JP2002326874A - 立方晶窒化ホウ素多結晶体およびその製造方法ならびにヒートシンク - Google Patents
立方晶窒化ホウ素多結晶体およびその製造方法ならびにヒートシンクInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化合物半導体と熱膨張係数が整合し、かつ熱
伝導率の高い立方晶窒化ホウ素多結晶体を提供する。 【解決手段】 立方晶窒化ホウ素多結晶体は、圧縮型六
方晶窒化ホウ素を体積割合で０．５％以上５％以下含
み、残部が立方晶窒化ホウ素と不可避不純物である。立
方晶窒化ホウ素の体積割合は９５％以上９９．５％以下
である。立方晶窒化ホウ素の粒子の平均粒径が３μｍ以
上１０μｍ以下である。立方晶窒化ホウ素の粒子同士が
結合材なしに直接結合している。室温から温度４００℃
までの平均熱膨張係数は３．８×１０-6／Ｋ以上６．０
×１０-6／Ｋ以下である。熱伝導率が５００Ｗ／ｍＫ以
上である。
伝導率の高い立方晶窒化ホウ素多結晶体を提供する。 【解決手段】 立方晶窒化ホウ素多結晶体は、圧縮型六
方晶窒化ホウ素を体積割合で０．５％以上５％以下含
み、残部が立方晶窒化ホウ素と不可避不純物である。立
方晶窒化ホウ素の体積割合は９５％以上９９．５％以下
である。立方晶窒化ホウ素の粒子の平均粒径が３μｍ以
上１０μｍ以下である。立方晶窒化ホウ素の粒子同士が
結合材なしに直接結合している。室温から温度４００℃
までの平均熱膨張係数は３．８×１０-6／Ｋ以上６．０
×１０-6／Ｋ以下である。熱伝導率が５００Ｗ／ｍＫ以
上である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、立方晶窒化ホウ
素多結晶体およびその製造方法に関し、特に、通信用半
導体レーザなどを搭載するヒートシンク材として有用な
立方晶窒化ホウ素多結晶体およびその製造方法に関する
ものである。
素多結晶体およびその製造方法に関し、特に、通信用半
導体レーザなどを搭載するヒートシンク材として有用な
立方晶窒化ホウ素多結晶体およびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ヒー
トシンクに必要とされる重要な特性として、熱伝導率の
他に、熱膨張係数がある。すなわち、ヒートシンクに搭
載される半導体チップとの熱膨張係数を整合させる必要
がある。ヒートシンクと、そのヒートシンクに搭載され
る半導体チップとの間に大きな熱膨張係数の差がある
と、熱応力が発生し、半導体チップに熱歪みが生じた
り、半導体チップとヒートシンクとを接合するはんだ接
合部にクラックが生じるという問題がある。
トシンクに必要とされる重要な特性として、熱伝導率の
他に、熱膨張係数がある。すなわち、ヒートシンクに搭
載される半導体チップとの熱膨張係数を整合させる必要
がある。ヒートシンクと、そのヒートシンクに搭載され
る半導体チップとの間に大きな熱膨張係数の差がある
と、熱応力が発生し、半導体チップに熱歪みが生じた
り、半導体チップとヒートシンクとを接合するはんだ接
合部にクラックが生じるという問題がある。
【０００３】光通信用の信頼性の高い半導体レーザ用の
ヒートシンクの一部分に、熱伝導率が２０００Ｗ／ｍＫ
であるダイヤモンドの単結晶が使われている。ダイヤモ
ンドの単結晶は、物質中最も高い熱伝導率を有するた
め、このヒートシンクでは、熱放散性に非常に優れる
が、室温から温度４００℃までのダイヤモンドの平均熱
膨張係数は２．３×１０-6／Ｋである。そのため、ガリ
ウム―アルミニウム―砒素（ＧａＡｌＡｓ）またはイン
ジウム―ガリウム―砒素―リン（ＩｎＧａＡｓＰ）な
ど、半導体レーザを構成する化合物半導体の熱膨張係数
（５×１０-6／Ｋ）とかけ離れている。このようなヒー
トシンクに半導体レーザを実装した場合には、半導体レ
ーザに熱歪みが生じたり、またヒートシンクと半導体レ
ーザとの界面でクラックが発生するという問題があっ
た。
ヒートシンクの一部分に、熱伝導率が２０００Ｗ／ｍＫ
であるダイヤモンドの単結晶が使われている。ダイヤモ
ンドの単結晶は、物質中最も高い熱伝導率を有するた
め、このヒートシンクでは、熱放散性に非常に優れる
が、室温から温度４００℃までのダイヤモンドの平均熱
膨張係数は２．３×１０-6／Ｋである。そのため、ガリ
ウム―アルミニウム―砒素（ＧａＡｌＡｓ）またはイン
ジウム―ガリウム―砒素―リン（ＩｎＧａＡｓＰ）な
ど、半導体レーザを構成する化合物半導体の熱膨張係数
（５×１０-6／Ｋ）とかけ離れている。このようなヒー
トシンクに半導体レーザを実装した場合には、半導体レ
ーザに熱歪みが生じたり、またヒートシンクと半導体レ
ーザとの界面でクラックが発生するという問題があっ
た。
【０００４】また、ヒートシンクを構成する材料とし
て、炭化珪素（ＳｉＣ）または窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）が使われる。これらの熱膨張係数は３．７×１０-6
〜４．２×１０-6／Ｋであり、熱膨張係数の整合性では
優れているものの、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ程度と低
く、熱放散性が十分とはいえない。
て、炭化珪素（ＳｉＣ）または窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）が使われる。これらの熱膨張係数は３．７×１０-6
〜４．２×１０-6／Ｋであり、熱膨張係数の整合性では
優れているものの、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ程度と低
く、熱放散性が十分とはいえない。
【０００５】立方晶窒化ホウ素（以下、ｃＢＮと称す
る）は、ダイヤモンドに次ぐ熱伝導率を有し、半導体レ
ーザ等のヒートシンクとして応用が期待され、一部で
は、既にヒートシンクとして使用されている。大型のｃ
ＢＮ単結晶を製造することは極めて困難であるため、一
般的に、多結晶のｃＢＮが使われている。ｃＢＮ多結晶
体の作製には、結合材を用いてｃＢＮ粒子を焼結する方
法がよく用いられる。しかしながら、結合材は熱伝導率
を低下させる大きな原因となるため、ヒートシンクとし
ては、結合材のないｃＢＮ多結晶体が使われている。
る）は、ダイヤモンドに次ぐ熱伝導率を有し、半導体レ
ーザ等のヒートシンクとして応用が期待され、一部で
は、既にヒートシンクとして使用されている。大型のｃ
ＢＮ単結晶を製造することは極めて困難であるため、一
般的に、多結晶のｃＢＮが使われている。ｃＢＮ多結晶
体の作製には、結合材を用いてｃＢＮ粒子を焼結する方
法がよく用いられる。しかしながら、結合材は熱伝導率
を低下させる大きな原因となるため、ヒートシンクとし
ては、結合材のないｃＢＮ多結晶体が使われている。
【０００６】結合材のないｃＢＮ多結晶体としては、六
方晶窒化ホウ素（以下ｈＢＮと称する）を原料として、
たとえばホウ窒化マグネシウムなどの触媒を用いて反応
焼結させたｃＢＮ多結晶体が知られている。これらの多
結晶体は、たとえば特開昭６１−２７５１６８号公報ま
たは特公平７−６１９０２号公報に記載されている。
方晶窒化ホウ素（以下ｈＢＮと称する）を原料として、
たとえばホウ窒化マグネシウムなどの触媒を用いて反応
焼結させたｃＢＮ多結晶体が知られている。これらの多
結晶体は、たとえば特開昭６１−２７５１６８号公報ま
たは特公平７−６１９０２号公報に記載されている。
【０００７】この多結晶体では、バインダがなく、比較
的粗粒のｃＢＮ粒子が強く結合しているため、熱伝導率
は６〜７Ｗ／ｃｍ℃と高い。そして、室温から温度４０
０℃までの平均熱膨張係数は３．７×１０-6／Ｋであ
り、この熱膨張係数と化合物半導体の熱膨張係数との差
は、ダイヤモンドの熱膨張係数と化合物半導体の熱膨張
係数の差に比べて小さい。このため、化合物半導体に対
する熱膨張係数の整合性は、ダイヤモンドを用いた場合
に比べて優れている。
的粗粒のｃＢＮ粒子が強く結合しているため、熱伝導率
は６〜７Ｗ／ｃｍ℃と高い。そして、室温から温度４０
０℃までの平均熱膨張係数は３．７×１０-6／Ｋであ
り、この熱膨張係数と化合物半導体の熱膨張係数との差
は、ダイヤモンドの熱膨張係数と化合物半導体の熱膨張
係数の差に比べて小さい。このため、化合物半導体に対
する熱膨張係数の整合性は、ダイヤモンドを用いた場合
に比べて優れている。
【０００８】しかしながら、熱膨張係数の整合性は未だ
十分とは言えず、実装して使用した際に、熱サイクルに
よる寿命が短いという問題がある。
十分とは言えず、実装して使用した際に、熱サイクルに
よる寿命が短いという問題がある。
【０００９】ｈＢＮなどの常圧型ＢＮを超高温高圧下
で、触媒を用いずにｃＢＮに直接変換させることで、結
合材を含まないｃＢＮ多結晶体が得られることが知られ
ている。たとえば、特開平３−１５９９６４号公報に
は、ｈＢＮを圧力７ＧＰａ以上、温度２１００℃以上の
超高温高圧下でｃＢＮに変換させてｃＢＮ多結晶体を得
る方法が示されている。また、特公昭６３−３９４号公
報および特開平８−４７８０１号公報には、熱分解窒化
ホウ素（ｐＢＮ）を原料として、ｃＢＮ多結晶体を作製
する方法が示されている。これらの方法により、ｃＢＮ
をほぼ１００％含む多結晶体が得られている。しかしな
がら、熱膨張係数は３．５×１０-6／Ｋ程度であり、化
合物半導体に比べて熱膨張係数が小さく、ヒートシンク
とするには熱膨張係数の整合性に問題があった。
で、触媒を用いずにｃＢＮに直接変換させることで、結
合材を含まないｃＢＮ多結晶体が得られることが知られ
ている。たとえば、特開平３−１５９９６４号公報に
は、ｈＢＮを圧力７ＧＰａ以上、温度２１００℃以上の
超高温高圧下でｃＢＮに変換させてｃＢＮ多結晶体を得
る方法が示されている。また、特公昭６３−３９４号公
報および特開平８−４７８０１号公報には、熱分解窒化
ホウ素（ｐＢＮ）を原料として、ｃＢＮ多結晶体を作製
する方法が示されている。これらの方法により、ｃＢＮ
をほぼ１００％含む多結晶体が得られている。しかしな
がら、熱膨張係数は３．５×１０-6／Ｋ程度であり、化
合物半導体に比べて熱膨張係数が小さく、ヒートシンク
とするには熱膨張係数の整合性に問題があった。
【００１０】そこで、この発明は、上述のような問題点
を解決するためになされたものであり、熱伝導率が高
く、かつ化合物半導体との熱膨張係数が整合している立
方晶窒化ホウ素多結晶体を提供することを目的とするも
のである。
を解決するためになされたものであり、熱伝導率が高
く、かつ化合物半導体との熱膨張係数が整合している立
方晶窒化ホウ素多結晶体を提供することを目的とするも
のである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の１つの局面に
従った立方晶窒化ホウ素多結晶体は、圧縮型六方晶窒化
ホウ素を体積割合で０．５％以上５％以下含み、残部が
立方晶窒化ホウ素と不可避不純物である。
従った立方晶窒化ホウ素多結晶体は、圧縮型六方晶窒化
ホウ素を体積割合で０．５％以上５％以下含み、残部が
立方晶窒化ホウ素と不可避不純物である。
【００１２】本明細書中「圧縮型六方晶窒化ホウ素」と
は、通常の六方晶窒化ホウ素と結晶構造が類似し、ｃ軸
方向の面間隔が、通常の六方晶窒化ホウ素の面間隔
（０．３３３ｎｍ）よりも小さいものをいう。
は、通常の六方晶窒化ホウ素と結晶構造が類似し、ｃ軸
方向の面間隔が、通常の六方晶窒化ホウ素の面間隔
（０．３３３ｎｍ）よりも小さいものをいう。
【００１３】このように構成された立方晶窒化ホウ素多
結晶体では、圧縮型六方晶窒化ホウ素を体積割合で０．
５％以上５％以下含むため、圧縮型の六方晶窒化ホウ素
が存在することで、熱膨張係数が、圧縮型六方晶窒化ホ
ウ素を含まない立方晶窒化ホウ素多結晶体に比べて大き
くなる。これにより、化合物半導体と熱膨張係数を整合
させることができる。圧縮型六方晶窒化ホウ素の体積割
合が０．５％未満では、熱膨張係数を大きくする効果が
十分でないため妥当ではない。また、圧縮型六方晶窒化
ホウ素の体積割合が５％を超えると、立方晶窒化ホウ素
同士が結合した多結晶体が得られない。さらに、残部が
立方晶窒化ホウ素であるため、熱伝導率も高くなる。
結晶体では、圧縮型六方晶窒化ホウ素を体積割合で０．
５％以上５％以下含むため、圧縮型の六方晶窒化ホウ素
が存在することで、熱膨張係数が、圧縮型六方晶窒化ホ
ウ素を含まない立方晶窒化ホウ素多結晶体に比べて大き
くなる。これにより、化合物半導体と熱膨張係数を整合
させることができる。圧縮型六方晶窒化ホウ素の体積割
合が０．５％未満では、熱膨張係数を大きくする効果が
十分でないため妥当ではない。また、圧縮型六方晶窒化
ホウ素の体積割合が５％を超えると、立方晶窒化ホウ素
同士が結合した多結晶体が得られない。さらに、残部が
立方晶窒化ホウ素であるため、熱伝導率も高くなる。
【００１４】また好ましくは、立方晶窒化ホウ素の体積
割合は９５％以上９９．５％以下である。
割合は９５％以上９９．５％以下である。
【００１５】また好ましくは、立方晶窒化ホウ素の粒子
の平均粒径が３μｍ以上１０μｍ以下である。
の平均粒径が３μｍ以上１０μｍ以下である。
【００１６】また好ましくは、立方晶窒化ホウ素の粒子
同士が結合材なしに直接結合している。
同士が結合材なしに直接結合している。
【００１７】また好ましくは、室温から温度４００℃ま
での平均熱膨張係数（平均線膨張係数）は３．８×１０
-6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下である。
での平均熱膨張係数（平均線膨張係数）は３．８×１０
-6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下である。
【００１８】また好ましくは、熱伝導率が５００Ｗ／ｍ
Ｋ以上である。この発明の別の局面に従った立方晶窒化
ホウ素多結晶体は、立方晶窒化ホウ素粒子を体積割合で
９５％以上含み、立方晶窒化ホウ素粒子同士が結合材な
しに直接結合しており、室温から温度４００℃までの平
均熱膨張係数は３．８×１０-6／Ｋ以上６．０×１０-6
／Ｋ以下である。
Ｋ以上である。この発明の別の局面に従った立方晶窒化
ホウ素多結晶体は、立方晶窒化ホウ素粒子を体積割合で
９５％以上含み、立方晶窒化ホウ素粒子同士が結合材な
しに直接結合しており、室温から温度４００℃までの平
均熱膨張係数は３．８×１０-6／Ｋ以上６．０×１０-6
／Ｋ以下である。
【００１９】このように構成された立方晶窒化ホウ素多
結晶体においては、立方晶窒化ホウ素粒子を体積割合で
９５％以上含むため、熱伝導率が高くなる。さらに、室
温から温度４００℃までの平均熱膨張係数は３．８×１
０-6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下であるため、化合
物半導体の熱膨張係数（５×１０-6／Ｋ）と整合する。
結晶体においては、立方晶窒化ホウ素粒子を体積割合で
９５％以上含むため、熱伝導率が高くなる。さらに、室
温から温度４００℃までの平均熱膨張係数は３．８×１
０-6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下であるため、化合
物半導体の熱膨張係数（５×１０-6／Ｋ）と整合する。
【００２０】この発明に従ったヒートシンクは、上述の
いずれかの立方晶窒化ホウ素多結晶体を用いて製造され
る。
いずれかの立方晶窒化ホウ素多結晶体を用いて製造され
る。
【００２１】この発明に従った立方晶窒化ホウ素多結晶
体の製造方法は、出発物質として六方晶窒化ホウ素を準
備する工程と、六方晶窒化ホウ素を圧力６．５ＧＰａ以
上７．０ＧＰａ以下、温度２３５０℃以上で焼結するこ
とにより、圧縮型六方晶窒化ホウ素を体積割合で０．５
％以上５％以下含み、残部が立方晶窒化ホウ素と不可避
不純物である立方晶窒化ホウ素多結晶体を形成する工程
とを備える。
体の製造方法は、出発物質として六方晶窒化ホウ素を準
備する工程と、六方晶窒化ホウ素を圧力６．５ＧＰａ以
上７．０ＧＰａ以下、温度２３５０℃以上で焼結するこ
とにより、圧縮型六方晶窒化ホウ素を体積割合で０．５
％以上５％以下含み、残部が立方晶窒化ホウ素と不可避
不純物である立方晶窒化ホウ素多結晶体を形成する工程
とを備える。
【００２２】このように構成された立方晶窒化ホウ素多
結晶体の製造方法に従えば、圧縮型六方晶窒化ホウ素を
体積割合で０．５％以上５％以下含むため、圧縮型の六
方晶窒化ホウ素が存在することで、熱膨張係数が、圧縮
型六方晶窒化ホウ素を含まない立方晶窒化ホウ素多結晶
体に比べて大きくなる。これにより、化合物半導体と熱
膨張係数を整合させることができる。
結晶体の製造方法に従えば、圧縮型六方晶窒化ホウ素を
体積割合で０．５％以上５％以下含むため、圧縮型の六
方晶窒化ホウ素が存在することで、熱膨張係数が、圧縮
型六方晶窒化ホウ素を含まない立方晶窒化ホウ素多結晶
体に比べて大きくなる。これにより、化合物半導体と熱
膨張係数を整合させることができる。
【００２３】圧縮型六方晶窒化ホウ素の体積割合が０．
５％未満では、熱膨張係数が小さくなり妥当ではない。
また、圧縮型六方晶窒化ホウ素の体積割合が５％を超え
ると立方晶窒化ホウ素同士が結合した多結晶体が得られ
ない。
５％未満では、熱膨張係数が小さくなり妥当ではない。
また、圧縮型六方晶窒化ホウ素の体積割合が５％を超え
ると立方晶窒化ホウ素同士が結合した多結晶体が得られ
ない。
【００２４】さらに、残部が立方晶窒化ホウ素であるた
め、熱伝導率も高くなる。また好ましくは、六方晶窒化
ホウ素を準備する工程は、平均粒径が１μｍ以上の六方
晶窒化ホウ素粒子を準備することを含む。
め、熱伝導率も高くなる。また好ましくは、六方晶窒化
ホウ素を準備する工程は、平均粒径が１μｍ以上の六方
晶窒化ホウ素粒子を準備することを含む。
【００２５】
【発明の実施の形態】この発明によるｃＢＮ多結晶体
は、ｈＢＮを出発物質として、高温高圧下での直接変換
焼結によるｃＢＮ多結晶体の製造方法において、未変換
のｈＢＮを圧縮型ｈＢＮという形でｃＢＮ粒界に閉じ込
め、かつｃＢＮ粒子を十分に粒成長させることで得られ
る。このｃＢＮ多結晶体の製造条件は、圧力６．５ＧＰ
ａ以上７．０ＧＰａ以下であり、温度は２３５０℃以上
２６００℃以下である。これより高い圧力または高い温
度条件では、圧縮型ｈＢＮが残留しない。また、これよ
り低い圧力または低い温度では、未変換のｈＢＮの残留
が多くなり、ｃＢＮ同士が結合した多結晶体が得られな
い。
は、ｈＢＮを出発物質として、高温高圧下での直接変換
焼結によるｃＢＮ多結晶体の製造方法において、未変換
のｈＢＮを圧縮型ｈＢＮという形でｃＢＮ粒界に閉じ込
め、かつｃＢＮ粒子を十分に粒成長させることで得られ
る。このｃＢＮ多結晶体の製造条件は、圧力６．５ＧＰ
ａ以上７．０ＧＰａ以下であり、温度は２３５０℃以上
２６００℃以下である。これより高い圧力または高い温
度条件では、圧縮型ｈＢＮが残留しない。また、これよ
り低い圧力または低い温度では、未変換のｈＢＮの残留
が多くなり、ｃＢＮ同士が結合した多結晶体が得られな
い。
【００２６】ｈＢＮを高温高圧条件にする方法として
は、ｈＢＮをモリブデンカプセル、ニオブカプセルまた
はタンタルカプセルに入れてベルト型超高圧発生装置で
高温高圧条件とすることができる。
は、ｈＢＮをモリブデンカプセル、ニオブカプセルまた
はタンタルカプセルに入れてベルト型超高圧発生装置で
高温高圧条件とすることができる。
【００２７】また、出発物質に用いるｈＢＮの平均粒径
は１μｍ以上とすることが好ましい。平均粒径が１μｍ
未満では、圧縮型ｈＢＮの残留量が少なくなり、目的と
する多結晶体が得られなくなる。
は１μｍ以上とすることが好ましい。平均粒径が１μｍ
未満では、圧縮型ｈＢＮの残留量が少なくなり、目的と
する多結晶体が得られなくなる。
【００２８】以上のような製造条件で、体積割合で０．
５％以上５％以下の圧縮型ｈＢＮをｃＢＮ粒界に残した
状態で、かつ粒径が３μｍ以上１０μｍ以下の粗いｃＢ
Ｎ粒子を互いに強く接合させることができる。体積割合
で０．５％以上５％以下の圧縮型ｈＢＮが粒界に存在す
るため、圧縮型ｈＢＮを含まない多結晶体より熱膨張係
数が大きくなり、室温から温度４００℃までの熱膨張係
数は３．８×１０-6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下と
なる。圧縮型ｈＢＮの残留量により、ｃＢＮ多結晶体の
熱膨張係数を変化させることが可能である。また、粒径
が３μｍ以上１０μｍ以下の大きなｃＢＮ粒子が互いに
強く結合しているので、粒界によるフォノン散乱が少な
く、熱伝導率が５００Ｗ／ｍＫ以上７００Ｗ／ｍＫ以下
となり、高い熱伝導率が得られる。
５％以上５％以下の圧縮型ｈＢＮをｃＢＮ粒界に残した
状態で、かつ粒径が３μｍ以上１０μｍ以下の粗いｃＢ
Ｎ粒子を互いに強く接合させることができる。体積割合
で０．５％以上５％以下の圧縮型ｈＢＮが粒界に存在す
るため、圧縮型ｈＢＮを含まない多結晶体より熱膨張係
数が大きくなり、室温から温度４００℃までの熱膨張係
数は３．８×１０-6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下と
なる。圧縮型ｈＢＮの残留量により、ｃＢＮ多結晶体の
熱膨張係数を変化させることが可能である。また、粒径
が３μｍ以上１０μｍ以下の大きなｃＢＮ粒子が互いに
強く結合しているので、粒界によるフォノン散乱が少な
く、熱伝導率が５００Ｗ／ｍＫ以上７００Ｗ／ｍＫ以下
となり、高い熱伝導率が得られる。
【００２９】以上説明したように、本発明のｃＢＮ多結
晶体は、室温から温度４００℃までの平均熱膨張係数が
３．８×１０-6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下であ
り、ＧａＡｌＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰなどの化合物半
導体の熱膨張係数に合わせることができる。そのため、
これらの半導体レーザのヒートシンクとして本発明のｃ
ＢＮ多結晶体を用いた場合に、寿命および信頼性が大き
く向上する。また、粒径が３μｍ以上１０μｍ以下の大
きなｃＢＮ粒子が結合した多結晶体であるため、熱伝導
率が５００Ｗ／ｍＫ以上７００Ｗ／ｍＫと高くなる。し
たがって、高い信頼性を有する光通信用半導体レーザの
ヒートシンクとして非常に有用である。
晶体は、室温から温度４００℃までの平均熱膨張係数が
３．８×１０-6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下であ
り、ＧａＡｌＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰなどの化合物半
導体の熱膨張係数に合わせることができる。そのため、
これらの半導体レーザのヒートシンクとして本発明のｃ
ＢＮ多結晶体を用いた場合に、寿命および信頼性が大き
く向上する。また、粒径が３μｍ以上１０μｍ以下の大
きなｃＢＮ粒子が結合した多結晶体であるため、熱伝導
率が５００Ｗ／ｍＫ以上７００Ｗ／ｍＫと高くなる。し
たがって、高い信頼性を有する光通信用半導体レーザの
ヒートシンクとして非常に有用である。
【００３０】
【実施例】窒素雰囲気中で、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を炭
素で還元すると同時に窒素ガスで窒化させてｈＢＮの粉
末を合成した。さらに、窒素雰囲気中、温度２１００℃
で２時間精製処理した。このようにして平均粒径が１μ
ｍ以上の高純度のｈＢＮ粉末を得た。
素で還元すると同時に窒素ガスで窒化させてｈＢＮの粉
末を合成した。さらに、窒素雰囲気中、温度２１００℃
で２時間精製処理した。このようにして平均粒径が１μ
ｍ以上の高純度のｈＢＮ粉末を得た。
【００３１】このｈＢＮ粉末を圧力５８８ＭＰａの条件
で型押し成形して、直径が８ｍｍ、厚みが３ｍｍの成形
体を複数個作製した。この成形体を、再度高周波炉で窒
素ガス中温度２１００℃で２時間処理した。次に、この
成形体のそれぞれをモリブデン（Ｍｏ）製のカプセルに
入れ、ベルト型超高圧発生装置で圧力６．５ＧＰａ以上
７．７ＧＰａ以下、温度２３５０℃以上２５５０℃以下
の各種圧力および温度条件で１５分間処理した。
で型押し成形して、直径が８ｍｍ、厚みが３ｍｍの成形
体を複数個作製した。この成形体を、再度高周波炉で窒
素ガス中温度２１００℃で２時間処理した。次に、この
成形体のそれぞれをモリブデン（Ｍｏ）製のカプセルに
入れ、ベルト型超高圧発生装置で圧力６．５ＧＰａ以上
７．７ＧＰａ以下、温度２３５０℃以上２５５０℃以下
の各種圧力および温度条件で１５分間処理した。
【００３２】この処理により得られた試料は、強固にｃ
ＢＮ粒子同士が焼結したｃＢＮ多結晶体であった。これ
らの多結晶体中の圧縮型ｈＢＮの残留量をＸ線回折で評
価した。
ＢＮ粒子同士が焼結したｃＢＮ多結晶体であった。これ
らの多結晶体中の圧縮型ｈＢＮの残留量をＸ線回折で評
価した。
【００３３】また、それぞれのｃＢＮ多結晶体の破面を
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し、粒径を評価し
た。
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し、粒径を評価し
た。
【００３４】さらに、ｃＢＮ多結晶体から短冊状の試験
片を切り出し、熱分析装置で室温から温度４００℃まで
の平均熱膨張係数を測定した。さらに、定常法熱伝導測
定装置で熱伝導率を測定した。これらの結果を表１に示
す。
片を切り出し、熱分析装置で室温から温度４００℃まで
の平均熱膨張係数を測定した。さらに、定常法熱伝導測
定装置で熱伝導率を測定した。これらの結果を表１に示
す。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１より、本発明品である実施例１〜３で
は、熱膨張係数が化合物半導体の熱膨張係数である５．
０×１０-6／Ｋに近くなっていることがわかる。
は、熱膨張係数が化合物半導体の熱膨張係数である５．
０×１０-6／Ｋに近くなっていることがわかる。
【００３７】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００３８】
【発明の効果】この発明に従えば、化合物半導体と熱膨
張係数が整合する立方晶窒化ホウ素多結晶体を得ること
ができる。
張係数が整合する立方晶窒化ホウ素多結晶体を得ること
ができる。
Claims (10)
- 【請求項１】 圧縮型六方晶窒化ホウ素を体積割合で
０．５％以上５％以下含み、 残部が立方晶窒化ホウ素と不可避不純物である、立方晶
窒化ホウ素多結晶体。 - 【請求項２】 前記立方晶窒化ホウ素の体積割合は９５
％以上９９．５％以下である、請求項１に記載の立方晶
窒化ホウ素多結晶体。 - 【請求項３】 前記立方晶窒化ホウ素の粒子の平均粒径
が３μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１または２に
記載の立方晶窒化ホウ素多結晶体。 - 【請求項４】 前記立方晶窒化ホウ素の粒子同士が結合
材なしに直接結合している、請求項１から３のいずれか
１項に記載の立方晶窒化ホウ素多結晶体。 - 【請求項５】 室温から温度４００℃までの平均熱膨張
係数は３．８×１０ -6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下
である、請求項１から４のいずれか１項に記載の立方晶
窒化ホウ素多結晶体。 - 【請求項６】 熱伝導率が５００Ｗ／ｍＫ以上である、
請求項１から５のいずれか１項に記載の立方晶窒化ホウ
素多結晶体。 - 【請求項７】 立方晶窒化ホウ素粒子を体積割合で９５
％以上含み、 前記立方晶窒化ホウ素粒子同士が結合材なしに直接結合
しており、 室温から温度４００℃までの平均熱膨張係数は３．８×
１０-6／Ｋ以上６．０×１０-6／Ｋ以下である、立方晶
窒化ホウ素多結晶体。 - 【請求項８】 請求項１から７のいずれか１項に記載の
立方晶窒化ホウ素多結晶体を用いたヒートシンク。 - 【請求項９】 出発物質として六方晶窒化ホウ素を準備
する工程と、 前記六方晶窒化ホウ素を圧力６．５ＧＰａ以上７．０Ｇ
Ｐａ以下、温度２３５０℃以上で焼結することにより、
圧縮型六方晶窒化ホウ素を体積割合で０．５％以上５％
以下含み、残部が立方晶窒化ホウ素と不可避不純物であ
る立方晶窒化ホウ素多結晶体を形成する工程とを備え
た、立方晶窒化ホウ素多結晶体の製造方法。 - 【請求項１０】 前記六方晶窒化ホウ素を準備する工程
は、平均粒径が１μｍ以上の六方晶窒化ホウ素粒子を準
備することを含む、請求項９に記載の立方晶窒化ホウ素
多結晶体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136904A JP2002326874A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 立方晶窒化ホウ素多結晶体およびその製造方法ならびにヒートシンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136904A JP2002326874A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 立方晶窒化ホウ素多結晶体およびその製造方法ならびにヒートシンク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002326874A true JP2002326874A (ja) | 2002-11-12 |
Family
ID=18984087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001136904A Withdrawn JP2002326874A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 立方晶窒化ホウ素多結晶体およびその製造方法ならびにヒートシンク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002326874A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007039955A1 (ja) * | 2005-10-04 | 2007-04-12 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 高品位表面性状加工用ｃＢＮ焼結体及びｃＢＮ焼結体切削工具 |
-
2001
- 2001-05-08 JP JP2001136904A patent/JP2002326874A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007039955A1 (ja) * | 2005-10-04 | 2007-04-12 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 高品位表面性状加工用ｃＢＮ焼結体及びｃＢＮ焼結体切削工具 |
| US7758976B2 (en) | 2005-10-04 | 2010-07-20 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | cBN sintered body for high surface integrity machining and cBN sintered body cutting tool |
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