JPH0585849A - 窒化アルミニウム基板と金属板の接合方法 - Google Patents
窒化アルミニウム基板と金属板の接合方法Info
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- JPH0585849A JPH0585849A JP27470391A JP27470391A JPH0585849A JP H0585849 A JPH0585849 A JP H0585849A JP 27470391 A JP27470391 A JP 27470391A JP 27470391 A JP27470391 A JP 27470391A JP H0585849 A JPH0585849 A JP H0585849A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 活性金属を含むロウ材を用いて接合する際に
ＡｌＮ基板と金属板の接合を確実にし、接合体の信頼性
を向上させる。 【構成】 ＡｌＮ基板２の表面にＴｉ等の活性金属を含
んだＣｕ−Ａｇ系のロウ材３のペーストを印刷等によっ
て塗布し〔図１（ａ）〕、ロウ材３のペーストが塗布さ
れたＡｌＮ基板２に第１回目の熱処理を施す。熱処理が
施されると、ＡｌＮ基板２中の窒素とロウ材３中のＴｉ
等の活性金属が反応し、界面にＴｉＮ等の窒化物からな
る反応層４が形成される〔図１（ｂ）〕。こうして高い
生成率で予め反応層４を形成した後、ロウ材３の層の上
に銅板のような金属板５を重ねて熱処理し、ロウ材３の
層によって金属板５をＡｌＮ基板２に接合させ、接合体
Ａを得る〔図１（ｃ）〕。
ＡｌＮ基板と金属板の接合を確実にし、接合体の信頼性
を向上させる。 【構成】 ＡｌＮ基板２の表面にＴｉ等の活性金属を含
んだＣｕ−Ａｇ系のロウ材３のペーストを印刷等によっ
て塗布し〔図１（ａ）〕、ロウ材３のペーストが塗布さ
れたＡｌＮ基板２に第１回目の熱処理を施す。熱処理が
施されると、ＡｌＮ基板２中の窒素とロウ材３中のＴｉ
等の活性金属が反応し、界面にＴｉＮ等の窒化物からな
る反応層４が形成される〔図１（ｂ）〕。こうして高い
生成率で予め反応層４を形成した後、ロウ材３の層の上
に銅板のような金属板５を重ねて熱処理し、ロウ材３の
層によって金属板５をＡｌＮ基板２に接合させ、接合体
Ａを得る〔図１（ｃ）〕。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化アルミニウム基板
と金属板の接合方法に関する。具体的には、本発明は、
例えばＩＣ（集積回路）パッケージやパワーダイオード
等を実装するための基板として用いられる窒化アルミニ
ウム基板と金属板との接合体を製造する方法に関する。
と金属板の接合方法に関する。具体的には、本発明は、
例えばＩＣ（集積回路）パッケージやパワーダイオード
等を実装するための基板として用いられる窒化アルミニ
ウム基板と金属板との接合体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高密度化、高速化及び
高出力化に伴う発熱量の増大に対応するため、基板材料
としては放熱性に優れたものが要求されてきている。放
熱性に優れた基板材料としては、従来よりアルミナ基板
が用いられてきたが、最近では熱伝導率の高い窒化アル
ミニウム（以下、ＡｌＮと記す。）基板が注目されてい
る。しかし、実装基板としての放熱性を良好にするため
には、ＡｌＮ基板にヒートシンクとして厚さ数1００μ
ｍの銅板等の金属板を接合させる必要がある。このた
め、従来にあってはチタン等の活性金属を添加したロウ
材を用いてＡｌＮ基板に金属板を接合させている。
高出力化に伴う発熱量の増大に対応するため、基板材料
としては放熱性に優れたものが要求されてきている。放
熱性に優れた基板材料としては、従来よりアルミナ基板
が用いられてきたが、最近では熱伝導率の高い窒化アル
ミニウム（以下、ＡｌＮと記す。）基板が注目されてい
る。しかし、実装基板としての放熱性を良好にするため
には、ＡｌＮ基板にヒートシンクとして厚さ数1００μ
ｍの銅板等の金属板を接合させる必要がある。このた
め、従来にあってはチタン等の活性金属を添加したロウ
材を用いてＡｌＮ基板に金属板を接合させている。
【０００３】図６はＡｌＮ基板と金属板の接合体の構造
を示す断面図である。この接合体５１は、表面が平坦な
金属板５２にＴｉ（チタン）等の活性金属を添加したロ
ウ材５３のペーストを印刷した後、金属板５２のペース
ト印刷面をＡｌＮ基板５４に重ね、上から荷重をかけた
状態で真空中において熱処理を施してロウ材５３のペー
ストを溶融させ、その後固化したロウ材５３の層を介し
てＡｌＮ基板５４の表面に金属板５２を強固に接合させ
たものである。こうしてＡｌＮ基板５４に接合された金
属板５２はヒートシンクとして働き、実装基板としての
放熱性を良好にする。また、金属板５２は配線パターン
としても使用できる。
を示す断面図である。この接合体５１は、表面が平坦な
金属板５２にＴｉ（チタン）等の活性金属を添加したロ
ウ材５３のペーストを印刷した後、金属板５２のペース
ト印刷面をＡｌＮ基板５４に重ね、上から荷重をかけた
状態で真空中において熱処理を施してロウ材５３のペー
ストを溶融させ、その後固化したロウ材５３の層を介し
てＡｌＮ基板５４の表面に金属板５２を強固に接合させ
たものである。こうしてＡｌＮ基板５４に接合された金
属板５２はヒートシンクとして働き、実装基板としての
放熱性を良好にする。また、金属板５２は配線パターン
としても使用できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような接合体に
おいては、ロウ材に含まれているＴｉ等の活性金属とＡ
ｌＮが反応してＴｉＮ（窒化チタン）等の活性金属の窒
化物からなる反応層がロウ材とＡｌＮ基板の界面に生成
され、これによりＡｌＮ基板と金属板がより強固に接合
している。
おいては、ロウ材に含まれているＴｉ等の活性金属とＡ
ｌＮが反応してＴｉＮ（窒化チタン）等の活性金属の窒
化物からなる反応層がロウ材とＡｌＮ基板の界面に生成
され、これによりＡｌＮ基板と金属板がより強固に接合
している。
【０００５】しかし、例えばＴｉ−Ａｇ−Ｃｕの混合粉
末よりなるロウ材のペーストでＡｌＮ基板と金属板を積
層した後に熱処理を施してＡｌＮ基板と金属板を接合さ
せる場合には、ＡｌＮ基板と金属板の接合面積が大きく
なると、その接合面の全面にＴｉＮの反応層を形成させ
るのが困難になる。この結果、従来例にあっては、接合
面の全面にＴｉＮの反応層が十分に生成せず、接合の信
頼性が低下するという問題があった。また、非接合部が
生じると、非接合部が熱抵抗となり、ＡｌＮ基板から金
属板への熱伝導が妨げられ、放熱性が阻害されるという
欠点があった。
末よりなるロウ材のペーストでＡｌＮ基板と金属板を積
層した後に熱処理を施してＡｌＮ基板と金属板を接合さ
せる場合には、ＡｌＮ基板と金属板の接合面積が大きく
なると、その接合面の全面にＴｉＮの反応層を形成させ
るのが困難になる。この結果、従来例にあっては、接合
面の全面にＴｉＮの反応層が十分に生成せず、接合の信
頼性が低下するという問題があった。また、非接合部が
生じると、非接合部が熱抵抗となり、ＡｌＮ基板から金
属板への熱伝導が妨げられ、放熱性が阻害されるという
欠点があった。
【０００６】本発明は叙上の従来例の問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、活性金属
を含むロウ材を用いて接合する際にＡｌＮ基板と金属板
の接合を確実にし、接合体の信頼性を向上させることに
ある。
されたものであり、その目的とするところは、活性金属
を含むロウ材を用いて接合する際にＡｌＮ基板と金属板
の接合を確実にし、接合体の信頼性を向上させることに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による窒化アルミ
ニウム基板と金属板の接合方法は、チタンのような活性
金属を含む銅−銀系ロウ材を窒化アルミニウム基板の接
合面に配し、加熱によって窒化アルミニウム基板の接合
面に当該基板とロウ材との反応層を形成する工程と、上
記ロウ材もしくは別なロウ材のうち少なくとも一方のロ
ウ材を用いて金属板を窒化アルミニウム基板の反応層に
ロウ付けする工程とからなることを特徴としている。
ニウム基板と金属板の接合方法は、チタンのような活性
金属を含む銅−銀系ロウ材を窒化アルミニウム基板の接
合面に配し、加熱によって窒化アルミニウム基板の接合
面に当該基板とロウ材との反応層を形成する工程と、上
記ロウ材もしくは別なロウ材のうち少なくとも一方のロ
ウ材を用いて金属板を窒化アルミニウム基板の反応層に
ロウ付けする工程とからなることを特徴としている。
【０００８】
【作用】金属板を重ねる前にチタン等の活性金属を含む
ロウ材と窒化アルミニウム基板のみで熱処理を行なう
と、窒化アルミニウム基板とロウ材との反応が促進さ
れ、接合面全体にわたってロウ材中の活性金属と窒化ア
ルミニウム基板中の窒素との反応層を効果的に生成させ
ることができる。この後、窒化アルミニウム基板に金属
板を接合すれば、接合面積が大きくなっても非接合部が
生じなくなる。したがって、本発明の方法によって窒化
アルミニウム基板と金属板を接合すれば、接合強度のバ
ラツキが小さく、接合の信頼性の高い接合体を得ること
ができる。
ロウ材と窒化アルミニウム基板のみで熱処理を行なう
と、窒化アルミニウム基板とロウ材との反応が促進さ
れ、接合面全体にわたってロウ材中の活性金属と窒化ア
ルミニウム基板中の窒素との反応層を効果的に生成させ
ることができる。この後、窒化アルミニウム基板に金属
板を接合すれば、接合面積が大きくなっても非接合部が
生じなくなる。したがって、本発明の方法によって窒化
アルミニウム基板と金属板を接合すれば、接合強度のバ
ラツキが小さく、接合の信頼性の高い接合体を得ること
ができる。
【０００９】
【実施例】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に本発明の一実施例
によるＡｌＮ基板と銅板との接合方法を示す。この方法
においては、ＡｌＮ基板２の表面にＴｉ等の活性金属を
含んだＣｕ−Ａｇ系のロウ材３のペーストを印刷等によ
って塗布し〔図１（ａ）〕、ロウ材３のペーストが塗布
されたＡｌＮ基板２に第１回目の熱処理を施す。熱処理
が施されると、ＡｌＮ基板２中の窒素とロウ材３中のＴ
ｉ等の活性金属が反応し、界面にＴｉＮ等の窒化物から
なる反応層４が形成される〔図１（ｂ）〕。こうして高
い生成率で予め反応層４を形成した後、ロウ材３の層の
上に銅板のような金属板５を重ねて熱処理し、ロウ材３
の層によって金属板５をＡｌＮ基板２に接合させ、接合
体Ａを得る〔図１（ｃ）〕。
によるＡｌＮ基板と銅板との接合方法を示す。この方法
においては、ＡｌＮ基板２の表面にＴｉ等の活性金属を
含んだＣｕ−Ａｇ系のロウ材３のペーストを印刷等によ
って塗布し〔図１（ａ）〕、ロウ材３のペーストが塗布
されたＡｌＮ基板２に第１回目の熱処理を施す。熱処理
が施されると、ＡｌＮ基板２中の窒素とロウ材３中のＴ
ｉ等の活性金属が反応し、界面にＴｉＮ等の窒化物から
なる反応層４が形成される〔図１（ｂ）〕。こうして高
い生成率で予め反応層４を形成した後、ロウ材３の層の
上に銅板のような金属板５を重ねて熱処理し、ロウ材３
の層によって金属板５をＡｌＮ基板２に接合させ、接合
体Ａを得る〔図１（ｃ）〕。
【００１０】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に本発明の
別な実施例による接合方法を示す。この方法では、Ａｌ
Ｎ基板２の表面にＴｉ等の活性金属を含んだＣｕ−Ａｇ
系のロウ材３のペーストを印刷等によって塗布し〔図２
（ａ）〕、ロウ材３のペーストが塗布されたＡｌＮ基板
２に第１回目の熱処理を施し、ＡｌＮ基板２とロウ材３
の界面にＴｉＮ等の窒化物からなる反応層４を形成する
〔図２（ｂ）〕。この後、ロウ材３の上にさらに別なロ
ウ材６のペーストを印刷等によって塗布し〔図２
（ｃ）〕、２層のロウ材３，６の上に銅板のような金属
板５を重ねて熱処理し、ロウ材３，６の溶融一体化した
ロウ材層７によって金属板５をＡｌＮ基板２に接合さ
せ、接合体Ｂを得る〔図２（ｄ）〕。ここで、ロウ材６
はＴｉ等の活性金属を含まないもの、あるいはロウ材３
よりも活性金属の添加量の少ないものでもよい。
別な実施例による接合方法を示す。この方法では、Ａｌ
Ｎ基板２の表面にＴｉ等の活性金属を含んだＣｕ−Ａｇ
系のロウ材３のペーストを印刷等によって塗布し〔図２
（ａ）〕、ロウ材３のペーストが塗布されたＡｌＮ基板
２に第１回目の熱処理を施し、ＡｌＮ基板２とロウ材３
の界面にＴｉＮ等の窒化物からなる反応層４を形成する
〔図２（ｂ）〕。この後、ロウ材３の上にさらに別なロ
ウ材６のペーストを印刷等によって塗布し〔図２
（ｃ）〕、２層のロウ材３，６の上に銅板のような金属
板５を重ねて熱処理し、ロウ材３，６の溶融一体化した
ロウ材層７によって金属板５をＡｌＮ基板２に接合さ
せ、接合体Ｂを得る〔図２（ｄ）〕。ここで、ロウ材６
はＴｉ等の活性金属を含まないもの、あるいはロウ材３
よりも活性金属の添加量の少ないものでもよい。
【００１１】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に本発明の
さらに別な実施例による接合方法を示す。この方法で
は、ＡｌＮ基板２の表面にＴｉ等の活性金属を含んだＣ
ｕ−Ａｇ系のロウ材３のペーストを印刷等によって塗布
し〔図３（ａ）〕、ロウ材３のペーストが塗布されたＡ
ｌＮ基板２に第１回目の熱処理を施し、ＡｌＮ基板２と
ロウ材３の界面にＴｉＮ等の窒化物からなる反応層４を
形成する〔図３（ｂ）〕。この後、このＡｌＮ基板２を
硝酸水溶液等に浸漬してロウ材３の金属部を溶解除去し
て反応層４を露出させ、この上に再度別なロウ材８のペ
ーストを塗布し〔図３（ｃ）〕、このロウ材８の上に銅
板のような金属板５を重ねて熱処理し、金属板５をＡｌ
Ｎ基板２に接合させて接合体Ｃを得る〔図２（ｄ）〕。
ここで、ロウ材８はロウ材３よりも活性金属の添加量の
少ないものでもよい。
さらに別な実施例による接合方法を示す。この方法で
は、ＡｌＮ基板２の表面にＴｉ等の活性金属を含んだＣ
ｕ−Ａｇ系のロウ材３のペーストを印刷等によって塗布
し〔図３（ａ）〕、ロウ材３のペーストが塗布されたＡ
ｌＮ基板２に第１回目の熱処理を施し、ＡｌＮ基板２と
ロウ材３の界面にＴｉＮ等の窒化物からなる反応層４を
形成する〔図３（ｂ）〕。この後、このＡｌＮ基板２を
硝酸水溶液等に浸漬してロウ材３の金属部を溶解除去し
て反応層４を露出させ、この上に再度別なロウ材８のペ
ーストを塗布し〔図３（ｃ）〕、このロウ材８の上に銅
板のような金属板５を重ねて熱処理し、金属板５をＡｌ
Ｎ基板２に接合させて接合体Ｃを得る〔図２（ｄ）〕。
ここで、ロウ材８はロウ材３よりも活性金属の添加量の
少ないものでもよい。
【００１２】上記実施例１〜３のより具体的な実施例及
び比較例を以下に詳述し、併せて、各実施例及び比較例
による接合体のピール強度及びＴｉＮ生成面積率の測定
結果を説明する。
び比較例を以下に詳述し、併せて、各実施例及び比較例
による接合体のピール強度及びＴｉＮ生成面積率の測定
結果を説明する。
【００１３】（実施例１）まず、Ｔｉが５重量％、Ａｇ
が６９重量％、Ｃｕが２６重量％（金属部のみの重量
比、以下同じ）で残部が有機物からなるロウ材のペース
トを準備し、図４に示すように、２５.４ｍｍ角、厚さ
０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板１２上に２ｍｍ角のサイズ
で２列計１０個の領域にロウ材１３のペーストを印刷し
た。ついで、真空中（１０-5〜１０ー4Torr）において９
５０℃で１０分間熱処理した後、毎分１０℃の冷却速度
で冷却した。
が６９重量％、Ｃｕが２６重量％（金属部のみの重量
比、以下同じ）で残部が有機物からなるロウ材のペース
トを準備し、図４に示すように、２５.４ｍｍ角、厚さ
０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板１２上に２ｍｍ角のサイズ
で２列計１０個の領域にロウ材１３のペーストを印刷し
た。ついで、真空中（１０-5〜１０ー4Torr）において９
５０℃で１０分間熱処理した後、毎分１０℃の冷却速度
で冷却した。
【００１４】ついで、２ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの銅板
をペースト印刷面に重ね、１ｇ／ｍｍ2の荷重をかけた
状態で真空中（１０-5〜１０ー4Torr）において９５０℃
で１０分間熱処理した後、毎分１℃の冷却速度で冷却
し、ＡｌＮ基板に銅板を接合させ、実施例１による接合
強度測定用サンプル１Ａを得た。
をペースト印刷面に重ね、１ｇ／ｍｍ2の荷重をかけた
状態で真空中（１０-5〜１０ー4Torr）において９５０℃
で１０分間熱処理した後、毎分１℃の冷却速度で冷却
し、ＡｌＮ基板に銅板を接合させ、実施例１による接合
強度測定用サンプル１Ａを得た。
【００１５】次に、同様にして同じ条件により、２５.
４ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板上に２５ｍ
ｍ角のサイズでロウ材のペーストを印刷及び熱処理した
後、２５ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの銅板を重ねて熱処理
し、銅板をＡｌＮ基板に接合させて実施例１による接合
性評価用サンプル１Ｂを得た。
４ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板上に２５ｍ
ｍ角のサイズでロウ材のペーストを印刷及び熱処理した
後、２５ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの銅板を重ねて熱処理
し、銅板をＡｌＮ基板に接合させて実施例１による接合
性評価用サンプル１Ｂを得た。
【００１６】（実施例２）図４に示すように、２５.４
ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板１２上に２ｍ
ｍ角のサイズで２列計１０個の領域にＴｉ：Ａｇ：Ｃｕ
が５：６９：２６（重量％）で残部が有機物からなるロ
ウ材１３のペーストを印刷した。ついで、真空中（１０
-5〜１０ー4Torr）において９５０℃で１０分間熱処理し
た後、毎分１０℃の冷却速度で冷却した。
ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板１２上に２ｍ
ｍ角のサイズで２列計１０個の領域にＴｉ：Ａｇ：Ｃｕ
が５：６９：２６（重量％）で残部が有機物からなるロ
ウ材１３のペーストを印刷した。ついで、真空中（１０
-5〜１０ー4Torr）において９５０℃で１０分間熱処理し
た後、毎分１０℃の冷却速度で冷却した。
【００１７】ついで、Ａｇが７２重量％、Ｃｕが２８重
量％で残部が有機物からなるロウ材のペーストをペース
ト印刷面の上に同じサイズで印刷し、その上に２ｍｍ
角、厚さ０.３mmの銅板をペースト印刷面に重ね、１ｇ
／ｍｍ2の荷重をかけた状態で真空中（１０-5〜１０ー4T
orr）において９５０℃で１０分間熱処理した後、毎分
１℃の冷却速度で冷却し、ＡｌＮ基板に銅板を接合さ
せ、実施例２による接合強度測定用サンプル２Ａを得
た。
量％で残部が有機物からなるロウ材のペーストをペース
ト印刷面の上に同じサイズで印刷し、その上に２ｍｍ
角、厚さ０.３mmの銅板をペースト印刷面に重ね、１ｇ
／ｍｍ2の荷重をかけた状態で真空中（１０-5〜１０ー4T
orr）において９５０℃で１０分間熱処理した後、毎分
１℃の冷却速度で冷却し、ＡｌＮ基板に銅板を接合さ
せ、実施例２による接合強度測定用サンプル２Ａを得
た。
【００１８】次に、同様にして同じ条件下において、２
５.４ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板上に２５
ｍｍ角のサイズでＴｉ−Ａｇ−Ｃｕからなるロウ材のペ
ーストを印刷及び熱処理した後、さらにＡｇ−Ｃｕから
なるロウ材のペーストを印刷し、その上に２５ｍｍ角、
厚さ０.３ｍｍの銅板を重ねて熱処理し、銅板をＡｌＮ
基板に接合させて実施例２による接合性評価用サンプル
２Ｂを得た。
５.４ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板上に２５
ｍｍ角のサイズでＴｉ−Ａｇ−Ｃｕからなるロウ材のペ
ーストを印刷及び熱処理した後、さらにＡｇ−Ｃｕから
なるロウ材のペーストを印刷し、その上に２５ｍｍ角、
厚さ０.３ｍｍの銅板を重ねて熱処理し、銅板をＡｌＮ
基板に接合させて実施例２による接合性評価用サンプル
２Ｂを得た。
【００１９】（実施例３）図４に示すように、２５.４
ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板１２上に２ｍ
ｍ角のサイズで２列計１０個の領域にＴｉ：Ａｇ：Ｃｕ
が５：６９：２６（重量％）で残部が有機物からなるロ
ウ材１３のペーストを印刷した。ついで、真空中（１０
-5〜１０ー4Torr）において９５０℃で１０分間熱処理し
た後、毎分１０℃の冷却速度で冷却した。
ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板１２上に２ｍ
ｍ角のサイズで２列計１０個の領域にＴｉ：Ａｇ：Ｃｕ
が５：６９：２６（重量％）で残部が有機物からなるロ
ウ材１３のペーストを印刷した。ついで、真空中（１０
-5〜１０ー4Torr）において９５０℃で１０分間熱処理し
た後、毎分１０℃の冷却速度で冷却した。
【００２０】ついで、この熱処理後のＡｌＮ基板を硝酸
水溶液に浸漬し、ロウ材層中の金属部を溶融させた。こ
のＡｌＮ基板を洗浄後、最初のペースト印刷面にＴｉが
２重量％、Ａｇが７１重量％、Ｃｕが２７重量％で残部
が有機物からなるロウ材のペーストを２ｍｍ角のサイズ
に印刷した。
水溶液に浸漬し、ロウ材層中の金属部を溶融させた。こ
のＡｌＮ基板を洗浄後、最初のペースト印刷面にＴｉが
２重量％、Ａｇが７１重量％、Ｃｕが２７重量％で残部
が有機物からなるロウ材のペーストを２ｍｍ角のサイズ
に印刷した。
【００２１】ついで、このロウ材のペーストの上に２ｍ
ｍ角、厚さ０.３ｍｍの銅板をペースト印刷面に重ね、
１ｇ／ｍｍ2の荷重をかけた状態で真空中（１０-5〜１
０ー4Torr）において９５０℃で１０分間熱処理した後、
毎分１℃の冷却速度で冷却し、ＡｌＮ基板に銅板を接合
させ、実施例３による接合強度測定用サンプル３Ａを得
た。
ｍ角、厚さ０.３ｍｍの銅板をペースト印刷面に重ね、
１ｇ／ｍｍ2の荷重をかけた状態で真空中（１０-5〜１
０ー4Torr）において９５０℃で１０分間熱処理した後、
毎分１℃の冷却速度で冷却し、ＡｌＮ基板に銅板を接合
させ、実施例３による接合強度測定用サンプル３Ａを得
た。
【００２２】次に、同様にして同一の条件下で、２５.
４ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板上に２５ｍ
ｍ角のサイズでＴｉ−Ａｇ−Ｃｕからなるロウ材のペー
ストを印刷及び熱処理し、このロウ材のペーストを硝酸
水溶液で溶融させ、ＡｌＮ基板を洗浄した後、元のペー
スト印刷面の上に２５ｍｍ角のサイズでＴｉ−Ａｇ−Ｃ
ｕからなる別なロウ材のペーストを印刷し、その上に２
５ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの銅板を重ねて熱処理し、銅
板をＡｌＮ基板に接合させて実施例３による接合性評価
用サンプル３Ｂを得た。
４ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板上に２５ｍ
ｍ角のサイズでＴｉ−Ａｇ−Ｃｕからなるロウ材のペー
ストを印刷及び熱処理し、このロウ材のペーストを硝酸
水溶液で溶融させ、ＡｌＮ基板を洗浄した後、元のペー
スト印刷面の上に２５ｍｍ角のサイズでＴｉ−Ａｇ−Ｃ
ｕからなる別なロウ材のペーストを印刷し、その上に２
５ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの銅板を重ねて熱処理し、銅
板をＡｌＮ基板に接合させて実施例３による接合性評価
用サンプル３Ｂを得た。
【００２３】（比較例）図４に示すように、２５.４ｍ
ｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板１２上に２ｍｍ
角のサイズで２列計１０個の領域にＴｉ：Ａｇ：Ｃｕが
５：６９：２６（重量％）で残部が有機物からなるロウ
材１４のペーストを印刷した。ついで、各ペースト印刷
面に２ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの銅板を重ね、１ｇ／ｍ
ｍ2の荷重をかけた状態で真空中（１０-5〜１０ー4Tor
r）において９５０℃で１０分間熱処理した後、毎分１
℃の冷却速度で冷却し、ＡｌＮ基板に銅板を接合させ、
比較例による接合強度測定用サンプル４Ａを得た。
ｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板１２上に２ｍｍ
角のサイズで２列計１０個の領域にＴｉ：Ａｇ：Ｃｕが
５：６９：２６（重量％）で残部が有機物からなるロウ
材１４のペーストを印刷した。ついで、各ペースト印刷
面に２ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの銅板を重ね、１ｇ／ｍ
ｍ2の荷重をかけた状態で真空中（１０-5〜１０ー4Tor
r）において９５０℃で１０分間熱処理した後、毎分１
℃の冷却速度で冷却し、ＡｌＮ基板に銅板を接合させ、
比較例による接合強度測定用サンプル４Ａを得た。
【００２４】ついで、同様にして同じ条件下で、２５.
４ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板上に２５ｍ
ｍ角のサイズでＴｉ−Ａｇ−Ｃｕからなるロウ材のペー
ストを印刷し、この上に２５ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの
銅板を重ねて熱処理し、銅板をＡｌＮ基板に接合させて
比較例による接合性評価用サンプル４Ｂを得た。
４ｍｍ角、厚さ０.６３５ｍｍのＡｌＮ基板上に２５ｍ
ｍ角のサイズでＴｉ−Ａｇ−Ｃｕからなるロウ材のペー
ストを印刷し、この上に２５ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの
銅板を重ねて熱処理し、銅板をＡｌＮ基板に接合させて
比較例による接合性評価用サンプル４Ｂを得た。
【００２５】（接合強度の測定）このようにして作成さ
れた実施例１〜３及び比較例の各サンプル１Ａ〜４Ａを
用いて次のような方法でピール強度（剥離強度）を測定
した。
れた実施例１〜３及び比較例の各サンプル１Ａ〜４Ａを
用いて次のような方法でピール強度（剥離強度）を測定
した。
【００２６】つまり、２ｍｍ角の銅板１５を接合した各
サンプル１Ａ〜４Ａを用い、図５に示すように各銅板１
５の上にＬ形をした直径０.８ｍｍの銅線１６を半田１
７で固定し、この銅線１６を引っ張り、銅板１５がＡｌ
Ｎ基板１２から剥がれた時の引張荷重（ピール強度）を
測定した。こうして得た各サンプル１Ａ〜４Ａのピール
強度の平均値、最小値及び標準偏差（バラツキ）を表１
のＩ欄に示す。
サンプル１Ａ〜４Ａを用い、図５に示すように各銅板１
５の上にＬ形をした直径０.８ｍｍの銅線１６を半田１
７で固定し、この銅線１６を引っ張り、銅板１５がＡｌ
Ｎ基板１２から剥がれた時の引張荷重（ピール強度）を
測定した。こうして得た各サンプル１Ａ〜４Ａのピール
強度の平均値、最小値及び標準偏差（バラツキ）を表１
のＩ欄に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１から分かるように、いずれの実施例１
〜３においても、ピール強度の平均値及び最小値が比較
例に比べて大きくなっており、接合強度が向上してい
る。また、いずれの実施例１〜３においても、ピール強
度の標準偏差が比較例より小さくなっており、接合強度
のバラツキも小さく、接合の信頼性が向上している。
〜３においても、ピール強度の平均値及び最小値が比較
例に比べて大きくなっており、接合強度が向上してい
る。また、いずれの実施例１〜３においても、ピール強
度の標準偏差が比較例より小さくなっており、接合強度
のバラツキも小さく、接合の信頼性が向上している。
【００２９】（接合性の評価）つぎに、実施例１〜３及
び比較例の各サンプル１Ｂ〜４Ｂを用い、ＡｌＮ基板と
ロウ材との反応層の生成面積率を測定した。
び比較例の各サンプル１Ｂ〜４Ｂを用い、ＡｌＮ基板と
ロウ材との反応層の生成面積率を測定した。
【００３０】すなわち、２５ｍｍ角の銅板を接合した各
サンプル１Ｂ〜４Ｂを硝酸水溶液に浸漬して銅板及びロ
ウ材中の金属部を溶解させ、洗浄した後、画像解析によ
り、銅板の接合面積全体に対するＴｉＮ層（反応層）の
生成面積率を調べた。この結果を表１のII欄に示す。
サンプル１Ｂ〜４Ｂを硝酸水溶液に浸漬して銅板及びロ
ウ材中の金属部を溶解させ、洗浄した後、画像解析によ
り、銅板の接合面積全体に対するＴｉＮ層（反応層）の
生成面積率を調べた。この結果を表１のII欄に示す。
【００３１】表１のII欄から分かるように、比較例では
ＴｉＮの生成面積率は７６.８％であるのに対し、実施
例１〜３では９６.０％以上の生成面積率が得られ、接
合性が大幅に向上した。
ＴｉＮの生成面積率は７６.８％であるのに対し、実施
例１〜３では９６.０％以上の生成面積率が得られ、接
合性が大幅に向上した。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、金属板の接合前に接合
面全体にわたってロウ材中の活性金属と窒化アルミニウ
ム基板中の窒素との反応層を効果的に生成させることが
できるので、金属板の接合面積が大きくなっても非接合
部が生じにくくなる。この結果、接合体の接合強度のバ
ラツキを小さくでき、接合の信頼性の高い接合体を得る
ことができる。従って、半導体デバイスの基板等として
好適な接合体を得ることができる。
面全体にわたってロウ材中の活性金属と窒化アルミニウ
ム基板中の窒素との反応層を効果的に生成させることが
できるので、金属板の接合面積が大きくなっても非接合
部が生じにくくなる。この結果、接合体の接合強度のバ
ラツキを小さくでき、接合の信頼性の高い接合体を得る
ことができる。従って、半導体デバイスの基板等として
好適な接合体を得ることができる。
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の一実施例による
窒化アルミニウム基板と金属板の接合体の製造方法を示
す断面図である。
窒化アルミニウム基板と金属板の接合体の製造方法を示
す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明の別な実施
例による窒化アルミニウム基板と金属板の接合体の製造
方法を示す断面図である。
例による窒化アルミニウム基板と金属板の接合体の製造
方法を示す断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明のさらに別
な実施例による窒化アルミニウム基板と金属板の接合体
の製造方法を示す断面図である。
な実施例による窒化アルミニウム基板と金属板の接合体
の製造方法を示す断面図である。
【図４】ピール強度測定用の接合体を作製するための窒
化アルミニウム基板のペースト印刷パターンを示す平面
図である。
化アルミニウム基板のペースト印刷パターンを示す平面
図である。
【図５】接合体のピール強度を測定する方法を示す概略
断面図である。
断面図である。
【図６】従来の窒化アルミニウム基板と銅板の接合方法
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【符号の説明】 ２ ＡｌＮ基板 ３ ロウ材 ４ 反応層 ５ 金属板 ６ ロウ材 ８ ロウ材
フロントページの続き (72)発明者 坂部 行雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 チタンのような活性金属を含む銅−銀系
ロウ材を窒化アルミニウム基板の接合面に配し、加熱に
よって窒化アルミニウム基板の接合面に当該基板とロウ
材との反応層を形成する工程と、 上記ロウ材もしくは別なロウ材のうち少なくとも一方の
ロウ材を用いて金属板を窒化アルミニウム基板の反応層
にロウ付けする工程とからなる窒化アルミニウム基板と
金属板の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27470391A JPH0585849A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 窒化アルミニウム基板と金属板の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27470391A JPH0585849A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 窒化アルミニウム基板と金属板の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0585849A true JPH0585849A (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=17545386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27470391A Pending JPH0585849A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 窒化アルミニウム基板と金属板の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0585849A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009177084A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Mutsuki Denki Kk | 電子デバイス及びその製造方法 |
| JP2011108999A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法 |
| CN102513637A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-27 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种铜铝过渡线夹的铜铝钎焊工艺 |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP27470391A patent/JPH0585849A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009177084A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Mutsuki Denki Kk | 電子デバイス及びその製造方法 |
| JP2011108999A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法 |
| CN102513637A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-27 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种铜铝过渡线夹的铜铝钎焊工艺 |
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