JPH02275770A - 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 - 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、特に産業上の要求の高い、熱伝導率の高い窒
化アルミニウム焼結体の製造方法に関する。

［従来の技術１ 高熱伝導率Ａ９．Ｎ焼結体は具体的には半導体用基板材
料を代表例として絶縁材１４として使われる。

半導体の高集積化、高速化、高出力化などの動向に伴っ
て、以下のような問題がクローズアップされてきている
。すなわち、 二〇　半導体チップの発熱を如何に効率よく糸外に逃す
か。

■　動作速度の向上につれて基板またはパッケージ部分
の信号の遅延が問題となる。

■　チップサイズの増大によりチップと基板との熱膨張
差が大きくなり、接合の信頼性が低下する。

■　亮電力チップでは使用電圧がますます増大しており
、基を反の絶縁破壊が問題となりつつある。

半導体が抱えるこのような１ｉＸｌ１題を解決し得る、
従来のアルミナに代る基板、パッケージ用セラミックス
としては、 ■　熱伝導率が高い。

■　電気絶縁性が優れる。

■　高周波特性が良い、（低誘電率、低誘電損失）■　
熱膨張率がＳｉまたはＧａＡｓに近い。

■　化学的に安定である。

■　機械的な強度が大きい。

■　回路形成が容易である。

■　気密封止ができる。

などの特性を有することが望ましい。

このような特性を基本的に有するものとしてＡＲＮが有
望視されているわけである。

しかし、具体的にＡ、２Ｎセラミツクスを適用しようと
すると、以下の最低限特性項目を満たす必要がある。す
なわち、 （１）焼結体が均一で緻密であること。機械的強度が大
なること。相対密度が９５％以上あることが望ましい。

（２）熱伝導率ができるだけ高いこと。

（３）体積抵抗が高いこと。１０１２Ω・ｃｍ以上必要
。

（４）焼結体表面が平滑・平ｊ［１であること。

上記のうち、（４）の項目は必須ではないといいながら
、大量生産で基鈑を製造する際には、加工を省略し製造
コストを下げるという意味があり、製造技術上は必須で
ある。具体的には、焼き放しで表面粗さがＲａで０．５
　ＬＬｍ以下、反りがＯ，ｌ　ｍ　ｍ　／　５０　ｍ　
ｍ以下であることが望ましい。

従来の技術では上記項目の（１）、（２）を満足させる
ため、特公昭４６−４１００３に示されるように、Ｙ２
Ｏ３を焼結助剤として用いたり、または特公昭５８−４
９５１０に示されるように、ＣａＯ１Ｂａｄ、ＳｒＯな
どを焼結助剤として用い、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ、に
程度のセラミクスが得られている。しかし、使用各側か
ら、用途によって更に高い熱伝導特性を有する焼結体が
要求されている。

これまで、高熱伝導率ＡβＮ焼結体を１する方法として
は、 （イ）Ａｆ２Ｎ粉末を非酸化性雰囲気中１６００゛Ｃ以
上で熱処理し、粉末の酸素含有量を低減した後焼結する
方法。（特開昭６ｌ−２０１（ロ）熱処理後のＡβＮ粉
末を１８００〜２３００℃５非酸化性雰囲気下で２０ｋ
ｇ／ｃＩＴ１２以上の圧力下でホットプレスし、最高２
１０Ｗ／ｍ、にの熱伝導率を得る方法（特開昭６１−２
０１６６８１ がある。

しかし、これらの方法はＡ！２Ｎ表層の薄い酸素膜を取
り除くため、Ａｇ、Ｎの難焼結性が顕著に現われ、高価
なホットプレスによらないと所望の焼結体が得られず、
大量生産向きではない。

また、窯業協会誌、第２５回窯業基礎討論会、ＩＤ０３
．３ｆ（０３（昭和６２年１月）ではＡβＮ成形体を還
元雰囲気中、１８５０〜１９５０℃で２〜９６ｈｒ焼結
することにより。

高熱伝導率のＡβＮ焼結体を得る方法を示しているが、
これとて高熱伝導性に優れたＡＲＮ基板となり得る焼結
体が得られない。

一方、特開昭６２−５２１８１に、Ａｊ２Ｎに焼結助剤
として炭素換算で０．２〜３．４重量％の炭素、酸化イ
ツトリウム０．１〜１０重里％を含有させた成形体を１
６００〜２１００℃で焼結することを特徴とするＡｌ１
　Ｎ焼結体の製造方法が開示されている。しかし、この
発明は以下の点に全く触れておらずまた、以下の問題の
ためＡＱＮ基板の製造方法として満足なものとはいえな
かった。

