JP3456225B2 - High thermal conductive substrate and method of manufacturing the same - Google Patents

High thermal conductive substrate and method of manufacturing the same

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JP3456225B2 JP16954993A JP16954993A JP3456225B2 JP 3456225 B2 JP3456225 B2 JP 3456225B2 JP 16954993 A JP16954993 A JP 16954993A JP 16954993 A JP16954993 A JP 16954993A JP 3456225 B2 JP3456225 B2 JP 3456225B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高熱伝導性基板および
その製造方法に関する。より詳細には、窒化アルミニウ
ム主成分とするセラミックス焼結体基板であって、接合
強度および耐熱衝撃性に優れる銅メタライズ層またはア
ルミニウムメタライズ層を表面に有する高熱伝導性基板
およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high thermal conductivity substrate and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a ceramics sintered body substrate containing aluminum nitride as a main component, which has a copper metallization layer or an aluminum metallization layer excellent in bonding strength and thermal shock resistance on its surface, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種半導体素子、集積回路の出力、動作
速度、集積度等の向上に伴い、その発熱による障害が顕
在化してきた。すなわち、高性能な半導体素子、集積回
路を熱伝導性の低い材料の基板に搭載した場合には、素
子等が過熱して動作特性が低下することがある。従っ
て、発熱量の大きい半導体装置を搭載する基板として、
熱伝導性の高い窒化アルミニウムを主成分とする基板が
使用されてきた。
2. Description of the Related Art As the output, operating speed, degree of integration, etc. of various semiconductor devices and integrated circuits have been improved, obstacles due to heat generation thereof have become apparent. That is, when a high-performance semiconductor element or integrated circuit is mounted on a substrate made of a material having low thermal conductivity, the element or the like may overheat and the operating characteristics may deteriorate. Therefore, as a substrate for mounting a semiconductor device that generates a large amount of heat,
Substrates based on aluminum nitride, which has a high thermal conductivity, have been used.

【0003】窒化アルミニウム基板を半導体素子、集積
回路等を搭載する基板に使用する場合には、表面にメタ
ライズ層を形成しなければならない。また、メタライズ
層により窒化アルミニウム基板表面に回路を形成し、回
路基板とすることもある。これらのメタライズ層は、従
来、銅ペースト等の導体ペーストを直接窒化アルミニウ
ム基板表面に塗布し、焼成して形成していた。
When an aluminum nitride substrate is used as a substrate for mounting semiconductor devices, integrated circuits, etc., a metallized layer must be formed on the surface. In addition, a circuit may be formed by forming a circuit on the surface of the aluminum nitride substrate with the metallized layer. Conventionally, these metallized layers have been formed by directly applying a conductor paste such as a copper paste onto the surface of an aluminum nitride substrate and firing it.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法で形成されたメタライズ層は、密着強度が低
く、そのため、接合信頼性も低かった。これは、導体ペ
ースト中に含まれるガラス成分と窒化アルミニウムの濡
れ性が悪いことが原因であると考えられている。これに
対して、窒化アルミニウムの表面を酸化してアルミナ層
を形成し、このアルミナ層上にメタライズ層を形成する
ことにより、メタライズ層の密着強度を改善する方法
が、特開昭62−46986号公報に開示されている。ところ
が、この方法では、緻密な酸化膜を形成することは困難
であり、強固な密着強度が得られない。
However, the metallized layer formed by the above-mentioned conventional method has a low adhesion strength, and therefore has a low bonding reliability. It is considered that this is due to the poor wettability between the glass component contained in the conductor paste and aluminum nitride. On the other hand, a method of improving the adhesion strength of a metallized layer by oxidizing the surface of aluminum nitride to form an alumina layer and forming a metallized layer on this alumina layer is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-46986. It is disclosed in the official gazette. However, with this method, it is difficult to form a dense oxide film, and a strong adhesion strength cannot be obtained.

