JP4372669B2 - 素子搭載用基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光デバイス等の製造に好適な素子搭載用基板の製造方法に関する。

発光ダイオード等の発光素子は、その作動時に発熱を伴うため、窒化アルミニウムのような高熱伝導性のセラミックス材料からなる素子搭載用基板にマウントされている。このような素子搭載用基板を用いることで、作動時の発熱が速やかに放熱され、動作が安定する。

素子搭載用基板は、メタライズ層（電極層、配線パターン等）を有する大径のセラミックス板を所定の大きさにダイシングすることで製造されている（特許文献１）。またメタライズ層には、素子をマウントするためのメッキ層が通常形成されている。

メタライズ層が形成されたセラミックス板のダイシングは、ダイシングブレードと呼ばれる回転丸刃にて行われている。
特開平８−２３９２８６号公報

近年、素子搭載用基板の分野においては素子の小型化・高性能化に伴い配線パターンのファイン化が求められると共に、製造コストの低減が求められている。このような要求に応えるためには低コストのメタライズ技術を用いてファインパターンを形成する必要がある。例えば、ファインパターンの形成にはスパッタリング法や真空蒸着法といった所謂薄膜法が採用されることが多いが、薄膜法は製造コストが高いため、コストの観点からはより安価にメタライズ層を形成することができる高融点金属ペーストを用いた厚膜法を採用するのが好ましい。

ところが、メタライズ層を厚膜法、特にタングステンやモリブデン等の高融点金属を含むペーストを用いた厚膜法で形成した場合には、ダイシングの際に切断部のメタライズ層が僅かに剥離したり割れたりするという問題が発生することが判明した。薄膜法でメタライズ層を形成する場合には、膜厚も薄く、使用する金属自体も比較的柔らかいものが多いためこのような問題は起こっていなかったが、厚膜法によりメタライズ層を形成した場合には膜厚が１μｍ〜５０μｍと厚いばかりでなく、特に高融点金属を用いた場合には金属自体が硬いため上記のような問題が発生したと考えられる。

なお、上記したメタライズ層の剥離や割れといった問題は、ファインパターンの形成が要求されない用途では問題のないレベルであり、更にこのような用途ではパターンデザインに余裕があるため表面にメタライズ層が形成されていないセラミック板部分を切断することも可能である。これに対し、ファインな配線パターンを有する素子搭載用基板を効率よく製造するためには、予めメッキを行ってからダイシングを行うのが好ましく、メッキ法として電解メッキを採用する場合にはメッキを施す配線パターンは全て電気的に接続している必要が有る。このため、このような製造方法を採用する場合には、ダイシングにおいてメタライズ層を含む部分を切断することが避けられない。このように、上記の問題は、厚膜法、特に高融点金属ペーストを用いた厚膜法で配線パターンを高精度に形成した素子搭載基板を効率的に製造する際に特有の問題であるといえる。

このような問題を解決するための方法としては、メタライズ層の上に硬質材料であるセラミックスやガラスなどをワックスや接着剤などで貼り付けた後、切断を行なう方法が考えられる。このような方法を採用することで、メタライズ層がセラミックス及び前記硬質材料と挟まれる構造となり、ダイシング時の衝撃によっても剥離や割れが起こり難くなると考えられる。しかし、このような方法を採用した場合には、ダイシング後にこれら硬質材料を洗浄等により除去する工程が必要になるばかりでなく、その際の残渣により歩留まりが低下するという別の問題が発生する。

また、メタライズ層、メッキ層の上にさらに硬質のセラミックス層を設けることで、同様な効果を得ようとすることも考えられるが、メッキ層を形成した後に、この上にセラミックス層を形成することは現実的ではない。セラミックス層の焼成時にメッキ層が融解し、メッキ層としての目的を果たせない。

したがって、メタライズ層を形成後、あるいはメタライズ層の形成と同時に、セラミックス層を焼成し、その後、メッキ層を形成することになる。メッキ層はメタライズ層上に形成されるため、当然のことながら、メタライズ層の一部が露出するようにセラミックス層を形成する必要がある。また、上述したダイシング時におけるメタライズ層の剥離、割れを防止するためには、少なくとも切断予定ラインにおいては、メタライズ層をセラミックス層で覆う必要がある。

このようなセラミックス層を形成する最も身近な手段は、セラミックス板の製造と同様に、グリーンシートを使用することである。
しかし、グリーンシートを、目的とする基板の形状、大きさに合わせ、かつハンダ層の形成予定部の位置に合わせてメタライズ層の一部が露出し、しかも切断予定ラインにおいてはメタライズを覆うような形状に予め切断しておくことは極めて煩雑な作業となる。また、グリーンシートは、比較的厚みがあるため、その焼成物も厚み（通常は０．１〜１ｍｍ程度）がある。このため、たとえハンダ層を形成できたとしても、セラミックス層の厚みが邪魔をして、素子のマウントができない場合がある。

本発明は、上記のような様々な課題を同時に解決するものであり、以下の事項を要旨としている。
（１）セラミックス基板と、該基板上に形成された電極層と、該電極層上の一部に形成された厚さ１〜５０μｍのセラミックス製被覆層と、を含み、前記セラミックス製被覆層が形成されていない前記電極層上にハンダ層を形成してから該ハンダ層を介して素子又は駆動回路を接合して使用され、前記セラミックス製被覆層が、前記素子又は駆動回路の接合時においてハンダの流れ出しを防止する素子搭載用基板を製造する方法であって、
（ａ） 大径のセラミックス板上に、電極前駆層を電極層のパターン状に形成する工程、
（ｂ） 焼成後において前記セラミックス基板と同一材料となるセラミックス製被覆前駆層を、前記電極前駆層上の一部及び該電極前駆層が形成されていない前記セラミックス板上の一部を同時に被覆するように形成する工程および
（ｃ） 得られた前駆体を焼成する工程
を含む方法。
（２）セラミックス基板と、該基板上に形成された電極層と、該電極層上の一部に形成された厚さ１〜５０μｍのセラミックス製被覆層と、該電極層上に形成されたハンダ層と、を含み、該ハンダ層を介して素子又は駆動回路を接合して使用され、前記セラミックス製被覆層が、前記素子又は駆動回路の接合時においてハンダの流れ出しを防止する素子搭載用基板を製造する方法であって、
(a) 大径のセラミックス板上に、電極前駆層をパターン状に形成する工程、
(b) 焼成後において前記セラミックス基板と同一材料となるセラミックス製被覆前駆層を、前記電極前駆層上の一部及び該電極前駆層が形成されていない前記セラミックス板上の一部を同時に被覆するように形成する工程、
(c) 得られた前駆体を焼成する工程、および
(d) 前記工程(c)で得られた焼成物において、セラミックス製被覆層が形成されていない電極層上にハンダ層を形成する工程
を含む方法。
（３）前記セラミックス基板及び前記セラミックス製被覆層が窒化アルミニウムからなる（１）又は（２）に記載の方法。
（４）積層体の切断予定ラインにおいて、電極前駆層を覆うように、セラミックス製被覆前駆層を形成し、焼成物を該切断予定ラインに沿って分離切断する工程をさらに含む（１）乃至（３）のいずれかに記載の方法。

本発明によれば、比較的膜厚の薄いセラミックス製被覆層が電極層の一部を覆うように形成されているため、電極層の一部が露出し、この露出部にハンダ層を設けることができる。また該ハンダ層を介して素子をマウントする際に、セラミックス製被覆層の厚みがマウントを阻害することもない。

さらに、切断予定ラインにおいて、電極層を覆うようにセラミックス製被覆層を形成することで、ダイシング時の衝撃による電極層の剥離、割れを防止することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明についてさらに具体的に説明する。
図１〜図５に本発明の方法により製造される素子搭載用基板（以下、本発明に係る素子搭載用基板又は本発明の素子搭載用基板ともいう。）の例を示す。なお、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図であり、図５は図３のＣ−Ｃ線断面図である。

