JPH02174145A - 窒化アルミニウム構造体及びその製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム構造体及びその製造方法Info
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- JPH02174145A JPH02174145A JP63328279A JP32827988A JPH02174145A JP H02174145 A JPH02174145 A JP H02174145A JP 63328279 A JP63328279 A JP 63328279A JP 32827988 A JP32827988 A JP 32827988A JP H02174145 A JPH02174145 A JP H02174145A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
窒化アルミニウム構造体及びその製造方法に係り、特に
窒化アルミニウム回路基板上の配線構造及び窒化アルミ
ニウムと金属との接合に関し。
窒化アルミニウム回路基板上の配線構造及び窒化アルミ
ニウムと金属との接合に関し。
窒化アルミニウム基板上に低温焼成で、密着性と導電性
とろう付は性のよいメタライズができるようにして窒化
アルミニウム構造体を得ることを目的とし 窒化アルミニウム基板と、該基板上に形成された酸化銅
層と、該酸化銅層の表層部に該酸化銅層の還元により形
成された銅層を有するように構成する。或いは、窒化ア
ルミニウム基板上に酸化銅を主成分とするペーストを塗
布した後焼成して酸化銅層を形成し、該酸化銅層の表層
部を銅に還元するように構成する。
とろう付は性のよいメタライズができるようにして窒化
アルミニウム構造体を得ることを目的とし 窒化アルミニウム基板と、該基板上に形成された酸化銅
層と、該酸化銅層の表層部に該酸化銅層の還元により形
成された銅層を有するように構成する。或いは、窒化ア
ルミニウム基板上に酸化銅を主成分とするペーストを塗
布した後焼成して酸化銅層を形成し、該酸化銅層の表層
部を銅に還元するように構成する。
本発明は窒化アルミニウム構造体及びそのメタライズ方
法に係り、特に窒化アルミニウム回路基板上の配線構造
及び窒化アルミニウムと金属との接合に関する。
法に係り、特に窒化アルミニウム回路基板上の配線構造
及び窒化アルミニウムと金属との接合に関する。
近年、 ＬＳＩの高密度化が要求され、これを搭載する
回路基板も高密度化に適したセラミック基板が開発され
てきている。
回路基板も高密度化に適したセラミック基板が開発され
てきている。
特に１窒化アルミニウムは放熱性に優れ１熱膨張係数が
ＬＳ４のシリコンに近いため、今後回路基板用の有利な
材料として着目されている。
ＬＳ４のシリコンに近いため、今後回路基板用の有利な
材料として着目されている。
本発明は窒化アルミニウムの構造体において。
窒化アルミニウム基板上の配線構造、又窒化アルミニウ
ム基板と例えばリード等の金属部材の接合に適用できる
。
ム基板と例えばリード等の金属部材の接合に適用できる
。
従来の窒化アルミニウム構造体のメタライズを次の２分
類に分けて説明する。
類に分けて説明する。
（１）配線形成
従来の窒化アルミニウム基板上への配線形成は厚膜方法
と薄膜方法がある。
と薄膜方法がある。
厚膜方法は導電性ペーストを用いるが、導電性ペースト
は酸化物セラミックを対象とした組成であるため、窒化
アルミニウムとの濡れが悪く十分な密着が得られなかっ
た。
は酸化物セラミックを対象とした組成であるため、窒化
アルミニウムとの濡れが悪く十分な密着が得られなかっ
た。
これを改善するために、ペースト中のガラスフリットを
変えるか、あるいは多量に混入させるようにする。
変えるか、あるいは多量に混入させるようにする。
又、窒化アルミニウム表面を酸化させた後、配線する方
法がある。
法がある。
ガラスフリットを変えても、これらはいずれも酸化物で
あるためあまり効果はなく、又ガラスフリットの量を多
くした場合ははんだ付性が劣るようになり、電気抵抗も
大きくなる。
あるためあまり効果はなく、又ガラスフリットの量を多
くした場合ははんだ付性が劣るようになり、電気抵抗も
大きくなる。
一方、窒化アルミニウム表面を酸化させてアルミナにし
た場合は、シリコンと熱膨張係数が異なってしまい、更
に熱放散性が悪くなる。
た場合は、シリコンと熱膨張係数が異なってしまい、更
に熱放散性が悪くなる。
薄膜方法では、基板の成膜前の表面処理及び成膜工程が
複雑になり、コスト高で実用性に乏しいという欠点があ
る。
複雑になり、コスト高で実用性に乏しいという欠点があ
る。
（２）接合方法
従来の窒化アルミニウムと金属との接合は２窒化アルミ
ニウムは金属との濡れが悪いため、その表面に金属層を
形成しても満足な接合強度が得られなかった。
ニウムは金属との濡れが悪いため、その表面に金属層を
形成しても満足な接合強度が得られなかった。
窒化アルミニウムの金属との濡れ性を改善するために。
■ 窒化アルミニウムの表面に酸化アルミニウムを形成
し、 Ｍｏ−Ｍｎ法、溶射法により金属部材を接合する
方法（特開昭５９−１２１１７５号公報）■ 窒化アル
ミニウムの表面に導電性ペーストを塗布し、ろう付けす
る方法。
し、 Ｍｏ−Ｍｎ法、溶射法により金属部材を接合する
方法（特開昭５９−１２１１７５号公報）■ 窒化アル
ミニウムの表面に導電性ペーストを塗布し、ろう付けす
る方法。
■ 窒化アルミニウムの表面にＳｉ、 Ａｌ、 ＭｇＣ
ａ、 Ｆｅを少なくとも１種含む金属酸化物を介してＭ
ｏ、 Ｍｎ、−の少なくとも１種からなる金属層を設け
た後、金属と接合する方法（特公昭５８−１１３９０号
公報）。
ａ、 Ｆｅを少なくとも１種含む金属酸化物を介してＭ
ｏ、 Ｍｎ、−の少なくとも１種からなる金属層を設け
た後、金属と接合する方法（特公昭５８−１１３９０号
公報）。
等がある。
窒化アルミニウムの表面に酸化アルミニウムを形成しこ
の上に金属層を焼成する方法ではメタライズする金属の
焼成温度が１５００°Ｃと高く３窒化アルミニウムその
ものが変質する恐れがある。
の上に金属層を焼成する方法ではメタライズする金属の
焼成温度が１５００°Ｃと高く３窒化アルミニウムその
ものが変質する恐れがある。
導電性ペーストを用いる方法では、主成分の導電性金属
と窒化アルミニウムとの接合強度は根本的に低く、信顧
度の高い接合は困難である。
と窒化アルミニウムとの接合強度は根本的に低く、信顧
度の高い接合は困難である。
又メタライズした金属を介して他の金属と接合する場合
はその金属材料が限定されてしまう。又Ｍｏ、 Ｍｎ、
Ｗ等の金属をメタライズした場合ははんだ付は性やろ
う付は性が悪いため、メタライズした面にＮｉメツキ等
を施すことが必要となり、工程は複雑となる。
はその金属材料が限定されてしまう。又Ｍｏ、 Ｍｎ、
Ｗ等の金属をメタライズした場合ははんだ付は性やろ
う付は性が悪いため、メタライズした面にＮｉメツキ等
を施すことが必要となり、工程は複雑となる。
本発明のＡＩＮ基板と対象は異なるが、アルミナ基板上
に密着性を有して銅導体パターンを形成する従来技術と
して、 Ｃｕペーストの配線パターンを形成後、大気中
１１２０〜１２２０°Ｃで焼成して１アルミナ基板とＣ
ｕの酸化により形成されるＣｕＯ層との界面に、ＡｈＯ
ｔとＣｕＯとの反応により生成されるＣｕＡｌ０□ らなる薄層を形成し１次いで基板を還元性雰囲気中で熱
処理してアルミナ基板上のＣｕＯ層をＣｕに還元する方
法がＵＳＰ４１４０８１７． ＵＳＰ４３１６９２０゜
ＵＳＰ４５０３０９０等に開示されている。還元雰囲気
としてはｆｌｚ、Ｈｚ＋Ｎｚ ｌ還元温度は２５０〜４
５０°Ｃ９或いは７００〜１１００°Ｃ等が開示されて
いる。
に密着性を有して銅導体パターンを形成する従来技術と
して、 Ｃｕペーストの配線パターンを形成後、大気中
１１２０〜１２２０°Ｃで焼成して１アルミナ基板とＣ
ｕの酸化により形成されるＣｕＯ層との界面に、ＡｈＯ
ｔとＣｕＯとの反応により生成されるＣｕＡｌ０□ らなる薄層を形成し１次いで基板を還元性雰囲気中で熱
処理してアルミナ基板上のＣｕＯ層をＣｕに還元する方
法がＵＳＰ４１４０８１７． ＵＳＰ４３１６９２０゜
ＵＳＰ４５０３０９０等に開示されている。還元雰囲気
としてはｆｌｚ、Ｈｚ＋Ｎｚ ｌ還元温度は２５０〜４
５０°Ｃ９或いは７００〜１１００°Ｃ等が開示されて
いる。
しかし、この方法は基板上にＣｕＯ層を形成し。
基板とＣｕＯ層との界面に銅アルミネートスピネル薄層
を生成させ、その後還元雰囲気中でＣｕ層に還元する工
程を有するものであるが、基板がアルミす基板であり、
Ｃｕを含む導体パターンを形成後大気中で１０００″
Ｃ以上の温度での酸化工程を含むものであり１本発明と
は基板材料及び工程が異なるものである。
を生成させ、その後還元雰囲気中でＣｕ層に還元する工
程を有するものであるが、基板がアルミす基板であり、
Ｃｕを含む導体パターンを形成後大気中で１０００″
Ｃ以上の温度での酸化工程を含むものであり１本発明と
は基板材料及び工程が異なるものである。
即ち、 ＡＩＮ基板とＡｌ２Ｏ３基板には次に示すよう
な大きな差があるため本発明の構成、目的、効果が異な
る。
な大きな差があるため本発明の構成、目的、効果が異な
る。
■ ＡＩＮ基板は酸化雰囲気中で高温で焼成できない（
６００°Ｃ以上でＡｌ２Ｏ２となるため）。
６００°Ｃ以上でＡｌ２Ｏ２となるため）。
■ ＡＩＮは窒化物であり基本的には酸化物との濡れが
悪＜、Ａ１□０３基板で通常用いられる密着のためのガ
ラスフリット＋ Ｂｉ２０１． Ｃｒｚ（ｈ、 Ｃｕｚ
Ｏ等は適用できない。
悪＜、Ａ１□０３基板で通常用いられる密着のためのガ
ラスフリット＋ Ｂｉ２０１． Ｃｒｚ（ｈ、 Ｃｕｚ
Ｏ等は適用できない。
■ ＡＩＮ基板はメタライズが困難である。
ＡＩＮへ、容易にしかもＡＩＮの特性を損なわないでＣ
