JP2000269615A - Circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品のパワー
モジュール等に使用される回路基板に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit board used for a power module of an electronic component.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、窒化アルミニウム基板の一方の面
に銅回路、他方の面に放熱銅板を形成させてなる大電力
モジュール用基板が半導体素子の開発にともなって注目
されている。また、その用途も産業用インバーターから
電車・電気自動車等のモーター制御へと多様化してお
り、一段と高い信頼性が要求されている。2. Description of the Related Art In recent years, a substrate for a high-power module, in which a copper circuit is formed on one surface of an aluminum nitride substrate and a heat-dissipating copper plate is formed on the other surface, has attracted attention with the development of semiconductor elements. In addition, its applications have been diversified from industrial inverters to motor controls for trains, electric vehicles, and the like, and higher reliability is required.
【０００３】窒化アルミニウム焼結体は、高熱伝導性、
高絶縁性を有するため、回路基板のセラミックス基板と
して好適であるが、銅回路又は放熱銅板との熱膨張差が
大きいため、ヒートサイクルを繰り返すと窒化アルミニ
ウム基板にクラックが発生する。そこで、これを緩和さ
せるために、銅回路端部又は放熱銅板端部の形状を段差
形状にする、銅回路端部又は放熱銅板端部付近の周囲に
溝を形成することなどが提案されている。[0003] Aluminum nitride sintered body has high thermal conductivity,
Since it has high insulation properties, it is suitable as a ceramic substrate for a circuit board. However, since the thermal expansion difference between the circuit board and the copper circuit board is large, cracks occur in the aluminum nitride substrate when the heat cycle is repeated. Therefore, in order to alleviate this, it has been proposed to make the shape of the end of the copper circuit or the end of the heat-dissipating copper plate a stepped shape, or to form a groove around the end of the copper circuit or the end of the heat-dissipating copper plate. .
【０００４】しかしながら、このような形状の銅回路又
は放熱銅板をエッチング法で形成するには、銅板を一度
パターン形状にレジスト印刷し、塩化第二鉄溶液あるい
は塩化第二銅溶液にてエッチングした後、レジストを剥
離した後、更に一回り小さいレジストパターンを印刷
し、２回目のエッチングを行って段差又は溝を形成させ
るので、通常のエッチング工程を２回繰り返すことにな
り、コスト高となる。一方、銅板を機械加工してあらか
じめ段差形状又は溝形状を有するパターンを作製してお
き、それを窒化アルミニウム基板に接合して回路基板を
製造する方法においては、パターンの位置決め等に手間
がかかり、歩留まりがよくない。However, in order to form a copper circuit or a heat dissipation copper plate having such a shape by an etching method, a copper plate is once subjected to resist printing in a pattern shape, and then etched with a ferric chloride solution or a cupric chloride solution. After the resist is removed, a slightly smaller resist pattern is printed, and the second etching is performed to form a step or a groove. Therefore, the normal etching process is repeated twice, which increases the cost. On the other hand, in a method of manufacturing a circuit board by preparing a pattern having a step shape or a groove shape in advance by machining a copper plate and joining it to an aluminum nitride substrate, it takes time and effort to position the pattern, The yield is not good.
【０００５】そこで、銅のかわりに、銅よりも熱膨張率
が大きく塑性変形のしやすいアルミニウムを用いる提案
として、金属Ａｌ溶湯中の酸化物を除去した状態で窒化
アルミニウム部材表面に金属Ａｌ溶湯を接触させた後冷
却して窒化アルミニウム部材とアルミニウム材を接合さ
せる方法（特開平１０−１０１４４８号公報）、窒化ア
ルミニウム焼結体の表面を酸又はアルカリで粗化した後
酸化膜層を形成させてからアルミニウム材と接合する方
法（特開平４−１２５５４号公報）などがあるが、いず
れも設備投資が大きく生産効率も悪いという問題があ
る。Therefore, as a proposal to use aluminum instead of copper, which has a higher coefficient of thermal expansion and is more likely to be plastically deformed than copper, it has been proposed to remove the metal oxide from the metal aluminum melt on the aluminum nitride member surface. A method in which the aluminum nitride member is joined to the aluminum material by cooling after the contact (Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-101448). An oxide film layer is formed after roughening the surface of an aluminum nitride sintered body with an acid or an alkali. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-2554), but there is a problem that the capital investment is large and the production efficiency is low.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑み
てなされたものであり、その目的は、窒化アルミニウム
基板とアルミニウム又はアルミニウム合金との接合性の
改善を、使用する窒化アルミニウム基板とろう材を最適
化することによって行い、大きな設備投資をしなくて
も、高信頼性かつ高熱伝導性の回路基板を提供すること
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an aluminum nitride substrate to be used for improving the bonding between an aluminum nitride substrate and aluminum or an aluminum alloy. It is an object of the present invention to provide a circuit board having high reliability and high thermal conductivity without optimizing the material and making a large capital investment.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、窒
化アルミニウム基板の一方の面に金属回路が、他方の面
には金属放熱板が、それぞれＡｌ−Ｓｉ系ろう材を用い
て形成されてなるものであって、上記金属回路と金属放
熱板の材質がいずれもアルミニウム又はアルミニウム合
金であり、しかも上記窒化アルミニウム基板が、窒化ア
ルミニウム（１０１）のＸ線回折強度ＩAlNに対するＹ2
Ｏ3・Ａｌ2Ｏ3（１２１）のＸ線回折強度ＩYAのピーク
比（ＩYA／ＩAlN）が０．０７〜０．２５、熱伝導率が
１６０Ｗ／ｍＫ以上、曲げ強度が３５ｋｇ／ｍｍ2以上
のものであることを特徴とする回路基板である。特に、
上記金属回路及び／又は金属放熱板の上面には、更に
銅、ニッケル、銅−ニッケル合金又は銅−ニッケルクラ
ッドの層が形成されてなることを特徴とする回路基板で
ある。That is, according to the present invention, a metal circuit is formed on one surface of an aluminum nitride substrate, and a metal radiator plate is formed on the other surface using an Al-Si brazing material. a become what is the metal circuit and the metal heat radiating plate material are both aluminum or aluminum alloy, yet the aluminum nitride substrate, Y 2 with respect to the X-ray diffraction intensity I AlN aluminum nitride (101)
The peak ratio (I YA / I AlN ) of the X-ray diffraction intensity I YA of O 3 · Al 2 O 3 (121) is 0.07 to 0.25, the thermal conductivity is 160 W / mK or more, and the bending strength is 35 kg /. mm 2 or more. In particular,
A circuit board characterized in that a layer of copper, nickel, a copper-nickel alloy or a copper-nickel clad is further formed on the upper surface of the metal circuit and / or the metal radiator plate.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明者らは、窒化アルミニウム
基板とアルミニウム又はアルミニウム合金との接合力を
高めることのできる窒化アルミニウム焼結体について詳
しく検討した。その結果、焼結助剤の添加された窒化ア
ルミニウム焼結体には、焼結助剤の種類と焼成条件によ
って種々の成分の粒界相が形成されるが、その粒界相が
特にＹ 2Ｏ3・Ａｌ2Ｏ3（ＹＡ）及び／又は３Ｙ2Ｏ3・５
Ａｌ2Ｏ3（３Ｙ５Ａ）である場合、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材
によって著しく接合力が高まる。しかしながら、窒化ア
ルミニウム基板の熱伝導率を今日要求されている１６０
Ｗ／ｍＫ以上を確保するには、窒化アルミニウム粒子の
内部酸素を少なくする必要があり、それには粒界相が３
Ｙ５ＡよりもＹＡで構成されていることが望ましいこと
がわかった。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION We have proposed aluminum nitride
The bonding strength between the substrate and aluminum or aluminum alloy
Details of aluminum nitride sintered body that can be increased
I considered it. As a result, the nitrided
Depending on the type of sintering aid and firing conditions,
Thus, a grain boundary phase of various components is formed, and the grain boundary phase is
Especially Y TwoOThree・ AlTwoOThree(YA) and / or 3YTwoOThree・ 5
AlTwoOThree(3Y5A), Al-Si brazing material
This significantly increases the bonding strength. However, nitride
The thermal conductivity of the Luminium substrate is required today by 160
In order to secure W / mK or more, aluminum nitride particles
It is necessary to reduce the internal oxygen, which has a grain boundary phase of 3
Desirable to be composed of YA rather than Y5A
I understood.
【０００９】これらの結果をもとに、Ａｌ−Ｓｉ系ろう
材を用い、アルミニウム又はアルミニウム合金と窒化ア
ルミニウム基板との接合力を高めることのできる窒化ア
ルミニウム基板の条件について更に追求したところ、上
記Ｘ線回折強度におけるピーク比（ＩYA／ＩAlN）が
０．０７〜０．２５、好ましくは０．０９〜０．２０で
あることを見いだしたものである。ピーク比が０．０７
未満では接合力が低下し、０．２５をこえると曲げ強度
が低下する。曲げ強度は、信頼性の点から３５ｋｇ／ｍ
ｍ2以上は必要である。On the basis of these results, the conditions of an aluminum nitride substrate capable of increasing the bonding strength between aluminum or an aluminum alloy and an aluminum nitride substrate using an Al—Si brazing material were further pursued. It has been found that the peak ratio (I YA / I AlN ) in the line diffraction intensity is 0.07 to 0.25, preferably 0.09 to 0.20. 0.07 peak ratio
If it is less than 0.25, the bonding strength will be reduced, and if it exceeds 0.25, the bending strength will be reduced. Flexural strength is 35kg / m from the point of reliability
m 2 or more is required.
【００１０】このような窒化アルミニウム基板は、酸素
含有量が０．５〜３重量％程度の窒化アルミニウム粉末
１００重量部にＹ2Ｏ3粉末を４．７〜７．０重量部の範
囲であって、しかも窒化アルミニウム粉末の酸素含有量
をＡｌ2Ｏ3モル数に換算した値と等モル数程度のＹ2Ｏ3
粉末を混合し、成形後焼成することによって製造するこ
とができる。この場合において、窒化アルミニウム粉末
の酸素含有量が著しく少ないときは、その酸素含有量で
換算されたＡｌ2Ｏ3モル数と等モル数のＹ2Ｏ3粉末と、
更にＡｌ2Ｏ3粉末とＹ2Ｏ3との等モルをそれぞれ混合
し、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対するＹ2Ｏ3
粉末の合計量が４．７〜７．０重量部の範囲となるよう
にする。Such an aluminum nitride substrate has a range of 4.7 to 7.0 parts by weight of Y 2 O 3 powder to 100 parts by weight of aluminum nitride powder having an oxygen content of about 0.5 to 3% by weight. Te, moreover the oxygen content of the aluminum nitride powder Al 2 O 3 of about equal moles of values in a molar Y 2 O 3
It can be manufactured by mixing powder, molding and firing. In this case, when the oxygen content of the aluminum nitride powder is remarkably low, Y 2 O 3 powder having an equimolar number of Al 2 O 3 moles converted by the oxygen content,
Further mixed each equimolar amount of Al 2 O 3 powder and Y 2 O 3, Y 2 O 3 with respect to the aluminum nitride powder 100 parts by weight
The total amount of the powder is in the range of 4.7 to 7.0 parts by weight.
【００１１】窒化アルミニウム粉末とＹ2Ｏ3粉末の混合
粉末は、通常はグリーンシートに成形され、その後、脱
脂、焼成される。グリーンシートは、押し出し成形法や
ドクターブレード法、プレス成形法等によって成形され
るが、その押し出し成形法のうち、水系溶媒を用いる方
法について更に説明する。The mixed powder of the aluminum nitride powder and the Y 2 O 3 powder is usually formed into a green sheet, and then degreased and fired. The green sheet is formed by an extrusion molding method, a doctor blade method, a press molding method, or the like. Among the extrusion molding methods, a method using an aqueous solvent will be further described.
【００１２】先ず、窒化アルミニウム粉末を疎水基を持
つ界面活性剤で疎水化処理を行う。界面活性剤として
は、例えばステアリン酸、オレイン酸の脂肪族カルボン
酸、脂肪族カルボン酸塩とそのエステル類、高級アルコ
ール類、スルホン酸類等から選ばれた１種又は２種以上
が用いられ、その使用量は窒化アルミニウム粉末１００
重量部に対して、０．５〜５重量部、特に１〜３重量部
であることが好ましい。疎水化処理は、窒化アルミニウ
ム粉末と界面活性剤の配合物を、ボールミル、振動ミ
ル、ヘンシェルミキサー等で混合することによって行わ
れるが、より均一混合を達成するために、窒化アルミニ
ウム粉末に界面活性剤を上記よりも１．５〜３倍程度多
く配合したマスターバッチを調合しておき、そのマスタ
ーバッチと窒化アルミニウム粉末とを上記割合になるよ
うに混合することが好ましい。First, the aluminum nitride powder is subjected to a hydrophobic treatment with a surfactant having a hydrophobic group. As the surfactant, for example, stearic acid, one or two or more selected from aliphatic carboxylic acids of oleic acid, aliphatic carboxylic acid salts and esters thereof, higher alcohols, sulfonic acids and the like are used. Amount used is aluminum nitride powder 100
It is preferably 0.5 to 5 parts by weight, particularly preferably 1 to 3 parts by weight with respect to parts by weight. The hydrophobizing treatment is performed by mixing a mixture of the aluminum nitride powder and the surfactant with a ball mill, a vibration mill, a Henschel mixer, or the like.In order to achieve more uniform mixing, the surfactant is added to the aluminum nitride powder. It is preferable to prepare a masterbatch in which is mixed about 1.5 to 3 times more than the above, and to mix the masterbatch and the aluminum nitride powder in the above ratio.
【００１３】界面活性剤の量が少ないか又は混合が不十
分な場合には疎水化処理が不足し、逆に界面活性剤が多
い場合には窒化アルミニウム粉末が凝集する。窒化アル
ミニウム粉末の疎水化処理は窒化アルミニウム粉末とＹ
2Ｏ3粉末との混合粉末で行うこともできる。When the amount of the surfactant is small or the mixing is insufficient, the hydrophobizing treatment is insufficient, and when the amount of the surfactant is large, the aluminum nitride powder agglomerates. Aluminum nitride powder is treated with aluminum nitride powder and Y
It can also be carried out with a mixed powder with 2 O 3 powder.
【００１４】疎水化処理された窒化アルミニウム粉末
は、次いで、Ｙ2Ｏ3粉末と、水溶性有機高分子化合物
と、可塑剤と、水と混練される。水溶性有機高分子化合
物は、結合剤として機能するものであり、その例をあげ
ればポリビニルアルコール、メチルセルロース、アルギ
ン酸、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセル
ロース、エチルセルロース等である。その使用量は、窒
化アルミニウム粉末１００重量部に対して４〜１４重量
部、特に６〜１２重量部が好ましい。可塑剤としては、
ジブチルフタレート、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエ
チル等のフタル酸エステル、グリセリン等を用いること
ができ、その使用量は窒化アルミニウム粉末１００重量
部に対して１〜８重量部であることが好ましい。水の量
は、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して５〜１
５重量部程度である。[0014] The hydrophobized aluminum nitride powder is then kneaded with Y 2 O 3 powder, a water-soluble organic polymer compound, a plasticizer, and water. The water-soluble organic polymer compound functions as a binder, and examples thereof include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, alginic acid, polyethylene glycol, carboxymethyl cellulose, and ethyl cellulose. The used amount is preferably 4 to 14 parts by weight, particularly preferably 6 to 12 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum nitride powder. As a plasticizer,
Phthalates such as dibutyl phthalate, dimethyl phthalate and diethyl phthalate, glycerin, and the like can be used, and the amount of the phthalate is preferably 1 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the aluminum nitride powder. The amount of water is 5-1 to 100 parts by weight of aluminum nitride powder.
It is about 5 parts by weight.
【００１５】これらの材料の混練は、ボールミル、振動
ミル、高速ミキサー等を用いて行われるが、混練物は次
いで押し出し成形されるので成形機のスクリューを利用
した混練が好ましい。混練物は、５０〜２００Ｐａ程度
で真空脱気後、押し出し成形され、水溶性有機高分子化
合物が変質しない温度例えば１００℃以下で乾燥されて
窒化アルミニウムグリーンシートが成形される。押し出
し成形機としては、スクリュウー方式のエクストルーダ
が一般的に採用される。The kneading of these materials is carried out using a ball mill, a vibration mill, a high-speed mixer, or the like. Since the kneaded material is then extruded, kneading using a screw of a molding machine is preferred. The kneaded material is vacuum-degassed at about 50 to 200 Pa, extruded, and dried at a temperature at which the water-soluble organic polymer does not deteriorate, for example, 100 ° C. or less, to form an aluminum nitride green sheet. As an extruder, a screw type extruder is generally employed.
【００１６】次いで、窒化アルミニウムグリーンシート
は、空気中、５００〜６００℃に１〜１０時間、加熱脱
脂後、窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気下、温度１７
００〜２０００℃、０．５〜１５時間焼成されて窒化ア
ルミニウム焼結体となる。得られた窒化アルミニウム焼
結体は、その表面をＡｌ2Ｏ3研磨剤を用いたホーニング
装置で清浄化されて窒化アルミニウム基板となる。Next, the aluminum nitride green sheet is heated and degreased in air at 500 to 600 ° C. for 1 to 10 hours, and then heated to a temperature of 17 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon.
It is fired at 00 to 2000 ° C. for 0.5 to 15 hours to form an aluminum nitride sintered body. The surface of the obtained aluminum nitride sintered body is cleaned by a honing apparatus using an Al 2 O 3 abrasive to form an aluminum nitride substrate.
【００１７】本発明の回路基板は、上記窒化アルミニウ
ム基板一方の面に、アルミニウム又はアルミニウム合金
の金属回路が、また他方の面には、アルミニウム又はア
ルミニウム合金の金属回路が、それぞれＡｌ−Ｓｉ系ろ
う材を用いて形成させたものである。In the circuit board of the present invention, an aluminum or aluminum alloy metal circuit is provided on one surface of the aluminum nitride substrate, and an aluminum or aluminum alloy metal circuit is provided on the other surface. It is formed using a material.
【００１８】Ａｌ−Ｓｉ系ろう材としては、その成分割
合が、Ａｌ８６重量部に対し、Ｓｉ７〜１３重量部、Ｃ
ｕ０〜６重量部、ＴｉＨ2０〜４０重量部、Ｍｇ2Ｓｉ０
〜８重量部を含むものであることが好ましい。ろう材
は、箔状、ペースト状のいずれでもよいが、ペースト状
で使用するときは、上記ろう材の金属成分１００重量部
に対し、例えばテルピネオールを３０〜６０重量部、ポ
リイソブチルメタアクリレートを４〜９重量部を配合
し、らいかい機で１時間混合してペーストが調製され
る。ペーストの塗布量は、２〜４ｍｇ／ｃｍ2程度であ
る。As the Al-Si brazing material, the component ratio is 7 to 13 parts by weight of Si, 86 parts by weight of Al,
u0~6 parts by weight, TiH 2 0~40 parts by weight, Mg 2 Si0
It is preferred that it contains -8 parts by weight. The brazing material may be in the form of a foil or a paste. When used in the form of a paste, for example, 30 to 60 parts by weight of terpineol and 4 to 100 parts by weight of polyisobutyl methacrylate are used for 100 parts by weight of the metal component of the brazing material. ９9 parts by weight are blended and mixed for one hour with a rake machine to prepare a paste. The application amount of the paste is about 2 to 4 mg / cm 2 .
【００１９】金属回路及び金属放熱板となるアルミニウ
ム又はアルミニウム合金は、高純度であることが望まし
く、その厚みは０．１〜０．６ｍｍであることが好まし
い。アルミニウム合金としては、Ａｌ／ＳｉやＡｌ／Ｓ
ｉ／Ｃｕなどの合金又はクラッドが使用される。The aluminum or aluminum alloy used as the metal circuit and the metal radiator plate is preferably of high purity, and preferably has a thickness of 0.1 to 0.6 mm. Aluminum alloys include Al / Si and Al / S
An alloy or cladding such as i / Cu is used.
【００２０】窒化アルミニウム基板とアルミニウム又は
アルミニウム合金の接合温度は、６００〜６４０℃が好
ましく、保持時間は３〜３０分が望ましい。温度が低
く、保持時間が短すぎる場合は、接合が不十分となり、
逆に、高温で保持時間が長すぎると、アルミニウム又は
アルミニウム合金へのろう材成分の拡散が顕著となって
金属板が固くなり、耐ヒートサイクル性が低下する。The joining temperature of the aluminum nitride substrate and aluminum or aluminum alloy is preferably from 600 to 640 ° C., and the holding time is preferably from 3 to 30 minutes. If the temperature is low and the holding time is too short, the bonding will be insufficient,
Conversely, if the holding time is too long at a high temperature, the diffusion of the brazing material component into the aluminum or aluminum alloy becomes remarkable, the metal plate becomes hard, and the heat cycle resistance decreases.
【００２１】本発明の回路基板においては、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金からなる金属回路及び／又は金
属放熱板の上面に、更にＮｉ／ＣｕやＴｉ／Ｃｕのクラ
ッドを接合することもできる。このクラッド材の厚みと
しては１０μｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。In the circuit board of the present invention, a Ni / Cu or Ti / Cu clad may be further joined to the upper surface of the metal circuit and / or the metal radiator plate made of aluminum or aluminum alloy. The thickness of the clad material is preferably 10 μm to 0.5 mm.
【００２２】アルミニウム又はアルミニウム合金、ない
しはその上面に更にＮｉ／ＣｕやＴｉ／Ｃｕのクラッド
が接合された金属から、所望形状の金属回路及び金属放
熱板を形成させるには、エッチングレジストを印刷し、
塩化第二銅溶液等を用いて不要な金属部分とエッチング
レジストを溶解することによって行うことができる。金
属回路又は金属放熱板にはＮｉメッキを施すこともでき
る。In order to form a metal circuit and a metal radiator plate having a desired shape from aluminum or an aluminum alloy or a metal having an upper surface further joined with a clad of Ni / Cu or Ti / Cu, an etching resist is printed,
It can be performed by dissolving an unnecessary metal portion and an etching resist using a cupric chloride solution or the like. The metal circuit or the metal radiator plate may be plated with Ni.
【００２３】以下、実施例と比較例をあげて更に具体的
に本発明を説明する。Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
【００２４】実施例１ 酸素含有量１．２重量％、平均粒径２．０μｍの窒化ア
ルミニウム粉末１００重量部とＹ2Ｏ3粉末５．２重量
部、アルミナ粉末１．２重量部をボールミルにて３０分
間混合してからオレイン酸２重量部を加え更に３０分間
混合して窒化アルミニウム粉末を疎水化処理した。Example 1 100 parts by weight of aluminum nitride powder having an oxygen content of 1.2% by weight and an average particle size of 2.0 μm, 5.2 parts by weight of Y 2 O 3 powder, and 1.2 parts by weight of alumina powder were put into a ball mill. After mixing for 30 minutes, 2 parts by weight of oleic acid was added and mixed for another 30 minutes to hydrophobize the aluminum nitride powder.
【００２５】得られた混合物にメチルセルロース８重量
部加えてから高速ミキサーで１分間混合した後、更にグ
リセリン６重量部と水１４重量部との混合溶液を攪拌を
続けながら加え２分間混合後更にロールで練って混練物
を製造した。After adding 8 parts by weight of methylcellulose to the obtained mixture and mixing with a high-speed mixer for 1 minute, a mixed solution of 6 parts by weight of glycerin and 14 parts by weight of water is added while stirring is continued, and after mixing for 2 minutes, the roll is further rolled. To produce a kneaded material.
【００２６】この混練物をロータリーポンプで１３０Ｐ
ａ程度に真空脱気を行いながらスクリュウー方式のエク
ストルーダを用いて幅１２０ｍｍのダイスにてシート状
に成形後、ベルト式の乾燥炉にて８０℃×２０分乾燥
し、厚み０．７５ｍｍの窒化アルミニウムグリーンシー
トを成形した。The kneaded material is 130 P
While vacuum degassing to about a, using a screw-type extruder to form a sheet with a die having a width of 120 mm, the resultant was dried in a belt-type drying furnace at 80 ° C. for 20 minutes, and aluminum nitride having a thickness of 0.75 mm was obtained. A green sheet was formed.
【００２７】これを５５×５５ｍｍの大きさに金型で打
ち抜き、各シートの表面にＢＮ粉末を塗布して５枚重ね
たものを脱脂炉に入れ、空気中、温度５００℃、３時間
処理して脱脂した。This was punched out with a die to a size of 55 × 55 mm, BN powder was applied to the surface of each sheet, and five sheets were stacked and placed in a degreasing furnace, which was treated in air at a temperature of 500 ° C. for 3 hours. Degreased.
【００２８】次いで、それを常圧窒素雰囲気中、温度１
９００℃で３０分間保持して焼成した後、温度１７００
℃までの冷却速度を１．５℃／分として室温まで冷却
し、４３×４３×０．６５ｍｍの窒化アルミニウム焼結
体を製造した。焼結体の表面をホーニング処理して２μ
ｍ除去して窒化アルミニウム基板とした。窒化アルミニ
ウム基板のＣｕＫα線２θによるＸ線回折（Ｘ線回折装
置：ＲＩＧＡＫＵ社製）、熱伝導率（測定機器：真空理
工社製「ＴＣ−３０００」）、曲げ強度の測定結果は、
表１のとおりであった。Then, it was placed in a nitrogen atmosphere at normal pressure and at a temperature of 1
After firing at 900 ° C. for 30 minutes, the temperature was 1700.
The temperature was cooled to room temperature at a cooling rate of 1.5 ° C./min to produce a 43 × 43 × 0.65 mm aluminum nitride sintered body. Honing the surface of the sintered body to 2μ
m was removed to obtain an aluminum nitride substrate. Measurement results of X-ray diffraction (X-ray diffractometer: manufactured by RIGAKU), thermal conductivity (measurement equipment: “TC-3000” manufactured by Vacuum Riko Co.), and bending strength of the aluminum nitride substrate by CuKα ray 2θ are as follows.
As shown in Table 1.
【００２９】Ａｌ粉末８６重量部、Ｓｉ粉末４重量部、
Ｃｕ粉末４重量部、ＴｉＨ2粉末３０重量部、テルピネ
オール５０重量部、ポリイソブチルメタアクリレート６
重量部をらいかい機で１時間混合してＡｌ−Ｓｉ系ろう
材ペーストを調合した。これを窒化アルミニウム基板の
表裏両面にそれぞれ３ｍｇ／ｃｍ2塗布してから、０．
４ｍｍのアルミニウム板をそれぞれ配置し、真空中、６
４０℃で３０分加熱しサンドイッチ構造の接合体を製造
した。86 parts by weight of Al powder, 4 parts by weight of Si powder,
Cu powder 4 parts by weight, TiH 2 powder 30 parts by weight, terpineol 50 parts by weight, polyisobutyl methacrylate 6
The Al-Si-based brazing material paste was prepared by mixing the parts by weight for 1 hour using a rapier. This was applied on the front and back surfaces of the aluminum nitride substrate at 3 mg / cm 2 , respectively.
A 4 mm aluminum plate was placed in each, and 6
The mixture was heated at 40 ° C. for 30 minutes to produce a joined body having a sandwich structure.
【００３０】この接合体の表裏両面にエッチングレジス
トを所定パターンに塗布し、塩化第二鉄溶液でエッチン
グした後、Ｎｉメッキを施し、表面に金属回路、裏面に
金属放熱板の形成された回路基板を作製した。この回路
基板をヒートサイクル試験機で−４０℃×３０分→２５
℃×１０分→１２５℃×３０分→２５℃×１０分を１サ
イクルとし、１００回毎にクラックの発生状況を観察し
た。その結果を表１に示す。An etching resist is applied in a predetermined pattern to the front and back surfaces of the joined body, etched with a ferric chloride solution, and then plated with Ni. A metal circuit is formed on the front surface and a metal heat radiating plate is formed on the back surface. Was prepared. This circuit board was heated at -40 ° C for 30 minutes with a heat cycle tester → 25
A cycle of 10 minutes at 10 ° C. × 30 minutes at 125 ° C. → 10 minutes at 25 ° C. was taken as one cycle, and the occurrence of cracks was observed every 100 times. Table 1 shows the results.
【００３１】実施例２ Ｙ2Ｏ3の添加量を４．７重量部、Ａｌ2Ｏ3の添加量を０
重量部としたこと以外は実施例１と同様にし窒化アルミ
ニウム焼結体を製造し、回路基板を作製した。Example 2 The addition amount of Y 2 O 3 was 4.7 parts by weight, and the addition amount of Al 2 O 3 was 0.
An aluminum nitride sintered body was manufactured and a circuit board was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the weight parts were used.
【００３２】実施例３ Ｙ2Ｏ3の添加量を６重量部、Ａｌ2Ｏ3の添加量を２重量
部としたこと以外は実施例１と同様にして窒化アルミニ
ウム焼結体を製造し、回路基板を作製した。Example 3 An aluminum nitride sintered body was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of Y 2 O 3 was 6 parts by weight and the addition amount of Al 2 O 3 was 2 parts by weight. A circuit board was manufactured.
【００３３】実施例４ アルミニウム板の厚みを０．１ｍｍとしたこと以外は、
実施例１と同様にしてサンドイッチ構造の接合体を製造
した。この接合体の表裏両面のアルミニウム板（厚み
０．１ｍｍ）の上面に、更にＮｉ／Ｃｕの厚みが０．１
５μｍ／０．３ｍｍであるクラッド材を積層し、６３０
℃×２分間加熱して接合体を得た。この接合体を用い、
実施例１と同様にして回路基板を作製した。Example 4 Except that the thickness of the aluminum plate was 0.1 mm,
A joined body having a sandwich structure was manufactured in the same manner as in Example 1. On the upper surface of the aluminum plate (thickness 0.1 mm) on both the front and back sides of the joined body, the thickness of Ni / Cu
A cladding material of 5 μm / 0.3 mm is laminated, and 630
The joined body was obtained by heating at 2 ° C. × 2 minutes. Using this joint,
A circuit board was manufactured in the same manner as in Example 1.
【００３４】比較例１ Ｙ2Ｏ3の添加量を３重量部、Ａｌ2Ｏ3の添加量を０重量
部としたこと以外は実施例１と同様にして窒化アルミニ
ウム焼結体を製造し、回路基板を作製した。Comparative Example 1 An aluminum nitride sintered body was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of Y 2 O 3 was 3 parts by weight and the addition amount of Al 2 O 3 was 0 parts by weight. A circuit board was manufactured.
【００３５】比較例２ Ｙ2Ｏ3の添加量を８重量部、Ａｌ2Ｏ3の添加量を０重量
部としたこと以外は実施例１と同様にして窒化アルミニ
ウム焼結体を製造し、回路基板を作製した。Comparative Example 2 An aluminum nitride sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of Y 2 O 3 was 8 parts by weight and the addition amount of Al 2 O 3 was 0 parts by weight. A circuit board was manufactured.
【００３６】[0036]
【表１】 [Table 1]
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明によれば、高信頼性かつ高熱伝導
性の回路基板を安価に提供することができる。According to the present invention, a circuit board having high reliability and high thermal conductivity can be provided at low cost.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻村 好彦 福岡県大牟田市新開町１ 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 (72)発明者 湯本 勝喜 福岡県大牟田市新開町１ 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 Ｆターム(参考） 4E351 AA09 AA12 BB31 CC12 CC31 CC33 DD04 DD10 DD19 DD21 DD52 EE02 EE11 GG04 4G001 BA03 BA09 BA36 BB03 BB09 BB36 BC13 BC71 BD03 BD14 BD23 BE01 BE32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Yoshihiko Tsujimura, Inventor 1 Shinkaicho, Omuta-shi, Fukuoka Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. Inside the Omuta Plant (72) Inventor Katsuyoshi Yumoto 1 Shinkaicho, Omuta-shi, Fukuoka Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. Omuta plant F-term (reference) 4E351 AA09 AA12 BB31 CC12 CC31 CC33 DD04 DD10 DD19 DD21 DD52 EE02 EE11 GG04 4G001 BA03 BA09 BA36 BB03 BB09 BB36 BC13 BC71 BD03 BD14 BD23 BE01 BE32
Claims (2)
回路が、他方の面には金属放熱板が、それぞれＡｌ−Ｓ
ｉ系ろう材を用いて形成されてなるものであって、上記
金属回路と金属放熱板の材質がアルミニウム又はアルミ
ニウム合金であり、しかも上記窒化アルミニウム基板
が、窒化アルミニウム（１０１）のＸ線回折強度ＩAlN
に対するＹ2Ｏ3・Ａｌ2Ｏ3（１２１）のＸ線回折強度Ｉ
YAのピーク比（ＩYA／ＩAlN）が０．０７〜０．２５、
熱伝導率が１６０Ｗ／ｍＫ以上、曲げ強度が３５ｋｇ／
ｍｍ2以上のものであることを特徴とする回路基板。A metal circuit is provided on one surface of an aluminum nitride substrate, and a metal radiator plate is provided on the other surface of the aluminum nitride substrate.
The metal circuit and the metal radiator are made of aluminum or an aluminum alloy, and the aluminum nitride substrate is made of an i-type brazing material, and the aluminum nitride substrate is made of aluminum nitride (101). I AlN
-Ray diffraction intensity I of Y 2 O 3 .Al 2 O 3 (121) with respect to
Peak ratio of YA (I YA / I AlN) is from 0.07 to 0.25,
Thermal conductivity is more than 160W / mK, bending strength is 35kg /
A circuit board having a size of at least 2 mm2.
に、更に銅、ニッケル、銅−ニッケル合金又は銅−ニッ
ケルクラッドの層が形成されてなることを特徴とする請
求項１記載の回路基板。2. The circuit board according to claim 1, wherein a copper, nickel, copper-nickel alloy or copper-nickel clad layer is further formed on the upper surface of the metal circuit and / or the metal heat sink. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11072047A JP2000269615A (en) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | Circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11072047A JP2000269615A (en) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | Circuit board |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000269615A true JP2000269615A (en) | 2000-09-29 |
Family
ID=13478097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11072047A Pending JP2000269615A (en) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | Circuit board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000269615A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002293637A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Aluminum nitride sintered compact, and manufacturing method and application thereof |
| JP2005035874A (en) * | 2003-03-27 | 2005-02-10 | Dowa Mining Co Ltd | Method for producing metal/ceramic bonding substrate |
| JP2008306106A (en) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Mitsubishi Materials Corp | Substrate for power module and manufacturing method thereof, and power module |
| JP2009256207A (en) * | 2003-03-27 | 2009-11-05 | Dowa Holdings Co Ltd | Method for producing metal/ceramic bonding substrate |
-
1999
- 1999-03-17 JP JP11072047A patent/JP2000269615A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002293637A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Aluminum nitride sintered compact, and manufacturing method and application thereof |
| JP2005035874A (en) * | 2003-03-27 | 2005-02-10 | Dowa Mining Co Ltd | Method for producing metal/ceramic bonding substrate |
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