DE69514435T2 - Metallisiertes Keramiksubstrat mit glatter Plattierungsschicht und Herstellungsverfahren - Google Patents

Metallisiertes Keramiksubstrat mit glatter Plattierungsschicht und Herstellungsverfahren

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Aluminiumnitrid- Keramiken, die vielfach als Substrate mit hoher thermischer Leitfähigkeit und günstigen Wärmeableitungseigenschaften für elektronische Materialien wie IC-Substrate und Ummantelungsmaterialien verwendet werden. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einem metallisierten Aluminiumnitridsubstrat, auf dem elektronische Teile wie ICs, Transistoren, Dioden und Thyristoren montiert sind, und auch mit einem Verfahren zur Herstellung eines solchen metallisierten Keramiksubstrats.
    • Beschreibung des Standes der Technik
  • In jüngster Zeit sind erhebliche Verbesserungen der Eigenschaften von Halbleiterbauteilen wie integrierte Halbleiterschaltungen vorgenommen worden, um die Anforderungen für Operationen mit hoher Geschwindigkeit und Leistung sowie die gesteigerte Integrationsdichte für Mehrfachfunktionen zu erfüllen. Dies führt zu einem deutlichen Anstieg der Wärmemenge, die von diesen Halbleiterbauteilen abgegeben wird. Um eine effektive Wärmeableitung zu ermöglichen, werden für Keramiksubstrate, auf denen solche Halbleiterbauteile montiert sind, Materialien mit hoher thermischer Leitfähigkeit benötigt. Gewöhnlich als Substrate solcher Halbleiterbauteile verwendete Aluminiumoxidsubstrate haben eine relativ niedrige thermische Leitfähigkeit von ca. 17 W/m·K und einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Silicium, das als Material für Halbleiterelemente verwendet wird. Die Differenz in den Wärmeausdehnungskoeffizienten verursacht eine schwache Verbindung zwischen den Aluminiumoxidsubstraten und Silicium. Unter diesen Umständen, die mit Aluminiumoxid verbunden sind, ist ein bemerkenswertes verwendbares Material Aluminiumnitrid (AlN), das eine hohe thermische Leitfähigkeit von ca. 180 W/m·K und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe dem von Silicium besitzt. Dieses mm wird als metallisierter Sinterkörper für den Zweck der Verbindung an den Halbleiterelementen und der Montageteile einschließlich Leiterrahmen oder Dichtringe verwendet, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 3-193686 offenbart.
  • Die früher entwickelten metallisierten Schichten haben jedoch eine geringe Lotbenetzbarkeit, obwohl sie eine ausreichende Adhäsionsfestigkeit zu den AlN-Sinterkörpern aufweisen.
  • Eine geringe Lotbenetzbarkeit verursacht verschiedene Probleme, wie nachfolgend angegeben. Wenn ein Halbleiterelement über eine metallisierte Schicht auf einem AlN-Sinterkörper montiert wird, setzen geringe Lotbenetzungseigenschaften die Wirksamkeit der Wärmeübertragung von dem Halbleiterelement zum AlN-Sinterkörper herab, wodurch die Wärmeabgabe von dem AlN-Sinterkörper gesenkt wird und ein ernsthafter Temperaturanstieg des Halbleiterelements verursacht wird. Als Ergebnis gestaltet sich ein Normalbetrieb des Halbleiterelements schwierig. Als weiteres Problem, beispielsweise wenn ein Dichtring über eine metallisierte Schicht an einen AlN-Sinterkörper angefügt wird, bildet die geringe Lotbenetzbarkeit leicht eine undichte Stelle in der Lotschicht und setzt demzufolge die Abdichtung herab.
  • Eine herkömmliche Technik, die zur Verbesserung der Lotbenetzbarkeit angewendet wird, ist die Bildung einer ausreichend dicken Plattierungsschicht von z. B. 5 um auf der metallisierten Schicht. Dies steigert jedoch die zur Plattierung erforderlichen Kosten und verursacht die Bildung einer rauhen Plattierungsschicht und von Lötstellen auf der Plattierungsschicht, wodurch die Wärmeableitungseigenschaften der auf dem Substrat montierten ICs Schaden nehmen.
  • Das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-238857 offenbarte Verfahren ermöglicht, daß das Substrat sowohl ausreichende Adhäsionsfestigkeit als auch günstige Lotbenetzbarkeit besitzt, indem der Metallisierungspaste extrem teures Titanhydrid zugesetzt wird. Dieses Verfahren erhöht die Herstellungskosten jedoch erheblich.
    • WESEN DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein metallisiertes Keramiksubstrat zu schaffen, das eine glatte Plattierungsschicht aufweist und ausreichende Adhäsionsfestigkeit sowie exzellente Lotbenetzbarkeit besitzt, wobei die Probleme, auf die man bei den oben erwähnten herkömmlichen Verfahren trifft, beseitigt werden.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen metallisierten Keramiksubstrats bereitzustellen, ohne daß kostspielige Metallisierungsverfahren erforderlich sind.
  • In Anbetracht des Vorstehenden haben die Erfinder intensive Studien durchgeführt und herausgefunden, daß ein Keramiksubstrat sowohl mit exzellenter Lotbenetzbarkeit als auch ausreichender Adhäsionsfestigkeit durch Formen einer glatten metallisierten Schicht auf dem Keramiksubstrat und einer glatten Plattierungsschicht mit einer minimierten Oberflächenrauheit auf der metallisierten Schicht erhalten wird. Basierend auf dieser Erkenntnis wurden die metallisierten Keramiksubstrate der vorliegenden Erfindung und die Verfahren zu deren Herstellung entwickelt.
  • Zur Lösung der vorstehenden Aufgaben wird ein metallisiertes Keramiksubstrat gemäß Anspruch 1 mit einer glatten Plattierungsschicht bereitgestellt, umfassend:
  • - ein Keramiksubstrat mit Aluminiumnitrid als Hauptbestandteil;
  • - eine metallisierte Schicht, die auf zumindest einer Seite des Keramiksubstrats gebildet ist und zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram und Molybdän als Hauptbestandteil umfaßt; und
  • - eine Plattierungsschicht, die auf der metallisierten Schicht gebildet ist und Nickel als Hauptbestandteil umfaßt,
  • wobei die Nickelplattierungsschicht eine Stärke von nicht mehr als 2 um und eine Oberflächenrauheit von nicht mehr als 2 um bezogen auf die in der JIS (Japanische Industrienorm) spezifizierte durchschnittliche Mittellinienrauheit (Ra) aufweist.
  • Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 2 kann die Plattierungsschicht in dem vorausgehenden metallisierten Keramiksubstrat durch eine erste Plattierungsschicht gebildet sein, die auf der metallisierten Schicht gebildet ist und Nickel als Hauptbestandteil umfaßt und eine zweite Plattierungsschicht, die auf der ersten Plattierungsschicht gebildet ist und Gold als Hauptbestandteil umfaßt. In diesem Fall ist es erforderlich, daß die erste Plattierungsschicht und die zweite Plattierungsschicht eine Stärke von nicht mehr als 2 um bzw. eine Stärke von nicht mehr als 1 um aufweisen, und die Oberflächenrauheit (Ra) der zweiten Schicht sollte 2 um oder weniger betragen.
  • Diese Erfindung ist auch auf das Herstellungsverfahren solcher metallisierter Keramiksubstrate mit einer glatten Plattierungsschicht gerichtet.
  • Ersteres wird durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 3 erhalten, das umfaßt:
  • - Aufbringen eines Metallisierungsbreis mit zumindest einem ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram und Molybdän als Hauptbestandteil auf zumindest eine Seite eines grünen Keramiksubstrats (d. h. ungesintertes Keramiksubstrat) mit Aluminiumnitrid als Hauptbestandteil;
  • - Auflegen einer Platte mit einer Oberflächenrauheit von nicht mehr als 0,7 um bezogen auf Ra auf die mit Metallisierungsbrei beschichtete Seite des grünen Keramiksubstrats und Glätten der mit Metallisierungsbrei beschichteten Seite unter Druck;
  • - Brennen des Keramiksubstrats in einer nichtoxidierenden Atmosphäre; und
  • - Formen einer Plattierungsschicht mit Nickel als Hauptbestandteil auf der metallisierten Schicht, die auf dem Keramiksubstrat gebildet ist, wobei die Plattierungsschicht eine Stärke von nicht mehr als 2 um und eine Oberflächenrauheit von nicht mehr als 2 um bezogen auf Ra aufweist.
  • Bei der Herstellung gemäß Anspruch 5 des zweiten Typs des metallisierten Keramiksubstrats wird der obige, auf Wolfram und/oder Molybdän basierende Metallisierungsbrei auf zumindest eine Seite des grünen Keramiksubstrats aufgebracht und Glättungs- und Brennvorgänge durchgeführt, wie oben beschrieben. Danach wird die erste Plattierungsschicht mit Nickel als Hauptbestandteil und mit einer Stärke von nicht mehr als 2 um auf der metallisierten Schicht des Substrats geformt, und die zweite Plattierungsschicht mit Gold als Hauptbestandteil und mit einer Stärke von nicht mehr als 1 um und einer Oberflächenrauheit von nicht mehr als 2 um bezogen auf Ra auf der ersten Plattierungsschicht geformt.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das vorstehend beschriebene metallisierte Keramiksubstrat mit einer glatten Plattierungsschicht durch die Verfahren gemäß Anspruch 3 und 5 hergestellt durch Aufbringen eines Metallisierungsbreis bzw. einer Metallisierungspaste mit zumindest einem ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram und Molybdän als Hauptbestandteil auf zumindest eine Seite eines grünen Keramiksubstrats mit Aluminiumnitrid als Hauptbestandteil zur Bildung einer metallisierten Schicht; Auflegen einer Platte mit einer Oberflächenrauheit von nicht mehr als 0,7 um bezogen auf Ra auf zumindest eine Seite mit dem darauf aufgebrachten Metallisierungsbrei; Glätten der mit Metallisierungsbrei beschichteten Seite des Keramiksubstrats unter Druck; Brennen des Keramiksubstrats mit der glatten metallisierten Schicht darauf in einer nichtoxidierenden Atmosphäre; und Formen einer Plattierungsschicht auf Nickelbasis mit einer Stärke von nicht mehr als 2 um und einer Oberflächenrauheit von nicht mehr als 2 um bezogen auf Ra auf der metallisierten Seite des Aluminiumnitrids. Falls notwendig, kann eine Plattierungsschicht auf Goldbasis mit einer Stärke von 1 um oder weniger und einer Oberflächenrauheit (Ra) von 2 um oder weniger auf der Plattierungsschicht auf Nickelbasis geformt werden.
  • Wesentliche Merkmale des Verfahrens gemäß der Erfindung sind, daß:
  • (1) das in der Erfindung verwendete grüne Keramiksubstrat eine ausreichend niedrige Härte, vorzugsweise eine Rockwell- Härte von 100 HRS oder weniger aufweist;
  • (2) der Glättungsvorgang auf der mit Metallisierungsbrei beschichteten Oberfläche ausgeführt wird;
  • (3) dem in der Erfindung verwendeten Metallisierungsbrei ein geringer Glasanteil in einer Menge von nicht mehr als 15 Gewichtsteilen bezüglich einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolfram und/oder Molybdän zugesetzt wird; und
  • (4) eine auf dem Substrat gebildete Plattierungsschicht ausreichend dünn ist.
  • Insbesondere wird der Metallisierungsbrei durch ein beliebiges bekanntes Verfahren auf den grünen Keramiksubstratkörper aufgebracht, z. B. durch Siebdruck oder Spinbeschichtung. Dann wird die Glättungsbehandlung auf der mit Metallisierungsbrei beschichteten Oberfläche durchgeführt, damit die Rauheit auf der mit Metallisierungsbrei beschichteten Oberfläche durch die plastische Verformungsmöglichkeit des grünen Keramiksubstratkörpers absorbiert werden kann. Die Glasmenge, die die Oberflächenrauheit der metallisierten Seite erhöhen kann, wird dem Metallisierungsbrei in einer niedrig gehaltenen Menge zugesetzt, während die Stärke der Plattierungsschicht zur Minimierung der Rauheit der Plattierungsschicht reduziert wird, wodurch es möglich wird, eine glatte Plattierungsschicht auf einer flachen metallisierten Seite zu formen.
  • Wenn die Bedingungen der Glättungsbehandlung, der in dem Metallisierungsbrei enthaltene Glasanteil und die Brennbedingungen optimiert sind, kann ein metallisiertes Aluminiumnitridsubstrat mit einer glatten Plattierungsschicht und mit einer weiter gesteigerten Adhäsionsfestigkeit und einer exzellenten Lotbenetzbarkeit erhalten werden.
  • Die zum Glätten der mit Metallisierungsbrei beschichteten Seite verwendete Platte sollte eine Oberflächenrauheit (gemessen mittels Ra) von nicht mehr als 0,7 um haben. Wenn die Oberflächenrauheit größer als diese Obergrenze ist, führt dies zu unzureichender Glättung der mit Metallisierungsbrei beschichteten Oberfläche, wodurch Schwierigkeiten beim Erhalt des metallisierten Aluminiumnitridsubstrats mit glatter Plattierungsschicht entstehen.
  • Mögliche Materialien für die Platte sind u. a. Metalle, Kunstharze, Kautschuk und Keramik. Kunstharze und Kautschuk haben in einem Temperaturbereich für den Glättungsvorgang vorzugsweise eine Rockwell-Härte von nicht weniger als 50 HRS.
  • Die Bedingungen für den Glättungsvorgang bestehen darin, Druck von nicht weniger als 15 kg/cm² bei einer Temperatur von nicht weniger als 15ºC auf die mit Metallisierungsbrei beschichtete Seite aufzubringen. Temperatur und Druck unter diesen Untergrenzen führen zu einer geringen Dehnbarkeit des Metallisierungsbreis und unzureichendes Glätten der mit Metallisierungsbrei beschichteten Oberfläche, wodurch es schwierig wird, das metallisierte Aluminiumnitridsubstrat mit einer glatten Plattierungsschicht zu erhalten.
  • Der in dem Verfahren zur Herstellung des metallisierten Aluminiumnitridsubstrats der Erfindung verwendete Metallisierungsbrei umfaßt zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram und Molybdän als Hauptbestandteil.
  • Die in dem Metallisierungsbrei enthaltene Glaskomponente ist nicht größer als 15 Gewichtsteile bezogen auf die Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolframpulver und Molybdänpulver. Selbst wenn das metallisierte Substrat vor dem Brennen geglättet wird, wird die Glaskomponente während des Brennens aufgeschmolzen und verteilt, und die einmal geglättete metallisierte Oberfläche neigt dazu, nach dem Brennen rauh zu werden. Ein Glasanteil über dem vorstehenden Grenzwert führt zu erheblicher Rauheit auf der metallisierten Schicht und macht es daher schwierig, das metallisierte Aluminiumnitridsubstrat mit glatter Plattierungsschicht zu erlangen.
  • Die in dem Metallisierungsbrei enthaltene Glaskomponente enthält vorzugsweise zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CaO, MgO, Al&sub2;O&sub3;, SiO&sub2;, B&sub2;O&sub3;, ZnO, PbO, Oxide von Seltenerdmetallen, Verbindungen zum Erzielen der obigen Oxide durch Brennen und komplexe Verbindungen davon. Andere Glaskomponenten als die obigen Oxide machen es schwierig, das metallisierte Aluminiumnitridsubstrat mit ausreichender Bindungskraft zu erreichen.
  • Die Brenntemperatur in einer nichtoxidierenden Atmosphäre reicht vorzugsweise von 1600ºC bis 1950ºC. Eine Temperatur außerhalb dieses Bereichs macht es schwierig, das metallisierte Aluminiumnitridsubstrat mit ausreichender Bindungskraft zu erzielen.
  • In dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Metallisierungsbrei kann auch zumindest ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Eisen, Kobalt, deren Oxiden und deren Legierungen, in einer Gesamtmenge von 0,001 bis einschließlich 5 Gewichtsteilen hinsichtlich der Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolframpulver und Molybdänpulver vorhanden sein. Wenn der Additivanteil außerhalb dieses Bereiches liegt, ist es schwierig, das metallisierte Aluminiumnitridsubstrat mit ausreichender Adhäsionsfestigkeit zu erhalten.