【0005】また、特開平3−93683号公報には、窒化
アルミニウムと濡れ性のよい鉛ほうけい酸ガラスと、窒
化アルミニウムと反応性の高い酸化第一銅とを含む銅ペ
ーストを使用して密着強度の高いメタライズ層を形成す
る方法が開示されている。しかしながら、この方法で
は、熱履歴、熱応力が加わる部位のメタライズ層は、や
はり剥がれやすくなってしまう。同様に、DBC(DIRE
CT BONDING COPPER)法等のメタライズ法においても窒化
アルミニウムと銅の熱膨張差に起因する残留応力が生
じ、窒化アルミニウムにクラックが生じるなどの問題が
あった。
Further, JP-A-3-93683 discloses that a copper paste containing aluminum nitride, lead borosilicate glass having good wettability, and aluminum nitride and highly reactive cuprous oxide is used for adhesion. A method of forming a high strength metallized layer is disclosed. However, according to this method, the metallized layer at the site where thermal history and thermal stress are applied is likely to be peeled off. Similarly, DBC (DIRE
Even in the metallization method such as the CT BONDING COPPER) method, residual stress caused by the difference in thermal expansion between aluminum nitride and copper was generated, and there was a problem that the aluminum nitride was cracked.

【0006】そこで本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を解決した密着性が高いメタライズ層を有する窒化
アルミニウム焼結体からなる高熱伝導性基板およびその
製造方法を提供することにある。
It is therefore an object of the present invention to provide a high thermal conductivity substrate made of an aluminum nitride sintered body having a metallized layer with high adhesion and a method for manufacturing the same, which solves the problems of the prior art.

【0007】[0007]

【課題を解決する手段】本発明に従うと、窒化アルミニ
ウムを主成分とするセラミックス焼結体と、該セラミッ
クス焼結体の表面に形成されたガラス層と、該ガラス層
上に形成された銅メタライズ層またはアルミニウムメタ
ライズ層とを含むことを特徴とする高熱伝導性基板が提
供される。
According to the present invention, a ceramic sintered body containing aluminum nitride as a main component, a glass layer formed on the surface of the ceramic sintered body, and a copper metallization formed on the glass layer. A high thermal conductivity substrate is provided which comprises a layer or an aluminum metallization layer.

【0008】本発明の高熱伝導性基板においては、前記
ガラス層を構成するガラスの熱膨張係数が、3×10-6
10×10-6-1であることが好ましく、また、前記ガラス
層の厚さが、1〜200μmであることが好ましい。さら
に、本発明の高熱伝導性基板では、熱履歴および/また
は熱応力が加わる部位の前記ガラス層の厚さを、他の部
位よりも厚くすることが好ましく、この構成により、熱
履歴、熱応力が加わっても、メタライズ層が剥がれた
り、セラミックス焼結体にクラックが入ったりするのを
防止することができる。
In the high thermal conductivity substrate of the present invention, the glass constituting the glass layer has a coefficient of thermal expansion of 3 × 10 −6 to
It is preferably 10 × 10 −6 ° C. −1 , and the thickness of the glass layer is preferably 1 to 200 μm. Furthermore, in the high thermal conductive substrate of the present invention, it is preferable that the thickness of the glass layer at a portion to which thermal history and / or thermal stress is applied is made thicker than other portions. It is possible to prevent the metallized layer from being peeled off and the ceramics sintered body from being cracked even when added.

【0009】一方、本発明においては、窒化アルミニウ
ムを主成分とするセラミックス焼結体と、該セラミック
ス焼結体の表面に配置された銅メタライズ層またはアル
ミニウムメタライズ層を有する高熱伝導性基板を製造す
る方法において、窒化アルミニウム焼結体表面にガラス
粉末を含むペーストを塗布する工程と、該ペーストを焼
成してガラス層を形成する工程と、該ガラス層上に銅メ
タライズ層またはアルミニウムメタライズ層を形成する
工程とを含むことを特徴とする高熱伝導性基板の製造方
法が提供される。
On the other hand, in the present invention, a high thermal conductivity substrate having a ceramic sintered body containing aluminum nitride as a main component and a copper metallized layer or an aluminum metallized layer disposed on the surface of the ceramic sintered body is manufactured. In the method, a step of applying a paste containing glass powder on the surface of the sintered aluminum nitride body, a step of firing the paste to form a glass layer, and forming a copper metallized layer or an aluminum metallized layer on the glass layer A method for manufacturing a high thermal conductivity substrate, comprising the steps of:

