JPH0393687A - 窒化アルミニウム基板の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム基板の製造方法Info
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- JPH0393687A JPH0393687A JP22924589A JP22924589A JPH0393687A JP H0393687 A JPH0393687 A JP H0393687A JP 22924589 A JP22924589 A JP 22924589A JP 22924589 A JP22924589 A JP 22924589A JP H0393687 A JPH0393687 A JP H0393687A
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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。
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）
本発明は、窒化アルミニウム基板の製造方法に関する。
（従来の技術）
ハイブリッドＩＣなどの回路基板として、高い熱伝導率
を有する窒化アルミニウム焼結体を使用したセラミック
ス基板が注目されている。
を有する窒化アルミニウム焼結体を使用したセラミック
ス基板が注目されている。
窒化アルミニウム基板を回路基板として使用するには、
窒化アルミニウム焼結体の表面に導電層を形成すること
が不可欠である。
窒化アルミニウム焼結体の表面に導電層を形成すること
が不可欠である。
このような導電層は、導体ペーストを焼結体に塗布して
焼成したり、ダイレクト・ボンディング・カッパ法（直
接接合法）を用いて、セラミックス焼結体と銅板との接
合界面にＣｕ−０の共晶液層を生威させ、両者を直接接
合させることにより、形成している。
焼成したり、ダイレクト・ボンディング・カッパ法（直
接接合法）を用いて、セラミックス焼結体と銅板との接
合界面にＣｕ−０の共晶液層を生威させ、両者を直接接
合させることにより、形成している。
導体ペーストを塗布する方扶の場合、Ａｇ／ Ｐｄ，Ａ
ｇ／ Ｐｔなどの厚膜導体ペーストを塗布し、８００〜
９５０℃で焼成することによって導体と窒化アルミニウ
ム基板とを接着させている。
ｇ／ Ｐｔなどの厚膜導体ペーストを塗布し、８００〜
９５０℃で焼成することによって導体と窒化アルミニウ
ム基板とを接着させている。
一方、直接接合法においては、窒化アルミニウム基板の
表面にあらかじめ酸化処理が施される。
表面にあらかじめ酸化処理が施される。
酸化処理は、通常、空気中において、約１０００℃の温
度で処理し、窒化アルミニウム表面にＡＪ２０３層（酸
化アルミニウム層）を形威する。
度で処理し、窒化アルミニウム表面にＡＪ２０３層（酸
化アルミニウム層）を形威する。
そして、酸素を含有する銅板（タフピッチ銅など）を使
用して不活性ガス雰囲気中で加熱するか、あるいは、無
酸素銅を使用して酸素雰囲気中で加熱することにより、
表面に酸化アルミニウム層が形成されている窒化アルミ
ニウム基板と銅板とを接合している。
用して不活性ガス雰囲気中で加熱するか、あるいは、無
酸素銅を使用して酸素雰囲気中で加熱することにより、
表面に酸化アルミニウム層が形成されている窒化アルミ
ニウム基板と銅板とを接合している。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、窒化アルミニウムセラミックスは、難焼結性
であるため、焼結肋剤を添加して焼成が行われる。
であるため、焼結肋剤を添加して焼成が行われる。
この焼結助剤は、セラミックスの焼結を促進する作用を
有するとともに、焼成時に窒化アルミニウムの成分と反
応して、ＹＡＧ ， ＹＡＬなとの化合物を窒化アルミ
ニウム粒子間の粒界に形成する。
有するとともに、焼成時に窒化アルミニウムの成分と反
応して、ＹＡＧ ， ＹＡＬなとの化合物を窒化アルミ
ニウム粒子間の粒界に形成する。
すると、たとえば直接接合法の場合、窒化アルミニウム
焼結体の表面に酸化アルミニウム層を形成するのである
が、上述した粒界構成相成分は、酸化処理の影響をほと
んど受けずに窒化アルミニウム基板の表面に残留するた
め、表面被覆層（直接接合法においては酸化アルミニウ
ム層）との接着力低下を招くという問題がある。
焼結体の表面に酸化アルミニウム層を形成するのである
が、上述した粒界構成相成分は、酸化処理の影響をほと
んど受けずに窒化アルミニウム基板の表面に残留するた
め、表面被覆層（直接接合法においては酸化アルミニウ
ム層）との接着力低下を招くという問題がある。
これは、窒化アルミニウム基板表面に存在する粒界構成
