JPH02295190A - 窒化アルミニウム基板の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム基板の製造方法Info
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- JPH02295190A JPH02295190A JP1116417A JP11641789A JPH02295190A JP H02295190 A JPH02295190 A JP H02295190A JP 1116417 A JP1116417 A JP 1116417A JP 11641789 A JP11641789 A JP 11641789A JP H02295190 A JPH02295190 A JP H02295190A
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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】
〔概要〕
窒化アルミニウム基板の製造方法に関し、熱伝導率が優
れ、且つ金属との密着性の良い基板の製造方法を提供す
ることを目的とし、窒化アルミニウムを主成分とするグ
リンシートを複数枚積層した後、窒化アルミニウムにタ
ングステンまたはモリブデンの単体金属あるいは該金属
の炭化物，酸化物の何れか一つからなる金属化助剤を添
加したものを主成分とするグリンシートを載置し、加圧
して一体化したのち、非酸化性雰囲気中で焼成すること
により窒化アルミニウム基板の製造方法を構成する。
れ、且つ金属との密着性の良い基板の製造方法を提供す
ることを目的とし、窒化アルミニウムを主成分とするグ
リンシートを複数枚積層した後、窒化アルミニウムにタ
ングステンまたはモリブデンの単体金属あるいは該金属
の炭化物，酸化物の何れか一つからなる金属化助剤を添
加したものを主成分とするグリンシートを載置し、加圧
して一体化したのち、非酸化性雰囲気中で焼成すること
により窒化アルミニウム基板の製造方法を構成する。
本発明は高い熱伝導率をもつ窒化アルミニウム（以下略
して７／！Ｎ）基板の製造方法に関する。
して７／！Ｎ）基板の製造方法に関する。
大量の情報を高速に処理する必要から情報処理装置は小
形大容量化が行われており、この装置の主体を占める半
導体集積回路は集積度が向上したＬＳＩやＶＬＳＩが実
用化されている。
形大容量化が行われており、この装置の主体を占める半
導体集積回路は集積度が向上したＬＳＩやＶＬＳＩが実
用化されている。
そして、これらの集積回路はチップの形で複数個をセラ
ミックからなるチップ搭載用基板（インター−ボーザ）
に搭載してＬＳＩモジュールを作り、これを取替え単位
として印刷配線基板などに装着する実装形体がとられつ
＼ある。
ミックからなるチップ搭載用基板（インター−ボーザ）
に搭載してＬＳＩモジュールを作り、これを取替え単位
として印刷配線基板などに装着する実装形体がとられつ
＼ある。
このように半導体集積回路の集積度が増し、また高密度
実装が行われるに従って装置の発熱量も加速度的に増加
している。
実装が行われるに従って装置の発熱量も加速度的に増加
している。
すなわち、当初はＩＣ一個当たりの発熱量は約３．５Ｗ
程度と少なかったが、現在ＬＳＩ一個当たりの発熱量は
約１０Ｗに増加しており、これがマトリックス状に多数
個装着されている場合は発熱量は膨大であり、更に増加
する傾向にある。
程度と少なかったが、現在ＬＳＩ一個当たりの発熱量は
約１０Ｗに増加しており、これがマトリックス状に多数
個装着されている場合は発熱量は膨大であり、更に増加
する傾向にある。
従来、ＬＳＩチップなどを搭載する基板としては熱伝導
度が高く、耐熱性が優れたアルミナ（７１！．２０，）
基板が使用されてきた。
度が高く、耐熱性が優れたアルミナ（７１！．２０，）
基板が使用されてきた。
然し、アルミナの熱伝導度は優れていると云うもの＼２
０Ｗ／ｍＫ程度であり、上記のチップ搭載用基板用材料
としては不充分である。
０Ｗ／ｍＫ程度であり、上記のチップ搭載用基板用材料
としては不充分である。
そこで、熱伝導度が３２０ Ｗ／ｍＫ （理論値）と大
きな八！Ｎが着目され、この基板の実用化が進められて
いる。
きな八！Ｎが着目され、この基板の実用化が進められて
いる。
第１表はＡＩＮとＡｊ２．０．との特性を比較したもの
である。
である。
第１表
すなわち、ＡｌＭは熱伝導度が優れている以外に熱膨張
係数が小さく、ＬＳＩを構成するＳｉＯ熱膨張係数（３
．６ ｘ ｔｏ−”／ ’Ｃ ）に近《、また誘電率が
小さいことは多Ｍ基板を形成する場合に漏話（Ｃｒｏｓ
ｓｔａｌｋ）を少なくできる点からも有利である。 然
し、ＡｆＮは金属とのなじみが悪く、従来のようにＡｌ
Ｎ基板上にタングステン（一）やモリブデン（Ｍｏ）な
どの厚膜ペーストをスクリーン印刷して焼成して導体線
路やヒートシンク用のパターンを形成しても、容易に剥
離してしまうと云う問題があり、この解決が必要であっ
た。
係数が小さく、ＬＳＩを構成するＳｉＯ熱膨張係数（３
．６ ｘ ｔｏ−”／ ’Ｃ ）に近《、また誘電率が
小さいことは多Ｍ基板を形成する場合に漏話（Ｃｒｏｓ
ｓｔａｌｋ）を少なくできる点からも有利である。 然
し、ＡｆＮは金属とのなじみが悪く、従来のようにＡｌ
Ｎ基板上にタングステン（一）やモリブデン（Ｍｏ）な
どの厚膜ペーストをスクリーン印刷して焼成して導体線
路やヒートシンク用のパターンを形成しても、容易に剥
離してしまうと云う問題があり、この解決が必要であっ
た。
？従来の技術〕
ＡｆＮを半導体レーザのヒートシンク材として使用した
り、高密度実装用の基板として使用するには、ＡｌＮ基
板上に形成する導体パターンとの密着性が優れているこ
とが前提となる。
り、高密度実装用の基板として使用するには、ＡｌＮ基
板上に形成する導体パターンとの密着性が優れているこ
とが前提となる。
そこで、従来は酸化イットリウム（Ｙｚ（ｈ）や酸化ラ
ンタン（ＬａｚＯ＝）などＡｌＮと反応し易い酸化物を
Ｗ或いはＭｏ導体ペーストの中に混合しておき、高温で
焼成する際にκ２Ｎを酸化させてＡｌｚｏｘとすると共
に、ペースト中に含まれるマンガン（Ｍｎ）やチタン（
Ｔｉ）粉末と反応させてスピネル構造のような反応層と
し、この上にＷあるいはＭＯの導体層が形成することが
提案されている。
ンタン（ＬａｚＯ＝）などＡｌＮと反応し易い酸化物を
Ｗ或いはＭｏ導体ペーストの中に混合しておき、高温で
焼成する際にκ２Ｎを酸化させてＡｌｚｏｘとすると共
に、ペースト中に含まれるマンガン（Ｍｎ）やチタン（
Ｔｉ）粉末と反応させてスピネル構造のような反応層と
し、この上にＷあるいはＭＯの導体層が形成することが
提案されている。
また、’ ／／！Ｎ基板の上にＳｉＯ■−Ａ ｌ ｘｉ
’ｓ系などの低融点酸化物を膜形成した後、酸素含有雰
囲気中で１８００℃程度に加熱し、ｉＮを酸化させると
共に、この上に厚さが１〜１０μ一のＳｉＯ■一八２２
０，層を形成することにより、この上に形成する導体パ
ターンとの密着性を向上させる方法が提案されている。
’ｓ系などの低融点酸化物を膜形成した後、酸素含有雰
囲気中で１８００℃程度に加熱し、ｉＮを酸化させると
共に、この上に厚さが１〜１０μ一のＳｉＯ■一八２２
０，層を形成することにより、この上に形成する導体パ
ターンとの密着性を向上させる方法が提案されている。
（特開昭５３−１０２３１０）また、ＡｆＮ基板を形成
する場合に、原料粉末中にチタン（Ｔｉ），バナジン（
Ｖ），クローム（Ｃｒ）などの金属粉か炭化物粉末を０
．１〜１０重量部添加して焼成することによって、金属
との接着性の優れたＡＮＮ基板を形成することが提案さ
れている。
する場合に、原料粉末中にチタン（Ｔｉ），バナジン（
Ｖ），クローム（Ｃｒ）などの金属粉か炭化物粉末を０
．１〜１０重量部添加して焼成することによって、金属
