JPH0592165A - セラミツクス基板への金属溶射方法 - Google Patents
セラミツクス基板への金属溶射方法Info
- Publication number
- JPH0592165A JPH0592165A JP14116391A JP14116391A JPH0592165A JP H0592165 A JPH0592165 A JP H0592165A JP 14116391 A JP14116391 A JP 14116391A JP 14116391 A JP14116391 A JP 14116391A JP H0592165 A JPH0592165 A JP H0592165A
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- JP
- Japan
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- gas
- plasma
- torch
- substrate
- pipe
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- Pending
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- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置用セラミックス基板にインダクシ
ョンプラズマにて金属粉体を溶射して、該基板上に金属
被膜を形成する際の、均一溶射が可能なセラミックス基
板の寸法を、インダクションプラズマ装置の外側管内径
寸法との関係から明らかにする。 【構成】 インダクションプラズマ装置を用いてインダ
クションプラズマにて金属粉体を溶射してセラミックス
基板上に金属被膜を均一に形成するために、セラミック
ス基板の寸法をインダクションプラズマ装置の外側管内
径寸法の２倍以下とした。
ョンプラズマにて金属粉体を溶射して、該基板上に金属
被膜を形成する際の、均一溶射が可能なセラミックス基
板の寸法を、インダクションプラズマ装置の外側管内径
寸法との関係から明らかにする。 【構成】 インダクションプラズマ装置を用いてインダ
クションプラズマにて金属粉体を溶射してセラミックス
基板上に金属被膜を均一に形成するために、セラミック
ス基板の寸法をインダクションプラズマ装置の外側管内
径寸法の２倍以下とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置用セラミッ
クス基板にインダクションプラズマを用いて金属粉体を
溶射によって付着させる方法に関するものである。
クス基板にインダクションプラズマを用いて金属粉体を
溶射によって付着させる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】比較的大電流を通電できる半導体素子を
有し、外囲器材料で封止された半導体装置においては、
放熱板上に電気絶縁板のセラミックス基板を介してこの
セラミックス基板表面にパターン状に形成された銅層に
半田を介在させて、半導体素子、該半導体素子の付属素
子あるいは制御装置が搭載され、合成樹脂製の外囲器ケ
ースで覆い、該ケース内にシリコン樹脂やエポキシ樹脂
を注入して封止している。
有し、外囲器材料で封止された半導体装置においては、
放熱板上に電気絶縁板のセラミックス基板を介してこの
セラミックス基板表面にパターン状に形成された銅層に
半田を介在させて、半導体素子、該半導体素子の付属素
子あるいは制御装置が搭載され、合成樹脂製の外囲器ケ
ースで覆い、該ケース内にシリコン樹脂やエポキシ樹脂
を注入して封止している。
【０００３】このような半導体装置に用いる電気絶縁板
のセラミックス基板は、従来セラミックス基板上に銅パ
ターンを搭載して高温処理を行ない、セラミックス基板
と銅パターン間に合金層を作って両者を接合させてい
る。しかして半導体装置用基板として用いられるセラミ
ックスは、耐電圧、熱伝導の点から通常０．６３５ｍｍ
厚のものが使用されるが、この厚みのセラミックスでは
温度差が２００℃になると、亀裂が生じ、実用上困難と
されている。
のセラミックス基板は、従来セラミックス基板上に銅パ
ターンを搭載して高温処理を行ない、セラミックス基板
と銅パターン間に合金層を作って両者を接合させてい
る。しかして半導体装置用基板として用いられるセラミ
ックスは、耐電圧、熱伝導の点から通常０．６３５ｍｍ
厚のものが使用されるが、この厚みのセラミックスでは
温度差が２００℃になると、亀裂が生じ、実用上困難と
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このセラミックス基板
と銅パターンの接合には、高温で長時間の熱処理が必要
であるため、プラズマによりセラミックス基板上に直接
銅粉末を溶射する方法が提案されている。しかしなが
ら、プラズマ溶射の場合、溶射されている部分とされて
いない部分の温度差が大きく、このためセラミックスに
亀裂が入るという問題があって実用化は困難であった。
と銅パターンの接合には、高温で長時間の熱処理が必要
であるため、プラズマによりセラミックス基板上に直接
銅粉末を溶射する方法が提案されている。しかしなが
ら、プラズマ溶射の場合、溶射されている部分とされて
いない部分の温度差が大きく、このためセラミックスに
亀裂が入るという問題があって実用化は困難であった。
【０００５】この発明は、上記の問題点を解消するため
になされたものであって、インダクションプラズマを供
給するトーチとセラミックス基板の大きさとの関係を追
求した結果、インダクションプラズマによるセラミック
ス基板への金属溶射方法を見出したものである。
になされたものであって、インダクションプラズマを供
給するトーチとセラミックス基板の大きさとの関係を追
求した結果、インダクションプラズマによるセラミック
ス基板への金属溶射方法を見出したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は半導体
装置用セラミックス基板に金属粉体をインダクションプ
ラズマにて溶射して該基板上に金属被膜を形成するに際
し、セラミックス基板の大きさがインダクションプラズ
マを供給するトーチの外側管内径の２倍以下であること
を特徴とするセラミックス基板への金属溶射方法を提供
するものである。
装置用セラミックス基板に金属粉体をインダクションプ
ラズマにて溶射して該基板上に金属被膜を形成するに際
し、セラミックス基板の大きさがインダクションプラズ
マを供給するトーチの外側管内径の２倍以下であること
を特徴とするセラミックス基板への金属溶射方法を提供
するものである。
【０００７】
【作用】ここで、この発明でセラミックス基板にインダ
クションプラズマにて金属粉体を溶射するに使用するイ
ンダクションプラズマ装置の一例を図１により説明す
る。
クションプラズマにて金属粉体を溶射するに使用するイ
ンダクションプラズマ装置の一例を図１により説明す
る。
【０００８】即ち、該装置は透明石英で形成された外側
管１、中間管２、キャリアガス導入管３からなる３重構
造のトーチに水冷誘導コイル４を設けたものである。外
側管１は下端が開口し、上端が中間管２の上部外周に結
合して閉じられ、その上端部内に外側ガス供給路５が接
線方向に開口している。中間管２は、下端が外側管１の
下端よりも上方に位置し、その下端部外径が拡大形成さ
れていて、外側管１の内周面との間に環状の小間隙６を
形成しており、その上端はキャリアガス導入管３の上部
外周に結合して閉じられており、その上端部内に中間ガ
ス供給路７が外側ガス供給路５と同じ周方向に沿うよう
に接線方向に開口している。
管１、中間管２、キャリアガス導入管３からなる３重構
造のトーチに水冷誘導コイル４を設けたものである。外
側管１は下端が開口し、上端が中間管２の上部外周に結
合して閉じられ、その上端部内に外側ガス供給路５が接
線方向に開口している。中間管２は、下端が外側管１の
下端よりも上方に位置し、その下端部外径が拡大形成さ
れていて、外側管１の内周面との間に環状の小間隙６を
形成しており、その上端はキャリアガス導入管３の上部
外周に結合して閉じられており、その上端部内に中間ガ
ス供給路７が外側ガス供給路５と同じ周方向に沿うよう
に接線方向に開口している。
【０００９】中間管２内に設けられているキャリアガス
導入管３は、その下端部が中間管２内の下端近くに開口
しており、上端部はキャリアガス供給路８となってい
る。９はプラズマ炎である。この装置は、プラズマ炎９
による高温から外側管１を冷却するために、外側ガス供
給路５から外側ガスとしてアルゴンガスまたは窒素ガス
を供給し、中間ガス供給路７から中間ガスとしてアルゴ
ンガスを供給する。また、キャリアガス供給路８から
は、キャリアガスであるアルゴンガスと金属粉体を供給
し、水冷誘導コイル４を作動させて使用する。
導入管３は、その下端部が中間管２内の下端近くに開口
しており、上端部はキャリアガス供給路８となってい
る。９はプラズマ炎である。この装置は、プラズマ炎９
による高温から外側管１を冷却するために、外側ガス供
給路５から外側ガスとしてアルゴンガスまたは窒素ガス
を供給し、中間ガス供給路７から中間ガスとしてアルゴ
ンガスを供給する。また、キャリアガス供給路８から
は、キャリアガスであるアルゴンガスと金属粉体を供給
し、水冷誘導コイル４を作動させて使用する。
【００１０】外側ガスは、外側管１内に外側ガス供給路
５から接線方向に導入されるので、螺旋状に回転しなが
ら流出する。外側管１と中間管２の間の環状の小間隙６
は１ｍｍ程度であり、これによりガスの速度が増して冷
却効率が高められる。
５から接線方向に導入されるので、螺旋状に回転しなが
ら流出する。外側管１と中間管２の間の環状の小間隙６
は１ｍｍ程度であり、これによりガスの速度が増して冷
却効率が高められる。
【００１１】このような構造の装置により、キャリアガ
ス供給路８からキャリアガスと金属粉体を投入すると、
プラズマ炎によって粉体が溶融され、プラズマ炎の下部
に設けた被溶射物上に溶融した粉体がキャリアガスの力
で溶射され、被膜が形成される。
ス供給路８からキャリアガスと金属粉体を投入すると、
プラズマ炎によって粉体が溶融され、プラズマ炎の下部
に設けた被溶射物上に溶融した粉体がキャリアガスの力
で溶射され、被膜が形成される。
【００１２】
【実施例】以下、実施例によりこの発明を説明する。図
１の装置において、トーチ外側管１の内径は３０ｍｍで
あり、プラズマ炎の径は約２８ｍｍである。インダクシ
ョンプラズマでは、プラズマ温度は最高１００００℃で
あるが、通常プラズマで溶射する時のプラズマ炎が被溶
射物にあたる部分の最高温度は約３０００℃である。
１の装置において、トーチ外側管１の内径は３０ｍｍで
あり、プラズマ炎の径は約２８ｍｍである。インダクシ
ョンプラズマでは、プラズマ温度は最高１００００℃で
あるが、通常プラズマで溶射する時のプラズマ炎が被溶
射物にあたる部分の最高温度は約３０００℃である。
【００１３】いま、このような状態で被溶射物として厚
さ０．６３５ｍｍで２５ｍｍ×３３ｍｍ、２５ｍｍ×６
０ｍｍおよび２５ｍｍ×８０ｍｍの寸法の３種のセラミ
ックス基板に、図１の装置を用いてキャリアガス供給路
からアルゴンガスと銅粉体を供給し、水冷誘導コイルに
３ＫＷ、１３．５６ＭＨｚの高周波を印加して銅粉体を
溶射したところ、２５ｍｍ×３３ｍｍおよび２５ｍｍ×
６０ｍｍの寸法のセラミックス基板には銅粉体が均一に
溶射され、基板の亀裂は全く生じなかったが、２５ｍｍ
×８０ｍｍの寸法のセラミックス基板については、僅か
な亀裂が生じていた。このことから、トーチ外側管の内
径に対してその２倍をこえる寸法のセラミックス基板に
おいては、溶射において亀裂が生じ、好ましくないこと
がわかった。
さ０．６３５ｍｍで２５ｍｍ×３３ｍｍ、２５ｍｍ×６
０ｍｍおよび２５ｍｍ×８０ｍｍの寸法の３種のセラミ
ックス基板に、図１の装置を用いてキャリアガス供給路
からアルゴンガスと銅粉体を供給し、水冷誘導コイルに
３ＫＷ、１３．５６ＭＨｚの高周波を印加して銅粉体を
溶射したところ、２５ｍｍ×３３ｍｍおよび２５ｍｍ×
６０ｍｍの寸法のセラミックス基板には銅粉体が均一に
溶射され、基板の亀裂は全く生じなかったが、２５ｍｍ
×８０ｍｍの寸法のセラミックス基板については、僅か
な亀裂が生じていた。このことから、トーチ外側管の内
径に対してその２倍をこえる寸法のセラミックス基板に
おいては、溶射において亀裂が生じ、好ましくないこと
がわかった。
【００１４】要するに、この方法ではトーチ外側管内径
の２倍以下の寸法のセラミックス基板であれば、銅粉体
をインダクションプラズマによる溶射で短時間で該基板
上に均一な銅被膜を基板に亀裂を生じることなく形成で
きることが認められた。
の２倍以下の寸法のセラミックス基板であれば、銅粉体
をインダクションプラズマによる溶射で短時間で該基板
上に均一な銅被膜を基板に亀裂を生じることなく形成で
きることが認められた。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明はセラミ
ックス基板上への銅被膜形成を、インダクションプラズ
マ装置を用いたインダクションプラズマによる溶射で行
なうに当って、セラミックス基板の寸法をトーチ外側管
内径寸法の２倍以下とすることによって、基板に亀裂を
生じることなく短時間で溶射が行なえ、均一な銅被膜が
形成できるという実用上大きな効果を有するのである。
ックス基板上への銅被膜形成を、インダクションプラズ
マ装置を用いたインダクションプラズマによる溶射で行
なうに当って、セラミックス基板の寸法をトーチ外側管
内径寸法の２倍以下とすることによって、基板に亀裂を
生じることなく短時間で溶射が行なえ、均一な銅被膜が
形成できるという実用上大きな効果を有するのである。
【図１】この発明で使用するインダクションプラズマ装
置の一例を示す縦断側面図である。
置の一例を示す縦断側面図である。
１ 外側管 ２ 中間管 ３ キャリアガス導入管 ４ 水冷誘導コイル ５ 外側ガス供給路 ６ 環状小間隙 ７ 中間ガス供給路 ８ キャリアガス供給路 ９ プラズマ炎
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体装置用セラミックス基板に金属粉
体をインダクションプラズマにて溶射して該基板上に金
属被膜を形成するに際し、セラミックス基板の寸法がイ
ンダクションプラズマを供給するトーチの外側管内径の
２倍以下であることを特徴とするセラミックス基板への
金属溶射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14116391A JPH0592165A (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | セラミツクス基板への金属溶射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14116391A JPH0592165A (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | セラミツクス基板への金属溶射方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0592165A true JPH0592165A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=15285604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14116391A Pending JPH0592165A (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | セラミツクス基板への金属溶射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0592165A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112979351A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-06-18 | 清华大学 | 一种多层金属覆膜氮化硅陶瓷基板及制备方法 |
| CN113149715A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-23 | 清华大学 | 一种多层金属覆膜高导热氮化铝陶瓷基板及制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5567133A (en) * | 1978-11-14 | 1980-05-21 | Toshiba Corp | Method for manufacturing electrode of semiconductor device |
| JPS59141289A (ja) * | 1983-01-27 | 1984-08-13 | ユナイテツド キングドム アトミツク エナ−ヂイ オ−ソリテイ | 電子機器用被覆基板の製法 |
| JPH03297159A (ja) * | 1990-04-17 | 1991-12-27 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体装置 |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP14116391A patent/JPH0592165A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5567133A (en) * | 1978-11-14 | 1980-05-21 | Toshiba Corp | Method for manufacturing electrode of semiconductor device |
| JPS59141289A (ja) * | 1983-01-27 | 1984-08-13 | ユナイテツド キングドム アトミツク エナ−ヂイ オ−ソリテイ | 電子機器用被覆基板の製法 |
| JPH03297159A (ja) * | 1990-04-17 | 1991-12-27 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112979351A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-06-18 | 清华大学 | 一种多层金属覆膜氮化硅陶瓷基板及制备方法 |
| CN113149715A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-23 | 清华大学 | 一种多层金属覆膜高导热氮化铝陶瓷基板及制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960820 |