JP2005089265A

JP2005089265A - 窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法

Info

Publication number: JP2005089265A
Application number: JP2003326349A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Yamaguchi; 山口　　晴彦; Takao Shirai; 隆雄白井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】窒化アルミニウム−金属接合基板を製造するにあたり、窒化アルミニウム基板表面のホーニング処理条件を最適化することによって、高接合強度を有すると共に、熱サイクル特性に優れる窒化アルミニウム−金属接合基板を安定してかつ再現性よく得ることを可能にする。
【解決手段】基板形状の窒化アルミニウム焼結体１を作製し、この窒化アルミニウム焼結体１の表面１ａに平均粒径が45〜106μmの範囲のガラスビーズ２を吹き付けて焼結体表面１ａを処理する。このようにして表面処理した窒化アルミニウム基板４の処理表面（基板面）４ａに金属板５を例えば活性金属法で接合することによって、窒化アルミニウム−金属接合基板６を作製する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子素子の実装基板や回路基板などとして用いられる窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法に関する。

従来から、半導体素子を始めとする各種電子素子を搭載するための基板として、優れた絶縁性、放熱性、機械的特性などを有するセラミックス基板が使用されている。特に、発熱量が大きいパワートランジスタのような高出力型半導体素子やレーザ素子を搭載する基板には、高熱伝導率を有する窒化アルミニウム基板が多用されている。このような窒化アルミニウム基板を実装基板や回路基板として使用する場合、その表面に素子搭載部や回路部などを構成する金属層を形成することが不可欠である。

窒化アルミニウム基板表面に金属層を形成する方法は種々知られているが、パワートランジスタのような高電力を扱う半導体素子の搭載用基板などとして用いる場合には、窒化アルミニウム基板と金属板とを接合する方法を適用することが一般的である。金属板の接合方法としては、窒化アルミニウム基板と銅板とを加熱処理により直接接合させるＤＢＣ法（ダイレクト・ボンディング・カッパー法）や、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ａｌなどの活性金属を含有する活性金属ろう材を用いて窒化アルミニウム基板と銅板などとを接合する方法（活性金属法）が知られている。

ところで、窒化アルミニウム基板を製造するにあたっては、例えばドクターブレード法を適用することで、焼結後に研磨加工を施すことなく比較的滑らかな基板面を得ることができる。ただし、セラミックス基板の製造工程においては、通常複数枚の成形体を積み重ねて焼結しているため、基板同士の接着を防止する離型材（ＢＮなど）が基板表面に残留していることがある。このため、離型材などの付着物（異物）を除去する程度の清浄化加工、例えばホーニング処理のような衝撃力が弱い表面加工を実施している（例えば特許文献１など参照）。ホーニング処理は研磨加工に比べて大量生産性に優れ、かつ研磨加工を実施した場合には基板表面に砥石の研削痕が残って特定方向の基板強度が低下するおそれがあるのに対して、ホーニング処理は衝撃力が少ないために、基板強度の低下などを招くおそれもない。

窒化アルミニウム基板のホーニング処理には、例えば特許文献１に記載されているように、各種の砥粒を使用することが検討されている。しかしながら、ホーニング処理の処理条件によっては基板表面に与えるダメージが大きくなり、窒化アルミニウム基板と銅板などとの接合体（接合基板）の強度や熱サイクル特性などが低下するという問題がある。特に、窒化アルミニウム基板の表面に活性金属法を適用して銅板などを接合する場合、基板表面の性状が接合基板の強度や熱サイクル特性などに対して大きな影響を及ぼすことから、窒化アルミニウム基板と銅板などとの接合基板の特性や実用性を高める上で、ホーニング処理の処理条件を最適化する必要がある。
特開2002-171037号公報

上述したように、窒化アルミニウム基板と銅板などの金属板との接合基板を作製するにあたっては、基板表面の性状が接合基板の強度や熱サイクル特性などに対して影響を及ぼすことから、焼結時に基板表面に付着した離型材などを除去するためのホーニング処理の処理条件を最適化する必要があるが、現状では高強度で熱サイクル特性に優れた接合基板、特に活性金属法を適用した接合基板を安定にかつ再現性よく得るまでには至っていない。

本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、窒化アルミニウム基板表面のホーニング処理条件を最適化することによって、高接合強度を有すると共に熱サイクル特性に優れる窒化アルミニウム−金属接合基板を安定してかつ再現性よく得ることを可能にした製造方法を提供することを目的としている。

本発明の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法は、請求項１に記載したように、基板形状の窒化アルミニウム焼結体を作製する工程と、前記窒化アルミニウム焼結体の表面に、平均粒径が45〜106μmの範囲のガラスビーズを吹き付けることにより、焼結体表面を処理して窒化アルミニウム基板を作製する工程と、前記窒化アルミニウム基板の前記処理表面に金属板を接合する工程とを具備することを特徴としている。

本発明の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法においては、請求項２に記載したように、球状の粒子形状を有するガラスビーズを用いることが好ましく、さらに請求項３に記載したように、窒化アルミニウム焼結体の表面に対してガラスビーズを0.1〜0.4MPaの圧力で吹き付けることが好ましい。また、接合基板の接合強度や熱サイクル特性の点から、窒化アルミニウム基板は請求項４に記載したように板厚が0.3〜1.2mmの範囲であることが好ましい。

本発明の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法においては、窒化アルミニウム基板より低硬度であると共に適度な粒径を有するガラスビーズを用いて、基板表面をホーニング処理（表面加工）している。このようなガラスビーズを用いて窒化アルミニウム基板の表面をホーニング処理することによって、基板表面に過度なダメージを与えることなく、基板表面に付着している離型材などを確実に除去することができる。従って、本発明によれば高接合強度を有すると共に熱サイクル特性に優れる窒化アルミニウム−金属接合基板を安定してかつ再現性よく得ることが可能となる。なお、基板表面へのダメージは熱サイクル特性の低下原因となり、一方離型材などの残留は接合強度の低下をもたらす。

本発明の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法によれば、窒化アルミニウム基板表面のホーニング処理条件を最適化しているため、高接合強度を有すると共に、熱サイクル特性に優れる窒化アルミニウム−金属接合基板を安定してかつ再現性よく得ることが可能となる。

発明を実施するための形態

以下、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態による窒化アルミニウム−金属接合基板の製造工程の要部を示す工程図である。まず、図１（ａ）に示すように、基板形状の窒化アルミニウム焼結体１を作製する。このような窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体１はドクターブレード法を適用することによって、焼結後に研削・研磨加工を施すことなく比較的滑らかな表面（基板面）を得ることができる。ここでは、実質的に研削・研磨加工を施さないＡｌＮ焼結体１を用いるものとする。

基板形状のＡｌＮ焼結体１は、常温での熱伝導率が60W/m K以上、さらには100W/m K以上の放熱性を有していることが好ましい。ＡｌＮ焼結体１の熱伝導率が60W/m K未満であると、半導体素子特にパワートランジスタのような高出力型の半導体素子やレーザ素子などを搭載する基板に求められる放熱性を確保することができず、各種電子素子の実装基板や回路基板などに窒化アルミニウム−金属接合基板を適用することの利点が損なわれてしまう。また、ＡｌＮ焼結体１は10¹²Ωm以上の体積抵抗率を有していることが好ましい。

ＡｌＮ焼結体１は、例えばＡｌＮ粉末に焼結助剤を添加し、さらに有機バインダや溶剤などを加えてスラリー化し、このスラリーをドクターブレード法で所望の基板形状に成形した後、例えば複数の成形体を積み重ねて焼結することにより得られるものである。複数の成形体を積み重ねて焼結する場合には、ＡｌＮ焼結体同士の接着を防止するために、各成形体間にＢＮ粉などの離型材を介在させて焼結することが一般的である。

焼結助剤には種々の金属化合物が使用されるが、ＡｌＮ焼結体１の低温焼結などを可能にする上で、少なくとも希土類酸化物を使用することが好ましい。希土類酸化物としては、例えば酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、酸化エルビウム（Ｅｒ₂Ｏ₃）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂Ｏ₃）などが挙げられ、これらのうちでも特に酸化イットリウムを使用することが好ましい。希土類酸化物の配合量は、ＡｌＮ粉末に対して1〜10質量％の範囲とすることが好ましい。希土類酸化物の配合量が10質量％を超えると、ＡｌＮ焼結体１の熱伝導率の低下などを招くおそれがある。一方、希土類酸化物の配合量が1質量％未満であると、ＡｌＮ焼結体１の焼結性が低下してポアの増大などを招くおそれがある。

焼結助剤としては希土類酸化物に加えて、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属元素の酸化物、ＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ₄などのＳｉ化合物、Ｂ₂Ｏ₃、Ｂ₄Ｃ、ＴｉＢ₂、ＬａＢ₆などの硼素化合物などを併用することができる。なお、希土類酸化物やアルカリ土類酸化物などは、焼成時に酸化物となる炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、フッ化物などとして配合してもよい。さらに、ＴｉＯ₂、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂などの黒色化材を併用することも可能である。これらの化合物を希土類酸化物と併用する場合には、焼結助剤の総量が酸化物換算で2〜12質量％の範囲となるように添加量を調整することが好ましい。

上述したようなＡｌＮ焼結体１は、焼結後の段階で比較的滑らかな表面（基板面）を有しているが、その表面には焼結時に使用した離型材が残留していることが多い。そこで、図１（ｂ）に示すように、ＡｌＮ焼結体１の表面１ａにホーニング処理を施して、離型材などの付着物（異物）を除去する。ホーニング処理は図１（ｂ）に示すように、微細な粒子２をノズル３から空気などの加圧流体と共に吹き付けて、被処理物（ここではＡｌＮ焼結体１）の表面を仕上げる処理方法である。このようなホーニング処理はＡｌＮ焼結体１の表面のうち、少なくとも金属板の接合面に対して実施するものとする。

本発明の製造方法においては、ＡｌＮ焼結体１のホーニング処理用の粒子（砥石）として、平均粒径が45〜106μmの範囲のガラスビーズを用いる。すなわち、ＡｌＮ焼結体１に平均粒径が45〜106μmの範囲のガラスビーズを吹き付けることによって、ＡｌＮ焼結体１の表面１ａを浄化処理する。ガラスビーズ２はＡｌＮ焼結体１より硬度が低いことから、ＡｌＮ焼結体１の表面１ａに付着している離型材などの異物を、焼結体表面１ａに過度なダメージを与えることなく確実にかつ効率よく除去することができる。

ここで、ＡｌＮ焼結体より硬度が低いといっても、樹脂粒子のように軟らかすぎると離型材などの異物が残留しやすく、これによって接合強度の低下などを招くことになる。また、ホーニング処理に一般的に用いられているアルミナ粒子のような高硬度粒子の場合には、離型材などの異物の除去効率は向上するものの、焼結体表面１ａに与えるダメージが大きくなり、金属板を接合した後の熱サイクル特性が低下してしまう。これらに対して、ガラスビーズ２は適度な硬度を有しているため、焼結体表面１ａに過度なダメージを与えることなく、離型材などの異物を確実に除去することができる。

また、ＡｌＮ焼結体１のホーニング処理にガラスビーズを単に用いても、その粒径が小さすぎると離型材などの異物の除去効率が低下し、一方粒径が大きすぎると異物の除去にむらが生じたり、また局所的な衝撃力が増大してダメージが大きくなるおそれがある。このようなことから、本発明ではＡｌＮ焼結体１のホーニング処理に平均粒径が45〜106μmの範囲のガラスビーズ２を適用している。さらに、ガラスビーズ２は球状の粒子形状を有していることが好ましく、これにより焼結体表面１ａのダメージをより小さくすることができる。

このように、平均粒径が45〜106μmの範囲の球状ガラスビーズ２を使用することによって、焼結体表面１ａのダメージを抑制しつつ、離型材などの異物を効率よくかつ確実に除去することができる。また、ＡｌＮ焼結体１のホーニング処理において、ガラスビーズ２はＡｌＮ焼結体１に対して0.1〜0.4MPaの圧力で吹き付けることが好ましい。ホーニング処理時の吹き付け圧力が0.1MPa未満であると、離型材などの異物を効率よく除去できないおそれがある。一方、吹き付け圧力が0.4MPaを超えると、ガラスビーズ２自体に破損が生じて生産性が低下したり、また焼結体表面１ａにダメージを与えるおそれがある。

なお、ＡｌＮ焼結体１にホーニング処理を施した後に、必要に応じて酸洗いなどを実施してもよい。ＡｌＮ焼結体１の酸洗いは、例えば20％程度に希釈された硫酸、塩酸、硝酸などの酸液を用いて実施することが好ましい。また、酸洗い工程はＡｌＮ焼結体１全体を酸液中に浸漬したり、あるいはＡｌＮ焼結体１の表面に酸液を吹き付けるなどによって実施される。

そして、図１（ｃ）に示すように、ホーニング処理により得たＡｌＮ基板４の表面、すなわち処理表面４ａ（＝ホーニング処理した焼結体表面１ａ）上に金属板５を接合することによって、ＡｌＮ−金属接合基板６が得られる。ホーニング処理により得られたＡｌＮ基板４の板厚は0.3〜1.2mmの範囲であることが好ましい。ＡｌＮ基板４の板厚が1.5mmを超えると、放熱性が低下して熱サイクルが印加された際に金属板５の剥離などが生じやすくなる。また、ＡｌＮ基板４の板厚が0.3mm未満であると基板強度の劣化が大きくなると共に、ＡｌＮ基板４の絶縁耐圧が低下するなどによって、ＡｌＮ−金属接合基板６の実用性が低下する。

また、ＡｌＮ基板４の処理表面４ａの表面粗さは、JIS B0601-1994で規定される算術平均粗さＲaで0.3μm以下とすることが好ましい。ＡｌＮ基板４の処理表面の表面粗さＲaが0.3μmを超えると、金属板５との接合強度の低下などを招くおそれがある。また、ＡｌＮ基板４の処理表面４ａが異方性（例えば研磨加工のように特定方向の特性が劣るという意味での異方性）を有していないことの目安として、基板面４ａの任意の一方向の表面粗さ（Ｒa1）とそれに直交する方向の表面粗さ（Ｒa2）との比、すなわちＲa1／Ｒa2およびＲa2／Ｒa1がいずれも1.5以下であることが好ましい。

ＡｌＮ−金属接合基板６を構成する金属板５は、接合基板６の使用用途や使用形態などに応じて適宜に選択されるものであり、例えばＣｕもしくはＣｕ合金板、ＡｌもしくはＡｌ合金板、ＮｉもしくはＮｉ合金板などが使用される。ただし、金属板５はこれらに限定されるものではなく、必要に応じてＷやＭｏなどの高融点金属との合金やクラッド材などを使用してもよい。特に、接合法に活性金属法を適用する場合には、各種の金属材料からなる金属板５をＡｌＮ基板４に接合することが可能である。金属板５は0.2〜0.4mmの範囲の厚さを有することが好ましい。また、金属板５は回路構造を有しているもの、あるいは単純な板状のいずれでもよい。

なお、図１では便宜的にＡｌＮ基板４の一方の基板面４ａのみに金属板５を接合した状態を示したが、ＡｌＮ基板４の両面に金属板５を接合することができ、またそのような構造を採用することが一般的である。また、このような構造を適用する場合には、少なくともＡｌＮ基板４の上下両面の基板面がホーニング処理面とされているものとする。

ＡｌＮ基板４と金属板５との接合方法は、必ずしも限定されるものではないが、図１（ｃ）に示すように活性金属ろう材層７を用いた接合方法を適用することが好ましい。活性金属ろう材層７を用いた接合方法（活性金属法）においては、基板表面の性状が接合基板の強度や熱サイクル特性などに対して大きな影響を及ぼすことから、特に本発明の製造方法を適用することで健全なＡｌＮ−金属接合基板６を得ることができる。活性金属法以外には、ＡｌＮ基板と銅板とを加熱処理により直接接合するＤＢＣ法を適用することも可能であるが、ＤＢＣ法の場合にはＡｌＮ基板の表面に酸化膜を形成することが一般的であるため、基板表面の性状がそれほど影響しない。このように、本発明は活性金属法を適用したＡｌＮ−金属接合基板６の製造方法に対して好適である。

活性金属ろう材層７には、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ａｌなどから選ばれる少なくとも1種の活性金属を、Ａｇ−Ｃｕの共晶組成（72wt％Ａｇ−28wt％Ｃｕ）もしくはその近傍組成のＡｇ−Ｃｕ系ろう材やＣｕ系ろう材などのろう材成分に配合した活性金属ろう材を適用することが好ましい。活性金属ろう材中の活性金属量は、ろう材の全量に対して0.5〜10重量％の範囲とすることが好ましい。活性金属ろう材は適量のＳｎやＩｎ（例えばろう材の全量に対して2〜7重量％）などを含んでいてもよい。このような活性金属ろう材の塗布層などを介してＡｌＮ基板４と金属板５とを積層し、この積層物を例えば700〜900℃程度の温度で熱処理することによって、ＡｌＮ−金属接合基板６が得られる。接合時の熱処理は不活性雰囲気中や真空中で実施することが好ましい。

上述したような製造方法により得られるＡｌＮ−金属接合基板６は、ＡｌＮ基板４の基板面４ａ、すなわちホーニング処理を施した処理面４ａの性状に基づいて、高接合強度と優れた熱サイクル特性を有するものである。すなわち、焼結体表面１ａに残留した離型材などの異物がホーニング処理で除去されているため、残留物に起因する未接合部などの発生を防ぐことができ、これによって高接合強度を安定して得ることができる。さらに、ホーニング処理に起因する基板面４ａのダメージが大幅に軽減されているため、優れた熱サイクル特性を有するＡｌＮ−金属接合基板６を再現性よく得ることが可能となる。

この点についてさらに詳述すると、ＡｌＮ基板４の基板面４ａに過度のダメージが生じていると、熱サイクルが印加された際にクラックの生成や成長を助長し、これによりＡｌＮ基板４と金属板５との接合強度の低下、ひいては金属板５の剥離などを招いてしまう。クラックの生成や成長は金属板５の剥離を引き起こさないまでも、局所的な接合不良などを生じさせるため、ＡｌＮ基板４と金属板５との間の熱伝達を阻害してＡｌＮ−金属接合基板６の特性低下原因となる。本発明の製造方法によれば、ホーニング処理による基板面４ａのダメージが大幅に低減されているため、熱サイクル特性を再現性よく高めることができる。

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。

実施例１
まず、平均粒径が1.0μmのＡｌＮ粉末に対して、焼結助剤として平均粒径が1.0μmのＹ₂Ｏ₃粉末を5.0質量％加え、さらに適量の有機バインダと溶媒などを加えて混合してスラリー状とした。この原料スラリーをドクターブレード法により板状に成形し、このＡｌＮ成形体を600〜800℃の温度で脱脂した。このような脱脂後のＡｌＮ成形体を複数枚用意し、これら複数枚のＡｌＮ成形体を各成形体間にＢＮ粉（離型材）を介在させながら重ね合わせた。この状態で窒素ガス雰囲気中にて1750〜1850℃×4〜10時間の条件で焼成することによって、ＡｌＮ焼結体（熱伝導率＝180W/m K、体積抵抗率＝10¹²Ωm）を作製した。

次いで、得られたＡｌＮ焼結体の表面（全表面）に平均粒径が70μm（粒度＝＃200）の球状ガラスビーズ（組成：ＳｉＯ₂＝70％）を0.25MPaの圧力で均一に吹き付けて、焼結体表面をホーニング処理することによって、板厚が0.635mmのＡｌＮ基板を得た。このようにして得たＡｌＮ基板の表面粗さを測定した。測定結果は表１に示す通りである。なお、ＡｌＮ基板の表面粗さについては、任意の一方向に測定した表面粗さＲa1と、その方向と直交する方向の表面粗さＲa2との比（Ｒa1／Ｒa2またはＲa2／Ｒa1の大きい方の値）を示す。

次に、上述したＡｌＮ基板の両面に活性金属ろう材ペーストを塗布した後、厚さ0.3mmのＣｕ板をそれぞれ配置し、この積層物を真空雰囲気中にて800℃×0.5時間の条件で熱処理して、ＡｌＮ基板とＣｕ板とを活性金属ろう材を介して接合することによって、目的とするＡｌＮ−Ｃｕ接合基板を得た。このようなＡｌＮ−Ｃｕ接合基板を後述する特性評価に供した。なお、活性金属ろう材ペーストにはＴｉを4.0質量％含有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材（活性金属ろう材）に適量の有機バインダと溶媒を加えてペースト化したものを使用し、このような活性金属ろう材ペーストを塗布厚が30μmとなるように、ＡｌＮ基板の両面にスクリーン印刷した。

比較例１〜２
上述した実施例１において、ＡｌＮ焼結体のホーニング処理に平均粒径が70μm（粒度＝＃200）のアルミナ粒子を使用する以外は、実施例１と同様にしてＡｌＮ−Ｃｕ接合基板（比較例１）を作製した。さらに、ＡｌＮ焼結体にアルミナ粒子を吹き付ける際の圧力を0.15MPaに変更して、同様にＡｌＮ−Ｃｕ接合基板（比較例２）を作製した。これら比較例１および比較例２による各ＡｌＮ−Ｃｕ接合基板を後述する特性評価に供した。

比較例３
上述した実施例１において、ＡｌＮ焼結体のホーニング処理に平均粒径が250μm（粒度＝＃60）の樹脂粒子を使用する以外は、実施例１と同様にしてＡｌＮ−Ｃｕ接合基板を作製した。この比較例３によるＡｌＮ−Ｃｕ接合基板を後述する特性評価に供した。

上記した実施例１および比較例１〜３のＡｌＮ−Ｃｕ接合基板について、まずＣｕ板の接合強度を測定した。また、同一条件で作製した各例のＡｌＮ−Ｃｕ接合基板を用いて、熱サイクル特性を測定、評価した。熱サイクル特性は、-40℃×30分＋室温（ＲＴ）×10分＋125℃×30分を1サイクルとする熱サイクル試験（ＴＣＴ）を1000回繰返した後、クラックの発生割合に基づく健全率ηにより評価した。これらの測定結果を表１に示す。

なお、健全率ηは以下のようにして求めた値である。すなわち、Ｃｕ板の周縁全長をＬとし、また1000回のＴＣＴ後にＡｌＮ基板の接合面（Ｃｕ板を剥離した後のＡｌＮ基板の接合面）に生じていた全てのクラックの長さの合計をＸ（各クラックの長さをｘ₁、ｘ₂、…ｘ_nとしたとき、Ｘ＝ｘ₁＋ｘ₂＋…＋ｘ_nである）としたとき、η（％）＝｛1−（Ｘ／Ｌ）｝×100で表されるものである。健全率ηが100％であるということはクラックの発生が皆無であることを意味し、一方健全率ηが0％であるということはＡｌＮ基板の全面にクラックが発生していたことを意味する。

表１に示したように、実施例１によるＡｌＮ−Ｃｕ接合基板は、高接合強度を有するだけでなく、熱サイクル特性も優れていることが分かる。一方、高硬度のアルミナ粒子を用いてホーニング処理を実施した比較例１、２では、接合強度および熱サイクル特性が共に劣っている。これはホーニング処理時において基板面に与えられるダメージが大きいためと考えられる。一方、樹脂粒子を用いてホーニング処理を行った比較例３ではホーニング処理後に離型材が残留しており、この残留物に基づいて未接合部が発生したために、接合強度および熱サイクル特性が共に劣っていることが分かる。

実施例２〜３、参考例１〜２
上述した実施例１において、ＡｌＮ基板の板厚を0.5mm（実施例２）および0.8mm（実施例３）に変更する以外は、それぞれ実施例１と同様にしてＡｌＮ−Ｃｕ接合基板を作製した。また、参考例１〜２として、ＡｌＮ基板の板厚を1.5mmと0.2mmに変更したＡｌＮ−Ｃｕ接合基板をそれぞれ作製した。これら各ＡｌＮ−Ｃｕ接合基板についても、実施例１と同様にしてＣｕ板の接合強度と熱サイクル特性（ＴＣＴ後のクラックの発生割合に基づく健全率η）を測定、評価した。これらの測定結果を表２に示す。

表２から明らかなように、ＡｌＮ基板の板厚は0.3〜1.2mmの範囲とすることが好ましいことが分かる。ＡｌＮ基板の板厚が1.2mmを超えると放熱性が低下して、熱サイクル特性が低下する。一方、参考例２では強度測定時にＡｌＮ基板が破損してしまい、接合強度を測定することができなかった。このことから、ＡｌＮ基板の板厚が0.3mm未満であると基板自体の強度が不足することが分かる。

本発明の一実施形態による窒化アルミニウム−金属接合基板の製造工程の要部を示す断面図である。

符号の説明

１……ＡｌＮ焼結体、１ａ……焼結体表面、２……ガラスビーズ、３……ノズル、４……ＡｌＮ基板、４ａ……基板表面（処理表面）、５……金属板、６……ＡｌＮ−金属接合基板、７……活性金属ろう材層。

Claims

基板形状の窒化アルミニウム焼結体を作製する工程と、
前記窒化アルミニウム焼結体の表面に、平均粒径が45〜106μmの範囲のガラスビーズを吹き付けることにより、焼結体表面を処理して窒化アルミニウム基板を作製する工程と、
前記窒化アルミニウム基板の前記処理表面に金属板を接合する工程と
を具備することを特徴とする窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法。
請求項１記載の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法において、
前記ガラスビーズは球状の粒子形状を有することを特徴とする窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法。
請求項１または請求項２記載の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法において、
前記窒化アルミニウム焼結体の表面に対して前記ガラスビーズを0.1〜0.4MPaの圧力で吹き付けることを特徴とする窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法において、
前記窒化アルミニウム基板は0.3〜1.2mmの範囲の板厚を有することを特徴とする窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法において、
前記窒化アルミニウム基板に前記金属板を、活性金属ろう材を用いて接合することを特徴とする窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法。