• ポートフォリオ機能


ポートフォリオを新規に作成して保存
既存のポートフォリオに追加保存

  • この表をプリントする
PDF PDFをダウンロード
審決分類 審判 全部申し立て 1項3号刊行物記載  H05K
審判 全部申し立て 2項進歩性  H05K
管理番号 1390592
総通号数 11 
発行国 JP 
公報種別 特許決定公報 
発行日 2022-11-25 
種別 異議の決定 
異議申立日 2022-06-14 
確定日 2022-10-12 
異議申立件数 1 
事件の表示 特許第７０１０９５０号発明「セラミックス回路基板及びその製造方法」の特許異議申立事件について、次のとおり決定する。 
結論 特許第７０１０９５０号の請求項１ないし８に係る特許を維持する。 
理由 第１ 手続の経緯
特許第７０１０９５０号（以下、「本件特許」という。）の請求項１ないし８に係る特許についての出願は、平成３０年７月２５日（優先権主張 平成２９年７月２５日）に出願され、令和４年１月１７日に特許権の設定登録がされ、令和４年１月２６日に特許掲載公報が発行された。その後、その特許に対して、令和４年６月１４日に特許異議申立人 茂木早苗により特許異議の申立てがなされたものである。

第２ 本件特許発明
本件特許の請求項１ないし８に係る発明（以下、「本件特許発明１」ないし「本件特許発明８」という。）は、それぞれ、その特許請求の範囲の請求項１ないし８に記載された事項により特定される以下のとおりのものである。
「【請求項１】
セラミックス基板上に、ろう材層を介して回路パターンが設けられ、
回路パターンの外縁からはみ出したろう材層によりはみ出し部が形成されており、
ろう材層は、Ａｇ、Ｃｕ及びＴiと、ＳｎまたはＩｎとを含み、
はみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されており、接合ボイド率が１．０％以下である、セラミックス回路基板。
【請求項２】
はみ出し部の厚みが８〜３０μｍであり、長さが４０μｍ〜１５０μｍである、請求項１に記載のセラミックス回路基板。
【請求項３】
セラミックス基板が、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、及びほう化ランタンから選択される、請求項１又は２に記載のセラミックス回路基板。
【請求項４】
回路パターンが銅を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のセラミックス回路基板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のセラミックス回路基板の製造方法であって、
セラミックス基板の両主面にろう材を用いて銅板を接合する工程を有し、
ろう材が、Ａｇを８５．０〜９５．０質量部、Ｃｕを５．０〜１３．０質量部、ＳｎまたはＩｎを０．４〜２．０質量部、及び、ＴｉをＡｇ、Ｃｕ及び、ＳｎまたはＩｎの合計１００質量部に対して１．５〜５．０質量部、含有し、
真空中または、不活性雰囲気中で、接合温度が７７０℃〜９００℃であり、保持時間が１０〜６０分で接合する、製造方法。
【請求項６】
ろう材が、Ａｇ粉末、Ｃｕ粉末、及び、Ｓｎ粉末又はＩｎ粉末を用いてなり、Ａｇ粉末の比表面積が０．１〜０．６ｍ２／ｇである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
Ｃｕ粉末の表面積が０．１〜１．０ｍ２／ｇでありかつ平均粒子径Ｄ５０が０．８〜８．０μｍである、請求項５又は６に記載の製造方法。
【請求項８】
Ｓｎ粉末又はＩｎ粉末の比表面積が０．１〜１．０ｍ２／ｇでありかつ平均粒子径Ｄ５０が０．８〜１０．０μｍある、請求項５から７のいずれか一項に記載の製造方法。」

第３ 申立理由の概要
理由１（新規性）
請求項１ないし５に係る発明は、甲第１号証に記載された発明であり、特許法第29条第1項第3号に該当し、請求項１ないし５に係る特許は特許法第29条第1項の規定に違反してなされたものであるため、同法第113条第2号により取り消されるべきである。

理由２（進歩性）
請求項１ないし５に係る発明は、甲第１号証に記載された発明及び甲第３号証に記載された事項に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであり、
請求項６ないし８に係る発明は、甲第１号証に記載された発明、甲第３号証及び甲第４号証に記載された事項に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであり、
請求項１ないし８に係る特許は特許法第29条第2項の規定に違反してなされたものであるため、同法第113条第2号により取り消されるべきである。

理由３（進歩性）
請求項１ないし８に係る発明は、甲第４号証に記載された発明及び甲第１号証に記載された事項に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであり、請求項１ないし８に係る特許は特許法第29条第2項の規定に違反してなされたものであるため、同法第113条第2号により取り消されるべきである。

＜証拠方法＞
甲第１号証：特開２００７−１７３５７７号公報
甲第２号証：特開平５−２０１７７７号公報
甲第３号証：再公表特許第２０１７／５６３６０号
甲第４号証：特開２０１７−４１５６７号公報

第４ 甲各号証の記載事項、引用発明
１ 甲第１号証
（１）甲第１号証には、以下の事項が記載されている（下線は、当審で付与したものである。以下同様。）。
「【０００２】
近年、ロボットやモーター等の産業機器の高性能化に伴い、大電力・高能率インバーター等大電力モジュールの変遷が進んでおり、その大電力モジュールに実装される半導体素子から発生する熱も増加の一途をたどっている。この熱を効率よく放散するため、大電力モジュール用の基板では、良好な熱伝導を有するセラミックス基板を用い、そのセラミック基板上に銅やアルミニウム等の金属板を接合した、セラミックス回路基板が広く用いられている。」

