JP2002179467A - ＡｌＮメタライズ基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐熱サイクル性および接合強度を向上させて高
信頼性を確保し、かつ、ＡｌＮメタライズ基板上に各種
部品を形成できるＡｌＮメタライズ基板を提供する。ま
た、製造コストを低減した高信頼を有するＡｌＮメタラ
イズ基板の製造方法を提供する。 【解決手段】ＡｌＮ基板の少なくとも一方の面に高融点
金属を主成分とするメタライズ層を一体に形成したＡｌ
Ｎメタライズ基板において、メタライズ層２を、ＡｌＮ
の含有量が最上面側からＡｌＮ基板１との接合面側に向
かって漸増するＡｌＮおよび高融点金属の傾斜組成層と
したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高集積化した半導
体素子を搭載するＡｌＮメタライズ基板およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化および高密度化
が進行し、半導体素子をより一層高集積化，高速化，大
チップ化している。半導体素子の高集積化に伴い、電子
機器の使用時、半導体素子からの発熱が一層増加してお
り、この熱をいかに外部に放熱するかが技術的課題とな
っている。

【０００３】窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、高い熱伝
導率を有し、電気絶縁性が良好であり、Ｓｉとほぼ同一
の熱膨張率であるなどの優れた特性を有する。このた
め、半導体素子を搭載する基板材料として、窒化アルミ
ニウムを適用した窒化アルミニウム基板が実用化されて
いる。

【０００４】窒化アルミニウム基板を半導体部品搭載用
基板として実際に使用する際、ＡｌＮ基板表面に導電性
金属からなるメタライズ層を形成し、回路形成や電子部
品の搭載部を形成する必要がある。

【０００５】メタライズ層を形成する方法の一つとし
て、同時焼成法（コ・ファイア法：Ｃｏ−ｆｉｒｅ法）
が挙げられる。同時焼成法では、一般的に、以下に示す
手順で、窒化アルミニウム基板上にメタライズ層が形成
される。

【０００６】窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末に、有機
化合物よりなる結合剤および溶剤を添加してスラリー化
し、このスラリーをドクターブレード法によりシート状
に成形し、ＡｌＮグリーンシートを得る。このＡｌＮグ
リーンシートの表面に、ＷまたはＭｏなどの高融点金属
粉末を主成分とする高融点金属粉末ペーストを印刷し、
得られた成形体を加熱脱脂した後、非酸化性雰囲気で焼
結して、ＡｌＮメタライズ基板を得る。

【０００７】同時焼成法では、ＡｌＮ基板の焼結とメタ
ライズ層のＡｌＮ基板への焼き付けとが一回の焼成で同
時に行われる。このため、焼結によりＡｌＮ基板を形成
した後、このＡｌＮ基板上に導電性金属からなる回路層
を直接接合してＡｌＮ回路基板を作成する直接接合法
（ＤＢＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｃｏｐｐｅ
ｒ）、または、ＡｌＮ基板上にろう材を介して導電性金
属からなる回路層を接合する活性金属法（ＡＭＣ：Ａｃ
ｔｉｖｅ Ｍｅｔａｌ Ｃｏｐｐｅｒ）などの方法（ポ
スト・ファイア法）に比べ、製造工程数が少ない。その
結果、同時焼成法によりＡｌＮメタライズ基板を製造す
ることで、製造コストを低減できるという利点を有す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同時焼
成法により形成されたＡｌＮメタライズ基板は、ポスト
・ファイア法により形成されたＡｌＮ基板に比べ、Ａｌ
Ｎ基板とメタライズ層との接合強度が低下するという問
題を有していた。

【０００９】このため、高融点金属を主成分とするメタ
ライズ層中にＡｌＮ基板の共材であるＡｌＮ粒子を添加
して接合することでＡｌＮ基板とメタライズ層との密着
を強め、両者の接合強度を向上させる試みがなされてい
る。

【００１０】しかし、メタライズ層中にＡｌＮ粒子を添
加した場合でも、ＡｌＮ基板とメタライズ層とは熱膨張
率が異なるため、ＡｌＮ基板とメタライズ層との熱膨張
差を無くすことは難しい。そのため、ＡｌＮメタライズ
基板に大電流を流すなどにより、ＡｌＮメタライズ基板
に昇温・冷却の熱サイクルを繰り返すと、次第にＡｌＮ
基板とメタライズ層との接合面に微小亀裂が生じ、機械
的性質や熱的性質が変化し、最終的には、メタライズ層
が剥離してしまうという問題を有していた。

【００１１】また、メタライズ層中にＡｌＮ粒子を添加
すると、メタライズ層の表面にＡｌＮ成分が染み出す現
象があった。特に、メタライズ層中に添加するＡｌＮ粒
子がＡｌＮ基板と同様にイットリア等の焼結助剤を含む
場合には液相成分の染み出し現象も起き易かった。

【００１２】通常、各種電子機器の構成部品として使用
されるＡｌＮメタライズ基板は、ＡｌＮ基板の両面にメ
タライズ層を形成することが多い。そして、このメタラ
イズ層の一方の面にＮｉめっきなどで半導体素子を搭載
し、メタライズ層の他方の面に、ＡｌＮメタライズ基板
と半導体素子とを収容する収納容器を半田層により一体
に接合して構成している。このため、メタライズ層表面
にＡｌＮ粒子を含む液相成分が染み出すと、めっきや半
田付けの際、液相成分が未接合部の発生原因となり、そ
の結果、ＡｌＮメタライズ基板上に各種部品を形成する
際に、接合不良が生じる原因になっていた。

【００１３】本発明は、上述した問題を解決するために
なされたものであり、ＡｌＮ基板とメタライズ層との接
合強度、および耐熱サイクル特性を向上させて高信頼性
を確保するとともに、ＡｌＮメタライズ基板上に各種部
品を搭載可能なＡｌＮメタライズ基板を提供することを
目的とする。

【００１４】また、製造コストを低減し、かつ高信頼の
ＡｌＮメタライズ基板を製造できるＡｌＮメタライズ基
板の製造方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を解決するためＡｌＮ粒子や液相成分がメタライズ層表
面に染み出す原因を種々研究した結果、メタライズ層中
に添加するＡｌＮ粒子の添加量を過大にすると、メタラ
イズ層表面での染み出しが発生し易いことが分かった。
そこで、ＡｌＮ基板との接合面側のＡｌＮの添加量を増
加させてＡｌＮ基板とメタライズ層との接合強度を確保
するとともに、ＡｌＮ基板との接合面側からメタライズ
層の最上面側に向ってＡｌＮ粒子の添加量を減少させ、
メタライズ層最上面のＡｌＮ粒子の添加量を微量とした
傾斜組成層とすることで、液相成分の染み出しを効果的
に防止できることを見い出し、本発明を完成させたもの
である。

【００１６】すなわち、本発明は、ＡｌＮ基板の少なく
とも一方の面に高融点金属を主成分とするメタライズ層
を一体に形成したＡｌＮメタライズ基板において、前記
メタライズ層を、ＡｌＮの含有量が最上面側から前記Ａ
ｌＮ基板との接合面側に向かって漸増するＡｌＮおよび
高融点金属の傾斜組成層としたことを特徴とする。

【００１７】また、別の発明は、ＡｌＮ基板の少なくと
も一方の面に高融点金属を主成分とするメタライズ層を
一体に形成したＡｌＮメタライズ基板において、前記メ
タライズ層は、高融点金属層と、この高融点金属層の下
層に形成され、ＡｌＮの含有量が、前記高融点金属層と
の接合面側から前記ＡｌＮ基板との接合面側に向かって
漸増するＡｌＮおよび高融点金属の傾斜組成層と、を備
えることを特徴とする。

【００１８】上記のＡｌＮメタライズ基板において、傾
斜組成層はＡｌＮの含有量を一定範囲ごとに区分した３
層の構造を有するものとすることが望ましい。このよう
に傾斜組成層を３層構造とすることが望ましい理由は、
傾斜組成層を２層以下とすると、メタライズ層中のＡｌ
Ｎのばらつきが大きくなり、ＡｌＮメタライズ基板に大
電流を流した際の温度上昇に伴い、各層の接合面で熱膨
張に起因した割れ・剥離などが生じるためである。

【００１９】そして、３層構造とした傾斜組成層を、Ａ
ｌＮの高融点金属に対する質量％を最上面側の層から順
に、０〜１０％、１１〜５０％、５１〜１００％とする
ことが好ましい。なお、メタライズ層の最上層はＡｌＮ
を含まない高融点金属層（ＡｌＮの高融点金属に対する
質量％が０％）であってもよいが、好ましくは３〜１０
質量％とする。このように、各層におけるＡｌＮの添加
量を規定し、ＡｌＮを均一に添加することで、メタライ
ズ層中における抵抗値のばらつきを低減し、その結果、
優れた耐熱サイクル特性を備えたＡｌＮメタライズ基板
を得ることができる。さらに、メタライズ層の表面への
染み出しの原因になるＡｌＮ成分を表面（メタライズ層
の最上面）にいくにしたがって少なくしていることから
染み出し現象も抑制することができる。

【００２０】上記のＡｌＮメタライズ基板において、メ
タライズ層の厚さを１０〜３０μｍとすることが望まし
い。メタライズ層の厚さが１０μｍ未満であると十分な
接合強度を得難くさらに染み出し現象も起き易い。一
方、厚さが３０μｍを超えると製造コストが増大するた
めである。さらに好ましくは１０〜２０μｍである。な
お、本発明のメタライズ層中に添加するＡｌＮ成分は、
ＡｌＮ粒子単独であってもよいし、ＡｌＮ粒子とイット
リア等のＡｌＮ基板の焼結助剤成分との混合物であって
もよい。ＡｌＮ基板の焼結助剤成分を使用する場合は、
ＡｌＮ粒子とＡｌＮ基板の焼結助剤の合計量により、メ
タライズ層中のＡｌＮの高融点金属に対する質量％を測
定するものとする。

【００２１】また、ＡｌＮを含まない高融点金属層を用
いる場合、ＡｌＮを含まない高融点金属層の厚さは５μ
ｍ以下とすることが好ましい。ＡｌＮを含まない高融点
金属層の厚さが５μｍを超えるとメタライズ層の下層側
（ＡｌＮ基板側）にＡｌＮを添加している効果が小さく
なり、接合強度の向上が見られず、メタライズ層の割れ
・剥離などが生じるためである。このような観点からす
ると、ＡｌＮを含まない高融点金属層を用いる場合、Ａ
ｌＮを含む高融点金属層を３層としたものに、ＡｌＮを
含まない高融点金属層を設ける形態が好ましいといえ
る。

【００２２】さらに、上記のＡｌＮメタライズ基板にお
いて、メタライズ層の任意の２ヶ所における抵抗値の差
が２０ｍΩ／□以下であることが望ましい。この抵抗値
の差について、３ｍｍ以上離れた任意の２ヶ所を選び、
４端子法により測定した場合の値を示している。

【００２３】ＡｌＮは絶縁体であるため、メタライズ層
中に均一にＡｌＮを混合しないとＡｌＮの偏析により抵
抗値のばらつきが生じる。メタライズ層の任意の各箇所
での抵抗値の差が過大となると、大電流を流した際にメ
タライズ層の各箇所において発熱状態が異なりメタライ
ズ層に部分的な熱膨張差が生じ、割れ・剥離などの原因
になり易い。このため、本発明のように、抵抗値の差が
２０ｍΩ／□以下となる均一混合状態とすることが望ま
しい。

【００２４】また、上記のＡｌＮメタライズ基板におい
て、高融点金属は、タングステンまたはモリブデンのい
ずれか一種の金属であることが望ましい。

【００２５】さらに、窒化アルミニウム基板は、複数の
基板要素を積層した多層構造を有するような構成であっ
てもよい。このような優れた放熱性を有するＡｌＮ基板
を多層構造とすることにより、高集積化、高密度化し、
電子機器の小型化および高密度化を図れる。

【００２６】また、本発明に係るＡｌＮメタライズ基板
の製造方法は、ＡｌＮ成形体と、ＡｌＮの添加量を変え
た３種の高融点金属ペーストとを準備し、これらの高融
点金属ペーストを所定の配線パターンに沿い、ＡｌＮ添
加量が多い高融点金属ペーストの順に前記ＡｌＮ成形体
上に印刷した後、脱脂処理を施し、その後、同時焼成し
て窒化アルミニウム基板上にＡｌＮの組成を傾斜させた
傾斜組成層からなるメタライズ層を一体に形成すること
を特徴とする。本発明によれば、同時焼成法を用いるこ
とにより、製造工程が簡略化され、それにより低コスト
化を図れるとともに、高信頼性のＡｌＮメタライズ基板
を製造することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＡｌＮメタライズ
基板およびその製造方法について、図１、表１および表
２を用いて説明する。

【００２８】第１実施形態（表１） 本実施形態では、実施例１〜実施例１０，比較例１〜比
較例６に示すＡｌＮメタライズ基板を作製した。

【００２９】実施例１〜実施例１０ 平均粒径１．０μｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末
に、焼結助剤として酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）粉末
を質量％で５％添加して原料粉末を調整し、ボールミル
にて解砕および混合を行った。この原料粉末に有機バイ
ンダおよび有機溶剤（エタノール）を添加した後、混合
してスラリー化した。このスラリーをドクターブレード
法によりシート状に成形し、焼成後の収縮を考慮して厚
さが１〜１．２ｍｍ程度であるＡｌＮグリーンシートを
多数作製した。

【００３０】一方、平均粒径４．０μｍのタングステン
（Ｗ）粉末または平均粒径４．０μｍのモリブデン（Ｍ
ｏ）粉末を準備し、所定量のＡｌＮ粉末、適量の樹脂バ
インダおよび分散剤を混合して、ＡｌＮ含有Ｗペースト
またはＡｌＮ含有Ｍｏペーストを作製した。具体的に
は、ＡｌＮ粉末の添加量を、Ｗに対してＡｌＮ粒子を質
量％で５１〜１００％、１１〜５０％、３〜１０％添加
した各ＡｌＮ含有Ｗペーストを作製した。また同様に、
Ｍｏに対してＡｌＮ粒子を質量％で５１〜１００％、１
１〜５０％、３〜１０％添加した各ＡｌＮ含有Ｍｏペー
ストを作製した。上記各ＡｌＮ含有Ｗペーストおよび各
ＡｌＮ含有Ｍｏペーストをそれぞれ３段ローラに１０回
以上通過させて、ＡｌＮ粒子が均一に分散したＷ又はＭ
ｏペーストを調整した。

【００３１】ＡｌＮグリーンシート上に、Ｗに対してＡ
ｌＮ粒子を質量％で５１〜１００％、１１〜５０％、３
〜１０％添加した各ＡｌＮ含有Ｗペーストをスクリーン
印刷により順番に塗布して、ＡｌＮグリーンシート上に
傾斜組成層を形成した。

【００３２】また、別のＡｌＮグリーンシート上に Ｍ
ｏに対してＡｌＮ粒子を質量％で５１〜１００％、１１
〜５０％、３〜１０％添加した各ＡｌＮ含有Ｍｏペース
トをスクリーン印刷により塗布して、ＡｌＮグリーンシ
ート上に傾斜組成層を形成した。

【００３３】上記傾斜組成層を形成したＡｌＮグリーン
シートを、窒素雰囲気中、９００℃の温度で３時間脱脂
処理を行った。

【００３４】ＡｌＮからなるセッター（焼結板）上に、
脱脂処理した各ＡｌＮグリーンシートを配置し、窒素雰
囲気中、０．８ＭＰａの加圧下、１８００℃で８時間焼
結を行い、ＡｌＮ基板とＷ層またはＡｌＮ基板とＭｏ層
を同時焼結した複数のＡｌＮメタライズ基板を得た。

【００３５】得られたＡｌＮメタライズ基板を測定した
ところ、ＡｌＮ基板サイズは、縦２０ｍｍ，横３０ｍ
ｍ，厚さ０．８ｍｍであり、メタライズ層の面積サイズ
は縦１５ｍｍ，横２５ｍｍであった。

【００３６】比較例１〜比較例８ 本比較例では、比較例１〜比較例８のＡｌＮメタライズ
基板を作製した。

【００３７】高融点金属をＷとし、ＡｌＮ粒子を所定量
含んだ１層からなるメタライズ層を有するＡｌＮメタラ
イズ基板（比較例１，比較例２）を作製した。

【００３８】また、高融点金属をＷとし、２層からなる
傾斜組成層としたＡｌＮメタライズ基板（比較例３）、
高融点金属をＭｏとし、２層からなる傾斜組成層とした
ＡｌＮメタライズ基板（比較例４）を作製した。

【００３９】さらに、高融点金属をＭｏとし、ＡｌＮの
添加量を本発明の範囲外として３層からなる傾斜組成層
としたＡｌＮメタライズ基板（比較例５）、高融点金属
をＷとし、ＡｌＮの添加量を本発明の範囲外として３層
からなる傾斜組成層としたＡｌＮメタライズ基板（比較
例６）を作製した。

【００４０】また、メタライズ層の厚さを９μｍとした
ＡｌＮメタライズ基板（比較例７）、メタライズ層の厚
さを４０μｍとしたＡｌＮメタライズ基板（比較例８）
を作製した。なお、上記比較例１〜比較例８に示すＡｌ
Ｎメタライズ基板の作製手順は、上記実施例の作製手順
と同様とした。なお、ＡｌＮ粒子を添加した高融点金属
ペーストの均一混合法として、比較例１〜２は３段ロー
ラを１回のみ通過、比較例３〜８は１０回通過させたも
のを用いたものとする。

【００４１】上記実施例１，比較例１，比較例３のＡｌ
Ｎメタライズ基板の断面をＳＥＭにより５００倍に拡大
して、観察を行った。図１，図２にＳＥＭ写真の模式図
を示す。図１は実施例１、図２は比較例１である。な
お、黒く示された箇所はＡｌＮであり、白く示された箇
所はＷである。

【００４２】図１に示すように、実施例１の場合には、
ＡｌＮ基板１の表面に、ＡｌＮの添加量を変えて、傾斜
組成層を、第１の層と、第２の層と、第３の層とからな
る３層構造の傾斜組成としたメタライズ層２が形成され
ている。

【００４３】また、図２に示すように、比較例１の場合
には、ＡｌＮ基板１の表面に、ＡｌＮを添加したメタラ
イズ層２が形成されている。比較例１では傾斜組成を具
備していないことから、メタライズ層の上面側、さらに
は表面にＡｌＮ粒子の偏析が見られる。

【００４４】次に、上記実施例１〜実施例１０，比較例
１〜比較例８の各基板に対し、ＡｌＮ基板とメタライズ
層との接合強度の測定を行い、メタライズ層の任意の２
ヶ所における抵抗値を測定するとともに、ＴＣＴ試験を
実施して耐熱サイクル特性を評価した。

【００４５】接合強度の測定は、メタライズ層上に厚さ
５μｍのＮｉめっきを施した後、ＢＡＧ８のロウ材を用
いて接合面積５ｍｍ×１０ｍｍとしてコバール板（サイ
ズ：５ｍｍ×３０ｍｍ×０．１ｍｍ）を接合し、ピール
強度を測定したものである。

【００４６】抵抗値の測定は、４ｍｍ離れた任意の２点
を選択して４端子法により測定したものである。第一の
測定点の抵抗値を抵抗値１とし、第二の測定点の抵抗値
を抵抗値２とし、抵抗値１と抵抗値２との差をとり抵抗
差を算出した。なお、この抵抗差を算出するために同様
の測定を３回行い、その中で最も大きな抵抗差を示した
ものとする。

【００４７】ＴＣＴ試験は、ＡｌＮメタライズ基板に昇
温・冷却の熱サイクルを１０００回繰り返し、１０００
サイクル後におけるＡｌＮメタライズ基板を観察したも
のである。なお、１サイクルは、１２５℃×３０分→室
温×１０分→４０℃×３０分→室温×１０分とした。昇
温・冷却の熱サイクルを施した後、ＳＥＭ写真により５
００倍に拡大して、ＡｌＮメタライズ基板の観察により
メタライズ層の剥離の状況を調べた。メタライズ層の剥
離が確認されなかった場合は、ＴＣＴ特性を「良好」と
し、メタライズ層の剥離が確認された場合は、ＴＣＴ特
性を「不良」とした。この結果を表１に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１に示すように、メタライズ層を３層か
らなる傾斜組成層とした実施例１〜実施例１０は、いず
れも抵抗差が低くなっており、メタライズ層の剥離が観
察されずＴＣＴ試験は良好であった。

【００５０】一方、傾斜組成層を１層から形成した比較
例１，比較例２では、ピール強度は良好であったが、抵
抗差が大きいことから、ＴＣＴ試験が不良であった。ま
た、比較例３，比較例４は、傾斜組成層を２層構造とし
たため、ＴＣＴ試験が不良であった。比較例５，比較例
６は、ＡｌＮの含有量を本発明の範囲外としたため、ピ
ール強度が低下してＴＣＴ試験が不良であった。さら
に、比較例７，比較例８は、メタライズ層の厚さを好ま
しい範囲外としたため、ピール強度が低下し、ＴＣＴ試
験が不良であった。

【００５１】本実施形態によれば、メタライズ層をＡｌ
Ｎ粒子の添加量を種々変えてＡｌＮ基板との接合面側か
らＡｌＮ含有量を減少させた傾斜組成層とすることで、
接合強度を確保するとともに、耐熱サイクル特性を向上
させた長期間の使用でも高信頼性を有するＡｌＮメタラ
イズ基板を得ることができる。その結果、優れた放熱特
性を有するＡｌＮメタライズ基板を半導体部品の搭載基
板として使用でき、一層、電子機器の小型化，高密度化
を図ることができる。

【００５２】また、本実施形態では、同時焼成法を用い
てＡｌＮメタライズ基板を製造可能であるため、製造工
程数の削減により製造コストの低減が可能であり、その
結果、ＡｌＮメタライズ基板の量産化を図れる。

【００５３】さらに、本実施形態では、Ｗペースト等を
塗布したＡｌＮグリーンシートをそのまま単層構造のＡ
ｌＮ成形体としたが、ＡｌＮグリーンシートを複数枚積
層して多層構造のＡｌＮ成形体（積層体）としても良
い。ＡｌＮ基板を多層構造とした場合、より一層高集積
密度化して、電子機器の小型化，高密度化を図ることが
できる。

【００５４】なお、本実施形態では傾斜組成層を３層構
造としたが、傾斜組成層を３層以上の構造として、Ａｌ
Ｎの添加量を変化させて傾斜を緩やかにした構造として
も良い。

【００５５】第２実施形態（表２） 本実施形態では、ＡｌＮを含まない高融点金属層と、こ
の高融点金属層の下層に形成される傾斜組成層とからな
るメタライズ層を形成したＡｌＮメタライズＡｌＮ基板
を作製した。なお、製造手順は第１実施形態と同様とし
た。

【００５６】実施例１１〜実施例１５ 実施例１１〜実施例１３では、第１実施形態の実施例２
に示す傾斜組成層を適用し、各傾斜組成層上にＡｌＮを
含有しないＷからなる厚さ１〜５μｍの高融点金属層を
形成し、各ＡｌＮメタライズ基板を作製した。

【００５７】また、実施例１４，実施例１５では、第１
実施形態の実施例８に示す傾斜組成層を適用し、各傾斜
組成層上にＡｌＮを含有しないＭｏからなる厚さ３〜５
μｍの高融点金属層を形成し、各ＡｌＮメタライズ基板
を作製した。

【００５８】比較例９，比較例１０ 比較例９では、第１実施形態の実施例２に示す傾斜組成
層を適用し、傾斜組成層上にＡｌＮを含有しないＷから
なる厚さ７μｍの高融点金属層を形成し、ＡｌＮメタラ
イズ基板を作製した。

【００５９】また、比較例１０では、第１実施形態の実
施例８に示す傾斜組成層を適用し、傾斜組成層上にＡｌ
Ｎを含有しないＷからなる厚さ７μｍの高融点金属層を
形成し、ＡｌＮメタライズ基板を作製した。

【００６０】上記実施例１１〜実施例１５，比較例７，
比較例８の各基板に対し、ＡｌＮ基板とメタライズ層と
の接合強度の測定を行い、メタライズ層の任意の２ヶ所
における抵抗値を測定するとともにＴＣＴ試験を実施し
て耐熱サイクル特性を評価した。なお、各試験条件は第
１実施形態と同様とした。その結果を表２に示す。

【００６１】

【表２】

【００６２】表２に示すように、実施例１１〜実施例１
５では、いずれもピール強度が８ｋｇ／ｃｍ^２以上とな
っており、ＡｌＮ基板とメタライズ層とが強固に接合さ
れていた。また、ＡｌＮ粒子を含有しない高融点金属層
を設けたため、実施例１１〜実施例１５および比較例
９、比較例１０のいずれも抵抗値の差が４ｍΩ／□と以
下となっており、抵抗値のばらつきを低減することがで
きた。さらに、ＴＣＴ試験の結果、実施例８〜実施例１
０はいずれも耐熱サイクル特性が良好であったが、高融
点金属層の厚さを７μｍとした比較例３では、ＴＣＴ試
験後にふくれ現象が確認され、耐熱サイクル特性が不良
であった。

【００６３】本実施形態によれば、メタライズ層の最上
面に、ＡｌＮ粒子を添加していない５μｍ以下の高融点
金属層を形成することにより、より一層抵抗値の差を低
減でき、その結果、優れた耐熱サイクル特性を得られ
る。従って、ＡｌＮ基板サイズを大型化し、より一層優
れた耐熱サイクル特性が要求される環境下で、本実施形
態に示すＡｌＮメタライズ基板を適用することが望まし
い。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＡｌＮメ
タライズ基板によれば、接合強度および耐熱サイクル特
性を向上させて、長期間の使用でも高信頼性を有する放
熱特性の優れたＡｌＮメタライズ基板を得られることか
ら、半導体素子をより一層高集積化，高速化，大チップ
化できる。また、本発明のＡｌＮメタライズ基板の製造
方法によれば、同時焼成法により高信頼性を有するＡｌ
Ｎメタライズ基板を得られるため、製造コスト低減によ
り、ＡｌＮメタライズ基板の量産化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるＡｌＮメタライズ基
板の断面のＳＥＭ写真の一例を示した模式図。

【図２】比較例１におけるＡｌＮメタライズ基板の断面
のＳＥＭ写真の一例を示した模式図。

【符号の説明】

１ ＡｌＮ基板 ２ メタライズ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E351 AA09 BB31 CC11 DD17 EE02 EE03 GG04 4G001 BA09 BA36 BA61 BB09 BB36 BB61 BC13 BC17 BC32 BC34 BD13 BD38 BE15 5E319 AA03 AC04 AC16 AC17 BB05 CC33 CD29 GG20 5E343 AA02 AA24 BB06 BB09 BB15 BB39 BB40 BB72 DD02 ER35 GG01 GG20

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡｌＮ基板の少なくとも一方の面に高融
   点金属を主成分とするメタライズ層を一体に形成したＡ
   ｌＮメタライズ基板において、前記メタライズ層を、Ａ
   ｌＮの含有量が最上面側から前記ＡｌＮ基板との接合面
   側に向かって漸増するＡｌＮおよび高融点金属の傾斜組
   成層としたことを特徴とするＡｌＮメタライズ基板。
2. 【請求項２】 ＡｌＮ基板の少なくとも一方の面に高融
   点金属を主成分とするメタライズ層を一体に形成したＡ
   ｌＮメタライズ基板において、前記メタライズ層は、高
   融点金属層と、この高融点金属層の下層に形成され、Ａ
   ｌＮの含有量が、前記高融点金属層との接合面側から前
   記ＡｌＮ基板との接合面側に向かって漸増するＡｌＮお
   よび高融点金属の傾斜組成層と、を備えることを特徴と
   するＡｌＮメタライズ基板。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のＡｌＮメタラ
   イズ基板において、傾斜組成層を３層構造とし、ＡｌＮ
   の高融点金属に対する質量％を最上面側の層から順に、
   ０〜１０％、１１〜５０％、５１〜１００％としたこと
   を特徴とするＡｌＮメタライズ基板。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれかに記載の
   ＡｌＮメタライズ基板において、メタライズ層の厚さは
   １０〜３０μｍであることを特徴とするＡｌＮメタライ
   ズ基板。
5. 【請求項５】 請求項２記載のＡｌＮメタライズ基板に
   おいて、高融点金属層の厚さは５μｍ以下であることを
   特徴とするＡｌＮメタライズ基板。
6. 【請求項６】 請求項１から５までのいずれかに記載の
   ＡｌＮメタライズ基板において、メタライズ層の任意の
   ２ヶ所における抵抗値の差が２０ｍΩ／□以下であるこ
   とを特徴とするＡｌＮメタライズ基板。
7. 【請求項７】 請求項１から６までのいずれかに記載の
   ＡｌＮメタライズ基板において、高融点金属は、タング
   ステンまたはモリブデンのいずれか一種の金属であるこ
   とを特徴とするＡｌＮメタライズ基板。
8. 【請求項８】 請求項１記載のＡｌＮメタライズ基板に
   おいて、ＡｌＮ基板は複数枚の基板要素を積層した多層
   構造としたことを特徴とするＡｌＮメタライズ基板。
9. 【請求項９】 ＡｌＮ成形体と、ＡｌＮの添加量を変え
   た３種の高融点金属ペーストとを準備し、これらの高融
   点金属ペーストを所定の配線パターンに沿い、ＡｌＮ添
   加量が多い高融点金属ペーストの順に前記ＡｌＮ成形体
   上に印刷した後、脱脂処理を施し、その後、同時焼成し
   て窒化アルミニウム基板上にＡｌＮの組成を傾斜させた
   傾斜組成層からなるメタライズ層を一体に形成すること
   を特徴とするＡｌＮメタライズ基板の製造方法。