JP2547786B2 - 窒化アルミニウム焼結体の製造法 - Google Patents
窒化アルミニウム焼結体の製造法Info
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- JP2547786B2 JP2547786B2 JP62212940A JP21294087A JP2547786B2 JP 2547786 B2 JP2547786 B2 JP 2547786B2 JP 62212940 A JP62212940 A JP 62212940A JP 21294087 A JP21294087 A JP 21294087A JP 2547786 B2 JP2547786 B2 JP 2547786B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱伝導性のすぐれた窒化アルミニウム焼結
体の新規な製造法に関し、詳しくは、緻密質で熱伝導
率、絶縁性、誘電率にすぐれた窒化アルミニウム焼結体
を得ることができ、しかもそれを低コストで製造するこ
とを可能にする窒化アルミニウム焼結体の製造法に関す
る。
体の新規な製造法に関し、詳しくは、緻密質で熱伝導
率、絶縁性、誘電率にすぐれた窒化アルミニウム焼結体
を得ることができ、しかもそれを低コストで製造するこ
とを可能にする窒化アルミニウム焼結体の製造法に関す
る。
［従来の技術］ 最近のLSIの進歩はめざましく、集積度の向上が著し
い。これには、ICチップサイズの向上も寄与しており、
ICチップサイズの向上に伴ってパッケージ当りの発熱量
が増大している。このため基板材料の放熱性が重要視さ
れるようになってきた。また、従来IC基板として用いら
れていたアルミナ焼結体の熱伝導率では放熱性が不十分
であり、ICチップの発熱量の増大に対応できなるなりつ
つある。このためアルミナ基板に代わるものとして、高
熱伝導性のベリリア基板が検討されているが、ベリリア
は毒性が強く取扱いが難しいという欠点がある。
い。これには、ICチップサイズの向上も寄与しており、
ICチップサイズの向上に伴ってパッケージ当りの発熱量
が増大している。このため基板材料の放熱性が重要視さ
れるようになってきた。また、従来IC基板として用いら
れていたアルミナ焼結体の熱伝導率では放熱性が不十分
であり、ICチップの発熱量の増大に対応できなるなりつ
つある。このためアルミナ基板に代わるものとして、高
熱伝導性のベリリア基板が検討されているが、ベリリア
は毒性が強く取扱いが難しいという欠点がある。
窒化アルミニウム（AIN）は、本来、材質的に高熱伝
導性、高絶縁性を有し、毒性もないため、半導体工業に
おいて絶縁材料あるいはパッケージ材料として注目を集
めている。
導性、高絶縁性を有し、毒性もないため、半導体工業に
おいて絶縁材料あるいはパッケージ材料として注目を集
めている。
そして、窒化アルミニウムのもつ高熱伝導、高絶縁性
の特性を発揮する焼結体を得るためには、高純度、高密
度の焼結体とすることが不可欠であり、このための方法
も種々提案されている。たとえば、特開昭59−5008号公
報に示されるように、高純度、微粉の窒化アルミニウム
粉末を合成した後、常法により成形焼結することで、10
0w/mk程度の熱伝導率をもつ焼結体が得られている。ま
た、窒化アルミニウム粉末にY2O3とカーボンを添加し、
150w/mkを得ている（特開昭60−279421号公報など）。
の特性を発揮する焼結体を得るためには、高純度、高密
度の焼結体とすることが不可欠であり、このための方法
も種々提案されている。たとえば、特開昭59−5008号公
報に示されるように、高純度、微粉の窒化アルミニウム
粉末を合成した後、常法により成形焼結することで、10
0w/mk程度の熱伝導率をもつ焼結体が得られている。ま
た、窒化アルミニウム粉末にY2O3とカーボンを添加し、
150w/mkを得ている（特開昭60−279421号公報など）。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、これら従来の方法によって得られた窒
化アルミニウムの熱伝導率は、その理論値320w/mkには
程遠いばかりか、一旦高密度の窒化アルミニウム粉末を
合成したのち成形、焼結するために高コストであり、従
来からのアルミナ基板の100倍近い価格となっていた。
化アルミニウムの熱伝導率は、その理論値320w/mkには
程遠いばかりか、一旦高密度の窒化アルミニウム粉末を
合成したのち成形、焼結するために高コストであり、従
来からのアルミナ基板の100倍近い価格となっていた。
そこで、本発明の目的は、高密度、高純度で高熱伝導
率、高絶縁性の窒化アルミニウム焼結体を低コストで生
産することを可能にする新規な製造法を提供することに
ある。
率、高絶縁性の窒化アルミニウム焼結体を低コストで生
産することを可能にする新規な製造法を提供することに
ある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明者は、従来より上記の課題を解決するため研究
を重ねてきたが、このためにはアルミナ粉末に特定量の
炭素および窒化アルミニウムを添加した後、成形、焼結
することが有効であることを見出し、本発明に至った。
を重ねてきたが、このためにはアルミナ粉末に特定量の
炭素および窒化アルミニウムを添加した後、成形、焼結
することが有効であることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、純度が99.0％以上で平均粒径２
μ以下のアルミナ粉末に、炭素または加熱により遊離炭
素を発生する炭素化合物を炭素換算重量比でアルミナ１
重量部に対し1:0.2〜1:1の範囲で混合しさらに窒化アル
ミニウム粉末をアルミナ粉末100重量部に対して0.1〜50
重量部添加、混合した後、成形して得たセラミックス成
形体を窒化を含む雰囲気中で1600〜2200℃で加熱するこ
とを特徴とする緻密質窒化アルミニウム焼結体の製造法
である。
μ以下のアルミナ粉末に、炭素または加熱により遊離炭
素を発生する炭素化合物を炭素換算重量比でアルミナ１
重量部に対し1:0.2〜1:1の範囲で混合しさらに窒化アル
ミニウム粉末をアルミナ粉末100重量部に対して0.1〜50
重量部添加、混合した後、成形して得たセラミックス成
形体を窒化を含む雰囲気中で1600〜2200℃で加熱するこ
とを特徴とする緻密質窒化アルミニウム焼結体の製造法
である。
本発明に使用するアルミナ粉末の純度は、99.0％以上
であることが必要である。純度がこれ以下の場合には得
られる窒化アルミニウム焼結体の純度が低く、良好な焼
結体特性を得難いからである。
であることが必要である。純度がこれ以下の場合には得
られる窒化アルミニウム焼結体の純度が低く、良好な焼
結体特性を得難いからである。
また、アルミナ粉末の平均粒径は２μ以下でなければ
ならない。これは、２μを越えた場合には加熱による窒
化および緻密化が困難となるからである。
ならない。これは、２μを越えた場合には加熱による窒
化および緻密化が困難となるからである。
本発明において、アルミナ粉末と炭素の配合比は1:0.
2〜1:1の範囲である。
2〜1:1の範囲である。
アルミナと炭素の反応は、模式的には Al2O3＋3C→2Al＋3CO で表わされる。ここで得られた金属アルミニウムがさら
に雰囲気中の窒素と反応し、窒化アルミニウムとなると
考えれば、上記の配合比は1:0.35程度となるが、本発明
者らの研究によれば、アルミニウムの低級酸化物の生成
等により、1:0.2〜1:1の範囲内で大部分が窒化アルミニ
ウムからなる焼結体が得られることが見出された。とく
に好ましくは1:0.25〜1:0.35の範囲である。
に雰囲気中の窒素と反応し、窒化アルミニウムとなると
考えれば、上記の配合比は1:0.35程度となるが、本発明
者らの研究によれば、アルミニウムの低級酸化物の生成
等により、1:0.2〜1:1の範囲内で大部分が窒化アルミニ
ウムからなる焼結体が得られることが見出された。とく
に好ましくは1:0.25〜1:0.35の範囲である。
本発明においては、上記アルミナと炭素の混合物にさ
らに窒化アルミニウム粉末を混合する。窒化アルミニウ
ム粉末の粒径は２μ以下が好ましい。窒化アルミニウム
の配合量は、アルミナ粉末100重量部に対して0.1〜50重
量部、好ましくは１〜10重量部である。この範囲で窒化
アルミニウムを添加することにより、アルミナの還元窒
化を制御することができると考えられ、反応率の向上、
焼結体特性の向上に寄与することができる。焼結粉末は
公知の成形方法（たとえば、乾式プレス、ドクターブレ
ード、押し出し、スリップキャスト等）で成形すること
ができる。
らに窒化アルミニウム粉末を混合する。窒化アルミニウ
ム粉末の粒径は２μ以下が好ましい。窒化アルミニウム
の配合量は、アルミナ粉末100重量部に対して0.1〜50重
量部、好ましくは１〜10重量部である。この範囲で窒化
アルミニウムを添加することにより、アルミナの還元窒
化を制御することができると考えられ、反応率の向上、
焼結体特性の向上に寄与することができる。焼結粉末は
公知の成形方法（たとえば、乾式プレス、ドクターブレ
ード、押し出し、スリップキャスト等）で成形すること
ができる。
次いで、得られた成形体を1600〜2200℃で窒素を含む
雰囲気下で加熱することにより窒化アルミニウムに変換
させ、かつ緻密な焼結体とすることができる。1600℃以
下では窒化アルミニウムへの変換、緻密化が不十分であ
り、2200℃を越えると粒成長が著しくなる。
雰囲気下で加熱することにより窒化アルミニウムに変換
させ、かつ緻密な焼結体とすることができる。1600℃以
下では窒化アルミニウムへの変換、緻密化が不十分であ
り、2200℃を越えると粒成長が著しくなる。
また、上記の炭素に代えて、加熱により遊離炭素を発
生する炭素化合物を用いることもできる。このような化
合物としては、たとえばフェノール樹脂、炭化水素化合
物などを挙げることができる。
生する炭素化合物を用いることもできる。このような化
合物としては、たとえばフェノール樹脂、炭化水素化合
物などを挙げることができる。
本発明においては、必要に応じて焼結助剤等、他の添
加剤も使用することができる。
加剤も使用することができる。
［実施例］ 以下に実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明す
る。
る。
実施例１ 純度99.9％、平均粒径0.4μのアルミナ100重量部に粒
径0.1μのカーボンブラック25重量部と粒径0.6μの窒化
アルミニウム粉末20重量部をトルエンを溶媒として、ま
たPVBをバインダーとしてスラリーを調整後ドクターブ
レード法にてシートに成形し、打ち抜きで□30×0.8Tの
成形体を得た。
径0.1μのカーボンブラック25重量部と粒径0.6μの窒化
アルミニウム粉末20重量部をトルエンを溶媒として、ま
たPVBをバインダーとしてスラリーを調整後ドクターブ
レード法にてシートに成形し、打ち抜きで□30×0.8Tの
成形体を得た。
成形体を１℃／分で窒素気流中で昇温し、1900℃にて
３時間焼結した。得られた焼結体は透光性を示し、熱伝
導率は220W/mkであった。
３時間焼結した。得られた焼結体は透光性を示し、熱伝
導率は220W/mkであった。
なお、×線回折によれば、窒化アルミニウム単相で、
比重は3.23であった。
比重は3.23であった。
実施例２ 表に示す組成に配合し、実施例１と同様の条件にて、
焼結体を得た。本発明の方法による焼結体の特性がすぐ
れていることがわかる。
焼結体を得た。本発明の方法による焼結体の特性がすぐ
れていることがわかる。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の構成によれ
ば、高純度、高密度で熱伝導率、絶縁性にもすぐれた窒
化アルミニウム焼結体を従来のように一旦高純度の窒化
アルミニウムを合成した後成形、焼結する方法にくらべ
て安価に製造することが可能であり、またこの窒化アル
ミニウムは、とくに放熱基板、ICパッケージ等に有用で
ある。
ば、高純度、高密度で熱伝導率、絶縁性にもすぐれた窒
化アルミニウム焼結体を従来のように一旦高純度の窒化
アルミニウムを合成した後成形、焼結する方法にくらべ
て安価に製造することが可能であり、またこの窒化アル
ミニウムは、とくに放熱基板、ICパッケージ等に有用で
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】純度が99.0％以上で平均粒径２μ以下のア
ルミナ粉末に、炭素または加熱により遊離炭素を発生す
る炭素化合物を炭素換算重量比でアルミナ１重量部に対
し1:0.2〜1:1の範囲で混合し、さらに窒化アルミニウム
粉末をアルミナ粉末100重量部に対して0.1〜50重量部添
加、混合した後、成形して得たセラミックス成形体を窒
素を含む雰囲気中で1600〜2200℃で加熱することを特徴
とする緻密質窒化アルミニウム焼結体の製造法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62212940A JP2547786B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 窒化アルミニウム焼結体の製造法 |
| CA000575852A CA1318691C (en) | 1987-08-28 | 1988-08-26 | Sintered body of aluminum nitride and method for producing the same |
| EP88114051A EP0305948B1 (en) | 1987-08-28 | 1988-08-29 | Sintered body of aluminum nitride and method for producing the same |
| DE8888114051T DE3873663T2 (de) | 1987-08-28 | 1988-08-29 | Sinterkoerper aus aluminiumnitrid und verfahren zu seiner herstellung. |
| KR1019880010985A KR960006248B1 (ko) | 1987-08-28 | 1988-08-29 | 질화알루미늄소결체와 그의 제조방법 |
| US07/588,475 US5036026A (en) | 1987-08-28 | 1990-09-25 | Sintered body of aluminum nitride and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62212940A JP2547786B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 窒化アルミニウム焼結体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6456372A JPS6456372A (en) | 1989-03-03 |
| JP2547786B2 true JP2547786B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=16630813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62212940A Expired - Fee Related JP2547786B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 窒化アルミニウム焼結体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547786B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61151006A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-09 | Toshiba Corp | 窒化アルミニウム質粉末の製造方法 |
| JPS6278103A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | Toshiba Corp | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
| JPS62182164A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-10 | 三菱マテリアル株式会社 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
-
1987
- 1987-08-28 JP JP62212940A patent/JP2547786B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61151006A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-09 | Toshiba Corp | 窒化アルミニウム質粉末の製造方法 |
| JPS6278103A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | Toshiba Corp | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
| JPS62182164A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-10 | 三菱マテリアル株式会社 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6456372A (en) | 1989-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |