JP2692686B2 - 窒化アルミニウム基板の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム基板の製造方法Info
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- JP2692686B2 JP2692686B2 JP1062027A JP6202789A JP2692686B2 JP 2692686 B2 JP2692686 B2 JP 2692686B2 JP 1062027 A JP1062027 A JP 1062027A JP 6202789 A JP6202789 A JP 6202789A JP 2692686 B2 JP2692686 B2 JP 2692686B2
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- aln
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- aluminum nitride
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 窒化アルミニウム（AlN）基板の製造方法に関し、 従来製法における機械研磨の工程の排除並びににAlN
基板の収縮と導体の収縮の一致による焼成不能の問題の
解決を目的とし、 窒化アルミニウム成形体を、該成形体の密度よりより
高い密度のグリーンシートで挟み、さらに、そのグリー
ンシート上に荷重をかけて非炭化物製の容器に収容し、
窒素雰囲気中で焼成するように構成する。
基板の収縮と導体の収縮の一致による焼成不能の問題の
解決を目的とし、 窒化アルミニウム成形体を、該成形体の密度よりより
高い密度のグリーンシートで挟み、さらに、そのグリー
ンシート上に荷重をかけて非炭化物製の容器に収容し、
窒素雰囲気中で焼成するように構成する。
本発明は、窒化アルミニウム基板の製造方法に関し、
アルミナの熱伝導率を有し高密度実装可能な窒化アルミ
ニウム基板の製造方法に関する。
アルミナの熱伝導率を有し高密度実装可能な窒化アルミ
ニウム基板の製造方法に関する。
窒化アルミニウム（AlN）は、放熱性に優れているた
め、近年アルミナに代わる高密度実装可能な回路材料と
して注目され開発技術が進められている。
め、近年アルミナに代わる高密度実装可能な回路材料と
して注目され開発技術が進められている。
ところで、AlNは常圧において液相とならずに2200℃
付近から分解昇華し始める。そのため、AlN単体のみの
焼成では、固体拡散による結合のために焼結性が悪く、
高温で長時間焼成するか、高圧にして焼成しなければ、
緻密な焼結体が得られない。そこで、一般的には、焼結
助剤を添加し、焼結過程において液相を形成して焼結性
を向上させる。しかし、AlNの特長である高い熱伝導性
の観点から、焼結助剤の効率良い除去が求められる。
付近から分解昇華し始める。そのため、AlN単体のみの
焼成では、固体拡散による結合のために焼結性が悪く、
高温で長時間焼成するか、高圧にして焼成しなければ、
緻密な焼結体が得られない。そこで、一般的には、焼結
助剤を添加し、焼結過程において液相を形成して焼結性
を向上させる。しかし、AlNの特長である高い熱伝導性
の観点から、焼結助剤の効率良い除去が求められる。
上述のような点から、AlNの焼成には、焼結助剤とし
て、アルカリ土類あるいは希土類の化合物を添加してい
る。しかし、AlN基板に形成し焼成すると、これら焼結
助剤とAlN中の酸素不純物が液相反応し蒸発するため
に、AlN基板自身が反る。このような欠点を解決するた
め、従来、AlN成形体を窒化硼素粉末やAlN粉末で包埋す
る方法（特公昭59−207883）や、AlN成形体に窒化硼素
を主成分とする重し材で焼成する方法（特公昭62−1004
79）などが行われている。
て、アルカリ土類あるいは希土類の化合物を添加してい
る。しかし、AlN基板に形成し焼成すると、これら焼結
助剤とAlN中の酸素不純物が液相反応し蒸発するため
に、AlN基板自身が反る。このような欠点を解決するた
め、従来、AlN成形体を窒化硼素粉末やAlN粉末で包埋す
る方法（特公昭59−207883）や、AlN成形体に窒化硼素
を主成分とする重し材で焼成する方法（特公昭62−1004
79）などが行われている。
しかし、上記の方法では、基板表面に包埋粉末が付着
したり、重し材と基板表面が反応したりするために機械
研磨が必要となる。また、さらにAlN基板表面に導体配
線パターンを印刷し焼成した場合、導体と重し材が反応
し、AlN基板の収縮と導体の収縮が一致して焼成しなく
なるといった問題点があった。従って、本発明では、焼
成後に機械研磨を必要とせず、かつ表面および内層に導
体を同時に焼成できる窒化アルミニウム基板を焼成する
ことを目的とする。
したり、重し材と基板表面が反応したりするために機械
研磨が必要となる。また、さらにAlN基板表面に導体配
線パターンを印刷し焼成した場合、導体と重し材が反応
し、AlN基板の収縮と導体の収縮が一致して焼成しなく
なるといった問題点があった。従って、本発明では、焼
成後に機械研磨を必要とせず、かつ表面および内層に導
体を同時に焼成できる窒化アルミニウム基板を焼成する
ことを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は窒化アルミニウ
ム成形体を、該成形体の密度よりより高い密度のグリー
ンシートで挟み、さらに、そのグリーンシート上に荷重
をかけて非炭化物製の容器に収容し、窒素雰囲気中で焼
成することを特徴とする。
ム成形体を、該成形体の密度よりより高い密度のグリー
ンシートで挟み、さらに、そのグリーンシート上に荷重
をかけて非炭化物製の容器に収容し、窒素雰囲気中で焼
成することを特徴とする。
以下、更に図面を参照しつつ本発明方法を説明する。
AlNの表面および内面にタングステンペーストを印刷
し表面導体４および内面導体５を設けたAlN成形体６
を、該AlN成形体の密度よりもより大きい密度を有するA
lNグリーンシートで挟みこれを緩衝剤とし、さらにその
上に非炭化物製基板２を載せ、これを非炭化物製の容器
１内に収容し、常圧の窒素雰囲気中、1600〜2000℃の温
度範囲で焼成する。
し表面導体４および内面導体５を設けたAlN成形体６
を、該AlN成形体の密度よりもより大きい密度を有するA
lNグリーンシートで挟みこれを緩衝剤とし、さらにその
上に非炭化物製基板２を載せ、これを非炭化物製の容器
１内に収容し、常圧の窒素雰囲気中、1600〜2000℃の温
度範囲で焼成する。
本発明では、第１図のようにAlN成形体をグリーンシ
ートで挟み緩衝材とし、荷重をかけることより、荷重の
非炭化物製の耐熱基板とAlN成形体、およびAlN成形体表
面導体との反応を防ぐ。ここで挟むグリーンシートの密
度は、AlN成形体よりも高くなければならない。グリー
ンシートの密度がAlN成形体の密度と同等あるいは、そ
れ以下の場合では、焼成過程においてグリーンシートと
AlN成形体が癒着し、焼成後、機械研磨が必要となるか
らである。また、このグリーンシート緩衝材は、表面導
体の低い温度からの選択的な焼成を抑え、AlN成形体と
の密着性の高い同時焼成を行うことができる。
ートで挟み緩衝材とし、荷重をかけることより、荷重の
非炭化物製の耐熱基板とAlN成形体、およびAlN成形体表
面導体との反応を防ぐ。ここで挟むグリーンシートの密
度は、AlN成形体よりも高くなければならない。グリー
ンシートの密度がAlN成形体の密度と同等あるいは、そ
れ以下の場合では、焼成過程においてグリーンシートと
AlN成形体が癒着し、焼成後、機械研磨が必要となるか
らである。また、このグリーンシート緩衝材は、表面導
体の低い温度からの選択的な焼成を抑え、AlN成形体と
の密着性の高い同時焼成を行うことができる。
また、この上に非炭化物製の耐熱基板を搭載し荷重を
かけ基板の反りを抑える。AlNグリーンシート緩衝材が
荷重基板との間に挿入されているため、荷重基板の熱膨
張とのミスマッチによるAlN成形体の割れや収縮率のば
らつきは生じない。
かけ基板の反りを抑える。AlNグリーンシート緩衝材が
荷重基板との間に挿入されているため、荷重基板の熱膨
張とのミスマッチによるAlN成形体の割れや収縮率のば
らつきは生じない。
これら全体を非炭化物製の容器に収容するのは、AlN
成形体試料の、焼成温度のばらつきを無くすとともに、
焼成炉内に存在する遊離炭素を遮断し、AlNの分解を防
ぐためである。
成形体試料の、焼成温度のばらつきを無くすとともに、
焼成炉内に存在する遊離炭素を遮断し、AlNの分解を防
ぐためである。
以下、更に本発明を実施例により更に説明する。
CaO換算でCaCO3を2.0wt％添加した窒化アルミニウム
（AlN）粉末に対して、溶剤、分散剤、有機バインダー
と可塑剤を加え、24時間ボールミリングした後、ドクタ
ーブレード法によりグリーンシートを成形した。グリー
ンシートを90mm角に切断し、３層目に市販のタングステ
ンペーストを幅300μｍでスクリーン印刷し、６層に積
層した。さらに、この表面にもタングステンペーストを
幅300μｍでスクリーン印刷した。
（AlN）粉末に対して、溶剤、分散剤、有機バインダー
と可塑剤を加え、24時間ボールミリングした後、ドクタ
ーブレード法によりグリーンシートを成形した。グリー
ンシートを90mm角に切断し、３層目に市販のタングステ
ンペーストを幅300μｍでスクリーン印刷し、６層に積
層した。さらに、この表面にもタングステンペーストを
幅300μｍでスクリーン印刷した。
この積層体を600℃の窒素気流中で４時間加熱し脱脂
し、これをAlN成形体とした。AlN成形体の表面に、成形
体より密度の高いグリーンシート（2.10g/cm3）を載
せ、さらに、窒化硼素（BN）基板（150g）を搭載し、Al
N成形体の下に同じく密度の高いグリーンシートを敷
き、これらをBN容器に収容した。
し、これをAlN成形体とした。AlN成形体の表面に、成形
体より密度の高いグリーンシート（2.10g/cm3）を載
せ、さらに、窒化硼素（BN）基板（150g）を搭載し、Al
N成形体の下に同じく密度の高いグリーンシートを敷
き、これらをBN容器に収容した。
１気圧の１/hrの窒素気流中、600℃/hrの昇温速度
で1800℃まで上げ、９時間保持焼成を行った。焼成後の
AlN基板の表面粗さ、反り、基板内の収縮率、相対密度
と熱伝導率を測定した。密度はアルキメデス法で、熱伝
導率はレーザーフラッシュ法で測定した。また、以上と
同様の方法でCaO換算で焼結助剤としてCaC2,CaF2,CaCN2
を2.0wt％添加したAlNグリーンシートを成形、積層した
場合とY2O3を5wt％添加しAlNグリーンシートを成形、積
層した場合についても実施した。さらに、比較例として
（比較例１）焼成容器をグラファイトにした場合、（比
較例２）AlN成形体にそれより低い密度のグリーンシー
ト（1.40g/cm3）を挟んだ場合、および（比較例３）AlN
成形体にグリーンシートを挟まなかった場合のAlN基板
に対し焼成を行った。
で1800℃まで上げ、９時間保持焼成を行った。焼成後の
AlN基板の表面粗さ、反り、基板内の収縮率、相対密度
と熱伝導率を測定した。密度はアルキメデス法で、熱伝
導率はレーザーフラッシュ法で測定した。また、以上と
同様の方法でCaO換算で焼結助剤としてCaC2,CaF2,CaCN2
を2.0wt％添加したAlNグリーンシートを成形、積層した
場合とY2O3を5wt％添加しAlNグリーンシートを成形、積
層した場合についても実施した。さらに、比較例として
（比較例１）焼成容器をグラファイトにした場合、（比
較例２）AlN成形体にそれより低い密度のグリーンシー
ト（1.40g/cm3）を挟んだ場合、および（比較例３）AlN
成形体にグリーンシートを挟まなかった場合のAlN基板
に対し焼成を行った。
それらの結果を以下の表に示す。
この比較例１のデーターから明らかなようにグラファ
イト焼成を用いて焼成した場合、表面粗さ、反り、熱伝
導率等全ての特性に上記実施例による結果と劣っている
ことが判明する。
イト焼成を用いて焼成した場合、表面粗さ、反り、熱伝
導率等全ての特性に上記実施例による結果と劣っている
ことが判明する。
（比較例２）低い密度のグリーンシート（1.40g/cm3）
を挟んだ場合 この場合すべてAlN焼結体にグリーンシートが癒着し
測定不可能であった。
を挟んだ場合 この場合すべてAlN焼結体にグリーンシートが癒着し
測定不可能であった。
（比較例３）グリーンシートを挟まなかった場合 上記の表から明らかなようにグリーンシートを挟まな
かった場合、反りおよび熱伝導率等の特性において劣っ
ていることが分かる。
かった場合、反りおよび熱伝導率等の特性において劣っ
ていることが分かる。
以上説明したように、本発明は窒化アルミニウム成形
体を、該成形体の密度よりより高い密度のグリーンシー
トで挟み、さらに、そのグリーンシート上に荷重をかけ
て非炭化物製の容器に収容し、窒素雰囲気中で焼成する
ように構成したものであるから、焼成後に機械研磨を必
要とせず、かつ表面および内層に導体を同時に焼成した
窒化アルミニウム基板を得る効果を奏する。すなわち、
本発明方法によれば、従来製法における如き機械研磨の
工程の必要性並びにAlN基板の収縮と導体の収縮の一致
による焼成不能の問題を好ましく解決することができ
る。
体を、該成形体の密度よりより高い密度のグリーンシー
トで挟み、さらに、そのグリーンシート上に荷重をかけ
て非炭化物製の容器に収容し、窒素雰囲気中で焼成する
ように構成したものであるから、焼成後に機械研磨を必
要とせず、かつ表面および内層に導体を同時に焼成した
窒化アルミニウム基板を得る効果を奏する。すなわち、
本発明方法によれば、従来製法における如き機械研磨の
工程の必要性並びにAlN基板の収縮と導体の収縮の一致
による焼成不能の問題を好ましく解決することができ
る。
また、本発明方法によって得られるAlN基板はその熱
伝導率は、180W/mK以上と、現在使用されているアルミ
ナ回路基板の10倍の熱伝導率を有するため、その工業的
価値は極めて大であり、特に高密度実装回路基板として
有用である。
伝導率は、180W/mK以上と、現在使用されているアルミ
ナ回路基板の10倍の熱伝導率を有するため、その工業的
価値は極めて大であり、特に高密度実装回路基板として
有用である。
第１図は、本発明の原理説明図である。 １……非炭化物製容器、２……非炭化物製基板、 ３……窒化アルミニウムグリーンシート、 ４……表面導体、５……内層導体、 ６……窒化アルミニウム成形体。
Claims (1)
- 【請求項１】窒化アルミニウム成形体を、該成形体の密
度よりより高い密度のグリーンシートで挟み、さらに、
そのグリーンシート上に荷重をかけて非炭化物製の容器
に収容し、窒素雰囲気中で焼成することを特徴とする窒
化アルミニウム基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062027A JP2692686B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062027A JP2692686B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02243570A JPH02243570A (ja) | 1990-09-27 |
| JP2692686B2 true JP2692686B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=13188277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1062027A Expired - Lifetime JP2692686B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2692686B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101337618B1 (ko) | 2007-03-07 | 2013-12-06 | 서울바이오시스 주식회사 | 발광 다이오드 및 그 제조 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0450172A (ja) * | 1990-06-18 | 1992-02-19 | Kawasaki Steel Corp | 高熱伝導性ＡｌＮ焼結体の製造方法 |
| JP2555231B2 (ja) * | 1991-05-21 | 1996-11-20 | 富士通株式会社 | 窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法 |
| AU4325996A (en) * | 1995-01-13 | 1996-07-31 | Negawatt Gmbh | Cooking vessel for use on a cooker ring |
-
1989
- 1989-03-16 JP JP1062027A patent/JP2692686B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101337618B1 (ko) | 2007-03-07 | 2013-12-06 | 서울바이오시스 주식회사 | 발광 다이오드 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02243570A (ja) | 1990-09-27 |
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