図示したように、本発明に係る素子搭載用基板１０は、セラミックス製基板１と、該基板上に形成された電極層２と、該電極層上の一部に形成されたセラミックス製被覆層３とを含む。

セラミックス製基板１は、公知のセラミックス材料が採用可能であり、例えば、(i)酸
化アルミニウム系セラミックス、酸化珪素系セラミックス、酸化カルシウム系セラミックス、酸化マグネシウム系セラミックスなどの酸化物系セラミックス；(ii)窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素などの窒化物セラミックス；(iii)酸化ベリリウム、炭化珪素、ムライト、ホウケイ酸ガラス等を使用することができ
、これらのセラミックス材料を焼結したセラミックス焼結体である。また、これらセラミックス焼結体には、使用したセラミックスの種類に応じて、種々の焼結助剤が含有されることがある。

この中で、窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックスなどの窒化物セラミックス、特に窒化アルミニウム系セラミックスが、熱伝導率が比較的高く、発光素子から発生する熱を効率よく放熱することができるために望ましい。

図示したセラミックス製基板１では、上下に形成された電極層２の間を電気的に接続するビアホール４が形成された単層の構造であるが、本発明で使用されるセラミックス製基板はこの構造に限定されない。すなわちセラミックス製基板の構造は、目的とするデバイスに応じて適宜に決定され、たとえば、ビアホール４が形成されていない基板を用いてもよく、セラミックス体内部に配線パターンや導電層を有する多層構造であってもよい。したがって、セラミックス製基板１の厚みは特に限定はされないが、一般的には０．１〜３ｍｍ、好ましくは０．１５〜１ｍｍ程度である。

電極層２は、搭載される発光素子や駆動回路と電源とを接続するために形成される。したがって、電極層２は導電性材料からなり、一般には、タングステン、モリブデン、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム等が好適に使用できる。特に焼成時の高熱に耐性を有するタングステンやモリブデンが好適に使用できる。電極層２の厚みは特に限定はされないが、一般的には１〜５０μｍ、好ましくは２〜３０μｍ、最も好ましくは５〜１５μｍ程度である。電極層２の露出面には、電解メッキ法や無電解メッキ法によりニッケルや金、白
金、パラジウム、ロジウム、銀、アルミニウム等のメッキ金属層や蒸着金属層を被着させてもよい。電極層２の形成パターンは、搭載する素子の形状、接続端子の位置などに応じて様々である。

また、セラミックス製基板１に上述したビアホール４、内部導電層を形成する場合には、上記と同様の導電性材料が用いられる。特に電極層２、ビアホール４、内部導電層を同一の導電性材料で形成することで、導電特性が安定する。

本発明に係る素子搭載用基板１０は、上記電極層２上の一部にセラミックス製被覆層３が形成されてなることを特徴としている。セラミックス製被覆層３の厚みは、１〜５０μｍ、好ましくは３〜２０μｍ、特に好ましくは５〜１５μｍの範囲にある。

セラミックス製被覆層３は、上記セラミックス製基板１と同様のセラミックス材料から形成される。セラミックス製被覆層３は、電極層２上の一部に形成されるが、電極層２以外の部分においては、図示したように、セラミックス製基板１とセラミックス製被覆層３とが直接積層することがある。この場合、セラミックス製基板１とセラミックス製被覆層３とを同一材料から形成して両者を融着することで、素子搭載用基板１０の強度を向上できる。したがって、たとえばセラミックス製基板１が窒化アルミニウムからなる場合には、セラミックス製被覆層も窒化アルミニウムにより形成することが好ましい。

セラミックス製被覆層３は、電極層２の一部を覆うように形成される。したがって、電極層２の少なくとも一部は露出する。そして、素子搭載面における電極２のこの露出部分に発光素子などの素子を搭載することになる。また、素子搭載面の裏側の面における電極２の露出部分が駆動回路と電気的に接続される。また、駆動回路との接続は、必ずしも裏側の面である必要はなく、素子搭載面と同面であってもよい。なお、駆動回路とは、発光素子に電力または電気信号などを供給するための回路である。セラミックス製被覆層３の形成パターンは特に限定はされず、目的とするデバイスの設計により様々であり、図１に示すように、電極層２の端部のみを覆うように形成してもよく、また図３に示すように、素子搭載予定部を除くすべての部分をセラミックス製被覆層３で覆ってもよい。

本発明の素子搭載用基板１０では、上述したように、比較的膜厚の薄いセラミックス製被覆層３が電極層２の一部を覆うように形成されているため、電極層２の一部が露出し、この露出部にハンダ層を設けることができる。また該ハンダ層を介して素子をマウントする、あるいは、駆動回路と接続する際に、セラミックス製被覆層３の厚みがマウントを阻害することもなく、更にハンダがセラミックス製被覆層３によって濡れ広がらないために接続（実装）が容易に行なえるという利点を持つ。

本発明の素子搭載用基板１０は、後述するように比較的大径の焼成物をダイシングすることで得られる。電極層が露出していると、ダイシング時の衝撃により電極層に剥離、割れが生じることがある。このような問題を解消するため、本発明の製法では、切断予定ライン上の電極層を予めセラミックス製被覆層で覆っておくことが特に好ましい。この製法で得られる素子搭載用基板においては、図１、図３に示すように、素子搭載用基板の表面端部において、電極層を覆うようにセラミックス製被覆層が形成されることになる。また、その断面、すなわちダイシングにより露出した素子搭載用基板１０の側面では、図２、図４に示すように、セラミックス製基板、電極層およびセラミックス製被覆層の断面が同一平面上に露出する。切断予定ライン上の電極層を予めセラミックス製被覆層で覆い、ダイシングを行うことで、ダイシング時の衝撃による電極層の剥離や割れを防止できる。

また、本発明の素子搭載用基板１０において、セラミックス製被覆層３が形成されていない電極層２上に、素子を接着するためのハンダ層５を設けてもよい（図６参照）。図で
は、ハンダ層として、ハンダボールが形成された例を示したが、膜状のハンダメッキであってもよい。また、ハンダ層は、図６に示したように、上下面の電極層に形成してもよいし、素子の搭載面のみに形成してもよい。

素子搭載用基板１０には、ハンダ層５を介して発光素子などの素子６がマウントされ、素子と電気的に接続される素子搭載用基板１０が駆動回路などと接続される。搭載される素子は、これらに限定されず、各種の電子素子、半導体素子、レーザーダイオード等があげられる。

特に、発光素子等の作動時に発熱を伴う素子をマウントする場合には、素子搭載用基板１０のセラミックス製基板１を熱伝導性の高い窒化アルミニウムなどで形成することが好ましい。

次に、本発明に係る素子搭載用基板１０の製法について説明する。本発明に係る素子搭載用基板１０は、いわゆるポストファイア法（post firing、逐次焼成法）やコファイア
法（co-firing、同時焼成法）の何れでも製造できる。ポストファイア法とは、予め焼成
しておいた大径のセラミックス板上に、電極層、セラミックス製被覆層を形成し、これをダイシングする方法である。一方、コファイア法とは、セラミックス板、電極層、セラミックス製被覆層の焼成を同時に行い、これをダイシングする方法である。セラミックス板はグリーンシートと呼ばれるセラミックス前駆体のシートを焼成することで製造されるが、焼成の際に寸法収縮が起こる。したがって、本発明の方法では、寸法精度の高い素子搭載用基板１０を得るために、ポストファイア法を採用する。一方、コファイア法によれば、セラミックス板、電極層、セラミックス製被覆層の密着性が向上し、また同時に焼成するため製造コストが抑えられるという利点がある。

はじめに、ポストファイア法について説明する。
ポストファイア法では、まず大径のセラミックス板１１を準備する。セラミックス板１１はグリーンシートと呼ばれるセラミックス前駆体のシートを焼成することで製造される。グリーンシートは、セラミックス粉末、焼結助剤、有機バインダーからなる混合物をシート状に成形して得られる。各成分の配合割合や成形法は種々知られており、本発明では特に限定されることはない。

