JP2002173372A - 窒化アルミニウム基板およびその製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム基板およびその製造方法Info
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- JP2002173372A JP2002173372A JP2000368875A JP2000368875A JP2002173372A JP 2002173372 A JP2002173372 A JP 2002173372A JP 2000368875 A JP2000368875 A JP 2000368875A JP 2000368875 A JP2000368875 A JP 2000368875A JP 2002173372 A JP2002173372 A JP 2002173372A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 曲げ強度、硬度、熱伝導性が優れた窒化アル
ミニウム基板、およびこの窒化アルミニウム基板を低コ
ストで製造する方法を提供する。 【解決手段】 ３点曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビ
ッカース硬度Ｈｖが９９０以上であることを特徴とする
窒化アルミニウム基板、および窒化アルミニウムと焼結
助剤とを混合し、プレス成形し、次いで冷間静水圧プレ
スを行って得られた窒化アルミニウム成形体を脱脂し、
焼結することによって、曲げ強度が３５０ＭＰａ以上か
つビッカース硬度Ｈｖが９９０以上である窒化アルミニ
ウム基板を製造することを特徴とする、前記窒化アルミ
ニウム基板の製造方法。
ミニウム基板、およびこの窒化アルミニウム基板を低コ
ストで製造する方法を提供する。 【解決手段】 ３点曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビ
ッカース硬度Ｈｖが９９０以上であることを特徴とする
窒化アルミニウム基板、および窒化アルミニウムと焼結
助剤とを混合し、プレス成形し、次いで冷間静水圧プレ
スを行って得られた窒化アルミニウム成形体を脱脂し、
焼結することによって、曲げ強度が３５０ＭＰａ以上か
つビッカース硬度Ｈｖが９９０以上である窒化アルミニ
ウム基板を製造することを特徴とする、前記窒化アルミ
ニウム基板の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化アルミニウム
基板およびその製造方法に関するものである。本発明に
よる窒化アルミニウム基板は、例えば絶縁放熱基板、特
に圧接構造用絶縁放熱基板、として好適なものである。
基板およびその製造方法に関するものである。本発明に
よる窒化アルミニウム基板は、例えば絶縁放熱基板、特
に圧接構造用絶縁放熱基板、として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から窒化アルミニウム基板は、その
熱伝導率の高さから半導体装置用基板に使用されてい
る。それら半導体装置用基板は窒化アルミニウム基板の
熱伝導率の良さを活かすために基板厚さが０．３〜０．
６ｍｍ程度と比較的薄いものが使用されており、基板厚
さを薄くすることにより熱抵抗の低減を行っていた。
熱伝導率の高さから半導体装置用基板に使用されてい
る。それら半導体装置用基板は窒化アルミニウム基板の
熱伝導率の良さを活かすために基板厚さが０．３〜０．
６ｍｍ程度と比較的薄いものが使用されており、基板厚
さを薄くすることにより熱抵抗の低減を行っていた。
【０００３】このように窒化アルミニウム基板は熱伝導
率が高いことを活かすために板厚の薄い基板形態で使用
することが多かった。そのため、比較的基板厚さが厚い
窒化アルミニウム基板についての研究は十分であるとは
言えなかった。
率が高いことを活かすために板厚の薄い基板形態で使用
することが多かった。そのため、比較的基板厚さが厚い
窒化アルミニウム基板についての研究は十分であるとは
言えなかった。
【０００４】窒化アルミニウム基板の製造方法として
は、従来からドクターブレード法等のシート成形法、プ
レス成形法、押出成形法など様々な方法が適用されてい
た。その中でもドクターブレード法は厚さが０．６ｍｍ
以下の薄いシートを成形するのに適しているが、厚さが
０．８ｍｍを越えてくると均一な厚さのシートを成形す
ることが難しくなるといった問題が生じていた。また、
例えば、ネジ止め等の圧接構造を有するモジュールに板
厚が薄い窒化アルミニウム基板を用いると強度が弱いこ
とから、割れ・カケの発生率が高く圧接構造を有する用
途においては基板厚さが薄いものは必ずしも適している
とは言えなかった。
は、従来からドクターブレード法等のシート成形法、プ
レス成形法、押出成形法など様々な方法が適用されてい
た。その中でもドクターブレード法は厚さが０．６ｍｍ
以下の薄いシートを成形するのに適しているが、厚さが
０．８ｍｍを越えてくると均一な厚さのシートを成形す
ることが難しくなるといった問題が生じていた。また、
例えば、ネジ止め等の圧接構造を有するモジュールに板
厚が薄い窒化アルミニウム基板を用いると強度が弱いこ
とから、割れ・カケの発生率が高く圧接構造を有する用
途においては基板厚さが薄いものは必ずしも適している
とは言えなかった。
【０００５】そのため、窒化アルミニウム基板の板厚を
０．８ｍｍ以上と厚くすることにより、割れ・カケの発
生を抑制していた。このような板厚が０．８ｍｍ以上の
窒化アルミニウム基板を製造する場合は、プレス成形に
て成形した後、脱脂、焼結する方法により製造されるこ
とが多かった。
０．８ｍｍ以上と厚くすることにより、割れ・カケの発
生を抑制していた。このような板厚が０．８ｍｍ以上の
窒化アルミニウム基板を製造する場合は、プレス成形に
て成形した後、脱脂、焼結する方法により製造されるこ
とが多かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の製造プロセスに
おいては粉末性状、焼結助剤成分、成形条件、焼結温度
等を特定化することによって窒化アルミニウム基板の曲
げ強度をある程度向上させることはできるものの、更に
向上させることは困難であった。
おいては粉末性状、焼結助剤成分、成形条件、焼結温度
等を特定化することによって窒化アルミニウム基板の曲
げ強度をある程度向上させることはできるものの、更に
向上させることは困難であった。
【０００７】その理由として、プレス成形時の圧力は
１．５ｔｏｎ／ｃｍ２が限界で、それ以上圧力を上げる
ことはプレス装置の圧力の限界に近く、またそれ以上の
圧力を上げると成形体にラミネーションクラックが入る
等の問題が生じていた。
１．５ｔｏｎ／ｃｍ２が限界で、それ以上圧力を上げる
ことはプレス装置の圧力の限界に近く、またそれ以上の
圧力を上げると成形体にラミネーションクラックが入る
等の問題が生じていた。
【０００８】また、焼結助剤の添加によって曲げ強度お
よび硬度を向上させようとする場合、その添加効果が有
意に認められるようにするためには焼結助剤添加量が多
くなり、その結果、液相部分が多い焼結体が製造される
ことがある。このような液相部分は、焼結体の熱伝導性
を低下させたり、焼結助剤の添加効果を低下させること
があった。仮に、液相成分の形成を制御したとしても、
各焼結助剤量を厳密に制御せねばならず、この制御のバ
ラツキが生じると窒化アルミニウム基板の特性のバラツ
キにつながることになり、必ずしも製造性がよいとは言
えなかった。
よび硬度を向上させようとする場合、その添加効果が有
意に認められるようにするためには焼結助剤添加量が多
くなり、その結果、液相部分が多い焼結体が製造される
ことがある。このような液相部分は、焼結体の熱伝導性
を低下させたり、焼結助剤の添加効果を低下させること
があった。仮に、液相成分の形成を制御したとしても、
各焼結助剤量を厳密に制御せねばならず、この制御のバ
ラツキが生じると窒化アルミニウム基板の特性のバラツ
キにつながることになり、必ずしも製造性がよいとは言
えなかった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、曲げ強度、硬
度および熱伝導性が良好な窒化アルミニウム基板、およ
びその製造方法を提供しようとするものである。
度および熱伝導性が良好な窒化アルミニウム基板、およ
びその製造方法を提供しようとするものである。
【００１０】従って、本発明による窒化アルミニウム基
板は、３点曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビッカース
硬度Ｈｖが９９０以上であること、を特徴とするもので
ある。
板は、３点曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビッカース
硬度Ｈｖが９９０以上であること、を特徴とするもので
ある。
【００１１】また、本発明による窒化アルミニウム基板
の製造方法は、窒化アルミニウムと焼結助剤とを混合
し、プレス成形し、次いで冷間静水圧プレスを行って得
られた窒化アルミニウム成形体を脱脂し、焼結すること
によって、曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビッカース
硬度Ｈｖが９９０以上である窒化アルミニウム基板を製
造すること、を特徴とするものである。
の製造方法は、窒化アルミニウムと焼結助剤とを混合
し、プレス成形し、次いで冷間静水圧プレスを行って得
られた窒化アルミニウム成形体を脱脂し、焼結すること
によって、曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビッカース
硬度Ｈｖが９９０以上である窒化アルミニウム基板を製
造すること、を特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明による窒化アルミニウム基
板は、以下のようにして得ることができる。
板は、以下のようにして得ることができる。
【００１３】本発明による窒化アルミニウム基板の製造
において使用される窒化アルミニウムは、純度９９．６
％以上の高純度窒化アルミニウム粉末を用いることが好
ましい。不純物である酸素の含有量は１．５ｗｔ％以
下、特に１．０ｗｔ％以下、であることが好ましい。窒
化アルミニウムとしては、平均粒径１．５μｍ以下、特
に０．８μｍ以下、の粉末を用いることが好ましい。
において使用される窒化アルミニウムは、純度９９．６
％以上の高純度窒化アルミニウム粉末を用いることが好
ましい。不純物である酸素の含有量は１．５ｗｔ％以
下、特に１．０ｗｔ％以下、であることが好ましい。窒
化アルミニウムとしては、平均粒径１．５μｍ以下、特
に０．８μｍ以下、の粉末を用いることが好ましい。
【００１４】焼結助剤である希土類化合物としては、例
えばイットリウム、イッテルビウム、セレンの酸化物等
が挙げられる。本発明において特に好ましい希土類化合
物は、イットリウム酸化物、即ちＹ２Ｏ３、である。希
土類化合物は、平均粒径２μｍ以下、特に１μｍ以下、
の粉末状で用いることが好ましい。窒化アルミニウム基
板における希土類化合物の存在量は、好ましくは０．１
〜６重量％である。希土類化合物が６重量％を超えた場
合は良好な熱伝導性を有する窒化アルミニウム基板を得
ることが困難となる。
えばイットリウム、イッテルビウム、セレンの酸化物等
が挙げられる。本発明において特に好ましい希土類化合
物は、イットリウム酸化物、即ちＹ２Ｏ３、である。希
土類化合物は、平均粒径２μｍ以下、特に１μｍ以下、
の粉末状で用いることが好ましい。窒化アルミニウム基
板における希土類化合物の存在量は、好ましくは０．１
〜６重量％である。希土類化合物が６重量％を超えた場
合は良好な熱伝導性を有する窒化アルミニウム基板を得
ることが困難となる。
【００１５】希土類化合物を６重量％以下という少量使
用する本発明では焼結体の熱伝導性を低下させる液相部
分が少ないため、熱伝導性が１６０Ｗ／ｍ・ｋ以上、特
に２００Ｗ／ｍ・ｋ以上という良好な熱伝導性を有する
窒化アルミニウム基板を製造することが容易である。本
発明においては焼結助剤を０．１〜６重量％という少量
添加することによって、曲げ強度および硬度が良好な窒
化アルミニウム基板を得ることができる。言い換えれ
ば、焼結助剤として、一種類の希土類化合物を所定添加
するだけであっても所定の特性を得ることができるの
で、製造性が良好であり、低コスト化が可能である。な
お、本発明は焼結助剤として一種類の希土類化合物であ
っても所定の特性が得られるものであるが、複数の焼結
助剤を組合せた窒化アルミニウム基板を積極的に排除す
るものでないことは言うまでもない。
用する本発明では焼結体の熱伝導性を低下させる液相部
分が少ないため、熱伝導性が１６０Ｗ／ｍ・ｋ以上、特
に２００Ｗ／ｍ・ｋ以上という良好な熱伝導性を有する
窒化アルミニウム基板を製造することが容易である。本
発明においては焼結助剤を０．１〜６重量％という少量
添加することによって、曲げ強度および硬度が良好な窒
化アルミニウム基板を得ることができる。言い換えれ
ば、焼結助剤として、一種類の希土類化合物を所定添加
するだけであっても所定の特性を得ることができるの
で、製造性が良好であり、低コスト化が可能である。な
お、本発明は焼結助剤として一種類の希土類化合物であ
っても所定の特性が得られるものであるが、複数の焼結
助剤を組合せた窒化アルミニウム基板を積極的に排除す
るものでないことは言うまでもない。
【００１６】前記の窒化アルミニウム粉末と希土類化合
物粉末との混合は常法に従って行うことができる。本発
明でば、例えばボールミル等を使用して前記の窒化アル
ミニウム粉末と希土類化合物との混合を行うことができ
る。混合に際しては、必要に応じて、各種の補助材料を
配合することができる。本発明では、この種の窒化アル
ミニウム基板の製造において従来から使用されてきた補
助材料、例えばバインダーとして作用する各種の炭素質
物質、を配合することができる。そのような炭素質物質
の好ましい具体例としては、アクリル樹脂等の有機物バ
インダーを挙げることができる。
物粉末との混合は常法に従って行うことができる。本発
明でば、例えばボールミル等を使用して前記の窒化アル
ミニウム粉末と希土類化合物との混合を行うことができ
る。混合に際しては、必要に応じて、各種の補助材料を
配合することができる。本発明では、この種の窒化アル
ミニウム基板の製造において従来から使用されてきた補
助材料、例えばバインダーとして作用する各種の炭素質
物質、を配合することができる。そのような炭素質物質
の好ましい具体例としては、アクリル樹脂等の有機物バ
インダーを挙げることができる。
【００１７】前記の窒化アルミニウム粉末、希土類化合
物粉末および必要に応じて配合された補助材料の混合物
は、プレス成形され、次いで冷間静水圧プレス（ＣＩ
Ｐ）によって成形される。本発明で行われるプレス成形
は、０．５ｔｏｎ／ｃｍ３以上、好ましくは１ｔｏｎ／
ｃｍ３以上、１．５ｔｏｎ／ｃｍ３以下、のプレス条件
によるものである。０．５ｔｏｎ／ｃｍ３ 未満では、
本発明で目的とする曲げ強度および硬度を有する窒化ア
ルミニウム基板を得ることができない。一方、１．５ｔ
ｏｎ／ｃｍ３を超えるプレス条件では、成形体にラミネ
ーションクラックが入る場合があって、同様に目的とす
る曲げ強度および硬度を有する窒化アルミニウム基板を
得ることが困難となる。特に、板厚が０．８ｍｍ以上、
さらには１ｍｍ以上と厚くなるとラミネーションクラッ
クが入り易くなるので、好ましい成形圧は０．５〜１．
５ｔｏｎ／ｃｍ３とする。
物粉末および必要に応じて配合された補助材料の混合物
は、プレス成形され、次いで冷間静水圧プレス（ＣＩ
Ｐ）によって成形される。本発明で行われるプレス成形
は、０．５ｔｏｎ／ｃｍ３以上、好ましくは１ｔｏｎ／
ｃｍ３以上、１．５ｔｏｎ／ｃｍ３以下、のプレス条件
によるものである。０．５ｔｏｎ／ｃｍ３ 未満では、
本発明で目的とする曲げ強度および硬度を有する窒化ア
ルミニウム基板を得ることができない。一方、１．５ｔ
ｏｎ／ｃｍ３を超えるプレス条件では、成形体にラミネ
ーションクラックが入る場合があって、同様に目的とす
る曲げ強度および硬度を有する窒化アルミニウム基板を
得ることが困難となる。特に、板厚が０．８ｍｍ以上、
さらには１ｍｍ以上と厚くなるとラミネーションクラッ
クが入り易くなるので、好ましい成形圧は０．５〜１．
５ｔｏｎ／ｃｍ３とする。
【００１８】本発明で行われれる冷間静水圧プレス（Ｃ
ＩＰ）は、１〜２ｔｏｎ／ｃｍ３、好ましくは１．５〜
２．０ｔｏｎ／ｃｍ３、の条件によるものである。１ｔ
ｏｎ／ｃｍ３ 未満では、本発明で目的とする曲げ強度
および硬度を有する窒化アルミニウム基板を得ることが
できない。一方、２．０ｔｏｎ／ｃｍ３を超える条件で
は、成形体が緻密になりすぎて、脱脂工程においてバイ
ンダー等の補助材料の除去が十分行われなくなり易く、
必要以上にバインダーが残存していると焼結後にその部
分がポアとなり窒化アルミニウム基板の強度、硬度、熱
伝導率の低下の原因になり易い。また、仮にバインダー
を十分除去するようにするには脱脂工程を長時間行わな
ければならず、必ずしも製造性がよいとは言えない。
ＩＰ）は、１〜２ｔｏｎ／ｃｍ３、好ましくは１．５〜
２．０ｔｏｎ／ｃｍ３、の条件によるものである。１ｔ
ｏｎ／ｃｍ３ 未満では、本発明で目的とする曲げ強度
および硬度を有する窒化アルミニウム基板を得ることが
できない。一方、２．０ｔｏｎ／ｃｍ３を超える条件で
