JPH02225374A - 窒化アルミニウム部品の製造方法 - Google Patents

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。

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、窒化アルミニウム部品の製造方法に関し、特
に、レーザ光を利用したレーザ加工を窒化アルミニウム
セラミックスに適用する際の製造方法に関する。

（従来の技術） ファインセラミックスは、これまでの窯業製品としての
セラミックスに、高耐熱性、高硬度、低比重、高耐食性
などの優れた性質を付加した材料である。

窒化アルミニウムセラミックスは、このようなファイン
セラミックスの一種であり、熱伝導率がアルミナセラミ
ックスの約１０倍と高く、放熱性に優れ、高電気絶縁性
、低誘電率を示し、加えて、シリコンチップに近似した
低熱膨張率などの優れた特性を有しているため半導体装
用基板として用いられることが多く、大電流および高出
力の電′気・電子部品用材料として注目されている。

このような窒化アルミニウムセラミックスを基板などの
製品とするには、種々の加工が必要であり、窒化アルミ
ニウムに適用されている加工法としては、機械加工、レ
ーザ加工、電子ビーム加工、プラズマ加工、エツチング
加工、放電加工などが挙げられる。

なかでも、レーザ加工は、金属部品の加工を中心に急速
に実用化が進展している新しい加工法のひとつであり、
非接触で自由度の高い加工ができるという特徴を有して
いるため、セラミックス材料に対する加工手段としても
注１」され、セラミックスの高能率、高精度加工法のひ
とつとして期待されている。

（発明が解決しようとする課題） 窒化アルミニウム部品の製造プロセスにおいて、所望の
形状、寸法、表面状態を得るために、加工工程は重要な
意味を持つ。

また、加工はファインセラミックスの重要な性質である
強度に大きな影響を与えるため、加工効率と最終製品の
性質とのバランスに留意する必要がある。

上述した加工法においても、それぞれ優れた特性を備え
ている反面、今後の課題として残されている問題点があ
る。それらの幾つかについて述べる。

切削加工、研削加工などの機械加工法は、セラミックス
材料の局所破砕を繰り返しながら微小亀裂の導入、被切
削物の除去過程が進行する。

このため、研削条件、研削液などによって加工効率や被
加工物であるセラミックスの表面状態に大きな影響を及
ぼす。

また、レーザ加工法は加工物と非接触であるため、上述
した機械加工で問題となる窒化アルミニウムセラミック
ス表面における物理的な表面状態への影響がなく高能率
である反面、加工物を瞬時に溶融、蒸発させて加工する
ため、高温によって窒化アルミニウム成分に化学的な変
化が生じ、窒化アルミニウムセラミックスの絶縁性が低
下するという問題があった。

このような絶縁性の低下は、窒化アルミニウムセラミッ
クスを半導体装用基板などの電子用部品として使用する
場合、信頼性の低下を招く原因となっていた。

本発明は、このような問題に対処してなされたもので、
ファインセラミックスの難削性に対応し、かつ、窒化ア
ルミニウムセラミックスの優れた特性を活かすことので
きる加工方法を用いた、より適切な窒化アルミニウム部
品の製造方法を提供することを目的とする。

Ｃ発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、窒化アルミニウムセラミックスにレーザ光を
照射して所望の加工を行う工程と、前記窒化アルミニウ
ムセラミックスの少なくともレーザ光の照射部分に表面
処理を施し、前記窒化アルミニウムセラミックス表面に
析出した金属成分を除去する工程とを存することを特徴
とする窒化アルミニウム部品の製造方法である。

本発明の加工工程におけるレーザ光を使用するレーザ加
工は、穴あけ、切断、スクライビングなどの加工に用い
ることができ、その原理はレーザ光が材料表面での吸収
により熱エネルギーに変換されて材料の温度を上昇させ
、この温度上昇により組成変化や溶融、蒸発を起こす現
象を利用した一種の熱加工である。

レーザ加工に使用されるレーザ光としてはＹＡＧレーザ
（波長１，０６μｌＩ）や、ＣＯ２レーザ（波長１Ｏ１
６μＩ）が挙げられ、本発明ではＣＯ２レーザを使用す
ることが好ましい。

これは、セラミックスの加工においては、セラミックス
にＣＯ２レーザの赤外光を吸収しゃすいものが多く、比
較的低出力のレーザ加工装置でも効率的な加工を行うこ
とができるためである。

本発明の製造方法においては、レーザ光を照射した窒化
アルミニウムセラミックスの少なくともレーザ光の照射
部分に表面処理を施している。

これは、レーザ光を照射した部分の窒化アルミニウムの
窒素成分が高温のために揮散し、アルミニウムが金属と
して析出するため、この金属成分を除去するための工程
である。

これによって、窒化アルミニウムセラミックスの絶縁性
を低下させる原因となる金属アルミニウムを除去するこ
とができる。

表面処理の方法としては、ホーニング加工、１］磨加工
、熱処理などが挙げられ、特に窒化アルミニウムセラミ
ックスに対してはホーニング加工法を用いることが好ま
しい。

