JPH10245267A - 窒化アルミニウム基板及びその用途 - Google Patents
窒化アルミニウム基板及びその用途Info
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- JPH10245267A JPH10245267A JP9051389A JP5138997A JPH10245267A JP H10245267 A JPH10245267 A JP H10245267A JP 9051389 A JP9051389 A JP 9051389A JP 5138997 A JP5138997 A JP 5138997A JP H10245267 A JPH10245267 A JP H10245267A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】一段とヒートショックやヒートサイクルに対す
る耐久性を高めたパワー半導体モジュール基板を提供す
ること。 【解決手段】ろう材に対する濡れ指標が３以上であるこ
とを特徴とする窒化アルミニウム基板、窒化アルミニウ
ム焼結体をホーニング処理した後、次いでＮ2 雰囲気
中、温度１０５０〜１３００℃で熱処理することを特徴
とする窒化アルミニウム基板の製造方法、上記窒化アル
ミニウム基板の一方の面に金属回路、他方の面に金属放
熱板を形成させてなることを特徴とするパワー半導体モ
ジュール基板、及びろう材に対する濡れ指標の大きさに
よって金属板との接合性を判断することを特徴とする窒
化アルミニウム基板の評価方法。
る耐久性を高めたパワー半導体モジュール基板を提供す
ること。 【解決手段】ろう材に対する濡れ指標が３以上であるこ
とを特徴とする窒化アルミニウム基板、窒化アルミニウ
ム焼結体をホーニング処理した後、次いでＮ2 雰囲気
中、温度１０５０〜１３００℃で熱処理することを特徴
とする窒化アルミニウム基板の製造方法、上記窒化アル
ミニウム基板の一方の面に金属回路、他方の面に金属放
熱板を形成させてなることを特徴とするパワー半導体モ
ジュール基板、及びろう材に対する濡れ指標の大きさに
よって金属板との接合性を判断することを特徴とする窒
化アルミニウム基板の評価方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品のパワーモジ
ュール等に使用される窒化アルミニウム基板の改良に関
するものであり、特にヒートショックやヒートサイクル
に対する耐久性を一段と高めたパワー半導体モジュール
基板を提供することを目的とするものである。
ュール等に使用される窒化アルミニウム基板の改良に関
するものであり、特にヒートショックやヒートサイクル
に対する耐久性を一段と高めたパワー半導体モジュール
基板を提供することを目的とするものである。
【０００２】近年、ロボットやモーター等の産業機器の
高性能化に伴い、大電力・高能率インバーター等パワー
半導体モジュールの変遷が進んでおり、半導体素子から
発生する熱も増加の一途をたどっている。この熱を効率
よく放散するため、パワー半導体モジュール基板では従
来より様々な方法が取られてきた。特に最近、良好な熱
伝導性を有する窒化アルミニウム基板が利用できるよう
になったため、その上面に銅などの金属回路を、またそ
の反対面に金属放熱板を形成後、そのままあるいはメッ
キ等の処理を施してから半導体素子が実装されている。
高性能化に伴い、大電力・高能率インバーター等パワー
半導体モジュールの変遷が進んでおり、半導体素子から
発生する熱も増加の一途をたどっている。この熱を効率
よく放散するため、パワー半導体モジュール基板では従
来より様々な方法が取られてきた。特に最近、良好な熱
伝導性を有する窒化アルミニウム基板が利用できるよう
になったため、その上面に銅などの金属回路を、またそ
の反対面に金属放熱板を形成後、そのままあるいはメッ
キ等の処理を施してから半導体素子が実装されている。
【０００３】このようなモジュールは、当初、簡単な工
作機械に使用されてきたが、ここ数年、溶接機、電車の
駆動部、電気自動車等に使用されるようになり、より厳
しい環境下の使用における耐久性と、更なる小型化の要
求があり、それに伴い窒化アルミニウム基板に対しても
電流密度を上げるための回路厚みの増加や、ヒートショ
ックやヒートサイクルに対する更なる耐久性の向上が要
求されてきている。
作機械に使用されてきたが、ここ数年、溶接機、電車の
駆動部、電気自動車等に使用されるようになり、より厳
しい環境下の使用における耐久性と、更なる小型化の要
求があり、それに伴い窒化アルミニウム基板に対しても
電流密度を上げるための回路厚みの増加や、ヒートショ
ックやヒートサイクルに対する更なる耐久性の向上が要
求されてきている。
【０００４】従来、窒化アルミニウム基板は、窒化アル
ミニウム粉末に希土類酸化物（例えばイットリア）、ア
ルカリ土類金属酸化物（例えばカルシア）等の焼結助剤
を添加し成形後焼成する常圧焼結法と、前記成形体又は
窒化アルミニウム単独成形体をホットプレス焼結する方
法とにより、一般的に製造されている。この場合におい
て、窒化アルミニウム焼結体表面を厚み１０〜５０μｍ
削除して窒化アルミニウム基板の抗折強度を高めること
も知られている（特開昭６３−０６９７６３号公報）。
ミニウム粉末に希土類酸化物（例えばイットリア）、ア
ルカリ土類金属酸化物（例えばカルシア）等の焼結助剤
を添加し成形後焼成する常圧焼結法と、前記成形体又は
窒化アルミニウム単独成形体をホットプレス焼結する方
法とにより、一般的に製造されている。この場合におい
て、窒化アルミニウム焼結体表面を厚み１０〜５０μｍ
削除して窒化アルミニウム基板の抗折強度を高めること
も知られている（特開昭６３−０６９７６３号公報）。
【０００５】一方、銅板と窒化アルミニウム基板の接合
方法としては、両者の間に活性金属成分を含むろう材を
介在させて加熱接合する活性金属ろう付け法（例えば特
開昭６０−１７７６３４号公報）や、表面を酸化処理し
た窒化アルミニウム基板と銅板とを銅の融点以下、Ｃｕ
−Ｏの共晶温度以上で加熱接合するＤＢＣ法（例えば特
開昭５６−１６３０９３号公報）などがある。活性金属
ろう付け法は、ＤＢＣ法に比べて次の利点がある。 （１）接合体を得るための処理温度が低いので、窒化ア
ルミニウム基板と銅の熱膨張差によって生じる残留熱応
力が小さい。 （２）ろう材が延性金属であるので、ヒートショックや
ヒートサイクルに対する耐久性が大きい。
方法としては、両者の間に活性金属成分を含むろう材を
介在させて加熱接合する活性金属ろう付け法（例えば特
開昭６０−１７７６３４号公報）や、表面を酸化処理し
た窒化アルミニウム基板と銅板とを銅の融点以下、Ｃｕ
−Ｏの共晶温度以上で加熱接合するＤＢＣ法（例えば特
開昭５６−１６３０９３号公報）などがある。活性金属
ろう付け法は、ＤＢＣ法に比べて次の利点がある。 （１）接合体を得るための処理温度が低いので、窒化ア
ルミニウム基板と銅の熱膨張差によって生じる残留熱応
力が小さい。 （２）ろう材が延性金属であるので、ヒートショックや
ヒートサイクルに対する耐久性が大きい。
【０００６】しかしながら、活性金属ろう付け法を用い
ても、ろう材の融点近傍にまで温度を上げて接合するた
めに、接合体に残留応力が生じてしまい、ヒートショッ
クやヒートサイクルに対する耐久性が十分とはいえなか
った。そこで、金属板と窒化アルミニウム基板との接合
体をアニール処理して残留応力を緩和することも提案さ
れているが（例えば特開平５−５１２７号公報）、十分
ではなかった。
ても、ろう材の融点近傍にまで温度を上げて接合するた
めに、接合体に残留応力が生じてしまい、ヒートショッ
クやヒートサイクルに対する耐久性が十分とはいえなか
った。そこで、金属板と窒化アルミニウム基板との接合
体をアニール処理して残留応力を緩和することも提案さ
れているが（例えば特開平５−５１２７号公報）、十分
ではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、ろう材の濡れ性に対する新たな指標を設けることに
よって窒化アルミニウム基板を適正化し、一段とヒート
ショックやヒートサイクルに対する耐久性を高めたパワ
ー半導体モジュール基板を提供することを目的とするも
のである。
み、ろう材の濡れ性に対する新たな指標を設けることに
よって窒化アルミニウム基板を適正化し、一段とヒート
ショックやヒートサイクルに対する耐久性を高めたパワ
ー半導体モジュール基板を提供することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ろ
う材に対する濡れ指標が３以上であることを特徴とする
窒化アルミニウム基板であり、窒化アルミニウム焼結体
をホーニング処理した後、次いでＮ2 雰囲気中、温度１
０５０〜１３００℃で熱処理することを特徴とする窒化
アルミニウム基板の製造方法であり、上記窒化アルミニ
ウム基板の一方の面に金属回路、他方の面に金属放熱板
を形成させてなることを特徴とするパワー半導体モジュ
ール基板であり、更にはろう材に対する濡れ指標の大き
さによって金属板との接合性を判断することを特徴とす
る窒化アルミニウム基板の評価方法である。
う材に対する濡れ指標が３以上であることを特徴とする
