JP2774560B2 - 窒化アルミニウムメタライズ基板 - Google Patents

窒化アルミニウムメタライズ基板

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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、高熱伝導率を有する窒化アルミニウムメタ
ライズ基板の関し、特に熱伝導率が200W/m・Ｋ以上の窒
化アルミニウム焼結体に対して接合強度の強いメタライ
ズ層を形成した窒化アルミニウムメタライズ基板に関す
る。
（従来の技術） 近年、ハイブリッドIC用などの回路基板として、高い
熱伝導率を有する窒化アルミニウム焼結体などの窒化物
系セラミックス焼結体を使用したセラミックス基板が注
目を集めている。
ところで、セラミックス焼結体を回路基板として使用
する場合には、そのセラミックス焼結体の表面に導電層
を形成することが不可欠である。
上述した、窒化アルミニウムなどの窒化物系セラミッ
クス焼結体表面に導電層を形成する場合、金属成分とし
て、主としてモリブデンやタングステンなどの高融点金
属を用い、各種添加物を加えた混合粉末をペースト化し
たものを印刷法によって所望の回路パターン形状に塗布
し、これを焼成することによって導電層を形成してい
る。そして、この導電層上にニッケルめっき層および金
めっき層を順に形成して回路基板を作製している。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような各種添加物を含むモリブデ
ンやタングステンなどの高融点金属を用いて作製された
メタライズ用ペーストを使用する方法は、窒化アルミニ
ウム焼結体を使用する場合、熱伝導率が200W/m・Ｋ以下
の低いものについては適用可能であり、接合強度の強い
メタライズ基板が得られたが、熱伝導率200W/m・Ｋ以上
の窒化アルミニウム基板については、メタライズ層の接
合強度が弱く、平均強度値にもばらつきが生じていた。
窒化アルミニウム基板にメタライズ層を形成してメタ
ライズ基板を得るに際して、用いる窒化アルミニウムの
熱伝導率が低い場合、焼結体表面上にしみ出してくる焼
結助剤の化合物の量は少ない。このため、窒化アルミニ
ウムとメタライズ用ペースト中の成分とが、直接反応し
やすい。
そして、メタライズ層の焼結の際、温度が窒化アルミ
ニウム焼結体の焼結温度近くまで上がるため、窒化アル
ミニウム焼結体内部の焼結助剤の化合物が再び基板表面
上にしみ出してくる。しかし、この際のしみ出しは窒化
アルミニウムとメタライズ用ペーストとの反応の後に起
こるため、焼結体表面にしみだした焼結助剤の化合物か
らなる粒界構成相成分はメタライズ層中に浸透して、メ
タライズ層中の空隙を埋める働きをするため、接合強度
の向上に寄与する結果となる。
一方、熱伝導率200W/m・Ｋ以上の窒化アルミニウム焼
結体へのメタライズの場合、以下の理由により接合強度
が低く、ばらつきが生じている。
まず、熱伝導率が200W/m・Ｋ以上の場合、焼結体表面
上にしみ出してくる焼結助剤の化合物の量が多い。この
ため、焼結体表面は窒化アルミニウム粒子に対して粒界
構成相成分の占める割合が多く、メタライズ用ペースト
と反応する表面積が減少する。
このため、熱伝導率200W/m・Ｋ以上の窒化アルミニウ
ムメタライズ基板を、たとえば発熱量の大きい電子部品
の基板として用いた場合、環境の温度変化に対して、基
板とメタライズ層との接合部が剥がれるという問題があ
った。
本発明はこのような問題に対処するためになされたも
ので、熱伝導率が200W/m・Ｋ以上の窒化アルミニウム焼
結体上に、均一で、充分な接合強度を有するメタライズ
層を形成した窒化アルミニウムメタライズ基板を提供す
ることを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明における窒化アルミニウムメタライズ基板は、
窒化アルミニウム焼結体からなるセラミックス基板と、
このセラミックス基板上に形成されたメタライズ層とを
有する窒化アルミニウムメタライズ基板において、前記
窒化アルミニウム焼結体の表面部における粒界構成相成
分の濃度が３重量％以下であることを特徴としている。
本発明に使用する窒化アルミニウム焼結体は、特に熱
伝導率に制限はないが、200W/m・Ｋ以上の高い熱伝導率
を有する高純度の窒化アルミニウム焼結体に対して特に
効果的である。
窒化アルミニウム焼結体は、たとえば、窒化アルミニ
ウム粉末に適量の焼結助剤を添加し、この焼結助剤によ
って形成される液相による緻密化焼結によって作製され
る。
窒化アルミニウム焼結体に含まれる焼結助剤として
は、通常、イットリウム、アルミニウム、カルシウムな
どの金属の酸化物、あるいは加熱により酸化物となる炭
酸塩や他の塩類などが使用され、これらの１種または２
種以上の混合物として使用する。
ところで、この窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率
は、焼結体内に存在する不純物量に大きく依存してい
る。したがって、熱伝導率の高い窒化アルミニウム焼結
体を得るには、この不純物量を低く抑える必要がある。
この方法としては、窒化アルミニウム粉末の焼成を酸
素分圧が低い不活性ガス中で行うことによって不純物と
しての酸素を除去する。
本発明の窒化アルミニウムメタライズ基板は、窒化ア
ルミニウム焼結体の表面部における粒界構成相成分の濃
度が３重量％以下である。
この濃度は、窒化アルミニウム焼結体の表面にＸ線を
照射してピーク値を測定し、検量線で検定することによ
り求めることができる。
また、表面部の濃度とは、窒化アルミニウム焼結体の
最表面から最表面を含んで深さ方向50μｍ程度の厚さ部
分の焼結体層における濃度を意味している。
窒化アルミニウム焼結体表面の粒界構成相成分が３重
量％を超えると、メタライズ層の接合にばらつきが生
じ、メタライズ層全体としての接合強度が低下するため
好ましくない。
これは、粒界構成相成分の存在によって窒化アルミニ
ウムとメタライズ用ペーストとの反応が阻害された部分
は、窒化アルミニウム焼結体とメタライズ層との間にい
ずれの層とも接合しにくい粒界構成相成分からなる表面
層が挟み込まれる形で形成されるためである。
より好ましい粒界構成相成分の濃度は、上述したよう
な窒化アルミニウム焼結体の表面部において１重量％以
下である。
窒化アルミニウム焼結体の表面を上記状態とする方法
としては、たとえば、原料の窒化アルミニウム粉末を焼
成した後、メタライズ用ペーストを塗布する前に、たと
えばラッピングやホーニングなど、通常の研削手段を用
いて焼結体表面を研削することにより、焼結体上に残留
している離型剤などの不純物と共に粒界構成相成分から
なる中間的な層を除去する方法などが挙げられる。
さらに、本発明に用いる窒化アルミニウム焼結体は、
粒界構成相成分が、上記焼結体の深さ方向に、表面濃度
±1.5重量％の濃度範囲が分布していることが好まし
い。
なぜならば、窒化アルミニウム焼結体内で、深さ方向
に粒界構成相成分の濃度差が大きいということは、窒化
アルミニウム焼結体表面におけるメタライズペーストの
接合しにくい部分の増加につながるからである。
本発明の窒化アルミニウムメタライズ基板は、たとえ
ば次のようにして製造される。
まず、上述したようなメタライズ用組成物を有機系バ
インダーと必要に応じて分散媒とともに混合し、所望の
粘度としてメタライズ用ペーストを作製する。
一方、窒化アルミニウム焼結体は、ラッピング、ホー
ニングなど、通常用いられている研削手段によって、メ
タライズ層を形成する表面を研削し、焼結体上に残留し
ている離型剤および焼結体上にしみだしている窒化アル
ミニウム焼結体の粒界構成相成分を除去する。
この研削は、焼結体の深さ方向に10μｍ以上の深さと
なることが好ましい。研削量が10μｍ以下では、離型剤
は除去できるが粒界構成相成分は完全に除去できず、本
発明の効果が得られにくい。
すなわち、焼結体表面の物理的な平滑性は得られても
成分的に不均一であり、部分的に存在する粒界構成相成
分が阻害因子となって働き、窒化アルミニウムとメタラ
イズ用ペーストとが直接反応しにくくなる。したがっ
て、熱サイクルなどがかかった場合、メタライズ層の接
合強度を劣化させる原因となるのである。
その後、こうして表面が均質化された窒化アルミニウ
ム焼結体上に上記メタライズ用ペーストを、たとえばス
クリーン印刷法などによって所要のパターン形状に塗布
し、乾燥した後に窒素ガスなどの不活性雰囲気中で焼成
してメタライズ層を形成する。
（作用） 本発明に使用する基板の原料である窒化アルミニウム
は、焼成後、基板の表面に焼結助剤の化合物がしみ出す
性質を有している。
そして、これらの焼結助剤は、窒化アルミニウムの焼
成時に窒化アルミニウム焼結体の成分と反応して、たと
えば、Y2O3、TiN、Al2O3の反応によって生成するYAG、Y
AM、YALなどの化合物を窒化アルミニウム粒子間の粒界
に形成する。
これらの粒界構成相成分は、メタライズ用ペースト中
の接合に寄与する成分とは反応せず、メタライズ層形成
の妨げとなる。
したがって、このような焼結助剤の化合物からなる粒
界構成相成分が基板表面に多く存在していると、メタラ
イズ層の接合強度にばらつきが生じ、良好なメタライズ
基板を得ることができない。
本発明の窒化アルミニウムメタライズ基板は、上述し
た粒界構成相成分を研削などの手段を用いて除去し、窒
化アルミニウム焼結体の表面における粒界構成相成分の
濃度を３重量％以下に抑えているため、窒化アルミニウ
ム焼結体とメタライズ用ペーストとの反応面積が確保さ
れる。
さらに、上記粒界構成相成分の基板深さ方向における
濃度範囲を、焼結体表面の濃度に対して±1.5重量％と
することによって、粒界構成相成分のメタライズ層への
浸透を促進することができ、メタライズ層の接合強度を
向上させることができる。
したがって、本発明によれば、熱伝導率が200W/m・Ｋ
以上の窒化アルミニウム焼結体を使用する場合でも、接
合強度の強いメタライズ層を形成することができる。
（実施例） 次に、本発明の一実施例について説明する。
実施例１ 第１図は本発明の窒化アルミニウムメタライズ基板の
製造工程を示す図である。
同図において、１は窒化アルミニウム焼結体であり、
焼結助剤としてY2O3を窒化アルミニウム粉末に対して３
重量％添加し、常圧焼結法により、熱伝導率が200W/m・
Ｋである窒化アルミニウム焼結体を作製した。
焼成後の窒化アルミニウム焼結体１には、その表面
に、離型剤２が残留しており、さらに、焼結助剤の化合
物からなる粒界構成相成分が窒化アルミニウム焼結体１
内部からしみだして粒界構成相成分の濃度が高い焼結体
表面層３を形成している（第１図−ａ）。
この窒化アルミニウム焼結体１の最外層をホーニング
法によって研削し、離型剤２を除去する（同図−ｂ）。
さらに、研削を続けることによって焼結体表面層３を
除去する（同図−ｃ）。
このような研削処理によって窒化アルミニウム焼結体
表面の粒界構成相成分の濃度を1.4重量％とした。ま
た、窒化アルミニウム焼結体の深さ方向における粒界構
成相成分の濃度差は0.4重量％であり、研削量は40μｍ
であった。
こうして焼結体表面層３を除去した窒化アルミニウム
焼結体１上に、メタライズ用ペーストとしてMo−TiNペ
ーストを塗布し、窒素中、1700℃で焼成してメタライズ
層４を形成する（同図−ｄ）。
得られた窒化アルミニウムメタライズ基板について、
接合強度の測定を行った。
これは、60mm×60mmの窒化アルミニウムメタライズ基
板を2.5mm×2.5mmに切断して試験用サンプルを作製し、
この試験用サンプル50個についてメタライズ層をめっき
した後、Sn−Sb半田で銅線を接合し、垂直方向に引張る
方法により行った。
また、冷熱サイクル試験（TCT）後に、同様の接合強
度試験を実施し、冷熱サイクルに対する信頼性を調べ
た。
さらに、この実施例で得た窒化アルミニウムメタライ
ズ基板50枚に、それぞれトランジスタを搭載し、ΔVBE
法によって熱抵抗を測定した。
なお、上記試験において、標準偏差も併せて求めた。
これらの結果を第１表に示す。
実施例２ 窒化アルミニウム焼結体として、熱伝導率が、200W/m
・Ｋであり、焼結助剤としてY2O3を含む焼結体を使用
し、実施例１と同一方法でメタライズ層を形成した。
ただし、窒化アルミニウム焼結体表面の粒界構成相成
分の濃度が2.8重量％となるように研削を行った。ま
た、窒化アルミニウム焼結体の深さ方向における粒界構
成相成分の濃度差は1.3重量％であり、研削量は15μｍ
であった。
さらに、作製した窒化アルミニウムメタライズ層基板
について、実施例１と同一条件でメタライズ層の接合強
度および熱抵抗を測定した。
この結果を第１表に示す。
比較例１ 窒化アルミニウム焼結体として、熱伝導率が、200W/m
・Ｋであり、焼結助剤としてY2O3を含む焼結体を使用
し、実施例１と同一方法でメタライズ層を形成した。
ただし、窒化アルミニウム焼結体表面の粒界構成相成
分の濃度が3.3重量％となるように研削を行った。ま
た、窒化アルミニウム焼結体の深さ方向における粒界構
成相成分の濃度差は1.9重量％であり、研削量は５μｍ
であった。
さらに、作製した窒化アルミニウムメタライズ層基板
について、実施例１と同一条件でメタライズ層の接合強
度および熱抵抗を測定した。この結果を、実施例の結果
と併せて第１表に示す。
比較例２ 窒化アルミニウム焼結体として、熱伝導率が、200W/m
・Ｋであり、焼結助剤としてY2O3を含む焼結体を使用
し、研削による表面層の除去を行わずにメタライズ層を
形成した。
この窒化アルミニウム焼結体表面の粒界構成相成分の
濃度は4.3重量％であり、窒化アルミニウム焼結体の深
さ方向における粒界構成相成分の濃度差は2.9重量％で
あった。
さらに、作製した窒化アルミニウムメタライズ層基板
について、実施例１と同一条件でメタライズ層の接合強
度および熱抵抗を測定した。この結果を第１表に示す。
また、上記実施例１で作製した窒化アルミニウム焼結
体に対して、その表面を研削して焼結体の厚さを減少さ
せながらＸ線回折を行い、種々の深さにおける焼結体表
面のＸ線回折強度を測定したところ、以下のことが明ら
かとなった。
第１図は、上記Ｘ線回折で得た結果を、窒化アルミニ
ウム焼結体中のAlNと、この窒化アルミニウム焼結体の
粒界構成相成分であるY2O3およびYAM（2Y2O3・Al2O3）
との回折強度比で示したものである。各構成相成分の面
指数は、それぞれ、AlN 200,Y2O3 222,YAM 023である。
また、図中、白丸はAlNに対するY2O3の回折強度比を、
黒丸はAlNに対するYAMの回折強度比を表している。
第１図から、窒化アルミニウム焼結体の粒界構成相成
分の分布が、焼結体の深さ方向でばらついていることが
認められる。そして、このばらつきは、特に焼結体表面
近傍で大きい。
第２図は、第１図を定量化したもので、窒化アルミニ
ウム焼結体の深さに対するイットリウムおよび酸素の含
有量の変化を示している。図中、白三角はイットリウム
含有量を、黒三角は酸素含有量を表しており、それぞれ
の初期添加量を矢印で示した。
第２図から、焼結体表面下０〜30μｍのところにおい
て粒界構成相成分の含有量が、初期添加した量より高く
なっていることがわかる。
これは、窒化アルミニウム焼結体内部の粒界構成相成
分が表面にしみだしていることを示している。
それでは次に、焼結助剤としてY2O3を含み、熱伝導率
が130、200、260W/m・Ｋである３種類の窒化アルミニウ
ム焼結体を使用した実施例について述べる。
実施例３ この実施例では、熱伝導率が130、200、260W/m・Ｋで
ある３種類の窒化アルミニウム焼結体を使用し、それぞ
れの焼結体の研削量を変化させた。
そして、各研削状態において窒化アルミニウム焼結体
にメタライズ層を形成し、メタライズ層の接合強度を測
定した。
また、熱伝導率が130、200W/m・Ｋである窒化アルミ
ニウム焼結体を使用して作製した窒化アルミニウムメタ
ライズ基板については、トランジスタ搭載時の熱抵抗を
測定した。
なお、上記接合強度ならびに熱抵抗の測定は、上述し
た実施例１と同一条件で行った。
メタライズ層の接合強度については第２表に、熱抵抗
については第３表に、それぞれの結果を示す。
以上の結果から明らかなように、高熱伝導率を有する
窒化アルミニウム焼結体へのメタライズにおいて、焼結
体表面を研削などの手段によって処理し、粒界構成相成
分を特定の濃度以下におさえることで、窒化アルミニウ
ムとメタライズ用ペーストとの反応環境を改善し、接合
強度の高いメタライズ層を形成することができた。
また、上記粒界構成相成分が窒化アルミニウム焼結体
の深さ方向において、表面濃度±1.5％の濃度差で分布
している窒化アルミニウム焼結体を用いることによっ
て、焼結体表面にしみだした粒界構成相成分のメタライ
ズ層への浸透を促進し、メタライズ強度の向上を図るこ
とができた。
したがって、熱伝導率200W/m・Ｋ以上の窒化アルミニ
ウム焼結体を用いて作製された窒化アルミニウムメタラ
イズ基板を、高周波半導体素子用ヒートシンクとして使
用しても、十分信頼性が保てることがわかった。
［発明の効果］ 本発明の窒化アルミニウムメタライズ基板によれば、
メタライズ層との接合に関与せずメタライズ層形成の際
に阻害因子となって働く、窒化アルミニウム焼結体中の
粒界構成相成分を、焼結体表面において３重量％以下と
しているため、窒化アルミニウムとメタライズ用ペース
トとの反応面積が増大し、接合強度の高いメタライズ層
を形成することができる。
したがって、熱伝導率が200W/m・Ｋ以上の窒化アルミ
ニウム焼結体に対して接合強度の高いメタライズ層を形
成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による窒化アルミニウムメタ
ライズ基板の製造工程を示す図であり、第２図は窒化ア
ルミニウム焼結体のＸ線回折結果を各物質の回折強度比
で表した図であり、第３図は第２図の結果を定量化して
表した図である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】窒化アルミニウム焼結体からなるセラミッ
    クス基板と、このセラミックス基板上に形成されたメタ
    ライズ層とを有する窒化アルミニウムメタライズ基板に
    おいて、 前記窒化アルミニウム焼結体の表面部における粒界構成
    相成分の濃度が、３重量％以下であることを特徴とする
    窒化アルミニウムメタライズ基板。
  2. 【請求項２】前記窒化アルミニウム焼結体の深さ方向に
    おける粒界構成相成分の濃度分布が、前記窒化アルミニ
    ウム焼結体表面における濃度に対して、±1.5重量％以
    内の濃度範囲である請求項１記載の窒化アルミニウムメ
    タライズ基板。
  3. 【請求項３】前記窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率が
    200W/m・Ｋ以上である請求項１記載の窒化アルミニウム
    メタライズ基板。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6682608B2 (en) 1990-12-18 2004-01-27 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Superelastic guiding member
JP2554210B2 (ja) * 1991-03-19 1996-11-13 株式会社日立製作所 金属接合回路基板およびそれを用いた電子装置
JPH07109573A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd ガラス基板および加熱処理方法
JPH1067586A (ja) * 1996-08-27 1998-03-10 Dowa Mining Co Ltd パワーモジュール用回路基板およびその製造方法
CA2232517C (en) * 1997-03-21 2004-02-17 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha .) Functionally gradient material and method for producing the same
US6699571B1 (en) 2002-03-27 2004-03-02 Morgan Advanced Ceramics, Inc. Devices and methods for mounting components of electronic circuitry
US6976532B2 (en) * 2003-06-26 2005-12-20 The Regents Of The University Of California Anisotropic thermal applications of composites of ceramics and carbon nanotubes
US7481267B2 (en) * 2003-06-26 2009-01-27 The Regents Of The University Of California Anisotropic thermal and electrical applications of composites of ceramics and carbon nanotubes
JP4238166B2 (ja) * 2004-03-22 2009-03-11 ヤマハ発動機株式会社 燃料供給装置および車両
US7771424B2 (en) * 2005-03-16 2010-08-10 Starion Instruments Integrated metalized ceramic heating element for use in a tissue cutting and sealing device
JP2011190163A (ja) * 2010-02-22 2011-09-29 Tokuyama Corp 窒化アルミニウム焼結体加工物の製造方法
JP5595833B2 (ja) * 2010-08-25 2014-09-24 株式会社東芝 窒化アルミニウム基板
JP2012111671A (ja) * 2010-11-26 2012-06-14 Tokuyama Corp 窒化アルミニウム焼結体加工物の製造方法
KR101981934B1 (ko) * 2017-11-09 2019-05-27 한국기계연구원 질화물 후막을 포함하는 열 전달 시스템

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5075208A (ja) * 1973-11-07 1975-06-20
JPS57181356A (en) * 1981-04-30 1982-11-08 Hitachi Ltd Sintered aluminum nitride body with high heat conductivity
DE3247985C2 (de) * 1982-12-24 1992-04-16 W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau Keramischer Träger
JPS6073843A (ja) * 1983-09-30 1985-04-26 株式会社東芝 機能性セラミツクス
US4659611A (en) * 1984-02-27 1987-04-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Circuit substrate having high thermal conductivity
DE3534886A1 (de) * 1984-09-30 1986-04-03 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa Verfahren zum herstellen von aluminiumnitrid-keramik-platten
JPH0674194B2 (ja) * 1986-02-03 1994-09-21 住友電気工業株式会社 表面改質されたＡ▲ｌ▼Ｎ焼結体
DE3789628T3 (de) * 1986-02-20 1998-04-02 Toshiba Kawasaki Kk Gesinterter Körper aus Aluminiumnitrid mit leitender metallisierter Schicht.
JPS62207789A (ja) * 1986-03-08 1987-09-12 日本特殊陶業株式会社 窒化アルミニウム製基材の表面構造及びその製造法
DE3630066C1 (de) * 1986-09-04 1988-02-04 Heraeus Gmbh W C Verfahren zur Herstellung von gesinterten metallisierten Aluminiumnitrid-Keramikkoerpern
CA1333241C (en) * 1987-01-26 1994-11-29 Akira Sasame Aluminum nitride sintered body formed with metallized layer and method of manufacturing the same
US4883704A (en) * 1987-03-30 1989-11-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Circuit substrate comprising nitride type ceramics, method for preparing it, and metallizing composition for use in it
JPS6417093A (en) * 1987-07-10 1989-01-20 Shaken Kk Deformation of character image
JPH02176838A (ja) * 1988-12-27 1990-07-10 Nec Corp レコード管理方式

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