すなわち。

（１）焼結体密度が低いこと。

（２）絶縁抵抗が低い。

（３）着色・焼結ムラが発生する。

また、特開昭６１−１２７６６７号、６１−２１９７６
３号にはＡｆｆＮ、Ｙ２Ｏ３、Ｃを助剤として添加した
技術が開示されているが、上述と同様の理由でＡβＮｌ
板としては適さない。また、特開昭６３−２３６７６５
についても同じである。

［発明が解決しようとする課題１ 以上の従来の焼結体製造方法では、 （ａ）焼結体の熱伝導率が不十分である。

（ｂ）ホットプレス等設備コストが高く、生産性の低い
炉でしか焼結できない。

（ｃ）焼結体の電気絶縁性が低い。

（ｄ）安定した品質が得られない。

といった問題点があった。このようにこれまでの発明は
前記（ａ）〜（ｄ）の４項目をすべて満足するものとは
言い難かった。

従って、このような点を改善するため、新たな高熱伝導
率ＡｆｆＮ焼結体の製造方法の開発が望まれていた。

本発明は＠記（ａ）〜（ｄ）の４項目の問題点を全て満
たすＡｆｆＮ焼結体の高熱伝導化方法を提供することを
目的とするものである。すなわち緻密で熱伝導率および
電気抵抗が高く、電気絶縁基板に代表される材料として
好適な性能を有する安価なＡｆｆＮ焼結体の製造方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段ｊ 本発明者らは、以上述べた従来技術の間ｍ点に鑑み、窒
化アルミニウム焼結体の熱伝導率を向上し、基板として
必要な特性を具備させるべく研究を重ねた結果、以下に
示す新規事項を発見し本発明に至ったものである。

すなワチ、ＡｆｆＮ粉末ニＹ　２０３　、　Ｃ１Ｌｉ２
Ｏを添加したシート成形体を非酸化性雰囲気中で焼結し
たところ、均一で、緻密で、機械的強度が大であり、熱
伝導率が高く、体積抵抗が高（、しかも表面が平坦、平
滑な焼結体を得た。

この焼結体は前記絶縁基板として要求される（ａ）〜（
ｄ）の要求を全て満足するものであった・一方・Ｙ２Ｏ
３、Ｃ，Ｌｉ２Ｏのそれぞれ単独添加では上記を全て満
足するものは達成されなかった。従って、三者の複合添
加による新規効果であることが判明した。

この事実に基づき、上記要求の最適添加範囲、他の元素
および化合物について広範囲な検討を行った結果、本発
明を完成した。添加元素、またはその化合物およびその
添加範囲を限定して選択すれば、 ■　相対密度が９５％以上５ ■　熱伝導率が１６０Ｗ／ｍ、に以上、■　焼き七がり
の表面の粗さがＲａで０．５　ｔｈ　ｍ以下、 ■　体積抵抗が１０１２Ω・ｃｍ以上、■　焼きムラの
ない ことを特徴とする窒化アルミニウム高熱伝導性・電気絶
縁性焼結体が得られる。

上記焼結体の製造方法は以下の通りである。

すなわち、窒化アルミニウム粉末１００虫ｆｉ部に次の
（Ａ）〜（Ｅ）の各種の群から進ばれた３〜５の組合わ
せからなる三元ないし三元の焼結助剤を添加し、この焼
結助剤を添加した混合粉末を成ＪＴ’、　ｔ、、得られ
た成形体を非酸化性雰囲気中で１４００〜２０００℃の
温度範囲で焼成することにより達成することができる。

これら（Ａ）〜（Ｅ）の群は次の通りである。

（Ａ）イ、ソトリウム、スカンジウムおよびランタノイ
ドの酸化物の群から選ばれた１種または２ｆ！！以上を
酸化物に換算して０，０５〜５重量部 （Ｂ）炭素および２０００℃以下の加熱により熱分解し
て炭素を生成する化合物から選ばれた１種または２種以
上を炭素に換算して０．０１〜２重量部 （Ｃ）アルカリ金属の酸化物および２０００　℃以下の
加熱により酸化物となるアルカリ金属化合物、並びに硼
素、珪素、ゲルマニウム、砒素、および燐の酸化物、お
よび２０００℃以下の加熱によりこれらの酸化物となる
化合物の群から選ばれた１種または２種以上を酸化物に
換算して０．０１〜５重量部 （Ｄ）金属硼化物、金属窒化物、金属燐化物、金属硫化
物、金属珪化物、および金属水素化物、並びに金属リチ
ウム、金属ベリリウム金属マグネシウム、硼素、金属ア
ルミニウム、珪素、および金属亜鉛、およびその合金、
並びに硫黄、燐および砒素の群より選ばれた１種または
２　ｆｆｆｉ以、上を０．０１〜５重π部 （Ｅ）アルミニウム、ガリウム、インジウム、タングス
テン、ビスマス、鉛、アンチモン、カドミウムおよび亜
鉛の酸化物および２０００℃以下の加熱によりこれらの
酸化物となる化合物の１種または２種以上を酸化物に換
算して０．０１〜２重看部 これらの焼結助剤（Ａ）〜（Ｅ）の合わせは次の通りで
ある。

