JP2003342089A

JP2003342089A - 金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003342089A
Application number: JP2002154385A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Hirose; 義幸広瀬; Takashi Chikuno; 孝築野
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】窒化アルミニウムと金属化層との接合強
度が高く、金属化層内にクラックのない金属化層を有す
る窒化アルミニウム焼結体を提供すること。【解決手段】窒化アルミニウムを主成分とするセラミ
ックスグリーンシートに導体高融点金属として、平均粒
径２μｍ以上、５μｍ以下（好ましくは、２．５μｍ以
上、４μｍ以下）のＷ粉末を含むペーストを塗布した
後、全体を同時に焼結して金属化層を有するか、該セラ
ミックスグリーンシートにスルーホールを穿孔し、該ス
ルーホール内部に主に導体高融点金属を含むペーストを
充填した後、全体を同時に焼結することにより、金属化
層を有し、Ｗの平均粒径が２μｍ以上、５．５μｍ以下
（好ましくは、２．５μｍ以上、４．５μｍ以下）であ
る窒化アルミニウム焼結体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体やＩＣ用の基
板、パッケージ材料として有用な、金属化層を有する窒
化アルミニウム焼結体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化アルミニウム焼結体は熱伝導率が高
いため放熱性に優れると共に、電気絶縁性や機械的強度
にも優れているため、発熱量の大きな半導体やＩＣを搭
載する基板、パッケージ材料として用いられることが多
い。

【０００３】窒化アルミニウム焼結体を基板やパッケー
ジとして用いる場合には、この窒化アルミニウム焼結体
の表面及び／又は内部に金属化層（メタライズ層）を形
成することが必要となる。ところが、窒化アルミニウム
は金属との濡れ性に劣るため、金属化が困難である。そ
こで、従来から、濡れ性を改善し、金属化した時の金属
化層と窒化アルミニウム焼結体との接着強度を確保する
ために、様々な接着増強用成分が検討されてきた。

【０００４】このような接着増強用成分を配合してなる
金属化層形成材料を用いることにより、窒化アルミニウ
ム焼結体母材と金属化層との接合強度を高めている従来
例を挙げると次の通りである。

【０００５】（特開平８−１０９０８４号公報）Ｍｏ、
Ｗ、Ｔａから選ばれた１種以上の金属に、Ａｌ及び希土
類元素から選ばれた１種以上、ならびにＴｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆから選ばれた１種以上からなる接着増強用成分を添加
したものを金属化層の形成材料とすることにより接合強
度を高めている。

【０００６】（特開昭６３−１１５３９３号公報）Ｗ及
び／又はＭｏの金属に、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯを
主成分とし、これに必要に応じてＭｇＯ、ＢａＯ、Ｂ₂
Ｏ₃のいずれか１種以上を混合した接着増強用成分を添
加したものを金属化層の形成材料とすることにより接合
強度を高めている。

【０００７】（特開昭６３−１９５１８３号公報）Ｗ及
び／又はＭｏの金属に、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｙ₂
Ｏ₃、ＣｅＯ₂、Ｇｄ₂Ｏ₃の１種以上と、Ａｌ₂Ｏ₃、Ａｌ
Ｎの一種以上とからなる接着増強用成分を添加したもの
を金属化層の形成材料とすることにより接合強度を高め
ている。

【０００８】（特開平６−１１６０６８号公報）Ｍｏ、
Ｗ、Ｔａから選ばれた１種以上を含有する第１の金属化
層に第２の金属化層を積層し、第２の金属化層には少な
くともＳｉＯ₂又はＡｌ₂Ｏ₃を含有した接着増強用成分
を含ませることにより接合強度を高めている。

【０００９】また、これらの金属化は金属粉末をペース
ト状にして、スクリーン印刷等で形成することが多い
が、金属粉末の粒径を制御して、接着強度を確保する方
法も検討されており、これらの技術を例示すると次の通
りである。

【００１０】（特開昭６３−８６５９８号公報）Ｗ及び
／又はＭｏの平均粒径を３μｍ以下、好ましくは２μｍ
以下とすることで、窒化アルミニウムとの反応が促進さ
れ、充分に接着した回路基板を得ることができることが
開示されている。しかしながら、これは窒化アルミニウ
ムを一旦焼結したあとに金属化する方法に限られてい
る。

【００１１】（特開平４−８３７８３号公報）平均粒径
１．０μｍ乃至１．５μｍのＷ粉末に窒化アルミニウム
焼結体と実質的に同一の組成から成る無機物を３．０重
量％乃至１０．０重量％含有させることにより、金属化
層にクラックが入ることを防止している。

【００１２】さらに、金属粉末の粒径を制御すること
で、接着強度を向上させるという効果に加えて他の効果
を付加したものもある。例えば特開昭６３−２０６３７
７号公報には、Ｍｏ、Ｗ及び周期律表の第ＩＶａ族元素
の単体粉体もしくはそれらの化合物粉体よりなる群より
選ばれる少なくとも１種の粉末を平均粒子径が１．５μ
ｍ以下になるように粉砕しながら混合したペーストを用
いることで、金属化表面粗さを小さくできることが記載
されている。

【００１３】一方で、近年金属化層には低抵抗化が要求
されることがあり、金属化層厚を厚くする必要が出てき
た。通常金属化層厚は０．０２ｍｍ程度であるが、場合
によると０．１ｍｍ程度にすることもある。また、近年
パッケージとして窒化アルミニウムを用いることが多く
なったが、この場合、多層配線基板構造への要求が高
く、層間の導通を確保するためにスルーホール（ビアホ
ール）を金属化した導通部であるビアを形成する必要が
ある。従来ビア径は焼成前で０．２〜０．２５ｍｍであ
った。焼結後は一般的に０．１５〜０．２ｍｍとなる。
ところが、ビアに対しても低抵抗化への要求が強く、近
年０．３〜０．４５ｍｍ、焼結後で０．２５〜０．４ｍ
ｍというビア径が求められることが多い。

【００１４】ところが、従来取られていた方策によれ
ば、金属化層と窒化アルミニウムとの接合強度は向上す
るものの、金属化層が厚くなったり、スルーホールに金
属化層を充填しようとすると、金属の内部にクラックが
生じることがあることが判った。すなわち、通常の金属
化の厚みである０．０２ｍｍ程度では、接合強度は問題
なく強く、金属化層内にクラック等の不具合は全く発生
していないが、金属化層の厚みが０．１ｍｍ程度に厚く
なると金属化層内にクラックが生じ、金属化層自体の強
度が小さくなり、ひどい場合には金属化層が破壊すると
いう問題が発生した。また、スルーホールに金属化層を
充填しようとする場合にも、同様な問題が生じた。従来
のスルーホール系の金属化では問題がなかったが、スル
ーホール径が焼結前で０．３ｍｍと大きくなったときに
問題が生じたことより、金属化層が厚くなった場合と同
じ原因と考えられた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑みてなされたものであり、金属化層が厚くなった場
合でも、金属化層内に生じるクラックを防ぐと共に、窒
化アルミニウムと金属化層との接合強度が高い、金属化
層を有する窒化アルミニウム焼結体及び製造方法を提供
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次の構成を有する。（１）表面及び／又は内部に金属化層を有する窒化アル
ミニウム焼結体において、前記金属化層は主に導体高融
点金属からなり、前記導体高融点金属がＷであり、前記
Ｗの平均粒径が２μｍ以上、５．５μｍ以下であること
を特徴とする金属化層を有する窒化アルミニウム焼結
体。（２）前記Ｗの平均粒径が２．５μｍ以上、４．５μｍ
以下であることを特徴とする上記（１）記載の金属化層
を有する窒化アルミニウム焼結体。

【００１７】（３）窒化アルミニウムを主成分とするセ
ラミックスグリーンシートに主に導体高融点金属を含む
ペーストを塗布した後、全体を同時に焼結することによ
り、金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体を製造す
る方法において、前記ペーストに含まれる導体高融点金
属が平均粒径２μｍ以上、５μｍ以下のＷ粉末であるこ
とを特徴とする金属化層を有する窒化アルミニウム焼結
体の製造方法。（４）前記Ｗ粉末の平均粒径が２．５μｍ以上、４μｍ
以下であることを特徴とする上記（３）記載の金属化層
を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法。

【００１８】（５）窒化アルミニウムを主成分とするセ
ラミックスグリーンシートにスルーホールを穿孔し、該
スルーホール内部に主に導体高融点金属を含むペースト
を充填した後、全体を同時に焼結することにより、金属
化層を有する窒化アルミニウム焼結体を製造する方法に
おいて、前記ペーストに含まれる導体高融点金属が平均
粒径が２μｍ以上、５μｍ以下のＷ粉末であることを特
徴とする金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体の製
造方法。（６）前記Ｗ粉末の平均粒径が２．５μｍ以上、４μｍ
以下であることを特徴とする上記（５）記載の金属化層
を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の金属化層を有する窒化ア
ルミニウム焼結体を構成する窒化アルミニウム焼結体母
材は、窒化アルミニウム粉末を主成分とし、これに焼結
助剤として広く知られているイットリウム、希土類金
属、アルカリ金属等の化合物の粉末を０．１〜１０ｗｔ
％程度添加した焼結用粉末を成形し、焼結して得られ
る。

【００２０】成形方法としては、窒化アルミニウム粉末
と焼結助剤粉末にポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の
樹脂結合剤、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）等の可塑剤
を混合し、これを造粒した後、プレス等で成形を行って
も良いし、混合後、ドクターブレード法でグリーンシー
トを作製しても良い。また、押し出し法等も適用するこ
とができる。

【００２１】ただし、多層構造とするためには、窒化ア
ルミニウムと金属化層を焼結前に積層し、同時焼成する
必要がある。この場合、プレス成形では困難であるため
グリーンシートを用いることが多い。また、スルーホー
ルやビアを形成する場合もプレス成形では困難であるの
で、グリーンシートを用いて、同時焼成を行うのが一般
的である。以下では、主にグリーンシートを用いた同時
焼成による作製方法について説明する。

【００２２】グリーンシートには必要に応じて、パンチ
等を用いてスルーホールを形成する。このスルーホール
には後述する組成のペーストが充填される。充填する方
法としては、スクリーン印刷など周知の方法を適用する
ことができる。更に、必要に応じて回路配線等を同様に
後述する組成のペーストを塗布して形成する。塗布方法
としては、スクリーン印刷、刷毛塗り、スピンローラー
塗りなど周知の方法を適用することができる。

【００２３】本発明においてビア、回路配線形成に用い
るペーストは、導体粉末、樹脂結合剤及び溶剤からな
る。場合によっては、金属化層と窒化アルミニウムの接
着強度を高めるために、マッチング用無機物粉末を混合
しても良い。本発明では前記導体粉末としてＷ粉末を用
いる。本グリーンシートは窒化アルミニウムと導体形成
用組成物とを同時に焼結する必要があるが、窒化アルミ
ニウム粉末とＷ粉末とは焼結温度を近くすることがで
き、さらに熱膨張率も近いため、導体粉末としてＷを用
いることが好ましいからである。

【００２４】使用するＷ粉末の平均粒径としては、２μ
ｍ以上、５μｍ以下が好ましい。異なる平均粒径のＷ粉
末を数種類混合して用いることも多いが、その場合、
２．５μｍ以上、４μｍ以下の粒径のＷ粉末を５０ｗｔ
％以上用いることが好ましい。Ｗ粉末の平均粒径が２μ
ｍより小さくなると、Ｗの焼結開始温度が窒化アルミニ
ウムの焼結温度に比べて、かなり低くなる。例えば、１
８００〜１９００℃で焼結する窒化アルミニウムを考え
ると、窒化アルミニウムは１７００〜１８００℃で焼結
が開始されるのに対して、Ｗは１３００〜１５００℃で
焼結が開始される。

【００２５】このように、窒化アルミニウムとＷとの焼
結開始温度が大きく異なると、例えばスルーホールに充
填したペーストを考えると、窒化アルミニウム母材が焼
結開始、すなわち収縮開始するより前に、ペースト部分
が収縮開始することになる。そのため、スルーホール周
辺の結合が弱い部分にクラックが生じやすくなる。例え
ば、スルーホールに充填したペーストに不均一部分があ
ればビア内部にクラックが生じ、窒化アルミニウム母材
に何かしらの欠陥があれば母材にクラックが生じる。ビ
ア及び窒化アルミニウムの両方ともに欠陥が無い場合
は、母材とビアの界面でクラックが生じることになる。
これらのクラックを避けるためにはＷ粉末の粒径を２μ
ｍ以上にする必要がある。

【００２６】また、スルーホールにペーストを充填する
ことを考えると、Ｗ粉末の粒径が細かいと粉末の嵩密度
が低くなることに起因して、ペースト内のＷ粉末の充填
密度が低くなり、焼結時の収縮が極端に大きくなるた
め、ビアにクラックが生じやすくなる。具体的には、Ｗ
粉末の平均粒径が１μｍより小さくなると、Ｗの充填密
度が極端に低くなり、ビア内に生じるクラックを避ける
ことが出来ない。一方、Ｗ粉末の平均粒径が５μｍより
大きくなると、Ｗ粉末の焼結性が著しく悪化し、窒化ア
ルミニウムの焼結温度でＷ粉末の焼結が充分に行われな
い。そのため、金属化層と窒化アルミニウムとの接合強
度が著しく弱くなるため、用いることが困難である。

【００２７】これらの平均粒径が２μｍ以上、５μｍ以
下のＷ粉末を使用した場合、焼結後の平均粒径が同様に
２μｍ以上、５．５μｍ以下となる。一般的に、粉末を
焼結した場合、粉末が粒成長するため、粉末の平均粒径
より焼結後の平均粒径が大きくなるのが普通である。し
かしながら、Ｗは難焼結材であり、窒化アルミニウムの
窒素中等の焼結雰囲気、焼結温度では、焼結があまり進
まない。Ｗ粉末の粒子同士の一部が接合してはいるもの
の、粒全体が成長している構造とはならない。そのた
め、平均粒径としては焼結前とほぼ同じとなるのであ
る。この構造は焼結体内部では顕著である。焼結体表面
に形成されたＷでは、ある程度粒成長した構造となって
おり、粒同士も密に結合されてはいるが、焼結体内部と
大差はない粒径となっている。

【００２８】ところで、前記特開昭６３−８６５９８号
公報では、Ｗ及び／又はＭｏの平均粒径を３μｍ以下、
好ましくは２μｍ以下とすることで、窒化アルミニウム
との反応が促進され、充分に接着した回路基板を得るこ
とができると記載されている。Ｗの平均粒径が２μｍ以
上、５μｍ以下の粉末を利用するという本発明は、前記
特開昭６３−８６５９８号公報記載の発明と一見すると
技術的に重複したものとなっている。

【００２９】しかしながら、特開昭６３−８６５９８号
公報記載の発明は窒化アルミニウムを一旦焼結したあと
に金属化する方法（ポスメタ法）に限られている。これ
に対して、本発明は窒化アルミニウムとＷを同時に焼結
する同時焼結法を主に対象としている。ポスメタ法では
焼結した窒化アルミニウム基板を用いるため、Ｗのみの
焼結を考えればよい。また、窒化アルミニウムを焼結す
る１８００〜１９００℃といった高温は必要なく、一般
的に１５００〜１７００℃程度の比較的低温での焼結を
行う。１８００〜１９００℃まであげると、母材である
窒化アルミニウム基板に悪影響を与えることも低温で焼
結する理由である。このように、Ｗのみの焼結、しかも
低温での焼結では、同時焼結のようにＷと母材の焼結開
始温度のミスマッチに起因した金属化層のクラックは考
慮しなくて良い。すなわち、ボスメタ法と同時焼結の技
術的ポイントは全く異なり、金属化層のクラックやクラ
ックに伴う金属化層と母材との密着強度の低下を解決す
ることを狙った本発明と前記特開昭６３−８６５９８号
公報記載の発明とは根本的に異なるものである。

【００３０】Ｗ粉末の平均粒径は、さらに好ましくは、
２．５μｍ以上、４μｍ以下が望ましい。異なる平均粒
径のＷ粉末を数種類混合して用いることも多いが、その
場合、２．５μｍ以上、４μｍ以下の平均粒径のＷを５
０ｗｔ％以上用いることが好ましい。一般的にＷ粉末は
平均粒径に対して、ある程度ブロードな粒度分布を持っ
ている。この粒度分布の広がりは粉末ロットによって、
ある程度上下する。通常、平均粒径を中心に１〜２μｍ
程度の幅を持っているが、場合によっては２〜３μｍ程
度に広がることもある。その場合、Ｗ粉末の平均粒径が
２．５μｍより小さいと、粒度分布が大きかった場合、
分布の中の小さなＷ粉末が起点となって金属化層にクラ
ックが生じることがある。平均粒径が２μｍ以上あって
も、分布の中の小さなＷ粉末が低い温度で焼結、すなわ
ち収縮開始してしまうからである。

【００３１】一方、Ｗ粉末の平均粒径が４μｍより大き
いと、粒度分布が大きかった場合、平均粒径が５μｍ以
下であっても、分布の中の大きな粉末が未焼となること
がある。これらを避けるには、Ｗ粉末の平均粒径を、
２．５μｍ以上、４μｍ以下とすることが好ましいので
ある。また、この平均粒径のＷ粉末を使用した場合、焼
結後の平均粒径は２．５μｍ以上、４．５μｍ以下とな
る。

【００３２】これらの粉末をエチルセルロース、ニトロ
セルロース等の樹脂結合剤とプチルカルビトール、テル
ピネオール等の溶剤に分散させることによってペースト
を得る。通常樹脂結合剤は、Ｗ粉末やマッチング用ガラ
ス等の粉末を１００重量部とした場合、１〜３重量部混
合し、溶剤は３〜１５重量部程度混合する。

【００３３】これまでに述べてきたようなペーストを窒
化アルミニウムのグリーンシートのスルーホールに充
填、もしくは回路印刷した後、必要に応じてグリーンシ
ートを積層する。積層はシートをモールド中にセットし
た後に、プレス機により５０℃〜８０℃程度に熱しなが
ら、５〜１０ＭＰａ程度の圧力を１０〜２０分程度かけ
るて熱圧着することにより行う。シート間には必要に応
じて溶剤や接着剤を塗布してもよい。

【００３４】積層したシートは、任意の形に切断された
後に焼結される。焼結に先立ち、窒化アルミニウムのグ
リーンシートの樹脂結合剤、可塑剤及びペーストの媒体
を除去するために、例えば３００〜８００℃というよう
な温度で脱脂処理をしてもよい。

【００３５】焼結は非酸化性雰囲気中で行うが、窒素雰
囲気中で行うのが好ましい。焼結温度、焼結時間は、焼
結後の窒化アルミニウム焼結体が熱伝導率等の特性が所
望の値となるように設定される。一般的に焼結温度は１
６００〜２０００℃であり、焼結時間は１〜５時間程度
に設定される。

【００３６】前記のごとく、本発明の金属化層を有する
窒化アルミニウム焼結体は、金属化層が厚くなった場合
でも、金属化層内にクラックが生じず、金属化層と窒化
アルミニウム焼結体との接合強度の高い金属化層を有す
る窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。

【００３７】

【実施例】［実施例１］９７重量部の窒化アルミニウム
粉末と３重量部のＹ₂０₃粉末とを混合し、これに樹脂結
合剤としてポリビニルブチラールを、また、可塑剤とし
てジブチルフタレートを、それぞれ１０重量部及び５重
量部混合して、ドクターブレード法にて０．５ｍｍ厚の
グリーンシートを成形した。これを金型を使用して１０
０ｍｍ×１００ｍｍに打ち抜いた後、パンチャーにてφ
０．３ｍｍのスルーホールを形成した。

【００３８】一方で、Ｗ粉末を１００重量部として、５
重量部の樹脂結合剤であるエチルセルロースと、５重量
部の溶媒であるブチルカルビトールに分散させてＷ粉末
ペーストを作製した。使用したＷ粉末の平均粒径を表１
に示す。このペースト試料をスクリーン印刷機を用い
て、前記で得たグリーンシートのスルーホールに充填し
た。さらに、同じペーストに５重量部のプチルカルビト
ールを混合して粘度を低下させ、スクリーン印刷機にて
３２５メッシュ、乳剤厚２０μｍのスクリーンを用いて
回路印刷を行った。

【００３９】次に、印刷後のシートを２枚重ねて積層し
た。積層はモールドにシートを２枚重ねてセットし、プ
レス機にて５０℃に熱しつつ、１０ＭＰａの圧力で２分
間熱圧着することによって行った。その後、窒素雰囲気
中で６００℃にて脱脂を行い、窒素雰囲気中で１８００
℃、３時間の条件で焼結を行った。

【００４０】焼結後、窒化アルミニウム焼結体上の回路
印刷部分には１０μｍの厚みの金属化層が形成されてお
り、またビア部分にはφ０．２５ｍｍのスルーホールに
金属化層が形成されていた。この状態で、回路印刷部分
及びビア部分におけるクラックの発生の有無を４０倍の
顕微鏡で確認した。次に、この金属化層が形成された窒
化アルミニウム基板の金属化層の上に、無電解めっき法
にて厚み３〜５μｍのＮｉめっき層を形成した。次いで
８００℃のホーミングガス中でめっき層をアニールし、
次にφ０．５ｍｍ、引っ張り強度５００ＭＰａのＦｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金ピンを銀ろうを用いてろう付けした。ろ
う付け温度は８００℃、雰囲気は水素と窒素との混合ガ
ス雰囲気とした。

【００４１】次に、窒化アルミニウム基板を固定し、Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金ピンを引っ張って強度を測定し、破
壊モードを観察した。さらに、回路印刷部分、ビア部分
でのクラックの発生の有無を確認するために、断面を研
磨し、電子顕微鏡（１０００倍）によって確認した。ま
た、焼結後のＷの粒径を電子顕微鏡によって確認した。

【００４２】これらの評価結果をペースト配合内容と同
様に表１に示す。本発明で規定する範囲内のＷ粉末平均
粒径、焼結後のＷの平均粒径のものでは回路印刷面、ビ
ア部分ともにクラックは生じていなかった。一方、本発
明範囲外のものに関しては、Ｗ粉末、焼結後のＷ粒径が
細かいものについては、ビアにクラックが認められた。

【００４３】引っ張り強度及び破壊モードについては、
本発明で規定する範囲内の粒径のものでは、引っ張り強
さ２０ＭＰａで金属化層とＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ線とのろう
付け部分が破断した。これより、窒化アルミニウムと金
属化層との接合強度は２０ＭＰａ以上であることが判
る。一方、本発明の範囲外のペースト配合では、接合強
度が２０ＭＰａより低く、強度の低いペーストは、ビア
の真上の金属化層内で破壊が生じていた。

【００４４】

【表１】

【００４５】［実施例２］Ｗ粉末のロットを変更して、
実施例１と同様な実験を行い、Ｗ粉末ロットによって引
っ張り強度、金属化層のクラックがどう影響を受けるか
を調べた。使用したＷ粉末ロット数はそれぞれの平均粒
径に対して１０ロットである。これらのロットに対し
て、実施例１と同じ評価を行った。その中で引っ張り強
度が一番低かったロットの結果を表２に示す。

【００４６】本発明の範囲外のＷ粉末粒径及び焼結後の
Ｗ平均粒径を有するものに関しては、Ｗ粉末、焼結後の
Ｗ平均粒径が細かいものには、ビアにクラックが認めら
れた。一方、本発明の範囲内のＷ粉末粒径、焼結後のＷ
平均粒径を有するものであっても、Ｗ粉末平均粒径が３
μｍより小さいものには、ビアにクラックが認められ
た。

【００４７】引っ張り強度及び破壊モードについては、
本発明の範囲外のペースト配合では、接合強度が２０Ｍ
Ｐａより低く、強度の低いペーストは、ビアの真上の金
属化層内で破壊していた。一方、本発明の範囲内のＷ粉
末粒径、焼結後のＷ平均粒径であっても、Ｗ粉末粒径が
３μｍより小さいものには、４μｍより大きいものに関
しては、接合強度が２０ＭＰａより低く、ビアの真上の
金属化層内で破壊していた。Ｗ粉末粒径が３μｍ以上、
４μｍ以下のものは、引っ張り強さ２０ＭＰａで金属化
層とＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ線とのろう付け部分が破断した。
これより、窒化アルミニウムと金属化層との接合強度は
２０ＭＰａ以上であることが判る。

【００４８】

【表２】

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、窒化アルミニウムに形
成する主に導体高融点金属からなる金属化層において、
導体高融点金属として窒化アルミニウムと熱膨張率の近
いＷを選択した場合、Ｗ粉末の平均粒径を２μｍ以上、
５μｍ以下、より好ましくは２．５μｍ以上、４μｍ以
下に制御することによって、金属化層が０．１ｍｍ程度
に厚くなったり、スルーホールに金属層を形成する場合
でも、クラックを防ぎ、窒化アルミニウムとの密着強度
を高くすることが出来る。このため、窒化アルミニウム
をＩＣ用の基板、パッケージとして好適に用いることが
できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G001 BA02 BA05 BA06 BA36 BA61 BB02 BB05 BB06 BB36 BB61 BD03 BD23 BE31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面及び／又は内部に金属化層を有する
窒化アルミニウム焼結体において、前記金属化層は主に
導体高融点金属からなり、前記導体高融点金属がＷであ
り、前記Ｗの平均粒径が２μｍ以上、５．５μｍ以下で
あることを特徴とする金属化層を有する窒化アルミニウ
ム焼結体。
【請求項２】前記Ｗの平均粒径が２．５μｍ以上、
４．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の
金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体。
【請求項３】窒化アルミニウムを主成分とするセラミ
ックスグリーンシートに主に導体高融点金属を含むペー
ストを塗布した後、全体を同時に焼結することにより、
金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体を製造する方
法において、前記ペーストに含まれる導体高融点金属が
平均粒径２μｍ以上、５μｍ以下のＷ粉末であることを
特徴とする金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体の
製造方法。
【請求項４】前記Ｗ粉末の平均粒径が２．５μｍ以
上、４μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の
金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
【請求項５】窒化アルミニウムを主成分とするセラミ
ックスグリーンシートにスルーホールを穿孔し、該スル
ーホール内部に主に導体高融点金属を含むペーストを充
填した後、全体を同時に焼結することにより、金属化層
を有する窒化アルミニウム焼結体を製造する方法におい
て、前記ペーストに含まれる導体高融点金属が平均粒径
が２μｍ以上、５μｍ以下のＷ粉末であることを特徴と
する金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方
法。
【請求項６】前記Ｗ粉末の平均粒径が２．５μｍ以
上、４μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の
金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法。