JPH02237092A - 高熱伝導性基板 - Google Patents
高熱伝導性基板Info
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- JPH02237092A JPH02237092A JP26174188A JP26174188A JPH02237092A JP H02237092 A JPH02237092 A JP H02237092A JP 26174188 A JP26174188 A JP 26174188A JP 26174188 A JP26174188 A JP 26174188A JP H02237092 A JPH02237092 A JP H02237092A
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- nickel
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Links
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Landscapes
- Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (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】
〔差東上の利用分野〕
本発明は、半導体素子等から発生する熱を放熱するのに
適する高熱伝尋性基に関するものである。
適する高熱伝尋性基に関するものである。
近年電子機器の小型化，高集積化が進む中にあって、Ｌ
ＳＩチップを初めとしてこれらの機器に塔載してある半
導体各撫素子から発生する熱を如何に処理するかが極め
てＮ要なａ題となクており、部品設計，回路設計，材料
等の面から種々の提案が行なわれているが、必らずしも
充分な手段が存在しない。これらの中で従来使用されて
いたアルミナ基板に代えて、熱伝導率の大なる窒化アル
ミニウムを主成分とする高熱伝導性基板が提案されてお
り（例えば特開昭６０−１７７６３５号，同６１一１
１ ９０５１号公報参照》、放熱性が大であるため、大
容量．高出力の半導体装置が得られるという利点がある
とされ、注目されている。
ＳＩチップを初めとしてこれらの機器に塔載してある半
導体各撫素子から発生する熱を如何に処理するかが極め
てＮ要なａ題となクており、部品設計，回路設計，材料
等の面から種々の提案が行なわれているが、必らずしも
充分な手段が存在しない。これらの中で従来使用されて
いたアルミナ基板に代えて、熱伝導率の大なる窒化アル
ミニウムを主成分とする高熱伝導性基板が提案されてお
り（例えば特開昭６０−１７７６３５号，同６１一１
１ ９０５１号公報参照》、放熱性が大であるため、大
容量．高出力の半導体装置が得られるという利点がある
とされ、注目されている。
しかしながら、上記の窒化アルミニウムは熱伝４率に関
しては従来のアルミナが２ ０ Ｗ／ｍ ｋであるのに
対して１ ６ ０Ｗ／ｍｋであるため放熱性が大である
が、金楓に対する濡れ性が極めて低いという問題点があ
る。従って窒化アルミニウムからなる基板と導体Ｉ−を
形成する金楓とを接合しようとしても充分な接合強度を
得ることができないという不都合がある。一方窒化アル
ミニウムからなる基板上に銀．チタン．＠等の金楓を蒸
着手段によって積層することにより、濡れ性を改嵜しよ
うとする試みもされている。しかしながら上記の蒸着手
段による積層の厚さは、Ａ単位のもので極めて小である
ため、素子を接合するはんだ若しくはろう材との接合強
度を確保すべくμ講単位の厚さに形成することが極めて
困難である。すなわち積層に内部応力がかかるため剥離
し易く、はんだ若しくはろう付け時に膜の剥離や膨れが
生じ基板としての信頼性を著しく低下させるという問題
点がある０本発明者らは上記問題点を解決するために、
窒化アルξニウムからなる基板の表面にアルミナからな
る第１の層、チタン．クロム，モリブデン，およびタン
グステンの群から選択された少なくとも１棟からなる第
２の層、ニッケルまたは銅の薄膜からなる第６の層およ
びニッケルまたは銅からなる第４の層をｊ一次積層して
形゛成する、という技術的手段を採用し％願昭＜５２−
１７７９１号として出願した。
しては従来のアルミナが２ ０ Ｗ／ｍ ｋであるのに
対して１ ６ ０Ｗ／ｍｋであるため放熱性が大である
が、金楓に対する濡れ性が極めて低いという問題点があ
る。従って窒化アルミニウムからなる基板と導体Ｉ−を
形成する金楓とを接合しようとしても充分な接合強度を
得ることができないという不都合がある。一方窒化アル
ミニウムからなる基板上に銀．チタン．＠等の金楓を蒸
着手段によって積層することにより、濡れ性を改嵜しよ
うとする試みもされている。しかしながら上記の蒸着手
段による積層の厚さは、Ａ単位のもので極めて小である
ため、素子を接合するはんだ若しくはろう材との接合強
度を確保すべくμ講単位の厚さに形成することが極めて
困難である。すなわち積層に内部応力がかかるため剥離
し易く、はんだ若しくはろう付け時に膜の剥離や膨れが
生じ基板としての信頼性を著しく低下させるという問題
点がある０本発明者らは上記問題点を解決するために、
窒化アルξニウムからなる基板の表面にアルミナからな
る第１の層、チタン．クロム，モリブデン，およびタン
グステンの群から選択された少なくとも１棟からなる第
２の層、ニッケルまたは銅の薄膜からなる第６の層およ
びニッケルまたは銅からなる第４の層をｊ一次積層して
形゛成する、という技術的手段を採用し％願昭＜５２−
１７７９１号として出願した。
本発明は上記発明に於ける各層の構成をさらに改善する
ことにより、窒化アルミニウム基板に施こした積層膜の
密着性をさらに効止させ、はんだ若しくはろう付け時に
剥離や膨れが生じず、はんだ若しくはろう材との濡れ性
の良い高い高熱伝導性基板を提供することを目的とする
。
ことにより、窒化アルミニウム基板に施こした積層膜の
密着性をさらに効止させ、はんだ若しくはろう付け時に
剥離や膨れが生じず、はんだ若しくはろう材との濡れ性
の良い高い高熱伝導性基板を提供することを目的とする
。
本発明は、窒化アルミニウムからなる基板の表面に熱Ｊ
Ａ理により形成したアルミナからなる第１の層、物理蒸
着手段により形成したチタン，ク四ム，モリブデンおよ
び夕冫グステンからなる群より選ばれた少なくとも１種
からなる第２の層、物理蒸着手段により形成したニッケ
ルまたは銅よりなる第３の層、およびメッキ手段で形成
したニッケルまたは銅からなるｗＪ４の層を順次積層し
てなる篇熱伝導性基板において、前記基板の蒸着源に対
向する面に形成された第２層の厚さが５０００〜８００
０Åであり、前記基板の蒸看源に対向する面に形放され
た第３層の厚さが８０００〜１ ２００Ｏ Ａであるこ
とを特徴とする高熱伝導性基板である。
Ａ理により形成したアルミナからなる第１の層、物理蒸
着手段により形成したチタン，ク四ム，モリブデンおよ
び夕冫グステンからなる群より選ばれた少なくとも１種
からなる第２の層、物理蒸着手段により形成したニッケ
ルまたは銅よりなる第３の層、およびメッキ手段で形成
したニッケルまたは銅からなるｗＪ４の層を順次積層し
てなる篇熱伝導性基板において、前記基板の蒸着源に対
向する面に形成された第２層の厚さが５０００〜８００
０Åであり、前記基板の蒸看源に対向する面に形放され
た第３層の厚さが８０００〜１ ２００Ｏ Ａであるこ
とを特徴とする高熱伝導性基板である。
ここで物理蒸着手段により形成される第２の層および第
３の層の厚さは基板表面と蒸着源との位置に依存し、蒸
着源に対向する面（以下正面という）とはほ垂直な面（
以下側面という）では、後者は前者の１／４〜１／３の
層の厚さしか得られない。
３の層の厚さは基板表面と蒸着源との位置に依存し、蒸
着源に対向する面（以下正面という）とはほ垂直な面（
以下側面という）では、後者は前者の１／４〜１／３の
層の厚さしか得られない。
そのため基板側面に剥れ、ふくれ等が生じず、基板正面
にも剥れ，ふくれ等が生じないようにするためには第２
の層の基板正面の層の厚さは５０００〜８０００Ａであ
って、それに＃１！ほ垂直な基板側面に形成される第２
の層の厚さが１０００〜３０００Ａであり、第６の層の
基板正面の層の厚さは前記条件に加えて、第４の層作成
時に第３層以下を充分に保護するため、８０００〜１２
０００Ａであって、それにほぼ垂直な基板側面に形成さ
れる第３の層の厚さは２０００〜４０００Ａに限定する
必袈がある。
にも剥れ，ふくれ等が生じないようにするためには第２
の層の基板正面の層の厚さは５０００〜８０００Ａであ
って、それに＃１！ほ垂直な基板側面に形成される第２
の層の厚さが１０００〜３０００Ａであり、第６の層の
基板正面の層の厚さは前記条件に加えて、第４の層作成
時に第３層以下を充分に保護するため、８０００〜１２
０００Ａであって、それにほぼ垂直な基板側面に形成さ
れる第３の層の厚さは２０００〜４０００Ａに限定する
必袈がある。
このような基板餉面にも正常な積層部を得ることにより
、基板Ｉ１ｌｌＰｔｉからはがれが進行するのを防止し
、さらに基板１４１１面も各種部材にロウ付けできる０ 本発明において、第１の層の厚さは０．６μ諷未満であ
るとＡｔ意Ｏｍ層中のボイドやク２ツクのためＡＬＮの
保Ｉ！！機能が充分でな（ＡｔＮとの密着性も充分でな
くなり、ま九３．５μ園を越えると基板の熱伝導性を低
下させるとともにＡｔＮとの密着性が悪くなるので０．
３〜３．５μ講が好ましい。
、基板Ｉ１ｌｌＰｔｉからはがれが進行するのを防止し
、さらに基板１４１１面も各種部材にロウ付けできる０ 本発明において、第１の層の厚さは０．６μ諷未満であ
るとＡｔ意Ｏｍ層中のボイドやク２ツクのためＡＬＮの
保Ｉ！！機能が充分でな（ＡｔＮとの密着性も充分でな
くなり、ま九３．５μ園を越えると基板の熱伝導性を低
下させるとともにＡｔＮとの密着性が悪くなるので０．
３〜３．５μ講が好ましい。
第４層の厚さは表面にはんだ付け時にはんだの影響を第
３層以下に浸透させないために１μ講以上必要である。
３層以下に浸透させないために１μ講以上必要である。
厚さが６μ島を越えるとメッキ膜の応力若しくは歪が大
きくなり過ぎ第１層ないし第３層で膜が剥れる原因とな
シ不適当である。
きくなり過ぎ第１層ないし第３層で膜が剥れる原因とな
シ不適当である。
又、第４の層の表面には、又５層としてはんだ若しくは
ろう材との濡れ性を確保するため、及び前記第４層の酸
化を防止するために、０．０５〜５μ隅の膜厚の金，銀
又は鉛−スズ合金すなわちハンダのいずれか１つからな
るメッキを施すことが好ましい。
ろう材との濡れ性を確保するため、及び前記第４層の酸
化を防止するために、０．０５〜５μ隅の膜厚の金，銀
又は鉛−スズ合金すなわちハンダのいずれか１つからな
るメッキを施すことが好ましい。
焼結体窒化アルミニウム基板として１０■ｘ１０ｖｍ
Ｘ ２■のものを用い、第１層として大気中の熱処理に
よクα−ＡｔｇＯｘ層を形成し、次に前記第１層の表面
に第２層及び第６層としてチタン及びニッケル層を各々
スパッタにより順次形成した。更に第４の層としてニッ
ケル電解メッキを施こし、最上層（第５層）として全電
解メッキを施こし、高熱伝導性基板を作成した。
Ｘ ２■のものを用い、第１層として大気中の熱処理に
よクα−ＡｔｇＯｘ層を形成し、次に前記第１層の表面
に第２層及び第６層としてチタン及びニッケル層を各々
スパッタにより順次形成した。更に第４の層としてニッ
ケル電解メッキを施こし、最上層（第５層）として全電
解メッキを施こし、高熱伝導性基板を作成した。
なお、第１層形成時の熱処理時間は３０分，熱処理温Ｋ
はｌＩＮ１表に示す通りである。
はｌＩＮ１表に示す通りである。
このようにして作成した高熱伝導性基板の各々の膜厚を
第１表Ｋ示す。
第１表Ｋ示す。
上記の方法で作成したＡｔＮ基板をはんだ付け条件を想
定し４５０℃で１０分間保持する熱処理を行なクた。第
２我はそのときの各層の状態を示したものである０各廉
の状態は２０倍の実体顕微鏡を用いた観測で剥れやふく
れの有無により計・価した０本発明例である試料Ａ１〜
４４ではいずれの部分にも膜の剥れや７クレの発生が見
られず、膜の状態は良好であった。
定し４５０℃で１０分間保持する熱処理を行なクた。第
２我はそのときの各層の状態を示したものである０各廉
の状態は２０倍の実体顕微鏡を用いた観測で剥れやふく
れの有無により計・価した０本発明例である試料Ａ１〜
４４ではいずれの部分にも膜の剥れや７クレの発生が見
られず、膜の状態は良好であった。
試料Ａ５では熱処理テスト後ｋＬＮとアルミナ層間で膜
が剥れるとともに基板側面部でアルミナ／Ｔｉ薄膜間及
びＴｉｆｌｌｌ換／Ｎｉ薄膜間で膜の一部が膨くれる異
常が発生した。
が剥れるとともに基板側面部でアルミナ／Ｔｉ薄膜間及
びＴｉｆｌｌｌ換／Ｎｉ薄膜間で膜の一部が膨くれる異
常が発生した。
試料Ａ６では同様の熱処理テスト後ＡｔＮとアルミナ層
間で層が剥れる異常が発生した。
間で層が剥れる異常が発生した。
試料Ａ７ではアルミナ層に異常はな＜ＴｉＩｇＩとアル
ミナ層間で剥離が発生した。剥れた膜には膨れ等の異常
は見られなかった。
ミナ層間で剥離が発生した。剥れた膜には膨れ等の異常
は見られなかった。
試料Ａ８は熱処理テスト後Ｔｉ ／ Ｎｉ膜間で剥離が
発生したがその他の部分に異常は見られなかった。
発生したがその他の部分に異常は見られなかった。
第 １ 表
帛
表
本実施例においては、第２の層をチタンによクて形成し
た例を示したが、クロム，モクブデン，タングステンに
よって形成してもよく、マたこれらを２種以上混合して
使用しても作用は同一である。また第３の層および第４
の層はニッケル以外に銅を使用してもよい。また、第２
の層及び第３の層の形取手段はスパッタ法以外Ｋ蒸看法
，イオンプレティング法等他の？！７理蒸着技術を使用
してもよく、いずれも前記同様の結果を得ることができ
た。なお、最上層は金メッキ以外に銀メッキ若しくは、
はんだメッキを施しても良い。
た例を示したが、クロム，モクブデン，タングステンに
よって形成してもよく、マたこれらを２種以上混合して
使用しても作用は同一である。また第３の層および第４
の層はニッケル以外に銅を使用してもよい。また、第２
の層及び第３の層の形取手段はスパッタ法以外Ｋ蒸看法
，イオンプレティング法等他の？！７理蒸着技術を使用
してもよく、いずれも前記同様の結果を得ることができ
た。なお、最上層は金メッキ以外に銀メッキ若しくは、
はんだメッキを施しても良い。
Claims (3)
- （１）窒化アルミニウムからなる基板の表面に熱処理に
より形成したアルミナからなる第１の層、物理蒸着手段
により形成したチタン，クロム，モリブデンおよびタン
グステンからなる群より選ばれた少なくとも１種からな
る第２の層、物理蒸着手段により形成したニッケルまた
は銅よりなる第３の層、およびメッキ手段で形成したニ
ッケルまたは銅からなる第４の層を順次積層してなる高
熱伝導性基板において、前記基板の蒸着源に対向する面
に形成された第２層の厚さが５０００〜８０００Åであ
り、第３層の厚さが８０００〜１２００Åであり、かつ
、前記基板の蒸着源に対向する面とほぼ垂直な面に形成
された第２層の厚さが１０００〜３０００Åであり、第
３層の厚さが２０００〜４０００Åであることを特徴と
する高熱伝導性基板。 - （２） 第１の層の膜厚は０．３〜３．５μｍ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。 - （３） 第４の層の膜厚が１〜６μｍであり、第４の層
の表面に金，銀または鉛−スズ合金からなるメッキを施
こしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の高熱伝
導性基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26174188A JPH02237092A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 高熱伝導性基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26174188A JPH02237092A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 高熱伝導性基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02237092A true JPH02237092A (ja) | 1990-09-19 |
Family
ID=17366063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26174188A Pending JPH02237092A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 高熱伝導性基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02237092A (ja) |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP26174188A patent/JPH02237092A/ja active Pending
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