JP2013182989A - Method of manufacturing metal-ceramic junction circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属−セラミックス接合回路基板の製造方法に関し、特に、セラミックス基板に接合した金属回路板（電子部品搭載用金属板）の周縁部に段構造またはフィレットが形成された金属−セラミックス接合回路基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a metal / ceramic bonding circuit board, and in particular, a metal / ceramic bonding circuit in which a step structure or a fillet is formed on a peripheral edge of a metal circuit board (metal plate for mounting an electronic component) bonded to the ceramic board. The present invention relates to a method for manufacturing a substrate.
従来、電気自動車、電車、工作機械などの大電力を制御するためにパワーモジュールが使用されており、このパワーモジュール用の絶縁基板として、セラミックス基板の表面に金属回路板を接合した金属−セラミックス接合回路基板が使用されている。 Conventionally, power modules have been used to control high power in electric vehicles, trains, machine tools, etc., and metal-ceramic bonding in which a metal circuit board is bonded to the surface of a ceramic substrate as an insulating substrate for this power module. A circuit board is used.
このような金属−セラミックス接合回路基板では、接合後の熱衝撃によりセラミックス基板と金属回路板との間に発生する熱膨張差による熱応力により、セラミックス基板中にクラックが発生し易い。このような熱応力を緩和させる方法として、金属回路板の沿面部分を薄くする方法、すなわち金属回路板の周縁部に段構造またはフィレットを形成する方法が知られている。 In such a metal-ceramic bonding circuit board, cracks are likely to occur in the ceramic substrate due to thermal stress due to a thermal expansion difference generated between the ceramic substrate and the metal circuit board due to thermal shock after bonding. As a method of relieving such thermal stress, a method of thinning a creeping portion of a metal circuit board, that is, a method of forming a step structure or a fillet at the peripheral edge of the metal circuit board is known.
このような構造を実現するため、セラミックス基板と金属回路板を接合するための銀を母材とする金属ろう材と金属回路板のエッチング速度の差を利用してフィレットを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In order to realize such a structure, a method for forming a fillet using a difference in etching rate between a metal brazing material using silver as a base material and a metal circuit board for joining the ceramic substrate and the metal circuit board has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
しかし、この方法では、段部やフィレットの寸法を制御することが困難である。すなわち、段部やフィレットの幅や厚さを自由に変更することが困難であり、繰り返しヒートサイクルに対してより高い信頼性の金属−セラミックス接合回路基板を提供することが困難である。 However, with this method, it is difficult to control the dimensions of the stepped portion and the fillet. That is, it is difficult to freely change the width and thickness of the stepped portion and fillet, and it is difficult to provide a metal-ceramic bonded circuit board with higher reliability against repeated heat cycles.
このような問題を解消するため、セラミックス基板上にろう材ペースト介して金属板を接合した後、金属板上にエッチングレジストを塗布し、エッチング処理により回路パターンを形成し、不要なろう材を除去した後、２回目のレジストを塗布し、エッチング処理により端部を２段とし、最下段にろう材が端部となる回路を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 To solve this problem, after joining a metal plate to the ceramic substrate via a brazing paste, apply an etching resist on the metal plate, form a circuit pattern by etching, and remove unnecessary brazing material. After that, a method has been proposed in which a second resist is applied, an end portion is formed in two steps by an etching process, and a circuit in which the brazing material is the end portion is formed at the bottom (see, for example, Patent Document 2).
また、セラミックス基板と金属板とを接合した後に金属板上の所定の領域にレジストを形成してエッチングすることにより金属板を所定の形状に形成する金属−セラミックス接合回路基板の製造方法において、レジストの外周から所定の間隔（例えば０．０１〜０．５ｍｍ）だけ内側に離間した所に（例えば０．０１〜０．５ｍｍの幅の帯状の）レジストを形成しない部分を設けて、金属板の外周部のエッチング速度を制御することにより、段部やフィレットの幅や厚さを自由に変更することができ（例えば金属板の外周部に０．０５〜０．５ｍｍの幅で０．００５〜０．２５ｍｍの厚さの段部（または段部およびフィレット）を形成することができ）且つ繰り返しヒートサイクルに対してより高い信頼性の金属−セラミックス接合回路基板を製造する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。 In the method of manufacturing a metal-ceramic bonding circuit board, in which a metal plate is formed into a predetermined shape by forming a resist in a predetermined region on the metal plate and etching after bonding the ceramic substrate and the metal plate. A portion where no resist is formed (for example, a strip having a width of 0.01 to 0.5 mm) that is spaced inward from the outer periphery of the metal plate by a predetermined distance (for example, 0.01 to 0.5 mm) is provided. By controlling the etching rate of the outer peripheral portion, the width and thickness of the stepped portion and the fillet can be freely changed (for example, 0.005 to 0.05 to 0.5 mm in width on the outer peripheral portion of the metal plate). 0.25 mm thick step (or step and fillet can be formed) and more reliable metal-ceramic bonding circuit board for repeated heat cycles Method of making has been proposed (e.g., see Patent Document 3).
しかし、特許文献２の方法では、レジストを２回塗布して、エッチング処理も２回する必要があるので、段部やフィレットを形成する工程数が多く、時間がかかる。
また、特許文献３の方法では、金属板上の所定の領域にスクリーン印刷によりレジストを形成しており、レジストを形成しない帯状部分の幅が細くなると、その帯状部分を精度よく形成し難い場合がある。特に、スクリーン印刷によってレジストを形成する場合、レジストを形成しない帯状部分の幅が細くなると、スクリーン版の寿命が短くなり、また、レジストを薄く形成しないと、レジストを形成しない帯状部分の幅を細くするのが困難である。
However, in the method of Patent Document 2, since it is necessary to apply the resist twice and perform the etching process twice, the number of steps for forming the stepped portion and the fillet is large and takes time.
Further, in the method of Patent Document 3, a resist is formed in a predetermined region on a metal plate by screen printing, and if the width of a belt-like portion where no resist is formed becomes narrow, it may be difficult to form the belt-like portion with high accuracy. is there. In particular, when a resist is formed by screen printing, if the width of the strip-shaped portion where the resist is not formed becomes narrow, the life of the screen plate is shortened. If the resist is not formed thinly, the width of the strip-shaped portion where the resist is not formed is narrowed. Difficult to do.
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、段部やフィレットの幅や厚さを自由に変更することができ且つ繰り返しヒートサイクルに対してより高い信頼性の金属−セラミックス接合回路基板を精度よく且つ効率的に製造することができる、金属−セラミックス接合回路基板の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of such a conventional problem, the present invention can freely change the width and thickness of the stepped portion and the fillet, and has higher reliability with respect to repeated heat cycles. It is an object of the present invention to provide a method for producing a metal / ceramic bonding circuit board capable of producing a board with high accuracy and efficiency.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、セラミックス基板と金属板とを接合した後に金属板上の所定の領域にレジストを形成してエッチングすることにより金属板を所定の形状の金属回路板に形成する金属−セラミックス接合回路基板の製造方法において、レジストの外周から所定の間隔だけ内側に離間した所でレジストの外周に沿って帯状に延びる部分に、レーザー光を照射することにより、その照射部分のレジストを除去した後、エッチングによって金属回路板を形成する際に、金属回路板の周縁部を薄くして金属回路板の外周に段部を形成することによって、段部やフィレットの幅や厚さを自由に変更することができ且つ繰り返しヒートサイクルに対してより高い信頼性の金属−セラミックス接合回路基板を精度よく且つ効率的に製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the inventors have formed a resist in a predetermined region on a metal plate and then etched the metal plate after the ceramic substrate and the metal plate are bonded to each other. In a method of manufacturing a metal / ceramic bonding circuit board formed on a metal circuit board having a shape, a laser beam is irradiated to a portion extending in a strip shape along the outer periphery of the resist at a predetermined distance from the outer periphery of the resist Thus, after forming the metal circuit board by etching after removing the resist of the irradiated part, the peripheral part of the metal circuit board is thinned to form the step part on the outer periphery of the metal circuit board. The width and thickness of the fillet and fillet can be freely changed, and a highly reliable metal-ceramic bonding circuit board can be accurately applied to repeated heat cycles It found that it is possible to produce Ku and efficiently, and have completed the present invention.
すなわち、本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法は、セラミックス基板と金属板とを接合した後に金属板上の所定の領域にレジストを形成してエッチングすることにより金属板を所定の形状の金属回路板に形成する金属−セラミックス接合回路基板の製造方法において、レジストの外周から所定の間隔だけ内側に離間した所でレジストの外周に沿って帯状に延びる部分に、レーザー光を照射することにより、その照射部分のレジストを除去した後、エッチングによって金属回路板を形成する際に、金属回路板の周縁部を薄くして金属回路板の外周に段部を形成することを特徴とする。 That is, in the method for manufacturing a metal / ceramic bonding circuit board according to the present invention, after bonding the ceramic substrate and the metal plate, a resist is formed in a predetermined region on the metal plate and etched to form the metal plate in a predetermined shape. In a method for manufacturing a metal / ceramic bonding circuit board formed on a metal circuit board, by irradiating a laser beam to a portion extending in a strip shape along the outer periphery of the resist at a predetermined distance from the outer periphery of the resist When the metal circuit board is formed by etching after removing the resist at the irradiated portion, the peripheral edge of the metal circuit board is thinned to form a step on the outer periphery of the metal circuit board.
この金属−セラミックス接合回路基板の製造方法において、所定の間隔が０．０１〜２ｍｍであり、帯状に延びる部分が０．０１〜０．５ｍｍの幅の帯状の部分であるのが好ましい。また、帯状に延びる部分がレジストの外周の全部に沿って延びるのが好ましい。また、レーザー光の照射部分の形状が帯状であるのが好ましい。あるいは、レーザー光の照射部分の形状を互いに離間して配置された複数の略円形または略矩形にしてもよい。 In this method of manufacturing a metal / ceramic bonding circuit board, it is preferable that the predetermined interval is 0.01 to 2 mm, and the portion extending in a strip shape is a strip portion having a width of 0.01 to 0.5 mm. Moreover, it is preferable that the part extended in strip | belt shape extends along the whole outer periphery of a resist. Moreover, it is preferable that the shape of the irradiation part of a laser beam is a strip | belt shape. Or you may make the shape of the irradiation part of a laser beam into the some substantially circular shape or substantially rectangular shape arrange | positioned mutually spaced apart.
また、セラミックス基板と金属板とを直接接合してもよいし、活性金属含有ろう材を介して接合してもよい。直接接合する場合には、段部の幅が０．０１〜２ｍｍであり且つその厚さが金属板の厚さの０．５〜７０％であるのが好ましい。活性金属含有ろう材を介して接合する場合には、エッチングによって金属回路板を形成する際に、金属回路板の外周に金属含有ろう材のフィレットを形成するのが好ましい。この場合、段部とフィレットの幅の和が０．０１〜２ｍｍであり且つそれらの厚さの和が金属板の厚さと活性金属含有ろう材の厚さの和の０．５〜７０％であるのが好ましい。また、レーザー光の照射が、ＹＡＧレーザー照射装置、Ｙｂレーザー照射装置またはＹＶＯ４レーザー照射装置によって行われるのが好ましい。 Further, the ceramic substrate and the metal plate may be directly joined, or may be joined via an active metal-containing brazing material. In the case of direct joining, it is preferable that the width of the step portion is 0.01 to 2 mm and the thickness is 0.5 to 70% of the thickness of the metal plate. In the case of joining via an active metal-containing brazing material, it is preferable to form a fillet of the metal-containing brazing material on the outer periphery of the metal circuit board when the metal circuit board is formed by etching. In this case, the sum of the width of the step portion and the fillet is 0.01 to 2 mm, and the sum of the thicknesses is 0.5 to 70% of the sum of the thickness of the metal plate and the thickness of the active metal-containing brazing material. Preferably there is. Moreover, it is preferable that laser beam irradiation is performed by a YAG laser irradiation device, a Yb laser irradiation device, or a YVO 4 laser irradiation device.
本発明によれば、段部やフィレットの幅や厚さを自由に変更することができ且つ繰り返しヒートサイクルに対してより高い信頼性の金属−セラミックス接合回路基板を精度よく且つ効率的に製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the width | variety and thickness of a step part and a fillet can be changed freely, and a highly reliable metal-ceramics junction circuit board is manufactured accurately and efficiently with respect to repeated heat cycles. be able to.
以下、添付図面を参照して本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法の実施の形態を説明する。 Embodiments of a method for manufacturing a metal / ceramic bonding circuit board according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
まず、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、セラミックス基板１０上に直接または（図４において参照符号１８で示す）活性金属含有ろう材を介して金属板１２を配置して加熱接合する。この加熱接合した金属板１２上の所定の領域（例えば回路形成領域）に紫外線硬化型レジストなどのレジスト１４をスクリーン印刷などにより形成する。なお、レジスト１４は、スクリーン印刷の他、ドライフィルム、ディップ、スピンコータ、ロールコータなどにより形成してもよい。
First, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
次に、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、レジスト１４の外周から内側に所定の間隔だけ離間した所でレジスト１４の外周に沿って帯状に延びる部分に、レーザー光を照射することにより、その照射部分のレジスト１４を除去して、所定の幅のレジスト除去部１６を形成する。なお、レジスト除去部１６は、レーザー光を連続的に照射して、レジスト１４の外周に沿って連続的に帯状に延びるように形成しているが、このような帯状のレジスト除去部１６に代えて、レーザー光を断続的に照射して、図５または図６に示すように、レジスト１１４または２１４の外周に沿って互いに離間して配置された多数のドット状の略円形のレジスト除去部１１６または略矩形のレジスト除去部２１６を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 2A and FIG. 2B, by irradiating a laser beam to a portion extending in a strip shape along the outer periphery of the
次に、エッチングにより金属板１２（または金属板１２および活性金属含有ろう材１８）の不要部分を除去した後、レジスト１４を除去すると、図３または図４に示すように、金属板１２の外周部に所定の幅（段幅Ｌ）の所定の厚さ（段厚Ｔ）の段部（または段部およびフィレット）が形成される。その後、金属板１２（または金属板１２および活性金属含有ろう材１８）上に無電解ニッケルメッキを施してもよい。
Next, after removing unnecessary portions of the metal plate 12 (or the
上述したように、本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法の実施の形態では、セラミックス基板上に直接または活性金属含有ろう材を介して金属板を配置し、実質的に真空または非酸化性雰囲気中で加熱した後に冷却することにより、セラミックス基板と金属板を接合する。その後、外周から内側に所定の間隔（０．０１〜２ｍｍ、好ましくは０．０２〜０．５ｍｍ）だけ離間して外周の全部または一部に沿って帯状に延びる部分にレーザー光を照射することにより、その照射部分のレジストを除去して、所定の幅（０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０２〜０．２ｍｍ）のレジスト除去部を形成することにより、エッチング速度を制御して、金属板の外周部に所定の幅（０．０１〜２ｍｍ、好ましくは０．０３〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ）の所定の厚さ（金属板の厚さ（または金属板の厚さと塗布したろう材の厚さの和）の０．５〜７０％の厚さ、好ましくは１〜５０％の厚さ）の段部（または段部およびフィレット）を有する金属回路を形成することができる。さらに、段部（または段部およびフィレット）の幅を広くしたい場合には、レジストの印刷部とレジスト除去部を２つ以上交互に形成することによって広くすることができる。また、レジスト除去部の幅を小さくすることにより、段部の厚さがその端部に向かって漸減するようなスカート状の段部を形成することができる。 As described above, in the embodiment of the method for producing a metal / ceramic bonding circuit board according to the present invention, the metal plate is disposed on the ceramic board directly or via the active metal-containing brazing material, and is substantially vacuum or non-oxidized. The ceramic substrate and the metal plate are joined by cooling after heating in a neutral atmosphere. Thereafter, a laser beam is irradiated on a portion extending in a belt shape along all or a part of the outer periphery with a predetermined interval (0.01 to 2 mm, preferably 0.02 to 0.5 mm) from the outer periphery to the inner side. The etching rate is controlled by removing the resist at the irradiated portion to form a resist removal portion having a predetermined width (0.01 to 0.5 mm, preferably 0.02 to 0.2 mm). , A predetermined thickness (or thickness of the metal plate (or metal) of the predetermined width (0.01 to 2 mm, preferably 0.03 to 1 mm, more preferably 0.05 to 0.5 mm) on the outer periphery of the metal plate A metal circuit having a step (or step and fillet) of 0.5 to 70% (preferably 1 to 50%) of the thickness of the plate and the applied brazing material). Can be formed. Further, when it is desired to increase the width of the stepped portion (or stepped portion and fillet), the width can be increased by alternately forming two or more resist printing portions and resist removing portions. Further, by reducing the width of the resist removal portion, it is possible to form a skirt-shaped step portion in which the thickness of the step portion gradually decreases toward the end portion.
段部（または段部およびフィレット）の幅を０．０１〜２ｍｍとするのは、段部（または段部およびフィレット）の幅が０．０１ｍｍより小さいと、繰り返しヒートサイクル１００回未満でクラックの発生がみられ、一方、段部（または段部およびフィレット）の幅が２ｍｍより大きいと、回路のファインパターン化に支障をきたすからである。なお、段部（または段部およびフィレット）の幅が０．３ｍｍ以上になると、強度や耐通炉クラック特性が特に高くなり、車両などの特に高信頼性を要求される分野にも適用可能になり、繰り返しヒートサイクルによるクラックの発生を防止する効果が顕著になる。 The width of the stepped portion (or stepped portion and fillet) is set to 0.01 to 2 mm because if the width of the stepped portion (or stepped portion and fillet) is smaller than 0.01 mm, cracks are repeatedly generated in less than 100 heat cycles. On the other hand, when the width of the stepped portion (or stepped portion and fillet) is larger than 2 mm, the fine patterning of the circuit is hindered. In addition, when the width of the stepped portion (or stepped portion and fillet) is 0.3 mm or more, the strength and the resistance to furnace cracking are particularly high, and it can be applied to fields such as vehicles that require particularly high reliability. Thus, the effect of preventing the occurrence of cracks due to repeated heat cycles becomes remarkable.
また、段部（または段部およびフィレット）の厚さを金属板の厚さ（金属板の厚さと塗布したろう材の厚さの和）の０．５〜７０％の厚さとするのは、金属板の厚さの０．５％より薄いと、ヒートサイクルによりその部分が破断し、応力緩和効果を失い、信頼性が低下するおそれがあり、一方、７０％より厚いと、厚さによる応力の増大により信頼性が低下するおそれがあるからである。 In addition, the thickness of the stepped portion (or stepped portion and fillet) is 0.5 to 70% of the thickness of the metal plate (the sum of the thickness of the metal plate and the thickness of the applied brazing material) If the thickness is less than 0.5% of the thickness of the metal plate, the portion may be broken by the heat cycle, the stress relaxation effect may be lost, and the reliability may be lowered. On the other hand, if the thickness is more than 70%, the stress due to the thickness This is because the reliability may decrease due to the increase in the number.
セラミックス基板としては、アルミナやシリカなどの酸化物や、窒化アルミニウムや窒化ケイ素などの非酸化物などのセラミックス基板を使用することができ、通常、一辺の長さが１０〜３００ｍｍで厚さが０．２５〜３．０ｍｍのセラミックス基板が使用される。また、金属板としては、銅、アルミニウム、ニッケルなどの単一金属の箔や板材、またはマンガニン、黄銅、ステンレスなどの合金の箔や板材を使用することができ、０．１〜５．０ｍｍの厚さの箔や板材を使用することが多い。しかし、本発明では、セラミックス基板や金属板の大きさや厚さは、特に限定されるものではない。 As the ceramic substrate, a ceramic substrate such as an oxide such as alumina or silica, or a non-oxide such as aluminum nitride or silicon nitride can be used. Usually, the length of one side is 10 to 300 mm and the thickness is 0. A ceramic substrate of 25-3.0 mm is used. Moreover, as a metal plate, foil and board | plate materials of single metals, such as copper, aluminum, and nickel, or alloy foils and board | plate materials, such as manganin, brass, stainless steel, can be used, 0.1-5.0 mm Thick foils and plates are often used. However, in the present invention, the size and thickness of the ceramic substrate and the metal plate are not particularly limited.
また、本発明による金属−セラミックス接合回路基板の特に効果が大きい用途は、電子回路用の金属−セラミックス接合基板であり、この接合基板を使用してパワーモジュールを作成すると、接合基板の信頼性の向上により、パワーモジュールの信頼性も向上し、高信頼性を有するパワーモジュールを提供することができる。 The metal-ceramic bonding circuit board according to the present invention is particularly effective for metal-ceramic bonding boards for electronic circuits. When a power module is created using this bonding board, the reliability of the bonding board is improved. By the improvement, the reliability of the power module is also improved, and a power module having high reliability can be provided.
以下、本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法の実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the method for producing a metal / ceramic bonding circuit board according to the present invention will be described in detail.
［実施例１］
７６ｍｍ×５９ｍｍ×０．６ｍｍの窒化アルミニウムからなるセラミックス基板の一方の面に、活性金属としてＴｉを含有するＡｇ−Ｃｕ系ろう材を介して、７６ｍｍ×５９ｍｍ×０．３ｍｍの無酸素銅からなる金属板を接合した。
[Example 1]
One side of a ceramic substrate made of aluminum nitride of 76 mm × 59 mm × 0.6 mm is made of oxygen-free copper of 76 mm × 59 mm × 0.3 mm through an Ag—Cu brazing material containing Ti as an active metal Metal plates were joined.
次に、金属板上の回路形成領域に回路形成用レジストをスクリーン印刷した後、レジストの外周から内側に２００μｍ離間した所でレジストの外周の全体に沿って帯状に延びる部分と、その部分から内側に１７０μｍ離間した所でレジストの外周の全体に沿って帯状に延びる部分に、レーザー光を照射することにより、それらの部分のレジストを除去して、幅１００μｍの２本のレジスト除去部を形成した。なお、レーザー光の照射によるレジストの除去は、スポット径６０μｍ、出力３０ＷのＹＡＧレーザー照射装置（キーエンス社製のＹＡＧレーザー）により、出力８０％、スキャン速度２０００ｍｍ／秒で、上記の帯状に延びる部分と略平行に照射することによって行った。 Next, after screen-printing a resist for circuit formation on the circuit formation region on the metal plate, a portion extending in a strip shape along the entire outer periphery of the resist at a distance of 200 μm from the outer periphery of the resist, and an inner side from the portion By irradiating laser light to the portions extending in a strip shape along the entire outer periphery of the resist at a distance of 170 μm, the resist at those portions was removed to form two resist removal portions having a width of 100 μm. . In addition, the resist removal by laser light irradiation is performed by a YAG laser irradiation device (Keyence Co., Ltd. YAG laser) with a spot diameter of 60 μm and an output of 30 W, and an output extending 80% at a scanning speed of 2000 mm / sec. It was performed by irradiating substantially in parallel.
次に、回路形成用レジストを印刷した基板を塩化銅と過酸化水素水の混合液からなるエッチング液によりエッチングし、外周部に幅７００μｍ、厚さ７０μｍの段部を有する金属回路板を形成した。 Next, the substrate on which the circuit-forming resist was printed was etched with an etching solution made of a mixed solution of copper chloride and hydrogen peroxide solution to form a metal circuit board having a step portion having a width of 700 μm and a thickness of 70 μm on the outer peripheral portion. .
このようにして得られた金属−セラミックス接合回路基板について、室温×１０分→−９０℃×３０分→室温×１０分→１２５℃×３０分→室温×１０分を１サイクルとする繰り返しヒートサイクルを５００回行った後に、金属回路板とろう材を除去してセラミックス基板の表面を光学顕微鏡で観察したところ、セラミックス基板にクラックが発生していなかった。 About the metal-ceramic bonding circuit board thus obtained, repeated heat cycle in which one cycle is room temperature × 10 minutes → −90 ° C. × 30 minutes → room temperature × 10 minutes → 125 ° C. × 30 minutes → room temperature × 10 minutes After performing 500 times, the metal circuit board and the brazing material were removed and the surface of the ceramic substrate was observed with an optical microscope. As a result, no crack was generated in the ceramic substrate.
［実施例２］
レジストの外周から内側に１１０μｍ離間した所から互いに１６０μｍ離間した４本のレジスト除去部を形成して、外周部に幅７５０μｍ、厚さ３０μｍの段部を有する金属回路板を形成した以外は、実施例１と同様の方法により作製した金属−セラミックス接合回路基板について、実施例１と同様の方法により、繰り返しヒートサイクル５００回後のセラミックス基板の表面を観察したところ、セラミックス基板にクラックが発生していなかった。
[Example 2]
Implementation was performed except that four resist removal portions that were separated by 160 μm from each other were formed at a distance of 110 μm from the outer periphery of the resist and a metal circuit board having a step portion having a width of 750 μm and a thickness of 30 μm was formed on the outer periphery. About the metal-ceramic bonding circuit board produced by the same method as in Example 1, when the surface of the ceramic substrate after 500 repeated heat cycles was observed by the same method as in Example 1, cracks were generated in the ceramic substrate. There wasn't.
［実施例３］
ＹＡＧレーザー照射装置の代わりに、スポット径２０μｍ、平均出力４ＷのＹＶＯ４レーザー照射装置（キーエンス社製のＹＶＯ４レーザー）を使用し、出力８０％、スキャン速度１２０ｍｍ／秒で、レジストの外周から内側に１５０μｍ離間した所から互いに１８０μｍ離間した幅２１μｍの５本のレジスト除去部を形成して、外周部に幅９９０μｍ、厚さ６０μｍの段部を有する金属回路板を形成した以外は、実施例１と同様の方法により作製した金属−セラミックス接合回路基板について、実施例１と同様の方法により、繰り返しヒートサイクル５００回後のセラミックス基板の表面を観察したところ、セラミックス基板にクラックが発生していなかった。
[Example 3]
Instead of a YAG laser irradiation device, a YVO 4 laser irradiation device (YVO 4 laser manufactured by Keyence Co., Ltd.) with a spot diameter of 20 μm and an average output of 4 W is used. The output is 80% and the scanning speed is 120 mm / sec. Example 1 except that five resist removing portions having a width of 21 μm spaced apart from each other by 150 μm from each other and forming a metal circuit board having a step portion having a width of 990 μm and a thickness of 60 μm on the outer peripheral portion are formed. For the metal-ceramic bonding circuit board produced by the same method as in Example 1, when the surface of the ceramic substrate after 500 repeated heat cycles was observed by the same method as in Example 1, no cracks were generated in the ceramic substrate. .
［実施例４］
レジストの外周から内側に５０μｍ離間した所から互いに１６０μｍ離間した５本のレジスト除去部を形成して、外周部に幅８００μｍ、厚さ２２μｍのスカート状の段部を有する金属回路板を形成した以外は、実施例３と同様の方法により作製した金属−セラミックス接合回路基板について、実施例１と同様の方法により、繰り返しヒートサイクル５００回後のセラミックス基板の表面を観察したところ、セラミックス基板にクラックが発生していなかった。
[Example 4]
Other than forming five resist removal portions spaced 160 μm apart from each other at a distance of 50 μm inside from the outer periphery of the resist, and forming a metal circuit board having a skirt-like step having a width of 800 μm and a thickness of 22 μm on the outer periphery. Is a metal-ceramic bonding circuit board produced by the same method as in Example 3, and when the surface of the ceramic substrate after 500 repeated heat cycles was observed by the same method as in Example 1, cracks were found in the ceramic substrate. It did not occur.
［実施例５］
レジストの外周から内側に２２０μｍ離間した所から互いに２４０μｍ離間した４本のレジスト除去部を形成して、外周部に幅１０１０μｍ、厚さ８０μｍの段部を有する金属回路板を形成した以外は、実施例３と同様の方法により作製した金属−セラミックス接合回路基板について、実施例１と同様の方法により、繰り返しヒートサイクル５００回後のセラミックス基板の表面を観察したところ、セラミックス基板にクラックが発生していなかった。
[Example 5]
Implementation was performed except that four resist removal portions spaced from each other by 220 μm from the inner periphery from the outer periphery of the resist were formed, and a metal circuit board having a step portion having a width of 1010 μm and a thickness of 80 μm was formed on the outer periphery. About the metal-ceramic bonding circuit board produced by the same method as in Example 3, when the surface of the ceramic substrate after 500 repeated heat cycles was observed by the same method as in Example 1, cracks were generated in the ceramic substrate. There wasn't.
［実施例６］
レジストの外周から内側に２００μｍ離間した所から互いに２００μｍ離間した２本のレジスト除去部を形成して、外周部に幅４６０μｍ、厚さ８０μｍの段部を有する金属回路板を形成した以外は、実施例３と同様の方法により作製した金属−セラミックス接合回路基板について、実施例１と同様の方法により、繰り返しヒートサイクル５００回後のセラミックス基板の表面を観察したところ、セラミックス基板にクラックが発生していなかった。
[Example 6]
Implementation was performed except that two resist removal portions 200 μm apart from each other were formed inward from the resist outer periphery 200 μm apart, and a metal circuit board having a step portion having a width of 460 μm and a thickness of 80 μm was formed on the outer periphery. About the metal-ceramic bonding circuit board produced by the same method as in Example 3, when the surface of the ceramic substrate after 500 repeated heat cycles was observed by the same method as in Example 1, cracks were generated in the ceramic substrate. There wasn't.
［実施例７］
レジストの外周から内側に１４０μｍ離間した所に１本のレジスト除去部を形成して、外周部に幅１６０μｍ、厚さ５０μｍの段部を有する金属回路板を形成した以外は、実施例３と同様の方法により作製した金属−セラミックス接合回路基板について、実施例１と同様の方法により、繰り返しヒートサイクル５００回後のセラミックス基板の表面を観察したところ、セラミックス基板にクラックが発生していなかった。
[Example 7]
Same as Example 3 except that one resist removal portion was formed at a position 140 μm away from the outer periphery of the resist and a stepped portion having a width of 160 μm and a thickness of 50 μm was formed on the outer periphery. When the surface of the ceramic substrate after 500 repeated heat cycles was observed by the same method as in Example 1 for the metal-ceramic bonded circuit board produced by the above method, no crack was generated in the ceramic substrate.
［比較例１］
金属板上にエッチングレジストを塗布し、エッチング処理により回路パターンを形成して、不要なろう材を除去した後、２回目のレジストを塗布し、エッチング処理により外周部に幅５００μｍ、厚さ１５０μｍの段部を有する金属回路板を形成した以外は、実施例１と同様の方法により作製した金属−セラミックス接合回路基板について、実施例１と同様の方法により、繰り返しヒートサイクル５００回後のセラミックス基板の表面を観察したところ、セラミックス基板にクラックが発生していなかった。
[Comparative Example 1]
An etching resist is applied on a metal plate, a circuit pattern is formed by an etching process, an unnecessary brazing material is removed, a second resist is applied, and the outer periphery is 500 μm wide and 150 μm thick by an etching process. A metal-ceramic bonding circuit board produced by the same method as in Example 1 except that a metal circuit board having a stepped portion was formed. By the same method as in Example 1, the ceramic substrate after 500 repeated heat cycles was obtained. When the surface was observed, the ceramic substrate was not cracked.
［比較例２］
レジストの外周から２００μｍ離間した所から互いに２５０μｍ離間した２本の無印刷部（レジストが印刷されていない部分）がレジストの外周の全体に沿って延びるようにレジストをスクリーン印刷した以外は、実施例１と同様の方法により金属−セラミックス接合回路基板を作製したが、形成する段部に対応する部分の金属板が溶解して、金属回路板の外周部に段部を形成することができなかった。
[Comparative Example 2]
Example except that the resist was screen-printed so that two non-printed portions (portions where the resist was not printed) separated from each other by a distance of 200 μm from the outer periphery of the resist extended along the entire outer periphery of the resist. The metal-ceramic bonding circuit board was produced by the same method as in No. 1, but the metal plate corresponding to the step to be formed melted, and the step could not be formed on the outer periphery of the metal circuit plate. .
１０ セラミックス基板
１２ 金属板
１４ レジスト
１６ レジスト除去部
１８ 活性金属含有ろう材
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