JP2001294489A - 結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体との接合体 - Google Patents
結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体との接合体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 携帯電話などの無線通信、あるいは光通信な
どの分野で用いられる使用周波数が１ＧＨｚ以上の高周
波帯用の電気回路として好適な、小型で、低電気抵抗、
高放熱性の電気回路基板を得る。 【解決手段】 コーディエライト結晶を含む結晶化ガラ
スと窒化アルミニウム焼結体とが接合されてなり、コー
ディエライト結晶を含む結晶化ガラスの表面又は内部に
電気回路が形成されてなり、又は、窒化アルミニウム焼
結体の表面に電気回路が形成されてなる接合体。コーデ
ィエライト結晶を析出しうるガラスと窒化アルミニウム
焼結体とを、該ガラスの軟化点以上且つコーディエライ
ト結晶の析出温度以上、例えば、６００〜１１００℃に
加熱して、接合すると共にコーディエライトの結晶を析
出させることにより製造する。
どの分野で用いられる使用周波数が１ＧＨｚ以上の高周
波帯用の電気回路として好適な、小型で、低電気抵抗、
高放熱性の電気回路基板を得る。 【解決手段】 コーディエライト結晶を含む結晶化ガラ
スと窒化アルミニウム焼結体とが接合されてなり、コー
ディエライト結晶を含む結晶化ガラスの表面又は内部に
電気回路が形成されてなり、又は、窒化アルミニウム焼
結体の表面に電気回路が形成されてなる接合体。コーデ
ィエライト結晶を析出しうるガラスと窒化アルミニウム
焼結体とを、該ガラスの軟化点以上且つコーディエライ
ト結晶の析出温度以上、例えば、６００〜１１００℃に
加熱して、接合すると共にコーディエライトの結晶を析
出させることにより製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コーディエライト
結晶を含む結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体とが
接合されてなる接合体に関する。
結晶を含む結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体とが
接合されてなる接合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話などの無線通信、あるい
は光通信などの分野において、高容量化のために使用周
波数が１ＧＨｚ以上の高周波帯、いわゆるマイクロ波帯
・準ミリ波帯の使用が拡大化している。
は光通信などの分野において、高容量化のために使用周
波数が１ＧＨｚ以上の高周波帯、いわゆるマイクロ波帯
・準ミリ波帯の使用が拡大化している。
【０００３】このような高周波帯域で作動する半導体と
して従来からのＳｉ以外に、高出力・高消費電力のＧａ
Ａｓ系ＦＥＴ、Ｓｉ−Ｇｅ系ＨＢＴ、ＣＭＯＳあるいは
ＧａＮ系レーザーダイオードなどが使用され始めてい
る。このような半導体を実装するための回路基板とし
て、１）回路パターン材料の電気抵抗が小さいこと、
２）小型化のため多層回路が形成できること、３）基板
絶縁材料の熱伝導率が高く、電気絶縁性が大きく、望ま
しくは誘電率が小さいこと、４）さらに回路基板材料に
よる環境汚染がないこと、などが条件となる。
して従来からのＳｉ以外に、高出力・高消費電力のＧａ
Ａｓ系ＦＥＴ、Ｓｉ−Ｇｅ系ＨＢＴ、ＣＭＯＳあるいは
ＧａＮ系レーザーダイオードなどが使用され始めてい
る。このような半導体を実装するための回路基板とし
て、１）回路パターン材料の電気抵抗が小さいこと、
２）小型化のため多層回路が形成できること、３）基板
絶縁材料の熱伝導率が高く、電気絶縁性が大きく、望ま
しくは誘電率が小さいこと、４）さらに回路基板材料に
よる環境汚染がないこと、などが条件となる。
【０００４】しかしながら、これらの条件をすべて満た
す単一の絶縁性基板材料は存在しない。高熱伝導率の窒
化アルミニウム焼結体製多層回路基板は存在するが、そ
の電気回路導体は電気抵抗の高いタングステン、モリブ
デン系材料であり、高周波回路には不向きである。
す単一の絶縁性基板材料は存在しない。高熱伝導率の窒
化アルミニウム焼結体製多層回路基板は存在するが、そ
の電気回路導体は電気抵抗の高いタングステン、モリブ
デン系材料であり、高周波回路には不向きである。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】上記課題を解決する
ために、現実的に考えられることは窒化アルミニウム焼
結体とガラスとが接合された複合回路基板である。すな
わち、窒化アルミニウム焼結体に半導体からの放熱の役
割を担わせ、さらに該窒化アルミニウム焼結体に一部の
電気回路を形成し、ガラスはペースト印刷技術やシート
積層技術などを用いて単一層あるいは多層化し、その表
面あるいは内部にＡｕ系、Ａｇ系あるいはＣｕ系などの
低抵抗材料で電気回路が形成された基板である。
ために、現実的に考えられることは窒化アルミニウム焼
結体とガラスとが接合された複合回路基板である。すな
わち、窒化アルミニウム焼結体に半導体からの放熱の役
割を担わせ、さらに該窒化アルミニウム焼結体に一部の
電気回路を形成し、ガラスはペースト印刷技術やシート
積層技術などを用いて単一層あるいは多層化し、その表
面あるいは内部にＡｕ系、Ａｇ系あるいはＣｕ系などの
低抵抗材料で電気回路が形成された基板である。
【０００６】このような回路基板を実現するためのガラ
ス材料としては、１）高い電気絶縁性と良好な誘電特
性、２）窒化アルミニウム焼結体に近い熱膨張率、３）
窒化アルミニウム焼結体と酸化皮膜を介すことなく直接
接合され得ること、４）繰り返し焼成を可能にするため
に結晶相を含むこと、５）窒化アルミニウム焼結体と該
ガラスとを接合する温度条件がＡｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系
などのメタライズ金属成分の融点以下、具体的には１１
００℃以下と比較的低いこと、言い換えればガラスを軟
化させ窒化アルミニウム焼結体と十分緊密な接合を得る
ための作業温度は１１００℃以下であるなどの特性が必
要である。
ス材料としては、１）高い電気絶縁性と良好な誘電特
性、２）窒化アルミニウム焼結体に近い熱膨張率、３）
窒化アルミニウム焼結体と酸化皮膜を介すことなく直接
接合され得ること、４）繰り返し焼成を可能にするため
に結晶相を含むこと、５）窒化アルミニウム焼結体と該
ガラスとを接合する温度条件がＡｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系
などのメタライズ金属成分の融点以下、具体的には１１
００℃以下と比較的低いこと、言い換えればガラスを軟
化させ窒化アルミニウム焼結体と十分緊密な接合を得る
ための作業温度は１１００℃以下であるなどの特性が必
要である。
【０００７】なお、低軟化点のガラスを得るには酸化鉛
を含むものが比較的容易に作製できる。しかし鉛を含む
ガラスは軟化点の低温度化は達成され易くても元来有毒
であり、地球環境に与える影響が大きい。さらに熱膨張
率も高くなり易く、高温では窒化アルミニウム焼結体と
反応し反応ガスがガラス中に残留する発泡現象を引き起
こし易いという欠点がある。
を含むものが比較的容易に作製できる。しかし鉛を含む
ガラスは軟化点の低温度化は達成され易くても元来有毒
であり、地球環境に与える影響が大きい。さらに熱膨張
率も高くなり易く、高温では窒化アルミニウム焼結体と
反応し反応ガスがガラス中に残留する発泡現象を引き起
こし易いという欠点がある。
【０００８】上記回路基板用ガラス材料としては、特開
平６−３４０４４３号、特公平７−６８０６５号に記載
のものなどが知られている。特開平６−３４０４４３号
におけるガラス材料にはＰｂＯが含まれるため、熱膨張
率が窒化アルミニウム焼結体の４．５×１０-6／℃に比
べて大きいといった欠点が解決されておらず、また、基
板との接合強度も低い。特公平７−６８０６５号に示さ
れたガラスにおいては熱膨張率や電気絶縁性の点では良
好であるが、窒化アルミニウム焼結体との接合において
１１００℃未満の温度では粘性が高すぎて窒化アルミニ
ウム焼結体表面の凹部分を埋めることができないため、
１１００℃以上の加熱温度が必要で、電気回路形成用低
抵抗導体が組み込めないという問題があった。
平６−３４０４４３号、特公平７−６８０６５号に記載
のものなどが知られている。特開平６−３４０４４３号
におけるガラス材料にはＰｂＯが含まれるため、熱膨張
率が窒化アルミニウム焼結体の４．５×１０-6／℃に比
べて大きいといった欠点が解決されておらず、また、基
板との接合強度も低い。特公平７−６８０６５号に示さ
れたガラスにおいては熱膨張率や電気絶縁性の点では良
好であるが、窒化アルミニウム焼結体との接合において
１１００℃未満の温度では粘性が高すぎて窒化アルミニ
ウム焼結体表面の凹部分を埋めることができないため、
１１００℃以上の加熱温度が必要で、電気回路形成用低
抵抗導体が組み込めないという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記に示したよ
うな課題を解決するためになされたものである。本発明
者は、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５Ｓ
ｉＯ2）焼結体が高い電気絶縁性（比抵抗≧１×１０14
Ω・ｃｍ：２５℃）と小さな誘電率（４．７：１ＭＨ
ｚ、２５℃）、及び窒化アルミニウム焼結体に近い低熱
膨張率（２．２×１０-6／℃：１５０℃〜７００℃）と
を有し、さらにＨ2などの還元雰囲気中での加熱に対し
ても安定であるという物性に着目し、鋭意研究を重ねた
結果、コーディエライト結晶を含む結晶化ガラスが熱安
定性が高く、１１００℃以下の比較的低温で窒化アルミ
ニウム焼結体と良好な接合性を示すという現象を見出
し、その知見に基づいて発明したものである。
うな課題を解決するためになされたものである。本発明
者は、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５Ｓ
ｉＯ2）焼結体が高い電気絶縁性（比抵抗≧１×１０14
Ω・ｃｍ：２５℃）と小さな誘電率（４．７：１ＭＨ
ｚ、２５℃）、及び窒化アルミニウム焼結体に近い低熱
膨張率（２．２×１０-6／℃：１５０℃〜７００℃）と
を有し、さらにＨ2などの還元雰囲気中での加熱に対し
ても安定であるという物性に着目し、鋭意研究を重ねた
結果、コーディエライト結晶を含む結晶化ガラスが熱安
定性が高く、１１００℃以下の比較的低温で窒化アルミ
ニウム焼結体と良好な接合性を示すという現象を見出
し、その知見に基づいて発明したものである。
【００１０】すなわち、本発明は、コーディエライト結
晶を含む結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体とが接
