JPH02167865A - 窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は集積密度の高い半導体集積回路の基板として使
用される窒化アルミニウム系のセラミ・ソクス基板等の
焼成に使用される窒化アルミニウムセラミックス焼成用
匣とその製造方法に関する。

［従来の技術］ 近年、電子機器の小形化や機能向上に対する要求はきわ
めて大きく、それに従って半導体集積回路は集積密度の
向上、多機能化、高速化、高出力化、高信頼化の方向に
進展している。このため、パターンの微細化や配線長の
短縮が必要となる一方、駆動電力の増大やチップサイズ
の増大が起こるなど、技術的に解決すべき問題はますま
す困難さを加えている。放熱の問題もその一つであり、
放熱性の高い基板への要求が高まっている。

従来より、この種の窒化アルミニウム系のセラミックス
基板の焼成には、高熱伝導化、均一焼成のために、るつ
ぼ形の窒化アルミニウム焼成匣の中で上記セラミックス
基板の成形体（ユニット）を焼成していた。ユニット焼
成時のこのるつぼ形の窒化アルミニウム焼成匣の役割は
、高温の窒素ガス（Ｎ、）の雰囲気炉中で、上記ユニッ
トの焼成用雰囲気（窒化アルミニウムや微量添加物保護
雰囲気）を保つことにある。

ところで、上記窒化アルミニウム焼成匣の製造方法とし
ては、従来より、鋳込み成形法が主流であった。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、鋳込み成形法によってるつぼ形の窒化アルミ
ニウム焼成匣を製造すると、鋳込み成形特に成形特が破
損したり、焼成時に成形特に変形や割れが発生し、窒化
アルミニウム焼成匣の製造時の歩留が低いという問題が
あった。また、窒化アルミニウム系のセラミックス基板
等の製品の生産増大に伴い、窒化アルミニウム焼成匣の
大形化が求められているが、従来の方法では、窒化アル
ミニウム焼成匣の大形化は困難であった。

本発明の目的は、あらゆるサイズおよび大きさの窒化ア
ルミニウム系のセラミックス基板等の製品の製造に対応
することができる窒化アルミニウムセラミックス焼成用
匣を提供することである。

本発明のいま一つの目的は、製造が容易で製造時の歩留
が高い窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣の製造方
法を提供することである。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明は、窒化アルミニウム材料を焼成して
なる平板部材と、窒化アルミニウム材料を焼成してなる
一定の高さの周壁を有する任意個数の筒部材とからなり
、上記平板部材の上に筒部材が段積みされるとともに、
必要により段積みされた上記筒部材の上に窒化アルミニ
ウム材料を焼成してなるいま一つの平板部材が積み重ね
られ、内部に窒化アルミニウムセラミックスの被焼成物
を収容する空間が形成されていることを第１の特徴とし
ている。

また、本発明は、上記筒部材は組み合わされて全体とし
て上記筒部材を構成する複数のブロックよりなることを
第２の特徴としている。

さらに、本発明は、窒化アルミニウム材料を焼成してな
る平板部材と、窒化アルミニウム材料を焼成してなる一
定の高さの周壁を有する任意個数の筒部材とからなり、
上記平板部材の上に筒部材が段積みされるとともに、必
要により段積みされた上記筒部材の上に窒化アルミニウ
ム材料を焼成してなるいま一つの平板部材が積み重ねら
れ、内部に窒化アルミニウムセラミックスの被焼成物を
収容する空間が形成されている窒化アルミニウムセラミ
ックス焼成用匣の製造方法であって、窒化アルミニウム
材料よりプレス成形に適した顆粒状の原料を製造し、こ
の顆粒状の原料をプレス成形して上記筒部材の成形体を
製造し、この成形体を窒素雰囲気中にて焼成することを
第３の特徴としている。

［作用Ｊ 上記平板部材と筒部材とは、内部に窒化アルミニウムセ
ラミックスの被焼成物を収容する窒化アルミニウムセラ
ミックス焼成用匣の一部となっている。よって、焼成す
る上記窒化アルミニウムセラミックスの被焼成物の数や
形等に応じて、これらの平板部材と筒部材とを組み合わ
せることにより、必要な大きさを有する窒化アルミニウ
ムセラミックス焼成用匣を自由に組み立てることができ
る。

〔発明の効果Ｊ 本発明によれば、焼成する上記窒化アルミニウムセラミ
ックスの被焼成物の数や形等に応じて、平板部材と筒部
材とを組み合わせることにより、必要な大きさを有する
窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣を自由に組み立
てることができるので、任意の形状およびサイズの窒化
アルミニウムセラミックスの被焼成物の焼成に容易に対
応することができる。

また、本発明によれば、製造が容易で単純な形をした、
共通の形状を有する複数のブロックを組み合わせること
により筒部材を構成することができるので、コストの低
い安価な窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣を容易
に得ることができる。

さらに、本発明によれば、平板部材、筒部材はその形状
が単純であるので、窒化アルミニウム材料よりプレス成
形に適した顆粒状の原料を製造し、この顆粒状の原料を
プレス成形することにより、平板部材および筒部材を容
易に製造することができ、かつその製造時の歩留も高く
なる。

［実施例１ 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明に係る窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣の
２つの実施例を夫々第１図（ａ）、第１図（ｂ）および
第２図（ａ）、第２図（ｂ）に示す。

上記第１図（ａ）、第１図（ｂ）および第２図（ａ）、
第２図（ｂ）の窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣
ｌおよび２は、いずれも窒化アルミニウム材料からなる
第３図に示すような一定の高さの周壁からなる筒部材と
してのリング体３と、第４図に示す円板状の平板部材４
とからなるものである。そして、これら平板部材４とリ
ング体３とが組み合わされて全体として内部に図示しな
い窒化アルミニウムセラミックスの被焼成物を収容する
容器、すなわち、上記窒化アルミニウムセラミックス焼
成用匣ｌおよび２を構成する。

上記第１図（ａ）、第１図（ｂ）の窒化アルミニウムセ
ラミックス焼成用匣ｌは、比較的小形の形状およびサイ
ズを有する上記被焼成物（図示せず。）の焼成に使用さ
れるもので、たとえば３枚の平板部材４と４つのリング
体３とからなる。すなわち、１枚の平板部材４の上には
２つのリング体３が積み重ねられ、これらリング体３の
内部に焼成する上記被焼成物が収容される。そして、重
ねられた上記２つのリング体３の上には他の平板部材４
が載置され、その上にはさらに別の２つのリング体３が
積み重ねられる。これら２つのリング体３の内部にも、
上記と同様に、焼成する上記被焼成物が収容され、一番
上のリング体３の上には、さらに他の平板部材４が載置
される。上記３枚の平板部材４と４つのリング体３は同
軸に上記のように積み重ねられる。

一方、上記第２図（ａ）、第２図（ｂ）の窒化アルミニ
ウムセラミックス焼成用匣２は、大形の形状およびサイ
ズを有する上記被焼成物（図示せず。）ユニットの焼成
に使用されるもので、たとえば２枚の平板部材４と５つ
のリング体３とからなる。

すなわち、１枚の平板部材４の上には５つのリング体３
が積み重ねられ、これらリング体３の内部に焼成する大
形の上記被焼成物が収容される。そして、一番上のリン
グ体３の上には、いま一つの平板部材４が載置される。

上記２枚の平板部材４と５つのリング体３は同軸に上記
のように積み重ねられる。

このような構成を有する窒化アルミニウムセラミックス
焼成用匣１．２では、上記からもわかるように、窒化ア
ルミニウムセラミックスの被焼成物の形状および寸法に
応じてリング体３の積み重ね段数を変えることにより、
任意のユニットに対応することができる。

上記実施例において、各リング体３は、たとえば第５図
（ａ）、第５図（ｂ）および第６図（ａ）、第６図（ｂ
）に示すように、円弧形状を有する複数のブロック１１
をリング状に接続したものによっても構成することがで
きる。上記ブロック１１の一例を第７図に示す。上記各
ブロック１１は、その両端にて夫々隣り合うブロックｌ
　１，１１と互いに嵌合する嵌合突起１２および嵌合凹
部１３を有する。

各ブロック１１は、その上記嵌合突起１２が隣り合う一
つのブロック１１の嵌合凹部１３に嵌合し、また、その
上記嵌合凹部１３には隣り合ういま一つのブロック１１
の嵌合突起１２が嵌合する。

このように、ブロック１１によってリング体３を構成し
たものでは、予め何種類かのサイズのブロック１１を用
意しておけば、窒化アルミニウムセラミックスの被焼成
物のサイズに応じてブロック１１を選択することにより
、必要な径を有するリング体３を自由に構成することが
できる。

上記リング体３は、第８図（ａ）、第８図（ｂ）から第
１１図（ａ）、第１１図（ｂ）に示すように、台形の形
状を有する複数の台形ブロック１４もしくは１５を六角
形もしくは四角形のリング状に接続したものによっても
構成することができる。上記台形ブロック１４および１
５の一例を第１２図および第１３図に示す。第１２図の
台形ブロック１４は第８図（ａ）、第８図（ｂ）および
第９図（ａ）、第９図（ｂ）の六角形のリング体３を、
また、第１３図の台形ブロック１４は第１Ｏ図（ａ）、
第１０図（ｂ）および第１１図（ａ）、第１１図（ｂ）
の四角形のリング体３を形成する。

上記のような台形ブロック１４．１５は、第７図のよう
な円弧状のブロック１１に比較してさらに形状がシンプ
ルであり、その製造が容易である。

なお、第１０図（ａ）、第１０図（ｂ）および第１１図
（ａ）、第１１図（ｂ）のものは、第１４図に示すよう
な正方形状の平板部材５が使用される。

以上に説明したリング体３．平板部材４，５．ブロック
１１および台形ブロックｌ　４，１５は、窒化アルミニ
ウム材料よりプレス成形に適した顆粒状の原料を製造し
、この顆粒状の原料をプレス成形して上記リング体３．
平板部材４，５．ブロック１１および台形ブロック１４
．１５の成形体を製造し、この成形体を窒素雰囲気中に
て焼成することにより得ることができる。

次に、本発明によって上記リング体３、平板部材４，５
．ブロック１１および台形ブロック１４および１５を製
造した試作例１と、従来の鋳込み方法による、るつぼ形
の窒化アルミニウム焼成匣の試作例２の比較例を次に示
す。

試作例１ 窒化アルミニウムセラミックスの原料粉末に、焼結助剤
を０〜１０重量％、バインダを１−１０重量％、分散剤
を０．１〜３重量％、溶媒（エタノール）を３０〜１０
０重量％を添加し、ポリポット玉石（モノポール）中で
１６時間、湿式混合を行った。この湿式混合によって得
られた混合スラリーを、蒸発・乾燥により溶媒分（エタ
ノール）を除去した後、３０〜５０＃のふるいにて整粒
した。これを、顆粒原料として、上記リング体３、平板
部材４，５．ブロック１１および台形ブロック１４゜１
５の成形金型（図示せず。）によりプレス成形しｔこ。

このプレス成形により成形した成形物の寸法を次の第１
表から第４表に示す。

第１表 第２表 （以下余白） 第３表 第４表 ブレス成形条件は、面圧１ｔｏｎ／ｃｍ”、リング体３
、ブロック１１および台形ブロック１４．１５の成形厚
みがｌＯ〜３０朋とした。また、平板部材４．５の厚み
を５〜１５ｍｍとした。各成形体を窒素ガス（Ｎ２）の
雰囲気中で６００〜９００°Ｃで２時間、脱バインダを
行った後、窒素ガス（Ｎ２）の雰囲気中で１７００〜１
９００℃で５時間本焼成した。

試作例２ 窒化アルミニウムセラミックスの原料粉末に、焼結助剤
を０−１０重量％、バインダを０〜ｌＯ重量％、分散剤
を０．１〜３重量％、溶媒（エタノール）を３０〜１０
０重量％を添加し、ポリポット玉石（モノボール）中で
１６時間、湿式混合を行った。この湿式混合によって得
られた混合スラリーを、出来上がりの鋳込み成形体がｕ
ｌｏＯｍｎ＋ｘｔ４０＝ｌ　ＯＯｒｒｒｍ、ｄ　２００
ｍｍＸｔ４０〜ｌ　Ｏ０ａｒｓとなる鋳型に注ぎ、鋳込
み成形体を得た。この鋳込み成形体を窒素ガス（Ｎ２）
の雰囲気中で６００〜９００℃で２時間、脱バインダを
行った後、窒素ガス（Ｎ２）の雰囲気中で１７００〜１
９００°Ｃで５時間本焼成した。

上記試作例１および試作例２で製作したリング体３、ブ
ロック１１．台形ブロック１４および１５と、るつぼ形
の窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣各１０個につ
いて、製造時の歩留を成形後、焼成後の２段階で比較し
た結果をつぎの第５表に示す。

（以下余白） 上記第５表から、従来方法によるものでは、歩留は２０
％以下と非常に悪いが、本発明方法で製作したものの歩
留は、１００％に近いことが分かる。

夏堡 次に、上記試作例１にて製作したリング体３゜平板部材
４，５．ブロック１１および台形ブロック１４．１５に
より組み立てた窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣
１．２を、次の■〜■の条件にて評価を行った。

■試料 窒化アルミニウム原料粉末に焼結助剤Ｙ、Ｏ，を１〜５
重量％１分散剤０．１〜３重量％、溶媒（エタノール）
を５０〜１００重量％を添加し、ポリポット玉石（モノ
ボール）中で１６時間、湿式混合を行った。そして、さ
らにバインダーを１〜ｌＯ重量％添加し、１６時時間式
混合を行った。この湿式混合によって得られた混合スラ
リーを、蒸発・乾燥にて溶媒分（エタノール）を除去し
た後、３０〜５０＃のふるいにて整粒した。これを、顆
粒原料として、Ｉ　ｌ　２ｍ＋＊Ｘｔ４　、５ｍ＋Ｒの
円板にプレス成形した。そしてこの各成形体を、窒素ガ
ス（Ｎ、）の雰囲気中で６００〜９００℃で２時間、脱
バインダを行った。これにより得られたものを試料とし
た。

■匣づめ 窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣１．２内の空間
に、第１５図（ａ）、および第１５図（ｂ）に示すよう
に、中心位置およびこの中心位置に関して９０度の間隔
をおいた各位置に、試料２１を４段に重ねて、合計２０
個の試料２１を匣づめした。

■焼成 上記のように匣づめした試料２１を、窒素ガス（Ｎ、）
の雰囲気中で、１８５０℃にて５時間本焼成した。

上記■〜■によって得られた焼成物の熱伝導率を測定し
たところ、いずれの匣で焼成したものも、また各匣内の
いずれの位置で焼成されたものも、２００　Ｗ／ｍＫ以
上であった。

上記から、本発明に係る窒化アルミニウムセラミックス
焼成用匣は、従来のるつぼ形の窒化アルミニウム焼成匣
と同等の特性を有していることが分かった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は夫々本発明に係る窒
化アルミニウムセラミックス焼成用匣の正面図および平
面図、 第２図（ａ）および第２図（ｂ）は夫々本発明に係るい
ま一つ窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣の正面図
および平面図、 第３図はリング体の平面図、 第４図は平板部材の平面図、 第５図（ａ）および第５図（ｂ）は夫々本発明に係るい
ま一つの窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣の正面
図および平面図、 第６図（ａ）および第６図（ｂ）は夫々本発明に係るい
ま一つの窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣の正面
図および平面図、 第７図はブロックの一例の平面図、 第８図（ａ）および第８図（ｂ）は夫々本発明に係るい
ま一つの窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣の正面
図および平面図、 第９図（ａ）および第９図（ｂ）は夫々本発明に係るい
ま一つ窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣の正面図
および平面図、 第１Ｏ図（ａ）および第１Ｏ図（ｂ）は夫々本発明に係
るいま一つの窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣の
正面図および平面図、 第ｔｉ図（ａ）および第１１図（ｂ）は夫々本発明に係
るいま一つの窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣の
正面図および平面図、 第１２図および第１３図は夫々ブロックの変形例の平面
図、 第１４図は平板部材の変形例の平面図、第１５図（ａ）
および第１５図（ｂ）は夫々本発明に係る試作匣への試
料の匣づめの説明図である。 １．２・・・窒化アルミニウムセラミックス焼成用匣、
３・・・リング体、４．５・・・平板部材、１１・・・
ブロック、１２・・・嵌合突起、１３・・・嵌合凹部、
１４．１５・・・台形ブロック、２１・・・試料。 第３図 第４０ 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化アルミニウム材料を焼成してなる平板部材と
   、窒化アルミニウム材料を焼成してなる一定の高さの周
   壁を有する任意個数の筒部材とからなり、上記平板部材
   の上に筒部材が段積みされるとともに、必要により段積
   みされた上記筒部材の上に窒化アルミニウム材料を焼成
   してなるいま一つの平板部材が積み重ねられ、内部に窒
   化アルミニウムセラミックスの被焼成物を収容する空間
   が形成されていることを特徴とする窒化アルミニウムセ
   ラミックス焼成用匣。
2. （２）上記筒部材は組み合わされて全体として上記筒部
   材を構成する複数のブロックよりなることを特徴とする
   請求項（１）記載の窒化アルミニウムセラミックス焼成
   用匣。
3. （３）窒化アルミニウム材料を焼成してなる平板部材と
   、窒化アルミニウム材料を焼成してなる一定の高さの周
   壁を有する任意個数の筒部材とからなり、上記平板部材
   の上に筒部材が段積みされるとともに、必要により段積
   みされた上記筒部材の上に窒化アルミニウム材料を焼成
   してなるいま一つの平板部材が積み重ねられ、内部に窒
   化アルミニウムセラミックスの被焼成物を収容する空間
   が形成されている窒化アルミニウムセラミックス焼成用
   匣の製造方法であって、 窒化アルミニウム材料よりプレス成形に適した顆粒状の
   原料を製造し、この顆粒状の原料をプレス成形して上記
   筒部材の成形体を製造し、この成形体を窒素雰囲気中に
   て焼成することを特徴とする窒化アルミニウムセラミッ
   クス焼成用匣の製造方法。