JPH0631163B2 - 接合用ａｉｎ質焼結基板材及びその接合方法 - Google Patents
接合用ａｉｎ質焼結基板材及びその接合方法Info
- Publication number
- JPH0631163B2 JPH0631163B2 JP60244649A JP24464985A JPH0631163B2 JP H0631163 B2 JPH0631163 B2 JP H0631163B2 JP 60244649 A JP60244649 A JP 60244649A JP 24464985 A JP24464985 A JP 24464985A JP H0631163 B2 JPH0631163 B2 JP H0631163B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aln
- substrate material
- sintered substrate
- based sintered
- joining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被接合部材との接着剤としてガラスを用い
る、接合封着が容易かつ強固なＡｌＮ質焼結基板材の接
合に関するものである。
る、接合封着が容易かつ強固なＡｌＮ質焼結基板材の接
合に関するものである。
［従来の技術］ 近年、ＡｌＮセラミックスは、その高耐熱性、高熱伝導
性を有するため、高温下で作動する機械材あるいは放熱
板、高発熱ＩＣパッケージやパワートランジスタ用基板
材等の候補材料として注目されており、とりわけ、Ａｌ
Ｎセラミックスの特色を有効利用して応用範囲を広げる
ために、ＡｌＮセラミックスと他物体とを強固に接合さ
せる方法の開発が望まれている。
性を有するため、高温下で作動する機械材あるいは放熱
板、高発熱ＩＣパッケージやパワートランジスタ用基板
材等の候補材料として注目されており、とりわけ、Ａｌ
Ｎセラミックスの特色を有効利用して応用範囲を広げる
ために、ＡｌＮセラミックスと他物体とを強固に接合さ
せる方法の開発が望まれている。
このような接合方法として、水素脆化割れを利用するロ
ウ剤による金属部材との接合方法（特開昭５９−１５２
２７５）、接合部材の表面を金属化するために導電性ペ
ースト剤等を用いたロウ付法、ＡｌＮ質焼結体表面を酸
化処理した後、Ｍｏ−Ｍｎ法、熔射法等により金属部材
を接着する方法（特開昭５９−１２１１７５）等が知ら
れている。
ウ剤による金属部材との接合方法（特開昭５９−１５２
２７５）、接合部材の表面を金属化するために導電性ペ
ースト剤等を用いたロウ付法、ＡｌＮ質焼結体表面を酸
化処理した後、Ｍｏ−Ｍｎ法、熔射法等により金属部材
を接着する方法（特開昭５９−１２１１７５）等が知ら
れている。
［発明が解決しようとする問題点］ ＡｌＮセラミックスは、ＩＣパッケージやＩＣ基板とし
て利用される場合には、接着剤としてのガラスをその基
板上に印刷塗布して、アルミナキャップ等の他の被接合
体と封着できることが要求されている。
て利用される場合には、接着剤としてのガラスをその基
板上に印刷塗布して、アルミナキャップ等の他の被接合
体と封着できることが要求されている。
ところが、ＡｌＮセラミックスは、接着剤のガラスと濡
れが悪く、さらに加熱接着時にガラスと一部反応して、
気泡を生じ、封着性が悪くなるという問題がある。
れが悪く、さらに加熱接着時にガラスと一部反応して、
気泡を生じ、封着性が悪くなるという問題がある。
よって従来公知のＡｌＮ質焼結基板材の接合技術には満
足し得るものがなかった。
足し得るものがなかった。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ＡｌＮ質焼
結基板材と被接合体との接着を容易な方法により強固に
行うことを目的とするものである。その要点は、ＡｌＮ
質焼結基板材を酸化雰囲気中、１４００℃以上の高温に
て酸化処理して、Ａｉ２Ｏ３層の酸化皮膜をＡｌＮ質焼
結基板材の表面に形成させ、その後冷却により、ＡｌＮ
質焼結基板材表面に多数の微細なクラック層を形成させ
ること、次ぎにそのクラック層上にガラスを印刷塗布
し、加熱して、被接合体を接合することからなるＡｌＮ
質焼結基板材の接合方法とそのための上記酸化処理され
た多数の微細なクラック層を有するＡｌＮ質焼結基板材
を提供することにある。
結基板材と被接合体との接着を容易な方法により強固に