なんら限定されるものではないが、以下にセラミックス板１１製造の一例を説明する。グリーンシートは、セラミックス原料粉末及び焼結助剤に、アルコール類やトルエン等の有機溶媒、適当な有機バインダー、および、グリセリン化合物等の可塑剤、分散剤等を添加混合して泥漿状と成すとともに、これをドクターブレード法等のシート成形技術によって、適宜必要な厚みのシート状とすることにより作成される。

グリーンシートを準備するのに使用されるこれら原料としては、セラミックスの分野においてグリーンシートを製造する際に通常使用されている物質が特に制限なく使用できる。即ち、セラミックス原料粉末としては公知のセラミックス粉末が採用可能であり、例えば、(i)酸化アルミニウム系セラミックス、酸化珪素系セラミックス、酸化カルシウム系
セラミックス、酸化マグネシウム系セラミックスなどの酸化物系セラミックス；(ii)窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックスなどの窒化物セラミックス；(iii)酸化ベリリウム、炭化珪素、アルミナ、ムライト、窒化
ホウ素、ホウケイ酸ガラス等の粉末を使用することができる。しかしながら、熱伝導性の観点から、窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックスなどの窒化物セラミックス粉末を使用するのが好適である。これらセラミックス粉末は、その種類に応じて常用される焼結助剤と共に使用するのが一般的である。

また、有機バインダーとしては、ポリビニルブチラール、エチルセルロース類やアクリル樹脂類が使用され、グリーンシートの成形性が良好になるという理由からポリｎ―ブチルメタクリレート、ポリビニルブチラールが特に好適に使用される。

得られる焼結体の熱伝導性の観点から、焼結助剤を含む窒化物セラミックス粉末をセラミックス原料粉末として使用して形成した窒化物セラミックス用グリーンシート、特に焼結助剤（例えば酸化イットリウムや酸化カルシウム）を含む窒化アルミニウム粉末を原料粉末として用いた窒化アルミニウム用グリーンシートを使用するのが好適である。

セラミックス製基板１の内部に前述したビアホール４を形成する場合には、予めグリーンシートの所定位置を穿孔し、導電性ペーストを充填しておく。導電性ペーストは、タングステン、モリブデンなどの金属粉と有機バインダー、また必要に応じてグリーンシートに含まれるセラミックスと同種のセラミックス粉、焼結助剤などからなる。

また、グリーンシートを複数枚積層しておいてもよい。グリーンシートの積層に際しては、約６０〜１４０℃の温度で加熱しながら１０ＫＰａ〜１００ＫＰａ程度の圧力で圧着するのが好ましい。この場合、シートの表面に導電性ペーストをパターン状に塗布しておき、その上にさらに他のグリーンシートを積層しておくと、内部導電層も同時に形成される。

次いで、得られたグリーンシートを、脱脂、焼成することでセラミックス板１１が得られる。グリーンシートの脱脂は、酸素や空気などの酸化性ガス、あるいは水素などの還元性ガス、アルゴンや窒素などの不活性ガス、二酸化炭素およびこれらの混合ガスあるいは水蒸気を混合した加湿ガス雰囲気中でグリーンシートを熱処理することにより行われる。また、脱脂は、グリーンシートに含まれる有機成分の種類や量に応じて温度：２５０℃〜１２００℃、保持時間：１分〜１０００分の範囲から適宜選択すればよい。脱脂処理に引き続き行なわれる焼結は、グリーンシートの種類（より具体的にはその原料として用いたセラミックス粉末の種類）に応じて、通常採用される条件が適宜採用される。たとえば、グリーンシートが窒化アルミニウム用のもの（窒化アルミニウム粉末を無機成分の主成分として含むグリーンシート）を用いた場合には、１６００〜２０００℃、好ましくは、１７５０〜１８５０℃の温度で、１時間〜２０時間、好ましくは、２〜１０時間の時間焼成すればよい。この焼結の際の雰囲気としては、窒素ガス等の非酸化性ガスの雰囲気下で、常圧で行えばよい。このようにして焼結した焼結体の熱伝導率は、１７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、更に条件を限定すれば２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができる。

ポストファイア法では、上記のようにして得られたセラミックス板１１上に、図８に示すように、電極前駆層１２をパターン状に形成する。電極前駆層１２とは、熱処理により電極を形成する層であり、具体的には前述した導電性ペースト、好ましくはタングステンペーストまたはモリブデンペーストからなる。電極前駆層１２のパターン形成は、たとえばスクリーン印刷やカレンダー印刷などの公知の手法により行われる。したがって、電極前駆層１２を形成する導電性ペーストは、これらの印刷が可能な程度の粘度に調整しておく。粘度の調整は、テルピネオール、テキサノール等の有機溶媒やエチルセルロース等の有機バインダーの量や種類を選択することで行われる。

電極前駆層１２が形成されたセラミックス板１１は、図８に示す平面形状を有する。図８において、破線は切断予定ラインであり、このラインに沿ってセラミックス板１１は分割される。図８には、１２個の基板を製造する例が示されている。

次いで、電極前駆層１２上の一部にセラミックス製被覆前駆層１３を形成する。セラミックス製被覆前駆層１３は、焼成によりセラミックス製被覆層３を形成する層であり、グ
リーンシートに関して説明したものと同様のセラミックス原料粉末、焼結助剤、有機バインダー等を含むペーストから形成される。セラミックス製被覆前駆層１３は、電極前駆層１２の一部を覆うようにパターン状に形成される。このパターン形成は電極前駆層１２と同様に、スクリーン印刷やカレンダー印刷などの公知の手法により行われる。したがって、セラミックス製被覆前駆層１３を形成するペーストは、これらの印刷が可能な程度の粘度に調整しておく。粘度の調整は、テルピネオール、テキサノール等の有機溶媒やエチルセルロース等の有機バインダーの量や種類を選択することで行われる。

セラミックス製被覆前駆層１３は、電極前駆層１２の一部を覆うように形成される。したがって、最終的には、電極層２の少なくとも一部は露出し、この部分に発光素子などの目的とするものを搭載し、更に駆動回路などの目的とするものに搭載することになる。セラミックス製被覆前駆層１３の形成パターンは特に限定はされず、目的とするデバイスの設計により様々であり、図９に示すように、切断予定ラインにおいて、電極前駆層１２を覆うように形成してもよく、また図示はしないが、素子搭載予定部を除くすべての部分をセラミックス製被覆前駆層１３で覆ってもよい。

特に、焼成後のダイシング時の衝撃による電極層の剥離や割れを防止するためには、図９にしたように、切断予定ラインにおいて、電極前駆層２を覆うようにセラミックス製被覆前駆層１３を形成することが好ましい。

その後、セラミックス板１１、電極前駆層１２、セラミックス製被覆前駆層１３の積層体である前駆体を必要に応じて脱脂したのち、焼成する。脱脂、焼成の条件は、前記グリーンシートに関して説明したものと同様である。

次いで、得られた焼成物を切断予定ラインに沿ってダイシングすることで、素子搭載用基板１０が得られる。たとえば図９に示した構成の焼成物をダイシングすることで、図１、２に示した素子搭載用基板１０が得られる。また、ダイシングに先立ち、電極層２の露出部にメッキ層やハンダ層を形成しておいてもよい。図９に示したように、すべての電極層を連続するように形成しておくと、電極層が導通するので、電解メッキ法によってメッキ層やハンダ層を簡便に形成できる。なお、電極を導通させない場合でも、無電解メッキ法によってメッキ層やハンダ層を形成することは容易であり、更にポストファイアによって電極を形成した場合、寸法精度が高いため、フォトリソ技術を用いたリフトオフによる真空蒸着法やスパッタ法によって、メッキ層やハンダ層を形成することも可能である。

ダイシングは、ダイシングブレードを用いた通常のダイシング法により行われる。本発明の製法の好ましい態様においては、切断予定ラインにおいて、電極層２を覆うようにセラミックス製被覆層３を形成しておくことで、ダイシング時の衝撃による電極層の剥離や割れを防止できる。

