(57)【要約】【課題】窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板を製造する方法を提供する。【解決手段】基板は、高温、高速で支持体上に粉末をスプレーすることにより得られ、前記粉末は、スプレー中ＡｌＮ粒子の回りに液相を形成する酸化物を生じる酸化物前駆体から選択される酸化物前駆体の層で被覆されたＡｌＮ粒子を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
　高温、高速で支持体上に粉末をスプレーすることにより基板が得られ、前記粉末は、スプレー中ＡｌＮ粒子の回りに液相を形成する酸化物を生じる酸化物前駆体から選択される酸化物前駆体の層で被覆されたＡｌＮ粒子を含むことを特徴とする窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板製造方法。
【請求項２】
　前記粉末がプラズマトーチによりスプレーされることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
　前記粉末が酸化アセチレントーチに伴う空気の流れによりスプレーされることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
　有機溶剤に有機金属物質の形態の酸化物前駆体を溶解させること、
　得られた前記溶液に、高純度微細ＡｌＮ粉末を激しく攪拌して分散させること、
　こうして得られた懸濁液を不活性雰囲気中で噴霧して、顆粒化粉末を得ること、および
　支持体上に前記粉末をスプレーすること、
からなる一連のステップを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板製造方法。
【請求項５】
　前記酸化物が希土類酸化物であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板製造方法。
【請求項６】
　前記酸化物前駆体が酸化イットリウム前駆体であり、噴霧後に得られたＡｌＮ粉末が２重量％から３重量％の酸化イットリウムに相当する前駆体を含むことを特徴とする請求項４および５に記載の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板製造方法。
【請求項７】
　前記酸化イットリウム前駆体が、プロパノールに溶解したイソプロピオン酸イットリウムであることを特徴とする請求項６に記載の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板製造方法。
【請求項８】
　前記基板が、必要な厚さにより回数が決まる、支持体上への複数回のパスにより得られることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板製造方法。
【請求項９】
　前記支持体が金属支持体であり、ＡｌＮ粉末をスプレーするステップ中、圧縮空気のジェットにより冷却されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板製造方法。
【請求項１０】
　支持体上へのＡｌＮ粉末のスプレーにより得られたＡｌＮ基板が低温でアニールされることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板の製造方法、特に薄い基板を作り出す製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　電気絶縁性で熱の良導体であるために、ＡｌＮ基板はパワー電子部品を保持するために広く使用されている。機械的強度と高温キュアリング中の変形のために、ＡｌＮ基板は通常焼結され、０．６３５ｍｍを最小厚として市販されている。この厚さのＡｌＮ基板は数万ボルトの電圧に耐えることができ、鉄道車両牽引などの高出力用途に適している。しかし、電気バスなどの低電圧用途では、０．６３５ｍｍの厚さは過剰であり、電圧に耐えるのに必要な厚さに対する、ＡｌＮ基板のさらなる厚みは、コストと熱抵抗の観点から不利になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　したがって、本発明の目的は、ＡｌＮ基板の製造方法、特に厚さ０．１ｍｍから０．５ｍｍのＡｌＮ基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
　本発明は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板を製造する方法を提供する。本発明によれば、基板は、高温、高速で支持体上に粉末をスプレーすることにより得られ、この粉末は、スプレー中にＡｌＮ粒子（ｇｒａｉｎ）の回りに液層を形成する酸化物を生じる酸化物前駆体から選択された酸化物前駆体の層で被覆されたＡｌＮ粒子を含む。
【０００５】
　本発明の別の特徴によれば、前記粉末はプラズマトーチによりスプレーされる。
【０００６】
　本発明のさらなる特徴によれば、前記粉末は酸素アセチレントーチに伴う空気の流れによりスプレーされる。
【０００７】
　本発明の別の特徴によれば、前記方法は次の一連のステップを含む：
　−アルコールに酸化イットリウム前駆体を溶解させるステップ、
　−予め得られた溶液に、高純度微細ＡｌＮ粉末を激しく攪拌して分散させるステップ、
　−こうして得られた懸濁液を不活性雰囲気中で噴霧して、顆粒化粉末を得るステップ、
　−支持体上に前記粉末をスプレーするステップ。
【０００８】
　本発明の別の特徴によれば、前記酸化物は希土類酸化物である。
【０００９】
　本発明のさらなる特徴によれば、酸化物前駆体は酸化イットリウム前駆体であり、噴霧後に得られるＡｌＮ粉末は重量で２％から３％の酸化イットリウムを含む。
【００１０】
　本発明のさらなる特徴によれば、酸化イットリウム前駆体はプロパノールに溶解したイソプロピオン酸イットリウムである。
【００１１】
　本発明のさらなる特徴によれば、必要とされる厚さにより回数が決まる、支持体上への複数回のパスにより、基板は得られる。
【００１２】
　本発明のさらなる特徴によれば、支持体は金属支持体であり、ＡｌＮ粉末をスプレーするステップの間、圧縮空気のジェットにより冷却される。
【００１３】
　本発明のさらなる特徴によれば、支持体上にＡｌＮ粉末をスプレーすることにより得られるＡｌＮ基板は、支持体とＡｌＮセラミックの間の残留応力を緩和するために低温でアニールされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
　本発明の目的、態様および利点は、非限定的な例として提供される、本発明の特定の一実施形態についての以下の説明によってよりよく理解されるであろう。
【００１５】
　この方法の第１段階では、プラズマトーチによりスプレーすることができるＡｌＮ粉末が次の一連のステップにより製造される：
　−イソプロピオン酸イットリウムまたはイットリウムイソプロポキシドなどの酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）前駆体を、イソプロパノールに攪拌して溶解させるステップ、
　−噴霧する時点まで懸濁液が安定であるように安定化剤または界面活性剤を用い、例えばタービンにより、粉砕かまたは激しく攪拌することにより、２μｍから３μｍ程度の粒径をもつ高純度微細ＡｌＮ粉末を前のステップで得られた溶液に分散させて２％から３％の酸化イットリウムに相当する前駆体を含むＡｌＮスリップ（ｓｌｉｐ）を得るステップ、
　−得られる中空スフィアが噴霧器の壁面で破砕されないように温度と噴霧器のスプレー速度が、調節される、不活性雰囲気中で噴霧器を用いて前に得られたスリップを噴霧するステップであって、このような噴霧により、直径が４０μｍから１５０μｍの中空スフィアからなる粉末が生成し、この中空スフィアは、酸化イットリウム前駆体の薄い層で被覆され、噴霧により凝集したＡｌＮ粒子からなるステップ、さらに
　−細かすぎるまたは粗すぎる部分を除き直径が５０μｍから１００μｍのＡｌＮ中空スフィアだけを残すために、場合によっては行なわれる噴霧粒子を選別するステップ。
【００１６】
　この方法の第２段階では、上記の方法で得られたＡｌＮ粉末を、プラズマトーチにより金属、例えばアルミニウムの支持体上にスプレーし、この支持体は、その反対側の面を圧縮空気のジェットにより冷却されて１５０℃程度の平衡温度を維持する。プラズマトーチは、例えば、その温度が１５０００Ｋの高温でありうるプラズマアークトーチ、あるいは摂氏数千度の温度の誘導プラズマトーチでよい。ＡｌＮ球状粒子は様々な流量でプラズマにスプレーされ、音速に近い速度で、部分的に溶融した金属支持体に到達していくらか密な層を形成する。このスプレーする段階の間、ＡｌＮ粒子は酸化イットリウム前駆体により酸化から保護されており、この前駆体はプラズマ中で分解して酸化物を生成し、ＡｌＮと反応してイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）相を生じる。金属支持体上へのプラズマトーチのパスの回数は、ＡｌＮ基板の表面積と必要な厚さの関数であり、それぞれのパスで、４０μｍから６０μｍのＡｌＮが堆積し、均一な表面は次々の掃射（ｓｗｅｅｐ）を部分的に重ねることにより作り出される。
【００１７】
　本発明による製造方法の変形形態では、粉末が高速、高温で支持体上にスプレーされるように、粉末は、酸化アセチレントーチの炎による空気の流れによりスプレーされる。
【００１８】
　熱サイクル中にＡｌＮ堆積物の接着が強化されるように、ＡｌＮをスプレーする前に金属支持体上に接着下地層（ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ　ｓｕｂｌａｙｅｒ）を生成させてもよい。例えばアルミニウム支持体の場合、コストと熱抵抗の点で余分な不利益を招かないように、接着下地層は、陽極酸化により得られ数マイクロメートルの厚さの薄い酸化物層でありうる。銅支持体の場合、支持体は、好ましくは、化学的方法でニッケルメッキされ、わずかにクロムでメッキされることもある。
【００１９】
　この方法の次の段階で、金属支持体上のＡｌＮ基板は、有利には、支持体およびＡｌＮセラミックの熱膨張係数の違いによる残留応力を緩和するために低温でアニールされる。
【００２０】
　前記のような製造方法により、厚さが０．１ｍｍから０．５ｍｍであり、従って低電圧用途の電子部品の支持体として使用するのに最適なＡｌＮ基板が製造される。
【００２１】
　例えば、表面に半導体部品をろう付けするために、セラミック基板表面を銅メッキする必要があるパワーエレクトロニクスの用途で、前記の方法で得られたＡｌＮ基板の表面粗さを改善するために、有利には、ＡｌＮ基板表面をエキシマレーザーにより活性化して表面を平滑にした後、活性化された部分に銅を電解析出させることができる。
【００２２】
　本発明は、説明され示された実施形態（これらは例として提供されただけである。）に言うまでもなく決して限定されず、本発明の保護範囲から逸脱することなく、特に様々な構成部分の組成の観点から、あるいは技術的に等価なものに置き換えることにより変更されうる。
【００２３】
　したがって、本方法の変形形態では、ＡｌＮ粉末調製段階の第１ステップ中に用いられる酸化イットリウム前駆体はテトラヒドロフランに溶解したヘキサフルオロアセチルアセトナートであってもよい。
【００２４】
　また、本発明による方法の別の実施形態では、用いられる酸化物前駆体を、セリウム、サマリウム、カルシウムまたはランタニドの酸化物の前駆体から選択することができる。例えば、選択される酸化物前駆体は、テトラヒドロフランのような有機溶剤に溶解したサマリウムアセチルアセトナートであってもよい。
【外国語明細書】
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