【0010】本発明の方法においては、前記銅メタライ
ズ層またはアルミニウムメタライズ層を形成する工程
が、前記ガラス層表面に銅ペーストまたはアルミニウム
ペーストを塗布する工程と、該銅ペーストまたはアルミ
ニウムペーストを焼成する工程とを含むものであって
も、前記ガラス層表面に銅箔または銅板あるいはアルミ
ニウム箔またはアルミニウム板を接着する工程を含むも
のであってもよい。
In the method of the present invention, the step of forming the copper metallization layer or the aluminum metallization layer comprises the steps of applying a copper paste or an aluminum paste to the surface of the glass layer and firing the copper paste or the aluminum paste. Or a step of adhering a copper foil, a copper plate, an aluminum foil or an aluminum plate to the surface of the glass layer may be included.

【0011】[0011]

【作用】本発明の高熱伝導性基板は、窒化アルミニウム
を主成分とするセラミックス焼結体表面のガラス層上に
銅またはアルミニウムのメタライズ層を有するところに
その主要な特徴がある。本発明の高熱伝導性基板のガラ
ス層を構成するガラスとしては、例えば、SiO2、Ca
O、Al23およびB23からなる群の内の少なくとも2
種のものを、それぞれ1〜70重量%の範囲で含む組成の
ものが好ましい。本発明の高熱伝導性基板においては、
上記のガラス層を構成するガラスの熱膨張係数は、3×
10-6〜10×10-6-1が好ましいが、特に窒化アルミニウ
ムの熱膨張係数(5.7×10-6-1)と銅の熱膨張係数
(約1.7×10-5-1)およびアルミニウムの熱膨張係数
(約2.3×10-5-1)との中間に近い値が好ましい。ガ
ラスの熱膨張係数が、窒化アルミニウムと銅の熱膨張係
数およびアルミニウムの熱膨張係数との中間に近い値で
あると、ガラス層が応力緩和層としても機能するので熱
履歴に対する耐久性が向上する。
The high thermal conductivity substrate of the present invention is characterized mainly in that it has a metallized layer of copper or aluminum on the glass layer on the surface of the ceramics sintered body containing aluminum nitride as a main component. Examples of the glass constituting the glass layer of the high thermal conductive substrate of the present invention include SiO 2 and Ca.
At least 2 of the group consisting of O, Al 2 O 3 and B 2 O 3
It is preferable that the composition contains the seeds in the range of 1 to 70% by weight. In the high thermal conductive substrate of the present invention,
The coefficient of thermal expansion of the glass constituting the above glass layer is 3 ×
10 -6 to 10 × 10 -6-1 is preferable, but the coefficient of thermal expansion of aluminum nitride (5.7 × 10 -6-1 ) and that of copper (about 1.7 × 10 -5-1 ) And a value close to the middle of the coefficient of thermal expansion of aluminum (about 2.3 × 10 −5 ° C. −1 ) is preferable. When the coefficient of thermal expansion of glass is a value close to an intermediate value between the coefficients of thermal expansion of aluminum nitride and copper and the coefficients of thermal expansion of aluminum, the glass layer also functions as a stress relaxation layer, so durability against thermal history is improved. .

【0012】一方、本発明の高熱伝導性基板において
は、上記のガラス層の厚さは、1〜200μmが好まし
く、より好ましくは20〜150μmである。ガラス層の厚
さが1μm未満では、メタライズ層の密着性を向上させ
る効果がなく、200μmを超えると基板の熱放散性が低
下するためである。即ち、ガラス層の熱伝導率は、窒化
アルミニウムより低いので、ガラス層が厚すぎる場合に
は基板の温度上昇を招く恐れがある。
On the other hand, in the high thermal conductivity substrate of the present invention, the thickness of the glass layer is preferably 1 to 200 μm, more preferably 20 to 150 μm. This is because if the thickness of the glass layer is less than 1 μm, there is no effect of improving the adhesion of the metallized layer, and if it exceeds 200 μm, the heat dissipation property of the substrate decreases. That is, since the thermal conductivity of the glass layer is lower than that of aluminum nitride, if the glass layer is too thick, the temperature of the substrate may rise.

【0013】また、本発明の高熱伝導性基板では、ガラ
ス層の膜厚を部分的に変化することにより、基板の熱特
性を部位ごとに変化させることができる。即ち、熱抵抗
を小さくしたい部分では、熱伝導の低いガラス層の膜厚
を小さくすることで、熱放散性を向上させることが可能
である。一方、熱履歴、熱応力が加わる部分については
ガラス層の膜厚を大きくすることにより銅メタライズ層
またはアルミニウムメタライズ層と、窒化アルミニウム
の応力緩和を図ることが可能である。
Further, in the high thermal conductivity substrate of the present invention, the thermal characteristics of the substrate can be changed site by region by partially changing the film thickness of the glass layer. That is, in the portion where the thermal resistance is desired to be reduced, it is possible to improve the heat dissipation property by reducing the film thickness of the glass layer having low thermal conductivity. On the other hand, the stress of the copper metallized layer or the aluminum metallized layer and the aluminum nitride can be relaxed by increasing the thickness of the glass layer in the portion to which the thermal history and the thermal stress are applied.

【0014】本発明においては、上記本発明の高熱伝導
性基板を製造する方法も提供される。本発明の方法で
は、まず窒化アルミニウム焼結体上にガラス層を形成す
る。ガラス層の形成は、以下の工程で行うことが好まし
い。最初に、ガラス粉末に有機ビヒクル、溶剤を加えた
ペーストをスクリーン印刷により窒化アルミニウム焼結
体上に塗布する。このガラスペーストを塗布した後100
〜200℃で乾燥し、500〜1000℃で焼成する。さらにガラ
ス層の上に銅ペーストまたはアルミニウムペーストを印
刷し、乾燥して焼成してメタライズ層を形成する。銅ペ
ーストまたはアルミニウムペースト中のガラス成分およ
び銅金属は下地のガラス層と濡れ性が良好なので、従来
の方法に比べ強固な密着強度が得られる。また銅ペース
トまたはアルミニウムペーストのみならず銅箔および銅
板またはアルミニウム箔およびアルミニウム板をガラス
層の上に接着しても強固な密着強度が得られる。上記の
ガラスペーストには、SiO2、CaO、Al23およびB2
3からなる群の内の少なくとも2種のものを、それぞれ
1〜70重量%の範囲で含む組成のガラス粉末を使用する
ことが好ましい。また、上記の銅またはアルミニウムペ
ーストは、SiO2およびCaO、Al23、B23、CuO、C
u2O等のガラス成分を含むことが好ましい。
The present invention also provides a method for producing the above-described high thermal conductive substrate of the present invention. In the method of the present invention, first, a glass layer is formed on an aluminum nitride sintered body. The glass layer is preferably formed by the following steps. First, a paste obtained by adding an organic vehicle and a solvent to glass powder is applied to the aluminum nitride sintered body by screen printing. 100 after applying this glass paste
Dry at ~ 200 ° C and bake at 500 ~ 1000 ° C. Further, a copper paste or an aluminum paste is printed on the glass layer, dried and baked to form a metallized layer. Since the glass component and the copper metal in the copper paste or aluminum paste have good wettability with the underlying glass layer, stronger adhesion strength can be obtained as compared with the conventional method. Further, not only the copper paste or the aluminum paste but also the copper foil and the copper plate or the aluminum foil and the aluminum plate are bonded onto the glass layer to obtain a strong adhesion strength. The above glass paste contains SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 and B 2 O.
It is preferable to use a glass powder having a composition containing at least two members selected from the group consisting of 3 in the range of 1 to 70% by weight. In addition, the above copper or aluminum paste is used as SiO 2 and CaO, Al 2 O 3 , B 2 O 3 , CuO, C
It is preferable to contain a glass component such as u 2 O.

