JPH0416578A - メタライズ金属層を有するセラミック体 - 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） 本発明はメタライズ金属層を有するセラミック体の改良
に関するものである。

（従来の技術） 従来、セラミック、特にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３’）に代
表される酸化物系セラミックスは電気絶縁性、化学的安
定性等の特性に優れていることがら半導体素子を収容す
る半導体素子収納用パッケージや半導体素子、抵抗、コ
ンデンサ等か搭載接続される回路基板等に多用されてお
り、該セラミックスを用いた半導体素子収納用パッケー
ジや回路基板等はセラミック体表面に回路配線導体とし
てのメタライズ金属層か多数、被着接合されて構成され
ている。

かかるセラミック体表面のメタライズ金属層はセラミッ
ク体かアルミナ質焼結体から成る場合、通常、平均粒径
か３．０μｍ程度のモリブデン（Ｍｏ）から成る粉末に
有機溶剤、溶媒を添加しペースト状と成したものを未焼
成アルミナ質成形体表面にスクリーン印刷法により被着
させ、しかる後、前記未焼成アルミナ質成形体を還元雰
囲気中、約ｌ５００°Ｃの温度て焼成し、モリブデン（
Ｍｏ）粉末の粉末粒子間にアルミナ質焼結体のアルミナ
結晶間に介在するガラス成分の一部を移行させ、アルミ
ナ結晶とモリブデン（Ｍｏ）粉末とをガラス成分を介し
接合させることによってアルミナ質焼結体の表面に被着
接合される。

（発明か解決しようとする課題） しかし乍ら、この従来のメタライズ金属層を有するセラ
ミック体においてはメタライズ金属層を形成するモリブ
デン（Ｍｏ）粉末として平均粒径か３゜０μｍのものを
使用しているものの粉末の粒径分布か広い分布となって
いるため粉末の中に粒径か２．０μｍ以下のものが約４
０％、１０．０μｍ以上のものが約５％も含まれている
。そのためこのモリブデン（Ｍｏ）粉末を使用してメタ
ライズ金属層を形成した場合、該メタライズ金属層の幅
か狭く、微細なものとなると以下に述べるような欠点を
誘発する。

即ち、 ■モリブデン（Ｍｏ）粉末の中には粒径か２．０μｍ以
下の細かな粉末か４０％程度含まれており、該細かな粉
末はその表面エネルギーの高いことに起因して凝集し、
内部に多量の空隙を有した凝集塊を容易に作ってしまう
。そのためこれを未焼成アルミナ質成形体の表面に被着
させ、焼成してメタライズ金属層となした場合、メタラ
イズ金属層中に前記凝集塊内部の空隙かそのままボイド
（穴）となって残り、メタライズ金属層のシート抵抗を
極めて大きなものとなしてしまつ０ ■モリブデン（Ｍｏ　）粉末の中に粒径か２．０μｍ以
下の細かい粉末が４０％程度含まれているためモリブデ
ン（Ｍｏ）粉末から成るメタライズ金属層をセラミック
体に焼成によって被着接合させる際、モリブデン（Ｍｏ
）がその融点の低いことに起因してオーバーシンター状
態となってしまい、その結果、メタライズ金属層とセラ
ミック体との接合強度が大幅に低下してしまう。

■モリブデン（Ｍｏ）粉末の中に粒径か１０００μｍ以
上の粗い粉末か５％程度含まれているためこのモリブデ
ン（Ｍｏ）粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得たペ
ーストを未焼成アルミナ質成形体表面にスクリーン印刷
法により所定パターンに被着させた場合、被着されたパ
ターンは１０．０μｍ以上の粗いモリブデン（Ｍｏ）粉
末のかげの部分はモリブデン（Ｍｏ）粉末の充填密度か
悪くなり、その結果、モリブデン（Ｍｏ）粉末間の電気
的導通か悪くなってメタライズ金属層のシート抵抗か大
きなものとなってしまう。

等の欠点を存していた。

（発明の目的） 本発明者等は上記欠点に鑑み種々の実験を行った結果、
メタライズ金属層を形成するモリブデン（Ｍｏ）粉末の
粒径及び粒径分布を所定の値に調整すると粒径の大きな
モリブデン（ＭＯ）粉末間に粒径の小さいモリブデン（
Ｍｏ）粉末か緻密に埋まってメタライズ金属層のシート
抵抗か大幅に低下することを知見した。

本発明は上記知見に基づき、メタライズ金属層のシート
抵抗を低いものとなしてメタライズ金属層の幅か狭く、
微細なものになったとしてもその電気抵抗を小さな値に
抑えることを可能とし、半導体素子収納用パッケージや
配線基板等に好適に使用し得るメタライズ金属層を有す
るセラミック体を提供することをその目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明はセラミック体にモリブデン粉末から成るメタラ
イズ金属層を被着接合させて成るメタライズ金属層を有
するセラミック体において、前記メタライズ金属層を形
成するモリブデン粉末は少なくとも粒径２．０μｍ以下
のものが５．０乃至２０．０％、２．０乃至５．０μｍ
のものが６０．０乃至８０．０９６．１０．０μｍ以上
のものが１．０％以下含んでいることを特徴とするもの
である。

本発明は粒径か異なる複数のモリブデン（Ｍｏ）粉末に
よってメタライズ金属層を形成することが重要であり、
主となるモリブデン粉末の粒径は２．０乃至５．０μｍ
である。この主どなるモリブデン粉末の粒径は２．０μ
ｍ未満であるとモリブデン粉末の表面エネルギーが大き
く成り、凝集塊を作り易くなってメタライズ金属層のシ
ート抵抗を大きくすると同時にセラミック体に焼成によ
って被着接合させる際、オーバーシンター状態となって
メタライズ金属層のセラミック体への接合強度を弱いも
のとする。また５、０μｍを越えるとモリブデン粉末の
粒径か大きくなって隣接する粉末同士の接触領域か狭く
なり、メタライズ金属層のシート抵抗を大きなものとな
してしまう。従って、主となるモリブデン（Ｍｏ）粉末
の粒径は２．０乃至５．０μｍの範囲に限定される。

また前記主となる粒径２．０乃至５．０μｍのモリブデ
ン（ＭＯ）粉末はメタライズ金属層中に占める割合が６
０．０％を未満となると粒径の粗い粉末や細かい粉末か
多量に含まれてくることとなり、その結果、従来と同様
、メタライズ金属層のシート抵抗か大きくなるとともに
セラミック体への接合強度か小さくなる。また８０．０
％を越えると主となるモリブデン（ＭＯ）粉末の粉末粒
子間を細かな粉末て完全に埋めることがてきなくなり、
その結果、形成されるメタライズ金属層のシート抵抗か
大きなものとなる。従って、主となる粒径２．０乃至５
．０μｍのモリブデン（Ｍｏ）粉末は６０．０乃至８０
．０％の範囲に限定される。

また前記主となるモリブデン粉末には粒径か２゜０μｍ
以下のモリブデン粉末か５．０乃至２０．０％添加され
る。

前記粒径か２．０μｍ以下のモリブデン粉末は、主とな
るモリブデン粉末の粉末粒子間に形成される間隙に入り
込んで埋め、主モリブデン粉末粒子間の電気的導通を大
幅に改善する作用を為し、その添加量か５．０％未満で
あると前記性質は付与されず、また２０．０％を越える
と該粉末か凝集塊を作り、形成されるメタライズ金属層
のシート抵抗を大きなものとするとともにモリブデンか
オーバーシンター状態となってメタライズ金属層のセラ
ミック体への接合強度か低下してしまう。そのため粒径
が２．０μｍ以下のモリブデン粉末の添加は５゜０乃至
２０．０％の範囲に限定される。

また前記主となるモリブデン（Ｍｏ）粉末に粒径かｌ０
００μｍ以上の粉末か１．０％を越えて入るとモリブデ
ン（Ｍｏ）粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得たペ
ーストを未焼成アルミナ質成形体表面にスクリーン印刷
法により所定パターンに被着させる際、被着させたパタ
ーンにおけるモリブデン（ＭＯ）粉末の印刷充填密度か
低いものとなって形成されるメタライズ金属層のシート
抵抗か大きなものとなってしまう。そのため粒径１０．
０μｍｕ上のモリブデン（ＭＯ）粉末の添加は１．０％
以下に限定される。

尚、前記メタライズ金属層を形成するモリブデン（Ｍｏ
）粉末はその中にアルミナ（Ａｔ２０．）　、ジルコニ
ア（ＺｒＯ□）を０．５乃至１０００重量％添加してお
くと、セラミック体のアルミナ結晶粒子間に介在するガ
ラス成分かモリブデン粉末粒子間に移行するのか促進さ
れ、その結果、メタライズ金属層をセラミック体に強固
に被着接合させることかできる。従って、メタライズ金
属層を形成するモリブデン粉末にはアルミナ（Ａｌ２Ｏ
３’）　、ジルコニア（ＺｒＯ２）を０．５乃至１０．
０重量％添加しておくことが好ましい。

また前記アルミナ（Ａ　ｌ　２０２）　　　ジルコニア
（Ｚｒ０２）はその粒径か１．０μｍを越えるとメタラ
イズ金属層表面にアルミナ（Ａ１２０３）　、ジルコニ
ア（Ｚｒ０２）が露出してしまい、メタライズ金属層表
面にニッケル（Ｎ１）、金（Ａｕ）等をメツキする際、
そのメツキ金属層の被着か疎らかとなり、メタライズ金
属層に外部リード端子等を強固にロウ付けすることがで
きなくなったり、外観不良を発生したりするためアルミ
ナ（Ａ１２０３）　、ジルコニア（ｌｒＯ□）はその粒
径を１．０μｍ以下としておくことか好ましい。

（実施例） 次に本発明を実施例に基ついて説明する。

まず出発原料として粒径か異なる複数のモリブデン（Ｍ
ｏ）粉末を第１表に示す粒径分布となるように各々秤量
し、これに有機溶剤、溶媒を添加するとともに混線機で
１０時間混練し、メタライズ金属層用ペースト試料を得
る。

尚、試料番号１７は本発明品と比較するための比較試料
であり、従来一般に使用されているメタライズ金属層用
ペーストである。

かくして得られたメタライズ金属層用ペースト試料を使
用してアルミナ（Ａ１２０３）の含有量が９０．０重量
％である未焼成アルミナ質成形体の夫々の外表面に１．
５ｍｍ角、厚さ２０μｍのパターン２０個をスクリーン
印刷法により印刷し、次ぎにこれを還元雰囲気（窒素−
水素雰囲気）中、約１５５ｏ″Ｃの温度て焼成しアルミ
ナ質焼結体の表面にメタライズ金属層を被着接合させる
。

そして次ぎに前記メタライズ金属層に１．０ｍｍ角、長
さ４０．０ｍｍの４２ＡｌｌｏＹ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）か
ら成る金属柱の一端を銀ロウ（Ａｇ　ニア２％、Ｃｕ：
２８％）を介してロウ付けし、しかる後、金属柱のロウ
付は部と反対の端を垂直方向に引っ張り、メタライズ金
属層かアルミナ質焼結体から剥かれた際の引っ張り強度
を調べ、その平均値をメタライズ金属層の接合強度とし
て算出した。

なお、前記メタライズ金属層に金属柱をロウ付けする際
には、メタライズ金属層の外表面に厚さ１．５μｍの−
Ｎｉメツキ層を被着させておいた。

また上述と同様の方法によりアルミナ質焼結体表面に長
さ３０．０ｍｍ、幅３．０ｍｍ、厚さ２０μｍのメタラ
イズ金属層を２０個、被着接合させるとともに各々のシ
ート抵抗を測定し、その平均値から各メタライズ金属層
のシート抵抗値を算出した。

上記の結果を第１表に示す。

（以下、余白） （発明の効果） 上記実験結果からも判るように、従来のメタライズ金属
層はそのシート抵抗か１０．６ｍΩ／ＳＱと大きいもの
であるのに対し、本発明品のメタライズ金属層はそのシ
ート抵抗か６．３ｍΩ／ＳＱ以下と小さい。そのため本
発明のメタライズ金属層を有するセラミック体はメタラ
イズ金属層の幅を狭く、微細なものとしてもその電気抵
抗を小さなものとなすことかてき回路配線導体の細かい
高密度の半導体素子収納用パッケージや配線基板に好適
に使用できるばかりでなく、回路配線導体の更なる高密
度配線化が可能となる。

また本発明においてはメタライズ金属層のセラミック体
に対する接合強度か７．８Ｋｇ／ｍｍ２以上の高い値を
示し、メタライズ金属層かセラミック体に極めて強固に
被着接合していることも判る。

よって本発明のメタライズ金属層を有するセラミック体
は半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージや
回路配線導体を有する回路基板等に極めて好適に使用さ
れる。

特許出願人（６６３）京セラ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック体にモリブデン粉末から成るメタライズ金属
   層を被着接合させて成るメタライズ金属層を有するセラ
   ミック体において、前記メタライズ金属層を形成するモ
   リブデン粉末は少なくとも粒径２．０μｍ以下のものが
   ５．０乃至２０．０％、２．０乃至５．０μｍのものが
   ６０．０乃至８０．０％、１０．０μｍ以上のものが１
   ．０％以下含んでいることを特徴とするメタライズ金属
   層を有するセラミック体。