JP2007031229A - 窒化アルミニウム基板の製造方法及び窒化アルミニウム基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 導電体を精度よく配置できる窒化アルミニウム基板の製造方法及び窒化アルミニウム基板を提供すること。
【解決手段】 本発明は、窒化アルミニウム焼結板に対して、深くなるほど径が小さくなる孔を窒化アルミニウム焼結板の両面側からそれぞれ形成することにより、両開口部の直径よりも小さな直径とされた狭隘部を有する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔に導電ペーストを充填する充填工程と、導電ペーストを焼結する焼結工程と、を備え、貫通孔形成工程において、貫通孔の両開口部の直径をそれぞれＤ１、Ｄ２（ただし、Ｄ２≧Ｄ１）とし、狭隘部の直径をＤ３とした時に、０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．８５である窒化アルミニウム基板の製造方法である。
【選択図】 図２

Description

本発明は窒化アルミニウム基板の製造方法及び窒化アルミニウム基板に関する。

パワーＩＣ、高周波トランジスタ等の大電流を必要とする半導体素子の発展に伴って、セラミックス基板の需要は年々増加している。特に、窒化アルミニウム基板は、高い熱伝導率を有し、電気絶縁性がよく、集積回路を形成するシリコン（Ｓｉ）とほぼ同じ熱膨張率を有する等の優れた性質を有するため、半導体回路部品の基板として注目されている。

このような窒化アルミニウム基板は、グリーンシート（未焼結の基板）の面に対して垂直方向に円柱状に貫通孔（スルーホール）を設け、そこに導電ペーストを充填させ、これを焼結させることにより形成される（例えば、特許文献１及び２参照）。
特許第２８７１６１３号公報 特許第３５３１５７３号公報

しかしながら、グリーンシートに導電ペーストを充填させて焼結させると、焼結前後において、窒化アルミニウム基板の寸法変化が生じ、導電ペーストが焼結された導電体の窒化アルミニウム基板に対する位置精度が不十分となる傾向にある。特に、近年、窒化アルミニウム基板は、小型、多品種のものが求められているため、導電体の位置精度を高めることが求められている。

そこで、本発明は、導電体を精度よく配置できる窒化アルミニウム基板の製造方法及び窒化アルミニウム基板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明者等は、窒化アルミニウム基板を予め焼結した窒化アルミニウム焼結板を用いて、貫通孔を設ければ、位置精度が高められるのではないかと考えた。そして、本発明者等は、窒化アルミニウム焼結板に対して貫通孔を設け、導電ペーストを充填させようと試みたところ、窒化アルミニウム焼結板を用いて導電ペーストを充填させようとすると、導電ペーストが抜け落ちる傾向にあり、十分に導電ペーストを充填することができないことが判明した。そして、本発明者らは更に鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の窒化アルミニウム基板の製造方法は、窒化アルミニウム焼結板に対して、深くなるほど径が小さくなる孔を窒化アルミニウム焼結板の両面側からそれぞれ形成することにより、両開口部の直径よりも小さな直径とされた狭隘部を有する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔に導電ペーストを充填する充填工程と、導電ペーストを焼結する焼結工程と、を備え、貫通孔形成工程において、貫通孔の両開口部の直径をそれぞれＤ１、Ｄ２（ただし、Ｄ２≧Ｄ１）とし、狭隘部の直径をＤ３とした時に、下記式（１）で表される条件を満たすことを特徴とする。
０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．８５ （１）
ここで、狭隘部とは貫通孔の所定位置がくびれている部分を意味する。

本発明の窒化アルミニウム基板の製造方法では、焼結した窒化アルミニウム焼結板を用いて所定位置に貫通孔が設けられる。このように窒化アルミニウム焼結板を用いることにより、導電ペーストを充填した後に導電ペーストの焼結を行っても、窒化アルミニウム基板の寸法変化が抑制されるため、形成される導電体の位置精度を高めることができる。

また、上記貫通孔形成工程において、上記窒化アルミニウム焼結板は、窒化アルミニウム焼結板に対して、深くなるほど径が小さくなる孔が窒化アルミニウム焼結板の両面側からそれぞれ形成される。そうすると、両開口部の直径よりも小さな直径とされた狭隘部を有する貫通孔が形成される。このとき貫通孔の両開口部のうちの小さいほうの開口部（Ｄ１）と、狭隘部（Ｄ３）との直径の比（Ｄ３／Ｄ１）を上記式（１）で表される条件を満たすようにすることで、本発明の窒化アルミニウム基板は、上記充填工程において、貫通孔に導電ペーストを充填させても、導電ペーストが抜け落ちることを十分に抑制することができる。

そして、導電ペーストを充填後、導電ペーストを焼結させることにより、窒化アルミニウム基板が製造される。したがって、本発明によれば、導電体を精度よく配置できる窒化アルミニウム基板を製造することができる。また、このことにより歩留も向上する。

上記Ｄ３／Ｄ１が、下記式（２）で表される条件を満たすことが好ましい。
０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．５ （２）

この場合、上記充填工程において、貫通孔に導電ペーストを充填させても、導電ペーストが抜け落ちることをより十分に抑制することができる。

さらに、窒化アルミニウム焼結板の厚みをＴとした時に、下記式（３）で表される条件を満たすことが好ましい。
Ｄ１／Ｔ≦１ （３）

上記条件を満たす場合、貫通孔に充填された導電ペーストを焼結すると、導電ペーストの形状を維持した導電体とすることができる。すなわち、充填させた導電ペーストの表面を比較的平坦にすることが容易である。

上記貫通孔形成工程において、上記孔はブラスト法により形成することが好ましい。この場合、開口部にバリが生成することを抑制することができる。

上記充填工程において、窒化アルミニウム焼結板の両面側から貫通孔に導電ペーストを充填させることが好ましい。この場合、導電ペーストが貫通孔により密に充填される。このことにより得られる導電体は、確実に電気的又は熱的に導通可能となる。また、両面側から貫通孔に導電ペーストを充填させることにより、密に充填され、導電ペーストが貫通孔から抜け落ちることをより確実に抑制することができる。

また、本発明は、両開口部の直径よりも小さな直径とされた狭隘部を有する貫通孔が形成された窒化アルミニウム焼結板と、貫通孔に配置される導電体と、を有する窒化アルミニウム基板であって、貫通孔の両開口部の直径をそれぞれＤ１、Ｄ２（ただし、Ｄ２≧Ｄ１）とし、狭隘部の直径をＤ３とした時に、下記式（４）で表される条件を満たす、窒化アルミニウム基板を提供する。
０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．８５ （４）

上記窒化アルミニウム焼結板は、上述の方法によって製造され得るため、導電体を精度よく配置することができる。また、この窒化アルミニウム基板は、貫通孔が狭隘部を有するため、貫通孔に配置される導電体が抜け落ちることを十分に抑制することができる。

上記Ｄ３／Ｄ１が、下記式（５）で表される条件を満たすことが好ましい。
０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．５ （５）

この場合、貫通孔に配置される導電体が抜け落ちることをより十分に抑制することができる。

さらに、窒化アルミニウム焼結板の厚みをＴとした時に、下記式（６）で表される条件を満たすことが好ましい。
Ｄ１／Ｔ≦１ （６）

上記条件を満たす場合、貫通孔に充填された導電ペーストを焼結すると、導電ペーストの形状を維持した導電体とすることができる。すなわち、充填させた導電ペーストの表面を比較的平坦にすることが容易である。

本発明によれば、導電体を精度よく配置できる窒化アルミニウム基板の製造方法及び窒化アルミニウム基板を提供することができる。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

本実施形態に係る窒化アルミニウム基板の製造方法は、窒化アルミニウム焼結板に対して、深くなるほど径が小さくなる孔を窒化アルミニウム焼結板の両面側からそれぞれ形成することにより、両開口部の直径よりも小さな直径とされた狭隘部を有する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔に導電ペーストを充填する充填工程と、導電ペーストを焼結する焼結工程とを備える。

ここで、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る窒化アルミニウム基板の製造方法について説明する。

まず、窒化アルミニウム焼結板１を準備する。窒化アルミニウム焼結板１は、窒化アルミニウムを公知の方法で焼結することにより製造される。具体的には、窒化アルミニウム粉末に対して、溶媒、バインダーを添加すると共に、必要に応じて焼結助剤を添加して混合粉末を含むスラリーを調製した後、このスラリーをスプレードライ等の方法で顆粒状の造粒物にする。スラリー調整時に、非晶質や結晶質のカーボンを添加してもよい。続いて、この造粒物を金型などに入れて加圧することにより混合粉末を塊状や板状などに成形し、窒化アルミニウム成形体（グリーン）（以下単に「成形体」という。）を作製する。

ここで、上記焼結助剤としては、例えば、イットリア、酸化カルシウム等の酸化物が挙げられる。また、バインダーとしては、アクリル系等の樹脂等が挙げられる。溶媒としては、アルコール、トルエン等が挙げられる。

次に、上記成形体をＢＮ（窒化ホウ素）製の容器内でＢＮ粉末に接触させた状態で均一に加熱し、所定の焼結温度で所定時間維持して成形体を焼結させ、窒化アルミニウム焼結板を製造する。

なお、成形体を焼結する前に、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を用いて圧縮しておくとよい。この場合、均等に焼結が進行し、焼結密度を向上させることができる。ＣＩＰ時の圧力としては、５０〜５００ＭＰａ（約５００〜５０００ｋｇｆ／ｃｍ² ）が好ましい。

上記焼結温度は成形体を焼結可能な温度、例えば１０００〜２５００℃であればよく、特に、１８００〜２１００℃とすることが好ましい。焼結温度を１８００〜２１００℃とすることにより、緻密な窒化アルミニウム焼結板が得られ、機械的強度及び熱伝導率が高くなる。また、焼結時間は、成形体を十分な強度まで焼結できる時間であれば良く、例えば、５〜５０時間、好ましくは、１０〜２５時間とすることができる。

ここで、ＨＩＰすなわち、加圧しながら成形体を加熱して窒化アルミニウム焼結板を得ることもできる。この場合、特に気孔の少ない窒化アルミニウム焼結板を製造することが可能となる。

そして、このような焼結の後、窒化アルミニウム焼結板を、例えば、室温程度にまで冷却し、必要に応じて窒化アルミニウム焼結板の両面を両面ラップ機によって研磨し、例えば厚みが１００〜１０００μｍである窒化アルミニウム焼結板１とする。

次に、得られた窒化アルミニウム焼結板１の一の表面側に孔（以下「第１の孔」という。）を設ける。図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る貫通孔形成工程を示す工程断面図である。まず、窒化アルミニウム焼結板１の一の表面１ａ側にレジスト２ａを設ける。そして、孔を設けたい箇所以外をマスクし、露光する。次いで、現像することにより、孔を設けたい箇所のレジストが除去される。そうすると図１（ａ）に示すように、窒化アルミニウム焼結板１のレジスト２ａには、開口部３ａが形成される。

そして、図１（ｂ）に示すように、平坦状の窒化アルミニウム焼結板１の上記開口部３ａに対して、表面１ａ側から機械加工を施すことにより、円錐状の第１の孔１１が形成される。なお、このとき形成される第１の孔１１は、貫通していても、貫通していなくてもよい。

そして、上記レジスト２ａを除去すると、図１（ｃ）に示すように、窒化アルミニウム焼結板１の一の表面１ａ側の所定位置には円錐状の第１の孔１１が形成される。

このとき、図１（ｃ）に示すテーパー角度θ１は、例えば５０〜８０度とすることができる。ここで、テーパー角度θとは、貫通孔の傾斜した側面と、窒化アルミニウム焼結板の面とのなす角度θを意味する。上記テーパー角度θ１が上記範囲であると、導電ペーストを充填した場合、導電ペーストがより抜け落ちにくくなる。また、開口部３ａの直径Ｄ１は、例えば５０〜５００μｍとすることができる。

