JP2679375B2 - Ｉｃ実装用基板 - Google Patents
Ｉｃ実装用基板Info
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- JP2679375B2 JP2679375B2 JP22198890A JP22198890A JP2679375B2 JP 2679375 B2 JP2679375 B2 JP 2679375B2 JP 22198890 A JP22198890 A JP 22198890A JP 22198890 A JP22198890 A JP 22198890A JP 2679375 B2 JP2679375 B2 JP 2679375B2
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- aluminum nitride
- aluminum
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- Ceramic Products (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は例えば大出力IC実装用基板、特にその放熱性
を改良し、軽量化を図るとともに、高周波特性を改良し
たIC実装用基板に関する。
を改良し、軽量化を図るとともに、高周波特性を改良し
たIC実装用基板に関する。
＜従来の技術＞ 従来はこの種のIC実装用基板としては、例えばアルミ
ナ基板の表裏面にCu導体の薄板を被着したものがあっ
た。この基板は、Cu薄板をアルミナ基板に積層した後、
これを所定温度に加熱することにより、形成している。
この加熱により、Cu−Ｏの共晶融液を生じさせ、アルミ
ナ基板（Al2O3）との反応層を形成し、Al2O3とCuとを接
合するものである。
ナ基板の表裏面にCu導体の薄板を被着したものがあっ
た。この基板は、Cu薄板をアルミナ基板に積層した後、
これを所定温度に加熱することにより、形成している。
この加熱により、Cu−Ｏの共晶融液を生じさせ、アルミ
ナ基板（Al2O3）との反応層を形成し、Al2O3とCuとを接
合するものである。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、このような従来のCu導体を用いたIC実
装用基板にあっては、回路形成用またはベース板用の薄
板材としてCu導体を用いているため、その基板全体とし
て重量が大きいという課題があった。また、このCu導体
とアルミナ基板等との熱膨張率の差異が大きいため、熱
サイクル試験においては、このアルミナ基板にひび割れ
が発生し易いという課題も生じていた。
装用基板にあっては、回路形成用またはベース板用の薄
板材としてCu導体を用いているため、その基板全体とし
て重量が大きいという課題があった。また、このCu導体
とアルミナ基板等との熱膨張率の差異が大きいため、熱
サイクル試験においては、このアルミナ基板にひび割れ
が発生し易いという課題も生じていた。
そこで、本発明は、軽量化を図り、耐熱サイクル特性
に優れるとともに、加えて高周波特性に優れたIC実装用
基板を提供することを、その目的としている。
に優れるとともに、加えて高周波特性に優れたIC実装用
基板を提供することを、その目的としている。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、窒化アルミニウム層と、この窒化アルミニ
ウムの両面に被着された炭化珪素層と、これらの炭化珪
素層の表面にろう材層を介して被着されたアルミニウム
層と、を有するIC実装用基板である。
ウムの両面に被着された炭化珪素層と、これらの炭化珪
素層の表面にろう材層を介して被着されたアルミニウム
層と、を有するIC実装用基板である。
＜作用＞ 本発明に係るIC実装用基板にあっては、Cu薄板の替わ
りにアルミニウム薄板を使用しているため、基板全体と
しての軽量化を図ることができた。
りにアルミニウム薄板を使用しているため、基板全体と
しての軽量化を図ることができた。
また、高熱伝導率の窒化アルミニウム基板を使用して
おり、かつ炭化珪素層を介してアルミニウム薄板をろう
材により被着しているため、加熱等に起因する応力を緩
和することができ、熱サイクル試験に対しても耐性が大
きく基板の寿命が長くなっている。炭化珪素層はアルミ
ニウム層との接合力を高めるものである。
おり、かつ炭化珪素層を介してアルミニウム薄板をろう
材により被着しているため、加熱等に起因する応力を緩
和することができ、熱サイクル試験に対しても耐性が大
きく基板の寿命が長くなっている。炭化珪素層はアルミ
ニウム層との接合力を高めるものである。
さらに、この窒化アルミニウム基板によれば、その高
周波特性に優れてIC実装に好適なものとなっている。
周波特性に優れてIC実装に好適なものとなっている。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例に係るIC実装用基板を示す
ための断面図である。
ための断面図である。
この図において、11は絶縁体である窒化アルミニウム
層（AlN基板）であって、この窒化アルミニウム層11の
表裏両面には炭化珪素層12A,12Bが被着、積層されてい
る。
層（AlN基板）であって、この窒化アルミニウム層11の
表裏両面には炭化珪素層12A,12Bが被着、積層されてい
る。
これらの炭化珪素層12A,12Bの各表面にはろう材層13
A,13Bを介して回路形成用のアルミニウム層（またはア
ルミニウム合金層）14A,14Bがそれぞれ被着されてい
る。このろう材としてはAl−Si系、Al−Ge系、Al−Cu系
等のろう材が使用される。
A,13Bを介して回路形成用のアルミニウム層（またはア
ルミニウム合金層）14A,14Bがそれぞれ被着されてい