は、成形体が緻密になりすぎて、脱脂工程においてバイ
ンダー等の補助材料の除去が十分行われなくなり易く、
必要以上にバインダーが残存していると焼結後にその部
分がポアとなり窒化アルミニウム基板の強度、硬度、熱
伝導率の低下の原因になり易い。また、仮にバインダー
を十分除去するようにするには脱脂工程を長時間行わな
ければならず、必ずしも製造性がよいとは言えない。
【００１９】上記のように、プレス成形され、次いで冷
間静水圧プレス（ＣＩＰ）が行われて成形された成形体
は、必要に応じて脱脂された後、焼結される。脱脂工程
としては、例えば３００〜８００℃×１０分〜５時間が
好ましい。脱脂工程の温度や処理時間は窒化アルミニウ
ム基板のサイズに応じて適宜選択するものとする。焼結
温度は、好ましくは１７５０〜１８５０℃の範囲内であ
る。焼結時間は、好ましくは３〜１０時間の範囲内であ
る。焼結温度および焼結時間は、成形体の形状、大き
さ、成形体の密度、焼成体の強度、硬度、具体的用途
や、焼結温度及び焼結時間との関連性を考慮したうえ
で、上記範囲内で最も適当な条件を具体的に定めること
ができる。
間静水圧プレス（ＣＩＰ）が行われて成形された成形体
は、必要に応じて脱脂された後、焼結される。脱脂工程
としては、例えば３００〜８００℃×１０分〜５時間が
好ましい。脱脂工程の温度や処理時間は窒化アルミニウ
ム基板のサイズに応じて適宜選択するものとする。焼結
温度は、好ましくは１７５０〜１８５０℃の範囲内であ
る。焼結時間は、好ましくは３〜１０時間の範囲内であ
る。焼結温度および焼結時間は、成形体の形状、大き
さ、成形体の密度、焼成体の強度、硬度、具体的用途
や、焼結温度及び焼結時間との関連性を考慮したうえ
で、上記範囲内で最も適当な条件を具体的に定めること
ができる。
【００２０】上記のようにして得られた窒化アルミニウ
ム焼結体は、３点曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビッ
カース硬度Ｈｖが９９０以上のものであって窒化アルミ
ニウム基板として特に有用なものである。そして、この
ような窒化アルミニウム焼結体は、同時に、熱伝導率１
６０Ｗ／ｍ・ｋ以上という良好な熱伝導性を有するもの
である。
ム焼結体は、３点曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビッ
カース硬度Ｈｖが９９０以上のものであって窒化アルミ
ニウム基板として特に有用なものである。そして、この
ような窒化アルミニウム焼結体は、同時に、熱伝導率１
６０Ｗ／ｍ・ｋ以上という良好な熱伝導性を有するもの
である。
【００２１】このような本発明による窒化アルミニウム
基板、特に厚さが０．８ｍｍ以上、とりわけ１．０ｍｍ
以上、の基板は、各種の半導体素子用の基板として好適
なものである。曲げ強度、ビッカース硬度および熱伝導
性等が優れているという特長が顕著に認められるもの
は、例えば圧接構造を具備する基板として利用したとき
である。図１は、そのような圧接構造を具備する基板と
して本発明による窒化アルミニウム基板を適用した場合
の一例を示すものである。この図１には、金属実装ボー
ド２上に、本発明による窒化アルミニウム基板１が接合
して設けられ、その上にサイリスタ３および導電性材料
４（好ましくは銅基板）が設置された積層物が、押え部
材５および６によって固定されてなる、圧接構造を有す
る基板が示されている。
基板、特に厚さが０．８ｍｍ以上、とりわけ１．０ｍｍ
以上、の基板は、各種の半導体素子用の基板として好適
なものである。曲げ強度、ビッカース硬度および熱伝導
性等が優れているという特長が顕著に認められるもの
は、例えば圧接構造を具備する基板として利用したとき
である。図１は、そのような圧接構造を具備する基板と
して本発明による窒化アルミニウム基板を適用した場合
の一例を示すものである。この図１には、金属実装ボー
ド２上に、本発明による窒化アルミニウム基板１が接合
して設けられ、その上にサイリスタ３および導電性材料
４（好ましくは銅基板）が設置された積層物が、押え部
材５および６によって固定されてなる、圧接構造を有す
る基板が示されている。
【００２２】本発明の窒化アルミニウム基板は曲げ強度
および硬度が高いことから、このような圧接構造を有す
るモジュールを行ったとしても窒化アルミニウム基板の
割れ・カケ等の不具合を抑制することができる。しか
も、窒化アルミニウム基板であることから熱伝導率が高
く放熱性も良好である。さらに言えば、本発明において
は希土類化合物を１種のみ添加した組成構成においても
優れた強度および硬度、さらには熱伝導率を具備させる
ことができる。そのため製造性およびコスト面も優れて
いる。
および硬度が高いことから、このような圧接構造を有す
るモジュールを行ったとしても窒化アルミニウム基板の
割れ・カケ等の不具合を抑制することができる。しか
も、窒化アルミニウム基板であることから熱伝導率が高
く放熱性も良好である。さらに言えば、本発明において
は希土類化合物を１種のみ添加した組成構成においても
優れた強度および硬度、さらには熱伝導率を具備させる
ことができる。そのため製造性およびコスト面も優れて
いる。
【００２３】
【実施例】＜実施例１〜５、比較例１〜２＞平均粒径
０．６μｍの窒化アルミニウム粉末に平均粒径０．８μ
ｍの酸化イットリウム粉末を２〜５重量％添加、混合
し、表１に示される条件でプレス成形、冷間静水圧プレ
ス（ＣＩＰ）を行い、３００〜８００℃×１〜４時間の
脱脂工程を経た後、１７５０〜１８５０℃の温度で３〜
１０時間の焼成を行って、直径５０ｍｍ、厚さ１〜５ｍ
ｍの窒化アルミニウム基板を製造した。
０．６μｍの窒化アルミニウム粉末に平均粒径０．８μ
ｍの酸化イットリウム粉末を２〜５重量％添加、混合
し、表１に示される条件でプレス成形、冷間静水圧プレ
ス（ＣＩＰ）を行い、３００〜８００℃×１〜４時間の
脱脂工程を経た後、１７５０〜１８５０℃の温度で３〜
１０時間の焼成を行って、直径５０ｍｍ、厚さ１〜５ｍ
ｍの窒化アルミニウム基板を製造した。
【００２４】得られた窒化アルミニウム基板の曲げ強
度、ビッカース硬度、熱伝導率および圧接強度を下記の
測定条件で測定した。結果は表１に示される通りであ
る。
度、ビッカース硬度、熱伝導率および圧接強度を下記の
測定条件で測定した。結果は表１に示される通りであ
る。
【００２５】比較のために、ＣＩＰを行わないものを比
較例１とした。また、比較例２としてＣＩＰ条件を本発
明の好ましい範囲外のものを用意した。
較例１とした。また、比較例２としてＣＩＰ条件を本発
明の好ましい範囲外のものを用意した。
【００２６】（１）３点曲げ強度：ＪＩＳ‐Ｒ‐１６０
１に従って測定した。
１に従って測定した。
【００２７】（２）ビッカース硬度：ＪＩＳ‐Ｒ‐１６
１０に従って測定した（試験荷重：５００ｇ） （３）熱伝導率：レーザーフラッシュ法にて測定した。
１０に従って測定した（試験荷重：５００ｇ） （３）熱伝導率：レーザーフラッシュ法にて測定した。
【００２８】（４）圧接強度：図２に示されるように、
プレス定盤１２上のＣｕベース１１〔平面度：６μｍ以
下〕の上に測定用窒化アルミニウム基板１０を設置し、
この測定用窒化アルミニウム基板１０を、金属ブロック
８およびＣｕスペーサ９〔平面度：０．０２ｍｍ以下〕
を介して油圧プレスヘッド７によって圧接した〔圧接
力：２０００ｋｇ／ｃｍ２（＋１００、−０）〕、圧接
速度：２０〜３０秒（０〜２０００ｋｇ／ｃｍ２）〕。
同条件の圧接を１０回繰り返して行い、窒化アルミニウ
ム基板１の状態を観察した。
プレス定盤１２上のＣｕベース１１〔平面度：６μｍ以
下〕の上に測定用窒化アルミニウム基板１０を設置し、
この測定用窒化アルミニウム基板１０を、金属ブロック
８およびＣｕスペーサ９〔平面度：０．０２ｍｍ以下〕
を介して油圧プレスヘッド７によって圧接した〔圧接
力：２０００ｋｇ／ｃｍ２（＋１００、−０）〕、圧接
速度：２０〜３０秒（０〜２０００ｋｇ／ｃｍ２）〕。
同条件の圧接を１０回繰り返して行い、窒化アルミニウ
ム基板１の状態を観察した。
【００２９】
【表１】 表１から分かる通り、プレス成形後に冷間圧力成形（Ｃ
ＩＰ）を行った実施例１〜５による窒化アルミニウム基
板は、３点曲げ強度、ビッカース硬度、熱伝導率および
圧接強度のいずれもが優れていた。特に、プレス成形条
件、ＣＩＰ条件をより好ましい範囲にすることにより、
３点曲げ強度を４２０ＭＰａ以上、ビッカーズ硬度を１
０００Ｈｖ以上とさらに向上させることができることが
判明した。それに対し、比較例１の窒化アルミニウム基
板は、３点曲げ強度、ビッカース硬度および圧接強度が
劣っていた。また、参考例１は、ＣＩＰ圧力が大きすぎ
ることから脱脂工程時にバインダーの除去が十分に行わ
れなかったため、窒化アルミニウム基板内にポアが多数
できてしまい各特性が低下したものと考えられる。
ＩＰ）を行った実施例１〜５による窒化アルミニウム基
板は、３点曲げ強度、ビッカース硬度、熱伝導率および
圧接強度のいずれもが優れていた。特に、プレス成形条
件、ＣＩＰ条件をより好ましい範囲にすることにより、
３点曲げ強度を４２０ＭＰａ以上、ビッカーズ硬度を１
０００Ｈｖ以上とさらに向上させることができることが
判明した。それに対し、比較例１の窒化アルミニウム基
板は、３点曲げ強度、ビッカース硬度および圧接強度が
劣っていた。また、参考例１は、ＣＩＰ圧力が大きすぎ
ることから脱脂工程時にバインダーの除去が十分に行わ
れなかったため、窒化アルミニウム基板内にポアが多数
できてしまい各特性が低下したものと考えられる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、曲げ強度３５０ＭＰａ
以上かつビッカース硬度Ｈｖが９９０以上という、極め
て高い強度および硬度を有する窒化アルミニウム基板が
提供される。このような基板は、圧接構造を有するもの
として各種電子素子用基板として特に有用なものであ
る。また、このような本発明による窒化アルミニウム基
板は、焼結助剤を一種類かつ少量使用することによって
得ることができるので、製造コスト的に有利であるばか
りでなく、同時に熱伝導性も優れたものである。
以上かつビッカース硬度Ｈｖが９９０以上という、極め
て高い強度および硬度を有する窒化アルミニウム基板が
提供される。このような基板は、圧接構造を有するもの
として各種電子素子用基板として特に有用なものであ
る。また、このような本発明による窒化アルミニウム基
板は、焼結助剤を一種類かつ少量使用することによって
得ることができるので、製造コスト的に有利であるばか
りでなく、同時に熱伝導性も優れたものである。
【図１】本発明による窒化アルミニウム基板を圧接構造
を具備する基板として利用した好ましい一具体例を示す
断面図
を具備する基板として利用した好ましい一具体例を示す
断面図
【図２】圧接強度の評価に使用した装置の概要を示す図
１ 窒化アルミニウム基板 ２ 金属実装ボード ３ サイリスタ ４ 導電性材料 ５、６ 押え部材 ７ 油圧プレスヘッド ８ 金属ブロック ９ Ｃｕスペーサ １０ 測定用窒化アルミニウム基板 １１ Ｃｕベース １２ プレス定盤
Claims (7)
- 【請求項１】３点曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビッ
カース硬度Ｈｖが９９０以上であることを特徴とする、
窒化アルミニウム基板。 - 【請求項２】熱伝導度率が１６０Ｗ／ｍ・ｋ以上である
ことを特徴とする、請求項１記載の窒化アルミニウム基
板。 - 【請求項３】焼結助剤として希土類化合物を０．５〜６
重量％含有していることを特徴とする、請求項１または
請求項２に記載の窒化アルミニウム基板。 - 【請求項４】基板の厚さが０．８ｍｍ以上であることを
特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
窒化アルミニウム基板。 - 【請求項５】圧接構造を具備することを特徴とする、請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載の窒化アルミニウ
ム基板。 - 【請求項６】窒化アルミニウムと焼結助剤とを混合し、
プレス成形し、次いで冷間静水圧プレスを行って得られ
た窒化アルミニウム成形体を、脱脂し、焼結することに
よって、曲げ強度が３５０ＭＰａ以上かつビッカース硬
度Ｈｖが９９０以上である窒化アルミニウム基板を製造
することを特徴とする、窒化アルミニウム基板の製造方
法。 - 【請求項７】プレス成形、冷間静水圧プレス、焼結のい
ずれかを、下記のプレス成形条件、冷間静水圧プレス条
件、焼結条件で行なうことを特徴とする、請求項６に記
載の窒化アルミニウム基板の製造方法。 プレス成形条件：１〜１．５ｔｏｎ／ｃｍ３ 冷間静水圧プレス条件：１．５〜２．０ｔｏｎ／ｃｍ３ 焼結条件：焼結温度１７５０〜１８５０℃、焼結時間３
〜１０時間
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|---|---|---|---|
| JP2000368875A JP4868641B2 (ja) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000368875A JP4868641B2 (ja) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002173372A true JP2002173372A (ja) | 2002-06-21 |
| JP4868641B2 JP4868641B2 (ja) | 2012-02-01 |
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ID=18839012
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|---|---|---|---|
| JP2000368875A Expired - Lifetime JP4868641B2 (ja) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4868641B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103681961A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-03-26 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种红外探测器芯片的清洗方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6121960A (ja) * | 1984-07-10 | 1986-01-30 | 日産自動車株式会社 | セラミツクス射出成形体 |
| JPS6456370A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-03 | Sumitomo Electric Industries | Highly heat-conductive aluminum nitride sintered body |
| JPH06116002A (ja) * | 1992-10-01 | 1994-04-26 | Toshiba Material Eng Kk | 窒化アルミニウム放熱板 |
| JPH06191955A (ja) * | 1992-12-22 | 1994-07-12 | Matsushita Electric Works Ltd | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
-
2000
- 2000-12-04 JP JP2000368875A patent/JP4868641B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6121960A (ja) * | 1984-07-10 | 1986-01-30 | 日産自動車株式会社 | セラミツクス射出成形体 |
| JPS6456370A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-03 | Sumitomo Electric Industries | Highly heat-conductive aluminum nitride sintered body |
| JPH06116002A (ja) * | 1992-10-01 | 1994-04-26 | Toshiba Material Eng Kk | 窒化アルミニウム放熱板 |
| JPH06191955A (ja) * | 1992-12-22 | 1994-07-12 | Matsushita Electric Works Ltd | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103681961A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-03-26 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种红外探测器芯片的清洗方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4868641B2 (ja) | 2012-02-01 |
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