JPH075409B2 - 窒化アルミニウム用メタライズペ−スト組成物 - Google Patents
窒化アルミニウム用メタライズペ−スト組成物Info
- Publication number
- JPH075409B2 JPH075409B2 JP21056986A JP21056986A JPH075409B2 JP H075409 B2 JPH075409 B2 JP H075409B2 JP 21056986 A JP21056986 A JP 21056986A JP 21056986 A JP21056986 A JP 21056986A JP H075409 B2 JPH075409 B2 JP H075409B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- titanium
- metallized
- substrate
- paste
- 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
Classifications
-
- 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
- H05K1/00—Printed circuits
- 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
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、窒化アルミニウムのメタライズペースト組成
物に関し、実用的な密着強度例えば2.5kgf/2mm□以上を
得ることを目的とする。
物に関し、実用的な密着強度例えば2.5kgf/2mm□以上を
得ることを目的とする。
（従来の技術） セラミックスは、これまで酸化物が主流であったが、要
求物性の多様化により酸化物以外のセラミックスの用途
が拡がりつつある。特に電子部品のセラミック基板材料
は、素子の高密度化に伴ない発生する熱の拡散が極めて
重要な問題となっており、これまでのアルミナに代わる
高熱伝導性の材料の使用が検討されている。この高熱伝
導性の基板材料として、最も実用の可能性の高い素材
に、窒化アルミニウムがある。
求物性の多様化により酸化物以外のセラミックスの用途
が拡がりつつある。特に電子部品のセラミック基板材料
は、素子の高密度化に伴ない発生する熱の拡散が極めて
重要な問題となっており、これまでのアルミナに代わる
高熱伝導性の材料の使用が検討されている。この高熱伝
導性の基板材料として、最も実用の可能性の高い素材
に、窒化アルミニウムがある。
基板材料としての使用に際しては、その表面に、導体材
料で回路を描いてやる必要があるが、アルミナの場合に
は、次の技術がある。
料で回路を描いてやる必要があるが、アルミナの場合に
は、次の技術がある。
モリブデン−マンガンペーストを基板に印刷し、湿
潤水素あるいは湿潤水素／窒素混合ガス中、1350〜1450
℃で焼成し回路を形成する方法。
潤水素あるいは湿潤水素／窒素混合ガス中、1350〜1450
℃で焼成し回路を形成する方法。
Ag/Pd,Ag/Pt,Au,Cuの金属微粉末をガラスフリッ
ト，有機バインダー等と混合しペースト化したものを、
基板に印刷、焼成することによって、回路を形成する方
法。
ト，有機バインダー等と混合しペースト化したものを、
基板に印刷、焼成することによって、回路を形成する方
法。
セラミック基板に銅板を置き、加圧しながら、反応
性雰囲気中で加熱する方法。
性雰囲気中で加熱する方法。
しかしながら、これらの方法をそのまま窒化アルミニウ
ムに適用することはできない。なぜなら、配線基板に要
求される最も重要な性質である高い密着力が得られない
からである。これは、上記方法が、いずれもアルミナ基
板が酸化物であることの特性を利用した接着機構によっ
て十分な密着強度を得るのに対し、窒化アルミニウムの
ような非酸化物セラミックスの場合には、アルミナ基板
の場合に形成される接合層が形成されないという理由に
よる。
ムに適用することはできない。なぜなら、配線基板に要
求される最も重要な性質である高い密着力が得られない
からである。これは、上記方法が、いずれもアルミナ基
板が酸化物であることの特性を利用した接着機構によっ
て十分な密着強度を得るのに対し、窒化アルミニウムの
ような非酸化物セラミックスの場合には、アルミナ基板
の場合に形成される接合層が形成されないという理由に
よる。
従って、非酸化物セラミックス用のメタライズ組成物と
メタライズ方法については種々検討されており、炭化珪
素や窒化珪素については、いくつか実用化されている様
だが、窒化アルミニウムのメタライズ品で、実用強度を
備えたものは、未だ実用化されていないというのが現状
である。
メタライズ方法については種々検討されており、炭化珪
素や窒化珪素については、いくつか実用化されている様
だが、窒化アルミニウムのメタライズ品で、実用強度を
備えたものは、未だ実用化されていないというのが現状
である。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、窒化アルミニウムとの密着性に優れ、
充分な実用強度を示す、新規なメタライズペースト組成
物を提供することにある。
充分な実用強度を示す、新規なメタライズペースト組成
物を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明者は、高融点金属であるタングステン，モリブデ
ンをベースにして、これと、チタン，ジルコニウム，バ
ナジウム，ニオビウム，タンタル，クロム，ニッケル，
マンガン，ハフニウム等の金属を組合せた種々のメタラ
イズペースト組成物について比較検討を行ったところ、
マンガンとチタンを用いると低温焼成で窒化アルミニウ
ム基板上に緻密で高い密着強度を有する金属化層を形成
できるということを見い出し本発明を完成するに至っ
た。
ンをベースにして、これと、チタン，ジルコニウム，バ
ナジウム，ニオビウム，タンタル，クロム，ニッケル，
マンガン，ハフニウム等の金属を組合せた種々のメタラ
イズペースト組成物について比較検討を行ったところ、
マンガンとチタンを用いると低温焼成で窒化アルミニウ
ム基板上に緻密で高い密着強度を有する金属化層を形成
できるということを見い出し本発明を完成するに至っ
た。
すなわち、本発明は、タングステン（Ｗ）及び／又はモ
リブデン（Mo）粉末72〜99重量％、マンガン粉末（Mn）
0.9〜19重量％、並びにチタン（Ti）及び／又はチタン
化合物（Ti化合物）0.1〜９重量％を含有してなる窒化
アルミニウム用メタライズペースト組成物である。
リブデン（Mo）粉末72〜99重量％、マンガン粉末（Mn）
0.9〜19重量％、並びにチタン（Ti）及び／又はチタン
化合物（Ti化合物）0.1〜９重量％を含有してなる窒化
アルミニウム用メタライズペースト組成物である。
以下、さらに詳しく本発明について説明する。本発明
は、モリブデン−マンガン法を窒化アルミニウムに適用
できるように改良したものである。一般にこの方法は、
モリブデンとマンガンからなる金属ペーストをセラミッ
ク板上に印刷塗布し、乾燥後1500℃前後の温度下、水素
雰囲気下で焼成し金属化する方法であるが、この方法で
は、例えば窒化アルミニウムを金属化するとMn4Nが生成
し、且つこのMn4Nが高温下で分解しN2を放出するため金
属化層中に気泡が残り充分高い密着強度が得られない。
一方、チタンを用いる金属化法は活性金属法として有名
であるが、チタンは非常に活性な金属であり、窒化アル
ミニウムと激しく反応するため金属化層が同様に緻密化
せず、初期密着強度が高いにもかゝわらず、長期エージ
ング下で劣化が激しいという問題があった。
は、モリブデン−マンガン法を窒化アルミニウムに適用
できるように改良したものである。一般にこの方法は、
モリブデンとマンガンからなる金属ペーストをセラミッ
ク板上に印刷塗布し、乾燥後1500℃前後の温度下、水素
雰囲気下で焼成し金属化する方法であるが、この方法で
は、例えば窒化アルミニウムを金属化するとMn4Nが生成
し、且つこのMn4Nが高温下で分解しN2を放出するため金
属化層中に気泡が残り充分高い密着強度が得られない。
一方、チタンを用いる金属化法は活性金属法として有名
であるが、チタンは非常に活性な金属であり、窒化アル
ミニウムと激しく反応するため金属化層が同様に緻密化
せず、初期密着強度が高いにもかゝわらず、長期エージ
ング下で劣化が激しいという問題があった。
本発明は、モリブデン−マンガン法の弱点であるMn4Nの
分解により生成したＮをチタン又はチタン化合物により
固定することであり、金属化層を緻密なものに出来るた
め長期間安定な密着強度を得ることができる。
分解により生成したＮをチタン又はチタン化合物により
固定することであり、金属化層を緻密なものに出来るた
め長期間安定な密着強度を得ることができる。
本発明において、モリブデン及び／又はタングステン，
マンガン、並びにチタン及び／又はチタン化合物の割合
を前記のように限定した理由は、次のとおりである。
マンガン、並びにチタン及び／又はチタン化合物の割合
を前記のように限定した理由は、次のとおりである。
すなわち、本発明において、モリブデン及び／又はタン
グステンを72〜99重量％としたのは、72重量％未満で
は、マンガンとチタン及び／又はチタン化合物の総量が
28重量％を超えることになり、難焼結性の反応生成物層
の厚みが大となって焼結不足による気泡が残り、小さな
密着強度しか得られない。また、99重量％を超えると、
逆に、反応生成物量が少な過ぎることによる強度低下や
金属化層の焼結不足が起こる。
グステンを72〜99重量％としたのは、72重量％未満で
は、マンガンとチタン及び／又はチタン化合物の総量が
28重量％を超えることになり、難焼結性の反応生成物層
の厚みが大となって焼結不足による気泡が残り、小さな
密着強度しか得られない。また、99重量％を超えると、
逆に、反応生成物量が少な過ぎることによる強度低下や
金属化層の焼結不足が起こる。
マンガンを0.9〜19重量％としたのは、0.9重量％未満で
は、窒化アルミニウムとの反応が不充分であり、一方、
19重量％よりも多くなると未反応のマンガンが残るので
好ましくない。
は、窒化アルミニウムとの反応が不充分であり、一方、
19重量％よりも多くなると未反応のマンガンが残るので
好ましくない。
チタン及び／又はチタン化合物を0.1〜９重量％とした
のは、0.1重量％未満であると、Mn4Nの分解により生成
するＮを固定できなくなる。また、９重量％を超える
と、Mn4Nに対しチタン量が多すぎるため、チタンの効果
が十分発揮されず、長期エージング強度が低下する。チ
タン化合物としては、ハロゲン化物、水素化物が好適で
あるが、チタンをも含めた最も好ましいものは、水素化
チタンである。その理由は、チタン金属に比べて水素化
チタンは高温下で分解し微粒子化すると共に活性な表面
となるため、Ｎの固定効果が十分に発揮できるからであ
る。また、チタン及び／又はチタン化合物の割合につい
ても好ましい範囲があり、マンガンに対し１〜15重量倍
量、さらに好ましくは３〜５重量倍量である。
のは、0.1重量％未満であると、Mn4Nの分解により生成
するＮを固定できなくなる。また、９重量％を超える
と、Mn4Nに対しチタン量が多すぎるため、チタンの効果
が十分発揮されず、長期エージング強度が低下する。チ
タン化合物としては、ハロゲン化物、水素化物が好適で
あるが、チタンをも含めた最も好ましいものは、水素化
チタンである。その理由は、チタン金属に比べて水素化
チタンは高温下で分解し微粒子化すると共に活性な表面
となるため、Ｎの固定効果が十分に発揮できるからであ
る。また、チタン及び／又はチタン化合物の割合につい
ても好ましい範囲があり、マンガンに対し１〜15重量倍
量、さらに好ましくは３〜５重量倍量である。
金属粉末の粒径としては、10μ以下の微粉が好ましく、
これよりも大きくなると窒化アルミニウム基板との反応
が起きないか又は十分でなくなるので、密着強度が高く
十分に緻密化された金属化層を得ることが困難となる。
これよりも大きくなると窒化アルミニウム基板との反応
が起きないか又は十分でなくなるので、密着強度が高く
十分に緻密化された金属化層を得ることが困難となる。
以上の金沿粉末を用いて、メタライズペーストを調製す
るには、一般のメタライズペーストに用いられている有
機バインダー例えばエチルセルローズ、PMMAと共に、溶
剤例えばトルエンやテレピネオールに加えて混合すれば
よい。配合の一例を示せば、溶剤60〜70容量部に対し、
金属粉末18〜30容量部及び有機バインダー10〜20容量部
である。ペーストの粘度としては、30,000〜100,000cps
程度である。
るには、一般のメタライズペーストに用いられている有
機バインダー例えばエチルセルローズ、PMMAと共に、溶
剤例えばトルエンやテレピネオールに加えて混合すれば
よい。配合の一例を示せば、溶剤60〜70容量部に対し、
金属粉末18〜30容量部及び有機バインダー10〜20容量部
である。ペーストの粘度としては、30,000〜100,000cps
程度である。
本発明のメタライズペーストの使用法を説明すると、窒
化アルミニウム基板の表面にスクリーン印刷などの方法
でペーストを塗布し乾燥した後、水素雰囲気あるいはア
ルゴンや窒素等の不活性雰囲気中で、約１時間程度加熱
する。加熱温度としては、1000〜1500℃の範囲で行われ
るが、好ましくは1150〜1400℃である。その理由は、Mn
4Nの分解を出来る限り押えること、及びマンガンとチタ
ンの合金が液相状態になるようにするためである。以上
のようにして得られた金属化層に、さらに無電解メッキ
あるいは電解メッキなどでニッケル銅のメッキを施し、
ろう付などの方法で金属体を接合できるような構造にす
ることもできる。
化アルミニウム基板の表面にスクリーン印刷などの方法
でペーストを塗布し乾燥した後、水素雰囲気あるいはア
ルゴンや窒素等の不活性雰囲気中で、約１時間程度加熱
する。加熱温度としては、1000〜1500℃の範囲で行われ
るが、好ましくは1150〜1400℃である。その理由は、Mn
4Nの分解を出来る限り押えること、及びマンガンとチタ
ンの合金が液相状態になるようにするためである。以上
のようにして得られた金属化層に、さらに無電解メッキ
あるいは電解メッキなどでニッケル銅のメッキを施し、
ろう付などの方法で金属体を接合できるような構造にす
ることもできる。
本発明のメタライズペーストは、窒化アルミニウムに対
して最もすぐれた効果を示したが、炭化珪素でも効果が
認められた。
して最もすぐれた効果を示したが、炭化珪素でも効果が
認められた。
（実施例） 以下、実施例及び比較例をあげてさらに具体的に説明す
る。
る。
実施例１ 表１に示す組成粉末の全量10gを秤取し、これにPMMAを1
0重量％を溶解したテルピネオール3.5ccを加え、充分に
混合して、均一なペーストを調製した。このペーストを
スクリーン印刷により、2mm□のパターン９ケを25mm
角、1mm厚みの窒化アルミニウム焼結基板に印刷した。
この基板を80℃のオーブン中に２時間置いて、ペースト
の乾燥を行ない、50φのアルミナ炉芯管内に置いたモリ
ブデンチューブ内にセットした後、１/minの水素を流
しながら1250℃の温度で１時間焼成した。冷却後、炉内
をN2で置換し、基板を取り出した。次に、このメタライ
ズ基板の金属化層部に無電解ニッケルメッキを施し、0.
6φのスズメッキ銅線を2mm□メタライズパッドに半田付
けし、Ｌ型引っ張りによる、ピール強度を５点について
測定した。次に、残りの４点については、150℃のオー
プン中に１週間放置しピール強度の測定を行なってエー
ジングによる強度低下の有無を調べた。それらの結果の
平均値を表１に示す。
0重量％を溶解したテルピネオール3.5ccを加え、充分に
混合して、均一なペーストを調製した。このペーストを
スクリーン印刷により、2mm□のパターン９ケを25mm
角、1mm厚みの窒化アルミニウム焼結基板に印刷した。
この基板を80℃のオーブン中に２時間置いて、ペースト
の乾燥を行ない、50φのアルミナ炉芯管内に置いたモリ
ブデンチューブ内にセットした後、１/minの水素を流
しながら1250℃の温度で１時間焼成した。冷却後、炉内
をN2で置換し、基板を取り出した。次に、このメタライ
ズ基板の金属化層部に無電解ニッケルメッキを施し、0.
6φのスズメッキ銅線を2mm□メタライズパッドに半田付
けし、Ｌ型引っ張りによる、ピール強度を５点について
測定した。次に、残りの４点については、150℃のオー
プン中に１週間放置しピール強度の測定を行なってエー
ジングによる強度低下の有無を調べた。それらの結果の
平均値を表１に示す。
実験No.1〜15は本発明例、実験No.16〜22は比較例であ
る。なお、使用した金属粉末はいずれも市販品であり平
均粒径は５μ以下である。
る。なお、使用した金属粉末はいずれも市販品であり平
均粒径は５μ以下である。
実施例２ 実験No.8のメタライズペースト組成物について、焼成温
度を種々変えたときの結果を表２に示す。
度を種々変えたときの結果を表２に示す。
実施例３ 実験No.8のメタライズペースト組成物において、チタン
粉末のかわりに、水素化チタン粉末を用いて1250℃で実
施例１と同様に焼成した。その結果、エージング前のピ
ール強度は4.2kgf/2mm□であり、エージング後のそれは
4.0kgf/2mm□であった。
粉末のかわりに、水素化チタン粉末を用いて1250℃で実
施例１と同様に焼成した。その結果、エージング前のピ
ール強度は4.2kgf/2mm□であり、エージング後のそれは
4.0kgf/2mm□であった。
実施例４ 実験No.8において、焼成中の雰囲気をアルゴンに変えた
ところ、エージング前のピール強度は3.8kgf/2mm□であ
り、エージング後のそれは3.5kgf/2mm□であった。
ところ、エージング前のピール強度は3.8kgf/2mm□であ
り、エージング後のそれは3.5kgf/2mm□であった。
参考例 市販のPd/Agペーストを、25.4mm角,0.65mm厚のアルミナ
基板にスクリーン印刷によって、2mm□のパターン９ヶ
を印刷し、乾燥後、空気中、925℃で焼き付け、0.6φの
スズメッキ銅線を2mm□パッドに半田付けした後、ピー
ル強度の測定を行なった。その結果、エージング処理前
は4.1kgf/2mm□、エージング処理後は2.1kgf/2mm□であ
った。
基板にスクリーン印刷によって、2mm□のパターン９ヶ
を印刷し、乾燥後、空気中、925℃で焼き付け、0.6φの
スズメッキ銅線を2mm□パッドに半田付けした後、ピー
ル強度の測定を行なった。その結果、エージング処理前
は4.1kgf/2mm□、エージング処理後は2.1kgf/2mm□であ
った。
（発明の効果） 本発明によれば、窒化アルミニウム基板に、十分に高い
密着強度をもった金属化層を形成させることができる。
また、制御の難しい湿潤雰囲気を用いなくても長期密着
強度の低下のない金属化層を形成させることができる。
密着強度をもった金属化層を形成させることができる。
また、制御の難しい湿潤雰囲気を用いなくても長期密着
強度の低下のない金属化層を形成させることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】タングステン及び／又はモリブデン粉末72
〜99重量％、マンガン粉末0.9〜19重量％、並びにチタ
ン及び／又はチタン化合物粉末0.1〜９重量％を含有し
てなる窒化アルミニウム用メタライズペースト組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21056986A JPH075409B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 窒化アルミニウム用メタライズペ−スト組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21056986A JPH075409B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 窒化アルミニウム用メタライズペ−スト組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6369783A JPS6369783A (ja) | 1988-03-29 |
| JPH075409B2 true JPH075409B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=16591490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21056986A Expired - Lifetime JPH075409B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 窒化アルミニウム用メタライズペ−スト組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075409B2 (ja) |
-
1986
- 1986-09-09 JP JP21056986A patent/JPH075409B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6369783A (ja) | 1988-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2010113892A1 (ja) | メタライズド基板を製造する方法、メタライズド基板 | |
| US4381198A (en) | Ceramic metallizing ink | |
| JPH075409B2 (ja) | 窒化アルミニウム用メタライズペ−スト組成物 | |
| JP2779651B2 (ja) | 高純度アルミナセラミックスのメタライズ方法 | |
| JPS6369786A (ja) | メタライズ層をもつた窒化アルミニウム基板の製法 | |
| JPH0513112B2 (ja) | ||
| JPH05170552A (ja) | メタライズ層を有する窒化アルミニウム基板とそのメタライズ方法 | |
| JP3366479B2 (ja) | メタライズ組成物及び配線基板の製造方法 | |
| JPS6379779A (ja) | 窒化アルミニウム用メタライズペ−スト組成物 | |
| JPS6379780A (ja) | 窒化アルミニウム用メタライズペ−スト組成物 | |
| JPH02101131A (ja) | セラミックス表面の金属化組成物及び金属化方法 | |
| JPS6379778A (ja) | 窒化物系セラミツクス用メタライズペ−スト組成物 | |
| JPH05221759A (ja) | メタライズ層を有する窒化アルミニウム基板とそのメタライズ方法 | |
| JPS631279B2 (ja) | ||
| JP2949294B2 (ja) | 窒化アルミニウム質基板及びその製造方法 | |
| JP2531716B2 (ja) | ベリリアセラミック用メタライズペ―スト | |
| JPH0122238B2 (ja) | ||
| JPH0450186A (ja) | 窒化アルミニウム基材への金属化層形成方法 | |
| JPS6272585A (ja) | メタライズ用組成物 | |
| JPS6356195B2 (ja) | ||
| JPS6410471B2 (ja) | ||
| JPS6356196B2 (ja) | ||
| JPS6261556B2 (ja) | ||
| JPH0122237B2 (ja) | ||
| JPS61174185A (ja) | 炭化物系セラミツク体の金属化方法 |