JP6753721B2 - 金属−セラミックス回路基板およびその製造方法 - Google Patents
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セラミックス基板として100mm×50mm×0.6mmの大きさの略矩形の窒化アルミニウム基板を鋳型内に収容した後、鋳型内を窒素雰囲気にした状態で加熱し、アルミニウム溶湯をその表面の酸化膜を取り除きながら鋳型内に注湯し、その後、鋳型を冷却して溶湯を凝固させることによって、セラミックス基板の一方の面に90mm×40mm×0.8mmの大きさの略矩形の回路用金属板が直接接合するとともに、セラミックス基板の他方の面に90mm×40mm×0.6mmの大きさの略矩形のベース用金属板が直接接合した金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、このようにして作製した金属−セラミックス接合基板の金属板の表面の一部(0.5gの部分)を削って、試料としてビーカーに入れ、JIS H1307の「アルミニウム及びアルミニウム合金の誘導結合プラズマ発光分光分析方法」に従って、塩酸(1+1)15mLを加えて加熱分解し、これに過酸化水素水1mLを加えて加熱して試料を完全に溶解し、ICP発光分光分析により定量分析したところ、金属板のアルミニウムの純度は99.9質量%以上であった。
バフ研磨により回路用金属板とベース用金属板の表面の算術平均粗さRaを1.2μmに調整し、Niめっき皮膜の厚さを30μmとした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス回路基板を作製し、ヒートサイクル試験を行った後に、Niめっき皮膜の表面の最大の段差を測定したところ、最大の段差は32μmであり、表面の変形が比較的小さかった。この最大の段差の部分は、アルミニウムの粒界上のNiめっき皮膜の一部であった。また、作製した金属−セラミックス回路基板のNiめっき皮膜上にSiチップをPbレス半田により半田付けして、上記と同様のヒートサイクル試験を行った後、Siチップの破損の有無を確認したところ、Siチップの破損は確認されなかった。
Niめっき皮膜の厚さを50μmとした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス回路基板を作製し、ヒートサイクル試験を行った後に、Niめっき皮膜の表面の最大の段差を測定したところ、最大の段差は18μmであり、表面の変形が比較的小さかった。この最大の段差の部分は、アルミニウムの粒界上のNiめっき皮膜の一部であった。また、作製した金属−セラミックス回路基板のNiめっき皮膜上にSiチップをPbレス半田により半田付けして、上記と同様のヒートサイクル試験を行った後、Siチップの破損の有無を確認したところ、Siチップの破損は確認されなかった。
バフ研磨により回路用金属板とベース用金属板の表面の算術平均粗さRaを1.0μmに調整し、電気めっきの際の電流密度を60A/dm2とした以外は、実施例2と同様の方法により、金属−セラミックス回路基板を作製し、ヒートサイクル試験を行った後に、Niめっき皮膜の表面の最大の段差を測定したところ、最大の段差は30μmであり、表面の変形が比較的小さかった。この最大の段差の部分は、アルミニウムの粒界上のNiめっき皮膜の一部であった。
バフ研磨により回路用金属板とベース用金属板の表面の算術平均粗さRaを1.4μmに調整し、電気めっきの際の電流密度を100A/dm2とした以外は、実施例2と同様の方法により、金属−セラミックス回路基板を作製し、ヒートサイクル試験を行った後に、Niめっき皮膜の表面の最大の段差を測定したところ、最大の段差は28μmであり、表面の変形が比較的小さかった。この最大の段差の部分は、アルミニウムの粒界上のNiめっき皮膜の一部であった。
Niめっき皮膜の厚さを5μmとした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス回路基板を作製し、ヒートサイクル試験を行った後に、Niめっき皮膜の表面の最大の段差を測定したところ、最大の段差は60μmであり、表面の変形が大きかった。この最大の段差の部分は、アルミニウムの粒界上のNiめっき皮膜の一部であった。また、作製した金属−セラミックス回路基板のNiめっき皮膜上にSiチップをPbレス半田により半田付けして、上記と同様のヒートサイクル試験を行った後、Siチップの破損の有無を確認したところ、Siチップの破損が確認された。
Niめっき皮膜の厚さを10μmとした以外は、実施例1と同様の方法により、金属−セラミックス回路基板を作製し、ヒートサイクル試験を行った後に、Niめっき皮膜の表面の最大の段差を測定したところ、最大の段差は58μmであり、表面の変形が大きかった。この最大の段差の部分は、アルミニウムの粒界上のNiめっき皮膜の一部であった。また、作製した金属−セラミックス回路基板のNiめっき皮膜上にSiチップをPbレス半田により半田付けして、上記と同様のヒートサイクル試験を行った後、Siチップの破損の有無を確認したところ、Siチップの破損が確認された。
12 金属回路板
12’ 回路用金属板
14 金属ベース板
14’ ベース用金属板
16 第1の電着レジスト
18 Niめっき皮膜
20 第2の電着レジスト
22 半田層
24 チップ部品
Claims (12)
- セラミックス基板の一方の面に純度99質量%以上のアルミニウムからなる金属回路板の一方の面が直接接合し、金属回路板の他方の面に厚さ17μm以上の純度99質量%以上のニッケルからなるニッケルめっき皮膜が形成されていることを特徴とする、金属−セラミックス回路基板。
- 前記ニッケルめっき皮膜の厚さが17〜100μmであることを特徴とする、請求項1に記載の金属−セラミックス回路基板。
- 前記ニッケルめっき皮膜の厚さが20〜60μmであることを特徴とする、請求項1に記載の金属−セラミックス回路基板。
- 前記セラミックス基板の他方の面に純度99質量%以上のアルミニウムからなる金属ベース板の一方の面が直接接合していることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の金属−セラミックス回路基板。
- 前記ニッケルめっき皮膜上に半田層が形成されていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の金属−セラミックス回路基板。
- 前記ニッケルめっき皮膜上に前記半田層を介して厚さ100μm以下のチップ部品が取り付けられていることを特徴とする、請求項5に記載の金属−セラミックス回路基板。
- 前記金属回路板の他方の面の算術平均粗さRaが0.5〜2μmであることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかに記載の金属−セラミックス回路基板。
- セラミックス基板の一方の面に純度99質量%以上のアルミニウムからなる回路用金属板の一方の面を直接接合する工程と、セラミックス基板の一方の面に直接接合した回路用金属板の表面の略全面を覆うように第1の電着レジストを形成する工程と、第1の電着レジストの一部を除去して回路用金属板の一部を露出させ、この回路用金属板の露出部分に厚さ17μm以上の純度99質量%以上のニッケルからなるニッケルめっき皮膜を形成する工程と、このニッケルめっき皮膜を覆うように第2の電着レジストを形成する工程と、第1および第2の電着レジストの不要部分を除去して回路用金属板の不要部分を露出させ、この回路用金属板の不要部分をエッチングにより除去して金属回路板を形成する工程と、第1および第2の電着レジストを除去する工程とを備えたことを特徴とする、金属−セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記セラミックス基板の一方の面に回路用金属板の一方の面を直接接合する際に、前記セラミックス基板の他方の面に純度99質量%以上のアルミニウムからなるベース用金属板を直接接合し、前記回路用金属板の表面の略全面を覆うように第1のレジストを形成する際に、ベース用金属板の表面の略全面を覆うように前記第1のレジストを形成し、前記第1および第2の電着レジストの不要部分を除去して回路用金属板の不要部分を露出させる際に、ベース用金属板の不要部分を露出させ、前記回路用金属板の不要部分をエッチングにより除去して金属回路板を形成する際に、ベース用金属板の不要部分をエッチングにより除去して金属ベース板を形成することを特徴とする、請求項8に記載の金属−セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記セラミックス基板と前記回路用金属板および前記ベース用金属板との直接接合は、前記セラミックス基板を収容した鋳型内に金属溶湯を注湯した後、鋳型を冷却して溶湯を凝固させることによって行われることを特徴とする、請求項9に記載の金属−セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記第1および第2の先着レジストを除去した後に、前記Niめっき皮膜上に厚さ100μm以下のチップ部品を半田付けすることを特徴とする、請求項8乃至10のいずれかに記載の金属−セラミックス回路基板の製造方法。
- 前記セラミックス基板の一方の面に前記回路用金属板の一方の面を直接接合する工程の後、前記第1の電着レジストを形成する工程の前に、前記回路用金属板の他方の面の算術平均粗さRaを0.5〜2μmに調整する工程を備えたことを特徴とする、請求項8乃至11のいずれかに記載の金属−セラミックス回路基板の製造方法。
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