JPS61281089A - 窒化アルミニウム製基材の表面構造 - Google Patents
窒化アルミニウム製基材の表面構造Info
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- JPS61281089A JPS61281089A JP11917485A JP11917485A JPS61281089A JP S61281089 A JPS61281089 A JP S61281089A JP 11917485 A JP11917485 A JP 11917485A JP 11917485 A JP11917485 A JP 11917485A JP S61281089 A JPS61281089 A JP S61281089A
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- aluminum nitride
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、絶縁基板、ヒートシンク、レーザ用チューブ
等に高熱伝導性絶縁材料として使用される窒化アルミニ
ウム焼結体のメタライズに関するものであり、特に、窒
化アルミニウムの焼結とメタライズが同時に行なえる窒
化アルミニウム製基材の表面構造に関する。
等に高熱伝導性絶縁材料として使用される窒化アルミニ
ウム焼結体のメタライズに関するものであり、特に、窒
化アルミニウムの焼結とメタライズが同時に行なえる窒
化アルミニウム製基材の表面構造に関する。
［従来の技術］
近年、電子機器の小形化や機能向上に対する要求は極め
て大きくなっており、それに伴って半導体は集積密度の
向上、多機能化、高速化、高出力化、高信頼化の方向に
急速に進展している。これらに対応して半導体から発生
する熱量はますます増加しており、従来のＡ１２０ａ基
板にかわる放熱能力の大きい基板が要求されるようにな
っている。又、その他の分野、例えば各種の熱機関や産
業機器等においても高出力化が進んでおり、それに伴っ
て、より放熱能力の大きい材料が求められている。
て大きくなっており、それに伴って半導体は集積密度の
向上、多機能化、高速化、高出力化、高信頼化の方向に
急速に進展している。これらに対応して半導体から発生
する熱量はますます増加しており、従来のＡ１２０ａ基
板にかわる放熱能力の大きい基板が要求されるようにな
っている。又、その他の分野、例えば各種の熱機関や産
業機器等においても高出力化が進んでおり、それに伴っ
て、より放熱能力の大きい材料が求められている。
この放熱能力の大きい材料、即ち熱伝導性の高い材料と
しては、ダイヤモンド、立方晶ＢＮ（窒化硼素）、Ｓｉ
Ｃ＜炭化硅素）、Ｂｅｄ（ベリリア）、ＡＩＮ（窒化ア
ルミニウム）、８１等をあげることができる。しかし、
ダイヤモンド、立方晶ＢＮは上記のような用途に利用で
きる大きざを製造することが困難であり、又、非常に高
価である。ＳｉＣは半導体であるために電気絶縁性、誘
電率等の電気特性が悪く、絶縁材料として使用できない
。ＢｅＯは電気特性が非常に優れているが、成形時、研
削加工時等に発生する粉末が毒性をもつために国内で生
産されず、海外から求める必要があるために供給が不安
定となる恐れがある。Ｓｉは電気特性が悪く、又、機械
的強度も小さいので、基板材料としても使用は限られる
。ＡｉＮは高絶縁性、高絶縁耐圧、低誘電率などの優れ
た電気特性に加えて、常圧焼結が適用できるが、所要面
に金属層を形成したり′、又金属との接合が十分に出来
ないために、未だ高出力用の多層基板やレーザチューブ
等は開発されていないのが実情である。
しては、ダイヤモンド、立方晶ＢＮ（窒化硼素）、Ｓｉ
Ｃ＜炭化硅素）、Ｂｅｄ（ベリリア）、ＡＩＮ（窒化ア
ルミニウム）、８１等をあげることができる。しかし、
ダイヤモンド、立方晶ＢＮは上記のような用途に利用で
きる大きざを製造することが困難であり、又、非常に高
価である。ＳｉＣは半導体であるために電気絶縁性、誘
電率等の電気特性が悪く、絶縁材料として使用できない
。ＢｅＯは電気特性が非常に優れているが、成形時、研
削加工時等に発生する粉末が毒性をもつために国内で生
産されず、海外から求める必要があるために供給が不安
定となる恐れがある。Ｓｉは電気特性が悪く、又、機械
的強度も小さいので、基板材料としても使用は限られる
。ＡｉＮは高絶縁性、高絶縁耐圧、低誘電率などの優れ
た電気特性に加えて、常圧焼結が適用できるが、所要面
に金属層を形成したり′、又金属との接合が十分に出来
ないために、未だ高出力用の多層基板やレーザチューブ
等は開発されていないのが実情である。
［発明の解決しようとする問題点］
この様に、ＡｉＮは、金属との濡れ性が悪いために、メ
タライズできず上記材料としての使用は困難であった。
タライズできず上記材料としての使用は困難であった。
又、例エバ、特開ｗａ５０−７５２０８や特開昭５９−
４０４０４のように、Ａ立Ｎ基板表面を酸化させてから
メタライズしたり、特開昭５３−１０２３１０のように
、先ず、ＡＭＮＩ板表面に金Ｉｌｌ！！化物を設け、そ
の後にメタライズする等の技術が知られているが、いず
れも焼結体表面にメタライズすることは出来ても、十分
な接合強度を得ることができなかった。又基板材料とし
ても基板の多層化を目的とする同時焼成法には適用する
ことが出来ないといった欠点を有していた。
４０４０４のように、Ａ立Ｎ基板表面を酸化させてから
メタライズしたり、特開昭５３−１０２３１０のように
、先ず、ＡＭＮＩ板表面に金Ｉｌｌ！！化物を設け、そ
の後にメタライズする等の技術が知られているが、いず
れも焼結体表面にメタライズすることは出来ても、十分
な接合強度を得ることができなかった。又基板材料とし
ても基板の多層化を目的とする同時焼成法には適用する
ことが出来ないといった欠点を有していた。
［問題点を解決するための手段〕
本発明は上記問題点を解決するために次の手段を採用し
た。
た。
本発明の窒化アルミニウム製基材の表面構造は、窒化ア
ルミニウム製基材上に、 Ｗ、Ｍｏ及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種
又は２種以上の１００重量部と、窒化アルミニウム又は
上記基材の成分の０．１〜５０重量部とからなる第１１
１と、 Ｗ、Ｍｏ及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種
又は２種以上からなる第２層と、からなることを特徴と
する。
ルミニウム製基材上に、 Ｗ、Ｍｏ及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種
又は２種以上の１００重量部と、窒化アルミニウム又は
上記基材の成分の０．１〜５０重量部とからなる第１１
１と、 Ｗ、Ｍｏ及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種
又は２種以上からなる第２層と、からなることを特徴と
する。
窒化アルミニウム製基材は、窒化アルミニウムのみでも
、又焼結性の向上等を目的として希土類酸化勘（例えば
イツトリア）又はアルカリ土類酸化物（例えばカルシア
）等の、通常、使用される焼結助剤を含んでもよい。
、又焼結性の向上等を目的として希土類酸化勘（例えば
イツトリア）又はアルカリ土類酸化物（例えばカルシア
）等の、通常、使用される焼結助剤を含んでもよい。
Ｗ、Ｍｏ及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種
又は２種以上の１００重量部と、窒化アルミニウム又は
上記基材の成分の０．１〜５０重量部とからなる第１１
において、窒化アルミニウム又は上記基材の成分が、上
記範囲より少ないと基材と第１１１との結合が十分では
なくなり、逆に上記範囲より多いと第１層と第２層との
結合が十分ではなくなる。
又は２種以上の１００重量部と、窒化アルミニウム又は
上記基材の成分の０．１〜５０重量部とからなる第１１
において、窒化アルミニウム又は上記基材の成分が、上
記範囲より少ないと基材と第１１１との結合が十分では
なくなり、逆に上記範囲より多いと第１層と第２層との
結合が十分ではなくなる。
尚、第１層の厚さは基材と第１層の結合が十分電気伝導
性が良好であるために４０μｍ以下が好ましい。
性が良好であるために４０μｍ以下が好ましい。
さらに、第１層及び第２層の厚さの合計は、基材との結
合や気密性が十分であるために、１μＩ以上であること
が好ましく、又、基材と、第１層及び第２７ｉｌとの熱
膨張率差による剥離等を防ぐために第ｉｌｌ及び第２層
の厚さの合計は５０μｍ以下であることが好ましい。
合や気密性が十分であるために、１μＩ以上であること
が好ましく、又、基材と、第１層及び第２７ｉｌとの熱
膨張率差による剥離等を防ぐために第ｉｌｌ及び第２層
の厚さの合計は５０μｍ以下であることが好ましい。
本発明は、例えば、Ａ立Ｎが主成分であるグリーンシー
トに第１１１．第２層となる成分をスクリーン印刷しＡ
立Ｎの焼成と同時に形成される。
トに第１１１．第２層となる成分をスクリーン印刷しＡ
立Ｎの焼成と同時に形成される。
さらに、本発明の表面構造は、例えば第２層にＮ１メッ
キを施した後にロウ付けすることによって金属と接合す
ることが可能である。
キを施した後にロウ付けすることによって金属と接合す
ることが可能である。
［作用］
本発明は、ＷＳＭｏ及びこれらの硼化物、炭化物から選
ばれた１種又は２種以上と、Ａ立Ｎ又は基材の成分とを
含む第１層が基材と第２層との間に介在することによっ
て基材と第２層を結合させている。即ち、第１層中のＡ
！ＬＮ又は基材の成分が基材と結合し、第１層中のＷ、
Ｍｏあるいはそれらの硼化物、炭化物が第２１１と結合
するのである。第２層の成分と金属との接合は容易であ
るので本発明の表面構造を用いることによってＡ立Ｎ製
基材と金属とを接合することができ、又基板回路として
電導性を必要とする場合にはこの第２層によってその役
割を果すことが出来る。
ばれた１種又は２種以上と、Ａ立Ｎ又は基材の成分とを
含む第１層が基材と第２層との間に介在することによっ
て基材と第２層を結合させている。即ち、第１層中のＡ
！ＬＮ又は基材の成分が基材と結合し、第１層中のＷ、
Ｍｏあるいはそれらの硼化物、炭化物が第２１１と結合
するのである。第２層の成分と金属との接合は容易であ
るので本発明の表面構造を用いることによってＡ立Ｎ製
基材と金属とを接合することができ、又基板回路として
電導性を必要とする場合にはこの第２層によってその役
割を果すことが出来る。
第１図は本発明の一例の構造を示す電子顕微鏡写真であ
る。第２図はその一部を拡大した模式図であって基材と
第１層、第１層と第２層、第２層と銀ローの結合が強固
であることがわかる。尚、本例における基材は／ｌｌＮ
＋１重量％ＣａＯ１第１１１はＷ＋２０重量％の基材成
分、第２１１はＷである。
る。第２図はその一部を拡大した模式図であって基材と
第１層、第１層と第２層、第２層と銀ローの結合が強固
であることがわかる。尚、本例における基材は／ｌｌＮ
＋１重量％ＣａＯ１第１１１はＷ＋２０重量％の基材成
分、第２１１はＷである。
［発明の効果１
本発明の窒化アルミニウム製基材の表面構造は、第１層
に、基材とＷｌＭｏ又はそれらの硼化物、炭化物からな
る第２層との中間の組成を用いることにより、窒化アル
ミニウム製基材と金属との強固な接合を可能とした。そ
のため、従来困難だった熱伝導率、電気特性に優れた性
質を持つ窒化アルミニウム製基材を電子機器や各種の産
業機器部品に使用することが可能となった。
に、基材とＷｌＭｏ又はそれらの硼化物、炭化物からな
る第２層との中間の組成を用いることにより、窒化アル
ミニウム製基材と金属との強固な接合を可能とした。そ
のため、従来困難だった熱伝導率、電気特性に優れた性
質を持つ窒化アルミニウム製基材を電子機器や各種の産
業機器部品に使用することが可能となった。
又、本発明は、窒化アルミニウムの焼結とメタライズを
同時に行なうことができるものである。
同時に行なうことができるものである。
そのため、従来困難であった窒化アルミニウム基板の多
層化が可能となり、放熱能力の大きいこれからの電子機
器に必要とされる多層基板の製造が可能となった。
層化が可能となり、放熱能力の大きいこれからの電子機
器に必要とされる多層基板の製造が可能となった。
［実施例］
本発明の一実施例について説明する。
本実施例は、平均粒径１．０μｍのＡ立Ｎ粉末に対して
１重量％のＣａＯを添加した３０Ｘ１０×５−の成形体
を基材とし、第１表に示す組成のペーストを第１層とし
て上記成形体に２ｘ ２ｍｌ。
１重量％のＣａＯを添加した３０Ｘ１０×５−の成形体
を基材とし、第１表に示す組成のペーストを第１層とし
て上記成形体に２ｘ ２ｍｌ。
厚さ１０μ層にスクリーン印刷し、さらに第１表に示す
組成のペーストを第２層として上記第１層に重ねて２
Ｘ ２＋１Ｊ厚さ１０μｍにスクリーン印刷し、脱脂後
、アンモニア分解ガス中において１７００℃で１時間焼
結して、試料とした。次いで、該焼結体表面に電解Ｎｉ
メッキによってＮｉ層を２〜５μｍの厚さに形成し８５
０℃で１０分間シンターした後に、共晶銀ローを用いて
１×１１１１のコバール（コバルトと鉄を含むニッケル
合金）板を９３０℃、５分間でロー付し、その接着強度
をビール強度として測定した。このビール強度は上記コ
バール板に接合されたリード線を接着面に対して垂直方
向に向って０ 、５ ｍｍ／ ｓｅｃの速度で引張り、
上記コバール板が焼結体から剥離したときの強度である
。
組成のペーストを第２層として上記第１層に重ねて２
Ｘ ２＋１Ｊ厚さ１０μｍにスクリーン印刷し、脱脂後
、アンモニア分解ガス中において１７００℃で１時間焼
結して、試料とした。次いで、該焼結体表面に電解Ｎｉ
メッキによってＮｉ層を２〜５μｍの厚さに形成し８５
０℃で１０分間シンターした後に、共晶銀ローを用いて
１×１１１１のコバール（コバルトと鉄を含むニッケル
合金）板を９３０℃、５分間でロー付し、その接着強度
をビール強度として測定した。このビール強度は上記コ
バール板に接合されたリード線を接着面に対して垂直方
向に向って０ 、５ ｍｍ／ ｓｅｃの速度で引張り、
上記コバール板が焼結体から剥離したときの強度である
。
第１表中において第１層の主成分とは、Ｗ、Ｍｏ及びそ
の硼化物、炭化物を指し、ａ１成分とは、ＡＡＮ及び基
材と同一組成を指す。この副成分の量は、主成分１００
重量部に対する重量部である。
の硼化物、炭化物を指し、ａ１成分とは、ＡＡＮ及び基
材と同一組成を指す。この副成分の量は、主成分１００
重量部に対する重量部である。
前述と同様のＡ立Ｎ扮末に対して１重量％のＣａＯを添
加した３０Ｘ１０×５ｗ＋ｍの成形体を基材とし、第１
１１としてＷに２０重量％の基材と同組成を加えた組成
のペーストを上記成形体に第２表に示す厚さで２×２Ｉ
ＩＩ１１に厚膜印刷し、第２層として平均粒径１．３μ
ｍのＷ粉末をペースト状にした物を上記第１層に重ねて
１０μｍの厚さで厚さで２ ｘ ２ ｍｌに厚膜印刷し
、脱脂後、アンモニア分解ガス中で１７００℃１時間焼
結して試料としビール強度を測定した。
加した３０Ｘ１０×５ｗ＋ｍの成形体を基材とし、第１
１１としてＷに２０重量％の基材と同組成を加えた組成
のペーストを上記成形体に第２表に示す厚さで２×２Ｉ
ＩＩ１１に厚膜印刷し、第２層として平均粒径１．３μ
ｍのＷ粉末をペースト状にした物を上記第１層に重ねて
１０μｍの厚さで厚さで２ ｘ ２ ｍｌに厚膜印刷し
、脱脂後、アンモニア分解ガス中で１７００℃１時間焼
結して試料としビール強度を測定した。
前述と同様のＡ立Ｎ粉末に対して１重量％のＣａＱを添
加した３０Ｘ１０Ｘ５ｉｏ＋の成形体を基材とし、第１
層と、してＷに２０重量％の基材と同組成物を加えた組
成のペーストと第２層として平均粒径１．３μｍのＷ粉
末のペーストとを上記成形体に各々同じ厚さで重ね合せ
、第１層と第２１との厚さの合計が第３表に示す厚さに
なる様に２ｘ２ｍｍにスクリーン印刷し、脱脂後、アン
モニア分解ガス中で１７００℃１時間焼結して試料とし
、ビール強度を測定した。
加した３０Ｘ１０Ｘ５ｉｏ＋の成形体を基材とし、第１
層と、してＷに２０重量％の基材と同組成物を加えた組
成のペーストと第２層として平均粒径１．３μｍのＷ粉
末のペーストとを上記成形体に各々同じ厚さで重ね合せ
、第１層と第２１との厚さの合計が第３表に示す厚さに
なる様に２ｘ２ｍｍにスクリーン印刷し、脱脂後、アン
モニア分解ガス中で１７００℃１時間焼結して試料とし
、ビール強度を測定した。
第２表
第３表
＊表中の数値は第２表、第３表ともビール強度（Ｋｇ／
＋１１１１１２）第１表の結果から、第１層はＷ、Ｍｏ
及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種又は２種
以上の他に、Ａ立Ｎあるいは基材の成分を０．１〜５０
重量部含むことが実用上の強度を得る上で必要であるこ
とがわかる。又、第２表から十分な接合強度を得る上で
第１層の厚さは０．５〜４０μｍが好ましいことがわか
る。
＋１１１１１２）第１表の結果から、第１層はＷ、Ｍｏ
及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種又は２種
以上の他に、Ａ立Ｎあるいは基材の成分を０．１〜５０
重量部含むことが実用上の強度を得る上で必要であるこ
とがわかる。又、第２表から十分な接合強度を得る上で
第１層の厚さは０．５〜４０μｍが好ましいことがわか
る。
さらに、第３表から第１層と第２層の厚さの合計は剥離
を防ぐ上で１〜５０μ詔が好ましいことがわかる。
を防ぐ上で１〜５０μ詔が好ましいことがわかる。
尚、第１表、第２表、第３表に示さなかった組成の試料
についても、同様の実験をした所、第１層は、Ｗ、Ｍｏ
及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種又は２種
以上の他にＡｉＮあるいは基材の成分を０，１〜５０重
量部含むことが実用上の強度を得る上で必要であり、又
第１層の厚さは０．５〜４０μｍであることが好ましく
、さらに第１層と第２層との厚さの合計は１〜５０μｌ
が好ましいことがわかった。
についても、同様の実験をした所、第１層は、Ｗ、Ｍｏ
及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種又は２種
以上の他にＡｉＮあるいは基材の成分を０，１〜５０重
量部含むことが実用上の強度を得る上で必要であり、又
第１層の厚さは０．５〜４０μｍであることが好ましく
、さらに第１層と第２層との厚さの合計は１〜５０μｌ
が好ましいことがわかった。
第１図は本発明の一例を示す組織縦断面図、第２図はそ
の模式図である。
の模式図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化アルミニウム製基材上に、 Ｗ、Ｍｏ及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種
又は２種以上の１００重量部と、窒化アルミニウム又は
上記基材の成分の０．１〜５０重量部とからなる第１層
と、 Ｗ、Ｍｏ及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた１種
又は２種以上からなる第２層と、 からなることを特徴とする窒化アルミニウム製基材の表
面構造。 ２ 第１層の厚さが０．５〜４０μｍである特許請求の
範囲第１項記載の窒化アルミニウム製基材の表面構造。 ３ 第１層および第２層の厚さの合計が１〜５０μｍで
ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載の窒化アルミ
ニウム製基材の表面構造。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11917485A JPS61281089A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 窒化アルミニウム製基材の表面構造 |
| US06/869,792 US4695517A (en) | 1985-05-31 | 1986-06-02 | Composite layer aluminum nitride base sintered body |
| US07/050,388 US4800137A (en) | 1985-05-13 | 1987-05-18 | Composite layer aluminum nitride base sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11917485A JPS61281089A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 窒化アルミニウム製基材の表面構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281089A true JPS61281089A (ja) | 1986-12-11 |
| JPH022836B2 JPH022836B2 (ja) | 1990-01-19 |
Family
ID=14754739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11917485A Granted JPS61281089A (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-31 | 窒化アルミニウム製基材の表面構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61281089A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62143890A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-27 | 住友電気工業株式会社 | 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体 |
| JPS63195183A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-12 | 住友電気工業株式会社 | メタライズ面を有するＡｌＮ焼結体の製造方法 |
| JPH0196068A (ja) * | 1987-10-07 | 1989-04-14 | Nippon Chemicon Corp | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| JPH01100066A (ja) * | 1987-10-10 | 1989-04-18 | Nippon Chemicon Corp | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| JPH01300584A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-05 | Toshiba Corp | 多層配線回路基板 |
| JPH0218371A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-22 | Murata Mfg Co Ltd | ＡｌＮ体のタングステンメタライズ構造 |
| JPH0255281A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-23 | Murata Mfg Co Ltd | ＡｌＮ基板のＷメタライズ構造 |
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| JP2011241117A (ja) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Tokuyama Corp | メタライズド窒化アルミニウム基板の製造方法 |
| US8362400B2 (en) | 2008-10-24 | 2013-01-29 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic junction member, ceramic heater and gas sensor |
-
1985
- 1985-05-31 JP JP11917485A patent/JPS61281089A/ja active Granted
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