JP6346392B1 - 放熱部材およびこれを用いた電子装置 - Google Patents

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Abstract

本開示の放熱部材は、酸化アルミニウムの結晶粒子を含有し、全成分１００質量％のうち、アルミニウムをＡｌ2Ｏ3に換算した値で９８質量％以上含有する酸化アルミニウム質セラミックスからなる。そして、前記結晶粒子の円相当径の平均値が１．６μｍ以上２．４μｍ以下であり、前記結晶粒子の円相当径の累積分布曲線における、累積１０％のときの円相当径（ｄ１０）と累積９０％のときの円相当径（ｄ９０）との差が２．１μｍ以上４．２μｍ以下である。【選択図】 図１

Description

本開示は、放熱部材およびこれを用いた電子装置に関する。
セラミックスからなる放熱部材上に、半導体素子、発熱素子、ペルチェ素子等の各種電子部品が搭載された電子装置が知られている。ここで、放熱部材を構成するセラミックスとしては、セラミックスの中でも熱伝導率が高く、電磁波の輻射による電子部品への障害を低減でき、さらに、原料代を含め製造コストが安価である酸化アルミニウム質セラミックスが採用されている。
例えば、特許文献１には、発熱素子の温度を下げるために用いるセラミック放熱モジュールであって、前記セラミック放熱モジュールが、セラミック放熱モジュール本体を含み、そのうち前記セラミック放熱モジュール本体の組成が実質上重量百分率７０％以上の酸化アルミニウムを含むセラミック放熱モジュールが開示されている。
特開２０１２−２２２３３９号公報
本開示の放熱部材は、酸化アルミニウムの結晶粒子を含有し、全成分１００質量％のうち、アルミニウムをＡｌ2Ｏ3に換算した値で９８質量％以上含有する酸化アルミニウム質セラミックスからなる。また、酸化アルミニウムの結晶粒子の円相当径の平均値が１．６μｍ以上２．４μｍ以下である。そして、酸化アルミニウムの結晶粒子の円相当径の累積分布曲線における、累積１０％のときの円相当径（ｄ１０）と累積９０％のときの円相当径（ｄ９０）との差が２．１μｍ以上４．２μｍ以下である。
本開示の電子装置の一例を示す平面図である。 図１に示す電子装置の断面図である。 本開示の放熱部材の一例を示す平面図である。 図３に示す放熱部材の断面図である。 本開示の放熱部材の他の例を示す断面図である。
近年では、電子部品の高出力化が進んできていることから、電子部品の動作時に生じる熱量が大きくなってきている。そのため、放熱部材には、高い熱伝導率を有することが求められている。
また、近年では、電子装置の小型化が進んできていることから、電子装置を構成する放熱部材の薄肉化が求められている。ここで、放熱部材を薄肉化するには、放熱部材の機械的強度が優れている必要がある。
本開示の放熱部材は、優れた熱伝導率と機械的強度とを兼ね備える。以下に、本開示の放熱部材およびこれを用いた電子装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本開示の電子装置１０は、図１および図２に示すように、放熱部材１と、放熱部材１上に位置する電子部品２とを備える。
ここで、電子部品２とは、半導体素子、ペルチェ素子、発光素子、抵抗、コンデンサ、インダクタンスおよびスイッチング電源等である。また、電子部品２は、トランス、リレー、モーター等をさらに備えるものであってよい。
また、電子部品２は、図２に示すように、接合材３を介して放熱部材１に接合されていてもよい。このように、接合材３を介して電子部品２が放熱部材１に接合されていることにより、電子部品２の動作時に生じる熱を放熱部材１に伝えることができる。ここで、接合材３は、金属ろう材、はんだ、熱硬化性樹脂接着材、グリースおよび両面接着テープ等であってもよい。なお、熱硬化性樹脂接着剤は、熱伝導性を向上させる金属フィラーや無機フィラー等を含有していてもよい。
そして、本開示の放熱部材１は、酸化アルミニウムの結晶粒子（以下、単に結晶粒子とも記載する）を含有し、全成分１００質量％のうち、アルミニウムをＡｌ2Ｏ3に換算した値で９８質量％以上含有する酸化アルミニウム質セラミックスからなる。また、本開示の放熱部材１は、結晶粒子の円相当径の平均値が１．６μｍ以上２．４μｍ以下であり、結晶粒子の円相当径の累積分布曲線における、累積１０％のときの円相当径（ｄ１０）と累積９０％のときの円相当径（ｄ９０）との差が２．１μｍ以上４．２μｍ以下である。
