JPH0717768A - 窒化ケイ素質セラミックス基板及びその用途 - Google Patents
窒化ケイ素質セラミックス基板及びその用途Info
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- JPH0717768A JPH0717768A JP5146103A JP14610393A JPH0717768A JP H0717768 A JPH0717768 A JP H0717768A JP 5146103 A JP5146103 A JP 5146103A JP 14610393 A JP14610393 A JP 14610393A JP H0717768 A JPH0717768 A JP H0717768A
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- ceramic substrate
- substrate
- thermal resistance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 サイリスタ用基板として好適な熱抵抗の小さ
い窒化ケイ素質セラミックス基板、及び熱衝撃・熱履歴
に対する耐久性に著しく優れた銅回路を有するセラミッ
クス基板の提供。 【構成】 熱抵抗が０．２０℃／Ｗ以下であることを特
徴とする窒化ケイ素質セラミックス基板、及びこの窒化
ケイ素質セラミックス基板の片面には銅回路が形成さ
れ、反対の面には窒化ケイ素質セラミックス基板とほぼ
等しい面積を有する銅板が接合されてなることを特徴と
する銅回路を有するセラミックス基板。
い窒化ケイ素質セラミックス基板、及び熱衝撃・熱履歴
に対する耐久性に著しく優れた銅回路を有するセラミッ
クス基板の提供。 【構成】 熱抵抗が０．２０℃／Ｗ以下であることを特
徴とする窒化ケイ素質セラミックス基板、及びこの窒化
ケイ素質セラミックス基板の片面には銅回路が形成さ
れ、反対の面には窒化ケイ素質セラミックス基板とほぼ
等しい面積を有する銅板が接合されてなることを特徴と
する銅回路を有するセラミックス基板。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の動力コント
ロール部に相当するパワーデバイスの中でも中心的な存
在であるサイリスタ用基板として好適な窒化ケイ素質セ
ラミックス基板及びその窒化ケイ素質セラミックス基板
を用いてなる銅回路を有するセラミックス基板に関す
る。
ロール部に相当するパワーデバイスの中でも中心的な存
在であるサイリスタ用基板として好適な窒化ケイ素質セ
ラミックス基板及びその窒化ケイ素質セラミックス基板
を用いてなる銅回路を有するセラミックス基板に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ロボットやモーター等の産業機器
の高性能化に伴い、サイリスタは、逆阻止型、高速型、
ゲートターンオフ（ＧＴＯ）型等の種類も多岐にわた
り、さらに最近の素子構造の設計技術や製造プロセス技
術の進歩により、高耐圧化、大電流化が進み半導体素子
から発生する熱も増加の一途をたどっている。この熱を
効率よく放散するため、サイリスタ用基板では従来より
様々な方法がとられてきた。特に最近では、良好な熱伝
導性セラミックス基板が利用できるようになったため、
基板上に銅板などの金属板を接合し、回路を形成後、そ
のまま又はメッキ等の処理を施してから半導体素子を実
装する構造も採用されつつある。
の高性能化に伴い、サイリスタは、逆阻止型、高速型、
ゲートターンオフ（ＧＴＯ）型等の種類も多岐にわた
り、さらに最近の素子構造の設計技術や製造プロセス技
術の進歩により、高耐圧化、大電流化が進み半導体素子
から発生する熱も増加の一途をたどっている。この熱を
効率よく放散するため、サイリスタ用基板では従来より
様々な方法がとられてきた。特に最近では、良好な熱伝
導性セラミックス基板が利用できるようになったため、
基板上に銅板などの金属板を接合し、回路を形成後、そ
のまま又はメッキ等の処理を施してから半導体素子を実
装する構造も採用されつつある。
【０００３】このようなサイリスタ用基板を使用した素
子の用途は、ロボットやモーター等から各種工作機械や
洗濯機、電子レンジ等家電製品全般に広がることが期待
されている。
子の用途は、ロボットやモーター等から各種工作機械や
洗濯機、電子レンジ等家電製品全般に広がることが期待
されている。
【０００４】サイリスタ用基板では、従来のアルミナ基
板に変わって窒化アルミニウム基板が注目されるように
なった。この窒化アルミニウム基板と銅板の接合方法と
しては、銅板と窒化アルミニウム基板との間に活性金属
を含むろう材を介在させ、加熱処理する活性金属ろう付
け法（例えば特開昭60-177634 号公報）や、表面を酸化
処理した窒化アルミニウム基板と銅板とを銅の融点以下
でCu-Oの共晶温度以上で加熱接合するＤＢＣ法（例えば
特開昭56-163093 号公報）等がある。
板に変わって窒化アルミニウム基板が注目されるように
なった。この窒化アルミニウム基板と銅板の接合方法と
しては、銅板と窒化アルミニウム基板との間に活性金属
を含むろう材を介在させ、加熱処理する活性金属ろう付
け法（例えば特開昭60-177634 号公報）や、表面を酸化
処理した窒化アルミニウム基板と銅板とを銅の融点以下
でCu-Oの共晶温度以上で加熱接合するＤＢＣ法（例えば
特開昭56-163093 号公報）等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】サイリスタ用基板が備
えなければならない特性は、放熱、機械的強度、接合の
信頼性等であるが、これらのうち、放熱性は基板材料の
特性に負うところが大である。従来、この種の基板とし
ては、高熱伝導性の観点から、酸化ベリリウム、窒化ア
ルミニウム、炭化ケイ素等のセラミックス基板が検討さ
れてきたが、これらには一長一短がある。例えば、酸化
ベリリウムは熱伝導性に優れるが毒性であり、窒化アル
ミニウムは熱伝導率を理論値に近づけるには技術的に困
難な点が多くコスト高となる。さらに重要なことは、サ
イリスタ用基板は、サイズの大きいものが多いので、こ
れらのセラミックス基板では機械的強度が不十分で信頼
性に疑問があり、他の材料の出現が待たれている。
えなければならない特性は、放熱、機械的強度、接合の
信頼性等であるが、これらのうち、放熱性は基板材料の
特性に負うところが大である。従来、この種の基板とし
ては、高熱伝導性の観点から、酸化ベリリウム、窒化ア
ルミニウム、炭化ケイ素等のセラミックス基板が検討さ
れてきたが、これらには一長一短がある。例えば、酸化
ベリリウムは熱伝導性に優れるが毒性であり、窒化アル
ミニウムは熱伝導率を理論値に近づけるには技術的に困
難な点が多くコスト高となる。さらに重要なことは、サ
イリスタ用基板は、サイズの大きいものが多いので、こ
れらのセラミックス基板では機械的強度が不十分で信頼
性に疑問があり、他の材料の出現が待たれている。
【０００６】一方、近年、サイリスタに負荷される電力
が数ｋＷをこえる領域に進出してきているため、これま
では余り重要視されなかった小数点以下２桁目や３桁目
の熱抵抗値が問題とされるようになった。すなわち、強
度・熱伝導性等の特性が十分満たされたセラミックス基
板であっても、それをモジュール化する際、メタライズ
や銅板との接合界面に生じたボイド等の欠陥によって素
子からの放熱が不十分となる、すなわち熱抵抗が計算ど
おりに低くならないという問題がある。従って、可能な
限り実使用の場合と差が生じないように熱抵抗を管理す
ることが要求されてきた。
が数ｋＷをこえる領域に進出してきているため、これま
では余り重要視されなかった小数点以下２桁目や３桁目
の熱抵抗値が問題とされるようになった。すなわち、強
度・熱伝導性等の特性が十分満たされたセラミックス基
板であっても、それをモジュール化する際、メタライズ
や銅板との接合界面に生じたボイド等の欠陥によって素
子からの放熱が不十分となる、すなわち熱抵抗が計算ど
おりに低くならないという問題がある。従って、可能な
限り実使用の場合と差が生じないように熱抵抗を管理す
ることが要求されてきた。
【０００７】以上のことから、今日、サイリスタ用基板
に対する要求は、高強度であり、熱伝導性又は低熱抵抗
性に優れ、銅板との接合性が良いことである。
に対する要求は、高強度であり、熱伝導性又は低熱抵抗
性に優れ、銅板との接合性が良いことである。
【０００８】本発明者らは、以上の要望に応えるべく種
々検討した結果、セラミックス基板の材質として窒化ケ
イ素に注目し、その厚みを薄くするなどして、基板の構
造的な観点から熱抵抗を減少させるとともに、この場
合、当然予想される基板の信頼性についても何ら問題の
ない、換言すれば、低熱抵抗であり、熱衝撃や熱履歴に
対しても十分な耐久性をもったセラミックス基板を完成
し、本発明を完成するに至ったものである。
々検討した結果、セラミックス基板の材質として窒化ケ
イ素に注目し、その厚みを薄くするなどして、基板の構
造的な観点から熱抵抗を減少させるとともに、この場
合、当然予想される基板の信頼性についても何ら問題の
ない、換言すれば、低熱抵抗であり、熱衝撃や熱履歴に
対しても十分な耐久性をもったセラミックス基板を完成
し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、熱
抵抗が０．２０℃／Ｗ以下であることを特徴とする窒化
ケイ素質セラミックス基板、及びこの窒化ケイ素質セラ
ミックス基板の片面には銅回路が形成され、反対の面に
は窒化ケイ素質セラミックス基板とほぼ等しい面積を有
する銅板が接合されてなることを特徴とする銅回路を有
するセラミックス基板である。
抵抗が０．２０℃／Ｗ以下であることを特徴とする窒化
ケイ素質セラミックス基板、及びこの窒化ケイ素質セラ
ミックス基板の片面には銅回路が形成され、反対の面に
は窒化ケイ素質セラミックス基板とほぼ等しい面積を有
する銅板が接合されてなることを特徴とする銅回路を有
するセラミックス基板である。
【００１０】以下、さらに詳しく本発明について説明す
ると、一般的にセラミックス基板の熱伝導率と熱抵抗と
の関係は、（１）式として表すことができる。 ＲP ＝ｋ・（１／λ）・（ｔ／Ｓ） ・・・（１） ＲP ：セラミックス基板の熱抵抗（℃／Ｗ） ｋ ：係数 λ ：熱伝導率（Ｗ／ｍＫ） ｔ ：セラミックス基板の厚み（ｍ） Ｓ ：セラミックス基板の面積（ｍ2 ）
ると、一般的にセラミックス基板の熱伝導率と熱抵抗と
の関係は、（１）式として表すことができる。 ＲP ＝ｋ・（１／λ）・（ｔ／Ｓ） ・・・（１） ＲP ：セラミックス基板の熱抵抗（℃／Ｗ） ｋ ：係数 λ ：熱伝導率（Ｗ／ｍＫ） ｔ ：セラミックス基板の厚み（ｍ） Ｓ ：セラミックス基板の面積（ｍ2 ）
【００１１】（１）式からセラミックス基板の熱抵抗を
小さくするには、熱伝導率を大きくする、厚みを薄くす
る、面積を大きくするの３つの方法が考えられる。この
うち熱伝導率は、選択する材料によって決まってしまい
同一材料で熱伝導率を向上させるには技術的に困難で限
界がある。また、セラミックス基板の面積は容易に変え
ることができるが他の技術的な側面、例えばモジュール
の大きさ等から制限を受けるので、余り自由に変えるこ
とはできない。そこで、本発明者らは窒化ケイ素質セラ
ミックス基板の厚みを小さくすることに着目した。
小さくするには、熱伝導率を大きくする、厚みを薄くす
る、面積を大きくするの３つの方法が考えられる。この
うち熱伝導率は、選択する材料によって決まってしまい
同一材料で熱伝導率を向上させるには技術的に困難で限
界がある。また、セラミックス基板の面積は容易に変え
ることができるが他の技術的な側面、例えばモジュール
の大きさ等から制限を受けるので、余り自由に変えるこ
とはできない。そこで、本発明者らは窒化ケイ素質セラ
ミックス基板の厚みを小さくすることに着目した。
【００１２】通常、この分野で用いられる銅回路を有す
るセラミックス基板は、例えば、基板が窒化アルミニウ
ムの場合、その厚みが０．６３５〜１ｍｍである。ここ
で、例えば、その厚みを６０％にしたとすると熱抵抗も
６０％となる。つまり、窒化アルミニウム基板の熱伝導
率を１／０．６＝１．６７倍にしたのと同等の効果があ
る。本発明者らは、このような観点にたって種々検討
し、実用に際しても強度等の耐久性の問題のない窒化ケ
イ素質セラミックス基板を完成させたものである。
るセラミックス基板は、例えば、基板が窒化アルミニウ
ムの場合、その厚みが０．６３５〜１ｍｍである。ここ
で、例えば、その厚みを６０％にしたとすると熱抵抗も
６０％となる。つまり、窒化アルミニウム基板の熱伝導
率を１／０．６＝１．６７倍にしたのと同等の効果があ
る。本発明者らは、このような観点にたって種々検討
し、実用に際しても強度等の耐久性の問題のない窒化ケ
イ素質セラミックス基板を完成させたものである。
【００１３】本発明において、窒化ケイ素質セラミック
ス基板の熱抵抗は、例えば、以下のようにして測定する
ことができる。まず、図１に示される装置を用い、トラ
ンジスタに負荷された電力（Ｗ）に対するトランジスタ
温度Ｔ1 とアルミニウム放熱ブロック温度Ｔ2 との温度
差（℃）から総熱抵抗を（ＲALL ）を（１）式を用いて
算出する。その際の窒化ケイ素質セラミックス基板のサ
イズとしては、１６×２０ｍｍが適切である。
ス基板の熱抵抗は、例えば、以下のようにして測定する
ことができる。まず、図１に示される装置を用い、トラ
ンジスタに負荷された電力（Ｗ）に対するトランジスタ
温度Ｔ1 とアルミニウム放熱ブロック温度Ｔ2 との温度
差（℃）から総熱抵抗を（ＲALL ）を（１）式を用いて
算出する。その際の窒化ケイ素質セラミックス基板のサ
イズとしては、１６×２０ｍｍが適切である。
【００１４】この総熱抵抗（ＲALL ）は（２）式のよう
に分解することができるので、窒化ケイ素質セラミック
ス基板の熱抵抗Ｒp は（３）式で与えられる。 ＲALL ＝ＲTr＋ＲGr1 ＋ＲP ＋ＲGr2 ・・・（２） ＲTr ：トランジスタ（シリコン）の熱抵抗 ＲGr1 ：トランジスタ側の放熱グリースの熱抵抗 ＲP ：窒化ケイ素質セラミックス基板の熱抵抗 ＲGr2 ：アルミニウム放熱ブロック側の放熱グリースの
熱抵抗 ＲP ＝ＲALL −（ＲTr＋ＲGr1 ＋ＲGr2 ） ・・・（３）
に分解することができるので、窒化ケイ素質セラミック
ス基板の熱抵抗Ｒp は（３）式で与えられる。 ＲALL ＝ＲTr＋ＲGr1 ＋ＲP ＋ＲGr2 ・・・（２） ＲTr ：トランジスタ（シリコン）の熱抵抗 ＲGr1 ：トランジスタ側の放熱グリースの熱抵抗 ＲP ：窒化ケイ素質セラミックス基板の熱抵抗 ＲGr2 ：アルミニウム放熱ブロック側の放熱グリースの
熱抵抗 ＲP ＝ＲALL −（ＲTr＋ＲGr1 ＋ＲGr2 ） ・・・（３）
【００１５】そこで、図２に示されるように、窒化ケイ
素質セラミックス基板を挟まないで部品を組立た装置を
用い、トランジスタ温度Ｔ3 とアルミニウム放熱ブロッ
ク温度Ｔ4 の温度差を測定して窒化ケイ素質セラミック
ス基板以外の部品の熱抵抗を算出する。両者の差が求め
る窒化ケイ素質セラミックス基板の熱抵抗となる。この
場合において、窒化ケイ素質セラミックス基板以外の部
品の熱抵抗は、それを十分に無視できるような材料、例
えば厚みの十分薄い銅板等で熱抵抗を測定し、その値で
代用することもできる。
素質セラミックス基板を挟まないで部品を組立た装置を
用い、トランジスタ温度Ｔ3 とアルミニウム放熱ブロッ
ク温度Ｔ4 の温度差を測定して窒化ケイ素質セラミック
ス基板以外の部品の熱抵抗を算出する。両者の差が求め
る窒化ケイ素質セラミックス基板の熱抵抗となる。この
場合において、窒化ケイ素質セラミックス基板以外の部
品の熱抵抗は、それを十分に無視できるような材料、例
えば厚みの十分薄い銅板等で熱抵抗を測定し、その値で
代用することもできる。
【００１６】しかしながら、このように窒化ケイ素質セ
ラミックス基板の厚みを薄くして銅回路を形成する場
合、全体の強度が小さくなるため、銅板と窒化ケイ素質
セラミックス基板の熱膨張差による熱応力に対する抗力
が弱くなり信頼性に問題がある。しかし、このような問
題が現実となった場合には、常温曲げ強度が７００ＭＰ
ａ以上特に９００ＭＰａ以上の窒化ケイ素質セラミック
ス基板を用いることによって解決することができる。
ラミックス基板の厚みを薄くして銅回路を形成する場
合、全体の強度が小さくなるため、銅板と窒化ケイ素質
セラミックス基板の熱膨張差による熱応力に対する抗力
が弱くなり信頼性に問題がある。しかし、このような問
題が現実となった場合には、常温曲げ強度が７００ＭＰ
ａ以上特に９００ＭＰａ以上の窒化ケイ素質セラミック
ス基板を用いることによって解決することができる。
【００１７】本発明で使用される窒化ケイ素質セラミッ
クス基板は、窒化ケイ素成分が９０重量％以上で、アル
ミナ、マグネシア、イットリア等の助剤成分が１０重量
％以下である窒化ケイ素質焼結体が望ましいが、何らこ
れに限られることはなく、この組成に窒化アルミニウム
換算で１〜２０重量％程度のアルミニウム成分を含ませ
たサイアロン質焼結体であってもよい。このような窒化
ケイ素質セラミックス基板は、水又はメタノール、エタ
ノール、１，１，１−トリクロルエタン等の有機媒体中
で原料粉末を混合してスラリーを調整した後グリーンシ
ートを成形し、バインダーを除去した後、不活性雰囲気
下、１７００℃以上の温度で焼結することによって製造
することができる。
クス基板は、窒化ケイ素成分が９０重量％以上で、アル
ミナ、マグネシア、イットリア等の助剤成分が１０重量
％以下である窒化ケイ素質焼結体が望ましいが、何らこ
れに限られることはなく、この組成に窒化アルミニウム
換算で１〜２０重量％程度のアルミニウム成分を含ませ
たサイアロン質焼結体であってもよい。このような窒化
ケイ素質セラミックス基板は、水又はメタノール、エタ
ノール、１，１，１−トリクロルエタン等の有機媒体中
で原料粉末を混合してスラリーを調整した後グリーンシ
ートを成形し、バインダーを除去した後、不活性雰囲気
下、１７００℃以上の温度で焼結することによって製造
することができる。
【００１８】本発明の銅回路を有するセラミックス基板
の構造としては、例えば、窒化ケイ素質セラミックス基
板の厚みが０．３ｍｍ、回路側の銅板の厚みが０．３〜
０．５ｍｍである場合、裏銅板の厚みは０．１〜０．２
５ｍｍであることが望ましい。銅板としては、無酸素銅
板、タフピッチ銅板等が使用される。窒化ケイ素質セラ
ミックス基板と銅板の接合法としては、活性金属ろう付
け法、ＤＢＣ法のいずれでも問題はないが、接合温度の
低い活性金属ろう付け法がより好ましい。
の構造としては、例えば、窒化ケイ素質セラミックス基
板の厚みが０．３ｍｍ、回路側の銅板の厚みが０．３〜
０．５ｍｍである場合、裏銅板の厚みは０．１〜０．２
５ｍｍであることが望ましい。銅板としては、無酸素銅
板、タフピッチ銅板等が使用される。窒化ケイ素質セラ
ミックス基板と銅板の接合法としては、活性金属ろう付
け法、ＤＢＣ法のいずれでも問題はないが、接合温度の
低い活性金属ろう付け法がより好ましい。
【００１９】銅回路の形成方法としては、あらかじめ窒
化ケイ素質セラミックス基板の全面に銅板を接合させた
後、塩化第２鉄や塩化第２銅によってエッチングを行う
方法が望ましい。このとき、銅板の厚みに応じて、エッ
チングスピード、処理温度、塩素イオン濃度などを変化
させることが望ましい。パターンの形状としては、窒化
ケイ素質セラミックス基板との熱膨張差を可能な限り小
さくするように、窒化ケイ素質セラミックス基板の長さ
に対して連続したパターンの長さが短い方が望ましい。
また、窒化ケイ素質セラミックス基板のサイズについて
も、基板の長さに比例して基板の端面にかかる熱応力が
大きくなるので、可能な限り小さい方が望ましい。
化ケイ素質セラミックス基板の全面に銅板を接合させた
後、塩化第２鉄や塩化第２銅によってエッチングを行う
方法が望ましい。このとき、銅板の厚みに応じて、エッ
チングスピード、処理温度、塩素イオン濃度などを変化
させることが望ましい。パターンの形状としては、窒化
ケイ素質セラミックス基板との熱膨張差を可能な限り小
さくするように、窒化ケイ素質セラミックス基板の長さ
に対して連続したパターンの長さが短い方が望ましい。
また、窒化ケイ素質セラミックス基板のサイズについて
も、基板の長さに比例して基板の端面にかかる熱応力が
大きくなるので、可能な限り小さい方が望ましい。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を実施例と比較例をあげて具体
的に説明する。
的に説明する。
【００２１】実施例１〜２ 窒化ケイ素粉末９１重量％、イットリア粉末５重量％及
びアルミナ粉末４重量％含むスラリーを調整した後グリ
ーンシートを成形し、バインダーを除去してから窒素雰
囲気下１８５０℃の温度で常圧焼結し、サイズ１６×２
０ｍｍで厚み０．２ｍｍ又は０．３ｍｍの窒化ケイ素質
セラミックス基板を製造し、その熱抵抗と熱伝導率を測
定した。熱抵抗は図１及び図２の装置を組立て測定し、
また、熱伝導率はレーザーフラッシュ法で測定した。
びアルミナ粉末４重量％含むスラリーを調整した後グリ
ーンシートを成形し、バインダーを除去してから窒素雰
囲気下１８５０℃の温度で常圧焼結し、サイズ１６×２
０ｍｍで厚み０．２ｍｍ又は０．３ｍｍの窒化ケイ素質
セラミックス基板を製造し、その熱抵抗と熱伝導率を測
定した。熱抵抗は図１及び図２の装置を組立て測定し、
また、熱伝導率はレーザーフラッシュ法で測定した。
【００２２】銀粉末７５重量部、銅粉末２５重量部、ジ
ルコニウム粉末２０重量部、 テルピネオール１５重量部
及び有機結合剤としてポリイソブチルメタアクリレート
のトルエン溶液を固形分で１．５重量部を混合してろう
材ペーストを調整し、それを上記で得られた窒化ケイ素
セラミックス基板の両面にスクリーン印刷によって全面
塗布した。その際の塗布量（乾燥後）は６〜８ｍｇ／ｃ
ｍ2 とした。
ルコニウム粉末２０重量部、 テルピネオール１５重量部
及び有機結合剤としてポリイソブチルメタアクリレート
のトルエン溶液を固形分で１．５重量部を混合してろう
材ペーストを調整し、それを上記で得られた窒化ケイ素
セラミックス基板の両面にスクリーン印刷によって全面
塗布した。その際の塗布量（乾燥後）は６〜８ｍｇ／ｃ
ｍ2 とした。
【００２３】次いで、上記ろう材ペーストの塗布された
窒化ケイ素質セラミックス基板の表面には厚み０．５ｍ
ｍの銅板を、また裏面には厚み０．２ｍｍの銅板を接触
配置してから炉に投入し、１×１０-5Ｔｏｒｒの高真空
中、温度９００℃で３０分加熱した後、２℃／分程度の
降温速度で室温まで冷却して活性金属ろう付け法による
接合体を製造した。
窒化ケイ素質セラミックス基板の表面には厚み０．５ｍ
ｍの銅板を、また裏面には厚み０．２ｍｍの銅板を接触
配置してから炉に投入し、１×１０-5Ｔｏｒｒの高真空
中、温度９００℃で３０分加熱した後、２℃／分程度の
降温速度で室温まで冷却して活性金属ろう付け法による
接合体を製造した。
【００２４】次に、上記接合体の銅板上に、ＵＶ硬化タ
イプのエッチングレジストをスクリーン印刷にて回路パ
ターンに塗布後、塩化第２銅溶液を用いてエッチング処
理を行って銅板の不要部分を溶解除去し、さらにエッチ
ングレジストを５％苛性ソーダー溶液で剥離した。エッ
チング処理後の接合体には、銅回路パターン間に残留不
要ろう材及び活性金属成分と窒化ケイ素質セラミックス
基板の反応物があるのでそれを除去するため、温度６０
℃、１０％フッ化アンモニウム溶液に１０分間浸漬し
た。
イプのエッチングレジストをスクリーン印刷にて回路パ
ターンに塗布後、塩化第２銅溶液を用いてエッチング処
理を行って銅板の不要部分を溶解除去し、さらにエッチ
ングレジストを５％苛性ソーダー溶液で剥離した。エッ
チング処理後の接合体には、銅回路パターン間に残留不
要ろう材及び活性金属成分と窒化ケイ素質セラミックス
基板の反応物があるのでそれを除去するため、温度６０
℃、１０％フッ化アンモニウム溶液に１０分間浸漬し
た。
【００２５】実施例３ 窒化ケイ素粉末８５重量％、窒化アルミニウム粉末１３
重量％及びイットリア粉末２重量％の組成からなるサイ
アロン質スラリーを調整したこと以外は、実施例１に準
じて銅回路を有するセラミックス基板を製造した。
重量％及びイットリア粉末２重量％の組成からなるサイ
アロン質スラリーを調整したこと以外は、実施例１に準
じて銅回路を有するセラミックス基板を製造した。
【００２６】これら一連の処理を経て得られた銅回路を
有するセラミックス基板について、ヒートサイクル（熱
衝撃）試験を行った。ヒートサイクル試験は、気中、−
４０℃×３０分保持後、２５℃×１０分間放置、さらに
１２５℃×３０分保持後、２５℃×１０分間放置を１サ
イクルとして行った。評価は、各実施例の１例毎にサン
プルを数十枚ずつ作製し、直ちにヒートサイクル試験を
行った。そして、３サイクル毎に各サンプルの状態を観
察し、その中で１枚のサンプルにでも銅板剥離を起こし
ているものがあればその時のサイクル数を銅板剥離開始
回数とし、その数の大小にて耐ヒートサイクル性を評価
した。それらの結果を表１に示す。
有するセラミックス基板について、ヒートサイクル（熱
衝撃）試験を行った。ヒートサイクル試験は、気中、−
４０℃×３０分保持後、２５℃×１０分間放置、さらに
１２５℃×３０分保持後、２５℃×１０分間放置を１サ
イクルとして行った。評価は、各実施例の１例毎にサン
プルを数十枚ずつ作製し、直ちにヒートサイクル試験を
行った。そして、３サイクル毎に各サンプルの状態を観
察し、その中で１枚のサンプルにでも銅板剥離を起こし
ているものがあればその時のサイクル数を銅板剥離開始
回数とし、その数の大小にて耐ヒートサイクル性を評価
した。それらの結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、サイリスタ用基板とし
て好適な窒化ケイ素質セラミックス基板が得られ、この
窒化ケイ素質セラミックス基板を用いて作製された銅回
路を有するセラミックス基板は、熱衝撃や熱履歴に対す
る耐久性、すなわち耐ヒートショック性と耐ヒートサイ
クル性が著しく向上する。
て好適な窒化ケイ素質セラミックス基板が得られ、この
窒化ケイ素質セラミックス基板を用いて作製された銅回
路を有するセラミックス基板は、熱衝撃や熱履歴に対す
る耐久性、すなわち耐ヒートショック性と耐ヒートサイ
クル性が著しく向上する。
【図１】 窒化ケイ素質セラミックス基板の熱抵抗を測
定するための説明図
定するための説明図
【図２】 窒化ケイ素質セラミックス基板の熱抵抗を測
定するための説明図
定するための説明図
１ トランジスタ（「２ＳＣ−３０４２」底面積：１６
×２０ｍｍ2 ） ２ 窒化ケイ素質セラミックス基板（１６×２０ｍｍ×
厚み） ３ トランジスタ側の放熱グリース ４ アルミニウム放熱ブロック側の放熱グリース ５ アルミニウム放熱ブロック（水冷式）
×２０ｍｍ2 ） ２ 窒化ケイ素質セラミックス基板（１６×２０ｍｍ×
厚み） ３ トランジスタ側の放熱グリース ４ アルミニウム放熱ブロック側の放熱グリース ５ アルミニウム放熱ブロック（水冷式）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 1/03 Ｂ 7011−4Ｅ // Ｈ０２Ｍ 1/00 Ｒ 8325−5Ｈ Ｃ０４Ｂ 35/58 ３０２ Ｃ (72)発明者 寺野 克典 福岡県大牟田市新開町１ 電気化学工業株 式会社大牟田工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 熱抵抗が０．２０℃／Ｗ以下であること
を特徴とする窒化ケイ素質セラミックス基板。 - 【請求項２】 請求項１記載の窒化ケイ素質セラミック
ス基板の片面には銅回路が形成され、反対の面には窒化
ケイ素質セラミックス基板とほぼ等しい面積を有する銅
板が接合されてなることを特徴とする銅回路を有するセ
ラミックス基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5146103A JPH0717768A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 窒化ケイ素質セラミックス基板及びその用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5146103A JPH0717768A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 窒化ケイ素質セラミックス基板及びその用途 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0717768A true JPH0717768A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=15400219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5146103A Pending JPH0717768A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 窒化ケイ素質セラミックス基板及びその用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0717768A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0969594A (ja) * | 1995-06-23 | 1997-03-11 | Toshiba Corp | 圧接用窒化けい素放熱板およびそれを用いた圧接構造部品 |
-
1993
- 1993-06-17 JP JP5146103A patent/JPH0717768A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0969594A (ja) * | 1995-06-23 | 1997-03-11 | Toshiba Corp | 圧接用窒化けい素放熱板およびそれを用いた圧接構造部品 |
| JP2975882B2 (ja) * | 1995-06-23 | 1999-11-10 | 株式会社東芝 | 圧接用窒化けい素放熱板およびそれを用いた圧接構造部品 |
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