行うことを目的とするものである。その要点は、ＡｌＮ
質焼結基板材を酸化雰囲気中、１４００℃以上の高温に
て酸化処理して、Ａｉ２Ｏ３層の酸化皮膜をＡｌＮ質焼
結基板材の表面に形成させ、その後冷却により、ＡｌＮ
質焼結基板材表面に多数の微細なクラック層を形成させ
ること、次ぎにそのクラック層上にガラスを印刷塗布
し、加熱して、被接合体を接合することからなるＡｌＮ
質焼結基板材の接合方法とそのための上記酸化処理され
た多数の微細なクラック層を有するＡｌＮ質焼結基板材
を提供することにある。
こうした発明を採用した結果、ＡｌＮ質焼結基板材表面
に形成されたＡｌ２Ｏ３がガラスとの濡れ性を増強し、
また接着用ガラスがクラック層内へ熔融浸透し固化し
て、アンカー効果を発揮することにより、接合力が大い
に強化される。さらにＡｌＮ質焼結基板材表面にＡｌ２
Ｏ３層を形成したため、ガラスとＡｌＮセラミックスが
直接接触しないようにして、接合処理時の接合部におけ
る気泡の発生を阻止し、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ
Ｃセラミックス等の被接合材との接合を容易かつ強固と
し得たのである。
に形成されたＡｌ２Ｏ３がガラスとの濡れ性を増強し、
また接着用ガラスがクラック層内へ熔融浸透し固化し
て、アンカー効果を発揮することにより、接合力が大い
に強化される。さらにＡｌＮ質焼結基板材表面にＡｌ２
Ｏ３層を形成したため、ガラスとＡｌＮセラミックスが
直接接触しないようにして、接合処理時の接合部におけ
る気泡の発生を阻止し、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ
Ｃセラミックス等の被接合材との接合を容易かつ強固と
し得たのである。
すなわち本発明は、ガラス質接着剤により接合されるＡ
ｌＮ質焼結基板材の少なくとも被接合部材との接合予定
表面に、多数の微細なクラックを有するＡｌＮの酸化物
層が形成されてなることを特徴とする接合用ＡｌＮ質焼
結基板材及び、ＡｌＮ質焼結基板材を酸化雰囲気中で１
４００℃以上に加熱した後、冷却して所要表面に多数の
微細なクラック層を有するＡｌＮ質焼結基板材を製作
し、次いでそのＡｌＮ質焼結基板材表面にガラス質接着
剤を塗布し、その後被接合部材と加熱接合することを特
徴とするＡｌＮ質焼結基板材の接合方法である。
ｌＮ質焼結基板材の少なくとも被接合部材との接合予定
表面に、多数の微細なクラックを有するＡｌＮの酸化物
層が形成されてなることを特徴とする接合用ＡｌＮ質焼
結基板材及び、ＡｌＮ質焼結基板材を酸化雰囲気中で１
４００℃以上に加熱した後、冷却して所要表面に多数の
微細なクラック層を有するＡｌＮ質焼結基板材を製作
し、次いでそのＡｌＮ質焼結基板材表面にガラス質接着
剤を塗布し、その後被接合部材と加熱接合することを特
徴とするＡｌＮ質焼結基板材の接合方法である。
本発明におけるＡｌＮ質焼結基板材は、ＡｌＮを主成分
とするもので、適宜添加剤が添加されたもの、そして非
加圧法又はホットプレス法により焼結製造されたもので
よい。
とするもので、適宜添加剤が添加されたもの、そして非
加圧法又はホットプレス法により焼結製造されたもので
よい。
ＡｌＮ質焼結基板材を大気中等の酸化雰囲気中、１４０
０℃以上の高温下で加熱処理することにより、ＡｌＮ質
焼結基板材より熱膨張率の高いＡｌ２Ｏ３層をその表面
に生成させ、ついで風冷、放冷等により冷却することの
理由は、それによって前記基板材表面層に、熱膨張係数
の差により熱応力を緩和させるようにしてクラックを発
生せしめ、これにより接着における十分なアンカー効果
を発揮させるためである。
０℃以上の高温下で加熱処理することにより、ＡｌＮ質
焼結基板材より熱膨張率の高いＡｌ２Ｏ３層をその表面
に生成させ、ついで風冷、放冷等により冷却することの
理由は、それによって前記基板材表面層に、熱膨張係数
の差により熱応力を緩和させるようにしてクラックを発
生せしめ、これにより接着における十分なアンカー効果
を発揮させるためである。
ＡｌＮ質焼結基板材表面の酸化加熱処理温度は、１４０
０℃以上を必要とし、それよりも低いと、ＡｌＮの酸化
が十分に進まず、その後の冷却処理によっても必要数の
微細なＡｌ２Ｏ３のクラック層が生成されない。
０℃以上を必要とし、それよりも低いと、ＡｌＮの酸化
が十分に進まず、その後の冷却処理によっても必要数の
微細なＡｌ２Ｏ３のクラック層が生成されない。
接着剤として使用するガラスは、公知の封着用ガラス粉
末が使用され、またこれに加えて、接合加熱温度以下で
分解放出される有機バインダーを添加混合してもよい。
末が使用され、またこれに加えて、接合加熱温度以下で
分解放出される有機バインダーを添加混合してもよい。
また被接合材としては、ガラスと接着するものであれ
ば、どのようなものであってもよく、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｇ
Ｏ等の酸化物系セラミックス、表面酸化処理されたＳｉ
３Ｎ４、ＳｉＣ、ＡｌＮ等の非酸化物セラミックス、そ
の他セラミックス以外の材料であってもよい。
ば、どのようなものであってもよく、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｇ
Ｏ等の酸化物系セラミックス、表面酸化処理されたＳｉ
３Ｎ４、ＳｉＣ、ＡｌＮ等の非酸化物セラミックス、そ
の他セラミックス以外の材料であってもよい。
［実施例］ 本発明のＡｌＮ質焼結基板材の接合についての実施例
を、以下図面に基づき具体的に説明する。
を、以下図面に基づき具体的に説明する。
第１図は本発明により接合した接合製品の断面図を示
す。
す。
Ｙ２Ｏ３５％を含有するＡｌＮ成形体を窒素雰囲気中、
常圧下において１８５０℃で焼成して得られた１．５mm
厚のＡｌＮ質焼結基板材１とＡｌ２Ｏ３製（Ａｌ２Ｏ３
９１％）の蓋状焼結体２をＰｂ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ系ガラス
３を用いて接合した。
常圧下において１８５０℃で焼成して得られた１．５mm
厚のＡｌＮ質焼結基板材１とＡｌ２Ｏ３製（Ａｌ２Ｏ３
９１％）の蓋状焼結体２をＰｂ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ系ガラス
３を用いて接合した。
すなわち、ＡｌＮ質焼結基板材の表面をダイヤモンドホ
イールで研削した後、大気中において、１４５０〜１５
５０℃で０．５〜１時間酸化加熱処理を行い、それを自
然放冷させ、ＡｌＮ質焼結基板材表面にＡｌ２Ｏ３のク
ラック層４を形成させた。ついでＰｂ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ系
ガラス３をプロピレングリコール等の粘着剤でペースト
状にしたものを接合予定部分にスクリーン印刷した後、
前記クラック層４を生成させたＡｌＮ質焼結基板材１の
接合部分に前記Ａｌ２Ｏ３製蓋状焼結体２を乗せ、大気
中で４５０℃、１０分間の加熱処理をして、Ａｌ２Ｏ３
蓋状焼結体２をＡｌＮ焼結基板材１に接合した。
イールで研削した後、大気中において、１４５０〜１５
５０℃で０．５〜１時間酸化加熱処理を行い、それを自
然放冷させ、ＡｌＮ質焼結基板材表面にＡｌ２Ｏ３のク
ラック層４を形成させた。ついでＰｂ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ系
ガラス３をプロピレングリコール等の粘着剤でペースト
状にしたものを接合予定部分にスクリーン印刷した後、
前記クラック層４を生成させたＡｌＮ質焼結基板材１の
接合部分に前記Ａｌ２Ｏ３製蓋状焼結体２を乗せ、大気
中で４５０℃、１０分間の加熱処理をして、Ａｌ２Ｏ３
蓋状焼結体２をＡｌＮ焼結基板材１に接合した。
このとき生成するクラックの数は、ＡｌＮ質焼結体表面
の１mm2の面積中に分割されてできる島部として少なく
とも１個以上形成されることが必要であり、好ましくは
１mm2の面積中に10個以上の島部、より好ましくは20〜1
00個の島部が形成されるような数がよい。100個を越え
て非常に多数になると、表面剥離が進行しあまり好まし
くはない。
の１mm2の面積中に分割されてできる島部として少なく
とも１個以上形成されることが必要であり、好ましくは
１mm2の面積中に10個以上の島部、より好ましくは20〜1
00個の島部が形成されるような数がよい。100個を越え
て非常に多数になると、表面剥離が進行しあまり好まし
くはない。
このようにして封着処理した接合製品を目視検査して、
前記接合製品の良品につき−６５〜＋１５０℃の液中で
１５サイクル熱衝撃テストを行い、剥離性の有無を目視
検査した。また前記接合製品の１５サイクル熱衝撃テス
トの良否判定の基準値は、ヘリウムによるリークテスト
の値が１×１０−８cc／secとした。
前記接合製品の良品につき−６５〜＋１５０℃の液中で
１５サイクル熱衝撃テストを行い、剥離性の有無を目視
検査した。また前記接合製品の１５サイクル熱衝撃テス
トの良否判定の基準値は、ヘリウムによるリークテスト
の値が１×１０−８cc／secとした。
前記の結果を第１表に示す。
［発明の効果］ 以上実施例等で詳述したごとく、本発明によれば、多数
のクラックを有するＡｌ２Ｏ３層の働きにより、アンカ
ー効果、ガラス接着剤との濡れ性の促進及び接着部にお
ける発泡防止が達成され、その結果ＡｌＮ質焼結基板材
と被接合体とが確実強固に接合された接合製品が得られ
るのである。さらにＡｌＮ質焼結基板材の熱伝導率は、
接合前で１２０Ｗ／ｍ゜Kのものが接合後でも１００Ｗ
／ｍ゜K以上であり、高熱伝導性は十分維持できる。
のクラックを有するＡｌ２Ｏ３層の働きにより、アンカ
ー効果、ガラス接着剤との濡れ性の促進及び接着部にお
ける発泡防止が達成され、その結果ＡｌＮ質焼結基板材
と被接合体とが確実強固に接合された接合製品が得られ
るのである。さらにＡｌＮ質焼結基板材の熱伝導率は、
接合前で１２０Ｗ／ｍ゜Kのものが接合後でも１００Ｗ
／ｍ゜K以上であり、高熱伝導性は十分維持できる。
また接合体は熱応力に対して強い抵抗性を有し、高発熱
のＩＣパッケージやパワートランジスタ用として有利に
使用できる。
のＩＣパッケージやパワートランジスタ用として有利に
使用できる。
このように本発明は従来公知技術に比し格別に優れたも
ので、工業的価値の高いものである。
ので、工業的価値の高いものである。
第１図は本発明実施例の接合製品の断面図を示す。 １：ＡｌＮ質焼結基板材 ２：アルミナキャップ ３：封着ガラス ４：クラック層
Claims (5)
- 【請求項１】ガラス質接着剤により接合されるＡｌＮ質
焼結基板材の少なくとも被接合部材との接合予定表面
に、多数の微細なクラックを有するＡｌＮの酸化物層が
形成されてなることを特徴とする接合用ＡｌＮ質焼結基
板材。 - 【請求項２】微細なクラックの数が、ＡｌＮ質焼結基板
材表面の１mm2面積中に分割されてできた島部として10
〜100個存在するものである特許請求の範囲第１項記載
の接合用ＡｌＮ質焼結基板材。 - 【請求項３】ＡｌＮ質焼結基板材を酸化雰囲気中で１４
００℃以上に加熱した後、冷却して所要表面に多数の微
細なクラック層を有するＡｌＮ質焼結基板材を製作し、
次いでそのＡｌＮ質焼結基板材表面にガラス質接着剤を
塗布し、その後被接合部材と加熱接合することを特徴と
するＡｌＮ質焼結基板材の接合方法。 - 【請求項４】被接合部材がＡｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓ
ｉＣ等のセラミックスである特許請求の範囲第３項記載
のＡｌＮ質焼結基板材の接合方法。 - 【請求項５】ＡｌＮ質焼結基板材の接合予定表面に多数
の微細なクラックを有する酸化物層を生じせしめる特許
請求の範囲第３項記載のＡｌＮ質基板材の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60244649A JPH0631163B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 接合用ａｉｎ質焼結基板材及びその接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60244649A JPH0631163B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 接合用ａｉｎ質焼結基板材及びその接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62105972A JPS62105972A (ja) | 1987-05-16 |
| JPH0631163B2 true JPH0631163B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=17121886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60244649A Expired - Lifetime JPH0631163B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 接合用ａｉｎ質焼結基板材及びその接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0631163B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5529852A (en) * | 1987-01-26 | 1996-06-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Aluminum nitride sintered body having a metallized coating layer on its surface |
| ATE524399T1 (de) | 2008-03-31 | 2011-09-15 | Mueller Martini Holding Ag | Transportvorrichtung in einer sammelstrecke für die druckweiterverarbeitung |
-
1985
- 1985-10-31 JP JP60244649A patent/JPH0631163B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62105972A (ja) | 1987-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4505418A (en) | Method of direct bonding copper foils to oxide-ceramic substrates | |
| JPH0362670B2 (ja) | ||
| JPS63123841A (ja) | 複合プリフォーム | |
| JP3095490B2 (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| JPH0631163B2 (ja) | 接合用ａｉｎ質焼結基板材及びその接合方法 | |
| JPH05347469A (ja) | セラミックス回路基板 | |
| JPH0777989B2 (ja) | セラミックスと金属の接合体の製造法 | |
| US3585711A (en) | Gold-silicon bonding process | |
| JPS5925754B2 (ja) | セラミックス用接着剤及びその接着方法 | |
| JPH02124778A (ja) | ＡｌＮセラミックス同志の接合体及びこれを用いた放熱装置 | |
| JP3512940B2 (ja) | 真空気密容器用封着ろう材および真空気密容器の製造方法 | |
| JP3302714B2 (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| JP2020107671A (ja) | 絶縁回路基板の製造方法及びその絶縁回路基板 | |
| JP2503778B2 (ja) | 半導体装置用基板 | |
| JP2000086368A (ja) | 窒化物セラミックス基板 | |
| JP4427379B2 (ja) | 気密封止用材およびその製造方法 | |
| JPH0725617B2 (ja) | 窒化アルミニウム基板およびその製造方法 | |
| JPH06263554A (ja) | セラミックス−金属接合基板 | |
| JPH0234912B2 (ja) | Seramitsukusutokinzokutaitonosetsugohoho | |
| JP2001048670A (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| JP2508545B2 (ja) | 半導体装置用基板 | |
| JP4088515B2 (ja) | 静電チャック | |
| JPH07100631B2 (ja) | セラミック複合体の製法およびこれに用いる接着剤 | |
| JPH0367987B2 (ja) | ||
| JPH08169778A (ja) | アルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及び接合体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |