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JPS62182182A - Aluminum nitride sintered body with metallized surface - Google Patents

Aluminum nitride sintered body with metallized surface

Info

Publication number
JPS62182182A
JPS62182182A JP1990486A JP1990486A JPS62182182A JP S62182182 A JPS62182182 A JP S62182182A JP 1990486 A JP1990486 A JP 1990486A JP 1990486 A JP1990486 A JP 1990486A JP S62182182 A JPS62182182 A JP S62182182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
ain
metallized
aluminum oxide
aluminum nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1990486A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
笹目 彰
修 小村
坂上 仁之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP1990486A priority Critical patent/JPS62182182A/en
Publication of JPS62182182A publication Critical patent/JPS62182182A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] 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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an aluminum nitride sintered body, and more specifically, an aluminum nitride sintered body having a metallized surface with reliable and practical bonding strength. It is related to.

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、実装の際に最良の
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。
2. Description of the Related Art In general, semiconductor devices or devices and equipment using them include various active and passive elements, but these have the problem of heat generation. Therefore, in order to operate these elements stably and reliably, it is necessary to perform the best thermal design during mounting, which is extremely important in the design and manufacture of semiconductor devices and the like.

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、特に大規模集積回路(LSI)などで
は集積度の向上が著しい。これに伴ってパッケージ当た
りの発熱量も著しく増大する。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。
Furthermore, in recent years, there has been a major trend toward faster operation and higher integration of semiconductor devices, and especially in large-scale integrated circuits (LSI), the degree of integration has been significantly improved. Along with this, the amount of heat generated per package also increases significantly. For this reason, importance has been placed on the heat dissipation properties of substrate materials.

一方、集積回路(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
の熱電導率では放熱性が不十分であり、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。
On the other hand, alumina has traditionally been used as ceramics for integrated circuit (IC) substrates, but the thermal conductivity of conventional alumina sintered bodies is insufficient for heat dissipation, and it is not sufficient to cope with the increased heat generation of IC chips. It's starting to become impossible. Therefore,
Substrates or heat sinks using aluminum nitride, which has high thermal conductivity, have attracted attention as an alternative to such alumina substrates, and many studies have been conducted to put them into practical use.

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、またべIJ IJ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。
Aluminum nitride is a material that inherently has high thermal conductivity and high insulation properties, and unlike aluminum nitride, it is non-toxic, so it is viewed as a promising material in the semiconductor industry, especially as an insulating material and packaging material. There is.

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、AIN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。
Since aluminum nitride (AIN) sintered bodies have high thermal conductivity, they are attracting attention as IC substrates or heat sinks as described above. However, while having such interesting properties, AIN sintered bodies have problems in bonding strength with metals, glass, etc.

ところで、LSIをこれらの焼結体に搭載する場合には
、予め焼結体表面に金属化面を施すことが必要である。
By the way, when mounting an LSI on these sintered bodies, it is necessary to provide a metallized surface on the surface of the sintered body in advance.

そのために、焼結体表面に直接市販のメタライズペース
トを塗布する厚膜法や物理的・化学的蒸着法により蒸着
膜を堆積する方法が知られている。
For this purpose, methods are known in which a vapor deposition film is deposited by a thick film method in which a commercially available metallizing paste is applied directly onto the surface of a sintered body, or by a physical/chemical vapor deposition method.

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。
However, it is not possible to obtain a bonding strength sufficient for practical use by such methods, and in reality, the surface is modified by some method before or during the metallization operation, and other methods such as metals, etc. It is necessary to improve bondability with

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
焼結表面に5I02 、Al2O5、ムライト、Fe2
O,、CuO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。
As a conventional method for surface modification of such an AIN sintered body, a method is known in which the surface of the AIN sintered body is subjected to oxidation treatment or the like to form an oxide layer. That is, for example, AIN
5I02, Al2O5, mullite, Fe2 on the sintered surface
This is a method of forming an oxide layer of O, CuO, etc. However, although the oxide layer as exemplified above has good affinity with the glass layer, alumina layer, etc. and forms a strong bond, it has low affinity with the AIN sintered body itself.
There seems to be a problem with reliability.

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、実用性充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。
Problems to be Solved by the Invention As stated above, AIN sintered material has extremely good electrical insulation and thermal conductivity, and is therefore expected to be used as an IC insulating substrate or heat sink material that requires good heat dissipation. The body is often used with its surface metallized, but there have been problems in terms of bonding strength to these metals. Therefore, various methods such as those described above have been considered, but all of them are insufficient, and an AIN sintered body having a metallized surface sufficient for practical use has not yet been obtained.

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、A18層とは反応性が良くないためである。
That is, the conventional thick film method of coating an AIN sintered body with a metallized paste (for example, a commercially available frit or chemical bond type) has not been able to provide good bonding strength. This is because the conductor paste is originally for Al2O3 and does not have good reactivity with the A18 layer.

そこで、A18層に酸化アルミニウムを形成させれば導
体ペーストの濡れ性の向上が期待される。
Therefore, if aluminum oxide is formed on the A18 layer, it is expected that the wettability of the conductive paste will be improved.

しかしながら、酸化アルミニウムの厚みによって濡れ性
、酸化アルミニウム層、またそのA18層との界面強度
、放熱性が大きく影響されている。すなわち、酸化アル
ミニウムを形成する際にはその層の厚みを正確に規定す
ることが必要である。
However, the wettability, the strength of the interface between the aluminum oxide layer and the A18 layer, and the heat dissipation properties are greatly influenced by the thickness of the aluminum oxide. That is, when forming aluminum oxide, it is necessary to accurately define the thickness of the layer.

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ために、酸
化アルミニウム層の厚みを規定することにある。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。
Therefore, an object of the present invention is to define the thickness of the aluminum oxide layer in order to improve the bonding strength between the metallized layer, which has excellent insulation and heat dissipation properties, and the AIN sintered body. That is,
AIN with excellent bonding strength and highly reliable metallized surface
The objective is to provide a sintered body.

問題点を解決するための手段 本発明者等はAIN焼結体に金属化面を施す際の従来法
の上記現状に鑑みて、金属化面の適用法としてはコスト
、生産性の点で有利なメタライズペーストの塗布による
厚膜法を選び、また表面処理としてはAIN焼結体、金
属化層両者に対して比較的親和性の優れた酸化アルミニ
ウム膜の適用を選び、その形成法の各種条件を検討し、
特にその厚さ並びに金属化層中の金属およびガラス成分
の量が接合強度にとって重要であることを知り、本発明
を完成した。
Means for Solving the Problems In view of the above-mentioned current state of the conventional methods for applying a metallized surface to an AIN sintered body, the present inventors have developed a method for applying a metallized surface that is advantageous in terms of cost and productivity. We chose a thick film method by applying a metallized paste, and for the surface treatment, we chose to apply an aluminum oxide film that has a relatively good affinity for both the AIN sintered body and the metallized layer, and various conditions for the formation method. consider,
The present invention was completed based on the knowledge that the thickness and the amount of metal and glass components in the metallized layer are particularly important for bond strength.

即ち、本発明の金属化面を有するAIN焼結体はAIN
焼結体基板と、その上に形成された厚さ10〜40μm
の酸化アルミニウム層と、該酸化アルミニウム層を介し
てAIN焼結体基板上に設けられた、へu1八g、 A
g−PdSCuSWSMoSMnからなる群から選ばれ
た少なくとも1種の金属化層とで構成されることを特徴
とする。
That is, the AIN sintered body having the metallized surface of the present invention is AIN
A sintered body substrate and a thickness of 10 to 40 μm formed thereon
and an aluminum oxide layer provided on the AIN sintered body substrate via the aluminum oxide layer.
and at least one metallization layer selected from the group consisting of g-PdSCuSWSMoSMn.

本発明の金属化面を有するAIN焼結体は以下のように
して形成することができる。
The AIN sintered body having a metallized surface according to the present invention can be formed as follows.

まず、AIN焼結体は従来公知の任意の方法で製造でき
るが、このAINはその粉末自体が極めて焼結性に劣る
ために、粉末成形後焼結して得られるAIN焼結体は多
くの場合多量の気孔を有し、熱伝導性の悪いものとなっ
てしまう。これは、AIN焼結体のような絶縁性セラミ
ックスの熱伝導機構が、このAINがイオン結合、共有
結合からなっているために、主として格子振動間の非調
和相互作用によるフォノン伝導を主体としているので多
量の気孔、不純物等の欠陥を有する場合にはフォノン散
乱が著しく、低熱伝導度のものしか得られないことによ
るものである。
First, AIN sintered bodies can be manufactured by any conventionally known method, but since the AIN powder itself has extremely poor sinterability, many AIN sintered bodies obtained by sintering after powder compaction are In this case, it has a large number of pores and has poor thermal conductivity. This is because the heat conduction mechanism of insulating ceramics such as AIN sintered bodies is mainly based on phonon conduction due to anharmonic interaction between lattice vibrations, since this AIN consists of ionic bonds and covalent bonds. Therefore, if there are a large number of defects such as pores and impurities, phonon scattering will be significant and only a low thermal conductivity can be obtained.

そこで、本発明者等の開発した緻密質かつ良好な熱伝導
率を有するAIN焼結体の製造方法により得られたもの
(特開昭60−184635号明細書参照)あるいは上
記の特開昭!’19−121175号公報発明等に開示
されたものなどを使用することが有利である。
Therefore, the method of producing an AIN sintered body having dense quality and good thermal conductivity developed by the present inventors (see JP-A-60-184635) or the above-mentioned JP-A-Sho! It is advantageous to use the one disclosed in '19-121175 Invention.

かくして得られるAIN焼結体表面に、次いで酸化アル
ミニウム層を形成する。これはAIN焼結体表面を大気
中もしくは02気流中で酸化(900〜1250℃に加
熱)するか、あるいは化学気相蒸着法(CVD法)、イ
オンブレーティング法等の物理的、化学的蒸着法によっ
て実施することができる。
An aluminum oxide layer is then formed on the surface of the AIN sintered body thus obtained. This is done by oxidizing the surface of the AIN sintered body in the air or in an air stream (heating to 900-1250°C), or by physical or chemical vapor deposition such as chemical vapor deposition (CVD) or ion blating. It can be implemented by law.

特に、接着強度を考慮すると蒸着法を利用するこ′とが
好ましい。
In particular, in consideration of adhesive strength, it is preferable to use a vapor deposition method.

次いで、酸化アルミニウム層上に所定の組成のペースト
を塗布し、焼付けして金属化面が完成される。焼付けの
条件は、ペーストの種類、性質等によって変化する。
Next, a paste of a predetermined composition is applied onto the aluminum oxide layer and baked to complete the metallized surface. Baking conditions vary depending on the type and properties of the paste.

一般には、例えば大気中、加湿水素中、窒素雰囲気中に
て800〜1700℃の範囲内の温度下で実施される。
Generally, it is carried out at a temperature within the range of 800 to 1700° C., for example, in the air, in humidified hydrogen, or in a nitrogen atmosphere.

かくして得られる金属化面を有するAIN焼結体の品位
は、一般に引張強度測定、走査型電子顕微鏡(SEM)
による組織観察、EMPΔよる元素分布く特に接合界面
での)を調べることによって行われる。
The quality of the AIN sintered body with the metallized surface thus obtained is generally determined by tensile strength measurement or scanning electron microscopy (SEM).
This is done by observing the structure using EMPΔ and examining the element distribution (particularly at the bonding interface) using EMPΔ.

罫月 電気絶縁性並びに熱伝導性に優れたへIN焼結体をLS
I等の基板として利用する際には、その表面を予め金属
化処理する必要があるが、AIN焼結体の固有の特性の
ために上記のような各種難点がみられた。そこで、本発
明ではコスト並びに歯産性の点で有利な厚膜法を選び、
その際の表面処理として特に酸化アルミニウム層の形成
を選び、酸化アルミニウム層の形成方法、その厚さと、
金属化層材料との関係を詳細に検討し、以下のような知
見が得られた。
LS sintered body with excellent electrical insulation and thermal conductivity
When using the AIN sintered body as a substrate, it is necessary to metallize its surface in advance, but due to the unique characteristics of the AIN sintered body, there are various difficulties as described above. Therefore, in the present invention, we chose the thick film method, which is advantageous in terms of cost and tooth productivity.
The formation of an aluminum oxide layer was selected as the surface treatment at that time, and the method of forming the aluminum oxide layer, its thickness,
The relationship with the metallized layer material was examined in detail, and the following findings were obtained.

上記特開昭59−121175号公報発明にあってもA
IN焼結体の表面処理として酸化処理、即ち大気中で1
、000〜1.400℃にて30分〜2時間加熱するこ
とによって、表面の酸素濃度が0.05〜0.2mg 
/ cnfとなるように酸化している。しかしながら、
このような処理ではせいぜい膜厚1.0μm程度までの
酸化膜しか得られず、このような前処理(表面処理)で
は厚膜法でメタライズしても接着強度が低く、実用的な
レベル(2Kg /mm2)の強度を達成するには不十
分であることがわかった。即ち、A1□03とは違って
AINは本質的に金属との化学的親和性、濡れ性に劣る
ため、これらの間の接着強度を著しく低い。しかし、上
記のようにこれら両者に対して比較的化学的親和性並び
に濡れ性に優れた酸化アルミニウム被膜を設けても、1
.0μm程度までの薄い層では、上記実用的レベルの強
度を達成するには均一な酸化アルミニウム層の形成は困
難であるために、不十分であり、たとえAIN焼結体表
面に完全に酸化アルミニウム層が形成されたとしても、
その嵩が小さいために、メタライズする際にその殆どが
金属層内に拡散し、消費されてしまうために、AINと
金属との濡れ性、化学的親和性は殆ど改善されず、当然
のこととして接着(接合)強度の改善は望めなかった。
Even in the invention disclosed in JP-A-59-121175,
As a surface treatment for the IN sintered body, oxidation treatment is performed, that is, 1
By heating at 000 to 1.400°C for 30 minutes to 2 hours, the oxygen concentration on the surface becomes 0.05 to 0.2 mg.
/cnf. however,
With such treatment, an oxide film with a thickness of about 1.0 μm can be obtained at most, and with such pre-treatment (surface treatment), even if metallized using a thick film method, the adhesive strength is low and is at a practical level (2 kg). /mm2) was found to be insufficient to achieve the strength. That is, unlike A1□03, AIN inherently has poor chemical affinity and wettability with metals, and therefore has a significantly low adhesive strength between them. However, even if an aluminum oxide film with relatively excellent chemical affinity and wettability for both of these is provided as described above,
.. A layer as thin as about 0 μm is insufficient to achieve the above-mentioned practical level of strength because it is difficult to form a uniform aluminum oxide layer. Even if formed,
Due to its small volume, most of it diffuses into the metal layer and is consumed during metallization, so the wettability and chemical affinity between AIN and metal are hardly improved. No improvement in adhesive (bonding) strength could be expected.

そこで、本発明では酸化アルミニウム層の厚さについて
詳しく検討し、その厚さは10〜40μmの範囲が有利
であることを見出した。
Therefore, in the present invention, the thickness of the aluminum oxide layer was studied in detail, and it was found that a thickness in the range of 10 to 40 μm is advantageous.

この数値範囲はいずれも本発明において臨界的であり、
以下の実施例において実証されるように、酸化アルミニ
ウム被膜の厚さが下限に満たない場合には上記のような
理由から、実用的レベルの接合強度を達成できず、また
上限を越える場合には接合強度の点では満足し得るもの
も得られるが、厚い酸化アルミニウムの存在のために機
械的強度の点で不十分となり、メタライズ層の剥離等の
新たな問題を生じるのでいずれも好ましくない。
All of these numerical ranges are critical in the present invention,
As demonstrated in the following examples, if the thickness of the aluminum oxide film is less than the lower limit, a practical level of bonding strength cannot be achieved due to the reasons mentioned above, and if it exceeds the upper limit, Although satisfactory bonding strength can be obtained, the presence of thick aluminum oxide makes the mechanical strength insufficient and new problems such as peeling of the metallized layer occur, so neither is preferable.

本発明に従って、金属化面を有するAIN焼結体を以上
のような構成とすることによって、AIN焼結体が他の
金属等に対する化学的親和性並びに濡れ性に劣ることに
起因する各種欠点が解決され、十分な接合強度で形成さ
れた金属化面を有するAIN製品が実現され、AIN焼
結体の実用化が可能となる。
According to the present invention, by configuring the AIN sintered body having a metallized surface as described above, various drawbacks caused by the poor chemical affinity and wettability of the AIN sintered body with other metals can be avoided. This problem is solved, and an AIN product with a metallized surface formed with sufficient bonding strength is realized, making it possible to put the AIN sintered body into practical use.

本発明の金属化面を有するAIN焼結体はLSI、IC
等の組立て実装用基板としであるいはヒートシンクとし
て有利に使用できることは勿論、高い絶縁性と放熱性と
が必要とされる各種用途において広範囲に応用できるも
のである。
The AIN sintered body having a metallized surface of the present invention can be used for LSI, IC
It can be advantageously used as a substrate for assembly and mounting, such as, or as a heat sink, and can be widely applied in various applications that require high insulation and heat dissipation properties.

実施例 以下、実施例により本発明の金属化面を有するへIN焼
結体をより具体的に説明すると共に、その奏する効果を
実証するが、これら実施例は本発明の範囲を何等制限す
るものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the IN sintered body having a metallized surface of the present invention will be explained in more detail using examples, and the effects thereof will be demonstrated, but these examples do not limit the scope of the present invention in any way. isn't it.

実施例I AIN焼結体基板上に大気中および02気流中で1、2
00℃に加熱することにより酸化するか、あるいはCV
D法およびイオンブレーティング法で厚さ0.5〜60
μmの範囲の酸化アルミニウム層を形成した。ついで、
Agペーストを塗布し、920℃にて10分間焼付けし
て金属化面を形成した。かくして得た各サンプルにつき
、ワイヤ(銅線;1mmφ)を半田付けにより溶接し、
その際の引張強度を測定した。結果を第1図に示した。
Example I 1, 2 on AIN sintered substrate in air and 02 airflow
Oxidize by heating to 00°C or CV
Thickness 0.5-60 by D method and ion blating method
An aluminum oxide layer in the μm range was formed. Then,
Ag paste was applied and baked at 920° C. for 10 minutes to form a metallized surface. For each sample thus obtained, a wire (copper wire; 1 mmφ) was welded by soldering.
The tensile strength at that time was measured. The results are shown in Figure 1.

第1図の結果から明らかな如く、実用的な接着強度を与
える酸化アルミニウム層の厚さは10〜40μmの範囲
であり、また蒸着法により酸化アルミニウム層を形成し
た場合により高い接着強度が達成されることがわかる。
As is clear from the results in Figure 1, the thickness of the aluminum oxide layer that provides practical adhesive strength is in the range of 10 to 40 μm, and higher adhesive strength is achieved when the aluminum oxide layer is formed by vapor deposition. I understand that.

尚、図中の1.P、はイオンブレーティング法で酸化ア
ルミニウム層を形成したことを示す。
Note that 1 in the figure. P indicates that the aluminum oxide layer was formed by an ion blasting method.

実施例2 Auペーストを用いた以外は実施例1と同様に操作して
、各種膜厚の酸化アルミニウム層を設けたサンプルを得
、各サンプルにつき実施例1と同様に、接着強度を測定
し、結果を添付第2図にプロットした。実施例1と同様
に本発明によるサンプルは十分に高い接着強度を与える
ことがわかる。
Example 2 Samples with aluminum oxide layers of various thicknesses were obtained by the same operation as in Example 1 except that Au paste was used, and the adhesive strength of each sample was measured in the same manner as in Example 1. The results are plotted in attached Figure 2. It can be seen that, similar to Example 1, the sample according to the invention provides sufficiently high adhesive strength.

第2図の結果では、酸化アルミニウム被膜の厚さが40
μmを越えても実用レベル(2Kg /mm2)以上の
接着強度を有しているが、この場合には既に述べた理由
から剥離等の問題を内包していることが確認された。
In the results shown in Figure 2, the thickness of the aluminum oxide film was 40 mm.
Although the adhesive strength exceeds the practical level (2 kg/mm2) even when the adhesive strength exceeds .mu.m, it has been confirmed that this case involves problems such as peeling for the reasons already mentioned.

実施例3゜ AIN基板上に、CVD法によって種々の厚さで酸化ア
ルミニウム表面にペースト状のMo −Mn混合物を塗
布し、次いで加湿水素中において1.450℃でメタラ
イズした。次いでNiメッキした後実施例1と同様に接
着強度を測定した。結果を添付第3図に示す。同様に優
れた結果が得られた。
Example 3 A paste-like Mo-Mn mixture was applied to the aluminum oxide surface at various thicknesses by CVD on an AIN substrate, and then metallized at 1.450° C. in humidified hydrogen. Next, after Ni plating, the adhesive strength was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in attached Figure 3. Equally excellent results were obtained.

実施例4 実施例3と同様に、ただしWペーストを用いて各種サン
プルを得た。次いで、Niメッキした後引張強度試験を
行った。結果を添付第4図に示す。
Example 4 Various samples were obtained in the same manner as in Example 3, except that W paste was used. Next, after Ni plating, a tensile strength test was conducted. The results are shown in attached Figure 4.

上記実施例と同様な結果が得られた。Results similar to those of the above examples were obtained.

実施例5 実施例3および4と同様に大気中でAIN基板表面を酸
化することによって酸化アルミニウム層を各種属さで形
成した後、ペースト状Ag −Pdを用いてメタライズ
した。Niメッキを施した後、引張強度試験を行い、結
果を第5図に示した。上記同様の結果が得られた。
Example 5 As in Examples 3 and 4, aluminum oxide layers were formed in various thicknesses by oxidizing the surface of the AIN substrate in the atmosphere, and then metallized using paste Ag-Pd. After applying Ni plating, a tensile strength test was conducted and the results are shown in FIG. Results similar to those above were obtained.

実施例6 実施例5と同様に操作した。ただし、Cuペーストを塗
布し、820℃にて5分間焼付けを行い、各種サンプル
をi等だ。同様にして引張強度を測定し、結果を第6図
に示した。
Example 6 The same procedure as in Example 5 was carried out. However, various samples were prepared by applying Cu paste and baking at 820°C for 5 minutes. The tensile strength was measured in the same manner, and the results are shown in FIG.

発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明の金属化面を有する
AIN焼結体によれば、特に介在層としての酸化アルミ
ニウム被膜の厚さを10〜40μmと従来よりも大巾に
厚くしたことにより、従来みられた各種欠点が排除され
、実用レベルの高い接着強度を有する製品を得ることが
できる。
Effects of the Invention As explained in detail above, according to the AIN sintered body having a metallized surface of the present invention, the thickness of the aluminum oxide coating as an intervening layer is 10 to 40 μm, which is much thicker than the conventional one. By doing so, various drawbacks seen in the past can be eliminated, and a product with high adhesive strength at a practical level can be obtained.

また、酸化アルミニウム層の形成をCVD法、イオンブ
レーティング法などの蒸着法で行った場合には接着強度
をより一層大巾に改善することができ、従来金属との化
学的親和性並びに濡れ性が著しく悪いという固有の特性
のために実用化が難しかったAINを、IC,LSI等
の絶縁基板、ヒートシンクなどとして、その高い放熱性
を効果的に利用できることになっ゛た。
In addition, if the aluminum oxide layer is formed by a vapor deposition method such as CVD or ion blating, the adhesive strength can be further improved, and the chemical affinity and wettability with conventional metals can be improved. AIN, which had been difficult to put into practical use due to its unique characteristic of extremely poor heat dissipation, can now be effectively utilized as an insulating substrate for ICs, LSIs, etc., heat sinks, etc. due to its high heat dissipation properties.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第6図は本発明の実施例により得られた各サン
プルにつき引張強度を測定した結果を、介在層としての
酸化アルミニウム被膜の膜厚に対してプロットしたグラ
フである。
FIGS. 1 to 6 are graphs in which the results of measuring the tensile strength of each sample obtained according to an example of the present invention are plotted against the thickness of the aluminum oxide film as an intervening layer.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)窒化アルミニウム焼結体基板と、その上に形成さ
れた厚さ10〜40μmの酸化アルミニウム層と、該酸
化アルミニウム層を介して窒化アルミニウム基板上に設
けられた、Au、Ag、Ag−Pd、Cu、W、Mo、
Mnからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属化層
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。
(1) An aluminum nitride sintered body substrate, an aluminum oxide layer with a thickness of 10 to 40 μm formed thereon, and Au, Ag, Ag- Pd, Cu, W, Mo,
An aluminum nitride sintered body having a metallized surface, comprising at least one metallized layer selected from the group consisting of Mn.
(2)上記酸化アルミニウム層が窒化アルミニウム基板
表面を酸化することにより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項記載の金属化面を有す
る窒化アルミニウム焼結体。
(2) The aluminum nitride sintered body having a metallized surface according to claim 1, wherein the aluminum oxide layer is formed by oxidizing the surface of an aluminum nitride substrate.
(3)上記酸化アルミニウム層が物理的または化学的蒸
着法で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項記載の金属化面を有する窒化アルミニウム
焼結体。
(3) The aluminum nitride sintered body having a metallized surface according to claim 1, wherein the aluminum oxide layer is formed by a physical or chemical vapor deposition method.
(4)上記金属化層が厚膜法で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1〜3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。
(4) Any one of claims 1 to 3, wherein the metallized layer is formed by a thick film method.
An aluminum nitride sintered body having a metallized surface as described in 1.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0350792U (en) * 1989-09-22 1991-05-17
JPH03237079A (en) * 1990-08-10 1991-10-22 Ngk Spark Plug Co Ltd Surface structure of base material made of aluminum nitride
JP2009520344A (en) * 2005-12-19 2009-05-21 キュラミーク エレクトロニクス ゲーエムベーハー Metal-ceramic substrate
JP2010132525A (en) * 2008-03-25 2010-06-17 Panasonic Electric Works Co Ltd Aluminum nitride substrate with oxide layer, aluminum nitride sintered compact, processes for producing them, circuit board, and led module

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