(57)【要約】【課題】  線路導体の一部狭ピッチ化を行なうことで、大電流を流す接地導体と小電流を流す線路導体を高密度に混在させることによって小型化を実現し、且つ小電流を流す線路導体において抵抗値を減少することで断線しない、且つ信頼性の高いセラミック回路基板を提供すること。【解決手段】  セラミック基板１の主面に金属回路板３が接合された回路基板において、金属回路板３は、断面が矩形状の接地導体４と、断面が山状でかつ頂部の高さが接地導体４の上面よりも低い線路導体５とを併設して成る。【選択図】図１
2006156500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板の主面に金属回路板が接合された回路基板において、前記金属回路板は、断面が矩形状の接地導体と、断面が山状でかつ頂部の高さが前記接地導体の上面よりも低い線路導体とを併設して成ることを特徴とするセラミック回路基板。
【請求項２】
請求項１記載のセラミック回路基板の製造方法であって、前記セラミック基板の主面に回路パターン状の活性金属層を形成する工程と、前記セラミック回路基板の主面に前記活性金層を介して前記金属回路板となる金属板を接合する工程と、該金属板の上面に、前記回路パターンのうち前記線路導体に対応するパターンと同等または前記線路導体に対応するパターンより小さい幅の第１のレジスト層および前記回路パターンのうち前記接地導体に対応するパターンより大きな幅の第２のレジスト層を形成する工程と、前記金属板をエッチングすることにより、前記接地導体と縦断面形状が三角形状であるとともに前記接地導体よりも薄い前記線路導体を同時に形成する工程とを具備していることを特徴とするセラミック回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板に金属回路板を接合したセラミック回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パワーモジュール用基板やスイッチングモジュール用基板等の回路基板として、セラミック基板上に銀−銅合金にチタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびこれらの水素化物の少なくとも１種を添加した活性金属ロウ材を介して銅，アルミニウム等から成る金属回路板を接合させて成るセラミック回路基板、あるいはセラミック基板に銅，アルミニウム等から成る金属回路板をロウ材を介さずに直接接合させて成るセラミック回路基板等が用いられている。
【０００３】
このようなセラミック回路基板は、セラミック基板が一般には、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体，ムライト質焼結体等の電気絶縁性のセラミック材料から成っており、例えば、セラミック基板が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、かつ接合をロウ材を介して行なう場合には、以下に説明する方法によって製作される。
【０００４】
まず、銀−銅合金にチタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびこれらの水素化物の少なくとも１種を添加した活性金属粉末に有機溶剤と溶媒を添加混合して成る活性金属ロウ材ペーストを調製する。
【０００５】
次に、酸化アルミニウムや酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダー，可塑剤，溶剤等を添加混合して泥漿状と成すとともにこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術を採用して複数のセラミックグリーンシートを得る。
【０００６】
このセラミックグリーンシートを所定寸法に形成した後、還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成し、焼結一体化させて酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基板を形成する。
【０００７】
次に、セラミック基板上に活性金属ロウ材ペーストをあらかじめ回路状に塗布した後、この上に銅，アルミニウム等から成る金属板を載置する。
【０００８】
次に、セラミック基板と金属板との間に配されている活性金属ロウ材ペーストを非酸化性雰囲気中で約９００℃の温度に加熱し、金属板をセラミック基板に接合させる。
【０００９】
次に、金属板の表面にエッチングレジストインクをスクリーン印刷法等の技術を採用して回路状に印刷塗布し、さらに、金属板を塩化第２鉄，塩化第２銅溶液等でエッチング処理を施し、回路状の金属回路板を形成することによりセラミック回路基板が製作される。
【００１０】
このように製作されたセラミック回路基板は、例えばＩＣ，ＩＧＢＴ素子等の電子部品を半田を介して実装する事により半導体モジュールとなる。
【００１１】
従来のセラミック回路基板を図４に示す。図４に示すように、４１はセラミック基板、４２は活性ロウ材、４３は金属回路板である。
【特許文献１】特開２００２−２４６７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来のセラミック回路基板では、エッチングレジストインクをスクリーン印刷法で塗布し、エッチング処理により金属回路板を形成する場合、エッチング処理は金属回路板の深さ方向と同時に幅方向もエッチングするため、図３の幅方向へのエッチング量である寸法Ｂは金属回路板３３の厚みである寸法Ａの１／２程度となる。
【００１３】
そのため、金属回路板３３の上部幅を金属回路板３３の厚み以下にエッチングする場合、金属回路板３３上部の形状が所望の形状に加工できないとの理由により金属回路板３３の上部幅を金属回路板３３の厚み以下にエッチングすることは行われていなかった。なお、図３はエッチング処理後の金属回路板の断面形状を示しており、３３は金属回路板である。
【００１４】
また、部分的に大電流を流さない線路導体上部幅を金属回路板の厚み以下にする為に金属回路板を完全に除去し活性金属層のみで線路導体とすることがあるが、活性金属層だけの配線では抵抗値が高く発熱量が大きいので、基板に搭載されるＳｉチップが破損するという問題があった。また、活性金属層のみの配線では金属回路板をエッチングで侵食する時にロウ材が剥離する現象が発生し、断線する問題がある。また、線路導体の幅が狭い部分においては金属回路板をたとえ形成することができたとしても、金属回路板が矩形形状で厚みが接地導体部と同じ厚みであるとセラミックと金属回路板の接合幅が狭く、且つ、金属回路板の厚みが厚い為活性金属層に応力が加わり活性金属層の剥がれが発生し信頼性が劣るという問題があった。
【００１５】
従って、本発明セラミック回路基板は上記問題点を鑑みて完成されたものであり、その目的は、線路導体の一部狭ピッチ化を行なうことで、大電流を流す接地導体と小電流を流す線路導体を高密度に混在させることによって小型化を実現し、且つ小電流を流す線路導体において抵抗値を減少することで断線しない、且つ信頼性の高いセラミック回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のセラミック回路基板は、セラミック基板の主面に金属回路板が接合された回路基板において、前記金属回路板は、断面が矩形状の接地導体と、断面が山状でかつ頂部の高さが前記接地導体の上面よりも低い線路導体とを併設して成ることを特徴とする。
【００１７】
本発明のセラミック回路基板の製造方法は、
前記セラミック基板の主面に回路パターン状の活性金属層を形成する工程と、前記セラミック回路基板の主面に前記活性金層を介して前記金属回路板となる金属板を接合する工程と、該金属板の上面に、前記回路パターンのうち前記線路導体に対応するパターンと同等または前記線路導体に対応するパターンより小さい幅の第１のレジスト層および前記回路パターンのうち前記接地導体に対応するパターンより大きな幅の第２のレジスト層を形成する工程と、前記金属板をエッチングすることにより、前記接地導体と縦断面形状が三角形状であるとともに前記接地導体よりも薄い前記線路導体を同時に形成する工程とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のセラミック回路基板は、セラミック基板の主面に金属回路板が接合された回路基板において、金属回路板は、断面が矩形状の接地導体と、断面が山状でかつ頂部の高さが接地導体の上面よりも低い線路導体とを併設して成ることにより、線路導体の一部狭ピッチ化、及びそれに伴う小型化を実現できる。そして安価で且つ小型で、大電流を流す接地導体と小電流を流す線路導体を高密度に混在させることが可能で、且つ小電流を流す線路導体において抵抗値を減少することで断線しない且つ信頼性の高いセラミック回路基板を提供することが可能となる。また、線路導体を断面が山状でかつ頂部の高さが接地導体の上面よりも低くすることにより、金属回路板とセラミック基板との接合部における応力を緩和することができ、活性金属層の剥がれの不具合を発生させることが無くセラミック回路基板の信頼性向上を図ることが可能となる。
【００１９】
また、線路導体よりも接地導体が厚いので、接地導体の側部がより大きな面積で線路導体を取り囲むこととなり、線路導体と接地導体との容量結合がより良好となり、伝送特性をより向上することができる。
【００２０】
本発明のセラミック回路基板の製造方法は、セラミック基板の主面に回路パターン形状の活性金属層を形成する工程と、セラミック回路基板の主面に活性金属層を介して金属回路板となる金属板を接合する工程と、金属板の上面に、回路パターンのうち線路導体に対応するパターン同等または線路導体に対応するパターンより小さいよりも幅の小さな第１のレジスト層および回路パターンのうち接地導体に対応するパターンより大きな幅の第２のレジスト層を形成する工程と、金属板をエッチングすることにより、縦断面形状が三角形状であるとともに前記接地導体よりも薄い前記線路導体を形成する工程とを具備していることにより、レジスト層形成は一方の主面に対し一度のレジスト層形成で、エッチング工程に関しても一度のエッチングで断面が矩形状の接地導体と,断面が山状でかつ頂部の高さが接地導体の上面よりも低い線路導体とを併設してなる回路基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に本発明のセラミック回路基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明のセラミック回路基板の実施の形態の一例を示す工程ごとの断面図である。図１に示すように、１はセラミック基板、２は活性金属層、３は金属回路板、４は接地導体、５は線路導体である。また、図２は、本発明のセラミック回路基板の製造方法の一例の断面形状である。図２に示すように、２１はセラミック基板、２２は活性金属層、２３は金属回路板、２３’は金属回路板となる金属板、２４は接地導体、２５は線路導体、２６はレジストインクである。
【００２３】
本発明のセラミック回路基板は、セラミック基板の主面に金属回路板が接合された回路基板において、金属回路板３は、断面が矩形状の接地導体４と、断面が山状でかつ頂部の高さが接地導体４の上面よりも低い線路導体５とを併設して成る。
【００２４】
本発明のセラミック回路基板は以下のようにして作製できる。まず、銀−銅合金などのろう材にチタン，ジルコニウム，ハフニウム，これらの水素化物等を添加した活性金属粉末に有機溶剤と溶媒を添加混合することにより活性金属層２２と成る活性金属ロウ材ペーストを調製する。
【００２５】
次に、酸化アルミニウムや酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末から、例えば酸化アルミニウム粉末を選び、これに適当な有機バインダー，可塑剤，溶剤等を添加混合して泥漿状と成すとともにこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術を採用して複数のセラミックグリーンシートを得るとともに所定寸法に形成した後、セラミックグリーンシートを還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成し、セラミックグリーンシートを焼結一体化させて酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基板２１を形成する。
【００２６】
次に、図２  １）に示すようにセラミック基板２１上に活性金属ロウ材ペーストをあらかじめ所望とする線路導体２５や接地導体２４のパターン状となるように従来周知のスクリーン印刷等の方法で塗布した後に銅等の金属回路板２３となる金属板２３’を載置する。
【００２７】
次に、図２  ２）に示すようにセラミック基板２１と金属板２３’との間に配されている活性金属ロウ材ペーストを非酸化性雰囲気中で約９００℃の温度に加熱することにより、金属板２３’を活性金属層２２を介してセラミック基板２１に接合させる。
【００２８】
次に、図２  ３）に示すように金属板２３’の表面にレジストインクをスクリーン印刷法等の技術を採用して回路状に印刷塗布する。レジストインクを印刷塗布するパターンは断面が矩形状の接地導体２４部分においては、レジストパターン幅を金属板２３’の厚み以上とし断面が山状でかつ頂部の高さが接地導体２４の上面よりも低い線路導体２５に形成する部分においては、レジストパターン幅を金属板２３’の厚み以下、金属板２３’の厚みの１／２以上とする。
【００２９】
次に、金属板２３’を例えば塩化第２鉄溶液でエッチングを施す。エッチング処理の際には、断面が山状でかつ頂部の高さが接地導体２４の上面よりも低い線路導体２５に形成する部分が所望とする形状になるよう、エッチング時間を調整し、載置した金属板２３’の厚みの中央付近で切断エッチングされるよう調整する。それによって、線路導体２５の狭ピッチ化を行なうことで、大電流を流す接地導体２４と小電流を流す線路導体２５を高密度に混在させることによって小型化を実現し、且つ小電流を流す線路導体２５において抵抗値を減少することで断線せず、且つ信頼性の高いセラミック回路基板とすることができる。
【００３０】
なお、上記手法でエッチングを行う際、レジストインクの幅を、所望とする線路導体２５の幅、すなわち所望とする線路導体２５となるパターン形状に形成した上記活性金属層２２の幅と同等かそれよりも小さくするとともに、所望とする接地導体２４の幅、すなわち所望とする接地導体２４となるパターン形状に形成した上記活性金属層２２の幅とよりも大きくすることにより金属回路板２３の断面が山状でかつ頂部の高さが接地導体２４の上面よりも低い線路導体２５とすることかできる。好ましくは、線路導体２５となるパターンに対応するレジストインクの幅を所望とする線路導体２５としての金属回路板２３の幅の３／４以下とするのがよい。これにより、金属回路板２３の断面が矩形状の接地導体２４の部分に比べ金属回路板２３の斜面の角度が小さくなり、より応力が緩和されることにより信頼性の向上を図ることができる。
【００３１】
なお、本発明は上述の最良の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の一例を示す図である。
【図２】本発明のセラミック回路基板の製造方法の一例を示す工程ごとの断面図である。
【図３】エッチング後の金属回路板の断面図である。
【図４】従来のセラミック回路基板の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，２１：セラミック基板
２，２２：活性金属層
３，２３：金属回路板
２３’：金属回路板となる金属板
４，２４：接地導体
５，２５：線路導体
【図１】
2006156500.tif 000003
【図２】
2006156500.tif 000004
【図３】
2006156500.tif 000005
【図４】
2006156500.tif 000006