JPS61291480A - 窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物 - Google Patents

窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物

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JPS61291480A
JPS61291480A JP13157085A JP13157085A JPS61291480A JP S61291480 A JPS61291480 A JP S61291480A JP 13157085 A JP13157085 A JP 13157085A JP 13157085 A JP13157085 A JP 13157085A JP S61291480 A JPS61291480 A JP S61291480A
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奥野 晃康
正一 渡辺
生駒 和彦
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、絶縁基板、ヒートシンク、レーザー用チュー
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
ニウム製基材の表面処理組成物に関するものであり、特
に、窒化アルミニウム製基材の焼結と表面処理が同時に
行なえる窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物に関
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A120m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)、5
iC(炭化硅素)、Bed(ベリリア)、AiN(窒化
アルミニウム)、St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
できる大きさ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。8eO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ーチュー
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、A立N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。
又、例えば、特開昭50−75208や特開昭59−4
0404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、AiN基板表面に金属酸化物を設け、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。
第1発明の窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物は
、 窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物であって、 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
上記窒化アルミニウム基材と同成分の0.1〜50重量
部と、 からなることを特徴とする。
第2の発明の窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物
は、第1の発明の組成に加えて、Ti。
Zr 、Nb 、V、Mnの水素化物、酸化物から選ば
れた1種又は2種以上を含むものである。即ち、第2の
発明の窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物は、 窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物であって、 W、Mo及びこれらの硼化物、炭化物から選ばれた1種
又は2F1以上の100重量部と、窒化アルミニウム又
は上記窒化アルミニウム製基材と同成分の0.1〜50
重量部と、Ti 、Zr 、Nb 、V、Mnの水素化
物、酸化物から選ばれた1種又は2種以上の0.1〜1
0重量部と からなることを特徴とする。。
第1の発明及び第2の発明において、窒化アルミニウム
(A立N)又は表面処理されるA立N製基材と同成分が
、上記範囲より少ないと表面処理組成物によって形成さ
れる表面処理層とAiN製基材との結合が十分ではなく
なり、又、逆に上記範囲より多いと上記表面処理層の焼
結性が低下し、メタライズ性が十分ではなくなる。
さらに第2の発明において、Ti、Zr、Nb。
V、Mnの水素化物、酸化物から選ばれた1種又は2種
以上が、上記範囲より少ないとこれらの化合物の添加に
よる基材と表面処理層との結合の強化という効果がなく
、又逆にこの範囲より多いと基材と表面処理層との結合
は低下する。
又、第1の発明及び第2の発明は通常、セラミツク粉末
をペースト化するために用いる結合剤や溶剤を加えて使
用される。例えば結合剤としては、エチルセルロース、
ブチルカルピトール等をあげることができ、又、溶剤と
してはアセトン、メチルエチルケトン、トルエン、エス
テル等をあげることができる。。
本発明によって表面処理されるAIN製基材は、AiN
のみでも、又焼結性の向上等を目的として希土類酸化物
(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。
本発明の窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物は、
窒化アルミニウム製基材粉末の成形体上にスクリーン印
刷等で印刷され、上記基材と同時に非酸化性雰囲気中で
焼成する、あるいは、窒化アルミニウム製基材の焼結体
にスクリーン印刷等によって印刷したのち非酸化性雰囲
気中で焼成する等の方法によって前述の表面処理層を形
成する2尚、上記表面処理層の厚さは、基材との結合や
気密性が十分であるために、1μII以上であることが
好ましく、又、基材と表面処理層との熱膨張率差による
剥離等を防ぐために、50μm以下であることが好まし
い。
本発明の表面処理組成物は、前述の如く窒化アルミニウ
ム製基材上に表面処理層を形成する。その後、例えば表
面処理層にNiメッキを施してからロウ付けすることに
よって窒化アルミニウム製基材と金属とを接合すう。
尚、本発明をAAN製多層基板の製造に用いる場合、W
若しくはMoの割合を組成の範囲内で多くすることによ
り、上記表面処理層の導電性を高め表面処理層自体を基
板の内部配線として利用できる。
[作用] 第1の発明及び第2の発明の組成物中のA立N、あるい
はメタライズされるAiN製基材と同成分は、前述の本
組成物によって形成される表面処理層とAiN製基材と
を結合する。又上記組成物中のW、Moあるいはこれら
の硼化物、炭化物は、表面処理層の金属との濡れ性を改
善して表面処理層と金属とを結合する。
第2の発明は上述の作用に加えて、Ti、Zr。
Nb 、V、Mnの水素化物、酸化物から選ばれた1種
又は2種以上を含むことにより、前述の表面処理層とA
iN製基材との結合をより強固にするものである。
Ti 、Zr 、Mnの水素化物、酸化物は、焼成時に
窒化アルミニウム粒子表面に存在する酸素によって生成
するAizOsと反応して、スピネルを形成し、このス
ピネルによって窒化アルミニウム製基材と表面処理層と
の結合がより強固になる。
又Nb、Vの水素化物、酸化物は、焼成時に上述のAj
LzOaと反応して液相を生成し、この液相によって窒
化アルミニウム製基材と表面処理層との結合がより強固
になる。特に、窒化アルミニウム製基材が窒化アルミニ
ウム単味であると上記効果が大きい。
[発明の効果] 第1の発明の窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物
は、WlMo又はそれらの硼化物、炭化物と、A立Nあ
るいはAiN製基材と同成分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、本発明を用いることにより、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
。そのため、従来困難であった窒化アルミニウム製基板
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。
第2の発明を用いることにより、第1の発明に加えて、
特に窒化アルミニウム製基材が窒化アルミニウム単味の
時により強固な金属とAIN製基材との接合が可能とな
った。
[実施例] 第1の発明の一実施例について第1表により説明する。
本実施例の窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物は
、第1表に示す第1成分100重量部、第2成分O〜6
0重量部をアセトン中で湿式粉砕し、該粉砕物にエチル
セルロース5重量部、ブチルカルピトール30重量部を
添加混合した後にアセトンを揮発して得られた。
次いで該組成物を第1表に示す組成の基材のグリーンシ
ート上に2 X 2 mm、厚さ20μmにスクリーン
印刷し、乾燥し脱脂した後、窒素ガス中において170
0℃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、850℃で1o分間シン
ターした後に、共晶銀ローを用いて1×11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Q、5mm/
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。
尚、第1表中において表面処理組成物の第1成分とは、
W、Mo及びその硼化物、炭化物を指し、第2成分とは
、A立N及び基材と同一組成を指す。
この第2成分の量は、第1成分100重量部に対する重
量部である。
第1表の結果から、表面処理組成物は、W、 Moある
いはそれらの硼化物、炭化物の他に、AiNあるいは基
材と同成分を0.1〜50重量部含むことがビール強度
が大きいために必要であることがわかる。尚、第1表に
記載されなかった組合せについても同様に試験した所、
第1表の結果と同様に表面処理組成物は、W、Moある
いはそれらの硼化物、炭化物の他に、AiNあるいは基
材と同成分を0.1〜50重農部含むことがビール強度
が大きいために必要であることが認められた。
第2の発明の一実施例について第2表により説明する。
本実施例は、第2表に示す表面処理組成物を第2表の所
定量で混合し、第1の発明の一実施例と同様にして表面
処理層を得た。
次いで第1の発明の一実施例と同様にしてビール強度を
測定した。
第2表の結果より、表面処理組成物は第1の発明の組成
に加えて、Ti 、 Zr 、Nb 、V、Mnの水素
化物、酸化物を0.1〜10重量部含むと第1の発明に
比べてよりビール強度が大きくなることがわかった。尚
、第2表に記載されなかった組合せについても同様の試
験を行なった所、第2表の結果と同様に、表面処理組成
物が第1の発明の組成に加えて、Ti 、Zr 、Nb
 、V、Mnの水素化物、酸化物を0.1〜10重量部
含むと第1の発明に比べてよりビール強度が大きくなる
ことが認められた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物であつて
    、 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窒化アルミニウム基材と同成
    分の0.1〜50重量部と 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
    面処理組成物。 2 窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物であつて
    、 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窒化アルミニウム製基材と同
    成分の0.1〜50重量部と、 Ti、Zr、Nb、V、Mnの水素化物、酸化物から選
    ばれた1種又は2種以上の0.1〜10重量部と 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
    面処理組成物。
JP13157085A 1985-05-13 1985-06-17 窒化アルミニウム製基材の表面処理組成物 Granted JPS61291480A (ja)

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