JPH03137069A - 高熱伝導性絶縁基板及びその製造方法 - Google Patents

高熱伝導性絶縁基板及びその製造方法

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JPH03137069A
JPH03137069A JP27370989A JP27370989A JPH03137069A JP H03137069 A JPH03137069 A JP H03137069A JP 27370989 A JP27370989 A JP 27370989A JP 27370989 A JP27370989 A JP 27370989A JP H03137069 A JPH03137069 A JP H03137069A
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ain
refractory metal
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Akira Yamakawa
晃 山川
Mitsuo Osada
光生 長田
Nobuo Ogasa
小笠 伸夫
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、IC基板あるいはヒートシンクなどに適した
高熱伝導性で、かつ絶縁性をもった窒化アルニウム(A
IN)系の基板及びその製造方法に関するものである。
[従来の技術] IC基板用セラミックスとしては、従来アルミナが用い
られできが、従来のアルミナ焼結体の熱伝導率では放熱
性が不十分であり、ICチップの発熱量の増大に十分対
応できなくなりつつある。そこで、このようなアルミナ
基板に代るものとして、高熱伝導率を有するAINを用
いた基板あるいはヒートシンクなどが注目され、その実
用化のために多数の研究がなされている。
このAINは、本来材質的に高熱伝導性並びに高絶縁性
を有し6、又、ベリリアとは違って毒性がないために、
半導体工業において特に絶縁材料やパッケージ材料とし
て有望視されている。
しかしながら、このような具味ある特性を有する一方で
、AIN焼結体は金属あるいはガラス質等との接合強度
に問題がある。ところでこの焼結体は、その表面に直接
市販されているメタライズペーストを塗布する厚膜法も
しくは活性金属又は金属の薄膜を蒸着などの手法で形成
する薄膜法などを利用して、金属化層を付与した状態で
使用することが一般的である。しかしながら、このよう
な方法によっては実用に十分耐え得る接合強度を得るこ
とはできず、実際には金属化前又は金属化操作中に何等
かの手法で表面を改質し、他の例えば金属等との接合性
を改善する必要がある。
このようなAIN焼結体の表面改質のための従来法とし
ては、AIN焼結体表面に酸化処理等を施して酸化物層
を形成する方法が知られている。すなわち、例えばAI
N焼結体表面に5i02、Al2O3、ムライト、Fe
2O3、CuO等の酸化物層を形成する方法である。し
かしながら、かかる酸化物層はガラス層、アルミナ層な
どに対しては良好な親和性を有し、強固な結合を生じる
が、AIN焼結体自体とは親和性が小さく、信頼性に問
題があるものと考えられる。又、AIN基板上にCu板
を直接貼り合せることも提案(特開昭59−40404
号公報参照)されているが、ヒートサイクル等に対する
信頼性、接合強度の問題が指摘されている。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は上記従来法の問題点を解決せんとするもので、
高熱伝導AIN基板上に銅又は銅合金を強固に接合して
なる基板及びその製造方法を提供せんとするものである
[課題を解決するための手段] 本発明は、空孔を含む高融点金属をもって表面処理した
窒化アルミニウム系基板に銅又は銅合金を加熱により直
接接合した高熱伝導性絶縁基板、並びに表面に空孔を含
む高融点金属層を形成した窒化アルミニウム系基板に、
銅又は銅合金よりなる粉末又は板を置き、加熱すること
によって接合する高熱伝導性絶縁基板の製造方法である
。そして銅合金としては特にCu−W合金が適当である
本発明において、絶縁基板としては高熱伝導のAIN基
板を用いるが、その材質には何等制限されず、通常添加
される焼結助剤の量や種類も限定されない。このAIN
基板上には高融点金属による表面処理層が形成される。
高融点金属としては、一般に用いられるMo系、W系等
の使用が可能である。高融点金属層の形成方法としては
AIN未焼成シート上に高融点金属を主成分としたペー
ストを塗布後1600℃以上の非酸化性雰囲気で焼成す
る方法あるいは焼成したAIN基板上に酸化物あるいは
ガラス成分を添加した高融点金属を塗布し、1200℃
以上の非酸化雰囲気で焼成する方法が用いられる。いず
れの方法においても、高融点金属層は緻密質でなく、空
孔を有する構造とすることがよい。空孔は開孔の状態で
存在し、好ましくは若干吸水する程度で、しかもAIN
との密着力は十分に確保される条件を選定する必要があ
る。これは空孔が存在しないと銅又は銅合金との接着力
が不足し、空孔が多いと、AINとの接着力低くなって
しまうからである。高融点金属層上には、綱又は銅合金
の粉末、板等を所望の形状で配置し、そののち、非酸化
性雰囲気中で銅又は銅合金の融解温度以上に加熱し密着
させる。好ましくは1300℃以上に加熱する。銅又は
銅合金の一部又は全てが融解し、高融点金属層に含浸さ
れることによって密着が達成されると考えられる。
銅及び銅合金としては、無酸素鋼が接着強度、導電率等
より好ましい。又、Wスケルトン中に銅を含浸したCu
−W合金は、更にAl2O3等とロウ付する場合等に好
ましい結果を得る。
[実施例] 以下本発明を挙げて説明する。
実施例I AIN粉にY2O3を1.0%添加し、有機物としてP
VBを加え、ドクターブレード成形で得たAINシート
を70m1口に切断した。シート上にはW粉末(平均粒
度2μ)J:A120z粉20重量%添加し、更にビヒ
クルを添加し、調整したペーストをスクリーン印刷で塗
布後、1800℃でN2中で焼成した。
得られたAIN基板には吸水する程度のWメタライズ層
が厚み10μ形成されていた。この基板上にCu粉(5
μ)を介し、Cu板0.2m+厚を置き、1250℃に
加熱したところAINとCu板が強固に接着された。
実施例2 Y2O2粉を160%添加したAIN粉を型押し、19
00℃窒素気流中で焼成したところ、50mm口X 1
.Omm厚の基板を得た。熱伝導率は190v/IIk
であった。基板の両面にW粉末(1μm)にAl2O3
・CaO粉(5μm)を10重量%添加し、更にビヒク
ルを加え調整したペーストをスクリーン印刷し、170
0℃窒素中で焼成したところ、AIN基板上にポーラス
なW層(厚み10μ)を持った基板を得た。AINとW
の接着は、Al2O3・CaOを介してなされ、十分な
接着強度を示した。得られた基板上に1Ocu−W金を
厚みl■で置き、1300℃に加熱したところ、AIN
とCu−W合金は強固に接着された。
Cu−W合金上には更にメタライズメツキされたAl2
O3基板のロウ付が可能であり、これらの接着強度は十
分にあることがわかった。
[発明の効果〕 本発明は、AIN系基板基板u又はCu合金を接合強度
が高く直接接合してなるもので、高熱伝導性でかつ絶縁
性を持った基板材料が信頼性高く提供される。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)空孔を含む高融点金属をもって表面処理した窒化
    アルミニウム系基板に銅又は銅合金を加熱により直接接
    合したことを特徴とする高熱伝導性絶縁基板。
  2. (2)表面に空孔を含む高融点金属層を形成した窒化ア
    ルミニウム系基板に、銅又は銅合金よりなる粉末又は板
    を置き、加熱することによって接合することを特徴とす
    る高熱伝導性絶縁基板の製造方法。
  3. (3)銅合金がCu−W合金である請求項(2)記載の
    高熱伝導性絶縁基板の製造方法。
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US5561321A (en) * 1992-07-03 1996-10-01 Noritake Co., Ltd. Ceramic-metal composite structure and process of producing same

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