JPS5811390B2 - 熱伝導性基板の製造方法 - Google Patents
熱伝導性基板の製造方法Info
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- JPS5811390B2 JPS5811390B2 JP1603477A JP1603477A JPS5811390B2 JP S5811390 B2 JPS5811390 B2 JP S5811390B2 JP 1603477 A JP1603477 A JP 1603477A JP 1603477 A JP1603477 A JP 1603477A JP S5811390 B2 JPS5811390 B2 JP S5811390B2
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- thermally conductive
- sintered body
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＡＩＮ系焼結体を基体とした熱伝導性基板に関
する。
する。
例えば回路基板の構成において、ＢｅＯ系絶系板系板縁
板板て用いると、熱伝導性の良好さを利用して小型なが
ら高出力の回路基板が得られる。
板板て用いると、熱伝導性の良好さを利用して小型なが
ら高出力の回路基板が得られる。
即ち上記熱伝導性の良好さにより基板上に設けられた電
子部品の動作発熱は容易に放熱されるため、前記部品（
素子）の負荷を大きくとりうろことになるからである。
子部品の動作発熱は容易に放熱されるため、前記部品（
素子）の負荷を大きくとりうろことになるからである。
ところで上記ＢｅＯ系絶縁基板は毒性の点から問題があ
り、この代替としてＢＮ焼結体やＡｌＮ焼結体の使用が
試みられている。
り、この代替としてＢＮ焼結体やＡｌＮ焼結体の使用が
試みられている。
特にＡＩＮ系焼結体はＢＮ系焼結体に較べ安価に得られ
ること、さらに機械的強度もすぐれていることなどから
絶縁基体として注目されている。
ること、さらに機械的強度もすぐれていることなどから
絶縁基体として注目されている。
しかしながら上記焼結ＡｌＮ系基板は金属との濡れ性が
劣るため、熱伝導性向上を目的とし、例えばＭｏ−Ｍｎ
合金、Ｍｏ、Ｗなどをメタライズしようとしても被着し
難たいと云う不都合さがあった。
劣るため、熱伝導性向上を目的とし、例えばＭｏ−Ｍｎ
合金、Ｍｏ、Ｗなどをメタライズしようとしても被着し
難たいと云う不都合さがあった。
かくして焼結ＡｌＮ系基板については所要面に金属層を
形成（強固に結合）し、熱伝導性が改善され、回路基板
用などに適するものは未だ開発されていないのが実情で
ある。
形成（強固に結合）し、熱伝導性が改善され、回路基板
用などに適するものは未だ開発されていないのが実情で
ある。
本発明者らは上記点に着目して種々検討した結果、焼結
ＡｌＮ系基体と、被覆金属層との間に金属酸化物層を介
在させた場合ＡｌＮ系基体と被覆金属層とが強固に一体
化し、剥離など起生ぜず長期間に亘って所要のすぐれた
熱伝導性を示すことを見出した。
ＡｌＮ系基体と、被覆金属層との間に金属酸化物層を介
在させた場合ＡｌＮ系基体と被覆金属層とが強固に一体
化し、剥離など起生ぜず長期間に亘って所要のすぐれた
熱伝導性を示すことを見出した。
本発明はこのような知見に基づき、製造も容易で汎用性
の大きい焼結ＡｌＮ系熱伝導性基板を提供しようとする
ものである。
の大きい焼結ＡｌＮ系熱伝導性基板を提供しようとする
ものである。
以下本発明の詳細な説明すると、本発明は焼結ＡＩＮ系
基体と、この基体の所要面に金属酸化物層を介して焼成
により形成された金属層とから成る熱伝導性基板であり
、例えば次のようにして容易に製造しうる。
基体と、この基体の所要面に金属酸化物層を介して焼成
により形成された金属層とから成る熱伝導性基板であり
、例えば次のようにして容易に製造しうる。
即ちＡｌＮ粉末もしくはＡｌＮ−Ｙ２Ｏ３系粉末などを
原料とした成形体に焼結処理を施して略真比重の焼結体
を先ず得る。
原料とした成形体に焼結処理を施して略真比重の焼結体
を先ず得る。
次いでこの焼結体の表面にＳｉもしくはＳｉ化合物を塗
布法やスパッタ法などにより付着させる。
布法やスパッタ法などにより付着させる。
しかる後、酸素（Ｏ２）が存在する雰囲気例えば空気中
で加熱を施し、前記Ｓｉなど酸化焼結させる一方ＡｌＮ
焼結体の表面部をも酸化させ厚さ１〜１０μ程度の５ｉ
Ｏ２−Ａ１２Ｏ３系の高々融点が１８００℃程度の低融
点酸化物層を設ける。
で加熱を施し、前記Ｓｉなど酸化焼結させる一方ＡｌＮ
焼結体の表面部をも酸化させ厚さ１〜１０μ程度の５ｉ
Ｏ２−Ａ１２Ｏ３系の高々融点が１８００℃程度の低融
点酸化物層を設ける。
かくして酸化物層を設けた後その酸化物層上に例えばテ
レフンケン法によってメタライズを行ない且つ焼成によ
り所要の金属層を設けることにより所望の熱伝導性基板
が得られる。
レフンケン法によってメタライズを行ない且つ焼成によ
り所要の金属層を設けることにより所望の熱伝導性基板
が得られる。
本発明において基体をなすＡｌＮ系焼結体はＡｌＮのみ
で構成してもよいが５重量％までなら例えばＹ２Ｏ３な
ど希土類酸化物、Ａｌ２Ｏ３，５ｉＯ２ＣａＯなどによ
って置換してもよい。
で構成してもよいが５重量％までなら例えばＹ２Ｏ３な
ど希土類酸化物、Ａｌ２Ｏ３，５ｉＯ２ＣａＯなどによ
って置換してもよい。
またこのＡｌＮ系焼結体面に設けられる低融点金属酸化
物層としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅの酸化物
の少なくとも１種から選ばれればよく、上記５ｉＯ２−
Ａ１２Ｏ３系に限らず例えばＭｇＯ−８ｉ０２−Ａ１２
Ｏ３系Ｍｇ０−Ａｌ、２Ｏ３系、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系
Ｆｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３などであってもよい。
物層としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅの酸化物
の少なくとも１種から選ばれればよく、上記５ｉＯ２−
Ａ１２Ｏ３系に限らず例えばＭｇＯ−８ｉ０２−Ａ１２
Ｏ３系Ｍｇ０−Ａｌ、２Ｏ３系、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系
Ｆｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３などであってもよい。
またＳｉを表面に付着させて酸化焼結する代りに、Ｓｉ
Ｏ２、Ｓｌ−Ｍｇ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅもしくはこれらの
酸化物など付着させて酸化、焼結させてもよく、これら
酸化、焼結における温度は６００〜１６００℃好ましく
は１０００〜１５００℃に選べばよい。
Ｏ２、Ｓｌ−Ｍｇ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅもしくはこれらの
酸化物など付着させて酸化、焼結させてもよく、これら
酸化、焼結における温度は６００〜１６００℃好ましく
は１０００〜１５００℃に選べばよい。
本発明において上記金属酸化物層を介してＡｌＮ系焼結
体上に焼成により設ける金属層は、ＭＯｌＭｎ、Ｗの少
なくとも１種から選ばれればよく、例えばＭｏ−Ｍｎ系
、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｏ−Ｗ系などの層が挙げられ、これらの
金属層の形成はテレフンケン法に限らず他の方法であっ
てもよい。
体上に焼成により設ける金属層は、ＭＯｌＭｎ、Ｗの少
なくとも１種から選ばれればよく、例えばＭｏ−Ｍｎ系
、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｏ−Ｗ系などの層が挙げられ、これらの
金属層の形成はテレフンケン法に限らず他の方法であっ
てもよい。
例えばＭｏ−Ｍｎ混合粉末をペースト状にし、これを塗
布乾燥させた後、湿潤な環元性雰囲気中１３００〜１６
００℃に加熱して焼成せしめてもよい。
布乾燥させた後、湿潤な環元性雰囲気中１３００〜１６
００℃に加熱して焼成せしめてもよい。
例えばＭｏ−Ｍｎ混合粉末をペースト状にし、これを塗
布乾燥させた後、湿潤な還元性雰囲中１３００〜１６０
０℃に加熱して焼成せしめてもよい。
布乾燥させた後、湿潤な還元性雰囲中１３００〜１６０
０℃に加熱して焼成せしめてもよい。
またこの金属層は焼成ＡｌＮ系基体全面に設けてもよい
し、島状または格子状など選択的に設けてもよい。
し、島状または格子状など選択的に設けてもよい。
上記の如く、焼結ＡｌＮ系基体と、この基体面に薄い金
属酸化物層を介して焼成により形成された金属層とから
なる本発明の熱伝導性基板は、常にすぐれた熱伝導性を
発揮するばかりでなく、他の電子部品などの半田付けな
ども容易で回路用基板等に適する。
属酸化物層を介して焼成により形成された金属層とから
なる本発明の熱伝導性基板は、常にすぐれた熱伝導性を
発揮するばかりでなく、他の電子部品などの半田付けな
ども容易で回路用基板等に適する。
即ち焼結ＡＩＮ系基体は熱伝導性の向上、改善のため所
要面上に金属層を具備するが、基体と金属層との間に介
在する酸化物も薄いため熱伝導性は影響されずＡｌＮ系
焼結体および金属層が本来それぞれ有するすぐれた熱伝
導性を充分に維持、発揮する。
要面上に金属層を具備するが、基体と金属層との間に介
在する酸化物も薄いため熱伝導性は影響されずＡｌＮ系
焼結体および金属層が本来それぞれ有するすぐれた熱伝
導性を充分に維持、発揮する。
しかも上記ＡｌＮ系焼結体と金属層とは強固に結合一体
化しており、熱的なサイクル或いは機械的衝撃などによ
って剥離乃至破損したりすることもなく一体性を保持し
ている。
化しており、熱的なサイクル或いは機械的衝撃などによ
って剥離乃至破損したりすることもなく一体性を保持し
ている。
尚ここで金属層とＡｌＮ系焼結体とが強固に結合一体化
しているのは次のように考えられる。
しているのは次のように考えられる。
即ち被覆する金属層を焼成により形成する段階で金属層
の二部が酸化されるこの生成酸化物がＡｌＮ系焼結体面
に設けられている低融点金属酸化物層と容易に反応する
一方前記金属酸化物が金属層およびＡｌＮ系焼結体にそ
れぞれ拡散しもって濡れ性など改善して強固な結合を形
成するものと考えられる。
の二部が酸化されるこの生成酸化物がＡｌＮ系焼結体面
に設けられている低融点金属酸化物層と容易に反応する
一方前記金属酸化物が金属層およびＡｌＮ系焼結体にそ
れぞれ拡散しもって濡れ性など改善して強固な結合を形
成するものと考えられる。
かくして本発明の熱伝導性基板はＡｌＮ系焼結体自体の
良好な熱伝導性、機械的強度などが充分に生かされてい
ること、金属層も強固に結合一体化しており剥離、破損
の恐れもないこと、さらに電子部品など半田付けしうる
（金属層が島状に設けられている場合など）ことなどの
点から回路基板用等に適するものと云える。
良好な熱伝導性、機械的強度などが充分に生かされてい
ること、金属層も強固に結合一体化しており剥離、破損
の恐れもないこと、さらに電子部品など半田付けしうる
（金属層が島状に設けられている場合など）ことなどの
点から回路基板用等に適するものと云える。
次に本発明の実施例を記載する。
実施例１
先ず板状ＡｌＮ焼結体を用意し、この焼結板の表面にＡ
ｌ２Ｏ３粉末を分散させたシリコーン樹脂溶液を塗布し
、乾燥後、空気中１３００℃で約３時間加熱処理した。
ｌ２Ｏ３粉末を分散させたシリコーン樹脂溶液を塗布し
、乾燥後、空気中１３００℃で約３時間加熱処理した。
この加熱処理により上記ＡｌＮ焼結板面に厚さ５μ程度
のＡ１２Ｏ３−８ｉＯ２層（Ｘ線マイクロアナライザー
で確認）が形成された。
のＡ１２Ｏ３−８ｉＯ２層（Ｘ線マイクロアナライザー
で確認）が形成された。
しかる後、上記Ａ１２Ｏ３−８ｉＯ２層上にＭｏ−Ｍｎ
粉末（９０対１０の混合比）を含むペースト状物を厚さ
約２０μ塗布し、乾燥後、湿潤Ｈ２雰囲気下１３００℃
で１時間焼成を施し金属層を設けた。
粉末（９０対１０の混合比）を含むペースト状物を厚さ
約２０μ塗布し、乾燥後、湿潤Ｈ２雰囲気下１３００℃
で１時間焼成を施し金属層を設けた。
かくして成る熱伝導性基板は厚さ１８μのＭｏ−Ｍｎ層
が厚さ７μのＡ１２Ａ１２Ｏ３−８ｉＯ２一層（中間層
）を介してＡｌＮ系焼結板に強固且つ密に結合していた
（マイクロアナライザーにより確認）。
が厚さ７μのＡ１２Ａ１２Ｏ３−８ｉＯ２一層（中間層
）を介してＡｌＮ系焼結板に強固且つ密に結合していた
（マイクロアナライザーにより確認）。
上記の如く構成した熱伝導性基板のＭｏ−Ｍｎ層上に厚
さ３μのＮｉメッキ層を設けたこのＮｉ層上にＡｇＣｕ
とうを用いＣｕ板を貼り合せた（８００℃、１５分間、
Ｈ２雰囲気中で貼り合せた）。
さ３μのＮｉメッキ層を設けたこのＮｉ層上にＡｇＣｕ
とうを用いＣｕ板を貼り合せた（８００℃、１５分間、
Ｈ２雰囲気中で貼り合せた）。
このようにＣｕ板を貼り合せた構造においてＡｌＮ焼結
板の熱伝導度はほとんど変化が認められず、Ｃｕ板の接
着強さも引張り強さとして１００〜３００ｋｇ／ｃｍ２
であった。
板の熱伝導度はほとんど変化が認められず、Ｃｕ板の接
着強さも引張り強さとして１００〜３００ｋｇ／ｃｍ２
であった。
実施例 ２
板状ＡｌＮ焼結体の表面に、コロイダルシリカ−微細Ａ
ｌ２Ｏ３粉末混合物の分散液を吹き付は塗布し、乾燥後
空気中１２００℃で約２０時間加熱処理して焼結体表面
に厚さ１０μのＡ１２Ｏ３−ＳｉＯ２層（Ｘ線マイクロ
アナライザーで確認）を形成させた。
ｌ２Ｏ３粉末混合物の分散液を吹き付は塗布し、乾燥後
空気中１２００℃で約２０時間加熱処理して焼結体表面
に厚さ１０μのＡ１２Ｏ３−ＳｉＯ２層（Ｘ線マイクロ
アナライザーで確認）を形成させた。
次いで上記Ａ１２Ｏ３−ＳｉＯ２層上に、実施例１の場
合と同様にしてＭｏ−Ｍｎ層を設けて熱伝導性基板を得
た。
合と同様にしてＭｏ−Ｍｎ層を設けて熱伝導性基板を得
た。
この熱伝導性基板は高い熱伝導性を有しており、また切
断加工しても金属層の剥離も起きなかった。
断加工しても金属層の剥離も起きなかった。
比較のため上記Ａ１２Ｏ３−ＳｉＯ２層を設けずにＭｏ
−Ｍｎ層を同じ条件で設けた場合の基板は切断加工の際
、容易に金属層が剥離した。
−Ｍｎ層を同じ条件で設けた場合の基板は切断加工の際
、容易に金属層が剥離した。
実施例 ３
板状ＡｌＮ焼結体の表面にスパッターにより厚さ１μの
ＳｉＯ２膜を設けた後学気中１２００℃約５時間加熱処
理を施して厚さ１．５μのＡ１２Ｏ３−ＳｉＯ２層（Ｘ
線マイクロアナライザーにより確認）を設けた。
ＳｉＯ２膜を設けた後学気中１２００℃約５時間加熱処
理を施して厚さ１．５μのＡ１２Ｏ３−ＳｉＯ２層（Ｘ
線マイクロアナライザーにより確認）を設けた。
次いで実施例１の場合と同じ条件でＭｏ−Ｍｎ金属層を
設けて熱伝導性基板を得た。
設けて熱伝導性基板を得た。
この基板は熱伝導性が良好で、また金属層も強く結合一
体しており切断加工した場合剥離も全く起らなかった。
体しており切断加工した場合剥離も全く起らなかった。
尚上記実施例において、スパッターによるＳｉＯ２の付
着１２００℃、５時間の加熱処理に代えて、５ｉＣ１４
−ＨＣｌ−Ｈ２系ガスを１４００℃でＡＩＮ焼結体面に
作用させ、厚さ０．８μのＳｉ層（電子線回折により確
認）を設けた後、空気中１２００℃、１０時間加熱処理
して厚さ１．６μのＡ１２Ｏ３−ＳｉＯ２層を設けた他
は同じ条件で構成した熱伝導性基板も上記と同様の性能
を有していた。
着１２００℃、５時間の加熱処理に代えて、５ｉＣ１４
−ＨＣｌ−Ｈ２系ガスを１４００℃でＡＩＮ焼結体面に
作用させ、厚さ０．８μのＳｉ層（電子線回折により確
認）を設けた後、空気中１２００℃、１０時間加熱処理
して厚さ１．６μのＡ１２Ｏ３−ＳｉＯ２層を設けた他
は同じ条件で構成した熱伝導性基板も上記と同様の性能
を有していた。
Claims (1)
- １ 焼結ＡｌＮ系基体の所要面に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、
Ｃａ、Ｆｅの酸化物の少なくとも１種からなる金属酸化
物層を介して、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｗの少なくとも１種からな
る金属層を設けた後、焼成してなる事を特徴とする熱伝
導性基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1603477A JPS5811390B2 (ja) | 1977-02-18 | 1977-02-18 | 熱伝導性基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1603477A JPS5811390B2 (ja) | 1977-02-18 | 1977-02-18 | 熱伝導性基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53102310A JPS53102310A (en) | 1978-09-06 |
| JPS5811390B2 true JPS5811390B2 (ja) | 1983-03-02 |
Family
ID=11905280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1603477A Expired JPS5811390B2 (ja) | 1977-02-18 | 1977-02-18 | 熱伝導性基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5811390B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62279938A (ja) * | 1986-05-29 | 1987-12-04 | 富士通株式会社 | ガラス・セラミツク基板 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5848926A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-03-23 | Hitachi Ltd | 絶縁型半導体装置 |
| JPS58183244A (ja) * | 1982-04-22 | 1983-10-26 | 工業技術院長 | 耐熱複合材料 |
| JPS5946036A (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-15 | Hitachi Ltd | 絶縁型半導体装置 |
| JPS59102876A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-14 | 株式会社東芝 | セラミツクスと金属との接合方法 |
| JPS59121175A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-13 | 株式会社東芝 | 放熱体の製造方法 |
| JPS6032343A (ja) * | 1983-08-02 | 1985-02-19 | Toshiba Corp | パワ−半導体モジユ−ル基板 |
| JPS60178647A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-12 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JPH0691304B2 (ja) * | 1984-10-01 | 1994-11-14 | 株式会社東芝 | 高熱伝導性回路基板 |
| JPS617647A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-14 | Toshiba Corp | 回路基板 |
| JPS6135528A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS6138941U (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-11 | イビデン株式会社 | セラミツク基板 |
| JPS6184036A (ja) * | 1984-09-30 | 1986-04-28 | Toshiba Corp | 熱伝導性ＡｌＮセラミツクス基板 |
| JPS61119051A (ja) * | 1984-11-15 | 1986-06-06 | Nec Corp | 半導体装置 |
| DE3789628T3 (de) * | 1986-02-20 | 1998-04-02 | Toshiba Kawasaki Kk | Gesinterter Körper aus Aluminiumnitrid mit leitender metallisierter Schicht. |
| JPH0680747B2 (ja) * | 1986-03-31 | 1994-10-12 | イビデン株式会社 | 窒化アルミニウム質焼結体よりなる配線基板とその製造方法 |
| JPS6351662A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-04 | Toshiba Corp | 窒化アルミニウム基板およびその製造方法 |
| US5529852A (en) * | 1987-01-26 | 1996-06-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Aluminum nitride sintered body having a metallized coating layer on its surface |
| JPS63313842A (ja) * | 1988-04-28 | 1988-12-21 | Hitachi Ltd | 半導体装置搭載用基板及び半導体装置 |
| JPH02199075A (ja) * | 1989-12-15 | 1990-08-07 | Toshiba Corp | セラミックス―金属接合体 |
| US5217589A (en) * | 1991-10-03 | 1993-06-08 | Motorola, Inc. | Method of adherent metal coating for aluminum nitride surfaces |
| JP2004162147A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-10 | Plasma Giken Kogyo Kk | 溶射被膜を有する窒化アルミニウム焼結体 |
| JP6334963B2 (ja) * | 2013-03-07 | 2018-05-30 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | セラミックス部材とアルミニウム部材とを接合する方法、および接合体 |
-
1977
- 1977-02-18 JP JP1603477A patent/JPS5811390B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62279938A (ja) * | 1986-05-29 | 1987-12-04 | 富士通株式会社 | ガラス・セラミツク基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53102310A (en) | 1978-09-06 |
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