JP2842926B2 - セラミック用メタライズ構造物 - Google Patents
セラミック用メタライズ構造物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、回路基板，メタライズ基板,ICパッケー
ジ，トランジスタパッケージ等の電子、半導体機器部品
用部材などのセラミック用メタライズ構造物に関するも
のである。
ジ，トランジスタパッケージ等の電子、半導体機器部品
用部材などのセラミック用メタライズ構造物に関するも
のである。
［従来の技術］ 従来、窒化アルミニウム（AlN）にメタライズ構成物
を形成するメタライズ法としては、タングステン
（Ｗ）を用いたコファイア法、モリブデン（Mo），マ
ンガン（Mn）による２次メタライズ法、セラミックス
基板上に銅回路板を直接に接合するDBC（Direct Bond C
opper）法、更には薄膜法等が知られている。
を形成するメタライズ法としては、タングステン
（Ｗ）を用いたコファイア法、モリブデン（Mo），マ
ンガン（Mn）による２次メタライズ法、セラミックス
基板上に銅回路板を直接に接合するDBC（Direct Bond C
opper）法、更には薄膜法等が知られている。
このうちタングステンによるコファイア法は、窒化ア
ルミニウムのグリーンシート上にタングステンのペース
トを形成した後に、窒化アルミニウムの脱脂を行い、そ
の後焼成することにより、タングステンからなるメタラ
イズ構成物（層）を形成するものである。
ルミニウムのグリーンシート上にタングステンのペース
トを形成した後に、窒化アルミニウムの脱脂を行い、そ
の後焼成することにより、タングステンからなるメタラ
イズ構成物（層）を形成するものである。
このコファイア法は、多層パッケージなどの内部回路
を形成できる点で優れており、他の３法（２次メタラ
イズ法、DBC法、薄膜法）では、内部回路は形成で
きない。
を形成できる点で優れており、他の３法（２次メタラ
イズ法、DBC法、薄膜法）では、内部回路は形成で
きない。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来のコファイア法では、必ずしも接合強
度が大きくしかも導電性に優れたセラミック用メタライ
ズ構成物が得られないという問題があった。
度が大きくしかも導電性に優れたセラミック用メタライ
ズ構成物が得られないという問題があった。
つまり、窒化アルミニウムに用いられるメタライズ構
成物を製造するに際して、単に通常の脱脂や焼成を行う
だけでは、他の金属との接合強度の向上や、電気回路等
に好適に使用される程度に導電性を向上できないという
問題があった。
成物を製造するに際して、単に通常の脱脂や焼成を行う
だけでは、他の金属との接合強度の向上や、電気回路等
に好適に使用される程度に導電性を向上できないという
問題があった。
更に、その製造に際して、窒化アルミニウムの表面酸
化が発生し、焼結後に焼結体熱伝導率が低下するという
問題や、焼結助剤のイットリアが窒化アルミニウム表面
の酸化膜（アルミナ）と反応して生成したYAG（3Y2O3・
5Al2O3）相が、焼結体の表面に浸み出しやすくなり、表
面粗度を悪くしたり、外観上の不具合を生ずる等の問題
が生ずることがあった。
化が発生し、焼結後に焼結体熱伝導率が低下するという
問題や、焼結助剤のイットリアが窒化アルミニウム表面
の酸化膜（アルミナ）と反応して生成したYAG（3Y2O3・
5Al2O3）相が、焼結体の表面に浸み出しやすくなり、表
面粗度を悪くしたり、外観上の不具合を生ずる等の問題
が生ずることがあった。
本発明は、上記課題を解決して、優れた特性を有する
セラミック用メタライズ構造物を提供することを目的と
する。
セラミック用メタライズ構造物を提供することを目的と
する。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決する本発明は、 窒化アルミニウムを主成分とする焼結体に用いられ、
主としてW,WC及びW2Cよりなるセラミック用メタライズ
構造物であって、 焼結後のメタライズ構造物におけるW,WC,W2Cの（1,1,
0）面のＸ線ピーク強度を各々IW,IWC,IW2Cとすると、該
Ｘ線ピーク強度の比IW/（IWC＋IW2C）が、3.5以上であ
ることを特徴とするセラミック用メタライズ構成物を要
旨とする。
主としてW,WC及びW2Cよりなるセラミック用メタライズ
構造物であって、 焼結後のメタライズ構造物におけるW,WC,W2Cの（1,1,
0）面のＸ線ピーク強度を各々IW,IWC,IW2Cとすると、該
Ｘ線ピーク強度の比IW/（IWC＋IW2C）が、3.5以上であ
ることを特徴とするセラミック用メタライズ構成物を要
旨とする。
ここで、上記セラミック用メタライズ構成物のうち、
特に電気回路として用いられるメタライズ構成物として
は、Ｘ線回折により得られたＸ線ピーク強度比IW/（IWC
＋IW2C）が、10以上であれば、導電性に極めて優れてい
るので好適である。
特に電気回路として用いられるメタライズ構成物として
は、Ｘ線回折により得られたＸ線ピーク強度比IW/（IWC
＋IW2C）が、10以上であれば、導電性に極めて優れてい
るので好適である。
［作用］ 本発明は、窒化アルミニウムに用いられるセラミック
用メタライズ構成物、即ち主としてW,WC及びW2Cよりな
るセラミック用メタライズ構成物を焼結した後に、Ｘ線
回折を行い、その測定値が所定値以上であれば、好適な
セラミック用メタライズ構成物とするものである。
用メタライズ構成物、即ち主としてW,WC及びW2Cよりな
るセラミック用メタライズ構成物を焼結した後に、Ｘ線
回折を行い、その測定値が所定値以上であれば、好適な
セラミック用メタライズ構成物とするものである。
つまり、本発明者らは、焼結後のメタライズ構成物の
Ｘ線回折を行い、その結果、タングステン（Ｗ）と炭化
タングステン（WC＋W2C）との構成比が、メタライズ構
成物の特性を大きく左右することを見いだし本発明を完
成したものである。即ち、回折したＸ線のW,WC及びW2C
の（1,1,0）面のＸ線ピークを測定し、そのＸ線ピーク
強度の比IW/（IWC＋IW2C）が、3.5以上であるものが、
高い接合強度と導電性を有し、更に、焼結後の熱伝導率
が高くかつ表面が滑らかなセラミック用メタライズ構成
物となる。
Ｘ線回折を行い、その結果、タングステン（Ｗ）と炭化
タングステン（WC＋W2C）との構成比が、メタライズ構
成物の特性を大きく左右することを見いだし本発明を完
成したものである。即ち、回折したＸ線のW,WC及びW2C
の（1,1,0）面のＸ線ピークを測定し、そのＸ線ピーク
強度の比IW/（IWC＋IW2C）が、3.5以上であるものが、
高い接合強度と導電性を有し、更に、焼結後の熱伝導率
が高くかつ表面が滑らかなセラミック用メタライズ構成
物となる。
［実施例］ 次に、本発明の実施例を説明する。
まず、窒化アルミニウム（AlN）及びタングステン
（Ｗ）からなるメタライズ構成物の製造方法について説
明する。
（Ｗ）からなるメタライズ構成物の製造方法について説
明する。
最初に、平均粒径1.7μｍの窒化アルミニウム95重量
％に、焼結助剤としてイットリア（Y2O3）を５重量％添
加し、更に、有機バインダとしてPVB及び可塑剤DBPを溶
媒とともに混合してスラリーとし、その後ドクターブレ
ード装置にてテープ成形し、窒化アルミニウムのグリー
ンシートを作成する。
％に、焼結助剤としてイットリア（Y2O3）を５重量％添
加し、更に、有機バインダとしてPVB及び可塑剤DBPを溶
媒とともに混合してスラリーとし、その後ドクターブレ
ード装置にてテープ成形し、窒化アルミニウムのグリー
ンシートを作成する。
次に、平均粒径1.0μｍのタングステン粉末95重量％
と、有機ビヒクル５重量％とを混合し、ブチルカルビト
ールを用いて粘調して、タングステンペーストを作成す
る。
と、有機ビヒクル５重量％とを混合し、ブチルカルビト
ールを用いて粘調して、タングステンペーストを作成す
る。
そして、上記窒化アルミニムウのグリーンシート上
に、タングステンペーストをスクリーン印刷し、乾燥し
た後に、加湿還元ガス中にて、750℃〜850℃の間の温度
で10時間樹脂抜き（脱脂）を行う。
に、タングステンペーストをスクリーン印刷し、乾燥し
た後に、加湿還元ガス中にて、750℃〜850℃の間の温度
で10時間樹脂抜き（脱脂）を行う。
その後、1700℃〜1900℃のN2ガス雰囲気中で、５時間
焼成を行い、窒化アルミニウムの焼結体及びその上部に
形成されたメタライズ構成物を形成した。
焼成を行い、窒化アルミニウムの焼結体及びその上部に
