた。すなわち、第１放熱層である銅めっき層が、セラミック製基板の表面の微細な凹凸に良好に食い込み、放熱層と基板との強固な接合を実現しているものと考えられる。このことから、ガラス粉末の組成にもよるものの、接合強度の観点からは、第１放熱層の厚みは０．１μｍより厚く、例えば１μｍ以上であるのが好ましいことがわかった。一方で、第１放熱層の厚みが同じであっても、第２放熱層に配合するガラス粉末の性状によっても接合強度が異なることがわかった。例えば、放熱性基板４〜７の比較から、使用したガラス粉末の組成により得られる第２放熱層の熱膨張係数に差が生じ、熱膨張係数がより小さい（換言すると、熱膨張係数が基板により近い）ことで、放熱層の表面の平坦度が高められることが確認できた。かかる点において、第２放熱層の熱膨張係数は、１２×１０−６／Ｋ以下であること、さらには、１１×１０−６／Ｋ以下であることが好ましいことがわかった。 As for the bonding strength between the heat-dissipating layer and the substrate in the heat-dissipating substrate, generally good results were obtained for all samples. As shown in Table 2, the thickness of the first heat dissipation layer was closely related to the bonding strength with the substrate. As the thickness of the first heat dissipation layer increased, the bonding strength tended to increase. That is, it is considered that the copper plating layer, which is the first heat dissipation layer, satisfactorily bites into the fine irregularities on the surface of the ceramic substrate and realizes strong bonding between the heat dissipation layer and the substrate. From this, it was found that, although depending on the composition of the glass powder, from the viewpoint of bonding strength, the thickness of the first heat dissipation layer is preferably greater than 0.1 μm, for example, 1 μm or more. On the other hand, even if the thickness of the 1st heat dissipation layer was the same, it turned out that joining strength changes also with the property of the glass powder mix | blended with a 2nd heat dissipation layer. For example, from the comparison of the heat radiating substrates 4 to 7, a difference occurs in the thermal expansion coefficient of the second heat radiating layer obtained by the composition of the used glass powder, and the thermal expansion coefficient is smaller (in other words, the thermal expansion coefficient is different depending on the substrate). It was confirmed that the flatness of the surface of the heat dissipation layer was improved. In this respect, it has been found that the thermal expansion coefficient of the second heat dissipation layer is preferably 12 × 10 −6 / K or less, and more preferably 11 × 10 −6 / K or less.

ヒートサイクル後の剥離試験に関しては、放熱性基板１〜６について、−２０℃〜２５０℃という広い温度範囲でのヒートサイクル試験の後にも、基板とメタライズ層の剥離や、クラックの発生が確認されず、良好な接合状態を保っていた。これに対して、放熱性基板７については、ヒートサイクルによりクラックの発生が確認された。これは、第２放熱層に添加したガラス粉末Ｄの軟化点が高く、接合時に他の基板ほど良好な接合を形成できなかったことや、高温での第２放熱層の柔軟性が若干低くなったこと、さらには、ガラス粉末Ｄの熱膨張係数が比較的高いためにヒートサイクルにより生じる各層の界面で発生する応力（残留応力を含む）を好適に緩和できなかったこと、が影響しているものと考えられた。放熱性基板８については、ヒートサイクルにより、クラックは発生しなかったものの放熱層の剥離が生じた。これは、第１放熱層のめっき層の厚みが厚くなったため、従来の銅メタライズ基板と同程度しか、セラミック基板と放熱層との熱膨張係数差による応力を上手く緩和できなかったものと考えられる。しかしながら、これらの放熱性基板７および８は、例えば、市販の放熱性基板９に比較すると、同等のヒートサイクル耐性を有しながら、放熱層の接合強度が高められていることがわかる。   Regarding the peel test after the heat cycle, for the heat-radiating substrates 1 to 6, peeling of the substrate and the metallized layer and occurrence of cracks were confirmed after the heat cycle test in a wide temperature range of −20 ° C. to 250 ° C. Therefore, a good joined state was maintained. On the other hand, about the heat-radiating board | substrate 7, generation | occurrence | production of the crack was confirmed by the heat cycle. This is because the glass powder D added to the second heat radiating layer has a high softening point, and as a result, other substrates could not be bonded as well, and the flexibility of the second heat radiating layer at a high temperature was slightly lowered. Furthermore, since the thermal expansion coefficient of the glass powder D is relatively high, the stress (including residual stress) generated at the interface between the layers caused by the heat cycle could not be relaxed suitably. It was considered a thing. About the heat-radiating board | substrate 8, although the crack did not generate | occur | produce by the heat cycle, peeling of the heat radiating layer arose. This is considered to be because the thickness of the plating layer of the first heat dissipation layer was increased, and the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and the heat dissipation layer could be relaxed only as much as the conventional copper metallized substrate. . However, it can be seen that these heat dissipating substrates 7 and 8 have the same heat cycle resistance as compared with the commercially available heat dissipating substrate 9, for example, but the bonding strength of the heat dissipating layer is enhanced.

以上のことから、本発明によると、広い温度範囲でのヒートサイクル耐性に優れ、また基板との接合性の良好な放熱層を備える放熱性基板が実現できることが示された。また、かかる放熱層を形成するための銅ペーストが提供される。この銅ペーストを用いることで、形状（パターン）および厚みを任意に設計して、抵抗率の低い放熱層を簡便に形成することができる。したがって、セラミック基板上に任意のパターンおよび厚みで、電極として使用し得る放熱層を形成することができる。かかる放熱層を備える放熱性基板によると、例えば、複数の半導体素子を実装した場合に、半導体素子間にワイヤボンディングにより電極を形成することに代えて、それらの半導体素子上に電極板を載置することで、当該素子間の導通を確保することが可能とされる。すなわち、ここに開示される放熱性基板は、新たな半導体素子構造の実現を可能とするものとなり得る。以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   From the above, according to the present invention, it has been shown that a heat dissipating substrate having a heat dissipating layer excellent in heat cycle resistance in a wide temperature range and having good bondability with the substrate can be realized. Moreover, the copper paste for forming this thermal radiation layer is provided. By using this copper paste, the shape (pattern) and thickness can be arbitrarily designed, and a heat dissipation layer having a low resistivity can be easily formed. Therefore, a heat dissipation layer that can be used as an electrode can be formed on the ceramic substrate with an arbitrary pattern and thickness. According to the heat dissipation substrate provided with such a heat dissipation layer, for example, when a plurality of semiconductor elements are mounted, an electrode plate is placed on the semiconductor elements instead of forming electrodes by wire bonding between the semiconductor elements. By doing so, it is possible to ensure conduction between the elements. In other words, the heat dissipating substrate disclosed herein can realize a new semiconductor element structure. As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, the said embodiment is only an illustration and what changed and modified the above-mentioned specific example is included in the invention disclosed here.

１ 放熱性基板
１０ 基板
２０ 放熱層
２２ 第１放熱層
２４，２４ａ，２４ｂ 第２放熱層
２６ マスク材
３０ａ，３０ｂ 半導体素子
４０ 板状電極
４２ ボンディングワイヤ
４４ 封止部材
５０ 放熱フィン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat radiation board | substrate 10 Board | substrate 20 Heat radiation layer 22 1st heat radiation layer 24, 24a, 24b 2nd heat radiation layer 26 Mask material 30a, 30b Semiconductor element 40 Plate electrode 42 Bonding wire 44 Sealing member 50 Radiation fin

Claims (13)

セラミックスからなる基板と、前記基板の少なくとも一方の面に備えられた放熱層とを備え、
前記放熱層は、
実質的に銅または銅合金からなり、めっき法により前記基板上に直接的に形成された第１放熱層と、
前記第１放熱層の表面に備えられ、銅を主成分としガラス成分を含む第２放熱層と、
を含む、放熱性基板。 A substrate made of ceramics, and a heat dissipation layer provided on at least one surface of the substrate,
The heat dissipation layer is
A first heat dissipation layer substantially consisting of copper or a copper alloy and formed directly on the substrate by a plating method;
A second heat dissipation layer provided on the surface of the first heat dissipation layer, comprising copper as a main component and a glass component;
Including heat dissipation substrate. 前記第１放熱層は、厚みが０．１μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１に記載の放熱性基板。   The heat dissipation substrate according to claim 1, wherein the first heat dissipation layer has a thickness of 0.1 μm or more and 50 μm or less. 前記第２放熱層は、熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ以上１３×１０−６／Ｋ以下である、請求項１または２に記載の放熱性基板。 The heat dissipation substrate according to claim 1, wherein the second heat dissipation layer has a thermal expansion coefficient of 10 × 10 −6 / K or more and 13 × 10 −6 / K or less. 前記ガラス成分は、軟化点が２５０℃以上４５０℃以下となるよう構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱性基板。   The heat dissipation substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass component is configured to have a softening point of 250 ° C or higher and 450 ° C or lower. 前記ガラス成分は、酸化物に換算した場合の組成で、ＢａＯ及びＺｎＯの少なくとも一方を含み、かつ、前記ＢａＯ及びＺｎＯを合計で６０ｍｏｌ％以上９５ｍｏｌ％以下の割合で含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱性基板。   The said glass component is a composition at the time of converting into an oxide, contains at least one of BaO and ZnO, and contains the said BaO and ZnO in the ratio of 60 mol% or more and 95 mol% or less in total. The heat dissipation board | substrate of any one of Claims. 前記第２放熱層は、３質量％以上１５質量％以下の割合でガラス成分が含まれる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱性基板。   The heat dissipation substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein the second heat dissipation layer contains a glass component at a ratio of 3 mass% or more and 15 mass% or less. 前記第２放熱層は、厚みが１μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の放熱性基板。   The heat dissipation substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the second heat dissipation layer has a thickness of 1 µm to 500 µm. 前記基板は、窒化ケイ素あるいは窒化アルミニウムから構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の放熱性基板。   The heat dissipation substrate according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate is made of silicon nitride or aluminum nitride. セラミックスからなる基板を用意すること、
前記基板の少なくとも一方の面に、めっき法により実質的に銅または銅合金からなる第１放熱層を形成すること、
銅粉末を主成分としガラス粉末を含む銅ペーストを用意すること、
前記第１放熱層上に、前記銅ペーストを供給して前駆層を形成すること、および、
前記前駆層を備える基板を焼成することで第２放熱層を形成し、前記第１放熱層上に前記第２放熱層を備える放熱性基板を得ること、
を包含する、放熱性基板の製造方法。 Preparing a substrate made of ceramics,
Forming a first heat radiation layer substantially made of copper or a copper alloy by plating on at least one surface of the substrate;
Preparing a copper paste mainly composed of copper powder and containing glass powder;
Supplying a copper paste on the first heat dissipation layer to form a precursor layer; and
Forming a second heat dissipation layer by firing the substrate including the precursor layer, and obtaining a heat dissipation substrate including the second heat dissipation layer on the first heat dissipation layer;
A method for manufacturing a heat dissipating substrate. 前記第１放熱層は、無電解めっき法により形成する、請求項９に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 9, wherein the first heat dissipation layer is formed by an electroless plating method. 前記焼成は、４７５℃以上７００℃以下の温度範囲で行う、請求項９または１０に記載の製造方法。   The said baking is a manufacturing method of Claim 9 or 10 performed in the temperature range of 475 degreeC or more and 700 degrees C or less. 前記セラミックスが、窒化ケイ素または窒化アルミニウムからなるセラミックスである、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 9, wherein the ceramic is a ceramic made of silicon nitride or aluminum nitride. 前記前駆層の上に、さらに前記銅ペーストを供給することを含む、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の製造方法。   The manufacturing method of any one of Claims 9-12 including supplying the said copper paste further on the said precursor layer.
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