  • Die nichtoxidierende Atmosphäre enthält vorzugsweise Wasserstoff in einem Anteil von nicht mehr als 10 Vol.-%. Ein Wasserstoffanteil größer als 10 Vol.-% führt zu einem übermäßigen Kornwachstum von Wolfram und Molybdän und resultiert in einer unerwünscht großen Rauheit auf der metallisierten Schicht.
  • Die auf der metallisierten Schicht geformte Plattierungsschicht ist eine Nickelplattierungsschicht oder eine Kombination aus einer Nickelplattierungsschicht und einer Goldplattierungsschicht, die auf der Nickelplattierungsschicht gebildet ist. Für den Fall, daß die Nickelplattierungsschicht allein geformt wird, sollte die Stärke der Nickelplattierungsschicht 2 um oder weniger betragen, und die Oberflächenrauheit ist 2 um oder weniger in Ra. Für den Fall, daß eine Nickelplattierungsschicht und eine Goldplattierungsschicht auf der Nickelplattierungsschicht geformt werden, ist es erforderlich, daß die Nickelplattierungsschicht und die Goldplattierungsschicht Stärken von nicht mehr als 2 um bzw. nicht mehr als 1 um aufweisen, und daß die obere Plattierungsschicht aus Gold eine Oberflächenrauheit Ra von 2 um oder weniger aufweist. Selbst wenn eine glatte metallisierte Schicht gebildet wird, wird eine Stärke über diesem oberen Grenzwert zu unerwünschter Rauheit auf der Oberfläche der Plattierungsschicht führen, wodurch Schwierigkeiten beim Erhalt des metallisierten Aluminiumnitridsubstrats mit glatter Plattierungsschicht verursacht werden. Die Stärke der Plattierungsschicht wird am Mittelbereich der plattierten Oberfläche gemessen, um die Dicke möglicher anormaler Ablagerungen an den Ecken auszuschließen.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren wird das erfinderische metallisierte Aluminiumnitridsubstrat mit glatter Plattierungsschicht erhalten.
  • Die metallisierten Aluminiumnitridsubstrate der Erfindung haben eine glatte Plattierungsschicht durch Aufbringen eines Metallisierungsbreis mit einem niedrigen Glasanteil und einem reduzierten Anteil grober Sekundärteilchen, und durch Formen einer flachen metallisierten Schicht und einer reduzierten Plattierungsstärke. Die resultierenden metallisierten Substrate besitzen eine exzellente Lotbenetzbarkeit. Eine hohe Adhäsionsfestigkeit wird auch erreicht, indem der optimale Glasanteil zum Zugeben zu dem Metallisierungsbrei und die optimale Brennbedingung gewählt werden, wie zuvor mit Blick auf das erfinderische Herstellungsverfahren beschrieben.
  • Das metallisierte Keramiksubstrat mit einer glatten Plattierungsschicht gemäß der Erfindung wird vorzugsweise auf Substrate zur Halbleitermontage in Steuerbauteilen von Transportanlagen aufgebracht, die eine hohe Erschütterungsfestigkeit haben müssen, sowie auf die Substrate von Rechnern.
  • Diese Erfindung wird mittels der folgenden Beispiele im Einzelnen beschrieben.
    • Beispiel 1
  • Nachdem 3 Gew.-% Y&sub2;O&sub3;-Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 um und 10 Gew.-% Polymethacrylat als organisches Bindemittel einem AlN-Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,1 um zugesetzt wurden, wurde das Gemisch gemahlen und mittels einer Kugelmühle gemischt. So wurde dann ein grünes AlN-Täfelchen mit 50 mm · 50 mm · 0,6 mm durch das Abziehklingen-Verfahren hergestellt.
  • Durch Zugabe von 0,5 Gewichtsteilen Eisenpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 25 um, 1 Gewichtsteil Ca(NO&sub3;)&sub2; mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 12 um, 0,8 Gewichtsteilen α-Al&sub2;O&sub3; mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 4,6 um und 3 Gewichtsteilen SiO&sub2; mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 18 um zu 100 Gewichtsteilen Wolframpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,5 um wurde ein Metallisierungsbrei hergestellt. Der Glasanteil in dem Metallisierungsbrei betrug 4,8 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Wolfram.
  • Der Metallisierungsbrei enthielt auch 17 Gewichtsteile Terpineol und 3,5 Gewichtsteile Ethylacetat als Lösungsmittel sowie 8 Gewichtsteile Ethylcellulose als organisches Bindemittel, bezogen auf 100 Gewichtsteile Wolfram.
  • Der so hergestellte Metallisierungsbrei wurde durch Siebdruck mit einem nichtrostenden 74 um-Stahlsieb (mit 200 Bildpunkten) und einer Emulgensstärke von 20 um auf das grüne AlN-Täfelchen aufgebracht. Nach Trocknen des AlN-Täfelchens mit dem Metallisierungsbrei wurde ein Glättungsverfahren ausgeführt.
  • Der Glättungsvorgang wurde durch Auflegen einer SUS304- Metallplatte mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,51 um auf die Druckfläche des grünen Täfelchens und Aufbringen eines Drucks von 30 kg/cm² auf die Metallplatte bei einer Temperatur von 75ºC realisiert.
  • Zur Entfernung des organischen Bindemittels durch Verflüchtigung wurde das Täfelchen drei Stunden bei 700ºC in einer Stickstoffatmosphäre belassen und anschließend drei Stunden bei 1800ºC in einer Stickstoffatmosphäre gebrannt, um ein metallisiertes AlN-Substrat zu erzielen. Der Taupunkt der Atmosphäre während des Brennvorgangs betrug -56ºC.
  • Dann wurde durch fremdstromlose Nickel-Phosphor-Abscheidung eine Nickelplattierungsschicht auf dem metallisierten AIN- Substrat geformt. Die unter Verwendung der Röntgenfluoreszenz gemessene Dicke der Nickelplattierungsschicht betrug 1,8 um. Die Oberflächenrauheit (Ra) der Nickelplattierungsschicht betrug 0,9 um.
  • Das metallisierte AlN-Substrat mit der Nickelplattierungsschicht wurde bei einer Temperatur von 230ºC in Lot (Sn: 60, Pb: 40) getaucht und die Lotbenetzbarkeit durch Messen des Verhältnisses der lotbenetzten Fläche zu dem plattierten Oberflächenbereich bewertet. Das Substrat nach Beispiel 1 zeigte exzellente Lotbenetzbarkeit; d. h. 100% des plattierten Oberflächenbereichs waren mit Lot benetzt.
  • Auf die in Lot getauchte Oberfläche des Substrats wurde ein mit Sn plattierter Weichkupferdraht mit 0,8 mm ~ gelötet. Dann wurde zum Zwecke der Bewertung der Adhäsionsfestigkeit die Zugfestigkeit gemessen. Das Substrat nach Beispiel 1 hatte eine ausreichende Adhäsionsfestigkeit von 4,3 kg/mm². Nachfolgend wird auf "Zugfestigkeit" als "Adhäsionsfestigkeit" verwiesen.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein metallisiertes AlN-Substrat wurde auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 vorbereitet, nur daß kein Glättungsvorgang auf dem AlN-Täfelchen nach Beispiel 1 ausgeführt wurde.
  • Auf dem Substrat wurde eine 1,9 um dicke Nickelplattierungsschicht mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 2,2 um gebildet, wie in Beispiel 1 beschrieben.
  • Das so erhaltene metallisierte AlN-Substrat wurde durch Messen der Lotbenetzbarkeit und der Adhäsionsfestigkeit für den angelöteten Weichkupferdraht gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren bewertet. Obwohl eine ausreichende Adhäsionsfestigkeit von 4,5 kg/mm² vorlag, hatte das metallisierte AlN-Substrat des Vergleichsbeispiels 1 eine erheblich geringere Lotbenetzbarkeit, d. h. nur 38 Flächenprozent, verglichen mit 100 Flächenprozent in Beispiel 1.
    • Beispiel 2
  • Gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden metallisierte AlN-Substrate hergestellt. Auf jedem Substrat wurde durch elektrolytische Plattierung eine Nickelplattierungsschicht verschiedener Stärke geformt, so daß metallisierte Keramiksubstrate mit Nickelplattierungsschichten unterschiedlicher Stärke hergestellt wurden, wie in Tabelle 1 aufgeführt. Die so erhaltenen metallisierten Keramiksubstrate wurden gemäß den in Beispiel 1 beschriebenen Auswertungsverfahren in Bezug auf Lotbenetzbarkeit und Adhäsionsfestigkeit bewertet. Die Ergebnisse der Auswertung sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
  • *: Vergleichsbeispiel
    • Beispiel 3
  • Gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden metallisierte Keramiksubstrate mit einer 1,8 um dicken Nickelplattierungsschicht hergestellt. Auf jedem Substrat wurde ferner durch elektrolytische Plattierung eine Goldplattierungsschicht verschiedener Stärke geformt, so daß metallisierte Keramiksubstrate mit der Nickelplattierungsschicht und der Goldplattierungsschicht unterschiedlicher Stärke hergestellt wurden, wie in Tabelle 2 aufgeführt. Die so erhaltenen metallisierten Keramiksubstrate wurden gemäß den in Beispiel 1 beschriebenen Auswertungsverfahren in Bezug auf Lotbenetzbarkeit und Adhäsionsfestigkeit bewertet. Die Ergebnisse der Auswertung sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
  • *: Vergleichsbeispiel
    • Beispiel 4
  • Der Metallisierungsbrei wurde auf die grünen AlN-Täfelchen aufgebracht und gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren getrocknet. Nach dem Glättungsvorgang unter den jeweils in Tabelle 3 aufgeführten Bedingungen, gefolgt von Brennen und Plattieren, wurden die erhaltenen metallisierten Keramiksubstrate gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren in Bezug auf Lotbenetzung und Adhäsionsfestigkeit ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
  • SUS 304 = Stahl gemäß der japanischen Industrienorm
  • *: Vergleichsbeispiele
  • Wie aus Tabelle 3 klar ersichtlich ist, konnten sowohl bei der Lotbenetzbarkeit als auch der Adhäsionsfestigkeit hervorragende Ergebnisse erhalten werden, wenn die Oberflächenrauheit (Ra) der für den Glättungsvorgang verwendeten Platte nicht größer als 0,7 um war, die Verfahrenstemperatur nicht niedriger als 15ºC ist und der Verfahrensdruck nicht geringer als 15 kg/cm² war.
    • Beispiel 5
  • Aus dem in Beispiel 1 verwendeten AlN-Pulver, Y&sub2;O&sub3;-Pulver und organischen Bindemittel wurden durch Variieren der Mahlbedingung mit einer Kugelmühle grüne Täfelchenformen verschiedener Härte hergestellt.
  • Das Aufbringen des Metallisierungsbreis auf jedes Täfelchen, Trocknen, Glätten, Brennen, Nickelplattieren und die anschließende Auswertung in Bezug auf die Lotbenetzbarkeit und die Adhäsionsfestigkeit wurden gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4
  • (nicht meßbar)
  • *: Vergleichsbeispiel
    • Beispiel 6
  • Gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden grüne AlN-Täfelchen hergestellt. Metallisierungspasten wurden unter Beifügung verschiedener Glasmengen hergestellt, wie in Tabelle 5 aufgeführt. Das Aufbringen jedes Metallisierungsbreis auf das grüne Täfelchen, Trocknen, Glätten, Brennen, Plattieren und die anschließende Auswertung in Bezug auf die Lotbenetzbarkeit und die Adhäsionsfestigkeit wurden gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5
  • *: Vergleichsbeispiel
  • Wie aus Tabelle 5 klar ersichtlich ist, wurden unter der Bedingung, daß die zugesetzte Glasmenge nicht größer war als 15 Gewichtsteile, sowohl bei der Lotbenetzbarkeit als auch der Adhäsionsfestigkeit hervorragende Ergebnisse erhalten.
    • Beispiel 7
  • Gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden grüne AlN-Täfelchen hergestellt. Metallisierungsbreis wurden mit verschiedenen Glaszusammensetzungen hergestellt, wie in Tabelle 6 und 7 aufgeführt. Das Aufbringen jedes Metallisierungsbreis auf das grüne Täfelchen, Trocknen, Glätten, Brennen, Plattieren und die anschließende Auswertung in Bezug auf die Lotbenetzbarkeit und die Adhäsionsfestigkeit wurden gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 und 7 dargestellt. Tabelle 6 Tabelle 7
    • Beispiel 8
  • Gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden grüne AlN-Täfelchen hergestellt. Metallisierungsbreis wurden mit Fe hergestellt, das in verschiedenen Mengen zugesetzt wurde, wie in Tabelle 8 aufgeführt. Das Aufbringen jedes Metallisierungsbreis auf das grüne Täfelchen, Trocknen, Glätten, Brennen, Plattieren und die anschließende Auswertung in Bezug auf die Lotbenetzbarkeit und die Adhäsionsfestigkeit wurden gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 dargestellt. Tabelle 8
  • *: Vergleichsbeispiele
  • Wie aus Tabelle 8 klar ersichtlich ist, wurden unter der Bedingung, daß die zugesetzte Fe-Menge von 0,001 bis 5 Gewichtsteilen bezüglich 100 Gewichtsteilen W reichte, sowohl bei der Lotbenetzbarkeit als auch der Adhäsionsfestigkeit hervorragende Ergebnisse erhalten.
  • Obwohl in den obigen Beispielen nur Wolfram als Hauptbestandteil in den Metallisierungsbreizusammensetzungen verwendet wurde, können gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich gute Ergebnisse durch Verwendung von Wolfram in Verbindung mit Molybdän oder Ersetzen von Wolfram durch Molybdän erhalten werden.
  • Wie oben beschrieben, ermöglichen der Glättungsvorgang und die sorgfältige Kontrolle der Metallisierungsbreizusammensetzung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber dem herkömmlichen Verfahren die kostengünstigere Herstellung metallisierter Keramiksubstrate, die eine glatte Plattierungsschicht aufweisen und sowohl eine günstige Lotbenetzbarkeit als auch ausreichende Adhäsionsfestigkeit besitzen.

Claims (6)

1. Metallisiertes Keramiksubstrat mit glatter Plattierungsschicht, wobei das metallisierte Keramiksubstrat umfaßt:
- ein Keramiksubstrat mit Aluminiumnitrid als Hauptbestandteil;
- eine metallisierte Schicht, die auf zumindest einer Seite des Keramiksubstrats gebildet ist und zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram und Molybdän als Hauptbestandteil umfaßt, und eine Glaskomponente in einer Menge von nicht mehr als 15 Gewichtsteilen bezüglich einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolfram und/oder Molybdän umfaßt, und wahlweise zumindest eines von Nickel, Eisen, Kobalt und deren Oxiden in einer Gesamtmenge von 0,001 bis 5 Gewichtsteilen bezüglich einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolfram und/oder Molybdän; und
- eine Plattierungsschicht, die auf der metallisierten Schicht gebildet ist und Nickel als Hauptbestandteil umfaßt, wobei die Nickelplattierungsschicht eine Stärke von nicht mehr als 2 um und eine Oberflächenrauheit von nicht mehr als 2 um bezogen auf Ra aufweist.
2. Metallisiertes Keramiksubstrat mit glatter Plattierungsschicht, wobei das metallisierte Keramiksubstrat umfaßt:
- ein Keramiksubstrat mit Aluminiumnitrid als Hauptbestandteil;
- eine metallisierte Schicht, die auf zumindest einer Seite des Keramiksubstrats gebildet ist und zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram und Molybdän als Hauptbestandteil umfaßt, und eine Glaskomponente in einer Menge von nicht mehr als 15 Gewichtsteilen bezüglich einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolfram und/oder Molybdän umfaßt, und wahlweise zumindest eines von Nickel, Eisen, Kobalt und deren Oxiden in einer Gesamtmenge von 0,001 bis 5 Gewichtsteilen bezüglich einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolfram und/oder Molybdän; und
- eine erste Plattierungsschicht, die Nickel als Hauptbestandteil umfaßt und auf der metallisierten Schicht gebildet ist, wobei die Nickelplattierungsschicht eine Stärke von nicht mehr als 2 um aufweist; und
- eine zweite Plattierungsschicht, die Gold als Hauptbestandteil aufweist und auf der ersten Plattierungsschicht gebildet ist, wobei die Goldplattierungsschicht eine Stärke von nicht mehr als 1 um und eine Oberflächenrauheit von nicht mehr als 2 um bezogen auf Ra aufweist.
3. Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Keramiksubstrats mit glatter Plattierungsschicht, wobei das Verfahren umfaßt:
- Aufbringen eines Metallisierungsbreis mit zumindest einem ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram und Molybdän als Hauptbestandteil auf zumindest eine Seite eines grünen Keramiksubstrats mit Aluminiumnitrid als Hauptbestandteil, wobei der Metallisierungsbrei eine Glaskomponente in einer Menge von nicht mehr als 15 Gewichtsteilen bezüglich einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolfram und/oder Molybdän umfaßt, und wahlweise zumindest eines von Nickel, Eisen, Kobalt und deren Oxiden in einer Gesamtmenge von 0,001 bis 5 Gewichtsteilen bezüglich einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolfram und/oder Molybdän;
- Auflegen einer Platte mit einer Oberflächenrauheit von nicht mehr als 0,7 um bezogen auf Ra auf die mit Metallisierungsbrei beschichtete Seite des grünen Keramiksubstrats und Glätten der mit Metallisierungsbrei beschichteten Seite unter Druck, wobei der Glättungsvorgang durch Anlegen eines Drucks von nicht weniger als 15 kg/cm² auf die mit Metallisierungsbrei beschichtete Oberfläche des grünen Keramiksubstrats bei einer Temperatur von nicht weniger als 15ºC durchgeführt wird;
- Brennen des Substrats in einer nichtoxidierenden Atmosphäre; und
- Formen einer Plattierungsschicht mit Nickel als Hauptbestandteil auf der metallisierten Schicht, wobei die Plattierungsschicht eine Stärke von nicht mehr als 2 um und eine Oberflächenrauheit von nicht mehr als 2 um bezogen auf Ra aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das grüne Keramiksubstrat eine Rockwell-Härte von nicht mehr als 100 HRS aufweist.
5. Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Keramiksubstrats mit glatter Plattierungsschicht, wobei das Verfahren umfaßt:
- Aufbringen eines Metallisierungsbreis mit zumindest einem ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram und Molybdän als Hauptbestandteil auf zumindest eine Seite eines grünen Keramiksubstrats mit Aluminiumnitrid als Hauptbestandteil, wobei der Metallisierungsbrei eine Glaskomponente in einer Menge von nicht mehr als 15 Gewichtsteilen bezüglich einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolfram und/oder Molybdän umfaßt, und wahlweise zumindest eines von Nickel, Eisen, Kobalt und deren Oxiden in einer Gesamtmenge von 0,001 bis 5 Gewichtsteilen bezüglich einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen Wolfram und/oder Molybdän;
- Auflegen einer Platte mit einer Oberflächenrauheit von nicht mehr als 0,7 um bezogen auf Ra auf die mit Metallisierungsbrei beschichtete Seite des grünen Keramiksubstrats und Glätten der mit Metallisierungsbrei beschichteten Seite unter Druck, wobei der Glättungsvorgang durch Anlegen eines Drucks von nicht weniger als 15 kg/cm² auf die mit Metallisierungsbrei beschichtete Oberfläche des grünen Keramiksubstrats bei einer Temperatur von nicht weniger als 15ºC durchgeführt wird;
- Brennen des Substrats in einer nichtoxidierenden Atmosphäre;
- Formen einer ersten Plattierungsschicht mit Nickel als Hauptbestandteil auf der metallisierten Schicht, wobei die erste Plattierungsschicht eine Stärke von nicht mehr als 2 um aufweist; und
- Formen einer zweiten Plattierungsschicht mit Gold als Hauptbestandteil auf der ersten Plattierungsschicht, wobei die zweite Plattierungsschicht eine Stärke von nicht mehr als 1 um und eine Oberflächenrauheit von nicht mehr als 2 um bezogen auf Ra aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das grüne Keramiksubstrat eine Rockwell-Härte von nicht mehr als 100 HRS aufweist.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3845925B2 (ja) * 1996-02-05 2006-11-15 住友電気工業株式会社 窒化アルミニウム基材を用いた半導体装置用部材及びその製造方法
US6783867B2 (en) * 1996-02-05 2004-08-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Member for semiconductor device using an aluminum nitride substrate material, and method of manufacturing the same
JPH1065294A (ja) * 1996-08-14 1998-03-06 Toshiba Corp セラミックス配線基板およびその製造方法
WO1998054761A1 (fr) 1997-05-26 1998-12-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Substrat jonction de circuit en cuivre et procede de production de ce substrat
TW487742B (en) * 1999-05-10 2002-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electrode for PTC thermistor, manufacture thereof, and PTC thermistor
US6641860B1 (en) * 2000-01-03 2003-11-04 T-Ink, L.L.C. Method of manufacturing printed circuit boards
CA2313438C (en) 2000-07-06 2003-03-11 B-Con Engineering Inc. High quality optical surface and method of producing same
JP3847219B2 (ja) * 2002-06-17 2006-11-22 京セラ株式会社 配線基板
CN100423217C (zh) * 2003-08-26 2008-10-01 德山株式会社 元件接合用基板、元件接合基板及其制造方法
JP2005194562A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Murata Mfg Co Ltd 無電解ニッケルめっき液、及びセラミック電子部品の製造方法
US20050276992A1 (en) * 2004-06-09 2005-12-15 Tung-Hsin Wu Method for metallizing a non-metallic surface and the metallized surface structure thereof
CN1301935C (zh) * 2005-07-29 2007-02-28 四川艺精长运超硬材料有限公司 一种ain陶瓷材料的制备方法
US20070180689A1 (en) * 2006-02-08 2007-08-09 Day Michael J Nonazeotropic terpineol-based spray suspensions for the deposition of electrolytes and electrodes and electrochemical cells including the same
KR20100136487A (ko) * 2008-03-06 2010-12-28 세람텍 아게 높은 ｑ 값을 갖는 금속화된 코일 바디(인덕터)
KR20130062898A (ko) * 2010-05-07 2013-06-13 아사히 가라스 가부시키가이샤 소자 탑재용 기판 및 그 제조 방법
CN102045951B (zh) * 2010-11-29 2012-10-17 上海申和热磁电子有限公司 陶瓷金属化基板金属表面电镀镍金处理方法及制成的陶瓷金属化基板
CN102276152B (zh) * 2011-06-28 2013-04-24 北京科技大学 一种氧化铝陶瓷表面金属化的组合物
CN102850091B (zh) * 2011-06-28 2014-04-30 比亚迪股份有限公司 一种陶瓷表面选择性金属化方法和一种陶瓷
CN102515874A (zh) * 2011-12-26 2012-06-27 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种氮化铝陶瓷的表面金属化方法
US10529646B2 (en) * 2015-04-24 2020-01-07 Amosense Co., Ltd. Methods of manufacturing a ceramic substrate and ceramic substrates
US11236427B2 (en) 2017-12-06 2022-02-01 Polyvision Corporation Systems and methods for in-line thermal flattening and enameling of steel sheets
CN109734469A (zh) * 2018-12-31 2019-05-10 深圳硅基仿生科技有限公司 陶瓷与金属的钎焊方法
JP7449768B2 (ja) * 2020-04-23 2024-03-14 新光電気工業株式会社 セラミックス基板及びその製造方法、静電チャック、基板固定装置、半導体装置用パッケージ
CN112874042A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 中国人民解放军国防科技大学 一种高强高韧耐超高温金属陶瓷的制备方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE34484E (en) * 1978-09-05 1993-12-21 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gold-plated electronic components
US4567110A (en) * 1979-11-13 1986-01-28 Massachusetts Institute Of Technology High-temperature brazed ceramic joints
JPS60142547A (ja) * 1983-12-28 1985-07-27 Ngk Spark Plug Co Ltd 無電解メツキによるｉｃパツケ−ジの製造法
JPS62197379A (ja) * 1986-02-20 1987-09-01 株式会社東芝 窒化アルミニウム基板
JPS62225886A (ja) * 1986-03-27 1987-10-03 株式会社東芝 ルツボ
JPS6379781A (ja) * 1986-09-24 1988-04-09 電気化学工業株式会社 メタライズ板の製造方法
JPS63222085A (ja) * 1987-03-10 1988-09-14 三菱電機株式会社 窒化物系セラミツクスの金属化方法
US5010388A (en) * 1987-07-03 1991-04-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Connection structure between components for semiconductor apparatus
JP2525837B2 (ja) * 1987-11-11 1996-08-21 住友電気工業株式会社 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法
DD267840A1 (de) * 1987-12-09 1989-05-10 Robotron Elektronik Verfahren zur herstellung hartloetbarer duennschichtkeramiksubstrate
JP2606716B2 (ja) * 1988-01-29 1997-05-07 株式会社トーキン 窒化アルミニウム表面に金属層を形成する方法
JPH01272183A (ja) * 1988-04-25 1989-10-31 Toshiba Corp セラミックス回路基板
JPH0679995B2 (ja) * 1988-08-18 1994-10-12 株式会社村田製作所 ＡｌＮ基板のＷメタライズ構造
JP2781017B2 (ja) * 1989-09-04 1998-07-30 新光電気工業株式会社 セラミックパッケージ
JP2760107B2 (ja) * 1989-12-07 1998-05-28 住友電気工業株式会社 セラミックス基板の表面構造およびその製造方法
JP2822518B2 (ja) * 1989-12-20 1998-11-11 住友電気工業株式会社 窒化アルミニウム焼結体への金属化層形成方法
US5132185A (en) * 1991-06-21 1992-07-21 General Electric Company Ceramic articles having heat-sealable metallic coatings
US5256609A (en) * 1991-12-18 1993-10-26 W. R. Grace & Co.-Conn. Clean burning green ceramic tape cast system using atactic polypropylene binder
JP2578283B2 (ja) * 1992-02-27 1997-02-05 川崎製鉄株式会社 窒化アルミニウム基板のメタライズ方法
US5306891A (en) * 1992-04-02 1994-04-26 Motorola, Inc. Laser welding process for attaching metal to ceramic substrate

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KR100241688B1 (ko) 2000-02-01
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CA2154833A1 (en) 1996-02-03
US5679469A (en) 1997-10-21
EP0695732A3 (de) 1997-02-26
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TW360626B (en) 1999-06-11

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