JPH0925167A - 濃度勾配を有する窒化アルミニウム焼結体 - Google Patents

濃度勾配を有する窒化アルミニウム焼結体

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JPH0925167A
JPH0925167A JP33144795A JP33144795A JPH0925167A JP H0925167 A JPH0925167 A JP H0925167A JP 33144795 A JP33144795 A JP 33144795A JP 33144795 A JP33144795 A JP 33144795A JP H0925167 A JPH0925167 A JP H0925167A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃度勾配を有する金属層を有する窒化アルミ
ニウム焼結体を提供する。 【解決手段】 窒化アルミニウム焼結体は、少なくとも
１個のバイアを有し、窒化アルミニウム焼結体に直接接
触する第１の層と、第１の層に直接接触し、これを完全
に封止する第２の層を有する。第１の層は、３０〜６０
体積％の窒化アルミニウムと、４０〜７０体積％のタン
グステンまたはモリブデンあるいはその両方を含み、第
２の層は、９０〜１００体積％のタングステンまたはモ
リブデンあるいはその両方と、０〜１０体積％の窒化ア
ルミニウムを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化アルミニウム
焼結体、およびその製造方法に関するものであり、さら
に詳細には、濃度勾配のある金属構造体を有するフィー
チャとバイアを有する窒化アルミニウム焼結体、および
そのような窒化アルミニウム焼結体の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化アルミニウムは、熱伝導度が高く、
熱膨張率がシリコンと一致し、誘電率が低く（８．
５）、電気抵抗が高いため、最近電子パッケージング用
途向けに関心が持たれている。
【０００３】本発明は特に、共焼成基板とも呼ばれる電
子パッケージに適する。共焼成プロセスの１つでは、窒
化アルミニウムを（窒化アルミニウム粒子と有機バイン
ダからなる）グリーンシートの形に形成し、バイアを打
ち抜き、（金属粒子と有機バインダからなる）金属ペー
ストをグリーンシート上とバイア中にスクリーン印刷し
または押し出し、そのグリーンシートを積み重ね、積層
してグリーン状態の基板を形成した後、グリーン状態の
基板を焼結して窒化アルミニウム層と金属構造体層を緻
密にする。「共焼成」とは、窒化アルミニウムの焼成と
同時に金属ペーストを焼成することを意味する。窒化ア
ルミニウム基板のメタライゼーション（metallizatio
n）、つまり金属構造体は通常タングステンであるが、
モリブデン、またはタングステンとモリブデンの混合物
でもよい。さらに、グリーンシートを使用して窒化アル
ミニウム焼結体を形成する代わりに、乾式圧縮を使用し
て窒化アルミニウム焼結体を形成することもできる。
【０００４】タングステン金属構造体層を有する窒化ア
ルミニウムの共焼成には、窒化アルミニウムとタングス
テンの焼結挙動が一致することが必要である。これは、
窒化アルミニウムおよびタングステンの粉末に各種の焼
結助剤を導入することにより達成される。一般に、タン
グステン粉末は、窒化アルミニウムに比べて低温で焼結
が開始するので、タングステンに焼結助剤を添加する
と、タングステンの焼結開始が遅くなる。また、焼結助
剤を添加すると、タングステンの最終的な焼結密度が低
下することがあり、多孔性タングステンが生成する可能
性もある。この種の金属構造体層は、内部メタライゼー
ションには有用ではあるが、多孔質であるため、入出力
（Ｉ／Ｏ）パッドや表面メタライゼーションには使用す
ることができない。多孔質のメタライゼーションを使用
すると、基板が密封性でなくなり、入出力パッド形成後
の湿式工程で液体が基板に浸透し、基板の製造効率と性
能が低下することがあるため、好ましくない。外部メタ
ライゼーション用に、焼結すると高密度に（したがって
密封性に）なる純粋なタングステン粉末を使用すると、
タングステンの焼結が早期に起こって、窒化アルミニウ
ムが焼結して所期の密度が得られる前に窒化アルミニウ
ムとタングステンとの界面のはく離を生じ、接着強度が
きわめて低くなる。
【０００５】このジレンマを解消するには、相互に依存
する２つの問題に対処しなければならない。すなわち、
適切な焼結助剤を選択することにより、共焼成中のタン
グステン金属層と窒化アルミニウムの収縮を一致させる
こと、およびタングステンの焼結を遅らせる焼結助剤が
存在しても、確実に完全に密なタングステンが得られる
ようにすることである。
【０００６】現在に至るまで、この問題は解決されてい
ない。
【０００７】Ｏｋａｎｏ等の米国特許第４６９５５１７
号および第４８００１３７号明細書は、窒化アルミニウ
ム本体と金属層との間の接着強度を増大するために、窒
化アルミニウム本体の上に複合層を設けることを提案し
ている。上記明細書では、窒化アルミニウム本体の上
に、タングステン（またはモリブデン）および窒化アル
ミニウムの層を設け、さらにタングステン（またはモリ
ブデン）の層を重ねたものが提案されている。上記発明
の発明者は、第１層が多孔質で、そのため密封されない
基板とならないように補償することが必要であることを
認めていないようである。第１のタングステン（または
モリブデン）および窒化アルミニウムの層が多孔質でな
くても、後のメッキが第１の層に完全に密着せず、メッ
キされた層全体が損傷を受けるため、タングステン（ま
たはモリブデン）の層を重ねて完全に被覆しなければな
らない。通常はメッキ層をタングステン（またはモリブ
デン）層の上に形成して、入出力ピンや配線の接着を容
易にする。
【０００８】Ｓａｔｏ等の欧州特許第０５７４９５６号
明細書では、タングステンまたはモリブデンと窒化チタ
ンを共焼成した中間層を設けた後、ニッケル・メッキな
どによって金属層を形成することを提案している。この
開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００９】Ｈａｒａｄａ等の米国特許第４９８０２３
９号および第５０９６７４９号明細書には、窒化アルミ
ニウム基板上に、チタン、タングステンまたはモリブデ
ン、およびニッケルの薄膜層を順次重ねた複合層構造が
開示されている。その後、この複合構造を、チタン層と
窒化アルミニウム本体との間で反応が起こるのに十分な
温度に加熱して、金属層の密着性を改善する窒化アルミ
ニウム・チタンの中間層を得る。
【００１０】Ｉｉｏ等の米国特許第４８４０８５３号お
よび第４８９２７０３号明細書は、アルミニウム、窒素
および酸素を含む中間層と、タングステンまたはモリブ
デンの金属層とを有する窒化アルミニウム構造体が提案
されている。この開示は参照により本明細書に組み込ま
れる。このような中間層は、金属層の接着強度を増大さ
せるために必要である。この明細書には、この構造をど
のように形成するかについては明らかにされていない。
【００１１】基板の内部バイアには、別の問題がある。
純粋なタングステンまたはモリブデンが、バイアの内壁
に十分密着しないことである。バイア開口部内で金属バ
イアが浮き上がると、いわゆる「がたついたバイア」が
生じ、バイアの周囲に亀裂が発生することがある。した
がって、内部バイアには濃度勾配を有する金属層が有用
であることが認識された。
【００１２】Ｋｎｉｃｋｅｒｂｏｃｋｅｒ等の米国特許
第５２６０５１９号明細書には、各層のバイアの組成
が、金属からセラミックと金属の混合物までの勾配を持
つ、多層／バイア構造が開示されている。この開示は参
照により本明細書に組み込まれる。しかし、１つのバイ
ア開口部のバイア組成に勾配を持たせることについては
教示されていない。
【００１３】Ｄｏｌｈｅｒｔ等の米国特許第５２００２
４９号明細書には、アルミニウム、窒化物およびタング
ステンまたはモリブデンの混合物からなる、窒化アルミ
ニウム基板用の密封性バイア組成が開示されている。こ
の開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【００１４】Ｐａｎｉｃｋｅｒ等の米国特許第４９４２
０７６号明細書には、アルミナ基板用の複合バイア組成
が開示されており、これは参照により本明細書に組み込
まれる。基板は、多孔質のバイアを形成するタングステ
ン・ペーストとともに焼成される。その後、多孔質のタ
ングステンに銅を含浸させる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記の複合構造および
濃度勾配構造を得ようとする試みに鑑みて、本発明の１
目的は、入出力ピンの接着およびワイヤ・ボンディング
が十分な接着強度で可能な金属層構造を提供することに
ある。
【００１６】本発明の他の目的は、外部環境に対して密
封性を有する金属層構造を提供することにある。
【００１７】本発明のさらに他の目的は、特に複合バイ
アの形成に有用な金属層構造を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、少なくとも１個のバイアを有する窒化アルミニウ
ム焼結体と、上記焼結体上に設けられ、上記バイアに直
接接触し、上記焼結体に直接接触する第１金属層と、上
記第１金属層に直接接触し、これを完全に封止する第２
金属層とを含む、濃度勾配を有する金属層とを含み、上
記第１金属層が、３０〜６０体積％の窒化アルミニウム
と、４０〜７０体積％のタングステン、モリブデンおよ
びこれらの混合物からなるグループから選択した金属を
含み、上記第２金属層が、９０〜１００体積％のタング
ステン、モリブデンおよびこれらの混合物からなるグル
ープから選択した金属と、０〜１０体積％の窒化アルミ
ニウムとを含むことを特徴とする、濃度勾配金属層を有
する窒化アルミニウム焼結体が提案される。
【００１９】本発明の第２の態様によれば、少なくとも
１個のバイアを有する窒化アルミニウム焼結体を含み、
上記バイアが濃度勾配を有する金属層で充填され、上記
バイアの中央部を残して上記バイアの壁面に付着した第
１金属層と、上記バイアの中央部を充填する第２金属層
とを含み、上記第１金属層が、３０〜６０体積％の窒化
アルミニウムと、４０〜７０体積％のタングステン、モ
リブデンおよびこれらの混合物からなるグループから選
択した金属を含み、上記第２金属層が、９０〜１００体
積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの混合物
からなるグループから選択した金属と、０〜１０体積％
の窒化アルミニウムとを含むことを特徴とする、濃度勾
配金属層を有する窒化アルミニウム焼結体が提案され
る。
【００２０】本発明の第３の態様によれば、少なくとも
１個のバイアを有する窒化アルミニウム未焼結体を形成
する工程と、上記バイアに近接し、上記窒化アルミニウ
ム未焼結体に直接接触する、固形分中に、３０〜６０体
積％の窒化アルミニウムと、４０〜７０体積％のタング
ステン、モリブデンおよびこれらの混合物からなるグル
ープから選択した金属とを含む第１金属ペースト層を形
成する工程と、上記第１金属ペースト層に直接接触し、
それを完全に封止する、固形分中に、９０〜１００体積
％のタングステン、モリブデンおよびこれらの混合物か
らなるグループから選択した金属と、０〜１０体積％の
窒化アルミニウムとを含む第２金属ペースト層を形成す
る工程と、上記窒化アルミニウム未焼結体と、上記第１
および第２の金属ペースト層を所定の温度で所定の時間
焼結して、濃度勾配を有する第１および第２の金属層を
含む高密度の窒化アルミニウム焼結体を、第２の金属層
が第１の金属層を完全に封止し、濃度勾配を有する金属
層が上記バイアに直接接触するように形成する工程とを
含む、濃度勾配金属層を有する窒化アルミニウム焼結体
の製造方法が提案される。
【００２１】本発明の第４の態様によれば、少なくとも
１個のバイアを有する窒化アルミニウム未焼結体を形成
する工程と、上記バイアを、上記バイアの中央部を残し
て上記バイアの壁面に付着した第１金属ペースト層と、
上記少なくとも１個のバイアの中央部を充填する第２金
属ペースト層とを含む濃度勾配を有する金属ペーストで
充填する工程と、前記窒化アルミニウム未焼結体と上記
第１および第２の金属ペースト層を所定の温度で所定の
時間焼結して、少なくとも１個のバイアを有し、濃度勾
配を有する第１および第２の金属層を含む、高密度の窒
化アルミニウム焼結体を形成する工程とを含み、上記第
１金属ペースト層が、３０〜６０体積％の窒化アルミニ
ウムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリブデン
およびこれらの混合物からなるグループから選択した金
属とを含み、上記第２金属ペースト層が、９０〜１００
体積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの混合
物からなるグループから選択した金属と、０〜１０体積
％の窒化アルミニウムとを含むことを特徴とする、濃度
勾配金属層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法
が提案される。
【００２２】本発明の第５の態様によれば、少なくとも
２層の窒化アルミニウム焼結層と、上記少なくとも２層
の窒化アルミニウム焼結層の間に置かれた少なくとも１
個の金属フィーチャとを含み、上記金属フィーチャが、
３０〜６０体積％の窒化アルミニウムと、４０〜７０体
積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの混合物
からなるグループから選択した金属とを含むことを特徴
とする、多層窒化アルミニウム焼結体が提案される。
【００２３】本発明の第６の態様によれば、窒化アルミ
ニウム焼結体と、上記焼結体上に設けられ、上記焼結体
と直接接触する、濃度勾配を有する金属層とを含み、上
記濃度勾配を有する金属層が、上記焼結体と直接接触す
る第１金属層と、上記第１金属層と直接接触し、これを
完全に封止する第２金属層とを含み、上記第１金属層
が、３０〜６０体積％の窒化アルミニウムと、４０〜７
０体積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの混
合物からなるグループから選択した金属とを含み、上記
第２金属層が、９０〜１００体積％のタングステン、モ
リブデンおよびこれらの混合物からなるグループから選
択した金属と、０〜１０体積％の窒化アルミニウムとを
含むことを特徴とする、密着する濃度勾配金属層を有す
る共焼成した窒化アルミニウム焼結体が提案される。
【００２４】本発明の第７の態様によれば、窒化アルミ
ニウム未焼結体を形成する工程と、上記窒化アルミニウ
ム未焼結体に直接接触する、固形分中に、３０〜６０体
積％の窒化アルミニウムと、４０〜７０体積％のタング
ステン、モリブデンおよびこれらの混合物からなるグル
ープから選択した金属とを含む第１金属ペースト層を形
成する工程と、上記第１金属ペースト層に直接接触し、
これを完全に封止する、上記ペーストの固形分に対し
て、９０〜１００体積％のタングステン、モリブデンお
よびこれらの混合物からなるグループから選択した金属
と、０〜１０体積％の窒化アルミニウムとを含む第２金
属ペースト層を形成する工程と、上記窒化アルミニウム
未焼結体と、上記第１および第２の金属ペースト層を所
定の温度で所定の時間焼結して、濃度勾配を有する第１
および第２の金属層を含み、上記第２金属層が上記第１
金属層を完全に封止し、上記濃度勾配を有する金属層が
上記窒化アルミニウム焼結体に直接接触し、これに密着
する、完全に密な共焼成した窒化アルミニウム焼結体を
形成する工程とを含む、密着する濃度勾配金属層を有す
る共焼成した窒化アルミニウム焼結体の製造方法が提案
される。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、図１で１０に
よって示す、本発明による濃度勾配金属層を有する窒化
アルミニウム焼結体が開示される。この窒化アルミニウ
ム焼結体１２は、少なくとも１個のバイア１４を有す
る。この特定のバイア１４の組成は、本発明のこの態様
には特に重要ではない。しかし、通常バイア１４は、タ
ングステン、モリブデンまたはタングステンとモリブデ
ンの混合物を含み、バイアを高密度化するために、カル
シア、アルミナ、イットリアなどの焼結助剤を含有して
もよい。
【００２６】窒化アルミニウム焼結体１２の上には、濃
度勾配を有する金属層１６があり、これはまたバイア１
４に接触する位置にある。図１に示すように、濃度勾配
を有する金属層１６は、窒化アルミニウム焼結体１２と
バイア１４に直接接触する第１の金属層１８と、第１の
金属層１８に直接接触する第２の金属層２０とを含む。
第２の金属層２０はまた、第１の金属層１８を完全に封
止する。
【００２７】第１の金属層は、３０〜６０体積％の窒化
アルミニウムと、４０〜７０体積％のタングステン、モ
リブデンまたはタングステンとモリブデンの混合物、好
ましくはタングステンからなる。良好な接着のために
は、最低３０体積％の窒化アルミニウムが必要であると
考えられる。これは、断裂する境界面を示す窒化アルミ
ニウム焼結体と第１の金属層１８との境界面の金属組織
学的評価に基づくものである。第１の金属層１８中の窒
化アルミニウムの量がこれより少ないと、おそらくこの
境界面の完全性が低下するものと考えられる。一方、第
１の金属層１８中の窒化アルミニウムの量が６０体積％
である境界面を金属組織学的に評価すると、非常に拡散
的な境界面であり、そのため接着が良好であることが示
される。ただし、第１の金属層１８中の窒化アルミニウ
ムの量が６０体積％を超えることは、導電性と、第２の
金属層２０との接着が低下するため、望ましくない。窒
化アルミニウムのもっとも好ましい量は約５５体積％
で、この場合、接着と導電性のバランスが最適になる。
さらに、第１の金属層は、必要ならば高密度化を助ける
ために、イットリア、カルシアなどの焼結助剤を含有し
てもよい。
【００２８】第２の金属層２０は、９０〜１００体積％
のタングステン、モリブデンまたはタングステンとモリ
ブデンの混合物、好ましくはタングステンと、０〜１０
体積％の窒化アルミニウムとを含む。第２の金属層２０
と第１の金属層１８との密着性を増大するために、少量
の窒化アルミニウムを金属に添加することができる。第
２の金属層２０は、１００体積％のタングステンである
ことが好ましい。いずれの場合も、第２の金属層２０は
焼結により、実質的に密封性を有する空隙のない状態と
なる。
【００２９】濃度勾配を有する金属層１６は、通常入出
力パッドまたはワイヤ・ボンディング・パッドに用いら
れる。したがって、濃度勾配を有する金属層１６に、ニ
ッケルなどの金属をメッキすることにより、ワイヤまた
はピンのボンド・パッドへのはんだ付けまたはろう付け
を容易にすることができる。最も一般的な態様では、本
発明は、シール・バンド、リード・フレーム取り付け用
のランド、および表面メタライゼーションのために、窒
化アルミニウム焼結体上に、密着性の、濃度勾配を有す
る金属層を形成するのに用いることができる。後者の用
途では、バイアがなくても、あるいはバイアが濃度勾配
を有する金属層に電気的に接続されていなくてもよい。
この場合でも、濃度勾配を有する金属層１６は、通常メ
ッキされる。
【００３０】本発明では、第１の金属層１８は、第２の
金属層２０により完全に封止されていることが重要であ
る。これには２つの理由がある。第１の理由は、焼結中
に第１の金属層１８に焼結助剤を添加しないと、第１の
金属層が多孔質となることがあるためである。窒化アル
ミニウム焼結体を、メッキのための湿式処理を含めて、
さらに加工している間に、第１の金属層が多孔質である
と水分または液体が浸入し、さらにバイアも多孔質であ
ることが多いので、基板の他の部分にも浸入することが
ある。このため、生産性にも信頼性にも問題を生じる。
第２の理由は、（第１の層が多孔質であるかどうかにか
かわらず）濃度勾配を有する金属層は、はんだ付けまた
はろう付けを容易にするために、通常はメッキされるか
らである。メッキは、第１の金属層１８に良好に密着し
ないことがある。第１の金属層がたとえ小さい部分でも
メッキされずに露出していると、メッキ層全体の完全性
が悪影響を受けることがある。したがって、第２の金属
層２０は、第１の金属層１８を完全に封止しなければな
らない。
【００３１】次に図２を参照すると、本発明の代替実施
例が示されている。図１と同様に、濃度勾配を有する窒
化アルミニウム焼結体が１０'で示されている。濃度勾
配を有する金属層１６'は、第１の金属層１８'と第２の
金属層２０'を含む。第１の金属層１８'は、窒化アルミ
ニウム焼結体１２と直接接触しているが、本実施例で
は、バイア１４とは接触していない。第１の金属層１
８'は、ドーナツ形に、バイア１４はドーナツの「穴」
形にすることができる。次に、第２の金属層２０'は、
バイア１４の上に、直接接触するように置かれる。第２
の金属層２０'も、上述したのと同じ理由で第１の金属
層１８'を完全に封止する。本発明の本実施例の利点
は、導電性の高い第２の金属層２０'が、バイア１４と
直接接触し、しかも第２の金属層２０'の密着性が、第
１の金属層１８'によって得られることである。
【００３２】図１および図２の実施例は、下記の手順に
より形成することができる。窒化アルミニウムの未焼結
体を形成するが、これはモノリシックでも多層でもよ
い。次に、第１の金属ペーストの層を、この窒化アルミ
ニウムの未焼結体の上と、未焼結バイアの付近に付着さ
せる（シールボンドなどに使用する場合は、濃度勾配を
有する金属層は、バイアから離して形成してもよい。こ
の場合、必要条件は、濃度勾配を有する金属層を、窒化
アルミニウムの未焼結体の真上に形成することであ
る）。当業者には周知のように、金属ペーストは金属粒
子、バインダ、溶剤、可塑剤、およびその他の有機添加
剤で構成される。金属ペーストを付着させ、焼結する
と、溶剤および有機材料がペーストから除去され、残っ
た金属粒子が金属層の密度を高める。本明細書では、
「付近」の語は、バイアの上および近傍を意味するもの
とする。このように、第１の金属ペースト層を直接バイ
アの上に付着させて、図１に示す構造を得、またバイア
の周囲に（ただしバイアに直接接触しないように）付着
させて、図２に示す構造を得ることができる。第１の金
属ペースト層は、ペーストの固形分、すなわち溶剤、バ
インダ、およびその他の有機添加剤を除いたものに対し
て、３０〜６０体積％の窒化アルミニウムと、４０〜７
０体積％のタングステン、モリブデン、またはタングス
テンとモリブデンとの混合物、好ましくはタングステン
とを含む。
【００３３】さらに、第１の金属ペースト層は、前述の
ような焼結助剤を含有してもよい。これらの焼結助剤に
は、たとえば当業者に周知のイットリア、カルシアなど
が含まれる。好ましい焼結助剤としては、米国特許出願
第０８／１７３２９３号明細書に記載されたカルシア、
アルミナ、ボリアの混合物や、米国特許出願第０８／１
７２０３２号明細書に記載されたイットリアにカルシ
ア、アルミナ、ボリアの混合物を添加したものなどがあ
る。
【００３４】次に、第２の金属ペースト層を、第１の金
属ペースト層の上に、第１の金属ペースト層を完全に封
止するように付着させる。第２の金属ペースト層の組成
は、ペーストの固形分に対して、９０〜１００体積％の
タングステン、モリブデン、またはタングステンとモリ
ブデンの混合物、好ましくはタングステンと、０〜１０
体積％の窒化アルミニウムである。前と同様に、これら
の体積には、溶剤、バインダ、およびその他の有機添加
物は含まない。図１の実施例を形成するか、図２の実施
例を形成するかによって、第２の金属ペースト層がバイ
アに直接接触する場合としない場合がある。
【００３５】次に、窒化アルミニウムの未焼結体と、第
１および第２の金属ペーストの層を所定の温度で所定の
時間焼結（共焼成）して、第１および第２の密着した金
属層を有する、完全に緻密な窒化アルミニウム焼結体を
形成する。このようにして形成した濃度勾配を有する金
属層を、窒化アルミニウム焼結体１２のバイア１４と直
接接触するように配置する。
【００３６】焼結手順は、当業者が所期の微細構造およ
び物理的特性が得られるように、適宜選定することがで
きる。一般的には、保護雰囲気中である限り、窒化アル
ミニウムを従来の炉で焼結すればよい。好ましい雰囲気
は、生成ガスで、これは窒素ガスと水素ガスとの混合物
である。温度を約６００℃まで徐々に上昇させて、バイ
ンダを熱分解させる。次に、温度を徐々に約１５５０〜
１６５０℃の焼結温度まで上昇させ、バインダが燃焼
し、高密度化が行われるまでその温度に保つ。最後に、
温度を徐々に室温まで下げる。
【００３７】次に、図３を参照して、本発明の他の実施
例について説明する。窒化アルミニウム焼結体３０は、
少なくとも１個の、３２で示す濃度勾配を有する金属層
で充填したバイア３８を有する。第１の金属層３４は、
バイア３８の壁面に密着しているが、バイア３８の中央
部に開口部を残し、これは第２の金属層３６で充填され
る。第１および第２の金属層３４および３６が、濃度勾
配を有する金属層３２を構成する。第１および第２の金
属層３４および３６の組成は、上述のものと同じであ
る。
【００３８】従来の技術では、バイアのメタライゼーシ
ョンはバイアの壁面に良好に密着せず、バイアに「が
た」を生じてバイア内で移動するため、バイアの周囲に
亀裂を生じることがあった。そこで、本発明の発明者
は、いくつかの利点を有する勾配を有する金属層をバイ
アに使用することを提案している。第１の利点は、バイ
アのがたが防止されることである。第２の利点は、第１
の金属層のバイア壁面への密着が良好なことである。第
３の利点は、第２の金属層が第１の金属層に密着して、
電力と信号を伝達するための、高導電性のコアを形成す
ることである。
【００３９】図３の実施例は、未焼結の窒化アルミニウ
ムのバイアを、濃度勾配を有する金属ペーストで充填す
ることにより形成される。これは、まず第１の金属ペー
スト層の組成に相当する金属ペーストをバイアに塗布す
ることによって行う。この目的には、粘度の低いペース
トを使用する。次にこのペーストを乾燥させると、金属
ペーストの容積が収縮して、バイアの壁面だけに密着す
る。したがって、バイアの中央部はペーストがない状態
になる。次に、第１の金属ペースト層で充填されていな
いバイアの中央部を充填するように、第２の金属ペース
ト層の組成に相当する第２の金属ペーストをバイアに塗
布する。次に、未焼結の窒化アルミニウムと、濃度勾配
を有する金属ペーストを充填したバイアを、上述のよう
に焼結して、図３に示すような構造を得る。
【００４０】次に図４を参照して、本発明の最後の実施
例について説明する。４０は、多層窒化アルミニウム焼
結体を示す。見やすくするために、焼結体４０の各層を
離して示す。多層窒化アルミニウム焼結体４０は、少な
くとも２層の窒化アルミニウム焼結層４２および４４
と、この２層の窒化アルミニウム焼結層４２と４４の間
に置かれた少なくとも１層の金属フィーチャ４６とを含
む。この金属フィーチャ４６の組成は、３０〜６０体積
％の窒化アルミニウムと、４０〜７０体積％のタングス
テン、モリブデン、またはタングステンとモリブデンと
の混合物、好ましくはタングステンである。金属フィー
チャ４６は、焼結層４４中のバイア５０を焼結層４２中
のバイア４８と接続するための配線とすることができ
る。さらに、金属フィーチャ４６は、図３に示す濃度勾
配を有する金属層で充填したバイアとともに使用するこ
ともできる。別法として、金属フィーチャ４６は、電力
面または接地面を形成するものでもよい。電力面および
接地面は、単一の層にかなりの量のメタライゼーション
を含み、セラミック層との接着が良くないためにはく離
することがある。電力面または接地面あるいはその両方
を、金属フィーチャ４６の組成にすることにより、電力
面または接地面あるいはその両方の電気特性を著しく損
なうことなく、接着を良好にすることができる。
【００４１】
【実施例】はく離試験結果 ６枚の窒化アルミニウム多層基板を作成した。各基板
は、３重量％のイットリア（粒子径１〜５μｍ）、１重
量％のカルシア・アルミナ・ボリア・ガラス（粒子径４
〜８μｍ）、残部を窒化アルミニウム（粒径１〜１．５
μｍ）で構成した。各基板にペーストをスクリーン印刷
して、９個のパッドを形成した。基板のうち、４枚には
第１および第２のタングステン（粒径１〜３μｍ）金属
ペースト（表にはペーストＩおよびＩＩで示す）をそれ
ぞれスクリーン印刷した。２枚の基板には、第２の金属
ペースト（ペーストＩＩ）のみをスクリーン印刷した。
一般に、イットリア、カルシア・アルミナ・ボリア・ガ
ラス、窒化アルミニウム、金属粒子とも、粒径が小さい
ほど高密度化には好ましい。
【００４２】バインダを燃焼させた後、基板を１６００
℃で１０〜２８時間焼結した。次に、Ｃｕ／Ｓｎはんだ
（銅６６重量％、すず３４重量％）でワイヤをパッドに
はんだ付けし、パッドに対して９０°の角度で引っ張り
試験を行った。
【００４３】第１および第２の金属層（ペーストＩおよ
びＩＩ）を含む基板の平均はく離負荷は、１．６〜１．
９ｋｇであった。はく離はすべてはんだとパッドとの間
で生じ、パッドとセラミックの間では、はく離は生じな
かった。
【００４４】第２の金属層（ペーストＩＩ）のみを有す
る基板のはく離負荷は０．５〜０．６ｋｇであった。は
く離はすべてセラミックとパッドとの境界面で生じ、こ
れはきわめて望ましくない。
【表１】
【００４５】入出力ピン引っ張り試験結果 各基板に１６８個の入出力パッドをスクリーン印刷した
以外は上記と同様の方法で、さらに６枚の基板を作成し
た。上記と同様に、基板のうち、４枚には第１および第
２の金属ペースト（表にはそれぞれペーストＩおよびＩ
Ｉで示す）をスクリーン印刷し、２枚の基板には、第２
の金属ペースト（ペーストＩＩ）のみをスクリーン印刷
した。
【００４６】上記と同様に焼結した後、入出力ピンをＣ
ｕ／Ａｇろうでパッドにろう付けした。次に、ピンをパ
ッドに対して７０°の角度で引っ張り試験を行った。
【００４７】その結果、第１および第２の金属層を有す
る基板は、パッドのはく離を生じなかった。はく離はす
べてピン・シャンクで生じ、８．２ｋｇではく離した。
第２の金属層のみを有する基板は、２．２〜８．２ｋｇ
ではく離し、パッドの１〜２％は、パッドではく離し
た。
【００４８】Ｚｙｇｌｏ浸透試験結果 上記基板数枚をＺｙｇｌｏ浸透剤に露出した後切断し
た。第１および第２の金属層を有する基板は、Ｚｙｇｌ
ｏが浸透しなかったが、第２の金属層のみを有する基板
は、セラミックとパッドの境界面でＺｙｇｌｏが浸透
し、焼結中に部分的なはく離が生じることが示された。
【００４９】これらの結果により、タングステンまたは
モリブデンの単一層を使用するより、濃度勾配を有する
金属層を使用するほうが有利であることがわかった。
【００５０】本発明は、これらの実施例以外にも、本発
明の原理から逸脱することなく、他の変更態様を実施す
ることができることは、当業者には明白である。したが
って、このような変更態様は、本発明の範囲内であると
見なされる。
【００５１】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００５２】（１）少なくとも１個のバイアを有する窒
化アルミニウム焼結体と、上記焼結体上に設けられ、上
記バイアに直接接触する濃度勾配を有する金属層とを含
み、上記濃度勾配金属層は、上記焼結体に直接接触する
第１金属層と、上記第１金属層に直接接触し、これを完
全に封止する第２金属層とを含み、上記第１金属層が、
３０〜６０体積％の窒化アルミニウムと、４０〜７０体
積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの混合物
からなるグループから選択した金属を含み、上記第２金
属層が、９０〜１００体積％のタングステン、モリブデ
ンおよびこれらの混合物からなるグループから選択した
金属と、０〜１０体積％の窒化アルミニウムとを含むこ
とを特徴とする、濃度勾配金属層を有する窒化アルミニ
ウム焼結体。 （２）上記第１金属層が、上記バイアと直接接触するこ
とを特徴とする、上記（１）１に記載の窒化アルミニウ
ム焼結体。 （３）上記第１金属層が、上記バイアの周囲に位置する
が、接触はせず、上記第２金属層が、上記バイアと直接
接触することを特徴とする、上記（１）に記載の窒化ア
ルミニウム焼結体。 （４）上記第１金属層が、さらに焼結助剤を含むことを
特徴とする、上記（１）に記載の窒化アルミニウム焼結
体。 （５）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（１）に記載の窒化アルミニウム焼結体。 （６）上記第２金属層が、１００体積％の金属であるこ
とを特徴とする、上記（１）に記載の窒化アルミニウム
焼結体。 （７）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（６）に記載の窒化アルミニウム焼結体。 （８）少なくとも１個のバイアを有する窒化アルミニウ
ム焼結体を含み、上記バイアが濃度勾配を有する金属層
で充填され、上記濃度勾配を有する金属層が、上記バイ
アの中央部を残して上記バイアの壁面に付着する第１金
属層と、上記バイアの中央部を充填する第２金属層とを
含み、上記第１金属層が、３０〜６０体積％の窒化アル
ミニウムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリブ
デンおよびこれらの混合物からなるグループから選択し
た金属を含み、上記第２金属層が、９０〜１００体積％
のタングステン、モリブデンおよびこれらの混合物から
なるグループから選択した金属と、０〜１０体積％の窒
化アルミニウムとを含むことを特徴とする、濃度勾配金
属層を有する窒化アルミニウム焼結体。 （９）上記第１金属層が、さらに焼結助剤を含むことを
特徴とする、上記（８）に記載の窒化アルミニウム焼結
体。 （１０）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（８）に記載の窒化アルミニウム焼結体。 （１１）上記第２金属層が、１００体積％の金属である
ことを特徴とする、上記（８）に記載の窒化アルミニウ
ム焼結体。 （１２）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（１１）に記載の窒化アルミニウム焼結体。 （１３）上記窒化アルミニウム焼結体が、少なくとも２
層の窒化アルミニウム焼結層を含み、さらに上記少なく
とも２層の窒化アルミニウム焼結層の間に置かれ、かつ
上記少なくとも１個のバイアに接触する少なくとも１個
の金属フィーチャを含み、上記金属フィーチャが、３０
〜６０体積％の窒化アルミニウムと、４０〜７０体積％
のタングステン、モリブデンおよびこれらの混合物から
なるグループから選択した金属とを含むことを特徴とす
る、上記（８）に記載の窒化アルミニウム焼結体。 （１４）少なくとも１個のバイアを有する窒化アルミニ
ウム未焼結体を形成する工程と、上記バイアに近接し、
上記窒化アルミニウム未焼結体に直接接触する、固形分
中に、３０〜６０体積％の窒化アルミニウムと、４０〜
７０体積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの
混合物からなるグループから選択した金属とを含む第１
金属ペースト層を形成する工程と、上記第１金属ペース
ト層に直接接触し、それを完全に封止する、固形分中
に、９０〜１００体積％のタングステン、モリブデンお
よびこれらの混合物からなるグループから選択した金属
と、０〜１０体積％の窒化アルミニウムとを含む、第２
金属ペースト層を形成する工程と、上記窒化アルミニウ
ム未焼結体と、上記第１および第２の金属ペースト層を
所定の温度で所定の時間焼結して、濃度勾配を有する金
属層を含む高密度の窒化アルミニウム焼結体を形成する
工程とを含み、上記濃度勾配金属層は、第１および第２
の金属層を含み、上記第２金属層が上記第１金属層を完
全に封止し、さらに上記濃度勾配金属層が上記バイアに
直接接触するように形成されることを特徴とする、濃度
勾配金属層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方
法。 （１５）上記第１金属層が、上記バイアと直接接触する
ことを特徴とする、上記（１４）に記載の方法。 （１６）上記第１金属層が、上記バイアの周囲に位置す
るが、接触はせず、上記第２金属層が、上記バイアと直
接接触することを特徴とする、上記（１４）に記載の方
法。 （１７）上記第１金属層が、さらに焼結助剤を含むこと
を特徴とする、上記（１４）に記載の方法。 （１８）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（１４）に記載の方法。 （１９）上記第２金属層が、１００体積％の金属である
ことを特徴とする、上記（１４）に記載の方法。 （２０）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（１９）に記載の方法。 （２１）少なくとも１個のバイアを有する窒化アルミニ
ウム未焼結体を形成する工程と、上記バイアを、上記バ
イアの中央部を残して上記バイアの壁面に付着する第１
金属ペースト層と、上記バイアの中央部を充填する第２
金属ペースト層とを含む濃度勾配を有する金属ペースト
で充填する工程と、前記窒化アルミニウム未焼結体と上
記第１および第２の金属ペースト層を所定の温度で所定
の時間焼結して、少なくとも１個のバイアを有し、濃度
勾配を有する第１および第２の金属層を含む、高密度の
窒化アルミニウム焼結体を形成する工程とを含み、上記
第１金属ペースト層が、３０〜６０体積％の窒化アルミ
ニウムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリブデ
ンおよびこれらの混合物からなるグループから選択した
金属とを含み、上記第２金属ペースト層が、９０〜１０
０体積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの混
合物からなるグループから選択した金属と、０〜１０体
積％の窒化アルミニウムとを含むことを特徴とする、濃
度勾配金属層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方
法。 （２２）上記充填工程が、上記第１金属ペースト層を、
上記バイアを充填するように上記バイアに塗布する工程
と、上記バイア中の上記第１金属ペースト層を乾燥し
て、上記第１金属ペースト層の体積を収縮させ、上記バ
イアの壁面にのみ付着させ、上記バイアの中央部を上記
第１金属ペースト層がないように残す工程と、上記第２
金属ペースト層を、上記バイアを充填するように上記バ
イアと、上記第１金属ペースト層の上に塗布する工程と
を含むことを特徴とする、上記（２１）に記載の方法。 （２３）上記第１金属層が、さらに焼結助剤を有するこ
とを特徴とする、上記（２１）に記載の方法。 （２４）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（２１）に記載の方法。 （２５）上記第２金属層が、１００体積％の金属である
ことを特徴とする、上記（２１）に記載の方法。 （２６）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（２５）に記載の方法。 （２７）少なくとも２層の窒化アルミニウム焼結層と、
上記少なくとも２層の窒化アルミニウム焼結層の間に置
かれた少なくとも１個の金属フィーチャとを含み、上記
金属フィーチャが、３０〜６０体積％の窒化アルミニウ
ムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリブデンお
よびこれらの混合物からなるグループから選択した金属
とを含むことを特徴とする、多層窒化アルミニウム焼結
体。 （２８）上記少なくとも２層の窒化アルミニウム焼結層
がそれぞれ少なくとも１個のバイアを有し、上記少なく
とも１個の金属フィーチャが上記バイアを接続すること
を特徴とする、上記（２７）に記載の窒化アルミニウム
焼結体。 （２９）上記金属フィーチャが、電力面または接地面で
あることを特徴とする、上記（２７）に記載の窒化アル
ミニウム焼結体。 （３０）窒化アルミニウム焼結体と、上記焼結体上に設
けられ、上記焼結体と直接接触する、濃度勾配を有する
金属層とを含み、上記濃度勾配を有する金属層が、上記
焼結体と直接接触する第１金属層と、上記第１金属層と
直接接触し、これを完全に封止する第２金属層とを含
み、上記第１金属層が、３０〜６０体積％の窒化アルミ
ニウムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリブデ
ンおよびこれらの混合物からなるグループから選択した
金属とを含み、上記第２金属層が、９０〜１００体積％
のタングステン、モリブデンおよびこれらの混合物から
なるグループから選択した金属と、０〜１０体積％の窒
化アルミニウムとを含むことを特徴とする、密着する濃
度勾配金属層を有する共焼成した窒化アルミニウム焼結
体。 （３１）上記第１金属層が、さらに焼結助剤を有するこ
とを特徴とする、上記（３０）に記載の窒化アルミニウ
ム焼結体。 （３２）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（３０）に記載の窒化アルミニウム焼結体。 （３３）上記第２金属層が、１００体積％の金属である
ことを特徴とする、上記（３０）に記載の窒化アルミニ
ウム焼結体。 （３４）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（３３）に記載の窒化アルミニウム焼結体。 （３５）窒化アルミニウム未焼結体を形成する工程と、
上記窒化アルミニウム未焼結体に直接接触する、固形分
中に、３０〜６０体積％の窒化アルミニウムと、４０〜
７０体積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの
混合物からなるグループから選択した金属とを含む第１
金属ペースト層を形成する工程と、上記第１金属ペース
ト層に直接接触し、これを完全に封止する、固形分中
に、９０〜１００体積％のタングステン、モリブデンお
よびこれらの混合物からなるグループから選択した金属
と、０〜１０体積％の窒化アルミニウムとを含む第２金
属ペースト層を形成する工程と、上記窒化アルミニウム
未焼結体と、上記第１および第２金属ペースト層を所定
の温度で所定の時間焼結して、濃度勾配を有する金属層
を含む高密度の共焼成した窒化アルミニウム焼結体を形
成する工程とを含み、上記濃度勾配金属層は、第１およ
び第２の金属層を含み、上記第２金属層が上記第１金属
層を完全に封止し、上記濃度勾配を有する金属層が上記
窒化アルミニウム焼結体に直接接触し、これに密着する
ことを特徴とする、密着する濃度勾配金属層を有する共
焼成した窒化アルミニウム焼結体の製造方法。 （３６）上記第１金属層が、さらに焼結助剤を有するこ
とを特徴とする、上記（３５）に記載の方法。 （３７）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（３５）に記載の方法。 （３８）上記第２金属層が、１００体積％の金属である
ことを特徴とする、上記（３５）に記載の方法。 （３９）上記金属がタングステンであることを特徴とす
る、上記（３８）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】窒化アルミニウム焼結体が、入出力パッド用の
濃度勾配を有する金属層を有し、下部層がバイアと接触
する、本発明の１実施例を示す断面図である。
【図２】窒化アルミニウム焼結体が、入出力パッド用の
濃度勾配を有する金属層を有し、上部層がバイアと接触
する、本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図３】バイアの密着性と導電性を良好にするために、
２層の異なる金属層を単一のバイア中に設けた、本発明
の他の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明による組成の金属フィーチャを、２層の
窒化アルミニウム焼結層の間に設けた、本発明の他の実
施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、１０' 濃度勾配を有する窒化アルミニウム焼結
体 １２ 窒化アルミニウム焼結体 １４ バイア １６、１６' 濃度勾配を有する金属層 １８、１８' 第１金属層 ２０、２０' 第２金属層 ３０ 窒化アルミニウム焼結体 ３２ 濃度勾配を有する金属層 ３４ 第１金属層 ３６ 第２金属層 ３８ バイア ４２、４４ 窒化アルミニウム焼結層 ４６ 金属フィーチャ ４８、５０ バイア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595178690 カルボランダム・カンパニー アメリカ合衆国14303、ニューヨーク州ナ イアガラ・フォールズ、サード・ストリー ト 345 (72)発明者 ジョン・アルフレッド・ケイジー アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州ポ ーキープシー ニュー・ハッケンザック・ ロード 349 (72)発明者 カルラ・ナタリア・コルデーロ アメリカ合衆国12590 ニューヨーク州ワ ッピンガーズ・フォールズ ケント・ロー ド 98 (72)発明者 ベンジャミン・ヴィト・ファザーノ アメリカ合衆国12553 ニューヨーク州ニ ュー・ウィンザー ウィンディー・ヒル・ ロード 30 (72)発明者 デーヴィット・ブライアン・ゴーランド アメリカ合衆国10520 ニューヨーク州ク ロトンシーニック・ドライブ アパートメ ント 22・イー (72)発明者 ロバート・ハノン アメリカ合衆国12590 ニューヨーク州ワ ッピンガーズ・フォールズ ロビン・レー ン ９ (72)発明者 ジョナサン・エイチ・ハリス アメリカ合衆国85259 アリゾナ州スコッ ツデールイースト・ブルームフィールド 13431 (72)発明者 レスター・ウィン・ヘロン アメリカ合衆国12533 ニューヨーク州ホ ープウェル・ジャンクション インスブル ック・ブールバード 12 (72)発明者 グレゴリー・マーヴィン・ジョンソン アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州ポ ーキープシー チェリー・ヒル 410 (72)発明者 ニランジャン・モハンラール・パテル アメリカ合衆国12590 ニューヨーク州ワ ッピンガーズ・フォールズ カーナビー・ ストリート 16・エイ (72)発明者 アンドリュー・マイケル・ライター アメリカ合衆国12601 ニューヨーク州ポ ーキープシー デビー・コート ４ (72)発明者 スバシュ・ラックスマン・シンデ アメリカ合衆国10520 ニューヨーク州ク ロトン・オン・ハドソン ハーフ・ムー ン・ベイ・ドライブ 518 (72)発明者 ラーオ・ヴェンカテスワラ・ヴァッラバネ ニ アメリカ合衆国12533 ニューヨーク州ワ ッピンガーズ・フォールズ アルパイン・ ドライブ 25・エイ (72)発明者 ロバート・エイ・ヤングマン アメリカ合衆国10520 アリゾナ州パラダ イス・バレー エコー・キャニオン・レー ン 5804

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１個のバイアを有する窒化アル
    ミニウム焼結体と、 上記焼結体上に設けられ、上記バイアに直接接触する濃
    度勾配を有する金属層とを含み、 上記濃度勾配金属層は、上記焼結体に直接接触する第１
    金属層と、上記第１金属層に直接接触し、これを完全に
    封止する第２金属層とを含み、 上記第１金属層が、３０〜６０体積％の窒化アルミニウ
    ムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリブデンお
    よびこれらの混合物からなるグループから選択した金属
    を含み、 上記第２金属層が、９０〜１００体積％のタングステ
    ン、モリブデンおよびこれらの混合物からなるグループ
    から選択した金属と、０〜１０体積％の窒化アルミニウ
    ムとを含むことを特徴とする、 濃度勾配金属層を有する窒化アルミニウム焼結体。
  2. 【請求項２】上記第１金属層が、上記バイアと直接接触
    することを特徴とする、請求項１に記載の窒化アルミニ
    ウム焼結体。
  3. 【請求項３】上記第１金属層が、上記バイアの周囲に位
    置するが、接触はせず、上記第２金属層が、上記バイア
    と直接接触することを特徴とする、請求項１に記載の窒
    化アルミニウム焼結体。
  4. 【請求項４】上記第１金属層が、さらに焼結助剤を含む
    ことを特徴とする、請求項１に記載の窒化アルミニウム
    焼結体。
  5. 【請求項５】少なくとも１個のバイアを有する窒化アル
    ミニウム焼結体を含み、 上記バイアが濃度勾配を有する金属層で充填され、上記
    濃度勾配を有する金属層が、上記バイアの中央部を残し
    て上記バイアの壁面に付着する第１金属層と、上記バイ
    アの中央部を充填する第２金属層とを含み、 上記第１金属層が、３０〜６０体積％の窒化アルミニウ
    ムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリブデンお
    よびこれらの混合物からなるグループから選択した金属
    を含み、 上記第２金属層が、９０〜１００体積％のタングステ
    ン、モリブデンおよびこれらの混合物からなるグループ
    から選択した金属と、０〜１０体積％の窒化アルミニウ
    ムとを含むことを特徴とする、 濃度勾配金属層を有する窒化アルミニウム焼結体。
  6. 【請求項６】上記第１金属層が、さらに焼結助剤を含む
    ことを特徴とする、請求項５に記載の窒化アルミニウム
    焼結体。
  7. 【請求項７】上記窒化アルミニウム焼結体が、少なくと
    も２層の窒化アルミニウム焼結層を含み、さらに上記少
    なくとも２層の窒化アルミニウム焼結層の間に置かれ、
    かつ上記少なくとも１個のバイアに接触する少なくとも
    １個の金属フィーチャを含み、上記金属フィーチャが、
    ３０〜６０体積％の窒化アルミニウムと、４０〜７０体
    積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの混合物
    からなるグループから選択した金属とを含むことを特徴
    とする、請求項５に記載の窒化アルミニウム焼結体。
  8. 【請求項８】少なくとも１個のバイアを有する窒化アル
    ミニウム未焼結体を形成する工程と、 上記バイアに近接し、上記窒化アルミニウム未焼結体に
    直接接触する、固形分中に、３０〜６０体積％の窒化ア
    ルミニウムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリ
    ブデンおよびこれらの混合物からなるグループから選択
    した金属とを含む第１金属ペースト層を形成する工程
    と、 上記第１金属ペースト層に直接接触し、それを完全に封
    止する、固形分中に、９０〜１００体積％のタングステ
    ン、モリブデンおよびこれらの混合物からなるグループ
    から選択した金属と、０〜１０体積％の窒化アルミニウ
    ムとを含む、第２金属ペースト層を形成する工程と、 上記窒化アルミニウム未焼結体と、上記第１および第２
    の金属ペースト層を所定の温度で所定の時間焼結して、
    濃度勾配を有する金属層を含む高密度の窒化アルミニウ
    ム焼結体を形成する工程とを含み、 上記濃度勾配金属層は、第１および第２の金属層を含
    み、上記第２金属層が上記第１金属層を完全に封止し、
    さらに上記濃度勾配金属層が上記バイアに直接接触する
    ように形成されることを特徴とする、 濃度勾配金属層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造
    方法。
  9. 【請求項９】上記第１金属層が、上記バイアと直接接触
    することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】上記第１金属層が、上記バイアの周囲に
    位置するが、接触はせず、上記第２金属層が、上記バイ
    アと直接接触することを特徴とする、請求項８に記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】上記第１金属層が、さらに焼結助剤を含
    むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  12. 【請求項１２】少なくとも１個のバイアを有する窒化ア
    ルミニウム未焼結体を形成する工程と、 上記バイアを、上記バイアの中央部を残して上記バイア
    の壁面に付着する第１金属ペースト層と、上記バイアの
    中央部を充填する第２金属ペースト層とを含む濃度勾配
    を有する金属ペーストで充填する工程と、 前記窒化アルミニウム未焼結体と上記第１および第２の
    金属ペースト層を所定の温度で所定の時間焼結して、少
    なくとも１個のバイアを有し、濃度勾配を有する第１お
    よび第２の金属層を含む、高密度の窒化アルミニウム焼
    結体を形成する工程とを含み、 上記第１金属ペースト層が、３０〜６０体積％の窒化ア
    ルミニウムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリ
    ブデンおよびこれらの混合物からなるグループから選択
    した金属とを含み、 上記第２金属ペースト層が、９０〜１００体積％のタン
    グステン、モリブデンおよびこれらの混合物からなるグ
    ループから選択した金属と、０〜１０体積％の窒化アル
    ミニウムとを含むことを特徴とする、 濃度勾配金属層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造
    方法。
  13. 【請求項１３】上記充填工程が、 上記第１金属ペースト層を、上記バイアを充填するよう
    に上記バイアに塗布する工程と、 上記バイア中の上記第１金属ペースト層を乾燥して、上
    記第１金属ペースト層の体積を収縮させ、上記バイアの
    壁面にのみ付着させ、上記バイアの中央部を上記第１金
    属ペースト層がないように残す工程と、 上記第２金属ペースト層を、上記バイアを充填するよう
    に上記バイアと、上記第１金属ペースト層の上に塗布す
    る工程とを含むことを特徴とする、 請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】上記第１金属層が、さらに焼結助剤を有
    することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】少なくとも２層の窒化アルミニウム焼結
    層と、 上記少なくとも２層の窒化アルミニウム焼結層の間に置
    かれた少なくとも１個の金属フィーチャとを含み、 上記金属フィーチャが、３０〜６０体積％の窒化アルミ
    ニウムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリブデ
    ンおよびこれらの混合物からなるグループから選択した
    金属とを含むことを特徴とする、 多層窒化アルミニウム焼結体。
  16. 【請求項１６】上記少なくとも２層の窒化アルミニウム
    焼結層がそれぞれ少なくとも１個のバイアを有し、上記
    少なくとも１個の金属フィーチャが上記バイアを接続す
    ることを特徴とする、請求項１５に記載の窒化アルミニ
    ウム焼結体。
  17. 【請求項１７】窒化アルミニウム焼結体と、 上記焼結体上に設けられ、上記焼結体と直接接触する、
    濃度勾配を有する金属層とを含み、上記濃度勾配を有す
    る金属層が、上記焼結体と直接接触する第１金属層と、
    上記第１金属層と直接接触し、これを完全に封止する第
    ２金属層とを含み、 上記第１金属層が、３０〜６０体積％の窒化アルミニウ
    ムと、４０〜７０体積％のタングステン、モリブデンお
    よびこれらの混合物からなるグループから選択した金属
    とを含み、 上記第２金属層が、９０〜１００体積％のタングステ
    ン、モリブデンおよびこれらの混合物からなるグループ
    から選択した金属と、０〜１０体積％の窒化アルミニウ
    ムとを含むことを特徴とする、 密着する濃度勾配金属層を有する共焼成した窒化アルミ
    ニウム焼結体。
  18. 【請求項１８】上記第１金属層が、さらに焼結助剤を有
    することを特徴とする、請求項１７に記載の窒化アルミ
    ニウム焼結体。
  19. 【請求項１９】窒化アルミニウム未焼結体を形成する工
    程と、 上記窒化アルミニウム未焼結体に直接接触する、固形分
    中に、３０〜６０体積％の窒化アルミニウムと、４０〜
    ７０体積％のタングステン、モリブデンおよびこれらの
    混合物からなるグループから選択した金属とを含む第１
    金属ペースト層を形成する工程と、 上記第１金属ペースト層に直接接触し、これを完全に封
    止する、固形分中に、９０〜１００体積％のタングステ
    ン、モリブデンおよびこれらの混合物からなるグループ
    から選択した金属と、０〜１０体積％の窒化アルミニウ
    ムとを含む第２金属ペースト層を形成する工程と、 上記窒化アルミニウム未焼結体と、上記第１および第２
    金属ペースト層を所定の温度で所定の時間焼結して、濃
    度勾配を有する金属層を含む高密度の共焼成した窒化ア
    ルミニウム焼結体を形成する工程とを含み、 上記濃度勾配金属層は、第１および第２の金属層を含
    み、上記第２金属層が上記第１金属層を完全に封止し、
    上記濃度勾配を有する金属層が上記窒化アルミニウム焼
    結体に直接接触し、これに密着することを特徴とする、 密着する濃度勾配金属層を有する共焼成した窒化アルミ
    ニウム焼結体の製造方法。
  20. 【請求項２０】上記第１金属層が、さらに焼結助剤を有
    することを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
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