JPS6369786A - Manufacture of aluminum nitride base sheet with metallized layer - Google Patents

Manufacture of aluminum nitride base sheet with metallized layer

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JPS6369786A
JPS6369786A JP21057286A JP21057286A JPS6369786A JP S6369786 A JPS6369786 A JP S6369786A JP 21057286 A JP21057286 A JP 21057286A JP 21057286 A JP21057286 A JP 21057286A JP S6369786 A JPS6369786 A JP S6369786A
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JP
Japan
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aluminum nitride
metallized layer
manufacture
base sheet
nitride base
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JP21057286A
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Japanese (ja)
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正浩 伊吹山
明 宮井
保宏 大橋
征彦 中島
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns

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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、メタライズ層をもった窒化アルミニウム基板
の製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum nitride substrate having a metallized layer.

(従来の技術) 窒化アルミニウムは、高熱伝導性かつ絶縁性であること
から、電子部品のセラミック基板として検討されている
。通常、セラミック基板は、表面に電気伝導性のパター
ンを焼き付けるか、あるいはハンダ付は可能なメタライ
ズ層を形成させて使用される。
(Prior Art) Aluminum nitride is being considered as a ceramic substrate for electronic components because of its high thermal conductivity and insulating properties. Ceramic substrates are usually used by baking an electrically conductive pattern onto the surface or forming a metallized layer that can be soldered.

窒化アルミニウム基板のメタライズは、まだ確立された
技術はなく実用化にいたっていない。その理由は、アル
ミナ等の酸化物セラミックのメタライズ法については、
次のような技術があるが、それらを単に窒化アルミニウ
ムに適用しても、実用的な密着強度が得られないからで
ある。
There is no established technology for metallizing aluminum nitride substrates, and it has not yet been put to practical use. The reason is that regarding the metallization method of oxide ceramics such as alumina,
Although there are the following techniques, simply applying them to aluminum nitride does not provide practical adhesion strength.

■ モリブデン−マンガンペーストを基板に印刷し、湿
潤水素あるいは湿潤水素/窒素混合ガス中で焼成し回路
を形成する方法。
■ A method in which a circuit is formed by printing molybdenum-manganese paste on a substrate and firing it in wet hydrogen or a wet hydrogen/nitrogen mixed gas.

■ A g / P d 、 A g / P t 、
 A u 、 Cuの金属微粉末をガラスフリフト、有
機バインダー等と混合しペースト化したものを、基板に
印刷、焼成することによって、回路を形成する方法。
■ A g / P d, A g / P t,
A method of forming a circuit by mixing A u , Cu metal fine powder with glass lift, organic binder, etc. to form a paste, printing it on a substrate, and firing it.

■ セラミック基板に銅板を置き、反応性雰囲気中で加
熱する方法。
■ A method in which a copper plate is placed on a ceramic substrate and heated in a reactive atmosphere.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明者は、十分に高い密着強度を備えた窒化アルミニ
ウム基板の卑金属によるメタライズ法について種々検討
した結果、焼成雰囲気を炭素を含む雰囲気にすればよい
ことを見い出し本発明を完成した。
(Problems to be Solved by the Invention) As a result of various studies on the metallization method using base metals for aluminum nitride substrates with sufficiently high adhesion strength, the inventor found that the firing atmosphere should be an atmosphere containing carbon. Heading Completing the Invention.

(問題点を解決するための手段) すなわち、本発明は、窒化アルミニウム基板に卑金属を
含むペーストを塗布した後、一酸化炭素及び/又は二酸
化炭素を含む雰囲気中で焼成することを特徴とするメタ
ライズ層をもった窒化アル・  ミニラム基板の製法で
ある。
(Means for Solving the Problems) That is, the present invention provides a metallization method characterized by applying a paste containing a base metal to an aluminum nitride substrate and then firing it in an atmosphere containing carbon monoxide and/or carbon dioxide. This is a method for manufacturing a layered aluminum nitride miniram substrate.

以下、さらに詳しく本発明について説明する。The present invention will be explained in more detail below.

卑金属ペーストとは、卑金属粉末を金属成分として含ん
でいるペーストのことである。卑金属としては、一般に
は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガ
ン(Mn)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の粉末が用
いられるが、これらに限定されるものではない。この他
に微量の無機添加物として、T s 、、 S r 、
A A 、T a 、Cr %Nb等の金属又は化合物
が使用されることもある。
A base metal paste is a paste containing base metal powder as a metal component. As the base metal, powders of tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), copper (Cu), and nickel (Ni) are generally used, but are not limited to these. In addition, trace amounts of inorganic additives include T s , S r ,
Metals or compounds such as A A , T a , Cr%Nb may also be used.

これらの無機添加物の中にあっても、TiとNb、特に
Nbは密着強度の付与効果にすぐれている。
Among these inorganic additives, Ti and Nb, especially Nb, are excellent in the effect of imparting adhesion strength.

これらの卑金属成分の好適な割合を示すと、W又はMo
72〜99重量%、Mn0.9〜19重量%及びTi又
はT+化合物例えば水素化チタンθ〜9重量%、もしく
はW又はMo78〜95重量%、Mn4〜21重量%及
びNb0〜10重量%などである。
The preferred proportions of these base metal components are W or Mo
72-99% by weight, Mn 0.9-19% by weight and Ti or T+ compounds such as titanium hydride θ-9% by weight, or W or Mo 78-95% by weight, Mn 4-21% by weight and Nb 0-10% by weight, etc. be.

卑金属以外のペースト成分としては、有機溶剤、ビヒク
ル、分散剤等があるが、これらは一般に用いられるテレ
ピネオール、ブチルカルピトール、エチルセルロース、
メチルセルロース、ポリメタクリル酸エステル等でよい
Paste components other than base metals include organic solvents, vehicles, dispersants, etc., but these include commonly used terpineol, butyl calpitol, ethyl cellulose,
Methyl cellulose, polymethacrylic acid ester, etc. may be used.

一酸化炭素、二酸化炭素は、市販のボンベガスを使用し
てもよいが、窒素、水素、アルゴン等の非酸化性ガスと
併用するのが望ましい。その際の濃度としては、−酸化
炭素については、50容量%以上特に60〜80容量%
であり、二酸化炭素については、0.5〜50容量%特
に2〜10容量%である。但しNiペーストの場合は一
酸化炭素の使用は好ましくない。
Although commercially available cylinder gases may be used for carbon monoxide and carbon dioxide, it is desirable to use them in combination with non-oxidizing gases such as nitrogen, hydrogen, and argon. The concentration at that time is - for carbon oxide, 50% by volume or more, especially 60 to 80% by volume.
and for carbon dioxide, it is 0.5 to 50% by volume, especially 2 to 10% by volume. However, in the case of Ni paste, it is not preferable to use carbon monoxide.

卑金属ペーストを窒化アルミニウム基板上に塗布する方
法としては、スクリーン印刷が好ましいが、これに限定
する必要はなく、インクジェット方式、ローラー印刷、
はけ塗り等何を用いてもよい。ペーストを塗布した窒化
アルミニウム基板は、乾燥器にて溶剤を揮発させ、その
後、連続式ベルト炉、プッシャー炉もしくはバッチ焼成
炉等にて焼成する。焼成時に窒化アルミニウム基板は、
MoやA 11203等の高融点金属や、耐火性のある
セラミック製の治具に収納しておくのが望ましい。焼成
温度としては、通常の名々のペーストの焼成温度でよく
、Cu ’−,N tの場合は850〜1300℃程度
、W、Moの場合は1,100〜1、700℃程度であ
る。
Screen printing is preferred as the method for applying the base metal paste onto the aluminum nitride substrate, but there is no need to limit it to this; inkjet methods, roller printing,
You can use any method such as brushing. The aluminum nitride substrate coated with the paste is subjected to volatilization of the solvent in a dryer, and then fired in a continuous belt furnace, pusher furnace, batch firing furnace, or the like. During firing, the aluminum nitride substrate
It is preferable to store it in a jig made of a high-melting point metal such as Mo or A 11203, or a fire-resistant ceramic. The firing temperature may be the usual firing temperature of famous pastes, which is about 850 to 1,300°C in the case of Cu'- and Nt, and about 1,100 to 1,700°C in the case of W and Mo.

窒化アルミニウム基板は焼結前のグリーンシートであっ
てもよく、その場合は、適当な条件下で脱バインダーを
行った後、1600〜1900℃で焼成するのがよい。
The aluminum nitride substrate may be a green sheet before sintering, and in that case, it is preferable to remove the binder under appropriate conditions and then sinter at 1600 to 1900°C.

なお、窒化アルミニウム基板としては、常法により製造
されたものが好ましく使用される。
Note that as the aluminum nitride substrate, one manufactured by a conventional method is preferably used.

(実施例) 以下、実施例をあげてさらに具体的に説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 表に示す種々のペーストをスクリーン印刷により、21
n0Ffflのパターン9ケを25m角、0.651m
厚みの窒化アルミニウム基板に印刷し、120℃で10
分間熱風乾燥器で乾燥した後、シリコニント炉の内径5
0φのAjl!ZOff製炉心管の中にセントした。
Example 1 Various pastes shown in the table were screen printed to produce 21
9 patterns of n0Fffl 25m square, 0.651m
Printed on a thick aluminum nitride substrate and heated at 120℃ for 10
After drying in a hot air dryer for 5 minutes,
0φ Ajl! It was placed in a ZOff furnace tube.

これに、表に示すガスを200mβ/分で流通しながら
所定温度まで界温し所定時間保持後冷却して取出した。
The gas shown in the table was circulated through the gas at a rate of 200 mβ/min to reach a predetermined temperature, held for a predetermined time, and then cooled and taken out.

これに、実験隘1〜5については、無電解Niメッキを
施し、また実験隘6〜8についてはそのまま2fl角の
メタライズパッドに先端を曲げた0、6flφのスズメ
ッキ銅線をハンダ付けし、該スズメッキ銅線を50fi
Z分の速度で引張る方法により、密着強度を測定した。
For Experiments 1 to 5, electroless Ni plating was applied, and for Experiments 6 to 8, a 0.6flφ tin-plated copper wire with a bent tip was soldered to a 2fl square metallized pad. 50fi tin plated copper wire
Adhesion strength was measured by a method of pulling at a speed of Z minutes.

その結果の9ケの平均値を表に示す。The average value of the nine results is shown in the table.

なお、使用したペーストは、金属成分2gにPMMAを
30ffi量%含むトルエン溶液0.5 cc及びテレ
ピネオール0.5 ccを混合したものである。
The paste used was a mixture of 2 g of the metal component, 0.5 cc of a toluene solution containing 30ffi of PMMA, and 0.5 cc of terpineol.

比較例として、雰囲気ガスのみを、実験隘1〜5につい
てはN、(40)とH2(60)の混合ガスに、また実
験隘6〜8についてはNz(100)にそれぞれ変えた
場合を示した。
As a comparative example, the case where only the atmospheric gas was changed to a mixed gas of N, (40) and H2 (60) for experimental positions 1 to 5, and to Nz (100) for experimental positions 6 to 8 is shown. Ta.

以下余白 破断面を観察したところ、本発明例の全ては基板内部で
おきていたが、比較例はメタライズ層と窒化アルミニウ
ム基板の界面でおきていた。
When the margin fracture surface was observed below, it was found that in all of the examples of the present invention, the fracture occurred inside the substrate, but in the comparative example, the fracture occurred at the interface between the metallized layer and the aluminum nitride substrate.

実施例2 実験11h2及び実験隘4において、さらに金属成分と
して、NbをMoとMnの合計量に対して2重量%配合
したペーストを用いたところ、密着強度は、それぞれ4
.7 kg、 4.2 kgとなった。
Example 2 In Experiment 11h2 and Experiment No. 4, when a paste containing 2% by weight of Nb as a metal component based on the total amount of Mo and Mn was used, the adhesion strength was 4.
.. 7 kg, 4.2 kg.

(発明の効果) 本発明によれば、窒化アルミニウム基板に、十分に高い
密着強度をもったメタライズ層を形成させることができ
、しかもそのメタライズ層は十分に緻密化される。
(Effects of the Invention) According to the present invention, a metallized layer having sufficiently high adhesion strength can be formed on an aluminum nitride substrate, and the metallized layer can be sufficiently densified.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、窒化アルミニウム基板に卑金属を含むペーストを塗
布した後、一酸化炭素及び/又は二酸化炭素を含む雰囲
気中で焼成することを特徴とするメタライズ層をもった
窒化アルミニウム基板の製法。
1. A method for producing an aluminum nitride substrate with a metallized layer, which comprises applying a paste containing a base metal to an aluminum nitride substrate and then firing it in an atmosphere containing carbon monoxide and/or carbon dioxide.
JP21057286A 1986-09-09 1986-09-09 Manufacture of aluminum nitride base sheet with metallized layer Pending JPS6369786A (en)

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