JP2013027918A - 窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】窒化アルミニウム焼結体基板の被処理面に砥粒を衝突せしめて改質した後、上記窒化アルミニウム焼結体の被処理面に金属基板を接合するに際し、前記砥粒として窒化アルミニウム焼結体より高い硬度を有する砥粒を使用し、該砥粒を10〜30体積%の濃度で含有する液体を、圧縮空気と共に、前記窒化アルミニウム焼結体基板の被処理面に対して作用する圧力が0.10〜0.25MPaとなるように噴射して、X線回折を用いたsin2ψ法により求めた該被処理面の窒化アルミニウムの(112)面の残留応力値が−50MPa以下、かつ、表面粗さが0.2μm以下とする。
【選択図】 なし
Description
際の前処理として多用されている。
砥粒を被処理物に衝突させる際の衝撃力を、前記離型材を除去する程度の最小限に抑えることによって、基板表面に与えるダメージを小さくすることが提案されている(特許文献2参照)。
比較的広範囲に均一に窒化アルミニウム焼結体基板の被処理面の処理を行うことができ、処理効率が良く、しかも、本発明の効果を再現性良く発揮することができるため、工業的な実施において有利である。
本発明の製造方法で使用する窒化アルミニウム焼結体としては、入手の容易さや所望の形状のものを容易に得ることができるといった理由から窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径が0.5〜20μm、より好適には2〜7μmの窒化アルミニウム焼結体を使用するのが好適である。このような窒化アルミニウム焼結体は、平均粒子径が0.1〜15μm、好適には0.5〜5μmの窒化アルミニウム原料粉末からなる成形体を焼成することにより得ることができる。
焼結助剤としては窒化アルミニウム原料粉末の種類に応じて常用される焼結助剤が特に制限なく使用できる。具体的には、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)などの希土類金属酸化物、Ca、Ba、Srなどのアルカリ土類金属元素の酸化物などが挙げられ、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。希土類金属酸化物の配合量は、窒化アルミニウム焼結体粉末に対して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、窒化アルミニウム焼結体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、窒化アルミニウム焼結体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。
本発明の製造方法においては、窒化アルミニウム焼結体より高い硬度を有する砥粒を使用し、該砥粒を10〜30体積%の濃度で含有する液体を、圧縮空気と共に、該窒化アルミニウム焼結体基板の被処理面にかかる圧力が0.10〜0.25MPaとなるようにノズルより噴射して、X線回折を用いたsin2ψ法により求めた該被処理面の窒化アルミニウムの(112)面の残留応力値が−50MPa以下、かつ、表面粗さを0.2μm以下としたことが特徴である。
P2=P1×S1/S2
上記被処理面の面積は、砥粒を含む流体が吹き付けられる窒化アルミニウム焼結体基板表面に形成された砥粒の衝突痕である縞模様を実測することにより、求められる。
本発明において、前記砥粒スラリーを噴射して被処理面を改質された窒化アルミニウム焼結体基板は、かかる被処理表面上に金属基板を接合することによって、窒化アルミニウム焼結体−金属接合基板が得られる。また、前記したように、窒化アルミニウム焼結体基板の処理表面の表面粗さは、JIS B0601−1994で規定される算術平均粗さRaで0.2μm以下となるようにする。窒化アルミニウム焼結体基板の処理表面の表面粗さRaが0.2μmを超えた場合、該被処理面に存在する窒化アルミニウム結晶粒子の脱粒が顕著となり、得られる接合基板の強度や耐熱サイクル特性を向上させる効果が得られない。
380℃×10分を1サイクルとする熱サイクル試験を35回繰返した後、クラックの発生枚数に基づく合格率により評価した。
まず、平均粒径が1.0μmの窒化アルミニウム粉末に対して、焼結助剤として平均粒径が1.0μmのY2O3粉末を5.0質量部加え、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た。このような窒化アルミニウム成形体を複数枚用意し、これら複数枚の窒化アルミニウム成形体を各成形体間にBN粉(離型材)を介在させて重ね合わせた。
上述した実施例1において、窒化アルミニウム焼結体基板の湿式噴射処理に、アルミナ砥粒が含有された砥粒スラリーを、0.20MPaの圧縮空気で加圧し、窒化アルミニウム焼結体の被処理面にかかる圧力が0.19MPaとなるようにした以外は、実施例1と同様に窒化アルミニウム焼結体−Cu接合基板を作製した。
上述した実施例1において、窒化アルミニウム焼結体基板の湿式噴射処理に、平均粒径が50μmのアルミナ(組成:Al2O3)砥粒が15体積%の濃度で含有された砥粒スラリーを、0.13MPaの圧縮空気で加圧し、該窒化アルミニウム焼結体被処理面にかかる圧力が0.12MPaとなるようにノズルより噴出せしめるようにした以外は、実施例1と同様に窒化アルミニウム焼結体−Cu接合基板を作製した。
上述した実施例1において、窒化アルミニウム焼結体の湿式噴射処理に、アルミナ砥粒が含有された砥粒スラリーを0.22MPaの圧縮空気で加圧し、該窒化アルミニウム焼結体被処理面にかかる圧力が0.21MPaとなるようにした以外は、実施例1と同様に窒化アルミニウム焼結体−Cu接合基板を作製した。
上述した実施例1において、窒化アルミニウム焼結体の湿式噴射処理に、アルミナ砥粒が含有された砥粒スラリーを0.25MPaの圧縮空気で加圧し、窒化アルミニウム焼結体の被処理面にかかる圧力が0.24MPaとなるようにした以外は、実施例1と同様に窒化アルミニウム焼結体−Cu接合基板を作製した。
上述した実施例1において、窒化アルミニウム焼結体の湿式噴射処理に、平均粒径60μmのジルコン砥粒を用い、ジルコン砥粒が含有された砥粒スラリーを0.20MPaの圧縮空気で加圧し、該窒化アルミニウム焼結体被処理面にかかる圧力が0.19MPaとなるようにした以外は、実施例1と同様に窒化アルミニウム焼結体−Cu接合基板を作製した。
上述した実施例1において、窒化アルミニウム焼結体基板の湿式噴射処理に、平均粒径が50μmのアルミナ(組成:Al2O3)砥粒が15体積%の濃度で含有された砥粒スラリーを、ノズル開口面積が3mm2、窒化アルミニウム焼結体基板の被処理面に作用する面積が159mm2となるノズルを使用し、圧縮空気を使用せずスラリーポンプのみで砥粒スラリーを0.3MPaに加圧し、窒化アルミニウム焼結体の被処理面にかかる圧力が0.06MPaとなるようにしたこと以外は、実施例1と同様に窒化アルミニウム焼結体−Cu接合基板を作製した。
Claims (3)
- 窒化アルミニウム焼結体基板の被処理面に砥粒を衝突せしめて改質した後、上記窒化アルミニウム焼結体の被処理面に金属基板を接合するに際し、前記砥粒として窒化アルミニウム焼結体より高い硬度を有する砥粒を使用し、該砥粒を10〜30体積%の濃度で含有する液体を、圧縮空気と共に、前記窒化アルミニウム焼結体基板の被処理面に対して作用する圧力が0.10〜0.25MPaとなるように噴射して、X線回折を用いたsin2ψ法により求めた該被処理面の窒化アルミニウムの(112)面の残留応力値が−50MPa以下、かつ、表面粗さが0.2μm以下とした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。
- 前記砥粒のビッカース硬度が1060を超え、2500以下であり、平均粒径が10〜50μmの無機粒子である請求項1記載の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法。
- 前記窒化アルミニウム焼結体と金属基板との接合を、融点700〜900℃のロウ材を介して行う請求項1記載の窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法。
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