JP2022094464A - Green sheet of silicon nitride and production method thereof - Google Patents

Green sheet of silicon nitride and production method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2022094464A
JP2022094464A JP2020207361A JP2020207361A JP2022094464A JP 2022094464 A JP2022094464 A JP 2022094464A JP 2020207361 A JP2020207361 A JP 2020207361A JP 2020207361 A JP2020207361 A JP 2020207361A JP 2022094464 A JP2022094464 A JP 2022094464A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
silicon nitride
green sheet
less
volume
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
JP2020207361A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
悦子 西村
Etsuko Nishimura
勝憲 西村
Katsunori Nishimura
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.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals 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 Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP2020207361A priority Critical patent/JP2022094464A/en
Publication of JP2022094464A publication Critical patent/JP2022094464A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

To provide a green sheet of silicon nitride for obtaining a sintered body of silicon nitride which exhibits a high thermal conductivity with little appearance defect and poor molding accuracy, and to provide a production method for the same.SOLUTION: A green sheet of silicon nitride is used as a precursor of a sintered body of silicon nitride, and is a sheet containing silicon and a sintering aid. When particle diameters corresponding to the volume fractions of 10%, 50% and 90% in the volume-based integrated particle diameter distribution of silicon are D10, D50 and D90, D10/D90 is greater than 0 and 0.15 or less, D50/D90 is 0.4 or less, and a filling ratio occupied by silicon is 59 volume% or more and 80 volume% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、窒化シリコンの焼結体の前駆体として用いられる、シリコンおよび焼結助剤を含む窒化シリコン用グリーンシート、および、その製造方法に関する。 The present invention relates to a green sheet for silicon nitride containing silicon and a sintering aid, which is used as a precursor of a sintered body of silicon nitride, and a method for producing the same.

窒化シリコン(Si)は、高温強度、耐摩耗性等の機械的特性に加え、耐熱性、低熱膨張性、耐熱衝撃性や、Al、Ag等の金属に対する耐食性に優れている。そのため、窒化シリコンの焼結体が、ガスタービン、エンジン、製鋼用機械等の構造材料や、溶融金属に対する耐溶損材料等として用いられている。また、電気絶縁性に優れるため、回路基板等の電子部品材料や電気絶縁材料として用いられている。 Silicon nitride (Si 3N 4 ) is excellent in heat resistance, low thermal expansion, heat impact resistance, and corrosion resistance to metals such as Al and Ag, in addition to mechanical properties such as high temperature strength and wear resistance. Therefore, the sintered body of silicon nitride is used as a structural material for gas turbines, engines, steelmaking machines, etc., and as a material for resistance to melting and damage to molten metal. Further, since it has excellent electrical insulation properties, it is used as an electronic component material such as a circuit board and an electrical insulation material.

近年、高周波トランジスタや、パワー半導体をはじめ、発熱量の大きい半導体素子の普及が進んでいる。大発熱量の半導体素子の材料は、電気絶縁性だけでなく、優れた放熱特性を備えることが求められるため、高抵抗率と高熱伝導率を示すセラミックス基板の需要が高まっている。従来、セラミックス基板の材料としては、窒化アルミニウム(AlN)が多用されている。 In recent years, semiconductor devices with a large calorific value, such as high-frequency transistors and power semiconductors, have become widespread. Since the material of a semiconductor element having a large calorific value is required to have not only electrical insulation but also excellent heat dissipation characteristics, there is an increasing demand for a ceramic substrate exhibiting high resistivity and high thermal conductivity. Conventionally, aluminum nitride (AlN) is often used as a material for a ceramic substrate.

窒化アルミニウムは、電気絶縁性や熱伝導性に優れるが、機械的強度や破壊靭性が低いという特性を持つ。回路基板ユニットの組み立て時に、窒化アルミニウム基板に締め付けを行うと、割れを生じ易いという問題がある。また、窒化アルミニウムは、熱膨張係数がシリコンと大きく異なるため、窒化アルミニウム基板にシリコン半導体素子を実装すると、熱膨張や熱収縮が原因で容易にクラックや割れを生じる。 Aluminum nitride has excellent electrical insulation and thermal conductivity, but has low mechanical strength and fracture toughness. If the aluminum nitride substrate is tightened when the circuit board unit is assembled, there is a problem that cracks are likely to occur. Further, since aluminum nitride has a coefficient of thermal expansion significantly different from that of silicon, when a silicon semiconductor element is mounted on an aluminum nitride substrate, cracks and cracks are easily generated due to thermal expansion and thermal shrinkage.

現在、このような実装信頼性に課題がある窒化アルミニウム基板に代えて、窒化シリコン基板の使用が進められている。窒化シリコン基板は、窒化シリコンの焼結体であり、焼結した窒化シリコンや、焼結助剤由来の粒界相で形成される。窒化シリコンは、窒化アルミニウムと比較して熱伝導率が低いものの、熱膨張係数がシリコンに近く、機械的強度、破壊靭性、耐熱疲労特性等に優れた焼結体を形成する。 Currently, the use of a silicon nitride substrate is being promoted in place of the aluminum nitride substrate, which has a problem in mounting reliability. The silicon nitride substrate is a sintered body of silicon nitride, and is formed of sintered silicon nitride or a grain boundary phase derived from a sintering aid. Silicon nitride has a lower thermal conductivity than aluminum nitride, but has a coefficient of thermal expansion close to that of silicon, and forms a sintered body having excellent mechanical strength, fracture toughness, heat fatigue characteristics, and the like.

窒化シリコンは、共有結合で強固に結合した安定な結晶構造を持つため、耐熱性に優れており、硬さが高いという特徴を持つ。窒化シリコンの主要な結晶構造としては、α型とβ型の二種類がある。α型は、三方晶系の低温相であり、1400℃付近よりも低温側で存在する。β型は、六方晶系の高温相であり、1400℃以上1600℃以下でα型から相転移して生成する。 Silicon nitride has a stable crystal structure that is firmly bonded by a covalent bond, so that it has excellent heat resistance and high hardness. There are two main types of crystal structure of silicon nitride, α-type and β-type. The α type is a trigonal low temperature phase and exists on the lower temperature side than around 1400 ° C. The β-type is a hexagonal high-temperature phase, and is produced by a phase transition from the α-type at 1400 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower.

窒化シリコンの焼結体の製造方法としては、窒化シリコンの粉末を、窒素ガス雰囲気下、焼結助剤を加えて焼結させる方法が知られている。窒化シリコンは、非酸化物であり、共有結合性が強く、緻密な焼結が困難である。そのため、熱処理時には、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム等の焼結助剤が添加されている。 As a method for producing a sintered body of silicon nitride, a method of sintering silicon nitride powder in a nitrogen gas atmosphere by adding a sintering aid is known. Silicon nitride is a non-oxide, has a strong covalent bond, and is difficult to be densely sintered. Therefore, during the heat treatment, a sintering aid such as aluminum oxide, yttrium oxide, and magnesium oxide is added.

自己焼結による焼結体の原料としては、主にα型の窒化シリコンの粉末が用いられている。α型の窒化シリコンは、柱状結晶のβ型に相転移して、焼結体の機械的特性を向上させる。自己焼結による焼結体は、一般に、曲げ強度等の機械的強度に優れることが知られている。自己焼結による焼結体としては、熱伝導率が100W/(m・K)に近いものが得られている。 As a raw material for a self-sintered sintered body, α-type silicon nitride powder is mainly used. The α-type silicon nitride undergoes a phase transition to the β-type of columnar crystals, improving the mechanical properties of the sintered body. It is generally known that a self-sintered sintered body is excellent in mechanical strength such as bending strength. As the self-sintered sintered body, a sintered body having a thermal conductivity close to 100 W / (m · K) has been obtained.

また、窒化シリコンの焼結体の製造方法としては、シリコンの粉末を、窒素ガス雰囲気下、反応焼結・ポスト焼結させる方法も知られている。反応焼結による焼結体は、より高い熱伝導率を得られると期待されているが、シリコンの窒化反応に伴う体積変化を生じる。反応焼結中には、窒化反応による体積膨張と焼結による体積収縮が起こるため、ニアネットシェイプ(Near-net Shape)への成形が難しい点等に課題がある。また、反り等の変形や、クラック、割れ等を防止する対策も必要とされる。なお、ニアネットシェイプとは、二次加工が不要な程度に、寸法や形状が完成品に近い状態に仕上げられていることを意味する。 Further, as a method for producing a sintered body of silicon nitride, a method of react-sintering / post-sintering silicon powder in a nitrogen gas atmosphere is also known. The sintered body by reaction sintering is expected to obtain higher thermal conductivity, but causes a volume change due to the nitriding reaction of silicon. During reaction sintering, volume expansion due to nitriding reaction and volume contraction due to sintering occur, so that there is a problem that it is difficult to form a near-net shape. In addition, measures to prevent deformation such as warpage, cracks, cracks, etc. are also required. The near-net shape means that the dimensions and shape are close to those of a finished product to the extent that secondary processing is not required.

特許文献1には、反応焼結による窒化珪素焼結体が記載されている。この焼結体は、平均粒径が10μm以上30μm以下の粗大金属シリコン粉末80重量%以上95重量%以下、及び、平均粒径が1μm以上10μm以下の微細金属シリコン粉末5重量%以上20重量%以下の混合金属シリコンを含む原料を、窒素雰囲気中で温度1390℃以上1500℃以下に加熱する方法で作製されている。 Patent Document 1 describes a silicon nitride sintered body obtained by reaction sintering. In this sintered body, coarse metal silicon powder having an average particle size of 10 μm or more and 30 μm or less is 80% by weight or more and 95% by weight or less, and fine metal silicon powder having an average particle size of 1 μm or more and 10 μm or less is 5% by weight or more and 20% by weight. The raw material containing the following mixed metallic silicon is produced by a method of heating to a temperature of 1390 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower in a nitrogen atmosphere.

特許文献2には、常圧焼結やガス圧焼結を用いる自己焼結による窒化ケイ素焼結体が記載されている。原料としては、比表面積が5m/g以上20m/g以下であり、β型窒化ケイ素の割合が70質量%以上であり、D50が0.5μm以上3μm以下であり、D90が3μm以上6μm以下であり、鉄の含有割合が200ppm以下であり、アルミニウムの含有割合が200ppm以下であり、鉄およびアルミニウム以外の金属不純物の含有割合の合計が200ppm以下であり、β型窒化ケイ素の結晶子径Dが60nm以上であり、比表面積相当径DBETと結晶子径Dとの比DBET/D(nm/nm)が3以下であり、β型窒化ケイ素の結晶歪が1.5×10-4以下である窒化ケイ素粉末が用いられている。 Patent Document 2 describes a silicon nitride sintered body obtained by self-sintering using normal pressure sintering or gas pressure sintering. As raw materials, the specific surface area is 5 m 2 / g or more and 20 m 2 / g or less, the ratio of β-type silicon nitride is 70% by mass or more, D50 is 0.5 μm or more and 3 μm or less, and D90 is 3 μm or more and 6 μm. The iron content is 200 ppm or less, the aluminum content is 200 ppm or less, the total content of metal impurities other than iron and aluminum is 200 ppm or less, and the crystallite diameter of β-type silicon nitride is 200 ppm or less. The DC is 60 nm or more, the ratio DBET / DC (nm / nm ) between the specific surface area equivalent diameter DBET and the crystallite diameter DC is 3 or less, and the crystal strain of β-type silicon nitride is 1.5. Silicon nitride powder having a size of × 10 -4 or less is used.

特許文献3には、自己焼結による窒化珪素質焼結体が記載されている。この焼結体は、窒化ケイ素粒子と、Mgおよび少なくとも1種の希土類元素を含む粒界相を有し、Mgおよび希土類元素(RE)の各々を酸化物換算した場合の比(RExOy/MgO)が、0.05以上5以下の範囲であり、加工された表面において任意に設定した20×20μmの領域に存在する窒化珪素粒子の長軸長Lの平均値が5.0μm以下、短軸長Sに対する長軸長Lの比(L/S)の平均値が5以下であり、加工された表面において任意に設定した300×300μmの領域において、個々の面積が0.01μm以上の気孔を面積比で0.01%以上5%以下含み、前記気孔のうち最も隣接する気孔同士の重心間距離の平均値が5μm以上であり、当該重心間距離の変動係数が1.5以下とされている。 Patent Document 3 describes a silicon nitride sintered body by self-sintering. This sintered body has a grain boundary phase containing silicon nitride particles, Mg and at least one rare earth element, and the ratio (RExOy / MgO) when each of Mg and the rare earth element (RE) is converted into an oxide. However, the average value of the major axis length L of the silicon nitride particles existing in the region of 20 × 20 μm arbitrarily set on the processed surface is 5.0 μm or less and the minor axis length is in the range of 0.05 or more and 5 or less. The average value of the ratio (L / S) of the major axis length L to S is 5 or less, and in a region of 300 × 300 μm arbitrarily set on the processed surface, pores having an individual area of 0.01 μm 2 or more are formed. The area ratio includes 0.01% or more and 5% or less, the average value of the distance between the centers of gravity of the adjacent pores is 5 μm or more, and the coefficient of variation of the distance between the centers of gravity is 1.5 or less. There is.

特開平7-309669号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-309669 国際公開第2018/110564号International Publication No. 2018/110564 特開2014-073945号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-073945

窒化シリコンの焼結体の製造方法としては、高い熱伝導率や破壊靭性を得る観点等からは、反応焼結による方法が期待される。反応焼結による製造プロセスで、より高い熱伝導率を得るためには、焼結体の空隙を減らし、窒化シリコンの充填率を高くすることが重要である。しかし、充填率を高くする点に関して、従来の技術には改善の余地がある。 As a method for producing a sintered body of silicon nitride, a method by reaction sintering is expected from the viewpoint of obtaining high thermal conductivity and fracture toughness. In order to obtain higher thermal conductivity in the manufacturing process by reaction sintering, it is important to reduce the voids in the sintered body and increase the filling rate of silicon nitride. However, there is room for improvement in the conventional technique in terms of increasing the filling rate.

特許文献1で用いる原料は、二種類の金属シリコン粉末を混合した二粒子分布であるため、粗大粉末と微細粉末との粒子径差が小さい場合や、極端な二山形の粒子径度数分布になる場合がある。このような場合、シリコンの充填性が悪く、或る程度の大きさ以上の空隙が形成され易くなったり、空隙の大きさや分布が様々にバラついたりするため、窒化反応に伴う体積膨張の影響が大きくなる可能性がある。 Since the raw material used in Patent Document 1 has a two-particle distribution in which two types of metallic silicon powder are mixed, the particle size difference between the coarse powder and the fine powder is small, or the particle size frequency distribution is extremely bifurcated. In some cases. In such a case, the filling property of silicon is poor, and voids of a certain size or larger are likely to be formed, and the size and distribution of the voids vary, so that the effect of volume expansion due to the nitriding reaction May be large.

また、特許文献2、3のような自己焼結では、ガラス相や粒界や空隙が形成され易く、熱伝導率の向上に対して障害が多い。一般に、焼結体の充填率を高くする方法としては、焼結助剤の添加量を増やす方法も考えられる。しかし、焼結助剤を増やすと、焼結体中に低熱伝導率のガラス相等が増えるため、焼結体の熱伝導率が却って低くなる虞がある。 Further, in self-sintering as in Patent Documents 2 and 3, glass phases, grain boundaries and voids are likely to be formed, and there are many obstacles to the improvement of thermal conductivity. Generally, as a method of increasing the filling rate of the sintered body, a method of increasing the addition amount of the sintering aid can be considered. However, if the amount of the sintering aid is increased, the glass phase having a low thermal conductivity increases in the sintered body, so that the thermal conductivity of the sintered body may be rather low.

また、反応焼結による製造プロセスの場合、窒化反応前の充填率が高すぎることも問題となる。反応焼結の前駆体を構成するシリコンは、窒化反応に伴って体積膨張を生じる。そのため、前駆体中でシリコンの充填率が高すぎると、窒化反応に伴う体積膨張が原因で、大きな変形や過大な応力が発生し、反り等の外観不良や、クラック、割れや、成形精度不良等を生じる。 Further, in the case of the manufacturing process by reaction sintering, it is also a problem that the filling rate before the nitriding reaction is too high. Silicon, which constitutes a precursor of reaction sintering, undergoes volume expansion with the nitriding reaction. Therefore, if the filling rate of silicon in the precursor is too high, volume expansion due to the nitriding reaction causes large deformation and excessive stress, resulting in poor appearance such as warpage, cracks, cracks, and poor molding accuracy. And so on.

特に、前駆体中でシリコンの充填率が約82体積%以上であると、空隙の体積を超える体積膨張となるため、不良・欠陥が顕著に生じる。特許文献1では、反応焼結を行っているが、前駆体の充填率や空隙率が明らかでなく、このような体積膨張の問題が十分に考慮されていない。 In particular, when the filling rate of silicon in the precursor is about 82% by volume or more, the volume expansion exceeds the volume of the voids, so that defects / defects are remarkably generated. In Patent Document 1, reaction sintering is performed, but the filling rate and porosity of the precursor are not clear, and such a problem of volume expansion is not fully considered.

そこで、本発明は、外観不良や成形精度不良が少なく高い熱伝導率を示す窒化シリコンの焼結体を得ることができる窒化シリコン用グリーンシート、および、その製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a green sheet for silicon nitride capable of obtaining a sintered body of silicon nitride showing high thermal conductivity with few defects in appearance and molding accuracy, and a method for manufacturing the same. ..

前記課題を解決するために本発明に係る窒化シリコン用グリーンシートは、窒化シリコンの焼結体の前駆体として用いられ、シリコンおよび焼結助剤を含む窒化シリコン用グリーンシートであって、前記シリコンの体積基準の積算粒子径分布における10%、50%および90%の体積分率に対応した粒子径を、それぞれ、D10、D50およびD90としたとき、D10とD90との比(D10/D90)が0より大きく0.15以下、且つ、D50とD90との比(D50/D90)が0.4以下であり、前記シリコンが占める充填率が59体積%以上80体積%以下である。 In order to solve the above problems, the green sheet for silicon nitride according to the present invention is a green sheet for silicon nitride used as a precursor of a sintered body of silicon nitride and contains silicon and a sintering aid, and is said to be silicon. The ratio of D10 to D90 (D10 / D90) when the particle diameters corresponding to the volume fractions of 10%, 50%, and 90% in the volume-based integrated particle size distribution are D10, D50, and D90, respectively. Is greater than 0 and 0.15 or less, the ratio of D50 to D90 (D50 / D90) is 0.4 or less, and the filling ratio occupied by the silicon is 59% by volume or more and 80% by volume or less.

また、本発明に係る窒化シリコン用グリーンシートの製造方法は、窒化シリコンの焼結体の前駆体として用いられ、シリコンおよび焼結助剤を含む窒化シリコン用グリーンシートの製造方法であって、前記シリコンの体積基準の積算粒子径分布における10%、50%および90%の体積分率に対応した粒子径を、それぞれ、D10、D50およびD90としたとき、D10とD90との比(D10/D90)が0より大きく0.15以下、且つ、D50とD90との比(D50/D90)が0.4以下となるように粉末状のシリコンを調製する工程と、前記シリコンと焼結助剤を分散媒中で混合してスラリを調製する工程と、前記スラリを基材上に塗工する工程と、塗工された前記スラリを乾燥させる工程と、を含み、乾燥後に前記シリコンが占める充填率が59体積%以上80体積%以下である窒化シリコン用グリーンシートを得る。 Further, the method for producing a green sheet for silicon nitride according to the present invention is a method for producing a green sheet for silicon nitride, which is used as a precursor of a sintered body of silicon nitride and contains silicon and a sintering aid. The ratio of D10 to D90 (D10 / D90) when the particle diameters corresponding to the volume fractions of 10%, 50%, and 90% in the volume-based integrated particle size distribution of silicon are D10, D50, and D90, respectively. ) Is greater than 0 and 0.15 or less, and the ratio of D50 to D90 (D50 / D90) is 0.4 or less. It includes a step of preparing a slurry by mixing in a dispersion medium, a step of applying the slurry on a substrate, and a step of drying the coated slurry, and the filling ratio occupied by the silicon after drying. A green sheet for silicon nitride having a value of 59% by volume or more and 80% by volume or less is obtained.

本発明によると、外観不良や成形精度不良が少なく高い熱伝導率を示す窒化シリコンの焼結体を得ることができる窒化シリコン用グリーンシート、および、その製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a green sheet for silicon nitride capable of obtaining a sintered body of silicon nitride exhibiting high thermal conductivity with few defects in appearance and molding accuracy, and a method for producing the same.

本発明の実施形態に係る窒化シリコン用グリーンシートの製造方法を示すフロー図である。It is a flow figure which shows the manufacturing method of the green sheet for silicon nitride which concerns on embodiment of this invention. 窒化シリコン用グリーンシートにおけるシリコンの粒子径と充填率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the particle size of silicon, and the filling rate in a green sheet for silicon nitride.

以下、本発明の一実施形態に係る窒化シリコン用グリーンシート、および、その製造方法について、図を参照しながら説明する。 Hereinafter, a green sheet for silicon nitride according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings.

本実施形態に係る窒化シリコン用グリーンシートは、窒化シリコンの焼結体を反応焼結で製造するための前駆体として用いられる。窒化シリコン用グリーンシートは、粉末状のシリコン(Si)と焼結助剤を含み、必要に応じてバインダを含むことがある。 The green sheet for silicon nitride according to the present embodiment is used as a precursor for producing a sintered body of silicon nitride by reaction sintering. The green sheet for silicon nitride contains powdered silicon (Si) and a sintering aid, and may contain a binder if necessary.

窒化シリコンの焼結体は、成形された粉末状のシリコンを、窒素ガス雰囲気下、焼結助剤と共に反応焼結させる方法で得られる。シリコン(Si)は、窒素ガス雰囲気下、1300℃程度以上の高温で熱処理されると、窒化反応によって窒化シリコン(Si)となる。窒化シリコンの粒子同士が焼結することによって、窒化シリコンの焼結体が得られる。 The sintered body of silicon nitride is obtained by a method of reaction-sintering molded powdered silicon together with a sintering aid in a nitrogen gas atmosphere. When silicon (Si) is heat-treated at a high temperature of about 1300 ° C. or higher in a nitrogen gas atmosphere, it becomes silicon nitride (Si 3 N 4 ) by a nitriding reaction. A sintered body of silicon nitride is obtained by sintering the particles of silicon nitride with each other.

本明細書において、窒化シリコン用グリーンシートとは、粉末状のシリコンと焼結助剤で構成されるシート状の成形体であり、シリコンが窒化反応を起こす前の前駆体を意味する。窒化シリコン用グリーンシートは、幅や長さと比較して厚さが小さいシート状であるが、シートの幅、長さおよび厚さは、特に制限されるものではない。 In the present specification, the green sheet for silicon nitride is a sheet-shaped molded body composed of powdered silicon and a sintering aid, and means a precursor before silicon undergoes a nitriding reaction. The green sheet for silicon nitride is in the form of a sheet having a thickness smaller than the width and length, but the width, length and thickness of the sheet are not particularly limited.

本実施形態に係る窒化シリコン用グリーンシートは、シート中でシリコンが占める充填率が、59体積%以上80体積%以下とされる。シート中の残部は、主に、少量の焼結助剤や、少量のバインダや、空隙によって構成される。 In the green sheet for silicon nitride according to the present embodiment, the filling rate of silicon in the sheet is 59% by volume or more and 80% by volume or less. The rest in the sheet is mainly composed of a small amount of sintering aid, a small amount of binder, and voids.

シリコンの粒子は、窒化反応によって窒化シリコンになると、単位格子から計算される体積が、約1.22倍に拡大する。シート中でシリコンが占める充填率を59体積%以上80体積%以下にすると、窒化反応後の窒化シリコンの充填率を増大させることができ、後述の好ましい効果が得られる。 When silicon particles become silicon nitride by the nitriding reaction, the volume calculated from the unit cell expands by about 1.22 times. When the filling rate of silicon in the sheet is 59% by volume or more and 80% by volume or less, the filling rate of silicon nitride after the nitride reaction can be increased, and the preferable effects described later can be obtained.

窒化シリコンの焼結体は、高い熱伝導率を得る観点から、窒化シリコンの充填率を高くすることが好ましい。そのため、焼結体の前駆体である窒化シリコン用グリーンシートについても、シリコンの充填率が高いことが好ましい。充填モデルを用いた計算によると、シリコン粒子の充填率を59体積%以上にすれば、窒化反応と焼結反応の過程で、窒化シリコン粒子が結合しやすくなる。その結果、高い熱伝導率を得ることが可能になる。 The silicon nitride sintered body preferably has a high filling rate of silicon nitride from the viewpoint of obtaining high thermal conductivity. Therefore, it is preferable that the green sheet for silicon nitride, which is a precursor of the sintered body, also has a high silicon filling rate. According to the calculation using the filling model, if the filling rate of the silicon particles is 59% by volume or more, the silicon nitride particles are likely to be bonded in the process of the nitride reaction and the sintering reaction. As a result, it becomes possible to obtain high thermal conductivity.

窒化シリコン用グリーンシート中でシリコンが占める充填率が80体積%よりも高すぎると、窒化反応後の窒化シリコンの充填率が100体積%に近くなるため、窒化反応に伴う体積膨張のための空間が不足する。このような場合、焼結による体積収縮を上回る体積膨張や粒子の再配列の制約が原因で、焼結体に大きな変形や応力が生じる。これに対し、約2体積%以上の空隙を確保すると、窒化反応に伴う体積膨張が生じても、粒子の体積膨張や再配列が許容されるため、変形や応力を緩和することができる。 If the filling rate of silicon in the green sheet for silicon nitride is higher than 80% by volume, the filling rate of silicon nitride after the nitriding reaction becomes close to 100% by volume, so that there is space for volume expansion due to the nitriding reaction. Is insufficient. In such a case, large deformation and stress occur in the sintered body due to volume expansion exceeding volume shrinkage due to sintering and restrictions on particle rearrangement. On the other hand, if a void of about 2% by volume or more is secured, even if the volume expansion due to the nitriding reaction occurs, the volume expansion and rearrangement of the particles are allowed, so that the deformation and stress can be alleviated.

グリーンシート中でシリコンが占める充填率は、少なくとも59体積%以上であるが、焼結体の熱伝導率を高くする観点からは、好ましくは65体積%以上、より好ましくは70体積%以上、更に好ましくは75体積%以上である。また、少なくとも80体積%以下であるが、焼結体の用途や要求性能等に応じて、75体積%以下、70体積%以下、65体積%以下等とすることもできる。 The filling rate of silicon in the green sheet is at least 59% by volume or more, but from the viewpoint of increasing the thermal conductivity of the sintered body, it is preferably 65% by volume or more, more preferably 70% by volume or more, and further. It is preferably 75% by volume or more. Further, although it is at least 80% by volume or less, it may be 75% by volume or less, 70% by volume or less, 65% by volume or less, or the like, depending on the use of the sintered body, the required performance, and the like.

焼結体に生じる欠陥・不良としては、窒化反応に伴う体積膨張や、熱処理中の加熱による熱膨張や、熱処理後の冷却による熱収縮によるものがある。欠陥・不良の具体例としては、クラック、割れや、プリント基板等の用途で問題となる反り等の外観不良や、ニアネットシェイプへの成形や目標寸法への成形に対する成形精度不良等が挙げられる。これらの欠陥・不良は、シリコンの充填率を下げて焼結体中に空隙を確保すると低減できる。 Defects / defects that occur in the sintered body include volume expansion due to the nitriding reaction, thermal expansion due to heating during heat treatment, and thermal shrinkage due to cooling after heat treatment. Specific examples of defects / defects include appearance defects such as cracks, cracks, and warpage that is a problem in applications such as printed circuit boards, and improper molding accuracy for molding into near-net shapes and molding to target dimensions. .. These defects / defects can be reduced by lowering the filling rate of silicon and securing voids in the sintered body.

本実施形態に係る窒化シリコン用グリーンシートは、シリコンの体積基準の積算粒子径分布における累積篩下で10%、50%および90%の体積分率に対応した粒子径を、それぞれ、D10、D50およびD90としたとき、D10とD90との比(D10/D90)が0より大きく0.15以下、且つ、D50とD90との比(D50/D90)が0.4以下とされる。 The green sheet for silicon nitride according to the present embodiment has particle diameters corresponding to 10%, 50% and 90% volume fractions under a cumulative sieve in the volume-based integrated particle size distribution of silicon, respectively, at D10 and D50. And D90, the ratio of D10 to D90 (D10 / D90) is larger than 0 and 0.15 or less, and the ratio of D50 to D90 (D50 / D90) is 0.4 or less.

D50/D90が0.4以下であると、シート中のシリコンの粉末のうち、全体の50体積%を占める小粒子(D10以下の粒子)や中粒子(D10以上D50以下の粒子)が、全体の10体積%を占める大粒子(D90以上の粒子)等よりも十分に小さいため、大粒子の粒子間の空隙に対し、小粒子や中粒子を多量に充填することができる。 When D50 / D90 is 0.4 or less, small particles (particles of D10 or less) and medium particles (particles of D10 or more and D50 or less) that occupy 50% by volume of the whole silicon powder in the sheet are the whole. Since it is sufficiently smaller than large particles (particles of D90 or more) occupying 10% by volume of the above, a large amount of small particles or medium particles can be filled in the voids between the large particles.

また、D10/D90が0.15以下であると、シート中のシリコンの粉末のうち、全体の10体積%を占める小粒子(D10以下の粒子)が、全体の10体積%を占める大粒子(D90以上の粒子)や、全体の40体積%を占める中粒子(D10以上D50以下の粒子)等よりも十分に小さいため、大粒子や中粒子の粒子間の空隙に対し、小粒子を多量に充填することができる。 When D10 / D90 is 0.15 or less, small particles (particles of D10 or less) occupying 10% by volume of the whole silicon powder in the sheet are large particles (particles of D10 or less) occupying 10% by volume of the whole. Since it is sufficiently smaller than the particles (D90 or more) and the medium particles (D10 or more and D50 or less) that occupy 40% by volume of the whole, a large amount of small particles are added to the voids between the large particles and the medium particles. Can be filled.

そのため、前記のD10/D90およびD50/D90の条件を満たすシリコンを用いると、大粒子の周囲に十分な個数の中粒子を密着的に配置し、且つ、中粒子の周囲に十分な個数の小粒子を密着的に配置させることができる。また、D50/D90の条件によって、空隙の大きさが抑制されると共に、大きさや分布の均一性が高くなり、体積膨張のための空間が分散的に確保されるため、窒化反応に伴う体積膨張の影響を受け難くなる。よって、このような条件を満たすシリコンを用いると、窒化反応や焼結による粒子同士の結合が均一に形成され易く、且つ、シリコンが占める充填率が59体積%以上80体積%以下の範囲にあり、反応焼結時に変形や応力が生じ難い窒化シリコン用グリーンシートを得ることができる。 Therefore, when silicon satisfying the above conditions of D10 / D90 and D50 / D90 is used, a sufficient number of medium particles are closely arranged around the large particles, and a sufficient number of small particles are placed around the medium particles. The particles can be arranged in close contact with each other. Further, depending on the conditions of D50 / D90, the size of the void is suppressed, the uniformity of the size and distribution is increased, and the space for volume expansion is dispersedly secured, so that the volume expansion accompanying the nitriding reaction is performed. It becomes difficult to be affected by. Therefore, when silicon satisfying such conditions is used, the bonds between the particles are likely to be uniformly formed by the nitriding reaction or sintering, and the filling rate occupied by the silicon is in the range of 59% by volume or more and 80% by volume or less. It is possible to obtain a green sheet for silicon nitride that is less likely to be deformed or stressed during reaction sintering.

D10/D90は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.03以上である。D10/D90が0.03以上であると、極端に粒子径が小さいシリコンの比率が少なく、粉末全体としての表面積が小さくなるため、バインダの使用量を削減することができる。D50/D90は、その粉末のD10/D90より大きく、0.4以下である。 D10 / D90 is preferably 0.01 or more, more preferably 0.03 or more. When D10 / D90 is 0.03 or more, the ratio of silicon having an extremely small particle size is small, and the surface area of the powder as a whole is small, so that the amount of binder used can be reduced. D50 / D90 is larger than D10 / D90 of the powder and is 0.4 or less.

窒化シリコン用グリーンシート中のシリコンの粉末のD50は、0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。D50が0.5μm未満であると、粉末の比表面積の合計に対して、バインダの量が少なくなるため、シートの機械的強度が低くなる。また、D50が20μmを超えると、窒化シリコン用グリーンシートの表面の凹凸が大きくなると共に、窒化反応速度が遅くなる。これに対し、D50が0.5μm以上20μm以下であると、窒化シリコン用グリーンシートの表面を平滑にしつつ、窒化反応速度を速くすることができる。 The D50 of the silicon powder in the green sheet for silicon nitride is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less. When D50 is less than 0.5 μm, the amount of binder is small with respect to the total specific surface area of the powder, so that the mechanical strength of the sheet is low. Further, when D50 exceeds 20 μm, the unevenness of the surface of the green sheet for silicon nitride becomes large and the nitriding reaction rate becomes slow. On the other hand, when D50 is 0.5 μm or more and 20 μm or less, the nitriding reaction rate can be increased while smoothing the surface of the green sheet for silicon nitride.

窒化シリコン用グリーンシート中のシリコンの粉末のD50は、バインダの量を抑制しつつ高強度を得る観点からは、好ましくは0.8μm以上である。また、窒化シリコン用グリーンシートの表面をより平滑にし、窒化反応速度をより速くする観点からは、好ましくは10μm以下、更に好ましくは4μm以下、更に好ましくは3μm以下である。4μm以下であると、十分な平滑さが得られ、窒化反応の時間の短縮が可能になる。0.8μm以上3μm以下であると、少ないバインダで高強度が得られると共に、凹凸が少ない表面も得られる。0.8μm以上2μm以下であると、高強度と平滑さに加え、より高い充填率が得られる。 The D50 of the silicon powder in the green sheet for silicon nitride is preferably 0.8 μm or more from the viewpoint of obtaining high strength while suppressing the amount of binder. Further, from the viewpoint of smoothing the surface of the green sheet for silicon nitride and increasing the nitriding reaction rate, it is preferably 10 μm or less, more preferably 4 μm or less, still more preferably 3 μm or less. When it is 4 μm or less, sufficient smoothness can be obtained and the nitriding reaction time can be shortened. When it is 0.8 μm or more and 3 μm or less, high strength can be obtained with a small amount of binder, and a surface with few irregularities can be obtained. When it is 0.8 μm or more and 2 μm or less, a higher filling rate can be obtained in addition to high strength and smoothness.

シリコンの粒子径や粒子径分布は、レーザ回折/散乱式の粒子径分布測定装置を用いて測定することができる。窒化シリコン用グリーンシート中のシリコンの粒子径や粒子径分布は、窒化シリコン用グリーンシートをアルコール等の溶剤で溶解させた後、乾燥させて溶剤を除去し、得られた粉末中のシリコンを比重等で分離して測定する方法や、窒化シリコン用グリーンシートの任意の断面を電子顕微鏡観察して、シリコンの粒子の円相当径等のデータを収集する方法で求めることができる。 The particle size and particle size distribution of silicon can be measured by using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device. Regarding the particle size and particle size distribution of silicon in the green sheet for silicon nitride, the green sheet for silicon nitride is dissolved in a solvent such as alcohol and then dried to remove the solvent, and the silicon in the obtained powder has a specific gravity. It can be obtained by a method of separating and measuring with a method such as, or a method of collecting data such as the equivalent circle diameter of silicon particles by observing an arbitrary cross section of a green sheet for silicon nitride with an electron microscope.

窒化シリコン用グリーンシートの空隙率は、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)による観察で求めることができる。窒化シリコン用グリーンシートの任意の断面を切り出し、断面をSEMで撮影してSEM画像を取得する。そして、SEM画像を二値化処理や三値化処理で画像処理し、画像中の低密度領域をシリコンや焼結助剤がない空隙と仮定して、空隙の単位面積当たりの面積率を計算する。SEM画像の撮影は、倍率500倍以上1000倍以下程度で、複数の断面や顕微鏡視野に対して行う。 The porosity of the green sheet for silicon nitride can be determined by observation with a scanning electron microscope (SEM). An arbitrary cross section of the green sheet for silicon nitride is cut out, and the cross section is photographed by SEM to acquire an SEM image. Then, the SEM image is image-processed by binarization processing or binarization processing, and the area ratio per unit area of the void is calculated assuming that the low-density region in the image is a void without silicon or a sintering aid. do. The SEM image is taken at a magnification of 500 times or more and 1000 times or less for a plurality of cross sections and a microscope field of view.

SEM画像を撮影する断面数は、測定誤差によるバラつきが小さくなる点で、2以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましい。多数のSEM画像に基づいて、空隙の面積率の平均値を計算し、画像数の増加に対して平均値のバラつきが十分に小さくなったとき、面積率の平均値を窒化シリコン用グリーンシートの空隙率とする。シート中の焼結助剤やバインダが少量である場合、シリコンの充填率[%]=100-空隙率[%]と見做すことができる。 The number of cross sections for which SEM images are taken is preferably 2 or more, and more preferably 5 or more, in that variation due to measurement error is small. The average value of the area ratio of the voids is calculated based on a large number of SEM images, and when the variation of the average value becomes sufficiently small with respect to the increase in the number of images, the average value of the area ratio is calculated for the green sheet for silicon nitride. The porosity. When the amount of the sintering aid or binder in the sheet is small, it can be considered that the filling rate of silicon [%] = 100-porosity [%].

焼結助剤としては、マグネシウム(Mg)、イットリウム(Y)、希土類元素(RE)からなる群より選択される一種以上の元素を含む化合物を用いることが好ましい。これらの元素を含む化合物としては、酸化物、窒化物、ケイ化物等が挙げられる。焼結助剤は、これらの元素のうち、一種を含んでもよいし、複数種を含んでもよい。 As the sintering aid, it is preferable to use a compound containing one or more elements selected from the group consisting of magnesium (Mg), yttrium (Y), and rare earth element (RE). Examples of the compound containing these elements include oxides, nitrides, silicides and the like. The sintering aid may contain one of these elements, or may contain a plurality of these elements.

希土類元素としては、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)が挙げられる。 Rare earth elements include lanthanoids such as lanthanum (La), cerium (Ce), placeodim (Pr), neodym (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), uropyum (Eu), gadrinium (Gd), and terbium. (Tb), dysprosium (Dy), formium (Ho), elbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) can be mentioned.

Mg、Yおよび希土類元素は、窒化シリコンに対する固溶度が小さく、結晶構造や化学組成を変化させ難いため、窒化シリコン自体の熱伝導率を高くするのに有効である。特に、MgおよびYは、焼結体を緻密化して高い熱伝導率を得るのに有効である。MgやYを含む化合物としては、酸化マグネシウム(MgO)や酸化イットリウム(Y)が好ましい。 Mg, Y and rare earth elements have low solid solubility in silicon nitride and are difficult to change the crystal structure and chemical composition, so that they are effective in increasing the thermal conductivity of silicon nitride itself. In particular, Mg and Y are effective in densifying the sintered body to obtain high thermal conductivity. As the compound containing Mg and Y, magnesium oxide ( MgO) and yttrium oxide ( Y2O3) are preferable.

希土類元素としては、La、Ce、Gd、DyおよびYbからなる群より選択される一種以上の元素が特に好ましい。これらの元素を含む焼結助剤によると、温度や圧力を抑制しつつ、焼結を促進させることができるため、熱処理のコストを削減することができる。 As the rare earth element, one or more elements selected from the group consisting of La, Ce, Gd, Dy and Yb are particularly preferable. According to the sintering aid containing these elements, sintering can be promoted while suppressing the temperature and pressure, so that the cost of heat treatment can be reduced.

焼結助剤の組成は、La、Y、GdまたはYbと、Mgを含む場合、希土類元素の酸化物換算の混合重量をRE、マグネシウムの酸化物換算の混合重量をMgOとしたとき、RE/MgO>1であることが好ましい。これらの希土類元素のMgに対する重量比を大きくすると、熱処理時、焼結助剤由来の微細粒子が形成され易くなる。これらの希土類元素は、Mgと比較して窒化シリコンに固溶し難いためである。 When La, Y , Gd or Yb and Mg are contained in the composition of the sintering aid, the mixed weight of rare earth elements in terms of oxide is RE x Oy, and the mixed weight of magnesium in terms of oxide is MgO. , RE x Oy / MgO> 1. Increasing the weight ratio of these rare earth elements to Mg facilitates the formation of fine particles derived from the sintering aid during heat treatment. This is because these rare earth elements are less likely to dissolve in silicon nitride than Mg.

焼結助剤の量は、酸化物換算で、シリコンと焼結助剤の合計100質量%に対して、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましい。また、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。このような量であると、窒化シリコンの焼結や粒子内の高純度化を促進しつつ、熱伝導率が低いガラス相等の形成を抑制することができる。 The amount of the sintering aid is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, based on 100% by mass of the total of silicon and the sintering aid in terms of oxide. Further, 15% by mass or less is preferable, and 10% by mass or less is more preferable. With such an amount, it is possible to suppress the formation of a glass phase or the like having a low thermal conductivity while promoting the sintering of silicon nitride and the purification of particles.

窒化シリコン用グリーンシートの厚さは、0.1mm以上1mm以下であることが好ましく、0.1mm以上0.5mm以下であることがより好ましい。このような厚さであると、薄い窒化シリコンの焼結体を作製することができる。このような厚さの窒化シリコン用グリーンシートは、製造工程中の乾燥後に加圧して得てもよいし、乾燥後に非加圧で得てもよい。厚さを加圧等で0.5mm以下にすると、より高い熱伝導率を得ることができる。 The thickness of the green sheet for silicon nitride is preferably 0.1 mm or more and 1 mm or less, and more preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less. With such a thickness, a thin silicon nitride sintered body can be produced. The green sheet for silicon nitride having such a thickness may be obtained by applying pressure after drying during the manufacturing process, or may be obtained by applying no pressure after drying. When the thickness is reduced to 0.5 mm or less by pressurization or the like, higher thermal conductivity can be obtained.

以上の窒化シリコン用グリーンシートによると、前記のD10/D90およびD50/D90の条件を満たすシリコンを用いるため、シリコンが占める充填率が59体積%以上80体積%以下の範囲にあり、窒化反応に伴う体積膨張のための空間が分散的に確保された前駆体を得ることができる。窒化シリコンの焼結体の前駆体の段階で、80体積%に近い高充填率を確保することも可能であり、また、窒化反応や焼結によって粒子同士の結合が均一に形成され易くなるため、緻密な窒化シリコンの焼結体を得ることができる。よって、反応焼結による製造プロセスに用いた場合に、反り等の外観不良や、クラック、割れや、成形精度不良が少なく、高い熱伝導率を示す窒化シリコンの焼結体を得ることができる。 According to the above green sheet for nitriding silicon, since silicon satisfying the above conditions of D10 / D90 and D50 / D90 is used, the filling factor occupied by the silicon is in the range of 59% by volume or more and 80% by volume or less, and the nitriding reaction is carried out. It is possible to obtain a precursor in which the space for the accompanying volume expansion is dispersedly secured. It is possible to secure a high filling rate close to 80% by volume at the stage of the precursor of the sintered body of silicon nitride, and it is easy to form a uniform bond between particles by the nitriding reaction or sintering. , A dense sintered body of silicon nitride can be obtained. Therefore, when used in a manufacturing process by reaction sintering, it is possible to obtain a sintered silicon nitride that exhibits high thermal conductivity with few appearance defects such as warpage, cracks, cracks, and molding accuracy defects.

次に、シリコンが占める充填率が所定の範囲にある前記の窒化シリコン用グリーンシートの製造方法について説明する。なお、以下の説明では、原料の粉末を湿式混合して最終的に乾燥を行う製造方法を熱処理方法と共に例示する。 Next, a method for manufacturing the above-mentioned green sheet for silicon nitride, in which the filling rate occupied by silicon is within a predetermined range, will be described. In the following description, a production method in which raw material powders are wet-mixed and finally dried will be exemplified together with a heat treatment method.

図1は、本発明の実施形態に係る窒化シリコン用グリーンシートの製造方法を示すフロー図である。
図1に示すように、本実施形態に係る窒化シリコン用グリーンシートの製造方法は、粒子径調整工程S10と、混合工程S20と、塗工工程S30と、乾燥工程S40と、を含む。これらの工程を経ると、シリコンが占める充填率が59体積%以上80体積%以下であり、窒化シリコンの焼結体の前駆体となる窒化シリコン用グリーンシートを得ることができる。
FIG. 1 is a flow chart showing a method for manufacturing a green sheet for silicon nitride according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a green sheet for silicon nitride according to the present embodiment includes a particle size adjusting step S10, a mixing step S20, a coating step S30, and a drying step S40. Through these steps, the filling rate of silicon is 59% by volume or more and 80% by volume or less, and a green sheet for silicon nitride that is a precursor of a sintered body of silicon nitride can be obtained.

窒化シリコンの焼結体は、窒化シリコン用グリーンシートを前駆体として、熱処理工程S50を経ることにより、板状の焼結体である窒化シリコン基板として得られる。窒化シリコン基板は、プリント基板等の用途に用いることができる。 The silicon nitride sintered body can be obtained as a plate-shaped sintered body as a silicon nitride substrate by passing through the heat treatment step S50 using a green sheet for silicon nitride as a precursor. The silicon nitride substrate can be used for applications such as a printed circuit board.

粒子径調整工程S10では、窒化シリコン用グリーンシート中でシリコンが占める充填率が所定の範囲となるように、窒化シリコン用グリーンシートの原料として用いる粉末状のシリコンの粒子径分布を調整する。粒子径分布は、D10/D90が0より大きく0.15以下、且つ、D50/D90が0.4以下となるように、粉末同士を互いに混合することによって調整できる。 In the particle size adjusting step S10, the particle size distribution of powdered silicon used as a raw material for the green sheet for silicon nitride is adjusted so that the filling ratio occupied by silicon in the green sheet for silicon nitride is within a predetermined range. The particle size distribution can be adjusted by mixing the powders with each other so that D10 / D90 is greater than 0 and 0.15 or less and D50 / D90 is 0.4 or less.

互いに混合するシリコンの粉末としては、メディアン径(D50)やモード径が互いに異なる、分級された複数種類の粉末を用いることが好ましい。窒化シリコン用グリーンシートの原料として用いる粉末状のシリコンは、D50が0.5μm以上20μm以下に調整されることが好ましい。 As the silicon powder to be mixed with each other, it is preferable to use a plurality of classified powders having different median diameters (D50) and mode diameters. The powdered silicon used as a raw material for the green sheet for silicon nitride preferably has a D50 of 0.5 μm or more and 20 μm or less.

例えば、メディアン径が0.5μm以上20μm以下よりも大きい大粒子の粉末100重量%に対し、メディアン径が大粒子の0.15倍以上0.4倍以下程度の小粒子の粉末を10重量%以上50重量%以下程度加える方法や、メディアン径が0.5μm以上20μm以下よりも大きい大粒子の粉末100重量%に対し、モード径が0.4倍以下程度の中粒子の粉末を40重量%以下程度、モード径が0.15倍以下程度の小粒子の粉末を10重量%以下程度加える方法等を用いることができる。 For example, 10% by weight of powder of small particles having a median diameter of 0.15 times or more and 0.4 times or less of that of large particles is 100% by weight of powder of large particles having a median diameter of 0.5 μm or more and 20 μm or less. 40% by weight of medium particle powder having a mode diameter of 0.4 times or less with respect to 100% by weight of the method of adding about 50% by weight or less and 100% by weight of large particle powder having a median diameter of 0.5 μm or more and 20 μm or less. A method of adding about 10% by weight or less of powder of small particles having a mode diameter of about 0.15 times or less can be used.

混合工程S20では、粉末状のシリコンと焼結助剤を分散媒中で混合してスラリを調製する。粒子径分布が制御されたシリコンと焼結助剤は、所定の混合比となるように秤量し、必要に応じてバインダや分散剤を加え、分散媒中で湿式混合する。湿式混合によると、粒子径分布に大きな影響を与えることなく、ガス成分の混入を抑制して、粉末の分散作用や凝集粒子に対する解離作用を得ることができる。 In the mixing step S20, powdered silicon and a sintering aid are mixed in a dispersion medium to prepare a slurry. Silicon and the sintering aid whose particle size distribution is controlled are weighed so as to have a predetermined mixing ratio, a binder and a dispersant are added as necessary, and wet mixing is performed in a dispersion medium. According to the wet mixing, it is possible to suppress the mixing of gas components without significantly affecting the particle size distribution, and to obtain the dispersion action of the powder and the dissociation action for the aggregated particles.

焼結助剤としては、シリコンに対する分散性の観点等からは、粒子径がシリコンのD50よりも小さい粉末を用いることが好ましい。 As the sintering aid, it is preferable to use a powder having a particle size smaller than that of D50 of silicon from the viewpoint of dispersibility in silicon.

バインダとしては、低温で熱分解し、多量の灰分、炭素分等を残留しない限り、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル等のアクリル系樹脂や、メチルセルロース、エチルセルロース等のセルロース系樹脂や、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等の適宜の種類を用いることができる。バインダを用いると、成形後の窒化シリコン用グリーンシートから粒子が脱落するのを防止して、シートのハンドリングを容易にすることができる。 As a binder, acrylic resin such as polyacrylic acid and polyacrylic acid ester, cellulosic resin such as methyl cellulose and ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, etc. Appropriate types such as polyvinyl butyral can be used. By using a binder, it is possible to prevent particles from falling off from the green sheet for silicon nitride after molding, and to facilitate the handling of the sheet.

分散媒としては、低温で揮発し、必要に応じて添加されるバインダを溶解する限り、適宜の種類を用いることができる。ポリアクリル酸等の水溶性バインダを用いる場合は、メタノール、エタノール、ブタノール等の低級アルコールを用いることができる。また、シリコンやバインダと過度に反応しない限り、ヘキサン、トリクロロエチレン、ジクロロメタン等の有機溶媒や、水等を用いることができる。 As the dispersion medium, an appropriate type can be used as long as it volatilizes at a low temperature and dissolves a binder added as needed. When a water-soluble binder such as polyacrylic acid is used, lower alcohols such as methanol, ethanol and butanol can be used. Further, as long as it does not excessively react with silicon or a binder, an organic solvent such as hexane, trichlorethylene or dichloromethane, water or the like can be used.

原料の混合は、V型混合機、W型混合機、ヘンシェルミキサ、リボン混合機、スクリュ混合機、ボールミル、ビーズミル、プラネタリミキサ、高圧ホモジナイザ、超音波ホモジナイザ、ロールミル等の適宜の混合装置で行うことができる。 The raw materials should be mixed using an appropriate mixing device such as a V-type mixer, a W-type mixer, a Henchel mixer, a ribbon mixer, a screw mixer, a ball mill, a bead mill, a planetary mixer, a high-pressure homogenizer, an ultrasonic homogenizer, and a roll mill. Can be done.

塗工工程S30では、スラリを基材上に塗工して、粉末状のシリコン、焼結助剤、必要に応じて添加されたバインダ、および、分散媒を含む塗工膜を成形する。塗工膜の厚さは、焼結体の用途や要求性能等に応じて、適宜の厚さとすることができる。但し、焼結体の表面の凹凸や面内における厚さのバラつきを低減する観点等からは、乾燥後に0.1mm以上1mm以下となる厚さが好ましい。 In the coating step S30, the slurry is applied onto the substrate to form a coating film containing powdered silicon, a sintering aid, a binder added as needed, and a dispersion medium. The thickness of the coating film can be an appropriate thickness depending on the application of the sintered body, the required performance, and the like. However, from the viewpoint of reducing the unevenness of the surface of the sintered body and the variation in the thickness in the surface, the thickness of 0.1 mm or more and 1 mm or less after drying is preferable.

基材としては、分散媒の気化温度に対して十分に高い耐熱温度を示す限り、樹脂フィルム、樹脂板、金属板、セラミックス板、ガラス板等の適宜の種類を用いることができる。基材としては、キャリアテープとしてロール状に巻回できる点で、樹脂フィルムが特に好ましい。樹脂フィルムの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート等が挙げられる。 As the base material, an appropriate type such as a resin film, a resin plate, a metal plate, a ceramic plate, and a glass plate can be used as long as the heat resistant temperature is sufficiently high with respect to the vaporization temperature of the dispersion medium. As the base material, a resin film is particularly preferable because it can be wound into a roll as a carrier tape. Specific examples of the resin film include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate and the like.

スラリの塗工は、ドクターブレード等を備えたシート成形アプリケータ、スロットダイコータ、ナイフコータ、バーコータ、グラビアコータ、スプレーコータ等の適宜の塗工装置で行うことができる。塗工装置としては、ロール式コータ、枚葉式コータ等のいずれを用いてもよいし、キャスト法や押出成形法の装置を用いてもよい。 The slurry coating can be performed by an appropriate coating device such as a sheet forming applicator equipped with a doctor blade, a slot die coater, a knife coater, a bar coater, a gravure coater, and a spray coater. As the coating apparatus, any of a roll type coater, a single-wafer type coater and the like may be used, and an apparatus of a casting method or an extrusion molding method may be used.

乾燥工程S40では、基材上に塗工されたスラリを乾燥させて窒化シリコン用グリーンシートを形成する。スラリによる塗工膜が形成された基材を加熱乾燥炉等に投入し、塗工膜を乾燥させて分散媒を除去すると、粉末状のシリコンと焼結助剤が、必要に応じて添加されたバインダと共に基材上に残り、粉末同士が結着した窒化シリコン用グリーンシートが得られる。 In the drying step S40, the slurry coated on the substrate is dried to form a green sheet for silicon nitride. When the base material on which the coating film formed by the slurry is formed is put into a heating / drying furnace or the like and the coating film is dried to remove the dispersion medium, powdered silicon and a sintering aid are added as necessary. A green sheet for silicon nitride that remains on the substrate together with the binder and the powders are bonded to each other can be obtained.

乾燥温度や乾燥時間は、分散媒の揮発温度に応じて、材料に変質を生じない範囲で、適宜の条件とすることができる。乾燥後に得られる窒化シリコン用グリーンシートは、熱処理の前に、基材から剥離してもよいし、剥離しなくてもよい。また、熱処理の前に、裁断や打ち抜き等の加工を行ってもよい。 The drying temperature and the drying time can be set to appropriate conditions according to the volatilization temperature of the dispersion medium as long as the material is not deteriorated. The green sheet for silicon nitride obtained after drying may or may not be peeled from the substrate before the heat treatment. Further, before the heat treatment, processing such as cutting or punching may be performed.

窒化シリコン用グリーンシートは、乾燥後に、シリコンの充填率、空隙率ないしシート厚さを調整するために、加圧処理を施すこともできる。シリコンの粒子径分布を制御すると、シート中でシリコンが占める充填率を59体積%以上にすることができる。しかし、シリコンの充填率をより高くする場合や、シート厚さを調整する場合は、加圧処理で圧縮してシリコンを圧密化してもよい。加圧処理は、軸プレス機、ロールプレス機等の適宜の加圧装置で行うことができる。 After drying, the green sheet for silicon nitride can also be subjected to a pressure treatment in order to adjust the filling rate, porosity or sheet thickness of silicon. By controlling the particle size distribution of silicon, the filling rate of silicon in the sheet can be 59% by volume or more. However, in the case of increasing the filling rate of silicon or adjusting the sheet thickness, the silicon may be consolidated by compression by a pressure treatment. The pressurizing process can be performed by an appropriate pressurizing device such as a shaft press machine or a roll press machine.

熱処理工程S50では、窒化シリコン用グリーンシートを、窒素ガス雰囲気下で熱処理する。高温の熱処理を行うと、シリコンと窒素ガスが徐々に反応して窒化シリコンが生成し、窒化シリコンの粒子同士が焼結した窒化シリコン基板が得られる。焼結助剤は、熱処理中に溶融・揮発し、反応場となる液相等の界面をシリコンの表面等に形成し、熱処理後には、焼結助剤に由来する成分を含む粒界相を組織中に形成する。 In the heat treatment step S50, the silicon nitride green sheet is heat-treated in a nitrogen gas atmosphere. When high-temperature heat treatment is performed, silicon and nitrogen gas gradually react to form silicon nitride, and a silicon nitride substrate in which silicon nitride particles are sintered is obtained. The sintering aid melts and volatilizes during the heat treatment to form an interface such as a liquid phase that serves as a reaction field on the surface of silicon, etc., and after the heat treatment, a grain boundary phase containing components derived from the sintering aid is formed. Form in tissue.

熱処理温度や熱処理時間は、シリコンの平均粒子径、焼結助剤の種類、シリコンと焼結助剤との混合比等に応じて、適宜の条件とすることができる。バインダを含む場合、窒化反応による反応焼結のための熱処理の前に、脱脂のための低温の熱処理を行うことができる。 The heat treatment temperature and the heat treatment time can be set to appropriate conditions according to the average particle size of silicon, the type of sintering aid, the mixing ratio of silicon and the sintering aid, and the like. When a binder is included, a low temperature heat treatment for degreasing can be performed before the heat treatment for reaction sintering by the nitriding reaction.

好ましい熱処理の方法は、窒化反応による反応焼結のための熱処理と、窒化シリコンの粒子同士の焼結を進行させる熱処理を含む多段熱処理である。反応焼結は、窒素ガス雰囲気下、例えば、1300℃以上1600℃以下で行うことができる。窒化シリコンの粒子同士の焼結は、窒素ガス雰囲気下、例えば、1720℃以上2000℃以下で行うことができる。 A preferred heat treatment method is a multi-stage heat treatment including a heat treatment for reaction sintering by a nitriding reaction and a heat treatment for advancing the sintering of silicon nitride particles. The reaction sintering can be performed in a nitrogen gas atmosphere, for example, at 1300 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower. Sintering of silicon nitride particles can be performed in a nitrogen gas atmosphere, for example, at 1720 ° C. or higher and 2000 ° C. or lower.

窒化シリコンの焼結体は、これらの工程により、窒化シリコンの充填率を高めることが可能になる。焼結体中の残部は、主に、焼結助剤に由来する成分を含む少量の粒界相や、空隙によって構成される。窒化シリコンの焼結体は、窒化シリコンのβ分率が高くなることが好ましい。 The silicon nitride sintered body can increase the filling rate of silicon nitride by these steps. The remainder in the sintered body is mainly composed of a small amount of grain boundary phase containing components derived from the sintering aid and voids. It is preferable that the sintered body of silicon nitride has a high β fraction of silicon nitride.

窒化シリコン基板は、二次加工を施さなくとも、基板の用途で用いる最終製品とすることができる。窒化シリコン基板の用途としては、プリント基板が挙げられる。特に、高周波トランジスタや、パワー半導体等のパワーモジュールや、マルチチップモジュールの回路基板の素材として好適である。また、ヒートシンク、ペルチェ素子、ゼーベック素子等の伝熱板として用いることもできる。 The silicon nitride substrate can be a final product used in the application of the substrate without performing secondary processing. Applications of silicon nitride substrates include printed circuit boards. In particular, it is suitable as a material for a circuit board of a power module such as a high-frequency transistor or a power semiconductor, or a multi-chip module. It can also be used as a heat transfer plate for a heat sink, a Pelche element, a Zeebeck element, or the like.

図2は、窒化シリコン用グリーンシートにおけるシリコンの粒子径と充填率との関係を示す図である。
図2において、横軸は、シリコンのD10とD90との比(D10/D90)と、シリコンのD50とD90との比(D50/D90)、縦軸は、窒化シリコン用グリーンシート中におけるシリコンの充填率を示す。シリコンの粒子径および充填率は、計算値である。空隙の一部には、バインダが充填されていると仮定した。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the particle size of silicon and the filling rate in the green sheet for silicon nitride.
In FIG. 2, the horizontal axis is the ratio of silicon D10 to D90 (D10 / D90) and the ratio of silicon D50 to D90 (D50 / D90), and the vertical axis is the ratio of silicon in the green sheet for silicon nitride. Shows the filling rate. The silicon particle size and filling factor are calculated values. It was assumed that some of the voids were filled with binder.

△のプロットは、乾燥後に加圧処理しない場合に得られるシリコンのD10/D90である。〇のプロットは、乾燥後に加圧処理しない場合に得られるシリコンのD50/D90である。A1とA2、B1とB2、C1とC2は、それぞれ、同一の窒化シリコン用グリーンシートの数値である。ABC同士は、互いに異なる粒子径分布を持っている。 The plot of Δ is D10 / D90 of silicon obtained when the pressure treatment is not performed after drying. The plot of ◯ is D50 / D90 of silicon obtained when the pressure treatment is not performed after drying. A1 and A2, B1 and B2, and C1 and C2 are the same numerical values of the green sheet for silicon nitride, respectively. ABCs have different particle size distributions from each other.

▲のプロットは、乾燥後に加圧処理した場合に得られるシリコンのD10/D90である。●のプロットは、乾燥後に加圧処理した場合に得られるシリコンのD50/D90である。D1とD2、E1とE2、F1とF2は、それぞれ、同一の窒化シリコン用グリーンシートの数値である。DEF同士は、互いに異なる粒子径分布を持っている。 The plot of ▲ is D10 / D90 of silicon obtained when pressure treatment is performed after drying. The plot of ● is D50 / D90 of silicon obtained when pressure-treated after drying. D1 and D2, E1 and E2, and F1 and F2 are the same numerical values of the green sheet for silicon nitride, respectively. The DEFs have different particle size distributions from each other.

図2に示すように、シリコンのD10/D90やD50/D90が小粒子径側であるほど、シリコンの充填率が高くなる。シリコンのD10やD50を小さくする方法としては、メディアン径(D50)やモード径が互いに異なる複数の粉末を用意し、より小粒子の粉末を加えていく方法が挙げられる。特に、D50が小さい粉末の混合比が高いほど、小粒子径側への変化量が大きくなる。 As shown in FIG. 2, the smaller the particle size side of the silicon D10 / D90 or D50 / D90, the higher the silicon filling factor. As a method of reducing the D10 and D50 of silicon, there is a method of preparing a plurality of powders having different median diameters (D50) and mode diameters and adding smaller powders. In particular, the higher the mixing ratio of the powder having a small D50, the larger the amount of change toward the small particle size side.

▲と●のプロットが示すように、乾燥後に加圧処理してシリコンを圧密化させると、シリコンの粒子間の空隙にバインダや小粒子を移動させることができるため、加圧処理しない場合と比較して、高い充填率が得られる。加圧処理によると、シート中でシリコンが占める充填率を、約80体積%まで容易に調整することができる。 As shown in the plots of ▲ and ●, if the silicon is compacted by pressure treatment after drying, binders and small particles can be moved to the voids between the silicon particles, so compared with the case without pressure treatment. Therefore, a high filling rate can be obtained. According to the pressure treatment, the filling rate of silicon in the sheet can be easily adjusted to about 80% by volume.

次に、窒化シリコン用グリーンシートの具体的な実施例について説明する。 Next, specific examples of the green sheet for silicon nitride will be described.

(実施例1~3)
実施例1~3は、シリコンと焼結助剤を重量比95:5で混合した原料で作製した。シリコンとしては下記の表1に示す粒子径分布が制御された粉末、焼結助剤としてはY、バインダとしてはポリアクリル酸、分散媒としてはブタノールを用いた。窒化シリコン用グリーンシートの厚さは、0.5mmとした。実施例1~3は、それぞれ、図2に示すC~Aに対応している。
(Examples 1 to 3)
Examples 1 to 3 were prepared from a raw material in which silicon and a sintering aid were mixed at a weight ratio of 95: 5. As silicon, a powder having a controlled particle size distribution shown in Table 1 below was used, Y2O3 was used as a sintering aid, polyacrylic acid was used as a binder , and butanol was used as a dispersion medium. The thickness of the green sheet for silicon nitride was 0.5 mm. Examples 1 to 3 correspond to C to A shown in FIG. 2, respectively.

(実施例4~6)
実施例4~6は、シリコンと焼結助剤を重量比95:5で混合した原料で作製した。シリコンとしては下記の表1に示す粒子径分布が制御された粉末、焼結助剤としてはYとMgOを重量比2:3で混合した混合物、バインダとしてはポリアクリル酸、分散媒としてはブタノールを用いた。窒化シリコン用グリーンシートの厚さは、0.5mmとした。実施例4~6は、それぞれ、図2に示すC~Aに対応している。
(Examples 4 to 6)
Examples 4 to 6 were made from a raw material in which silicon and a sintering aid were mixed at a weight ratio of 95: 5. The silicon is a powder with a controlled particle size distribution shown in Table 1 below, the sintering aid is a mixture of Y2O3 and MgO at a weight ratio of 2 : 3 , the binder is polyacrylic acid, and the dispersion medium. Butanol was used. The thickness of the green sheet for silicon nitride was 0.5 mm. Examples 4 to 6 correspond to C to A shown in FIG. 2, respectively.

(実施例7~8)
実施例7~8は、シリコンと焼結助剤を重量比95:5で混合した原料を用いて、シート状の塗工膜の成形後に、ロールプレス機を用いた加圧処理を施す方法で作製した。シリコンとしては下記の表1に示す粒子径分布が制御された粉末、焼結助剤としてはYのみ、または、YとMgOを重量比2:3で混合した混合物、バインダとしてはポリアクリル酸、分散媒としてはブタノールを用いた。窒化シリコン用グリーンシートの厚さは、0.5mmとした。実施例7~8は、それぞれ、図2に示すDに対応している。
(Examples 7 to 8)
In Examples 7 to 8, a method of forming a sheet-shaped coating film using a raw material in which silicon and a sintering aid are mixed at a weight ratio of 95: 5 and then applying a pressure treatment using a roll press machine is performed. Made. As silicon, a powder with a controlled particle size distribution shown in Table 1 below, as a sintering aid, only Y2O3 , or a mixture of Y2O3 and MgO in a weight ratio of 2 : 3 , a binder. Polyacrylic acid was used as the dispersion medium, and butanol was used as the dispersion medium. The thickness of the green sheet for silicon nitride was 0.5 mm. Examples 7 to 8 correspond to D shown in FIG. 2, respectively.

(比較例1)
比較例1は、実施例1のシリコンの粒子径分布を大粒子径側にシフトさせた原料で作製した。シリコンの粒子径以外の条件は、実施例1と同様である。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 was prepared from a raw material in which the particle size distribution of silicon of Example 1 was shifted to the large particle size side. The conditions other than the particle size of silicon are the same as in Example 1.

(比較例2)
比較例2は、実施例4のシリコンの粒子径分布を大粒子径側にシフトさせた原料で作製した。シリコンの粒子径以外の条件は、実施例4と同様である。
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 was prepared from a raw material in which the particle size distribution of silicon of Example 4 was shifted to the large particle size side. The conditions other than the particle size of silicon are the same as in Example 4.

表1には、窒化シリコン用グリーンシートの原料の組成と作製条件を示す。表2には、原料として用いるシリコンの粉末の粒子径と、D10/D90・D10/D50の計算結果と、シリコンの充填率の計算結果を示す。 Table 1 shows the composition and production conditions of the raw materials for the green sheet for silicon nitride. Table 2 shows the particle size of the silicon powder used as a raw material, the calculation results of D10 / D90 / D10 / D50, and the calculation results of the silicon filling factor.

Figure 2022094464000002
Figure 2022094464000002

Figure 2022094464000003
Figure 2022094464000003

表1および表2に示すように、焼結助剤の組成が異なる実施例1~3と実施例4~6のいずれの系統においても、D10/D90やD50/D90が小さいほど、シリコンの充填率が高くなっている。この結果は、シリコンの粒子を球形換算した結果であるため、粒子径の相対的な大小関係が重要であり、原料として適切なシリコンの粒子径範囲に応じて、前記のD10/D90およびD50/D90の条件を満たすことが好ましいといえる。 As shown in Tables 1 and 2, in any of the systems of Examples 1 to 3 and Examples 4 to 6 in which the compositions of the sintering aids are different, the smaller D10 / D90 or D50 / D90 is, the more silicon is filled. The rate is high. Since this result is the result of converting silicon particles into spheres, the relative magnitude relationship of the particle size is important, and the above-mentioned D10 / D90 and D50 / depending on the silicon particle size range suitable as a raw material. It can be said that it is preferable to satisfy the condition of D90.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本発明は、必ずしも前記の実施形態が備える全ての構成を備えるものに限定されない。或る実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えたり、或る実施形態の構成の一部を他の形態に追加したり、或る実施形態の構成の一部を省略したりすることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the present invention is not necessarily limited to those having all the configurations included in the above embodiment. Replacing part of the configuration of one embodiment with another, adding part of the configuration of one embodiment to another, or omitting part of the configuration of one embodiment. Can be done.

S10 粒子径調整工程
S20 混合工程
S30 塗工工程
S40 乾燥工程
S50 熱処理工程
S10 Particle size adjustment process S20 Mixing process S30 Coating process S40 Drying process S50 Heat treatment process

Claims (6)

窒化シリコンの焼結体の前駆体として用いられ、シリコンおよび焼結助剤を含む窒化シリコン用グリーンシートであって、
前記シリコンの体積基準の積算粒子径分布における10%、50%および90%の体積分率に対応した粒子径を、それぞれ、D10、D50およびD90としたとき、D10とD90との比(D10/D90)が0より大きく0.15以下、且つ、D50とD90との比(D50/D90)が0.4以下であり、
前記シリコンが占める充填率が59体積%以上80体積%以下である窒化シリコン用グリーンシート。
A green sheet for silicon nitride used as a precursor of a sintered body of silicon nitride and containing silicon and a sintering aid.
The ratio of D10 to D90 (D10 /) when the particle diameters corresponding to the volume fractions of 10%, 50%, and 90% in the volume-based integrated particle size distribution of silicon are D10, D50, and D90, respectively. D90) is greater than 0 and 0.15 or less, and the ratio of D50 to D90 (D50 / D90) is 0.4 or less.
A green sheet for silicon nitride having a filling rate of 59% by volume or more and 80% by volume or less.
請求項1に記載の窒化シリコン用グリーンシートであって、
前記焼結助剤は、マグネシウム、イットリウムおよび希土類元素からなる群より選択される一種以上の元素を含む化合物である窒化シリコン用グリーンシート。
The green sheet for silicon nitride according to claim 1.
The sintering aid is a green sheet for silicon nitride, which is a compound containing one or more elements selected from the group consisting of magnesium, yttrium and rare earth elements.
請求項1に記載の窒化シリコン用グリーンシートであって、
前記焼結助剤の量は、前記シリコンおよび前記焼結助剤の合計100質量%に対して、1質量%以上15質量%以下である窒化シリコン用グリーンシート。
The green sheet for silicon nitride according to claim 1.
A green sheet for silicon nitride in which the amount of the sintering aid is 1% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the total of the silicon and the sintering aid.
請求項1に記載の窒化シリコン用グリーンシートであって、
前記シリコンのD50は、0.5μm以上20μm以下である窒化シリコン用グリーンシート。
The green sheet for silicon nitride according to claim 1.
The silicon D50 is a green sheet for silicon nitride having a D50 of 0.5 μm or more and 20 μm or less.
請求項1に記載の窒化シリコン用グリーンシートであって、
前記シリコンのD50は、0.5μm以上4μm以下である窒化シリコン用グリーンシート。
The green sheet for silicon nitride according to claim 1.
The silicon D50 is a green sheet for silicon nitride having a D50 of 0.5 μm or more and 4 μm or less.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の窒化シリコン用グリーンシートの製造方法であって、
前記シリコンの体積基準の積算粒子径分布における10%、50%および90%の体積分率に対応した粒子径を、それぞれ、D10、D50およびD90としたとき、D10とD90との比(D10/D90)が0より大きく0.15以下、且つ、D50とD90との比(D50/D90)が0.4以下となるように粉末状のシリコンを調製する工程と、
前記シリコンと焼結助剤を分散媒中で混合してスラリを調製する工程と、
前記スラリを基材上に塗工する工程と、
塗工された前記スラリを乾燥させる工程と、を含み、
乾燥後に前記シリコンが占める充填率が59体積%以上80体積%以下であるグリーンシートを得る窒化シリコン用グリーンシートの製造方法。
The method for manufacturing a green sheet for silicon nitride according to any one of claims 1 to 5.
The ratio of D10 to D90 (D10 /) when the particle diameters corresponding to the volume fractions of 10%, 50%, and 90% in the volume-based integrated particle size distribution of silicon are D10, D50, and D90, respectively. A step of preparing powdered silicon so that D90) is greater than 0 and 0.15 or less, and the ratio of D50 to D90 (D50 / D90) is 0.4 or less.
The step of mixing the silicon and the sintering aid in a dispersion medium to prepare a slurry, and
The process of applying the slurry on the base material and
Including the step of drying the coated slurry,
A method for producing a green sheet for silicon nitride, which obtains a green sheet having a filling rate of 59% by volume or more and 80% by volume or less after drying.
JP2020207361A 2020-12-15 2020-12-15 Green sheet of silicon nitride and production method thereof Pending JP2022094464A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020207361A JP2022094464A (en) 2020-12-15 2020-12-15 Green sheet of silicon nitride and production method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020207361A JP2022094464A (en) 2020-12-15 2020-12-15 Green sheet of silicon nitride and production method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022094464A true JP2022094464A (en) 2022-06-27

Family

ID=82162741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020207361A Pending JP2022094464A (en) 2020-12-15 2020-12-15 Green sheet of silicon nitride and production method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022094464A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10308560B2 (en) High thermal conductive silicon nitride sintered body, and silicon nitride substrate and silicon nitride circuit board and semiconductor apparatus using the same
JP5339214B2 (en) Method for manufacturing silicon nitride substrate and silicon nitride substrate
JP2018184333A (en) Method of manufacturing silicon nitride substrate and silicon nitride substrate
DE112015001562B4 (en) Process for producing a silicon nitride substrate
JP2002201075A (en) Silicon nitride ceramic substrate and silicon nitride ceramic circuit substrate using it and its manufacturing method
JP2007063122A (en) Substrate for semiconductor device
JP3472585B2 (en) Aluminum nitride sintered body
US9190189B2 (en) Aluminum nitride substrate for circuit board and production method thereof
JP2005255462A (en) Silicon nitride sintered compact, method for manufacturing the same and circuit board using the same
KR20140047607A (en) Aln substrate and method for producing same
JP2022094464A (en) Green sheet of silicon nitride and production method thereof
KR102139189B1 (en) Memufacturing method of conductivity AlN subtrate having thermal conductivity of 180 W/mk to 230 W/mk
JP5073135B2 (en) Aluminum nitride sintered body, production method and use thereof
JP2011037691A (en) Highly heat-conductive aluminum nitride sintered compact, substrate using this, circuit board, semiconductor device, and method for manufacturing highly heat-conductive aluminum nitride sintered compact
JP7278326B2 (en) Manufacturing method of silicon nitride sintered body
JP7339980B2 (en) Manufacturing method of silicon nitride sintered body
JP7278325B2 (en) Silicon nitride sintered body
JP2000327430A (en) Aluminum nitride sintered compact and its production
JP3683067B2 (en) Aluminum nitride sintered body
JP7201734B2 (en) Silicon nitride sintered body
JP7339979B2 (en) Manufacturing method of silicon nitride sintered body
JP2016098159A (en) Aluminum nitride sintered body and method for manufacturing the same
JP2001354479A (en) Aluminum nitride sintered compact and its manufacturing method
JP2005187235A (en) Highly heat-conductive aluminum nitride sintered compact
JP2011190163A (en) Method for producing aluminum nitride sintered compact workpiece

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231108