JPH02149485A - セラミック基板の製造方法 - Google Patents
セラミック基板の製造方法Info
- Publication number
- JPH02149485A JPH02149485A JP30202688A JP30202688A JPH02149485A JP H02149485 A JPH02149485 A JP H02149485A JP 30202688 A JP30202688 A JP 30202688A JP 30202688 A JP30202688 A JP 30202688A JP H02149485 A JPH02149485 A JP H02149485A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- liquid phase
- conductor
- ceramic substrate
- phase portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
- C04B41/5116—Ag or Au
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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、熱伝導性に優れかつその表面に導体が設けら
れ、その導体が高い接合強度をもって接合されてなるセ
ラミック基板の製造方法に関する。
れ、その導体が高い接合強度をもって接合されてなるセ
ラミック基板の製造方法に関する。
（従来の技術）
窒化アルミニウム（Ａ ｊ Ｎ）セラミックは、熱伝導
性が良好で放熱性に優れ、かつ電気絶縁性等の電気的特
性も優れているので半導体用の基板材料として注目を集
めている。
性が良好で放熱性に優れ、かつ電気絶縁性等の電気的特
性も優れているので半導体用の基板材料として注目を集
めている。
このＡＩＮを、半導体用の基板として適用する場合通常
次のようにして製造される。すなわち、ＡＩＮ原料粉末
を用意し、この原料粉末に焼結助剤（希土類元素、アル
カリ土類の化合物等）を所定量配合し、更にバインダー
（アルカリ系樹脂等）を添加して全体を充分に混合し、
得られた混合体を例えばドクターブレード法によりグリ
ーンシートに成形した後、窒素雰囲気中で焼結する。つ
いで、前記焼結体の所定の表面に導電性の表面層を形成
するものである。導電性の表面層を形成する方法として
、例えば金、銀−プラチナ１、銀−パラジウム等の導電
性のメタライズ層を厚膜法を適用して設ける方法が実施
されている。
次のようにして製造される。すなわち、ＡＩＮ原料粉末
を用意し、この原料粉末に焼結助剤（希土類元素、アル
カリ土類の化合物等）を所定量配合し、更にバインダー
（アルカリ系樹脂等）を添加して全体を充分に混合し、
得られた混合体を例えばドクターブレード法によりグリ
ーンシートに成形した後、窒素雰囲気中で焼結する。つ
いで、前記焼結体の所定の表面に導電性の表面層を形成
するものである。導電性の表面層を形成する方法として
、例えば金、銀−プラチナ１、銀−パラジウム等の導電
性のメタライズ層を厚膜法を適用して設ける方法が実施
されている。
上記のようにＡＩＮは、緻密に焼結するためには焼結の
際酸化イツトリウム、酸化カルシウム等の焼結助剤を必
要とする。これらの焼結助剤は、ＡＩＮの焼結工程で液
相状態となりＡＩＮ結晶粒の粒界に存在し粒界相を形成
して、ＡＩＮ結晶粒を強固に結合することにより焼結体
を緻密化するものと考えられている。
際酸化イツトリウム、酸化カルシウム等の焼結助剤を必
要とする。これらの焼結助剤は、ＡＩＮの焼結工程で液
相状態となりＡＩＮ結晶粒の粒界に存在し粒界相を形成
して、ＡＩＮ結晶粒を強固に結合することにより焼結体
を緻密化するものと考えられている。
一方、上記の液相状態のものは焼結工程において焼結体
表面に析出して液相部分を形成する。
表面に析出して液相部分を形成する。
また、半導体用基板として熱伝導性を考えた場合、焼結
助剤に含まれ粒界相に存在する酸素は熱伝導性を低下さ
せる要因の一つであることから、焼結工程において焼結
体・中の液相を焼結体の表面に移動させ液相部分を表面
部分に偏在させて熱伝導性を改良することも試みられて
いる。
助剤に含まれ粒界相に存在する酸素は熱伝導性を低下さ
せる要因の一つであることから、焼結工程において焼結
体・中の液相を焼結体の表面に移動させ液相部分を表面
部分に偏在させて熱伝導性を改良することも試みられて
いる。
このように、ＡＩＮ焼結体を緻密に焼結するためには一
定量以上の焼結助剤を含有させることが必要であるが、
焼結助剤は焼結体を緻密にするとともに焼結体表面に液
相部分を存在させることになる。
定量以上の焼結助剤を含有させることが必要であるが、
焼結助剤は焼結体を緻密にするとともに焼結体表面に液
相部分を存在させることになる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記したような焼結体表面に液相部分を
有するＡＩＮ焼結体を半導体用基板に用いた場合、いく
つかの問題点があった。例えば、液相部分が表面に析出
しているため焼結体表面が平滑でなく微少な凹凸状態を
有しており、この上に導電体を形成した場合、導電体と
の接合強度が充分でないとともに導電体部分で発生する
熱をＡＩＮ焼結体に効率良く伝導出来ない、などである
。
有するＡＩＮ焼結体を半導体用基板に用いた場合、いく
つかの問題点があった。例えば、液相部分が表面に析出
しているため焼結体表面が平滑でなく微少な凹凸状態を
有しており、この上に導電体を形成した場合、導電体と
の接合強度が充分でないとともに導電体部分で発生する
熱をＡＩＮ焼結体に効率良く伝導出来ない、などである
。
また、液相部分はそれ自体の熱伝導性が悪いためＡＩＮ
の持つ良熱伝導性という特長を損ねるものであり、さら
に液相部分は焼結体からはがれやすい性質を有している
ため導電体等との結合強度を劣化させるものである。
の持つ良熱伝導性という特長を損ねるものであり、さら
に液相部分は焼結体からはがれやすい性質を有している
ため導電体等との結合強度を劣化させるものである。
したがって、ＡＩＮ焼結体を半導体用基板として用いる
には、焼結体表面に存在する液相部分を均一にかつ必要
なだけ除去することが重要である。
には、焼結体表面に存在する液相部分を均一にかつ必要
なだけ除去することが重要である。
特に、基板を複数枚積層して半導体用基板とする場合に
は、基板の層間接続のためにスルーホールを設ける必要
があるが、このスルーホールの内面にも液相部分が存在
する。このような多層基板では、スルーホールを含む焼
結体表面に存在する液相部分を均一に除去することが必
要である。
は、基板の層間接続のためにスルーホールを設ける必要
があるが、このスルーホールの内面にも液相部分が存在
する。このような多層基板では、スルーホールを含む焼
結体表面に存在する液相部分を均一に除去することが必
要である。
本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、ＡＩＮ焼結体表面に存在する不要な液相部分を均
一にかつ必要なだけ除去することにより導体との接合面
を形成し、この接合面に所望の導体を接合することによ
り良熱伝導性を有しかつ導体との信頼性の高い接合状態
を備えたセラミック基板の製造方法を提供することを目
的とする。
ので、ＡＩＮ焼結体表面に存在する不要な液相部分を均
一にかつ必要なだけ除去することにより導体との接合面
を形成し、この接合面に所望の導体を接合することによ
り良熱伝導性を有しかつ導体との信頼性の高い接合状態
を備えたセラミック基板の製造方法を提供することを目
的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック
基板の表面に存在する液相部分を、液体媒体を用いて除
去することにより導体の接合面を得る工程と、前記接合
面に導体を形成する工程とを具備することを特徴とする
セラミック基板の製造方法である。
基板の表面に存在する液相部分を、液体媒体を用いて除
去することにより導体の接合面を得る工程と、前記接合
面に導体を形成する工程とを具備することを特徴とする
セラミック基板の製造方法である。
本発明に使用するＡＩＮ焼結体としては、窒化アルミニ
ウム粉末に焼結助剤として、希土類元素、アルカリ土類
金属元素等の酸化物、弗化物等の化合物を添加し、還元
性雰囲気中で焼結したものが用いられる。なお、焼結助
