(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック絶縁基板の少なくとも一面に１００μｍ以上の厚みの金属回路が接合されたセラミック回路基板において、該セラミック絶縁基板と該金属回路との接合界面である金属回路形成面が、金属回路を形成しないセラミック露出面よりも高くなるように形成され、前記金属回路の端面と、前記金属回路形成面の端面と、前記セラミック露出面とが、連続的になめらかに繋がっていることを特徴とする半導体実装型モジュール用セラミック回路基板。
【請求項２】
前記金属回路形成面から前記セラミック露出面までの垂直方向の段差をＤとした場合において、該段差Ｄが１μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体実装型モジュール用セラミック回路基板。
【請求項３】
前記セラミック絶縁基板は、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３（ムライト）、ＡｌＮ、ＢｅＯ、ＳｉＣ、ＺｒＯ２、ＬａＧａＯ３から選択される少なくとも１種を主体とするセラミックからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体実装型モジュール用セラミック回路基板。
【請求項４】
セラミック絶縁基板面上に１００μｍ以上の厚みの金属層を形成する工程と、該金属層のうち、金属回路を形成する部位を覆うように保護層を形成する保護層形成工程と、該保護層に保護されていない金属層とセラミック絶縁基板面を選択的に除去して段差を形成するエッチング工程と、を備えることを特徴とする半導体実装型モジュール用セラミック回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記エッチング工程が、サンドブラスト加工工程、レーザ加工工程、ドライエッチング工程より選ばれる少なくとも１種の工程であることを特徴とする請求項４に記載の半導体実装型モジュール用セラミック回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、セラミック絶縁基板上に金属回路や金属放熱板を形成したセラミック回路基板およびその製造方法に関し、更に詳しくは、優れた耐熱サイクル性を要求される半導体実装型のモジュール基板用途に好適なセラミック回路基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体用途のセラミック回路基板として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等からなる絶縁基板上に、銅やアルミニウム等の金属層からなる金属回路や放熱板を活性金属ロー付け法等を用いて接合したものが種々検討されている。
【０００３】
熱抵抗値を０．２０℃／Ｗ以下に規定したセラミックス基板が特開平７−１７７６８号公報に開示されている。ロウ付けした接合層中に存在する空隙やボイドの占有率を規定した回路基板が特開平７−１６２１０５号公報、特開平９−２８３６７１号公報に開示されている。溶融したアルミニウムを基板上に凝固させた金属−セラミックス複合基板が特開平８−２０８３５９号公報に開示されている。熱伝導率、三点曲げ強度等を規定した窒化けい素回路基板が特開平９−６９６７２号公報に開示されている。絶縁基板を構成する特定成分の含有率等を規定した回路基板が特開平９−１５７０５４号公報に開示されている。用いる絶縁基板の反り量や放熱板の形成面を規定した回路基板が特開平１０−１６７８０４号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
セラミック回路基板には半導体素子が搭載される。そのため、セラミック回路基板には半導体素子の発熱及び放冷による熱サイクルがかかる。絶縁基板と金属層の接合界面に熱応力が繰返しかかるため、その結果、金属層の部分的な剥離を引き起こす問題がある。このような剥離があると、放熱特性の低下や不要な放電が発生しやすくなり、半導体素子の働きが低下することになる。
【０００５】
この金属層の剥離を抑制して信頼性を上げるには、回路基板の耐熱サイクル性を向上させる必要がある。耐熱サイクル性を向上する方法としては、金属回路の角部を曲線状にしたり、金属回路端面の形状を台形状に鈍角化して応力集中を緩和する方法や、金属層の接合強度を向上する方法が一般的である。
【０００６】
また、半導体回路基板を自動車、鉄道等の輸送機器に用いる場合、優れた耐熱サイクルと搭載部品の省スペース化とをいかに両立させるかが課題である。特に、輸送機器分野においては、通常の基板分野と比較して極めて高い信頼性が要求される。また、搭載部品の小型化、集約化のため、従来は別体であった部品を一体化するモジュール化の要請がある。モジュール化により、搭載部品全体としては小型化されたが、回路基板自体はむしろ大面積化が進んでいる。この大型化のため、従来の方法では、輸送機器分野において要求される充分な耐熱サイクル性を確保することは困難である。特に、エッチング等により形成された金属回路側では、金属回路形成面とセラミック露出面との接合部周辺に応力集中しやすく、金属回路が剥離しやすい問題がある。
【０００７】
本発明は、自動車、鉄道等の輸送機器に用いる場合においても、優れた耐熱サイクル性と搭載部品の省スペース化とを両立可能なセラミック回路基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック回路基板を、図１〜図９を用いて以下に説明する。本発明の一態様である請求項１に記載のセラミック回路基板（１００）は、セラミック絶縁基板（１）と１００μｍ以上の厚みの金属回路（２）との接合界面である金属回路形成面（３）が、金属回路を形成しないセラミック露出面（４）よりも高くなるように形成され、前記金属回路の端面と、前記金属回路形成面の端面と、前記セラミック露出面とが、連続的になめらかに繋がっている（図１、図２）点を要旨とする。かかる構成を採ることで、金属回路と絶縁基板の接合部周辺の応力集中を効果的に緩和して、耐熱サイクル性を向上した半導体実装型モジュール用セラミック回路基板を提供することができる。
【０００９】
金属回路形成面（３）をセラミック露出面（４）よりも高くなるように形成することで耐熱サイクル性が向上する理由としては、金属回路と絶縁基板の接合部周辺の塑性歪みの低減が挙げられる。接合部の塑性変形を低減することで、接合界面におけるクラック等の欠陥の発生を遅らせて、その結果、耐熱サイクル性を向上することができる。
【００１０】
一般に、熱サイクルに起因する金属とセラミックとの接合部の疲労破壊は、熱サイクルによる接合部の塑性歪みの繰り返しによることが知られている。熱サイクルによる接合部の塑性歪みが大きい程、破壊に至る耐熱サイクル数は小さくなり、信頼性に劣る結果となる。金属回路形成面をセラミック露出面よりも高くなるように形成すれば、接合部の塑性歪みを効果的に低減することが可能となり、耐熱サイクル性が向上できるのである。
【００１１】
用いる絶縁基板の材質は特には制限はないが、請求項３に記載の半導体実装型モジュール用セラミック回路基板と同様に、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３（ムライト）、ＡｌＮ、ＢｅＯ、ＳｉＣ、ＺｒＯ２、ＬａＧａＯ３から選択される少なくとも１種を主体とするセラミックを用いるのがよい。これらは、配線基板、センサ素子、セラミック製部材等の種々の分野で実績のある材料である。セラミック回路基板に要求される高い絶縁性、機械的強度、熱放散性の観点から、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮが特に好ましい。
【００１２】
絶縁基板の材質に窒化珪素を用いた場合は、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０００℃以下における三点曲げ強度が６００ＭＰａ以上のものがよい。優れた熱放散性と耐熱衝撃性を有するセラミック回路基板を得ることができる。添加物としては、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ等のアルカリ土類金属や、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｃ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｇｄ等の希土類元素を含有しているとよい。
【００１３】
絶縁基板の材質にＺｒＯ2を用いた場合は、ＹやＳｃを含有しているとよい。ＬａＧａＯ3を用いた場合は、Ｓｒ、Ｍｇ等のアルカリ土類金属や、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の鉄族元素を含んでいるのがよい。絶縁基板は単独のセラミックで形成してもよいが、異なる材質を用いた積層構造であってもよい。例えば、Ａｌ2Ｏ3とＺｒＯ2を積層したり、ＬａＧａＯ3とＺｒＯ2を積層したものを用いてもよい。酸素イオン伝導性を有する絶縁基板を用いた半導体モジュール基板を形成できる。
【００１４】
絶縁基板はこれらのセラミックのみから構成されていてもよいが、内層に配線層を有する多層基板であると尚よい。内層に公知の手法を用いてＬＣＲ等の機能素子を内蔵して、半導体モジュール基板を構成できるからである。配線層は、Ｍｏ、Ｗ等の高融点金属を用いて公知の同時焼成技術を用いて形成すればよい。
【００１５】
金属回路の形成面の反対側の面には、半導体素子から発生する熱を逃がすための放熱用の金属板（１０）を接合するのがよい（図１）。放熱用の金属板の材質は、熱膨張係数を合わせる観点から、金属回路の材質と同じ又は同等の熱膨張係数の材質がよい。
【００１６】
熱膨張率の差が信頼性に影響しない程度であれば、熱放散性を優先して、熱伝導率が金属回路のそれよりも低い材質を放熱用の金属板に用いるのがよい。放熱用の金属板は、絶縁基板の全面に接合するのが熱放散性の点でよい。また、絶縁基板がセラミックのみからではなく、セラミックと金属層とが一体化しているようなセラミック基板を用いるのもよい。セラミックのみからなる絶縁基板を用いる場合よりも熱放散性を更に良好にできる。
【００１７】
尚、絶縁基板自体の熱放散性が良好あるいは半導体素子からの発熱量が少ないものであれば、金属回路の形成面の反対側の面に放熱用の金属板を接合する必要はない。放熱性に優れた絶縁基板を用いる場合や、高い放熱性を要求されない場合においては、放熱用の金属板を接合しない態様（図９）で使用するのがよい。この場合、絶縁基板の厚みは１ｍｍ以上とするのがよい。基板としての強度を確保するためである。
【００１８】
また、絶縁基板の半導体素子（１３）の実装部をキャビティ（１３）として形成して、そこに金属回路を形成した構成（図４）とすることができる。金属、セラミック、樹脂等からなるシールドキャップ（１４）をすることで、外部から侵入してくる様々な障害（異物や水分の侵入、素子を誤作動させる電磁波ノイズやノイズ信号の侵入等）をカットすることができる。シールドキャップをセラミック、樹脂で作製する場合は、シールド用のメタライズ化処理（メッキ、スパッタ、ペースト印刷等）を施すのがよい。
【００１９】
金属回路に用いる材質は特には制限はないが、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、鉄、コバルト、モリブデン、タングステン、金、銀、白金の単体、合金を用いることができる。薄膜技術を用いてこれらの金属を多層化した金属回路を形成してもよい。その場合、下地層としてチタン、ジルコニウム、ハフニウムを用いるのがよい。金属回路と絶縁基板との密着性を向上することができるからである。低抵抗、高熱伝導率、易加工性、低コストの観点から、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金が好ましい。
【００２０】
金属回路と絶縁基板との接合方法としては、公知の接合方法を用いることができる。回路基板に好適な方法としては、セラミックとの接合に関して活性な金属種（例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム）を含有するペースト状又は箔状のロウ材を介して金属層をロウ付けする活性金属ロウ付け法、表面が酸化処理されたＡｌＮ基板に銅板を用いて銅の融点以下でＣｕ−Ｏの共晶温度以上で加熱して接合するＤＢＣ法（Direct  Bonding  Copper法）、アルミナ製ＩＣパッケージで一般に用いられているＭｏ−Ｍｎ法、厚膜銅メタライズ法等を挙げることができる。活性金属ロウ付け法は、絶縁基板に窒化珪素を用いた場合に好適である。ＤＢＣ法は、方法である。絶縁基板にＡｌＮを用いた場合に好適である。
【００２１】
Ｍｏ−Ｍｎ法や厚膜銅メタライズ法の場合、金属回路や放熱用の金属板をメタライズ層にロウ付け接合する構成となる。メタライズ層の表面には、酸化防止のためにＮｉ、Ｎｉ−Ａｕ等のメッキ層を施すのがよい。この厚膜形成法以外にも、ガラス成分を添付して絶縁基板と同時焼成する同時焼成法（コファイヤ法）としてもよい。
【００２２】
本発明の一態様である請求項２に記載の半導体実装型モジュール用セラミック回路基板は、金属回路形成面（３）からセラミック露出面（４）までの垂直方向の段差Ｄ（７）が１μｍ以上（図２）であるセラミック回路基板を要旨とする。絶縁基板の金属回路形成面（３）とセラミック露出面（４）との間に、金属回路（２）と絶縁基板（１）の接合部周辺の塑性歪みを低減するための段差を設けたものである。
【００２３】
段差Ｄ（７）は１μｍ以上であれば、金属回路と絶縁基板の接合部周辺の塑性歪みを低減し、耐熱サイクル性を効果的に向上することができる。好ましくは５μｍ以上、特には１０μｍ以上がよい。上限値としては、１００μｍ以下がよい。好ましくは５０μｍ以下、特には４０μｍ以下がよい。段差がこの範囲内であれば、回路基板全体としての機械的強度の低下や反りの増加は問題にはならない。
【００２５】
「金属回路の端面（５）」とは、金属回路の垂直方向の断面で示される側面をいう。「金属回路形成面の端面（６）」とは、絶縁基板の垂直方向の断面で示される金属回路の側面との接続部から段差の側面を経てセラミック露出面に至る面をいう。金属回路の端面（５）と、金属回路形成面の端面（６）と、セラミック露出面（４）とが、連続的になめらかに繋がることで、金属回路と絶縁基板の接合部周辺の塑性歪みを緩和する緩衝層として作用し、耐熱サイクル性を向上させるのである。
【００２６】
「連続的になめらかに繋がっている」とは、絶縁基板の垂直方向の断面で観察（図２）した各端面の外形部分を直線又は曲線とみなした場合、この直線又は曲線が実質的に不連続になる部位が存在しないことをいう。「実質的に」とは、直線又は曲線全体のごく一部にすぎない狭い区間（曲線全体の長さの１／１０未満の区間）を拡大観察した場合に見受けられる微細な不連続部分は排除して連続性を判断する趣旨である。直線又は曲線の連続性は、あくまで直線又は曲線全体として見た状態で判断するものだからである。尚、金属回路の端面付近のセラミック露出面は窪まず、金属回路の端面から少し離れた位置に段差を形成する（図３）場合がある。
【００２７】
金属回路の端面は、金属回路形成面の端面に向かって直線又は緩やかな曲線で構成されているのがよい（図２）。金属回路のファイン化に対応する場合に有利である。金属回路形成面の端面は、セラミック露出面に向かって直線又は緩やかな曲線を描いて、セラミック露出面と所定の曲率半径の円弧（８）で接続されているのがよい。各面間の接続部分の連続性が一番重要な要因となる。曲率半径の所定値は、通常は１００μｍ以下である。
【００２８】
尚、段差の形状が上記曲線として観察した場合に、実質的に半円状になっていることがある。金属回路間の距離がファインな場合にありがちであるなケースである。この場合、金属回路形成面の端面とセラミック露出面との差別化が困難であるが、特に境界線を求める必要はない。なぜならば、金属回路の端面と、金属回路形成面の端面と、セラミック露出面とが、連続的になめらかに繋がっていることが本質であり、その連続性が示されれば、境界線をあえて線引きする必要性は全くないからである。
【００２９】
請求項４に記載の製造方法は、金属回路の端面と、金属回路形成面の端面と、セラミック露出面とが、連続的になめらかに繋がったセラミック回路基板の製造方法の一態様を示すものである。ここで示す製造方法は、一旦絶縁基板の一面に金属層を形成しておいてから、金属回路として不要な部分を除去する方法である。
【００３０】
まず、絶縁基板（１）の一面に形成した金属層（２０）の上に保護層を形成する。次に、金属層（２０）のうち、金属回路を形成する部位のみを保護するように、エッチング用の開口部を設けた保護層（１１）を形成する（図５）。保護層の材質は特に制限はないが、感光性樹脂層、可塑性樹脂層、ロウ層、金属層、酸化膜、窒化膜等を用いることができる。できるだけ、金属回路形成用と後の段差形成用のエッチングレジスト層とは併用できるものがよい。金属回路形成後、そのまま段差形成のためのエッチング工程へ流せるため、合理的だからである。
【００３１】
次いで、保護層に保護されていない金属層とセラミック絶縁基板面を選択的に除去して段差を形成（図８）するエッチング工程を施す。金属層のエッチング工程とセラミック絶縁基板のエッチング工程とは必ずしも同時に行う必要はないが、連続して除去する工程としてもよい。保護層を除去してエッチング工程を完了する。
【００３２】
金属層のエッチング工程は薬液を用いた湿式エッチング工程が簡便でよい。銅を金属層に用いた場合には、塩化第二鉄水溶液を用いるとよい。薬液の種類は金属層の材質に適したものを適宜選択する。
【００３３】
金属層を除去して露出した絶縁基板を段差加工するためのエッチング工程としては、請求項５に記載したように、サンドブラスト加工（図７）、ドライエッチング加工といった物理的な乾式エッチング方法が好適である。また、レーザ加工も好適である。これらの加工方法は、通常の方法では加工が困難なセラミックを短時間で容易に加工して、所望の段差が形成できるからである。
【００３４】
酸やアルカリ等の薬液を用いた湿式エッチング方法もあるが、耐食性の高いセラミックをエッチングする方法としては不適当である。段差を形成するまでに多大な時間を要するのみならず、金属回路の側面をオーバーエッチングしてしまうので好ましくない。
【００３５】
加工の容易性、製造コストの点からは、サンドブラスト加工が好ましい（図７）。この場合の保護層としては、感光性樹脂層、可塑性樹脂層、ロウ層を用いるのが簡便でよい。サンドブラストに用いる媒体粒子としては、シリカ、アルミナ等のセラミック粒子が好適である。
【００３６】
ドライエッチング工程としては、ＲＩＥ（リアクティブ  イオン  エッチング）等を用いることができる。金属回路間の距離がファインな場合に好適である。この場合の保護層としては、感光性樹脂層を用いるのがファインスペース形成のためによい。
【００３７】
また、レーザ加工も好適に用いることができる。絶縁基板が強固なセラミック製でも容易に加工できる。レーザーとしては、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの第四高調波を用いるのがよい。金属回路形成と段差形成とがほぼ同時に行うことができる。別の方法としては、金属回路の形成を薬液処理で行って、段差加工の際にＮｄ−ＹＡＧレーザの第三高調波を用いるのがよい。保護層には、銅層を用いるのがよい。銅層がＮｄ−ＹＡＧレーザの第三高調波に対する吸収性が低いため、レーザ加工のマスクとして作用するのである。したがって、金属回路を銅で形成すれば、金属回路自体が保護層として作用するため、あらためてレーザ加工用の保護層を形成し直す手間を無くすことができる利点がある。
【００３８】
【実施例】
本発明のセラミック回路基板の一態様を実施例を用いて説明する。
（１）セラミック回路基板の作製
セラミック絶縁基板として、室温における三点曲げ強度（ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に準ずる。）が６００ＭＰａの窒化珪素製の基板を用意する。この窒化珪素は以下の手順によって作製する。窒化珪素原料として、平均粒径１．０μｍ、α率９９％、不純物としての酸素含有量１．２質量％の粉末を用いる。
【００３９】
この窒化珪素原料粉末９０．５質量％と、平均粒径３．０μｍの酸化セリウム粉末６．０質量％と、平均粒径１．０μｍの炭酸ストロンチウム１０．９７質量％（酸化ストロンチウム換算にて７．７質量％）と混合して、混合粉末とする。この混合粉末と有機溶剤と分散剤を窒化珪素球石を入れた樹脂ポット中に投入して、１６時間混合粉砕した後、バインダーを適量添加して更に４時間混合して、シート成形用のスラリを得る。
【００４０】
このスラリを真空脱泡した後、公知のドクターブレード法にてセラミックグリーンシートを作製する。得られたグリーンシートは、所定の大きさに裁断し、その表面に焼結時の固着防止のための離型剤としてボロンナイトライド（ＢＮ）を塗布した後に積層して脱脂、焼成を行う。焼成は、２回に分けて行う。
【００４１】
１回目の焼成は、常圧の窒素雰囲気下にて１７００℃で４時間保持して行う。２回目の焼成は、窒素圧力７．５ＭＰａ下にて１９００℃で４時間保持して行い、窒化珪素製の基板を得る。得られた基板は６０×３０ｍｍの大きさに切断加工する。基板は、その厚みが４００μｍと５００μｍの２種類を用意する。
【００４２】
金属回路層としては、純銅板（Ｃ１１００  ＪＩＳ）を用いる。銅板は６０×３０ｍｍの大きさに切断加工する。銅板は、２５０μｍ、３５０μｍ、４００μｍの３種類を用意する。窒化珪素製の基板の両面にこの銅板を接合する。接合は以下のように活性金属法で行う。ここで、銅板と基板の厚みの組合わせとしては、銅板厚み／基板厚み＝２５０μm／４００μm、３５０μm／４００μm、４００μｍ／４００μｍ、３５０μｍ／５００μｍの４種類とする。
【００４３】
ロウ材は、Ｃｕ９５質量％／Ｔｉ５質量％の組成となるように各粉末を秤量し、溶剤およびバインダーと混合して得たペースト状のロウ材を用いる。このロウ材は、その液相点を降下させるために微量元素（珪素やアルミニウム等）も含んでいる。
【００４４】
続いて、ペースト状のロウ材を窒化珪素製の基板の両面にできる限り薄く塗布した後、銅板をセラミック基板両面に配置する。銅板の両面に適度の圧力を掛けたまま、真空中で１０００℃で１時間熱処理する。室温まで冷却し、接合体を得る。
【００４５】
次に、得られた接合体の一方の銅表面上に、所定の回路パターンとなるようにエッチングレジストを印刷形成し（図５）、塩化第二鉄水溶液を用いて不要部分の銅板を剥離除去する（図６）。ここで使用したエッチングレジストは、次工程のサンドブラスト工程においてブラスティングレジストとして使用できる可塑性レジストを用いる。
【００４６】
続いて、金属回路形成面側のみにサンドブラスト処理を行う（図７）。不要な金属層をエッチング除去した基板（１００）を固定台（１５）に固定する。噴射装置（１６）からセラミック製の砥粒（１７）を吹き付けてセラミック露出面を削って、所定の高さの段差を設ける（図８）。ここで、ブラスティング時間を変えることにより、様々な高さの段差を有する回路基板を得ることができる。
【００４７】
比較例としては、段差が金属回路の端面となめらかに繋がっていないものを以下のように作製する。まず、上記のエッチング工程において、レジスト塗布に対して金属回路層がアンダーカットされるように過エッチングさせて、金属回路の端面がレジストの陰になるよう調整する。その状態でサンドブラストを行うことで、金属回路の端面付近のセラミック露出面は窪まず、金属回路の端面から少し離れた位置に段差を形成する（図３）。不連続部（９）の距離Ｗは、３０μｍとする。これらの試料を、以下の熱サイクル試験に供する。
【００４８】
（２）熱サイクル試験
熱サイクル試験は、以下の（ａ）及び（ｂ）の２種類を行う。
（ａ）実環境模擬熱サイクル試験（以下「熱サイクル試験１」と称する。）
熱サイクル試験１は、実環境を模擬した条件である。１サイクルは、大気中１５０℃×３０分→室温１５分→−４０℃×３０分→室温１５分の条件とする。また、２００サイクル毎に試料を取り出し、金属回路と絶縁基板の接合界面周辺に顕著なクラックや剥離の発生の有無を、蛍光探傷法によって検査する。ここで、最大サイクル数は３０００サイクルとする。
【００４９】
（ｂ）高温熱サイクル試験(以下「熱サイクル試験２」と称する。）
熱サイクル試験２は、半田リフローの条件を模擬した条件である。１サイクルは、窒素中３５０℃×１０分→室温の条件とする。また、１サイクル毎に試料を取り出し、金属回路と絶縁基板の接合界面周辺に顕著なクラックや剥離の発生の有無を、蛍光探傷法によって検査する。ここで、最大サイクル数は２０サイクルとする。
【００５０】
【表１】
0004330757.tif 000002
【００５１】
表１をみると、段差を設けていない比較例である試料番号２１〜試料番号２４に対して、段差を設けた実施例である試料番号１〜試料番号２０は、熱サイクル試験１、熱サイクル試験２ともに、不具合（剥離）発生までのサイクル数が増加して、耐熱サイクル性が向上していることがわかる。
【００５２】
また、段差の高さは高い方が、金属回路の厚みや絶縁基板の厚みに拠らず、剥離に至るサイクル数も増加する傾向にある。結果を詳細に見ると、金属回路の厚みと絶縁基板の厚みの組合わせに関わらず、段差の高さが１０μm未満では、剥離に至るサイクル数の増加割合が多く、１０〜４０μmでは、ほとんど増加は見られなくなっていき、４０μm以上では全く増加は見られなくなることがわかる。
【００５３】
段差を深くしすぎると、回路基板全体としての曲げ強度低下・反り増大を招く可能性が有ること、および上記の段差の高さ１０〜４０μmでほとんど耐熱サイクルの増加は見られなくなることから、１００μｍ以上の厚みの金属回路を使用する場合の段差の高さは、１０〜４０μmの範囲で選択するのが耐熱サイクル性の向上の観点から好適と言える。尚、金属回路に薄膜を用いた場合は、段差の高さは１μｍ以上で応力緩和の効果が得られる。
【００５４】
一方、金属回路の端面と段差の距離が離れているもの、すなわち、金属回路の端面と金属回路形成面の端面とがなめらかに繋がっていない比較例である試料番号２５〜試料番号２９では、段差の形成による耐熱サイクル性の向上の効果が減少する。よって、金属回路の端面と金属回路形成面の端面とはなめらかに繋がっていたほうが耐熱サイクル性向上の効果は高いことがわかる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁基板と金属回路との接合信頼性が良好で、優れた耐熱サイクル性を確保できるセラミック回路基板およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様であるセラミック回路基板の説明図。
【図２】金属回路の端面と、金属回路形成面の端面と、セラミック露出面とが、連続的になめらかに繋がった段差の説明図。
【図３】金属回路の端面と、金属回路形成面の端面とが、不連続的に繋がった比較例の段差の説明図。
【図４】本発明の一態様であるキャビティを有するセラミック回路基板の説明図。
【図５】本発明のセラミック回路基板の製造方法の一態様のうち、保護層に金属回路形成のための開口部を形成した状態を示す説明図。
【図６】本発明のセラミック回路基板の製造方法の一態様のうち、銅板の不要部分をエッチング除去した状態を示す説明図。
【図７】サンドブラスト加工工程の一態様を示す説明図。
【図８】サンドブラスト加工工程によりセラミック露出面を削って、所定の高さの段差を設けた状態を示す説明図。
【図９】本発明の一態様である放熱用の金属板を有しないセラミック回路基板の説明図。
【符号の説明】
１００  セラミック回路基板
１      セラミック絶縁基板
２      金属回路
３      金属回路形成面
４      セラミック露出面
５      金属回路の端面
６      金属回路形成面の端面
７      段差  Ｄ
８      所定の曲率半径の円弧
９      不連続距離  Ｗ
１０    放熱用の金属板
１１  保護層
１２    開口部
１３    キャビティ
１４    シールドキャップ
１５    固定台
１６    噴射装置
１７    砥粒
【図１】
0004330757.tif 000003
【図２】
0004330757.tif 000004
【図３】
0004330757.tif 000005
【図４】
0004330757.tif 000006
【図５】
0004330757.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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