JPH04103151A - Ｉｃ実装用基板 - Google Patents
Ｉｃ実装用基板Info
- Publication number
- JPH04103151A JPH04103151A JP22198890A JP22198890A JPH04103151A JP H04103151 A JPH04103151 A JP H04103151A JP 22198890 A JP22198890 A JP 22198890A JP 22198890 A JP22198890 A JP 22198890A JP H04103151 A JPH04103151 A JP H04103151A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layers
- layer
- silicon carbide
- aluminum
- aluminum nitride
- 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.)
- Granted
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は例えば大出力ＩＣ実装用基板、特にその放熱性
を改良し、軽量化を図るとともに、高周波特性を改良し
たＩＣ実装用基板に間する。
を改良し、軽量化を図るとともに、高周波特性を改良し
たＩＣ実装用基板に間する。
〈従来の技術〉
従来のこの種のＩＣ実装用基板としては、例えばアルミ
ナ基板の表裏面にＣｕ導体の薄板を被着したものがあっ
た。この基板は、Ｃｕ薄板をアルミナ基板に積層した後
、これを所定温度に加熱することにより、形成している
。この加熱により、Ｃｕ−０の共晶融液を生じさせ、ア
ルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）との反応層を形成し、Ａｌ２
Ｏ３とＣｕとを接合するものである。
ナ基板の表裏面にＣｕ導体の薄板を被着したものがあっ
た。この基板は、Ｃｕ薄板をアルミナ基板に積層した後
、これを所定温度に加熱することにより、形成している
。この加熱により、Ｃｕ−０の共晶融液を生じさせ、ア
ルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）との反応層を形成し、Ａｌ２
Ｏ３とＣｕとを接合するものである。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、このような従来のＣｕ導体を用いたＩＣ
実装用基板にあっては、回路形成用またはベース板用の
薄板材としてＣｕ導体を用いているため、その基板全体
として重量が大きいという課題があった。また、このＣ
ｕ導体とアルミナ基板等との熱膨張率の差異が大きいた
め、熱サイクル試験においては、このアルミナ基板にひ
び割れが発生し易いという課題も生じていた。
実装用基板にあっては、回路形成用またはベース板用の
薄板材としてＣｕ導体を用いているため、その基板全体
として重量が大きいという課題があった。また、このＣ
ｕ導体とアルミナ基板等との熱膨張率の差異が大きいた
め、熱サイクル試験においては、このアルミナ基板にひ
び割れが発生し易いという課題も生じていた。
そこで、本発明は、軽量化を図り、耐熱サイクル特性に
優れるとともに、加えて高周波特性に優れたＩＣ実装用
基板を提供することを、その目的としている。
優れるとともに、加えて高周波特性に優れたＩＣ実装用
基板を提供することを、その目的としている。
〈課題を解決するための手段〉
本発明は、窒化アルミニウム層と、この窒化アルミニウ
ム層の両面に被着された炭化珪素層と、これらの炭化珪
素層の表面にろう材層を介して被着されたアルミニウム
層と、を有するＩＣ実装用基板である。
ム層の両面に被着された炭化珪素層と、これらの炭化珪
素層の表面にろう材層を介して被着されたアルミニウム
層と、を有するＩＣ実装用基板である。
く作用〉
本発明に係るＩＣ実装用基板にあっては、Ｃｕ薄板の替
わりにアルミニウム薄板を使用しているため、基板全体
としての軽量化を図ることができた。
わりにアルミニウム薄板を使用しているため、基板全体
としての軽量化を図ることができた。
また、高熱伝導率の窒化アルミニウム基板を使用してお
り、かつ炭化珪素層を介してアルミニウム薄板をろう材
により被着しているため、加熱等に起因する応力を緩和
することができ、熱サイクル試験に対しても耐性が大き
く基板の寿命が長くなっている。炭化珪素層はアルミニ
ウム層との接合力を高めるものである。
り、かつ炭化珪素層を介してアルミニウム薄板をろう材
により被着しているため、加熱等に起因する応力を緩和
することができ、熱サイクル試験に対しても耐性が大き
く基板の寿命が長くなっている。炭化珪素層はアルミニ
ウム層との接合力を高めるものである。
さらに、この窒化アルミニウム基板によれば、その高周
波特性に優れてＩＣ実装に好適なものとなっている。
波特性に優れてＩＣ実装に好適なものとなっている。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例に係るＩＣ実装用基板を示す
ための断面図である。
ための断面図である。
この図において、１１は絶縁体である窒化アルミニウム
層（ＡＩＮ薄板基板あって、この窒化アルミニウム層１
１の表裏両面には炭化珪素層１２Ａ、、１２Ｂが被着、
積層されている。
層（ＡＩＮ薄板基板あって、この窒化アルミニウム層１
１の表裏両面には炭化珪素層１２Ａ、、１２Ｂが被着、
積層されている。
これらの炭化珪素層１２Ａ、１２Ｂの各表面にはろう材
層１３Ａ、１３Ｂを介して回路形成用のアルミニウム層
（またはアルミニウム合金層）】４Ａ、１４Ｂがそれぞ
れ被着されている。このろう材としてはＡｌ−５ｉ系、
Ａｌ−Ｇｅ系、Ａ１−Ｃｕ系等のろう材が使用される。
層１３Ａ、１３Ｂを介して回路形成用のアルミニウム層
（またはアルミニウム合金層）】４Ａ、１４Ｂがそれぞ
れ被着されている。このろう材としてはＡｌ−５ｉ系、
Ａｌ−Ｇｅ系、Ａ１−Ｃｕ系等のろう材が使用される。
更に、これらのアルミニウム層１４Ａ、１４Ｂの各表面
には薄いＮｉメツキＮ（またはＣｕメ′ツキ層）１５Ａ
、１５Ｂが被着されている。
には薄いＮｉメツキＮ（またはＣｕメ′ツキ層）１５Ａ
、１５Ｂが被着されている。
以上の構成に係る薄板基板にあっては、炭化珪素層１２
Ａ、１２ＢはＡｌ−５ｉ系のろう材１３Ａ、１３Ｂとの
接合強度が強く、またアルミナよりも高い熱伝導率を有
している。
Ａ、１２ＢはＡｌ−５ｉ系のろう材１３Ａ、１３Ｂとの
接合強度が強く、またアルミナよりも高い熱伝導率を有
している。
また、窒化アルミニウム層１１はアルミナよりも高い熱
伝導率を有している。これらのＡＩＮ、ＳｊＣの各熱伝
導率は、５０〜２７０Ｗ／ｍＫ、３５〜２７０Ｗ／ｍＫ
であるのに対して、Ａｌ２Ｏ３のそれは１５〜２０Ｗ／
ｍＫである。したがフて、変化アルミニウム基板１１に
炭化珪素１２Ａ、１２Ｂを積層して絶縁板材として用い
ることによって、高放熱性および高接合力が得られるこ
ととなる。
伝導率を有している。これらのＡＩＮ、ＳｊＣの各熱伝
導率は、５０〜２７０Ｗ／ｍＫ、３５〜２７０Ｗ／ｍＫ
であるのに対して、Ａｌ２Ｏ３のそれは１５〜２０Ｗ／
ｍＫである。したがフて、変化アルミニウム基板１１に
炭化珪素１２Ａ、１２Ｂを積層して絶縁板材として用い
ることによって、高放熱性および高接合力が得られるこ
ととなる。
このように窒化アルミニウム基板１１を使用することに
より、例えば炭化珪素のみの基板に比較して高周波特性
が大幅に改善されている。窒化アルミニウムは誘電率が
炭化珪素に比較して大幅に小さいからである。
より、例えば炭化珪素のみの基板に比較して高周波特性
が大幅に改善されている。窒化アルミニウムは誘電率が
炭化珪素に比較して大幅に小さいからである。
また、アルミニウム層１４Ａ、１４Ｂは回路形成用また
はベース板用として用いられるものであり、更にこの基
板全体としての軽量化に資するものである。例えばこの
アルミニウム層１４Ａ、１４Ｂは０． ２〜０．４ｍｍ
程度であり、アルミニウムの密度が２．７〜２．８ｇ／
ｃｍ”程度であるのに対し、従来のＣｕ導体の密度は８
．９〜９．０ｇ／ｃｍ３程度であるからである。
はベース板用として用いられるものであり、更にこの基
板全体としての軽量化に資するものである。例えばこの
アルミニウム層１４Ａ、１４Ｂは０． ２〜０．４ｍｍ
程度であり、アルミニウムの密度が２．７〜２．８ｇ／
ｃｍ”程度であるのに対し、従来のＣｕ導体の密度は８
．９〜９．０ｇ／ｃｍ３程度であるからである。
そして、上記ろう材１１３Ａ、１３Ｂは熱サイクル試験
に対してもそのろう材自体が塑性変形可能であってアル
ミニウム層１４Ａ、１４Ｂと炭化珪素層１２Ａ、１２Ｂ
との間の熱膨張率の差に基づく相対的な伸縮を吸収、緩
和するものである。
に対してもそのろう材自体が塑性変形可能であってアル
ミニウム層１４Ａ、１４Ｂと炭化珪素層１２Ａ、１２Ｂ
との間の熱膨張率の差に基づく相対的な伸縮を吸収、緩
和するものである。
この点からしても耐熱サイクル特性は向上しているもの
である。
である。
さらに、第２図（Ａ）、（Ｂ）、（、Ｃ）は本実施例に
おける窒化アルミニウム１１１０表面を例えばエツチン
グにより粗面化した状態を示している。
おける窒化アルミニウム１１１０表面を例えばエツチン
グにより粗面化した状態を示している。
第２図（Ａ）に拡大して示すように、窒化アルミニラム
層１１０表面を構成する窒化アルミニウムの結晶粒子２
１は、アルカリまたは酸のエツチングによりその一部が
侵食されて粗面化される（同図（Ｂ））。例えばＡＩＮ
の結晶粒子の粒径の１／２〜３倍程度にまで侵食するも
のである。さらに、この粗面化した表面部分について高
温酸化性雰囲気中に保持することにより表面酸化層２２
を、同図（Ｃ）に示すように、０．０５〜３０μｍの厚
さに形成する。
層１１０表面を構成する窒化アルミニウムの結晶粒子２
１は、アルカリまたは酸のエツチングによりその一部が
侵食されて粗面化される（同図（Ｂ））。例えばＡＩＮ
の結晶粒子の粒径の１／２〜３倍程度にまで侵食するも
のである。さらに、この粗面化した表面部分について高
温酸化性雰囲気中に保持することにより表面酸化層２２
を、同図（Ｃ）に示すように、０．０５〜３０μｍの厚
さに形成する。
このようにして粗面化し、さらに酸化した窒化アルミニ
ウム層１１表面に、上記のように炭化珪素層！２Ａ、１
２Ｂを例えばスバタリング法、あるいは化学気相反応蒸
着法、を用いて被着することにより、これらの両層１１
および１２Ａ、１２Ｂの接合力およびろう材Ｎ１５Ａ、
１３Ｂと炭化珪素層１２Ａ、１２Ｂのそれぞれの接合力
をきわめて高くすることができる。
ウム層１１表面に、上記のように炭化珪素層！２Ａ、１
２Ｂを例えばスバタリング法、あるいは化学気相反応蒸
着法、を用いて被着することにより、これらの両層１１
および１２Ａ、１２Ｂの接合力およびろう材Ｎ１５Ａ、
１３Ｂと炭化珪素層１２Ａ、１２Ｂのそれぞれの接合力
をきわめて高くすることができる。
なお、窒化アルミニウム層１１の表面粗さが結晶粒子の
粒径の１／２未満では、比表面積の増加が不十分で平坦
な表面に比較して接合力が充分に向上したとはいえない
。また、その侵食深さが結晶粒径の３倍を越えると、表
面の最上層の窒化アルミニウム粒子２１とその下層の粒
子との粒界が侵食によりなくなったり、粒界も不完全な
ものとなって、接合力が低下する。
粒径の１／２未満では、比表面積の増加が不十分で平坦
な表面に比較して接合力が充分に向上したとはいえない
。また、その侵食深さが結晶粒径の３倍を越えると、表
面の最上層の窒化アルミニウム粒子２１とその下層の粒
子との粒界が侵食によりなくなったり、粒界も不完全な
ものとなって、接合力が低下する。
また、酸化層２２の厚さが０．０５μｍ未満の値では、
窒化アルミニウム粒子２１が表面において均一に酸化し
ておらず、未酸化面が表面に存在して接合力の向上が図
れない。一方、この酸化層２２の深さが３０μｍを越え
ると、窒化アルミニウム粒子２１の有する高放熱性が阻
害されるおそれが生じるものである。
窒化アルミニウム粒子２１が表面において均一に酸化し
ておらず、未酸化面が表面に存在して接合力の向上が図
れない。一方、この酸化層２２の深さが３０μｍを越え
ると、窒化アルミニウム粒子２１の有する高放熱性が阻
害されるおそれが生じるものである。
さらに、上記実施例では、窒化アルミニウム基板１１０
表裏両面を対称の構成として、基板のそり等の変形を防
止している。
表裏両面を対称の構成として、基板のそり等の変形を防
止している。
〈効果〉
以上説明してきたように、本発明によれば、基板全体と
して軽量化を達成することができる。また、窒化アルミ
ニウム層、炭化珪素層についてひび割れ等が生じること
がなく、基板全体としての耐熱サイクル特性が高められ
る。また、アルミニウム層と炭化珪素層との接合強度も
高められる。
して軽量化を達成することができる。また、窒化アルミ
ニウム層、炭化珪素層についてひび割れ等が生じること
がなく、基板全体としての耐熱サイクル特性が高められ
る。また、アルミニウム層と炭化珪素層との接合強度も
高められる。
さらに、窒化アルミニウム層により基板としての高周波
特性を飛躍的に高められる。
特性を飛躍的に高められる。
第１ 図
第１図は本発明の一実施例に係るＩＣ実装用基板の概略
構造を示す断面図、第２図（Ａ）、 （Ｂ）（Ｃ）は一
実施例に係る窒化アルミニウム層の表面部分の各工程で
の状態を示す断面図である。 １１・・φ・φ・・争φ・窒化アルミニウム層、１２Ａ
、１２Ｂ・・・・・炭化珪素層、１３Ａ、１３Ｂ・・・
・・ろう材層、 １４Ａ、１４Ｂ−・・・φアルミニウム層。 ５Ｂ 特許昌願人
構造を示す断面図、第２図（Ａ）、 （Ｂ）（Ｃ）は一
実施例に係る窒化アルミニウム層の表面部分の各工程で
の状態を示す断面図である。 １１・・φ・φ・・争φ・窒化アルミニウム層、１２Ａ
、１２Ｂ・・・・・炭化珪素層、１３Ａ、１３Ｂ・・・
・・ろう材層、 １４Ａ、１４Ｂ−・・・φアルミニウム層。 ５Ｂ 特許昌願人
Claims (1)
- 窒化アルミニウム層と、この窒化アルミニウム層の両面
に被着された炭化珪素層と、これらの炭化珪素層の表面
にろう材層を介して被着されたアルミニウム層と、を有
することを特徴とするＩＣ実装用基板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22198890A JP2679375B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | Ｉｃ実装用基板 |
| EP91107032A EP0455229B1 (en) | 1990-05-02 | 1991-04-30 | Ceramic substrate used for an electric or electronic circuit |
| DE69127927T DE69127927T2 (de) | 1990-05-02 | 1991-04-30 | Keramisches Substrat verwendet für eine elektrische oder elektronische Schaltung |
| KR1019910007202A KR0173783B1 (ko) | 1990-05-02 | 1991-05-02 | 전기회로 또는 전자회로의 성형에 사용되는 세라믹기판 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22198890A JP2679375B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | Ｉｃ実装用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04103151A true JPH04103151A (ja) | 1992-04-06 |
| JP2679375B2 JP2679375B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=16775321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22198890A Expired - Fee Related JP2679375B2 (ja) | 1990-05-02 | 1990-08-23 | Ｉｃ実装用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679375B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119725233A (zh) * | 2025-02-27 | 2025-03-28 | 山东大学 | 一种基于双面覆铝的碳化硅绝缘基板及其制备方法 |
-
1990
- 1990-08-23 JP JP22198890A patent/JP2679375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119725233A (zh) * | 2025-02-27 | 2025-03-28 | 山东大学 | 一种基于双面覆铝的碳化硅绝缘基板及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2679375B2 (ja) | 1997-11-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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