JPH07257974A - 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
- Publication number
- JPH07257974A JPH07257974A JP6046246A JP4624694A JPH07257974A JP H07257974 A JPH07257974 A JP H07257974A JP 6046246 A JP6046246 A JP 6046246A JP 4624694 A JP4624694 A JP 4624694A JP H07257974 A JPH07257974 A JP H07257974A
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- Japan
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- aluminum nitride
- aln
- sintering aid
- sintering
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 AlＮ基板に関し、製造収率の優れた製造方法
の実用化を目的とする。 【構成】 所定の寸法に打ち抜いた焼結助剤を含むAlＮ
グリーンシート１と焼結助剤を含まないAlＮグリーンシ
ート２とを用意し、焼結助剤を含むAlＮグリーンシート
１を所定の枚数積層した後、上下に焼結助剤を含まない
AlＮグリーンシート２を置き、加圧して一体化させて単
位の積層体３を作り、この単位の積層体３を複数枚積み
重ね、加圧して密着せしめ、次に、密着させた積層体４
に脱バインダ処理を行った後、不活性ガス雰囲気中で加
熱して焼結させ、次に、焼結した複数の基板５を焼結助
剤を含まない窒化アルミニウム・グリーンシート２に対
応する位置で個々に分離することを特徴としてAlＮ基板
の製造方法を構成する。
の実用化を目的とする。 【構成】 所定の寸法に打ち抜いた焼結助剤を含むAlＮ
グリーンシート１と焼結助剤を含まないAlＮグリーンシ
ート２とを用意し、焼結助剤を含むAlＮグリーンシート
１を所定の枚数積層した後、上下に焼結助剤を含まない
AlＮグリーンシート２を置き、加圧して一体化させて単
位の積層体３を作り、この単位の積層体３を複数枚積み
重ね、加圧して密着せしめ、次に、密着させた積層体４
に脱バインダ処理を行った後、不活性ガス雰囲気中で加
熱して焼結させ、次に、焼結した複数の基板５を焼結助
剤を含まない窒化アルミニウム・グリーンシート２に対
応する位置で個々に分離することを特徴としてAlＮ基板
の製造方法を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は製造収率が向上した窒化
アルミニウム基板の製造方法に関する。大量の情報を迅
速に処理する必要から情報処理装置は大容量化が行なわ
れており、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体集積回路をマ
トリックス状に配列してなるマルチ・チップ・モジール
（Multi Chip Module,略称ＭＣＭ）の実用化が行なわれ
ている。
アルミニウム基板の製造方法に関する。大量の情報を迅
速に処理する必要から情報処理装置は大容量化が行なわ
れており、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体集積回路をマ
トリックス状に配列してなるマルチ・チップ・モジール
（Multi Chip Module,略称ＭＣＭ）の実用化が行なわれ
ている。
【０００２】こゝで、ＭＣＭを構成するセラミック回路
基板は上部に高速信号を処理し、多大の発熱を伴う半導
体集積回路がマトリックス状に搭載されることから、耐
熱性と放熱性に優れ、また、熱膨張係数が集積回路を形
成するシリコン（Si) に近いことが望ましいが、窒化ア
ルミニウム（AlＮ）はこの目的に適している。
基板は上部に高速信号を処理し、多大の発熱を伴う半導
体集積回路がマトリックス状に搭載されることから、耐
熱性と放熱性に優れ、また、熱膨張係数が集積回路を形
成するシリコン（Si) に近いことが望ましいが、窒化ア
ルミニウム（AlＮ）はこの目的に適している。
【０００３】すなわち、従来より一般的に使用されてい
るアルミナ(Al2Ｏ3)基板の熱伝導率が20Ｗ／ｍＫである
のに対し、AlＮの熱伝導率は200 Ｗ／ｍＫと格段に優れ
ており、また、融点は2200℃と高く、また、熱膨張係数
は4.2 ×10-6／℃とSiの熱膨張係数である3.6 ×10-6／
℃に近い。
るアルミナ(Al2Ｏ3)基板の熱伝導率が20Ｗ／ｍＫである
のに対し、AlＮの熱伝導率は200 Ｗ／ｍＫと格段に優れ
ており、また、融点は2200℃と高く、また、熱膨張係数
は4.2 ×10-6／℃とSiの熱膨張係数である3.6 ×10-6／
℃に近い。
【０００４】これらのことからAlＮ基板はＭＣＭ用基板
として実用化が行なわれているが、これ以外に Al2Ｏ3
基板に代わる基板材料として実用化が進められている。
として実用化が行なわれているが、これ以外に Al2Ｏ3
基板に代わる基板材料として実用化が進められている。
【０００５】
【従来の技術】AlＮ基板の製法としてはAlＮ粉末に少量
の焼結助剤とバインダおよび分散媒を加え、良く混練し
てスラリーを作り、ドクターブレード法によりグリーン
シートを形成する。
の焼結助剤とバインダおよび分散媒を加え、良く混練し
てスラリーを作り、ドクターブレード法によりグリーン
シートを形成する。
【０００６】次に、このグリーンシートを所要の大きさ
に打ち抜いた後、所要の枚数を積み重ねた後に加圧して
積層体とし、これを酸化ジルコン（ZrＯ2)などよりなる
発泡基板（密度約60％) に載せて脱バインダ炉に置き、
窒素（Ｎ2)などの不活性ガス雰囲気中で加熱して脱バイ
ンダを行なう。
に打ち抜いた後、所要の枚数を積み重ねた後に加圧して
積層体とし、これを酸化ジルコン（ZrＯ2)などよりなる
発泡基板（密度約60％) に載せて脱バインダ炉に置き、
窒素（Ｎ2)などの不活性ガス雰囲気中で加熱して脱バイ
ンダを行なう。
【０００７】こうしてできた脱バインダ体は、次に、窒
化硼素（ＢＮ）容器の中のＢＮセッターの上に置き、Ｂ
Ｎよりなる矯正用基板で荷重を加えた状態で焼結炉の中
に設置し、不活性ガス雰囲気中でAlＮの焼結開始温度
（1800℃) まで加熱することによりAlＮ基板が作られて
いた。
化硼素（ＢＮ）容器の中のＢＮセッターの上に置き、Ｂ
Ｎよりなる矯正用基板で荷重を加えた状態で焼結炉の中
に設置し、不活性ガス雰囲気中でAlＮの焼結開始温度
（1800℃) まで加熱することによりAlＮ基板が作られて
いた。
【０００８】然し、脱バインダしたグリーンシートは極
めて脆いために脱バインダ炉から焼結炉のＢＮ容器に移
す際に破損が生じ易く、また、焼結に当たっては基板の
変形を防ぐために矯正用基板で荷重を加える必要がある
が、脱バインダ体が壊れやすいために矯正用基板の重量
が制限され、この傾向はグリーンシートの大きさが増す
に従って顕著となっている。
めて脆いために脱バインダ炉から焼結炉のＢＮ容器に移
す際に破損が生じ易く、また、焼結に当たっては基板の
変形を防ぐために矯正用基板で荷重を加える必要がある
が、脱バインダ体が壊れやすいために矯正用基板の重量
が制限され、この傾向はグリーンシートの大きさが増す
に従って顕著となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】AlＮ基板はその優れた
特性から Al2Ｏ3 基板に代わる材料として実用化が進め
られているが、基板が大型になるに従って収率が顕著に
低下している。そこで、製造収率を向上させることが課
題である。
特性から Al2Ｏ3 基板に代わる材料として実用化が進め
られているが、基板が大型になるに従って収率が顕著に
低下している。そこで、製造収率を向上させることが課
題である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題は所定の寸法
に打ち抜いた焼結助剤を含むAlＮグリーンシートと焼結
助剤を含まないAlＮグリーンシートとを用意し、焼結助
剤を含むAlＮグリーンシートを所定の枚数積層した後、
上下に焼結助剤を含まないAlＮグリーンシートを置き、
