JPH04124077A - 窒化アルミニウム基板用導体ペースト - 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］ 本発明は、窒化アルミニウム焼結体基板用導体ペースト
、特に該基板の電極や導電回路パターンを形成するため
の導体ペーストに関する。

［従来の技術Ｊ 窒化アルミ焼結体は、電気絶縁性に優れ、特に非常に高
い熱伝導率を持つ材料として、例えばレーザ素子やマイ
クロ波送信機用などのハイパワーハイブリッドＩＣや、
高集積密度のＬＳＩの基板への応用が有望視されている
。

セラミックス焼結体を上記の用途に供する場合、基板表
面には導体パターンによる回路の形成が不可欠である。

導体回路を形成する方法は種々知られているが、従来の
アルミナを主成分とするセラミックス基板においては、
厚膜メタライズ法、すなわち導体ペーストを用いた導体
層形成方法が最も広く採用されている。

しかし、アルミナと同様の厚膜メタライズ法を窒化アル
ミニウム基板に対して適用しようとすると、導体ペース
トに含まれるフリット成分が窒化アルミニウムを分解し
てしまう結果として導体一基板間に強い接合層が形成で
きず、接着強度は著しく低いものしか得られず、高い接
着強度を得るためには、フリットと窒化アルミニウムの
反応を極力抑えることが必要である。

従来、この反応を防ぐため、表面に酸化アルミニウムの
皮膜を形成してる（方法（特開昭６４−２４０８３号公
報、特開昭６３−２４８７８５号公報、特開昭６２−１
．８２１．８２号公報、特開昭５９−１．２１１．７５
号公報）や、フリットを使用しない方法（荘司他、マイ
クロ接合研究委員会資料、ＭＪ−１０８−８９、平成元
年２月７日）などが試みられているが、前者は酸化アル
ミニウムの膜厚の管理が困難であり工程が複雑となるう
え１強度も十分には得られず、また、後者ははんだ付は
エージング後の強度の低下が著しく、実用とするには十
分なものではなかった。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記従来技術の問題点を克服し、窒化アルミニ
ウム基板への接着強度が大きい導体層を形成することが
できる窒化アルミニウム基板用導体ペーストを提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、金属粉末１００重量部に対し、軟化温度が６５０℃
以上かつ結晶化温度が８００℃以下のＡｌ２２０３−Ｃ
ａＯ−５ｉ０２系結晶化ガラスフリットを１〜２０重量
部含有することを特徴とする窒化アルミニウム基板用導
体ペーストを用いることによって、窒化アルミニウム基
鈑への接着強度が大きい導体層を形成することができる
ことを見いだし、本発明に到達した。

［作用］ 本発明に用いる金属粉末は、銀粉、パラジウム扮、銀・
パラジウム合金粉、銅粉、金粉など、導体ペースト用原
料粉末として一般に用いられるものが利用できる。

軟化温度が６５０℃以上かつ結晶化温度かＳＯＯ℃以下
のＡｆｆ２０３−ＣａＯ−Ｓｉ　０２系結晶化ガラスフ
リットとしては、例えば５ｉ０２２５〜３０重量％、Ａ
ｆｆ２０３７〜１５東量％、ＣａＯ１５〜２４重量％、
Ｔｉ０２８−１５重量％、Ｚｎ０２０−３０重量％、８
２０３０〜５重量％の割合で含有するものが挙げられる
。

、Ａｌ２２０３−ＣａＯ−５ｉ０２系のガラスは、加熱
によって容易に結晶化させることができる。

また、この成分系のガラスは、溶融状態でＡ８Ｎとよく
濡れなじむが、反応はしにくく、焼成中にガスが発生し
て欠陥を形成することも少ない。

結晶化ガラスフリットの軟化温度は、６５０℃未満であ
ると焼成の初期段階で溶融してしまうため、フリットと
窒化アルミニウム基板の間で僅かではあるが反応が起り
、結果として不十分な接着強度しか得られない。一方、
結晶化温度が８００℃を越えるガラスフリットを用いる
と、焼成中にガラスの結晶化が十分進まずエージング後
の強度低下が著しい。

本発明は、結晶化ガラスとして／１２０３−ＣａＯ−−
ＳｉＯ２系ガラスを用い、かつ、軟化温度及び結晶化温
度を上記の如く限定したことにより目的が達成できるも
のである。

結晶化ガラスフリットの金属粉末１００重量部に対する
含有量は１〜２０重量部とする。１重量部未満では接着
強度が十分に得られず、２０重量部を越えるとはんだ濡
れ性が悪化する。

本発明のペーストにおいて、金属粉末並びにフリット粉
末の他にはんだ濡れ性や接着強度をさらに向上させる目
的で、Ｂ　ｉ２０Ｂ　、ＣｄＯ。

Ｓｂ２０３　、Ｓｂ２０５　、Ｖ２０３　、Ｖ２０５、
Ｃｒ２Ｏ３等の無機酸化物をさらに配合しても差し支え
ない。これら無機酸化物の添加量には特に制限はないが
、好適には金属粉末１００重量部に対して２０重量部以
下である。

〔実施例］ 第１表に示す配合にしたがって、各種金属粉末その他の
添加物を、有機ビヒクルと共に三本ロル磯にて混線・分
散を行ってペーストを得た。

ただし、銀粉としては同和ケミカル製の平均粒径１．３
ｕｍのもの、パラジウム扮としては同和鉱業製の平均粒
径０．１μｍのもの、白金粉としては同和鉱業製の平均
粒径０．　ｌ　ｕｍのもの、銅粉としては小板製錬製の
平均粒径ｌＬＬｍのもの、無機酸化物粉としては特級試
薬をそのまま用いた。また表に示されたフリットのつち
０粉９Ｍ扮、Ｎ粉はすべてＡｌ２２０３　　ＣａＯ−５
ｉ０２系の結晶化ガラスであり、０粉は軟化点７３０℃
・結晶化温度（ピーク値）７８０℃、Ｍ粉は軟化点７６
０℃・結晶化温度（ピーク値）８４８℃、Ｎ粉は軟化点
７４５℃・結晶化温度（ピーク値）８００℃のもので、
２粉はＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−５ｉ０２系の結晶化ガラスで
軟化点７２０°Ｃ・結晶化温度（ピーク値）８１Ｏ℃の
ものである。

このペーストを川崎製鉄製窒化アルミニウム基板上に印
刷し、貴金属ペーストの場合は空気中ピーク温度８５０
℃、ピーク保持時間１０分、Ｉｎ〜０ｕｔ４０分でベル
ト炉で焼成した７銅ペーストの場合には窒素中ピーク温
度９００℃、ピーク保持時間ＩＯ分、Ｉｎ−０ｕｔ６０
分でベルト炉で焼成した。ベルト炉は光洋すンドバーグ
社製パイロットＩＩ型ベルト炉を用いた６基根上には２
ｍｍＸ２ｍｍパッドを１０個形成し、焼成終了後６／４
はんだ浴中に基板を５秒間浸漬し、はんだ濡れを確認し
、それぞれのパッド上に直径０．６５　ｍ　ｍの錫被覆
導線をはんだ付けし９０度ビール試験を行い、初期値、
並びに４８時間１５０℃二一ジングの接着強度を測定し
た。これらの結果を第２表に示した。

これらの結果かられかるように、本発明のペーストから
作られた導体の接着強度は、４８時間エージング後でも
いずれも２．５　ｋ　ｇ　／　２　ｍ　ｍ口以上であり
、実用的であることがわかる。

〔発明の効果１ 本発明による窒化アルミニウム基板用導体ベーストを、
窒化アルミニウム基板の表面に例えば印刷によって塗布
し焼成することにより、窒化アルミニウム基板への接着
強度が大きい導体層を形成することができ、その工業的
利用価値は大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　金属粉末１００重量部に対し、軟化温度が６５０℃
   以上かつ結晶化温度が８００℃以下のＡｌ＿２Ｏ＿３−
   ＣａＯ−ＳｉＯ＿２系結晶化ガラスフリットを１〜２０
   重量部含有することを特徴とする窒化アルミニウム基板
   用導体ペースト。