JPH0353405A - 窒化アルミニウム焼結体用導電ペースト - Google Patents

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】

この発明は、窒化アルξニウム焼結体基板上に形威され
る導電パターン、電極等に用いられる導電ペーストに関
する。

【従来の技術】

従来から半導体装置の絶縁と放熱を兼ねた絶縁板として
、アルミナ（／ｌ！　Ｏ．）焼結体基板が多用されてき
た。しかしながら最近の半導体装置の高出力化などの背
景から、熱伝導率の高い絶縁板が求められている。 窒化アルミニウム（Ａ　ｆ　Ｎ）焼結体基板は、熱伝導
率が高く、２０（Ｖ／ａ＋Ｋを越える高熱伝導率のもの
も実用化されている．また窒化アルミニウムは、熱膨張
係数がＳｔに近いこと、絶縁特性が優れていることなど
基板材料として優れた面が多い。 しかし、この反面窒化アルミニウム焼結体基板は、いわ
ゆるぬれ性が悪く、また純度が高いので、液相反応を起
こし、接着強度向上に寄与するシリカ等の不純物を含ま
ないことと相まって、導電ペーストとの強固な接合が得
られないという欠点がある。 窒化アルミニウム焼結体基板の表面に、導電体を形成す
る手段としては、例えばＤＢＣ法と称されるＣｕ−０共
晶液相を利用してＣｕ箔を直接基板上へ張り付ける方法
。ペースト状のＷ，Ｍｏ等の高融点金属を焼結させる方
法。窒化アルミニウムと金属間にＴｉを添加したＡｇ−
Ｃｕ系のろう材を挿入して張り付ける方法などが試みら
れている。しかしいずれの方法も、焼結に高い温度を必
要としたり、工程が複雑であるなどの問題点があり、現
状の要求に十分に答えられる状態ではない。 また従来から、アルミナ基板用として用いられている導
電ペーストに接着強度向上のために各種の化合物を添加
することが試みられている。このようなものとしては、
例えば酸化錫の添加や酸化バナジウムの添加が検討され
ている。 これら酸化錫、あるいは酸化バナジウムの添加は、導電
パターンの接着強度向上に効果があるものの、より接着
強度の高い導電ペーストが求められている。

【発明が解決しようとする課題】

そこでこの発明は、従来からアルミナ用として用いられ
ている導電ペーストを基本組成とし、これに従来から用
いられてきた酸化錫、酸化バナジウムなどの接着助剤に
他の金属酸化物を複合添加？ることで、窒化アルミニウ
ム焼結体基板に対してより高い接着強度が得られる導電
ペーストを得ようとするものである。

【課題を解決するための手段】

この発明の導電ペーストは、Ａｇ粉末７０〜９５重量部
、Ｐｄ粉末５〜３０重量部、ガラスフリット０．５〜ｌ
Ｏ重量部の組戒からなる基礎組或に対し、酸化錫（Ｓｎ
Ｏ■）、酸化バナジウム（Ｖ．０５　）を添加すると共
に、　酸化ニッケル（Ｎｉｐ）、酸化コバルト（ＣＯＯ
）、酸化マンガン（Ｍｎ○）の中から洗濯された何れか
一種もしくは二種以上とを総量で０．１〜ｌＯ重量部の
範囲で添加したことを特徴としている。 すなわちこの発明によれば、導電ペーストの基本組威と
してＡｇ粉末、Ｐｄ粉末およびガラスフリットの混合物
を基礎組成とし、これに酸化錫、酸化バナジウムと共に
ニッケル、コバルト、マンガンの酸化物を接着助剤とし
て添加することにより、この発明の目的を達威している
。 基礎組成の好ましい範囲としては、Ａｇ粉末が７０ない
し９５重量部、Ｐｄ粉末を５ないし３０重量部、ガラス
フリットを０．５ないし１０重量部の範囲で選択した組
成比のものを用いれば好適である。 このような組成とすることは、Ａｇ粉末が多過ぎるとマ
イグレーションや半田浸漬性が悪くなる。 またＰｄが多過ぎると導体の抵抗値の増加や半田のぬれ
性が悪くなる。またガラスフリットにつ，いても量が多
くなると、窒化アルミニウム焼結体との反応が激しくな
り、ペーストの特性が不安定になるなどの理由による。 またこの基礎組成に対する接着強度向上のための添加剤
となる各種の化合物、すなわち酸化錫、酸化バナジウム
の二成分と酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化マンガン
何れかもしくは二種以上の複合添加剤の総量は０．１重
量部から１０重量部の範囲で添加して用いることで、好
結果が得られる。 また混Ｈに用いるバインダーについては、既知のものを
用いることができるが、具体例を例示するとα一タービ
ノール、ジブチルフタレート、プチルカルビトールアセ
テートなどの有機溶媒中にエチルセルロース、アルキッ
ド樹脂などの有機ビヒクルを分散させたものなどが挙げ
られる。

【作　　用】

導電ペースト中に添加された化合物は、いずれも酸化物
であり、この酸化物中の酸素が導電ぺ一スト焼成時の加
熱によって、窒化アルξニウム焼結体基板の表面を酸化
させることで、基板表面のぬれ性が向上し、導電ペース
ト中のＡｇ，Ｐｄ金属分との界面での反応が促進され、
この結果接着強度が向上するものと思われる。 特にこの発明においては、添加する酸化物を複数用いる
ことで、界面での反応に関与する種々の物質のいずれに
対しても良好に反応が促進されるものと思われる。 また酸化錫は、導電ペーストへのはんだ付けの際、はん
だとのぬれ性を向上させると共に、はんだからの錫の拡
散を防止し、はんだ付け強度も向上させる。

【実　施　例】

以下実施例に基づいて、この発明を詳細に説明する。 まず、導電ペーストの基礎組成として、Ａｇ粉末８５重
量部、Ｐｄ粉末１５重量部、ガラスフリット５重量部か
らなる混合物を基礎組或とてして準備した。 これに共通の接着助剤として、酸化錫および酸化パナジ
ウムを添加量を変えて配合するとと共に、さらに酸化ニ
ッケルを添加量を変えて添加し、バインダーと共に混練
してペーストを作威した。 この各種ペーストをスクリーン印刷によって窒化アルξ
ニウム焼結体基板上に２■角のパターンを印刷し、レベ
リング後、１２０゜Ｃで乾燥させ、その後焼結炉で９０
０゜ｃ，ｉｏ分間で焼結させた。 接着強度の測定は、いわゆるビール（引っ張り）強度測
定法に従った。焼結した２Ｍ角の導電ペーストパターン
上に線径０．８ｍｍのネイルヘッドビンを半田付けし、
これを基板に対して垂直方向に引っ張り、剥がれる強さ
を測定した。この実験結果を以下の第１表に示す。 なお表中の添加量の単位は（重量部）、接着強度の単位
は（ｋｇ／４ｍｍ”　）である。また実験例中の（＊）
記号を付した番号のものは、この発明の範囲外のものを
示している。 この結果からわかるように、酸化錫、酸化バナジウム、
酸化ニッケルの三或分の添加剤の中でいずれか一つの成
分が欠けても接着強度は低くいことがわかる（実験例１
ないし３）。また添加剤の添加量が少ない（実験例４）
場合にも、添加の効果が十分でないことかわかる。さら
に添加量の総量が増えると（実験例９）、逆に接着強度
の低下が見られ、この発明の目的達成に好ましくないこ
とがわかる。 この結果から、添加量として好ましい範囲は、添加物の
総量で０．１重量部から１０重量部であった．次に添加
物のうち、酸化ニッケルに変えて酸化コバルトを用いて
同様の実験をおこなった。 ペーストの基礎組成、酸化錫、酸化バナジウムの添加に
ついては最初の実験と同様（添加量は少し異なる）であ
り、ペーストの焼成、接着強度の測定等についても同じ
条件でおこなった。この結果を第２表に示す。 −』しした一 この実験結果からも明らかなように、添加した三成分中
の何れか一或分を欠いたものは接着強度が低い。また添
加の総量も第１表と同様にＯ．■重量部未満、もしくは
１０重量部を越えるものは、十分な効果を得られていな
ことがわかる。 次に、酸化ニンケル、酸化コバルトに代えて、酸化マン
ガンを添加して同様の実験をおこなった。 この結果を第３表に示す。 この実験例においても、第ｌ表、第２表に示す実験例と
ほぼ同様の結果が得られた。 またこれらの実験例では、酸化ニッケル、酸仕コバルト
、酸化マンガンの３種については、各々単独で添加した
が、これらの添加物は二種以上を酸化錫、酸化バナジウ
ムに混合しても同様の結果が得られるものである。

【発明の効果】

以上述べたようにこの発明によれば、従来ぬれ性が悪く
、導電パターンの十分な接着強度が得られなかった窒化
アルミニウム焼結体基板用の導電ペーストとして、高い
接着強度のものが得られる． また基礎組威の導電ペーストは、アルミナ基板への流用
も可能であり、添加剤の配合のみによって、各種の絶縁
基板への適用が可能なため、製造現場においてペースト
の種類を少なくでき、生産効率が良くなる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｇ粉末７０〜９５重量部、Ｐｄ粉末５〜３０重
   量部、ガラスフリット０．５〜１０重量部の範囲からな
   る基礎組成に対し、 少なくとも酸化錫、酸化バナジウムを含み、さらに酸化
   ニッケル、酸化コバルト、酸化マンガンの中から選ばれ
   た何れか一種若しくは二種以上とを、 総量で０．１〜１０重量部の範囲で添加したこと、を特
   徴とする窒化アルミニウム焼結体用導電ペースト。