次に、得られた窒化アルミニウム焼結板１の他の表面側に孔（以下「第２の孔」という。）を設ける。図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る第２の貫通孔形成工程を示す工程断面図である。まず、窒化アルミニウム焼結板１の他の表面１ｂ側にレジスト２ｂを設ける。そして、孔を設けた開口部３ａに対応する箇所以外をマスクし、露光する。次いで、現像することにより、開口部３ａに対応する箇所のレジストが除去される。そうすると図２（ａ）に示すように、窒化アルミニウム焼結板１のレジスト２ｂには、開口部３ｂが形成される。

次に、図２（ｂ）に示すように、平坦状の窒化アルミニウム焼結板１の上記開口部３ｂに対して、表面１ｂ側から機械加工を施すことにより、円錐状の第２の孔１２が形成される。なお、このとき形成される第２の孔１２は、上述した第１の孔１１に到達させることで、貫通させる。

そして、上記レジスト２ａを除去すると、窒化アルミニウム焼結板１の一の表面１ｂ側の所定位置には円錐状の第２の孔１２が形成される。そうすると、図２（ｃ）に示すように、第１の孔１１と第２の孔１２とが窒化アルミニウム焼結板の略中央部で連結した貫通孔５が形成される。すなわち、この貫通孔は、窒化アルミニウム焼結板に対して、深くなるほど径が小さくなる孔１１、１２を窒化アルミニウム焼結板の両面側からそれぞれ形成されたものであり、両開口部３ａ、３ｂの直径Ｄ１、Ｄ２よりも小さな直径Ｄ３とされた狭隘部８を有する。

このとき、上記貫通孔５の両開口部３ａ、３ｂのうちの小さいほうの開口部３ａの直径Ｄ１と、狭隘部８の直径Ｄ３との比（Ｄ３／Ｄ１）を下記式（１）で表される条件を満たすようにすることで、本発明の窒化アルミニウム基板は、充填工程において、貫通孔に導電ペーストを充填させても、導電ペーストが抜け落ちることを十分に抑制することができる。
０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．８５ （１）

なお、Ｄ３／Ｄ１が０．８５を超えると、導電ペーストが抜け落ちやすくなる。また、両開口部３ａ、３ｂのうち、開口部３ｂの直径のほうが小さい場合は、開口部３ｂの直径がＤ１となり、開口部３ａの直径がＤ２となる。なお、Ｄ１＝Ｄ２でもよいのはいうまでもない。

上記Ｄ３／Ｄ１は、０．５以下であることが好ましい。この場合、充填工程において、貫通孔に導電ペーストを充填させても、導電ペーストが抜け落ちることをより十分に抑制することができる。一方、Ｄ３／Ｄ１が０．２未満であると、導電ペーストの充填が困難となる傾向にあり、導通不良の可能性も出てくるので、Ｄ３／Ｄ１は０．２以上であることがより好ましい。

窒化アルミニウム焼結板１の厚みをＴとした場合、Ｄ１／Ｔは１以下であることが好ましい。Ｄ１／Ｔが１を超えると、上記範囲にある場合と比較して、充填工程において、貫通孔に充填した導電ペーストの表面、具体的には表面の略中央部が自重等によって窪み、そのままの形状で焼結されて導電体となる傾向にあるため、所望の導電体の形状が得られない場合が生じる。

図２（ｃ）に示すテーパー角度θ２は、例えば５０〜８０度とすることができ、かつ開口部３ｂの直径Ｄ２は５０〜５００μｍとすることができる。

ここで、貫通孔形成工程における機械加工としては、例えば、ブラスト加工、レーザ加工、ダイアモンド工具による加工等が挙げられる。これらの中でもブラスト加工で処理することが好ましい。この場合、窒化アルミニウム焼結板１に円錐状の孔を容易に設けることができ、かつ孔を設けたときに生じるバリを同時に除去することが可能となる。また、機械加工としてブラスト加工を行った場合、ブラスト加工に用いる研磨材としては、ＳｉＣ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、ＺｒＯ_２等が挙げられる。また、研磨材の粒径は、例えば、５〜３０μｍである。なお、上記ブラスト加工は、サンドブラスト加工、エアーブラスト加工、ショットブラスト加工等のいずれであってもよい。

なお、上記第１の孔１１と、第２の孔１２とを形成する順序は特に限定されず、同時に行ってもよい。また、貫通孔５は、窒化アルミニウム基板の使用用途等に応じて所望の位置に設けられる。

次に、窒化アルミニウム焼結板１に形成された貫通孔５に導電ペースト６を充填させる。図３は、本実施形態に係る充填工程を示す工程断面図である。図３に示すように、貫通孔５には、導電ペースト６が充填される（充填工程）。このとき、導電ペースト６は、窒化アルミニウム焼結板１の両面側から、貫通孔５に充填されることが好ましい。この場合、導電ペースト６を貫通孔５により密に充填させることができる。このことにより製造される窒化アルミニウム基板の導電体は、より確実に電気的又は熱的に導通可能となる。また、両面側から貫通孔に導電ペーストを充填させる。密に充填させると、導電ペーストが貫通孔から抜け落ちることをより確実に抑制することができる。上記充填には、例えばスキージ印刷法を採用できる。

上記導電ペースト６には、金属と、バインダーと、溶媒と、が含まれる。かかる金属としては、タングステン、金、銀、銅、パラジウム、シリコン等が挙げられ、バインダーとしては、セルロース樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、溶媒としては、トルエン、ブチルカルビトール等が挙げられる。なお、この導電ペーストには、分散剤、酸化防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。

そして導電ペーストを充填した窒化アルミニウム焼結板を別の窒化アルミニウム製板の上に置き、オーブン中で所定の焼結温度で所定時間維持して、導電ペーストを焼結させる。上記焼結温度は導電ペーストを焼結可能な温度、例えば５００〜２１００℃であればよく、焼結時間は導電ペーストを十分な強度にまで焼結できる時間、例えば０．１〜１０時間程度であればよい。このような焼結の後、導電体が充填された窒化アルミニウム焼結板を、例えば室温程度にまで冷却する。

そして、導電体が充填された窒化アルミニウム焼結板１の両面を、研磨して（研磨工程）、窒化アルミニウム基板の厚みを、例えば１００〜１０００μｍに調整する。なお、上記研磨は、焼結板表面に形成された導電ペーストを除去するためのものであり、通常５〜１０μｍの範囲で行われる。また、かかる研磨は、上述した貫通孔形成工程において形成した穴形状を大きく変形させるものではない。

次にこのようにして得られた本発明の窒化アルミニウム基板について説明する。図４は、本実施形態に係る窒化アルミニウム基板を示す部分断面図であり、図５は、本実施形態に係る窒化アルミニウム基板を示す部分平面図である。図４に示すように、本実施形態の窒化アルミニウム基板１０は、両開口部の直径よりも小さな直径とされた狭隘部８を有する貫通孔５が形成された窒化アルミニウム焼結板１と、貫通孔５に配置される導電体７とを備える。上記貫通孔５は、窒化アルミニウム焼結板１の厚さ方向に対して、略中央部に狭隘部８を有する。なお、上記狭隘部８は、窒化アルミニウム焼結板１の厚さ方向に対して、一定の幅を有していてもよい。

上記貫通孔５は、図５に示すように、開口部３が円形状を有しており、この開口部３から、窒化アルミニウム焼結板１の面に対して平行な面の断面積が、貫通孔５の内部方向に向かうに従って減少し、狭隘部８で上記断面積が最小となっている。さらに、かかる狭隘部８から連続して外部方向に向かうに従って、上記断面積は増加している。すなわち、上記貫通孔５は、いわゆる鼓状となっており、この貫通孔５に配置される導電体７も同じ形状となっている。なお、貫通孔５が形成する狭隘部８は、窒化アルミニウム焼結板１の面に対して、必ずしも平行な面上にある必要はない。

このとき、図４に示すように、上記貫通孔５の両開口部３ａ、３ｂのうちの小さいほうの開口部３ａの直径Ｄ１と、狭隘部の直径Ｄ３との比（Ｄ３／Ｄ１）を下記式（４）で表される条件を満たすことで、本発明の窒化アルミニウム基板は、充填工程において、貫通孔に導電ペーストを充填させても、導電ペーストが抜け落ちることを十分に抑制することができる。
０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．８５ （４）

なお、Ｄ３／Ｄ１が０．８５を超えると、抜け易くなる。また、両開口部３ａ、３ｂのうち、開口部３ｂの直径のほうが小さい場合は、開口部３ｂの直径がＤ１となり、開口部３ａの直径がＤ２となる。なお、Ｄ１＝Ｄ２でもよいのはいうまでもない。

上記Ｄ３／Ｄ１は、０．５以下であることが好ましい。この場合、充填工程において、貫通孔に導電ペーストを充填させても、導電ペーストが抜け落ちることをより十分に抑制することができる。一方、Ｄ３／Ｄ１が０．２未満であると、導電ペーストの充填が困難となる傾向にあり、導通不良の可能性も出てくるので、Ｄ３／Ｄ１は０．２以上であることがより好ましい。

窒化アルミニウム焼結板１の厚みをＴとした場合、Ｄ１／Ｔは１以下であることが好ましい。Ｄ１／Ｔが１を超えると、上記範囲にある場合と比較して、充填工程において、貫通孔に充填した導電ペーストの表面、具体的には表面の略中央部が自重等によって窪み、そのままの形状で焼結されて導電体となる傾向にあるため、所望の導電体の形状が得られない場合が生じる。

図４に示すテーパー角度θ１１及びθ１２は、例えば５０〜８０度とすることができる。また、開口部３ａの直径Ｄ１及びＤ２は、例えば５０〜５００μｍとすることができる。

本実施形態の窒化アルミニウム基板の製造方法では、焼結した窒化アルミニウム焼結板１を用いて所定位置に貫通孔５が設けられる。このように窒化アルミニウム焼結板１を用いることにより、導電ペースト６を充填した後に焼結を行っても、窒化アルミニウム基板の寸法変化が抑制されるため、導電体の位置精度を高めることができる。

また、上述したように貫通孔５が狭隘部を有することにより、本実施形態の窒化アルミニウム基板は、上記充填工程において、貫通孔５に導電ペーストを充填させても、導電ペーストが抜け落ちることを十分に抑制することができる。

また、上記窒化アルミニウム基板１０は、上述の方法によって製造され得るため、窒化アルミニウム焼結板１に導電体７を精度よく配置することができる。また、この窒化アルミニウム基板１０は、貫通孔５が狭隘部８を有するため、貫通孔５に配置される導電体７が抜け落ちることを十分に抑制することができる。

このような上記窒化アルミニウム基板１０は、光部品、マウント用チップ部品等に好適に用いられる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態においては、貫通孔５は１つの狭隘部８を有しているが、狭隘部８を複数有していてもよい。

また、上記貫通孔５の開口部３ａ、３ｂの形状は、円形状であるが、楕円形等であってもよい。なお、開口部３ａ、３ｂの直径（Ｄ１、Ｄ２）は円相当直径を用いればよい。

さらに、本実施形態においては、貫通孔５は、窒化アルミニウム焼結板１の厚さ方向に対して、略中央部に狭隘部８を有するが、この狭隘部８の軸方向における位置は、特に限定されないが、窒化アルミニウム焼結板の厚さをＴとした場合、貫通孔５の一方の開口部から起算して０．１Ｔ〜０．９Ｔの位置にあることが好ましい。

以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下に挙げる実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜１３及び比較例１〜１０）
［窒化アルミニウム焼結板の作製］
窒化アルミニウム粉末に、焼結助剤としてイットリア、バインダーとしてアクリル系樹脂、溶媒としてトルエン及びアルコールを添加したスラリーを用意し、ボールミル中でこのスラリーを混合し、その後このスラリーをスプレードライ法により造粒して造粒体を形成した。続いて、この造粒体を、４インチ（１０．１６ｃｍ）×１３ｍｍの大きさの成形型内で３０ＭＰａの圧力で成形し、さらにＣＩＰ装置にて１００ＭＰａで圧縮し、その後、４５０℃で３時間脱脂して、この成形体を、焼結温度ＴＳ＝１９７５℃、かつ、焼結時間を２０時間として、焼結し、窒化アルミニウム焼結板を得た。焼結板の冷却後、この焼結板を厚みが０．５ｍｍとなるようにスライスして下記表１に示す板厚となるように板状の窒化アルミニウム焼結板とした。

［貫通孔形成工程］
上記のようにして得られた窒化アルミニウム焼結板の一の面側にドライフィルム（東京応用科学社製）からなるレジストを積層し、孔を設ける位置以外の部分をマスクし、露光機を用いて露光した。次いで、炭酸ナトリウム水溶液で現像することにより、孔を設ける箇所のレジストを除去した。

そして、窒化アルミニウム焼結板の一の面側からＳＣＭ−５ＡＤＮＨ−４０１（不二製作所社製、研磨剤：ＧＣ＃６００）を用いて加工圧力０．４ＭＰａ、研磨材噴射量１５０ｇ／ｍｉｎの条件下で、ブラスト加工を施すことにより、円錐状の第１の孔を形成した。このときの第１の孔のテーパー角度θ及び孔の開口部の直径は、下記表１に示す開口部の直径及びテーパー角度θとなるように調整した。そして、上記マスクを取り外し、第１の孔が形成された窒化アルミニウム焼結板を得た。

次に、窒化アルミニウム焼結板の第１の孔が形成された面の反対の面に、上記第１の孔を設けた位置に対応する位置に、上述したのと同様の操作をして、円錐状の第２の孔を形成し、狭隘部を有する貫通孔を形成した。なお、このときの第２の孔のテーパー角度θ及び孔の開口部の直径は、第１の孔と同じ値となるように調整した。そして、マスクを取り外し、貫通孔が形成された窒化アルミニウム焼結板を得た。ここでは、貫通孔を所定間隔で複数設けた。

［導電ペースト］
Ｐｄ／Ａｇペースト（ＤＵＰＯＮＴ社製、商品名：Ｎｏ．６３８８）を使用した。

［充填工程］
上記窒化アルミニウム焼結板の貫通孔に対し、窒化アルミニウム焼結板の両面側から、スキージ印刷法にて上記導電体ペーストを塗布し、充填させた。

［焼結工程］
導電ペーストを充填させた窒化アルミニウム焼結板を１２０℃で１０分間乾燥することにより脱脂し、そのまま２５０℃で２時間空気中で乾燥させた。そして窒素雰囲気中、８５０℃で３０分間加熱することにより上記導電ペーストを焼結させた。

［研磨工程］
こうして得られた窒化アルミニウム焼結板を、両面ラップ機（不二越機械社製、商品名：ＵＳＴ−５ＴＯＸ）で表裏を５μｍずつ研磨して窒化アルミニウム基板とした。

（評価方法）
［導電ペースト抜け落ち度］
導電ペーストを充填後、焼結前の貫通孔を目視にて観察して、導電ペーストの抜け落ち度を調査した。そして、導電ペースト抜け落ち度を以下のように評価した。得られた結果を表１に示す。
Ａ：導電ペーストが全く抜け落ちない。
Ｂ：導電ペーストが９０％以上抜け落ちる。

［窪み度］
導電ペーストを充填し、焼結後の貫通孔を顕微鏡にて観察して、導電体の表面の窪み具合を調査した。そして、導電体表面の窪み具合を以下のように評価した。得られた結果を表１に示す。
Ａ：導電体表面に窪みがない。
Ｂ：導電体表面に窪みがある。

［精度］
実施例１〜１３に準じて複数の貫通孔を形成した。また、従来のグリーンシートに複数の貫通孔を形成した。これらを焼結し、焼結前後における貫通孔間の距離の誤差を調査した。実施例１〜１３の貫通孔間の距離は、設計した寸法からの誤差が測定器の測定限界以下（＜３μｍ）であったのに対し、従来のグリーンシートの貫通孔では、設計値に対し約０．５％の誤差が発生した。このことより、本発明の窒化アルミニウム基板は、導電体を十分に精度よく配置できることがわかった。

以上の実施例１〜１３及び比較例１〜１０の結果より、実施例１〜１３で得られた窒化アルミニウム基板は、比較例１〜１０の窒化アルミニウム基板と比較して、導電ペーストが抜け落ちることを十分に防止できることがわかった。また、実施例１〜１３で得られた窒化アルミニウム基板は、従来のグリーンシートと比較して、焼結前後における貫通孔の位置精度が優れるものであった。更に、実施例１〜６、８〜１１及び１３においては、導電体表面の窪みもなく、導電性に優れるものであった。なお、実施例７及び１２においては、導電ペーストの表面に窪みが発生したが、研磨工程を施すことにより、その窪みの量は実用上問題のない程度に調整可能である。よって、本発明の窒化アルミニウム基板及びその製造方法によれば、導電体を精度よく配置できることが確認された。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る貫通孔形成工程を示す工程断面図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る貫通孔形成工程を示す工程断面図である。 図３は、本実施形態に係る充填工程を示す工程断面図である。 図４は、本実施形態に係る窒化アルミニウム基板を示す部分断面図である。 図５は、本実施形態に係る窒化アルミニウム基板を示す部分平面図である。

符号の説明

１・・・窒化アルミニウム焼結板、１ａ，１ｂ・・・表面、２ａ，２ｂ・・・レジスト、３，３ａ，３ｂ・・・開口部、５・・・貫通孔、６・・・導電ペースト、７・・・導電体、８・・・狭隘部、９・・・側面、１０・・・窒化アルミニウム基板、１１・・・第１の孔、１２・・・第２の孔、Ａ・・・開口部。

Claims (8)

1. 窒化アルミニウム焼結板に対して、深くなるほど径が小さくなる孔を前記窒化アルミニウム焼結板の両面側からそれぞれ形成することにより、両開口部の直径よりも小さな直径とされた狭隘部を有する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   前記貫通孔に導電ペーストを充填する充填工程と、
   前記導電ペーストを焼結する焼結工程と、を備え、
   前記貫通孔形成工程において、前記貫通孔の両開口部の直径をそれぞれＤ１、Ｄ２（ただし、Ｄ２≧Ｄ１）とし、前記狭隘部の直径をＤ３とした時に、下記式（１）で表される条件を満たす、窒化アルミニウム基板の製造方法。
   ０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．８５ （１）
2. 前記Ｄ３／Ｄ１が、下記式（２）で表される条件を満たす、請求項１記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。
   ０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．５ （２）
3. 前記窒化アルミニウム焼結板の厚みをＴとした時に、下記式（３）で表される条件を満たす、請求項１又は２に記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。
   Ｄ１／Ｔ≦１ （３）
4. 前記貫通孔形成工程において、前記孔をブラスト法により形成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。
5. 前記充填工程において、前記窒化アルミニウム焼結板の両面側から前記貫通孔に導電ペーストを充填する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。
6. 両開口部の直径よりも小さな直径とされた狭隘部を有する貫通孔が形成された窒化アルミニウム焼結板と、前記貫通孔に配置される導電体と、を有する窒化アルミニウム基板であって、
   前記貫通孔の両開口部の直径をそれぞれＤ１、Ｄ２（ただし、Ｄ２≧Ｄ１）とし、前記狭隘部の直径をＤ３とした時に、下記式（４）で表される条件を満たす、窒化アルミニウム基板。
   ０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．８５ （４）
7. 前記Ｄ３／Ｄ１が、下記式（５）で表される条件を満たす、請求項６記載の窒化アルミニウム基板。
   ０＜Ｄ３／Ｄ１≦０．５ （５）
8. 前記窒化アルミニウム焼結板の厚みをＴとした時に、下記式（６）で表される条件を満たす、請求項６又は７に記載の窒化アルミニウム基板。
   Ｄ１／Ｔ≦１ （６）

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