JPH09188573A - アルミニウム−セラミックス複合基板の製造方法 - Google Patents

アルミニウム−セラミックス複合基板の製造方法

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JPH09188573A
JPH09188573A JP30868896A JP30868896A JPH09188573A JP H09188573 A JPH09188573 A JP H09188573A JP 30868896 A JP30868896 A JP 30868896A JP 30868896 A JP30868896 A JP 30868896A JP H09188573 A JPH09188573 A JP H09188573A
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裕司 小川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な手段でアルミニウムとセラミックス基
板を接合できるアルミニウム−セラミックス複合基板の
製造方法を提供する。 【構成】 セラミックス基板１としてＡｌＮ基板（６２
mm×１１２mm×０．６３５mm厚）を加熱炉中にて８５０
℃の一定温度に４０分間保持した後、ＡｌＮ基板の底面
にアルミニウム平板（５２mm×１０２mm×１．０mm厚）
を配置し、一方、ＡｌＮ基板の上面には予め図１の形状
に成形してある回路状アルミニウム板２を４組配置して
Ｎ2 ガス雰囲気下で５分間接触させる。次いでこれらの
接触体をプレスに平行移動させ、１０g/mm2 の圧力をか
けて、接触面の酸化膜を破り、純アルミニウム溶体を接
触面に沿って拡散させ、接合体を得る。接合後の強度は
市販の基板と同程度であり、従来法に比べて生産コスト
を大幅に低下させる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム−セラミ
ックス複合基板の製造方法に関し、更に詳しくはアルミ
ニウム板を簡易な手法でセラミックス基板に接合させる
事に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスの化学安定性、高融点、絶
縁性、高硬度などの特性と、金属の高強度、高靭性、易
加工性、導電性などの特性を生かした金属−セラミック
ス複合部材は自動車、電子装置などに広く用いられ、そ
の代表的な例として、大電力電子素子実装用の基板およ
びパッケージが挙げられる。
【０００３】上記、金属−セラミックス複合部材の主な
製造方法としては、接着、めっき、メタライズ、鋳ぐる
み、ろう接や直接接合法等がよく知られている。
【０００４】本出願人も、金属としてのアルミニウムや
銅を用いる接合法として、特開平７−１９３３５８号公
報「セラミックス電子回路基板の製造方法」に開示する
方法、すなわち金属溶湯の中を直接セラミックス基板を
通過させることによって、該基板表面にこれらの金属を
凝固接合する製造法を提供し、相当な効果を上げること
ができた。
【０００５】他の接合法としては、実開平２−６８４４
８号公報「半導体装置用軽量基板」に開示されるよう
に、セラミックス基板とアルミニウム基板を、両者の間
にＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して加熱接合する接合法も知
られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の金
属溶湯中を通過させて接合する方法は、連続製造に適し
ているものの、装置にコストがかかり、一方、Ａｌ−Ｓ
ｉ系ろう材を用いる方法はろう材調整や接合条件が難し
いとの欠点を有していた。
【０００７】そのため簡易な手段でアルミニウムとセラ
ミックス基板を接合できる方法の開発が望まれており、
本発明法はこれを解決することを目的とするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は斯かる課題
を解決するために鋭意研究したところ、アルミニウムの
溶解域を利用することによって簡易な手法で接合が可能
であることを見い出し、本発明を提供することができ
た。
【０００９】すなわち本発明は、セラミックス基板を予
め６６０℃以上に加熱せしめる第一工程と、次いで不活
性ガス雰囲気中で加熱されたセラミックス基板の少なく
とも一面にアルミニウム板を接触させて該接触面の一部
を溶解させた後、アルミニウムの酸化被膜を破るために
加圧接合する第二工程とから成ることを特徴とするアル
ミニウム−セラミックス複合基板の製造方法である。
【００１０】また本発明の第二は、セラミックス基板を
予め６６０℃以上に加熱せしめる第一工程と、次いで不
活性ガス雰囲気中で加熱されたセラミックス基板の少な
くとも一面にアルミニウム板を接触させてアルミニウム
面を溶解させた後、アルミニウムの酸化被膜を破るため
に加圧接合する第二工程と、得られた接合体上面のアル
ミニウム材表面に電子回路パターン状にレジスト膜を塗
布した後、エッチング処理を行って所望の電子回路を形
成する第三工程とから成ることを特徴とするアルミニウ
ム−セラミックス複合基板の製造方法である。
【００１１】本発明の第三は、セラミックス基板を予め
６６０℃以上に加熱せしめる第一工程と、次いで不活性
ガス雰囲気中で加熱されたセラミックス基板の上面に回
路状に形成したアルミニウム板を、下面にアルミニウム
平板をそれぞれ接触させてこれらの接触面を溶解させた
後、アルミニウムの酸化被膜を破るために加圧接合させ
る第二工程とから成ることを特徴とするアルミニウム−
セラミックス複合基板の製造方法である。
【００１２】
【作用】本発明において使用するセラミックス基板とし
ては、Ａｌ2Ｏ3基板のような酸化物基板や、ＡｌＮ基板
のような窒化物基板が好ましいが、基板自体を６６０℃
以上に加熱することから、この温度以上に耐える素材で
あれば上記以外の基板でも構わない。
【００１３】上記基板を６６０℃以上の温度に加熱する
のは、接合する金属板としてのアルミニウム板の接触面
を溶解させるためであり、これはアルミニウムの融点が
６６０℃であることによる（第一工程）。
【００１４】加熱されたセラミックス基板へのアルミニ
ウム材の接触は、セラミックス基板が加熱炉から出たら
直ぐに行うが、これは基板上の温度の低下を防止しなが
ら接触させるためである。この場合、接触させるときの
雰囲気は、Ｎ2 ガスやＡｒガスのような不活性ガス雰囲
気で行う必要がある。これはアルミニウム材の接触面の
酸化の進行を防ぐためである。
【００１５】接触したアルミニウム材の接触面は、セラ
ミックス基板の熱を受け、徐々に溶解し始めるが、この
場合、アルミニウムに圧力をかけてこの酸化膜を破って
純アルミニウムの部分で接触させるようにする（第二工
程）。
【００１６】この場合、基板接合に要する圧力は、通常
のプレスにて数g/mm2 の圧力でよいが、好ましい接合を
得るために本実施例では１０g/mm2 の圧力をかけた。
【００１７】上記、アルミニウム板の形状としては、平
板形状のものか、あるいは予め電子回路形状に製造した
ものを用いる。平板形状の場合には、接合後に電子回路
パターン状にレジスト膜を塗布して、エッチング液によ
りアルミニウムの不用部分を除去して所望の電子回路を
形成し、電子回路基板を得る（第三工程）。
【００１８】得られた電子回路基板の反対面にはヒート
シンクの作用を果たすアルミニウム平板を接合するが、
この接合方法は上述のような接合法でもよいし、あるい
は公知の、ろう材を用いて接合する方法でも構わない。
【００１９】以下、実施例を参照して本発明法を詳細に
説明するが、本発明法の範囲はこれらに限定されるもの
ではない。
【００２０】
【実施例１】セラミックス基板１として６２mm×１１２
mm×０．６３５mm厚のアルミナ基板を加熱炉中にて８５
０℃の一定温度に３０分間保持したものに、５２mm×１
０２mm×１mm厚のアルミニウム板をＮ2 ガス雰囲気下で
接触させて５分間保持し、アルミニウム接触面を溶解さ
せた。
【００２１】次いでこれらのアルミニウム−セラミック
ス基板にプレスで１０g/mm2 の圧力をかけ、接触面に生
じたアルミニウムの酸化膜を破って純アルミニウム溶体
を拡散させ、これによってアルミニウム板とアルミナ基
板との接合強度の大きい接合体を得た。
【００２２】次いで得られた接合体上面のアルミニウム
板に、図１に示した回路形状のレジスト膜２を塗布した
後、エッチング処理を施し、不用部分のアルミニウムを
除去して目的とする電子回路を形成した。
【００２３】得られた電子回路付き複合基板の底面に
は、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を介してアルミニウム平板をヒ
ートシンク体として接合した。得られた複合基板のピー
ル強度を調べたところ５kg/cmであった。
【００２４】
【実施例２】セラミックス基板１として６２mm×１１２
mm×０．６３５mm厚のＡｌＮ基板を加熱炉中にて８５０
℃の一定温度に４０分間保持した後、ＡｌＮ基板の底面
にアルミニウム平板（５２mm×１０２mm×１．０mm厚）
を配置し、一方、ＡｌＮ基板の上面には予め図１の形状
に成形してある回路状アルミニウム板２を４組配置して
Ｎ2 ガス雰囲気下で５分間接触させた。
【００２５】次いでこれらの接触体をプレスに平行移動
させ、１０g/mm2 の圧力をかけて、接触面の酸化膜を破
り、純アルミニウム溶体を接触面に沿って拡散させ、接
合体を得た。得られた複合基板のピール強度を調べたと
ころ５kg/cmであった。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、上述のように簡易な手法によ
る接合方法であるが、接合後の強度も市販の基板と同等
であり、従来法に比較すると生産コストダウンに大幅に
寄与し得る効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって得られたアルミニウム−セラミ
ックス複合基板の平面図である。
【符号の説明】
１ セラミックス基板 ２ 回路状アルミニウム板またはレジスト膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミックス基板を予め６６０℃以上に
    加熱せしめる第一工程と、次いで不活性ガス雰囲気中で
    加熱されたセラミックス基板の少なくとも一面にアルミ
    ニウム板を接触させて、該接触面の一部を溶解させた
    後、アルミニウムの酸化被膜を破るために加圧接合させ
    る第二工程とから成ることを特徴とするアルミニウム−
    セラミックス複合基板の製造方法。
  2. 【請求項２】 セラミックス基板を予め６６０℃以上に
    加熱せしめる第一工程と、次いで不活性ガス雰囲気中で
    加熱されたセラミックス基板の少なくとも一面にアルミ
    ニウム板を接触させて、該接触面の一部を溶解させた
    後、アルミニウムの酸化被膜を破るために加圧接合させ
    る第二工程と、得られた接合体上面のアルミニウム材表
    面に電子回路パターン状にレジスト膜を塗布した後、エ
    ッチング処理して所望の電子回路を形成する第三工程と
    から成ることを特徴とするアルミニウム−セラミックス
    複合基板の製造方法。
  3. 【請求項３】 セラミックス基板を予め６６０℃以上に
    加熱せしめる第一工程と、次いで不活性ガス雰囲気中で
    加熱されたセラミックス基板の上面に回路状に形成した
    アルミニウム板を、下面にアルミニウム平板をそれぞれ
    接触させてこれらの接触面を溶解させた後、アルミニウ
    ムの酸化被膜を破るために加圧接合させる第二工程とか
    ら成ることを特徴とするアルミニウム−セラミックス複
    合基板の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009206200A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Kyocera Corp 発光素子実装用基板、発光素子実装体、セラミックとアルミニウムの接合方法。

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JP2009206200A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Kyocera Corp 発光素子実装用基板、発光素子実装体、セラミックとアルミニウムの接合方法。

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