合されてなる接合体である。
晶を含む結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体とが接
合されてなる接合体である。
【００１１】本発明においてコーディエライト結晶を含
む結晶化ガラスとは、結晶質部分と非晶質部分とよりな
る結晶化ガラスであって、結晶質部分がコーディエライ
ト結晶を含むものである。結晶質部分は、本発明の効果
を損なわないかぎり、コーディエライト結晶以外の結晶
成分を含んでいても良い。
む結晶化ガラスとは、結晶質部分と非晶質部分とよりな
る結晶化ガラスであって、結晶質部分がコーディエライ
ト結晶を含むものである。結晶質部分は、本発明の効果
を損なわないかぎり、コーディエライト結晶以外の結晶
成分を含んでいても良い。
【００１２】本発明で用いる結晶化ガラスにはコーディ
エライト結晶が含まれている。本発明で用いる結晶化ガ
ラスは、コーディエライト結晶を含むことにより、電気
回路用としての良好な電気特性や対薬品性、耐熱性、温
度変化の繰返しに対する耐久性等を発現し、同時に、後
述する窒化アルミニウム焼結体に近い熱膨張率を有する
ものとなる。さらには、コーディエライトは窒化アルミ
ニウム焼結体との反応性がないため、反応腐食性が極め
て少ない。
エライト結晶が含まれている。本発明で用いる結晶化ガ
ラスは、コーディエライト結晶を含むことにより、電気
回路用としての良好な電気特性や対薬品性、耐熱性、温
度変化の繰返しに対する耐久性等を発現し、同時に、後
述する窒化アルミニウム焼結体に近い熱膨張率を有する
ものとなる。さらには、コーディエライトは窒化アルミ
ニウム焼結体との反応性がないため、反応腐食性が極め
て少ない。
【００１３】コーディエライト結晶の結晶質部分のみよ
りなる化合物は、軟化温度が高すぎるため、電気回路を
構成する金属が溶融しない程度の低温で、窒化アルミニ
ウム焼結体と接合することは難しい。他方、コーディエ
ライト結晶を全く含まず、非晶質部分のみからなるガラ
スは、再加熱により軟化し易く電気特性等の点で十分な
効果を得ることができない。
りなる化合物は、軟化温度が高すぎるため、電気回路を
構成する金属が溶融しない程度の低温で、窒化アルミニ
ウム焼結体と接合することは難しい。他方、コーディエ
ライト結晶を全く含まず、非晶質部分のみからなるガラ
スは、再加熱により軟化し易く電気特性等の点で十分な
効果を得ることができない。
【００１４】本発明における、コーディエライト結晶を
含む結晶化ガラスは、Ｘ線回折により確認できる程度の
コーディエライト結晶を含有しておれば十分であるが、
熱膨張率、電気特性、軟化温度、耐久性等の点から、結
晶化ガラス中に１〜９０質量％の範囲で含まれているこ
とが好ましく、３〜８５質量％であることがより好まし
い。コーディエライト結晶が多くなるにつれ軟化温度が
高くなる傾向があり、逆に少なくなるにつれ、熱膨張率
が大きくなり、電気特性、耐久性等が低下する傾向があ
る。
含む結晶化ガラスは、Ｘ線回折により確認できる程度の
コーディエライト結晶を含有しておれば十分であるが、
熱膨張率、電気特性、軟化温度、耐久性等の点から、結
晶化ガラス中に１〜９０質量％の範囲で含まれているこ
とが好ましく、３〜８５質量％であることがより好まし
い。コーディエライト結晶が多くなるにつれ軟化温度が
高くなる傾向があり、逆に少なくなるにつれ、熱膨張率
が大きくなり、電気特性、耐久性等が低下する傾向があ
る。
【００１５】なお、本発明における結晶化ガラス中のコ
ーディエライト結晶の量は次に述べるような方法で算出
できる。本発明における結晶化ガラス成分中のＭｇＯ、
Ａｌ 2Ｏ3、ＳｉＯ2のうち、コーディエライトの組成で
あるＭｇＯ：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝２：２：５（モル
比）と比較して最も少なく含まれる成分を基準とし、こ
の成分がすべてコーディエライトとして結晶化するため
に消費され、残りの２成分がＭｇＯ：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ
2＝２：２：５（モル比）で消費されたとした時のＭｇ
Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2量が本発明におけるコーディエ
ライト結晶の最大析出量である。例えば、ＭｇＯ：１９
質量％（２９．０７モル％）、Ａｌ2Ｏ3：２５質量％
（１５．１２モル％）、ＳｉＯ2：４４質量％（４５．
１７モル％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％（１０．６３モル
％）含まれるガラスの場合、ＭｇＯ：９．８８質量％
（１５．１２モル％）、Ａｌ2Ｏ3：２５質量％（１５．
１２モル％）、ＳｉＯ2：３６．８３質量％（３７．８
１モル％）の合計７１．７１質量％がコーディエライト
結晶の最大析出量となる。
ーディエライト結晶の量は次に述べるような方法で算出
できる。本発明における結晶化ガラス成分中のＭｇＯ、
Ａｌ 2Ｏ3、ＳｉＯ2のうち、コーディエライトの組成で
あるＭｇＯ：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝２：２：５（モル
比）と比較して最も少なく含まれる成分を基準とし、こ
の成分がすべてコーディエライトとして結晶化するため
に消費され、残りの２成分がＭｇＯ：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ
2＝２：２：５（モル比）で消費されたとした時のＭｇ
Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2量が本発明におけるコーディエ
ライト結晶の最大析出量である。例えば、ＭｇＯ：１９
質量％（２９．０７モル％）、Ａｌ2Ｏ3：２５質量％
（１５．１２モル％）、ＳｉＯ2：４４質量％（４５．
１７モル％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％（１０．６３モル
％）含まれるガラスの場合、ＭｇＯ：９．８８質量％
（１５．１２モル％）、Ａｌ2Ｏ3：２５質量％（１５．
１２モル％）、ＳｉＯ2：３６．８３質量％（３７．８
１モル％）の合計７１．７１質量％がコーディエライト
結晶の最大析出量となる。
【００１６】コーディエライト結晶が最大析出状態であ
るか否かは、粉末Ｘ線回折あるいは示差熱分析により特
定できる。非晶質状態のガラスを加熱し結晶が析出し始
めた後、それ以上結晶化が進まなくなる状態がコーディ
エライト結晶の最大析出状態である。本発明における結
晶化ガラス中のコーディエライト結晶の含有量は、粉末
Ｘ線回折により検出されたコーディエライト結晶特有の
最強線（ＣｕＫα線を使用した時、２θが１０．３°〜
１０．７°に現れる）が示すＸ線回折強度と、コーディ
エライト結晶の最大析出状態のＸ線回折強度との比から
求めることができる。例えば、上記成分の非晶質状態の
ガラスから出発して加熱温度を高めて行き、やがてコー
ディエライト結晶の最大析出状態に達した時、コーディ
エライト結晶特有の最強線が示す粉末Ｘ線回折強度（カ
ウント数）が１，２２３で、加熱途中のもののＸ線回折
強度（カウント数）が４２１であった場合、加熱途中の
結晶化ガラス中のコーディエライト結晶の含有量は２
４．６９質量％と算出される。その組成は、ＭｇＯ：
３．４０質量％（５．２０モル％）、Ａｌ2Ｏ3：８．６
０質量％（５．２０モル％）、ＳｉＯ2：１２．６７質
量％（１３．０２モル％）である。
るか否かは、粉末Ｘ線回折あるいは示差熱分析により特
定できる。非晶質状態のガラスを加熱し結晶が析出し始
めた後、それ以上結晶化が進まなくなる状態がコーディ
エライト結晶の最大析出状態である。本発明における結
晶化ガラス中のコーディエライト結晶の含有量は、粉末
Ｘ線回折により検出されたコーディエライト結晶特有の
最強線（ＣｕＫα線を使用した時、２θが１０．３°〜
１０．７°に現れる）が示すＸ線回折強度と、コーディ
エライト結晶の最大析出状態のＸ線回折強度との比から
求めることができる。例えば、上記成分の非晶質状態の
ガラスから出発して加熱温度を高めて行き、やがてコー
ディエライト結晶の最大析出状態に達した時、コーディ
エライト結晶特有の最強線が示す粉末Ｘ線回折強度（カ
ウント数）が１，２２３で、加熱途中のもののＸ線回折
強度（カウント数）が４２１であった場合、加熱途中の
結晶化ガラス中のコーディエライト結晶の含有量は２
４．６９質量％と算出される。その組成は、ＭｇＯ：
３．４０質量％（５．２０モル％）、Ａｌ2Ｏ3：８．６
０質量％（５．２０モル％）、ＳｉＯ2：１２．６７質
量％（１３．０２モル％）である。
【００１７】コーディエライト結晶を含む結晶化ガラス
の非晶質部分の組成は、結晶質部分および非晶質部分を
併せた全体の組成から上記したコーディエライト結晶お
よびその他の結晶の組成を引くことにより求めることが
できる。例えば、上記したコーディエライト結晶の最大
析出状態における結晶化ガラスの非晶質部分は２８．２
９質量％であり、その組成は、ＭｇＯ：９．１２質量％
（１３．９５モル％）、ＳｉＯ2：７．１７質量％
（７．３６モル％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％（１０．６３
モル％）、と算出される。また、上記加熱途中の結晶化
ガラスの非晶質部分は、 ７５．３１質量％であり、
その組成は、ＭｇＯ：１５．６０質量％（２３．８７モ
ル％）、Ａｌ2Ｏ3：１６．４０質量％（９．９２モル
％）、ＳｉＯ2：３１．３１質量％（３２．１５モル
％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％（１０．６３モル％）と算出
される。
の非晶質部分の組成は、結晶質部分および非晶質部分を
併せた全体の組成から上記したコーディエライト結晶お
よびその他の結晶の組成を引くことにより求めることが
できる。例えば、上記したコーディエライト結晶の最大
析出状態における結晶化ガラスの非晶質部分は２８．２
９質量％であり、その組成は、ＭｇＯ：９．１２質量％
（１３．９５モル％）、ＳｉＯ2：７．１７質量％
（７．３６モル％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％（１０．６３
モル％）、と算出される。また、上記加熱途中の結晶化
ガラスの非晶質部分は、 ７５．３１質量％であり、
その組成は、ＭｇＯ：１５．６０質量％（２３．８７モ
ル％）、Ａｌ2Ｏ3：１６．４０質量％（９．９２モル
％）、ＳｉＯ2：３１．３１質量％（３２．１５モル
％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％（１０．６３モル％）と算出
される。
【００１８】コーディエライト結晶を含む結晶化ガラス
は、高い電気抵抗率と小さな誘電率等の電気的特性を有
したものであり、通常、１×１０12Ω・ｃｍ以上の電気
抵抗率と、１ＧＨｚで８以下の誘電率を有している。後
述するように結晶化ガラスや窒化アルミニウム焼結体に
形成される電気回路の特性を充分に発揮させるために
は、電気抵抗率は１×１０13Ω・ｃｍ以上であることが
好ましく、１×１０14Ω・ｃｍ以上であることがより好
ましい。また、誘電率は１ＧＨｚで７以下であることが
好ましく、６．５以下であることがより好ましい。特に
好ましいコーディエライト結晶を含む結晶化ガラスは、
電気抵抗率が１×１０14Ω・ｃｍ以上で、且つ、１ＧＨ
ｚでの誘電率が６．５以下のものである。
は、高い電気抵抗率と小さな誘電率等の電気的特性を有
したものであり、通常、１×１０12Ω・ｃｍ以上の電気
抵抗率と、１ＧＨｚで８以下の誘電率を有している。後
述するように結晶化ガラスや窒化アルミニウム焼結体に
形成される電気回路の特性を充分に発揮させるために
は、電気抵抗率は１×１０13Ω・ｃｍ以上であることが
好ましく、１×１０14Ω・ｃｍ以上であることがより好
ましい。また、誘電率は１ＧＨｚで７以下であることが
好ましく、６．５以下であることがより好ましい。特に
好ましいコーディエライト結晶を含む結晶化ガラスは、
電気抵抗率が１×１０14Ω・ｃｍ以上で、且つ、１ＧＨ
ｚでの誘電率が６．５以下のものである。
【００１９】次に、本発明の接合体における窒化アルミ
ニウム焼結体は、ＡｌＮの組成を主成分とする焼結体で
あれば、公知のものがなんら制限なく用いられる。Ａｌ
Ｎ以外の成分としては、焼結助剤としてのＹ2Ｏ3、Ｙｂ
2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3やその他Ｓｃ、Ｙ、Ｅｒ、Ｙ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｌａなどを含む希土類元素化合
物、ＣａＯ、ＳｒＯなどのアルカリ土類金属化合物、焼
成温度低減化のためにＬｉ2Ｏなどのアルカリ金属やＳ
ｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣなどの珪素化合物、黒色化を
はかるためにＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉなどを含
む金属及び金属化合物やカーボンを含んだものも用いる
ことができる。
ニウム焼結体は、ＡｌＮの組成を主成分とする焼結体で
あれば、公知のものがなんら制限なく用いられる。Ａｌ
Ｎ以外の成分としては、焼結助剤としてのＹ2Ｏ3、Ｙｂ
2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3やその他Ｓｃ、Ｙ、Ｅｒ、Ｙ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｌａなどを含む希土類元素化合
物、ＣａＯ、ＳｒＯなどのアルカリ土類金属化合物、焼
成温度低減化のためにＬｉ2Ｏなどのアルカリ金属やＳ
ｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣなどの珪素化合物、黒色化を
はかるためにＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉなどを含
む金属及び金属化合物やカーボンを含んだものも用いる
ことができる。
【００２０】窒化アルミニウム焼結体の表面は、焼成し
たままの状態のものや、その表面を洗浄やホーニングし
たもの、表面研削したもの、鏡面に研磨したものなどを
用いることができる。
たままの状態のものや、その表面を洗浄やホーニングし
たもの、表面研削したもの、鏡面に研磨したものなどを
用いることができる。
【００２１】窒化アルミニウム焼結体の熱伝導性や、対
薬品性、熱膨張率、電気的特性、光学特性、及び製造の
容易さ等を考慮すると、実質的に焼結助剤など他の成分
を含まない窒化アルミニウム焼結体、もしくは、Ｙある
いはＥｒ化合物を酸化物（Ｙ 2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3）換算で
０．１〜１５質量％含有する窒化アルミニウム焼結体が
好ましい。より好ましくは、ＹあるいはＥｒ化合物を酸
化物（Ｙ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3）換算で０．５〜１０質量％含
有する窒化アルミニウム焼結体である。
薬品性、熱膨張率、電気的特性、光学特性、及び製造の
容易さ等を考慮すると、実質的に焼結助剤など他の成分
を含まない窒化アルミニウム焼結体、もしくは、Ｙある
いはＥｒ化合物を酸化物（Ｙ 2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3）換算で
０．１〜１５質量％含有する窒化アルミニウム焼結体が
好ましい。より好ましくは、ＹあるいはＥｒ化合物を酸
化物（Ｙ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3）換算で０．５〜１０質量％含
有する窒化アルミニウム焼結体である。
【００２２】前記した結晶化ガラスと窒化アルミニウム
焼結体との接合体の製造方法は、どのような方法であっ
ても良いが、次のような方法を採用することが好まし
い。即ち、コーディエライト結晶を析出しうるガラスと
窒化アルミニウム焼結体とを、該ガラスの軟化点以上且
つコーディエライト結晶の析出温度以上に加熱して、接
合すると共にコーディエライトの結晶を析出させる方法
である。
焼結体との接合体の製造方法は、どのような方法であっ
ても良いが、次のような方法を採用することが好まし
い。即ち、コーディエライト結晶を析出しうるガラスと
窒化アルミニウム焼結体とを、該ガラスの軟化点以上且
つコーディエライト結晶の析出温度以上に加熱して、接
合すると共にコーディエライトの結晶を析出させる方法
である。
【００２３】具体的には、コーディエライト結晶を析出
しうるガラスは、微粉末化し有機バインダー及び溶剤と
ともに混合、ペースト化したものを用いることが好まし
い。該ペーストを窒化アルミニウム焼結体の表面にスク
リーン印刷などの手法で塗布し、加熱することで有機成
分を揮散させ、さらに、ガラスの軟化点以上且つコーデ
ィエライト結晶の析出温度以上に加熱して、ガラスと窒
化アルミニウム焼結体とを接合すると共にコーディエラ
イトの結晶を析出させる。あるいは上記ガラスペースト
をドクターブレード法や押し出し法などによりシート化
し、窒化アルミニウム焼結体上に重ねた後加熱しガラス
と窒化アルミニウム焼結体とを接合すると共にコーディ
エライトの結晶を析出させる。
しうるガラスは、微粉末化し有機バインダー及び溶剤と
ともに混合、ペースト化したものを用いることが好まし
い。該ペーストを窒化アルミニウム焼結体の表面にスク
リーン印刷などの手法で塗布し、加熱することで有機成
分を揮散させ、さらに、ガラスの軟化点以上且つコーデ
ィエライト結晶の析出温度以上に加熱して、ガラスと窒
化アルミニウム焼結体とを接合すると共にコーディエラ
イトの結晶を析出させる。あるいは上記ガラスペースト
をドクターブレード法や押し出し法などによりシート化
し、窒化アルミニウム焼結体上に重ねた後加熱しガラス
と窒化アルミニウム焼結体とを接合すると共にコーディ
エライトの結晶を析出させる。
【００２４】コーディエライト結晶を析出しうるガラス
は、公知の組成のものを使用できるが、コーディエライ
ト結晶の析出させやすさ、適度な軟化点、窒化アルミニ
ウム焼結体との接合性の良さ等の利点から、ＭｇＯ−Ａ
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のガラスであることが好適であり、
さらにＢ2Ｏ3やＣａＯを軟化点を下げるために配合し
た、ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3（−ＣａＯ）
系のガラスがより好適に用いられる。さらにこの様な組
成のガラスは、非晶質であっても酸やアルカリにおかさ
れ難く、優れた耐薬品性を示す。
は、公知の組成のものを使用できるが、コーディエライ
ト結晶の析出させやすさ、適度な軟化点、窒化アルミニ
ウム焼結体との接合性の良さ等の利点から、ＭｇＯ−Ａ
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のガラスであることが好適であり、
さらにＢ2Ｏ3やＣａＯを軟化点を下げるために配合し
た、ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3（−ＣａＯ）
系のガラスがより好適に用いられる。さらにこの様な組
成のガラスは、非晶質であっても酸やアルカリにおかさ
れ難く、優れた耐薬品性を示す。
【００２５】上記の様な組成系において、ＭｇＯ、Ａｌ
2Ｏ3及びＳｉＯ2はコーディエライト結晶を構成する成
分である。これらの成分は結晶化ガラス中ではコーディ
エライト結晶として存在する以外にも、非晶質部分の成
分としても存在しうる。
2Ｏ3及びＳｉＯ2はコーディエライト結晶を構成する成
分である。これらの成分は結晶化ガラス中ではコーディ
エライト結晶として存在する以外にも、非晶質部分の成
分としても存在しうる。
【００２６】上記した組成系の場合、ＭｇＯの含有量
は、少なすぎると加熱時にコーディエライト結晶を析出
させにくく、逆に多すぎると窒化アルミニウム焼結体と
の接合時にクラックが生じるなど接合性が悪くなる傾向
があるため、５〜３５質量％であることが好ましく、８
〜３０質量％であることがより好ましい。
は、少なすぎると加熱時にコーディエライト結晶を析出
させにくく、逆に多すぎると窒化アルミニウム焼結体と
の接合時にクラックが生じるなど接合性が悪くなる傾向
があるため、５〜３５質量％であることが好ましく、８
〜３０質量％であることがより好ましい。
【００２７】Ａｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2の含有量は、少なす
ぎると製造時にコーディエライト結晶を析出させにく
く、多すぎる場合には窒化アルミニウム焼結体との接合
に高い温度が必要になる傾向があるので、Ａｌ2Ｏ3は１
０〜４０質量％であることが好ましく、１２〜３５質量
％であることがより好ましく、ＳｉＯ2は２５〜６５質
量％であることが好ましく、３０〜５５質量％であるこ
とがより好ましい。
ぎると製造時にコーディエライト結晶を析出させにく
く、多すぎる場合には窒化アルミニウム焼結体との接合
に高い温度が必要になる傾向があるので、Ａｌ2Ｏ3は１
０〜４０質量％であることが好ましく、１２〜３５質量
％であることがより好ましく、ＳｉＯ2は２５〜６５質
量％であることが好ましく、３０〜５５質量％であるこ
とがより好ましい。
【００２８】上記したＢ2Ｏ3を含むガラスの場合、Ｂ2
Ｏ3は軟化点を下げ、同時に、窒化アルミニウム焼結体
との接合性を上げる効果がある。但し、Ｂ2Ｏ3は多量に
含有されると、吸湿性が増加したり、対薬品性が低下す
るなどの好ましくない影響を及ぼすことがあるので、ガ
ラス中の含有量は３０質量％以下であることが好まし
く、０．０５〜２５質量％であることがより好ましい。
Ｂ2Ｏ3は結晶化ガラス中の非晶質部分に存在する。
Ｏ3は軟化点を下げ、同時に、窒化アルミニウム焼結体
との接合性を上げる効果がある。但し、Ｂ2Ｏ3は多量に
含有されると、吸湿性が増加したり、対薬品性が低下す
るなどの好ましくない影響を及ぼすことがあるので、ガ
ラス中の含有量は３０質量％以下であることが好まし
く、０．０５〜２５質量％であることがより好ましい。
Ｂ2Ｏ3は結晶化ガラス中の非晶質部分に存在する。
【００２９】ＣａＯも非晶質部分に存在する成分であ
り、ガラスの軟化を促進し、また、窒化アルミニウム焼
結体との接合性を向上させるのに有効な成分であるが必
須成分ではない。ＣａＯは多量に配合されすぎると、コ
ーディエライト結晶の析出を阻害する傾向があるので、
ガラス中の含有量は１０質量％以下であることが好まし
く、８質量％以下であることがより好ましい。
り、ガラスの軟化を促進し、また、窒化アルミニウム焼
結体との接合性を向上させるのに有効な成分であるが必
須成分ではない。ＣａＯは多量に配合されすぎると、コ
ーディエライト結晶の析出を阻害する傾向があるので、
ガラス中の含有量は１０質量％以下であることが好まし
く、８質量％以下であることがより好ましい。
【００３０】この様な成分からなるＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−
ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3（−ＣａＯ）系のガラスの好ましい組
成としては、ＭｇＯが８〜３０質量％、Ａｌ2Ｏ3が１２
〜３５質量％、ＳｉＯ2が３０〜５５質量％、Ｂ2Ｏ3が
０．０５〜２５質量％、ＣａＯが８質量％以下である。
ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3（−ＣａＯ）系のガラスの好ましい組
成としては、ＭｇＯが８〜３０質量％、Ａｌ2Ｏ3が１２
〜３５質量％、ＳｉＯ2が３０〜５５質量％、Ｂ2Ｏ3が
０．０５〜２５質量％、ＣａＯが８質量％以下である。
【００３１】上記組成のガラスにおいて加熱条件の違い
などで結晶としてコーディエライト以外にエンスタタイ
ト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、フォルステライト（２ＭｇＯ
・ＳｉＯ2）等が析出するが時があるが特性を損なわな
い限りこれらが混在しても構わない。
などで結晶としてコーディエライト以外にエンスタタイ
ト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、フォルステライト（２ＭｇＯ
・ＳｉＯ2）等が析出するが時があるが特性を損なわな
い限りこれらが混在しても構わない。
【００３２】さらに本発明で用いるコーディエライト結
晶を析出しうるガラスとしては、ガラスの軟化性や窒化
アルミニウム焼結体との接合性を向上させる目的で、ア
ルカリ金属酸化物（Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）やＣ
ａ、Ｍｇ以外のアルカリ土類金属酸化物（ＳｒＯ、Ｂａ
Ｏ）が含有されていたり、結晶化を促進するためＺｎＯ
や核形成剤としてＴｉＯ2やＺｒＯ2が含有されているも
のを用いてもよい。
晶を析出しうるガラスとしては、ガラスの軟化性や窒化
アルミニウム焼結体との接合性を向上させる目的で、ア
ルカリ金属酸化物（Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）やＣ
ａ、Ｍｇ以外のアルカリ土類金属酸化物（ＳｒＯ、Ｂａ
Ｏ）が含有されていたり、結晶化を促進するためＺｎＯ
や核形成剤としてＴｉＯ2やＺｒＯ2が含有されているも
のを用いてもよい。
【００３３】但し、これらの成分が多量に配合される
と、結晶化ガラスの電気特性が悪くなったり（例えば、
誘電率や電気抵抗性）、熱膨張性が高くなるなど好まし
くない物性を発現する可能性があるので、アルカリ金属
酸化物及びアルカリ土類金属酸化物（ＣａＯ及びＭｇＯ
を除く）の含有量は５質量％以下であるのが好ましく、
同じく、ＺｎＯ、及びＴｉＯ2やＺｒＯ2の含有量は１０
質量％以下であることが好ましい。
と、結晶化ガラスの電気特性が悪くなったり（例えば、
誘電率や電気抵抗性）、熱膨張性が高くなるなど好まし
くない物性を発現する可能性があるので、アルカリ金属
酸化物及びアルカリ土類金属酸化物（ＣａＯ及びＭｇＯ
を除く）の含有量は５質量％以下であるのが好ましく、
同じく、ＺｎＯ、及びＴｉＯ2やＺｒＯ2の含有量は１０
質量％以下であることが好ましい。
【００３４】さらに上記以外の酸化物成分及びフッ素成
分を配合することもできる。
分を配合することもできる。
【００３５】なお、各構成成分の割合は、最終的に得ら
れるコーディエライト結晶を含む結晶化ガラスの各種特
性と、製造或いは入手のしやすさ、原料の入手の難易等
を勘案して決定すればよい。
れるコーディエライト結晶を含む結晶化ガラスの各種特
性と、製造或いは入手のしやすさ、原料の入手の難易等
を勘案して決定すればよい。
【００３６】本発明で使用するコーディエライト結晶を
析出しうるガラスは、以下に説明する公知の方法で製造
されたものを用いることができる。
析出しうるガラスは、以下に説明する公知の方法で製造
されたものを用いることができる。
【００３７】コーディエライト結晶を析出しうるガラス
を製造する方法としては、所定の化学組成に調合した原
料を一旦溶融後、急冷などの方法で一旦非晶質化してガ
ラスを製造する方法を好適に採用することができる。
を製造する方法としては、所定の化学組成に調合した原
料を一旦溶融後、急冷などの方法で一旦非晶質化してガ
ラスを製造する方法を好適に採用することができる。
【００３８】上記の製造方法で用いられる原料として
は、目的とするガラス組成に対応する各種酸化物が挙げ
られる。酸化物は、単独酸化物に留まらず、複合酸化物
の使用も可能である。また、上記の方法で用いられる原
料としては、炭酸塩、水酸化物等、酸化物以外の化合物
の使用も好ましい。さらに塩化物、弗化物などのハロゲ
ン化物、硝酸塩、硫酸塩などの無機塩、蓚酸塩、酢酸
塩、クエン酸塩などの有機塩類、アルコキシド化合物類
などの有機金属化合物、上記化合物の水和物なども適宜
使用できる。
は、目的とするガラス組成に対応する各種酸化物が挙げ
られる。酸化物は、単独酸化物に留まらず、複合酸化物
の使用も可能である。また、上記の方法で用いられる原
料としては、炭酸塩、水酸化物等、酸化物以外の化合物
の使用も好ましい。さらに塩化物、弗化物などのハロゲ
ン化物、硝酸塩、硫酸塩などの無機塩、蓚酸塩、酢酸
塩、クエン酸塩などの有機塩類、アルコキシド化合物類
などの有機金属化合物、上記化合物の水和物なども適宜
使用できる。
【００３９】上記酸化物以外の化合物を具体的に例示す
ると、塩基性炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、Ｃ
ａＣＯ3、Ｃａ（ＯＨ）2、Ａｌ（ＯＨ）3、Ｈ3ＢＯ3、
テトラエチルシリケート、酢酸カルシウム、ＣａＣ
ｌ2、ＭｇＣｌ2、ＡｌＣｌ3、ＣａＦ2、ＭｇＦ2、Ａｌ
Ｆ3等を挙げることができる。またＳｉＯ2は珪砂のよう
な天然物も使用できる。
ると、塩基性炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、Ｃ
ａＣＯ3、Ｃａ（ＯＨ）2、Ａｌ（ＯＨ）3、Ｈ3ＢＯ3、
テトラエチルシリケート、酢酸カルシウム、ＣａＣ
ｌ2、ＭｇＣｌ2、ＡｌＣｌ3、ＣａＦ2、ＭｇＦ2、Ａｌ
Ｆ3等を挙げることができる。またＳｉＯ2は珪砂のよう
な天然物も使用できる。
【００４０】上記の方法をより詳しく述べれば、酸化物
換算で目的の組成になるように原料を秤量、混合し、１
２００℃〜１７００℃で融解する。融解した組成物を水
冷金属板上に流し出すなどの方法で急冷しガラス化させ
る。このガラスはＸ線回折による分析で非晶質であるこ
とが容易に確認できる。ガラスのＸ線回折図形はＣｕＫ
α線を使用した時、２θ：１８°〜３５°の範囲でブロ
ードであり、２５°付近に緩やかなピークを有するパタ
ーンを示す。このガラスは適当な加熱条件下でコーディ
エライト結晶を析出する。
換算で目的の組成になるように原料を秤量、混合し、１
２００℃〜１７００℃で融解する。融解した組成物を水
冷金属板上に流し出すなどの方法で急冷しガラス化させ
る。このガラスはＸ線回折による分析で非晶質であるこ
とが容易に確認できる。ガラスのＸ線回折図形はＣｕＫ
α線を使用した時、２θ：１８°〜３５°の範囲でブロ
ードであり、２５°付近に緩やかなピークを有するパタ
ーンを示す。このガラスは適当な加熱条件下でコーディ
エライト結晶を析出する。
【００４１】コーディエライト結晶を析出しうるガラス
のペースト化に際して、ガラス粉末の粒子の大きさはペ
ーストやシートの製造のし易さ、窒化アルミニウム焼結
体と接合するための焼成の後に形成されるガラス表面の
平滑性などの点から平均粒径で０．１〜２０μｍである
ことが好ましく、０．３〜１０μｍであることがさらに
好ましく、０．５〜６μｍであることが最も好ましい。
のペースト化に際して、ガラス粉末の粒子の大きさはペ
ーストやシートの製造のし易さ、窒化アルミニウム焼結
体と接合するための焼成の後に形成されるガラス表面の
平滑性などの点から平均粒径で０．１〜２０μｍである
ことが好ましく、０．３〜１０μｍであることがさらに
好ましく、０．５〜６μｍであることが最も好ましい。
【００４２】また、結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼
結体との熱膨張率をほぼ等しくするために、また低誘電
率化のために、あるいは脱バインダー性を向上させるた
めにＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＡｌＮ、
ムライト、スピネル、コーディエライト、エンスタタイ
ト、フォルステライト、灰長石、ガーナイト、ウィレマ
イトなどのセラミック粉末を、コーディエライト結晶を
析出しうるガラスのペースト中にフィラーとして加える
ことは有効である。また鉄、コバルト、ニッケル、クロ
ムなどの遷移金属を含む顔料を特性に悪影響のない範
囲、例えば、遷移金属酸化物換算で５質量％以下を加
え、緑色、青色、褐色などに呈色させることもできる。
顔料は一般にスピネル系粉末が好ましい。
結体との熱膨張率をほぼ等しくするために、また低誘電
率化のために、あるいは脱バインダー性を向上させるた
めにＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＡｌＮ、
ムライト、スピネル、コーディエライト、エンスタタイ
ト、フォルステライト、灰長石、ガーナイト、ウィレマ
イトなどのセラミック粉末を、コーディエライト結晶を
析出しうるガラスのペースト中にフィラーとして加える
ことは有効である。また鉄、コバルト、ニッケル、クロ
ムなどの遷移金属を含む顔料を特性に悪影響のない範
囲、例えば、遷移金属酸化物換算で５質量％以下を加
え、緑色、青色、褐色などに呈色させることもできる。
顔料は一般にスピネル系粉末が好ましい。
【００４３】本発明におけるコーディエライト結晶を析
出しうるガラスと窒化アルミニウム焼結体とを接合する
ための加熱温度は、ガラスの軟化点以上且つコーディエ
ライト結晶の析出温度以上である。通常は、ガラスの軟
化を十分に行って窒化アルミニウム焼結体との接合を十
分に行うため、及び、後述するＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどの
電気回路形成用の低抵抗金属導体の形成を行うために、
６００℃〜１１００℃の範囲が好ましい。より好ましく
はガラスの軟化とコーディエライトの析出が始まる８０
０℃から、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの低抵抗金属導体が確
実に溶融しない１０５０℃の範囲である。
出しうるガラスと窒化アルミニウム焼結体とを接合する
ための加熱温度は、ガラスの軟化点以上且つコーディエ
ライト結晶の析出温度以上である。通常は、ガラスの軟
化を十分に行って窒化アルミニウム焼結体との接合を十
分に行うため、及び、後述するＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどの
電気回路形成用の低抵抗金属導体の形成を行うために、
６００℃〜１１００℃の範囲が好ましい。より好ましく
はガラスの軟化とコーディエライトの析出が始まる８０
０℃から、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの低抵抗金属導体が確
実に溶融しない１０５０℃の範囲である。
【００４４】上記した方法で使用するコーディエライト
結晶を析出しうるガラスとして、コーディエライト結晶
の一部がすでに析出したものを使用し、軟化の際の加熱
で更にコーディエライト結晶を析出させてもよい。ま
た、コーディエライト結晶の析出を複数の工程に分ける
ことも可能である。さらに、複数回のガラスペースト塗
布あるいはガラスシート積層後、加熱軟化を繰り返した
後、最後にコーディエライト結晶を析出させるための加
熱を行うことも可能である。
結晶を析出しうるガラスとして、コーディエライト結晶
の一部がすでに析出したものを使用し、軟化の際の加熱
で更にコーディエライト結晶を析出させてもよい。ま
た、コーディエライト結晶の析出を複数の工程に分ける
ことも可能である。さらに、複数回のガラスペースト塗
布あるいはガラスシート積層後、加熱軟化を繰り返した
後、最後にコーディエライト結晶を析出させるための加
熱を行うことも可能である。
【００４５】本発明における、コーディエライト結晶を
含む結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体からなる接
合体の、結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体の接合
強度は、各種装置部品として使用する際の信頼性や耐久
性の点から、９０゜垂直引張り試験で、平均接合強度が
２５ＭＰａ以上であることが好ましく、４０ＭＰａ以上
であることがより好ましい。
含む結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体からなる接
合体の、結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体の接合
強度は、各種装置部品として使用する際の信頼性や耐久
性の点から、９０゜垂直引張り試験で、平均接合強度が
２５ＭＰａ以上であることが好ましく、４０ＭＰａ以上
であることがより好ましい。
【００４６】本発明の接合体において、コーディエライ
ト結晶を含む結晶化ガラスの表面若しくは内部に電気回
路が形成されていてもよく、また、窒化アルミニウム焼
結体の表面に電気回路が形成されていてもよい。
ト結晶を含む結晶化ガラスの表面若しくは内部に電気回
路が形成されていてもよく、また、窒化アルミニウム焼
結体の表面に電気回路が形成されていてもよい。
【００４７】電気回路としては、導体、抵抗体材料、及
び誘電体材料等を含み、公知のものを何ら制限なく使用
できる。また、その形成方法も公知の方法を使用でき
る。
び誘電体材料等を含み、公知のものを何ら制限なく使用
できる。また、その形成方法も公知の方法を使用でき
る。
【００４８】電気回路の形成には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等
の低抵抗・低融点金属、及び、タングステン、モリブデ
ンといった高融点金属、白金族、ニッケル、クロム、コ
バルト、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブおよ
びそれらの合金といった各種金属材料、これら金属の窒
化物、炭化物、珪化物などが使用される。上記の各種材
料のなかでも、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の低抵抗の材料が汎
用される。これら金属成分の溶融を避けるため、製造時
には１１００℃以上に加熱されないことが望ましい。
の低抵抗・低融点金属、及び、タングステン、モリブデ
ンといった高融点金属、白金族、ニッケル、クロム、コ
バルト、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブおよ
びそれらの合金といった各種金属材料、これら金属の窒
化物、炭化物、珪化物などが使用される。上記の各種材
料のなかでも、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の低抵抗の材料が汎
用される。これら金属成分の溶融を避けるため、製造時
には１１００℃以上に加熱されないことが望ましい。
【００４９】電気回路の形成方法としては、金属ペース
トを用いたスクリーン印刷法、電解或いは無電解メッキ
法、金属箔を接合するスパッタや蒸着などによる薄膜形
成法等の公知の方法を採用することができる。
トを用いたスクリーン印刷法、電解或いは無電解メッキ
法、金属箔を接合するスパッタや蒸着などによる薄膜形
成法等の公知の方法を採用することができる。
【００５０】電気回路を窒化アルミニウム焼結体の表面
に形成する場合、コーディエライト結晶を含む結晶化ガ
ラスと窒化アルミニウム焼結体との接合体を製造する前
に、あらかじめ窒化アルミニウム焼結体の一面又は複数
面（例えば、対向して存在する２つの面や、窒化アルミ
ニウム焼結体内部：例えばビアとしてこの2つの面の間
を電気的に結ぶ）に電気回路を形成させておくことが好
ましい。この場合、コーディエライト結晶を含む結晶化
ガラスは、窒化アルミニウム焼結体表面上の電気回路を
覆うように接合することも可能であるし、電気回路を覆
わずに接合することも可能であり、電気回路の一部分の
み覆うように接合することも可能である。さらに、コー
ディエライト結晶を含む結晶化ガラスは、窒化アルミニ
ウム焼結体の一つの面のみを覆うように接合することも
可能であるし、複数の面を覆うように接合することも可
能である。この場合には、窒化アルミニウム焼結体の複
数の面に電気回路を形成し、その一部の面の電気回路を
コーディエライト結晶を含む結晶化ガラスで覆い、他の
面は覆わない形態も好ましい。また、一つの面の全部で
はなく、一部分のみを覆うように接合することもでき
る。
に形成する場合、コーディエライト結晶を含む結晶化ガ
ラスと窒化アルミニウム焼結体との接合体を製造する前
に、あらかじめ窒化アルミニウム焼結体の一面又は複数
面（例えば、対向して存在する２つの面や、窒化アルミ
ニウム焼結体内部：例えばビアとしてこの2つの面の間
を電気的に結ぶ）に電気回路を形成させておくことが好
ましい。この場合、コーディエライト結晶を含む結晶化
ガラスは、窒化アルミニウム焼結体表面上の電気回路を
覆うように接合することも可能であるし、電気回路を覆
わずに接合することも可能であり、電気回路の一部分の
み覆うように接合することも可能である。さらに、コー
ディエライト結晶を含む結晶化ガラスは、窒化アルミニ
ウム焼結体の一つの面のみを覆うように接合することも
可能であるし、複数の面を覆うように接合することも可
能である。この場合には、窒化アルミニウム焼結体の複
数の面に電気回路を形成し、その一部の面の電気回路を
コーディエライト結晶を含む結晶化ガラスで覆い、他の
面は覆わない形態も好ましい。また、一つの面の全部で
はなく、一部分のみを覆うように接合することもでき
る。
【００５１】また、電気回路を形成している材料の腐食
を防止するため、電気回路を形成している材料表面にハ
ンダを施す場合に融けたハンダが不必要な部分に流れ出
さないように止める等の目的で、電気回路とは接触しな
いように結晶化ガラスを接合することもできる。
を防止するため、電気回路を形成している材料表面にハ
ンダを施す場合に融けたハンダが不必要な部分に流れ出
さないように止める等の目的で、電気回路とは接触しな
いように結晶化ガラスを接合することもできる。
【００５２】コーディエライト結晶を含む結晶化ガラス
の表面に電気回路を形成させる場合も、上記の窒化アル
ミニウム焼結体表面に電気回路を形成させる方法と同様
に行えばよい。結晶化ガラスの内部に電気回路を形成さ
せる方法としては、まず、コーディエライト結晶を析出
しうるガラス表面上に電気回路を形成した後に、その電
気回路層を覆う様にさらにガラス層を形成し、加熱軟化
させてガラスを一体化させる方法を繰り返す方法を上げ
ることができる。このようにして製造されたガラスの積
層体は、その接合部分が溶融により継ぎ目が目視で確認
できない位に一体化されていることが好ましいが、場合
によっては、完全に一体化せず各ガラス層及びその接合
面が確認できる場合もあり、本発明はこの様な態様をも
含む。
の表面に電気回路を形成させる場合も、上記の窒化アル
ミニウム焼結体表面に電気回路を形成させる方法と同様
に行えばよい。結晶化ガラスの内部に電気回路を形成さ
せる方法としては、まず、コーディエライト結晶を析出
しうるガラス表面上に電気回路を形成した後に、その電
気回路層を覆う様にさらにガラス層を形成し、加熱軟化
させてガラスを一体化させる方法を繰り返す方法を上げ
ることができる。このようにして製造されたガラスの積
層体は、その接合部分が溶融により継ぎ目が目視で確認
できない位に一体化されていることが好ましいが、場合
によっては、完全に一体化せず各ガラス層及びその接合
面が確認できる場合もあり、本発明はこの様な態様をも
含む。
【００５３】さらに、この様にガラスを多段階で積層し
ていく際には、各層で異なる組成のガラスを用いること
も可能である。例えば、窒化アルミニウム焼結体と接触
する層は、接合性を高くした軟化点の低いガラスを用
い、大気等と接触する層は、対薬品性の高いガラスを用
いること等が可能である。また、本発明の効果を損なわ
ない範囲でコーディエライト結晶を含まないガラスを併
用することも可能である。この場合の例としては、後述
する図１におけるオーバーガラス４等が挙げられる。ま
た樹脂系材料、樹脂系回路基板との併用も可能である。
ていく際には、各層で異なる組成のガラスを用いること
も可能である。例えば、窒化アルミニウム焼結体と接触
する層は、接合性を高くした軟化点の低いガラスを用
い、大気等と接触する層は、対薬品性の高いガラスを用
いること等が可能である。また、本発明の効果を損なわ
ない範囲でコーディエライト結晶を含まないガラスを併
用することも可能である。この場合の例としては、後述
する図１におけるオーバーガラス４等が挙げられる。ま
た樹脂系材料、樹脂系回路基板との併用も可能である。
【００５４】上記の電気回路及びコーディエライト結晶
を含む結晶化ガラスを多層に構成する場合には、結晶化
ガラスは各電気回路間の絶縁層として機能する。絶縁層
として機能する結晶化ガラス層の厚さは、良好な電気絶
縁性と各電気回路層間を電気的に結ぶビアホールの形成
や均質な厚みを形成することを容易にするために、１層
当たり１〜５００μｍであることが好ましく、３〜３０
０μｍであることがより好ましく、５〜２００μｍであ
ることが最も好ましい。
を含む結晶化ガラスを多層に構成する場合には、結晶化
ガラスは各電気回路間の絶縁層として機能する。絶縁層
として機能する結晶化ガラス層の厚さは、良好な電気絶
縁性と各電気回路層間を電気的に結ぶビアホールの形成
や均質な厚みを形成することを容易にするために、１層
当たり１〜５００μｍであることが好ましく、３〜３０
０μｍであることがより好ましく、５〜２００μｍであ
ることが最も好ましい。
【００５５】コーディエライト結晶を含む結晶化ガラス
の他の製造法としては、コーディエライト結晶微粉末と
非晶質ガラス微粉末を混合し、窒化アルミニウム焼結体
と接合する際に加熱により非晶質部分を溶融・一体化さ
せる方法も挙げられる。
の他の製造法としては、コーディエライト結晶微粉末と
非晶質ガラス微粉末を混合し、窒化アルミニウム焼結体
と接合する際に加熱により非晶質部分を溶融・一体化さ
せる方法も挙げられる。
【００５６】本発明のコーディエライト結晶を含む結晶
化ガラスと窒化アルミニウム焼結体からなる接合体の好
ましい態様は、コーディエライト結晶を含む結晶化ガラ
スが１〜９０質量％のコーディエライト結晶を含むＭｇ
Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3（−ＣａＯ）系結晶化
ガラスであって、結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結
体との界面の９０゜垂直引張り試験での平均接合強度が
２５ＭＰａ以上であり、且つ、結晶化ガラスの表面及び
／又は内部に電気回路が多層で形成されている接合体で
ある。より好ましい態様は、コーディエライト結晶を含
む結晶化ガラスが１０〜８５質量％のコーディエライト
結晶を含むＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3（−Ｃ
ａＯ）系結晶化ガラスであって、電気抵抗率が１×１０
14Ω・ｃｍ以上、１ＧＨｚでの誘電率が６．５以下であ
り、結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体との界面の
９０゜垂直引張り試験での平均接合強度が４０ＭＰａ以
上であり、且つ、結晶化ガラスの表面及び／又は内部に
電気回路が形成されている接合体である。
化ガラスと窒化アルミニウム焼結体からなる接合体の好
ましい態様は、コーディエライト結晶を含む結晶化ガラ
スが１〜９０質量％のコーディエライト結晶を含むＭｇ
Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3（−ＣａＯ）系結晶化
ガラスであって、結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結
体との界面の９０゜垂直引張り試験での平均接合強度が
２５ＭＰａ以上であり、且つ、結晶化ガラスの表面及び
／又は内部に電気回路が多層で形成されている接合体で
ある。より好ましい態様は、コーディエライト結晶を含
む結晶化ガラスが１０〜８５質量％のコーディエライト
結晶を含むＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3（−Ｃ
ａＯ）系結晶化ガラスであって、電気抵抗率が１×１０
14Ω・ｃｍ以上、１ＧＨｚでの誘電率が６．５以下であ
り、結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体との界面の
９０゜垂直引張り試験での平均接合強度が４０ＭＰａ以
上であり、且つ、結晶化ガラスの表面及び／又は内部に
電気回路が形成されている接合体である。
【００５７】図１に、本発明の代表的な接合体を回路基
板として用いた例を示す。図１において窒化アルミニウ
ム焼結体基板２の上にコーディエライト結晶を含む結晶
化ガラス１が３層形成されている。結晶化ガラスの内
部、表面、及び窒化アルミニウム焼結体基板の表面には
配線導体３が形成されている。この配線導体はＣｕ、Ａ
ｇ、Ａｕを主体とする低抵抗の材料である。配線導体を
保護するためのオーバーガラス４、導通用ビア６などが
形成されている。この回路基板には半導体チップ５、抵
抗体やコンデンサーなどのチップ部品７が搭載される。
板として用いた例を示す。図１において窒化アルミニウ
ム焼結体基板２の上にコーディエライト結晶を含む結晶
化ガラス１が３層形成されている。結晶化ガラスの内
部、表面、及び窒化アルミニウム焼結体基板の表面には
配線導体３が形成されている。この配線導体はＣｕ、Ａ
ｇ、Ａｕを主体とする低抵抗の材料である。配線導体を
保護するためのオーバーガラス４、導通用ビア６などが
形成されている。この回路基板には半導体チップ５、抵
抗体やコンデンサーなどのチップ部品７が搭載される。
【００５８】本発明の接合体は、図１に示したものに限
定されず、ガラス層が１及び２層、あるいは４層以上形
成されたものでも良い。また、半導体チップの取り付け
は放熱性の点から図１のように窒化アルミニウム焼結体
基板にガラス層を介することなく行われることが好まし
いが、回路の設計上から薄いガラス層を介して取り付け
ることは可能である。その場合のガラス層の厚みは１０
０μｍ以下であることが好ましい。また半導体チップ
は、図１に示したようなガラス層側の面でなく反対側の
面に取り付けることもできる。
定されず、ガラス層が１及び２層、あるいは４層以上形
成されたものでも良い。また、半導体チップの取り付け
は放熱性の点から図１のように窒化アルミニウム焼結体
基板にガラス層を介することなく行われることが好まし
いが、回路の設計上から薄いガラス層を介して取り付け
ることは可能である。その場合のガラス層の厚みは１０
０μｍ以下であることが好ましい。また半導体チップ
は、図１に示したようなガラス層側の面でなく反対側の
面に取り付けることもできる。
【００５９】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
【００６０】実施例1 ＭｇＯ：１９質量％、Ａｌ2Ｏ3：２５質量％、Ｓｉ
Ｏ2：４４質量％、Ｂ2Ｏ3：１２質量％の組成になるよ
う原料を乾式でボールミル混合し、原料配合物６０グラ
ムを調製した。これを白金るつぼに入れ１６００℃で融
解した。なお、用いた原料は酸化物粉末である。融液を
水冷したステンレス板上に流し出し急冷してガラスを得
た。このガラスを粉末Ｘ線回折で調べたところ非晶質で
あった。
Ｏ2：４４質量％、Ｂ2Ｏ3：１２質量％の組成になるよ
う原料を乾式でボールミル混合し、原料配合物６０グラ
ムを調製した。これを白金るつぼに入れ１６００℃で融
解した。なお、用いた原料は酸化物粉末である。融液を
水冷したステンレス板上に流し出し急冷してガラスを得
た。このガラスを粉末Ｘ線回折で調べたところ非晶質で
あった。
【００６１】次にこのガラスをボールミルで平均粒径５
μｍに粉砕し、その粉末をアルミナるつぼに入れ、８０
０℃、９００℃、１０００℃の各温度で２０分間保持し
た。冷却後、粉末Ｘ線回折で調べたところ、８００℃加
熱のものは結晶化していないが、９００℃及び１０００
℃で加熱したものは、コーディエライト（２ＭｇＯ・２
Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）結晶の析出が確認され、結晶化
ガラスとなっていた。
μｍに粉砕し、その粉末をアルミナるつぼに入れ、８０
０℃、９００℃、１０００℃の各温度で２０分間保持し
た。冷却後、粉末Ｘ線回折で調べたところ、８００℃加
熱のものは結晶化していないが、９００℃及び１０００
℃で加熱したものは、コーディエライト（２ＭｇＯ・２
Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）結晶の析出が確認され、結晶化
ガラスとなっていた。
【００６２】１０００℃で結晶化が完了する。結晶化の
完了は示差熱分析における結晶化点が９７０℃（昇温速
度：２０℃／分）であるという測定結果からも裏付けら
れた。コーディエライト特有の最強の回折線（ＣｕＫα
線を用いた時、２θ＝２７．９４〜２８．０１°に出現
する）のＸ線強度（カウント数）を測定した時、１００
０℃加熱のものは１２２３であり、９００℃加熱のもの
は４２１であった。
完了は示差熱分析における結晶化点が９７０℃（昇温速
度：２０℃／分）であるという測定結果からも裏付けら
れた。コーディエライト特有の最強の回折線（ＣｕＫα
線を用いた時、２θ＝２７．９４〜２８．０１°に出現
する）のＸ線強度（カウント数）を測定した時、１００
０℃加熱のものは１２２３であり、９００℃加熱のもの
は４２１であった。
【００６３】１０００℃加熱の結晶化ガラス中のコーデ
ィエライト結晶量は、前述した方法を用いて７１．７１
質量％と算定され、残りは非晶質のガラスマトリックス
である。９００℃加熱の結晶化ガラス中のコーディエラ
イト結晶量は同様な方法を用いて２４．６９質量％と算
定され、残りは非晶質のガラスマトリックスである。な
お、Ｘ線回折の条件は全てのサンプルにおいてＰＨＩＬ
ＩＰＳ社製ＰＷ１８３０型全自動粉末Ｘ線回折装置を用
い、対陰極にＣｕを用い印可電圧・電流が４０ＫＶ、４
０ｍＡで発生するＫα線を用いた時のものである。Ｘ線
回折用サンプルは粉末化し、ガラス製ホルダーにあけら
れた１５×２０ｍｍの長方形状のくぼみに緊密に充填し
た。
ィエライト結晶量は、前述した方法を用いて７１．７１
質量％と算定され、残りは非晶質のガラスマトリックス
である。９００℃加熱の結晶化ガラス中のコーディエラ
イト結晶量は同様な方法を用いて２４．６９質量％と算
定され、残りは非晶質のガラスマトリックスである。な
お、Ｘ線回折の条件は全てのサンプルにおいてＰＨＩＬ
ＩＰＳ社製ＰＷ１８３０型全自動粉末Ｘ線回折装置を用
い、対陰極にＣｕを用い印可電圧・電流が４０ＫＶ、４
０ｍＡで発生するＫα線を用いた時のものである。Ｘ線
回折用サンプルは粉末化し、ガラス製ホルダーにあけら
れた１５×２０ｍｍの長方形状のくぼみに緊密に充填し
た。
【００６４】非晶質部分の組成は、コーディエライト結
晶が７１．７１質量％の結晶化ガラスでは、ＭｇＯ：
９．１２質量％（１３．９５モル％）、ＳｉＯ2：７．
１７質量％（７．３６モル％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％
（１０．６３モル％）であり、コーディエライト結晶が
２４．６９質量％の結晶化ガラスでは、ＭｇＯ：１５．
６０質量％（２３．８７モル％）、Ａｌ2Ｏ3：１６．４
０質量％（９．９２モル％）、ＳｉＯ2：３１．３１質
量％（３２．１５モル％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％（１
０．６３モル％）である。
晶が７１．７１質量％の結晶化ガラスでは、ＭｇＯ：
９．１２質量％（１３．９５モル％）、ＳｉＯ2：７．
１７質量％（７．３６モル％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％
（１０．６３モル％）であり、コーディエライト結晶が
２４．６９質量％の結晶化ガラスでは、ＭｇＯ：１５．
６０質量％（２３．８７モル％）、Ａｌ2Ｏ3：１６．４
０質量％（９．９２モル％）、ＳｉＯ2：３１．３１質
量％（３２．１５モル％）、Ｂ2Ｏ3：１２質量％（１
０．６３モル％）である。
【００６５】上記急冷凝固後に平均粒径５μｍに粉砕し
たガラス粉末を３００ｋｇｆ／ｃｍ 2の圧力でプレス成
形し、成形体を９００℃で２０分間大気中で加熱して結
晶化ガラスの成形体を作製した。成形体の形状は１×１
×６０ｍｍの角棒状、５×５×５０ｍｍの角柱状、直径
３０ｍｍ×厚み２ｍｍの円盤状の３種である。これらの
成形体を用いて２０℃６０Ｒｈ％の恒温恒湿条件の下、
高周波における誘電率と直流電気抵抗を測定した。誘電
率は１×１×６０ｍｍの試験片を用い摂動法により測定
し、その結果は１ＧＨｚで５．７、３ＧＨｚで５．７、
１０ＧＨｚで５．５と、窒化アルミニウム焼結体に比べ
て小さかった。熱膨張係数は５×５×５０ｍｍの試験片
を用いて測定し、１００〜３００℃における熱膨張係数
は４．５×１０-6／℃であった。直流電気抵抗は円盤状
の試験片を用い、５００Ｖ、１分間の印加後、６．６×
１０15Ω・ｃｍと高い電気絶縁性を示した。
たガラス粉末を３００ｋｇｆ／ｃｍ 2の圧力でプレス成
形し、成形体を９００℃で２０分間大気中で加熱して結
晶化ガラスの成形体を作製した。成形体の形状は１×１
×６０ｍｍの角棒状、５×５×５０ｍｍの角柱状、直径
３０ｍｍ×厚み２ｍｍの円盤状の３種である。これらの
成形体を用いて２０℃６０Ｒｈ％の恒温恒湿条件の下、
高周波における誘電率と直流電気抵抗を測定した。誘電
率は１×１×６０ｍｍの試験片を用い摂動法により測定
し、その結果は１ＧＨｚで５．７、３ＧＨｚで５．７、
１０ＧＨｚで５．５と、窒化アルミニウム焼結体に比べ
て小さかった。熱膨張係数は５×５×５０ｍｍの試験片
を用いて測定し、１００〜３００℃における熱膨張係数
は４．５×１０-6／℃であった。直流電気抵抗は円盤状
の試験片を用い、５００Ｖ、１分間の印加後、６．６×
１０15Ω・ｃｍと高い電気絶縁性を示した。
【００６６】次に前記急冷凝固後、平均粒径５μｍに粉
砕したガラス粉末１０ｇを、溶剤としてα−テルピネオ
ール４ｇ、結合剤としてエチルセルロース０．１５ｇと
ともに混合しペーストを作製した。このペーストをスク
リーン印刷法で４０×４５×０．６３５ｍｍの窒化アル
ミニウム焼結体基板（株式会社トクヤマ製：商品名ＳＨ
３０）表面に塗布した。ガラスペーストを乾燥後、大気
中或いはＮ2雰囲気中で２０℃／分の昇温速度にて９０
０℃２０分間焼成した。結晶化ガラスの厚みは４０μｍ
であった。また、上記平均粒径５μｍのガラス粉末１０
０ｇに溶剤としてトルエン２３ｇ、イソプロピルアルコ
ール２ｇ、分散剤としてメチルメタアクリレート系樹脂
（ＰＭＭＡ）３ｇを加えボールミルで１２時間混合し
た。その後可塑剤としてジブチルフタレート（ＤＢＰ）
２ｇ、バインダーとして上記分散剤として使用したもの
と同じＰＭＭＡ１２ｇ、追加のトルエン２５ｇを加えた
ものをボールミルで２４時間混合しペーストを得た。つ
いでこのペーストからドクターブレード法により厚さ２
２０μｍのグリーンシートを作製した。このグリーンシ
ートの片面にＤＢＰを塗布しシートを十分可塑化した
後、窒化アルミニウム焼結体基板に密着させ、乾燥後、
大気中２０℃／分の昇温速度にて９００℃で２０分間焼
成した。結晶化ガラスの厚みは１５０μｍであった。
砕したガラス粉末１０ｇを、溶剤としてα−テルピネオ
ール４ｇ、結合剤としてエチルセルロース０．１５ｇと
ともに混合しペーストを作製した。このペーストをスク
リーン印刷法で４０×４５×０．６３５ｍｍの窒化アル
ミニウム焼結体基板（株式会社トクヤマ製：商品名ＳＨ
３０）表面に塗布した。ガラスペーストを乾燥後、大気
中或いはＮ2雰囲気中で２０℃／分の昇温速度にて９０
０℃２０分間焼成した。結晶化ガラスの厚みは４０μｍ
であった。また、上記平均粒径５μｍのガラス粉末１０
０ｇに溶剤としてトルエン２３ｇ、イソプロピルアルコ
ール２ｇ、分散剤としてメチルメタアクリレート系樹脂
（ＰＭＭＡ）３ｇを加えボールミルで１２時間混合し
た。その後可塑剤としてジブチルフタレート（ＤＢＰ）
２ｇ、バインダーとして上記分散剤として使用したもの
と同じＰＭＭＡ１２ｇ、追加のトルエン２５ｇを加えた
ものをボールミルで２４時間混合しペーストを得た。つ
いでこのペーストからドクターブレード法により厚さ２
２０μｍのグリーンシートを作製した。このグリーンシ
ートの片面にＤＢＰを塗布しシートを十分可塑化した
後、窒化アルミニウム焼結体基板に密着させ、乾燥後、
大気中２０℃／分の昇温速度にて９００℃で２０分間焼
成した。結晶化ガラスの厚みは１５０μｍであった。
【００６７】ガラスペースト塗布品、及びガラスシート
密着品とも、焼成後は結晶化ガラスと窒化アルミニウム
焼結体とは緊密に接合しており、クラック、剥離など見
られなかった。また接合体に反りは見られなかった。そ
の後４回同じ条件で焼成を繰り返したが接合の不具合は
生じなかった。
密着品とも、焼成後は結晶化ガラスと窒化アルミニウム
焼結体とは緊密に接合しており、クラック、剥離など見
られなかった。また接合体に反りは見られなかった。そ
の後４回同じ条件で焼成を繰り返したが接合の不具合は
生じなかった。
【００６８】上記ガラスペースト及びガラスシートの乾
燥まで済ませた基板の残りを用い、ガラス上に固形分と
して９９％Ａｇ−１％Ｐｔだけからなる導電性ペースト
をスクリーン印刷法で直径２．５ｍｍの円形状に塗布し
乾燥した。これらを大気中でガラスペースト乾燥体とと
もに９００℃で２０分間焼成した。導電性ペーストは焼
結された金属となっており、厚みは１３μｍであった。
この金属上に直径１．２ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金棒
をはんだ付けし、９０°垂直引張り試験を行った。１０
箇所の金属部分の測定結果平均で５５ＭＰａであった。
また最小値２７ＭＰａ、最大値８１ＭＰａであった。こ
の強度試験における破壊モードを見ると強度の低いもの
は金属の部分が破壊されていた。強度の高いものは結晶
化ガラスの内部あるいは窒化アルミニウム焼結体内部が
破壊されていたが、すべての測定部分において結晶化ガ
ラスと窒化アルミニウム焼結体との界面付近で破壊が生
じたものはなく、結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結
体との接合性はかなり強固であることが確認された。
燥まで済ませた基板の残りを用い、ガラス上に固形分と
して９９％Ａｇ−１％Ｐｔだけからなる導電性ペースト
をスクリーン印刷法で直径２．５ｍｍの円形状に塗布し
乾燥した。これらを大気中でガラスペースト乾燥体とと
もに９００℃で２０分間焼成した。導電性ペーストは焼
結された金属となっており、厚みは１３μｍであった。
この金属上に直径１．２ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金棒
をはんだ付けし、９０°垂直引張り試験を行った。１０
箇所の金属部分の測定結果平均で５５ＭＰａであった。
また最小値２７ＭＰａ、最大値８１ＭＰａであった。こ
の強度試験における破壊モードを見ると強度の低いもの
は金属の部分が破壊されていた。強度の高いものは結晶
化ガラスの内部あるいは窒化アルミニウム焼結体内部が
破壊されていたが、すべての測定部分において結晶化ガ
ラスと窒化アルミニウム焼結体との界面付近で破壊が生
じたものはなく、結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結
体との接合性はかなり強固であることが確認された。
【００６９】実施例２ 直径０．２ｍｍの基板の表裏を貫く貫通孔の開いた４０
×４５×０．６３５ｍｍの窒化アルミニウム焼結体基板
（株式会社トクヤマ製：商品名ＳＨ３０）を用意した。
市販の銅系ペースト（京都エレックス社製、商品名：Ｄ
Ｄ３２００）をα−テルピネオールで粘度を低く調整
し、上記貫通孔に塗布、乾燥した。なお、この貫通孔と
そこに形成された導体は図１において窒化アルミニウム
基板２に形成されている導通用ビア６に相当する。さら
に基板の上下面にスクリーン印刷法で粘度を調整しない
ペーストを用いて所定の電気回路を塗布し、乾燥した。
この電気回路は図１において窒化アルミニウム基板面の
配線導体３に相当する。導体ペーストが印刷、乾燥され
た窒化アルミニウム焼結体製基板をＮ2雰囲気中９００
℃で１０分間焼成した。焼成後の窒化アルミニウム焼結
体基板表面のＣｕ導体の厚みは１３μｍであった。
×４５×０．６３５ｍｍの窒化アルミニウム焼結体基板
（株式会社トクヤマ製：商品名ＳＨ３０）を用意した。
市販の銅系ペースト（京都エレックス社製、商品名：Ｄ
Ｄ３２００）をα−テルピネオールで粘度を低く調整
し、上記貫通孔に塗布、乾燥した。なお、この貫通孔と
そこに形成された導体は図１において窒化アルミニウム
基板２に形成されている導通用ビア６に相当する。さら
に基板の上下面にスクリーン印刷法で粘度を調整しない
ペーストを用いて所定の電気回路を塗布し、乾燥した。
この電気回路は図１において窒化アルミニウム基板面の
配線導体３に相当する。導体ペーストが印刷、乾燥され
た窒化アルミニウム焼結体製基板をＮ2雰囲気中９００
℃で１０分間焼成した。焼成後の窒化アルミニウム焼結
体基板表面のＣｕ導体の厚みは１３μｍであった。
【００７０】焼成した基板の表面に実施例１で作製した
ガラスペーストをスクリーン印刷法で塗布、乾燥し、Ｎ
2雰囲気中９００℃で１０分間焼成した。さらに焼成後
のガラス上に同じパターンでガラスペーストをスクリー
ン印刷、乾燥した。この上に固形分が純粋のＣｕからな
るペーストで所定の電気回路をスクリーン印刷、乾燥し
た。その後Ｎ2雰囲気中９００℃で１０分間焼成した。
２回に分けて塗布されたガラス層の焼成後の厚みはそれ
ぞれ４０μｍである。なお、この操作ではガラスペース
ト印刷時に所定の位置に空洞を形成しておき、この空洞
にＣｕペーストを埋め込み焼成することにより、形成さ
れたガラス中には導通ビアが形成されている。同様な操
作を繰り返し、図１に示すようなガラス層が３層形成さ
れた回路基板を得た。
ガラスペーストをスクリーン印刷法で塗布、乾燥し、Ｎ
2雰囲気中９００℃で１０分間焼成した。さらに焼成後
のガラス上に同じパターンでガラスペーストをスクリー
ン印刷、乾燥した。この上に固形分が純粋のＣｕからな
るペーストで所定の電気回路をスクリーン印刷、乾燥し
た。その後Ｎ2雰囲気中９００℃で１０分間焼成した。
２回に分けて塗布されたガラス層の焼成後の厚みはそれ
ぞれ４０μｍである。なお、この操作ではガラスペース
ト印刷時に所定の位置に空洞を形成しておき、この空洞
にＣｕペーストを埋め込み焼成することにより、形成さ
れたガラス中には導通ビアが形成されている。同様な操
作を繰り返し、図１に示すようなガラス層が３層形成さ
れた回路基板を得た。
【００７１】この回路基板には必要に応じて表面のＣｕ
導体の部分にオーバーガラス４あるいはＡｕめっきが施
される。その後半導体チップ５が取り付けられ半導体チ
ップと回路基板とがワイアボンディングなどにより電気
的に接続される。また適宜必要に応じてチップ部品７が
取り付けられる。
導体の部分にオーバーガラス４あるいはＡｕめっきが施
される。その後半導体チップ５が取り付けられ半導体チ
ップと回路基板とがワイアボンディングなどにより電気
的に接続される。また適宜必要に応じてチップ部品７が
取り付けられる。
【００７２】
【発明の効果】本発明におけるコーディエライト結晶を
含むガラスは、窒化アルミニウム焼結体の熱膨張係数と
近似する４．５×１０-6／℃前後の熱膨張係数を有して
おり、さらに、優れた電気特性や低い軟化温度等を有
し、その上、１１００℃以下において分解することなく
安定であり、また、同温度における窒化アルミニウム焼
結体との反応性も極めて小さく、窒化アルミニウム焼結
体と良好な接合性を示す。
含むガラスは、窒化アルミニウム焼結体の熱膨張係数と
近似する４．５×１０-6／℃前後の熱膨張係数を有して
おり、さらに、優れた電気特性や低い軟化温度等を有
し、その上、１１００℃以下において分解することなく
安定であり、また、同温度における窒化アルミニウム焼
結体との反応性も極めて小さく、窒化アルミニウム焼結
体と良好な接合性を示す。
【００７３】したがって、本発明の接合体は、結晶化ガ
ラスと窒化アルミニウム焼結体との接合強度が強く、窒
化アルミニウム焼結体に基づく高放熱性を有し、金、
銀、銅といった低抵抗金属を導体とする低誘電率の回路
基板となり得る。さらに結晶化ガラスの内部及び／又は
表面に電気回路を形成することで回路基板を多層化でき
る。さらに、窒化アルミニウム焼結体上の上記結晶化ガ
ラスで被覆された部分は、窒化アルミニウム焼結体の高
温酸化やアルカリ腐食が防止される。
ラスと窒化アルミニウム焼結体との接合強度が強く、窒
化アルミニウム焼結体に基づく高放熱性を有し、金、
銀、銅といった低抵抗金属を導体とする低誘電率の回路
基板となり得る。さらに結晶化ガラスの内部及び／又は
表面に電気回路を形成することで回路基板を多層化でき
る。さらに、窒化アルミニウム焼結体上の上記結晶化ガ
ラスで被覆された部分は、窒化アルミニウム焼結体の高
温酸化やアルカリ腐食が防止される。
【００７４】このような本発明の接合体は、ゲーム機用
やパソコンのマイクロプロセッサー、あるいは携帯電話
や衛星通信の高周波送信用半導体等、低抵抗体導体を有
し、低誘電率、高放熱性が要求される高出力半導体搭載
用として適している。
やパソコンのマイクロプロセッサー、あるいは携帯電話
や衛星通信の高周波送信用半導体等、低抵抗体導体を有
し、低誘電率、高放熱性が要求される高出力半導体搭載
用として適している。
【図１】電気回路の形成されたコーディエライト結晶を
含む結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体からなる接
合体の例の模式図である。
含む結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体からなる接
合体の例の模式図である。
１：コーディエライト結晶を含む結晶化ガラス ２：窒化アルミニウム焼結体 ３：配線導体 ４：オーバーガラス ５：半導体チップ ６：導通用ビア ７：チップ部品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G026 BA07 BB16 BF02 BF44 BG05 BH06 4G062 AA11 BB06 DA05 DB04 DC04 DD01 DE01 DF01 EA01 EB01 EC01 ED04 EE01 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM28 NN29 QQ16
Claims (3)
- 【請求項１】コーディエライト結晶を含む結晶化ガラス
と窒化アルミニウム焼結体とが接合されてなる接合体。 - 【請求項２】コーディエライト結晶を含む結晶化ガラス
の表面若しくは内部に、又は、窒化アルミニウム焼結体
の表面に電気回路が形成されてなる請求項１記載の接合
体。 - 【請求項３】コーディエライト結晶を析出しうるガラス
と窒化アルミニウム焼結体とを、該ガラスの軟化点以上
且つコーディエライト結晶の析出温度以上に加熱して、
接合すると共にコーディエライトの結晶を析出させるこ
とを特徴とする請求項１記載の接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000105873A JP2001294489A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体との接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000105873A JP2001294489A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体との接合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001294489A true JP2001294489A (ja) | 2001-10-23 |
Family
ID=18619132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000105873A Pending JP2001294489A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 結晶化ガラスと窒化アルミニウム焼結体との接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001294489A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004180217A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-06-24 | Toppan Printing Co Ltd | 無線タグ及び無線タグ用アンテナの形成方法 |
| WO2009016862A1 (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Kyocera Corporation | 複合基板および複合基板を用いた機能デバイス、並びに複合基板および機能デバイスの製造方法 |
| US7750461B2 (en) * | 2002-06-20 | 2010-07-06 | Curamix Electronics GmbH | Metal-ceramic substrate for electric circuits or modules, method for producing one such substrate and module comprising one such substrate |
| JP2016532304A (ja) * | 2013-09-06 | 2016-10-13 | チャン ユチュン | 液体ガラスの応用 |
| CN108424133A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-08-21 | 河南工业大学 | 一种堇青石/氮化铝电子封装陶瓷基片及制备方法 |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000105873A patent/JP2001294489A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7750461B2 (en) * | 2002-06-20 | 2010-07-06 | Curamix Electronics GmbH | Metal-ceramic substrate for electric circuits or modules, method for producing one such substrate and module comprising one such substrate |
| US8021920B2 (en) | 2002-06-20 | 2011-09-20 | Curamik Electronics Gmbh | Method for producing a metal-ceramic substrate for electric circuits on modules |
| JP2004180217A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-06-24 | Toppan Printing Co Ltd | 無線タグ及び無線タグ用アンテナの形成方法 |
| WO2009016862A1 (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Kyocera Corporation | 複合基板および複合基板を用いた機能デバイス、並びに複合基板および機能デバイスの製造方法 |
| JP5274462B2 (ja) * | 2007-07-30 | 2013-08-28 | 京セラ株式会社 | 複合基板および複合基板を用いた機能デバイス、並びに複合基板および機能デバイスの製造方法 |
| JP2016532304A (ja) * | 2013-09-06 | 2016-10-13 | チャン ユチュン | 液体ガラスの応用 |
| CN108424133A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-08-21 | 河南工业大学 | 一种堇青石/氮化铝电子封装陶瓷基片及制备方法 |
| CN108424133B (zh) * | 2018-04-16 | 2021-03-26 | 河南工业大学 | 一种堇青石/氮化铝电子封装陶瓷基片及制备方法 |
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