■　　（Ａ　　＋　　（Ｂ）＋　　ＩＣ）■　　Ａ　　
＋（Ｂ　　＋（［） ■　　（Ａ）＋　　Ｂ）＋　　（Ｃ）＋　　（Ｄ）■　
（Ａ−＋　　Ｂ　　＋（Ｅ ■　　（Ａ　　＋　　Ｂ　　＋（Ｅ）＋（Ｃ）（Φ　　
（Ａｌ　　＋　　Ｂ　　＋　　（Ｅ）＋　　（Ｄ）■　
　（Ａ）　　＋　　Ｂ　　＋　（Ｅ　　＋　（Ｃ）　　
＋　Ｎ））〔作用ｊ これらの焼結助剤の複合添加が有効であるメカニズムに
ついては十分解明されてはいないが、以下のように考え
られる。

まず、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の作用について述べる。

Ａｌ２Ｎの表層には、完全なＡｆｆ２０３にはなってい
な（ともある種のＡｊ２酸化物が存在している。この酸
化物を仮に八β２０３とすると、加えた上記（Ａ）成分
、例えばＹ２Ｏ３との間に液相ｘＡＩ２２０３　’　ｙ
Ｙ２０３を生成し、液相焼結の原理によってＡｌ２Ｎの
焼結が促進され、焼結体の密度が高くなる。一方、液相
が生成するより低い温度で、Ａ４２Ｎ表面の酸素は還元
剤である（Ｂ）成分により還元されて減量し、Ａｌ２Ｎ
粒が浄化されていく。このようにＡｌ２Ｎ表面の酸化物
は（Ａ）成分を添加して焼結密度を上げるためには、必
要であるが、過剰にあると焼結中に粒内に拡散してゆき
、熱伝導率を著しく低下させる。過剰のＡｆｆＮを分解
し去るのが（Ｂ）成分の作用である。

（Ａ）成分の添加量は、０．０５重量部より少ないと焼
結密度が上がらないため、要求を満たさない。５重量部
より多いと粒界相の量が多くなるため熱伝導率が低下す
る。

（Ｂ）成分はカーボンブラック・、グラファイト、無定
形炭素等の種々の形態での添加でも有効であり、０．０
１〜２重量部の範囲で添加する。

（Ｂ）成分の添加量は０．０１重量部より少ないと、脱
酸素能力が不足し、２重量部より多いと、ＹＮが残存し
、部分的な着色が発生し、見映えが悪い。さらに、添加
量を増やすと、粒界層の生成量が不十分になる結果とし
て昇温時の収縮速度が遅く・なり、よく焼結しない。

次に、第３の成分の作用を説明する。

第３の成分として、（Ｃ）成分（アルカリ金属その他の
酸化物およびグラスフォーマ−酸化物から選ばれた１又
は２種以上）を加えると、液相の粘度、表面張力を低減
させ、少量の液相で粒界が全部満たされるように働き、
焼結を促進すると共に、ＡＲＮの表面の酸化物を除去し
、また、粒間への浸透により異常粒成長を抑制する作用
をなす。従って、第３成分として、（Ｃ）成分を添加す
ることにより、Ａｌ２Ｎの粒径が均一化し、高密度とな
り、絶縁抵抗、熱伝導率、およびメタライズ性等のばら
つきが少なくなる。（Ｃ）成分の添加量はＡｆｆＮ　１
００徂量部に対して０．０１〜５虫量部である。　　（
Ｃ）成分の添加量は０．０１重量部より少ないと残存す
る粒界相の分布不均一による縞状・斑状の焼きムラが生
じゃすい。５　Ｅ、Ｋ　ｆｉ１部より多いと、過剰の成
分が粒界に析出し、熱伝導率の低下をきたし、機械的強
度が低くなる７添加物としては焼成中に酸化物に変化す
る化合物すなわち、炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、水酸
化物、アンモニウム塩、エステル頚でもよい。

この結果として得られた焼結体は。

■　相対密度は９５％以上で。

■　熱伝導率が１６０Ｗ／１に以上で。

■　焼き上がりの表面の粗さがＲａで０．５　ａ　ｍ以
下で。

■　体積抵抗が１Ｑ１２Ω・ｃｍ以上で■　焼きムラの
ない という特性を持つ窒化アルミニウム高熱伝導・電気絶縁
性基板用焼結体として理想的なものができ上がるのであ
る６ 次に、（Ｄ）成分として、脱酸素化合物、還元剤元素を
（Ｃ）成分に代って第３成分として添加すると、Ａ　ｆ
ｆ　Ｎ結晶中に不純物として含まれる酸素と反応し、反
応生成物が粒界に析出するので、高い熱伝導率の、Ａ　
ＲＮを得ることができる。

これら（Ｄ）成分の添加ｕｉＬ′ｉＡ　１２　Ｎ　Ｉ　
ＯＯ重量品に対して０．０１〜２ｆｆｉ屑部である。０
−０１虫！武部より少ないと一ト記効果が少なく、２屯
せ部を越えても飽和するので、この範囲がよい。

−に記（Ｃ１）成分と（Ｄ）成分を同時に添加すると、
上記（Ｃ）成分の作用と上記（Ｄ）成分の作用との相東
効渠により高熱伝導率、高密度のさらに好ましい製品を
生じる。

次に（Ｃ）成分に代わり、（Ｅ）成分即ち、アルミニウ
ム、ガリウム、インジウム、タングステン、ヒ又マス、
鉛、アンチモン、カドミウムおよび亜鉛の酸化物および
２０００℃以下の加熱によりこれらの酸化物となる化合
物の１種または２トΦ以」−を酸化物に換算して０．Ｏ
１〜２市遣部を加λると、こねらの両性酸化物は焼結過
程中に」５いて、Ａ　Ｑ　Ｎ結晶内中に存在するＦｅ、
Ｎｉ、Ｃｒ等熱伝導を妨げる不純物と反応して粒界に化
合物を形成しＡ　１２　Ｎ粒内から不純物を除去する。

これらの粒界に形成された化合物は熱伝導を妨げない。

（Ａ）成分は前述のように粒界に液相を生成し焼結を芹
しく促進すると共に（Ｉ３）成分の還元作用によって過
剰の液相の生成を抑制しさらに熱伝導率を高めることが
できる。

（Ｅ）成分（７）　ｉＮＮ晴晴Ａ　Ｑ　Ｎ　１００　ｍ
　’ｉｔ部に対して酸化物換算０．Ｏ１〜２屯場部であ
る。下限０．０１より少ないとＡｆｆＮ村内Ｎ粒内純物
を除去する能力不足となり、上限は２ｉｉ’［部より多
くしても効果が飽和するので限定される。

（Ｅ）成分に上記（Ｃ）成分および／またはＣＤ）成分
も附加すると、さらにそれらの効果が加わり、さらに高
性能の製品が得られる。その詳細は実施例によって示す
。

次に、（Ａ）成分としてＹ２Ｏ３、（１３）成分として
カーボン、（Ｃ）成分としてＬｉ２Ｏを例とＬで本発明
の製品の製造方法について述べる。

平均粒径０．　］〜３　（ｘ　ｍの窒化アルミニウム扮
１００重量部にＹ２Ｏ３を０．５〜５償遣部。

Ｃを０．０３〜０．５重量部及び［、ｉ２Ｑを０．Ｏ１
〜０．５小量部の範囲で添加し、混合、分散を行いバイ
ンダを添加し成形体を作成する。

１戊Ｊ杉法としては、ドクターブレードｌ去、プレス成
形法、鋳込み成形法、押出し成形法等の、−ＢＨＨ二よ
く知られた方法をとることができる。

これより得られた成形体を非酸化性雰囲気中で１４００
〜２０００　℃で焼成するという方法で製１青するにと
ができる。

高熱伝導性のＡａＮ焼結体を得るには、Ａｌｘの不純物
酸素が低いほど望ましいが約１屯噛部以］：であればよ
い。

焼成はＡ　Ｑ　Ｎルツボ中にて行うが焼成温度は１４０
０　℃未満では、焼結が中途で停止Ｆシており１．また
２　０００　℃を超えると、Ａ９Ｎの昇華によるミクロ
ボアが発生し、熱伝導率を低減さぜ机机 酸素濃度５００ｐｐｍ以上の雰囲気で焼成するとＡｌｘ
の酸化が起こり、高熱伝導ｉ生の焼結体はＩＱられない
。

［発明の効果］ 本発明により１６０Ｗ／ｍ、に以上の熱伝導率を有する
窒化アルミニウム焼結体とそれを基材にする電気絶縁体
を提供することができ、バイブＪツド■Ｃ用基板、サー
デイツプ用基板、パフトランジスタ、パワダイオード、
レーザーダイオード用のヒートシンク等、広〈産業−に
の応用が凸■能である。

〔実施例１ 実施例１ 平均粒径１ｇｍのＡβＮ粉末１００重量部に、第１表に
示す量の平均粒径１ｕｍのＹ２Ｏ３扮末、平均粒径３μ
ｍのＬｉ２ＣＯ３，比表面積１５０ｍ”／ｇのカーボン
ブラック粉末をトルエン−エタノール混合溶媒と共に添
加し、ボールミルにて１分混合し、解砕した後、バイン
ダとしてポリビニルブチラール樹脂を添加し、Ａｌ２Ｎ
スラリーを調整した。これを用い、ドクターブレード法
にてグリーンシートを作成し、６５ｘ６５ｍｍ角に打ち
抜き加工し、グリーン成形体を得た。

これらをＮ２中にて７００℃で脱脂した後、Ｎ２雰囲気
中常圧下で１８００℃で３時間焼成し、ＡβＮ扱を得た
。

得られたＡ　ｆｆ　Ｎ　＋＆について、外観、相対密度
、熱伝導率、絶縁抵抗１表面粗度なと絶縁性基板として
一般に必要とされる特性を測定した。その結果を第１表
に示す。

特性のうち、相対密度はアルキメデス法にて焼結体密度
を求め、真密度で除して、％表示で示した。

熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。絶
縁低効率は絶縁計を用い測定した。表面粗度（Ｒａ）は
触針式表面粗度計にて測定した。

実施例２ 原料のうち、Ｌｉ２　ＣＯ３に替えて第２表に示す各種
アルカリ金属酸化物を用いた他は、実施例１と同一の方
法にてＡｆｆＮ板を作成し、その外観、相対密度、熱伝
導率、絶縁抵抗、表面粗度を測定し、その結果を第２表
に示した。

実施例３ 原料のうち、Ｙ２０３に替えて第３表に示す各種希土類
酸化物を用いた他は、実施例１と同一の方法にてＡ　Ｑ
　Ｎ板を作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶縁
抵抗、表面粗度を測定し、その結果を第３表に示した。

実施例４ 原料のうち、カーボンブラックに替えて第３表に示す各
種炭素源を用いた他は、実施例と同一の方法にてＡｐＮ
板を作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶縁抵抗
、表面粗度を測定し、その結果を第４表に示した６ 実施例５ 平均粒径１ｕｍのＡｆｆ’Ｎ扮末１０粉末電部に、第５
表に示す量の平均粒径ＩＬＬｍのＹ２Ｏ３扮末、平均粒
径３ＬＬｍのＢ２０Ｂ、比表面積１５０ｒｎ’／ｇのカ
ーボンブラック粉末をトルエン−エタノール混合溶媒と
共に添加し、ボールミルにて十分混合、解砕した後、バ
インダとしてポリビニルブチラール樹脂を添加し、Ａβ
Ｎスラリーを調製した。これを用い、ドクターブレード
法にてグリーンシートを作成し、６５Ｘ６５ｍｍ角に打
ち抜き加工し、グリーン成形体を得た。

これらをＮ２中にて７００℃で脱脂した後、Ｎ２雰囲気
中常圧下で１８００℃で３時間焼成し、ＡβＮ板を得た
。

得られたＡｌ２Ｎ板について、外観、相対密度、熱伝導
率、絶縁抵抗、表面粗度等絶縁性基板として一般に必要
とされる特性を測定した。その結果を第５表に示す。

特性のうち、相対密度はアルキメデス法にて焼結体密度
を求め、真密度で除して、％表示で示した。

熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。絶
縁抵抗率は絶縁計を用い測定した。表面粗度（Ｒａ）は
触針式表面粗度計にて測定した。

実施例６ 原料のうち、Ｂ’２０３に替えて第６表に示す各種酸化
物を用いた他は、実施例５と同一の方法にてＡ９Ｎ板を
作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶縁抵抗１表
面粗度を測定し、その結果を第６表に示した。

実施例７ 原料のうち、Ｙ２Ｏ３に替えて第７表に示す各種希土類
酸化物を用いた伯は、実施例５と同一の方法にてＡ　Ｉ
２　Ｎ板を作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶
縁抵抗、表面粗度を測定し、その結果を第７表に示した
。

実施例８ 原料のうち、カーボンブラックに［千λて第８表に示す
各種炭素源を用いた他は、実施例５と同一の方法にてＡ
ｇＮ１＆を作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶
縁抵抗、表面粗度を測定し、その結果を第８表に示した
。

実施例９ 平均粒径１ｕｍのＡｇＮ粉末１００重量部に。

第９表に示す量の平均粒径１μｍのＹ２０３扮末、平均
粒径３μｍのＬａＢ６、比表面積１５０ｒ＋ｉ２／ｇの
カーボンブラック粉末をトルエン−エタノール混合溶媒
と共に添加し、ボールミルにて十分混合、解砕した後、
バインダとしてポリビニルブチラール樹脂を添加し、Ａ
９Ｎスラリーを調製した。これを用い、ドクターブレー
ド法にてグＪ−ンシートを作成し、６５Ｘ６５ｍｍ角に
打ち抜き加工し、クリーン成形体を得た。

これらをＮ２中にて７００℃で脱脂した後。

Ｎ２雰囲気中常圧下でｌ８００℃で３時間焼成し、Ａｆ
Ｌ！、Ｎ扱を得た。

得られたへｆｌＮ坂について、外観、相対密度、熱伝導
率、絶縁抵抗１表面粗度等絶縁性基扱として一般に必要
とされる特性を測定した。その結果を第９表に示す。

特性のうち、相対密度はアルキメデス法にて焼結体密度
を求め、真密度で除して、％表示で示した。

熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。絶
縁抵抗率は絶縁計を用い測定した。表面粗度（Ｒａ）は
触針式表面粗度計にてｆｆ１ｌ＋定した。

実施例１０ 原料のうち、Ｌａ１３６．カーボンブラックに代えて第
１０表に示す品種単体・化合物を用いた池は、実施例９
と同一の方法にてＡｆｆＮ板を作成し、その外観、相対
密度、熱伝導率、絶縁抵抗、表面粗度を測定し、その結
果を第１０表に示した。

実施例１１ 原料のうち、Ｙ２Ｏ３に代えて第１１表に示す各種希土
類酸化物を用いた他は、実施例９と同一の方法にてＡＪ
２Ｎ扱を作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶縁
抵抗、表面粗度を測定し、その結果を第１１表に示した
。実施例９と同様、粒界中に不純物のＦｅ、Ｓｉが濃縮
されでいることがわかった。

実施例１２ 原料のうち、カーボンブラックに代えて第１２表に示す
各種炭素源を用いた他は、実施例９と同一の方法にてＡ
、２Ｎ板を作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶
縁抵抗、表面粗度を測定し、その結果を第１２表に示し
た。

実施例１３ モ均粒径１μｍのＡｇＮ粉末１００重量部に、第１３表
に示す遣の各１ｉｆｔ添加物をトルエン−エタノール混
合溶媒と共に添加し、ボールミルにて十分混合、解砕し
た後、バインダとしてポリビニルブチラール樹脂を添加
し、ＡｆｆＮスラリーを調製した。これを用い、ドクタ
ーブレード法にてグリーンシートを作成し、６５Ｘ６５
ｍｍ角に打ち抜き加工し、グリーン成形体を得た。

これらをＮ２中にて７００　℃で脱脂した後、Ｎ２雰囲
気中常圧下で１８００℃で３時間焼成し、ＡＲＮ板を得
た。

（１られたＡＲＮ板について、外観、相対密度、熱伝導
率、絶縁抵抗、表面粗度等絶縁性基鈑として一般に必要
とされる特性を測定した。その結果を第１３表に示す。

特性のうち、相対密度はアルキメデス法にて焼結体密度
を求め、真密度で除して、％表示で示した。

熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。絶
縁抵抗率は絶縁計を用い測定した。表面粗度（Ｒａ）は
触針式表面粗度計にて測定した。

実施例１４ 平均粒径１ｔＬｍのＡｌ２Ｎ粉末１００屯ｉｔ部に、第
゛１４表に示す遣の平均粒径１ｕｍのｙ２０３扮末、平
均粒径３μｍのＣｄ　Ｏ、比表面積１５０ｒｒ？／ｇの
カーボンブラック粉末を１−ルエンーエタノール混合溶
媒と共に添加し、ボールミルにて十分混合、解砕した後
、バインダとしてポリビニルブチラール樹脂を添加し、
ＡβＮスラリーを調製した。これを用い、ドクターブレ
ード法にてグリーンシートを作成し、６５Ｘ６５ｍｍ角
に打ち抜き加工し、グリーン成形体を得た。

これらをＮ２中にて７００℃で脱脂した後、Ｎ２雰囲気
中常圧下で１８００℃で３時間焼成し、Ａｌ２Ｎ板を得
た。

得られたＡｌ２Ｎ板について、外観、相対密度、熱伝導
率、絶縁抵抗、表面粗度等絶縁性基板として一般に必要
とされる特性を測定した。その結果を第１４表に示す。

特性のうち、相対密度はアルキメデス法にて焼結体密度
を求め、真密度で除して、％表示で示した。

熱伝導率はレーザーフラッジ１法を用いて測定した。絶
縁抵抗率は絶縁計を用い測定した。表面粗度（Ｒａ）は
触針式表面粗度計にて測定した。

なお、ＣｄＯを添加して得られた焼結体の破断面を、エ
ネルギー分散型特性Ｘ線（ＥＤＸ）で分析したところ、
粒界層に高濃度にＣｄ、Ｆｅ、Ｓｉのピークが認められ
たが、ＣｄＯを添加していない焼結体の粒界相には、Ｆ
ｅ、Ｓｉの存在は検出できなかった。すなわち、ＣｄＯ
の添加によって、不純物のＦｅ、Ｓｉが粒界に濃縮され
。

これが高熱伝導化の原因になっていることがわかった。

実施例１５ 原料のうち、ＣｄＯに賛えて第１５表に示す各種酸化物
を用いた他は、実施例１４と同一の方法にてＡｌ２Ｎ板
を作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶縁抵抗１
表面粗度を測定し、その結果を第１５表に示した。焼結
体破断面のＥＤＸ分析によって、実施例１４と同様、粒
界中に不純物のＦｅ、Ｓｉが濃縮されていることがわか
った。

実施例１６ 原料のうち、Ｙ２Ｏ３に賛えて第１６表に示す各種希土
類酸化物を用いた他は、実施例１４と同一の方法にてＡ
ｌ２Ｎ板を作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶
縁抵抗、表面粗度を測定し。

その結果を第４３表に示した。焼結体破断面のＥＤＸ分
析によって、実施例１４と同様、粒界中に不純物のＦｅ
、Ｓｉが濃縮されていることがわかった。

実施例１７ 原料のうち、カーボンブラックに替えて第１７表に示す
各種炭素源を用いた他は、実施例１４と同一の方法にて
ＡａＮ板を作成し、その外観、相対密度、熱伝導率、絶
縁抵抗、表面粗度を測定し、その結果を第１７表に示し
た。実施例４１と同様、粒界中に不純物のＦｅ、Ｓｉが
濃縮されていることがわかった。

実施例１８ 平均粒径１μｍのＡｆｆＮ扮宋１粉末重徹部に、第１８
表に示す所定量の各種添加物をトルエン−エタノール混
合溶媒と共に添加し、ボールミルにて十分混合、解砕し
た後、バインダとしてポリビニルブチラール樹脂を添加
し、ＡＲＮスラリーを調製した。これを用い、ドクター
ブレード法にてグリーンシートを作成し、６５Ｘ６５ｍ
ｍ角に打ち抜き加工し、グリーン成形体を得た。

これらをＮ２中にて７００℃で脱脂した後。

Ｎ２雰囲気中常圧下で１８００℃で３時間焼成し、Ａｌ
２Ｎ板を得た。

得られたＡｆｆＮ板について、外観、相対密度、熱伝導
率、絶縁抵抗１表面粗度等絶縁性基板として一般に必要
とされる特性を測定した。その結果を第１８表に示す。

特性のうち、相対密度はアルキメデス法にて焼結体密度
を求め、真密度で除して１％表示で示した。

熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。絶
縁抵抗率は絶縁計を用い１ｌｊｌ１足した。表面粗度（
Ｒａ）は触針式表面粗度計にて測定した。

実施例１９ 平均粒径ＩＬＬｍのＡｌ２Ｎ粉末１００屯量部に第１９
表に示す量の各種添加物をトルエン−エタノール混合溶
媒と共に添加し、ボールミルにて十分混合、解砕した後
、バインダとしてポリビニルブチラール樹脂を添加し、
Ａｆ２Ｎスラリーを調製した。これを用い、ドクターブ
レード、去にてグＪ−ンシートを作成し、６５Ｘ６５ｍ
ｍ角に打ち抜き加工し４グリ一ン成形体を（シ）な。

これらをＮ２中にて７００℃で脱脂した後、Ｎ２雰囲気
中常圧下で１８００℃で３時間焼成し、Ａ９Ｎ板を得た
。

得られたＡｆｆＮ坂について、外観、相対密度、熱伝導
率、絶縁抵抗、表面用度等絶縁性基板として一般に必要
とされる特性を測定した。その結果を第１９表に示す。

特性のうち、相対密度はアルキメデス法にて焼結体密度
を求め、真密度で除して、％表示で示した。

熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。絶
縁抵抗率は絶縁計を用い測定した。表面用度（Ｒａ）は
触針式表面粗度計にて測定した。

−し施例２０ 平均粒径１ｕｍのＡ９Ｎ粉末１００重が部に、第２０表
に示す雀の８種添加物をトルエン−エタノール混合溶媒
と共に添加し、ボールミルにて十分混合、解砕した後、
バインダとしてポリビニルブチラール樹脂を添加し、Ａ
ｌ２Ｎスラリーを調製した。これを用い、ドクターブレ
ード法にてグノーンシートを作成し、６５　Ｘ　６５　
ｍ　ｍ角に打ち抜き加工し、グリーン成形体を得た。

これらをＮ２中にて７００℃で脱脂した後、Ｎ２雰囲気
中常圧下でｔｓｏｏ’ｃで３時間焼成し、Ａｊ２Ｎ板を
得た。

得られたＡｆｆＮｆｆｉについて、外観、相対密度、熱
伝導率、絶縁抵抗、表面粗度等絶縁性基鈑として一般に
必要とされる特性を測定した。その結果を第２０表に示
す。

特性のうち、相対密度はアルキメデス法にて焼結体密度
を求め、真密度で除して１％表示で示した。

熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。絶
縁抵抗率は絶縁計を用い測定した。表面粗度（Ｒａ）は
触針式表面粗度計にて測定した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　窒化アルミニウム粉末１００重量部に焼結助剤とし
   て、 （Ａ）イットリウム、スカンジウムおよびランタノイド
   の酸化物の群から選ばれた１種または２種以上を酸化物
   に換算して０．０５〜５重量部 （Ｂ）炭素および２０００℃以下の加熱により熱分解し
   て炭素を生成する化合物から選ばれた１種または２種以
   上を炭素に換算して ０．０１〜２重量部 （Ｃ）アルカリ金属の酸化物および２０００℃以下の加
   熱により酸化物となるアルカリ金属化合物、並びに硼素
   、珪素、ゲルマニウ ム、砒素、および燐の酸化物および２０００℃以下の加
   熱によりこれらの酸化物となる化合物の群から選ばれた
   １種または２種以上を酸化物に換算して０．０１〜５重
   量部 を添加し、該混合粉末を成形し、非酸化性雰囲気中で１
   ４００℃〜２０００℃の温度範囲において焼成すること
   を特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製造方法。 ２　窒化アルミニウム粉末１００重量部に焼結助剤とし
   て前記（Ｃ）に代わり、 （Ｄ）金属硼化物、金属窒化物、金属燐化 物、金属硫化物、金属珪化物、および金属水素化物、並
   びに金属リチウム、金属ベリリウム、金属マグネシウム
   、硼素、金属アルミニウム、珪素、および金属亜鉛、お
   よびその 合金、並びに硫黄、燐および砒素の群より選ばれた１種
   または２種以上を０．０１〜５重量部 を添加することを特徴とする請求項１記載の窒化アルミ
   ニウム焼結体の製造方法。 ３　窒化アルミニウム粉末１００重量部に焼結助剤とし
   てさらに、 （Ｄ）金属硼化物、金属窒化物、金属燐化 物、金属硫化物、金属珪化物、および金属水素化物、並
   びに金属リチウム、金属ベリリ ウム、金属マグネシウム、硼素、金属アルミニウム、珪
   素、および金属亜鉛、およびその合金、並びに硫黄、燐
   および砒素の群より 選ばれた１種または２種以上を０．０１〜５重量部 を添加することを特徴とする請求項１記載の窒化アルミ
   ニウム焼結体の製造方法。 ４　窒化アルミニウム粉末１００重量部に焼結助剤とし
   て前記（Ｃ）に代わり、 （Ｅ）アルミニウム、ガリウム、インジウ ム、タングステン、ビスマス、鉛、アンチモン、カドミ
   ウムおよび亜鉛の酸化物および ２０００℃以下の加熱によりこれらの酸化物となる化合
   物の１種または２種以上を酸化物に換算して０．０１〜
   ２重量部 を添加することを特徴とする請求項１記載の窒化アルミ
   ニウム焼結体の製造方法。 ５　窒化アルミニウム粉末１００重量部に焼結助剤とし
   てさらに、 （Ｃ）アルカリ金属の酸化物および２０００℃以下の加
   熱により酸化物となるアルカリ 金属化合物、並びに硼素、珪素、ゲルマニ ウム、砒素、および燐の酸化物、および ２０００℃以下の加熱によりこれらの酸化物となる化合
   物の群から選ばれた１種または ２種以上を酸化物に換算して０．０１〜５重量部 を添加することを特徴とする請求項４記載の窒化アルミ
   ニウム焼結体の製造方法。 ６　窒化アルミニウム粉末１００重量部に焼結助剤とし
   てさらに、 （Ｄ）金属硼化物、金属窒化物、金属燐化 物、金属硫化物、金属珪化物、および金属 水素化物、並びに金属リチウム、金属ベリ リウム、金属マグネシウム、硼素、金属 アルミニウム、珪素、および金属亜鉛およびその合金、
   並びに硫黄、燐および砒素の群より選ばれた１種または
   ２種以上を０．０１〜５重量部 を添加することを特徴とする請求項４記載の窒化アルミ
   ニウム焼結体の製造方法。 ７　窒化アルミニウム粉末１００重量部に焼結助剤とし
   てさらに、 （Ｄ）金属硼化物、金属窒化物、金属燐化 物、金属硫化物、金属珪化物、および金属水素化物、並
   びに金属リチウム、金属ベリリウム、金属マグネシウム
   、硼素、金属アルミニウム、珪素、および金属亜鉛およ
   びその合 金、並びに硫黄、燐および砒素の群より 選ばれた１種または２種以上を０．０１〜５重量部 を添加することを特徴とする請求項５記載の窒化アルミ
   ニウム焼結体の製造方法。