【0015】本発明の高熱伝導性基板において、銅メタ
ライズ層またはアルミニウムメタライズ層の密着強度が
強くなる理由は、焼成時にガラス層が液相になるため、
ペースト中の銅粉末またはアルミニウム粉末とガラスの
接触面積が大きくなるためである。同様にガラス層は窒
化アルミニウムと良好に濡れ、特に従来の方法に比べて
ガラス層と窒化アルミニウムの接着面積も大きくなるの
で、良好な密着強度が得られる。
In the high thermal conductive substrate of the present invention, the reason why the adhesion strength of the copper metallized layer or the aluminum metallized layer becomes strong is that the glass layer becomes a liquid phase during firing.
This is because the contact area between the copper powder or aluminum powder in the paste and the glass becomes large. Similarly, the glass layer is well wetted with aluminum nitride, and in particular, the adhesion area between the glass layer and aluminum nitride is larger than that in the conventional method, so that good adhesion strength can be obtained.

【0016】また本発明の方法では、銅メタライズ層ま
たはアルミニウムメタライズ層をスクリーン印刷によっ
ても形成することができる。この方法によれば、線幅が
約70μmのファインライン回路パターンも形成すること
が可能である。さらに、回路の電気的特性を銅メタライ
ズ層またはアルミニウムメタライズ層の膜厚により調整
することが可能である。
In the method of the present invention, the copper metallized layer or the aluminum metallized layer can also be formed by screen printing. According to this method, it is possible to form a fine line circuit pattern having a line width of about 70 μm. Furthermore, the electrical characteristics of the circuit can be adjusted by the film thickness of the copper metallized layer or the aluminum metallized layer.

【0017】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the following disclosure is merely examples of the present invention and does not limit the technical scope of the present invention.

【0018】[0018]

【実施例】【Example】

実施例1 本発明の方法により、本発明の高熱伝導性基板を製造し
た。最初に以下の組成の平均粒径10μmのガラス粉末
に、有機ビヒクルと溶剤を加えてペースト状にし、窒化
アルミニウム焼結体の表面にスクリーン印刷により塗布
した。 ガラスの組成 SiO2 50 重量% CaO 5 〃 Al23 20 〃 B23 25 〃 上記のペーストを 150℃で乾燥し、さらに1000℃の大気
中で焼成を行った。焼成後のガラス層の膜厚は50μmで
あった。このガラス層上に以下の組成の銅ペーストを20
μmの厚さに塗布し、 900℃の非酸化性雰囲気で焼成し
た。 銅ペーストの組成 Cu 90 重量% SiO2 1 〃 CaO 2 〃 Al23 1 〃 CuO 3 〃 Cu2O 3 〃
Example 1 A high thermal conductive substrate of the present invention was manufactured by the method of the present invention. First, an organic vehicle and a solvent were added to a glass powder having the following composition and an average particle diameter of 10 μm to form a paste, and the paste was applied to the surface of an aluminum nitride sintered body by screen printing. Composition SiO 2 50% by weight of glass CaO 5 〃 Al 2 O 3 20 〃 B 2 O 3 25 〃 above paste was dried at 0.99 ° C., was further fired at 1000 ° C. in air. The thickness of the glass layer after firing was 50 μm. On this glass layer, a copper paste of the following composition
It was applied to a thickness of μm and baked at 900 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. Composition of copper paste Cu 90% by weight SiO 2 1 〃 CaO 2 〃 Al 2 O 3 1 〃 CuO 3 〃 Cu 2 O 3 〃

【0019】上記本発明の方法で製造した銅メタライズ
基板の密着強度を評価するために、焼成後の銅メタライ
ズ面に厚さ1μmのNiメッキを施した後、リードフレー
ムをロウ付けし、ピール試験を行った。その結果、密着
強度は12kg/cmであった。さらにメタライズ焼成後の基
板に対して、150℃から−65℃迄の熱衝撃を15回繰り返
した基板についても同様の方法でピール試験を行った。
その結果、密着強度は10.5kg/cmであり、密着強度が熱
履歴により殆ど影響を受けないことが判明した。
In order to evaluate the adhesion strength of the copper metallized substrate manufactured by the method of the present invention, the copper metallized surface after firing is plated with Ni having a thickness of 1 μm, and then the lead frame is brazed and peeled. I went. As a result, the adhesion strength was 12 kg / cm. Further, a peel test was conducted in the same manner on a substrate after the metallized firing was repeatedly subjected to thermal shock from 150 ° C. to −65 ° C. 15 times.
As a result, it was found that the adhesion strength was 10.5 kg / cm, and the adhesion strength was hardly affected by the heat history.

【0020】実施例2 実施例1と同じ組成のガラス成分を、窒化アルミニウム
焼結体上に 100μmの厚さに塗布し、乾燥後1000℃の大
気中で焼成してガラス層を形成した。このガラス層に、
厚さ0.3mmの銅箔を張り付けて900℃の非酸化性雰囲気で
焼き付け、本発明の高熱伝導性基板を製造した。この基
板の密着性を評価するために、実施例1と同様の熱衝撃
試験を行って、その後、やはり実施例1と同様なピール
試験を行った。本実施例の基板の密着強度は 7.9kg/cm
であった。
Example 2 A glass component having the same composition as in Example 1 was applied on an aluminum nitride sintered body to a thickness of 100 μm, dried and baked in the atmosphere at 1000 ° C. to form a glass layer. In this glass layer,
A 0.3 mm thick copper foil was attached and baked in a non-oxidizing atmosphere at 900 ° C. to manufacture the high thermal conductive substrate of the present invention. In order to evaluate the adhesion of this substrate, a thermal shock test similar to that of Example 1 was performed, and then a peel test similar to that of Example 1 was also performed. The adhesion strength of the substrate of this example is 7.9 kg / cm.
Met.

【0021】実施例3 本発明の方法により、実施例1および2とは異なる構成
の本発明の高熱伝導性基板を製造した。最初に以下の組
成の平均粒径10μmのガラス粉末に、有機ビヒクルと溶
剤を加えてペースト状にし、窒化アルミニウム焼結体の
表面にスクリーン印刷により塗布した。 ガラスの組成 SiO2 10 重量% CaO 10 〃 Al23 10 〃 B23 60 〃 MgO 5.0 〃 FeO 5.0 〃 上記のペーストを150℃で乾燥し、さらに650℃の大気中
で焼成を行った。焼成後のガラス層のガラス層上に以下
の組成のアルミニウムペーストを50μmの厚さに塗布
し、580℃の非酸化性雰囲気で焼成した。 アルミニウムペーストの組成 Al 95 重量% SiO2 1 〃 B23 4 〃
Example 3 According to the method of the present invention, a high thermal conductive substrate of the present invention having a structure different from those of Examples 1 and 2 was produced. First, an organic vehicle and a solvent were added to a glass powder having the following composition and an average particle diameter of 10 μm to form a paste, and the paste was applied to the surface of an aluminum nitride sintered body by screen printing. Composition of glass SiO 2 10% by weight CaO 10 〃 Al 2 O 3 10 〃 B 2 O 3 60 〃 MgO 5.0 〃 FeO 5.0 〃 The above paste was dried at 150 ℃ and further baked in the air at 650 ℃ . An aluminum paste having the following composition was applied to the glass layer of the glass layer after firing to a thickness of 50 μm and fired at 580 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. Composition of aluminum paste Al 95 wt% SiO 2 1 〃 B 2 O 3 4 〃

【0022】上記本発明の方法で製造したアルミニウム
メタライズ基板の密着強度を評価するために、焼成後の
アルミニウムメタライズ面に厚さ1μmのNiメッキを施
した後、リードフレームをハンダ付けし、ピール試験を
行った。その結果、密着強度は10.8kg/cmであった。さ
らに実施例1と同様の熱衝撃を加えた基板についても同
様の方法でピール試験を行った。その結果、密着強度は
9.3kg/cmであり、密着強度が熱履歴により殆ど影響を
受けないことが判明した。
In order to evaluate the adhesion strength of the aluminum metallized substrate manufactured by the method of the present invention, a 1 μm thick Ni plating is applied to the aluminum metallized surface after firing, a lead frame is soldered, and a peel test is conducted. I went. As a result, the adhesion strength was 10.8 kg / cm. Further, a peel test was conducted on a substrate that was subjected to the same thermal shock as in Example 1 by the same method. As a result, the adhesion strength is
It was 9.3 kg / cm, and it was found that the adhesion strength was hardly affected by the heat history.

【0023】実施例4 実施例3と同じ組成のガラス成分を、窒化アルミニウム
焼結体上に 100μmの厚さに塗布し、乾燥後650℃の大
気中で焼成してガラス層を形成した。このガラス層に、
厚さ0.25mmのアルミニウム箔を張り付けて600℃の非酸
化性雰囲気で焼き付け、本発明の高熱伝導性基板を製造
した。この基板の密着性を評価するために、実施例3と
同様にNiメッキを施した後ピール試験を行った。本実施
例の基板の密着強度は 7.1kg/cmであった。
Example 4 A glass component having the same composition as in Example 3 was applied on an aluminum nitride sintered body to a thickness of 100 μm, dried and baked in the atmosphere at 650 ° C. to form a glass layer. In this glass layer,
A 0.25 mm-thick aluminum foil was attached and baked in a non-oxidizing atmosphere at 600 ° C. to manufacture the high thermal conductive substrate of the present invention. In order to evaluate the adhesiveness of this substrate, a peel test was conducted after Ni plating was performed as in Example 3. The adhesion strength of the substrate of this example was 7.1 kg / cm.

【0024】比較例1 窒化アルミウニム焼結体を大気中において、950℃で焼
成することにより焼結体表面に酸化被膜を形成した。こ
の酸化皮膜を形成した窒化アルミウニム焼結体表面に銅
ペーストを20μmの厚さに印刷し、実施例1と同一の条
件で乾燥、焼成を行った。この銅メタライズ基板に対
し、実施例1と同様の方法でメタライズ層の密着強度を
評価した結果、2.1kg/cmであった。さらに実施例1お
よび2と同様の方法で熱衝撃試験を行った後の密着強度
は 0.6kg/cmであり、実用上十分な密着強度を得られな
かった。
Comparative Example 1 An aluminum nitride sintered body was fired at 950 ° C. in the atmosphere to form an oxide film on the surface of the sintered body. A copper paste was printed to a thickness of 20 μm on the surface of the aluminum nitride sintered body on which this oxide film was formed, and dried and baked under the same conditions as in Example 1. The adhesion strength of the metallized layer to this copper metallized substrate was evaluated in the same manner as in Example 1, and the result was 2.1 kg / cm. Further, the adhesion strength after the thermal shock test was carried out in the same manner as in Examples 1 and 2 was 0.6 kg / cm, and practically sufficient adhesion strength could not be obtained.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上詳述のように、本発明に従えば、銅
メタライズ層またはアルミニウムメタライズ層を表面に
有する窒化アルミニウムセラミックス焼結体による高熱
伝導性基板およびその製造方法が提供される。本発明の
高熱伝導性基板は、従来のものよりも、銅メタライズ層
またはアルミニウムメタライズ層の密着強度および熱衝
撃に対する耐久性が優れている。従って、特に高い熱放
散性が要求される、VLSIパッケージ等に有利に使用
することができる。
As described in detail above, according to the present invention, there is provided a high thermal conductivity substrate made of an aluminum nitride ceramics sintered body having a copper metallized layer or an aluminum metallized layer on its surface, and a method for manufacturing the same. The high thermal conductivity substrate of the present invention is superior to conventional ones in adhesion strength of a copper metallized layer or aluminum metallized layer and durability against thermal shock. Therefore, it can be advantageously used for VLSI packages and the like, which require particularly high heat dissipation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−93683(JP,A) 特開 平5−330958(JP,A) 特開 昭62−216979(JP,A) 特開 昭62−216983(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 41/80 - 41/91 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of front page (56) References JP-A-3-93683 (JP, A) JP-A-5-330958 (JP, A) JP-A-62-216979 (JP, A) JP-A-62- 216983 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 41/80-41/91

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】窒化アルミニウムを主成分とするセラミッ
クス焼結体と、該セラミックス焼結体の表面に形成され
たガラス層と、該ガラス層上に形成された銅メタライズ
層またはアルミニウムメタライズ層とを含み、 該ガラス層を構成するガラスの熱膨張係数が、3×10 -6
〜10×10 -6 -1 である ことを特徴とする高熱伝導性基
板。
1. A ceramic sintered body containing aluminum nitride as a main component, a glass layer formed on the surface of the ceramic sintered body, and a copper metallized layer or an aluminum metallized layer formed on the glass layer. And the coefficient of thermal expansion of the glass constituting the glass layer is 3 × 10 −6
High thermal conductivity substrate, which is a ~10 × 10 -6 -1.
【請求項2】前記ガラス層の厚さが、1〜200 μmであ
ることを特徴とする請求項1に記載の高熱伝導性基板。
2. The high thermal conductive substrate according to claim 1 , wherein the glass layer has a thickness of 1 to 200 μm.
【請求項3】熱履歴および/または熱応力が加わる部位
の前記ガラス層の厚さが、他の部位よりも厚いことを特
徴とする請求項1又は請求項2に記載の高熱伝導性基
板。
Wherein the thickness of said glass layer portions thermal history and / or thermal stress is applied is, high thermal conductivity substrate according to claim 1 or claim 2, characterized in that thicker than other portions.
【請求項4】窒化アルミニウムを主成分とするセラミッ
クス焼結体と、該セラミックス焼結体の表面に形成され
たガラス層と、該セラミックス焼結体の表面に配置され
た銅メタライズ層またはアルミニウムメタライズ層とを
有する高熱伝導性基板を製造する方法において、熱膨張
係数が3×10 -6 〜10×10 -6 -1 であるガラス粉末を含む
ペーストを窒化アルミニウム焼結体表面に塗布する工程
と、該ペーストを焼成してガラス層を形成する工程と、
該ガラス層上に銅メタライズ層またはアルミニウムメタ
ライズ層を形成する工程とを含むことを特徴とする高熱
伝導性基板の製造方法。
4. A ceramics sintered body containing aluminum nitride as a main component, and a ceramics sintered body formed on the surface thereof.
In the method for producing a high thermal conductivity substrate having a glass layer and a copper metallized layer or an aluminum metallized layer arranged on the surface of the ceramic sintered body, thermal expansion is performed.
A step of applying a paste containing a glass powder having a coefficient of 3 × 10 −6 to 10 × 10 −6 ° C. −1 to the surface of the aluminum nitride sintered body , and a step of firing the paste to form a glass layer,
A step of forming a copper metallized layer or an aluminum metallized layer on the glass layer.
【請求項5】前記銅メタライズ層またはアルミニウムメ
タライズ層を形成する工程が、前記ガラス層表面に銅ペ
ーストまたはアルミニウムペーストを塗布する工程と、
該銅ペーストまたはアルミニウムペーストを焼成する工
程とを含むことを特徴とする請求項4に記載の高熱伝導
性基板の製造方法。
5. The step of forming the copper metallized layer or the aluminum metallized layer comprises applying a copper paste or an aluminum paste to the surface of the glass layer,
The method of manufacturing a high thermal conductive substrate according to claim 4 , comprising a step of firing the copper paste or the aluminum paste.
【請求項6】前記銅メタライズ層またはアルミニウムメ
タライズ層を形成する工程が、前記ガラス層表面に銅箔
または銅板あるいはアルミニウム箔またはアルミニウム
板を接着する工程を含むことを特徴とする請求項4に記
載の高熱伝導性基板の製造方法。
6. A step of forming the copper metallization layer or metallized aluminum layer, according to claim 4, characterized in that it comprises a step of bonding a copper foil or copper plate or aluminum foil or an aluminum plate on the glass layer surface For manufacturing a high thermal conductive substrate of.
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