JP2753890B2 - メタライズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼結体 - Google Patents
メタライズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼結体Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はメタライズ金属層を有する窒化アルミニウム
質焼結体に関するものである。
質焼結体に関するものである。
（従来技術及びその課題） 従来、セラミックス、特にアルミナに代表される酸化
物系セラミックスは電気絶縁性、化学的安定性等の特性
に優れていることから半導体素子を収容する半導体素子
収納用パッケージや半導体素子、抵抗、コンデンサ等が
搭載接続される回路基板等に多用されており、該酸化物
系セラミックスを用いた半導体素子収納用パッケージや
回路基板等はセラミック体の内部及び表面に回路配線導
体としてのメタライズ金属層が多数、被着接合されて構
成されている。
物系セラミックスは電気絶縁性、化学的安定性等の特性
に優れていることから半導体素子を収容する半導体素子
収納用パッケージや半導体素子、抵抗、コンデンサ等が
搭載接続される回路基板等に多用されており、該酸化物
系セラミックスを用いた半導体素子収納用パッケージや
回路基板等はセラミック体の内部及び表面に回路配線導
体としてのメタライズ金属層が多数、被着接合されて構
成されている。
しかし乍ら、近時、半導体素子の高密度化、高集積化
が急激に進んでおり、半導体素子が作動時に発生する熱
量は極めて大きなものとなってきている。そのためこの
半導体素子を従来のアルミナセラミックス等から成る半
導体素子収納用パッケージや回路基板に収容搭載した場
合、アルミナセラミックスの熱伝導率が約20W/m・Ｋと
低いため、該アルミナセラミックスを介して半導体素子
が作動時に発生する熱を大気中に良好に放散させること
ができず、その結果、半導体素子が該素子自身の発生す
る熱によって高温となり、半導体素子に熱破壊を起こさ
せたり、特性に熱変化を与え、誤動作を生じさせたりす
るという欠点を招来した。
が急激に進んでおり、半導体素子が作動時に発生する熱
量は極めて大きなものとなってきている。そのためこの
半導体素子を従来のアルミナセラミックス等から成る半
導体素子収納用パッケージや回路基板に収容搭載した場
合、アルミナセラミックスの熱伝導率が約20W/m・Ｋと
低いため、該アルミナセラミックスを介して半導体素子
が作動時に発生する熱を大気中に良好に放散させること
ができず、その結果、半導体素子が該素子自身の発生す
る熱によって高温となり、半導体素子に熱破壊を起こさ
せたり、特性に熱変化を与え、誤動作を生じさせたりす
るという欠点を招来した。
そこで上記欠点を解消するためにアルミナセラミック
ス等、酸化物系セラミックスに変えて熱伝導率が80W/m
・Ｋ以上の極めて熱を伝え易い窒化アルミニウム質焼結
体を使用することが考えられる。
ス等、酸化物系セラミックスに変えて熱伝導率が80W/m
・Ｋ以上の極めて熱を伝え易い窒化アルミニウム質焼結
体を使用することが考えられる。
かかる窒化アルミニウム質焼結体を使用した例えば、
半導体素子収納用パッケージは通常、第３図及び第４図
に示すように、窒化アルミニウム質焼結体から成り、上
面に半導体素子13を載置するための載置部及び該載置部
周辺より貫通孔を介し底面に導出されたタングステン等
の高融点金属粉末から成るメタライズ金属層12を有する
絶縁基体11と、半導体素子13を外部電気回路に電気的に
接続するために前記メタライズ金属層12に銀ロウ等のロ
ウ材15を介し取着された外部リードピン14と、蓋体16と
から構成されており、絶縁基体11の半導体素子載置部に
半導体素子13を金−シリコン共晶半田や樹脂性接着材等
により取着固定し、半導体素子13の各電極をボンディン
グワイヤ17を介しメタライズ金属層12に電気的に接続さ
せるとともに絶縁基体11の上面に蓋体16をガラス、樹脂
等の封止材18を介して接合させ、絶縁基体11と蓋体15と
から成る容器内部に半導体素子13を気密に封止すること
によって半導体装置となる。
半導体素子収納用パッケージは通常、第３図及び第４図
に示すように、窒化アルミニウム質焼結体から成り、上
面に半導体素子13を載置するための載置部及び該載置部
周辺より貫通孔を介し底面に導出されたタングステン等
の高融点金属粉末から成るメタライズ金属層12を有する
絶縁基体11と、半導体素子13を外部電気回路に電気的に
接続するために前記メタライズ金属層12に銀ロウ等のロ
ウ材15を介し取着された外部リードピン14と、蓋体16と
から構成されており、絶縁基体11の半導体素子載置部に
半導体素子13を金−シリコン共晶半田や樹脂性接着材等
により取着固定し、半導体素子13の各電極をボンディン
グワイヤ17を介しメタライズ金属層12に電気的に接続さ
せるとともに絶縁基体11の上面に蓋体16をガラス、樹脂
等の封止材18を介して接合させ、絶縁基体11と蓋体15と
から成る容器内部に半導体素子13を気密に封止すること
によって半導体装置となる。
尚、前記メタライズ金属層12を接合させた窒化アルミ
ニウム質焼結体から成る絶縁基体11は、平均粒径2.0μ
ｍ程度のタングステンから成る粉末に有機溶剤、溶媒を
添加混合して得た金属ペーストを未焼成窒化アルミニウ
ム質成形体に設けた貫通孔及び上下面にスクリーン印刷
法により印刷塗布させ、しかる後、これを還元雰囲気
中、約1800ど温度で焼成し、未焼成窒化アルミニウム質
成形体と金属ペーストとを焼結一体化させることによっ
て製作される。
ニウム質焼結体から成る絶縁基体11は、平均粒径2.0μ
ｍ程度のタングステンから成る粉末に有機溶剤、溶媒を
添加混合して得た金属ペーストを未焼成窒化アルミニウ
ム質成形体に設けた貫通孔及び上下面にスクリーン印刷
法により印刷塗布させ、しかる後、これを還元雰囲気
中、約1800ど温度で焼成し、未焼成窒化アルミニウム質
成形体と金属ペーストとを焼結一体化させることによっ
て製作される。
しかし乍ら、この窒化アルミニウム質終結体を半導体
素子収納用パッケージの絶縁基体として使用した場合、
未焼成窒化アルミニウム質成形体に設けた貫通孔に金属
ペーストを印刷し、これを焼成して窒化アルミニウム質
焼結体の貫通孔内にメタライズ金属層を接合させる際、
未焼成窒化アルミニウム質成形体と金属ペーストとの焼
成収縮率の差によって窒化アルミニウム質焼結体とメタ
ライズ金属層の間に応力が発生し、該応力によってメタ
ライズ金属層が窒化アルミニウム質焼結体の上下面より
大きく突出したり、メタライズ金属層内部に多量のクラ
ックが形成されたりしてしまう。そのためこのメタライ
ズ金属層に外部リードピンを取着しようとしてもメタラ
イズ金属層の一部には大きな突出部が存在することから
外部リードピンを強固に取着することができず、またメ
タライズ金属層内に形成されたクラックが半導体素子収
納用パッケージの半導体素子を収容する容器の気密性を
低下させ、内部に収容する半導体素子を長期間にわたり
正常、且つ安定に作動させることができないという欠点
を誘発してしまう。
素子収納用パッケージの絶縁基体として使用した場合、
未焼成窒化アルミニウム質成形体に設けた貫通孔に金属
ペーストを印刷し、これを焼成して窒化アルミニウム質
焼結体の貫通孔内にメタライズ金属層を接合させる際、
未焼成窒化アルミニウム質成形体と金属ペーストとの焼
成収縮率の差によって窒化アルミニウム質焼結体とメタ
ライズ金属層の間に応力が発生し、該応力によってメタ
ライズ金属層が窒化アルミニウム質焼結体の上下面より
大きく突出したり、メタライズ金属層内部に多量のクラ
ックが形成されたりしてしまう。そのためこのメタライ
ズ金属層に外部リードピンを取着しようとしてもメタラ
イズ金属層の一部には大きな突出部が存在することから
外部リードピンを強固に取着することができず、またメ
タライズ金属層内に形成されたクラックが半導体素子収
納用パッケージの半導体素子を収容する容器の気密性を
低下させ、内部に収容する半導体素子を長期間にわたり
