JPS6355187A - 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体 - Google Patents
金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体Info
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は窒化アルミニウム焼結体に関し、更に詳しくい
えば表面に信頼性の高い実用的な接合強度を備えた金属
化面を有する窒化アルミニウム焼結体に関するものであ
る。
えば表面に信頼性の高い実用的な接合強度を備えた金属
化面を有する窒化アルミニウム焼結体に関するものであ
る。
従来の技術
一般に、半導体装置あるいはこれらを利用する装置、機
器は、各種の能動・受動素子を含んでいるが、これらは
発熱の問題を内包している。従って、これ等素子等を安
定かつ信頼性良く動作させるためには、実装の際の最良
の熱設計を行うことが必要であり、これは半導体装置等
の設計、製作において極めて重要である。
器は、各種の能動・受動素子を含んでいるが、これらは
発熱の問題を内包している。従って、これ等素子等を安
定かつ信頼性良く動作させるためには、実装の際の最良
の熱設計を行うことが必要であり、これは半導体装置等
の設計、製作において極めて重要である。
更に、近年半導体装置の高速動作化、高集積化等の大き
な動向がみられ、特にＬＳＩなどでは集積度の向上が著
しい。このため基板材料の放熱性が重要視されるように
なってきた。
な動向がみられ、特にＬＳＩなどでは集積度の向上が著
しい。このため基板材料の放熱性が重要視されるように
なってきた。
一方、ＩＣ基板用セラミックスとしては従来アルミナが
用いられてきたが、従来のアルミナ焼結体の熱伝導率で
は放熱性が不十分てあり、ＩＣチップの発熱量の増大に
十分対応できなくなりつつある。そこで、このようなア
ルミナ基板に代わるものとして高熱伝導率を有する窒化
アルミニウムを用いた基板あるいはヒートシンクなどが
注目され、その実用化のために多数の研究がなされてい
る。
用いられてきたが、従来のアルミナ焼結体の熱伝導率で
は放熱性が不十分てあり、ＩＣチップの発熱量の増大に
十分対応できなくなりつつある。そこで、このようなア
ルミナ基板に代わるものとして高熱伝導率を有する窒化
アルミニウムを用いた基板あるいはヒートシンクなどが
注目され、その実用化のために多数の研究がなされてい
る。
この窒化アルミニウムは、本来材質的に高熱伝導性並び
に高絶縁性を有し、またベリリアとは違って毒性がない
ために、半導体工業において、特に絶縁材料やパッケー
ジ材料として有望視されている。
に高絶縁性を有し、またベリリアとは違って毒性がない
ために、半導体工業において、特に絶縁材料やパッケー
ジ材料として有望視されている。
窒化アルミニウム（ＡＩＮ）焼結体は熱伝導率が高いの
で、上記のように集積回路（ＩＣ）用基板として、ある
いはヒートシンクなどとして注目されている。しかしな
がら、このような興味ある特性を有する一方で、へＩＮ
焼結体は金属あるいはガラス質等との接合強度に問題が
ある。ところでこの焼結体はその表面に直接、市販され
ているメタライズペーストを塗布する厚膜法もしくは活
性金属または金属の薄膜を蒸着などの手法で形成する薄
膜法などを利用して、金属化層を付与した状態で使用す
ることが一般的である。しかしながら、このような方法
によっては実用に十分耐え得る接合強度を得ることはで
きず、実際には金属化前または金属化操作中に何等かの
手法で表面を改質し、他の例えば金属等との接合性を改
善する必要がある。
で、上記のように集積回路（ＩＣ）用基板として、ある
いはヒートシンクなどとして注目されている。しかしな
がら、このような興味ある特性を有する一方で、へＩＮ
焼結体は金属あるいはガラス質等との接合強度に問題が
ある。ところでこの焼結体はその表面に直接、市販され
ているメタライズペーストを塗布する厚膜法もしくは活
性金属または金属の薄膜を蒸着などの手法で形成する薄
膜法などを利用して、金属化層を付与した状態で使用す
ることが一般的である。しかしながら、このような方法
によっては実用に十分耐え得る接合強度を得ることはで
きず、実際には金属化前または金属化操作中に何等かの
手法で表面を改質し、他の例えば金属等との接合性を改
善する必要がある。
このようなＡＩＮ焼結体の表面改質のための従来法とし
ては、へＩＮ焼結体表面に酸化処理等を施して酸化物層
を形成する方法が知られている。即ち、例えば、ＡＩＮ
焼結体表面に８１０２、Ａｌ２Ｏ３、ムライト、Ｆｅ２
Ｏ３、ＣＩＪ等の酸化物層を形成する方法である。しか
しながら、上記の例示のような酸化物層はガラス層、ア
ルミナ層などに対しては良好な親和性を有し、強固な結
合を生ずるが、ＡＩＮ焼結体自体とは親和性が小さく、
信頼性に問題があるものと考えられる。
ては、へＩＮ焼結体表面に酸化処理等を施して酸化物層
を形成する方法が知られている。即ち、例えば、ＡＩＮ
焼結体表面に８１０２、Ａｌ２Ｏ３、ムライト、Ｆｅ２
Ｏ３、ＣＩＪ等の酸化物層を形成する方法である。しか
しながら、上記の例示のような酸化物層はガラス層、ア
ルミナ層などに対しては良好な親和性を有し、強固な結
合を生ずるが、ＡＩＮ焼結体自体とは親和性が小さく、
信頼性に問題があるものと考えられる。
発明が解決しようとする問題点
以上述べたように、電気絶縁性かつ熱伝導率が極めて良
好であることから、良好な放熱性が要求されるＩＣ絶縁
基板やヒートシンク材料として期待されるＡＩＮ焼結体
は、その表面を金属化して使用することが多いが、これ
らに対する接合強度の点で問題があった。そこで、上記
のような各種方法が考えられたが、いずれも不十分であ
り、実用性十分な金属化面を有するＡＩＮ焼結体はいま
のところ得られていない。
好であることから、良好な放熱性が要求されるＩＣ絶縁
基板やヒートシンク材料として期待されるＡＩＮ焼結体
は、その表面を金属化して使用することが多いが、これ
らに対する接合強度の点で問題があった。そこで、上記
のような各種方法が考えられたが、いずれも不十分であ
り、実用性十分な金属化面を有するＡＩＮ焼結体はいま
のところ得られていない。
即ち、従来のＡＩＮ焼結体とメタライズペースト（例え
ば、市販のフリット、ケミカルボンドタイプのもの）を
塗布する厚膜法では良好な接合強度を得ることができな
かった。これは該導体ペーストが元来Ａｌ２Ｏ３用であ
り、ＡＩＮ層とは反応性が良くないためである。
ば、市販のフリット、ケミカルボンドタイプのもの）を
塗布する厚膜法では良好な接合強度を得ることができな
かった。これは該導体ペーストが元来Ａｌ２Ｏ３用であ
り、ＡＩＮ層とは反応性が良くないためである。
また、酸化物層を形成させながら、もしくは形成後、金
属化を施す方法が知られているＡＩＮ焼結体表面の酸化
物処理が知られている。しかしながら、上記５ｉＯ７、
Ａｌ２Ｏ３、ムライト、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ等の酸化物
層はＡＩＮとの反応性に乏しい。また、たとえ反応層が
形成されたとしても、該反応層は本質的に酸化物層と類
似しているためにＡＩＮ表面との反応性は殆ど改善され
ず、従ってＡＩＮ焼結体との接合強度も改善されない。
属化を施す方法が知られているＡＩＮ焼結体表面の酸化
物処理が知られている。しかしながら、上記５ｉＯ７、
Ａｌ２Ｏ３、ムライト、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ等の酸化物
層はＡＩＮとの反応性に乏しい。また、たとえ反応層が
形成されたとしても、該反応層は本質的に酸化物層と類
似しているためにＡＩＮ表面との反応性は殆ど改善され
ず、従ってＡＩＮ焼結体との接合強度も改善されない。
更に、この酸化物処理は緻密性、膜の接合強度の点でも
問題がある。
問題がある。
即ち、ＡＩＮ表面の酸化物処理は、例えば以下のような
式で表わされ： ２ＡＩＮ＋□０２→ Ａｌ２Ｏ３＋Ｎ２ ↑該反応に
伴って窒素ガスが発生する場合があり、得られる酸化膜
は著しく多孔質の膜となる。
式で表わされ： ２ＡＩＮ＋□０２→ Ａｌ２Ｏ３＋Ｎ２ ↑該反応に
伴って窒素ガスが発生する場合があり、得られる酸化膜
は著しく多孔質の膜となる。
また、活性金属を用いた厚膜法、薄膜法によっても、十
分な接合強度を期待することは難しい。
分な接合強度を期待することは難しい。
即ち、これは窒化物と反応性が高い活性金属を用いた場
合でも、ＡＩＮが著しく化学的に安定であるために、こ
れらの間の十分な接合強度が１尋られず、結合が困難で
あることによるものと思われる。
合でも、ＡＩＮが著しく化学的に安定であるために、こ
れらの間の十分な接合強度が１尋られず、結合が困難で
あることによるものと思われる。
以上の如く、ＡＩＮ焼結体と金属化層を実用性十分な接
合強度とするだめの各種試みはいずれも満足すべきもの
ではなかった。従って、金属層もしくは金属酸化物等並
びにＡＩＮ焼結体両者に対して親和性を有する様な構造
を設定して、これらの間の結合を保証し、金属化層とＡ
ＩＮ焼結体の接合強度を改善し得るあらたな技術の開発
が切に望まれている。
合強度とするだめの各種試みはいずれも満足すべきもの
ではなかった。従って、金属層もしくは金属酸化物等並
びにＡＩＮ焼結体両者に対して親和性を有する様な構造
を設定して、これらの間の結合を保証し、金属化層とＡ
ＩＮ焼結体の接合強度を改善し得るあらたな技術の開発
が切に望まれている。
そこで、本発明の目的は絶縁性並びに放熱性に優れた金
属化層とＡＩＮ焼結体の接合強度を改善することにある
。即ち、接合強度が優れ、信頼性の高い金属化面を有す
るＡＩＮ焼結体を提供することにある。
属化層とＡＩＮ焼結体の接合強度を改善することにある
。即ち、接合強度が優れ、信頼性の高い金属化面を有す
るＡＩＮ焼結体を提供することにある。
問題点を解決するための手段
本発明者等は窒化アルミニウム焼結体のＩＣ用基板等と
しての実用化研究における上記の如き現状に鑑みて、上
記目的の金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体を得
るために種々検討・研究した結果、窒化アルミニウム焼
結体基板の金属化すべき表面上に該窒化アルミニウム焼
結体の焼結助剤の高濃度層を実現し、これを介して金属
化面を形成することが有利であることを見出し、本発明
に至った。
しての実用化研究における上記の如き現状に鑑みて、上
記目的の金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体を得
るために種々検討・研究した結果、窒化アルミニウム焼
結体基板の金属化すべき表面上に該窒化アルミニウム焼
結体の焼結助剤の高濃度層を実現し、これを介して金属
化面を形成することが有利であることを見出し、本発明
に至った。
即ち、本発明の金属化面を有する窒化アルミニウム焼結
体は、窒化アルミニウム焼結体基板と、その上に設けら
れた元素周期律表の第ＩＩＩａ族元素の酸化物またはそ
の混合物からなる該窒化アルミニウム用焼結助剤の高濃
度層（以下高濃度焼結助剤層ともいう）と、該高濃度層
を介して上記焼結体基板上に設けられた金属層とで構成
されることを特徴とするものである。
体は、窒化アルミニウム焼結体基板と、その上に設けら
れた元素周期律表の第ＩＩＩａ族元素の酸化物またはそ
の混合物からなる該窒化アルミニウム用焼結助剤の高濃
度層（以下高濃度焼結助剤層ともいう）と、該高濃度層
を介して上記焼結体基板上に設けられた金属層とで構成
されることを特徴とするものである。
本発明の金属化層を有するＡＩＮ焼結体において、まず
窒化アルミニウム焼結体基板としては、多量の気孔、不
純物等の欠陥を含まない良好な熱伝導率を有するもので
あることが重要である。
窒化アルミニウム焼結体基板としては、多量の気孔、不
純物等の欠陥を含まない良好な熱伝導率を有するもので
あることが重要である。
本発明の金属化面を有する窒化アルミニウム（ＡＩ Ｎ
”）焼結体において、上記焼結助剤の高濃度層材料と
して有用な第１ａ族元素としては、特にイツトリウム（
Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、カドリニウム（Ｇｄ）、ユウ
ロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、ホロニウム（
ＨＯ）またはイッテルビウム（Ｙｂ）を好ましい例とし
て挙げることができる。また、この高濃度助剤層の厚さ
は１〜１００μｍの範囲内の値とすることが好ましい。
”）焼結体において、上記焼結助剤の高濃度層材料と
して有用な第１ａ族元素としては、特にイツトリウム（
Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、カドリニウム（Ｇｄ）、ユウ
ロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、ホロニウム（
ＨＯ）またはイッテルビウム（Ｙｂ）を好ましい例とし
て挙げることができる。また、この高濃度助剤層の厚さ
は１〜１００μｍの範囲内の値とすることが好ましい。
このＡＩＮ焼結体表面に高濃度焼結助剤層を形成するた
めには、以下の如き様々な方法を採用することができる
。まず、例えば焼結助剤として酸化セリウムを、窒化ア
ルミニウム粉末に対して５〜ｌＱｗｔ％及び有機バイン
ダーを添加した後、混練して厚みが１〜ｌＱｍｍのグリ
ーンシートを作製する。
めには、以下の如き様々な方法を採用することができる
。まず、例えば焼結助剤として酸化セリウムを、窒化ア
ルミニウム粉末に対して５〜ｌＱｗｔ％及び有機バイン
ダーを添加した後、混練して厚みが１〜ｌＱｍｍのグリ
ーンシートを作製する。
このシートを適当な大きさに成形した後、脱バインダー
し、次いて１７００〜２２００℃の窒素中で３０〜１２
０分焼成する。焼成中、１６００℃以上で焼結助剤の酸
化セリウムが窒化アルミニウム粉末と反応して融液が生
じ、焼結を促進させる。しかしながら、その試料の焼結
が十分に完了しない間は多孔質であり、この毛細管を助
剤成分が通って表面へ拡散し、そして焼結が完了する。
し、次いて１７００〜２２００℃の窒素中で３０〜１２
０分焼成する。焼成中、１６００℃以上で焼結助剤の酸
化セリウムが窒化アルミニウム粉末と反応して融液が生
じ、焼結を促進させる。しかしながら、その試料の焼結
が十分に完了しない間は多孔質であり、この毛細管を助
剤成分が通って表面へ拡散し、そして焼結が完了する。
この様に５ｗｔ％含有していた助剤のうち、はとんどが
表面に拡散しているため焼結体内の助剤の濃度が大きく
低下して表面から１〜１００ μｍの深さまでは助剤の
濃度は大きく増加している。この拡散層の助剤成分は約
２０〜５Ｑｗｔ％と増加している。このため、拡散層の
助剤成分の量はグリーンシート作製時の焼結助剤の添加
量の他に、グリーンシートの厚み、焼結条件に大きく影
響される。焼結助剤としては、酸化セリウムの他に、窒
化アルミニウム用の焼結助剤であれば何ら差し扱えない
。
表面に拡散しているため焼結体内の助剤の濃度が大きく
低下して表面から１〜１００ μｍの深さまでは助剤の
濃度は大きく増加している。この拡散層の助剤成分は約
２０〜５Ｑｗｔ％と増加している。このため、拡散層の
助剤成分の量はグリーンシート作製時の焼結助剤の添加
量の他に、グリーンシートの厚み、焼結条件に大きく影
響される。焼結助剤としては、酸化セリウムの他に、窒
化アルミニウム用の焼結助剤であれば何ら差し扱えない
。
かくして形成された焼結助剤の高濃度層上には所定の金
属化面が与えられる。この金属化面の形成法、使用する
材質等については特に特殊なものである必要はなく、従
来公知の各種方法並びに材料のいずれを使用することも
可能である。例えば、金属化面をＡｕ、 Ａｇ５Ｐｔ、
Ｐｄおよびこれらの混合物などで形成する場合には、
例えばＡｕ、 Ａｕ−Ｐｔ、 Ｐｔ、Ａｇ、 Ａｇ−Ｐ
ｄなどのペーストをスクリーン印刷法でコーティングし
、次いで大気中、酸素雰囲気中あるいは窒素雰囲気中で
、約８５０〜９４０℃の範囲内の温度下で焼付けする厚
膜ペースト法に従って形成することができる。同様に金
属化（メタライズ）用材料がＭＯｌＭｏ ！Ａｕ５Ｃ
ｕまたはＷなどである場合にも厚膜ペースト法を利用す
ることができる。しかしながら、上記例示の材料は単な
る例示であって、これにより何等本発明を制限するもの
ではなく、以下の記載においても同様である。
属化面が与えられる。この金属化面の形成法、使用する
材質等については特に特殊なものである必要はなく、従
来公知の各種方法並びに材料のいずれを使用することも
可能である。例えば、金属化面をＡｕ、 Ａｇ５Ｐｔ、
Ｐｄおよびこれらの混合物などで形成する場合には、
例えばＡｕ、 Ａｕ−Ｐｔ、 Ｐｔ、Ａｇ、 Ａｇ−Ｐ
ｄなどのペーストをスクリーン印刷法でコーティングし
、次いで大気中、酸素雰囲気中あるいは窒素雰囲気中で
、約８５０〜９４０℃の範囲内の温度下で焼付けする厚
膜ペースト法に従って形成することができる。同様に金
属化（メタライズ）用材料がＭＯｌＭｏ ！Ａｕ５Ｃ
ｕまたはＷなどである場合にも厚膜ペースト法を利用す
ることができる。しかしながら、上記例示の材料は単な
る例示であって、これにより何等本発明を制限するもの
ではなく、以下の記載においても同様である。
また、本発明のＡＩＮ焼結体の金属化面は公知の各種薄
膜形成法を利用して実現することができ、好ましくは物
理蒸着法、例えば真空蒸着法、スパッタ法、イオンブレ
ーティング法などを利用して形成することができ、この
方法は、特に二層以上の積層構造の金属化面を形成する
際に有利であり、周期律表第ＩＶａ族元素（チタン（Ｔ
ｉ）、ジルコニウム（２ｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）
） ／ （ＭＯまたはｐｔ）／（ＮｉまたはＡｕ）、
例えばＴｉ／Ｍｏ／Ｎｉ、Ｔｉ／！Ｊｏ／ＡｕＸＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕ５２ｒ／Ｍｏ／Ｎｉ５Ｚｒ／Ｍｏ／Ａｕ５２
ｒ／Ｐｔ ／Ａｕなどの三層構造で実現できる。
膜形成法を利用して実現することができ、好ましくは物
理蒸着法、例えば真空蒸着法、スパッタ法、イオンブレ
ーティング法などを利用して形成することができ、この
方法は、特に二層以上の積層構造の金属化面を形成する
際に有利であり、周期律表第ＩＶａ族元素（チタン（Ｔ
ｉ）、ジルコニウム（２ｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）
） ／ （ＭＯまたはｐｔ）／（ＮｉまたはＡｕ）、
例えばＴｉ／Ｍｏ／Ｎｉ、Ｔｉ／！Ｊｏ／ＡｕＸＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕ５２ｒ／Ｍｏ／Ｎｉ５Ｚｒ／Ｍｏ／Ａｕ５２
ｒ／Ｐｔ ／Ａｕなどの三層構造で実現できる。
物理蒸着法の中では、特にイオンブレーティング法が、
堆積膜の密着性等において優れていることから好ましく
、また最下層即ち高濃度焼結助剤層と接する層としては
上記第■ａ族元素などの活性金属を用いることが有利で
あり、これらは酸素または元素周期律表第］］Ｊａ族元
素との化学親和性が高いことからＡＩＮ焼結体基板用焼
結助剤の高濃度層と強固な結合を形成するものと期待さ
れる。
堆積膜の密着性等において優れていることから好ましく
、また最下層即ち高濃度焼結助剤層と接する層としては
上記第■ａ族元素などの活性金属を用いることが有利で
あり、これらは酸素または元素周期律表第］］Ｊａ族元
素との化学親和性が高いことからＡＩＮ焼結体基板用焼
結助剤の高濃度層と強固な結合を形成するものと期待さ
れる。
作用
ＡＩＮは本来的にガラスあるいは金属との親和性が著し
く悪く、そのため優れた熱伝導率（放熱特性）並びに電
気絶縁性を有するにも拘らず、現在までのところ実用化
には程遠いものであった。即ち、ＡＩＮ焼結体をＩＣ用
基板、ヒートシンクなどの材料として応用可能なものと
するためには、これと金属等との親和性・濡れ性を改善
して、これらの間の高い密着強度を確保しなければなら
ない。
く悪く、そのため優れた熱伝導率（放熱特性）並びに電
気絶縁性を有するにも拘らず、現在までのところ実用化
には程遠いものであった。即ち、ＡＩＮ焼結体をＩＣ用
基板、ヒートシンクなどの材料として応用可能なものと
するためには、これと金属等との親和性・濡れ性を改善
して、これらの間の高い密着強度を確保しなければなら
ない。
そのための解決策として、既に述べたようにＡＩＮ焼結
体基板上に金属化面を施す前に酸化物等で表面処理を施
す方法が知られていたが、このような処理を施しても、
このような処理の結果得られた層とＡＩＮとの不整合性
のために十分な実用化し得るほどの密着強度を達成する
ことができず、しかもＡＩＮ焼結体を表面処理すること
は工程を複雑化し、得られる製品をコスト高なものとす
る。
体基板上に金属化面を施す前に酸化物等で表面処理を施
す方法が知られていたが、このような処理を施しても、
このような処理の結果得られた層とＡＩＮとの不整合性
のために十分な実用化し得るほどの密着強度を達成する
ことができず、しかもＡＩＮ焼結体を表面処理すること
は工程を複雑化し、得られる製品をコスト高なものとす
る。
以上述べた如き従来の金属化面を有するＡＩＮ焼結体の
作製においてみられた諸欠点は本発明に従って、金属化
すべき表面に焼結助剤が拡散した結果得られる高濃度焼
結剤層を有するＡＩＮ焼結体を使用することにより殆ど
解決される。
作製においてみられた諸欠点は本発明に従って、金属化
すべき表面に焼結助剤が拡散した結果得られる高濃度焼
結剤層を有するＡＩＮ焼結体を使用することにより殆ど
解決される。
一般に、焼結助剤は焼結すべき物質に対して化学的に親
和性の高い化合物から選ばれたものであるはずであり、
焼結助剤の高濃度層とＡＩＮ層との間には不整合性はな
いことが期待され、従ってこの高濃度層とＡＩＮ焼結体
とは殆ど“一体物”であると考えられる。即ち、助剤成
分はＡＩＮ粒子を十分に濡らし、良好な粒界組織を形成
するものと考えられる。従って、この粒界組織層によっ
て主として構成される領域、即ち高濃度焼結助剤層につ
いてもＡＩＮ焼結体と同等の機械的強度が認められ、こ
れらの間の不整合性は殆どないものと考えて差しつかえ
ない。しかも、助剤は第１［ａ族元素の酸化物であるた
め厚膜ペーストに含まれるガラス成分あるいは金属と極
めて濡れ性がよく、そのため金属化面と強固に接着する
ことができる。
和性の高い化合物から選ばれたものであるはずであり、
焼結助剤の高濃度層とＡＩＮ層との間には不整合性はな
いことが期待され、従ってこの高濃度層とＡＩＮ焼結体
とは殆ど“一体物”であると考えられる。即ち、助剤成
分はＡＩＮ粒子を十分に濡らし、良好な粒界組織を形成
するものと考えられる。従って、この粒界組織層によっ
て主として構成される領域、即ち高濃度焼結助剤層につ
いてもＡＩＮ焼結体と同等の機械的強度が認められ、こ
れらの間の不整合性は殆どないものと考えて差しつかえ
ない。しかも、助剤は第１［ａ族元素の酸化物であるた
め厚膜ペーストに含まれるガラス成分あるいは金属と極
めて濡れ性がよく、そのため金属化面と強固に接着する
ことができる。
即ち、例えば金属化面がＡｕ、 Ａｇ５Ｐｔ系、Ｍｏ、
ｉＡ。
ｉＡ。
−Ｍｎ、 ＣｕあるいはＷなどの場合にはこれらのペー
ストを塗布した後、適当な条件の下で焼成することによ
りペースト中に含まれているガラス成分あるいは金属成
分がＡＩＮ焼結体表面に析出している焼結助剤成分と反
応するか、あるいはこの助剤成分を介することで焼結体
表面の濡れ性が向上し、金属化面とＡＩＮ焼結体が高い
強度で接着しているものと考えられる。
ストを塗布した後、適当な条件の下で焼成することによ
りペースト中に含まれているガラス成分あるいは金属成
分がＡＩＮ焼結体表面に析出している焼結助剤成分と反
応するか、あるいはこの助剤成分を介することで焼結体
表面の濡れ性が向上し、金属化面とＡＩＮ焼結体が高い
強度で接着しているものと考えられる。
また、金属化面が第■ａ族元累／）４０またはＰｔ／Ａ
ｕまたはＮ１の三層構造を有するものである場合、その
最内層即ちＡＩＮ焼結体基板と直接あるいは高濃度焼結
助剤層を介してＡＩＮ基板と接する層としての活性化金
属層は上記高濃度層の助剤成分と強固に結合することで
高い接合強度が確保されるものと考えられる。
ｕまたはＮ１の三層構造を有するものである場合、その
最内層即ちＡＩＮ焼結体基板と直接あるいは高濃度焼結
助剤層を介してＡＩＮ基板と接する層としての活性化金
属層は上記高濃度層の助剤成分と強固に結合することで
高い接合強度が確保されるものと考えられる。
以上のいずれの場合においても、焼結助剤を構成してい
る第■ａ族元素およびこれと結合している酸素が、金属
化材料とＡ１．Ｎ焼結体との強固な接合に対して大きく
寄与していることは明らかである。このようにＡＩＮ焼
結体の金属化面側表面に高濃度焼結助剤層が存在するこ
とは極めて重要であり、その厚さも臨界的条件となる。
る第■ａ族元素およびこれと結合している酸素が、金属
化材料とＡ１．Ｎ焼結体との強固な接合に対して大きく
寄与していることは明らかである。このようにＡＩＮ焼
結体の金属化面側表面に高濃度焼結助剤層が存在するこ
とは極めて重要であり、その厚さも臨界的条件となる。
即ち、強固な接合を達成するのに最小限必要な高濃度層
の厚みは約１μｍ程度であり、一方該高濃度層の厚みが
約１００μｍを越えた場合にはこの高濃度層の存在のた
めにＡＩＮ焼結体の特徴である高熱伝導性が低下してし
まうという別の問題が生じてくる恐れがある。そこで、
本発明では該高濃度層の厚さを上記の如く１〜１００μ
ｍの範囲内に制限することにより、金属化面とＡ１焼結
体との高い接合強度を、ＡＩＮ焼結体固有の特性を損う
ことなく確保することを可能とした。
の厚みは約１μｍ程度であり、一方該高濃度層の厚みが
約１００μｍを越えた場合にはこの高濃度層の存在のた
めにＡＩＮ焼結体の特徴である高熱伝導性が低下してし
まうという別の問題が生じてくる恐れがある。そこで、
本発明では該高濃度層の厚さを上記の如く１〜１００μ
ｍの範囲内に制限することにより、金属化面とＡ１焼結
体との高い接合強度を、ＡＩＮ焼結体固有の特性を損う
ことなく確保することを可能とした。
かくして、接合強度の改善された本発明による金属化面
を有するＡＩＮ焼結体は、既に述べたＩＣ基板例えば高
耐圧ＩＣ（ＨＩＣ）、ヒートシンク等としてばかりでな
く、金属とＡＩＮ焼結体との複合材料が必要とされるあ
らゆる分野において有利に使用することができ、ＡＩＮ
の有する興味ある特性、即ち高熱伝導性、高電気絶縁性
並びに高い機械的強度を十分に発揮させることができる
。
を有するＡＩＮ焼結体は、既に述べたＩＣ基板例えば高
耐圧ＩＣ（ＨＩＣ）、ヒートシンク等としてばかりでな
く、金属とＡＩＮ焼結体との複合材料が必要とされるあ
らゆる分野において有利に使用することができ、ＡＩＮ
の有する興味ある特性、即ち高熱伝導性、高電気絶縁性
並びに高い機械的強度を十分に発揮させることができる
。
実施例
以下、実施例により本発明の金属化面を有するＡＩＮ焼
結体を更に具体的に説明すると共に、その奏する利点を
明らかにする。また製造例によってその製法を具体的に
説明する。しかしながら、本発明の範囲は以下の例によ
って何等制限されない。
結体を更に具体的に説明すると共に、その奏する利点を
明らかにする。また製造例によってその製法を具体的に
説明する。しかしながら、本発明の範囲は以下の例によ
って何等制限されない。
実施例１
添付第１図に、本発明に従う金属化面を有するへＩＮ焼
結体の構成を模式的に示したが、図から明らかな如＜、
ＡＩＮ焼結体１と、金属化面２と、これらの間に介在す
るＡＩＮ焼結体焼結助剤の高濃度層３とで構成される。
結体の構成を模式的に示したが、図から明らかな如＜、
ＡＩＮ焼結体１と、金属化面２と、これらの間に介在す
るＡＩＮ焼結体焼結助剤の高濃度層３とで構成される。
ここで、金属化面２は以下の製造例に示されるように様
々なものであり得、その厚さは従来公知のこの種の製品
における一般的範囲内の値とすることができる。
々なものであり得、その厚さは従来公知のこの種の製品
における一般的範囲内の値とすることができる。
製造例１
助剤としてＹ２Ｏ３、ＣａＣ２およびＧｄｚＯ３を５ｗ
ｔ％添加した拡散層（高濃度層）を有する。ＡＩＮ焼結
体に、ＡＵ、 Ａｕ−ｐｔ、 Ａｇ−Ｐｄペーストを厚
さ２５〜３０μｍ程度に塗布し、次いで大気中にて８５
０〜９４０℃で１０分間焼付けを行い、金属化面を有す
るＡＩＮ焼結体を形成した。かくしてｉ等だ金属面上に
０；８ｍｍφの軟銅線を半田付して引張強度を求め、以
下の表にまとめた。尚、表面に拡散層を有しない均一に
助剤（５ｗｔ％）が分散した焼結体に同様にメタライズ
したものをも作製し、これについても上記同様に引張強
度を測定し比較例として併せて表に示した。
ｔ％添加した拡散層（高濃度層）を有する。ＡＩＮ焼結
体に、ＡＵ、 Ａｕ−ｐｔ、 Ａｇ−Ｐｄペーストを厚
さ２５〜３０μｍ程度に塗布し、次いで大気中にて８５
０〜９４０℃で１０分間焼付けを行い、金属化面を有す
るＡＩＮ焼結体を形成した。かくしてｉ等だ金属面上に
０；８ｍｍφの軟銅線を半田付して引張強度を求め、以
下の表にまとめた。尚、表面に拡散層を有しない均一に
助剤（５ｗｔ％）が分散した焼結体に同様にメタライズ
したものをも作製し、これについても上記同様に引張強
度を測定し比較例として併せて表に示した。
製造例２
助剤として夫々Ｙ２Ｏ３、ＣａＣ２およびＧｄ２Ｏ３を
５ｗｔ％添加した拡散層を有する３種のＡＩＮ焼結体に
、Ｗ、 ！ｉｔｏ、 Ｍｏ ！Ａｎペーストを厚さ２
８〜３４μｍ程度に塗布し、弱還元雪囲気中で、前者は
１４５０〜１７４０℃、後者三者は１３１０〜１５２０
℃で３０分間焼付を行い、金属面を有するへＩＮ焼結体
を形成した。かくして得た金属面上に８１メツキ後、０
．８ｍｍφの軟銅線を半田付けして引張強度を求め、以
下の表にまとめた。
５ｗｔ％添加した拡散層を有する３種のＡＩＮ焼結体に
、Ｗ、 ！ｉｔｏ、 Ｍｏ ！Ａｎペーストを厚さ２
８〜３４μｍ程度に塗布し、弱還元雪囲気中で、前者は
１４５０〜１７４０℃、後者三者は１３１０〜１５２０
℃で３０分間焼付を行い、金属面を有するへＩＮ焼結体
を形成した。かくして得た金属面上に８１メツキ後、０
．８ｍｍφの軟銅線を半田付けして引張強度を求め、以
下の表にまとめた。
尚、表面に拡散層を有しない均一に助剤（５ｗｔ％）が
分散した焼結体に同様にメタライズしたものを作製し、
これらについても同様にして引張り強度を求め比較例と
して併せて表に示した。
分散した焼結体に同様にメタライズしたものを作製し、
これらについても同様にして引張り強度を求め比較例と
して併せて表に示した。
製造例３
助剤としてＹ ２０３、ＣｅＯ□およびＧｄ２Ｏ，を５
ｗｔ％添加した拡散層を有するＡＩＮ焼結体にＣｕペー
ストを厚さ１０〜１５μｍ程度に塗布し、非酸化性雰囲
気中９５０〜１０５０℃で、１０分間焼付を行い、金属
化面を有するＡＩＮ焼結体を形成した。この金属化面上
に、０．８＋ｎｌｌ１φの軟銅線を半田付けして引張強
度を求め、以下の表にまとめた。尚、表面に拡散層を有
しない均一に助剤（５ｗｔ％）が分散した焼結体に同様
にメタライズしたものを比較例として作製し、これら比
較例についても上記同様に引張強度を求め、結果を併せ
て表に示した。
ｗｔ％添加した拡散層を有するＡＩＮ焼結体にＣｕペー
ストを厚さ１０〜１５μｍ程度に塗布し、非酸化性雰囲
気中９５０〜１０５０℃で、１０分間焼付を行い、金属
化面を有するＡＩＮ焼結体を形成した。この金属化面上
に、０．８＋ｎｌｌ１φの軟銅線を半田付けして引張強
度を求め、以下の表にまとめた。尚、表面に拡散層を有
しない均一に助剤（５ｗｔ％）が分散した焼結体に同様
にメタライズしたものを比較例として作製し、これら比
較例についても上記同様に引張強度を求め、結果を併せ
て表に示した。
製造例４
助剤として夫々Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２およびＧｄｚＯｓを
５ｗｔ％添加した、拡散層を有する３種のＡＩＮ焼結体
にイオンブレーティング法でＴｉ ／Ｍｏ／Ｎ’１ＳＴ
ｉ ／Ｍ。
５ｗｔ％添加した、拡散層を有する３種のＡＩＮ焼結体
にイオンブレーティング法でＴｉ ／Ｍｏ／Ｎ’１ＳＴ
ｉ ／Ｍ。
／Ａｕ、 Ｔｉ ／Ｐｔ ／Ｎｉ、Ｔｉ ／Ｐｔ／Ａｕ
５２ｒ／Ｍｏ／Ｎｉ、 Ｚｒ／Ｍｏ／Ａｕ、 Ｚｒ／Ｐ
ｔ／Ｎｉ、Ｚｒ ／Ｐｔ ／Ａｕ、 Ｈｆ ／Ｍｏ ／
Ｎｉ。
５２ｒ／Ｍｏ／Ｎｉ、 Ｚｒ／Ｍｏ／Ａｕ、 Ｚｒ／Ｐ
ｔ／Ｎｉ、Ｚｒ ／Ｐｔ ／Ａｕ、 Ｈｆ ／Ｍｏ ／
Ｎｉ。
Ｈｆ ／Ｍｏ／Ａｕ５Ｈｆ ／Ｐｔ／Ｎｉ５Ｈｆ ／Ｐ
ｔ／Ａｕを３層構造で積層した。Ｔ１、Ｚｒ、 Ｈｆの
膜厚はＯ，，４〜０．５μｍ。
ｔ／Ａｕを３層構造で積層した。Ｔ１、Ｚｒ、 Ｈｆの
膜厚はＯ，，４〜０．５μｍ。
ＭＯｌｐｔの膜厚は０．３〜０．５μｍ５ＮｉＳＡｕの
膜厚は２．０〜２．５μｍとした。この金属面上に０．
８ｍｍφの軟銅線を半田付けして引張強度を求め、以下
の様にまとめた。尚、表面に拡散層を有しない、均一に
助剤（５ｗｔ％）が分散した焼結体に同様にメタライズ
したものを比較例として作製し、これら比較列について
も上記同様に引張強度を求め、結果を併せて表に示した
。
膜厚は２．０〜２．５μｍとした。この金属面上に０．
８ｍｍφの軟銅線を半田付けして引張強度を求め、以下
の様にまとめた。尚、表面に拡散層を有しない、均一に
助剤（５ｗｔ％）が分散した焼結体に同様にメタライズ
したものを比較例として作製し、これら比較列について
も上記同様に引張強度を求め、結果を併せて表に示した
。
（ｉ） ＡＩＮ （Ｙ２Ｏ，：５ｗｔ％）ａ、拡散層
の厚み（μｍ） １ メタライズ膜 Ｔｉ ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ ／
Ｍｏ ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ８．９
９．６（）内は比較例 （１，３）
（１，５）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
Ｚｒ／！、ｔｏ／Ｎｉ ２ｒ／Ｍｏ／Ａｕ９．４
９．２ ７．７ ７．９（１，２）
（１，１） （１，２） （１
，１）Ｚｒ／Ｐｔ／Ｎｉ ２ｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ
／！、ｌｏ／Ｎｉ ）Ｉｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．２７．３
６．３ ５．９（１，４） （
１，０） （１，１） （１，２）Ｈ
ｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ６．４ ６
．２ （１，１） （１，４） ｂ、拡散層の厚み（μｍ）１０ メタライズ膜 Ｔｉ ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ ／Ｉ
Ａｏ ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍ＋ｙ＋２） ８．
８ ９．４（）内は比較例 （１，１）
（１，０）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
Ｚｒ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｚｒ／！、ｌｏ／Ａｕ９．２
９．０ ？、９ ７．６（１，４）
（］、、３） （１，０） （１
，２）Ｚｒ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ
／Ｍｏ／Ｎｉ ｔｌｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．１ ７
．１ ６．２ ６．０（１，２）
（１，１） （１，２） （１，１）Ｈ
ｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ６．２ ６
．１ （１，１） ’（１，２） Ｃ４拡散層の厚み（μｍ）３５ メタライズ膜 Ｔｉ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｍｏ
／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ”） ８．３
８．６（）内は比較例 （１，１）（１，２）Ｔｉ
／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ Ｚｒ／Ｍｏ／Ｎ
ｉ Ｚｒ／！、ｌｏ／、Ａｕｇ、４ ８．２
７．４ ７．４（１，１） （１
，３） （０，９） （１，１）Ｚｒ
／Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ／Ｍｏ／Ｎ
ｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ７、１ ７．２ 、
６．１ ６．０（１，０） （１，２
） （０，９） （１，０）Ｈｆ／Ｐ
ｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ５．９ ６．０ （０，９） （１，１） （ｉｉ） ＡＩＮ （ＣｅＯ２： ５ｗｔ％）ａ、拡
散層の厚み（μｍ） １ メタライズ膜 Ｔｉ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｍｏ
／＾（引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９．４
９．３（）内は比較例 （１，１） （１
，４）Ｔｉ ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ ／Ｐｔ／Ａｕ
２ｒ／Ｍｏ／Ｎｉ ２ｒ／１．ｔｏ／Ａｕ９．１
９．２ ８．１ ８．０
（１，１） （１，２） （１，
０） （１，２）Ｚｒ／Ｐｔ／Ｎｉ ２
ｒ／Ｐｔ／Ａｕ ｔｌｆ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｈｆ／
Ｍｏ／Ａｕ８．２ ８．１ ６．
４ ６．２（１，３） （１，１
） （１，２） （１，３）Ｈｆ
／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ６．３
６．０ （１，２） （１，３） ｂ、拡散層の厚み（μｍ）１０ メタライズ膜 Ｔｉ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｍｏ／
Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９．１ ９
．２（）内は比較例 （０，９） （１，２）Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ Ｚｒ／Ｍｏ／
Ｎｉ ２ｒ／！、ｔｏ／Ａｕ９．４ ９：２
８．４ ８．３（１，１＞ （１，
３＞ （１，０） （１，１）２ｒ／
Ｐｔ／Ｎｉ ２ｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ／！、ｔｏ／
Ｎｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．０ ８．１
６．０ ６．２（１，２） （１，３）
（１，１） （１，２）Ｈｆ／Ｐｔ
／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ６．２ ６．１ （１，１） （１，３） Ｃ１拡散層の厚み（μｍ）３５ メタライズ膜 Ｔｉ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｍｏ
／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ’） ９．０
９．２（）内は比較例 （１，０） （０，
９）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ Ｚｒ／
Ｍｏ／Ｎｉ ２ｒ／Ｍｏ／Ａｕ９．１ ８．９
８．０８．２（１，１） （１，２）
（１，２） （１，０）２ｒ／Ｐｔ
／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ／Ｍｏ／Ｎｉ
Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．９ ８．１６．２
６．４（０，９） （１，１） （０
，９） （１，１）Ｈｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ
／Ｐｔ／Ａｕ６．０ ６．１ （０，８） （１，２） （ｉｉｉ） ＡＩＮ （Ｇｄ２０３： ５ｗｔ％）ａ、
拡散層の厚み（μｍ） １ メタライズ膜 Ｔｉ ／Ｍｏ ／Ｎｉ Ｔｉ
／）Ａｏ ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９
．７ ９．６（）内は比較例 （１，１）
（１，２）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
２ｒ／Ｍｏ／Ｎｉ ２ｒ／Ｍｏ／Ａｕ９．４
９．５ ８．５ ８．３（０，９）
（１，０） （１，１） （
１，０）Ｚｒ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈ
ｆ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ８．５ ８
．１ ？、２ ７．１（１，２）
（０，９） （０，９） （１，
１）Ｈｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．２
７．４ （１，０） （０，９） ｂ、拡散層の厚み（μｍ） １０ 。
の厚み（μｍ） １ メタライズ膜 Ｔｉ ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ ／
Ｍｏ ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ８．９
９．６（）内は比較例 （１，３）
（１，５）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
Ｚｒ／！、ｔｏ／Ｎｉ ２ｒ／Ｍｏ／Ａｕ９．４
９．２ ７．７ ７．９（１，２）
（１，１） （１，２） （１
，１）Ｚｒ／Ｐｔ／Ｎｉ ２ｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ
／！、ｌｏ／Ｎｉ ）Ｉｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．２７．３
６．３ ５．９（１，４） （
１，０） （１，１） （１，２）Ｈ
ｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ６．４ ６
．２ （１，１） （１，４） ｂ、拡散層の厚み（μｍ）１０ メタライズ膜 Ｔｉ ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ ／Ｉ
Ａｏ ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍ＋ｙ＋２） ８．
８ ９．４（）内は比較例 （１，１）
（１，０）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
Ｚｒ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｚｒ／！、ｌｏ／Ａｕ９．２
９．０ ？、９ ７．６（１，４）
（］、、３） （１，０） （１
，２）Ｚｒ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ
／Ｍｏ／Ｎｉ ｔｌｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．１ ７
．１ ６．２ ６．０（１，２）
（１，１） （１，２） （１，１）Ｈ
ｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ６．２ ６
．１ （１，１） ’（１，２） Ｃ４拡散層の厚み（μｍ）３５ メタライズ膜 Ｔｉ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｍｏ
／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ”） ８．３
８．６（）内は比較例 （１，１）（１，２）Ｔｉ
／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ Ｚｒ／Ｍｏ／Ｎ
ｉ Ｚｒ／！、ｌｏ／、Ａｕｇ、４ ８．２
７．４ ７．４（１，１） （１
，３） （０，９） （１，１）Ｚｒ
／Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ／Ｍｏ／Ｎ
ｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ７、１ ７．２ 、
６．１ ６．０（１，０） （１，２
） （０，９） （１，０）Ｈｆ／Ｐ
ｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ５．９ ６．０ （０，９） （１，１） （ｉｉ） ＡＩＮ （ＣｅＯ２： ５ｗｔ％）ａ、拡
散層の厚み（μｍ） １ メタライズ膜 Ｔｉ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｍｏ
／＾（引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９．４
９．３（）内は比較例 （１，１） （１
，４）Ｔｉ ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ ／Ｐｔ／Ａｕ
２ｒ／Ｍｏ／Ｎｉ ２ｒ／１．ｔｏ／Ａｕ９．１
９．２ ８．１ ８．０
（１，１） （１，２） （１，
０） （１，２）Ｚｒ／Ｐｔ／Ｎｉ ２
ｒ／Ｐｔ／Ａｕ ｔｌｆ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｈｆ／
Ｍｏ／Ａｕ８．２ ８．１ ６．
４ ６．２（１，３） （１，１
） （１，２） （１，３）Ｈｆ
／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ６．３
６．０ （１，２） （１，３） ｂ、拡散層の厚み（μｍ）１０ メタライズ膜 Ｔｉ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｍｏ／
Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９．１ ９
．２（）内は比較例 （０，９） （１，２）Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ Ｚｒ／Ｍｏ／
Ｎｉ ２ｒ／！、ｔｏ／Ａｕ９．４ ９：２
８．４ ８．３（１，１＞ （１，
３＞ （１，０） （１，１）２ｒ／
Ｐｔ／Ｎｉ ２ｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ／！、ｔｏ／
Ｎｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．０ ８．１
６．０ ６．２（１，２） （１，３）
（１，１） （１，２）Ｈｆ／Ｐｔ
／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ６．２ ６．１ （１，１） （１，３） Ｃ１拡散層の厚み（μｍ）３５ メタライズ膜 Ｔｉ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｍｏ
／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ’） ９．０
９．２（）内は比較例 （１，０） （０，
９）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ Ｚｒ／
Ｍｏ／Ｎｉ ２ｒ／Ｍｏ／Ａｕ９．１ ８．９
８．０８．２（１，１） （１，２）
（１，２） （１，０）２ｒ／Ｐｔ
／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ／Ｍｏ／Ｎｉ
Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．９ ８．１６．２
６．４（０，９） （１，１） （０
，９） （１，１）Ｈｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ
／Ｐｔ／Ａｕ６．０ ６．１ （０，８） （１，２） （ｉｉｉ） ＡＩＮ （Ｇｄ２０３： ５ｗｔ％）ａ、
拡散層の厚み（μｍ） １ メタライズ膜 Ｔｉ ／Ｍｏ ／Ｎｉ Ｔｉ
／）Ａｏ ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９
．７ ９．６（）内は比較例 （１，１）
（１，２）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
２ｒ／Ｍｏ／Ｎｉ ２ｒ／Ｍｏ／Ａｕ９．４
９．５ ８．５ ８．３（０，９）
（１，０） （１，１） （
１，０）Ｚｒ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈ
ｆ／Ｍｏ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ８．５ ８
．１ ？、２ ７．１（１，２）
（０，９） （０，９） （１，
１）Ｈｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ７．２
７．４ （１，０） （０，９） ｂ、拡散層の厚み（μｍ） １０ 。
メタライズ膜 Ｔｉ／！、ｌｏ／Ｎｉ Ｔｉ／
Ｍｏ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９．８
９．６（）内は比較例 （０，９）（１，２）
Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ Ｚｒ／Ｍｏ
／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ９．６ ９．７
８．６ ８．４（１，０） （０，
９） （１，１） （１，１）Ｚｒ／
Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ／Ｍｏ／Ｎｉ
Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ８．５ ８．２ ７
，３ ７．１（１，２） （１，０）
（１，０） （１，０）Ｈｆ／Ｐｔ／
Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ７．３ ７．２ （０，９） （０，９） Ｃ０拡散層の厚み（μｍ）３５ メタライズ膜 Ｔｉ ／Ｍｏ ／Ｎｉ Ｔｉ
／Ｍｏ ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９．
４ ９．５（）内は比較例 （１，０）
（１，２）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
Ｚｒ／Ｍｏ／Ｎｉ ２ｒ／Ｍｏ／Ａｕ９．２
９．４ ８．３ ８．４（１，２）
（１，１） （０，９） （１
，０）２ｒ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ
／Ｍｏ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ８．６ ８．
３ ７．１ ７．０（１，０）
（１，１） （１，２） （１，１）
Ｈｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ７．２
７．３ （０，９） （０，８） 発明の効果 以上詳しく述べたように、本発明の金属化面を有するＡ
ＩＮ焼結体基板においては、ＡＩＮ焼結体自体並びにそ
の上に適用される金属化材料のいずれに対しても化学的
親和性、即ち濡れ性が良好である焼結助剤の高濃度層を
設けたことにより、これら両者の接合強度が著しく改善
され、しかも該高濃度層の厚さを所定の範囲内に限定す
ることによりＡＩＮ焼結体自体の固有の特性、即ち高い
電気絶縁性、熱伝導性並びに機械強度を十分に保持させ
、かつ発揮させることができる。
Ｍｏ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９．８
９．６（）内は比較例 （０，９）（１，２）
Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ Ｚｒ／Ｍｏ
／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ９．６ ９．７
８．６ ８．４（１，０） （０，
９） （１，１） （１，１）Ｚｒ／
Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ／Ｍｏ／Ｎｉ
Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ８．５ ８．２ ７
，３ ７．１（１，２） （１，０）
（１，０） （１，０）Ｈｆ／Ｐｔ／
Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ７．３ ７．２ （０，９） （０，９） Ｃ０拡散層の厚み（μｍ）３５ メタライズ膜 Ｔｉ ／Ｍｏ ／Ｎｉ Ｔｉ
／Ｍｏ ／Ａｕ引張強度（Ｋｇ／ｍｍ２） ９．
４ ９．５（）内は比較例 （１，０）
（１，２）Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
Ｚｒ／Ｍｏ／Ｎｉ ２ｒ／Ｍｏ／Ａｕ９．２
９．４ ８．３ ８．４（１，２）
（１，１） （０，９） （１
，０）２ｒ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｚｒ／Ｐｔ／Ａｕ Ｈｆ
／Ｍｏ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕ８．６ ８．
３ ７．１ ７．０（１，０）
（１，１） （１，２） （１，１）
Ｈｆ／Ｐｔ／Ｎｉ Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕ７．２
７．３ （０，９） （０，８） 発明の効果 以上詳しく述べたように、本発明の金属化面を有するＡ
ＩＮ焼結体基板においては、ＡＩＮ焼結体自体並びにそ
の上に適用される金属化材料のいずれに対しても化学的
親和性、即ち濡れ性が良好である焼結助剤の高濃度層を
設けたことにより、これら両者の接合強度が著しく改善
され、しかも該高濃度層の厚さを所定の範囲内に限定す
ることによりＡＩＮ焼結体自体の固有の特性、即ち高い
電気絶縁性、熱伝導性並びに機械強度を十分に保持させ
、かつ発揮させることができる。
更に、本発明において助剤として周期律表第■ａ族元素
の酸化物を選ぶことにより、この物質の高濃度層と厚膜
ペースト中のガラス成分もしくは金属と、あるいはまた
薄膜法によるＴＩ、Ｚｒ５Ｈｆの蒸着膜と強固に結合し
、実用化するのに十分な接合強度を持つ金属化ＡＩＮ焼
結体製品を得ることができる。
の酸化物を選ぶことにより、この物質の高濃度層と厚膜
ペースト中のガラス成分もしくは金属と、あるいはまた
薄膜法によるＴＩ、Ｚｒ５Ｈｆの蒸着膜と強固に結合し
、実用化するのに十分な接合強度を持つ金属化ＡＩＮ焼
結体製品を得ることができる。
添付第１図は、本発明の金属化面を有するＡＩＮ焼結体
の構造を模式的に断面図で示したものである。 （主な参照番号） １・・ＡＩＮ焼結体、 ２・・金属化層、３・・高濃度
焼結助剤層、
の構造を模式的に断面図で示したものである。 （主な参照番号） １・・ＡＩＮ焼結体、 ２・・金属化層、３・・高濃度
焼結助剤層、
Claims (7)
- （１）窒化アルミニウム焼結体基板と、その上に形成さ
れた元素周期律表第IIIａ族元素の酸化物からなる該窒
化アルミニウム用焼結助剤の高濃度層と、該高濃度焼結
助剤層を介して上記基板上に設けられた金属層とで構成
されることを特徴とする金属化面を有する窒化アルミニ
ウム焼結体。 - （２）上記高濃度焼結助剤層が１〜１００μｍの範囲内
の厚さを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体。 - （３）上記第IIIａ族元素がイットリウム、セリウム、
カドリニウム、ユーロピウム、サマリウム、ホロニウム
またはイッテルビウムであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項に記載の金属化面を有する窒
化アルミニウム焼結体。 - （４）上記焼結助剤層は焼結の際に均一に分散してした
焼結助剤が毛管現象によって拡散されることによって形
成されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項〜第３項のいずれか１項に記載の金属化面を有する
窒化アルミニウム焼結体。 - （５）上記金属層がＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄからなる群
から選ばれた少なくとも１種の金属からなるものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいず
れか１項に記載の金属化面を有する窒化アルミニウム焼
結体。 - （６）上記金属層がＭｏ、Ｍｏ−Ｍｎ、ＣｕあるいはＷ
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項
のいずれか１項に記載の金属化面を有する窒化アルミニ
ウム焼結体。 - （７）上記金属層が、上記窒化アルミニウム焼結体の表
面側から（第IVａ族の元素）／（ＭｏまたはＰｔ）／（
ＮｉまたはＡｕ）の順に設けられた三層構造を有するも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４
項のいずれか１項に記載の金属化面を有する窒化アルミ
ニウム焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61199546A JPH0712993B2 (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61199546A JPH0712993B2 (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6355187A true JPS6355187A (ja) | 1988-03-09 |
| JPH0712993B2 JPH0712993B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=16409624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61199546A Expired - Lifetime JPH0712993B2 (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712993B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101693010B1 (ko) * | 2016-04-26 | 2017-01-06 | (주)씨엠코리아 | 확산 반응층이 형성되는 질화알루미늄 모재 제조방법 및 그 질화알루미늄 모재 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62197373A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-09-01 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウム焼結体のメタライズ方法 |
| JPS62207789A (ja) * | 1986-03-08 | 1987-09-12 | 日本特殊陶業株式会社 | 窒化アルミニウム製基材の表面構造及びその製造法 |
| JPS6355179A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-03-09 | 日立金属株式会社 | 窒化アルミニウム焼結体とその表面処理方法 |
-
1986
- 1986-08-26 JP JP61199546A patent/JPH0712993B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62197373A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-09-01 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウム焼結体のメタライズ方法 |
| JPS62207789A (ja) * | 1986-03-08 | 1987-09-12 | 日本特殊陶業株式会社 | 窒化アルミニウム製基材の表面構造及びその製造法 |
| JPS6355179A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-03-09 | 日立金属株式会社 | 窒化アルミニウム焼結体とその表面処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0712993B2 (ja) | 1995-02-15 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |