米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> イビデン株式会社

発明の名称 窒化アルミニウムヒータ、及び窒化アルミニウムヒータ用抵抗体ペースト
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−143852(P2001−143852A)
公開日 平成13年5月25日(2001.5.25)
出願番号 特願平11−323032
出願日 平成11年11月12日(1999.11.12)
代理人 【識別番号】100074332
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 昇 (外2名)
【テーマコード(参考)】
3K034
3K092
5G301
【Fターム(参考)】
3K034 AA02 AA03 AA06 AA08 AA21 AA22 AA34 AA37 BB06 BB14 BC12 DA04 DA08 HA01 HA10 JA02 
3K092 PP09 QA05 QB02 QB04 QB17 QB18 QB44 QB45 QB74 QB75 QB76 RF03 RF11 RF17 RF22 RF30 UA05 UA17 UA18 VV34 VV40
5G301 DA03 DA11 DA12 DA33 DD01 DD09
発明者 周 延伶
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 窒化アルミニウム基板に、貴金属及び酸化鉛からなる抵抗体が設けられ、前記窒化アルミニウム基板と抵抗体との接着面に複数の小孔が形成されていることを特徴とする窒化アルミニウムヒータ。
【請求項2】 貴金属粒子、酸化鉛、及び有機ビヒクルからなることを特徴とする窒化アルミニウムヒータ用抵抗体ペースト。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製品の製造過程で使用される窒化アルミニウムヒータ、及び窒化アルミニウムヒータ用抵抗体ペーストに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体製品は、例えば、シリコンウエハ上に樹脂をスピンコートし、これを露光、現像処理した後、ポストキュアさせるために、ウエハを加熱したり、CVDやプラズマエッチングのために、ウエハを加熱する必要があった。このため、例えば、特開平11−40330号公報などには、セラミック基板の表面に発熱体が形成されたヒータが提案されている。かかるヒータの基板としては、従来、アルミナ製基板が用いられていたが、電気絶縁性に優れ、熱伝導率が高く且つ熱膨張率が低い窒化アルミニウム製の基板が注目されている。
【0003】このような窒化アルミニウムに発熱体を設けるための抵抗体ペーストとして、従来、特開平4−300249号所載のものが知られている。すなわち、白金、パラジウム、銀、金から選ばれる1種以上の金属粉末と、結晶化温度が700℃以上のガラスフリット(ZnO−B23−SiO2系ガラスなど)とからなり、焼成後の面積抵抗率が0.5Ω/□以上10Ω/□以下の窒化アルミニウムヒータ用抵抗体が知られており、かかる抵抗体によれば、窒化アルミニウムに4.5〜7.0kgf/2mm□の接着強度を持って接着するものである。
【0004】しかしながら、4.5〜7.0kgf/2mm□程度の接着強度では、十分に窒化アルミニウムに抵抗体が接着していると言える程のものではなく、より接着性に優れた抵抗体ペーストが望まれている。
【0005】本発明は、このような点に鑑みて、窒化アルミニウム基板に、より強固に抵抗体が接着された窒化アルミニウムヒータを提供することを課題とする。さらに、本発明は、焼成した際に、接着強度に優れる窒化アルミニウムヒータ用抵抗体ペーストを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意研究した結果、貴金属に酸化鉛を混合してペーストとし、これを窒化アルミニウム基板に焼き付けることにより、接着強度の優れた抵抗体が形成されるという知見を得、本発明を完成させた。
【0007】すなわち、本発明は、窒化アルミニウム基板に、貴金属及び酸化鉛からなる抵抗体が設けられている窒化アルミニウムヒータであって、前記窒化アルミニウム基板と抵抗体との接着面に複数の小孔が形成されている窒化アルミニウムヒータに係る。また、貴金属粒子、酸化鉛、有機ビヒクルからなる窒化アルミニウムヒータ用抵抗体ペーストに係る。
【0008】かかるペーストを窒化アルミニウム基板に塗布、焼結することにより、窒化アルミニウム基板上に於いて、AlN+PbO→アルミナ+Pb+N2↑の反応が生じ、かかる反応により、窒化アルミニウム基板と抵抗体(金属焼結体)の間に跨る小孔が複数形成されることとなる。これによって、抵抗体の窒化アルミニウム基板に対する接着強度は、14〜17kgf/2mm□程度となり、極めて大きくなることが確認された。
【0009】窒化アルミニウム基板と抵抗体の界面に小孔が形成されることによって接着強度が極めて大きくなる理由は明らかではないが、小孔中に抵抗体ペーストの一部が流れ込むとともに、発生したアルミナが抵抗体ペーストの酸化鉛と焼結してアンカーとなり、窒化アルミニウム基板と抵抗体との界面を強固に接着させて接着効果を高めるためと考えられる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の窒化アルミニウムヒータ用抵抗体ペーストは、貴金属粒子と酸化鉛と有機ビヒクルとからなるものである。上記貴金属粒子としては、金、銀、白金、パラジウムから選ばれる少なくとも1種が用いられ、2種以上用いる場合には、各貴金属粒子の混合物や、各貴金属の合金粒子から構成されていてもよい。該貴金属粒子の平均粒径は、小さ過ぎると酸化しやすく、一方、大きすぎると焼結し難く且つ抵抗値が高くなることから、概ね0.1〜10μm程度の大きさのものを用いることが好ましい。また、貴金属粒子の形状は特に限定されず、球状、鱗片状、球状と鱗片状の混合物などを使用することができるが、中でも、窒化アルミニウムとの密着性の良さという観点から鱗片状が好ましい。尚、上記貴金属粒子には、本発明の効果を損なわない範囲で、ニッケル、銅、亜鉛などの卑金属粒子を微量に混合してもよい。
【0011】上記酸化鉛は、焼結することにより窒化アルミニウム基板と抵抗体の界面に、好適な小孔を生じさせるものであり、一酸化鉛が好ましく用いられる。貴金属粒子と酸化鉛の配合比は、余りに酸化鉛が多量であると小孔が発生し過ぎたり或いは小孔の径が大きくなるため好ましくなく、一方、余りに酸化鉛が少量であると小孔による効果が期待できないので、概ね重量比で貴金属:酸化鉛=400:1〜20:1の範囲で配合することが好ましい。
【0012】上記有機ビヒクルは、貴金属粒子などの混合物を窒化アルミニウムに塗布するため、これらをペースト化するものであり、公知のものを用いることができる。このような有機ビヒクルとしては、エチルセルロース、メチルセルロース、アクリル系樹脂などの樹脂バインダーと、α−テルピオーネ、ブチルカルビトールなどの溶剤とからなるものなどが例示される。
【0013】尚、上記抵抗体ペーストには、本発明の効果を損なわない範囲で、ガラスフリットや酸化物などの無機結合剤を適宜混合してもよい。ガラスフリットとしては、例えば、フリット全量に対しSiO2が1〜30重量%、B23が5〜50重量%、ZnO2が20〜70重量%の組成からなるSiO2−B23−ZnO2系ガラスなどが例示される。また、酸化物としては、Al23、Y23、CdO、Cr23、CuO、Bi23、TiO2、Ru22などの金属酸化物やビスマス単体などから選ばれた少なくとも1種が例示される。前記ガラスフリットは、非晶質体であることが好ましく、又、ガラス軟化点温度は、300〜650℃が好ましい。これが低すぎると抵抗体の焼き付け時に滲みが出てパターン間ショートを引き起こし、高すぎると密着強度が得られない。
【0014】ペーストを構成する各物質の配合比は特に限定されるものではないが、ペースト全量に対して貴金属粒子が60〜80重量%、酸化鉛が0.15〜4重量%樹脂バインダーが1〜10重量%、溶剤が10〜30重量%の範囲で配合され、必要に応じて、ガラスフリットが1〜10重量%の範囲で配合されていることが好ましい。
【0015】本発明に係る抵抗体ペーストは、例えば、図1に示すように、円盤状の窒化アルミニウム基板1の一面1a(例えば、基板の表面や、基板の内部の面など)に、スクリーン印刷法などの適宜の手段で所定形状に塗布される。そして、このものを大気雰囲気下で約700〜900℃程度で焼き付けることにより密着し、窒化アルミニウム基板に抵抗体2(発熱体)が形成された窒化アルミニウムヒータが製造される。尚、抵抗体2の酸化を防止するため、その表面に、金、銀、パラジウム、白金、ニッケルなどの非酸化性金属からなる金属層を被覆することは好ましい。
【0016】上記窒化アルミニウム基板1と抵抗体2の接着面には、図2に示すように、界面に跨って複数の小孔3が形成される。かかる小孔3にアルミナと酸化鉛が焼結して恰もアンカーのようになり(図3参照)、抵抗体2が窒化アルミニウム基板1に強固に接着することとなる。但し、該小孔は、その径が余りに大きすぎると接着強度が向上しないことから、概ね0.2〜5.0μm程度が効果的である。
【0017】
【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて更に詳述する。
【0018】<ペーストの調整>貴金属粒子、酸化鉛、樹脂バインダー(エチルセルロース)及び溶剤(α−テルピオール:ブチルカルビトール=2:8(vol比)の混合物)を十分に混練して、実施例1〜4及び比較例の抵抗体ペーストをそれぞれ作製した。尚、各ペーストの組成は、表1に示す通りであり、又、貴金属粒子としては、平均粒径4.5μmで、鱗片状のものを用いた。表1中、組成はペースト全量に対する重量%で示す。
【0019】
【表1】

【0020】<試験体の作製>窒化アルミニウム粉末(平均粒径1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径0.4μm)4重量部、及びアクリル系樹脂バインダー12重量部に、アルコールを混練し、スプレードライヤ法によって顆粒状粉末を得、これを成型用金型に投入し、平板状に成形して成形体を得た。この成形体に、半導体ウエハ支持ピンを挿入するための挿通孔と、熱電対を埋め込むための凹部とをドリル加工によって穿設した後、約1,800℃、200kg/cm2下でホットプレスし、厚さ3mmの窒化アルミニウム焼結体を得た。このものを直径210mmの円状に切り出して円盤状のヒータ用の窒化アルミニウム基板とした。この基板に、上記実施例及び比較例のペーストを、図1に示した抵抗体2の形状になるように、スクリーン印刷法により塗布し、この基板を窒素雰囲気下で850℃下で焼成し、ペーストを焼き付けることによって窒化アルミニウムヒータを得、これを試験体とした。尚、何れの試験体も、抵抗体の厚みは約5〜10μm、幅は約2.4mmであった。
【0021】試験例1各試験体について、抵抗体の引張強度を測定した。測定方法は、2mm角について90度ピールテストで行った。ピールテストには、島津製作所製のオートグラフを使用し、5mm/分の引張り速度で試験した。
【0022】試験例2さらに、各試験体について、抵抗体の面積抵抗率を測定した。面積抵抗率は、厚さ1.0μm、幅5mm、長さ5cmの抵抗体の抵抗をマルチメーターで測定して計算した。それぞれの結果を表1に示す。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る窒化アルミニウムヒータは、窒化アルミニウム基板に、抵抗体が強固に接着されているので、耐久性や信頼性などに優れ、その工業的利用価値が向上する。また、本発明に係る窒化アルミニウムヒータ用抵抗体ペーストは、それを窒化アルミニウムに焼き付けることにより、上記効果を有する窒化アルミニウムヒータを得ることができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013