JPH04254477A - ガラス−窒化アルミニウム複合材料 - Google Patents
ガラス−窒化アルミニウム複合材料Info
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- JPH04254477A JPH04254477A JP3033345A JP3334591A JPH04254477A JP H04254477 A JPH04254477 A JP H04254477A JP 3033345 A JP3033345 A JP 3033345A JP 3334591 A JP3334591 A JP 3334591A JP H04254477 A JPH04254477 A JP H04254477A
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高熱伝導性のガラス−
窒化アルミニウム複合体に関するもので、特に半導体パ
ッケージ用材料として好適な特性をもつものである。
窒化アルミニウム複合体に関するもので、特に半導体パ
ッケージ用材料として好適な特性をもつものである。
【0002】
【従来の技術】エレクトロニクス素子の高速化、高集積
化が急速に進展しており、そのため素子を搭載する絶縁
基板、パッケージ材料に対する要求が高度化している。 特に発熱密度の増大に対する高熱伝導性、高速化に対す
る低誘電率、導体抵抗の低下が必要とされる。高熱伝導
性材料については、BeO、SiCに加えて、AlN材
料の開発が進展している。一方、低誘電率化、導体抵抗
の低下については、高熱伝導性材料では対応できず、ガ
ラス−セラミック複合材料の開発に力が注がれている、
しかるに、ガラス−セラミックス複合材料は熱伝導率が
低く、又、機械強度も低いため、満足のいく特性が得ら
れない。そのため、さらにガラスと高熱伝導性粉末を複
合化し、要求に応えることが検討されている。例えば、
特開昭63−210043号公報には、ガラスと窒化ア
ルミニウム粉との複合体が開示され、誘電率5〜7、熱
伝導率20w/mkの熱伝導性が得られている。又、特
開平2−221162公報、特開平2−196073号
公報には、さらに窒化アルミニウムの酸素量の規定等で
若干の熱伝導率向上が達成された。
化が急速に進展しており、そのため素子を搭載する絶縁
基板、パッケージ材料に対する要求が高度化している。 特に発熱密度の増大に対する高熱伝導性、高速化に対す
る低誘電率、導体抵抗の低下が必要とされる。高熱伝導
性材料については、BeO、SiCに加えて、AlN材
料の開発が進展している。一方、低誘電率化、導体抵抗
の低下については、高熱伝導性材料では対応できず、ガ
ラス−セラミック複合材料の開発に力が注がれている、
しかるに、ガラス−セラミックス複合材料は熱伝導率が
低く、又、機械強度も低いため、満足のいく特性が得ら
れない。そのため、さらにガラスと高熱伝導性粉末を複
合化し、要求に応えることが検討されている。例えば、
特開昭63−210043号公報には、ガラスと窒化ア
ルミニウム粉との複合体が開示され、誘電率5〜7、熱
伝導率20w/mkの熱伝導性が得られている。又、特
開平2−221162公報、特開平2−196073号
公報には、さらに窒化アルミニウムの酸素量の規定等で
若干の熱伝導率向上が達成された。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来知られている
ガラス−窒化アルミニウム系複合体は、熱伝導率向上の
点で未だ不充分であるばかりでなく、基板強度の点でも
不満足で、従来の低温焼成基板の性能を向上させた程度
に止まり、さらに高度な要求特性を満足せしめるには至
っていない。本発明では、特に低誘電率で高熱伝導のガ
ラス複合体において、熱伝導性をさらに向上させ、その
上強度の高い材料を提供するものである。
ガラス−窒化アルミニウム系複合体は、熱伝導率向上の
点で未だ不充分であるばかりでなく、基板強度の点でも
不満足で、従来の低温焼成基板の性能を向上させた程度
に止まり、さらに高度な要求特性を満足せしめるには至
っていない。本発明では、特に低誘電率で高熱伝導のガ
ラス複合体において、熱伝導性をさらに向上させ、その
上強度の高い材料を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸素含有量
2%未満で平均粒径 1.0μm 以上の窒化アルミニ
ウム粒にガラス粉末を加えて成形焼結してなり、熱伝導
率が30w/mk以上であることを特徴とするガラス−
窒化アルミニウム複合材料である。上記のガラス粉とし
ては、SiO2:30〜60%、Al2O3:10〜3
0%、B2O3:10〜30%、MO(ただしM=Mg
、Ca、あるいはSr):30%以下の組成よりなるも
のが好適である。又、AINウイスカーを添加すると強
度が向上する。
2%未満で平均粒径 1.0μm 以上の窒化アルミニ
ウム粒にガラス粉末を加えて成形焼結してなり、熱伝導
率が30w/mk以上であることを特徴とするガラス−
窒化アルミニウム複合材料である。上記のガラス粉とし
ては、SiO2:30〜60%、Al2O3:10〜3
0%、B2O3:10〜30%、MO(ただしM=Mg
、Ca、あるいはSr):30%以下の組成よりなるも
のが好適である。又、AINウイスカーを添加すると強
度が向上する。
【0005】
【作用】本発明におけるAlN粒は酸素含有量が 2%
未満であることが必要である。酸素含有量が 2%以上
となると複合体の熱伝導率が十分でなく、AlNを複合
する効果が小さくなる。又、平均粒径は 1.0μm以
上とする必要があるが、 1.0μm未満では、マトリ
ックスガラスからの拡散元素によって熱伝導率の低下が
著しいため、粒は一定以上に大きい原料を用いることが
必要であることが判明した。酸素量は少ない程好ましく