相或分が、酸化アルミニウム層の形成を妨げる壁のよう
な役割を果たし、酸化アルミニウム層の厚さが不均一と
なるためである。
相或分が、酸化アルミニウム層の形成を妨げる壁のよう
な役割を果たし、酸化アルミニウム層の厚さが不均一と
なるためである。
さらに、この粒界構成相成分は、窒化アルミニウム粒子
間に単に配置された状態で存在し、窒化アルミニウムと
の結合力が弱いため、この部分から粒界構成相成分の脱
落が発生しやすい。
間に単に配置された状態で存在し、窒化アルミニウムと
の結合力が弱いため、この部分から粒界構成相成分の脱
落が発生しやすい。
つまり、このような基板上に形成した導電層（表面被覆
層に相当する）は、接合状態が不安定となるのである。
層に相当する）は、接合状態が不安定となるのである。
このため、窒化アルミニウム基板の表面状態を改善し、
この基板上に形成する表面被覆層を、厚さが均一でばら
つきのないものとし、接合強度の向上を得ることが課題
となっている。
この基板上に形成する表面被覆層を、厚さが均一でばら
つきのないものとし、接合強度の向上を得ることが課題
となっている。
本発明は、このような課題を解決するためになされたも
ので、窒化アルミ・ニウム基板の表面を平滑化し、表面
被覆層の均一性、および接合状態を向上させることので
きる窒化アルミニウム基板の製造方法を提供することを
目的とする。
ので、窒化アルミ・ニウム基板の表面を平滑化し、表面
被覆層の均一性、および接合状態を向上させることので
きる窒化アルミニウム基板の製造方法を提供することを
目的とする。
［発明の構ｈｉ．］
（課題を解決するための手段）
本発明の窒化アルミニウム基板の製造方法は、窒化アル
ミニウム焼結体上に、表面被覆層を形成する窒化アルミ
ニウム基板の製造方法において、前記窒化アルミニウム
焼結体に、酸性溶液を用いて化学的な表面処理を施し、
この窒化アルミニウム焼結体の表面に存在する粒界構成
相成分を除去した後、前記表面被覆層を形成することを
特徴としている。
ミニウム焼結体上に、表面被覆層を形成する窒化アルミ
ニウム基板の製造方法において、前記窒化アルミニウム
焼結体に、酸性溶液を用いて化学的な表面処理を施し、
この窒化アルミニウム焼結体の表面に存在する粒界構成
相成分を除去した後、前記表面被覆層を形成することを
特徴としている。
なお、ここでの表面被覆層とは、たとえば導電層、直接
接合法のための酸化層、あるいはコーティング層など、
窒化アルミニウム焼結体上に、この焼結体表面を被覆す
る状態で形成される層全般を意味している。
接合法のための酸化層、あるいはコーティング層など、
窒化アルミニウム焼結体上に、この焼結体表面を被覆す
る状態で形成される層全般を意味している。
窒化アルミニウムは、慨して酸に強くアルカリに弱いと
いう性質を有している。
いう性質を有している。
また、窒化アルミニウムと酸との作用は、ｐＨだけでな
く、酸の種類も影響するため、窒化アルミニウム基板の
大きさ、厚さ、および粒界構成相成分の残留量に応じて
、エッチング液を選択する。
く、酸の種類も影響するため、窒化アルミニウム基板の
大きさ、厚さ、および粒界構成相成分の残留量に応じて
、エッチング液を選択する。
この時、ほとんど粒界構成相成分だけを除去できる溶液
でなくてはならない。
でなくてはならない。
酸性エッチング液としては、たとえばリン酸、硝酸、塩
酸、硫酸、フッ酸などが通常用いられているが、窒化ア
ルミニウムに適用する場合、塩酸とフッ酸は粒界１威相
成分のみを除去するのに適している。
酸、硫酸、フッ酸などが通常用いられているが、窒化ア
ルミニウムに適用する場合、塩酸とフッ酸は粒界１威相
成分のみを除去するのに適している。
塩酸では、ｌＯ％〜５０％程度の濃度で使用することが
好ましく、フッ酸では、２０％〜７０％程度の濃度で使
用することが好ましい。
好ましく、フッ酸では、２０％〜７０％程度の濃度で使
用することが好ましい。
（作 用）
本発明の窒化アルミニウム基板の製造方法によれば、窒
化アルミニウム基板に表面被覆層を形成する際、前工程
として、エッチングなどの化学的処理を行っている。
化アルミニウム基板に表面被覆層を形成する際、前工程
として、エッチングなどの化学的処理を行っている。
これにより、窒化アルミニウム基板表面の粒界構成相成
分が速やかに除去される。
分が速やかに除去される。
特に、酸性エッチング液を使用することによって、窒化
アルミニウムが浸食されることなく、粒界構成相成分の
みを必要最小限に抑えて除去するることができ、コスト
的にも有利である。
アルミニウムが浸食されることなく、粒界構成相成分の
みを必要最小限に抑えて除去するることができ、コスト
的にも有利である。
また、酸性エッチングはアルカリエッチングよりもエッ
チング液の品質管理が容易で、一様な仕上りが得られ、
このように、エッチングにより粒界構成相成分を除去し
た窒化アルミニウム基板を使用することにより、均一な
厚さで、接合強度にばらつきの無い良好な表面被覆層を
形成することができる。
チング液の品質管理が容易で、一様な仕上りが得られ、
このように、エッチングにより粒界構成相成分を除去し
た窒化アルミニウム基板を使用することにより、均一な
厚さで、接合強度にばらつきの無い良好な表面被覆層を
形成することができる。
（実施例〉
次に、本発明の実施例について、図面を用いて説明する
。
。
実施例１
はじめに、窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてＹ２
０３ Ｂ重量％を添加し、有機バインダーを適量
加えて混合したスラリーを、ドクターブレード法により
、厚さ約０．８關のグリーンシ一ト１に成形した（第１
図一ａ）。
０３ Ｂ重量％を添加し、有機バインダーを適量
加えて混合したスラリーを、ドクターブレード法により
、厚さ約０．８關のグリーンシ一ト１に成形した（第１
図一ａ）。
このグリーンシ一ト１を脱脂し、約ｌ８００℃で窒素雰
囲気中にて焼成した。得られた窒化アルミニウム焼結体
２は、窒化アルミニウム粒子３の間に、ＹＡＧ ， Ｙ
ＡＬなどの拉界構成相成分４を含むものであった（第１
図−ｂ）。
囲気中にて焼成した。得られた窒化アルミニウム焼結体
２は、窒化アルミニウム粒子３の間に、ＹＡＧ ， Ｙ
ＡＬなどの拉界構成相成分４を含むものであった（第１
図−ｂ）。
ついで、エッチング液として３５％塩酸溶液を用い、７
０℃、２０分の条件で、窒化アルミニウム焼結体２のエ
ッチング処理を行なった（第１図一〇）。
０℃、２０分の条件で、窒化アルミニウム焼結体２のエ
ッチング処理を行なった（第１図一〇）。
これにより、窒化アルミニウム焼結体２の表面に存在し
ていた粒界構成相成分４は、完全に除去された。
ていた粒界構成相成分４は、完全に除去された。
そして、エッチング後の窒化アルミニウム焼結体に、１
１５０℃Ｘ３ｈｒ、空気中で酸化処理を施し、焼結体表
面に、厚さ １μ一の酸化アルミニウム層５を形威した
（第１図−ｄ）。
１５０℃Ｘ３ｈｒ、空気中で酸化処理を施し、焼結体表
面に、厚さ １μ一の酸化アルミニウム層５を形威した
（第１図−ｄ）。
こうして得た窒化アルミニウム基板上に、直接接合法で
銅板を接合し、接合強度を測定した。
銅板を接合し、接合強度を測定した。
その結果、この実施例による窒化アルミニウム基板の銅
板との接合力は、ビール強度で、平均１１ｋｇ ｆ ／
ａｍであった。
板との接合力は、ビール強度で、平均１１ｋｇ ｆ ／
ａｍであった。
実施例２
上述した実施例１と同一条件で、窒化アルミニウム焼結
体を作製し、エッチング液として５０％フッ酸溶液を用
い、２０℃、２０分の条件で、エッチングを行った。
体を作製し、エッチング液として５０％フッ酸溶液を用
い、２０℃、２０分の条件で、エッチングを行った。
その後、実施例１と同一条件で、窒化アルミニウム焼結
体表面に、厚さ １μ鳳の酸化アルミニウム層を形威し
た。
体表面に、厚さ １μ鳳の酸化アルミニウム層を形威し
た。
こうして得た窒化アルミニウム基板上に、直接接合法で
銅板を接合し、接合強度を測定した。
銅板を接合し、接合強度を測定した。
その結果、この実施例による窒化アルミニウム基板の銅
阪との接合力は、ばらつきがなく、ビール強度で、平均
１２ｋｇ ｆ ／ ａｍであった。
阪との接合力は、ばらつきがなく、ビール強度で、平均
１２ｋｇ ｆ ／ ａｍであった。
比較例
実施例１と同一条件で、窒化アルミニウム焼結体を得、
エッチング処理を施さずに、酸化処理を行った。
エッチング処理を施さずに、酸化処理を行った。
この窒化アルミニウム基板上に、直接接合法により銅板
を接着した結果、ビール強度は平均７眩ｆ／ａｍであり
、エッチング処理を行った実施例と比較して接合力が弱
く、しかも、一枚の基板内における接合力が５〜ｌＯｋ
ｇ ｆ ／ ｃ＋ｎとばらついていた。
を接着した結果、ビール強度は平均７眩ｆ／ａｍであり
、エッチング処理を行った実施例と比較して接合力が弱
く、しかも、一枚の基板内における接合力が５〜ｌＯｋ
ｇ ｆ ／ ｃ＋ｎとばらついていた。
このように、この実施例の方法で作製した窒化アルミニ
ウム基板は、表面が平滑であるため、均一な厚さの酸化
アルミニウムを形成することができ、この表面に形成し
た導電層との接合状態のばらつきを防ぐとともに、接合
強度を向上させることができた。
ウム基板は、表面が平滑であるため、均一な厚さの酸化
アルミニウムを形成することができ、この表面に形成し
た導電層との接合状態のばらつきを防ぐとともに、接合
強度を向上させることができた。
なお、この実施例では、窒化アルミニウム基板に直接接
合法を適用した場合について説明したが、導体ペースト
を塗布して導電層を形成したり、窒化アルミニウム焼結
体の表面保護のためにコーティング層を形成するなど、
様々な表面被覆層を形成するにあたり、本発明の化学的
表面処理を適用することによって、表面被覆層を良好に
形成することができる。
合法を適用した場合について説明したが、導体ペースト
を塗布して導電層を形成したり、窒化アルミニウム焼結
体の表面保護のためにコーティング層を形成するなど、
様々な表面被覆層を形成するにあたり、本発明の化学的
表面処理を適用することによって、表面被覆層を良好に
形成することができる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の窒化アルミニウム基板の
製造方法によれば、セラミック焼結体の表面の粒界構或
相成分を除去したのち、表面被覆層を形成している。
製造方法によれば、セラミック焼結体の表面の粒界構或
相成分を除去したのち、表面被覆層を形成している。
このような表面処理よって、窒化アルミニウム基板の表
面状態が改善され、この基板上に、均一な厚さ、および
良好な接合力を備えた表面被覆層を形成することができ
る。
面状態が改善され、この基板上に、均一な厚さ、および
良好な接合力を備えた表面被覆層を形成することができ
る。
したがって、本発明は、様々な分野での窒化アルミニウ
ム基板の信頼性の向上に大きく貢献するものである。
ム基板の信頼性の向上に大きく貢献するものである。
ＴＳ１図は、本発明の窒化アルミニウム基板の製造方法
を説明するための図である。 １・・・・・・・・・グリーンシ一ト ２・・・・・・・・・窒化アルミニウム焼結体３・・・
・・・・・・窒化アルミニウム粒子４・・・・・・・・
・粒界構或相成分
を説明するための図である。 １・・・・・・・・・グリーンシ一ト ２・・・・・・・・・窒化アルミニウム焼結体３・・・
・・・・・・窒化アルミニウム粒子４・・・・・・・・
・粒界構或相成分
Claims (2)
- （１）窒化アルミニウム焼結体上に、表面被覆層を形成
する窒化アルミニウム基板の製造方法において、 前記窒化アルミニウム焼結体に、酸性溶液を用いて化学
的な表面処理を施し、この窒化アルミニウム焼結体の表
面に存在する粒界構成相成分を除去した後、前記表面被
覆層を形成することを特徴とする窒化アルミニウム基板
の製造方法。 - （２）前記表面被覆層が、酸化アルミニウム層である請
求項１記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22924589A JPH0393687A (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22924589A JPH0393687A (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0393687A true JPH0393687A (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=16889092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22924589A Pending JPH0393687A (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0393687A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5965193A (en) * | 1994-04-11 | 1999-10-12 | Dowa Mining Co., Ltd. | Process for preparing a ceramic electronic circuit board and process for preparing aluminum or aluminum alloy bonded ceramic material |
| US6013357A (en) * | 1996-08-27 | 2000-01-11 | Dowa Mining Co., Ltd. | Power module circuit board and a process for the manufacture thereof |
| EP1243569A2 (en) | 1994-04-11 | 2002-09-25 | Dowa Mining Co., Ltd. | Electrical circuit having a metal-bonded-ceramic material or MBC component as an insulating substrate |
-
1989
- 1989-09-06 JP JP22924589A patent/JPH0393687A/ja active Pending
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