加圧して一体化させて単位の積層体を作り、次に、この
単位の積層体を複数枚積み重ねて前記の加圧力よりも少
ない加圧力で加圧して密着せしめ、次に、密着させた積
層体を脱バインダ炉に移して脱バインダ処理を行った
後、焼結炉に移し、不活性ガス雰囲気中で加熱してAlＮ
粒子を焼結させ、次に、焼結した複数の基板を取り出し
て研磨することを特徴としてAlＮ基板の製造方法を構成
することにより解決することができる。
に打ち抜いた焼結助剤を含むAlＮグリーンシートと焼結
助剤を含まないAlＮグリーンシートとを用意し、焼結助
剤を含むAlＮグリーンシートを所定の枚数積層した後、
上下に焼結助剤を含まないAlＮグリーンシートを置き、
加圧して一体化させて単位の積層体を作り、次に、この
単位の積層体を複数枚積み重ねて前記の加圧力よりも少
ない加圧力で加圧して密着せしめ、次に、密着させた積
層体を脱バインダ炉に移して脱バインダ処理を行った
後、焼結炉に移し、不活性ガス雰囲気中で加熱してAlＮ
粒子を焼結させ、次に、焼結した複数の基板を取り出し
て研磨することを特徴としてAlＮ基板の製造方法を構成
することにより解決することができる。
【００１１】
【作用】セラミック回路基板を構成するセラミック基板
の厚さは１ mm 程度であり、一方、基板の大きさは次第
に増加して200 mm角程度のものまで需要があるが、AlＮ
のように融点が2200℃と高く、焼結温度として1800℃の
高温を必要とする基板を収率よく製造することは極めて
難しい。
の厚さは１ mm 程度であり、一方、基板の大きさは次第
に増加して200 mm角程度のものまで需要があるが、AlＮ
のように融点が2200℃と高く、焼結温度として1800℃の
高温を必要とする基板を収率よく製造することは極めて
難しい。
【００１２】すなわち、変形のない基板を得るためには
焼結に当たって矯正用基板を載せる必要があるが、グリ
ーンシートの脱バインダ体の機械的強度が極めて弱いた
めに脱バインダ炉から焼結炉に移す過程で破損が生じ易
く、また、矯正用基板を載せる際、脱バインダ体に割
れ，ひびなどの破損が生じ易い。
焼結に当たって矯正用基板を載せる必要があるが、グリ
ーンシートの脱バインダ体の機械的強度が極めて弱いた
めに脱バインダ炉から焼結炉に移す過程で破損が生じ易
く、また、矯正用基板を載せる際、脱バインダ体に割
れ，ひびなどの破損が生じ易い。
【００１３】これを解決する方法として脱バインダ工程
で５〜30容量％のバインダを残留させてハンドリング性
を改良することも行なわれているが、このような残留バ
インダを含む脱バインダ体を焼結すると、残留バインダ
の飛散により焼結炉内が汚染されると共に基板内の炭素
（Ｃ）含有量が多くなり基板の特性が低下する。
で５〜30容量％のバインダを残留させてハンドリング性
を改良することも行なわれているが、このような残留バ
インダを含む脱バインダ体を焼結すると、残留バインダ
の飛散により焼結炉内が汚染されると共に基板内の炭素
（Ｃ）含有量が多くなり基板の特性が低下する。
【００１４】そこで、発明者はこの問題を解決する方法
として焼結助剤を含まないグリーンシートと焼結助剤を
含むグリーンシートを積層して焼結すると、焼結助剤を
含まないグリーンシートは焼結が余り進行しないことか
ら、容易に剥離する現象に着目した。
として焼結助剤を含まないグリーンシートと焼結助剤を
含むグリーンシートを積層して焼結すると、焼結助剤を
含まないグリーンシートは焼結が余り進行しないことか
ら、容易に剥離する現象に着目した。
【００１５】すなわち、AlＮ粉末と酸化イットリウム
（Ｙ2 Ｏ3 ）などの焼結助剤よりなる脱バインダ体を不
活性雰囲気中で加熱すると、両者は1600℃付近から反応
してAlＮ結晶粒上に固溶体を生じ、この存在によりAlＮ
結晶粒の焼結が加速されるが、焼結助剤がないと焼結の
進行は非常に遅くなる。一方、AlＮ基板の焼結に当たっ
て収率が悪いのは脱バインダ体の面積が大きな割りには
厚さが１ mm 程度と薄いためである。 そこで、発明者
等は図１に示すように、従来と同様に焼結助剤を含むグ
リーンシート１を複数枚重ねて必要とする厚さにしたも
のを作り、これをそのまゝ焼成するのではなく、焼結助
剤を含まないグリーンシート２を介して積層して単位の
積層体３を作り、（以上同図Ａ）次に、この単位の積層
体３を複数個積層して脱バインダ処理を行なってもハン
ドリング性の良い積層体４にして脱バインダと焼結を行
い、（以上同図Ｂ）、次に、焼結助剤を含まないグリー
ンシート位置で個々に分離し、AlＮ基板５を得るもので
ある。（以上同図Ｃ）そして、この後は従来と同様に基
板研磨を行なうことにより平坦な基板面をもつAlＮ基板
を得ることができる。
（Ｙ2 Ｏ3 ）などの焼結助剤よりなる脱バインダ体を不
活性雰囲気中で加熱すると、両者は1600℃付近から反応
してAlＮ結晶粒上に固溶体を生じ、この存在によりAlＮ
結晶粒の焼結が加速されるが、焼結助剤がないと焼結の
進行は非常に遅くなる。一方、AlＮ基板の焼結に当たっ
て収率が悪いのは脱バインダ体の面積が大きな割りには
厚さが１ mm 程度と薄いためである。 そこで、発明者
等は図１に示すように、従来と同様に焼結助剤を含むグ
リーンシート１を複数枚重ねて必要とする厚さにしたも
のを作り、これをそのまゝ焼成するのではなく、焼結助
剤を含まないグリーンシート２を介して積層して単位の
積層体３を作り、（以上同図Ａ）次に、この単位の積層
体３を複数個積層して脱バインダ処理を行なってもハン
ドリング性の良い積層体４にして脱バインダと焼結を行
い、（以上同図Ｂ）、次に、焼結助剤を含まないグリー
ンシート位置で個々に分離し、AlＮ基板５を得るもので
ある。（以上同図Ｃ）そして、この後は従来と同様に基
板研磨を行なうことにより平坦な基板面をもつAlＮ基板
を得ることができる。
【００１６】
【実施例】AlＮ粉末を100 重量部、焼結助剤としてＹ2
Ｏ3 を５重量部、バインダとしてボリビニルブチラール
（ＰＶＢ）を10重量部、可塑剤としてジプチルフタレー
ト（ＤＢＰ）を10重量部、分散媒としてエチルアルコー
ルを50重量部を加え、良く混練してスラリーを形成し
た。次に、ドクターブレードを用い、成形ギャップを50
0 μm とし、送り速度を2.0 ｍ／分として成形を行い、
グリーンシートを90 mm 角に打抜き、６層積層した。
Ｏ3 を５重量部、バインダとしてボリビニルブチラール
（ＰＶＢ）を10重量部、可塑剤としてジプチルフタレー
ト（ＤＢＰ）を10重量部、分散媒としてエチルアルコー
ルを50重量部を加え、良く混練してスラリーを形成し
た。次に、ドクターブレードを用い、成形ギャップを50
0 μm とし、送り速度を2.0 ｍ／分として成形を行い、
グリーンシートを90 mm 角に打抜き、６層積層した。
【００１７】一方、上記の組成から焼結助剤を含まない
材料を用い、全く同様にしてグリーンシートを作り、90
mm 角に打ち抜いたものを準備し、これを６層よりなる
積層体の上下に配置して40ＭPa,50 ℃,20 分の条件で加
圧し、厚さが1.6 mm の積層体とし、次に、この積層体
を10層積み重ね、５ＭPa,25 ℃,20 分の条件で加圧し、
約15 mm の厚さとした。
材料を用い、全く同様にしてグリーンシートを作り、90
mm 角に打ち抜いたものを準備し、これを６層よりなる
積層体の上下に配置して40ＭPa,50 ℃,20 分の条件で加
圧し、厚さが1.6 mm の積層体とし、次に、この積層体
を10層積み重ね、５ＭPa,25 ℃,20 分の条件で加圧し、
約15 mm の厚さとした。
【００１８】次に、この積層体を大気中で温度500 ℃で
４時間加熱して脱バインダし、この脱バインダ体をＢＮ
セッターに置くと共に上に厚さ５ mm の矯正用基板を置
きＢＮよりなる焼成容器にセットして焼結炉に置いた。
そして、１気圧のＮ2 ガスを供給しながら1800℃で３時
間の焼成を行って焼結させた。
４時間加熱して脱バインダし、この脱バインダ体をＢＮ
セッターに置くと共に上に厚さ５ mm の矯正用基板を置
きＢＮよりなる焼成容器にセットして焼結炉に置いた。
そして、１気圧のＮ2 ガスを供給しながら1800℃で３時
間の焼成を行って焼結させた。
【００１９】次に、この焼結体からAlＮ基板を分離した
が、破損することなく容易に分離することができ、この
10枚の基板について従来と同様にダイヤモンドディスク
による研磨とエメリー紙による研磨を行い、平滑な基板
を得ることができた。
が、破損することなく容易に分離することができ、この
10枚の基板について従来と同様にダイヤモンドディスク
による研磨とエメリー紙による研磨を行い、平滑な基板
を得ることができた。
【００２０】なお、基板の相対密度は99％, 熱伝導率は
180 Ｗ／ｍＫと良好であった。
180 Ｗ／ｍＫと良好であった。
【００２１】
【発明の効果】本発明の実施により、脱バインダ処理後
においてもハンドリング性が良いことから脱バインダ炉
から焼結炉に移行する工程における破損が少なく、ま
た、脱バインダ体の上に必要とする重量の矯正用基板を
おいて焼結を行なうことができることから、反りなどの
不良発生が少なく、製造収率よくAlＮ基板を作ることが
できる。
においてもハンドリング性が良いことから脱バインダ炉
から焼結炉に移行する工程における破損が少なく、ま
た、脱バインダ体の上に必要とする重量の矯正用基板を
おいて焼結を行なうことができることから、反りなどの
不良発生が少なく、製造収率よくAlＮ基板を作ることが
できる。
【図１】 本発明の実施法を示す断面図である。
１ 焼結助剤を含むグリーンシート ２ 焼結助剤を含まないグリーンシート ３ 単位の積層体 ４ 積層体 ５ AlＮ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 1/03 Ｌ 7011−4Ｅ
Claims (1)
- 【請求項１】 所定の寸法に打ち抜いた焼結助剤を含む
窒化アルミニウム・グリーンシート（１）と焼結助剤を
含まない窒化アルミニウム・グリーンシート（２）とを
用意し、前記焼結助剤を含む窒化アルミニウム・グリー
ンシート（１）を所定の枚数積層した後、上下に焼結助
剤を含まない窒化アルミニウム・グリーンシート（２）
を置き、加圧して一体化させて単位の積層体（３）を作
り、 次に、該単位の積層体（３）を複数枚積み重ね、加圧し
て密着せしめ、 次に、該密着させた積層体（４）に脱バインダ処理を行
った後、不活性ガス雰囲気中で加熱して焼結せしめ、 次に、焼結した複数の基板（５）を焼結助剤を含まない
窒化アルミニウム・グリーンシート（２）に対応する位
置で個々に分離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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6046246A JPH07257974A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP6046246A JPH07257974A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07257974A true JPH07257974A (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12741800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6046246A Withdrawn JPH07257974A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07257974A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107986794A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-04 | 上海大学 | 大尺寸氮化铝陶瓷基板的制备方法 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP6046246A patent/JPH07257974A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107986794A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-04 | 上海大学 | 大尺寸氮化铝陶瓷基板的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |