JPS63158861A - 高熱伝導性回路基板の製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本艷明は実質的に窒化アルミニウムセラミックからなる
基板（以下、ＡＩＮ基板とｈう。）を用いｆｃ、高熱伝
導性回路基板の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来から回路基板としＣ用ｉられている材料としで、　
Ａｌｌ０．等のセラミック基板、樹脂基板等のｑ！ｒｆ
ｆｆｌの材料がある。なかでもＡｊ、Ｏ，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友め多１配線等の高＠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＠５板上の電気素子（ＩＣ等）実装密度が高くなって
きでいる。さらに、パワー半導体等の搭載も考慮すると
回路基板上での発格欲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Ａｊ、０．セラミック基板の第六導率は２
ＱＷ／ｍ−に程度と低く１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１臥パワ
ー半４本塔双モジュール等の際の基板側からの放熱を考
はすると１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でいる。

近年のファインセラミックス技術の進展に伴い、ｓ　ｒ
　Ｃｅ　Ａ　ＩＮ　　等の１城的強度に優れ化セラミッ
ク材料が開発されでいる。これらの材料は熱伝導性も浸
れ、講造材としてのもδ用が研究されＣいる。

まｍ、８ｉＣｏａ好な熱伝導性？利用しで、これを回路
基板としＣ用１ハようとする動きもちるが％ｄ戒心率高
＜、’ｓ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１すると間１がある。

ＡＩＮ基板は、成気絶縁性、鴫伝導性ともに良好であり
１回路基板への応用が有望視される。しかしながら、Ａ
ＩＮは例えば金属アルミニウムｍ融用のルツボとして用
いられでいるように、金属に灯する濡れ性が悪く、導体
層の接合は困難とされＣい友、しかし現在に至っては特
開昭６０−１７８６８７号によるもの、白金扮の添加、
及び窒化アルミニウム粉末全添加する等、導体ペースト
の開発がさかん擾こ行なわれ、導体層の接合可能となっ
た。

次に、上記方法により得られた導体Ｉｌを用い、−役に
アルミナ用として用いられでいる抵抗ペーストを用い、
抵抗層の形成を実施したが、フクレ。

クラックの発生は見られなかつ九ものの、信頼性試験に
おいて、ＡＩＮ基板と抵抗体との境界面でクラックの発
生があり、実用上大きな問題となった。

（発明が解決しようとする間４点） このように、ＡＩＮ基板に厚膜導体及び上層抵抗体の形
成には、厚膜導体及び抵抗体とＡＪＮ基板の熱膨張係数
の差により、信頼性試験においてクラック発生という問
題点を生じ九〇 本発明の目的は、導体層ｉと抵抗体層のオーバーラツプ
する部分にあらかじめＡＩＩＮ、ｆｉ、板上ｔこアンダ
ーコート１ｉｔ−もうけた事により、抵抗形成ＯＴ能な
回路基板を提供する事憂こある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決する九めの手段） 本発明は、窒化アルミニウム基板上に導体と抵抗体のオ
ーバラップする部分に、アンダーコート層ともうけた事
を特徴とするものである。アンダーコート材としＣ％Ａ
／Ｎ基板の熱膨張係数４５ＸＩＯ’／”Ｃに対し、４５
〜５　Ｘ　１０　＠／’Ｃの熱膨張係数を有するアンダ
ーコート−を用いる事を特徴とするものである。

以下においで本発明全史に詳しく説明する。

本発明者等は、従来アルミナ基板用としで用いられてい
るＡｕ、Ａ３１−Ｐｄ、Ｃｕ等から成る４本ペースト及
び同様にアルミナ用に開発され友抵抗百ペースト？用い
、多層構造の実験を行つ九が、信頼注試１倹におい′Ｃ
１マイクロクラックを発生し、その沼生原因につい′Ｃ
種々研究した結果、厚膜構造？形成する除虫じるＡＩＮ
基板の熱膨張係数と。

１体層と抵抗１及びオーバーコート部のオーバーラツプ
する部分の熱膨張係数はＡＩＮ基板と導体層−の熱１彫
張係数の差の１倍となる為、熱膨張係数の差が大きく違
ってくる事や、導体ペーストのＡＩＮ基板との密着性が
熱膨張係数の差等から弱くなる事、及びＡＩＩＮ基板の
熱伝導が、　ＡＪ、０．基板と異なる一事により、クラ
ックが発生する事を究明し九。

以上の事により１本発明者等は、熱膨張係数。

伝導度及びＡｊＮｉ［との密着性等を考慮しｔ厚膜導体
ペーストの開発を試みたが、熱膨張係数をＡＪＮ基板の
４．５ＸＩＯ″″＠／℃に近づける事は出来るものの、
シート抵抗の増加がいちじるしく、又密着性も弱くなる
等高密度実装用としての使用は難しいという問題点が生
じ九。

以上の事より、熱醤張係数の４．５Ｘ１０″″’／’Ｃ
！にイイし、しかもＡｊＮ基板との密層性の良い絶縁ペ
ーストを用い、導体と抵抗体のオーバラップする部分に
、アンダーコート舖ヲ形成する事により、高信頼性を有
する高熱伝導性回路基板の製造方法を見出した。

さＣ１この絶縁層であるが、厚膜多層構造を考慮しｔ場
＆、工桿の作業性からも考え、５μｍ厚位でもクラック
の発生を２さえる事を確認し之。

（作用） クラック発生をおさえたＡｊＮ厚膜抵抗形成基板の製造
が可能となった。

＜＊施例） 以下本発明の実施例を第１図を参照しで眸細に説明する
。Ｙ、Ｏ，を３ｗｔ多含有するＡＪＮ基板を大気中１２
５０℃、１ｈｔの条件で酸化石Ｆｌを行な・い、得られ
ｆｌニーＡＩＮ基板＋１）　Ｉこ熱膨張係数５×１０６
／℃を有する絶縁体ペーストを３２５メツシユパターン
で印刷し、常温にｌＱｍｌｎ放置後１２０℃、ＩＱｍｌ
ｎの条件で乾燥し、続いて８５０℃＋ｔＯｍｉｎの条件
で焼成し得られｔアンダーコー）＋１＋２）、導体層と
して、Ｐｔ、Ｓｔ　、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｔ等を含有するＡ
ｇ−Ｐｄ０１から成る抵抗ペースｔｙｃ−上記条件と同
様のプロセスで形成しで得られ友抵抗体層１１４）　、
又オーバーコートとしｒ　Ｐ　ｂ　Ｏ−８Ｉ　Ｏ，−Ｂ
、０．系から成るガラスペース）１用い、上記同様常置
放置及び乾燥後７００℃−ＩＱｍｉｎのグロファイルに
より得られ九オーバーコート＋５）、以上により得られ
九基板倉用い、１５０℃ｍ３０ｍ１ｎ放置及び−６５℃
ｍ　３０　ｍ　ｉ　ｎ放置の冷熱サイクル試験ｔ−実施
し九結果、マイクロクラック発生が無く、又抵抗質比率
も０．１％とＡｊ、０．基板上ｔこ形成しｔ厚膜抵抗と
同程度で、しかも基板材料としてＡｌＮ１に使つでいる
事から、抵抗体からの放熱性の良い回路基板を得る事が
出来九。

又１本発明の実施例では、アンダーニート材として厚膜
工穆をのべ九が、薄膜によるアンダーコート層ヲ用いる
事により厚膜によるものと同様の事が出来る。

〔発明の効果〕

以上詳述しｔ如く本発明によれば、ＡＩＮ基板上に、厚
膜多１１３造の回路倉形成することができ。

ＡｊＮセラミックの１気的絶縁性、高熱伝導性？生かし
た回路基板倉得ることができる。

この回路基板は比較的発装置の多い、高ｆｆ１度実装用
、パワー手導本塔載用としＣ好適である。

【図面の簡単な説明】

＃、１図は本発明の夷Ｍ列を示す厚膜多１配線基板の部
分断面図である。 ｌ・・・基板、２・・・矛アンダーコート＠％３・・・
導体ｌｉｔ。 ４・・・抵抗体層、５・・・オーバーコート層。 代理人　沖理士　　則　近　奢　借 間　　　　　　　　竹　　花　　喜久男第　　１　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化アルミニウム基板上に少なくとも導体層と抵
   抗体層とを形成する厚膜形成工程においで、導体層と抵
   抗体層とのオーバラップする部分にあらかじめ基体との
   熱膨張係数の差が、０．５×１０＾−＾６／℃以内であ
   る絶縁層を用いた事を特徴とする高熱伝導性回路基板の
   製造方法。
2. （２）基体である窒化アルミニウムと絶縁層との密着性
   の良好な絶縁ペーストを用いた事を特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の高熱伝導性回路基板の製造方法。