JPH09181423A

JPH09181423A - セラミックス回路基板

Info

Publication number: JPH09181423A
Application number: JP8207561A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Fushii; 康人伏井; Yoshiyuki Nakamura; 美幸中村; Masahiko Nakajima; 征彦中島; Kazuo Kato; 和男加藤; Akira Miyai; 明宮井; Kazuyuki Hiruta; 和幸蛭田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1990-04-16
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】金属回路パターン外のはみ出しろう材や金属
回路パターン間に存在するろう材等の不要ろう材の除去
を効率的に行って生産性を向上させる。【解決手段】セラミックス基板上に活性金属成分を含
むろう材を介して金属回路パターンを形成させた後、不
要ろう材を薬液処理により除去して得られたものであ
り、その薬液が（ａ）フッ酸単独、（ｂ）硝酸、硫酸及
び塩酸から選ばれた少なくとも一種の無機酸とフッ酸と
の混酸、（ｃ）王水、又は（ｄ）水酸化ナトリウム溶液
及び／又は水酸化カリウム溶液であることを特徴とする
セラミックス回路基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス基板
に金属回路を形成してなるセラミックス回路基板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロボット・モーター等の産業機器
の高性能化に伴い、大電力・高能率インバーターなど大
電力モジュールの変遷が進んであり、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、大電力モジュール基板では従来よりさ
まざまな方法がとられてきた。とくに最近、良好な熱伝
導性を有するセラミックス基板の出現により、基板上に
金属板を接合し回路を形成後、そのまま金属板上に半導
体素子を搭載する構造も採用されつつある。

【０００３】従来より、金属とセラミックスを接合する
方法には様々なものがあるが、とくに回路基板の製造と
いう点からはＭｏ−Ｍｎ法、活性金属ろう付け法、硫化
銅法、ＤＢＣ法、銅メタライズ法があげられる。これら
の中で、大電力モジュール基板の製造では、現在、金属
として銅を用い、セラミックスとの接合方法として活性
金属ろう付け法又はＤＢＣ法を用いることが主流となっ
ており、さらに高熱伝導性を有する窒化アルミニウムを
セラミックス基板として使用することが普及しつつあ
る。

【０００４】従来より、銅板と窒化アルミニウム基板を
接合する方法としては、銅板と窒化アルミニウム基板と
の間に活性金属成分を含むろう材（以下、しばしば単に
「ろう材」という）を介在させ、加熱処理して接合体と
する活性金属ろう付け法（例えば特開昭６０−１７７６
３４号公報）や、銅板と表面を酸化処理してなる窒化ア
ルミニウム基板とを銅の融点以下Ｃｕ−Ｏ系（またはＣ
ｕ−Ｃｕ₂Ｏ系）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）などが知
られている。活性金属ろう付け法はＤＢＣ法に比べて、（１）上記接合体を得るための処理温度が低いので、Ａ
ｌＮ−Ｃｕの熱膨張差によって生じる残留応力が小さ
い。（２）銅板が延性金属であるので、ヒートショックやヒ
ートサイクルに対して耐久性が大である。などの利点を
有する反面、ＤＢＣ法で採用されているような全面に金
属板（例えば、銅板）を接合し、エッチングをして回路
形成をすることが難しく生産性が悪いという問題点があ
った。その理由は、活性金属ろう付け法による銅板と窒
化アルミニウム基板との接合機構とくにろう材と窒化ア
ルミニウム基板との結合形態に原因があった。すなわ
ち、活性金属ろう付け法では、加熱処理時にろう材中の
チタン（Ｔｉ）成分、ジルコニウム（Ｚｒ）成分、ハフ
ニウム（Ｈｆ）成分等の活性金属成分が窒化アルミニウ
ム基板側に偏析し基板と反応して活性金属の窒化物層を
生成することにより結合をはたしていた。しかしなが
ら、このようなろう材を窒化アルミニウム基板全面に塗
布し銅板と接触させた後熱処理をして接合体を得、その
後、エッチングにて銅回路を形成する方法では、通常の
塩化第２鉄溶液や塩化第２銅溶液等のエッチング溶液で
は、銅回路（金属回路）パターン間に生成した活性金属
の窒化物層を除去し難く、生産性が悪いという問題があ
った。そこで従来は、このろう材ペーストのセラミック
ス基板への全面塗布は行なわれていなかったものであ
る。なお、上記の活性金属の窒化物層は銅回路パターン
間の短絡の原因となるので除去しなければならなかった
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来は、上記
ろう材ペーストを銅回路パターンに塗布した後、それと
同形の銅板を配置し加熱接合する方法が行なわれてきた
が、この方法では、銅回路パターン外にろう材成分のは
み出しが起こる。このはみ出しろう材が短絡の原因とな
ってしまうので、従来は、それをサンドブラスト等の物
理的手段により除去していたものであり、はなはだ生産
性に劣るものであった。

【０００６】以上、銅板と窒化アルミニウム基板の接合
における問題点について説明したが、このような活性金
属ろう付け法においては、銅板以外の金属板例えばニッ
ケル板や銅合金板と、窒化アルミニウム基板以外のセラ
ミックス基板例えばアルミナ基板、窒化ケイ素基板、さ
らにはムライト基板との接合の場合でも上記と同様な問
題があった。例えば活性金属成分としてＴｉ成分を、セ
ラミックス基板としてアルミナ基板を用いた場合は、Ｔ
ｉ−Ａｌ系合金が金属回路パターン外に生成するので問
題であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、以上の問
題点を解決するために種々検討した結果、ろう材を介し
て金属回路パターンをセラミックス基板上に形成させた
後、金属回路パターン外のはみ出しろう材や金属回路パ
ターン間に存在するろう材等の不要ろう材を薬液で処理
すれば、ＤＢＣ法で採用されているような生産性向上
法、すなわちセラミックス基板全面に金属板を接合した
後エッチングを行ってセラミックス回路基板を製造する
方法を、上記した長所を有する活性金属ろう付け法によ
って達成できることを見出し、本発明を完成させたもの
である。

【０００８】さらに、本発明者等は、金属回路パターン
外にはみ出した不要ろう材を薬液で容易に除去できる結
果、ろう材ペーストを金属回路パターンと同形に塗布
（印刷）した後そのパターンを覆うのに十分な広さの金
属板を接合後エッチングして金属回路パターンを形成す
る従来の方法や、後述するプッシュバック金属板をセラ
ミックス基板に接合後プッシュバック金属板の不要金属
部分を引き離して金属回路パターンを形成する方法にお
いても、著しく生産性が向上することを併せて見出し、
本発明を完成させたものである。

【０００９】すなわち、本発明は、ろう材を介してセラ
ミックス基板上に金属回路パターンを形成させた後、不
要ろう材を薬液処理によって除去して得られたものであ
り、その薬液が（ａ）フッ酸単独、（ｂ）硝酸、硫酸、
及び塩酸から選ばれた少なくとも一種の無機酸とフッ酸
との混酸、（ｃ）王水、又は（ｄ）水酸化ナトリウム溶
液及び／又は水酸化カリウム溶液であることを特徴とす
るセラミックス回路基板を要旨とするものである。

【００１０】以下、さらに詳しく本発明を説明する。

【００１１】本発明の最大の特徴は、セラミックス基板
上に金属回路パターンを形成させた後に不要ろう材を薬
液処理で除去し、金属回路を備えたセラミックス回路基
板を形成したことにある。従って、本発明は、ろう材を
セラミックス基板に全面配置をしても金属回路を形成で
きるという点で従来にないすぐれた方法である。従来、
例えばペースト状ろう材をセラミックス基板の全面に塗
布することができなかった理由は、金属板とセラミック
ス基板の接合において、セラミックスとろう材との反応
生成物に原因があったことは上記したとおりである。

【００１２】（本発明で使用されるセラミックス基板の
説明）本発明で使用されるセラミックス基板の材質は、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ
₃Ｎ₄）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、ムライト等か
ら選ばれた少なくとも一種又は二種以上を主成分とする
ものである。

【００１３】窒化アルミニウム基板としては、公知の方
法で製造されたものが不都合なく使用でき、その一例を
示せば、焼結助剤を添加せずにホットプレス法により焼
結したもの、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化サ
マリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等のＩＩ
Ｉ_a金属酸化物、希土類元素酸化物、アルカリ土類金属
酸化物などの焼結助剤を窒化アルミニウム粉末に添加
し、成形後、常圧焼結したものなどである。

【００１４】窒化ケイ素基板としては、公知の方法で製
造されたものが不都合なく使用でき、その一例を示せ
ば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｂｅ、Ｚｒ等
の酸化物および窒化物から選ばれた少なくとも一種の焼
結助剤を窒化ケイ素粉末に添加し、成形後、ホットプレ
ス又は常圧焼結したものである。

【００１５】酸化アルミニウム基板としては、Ａｌ₂Ｏ₃
含有量９０〜９９．５重量％のものが好適であり、それ
を製造するには、酸化アルミニウム粉末に副成分として
ＳｉＯ₂、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ、粘土、滑石、長石
等を添加・混合し、成形後、ホットプレス又は常圧焼結
する。

【００１６】ムライト基板としては、公知の方法で製造
されたものが不都合なく使用することができ、その一例
を示せば、アルミナ、粘土、滑石、長石等を添加・混合
して得られた成形体を焼成する。

【００１７】（本発明で使用されるろう材の説明）本発
明で使用されるろう材の金属成分は、Ｔｉ成分、Ｚｒ成
分、Ｈｆ成分等の活性金属成分の一種又は二種以上と銅
（Ｃｕ）成分、ニッケル（Ｎｉ）成分等の活性金属成分
以外の金属成分の一種又は二種以上である。ろう材の低
融点化のために銀（Ａｇ）成分をさらに存在させること
もできる。

【００１８】本発明において活性金属成分以外の金属成
分として最も好適なＡｇ成分とＣｕ成分を併用した場
合、Ａｇ成分６０〜８５重量％でＣｕ成分４０〜１５重
量％の組成が望ましく、特に熱処理温度の低下と接合強
度の増大の点からＡｇ成分７２重量％でＣｕ成分２８重
量％のいわゆる共晶組成又はその付近の組成が最適であ
る。

【００１９】本発明で使用されるろう材の形態は、ペー
スト又は箔である。

【００２０】まず、ペーストについて説明すると、ペー
ストは上記金属成分と有機溶剤とで構成されており、取
扱性の点からさらに有機結合剤を含ませることもでき
る。金属成分は、金属粉末、合金粉末及び化合物の中か
ら適切な形態で供給される。金属成分の具体的な組み合
わせを例示すれば次のとおりである。すなわち、Ａｇ−
Ｃｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｈｆ、Ａ
ｇ−Ｃｕ−ＴｉＨ₂、Ｃｕ−Ｔｉ、Ｃｕ−Ｚｒ、Ｎｉ−
Ｔｉ、Ｎｉ−Ｚｒ、Ｎｉ−ＺｒＨ₂、Ｎｉ−ＴｉＨ₂、Ｃ
ｕ−ＴｉＨ₂、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−
Ｚｒ−ＴｉＨ₂などである。ただし、活性金属成分の化
合物の場合には、接合温度までに分解してＴｉ、Ｚｒ、
Ｈｆ等の活性金属の単体を遊離するものでなければなら
ない。

【００２１】本発明で使用するペーストには、上記金属
成分と共に副成分として、ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ
₂Ｏ₃、窒化ホウ素（ＢＮ）から選ばれた一種又は二種以
上のセラミックス粉末を含有させることもできる。セラ
ミックス粉末を含有させることによって、ペーストを金
属回路パターンに塗布した際に生じやすい不要ろう材の
発生が起こりにくくなる。この理由については、セラミ
ックス粉末が過剰の活性金属成分を消費させてセラミッ
クス基板との過剰な濡れを抑えるため、金属回路パター
ン外での不要ろう材（反応生成物層）の生成を防ぎやす
くできたためと本発明者らは考えている。

【００２２】セラミックス粉末の粒度としては、塗布し
たペーストの厚さが、通常、１０〜４０μｍであること
を考慮すれば、最大径が５０μｍを越えるとよくないの
で、好ましくは３０μｍ以下特に２０μｍ以下である。
また、その平均粒径についても、あまり大きいとセラミ
ックス粉末の添加量が増えて接合状態に悪影響を与える
ので１５μｍを越えるものは望ましくなく、好ましくは
１０μｍ以下特に５μｍ以下である。

【００２３】以上の金属成分と必要に応じてのセラミッ
クス粉末とを用いてろう材ペーストを調整するには、有
機溶剤又は有機溶剤と有機結合剤と共に混合機例えばロ
ール、ニーダ、バンバリミキサー、万能混合機、らいか
い機等を用いて混合する。その際の有機溶剤としては、
メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、テレピネオー
ル、イソホロン、トルエン等、また、有機結合剤として
は、エチルセルロース、メチルセルロース、ポリメチル
メタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリイソブチルメタア
クリレート（ＰＩＢＭＡ）等が使用される。

【００２４】ろう材ペースト成分の量的割合について
は、活性金属成分以外の金属成分１００重量部に対し活
性金属成分３〜４０重量部、セラミックス粉末０〜１０
重量部好ましくは活性金属成分の使用量よりも５〜３５
重量部少ない量特に１０〜３０重量部少ない量の範囲内
にあって１〜９重量部特に２〜８重量部、有機溶剤１０
〜３０重量部、有機結合剤０〜５重量部である。ろう材
ペーストの粘度としては１，０００〜２０，０００ｃｐ
ｓが好ましい。

【００２５】次に、ろう材が箔である場合について説明
する。

【００２６】ろう材の金属成分としては、上記ペースト
のところで説明をした活性金属箔と活性金属箔以外の金
属箔がそのまま使用され、また、その供給形態は、活性
金属成分と活性金属成分以外の金属成分を含む合金箔、
又は活性金属箔と活性金属箔以外の金属箔との積層体で
ある。

【００２７】合金箔を使用する場合の金属成分の具体的
な組み合わせは次のとおりである。すなわち、Ａｇ−Ｃ
ｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｈｆ、Ｃｕ
−Ｔｉ、Ｃｕ−Ｚｒ、Ｎｉ−Ｔｉ、Ｎｉ−Ｚｒ、Ａｇ−
Ｃｕ−Ｚｒ−Ｔｉなどである。これらのうち、Ａｇ−Ｃ
ｕ−Ｚｒ又はＡｇ−Ｃｕ−Ｚｒ−Ｔｉが好ましい。Ａｇ
−Ｃｕ−Ｚｒ系合金では、Ｚｒ成分は、Ａｇ成分とＣｕ
成分との合計１００重量部に対し４〜３５重量部特に１
０〜３０重量部が好ましい。一方、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ−
Ｔｉ系合金では、Ａｇ成分とＣｕ成分との合計１００重
量部に対し、Ｚｒ成分は２〜２５重量部特に３〜２０重
量部が好ましく、また、Ｔｉ成分は１〜２５重量部特に
２〜２０重量部が好ましい。Ｚｒ成分とＴｉ成分の合計
量は３５重量部以下にするのがよい。

【００２８】積層体を使用する場合、活性金属箔と活性
金属箔以外の金属箔の積層順を具体的に示すと、セラミ
ックス基板側から、Ｚｒ箔、Ａｇ−Ｃｕ合金箔の順に積
層する例、Ｚｒ箔、Ｔｉ箔、Ａｇ−Ｃｕ合金箔の順に積
層する例、Ｔｉ箔、Ｚｒ箔、Ａｇ−Ｃｕ合金箔の順に積
層する例などをあげることができる。その際の各金属箔
の厚みは、それらが溶融し合金化した場合、上記した成
分比となるように調整される。活性金属箔としては、Ｔ
ｉ箔、Ｚｒ箔、Ｈｆ箔やそれらの合金箔が用いられ、ま
た、活性金属以外の金属箔としては、Ｃｕ箔、Ｎｉ箔や
それらの合金箔、さらにはそれらにさらにＡｇを含有し
た合金箔が使用される。

【００２９】（本発明で使用される金属板の説明）本発
明で使用される金属板の材質については特に制限はな
く、通常は、銅、ニッケル、銅合金、ニッケル合金が用
いられる。また、その厚みについても特に制限はなく、
通常、金属箔と言われている肉厚の薄いものでも使用可
能であり、０．１〜１．０ｍｍ好ましくは０．２〜０．
５ｍｍのものが用いられる。金属板の形状については以
下の三種類のものが使用される。

【００３０】例えば図１（ｂ）や図２（ｂ）に表れて
いるように、少なくとも金属回路パターン９を含み、そ
れよりも広い面積を有する金属板４、５（以下、この金
属板をベタ金属板という）

【００３１】ベタ金属板を使用する場合、ペースト状又
は箔状のろう材は、少なくとも金属回路パターン９を含
み、それよりも広い面積にわたってセラミックス基板上
に配置する。従って、ろう材はセラミックス基板全面に
配置することもできるし、また金属回路パターン９と同
形に配置することもできる。

【００３２】例えば図３（ｂ）に表れているように、
金属回路部分１３ａと金属回路部分よりも薄い肉厚を有
する金属回路以外の部分１２ｂ、１３ｂとからなる金属
板１２、１３（以下、この金属板をハーフエッチ金属板
という）

【００３３】金属回路以外の部分（薄肉部）１２ｂ、１
３ｂを形成するには化学エッチング法による溶解が望ま
しく、またろう材は金属回路パターン９と同形に配置す
ることが望ましい。

【００３４】ハーフエッチ金属板を使用する利点は次の
とおりである。ｉ）金属回路パターンをエッチングで形成させる場
合のエッチングレジストの塗布は、ロールコーター等の
簡便で生産性の高い方法を採用することができる。ｉｉ）スクリーン印刷によりエッチングレジストをセ
ラミックス基板全面に塗布することができる。ｉｉｉ）エッチングの際に、ハーフエッチ金属板の金
属回路以外の部分（薄肉部）にはエッチングレジスト塗
布膜がのらないため、金属回路部分と金属回路以外の部
分との切り離しが容易となる。ｉｖ）金属回路パターン外に生じた不要ろう材は、エ
ッチング後の薬液処理により容易に除去できる。

【００３５】例えば図４（ｂ）に表れているように、
金属回路部分１５ａと金属回路以外の部分１４ｂ、１５
ｂとからなっており、機械的な力を加えることによって
両者を容易に切り離すことができる状態になっている金
属板１４、１５（以下、この金属板をプッシュバック金
属板という）

【００３６】プッシュバック金属板は例えば次のように
して製造することができる。ｉ）金属回路部分を金属板からいったん抜き落としそ
の後もとの状態にはめ戻す。ｉｉ）金属回路部分が抜け落ちる直前まで溝を設け
る。ｉｉｉ）上記ｉｉ）において、溝の大部分を貫通させ
金属回路部分と金属回路以外の大部分を切り離してお
く。

【００３７】上記ｉ）〜ｉｉｉ）の方法において、金属
回路部分と金属回路以外の部分の厚みは同じであっても
よく、また異なっていてもよい。そして、金属回路部分
の形成法としては、金属回路パターンを備えたプレス金
型、セーパー、フライス等を用いてもよいし化学エッチ
ングによってもよい。

【００３８】プッシュバック金属板を使用するに際して
は、ろう材は金属回路パターンと同形に配置することが
望ましく、セラミックス基板にプッシュバック金属板を
接合させた後、金属回路以外の金属部分を引き離すこと
によって金属回路パターンを容易に形成させることがで
きる。金属回路パターン外に生じた不要ろう材は、薬液
処理して除去する。

【００３９】（本発明で使用されるエッチングレジスト
及びエッチング液の説明）セラミックス基板に金属板を
接合後、金属板にエッチングレジストを塗布しエッチン
グにより金属回路パターンを形成する。プッシュバック
金属板を用いたときにはこの操作は必要ではない。

【００４０】本発明に用いられるエッチングレジストと
しては、紫外線硬化型や熱硬化型などがあげられる。ま
た、エッチング液としては、金属板が銅板又は銅合金板
であれば、塩化第２鉄溶液、塩化第２銅溶液、硫酸、過
酸化水素等の溶液が使用される。好ましくは、塩化第２
鉄溶液、塩化第２銅溶液である。一方、金属板がニッケ
ル又はニッケル合金の場合は、通常、塩化第２鉄溶液が
用いられる。

【００４１】（本発明で使用される不要ろう材除去薬液
の説明）本発明でいう不要ろう材とは、金属回路パター
ン間に存在するろう材を意味する。このような不要ろう
材は、金属回路パターン間にもともと存在しているろう
材（これは例えばろう材をセラミックス基板の全面に配
置した場合に起こる）であるか、又は金属板の接合時に
金属回路パターン間にはみ出したろう材である。不要ろ
う材の成分は、使用時に調整されたろう材成分ばかりで
なく、ろう材の活性金属成分がセラミックスと反応して
生成した窒化物層や金属とセラミックスとが反応して生
成した合金層などである。

【００４２】本発明で使用される不要ろう材の除去薬液
は、（ａ）フッ酸単独、（ｂ）硝酸、硫酸、塩酸等の無
機酸とフッ酸との混酸、（ｃ）王水、又は（ｄ）水酸化
ナトリウム溶液、及び／又は水酸化カリウム溶液などで
あり、不要ろう材の成分に応じて適切なものが選択され
る。好ましくは、フッ酸単独、又はフッ酸と塩酸との混
酸である。濃度としては、フッ酸単独の場合は２〜５５
重量％、混酸の場合には、フッ酸が２〜４０重量％で塩
酸等の無機酸が１〜１５重量％であることが好ましい。

【００４３】不要ろう材を除去するには、これらの薬液
中に金属板とセラミックス基板との接合体を浸す方法や
シャワー等によって薬液を上記接合体に散布する方法な
どが採用される。この際、薬液は一種類を単独で用いて
もよく、また、数種類を交互に使用してもよい。さらに
は、薬液の温度を高めて使用することが望ましく、通
常、４０〜９５℃で行う。

【００４４】最も好ましい方法は、薬液処理と同時に及
び／又は薬液処理後の水、溶剤、アルカリ脱脂液等を用
いた洗浄工程において、超音波を付与することであり、
この操作によって、不要ろう材の除去が短時間で可能と
なる。

【００４５】（本発明で使用される好ましい材料等の組
み合わせ説明）本発明のセラミックス回路基板を例えば
パワー半導体モジュール用基板とする場合の好適な材料
等の組み合わせは以下のとおりである。セラミックス基板：窒化アルミニウム基板金属板：銅板ろう材ペースト：Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ系Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ−ＴｉＨ２系Ａｇ−Ｃｕ−ＴｉＨ２−ＡｌＮ系不要ろう材除去法：薬液としてフッ酸又は混酸を用い超音波振動を付与

【００４６】本発明において、窒化アルミニウム基板が
特に望ましい理由は、優れた熱伝導性と熱膨張係数がシ
リコンのそれとほぼ同等であるということであり、ま
た、銅板が特に望ましいのは、電気伝導性に優れている
からである。

【００４７】さらに本発明において、上記した三種類の
ろう材ペーストが好適である理由は以下のとおりであ
る。

【００４８】Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ系このろう材は、活性金属成分として、Ｔｉ成分特にＴｉ
Ｈ₂を使用した場合に比べて銅板と窒化アルミニウム基
板との接合強度は若干劣るが、実用強度は十分に満たし
ている。上記した薬液による不要ろう材の除去性が格段
に優れているので生産性が大である。また、銅板とろう
材との濡れ性も優れている。Ｚｒ成分の使用量は、Ａｇ
成分とＣｕ成分の合計１００重量部に対し４〜３５重量
部特に１０〜３０重量部が望ましい。

【００４９】Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ−ＴｉＨ₂系：このろう材は、Ｚｒの長所である銅板とろう材との良好
な濡れ性とＴｉの長所である銅板と窒化アルミニウム基
板との良好な接合強度を同時に発現する。

【００５０】Ｚｒ成分とＴｉＨ₂の使用量は、接合強度
と不要ろう材の除去の容易性によって定まる。Ａｇ成分
とＣｕ成分の合計１００重量部に対し、Ｚｒ成分は２〜
２５重量部特に３〜２０重量部であり、ＴｉＨ₂は１〜
２５重量部特に２〜２０重量部であり、両者の合計とし
て３５重量部以下が望ましい。

【００５１】Ａｇ−Ｃｕ−ＴｉＨ₂−ＡｌＮ系このろう材は、銅板と窒化アルミニウム基板との十分な
接合強度を発現し、しかも金属回路パターン間へのろう
材ペーストのはみ出しも極めて起こりにくい。

【００５２】ＴｉＨ₂とＡｌＮの使用量は、Ａｇ成分と
Ｃｕ成分の合計１００重量部に対し、ＴｉＨ₂は５〜３
０重量部、ＡｌＮは０．５〜１０重量部である。ＡｌＮ
は、ＴｉＨ₂の使用量の増減に正比例させて使用するこ
とが望ましい。

【００５３】なお、上記〜のろう材において、Ａｇ
成分とＣｕ成分の割合は、先に説明したとおり、Ａｇ成
分６０〜８５重量％でＣｕ成分４０〜１５重量％特にＡ
ｇ成分７２重量％でＣｕ成分２８重量％の共晶組成又は
その附近の組成が好ましい。

【００５４】本発明のセラミックス回路基板は諸特性に
優れるとともに、ＤＢＣ法でみられるような生産性のあ
るベタ金属板の使用による方法も可能で、しかも活性金
属ろう付法の利点を損わせることなく製造できるため、
その経済価値は大きい。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、パワー半導体モジュール用
基板を作製する場合を例にとり、本発明を図面を参照し
ながら説明する。

【００５６】ろう材配置工程この工程ではセラミックス基板１にろう材２及び３を配
置する。配置方法としては、ペーストの場合は、スクリ
ーン印刷法やロールコーターによる塗布が採用される
が、ペーストを基板全面に塗布する場合は、生産性の点
から後者が望ましい。一方、箔の場合は、先に説明をし
た合金箔又は積層体をそのまま配置する。

【００５７】パワー半導体モジュール用基板とするため
に、セラミックス基板１の一方の片面にはほぼ全面にろ
う材２を配置する。これは、セラミックス基板とほぼ同
じ大きさの金属板を接合しヒートシンク材を半田付けす
るために必要である。

【００５８】セラミックス基板のもう一方の片面には、
半導体素子を搭載する金属回路１０を形成させるため
に、ほぼ全域［図１（ａ）］、又は金属回路と同形（以
下、接合パターンＡという）あるいは金属回路の一部か
らなる形状のパターン（以下、接合パターンＢという）
にろう材３を塗布する［図２（ａ）、図３（ａ）、図４
（ａ）には接合パターンＡを示した］。

【００５９】接合パターンＡの場合には、それと同形の
金属回路１０が形成され、また、接合パターンＢの場合
には、接合パターンＢを含むけれども接合パターンＢと
は異なった非接合部を有する金属回路が形成される。

【００６０】ろう材の使用量としては、ろう材のはみ出
しや接合不良等が起こらないように、乾燥重量基準で５
〜１５ｍｇ／ｃｍ²程度とするのが望ましいがこれに制
限されるものではない。その理由は、たとえ接合後には
み出しが発生しても、あとで、それを薬液で除去できる
からである。

【００６１】金属板接合工程上記ろう材配置工程において、セラミックス基板のほぼ
全域にろう材を配置した面には、そのろう材を覆うに十
分な広さ、すなわち、セラミックス基板面と同程度又は
それ以上の広さのベタ金属板４を配置する。他方、もう
一方の金属回路１０を形成させる片面にも同程度のベタ
金属板５を配置するが［図１（ｂ）、図２（ｂ）］、図
２の例においては必ずしもベタ金属板を用いる必要はな
く、接合パターンＡ又は接合パターンＢを覆うに十分な
広さ、すなわち、接合パターンＡ又は接合パターンＢよ
りも面積の広い金属板であればよい。いずれの場合にお
いても、金属板として銅板を用いるときは無酸素銅板が
望ましい。

【００６２】一方、図３（ｂ）はハーフエッチ金属板１
２、１３を、図４（ｂ）はプッシュバック金属板１４、
１５を配置したものである。これらの例では、金属回路
１０を形成させない面にもハーフエッチ金属板１２やプ
ッシュバック金属板１４の加工金属板を使用している
が、本発明においては、これらの加工金属板のかわりに
ベタ金属板を用いてもよい。

【００６３】以上のようにしてろう材を介して金属板が
配置されたセラミックス基板は熱処理される。熱処理温
度は金属板とろう材の種類によって適切な条件が異なる
が、金属板の融点に満たない温度で行なわなければなら
ない。具体的な条件の例を示すと、ろう材の金属成分と
して、Ａｇ−Ｃｕ−活性金属系では８３０℃以上、Ｃｕ
−活性金属系では９２０℃以上、Ｎｉ−活性金属系では
１０００℃以上などである。

【００６４】熱処理雰囲気としては、Ａｒ、Ｈｅ等の不
活性ガス雰囲気下でもよいが、真空雰囲気がろう材の濡
れ性の点で望ましい。

【００６５】熱処理後冷却することによって金属板とセ
ラミックス基板との接合体を得ることができる。セラミ
ックス基板と金属板との熱膨張係数の差が大きいので、
熱処理後の冷却速度を大きくすると得られた接合体に
は、残留応力に起因するクラックや欠損を生じることが
ある。そのため本発明では、残留応力を極力少なくする
ために冷却速度を５℃／分以下特に２℃／分以下とする
のが望ましい。

【００６６】金属回路パターン形成工程この工程ではエッチングレジスト７を用いて目的とした
金属回路パターン９を形成する。エッチングレジスト６
は、ヒートシンク材を半田付けするための金属部分８を
残すために、またエッチングレジスト７は金属回路１０
を形成するために必要なものである。

【００６７】図１の例においては、エッチングレジスト
７により目的とした金属回路パターン９を形成させれば
よい。

【００６８】図２の例においては、エッチングレジスト
７はろう材の配置位置（接合パターンＡ）としっかりと
合っていることが大切であり、これについて十分な配慮
が必要である。なお、図２において、エッチングレジス
トを接合パターンＡと全く同じに形成させた場合には
［図２（ｃ）］、接合パターンＡと金属回路とは同形に
なるが、本発明では何もこれに制限されるものではな
い。図示していないが、接合パターンＢを含みしかもろ
う材が配置されていない位置の金属板部分にもエッチン
グレジストを形成させることによって、接合パターンＢ
とは異なる形状で、しかも非接合部を有する金属回路を
簡単に形成させることができる。このように、非接合部
を形成させることの利点は、外部電極と基板上の金属回
路とを接続する際に、外部電極をその非接合部に接続す
ることによって、通電・停止のヒートサイクルによって
発生する金属部の膨張・収縮によるセラミックス基板の
損傷を防止することができることである。また、ＤＢＣ
法の場合、非接合部を形成するには、予め非接合部に相
当する金属板がセラミックス基板と接触しないように金
属板を特殊加工しなければならず、また特定の位置にぴ
ったり配置する必要があるが、本発明ではそのような工
程は必要でなくなる。

【００６９】図３の例のように、ハーフエッチ金属板１
２、１３を用いた場合は、エッチングレジスト７の塗布
はロールコーターで実施するのが望ましい。なぜなら
ば、ロールコーターでハーフエッチ金属板の全面にエッ
チングレジスト塗布した場合であっても、金属回路以外
の薄肉部１３ｂには塗布されないので、その薄肉部の除
去が容易となり、生産性が高まるからである。なお、金
属回路を形成させない一方の片面にベタ金属板を用いた
場合、その面にはスクリーン印刷によってエッチングレ
ジストを塗布するのが望ましい。

【００７０】図４の例のように、プッシュバック金属板
１４、１５を用いた場合、エッチングレジストの塗布
は、特別の場合を除き、行う必要がない。

【００７１】次いで、エッチングによって金属の不要部
分を除去した後、エッチングレジスト膜を剥離し金属回
路パターン９を備えたセラミックス基板とする［図１
（ｄ）、図２（ｄ）、図３（ｄ）］。エッチングレジス
ト膜の剥離は、後工程で説明する不要ろう材の除去工程
において、薬液として王水を使用する場合は必ずしも必
要ではない。図４の場合は、プッシュバック金属板１
４、１５の金属回路以外の部分１４ｂ、１５ｂを機械的
に引き離すことによって金属回路パターン９を備えたセ
ラミックス基板となる［図４（ｃ）、（ｄ）］。

【００７２】図１の例のこの段階においては、金属回路
パターン９間にはもともと配置したろう材成分やその合
金層・窒化物層などの不要ろう材１１がまだ残っている
状態にある。

【００７３】図２〜図４の例のこの段階では、金属回路
パターン９外にはみ出した不要ろう材１１が金属回路パ
ターン９間にある。

【００７４】不要ろう材の除去工程本発明の最大の特徴の一つは本工程を経ることである。

【００７５】図２〜図３の例によって得られたセラミッ
クス基板は、この段階までには金属回路パターン９を備
えたものとなっているが、場合によっては、金属回路パ
ターン９からのはみ出しろう材等の不要ろう材１１があ
り［図２（ｄ）、図３（ｄ）、図４（ｄ）］、短絡の原
因となる。一方、図１の例では、金属回路パターン９間
に不要ろう材１１、詳しくは、上層の活性金属成分を僅
かに含む金属層と下層の活性金属成分を多量に含む合金
層・窒化物層等の導体成分が残っている状態にあり［図
１（ｄ）］、それを除去して金属回路１０を形成させる
必要がある。

【００７６】そこで、本発明では、図１（ｄ）における
金属回路パターン９間の不要ろう材１１や、図２
（ｄ）、図３（ｄ）及び図４（ｄ）におけるはみ出しろ
う材等の不要ろう材１１を薬液処理で除去して金属回路
１０を備えた本発明のセラミックス回路基板とする。
［図１（ｅ）、図２（ｅ）、図３（ｅ）、図４
（ｅ）］。

【００７７】ここで薬液としては前述したものが使用さ
れ、その処理時間はろう材の種類と薬液の種類等によっ
て異なる。その一例を示せば、８０℃の１０％フッ酸で
処理する場合、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ系ろう材では５〜２０
分間、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ−ＴｉＨ₂系では１０〜３０分
間、Ａｇ−Ｃｕ−ＴｉＨ₂−ＡｌＮ系では１０〜３０分
間などである。

【００７８】また薬液処理と同時に及び／又は薬液処理
後の洗浄工程において超音波を付与することは効果的で
ある。

【００７９】

【実施例】以下、実施例をあげてさらに具体的に本発明
を説明する。

【００８０】実施例１〜６これらの実施例は図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程に従う
例である。

【００８１】重量割合で、銀粉末７２部、銅粉末２８
部、金属ジルコニウム粉末を４部、２０部又は３５部及
びテレピオネール１５部を混合して、３種のろう材ペー
ストを調整した。

【００８２】これを６０ｍｍ×３０ｍｍ×０．６５ｍｍ
^tの窒化アルミニウム基板の両面にロールコーターを用
いて基板全面に塗布した。その際の塗布量は、金属ジル
コニウム粉末を４部配合した場合を１２．０ｍｇ／ｃｍ
²（実施例１及び２）、２０部配合した場合を７．５ｍ
ｇ／ｃｍ²（実施例３及び４）、３５部配合した場合を
５．５ｍｇ／ｃｍ²（実施例５及び６）とした［図１
（ａ）］。

【００８３】上記ろう材ペースト塗布基板を乾燥した
後、両面に６０ｍｍ×３０ｍｍ×０．２５ｍｍ^tのベタ
銅板を接触配置してから炉に投入し、高真空中、９２０
℃で０．３時間加熱した後、２℃／分の速度で冷却して
接合体を製造した。試料数はそれぞれ１０枚とした［図
１（ｂ）］。

【００８４】次に、これらの接合体の銅板上に、スクリ
ーン印刷により熱硬化型エッチングレジストを接合パタ
ーンに塗布後［図１（ｃ）］、塩化第２鉄溶液でエッチ
ング処理を行って不要銅板部分を除去し次いでエッチン
グレジストを剥離した［図１（ｄ）］。

【００８５】得られた接合体には、銅回路パターン間に
ろう材がまだ残っているのでこれを除去するため、８０
℃の１０％のフッ酸で、各々５枚ずつ実施例１について
は８分間、実施例３については１２分間、そして実施例
５については１４分間の処理を行った。

【００８６】また、残りの各５枚ずつについては、実施
例２については４分間、実施例４については６分間、実
施例６については７分間処理を行った後、水洗工程にお
いて超音波を付与した。

【００８７】得られたセラミックス回路基板について、
銅回路パターンのピール強度と、銅回路パターン間のろ
う材の有無を確認するためにパターン間の平面と断面方
向で元素分析をＥＰＭＡ（島津製作所社製ＥＭＸ−ＳＭ
７）により測定した。

【００８８】これらの結果を表１４に示す。

【００８９】実施例７〜１１これらの実施例は図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程に従う
例である。

【００９０】重量割合で銀粉末７２部、銅粉末２８部、
金属ジルコニウム粉末、水素化チタン粉末（表１に示す
割合）からなるペーストを用い、実施例１と同様な方法
にて窒化アルミニウム基板にベタ銅板を接合後、エッチ
ング処理し、金属回路パターンを作製、パターン間のろ
う材を第１表の条件で除去し、セラミックス回路基板を
作製した。

【００９１】

【表１】

【００９２】得られたセラミックス回路基板の評価結果
を第１４表に示す。

【００９３】実施例１２〜１５この実施例は図２（ａ）〜図２（ｅ）の工程に従うもの
である。重量割合で銀粉末７２部、銅粉末２８部、第２
表に示す割合の水素化チタン粉末、窒化アルミニウム粉
末を混合して、ペーストを調整した。このペーストを実
施例１と同じ窒化アルミニウム基板に、スクリーン印刷
にて図２（ａ）のように接合パターンに塗布した。塗布
量は第２表の通りである。

【００９４】このペースト塗布基板を充分乾燥した後、
両面に６０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３０ｍｍ^tの銅板を接
触配置し、接合炉中に投入した。

【００９５】これらの試料を高真空中、９００℃、０．
５ｈｒ加熱した後、３℃／分の降温速度で冷却し、接合
体とした［図２（ｂ）］。

【００９６】次に、この接合体の銅板上に、紫外線硬化
タイプのエッチングレジストをスクリーン印刷にて、回
路パターンに塗布し硬化後［図２（ｃ）］、実施例１と
同様にエッチング処理をし、回路パターンを形成した。
このとき、回路パターンからろう材が周囲にはみ出して
いた［図２（ｄ）］ので、第２表に示す条件で薬液処理
を実施し、セラミックス回路基板を得た。評価結果を第
１４表に示す。

【００９７】

【表２】

【００９８】実施例１６〜１９この実施例は、図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程に従うも
のである。

【００９９】重量割合で、銀粉末７２部、銅粉末２８
部、水素化ジルコニウム粉末９．３部、テレピネオール
１５部を混合して、ろう材ペーストを調整した。このペ
ーストを用い、実施例１と同様の方法で窒化アルミニウ
ム基板と銅板を接合し、さらにエッチング処理、薬液処
理を施し、セラミックス回路基板を作製した。作製条件
を第３表に示す。また、評価結果を第１４表に示す。

【０１００】

【表３】

【０１０１】実施例２０この実施例は図２（ａ）〜（ｅ）の工程に従うものであ
る。

【０１０２】重量割合で、銀粉末７２部、銅粉末２８
部、金属ジルコニウム粉末１９部、テレピネオール１５
部を混合して、ペーストを調整した。このペーストを実
施例１２と同様な方法で、窒化アルミニウム基板に塗布
し（塗布量１０．０ｍｇ／ｃｍ²）、ベタ銅板（厚み
０．２５ｍｍ）を搭載し、加熱を行い接合体を作製した
（接合条件は、９４０℃、０．５ｈｒ、降温速度３℃／
分）。以後、この接合体に実施例１２と同様の処理を行
ない、セラミックス回路基板とした。但し、薬液処理
は、８０℃、３０％のフッ酸で１５分間である。評価結
果を第１４表に示す。

【０１０３】実施例２１〜２２この実施例は図２（ａ）〜図２（ｅ）の工程に従うもの
である。

【０１０４】重量割合で、銀粉末７２部、銅粉末２８
部、第４表に示すような割合のジルコニウム粉末、チタ
ン粉末、酸化アルミニウム粉末、窒化アルミニウム粉末
を混合し、ペーストを調整した。このペーストと窒化ア
ルミニウム基板を用い、実施例１２と同様の方法にて銅
板を金属回路とするセラミックス回路基板を作製した。
作製条件を第４表に示す。また、評価結果を第１４表に
示す。

【０１０５】

【表４】

【０１０６】実施例２３〜２６これらの実施例は図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程に従う
ものである。

【０１０７】重量割合で、銀粉末７２部、銅粉末２８
部、第５表に示すような割合の水素化チタン粉末を混合
して、ペーストを調整した。このペーストと窒化アルミ
ニウム基板、酸化アルミニウム基板、さらに銅板（厚み
０．２ｍｍ）を用いて、実施例１と同様な方法（但し、
ペースト塗布はスクリーン印刷）にて、セラミックス回
路基板を作製した。作製条件を第５表に示す。また、評
価結果を第１４表に示す。

【０１０８】

【表５】

【０１０９】実施例２７〜２８これらの実施例は図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程に従う
ものである。

【０１１０】銅とチタンの合金粉末（組成：銅９５ｗｔ
％、チタン５ｗｔ％）１００重量部にテレピネオール１
５重量部を加え、混合し、ペーストを調整した。このペ
ーストと、窒化アルミニウム基板又は酸化アルミニウム
基板、金属板として銅板（厚み０．３ｍｍ）を用い、実
施例１と同様な方法にて、セラミックス回路基板を作製
した。作製条件を第６表に示す。また、評価結果を第１
４表に示す。

【０１１１】

【表６】

【０１１２】実施例２９〜３０これらの実施例は、図４（ａ）〜図４（ｅ）の工程に従
う例である。

【０１１３】銀、銅及びチタンを成分とする合金粉末１
００重量部（成分比、重量割合で銀７２部、銅２８部、
チタン１０部）とテレピネオール１５重量部とを混合し
ろう材ペーストを調整した。このろう材ペーストを、７
０ｍｍ×４０ｍｍ×０．６３５ｍｍ^tの窒化アルミニウ
ム基板（実施例２９）又はアルミナ基板（実施例３０）
に、スクリーン印刷で接合パターン形状に塗布した［図
４（ａ）］。この基板を充分乾燥後、基板と同寸法を有
し、厚みが０．２ｍｍで、回路部分をプレスで抜き打ち
後戻して回路部分外の金属部分と一体化させたプッシュ
バック銅板を、接合パターンと金属回路パターン部が一
致するように接触配置し、高真空中８８０℃、０．５ｈ
ｒ加熱処理し接合体を各々５枚作製した［図４
（ｂ）］。

【０１１４】次いで、この接合体の金属回路以外の部分
を機械的に引き剥がし金属回路を形成した［図４
（ｃ）、（ｄ）］。この際、金属回路周囲にろう材のは
み出しが発生していたため［図４（ｄ）］、７０℃、１
０％のフッ酸で、実施例２９については３０分、実施例
３０については１０分処理し、はみ出しろう材を除去し
た。得られたセラミックス回路基板の評価を第１４表に
示す。

【０１１５】実施例３１〜３４これらの実施例は、図３（ａ）〜図３（ｅ）の工程に従
う例である。

【０１１６】銅とジルコニウムを成分とする合金粉末
（成分比、重量割合で銅９５部、ジルコニウム５部）１
００重量部、テレピネオール１５重量部とポリメチルメ
タアクリレート１重量部を混合し、ろう材ペーストを調
整した。このペーストを、窒化アルミニウム基板（実施
例３１）、ムライト基板（実施例３２）、酸化アルミニ
ウム基板（実施例３３）、窒化ケイ素基板（実施例３
４）の各基板上に、スクリーン印刷で接合パターン形状
に塗布（塗布量７．０ｍｇ／ｃｍ²）した［図３
（ａ）］。

【０１１７】この基板を充分乾燥後、基板と同寸法を有
し、あらかじめエッチング法で、金属回路部分を０．３
ｍｍ^t、金属回路以外の部分を０．２ｍｍ^tとして作製さ
れたハーフエッチ銅板を、ペースト部分とハーフエッチ
銅板の回路部分が一致するように接触配置し、高真空中
９８０℃、０．５ｈｒ加熱処理し、接合体を作製した
［図３（ｂ）］。

【０１１８】次いで、これら接合体の銅板上に、紫外線
硬化型エッチングレジストをロールコーターで塗布後
（図３（ｃ）、回路部分のみレジスト付着）、実施例１
と同様な方法にてエッチング処理し、金属回路パターン
を形成した。このとき、金属回路パターンからろう材が
はみ出していたので、この不要ろう材除去するため、２
０％フッ酸と１０％硝酸からなる６５℃の混酸で、超音
波を付与しながら５分間処理した。

【０１１９】得られたセラミックス回路基板の性能評価
を第１４表に示す。

【０１２０】実施例３５〜３６これらの実施例は、図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程に従
うものである。

【０１２１】銀、銅及びジルコニウムからなる合金粉末
１００重量部（合金組成は第７表の通り）、テレピネオ
ール１２重量部、ポリイソブチルメタアクリレート１重
量部を混合し、ペーストを調整した。このペーストと、
窒化アルミニウム基板、銅板（厚さ０．２ｍｍ）を用い
て、実施例１と同様な方法にて、セラミックス回路基板
を作製した。作製条件を第７表に示す。また、評価結果
を第１４表に示す。

【０１２２】

【表７】

【０１２３】実施例３７この実施例は、図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程に従うも
のである。

【０１２４】ニッケルとチタンを成分とする合金粉末
（合金組成は第８表の通り）１００重量部、テレピネオ
ール１５重量部を混合し、ペーストを調整した。このペ
ーストと、窒化アルミニウム基板、ニッケル板（厚み
０．２ｍｍ）を用いて実施例１と同様な方法（但し、ペ
ースト塗布はスクリーン印刷）にて、セラミックス回路
基板を作製した。作製条件を第８表に示す。また、評価
結果を第１４表に示す。

【０１２５】

【表８】

【０１２６】これらの実施例は、図２（ａ）〜図２
（ｅ）の工程に従うものである。

【０１２７】重量割合で、ニッケル粉末６０部、水素化
チタン粉末４０部、テレピネオール１２部を混合し、ペ
ーストを調整した。このペーストと、酸化アルミニウム
基板（実施例３８）又は窒化ケイ素基板（実施例３
９）、金属板としてＮｉ合金板（Ｎｉ：８０ｗｔ％、Ｃ
ｕ２０ｗｔ％、厚み０．３５ｍｍ）を用い、実施例１２
と同様な方法にて、セラミックス回路基板を作製した。
作製条件を第９表に示す。また、評価結果を第１４表に
示す。

【０１２８】

【表９】

【０１２９】実施例４０〜４２これらの実施例は、図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程に従
うものである。

【０１３０】第１０表に示す組成及び厚みを有する合金
箔を、６５ｍｍ×４５ｍｍ×０．６３５ｍｍ^tの窒化ア
ルミニウム基板表面全域を覆うように配置し、さらにそ
の上にベタ銅板（厚み０．２５ｍｍ）を積層し、高真空
中、９２０℃、０．５ｈｒ加熱処理し、接合体を作製し
た。

【０１３１】次いで、エッチング処理までは実施例１と
同様な方法で行ない金属回路パターンを形成させた後、
不要ろう材の除去を第１０表のようにして行ないセラミ
ックス回路基板を作製した。評価結果を第１４表に示
す。

【０１３２】

【表１０】

【０１３３】実施例４３〜４４これらの実施例は、図４（ａ）〜図４（ｅ）の工程に従
うものである。

【０１３４】第１１表に示す組成及び厚みを有する合金
箔を、実施例４０と同形状を有する窒化アルミニウム基
板又は酸化アルミニウム基板に、接合パターン状に接触
配置し、さらにその上に厚み０．２５ｍｍのプッシュバ
ック銅板を積層後、実施例２９と同様な工程にてセラミ
ックス回路基板を作製した。作製条件は第１１表の通り
である。また、評価結果を第１４表に示す。

【０１３５】

【表１１】

【０１３６】実施例４５〜４６これらの実施例は、図２（ａ）〜図２（ｅ）の工程に従
うものである。

【０１３７】第１２表に示す、合金箔、金属板を用いて
セラミックス回路基板を作製した。なお、合金箔は窒化
アルミニウム基板上に、接合パターン状で配置した。作
製条件を第１２表に示す。また、評価結果を第１４表に
示す。

【０１３８】

【表１２】

【０１３９】実施例４７〜４８６０ｍｍ×４０ｍｍ×０．６５ｍｍ^tの窒化アルミニウ
ム基板表面全域に、順にジルコニウム箔、銀と銅を成分
とする（成分比、重量割合で銀７２部、銅２８部）合金
箔を積層し、さらに基板と同形状の銅板（厚み０．３ｍ
ｍ）を配置して、高真空中９４０℃、０．３ｈｒ加熱処
理し、接合体を作製した。なお、各箔の厚みは第１３表
の通りである。

【０１４０】

【表１３】

【０１４１】次いで、この接合体を実施例１と同様な方
法で処理し、金属回路パターンを形成させた後、不要ろ
う材の除去を、８０℃、１０％のフッ酸で、超音波を付
与しながら、実施例４７では５分間、実施例４８では７
分間行ないセラミックス回路基板を作製した。その評価
結果を第１４表に示す。

【０１４２】実施例４９〜５０これらの実施例は、図３（ａ）〜図３（ｅ）の工程に従
うものである。

【０１４３】窒化アルミニウム基板（実施例４９）、又
はアルミナ基板（実施例５０）上に、順に、接合パター
ン状に、チタン箔（厚み２μｍ），銀と銅を成分とする
合金箔（成分比は実施例４７に同じ。厚みは６μｍ）を
積層し、さらに基板と同じ大きさで回路部分が厚み０．
３ｍｍなるハーフエッチ銅板を、箔と銅回路部が一致す
るように配置して、高真空中、８８０℃、０．５ｈｒ加
熱処理して接合体を得た。次いで、この接合体を実施例
３１と同様な方法で処理し、金属回路パターンを形成さ
せた後、はみ出しろう材を１５％フッ酸と２０％塩酸か
らなる７０℃の混酸で、実施例４９では３０分、実施例
５０では５分間処理し、除去した。得られたセラミック
ス回路基板の評価結果を第１４表に示す。

【０１４４】

【表１４】

【０１４５】

【表１５】

【０１４６】

【表１６】

【０１４７】

【表１７】

【０１４８】

【表１８】

【０１４９】

【表１９】

【０１５０】

【表２０】

【０１５１】

【表２１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミックス回路基板を作製するため
の第１の実施の形態であって、ベタ金属板を使用したも
のを示す工程説明図である。

【図２】本発明のセラミックス回路基板を作製するため
の第２の実施の形態であって、ベタ金属板を使用したも
のを示す工程説明図である。

【図３】本発明のセラミックス回路基板を作製するため
の第３の実施の形態であって、ハーフエッチ金属板を使
用したものを示す工程説明図である。

【図４】本発明のセラミックス回路基板を作製するため
の第４の実施の形態であって、プッシュバック金属板を
使用したものを示す工程説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/20 7511−4ＥＨ０５Ｋ 3/20 Ｚ 3/38 7511−4Ｅ 3/38 Ｅ (72)発明者加藤和男東京都町田市旭町３丁目５番１号電気化学工業株式会社総合研究所内 (72)発明者宮井明東京都町田市旭町３丁目５番１号電気化学工業株式会社総合研究所内 (72)発明者蛭田和幸東京都町田市旭町３丁目５番１号電気化学工業株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス基板上に活性金属成分を含
むろう材を介して金属回路パターンを形成させた後、不
要ろう材を薬液処理により除去して得られたものであ
り、その薬液が（ａ）フッ酸単独、（ｂ）硝酸、硫酸、
及び塩酸から選ばれた少なくとも一種の無機酸とフッ酸
との混酸、（ｃ）王水、又は（ｄ）水酸化ナトリウム溶
液及び／又は水酸化カリウム溶液であることを特徴とす
るセラミックス回路基板。
【請求項２】活性金属成分を含むろう材の金属成分と
して、銅成分と活性金属成分としてのジルコニウム成分
とを含有してなるものを用いたものであることを特徴と
する請求項１記載のセラミックス回路基板。
【請求項３】活性金属成分を含むろう材の金属成分と
して、銅成分と活性金属成分としてのチタン成分及び／
又はハフニウム成分とを含有してなるものを用いたもの
であることを特徴とする請求項１記載のセラミックス回
路基板。
【請求項４】活性金属成分を含むろう材として、銀成
分をさらに含有してなるものを用いたものであることを
特徴とする請求項２記載のセラミックス回路基板。
【請求項５】活性金属成分を含むろう材として、銀成
分をさらに含有してなるものを用いたものであることを
特徴とする請求項３記載のセラミックス回路基板。
【請求項６】活性金属成分を含むろう材の金属成分と
して、ニッケル成分と、チタン成分、ジルコニウム成分
及びハフニウム成分から選ばれた一種又は二種以上の活
性金属成分とを含有してなるものを用いたものであるこ
とを特徴とする請求項１記載のセラミックス回路基板。
【請求項７】活性金属成分を含むろう材として、ペー
ストを用いたものであることを特徴とする請求項１記載
のセラミックス回路基板。
【請求項８】活性金属成分を含むろう材の金属成分
が、金属粉末、合金粉末及び／又は化合物の形態で供給
されてなるろう材を用いたものであることを特徴とする
請求項７記載のセラミックス回路基板。
【請求項９】活性金属成分を含むろう材として、窒化
アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及び窒化
ホウ素から選ばれた一種又は二種以上のセラミックス粉
末をさらに含有してなるものを用いたものであることを
特徴とする請求項８記載のセラミックス回路基板。
【請求項１０】活性金属成分を含むろう材として、箔
を用いたものであることを特徴とする請求項１記載のセ
ラミックス回路基板。
【請求項１１】箔が、活性金属成分と活性金属成分以
外の金属成分との合金箔であることを特徴とする請求項
１０記載のセラミックス回路基板。
【請求項１２】箔が、活性金属箔と活性金属箔以外の
金属箔との積層体であることを特徴とする請求項１０記
載のセラミックス回路基板。
【請求項１３】活性金属成分を含むろう材ペースト
を、セラミックス基板上に、少なくとも金属回路パター
ンを含み、それよりも広い面積にわたって塗布したもの
であることを特徴とする請求項７記載のセラミックス回
路基板。
【請求項１４】活性金属成分を含むろう材ペースト
を、セラミックス基板上に、金属回路パターンと同形に
塗布したものであることを特徴とする請求項７記載のセ
ラミックス回路基板。
【請求項１５】活性金属成分を含むろう材の箔を、セ
ラミックス基板上に、少なくとも金属回路パターンを含
みそれよりも広い面積にわたって配置したものであるこ
とを特徴とする請求項１０記載のセラミックス回路基
板。
【請求項１６】活性金属成分を含むろう材の箔を、セ
ラミックス基板上に、金属回路パターンと同形に配置し
たものであることを特徴とする請求項１０記載のセラミ
ックス回路基板。
【請求項１７】金属回路パターンの材質が、銅、ニッ
ケル、銅合金及びニッケル合金から選ばれた一種又は二
種以上であることを特徴とする請求項１記載のセラミッ
クス回路基板。
【請求項１８】金属回路パターンを、ベタ金属板のエ
ッチングにより形成させたものであることを特徴とする
請求項１７記載のセラミックス回路基板。
【請求項１９】金属回路パターンを、ハーフエッチ金
属板のエッチングにより形成させたものであることを特
徴とする請求項１７記載のセラミックス回路基板。
【請求項２０】金属回路パターンを、プッシュバック
金属板を用いて形成させたものであることを特徴とする
請求項１７記載のセラミックス回路基板。
【請求項２１】セラミックス基板の材質が、窒化アル
ミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及びムライト
から選ばれた一種又は二種以上を主成分としたものであ
ることを特徴とする請求項１記載のセラミックス回路基
板。
【請求項２２】不要ろう材の薬液処理と同時に及び／
又は薬液処理後の洗浄工程において超音波を付与したも
のであることを特徴とする請求項１記載のセラミックス
回路基板。