Sustrato de cerámica de nitruro de aluminio
Descripción general
 Para resolver la deformación causada en el momento de la sinterización y para mejorar la disipación de calor en un sustrato de cerámica utilizado para materiales electrónicos tales como materiales de sustrato IC. ] Y nitruro de aluminio, la IIa tabla periódica, óxidos de elementos del grupo IIIA, carburos, nitruros, uno o más miembros seleccionados del grupo que consiste en compuestos que forman estos compuestos por fluoruro y la calcinación, el periódico Tabla IIa, refractario capa metalizada 2 compuesta principalmente de tungsteno y / o molibdeno sobre una superficie de los materiales cerámicos de nitruro de aluminio 1 que contiene 0,01 15% en peso en términos de elementos del grupo IIIA solo es decir, la superficie opuesta de la cerámica 1 la capa de cerámica son 2 capas 3 compuesta principalmente de capa refractaria metalizado 2 y la formación de nitruro de aluminio, la capa de cerámica 3 se recubre con más de 50% de área de la fusión alto capa de punto de metalización 2 de la superficie de conformación misma capa Sustrato de cerámica de nitruro de aluminio.
Campo técnico
[Inventores] et al. Examinaron varias estructuras de sustratos cerámicos de AlN que resuelven el alabeo y son excelentes en la disipación de calor. El espesor era el resultado, una capa metalizada compuesta principalmente por tungsteno y / o molibdeno en una superficie de la cerámica de AlN, en la superficie opuesta de la misma de cerámica como el componente principal un punto capa de metalización de fusión alto y el AlN que comprende principalmente de tungsteno y / o molibdeno mediante la formación de la doble capa consiste en una capa delgada cerámica, fue posible mejorar el efecto de disipación de calor por el efecto y la capa cerámica de la reducción de urdimbre es una excelente conductividad térmica policristalino AlN. En consecuencia, el sustrato cerámico de AlN, por ejemplo, el alabeo en lapso de 20 mm de 10! M o menos y menos alabeo, y encontró que disipación de calor excelente.
Antecedentes de la técnica
La presente invención se refiere a un sustrato cerámico utilizado para los materiales electrónicos, incluyendo el embalaje de material de sustrato IC, se refiere a un nitruro de aluminio sustrato cerámico es particularmente excelente en la disipación de calor.
Los recientes avances en LSI notables, con el tamaño del incremento y el tamaño chip IC de integración debido al aumento del número de puerta, se aumenta la cantidad de calor generado por paquete. Por esta razón, la disipación de calor del material del sustrato se ha vuelto importante. Por otra parte, no es suficiente disipación de calor en la conductividad térmica de la han sido ampliamente utilizados como sustrato IC convencional de cerámica de alúmina, se está convirtiendo imposible para corresponder al aumento en el valor de calentamiento del chip IC. Por lo tanto, aunque se han estudiado berilia que tienen una alta conductividad térmica, como alternativa a la alúmina, óxido de berilio tiene la desventaja de que es difícil mango más fuerte tóxico.
Original material de cerámica de nitruro de aluminio (AlN) a la alta conductividad térmica, tiene una alta propiedad de aislamiento, debido a efectos tóxicos y han atraído la atención como un material de placa de circuito o material de embalaje en la industria de semiconductores. chip IC porción de montaje para utilizar tablero de AlN cerámica circuito o paquete o similar, a menudo formando una capa metalizada como se requiere para la unidad de E / S de los cojines o similares. Muchos métodos como el método de metalización de película delgada y el método de unión directa de cobre (DBC) se han propuesto como metalizaciones utilizadas para estos, y muchos se usan de manera práctica. En particular, el método de punto de fusión alto de metalización de formar una capa metalizada compuesta principalmente por tungsteno y / o molibdeno, chapado, es posible obtener una soldadura fuerte posible y firme adherencia, alta fiabilidad, combina muchas ventajas Porque es así, es ampliamente utilizado.
Tarea de solución
Como un método de formación de una capa de punto de fusión alto de metalización en la cerámica de AlN, la pasta de metalización punto de fusión alto se aplicó mediante serigrafía o similar sobre la cerámica de AlN, hay un método post-metalización para la cocción de esta. Sin embargo, en este método, por lo general requiere un alto temperaturas de cocción por encima de 1450 ° C, un intervalo de temperatura tan alta, la tabla periódica IIa, se ablandaron en sí AlN materiales cerámicos que contienen compuesto de elemento del grupo IIIa, capa metalizada de las tensiones asociadas con la sinterización de la contracción, hay un alabeo problema se produce en AlN punto sustrato de cerámica, la cantidad de deformación en ese caso era más de 20μm en 20mm lapso.
Como otro método, se aplica una pasta de metalización alto punto de fusión en el cuerpo verde AlN, hay tanto método de co-combustión de sinterización del AlN y la capa de alto punto de fusión de metalización a una temperatura elevada de más de 1600 ° C .. AlN es difícil para sinterizar el material, si se añade tabla periódica IIa con el fin de obtener una cerámica densa promueve la sinterización, el compuesto de elemento del Grupo IIIa como auxiliar de sinterización se ha utilizado ampliamente en la industria. En este caso, el método de disparo simultáneo, AlN tabla periódica IIa, se convierten en fase de elemento del grupo compuesto líquido IIIa domina la sinterización en fase líquida a través del sinterizado rápidamente a una temperatura más alta que la región de punto de fusión de la fase líquida Se produce una contracción, mientras que la capa metalizada de alto punto de fusión está dominada por la sinterización en fase sólida, de modo que la contracción por sinterización no ocurre rápidamente por encima de una cierta temperatura. Por lo tanto las diferencias en la velocidad de sinterización se produce, hay un problema en que la deformación se produce con esta diferencia, la cantidad de deformación en ese caso era más de 20μm en 20mm lapso.
Por lo tanto, un alto metalización punto de fusión en lugar de solamente en un lado, y un alto punto de fusión de metalización ambos lados, mediante la cancelación de la tensión causada por la contracción por sinterización de la técnica de metalización refractario para reducir la deformación ha sido ampliamente realizado.
Sin embargo, mediante la realización de la metalización alto punto de fusión ambos lados, hay un inconveniente de que la disipación de calor a la atmósfera y partes conectadas de la superficie posterior de la capa metalizada refractario se deteriora, la capa de metalización punto de fusión alto después de la cocción parte trasera para esta solución Sin embargo, existe el problema de que el costo aumenta y no es adecuado para la producción en masa industrial, por lo que estas soluciones son necesarias.
MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN
Efecto de la invención
Breve descripción de los dibujos
Ejemplo 1
El Y2 O3 y YN en las superficies superior e inferior de la cerámica sinterizada de AlN densos que contienen total de Y 3,92% en peso por sí mismo en términos de, y el alto punto de fusión pasta punto metalización compuesto principalmente de tungsteno se aplicó mediante impresión por serigrafía. Esto se disparó en una atmósfera no oxidante para formar capas metalizadas en ambas superficies de las cerámicas AlN. Además AlN y Y2 O3, CaO, pasta cerámica que contiene el SiO2 se aplicó mediante impresión por serigrafía en un solo lado, y se calcinaron a en una atmósfera no oxidante, el espesor de la capa de cerámica 16 18 [mu] m en la capa metalizada, la cobertura 78% . El patrón metalizado era asimétrico en las superficies superior e inferior. Excluyendo la única capa de cerámica, la espectroscopia de emisión de plasma acoplado inductivamente se sometió a análisis cuantitativo mediante (ICP), la capa de cerámica 7,02% en peso de Y términos solamente, 3,96% en peso cada uno que contiene al Ca términos solos Y se confirmó que contenía 10.98% en peso en términos de la cantidad total de sustancia simple Y y Ca solo. El alabeo medido del sustrato cerámico de AlN mediante un medidor de rugosidad de la superficie, pequeño como 15μm en 20mm palmo, y se confirmó que disipación de calor excelente.
Ejemplo 2
El Y2 O3 a las superficies superior e inferior de la cerámica sinterizada de AlN densos que contienen 2,33% en peso de Y términos solo, y el alto punto de fusión pasta punto metalización compuesto principalmente de molibdeno se aplicó mediante impresión por serigrafía. Además, se aplicó una impresión de serigrafía con una pasta cerámica que contenía AlN, Y2O3 y CaO en un solo lado de la capa metalizada. Esto se disparó en una atmósfera no oxidante, se añadió una capa metalizada a ambas superficies de las cerámicas AlN, y se formó una capa cerámica sobre una superficie. La capa cerámica tenía un espesor de 19 22 μm y una cobertura del 100%. Como resultado del análisis cuantitativo de la capa cerámica de la misma manera que en el Ejemplo 1, la capa de cerámica 6,87% en peso de Y solos términos, que contienen respectivamente 3,73% en peso en términos Ca solos, Y solo y Se confirmó que contenía un 10,60% en peso de la cantidad total de sustancia simple de Ca. De la misma manera que en el Ejemplo 1, urdimbre de sustrato cerámico de AlN es tan pequeño como 7μm en lapso de 20 mm, y ser excelente en propiedad de radiación de calor se confirmó.
Ejemplo 3
Las superficies superior e inferior de las hojas verdes de AlN que contienen Y2 O3 y CaO (cuerpo verde), y el alto punto de fusión pasta punto metalización compuesto principalmente de tungsteno se aplicó mediante impresión por serigrafía. Esto se disparó en una atmósfera no oxidante para formar capas metalizadas en ambas superficies de las cerámicas AlN. Además solamente una pasta de cerámica que contiene AlN y Y2 O3 se aplicó mediante impresión por serigrafía con el fin de cubrir un 86% a un lado, luego se coció a una atmósfera no oxidante para formar una capa de cerámica en la capa metalizada. El espesor de la capa de cerámica fue de aproximadamente 3 μm. La capa cerámica y la capa metalizada se eliminaron mecánicamente, y se llevó a cabo un análisis cuantitativo de Y y Ca en cerámicas de AlN mediante ICP. Como resultado, 2,31% en peso de Y solos términos, que contienen respectivamente 1,36% en peso en términos de Ca solos, se confirmó para contener 3,67% en peso de Y solo y Ca solo total. De forma similar, como resultado del análisis cuantitativo de la capa cerámica, se confirmó que el 2,28% en peso en términos de sustancia simple Y estaba contenido en la capa cerámica. De la misma manera que en el Ejemplo 1, pequeño como 5! M en lapso de 20 mm se midió el alabeo del sustrato cerámico de AlN, y se confirmó que disipación de calor excelente.
Ejemplo 4
De la misma manera que en el Ejemplo 3, se formó una capa metalizada en ambas superficies de cerámica AlN. Además mediante el uso de la misma pasta que en el Ejemplo 3, solamente una pasta de cerámica que contiene AlN y Y2 O3 se aplicó mediante impresión por serigrafía con el fin de cubrir un 55% a un lado, luego se coció a una atmósfera no oxidante, metalizado Y se formó una capa de cerámica en la capa. El espesor de la capa de cerámica fue de aproximadamente 3 μm. La capa cerámica y la capa metalizada se eliminaron mecánicamente, y se llevó a cabo un análisis cuantitativo de Y y Ca en cerámicas de AlN mediante ICP. Como resultado, 2,31% en peso de Y solos términos, que contienen respectivamente 1,36% en peso en términos de Ca solos, se confirmó para contener 3,67% en peso de Y solo y Ca solo total. De forma similar, como resultado del análisis cuantitativo de la capa cerámica, se confirmó que el 2,28% en peso en términos de sustancia simple Y estaba contenido en la capa cerámica. De la misma manera que en el Ejemplo 1, urdimbre de sustrato cerámico de AlN es tan pequeño como 18μm en lapso de 20 mm, y ser excelente en propiedad de radiación de calor se confirmó.
Ejemplo 5
Las superficies superior e inferior de las O3 y AlN hojas verdes ER2 que contienen CaO (cuerpo verde), y el alto punto de fusión pasta punto metalización compuesto principalmente de tungsteno se aplicó mediante impresión por serigrafía. Además, una pasta cerámica que contenía AlN y Ce2O3 se revistió en la capa metalizada de alto punto de fusión solo en un lado mediante serigrafía. Esto se coció a una atmósfera no oxidante, el punto de la capa de metalización de fusión alto en duplex cerámica AlN y simplex para obtener un sustrato cerámico de AlN densa que forma la capa de cerámica. Los resultados del análisis cuantitativo de la misma manera que en el Ejemplo 3, 4,31% en peso Er solo en la cerámica de AlN, 0,015% en peso Ca sola, es decir, en una cantidad total de Er solo y Ca sola en AlN cerámica 4 .325% en peso, y 4.12% en peso de Ce solo en la capa de cerámica, respectivamente. En 20mm lapso se midió el alabeo del sustrato cerámico de AlN tan pequeño como 13 m, y para ser excelente en propiedad de radiación de calor fue confirmado por el mismo método que en el Ejemplo 1.
La figura 1 es una vista en sección transversal parcial que muestra la estructura de un sustrato cerámico AlN de la presente invención.
1AlN cerámica sinterizada cuerpo
2 Capa metalizada de alto punto de fusión
3 capa de cerámica
Reclamo
El nitruro de aluminio reivindicaciones 1, tabla periódica IIa, óxidos de elementos del grupo IIIA, carburos, nitruros, uno o más miembros seleccionados del grupo que consiste en compuestos que forman estos compuestos por fluoruro y calcinación, tabla periódica IIa, capa metalizada refractario compuesto principalmente de tungsteno y / o molibdeno sobre una superficie de los materiales cerámicos de nitruro de aluminio que contienen 0,01 15% en peso en términos de elementos del grupo IIIA solamente, la superficie opuesta de la cerámica es de tungsteno y / o 2-capa de sustrato de cerámica de nitruro de aluminio se forma de la capa de cerámica compuesta principalmente de alto punto de fusión capa de punto de metalización y un nitruro de aluminio como componente principal de molibdeno, una capa de cerámica refractaria es la superficie de formación misma capa Caracterizado porque cubre al menos el 50% del área de la capa de metalización sustrato de cerámica.
Cerámica de capas de acuerdo con la reivindicación 2 según la reivindicación 1, en el que el nitruro de aluminio y la tabla periódica IIa, óxidos de elementos del Grupo IIIA, carburos, uno o seleccionado del grupo que consiste en compuestos que forman estos compuestos por el fluoruro y el bicarbonato de Un sustrato cerámico de nitruro de aluminio que contiene dos o más tipos en una cantidad de 0,01 15% en peso en términos de elementos elementales del grupo IIa y grupo IIIa de la tabla periódica.
3. El sustrato cerámico de nitruro de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el espesor de la capa cerámica es de 30 μm o menos.
Dibujo :
Application number :1994-005736
Inventors :住友電気工業株式会社
Original Assignee :下田浩平、仲田博彦