JPS5988851A - Silicon carbide substrate for electronic circuit and manufacture thereof - Google Patents

Silicon carbide substrate for electronic circuit and manufacture thereof

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JPS5988851A
JPS5988851A JP57197765A JP19776582A JPS5988851A JP S5988851 A JPS5988851 A JP S5988851A JP 57197765 A JP57197765 A JP 57197765A JP 19776582 A JP19776582 A JP 19776582A JP S5988851 A JPS5988851 A JP S5988851A
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thin plate
silicon carbide
ceramic
substrate
layer
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亮 榎本
Hidetoshi Yamauchi
山内 英俊
Shoji Tanigawa
庄司 谷川
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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    • HELECTRICITY
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Abstract

PURPOSE:To obtain a circuit substrate of nearly the same coefficient of thermal expansion as Si and of excellent heat dissipating characteristic by a method wherein a ceramic thin plate whose volume specific resistance is over a specific value is joined with a layer containing a kind of oxide of Al and another fixed metal as the main component, on an SiC thin plate. CONSTITUTION:An oxide film 2 is formed by directly treating the SiC thin plate 1 in oxidizing atmosphere at 750-1,650 deg.C, or after covering it with a composition containing a kind of elements of Al, Si, P, B, Ge, As, Sb, Bi, V, Zn, Cd, Pb, Na, K, Li, Be, Ca, Mg, Ba, Sr, and Zr, or compound thereof. Next, cementing material 3 containing a kind of these elements or compound thereof is applied. The ceramic thin plate 4 of the main component of a kind of alumina, mullite, sillimanite, zirconia, steatite, spinel, forsterite, magnesia, titania, sialon Si3N4, and BN, thickness of 0.05mm., and volume specific resistance at 10<6>OMEGAcm is superposed, being treated at 250-1,200 deg.C and adhered 3 with two kinds or more of metallic oxides. This constitution enables to obtain a substrate excellent in electric insulation property and suitable for direct junction of an Si chip.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、集積回路用基板あるいは工Cパッケージ用材
料として用いられる電子回路用炭化珪素質基板およびそ
の製造方法に係り、特に本発明は、炭化珪素質薄板の表
面にセラミックス薄板が接合されてなる電子回路用炭化
珪素質基板およびその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a silicon carbide substrate for electronic circuits used as a substrate for integrated circuits or a material for engineered C packages, and a method for manufacturing the same. The present invention relates to a silicon carbide substrate for electronic circuits formed by bonding ceramic thin plates and a method for manufacturing the same.

近年、電子工業技術の進歩に伴い、電子機器に対する高
密度化あるいは演算機能の高速化が進められている。そ
の結果、集積回路内における発熱量が増加するため、集
積回路の性能を確保し、高い信頼性を維持することが困
難になるという問題が生じる。したがって、集積回路用
基板あるいはICパッケージ用材料としての電子回路用
基板には電気的絶縁性、気密性2機械的強度などの特性
に加えて、放熱特性に優れることが要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of electronic industrial technology, electronic devices are becoming more densely packed or have higher speed calculation functions. As a result, the amount of heat generated within the integrated circuit increases, resulting in a problem that it becomes difficult to ensure the performance of the integrated circuit and maintain high reliability. Therefore, electronic circuit boards used as integrated circuit boards or IC package materials are required to have excellent heat dissipation properties in addition to properties such as electrical insulation, airtightness, and mechanical strength.

ところで、従来覗子回路用基板としては種々のものが知
られ、実用化されており、特に信頼性の要求される用途
に対しては、主としてアルミナ焼結体基板(以下アルミ
ナ焼結体基板を単にアルミナ基板と称す)が使用されて
いる。しかしながら、アルミナ基板は熱伝導率が低く、
集積回路内において発生した熱の放散特性に劣るため、
電子機器の高密度化あるいは演算機能の高速化を進める
上で極めて大きな障害となっており、また、アルミナ基
板は熱膨張率が通常集積回路として使用されるシリコン
チップの熱膨張率と大きく異なるため直接基板上にシリ
コンチップを接着して使用することが困難である。
By the way, various types of substrates for observation circuits have been known and put into practical use, and for applications that require particularly high reliability, alumina sintered substrates (hereinafter referred to as alumina sintered substrates) are mainly used. (simply referred to as alumina substrate) is used. However, alumina substrates have low thermal conductivity,
Due to poor dissipation characteristics of heat generated within the integrated circuit,
This is an extremely large obstacle in increasing the density of electronic devices and increasing the speed of calculation functions, and the coefficient of thermal expansion of alumina substrates is significantly different from that of silicon chips, which are normally used as integrated circuits. It is difficult to bond silicon chips directly onto a substrate.

RjJ記熱の放散特性における問題を解決するために、
従来べIJ IJアあるいはホーロー等を用いた基板が
検討されている。しかしながら、前者のベリリア基板け
そのべIJ IJアの有する毒性のために製造および取
扱いが困難でしかも高価である欠点を有し、一方後者の
ホーロー基板は金属板を見料とするため熱膨張率が大き
く、またフリットがドグボーン構造になり易く、さらに
印刷してからの切断が困難であるばかりでなく、ホーロ
ーにクラックがはいるのでレーザートリミングができな
い欠点があった。
In order to solve the problem in the dissipation characteristics of RjJ heat recording,
Conventionally, substrates using IJ IJ or enamel have been considered. However, the former beryllia substrate has the disadvantage of being difficult and expensive to manufacture and handle due to its toxicity, while the latter enamel substrate has a low thermal expansion coefficient because it uses a metal plate as a material. The enamel is large, the frit tends to form a dogbone structure, and it is difficult to cut after printing, as well as cracks form in the enamel, making laser trimming impossible.

上述の如き欠点を解決するために tp¥開昭J’A 
−A40gA号公報に、「炭化ケイ素を主成分と1〜、
これに酸化ベリリウム、窒化ホウ素の少なくとも/糧を
含む焼結体から成る電気絶縁用基体」に係る発明が開示
されている。しか[7ながら、こσ)電気絶縁用基体は
ホットプレス法で焼結されるだめ、量産が困難でしかも
高価であり、さらに酸化ベリリウムを含有する場合には
ベリリウムの寿性にょる問題を有している。
In order to solve the above-mentioned drawbacks, tp¥Kaisho J'A
-A40gA publication states that ``Silicon carbide is the main component and 1~,
In addition, an invention relating to an "electrically insulating substrate made of a sintered body containing at least one of beryllium oxide and boron nitride" is disclosed. However, the electrical insulating substrate must be sintered using a hot press method, which is difficult and expensive to mass produce, and if it contains beryllium oxide, there are problems with the longevity of beryllium. are doing.

また、本発明者らは炭化珪素焼結体を電子回路用基板と
して適用すべく、炭化珪素焼結体に電気的絶縁性を伺与
する方法について種々研究し、先に特願昭5A −:1
0999/号により、「酸化アルミニウムと二酸化珪素
との共融生成酸化物を主成分とする密着性に優れた絶縁
性表面被膜を有する炭化珪素質基板」およびその製造方
法を、特願昭56−コθ?99.2号により、 「炭化
珪素焼結体の表面に8102とP2O5,B2O3,G
eO2,A3203,5b203゜B12o3. v2
o3. ZnO、pbo 、 pb3o、 、 pbo
2゜CdO、Na2O、K2O、Li2O、OaO、M
gO、BaO。
In addition, in order to apply silicon carbide sintered bodies as substrates for electronic circuits, the present inventors have conducted various studies on methods of imparting electrical insulation properties to silicon carbide sintered bodies, and have previously filed a patent application filed in 1973: 1
No. 0999/, the patent application No. 1983-1999 describes a ``silicon carbide substrate having an insulating surface coating with excellent adhesion that is mainly composed of a eutectic oxide of aluminum oxide and silicon dioxide'' and a method for manufacturing the same. Koθ? According to No. 99.2, “8102, P2O5, B2O3, G on the surface of silicon carbide sintered body
eO2, A3203, 5b203°B12o3. v2
o3. ZnO, pbo, pb3o, , pbo
2゜CdO, Na2O, K2O, Li2O, OaO, M
gO, BaO.

BrOのなかから選ばれるいずれか少なくとも/稲との
共融生成酸化物を主成分とする絶縁性被膜を有する炭化
珪素質基板」およびその製造方法を、また特願昭S7−
1g灯g号により、 [炭化珪素質基板上に1記の溶着
層(イ)を有し、前記溶着層(イ)上にF記の溶着層(
ロ)を有することを特徴とする印加電圧が:l’;Vの
場合の絶縁抵抗値が3 X 10”Ω以上である炭化珪
素質基板。(イ)酸化アルミニウムと二酸化珪素とを主
成分とする溶着層。(ロ)アルミニウム、珪素、リン、
ホウ素、ゲルマニウム、ヒ素。
A silicon carbide substrate having an insulating film containing at least one selected from BrO/an oxide produced eutectically with rice as a main component, and a method for manufacturing the same, are also disclosed in patent application Sho S7-
According to No. 1g light g, [having a welding layer (a) as described in 1 on the silicon carbide substrate, and having a welding layer as described in F (on the welding layer (a))
(b) A silicon carbide substrate having an insulation resistance value of 3 x 10''Ω or more when the applied voltage is: l'; (b) Aluminum, silicon, phosphorus,
Boron, germanium, arsenic.

アンチモン、ビスマス、バナジウム、%鉛、 力)’ミ
ウム、鉛、ナトリウム、カリウム、リチウム。
antimony, bismuth, vanadium, % lead, mium, lead, sodium, potassium, lithium.

カルシウム、マグネシウム、バリウム、ストロンチウム
より選ばれるいずれか少なくとも一種の酸化物を主成分
とする溶着層。」およびその製造方法に係る発明を提案
した。
A welding layer whose main component is at least one oxide selected from calcium, magnesium, barium, and strontium. ” and a method for producing the same.

ところで1酸化物絶縁性被膜層を形成することにより電
気絶縁性を付与した炭化珪素質基板は炭化珪素が半導体
的な特性を有しており、アルミナ基板に比較して誘電率
の影響を受は易く信号伝搬速度が遅くなるため、前記酸
化物絶縁性被膜層を厚くして静電容量を小さくすること
が決求されている。しかしながら、前記酸化:吻絶縁性
被膜1−は余り厚くすると被膜層と炭化珪素との熱膨張
率の差により、クラック等の欠陥が生じ易く、場合によ
っては剥離するため、欠陥のない厚い酸化物絶縁性被膜
層を形成することは困・雌であった。
By the way, silicon carbide substrates that have been given electrical insulation by forming a monoxide insulating film layer have semiconductor-like properties, and are less affected by dielectric constant than alumina substrates. Therefore, it is desired to increase the thickness of the oxide insulating film layer to reduce the capacitance. However, if the oxidized insulating film 1- is too thick, defects such as cracks are likely to occur due to the difference in coefficient of thermal expansion between the film layer and silicon carbide, and in some cases it may peel off. It was difficult to form an insulating film layer.

ところで、′t6、子回路用基板には他の回路部品との
接続用として一般にリードビンが設けられる。
By the way, 't6, lead bins are generally provided on the child circuit board for connection with other circuit components.

前記リードピンには取扱い時において比較的大きな応力
が加わる場合があるため、容易に外れることのない程度
の接合強度が要求される。しかしながら、前記応力はリ
ードビンの接合部付近に集中するため、前述の如き酸化
物絶縁性被膜層にり−ドビンを接合すると、被膜層と炭
化珪素の接合面から破壊することが多く、強い接合強度
を有するリードピンを設けることは困難であった。
Since a relatively large stress may be applied to the lead pin during handling, it is required to have a bonding strength that does not easily come off. However, since the stress is concentrated near the joint of the lead bin, when the lead bin is joined using an oxide insulating coating layer as described above, the bond often breaks from the bonding surface between the coating layer and silicon carbide, resulting in a strong bond. It has been difficult to provide lead pins with

本発明は、従来知られた炭化珪素質基板の有する諸欠点
を除去改善した電子回路用炭化珪素質基板およびその製
造方法を提供することを目的とし、106Ω儂以上の体
積固有抵抗率を有するセラミックス薄板がA!、Si、
P、B、Ge、As、Sb。
An object of the present invention is to provide a silicon carbide substrate for electronic circuits that eliminates various drawbacks of conventionally known silicon carbide substrates, and a method for manufacturing the same. Thin plate is A! ,Si,
P, B, Ge, As, Sb.

Bi、  V、  Zn、  Od、 Pb、  Na
、  K、  Li、  Be。
Bi, V, Zn, Od, Pb, Na
, K., Li, Be.

Oa、 Mg、 Ba、 SrあるいはZrより選ばれ
るいずれか少なくとも7種の酸化物を主成分とする接合
層によって炭化珪素質薄板の表面に接合されてなる電子
回路用炭化珪素質基板およびその製造方法によって前記
目的を達成することができる。
A silicon carbide substrate for an electronic circuit, which is bonded to the surface of a silicon carbide thin plate by a bonding layer containing at least seven oxides selected from Oa, Mg, Ba, Sr, or Zr as a main component, and a method for manufacturing the same. The above objective can be achieved by:

次に本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.

本発明者らは前記炭化珪素質基板の電気的絶縁性、静電
特性およびリードピンの接合性について種々研究を重ね
た結果、炭化珪素質薄板にセラミックス薄板を接合せし
めて第1図に示す如き積層構造とすることにより、前記
諸欠点を解決することのできることを新規に知見し、本
発明を完成した。
The inventors of the present invention have repeatedly conducted various studies on the electrical insulation properties, electrostatic properties, and bondability of lead pins of the silicon carbide substrate, and as a result, a thin ceramic plate is bonded to a silicon carbide thin plate, and a laminated structure as shown in FIG. The present invention was completed based on the new finding that the above-mentioned drawbacks can be solved by adopting a new structure.

すなわち、炭化珪素質薄板にセラミックス薄板を接合せ
しめた積層構造とすることにより、極めて安定した電気
的絶縁性、十分に低い静電容量および優れたリードピン
との接合性等の特性を有する炭化珪素質基板となすこと
のできることに想到し、電子回路用基板として極めて優
れた特性を有する炭化珪素質基板を得た。
In other words, by creating a laminated structure in which a ceramic thin plate is bonded to a silicon carbide thin plate, the silicon carbide material has characteristics such as extremely stable electrical insulation, sufficiently low capacitance, and excellent bondability with lead pins. We have come up with ideas for what can be done with the substrate, and have obtained a silicon carbide substrate that has extremely excellent properties as a substrate for electronic circuits.

本発明の炭化珪素質基板は炭化珪素質薄板の表面に70
6Ω儂以上の体積固有抵抗率を有するセラミックス薄板
が接合されてなる積層構造を有することが必要である。
The silicon carbide substrate of the present invention has a silicon carbide thin plate with a
It is necessary to have a laminated structure formed by bonding ceramic thin plates having a specific volume resistivity of 6Ω or more.

その理由は、炭化珪素質薄板の表面に/θ Ω1以上の
体積固有抵抗率を有するセラミックス薄板が接合されて
なる積層構造を有する炭化珪素′酊基板は、高い印加電
圧の条件下においても信頼性に優れた電気的絶縁性を有
し、しかも静電容量が小さく、さらに他の回路部品との
接続用として設けられるリードピンとの接合性に極めて
優れるからである。また前記セラミックス薄板が/θ6
Ωα以上の体積固有抵抗率を有するものであることが必
要な理由は、前記炭化珪素質基板には通常、印刷、焼着
あるいはエツチング等の手段によって電気回路が設けら
れるが、前記セラミックス薄板の体積固有抵抗率が70
6Ω閏より低いと電気的絶縁性を維持することができず
1回路内において短絡状態となるため回路機能が正常に
働かないからであり、より高い信頼性が要求されるよう
な場合にはlO8Ω鍋以−ヒの体積固有抵抗率を有する
セラミックス薄板であることが有利である。
The reason for this is that the silicon carbide substrate, which has a laminated structure in which a ceramic thin plate having a volume resistivity of θΩ1 or more is bonded to the surface of a silicon carbide thin plate, is reliable even under conditions of high applied voltage. This is because it has excellent electrical insulation, low capacitance, and excellent bondability with lead pins provided for connection with other circuit components. Also, the ceramic thin plate is /θ6
The reason why it is necessary to have a specific volume resistivity of Ωα or more is that although an electric circuit is usually provided on the silicon carbide substrate by means such as printing, baking, or etching, the volume of the ceramic thin plate is Specific resistivity is 70
If it is lower than 6Ω, it will not be possible to maintain electrical insulation and a short circuit will occur in one circuit, causing the circuit function to not work properly.If higher reliability is required, 1O8Ω Advantageously, it is a ceramic sheet having a specific volume resistivity of about 100%.

本発明の基板を主として構成する炭化珪素質薄板とセラ
ミックス薄板はl、Si、P、B、Go。
The silicon carbide thin plates and ceramic thin plates that mainly constitute the substrate of the present invention are l, Si, P, B, and Go.

Ae、Sb、Bi、V、Zn、 cd、Pb、Na、K
Ae, Sb, Bi, V, Zn, cd, Pb, Na, K
.

Li、 Be、 Oa、 Mg、 Ba、 Srあるい
はZrより選ばれるいずれか少なくとも/押の酸化物を
主成分とする接合層によって強固に接合されている。
They are firmly bonded by a bonding layer containing at least one oxide selected from Li, Be, Oa, Mg, Ba, Sr, or Zr as a main component.

本発明において、前記接合層は酸化被膜層とAI。In the present invention, the bonding layer is an oxide film layer and an AI.

Si、   P、   B、   Go、   As、
   Sb、   Bi、   V、   Zn、  
Od。
Si, P, B, Go, As,
Sb, Bi, V, Zn,
Od.

Pb、Na、に、Li、Be、Oa、Mg、Ba、Sr
あるいはZrより選ばれるいずれか少なくとも、2種の
酸化物を主成分とする溶着層とからなシ、酸化被膜層は
炭化珪素質薄板の表面に形成されており、溶着層は酸化
被膜1@とセラミックス薄板を溶着させてなるものであ
ることが好ましい。その理由は、前記酸化被膜層は炭化
珪素質薄板の表面を酸化せしめることによって形成され
るものであり、炭化珪素質薄板と入り組んだ遷移層によ
って炭化珪素質薄板と極めて強固に接合されており、さ
らに前記溶着層を構成する酸化物との濡れ性が極めて良
好で、酸化被膜層と溶着層とが共融層を形成して一体化
するため、炭化珪素質薄板とセラミックス薄板との接合
性を著しく良好にすることができるからである。
Pb, Na, Li, Be, Oa, Mg, Ba, Sr
The oxide film layer is formed on the surface of the silicon carbide thin plate, and the weld layer is composed of the oxide film 1@ Preferably, it is formed by welding ceramic thin plates. The reason is that the oxide film layer is formed by oxidizing the surface of the silicon carbide thin plate, and is extremely firmly bonded to the silicon carbide thin plate by an intricate transition layer. Furthermore, the wettability with the oxide constituting the welding layer is extremely good, and the oxide film layer and the welding layer form a eutectic layer and are integrated, which improves the bondability between the silicon carbide thin plate and the ceramic thin plate. This is because it can significantly improve the quality.

本発明において、前記接合層の熱膨張係数は2.9×/
θ−6〜11.qX/θ−6/℃の範囲内であることが
有利である。その理由は前記熱膨張係数が前記範囲内で
ないと、炭化珪素質薄板と前記接合層との熱膨張差が大
きく、温度サイクルあるいはサーマルショックなどによ
る熱ストレスによって接合層が破壊され易く、炭化珪素
質薄板とセラミックス薄板との接合性に劣るためである
In the present invention, the thermal expansion coefficient of the bonding layer is 2.9×/
θ-6 to 11. Advantageously, it is within the range qX/θ-6/°C. The reason for this is that if the coefficient of thermal expansion is not within the above range, the difference in thermal expansion between the silicon carbide thin plate and the bonding layer will be large, and the bonding layer will be easily destroyed by thermal stress due to temperature cycles or thermal shock. This is because the bondability between the thin plate and the ceramic thin plate is poor.

本発明において、前記接合層の軟化点はり00℃以上で
あることが好ましい。その理由はチップを基板に載置し
て固定するダイボンディング工程において一般的に用い
られる放熱性、耐熱性およびオーミックコンタクト性な
どに優れたAu −Si共晶合金法の作業温度が1Io
o℃前後であること、また基板の気密封止工程において
広く用いられる電気的絶縁性および金属、ガラス、セラ
ミックスなどの濡れ性に優れた低融点ガラス法の作業温
度が1IQO−!r000Gであることから、前記接合
層の軟化点が700℃以上であれば前記炭化珪素質薄板
とセラミックス薄板との接合性を劣化させることなくチ
ップをダイポンディングしたり、基板の気密封止を行な
うことができるからである。
In the present invention, it is preferable that the softening point of the bonding layer is 00° C. or higher. The reason for this is that the working temperature of the Au-Si eutectic alloy, which has excellent heat dissipation, heat resistance, and ohmic contact properties and is commonly used in the die bonding process where chips are placed and fixed on a substrate, is 1Io.
The working temperature of the low melting point glass method, which is widely used in the hermetic sealing process of substrates and has excellent electrical insulation and wettability for metals, glass, ceramics, etc., is around 1IQO-! Since it is r000G, if the softening point of the bonding layer is 700° C. or higher, die bonding of chips or airtight sealing of the substrate can be performed without deteriorating the bonding properties between the silicon carbide thin plate and the ceramic thin plate. This is because it is possible.

本発明において、前記酸化被膜層の膜厚i1; /)、
 /)/〜Bμmの範囲内であることが有利である。そ
び)I11!由は前記膜厚がへ07μmより薄いと入り
わIA7だぺy移層の形成が不充分になるばかりでなく
 、 Air iiI: 111il!化被膜層と溶着
層との共融層の形成も不充分になるため、炭化珪素質薄
板と接合層との接合性をそれ程改首することができず、
一方、25μmより厚い酸化被膜層は形成せしめるのに
極めて長時間を要し、効率的でないからであり、なかで
も0.7〜708mの範囲内で最適な結果が得られる。
In the present invention, the film thickness i1 of the oxide film layer; /);
/)/~B[mu]m is advantageous. Sobi) I11! The reason is that if the film thickness is less than 0.7 μm, not only will the formation of the transfer layer be insufficient, but also Air III: 111il! Since the formation of a eutectic layer between the chemical coating layer and the welding layer is also insufficient, the bondability between the silicon carbide thin plate and the bonding layer cannot be significantly improved.
On the other hand, an oxide layer thicker than 25 .mu.m takes a very long time to form and is not efficient, and optimal results are obtained within the range of 0.7 to 708 m.

本発明において、前記酸化被膜層は比較的厚い膜厚でし
かも緻密さが要求されるような場合には酸化アルミニウ
ムを含有させて前記酸化被膜層が形成される際のクリス
トバライト化を防止することが有利であり、前記酸化被
膜層に含有される酸化アルミニウムと二酸化珪素のAl
、03/5102モル比をθ、θ、29〜/、IFの範
囲内とすることが有効である。
In the present invention, when the oxide film layer is required to be relatively thick and dense, it is possible to contain aluminum oxide to prevent cristobalite formation when the oxide film layer is formed. Advantageously, the Al of aluminum oxide and silicon dioxide contained in the oxide layer
, 03/5102 molar ratio within the range of θ, θ, 29 to /, IF.

本発明において、前記酸化被膜層と溶着層よりなる接合
層の厚さは/〜SOOμmの範囲内であることが好まし
い。その理由は、前記接合層の厚さが/ l1m  よ
り薄いと前記炭化珪素質薄板とセラミックス薄板との接
合強度を十分に得ることができず、一方5θOμm よ
り厚いと接合層と炭化珪素質薄板あるいけ接合層とセラ
ミックス薄板との熱膨張率の差に基づく影響が顕著にな
り易く、セラミックス薄板と炭化珪素質薄板が剥離し易
くなるからであり1前記接合層の厚さは3〜.200μ
m の範囲内で最も好適な結果が得られる。
In the present invention, the thickness of the bonding layer consisting of the oxide film layer and the welding layer is preferably within the range of /~SOOμm. The reason for this is that if the thickness of the bonding layer is less than /l1m, sufficient bonding strength between the silicon carbide thin plate and the ceramic thin plate cannot be obtained, whereas if it is thicker than 5θOμm, the bonding layer and the silicon carbide thin plate will not be strong enough. This is because the influence due to the difference in coefficient of thermal expansion between the bonding layer and the ceramic thin plate tends to become noticeable, and the ceramic thin plate and the silicon carbide thin plate tend to separate. 200μ
The most favorable results are obtained within the range of m.

本発明において、前記セラミックス薄板は電気的絶縁性
に優れ、かつ誘電率の低いセラミックスであることが重
要であり、アルミナ、ムライト。
In the present invention, it is important that the ceramic thin plate is a ceramic having excellent electrical insulation and a low dielectric constant, such as alumina or mullite.

シリマナイ)、コージェライト、ジルコニア、ステアタ
イト、スピネル、フォルステライト、マグネシア、リシ
ア、チタニア、サイアロン、窒化珪素あるいは窒化ホウ
素より選ばれるいずれか少なくとも/柿を主成分とする
セラミックスであることが好寸しく、なかでもムライト
、シリマナイト。
Preferably, it is at least one selected from cordierite, zirconia, steatite, spinel, forsterite, magnesia, lithia, titania, sialon, silicon nitride, or boron nitride/persimmon-based ceramics. , especially mullite and sillimanite.

コージェライト、サイアロン、窒化珪素等はその熱膨張
率が炭化珪素の熱膨張率に比較的近いことから温度サイ
クルあるいはサーマルショックなどによって生ずる熱ス
トレスが小さく、炭化珪素管薄板との接合性に優れるた
めより好適である。
Cordierite, Sialon, silicon nitride, etc. have a coefficient of thermal expansion that is relatively close to that of silicon carbide, so the thermal stress caused by temperature cycles or thermal shock is small, and they have excellent bonding properties with thin silicon carbide tubes. More suitable.

本発明において、前記セラミックス薄板の厚さはo、 
os 、1以上であることが好ましい。その理由はセラ
ミックス薄板の厚さは電子部品の小型化や軽量化を進め
たり、放熱特性を向上せしめるーヒでなるべく薄い方が
好ましいが、その1ψさがo、 o、’r朋より薄いと
、印加電圧が高い場合における1);気的絶縁性が低ト
したり、静電容量が大きくなり。
In the present invention, the thickness of the ceramic thin plate is o,
os is preferably 1 or more. The reason for this is that the thinner the ceramic thin plate is, the better it is to make electronic components smaller and lighter, and to improve heat dissipation characteristics. 1) When the applied voltage is high; the gas insulation property decreases and the capacitance increases.

基板としての機能性が劣化するからである。This is because the functionality as a substrate deteriorates.

本発明において、前記セラミックス薄板は基板上にチッ
プが載置されるようチップ載置用開口部を有するもので
あることが好ましい。その理由は、チップ載置用開口部
を有するセラミックス薄板が炭化珪素質薄板の表面に接
合された基板には、チップがセラミックス薄板を介する
ことなく炭化珪素質薄板の表面に直接接合されることか
らチップで発生した熱は直ちに炭化珪素質薄板に伝わり
優れた放熱特性を示し、また炭化珪素質薄板とチップの
熱膨張率がほぼ同じであることから温度サイクルあるい
はサーマルショックなどによる熱ストレスが殆ど生じな
いためチップが剥離したり、破損したりすることがなく
極めて信頼性の高い接合を得ることのできる利点を有す
るからである。
In the present invention, it is preferable that the ceramic thin plate has a chip mounting opening so that the chip can be mounted on the substrate. The reason for this is that when a ceramic thin plate with a chip mounting opening is bonded to the surface of a silicon carbide thin plate, the chip is bonded directly to the surface of the silicon carbide thin plate without using the ceramic thin plate. The heat generated in the chip is immediately transferred to the silicon carbide thin plate, which exhibits excellent heat dissipation properties.Also, since the thermal expansion coefficients of the silicon carbide thin plate and the chip are almost the same, thermal stress due to temperature cycles or thermal shock is almost never generated. This is because the chip has the advantage of being able to obtain extremely reliable bonding without peeling or damage.

本発明において、前記炭化珪素質薄板の厚さは0、/〜
3θ朋の範囲内であることが有利である。その理由は、
前記炭化珪素質薄板の厚さは電子部品の小型化を進めた
り、放熱性を向上せしめる上でなるべく薄いことが好ま
しいが、その厚さが0. /muより薄いと、炭化珪素
質薄板自体の強度が弱く取扱い性に劣り、一方30 m
lより厚いと電子部品の小型化が困難であるはかりでな
く、基板に要する費用が高くなるため不経済゛であるか
らである。
In the present invention, the thickness of the silicon carbide thin plate is 0, /~
Advantageously, it is within the 3θ range. The reason is,
The thickness of the silicon carbide thin plate is preferably as thin as possible in order to promote miniaturization of electronic components and improve heat dissipation. If it is thinner than /mu, the strength of the silicon carbide thin plate itself will be weak and the handling will be poor;
This is because if it is thicker than 1, it is difficult to miniaturize the electronic components of the scale, and the cost required for the board increases, making it uneconomical.

次に、本発明の炭化珪素質基板の製造方法について説明
する。
Next, a method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention will be explained.

本発明によれば、(a)炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気
中で加熱する手段、(b)炭化珪素質薄板の表面にkl
、Si、P、B、Ge、As、Sb、Bi、、V。
According to the present invention, (a) means for heating a silicon carbide thin plate in an oxidizing atmosphere; (b) a means for heating a silicon carbide thin plate in an oxidizing atmosphere;
, Si, P, B, Ge, As, Sb, Bi, ,V.

Zn、  Cd、、  Pb、 Na、  K、  L
i、  Be、  (:a、  Mg。
Zn, Cd, Pb, Na, K, L
i, Be, (:a, Mg.

Ba、SrあるいはZrより選ばれる元素あるいitそ
れらの化合物のいずれか少なくとも/種全判成分とする
組成物を塗布した後、炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中
で加熱する手段、上記(a) 、 (1))のいずれか
の手段により炭化珪素質薄板の表面に酸化被膜層を形成
させ、次いで酸化被膜層上あるいはセラミックス薄板の
少なくともいずれかにAl、Si。
Means for heating the silicon carbide thin plate in an oxidizing atmosphere after applying a composition containing an element selected from Ba, Sr, or Zr or a compound thereof as a full-size component; An oxide film layer is formed on the surface of a silicon carbide thin plate by any of the methods described in (1)), and then Al, Si is applied on at least either the oxide film layer or the ceramic thin plate.

P、   B、   Ge、   As、   Sb、
   Bi、   V、   Zn、   Od 。
P, B, Ge, As, Sb,
Bi, V, Zn, Od.

P’b、 Na、 K、、 Li、 Be、 Oa、 
Mg、 Ba、 SrあるいはZrより選ばれる元素あ
るいはそれらの化合物のいずれか少なくとも7種を含有
する接合剤組成物を塗布した後、炭化珪素質薄板とセラ
ミックス薄板を重ねて、2り0〜7200°Cの温度範
囲内に加熱することにより、炭化珪素質薄板とセラミッ
クス薄板との間にAl、Si、P、B、Ge、he。
P'b, Na, K,, Li, Be, Oa,
After applying a bonding agent composition containing at least seven elements selected from Mg, Ba, Sr, or Zr, or compounds thereof, the silicon carbide thin plate and the ceramic thin plate are stacked and heated at an angle of 0 to 7200°. By heating within the temperature range of C, Al, Si, P, B, Ge, and helium are formed between the silicon carbide thin plate and the ceramic thin plate.

Sb、 Bi 、 V、 Zn、 O!4. Pb、 
Na、 K、 Li 。
Sb, Bi, V, Zn, O! 4. Pb,
Na, K, Li.

Be、 Ca、 Mg、 Ba、 SrあるいはZrよ
り選ばれるいずれか少なくとも2種の酸化物を主成分と
する溶着層を形成せしめて接合させることによって電気
的絶縁性に優れた電子回路用炭化珪素質基板が製造され
る。
A silicon carbide material for electronic circuits that has excellent electrical insulation properties by forming and bonding a welding layer mainly composed of at least two oxides selected from Be, Ca, Mg, Ba, Sr, or Zr. A substrate is manufactured.

本発明によれば、炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中で加
熱して酸化被膜層を形成することが必要である。その理
由は、炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中で加熱すること
によって、炭化珪素質薄板の表面に入り組んだ遷移層を
有する酸化被膜層を形成して溶着層を構成する酸化物と
の濡れ性を改善することができ、酸化被膜層と溶着層と
を共融層によって一体化させることができるため、極め
て均一でしかも密着性に優れた接合層となすことができ
るからである。
According to the present invention, it is necessary to heat the silicon carbide thin plate in an oxidizing atmosphere to form an oxide film layer. The reason for this is that by heating the silicon carbide thin plate in an oxidizing atmosphere, an oxide film layer with an intricate transition layer is formed on the surface of the silicon carbide thin plate, which improves wettability with the oxide constituting the weld layer. This is because the oxide layer and the welding layer can be integrated by the eutectic layer, resulting in a bonding layer that is extremely uniform and has excellent adhesion.

前記炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中で加熱することに
よって、炭化珪素質薄板と接合層との密着性が著しく改
善される機構は、炭化珪素質薄板の表面に付着している
異物、例えば遊離炭素等の不純物が除去されること、あ
るいは炭化珪素質薄板の表面が酸化されることによって
ミクロ的に粗化された状態となり、接合層との接合面積
を著しく増大させることができ、炭化珪素質薄板と接合
層とが入り組んだ遷移層によって接合されることによる
ものと推察される。
The mechanism by which the adhesion between the silicon carbide thin plate and the bonding layer is significantly improved by heating the silicon carbide thin plate in an oxidizing atmosphere is that foreign matter adhering to the surface of the silicon carbide thin plate, for example, free By removing impurities such as carbon or by oxidizing the surface of the silicon carbide thin plate, it becomes microscopically roughened, and the bonding area with the bonding layer can be significantly increased. This is presumably due to the fact that the thin plate and the bonding layer are bonded by an intricate transition layer.

本発明によれば、炭化珪素質薄板の表面に酸化被膜層を
形成させる手段としては、前記(a)あるいは(b)の
いずれの手段をも有利に適用できるが、特に均一で極め
て緻密な酸化被膜層が要求される場合には(b)の手段
によることが必要である。(b)の手段によって均一で
極めて緻密な酸化被膜層を形成できる機構は、炭化珪素
質薄板の表面に前記組成物を塗布した後、酸化性雰囲気
中で加熱することによって炭化珪素質薄板の表面に前記
組成物を酸化物の状態で存在させて炭化珪素質薄板の表
面全酸化せしめることができ、炭化珪素質薄板の酸化に
よって生成する5102のクリストバライト化を防止す
ることができることによるものと考えられる。なお、さ
らに均一で緻密な酸化被膜層が要求されるような場合に
は、前記S10.のクリストバライト化を防止する効果
が顕著な酸化アルミニウムを共融させることが有効であ
り、前記酸化被膜層が形成される際の酸化性雰囲気中で
アルミニウムを酸化物の状態で供給できるAlあるいは
その化合物のいずれか少なくとも7種を含有する組成物
をAl、03に換算してθ、 ooti 〜、2.9 
my/cnL2の割合で塗布することが有利である。前
記A!あるいはその化合物としては種々の物質を使用す
ることができるが、なかでもアルミナゾルは極めて微細
で反応性の高い酸化アルミニウムを供給することができ
最も好適である。
According to the present invention, as a means for forming an oxide film layer on the surface of a silicon carbide thin plate, either of the means (a) or (b) described above can be advantageously applied, but in particular, a uniform and extremely dense oxide layer can be applied. If a coating layer is required, it is necessary to use the method (b). The mechanism by which a uniform and extremely dense oxide film layer can be formed by means of (b) is that the composition is applied to the surface of a silicon carbide thin plate and then heated in an oxidizing atmosphere. This is thought to be due to the fact that the composition can be present in an oxide state to completely oxidize the surface of the silicon carbide thin plate, and can prevent the formation of cristobalite of 5102 produced by oxidation of the silicon carbide thin plate. . Note that if a more uniform and dense oxide film layer is required, step S10. It is effective to eutectic aluminum oxide, which has a remarkable effect of preventing the formation of cristobalite, and is capable of supplying aluminum in the form of an oxide in the oxidizing atmosphere when the oxide film layer is formed. A composition containing at least 7 of the following is converted into Al, 03 and θ, ooti ~, 2.9
It is advantageous to apply at a rate of my/cnL2. Said A! Alternatively, various substances can be used as the compound, but among them, alumina sol is the most suitable because it can supply extremely fine and highly reactive aluminum oxide.

本発明によれば、前記酸化性雰囲気中における加熱温度
7SO〜/6Sθ℃の範囲内でおることが好ましく、少
なくとも70分間前記範囲内の温度に加熱することが有
利である。その理由は、前記加熱温度がqso℃より低
いと炭化珪素質薄板の酸化速度が遅く効率的に酸化被膜
j@を生成せしめることが困難であり、一方/430℃
より高いと酸化速度が著しく速く酸化被膜層を目的とす
る膜厚に制御することが困難であるばかりでなく炭化珪
素の酸化の際に生ずるCOガス等によって@記酸化被膜
層と炭化珪素質薄板の間に気泡が生成するため密着性が
劣化するからである。また少なくとも70分間前記範囲
内の温度に加熱することが有利である理由は加熱時間が
70分間より短かいと充分に信頼性の高い酸化被膜層を
得ることが困難であるからである。なお、前記加熱温度
はqoo〜/’430℃の範囲で最もよい結果を得るこ
とができる。
According to the present invention, the heating temperature in the oxidizing atmosphere is preferably within the range of 7SO to /6Sθ°C, and it is advantageous to heat to a temperature within the range for at least 70 minutes. The reason is that when the heating temperature is lower than qso°C, the oxidation rate of the silicon carbide thin plate is slow and it is difficult to efficiently generate the oxide film j@;
If the oxidation rate is higher, the oxidation rate is extremely high and it is not only difficult to control the thickness of the oxide film layer to the desired thickness, but also the CO gas generated during oxidation of silicon carbide may damage the oxide film layer and the silicon carbide thin plate. This is because air bubbles are generated between the two, which deteriorates the adhesion. It is also advantageous to heat to a temperature within this range for at least 70 minutes, since it is difficult to obtain a sufficiently reliable oxide layer if the heating time is shorter than 70 minutes. Note that the best results can be obtained when the heating temperature is in the range of qoo to /'430°C.

本発明によれば、酸化被膜層上あるいはセラミックス薄
板の少なくともいずれかにAl、Si、P。
According to the present invention, Al, Si, and P are formed on at least one of the oxide layer and the ceramic thin plate.

B、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 V、 Zn、
 Cd、、 Pb。
B, Ge, As, Sb, Bi, V, Zn,
Cd,, Pb.

Na、 K、 Id、、 Be、 Oa、 Mp、、 
Ba、 BrあるいはZrより選ばれる元素あるいはそ
れらの化合物のいずれか少なくとも7種を含有する接合
剤組成物を塗布した後、炭化珪素質薄板とセラミックス
薄板を重ねてコSO〜/、200℃の温度範囲内に加熱
することにより、炭化珪素質薄板とセラミックス薄板と
の間にl、Si、P、B、Ge、As、Sb。
Na, K, Id, Be, Oa, Mp,
After applying a bonding agent composition containing at least seven elements selected from Ba, Br, or Zr or their compounds, the silicon carbide thin plate and the ceramic thin plate are stacked and heated at a temperature of 200°C. By heating within this range, 1, Si, P, B, Ge, As, and Sb are formed between the silicon carbide thin plate and the ceramic thin plate.

Bi、V、Zn、O(1,Pb、Na、に、 Ll、:
se。
Bi, V, Zn, O(1, Pb, Na, Ll,:
se.

Oa、 Mg、 Ba、 SrあるいはZrより選ばれ
るいずれか少なくとも2種の酸化物を主成分とする溶着
層を形成せしめて接合させることによって電気的絶縁性
に優れた電子回路用炭化珪素質基板を製造することがで
きる。
By forming and bonding a welding layer mainly composed of at least two oxides selected from Oa, Mg, Ba, Sr, or Zr, a silicon carbide substrate for electronic circuits with excellent electrical insulation properties is produced. can be manufactured.

前記溶着層を形成せしめる際の加熱温度を25θ〜/コ
θθ℃の範囲内とする理由は、前記温度かり50℃より
低いと酸化被膜層と溶着層とを相互に共融せしめて均一
な接合層となすことが困難であり、一方/100℃より
高いと接合剤組成物より生成する酸化物の粘性が著しく
低下するだめ均一な接合層となすことが困難になるから
である。なお、前記加熱温度は300〜//θO℃の範
囲内で最もよい結果を得ることができる。
The reason why the heating temperature when forming the welding layer is set within the range of 25θ to /koθθ°C is that if the temperature is lower than 50°C, the oxide film layer and the welding layer are mutually eutectic and bonded uniformly. On the other hand, if the temperature is higher than /100°C, the viscosity of the oxide produced from the bonding agent composition decreases significantly, making it difficult to form a uniform bonding layer. Note that the best results can be obtained when the heating temperature is within the range of 300 to //θO°C.

本発明によれば、前記セラミックス薄板はアルミナ、ム
ライト、シリマナイト、ジルコニア、ステアタイト、ス
ピネル、フォルステライト、マグネシア、リシア、チタ
ニア、サイアロン、窒化珪素あるいは窒化ホウ素より選
ばれるいずれか少なくとも7種を主成分とするセラミッ
クスであることが好ましいが、特に窒化珪素あるいは窒
化ホウ素を主成分とするセラミックス薄板を使用するに
際しては、あらかじめそれらの表面を酸化処理して酸化
物被膜層を形成させてから使用することが有利である。
According to the present invention, the ceramic thin plate mainly contains at least seven selected from alumina, mullite, sillimanite, zirconia, steatite, spinel, forsterite, magnesia, ricia, titania, sialon, silicon nitride, and boron nitride. However, when using ceramic thin plates containing silicon nitride or boron nitride as a main component, it is recommended to oxidize their surfaces in advance to form an oxide film layer before use. is advantageous.

本発明によれば、基板上にチップが載置されるようチッ
プ載置用開口部を有するセラミックス薄板を炭化珪素質
薄板の表面に接合することが好寸しいが、前記チップ載
置用開口部を有するセラミックス薄板は、例えばグリー
ンシートを打抜きなどいわゆる生加工した後焼成する方
法、チップ載置用開口部を有する生成形体を成形するこ
とのできる押し型で成形した後焼成する方法、あるいは
一旦焼成された薄板を超音波加工法などにより加工する
方法によって製造することができる。
According to the present invention, it is preferable to bond a ceramic thin plate having a chip-placing opening to the surface of the silicon carbide thin plate so that the chip can be placed on the substrate. Ceramic thin plates having such properties can be produced, for example, by blanking a green sheet or other so-called raw processing, followed by firing, by molding with a press mold that can form a green body having an opening for placing a chip, and then firing. It can be manufactured by processing a thin plate obtained by ultrasonic processing or the like.

なお、本発明によれば、さらに高密度化することを目的
として前記セラミックス薄板の一ヒにさらに接合層を介
してセラミックス薄板をコ枚以上積層した構造とするこ
ともできる。
In addition, according to the present invention, for the purpose of further increasing the density, it is also possible to have a structure in which more than one ceramic thin plate is further laminated on each of the ceramic thin plates with a bonding layer interposed therebetween.

次に本発明を実施例について説明する。Next, the present invention will be explained with reference to examples.

実施例1 炭化珪素質薄板はホウ素を/、0重量係、遊離炭素を2
.0重量%含有し、3. / f/cw’の密度を有す
る炭化珪素無加圧焼結体であって、、30X30X、z
gの薄板状のものをあらかじめポリッシング加工し、最
終的に+/ 、200砥石で表面仕上げをし、次いでア
セトン中で煮沸して脱脂処理したものを使用した。
Example 1 Silicon carbide thin plate contains boron / 0 weight ratio and free carbon 2
.. 3. Contains 0% by weight. A pressureless sintered body of silicon carbide having a density of /f/cw', 30X30X, z
A thin plate of 100 g was polished in advance, and the surface was finally finished with a +/200 grindstone, and then boiled in acetone to degrease it.

塩化カルシウム7.62をアルミナゾル/重量%水溶液
100−に溶解させた水溶液中に前記炭化珪素質薄板を
浸漬した後、乾燥器中に装入し/100Cで7時間乾燥
した。前記炭化珪素質薄板の表面にはAl2O3に換算
して約0.0’l mf/CrIL2のアルミナゾルと
CaOに換算して約θ、 It ml /ryn2の塩
化カルシウムが存在していた。
The silicon carbide thin plate was immersed in an aqueous solution in which 7.62% of calcium chloride was dissolved in an alumina sol/wt% aqueous solution of 100%, and then placed in a dryer and dried at 100C for 7 hours. On the surface of the silicon carbide thin plate, alumina sol of about 0.0'l mf/CrIL2 in terms of Al2O3 and calcium chloride of about θ, It ml/ryn2 in terms of CaO were present.

次いで、前記炭化珪素質薄板を内径が?O龍の管状炉に
装入し酸化処理を行なった。前記酸化処理は酸素ガスを
、tt/wRの割合で前記管状炉中へ装入し11700
℃で7時間加熱することによシ行なった。
Next, the inner diameter of the silicon carbide thin plate is ? It was charged into an O-ryu tube furnace and subjected to oxidation treatment. In the oxidation treatment, oxygen gas was charged into the tube furnace at a rate of 11,700 tt/wR.
This was done by heating at ℃ for 7 hours.

得られた酸化被膜層は透明なガラス状であり、その膜厚
は約θ、qμmで平滑な表面性状1を有していた。
The obtained oxide film layer was transparent and glassy, had a thickness of about θ, q μm, and had a smooth surface texture of 1.

なお、この酸化被膜層のAl2O3/5102モル比は
0、30であった。
Note that the Al2O3/5102 molar ratio of this oxide film layer was 0.30.

さらに、前記酸化被膜層上に5102とAt、03.!
7pboとがモル比で72 : 10 : /3に配合
さねた4、11成物を主成分とする接合剤組成物をスク
リーン印刷法によってセラミックス薄板の接合される1
r11に塗布し、  720℃で30分間乾燥した。
Furthermore, 5102 and At, 03. !
Ceramic thin plates are bonded by a screen printing method using a bonding agent composition mainly composed of components 4 and 11 mixed with 7pbo in a molar ratio of 72:10:/3.
r11 and dried at 720°C for 30 minutes.

前記炭化珪素質薄板に、30×30×/Hの薄板状で第
2図に示した如きチップ載置用開口部を有するムライト
薄板を重ね、焼成炉に装入1〜10℃/ mrnで昇温
し、最高gsθ0Cで30分間保持した後室温号で徐冷
し、第7図に示した如きf*層構潰を有1゛る炭化珪素
@ 、!E、板を得た。
A thin mullite plate of 30×30×/H and having an opening for chip mounting as shown in FIG. 2 was superimposed on the silicon carbide thin plate, and the plate was charged into a firing furnace and heated at 1 to 10°C/mrn. After heating and holding at the maximum gsθ0C for 30 minutes, it was slowly cooled at room temperature to produce silicon carbide with a collapsed f* layer structure as shown in Figure 7. E. Obtained a board.

得られた炭化珪素質基板の接合層の厚さは約・70μm
であり、ピンポール等の欠陥もほとんど観察されず、前
記炭化珪素質薄板とムライト薄板は極めて強固に密着し
ていた。
The thickness of the bonding layer of the obtained silicon carbide substrate is approximately 70 μm.
Almost no defects such as pin poles were observed, and the silicon carbide thin plate and the mullite thin plate were in extremely strong contact with each other.

前記炭化珪素質基板のムライト薄板が銭金された箇所に
おける絶縁抵抗は印加電圧が/θ0■の場合1014Ω
以上、耐電圧は/3 KV 、静電容量は0.9PFで
あった。なお、前記絶僅抵抗はJIS −0−5O/2
の7,3に耐電圧けJ工s −C−,2/10のgo、
?に(,27) 基づいて測定し、静電容量は第3図に示す如く、銀ペー
ストを用いてムライト薄板上に測定用の電極を印刷し、
/MHzの周波数における両電極間の静電容量を測定し
た。
The insulation resistance at the point where the thin mullite plate of the silicon carbide substrate is attached is 1014Ω when the applied voltage is /θ0■
As described above, the withstand voltage was /3 KV and the capacitance was 0.9 PF. In addition, the above-mentioned absolute resistance is JIS-0-5O/2
7, 3 with withstand voltage J-C-, 2/10 go,
? (, 27), and the capacitance was measured by printing electrodes for measurement on a thin mullite plate using silver paste, as shown in Figure 3.
The capacitance between both electrodes was measured at a frequency of /MHz.

実施例2 実施例]と同様にして表面仕上げおよび脱酸処理を施し
た炭化珪素質薄板を実施例1で使用した管状炉中に装入
し、実施例1と同様の粂件で酸化処理した。前記処理に
よって炭化珪素質薄板の表面に厚さ約θ、05μmの5
102被膜よりなる酸化被膜層を得た。
Example 2 A silicon carbide thin plate that had been surface-finished and deoxidized in the same manner as in Example 1 was charged into the tubular furnace used in Example 1, and oxidized in the same manner as in Example 1. . By the above treatment, the surface of the silicon carbide thin plate has a thickness of about θ, 05 μm.
An oxide film layer consisting of 102 films was obtained.

次いで、実施例1と同様にして炭化珪素薄板にムライト
薄板を接合した。
Next, the mullite thin plate was joined to the silicon carbide thin plate in the same manner as in Example 1.

得られた炭化珪素質基板の特性は実施例1と同様の方法
で測定し、第1表に示した。
The properties of the obtained silicon carbide substrate were measured in the same manner as in Example 1 and are shown in Table 1.

実施例3 実施例1とほぼ同様であるが、第1表に示したセラミッ
クス薄板を使用し、接合層の厚さを第7表に示した如く
変化させて炭化珪素質基板台・得た。
Example 3 A silicon carbide substrate base was obtained in substantially the same manner as in Example 1, except that the ceramic thin plates shown in Table 1 were used and the thickness of the bonding layer was changed as shown in Table 7.

得られた炭化珪素質基板の特性は実施例」と同様の方法
で測定し、第1表に示1〜た。
The properties of the obtained silicon carbide substrate were measured in the same manner as in Example 1 and are shown in Table 1.

実施例4 実施例1と同様にして酸化物被膜層を形成させた炭化珪
素質薄板上にS10.とB2O3とpboとΔl、03
とがモル比で!;2 : 4コニlI:Aに配合された
組成物を主成分とする接合剤組成物をスクリーン印刷法
によって塗布し、100°Cでユ時間乾燥した。
Example 4 S10. and B2O3 and pbo and Δl, 03
And is the molar ratio! ;2:4 A bonding agent composition containing the composition blended in A as a main component was applied by a screen printing method and dried at 100°C for an hour.

前記接合剤組成物を塗布した炭化珪素質薄板にシリマナ
イト薄板を重ね、実施例]−と同様であるが、加熱温度
を900℃に高めて炭化珪素質基板を得た。
A sillimanite thin plate was stacked on the silicon carbide thin plate coated with the bonding agent composition, and a silicon carbide substrate was obtained in the same manner as in Example]-, except that the heating temperature was raised to 900°C.

得られた炭化珪素質基板の特性は実施例1と同様の方法
で測定し、第1表に示した。
The properties of the obtained silicon carbide substrate were measured in the same manner as in Example 1 and are shown in Table 1.

実施例5 実施例4と同様であるが、接合剤組成物とじてS10.
とB2O3とAl2O3とがモル比でA?: 100 
: /に配合された組成物を主成分とする接合剤組成物
、セラミックス薄板としてアルミナ薄板を使用し、加熱
温度を7000℃に高めて炭化珪素質基板を得た。
Example 5 Same as Example 4, except that the binder composition was S10.
The molar ratio of B2O3 and Al2O3 is A? : 100
A silicon carbide substrate was obtained by using a bonding agent composition containing the composition blended in / as a main component, an alumina thin plate as the ceramic thin plate, and increasing the heating temperature to 7000°C.

得られた炭化珪素質基板の特性は実施例1と同様の方法
で測定し、第1表に示した。
The properties of the obtained silicon carbide substrate were measured in the same manner as in Example 1 and are shown in Table 1.

実施例6 実施例1と同様の方法であるが、セラミックス薄板とし
て、表面に厚さ0.0Sμmの8102被膜を形成1〜
だ窒化珪素薄板を使用し、前記窒化珪素薄板の810.
被膜上にS10.とB2O3とAl2O3とに20とが
モル比で3.3://:3:;lに配合された接合剤組
成物を塗布した後、炭化珪素質薄板と窒化珪素薄板を重
ね、実施例1と同様であるが、加熱温度を900℃に高
めて炭化珪素質基板を得た。
Example 6 The same method as in Example 1 was used, except that an 8102 film with a thickness of 0.0 S μm was formed on the surface of a thin ceramic plate.
810. of the silicon nitride thin plate is used.
S10 on the coating. After applying a bonding agent composition containing B2O3, Al2O3, and 20 in a molar ratio of 3.3://:3:;l, a silicon carbide thin plate and a silicon nitride thin plate were stacked. A silicon carbide substrate was obtained in the same manner as above, but the heating temperature was increased to 900°C.

得られた炭化珪素質基板の特性は実施例1と同様の方法
で測定し、第1表に示した。
The properties of the obtained silicon carbide substrate were measured in the same manner as in Example 1 and are shown in Table 1.

実施例7 実施例1とほぼ同様の方法であるが、炭化珪素¥を薄板
に第、2衣に示す如き物質を含有しているアルミナゾル
/重量係水溶液を塗布して酸化物被膜層を形成し、炭化
珪素質基板を得た。
Example 7 The method was almost the same as in Example 1, but an oxide film layer was formed by coating a silicon carbide thin plate with an alumina sol/gravitational aqueous solution containing the substances shown in the second coating. , a silicon carbide substrate was obtained.

乾燥後の炭化珪素質薄板の表面に存在する各吻實量の酸
化物に換算した値および得られた酸化物被膜層の厚さを
第二衣に示した。
The values of the actual amount of oxide present on the surface of the silicon carbide thin plate after drying and the thickness of the obtained oxide film layer are shown in the second column.

/′ (3/) 得られた炭化珪素質基板の電気的特性はいずれも絶縁抵
抗値が1013Ω以上、耐電圧が72 KV 1g上。
/' (3/) The electrical properties of the silicon carbide substrate obtained are that the insulation resistance value is 1013Ω or more, and the withstand voltage is 72 KV 1g or more.

静電容量が/、/)F以下であり、しかも炭化珪素質薄
板とムライト薄板との接合性も極めて良好であった。
The capacitance was /, /)F or less, and the bondability between the silicon carbide thin plate and the mullite thin plate was also extremely good.

実施例日 実施例1とほぼ同様であるが、セラミックス薄板として
コージェライト、ジルコニア、ステアタイト、スピネル
、フォルステライト、マグネシア。
Example date Almost the same as Example 1, except that the ceramic thin plates were cordierite, zirconia, steatite, spinel, forsterite, and magnesia.

リシア、チタニアおよびサイアロンを使用して炭化珪素
質基板を得た。
A silicon carbide substrate was obtained using Lisia, Titania, and Sialon.

得られた炭化珪素質基板の電気的特性はいずれも絶縁抵
抗値が7013Ω以上、耐電圧が/2KV以上。
The electrical properties of the obtained silicon carbide substrates include an insulation resistance value of 7013Ω or more and a withstand voltage of /2KV or more.

静電容量が2.3 pFF以下あす、シかも炭化珪素質
薄板とセラミックス薄板との接合性も良好であった。
The capacitance was 2.3 pFF or less, and the bondability between the silicon carbide thin plate and the ceramic thin plate was also good.

以上述べた如く、本発明によれば、熱膨張率がシリコン
チップとほぼ同じで、前記シリコンチップを直接接合す
ることができ、かつ放熱特性に優れた炭化珪素質薄板を
集積回路用基板あるいはICパッケージ用材料として極
めて有利に適用でき。
As described above, according to the present invention, a silicon carbide thin plate having almost the same coefficient of thermal expansion as a silicon chip, capable of directly bonding the silicon chip, and having excellent heat dissipation properties can be used as an integrated circuit substrate or an IC. It can be extremely advantageously applied as a packaging material.

しかも静電容量が著しく小さく極めて高い回路機能を発
揮することのできる炭化珪素質基板を供給でき、産業上
に寄与する効果は極めて太きい。
In addition, it is possible to supply a silicon carbide substrate that has extremely low capacitance and can exhibit extremely high circuit functions, which has an extremely significant effect on industry.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の実施例」、で製造した炭化珪素質基
板の積層構造を示す断面図、第2図は、本発明の実施例
1で使用したセラミックス薄板の形状を示す模式図、第
3図は1本発明の実施例1で行なった静電容量を測定す
るためにセラミックス薄板上に銀ペーストで施した電極
の形状を示す図である。 l・・・炭化珪素質薄板、コ・・・酸化被膜層13・・
・溶着層、ダ・・・セラミックス薄板、S・・・銀々−
スト。 特許出願人 揖斐川電気工業株式会社
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the laminated structure of a silicon carbide substrate manufactured in Example 1 of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the shape of a ceramic thin plate used in Example 1 of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the shape of an electrode made of silver paste on a thin ceramic plate for measuring capacitance in Example 1 of the present invention. l...Silicon carbide thin plate, C...oxide film layer 13...
・Welding layer, D...ceramic thin plate, S...Silver-
Strike. Patent applicant Ibigawa Electric Industry Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 106Ωα以上の体積固有抵抗率を有するセラミ
ックス薄板がAI、 Bj、、 P、 1う、Ge。 As、8b、Bi、V、Zn、 cd、Pb、Na。 K、  Li、  Be、  C!a、 Mg、  B
a、  ElrあるいはZrより選ばれるいずれか少な
くとも7種の酸化物を主成分とする接合層によって炭化
珪素質薄板の表面に接合されてなる電子回路用炭化珪素
質基板。 2、@配接金層は酸化被膜層とAl 、  611− 
、  P、  B。 Go、  As、  Sb、  Bi、  V、  Z
n、  Cd、  Pb。 Na、に、Li、Be、Oa、Mg、Ba、 srある
いはZrより選ばれるいずれか少なくとも2種の酸化物
を主成分とする溶着層とからなり、酸化被膜層は炭化珪
素質薄板の表面に形成されており、溶着層は酸化被膜層
とセラミックス薄板を溶着させてなる特許請求の範囲第
1項記載の基板。 3 前記接合層の厚さは/〜SOOμmの範囲内である
特許請求の範囲第1あるいは2項記載の基板。 4 前記セラミックス薄板はアルミナ、ムライト、シリ
マナイト、コージェライト、ジルコニア、ステアタイト
、スピネル、フォルステライト、マグネシア、リシア、
チタニア、サイアロン、窒化珪素あるいは窒化ホウ素よ
り選ばれるいずれか少なくとも1種を主成分とするセラ
ミックスである特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに
記載の基板。 5、 前記セラミックス薄板の厚さは少なくともθ、o
r朋である特許請求の範囲第1−4項のいずれかに記載
の基板。 6、 基板上にチップが載置されるようチップ載置用開
口部を有するセラミックス薄板が炭化珪素質薄板の表面
に接合されでなる特許請求の範囲第1〜5項のいずれか
に記載の基板。 7、  (a)  炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中で
加熱する手段 (b)  炭化珪素質薄板の表面にA、i!、 Si、
 P。 B、 Go、 As、 Sb、 Bi、 V、 Zn、
 Cd、。 P’b、 Na、 K、 Li、 Be、 C!a、 
Mg、 BatSrあるいはZrより選ばれる元素ある
いはそれらの化合物のいずれか少なくとも7種を主成分
とする組成物を塗布した後、炭化珪素質薄板を酸化性雰
囲気中で加熱する手段 上記(a)、 (b)のいずれかの手段により炭化珪素
質薄板の表面に酸化被膜層を形成させ、次いで酸化被膜
層上あるいはセラミックス薄板の少なくともいずれかに
AI、Si、P、B。 Ge、As、Sb、Bi、V、Zn、C!d、Pb。 NaソLi、 Be、 Oa、 Mg、 Ba、 Sr
あるいはZrより選ばれる元素あるいはそれらの化合物
のいずれか少なくとも7種を含有する接合剤組成物を塗
布した後、炭化珪素質薄板とセラミックス薄板を重ねて
ユタθ〜/ユθθ℃の温度範囲内に加熱することにより
、炭化珪素質薄板とセラミックス薄板との間にAl、8
1.。 P、B、Ge、As、Sb、Bi、V、Zn、Cd。 Pb、Na、に、Li、Be、Ca、Mg、Ba。 SrあるいはZrより選ばれるいずれか少なくとも2種
の酸化物を主成分とする溶着層を形成せしめて接合させ
ることを特徴とする電気的絶縁性に優れた電子回路用炭
化珪素質基板の製造方法。 a 前記セラミックス薄板はアルミナ、ムライト、シリ
マナイト、ジルコニア、ステアタイト、スピネル、フォ
ルステライト、マグネシア、リシア、チタニア、サイア
ロン、窒化珪素あるいは窒化ホウ素より選ばれるいずれ
か少なくとも7種を主成分とするセラミックスである特
許請求の範囲第7項記載の製造方法。 9、 前記セラミックス薄板の厚さは少なくともO・o
smrttである特許請求の範囲第7あるいは8項記載
の製造方法。 10、前記(a)および(b)の手段における加熱温度
は7Sθ〜/6り0℃の温度範囲内である特許請求の範
囲第7〜9項のいずれかに記載の映造方法。 LL  前記接合剤組成物を塗布した後、炭化珪素質薄
板とセラミックス薄板を重ねて300〜/100℃の温
度範囲内で加熱する特許請求の範囲第7〜10項のいず
れかに記載の製造方法。 12  基板上にチップが載置されるようチップ載置用
開口部を有するセラミックス薄板を炭化珪素質薄板の表
面に接合する特許請求の範囲第7〜11項のいずれかに
記載の製造方法。
[Claims] 1. A thin ceramic plate having a specific volume resistivity of 106 Ωα or more is AI, Bj, P, 1, Ge. As, 8b, Bi, V, Zn, cd, Pb, Na. K, Li, Be, C! a, Mg, B
a. A silicon carbide substrate for an electronic circuit, which is bonded to the surface of a silicon carbide thin plate by a bonding layer containing at least seven oxides selected from Elr or Zr as a main component. 2, @ bonded gold layer is an oxide layer and Al, 611-
, P, B. Go, As, Sb, Bi, V, Z
n, Cd, Pb. It consists of a welding layer mainly composed of Na, and at least two oxides selected from Li, Be, Oa, Mg, Ba, sr, or Zr, and the oxide film layer is formed on the surface of the silicon carbide thin plate. 2. The substrate according to claim 1, wherein the welding layer is formed by welding an oxide film layer and a ceramic thin plate. 3. The substrate according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the bonding layer is within the range of /~SOOμm. 4 The ceramic thin plate is alumina, mullite, sillimanite, cordierite, zirconia, steatite, spinel, forsterite, magnesia, lithia,
The substrate according to any one of claims 1 to 3, which is a ceramic whose main component is at least one selected from titania, sialon, silicon nitride, and boron nitride. 5. The thickness of the ceramic thin plate is at least θ, o
The substrate according to any one of claims 1 to 4, which is r. 6. The substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein a ceramic thin plate having a chip placement opening is bonded to the surface of a silicon carbide thin plate so that a chip can be placed on the substrate. . 7. (a) Means for heating a silicon carbide thin plate in an oxidizing atmosphere (b) A, i! on the surface of a silicon carbide thin plate. , Si,
P. B, Go, As, Sb, Bi, V, Zn,
Cd. P'b, Na, K, Li, Be, C! a,
Means for heating the silicon carbide thin plate in an oxidizing atmosphere after coating a composition containing at least seven elements selected from Mg, BatSr, or Zr or compounds thereof as a main component (a). An oxide film layer is formed on the surface of the silicon carbide thin plate by any of the methods described in b), and then AI, Si, P, and B are applied on at least one of the oxide film layer and the ceramic thin plate. Ge, As, Sb, Bi, V, Zn, C! d, Pb. NaSoLi, Be, Oa, Mg, Ba, Sr
Alternatively, after applying a bonding agent composition containing at least seven of the elements selected from Zr or their compounds, a silicon carbide thin plate and a ceramic thin plate are stacked and heated within a temperature range of UT θ~/Y θθ℃. By heating, Al, 8 is formed between the silicon carbide thin plate and the ceramic thin plate.
1. . P, B, Ge, As, Sb, Bi, V, Zn, Cd. Pb, Na, Li, Be, Ca, Mg, Ba. A method for manufacturing a silicon carbide substrate for an electronic circuit having excellent electrical insulation properties, which comprises forming and bonding a welding layer mainly composed of at least two oxides selected from Sr and Zr. a The ceramic thin plate is a ceramic whose main component is at least seven selected from alumina, mullite, sillimanite, zirconia, steatite, spinel, forsterite, magnesia, lithia, titania, sialon, silicon nitride, and boron nitride. A manufacturing method according to claim 7. 9. The thickness of the ceramic thin plate is at least O.o.
The manufacturing method according to claim 7 or 8, which is smrtt. 10. The imaging method according to any one of claims 7 to 9, wherein the heating temperature in the means (a) and (b) is within a temperature range of 7Sθ to 0°C. LL After applying the bonding agent composition, a silicon carbide thin plate and a ceramic thin plate are stacked and heated within a temperature range of 300 to 100°C, the manufacturing method according to any one of claims 7 to 10. . 12. The manufacturing method according to any one of claims 7 to 11, wherein a ceramic thin plate having a chip placement opening is bonded to the surface of the silicon carbide thin plate so that the chip is placed on the substrate.
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