JPH06249580A - 高温焼成用敷板，その製法，及び高温焼成用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温で且つ熱応力に関しても耐え得る焼成用
敷板，その製法，及び焼成用治具を提供すること。 【構成】 高温焼成用敷板は，被焼成物を載置して１５
００℃以上の高温領域において焼成するためのＷ板であ
って，前記Ｗ板は，平坦度が板の全長に対して５０μｍ
以下の特性であり，且つＲmax ＝１０〜８０μｍ表面の
粗さを有する。この高温焼成用敷板を製造するには，熱
間圧延後，平面研磨し，さらにその後，表面の粗さがＲ
max ＝１０〜８０μｍとなるようにブラスト処理を施し
たＷ板を１５００〜１８００℃の温度範囲で熱処理す
る。高温焼成用治具は，この高温焼成用敷板であるＷ敷
板２をカーボン板１又はＷ台板上に載置したものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，高温焼成用敷板に関
し，詳しくは，ＩＣパッケージ用のヒートシンク材料焼
成用の高温焼成用敷板，その製法及び高温焼成用治具に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，希土類マグネット焼成用敷板とし
ては，ＳＵＳあるいはモリブデン又はモリブデン合金か
らなる板材料（以下，単にＭｏ板と呼ぶ）が使用されて
いる。

【０００３】一方，希土類マグネットよりも焼成温度が
高いセラミックパッケージの焼成用基板としては，アル
ミナ板やＭｏ板が一般的に使われている。

【０００４】ところで，最近ヒートシンク材として窒化
アルミニウム｛Ａｌ（エル）Ｎ｝材が多く用いられる様
になってきた。ところが，Ａｌ（エル）Ｎ材の焼成温度
は，前記したセラミックパッケージの焼成温度よりも実
に高く実質的には，１９００℃〜２０００℃の高温領域
が適用されている。

【０００５】この高温領域において使用される焼成用敷
板材料としては，安定に使用できる材料が極めて限られ
ており，カーボン（Ｃ）厚板が主として用いられてい
る。

【０００６】このヒートシンクＡｌ（エル）Ｎ材の焼成
は，一般的に次のように行われている。

【０００７】図５は従来のＡｌ（エル）Ｎ材を焼成する
焼成用治具を示す斜視図である。図５で示すように，焼
成するＡｌ（エル）Ｎプレス体３をカーボン厚板１の上
に載せ，このカーボン厚板１ごとに加熱炉（焼成炉）に
入れ，１９００〜２０００℃に加熱することによって製
造している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の高温焼成用敷
板，例えば，カーボン厚板をＡｌ（エル）Ｎ材焼成用敷
板として使用すると次のような大きな問題がある。

【０００９】即ち，Ａｌ（エル）Ｎプレス体をカーボン
板の上に載せて加熱する為に，Ａｌ（エル）Ｎ材とカー
ボン厚板との接触界面でＡｌ（エル）Ｎの炭化反応が発
生し，加熱（焼成）が終わったＡｌ（エル）Ｎ板に炭化
層が形成される。

【００１０】この炭化層は，Ａｌ（エル）Ｎ焼成板材の
品質に関して次のような弊害を与える事となる。（イ）
表面が変色する，（ロ）焼成材の変形，例えば，反り等
が発生する，（ハ）Ａｌ（エル）Ｎ板の加工性，例え
ば，段付け研磨作業効率等を悪くする，（ニ）Ａｌ（エ
ル）Ｎ焼成板が敷板表面に溶着する。

【００１１】上記したように，焼成用敷板の材料として
カーボン厚板等では，実質上使用不可能であり，これに
代わる材料の開発が望まれている。

【００１２】そこで，本発明の技術的課題は，上記した
欠点（イ）乃至（ニ）が発生せず，高温で且つ熱応力に
関しても絶え得る焼成用敷板，その製法，及び焼成用治
具を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，被焼成
物を載置して１５００℃以上の高温領域において焼成す
るためのＷ板であって，前記Ｗ板は，平坦度が板の全長
に対して５０μｍ以下の特性であり，且つＲmax ＝１０
〜８０μｍ表面の粗さを有することを特徴とする高温焼
成用敷板が得られる。

【００１４】また，本発明によれば，前記高温焼成用敷
板と，前記高温焼成用敷板に面接触して支持するＷ厚板
又はＣ厚板上に載置したことを特徴とする高温焼成用治
具が得られる。

【００１５】更に，本発明によれば，熱間圧延後，表面
の粗さがＲmax ＝１０〜８０μｍとなるように研削加工
したＷ板を１５００〜１８００℃の温度範囲で熱処理す
ることを特徴とする高温焼成用敷板の製造方法が得られ
る。

【００１６】即ち，本発明者らは，Ａｌ（エル）Ｎ焼成
用敷板として，カーボン板の代替えとなる材料を検討し
て，材質としてタングステン又はタングステン合金から
なる板材（以下，Ｗ板と呼ぶ）を選定し，本発明をなす
に至ったものである。Ｗ板を選定した理由は，次の通り
である。カーボンの代替え材料として用いるためには，
１９００℃〜２０００℃に加熱しても溶融しないこと，
焼成物のＡｌ（エル）Ｎと化学反応を発生しないこと，
及び高温での強度があること等が要求される。

【００１７】これらの要求を満たす材料としては，Ｗ又
はＷ合金からなるＷ板が最適であるからである。

【００１８】また，本発明では，焼成物のＡｌ（エル）
Ｎと焼成用敷板との化学反応及び溶着反応を防止する
為，Ｗ板からなる焼成用敷板の表面を粗くし，ある一定
の表面の粗さを形成した。その理由は，次の通りであ
る。

【００１９】一般的に，Ｗ板は，熱間圧延加工により得
られるが，圧延上がりの状態では，Ｗ板の粗さが細か
い。従って，圧延上りの面の状態で焼成用の基板として
使用した場合の焼成物のＡｌ（エル）ＮとＷ板と（軽
度）の溶着反応（くっつき反応）が発生する。この溶着
反応を防止するために，圧延加工後，Ｗ板の表面の粗さ
を粗くする処理を施したところ，この溶着反応が発生し
なかったからである。

【００２０】また，本発明では，Ａｌ（エル）Ｎ焼成物
の平坦度を極力小さくするために，焼成用敷板であるＷ
板の平坦度を，製造プロセスを変更することによって良
好な状態とした。

【００２１】一般的には，Ｗ板は，通常熱間圧延により
製造されるが，圧延上がりの板は圧延中に発生するウェ
ーブとか，板の伸び方が板幅方向では均一でないことに
よる反りを有しており，圧延後のレベラー矯正を施して
も，平坦度の良好な板が得られない。また，熱間圧延上
りの板は，圧延中にワークロール表面の凸凹により形成
される表面凸凹とが，Ｗの酸化物の表面に付着による窪
みとが形成されており，表面状態も決して良くない。従
って，この様なＷ板の平坦度を改善する為に，本発明で
は，次のような処理を行う。

【００２２】第１の処理として，熱間圧延上のＷ板の表
面を，機会研磨より，片面板厚で０．２〜０．２５mm研
削除去し，Ｗ板表面の平坦度を改善した。

【００２３】次に，第２の処理として，この板は，温度
１５００〜１８００℃の高温熱処理を施すことにより，
圧延中あるいは研磨加工中に蓄積された歪を取り除くと
同時に，熱処理方法を工夫することにより，Ｗ板の平坦
度を板の全長に対して５０μｍ以下と改善した。

【００２４】この高温熱処理は，また，実際に焼成用敷
板として使用した際に発生する反り変形に対しても，そ
の発生量を抑止する効果としても大きい。

【００２５】

【実施例】以下，本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２６】図１は本発明の第１実施例に係るＡｌ（エ
ル）Ｎ焼成用治具を示す斜視図である。図１に示すよう
に，焼成用治具は，カーボン厚板１と，このカーボン厚
板１面上に置かれたこのカーボン厚板１よりの薄く且つ
小さなＷ敷板２とを備えている。このＷ敷板２は，その
上にＡｌ（エル）Ｎプレス体３が置かれ焼成用敷板とし
て使用される。このＷ敷板２は，約３００mm平方を最大
寸法とする。というのは，これ以上の寸法であると，平
坦度を板全長に対して５０μｍ以下にすることができな
いからである。

【００２７】次に，第１実施例のＡｌ（エル）Ｎ焼成用
治具に用いる焼成用敷板の製造方法について説明する。
粉末冶金法で得られたＷ焼結体を１パス当り，５〜１０
％の減少率で，熱間圧延加工によって，表面の粗さが細
かな３００mm平方の圧延板を作製した。

【００２８】次に熱間圧延上りのＷ板をレベラー矯正・
ＡＮＮ処理後，平面研磨機を用いて片面０．２〜１．２
５mm研磨除去し，機械仕上げ面とした。

【００２９】一般的に，機械研磨仕上げを実施すると板
の平坦度は改善されるが，板厚さが約３mm以下になると
板全体の持っている剛性が低下しかつＷ板自体の剛性が
高い為，実質的に困難な問題を含んでいる。即ち，反り
成分を有する板を研磨する場合においてであるが，この
板を平面研磨機のテーブルに取り付ける際に，平面研磨
機の固定部から加わる機械的な力によってこの板の反り
成分が解消されたように見える。しかし，平面研磨が終
了して研磨機の固定部を外して板をテーブルから取り除
くと，この反り成分が研磨以前のように復元するとの問
題があり，ここで問題にしているレベルの平坦度の板を
機械仕上げのみで仕上げる事は難しい。

【００３０】尚，Ａｌ（エル）Ｎ焼結体の反り成分に影
響を及ぼす要因は，加熱及び冷却のスピードあるいは，
加熱時の温度分布むら等の他の要因も勿論あるが，これ
らの基本的な初期条件が守られた場合に，最後に反り品
質に大きな影響を及ぼす要因は，焼成基板の反りであ
る。

【００３１】図２は本発明の第２実施例に係るＡｌ（エ
ル）Ｎ焼成用治具を示す図である。図２に示すように，
焼成用治具は，Ｗ台板１０と，このＷ台板１０面上に置
かれたＷ台板１０よりも小さなＷ敷板２とを備えてい
る。

【００３２】第２実施例に係るＷ敷板２は，第１実施例
に係るＷ敷板２と同様なものである。ここで，Ｗ台板１
０とＷ敷板２との相違は，通常のＷ台板１０の上には，
焼成するＡｌ（エル）Ｎプレス体を数枚〜数１０枚載せ
て焼成するため，Ｗ台板１０は，比較的厚い板厚を選定
し，Ｗ敷板２は第１Ｗ板と比較して１／５以下の薄い板
厚を選定したことである。

【００３３】次に，本発明の実施例に係る焼成用治具の
Ｗ敷板の効果を確かめるために，次の試験を行った。

【００３４】図１及び図２に示す２種類の治具を用意
し，それに使用するＷ敷板２の平坦度に関して市販のＷ
板を使用した場合（比較例）と，本発明の実施例に係る
平坦度を全長に対して５０μｍ以下と改善したＷ板の２
種類を用いて，焼成実験を実施し，得られたＡｌ（エ
ル）Ｎ焼成体の平坦度の状況を調べた。ここで，平坦度
の測定は，図３で示すように焼結体３´の対角線４，５
上を表面粗さ計を使用して，形状測定し，その数値を平
坦度とした。その測定結果を下記の表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】上記の表１で示すように，本発明の実施例
によるものは，比較例に比べて焼成体の平坦度が優れて
いることがわかる。次に，実施例２で使用した治具を用
い，Ｗ敷板２の表面粗さと溶着発生率との関係を調べ
た。その結果を，図４に示す。図４から，表面の粗さが
粗いほど，溶着の発生率も小さくなることが判る。

【００３７】

【発明の効果】以上，説明したように，本発明によれ
ば，平坦度の良いＷ板を焼成用基板として使用すること
により，平坦度（反り）が良い事，又焼成用基板材料と
の化学反応層がない品質の良いＡｌ（エル）Ｎ焼結体を
製造することが可能になった。

【００３８】また，本発明によれば，研削処理したＷ板
を焼成用敷板として使用することにより，敷板とＡｌ
（エル）Ｎ焼成体との溶着反応が激減し，Ａｌ（エル）
Ｎ焼成体の製造歩留りが大幅にアップした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る焼成用敷板を示す図
である。

【図２】本発明の第２実施例に係る焼成用敷板を示す図
である。

【図３】Ｗ板の平坦度測定方法を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施例に係るＷ敷板の表面粗さとＡｌ
（エル）Ｎ及びＷ敷板の溶着発生率との関係を示す図で
ある。

【図５】従来例に係る焼成用治具を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ カーボン厚板 ２ Ｗ敷板 ３ Ａｌ（エル）Ｎプレス体 ３´ 焼結体 １０ Ｗ台板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被焼成物を載置して１５００℃以上の高
   温領域において焼成するためのＷ板であって，前記Ｗ板
   は，平坦度が板の全長に対して５０μｍ以下の特性であ
   り，且つＲmax ＝１０〜８０μｍ表面の粗さを有するこ
   とを特徴とする高温焼成用敷板。
2. 【請求項２】 熱間圧延後，表面の粗さがＲmax ＝１０
   〜８０μｍとなるように研削加工を施したＷ板を１５０
   ０〜１８００℃の温度範囲で熱処理することを特徴とす
   る高温焼成用敷板の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の高温焼成用敷板をＷ厚板
   又はＣ厚板上に載置したことを特徴とする高温焼成用治
   具。