、特に 0.4%以下とすることが良好な熱伝導率を得
る上で好適である。又、AlNの粒径の上限は10.0
μm が好ましい。10.0μmを越えると焼結後の表
面精度の確保ができない。 さらに、複合体の強度を上昇させるため、AlNウイス
カーを複合することが可能であり、例えば短径 0.3
μm で長さ5μm 程度のものを5体積%程度添加す
ることが有効である。ガラスマトリックスを形成する上
記の組成のガラス粉は、公知のホウケイ酸系ガラスで、
これは焼結温度、誘電率等の観点から好ましい。上記範
囲内で組成を調節することによって、焼結温度を調整し
、又、Ag、Au、Cu等の低電気抵抗のペーストを用
い、同時に焼成して導電回路を形成することが可能であ
る。又、誘電率の調整も行うことが可能である。
未満であることが必要である。酸素含有量が 2%以上
となると複合体の熱伝導率が十分でなく、AlNを複合
する効果が小さくなる。又、平均粒径は 1.0μm以
上とする必要があるが、 1.0μm未満では、マトリ
ックスガラスからの拡散元素によって熱伝導率の低下が
著しいため、粒は一定以上に大きい原料を用いることが
必要であることが判明した。酸素量は少ない程好ましく
、特に 0.4%以下とすることが良好な熱伝導率を得
る上で好適である。又、AlNの粒径の上限は10.0
μm が好ましい。10.0μmを越えると焼結後の表
面精度の確保ができない。 さらに、複合体の強度を上昇させるため、AlNウイス
カーを複合することが可能であり、例えば短径 0.3
μm で長さ5μm 程度のものを5体積%程度添加す
ることが有効である。ガラスマトリックスを形成する上
記の組成のガラス粉は、公知のホウケイ酸系ガラスで、
これは焼結温度、誘電率等の観点から好ましい。上記範
囲内で組成を調節することによって、焼結温度を調整し
、又、Ag、Au、Cu等の低電気抵抗のペーストを用
い、同時に焼成して導電回路を形成することが可能であ
る。又、誘電率の調整も行うことが可能である。
【0006】
【実施例】実施例1
表1に示す特性のAlNとガラス粉末(組成、SiO2
:50%、Al2O3:15%、B2 O3:20%
、CaO:15%)とを表1に示す配合割合になるよう
に有機バインダー等とボールミルにて混合し、スラリー
状とした後、テープ状に成形した。得られた成形体を窒
素気流中 900℃で焼成した。得られたガラス−窒化
アルミニウム複合体の特性は表2に示すとおりの高い熱
伝導性を示した。なお、複合体の焼成時に内部配線し、
積層したのち焼成すること、さらに焼結体の表面にAu
、Ag、Cu等の金属ペーストの焼付けも可能であり、
電気配線板として有用であることがわかった。
:50%、Al2O3:15%、B2 O3:20%
、CaO:15%)とを表1に示す配合割合になるよう
に有機バインダー等とボールミルにて混合し、スラリー
状とした後、テープ状に成形した。得られた成形体を窒
素気流中 900℃で焼成した。得られたガラス−窒化
アルミニウム複合体の特性は表2に示すとおりの高い熱
伝導性を示した。なお、複合体の焼成時に内部配線し、
積層したのち焼成すること、さらに焼結体の表面にAu
、Ag、Cu等の金属ペーストの焼付けも可能であり、
電気配線板として有用であることがわかった。
【0007】
【表1】
【0008】
【表2】
実施例2
実施例1のNo.3と同様の製法で、さらにスラリーに
AlNウイスカー(長径10μm 、短径 0.4μm
、透明)をガラス、セラミックス成分に対し、5重量
%添加してなる焼結体を製造した。得られた焼結体の強
度は40kg/mm2で、しかも体積固有抵抗、熱伝導
率、比誘電率は劣化がなかった。
AlNウイスカー(長径10μm 、短径 0.4μm
、透明)をガラス、セラミックス成分に対し、5重量
%添加してなる焼結体を製造した。得られた焼結体の強
度は40kg/mm2で、しかも体積固有抵抗、熱伝導
率、比誘電率は劣化がなかった。
【0009】
【発明の効果】本発明によれば、高熱伝導性を有し、か
つ低誘電率であり、その上強度の高い材料が得られ、半
導体パッケージ用材料として好適なものである。
つ低誘電率であり、その上強度の高い材料が得られ、半
導体パッケージ用材料として好適なものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 酸素含有量 2%未満で平均粒径 1
.0μm 以上の窒化アルミニウム粒にガラス粉末を加
えて成形焼結してなり、熱伝導率が30w/mk以上で
あることを特徴とするガラス−窒化アルミニウム複合材
料。 - 【請求項2】 ガラス粉の組成がSiO2:30〜6
0%(重量%以下同じ)、Al2O3:10〜30%、
B2O3:10〜30%、MO(ただしM=Mg、Ca
、あるいはSr):30%以下であり、AlNは全体の
50〜95wt/%である請求項1記載のガラス−窒化
アルミニウム複合材料。 - 【請求項3】 AlNウイスカーを添加してなる請求
項1又は請求項2記載のガラス−窒化アルミニウム複合
材料。
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- 1992-01-29 CA CA002060239A patent/CA2060239C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-03 EP EP92101704A patent/EP0499865B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-03 DE DE69204319T patent/DE69204319T2/de not_active Expired - Fee Related
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