特許ウォッチ

公開番号2025027018
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-26
出願番号2024205375,2022570023
出願日2024-11-26,2021-12-14
発明の名称セラミックススクライブ基板、セラミックス基板、セラミックススクライブ基板の製造方法、セラミックス基板の製造方法、セラミックス回路基板の製造方法、及び、半導体素子の製造方法
出願人株式会社東芝,東芝マテリアル株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類H01L 23/13 20060101AFI20250218BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】放熱性と電気絶縁性を兼ね備えた高強度で薄い大型セラミックス基板から効率よく小型基板を製造可能にするセラミックススクライブ基板を提供する。
【解決手段】実施形態に係るセラミックススクライブ基板4は、セラミックス基板を形作るためのスクライブラインの表面側に、レーザ照射面6からのファイバーレーザの照射により複数の溝が繋がった連続溝7を備え、連続溝の深さが、50[μm]よりも大きく、かつ、セラミックス基板の厚さの0.15倍以上0.55倍以下の範囲内である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
セラミックス基板を形作るスクライブラインの表面側に、ファイバーレーザの照射により複数の溝が繋がった連続溝を備え、
前記スクライブラインの深部側に、ファイバーレーザの照射により複数の溝が繋がっていない非連続溝群を備え、
前記連続溝の深さが、５０［μｍ］よりも大きく、かつ、前記セラミックス基板の厚さの０．１５倍以上０．５５倍以下の範囲内であり、
三点曲げ強度が３５０［ＭＰａ］以上６５０［ＭＰａ］以下の範囲であることを特徴とするセラミックススクライブ基板。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記非連続溝群の深さが、前記セラミックス基板の厚さの０を超えて０．４５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックススクライブ基板。
【請求項３】
前記非連続溝群の隣り合う溝間の距離が１０［μｍ］以上１００［μｍ］以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセラミックススクライブ基板。
【請求項４】
前記非連続溝群の各溝の幅が５［μｍ］以上５０［μｍ］以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のセラミックススクライブ基板。
【請求項５】
前記連続溝のレーザ照射痕の明度と前記セラミックス基板の表面の明度との差が５以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のセラミックススクライブ基板。
【請求項６】
前記セラミックス基板は窒化珪素基板または窒化アルミニウム基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のセラミックススクライブ基板。
【請求項７】
４辺のスクライブラインの少なくとも１辺のスクライブラインの表面側に、ファイバーレーザの照射により複数の溝が繋がった連続溝を備え、
前記スクライブラインの深部側に、ファイバーレーザの照射により複数の溝が繋がっていない非連続溝群を備え、
前記連続溝の深さは、５０［μｍ］よりも大きく、かつ、セラミックス基板の厚さの０．１５倍以上０．５５倍以下の範囲内であり、
三点曲げ強度が３５０［ＭＰａ］以上６５０［ＭＰａ］以下の範囲であることを特徴とするセラミックス基板。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の前記セラミックススクライブ基板に応力を印加して前記スクライブラインに沿って分割することでセラミックス基板を製造することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の前記セラミックス基板の製造方法を含み、
前記セラミックス基板に金属回路を接合することでセラミックス回路基板を製造することを特徴とするセラミックス回路基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の前記セラミックススクライブ基板に金属回路を接合し、
前記金属回路が接合された前記セラミックススクライブ基板に応力を印加して前記スクライブラインに沿って分割することでセラミックス回路基板を製造することを特徴とするセラミックス回路基板の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
実施形態は、おおむね、セラミックススクライブ基板、セラミックス基板、セラミックススクライブ基板の製造方法、セラミックス基板の製造方法、セラミックス回路基板の製造方法、及び、半導体素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、パワーエレクトロニクス、次世代パワー半導体等の大電流を必要とする半導体素子の発展に伴って、放熱性と電気絶縁性を兼ね備えたセラミックス基板の需要は年々増加している。特に、小型化・高性能化に伴い素子の発熱が増加するにつれ、放熱を効率よく行うためにセラミックス基板の厚さは薄くなる傾向にある。
【０００３】
一方で、セラミックス基板の製造コストを下げるために、より大きな形状で製造をすることが行われている。セラミックス基板のなかで高強度・高靭性を有し高い放熱性を兼ね備えた窒化珪素基板では、２２０［ｍｍ］×２２０［ｍｍ］×０．３２［ｍｍ］の大きさの基板が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
製造コストを下げるために大きく製造した窒化珪素基板を、使用する製品サイズに分割する方法のひとつとして、レーザ加工により形成されたスクライブラインを利用して多数個取りする方法が開示されている（特許文献２）。特許文献２によれば、レーザ加工による多数個取りに伴う分割の際に、窒化珪素基板のマイクロクラックが必要以上に発生せず、多数個取りのためのスクライブライン加工も、容易かつ低コストで行うことができる。
【０００５】
その一方で、分割前の基板が大きく薄くなったために、高強度・高靭性を有する窒化珪素基板をレーザ加工することによって発生する課題が明らかになってきた。たとえば、窒化珪素基板が高強度を有するためにスクライブラインに沿ってブレイクするには大きな力が必要となるため、レーザを窒化珪素基板の厚さ方向に深く入れる必要がある。しかしながら、窒化珪素基板が薄いとレーザによるスクライブライン形成後の加工工程や搬送時に加えられた力により分割されてしまう可能性が大きくなる。これとは逆にレーザを窒化珪素基板厚さ方向に浅く入れると、途中工程で分割される可能性は低くなるが、ブレイク時に大きな力をかける必要があり、作業の負荷が発生し、かつ大きな力をかけることによる外周部に欠けや亀裂が発生することがわかった。
【０００６】
すなわちレーザ加工をすればセラミックス基板にスクライブラインを形成することは可能であるが、スクライブライン形成後の作業能率を向上し、かつ欠けや亀裂の発生を防止するにはスクライブラインの加工方法の制御が必要であることが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第６３９９２５２号公報
特開２００２－１７６１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、パワー半導体チップのジャンクション温度上昇に伴い、回路基板の高信頼化が求められている。このため高信頼性を損なうことなく、放熱性と電気絶縁性を兼ね備えた高強度で薄いセラミックス回路基板が求められている。
【０００９】
実施形態は、このような問題を解決するものであり、放熱性と電気絶縁性を兼ね備えた高強度で薄い大型セラミックス基板から効率よく小型基板を製造可能にしたコストパフォーマンスに優れたセラミックス基板に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係るセラミックススクライブ基板は、セラミックス基板を形作るためのスクライブラインの表面側に、ファイバーレーザの照射により複数の溝が繋がった連続溝を備え、連続溝の深さが、５０［μｍ］よりも大きく、かつ、セラミックス基板の厚さの０．１５倍以上０．５５倍以下の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許