窒化アルミニウム基板であり、窒化アルミニウム焼結体
をホーニング処理した後、次いでＮ2 雰囲気中、温度１
０５０〜１３００℃で熱処理することを特徴とする窒化
アルミニウム基板の製造方法であり、上記窒化アルミニ
ウム基板の一方の面に金属回路、他方の面に金属放熱板
を形成させてなることを特徴とするパワー半導体モジュ
ール基板であり、更にはろう材に対する濡れ指標の大き
さによって金属板との接合性を判断することを特徴とす
る窒化アルミニウム基板の評価方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明で定義される「ろう材に対
する濡れ指標」とは、いずれも試薬を用い、Ａｇ粉末／
Ｃｕ粉末／ＴｉＨ2 粉末の重量比を７２／２８／５した
もの１００重量部に、テルピネオール１５重量部とポリ
イソブチルメタアクリレートの３０重量％トルエン溶液
を固形分で５重量部加えてよく混練してろう材を調製
し、１２０℃の空気中で１０分間以上保持して十分に乾
燥させた後、その１ｇを用いて直径１０ｍｍ×厚み２ｍ
ｍのペレットを成形し、次いでそれを被測定物である窒
化アルミニウム基板上に置き、１×１０-4Ｔｏｒｒの真
空中、温度３００〜５００℃に保持してポリイソブチル
メタアクリレートを十分に分解除去した後、８８０℃に
て３０分保持してから２℃／分以上の速度で室温まで冷
却して、ペレットの窒化アルミニウム基板上への濡れ広
がり面積（Ｓ1 ）を測定し、Ｗ＝Ｓ1 ／Ｓ0により算出
された値である。但し、Ｗ：基板表面のろう材に対する
濡れ指標、Ｓ 0 ：処理前のペレットの面積（＝π×１０
2 ｍｍ2 ）である。なお、（Ｓ1 ）値は、ノギス等を用
いて、広がりの各箇所の直径を５箇所以上にわたって測
定し、その平均値を用いるものとする。
する濡れ指標」とは、いずれも試薬を用い、Ａｇ粉末／
Ｃｕ粉末／ＴｉＨ2 粉末の重量比を７２／２８／５した
もの１００重量部に、テルピネオール１５重量部とポリ
イソブチルメタアクリレートの３０重量％トルエン溶液
を固形分で５重量部加えてよく混練してろう材を調製
し、１２０℃の空気中で１０分間以上保持して十分に乾
燥させた後、その１ｇを用いて直径１０ｍｍ×厚み２ｍ
ｍのペレットを成形し、次いでそれを被測定物である窒
化アルミニウム基板上に置き、１×１０-4Ｔｏｒｒの真
空中、温度３００〜５００℃に保持してポリイソブチル
メタアクリレートを十分に分解除去した後、８８０℃に
て３０分保持してから２℃／分以上の速度で室温まで冷
却して、ペレットの窒化アルミニウム基板上への濡れ広
がり面積（Ｓ1 ）を測定し、Ｗ＝Ｓ1 ／Ｓ0により算出
された値である。但し、Ｗ：基板表面のろう材に対する
濡れ指標、Ｓ 0 ：処理前のペレットの面積（＝π×１０
2 ｍｍ2 ）である。なお、（Ｓ1 ）値は、ノギス等を用
いて、広がりの各箇所の直径を５箇所以上にわたって測
定し、その平均値を用いるものとする。
【００１０】窒化アルミニウム基板に銅等の金属回路を
形成させてなる回路基板の信頼性については、窒化アル
ミニウム基板自体の強度を向上させることの他に、金属
の耐疲労特性を低下させないことも重要なことである。
すなわち、金属の機械的特性を低下させないようにして
窒化アルミニウム基板と接合させることである。そのた
めには、窒化アルミニウム基板と金属板とをできるだけ
低温、短時間で接合することであるが、その際、ろう材
と金属との反応は金属同士の反応であるので大きな問題
はないが、ろう材と窒化アルミニウム基板との反応で
は、界面におけるろう材の濡れ性が大きく影響する。特
に、ろう材の濡れ性は、ろう材自身の組成の変更等であ
る程度改善できるが、窒化アルミニウム基板の表面状態
によって大きく左右される。
形成させてなる回路基板の信頼性については、窒化アル
ミニウム基板自体の強度を向上させることの他に、金属
の耐疲労特性を低下させないことも重要なことである。
すなわち、金属の機械的特性を低下させないようにして
窒化アルミニウム基板と接合させることである。そのた
めには、窒化アルミニウム基板と金属板とをできるだけ
低温、短時間で接合することであるが、その際、ろう材
と金属との反応は金属同士の反応であるので大きな問題
はないが、ろう材と窒化アルミニウム基板との反応で
は、界面におけるろう材の濡れ性が大きく影響する。特
に、ろう材の濡れ性は、ろう材自身の組成の変更等であ
る程度改善できるが、窒化アルミニウム基板の表面状態
によって大きく左右される。
【００１１】これまで、セラミックスの表面状態を推し
量る指標としては、表面粗さが一般的であったが、窒化
アルミニウム基板と金属板との接合体、特に一段とヒー
トショックやヒートサイクルに対する耐久性を高めたパ
ワー半導体モジュール基板を得ようとする場合において
は、そのような物理量だけでは不十分であり、表面の化
学的状態をも含めて、実際のろう材に対してどの程度濡
れるかということが重要なことである。
量る指標としては、表面粗さが一般的であったが、窒化
アルミニウム基板と金属板との接合体、特に一段とヒー
トショックやヒートサイクルに対する耐久性を高めたパ
ワー半導体モジュール基板を得ようとする場合において
は、そのような物理量だけでは不十分であり、表面の化
学的状態をも含めて、実際のろう材に対してどの程度濡
れるかということが重要なことである。
【００１２】本発明の窒化アルミニウム基板は、このよ
うな観点で規定されたものであり、上記で定義されたろ
う材の濡れ指標が３以上の窒化アルミニウム基板であ
る。本発明の窒化アルミニウム基板を用いることによっ
て、銅板等の金属板との接合条件を緩和することがで
き、一段とヒートショックやヒートサイクルに対する耐
久性を高めたパワー半導体モジュール基板を得ることが
できる。濡れ指標が３未満の窒化アルミニウム基板では
ろう材の濡れ性が不足し、所用の接合強度を得るために
高温、長時間の接合が必要となり、接合時の残留応力が
増加し、所期の目的を達成することができない。
うな観点で規定されたものであり、上記で定義されたろ
う材の濡れ指標が３以上の窒化アルミニウム基板であ
る。本発明の窒化アルミニウム基板を用いることによっ
て、銅板等の金属板との接合条件を緩和することがで
き、一段とヒートショックやヒートサイクルに対する耐
久性を高めたパワー半導体モジュール基板を得ることが
できる。濡れ指標が３未満の窒化アルミニウム基板では
ろう材の濡れ性が不足し、所用の接合強度を得るために
高温、長時間の接合が必要となり、接合時の残留応力が
増加し、所期の目的を達成することができない。
【００１３】本発明の窒化アルミニウム基板は、窒化ア
ルミニウム焼結体を例えば常法によって製造し、それを
先ずホーニング処理した後、次いでＮ2 雰囲気中、温度
１０５０〜１３００℃で熱処理（アニール処理）するこ
とによって製造することができる。この処理を逆に行う
と、結果は上記方法よりもよくない。
ルミニウム焼結体を例えば常法によって製造し、それを
先ずホーニング処理した後、次いでＮ2 雰囲気中、温度
１０５０〜１３００℃で熱処理（アニール処理）するこ
とによって製造することができる。この処理を逆に行う
と、結果は上記方法よりもよくない。
【００１４】ホーニング処理としては、平均粒径１０〜
１００μｍ程度のアルミナ粒子を研磨材とし、圧力２〜
５ｋｇ／ｃｍ2 で吹き付け、研磨量を２〜５μｍ程度と
するのがよい。また、アニール処理において、その雰囲
気が空気等の窒素以外の気体もしくは処理温度が１０５
０℃未満では効果が小さく、また１３００℃をこえると
窒化アルミニウム焼結体中の不純物、例えば焼結助剤相
を形成するＹＡＧ等が再溶融し濡れ性の改善効果が認め
られなくなる。処理時間は２〜６時間程度である。
１００μｍ程度のアルミナ粒子を研磨材とし、圧力２〜
５ｋｇ／ｃｍ2 で吹き付け、研磨量を２〜５μｍ程度と
するのがよい。また、アニール処理において、その雰囲
気が空気等の窒素以外の気体もしくは処理温度が１０５
０℃未満では効果が小さく、また１３００℃をこえると
窒化アルミニウム焼結体中の不純物、例えば焼結助剤相
を形成するＹＡＧ等が再溶融し濡れ性の改善効果が認め
られなくなる。処理時間は２〜６時間程度である。
【００１５】本発明のモジュール基板において、窒化ア
ルミニウム基板の一方の面に金属回路、他方の面には金
属放熱板を形成する方法としては、両者の接合体をエッ
チングする方法、金属板から打ち抜かれた金属回路及び
／又は金属放熱板のパターンを窒化アルミニウム基板に
接合する方法等によって行うことができ、これらの際に
おける金属板又はパターンと窒化アルミニウム基板との
接合方法としては、活性金属ろう付け法が使用される。
ルミニウム基板の一方の面に金属回路、他方の面には金
属放熱板を形成する方法としては、両者の接合体をエッ
チングする方法、金属板から打ち抜かれた金属回路及び
／又は金属放熱板のパターンを窒化アルミニウム基板に
接合する方法等によって行うことができ、これらの際に
おける金属板又はパターンと窒化アルミニウム基板との
接合方法としては、活性金属ろう付け法が使用される。
【００１６】活性金属ろう付け法におけるろう材の金属
成分は、銀と銅を主成分とし、溶融時の窒化アルミニウ
ム基板との濡れ性を確保するために活性金属を副成分と
する。この活性金属成分は、窒化アルミニウム基板と反
応して酸化物や窒化物を生成させ、それらの生成物がろ
う材と窒化アルミニウム基板との結合を強固なものにす
る。活性金属成分の具体例をあげれば、チタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、バナジウムや
これらの合金・化合物である。これらの比率としては、
銀８０〜９５重量部と銅２０〜３１重量部の合計量１０
０重量部あたり活性金属成分１〜７重量部である。
成分は、銀と銅を主成分とし、溶融時の窒化アルミニウ
ム基板との濡れ性を確保するために活性金属を副成分と
する。この活性金属成分は、窒化アルミニウム基板と反
応して酸化物や窒化物を生成させ、それらの生成物がろ
う材と窒化アルミニウム基板との結合を強固なものにす
る。活性金属成分の具体例をあげれば、チタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、バナジウムや
これらの合金・化合物である。これらの比率としては、
銀８０〜９５重量部と銅２０〜３１重量部の合計量１０
０重量部あたり活性金属成分１〜７重量部である。
【００１７】接合温度については、温度が高すぎると金
属回路中へのＡｇの拡散が進み、金属回路の残留応力と
して残りやすくなる。また、低すぎると十分に金属と窒
化アルミニウム基板とが接合しないため、８００〜８４
０℃の範囲でろう付けを行う。特に、接合温度までの温
度上昇を可能な限り速くすることであり、７００℃から
の昇温速度は１０℃／分以上とすることが望ましい。
属回路中へのＡｇの拡散が進み、金属回路の残留応力と
して残りやすくなる。また、低すぎると十分に金属と窒
化アルミニウム基板とが接合しないため、８００〜８４
０℃の範囲でろう付けを行う。特に、接合温度までの温
度上昇を可能な限り速くすることであり、７００℃から
の昇温速度は１０℃／分以上とすることが望ましい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例と比較例をあげて具体
的に説明する。
的に説明する。
【００１９】実施例１〜３ 比較例１〜３ 重量で、酸素含有量１．１％の窒化アルミニウム粉末９
６部、焼結助剤（イットリア）４部の合計１００部に対
し、表面処理剤としてオレイン酸を２部を添加し、振動
ミルにて予備混合を行った。更に、有機結合材としてエ
チルセルロース８部、可塑剤としてグリセリントリオレ
ート３部及び水１２部を配合しミキサーで混合した後、
それを成型速度１．０ｍ／分、成型圧力５５〜７０ｋｇ
／ｃｍ2にて押出成型を行った。その後、遠赤外線にて
１２０℃、５分間乾燥し、４８０℃で１０時間空気中で
脱脂した後、１８５０℃×４時間の焼成を行った。得ら
れた窒化アルミニウム焼結体をホーニング処理した後、
アニール処理して窒化アルミニウム基板を製造した。
６部、焼結助剤（イットリア）４部の合計１００部に対
し、表面処理剤としてオレイン酸を２部を添加し、振動
ミルにて予備混合を行った。更に、有機結合材としてエ
チルセルロース８部、可塑剤としてグリセリントリオレ
ート３部及び水１２部を配合しミキサーで混合した後、
それを成型速度１．０ｍ／分、成型圧力５５〜７０ｋｇ
／ｃｍ2にて押出成型を行った。その後、遠赤外線にて
１２０℃、５分間乾燥し、４８０℃で１０時間空気中で
脱脂した後、１８５０℃×４時間の焼成を行った。得ら
れた窒化アルミニウム焼結体をホーニング処理した後、
アニール処理して窒化アルミニウム基板を製造した。
【００２０】ホーニング処理は、平均粒径２０〜３０μ
ｍ程度のアルミナ粒子を圧力２〜４ｋｇ／ｃｍ2 で吹き
付け、表面を３μｍ程度研磨することによって行った。
また、アニール処理は表１に示す条件で行った。
ｍ程度のアルミナ粒子を圧力２〜４ｋｇ／ｃｍ2 で吹き
付け、表面を３μｍ程度研磨することによって行った。
また、アニール処理は表１に示す条件で行った。
【００２１】比較例４ 窒化アルミニウム焼結体を、先ずアニール処理してから
ホーニング処理したこと以外は、実施例１と同様にして
窒化アルミニウム基板を製造した。
ホーニング処理したこと以外は、実施例１と同様にして
窒化アルミニウム基板を製造した。
【００２２】得られた窒化アルミニウム基板について、
上記に従い、ろう材の濡れ指標を測定した。また、上記
と同様にして製造された窒化アルミニウム基板を用い、
以下に従ってパワー半導体モジュール基板を製造し、ヒ
ートサイクルに対する耐久性を評価した。それらの結果
を表１に示す。
上記に従い、ろう材の濡れ指標を測定した。また、上記
と同様にして製造された窒化アルミニウム基板を用い、
以下に従ってパワー半導体モジュール基板を製造し、ヒ
ートサイクルに対する耐久性を評価した。それらの結果
を表１に示す。
【００２３】重量で、銀粉末９０部、銅粉末１０部、ジ
ルコニウム粉末３部、チタン粉末３部、テルピネオール
１５部、及びポリイソブチルメタアクリレートの３０％
トルエン溶液を固形分で５部配合しよく混練してろう材
ペーストを調製した。このろう材ペーストを窒化アルミ
ニウム基板（６０ｍｍ×３６ｍｍ×０．６５ｍｍ）の回
路面にスクリーン印刷によって両面に全面塗布した。そ
の際の塗布量（乾燥後）は９ｍｇ／ｃｍ2 とした。
ルコニウム粉末３部、チタン粉末３部、テルピネオール
１５部、及びポリイソブチルメタアクリレートの３０％
トルエン溶液を固形分で５部配合しよく混練してろう材
ペーストを調製した。このろう材ペーストを窒化アルミ
ニウム基板（６０ｍｍ×３６ｍｍ×０．６５ｍｍ）の回
路面にスクリーン印刷によって両面に全面塗布した。そ
の際の塗布量（乾燥後）は９ｍｇ／ｃｍ2 とした。
【００２４】次いで、一方の面には６０ｍｍ×３６ｍｍ
×０．３ｍｍの銅板を、また他方の面には６０ｍｍ×３
６ｍｍ×０．１５ｍｍの銅板をそれぞれ接触配置してか
ら、真空度１×１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空下、温度７０
０℃からの速度を１５℃／分として８２０℃まで昇温
し、その温度で３０分保持した後、２℃／分の降温速度
で冷却して接合体を製造した。
×０．３ｍｍの銅板を、また他方の面には６０ｍｍ×３
６ｍｍ×０．１５ｍｍの銅板をそれぞれ接触配置してか
ら、真空度１×１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空下、温度７０
０℃からの速度を１５℃／分として８２０℃まで昇温
し、その温度で３０分保持した後、２℃／分の降温速度
で冷却して接合体を製造した。
【００２５】次に、この接合体の銅板上の一方の面にパ
ターン率＝０．２のＬ字型パターンに、また他方の面に
放熱パターンにＵＶ硬化タイプのエッチングレジストを
スクリーン印刷で塗布した後、塩化第２銅溶液を用いて
エッチング処理を行って銅板不要部分を溶解除去し、更
にエッチングレジストを５％苛性ソーダ溶液で剥離し
た。このエッチング処理後の接合体には、銅回路パター
ン間に残留不要ろう材や活性金属成分と窒化アルミニウ
ム基板との反応物があるので、それを除去するため、温
度６０℃、１０％フッ化アンモニウム溶液に１０分間浸
漬した。
ターン率＝０．２のＬ字型パターンに、また他方の面に
放熱パターンにＵＶ硬化タイプのエッチングレジストを
スクリーン印刷で塗布した後、塩化第２銅溶液を用いて
エッチング処理を行って銅板不要部分を溶解除去し、更
にエッチングレジストを５％苛性ソーダ溶液で剥離し
た。このエッチング処理後の接合体には、銅回路パター
ン間に残留不要ろう材や活性金属成分と窒化アルミニウ
ム基板との反応物があるので、それを除去するため、温
度６０℃、１０％フッ化アンモニウム溶液に１０分間浸
漬した。
【００２６】このようにして得られたパワー半導体モジ
ュール基板について、ヒートサイクル試験を行った。ヒ
ートサイクル試験は、気中、−４０℃×３０分保持後、
２５℃×１０分間放置、更に１２５℃×３０分保持後、
２５℃×１０分間放置を１サイクルとして行い、銅板が
剥離開始したヒートサイクル回数を測定した。
ュール基板について、ヒートサイクル試験を行った。ヒ
ートサイクル試験は、気中、−４０℃×３０分保持後、
２５℃×１０分間放置、更に１２５℃×３０分保持後、
２５℃×１０分間放置を１サイクルとして行い、銅板が
剥離開始したヒートサイクル回数を測定した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、一段とヒートショック
やヒートサイクルに対する耐久性を高めたパワー半導体
モジュール基板が得られる。
やヒートサイクルに対する耐久性を高めたパワー半導体
モジュール基板が得られる。
Claims (4)
- 【請求項１】 ろう材に対する濡れ指標が３以上である
ことを特徴とする窒化アルミニウム基板。 - 【請求項２】 窒化アルミニウム焼結体をホーニング処
理した後、次いでＮ 2 雰囲気中、温度１０５０〜１３０
０℃で熱処理することを特徴とする窒化アルミニウム基
板の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の窒化アルミニウム基板の
一方の面に金属回路、他方の面に金属放熱板を形成させ
てなることを特徴とするパワー半導体モジュール基板。 - 【請求項４】 ろう材に対する濡れ指標の大きさによっ
て金属板との接合性を判断することを特徴とする窒化ア
ルミニウム基板の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05138997A JP3585338B2 (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 窒化アルミニウム基板及びその用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05138997A JP3585338B2 (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 窒化アルミニウム基板及びその用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10245267A true JPH10245267A (ja) | 1998-09-14 |
| JP3585338B2 JP3585338B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=12885594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05138997A Expired - Fee Related JP3585338B2 (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 窒化アルミニウム基板及びその用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3585338B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002293637A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 窒化アルミニウム焼結体、その製造方法及び用途 |
| JP2007277079A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-10-25 | Tokuyama Corp | 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 |
| JP2013027918A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Tokuyama Corp | 窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法 |
| JPWO2022210518A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 |
-
1997
- 1997-03-06 JP JP05138997A patent/JP3585338B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002293637A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 窒化アルミニウム焼結体、その製造方法及び用途 |
| JP2007277079A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-10-25 | Tokuyama Corp | 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 |
| JP2013027918A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Tokuyama Corp | 窒化アルミニウム−金属接合基板の製造方法 |
| JPWO2022210518A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | ||
| WO2022210518A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | デンカ株式会社 | 窒化アルミニウム焼結体、及びその製造方法、回路基板、並びに、積層基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3585338B2 (ja) | 2004-11-04 |
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