ｕをメタライズできることは、窒化物へのメタライズ方
法として大きな意義を持つことになる（窒化物にメタラ
イズするには２通常は窒化物表面を酸化させて密着して
いる）。
ｕをメタライズできることは、窒化物へのメタライズ方
法として大きな意義を持つことになる（窒化物にメタラ
イズするには２通常は窒化物表面を酸化させて密着して
いる）。
上記のように、窒化アルミニウム基板の実用化を阻む問
題点は、窒化物であるため金属との濡れ性が悪く容易に
メタライズできないことである。
題点は、窒化物であるため金属との濡れ性が悪く容易に
メタライズできないことである。
窒化アルミニウム基板へのメタライズに要求される条件
は （１）放熱性、熱膨張係数等の窒化アルミニウムの優れ
た特性を損なわずに、窒化アルミニウム基板上に容易に
、且つ安価に回路配線の形成を可能とし く２）多種類の金属を低温処理で、容易に且つ強固に窒
化アルミニウム基板に接合できることである。
は （１）放熱性、熱膨張係数等の窒化アルミニウムの優れ
た特性を損なわずに、窒化アルミニウム基板上に容易に
、且つ安価に回路配線の形成を可能とし く２）多種類の金属を低温処理で、容易に且つ強固に窒
化アルミニウム基板に接合できることである。
本発明は窒化アルミニウム基板上にその特性をｔ員なわ
ないような低温焼成で、密着性と導電性とろう付は性の
よいメタライズをできるようにして。
ないような低温焼成で、密着性と導電性とろう付は性の
よいメタライズをできるようにして。
放熱性、熱膨張係数等の優れた特性を持つ窒化アルミニ
ウム構造体を得ることを目的とする。
ウム構造体を得ることを目的とする。
上記課題の解決は、窒化アルミニウム基板と。
該基板上に形成された酸化銅（ＣｕｚＯ及びＣｕ ｚｏ
とＣｕＯの混合）層と、該酸化銅層の表層部に該酸化銅
層の還元により形成された銅層を有することを特徴とす
る窒化アルミニウム構造体、或いは、窒化アルミニウム
基板上に酸化銅を主成分とするペーストを塗布した後焼
成して酸化銅層を形成し。
とＣｕＯの混合）層と、該酸化銅層の表層部に該酸化銅
層の還元により形成された銅層を有することを特徴とす
る窒化アルミニウム構造体、或いは、窒化アルミニウム
基板上に酸化銅を主成分とするペーストを塗布した後焼
成して酸化銅層を形成し。
該酸化銅層の表層部を銅に還元することを特徴とする窒
化アルミニウム構造体の製造方法により達成される。
化アルミニウム構造体の製造方法により達成される。
本発明は。
（１）窒化アルミニウム表面層を低温で酸化させること
が可能なＣｕＯ（焼成後ＣｕｚＯになる）及びＡＩｚ０
３と接合強度の高いＣｕ２Ｏをその表面に焼結させ１次
にＣｕｚＯ，ＣｕＯ表面をＣｕに還元することにより高
い導電性を得ることを利用したものである。
が可能なＣｕＯ（焼成後ＣｕｚＯになる）及びＡＩｚ０
３と接合強度の高いＣｕ２Ｏをその表面に焼結させ１次
にＣｕｚＯ，ＣｕＯ表面をＣｕに還元することにより高
い導電性を得ることを利用したものである。
窒化アルミニウムは通常酸化物との密着性が悪イカ、Ｃ
ｕＯヤＰｂＯハ低温（１０００″Ｃ以下） テＡＩＮ表
面を酸化でき、又、 ＣｕｚＯもその効果がありさらに
酸化膜への密着性が高い。そしてＣｕｚＯ，ＣｕＯはｃ
。
ｕＯヤＰｂＯハ低温（１０００″Ｃ以下） テＡＩＮ表
面を酸化でき、又、 ＣｕｚＯもその効果がありさらに
酸化膜への密着性が高い。そしてＣｕｚＯ，ＣｕＯはｃ
。
雰囲気で２５０°Ｃに加熱すると、或いは水素雰囲気で
７５０°Ｃ以上に加熱すると還元されてＣｕとなり。
７５０°Ｃ以上に加熱すると還元されてＣｕとなり。
導電体として利用できる。
（２）又３本発明は窒化アルミニウムと接合強度の高い
ＣｕｚＯを表面に焼結させ、このＣｕ２Ｏの表面をはん
だ付は性やろう付は性のよいＣｕに還元し、生成したＣ
ｕ層を介してはんだ付けやろう付けにより多種類の金属
を窒化アルミニウム基板に強固に接合できることを利用
したものである。
ＣｕｚＯを表面に焼結させ、このＣｕ２Ｏの表面をはん
だ付は性やろう付は性のよいＣｕに還元し、生成したＣ
ｕ層を介してはんだ付けやろう付けにより多種類の金属
を窒化アルミニウム基板に強固に接合できることを利用
したものである。
上記のように１本発明においては、まず窒化アルミニウ
ムを変質させないような低温焼成が可能で、且つ窒化ア
ルミニウムとの密着性がよい酸化膜としてＣｕｂ、 Ｃ
ｕｚＯ、ＰｂＯ等を選び、それらの内。
ムを変質させないような低温焼成が可能で、且つ窒化ア
ルミニウムとの密着性がよい酸化膜としてＣｕｂ、 Ｃ
ｕｚＯ、ＰｂＯ等を選び、それらの内。
それらの酸化物を還元した際に導電性とろう付は性の良
いものとしてＣｕｂ、 Ｃｕ２Ｏを選んだ。
いものとしてＣｕｂ、 Ｃｕ２Ｏを選んだ。
従来の還元法による酸化第一銅法１と呼ばれる方法は１
酸化物セラミツクス（ＡＩ２ｏｉ＋ Ｚｒ０ｚ＋ ’ｇ
。
酸化物セラミツクス（ＡＩ２ｏｉ＋ Ｚｒ０ｚ＋ ’ｇ
。
等）を接合する方法である。この方法では酸化第一銅（
ＣｕｚＯ）と酸化物セラミックスとの濡れ性がよいこと
を利用している。これは、温度１０００〜１２００°Ｃ
でＣｕ ｔｏがＣｕに還元される際、 Ｃｕ又はＣｕ、
Ｏと酸化物セラミックスが反応するためである。
ＣｕｚＯ）と酸化物セラミックスとの濡れ性がよいこと
を利用している。これは、温度１０００〜１２００°Ｃ
でＣｕ ｔｏがＣｕに還元される際、 Ｃｕ又はＣｕ、
Ｏと酸化物セラミックスが反応するためである。
１）荒田既知明、大森 明；溶接学会誌。
νｏ１．５２．Ｎｏ、８． ｐ６２４．（１９８３）。
これに対して９本発明の還元法は、被着体が酸化物に代
わり窒化物であり、焼成温度が１０００〜１２００’Ｃ
に代わり１０００°Ｃ以下と低い。
わり窒化物であり、焼成温度が１０００〜１２００’Ｃ
に代わり１０００°Ｃ以下と低い。
前記のように、 ＡＩＮ基板は金属との濡れ性が劣るた
め、 Ｍｏ−Ｍｎ、 Ｍｏ、 Ｍｎ、ｗ等をメタライズ
しようとしても被着しにくい欠点があった。
め、 Ｍｏ−Ｍｎ、 Ｍｏ、 Ｍｎ、ｗ等をメタライズ
しようとしても被着しにくい欠点があった。
本発明はＡＩＮ基板と金属、金属酸化物の濡れ性を評価
するため、金属としてはＣｕ、金属酸化物としてはＣｕ
ｚＯ，ＣｕＯを選び、 ＡＩＮ基板上に導体パターン形
成後の密着強度の測定を次のようにして行った。
するため、金属としてはＣｕ、金属酸化物としてはＣｕ
ｚＯ，ＣｕＯを選び、 ＡＩＮ基板上に導体パターン形
成後の密着強度の測定を次のようにして行った。
市販の１００ｍｍ Ｘ １００ｍｍのＣａＯ添加の窒化
アルミニウム基板１上に、各々Ｃｕペースト、ＣｕｚＯ
ペースト及びＣｕＯペーストをスクリーン印刷で厚さ３
０μｍ１幅２００μｍの配線パターンと図示しないが２
ｍｍ Ｘ ２ｍｍのパッドを形成した。
アルミニウム基板１上に、各々Ｃｕペースト、ＣｕｚＯ
ペースト及びＣｕＯペーストをスクリーン印刷で厚さ３
０μｍ１幅２００μｍの配線パターンと図示しないが２
ｍｍ Ｘ ２ｍｍのパッドを形成した。
ここで、使用したＣｕペース）、ＣｕｚＯペースト及び
ＣｕＯペーストの成分を次表に示す。
ＣｕＯペーストの成分を次表に示す。
Ｃｕペースト
成分 添加量（ｐｈｒ）Ｃｕ
１００ ガラス（軟化点５００°Ｃ） ３ エチルセルローズ ２ 高沸点アルコール １２ ＣＩ＋２０ペースト 成分 添加量（ｐｈｒ）Ｃｕｚｏ
１００ ガラス（軟化点５００°Ｃ） ３ エチルセルローズ ２ 高沸点アルコール １２ ペースト 成分 添加量（ｐｈｒ）ＣｕＯ１００ ｕ０ ｐｂｏ ５ガラス（軟
化点５００”Ｃ） ３ エチルセルローズ ２ 高沸点アルコール １２ ここで、ガラス成分は鉛硼珪酸である。
１００ ガラス（軟化点５００°Ｃ） ３ エチルセルローズ ２ 高沸点アルコール １２ ＣＩ＋２０ペースト 成分 添加量（ｐｈｒ）Ｃｕｚｏ
１００ ガラス（軟化点５００°Ｃ） ３ エチルセルローズ ２ 高沸点アルコール １２ ペースト 成分 添加量（ｐｈｒ）ＣｕＯ１００ ｕ０ ｐｂｏ ５ガラス（軟
化点５００”Ｃ） ３ エチルセルローズ ２ 高沸点アルコール １２ ここで、ガラス成分は鉛硼珪酸である。
この基板を窒素（含酸素濃度２０ｐｐｍ）中で８５０’
Ｃで２０分間焼成し、その後ＣＯ雰囲気中で３００’Ｃ
で１０分間加熱した。
Ｃで２０分間焼成し、その後ＣＯ雰囲気中で３００’Ｃ
で１０分間加熱した。
配線パッドの評価は、 ５ｂ−ｐｂはんだでパッドにピ
ンを付けてこれを引っ張って測定した密着強度は下記の
通りである。
ンを付けてこれを引っ張って測定した密着強度は下記の
通りである。
導体用ペースト 密着強度（ｋｇ／ｍｍ２）Ｃｕペー
スト Ｏ Ｃｕ 、０ペースト ３．２ ＣｕＯペースト １．５ 以上のように、 ＡＩＮ基板への密着性はＣｕｚＯ＞Ｃ
ｕＯ＞Ｃｕであり、導体ペーストとしてＣｕ ２０ペー
ストを用いるのが、有利であることがわかった。
スト Ｏ Ｃｕ 、０ペースト ３．２ ＣｕＯペースト １．５ 以上のように、 ＡＩＮ基板への密着性はＣｕｚＯ＞Ｃ
ｕＯ＞Ｃｕであり、導体ペーストとしてＣｕ ２０ペー
ストを用いるのが、有利であることがわかった。
又１本発明において、 ＡＩＮ基板上へ導体ペーストパ
ターンを形成した後に、 ＡＩＮ基板との密着性を得る
ための熱処理条件として、８５０〜１０００°Ｃとする
のは、下記の理由による。
ターンを形成した後に、 ＡＩＮ基板との密着性を得る
ための熱処理条件として、８５０〜１０００°Ｃとする
のは、下記の理由による。
８５０°Ｃ以下ではＡＩＮとＣＬＩ２０との反応が十分
でなく、ＡＩＮ基板とＣｕＯ層との界面における反応生
成物の形成が十分でなく、ＡＩＮ基板とＣｕＯ層の強固
な密着性が得られない。又１０００°Ｃ以上では窒素雰
囲気中の酸素の影響が大きくなり、基板表面から内部ま
で酸化が進んでしまうため、基板の熱伝導特性及び熱膨
張特性が悪くなってしまう。
でなく、ＡＩＮ基板とＣｕＯ層との界面における反応生
成物の形成が十分でなく、ＡＩＮ基板とＣｕＯ層の強固
な密着性が得られない。又１０００°Ｃ以上では窒素雰
