JPH01161892A - セラミックス回路基板およびその製造方法 - Google Patents

セラミックス回路基板およびその製造方法

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JPH01161892A
JPH01161892A JP62320741A JP32074187A JPH01161892A JP H01161892 A JPH01161892 A JP H01161892A JP 62320741 A JP62320741 A JP 62320741A JP 32074187 A JP32074187 A JP 32074187A JP H01161892 A JPH01161892 A JP H01161892A
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水野谷　信幸
Yutaka Komorida
裕 小森田
Kazuo Matsumura
松村　和男
Tadashi Tanaka
忠 田中
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックス基板に銅板を直接接合してなる
セラミックス回路基板に関する。
（従来の技術） 近年、パワートランスモジュール用基板やスイッチング
電源モジュール用基板等の回路基板として、セラミック
ス基板上に銅板等の金属板を接合させたものがよく用い
られている。
このようなセラミックス回路基板の製造方法として、所
定形状に打ち抜かれた銅回路板を、例えば酸化アルミニ
ウム焼結体や窒化アルミニウム焼結体からなるセラミッ
クス基板上に接触配置させて加熱し、接合界面にＣｕ−
０の共晶液相を生成させ、この液相によりセラミックス
基板の表面を濡らし、次いで冷却固化してセラミックス
基板と銅回路板とを直接接合させる、いわゆるＤＢＣ法
（ダイレクト・ボンディング・カッパー法）が多用され
るようになってきている。
このＤＢＣ法により形成されたセラミックス回路基板は
、セラミックス基板と銅回路板との接合強廃が強く、単
純構造なので小型高実装化が可能であり、また作業工程
も短縮できる等の長所を有している。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、このような従来のセラミックス回路基板にお
いては、使用する銅回路板が特に形状が複雑であったり
、大きかったりするとその加工工程中に歪みを受けてい
るために加熱接合時に変形しやすく、直接接合であるた
めにその変形部に加熱炉中の雰囲気ガスを巻込んだり、
また接合に寄与する酸素の供給方法として、タフピッチ
銅のような酸素を含有する銅を使用すると余分な酸素が
ガス化して接合界面にたまり、接合後の銅回路板にふく
れが生じやすいという問題があった。
このようなふくれが存在していると、半導体素子等の実
装に際して、傾斜してマウントされたり、また接合部に
介在しているガスによって熱抵抗が大きくなり、すなわ
ち放熱性が低下する等、色々な不都合が生じる。
本発明はこのような問題点を解消するためになされたも
ので、ＤＢＣ法による加熱時のふくれの発生を防止した
セラミックス回路基板およびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）本発明のセラミ
ックス回路基板は、セラミックス基板上に所定の形状の
銅回路板を直接接合してなるセラミックス回路基板にお
いて、前記銅回路板のセラミックス基板に接合されてい
る面には、各回路パターン内の端部より所定の距離をお
いて多数の■溝が形成されており、かつこれらＶ溝は少
なくとも１つの貫通孔に接続されていることを特徴とし
ている。
また、本発明のセラミックス回路基板の製造方法は、一
方の面に多数のＶ溝が形成されている所定の形状の銅回
路板を、■渭の形成されている面をセラミックス基板上
に接触配置し、熱処理して両者を接合することを特徴と
している。
本発明のセラミックス回路基板の製造方法における銅回
路基板へのＶ７１！Ｉの形成方法としては、下記の各方
法が挙げられる。
■　第１図に示すように、■形状の凸部２を有する金型
１を用い、ストッパ４の厚さによりｖ？１！の深さを調
節してプレス加工を施すことにより、銅部材４に所定の
深さのＶ溝５を形成する。
■　第２図に示すように、銅部材４の両面にマスキング
膜６を形成し、一方の面のマスキング膜６の所望の■溝
形成位置に相当する部分６ａを除去し、エツチング処理
を施すことにより、Ｖ渭５を形成する。
■　第３図に示すように、外周にＶ形状の凸部８を有す
る圧延ロール７と押えロール９とを用い、これらで銅部
材４を挟んでロール加工を施すことにより、■消５を形
成する。
上記■〜■の方法において、■の方法はストッパにより
形成する■消の深さを調節しているので、銅部材の厚さ
にばらつきがあっても所定の深さでＶ溝が形成でき、■
の方法は金型等の設備を必要としないので試作品や小ロ
フトのものに適、しており、■の方法は銅部材として条
材等を用いて一括して■渭を形成する場合に適しており
、それぞれの方法の特徴に応じて適宜選択する。
これらの方法によりＶＩＲを形成した銅部材、ずなわち
定尺板や条材は、この後打抜きプレス加工やエツチング
加工により所定の回路パターンとなる銅回路板を作製し
て使用する。
本発明のセラミックス回路基板に使用する銅回路板は、
各回路パターン内の各端部より所定の距離をおいて、換
言すれば各端部より所定の幅を除いてＶ溝が前述の各方
法により多数形成され、かつこれら各■渭に接続された
貫通孔が少なくとも各パターン内に１つ形成されている
ものを使用する。このＶ渭を形成しない各端部からの幅
はＩｎ＋１程度とし、このようにＶ渭を形成することに
より、端部よりエツチング液や実装工程等における半田
付けのためのフラックス液等の液状材料が溝内に入り込
むのことを防止することが可能となる。
このＶ溝は、平行に多数形成して、これら各Ｖ渭を接続
するＶ消をさらに形成し、各Ｖ溝に接続されるように貫
通孔を形成したり、また貫通孔より放射線状に形成して
もよい、そして、この貫通孔がガス抜き穴となり、接合
部に発生ずるふくれを防止することが可能となる。また
、貫通孔は直径０．２ｕ＋〜ｉ　、　ｏｎ＋ｍ程度の大
きさとし、実装時に問題のない位置に設ける。
本発明における■溝は、幅が５０μｔ〜３００μｍ、深
さが１０μｌ〜１００μｍ程度が好ましい。
本発明に使用するセラミックス基板としては、アルミナ
、ベリリア等の酸化物系のセラミックス焼結体や窒化ア
ルミニウム、窒化ケ°イ素、窒化チタン、炭化ケイ素等
の非酸化物系のセラミックス焼結体等からなるセラミッ
クス基板が挙げられる。
なお、非酸化物系のセラミックス基板を使用する場合に
は、あらかじめ接合表面を酸化処理してから使用するこ
とが好ましい。
本発明に使用する銅回路板を形成するための銅板として
は、タフピッチ銅のような酸素を１００〜３０００ｐｐ
ｍの割合で含有する銅を圧延してなるものが好ましい。
本発明の接合のための熱処理温度は、銅の融点（１０８
３℃）以下で銅と酸化銅の共晶温度（１０６５℃）以上
である。また、酸素を含有する銅板を使用する場合は、
不活性ガス雰囲気中で加熱を行うことが好ましく、酸素
を含有しない銅板を使用する場合は、８０〜３９００１
１＋１１１１の雰囲気中で加熱を行うことが好ましい。
（実施例） 次に、本発、明の一実施例について説明する。
第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例のセラミック
ス回路基板の表と裏の平面図、第４図（ｃ）は同図（ａ
）のＸ−Ｘ線により切断した断面図である。同図（ａ）
および（ｃ）に示すように、表面の銅回路板１０のセラ
ミックス基板１３に接合されている面には、各回路パタ
ーンの端部より　１ｎｕ＋＋の範囲を除いて４ＩＸＡ１
００μｌ、深さ３０μｔの■渭１１が平行に多数形成さ
れ、このＶ渭１１　゛は直径的０．５ｎｎの貫通孔１２
に接続されている。
また、同図（ｂ）および（ｃ）に示すように、裏面の銅
回路板１０のセラミックス基板１３に接合されている面
にも、同様に■溝１１と貫通孔１２が形成されている。
そして、これら銅回路板１０はセラミックス基板１３に
直接接合されている。
このようなセラミックス回＃１基板は、例えば以下に示
す方法で製造した。
まず、第１図に示したＶ形状の凸部２を有する金型１を
用い、ストッパ４によりＶ渭の深さを調節してプレス加
工を施し、銅部材４の所定の回路パターンの端部より　
ｉｎ＋ｎの範囲を除いた範囲に、幅１００μｍ、深さ３
０μｍのＶ消５を多数形成し、次いで打抜き金型により
所定の形状に切断するとと６に貫通孔を設けて、第４図
に示した銅回路板１０を形成した０次に、この銅回路板
１０の■消１１の形成されている面をセラミックス基板
１３に接するようにして配置し、窒素ガス雰囲気中で１
０７０℃の温度で約１０分間熱処理を施して両者を接合
し、目的とするセラミックス回路基板を得な。
このようにして得たセラミックス回路基板の外観検査を
行ったところ、ふくれの発生は非常に少なく、面積比で
２％以下であった。また、製造工程における液状材料の
■渭への入り込みの発生もなかった。
一方、■清のない従来の銅板を使用したセラミックス回
？！？１基板では、ふくれの発生率が面積比で１０％で
あった。
第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例のセラミッ
クス回路基板の表と裏の平面図であり、同図のように■
消１１を貫通孔１２より放射線状に形成したものについ
ても、前述の実施例と同様な効果が得られた。
また、■？１ｔの製造方法についても、第２図に示した
ようなエツチング方法や第３図に示したようなロール加
工方法を用いても同様な効果が得られた。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミックス回路基板は、
銅回路板にガス抜き用の貫通孔とこれに接続されたＶ消
が各回路パターンの端部より所定の距離をおいて形成さ
れているので、セラミックス基板と銅板の間にガスの巻
き込みがなくなり、非接着部分、すなわち銅板のふくれ
の発生が著しく減少したものとなる。また、本発明の製
造方法によれば、用途に応じてＶ溝が形成でき、そして
Ｖ渭を有する銅回路板を用いているので同様にふくれの
発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第３図はそれぞれ本発明の製造方法におけ
る■消つき銅回路板の製造例を示す断面図と斜視図、第
４図および第５図は本発明のセラミックス回路基板の一
実施例を示す図であり（ａ）は表面の平面図、（ｂ）は
裏面の平面図、（Ｃ）はその断面図である。 １０・・・・・・・・・銅回路板 １１・・・・・・・・・Ｖ渭 １２・・・・・・・・・貫通孔 １３・・・・・・・・・セラミックス基板出願人　　　
　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　−

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）セラミックス基板上に所定の形状の銅回路板を直
    接接合してなるセラミックス回路基板において、 前記銅回路板のセラミックス基板に接合されている面に
    、各回路パターン内の端部より所定の距離をおいて多数
    のＶ溝が形成されており、かつこれらＶ溝は少なくとも
    １つの貫通孔に接続されていることを特徴とするセラミ
    ックス回路基板。
  2. （２）一方の面に多数のＶ溝が形成されている所定の形
    状の銅回路板を、Ｖ溝の形成されている面をセラミック
    ス基板上に接触配置し、熱処理して両者を接合すること
    を特徴とするセラミックス回路基板の製造方法。
  3. （３）銅回路板のＶ溝が、ストッパを有するＶ形状の金
    型を用いたプレス加工により形成されている特許請求の
    範囲第２項記載のセラミックス回路基板の製造方法。
  4. （４）銅回路板のＶ溝が、エッチング加工により形成さ
    れている特許請求の範囲第２項記載のセラミックス回路
    基板の製造方法。
  5. （５）銅回路板のＶ溝が、外周に沿ってＶ形状の凸部を
    有する圧延ロールを用いたロール加工により形成されて
    いる特許請求の範囲第２項記載のセラミックス回路基板
    の製造方法。
JP62320741A 1987-12-18 1987-12-18 セラミックス回路基板およびその製造方法 Pending JPH01161892A (ja)

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