JP2506270B2 - High thermal conductivity circuit board and high thermal conductivity envelope - Google Patents

High thermal conductivity circuit board and high thermal conductivity envelope

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JP2506270B2
JP2506270B2 JP28243294A JP28243294A JP2506270B2 JP 2506270 B2 JP2506270 B2 JP 2506270B2 JP 28243294 A JP28243294 A JP 28243294A JP 28243294 A JP28243294 A JP 28243294A JP 2506270 B2 JP2506270 B2 JP 2506270B2
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thermal conductivity
layer
high thermal
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substrate
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暢男 岩瀬
和敬 斎藤
靖 五代儀
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高い熱伝導性を有する回
路基板及び外囲器に関し、実質的に窒化アルミニウムセ
ラミックからなる基体(以下、AlN基体という。)を
用いた高熱伝導性回路基板及び高熱伝導性外囲器に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit board and an envelope having a high thermal conductivity, and a high thermal conductivity circuit board using a substrate (hereinafter referred to as an AlN substrate) substantially made of aluminum nitride ceramics. The present invention relates to a high thermal conductivity envelope.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から回路基板として用いられている
材料として、Al2 3 等のセラミック基板,樹脂基板
等の各種の材料がある。なかでもAl2 3 セラミック
基板は、機械的強度,電気絶縁性に優れており、また、
グリーンシート化が容易であるため多層配線等の高密度
配線が可能であり、広く用いられている。
2. Description of the Related Art As materials conventionally used for circuit boards, there are various materials such as ceramic boards such as Al 2 O 3 and resin boards. Among them, the Al 2 O 3 ceramic substrate is excellent in mechanical strength and electrical insulation.
Since it can be easily made into a green sheet, it can be used for high-density wiring such as multilayer wiring, and is widely used.

【0003】一方、近年の電子機器の小型化等の進展に
伴い、回路基板上の電気素子(IC等)実装密度が高く
なってきている。さらに、パワー半導体等の搭載も考慮
すると回路基板上での発熱量が大きくなる傾向があり、
放熱を効果的に行うことが要求される。
On the other hand, with the recent progress in miniaturization of electronic devices, the mounting density of electric elements (ICs, etc.) on a circuit board is increasing. Furthermore, when considering the mounting of power semiconductors, etc., the amount of heat generated on the circuit board tends to increase,
Effective heat dissipation is required.

【0004】しかしながらAl2 3 セラミック基板の
熱伝導率は20W/m・K程度と低く発熱量が多い場合
に基板側からの放熱が余り期待できない。従って高密度
実装,パワー半導体搭載モジュール等の際の基板側から
の放熱を考慮すると、機械的強度,電気的絶縁性等の回
路基板として要求される特性を備え、かつ、熱伝導性の
良好な回路基板の開発が要求されている。
However, the thermal conductivity of the Al 2 O 3 ceramic substrate is as low as about 20 W / m · K, and when a large amount of heat is generated, heat radiation from the substrate side cannot be expected so much. Therefore, considering heat dissipation from the board side in high-density mounting, power semiconductor mounted modules, etc., the characteristics required for a circuit board such as mechanical strength and electrical insulation are provided, and good thermal conductivity is provided. Development of circuit boards is required.

【0005】近年のファインセラミックス技術の進展に
伴い、SiC,AlN等の機械的強度に優れたセラミッ
ク材料が開発されている。これらの材料は熱伝導性も優
れ、構造材としての応用が研究されている。また、Si
Cの良好な熱伝導性を利用して、これを回路基板として
用いようとする動きもあるが誘電率が高く絶縁耐圧が低
いため、高周波,高電圧が印加される素子の搭載を考慮
すると問題がある。
With the progress of fine ceramics technology in recent years, ceramic materials such as SiC and AlN having excellent mechanical strength have been developed. These materials have excellent thermal conductivity, and their application as structural materials has been studied. Also, Si
There is a movement to use C as a circuit board by utilizing its good thermal conductivity, but it has a high dielectric constant and a low withstand voltage. There is.

【0006】AlN基体は、電気絶縁性,熱伝導性とも
に良好であり、回路基板への応用が有望視される。しか
しながらAlNは、例えば金属アルミニウム溶融用のル
ツボとして用いられているように、金属に対する濡れ性
が悪く導体層の接合は困難とされていた。従ってAlN
基体に直接導体路を形成した回路基板はなく、せいぜい
サイリスタ等の電力用半導体を有機系の接着剤で固定し
放熱板として利用する程度であった。
The AlN substrate has good electrical insulation and thermal conductivity, and is expected to be applied to a circuit board. However, AlN has poor wettability with respect to metal, and it has been difficult to join the conductor layers, for example, as used as a crucible for melting aluminum metal. Therefore AlN
There is no circuit board in which a conductor path is directly formed on the base body, and at most, a power semiconductor such as a thyristor is fixed with an organic adhesive and used as a heat sink.

【0007】特開昭52−37914号,特開昭50−
132022号等に銅板をセラミックに直接接合する技
術が開示されており、この技術を用いてAlN基体上に
導体層を形成することも考えられるが、微細パターンの
形成には限界があり、また、高密度配線に不可欠な多層
配線も困難であった。
Japanese Patent Laid-Open Nos. 52-37914 and 50-
No. 132022 discloses a technique for directly bonding a copper plate to a ceramic, and it is conceivable to form a conductor layer on an AlN substrate by using this technique, but there is a limit to the formation of a fine pattern. Multilayer wiring, which is essential for high-density wiring, was also difficult.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点を考
慮して成されたもので、電気的絶縁性,機械的強度及び
熱伝導性に優れた高熱伝導性回路基板及び高熱伝導性外
囲器を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above points, and has a high thermal conductivity circuit board excellent in electrical insulation, mechanical strength and thermal conductivity, and a high thermal conductivity outer substrate. The purpose is to provide an enclosure.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、窒化アルミニウムセラミック基体と、この
基体上に形成されたAl2 3 層と、このAl2 3
上に形成されたガラス層とを具備することを特徴とする
高熱伝導性回路基板を提供するものである。
To accomplish the above object In order to achieve the above, the aluminum nitride ceramic substrate, and Al 2 O 3 layer formed on the substrate on, is formed on the the Al 2 O 3 layer on the And a glass layer, the circuit board having a high thermal conductivity is provided.

【0010】また本発明は、窒化アルミニウムセラミッ
ク基体と、この基体上に形成されたAl2 3 層と、こ
のAl2 3 層上に形成され、ガラス層中に導体粉が分
散された抵抗体層とを具備することを特徴とする高熱伝
導性回路基板を提供するものである。
[0010] The present invention includes an aluminum ceramic substrate nitride, and Al 2 O 3 layer formed on this substrate on, the Al is formed on the 2 O 3 layer, resistance conductor powder in the glass layer is dispersed The present invention provides a circuit board having high thermal conductivity, which comprises a body layer.

【0011】さらに本発明は、窒化アルミニウムセラミ
ック基体と、この基体上に形成されたAl2 3 層と、
このAl2 3 層上に形成されたガラス層と、このガラ
ス層上に形成されたキャップを具備することを特徴とす
る高熱伝導性外囲器を提供するものである。
The present invention further provides an aluminum nitride ceramic substrate, an Al 2 O 3 layer formed on this substrate,
A high thermal conductivity envelope comprising a glass layer formed on the Al 2 O 3 layer and a cap formed on the glass layer.

【0012】本発明においてガラス層はガラスペースト
を焼成して形成されていることを特徴とするものであ
る。また本発明において抵抗体層は、導体粉が分散され
たガラスペーストを焼成して形成されていることを特徴
とするものである。
In the present invention, the glass layer is formed by firing glass paste. Further, in the present invention, the resistor layer is formed by firing a glass paste in which conductor powder is dispersed.

【0013】本発明は、酸化層が形成されたAlN基体
を回路基板に応用することを基体とするものである。
The present invention is based on the application of an AlN substrate having an oxide layer formed thereon to a circuit board.

【0014】本発明者等がAlN基体の回路基板への応
用について研究を進めた結果、AlN基体表面に酸化層
を形成することにより、回路基板として非常に優れたも
のとなることを見出した。すなわち酸化層を形成するこ
とにより、導体層の接着が可能となるばかりか、ガラス
層の接着も可能となるのである。特にガラス層の良好な
接着は、各種の利点がある。
As a result of the present inventors' research on the application of an AlN substrate to a circuit board, they have found that the formation of an oxide layer on the surface of an AlN substrate provides a very excellent circuit board. That is, by forming the oxide layer, not only the conductor layer can be bonded, but also the glass layer can be bonded. Especially good adhesion of the glass layer has various advantages.

【0015】AlNセラミックは金属等に対する濡れ性
の悪いことがしられているがガラスに対する濡れ性も悪
い。しかしながら酸化層を形成することにより金属に対
する濡れ性が向上し、導体層の形成が可能となる。ま
た、酸化層を有していないAlN基体に直接ガラス層を
形成した場合は、ガラス層中にアワが生じてしまい、強
固な接合を得ることができない。これはAlN基体が大
気中で高温にさらされるとアンモニアガス等の気体を発
生するためと考えられる。これに対し酸化層を有するA
lN基体上に形成したガラス層中には、このようなアワ
は生じず基体と良好な接合を得ることができる。
AlN ceramics are known to have poor wettability with metals and the like, but also have poor wettability with glass. However, by forming the oxide layer, the wettability with respect to the metal is improved, and the conductor layer can be formed. Further, when the glass layer is directly formed on the AlN substrate having no oxide layer, bubbles are generated in the glass layer and a strong bond cannot be obtained. It is considered that this is because when the AlN substrate is exposed to a high temperature in the atmosphere, a gas such as ammonia gas is generated. On the other hand, A having an oxide layer
Such a wrinkle does not occur in the glass layer formed on the 1N substrate, and good bonding with the substrate can be obtained.

【0016】このように良好なガラス層の接合が得られ
ることは、回路基板として非常に重要である。例えばシ
ールを行う際にはキャップと基体とを接合する必要があ
るがこのときガラスによる封止を行うことができる。リ
ードフレームと基体との接着を考えた場合もガラス接合
を用いることができる。また、印刷多層配線を行う場
合、層間絶縁のための誘電体層が必要であるが、ガラス
層をその誘電体層として用いることができる。
It is very important for a circuit board that good glass layer bonding can be obtained. For example, when sealing is performed, it is necessary to bond the cap and the substrate, but at this time, sealing with glass can be performed. Glass bonding can also be used in consideration of adhesion between the lead frame and the substrate. Further, when printed multilayer wiring is performed, a dielectric layer for interlayer insulation is required, but a glass layer can be used as the dielectric layer.

【0017】さらに基体上に抵抗体を形成する場合、特
に有利となる。抵抗体ペーストは一般にガラスに導体粉
が分散しているため、ガラス接合が良好に行わなければ
ならない。また、抵抗体の場合は回路設計等の点からそ
の抵抗値の再現性が重要である。酸化層が形成されてい
ないAlN基体を用いた場合は前述のごとくガラス層で
ある抵抗体中にアワが生じてしまうため、抵抗値のばら
つきが非常に大きいが本発明によればアワが生じること
がなく良好な接合が得られるため、非常に抵抗値の再現
性が良く、そのバラツキが小さい。
Further, it is particularly advantageous when the resistor is formed on the substrate. In general, the resistor paste has conductor powder dispersed in glass, so that good glass bonding must be performed. In the case of a resistor, reproducibility of its resistance value is important from the viewpoint of circuit design. When an AlN substrate on which no oxide layer is formed is used, bubbles are generated in the resistor, which is a glass layer, as described above, and therefore the resistance value is greatly varied, but according to the present invention, bubbles are generated. Since a good junction can be obtained without any deterioration, the reproducibility of the resistance value is very good and the variation is small.

【0018】さてこの酸化層であるがガラス層とAlN
基体との接合強度を考慮した場合酸化層が余り薄いとそ
の効果が発揮されないため0.5μm以上程度が好まし
い。また余り厚いと、酸化層とAlN基体との熱膨張率
の違い等の影響で酸化層の剥離が生じてしまうため10
0μm以下程度が好ましい。この酸化層はアルミナ,ベ
ーマイト等であるが、AlNに比較して熱伝導性に劣る
ため、同程度の接合強度が得られる範囲でできるだけ薄
い方が良く、2〜20μm程度が好ましい。
As for the oxide layer, the glass layer and AlN
Considering the bonding strength with the substrate, the effect is not exhibited if the oxide layer is too thin, so about 0.5 μm or more is preferable. On the other hand, if it is too thick, peeling of the oxide layer may occur due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the oxide layer and the AlN substrate.
It is preferably about 0 μm or less. This oxide layer is made of alumina, boehmite, or the like, but it is inferior in thermal conductivity to AlN, so that it is better to be as thin as possible within the range where a similar bonding strength can be obtained, and it is preferably about 2 to 20 μm.

【0019】AlN基体上に酸化層を形成する方法とし
ては、例えば、大気中における高温処理が挙げられる。
この熱処理温度、及び処理時間により、形成される酸化
層の厚さが変化する。この高温処理の処理温度が高くな
るにつれて処理時間が短くなるが1000〜1300
℃,3〜0.5hr程度で行うことが好ましい。その他
水蒸気中等の酸化性雰囲気中での熱処理(空気中に比べ
比較的低温で良く、100〜140℃程度でよい。2〜
3気圧等の高圧下で行うことが好ましい。)、酸性液中
での浸漬等各種の方法が挙げられる。
As a method for forming the oxide layer on the AlN substrate, for example, high temperature treatment in the atmosphere can be mentioned.
The thickness of the oxide layer formed changes depending on the heat treatment temperature and the treatment time. Although the processing time becomes shorter as the processing temperature of this high-temperature processing becomes higher, 1000 to 1300
It is preferable to carry out at a temperature of about 3 to 0.5 hr. In addition, heat treatment in an oxidizing atmosphere such as water vapor (comparatively lower temperature than in air, may be 100 to 140 ° C. 2 to
It is preferable to carry out under high pressure such as 3 atm. ), Various methods such as immersion in an acidic liquid.

【0020】本発明に用いるAlN基体はAlN原料に
Y,希土類元素,アルカリ土類元素等の添加物を加えて
(金属元素換算で0.01〜15wt%程度)の常圧焼
結,ホットプレスする方法,酸素を7wt%以下程度含
有するAlN原料を用いて前記添加物を加えての常圧焼
結、ホットプレスする方法,また、実質的に添加物を加
えることなくAlN原料単独でのホットプレスする方法
等で製造する。本発明は添加物の有無にかかわらずAl
N基体であればどのような方法で製造されたものにでも
適用できる。
The AlN substrate used in the present invention is an AlN raw material to which additives such as Y, a rare earth element and an alkaline earth element are added (about 0.01 to 15 wt% in terms of metal element) under normal pressure sintering and hot pressing. Method, a method of using an AlN raw material containing oxygen of about 7 wt% or less at normal pressure for sintering and hot pressing, and a method of hot-pressing the AlN raw material alone without substantially adding the additive. It is manufactured by a method such as pressing. The present invention is based on Al with or without additives.
As long as it is an N substrate, it can be applied to any one manufactured by any method.

【0021】AlN基体の熱伝導率は、40W/m・K
以上例えば100W/m・Kとアルミナセラミックの2
0W/m・Kに比べて格段に優れており、機械的強度4
0〜50kg/mm2 (アルミナ25kg/mm2 )、
電気的絶縁耐力140〜170kV/cm(アルミナ1
00kV/cm)と回路基板として要求される特性がア
ルミナ以上である。このようなAlNセラミックの良好
な特性を生かして、高熱伝導性回路基板や高熱伝導性外
囲器を得ることができるのである。
The thermal conductivity of the AlN substrate is 40 W / m · K.
For example, 2 of 100 W / mK and alumina ceramic
Remarkably superior to 0W / m ・ K and has a mechanical strength of 4
0 to 50 kg / mm 2 (alumina 25 kg / mm 2 ),
Electrical dielectric strength 140-170 kV / cm (alumina 1
00 kV / cm) and the characteristics required as a circuit board are alumina or higher. By utilizing such good characteristics of AlN ceramics, it is possible to obtain a high thermal conductivity circuit board and a high thermal conductivity envelope.

【0022】本発明においては、AlN基体表面が酸化
されているため、厳密にはAlNとは言えないが、その
酸化層は極めて薄いため、本発明で得られる高熱伝導性
回路基板や高熱伝導性外囲器の諸特性は酸化層を有しな
いAlN基体を用いた場合とほぼ同様である。
In the present invention, since the surface of the AlN substrate is oxidized, it cannot be said strictly that it is AlN. However, since the oxide layer is extremely thin, the high thermal conductivity circuit board and high thermal conductivity obtained by the present invention are obtained. The characteristics of the envelope are almost the same as the case of using the AlN substrate having no oxide layer.

【0023】本発明のガラス層は一般にアルミナ基体に
用いられているものを用いることができる。例えば、P
bO−SiO2 −B2 3 系やBaO−SiO2 −B2
3系等のガラスを用いることができる。AlN基体の
酸化状態の変化等の影響を考慮すると軟化点が350〜
950℃のガラスを400〜1000℃程度の温度で接
着することが好ましい。なお本発明では、このときガラ
ス層を構成する元素が多少酸化層中に拡散しても良く、
本発明で得られる高熱伝導性回路基板や高熱伝導性外囲
器においては、酸化層中にこのような拡散成分が小量含
有されても何等問題はない。
As the glass layer of the present invention, those generally used for alumina substrates can be used. For example, P
bO-SiO 2 -B 2 O 3 system and the BaO-SiO 2 -B 2
Glass such as O 3 system can be used. Considering the effects of changes in the oxidation state of the AlN substrate, the softening point is 350-
It is preferable to bond glass at 950 ° C. at a temperature of about 400 to 1000 ° C. In the present invention, the elements constituting the glass layer may diffuse to the oxide layer to some extent at this time,
In the high thermal conductivity circuit board and high thermal conductivity envelope obtained by the present invention, there is no problem even if a small amount of such a diffusion component is contained in the oxide layer.

【0024】また、このように酸化層を有するAlN基
体を用いることにより、基体上に形成した厚膜パターン
中にアワの発生がないため、特に厚膜抵抗パターンを形
成した場合いその抵抗値を再現性良く形成できるという
メリットを有する。厚膜抵抗ペーストとしては、やはり
アルミナ用等の一般に用いられているもので良く、例え
ば、RuO2 ペースト,LaF6 ペースト等を用いるこ
とができる。また、導体ペーストとしても通常のAg,
Au,Cu,Ni,Alペースト等を用いることができ
る。
Further, by using the AlN substrate having an oxide layer in this manner, no bubbles are generated in the thick film pattern formed on the substrate. Therefore, when the thick film resistance pattern is formed, the resistance value thereof can be increased. It has the advantage that it can be formed with good reproducibility. The thick film resistance paste may be a commonly used one for alumina, for example, RuO 2 paste, LaF 6 paste, or the like. Also, as a conductor paste, normal Ag,
Au, Cu, Ni, Al paste or the like can be used.

【0025】[0025]

【作用】本発明によると、AlN基体上にガラス層を形
成し、このガラス層を介してガラスペーストを焼成しガ
ラス層を形成するので、AlN基体を高温に熱処理して
も気体の発生は起こらず、ガラス中にアワが発生するこ
とを防ぐことができる。
According to the present invention, the glass layer is formed on the AlN substrate, and the glass paste is fired through the glass layer to form the glass layer. Therefore, even if the AlN substrate is heat-treated at a high temperature, no gas is generated. Therefore, it is possible to prevent the formation of bubbles in the glass.

【0026】[0026]

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。 (実施例1)Y2 3 を3wt%含有するAlN基体を
大気中1250℃,1hrの条件で酸化処理を行った。
得られたAlN基体表面には6μmのAl2 3 層が形
成されていた。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. (Example 1) An AlN substrate containing 3 wt% of Y 2 O 3 was subjected to an oxidation treatment in the atmosphere at 1250 ° C for 1 hr.
An Al 2 O 3 layer of 6 μm was formed on the surface of the obtained AlN substrate.

【0027】次いで所定の部位にガラスペースト(日本
電気ガラスLS0120M)を塗布し脱バインダーの後、3
50℃,5minの条件で仮焼きした。その後、42ア
ロイ製のリードフレームを乗せ420℃,10minの
条件で本焼成を行った。次いで、ICをマウントしボン
ディングした後、アルミナ製のキャップを前記ガラスを
用いて420℃,10minの条件で焼成接合し付着し
て本発明の外囲器を得た。
Next, a glass paste (Nippon Electric Glass LS0120M) was applied to a predetermined part, and after removing the binder, 3
It was calcined under the conditions of 50 ° C. and 5 minutes. After that, a 42 alloy lead frame was placed and main firing was performed at 420 ° C. for 10 minutes. Next, after mounting and bonding the IC, an alumina cap was fired and bonded using the glass under the conditions of 420 ° C. and 10 min to obtain the envelope of the present invention.

【0028】本発明の外囲器は、ガラス層中にはアワは
確認されず良好な接合が実現されていることが確認され
た。接合強度はリードフレーム,キャップとも破断に対
する垂直荷重で500g以上と十分実用上問題のない値
を示した。熱抵抗はアルミナの同様のCERDIP28
ピンのパッケージの場合の15%減であった。従ってア
ルミナの場合1Wしか入力できなかったものが1.2W
まで入力できることになった。 (実施例2)AlN基体を10%リン酸液に浸漬し、酸
化処理を行った。基体表面には3μmの酸化被膜が形成
されていた。このAlN基体上に、Auペースト(dupo
nt9791)を325メッシュパターンで印刷し常温に10
min放置の後、120℃,10minの条件で乾燥
し、続いて850℃,10minの条件で焼成した。誘
電体層として上下導体層導通用の貫通孔を有するように
ガラスペースト(dupont9950 )を印刷形成し、上記条件
と同様のプロセスで焼成した。このガラス層はAlN基
体と良好な接着を形成していた。この工程を3回繰り返
し、3層配線を実現した。このようにして得られた本発
明の回路基板は各層間でのショートもなく、また、接合
強度も十分であり、信頼性の高いものであった。 (実施例3)5wt%のY2 3 を含有するAlN基体
を121℃,2気圧の水蒸気中にいれ168hr放置
し、酸化処理を行った。基体表面には3〜5μmのベー
マイト膜(Al2 3 ライク)が形成されていた。次い
でAg−Pdペースト(ESL9601)を所定のパターン
で印刷し125℃,10minの条件で乾燥した後93
0℃,10minの条件で焼成して導体路を形成した。
次にガラス層として抵抗ペースト(dupont16シリーズ
100kΩ/□,1kΩ/□,10kΩ/□,1000
kΩ/□)を250メッシュのスクリーンを用いて印刷
した。850℃,10min空気中の条件で焼成したと
ころ、抵抗体中にはアワは生じず良好な接着が得られ
た。このようにして得られた本発明の回路基板は、抵抗
値は全て±15%以内におさまった。 (比較例)比較例として酸化処理のないAlN基体上に
同様に抵抗体を形成したところ、約±30%と非常に大
きいバラツキを示した。この傾向は、焼結材を含有しな
いホットプレスによるAlN基体でも同様であった。
In the envelope of the present invention, no wrinkles were observed in the glass layer, and it was confirmed that good bonding was realized. The bonding strength of both the lead frame and the cap was 500 g or more in the vertical load against breakage, which was a value that was sufficiently satisfactory for practical use. Thermal resistance is similar to that of alumina CERDIP28
This was a 15% reduction compared to the pin package. Therefore, in the case of alumina, 1.2W was the only one that could be input.
You can enter up to. (Example 2) An AlN substrate was immersed in a 10% phosphoric acid solution for oxidation treatment. An oxide film of 3 μm was formed on the surface of the substrate. On this AlN substrate, Au paste (dupo
nt9791) is printed with a 325 mesh pattern at room temperature for 10
After being left for min, it was dried under the conditions of 120 ° C. and 10 min, and subsequently baked under the conditions of 850 ° C. and 10 min. A glass paste (dupont9950) was formed by printing so as to have through holes for conducting the upper and lower conductor layers as a dielectric layer, and was fired in the same process as the above conditions. This glass layer formed a good bond with the AlN substrate. This process was repeated three times to realize three-layer wiring. The circuit board of the present invention thus obtained was free from short-circuits between layers, had sufficient bonding strength, and was highly reliable. (Example 3) An AlN substrate containing 5 wt% of Y 2 O 3 was placed in steam at 121 ° C. and 2 atm for 168 hours to be subjected to oxidation treatment. A boehmite film (Al 2 O 3 like) having a thickness of 3 to 5 μm was formed on the surface of the substrate. Next, after printing Ag-Pd paste (ESL9601) in a predetermined pattern and drying at 125 ° C. for 10 minutes, 93
A conductor path was formed by firing at 0 ° C. for 10 minutes.
Next, the resistance paste (dupont16 series as a glass layer)
100 kΩ / □, 1 kΩ / □, 10 kΩ / □, 1000
kΩ / □) was printed using a 250 mesh screen. When fired under conditions of 850 ° C. and 10 minutes in air, no bubbles were formed in the resistor and good adhesion was obtained. The circuit boards of the present invention thus obtained all had resistance values within ± 15%. (Comparative Example) As a comparative example, when a resistor was similarly formed on an AlN substrate without oxidation treatment, a very large variation of about ± 30% was exhibited. This tendency was the same in the AlN substrate by hot pressing containing no sintered material.

【0029】以上実施例で説明したように、添加物を含
むと含まないとにかかわらずAlN基体上に酸化層を形
成することにより、抵抗体層の接合及びガラス層の接合
が可能となり、AlN基体の持つ高熱伝導性,高耐圧
性,機械的強度を十分に利用して高熱伝導性回路基板や
高熱伝導性外囲器を得ることができる。
As described in the above embodiments, by forming an oxide layer on the AlN substrate regardless of whether or not the additive is included, the resistor layer and the glass layer can be joined to each other, and the AlN substrate can be joined. A high thermal conductivity circuit board or a high thermal conductivity envelope can be obtained by fully utilizing the high thermal conductivity, high pressure resistance and mechanical strength of the substrate.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、A
lN基体上にガラス層や抵抗体層を強固に接続すること
ができ、また抵抗体の抵抗値のバラツキを抑えることを
可能とした高熱伝導性回路基板や外囲器を提供できる。
As described above, according to the present invention, A
It is possible to provide a highly heat-conductive circuit board and an envelope in which a glass layer and a resistor layer can be firmly connected on an IN substrate and variation in the resistance value of the resistor can be suppressed.

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】窒化アルミニウムセラミック基体と、 この基体上に形成されたAl2 3 層と、 このAl2 3 層上に形成されたガラス層とを具備する
ことを特徴とする高熱伝導性回路基板。
1. A high thermal conductivity comprising an aluminum nitride ceramic substrate, an Al 2 O 3 layer formed on the substrate, and a glass layer formed on the Al 2 O 3 layer. Circuit board.
【請求項2】前記Al2 3 層の膜厚が0.5μm以上
100μm以下である請求項1記載の高熱伝導性回路基
板。
2. The high thermal conductivity circuit board according to claim 1, wherein the film thickness of the Al 2 O 3 layer is 0.5 μm or more and 100 μm or less.
【請求項3】前記Al2 3 層の膜厚が2μm以上20
μm以下である請求項1記載の高熱伝導性回路基板。
3. The thickness of the Al 2 O 3 layer is 2 μm or more 20
The high thermal conductivity circuit board according to claim 1, having a thickness of not more than μm.
【請求項4】前記ガラス層がガラスペーストを焼成して
形成されていることを特徴とする請求項1、請求項2或
いは請求項3記載の高熱伝導性回路基板。
4. The high thermal conductivity circuit board according to claim 1, 2 or 3, wherein the glass layer is formed by firing a glass paste.
【請求項5】窒化アルミニウムセラミック基体と、 この基体上に形成されたAl2 3 層と、 このAl2 3 層上に形成され、ガラス層中に導体粉が
分散された抵抗体層とを具備することを特徴とする高熱
伝導性回路基板。
5. An aluminum nitride ceramic substrate, an Al 2 O 3 layer formed on this substrate, and a resistor layer formed on this Al 2 O 3 layer and containing conductive powder dispersed in a glass layer. A circuit board having high thermal conductivity, comprising:
【請求項6】前記Al2 3 層の膜厚が0.5μm以上
100μm以下である請求項5記載の高熱伝導性回路基
板。
6. The high thermal conductivity circuit board according to claim 5, wherein the film thickness of the Al 2 O 3 layer is 0.5 μm or more and 100 μm or less.
【請求項7】前記Al2 3 層の膜厚が2μm以上20
μm以下である請求項5記載の高熱伝導性回路基板。
7. The thickness of the Al 2 O 3 layer is 2 μm or more 20
The high thermal conductivity circuit board according to claim 5, which has a thickness of not more than μm.
【請求項8】前記抵抗体層が、導体粉が分散されたガラ
スペーストを焼成して形成されていることを特徴とする
請求項5、請求項6或いは請求項7記載の高熱伝導性回
路基板。
8. The high thermal conductivity circuit board according to claim 5, wherein the resistor layer is formed by firing a glass paste in which conductor powder is dispersed. .
【請求項9】窒化アルミニウムセラミック基体と、 この基体上に形成されたAl2 3 層と、 このAl2 3 層上に形成されたガラス層と、 このガラス層上に形成されたキャップを具備することを
特徴とする高熱伝導性外囲器。
9. An aluminum nitride ceramic substrate, an Al 2 O 3 layer formed on this substrate, a glass layer formed on this Al 2 O 3 layer, and a cap formed on this glass layer. An envelope having high thermal conductivity, comprising:
【請求項10】前記Al2 3 層の膜厚が0.5μm以
上100μm以下である請求項9記載の高熱伝導性外囲
器。
10. The high thermal conductivity envelope according to claim 9, wherein the film thickness of the Al 2 O 3 layer is 0.5 μm or more and 100 μm or less.
【請求項11】前記Al2 3 層の膜厚が2μm以上2
0μm以下である請求項9記載の高熱伝導性外囲器。
11. The film thickness of the Al 2 O 3 layer is 2 μm or more 2
The high thermal conductivity envelope according to claim 9, which has a thickness of 0 μm or less.
【請求項12】前記ガラス層がガラスペーストを焼成し
て形成されていることを特徴とする請求項9、請求項1
0或いは請求項11記載の高熱伝導性外囲器。
12. The glass layer according to claim 9, wherein the glass layer is formed by firing glass paste.
0 or the high thermal conductivity envelope according to claim 11.
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