JPH0355924B2 - - Google Patents
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- JPH0355924B2 JPH0355924B2 JP57168258A JP16825882A JPH0355924B2 JP H0355924 B2 JPH0355924 B2 JP H0355924B2 JP 57168258 A JP57168258 A JP 57168258A JP 16825882 A JP16825882 A JP 16825882A JP H0355924 B2 JPH0355924 B2 JP H0355924B2
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- Japan
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- aluminum nitride
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
- H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
- H01L23/15—Ceramic or glass substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
本発明は、熱伝導率が高く高電気比抵抗を有す
る窒化アルミニウムを主体とした電気絶縁用基板
を簡易に得ることのできる製造法に関するもので
ある。 近年における半導体工業の発展に伴つて、集積
回路等に使用される絶縁基板は、半導体チツプ等
の高密度化が進み、熱放散性のより優れた材料が
要求されている。即ちかかる絶縁基板には、当面
電気絶縁性および熱伝導率が大きく、しかも熱膨
張係数がシリコンのそれと同等で、かつ機械的強
度の大きいことが必要である。 然して斯かる要求を満たすものとして窒化アル
ミニウム材料が注目され、即ちその熱伝導率は室
温において0.15〜0.16cal／cm．sec℃であり、こ
れはアルミナの約２倍に相当し、更に他のセラミ
ツクスに比較して高温性がすぐれしかも熱膨張係
数はアルミナの約８×10-6に比べ６×10-6／℃以
下と低く、耐熱衝撃性も良好であり、加えて窒化
アルミニウムの電気比抵抗は109Ωcm以上であつ
て、電気絶縁性、誘電性は高周波領域において特
に優れており、誘電正接は著しく小さいものであ
る。 このような窒化アルミニウムはその用途に応
じ、例えば窒化アルミニウム粉末を所望の形状に
成形し、窒素雰囲気中で焼結して焼結体を得る
が、窒化アルミニウムは本来難焼結性の化合物で
あるため熱伝導率の高い高密度の窒化アルミニウ
ム焼結体を得るためには1500〜2000℃、100気圧
以上の高温、高圧によるホツトプレス等の加圧焼
結を必要とし、生産性が劣る。しかも斯様な高温
高圧焼結法においても、より高密度の焼結体を得
るためには、酸化マンガン、酸化ストロンチウム
等の焼結促進剤の添加を必要としている。しかし
ながら、かかる添加剤は往々にして窒化アルミニ
ウムの本来有しているすぐれた熱伝導性等の諸物
性を大きく損なわせることがあるため好ましいも
のではない。 本発明はこれら従来法と異なつた窒化アルミニ
ウムを主体とする新規な電気絶縁用基板の製造法
を提供しようとするものであり、高温高圧による
ホツトプレス、更には焼結を必要としない絶縁基
板の製造法である。斯かる本発明によるものは大
略5μ程度の粒子よりなる窒化アルミニウム粉末
に４〜６重量％の有機重合剤を添加混合し、雰囲
気圧１×10-2〜１×10-3Torr、100〜300℃の比
較的低温下で、圧力100〜400Kg／cm2によりホツト
プレスすることにより達成される。 雰囲気圧１×10-2Torr以下として処理するこ
とにより脱気を適切に行わせ、又１×10-3Torr
を下限とすることにより作業性を良好とする。又
温度が100℃未満では樹脂硬化が不充分であり、
300℃を越えると樹脂の分解が発生するので好ま
しくない。又加圧が100Kg／cm2以下であると密度
が不充分であり、反対に400Kg／cm2を越えても密
度の向上がみられないので不利である。 上記のように添加される有機重合剤は一般に窒
化アルミニウムに比較して熱伝導率が低く、熱膨
張率および電気比抵抗が大きいものでこのためこ
こで用いられる有機重合剤は熱伝導率が大きくて
熱膨張率が小さく、電気比抵抗の大きいものを必
要とし、例えば不飽和ポリエステル樹脂、アルキ
ド樹脂あるいはエポキシ樹脂で、これらに過酸化
ベンゾイル（BPO）、ｔ−ブチルペルオキシ２−
エチルヘキサノエート（TBPO）あるいはジク
ロルペルオキシド（DCP）、ラウロイルペルオキ
シド（LP）等の高温硬化剤を樹脂に対し0.5重量
％以下の範囲で使用する。0.5重量％を超えると
熱伝導率あるいは強度の低下を招くため好ましく
ない。例えばアルキド樹脂にDCPを１重量％添
加した重合体単体の熱伝導率は0.025cal／cm．
sec.℃であり熱膨張率は25×10-6／℃、電気比抵
抗は1015Ωcmである。 本発明はかかる有機重合剤を窒化アルミニウム
に対し4.0〜6.0重量％の範囲で使用するものであ
るが4.0重量％以下では熱硬化性が悪く、気孔率
も高くて緻密なものとならないと共に良好な熱伝
導率のものが得られず、6.0重量％以上では見掛
上の気孔率が減少し高密度化にはなるが熱伝導率
および熱膨張係数が各々所定の範囲を逸脱する。 なお、窒化アルミニウムと有機重合剤の混合は
できるだけ均一に行う必要があり例えば擂潰機な
どによる混合〓練が好ましい。また場合によつて
は重合剤をもつて窒化アルミニウムをマイクロカ
プセル化する手段も有効である。 以上の如く本発明は極めて簡便な方法で窒化ア
ルミニウムを主体とする電気絶縁用基板を提供す
るものであり、その工業的価値は極めて大きいと
言える。 以下、本発明を実施例により更に詳述する。 実験例 １ 不飽和アルキド樹脂（アサヒペン社製）100重
量部に対し硬化剤としてジクロルペルオキシド
（DCP）0.5重量部を添加混合した有機重合剤を調
整した。次に粒径３〜5μmの窒化アルミニウムに
対し上記有機重合剤を１〜10重量％の範囲で変量
して添加し、擂潰機内でそれぞれ30分間混合した
のち、温度100〜400℃、圧力100〜400Kg／cm2、減
圧度１×10-2〜１×10-3Torrの範囲で熱間加圧
成型しキユアタイムを20分保持した条件下で大略
28mmφ×１mm厚の円板状基板を製作した。得られ
た基板の諸物性を次の第１表に示すが、この第１
表から明らかなように本発明の範囲内である実験
番号No.４〜No.６およびNo.11〜No.15における熱伝導
率、熱膨張係数および電気比抵抗の諸物性が共に
秀れていることが判る。
る窒化アルミニウムを主体とした電気絶縁用基板
を簡易に得ることのできる製造法に関するもので
ある。 近年における半導体工業の発展に伴つて、集積
回路等に使用される絶縁基板は、半導体チツプ等
の高密度化が進み、熱放散性のより優れた材料が
要求されている。即ちかかる絶縁基板には、当面
電気絶縁性および熱伝導率が大きく、しかも熱膨
張係数がシリコンのそれと同等で、かつ機械的強
度の大きいことが必要である。 然して斯かる要求を満たすものとして窒化アル
ミニウム材料が注目され、即ちその熱伝導率は室
温において0.15〜0.16cal／cm．sec℃であり、こ
れはアルミナの約２倍に相当し、更に他のセラミ
ツクスに比較して高温性がすぐれしかも熱膨張係
数はアルミナの約８×10-6に比べ６×10-6／℃以
下と低く、耐熱衝撃性も良好であり、加えて窒化
アルミニウムの電気比抵抗は109Ωcm以上であつ
て、電気絶縁性、誘電性は高周波領域において特
に優れており、誘電正接は著しく小さいものであ
る。 このような窒化アルミニウムはその用途に応
じ、例えば窒化アルミニウム粉末を所望の形状に
成形し、窒素雰囲気中で焼結して焼結体を得る
が、窒化アルミニウムは本来難焼結性の化合物で
あるため熱伝導率の高い高密度の窒化アルミニウ
ム焼結体を得るためには1500〜2000℃、100気圧
以上の高温、高圧によるホツトプレス等の加圧焼
結を必要とし、生産性が劣る。しかも斯様な高温
高圧焼結法においても、より高密度の焼結体を得
るためには、酸化マンガン、酸化ストロンチウム
等の焼結促進剤の添加を必要としている。しかし
ながら、かかる添加剤は往々にして窒化アルミニ
ウムの本来有しているすぐれた熱伝導性等の諸物
性を大きく損なわせることがあるため好ましいも
のではない。 本発明はこれら従来法と異なつた窒化アルミニ
ウムを主体とする新規な電気絶縁用基板の製造法
を提供しようとするものであり、高温高圧による
ホツトプレス、更には焼結を必要としない絶縁基
板の製造法である。斯かる本発明によるものは大
略5μ程度の粒子よりなる窒化アルミニウム粉末
に４〜６重量％の有機重合剤を添加混合し、雰囲
気圧１×10-2〜１×10-3Torr、100〜300℃の比
較的低温下で、圧力100〜400Kg／cm2によりホツト
プレスすることにより達成される。 雰囲気圧１×10-2Torr以下として処理するこ
とにより脱気を適切に行わせ、又１×10-3Torr
を下限とすることにより作業性を良好とする。又
温度が100℃未満では樹脂硬化が不充分であり、
300℃を越えると樹脂の分解が発生するので好ま
しくない。又加圧が100Kg／cm2以下であると密度
が不充分であり、反対に400Kg／cm2を越えても密
度の向上がみられないので不利である。 上記のように添加される有機重合剤は一般に窒
化アルミニウムに比較して熱伝導率が低く、熱膨
張率および電気比抵抗が大きいものでこのためこ
こで用いられる有機重合剤は熱伝導率が大きくて
熱膨張率が小さく、電気比抵抗の大きいものを必
要とし、例えば不飽和ポリエステル樹脂、アルキ
ド樹脂あるいはエポキシ樹脂で、これらに過酸化
ベンゾイル（BPO）、ｔ−ブチルペルオキシ２−
エチルヘキサノエート（TBPO）あるいはジク
ロルペルオキシド（DCP）、ラウロイルペルオキ
シド（LP）等の高温硬化剤を樹脂に対し0.5重量
％以下の範囲で使用する。0.5重量％を超えると
熱伝導率あるいは強度の低下を招くため好ましく
ない。例えばアルキド樹脂にDCPを１重量％添
加した重合体単体の熱伝導率は0.025cal／cm．
sec.℃であり熱膨張率は25×10-6／℃、電気比抵
抗は1015Ωcmである。 本発明はかかる有機重合剤を窒化アルミニウム
に対し4.0〜6.0重量％の範囲で使用するものであ
るが4.0重量％以下では熱硬化性が悪く、気孔率
も高くて緻密なものとならないと共に良好な熱伝
導率のものが得られず、6.0重量％以上では見掛
上の気孔率が減少し高密度化にはなるが熱伝導率
および熱膨張係数が各々所定の範囲を逸脱する。 なお、窒化アルミニウムと有機重合剤の混合は
できるだけ均一に行う必要があり例えば擂潰機な
どによる混合〓練が好ましい。また場合によつて
は重合剤をもつて窒化アルミニウムをマイクロカ
プセル化する手段も有効である。 以上の如く本発明は極めて簡便な方法で窒化ア
ルミニウムを主体とする電気絶縁用基板を提供す
るものであり、その工業的価値は極めて大きいと
言える。 以下、本発明を実施例により更に詳述する。 実験例 １ 不飽和アルキド樹脂（アサヒペン社製）100重
量部に対し硬化剤としてジクロルペルオキシド
（DCP）0.5重量部を添加混合した有機重合剤を調
整した。次に粒径３〜5μmの窒化アルミニウムに
対し上記有機重合剤を１〜10重量％の範囲で変量
して添加し、擂潰機内でそれぞれ30分間混合した
のち、温度100〜400℃、圧力100〜400Kg／cm2、減
圧度１×10-2〜１×10-3Torrの範囲で熱間加圧
成型しキユアタイムを20分保持した条件下で大略
28mmφ×１mm厚の円板状基板を製作した。得られ
た基板の諸物性を次の第１表に示すが、この第１
表から明らかなように本発明の範囲内である実験
番号No.４〜No.６およびNo.11〜No.15における熱伝導
率、熱膨張係数および電気比抵抗の諸物性が共に
秀れていることが判る。
【表】
実験例 ２
粒径1μm以下のポリエステル樹脂（住友化学社
製：商品名エコール）１重量部に対し、BPOを
0.5重量％およびアセトン10重量部の割合で密閉
容器内に添加し、48時間撹拌して有機重合剤溶液
を調整した。次いで粒径３〜5μmの窒化アルミニ
ウムに対し、上記の有機重合剤溶液を第２表に示
すように10〜100重量％（有機重合剤としてはこ
の10分の１に相当する）を添加し擂潰機で30分間
撹拌混合したのち40〜60℃の温度で乾燥した。つ
いで成形体の形状が大略28mmφ×１mm厚の円板状
となるよう計量し、温度100〜400℃、圧力100〜
400Kg／cm2、減圧度１×10-2〜１×10-3Torrの範
囲で熱間加圧成型し、キユアタイム20分の条件下
で基板を製作した。得られた基板の諸物性を第２
表に示す。即ちこの第２表から明らかなように本
発明の範囲内である実験番号No.４〜No.６およびNo.
11〜No.15のものにおける熱伝導率、熱膨張係数お
よび電気比抵抗の諸物性が秀れていることが判
る。
製：商品名エコール）１重量部に対し、BPOを
0.5重量％およびアセトン10重量部の割合で密閉
容器内に添加し、48時間撹拌して有機重合剤溶液
を調整した。次いで粒径３〜5μmの窒化アルミニ
ウムに対し、上記の有機重合剤溶液を第２表に示
すように10〜100重量％（有機重合剤としてはこ
の10分の１に相当する）を添加し擂潰機で30分間
撹拌混合したのち40〜60℃の温度で乾燥した。つ
いで成形体の形状が大略28mmφ×１mm厚の円板状
となるよう計量し、温度100〜400℃、圧力100〜
400Kg／cm2、減圧度１×10-2〜１×10-3Torrの範
囲で熱間加圧成型し、キユアタイム20分の条件下
で基板を製作した。得られた基板の諸物性を第２
表に示す。即ちこの第２表から明らかなように本
発明の範囲内である実験番号No.４〜No.６およびNo.
11〜No.15のものにおける熱伝導率、熱膨張係数お
よび電気比抵抗の諸物性が秀れていることが判
る。
【表】
Claims (1)
- １ 窒化アルミニウムを主体とする原料に対し、
不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂およびエ
ポキシ樹脂の１種または２種以上からなる樹脂お
よび該樹脂に対し0.5重量％以下の過酸化ベンゾ
イル、ｔ−ブチルベルオキシ２−エチルヘキサノ
エート、ジクロルペルオルオキシドおよびラウロ
イルベルオキシドの１種または２種以上の硬化剤
を混合した有機重合剤を４〜６重量％添加し、温
度100〜300℃、ホツトプレス圧100〜400Kg／cm2、
雰囲気圧１×10-2〜１×10-3torrで加圧成形する
ことを特徴とする電気絶縁用基板の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168258A JPS5958847A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 電気絶縁用基板の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168258A JPS5958847A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 電気絶縁用基板の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5958847A JPS5958847A (ja) | 1984-04-04 |
| JPH0355924B2 true JPH0355924B2 (ja) | 1991-08-26 |
Family
ID=15864669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168258A Granted JPS5958847A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 電気絶縁用基板の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5958847A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2813603B1 (fr) * | 2000-09-01 | 2003-04-25 | Atofina | Preformes ceramiques, et en particulier en ain usinables a cru et leur procede d'obtention |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50161508A (ja) * | 1974-06-20 | 1975-12-27 |
-
1982
- 1982-09-29 JP JP57168258A patent/JPS5958847A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50161508A (ja) * | 1974-06-20 | 1975-12-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5958847A (ja) | 1984-04-04 |
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