正常、且つ安定に作動させることができないという欠点
を誘発してしまう。
（発明の目的） 本発明者は上記欠点に鑑み種々の実験を行った結果、
メタライズ金属層として粒径を調整したタングステン粉
末に所定の無機物を所定量含有させたものを使用すると
該メタライズ金属層を窒化アルミニウム質焼結体に設け
た貫通孔内にクラックや突出等を形成することなく強固
に接合させ得ることを知見した。
メタライズ金属層として粒径を調整したタングステン粉
末に所定の無機物を所定量含有させたものを使用すると
該メタライズ金属層を窒化アルミニウム質焼結体に設け
た貫通孔内にクラックや突出等を形成することなく強固
に接合させ得ることを知見した。
本発明は上記知見に基づき、メタライズ金属層内部に
クラックや大きな突出部が形成されるのを皆無とし、且
つメタライズ金属層の窒化アルミニウム質焼結体に設け
た貫通孔内への接合を極めて強固とした半導体素子収納
用パッケージや回路基板等に好適に使用し得るメタライ
ズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼結体を提供する
ことをその目的とするものである。
クラックや大きな突出部が形成されるのを皆無とし、且
つメタライズ金属層の窒化アルミニウム質焼結体に設け
た貫通孔内への接合を極めて強固とした半導体素子収納
用パッケージや回路基板等に好適に使用し得るメタライ
ズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼結体を提供する
ことをその目的とするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は窒化アルミニウム質焼結体に設けた貫通孔内
にメタライズ金属層を接合させて成るメタライズ金属層
を有する窒化アルミニウム質焼結体において、前記メタ
ライズ金属層が、平均粒径1.0乃至1.5μｍのタングステ
ン粉末に窒化アルミニウム質焼結体と実質的に同一の組
成から成る無機物を3.0乃至10.0重量％含有させたもの
から成ることを特徴とするものである。
にメタライズ金属層を接合させて成るメタライズ金属層
を有する窒化アルミニウム質焼結体において、前記メタ
ライズ金属層が、平均粒径1.0乃至1.5μｍのタングステ
ン粉末に窒化アルミニウム質焼結体と実質的に同一の組
成から成る無機物を3.0乃至10.0重量％含有させたもの
から成ることを特徴とするものである。
本発明のメタライズ金属層を有する窒化アルミニウム
質焼結体はタングステン粉末の平均粒径が1.0μｍ未
満、或いは1.5μｍを越えると該タングステン粉末を用
いて形成した金属ペーストの焼成収縮率が窒化アルミニ
ウム質焼結体を形成する未焼成窒化アルミニウム質成形
体の焼成収縮率と合わなくなり、未焼成窒化アルミニウ
ム質成形体と金属ペーストとを焼結一体化させメタライ
ズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼結体を得る際、
メタライズ金属層に多量のクラックや大きな突出部が形
成されてしまう。またタングステン粉末の平均粒径が1.
0μｍ未満であるとタングステン粉末の表面エネルギー
が大きくなって凝集塊を作り易くなり、内部に空気を多
量に抱き込んでメタライズ金属層の電気抵抗が大きなも
のとなってしまう。従って、タングステン粉末の平均粒
径は1.0乃至1.5μｍの範囲に特定される。
質焼結体はタングステン粉末の平均粒径が1.0μｍ未
満、或いは1.5μｍを越えると該タングステン粉末を用
いて形成した金属ペーストの焼成収縮率が窒化アルミニ
ウム質焼結体を形成する未焼成窒化アルミニウム質成形
体の焼成収縮率と合わなくなり、未焼成窒化アルミニウ
ム質成形体と金属ペーストとを焼結一体化させメタライ
ズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼結体を得る際、
メタライズ金属層に多量のクラックや大きな突出部が形
成されてしまう。またタングステン粉末の平均粒径が1.
0μｍ未満であるとタングステン粉末の表面エネルギー
が大きくなって凝集塊を作り易くなり、内部に空気を多
量に抱き込んでメタライズ金属層の電気抵抗が大きなも
のとなってしまう。従って、タングステン粉末の平均粒
径は1.0乃至1.5μｍの範囲に特定される。
また前記タングステン粉末に含有される無機物は窒化
アルミニウム質焼結体と実質的に同一の組成から成り、
該無機物はタングステン粉末と窒化アルミニウム質焼結
体との接合強度を強固とする作用を為し、その含有量が
3.0重量％未満であれば所望する前記性質は付与され
ず、メタライズ金属層と窒化アルミニウム質焼結体との
接合強度が低いものとなってしまい、また10.0重量％を
越えるとメタライズ金属層の電気抵抗が高くなり、半導
体素子収納用パッケージや回路基板等の回路配線導体と
しては不向きとなる。従って、タングステン粉末に含有
される無機物はその含有量が3.0乃至10.0重量％の範囲
に特定される。
アルミニウム質焼結体と実質的に同一の組成から成り、
該無機物はタングステン粉末と窒化アルミニウム質焼結
体との接合強度を強固とする作用を為し、その含有量が
3.0重量％未満であれば所望する前記性質は付与され
ず、メタライズ金属層と窒化アルミニウム質焼結体との
接合強度が低いものとなってしまい、また10.0重量％を
越えるとメタライズ金属層の電気抵抗が高くなり、半導
体素子収納用パッケージや回路基板等の回路配線導体と
しては不向きとなる。従って、タングステン粉末に含有
される無機物はその含有量が3.0乃至10.0重量％の範囲
に特定される。
尚、前記タングステン粉末に含有される無機物はその
粒径が3.0μｍを越えると未焼成窒化アルミニウム質成
形体に設けた貫通孔内に金属ペーストを印刷充填させる
際、その印刷充填性が悪くなる傾向にある。従って、タ
ングステン粉末に含有される無機物はその粒径を3.0μ
ｍ以下としておくことが好ましい。
粒径が3.0μｍを越えると未焼成窒化アルミニウム質成
形体に設けた貫通孔内に金属ペーストを印刷充填させる
際、その印刷充填性が悪くなる傾向にある。従って、タ
ングステン粉末に含有される無機物はその粒径を3.0μ
ｍ以下としておくことが好ましい。
（実施例） 次に本発明を添付図面に示す実施例に基づき詳細に説
明する。
明する。
第１図及び第２図は本発明のメタライズ金属層を有す
る窒化アルミニウム質焼結体を半導体素子収納用パッケ
ージに適用した場合の例を示し、１は窒化アルミニウム
質焼結体から成る絶縁基体、２は蓋体である。この絶縁
基体１と蓋体２とで容器３が構成される。
る窒化アルミニウム質焼結体を半導体素子収納用パッケ
ージに適用した場合の例を示し、１は窒化アルミニウム
質焼結体から成る絶縁基体、２は蓋体である。この絶縁
基体１と蓋体２とで容器３が構成される。
前記絶縁基体１はその上面中央部に半導体素子４を載
置するための載置部1aが設けてあり、該載置部1a上面に
は半導体素子４が接着材を介し取着される。
置するための載置部1aが設けてあり、該載置部1a上面に
は半導体素子４が接着材を介し取着される。
また前記絶縁基体１には半導体隻載置部1a周辺から貫
通孔1bを介し底面に導出するメタライズ金属層５が被着
形成されており、該メタライズ金属層５の半導体素子載
置部1a周辺には半導体素子４の電極がボンディングワイ
ヤ６を介し電気的に接続され、また絶縁基体１の底面部
には外部電気回路と接続される外部リードピン７が銀ロ
ウ等のロウ材８を介し取着されている。
通孔1bを介し底面に導出するメタライズ金属層５が被着
形成されており、該メタライズ金属層５の半導体素子載
置部1a周辺には半導体素子４の電極がボンディングワイ
ヤ６を介し電気的に接続され、また絶縁基体１の底面部
には外部電気回路と接続される外部リードピン７が銀ロ
ウ等のロウ材８を介し取着されている。
前記窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体１は
例えば、主原料である窒化アルミニウム粉末に焼結助剤
としての酸化エルビニウム、カルシア等の粉末及び適当
な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作るとともに
該泥漿物をドクターブレード法を採用することによって
グリーンシート（生シート）と成し、しかる後、前記グ
リーンシートに適当な穴開け加工法により直径0.2mmの
貫通孔を形成するとともにこれを約1800℃の高温で焼成
することによって製作される。
例えば、主原料である窒化アルミニウム粉末に焼結助剤
としての酸化エルビニウム、カルシア等の粉末及び適当
な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作るとともに
該泥漿物をドクターブレード法を採用することによって
グリーンシート（生シート）と成し、しかる後、前記グ
リーンシートに適当な穴開け加工法により直径0.2mmの
貫通孔を形成するとともにこれを約1800℃の高温で焼成
することによって製作される。
また前記メタライズ金属層５は平均粒径1.0乃至1.5μ
ｍのタングステン粉末に絶縁基体１を構成する窒化アル
ミニウム質焼結体と実質的に同一の組成から成る無機
物、具体的には窒化アルミニウム、酸化エルビニウム、
カルシア等の無機物を3.0乃至10.0重量％含有させたも
のから成り、該タングステン粉末及び無機物粉末に適当
な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを絶
縁基体１となるグリーンシートの貫通孔及び上下面に印
刷塗布するとともにこれを焼成し、グリーンシートと金
属ペーストとを焼結一体化させることによって絶縁基体
１の所定位置に被着形成される。
ｍのタングステン粉末に絶縁基体１を構成する窒化アル
ミニウム質焼結体と実質的に同一の組成から成る無機
物、具体的には窒化アルミニウム、酸化エルビニウム、
カルシア等の無機物を3.0乃至10.0重量％含有させたも
のから成り、該タングステン粉末及び無機物粉末に適当
な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを絶
縁基体１となるグリーンシートの貫通孔及び上下面に印
刷塗布するとともにこれを焼成し、グリーンシートと金
属ペーストとを焼結一体化させることによって絶縁基体
１の所定位置に被着形成される。
尚、前記絶縁基体１を構成する窒化アルミニウム質焼
結体は、その熱伝導率が80.0W/m・Ｋ以上と高く、熱を
伝導し易いため絶縁基体１の凹部底面に半導体素子４を
取着し、作動させた場合、絶縁基体１は半導体素子４が
発生する熱を直接伝導吸収するとともに該吸収した熱を
大気中に良好に放散することが可能となり、これによっ
て半導体素子４は常に低温として熱破壊したり、特性に
熱変化を生じ、誤動作したりすることはなくなる。
結体は、その熱伝導率が80.0W/m・Ｋ以上と高く、熱を
伝導し易いため絶縁基体１の凹部底面に半導体素子４を
取着し、作動させた場合、絶縁基体１は半導体素子４が
発生する熱を直接伝導吸収するとともに該吸収した熱を
大気中に良好に放散することが可能となり、これによっ
て半導体素子４は常に低温として熱破壊したり、特性に
熱変化を生じ、誤動作したりすることはなくなる。
また前記メタライズ金属層５は平均粒径1.0乃至1.5μ
ｍのタングステン粉末に窒化アルミニウム質焼結体と実
質的に同一の組成から成る無機物を3.0乃至10.0重量％
含有させたものより成ることからその焼成収縮率が絶縁
基体１を形成する窒化アルミニウム質焼結体の焼成収縮
率と近似し、その結果、メタライズ金属層５は絶縁基体
１の上下面より大きく突出することはなく、また内部に
多量のクラックが形成されることもない。従って、メタ
ライズ金属層５に外部リードピン７を取着する際、その
取着強度を極めて強いものとなすことができ、同時に容
器３内部の気密性を高いものとして内部に収容する半導
体素子４を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させる
ことが可能となる。
ｍのタングステン粉末に窒化アルミニウム質焼結体と実
質的に同一の組成から成る無機物を3.0乃至10.0重量％
含有させたものより成ることからその焼成収縮率が絶縁
基体１を形成する窒化アルミニウム質焼結体の焼成収縮
率と近似し、その結果、メタライズ金属層５は絶縁基体
１の上下面より大きく突出することはなく、また内部に
多量のクラックが形成されることもない。従って、メタ
ライズ金属層５に外部リードピン７を取着する際、その
取着強度を極めて強いものとなすことができ、同時に容
器３内部の気密性を高いものとして内部に収容する半導
体素子４を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させる
ことが可能となる。
前記絶縁基体１に接合させたメタライズ金属層５には
また外部リードピン７が銀ロウ等のロウ材８を介して取
着されており、該外部リードピン７は内部に収容する半
導体素子４を外部電気回路に接続する作用を為し、外部
リードピン７を外部電気回路に接続することによって内
部に収容される半導体素子４はメタライズ金属層５及び
外部リードピン７を介し外部電気回路に電気的に接続さ
れることとなる。
また外部リードピン７が銀ロウ等のロウ材８を介して取
着されており、該外部リードピン７は内部に収容する半
導体素子４を外部電気回路に接続する作用を為し、外部
リードピン７を外部電気回路に接続することによって内
部に収容される半導体素子４はメタライズ金属層５及び
外部リードピン７を介し外部電気回路に電気的に接続さ
れることとなる。
尚、前記外部リードピン７は例えば、鉄51.0乃至64.0
重量％、ニッケル29.0乃至34.0重量％及びコバルト7.0
乃至15.0重量％の合金より成り、その熱膨張係数が4.0
乃至5.0×10-6/℃（20〜400℃）のものとなっている。
重量％、ニッケル29.0乃至34.0重量％及びコバルト7.0
乃至15.0重量％の合金より成り、その熱膨張係数が4.0
乃至5.0×10-6/℃（20〜400℃）のものとなっている。
前記外部リードピン７はその熱膨張係数が4.0乃至5.0
×10-6/℃（20〜400℃）であり、絶縁基体１を構成する
窒化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数（4.2〜4.7×10
-6/℃）と近似していることから絶縁基体１に被着させ
たメタライズ金属層５に外部リードピン７をロウ付けす
る際、絶縁基体１と外部リードピン７との間には両者の
熱膨張係数の相違に起因する大きな熱応力が発生するこ
とはなく、両者のロウ付け部に大きな応力が内在するこ
ともない。従って、ロウ付け後、外部リードピン７に外
力が印加されたとしても該外力がロウ付け部に内在する
応力と会俊って大となり、絶縁基体１より外部リードピ
ン７を剥がれさせることはない。
×10-6/℃（20〜400℃）であり、絶縁基体１を構成する
窒化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数（4.2〜4.7×10
-6/℃）と近似していることから絶縁基体１に被着させ
たメタライズ金属層５に外部リードピン７をロウ付けす
る際、絶縁基体１と外部リードピン７との間には両者の
熱膨張係数の相違に起因する大きな熱応力が発生するこ
とはなく、両者のロウ付け部に大きな応力が内在するこ
ともない。従って、ロウ付け後、外部リードピン７に外
力が印加されたとしても該外力がロウ付け部に内在する
応力と会俊って大となり、絶縁基体１より外部リードピ
ン７を剥がれさせることはない。
かくして前記絶縁基体１の半導体素子載置部1a上面に
半導体素子４を接着材を介して取着するとともに半導体
素子４の各電極をメタライズ金属層５にボンディングワ
イヤ６を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１
の上面に蓋体２をガラス、樹脂等の封止部材を介して取
着し、容器３を気密に封止することによって製品として
の半導体装置となる。
半導体素子４を接着材を介して取着するとともに半導体
素子４の各電極をメタライズ金属層５にボンディングワ
イヤ６を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１
の上面に蓋体２をガラス、樹脂等の封止部材を介して取
着し、容器３を気密に封止することによって製品として
の半導体装置となる。
（実験例） 次に本発明の作用効果を以下に示す実験例に基づき説
明する。
明する。
まず出発原料としてタングステン粉末と無機物粉末を
第１表に示す値となるように各々秤量し、これに有機溶
剤、溶媒を添加するとともに混練機で10時間混練し、メ
タライズ金属層用ペースト試料を得る。
第１表に示す値となるように各々秤量し、これに有機溶
剤、溶媒を添加するとともに混練機で10時間混練し、メ
タライズ金属層用ペースト試料を得る。
尚、試料番号16は本発明品と比較するための比較試料
であり、従来一般に使用されているタングステン粉末の
みから成るメタライズ金属層用ペーストである。
であり、従来一般に使用されているタングステン粉末の
みから成るメタライズ金属層用ペーストである。
かくして得られたメタライズ金属層用ペースト試料
を、厚さ0.38mm、直径0.2mmの貫通孔20個を有する未焼
成窒化アルミニウム質成形体の各貫通孔及び該貫通孔を
中心とした上下面に1.5mm角、厚さ20μｍのパターンを
スクリーン印刷法により印刷塗布し、次にこれを還元雰
囲気（窒素−水素雰囲気）中、約1800℃の温度で焼成
し、窒化アルミニウム質焼結体の内部及び上下面にメタ
ライズ金属層を被着接合させた第１図及び第２図に示す
構造のものを各20個作る。
を、厚さ0.38mm、直径0.2mmの貫通孔20個を有する未焼
成窒化アルミニウム質成形体の各貫通孔及び該貫通孔を
中心とした上下面に1.5mm角、厚さ20μｍのパターンを
スクリーン印刷法により印刷塗布し、次にこれを還元雰
囲気（窒素−水素雰囲気）中、約1800℃の温度で焼成
し、窒化アルミニウム質焼結体の内部及び上下面にメタ
ライズ金属層を被着接合させた第１図及び第２図に示す
構造のものを各20個作る。
そして次に前記窒化アルミニウム質焼結体に接合させ
たメタライズ金属層に1.0mm角、長さ40.0mmの鉄51.0乃
至64.0重量％、ニッケル29.0乃至34.0重量％及びコバル
ト7.0乃至15.0重量％から成る金属柱の一端を銀ロウ
（銀:72重量％、銅:28重量％）を介してロウ付けし、し
かる後、金属柱のロウ付け部と反対の端を垂直方向に引
っ張り、金属柱がメタライズ金属層から剥がれた際の引
っ張り強度を調べ、その平均値を金属柱の接合強度とし
て算出した。
たメタライズ金属層に1.0mm角、長さ40.0mmの鉄51.0乃
至64.0重量％、ニッケル29.0乃至34.0重量％及びコバル
ト7.0乃至15.0重量％から成る金属柱の一端を銀ロウ
（銀:72重量％、銅:28重量％）を介してロウ付けし、し
かる後、金属柱のロウ付け部と反対の端を垂直方向に引
っ張り、金属柱がメタライズ金属層から剥がれた際の引
っ張り強度を調べ、その平均値を金属柱の接合強度とし
て算出した。
尚、前記メタライズ金属層に金属柱をロウ付けする場
合には、メタライズ金属層の外表面に厚さ1.5μｍのニ
ッケルメッキ層を層着させておいた。
合には、メタライズ金属層の外表面に厚さ1.5μｍのニ
ッケルメッキ層を層着させておいた。
また同時に窒化アルミニウム質焼結体の上面に椀状の
蓋体を接着材を介して取着し、しかる後、その内部空所
の気密性をヘリウムリーク検査装置により調べ、メタラ
イズ金属層より気密不良が発生しているものの数を求
め、気密不良率を算出した。
蓋体を接着材を介して取着し、しかる後、その内部空所
の気密性をヘリウムリーク検査装置により調べ、メタラ
イズ金属層より気密不良が発生しているものの数を求
め、気密不良率を算出した。
更に、上述と同様の方法により窒化アルミニウム質焼
結体中に長さ0.38mm、直径0.2mmのメタライズ金属層を2
0個、被着接合させるとともに各々の電気抵抗を測定
し、その平均値から各メタライズ金属層の電気抵抗値を
算出した。
結体中に長さ0.38mm、直径0.2mmのメタライズ金属層を2
0個、被着接合させるとともに各々の電気抵抗を測定
し、その平均値から各メタライズ金属層の電気抵抗値を
算出した。
上記の結果を第１表に示す。
（発明の効果） 上記実験結果からも判るように、従来のメタライズ金
属層は金属柱の取着強度が6.0Kg/mm2以下と弱いもので
あると同時に気密不良率も75％と高く、窒化アルミニウ
ム質焼結体に接合させたメタライズ金属層に焼成収縮率
の差に起因する応力によって大きな突出部及び内部クラ
ックが多量に形成されていることが判る。これに対し本
発明品は金属柱の取着強度が8.0Kg/mm2以上と強く、且
つ気密不良率も０％で気密不良を発生することもない。
従って窒化アルミニウム質焼結体に接合させたメタライ
ズ金属層には焼成収縮率の差に起因する応力の発生はな
く、メタライズ金属層に大きな突出部及び内部クラック
の形成が皆無であることが判る。
属層は金属柱の取着強度が6.0Kg/mm2以下と弱いもので
あると同時に気密不良率も75％と高く、窒化アルミニウ
ム質焼結体に接合させたメタライズ金属層に焼成収縮率
の差に起因する応力によって大きな突出部及び内部クラ
ックが多量に形成されていることが判る。これに対し本
発明品は金属柱の取着強度が8.0Kg/mm2以上と強く、且
つ気密不良率も０％で気密不良を発生することもない。
従って窒化アルミニウム質焼結体に接合させたメタライ
ズ金属層には焼成収縮率の差に起因する応力の発生はな
く、メタライズ金属層に大きな突出部及び内部クラック
の形成が皆無であることが判る。
また本発明のメタライズ金属層はその電気抵抗が8.0m
Ω以下と小さく、メタライズ金属層の電気抵抗を極めて
小さいものとなすことができることも判る。
Ω以下と小さく、メタライズ金属層の電気抵抗を極めて
小さいものとなすことができることも判る。
よって本発明のメタライズ金属層を有する窒化アルミ
ニウム質焼結体は半導体素子を収容載置する半導体素子
収納用パッケージや回路基板等に極めて好適に使用する
ことが可能となる。
ニウム質焼結体は半導体素子を収容載置する半導体素子
収納用パッケージや回路基板等に極めて好適に使用する
ことが可能となる。
第１図は本発明のメタライズ金属層を有する窒化アルミ
ニウム質焼結体を半導体素子収納用パッケージに適用し
た場合の例を示す断面図、第２図は第１図の要部拡大断
面図、第３図は従来のメタライズ金属層を有する窒化ア
ルミニウム質焼結体を半導体素子収納用パッケージに適
用した場合の例を示す断面図、第４図は第３図の要部拡
大断面図である。 １……窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体 1b……貫通孔 ５……メタライズ金属層
ニウム質焼結体を半導体素子収納用パッケージに適用し
た場合の例を示す断面図、第２図は第１図の要部拡大断
面図、第３図は従来のメタライズ金属層を有する窒化ア
ルミニウム質焼結体を半導体素子収納用パッケージに適
用した場合の例を示す断面図、第４図は第３図の要部拡
大断面図である。 １……窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体 1b……貫通孔 ５……メタライズ金属層
Claims (1)
- 【請求項１】窒化アルミニウム質焼結体に設けた貫通孔
内にメタライズ金属層を接合させて成るメタライズ金属
層を有する窒化アルミニウム質焼結体において、前記メ
タライズ金属層が、平均粒径1.0乃至1.5μｍのタングス
テン粉末に窒化アルミニウム質焼結体と実質的に同一の
組成から成る無機物を3.0乃至10.0重量％含有したこと
を特徴とするメタライズ金属層を有する窒化アルミニウ
ム質焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2195456A JP2753890B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | メタライズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2195456A JP2753890B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | メタライズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483783A JPH0483783A (ja) | 1992-03-17 |
| JP2753890B2 true JP2753890B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=16341373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2195456A Expired - Lifetime JP2753890B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | メタライズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2753890B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116003155A (zh) * | 2021-10-21 | 2023-04-25 | 比亚迪精密制造有限公司 | 电子烟雾化芯、电子烟雾化芯的制备方法以及电子烟 |
| CN115557794A (zh) * | 2022-11-02 | 2023-01-03 | 无锡海古德新技术有限公司 | 一种基于丝网印刷用钨浆的高温共烧陶瓷htcc制备工艺 |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP2195456A patent/JP2753890B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0483783A (ja) | 1992-03-17 |
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