こうした表面処理によって、析出した金属成分を除去し
た窒化アルミニウム部品は、絶縁性の低下がなく、電子
部品として優れたものである。

（作　用） 本発明の窒化アルミニウム部品の製造方法においては、
窒化アルミニウムセラミックスにレーザ光を照射して所
望の加工を行った後、この窒化アルミニウムセラミック
スの少なくともレーザ光１（（（耐部分に表面処理を施
している。

このため、レーザ光を照射することによって窒化アルミ
ニウムセラミックスの表面に析出【７た金属アルミニウ
ムが除去される。

したがって、絶縁性の低下を防ぐことができ、窒化アル
ミニウムの特性を犠牲にすることなく様々な加工を行っ
て、信頼性の高い窒化アルミニウム部品を製造すること
ができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。

実施例 窒化アルミニウム粉末に、適量の焼結助剤とバインダを
添加し、窒素雰囲気中、１７５０〜１９００℃、１〜３
時間の条件で焼成し、厚さ　０．５１の正方形のセラミ
ックスシートを作製した。

そして、このセラミックスシートに、９枚の正方形の基
板を取るだめの分割線である基板９個取り用のスクライ
ブラインをＣＯ２レーザ（波長１０．８μｒＡ）の照射
によって加工形成した。

このスクライブラインは、パルス発振レーザによって形
成される微小なレーザホールの連なりであり、このレー
ザホールを所定のライン上に照射することによってスク
ライブラインを形成することができる。

なお、個々のレーザホールの大きさは、深さを０．１５
　ａｍ、焦点の径をＯ，１８１１ｍとした。

上記レーザ加工後、顕微鏡観察やＸ線回折法のような観
察方法で窒化アルミニウムセラミックスの表面を観察し
たところ、スクライブラインを形成するレーザホールの
内面部に金属アルミニウムが析出していた。

次に、スクライブラインを形成した窒化アルミニウムセ
ラミックスシートのスクライブラインに沿って、２２０
メツシユのアルミナ粒子を、圧力２゜ｋ　ｇ　Ｉ”　／
　ｃｉ／で噴射し、ホーニング処理を施した。

このホーニング処理後の窒化アルミニウムセラミックス
表面を、上述した観察方法で観察した結果、金属アルミ
ニウムは観察されず、ホーニング処理によって除去され
ていることがわかった。

なお、上述した表面処理は、レーザ光照射部分だけに行
っても良いし、窒化アルミニウムセラミックスシート全
面に行っても良い。シート全面に表面処理を行う場合は
、処理後の窒化アルミニウムセラミックスの表面粗さが
３〜６μｌとなるように行うことが好ましい。

これによって、窒化アルミニウムセラミックス表面にメ
タライズ層を形成する場合、表面粗さによるアンカー効
果によってメタライズ層の接合強度を向上させることが
できる。

その後、形成したスクライブラインに沿って分割切断し
、上記スクライブラインに規定された９個の正方形の窒
化アルミニウム基板を得た。

こうして得た窒化アルミニウム基板は絶縁性の低下がな
く、実装用基板として優れたものであった。

比較例 上述した実施例と同一条件で窒化アルミニウムのセラミ
ックスシートを作製し、これに実施例と同一条件でスク
ライブラインを形成した。

その後、スクライブラインに沿ってセラミックスシート
を切断し、９個の窒化アルミニウム基板を得た。

このように表面処理を行わないで多個取りした窒化アル
ミニウム基板は、レーザホールの内面部に金属アルミニ
ウムが析出したままのセラミックスシートを分割切断し
ているため、このシート切断部すなわち多個取りした基
板のエツジ部に金属アルミニウムが残留していた。

この金属アルミニウムという余分な導電性物質が存在す
ることによって、窒化アルミニウム基板の絶縁性が低下
していた。したがって、この窒化アルミニウム基板を実
装用基板として使用した場合、信頼性の低下が予想され
る。

以上の結果から明らかなように、実施例による製造方法
では、レーザ加工によって窒化アルミニウムの高電気絶
縁性という特性を犠牲にすることなく、信頼性の高い窒
化アルミニウム基板を製造することができた。

なお、上述した実施例では窒化アルミニウム基板を多個
取りによって製造する際の、スクライブラインの形成に
ついて説明したが、本発明はこれに限らず、窒化アルミ
ニウムセラミックスのレーザ切断やスルーホール形成な
どにも適用することが可能で、種々の窒化アルミニウム
部品を製造することができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の窒化アルミニウム部品の
製造方法によれば、レーザ光照射後の窒化アルミニウム
セラミックスに表面処理を施している。

これによって、レーザ光の高温に起因する窒化アルミニ
ウムの表面性変化によって析出する金属成分を除去する
ことができる。

したがって、窒化アルミニウムセラミックスの優れた特
性を低下させることなく様々な加工を行うことができ、
信頼性の高い窒化アルミニウム部品を製造することがで
きる。

出願人　　　　　　株式会社　東芝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化アルミニウムセラミックスにレーザ光を照射
   して所望の加工を行う工程と、 前記窒化アルミニウムセラミックスの少なくともレーザ
   光の照射部分に表面処理を施し、前記窒化アルミニウム
   セラミックス表面に析出した金属成分を除去する工程と
   を有することを特徴とする窒化アルミニウム部品の製造
   方法。