「【０００３】
このセラミックス基板として、優れた電気絶縁性を有するとともに高熱伝導性を有する窒化珪素基板や窒化アルミニウム基板が用いられ、その基板に、ＡｇやＣｕを含む活性金属ろう材を用いて金属板を接合したセラミックス回路基板が一般的に使用されている。
前記金属板としては、アルミニウム板や銅板が用いられることが多く、アルミニウムよりも電気伝導性および熱伝導性に優れた銅板を接合させたセラミックス回路基板が広く使用されている。銅はアルミニウムより高い降伏応力を有し、またセラミックスとの熱膨張差も大きいため、用いる銅板が厚くなるにしたがい、セラミックス回路基板の耐熱サイクル性と耐熱衝撃性が低下し、クラックの発生や基板破壊が起こりやすくなるという問題点があった。」

「【０００７】
この高精細な回路パターンを形成できるエッチング処理を適用してセラミックス回路基板を形成しようとした場合において、前述したような銅回路板よりも外側に張り出したろう材層部を設けて形成するとき、その張り出したろう材層部において、活性金属ろう材中のＣｕが、銅回路板をエッチングする際に同時にエッチングされてしまう。
【０００８】
その結果、銅回路板から張り出したろう材層に空隙等が発生し、ろう材層部を張り出して設けることにより期待される熱応力の均一分散が起こらなくなり、銅回路板の端部とセラミックス基板の近接する部分等においてクラックなどが生じ易くなってしまうといった問題があった。」

「【００１１】
本発明者らは、前記知見に基づいて本発明に至ったものである。すなわち本発明は、セラミックス基板の少なくとも一方の面に、Ａｇを含有するろう材層を介して銅回路板が接合されたセラミックス回路基板において、前記銅回路板の側面よりも前記ろう材層が外側に張り出すように形成され、前記外側に張り出したろう材層部にはＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相が存在し、前記外側に張り出したろう材層部の断面０．０２ｍｍ２内に、面積３００μｍ２以上のＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙が１つ以下（０を含む）であるセラミックス回路基板である。
なお、ろう材層の張り出しに起因する信頼性をより向上させるためには、前記断面積内に、面積が２００μｍ２以上のＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙が０個であることが好ましい。」

「【００１５】
また、セラミックス基板は高放熱および高強度が要求されるため、高強度の観点から窒化珪素、又は高放熱性の観点から窒化アルミニウムのどちらかからなることが望ましく、さらに電気伝導性および熱伝導性を高めるため、銅回路板の厚さが０．６ｍｍ以上であることが好ましい。その際にセラミックス基板の厚さは０．３ｍｍ以上であれば熱膨張差および基板強度に起因する問題は減少する。
【００１６】
さらに、応力の集中による基板の破壊などを防止するために、少なくとも一つの銅回路板において、張り出しの長さが０．０１ｍｍ〜０．４ｍｍの前記張り出したろう材層部が、前記銅回路板の外周の長さに対し６０％以上の部分に形成されていることが望ましい。さらに前記６０％以上のろう材層の張り出し部が銅回路板の端部に形成されていることが好ましい。」

「【００１８】
また本発明は、前記ろう材層を形成するために用いられたろう材が、Ａｇ：９５〜５０質量％、Ｉｎ：１〜５質量％、Ｔｉ：０．１〜２．０質量％、残部Ｃｕおよび不可避不純物からなる組成であることが望ましい。その際、接合性の確実性を向上させるために、ろう材溶融前後で固液共存状態であることが望ましく、そのためＡｇとＣｕに関して亜共晶もしくは過共晶組成であることが好ましい。また、Ｔｉは少な過ぎると接合性が低下し、多すぎると接合層であるＴｉＮ以外にろう材層中にＴｉ化合物を多量に発生させてしまう。このＴｉ化合物はろう材層の接合強度低下の原因となりうる。よってＴｉは１％前後であることが好ましい。」

「【００２０】
本発明に関わるセラミックス回路基板は、例えば以下のような手順で製造される。まずセラミックス基板と銅板を用意して、前記のような活性金属ろう材をセラミックス基板の表面に塗布する。この場合、スクリーン印刷法などが張り出し長さの制御において好ましい方法であるが、本発明はその他の製造方法に制限されるものではない。また、活性金属ろう材の塗布高さは、銅板の厚さなどによって異なるが、熱膨張差をより緩和させるために２０〜５０μｍ程度であることが好ましい。」

「【００２３】
Ａｇ：７０質量％、Ｉｎ：３質量％、Ｔｉ：１．５質量％、残部Ｃｕからなる組成を有する活性金属ろう材を、スクリーン印刷法を用いて長さ３５ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚み０．３２ｍｍの窒化珪素焼結体の両面に塗布した。ろう材塗布済み基板を乾燥後、回路パターン側に０．５〜０．８ｍｍ、放熱パターン側に０．４〜０．６ｍｍの銅板をそれぞれ接触配置させ、真空中加圧下にて７５０〜８５０℃で２０分熱処理して窒化珪素基板と銅板の接合体を製造した。
【００２４】
次いで、この接合体の銅板上に紫外線硬化タイプのエッチングレジストを、スクリーン印刷で塗布後、塩化第２鉄溶液にてパターン外の不要な銅板の除去を行い、その後レジストを除去した。これらのエッチング処理を施した接合体に、銅回路パターン間に張り出したろう材層部以外の、残留不要ろう材などがある場合過酸化水素水とフッ化アンモニウムの混合溶液にてそれらの除去を行った。このようにして表１の実施例１〜７と比較例１〜４に示す窒化珪素回路基板を完成させた。また、Ａｇ：６５質量％、Ｉｎ：１０質量％、Ｔｉ：１．５質量％、残部Ｃｕからなる組成を有する活性金属ろう材を用いて、前記製造方法にて完成させた窒化珪素回路基板を比較例５とした。図１に実施例３、図２に比較例５の張り出したろう材層部の断面図をそれぞれ示す。この図１、図２において、１は窒化珪素基板、２は銅板、３は張り出したろう材層部、４はＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ層、５は空隙を示す。図１の実施例では、図２の比較例に比べ、Ｃｕ相又はＣｕ−Ｉｎ層又は空隙の大きさが小さく、分散していることが分かる。」

「【００２７】
表１に示すとおり、本発明の実施例１〜７では、外側に張り出したろう材層部の断面０．０２ｍｍ２内に、面積３００μｍ２以上のＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙は０個であった。また、このとき、前記断面積内に面積が２００μｍ２以上のＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙も１個以下であった。また、外側に張り出したろう材層部にはＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙が存在し、前記外側に張り出したろう材層部の断面における、Ｃｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙の１つ当たりの平均面積はいずれも２０〜４０μｍ２であった。そして、この実施例によれば、熱熱衝撃を行った結果、１５サイクル後もクラックが発生しなかった。」

【図１】


ここで、外側に張り出したろう材層部が具体的に示されている実施例に着目すると、窒化珪素回路基板に関して、甲第１号証には次の事項が記載されている。
・【００２３】及び【００２４】によれば、窒化珪素回路基板は、Ａｇ：７０質量％、Ｉｎ：３質量％、Ｔｉ：１．５質量％、残部Ｃｕからなる組成を有する活性金属ろう材を、窒化珪素焼結体に塗布し、乾燥後、回路パターン側に銅板を接触配置させ、真空中加圧下にて７５０〜８５０℃で２０分熱処理して窒化珪素基板と銅板の接合体を製造し、パターン外の不要な銅板の除去を行い、銅回路パターン間に張り出したろう材層部以外の、残留不要ろう材の除去を行ったものである。
・【００２７】によれば、外側に張り出したろう材層部にはＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙が存在し、外側に張り出したろう材層部の断面０．０２ｍｍ２内に、面積３００μｍ２以上のＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙は０個であり、面積が２００μｍ２以上のＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙も１個以下であって、外側に張り出したろう材層部の断面における、Ｃｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙の１つ当たりの平均面積はいずれも２０〜４０μｍ２である。

（２）引用発明１
上記記載事項より、甲第１号証には、次の発明（以下、「引用発明１」という。）が記載されていると認められる。
「Ａｇ：７０質量％、Ｉｎ：３質量％、Ｔｉ：１．５質量％、残部Ｃｕからなる組成を有する活性金属ろう材を、窒化珪素焼結体に塗布し、乾燥後、
回路パターン側に銅板を接触配置させ、真空中加圧下にて７５０〜８５０℃で２０分熱処理して窒化珪素基板と銅板の接合体を製造し、
パターン外の不要な銅板の除去を行い、
銅回路パターン間に張り出したろう材層部以外の、残留不要ろう材の除去を行った窒化珪素回路基板であって、
外側に張り出したろう材層部にはＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙が存在し、
外側に張り出したろう材層部の断面０．０２ｍｍ２内に、面積３００μｍ２以上のＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙は０個であり、面積が２００μｍ２以上のＣｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙も１個以下であって、
外側に張り出したろう材層部の断面における、Ｃｕ相又はＣｕ−Ｉｎ相又は空隙の１つ当たりの平均面積はいずれも２０〜４０μｍ２である、
窒化珪素回路基板。」

２ 甲第２号証
甲第２号証には、以下の事項が記載されている。
「【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス部材と金属部材との接合体に係り、特に耐冷熱サイクル特性に優れたセラミックス−金属接合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物系セラミックス材料は、一般に、軽量でかつ高硬度を有する、電気絶縁性に優れる、耐熱性や耐食性に優れる等という特徴を有しており、これらの特徴を生かして構造用材料や電気部品用材料等として利用されている。」

「【０００３】上述したような窒化物系セラミックス部材と金属部材との接合方法としては、従来から、MoやW 等の高融点金属を用いる方法や、4A族元素や5A族元素のような活性金属を用いる方法等が知られており、中でも、高強度、高封着性、高信頼性等が得られることから、活性金属法が多用されている。
【０００４】上記活性金属法は、Ti、Zr、Hf、Nb等の金属元素が窒化物系セラミックス材料に対して濡れやすく、反応しやすいことを利用した接合法であり、具体的には活性金属を添加したろう材を用いたろう付け法や、窒化物系セラミックス部材と金属部材との間に活性金属の箔や粉体を介在させ、加熱接合する方法（固相拡散接合）等として利用されている。また、被接合体となる金属部材として、活性金属を直接使用することも行われている。一般的に、取扱い性や処理のしやすさ等から、CuとAgとの共晶ろう材（Ag:72wt%）にTi等の活性金属を添加し、これをセラミックス部材と金属部材との間に介在させ、適当な温度で熱処理して接合する方法が多用されている。」

「【０００８】
【課題を解決するための手段と作用】本発明のセラミックス−金属接合体は、窒化物系セラミック部材と、Ti、ZrおよびNbから選ばれた少なくとも 1種の活性金属を含む Ag-Cu系ろう材層を介して、前記窒化物系セラミックス部材に接合された金属部材とを具備するセラミックス−金属接合体において、前記 Ag-Cu系ろう材中のAg成分とCu成分とは、前記ろう材層内で溶け分れた組織を形成していることを特徴としている。」

「【００１１】本発明のセラミックス−金属接合体は、上述したような窒化物系セラミックス部材と金属部材とを、 Ag-Cuの共晶組成（72wt%Ag-28wt%Cu)もしくはその近傍の組成を主とし、これにTi、ZrおよびNbから選ばれた少なくとも 1種の活性金属を適量配合した Ag-Cu系ろう材により接合したものである。そして、本発明のセラミックス−金属接合体においては、上記ろう材層中のAg成分とCu成分とが溶け分れた組織を形成しているものである。すなわち、 Ag-Cu系共晶ろう材を用いた場合、通常、熱処理（接合処理）後のろう材層は、 Ag-Cuの共晶組織が主体となる。しかし、この Ag-Cu共晶組織は、線膨脹係数が大きく、降伏応力が大きいため、十分な応力緩和効果を有していない。これに対して、AgおよびCu個々の降伏応力は小さいため、ろう材層をAg成分とCu成分とが溶け分れた組織とすることにより、冷熱サイクルの付加等によって窒化物系セラミックス部材にクラックが生じることを抑制することができる。つまり、冷熱サイクルの付加等に起因する熱応力が接合体に加わった際に、降伏応力が小さいろう材層は容易に塑性変形するため、窒化物系セラミックス部材側に応力が作用することを抑制することができる。このように、Ag成分とCu成分との溶け分かれ組織を有するろう材層は、応力緩和層として有効に機能するため、冷熱サイクルの付加等によって窒化物系セラミックス部材にクラックが生じることを抑制することができる。」

「【００１４】本発明に用いられる Ag-Cu系ろう材は、前述したように、 Ag-Cuの共晶組成もしくはその近傍の組成を主とし、これにTi、ZrおよびNbから選ばれた少なくとも1種の活性金属を適量配合したものである。上記活性金属は、熱処理温度（接合温度）で活性化し、窒化物系セラミックス部材と反応して窒化物となり、接合強度の向上に寄与すると共に、ろう材層内に均一に分布することによって、ろう材層内のAg成分とCu成分との溶け分かれ組織の形成に貢献するものである。ただし、あまり多量に添加すると、接合強度は増大するものの、冷熱サイクルが付加された際にクラックの発生原因となる恐れがあるため、 7重量％未満とすることが好ましい。一方、活性金属の配合量があまり少ないと、十分な接合強度が得られないと共に、Ag成分とCu成分との溶け分かれ組織を形成することが困難となるため、 2重量％以上とすることが好ましい。また、ろう材の主体となる Ag-Cu合金は、基本的には共晶組成を満足するものとするが、全ろう材成分中のCu量が15重量％〜35重量％程度であれば同様な効果を得ることができる。」

「【００１８】この際、一般的には接合温度は 800℃〜 900℃程度で、接合時間（加熱時間）は 5〜30分程度であるが、ろう材層内のAg成分とCu成分とを溶け分かれた組織とするためには、 820〜 850℃程度の温度で 5〜10分程度の処理条件とすることが好ましい。このような処理条件とすることにより、ろう材層内の活性金属をより均一に分布させることができ、よってAg成分とCu成分との溶け分かれ組織の形成が容易となる。また、熱処理後は15℃／分以下程度の冷却速度で徐冷することが好ましい。ろう付け後に急冷すると、共晶組織が形成されやすくなる。さらに、Ag成分とCu成分との溶け分かれ組織を形成するための条件としては、より高真空雰囲気（例えば 1×10-5Torr以下）中で加熱接合する等が挙げられる。」

図３


３ 甲第３号証
甲第３号証には、以下の事項が記載されている。
「【００１０】
図１は、回路基板の構造例を示す断面模式図である。図１に示す回路基板１は、セラミックス基板２と、金属板（表金属板）３と、金属板４（裏金属板）と、接合層５と、接合層７と、を具備する。接合層５は、はみ出し部６を有する。接合層７は、はみ出し部８を有する。」

「【００１２】
３点曲げ強度が５００ＭＰａ以上のセラミックス基板としては、窒化珪素基板を用いることが好ましい。窒化アルミニウム基板、アルミナ基板の３点曲げ強度は、一般的に３００〜４５０ＭＰａ程度である。これに対し、窒化珪素基板は、５００ＭＰａ以上、さらには６００ＭＰａ以上の高い３点曲げ強度を有する。３点曲げ強度は、例えばＪＩＳ−Ｒ−１６０１に準じて測定される。
【００１３】
窒化珪素基板は、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらには８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する。熱伝導率は、例えばＪＩＳ−Ｒ−１６１１に準じて測定される。近年の窒化珪素基板は、高強度と高熱伝導の両方を有する。５００ＭＰａ以上の３点曲げ強度と、８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率と、を有する窒化珪素基板であれば、セラミックス基板２の厚さを０．３０ｍｍ以下まで薄くすることができる。なお、窒化珪素基板に限定されず、セラミックス基板２としては、高強度を有する窒化アルミニウム基板、アルミナ基板、ジルコニア含有アルミナ基板などを用いることができる。
【００１４】
金属板３は、半導体素子を搭載するための金属回路板である。金属板３は、接合層５を介してセラミックス基板２の第１の面と接合されている。金属板４は、放熱板である。金属板４は、接合層７を介してセラミックス基板２の第２の面と接合されている。
【００１５】
金属板３、４としては、銅、アルミニウムまたはそれらを主成分とする合金を含む金属板を用いることができる。上記材料の金属板は、電気抵抗が低いため例えば回路基板として使用しやすい。また、熱伝導率は銅が３９８Ｗ／ｍ・Ｋ、アルミニウムが２３７Ｗ／ｍ・Ｋと高い。このため、放熱性も向上させることができる。」

「【００１７】
接合層５は、セラミックス基板２の第１の面と金属板３とを接合する。接合層６は、セラミックス基板２の第２の面と金属板４とを接合する。はみ出し部６は、セラミックス基板２の第１の面と金属板３との間からはみ出すように当該第１の面上に延在する。はみ出し部８は、セラミックス基板２の第２の面と金属板４との間からはみ出すように当該第２の面上に延在する。」

「【００１９】
金属板３、４が銅板またはアルミニウム板である場合、接合層５、７は、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、およびＡｌ（アルミニウム）から選ばれる少なくとも一つの元素を主成分として含むことが好ましい。また、接合層５、７は、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｓｉ（シリコン）、およびＭｇ（マグネシウム）から選ばれる少なくとも一つの元素をさらに含有することが好ましい。例えば、接合層５、７は、Ａｇと、Ｃｕと、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから選ばれる少なくとも一つの元素と、を含んでいてもよい。」

「【００６８】
次に、実施例１〜１３および比較例１〜４に係る回路基板において、任意の金属板の接合強度、ＴＣＴ特性を測定した。金属板の接合強度は、ピール強度で求めた。具体的には、金属板に１ｍｍ幅の金属端子を接合し、垂直方向に引っ張ってピール強度を測定した。
【００６９】
ＴＣＴは、２種類の条件で行った。試験１は−４０℃×３０分保持→室温×１０分保持→１２５℃×３０分保持→室温×１０分保持を１サイクルとし、３０００サイクル後の回路基板の不具合の有無を測定した。試験２は−４０℃×３０分保持→室温×１０分保持→２５０℃×３０分保持→室温×１０分保持を１サイクルとし、３０００サイクル後の回路基板の不具合の有無を測定した。回路基板の不具合の有無は超音波探傷装置（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｈ：ＳＡＴ）によりセラミックス基板と金属板の間のクラック発生面積を求めることにより評価した。クラック発生面積は指数イータとして評価した。イータは１００％を「クラックなし」、０％を「全面的にクラック発生」とした。その結果を表５に示す。」

【表５】


４ 甲第４号証
（１）甲第４号証には、以下の事項が記載されている。
「【００１３】
本発明のセラミックス回路基板に使用されるセラミックス基板としては、特に限定されるものではなく、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの窒化物系セラミックス、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物系セラミックス、炭化ケイ素等の炭化物系セラミックス、ほう化ランタン等のほう化物系セラミックス等で使用できる。但し、金属板を活性金属法でセラミックス基板に接合するため、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の非酸化物系セラミックスが好適であり、更に、優れた熱伝導性の観点より窒化アルミニウム基板が好ましい。
【００１４】
本発明のセラミックス基板の厚みは特に限定されないが、１．５ｍｍを越えると熱抵抗が大きくなり、０．２ｍｍ未満では耐久性がなくなるため、０．２〜１．５ｍｍが好ましい。
【００１５】
本発明の金属板に使用する金属は、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、クロム、銀、モリブテン、コバルトの単体またはその合金など、活性金属法を適用できる金属であれば特に限定は無いが、特に導電性、放熱性の観点から銅が好ましい。
【００１６】
本発明の銅板の純度は、９０％以上であることが好ましく、純度が９０％より低い場合、セラミックス基板と銅板を接合する際、銅板とろう材の反応が不十分となったり、銅板が硬くなり回路基板の信頼性が低下する場合がある。
【００１７】
本発明の銅板の厚みは特に限定されないが、０．１〜１．５ｍｍのものが一般的であり、特に、放熱性の観点から０．２ｍｍ以上が好ましく、耐熱サイクル特性の観点から０．５ｍｍ以下が好ましい。
【００１８】
本発明のろう材は、ろう材中にチタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、バナジウムから選択される少なくとも一種の活性金属と錫を含有する銀−銅系ろう材で構成される。銀−銅系ろう材の組成比は、共晶組成を生成し易い組成比に設定することが好ましく、特に、回路銅板および放熱銅板からの銅の溶け込みを考慮した組成（銀粉末と銅粉末の合計１００質量部において、銀粉末が７５〜９８質量部、銅粉末が２〜２５質量部）が好適である。銀粉末の量が７５〜９８質量部以外の場合、ろう材の融解温度が上昇するため、接合時の熱膨張率差に由来する熱ストレスが増加し、耐熱サイクル性が低下し易い。
【００１９】
本発明のろう材層には接合時のろう材の溶融温度を調整するために錫を０．１〜２０質量部添加することが好ましい。０．１質量部未満ではその効果が無く、２０質量部を越えると溶融温度が低くなりすぎ、接合時にろう材が流れ出すなどの不具合が生じてしまう。
【００２０】
本発明のろう材の厚みは、乾燥基準で５〜４０μｍ が好ましい。ろう材厚みが５μｍ未満では未反応の部分が生じる場合があり、一方、４０μｍを超えると、接合層を除去する時間が長くなり生産性が低下する場合がある。塗布方法は特に限定されず、基板表面に均一に塗布できるスクリーン印刷法、ロールコーター法等の公知の塗布方法を採用することができる。
【００２１】
本発明に関わるセラミックス回路基板の接合温度は、真空度１×１０−３Ｐａ以下の真空炉で７８０℃〜８５０℃の温度であることが好ましく、より好ましくは８００℃未満である。また、その保持時間は１０〜６０分であることが望ましい。接合温度がこれより低くかったり、保持時間を短くした場合、Ｔｉ化合物の生成が十分にできないために部分的に接合できない場合があるためであり、逆に高温であったり保持時間が長すぎる場合には、接合後のろう材層の厚み差が大きくなり過ぎ超音波接合によるクラックが発生し易い。」

「【００２５】
［実施例１］
厚み０．６３５ｍｍの窒化アルミニウム基板に、銀粉末（福田金属箔粉工業（株）製：ＡｇＣ−ＢＯ）９０質量部および銅粉末（福田金属箔粉工業（株）製：ＳＲＣ−Ｃｕ−２０）１０質量部の合計１００質量部に対して、チタン（（株）大阪チタニウムテクノロジーズ製：ＴＳＨ−３５０）を３．５質量部、錫（三津和薬品化学：すず粉末（−３２５ｍｅｓｈ））を３質量部含む活性金属ろう材を乾燥後の厚さが１５μｍとなるように塗布した。その後、表面に回路形成用銅板（厚さ０．３ｍｍ）を裏面に放熱板形成用銅板（厚さ０．３ｍｍ）を重ね、真空雰囲気下（６．５×１０−４Ｐａ）、８４０℃で２０分保持させることで銅板と窒化アルミニウム基板の接合体を製造した。
【００２６】
接合した回路基板を塩化銅を含むエッチング液でエッチングして回路を形成した。さらに、ろう材層をフッ化アンモニウム／過酸化水素エッチング液でエッチングし、窒化アルミニウム回路基板を作製した。」

（２）引用発明４
甲第４号証において、ろう材のすべての成分の含有量が特定されているのは実施例及び比較例に限られるので、実施例１に着目すると、窒化アルミニウム回路基板に関して、甲第４号証には、次の発明（以下、「引用発明４」という。）が記載されていると認められる。
「窒化アルミニウム基板に、銀粉末９０質量部および銅粉末１０質量部の合計１００質量部に対して、チタンを３．５質量部、錫を３質量部含む活性金属ろう材を塗布し、
表面に回路形成用銅板を重ね、真空雰囲気下、８４０℃で２０分保持させることで銅板と窒化アルミニウム基板の接合体を製造し、
接合した回路基板をエッチングして回路を形成し、
ろう材層をエッチングした、
窒化アルミニウム回路基板。」

第５ 当審の判断
１ 理由１（新規性）及び理由２（進歩性）について
（１） 本件特許発明１について
ア 対比
本件特許発明１と引用発明１を対比する。
（ア）引用発明１の「活性金属ろう材を、窒化珪素焼結体に塗布し、乾燥後、回路パターン側に銅板を接触配置させ」「窒化珪素基板と銅板の接合体を製造し、パターン外の不要な銅板の除去を行」ったものは、「窒化珪素基板」の上に「活性金属ろう材」を介して「銅回路パターン」が設けられているといえる。
そして、「窒化珪素基板」はセラミック基板であるから、引用発明１の「窒化珪素基板と銅板の接合体を製造し、パターン外の不要な銅板の除去を行」ったものは、本件特許発明１の「セラミックス基板上に、ろう材層を介して回路パターンが設けられ」たものに相当する。

（イ）引用発明の「銅回路パターン間」の「外側に張り出したろう材層部」は、本件特許発明１の「回路パターンの外縁からはみ出したろう材層によ」る「はみ出し部」に相当する。

（ウ）引用発明１の「活性金属ろう材」は「Ａｇ：７０質量％、Ｉｎ：３質量％、Ｔｉ：１．５質量％、残部Ｃｕからなる組成を有する」ことは、本件特許発明１の「ろう材層は、Ａｇ、Ｃｕ及びＴiと、ＳｎまたはＩｎとを含」むことに相当する。

（エ）本件特許発明１は「はみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されており、接合ボイド率が１．０％以下である」のに対して、引用発明１はそのような特定がない点で相違する。

（オ）窒化珪素は窒化物系セラミックであるから、引用発明１の「窒化珪素回路基板」は、本件特許発明１の「セラミックス回路基板」に相当する。

したがって、本件特許発明１と引用発明１とは、次の一致点及び相違点を有する。
（一致点）
「セラミックス基板上に、ろう材層を介して回路パターンが設けられ、
回路パターンの外縁からはみ出したろう材層によりはみ出し部が形成されており、
ろう材層は、Ａｇ、Ｃｕ及びＴiと、ＳｎまたはＩｎとを含む、
セラミックス回路基板。」

（相違点１）
本件特許発明１は「はみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されており、接合ボイド率が１．０％以下である」のに対して、引用発明１はそのような特定がない点。

イ 判断
（ア）新規性について（特許法第29条第1項第3号）
本件特許発明１と引用発明１には、上記の通り相違点がある。
よって、本件特許発明１は、甲第１号証に記載された発明でない。

（イ）進歩性について（特許法第29条第2項）
上記相違点１について検討する。
甲第３号証には、セラミックス基板２と、金属板（表金属板）３と、はみ出し部６を有する接合層５とを具備する回路基板１において、−４０℃×３０分保持→室温×１０分保持→２５０℃×３０分保持→室温×１０分保持を１サイクルとして、３０００サイクル後にクラックが発生していないことが記載されているが（【００１０】、【００６９】、表５）、はみ出し部６の外縁から、セラミックス基板２と金属板（表金属板）３の接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されており、接合ボイド率が１．０％以下であることは記載されていない。
したがって、上記相違点１に係る構成は、引用発明１及び甲第３号証に記載された事項に基づいて、当業者が容易になし得たこととはいえない。

よって、本件特許発明１は、甲第１号証に記載された発明及び甲第３号証に記載された事項に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものでない。

ウ 特許異議申立人の主張について
（ア）特許異議申立人は「ここで、Ａｇ及びＣｕを含むろう材を溶融させて凝固させた場合に、ＡｇとＣｕが溶け分かれＡｇリッチ相とＣｕリッチ相が形成されることは、甲第２号証の図３に記載されたように周知の技術である。
さらに、甲１発明における加熱接合時の熱処理条件（真空中、７５０℃〜８５０℃、２０分）は、甲第２号証における加熱接合時の熱処理条件（高真空雰囲気、８００℃〜９００℃、５〜３０分）、及び本件特許発明における加熱接合時の熱処理条件（不活性雰囲気中、７７０℃〜９００℃、１０〜６０分）と共通する。
これらのことから、甲１発明のろう材層においても、Ｃｕリッチ相以外は、主にＡｇリッチ相であることは明らかである。
そして、甲第１号証におけるＣｕ相等の面積や図１の記載から、甲１発明の張り出したろう材層部で、Ａｇリッチ相が連続して形成されていることは明らかである。
甲１発明において、実施例１−２に記載されたように、張り出したろう材層部の長さが３００μｍの場合、その張り出したろう材層部では、Ａｇリッチ相が３００μｍ連続して形成されることになる。」と、主張している。（特許異議申立書第１９頁）

（イ）上記主張について検討する。
まず、甲１発明において、張り出したろう材層部の長さが３００μｍの場合、その張り出したろう材層部では、Ａｇリッチ相が３００μｍ連続して形成されることになるとの主張は、甲１発明において、張り出したろう材層部のはみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されていることを示すものではない。
さらに、甲１発明と、甲第２号証及び本件特許発明１は、加熱接合時の熱処理条件が共通であるとしているが、甲第２号証において、ろう材層内のAg成分とCu成分とが溶け分かれた組織とするための加熱処理条件は、８２０〜８５０℃程度の温度で ５〜１０分程度であり（【００１８】）、甲１発明における条件（７５０℃〜８５０℃、２０分）と相違している。また、本件特許発明１は、ろう材が、Ａｇを８５．０〜９５．０質量部、Ｃｕを５．０〜１３．０質量部（請求項５等）含有するのに対して、甲第１号証では、Ａｇが７０質量％、Ｃｕが２５．５質量％（【００２３】）であり、本件特許発明１と甲１発明とは、ろう材のＡｇとＣｕの配合比が異なっている。そうすると、甲１発明のろう材層においても、甲第２号証や本件特許発明１と同様に、Ｃｕリッチ相以外は主にＡｇリッチ相であることが明らかであるとまではいえない。

よって、特許異議申立人の上記主張を採用することができない。

（２）本件特許発明２ないし５について
本件特許発明２ないし５は、本件特許発明１に係る全ての構成を備え、さらに他の構成を付加したものであるから、本件特許発明１と同様な理由により、甲第１号証に記載された発明でない。また、甲第１号証に記載された発明及び甲第３号証に記載された事項に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものでない。

（３）本件特許発明６ないし８について
甲第４号証（【００２５】）に記載されているように、ろう材の原料に各成分の粉末を用いることは周知であるが、甲第４号証には、上記相違点１に係る構成である、はみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されており、接合ボイド率が１．０％以下であることは記載されていない。
そうすると、本件特許発明１で検討したのと同様に、本件特許発明６ないし８は、甲第１号証に記載された発明、甲第３号証及び甲第４号証に記載された事項に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものでない。

２ 理由３（進歩性）ついて
（１） 本件特許発明１について
ア 対比
本件特許発明１と引用発明４を対比する。
（ア）引用発明４の「窒化アルミニウム基板に、」「活性金属ろう材を塗布し、表面に回路形成用銅板を重ね、」「銅板と窒化アルミニウム基板の接合体を製造し、接合した回路基板をエッチングして回路」を形成したものは、「窒化アルミニウム基板」の上に「活性金属ろう材」を介して「銅板」の「回路」が設けられているといえる。
そして、「窒化アルミニウム基板」はセラミック基板であるから、引用発明４の「銅板と窒化アルミニウム基板の接合体を製造し、接合した回路基板をエッチングして回路」を形成したものは、本件特許発明１の「セラミックス基板上に、ろう材層を介して回路パターンが設けられ」たものに相当する。

（イ）引用発明４は「接合した回路基板をエッチングして回路を形成し」た後、「ろう材層をエッチングし」ているが、ろう材層によりはみ出し部が形成されているか特定されていない。
そうすると、本件特許発明１は「回路パターンの外縁からはみ出したろう材層によりはみ出し部が形成されており、」「はみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されており、接合ボイド率が１．０％以下である」のに対して、引用発明４はそのような特定がない点で相違する。

（ウ）引用発明４の「活性金属ろう材」は、「銀粉末９０質量部および銅粉末１０質量部の合計１００質量部に対して、チタンを３．５質量部、錫を３質量部含む」ことは、本件特許発明１の「ろう材層は、Ａｇ、Ｃｕ及びＴiと、ＳｎまたはＩｎとを含」むことに相当する。

（エ）窒化アルミニウムは窒化物系セラミックであるから、引用発明４の「窒化アルミニウム回路基板」は、本件特許発明１の「セラミックス回路基板」に相当する。

したがって、本件特許発明１と引用発明４とは、次の一致点及び相違点を有する。
（一致点）
「セラミックス基板上に、ろう材層を介して回路パターンが設けられ、
ろう材層は、Ａｇ、Ｃｕ及びＴiと、ＳｎまたはＩｎとを含む、
セラミックス回路基板。」

（相違点２）
本件特許発明１は「回路パターンの外縁からはみ出したろう材層によりはみ出し部が形成されており、」「はみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されており、接合ボイド率が１．０％以下である」のに対して、引用発明４はそのような特定がない点。

イ 判断
進歩性について（特許法第29条第2項）
上記相違点２について検討する。
ろう材層にはみ出し部を設けることは、甲第１号証に記載されているように周知であるが、はみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されており、接合ボイド率が１．０％以下であることは周知とはいえず、また、甲第１号証に記載されたものでもない。
したがって、上記相違点２に係る構成は、引用発明４及び甲第１号証に記載された事項に基づいて、当業者が容易になし得たこととはいえない。

よって、本件特許発明１は、甲第４号証に記載された発明及び甲第１号証に記載された事項に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものでない。

ウ 特許異議申立人の主張について
（ア）特許異議申立人は、甲４発明に係るセラミック回路基板の製造条件は、本件特許発明５及びその他の製造条件と同じであるから、甲４発明において、ろう材層にはみ出し部を設けた場合に、はみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されており、接合ボイド率が１．０％以下であることは明らかな旨を主張している。（特許異議申立書第２５−２６頁）

（イ）上記主張について検討する。
まず、甲第４号証には、「銀−銅系ろう材の組成比は、共晶組成を生成し易い組成比に設定することが好ましく、特に、回路銅板および放熱銅板からの銅の溶け込みを考慮した組成（銀粉末と銅粉末の合計１００質量部において、銀粉末が７５〜９８質量部、銅粉末が２〜２５質量部）が好適である。」（【００１８】）と記載されているので、銅板と窒化アルミニウム基板の接合後には、銀−銅系ろう材は銀と銅の共晶組織である蓋然性が高く、Ａｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されていることが明らかとはいえない。

次に、甲第４号証に記載された窒化アルミニウム回路基板の製造条件を検討する。
甲第４号証において、ろう材のすべての成分の含有量が特定されている記載は、実施例と比較例であるので、ここでは代表して実施例１に着目すると製造条件は、引用発明４において「窒化アルミニウム基板に、銀粉末９０質量部および銅粉末１０質量部の合計１００質量部に対して、チタンを３．５質量部、錫を３質量部含む活性金属ろう材を塗布し、表面に回路形成用銅板を重ね、真空雰囲気下、８４０℃で２０分保持させることで銅板と窒化アルミニウム基板の接合体を製造し、」と特定したとおりである。
ここで、引用発明４は「窒化アルミニウム基板に、銀粉末９０質量部および銅粉末１０質量部の合計１００質量部に対して、チタンを３．５質量部、錫を３質量部含む」のであるから、本件特許のように、Ａｇ、Ｃｕ及び、ＳｎまたはＩｎの合計を１００質量部とすると、引用発明４は、銀、銅及び錫の合計１００質量部に対して、銀粉末が８７．４質量部、銅粉末が９．７質量部、錫が２．９質量部となる。
そして、本件特許の実施例及び比較例において引用発明４の上記配合比に近いのは、Ｓｎ又はＩｎが２質量部以下の実施例ではなく、むしろＳｎが３質量部の比較例２であり、当該比較例２は表４によると、Ａｇリッチ相の連続性が不良となっている。
そうすると、甲４発明において、例え、ろう材層にはみ出し部を設けたとしても、はみ出し部外縁から、セラミックス基板と回路パターンとの接合界面に沿い内側に向かってＡｇリッチ相が３００μｍ以上連続して形成されていることが明らかであるとはいえない。

よって、特許異議申立人の主張を採用することができない。

（２）本件特許発明２ないし８について
本件特許発明２ないし８は、本件特許発明１に係る全ての構成を備え、さらに他の構成を付加したものであるから、本件特許発明１と同様な理由により、甲第４号証に記載された発明及び甲第１号証に記載された事項に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものでない。

３ まとめ
以上のとおりであるから、本件特許発明１ないし８は、いずれも、特許法第29条第1項及び特許法第29条第2項の規定に違反してなされたものであるということができず、同法第113条第2号により取り消すことができない。

第６ むすび
したがって、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては、請求項１ないし８に係る特許を取り消すことはできない。
また、他に請求項１ないし８に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
よって、結論のとおり決定する。
 
異議決定日 2022-09-30 
出願番号 P2019-532831
審決分類 P 1 651・ 113- Y (H05K)
P 1 651・ 121- Y (H05K)
最終処分 07   維持
特許庁審判長 井上 信一
特許庁審判官 須原 宏光
山本 章裕
登録日 2022-01-17 
登録番号 7010950
権利者 デンカ株式会社
発明の名称 セラミックス回路基板及びその製造方法  
代理人 園田・小林弁理士法人  

プライバシーポリシー   セキュリティーポリシー   運営会社概要   サービスに関しての問い合わせ