JPH02212363A - 窒化アルミニウム質焼成体の製造法 - Google Patents
窒化アルミニウム質焼成体の製造法Info
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- JPH02212363A JPH02212363A JP1032060A JP3206089A JPH02212363A JP H02212363 A JPH02212363 A JP H02212363A JP 1032060 A JP1032060 A JP 1032060A JP 3206089 A JP3206089 A JP 3206089A JP H02212363 A JPH02212363 A JP H02212363A
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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。
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、銅、銀、銀−パラジウム系、金等と同時焼成
可能で、1050℃以下の低温で焼成することができ、
しかも熱伝導率が高い窒化アルミニウムを主体とした焼
成体を提供しようとするものである。
可能で、1050℃以下の低温で焼成することができ、
しかも熱伝導率が高い窒化アルミニウムを主体とした焼
成体を提供しようとするものである。
・エレクトロニクス素子の高集積化がますます進展する
にしたがって、素子の発生する単位面積当りの熱量が増
大しているが、基板の熱伝導率が低いために素子の発生
する熱で素子の温度が上昇し、素子の機能に障害が生じ
ることが問題になってきてふり、さらなる高集積化を妨
げている。
にしたがって、素子の発生する単位面積当りの熱量が増
大しているが、基板の熱伝導率が低いために素子の発生
する熱で素子の温度が上昇し、素子の機能に障害が生じ
ることが問題になってきてふり、さらなる高集積化を妨
げている。
そこで、素子の発生する熱の放散を効率的に行なうこと
のできる熱伝導率の高い基板材料が求め。
のできる熱伝導率の高い基板材料が求め。
られており、現在窒化アルミニウムが高熱伝導性物質と
して注目されているが、その焼成には焼結助剤を用いて
も1600〜2000℃の高い温度が必要である。
して注目されているが、その焼成には焼結助剤を用いて
も1600〜2000℃の高い温度が必要である。
一般に、電子回路は高温で焼結して得られた窒化アルミ
ニウムの基板上に、銅、銀、銀−パラジウム系、金等の
粉末のペーストを印刷して配線を形成し、その後配線材
料の融点以下で焼成して配線を焼付け、さらに素子を取
り付けることによって作製される。
ニウムの基板上に、銅、銀、銀−パラジウム系、金等の
粉末のペーストを印刷して配線を形成し、その後配線材
料の融点以下で焼成して配線を焼付け、さらに素子を取
り付けることによって作製される。
また、より実装密度の高い多層基板を用いた/%イブリ
ッドICを、より効率的に安価に製造するために、低温
で焼成可能なアルミナ−ガラス基板が製造されている。
ッドICを、より効率的に安価に製造するために、低温
で焼成可能なアルミナ−ガラス基板が製造されている。
たとえば、アルミナとガラスの粉末に適当なバインダー
等を加えて混合し、ドクターブレード法でグリーンシー
トを作製し、その上に銅、銀、銀−パラジウム系、金等
の粉末のペーストを印刷して配線を形成し、それらの配
線・材料が溶融しない温度で焼成し、グリーンシートの
焼成と配線の焼付けとを同時に行なう方法が採用されて
いる。
等を加えて混合し、ドクターブレード法でグリーンシー
トを作製し、その上に銅、銀、銀−パラジウム系、金等
の粉末のペーストを印刷して配線を形成し、それらの配
線・材料が溶融しない温度で焼成し、グリーンシートの
焼成と配線の焼付けとを同時に行なう方法が採用されて
いる。
これらの配線材料の中では、融点は銅が最も高< 10
84℃であるから、少なくとも1050℃以下で焼成し
なければならない。
84℃であるから、少なくとも1050℃以下で焼成し
なければならない。
ガラスを使用せず、酸化イツ) IJウムや酸化カルシ
ウム等の焼結助剤を数%混合して成形した窒化アルミニ
ウム成型体の上に、金属粉末ペーストで配線を描き、焼
成して窒化アルミニウムの焼結と配線の焼付けとを同時
に行なうことも可能であるが、焼結温度が1600〜2
000℃の範囲で焼付は可能な金属は、電気抵抗が比較
的高いタングステンかモリブデンに限られる。
ウム等の焼結助剤を数%混合して成形した窒化アルミニ
ウム成型体の上に、金属粉末ペーストで配線を描き、焼
成して窒化アルミニウムの焼結と配線の焼付けとを同時
に行なうことも可能であるが、焼結温度が1600〜2
000℃の範囲で焼付は可能な金属は、電気抵抗が比較
的高いタングステンかモリブデンに限られる。
〔発明が解決しよ5うとする課題〕
アルミナ焼結体の基板は10〜2011/mW程度の熱
伝導率であるが、低温焼成が可能な同時焼成用のアルミ
ナ−ガラス複合焼成体の熱伝導率はせいぜい311/m
に程度であり、素子からの放熱の問題に充分対応できる
熱伝導性を有しているとは言えない。
伝導率であるが、低温焼成が可能な同時焼成用のアルミ
ナ−ガラス複合焼成体の熱伝導率はせいぜい311/m
に程度であり、素子からの放熱の問題に充分対応できる
熱伝導性を有しているとは言えない。
一方、窒化アルミニウムの成形体で同時焼成を行なう場
合、熱伝導率が100W/mに以上のものが容易に得ら
れるが、その焼成には1600〜2000℃という高温
が必要なため、高温焼成用の高価な炉と多くのエネルギ
ーとを必要とするだけでなく、配線材料としてはタング
ステンまたはモリブデンしか使用できず、さらに配線材
料の電気抵抗が高いことが問題である。
合、熱伝導率が100W/mに以上のものが容易に得ら
れるが、その焼成には1600〜2000℃という高温
が必要なため、高温焼成用の高価な炉と多くのエネルギ
ーとを必要とするだけでなく、配線材料としてはタング
ステンまたはモリブデンしか使用できず、さらに配線材
料の電気抵抗が高いことが問題である。
そこで、配線材料として電気抵抗が小さい銅、銀、銀−
パラジウム系、金等を使用するには、その融点以下で焼
成する必要があり、低温でも焼成可能でしかも高い熱伝
導率が得られるものとして、窒化アルミニウム−ガラス
複合体について検討した。
パラジウム系、金等を使用するには、その融点以下で焼
成する必要があり、低温でも焼成可能でしかも高い熱伝
導率が得られるものとして、窒化アルミニウム−ガラス
複合体について検討した。
アルミナより高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム粉
末に、1050℃以下で液相を生成するガラス粉末を添
加することにより、低温で焼成可能な窒化アルミニウム
組成物を得ることができるという考えは、すでに特開昭
63−210043号公報に開示されているが、緻密で
しかも高い熱伝導率が安定して得られるものではなかっ
た。
末に、1050℃以下で液相を生成するガラス粉末を添
加することにより、低温で焼成可能な窒化アルミニウム
組成物を得ることができるという考えは、すでに特開昭
63−210043号公報に開示されているが、緻密で
しかも高い熱伝導率が安定して得られるものではなかっ
た。
この問題を解決するために、用いるガラス粉末の粒径に
ついて鋭意検討を重ねた結果、窒化アルミニウム粉末と
粒径を変えて混合し焼成を行なう場合、混合に適切な粒
径が存在することが判明し本発明を完成するに至った。
ついて鋭意検討を重ねた結果、窒化アルミニウム粉末と
粒径を変えて混合し焼成を行なう場合、混合に適切な粒
径が存在することが判明し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は中心粒径が0.5〜50μmの窒化
アルミニウム粉末に、中心粒径が窒化アルミニウム粉末
の172以下のガラス粉末を加え、成形後、焼成するこ
とを特徴とする窒化アルミニウム質焼成体の製造法に関
するものである。
アルミニウム粉末に、中心粒径が窒化アルミニウム粉末
の172以下のガラス粉末を加え、成形後、焼成するこ
とを特徴とする窒化アルミニウム質焼成体の製造法に関
するものである。
以下、本発明について詳述する。
本発明によれば、ガラス粉末の粒径を窒化アルミニウム
粉末の粒径より小さくすると、焼成前の成型体の嵩密度
を高くすることができ、その結果緻密で熱伝導率の高い
焼成体を安定して得ることができる。
粉末の粒径より小さくすると、焼成前の成型体の嵩密度
を高くすることができ、その結果緻密で熱伝導率の高い
焼成体を安定して得ることができる。
成型体の嵩密度としては65%以上必要である。
それ以下では、緻密な成形体が得られず高い熱伝導率も
得られない。
得られない。
従って、緻密な成形体を得るためには、混合する窒化ア
ルミニウム粉末とガラス粉末との中心粒径の比が2以上
、望ましくは3以上であることが必要である。
ルミニウム粉末とガラス粉末との中心粒径の比が2以上
、望ましくは3以上であることが必要である。
窒化アルミニウム粉末の粒径が小さ過ぎると、粒子と粒
子の界面の数が増加し低い熱伝導率しか達成できず、ま
た窒化アルミニウム粉末の粒径が大き過ぎると、成形が
困難になることが判明したので、中心粒径は0.5〜5
0μm1好ましくは1〜30μm1より好ましくは2〜
20μmである。
子の界面の数が増加し低い熱伝導率しか達成できず、ま
た窒化アルミニウム粉末の粒径が大き過ぎると、成形が
困難になることが判明したので、中心粒径は0.5〜5
0μm1好ましくは1〜30μm1より好ましくは2〜
20μmである。
また、ガラス粉末の添加量が少なすぎると焼成時に生成
する液相の量も少ないので緻密化せず、多すぎても窒化
アルミニウム粒子間のガラス層が熱伝導を阻害し、低い
熱伝導率のものしか得るこができないので、ガラス粉末
の添加量は、体積%で10〜70%、好ましくは20〜
60%、より好ましくは30〜50%である。
する液相の量も少ないので緻密化せず、多すぎても窒化
アルミニウム粒子間のガラス層が熱伝導を阻害し、低い
熱伝導率のものしか得るこができないので、ガラス粉末
の添加量は、体積%で10〜70%、好ましくは20〜
60%、より好ましくは30〜50%である。
ガラス粉末としては、一般にホウケイ酸ガラス系が用い
られる。
られる。
たとえば、Si口、が40〜70重量%、87口、が5
〜20重量%、AI、O,が5〜15重量%、MgOが
1〜10重量%、Na2Oが1〜5重量%から成る組成
のものを用いることができる。
〜20重量%、AI、O,が5〜15重量%、MgOが
1〜10重量%、Na2Oが1〜5重量%から成る組成
のものを用いることができる。
窒化アルミニウム粉末とガラス粉末に適当なバインダー
等を加え、ボールミル等で混合し、スラリーのままドク
ターブレード法で成型したり、スラリーを乾燥させたり
、乾式で混合したりして混合粉末を得、プレス成型等に
より成型する方法が適用できる。
等を加え、ボールミル等で混合し、スラリーのままドク
ターブレード法で成型したり、スラリーを乾燥させたり
、乾式で混合したりして混合粉末を得、プレス成型等に
より成型する方法が適用できる。
バインダーとしてはポリビニルブチラールやポリメチル
メタクリレート等を用いることができる。
メタクリレート等を用いることができる。
なお、本発明は成型方法について特に限定するものでは
ない。
ない。
得られた成型体に銅、銀、銀−パラジウム系、金等のペ
ーストで配線を印刷した後、大気中または窒素雰囲気中
で、配線に使用した材料の融点以下の温度、たとえば銅
では1050℃以下、銀では950℃以下の温度で焼成
して窒化アルミニウム焼成体を得る。
ーストで配線を印刷した後、大気中または窒素雰囲気中
で、配線に使用した材料の融点以下の温度、たとえば銅
では1050℃以下、銀では950℃以下の温度で焼成
して窒化アルミニウム焼成体を得る。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
等に限定されるものではない。
等に限定されるものではない。
なお、諸物性の測定は次の装置および方法で行った。
(酸素含有量)
インパルス加熱−赤外線吸収法
装置:堀場製作所 EMGA−2800(粒径分布)
X線透過式沈降法
装置: Micromer it ics社 Sedi
graph 5000ε丁(熱伝導率) レーザーフラッシュ法 装置:真空理工 TC−7000型 (嵩密度) 成形体の寸法と重量から計算で求めた。
graph 5000ε丁(熱伝導率) レーザーフラッシュ法 装置:真空理工 TC−7000型 (嵩密度) 成形体の寸法と重量から計算で求めた。
実施例 1
中心粒径5,0μm、酸素量0.8%の窒化アルミニウ
ム粉末に、中心粒径1.5μmのホウケイ酸ガラス粉末
を、窒化アルミニウムに対して体積比で1:1になるよ
うに加え、湿式ボールミルで混合した。
ム粉末に、中心粒径1.5μmのホウケイ酸ガラス粉末
を、窒化アルミニウムに対して体積比で1:1になるよ
うに加え、湿式ボールミルで混合した。
得られたスラリーを乾燥後、1000にg/cm’の圧
力でプレス成型して成型体を得た。
力でプレス成型して成型体を得た。
得られた成型体の寸法から成型体嵩密度を計算すると、
理論値の67%であった。
理論値の67%であった。
該成型体を窒素雰囲気中950℃で20分焼成した。
熱伝導率は12W/mKであった。
実施例 2
中心粒径3.1μm1酸素量0.8%の窒化アルミニウ
ム粉末に、中心粒径1.5μmのホウケイ酸ガラス粉末
を、窒化アルミニウムに対して体積比で1=1になるよ
うに加えた。
ム粉末に、中心粒径1.5μmのホウケイ酸ガラス粉末
を、窒化アルミニウムに対して体積比で1=1になるよ
うに加えた。
トリクレン−エタノール混合溶媒系で、分散剤としてト
リオレインを使用し、バインダーとしてポリビニルブチ
ラールを10重量部添加して、ボールミルで混合した。
リオレインを使用し、バインダーとしてポリビニルブチ
ラールを10重量部添加して、ボールミルで混合した。
得られたスラリーをドクターブレード法によりキャスト
し、乾燥後打抜き金型を用いて打抜き、成形体を得た。
し、乾燥後打抜き金型を用いて打抜き、成形体を得た。
得られた成形体の寸法から成形体嵩密度を計算すると、
理論値の67%であった。
理論値の67%であった。
該成形体を空気中500℃で焼成してバインダー等を除
去し、窒素雰囲気中900℃で20分焼成した。
去し、窒素雰囲気中900℃で20分焼成した。
熱伝導率はIOW/mにであった。
実施例 3
中心粒径8.9μmの窒化アルミニウム粉末に、中心粒
径1.5μmのホウケイ酸ガラス粉末を、体積比で窒化
アルミニウム60に対して40になるように加え、湿式
ボールミルで混合し実施例1と同様にして成形体を得た
。
径1.5μmのホウケイ酸ガラス粉末を、体積比で窒化
アルミニウム60に対して40になるように加え、湿式
ボールミルで混合し実施例1と同様にして成形体を得た
。
得られた成形体の嵩密度は理論値の69%であった。
該成形体を窒素雰囲気中950℃で20分焼成した。
熱伝導率は16W/mにであった。
実施例 4
中心粒径8.9μmの窒化アルミニウム粉末に、中心粒
径2.8μmのホウケイ酸ガラス粉末を、体積比で窒化
アルミニウム60に対して40になるように加え、湿式
ボールミルで混合し実施例1と同様にして成形体を得た
。
径2.8μmのホウケイ酸ガラス粉末を、体積比で窒化
アルミニウム60に対して40になるように加え、湿式
ボールミルで混合し実施例1と同様にして成形体を得た
。
得られた成形体の嵩密度は理論値の65%であった。
該成形体を窒素雰囲気中950℃で20分焼成した。
熱伝導率は12W/mKであった。
比較例 1
中心粒径3.1μm1酸素量0.8%の窒化アルミニウ
ム粉末に、中心粒径2.8μmのホウケイ酸ガラス粉末
を、窒化アルミニウムに対して体積比で1:1になるよ
うに加え、湿式ボールミルで混合し実施例1と同様にし
て成形体を得た。
ム粉末に、中心粒径2.8μmのホウケイ酸ガラス粉末
を、窒化アルミニウムに対して体積比で1:1になるよ
うに加え、湿式ボールミルで混合し実施例1と同様にし
て成形体を得た。
得られた成形体の嵩密度は理論値の50%であった。
該成形体を窒素雰囲気中950℃で20分焼成した。
熱伝導率は41v/mKであった。
比較例 2
中心粒径8.9μmの窒化アルミニウム粉末に、中心粒
径9.8μmのホウケイ酸ガラス粉末を、窒化アルミニ
ウムに対して体積比で1:1になるように加え、湿式ボ
ールミルで混合し実施例1と同様にして成形体を得た。
径9.8μmのホウケイ酸ガラス粉末を、窒化アルミニ
ウムに対して体積比で1:1になるように加え、湿式ボ
ールミルで混合し実施例1と同様にして成形体を得た。
得られた成形体の嵩密度は理論値の50%であった。
該成形体を窒素雰囲気中950℃で20分焼成した。
熱伝導率は3W/mKであった。
比較例 3
中心粒径8.9μmの窒化アルミニウム粉末に、中心粒
径16μmのホウケイ酸ガラス粉末を、窒化アルミニウ
ムに対して体積比で1=1になるように加え、湿式ボー
ルミルで混合し実施例Iと同様にして成形体を得た。
径16μmのホウケイ酸ガラス粉末を、窒化アルミニウ
ムに対して体積比で1=1になるように加え、湿式ボー
ルミルで混合し実施例Iと同様にして成形体を得た。
得られた成形体の嵩密度は理論値の46%であった。
該成形体を窒素雰囲気中950℃で20分焼成した。
熱伝導率はIW/mKであった。
本発明によれば、窒化アルミニウム粉末にガラス粉末を
加えることにより、銅、銀、銀−パラジウム系、金等と
同時焼成可能で、かつ1050℃以下の低温で焼成する
ことができ、しかも従来のアルミナ−ガラス基板の熱伝
導率317mによりかなり高い熱伝導率を持った窒化ア
ルミニウムを主体とした焼成体を得ることができる。
加えることにより、銅、銀、銀−パラジウム系、金等と
同時焼成可能で、かつ1050℃以下の低温で焼成する
ことができ、しかも従来のアルミナ−ガラス基板の熱伝
導率317mによりかなり高い熱伝導率を持った窒化ア
ルミニウムを主体とした焼成体を得ることができる。
Claims (1)
- 中心粒径が0.5〜50μmの窒化アルミニウム粉末
に、中心粒径が窒化アルミニウム粉末の1/2以下のガ
ラス粉末を体積%で10〜70%加え、成形後、焼成す
ることを特徴とする窒化アルミニウム質焼成体の製造法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1032060A JPH02212363A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 窒化アルミニウム質焼成体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1032060A JPH02212363A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 窒化アルミニウム質焼成体の製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02212363A true JPH02212363A (ja) | 1990-08-23 |
Family
ID=12348338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1032060A Pending JPH02212363A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 窒化アルミニウム質焼成体の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02212363A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002226272A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-14 | Kyocera Corp | ガラスセラミックスおよびその製造方法並びにこれを用いた配線基板 |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP1032060A patent/JPH02212363A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002226272A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-14 | Kyocera Corp | ガラスセラミックスおよびその製造方法並びにこれを用いた配線基板 |
JP4688302B2 (ja) * | 2001-01-30 | 2011-05-25 | 京セラ株式会社 | ガラスセラミックスおよびその製造方法並びにこれを用いた配線基板 |
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