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特許7580188窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法及び回路基板の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-31
(45)【発行日】2024-11-11
(54)【発明の名称】窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法及び回路基板の製造方法
(51)【国際特許分類】
   H05K 1/02 20060101AFI20241101BHJP
【FI】
H05K1/02 G
H05K1/02 C
H05K1/02 F
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2019170848
(22)【出願日】2019-09-19
(65)【公開番号】P2021048328
(43)【公開日】2021-03-25
【審査請求日】2022-08-09
【審判番号】
【審判請求日】2024-04-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000005083
【氏名又は名称】株式会社プロテリアル
(72)【発明者】
【氏名】山下 貴弘
【合議体】
【審判長】馬場 慎
【審判官】丸山 高政
【審判官】土居 仁士
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-195244(JP,A)
【文献】国際公開第2009/154295(WO,A1)
【文献】特開2017-85069(JP,A)
【文献】国際公開第2011/078349(WO,A1)
【文献】特開2009-224732(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H05K
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
窒化珪素セラミックス集合基板の周囲に耳部を有する矩形の窒化珪素セラミックス焼結基板から、回路基板を多数個取りするための回路形成部と縁部とを有する窒化珪素セラミックス集合基板を製造するための窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法であって、
前記窒化珪素セラミックス集合基板と前記耳部を分割するためのスクライブ孔を形成するスクライブ孔形成工程と、
前記窒化珪素セラミックス集合基板と前記耳部を分割する前に、位置決め用の貫通孔を形成する位置決め用の貫通孔形成工程とを備え、
前記スクライブ孔形成工程は、前記窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁から内側の位置に前記外縁に沿ってスクライブ孔による辺ブレークラインを形成し、
前記位置決め用の貫通孔形成工程は、前記辺ブレークラインよりも内側で、前記窒化珪素セラミックス集合基板の四隅のいずれか1つに1個のみ貫通孔を形成することを特徴とする窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法。
【請求項2】
請求項に記載の窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法において、前記貫通孔は、窒化珪素セラミックス焼結基板のおもて面と裏面とで共通の位置決めの基準とすることを特徴とする窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法。
【請求項3】
請求項に記載の窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法に、回路側の金属板を設ける工程と、放熱側の金属板を設ける工程とを加えることで回路基板を製造する方法であって、
前記回路側の金属板を位置決めする際に前記貫通孔の一方の開口とその位置情報を用い、前記放熱側の金属板を位置決めする際に前記貫通孔の他方の開口とその位置情報を用いることを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項4】
請求項に記載の回路基板の製造方法において、
回路側用の金属板にレジストの第1のパターンを設ける際に、前記第1のパターンの中心点を前記貫通孔の一方の開口の中心とその位置情報によって決めており、
放熱側用の金属板にレジストの第2のパターンを設ける際に、前記第2のパターンの中心点を前記貫通孔の他方の開口の中心とその位置情報によって決めていることを特徴とする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、回路基板を多数個取りする為の窒化珪素セラミックス焼結基板及びその製造方法、窒化珪素セラミックス集合基板、並びに回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体モジュール、パワーモジュール等に利用される回路基板には、熱伝導性および絶縁性、強度などの点で回路用セラミックス基板が用いられ、この回路用セラミックス基板にCuやAlなどの金属回路板や金属放熱板が接合されて回路基板とされている。回路用セラミックス基板としては、アルミナ材が広く使われてきたが、最近では、より厳しい環境でも使用できるように、高強度で熱伝導性も改善された窒化珪素が使用されるようになってきた。
【0003】
また、回路基板を量産する技術として、前記回路用セラミックス基板が多数切り出せる大きさの1枚のセラミックス集合基板に、活性金属ろう付け法や直接接合法などによりCu板等の金属板を接合し、エッチング加工等で金属回路板と金属放熱板を形成して、セラミックス集合基板を所定の大きさに分割して個々の回路基板を得るという方法がある。
【0004】
個々の回路基板に分割する方法としては、例えば、Cu板等の接合前にレーザ加工により、セラミックス集合基板に凹部又は溝を形成しておき、Cu板等を接合後にセラミックス集合基板を撓ませて、凹部又は溝で分割する方法が採用されている。
【0005】
本発明者が、焼結したままの焼結板にレーザ加工により分割用のスクライブ孔(非貫通の孔)を形成して、スクライブ孔による分割線で分割する(割断する)ことで、焼結板の四辺を除去してセラミックス集合基板を作製したところ、セラミックス集合基板の縁にバリが発生し易いことがわかった。そして、回路基板を製造するプロセスにおいて、縁を基準として位置合わせを行っても、Cu板等の金属板の中心が回路基板の中心に位置するように作製することが難しく、おもて面側の金属板の中心と裏面側の金属板の中心とが位置ずれを生じて、回路基板の合格率が低下するという問題があった。
【0006】
なお、回路基板をスクライブ孔或いは分割溝でセラミックス集合基板から分割する技術が、特許文献1(特開2008-198905)、及び特許文献2(特開2017-28192)に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開2008-198905号公報
【文献】特開2017-28192号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従来技術では、おもて面側の金属板の中心と裏面側の金属板の中心とが位置ずれを生じることがある、という問題を解消できていなかった。おもて面側の金属板の中心と裏面側の金属板の中心とが大きく位置ずれを生じると、回路基板における熱抵抗が増加する虞がある。
【0009】