ここで、結晶粒子のｄ１０とは、各結晶粒子における円相当径の値を小さい順に並べ、円相当径の最も小さい値を基準にしたとき、結晶粒子の全個数の１０％に当たる円相当径の値のことである。例えば、結晶粒子の個数が１００個である場合は、円相当径の値を小さい方から数えた際に１０番目となる円相当径の値が、結晶粒子のｄ１０である。
また、結晶粒子のｄ９０とは、各結晶粒子における円相当径の値を小さい順に並べ、円相当径の最も小さい値を基準にしたとき、結晶粒子の全個数の９０％に当たる円相当径の値のことである。例えば、結晶粒子の個数が１００個である場合は、円相当径の値を小さい方から数えた際に９０番目となる円相当径の値が、結晶粒子のｄ９０である。
なお、円相当径とは、結晶粒子の面積と等しい円に置き換えた場合における、円の直径を意味している。
本開示の放熱部材１は、このような構成を満足していることにより、優れた熱伝導率と機械的強度とを兼ね備える。ここで、本開示の放熱部材１が、優れた熱伝導率と機械的強度とを兼ね備えているのは、酸化アルミニウムの含有量が多いことから、熱伝導率の低下要因となる化合物等の含有量が制限されているとともに、各結晶粒子の円相当径が適度にバラつき、各結晶粒子同士の隙間が生じにくい構成になっていることによる。なお、優れた熱伝導率とは、ＪＩＳ Ｒ１６１１−２０１０に準拠したレーザーフラッシュ法によって求めた値が２８Ｗ／ｍ・Ｋ以上のことである。また、優れた機械的強度とは、ＪＩＳ Ｒ １６０１−２００８に準拠した３点曲げ強度の値が４００ＭＰａ以上のことである。
これに対し、全成分１００質量％のうち、アルミニウムの含有量がＡｌ2Ｏ3に換算した値で９８質量％未満であるならば、熱伝導率の低下要因となる化合物等の含有量が多くなり、優れた熱伝導率を有するものとならない。
また、結晶粒子の円相当径の平均値が、１．６μｍ未満であるならば、結晶粒界の面積比率の増加に伴い、優れた熱伝導率を有するものとならない。また、結晶粒子の円相当径の平均値が、２．４μｍを超えるときには、結晶粒子の脱落が発生しやすいことから、優れた機械的強度を有するものとならない。
また、結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差が２．１μｍ未満であるならば、各結晶粒子同士の隙間が生じやすい構成になることから、優れた機械的強度を有するものとならない。さらに、生じた隙間によって熱伝導率が低下する。また、結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差が４．２μｍを超えるときには、結晶粒界の面積比率が増加し、優れた熱伝導率を有するものとならない。さらに、結晶粒子の脱落が発生しやすくなり、機械的強度が低下する。
ここで、本開示の放熱部材１における酸化アルミニウムの含有量については、以下の方法により算出することができる。まず、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）または蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、放熱部材１におけるアルミニウム（Ａｌ）の定量分析を行なう。そして、測定したアルミニウムの含有量から酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）に換算すればよい。
また、結晶粒子の円相当径の平均値と結晶粒径のｄ１０およびｄ９０とは、以下の方法で算出すればよい。まず、本開示の放熱部材１を切断する。次に、この切断面を、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）を用いて研磨するか、または集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて加工することで加工面を得る。そして、この加工面をフッ化水素酸等でケミカルエッチングするか、または１４００〜１５００℃で熱処理することで、観察面を得る。
次に、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて、観察面の面分析を行なう。そして、面分析のカラーマッピングにより、アルミニウムの存在が確認され、アルミニウムの存在位置において、酸素が存在している結晶粒子を、酸化アルミニウムの結晶粒子とみなす。
次に、上述した面分析を行なった範囲と同じ箇所の写真を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影する。そして、この写真において、酸化アルミニウムの結晶粒子の輪郭を黒く縁取る。次に、縁取りを行なった写真を用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製、なお、以降に画像解析ソフト「Ａ像くん」と記した場合、旭化成エンジニアリング（株）製の画像解析ソフトを示すものとする。）の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なう。なお、「Ａ像くん」の解析条件としては、例えば結晶粒子の明度を「明」、２値化の方法を「自動」、シェーディングを「有」とすればよい。そして、この粒子解析によって、測定された各結晶粒子の円相当径から、結晶粒子の円相当径の平均値と結晶粒径のｄ１０およびｄ９０とを算出すればよい。
なお、本開示の放熱部材１において、結晶粒子のｄ１０は０．６μｍ以上１．０μｍ以下であってもよく、結晶粒子のｄ９０は３．４μｍ以上３．９μｍ以下であってもよい。
また、本開示の放熱部材１において、円相当径が３．０μｍ以上である結晶粒子のアスペクト比の平均値が１．２５以上１．８０以下であってもよい。ここで、結晶粒子のアスペクト比とは、結晶粒子の長径を短径で割ったときの値である。結晶粒子の長径とは、結晶粒子の断面における最大長さのことである。結晶粒子の短径とは、長径の線分の中央で、長径の線分に直交する直線の長さのことである。そして、このような構成を満足するならば、結晶粒子同士の隙間がより生じにくい構成となり、本開示の放熱部材１の機械的強度がさらに向上する。
なお、円相当径が３．０μｍ以上の結晶粒子のアスペクト比の平均値は、以下の方法で算出すればよい。まず、上述した結晶粒子の円相当径の平均値と結晶粒径のｄ１０およびｄ９０とを算出した方法と同様に、「Ａ像くん」の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なう。この画像解析を行なうと、各結晶粒子の長径および短径が算出されるので、円相当径が３．０μｍ以上の結晶粒子を選出し、長径を短径で割ることでアスペクト比を算出し、その平均値を求めればよい。
また、本開示の放熱部材１は、放熱部材１を構成する全成分１００質量％のうち、珪素、カルシウムおよびマグネシウムを、それぞれＳｉＯ2、ＣａＯおよびＭｇＯに換算した値の合計で０．５質量％以上２．０質量％以下含有していてもよい。このように、上記含有量の珪素、カルシウムおよびマグネシウムを含有するならば、本願の放熱部材１は、さらに機械的強度に優れたものとなる。
また、本開示の放熱部材１は、珪素をＳｉＯ2に換算した値に対するカルシウムをＣａＯに換算した値の質量比ＣａＯ／ＳｉＯ2が０．２以上０．８以下であってもよい。このような構成を満足するならば、結晶粒子同士が緻密化するため、本開示の放熱部材１の機械的強度がさらに向上する。
ここで、本開示の放熱部材１における、珪素、カルシウムおよびマグネシウムを、それぞれＳｉＯ2、ＣａＯおよびＭｇＯに換算した含有量は、上述した酸化アルミニウムの含有量を算出した方法と同様の方法で算出すればよい。具体的には、まず、ＩＣＰまたはＸＲＦを用いて、放熱部材１における、珪素（Ｓｉ）、カルシウム（Ｃａ）およびマグネシウム（Ｍｇ）の定量分析を行なう。そして、測定した珪素、カルシウムおよびマグネシウムの含有量から、それぞれ酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）へ換算すればよい。
また、本開示の放熱部材１は、図３および図４に示すように、表面に複数の突起４を有していてもよい。ここで、突起４とは、図４に示すように、放熱部材１の表面において、突起４を有していない部分を結ぶ線よりも突出している部分のことを指す。このような構成を満足するならば、本開示の放熱部材１は、複数の突起４により、電子部品２の動作時に生じる熱を放熱しやすいものとなる。
また、本開示の放熱部材１における突起４は、どのような材料で構成されていてもよいが、酸化アルミニウム質セラミックスからなっていてもよい。このような構成を満足するならば、突起４が放熱部材１と同じ材質であることから、熱膨張の差により突起４が脱落するおそれが低く、電子部品２の動作時に生じる熱を放熱する特性が持続する。
ここで、突起４が酸化アルミニウム質セラミックスからなるとは、突起４が、突起４を構成する全成分１００質量％のうち、アルミニウムをＡｌ2Ｏ3に換算した値で９８質量％以上含有しているということである。なお、突起４における酸化アルミニウムの含有量については、上述した放熱部材１における酸化アルミニウムの含有量を算出した方法と同様の方法で算出すればよい。具体的には、放熱部材１から、複数の突起４を削り取った後、これを粉砕し、ＩＣＰまたはＸＲＦを用いて、アルミニウムの定量分析を行なう。そして、測定したアルミニウムの含有量から酸化アルミニウムに換算すればよい。
また、本開示の放熱部材１における突起４は、上面視における平均径が１０μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。なお、ここでの上面視とは、放熱部材１のうち突起４を有する面の平面視のことである。このような構成を満足するならば、突起４が放熱部材１から取れるおそれが低いとともに、突起４の表面積を大きくすることができることから、本開示の放熱部材１は、電子部品２の動作時に生じる熱をより放熱しやすいものとなる。
ここで、突起４の上面視における平均径については、以下の方法により算出することができる。まず、図３に示すように、突起４を有する表面を上面視した写真を、ＳＥＭを用いて撮影する。次に、この写真において、突起４の輪郭を黒く縁取る。その後、縁取りを行なった写真を用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん」の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なう。そして、この画像解析により算出された各突起４の円相当径の平均値を、突起４の上面視における平均径とすればよい。なお、「Ａ像くん」の解析条件としては、例えば結晶粒子の明度を「明」、２値化の方法を「自動」、シェーディングを「有」とすればよい。
なお、突起４を上面視した際の形状は、どのような形状であっても構わないが、図３に示すように、例えば、円形であってもよい。
また、本開示の放熱部材１は、板状体であり、図５に示すように、板状体中に空隙５を有し、板状体を厚み方向に３等分したとき、空隙５が、両側領域Ｂよりも中央領域Ａに多く存在していてもよい。
ここで、中央領域Ａとは、図５に示すように、放熱部材１を厚み方向に切断した断面において、放熱部材１の一方の表面１ａから他方の表面１ｂまでの距離を３等分したうちの真ん中の領域のことである。
一方、両側領域Ｂとは、放熱部材１の厚み方向の断面において、放熱部材１の表面１ａから表面１ｂまでの距離を３等分したうち、放熱部材１の表面１ａおよび表面１ｂ側の領域のことである。言い換えれば、両側領域Ｂとは、放熱部材１の厚み方向の断面において、中央領域Ａを除いた領域ともいえる。
このような構成を満足するならば、電子部品２の動作時に生じる熱が放熱部材１に伝わる際に、熱は熱伝導率が高い箇所を通って伝わることから、中央領域Ａに酸化アルミニウムよりも熱伝導率が低い空隙５が多く存在することで、中央領域Ａにおいて熱が放熱部材１の厚み方向に直交する方向に伝わりやすくなり、放熱部材１全体で熱を放熱することができる。
ここで、放熱部材１の中央領域Ａおよび両側領域Ｂにおける空隙５の存在量は、以下の方法で確認すればよい。まず、放熱部材１を厚み方向に切断し、上述した結晶粒子の円相当径の平均値と結晶粒径のｄ１０およびｄ９０とを算出した同じ方法で観察面を得る。次に、ＳＥＭを用いて観察面を撮影する。そして、撮影した写真において、空隙５の箇所を色付けする。次に、空隙５の箇所を色付けした写真を用いて、中央領域Ａおよび両側領域Ｂのそれぞれにおいて、画像解析ソフト「Ａ像くん」の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なう。そして、この画像解析により、中央領域Ａおよび両側領域Ｂのそれぞれにおける空隙５が占める面積比率が算出されるので、この空隙５が占める面積比率を比較することで、空隙５が、両側領域Ｂよりも中央領域Ａに多く存在しているか否かを確認すればよい。なお、「Ａ像くん」の解析条件としては、例えば結晶粒子の明度を「明」、２値化の方法を「自動」、シェーディングを「有」とすればよい。
次に、本開示の放熱部材１の製造方法の一例について説明する。
まず、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）粉末と、焼結助剤である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）粉末、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）粉末および酸化珪素（ＳｉＯ2）粉末とを準備する。
ここで、酸化アルミニウム粉末としては、酸化アルミニウム粉末の円相当径の累積分布曲線における、累積５０％のときの円相当径（ｄ５０）が、０．２μｍ、０．６μｍ、２．１μｍである３種類を用意する。そして、これら３種類の酸化アルミニウム粉末をそれぞれ所定量秤量して、粉砕して混ぜ合わせることで、ｄ５０が１．２μｍ以上２．０μｍ以下であり、ｄ１０とｄ９０との差が１．２μｍ以上３．６μｍ以下である１次原料粉末を作製する。
次に、放熱部材１を構成する全成分１００質量％のうち、アルミニウムをＡｌ2Ｏ3に換算した値で９８質量％以上となるように、１次原料粉末および焼結助剤である各粉末を秤量する。特に、放熱部材１を構成する全成分１００質量％のうち、珪素、カルシウムおよびマグネシウムを、それぞれＳｉＯ2、ＣａＯおよびＭｇＯに換算した値の合計が０．５質量％以上２．０質量％以下となるように、１次原料粉末および焼結助剤である各粉末を秤量してもよい。さらに、放熱部材１において、珪素をＳｉＯ2に換算した値に対するカルシウムをＣａＯに換算した値の質量比ＣａＯ／ＳｉＯ2が０．２以上０．８以下となるように、焼結助剤である各粉末の割合を調整してもよい。
そして、一次原料粉末と、焼結助剤である各粉末と、一次原料粉末および焼結助剤である各粉末の合計１００質量部に対し、３質量部以上１０質量部以下の水溶性アクリル樹脂等のバインダと、１００質量部の溶媒とを攪拌機内に入れて混合・攪拌することで、スラリーを得る。
次に、このスラリーを用いてドクターブレード法でシートを形成する。または、スラリーを噴霧造粒装置（スプレードライヤー）で噴霧造粒することによって得られた顆粒を用いてロールコンパクション法でシートを形成する。
次に、金型プレスまたはレーザー加工によって、上記シートを加工することにより、所定の製品形状の成形体を得る。このとき、スリットを形成した成形体とすれば、一枚の成形体から複数の放熱部材１を得ることが可能となり、放熱部材１の量産性が向上する。
そして、大気（酸化）雰囲気の焼成炉（例えば、ローラー式トンネル炉、バッチ式雰囲気炉およびプッシャー式トンネル炉）に得られた成形体を入れて、最高温度１５４０℃以上１６５０℃以下の温度で１時間以上６時間以下保持して焼成することで、本開示の放熱部材１を得る。なお、本開示の放熱部材１において、円相当径が３．０μｍ以上の結晶粒子のアスペクト比の平均値を１．２５以上１．８０以下とするには、最高温度１５６０℃以上１６３０℃以下の温度で焼成すればよい。
また、表面に複数の突起４を有する放熱部材１とするには、焼成前の成形体の表面に、突起４となる部分を予め形成しておけばよい。例えば、凹部を有する型を成形体に押し当てたり、レーザー加工やブラスト処理により成形体の表面を削ることで、突起４となる部分を形成してもよい。または、篩い等を用いて、突起４となる粉末を、成形体の表面に振り掛けてもよい。または、突起４となる粉末に溶媒等を加えてスラリーとし、刷毛やローラー等を用いて、成形体の表面に塗布してもよい。
ここで、酸化アルミニウム質セラミックスからなる突起４とするには、突起４となる粉末として、酸化アルミニウム粉末を用いればよい。また、上面視における平均径が１０μｍ以上４０μｍ以下の突起４とするには、例えば、突起４となる粉末として、焼成後に上記径となるようなサイズの球形の粉末を用いればよい。
また、板状体であり、板状体中に空隙５を有し、板状体を厚み方向に３等分したとき、空隙５が、両側領域よりも中央領域に多く存在する放熱部材１とするには、２枚の板状のシートを作製し、２枚のシートの片方において、空隙５とする部分を除いて密着液を塗布し、この２枚のシートを貼り合わせることで成形体を作製すればよい。
また、本開示の放熱部材１上に、電子部品２を搭載することによって、本開示の電子装置１０を得ることができる。なお、必要に応じて、金属ろう材、はんだ、熱硬化性樹脂接着材、グリースおよび両面接着テープ等からなる接合材３を用いて、放熱部材１と電子部品２とを接合してもよい。
以下、本開示の実施例を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
結晶粒子の円相当径、ｄ１０とｄ９０との差を異ならせた試料を作製し、熱伝導率および機械的強度を測定して評価を行なった。
まず、ｄ５０が０．２μｍ、０．６μｍ、２．１μｍである３種類の酸化アルミニウム粉末と、焼結助剤である炭酸カルシウム粉末、水酸化マグネシウム粉末および酸化珪素粉末とを準備した。
次に、３種類の酸化アルミニウム粉末をそれぞれ所定量秤量して、粉砕して混ぜ合わせることで、表１に示すｄ１０、ｄ５０およびｄ９０を有する１次原料粉末を作製した。
次に、これらの粉末を、焼成後の各試料を構成する全成分１００質量％のうち、酸化アルミニウムの含有量が表１に示す量となるように、１次原料粉末および焼結助剤である各粉末を秤量した。なお、焼結助剤である各粉末については、焼成後の各試料においてＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯに換算した値が、５：３：２となるように秤量した。
そして、一次原料粉末と、焼結助剤である各粉末と、一次原料粉末および焼結助剤である各粉末の合計１００質量部に対し、バインダとして７質量部の水溶性アクリル樹脂と、溶媒として１００質量部の水とを攪拌機内に入れ、これらを混合・攪拌することによりスラリーを得た。
次に、得られたスラリーを噴霧造粒装置で噴霧造粒することによって得られた顆粒を用いてロールコンパクション法でシートを形成した。
次に、大気雰囲気の焼成炉に得られた成形体を入れて、最高温度１５８０℃の温度で４時間保持して焼成することで、各試料を得た。
次に、各試料における、結晶粒子の円相当径の平均値と結晶粒径のｄ１０およびｄ９０とを、以下の方法で算出した。まず、各試料を切断した。次に、ＣＰを用いて切断面を研磨し、１５００℃で熱処理することで、観察面を得た。そして、ＥＰＭＡを用いて、観察面の面分析を行ない、酸化アルミニウムの結晶粒子の位置を特定した。
次に、上述した面分析を行なった範囲と同じ箇所の写真を、ＳＥＭを用いて撮影した。そして、この写真において、結晶粒子の輪郭を黒く縁取り、画像解析ソフト「Ａ像くん」の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なった。ここで、「Ａ像くん」の解析条件としては、結晶粒子の明度を「明」、２値化の方法を「自動」、シェーディングを「有」とした。そして、この粒子解析によって、測定された各結晶粒子の円相当径から、結晶粒子の円相当径の平均値を算出した。また、各結晶粒子における円相当径の値を小さい順に並べ、円相当径の最も小さい値を基準にしたとき、結晶粒子の全個数の１０％に当たる円相当径の値をｄ１０とした。また、各結晶粒子における円相当径の値を小さい順に並べ、円相当径の最も小さい値を基準にしたとき、結晶粒子の全個数の９０％に当たる円相当径の値をｄ９０とした。
次に、各試料に研削加工することにより、それぞれ、直径が１０ｍｍ、厚みが２ｍｍの試料Ａと、幅が４ｍｍ、厚みが３ｍｍ、長さが３０ｍｍの試料Ｂを得た。
そして、試料Ａを用いて、ＪＩＳ Ｒ１６１１−２０１０に準拠したレーザーフラッシュ法によって熱伝導率を求めた。
また、試料Ｂを用いて、ＪＩＳ Ｒ １６０１−２００８に準拠して３点曲げ強度を求めた。結果を表１に示す。
Figure 0006346392
表１の結果から、試料Ｎｏ．２〜４、６、９〜１１は、３点曲げ強度が４００ＭＰａ以上であるとともに、熱伝導率が２８Ｗ／ｍ・Ｋであった。このことから、アルミニウムをＡｌ2Ｏ3に換算した値で９８質量％以上含有する酸化アルミニウム質セラミックスからなり、結晶粒子の円相当径の平均値が１．６μｍ以上２．４μｍ以下であり、結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差が２．１μｍ以上４．２μｍ以下であれば、優れた熱伝導率と機械的強度とを兼ね備えることが分かった。
次に、円相当径が３．０μｍ以上の結晶粒子のアスペクト比の平均値を異ならせた試料を作成し、熱伝導率および機械的強度を測定して評価を行なった。各試料の作製において、焼成時の最温温度を表２に示す温度としたこと以外は、実施例１のＮｏ．３と同じ方法で試料Ｎｏ．１３〜１８を作製した。なお、試料Ｎｏ．１６は、実施例１の試料Ｎｏ．３と同じ方法で作製した試料である。
次に、各試料における、円相当径が３．０μｍ以上の結晶粒子のアスペクト比の平均値を、以下の方法で算出した。まず、実施例１と同様の方法より、結晶粒子の輪郭を黒く縁取った写真に対して、「Ａ像くん」の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なった。そして、この画像解析により得られた、円相当径が３．０μｍ以上の各結晶粒子における、長径を短径で割ることでアスペクト比を算出し、その平均値を求めた。
そして、実施例１と同様の方法により、熱伝導率および３点曲げ強度の測定を行なった。結果を表２に示す。なお、表２において、「円相当径が３．０μｍ以上の結晶粒子のアスペクト比」は単に「アスペクト比」と記載している。
Figure 0006346392
表２の結果から、試料Ｎｏ．１４〜１７は、３点曲げ強度が４４０ＭＰａ以上であった。このことから、円相当径が３．０μｍ以上の結晶粒子のアスペクト比の平均値が１．２５以上１．８０以下であれば、さらに機械的強度に優れたものとなることが分かった。
次に、珪素、カルシウムおよびマグネシウムの含有量を異ならせた試料を作成し、熱伝導率および機械的強度を測定して評価を行なった。各試料の作製において、焼成後の各試料を構成する全成分１００質量％のうち、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯに換算した値が、表３に示す値となるように、１次原料粉末および焼結助剤である各粉末を秤量したこと以外は、実施例１のＮｏ．３と同じ方法で試料Ｎｏ．１９〜２８を作製した。なお、試料Ｎｏ．２３は、実施例１の試料Ｎｏ．３と同じ方法で作製した試料である。
そして、実施例１と同様の方法により、熱伝導率および３点曲げ強度の測定を行なった。結果を表３に示す。
Figure 0006346392
表３の結果から、試料Ｎｏ．２０〜２７は、３点曲げ強度が４２０ＭＰａ以上であった。このことから、珪素、カルシウムおよびマグネシウムを、それぞれＳｉＯ2、ＣａＯおよびＭｇＯに換算した値の合計で０．５質量％以上２．０質量％以下含有していれば、機械的強度に優れたものとなることが分かった。
また、試料Ｎｏ．２０〜２７の中でも、試料Ｎо．２２〜２５は、３点曲げ強度が４４０ＭＰａ以上であることから、質量比ＣａＯ／ＳｉＯ2が０．２以上０．８以下であるならば、より一層機械的強度に優れたものとなることが分かった。
１：放熱部材
２：電子部品
３：接合材
４：突起
５：空隙
１０：電子装置

Claims (9)

  1. 酸化アルミニウムの結晶粒子を含有し、全成分１００質量％のうち、アルミニウムをＡｌ2Ｏ3に換算した値で９８質量％以上含有する酸化アルミニウム質セラミックスからなり、
    前記結晶粒子の円相当径の平均値が１．６μｍ以上２．４μｍ以下であり、前記結晶粒子の円相当径の累積分布曲線における、累積１０％のときの円相当径（ｄ１０）と累積９０％のときの円相当径（ｄ９０）との差が２．１μｍ以上４．２μｍ以下である放熱部材。
  2. 円相当径が３．０μｍ以上である結晶粒子のアスペクト比の平均値が１．２５以上１．８０以下である請求項１に記載の放熱部材。
  3. 全成分１００質量％のうち、珪素、カルシウムおよびマグネシウムを、それぞれＳｉＯ2、ＣａＯおよびＭｇＯに換算した値の合計で０．５質量％以上２．０質量％以下含有する請求項１または請求項２に記載の放熱部材。
  4. 前記珪素をＳｉＯ2に換算した値に対する前記カルシウムをＣａＯに換算した値の質量比ＣａＯ／ＳｉＯ2が０．２以上０．８以下である請求項３に記載の放熱部材。
  5. 表面に複数の突起を有する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の放熱部材。
  6. 前記突起は、酸化アルミニウム質セラミックスからなる請求項５に記載の放熱部材。
  7. 前記突起は、上面視における平均径が１０μｍ以上４０μｍ以下である請求項５または請求項６に記載の放熱部材。
  8. 板状体であり、該板状体中に空隙を有し、前記板状体を厚み方向に３等分したとき、前記空隙が、両側領域よりも中央領域に多く存在する請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の放熱部材。
  9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の放熱部材と、該放熱部材上に位置する電子部品とを備える電子装置。
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