次に、参考として、コファイア法による素子搭載用基板の製造について説明する。
コファイア法では、図８、９に示すように、未焼成のグリーンシート２１上に、電極前
駆層１２、セラミックス製被覆前駆層１３を順次形成し、この積層体である前駆体を脱脂、焼成し、ダイシングすることで素子搭載用基板を得る。グリーンシート２１、電極前駆層１２、セラミックス製被覆前駆層１３の具体例、好適例は、前記と同様である。また脱脂、焼成の条件も、前記グリーンシートに関して説明したものと同様である。
（実施例）
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１（ポストファイア法）
平均粒径２．５μｍのタングステン粉末１００質量部、平均粒径１．５μｍの窒化アルミニウム粉末３質量部、平均粒径０．５μｍの酸化イットリウム粉末０．１５質量部とエチルセルロース２質量部、テルピネオール１０質量部を混練し、２５℃における粘度が３０００Ｐの高融点金属ペーストを調製した。次いで、平均粒径１．５μｍの窒化アルミニウム粉末１００質量部、平均粒径０．５μｍの酸化イットリウム粉末２質量部とエチルセルロース９質量部、テルピネオール４０質量部を混練し、２５℃における粘度が５０００Ｐの窒化アルミニウムペーストを調整した。次いで、酸化イットリウムを５重量部含有する窒化アルミニウム焼結体基板の基板上に、高融点金属ペーストを印刷法にて、図９に示すパターンを塗布・乾燥し、次いで窒化アルミニウムペーストを印刷法にて塗布・乾燥した。

上記のようにして得られた基板を、窒素ガス中、１８１０℃にて４時間焼成を行ない、メタライズド基板を得た。得られた基板の高融点金属パターンの焼成後の膜厚を触針式の形状測定器で測定したところ１０μｍで、その上に形成された窒化アルミニウム被覆層の厚さは５μｍであった。

次いで、該メタライズド基板に電解法にてＮｉ／Ａｕを施し、更に一部の基板にはハンダ用としてＳｎメッキを１０μｍ、電解法にて施した。得られたメッキ基板を図１のようにダイシング装置にて、回転数３００００ｒｐｍ、切断送り速度５ｍｍ／ｓ、ブレード幅０．１ｍｍのダイヤモンドブレードにて切断した。得られた切断品を確認したところ、メタライズ部に剥離は生じていなかった。

更に、接合に際してハンダが流れ出さずに所定の個所に留まり、精密接合ができるという効果を確認するために、ハンダメッキを施した切断品とハンダメッキを施していない切断品をメタライズ面同士が接触するように配置し、２８０℃に加熱して接合を試みた。その結果、予測通り、きれいに切断品同士を接合することができた。

参考例１（コファイア法）
窒化アルミニウム粉末１００質量部に対して焼結助剤としての酸化イットリウム５質量部を含む窒化アルミニウムグリーンシートの表面上に実施例１と同様にして高融点金属パターンを形成し６０℃にて１０分間乾燥してから、更に窒化アルミニウムパターンを形成し、６０℃で１０分間乾燥し、水分を含む水素雰囲気中で９００℃に１時間保持して脱脂を行なった。その後、脱脂体を窒素雰囲気中で１８００℃、４時間焼成してメタライズド基板を得た。得られた基板の高融点金属パターンの焼成後の膜厚は１５μｍで、その上に形成された窒化アルミニウム被覆層の厚さは８μｍであった。得られた基板について実施例１と同様にメッキを行い、各種評価を行なった。その結果、切断部に剥離は生じておらず、更にハンダメッキを施した切断品とハンダメッキを施していない切断品をメタライズ面同士が接触するように配置し、２８０℃に加熱したところ、きれいに切断品同士を接合することができた。

比較例１
実施例１と同様に切断品を作製した。但し、窒化アルミニウムペーストは用いなかった。
また、ハンダメッキについては、フォトリソ法によって窒化アルミニウムペーストを塗布する位置にレジストを塗布したのちハンダメッキを実施し、ハンダメッキ後、アセトンにてレジストを除去し、切断を実施した。得られた切断品を観察したところ、メタライズ部において剥離が生じていた。また、ハンダメッキを施した切断品とハンダメッキを施していない切断品を２８０℃に加熱し接合したが、接合することが出来なかった。切断品を観察したところ、ハンダがレジスト塗布部にまで広がっていた。

比較例２
参考例１と同様に切断品を作製した。但し、窒化アルミニウムペースト部にはセラミックスのグリーンシート（厚み０．３ｍｍ）を用いた。

得られた切断品を観察したところ、メタライズ部において剥離は生じていなかった。また、ハンダメッキを施した切断品とハンダメッキを施していない切断品を２８０℃に加熱し接合しようとしたが、ハンダが反対側のメタライズ部に届かず、接合することが出来なかった。

本発明によれば、比較的膜厚の薄いセラミックス製被覆層が電極層の一部を覆うように形成されているため、電極層の一部が露出し、この露出部にハンダ層を設けることができる。また該ハンダ層を介して素子をマウントする際に、セラミックス製被覆層の厚みがマウントを阻害することもない。

さらに、切断予定ラインにおいて、電極層を覆うようにセラミックス製被覆層を形成することで、ダイシング時の衝撃による電極層の剥離、割れを防止することができる。

本発明の素子搭載用基板の代表的な態様を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の素子搭載用基板の他の態様を示す平面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。 ハンダ層が形成された素子搭載用基板の断面図である。 素子がマウントされた状態の断面図である。 本発明の素子搭載用基板の製造工程を示す平面図である。 本発明の素子搭載用基板の製造工程を示す平面図である。

符号の説明

１ セラミックス製基板
２ 電極層
３ セラミックス製被覆層
４ ビアホール
５ ハンダ層
６ 素子
１０ 素子搭載用基板
１１ セラミックス板
１２ 電極前駆層
１３ セラミックス製被覆前駆層
２１ グリーンシート

Claims (4)

1. セラミックス基板と、該基板上に形成された電極層と、該電極層上の一部に形成された厚さ１〜５０μｍのセラミックス製被覆層と、を含み、前記セラミックス製被覆層が形成されていない前記電極層上にハンダ層を形成してから該ハンダ層を介して素子又は駆動回路を接合して使用され、前記セラミックス製被覆層が、前記素子又は駆動回路の接合時においてハンダの流れ出しを防止する
   素子搭載用基板を製造する方法であって、
   (a) 大径のセラミックス板上に、電極前駆層をパターン状に形成する工程、
   (b) 焼成後において前記セラミックス基板と同一材料となるセラミックス製被覆前駆層を、前記電極前駆層上の一部及び該電極前駆層が形成されていない前記セラミックス板上の一部を同時に被覆するように形成する工程および
   (c) 得られた前駆体を焼成する工程
   を含む方法。
2. セラミックス基板と、該基板上に形成された電極層と、該電極層上の一部に形成された厚さ１〜５０μｍのセラミックス製被覆層と、該電極層上に形成されたハンダ層と、を含み、該ハンダ層を介して素子又は駆動回路を接合して使用され、前記セラミックス製被覆層が、前記素子又は駆動回路の接合時においてハンダの流れ出しを防止する素子搭載用基板を製造する方法であって、
   (a) 大径のセラミックス板上に、電極前駆層をパターン状に形成する工程、
   (b) 焼成後において前記セラミックス基板と同一材料となるセラミックス製被覆前駆層を、前記電極前駆層上の一部及び該電極前駆層が形成されていない前記セラミックス板上の一部を同時に被覆するように形成する工程、
   (c) 得られた前駆体を焼成する工程、および
   (d) 前記工程(c)で得られた焼成物において、セラミックス製被覆層が形成されていない電極層上にハンダ層を形成する工程
   を含む方法。
3. 前記セラミックス基板及び前記セラミックス製被覆層が窒化アルミニウムからなる請求項１又は２に記載の方法。
4. 積層体の切断予定ラインにおいて、電極前駆層を覆うように、セラミックス製被覆前駆層を形成すると共に、焼成物を該切断予定ラインに沿って分離切断する工程をさらに含む請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。

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