剤成分は焼結体を充分緻密化するのに必要な量を添加す
ればよくあまり多いと液相部分が過剰に形成される。焼
結助剤成分は全混合物中の１５重量％以下、好ましくは
１０重量％以下がよい。
ウム粉末に焼結助剤として、希土類元素、アルカリ土類
金属元素等の酸化物、弗化物等の化合物を添加し、還元
性雰囲気中で焼結したものが用いられる。なお、焼結助
剤成分は焼結体を充分緻密化するのに必要な量を添加す
ればよくあまり多いと液相部分が過剰に形成される。焼
結助剤成分は全混合物中の１５重量％以下、好ましくは
１０重量％以下がよい。
セラミック基板の表面に存在する液相部分を除去する手
段として、本発明では液体媒体を用いて除去する工程を
採用する。表面層を除去する手段としては、砥石等の工
具による研磨が考えられるが、この方法では効率が悪い
。また、ホーニング加工は、効率が高く好ましい方法で
あるがスルーホールの内部まで充分に液相の除去を行う
のは困難な場合がある。本発明における液体媒体を用い
て液相を除去する工程としてエツチングによる方法があ
る。この方法では、例えば焼結体を所定のエツチング液
に浸漬するごとにより焼結体表面の液相部分を均一に除
去することができる。エツチング液は、基板のスルーホ
ールの内部にも容易に進入することができるのでスルー
ホールの内面に存在する液相部分も他の表面と同様に除
去することが出来る。本発明に用いるエツチング液とし
てはＨ３ＰＯ４、Ｈ２ＳＯ４、ＮＯ３、ＨＣＩ 、ＩＰ
等の酸系のものが挙げられる。また、ＮａＯＨ，ＫＯＨ
，Ｉ、ＩＯＨ等のアルカリ系のものも適用出来る。
段として、本発明では液体媒体を用いて除去する工程を
採用する。表面層を除去する手段としては、砥石等の工
具による研磨が考えられるが、この方法では効率が悪い
。また、ホーニング加工は、効率が高く好ましい方法で
あるがスルーホールの内部まで充分に液相の除去を行う
のは困難な場合がある。本発明における液体媒体を用い
て液相を除去する工程としてエツチングによる方法があ
る。この方法では、例えば焼結体を所定のエツチング液
に浸漬するごとにより焼結体表面の液相部分を均一に除
去することができる。エツチング液は、基板のスルーホ
ールの内部にも容易に進入することができるのでスルー
ホールの内面に存在する液相部分も他の表面と同様に除
去することが出来る。本発明に用いるエツチング液とし
てはＨ３ＰＯ４、Ｈ２ＳＯ４、ＮＯ３、ＨＣＩ 、ＩＰ
等の酸系のものが挙げられる。また、ＮａＯＨ，ＫＯＨ
，Ｉ、ＩＯＨ等のアルカリ系のものも適用出来る。
なお、エツチングの条件によっては、エツチング後セラ
ミック表面がｍ くなることがあるがこの場合には、そ
の後ホーニング加工等の表面平滑化加工を施すことが好
ましい。
ミック表面がｍ くなることがあるがこの場合には、そ
の後ホーニング加工等の表面平滑化加工を施すことが好
ましい。
こうして得られた基板表面に導体を形成する。
例えば、銀糸の導体ペーストをスクリーン印刷により所
定のパターンに印刷し焼き付ける。また、スルーホール
には、前記の導体を介して端子用ピンが挿入接続される
。
定のパターンに印刷し焼き付ける。また、スルーホール
には、前記の導体を介して端子用ピンが挿入接続される
。
（作用）
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、窒化アル
ミニウムを主成分とするセラミック基板の表面に存在す
る液相部分を、液体媒体を用いて除去することにより導
体の接合面を得るので、スルーホール等の狭巾部分も他
の平面部と同様の状態のものを容品に得ることが出来る
。したがってスルーホールに形成される導体を含めてセ
ラミック基板の表面に形成される導体の接合状態を均一
な信頼性の高いものとすることが出来る。
ミニウムを主成分とするセラミック基板の表面に存在す
る液相部分を、液体媒体を用いて除去することにより導
体の接合面を得るので、スルーホール等の狭巾部分も他
の平面部と同様の状態のものを容品に得ることが出来る
。したがってスルーホールに形成される導体を含めてセ
ラミック基板の表面に形成される導体の接合状態を均一
な信頼性の高いものとすることが出来る。
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
第１図は、本発明による窒化アルミニウム基板の一実施
例を示す部分断面図である。窒化アルミニウム基板１の
表面（スルーホール３の内面を含む）の液相部分はエツ
チングで除去されその表面には導体２が形成されている
。スルーホール３には、端子用ビン４が挿入され導体２
と導電接続されている。
例を示す部分断面図である。窒化アルミニウム基板１の
表面（スルーホール３の内面を含む）の液相部分はエツ
チングで除去されその表面には導体２が形成されている
。スルーホール３には、端子用ビン４が挿入され導体２
と導電接続されている。
このようなセラミック基板は次のようにして製造した。
窒化アルミニウム粉末に焼結助剤として酸化イツトリウ
ム３重量％を添加し、有機バインダー等を加えて混合し
たスラリーを、ドクターブレード法により厚さ０．５ｍ
ｍのシートに成形した。
ム３重量％を添加し、有機バインダー等を加えて混合し
たスラリーを、ドクターブレード法により厚さ０．５ｍ
ｍのシートに成形した。
得られたシートにパンチングにより所定の位置にスルー
ホール（直径０．４ｍｍ ）を複数個形成した。
ホール（直径０．４ｍｍ ）を複数個形成した。
こうして得られたシートを窒素雰囲気中で脱脂した後、
約１８００℃で窒素雰囲気にて焼結した。得られた窒化
アルミニウム焼結体の表面には液相部分が析出し存在し
ていた。
約１８００℃で窒素雰囲気にて焼結した。得られた窒化
アルミニウム焼結体の表面には液相部分が析出し存在し
ていた。
ついでエツチング液として１１ＣＩ ３５％溶液を用い
窒化アルミニウム焼結体を７０℃２０分間浸漬してエツ
チング処理を（ｊい表面の液相部う）を除去した。
窒化アルミニウム焼結体を７０℃２０分間浸漬してエツ
チング処理を（ｊい表面の液相部う）を除去した。
さらに表面の平滑度を増すためにホーニング加工を施し
最外層を除去した。得られた焼結体表面に導体用の金ペ
ーストをスクリーン印刷により所定のパターンに印刷し
たのち、約８５０℃にて焼成した。その後、スルーホー
ルには端子用ピンを挿入し銀ろう付にて接合した。
最外層を除去した。得られた焼結体表面に導体用の金ペ
ーストをスクリーン印刷により所定のパターンに印刷し
たのち、約８５０℃にて焼成した。その後、スルーホー
ルには端子用ピンを挿入し銀ろう付にて接合した。
こうして得られた窒化アルミニウム基板の表面に形成さ
れた導体の接合強度は、０．８〜１．２ｋｇ／ｍｊと大
きく、またそのばらつきも少ないものであった。これに
対しエツチング処理を施さない場合には、０．２〜１．
０ｋｇ／−と上記実施例のものと比較して小さくまたそ
のばらつきは大きいものであった。
れた導体の接合強度は、０．８〜１．２ｋｇ／ｍｊと大
きく、またそのばらつきも少ないものであった。これに
対しエツチング処理を施さない場合には、０．２〜１．
０ｋｇ／−と上記実施例のものと比較して小さくまたそ
のばらつきは大きいものであった。
またスルーホールに設けた端子用ビンの接合強度は上記
実施例のものは３．５〜４ｋｇ／ｍｊと大きく工・ノチ
ング処理を施さないものでは１．５〜３ ｋ ｇ ／
ｓｉと小さくばらつきも多かった。
実施例のものは３．５〜４ｋｇ／ｍｊと大きく工・ノチ
ング処理を施さないものでは１．５〜３ ｋ ｇ ／
ｓｉと小さくばらつきも多かった。
このように、この実施例のセラミック基板ではセラミッ
ク焼結体とその表面に形成した導体との接合強度が大き
くまたそのばらつきも少なく信頼性の高い接合状態を得
ることが出来る。
ク焼結体とその表面に形成した導体との接合強度が大き
くまたそのばらつきも少なく信頼性の高い接合状態を得
ることが出来る。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明のセラミック基板の製造方
法によれば、セラミック焼結体の表面の液相部分をスル
ーホールを含めて除去することが出来、導体との接合に
適する表面状態を均一に得ることにより導体との接合強
度が大きく向上したセラミック基板を得ることができる
。また前記の液相部分の除去に液体媒体を用いることに
より、均一な表面状態を得ることができ信頼性の高い接
合状態を得ることができる。さらに、焼結体の外表面お
よびスルーホール部分の表面状態が均一であるため導体
印刷の際の導体ペーストの濡れ性が均一となり微少ピッ
チの精細な回路パターンの形成が可能となるとともに、