形成されたメタライズ構成物を形成した。
（実施例１） 次に、上記製造方法によって形成されたメタライズ構
成物の特性を調べるために行った実験例について説明す
る。
成物の特性を調べるために行った実験例について説明す
る。
本実験例では、樹脂抜きの条件を変えて３種のサンプ
ルA,B,C（60mm×60mm×2mmの窒化アルミニウムのシー
ト）を製造し、その特性等を調べた。その製造条件及び
実験結果を下記第１表及び第２表、更に第１図ないし第
５図に示す。尚、上記サンプルのうち、サンプルA,Bが
本実施例のメタライズ構成物であり、サンプルＣが比較
例である。
ルA,B,C（60mm×60mm×2mmの窒化アルミニウムのシー
ト）を製造し、その特性等を調べた。その製造条件及び
実験結果を下記第１表及び第２表、更に第１図ないし第
５図に示す。尚、上記サンプルのうち、サンプルA,Bが
本実施例のメタライズ構成物であり、サンプルＣが比較
例である。
下記第１表は、脱脂の条件を示すものであり、ここ
で、脱脂体とは脱脂された窒化アルミニウムを示し、脱
脂の際に使用される還元ガスの露点は30℃とした。
で、脱脂体とは脱脂された窒化アルミニウムを示し、脱
脂の際に使用される還元ガスの露点は30℃とした。
この第１表から明らかなように、実施例のサンプルA,
Bでは残存カーボン量が0.7以下と少ないが、比較例のサ
ンプルＣでは１重量％以上と大きな値となっている。
Bでは残存カーボン量が0.7以下と少ないが、比較例のサ
ンプルＣでは１重量％以上と大きな値となっている。
また、下記第２表は、焼結によって製造されたメタラ
イズ構成物の特性を測定した結果を示したものである。
ここで電気抵抗値としては、第１図に示す実験用の構成
を用いて測定した。即ち、窒化アルミニウムのグリーン
シート上にメタライズペーストを塗布し、これを脱脂し
た後に焼成して基板１を形成し、この基板１上に長さ50
mm,幅0.2mm,厚さ10〜20μｍの測定用メタライズ構成物
２を形成し、そのメタライズ構成物２の両端部間の電気
抵抗を測定した。
イズ構成物の特性を測定した結果を示したものである。
ここで電気抵抗値としては、第１図に示す実験用の構成
を用いて測定した。即ち、窒化アルミニウムのグリーン
シート上にメタライズペーストを塗布し、これを脱脂し
た後に焼成して基板１を形成し、この基板１上に長さ50
mm,幅0.2mm,厚さ10〜20μｍの測定用メタライズ構成物
２を形成し、そのメタライズ構成物２の両端部間の電気
抵抗を測定した。
また、メタライズ強度としては、同図に示すように１
辺が2mmの測定用メタライズ構成物３を形成し、更に第
２図に示すように、そのメタライズ構成物３の表面に、
Niメッキを施した後、Sn/Pb半田４を用いて、軸部１
φ，ヘッド部1.5φのネールヘッドピン５を接合し、矢
印Ａ方向の引っ張り強度を測定した。
辺が2mmの測定用メタライズ構成物３を形成し、更に第
２図に示すように、そのメタライズ構成物３の表面に、
Niメッキを施した後、Sn/Pb半田４を用いて、軸部１
φ，ヘッド部1.5φのネールヘッドピン５を接合し、矢
印Ａ方向の引っ張り強度を測定した。
更に、メタライズ構成相の比としては、周知のＸ線回
折による測定を行い、第３図ないし第５図に示すような
W,WC,W2Cの（1,1,0）面のＸ線ピーク（図の枠で囲んだ
ピーク）を検出し、その比IW/（IWC＋IW2C）を算出し
た。尚、第３図ないし第５図の縦軸は、回折したＸ線の
出力の大きさ（カウント数）を示し、横軸はブラック角
２θの大きさを示している。また、第３図はサンプル
Ａ、第４図はサンプルＢ、第５図はサンプルＣのＸ線チ
ャートを各々示している。
折による測定を行い、第３図ないし第５図に示すような
W,WC,W2Cの（1,1,0）面のＸ線ピーク（図の枠で囲んだ
ピーク）を検出し、その比IW/（IWC＋IW2C）を算出し
た。尚、第３図ないし第５図の縦軸は、回折したＸ線の
出力の大きさ（カウント数）を示し、横軸はブラック角
２θの大きさを示している。また、第３図はサンプル
Ａ、第４図はサンプルＢ、第５図はサンプルＣのＸ線チ
ャートを各々示している。
上記第１表及び第２表から明らかなように、本実施例
のサンプルＡのメタライズの構成相比（Ｘ線ピーク強度
比で示す）、IW/（IWC＋IW2C）が10以上であれば、電気
抵抗が15mΩ／□未満と低く、又メタライズ強度も5kg/m
m2を上回る実用レベルにあり、回路基板用メタライズ等
に好適であることが明らかである。
のサンプルＡのメタライズの構成相比（Ｘ線ピーク強度
比で示す）、IW/（IWC＋IW2C）が10以上であれば、電気
抵抗が15mΩ／□未満と低く、又メタライズ強度も5kg/m
m2を上回る実用レベルにあり、回路基板用メタライズ等
に好適であることが明らかである。
また、サンプルＢのメタライズの構成相比、IW/（IWC
＋IW2C）が3.5以上10未満であれば、電気抵抗は、15〜1
00mΩ／□と、サンプルＡと比較してやや高いものの、
メタライズ強度は5kg/mm2を上回る実用レベルにあり、
各種接合用等のメタライズとして好適であることが明か
である。
＋IW2C）が3.5以上10未満であれば、電気抵抗は、15〜1
00mΩ／□と、サンプルＡと比較してやや高いものの、
メタライズ強度は5kg/mm2を上回る実用レベルにあり、
各種接合用等のメタライズとして好適であることが明か
である。
尚、比較例のサンプルＣは、IW/（IWC＋IW2C）が3.5
未満であり、電気抵抗が100mΩ／□を上回り、メタライ
ズ強度も１〜4kg/mm2と小さく、メタライズ後のNiメッ
キ等で外観不良（密着不良）が発生するので、実用上問
題がある。
未満であり、電気抵抗が100mΩ／□を上回り、メタライ
ズ強度も１〜4kg/mm2と小さく、メタライズ後のNiメッ
キ等で外観不良（密着不良）が発生するので、実用上問
題がある。
（実験例２） 本実施例では、脱脂の条件として還元ガスの露点を40
℃とした以外は、上記実験例１と同様な条件で同じ実験
を行った。その条件及び結果を下記第３表及び第４表に
示す。
℃とした以外は、上記実験例１と同様な条件で同じ実験
を行った。その条件及び結果を下記第３表及び第４表に
示す。
この第３表から明らかなように、実施例のサンプルD,
E,F（サンプルＡと同じ寸法）では、全て残存カーボン
量が１重量％未満と少ない値となっている。
E,F（サンプルＡと同じ寸法）では、全て残存カーボン
量が１重量％未満と少ない値となっている。
上記第３表及び第４表から明らかなように、本実施例
のサンプルＤのメタライズの構成相比、IW/（IWC＋IW
2C）が10以上であれば、電気抵抗が15mΩ／□未満と低
く、又メタライズ強度も5kg/mm2を上回る実用レベルに
あり、回路基板用メタライズ等に好適であることが明か
である。
のサンプルＤのメタライズの構成相比、IW/（IWC＋IW
2C）が10以上であれば、電気抵抗が15mΩ／□未満と低
く、又メタライズ強度も5kg/mm2を上回る実用レベルに
あり、回路基板用メタライズ等に好適であることが明か
である。
また、サンプルＥのメタライズの構成相比、IW/（IWC
＋IW2C）が3.5以上10未満であれば、電気抵抗は、15〜5
0mΩ／□と、サンプルＤと比較してやや高いものの、メ
タライズ強度は5kg/mm2を上回る実用レベルにあり、各
種接合用等のメタライズとして好適であることが明かで
ある。
＋IW2C）が3.5以上10未満であれば、電気抵抗は、15〜5
0mΩ／□と、サンプルＤと比較してやや高いものの、メ
タライズ強度は5kg/mm2を上回る実用レベルにあり、各
種接合用等のメタライズとして好適であることが明かで
ある。
サンプルＦは、IW/（IWC＋IW2C）が3.3とボーダーラ
イン上の値であり、電気抵抗が80mΩ／□を上回り、メ
タライズ強度も３〜5kg/mm2と小さいが、上記比較例Ｃ
よりは弱冠優れた値となっている。
イン上の値であり、電気抵抗が80mΩ／□を上回り、メ
タライズ強度も３〜5kg/mm2と小さいが、上記比較例Ｃ
よりは弱冠優れた値となっている。
［発明の効果］ 上述した様に、本発明のセラミック用メタライズ構成
物は、その電気抵抗も低く電気回路等に使用することが
でき、更に接合強度も大きなものである。その上、焼結
後の熱伝導率も大きく、表面も滑らかで外観にも優れて
いるので各種の接合用に使用されるメタライズ構造物と
して好適である。
物は、その電気抵抗も低く電気回路等に使用することが
でき、更に接合強度も大きなものである。その上、焼結
後の熱伝導率も大きく、表面も滑らかで外観にも優れて
いるので各種の接合用に使用されるメタライズ構造物と
して好適である。
第１図は実験に使用する基板を示す斜視図、第２図は接
合強度の実験を示す説明図、第３図はサンプルＡのＸ線
回折の結果を示すグラフ、第４図はサンプルＢのＸ線回
折の結果を示すグラフ、第５図はサンプルＣのＸ線回折
の結果を示すグラフである。 １……基板 2,3……メタライズ構成物
合強度の実験を示す説明図、第３図はサンプルＡのＸ線
回折の結果を示すグラフ、第４図はサンプルＢのＸ線回
折の結果を示すグラフ、第５図はサンプルＣのＸ線回折
の結果を示すグラフである。 １……基板 2,3……メタライズ構成物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 3/38 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０４Ｑ (56)参考文献 特開 平２−7495（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−226986（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−199182（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−279577（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 41/88
Claims (1)
- 【請求項１】窒化アルミニウムを主成分とする焼結体に
用いられ、主としてW,WC及びW2Cよりなるセラミック用
メタライズ構造物であって、 焼結後のメタライズ構造物におけるW,WC,W2Cの（1,1,
0）面のＸ線ピーク強度を各々IW,IWC,IW2Cとすると、該
Ｘ線ピーク強度の比IW/（IWC＋IW2C）が、3.5以上であ
ることを特徴とするセラミック用メタライズ構成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2096657A JP2842926B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | セラミック用メタライズ構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2096657A JP2842926B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | セラミック用メタライズ構造物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03295878A JPH03295878A (ja) | 1991-12-26 |
| JP2842926B2 true JP2842926B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=14170909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2096657A Expired - Fee Related JP2842926B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | セラミック用メタライズ構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2842926B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4535575B2 (ja) * | 2000-07-31 | 2010-09-01 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素質多層配線基板 |
-
1990
- 1990-04-12 JP JP2096657A patent/JP2842926B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03295878A (ja) | 1991-12-26 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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