本発明の目的は、おもて面側の金属板の中心と裏面側の金属板の中心とが位置ずれを生じることを抑制するために、窒化珪素セラミックス焼結基板及びその製造方法、窒化珪素セラミックス集合基板、並びに回路基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の窒化珪素セラミックス焼結基板は、窒化珪素セラミックス集合基板の周囲に耳部を有する矩形の窒化珪素セラミックス焼結基板から、回路基板を多数個取りするための回路形成部と縁部とを有する窒化珪素セラミックス集合基板を製造するための窒化珪素セラミックス焼結基板であって、
前記窒化珪素セラミックス集合基板と耳部を分割するためのスクライブ孔と、位置決め用の貫通孔とを備え、
前記スクライブ孔は、前記窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁から内側の位置に前記外縁に沿ってスクライブ孔による辺ブレークラインを形成し、
前記位置決め用の貫通孔は、前記辺ブレークラインよりも内側で、前記窒化珪素セラミックス集合基板の四隅の1つに形成されていることを特徴とする。
【0011】
本発明の窒化珪素セラミックス集合基板は、回路基板を多数個取りするための回路形成部と縁部とを有する窒化珪素セラミックス集合基板であって、窒化珪素セラミックス集合基板の辺の内側で四隅の1つに位置決め用の貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【0012】
本発明の窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法は、窒化珪素セラミックス集合基板の周囲に耳部を有する矩形の窒化珪素セラミックス焼結基板から、回路基板を多数個取りするための回路形成部と縁部とを有する窒化珪素セラミックス集合基板を製造するための窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法であって、
前記窒化珪素セラミックス集合基板と耳部を分割するためのスクライブ孔形成工程と、位置決め用の貫通孔形成工程とを備え、
前記スクライブ孔形成工程は、前記窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁から内側の位置に前記外縁に沿ってスクライブ孔による辺ブレークラインを形成し、
前記位置決め用の貫通孔形成工程は、前記辺ブレークラインよりも内側で、前記窒化珪素セラミックス集合基板の四隅の1つに貫通孔を形成することを特徴とする。
【0013】
前記窒化珪素セラミックス焼結基板において、前記貫通孔は前記窒化珪素セラミックス集合基板の四隅の1つに少なくとも1つ形成されていることが好ましい。前記貫通孔は、窒化珪素セラミックス焼結基板のおもて面(回路側)と裏面(放熱側)とで共通の位置決めの基準とすることが出来る。
【0014】
前記窒化珪素セラミックス焼結基板において、前記窒化珪素セラミックス集合基板の四隅の1つに形成された少なくとも1つの貫通孔から求めた中心点と、前記窒化珪素セラミックス集合基板の中心点とは、一致していることが好ましい。また、この窒化珪素セラミックス焼結基板(位置決め用貫通孔を有す)から耳部を除去して、窒化珪素セラミックス集合基板を得ることが出来る。また、前記窒化珪素セラミックス焼結基板において、前記窒化珪素セラミックス集合基板の四隅の1つに形成された少なくとも1つの貫通孔から求めたおもて面の中心点と、前記貫通孔から求めた裏面の中心点とが一致していることが好ましい。また、前記窒化珪素セラミックス集合基板において、四隅の1つに形成された少なくとも1つの貫通孔から求めたおもて面の中心点と、前記貫通孔から求めた裏面の中心点とが一致していることが好ましい。
【0015】
前記窒化珪素セラミックス焼結基板や前記窒化珪素セラミックス集合基板において、前記貫通孔は、開口の形状が円形であることが好ましい。
【0016】
前記窒化珪素セラミックス焼結基板において、前記辺ブレークラインと前記貫通孔の距離は、0.1~4.0mmであることが好ましい。前記窒化珪素セラミックス集合基板において、窒化珪素セラミックス集合基板の辺(辺ブレークラインに相当)と前記貫通孔との距離は、0.1~4.0mmであることが好ましい。
【0017】
本発明の回路基板の製造方法は、前記窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法に、回路側の金属板を設ける工程と、放熱側の金属板を設ける工程とを加えることで回路基板を製造する方法であって、
前記回路側の金属板を位置決めする際に前記貫通孔の一方の開口とその位置情報を用い、前記放熱側の金属板を位置決めする際に前記貫通孔の他方の開口とその位置情報を用いることを特徴とする。
【0018】
また、本発明の回路基板の製造方法は、回路基板を多数個取りするための回路形成部と縁部とを有する窒化珪素セラミックス集合基板を作製する工程と、窒化珪素セラミックス集合基板の辺の内側で、前記窒化珪素セラミックス集合基板の四隅の1つに位置決め用の貫通孔を形成する工程とを有し、
前記窒化珪素セラミックス集合基板に、回路側の金属板を設ける工程と、放熱側の金属板を設ける工程とを有し、
前記回路側の金属板を位置決めする際に前記貫通孔の一方の開口とその位置情報を用い、前記放熱側の金属板を位置決めする際に前記貫通孔の他方の開口とその位置情報を用いることを特徴とする。
【0019】
前記回路基板の製造方法において、
回路側用の金属板にレジストの第1のパターンを設ける際に、前記第1のパターンの中心点を前記貫通孔の一方の開口の中心とその位置情報によって決めており、
放熱側用の金属板にレジストの第2のパターンを設ける際に、前記第2のパターンの中心点を前記貫通孔の他方の開口の中心とその位置情報によって決めていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
本発明の窒化珪素セラミックス焼結基板及びその製造方法、窒化珪素セラミックス集合基板、並びに回路基板の製造方法によって、おもて面側の金属板と裏面側の金属板とが位置ずれを生じることが抑制され、よって回路基板の合格率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板を説明する概略図である。
図2図1の基板から得た窒化珪素セラミックス集合基板を説明する概略図である。
図3図2の基板に第2のブレークラインを形成した概略図である。
図4図3の基板にろう材を塗布した概略図であり、(4a)はおもて面及び(4b)は裏面を示す。
図5図4の基板に原版のCu板を配置し、ろう付けした概略図であり、(5a)はおもて面及び(5b)は裏面を示す。
図6図5の基板で原版のCu板をパターニングし、はみ出したろう材層を除去した概略図であり、(6a)はおもて面及び(6b)は裏面を示す。
図7図6の基板から得た回路基板の概略図である。
図8】(a)図1等における貫通孔に係る断面図であり、(b)貫通孔に係る他の形態の断面図である。
図9】本発明に係る他の(a)窒化珪素セラミックス焼結基板と(b)窒化珪素セラミックス集合基板を説明する概略図である。
図10】本発明に係る他の窒化珪素セラミックス集合基板の要部を説明する概略図である。
図11】本発明に係る他の窒化珪素セラミックス集合基板の要部を説明する概略図である。
図12】本発明に係る他の窒化珪素セラミックス集合基板の要部を説明する概略図である。
図13】本発明に係る他の窒化珪素セラミックス集合基板の要部を説明する概略図である。
図14図2の基板にろう材を塗布した概略図である。
図15図14の基板に原版のCu板を配置し、ろう付けした概略図である。
図16図15の基板で原版のCu板をパターニングした概略図である。
図17図16の基板で露出したろう材層を除去した概略図である。
図18図17の基板で第2のブレークラインを形成した概略図である。
図19】本発明に係る他の窒化珪素セラミックス焼結基板を説明する概略図である。
図20】本発明に係る他の(a)窒化珪素セラミックス焼結基板と(b)窒化珪素セラミックス集合基板を説明する概略図である。
図21】本発明に係る他の窒化珪素セラミックス集合基板の要部を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明の実施形態を、以下詳細に説明するが、本発明は必ずしもそれらに限定されるものではない。各実施形態に関する説明は、特に断りがなければ他の実施形態にも適用できる。
【0023】
発明者は、焼結によって得た窒化珪素セラミックス焼結基板について、窒化珪素セラミックス集合基板の部分にCu板等の金属板を形成する際の位置ズレを抑制するべく、鋭意検討した結果、窒化珪素セラミックス焼結基板或いは窒化珪素セラミックス集合基板に位置決め用の貫通孔を設けるという本発明に想到した。
【0024】
(実施形態1)
本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板を図1に示し、その製造方法並びに回路基板の製造方法について図1図7を用いて説明する。まず、図1に示すように、焼結で得た窒化珪素セラミックス焼結基板1に、炭酸ガスレーザ(COレーザ)等を用いて、窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁10から内側の位置に外縁10に沿ってスクライブ孔13a(非貫通の孔)を複数個形成することで、スクライブ孔の中心間を結ぶ分割線によるブレークライン13(以下、辺ブレークラインという)とする(スクライブ孔形成工程)。以下で「スクライブ孔」は基板を貫通していない孔(非貫通の孔)を指す。
【0025】
そして、辺ブレークライン13が交差する角部に辺ブレークライン13と傾斜する方向に、いわば角部を面取りするように、窒化珪素セラミックス焼結基板1の厚さ方向に貫通するスリット14を形成する(面取り用の貫通孔形成工程(より詳細にはスリット形成工程))。以下で、「スリット」は一方の面から他方の面に基板を貫通した細長い切り込みを指す。「面取り用の貫通孔」は一方の面から他方の面に基板を貫通した孔を指す。前記スリット14は、複数個の貫通孔を連結して形成されており、貫通孔の中心間を結ぶ分割線によるブレークライン15(以下、角ブレークラインという)を構成している。なお、角ブレークライン15は、辺ブレークラインと交差して、辺ブレークラインから長さL2で突出していてもよい。長さL2はスリットの形成に用いたレーザのビームスポット直径より大きく、且つ3.5mm未満であることが好ましい。なお、実施形態1は角ブレークラインを形成したが、角ブレークラインを設けない形態とすることも出来る。
【0026】
そして、窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁10を構成する四辺のうち、長い方の辺を長辺とするが、1つの長辺に沿って形成された辺ブレークライン13について、その内側(外縁10とは反対の側)に所定の距離L1をおいて位置決め用の貫通孔5を1個形成する(位置決め用の貫通孔形成工程)。窒化珪素セラミックス集合基板12の角部に、すなわち角ブレークライン15の近くに、1個の貫通孔5を形成することで実施形態1の窒化珪素セラミックス焼結基板を得る。なお、位置決め用の貫通孔5の直径は、100~500μmが好ましく、150~300μmが更に好ましい。そして、距離L1は、0.1~4.0mmであることが好ましく、0.2~3.0mmであることが更に好ましく、0.5mm~2.0mmがより好ましい。このように数値範囲を規定するのは、L1が小さすぎると、位置決め用の貫通孔5が辺ブレークラインに接触する虞があり、また辺ブレークラインの近くに貫通孔を設けた場合、基板強度の低下につながる虞がある為である。またL1が大きすぎると、位置決め用の貫通孔を設ける為の取り代(第2の耳部に相当)の幅が大きくなって、相対的に回路基板におけるセラミックス部の面積が小さくなり、回路基板の取り数が減る。
【0027】
ついで、窒化珪素セラミックス焼結基板1の四辺について、各々の耳部を順に撓ませて、辺ブレークライン13と直角な方向に曲げによる引張応力を作用させて、窒化珪素セラミックス焼結基板から四辺の耳部11を分割する(耳部分割工程)。得られた窒化珪素セラミックス集合基板12aは、図2に示すように、四隅の角部を面取した箇所のうち、1箇所(図2では右下の隅)の近くで、且つ辺ブレークライン13から所定の距離L1離れた箇所に、位置決め用の貫通孔5を1個有している。
【0028】
ついで、図3に示すように、窒化珪素セラミックス集合基板12aの面に第2のスクライブ孔による第2のブレークライン18,18’を形成する。第2のブレークライン18は辺ブレークライン13に沿って形成されており、辺ブレークライン13と第2のブレークライン18の距離は前記距離L1より大きい。なお、第2の耳部に相当する箇所に貫通孔5は位置している。例えば2本の第2のブレークライン18’は、例えば4本の第2のブレークライン18の中点と交差するように形成されている。なお、窒化珪素セラミックス集合基板において、対角線を引き、対角線の交点を窒化珪素セラミックス集合基板の中心点として求めることが出来る。
【0029】
ついで、図4の(a)に示すように、図3の基板のおもて面(表面)において、第2のブレークライン18,18’で区切られた領域に(図4では4つの領域それぞれに)、ろう材ペーストをスクリーン印刷で塗布することによってろう材16aを配置する。さらに、基板のおもて裏を反転させて、裏面においてろう材ペーストをスクリーン印刷で塗布することによってろう材16a’を配置する。
【0030】
ついで、図5の(5a)に示すように、図4の基板のおもて面(表面)において、4箇所のろう材16aを覆うように、原版のCu板16bを設ける。さらに、基板を反転させて、裏面において、4箇所のろう材16a’を覆うように、もう1枚の原版のCu板16b’を設ける。ついで、Cu板16b’/ろう材16a’/窒化珪素セラミックス集合基板(12a)/ろう材16a/Cu板16bという順に積層された積層体を熱処理することで、ろう材16a,16a’をろう材層と為して、ろう付けを行う。
【0031】
なお、Cu板16bやCu板16b’を設ける際には、少なくとも貫通孔5を覆わないように、位置を調整して設ける。位置決め用の貫通孔5が覆われてしまって見えないと、後の工程において、レジストパターンの位置決めに使えない為である。Cu板16bやCu板16b’の位置を調整するには、例えば、治具として一対のピン或いはストッパーを用意し、Cu板16bの1つの辺に一方のピン或いはストッパーを当接させて、Cu板16bの隣の辺に他方のピン或いはストッパーを当接させるといった手法を用いる。
【0032】
ついで、画像解析装置等を用いて、おもて面において、位置決め用の貫通孔5について中心(入射側の開口の中心に相当)及び半径を算定し、図1に示すように、位置決め用貫通孔5と長辺の辺ブレークライン13の距離L1と、位置決め用貫通孔5と短辺の辺ブレークライン13の距離L3とを測定する。L1の方向をy軸とし、L3の方向をx軸とする。窒化珪素セラミックス集合基板の大きさのうち、設計で決めた縦寸法(L11)と横寸法(L13)に基づいて、L11/2-L1=L5と、L13/2-L3=L7として算定し、貫通孔5から基板の中央部に向かって、y軸でL5の距離且つx軸でL7の距離をおいて離れた位置を、第1の中心点200を設定する位置とする(貫通孔5の円形と、第1の中心点200を中心として図1のように仮想的に描く円形とは、直径が同じものとする)。第1の中心点200の中心とy軸とx軸によって得られる窒化珪素セラミックス集合基板の第1の座標に基づき、フォトレジストを形成する手法やレジストフィルムを貼る手法を用いて、Cu板16bにレジストパターンを4つ形成する。レジストパターンに係る中心、アウトラインや位置は、上記第1の座標によって決定できる。
【0033】
さらに、基板のおもて裏を反転させて、裏面において、位置決め用の貫通孔5で中心(貫通側の開口の中心に相当)及び半径を算定し、位置決め用貫通孔5と長辺の辺ブレークライン13の距離L1と、位置決め用貫通孔5と短辺の辺ブレークライン13の距離L3とを測定する。L1の方向をy軸とし、L3の方向をx軸とする。窒化珪素セラミックス集合基板の大きさのうち、設計で決めた縦寸法(L11)と横寸法(L13)に基づいて、L11/2-L1=L5と、L13/2-L3=L7として算定し、貫通孔5から基板の中央部に向かって、y軸でL5の距離且つx軸でL7の距離をおいて離れた位置を、第2の中心点200’を設定する位置とする(貫通孔5の円形と、第2の中心点200’を中心として(例えば図(5b)のように)仮想的に描く円形は、直径が同じものとする)。第2の中心点200’とy軸とx軸によって得られる窒化珪素セラミックス集合基板の第2の座標に基づき、フォトレジストを形成する手法やレジストフィルムを貼る手法を用いて、Cu板16b’にレジストパターンを4つ形成する。レジストパターンに係る中心、アウトラインや位置は、上記第2の座標によって決定できる。おもて面と裏面とで、同じ1つの貫通孔5を用いることで(共通の位置決めの基準として用いることで)、第1及び第2の座標を共通化したり、或いは、第1の中心点と第2の中心点を一致させたりすることが出来て、窒化珪素セラミックス集合基板を挟んで対向するレジストパターン同士の中心や位置を、透視したときに重なるように、正確に合わせられる。なお、貫通孔5の円形と、第1の中心点200或いは第2の中心点200’を中心として仮想的に描く円形について、直径が異なるものとする場合には、L11/2-(L1+貫通孔5の半径)=L5’と、L13/2-(L3+貫通孔5の半径)=L7’として算定し、貫通孔5の中心から基板の中央部に向かって、y軸でL5’の距離且つx軸でL7’の距離をおいて離れた位置を、第1の中心点200或いは第2の中心点200’とする。
【0034】
ついで、Cu板16bとCu板16b’をエッチング処理によってパターニングして、Cu板の縁から外側へはみ出したろう材層を選択的なエッチングで除去することで、図6の(6a)に示すようにCu板16bから4つの銅の回路板16を形成し、図6の(6b)に示すようにCu板16b’から4つの銅の放熱板16’を形成する。レジストパターンで覆われた箇所に応じた形状にパターニングされるので、窒化珪素セラミックス集合基板を挟んで対向するように、銅の回路板16の位置と銅の放熱板16’の位置は、正確に合わせられる。この後に、銅の回路板16や銅の放熱板16’にNiめっき、Agめっき、或いはAuめっきなどを施してもよい。
【0035】
その後、第2のブレークライン18,18’に沿って窒化珪素セラミックス集合基板12aを分割することで、回路形成部(回路基板20に相当)及び縁部17(第2の耳部に相当)を分離して、各々の回路基板20を得る。回路基板20は、図7に示すように、銅の回路板16及び銅の放熱板(図示せず)とセラミックス基板部19とを有するものとなる。セラミックス基板部19の面(回路板或いは放熱板を設けた面)に垂直な向きからみたときに、セラミックス基板部19の面内において、おもて面における銅の回路板16の位置と、裏面における銅の放熱板の位置とが合っている。
【0036】
(位置決め用の貫通孔)
図8で、位置決め用の貫通孔について説明する。図8の(a)は、図1等における貫通孔5の断面図であり、貫通孔の直径を強調して図示している。貫通孔を形成する際に、窒化珪素セラミックス集合基板12のおもて面にレーザを照射した側が図中の「入射側」であり、レーザが貫通した側が図中の「貫通側」である。レーザの照射条件にもよるが、貫通孔の直径は貫通側から入射側に向かって微増しており、入射側の縁のあたりでは直径が広がって、断面視において曲線的な傾斜が付くことがある。図8の(b)は、他の貫通孔5’の例を示す断面図であり、窒化珪素セラミックス集合基板(12)の断面視において貫通孔の内壁は積極的に傾斜がつけられて、貫通孔の直径が貫通側から入射側に向かって増加しており、このような貫通孔5’を用いることも出来る。
【0037】
これら位置決め用の貫通孔について、基板に垂直な向きからみて、画像解析装置等を用いて、入射側の開口の中心(仮想的な中心)や半径を算定したり、貫通側の開口の中心(仮想的な中心)や半径を算定したりする。中心を通り、窒化珪素セラミックス集合基板の面と交差する関係にある垂直な仮想線を、図8(a),(b)にそれぞれ一点鎖線で図示している。
【0038】
基板に垂直な向きからみて、貫通孔の開口の形状は円形であるのが好ましい。円の大きさがおもて側と裏面側とで異なったとしても、円の中心の位置は同じになる為である。なお、円形の開口の中心を求める方法として、例えば、円形の形状に対して少なくとも3本の仮想線を引いて、円形の縁の画像の濃淡から、円形の縁と仮想線との交点を特定して、少なくとも3つの交点から円形の中心(すなわち、貫通孔の開口の中心)を求める方法を用いることもできる。貫通孔の開口の形状は他に、楕円であったり、矩形であったり、或いは十字形状であったりしてもよいが、開口の形状が円形から変形されるほどに、開口の中心を高い精度に算定しようとすると、誤差を生じ易くなる可能性がある。すなわち、開口の形状の中心(画像から発明者がマニュアルで算定)と、画像解析装置に算定させた開口の中心とにずれを生じ易くなる場合がある。これに対して、円形の開口の縁は、仮に壁面における曲線的な傾斜の影響を受けて、アウトラインに濃淡(グラデーション)がついて見えたとしても、円形の中心は1点に決まるので、高い精度で開口の中心が算定される。
【0039】
(実施形態2)
図9は、本発明に係る他の(a)窒化珪素セラミックス焼結基板と(b)窒化珪素セラミックス集合基板である。図9(a)は、角ブレークライン15を形成していないこと以外は、実施形態1と同様である。よって、図9(a)の窒化珪素セラミックス焼結基板1から耳部11を割断で除去すると、位置決め用の貫通孔5を有する図9(b)の窒化珪素セラミックス集合基板12aを得る。図9(b)において一点鎖線で囲った領域は、角部を含む領域9であり、その概略の拡大図を図10(a’)に示す。図9(b)の窒化珪素セラミックス集合基板12aについて、おもて裏を反転させると、角部を含む領域9は図10(a)のようにみえる。窒化珪素セラミックス集合基板の縁、すなわち、辺ブレークライン13が、窒化珪素セラミックス集合基板のおもて面或いは裏面に対して垂直に形成されているので、図10(a)と図10(a’)は鏡像対称となっている。すると、前記おもて面或いは裏面に垂直な向きからみたときに、図10(a’)の位置決め用貫通孔5とその位置情報(L1、L3)を用いて設定する第1の中心点200と、図10(a)の位置決め用貫通孔5とその位置情報(L1、L3)を用いて設定する第2の中心点200’とは、合っていることとなる。
【0040】
(実施形態3)
図11は、本発明に係る他の窒化珪素セラミックス集合基板の要部を説明する概略図であり、図10と異なる点は、図11(b’)において、辺ブレークライン13bのアウトラインより内側に、辺ブレークライン13bの傾斜面13b’が見える点である。辺ブレークライン13bは、窒化珪素セラミックス集合基板のおもて面或いは裏面に対して傾斜しているので(この傾斜は、例えば図8(b)の内壁の傾斜に相当する)、辺ブレークライン13bのアウトラインは図11(a)と図11(b)で鏡像対称となるが、辺ブレークライン13bの傾斜面13b’は図11(b)の方だけにみえる。したがって、位置情報(L1、L3)を測定する際には、辺ブレークライン13bと貫通孔5の間の距離を測定する。すると、おもて面或いは裏面に垂直な向きからみたときに、図11(a’)の位置決め用貫通孔5とその位置情報(L1、L3)を用いて設定する第1の中心点200と、図11(a)の位置決め用貫通孔5とその位置情報(L1、L3)を用いて設定する第2の中心点200’とは、合っていることとなる。
【0041】
(実施形態4)
図12は、本発明に係る他の窒化珪素セラミックス集合基板の要部を説明する概略図であり、図10と異なる点は、辺ブレークライン13cが直線部と凹部とで構成されている点である。凹部は、例えば図8(a)の貫通孔を分割して半割りとした形状に相当するので、図12(c’)のおもて面でみた辺ブレークライン13cと、図12(c)の裏面でみた辺ブレークライン13cとは、鏡像対称となっている。複数の直線部を結ぶ仮想線(図12の鎖線)をもって、貫通孔5と辺ブレークライン13cとの距離を求めると、前記おもて面或いは裏面に垂直な向きからみたときに、図12(c’)の位置決め用貫通孔5とその位置情報(L1、L3)を用いて設定する第1の中心点200と、図12(c)の位置決め用貫通孔5とその位置情報(L1、L3)を用いて設定する第2の中心点200’とは、合っていることとなる。
【0042】
(実施形態5)
図13は、本発明に係る他の窒化珪素セラミックス集合基板の要部を説明する概略図であり、図10と異なる点は、図13(d’)において、辺ブレークライン13dのアウトラインより内側に、辺ブレークライン13dの湾曲部13d’が見える点である。湾曲部13d’は、窒化珪素セラミックス集合基板のおもて面或いは裏面に対して傾斜しているので、辺ブレークライン13dのアウトラインは図13(d’)と図13(d)で鏡像対称となるが、湾曲部13d’は図13(d’)の方だけにみえる。したがって、位置情報(L1、L3)を測定する際には、辺ブレークライン13dと貫通孔5の間の距離を測定する。すると、おもて面或いは裏面に垂直な向きからみたときに、図13(d’)の位置決め用貫通孔5とその位置情報(L1、L3)を用いて設定する第1の中心点200と、図13(d)の位置決め用貫通孔5とその位置情報(L1、L3)を用いて設定する第2の中心点200’とは、合っていることとなる。
【0043】
(実施形態6)
本発明に係る他の窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法並びに回路基板の製造方法を図1図2、及び図14図18を用いて説明する。まず、図1と同様の窒化珪素セラミックス焼結基板を作製して、その基板から図2と同様の窒化珪素セラミックス集合基板12aを得る。ついで、図2の基板のおもて面に、ろう材ペーストをスクリーン印刷で塗布することによって、図14に示すようにろう材16cを配置する。さらに、基板のおもて裏を反転させて、基板の裏面にろう材ペーストをスクリーン印刷で塗布することによって、ろう材16cと同様にろう材を配置する。
【0044】
ついで、図15に示すように、図14の基板のおもて面(表面)において、ろう材16cの主要部を覆うように、原版のCu板16dを設ける。この際にCu板16dが貫通孔5を覆わないようにする。さらに、基板のおもて裏を反転させて、裏面においてろう材の主要部を覆うように、もう1枚の原版のCu板を設ける。この際に原版のCu板が貫通孔5を覆わないようにする。ついで、Cu板/ろう材/窒化珪素セラミックス集合基板(12a)/ろう材16c/Cu板16dという順に積層された積層体を熱処理することで、ろう材及びろう材16cをろう材層と為して、ろう付けを行う。
【0045】
ついで、画像解析装置等を用いて、おもて面において、位置決め用の貫通孔5について中心及び半径を算定し、図1と同様にして、位置決め用貫通孔5と長辺の辺ブレークライン13の距離L1と、位置決め用貫通孔5と短辺の辺ブレークライン13の距離L3とを測定する。L1の方向をy軸とし、L3の方向をx軸とする。窒化珪素セラミックス集合基板の大きさのうち、設計で決めた縦寸法(L11)と横寸法(L13)に基づいて、L11/2-L1=L5と、L13/2-L3=L7として算定し、貫通孔5から基板の中央部に向かって、y軸でL5の距離且つx軸でL7の距離をおいて離れた位置を、第1の中心点200を設定する位置とする(貫通孔5の円形と、第1の中心点200を中心として図1のように仮想的に描く円形とは、直径が同じものとする)。第1の中心点200とy軸とx軸によって得られる窒化珪素セラミックス集合基板の第1の座標に基づき、フォトレジストを形成する手法やレジストフィルムを貼る手法を用いて、Cu板16dにレジストパターンを4つ形成する。レジストパターンに係る中心、アウトラインや位置は、上記第1の座標によって決定できる。
【0046】
さらに、基板のおもて裏を反転させて、裏面において、位置決め用の貫通孔5で中心及び半径を算定し、位置決め用貫通孔5と長辺の辺ブレークライン13の距離L1と、位置決め用貫通孔5と短辺の辺ブレークライン13の距離L3とを測定する。L1の方向をy軸とし、L3の方向をx軸とする。窒化珪素セラミックス集合基板の大きさのうち、設計で決めた縦寸法(L11)と横寸法(L13)に基づいて、L11/2-L1=L5と、L13/2-L3=L7として算定し、貫通孔5から基板の中央部に向かって、y軸でL5の距離且つx軸でL7の距離をおいて離れた位置を、第2の中心点200’を設定する位置とする(貫通孔5の円形と、第2の中心点200’を中心として(例えば図5(5b)のように)仮想的に描く円形とは、直径が同じものとする)。第2の中心点200’とy軸とx軸によって得られる窒化珪素セラミックス集合基板の第2の座標に基づき、フォトレジストを形成する手法やレジストフィルムを貼る手法を用いて、Cu板16dとは反対側に有るCu板にレジストパターンを4つ形成する。レジストパターンに係る中心、アウトラインや位置は、上記第2の座標によって決定できる。おもて面と裏面とで、同じ1つの貫通孔5を用いることで(共通の位置決めの基準として用いることで)、第1及び第2の座標を共通化したり、或いは、第1の中心点と第2の中心点を一致させたりすることが出来て、窒化珪素セラミックス集合基板を挟んで対向するレジストパターン同士の中心や位置を、透視したときに重なるように、正確に合わせられる。
【0047】
ついで、Cu板16dともう1枚のCu板をエッチング処理によってパターニングすることで、図16に示すように、おもて面においてCu板16dから4つの銅の回路板16を形成し、裏面においてもう1枚のCu板から4つの銅の放熱板を形成する。レジストパターンで覆われた箇所に応じた形状にパターニングされるので、窒化珪素セラミックス集合基板を挟んで対向するように、銅の回路板16の位置と銅の放熱板の位置は、正確に合わせられる。この後に、銅の回路板16や銅の放熱板にNiめっき、Agめっき、或いはAuめっきなどを施してもよい。
【0048】
ついで、図16の構成において、おもて面においてろう材16cに由来するろう材層16c’には銅の回路板16に覆われていない部分が有り、裏面においてろう材に由来するろう材層には銅の放熱板に覆われていない部分が有り、これらは露出したろう材層となっている。これらの露出したろう材層を選択的なエッチングによって除去すると、図17に示すように、窒化珪素セラミックス集合基板を挟んで対向するように、銅の回路板16と銅の放熱板とを有する構成を得る。この後に、銅の回路板16や銅の放熱板にNiめっき、Agめっき、或いはAuめっきなどを施してもよい。
【0049】
ついで、図18に示すように、窒化珪素セラミックス集合基板の面に第2のスクライブ孔による第2のブレークライン18、18’を形成する。第2のブレークライン18は辺ブレークライン13に沿って形成されており、辺ブレークライン13と第2のブレークライン18の距離は前記距離L1より大きい。なお、第2の耳部に相当する箇所に1個の貫通孔5は位置している。例えば2本の第2のブレークライン18’は、例えば4本の第2のブレークライン18の中点と交差するように形成されている。
【0050】
その後、第2のブレークライン18,18’に沿って窒化珪素セラミックス集合基板を分割することで、回路形成部(回路基板20に相当)及び縁部17(第2の耳部に相当)を分離して、各々の回路基板20を得る。回路基板20は、図7と同様の構成となり、銅の回路板16及び銅の放熱板(図示せず)とセラミックス基板部19とを有するものとなる。セラミックス基板部19の面(回路板或いは放熱板を設けた面)に垂直な向きからみたときに、セラミックス基板部19の面内において、おもて面における銅の回路板16の位置と、(透視して見た)裏面における銅の放熱板の位置とは合っている。
【0051】
(実施形態7)
図19は、本発明に係る他の窒化珪素セラミックス焼結基板の要部を説明する概略図であり、図1と異なる点は、窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁10を構成する四辺のうち、短い方(すなわち、短辺)に沿って形成された辺ブレークライン13について、その内側(外縁10とは反対側)に所定の距離L1をおいて、位置決め用の貫通孔5が1個形成されている点である。貫通孔5が、長辺近傍ではなく、短辺近傍に設けられている点を除いて、図1の窒化珪素セラミックス焼結基板と共通している。たとえば、図15に示すように、ろう材16cや原版のCu板16dを設け、フォトレジストを形成する手法やレジストフィルムを貼る手法を用いる際に、レジストパターンに係る中心、アウトラインや位置を、上記第1の座標或いは上記第2の座標と同様の座標によって決定する。したがって、図7と同様の回路基板を作製できる。セラミックス基板部19の面(回路板或いは放熱板を設けた面)に垂直な向きからみたときに、セラミックス基板部19の面内において、おもて面における銅の回路板16の位置と、(透視して見た)裏面における銅の放熱板の位置とは合っている。
【0052】
(実施形態8)
図20は、本発明に係る他の(a)窒化珪素セラミックス焼結基板と、それから得られる(b)窒化珪素セラミックス集合基板である。図20(a)において、角部を含む領域9内では辺ブレークライン13が辺ブレークライン23に変更されていること以外は、実施形態2と同様である。辺ブレークライン23は、辺ブレークライン用の貫通孔を連ねた分割線であって、貫通孔を少しずつずらしながら形成することで辺ブレークライン23の縁を直線状として、図11(a’)の辺ブレークライン13のように位置情報(L1、L3)を精度よく測定し易い形に辺ブレークライン23を形成している。これに対して、辺ブレークライン13は、図1で述べたようにスクライブ孔13aを連ねた分割線に相当するが、位置決め用の貫通孔5に係る位置情報(L1、L3)を求めるための精度は必ずしも要る訳ではなく、例えば、基板の割断性を損なわない程度の範囲でスクライブ孔13aのピッチを長くすることで、辺ブレークライン13を形成する工数の短縮を図ることが出来る。
【0053】
図20(a)において、辺ブレークライン13と辺ブレークライン23の性状を変更することで、その違いは図20(b)の窒化珪素セラミックス集合基板の外周の性状の違いとして反映される。なお、辺ブレークライン13と辺ブレークライン23の性状の違いは、図20で例示した組合せに必ずしも限定しなくてもよい。たとえば、位置情報(L1、L3)を精度よく測定し易い形に辺ブレークライン23を形成する方法と、辺ブレークライン13を形成する工数の短縮を図る方法との違いが、(辺ブレークラインを構成する為の)スクライブ孔或いは辺ブレークライン用の貫通孔における、ピッチ、開口の直径、或いは深さ等を変えることであれば、窒化珪素セラミックス集合基板の外周におけるスクライブ孔或いは辺ブレークライン用の貫通孔の痕跡についても、ピッチの違い、開口に由来する径の違い、深さに由来する違いといったものを備えることとなる。
【0054】
たとえば、角部を含む領域9内で辺ブレークライン23を複数のスクライブ孔で構成して、それらのスクライブ孔のピッチが辺ブレークライン13を構成する複数のスクライブ孔のピッチよりも小さい場合、窒化珪素セラミックス集合基板において、辺ブレークライン23における凹みのピッチは、辺ブレークライン13における凹みのピッチよりも小さい。また、たとえば、角部を含む領域9内で辺ブレークライン23を複数のスクライブ孔で構成して、それらのスクライブ孔の深さが辺ブレークライン13を構成する複数のスクライブ孔の深さよりも大である場合、窒化珪素セラミックス集合基板において、辺ブレークライン23における凹みの深さ(基板のおもて面から測定した、基板厚さ方向の深さに相当)は、辺ブレークライン13の凹みの深さよりも大である。また、たとえば、角部を含む領域9内で辺ブレークライン23を複数のスクライブ孔で構成して、それらのスクライブ孔の開口の直径が辺ブレークライン13を構成する複数のスクライブ孔の開口の直径よりも小さい場合、窒化珪素セラミックス集合基板において、辺ブレークライン23における凹みの曲率半径は、辺ブレークライン13の凹みの曲率半径よりも小である。
【0055】
(実施形態9)
図21は、本発明に係る他の窒化珪素セラミックス焼結基板の要部を説明する概略図であり、図9と異なる点は、窒化珪素セラミックス集合基板の角部で、位置決め用貫通孔の数を3個に変更した点である。図21(a’)の位置決め用貫通孔5aは図9(a)の位置決め用貫通孔5と同様であるが、図21(a’)の位置決め用貫通孔5b及び5cは実施形態9で追加されている。位置決め用の貫通孔5が3個形成されている点を除いて、図9の窒化珪素セラミックス焼結基板と共通している。そして、図21(a’)に係る貫通孔5aの中心と貫通孔5cの中心との距離L21を用い、図21(a’)に係る貫通孔5aの中心と貫通孔5bの中心との距離L23を用い、L21の方向をy軸とし、L23の方向をx軸として、画像解析装置等を用いて、おもて面において、位置決め用の貫通孔5a、5b、5cについてそれぞれの中心(入射側の開口の中心に相当)及び半径を算定し、位置決め用の貫通孔5aを基準として、第1の中心点200を設定することができる。第1の中心点200とy軸とx軸によって得られる窒化珪素セラミックス集合基板の第1の座標に基づき、フォトレジストを形成する手法やレジストフィルムを貼る手法を用いて、Cu板16bにレジストパターンを4つ形成する。レジストパターンに係る中心、アウトラインや位置は、上記第1の座標によって決定できる。
【0056】
さらに、基板のおもて裏を反転させて、裏面においても、図21(a)に係る貫通孔5aの中心と貫通孔5cの中心との距離L21を用い、図21(a)に係る貫通孔5aの中心と貫通孔5bの中心との距離L23を用い、L21の方向をy軸とし、L23の方向をx軸として、位置決め用の貫通孔5a、5b、5cについてそれぞれの中心(入射側の開口の中心に相当)及び半径を算定し、位置決め用の貫通孔5aの中心を基準として、第2の中心点200’を設定する位置とすることができる。第2の中心点200’とy軸とx軸によって得られる窒化珪素セラミックス集合基板の第2の座標に基づき、フォトレジストを形成する手法やレジストフィルムを貼る手法を用いて、Cu板16b’にレジストパターンを4つ形成する。レジストパターンに係る中心、アウトラインや位置は、上記第2の座標によって決定できる。おもて面と裏面とで、同じ3つの貫通孔5を用いることで(共通の位置決めの基準として用いることで)、第1及び第2の座標を共通化したり、或いは、第1の中心点と第2の中心点を一致させたりすることが出来て、窒化珪素セラミックス集合基板を挟んで対向するレジストパターン同士の中心や位置を、透視したときに重なるように、正確に合わせられる。
【0057】
本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板において、例えば図1に示すように、辺ブレークライン13同士が交差する角部に辺ブレークライン13と傾斜する方向に、いわば角部を面取りするように、角ブレークライン14を形成している。この角ブレークライン14は、基板を貫通するスリットであってもよいし、面取り用の貫通孔が連結してなるスリット14であってもよいし、複数の貫通孔(面取り用の貫通孔)を直列に並べたもの(但し、貫通孔のピッチを、辺ブレークラインのスクライブ孔のピッチよりも小さくする)であってもよい。角ブレークラインが有ることによって、窒化珪素セラミックス焼結基板1を撓ませて、窒化珪素セラミックス集合基板12と耳部11に分割する際に、窒化珪素セラミックス集合基板の四隅に亀裂や欠けを生じることを抑制することができる。
【0058】
本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板において、前記スクライブ孔13aは、基板表面における直径は例えば300μm以下、深さは例えば窒化珪素セラミックス焼結基板の厚さの1/3以上とするのが好ましい。スクライブ孔の直径は使用するレーザのビームスポット径によるところが大きいが、30~200μmがより好ましく、50~150μmが更に好ましい。また、スクライブ孔の深さは、例えば基板厚さが0.32mmの場合、80~300μmがより好ましく、100~250μmが更に好ましい。またスクライブ孔のピッチはスクライブ孔直径の2倍以下が好ましく、より好ましくはスクライブ孔直径と等しくするのが良く、特に好ましくは基板を分割したときの割断性で決定するのがよい。このピッチ制御は加工速度制御により調整可能であり、レーザ出力パルス数などと連動させてもよい。
【0059】
本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板において、スクライブ孔による辺ブレークラインが交差する角部に形成し、面取り用の貫通孔を連結してなるスリット14は、たとえばスリット幅を30~200μm、スリットの長さを2.8~8.4mmとするのが好ましい。面取り用の貫通孔の直径或いはスリット幅は、20~150μmがより好ましく、30~100μmが更に好ましい。スリットの長さは、3.0~8.0mmがより好ましく、3.5~7.5mmが更に好ましい。また、面取り用の貫通孔によるブレークラインは、幅や長さをスリット寸法と同様にすることができる。
【0060】
本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板において、前記貫通孔による角ブレークライン或いはスリットは、スクライブ孔による辺ブレークラインに対して例えば30°~60°傾ける。より具体的にはスクライブ孔による辺ブレークラインに対して例えば45°傾けると、基板の面積を無駄なく有効に使えるので好ましい。
【0061】
本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法において、位置決め用の貫通孔、前記スクライブ孔、前記面取り用の貫通孔、或いは前記スリットは、レーザで形成されることが好ましい。例えば、YAGレーザや炭酸ガスレーザ(COレーザ)を用いる。YAGレーザや炭酸ガスレーザの照射による加工は、基板を貫通する貫通孔を形成したり、深い孔を断続的に形成したりすることに適している。
【0062】
本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法において、位置決め用の貫通孔を形成する際には、レーザのビームスポットの照射を複数回繰り返すことが好ましい。照射を複数回繰り返して孔を掘り下げていくと、照射毎のエネルギー密度を低くできるので、貫通孔の表面(内壁)に熱衝撃による亀裂が形成され難くなる。
【0063】
本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板及び窒化珪素セラミックス集合基板は、厚さを例えば0.2mmから1.0mmとする。より具体的には厚さを例えば0.25mmから0.65mmとするのが好ましい。本発明に係る窒化珪素セラミックス焼結基板及び窒化珪素セラミックス集合基板では、破壊靱性値を例えば5.0MPa・m1/2以上とする。より具体的には破壊靱性値を例えば5.0~7.5MPa・m1/2とするのが好ましい。本発明の回路基板の製造方法について、金属板はCu板或いはAl板の少なくとも1種を用いることができる。また、窒化珪素セラミックス集合基板と金属板とを接合する手法は、ろう付けに限らず、直接接合法などを用いてもよい。
【0064】
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に必ずしも限定されない。
【0065】
(実施例)
窒化珪素セラミックスを形成する為の原料において、主原料に窒化珪素粉末を用い、焼結助剤に2質量%のMgO及び3質量%のYを用いて、作製したシート成形体を窒素雰囲気中にて最高温度1850℃保持時間5時間で焼結して、厚さ0.32mm、縦150mm及び横200mmで矩形の窒化珪素セラミックス焼結基板1を作製した。炭酸ガスレーザを用いて、窒化珪素セラミックス焼結基板1の外縁10から内側の位置に外縁10に沿ってスクライブ孔13aによる辺ブレークライン13を形成した(スクライブ孔形成工程)。スクライブ孔13aは、基板表面において最大径が50μm、深さが150μm、ピッチが100μmであり、図1に示すようにスクライブ孔13aによる辺ブレークライン13を四辺の各々に沿って形成した。耳部11の幅は5mmとした。
【0066】
続けて、炭酸ガスレーザ(出力100W)を用いて、レーザのビームスポットの走査を1回として、スクライブ孔13aによる辺ブレークライン13の交差する角部(4箇所)の各々に辺ブレークライン13と45°傾斜する方向に、L2だけ突出した位置から面取り用の貫通孔を連続的に形成していくことで、面取り用の貫通孔が連結してなるスリット14を形成した(スリット形成工程)。
レーザのビームスポットの直径=0.07mm
加工速度=15mm/s
スリットの突出長L2=0.7mm
スリットの全長=4.2mm
基板表面におけるスリット幅=0.10mm
【0067】
続けて、炭酸ガスレーザを用いて、ビームスポットの直径を0.2mmとして、窒化珪素セラミックス集合基板に係る角部の1つの近傍に、辺ブレークライン13の内側にL1=0.5mmで離れた箇所に位置決め用の貫通孔5を1個形成した。ここで、辺ブレークライン13に沿った向きにおいて、近傍のスリット14から前記位置決め用の貫通孔5は5mm離れた位置に形成するものとした。
【0068】
ついで、図1に係る窒化珪素セラミックス焼結基板1を撓ませて、辺ブレークライン13で割って、図2に示す窒化珪素セラミックス集合基板12と、耳部11とに分割した。ついで、図3に示すように、窒化珪素セラミックス集合基板12aに第2のブレークライン18,18’を形成して窒化珪素セラミックス12aとした。
【0069】
ついで、図4に示すように、この窒化珪素セラミックス集合基板12aの表側および裏側にそれぞれろう材(16a,16a’)をスクリーン印刷法で塗布した。ろう材は、70質量%のAg、3質量%のIn、及び27質量%のCu(合計100質量部)からなる合金粉末に対して0.3質量部のTiHを添加し、さらに有機溶剤、有機バインダーを添加して混練してペーストとしたものを使用した。ろう材を塗布した窒化珪素セラミックス集合基板を乾燥した後、ろう材を覆うように、表側及び裏側にそれぞれ0.3mmの銅板、すなわちCu板(16b,16b’)を接触配置して積層体を得た(図5を参照)。ついで、加圧しながら800℃、20分、真空中で熱処理し、窒化珪素セラミックス集合基板とCu板との接合体を作製した。窒化珪素セラミックス集合基板及びCu板の間には、厚さがおよそ30μmのろう材の層が形成されている。
【0070】
ついで、画像解析装置を用いて、おもて面において、位置決め用の貫通孔5について中心(入射側における円形の中心)及び半径を算定し、図1に示すように、位置決め用貫通孔5と長辺の辺ブレークライン13の距離L1=0.5mmと、位置決め用貫通孔5と短辺の辺ブレークライン13の距離L3=7.0mmとを測定した。L1の方向をy軸とし、L3の方向をx軸とする。窒化珪素セラミックス集合基板の大きさのうち、設計で決めた縦寸法(L11=140mm)と横寸法(L13=190mm)に基づいて、L11/2-L1=L5=69.5mmと、L13/2-L3=L7=86.0mmとして算定し、貫通孔5から基板の中央部に向かって、y軸でL5の距離且つx軸でL7の距離をおいて離れた位置を、第1の中心点200を設定する位置とした(貫通孔5の円形と、第1の中心点200を中心として図1のように仮想的に描く円形とは、直径が同じ)。第1の中心点200とy軸とx軸によって得られる窒化珪素セラミックス集合基板の第1の座標を決定した。ついで、接合体について、表側でCu板上に、紫外線で硬化可能なエッチングレジストインクを塗布した後、紫外線を照射してエッチングレジストインクを硬化させてレジスト膜のパターンを形成した。レジスト膜のパターンを露光する際のマスクの位置決めには、上記の第1の座標を用いて行った。エッチングレジストインクには、アルカリ剥離型のものを用いた。
【0071】
ついで、基板を反転させて、裏面において、位置決め用の貫通孔5で中心(貫通側における円形の中心)及び半径を算定し、おもて面と同様にして、位置決め用貫通孔5と長辺の辺ブレークライン13の距離L1と、位置決め用貫通孔5と短辺の辺ブレークライン13の距離L3とを測定する。L1の方向をy軸とし、L3の方向をx軸とする。窒化珪素セラミックス集合基板の大きさのうち、設計で決めた縦寸法(L11)と横寸法(L13)に基づいて、L11/2-L1=L5と、L13/2-L3=L7として算定し、貫通孔5から基板の中央部に向かって、y軸でL5の距離且つx軸でL7の距離をおいて離れた位置を、第2の中心点200’を設定する位置とした(貫通孔5の円形と、第2の中心点200’を中心として仮想的に描く円形とは、直径が同じ)。第2の中心点200’とy軸とx軸によって得られる窒化珪素セラミックス集合基板の第2の座標を決定した。ついで、接合体について裏側でもCu板上にエッチングレジストインクを塗布した後、紫外線を照射してエッチングレジストインクを硬化させてレジスト膜のパターンを形成した。レジスト膜のパターンを露光する際のマスクの位置決めには、上記の第2の座標を用いて行った。
【0072】
30℃に保持した塩化銅55のエッチング液(塩化銅、塩酸及び過酸化水素を含む混合液)でエッチング処理を行い、回路板或いは放熱板のパターン外となる不要なCu板(すなわち、レジスト膜で被覆されていない部分のCu板)の除去を行った。
【0073】
ついで、ろう材がCu板よりはみ出している部分(ろう材のはみ出し部)を除去するため、第1のろう材エッチング処理(カルボン酸及び/又はカルボン酸塩、並びに過酸化水素を含む酸性の溶液によるエッチング処理)、及び第2のろう材エッチング処理(フッ化水素アンモニウム及び過酸化水素を含む溶液によるエッチング処理)を順に行って、ろう材のはみ出し部を除去して、図6に示す接合体を得た。
【0074】
ついで、接合体を、3質量%の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して、レジスト膜を除去した。次いで、化学研磨、及びイオン交換水による洗浄を経た後に、表側の銅板(回路板)及び裏側の銅板(放熱板)にNiメッキを施した。この化学研磨は、光沢処理を狙って、硫酸ベースの一般市販液を用いて行った。
【0075】
このようにして、Niメッキした銅の回路板16及び銅の放熱板を、窒化珪素セラミックス集合基板及びろう材層を介して複数組接合した回路基板の集合体を得た。ついで、第2のブレークライン18,18’で分割することで、図7に示すように銅の回路板16及び銅の放熱板(図示せず)とセラミックス基板部19とを有する回路基板20を複数個得た。
【0076】
上述の工程のうち、レジスト膜のパターンを形成したときについて説明する。レジスト膜のパターンは、長辺方向における中心点の位置精度(「ずれ」に相当)が、位置決め用の貫通孔およびその位置情報を用いることによって、おもて面側および裏面側においてパターンの位置及び中心が合うように形成することが出来た(すなわち、ずれが抑制された)。ついで、レジスト膜のパターンと対応するように、エッチングでCu板をパターニングすることで、回路板と放熱板の位置が合うように形成することが出来た。そして、おもて面側の金属板(回路板)の中心や位置と、裏面側の金属板(放熱板)の中心や位置とが位置ずれを生じることが抑制されたので、比較例1及び2より改善されたレベルとなり、回路基板の合格率を向上することが出来た。
【0077】
(比較例1)
位置決め用の貫通孔を形成せずに、窒化珪素セラミックス集合基板の長辺を治具に当接させて位置決めを行った(位置決め用貫通孔およびその位置情報に係る要件以外は、実施例と同様にした)。しかしながら、耳部除去に伴って発生していたばりを除去しておいたのだが、長辺(長辺に沿った基板の側面)自体の平坦性のばらつきに影響を受けて、レジスト膜のパターンは、長辺方向における位置精度(ずれ)が、±0.08mmの範囲内となった。
【0078】
(比較例2)
位置決め用の貫通孔を形成せずに、窒化珪素セラミックス集合基板のおもて面及び裏面にそれぞれマーク(塗膜或いは描画によるマーク)を形成して位置決めに用いた。しかしながら、レジスト膜のパターンは、長辺方向における位置精度が、実施例の場合よりも劣るものとなった。これは、おもて面にマーキングする工程と、裏面にマーキングする工程との間において、共通の基準を用いていないので、窒化珪素セラミックス集合基板を反転させる為のハンドリング工程を経る際にずれを生じたものと考えらえる。
【0079】
なお、上述の実施例、比較例1、比較例2について、短辺方向における位置精度を比べたところ、比較例1、2に比べて実施例は位置精度が小さい範囲に収まることとなった。
【符号の説明】
【0080】
1:窒化珪素セラミックス焼結基板、
5,5’,5a,5b,5c:貫通孔、
9:角部を含む領域、
10:外縁、
11:耳部、
12,12a:窒化珪素セラミックス集合基板、
13:辺ブレークライン、13a:スクライブ孔、
13b,13c,13d,:辺ブレークライン、
13b’:傾斜面、
13d’:湾曲部、
14:スリット、15:角ブレークライン、
16:銅の回路板、
16’:銅の放熱板、
16a,16a’,16c:ろう材、
16c’:ろう材層、
16b,16b’,16d:原版のCu板、
17:縁部、
18,18’:第2のブレークライン、
19:セラミックス基板部、 20:回路基板、
23:辺ブレークライン、
200:第1の中心点、
200’:第2の中心点
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