囲気中の酸素の影響が大きくなり、基板表面から内部ま
で酸化が進んでしまうため、基板の熱伝導特性及び熱膨
張特性が悪くなってしまう。
上記熱処理工程の雰囲気として、酸素を１０〜２０ｐｐ
ｍ含む窒素等の不活性ガスが好ましいもののＡＩＮ基板
の酸化速度は小さいため、完全な不活性ガス雰囲気中で
は８００〜９００°ＣでＡＩＮ表面を酸化させることが
可能なＣｕＯペーストを用いることもできる。なおこの
場合、焼結時はＣｕＯがＣｕｚＯになり更にＡＩＮ表面
を完全に酸化させるために、 ＣｕＯがＣＬ＋２０にな
る９５０°Ｃ以上の焼成温度が必要である。
ｍ含む窒素等の不活性ガスが好ましいもののＡＩＮ基板
の酸化速度は小さいため、完全な不活性ガス雰囲気中で
は８００〜９００°ＣでＡＩＮ表面を酸化させることが
可能なＣｕＯペーストを用いることもできる。なおこの
場合、焼結時はＣｕＯがＣｕｚＯになり更にＡＩＮ表面
を完全に酸化させるために、 ＣｕＯがＣＬ＋２０にな
る９５０°Ｃ以上の焼成温度が必要である。
ＡＩＮ基板上にＣｕ２Ｏ層を強固に密着させる熱処理工
程の後、 ＣｕｚＯ層の少なくともその表面層部分をＣ
ｕに還元する熱処理工程を行う。
程の後、 ＣｕｚＯ層の少なくともその表面層部分をＣ
ｕに還元する熱処理工程を行う。
Ｃｕ ２０のＣｕへの還元熱処理工程としては、形成さ
れる導体パターンの電気抵抗が数μΩ・ｃｍ以下となる
条件、及び密着強度が数Ｋｇ／ｍｍ”以上となる条件で
行う。
れる導体パターンの電気抵抗が数μΩ・ｃｍ以下となる
条件、及び密着強度が数Ｋｇ／ｍｍ”以上となる条件で
行う。
還元熱処理工程の還元温度は
ＣＯ雰囲気を用いる場合：２５０〜４５０ ’Ｃ１１□
雰囲気を用いる場合ニア５０〜９００ ’Ｃである。
雰囲気を用いる場合ニア５０〜９００ ’Ｃである。
一方、 ＡｌｚＯｉ基板に、 Ｃｕ、 Ｃｕ２Ｏ，Ｃｕ
ＯペーストをＡｌｉ基板同様にメタライズした結果（１
０〜２０ｐｐｍの酸素を含む窒素雰囲気中で８５０°Ｃ
で３０分焼成）は下記の通りである。
ＯペーストをＡｌｉ基板同様にメタライズした結果（１
０〜２０ｐｐｍの酸素を含む窒素雰囲気中で８５０°Ｃ
で３０分焼成）は下記の通りである。
導体用ペースト 密着強度（ｋｇ／ｍｍ２）Ｃｕペー
スト １．５ ＣｕｚＯペースト ３．２ ＣｕＯペースト ３．２ このように、 Ａ１．０３基板に対してはガラス。
スト １．５ ＣｕｚＯペースト ３．２ ＣｕＯペースト ３．２ このように、 Ａ１．０３基板に対してはガラス。
Ｃｕ ２０及びＣｕＯ等の酸化物が十分濡れるため、す
べて高い密着強度が得られる。
べて高い密着強度が得られる。
第１図は本発明の構造体の一実施例を説明する斜視図で
ある。
ある。
図を用いて、配線形成工程を含めてその構造を説明する
。
。
図において、窒化アルミニウム基板１上にＣｕＯを主成
分とするペーストをスクリーン印刷により配線し、窒素
等の不活性ガスの雰囲気中で９５０〜１０００°Ｃで３
０分間焼成し、厚さ１０〜５０μｍのＣｕｚＯ層（配線
パターン）２を形成する。
分とするペーストをスクリーン印刷により配線し、窒素
等の不活性ガスの雰囲気中で９５０〜１０００°Ｃで３
０分間焼成し、厚さ１０〜５０μｍのＣｕｚＯ層（配線
パターン）２を形成する。
この熱処理で、 ＡＩＮとＣｕＯとの反応生成物が表面
に形成される。この界面の反応生成物によりＡＩＮ基板
とＣｕ４０層との強固な密着性が得られる。
に形成される。この界面の反応生成物によりＡＩＮ基板
とＣｕ４０層との強固な密着性が得られる。
反応生成物は次式
％式％
で導かれるＡ ｌＣｕＮ０化合物と推定される。
次に、配線パターン２を形成した基板を水素８ＣＯ等の
還元雰囲気中で加熱し、 ＣｕｚＯ層の表面を還元して
Ｃｕ層２Ａと残余のＣｕ 、０層２Ｂを形成する。
還元雰囲気中で加熱し、 ＣｕｚＯ層の表面を還元して
Ｃｕ層２Ａと残余のＣｕ 、０層２Ｂを形成する。
加熱温度は水素の場合は前記の７５０〜９００°Ｃ３Ｃ
Ｏの場合は２５０〜４５Ｑ’Ｃ，加熱時間は加熱温度Ｃ
ｕ２０層の膜厚、密度等を考慮して決める。
Ｏの場合は２５０〜４５Ｑ’Ｃ，加熱時間は加熱温度Ｃ
ｕ２０層の膜厚、密度等を考慮して決める。
この際、最初のＣｕ２Ｏ層が薄過ぎる場合は、還元過程
でのＣｕ層２Ａと還元後のＣｕ２０層２Ｂの厚さの制御
ができず、全層がＣｕ層２Ａとなり易い。又、配線パタ
ーン２の端部においては全層がＣｕ層２Ａとなり易い。
でのＣｕ層２Ａと還元後のＣｕ２０層２Ｂの厚さの制御
ができず、全層がＣｕ層２Ａとなり易い。又、配線パタ
ーン２の端部においては全層がＣｕ層２Ａとなり易い。
還元後のＣｕ、０層２Ｂが厚過ぎる場合は、基板との密
着強度が低下する。
着強度が低下する。
次に、実施例に使用した材料、プロセス、結果について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
市販の１００ｍｍ Ｘ １００ｍｍのＣａＯ添加の窒化
アルミニウム基板ｌ上に、 ＣｕＯを主成分とするペー
スト（ペースト中にＣｕを添加した理由は焼成後Ｃｕｔ
Ｏと成りやすいからである）をスクリーン印刷で厚さ３
０μｍ１幅２００μｍの配線パターンと図示しないが２
ｍｍ Ｘ ２ｍｍのパッドを形成した。
アルミニウム基板ｌ上に、 ＣｕＯを主成分とするペー
スト（ペースト中にＣｕを添加した理由は焼成後Ｃｕｔ
Ｏと成りやすいからである）をスクリーン印刷で厚さ３
０μｍ１幅２００μｍの配線パターンと図示しないが２
ｍｍ Ｘ ２ｍｍのパッドを形成した。
ここで、使用したＣｕＯペーストの成分を次表に示す。
成分 添加量（ｐｈｒ）Ｃｕ０
１００ ＰｂＯ５ Ｃｕ ２０ エチルセルローズ ２ 高沸点アルコール １２ この基板を窒素中で９５０°Ｃで２０分間焼成し、その
後水素雰囲気中で８００″Ｃで１０分間加熱した。
１００ ＰｂＯ５ Ｃｕ ２０ エチルセルローズ ２ 高沸点アルコール １２ この基板を窒素中で９５０°Ｃで２０分間焼成し、その
後水素雰囲気中で８００″Ｃで１０分間加熱した。
配線パッドの評価は、 ５ｂ−ｐｂはんだでパ・ンドに
ピンを付けてこれを引っ張って測定した密着強度は２ｋ
ｇ／ｍｍ２．配線パターンの電気抵抗率は３μΩ・（ｊ
ｌであった。
ピンを付けてこれを引っ張って測定した密着強度は２ｋ
ｇ／ｍｍ２．配線パターンの電気抵抗率は３μΩ・（ｊ
ｌであった。
上記の実施例は単板上への配線であるが、Ｗ。
Ｍｏ層を内層に配線した多層窒化アルミニウム基板に対
しては９表面との導通を得るためにバイア部（スルーホ
ール）にＣｕペーストを印刷し、その他のパターンやパ
ッドはＣｕＯペーストで印刷することにより本発明を適
用できる。
しては９表面との導通を得るためにバイア部（スルーホ
ール）にＣｕペーストを印刷し、その他のパターンやパ
ッドはＣｕＯペーストで印刷することにより本発明を適
用できる。
第２図は接合方法の一実施例を説明する断面図である。
図において、窒化アルミニウム基板ｌ上にＣｕＯを主成
分とするペーストを印刷し、窒素中で８５０〜１１００
°Ｃで１０〜６０分間焼成し、厚さ１０〜５０μｍのＣ
ｕ２Ｏ層２を形成する。
分とするペーストを印刷し、窒素中で８５０〜１１００
°Ｃで１０〜６０分間焼成し、厚さ１０〜５０μｍのＣ
ｕ２Ｏ層２を形成する。
この熱処理により、 ＡＩＮ基板とＣｕＯ層の界面に＾
ＩＮとＣｕＯとの反応生成物が形成され、 ＣｕＯ層の
ＡＩＮ基板への密着性を強固なものとする。
ＩＮとＣｕＯとの反応生成物が形成され、 ＣｕＯ層の
ＡＩＮ基板への密着性を強固なものとする。
次に、 ＣＬ１２０層２を形成した基板を水素、 ＣＯ
等の還元雰囲気中で加熱し、 Ｃｕ２Ｏ層の表面を還元
してＣｕ層２Ａと残余のＣｕｚＯＦｉ２Ｂを形成する。
等の還元雰囲気中で加熱し、 Ｃｕ２Ｏ層の表面を還元
してＣｕ層２Ａと残余のＣｕｚＯＦｉ２Ｂを形成する。
加熱は、前記の温度で行い、水素の場合は７５０〜９０
０ ’Ｃで３０〜６０分間、 ＣＯの場合は２５０〜４
５０°Ｃで１０〜６０分間である。
０ ’Ｃで３０〜６０分間、 ＣＯの場合は２５０〜４
５０°Ｃで１０〜６０分間である。
次に、 Ｃｕ層静とはんだ或いはろう付けにより金属部
材３を接合する。図中、４ははんだ（或いはろう）層で
ある。
材３を接合する。図中、４ははんだ（或いはろう）層で
ある。
次に、実施例に使用した材料、プロセス、結果について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
市販の１００ｍｍ Ｘ １００ｍｍのＣａＯ添加の窒化
アルミニウム基板１上に、 ＣｕＯペーストをスクリー
ン印刷で厚さ３０μｍ、大きさ２ｍｍ Ｘ ２ｍｍのパ
ッドを印刷した。
アルミニウム基板１上に、 ＣｕＯペーストをスクリー
ン印刷で厚さ３０μｍ、大きさ２ｍｍ Ｘ ２ｍｍのパ
ッドを印刷した。
ここで、使用したＣｕＯペーストの成分を次表に示す。
成分 添加量（ｐｈｒ）ＣｕＯ１００
ＰｂＯ５
Ｃｕ ２０
エチルセルローズ ２
高沸点アルコール １２
この基板を窒素中で９００″Ｃで２０分間焼成し、その
後水素中で７５０’Ｃで２０分間加熱し、 Ｃｕ、０層
２の表面約１０μｍをＣｕに還元した。
後水素中で７５０’Ｃで２０分間加熱し、 Ｃｕ、０層
２の表面約１０μｍをＣｕに還元した。
接合強度は５ｂ−ｐｂはんだで予備はんだしたパッドに
ピンをはんだ付けしてこれを引っ張って測定した。各種
の接合しようする金属に対する結果を次に示す。
ピンをはんだ付けしてこれを引っ張って測定した。各種
の接合しようする金属に対する結果を次に示す。
接合金属 接合強度（ｋｇ／ｍｍｚ）Ｃｕ
５〜７ Ｆ ｅ −Ｎ ｉ ５〜？ ＳＯＳ ３０４ ５〜７ 上記の実施例では、接合ははんだ付けで行ったが、接合
金属、または接合個所の耐熱温度によりろう材を用いる
ことができる。又、接合個所にめっき処理を施すことも
できる。
５〜７ Ｆ ｅ −Ｎ ｉ ５〜？ ＳＯＳ ３０４ ５〜７ 上記の実施例では、接合ははんだ付けで行ったが、接合
金属、または接合個所の耐熱温度によりろう材を用いる
ことができる。又、接合個所にめっき処理を施すことも
できる。
以上説明したように本発明によれば、窒化アルミニウム
基板上にその特性を…なわないような低温焼成で、密着
性と導電性とろう付は性のよいメタライズが容易に且つ
安価にできるようになり。
基板上にその特性を…なわないような低温焼成で、密着
性と導電性とろう付は性のよいメタライズが容易に且つ
安価にできるようになり。
放熱性、熱膨張係数等の優れた特性を持つ窒化アルミニ
ウム構造体を得ることができる。
ウム構造体を得ることができる。
第１図は本発明の構造体の一実施例を説明する斜視図。
第２図は接合方法の一実施例を説明する断面図である。
図において。
■は窒化アルミニウム基板。
２は還元前のＣｕ２０層。
加は還元されたＣｕ層。
２Ｂは残余のＣｕ２０層。
３は接合しようとする金属部材。
４ははんだ（或いはろう）層
Claims (2)
- （１）窒化アルミニウム基板と，該基板上に形成された
酸化銅層と，該酸化銅層の表層部に該酸化銅層の還元に
より形成された銅層を有することを特徴とする窒化アル
ミニウム構造体。 - （２）窒化アルミニウム基板上に酸化銅を主成分とする
ペーストを塗布した後焼成して酸化銅層を形成し，該酸
化銅層の表層部を銅に還元することを特徴とする窒化ア
ルミニウム構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63328279A JPH02174145A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 窒化アルミニウム構造体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63328279A JPH02174145A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 窒化アルミニウム構造体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02174145A true JPH02174145A (ja) | 1990-07-05 |
Family
ID=18208452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63328279A Pending JPH02174145A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 窒化アルミニウム構造体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02174145A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8178973B2 (en) | 2007-12-26 | 2012-05-15 | Lg Display Co., Ltd. | Copper wire, method for fabricating the same, and thin film transistor substrate with the same |
| WO2016097112A2 (fr) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Piece en ceramique metallisee, son procede de preparation, et procede pour assembler cette piece avec une piece en metal ou en ceramique |
| JP2021005562A (ja) * | 2017-03-16 | 2021-01-14 | 旭化成株式会社 | 分散体並びにこれを用いた導電性パターン付構造体の製造方法及び導電性パターン付構造体 |
| US11328835B2 (en) | 2017-03-16 | 2022-05-10 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Dispersing element, method for manufacturing structure with conductive pattern using the same, and structure with conductive pattern |
| US11760895B2 (en) | 2017-07-27 | 2023-09-19 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Copper oxide ink and method for producing conductive substrate using same, product containing coating film and method for producing product using same, method for producing product with conductive pattern, and product with conductive pattern |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP63328279A patent/JPH02174145A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8178973B2 (en) | 2007-12-26 | 2012-05-15 | Lg Display Co., Ltd. | Copper wire, method for fabricating the same, and thin film transistor substrate with the same |
| WO2016097112A2 (fr) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Piece en ceramique metallisee, son procede de preparation, et procede pour assembler cette piece avec une piece en metal ou en ceramique |
| FR3030506A1 (fr) * | 2014-12-18 | 2016-06-24 | Commissariat Energie Atomique | Piece en ceramique metallisee, son procede de preparation, et procede pour assembler cette piece avec une piece en metal ou en ceramique. |
| WO2016097112A3 (fr) * | 2014-12-18 | 2016-08-18 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Piece en ceramique metallisee, son procede de preparation, et procede pour assembler cette piece avec une piece en metal ou en ceramique |
| JP2021005562A (ja) * | 2017-03-16 | 2021-01-14 | 旭化成株式会社 | 分散体並びにこれを用いた導電性パターン付構造体の製造方法及び導電性パターン付構造体 |
| US11270809B2 (en) | 2017-03-16 | 2022-03-08 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Dispersing element, method for manufacturing structure with conductive pattern using the same, and structure with conductive pattern |
| US11328835B2 (en) | 2017-03-16 | 2022-05-10 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Dispersing element, method for manufacturing structure with conductive pattern using the same, and structure with conductive pattern |
| JP2022119790A (ja) * | 2017-03-16 | 2022-08-17 | 旭化成株式会社 | 分散体並びにこれを用いた導電性パターン付構造体の製造方法及び導電性パターン付構造体 |
| US11760895B2 (en) | 2017-07-27 | 2023-09-19 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Copper oxide ink and method for producing conductive substrate using same, product containing coating film and method for producing product using same, method for producing product with conductive pattern, and product with conductive pattern |
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