JP2536612B2 - 放熱性のすぐれた半導体装置用基板の製造方法 - Google Patents
放熱性のすぐれた半導体装置用基板の製造方法Info
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- JP2536612B2 JP2536612B2 JP1028017A JP2801789A JP2536612B2 JP 2536612 B2 JP2536612 B2 JP 2536612B2 JP 1028017 A JP1028017 A JP 1028017A JP 2801789 A JP2801789 A JP 2801789A JP 2536612 B2 JP2536612 B2 JP 2536612B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、熱伝導性がよく、したがってすぐれた放
熱性をもたらす窒化アルミニウム（以下、AlNで示す）
焼結基体の表面に対する酸化けい素（以下、SiO2で示
す）層の密着性がきわめてすぐれた半導体装置用基板の
製造方法に関するものである。
熱性をもたらす窒化アルミニウム（以下、AlNで示す）
焼結基体の表面に対する酸化けい素（以下、SiO2で示
す）層の密着性がきわめてすぐれた半導体装置用基板の
製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕 従来、放熱性のすぐれた半導体装置用基板として、例
えば特開昭62−28847号公報に記載されるように、AlN焼
結基板の表面に、スパッタリング法やゾルゲル法、さら
に光化学蒸着法などによりSiO2層を形成したものが提案
されており、このSiO2層の表面に例えば導体ペーストや
抵抗体ペーストを用いて印刷回路を形成し、焼成するこ
とにより実用に供されることも知られている。
えば特開昭62−28847号公報に記載されるように、AlN焼
結基板の表面に、スパッタリング法やゾルゲル法、さら
に光化学蒸着法などによりSiO2層を形成したものが提案
されており、このSiO2層の表面に例えば導体ペーストや
抵抗体ペーストを用いて印刷回路を形成し、焼成するこ
とにより実用に供されることも知られている。
しかし、近年の電子機器の高性能化並びに軽薄短小化
に伴い、ハイブリッドモジュールの集積度も一段と増す
傾向にあり、この結果単位当りの発熱量の増大を避ける
ことができない状態になりつつあるが、上記の従来基板
では、熱伝導性のすぐれたAlN焼結基体によってすぐれ
た放熱性が確保できるものの、AlN焼結基体とSiO2層と
の密着性が十分でないために、増大する発熱によって、
これらの間に剥離が発生し易くなり、信頼性の点で問題
が生じるようになっている。
に伴い、ハイブリッドモジュールの集積度も一段と増す
傾向にあり、この結果単位当りの発熱量の増大を避ける
ことができない状態になりつつあるが、上記の従来基板
では、熱伝導性のすぐれたAlN焼結基体によってすぐれ
た放熱性が確保できるものの、AlN焼結基体とSiO2層と
の密着性が十分でないために、増大する発熱によって、
これらの間に剥離が発生し易くなり、信頼性の点で問題
が生じるようになっている。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、SiO2
層のAlN焼結基体に対する密着性を向上せしめるべく研
究を行った結果、前記AlN焼結基体の表面に、酸素分圧:
10-2〜１気圧、水蒸気分圧:10-3気圧以下の雰囲気中
で、1100〜1500℃の温度に加熱保持の条件で酸化処理を
施して酸化アルミニウムを主体とする表面酸化層を形成
してやると、この基体表面部に形成された表面酸化層
は、SiO2層ときわめて強固に結合することから、これら
の間に発熱が原因の剥離は全く発生しないようになると
いう知見を得たのである。
層のAlN焼結基体に対する密着性を向上せしめるべく研
究を行った結果、前記AlN焼結基体の表面に、酸素分圧:
10-2〜１気圧、水蒸気分圧:10-3気圧以下の雰囲気中
で、1100〜1500℃の温度に加熱保持の条件で酸化処理を
施して酸化アルミニウムを主体とする表面酸化層を形成
してやると、この基体表面部に形成された表面酸化層
は、SiO2層ときわめて強固に結合することから、これら
の間に発熱が原因の剥離は全く発生しないようになると
いう知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであ
って、AlN焼結基体の表面に平均層厚:0.2〜20μｍの表
面酸化層を形成し、この表面酸化層を有するAlN焼結基
体の表面に、平均層厚:0.05〜５μｍのSiO2層を形成す
る放熱性のすぐれた半導体装置用基板の製造方法に特徴
を有するものである。
って、AlN焼結基体の表面に平均層厚:0.2〜20μｍの表
面酸化層を形成し、この表面酸化層を有するAlN焼結基
体の表面に、平均層厚:0.05〜５μｍのSiO2層を形成す
る放熱性のすぐれた半導体装置用基板の製造方法に特徴
を有するものである。
なお、この発明の基板の製造方法において、表面酸化
層の平均層厚を0.2〜20μｍとしたのは、その厚さが0.2
μｍ未満では、SiO2層の基体表面に対する密着性が十分
満足するものとはならず、剥離の問題を完全に解消する
ことができず、一方その厚さが20μｍを越えて厚くなる
と、基体のもつすぐれた熱伝導性を阻害するようになる
という理由によるものであり、また前記表面酸化層の上
に形成されるSiO2層の平均層厚を0.05〜５μｍと定めた
のは、その厚さが0.05μｍ未満では、例えば回路印刷に
用いられるペーストの焼成層との密着性が不十分とな
り、一方その厚さが５μｍを越えると、同様に基体のも
つすぐれた放熱性が十分に機能しなくなるという理由か
らである。
層の平均層厚を0.2〜20μｍとしたのは、その厚さが0.2
μｍ未満では、SiO2層の基体表面に対する密着性が十分
満足するものとはならず、剥離の問題を完全に解消する
ことができず、一方その厚さが20μｍを越えて厚くなる
と、基体のもつすぐれた熱伝導性を阻害するようになる
という理由によるものであり、また前記表面酸化層の上
に形成されるSiO2層の平均層厚を0.05〜５μｍと定めた
のは、その厚さが0.05μｍ未満では、例えば回路印刷に
用いられるペーストの焼成層との密着性が不十分とな
り、一方その厚さが５μｍを越えると、同様に基体のも
つすぐれた放熱性が十分に機能しなくなるという理由か
らである。
また、この発明の製造方法により得られた基板は、単
層基板として用いても、さらにこれに、それぞれ印刷回
路を形成した後、例えばほうけい酸ガラスなどのガラス
粉末を有機バインダーと混合してペースト状とし、これ
を基板表面に印刷添着した状態で、２枚以上積み重ね、
この基板の積み重ね体を、前記ガラス粉末の軟化点以上
の温度に加熱して焼成し、相互接合することにより形成
される多層基板として用いてもよい。
層基板として用いても、さらにこれに、それぞれ印刷回
路を形成した後、例えばほうけい酸ガラスなどのガラス
粉末を有機バインダーと混合してペースト状とし、これ
を基板表面に印刷添着した状態で、２枚以上積み重ね、
この基板の積み重ね体を、前記ガラス粉末の軟化点以上
の温度に加熱して焼成し、相互接合することにより形成
される多層基板として用いてもよい。
つぎに、この発明の基板製造方法を実施例により具体
的に説明する。
的に説明する。
まず、原料粉末として、平均粒径:3μｍを有するAlN
粉末を用い、常圧の窒素雰囲気中、温度:1800℃に120分
間保持の条件で焼結して、直径:10mm×厚さ:3mmの寸法
を有するAlN焼結基体を成形し、ついでこの基体の表面
に、酸素分圧:10-1気圧、水蒸気分圧:10-3気圧の雰囲気
中、温度:1300℃に所定間保持、の条件にて酸化処理を
施すことにより第１表に示される平均層厚の表面酸化層
を形成し、ついで、この上に、 （ａ） ターゲット材質：純度99.9％の高純度石英ガラ
ス、 ターゲット寸法：直径3mm×高さ10mm、 電力:100W、 基体回転数:10r.p.m、 スパッタ時間：所定時間、 の条件での高周波スパッタ法、 （ｂ） エチルシリケート:347gと、エチルアルコール:
500gと、0.3％HCl水溶液:190.2gの割合の混合液を、500
r.p.m.で回転する基体の表面に10秒間ふりかけ、温度:8
00℃に10分間保持して焼成を１サイクルとし、これを所
定厚さまで繰り返し行なうことからなるゾルゲル法、 （ｃ） 反応ガス：容量比で、Si2H6/O2＝0.015、 反応容器内圧力:0.2torr、 基体温度:150℃、 光：水銀ランプ発生光、 反応時間：所定時間、 の条件での光化学蒸着法（光CVD法）、 以上（ａ）〜（ｃ）のうちのいずれかの方法で、第１
表に示される平均層厚のSiO2層を形成することにより本
発明基板の製造方法１〜８をそれぞれ実施した。
粉末を用い、常圧の窒素雰囲気中、温度:1800℃に120分
間保持の条件で焼結して、直径:10mm×厚さ:3mmの寸法
を有するAlN焼結基体を成形し、ついでこの基体の表面
に、酸素分圧:10-1気圧、水蒸気分圧:10-3気圧の雰囲気
中、温度:1300℃に所定間保持、の条件にて酸化処理を
施すことにより第１表に示される平均層厚の表面酸化層
を形成し、ついで、この上に、 （ａ） ターゲット材質：純度99.9％の高純度石英ガラ
ス、 ターゲット寸法：直径3mm×高さ10mm、 電力:100W、 基体回転数:10r.p.m、 スパッタ時間：所定時間、 の条件での高周波スパッタ法、 （ｂ） エチルシリケート:347gと、エチルアルコール:
500gと、0.3％HCl水溶液:190.2gの割合の混合液を、500
r.p.m.で回転する基体の表面に10秒間ふりかけ、温度:8
00℃に10分間保持して焼成を１サイクルとし、これを所
定厚さまで繰り返し行なうことからなるゾルゲル法、 （ｃ） 反応ガス：容量比で、Si2H6/O2＝0.015、 反応容器内圧力:0.2torr、 基体温度:150℃、 光：水銀ランプ発生光、 反応時間：所定時間、 の条件での光化学蒸着法（光CVD法）、 以上（ａ）〜（ｃ）のうちのいずれかの方法で、第１
表に示される平均層厚のSiO2層を形成することにより本
発明基板の製造方法１〜８をそれぞれ実施した。
また、比較の目的で、基体に酸化処理による表面酸化
層の形成を行なわない以外は、同一の条件で従来基板の
製造方法１〜３をそれぞれ実施した。
層の形成を行なわない以外は、同一の条件で従来基板の
製造方法１〜３をそれぞれ実施した。
ついで、この結果得られた各種の基板について、レー
ザーフラッシュ法にて熱伝導度を測定すると共に、ピー
リング試験を行ない、基体とSiO2層との密着性を評価し
た。
ザーフラッシュ法にて熱伝導度を測定すると共に、ピー
リング試験を行ない、基体とSiO2層との密着性を評価し
た。
なお、ピーリング試験は、第１図に概略斜視図で示さ
れるように、基板１の表面、すなわち基体1aの表面に密
着形成されたSiO2層1b上に、平面寸法で2mm×2mmの面積
にAg−20重量％Pd合金粉末の導体ペーストをスクリーン
印刷し、温度:125℃に10分間保持して乾燥した後、温
度:850℃に10分間保持の条件で焼成してペースト焼成層
２を形成し、ついでこの上に直径:0.9mmの無酸素銅ワイ
ヤ４をSn−Pb共晶合金はんだ３を用い、温度:215℃でろ
う付けして、図示される状態とし、この状態で無酸素銅
ワイヤ４をＴ方向に引張り、この時のピーリング強度
（引きはがし強度）を測定した。これらの測定結果を第
１表に示した。
れるように、基板１の表面、すなわち基体1aの表面に密
着形成されたSiO2層1b上に、平面寸法で2mm×2mmの面積
にAg−20重量％Pd合金粉末の導体ペーストをスクリーン
印刷し、温度:125℃に10分間保持して乾燥した後、温
度:850℃に10分間保持の条件で焼成してペースト焼成層
２を形成し、ついでこの上に直径:0.9mmの無酸素銅ワイ
ヤ４をSn−Pb共晶合金はんだ３を用い、温度:215℃でろ
う付けして、図示される状態とし、この状態で無酸素銅
ワイヤ４をＴ方向に引張り、この時のピーリング強度
（引きはがし強度）を測定した。これらの測定結果を第
１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明基板の製造方法１
〜８により得られた基板は、従来基板の製造方法１〜３
により得られた基板と同様に著しく高い熱伝導度を示
し、すぐれた放熱性を保持した状態で、これより一段と
高いピーリング強度を示し、SiO2層の基体に対する密着
性がきわめて高いことが明らかである。
〜８により得られた基板は、従来基板の製造方法１〜３
により得られた基板と同様に著しく高い熱伝導度を示
し、すぐれた放熱性を保持した状態で、これより一段と
高いピーリング強度を示し、SiO2層の基体に対する密着
性がきわめて高いことが明らかである。
上述のように、この発明の製造方法により得られた基
板は、基体表面部に形成された表面酸化層によってSiO2
層との間にきわめて高い密着性が確保され、かつAlN焼
結基体によって一段とすぐれた放熱性が確保されるの
で、半導体装置の集積度の向上にも十分満足して対応す
ることができるなど工業上有用な特性を有するのであ
る。
板は、基体表面部に形成された表面酸化層によってSiO2
層との間にきわめて高い密着性が確保され、かつAlN焼
結基体によって一段とすぐれた放熱性が確保されるの
で、半導体装置の集積度の向上にも十分満足して対応す
ることができるなど工業上有用な特性を有するのであ
る。
第１図はピーリング試験方法を示す概略斜視図である。 １……基板、1a……基体、 1b……SiO2層、２……ペースト焼成層、 ３……はんだ、４……無酸素銅ワイヤ。
フロントページの続き (72)発明者 内田 寛人 埼玉県大宮市北袋町１―297 三菱金属 株式会社中央研究所内 (72)発明者 森永 健次 福岡県筑紫郡那珂川町大字片縄1232―35
Claims (1)
- 【請求項１】窒化アルミニウム焼結基体の表面に平均層
厚:0.2〜20μｍの表面酸化層を形成し、 この表面酸化層を有する窒化アルミニウム焼結基体の表
面に、平均層厚:0.05〜５μｍの酸化けい素層を形成す
ることを特徴とする放熱性のすぐれた半導体装置用基板
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028017A JP2536612B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 放熱性のすぐれた半導体装置用基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028017A JP2536612B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 放熱性のすぐれた半導体装置用基板の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63021579A Division JPH0834266B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 放熱性のすぐれた半導体装置用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH021150A JPH021150A (ja) | 1990-01-05 |
| JP2536612B2 true JP2536612B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=12236991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1028017A Expired - Fee Related JP2536612B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 放熱性のすぐれた半導体装置用基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536612B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2973370B2 (ja) * | 1990-10-15 | 1999-11-08 | 日本バイエルアグロケム株式会社 | 複合殺菌殺虫剤 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01196149A (ja) * | 1988-02-01 | 1989-08-07 | Mitsubishi Metal Corp | 放熱性のすぐれた半導体装置用基板 |
-
1989
- 1989-02-07 JP JP1028017A patent/JP2536612B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01196149A (ja) * | 1988-02-01 | 1989-08-07 | Mitsubishi Metal Corp | 放熱性のすぐれた半導体装置用基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH021150A (ja) | 1990-01-05 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |