JPS61119094A - 高熱伝導性回路基板の製造方法 - Google Patents

高熱伝導性回路基板の製造方法

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JPS61119094A
JPS61119094A JP23947184A JP23947184A JPS61119094A JP S61119094 A JPS61119094 A JP S61119094A JP 23947184 A JP23947184 A JP 23947184A JP 23947184 A JP23947184 A JP 23947184A JP S61119094 A JPS61119094 A JP S61119094A
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aλn
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岩瀬 暢男
和敬 斎藤
五代 儀靖
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、実質的に窒化アルミニウムセラミックからな
る基体(以下、AIN%体という。)を用いた高熱伝導
性回路基板に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 従来から回路基板として用いられている材料として、A
λ203等のセラミック基板、樹脂基板等の各種の材料
がある。なかでもAλ203セラミック基板は、機械的
強度、電気的絶縁性に優れており、また、グリーンシー
ト化が容易であるため多層配線等の高密度配線が可能で
あり、広く用いられている。一方、近年の電子機器の小
形化等の進展に伴い、回路基板上の電気素子(IC等)
実装密度が高くなってきている。さらに、パワー。
半導体等の搭載も考慮すると回路基板上での発熱量が大
きくなる傾向があり、放熱を効果的に行うことが要求さ
れる。
しかしながらAJ2203セラミック基板の熱伝導率は
20W/m−に程度と低く、発熱量が多い場合に基板側
からの放熱が余り期待できない。従って、高密度実装、
パワー半導体搭載モジュール等の際の基板側からの放熱
を考慮すると、機械的強度、電気的絶縁性等の回路基板
として要求される特性を備え、かつ、熱伝導性の良好な
回路基板の開発が要求されている。
近年のファインセラミックス技術の進展に伴い、sic
、AiN等の機械的強度に優れたセラミック材料が開発
されている。これらの材料は熱伝導性も優れ、構造材と
しての応用が研究されている。
また、SiCの良好な熱伝導性を利用して、これを回路
基板として用いようとする動きもあるが、誘電率が高く
、絶縁耐圧が低いため、高周波、高電圧が印加される素
子の搭載を考慮すると問題がある。
AJN基体は、電気絶縁性、熱伝導性ともに良好であり
、回路基板への応用が有望視される。しかしながらAλ
Nは、例えば金属アルミニウム溶融用のルツボとして用
いられているように、金属に対する濡れ性が悪く導体層
の接合は困難とされていた。従ってAλN基体に直接導
体路を形成した回路基板はなく、せいぜいサイリスタ等
の電力用半導体を有機系の接着剤で固定し放熱板として
利用する程度であった。
特開昭52−37914号、特開昭50−132022
号等に銅板をセラミックに直接接合する技術が開示され
ており、この技術を用いてAflN基体上に導体層を形
成することも考えられるが、微細パターンの形成には限
界があり、また、高密度配線に不可欠な多層配線も困難
であった。
[発明の目的] 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、/IN基
体上に導体層を形成することにより、電気的絶縁性1機
械的強度および熱伝導性に優れた高熱伝導性回路基板を
提供することを目的とする。
[発明の概要] 本発明は、酸化層が形成されたAλN基板を回路基板に
応用することを基本とするものである。
本発明者等がAλN基体の回路基板への応用について研
究を進めた結果、AλN1体表面に酸化層を形成するこ
とにより、回路基板として非常に優れたものとなること
を見出した。すなわち酸化層を形成することにより、導
体層の接着が可能となるばかりか、ガラス層の接着も可
能となるのである。特にガラス層の良好な接着は、各種
の利点がある。
AλNセラミックは金属等に対する濡れ性の悪いことが
知られているがガラスに対する濡れ性も悪い。しかしな
がら酸化層を形成することにより金属に対する濡れ性が
向上し、導体層の形成が可能となる。また、酸化層を有
していないA麦N基体に直接ガラス層を形成した場合は
、ガラス層中にアワが生じてしまい、強固な接合を得る
ことができない。これはAJ!NJ!i体が大気中で高
温にさらされるとアンモニアガス等の気体を発生するた
めと考えられる。これに対し酸化層を有するAλN基体
上に形成したガラス層中には、この様なアワは生じず基
体と良好な接合を得ることができる。
このように良好なガラス層の接合が得られることは、回
路基板として非常に重要である。例えばシールを行なう
際にはキャップと基体とを接合する必要があるが、この
ときガラスによる封止を行なうことができる。リードフ
レームと基体との接着を考えた場合もガラス接合を用い
ることができる。また、印刷多層配線を行なう場合、層
間絶縁のための誘電体層が必要であるが、ガラス層をそ
の誘電体層として用いることができる。
さらに基板上に抵抗体を形成する場合、特に有利となる
。抵抗体ペーストは一般にガラスに導体粉が分散してい
るため、ガラス接合が良好に行なわれなければならない
。また、抵抗体の場合は回路設計等の点からその抵抗値
が再現性が重要である。酸化層が形成されていないAA
N1体を用いた場合は前述のごとくガラス層である抵抗
体中にアワが生じてしまうため、抵抗値のバラツキが非
常に大きいが、本発明によればアワが生じることがなく
良好な接合が得られるため、非常に抵抗値の再現性良く
、そのバラツキが小さい。
さてこの酸化層であるが、ガラス層とへλN基体との接
合強度を考慮した場合、酸化層が余り薄いとその効果が
発揮されないため0.5μm以上程度が好ましい。また
余り厚いと、酸化層とAλN基体との熱膨張率の違い等
の影響で酸化層の剥離が生じてしまうため、100μm
以下程度が好ましい。この酸化層はアルミナ、ベーマイ
ト等であるが、AアNに比較して熱伝導性に劣るため、
同程度の接合強度が得られる範囲でできるだけ薄いほう
が良く、2〜20μm程度が好ましい。
AJ2N基体上に酸化層を形成する方法としては、例え
ば、大気中における高温処理があげられる。
この熱処理温度、および処理時間により、形成される酸
化層の厚さが変化する。この高温処理の処理濃度が高く
なるにつれ処理時間が短くなるが、1000〜1300
℃、3〜0.5hr程度で行なうことが好ましい。その
他、水蒸気中等の酸化性雰囲気中での熱処理(空気中に
比べ比較的低温でよく、100〜140℃程度でよい。
2〜3気圧等の高圧下で行なうことが好ましい。)、酸
性液中での浸漬等各種の方法があげられる。
本発明に用いるAλN基体は、AλN原料にY。
希土類元素、アルカリ土類元素等の添加物を加えて(金
属元素換算で0.01〜IElt%程度)の常圧焼結、
ホットプレスする方法、酸素を7wt%以下程度含有す
るA(N原料を用いて前記添加物を加えての常圧焼結、
ホットプレスする方法、また、実質的に添加物を加える
ことなくAλN原料単独でのホットプレスする方法等で
製造する。本発明は添加物の有無にかかわらずAfNI
I体であればどのような方法で製造されたものにでも適
用できる。
/IN基体の熱伝導率は、40W/m−K以上。
例えば100W/m−にとアルミナセラミックの20W
/m−Kに比べ格段に優れており、機械的強度40〜5
0kg/!l112(アルミナ25ka/mw+2)電
気的絶縁耐力140〜170kV/cm(アルミナ10
0 k V/cm)と回路基板として要求される特性が
アルミナ以上である。この様なAJ?Nセラミックの良
好な特性を生かして、高熱伝導性回路基板を得ることが
できるのである。本発明においては、/l! NJ1体
表面が酸化されているため、厳密にはARNとは言えな
いが、その酸化層は極めて薄いため、本発明のAλN基
板の緒特性は酸化層を有しないAぶN基体とほぼ同様で
ある。
本発明のガラス層は一般にアルミナ基体に用いられてい
るものを用いることができる。例えば、Pt)O−8i
 02−8203系や、 BaO−8i 02−820
3系等のガラスを用いることができる。AIN基体の酸
化状態の変化等の影響を考慮すると軟化点が350〜9
50℃のガラスを400〜1000℃程度の温度で接着
することが好ましい。
また、このように酸化層を有するleN基体を用いるこ
とにより、基体上に形成した厚膜パターン中にアワの発
生がないため、特に厚膜抵抗パターンを形成した場合そ
の抵抗値を再現性良く形成できるというメリットを有す
る。厚膜抵抗ペーストとしては、やはりアルミナ用等の
一般に用いられているものでよく、例えば、Ru O2
ペースト。
LaFaペースト等を用いることができる。また、導体
ペーストとしても通常のAa、Au、Cu。
Ni、AJ!ペースト等を用いることができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、leN基体上に導
体層およびガラス層を強固に接合することができ、Aλ
Nセラミックの電気的絶縁性、11械的強度を生かした
高熱伝導性回路基板を得ることができる。
この回路基板は比較的発熱量の多い、高密度実装用、パ
ワー半導体搭載用として好適である。
[発明の実施例] 以下に、本発明の詳細な説明する。
(実施例1) Y2O2を3wt%含有するAλN基体を大気中125
0℃、1hrの条件で酸化処理をおこなった。
得られたAλN基体表面には6μmのAλ203層が形
成されていた 次いで所定の部位にガラスペースト(日本電気ガラス1
30120M )を塗布し脱バインダーの後、350℃
、 5sin、の条件で仮焼した。その後、4270イ
製のリードフレームを乗せ420°C,1omtn、の
条件で本焼成を行なった。次いで、ICをマウント、ボ
ンディングの後、アルミナ製のキャップを前記ガラスを
用いて420℃、10a+in、の条件で焼成接合し封
着した。
ガラス層中にはアワは確認されず良好な接合が実現され
ていることが確認された。接合強度はリードフレーム、
キャップとも破断に対する垂直加重で500g以上と充
分実用上問題のない値を示した。
熱抵抗はアルミナの同様のCERDIP28ピンのパッ
ケージの場合の15%減でめった。従ってアルミナの場
合1Wしか入力できなかったものが1.2Wまで入力で
きることになった。
(実施例2) AλN基体を10%リン酸液に浸漬し、酸化処理を行な
った。基体表面には3μmの酸化被膜が形成されていた
。この/l!N基体上に、Auペースト(dupont
9791 )を325メツシユパターンで印刷し、常温
に10s+in、放置の後、120℃、 10m1n、
の条件で乾燥し、続いて850℃、10m1n、の条件
で焼成した。誘電体層として上下導体層導通用の貫通孔
を有するようにガラスペースト(dupont995G
>を印刷形成し、上記条件と同様のブOセスで焼成した
。このガラス層はARN1体と良好な接着を形成してい
た。この工程を3回繰返し、3層配線を実現した。各層
間でのショートもなく、また、接合強度も充分であり、
信頼性の高いものであった。
(実施例3) 5%(7)Y203 e含有t6AJ!N1体e 12
1℃2気圧の水蒸気中にいれ168h r放置し、酸化
処理を行なった。基体表面には3〜5μmのベーマイト
III(AJ!203ライク)が形成されていた。
次いでAa−Pdペースト(ESL9601)を所定の
パターンで印刷し125℃、 10m1n 、の条件で
乾燥した襖、930℃、 10m1n 、の条件で焼成
して導体路を形成した。次にガラス層として抵抗ペース
ト(dupOnt16シリーズ 100にΩ10.1に
Ω/口。
10にΩ/口、 1000にΩ/口)を250メツシユ
のスクリーンを用いて印刷した。850℃、 101i
n。、空気中の条件で焼成したところ、抵抗体中にはア
ワが生じず良好な接着が得られ、抵抗値は全て±15%
以内に納まった。
比較例として酸化処理のない/IN基体上に同様に抵抗
体を形成したところ、約±30%と非常に大きいバラツ
キを示した。この傾向は、焼結助剤を含有しないホット
プレスによる/l!N1体でも同様であった。
以上実施例で説明したように、添加物を含むと含まない
とにかかわらずINI体上に酸化層を形成することによ
り、導体層の接合、およびガラス層の接合が可能となり
、AλN基体の持つ高熱伝導性、高耐圧性1機械的強度
を十分に利用して高熱伝導性回路基板を得ることができ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 窒化アルミニウムセラミック基体上に形成された酸化層
    を介してガラス層が形成されたことをことを特徴とする
    高熱伝導性回路基板。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6246986A (ja) * 1985-08-22 1987-02-28 住友電気工業株式会社 窒化アルミニウム基板およびその製造方法
JPH02174184A (ja) * 1988-12-26 1990-07-05 Toshiba Corp 厚膜回路基板
EP0381242A1 (en) * 1989-02-03 1990-08-08 Mitsubishi Materials Corporation Substrate used for fabrication of thick film circuit
JPH02207554A (ja) * 1989-02-07 1990-08-17 Mitsubishi Metal Corp 放熱性のすぐれた半導体装置用基板
JPH02210894A (ja) * 1989-02-10 1990-08-22 Mitsubishi Metal Corp 内部に導体、抵抗体を配線したAlN多層基板の製造方法
JPH02263445A (ja) * 1988-12-23 1990-10-26 Toshiba Corp 窒化アルミニウム基板およびそれを用いた半導体装置
US5352482A (en) * 1987-01-22 1994-10-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Process for making a high heat-conductive, thick film multi-layered circuit board
EP0688047A1 (en) 1994-06-13 1995-12-20 Mitsubishi Materials Corporation Aluminium nitride substrate and method of producing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5075208A (ja) * 1973-11-07 1975-06-20
JPS578176A (en) * 1980-06-20 1982-01-16 Seiko Epson Corp High speed thermal printer head
JPS59121175A (ja) * 1982-12-28 1984-07-13 株式会社東芝 放熱体の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5075208A (ja) * 1973-11-07 1975-06-20
JPS578176A (en) * 1980-06-20 1982-01-16 Seiko Epson Corp High speed thermal printer head
JPS59121175A (ja) * 1982-12-28 1984-07-13 株式会社東芝 放熱体の製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6246986A (ja) * 1985-08-22 1987-02-28 住友電気工業株式会社 窒化アルミニウム基板およびその製造方法
US5352482A (en) * 1987-01-22 1994-10-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Process for making a high heat-conductive, thick film multi-layered circuit board
JPH02263445A (ja) * 1988-12-23 1990-10-26 Toshiba Corp 窒化アルミニウム基板およびそれを用いた半導体装置
JPH02174184A (ja) * 1988-12-26 1990-07-05 Toshiba Corp 厚膜回路基板
EP0381242A1 (en) * 1989-02-03 1990-08-08 Mitsubishi Materials Corporation Substrate used for fabrication of thick film circuit
JPH02207554A (ja) * 1989-02-07 1990-08-17 Mitsubishi Metal Corp 放熱性のすぐれた半導体装置用基板
JPH02210894A (ja) * 1989-02-10 1990-08-22 Mitsubishi Metal Corp 内部に導体、抵抗体を配線したAlN多層基板の製造方法
EP0688047A1 (en) 1994-06-13 1995-12-20 Mitsubishi Materials Corporation Aluminium nitride substrate and method of producing the same

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