JPH04325482A - 窒化アルミニウム基板のメタライズ方法 - Google Patents
窒化アルミニウム基板のメタライズ方法Info
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- JPH04325482A JPH04325482A JP9533691A JP9533691A JPH04325482A JP H04325482 A JPH04325482 A JP H04325482A JP 9533691 A JP9533691 A JP 9533691A JP 9533691 A JP9533691 A JP 9533691A JP H04325482 A JPH04325482 A JP H04325482A
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
-
- H—ELECTRICITY
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
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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。
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ＩＣ基板・ＩＣパッケー
ジ用材料ないしは、電気絶縁性放熱材料等として利用す
る窒化アルミニウム基板のメタライズ方法に関するもの
である。
ジ用材料ないしは、電気絶縁性放熱材料等として利用す
る窒化アルミニウム基板のメタライズ方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、ハイブリッドＩＣに搭載する半導
体チップの大型化・マルチチップ化に伴い、熱伝導率が
高く、熱膨張係数がシリコンのそれに近いものが要求さ
れ、窒化アルミニウムが開発されてきた。窒化アルミニ
ウムをハイブリッドＩＣ等に利用するには、表面をメタ
ライズ処理し、金属等と接合する必要がある。
体チップの大型化・マルチチップ化に伴い、熱伝導率が
高く、熱膨張係数がシリコンのそれに近いものが要求さ
れ、窒化アルミニウムが開発されてきた。窒化アルミニ
ウムをハイブリッドＩＣ等に利用するには、表面をメタ
ライズ処理し、金属等と接合する必要がある。
【０００３】一般に、セラミックスをメタライズ処理す
る場合、回路パターン作製用の厚膜ペーストを塗布し、
これを焼成することにより表面に金属部を形成せしめる
方法が行われている。このペーストは、導体を形成する
金属部、セラミックスと接合させるべき金属あるいは酸
化物、およびガラスからなっており、さらにこれを印刷
するために有機溶媒材と混合してある。金属部は銀や銅
、ガラス部は硼珪酸鉛及び酸化ビスマスなどがよく用い
られる。
る場合、回路パターン作製用の厚膜ペーストを塗布し、
これを焼成することにより表面に金属部を形成せしめる
方法が行われている。このペーストは、導体を形成する
金属部、セラミックスと接合させるべき金属あるいは酸
化物、およびガラスからなっており、さらにこれを印刷
するために有機溶媒材と混合してある。金属部は銀や銅
、ガラス部は硼珪酸鉛及び酸化ビスマスなどがよく用い
られる。
【０００４】しかし、窒化アルミニウムにこの厚膜ペー
ストを用いると、接合に寄与するガラス部に含まれる酸
化鉛（ＰｂＯ）や酸化ビスマス（Ｂｉ２ Ｏ３ ）が窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）と反応して窒素ガスを発生し
、メタライズ層に膨れを生じ、メタライズ層の金属部の
導通性や密着性が悪くなるため、実用できない。これは
、以下の反応を起こすためである。
ストを用いると、接合に寄与するガラス部に含まれる酸
化鉛（ＰｂＯ）や酸化ビスマス（Ｂｉ２ Ｏ３ ）が窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）と反応して窒素ガスを発生し
、メタライズ層に膨れを生じ、メタライズ層の金属部の
導通性や密着性が悪くなるため、実用できない。これは
、以下の反応を起こすためである。
【０００５】
３ＰｂＯ＋２ＡｌＮ→３Ｐｂ＋Ａｌ２Ｏ３ ＋Ｎ２ ↑
２Ｂｉ２ Ｏ３ ＋２ＡｌＮ→２Ｂｉ＋Ａｌ２ Ｏ３
＋Ｎ２ ↑そこで、ＡｌＮの表面を酸化してメタライズ
する方法が提案されている（特願昭６２−１９７３７３
号など）。 この方法では基板表面のＡｌＮがＡｌ２ Ｏ３ に改質
され、上記の反応は起こらず、Ａｌ２ Ｏ３ にメタラ
イズした場合とほぼ同等の密着強度が得られる。しかし
、表面の酸化物層は熱伝導率が低く、基板全体の熱伝導
率を低下させてしまうため、ＡｌＮの持つ高熱伝導性を
損なう。
２Ｂｉ２ Ｏ３ ＋２ＡｌＮ→２Ｂｉ＋Ａｌ２ Ｏ３
＋Ｎ２ ↑そこで、ＡｌＮの表面を酸化してメタライズ
する方法が提案されている（特願昭６２−１９７３７３
号など）。 この方法では基板表面のＡｌＮがＡｌ２ Ｏ３ に改質
され、上記の反応は起こらず、Ａｌ２ Ｏ３ にメタラ
イズした場合とほぼ同等の密着強度が得られる。しかし
、表面の酸化物層は熱伝導率が低く、基板全体の熱伝導
率を低下させてしまうため、ＡｌＮの持つ高熱伝導性を
損なう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板特性で
ある高熱伝導性を保ちつつ、厚膜法により実用密着強度
を有するメタライズ層の形成を可能とする窒化アルミニ
ウム基板のメタライズ方法を提供することを目的とする
。
ある高熱伝導性を保ちつつ、厚膜法により実用密着強度
を有するメタライズ層の形成を可能とする窒化アルミニ
ウム基板のメタライズ方法を提供することを目的とする
。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は厚膜メタライズ
を施す配線パターン部分のみ酸化し、実装部品が放熱を
必要とするその他の部分はＡｌＮのままであるような表
面改質処理を行なえば、厚膜メタライズは可能となり、
かつ発熱部品の熱は高熱伝導性のＡｌＮ部分から放熱さ
せることができるという知見に基づくもので、本発明の
要旨とするところは下記のとおりである。
を施す配線パターン部分のみ酸化し、実装部品が放熱を
必要とするその他の部分はＡｌＮのままであるような表
面改質処理を行なえば、厚膜メタライズは可能となり、
かつ発熱部品の熱は高熱伝導性のＡｌＮ部分から放熱さ
せることができるという知見に基づくもので、本発明の
要旨とするところは下記のとおりである。
【０００８】（１） 窒化アルミニウム基板に厚膜法
により所定の配線パターンを形成した後、配線パターン
のうち基板部の酸化アルミニウムを残して金属部とガラ
ス部を除去して窒化アルミニウム基板の配線パターン部
を酸化アルミニウムに変化させる工程と、次いでこの配
線パターン部の同一位置に厚膜法でメタライズする工程
とを含むことを特徴とする基板の高熱伝導性を阻害する
ことなく高密着強度を得られる窒化アルミニウム基板の
メタライズ方法。
により所定の配線パターンを形成した後、配線パターン
のうち基板部の酸化アルミニウムを残して金属部とガラ
ス部を除去して窒化アルミニウム基板の配線パターン部
を酸化アルミニウムに変化させる工程と、次いでこの配
線パターン部の同一位置に厚膜法でメタライズする工程
とを含むことを特徴とする基板の高熱伝導性を阻害する
ことなく高密着強度を得られる窒化アルミニウム基板の
メタライズ方法。
【０００９】（２） 第１工程の厚膜法で使用する厚
膜ペーストが、室温から焼成温度までの間で窒化アルミ
ニウムを酸化するガラス成分を含むものである前項１記
載の窒化アルミニウム基板のメタライズ方法。
膜ペーストが、室温から焼成温度までの間で窒化アルミ
ニウムを酸化するガラス成分を含むものである前項１記
載の窒化アルミニウム基板のメタライズ方法。
【００１０】
【作用】以下、本発明について詳細に説明する。前記の
反応式に記載したように、ＡｌＮ基板上で厚膜法で形成
されたメタライズ層は、基板のＡｌＮとガラス部のＰｂ
ＯやＢｉ２ Ｏ３ とが反応して窒素を放出して、膨れ
を生じ、導通性や密着性が悪くなる。しかし、基板成分
であるＡｌＮはこの反応が起こる基板表面においてはＡ
ｌ２ Ｏ３ に変質している。そこで、このメタライズ
層を除去すれば、配線パターン部のＡｌＮがＡｌ２Ｏ３
に改質された基板が得られる。
反応式に記載したように、ＡｌＮ基板上で厚膜法で形成
されたメタライズ層は、基板のＡｌＮとガラス部のＰｂ
ＯやＢｉ２ Ｏ３ とが反応して窒素を放出して、膨れ
を生じ、導通性や密着性が悪くなる。しかし、基板成分
であるＡｌＮはこの反応が起こる基板表面においてはＡ
ｌ２ Ｏ３ に変質している。そこで、このメタライズ
層を除去すれば、配線パターン部のＡｌＮがＡｌ２Ｏ３
に改質された基板が得られる。
【００１１】この配線パターン部のみがＡｌ２ Ｏ３
に改質された基板上で、再び同じ位置に厚膜メタライズ
を施すことで、実用密着強度を有することが可能となる
。このメタライズ層を除去する方法としては、研磨など
の機械的な方法や、エッチングなどの化学的な方法で行
えばよい。
に改質された基板上で、再び同じ位置に厚膜メタライズ
を施すことで、実用密着強度を有することが可能となる
。このメタライズ層を除去する方法としては、研磨など
の機械的な方法や、エッチングなどの化学的な方法で行
えばよい。
【００１２】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明の高
熱伝導性窒化アルミニウム基板のメタライズ方法を更に
具体的に説明し、その効果を実証する。しかし、本発明
はこれらの例により何等制限されない。 比較例 ＡｌＮ基板に市販のアルミナ用の銀−パラジウム導体ペ
ーストを図２の斜線部のパターン部に厚さ２０ミクロン
程度にスクリーン印刷し、１５０℃で１０分間乾燥した
後、８５０℃で１０分間焼成し、図２のパターン部分に
メタライズ層を形成した。
熱伝導性窒化アルミニウム基板のメタライズ方法を更に
具体的に説明し、その効果を実証する。しかし、本発明
はこれらの例により何等制限されない。 比較例 ＡｌＮ基板に市販のアルミナ用の銀−パラジウム導体ペ
ーストを図２の斜線部のパターン部に厚さ２０ミクロン
程度にスクリーン印刷し、１５０℃で１０分間乾燥した
後、８５０℃で１０分間焼成し、図２のパターン部分に
メタライズ層を形成した。
【００１３】得られたメタライズパターンの２ｍｍ角の
密着強度測定パッド部分に０．８ｍｍφの半田メッキ銅
線を半田付けし、図１のようにしてピール強度を測定し
た。９点の平均値で、０．３２ｋｇｆ／ｍｍ２ （１．
２６ｋｇｆ／２ｍｍ□）が得られた。この値は実用強度
には、はるかに及ばない。 実施例１ ＡｌＮ基板に市販のアルミナ用の銀−パラジウム導体ペ
ーストを図２の斜線部のパターン部に厚さ２０ミクロン
程度にスクリーン印刷し、１５０℃で１０分間乾燥した
後、８５０℃で１０分間焼成し、図２のパターン部分に
メタライズ層を形成した。
密着強度測定パッド部分に０．８ｍｍφの半田メッキ銅
線を半田付けし、図１のようにしてピール強度を測定し
た。９点の平均値で、０．３２ｋｇｆ／ｍｍ２ （１．
２６ｋｇｆ／２ｍｍ□）が得られた。この値は実用強度
には、はるかに及ばない。 実施例１ ＡｌＮ基板に市販のアルミナ用の銀−パラジウム導体ペ
ーストを図２の斜線部のパターン部に厚さ２０ミクロン
程度にスクリーン印刷し、１５０℃で１０分間乾燥した
後、８５０℃で１０分間焼成し、図２のパターン部分に
メタライズ層を形成した。
【００１４】このメタライズ層を研磨し、基板面と同じ
高さまで取り除いた後、再び同一条件で同一位置にスク
リーン印刷し、乾燥・焼成を行い、図２のパターン部分
にメタライズ層を形成した。得られたメタライズパター
ンの２ｍｍ角の密着強度測定パッド部分に０．８ｍｍφ
の半田メッキ銅線を半田付けし、図１のようにしてピー
ル強度を測定した。
高さまで取り除いた後、再び同一条件で同一位置にスク
リーン印刷し、乾燥・焼成を行い、図２のパターン部分
にメタライズ層を形成した。得られたメタライズパター
ンの２ｍｍ角の密着強度測定パッド部分に０．８ｍｍφ
の半田メッキ銅線を半田付けし、図１のようにしてピー
ル強度を測定した。
【００１５】９点の平均値で、１．４７ｋｇｆ／ｍｍ２
（５．８７ｋｇｆ／２ｍｍ□）の実用強度が得られた
。 実施例２ ＡｌＮ基板に市販のアルミナ用のオーバーコートガラス
を図２の斜線部のパターン部に厚さ２０ミクロン程度に
スクリーン印刷し、１５０℃で１０分間乾燥した後、８
５０℃で１０分間焼成し、図２のパターン部分にメタラ
イズ層を形成した。
（５．８７ｋｇｆ／２ｍｍ□）の実用強度が得られた
。 実施例２ ＡｌＮ基板に市販のアルミナ用のオーバーコートガラス
を図２の斜線部のパターン部に厚さ２０ミクロン程度に
スクリーン印刷し、１５０℃で１０分間乾燥した後、８
５０℃で１０分間焼成し、図２のパターン部分にメタラ
イズ層を形成した。
【００１６】このメタライズ層を研磨し、基板面と同じ
高さまで取り除いた後、市販のアルミナ用の銀−パラジ
ウム導体ペーストを同一条件で同一位置にスクリーン印
刷し、乾燥・焼成を行い、図２のパターン部分にメタラ
イズ層を形成した。得られたメタライズパターンの２ｍ
ｍ角の密着強度測定パッド部分に０．８ｍｍφの半田メ
ッキ銅線を半田付けし、図１のようにしてピール強度を
測定した。
高さまで取り除いた後、市販のアルミナ用の銀−パラジ
ウム導体ペーストを同一条件で同一位置にスクリーン印
刷し、乾燥・焼成を行い、図２のパターン部分にメタラ
イズ層を形成した。得られたメタライズパターンの２ｍ
ｍ角の密着強度測定パッド部分に０．８ｍｍφの半田メ
ッキ銅線を半田付けし、図１のようにしてピール強度を
測定した。
【００１７】９点の平均値で、１．５３ｋｇｆ／ｍｍ２
（６．１２ｋｇｆ／２ｍｍ□）の実用強度が得られた
。
（６．１２ｋｇｆ／２ｍｍ□）の実用強度が得られた
。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よりＡｌＮの高熱伝導性を損なうことなく、高い接合強
度でメタライズ層を形成することができ、ＩＣ基板・Ｉ
Ｃパッケージとしての利用ができるものである。
よりＡｌＮの高熱伝導性を損なうことなく、高い接合強
度でメタライズ層を形成することができ、ＩＣ基板・Ｉ
Ｃパッケージとしての利用ができるものである。
【図１】本発明により製造された基板の模式図および引
張り強度試験方法を示す説明図である。
張り強度試験方法を示す説明図である。
【図２】基板上に施した印刷パターンの例を示す図であ
る。
る。
１：引張試験に用いる半田メッキ銅線
２：メタライズ層と銅線を結合させるための錫−鉛共晶
半田 ３：厚膜法により形成されたメタライズ層（３−１：金
属部、３−２：ガラス部） ４：ＡｌＮ基板（４−１：改質されて生じたＡｌ２ Ｏ
３ 部、４−２：もとのＡｌＮ部） ５：ＡｌＮ基板
半田 ３：厚膜法により形成されたメタライズ層（３−１：金
属部、３−２：ガラス部） ４：ＡｌＮ基板（４−１：改質されて生じたＡｌ２ Ｏ
３ 部、４−２：もとのＡｌＮ部） ５：ＡｌＮ基板
Claims (2)
- 【請求項１】 窒化アルミニウム基板に厚膜法により
所定の配線パターンを形成した後、配線パターンのうち
基板部の酸化アルミニウムを残して金属部とガラス部を
除去して窒化アルミニウム基板の配線パターン部を酸化
アルミニウムに変化させる工程と、次いでこの配線パタ
ーン部の同一位置に厚膜法でメタライズする工程とを含
むことを特徴とする基板の高熱伝導性を阻害することな
く高密着強度を得られる窒化アルミニウム基板のメタラ
イズ方法。 - 【請求項２】 第１工程の厚膜法で使用する厚膜ペー
ストが、室温から焼成温度までの間で窒化アルミニウム
を酸化するガラス成分を含むものである請求項１記載の
窒化アルミニウム基板のメタライズ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9533691A JPH04325482A (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 窒化アルミニウム基板のメタライズ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9533691A JPH04325482A (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 窒化アルミニウム基板のメタライズ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04325482A true JPH04325482A (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=14134870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9533691A Withdrawn JPH04325482A (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 窒化アルミニウム基板のメタライズ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04325482A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0688047A1 (en) * | 1994-06-13 | 1995-12-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Aluminium nitride substrate and method of producing the same |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP9533691A patent/JPH04325482A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0688047A1 (en) * | 1994-06-13 | 1995-12-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Aluminium nitride substrate and method of producing the same |
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