JPH04331781A

JPH04331781A - セラミックス複合体

Info

Publication number: JPH04331781A
Application number: JP32554390A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Murata; 武村田; Minoru Hatsuda; 初田　実; Keiichi Kishimoto; 圭一岸本
Original assignee: Nippon Carbide Industries Co Inc
Current assignee: Nippon Carbide Industries Co Inc
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-11-19

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】〔産業上の利用分野〕　本発明は、セラミックス複合体に関し、さらに詳しく
はセラミックス板と金属板とからなる複合板に関する。

〔技術的背景〕

従来より、セラミックス板の表及び裏面に金属板を接合
した複合板は、種々提案され、主に電子部品、機械部品
等に広く使用されている。

しかしながら、これら複合板は、例えば電子部品におい
て、表面の金属板はエッチング等により電子回路として
、裏面の金属板は電子回路及び電子材料から発生する熱
の放熱板として使用されているにすぎなかった。

そこで、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、本発明に
至ったものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、従来技術が有していた前述の問題点を解決し
ようとするものであり、従来全く知られていなかった新
規なセラミックス複合体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、セラミックス板の表及び裏面に金属板をそれぞれ接
合してなる複合体において、前記２枚の金属板が部分的
に導電材で導通されていることを特徴とするセラミック
ス複合体を提供するものである。

しかして、本発明によれば、セラミックス板の表及び裏
面に接合されている金属板は、電子回路及び放熱板とし
て機能する多機能な複合板を得ることができる。以下、
本発明の構成要因について、さらに詳細に説明する。

本発明でいう「セラミックス」とは、特に制限はないが
酸化物系セラミックス及び非酸化物系セラミックスであ
る。酸化物系セラミックスは、例えばアルミナ（Ａｌ２
Ｏ３）、マグネシヤ（ＭｇＯ）及びジリコニヤ（ＺｒＯ
２）等が挙げられるが、中でもアルミナが好ましい。非
酸化物系セラミックスは、例えば窒化アルミ（ＡｌＮ）
、炭化珪素（ＳｉＣ）及び窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等が
挙げられるが、中でも窒化アルミ、炭化珪素が好ましく
、特に窒化アルミが好ましい。

また、セラミックス板の板厚は特に規制するものではな
く、いづれの板厚でも良いが一般的には０．２〜１．０
ｍ／ｍ、好ましくは０．３〜０．８ｍ／ｍである。

本発明でいう「金属」とは、特に制限はないが、銅（Ｃ
ｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クローム（Ｃｒ）コバルト、
アルミニウム（Ａｌ）及びこれらの合金等が挙げられる
が、中でも銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）が好ましく、
特に銅及び銅金属を主体とした合金が好ましい。銅金属
としては、例えばＪＩＳ　Ｈ３１００で規定する銅金属
が好ましく、中でも無酸素銅（合金番号Ｃ１０２０）が
好ましい。

また本発明で使用する金属板のうち、後工程でエッチン
グ等により、従来のように電子回路基板として使用され
る金属板（以後、この金属板を「表面金属板（Ｘ）」と
いう）の板厚は、セラミックス基板を介して裏面に接合
される金属板（以後この金属板を「裏面金属板（Ｙ）」
という）の板厚は特に制限されるものではなく、いづれ
の板厚でも良いが、Ｘは一般的に０．０５〜０．７ｍ／
ｍ）好ましくは０．１〜０．５ｍ／ｍ、さらに好ましく
は０．１５〜０．３ｍ／ｍであり、Ｙは一般的には０．
０５〜０．６ｍ／ｍ、好ましくは０．１〜０．５ｍ／ｍ
、さらに好ましくは０．１５〜０．３ｍ／ｍである。ま
たＸとＹの板厚の関係は０．１Ｘ≦Ｙ≦１．０Ｘ）好ま
しくは０．２Ｘ≦Ｙ≦１．０Ｘ、さらに好ましくは０．
３Ｘ≦Ｙ≦１．０Ｘであることが望ましい。

本発明に用いるセラミックス板と金属板との接合方法は
特に制限はないが、例えばセラミックス板と金属板とを
窒素ガスの如き不活性ガス雰囲気か真空雰囲気で加熱し
、金属板とセラミックス板とを直接接合させる方法（直
接々合方法）。又Ｔｉ、Ｚｒのような活性金属と低融点
合金を作るＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ等の金属を混合又は
合金としたろう材をセラミックス板と金属板の間に介在
させて不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気下で加熱圧着す
る方法（活性金属方法）、更にセラミックス板上にメタ
ライズ層をもうけ、このメタライズ層を有するセラミッ
クスと金属板とを金属ソルダーで接合させる方法（メタ
ライズ方法）等があり、中でも直接々合方法及び活性金
属方法が好ましく、特に活性金属方法が好適である。

本発明に用いる直接々合方法とは、具体的には、例えば
セラミックス板に金属板を載置し、これを加熱炉に入れ
、金属体の過度の酸化を防止するため、酸素濃度を２０
ｐｐｍ以下に調整した不活性雰囲気又は真空雰囲気中で
最高加熱温度１０６０℃〜１０８３℃以内の温度で５秒
〜１５分間加熱した後、冷却して接合体を得る方法であ
る。また活性金属方法とは、例えばセラミックス板と金
属板との接合面に活性金ろう材を箔状、粉末状、又粉末
をバインダーと均一に混練しペーストとし、これをスク
リーン印刷した後、この接合体を加熱炉に入れ、不活性
雰囲気又は真空度−１０−２Ｔｏｒｒ以下の雰囲気で最
高加熱温度７００〜９５０℃以内の温度で加熱時間３分
〜６０分間加熱した後、冷却して接合体を得る方法であ
る。

活性金属ろう材としては特に制限はないが、比較的低温
加熱で接合させることができる、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ
）、チタン（Ｔｉ）又は水素化チタン（ＴｉＨ）の混合
物系、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）ニッケル（Ｎｉ）、チタ
ン（Ｔｉ）又は水素化チタン（ＴｉＨ）の混合物系、銀
（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、チタン又は水素化
チタン（ＴｉＨ）の混合物系、銀（Ａｇ）、ニッケル（
Ｎｉ）、チタン又は水素化チタンの混合物系及び銀（Ａ
ｇ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニヤ（Ｚｒ）又は水素化ジル
コニヤの混合物系が挙げられるが、中でも銀、銅、チタ
ン又は水素化チタンの混合物系、銀、銅、ニッケル、チ
タン又は水素化チタンの混合物系が好ましい。

また、ＸとＹとを導通する方法は、特に制限するもので
はないが、例えば上記のセラミックス板と金属板との接
合時に予めセラミックス板に設定してある貫通孔（スル
ーホール）もしくは、セラミックス板の端部の一部分に
上記ろう材を介在させ、次いで、加熱する方法もしくは
、導線によって直接導通せしめる方法等があり、本発明
においては前者が好ましい。

このようにして得られたセラミックス板と金属板との複
合板はセラミックス板の表及び裏面に接合されている金
属板（ＸおよびＹ）は、それぞれ電子回路及び放熱板と
して機能する多機能な複合板であり、業界へ寄与する所
、極めて大である。

以下実施例により、さらに詳しく説明するが、本発明は
実施例のみに限定されるべきものではないことは言うま
でもない。

実施例Ａ（複合体の調製）実施例１ＪＩＳ　Ｈ３１００、金属番号Ｃ１０２０で規定する２
種類の無酸素銅板（板厚０．３ｍ／ｍと０．２５ｍ／ｍ
、寸法４５×３０ｍ／ｍ）を用意した。

セラミックス板として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）板（板
厚０．６３５ｍ／ｍ、寸法４５×３０ｍ／ｍ）を用意し
た。

このアルミナ板には貫通孔（孔径０．３ｍ／ｍφ）５個
が予め設置されている。アルミナ板の両面に活性金属粉
ペースト（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ：７１．５−２７．５−１
）を３０μの厚さでスクリーン印刷し、同時に上記貫通
孔内壁部にも上記金属粉ペーストをコートした。

次いで、上記板厚の異なる２種類の銅板をアルミナ板の
表及び裏面にそれぞれ載置し、１ｋｇ／ｃｍ２の加圧の
後、１０−５Ｔｏｒｒの真空条件下、８５０℃×１０分
間加熱した。その後冷却して複合体を得た。次いで、複
合体の表面の銅板（板厚０．３ｍ／ｍ）の表面を研磨し
、パターニング用レジストを印刷し、熱硬化後、塩化第
二銅水溶液に浸漬エッチングし、苛性ソーダ水溶液によ
りレジストを剥離し、パターンを形成した複合体を得、
さらに、この複合体の銅板部を過硫酸アンモニウム水溶
液に浸蝕させ、後に水洗して、パターン処理した複合体
を得た。

ここで得られ複合体の表面に使用した銅板のエッチング
前の面積に対するエッチング後の面積の比は０．７であ
った。

実施例２実施例１において、アルミナ板の表面に２分割できるよ
うに溝を入れ、貫通孔の数は１孔とし、その中心を上記
溝が通るようにした以外、実施例１と同様にしてパター
ン処理した複合体を得た。

この複合体は後工程において２分割することにより、複
合体の側面より導通できる複合体となるものである。

実施例３実施例１において、セラミックス板を窒化アルミ（Ａｌ
Ｎ）とした以外実施例１と同様にして、パターン処理し
た複合板を得た。

実施例４実施例２において、セラミックス板を窒化アルミとした
以外、実施例２と同様にしてパターン処理した複合板を
得た。

実施例Ｂ（複合体の評価）実施例Ａで得られたパターン化された複合体について、
表及び裏面の銅板間の電気抵抗を測定した結果、いづれ
の複合体の電気抵抗値も零であった。

【図面の簡単な説明】

　第１〜２図は、本発明による複合体の例を概略的に示
したものであり、第１図は、貫通孔を通して表及び裏面
の金属板が導通されている複合体を、第２図は分割溝を
有する複合体で分割後、複合体の側面より表及び裏面の
金属板が導通されている複合体をそれぞれ示している。ここで、（ａ）は複合体の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ及び
Ｂ−Ｂ線部の断面図、（ａ′）は分割後の複合体の平面
図である。また、１はセラミックス板、２は金属板（表面）３は金
属板（裏面）、４は貫通孔、５は金属粉ペースト及び６
は分割用溝を示している。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス板の表及び裏面に金属板をそ
れぞれ接合してなる複合体において、前記２枚の金属板
が部分的に導電材で導通されていることを特徴とするセ
ラミックス複合体。
【請求項２】該セラミックスが窒化アルミである特許請
求の範囲第１項記載のセラミックス複合体。
【請求項３】該金属が銅である特許請求の範囲第１項記
載のセラミックス複合体。
【請求項４】該導電材が活性金属ロウ材である特許請求
の範囲第１項記載のセラミックス複合体。