JPH04299884A - 窒化アルミニウム基板の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム基板の製造方法Info
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- JPH04299884A JPH04299884A JP6472291A JP6472291A JPH04299884A JP H04299884 A JPH04299884 A JP H04299884A JP 6472291 A JP6472291 A JP 6472291A JP 6472291 A JP6472291 A JP 6472291A JP H04299884 A JPH04299884 A JP H04299884A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子回路基板として使用
される窒化アルミニウム基板の製造方法に関する。
される窒化アルミニウム基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
、窒化アルミニウムは熱伝導性に優れているため、発熱
量の大きなチップを搭載するための回路基板に使用され
る。ところが、窒化アルミニウム基板は金属に対する濡
れ性に劣るので、例えばその表面を回路パタ−ン形成用
の銅によって直接メタライズすることが困難であった。
、窒化アルミニウムは熱伝導性に優れているため、発熱
量の大きなチップを搭載するための回路基板に使用され
る。ところが、窒化アルミニウム基板は金属に対する濡
れ性に劣るので、例えばその表面を回路パタ−ン形成用
の銅によって直接メタライズすることが困難であった。
【０００３】この問題を解消するため、特開昭５９‐４
０４０４号公報には、窒化アルミニウムを空気中で加熱
して、その表面に酸化層を形成した後、タフピッチ電解
銅板を重ね合わせて、加熱処理することにより、窒化ア
ルミニウム基板に銅板を接合するようにした窒化アルミ
ニウム基板の製造方法が開示されている。しかしながら
、上記の従来方法では、銅板と基板との間の十分な結合
強度を確保することが困難であった。
０４０４号公報には、窒化アルミニウムを空気中で加熱
して、その表面に酸化層を形成した後、タフピッチ電解
銅板を重ね合わせて、加熱処理することにより、窒化ア
ルミニウム基板に銅板を接合するようにした窒化アルミ
ニウム基板の製造方法が開示されている。しかしながら
、上記の従来方法では、銅板と基板との間の十分な結合
強度を確保することが困難であった。
【０００４】本発明者らは上記の点に着目して種々検討
を重ねた結果、窒化アルミニウム基材の表面に銅の薄膜
を形成した後、その薄膜を部分的に酸化させ、その薄膜
に銅板を重ね合わせて、銅と酸化銅の共晶温度以上、銅
の融点未満の温度まで加熱することにより、前記薄膜を
介して窒化アルミニウム基材に銅板を接合すれば、銅の
窒化アルミニウムに対する濡れ性を改良して、窒化アル
ミニウム基板に銅板を強固に結合でき、その銅板の剥離
を未然に防止することができることを見い出した。
を重ねた結果、窒化アルミニウム基材の表面に銅の薄膜
を形成した後、その薄膜を部分的に酸化させ、その薄膜
に銅板を重ね合わせて、銅と酸化銅の共晶温度以上、銅
の融点未満の温度まで加熱することにより、前記薄膜を
介して窒化アルミニウム基材に銅板を接合すれば、銅の
窒化アルミニウムに対する濡れ性を改良して、窒化アル
ミニウム基板に銅板を強固に結合でき、その銅板の剥離
を未然に防止することができることを見い出した。
【０００５】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
のであって、その目的は、窒化アルミニウム基材に銅板
を簡単かつ確実に結合させることができ、両者間に十分
な結合強度を確保することが可能な窒化アルミニウム基
板の製造方法を提供することにある。
のであって、その目的は、窒化アルミニウム基材に銅板
を簡単かつ確実に結合させることができ、両者間に十分
な結合強度を確保することが可能な窒化アルミニウム基
板の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するため、本発明は、窒化アルミニウム基材の表面に
銅の薄膜を形成する工程と、その薄膜を部分的に酸化さ
せる工程と、酸化された薄膜に銅板を重ね合わせる工程
と、銅と酸化銅の共晶温度以上、銅の融点未満の温度ま
で加熱することにより、前記薄膜を介して窒化アルミニ
ウム基材に銅板を接合する工程とからなる。
成するため、本発明は、窒化アルミニウム基材の表面に
銅の薄膜を形成する工程と、その薄膜を部分的に酸化さ
せる工程と、酸化された薄膜に銅板を重ね合わせる工程
と、銅と酸化銅の共晶温度以上、銅の融点未満の温度ま
で加熱することにより、前記薄膜を介して窒化アルミニ
ウム基材に銅板を接合する工程とからなる。
【０００７】この方法によると、窒化アルミニウム基材
と重ね合わされた銅板との間には、銅薄膜を部分的に酸
化することによって形成された酸化銅層が介在している
。これらを上記温度に加熱することにより、窒化アルミ
ニウム基材と銅板との接合部分には、前記酸化層から酸
素が供給され、酸化銅及び銅との共晶による濡れがもた
らされる。そして、この濡れにより窒化アルミニウム基
材表面に銅が接合され、銅板が簡単かつ確実に接合され
ると共に、窒化アルミニウム基材と銅板との間に十分な
結合強度を確保することができる。
と重ね合わされた銅板との間には、銅薄膜を部分的に酸
化することによって形成された酸化銅層が介在している
。これらを上記温度に加熱することにより、窒化アルミ
ニウム基材と銅板との接合部分には、前記酸化層から酸
素が供給され、酸化銅及び銅との共晶による濡れがもた
らされる。そして、この濡れにより窒化アルミニウム基
材表面に銅が接合され、銅板が簡単かつ確実に接合され
ると共に、窒化アルミニウム基材と銅板との間に十分な
結合強度を確保することができる。
【０００８】前記薄膜を部分的に酸化させるためには、
酸化処理は空気中にて３００〜５００℃で１０分間行わ
れることが望ましい。この処理温度及び処理時間で薄膜
を酸化すれば、窒化アルミニウム基材表面に銅に対する
濡れ性に優れた酸化銅の薄膜が形成される。この処理時
間を一定にした場合において、処理温度が３００℃より
低いと、薄膜が十分に酸化されないため、共晶による濡
れを得るために必要な酸素が供給されない。一方、前記
処理温度が５００℃より高いと、酸化銅が剥離し易くな
る。
酸化処理は空気中にて３００〜５００℃で１０分間行わ
れることが望ましい。この処理温度及び処理時間で薄膜
を酸化すれば、窒化アルミニウム基材表面に銅に対する
濡れ性に優れた酸化銅の薄膜が形成される。この処理時
間を一定にした場合において、処理温度が３００℃より
低いと、薄膜が十分に酸化されないため、共晶による濡
れを得るために必要な酸素が供給されない。一方、前記
処理温度が５００℃より高いと、酸化銅が剥離し易くな
る。
【０００９】前記の薄膜は、スパッタリング、化学メッ
キ及びペースト塗布の内の何れか一つの方法によって形
成されることが望ましい。その理由は、これらのどの方
法によっても、最終的には所望する酸化銅及び窒化アル
ミニウムの結合が得られるからである。また、この薄膜
の形成に先立って、前記窒化アルミニウム基材には、予
め煮沸洗浄や酸素プラズマ処理及び紫外線オゾン処理等
が施されていることが望ましい。その理由は、これらの
処理により前記窒化アルミニウム基材の表層に付着した
不純物が容易に除去されると共に、基材の表面と酸化銅
の薄膜との結合性を高めることができるからである。
キ及びペースト塗布の内の何れか一つの方法によって形
成されることが望ましい。その理由は、これらのどの方
法によっても、最終的には所望する酸化銅及び窒化アル
ミニウムの結合が得られるからである。また、この薄膜
の形成に先立って、前記窒化アルミニウム基材には、予
め煮沸洗浄や酸素プラズマ処理及び紫外線オゾン処理等
が施されていることが望ましい。その理由は、これらの
処理により前記窒化アルミニウム基材の表層に付着した
不純物が容易に除去されると共に、基材の表面と酸化銅
の薄膜との結合性を高めることができるからである。
【００１０】加熱によって窒化アルミニウム基材と銅板
とを接合する前記工程において、前記共晶温度以上、銅
の融点未満の温度は、１０６８℃〜１０７５℃の範囲で
あることが望ましい。即ち、最も高い温度下でも銅板の
大部分が固体である状態に制御する事が必要とされる。 この温度が１０６８℃未満の場合には、窒化アルミニウ
ム基材と銅板との接合部分における酸化銅及び銅からな
る共晶形成が十分でないため、両者の結合は弱くなる。 一方、１０７５℃を越えると、銅板が溶融して銅板が原
型を留めず、また接合部分に酸化銅及び銅からなる共晶
が形成されない。
とを接合する前記工程において、前記共晶温度以上、銅
の融点未満の温度は、１０６８℃〜１０７５℃の範囲で
あることが望ましい。即ち、最も高い温度下でも銅板の
大部分が固体である状態に制御する事が必要とされる。 この温度が１０６８℃未満の場合には、窒化アルミニウ
ム基材と銅板との接合部分における酸化銅及び銅からな
る共晶形成が十分でないため、両者の結合は弱くなる。 一方、１０７５℃を越えると、銅板が溶融して銅板が原
型を留めず、また接合部分に酸化銅及び銅からなる共晶
が形成されない。
【００１１】また、この接合処理は１００ｐｐｍ以下の
酸素を含む不活性ガス雰囲気で行われることが望ましい
。そのような不活性ガスとしては、例えば、窒素、アル
ゴン、ヘリウム等を使用することが好適である。この接
合処理が、１００ｐｐｍを越える酸素を含む不活性ガス
雰囲気中で行われる場合には、過度の酸化のため銅板が
膨脹し、平滑な表面が形成されない。また銅板中に過度
に酸素が拡散するため電気特性が劣化する。しかし、上
記条件に従えば、接合処理後にも銅板全体が酸化される
ことはなく、接合部分のみに酸化銅を形成でき、銅板表
面の平滑性が保持される。一方、前記の接合処理が反応
性雰囲気中で行われる場合には、銅板表面に形成される
酸化被膜を除去するために、更に工程が必要になる。
酸素を含む不活性ガス雰囲気で行われることが望ましい
。そのような不活性ガスとしては、例えば、窒素、アル
ゴン、ヘリウム等を使用することが好適である。この接
合処理が、１００ｐｐｍを越える酸素を含む不活性ガス
雰囲気中で行われる場合には、過度の酸化のため銅板が
膨脹し、平滑な表面が形成されない。また銅板中に過度
に酸素が拡散するため電気特性が劣化する。しかし、上
記条件に従えば、接合処理後にも銅板全体が酸化される
ことはなく、接合部分のみに酸化銅を形成でき、銅板表
面の平滑性が保持される。一方、前記の接合処理が反応
性雰囲気中で行われる場合には、銅板表面に形成される
酸化被膜を除去するために、更に工程が必要になる。
【００１２】
【実施例及び比較例】以下に、本発明を電子回路基板に
具体化した実施例について、図面に基づいて詳細に説明
する。実施例１では、先ず図１（ａ）に示すように、窒
化アルミニウム基材１表面に銅を化学メッキすることに
によって、０．５μｍの薄膜２を形成する。この薄膜２
の形成に先立って予め窒化アルミニウム基材１表面を煮
沸洗浄しておく。そして図１（ｂ）に示すように、空気
中にて薄膜２の酸化処理を行うことにより、薄膜２の表
層部分のみに酸化銅層３を形成する。実施例１ではこの
酸化処理を３００℃で１０分間行った。続いて、窒素ガ
ス雰囲気中で１２００℃で一時間熱処理した後この酸化
銅層３に銅板４を接触させ、窒素ガス雰囲気中で１０７
２℃に加熱する（図１（ｃ））。これら一連の工程によ
り、窒化アルミニウム基材１表面には複数の回路パター
ンを有する銅板４が接合され、よって電子回路基板が形
成される。前記接合された銅板４の剥離強度は８ｋｇｆ
／ｃｍであった。
具体化した実施例について、図面に基づいて詳細に説明
する。実施例１では、先ず図１（ａ）に示すように、窒
化アルミニウム基材１表面に銅を化学メッキすることに
によって、０．５μｍの薄膜２を形成する。この薄膜２
の形成に先立って予め窒化アルミニウム基材１表面を煮
沸洗浄しておく。そして図１（ｂ）に示すように、空気
中にて薄膜２の酸化処理を行うことにより、薄膜２の表
層部分のみに酸化銅層３を形成する。実施例１ではこの
酸化処理を３００℃で１０分間行った。続いて、窒素ガ
ス雰囲気中で１２００℃で一時間熱処理した後この酸化
銅層３に銅板４を接触させ、窒素ガス雰囲気中で１０７
２℃に加熱する（図１（ｃ））。これら一連の工程によ
り、窒化アルミニウム基材１表面には複数の回路パター
ンを有する銅板４が接合され、よって電子回路基板が形
成される。前記接合された銅板４の剥離強度は８ｋｇｆ
／ｃｍであった。
【００１３】一方実施例２では、前記の酸化処理を５０
０℃，１０分間に設定した。また、比較例１及び２では
、酸化処理条件をそれぞれ２５０℃，１０分間、及び６
００℃，１０分間に設定して測定を行った。その結果を
表１に示す。
０℃，１０分間に設定した。また、比較例１及び２では
、酸化処理条件をそれぞれ２５０℃，１０分間、及び６
００℃，１０分間に設定して測定を行った。その結果を
表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】図１（ｄ）に示すように、前記実施例１，
２においては、窒化アルミニウム基材１と銅板４との間
には共晶層５が形成され、その共晶による濡れによって
両者１，４が接合されていることが観察された。その剥
離強度は、実施例１では８ｋｇｆ／ｃｍ、また、実施例
２では９ｋｇｆ／ｃｍであり、この共晶層５が両者１，
４の間に介在することにより、両者１，４が強固に接合
されていることが判明した。
２においては、窒化アルミニウム基材１と銅板４との間
には共晶層５が形成され、その共晶による濡れによって
両者１，４が接合されていることが観察された。その剥
離強度は、実施例１では８ｋｇｆ／ｃｍ、また、実施例
２では９ｋｇｆ／ｃｍであり、この共晶層５が両者１，
４の間に介在することにより、両者１，４が強固に接合
されていることが判明した。
【００１６】一方、比較例１，２においても窒化アルミ
ニウム基材１と銅板４との間には、実施例１，２と同様
に共晶層５が形成され、この共晶層５の介在により、両
者１，４が接合されていた。しかし、その剥離強度は、
比較例１で４ｋｇｆ／ｃｍ、比較例２で６ｋｇｆ／ｃｍ
と、何れも前記実施例１，２より低い値を示した。以上
の結果から、薄膜２に部分的に酸化銅層３を形成した両
実施例１，２によれば、両者間に十分な結合強度を確保
され、接合された銅板の剥離が未然に防止されることが
判る。
ニウム基材１と銅板４との間には、実施例１，２と同様
に共晶層５が形成され、この共晶層５の介在により、両
者１，４が接合されていた。しかし、その剥離強度は、
比較例１で４ｋｇｆ／ｃｍ、比較例２で６ｋｇｆ／ｃｍ
と、何れも前記実施例１，２より低い値を示した。以上
の結果から、薄膜２に部分的に酸化銅層３を形成した両
実施例１，２によれば、両者間に十分な結合強度を確保
され、接合された銅板の剥離が未然に防止されることが
判る。
【００１７】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
でなく、例えば、空気中における銅薄膜２及び銅板４の
酸化処理に代えて、酸素以外の酸化性化合物を使用する
ことにより化学的に酸化銅層３を形成させる等、発明の
趣旨を逸脱しない範囲で、変更することも可能である。
でなく、例えば、空気中における銅薄膜２及び銅板４の
酸化処理に代えて、酸素以外の酸化性化合物を使用する
ことにより化学的に酸化銅層３を形成させる等、発明の
趣旨を逸脱しない範囲で、変更することも可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明における窒
化アルミニウム基板の製造方法によれば、窒化アルミニ
ウム基材に銅板を簡単かつ確実に結合させることができ
ると共に、両者間に十分な結合強度を確保することが可
能な窒化アルミニウム基板を提供することができる。
化アルミニウム基板の製造方法によれば、窒化アルミニ
ウム基材に銅板を簡単かつ確実に結合させることができ
ると共に、両者間に十分な結合強度を確保することが可
能な窒化アルミニウム基板を提供することができる。
【図１】 （ａ）〜（ｄ）は実施例における窒化アル
ミニウム基板の製造工程を示す概略図である。
ミニウム基板の製造工程を示す概略図である。
１ 窒化アルミニウム基材、２ 薄膜、３ 酸化
銅層、４ 銅板。
銅層、４ 銅板。
Claims (6)
- 【請求項１】 窒化アルミニウム基材の表面に銅の薄
膜を形成する工程と、その薄膜を部分的に酸化させる工
程と、酸化された薄膜に銅板を重ね合わせる工程と、銅
と酸化銅の共晶温度以上、銅の融点未満の温度まで加熱
することにより、前記薄膜を介して窒化アルミニウム基
材に銅板を接合する工程とからなる窒化アルミニウム基
板の製造方法。 - 【請求項２】 前記銅の薄膜は、スパッタリング、化
学メッキ及びペースト塗布の内のいずれか一つの方法に
よって形成される請求項１に記載の窒化アルミニウム基
板の製造方法。 - 【請求項３】 前記薄膜の酸化処理は空気中にて３０
０〜５００℃で１０分間行われる請求項１に記載の窒化
アルミニウム基板の製造方法。 - 【請求項４】 前記共晶温度以上、銅の融点未満の温
度は１０６８℃〜１０７５℃の範囲である請求項１に記
載の窒化アルミニウム基板の製造方法。 - 【請求項５】 前記銅板の接合処理は、１００ｐｐｍ
以下の酸素を含む不活性ガス雰囲気で行われる請求項１
に記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。 - 【請求項６】 前記窒化アルミニウム基材は銅の薄膜
の形成に先立って予め煮沸洗浄されている請求項１に記
載の窒化アルミニウム基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6472291A JPH04299884A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6472291A JPH04299884A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299884A true JPH04299884A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13266333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6472291A Pending JPH04299884A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04299884A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084056A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック電子部品およびその製造方法ならびに積層型セラミック電子部品およびその製造方法 |
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1991
- 1991-03-28 JP JP6472291A patent/JPH04299884A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084056A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック電子部品およびその製造方法ならびに積層型セラミック電子部品およびその製造方法 |
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