る。このろう材としてはAl−Si系、Al−Ge系、Al−Cu系
等のろう材が使用される。
更に、これらのアルミニウム層14A,14Bの各表面には
薄いNiメッキ層（またはCuメッキ層）15A,15Bが被着さ
れている。
薄いNiメッキ層（またはCuメッキ層）15A,15Bが被着さ
れている。
以上の構成に係る薄板基板にあっては、炭化珪素層12
A,12BはAl−Si系のろう材13A,13Bとの接合強度が強く、
またアルミナよりも高い熱伝導率を有している。
A,12BはAl−Si系のろう材13A,13Bとの接合強度が強く、
またアルミナよりも高い熱伝導率を有している。
また、窒化アルミニウム層11はアルミナより高い熱伝
導率を有している。これらのAlN、SiCの各熱伝導率は、
50〜270W/mK、35〜270W/mKであるのに対して、Al2O3の
それは15〜20W/mKである。したがって、窒化アルミニウ
ム基板11に炭化珪素層12A,12Bを積層して絶縁板材とし
て用いることによって、高放熱性および高接合力が得ら
れるととなる。
導率を有している。これらのAlN、SiCの各熱伝導率は、
50〜270W/mK、35〜270W/mKであるのに対して、Al2O3の
それは15〜20W/mKである。したがって、窒化アルミニウ
ム基板11に炭化珪素層12A,12Bを積層して絶縁板材とし
て用いることによって、高放熱性および高接合力が得ら
れるととなる。
このように窒化アルミニウム基板11を使用することに
より、例えば炭化珪素のみの基板に比較して高周波特性
が大幅に改善されている。窒化アルミニウムは誘電率が
炭化珪素に比較して大幅に小さいからである。
より、例えば炭化珪素のみの基板に比較して高周波特性
が大幅に改善されている。窒化アルミニウムは誘電率が
炭化珪素に比較して大幅に小さいからである。
また、アルミニウム層14A,14Bは回路形成用またはベ
ース板用として用いられるものであり、更にこの基板全
体としての軽量化に資するものである。例えばこのアル
ミニウム層14A,14Bは0.2〜0.4mm程度であり、アルミニ
ウムの密度が2.7〜2.8g/cm3程度であるのに対し、従来
のCu導体の密度は8.9〜9.0g/cm3程度であるからであ
る。
ース板用として用いられるものであり、更にこの基板全
体としての軽量化に資するものである。例えばこのアル
ミニウム層14A,14Bは0.2〜0.4mm程度であり、アルミニ
ウムの密度が2.7〜2.8g/cm3程度であるのに対し、従来
のCu導体の密度は8.9〜9.0g/cm3程度であるからであ
る。
そして、上記ろう材層13A,13Bは熱サイクル試験に対
してもそのろう材自体が塑性変形可能であってアルミニ
ウム層14A,14Bと炭化珪素層12A,12Bとの間の熱膨張率の
差に基づく相対的な伸縮を吸収、緩和するものである。
この点からしても耐熱サイクル特性は向上しているもの
である。
してもそのろう材自体が塑性変形可能であってアルミニ
ウム層14A,14Bと炭化珪素層12A,12Bとの間の熱膨張率の
差に基づく相対的な伸縮を吸収、緩和するものである。
この点からしても耐熱サイクル特性は向上しているもの
である。
さらに、第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本実施例に
おける窒化アルミニウム層11の表面を例えばエッチング
により粗面化した状態を示している。
おける窒化アルミニウム層11の表面を例えばエッチング
により粗面化した状態を示している。
第２図（Ａ）に拡大して示すように、窒化アルミニウ
ム層11の表面を構成する窒化アルミニウムの結晶粒子21
は、アルカリまたは酸のエッチングによりその一部が侵
食されて粗面化される（同図（Ｂ））。例えばAlNの結
晶粒子の粒径の1/2〜３倍程度にまで侵食するものであ
る。さらに、この粗面化した表面部分について高温酸化
性雰囲気中に保持することにより表面酸化層22を、同図
（Ｃ）に示すように、0.05〜30μｍの厚さに形成する。
ム層11の表面を構成する窒化アルミニウムの結晶粒子21
は、アルカリまたは酸のエッチングによりその一部が侵
食されて粗面化される（同図（Ｂ））。例えばAlNの結
晶粒子の粒径の1/2〜３倍程度にまで侵食するものであ
る。さらに、この粗面化した表面部分について高温酸化
性雰囲気中に保持することにより表面酸化層22を、同図
（Ｃ）に示すように、0.05〜30μｍの厚さに形成する。
このようにして粗面化し、さらに酸化した窒化アルミ
ニウム層11表面に、上記のように炭化珪素層12A,12Bを
例えばスバタリング法、あるいは化学気相反応蒸着法、
を用いて被着することにより、これらの両層11および12
A,12Bの接合力およびろう材層13A,13Bと炭化珪素層12A,
12Bのそれぞれの接合力をきわめて高くすることができ
る。
ニウム層11表面に、上記のように炭化珪素層12A,12Bを
例えばスバタリング法、あるいは化学気相反応蒸着法、
を用いて被着することにより、これらの両層11および12
A,12Bの接合力およびろう材層13A,13Bと炭化珪素層12A,
12Bのそれぞれの接合力をきわめて高くすることができ
る。
なお、窒化アルミニウム層11の表面粗さが結晶粒子の
粒径の1/2未満では比表面積の増加不十分で平坦な表面
に比較して接合力が充分に向上したとはいえない。ま
た、その侵食深さが結晶粒径の３倍を越えると、表面の
最上層の窒化アルミニウム粒子21とその下層の粒子との
粒界が侵食によりなくなったり、粒界も不完全なものと
なって、接合力が低下する。
粒径の1/2未満では比表面積の増加不十分で平坦な表面
に比較して接合力が充分に向上したとはいえない。ま
た、その侵食深さが結晶粒径の３倍を越えると、表面の
最上層の窒化アルミニウム粒子21とその下層の粒子との
粒界が侵食によりなくなったり、粒界も不完全なものと
なって、接合力が低下する。
また、酸化層22の厚さが0.05μｍ未満の値では、窒化
アルミニウム粒子21が表面において均一に酸化しておら
ず、未酸化面が表面に存在して接合力の向上が図れな
い。一方、この酸化層22の深さが30μｍを越えると、窒
化アルミニウム粒子21の有する高放熱性が阻害させるお
それが生じるものである。
アルミニウム粒子21が表面において均一に酸化しておら
ず、未酸化面が表面に存在して接合力の向上が図れな
い。一方、この酸化層22の深さが30μｍを越えると、窒
化アルミニウム粒子21の有する高放熱性が阻害させるお
それが生じるものである。
さらに、上記実施例では、窒化アルミニウム基板11の
表裏両面を対称の構成として、基板のそり等の変形を防
止している。
表裏両面を対称の構成として、基板のそり等の変形を防
止している。
＜効果＞ 以上説明してきたように、本発明によれば、基板全体
として軽量化を達成することができる。また、窒化アル
ミニウム層、炭化珪素層についてひび割れ等が生じるこ
とがなく、基板全体としての耐熱サイクル特性が高めら
れる。また、アルミニウム層と炭化珪素層との接合強度
も高められる。さらに、窒化アルミニウム層により基板
としての高周波特性を飛躍的に高められる。
として軽量化を達成することができる。また、窒化アル
ミニウム層、炭化珪素層についてひび割れ等が生じるこ
とがなく、基板全体としての耐熱サイクル特性が高めら
れる。また、アルミニウム層と炭化珪素層との接合強度
も高められる。さらに、窒化アルミニウム層により基板
としての高周波特性を飛躍的に高められる。
第１図は本発明の一実施例に係るIC実装用基板の概略構
造を示す断面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は一実
施例に係る窒化アルミニウム層の表面部分の各工程での
状態を示す断面図である。 11……窒化アルミニウム層、 12A,12B……炭化珪素層、 13A,13B……ろう材層、 14A,14B……アルミニウム層。
造を示す断面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は一実
施例に係る窒化アルミニウム層の表面部分の各工程での
状態を示す断面図である。 11……窒化アルミニウム層、 12A,12B……炭化珪素層、 13A,13B……ろう材層、 14A,14B……アルミニウム層。
Claims (1)
- 【請求項１】窒化アルミニウム層と、この窒化アルミニ
ウム層の両面に被着された炭化珪素層と、これらの炭化
珪素層の表面にろう材層を介して被着されたアルミニウ
ム層とを、有することを特徴とするIC実装用基板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22198890A JP2679375B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | Ｉｃ実装用基板 |
| DE69127927T DE69127927T2 (de) | 1990-05-02 | 1991-04-30 | Keramisches Substrat verwendet für eine elektrische oder elektronische Schaltung |
| EP91107032A EP0455229B1 (en) | 1990-05-02 | 1991-04-30 | Ceramic substrate used for an electric or electronic circuit |
| KR1019910007202A KR0173783B1 (ko) | 1990-05-02 | 1991-05-02 | 전기회로 또는 전자회로의 성형에 사용되는 세라믹기판 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22198890A JP2679375B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | Ｉｃ実装用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04103151A JPH04103151A (ja) | 1992-04-06 |
| JP2679375B2 true JP2679375B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=16775321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22198890A Expired - Fee Related JP2679375B2 (ja) | 1990-05-02 | 1990-08-23 | Ｉｃ実装用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679375B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-23 JP JP22198890A patent/JP2679375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04103151A (ja) | 1992-04-06 |
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Legal Events
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Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080801 |
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