JPH02243570A - 窒化アルミニウム基板の製造方法 - Google Patents

窒化アルミニウム基板の製造方法

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JPH02243570A
JPH02243570A JP1062027A JP6202789A JPH02243570A JP H02243570 A JPH02243570 A JP H02243570A JP 1062027 A JP1062027 A JP 1062027A JP 6202789 A JP6202789 A JP 6202789A JP H02243570 A JPH02243570 A JP H02243570A
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aluminum nitride
density
molded body
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JP1062027A
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Hiroshi Makihara
宏 牧原
Etsuro Udagawa
悦郎 宇田川
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 窒化アルミニウム(A I!N)基板の製造方法に関し
、従来製法における機械研磨の工程の排除並びににAI
J基板の収縮と導体の収縮の一致による焼成不能の問題
の解決を目的とし、 窒化アルミニウム成形体、を、該成形体の密度よりより
高い密度のグリーンシートで挟み、さらに、そのグリー
ンシート上に荷重をかけて非炭化物製の容器に収容し、
窒素雰囲気中で焼成するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、窒化アルミニウム基板の製造方法に関し、ア
ルミナの熱伝導率を有し高密度実装可能な窒化アルミニ
ウム基板の製造方法に関する。
〔従来技術〕
窒化アルミニウム(A j2 N)は、放熱性に優れて
いるため、近年アルミナに代わる高密度実装可能な回路
材料として注目され開発技術が進められている。
ところで、AINは常圧において液相とならずに220
0℃付近から分解昇華し始める。そのため、AIN単体
のみの焼成では、固体拡散による結合のために焼結性が
悪く、高温で長時間焼成するか、高圧にして焼成しなけ
れば、緻密な焼結体が得られない。そこで、−船釣には
、焼結助剤を添加し、焼結過程において液相を形成して
焼結性を向上させる。しかし、八INの特長である高い
熱伝導性の観点から、焼結助剤の効率良い除去が求めら
れる。
上述のような点か・ら、AINの焼成には、焼結助剤と
して、アルカリ土類あるいは希土類の化合物を添加して
いる。しかし、An基板に形成し焼成すると、これら焼
結助剤とAlN中の酸素不純物が液相反応し蒸発するた
めに、AI!N基板自身が反る。このような欠点を解決
するため、従来、AI!N成形体を窒化硼素粉末やAI
N粉末で包埋する方法(特公昭59−207883)や
、A6N成形体に窒化硼素を主成分とする重し材で焼成
する方法(特公昭62−100479)などが行われて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記の方法では、基板表面に包埋粉末が付着し
たり、重し材と基板表面が反応したりするために機械研
磨が必要となる。また、さらにA7!N基板表面に導体
配線パターンを印刷し焼成した場合、導体と重し材が反
応し、へlN基板の収縮と導体の収縮が一致して焼成し
なくなるといった問題点があった。従って、本発明では
、焼成後に機械研磨を必要とせず、かつ表面および内層
に導体を同時に焼成できる窒化アルミニウム基板を焼成
することを目的とする。
〔課題を解決するための手段および発明の作用〕上記の
課題を解決するため、本発明は窒化アルミニウム成形体
を、該成形体の密度よりより高い密度のグリーンシート
で挟み、さらに、そのグリーンシート上に荷重をかけて
非炭化物型の容器に収容し、窒素雰囲気中で焼成するこ
とを特徴とする。
以下、更に図面を参照しつつ本発明方法を説明する。
Anの表面および内面にタングステンペーストを印刷し
表面導体4および内面導体5を設けたAn成形体6を、
該AIN成形体の密度よりもより大きい密度を有するA
INグリーンシートで挾みこれを緩衝剤とし、さらにそ
の上に非炭化物製基板2を載せ、これを非炭化物型の容
器l内に収容し、常圧の窒素雰囲気中、1600〜20
00℃の温度範囲で焼成する。
本発明では、第1図のようにAIN成形体をグリーンシ
ートで挟み緩衝材とし、荷重をかけることより、荷重の
非炭化物型の耐熱基板とAIN成形体、およびAIN成
形体表面導体との反応を防ぐ。ここで挟むグリーンシー
トの密度は、AIN成形体よりも高くなければならない
。グリーンシートの密度がAIN成形体の密度と同等あ
るいは、それ以下の場合では、焼成過程においてグリー
ンシートとAi成形体が癒着し、焼成後、m械研磨が必
要となるからである。また、このグリーンシート緩衝材
は、表面導体の低い温度からの選択的な焼成を抑え、A
IN成形体との密着性の高い同時焼成を行うことができ
る。
また、この上に非炭化物型の耐熱基板を搭載し荷重をか
け基板の反りを抑える。AjNグリーンシート緩衝材が
荷重基板との間に挿入されているため、荷重基板の熱膨
張とのミスマツチによるAj!N成形体の割れや収縮率
のばらつきは生じない。
これら全体を非炭化物型の容器に収容するのは、AIN
成形体試料の、焼成温度のばらつきを無くすとともに、
焼成炉内に存在する遊離炭素を遮断し、AINの分解を
防ぐためである。
以下、更に本発明を実施例により更に説明する。
〔実施例〕
CaO換算でCaC0,を2.0tst%添加した窒化
アルミニウム(A I N)粉末に対して、溶剤、分散
剤、有機バインダーと可塑剤を加え、24時間ボールミ
リングした後、ドクターブレード法によりグリーンシー
トを成形した。グリーンシートを90鶴角に切断し、3
層目に市販のタングステンペーストを幅300mでスク
リーン印刷し、6層に積層した。
さらに、この表面にもタングステンペーストを幅300
1Mでスクリーン印刷した。
この積層体を600℃の窒素気流中で4時間加熱し脱脂
し、これをAIN成形体とした。AIN成形体の表面に
、成形体より密度の高いグリーンシート(2,10g 
/ c+d)を載せ、さらに、窒化硼素(BN)基板(
150g )を搭載し、An成形体の下に同じく密度の
高いグリーンシートを敷き、これらをBN容器に収容し
た。
1気圧のII!/hrの窒素気流中、600℃/hrの
昇温速度で1800℃まで上げ、9時間保持焼成を行っ
た。焼成後のAIN基板の表面粗さ、反り、基板内の収
縮率、相対密度と熱伝導率を測定した。
密度はアルキメデス法で、熱伝導率はレーザーフラッシ
ュ法で測定した。また、以上と同様の方法でCaO換算
で焼結助荊としてCaC2,CaFz、 CaCNzを
2.0wt%添加したA6Nグリーンシートを成形、積
層した場合とY2O3を5wt%添加しAINグリーン
シートを成形、積層した場合についても実施した。さら
に、比較例として(比較例1)焼成容器をグラファイト
にした場合、(比較例2 )A I N成形体にそれよ
り低い密度のグリーンシート (1,40g/aJ)を
挟んだ場合、および(比較例3 )A I N成形体に
グリーンシートを挟まなかった場合のA/N基板に対し
焼成を行った。
それらの結果を以下の表に示す。
※※ 相対密度は窒化アルミニウムの理論密度に対する割合 
以下同じ (比較例1) グラフアイ ト焼成容器 この比較例1のデーターから明らかなようにグラファイ
ト焼成を用いて焼成した場合、表面粗さ、反り、熱伝導
率等全ての特性に上記実施例による結果と劣っているこ
とが判明する。
(比較例2)低い密度のグリーンシート (1,40g
/ruJ)を挟んだ場合 この場合すべてAIN焼結体にグリーンシートが癒着し
測定不可能であった。
(比較例3)グリーンシートを挟まなかった場合上記の
表から明らかなようにグリーンシートを挟まなかった場
合、反りおよび熱伝導率等の特性において劣っているこ
とが分かる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は窒化アルミニウム成形体
を、該成形体の密度よりより高い密度のグリーンシート
で挟み、さらに、そのグリーンシート上に荷重をかけて
非炭化物製の容器に収容し、窒素雰囲気中で焼成するよ
うに構成したものであるから、焼成後に機械研磨を必要
とせず、かつ表面および内層に導体を同時に焼成した窒
化アルミニウム基板を得る効果を奏する。すなわち、本
発明方法によれば、従来製法における如き機械研磨の工
程の必要性並びにAAN基板の収縮と導体の収縮の一致
による焼成不能の問題を好ましく解決することができる
また、本発明方法によって得られるAEN基板はその熱
伝導率は、180W/mK以上と、現在使用されている
アルミナ回路基板の10倍の熱伝導率を有するため、そ
の工業的価値は極めて大であり、特に高密度実装回路基
板として有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の原理説明図である。 1・・・非炭化物製容器、  2・・・非炭化物製基板
、3・・・窒化アルミニウムグリーンシート、4・・・
表面導体、      5・・・内層導体、6・・・窒
化アルミニウム成形体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 窒化アルミニウム成形体を、該成形体の密度よりより高
    い密度のグリーンシートで挟み、さらに、そのグリーン
    シート上に荷重をかけて非炭化物製の容器に収容し、窒
    素雰囲気中で焼成することを特徴とする窒化アルミニウ
    ム基板の製造方法。
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JPH0450172A (ja) * 1990-06-18 1992-02-19 Kawasaki Steel Corp 高熱伝導性AlN焼結体の製造方法
WO1996021384A1 (de) * 1995-01-13 1996-07-18 Negawatt Gmbh Kochgefäss zur verwendung auf einer kochplatte
US5683529A (en) * 1991-05-21 1997-11-04 Fujitsu Limited Process of producing aluminum nitride multiple-layer circuit board

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