との接着性の優れたＡＮＮ基板を形成することが提案さ
れている。
（特開昭６１−２８１０７４，特開昭６１−２９５２７
５）〔発明が解決しようとする課題〕 然し、このような方法で形成したＩＩＮ基板は導体パタ
ーンとの接着性は優れているもの一、熱伝導率が低下し
たり、また工程数が増すためにコスト高となることが問
題である。
５）〔発明が解決しようとする課題〕 然し、このような方法で形成したＩＩＮ基板は導体パタ
ーンとの接着性は優れているもの一、熱伝導率が低下し
たり、また工程数が増すためにコスト高となることが問
題である。
そこで、熱伝導率を低下させず、且つ金属との接着性の
優れたＡｌＮ基板を形成することが課題である。
優れたＡｌＮ基板を形成することが課題である。
上記の課題はＩｊ２Ｎを主成分とするグリンシートを複
数枚積層した後、ＡＩＮにＷ，Ｍｏの単体金属或いは、
この金属の炭化物，酸化物の何れか一つからなる金属化
助剤を添加したものを主成分とするグリンシートを載置
し、加圧して一体化したのち、非酸化性雰囲気中で焼成
するＡＩＮ基板の製造方法をとることにより解決するこ
とができる。
数枚積層した後、ＡＩＮにＷ，Ｍｏの単体金属或いは、
この金属の炭化物，酸化物の何れか一つからなる金属化
助剤を添加したものを主成分とするグリンシートを載置
し、加圧して一体化したのち、非酸化性雰囲気中で焼成
するＡＩＮ基板の製造方法をとることにより解決するこ
とができる。
シートは厚さが２５０ μｍ程度であり、一方、基板の
厚さは２ｍｍ程度と厚いことから、基板の熱伝導性を殆
ど損なうことなく金属との密着性が優れたＡｌＮ基板を
作ることができる。
厚さは２ｍｍ程度と厚いことから、基板の熱伝導性を殆
ど損なうことなく金属との密着性が優れたＡｌＮ基板を
作ることができる。
なお、ＩＮ粉末に対する金属化助剤の添加量については
、実験の結果、金属元素に換算して１０重量部以上添加
すると焼結性が悪くなり、下層と剥がれ易くなる。
、実験の結果、金属元素に換算して１０重量部以上添加
すると焼結性が悪くなり、下層と剥がれ易くなる。
〔作用］
本発明はＡｆｆｉＮ基板を製造する場合に、ＡｆＮ原料
粉末にＷ或いはＭｏの金属粉末やこの炭化物あるいは酸
化物などからなる金属化助剤の粉末を添加してグリンシ
ートを形成した後、焼成して得た，ＩＮ基板は金属との
密着性が優れていると云う公知の事実から、第１図に示
すようにＩＮＮに金属化助剤を加えたグリンシートＩを
ｉＮを主構成剤とする従来のグリンシート２の上に載置
し、加圧して一体化する構造をとるものである。
粉末にＷ或いはＭｏの金属粉末やこの炭化物あるいは酸
化物などからなる金属化助剤の粉末を添加してグリンシ
ートを形成した後、焼成して得た，ＩＮ基板は金属との
密着性が優れていると云う公知の事実から、第１図に示
すようにＩＮＮに金属化助剤を加えたグリンシートＩを
ｉＮを主構成剤とする従来のグリンシート２の上に載置
し、加圧して一体化する構造をとるものである。
このようにすると、金属化助剤を加えたグリン〔実施例
〕 実施例１： （Ｗの使用例） 焼結助剤として酸化イットリウム（Ｙ２（ｈ）を７重量
％添加したＡ２Ｎ粉末１００重量部に対し、金属化助剤
として平均粒径０，８μｍのＷ粉末を１〜５重量部、 バインダとしてＰ踵（ボリビニルブチラール）を１０重
量部、 可塑剤としてＤＢＰ （ジブチルフタレート）をＩＯ重
量部、 分散剤としてエタノールを５０重量部、をボールミルを
用いて３６時間混練し、ドクタブレード法により厚さが
２５０μ鋼の表面層用のグリンシートを作った。
〕 実施例１： （Ｗの使用例） 焼結助剤として酸化イットリウム（Ｙ２（ｈ）を７重量
％添加したＡ２Ｎ粉末１００重量部に対し、金属化助剤
として平均粒径０，８μｍのＷ粉末を１〜５重量部、 バインダとしてＰ踵（ボリビニルブチラール）を１０重
量部、 可塑剤としてＤＢＰ （ジブチルフタレート）をＩＯ重
量部、 分散剤としてエタノールを５０重量部、をボールミルを
用いて３６時間混練し、ドクタブレード法により厚さが
２５０μ鋼の表面層用のグリンシートを作った。
また、金属化助剤を除《上記組成の材料を用いて同様な
方法により厚さが２５０μｍのＡｆｆＮグリンシートを
作成した。
方法により厚さが２５０μｍのＡｆｆＮグリンシートを
作成した。
そして、ＡＮＮグリンシ一目４層の上に金属化助剤を含
む表面層用のグリンシートを置き、５０ＭＰａの圧力で
加圧して一体化した後、Ｎ２ガス気流中で１９００″Ｃ
， ６時間に亙る焼成を行い、厚さが３ ｍｒｎのＡ
ｌＮ基板を形成した。
む表面層用のグリンシートを置き、５０ＭＰａの圧力で
加圧して一体化した後、Ｎ２ガス気流中で１９００″Ｃ
， ６時間に亙る焼成を行い、厚さが３ ｍｒｎのＡ
ｌＮ基板を形成した。
か一る基板について、熱伝導率の測定は径１０ｍｍに切
り出した円板を用い、カーボンをスプレーし、レーザフ
ラッシュ法で行った。
り出した円板を用い、カーボンをスプレーし、レーザフ
ラッシュ法で行った。
次に、金属との接着強度の測定は＾ｆｆｉＮ基板の表面
に市販の銅（Ｃｕ）ペーストを面積２Ｍ角で３０μ−の
厚さに塗布し、Ｎ２雰囲気中で８００ ’Ｃで焼成し、
この上に引張り用のワイヤを半田付けし、垂直方向に０
．５ ｍｌ秒の速度で引張り、接合部が基板から剥離し
た値を剥離（Ｐｅｅｌ）強度とした。
に市販の銅（Ｃｕ）ペーストを面積２Ｍ角で３０μ−の
厚さに塗布し、Ｎ２雰囲気中で８００ ’Ｃで焼成し、
この上に引張り用のワイヤを半田付けし、垂直方向に０
．５ ｍｌ秒の速度で引張り、接合部が基板から剥離し
た値を剥離（Ｐｅｅｌ）強度とした。
第１表は金属化助剤であるＷの含有量を変えた場合のＡ
ｆｆｉＮ基板の熱伝導率と剥離強度を示している。
ｆｆｉＮ基板の熱伝導率と剥離強度を示している。
なお、比較のために下段に全層を表面層用のグリンシー
トで形成し、焼成して得た基板の熱伝導率も記録した。
トで形成し、焼成して得た基板の熱伝導率も記録した。
第１表
このように、Ｗの含有量が増すに従って剥離強度は増し
、一方、熱伝導率は低下するが、５重量％添加した場合
でも１５１ Ｗ／ｍｋの値を示している。
、一方、熱伝導率は低下するが、５重量％添加した場合
でも１５１ Ｗ／ｍｋの値を示している。
実施例２ ： （ＷＣの使用例）
金属化助剤をＷＣ（タングステン力ーバイト）に変えた
以外は実施例ｌと全く同様にしてＡｆＮ基板を作り、熱
伝導率と剥離強度を測定した。
以外は実施例ｌと全く同様にしてＡｆＮ基板を作り、熱
伝導率と剥離強度を測定した。
第２表はこの結果である。
第２表
実施例３：（Ｍｏ使用例）
金属化助剤をＭｏに変えた以外は実施例ｌと全く同様に
してＡＩＮ基板を作り、熱伝導率と剥離強度を測定した
。
してＡＩＮ基板を作り、熱伝導率と剥離強度を測定した
。
第３表はこの結果である。
第３表
このように金属化剤としてｈｃを用いたＡＩＮ基板はＷ
を用いたものと同様に優れている。
を用いたものと同様に優れている。
実施例４ ： （Ｗ．Ｎ使用例）
金属化助剤を一ＫＮ（窒化タングステン）に変えた以外
は実施例１と全く同様にしてＩＮ基板を作り、熱伝導率
と剥離強度を測定した。
は実施例１と全く同様にしてＩＮ基板を作り、熱伝導率
と剥離強度を測定した。
第４表はこの結果である。
第４表
第５表
実施例５ ： （Ｍｏｏｒの使用例）金属化助剤をＭ
ＯＯ２（酸化モリブデン）に変えた以外は実施例ｌと全
く同様にしてＡｆＮ基板を作り、熱伝導率と剥離強度を
測定した。
ＯＯ２（酸化モリブデン）に変えた以外は実施例ｌと全
く同様にしてＡｆＮ基板を作り、熱伝導率と剥離強度を
測定した。
第５表はこの結果であり、剥離強度は高く、また熱伝導
率も優れている。
率も優れている。
以上の実施例は焼結助剤としてＹ２０，を使用した場合
であるが、以下の実施例は焼結助剤として酸化カルシウ
ム（Ｃａｂ）を２重世％使用した例であり、類似した特
性を示している。
であるが、以下の実施例は焼結助剤として酸化カルシウ
ム（Ｃａｂ）を２重世％使用した例であり、類似した特
性を示している。
第６表
実施例６： （Ｗ使用，焼結助剤はＣａ０．２％）焼結
助剤としてＣａＯを用いた以外は実施例１と全く同様に
して八！Ｎ基板を作り、熱伝導率と剥離強度を測定した
。
助剤としてＣａＯを用いた以外は実施例１と全く同様に
して八！Ｎ基板を作り、熱伝導率と剥離強度を測定した
。
第６表はこの結果である。
実施例７：（ＷＣ使用，焼結助剤はＣａｂ， ２％）焼
結助剤としてＣａＯを用い、金属化助剤としてＷＣを使
用した以外は実施例１と同様にしてＡＮＮ基板を作り、
熱伝導率と剥離強度を測定した。
結助剤としてＣａＯを用い、金属化助剤としてＷＣを使
用した以外は実施例１と同様にしてＡＮＮ基板を作り、
熱伝導率と剥離強度を測定した。
第７表はこの結果である。
第７表
〔発明の効果〕
以上記したように本発明によればＡｊ２Ｎ ｌ板に表面
処理を行うことなく直接に導体パターンの形成を行うこ
とができ、また２００ Ｗ／ｍｋ前後の高い熱伝導率を
保持するので集積回路用基板としては勿論、ヒートシン
クとしても使用することができる。
処理を行うことなく直接に導体パターンの形成を行うこ
とができ、また２００ Ｗ／ｍｋ前後の高い熱伝導率を
保持するので集積回路用基板としては勿論、ヒートシン
クとしても使用することができる。
第１図は本発明に係るＡｌＮ基板の断面図である。
図において、
１はＡｌＮに金属化助剤を加えたグリンシート、２は
従来のグリンシート、 である。 く．・一Σ′ 一へとゴン
従来のグリンシート、 である。 く．・一Σ′ 一へとゴン
Claims (2)
- （１）窒化アルミニウムを主成分とするグリンシートを
複数枚積層した後、窒化アルミニウムに金属化助剤を添
加したものを主成分とするグリンシートを載置し、加圧
して一体化したのち、非酸化性雰囲気中で焼成すること
を特徴とする窒化アルミニウム基板の製造方法。 - （２）前記記載の金属化助剤がタングステンまたはモリ
ブデンの単体金属あるいは該金属の炭化物，酸化物の何
れか一つからなることを特徴とする請求項１記載の窒化
アルミニウム基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1116417A JP2661259B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1116417A JP2661259B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02295190A true JPH02295190A (ja) | 1990-12-06 |
| JP2661259B2 JP2661259B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=14686562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1116417A Expired - Fee Related JP2661259B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661259B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102681713B1 (ko) * | 2016-08-10 | 2024-07-05 | 주식회사 아모센스 | 고주파 기판과 그 제조 방법 |
-
1989
- 1989-05-10 JP JP1116417A patent/JP2661259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2661259B2 (ja) | 1997-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |