JPH0782059A - 高熱伝導性基板およびその製造方法 - Google Patents
高熱伝導性基板およびその製造方法Info
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- JPH0782059A JPH0782059A JP5169549A JP16954993A JPH0782059A JP H0782059 A JPH0782059 A JP H0782059A JP 5169549 A JP5169549 A JP 5169549A JP 16954993 A JP16954993 A JP 16954993A JP H0782059 A JPH0782059 A JP H0782059A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 密着強度、熱衝撃に対する耐久性に優れた銅
メタライズ層またはアルミニウムメタライズ層を表面に
有する窒化アルミニウムセラミックス基板。 【構成】 表面にガラス層が形成され、このガラス層上
にメタライズ層を有する窒化アルミニウムを主成分とし
た焼結体で構成されている。メタライズ層は、銅ペース
トまたはアルミニウムペーストを焼成したものでも、銅
箔またはアルミニウム箔を接着したものでもどちらでも
よい。
メタライズ層またはアルミニウムメタライズ層を表面に
有する窒化アルミニウムセラミックス基板。 【構成】 表面にガラス層が形成され、このガラス層上
にメタライズ層を有する窒化アルミニウムを主成分とし
た焼結体で構成されている。メタライズ層は、銅ペース
トまたはアルミニウムペーストを焼成したものでも、銅
箔またはアルミニウム箔を接着したものでもどちらでも
よい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高熱伝導性基板および
その製造方法に関する。より詳細には、窒化アルミニウ
ム主成分とするセラミックス焼結体基板であって、接合
強度および耐熱衝撃性に優れる銅メタライズ層またはア
ルミニウムメタライズ層を表面に有する高熱伝導性基板
およびその製造方法に関する。
その製造方法に関する。より詳細には、窒化アルミニウ
ム主成分とするセラミックス焼結体基板であって、接合
強度および耐熱衝撃性に優れる銅メタライズ層またはア
ルミニウムメタライズ層を表面に有する高熱伝導性基板
およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種半導体素子、集積回路の出力、動作
速度、集積度等の向上に伴い、その発熱による障害が顕
在化してきた。すなわち、高性能な半導体素子、集積回
路を熱伝導性の低い材料の基板に搭載した場合には、素
子等が過熱して動作特性が低下することがある。従っ
て、発熱量の大きい半導体装置を搭載する基板として、
熱伝導性の高い窒化アルミニウムを主成分とする基板が
使用されてきた。
速度、集積度等の向上に伴い、その発熱による障害が顕
在化してきた。すなわち、高性能な半導体素子、集積回
路を熱伝導性の低い材料の基板に搭載した場合には、素
子等が過熱して動作特性が低下することがある。従っ
て、発熱量の大きい半導体装置を搭載する基板として、
熱伝導性の高い窒化アルミニウムを主成分とする基板が
使用されてきた。
【０００３】窒化アルミニウム基板を半導体素子、集積
回路等を搭載する基板に使用する場合には、表面にメタ
ライズ層を形成しなければならない。また、メタライズ
層により窒化アルミニウム基板表面に回路を形成し、回
路基板とすることもある。これらのメタライズ層は、従
来、銅ペースト等の導体ペーストを直接窒化アルミニウ
ム基板表面に塗布し、焼成して形成していた。
回路等を搭載する基板に使用する場合には、表面にメタ
ライズ層を形成しなければならない。また、メタライズ
層により窒化アルミニウム基板表面に回路を形成し、回
路基板とすることもある。これらのメタライズ層は、従
来、銅ペースト等の導体ペーストを直接窒化アルミニウ
ム基板表面に塗布し、焼成して形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法で形成されたメタライズ層は、密着強度が低
く、そのため、接合信頼性も低かった。これは、導体ペ
ースト中に含まれるガラス成分と窒化アルミニウムの濡
れ性が悪いことが原因であると考えられている。これに
対して、窒化アルミニウムの表面を酸化してアルミナ層
を形成し、このアルミナ層上にメタライズ層を形成する
ことにより、メタライズ層の密着強度を改善する方法
が、特開昭62−46986号公報に開示されている。ところ
が、この方法では、緻密な酸化膜を形成することは困難
であり、強固な密着強度が得られない。
来の方法で形成されたメタライズ層は、密着強度が低
く、そのため、接合信頼性も低かった。これは、導体ペ
ースト中に含まれるガラス成分と窒化アルミニウムの濡
れ性が悪いことが原因であると考えられている。これに
対して、窒化アルミニウムの表面を酸化してアルミナ層
を形成し、このアルミナ層上にメタライズ層を形成する
ことにより、メタライズ層の密着強度を改善する方法
が、特開昭62−46986号公報に開示されている。ところ
が、この方法では、緻密な酸化膜を形成することは困難
であり、強固な密着強度が得られない。
【０００５】また、特開平３−93683号公報には、窒化
アルミニウムと濡れ性のよい鉛ほうけい酸ガラスと、窒
化アルミニウムと反応性の高い酸化第一銅とを含む銅ペ
ーストを使用して密着強度の高いメタライズ層を形成す
る方法が開示されている。しかしながら、この方法で
は、熱履歴、熱応力が加わる部位のメタライズ層は、や
はり剥がれやすくなってしまう。同様に、ＤＢＣ（DIRE
CT BONDING COPPER)法等のメタライズ法においても窒化
アルミニウムと銅の熱膨張差に起因する残留応力が生
じ、窒化アルミニウムにクラックが生じるなどの問題が
あった。
アルミニウムと濡れ性のよい鉛ほうけい酸ガラスと、窒
化アルミニウムと反応性の高い酸化第一銅とを含む銅ペ
ーストを使用して密着強度の高いメタライズ層を形成す
る方法が開示されている。しかしながら、この方法で
は、熱履歴、熱応力が加わる部位のメタライズ層は、や
はり剥がれやすくなってしまう。同様に、ＤＢＣ（DIRE
CT BONDING COPPER)法等のメタライズ法においても窒化
アルミニウムと銅の熱膨張差に起因する残留応力が生
じ、窒化アルミニウムにクラックが生じるなどの問題が
あった。
【０００６】そこで本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を解決した密着性が高いメタライズ層を有する窒化
アルミニウム焼結体からなる高熱伝導性基板およびその
製造方法を提供することにある。
題点を解決した密着性が高いメタライズ層を有する窒化
アルミニウム焼結体からなる高熱伝導性基板およびその
製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決する手段】本発明に従うと、窒化アルミニ
ウムを主成分とするセラミックス焼結体と、該セラミッ
クス焼結体の表面に形成されたガラス層と、該ガラス層
上に形成された銅メタライズ層またはアルミニウムメタ
ライズ層とを含むことを特徴とする高熱伝導性基板が提
供される。
ウムを主成分とするセラミックス焼結体と、該セラミッ
クス焼結体の表面に形成されたガラス層と、該ガラス層
上に形成された銅メタライズ層またはアルミニウムメタ
ライズ層とを含むことを特徴とする高熱伝導性基板が提
供される。
【０００８】本発明の高熱伝導性基板においては、前記
ガラス層を構成するガラスの熱膨張係数が、３×10-6〜
10×10-6℃-1であることが好ましく、また、前記ガラス
層の厚さが、１〜200μｍであることが好ましい。さら
に、本発明の高熱伝導性基板では、熱履歴および／また
は熱応力が加わる部位の前記ガラス層の厚さを、他の部
位よりも厚くすることが好ましく、この構成により、熱
履歴、熱応力が加わっても、メタライズ層が剥がれた
り、セラミックス焼結体にクラックが入ったりするのを
防止することができる。
ガラス層を構成するガラスの熱膨張係数が、３×10-6〜
10×10-6℃-1であることが好ましく、また、前記ガラス
層の厚さが、１〜200μｍであることが好ましい。さら
に、本発明の高熱伝導性基板では、熱履歴および／また
は熱応力が加わる部位の前記ガラス層の厚さを、他の部
位よりも厚くすることが好ましく、この構成により、熱
履歴、熱応力が加わっても、メタライズ層が剥がれた
り、セラミックス焼結体にクラックが入ったりするのを
防止することができる。
【０００９】一方、本発明においては、窒化アルミニウ
ムを主成分とするセラミックス焼結体と、該セラミック
ス焼結体の表面に配置された銅メタライズ層またはアル
ミニウムメタライズ層を有する高熱伝導性基板を製造す
る方法において、窒化アルミニウム焼結体表面にガラス
粉末を含むペーストを塗布する工程と、該ペーストを焼
成してガラス層を形成する工程と、該ガラス層上に銅メ
タライズ層またはアルミニウムメタライズ層を形成する
工程とを含むことを特徴とする高熱伝導性基板の製造方
法が提供される。
ムを主成分とするセラミックス焼結体と、該セラミック
ス焼結体の表面に配置された銅メタライズ層またはアル
ミニウムメタライズ層を有する高熱伝導性基板を製造す
る方法において、窒化アルミニウム焼結体表面にガラス
粉末を含むペーストを塗布する工程と、該ペーストを焼
成してガラス層を形成する工程と、該ガラス層上に銅メ
タライズ層またはアルミニウムメタライズ層を形成する
工程とを含むことを特徴とする高熱伝導性基板の製造方
法が提供される。
【００１０】本発明の方法においては、前記銅メタライ
ズ層またはアルミニウムメタライズ層を形成する工程
が、前記ガラス層表面に銅ペーストまたはアルミニウム
ペーストを塗布する工程と、該銅ペーストまたはアルミ
ニウムペーストを焼成する工程とを含むものであって
も、前記ガラス層表面に銅箔または銅板あるいはアルミ
ニウム箔またはアルミニウム板を接着する工程を含むも
のであってもよい。
ズ層またはアルミニウムメタライズ層を形成する工程
が、前記ガラス層表面に銅ペーストまたはアルミニウム
ペーストを塗布する工程と、該銅ペーストまたはアルミ
ニウムペーストを焼成する工程とを含むものであって
も、前記ガラス層表面に銅箔または銅板あるいはアルミ
ニウム箔またはアルミニウム板を接着する工程を含むも
のであってもよい。
【００１１】
【作用】本発明の高熱伝導性基板は、窒化アルミニウム
を主成分とするセラミックス焼結体表面のガラス層上に
銅またはアルミニウムのメタライズ層を有するところに
その主要な特徴がある。本発明の高熱伝導性基板のガラ
ス層を構成するガラスとしては、例えば、SiＯ2、Ca
Ｏ、Al2Ｏ3およびＢ2Ｏ3からなる群の内の少なくとも２
種のものを、それぞれ１〜70重量％の範囲で含む組成の
ものが好ましい。本発明の高熱伝導性基板においては、
上記のガラス層を構成するガラスの熱膨張係数は、３×
10-6〜10×10-6℃-1が好ましいが、特に窒化アルミニウ
ムの熱膨張係数（5.7×10-6℃-1）と銅の熱膨張係数
（約1.7×10-5℃-1）およびアルミニウムの熱膨張係数
（約2.3×10-5℃-1）との中間に近い値が好ましい。ガ
ラスの熱膨張係数が、窒化アルミニウムと銅の熱膨張係
数およびアルミニウムの熱膨張係数との中間に近い値で
あると、ガラス層が応力緩和層としても機能するので熱
履歴に対する耐久性が向上する。
を主成分とするセラミックス焼結体表面のガラス層上に
銅またはアルミニウムのメタライズ層を有するところに
その主要な特徴がある。本発明の高熱伝導性基板のガラ
ス層を構成するガラスとしては、例えば、SiＯ2、Ca
Ｏ、Al2Ｏ3およびＢ2Ｏ3からなる群の内の少なくとも２
種のものを、それぞれ１〜70重量％の範囲で含む組成の
ものが好ましい。本発明の高熱伝導性基板においては、
上記のガラス層を構成するガラスの熱膨張係数は、３×
10-6〜10×10-6℃-1が好ましいが、特に窒化アルミニウ
ムの熱膨張係数（5.7×10-6℃-1）と銅の熱膨張係数
（約1.7×10-5℃-1）およびアルミニウムの熱膨張係数
（約2.3×10-5℃-1）との中間に近い値が好ましい。ガ
ラスの熱膨張係数が、窒化アルミニウムと銅の熱膨張係
数およびアルミニウムの熱膨張係数との中間に近い値で
あると、ガラス層が応力緩和層としても機能するので熱
履歴に対する耐久性が向上する。
【００１２】一方、本発明の高熱伝導性基板において
は、上記のガラス層の厚さは、１〜200μｍが好まし
く、より好ましくは20〜150μｍである。ガラス層の厚
さが１μｍ未満では、メタライズ層の密着性を向上させ
る効果がなく、200μｍを超えると基板の熱放散性が低
下するためである。即ち、ガラス層の熱伝導率は、窒化
アルミニウムより低いので、ガラス層が厚すぎる場合に
は基板の温度上昇を招く恐れがある。
は、上記のガラス層の厚さは、１〜200μｍが好まし
く、より好ましくは20〜150μｍである。ガラス層の厚
さが１μｍ未満では、メタライズ層の密着性を向上させ
る効果がなく、200μｍを超えると基板の熱放散性が低
下するためである。即ち、ガラス層の熱伝導率は、窒化
アルミニウムより低いので、ガラス層が厚すぎる場合に
は基板の温度上昇を招く恐れがある。
【００１３】また、本発明の高熱伝導性基板では、ガラ
ス層の膜厚を部分的に変化することにより、基板の熱特
性を部位ごとに変化させることができる。即ち、熱抵抗
を小さくしたい部分では、熱伝導の低いガラス層の膜厚
を小さくすることで、熱放散性を向上させることが可能
である。一方、熱履歴、熱応力が加わる部分については
ガラス層の膜厚を大きくすることにより銅メタライズ層
またはアルミニウムメタライズ層と、窒化アルミニウム
の応力緩和を図ることが可能である。
ス層の膜厚を部分的に変化することにより、基板の熱特
性を部位ごとに変化させることができる。即ち、熱抵抗
を小さくしたい部分では、熱伝導の低いガラス層の膜厚
を小さくすることで、熱放散性を向上させることが可能
である。一方、熱履歴、熱応力が加わる部分については
ガラス層の膜厚を大きくすることにより銅メタライズ層
またはアルミニウムメタライズ層と、窒化アルミニウム
の応力緩和を図ることが可能である。
【００１４】本発明においては、上記本発明の高熱伝導
性基板を製造する方法も提供される。本発明の方法で
は、まず窒化アルミニウム焼結体上にガラス層を形成す
る。ガラス層の形成は、以下の工程で行うことが好まし
い。最初に、ガラス粉末に有機ビヒクル、溶剤を加えた
ペーストをスクリーン印刷により窒化アルミニウム焼結
体上に塗布する。このガラスペーストを塗布した後100
〜200℃で乾燥し、500〜1000℃で焼成する。さらにガラ
ス層の上に銅ペーストまたはアルミニウムペーストを印
刷し、乾燥して焼成してメタライズ層を形成する。銅ペ
ーストまたはアルミニウムペースト中のガラス成分およ
び銅金属は下地のガラス層と濡れ性が良好なので、従来
の方法に比べ強固な密着強度が得られる。また銅ペース
トまたはアルミニウムペーストのみならず銅箔および銅
板またはアルミニウム箔およびアルミニウム板をガラス
層の上に接着しても強固な密着強度が得られる。上記の
ガラスペーストには、SiＯ2、CaＯ、Al2Ｏ3およびＢ2Ｏ
3からなる群の内の少なくとも２種のものを、それぞれ
１〜70重量％の範囲で含む組成のガラス粉末を使用する
ことが好ましい。また、上記の銅またはアルミニウムペ
ーストは、SiＯ2およびCaＯ、Al2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、CuＯ、C
u2Ｏ等のガラス成分を含むことが好ましい。
性基板を製造する方法も提供される。本発明の方法で
は、まず窒化アルミニウム焼結体上にガラス層を形成す
る。ガラス層の形成は、以下の工程で行うことが好まし
い。最初に、ガラス粉末に有機ビヒクル、溶剤を加えた
ペーストをスクリーン印刷により窒化アルミニウム焼結
体上に塗布する。このガラスペーストを塗布した後100
〜200℃で乾燥し、500〜1000℃で焼成する。さらにガラ
ス層の上に銅ペーストまたはアルミニウムペーストを印
刷し、乾燥して焼成してメタライズ層を形成する。銅ペ
ーストまたはアルミニウムペースト中のガラス成分およ
び銅金属は下地のガラス層と濡れ性が良好なので、従来
の方法に比べ強固な密着強度が得られる。また銅ペース
トまたはアルミニウムペーストのみならず銅箔および銅
板またはアルミニウム箔およびアルミニウム板をガラス
層の上に接着しても強固な密着強度が得られる。上記の
ガラスペーストには、SiＯ2、CaＯ、Al2Ｏ3およびＢ2Ｏ
3からなる群の内の少なくとも２種のものを、それぞれ
１〜70重量％の範囲で含む組成のガラス粉末を使用する
ことが好ましい。また、上記の銅またはアルミニウムペ
ーストは、SiＯ2およびCaＯ、Al2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、CuＯ、C
u2Ｏ等のガラス成分を含むことが好ましい。
【００１５】本発明の高熱伝導性基板において、銅メタ
ライズ層またはアルミニウムメタライズ層の密着強度が
強くなる理由は、焼成時にガラス層が液相になるため、
ペースト中の銅粉末またはアルミニウム粉末とガラスの
接触面積が大きくなるためである。同様にガラス層は窒
化アルミニウムと良好に濡れ、特に従来の方法に比べて
ガラス層と窒化アルミニウムの接着面積も大きくなるの
で、良好な密着強度が得られる。
ライズ層またはアルミニウムメタライズ層の密着強度が
強くなる理由は、焼成時にガラス層が液相になるため、
ペースト中の銅粉末またはアルミニウム粉末とガラスの
接触面積が大きくなるためである。同様にガラス層は窒
化アルミニウムと良好に濡れ、特に従来の方法に比べて
ガラス層と窒化アルミニウムの接着面積も大きくなるの
で、良好な密着強度が得られる。
【００１６】また本発明の方法では、銅メタライズ層ま
たはアルミニウムメタライズ層をスクリーン印刷によっ
ても形成することができる。この方法によれば、線幅が
約70μｍのファインライン回路パターンも形成すること
が可能である。さらに、回路の電気的特性を銅メタライ
ズ層またはアルミニウムメタライズ層の膜厚により調整
することが可能である。
たはアルミニウムメタライズ層をスクリーン印刷によっ
ても形成することができる。この方法によれば、線幅が
約70μｍのファインライン回路パターンも形成すること
が可能である。さらに、回路の電気的特性を銅メタライ
ズ層またはアルミニウムメタライズ層の膜厚により調整
することが可能である。
【００１７】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
【００１８】
【実施例】 実施例１ 本発明の方法により、本発明の高熱伝導性基板を製造し
た。最初に以下の組成の平均粒径10μｍのガラス粉末
に、有機ビヒクルと溶剤を加えてペースト状にし、窒化
アルミニウム焼結体の表面にスクリーン印刷により塗布
した。 ガラスの組成 SiＯ2 50 重量％ CaＯ 5 〃 Al2Ｏ3 20 〃 Ｂ2Ｏ3 25 〃 上記のペーストを 150℃で乾燥し、さらに1000℃の大気
中で焼成を行った。焼成後のガラス層の膜厚は50μｍで
あった。このガラス層上に以下の組成の銅ペーストを20
μｍの厚さに塗布し、 900℃の非酸化性雰囲気で焼成し
た。 銅ペーストの組成 Cu 90 重量％ SiＯ2 1 〃 CaＯ 2 〃 Al2Ｏ3 1 〃 CuＯ 3 〃 Cu2Ｏ 3 〃
た。最初に以下の組成の平均粒径10μｍのガラス粉末
に、有機ビヒクルと溶剤を加えてペースト状にし、窒化
アルミニウム焼結体の表面にスクリーン印刷により塗布
した。 ガラスの組成 SiＯ2 50 重量％ CaＯ 5 〃 Al2Ｏ3 20 〃 Ｂ2Ｏ3 25 〃 上記のペーストを 150℃で乾燥し、さらに1000℃の大気
中で焼成を行った。焼成後のガラス層の膜厚は50μｍで
あった。このガラス層上に以下の組成の銅ペーストを20
μｍの厚さに塗布し、 900℃の非酸化性雰囲気で焼成し
た。 銅ペーストの組成 Cu 90 重量％ SiＯ2 1 〃 CaＯ 2 〃 Al2Ｏ3 1 〃 CuＯ 3 〃 Cu2Ｏ 3 〃
【００１９】上記本発明の方法で製造した銅メタライズ
基板の密着強度を評価するために、焼成後の銅メタライ
ズ面に厚さ１μｍのNiメッキを施した後、リードフレー
ムをロウ付けし、ピール試験を行った。その結果、密着
強度は12kg／cmであった。さらにメタライズ焼成後の基
板に対して、150℃から−65℃迄の熱衝撃を15回繰り返
した基板についても同様の方法でピール試験を行った。
その結果、密着強度は10.5kg／cmであり、密着強度が熱
履歴により殆ど影響を受けないことが判明した。
基板の密着強度を評価するために、焼成後の銅メタライ
ズ面に厚さ１μｍのNiメッキを施した後、リードフレー
ムをロウ付けし、ピール試験を行った。その結果、密着
強度は12kg／cmであった。さらにメタライズ焼成後の基
板に対して、150℃から−65℃迄の熱衝撃を15回繰り返
した基板についても同様の方法でピール試験を行った。
その結果、密着強度は10.5kg／cmであり、密着強度が熱
履歴により殆ど影響を受けないことが判明した。
【００２０】実施例２ 実施例１と同じ組成のガラス成分を、窒化アルミニウム
焼結体上に 100μｍの厚さに塗布し、乾燥後1000℃の大
気中で焼成してガラス層を形成した。このガラス層に、
厚さ0.3mmの銅箔を張り付けて900℃の非酸化性雰囲気で
焼き付け、本発明の高熱伝導性基板を製造した。この基
板の密着性を評価するために、実施例１と同様の熱衝撃
試験を行って、その後、やはり実施例１と同様なピール
試験を行った。本実施例の基板の密着強度は 7.9kg／cm
であった。
焼結体上に 100μｍの厚さに塗布し、乾燥後1000℃の大
気中で焼成してガラス層を形成した。このガラス層に、
厚さ0.3mmの銅箔を張り付けて900℃の非酸化性雰囲気で
焼き付け、本発明の高熱伝導性基板を製造した。この基
板の密着性を評価するために、実施例１と同様の熱衝撃
試験を行って、その後、やはり実施例１と同様なピール
試験を行った。本実施例の基板の密着強度は 7.9kg／cm
であった。
【００２１】実施例３ 本発明の方法により、実施例１および２とは異なる構成
の本発明の高熱伝導性基板を製造した。最初に以下の組
成の平均粒径10μｍのガラス粉末に、有機ビヒクルと溶
剤を加えてペースト状にし、窒化アルミニウム焼結体の
表面にスクリーン印刷により塗布した。 ガラスの組成 SiＯ2 10 重量％ CaＯ 10 〃 Al2Ｏ3 10 〃 Ｂ2Ｏ3 60 〃 MgＯ 5.0 〃 FeＯ 5.0 〃 上記のペーストを150℃で乾燥し、さらに650℃の大気中
で焼成を行った。焼成後のガラス層のガラス層上に以下
の組成のアルミニウムペーストを50μｍの厚さに塗布
し、580℃の非酸化性雰囲気で焼成した。 アルミニウムペーストの組成 Al 95 重量％ SiＯ2 1 〃 Ｂ2Ｏ3 4 〃
の本発明の高熱伝導性基板を製造した。最初に以下の組
成の平均粒径10μｍのガラス粉末に、有機ビヒクルと溶
剤を加えてペースト状にし、窒化アルミニウム焼結体の
表面にスクリーン印刷により塗布した。 ガラスの組成 SiＯ2 10 重量％ CaＯ 10 〃 Al2Ｏ3 10 〃 Ｂ2Ｏ3 60 〃 MgＯ 5.0 〃 FeＯ 5.0 〃 上記のペーストを150℃で乾燥し、さらに650℃の大気中
で焼成を行った。焼成後のガラス層のガラス層上に以下
の組成のアルミニウムペーストを50μｍの厚さに塗布
し、580℃の非酸化性雰囲気で焼成した。 アルミニウムペーストの組成 Al 95 重量％ SiＯ2 1 〃 Ｂ2Ｏ3 4 〃
【００２２】上記本発明の方法で製造したアルミニウム
メタライズ基板の密着強度を評価するために、焼成後の
アルミニウムメタライズ面に厚さ１μｍのNiメッキを施
した後、リードフレームをハンダ付けし、ピール試験を
行った。その結果、密着強度は10.8kg／cmであった。さ
らに実施例１と同様の熱衝撃を加えた基板についても同
様の方法でピール試験を行った。その結果、密着強度は
9.3kg／cmであり、密着強度が熱履歴により殆ど影響を
受けないことが判明した。
メタライズ基板の密着強度を評価するために、焼成後の
アルミニウムメタライズ面に厚さ１μｍのNiメッキを施
した後、リードフレームをハンダ付けし、ピール試験を
行った。その結果、密着強度は10.8kg／cmであった。さ
らに実施例１と同様の熱衝撃を加えた基板についても同
様の方法でピール試験を行った。その結果、密着強度は
9.3kg／cmであり、密着強度が熱履歴により殆ど影響を
受けないことが判明した。
【００２３】実施例４ 実施例３と同じ組成のガラス成分を、窒化アルミニウム
焼結体上に 100μｍの厚さに塗布し、乾燥後650℃の大
気中で焼成してガラス層を形成した。このガラス層に、
厚さ0.25mmのアルミニウム箔を張り付けて600℃の非酸
化性雰囲気で焼き付け、本発明の高熱伝導性基板を製造
した。この基板の密着性を評価するために、実施例３と
同様にNiメッキを施した後ピール試験を行った。本実施
例の基板の密着強度は 7.1kg／cmであった。
焼結体上に 100μｍの厚さに塗布し、乾燥後650℃の大
気中で焼成してガラス層を形成した。このガラス層に、
厚さ0.25mmのアルミニウム箔を張り付けて600℃の非酸
化性雰囲気で焼き付け、本発明の高熱伝導性基板を製造
した。この基板の密着性を評価するために、実施例３と
同様にNiメッキを施した後ピール試験を行った。本実施
例の基板の密着強度は 7.1kg／cmであった。
【００２４】比較例１ 窒化アルミウニム焼結体を大気中において、950℃で焼
成することにより焼結体表面に酸化被膜を形成した。こ
の酸化皮膜を形成した窒化アルミウニム焼結体表面に銅
ペーストを20μｍの厚さに印刷し、実施例１と同一の条
件で乾燥、焼成を行った。この銅メタライズ基板に対
し、実施例１と同様の方法でメタライズ層の密着強度を
評価した結果、2.1kg／cmであった。さらに実施例１お
よび２と同様の方法で熱衝撃試験を行った後の密着強度
は 0.6kg／cmであり、実用上十分な密着強度を得られな
かった。
成することにより焼結体表面に酸化被膜を形成した。こ
の酸化皮膜を形成した窒化アルミウニム焼結体表面に銅
ペーストを20μｍの厚さに印刷し、実施例１と同一の条
件で乾燥、焼成を行った。この銅メタライズ基板に対
し、実施例１と同様の方法でメタライズ層の密着強度を
評価した結果、2.1kg／cmであった。さらに実施例１お
よび２と同様の方法で熱衝撃試験を行った後の密着強度
は 0.6kg／cmであり、実用上十分な密着強度を得られな
かった。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述のように、本発明に従えば、銅
メタライズ層またはアルミニウムメタライズ層を表面に
有する窒化アルミニウムセラミックス焼結体による高熱
伝導性基板およびその製造方法が提供される。本発明の
高熱伝導性基板は、従来のものよりも、銅メタライズ層
またはアルミニウムメタライズ層の密着強度および熱衝
撃に対する耐久性が優れている。従って、特に高い熱放
散性が要求される、ＶＬＳＩパッケージ等に有利に使用
することができる。
メタライズ層またはアルミニウムメタライズ層を表面に
有する窒化アルミニウムセラミックス焼結体による高熱
伝導性基板およびその製造方法が提供される。本発明の
高熱伝導性基板は、従来のものよりも、銅メタライズ層
またはアルミニウムメタライズ層の密着強度および熱衝
撃に対する耐久性が優れている。従って、特に高い熱放
散性が要求される、ＶＬＳＩパッケージ等に有利に使用
することができる。
Claims (7)
- 【請求項１】 窒化アルミニウムを主成分とするセラミ
ックス焼結体と、該セラミックス焼結体の表面に形成さ
れたガラス層と、該ガラス層上に形成された銅メタライ
ズ層またはアルミニウムメタライズ層とを含むことを特
徴とする高熱伝導性基板。 - 【請求項２】 前記ガラス層を構成するガラスの熱膨張
係数が、３×10-6〜10×10-6℃-1であることを特徴とす
る請求項１に記載の高熱伝導性基板。 - 【請求項３】 前記ガラス層の厚さが、１〜200μｍで
あることを特徴とする請求項１または２に記載の高熱伝
導性基板。 - 【請求項４】 熱履歴および／または熱応力が加わる部
位の前記ガラス層の厚さが、他の部位よりも厚いことを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高熱伝
導性基板。 - 【請求項５】 窒化アルミニウムを主成分とするセラミ
ックス焼結体と、該セラミックス焼結体の表面に配置さ
れた銅メタライズ層またはアルミニウムメタライズ層と
を有する高熱伝導性基板を製造する方法において、窒化
アルミニウム焼結体表面にガラス粉末を含むペーストを
塗布する工程と、該ペーストを焼成してガラス層を形成
する工程と、該ガラス層上に銅メタライズ層またはアル
ミニウムメタライズ層を形成する工程とを含むことを特
徴とする高熱伝導性基板の製造方法。 - 【請求項６】 前記銅メタライズ層またはアルミニウム
メタライズ層を形成する工程が、前記ガラス層表面に銅
ペーストまたはアルミニウムペーストを塗布する工程
と、該銅ペーストまたはアルミニウムペーストを焼成す
る工程とを含むことを特徴とする請求項５に記載の高熱
伝導性基板の製造方法。 - 【請求項７】 前記銅メタライズ層またはアルミニウム
メタライズ層を形成する工程が、前記ガラス層表面に銅
箔または銅板あるいはアルミニウム箔またはアルミニウ
ム板を接着する工程を含むことを特徴とする請求項５に
記載の高熱伝導性基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16954993A JP3456225B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | 高熱伝導性基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16954993A JP3456225B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | 高熱伝導性基板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0782059A true JPH0782059A (ja) | 1995-03-28 |
| JP3456225B2 JP3456225B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=15888540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16954993A Expired - Fee Related JP3456225B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | 高熱伝導性基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3456225B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62216979A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-24 | 住友電気工業株式会社 | ガラス層を有する窒化アルミニウム焼結体並びにその製造方法 |
| JPS62216983A (ja) * | 1986-03-15 | 1987-09-24 | 住友電気工業株式会社 | 金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体並びにその製造方法 |
| JPH0393683A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-18 | Fujitsu Ltd | 銅ペースト及びそれを用いたメタライズ方法 |
| JPH05330958A (ja) * | 1992-05-27 | 1993-12-14 | Okuno Chem Ind Co Ltd | メタライズ下地層形成用ガラス組成物 |
-
1993
- 1993-06-16 JP JP16954993A patent/JP3456225B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62216983A (ja) * | 1986-03-15 | 1987-09-24 | 住友電気工業株式会社 | 金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体並びにその製造方法 |
| JPS62216979A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-24 | 住友電気工業株式会社 | ガラス層を有する窒化アルミニウム焼結体並びにその製造方法 |
| JPH0393683A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-18 | Fujitsu Ltd | 銅ペースト及びそれを用いたメタライズ方法 |
| JPH05330958A (ja) * | 1992-05-27 | 1993-12-14 | Okuno Chem Ind Co Ltd | メタライズ下地層形成用ガラス組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3456225B2 (ja) | 2003-10-14 |
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