JPS6230159B2 - - Google Patents

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JPS6230159B2
JPS6230159B2 JP57102202A JP10220282A JPS6230159B2 JP S6230159 B2 JPS6230159 B2 JP S6230159B2 JP 57102202 A JP57102202 A JP 57102202A JP 10220282 A JP10220282 A JP 10220282A JP S6230159 B2 JPS6230159 B2 JP S6230159B2
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JP
Japan
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sintered body
sic
metallized layer
powder
layer according
Prior art date
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Application number
JP57102202A
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English (en)
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JPS58223678A (ja
Inventor
Hideo Suzuki
Satoshi Ogura
Osamu Asai
Kunio Myazaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to DE8383303456T priority patent/DE3373894D1/de
Priority to EP83303456A priority patent/EP0097058B1/en
Priority to KR1019830002696A priority patent/KR840005060A/ko
Priority to US06/504,787 priority patent/US4663649A/en
Publication of JPS58223678A publication Critical patent/JPS58223678A/ja
Publication of JPS6230159B2 publication Critical patent/JPS6230159B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
（発明の対象） 本発明は新規な金属化層を有するSiC焼結体と
その製法に関する。 （従来技術） セラミツクス焼結体への金属化はセラミツクス
多層配線基板の導体部形成のために欠くことので
きない重要な技術である。この金属化法には厚膜
や薄膜を形成する方法、無電解メツキ法等があ
る。 酸化物系のアルミナセラミツクス焼結体への金
属化法として、Mo粉末とMn粉末を含む金属化用
組成物を焼結体表面に塗布し、焼成して金属化層
を作り、しかる後Niメツキ、Cuメツキを施して
ロウ付するのが一般的である。 特開昭53−77212号公報には、アルミナ及びベ
リリア焼結体への金属膜の形成法が示されてい
る。この方法はセラミツクス基体表面に粒状金属
粉末の層を配置し、高温下において結合剤に暴露
して、金属粉末と結合剤との共融溶液を形成さ
せ、その共融溶液が金属粉末及び基体表面を濡ら
すことによつて金属粉末を基体に直接結合させる
ものである。 しかし、この方法そのままでは非酸化物系セラ
ミツクス焼結体に対して接合強度の高い金属膜が
形成できない欠点があつた。 特開昭55−113683号公報には、非酸化物系セラ
ミツクス焼結体への金属化用組成物及びその金属
化方法が示されている。この組成物は炭化珪素と
の濡れ性の高い金属と低熱膨脹、高融点の金属と
からなるものであり、また、この組成物をペース
ト状にして焼結体上に塗布し、非酸化性雰囲気中
で焼成する方法が示されている。しかし、この組
成物では半田の濡れ性が低い欠点がある。 （発明の要点） (1) 発明の目的 本発明の目的は、半田の濡れ性及び接着強度の
高い金属化層を有するSiC焼結体とその製法を提
供するにある。 特に、本発明の目的は室温で0.4cal／cm・
sec・℃以上の熱伝導率及び室温で４×10-6／℃
以下の熱膨脹率を有し、室温で電気絶縁性を有す
るSiC焼結体に対する半田の濡れ性及び接着強度
の高い金属化層を有する電気的装置の基板用SiC
焼結体とその製法を提供するにある。 (2) 発明の説明 本発明は、SiCを主成分とする高密度焼結体の
所望表面に金属薄膜を有するものにおいて、周期
律表のｂ及び族から選ばれた１種以上の金属
及び合金の１種以上と、シリコン酸化物とガラス
質を形成するＰ、Ｂ、Bi、Zn、Pb、As、Sb、
Ge、Te、Sn、Al及びＳの１種からなる結合剤と
を含み、かつ前記焼結体表面に形成されたシリコ
ン酸化膜と前記結合剤の酸化物との融合層を介し
て前記焼結体に結合していることを特徴とする金
属化層を有するSiC焼結体にある。 酸化物系セラミツクス焼結体へのメタライズ層
の接合機構は、Ｗ−Moペーストの例をとると、
ペースト中に含むガラス成分を溶融させ、その溶
融物と焼結体との反応を生じさせることによつて
接着していると考えられている。しかし、SiCを
主成分とする焼結体のように酸化物同志の反応が
少ないものではペーストの溶融ガラスは容易には
その焼結体と反応せず、多くの気泡が発生して、
簡単には結合できなかつた。SiC焼結体はその表
面にシリコン酸化物を形成させ、その酸化物と融
合してガラス質を形成する結合剤を使用すること
により焼結体と金属薄膜との界面に融合層が形成
され、強固な結合が得られることを見い出した。 (3) 金属薄膜 周期律表のｂ及び族から選ばれた１種以上
の金属及び合金の１種以上はSiC焼結体表面に導
体及び抵抗体等を形成するのに必要なものであ
る。これらの金属及び合金は主成分とすることが
好ましく、より好ましくは金属薄膜中、80重量％
以上である。これらの元素として、Au、Cu、
Ag、Fe、Ni、Co、Pt、Rh、Ru、Pd、Os、Irが
ある。金属薄膜の厚さは50μｍ以下がよい。 導体には、Au又はCuを主成分とするのが好ま
しく、Cuに対してはCu−Ｐ合金及びAuに対して
はＢ−Ｐ合金、Bi及びGeの１種以上からなる結
合剤が好ましい。 (4) 融合層 金属薄膜はSiC焼結体にガラス質となり得る酸
化物を含む融合層によつて強固に結合される。融
合層の厚さは処理温度、時間によつてコントロー
ルされるが、熱伝導率及び導電率を考慮すると５
μｍ以下の厚さが好ましい。融合層はSiC焼結体
と金属薄膜との界面にのみ形成されるもので、
SiC焼結体表面に形成されたシリコン酸化物と
Ｐ、Ｂ、Bi、Zn、Sn、Sb、As、Ge及びTeから
なる酸化物の１種以上との複合酸化物からなり、
強固な結合が得られる。 (5) SiC焼結体 焼結体は、SiCを主成分とし、室温の熱伝導率
が0.4cal／cm・sec・℃以上及び室温の熱膨脹率
が４×10-6／℃以下のものが好ましい。この焼結
体は、SiCを90重量％以上とし、これにBe、Be化
合物及びBNの１種以上を含み、理論密度の90％
以上の密度に焼結することによつて得られ、更に
室温で107Ωcm以上の比抵抗を有する電気絶縁性
を有する焼結体が得られる。また、この焼結体
は、Be0.1〜５重量％のBe、酸化ベリリウム及び
炭化ベリリウムの１種以上、遊離炭素0.4重量
％、Al0.1重量％及びB0.1重量％、残部が実質的
にSiCからなるものが好ましい。 (6) 製 法 本発明は、SiCを主成分とする高密度焼結体の
所望表面に金属薄膜を形成する方法において、周
期律表のｂ及び族から選ばれた１種以上の金
属及び合金粉末の１種以上と、シリンコ酸化物と
ガラスを形成するＰ、Ｂ、Bi、Zn、Pb、As、
Sb、Ge、Te、Sn、Al及びＳの１種からなる結合
剤とを含む混合物を前記焼結体の所望表面に配置
し、次いで前記結合剤表面に酸化物が形成する酸
化性雰囲気中で加熱し、前記焼結体表面に形成さ
れた酸化膜と前記結合剤表面に形成された酸化物
とを融合させて前記焼結体と前記薄膜との界面に
融合層を形成させ、前記薄膜を前記焼結体に結合
させることを特徴とする金属化層を有するSiC焼
結体の製法にある。 (7) 酸化性雰囲気 酸化性雰囲気は焼成温度で金属及び合金粉末が
酸化されない程度に酸素及び水分の１種以上を含
む雰囲気が好ましく、特にAu、Pt、Ag等の大気
中での加熱で酸化しない金属は大気中で行うのが
好ましい。大気中で加熱する場合には、加熱中新
しい空気を炉中に送り込むやり方が好ましい。 Cu、Ni等の大気中で酸化する金属粉末の場合
は、これらの金属粉末が酸化しない程度の酸化性
雰囲気中で加熱するのが好ましく、特にCu粉を
使用する場合には、水の中を通した加湿不活性ガ
ス中で加熱するのが好ましい。 (8) 加 熱 加熱焼成は金属粉末及び合金粉末の融点より低
い温度で行い、かつ金属粉末及び合金粉末と結合
剤とが合金化して溶融する温度以上又は結合剤の
融点以上の温度で行うのが好ましい。有機物を含
むペースト又は液体を塗布したもものを焼成温度
に加熱された炉中に挿入して急激に加熱すると塗
布剤が剥離するので、ゆつくり加熱するか、又は
100℃前後で一旦加熱して有機物を揮発させてか
ら焼成温度に上げるのが好ましい。焼成温度は、
Cuの場合は700〜1050℃、Auの場合は700〜1000
℃が好ましい。 焼結体は混合物を配置する前に予め酸化処理を
施し、焼結体表面にシリコン酸化物を形成させる
のが好ましい。酸化処理は大気中で、その温度を
500〜800℃とするのが好ましい。 (9) 金属粉末及び合金粉末 金属薄膜を構成する金属及び合金粉末は微細な
ほどよく、特にそれら平均粒径は５μｍ以下が好
ましい。 (10) 結合剤 結合剤はSiC焼結体に形成されたシリコン酸化
物とガラス質を形成させるものでなければ金属薄
膜の強固な結合が得られない。シリコン酸化物と
融合してガラス質を形成する元素としてＰ、Ｂ、
Bi、Zn、Sn、As、Sb、Ge及びPbがあり、結合
剤としてこれらの金属及び合金の１種以上からな
る。これらの金属は酸化性雰囲気中で加熱するこ
とによつて酸化物が形成され、SiC焼結体表面に
形成されたシリコン酸化物と焼成温度で複合酸化
物となり、焼結体と金属薄膜との界面にのみガラ
ス質と思われる融合層が形成され、金属薄膜を強
固に結合される。これらの結合剤は半田との濡れ
性を損うことがない。 結合剤は粉末で使用するのが好ましく、金属薄
膜を形成する金属及び合金粉末に0.01〜30重量％
の結合剤を混合して使用するのが好ましい。特
に、この混合粉末に有機物を添加して糊状又はス
ラリー状ペーストにして用いるのが好ましい。粉
末の結合剤は金属及び合金粉末の平均粒径より小
さいものが好ましい。 (11) ペースト ペーストは、金属薄膜を形成するｂ及び族
から選ばれた１種以上の金属及び合金粉末の１種
以上と、シリコン酸化物とガラス質を形成する前
述の結合剤とを含む混合物に有機物を添加して糊
状としたものである。 ペーストは、スクリーン印刷、刷毛塗り、ブラ
シユバンド、スプレー、浸漬によつて焼結体の所
望表面に塗布することができる。 有機物には、カルビトールアセテート、ブチル
カルビトール、テレピネオール等の溶媒で稀釈さ
れたエチルセルローズ、ニトロセルローズ、アク
リル樹脂等が用いられる。ペーストとして用いら
れる場合には、有機物は溶媒で５〜30倍に稀釈し
て混合粉末中に10〜50重量％添加される。 ペーストとして使用される場合の結合剤として
前述のＰ合金が好ましく、Ｐ合金は金属薄膜を構
成する金属及び合金より融点が低いものが好まし
い。Ｐ合金として、Pb、Pr、Pt、Ru、Re、Rh、
Pd、Sn、Sb、Ta、Te、Th、Ti、Ｖ、Ｗ、Zn、
Zr、Mo、Nb、Ni、Bi、Cd、Co、Ce、Cr、Cu、
Fe、Ge、In、Ga、Mg、Mn、Al、Ｂの１種以上
とＰとの合金が使用可能であると思われる。 特に、Au粉末と0.1〜３重量％（Ｂ−Ｐ）合金
粉末、0.1〜５重量％Ge粉及び0.5〜10重量％Bi粉
とを含み、これに前述の有機物を含むペーストは
大気中焼成するとSiC焼結体に対する結合性が高
く、かつSi半導体素子の直接々合性が高い。Ｂ−
Ｐ合金はP40〜60重量％を含む合金粉末が好まし
い。 Cu粉末と（Cu−５〜20重量％Ｐ合金）粉末５
〜20重量％とを含み、これに前述の有機物を含む
ペーストは加湿不活性ガス中で焼成することによ
つてSiC焼結体に対する結合性が高く、かつ半田
の濡れ性が高いものが得られる。 (12) 本発明の応用例 本発明は、SiCを主成分とする焼結体を基板と
するその所望表面に、周期律表のｂ及び族か
ら選ばれた１種以上の金属及び合金の１種以上
と、シリコン酸化物とガラス質を形成する前述の
結合剤とを含む金属薄膜が形成され、該薄膜上に
回路素子が載置されているものであつて、前記薄
膜は前記焼結体表面に形成された酸化膜と前記結
合剤表面に形成された酸化膜との融合層によつて
前記焼結体に接合していることを特徴とする電気
的装置として適用可能である。 前記回路素子は導体である前記金属薄膜上に半
田で接合されたコンデンサ及び導体である前記金
属薄膜上に該薄膜と直接反応して接合された半導
体素子等からなる。 前記金属薄膜として、Auに対しBP合金、Bi及
びGeの１種以上を結合剤として用いたものは、
該薄膜上にSiからなる半導体素子を直接強固に接
合させることができる。 SiCを主成分とする高密度焼結体からなる基板
として、Be0.1〜５重量％のBe、Be酸化物、Be炭
化物の１種以上を含有し、残部が実質的にSiCか
らなり、理論密度の90％以上に焼結されたもの
は、室温の比抵抗が107Ωcm以上、室温の熱伝導
率が0.4cal／cm・sec・℃以上及び室温の熱膨脹
率が４×10-6／℃以下のものが得られ、電気的装
置として放熱性の高いものが得られる。 前述のBe及びBe化合物の１種以上を含む焼結
体は、その表面に電極として前述の如く、金属化
層を設けることによつて、室温で1000V／cmの電
界で10-9A／cm2以下の電流密度を有する非直接抵
抗体及び500〜700℃で10000〜16000のサーミスタ
定数を有するサーミスタに使用することができ
る。 (13) その他 本発明の金属薄膜上には、必要に応じて他の金
属層、例えばNiめつき、Cuめつき、半田等を形
成させることができる。 本発明の金属薄膜には、更に周期律表のａ、
ａ、ａ、ａ族の金属及び合金の１種以上を
含むことができる。これらの金属は半田との濡れ
性を損うので、金属薄膜中、５重量％以下が好ま
しい。これらの金属及び合金は粉末にして前述の
ペーストに添加して使用するのがよい。 実施例 １ 第１表及び第２表に示す組成の各粉末とCu粉
末との混合粉末に６体積％エチルセルローズを含
むブチルカルビトール溶液を20重量％添加して、
スラリーとし、ペーストを作製した。Cu粉は平
均粒径が５μｍ、結合剤の金属及び合金粉末は平
均粒径が２〜３μｍである。用いたＰ合金は、各
各Cu−14重量％Ｐ、Fe−25重量％Ｐ、Ni−14重
量％Ｐからなる組成を有するものである。 SiC焼結体を以下の方法によつて製造した。平
均粒径２μｍのSiC粉末に粒径10μｍ以下の酸化
ベリリウムを２重量％添加して混合した。この混
合粉末にキシレンで稀釈したシリコーン樹脂を添
加し、混合した。この混合粉末を室温で1000Kg／
cm2の圧力を加えて成形体とし、これを黒鉛製ダイ
スに入れ、減圧雰囲気下でホツトプレスした。焼
結圧力は300Kg／cm2、温度は最高2050℃、保持時
間は１時間である。得られた焼結体は、密度が理
論密度の98％以上、室温の熱伝導率が0.6cal／
cm・sec・℃以上、比抵抗が1012Ωcm以上である
特性を有する。 使用したSiC粉末は、B17ppm、Mg17ppm、
Al87ppm、Ca51ppm、Ti1290ppm、V540ppm、
Cr150ppm、Mn7ppm、Fe650ppm、Co11ppm、
Ni240ppm、Zn1ppm、Na90ppm、遊離Si0.57重
量％、遊離C0.08重量％、SiO21.4重量％を含むも
のである。得られた焼結体中には、遊離Si及び
SiO2はSiCに変り、微量であつた。 この焼結体の表面あらさを±３μｍとし、脱脂
等の表面清浄をした後、この表面に前述のペース
トをスクリーン印刷し、各種雰囲気中及び各種温
度で15分間保持し、焼成した。焼成に先だち、基
板を100℃で10分間保持してペーストを乾燥させ
た。 得られた金属化層の接着強度を第１図に示す方
法で求めた。焼結体１の表面にたて２mm、横３
mm、厚さ約20μｍの金属化層２を設け、その上に
重量で、Ag2％、Sn62.5％、Pb35.2％、Sb0.3％
の半田３によつて幅1.5mm、厚さ0.5mmの銅箔４を
接合し、図中の矢印の垂直方向に引張つたときの
剥離強さ（Kg／mm2）を求めた。更に半田の濡れ性
試験を、半田槽中に焼成した上述の基板を２〜３
秒間浸漬することにより行つた。外観から半田の
付着面積の非常に小さいものを×印、やや良好の
ものを△印、良好なものを〇印として表わし、３
段階の評価を行つた。表中、「接」は接着性を示
し、焼成後の金属化層をピンセツトで引掻き、そ
の剥離の状況から接着性のきわめて悪いものを×
印、やや良好のものを△印、良好のものを〇印と
して表わし、３段階の評価を行つた。「濡」は前
述の半田に対する濡れ性を表わす。No.１〜No.30は
本発明及びNo.31、32は比較のものである。 Ar及びN2雰囲気による焼成は炉中にこれらの
ガスを流して空気をこれらのガスによつて置換し
た後所定温度に昇温したものがある。Arガスに
よるものはほゞ完全に置換された。しかし、N2
ガスによるものは表に示す接着性から判断し、十
分な置換が行われなかつたため、やや良好な接着
性が得られたものと思われる。表に示すように、
【表】
【表】
【表】 Arガスによる焼成は酸化物によるガラスが形
成されないため接着性が悪い結果が得られた。 N2＋O2雰囲気は体積比でN2：４及びO2：１の
割合で混合したガスによつて空気を置換して焼成
したものである。結合剤の種類と添加量によつて
接着性及び半田の濡れ性が劣るものもあるが、本
発明のペーストは良好な接着性及び半田の濡れ性
を有する。 N2＋H2O雰囲気は室温の水の中を通した室温の
N2ガス（加湿N2ガス）によつて空気を置換して
焼成したものである。この加湿N2による焼成が
他の雰囲気に比べ接着性及び半田の濡れ性が優れ
ていた。特に、CuP合金粉を使用したものが最も
すぐれていた。しかし、比較のTi及びFeの結合
剤を用いたものはいずれも半田の濡れ性が悪かつ
た。FeP合金は強磁性を示し、半導体装置は不向
きである。 なお、SiC焼結体は熱伝導率が高いので、半田
への浸漬時間は数秒間とする短時間で行う方が接
着性の高い金属化層が維持されることが確認され
た。また、本発明の金属化層はいずれも金属光沢
を有していた。 第２図は、No.１のペーストを用い、N2＋H2O
中、1000℃で焼成したものの金属化層及びSiC焼
結体の断面の走査型電子顕微鏡写真（1000倍）で
ある。図に示すように、Cu膜２と焼結体１との
間に約３μｍの中間層５が形成されていることが
確認された。この中間層はＸ線によるSi、Ｐ、
Cu及びＯ分析の結果、これらの酸化物からなる
融合層であることが確認された。 実施例 ２ 実施例１と同様にして、Cu粉の代りにAu粉
（平均粒径２μｍ）を用いてペーストを作り、炉
中に空気を送り込みながら焼成する大気中及び第
３表のNo.33〜37及びNo.44については実施例１と同
様の加湿N2中にて各種温度でペーストを実施例
１に示したSiC基板に塗布し焼成した。第３表に
結合剤の組成及び焼成後の接着性について実施例
１に記載した方法で評価した判定結果を示す。特
に、優れているものは◎印とした。なお、SiC基
板にペーストを塗布する前に、600℃で２時間大
気中にて加熱し、その表面に酸化膜を形成させ
た。BP合金は50重量％Ｂ−Ｐ合金であり、Cr−
Ｐ合金は実施例１に示したものと同じ組成であ
る。No.33〜40及びNo.44は本発明、No.41〜43は比較
のものである。 表に示すように、Auペーストでは、結合剤と
して基板表面に形成された酸化物と反応して低融
点ガラス質を形成する本発明のＢ、Ｐ、BP合
金、CuP合金、Bi、Geを含むものは大気中で高
い接着性が得られるが、Al、Mg、Tiの結合剤は
大気中で焼成しても基板の酸化物との間に低融点
ガラス質が形成されず、高い接着性が得られな
い。本発明の金属化層はいずれも金属光沢を有す
るきれいな表面を有していた。 N2＋H2O雰囲気によつて焼成したNo.33〜37及び
No.44はいずれも△印程度のやや悪い接着性を有し
ていた。Auペーストの場合には、大気中で焼成
した方が金属化層の結合性が高いものが得られ
る。 大気中及びH2＋H2O中のいずれも静止雰囲気
での焼成は接着性が十分でなかつた。 特に、Ｂ−Ｐ合金、Cu−Ｐ合金、Ge及びBiを
結合剤とするものはきわめて優れた接着性を有し
ていた。また、金属化層と焼結体との界面にはい
ずれも数μｍの厚さの融合層が形成されていた。 更に、Si半導体素子をこれらの金属化層上に直
接々合した場合の接着性が優れていることが確認
された。特に、Geを用いたものの接着性が優れ
ていた。この接合方法は、基板上に形成した金属
化層上にSi半導体素子を載置し、それをヒータ上
に乗せて、約430℃に加熱するとともに、約300℃
に加熱したN2ガスを基板上に吹き付けてシール
し、その雰囲気中でSi半導体素子を基板に押圧し
て行つたものである。
【表】
【表】 実施例 ３ 次に、本発明の金属化層を有する電気絶縁性
SiC焼結体を基板として用いた半導値装置への応
用例について説明する。 第３図はイグナイタモジユールの断面図であ
る。この半導体装置は、実施例１に記載した電気
絶縁性SiC焼結体を用いた基板１１上に、実施例
１に記載したと同じCu粉と10重量％の（Cu−14
重量％Ｐ合金）とからなるペーストを用いて、実
施例１に記載した加湿N2中で、1000℃で焼成
し、厚膜導体１７が形成される。コンデンサ１５
は半田１６によつてこの導体１７に接合され、Si
半導体素子１２は厚膜導体１７に直接々合され
る。１４は厚膜抵抗体、１３はボンデイング用ワ
イヤである。このワイヤにはAlが好適である。 第４図は放熱フインなしの論理LSIパツケージ
の断面図である。前述と同様にSiC焼結体基板１
１上には実施例２に記載したNo.40のペーストを使
用して大気中で1000℃で焼成し、厚膜導体２１が
形成される。この厚膜導体２１の上にはSi半導体
素子が実施例２で述べた方法と同じ方法によつて
直接々合される。リードフレーム１９と基板１１
及びキヤツプ２０とはいずれも通常用いられてい
るガラス１８によつて接合されシールされる。キ
ヤツプにはAl2O3焼結体が使用される。 第５図は電気絶縁性SiC焼結体からなる放熱フ
イン２２を設けた論理LSIパツケージの断面図で
ある。 実施例１で記載したSiC焼結体からなる放熱フ
イン２２には、第４図の厚膜導体２１と同じ組成
の厚膜導体２１が設けられ、その上にSi半導体素
子１２が実施例２に記載した方法と同じ方法で直
接接合される。リードフレーム１９と放熱フイン
２２及びキヤツプ２０とは各々通常のガラス１８
によつてシールされる。キヤツプ２０にはAl2O3
焼結体、ボンデング用ワイヤにはAlが好適であ
る。 第６図はAlからなる放熱フイン２３を設けた
論理LSIパツケージの断面図である。この放熱フ
イン２３は樹脂２４によつてSiC焼結体基板１１
に接合される以外は前述第４図のものと同じであ
る。 実施例１に記載したSiC焼結体を適当な大きさ
のチツプとし、これに実施例１及び２に記載した
ものの中から選択した本発明のペーストを塗布し
焼成して電極を形成すれば、500〜700℃の温度範
囲で10000〜16000のサーミスタ定数を有する高温
サーミスタを得ることができ、更に室温で
1000V／cmの電界で10-9A／cm2以下の電流密度を
有する非直線抵抗体を得ることができる。 以上、本発明の金属化層を有する焼結体は厚膜
導体について説明したが、ペーストの主成分とな
る金属又は合金粉末を選択すれば厚膜抵抗体を導
体と同様に形成できることはもちろんである。 （発明の効果） 以上、本発明によれば接着性及び半田との漏れ
性の高い金属化層を有するSiC焼結体が得られ、
更にそれを用いた半導体装置は放熱性が高く、使
用中における金属化層の剥離のない高信頼性の高
いものが得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は金属化層の剥離試験方法を説明する試
料の断面図、第２図は本発明の金属化層を有する
SiC焼結体の断面の顕微鏡写真、第３図〜第６図
は本発明のSiC焼結体を適用した各種半導体装置
の断面図である。 １，１１……SiC焼結体、２……金属化層、３
……半田、４……銅箔、１２……Si素子、１３…
…ボンデイングワイヤ、１４……厚膜抵抗体、１
７……厚膜導体、２２……放熱フイン（SiC焼結
体）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ SiCを主成分とする高密度焼結体の所望表面
    に金属薄膜を有するものにおいて、前記金属薄膜
    は周期律表のｂ及び族から選ばれた１種以上
    と、Ｐ、Ｂ、Bi、Zn、Pb、As、Sb、Ge、Te、
    Sn、Al及びＳの１種以上からなる結合剤とを含
    み、かつ前記焼結体表面に形成されたシリコン酸
    化膜と前記結合剤の酸化物との融合層を介して前
    記焼結体に結合していることを特徴とする金属化
    層を有するSiC焼結体。 ２ 前記薄膜は導体及び抵抗体の少なくとも１種
    である特許請求の範囲第１項に記載の金属化層を
    有するSiC焼結体。 ３ 前記導体はAu又はCuを主成分とする前記金
    属薄膜からなる特許請求の範囲第２項に記載の金
    属化層を有するSiC焼結体。 ４ 前記融合層は厚さが５μｍ以下である特許請
    求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の金属
    化層を有するSiC焼結体。 ５ 前記導体はCuを主成分とし、これに前記結
    合剤としてCu−Ｐ合金を含む特許請求の範囲第
    ２項又は第４項に記載の金属化層を有するSiC焼
    結体。 ６ 前記導体はAuを主成分とし、これに前記結
    合剤としてＢ−Ｐ合金、Bi及びGeの１種以上を
    含む特許請求の範囲第２項又は第４項に記載の金
    属化層を有するSiC焼結体。 ７ 前記焼結体は、SiCを主成分とし、室温の熱
    伝導率が0.4cal／cm・sec・℃以上及び室温の熱
    膨張率が４×10-6／℃以下である特許請求の範囲
    第１項〜第６項のいずれかに記載の金属化層を有
    するSiC焼結体。 ８ 前記焼結体は、Be、Be化合物及びBNの少な
    くとも１種を含み、SiCが90重量％以上で、理論
    密度の90％以上を有し、室温で107Ωcm以上の比
    抵抗を有する電気絶縁性である特許請求の範囲第
    １項〜第７項のいずれかに記載の金属化層を有す
    るSiC焼結体。 ９ 前記焼結体は、Be0.1〜５重量％のBe、酸化
    ベリリウム及び炭化ベリリウムの１種以上、遊離
    炭素0.4重量％以下、アルミニウム0.1重量％以下
    及びB0.1重量％以下であり、残部が実質的にSiC
    であり、室温で107Ωcm以上の比抵抗を有する電
    気絶縁性である特許請求の範囲第１項〜第８項の
    いずれかに記載の金属化層を有するSiC焼結体。 １０ 前記金属薄膜上に半導体素子を載置してな
    る特許請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記
    載の金属化層を有するSiC焼結体。 １１ 前記金属薄膜上に半導体素子を載置し、該
    素子と外部リードとを金属細線によつて電気的に
    接続し、前記素子及び金属細線を外部と遮断する
    ようにセラミツクスキヤツプで封止してなる特許
    請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の金
    属化層を有するSiC焼結体。 １２ 前記焼結体の半導体素子載置面の反対面側
    に放熱フインが設けられている特許請求の範囲第
    １１項に記載の金属化層を有するSiC焼結体。 １３ SiCを主成分とする高密度焼結体の所望表
    面に金属薄膜を形成する方法において、周期律表
    のｂ及び族から選ばれた１種以上の金属又は
    合金粉末と、Ｐ、Ｂ、Bi、Zn、Pb、As、Sb、
    Ge、Te、Sn、Al及びＳの１種以上の金属又は合
    金粉末からなる結合剤とを含む混合物を、前記焼
    結体の所望表面に配置し、次いで前記結合剤が酸
    化する酸化性雰囲気中で加熱し、前記焼結体と前
    記薄膜との界面に前記焼結体表面に形成された酸
    化膜と前記結合剤に形成された酸化物との複合酸
    化物からなる融合層を形成させ、前記薄膜を前記
    焼結体に結合させることを特徴とする金属化層を
    有するSiC焼結体の製法。 １４ 前記混合物は有機物を含む糊状又はスラリ
    ー状ペーストである特許請求の範囲第１３項に記
    載の金属化層を有するSiC焼結体の製法。 １５ 前記結合剤は前記金属粉末と同じ成分の金
    属とＰとの合金粉末からなる特許請求の範囲第１
    ３項又は第１４項に記載の金属化層を有するSiC
    焼結体の製法。 １６ 前記混合物は、Cu粉末とP5〜20重量％を
    含むCu合金粉末からなる結合剤とを含む特許請
    求の範囲第１５項に記載の金属化層を有するSiC
    焼結体の製法。 １７ 前記混合物は、Au粉末とP40〜60重量％を
    含むＢ合金粉末、Bi粉末及びGe粉末の１種以上
    からなる結合剤とを含む特許請求の範囲第１３項
    又は第１４項に記載の金属化層を有するSiC焼結
    体の製法。 １８ 前記混合物は前記結合剤0.01〜30重量％を
    含む混合粉末に前記有機物を含む糊状又はスラリ
    ー状ペーストである特許請求の範囲第１３項〜第
    １７項のいずれかに記載の金属化層を有するSiC
    焼結体の製法。 １９ 前記混合物は、前記結合剤として５〜20重
    量％の（Cu−Ｐ）合金粉末と残部Cu粉末とから
    なる混合粉末に有機物を含む糊状又はスラリー状
    ペーストである特許請求の範囲第１３項又は第１
    ４項に記載の金属化層を有するSiC焼結体の製
    法。 ２０ 前記混合物は、前記結合剤として0.1〜３
    重量％のＢ−Ｐ合金、0.5〜10重量％のBi及び0.1
    〜５重量％のGeの１種以上と残部Au粉末との混
    合粉末に有機物を含む糊状又はスラリー状ペース
    トである特許請求の範囲第１３項又は第１４項に
    記載の金属化層を有するSiC焼結体の製法。 ２１ 前記金属粉末及び合金粉末の平均粒径は５
    μｍ以下であり、かつ前記結合剤は粉末からな
    り、その平均粒径が前記金属粉末及び合金粉末の
    それより小さい特許請求の範囲第１３項〜第２０
    項のいずれかに記載の金属化層を有するSiC焼結
    体の製法。 ２２ 前記酸化性雰囲気は焼成温度で前記金属及
    び合金粉末が酸化しない程度の酸素及び水分の１
    種以上を含む特許請求の範囲第１３項又は第２１
    項に記載の金属化層を有するSiC焼結体の製法。 ２３ 前記加熱は前記金属及び合金粉末の融点よ
    り低く、かつ前記金属及び合金粉末と結合剤とが
    合金化して溶融する温度以上又は前記結合剤の融
    点以上で行う特許請求の範囲第１３項〜第２２項
    のいずれかに記載の金属化層を有するSiC焼結体
    の製法。 ２４ 前記焼結体を、前記混合物の配置前に予め
    酸化処理し、その表面にシリコン酸化物を形成す
    る特許請求の範囲第１３項〜第２３項のいずれか
    に記載の金属化層を有するSiC焼結体の製法。 ２５ 前記Au粉末を含む混合物を前記焼結体に
    配置した後、大気中にて加熱する特許請求の範囲
    第１３項、第１４項、第１７項、第１８項、第２
    ０項〜第２４項のいずれかに記載の金属化層を有
    するSiC焼結体の製法。 ２６ 前記Cu粉末を含む混合物を前記焼結体に
    配置した後、加湿した不活性ガス中にて加熱する
    特許請求の範囲第１３項〜第１６項、第１８項、
    第１９項、第２１項〜第２４項のいずれかに記載
    の金属化層を有するSiC焼結体の製法。
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