JPH02175672A - 窒化アルミニウムと金属板との接合方法 - Google Patents
窒化アルミニウムと金属板との接合方法Info
- Publication number
- JPH02175672A JPH02175672A JP33301688A JP33301688A JPH02175672A JP H02175672 A JPH02175672 A JP H02175672A JP 33301688 A JP33301688 A JP 33301688A JP 33301688 A JP33301688 A JP 33301688A JP H02175672 A JPH02175672 A JP H02175672A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- aluminum
- ceramic substrate
- heating furnace
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 27
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000011888 foil Substances 0.000 abstract description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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】
〔産業上の利用分野］
この発明は、窒化アルミニウムと金属板とを接合する接
合方法に関するものである。
合方法に関するものである。
近年、セラミック、特に窒化アルミニウムが熱伝導性・
電気絶縁性・化学的安定性の点で非常に優れており、Ｈ
ＩＣ（ハイブリッドＩＣ）用基板や半導体用基板等の基
板材料としてその活用が望まれている。しかし、窒化ア
ルミニウムは金属との接合が困難で、各種基板材料とし
て用いた場合、リードフレームとの接合や半導体ペレッ
トを装着するための金属層との接合が難しく手間と時間
を要していた。
電気絶縁性・化学的安定性の点で非常に優れており、Ｈ
ＩＣ（ハイブリッドＩＣ）用基板や半導体用基板等の基
板材料としてその活用が望まれている。しかし、窒化ア
ルミニウムは金属との接合が困難で、各種基板材料とし
て用いた場合、リードフレームとの接合や半導体ペレッ
トを装着するための金属層との接合が難しく手間と時間
を要していた。
従来、窒化アルミニウムの基板（１）に金属板（２）を
接合する場合、第４図に示す方法を用いていた。即ち、
窒化アルミニウム基板（１）の表面にモリブデン等の金
属粉末を付着させてメタライズ層（３）を形成し、次に
メタライズ層（３）の表面にニッケルメッキ（４）を施
し、ニッケルメッキ層（４）上に金属板（２）をロウ付
けしていた。
接合する場合、第４図に示す方法を用いていた。即ち、
窒化アルミニウム基板（１）の表面にモリブデン等の金
属粉末を付着させてメタライズ層（３）を形成し、次に
メタライズ層（３）の表面にニッケルメッキ（４）を施
し、ニッケルメッキ層（４）上に金属板（２）をロウ付
けしていた。
［発明が解決しようとする課題］
上記接合方法では、工数が多く、接合に多大な時間を要
していた。また、セラミック基板（１）と金属板（２）
とで熱膨張係数が大幅に異なり、製品使用時、半導体素
子の発熱に伴う熱膨張差が大きく、全体が撓み、膨張・
収縮をくり返すうちに、セラミック基板（１）にクラッ
クが発生したり、割れを生じたりすることがあった。
していた。また、セラミック基板（１）と金属板（２）
とで熱膨張係数が大幅に異なり、製品使用時、半導体素
子の発熱に伴う熱膨張差が大きく、全体が撓み、膨張・
収縮をくり返すうちに、セラミック基板（１）にクラッ
クが発生したり、割れを生じたりすることがあった。
この発明は、窒化アルミニウムと金属板との熱膨張差を
吸収し、かつ少ない工数で両者を接合する接合方法に関
するものである。
吸収し、かつ少ない工数で両者を接合する接合方法に関
するものである。
この発明における接合方法は、窒化アルミニウムと金属
板との間にアルミニウムを介在させ、これを不活性ガス
中で加熱して三部材を接合させるものである。
板との間にアルミニウムを介在させ、これを不活性ガス
中で加熱して三部材を接合させるものである。
上記接合方法であれば、アルミニウムは窒化アルミニウ
ムに対しても、また各種金属板に対してもなじみ性が良
く、アルミニウムが溶けて両者を確実に接合する。また
アルミニウムは軟らかく、窒化アルミニウムと金属板と
の熱膨張差を吸収するので、撓みを生じることがなく、
割れ等も生じない。
ムに対しても、また各種金属板に対してもなじみ性が良
く、アルミニウムが溶けて両者を確実に接合する。また
アルミニウムは軟らかく、窒化アルミニウムと金属板と
の熱膨張差を吸収するので、撓みを生じることがなく、
割れ等も生じない。
以下、この発明の実施例を第１図乃至第３図を参照して
説明する。
説明する。
第１図は電力半導体用鉄ステム（１０）に窒化アルミニ
ウム（以下セラミック基板と呼ぶ）（１１）を接合する
場合を示している。この接合は、鉄ステム（１０）上に
厚みが５０μのアルミニウム箔（１２）を被せ、その上
にセラミック基板（ＩＩ）を載せる。そして、組合せた
三部材（１０）（１１） （１２）を加熱炉（１３）
内に収容させ、必要に応じてセラミック基板（１１）上
に錘り（１４）を載せ、加熱炉（１３）内を不活性ガス
雰囲気、例えばアルゴンガスで充填し、加熱炉（１３）
内をアルミニウム箔（１２）の溶融温度以上、例えば６
００°Ｃに加熱して３０分間保持する。すると、鉄ステ
ム（１０）とセラミック基板（１２）との間のアルミニ
ウム箔（１２）が溶融して両部材（１０）（１２）を強
固に接合する。
ウム（以下セラミック基板と呼ぶ）（１１）を接合する
場合を示している。この接合は、鉄ステム（１０）上に
厚みが５０μのアルミニウム箔（１２）を被せ、その上
にセラミック基板（ＩＩ）を載せる。そして、組合せた
三部材（１０）（１１） （１２）を加熱炉（１３）
内に収容させ、必要に応じてセラミック基板（１１）上
に錘り（１４）を載せ、加熱炉（１３）内を不活性ガス
雰囲気、例えばアルゴンガスで充填し、加熱炉（１３）
内をアルミニウム箔（１２）の溶融温度以上、例えば６
００°Ｃに加熱して３０分間保持する。すると、鉄ステ
ム（１０）とセラミック基板（１２）との間のアルミニ
ウム箔（１２）が溶融して両部材（１０）（１２）を強
固に接合する。
上記の如く接合したものでは、接合後の冷却時や使用時
、熱が加えられると、熱膨張率の違いからセラミック基
板（１）よりも鉄ステム（１０）が大幅に膨張（収縮）
して、大きな歪を生じるが、第２図に示す様に、中間の
アルミニウム（１２）が各々の膨張（収縮）量に応じて
変形し乍ら伸び縮むので、鉄ステム（１０）及びセラミ
ック基板（１１）は撓みを生じない。従って、膨張・収
縮をくり返しても、セラミック基板（１１）にクラック
や割れを生じない。
、熱が加えられると、熱膨張率の違いからセラミック基
板（１）よりも鉄ステム（１０）が大幅に膨張（収縮）
して、大きな歪を生じるが、第２図に示す様に、中間の
アルミニウム（１２）が各々の膨張（収縮）量に応じて
変形し乍ら伸び縮むので、鉄ステム（１０）及びセラミ
ック基板（１１）は撓みを生じない。従って、膨張・収
縮をくり返しても、セラミック基板（１１）にクラック
や割れを生じない。
第３図は他の実施例を示す図面で、これは鉄ステム（１
０）上にアルミニウム箔（１２）を介してセラミック基
板（１１）を載せ、さらにセラミック基板（１１）上に
アルミニウム箔（１２）を介してニッケル板（１５）を
載せ、これらを加熱炉（１３） 内に入れ、アルゴンガ
ス中で６００″Ｃの温度で３０分間加熱して接合するも
のである。
０）上にアルミニウム箔（１２）を介してセラミック基
板（１１）を載せ、さらにセラミック基板（１１）上に
アルミニウム箔（１２）を介してニッケル板（１５）を
載せ、これらを加熱炉（１３） 内に入れ、アルゴンガ
ス中で６００″Ｃの温度で３０分間加熱して接合するも
のである。
上記の如く接合したものでは、ニッケル板（１５）上に
半導体ペレットを簡単にマウントできる。
半導体ペレットを簡単にマウントできる。
尚、セラミック基板（１１）に接合する金属は鉄やニッ
ケルに限定されず他の各種金属も接合できる。
ケルに限定されず他の各種金属も接合できる。
また加熱時に使用する錘り（１４）は必ずしも使用する
必要はなく、セラミック基板（１１）に十分な重さがあ
って、鉄ステム（１０）との間に一定量以上の荷重を作
用させることができれば用いなくてもよい。
必要はなく、セラミック基板（１１）に十分な重さがあ
って、鉄ステム（１０）との間に一定量以上の荷重を作
用させることができれば用いなくてもよい。
この発明によれば、窒化アルミニウムと各種金属板とを
簡単に接合することができ、しかも接合後熱が加えられ
ても、中間のアルミニウムが窒化アルミニウムと金属板
との熱膨張差を吸収するきで変形することがない。従っ
て、窒化アルミニウムのセラミック基板を半導体装置の
基板材料として広く活用することができる。
簡単に接合することができ、しかも接合後熱が加えられ
ても、中間のアルミニウムが窒化アルミニウムと金属板
との熱膨張差を吸収するきで変形することがない。従っ
て、窒化アルミニウムのセラミック基板を半導体装置の
基板材料として広く活用することができる。
第１図は本発明の接合方法の基本例を示す断面図、第２
図は接合物の要部拡大断面図、第３図は本発明の応用例
を示す断面図である。第４図は従来の接合方法を示す断
面図である。 （１０）・−・鉄ステム、 （１１）・−窒化アルミニウムのセラミック基板、（１
２：１−−−・アルミニウム箔。 特 許 出 願 人 関西日本電気株式会社代
理 人 江 原 省 吾第 図 第 因 第 図 ／３ 第 図
図は接合物の要部拡大断面図、第３図は本発明の応用例
を示す断面図である。第４図は従来の接合方法を示す断
面図である。 （１０）・−・鉄ステム、 （１１）・−窒化アルミニウムのセラミック基板、（１
２：１−−−・アルミニウム箔。 特 許 出 願 人 関西日本電気株式会社代
理 人 江 原 省 吾第 図 第 因 第 図 ／３ 第 図
Claims (1)
- （１）窒化アルミニウムと金属板との間にアルミニウム
を介在させ、これを不活性ガス中で加熱加圧して三部材
を接合させたことを特徴とする窒化アルミニウムと金属
板との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33301688A JPH02175672A (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 窒化アルミニウムと金属板との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33301688A JPH02175672A (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 窒化アルミニウムと金属板との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02175672A true JPH02175672A (ja) | 1990-07-06 |
Family
ID=18261348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33301688A Pending JPH02175672A (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 窒化アルミニウムと金属板との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02175672A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1403229A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-03-31 | Dowa Mining Co., Ltd. | Aluminum/ceramic bonding substrate and method for producing same |
-
1988
- 1988-12-27 JP JP33301688A patent/JPH02175672A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1403229A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-03-31 | Dowa Mining Co., Ltd. | Aluminum/ceramic bonding substrate and method for producing same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0153618B1 (en) | Method for preparing highly heat-conductive substrate and copper wiring sheet usable in the same | |
| US5268533A (en) | Pre-stressed laminated lid for electronic circuit package | |
| JP2999992B2 (ja) | 半導体基板用の多層ハンダ・シール・バンドおよびその方法 | |
| US5100740A (en) | Direct bonded symmetric-metallic-laminate/substrate structures | |
| US4700879A (en) | Method for manufacturing semiconductor power modules with an insulated contruction | |
| JPH06342940A (ja) | 熱発電器およびその製造方法 | |
| JPS60177634A (ja) | パワ−半導体モジユ−ル基板の製造方法 | |
| US4872606A (en) | Sealed structure and production method thereof | |
| JPH0586662B2 (ja) | ||
| US5754403A (en) | Constraining core for surface mount technology | |
| JPH09234826A (ja) | 金属−セラミックス複合基板及びその製造法 | |
| US6699571B1 (en) | Devices and methods for mounting components of electronic circuitry | |
| JPH02175672A (ja) | 窒化アルミニウムと金属板との接合方法 | |
| JP2979085B2 (ja) | 直接結合された対称型金属積層物／基板構造物 | |
| JPS6114798A (ja) | はんだ相互接続を形成する方法 | |
| JPH09315876A (ja) | 金属−セラミックス複合基板及びその製造法 | |
| WO2021199553A1 (en) | Power module assembly, process for manufacturing power module assembly, and power module | |
| JPS61121489A (ja) | 基板製造用Ｃｕ配線シ−ト | |
| JP2503778B2 (ja) | 半導体装置用基板 | |
| JPS60235430A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2002059272A (ja) | セラミック粉末層を介在させたＡｌ複合材及びその製造方法 | |
| JPS5935074A (ja) | セラミツク板 | |
| JPS60256787A (ja) | セラミツクス貼り炉壁体及びその製造方法 | |
| JP2508545B2 (ja) | 半導体装置用基板 | |
| JPH0142914B2 (ja) |