焼結体の外表面およびスルーホール部分の印刷条件を同
一のものとすることが出来る。したがって、従来のよう
に導体ペーストの濡れ性が悪いスルーホール部分の印刷
条件を変更する必要がなくなる。
法によれば、セラミック焼結体の表面の液相部分をスル
ーホールを含めて除去することが出来、導体との接合に
適する表面状態を均一に得ることにより導体との接合強
度が大きく向上したセラミック基板を得ることができる
。また前記の液相部分の除去に液体媒体を用いることに
より、均一な表面状態を得ることができ信頼性の高い接
合状態を得ることができる。さらに、焼結体の外表面お
よびスルーホール部分の表面状態が均一であるため導体
印刷の際の導体ペーストの濡れ性が均一となり微少ピッ
チの精細な回路パターンの形成が可能となるとともに、
焼結体の外表面およびスルーホール部分の印刷条件を同
一のものとすることが出来る。したがって、従来のよう
に導体ペーストの濡れ性が悪いスルーホール部分の印刷
条件を変更する必要がなくなる。
第１図は本発明による窒化アルミニウムＭｔ、の一実施
例を示す部分断面図である。 ｌ・・・・・・・・・窒化アルミニウム基板２・・・・
・・・・・導体 ３・・・・・・・・・スルーホール ４・・・・・・・・・端子用ピン
例を示す部分断面図である。 ｌ・・・・・・・・・窒化アルミニウム基板２・・・・
・・・・・導体 ３・・・・・・・・・スルーホール ４・・・・・・・・・端子用ピン
Claims (1)
- 窒化アルミニウムを主成分とするセラミック基板の表
面に存在する液相部分を、液体媒体を用いて除去するこ
とにより導体の接合面を得る工程と、前記接合面に導体
を形成する工程とを具備することを特徴とするセラミッ
ク基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30202688A JPH02149485A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | セラミック基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30202688A JPH02149485A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | セラミック基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02149485A true JPH02149485A (ja) | 1990-06-08 |
Family
ID=17904007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30202688A Pending JPH02149485A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | セラミック基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02149485A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6013357A (en) * | 1996-08-27 | 2000-01-11 | Dowa Mining Co., Ltd. | Power module circuit board and a process for the manufacture thereof |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP30202688A patent/JPH02149485A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6013357A (en) * | 1996-08-27 | 2000-01-11 | Dowa Mining Co., Ltd. | Power module circuit board and a process for the manufacture thereof |
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