JPH029764A - セラミックス基板 - Google Patents
セラミックス基板Info
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- JPH029764A JPH029764A JP63160235A JP16023588A JPH029764A JP H029764 A JPH029764 A JP H029764A JP 63160235 A JP63160235 A JP 63160235A JP 16023588 A JP16023588 A JP 16023588A JP H029764 A JPH029764 A JP H029764A
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Landscapes
- 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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、導電性メタライズ層に対して良好な接合強度
を示す窒化アルミニウム焼結体を主成分とするセラミッ
クス基板に関する。
を示す窒化アルミニウム焼結体を主成分とするセラミッ
クス基板に関する。
（従来の技術）
近年、電子回路部品の高集精化、高出力化、高速化など
が求められるなかで、それに用いられる半導体用の回路
基板には高い熱伝導性および電気絶縁性、さらにはシリ
コンチップに近似した熱膨張率を有することが要求され
ている。
が求められるなかで、それに用いられる半導体用の回路
基板には高い熱伝導性および電気絶縁性、さらにはシリ
コンチップに近似した熱膨張率を有することが要求され
ている。
ところで、一般に用いられているセラミックス基板とし
てはアルミナ製のものがあるが、アルミナ基板は熱伝導
性が悪く、また、これに代わる高熱伝導性のセラミック
ス基板としてベリリア製基板が知られているが強い毒性
を有するという問題がある。これらの理由から、最近窒
化アルミニウム（ＡＩＮ ）焼結体の基板が注目されて
いる。このＡＩＮセラミックスは、熱伝導率がアルミナ
・セラミックの約５倍と高く、放熱性にすぐれ、高電気
絶縁性、低誘電率を示し、加えてシリコンチップに近似
した低熱膨張率などのすぐれた特性をもっている。
てはアルミナ製のものがあるが、アルミナ基板は熱伝導
性が悪く、また、これに代わる高熱伝導性のセラミック
ス基板としてベリリア製基板が知られているが強い毒性
を有するという問題がある。これらの理由から、最近窒
化アルミニウム（ＡＩＮ ）焼結体の基板が注目されて
いる。このＡＩＮセラミックスは、熱伝導率がアルミナ
・セラミックの約５倍と高く、放熱性にすぐれ、高電気
絶縁性、低誘電率を示し、加えてシリコンチップに近似
した低熱膨張率などのすぐれた特性をもっている。
このようなＡＩＮ焼結体は、通常のセラミックス焼結体
と同様にＡＩＮ粉末に適量の焼結助剤を添加し、この焼
結助剤によって形成される液相によるち密化焼結によっ
て作製されている。焼結助剤としては希土類酸化物、ア
ルカリ土類金属酸化物などが一般に使用されている。
と同様にＡＩＮ粉末に適量の焼結助剤を添加し、この焼
結助剤によって形成される液相によるち密化焼結によっ
て作製されている。焼結助剤としては希土類酸化物、ア
ルカリ土類金属酸化物などが一般に使用されている。
これらのセラミックス基板を回路基板として使用する場
合には、その表面に導電層の形成が不可欠である。その
方法としては、アルミナなどの酸化物系セラミックス基
板に対してはＭｏ粉末あるいはＶ粉末とを主成分とする
ペーストを用いた高融点金属法がよく適用される。また
、上述したように最近注目を集めているＡＩＮ基板に対
しては高融点金属法などを適用できないため、Ｍｏ粉末
やＶ粉末にＡＩＮと濡れ性の良いＩＶａ族元素の化合物
、たとえばＴ１０２を添加して作製したメタライズ用ペ
ーストを使用するなど、種々のメタライズ方法が検討さ
れている。
合には、その表面に導電層の形成が不可欠である。その
方法としては、アルミナなどの酸化物系セラミックス基
板に対してはＭｏ粉末あるいはＶ粉末とを主成分とする
ペーストを用いた高融点金属法がよく適用される。また
、上述したように最近注目を集めているＡＩＮ基板に対
しては高融点金属法などを適用できないため、Ｍｏ粉末
やＶ粉末にＡＩＮと濡れ性の良いＩＶａ族元素の化合物
、たとえばＴ１０２を添加して作製したメタライズ用ペ
ーストを使用するなど、種々のメタライズ方法が検討さ
れている。
また、導電層の形成は表面に限らず、基板内部にも行わ
れており、基板内部への導電層形成については、上記ペ
ーストをグリーンシートの状態で塗布し、これを必要な
層の数だけ重ねて同時焼成することなどにより行われて
いる。
れており、基板内部への導電層形成については、上記ペ
ーストをグリーンシートの状態で塗布し、これを必要な
層の数だけ重ねて同時焼成することなどにより行われて
いる。
（発明が解決しようとする課題）
このように、ＡＩＮ製セラミックスは金属との濡れ性が
悪く、その上にメタライズ層を形成することが困難であ
り、接合強度にばらつきを生じるなどの問題があった。
悪く、その上にメタライズ層を形成することが困難であ
り、接合強度にばらつきを生じるなどの問題があった。
これを解決するために、これまでメタライズ用ペースト
の改良がおこなわれてきた。しかし、接合強度はペース
ト成分だけでなく基板の状態にも左右され、この点に改
良の余地が残されていた。
の改良がおこなわれてきた。しかし、接合強度はペース
ト成分だけでなく基板の状態にも左右され、この点に改
良の余地が残されていた。
本発明は、このような課題を考慮して基板の焼結体その
ものに着目し、焼結体の組成を検討することにより良好
な接合強度をａする窒化アルミニウム・メタライズ基板
を提供することを目的とする。
ものに着目し、焼結体の組成を検討することにより良好
な接合強度をａする窒化アルミニウム・メタライズ基板
を提供することを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明のセラミックス基板は、窒化アルミニウムを主成
分とするセラミックス焼結体からなりかつその表面およ
び内部の少なくとも一方に導電層を有するセラミックス
基板において、前記セラミックス焼結体が焼結助剤成分
として、少なくともイツトリウム化合物およびＩＶａ族
元素の化合物を総量で２〜ＩＯ重量％含有することを特
徴としている。
分とするセラミックス焼結体からなりかつその表面およ
び内部の少なくとも一方に導電層を有するセラミックス
基板において、前記セラミックス焼結体が焼結助剤成分
として、少なくともイツトリウム化合物およびＩＶａ族
元素の化合物を総量で２〜ＩＯ重量％含有することを特
徴としている。
本発明に使用する窒化アルミニウムは、微細なものほど
焼結性が高くなるため、たとえば平均粒径が３μ層以下
のものが好適している。イツトリウム化合物としては、
たとえばＹ２Ｏ，や加熱により酸化物となるものを使用
し、またＩＶａ族元素の化合物とし”ｃ’ ハ、ＴＩＮ
、 Ｔｉ０２ 、Ｚｒ０２ 、ＺｒＮ 。
焼結性が高くなるため、たとえば平均粒径が３μ層以下
のものが好適している。イツトリウム化合物としては、
たとえばＹ２Ｏ，や加熱により酸化物となるものを使用
し、またＩＶａ族元素の化合物とし”ｃ’ ハ、ＴＩＮ
、 Ｔｉ０２ 、Ｚｒ０２ 、ＺｒＮ 。
Ｔｉｃ 、などが使用される。これらの添加量は＾ＩＮ
焼結体の熱伝導率、濡れ性、焼結性との関係がらみで、
総量で２〜１０重量％が好ましい。そのうち、イツトリ
ウム化合物は８重量％を超えるとＡＩＮ焼結体の熱伝導
率が低下するため、１〜８重量％が好ましく、■ａ族元
素の化合物については、添加量の増加につれて前記焼結
体の焼結性が低下するため、濡れ性の向上との兼合いか
ら １〜８重二％が好ましい。
焼結体の熱伝導率、濡れ性、焼結性との関係がらみで、
総量で２〜１０重量％が好ましい。そのうち、イツトリ
ウム化合物は８重量％を超えるとＡＩＮ焼結体の熱伝導
率が低下するため、１〜８重量％が好ましく、■ａ族元
素の化合物については、添加量の増加につれて前記焼結
体の焼結性が低下するため、濡れ性の向上との兼合いか
ら １〜８重二％が好ましい。
なお、この焼成方法としては、常圧焼結法、雰囲気加圧
焼結法、ホットプレス法など、またはこれらを組合せた
方法を用いる。
焼結法、ホットプレス法など、またはこれらを組合せた
方法を用いる。
本発明のセラミックス基板に使用するメタライズ用組成
物の種類については特に限定はなく、有機系結合剤や分
散媒とともに混合し、液状としてセラミックス基板に塗
布し、焼成してメタライズ層を形成するものであればど
のようなものについても適用可能であり、たとえばＭＯ
とＶとの混合粉末、ＮｏやＶなどの高融点金属を主成分
としＴｉやＺ「などの活性金属の窒化物や酸化物を添加
混合したものなどが例示される。
物の種類については特に限定はなく、有機系結合剤や分
散媒とともに混合し、液状としてセラミックス基板に塗
布し、焼成してメタライズ層を形成するものであればど
のようなものについても適用可能であり、たとえばＭＯ
とＶとの混合粉末、ＮｏやＶなどの高融点金属を主成分
としＴｉやＺ「などの活性金属の窒化物や酸化物を添加
混合したものなどが例示される。
また、上記メタライズ層の上記焼結体内部への形成は、
たとえば、グリーンシートの段階でペーストを塗布し、
これを重ねて同時焼成することにより多層構造体を得る
グリーンシート積層法や、グリーンシート上に導体、絶
縁体を印刷・乾燥して積層する印刷積層法などにより行
われる。
たとえば、グリーンシートの段階でペーストを塗布し、
これを重ねて同時焼成することにより多層構造体を得る
グリーンシート積層法や、グリーンシート上に導体、絶
縁体を印刷・乾燥して積層する印刷積層法などにより行
われる。
（作 用）
本発明においては、セラミックス焼結体を作製する際、
主成分のＡ＋Ｎ粉末にイツトリウム化合物およびＩＶａ
族化合物を添加することにより、焼粘性の向上、導電層
金属成分との濡れ性の向上をもたらす。そしてこれによ
り、界面での反応性が良好となり基板とメタライズ層と
の接合強度を上げることができる。
主成分のＡ＋Ｎ粉末にイツトリウム化合物およびＩＶａ
族化合物を添加することにより、焼粘性の向上、導電層
金属成分との濡れ性の向上をもたらす。そしてこれによ
り、界面での反応性が良好となり基板とメタライズ層と
の接合強度を上げることができる。
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例１
平均粒径２μ履のＡＩＮ粉末９４重量％、平均粒径Ｉｕ
ｔａのＹ２Ｏ３粉末８重量％、平均粒径１μｍのＴｉＯ
２粉末３重量％を、ボールミルにて２４時時間音し原料
粉末を調整した。次いで、この原料粉末９０重量部に対
してバインダをＩＯ重重量郡部添加配合、長さ２５ｍｔ
ａＸ幅２５ｉｍＸ厚さ １關の平板を形成し、次いで窒
素ガス雰囲気中において、１８００℃、１時間の条件で
常圧焼結を行いＡＩＮを主成分とするセラミックス焼結
体を作製した。
ｔａのＹ２Ｏ３粉末８重量％、平均粒径１μｍのＴｉＯ
２粉末３重量％を、ボールミルにて２４時時間音し原料
粉末を調整した。次いで、この原料粉末９０重量部に対
してバインダをＩＯ重重量郡部添加配合、長さ２５ｍｔ
ａＸ幅２５ｉｍＸ厚さ １關の平板を形成し、次いで窒
素ガス雰囲気中において、１８００℃、１時間の条件で
常圧焼結を行いＡＩＮを主成分とするセラミックス焼結
体を作製した。
このようにして得たＡＩＮ基板の表面にＮｏ−ＴＩＮ（
１：ｌ）からなるペーストを厚さ１５μ厘で塗布し、窒
素中１時間１７００℃で焼成しメタライズ層を形成した
。
１：ｌ）からなるペーストを厚さ１５μ厘で塗布し、窒
素中１時間１７００℃で焼成しメタライズ層を形成した
。
その後、こうして作製したセラミックス基板において引
張強度値を測定した。この試験方法は、メタライズ層の
表面にＮｌメツキ層を厚さ ３〜５μｌで形成し、この
メツキ層の２ｍｍＸ ２ｏ＋＊の部分に対して、長さ
［１０ｍｍ直径０．８ｏ＋＊の半田メツキ済みの軟鋼綿
製のビンを半田付けして、このビンに引張り力を加えて
ビンが取れる時の引張り力をもって接合強度とする方法
である。この方法で測定した実施例１の接合強度は、４
ｋｇ／ｓｉであった。
張強度値を測定した。この試験方法は、メタライズ層の
表面にＮｌメツキ層を厚さ ３〜５μｌで形成し、この
メツキ層の２ｍｍＸ ２ｏ＋＊の部分に対して、長さ
［１０ｍｍ直径０．８ｏ＋＊の半田メツキ済みの軟鋼綿
製のビンを半田付けして、このビンに引張り力を加えて
ビンが取れる時の引張り力をもって接合強度とする方法
である。この方法で測定した実施例１の接合強度は、４
ｋｇ／ｓｉであった。
以上の結果をまとめて第１表に示した。なお表中の組成
を表わす数値は重量％を示す。
を表わす数値は重量％を示す。
実施例２〜６
実施例１で使用した＾ＩＮ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、および
Ｔ！０２粉末またはＴｉＮ粉末を各々第１表に示す組成
比で実施例１と同一条件で混合して原料粉末を調合し、
第１表に示す条件でセラミックス基板を各々作製した。
Ｔ！０２粉末またはＴｉＮ粉末を各々第１表に示す組成
比で実施例１と同一条件で混合して原料粉末を調合し、
第１表に示す条件でセラミックス基板を各々作製した。
そして作製した基板について実施例１と同一条件で接合
強度を測定した。その結果も合せて第１表に示した。
強度を測定した。その結果も合せて第１表に示した。
比較例１〜２
実施例１で使用したＡＩＮ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、および
ＴＩＯ２粉末を各々第１表に示す組成比で実施例１と同
一条件で混合して原料粉末を調合し、第１表に示す条件
でセラミックス基板を各々作製した。そして作製した基
板について実施例１と同一条件で接合強度を測定した。
ＴＩＯ２粉末を各々第１表に示す組成比で実施例１と同
一条件で混合して原料粉末を調合し、第１表に示す条件
でセラミックス基板を各々作製した。そして作製した基
板について実施例１と同一条件で接合強度を測定した。
その結果も合せて第１表に示した。
（以下余白）
またこれとは別に、窒化アルミニウム焼結体へのＹ２Ｏ
３添加量を変化させ、それに伴う前記焼結体の熱伝導率
の変化を調べた。その結果、第１図に示したように、３
〜５％まではＹ２Ｏ３を添加するにつれＡＩＮ焼結体の
熱伝導率は向上するが、３〜５９６を超えると低下して
いくことが明らかとなった。
３添加量を変化させ、それに伴う前記焼結体の熱伝導率
の変化を調べた。その結果、第１図に示したように、３
〜５％まではＹ２Ｏ３を添加するにつれＡＩＮ焼結体の
熱伝導率は向上するが、３〜５９６を超えると低下して
いくことが明らかとなった。
さらに、窒化アルミニウム焼結体へのＩＶａ族元素の添
加量を変化させ、それに伴う前記焼結体の焼結性を焼結
密度によって、また接合性をメタライズ引張強度によっ
て判定した。その結果、第２図に示したように、ＩＶａ
族元素の化合物の量の増加と共に導電層金属成分との接
合性は向上する。
加量を変化させ、それに伴う前記焼結体の焼結性を焼結
密度によって、また接合性をメタライズ引張強度によっ
て判定した。その結果、第２図に示したように、ＩＶａ
族元素の化合物の量の増加と共に導電層金属成分との接
合性は向上する。
なお、焼結性は低下するため添加量は５重ｊ１９６程度
までが許容範囲である。
までが許容範囲である。
〔発明の効果］
以上説明したように、本発明のセラミックス基板は、焼
結助剤成分としてイツトリウム化合物およびＩＶａ族元
素の化合物を含有しており、これによって、焼結性に優
れかつ導電性メタライズ層と高い接合強度を持ったセラ
ミックス基板を得ることができる。
結助剤成分としてイツトリウム化合物およびＩＶａ族元
素の化合物を含有しており、これによって、焼結性に優
れかつ導電性メタライズ層と高い接合強度を持ったセラ
ミックス基板を得ることができる。
第１図は、本発明の実施例におけるＹ２Ｏ３添加量と窒
化アルミニウム焼結体の熱伝導率との関係をグラフで示
す図、第２図は、本発明の実弛例におけるＴｊｏ ２添
加量と窒化アルミニウム焼結体の焼結性および接合性と
の関係をグラフで示す図である。 出願人 株式会社 東芝
化アルミニウム焼結体の熱伝導率との関係をグラフで示
す図、第２図は、本発明の実弛例におけるＴｊｏ ２添
加量と窒化アルミニウム焼結体の焼結性および接合性と
の関係をグラフで示す図である。 出願人 株式会社 東芝
Claims (1)
- （１）窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼
結体からなり、かつその表面および内部の少なくとも一
方に導電層を有するセラミックス基板において、 前記セラミックス焼結体が焼結助剤成分として少なくと
もイットリウム化合物およびIVａ族元素の化合物を総量
で２〜１０重量％含有することを特徴とするセラミック
ス基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63160235A JPH029764A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | セラミックス基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63160235A JPH029764A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | セラミックス基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH029764A true JPH029764A (ja) | 1990-01-12 |
Family
ID=15710625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63160235A Pending JPH029764A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | セラミックス基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH029764A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02271967A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-06 | Toshiba Ceramics Co Ltd | ＡｌＮ質焼結体 |
| US5156986A (en) * | 1990-10-05 | 1992-10-20 | General Electric Company | Positive control of the source/drain-gate overlap in self-aligned TFTS via a top hat gate electrode configuration |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57131118U (ja) * | 1981-02-10 | 1982-08-16 | ||
| JPS6036723U (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-13 | 株式会社 吉田 | かばん |
-
1988
- 1988-06-27 JP JP63160235A patent/JPH029764A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS57131118U (ja) * | 1981-02-10 | 1982-08-16 | ||
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