JP4903631B2

JP4903631B2 - メタライズド基板およびその製造方法

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Publication number: JP4903631B2
Application number: JP2007137037A
Authority: JP
Inventors: 菅原　　研; 泰幸山本; 昌克前田
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-05-23
Also published as: JP2008290314A

Description

本発明は、新規な構成のメタライズド基板およびその製造方法に関する。特に、光の反射および光の透過を防ぐ必要がある用途において使用される黒色メタライズド基板およびその製造方法に関する。

電子素子を実装するためのメタライズド基板として、基板の表面が黒色であり、光の反射および光の透過が抑制された基板が必要とされる場合がある。例えば、ＬＥＤ等の発光素子を実装した基板において、ＬＥＤ等の光を点光源として外部に放出したい場合がある。この場合、黒色基板を用いると、ＬＥＤからの光を黒色基板が吸収するため、基板表面での光反射がなくなり、ＬＥＤから直接的に放出される光のみが点光源として外部に放出される。また、例えば、基板の内部の機器等を保護するため、紫外線等が基板を透過するのを防ぐことが必要とされる場合がある。この場合、黒色基板を用いると、紫外線等の光を黒色基板が吸収するので、光が基板を透過するのを防止できる（特許文献１）。

また、メタライズド基板は、搭載する電子素子が放出する熱を外部に効率よく放出させて、電子素子が熱により劣化するのを防ぐ必要がある。このため、熱伝導率が高い材料でメタライズド基板を形成する必要があった。

従来、放熱性がよい黒色メタライズド基板としては、窒化アルミニウムに黒色化するための発色成分として遷移金属化合物を加えたものをシート状に成型し、表面に高融点金属からなるメタライズ層を形成して、コファイア法により全体を焼成することで形成していた。
特開平１０−７９５７７号公報

しかし、黒色化するための発色成分として、遷移金属化合物を加えているので、このような添加剤を加えない窒化アルミニウム基板に比較すると熱伝導率が低下してしまうという問題がった。また、このような発色成分を加えることで、基板の絶縁性が低下してしまうという問題もあった。また、コファイア法で作製した場合、高融点金属とＡｌＮとの収縮率が異なるため、焼成後に基板に反り、変形が生じる虞があった。

そこで、本発明は、搭載したＬＥＤ等からの光を吸収して、光の反射および光の透過を防ぐことができ、熱伝導率が高く、かつ、絶縁性が優れた、黒色メタライズ基板、および、焼成後に変形等が生じない黒色メタライズ基板の製造方法を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

第１の本発明は、窒化アルミニウム焼結体基板（１０）、その上に形成された光吸収層（２０）、その上に形成された絶縁層（３０）、および、その上に形成された金属層（４０）、を備えて構成されるメタライズド基板（１００）である。第１の本発明は、熱伝導率が高い窒化アルミニウム焼結体基板（１０）を備えているので、搭載する素子からの熱を効率的に外部に放出できる放熱性の高い基板である。また、光吸収層（２０）を備えているので、搭載した発光素子等からの光を吸収して光反射および光透過を防止できる。さらに絶縁層（３０）を介して配線パターンとなる金属層（４０）が形成されているので、配線パターンがショートすることがない。また、この絶縁層（３０）が形成されることにより、より一層、光を吸収する黒色に近いメタライズド基板にすることができ、搭載した発光素子等からの光を吸収して光反射および光透過を防止できる。

第１の本発明において、窒化アルミニウム焼結体基板（１０）、その上に形成された光吸収層（２０）、その上に形成された絶縁層（３０）を備えた基板の部分における、絶縁層（３０）側から測定した明度Ｌ^＊は、５０以下であることが好ましい。この明度Ｌ^＊を測定する基板の部分は、得られたメタライズド基板（１００）おいて、配線パターンとなる金属層（４０）が形成されていない部分である。このように明度Ｌ^＊が低い黒色の基板とすることで、搭載する発光素子等からの光を十分に吸収し、光反射および光透過を防止できる。なお、上記明度Ｌ^＊は、ＪＩＳＺ８７２９に規定されたＣＩＥ（１９７６）の明度Ｌ^＊を指す。

第１の本発明において、光吸収層（２０）は高融点金属層（２０ａ）とすることができる。また、高融点金属層を形成する高融点金属としては、タングステンまたはモリブデンを用いることができる。このような高融点金属により光吸収層（２０）を形成することによって、搭載する発光素子等からの光を十分に吸収し、光反射および光透過を防止できる層とすることができる。また、高い熱伝導率のメタライズド基板（１００）とすることができる。

第１の本発明において、絶縁層（３０）は、層厚１０μｍ以上１００μｍ以下の窒化アルミニウム（以下、「ＡｌＮ」と省略する場合がある。）からなる層とすることができる。このような層厚のＡｌＮからなる層は、メタライズド基板の製造を容易とするだけでなく、配線パターンのショートをより確実に防止できる。また、このような絶縁層（３０）を形成することにより、得られる基板（１００）が搭載する発光素子等からの光を十分に吸収し、より光反射および光透過を防止できる。

第１の本発明において、金属層（４０）は、高融点金属からなる層であることが好ましい。これにより、他の層を構成するセラミックスと同じ高温で焼成させることができる。

第２の本発明は、窒化アルミニウム焼結体基板（１０）の素子を搭載する側の表面に、高融点金属ペーストを塗布して高融点金属ペースト層（２２ａ）を形成する工程、高融点金属ペースト層（２２ａ）上に窒化アルミニウムペーストを塗布して窒化アルミニウムペースト層（３２ａ）を形成する工程、窒化アルミニウムペースト層（３２ａ）上の配線パターンを形成する位置に金属ペーストを塗布して金属ペースト層（４２）を形成する工程、高融点金属ペースト層（２２ａ）、窒化アルミニウムペースト層（３２ａ）、および、金属ペースト層（４２）を焼成して、高融点金属層（２０ａ）、窒化アルミニウム層（３０ａ）、および、金属層（４０）とする工程、を備えて構成されるメタライズド基板（１００）の製造方法である。高融点金属ペーストとしては、タングステン粉末を含有するタングステンペーストまたはモリブデン粉末を含有するモリブデンペーストが挙げられる。

第２の本発明の製造方法によると、すでに焼結した窒化アルミニウム焼結体基板（１０）上に、各種ペーストを塗布してこれを焼成するというポストファイア法により製造するものであるので、焼成の際における各種ペースト層の収縮変形を抑制できる。そして、製造されたメタライズド基板（１００）は、熱伝導率が高い窒化アルミニウム焼結体基板（１０）を備えているので、放熱性の高い基板であり、高融点金属からなる光吸収層（２０ａ）を備えているので、搭載した発光素子等からの光を吸収し光反射および光透過を防止できる。さらに窒化アルミニウムからなる絶縁層（３０ａ）を介して配線パターンとなる金属層（４０）が形成されているので、配線パターンがショートすることがない。

第２の本発明の製造方法において、窒化アルミニウム層（３０ａ）の層厚が１０μｍ以上１００μｍ以下となるように窒化アルミニウムペーストを塗布することが好ましい。窒化アルミニウム層（３０ａ）をこのような層厚とすることで、メタライズド基板の製造を容易とするだけでなく、配線パターンのショートをより確実に防止でき、さらに、得られる基板（１００）が搭載した発光素子等からの光を十分に吸収してより光反射および光透過を防止できる。

第１の本発明は、熱伝導率が高い窒化アルミニウム焼結体基板（１０）を備えているので、搭載する素子からの熱を効率的に外部に放出できる放熱性の高い基板である。また、光吸収層（２０）を備えているので、搭載した発光素子等からの光を吸収して光反射および光透過を防止できる。さらに絶縁層（３０）を介して配線パターンとなる金属層（４０）が形成されているので、配線パターンがショートすることがない。また、この絶縁層（３０）を形成することにより、得られる基板（１００）が搭載した発光素子等からの光を十分に吸収してより光反射および光透過を防止できる。

以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

＜メタライズド基板＞
図１に本発明のメタライズド基板１００の模式図を示した。本発明のメタライズド基板１００は、窒化アルミニウム焼結体基板１０、光吸収層２０、絶縁層３０、および、金属層４０を備えて構成される。以下、各構成要素について説明する。

（窒化アルミニウム焼結体基板１０）
窒化アルミニウム焼結体基板１０としては、入手の容易さや所望の形状のものを容易に得ることができるといった理由から、焼結体基板を構成するセラミックス粒子の平均粒子径が０．５μｍ〜２０μｍ、より好適には１μｍ〜１５μｍの焼結体基板を使用するのが好適である。なお、このような窒化アルミニウム焼結体基板は、平均粒子径が０．１μｍ〜１５μｍ、好適には０．５μｍ〜５μｍの窒化アルミニウム原料粉末からなるグリーンシートを焼成することにより得ることができる。

上記のグリーンシートには焼結助剤、有機バインダー等が含まれていてもよい。焼結助剤としては、例えば、酸化イットリウムや酸化カルシウムを使用できる。有機バインダーとしては、公知のものが特に制限なく使用可能である。例えば、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル等のアクリル樹脂、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル等のビニル基含有樹脂、ポリオレフィン等の炭化水素樹脂、ポリエチレンオキサイド等の含酸素樹脂などを一種または二種以上混合して使用することができる。この中でも、成形性が良好になるという理由からポリｎ―ブチルメタクリレート、ポリビニルブチラールが特に好適に使用される。

本発明で使用する窒化アルミニウム焼結体基板１０の形状は、特に限定されず、板状体、または板状体の一部に切削加工や穿孔加工を施したもの、あるいは曲面を有する基板でも使用することができる。また、窒化アルミニウム焼結体基板１０はビアホール（即ち、導電体または導電ペーストが充填された貫通孔）や内層配線を有していてもよい。このようなセラミックス焼結体基板１０は、上記したような構造を有するグリーンシートを用いたコファイア法などにより容易に製造することができる。ただし、以下に示すように光吸収層２０を高融点金属により形成した場合は、ビアホールと光吸収層２０がショートしないようにする必要がある。

窒化アルミニウム焼結体基板１０の大きさは特に限定されず、用途に応じて適宜決定すればよい。例えば、ＬＥＤを搭載するための基板である場合には、窒化アルミニウム焼結体基板１０の厚さは一般的には０．１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度とすればよい。窒化アルミニウム焼結体基板１０の厚さが薄すぎると、基板の反りが大きくなる場合がある。

窒化アルミニウム焼結体基板１０は、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、有機バインダー、有機溶媒、可塑剤、分散剤を、ボールミルを用いた湿式混合法等により混合して混合物（セラミックペースト）とし、これをドクターブレード法などでシート成形体（グリーンシート）とし、これを必要により脱脂してから、焼成して作製される。なお、上記混合物をスプレードライ法により乾燥させることにより、顆粒を調製し、これを成形してプレス成形体（グリーンシート）としてもよい。

有機溶媒としては、公知のものが特に制限なく使用可能である。例えば、トルエン、酢酸エチル、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、テキサノール、エタノール等を使用することができ、上記の有機バインダーを溶解しやすい溶媒を選択することがより好ましい。

分散剤としては、公知のものが特に制限なく使用可能である。例えば、リン酸エステル系、ポリカルボン酸系等の分散剤を使用することができる。可塑剤としては、公知のものが特に制限なく使用可能である。例えばフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、アジピン酸ジオクチル等を使用することができる。

セラミックスペーストの組成を以下に示す。有機バインダーは、窒化アルミニウム１００質量部に対して、プレス成形体を得る場合には好ましくは２質量部〜１５質量部、シート成形体を得る場合には好ましくは５質量部〜１５質量部である。また、窒化アルミニウム１００質量部に対して、焼結助剤は、好ましくは２質量部〜１５質量部であり、有機溶媒は、好ましくは１０質量部〜４０質量部であり、可塑剤は、好ましくは０質量部〜５質量部であり、分散剤は、好ましくは０質量部〜５質量部である。

また、グリーンシートの脱脂は、空気や酸素などの酸化性ガス、水素などの還元性ガス、アルゴンや窒素などの不活性ガス、二酸化炭素およびこれらの混合ガスあるいは水蒸気を混合した加湿ガス雰囲気中でグリーン体を熱処理することにより行われる。また、脱脂は、グリーン体に含まれる有機成分の種類や量に応じて、温度：２５０℃〜１２００℃、保持時間：１分〜１０００分、の範囲から適宜選択すればよい。

その際、雰囲気、温度、保持時間を調節することにより、脱脂体全体の酸素量から焼結助剤の酸素量を差し引いた酸素量を、２．５質量％以下にすることが好ましい。これにより、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率を、１４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることができる。また、脱脂処理後の成形体（脱脂体）には、有機バインダーの残分としての炭素成分が含まれるが、この炭素成分の量（濃度）は、５０００ｐｐｍ以下にすることが好ましく、３５００ｐｐｍ以下にすることがさらに好ましい。これは、炭素成分の濃度が５０００ｐｐｍを超える場合には、焼成時に窒化アルミニウム焼結体の緻密化が著しく抑制され、高い熱伝導率を有する焼結体を得るのが困難になるからである。

脱脂処理に続いて行われる焼成は、窒化アルミニウム系セラミックスに通常採用される条件が適用される。例えば、焼成温度は好ましくは１６００℃以上２０００℃以下、より好ましくは１７００℃以上１８５０℃以下で、焼成時間は好ましくは１時間以上２０時間以下、より好ましくは２時間以上１０時間以下である。この焼成の際の雰囲気としては、窒素ガス等の非酸化性ガスの雰囲気下、常圧で行えばよい。

（光吸収層２０）
光吸収層２０は、メタライズド基板１００に搭載した発光素子等からの光を吸収して、光の反射および光の透過を防止するための層である。このような機能を良好に発揮する点から、光吸収層２０は、その上に下記に詳述する絶縁層３０を形成した基板において、絶縁層３０側からＪＩＳ８７２９に準じて測定したＣＩＥ（１９７６）の明度Ｌ^＊が、５０以下となるものであることが好ましく、４５以下となるものがより好ましい。なお、この明度Ｌ^＊の下限値は、低ければ低いほど黒色に近づくため好ましいが、２０以上であれば、搭載した発光素子等からの光を吸収して光反射および光透過を防止できるので、実用的には十分である。

光吸収層２０の層厚は、好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下である。層厚が薄すぎると、光を吸収しきれずに一部透過する虞があり、また層厚が厚すぎると、最終的に得られるメタライズド基板の製造コストが高くなるため好ましくない。

本発明においては、中でも、以下に説明する高融点金属からなる光吸収層２０ａとすることにより、光吸収層２０を上記の好ましい層厚として熱伝導性を付与しつつ、十分な光吸収性を付与できる。

上記した機能を発揮する光吸収層２０としては、光を吸収して、光の反射および光の透過を防止することができる層であれば特に制限されるものではなく、黒色に近い層を形成できる材質からなることが好ましい。この光吸収層２０を具体的に例示すると、黒色セラミックスからなる光吸収層や、高融点金属からなる光吸収層２０ａ（高融点金属層２０ａ）などが挙げられる。

黒色セラミックからなる光吸収層は、公知の方法により形成することができ、黒色セラミックスペーストを塗布し、これを焼成することで形成できる。この黒色セラミックペーストは、セラミックス粉末、焼結助剤、有機バインダー、有機溶媒、可塑剤、分散剤等の成分からなる一般的なセラミックスペーストに、遷移金属化合物を添加することにより形成できる。

本発明において、上記光吸収層２０は、メタライズド基板の生産性、高い熱伝導性、および光の反射および光の透過を防止する効果を考慮すると、高融点金属からなる光吸収層２０ａであることが好ましい。次に、高融点金属からなる光吸収層２０ａについて説明する。

（高融点金属からなる光吸収層２０ａ）
高融点金属からなる光吸収層２０ａは、窒化アルミニウム焼結体基板１０上に高融点金属ペーストを塗布し、これを焼成することで形成できる。高融点金属ペーストとしては、金属粉末、有機バインダー、有機溶媒、分散剤、可塑剤等の成分からなるものが使用できる。

高融点金属ペーストに含まれる高融点金属粉末としては、例えば、タングステン、モリブデンを用いることができる。このような高融点金属は、焼成の際の高温に対する耐熱性を有している。この中でも、電気伝導度およびコストの点から、タングステンを使用することが好ましい。

高融点金属粉末の平均粒径は、好ましくは０．１μｍ以上３μｍ未満であり、より好ましくは０．５μｍ以上２．５μｍ未満である。なお、本発明において、金属粉末の平均粒径は、Ｆｉｓｈｅｒ社製ＳｕｂＳｉｅｖｅＳｉｚｅｒを用いて空気透過法によって測定した値である。

高融点金属ペーストに含まれる有機バインダー、有機溶媒、分散剤、可塑剤については、上記した窒化アルミニウム焼結体基板１０を形成するためのセラミックスペーストにおけるものと同様である。なお、高融点金属ペーストに含まれる有機バインダーおよび有機溶媒と、後に説明する絶縁層３０を形成するために用いるセラミックスペーストおよび金属層４０を形成するために用いる金属ペーストに含まれる有機バインダーおよび有機溶媒とは同種であることが好ましい。これにより各層のなじみがよくなり、各層の密着性が向上する。

高融点金属ペーストには、金属粉末以外の無機成分として、セラミックス粉末を添加するのが好ましい。セラミックス粉末として、窒化アルミニウム粉末、または、後で説明する絶縁層３０を形成する際に使用するセラミックス粉末を添加し、さらには、それを焼結させるための焼結助剤を添加することにより、焼結後において、光吸収層２０ａと窒化アルミニウム焼結体基板１０および絶縁層３０との密着性を向上させることができる。

高融点金属ペーストの組成は、従来のものと特に変わる点はないが、通常、金属粉末１００質量部に対して、有機バインダー、有機溶媒、分散剤、可塑剤などの有機成分が合計で５質量部〜８０質量部、セラミックス粉末や焼結助剤等の無機成分が合計で０質量部〜８０質量部である。ペーストの調製は、各成分を三本ロールミル、プラネタリミキサー等公知の混練装置を用いて適宜混練することにより行うことができる。なお、上記に示した高融点金属ペーストを下記に詳述する金属層にも使用すれば、メタライズド基板の生産性をより高めることができる。

（絶縁層３０）
絶縁層３０は、その上に配線パターンとなる金属層４０を形成するので、絶縁性を備えている必要がある。また、搭載した発光素子等からの光を反射しないで、下部の光吸収層２０に吸収させるためには、絶縁層３０は、上記の通り、光吸収層２０の上に絶縁層３０を形成した基板において、絶縁層３０側からＪＩＳ８７２９に準じて測定した明度Ｌ^＊が５０以下となるものが好ましい。この絶縁層３０は、絶縁性をより確実に高くするだけではなく、理由は明らかではないが、下記の実施例、比較例で示す通り、明度Ｌ^＊をより低くする効果を発揮する。即ち、この絶縁層３０は、基板をより黒色に近づける効果があり、得られるメタライズド基板が、光を十分に吸収し、より光反射および光透過を防止できる。

このような点から、絶縁層３０は、下層の光吸収層２０の効果をより発揮させるために、透明であることが好ましい。この絶縁層３０の材料は、特に限定されず、例えば（ｉ）酸化アルミニウム系セラミックス、酸化ケイ素系セラミックス、酸化カルシウム系セラミックス、酸化マグネシウム系セラミックスなどの酸化物系セラミックス；（ｉｉ）窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックスなどの窒化物系セラミックス；（ｉｉｉ）酸化ベリリウム、炭化ケイ素、ムライト、ホウケイ酸ガラス等を使用することができる。

この中でも、絶縁層３０を熱伝導率の高い層とする点から、中でも、（ｉｉ）窒化物系セラミックスが好ましく、特に窒化アルミニウム系セラミックスが、熱伝導率が高く、高融点金属からなる光吸収層２０ａと熱膨張係数が近いため好ましい。窒化アルミニウムを使用した場合は、その厚みを１０μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは、１５μｍ以上８０μｍ以下とすることで、より確実な絶縁性を有し、明度Ｌ^＊が５０以下となるメタライズド基板１００を作製することができる。絶縁層３０が厚すぎる場合は、発光点と光吸収層２０との間で光が漏れる可能性があり、また、スクリーン印刷を複数回重ねて行う必要があり製造コスト高となるため好ましくない。また、上記した光吸収層２０は、窒化アルミニウム焼結体基板１０との密着性をよくするため、窒化アルミニウムを含有していることが好ましい。よって、この場合、絶縁層３０を窒化アルミニウムにより構成することで、絶縁層３０と光吸収層２０との密着性を良好にできる。

窒化アルミニウムからなる絶縁層３０は、セラミックスペーストを塗布し、焼成することにより形成できる。セラミックスペーストは、セラミックス粉末、焼結助剤、有機バインダー、有機溶媒、分散剤、可塑剤等からなる一般的セラミックスペーストが使用でき、焼結助剤、有機バインダー、有機溶媒、分散剤、可塑剤の種類、および、各成分の組成は、窒化アルミニウム焼結体基板１０を形成するためのセラミックスペーストと同様である。

（金属層４０）
絶縁層３０の上には、所定のパターンで金属層４０が形成され、これが配線パターンとなる。金属層４０は、金属ペーストを、配線パターンを形成する所定の位置に塗布し、これを焼成して形成できる。金属ペーストとしては、金属粉末、有機バインダー、有機溶媒、分散剤、可塑剤等の成分からなる一般的なものを使用できる。金属粉末としては、例えば、タングステン、モリブデン、金、銀、銅等の金属粉末が挙げられる。中でも焼成の際の高温に対する耐熱性がある高融点金属を使用するのが好ましく、密着性の観点から、タングステンまたはモリブデンを使用するのがより好ましく、電気伝導度、コストの観点からタングステンを使用するのがさらに好ましい。

金属粉末以外の有機バインダー等については、上記した高融点金属ペーストにおけるものと同様である。また、各成分の組成についても、上記した高融点金属ペーストにおける組成と同様である。

金属層４０の厚さは、抵抗値を低くする点から下限が好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、密着性をよくする点から上限が好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。

＜メタライズド基板の製造方法＞
図２に本発明のメタライズド基板の製造方法の概要を示した。本発明の製造方法は、窒化アルミニウム焼結体基板１０の素子を搭載する側の表面に、高融点金属ペーストを塗布して高融点金属ペースト層２２ａを形成する工程、高融点金属ペースト層２２ａ上に窒化アルミニウムペーストを塗布して窒化アルミニウムペースト層３２ａを形成する工程、窒化アルミニウムペースト層３２ａ上の配線パターンを形成する位置に金属ペーストを塗布して金属ペースト層４２を形成する工程、により、図２（ａ）に示したように、窒化アルミニウム焼結体基板１０上に各ペースト層を形成する。

そして、高融点金属ペースト層２２ａ、窒化アルミニウムペースト層３２ａ、および、金属ペースト層４２を焼成して、図２（ｂ）に示すように、高融点金属層２０ａ、窒化アルミウム層３０ａ、および、金属層４０とする。場合によっては、焼成前に脱脂してもよい。配線パターンを形成する位置に金属ペーストを塗布する方法としては、スクリーン印刷、カレンダー印刷、パッド印刷等の公知の手法が挙げられる。また、光吸収層となる高融点金属ペーストの焼成および絶縁層となる窒化アルミニウムペーストの焼成、配線パターンとなる金属ペーストの焼成は必ずしも一括して行う必要はなく、多段階で行うこともできるが、生産性を考慮すると上記ペースト層を一括焼成することが好ましい。

脱脂の条件は、窒化アルミニウム焼結体基板１０を作製する際における脱脂の条件と同様である。また、焼成温度および焼成時間等の焼成条件についても、窒化アルミニウム焼結体基板１０を作製する際における条件と同様である。

なお、当然のことながら、前記の方法において、高融点金属ペーストを塗布する代わりに、黒色セラミックスペーストを塗布してやれば、黒色セラミックスからなる光吸収層２０を形成することができる。

第１の本発明においては、すでに焼成された窒化アルミニウム焼結体基板１０上に各ペーストを塗布して、これらを焼成するという、ポストファイア法を採用している。このため、各層の焼成に伴う収縮が抑制され、基板の変形、反りが防止される。

先ず、メタライズド基板の評価方法について説明する。
（評価方法）
１．明度Ｌ^＊の測定
得られたメタライズド基板表面のＣＩＥ（１９７６）明度Ｌ^＊をＪＩＳＺ８７２９に準じて測定した。測定は、色差計（東京電飾製、トップスキャンモデルＴＣ−１８００ＭＫＩＩ）によって測定した。この明度Ｌ^＊は、金属層４０が積層されていない基板の部分において、絶縁層３０側から測定した。

２．透過率と拡散反射率の測定
メタライズド基板表面の４００ｎｍ〜８００ｎｍにおける透過率と拡散反射率を分光光度計（日立製作所社製、Ｕ−３２１０）により測定した。分光光度計には６０φ積分球付属装置（１５０−０９０２；硫酸バリウム塗布）を取り付け、標準試料（反射率１００％）には酸化アルミニウム（日立製作所社製、副白板２１０−０７４０）を用いた。この透過率および拡散反射率も、金属層４０が積層されていない基板の部分において、絶縁層３０側から測定した。

３．絶縁抵抗の測定
メタライズド基板の配線間の絶縁抵抗は配線間の抵抗値を四端子法で測定した。

４．熱拡散率の測定
本発明のメタライズド基板は複合材料であるため、熱伝導度を測る指標として、密度の影響のない熱拡散率を測定した。熱拡散率の測定は、レーザー法熱定数測定装置（理学電気社製、ＬＦ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂ）を用いて、試験片両面に前処理としてドライグラファイトをスプレーした後、金属層４０が積層されていない基板の部分において、絶縁層３０側にレーザーを照射して測定した。

（実施例１）
（窒化アルミニウム焼結基板）
ベース基板となる窒化アルミニウム焼結基板には透光性窒化アルミニウムセラミック（トクヤマ社製、透光性窒化アルミニウムセラミックシェイパル白板ＳＨ−３０、熱伝導率≧１７０Ｗ／ｍ・Ｋ、板厚０．６３５ｍｍ）を用いた。

（光吸収層２０を形成するためのペースト調整）
平均粒径２．１μｍ〜２．５μｍのタングステン粉末１００質量部、平均粒径１．５μｍの窒化アルミニウム粉末５．６質量部、エチルセルロース１．８質量部、テルピネオール１０質量部を混錬し２５℃における粘度を９０Ｐａ・ｓに調整したタングステンペーストを調整した。

（絶縁層３０を形成するためのペースト調整）
平均粒径１．５μｍの窒化アルミニウム粉末（酸素濃度０．８質量％）１００質量部、平均粒径０．５μｍの酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）粉末５質量部とエチルセルロース７．７質量部、テルピネオール５０質量部を混練し２５℃における粘度を６０Ｐａ・ｓに調整した窒化アルミニウムペーストを調製した。

（金属層４０を形成するためのペースト調整）
金属層４０を形成するためのペーストは光吸収層２０を形成するためのペーストと同様に調整した。

（メタライズド基板の製造方法）
前記方法により作製した窒化アルミニウム焼結体基板からなるベース基板の表面に、焼成後に光吸収層となる前記タングステンペーストを、焼成後の厚さが１０μｍとなるようにスクリーン印刷し、１００℃で５分乾燥を行った。次いで、焼成後に絶縁層となる前記窒化アルミニウムペーストを、焼成後の厚さが１８μｍとなるようにスクリーン印刷し、１００℃で５分乾燥を行った。更に、焼成後に金属層となるタングステンペーストを、焼成後の厚さが１０μｍとなるようにスクリーン印刷し、１００℃で５分間乾燥を行った。その後、窒素雰囲気中において焼成温度１７９０℃、焼成時間５時間で焼成を行った。

さらに、このようにして得られたタングステンメタライズド基板の、金属層からなる配線パターン上へのワイヤボンディング性やダイボンディング性を良好なものとするために、タングステンからなる金属層上にＮｉを厚さ３μｍ、Ａｕを厚さ０．５μｍとなるように無電解Ｎｉ／Ａｕめっき処理を施した。

得られたメタライズド基板の各層の厚みを表１に示した。また、上記評価方法に従い測定した明度、絶縁性、熱拡散率、拡散反射率、および、透過率を表２〜表４に示した。

（比較例１）
実施例１において、光吸収層となるタングステンペーストと絶縁層となる窒化アルミニウムペーストをスクリーン印刷しなかった以外は、実施例１と同様にしてメタライズド基板を作製した。各層の厚みを表１に示した。また、上記評価方法に従い測定した明度、絶縁性、熱拡散率、拡散反射率、および、透過率を表２〜表４に示した。

（実施例２〜実施例８、比較例２）
実施例１において、光吸収層２０の厚さと絶縁層３０の厚さを、表１に示すように０〜６７μｍの範囲で変更した以外は、実施例１と同様にしてメタライズド基板を作製した。実施例２〜８、および比較例２のメタライズド基板の各層の厚みを表１に示した。また、上記評価方法に従い測定した明度、絶縁性、熱拡散率、拡散反射率、および、透過率を表２〜表４に示した。

実施例、比較例で示した通り、実施例のメタライズド基板は、明度Ｌ^＊が５０以下となるため、４００ｎｍ〜８００ｎｍにおける拡散反射率を１５．０％以下、および透過率を０．１％未満とすることができる。そのため、これら実施例のメタライズド基板は、光を十分に吸収し、光反射および光透過を防止できることが明らかである。また、実施例のメタライズド基板は、抵抗値が１．２×１０^９Ω以上と高く、優れた絶縁性を示すことも明らかである。さらに、実施例のメタライズド基板は、比較例の基板と比較しても熱拡散率の低下がなく、０．７５ｃｍ^２／ｓ以上のものとなり、高い熱伝導性を示した。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うメタライズド基板、および、メタライズド基板の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明のメタライズド基板１００の層構成を示す模式図である。（ａ）が、本発明のメタライズド基板の製造方法における焼成前の状態を示す模式図であり、（ｂ）が焼成後の状態を示す模式図である。

符号の説明

１０セラミックス焼結体基板
２０光吸収層
２０ａ高融点金属層
２２ａ高融点金属ペースト層
３０絶縁層
３０ａ窒化アルミニウム層
３２ａ窒化アルミニウムペースト層
４０金属層
４２金属ペースト層
１００メタライズド基板

Claims

窒化アルミニウム焼結体基板の素子を搭載する側の表面に、高融点金属ペーストを塗布して高融点金属ペースト層を形成する工程、
前記高融点金属ペースト層上に、焼結助剤として酸化イットリウムを含有する窒化アルミニウムペーストを塗布して窒化アルミニウムペースト層を形成する工程、
前記窒化アルミニウムペースト層上の配線パターンを形成する位置に金属ペーストを塗布して金属ペースト層を形成する工程、
前記高融点金属ペースト層、前記窒化アルミニウムペースト層、および、前記金属ペースト層を焼成して、高融点金属層、窒化アルミニウム層、および、金属層とする工程、
を備えて構成されるメタライズド基板の製造方法。
前記高融点金属ペーストが、タングステン粉末を含有するタングステンペーストまたはモリブデン粉末を有するモリブデンペーストである、請求項１に記載のメタライズド基板の製造方法。
前記窒化アルミニウム層の層厚が１０μｍ以上１００μｍ以下となるように窒化アルミニウムペーストを塗布する、請求項１または２に記載のメタライズド基板の製造方法。