JPH11157936A - 窒化アルミニウム−窒化ホウ素複合セラミックス及びその製造方法 - Google Patents

窒化アルミニウム−窒化ホウ素複合セラミックス及びその製造方法

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JPH11157936A
JPH11157936A JP9340668A JP34066897A JPH11157936A JP H11157936 A JPH11157936 A JP H11157936A JP 9340668 A JP9340668 A JP 9340668A JP 34066897 A JP34066897 A JP 34066897A JP H11157936 A JPH11157936 A JP H11157936A
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JP
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aluminum nitride
less
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boron nitride
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JP9340668A
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Takaaki Nagao
貴章 長尾
Toshihiko Shindo
敏彦 進藤
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass

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  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 酸素含有量が1重量%以下で比表面積が
3m2 /g以下の窒化アルミニウム粉末と、酸素含有量
が1重量%以下で比表面積が3m2 /g以下の窒化ホウ
素粉末との混合物の焼結体からなる窒化アルミニウム−
窒化ホウ素複合セラミックス。 【効果】 本発明の窒化アルミニウム−窒化ホウ素複合
セラミックスは、優れた熱伝導率と電気特性とを兼ね備
え、加工性にも優れているもので、高周波用プリント配
線基板等の材料として好適である。また、本発明の製造
方法によれば、上記の優れた特性を有する窒化アルミニ
ウム−窒化ホウ素複合セラミックスを簡単な工程で工業
的に有利に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高熱伝導率、低誘
導率、易加工性を併せ持ち、高周波用プリント配線基板
等の材料として好適な窒化アルミニウム−窒化ホウ素複
合セラミックス及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
高周波用プリント配線基板等の材料には、セラミックス
基板が多く用いられているが、従来のセラミックス基板
では、機械加工性が悪く、薄板や微小孔の加工は非常に
困難であり、より機械加工性、熱放散性、電気特性のよ
いセラミックス基板の開発が試みられている。
【0003】一方、従来、窒化アルミニウムと窒化ホウ
素の複合セラミックスは、窒化ホウ素の機械加工性、耐
熱衝撃性、電気絶縁性と窒化アルミニウムの機械的強
度、高熱伝導性との両方の特性を併せ持つセラミックス
として様々な材料に用いられており、配線基板等の材料
としても有効なものとして注目されている。
【0004】更に、近年、上記したような配線基板等の
材料として、より高特性のセラミックス材料が要求され
始めていることから、複合セラミックスの熱伝導率を高
めるため、原料に焼結助剤を添加して焼結製造すること
が行われており、通常、焼結助剤としては、Y23等の
酸化物が用いられている。
【0005】しかしながら、複合セラミックスは、これ
ら酸化物が焼結体中に残存すると、誘電率が増加して電
気特性悪化の原因となり、また、反対に誘電率を低くす
るために助剤量を減らすと、焼結不良や熱伝導率低下の
原因となる。このため、熱伝導性と電気特性との両方の
特性を併せ持つ複合セラミックスを製造することは、非
常に困難であるのが現状であった。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、優れた熱伝導率と電気特性とを兼ね備え、しかも加
工性にも優れた窒化アルミニウム−窒化ホウ素複合セラ
ミックス及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、酸素含有量が1重量%以下、比表面積が3m2 /g
以下で、好ましくは平均粒子径が2μm以下の窒化アル
ミニウム粉末と、酸素含有量が1重量%以下、好ましく
は0.3重量%以下で比表面積が3m2 /g以下の窒化
ホウ素粉末と、焼結助剤とを好ましくは窒化アルミニウ
ムの含有量が70〜90重量%となるように混合し、成
形した後、窒素雰囲気下で定圧又は加圧下で焼成するこ
とにより得られる窒化アルミニウム−窒化ホウ素複合セ
ラミックスが、焼結助剤を通常より少ない量で添加して
も熱伝導率が70W/m・K以上という高い熱伝導率が
得られる上、優れた電気特性を兼ね備え、しかも加工性
にも優れていることを見出し、本発明をなすに至った。
【0008】この場合、従来のセラミックス基板は機械
加工性が悪く、薄板や微小孔の加工は非常に困難であっ
たが、本発明の窒化アルミニウム−窒化ホウ素複合体
は、機械加工性に優れており、上記微細加工が可能であ
る。
【0009】また、複合セラミックスにおいて、焼結助
剤はその電気特性に大きく影響するもので、この焼結助
剤の添加量は、原料に含まれる酸素含有量に依存し、酸
素含有量が多くなるほど焼結助剤の添加量を多くする必
要があるが、本発明の複合セラミックスでは、原料の窒
化アルミニウムの酸素含有量が非常に低いことから、焼
結助剤の添加量を非常に少なくすることができ、このた
め電気特性低下を防止し得、かつ高熱伝導率を得ること
ができる。
【0010】更に、本発明の複合セラミックスは、窒化
アルミニウムと窒化ホウ素の配合比に応じて熱伝導率、
加工性等の物性が変化するが、窒化アルミニウムの含有
量を70〜95重量%とすると、とりわけ熱伝導率、電
気特性、機械加工性の良い複合セラミックスを製造する
ことができるものである。
【0011】従って、本発明は、酸素含有量が1重量%
以下で比表面積が3m2 /g以下の窒化アルミニウム粉
末と、酸素含有量が1重量%以下で比表面積が3m2
g以下の窒化ホウ素粉末との混合物の焼結体からなる窒
化アルミニウム−窒化ホウ素複合セラミックス、及び、
酸素含有量が1重量%以下で比表面積が3m2 /g以下
の窒化アルミニウム粉末と、酸素含有量が1重量%以下
で比表面積が3m2 /g以下の窒化ホウ素粉末と、焼結
助剤とを混合し、成形した後、窒素雰囲気下で定圧又は
加圧下で焼成することを特徴とする窒化アルミニウム−
窒化ホウ素複合セラミックスの製造方法を提供する。
【0012】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の窒化アルミニウム−窒化ホウ素複合セラミ
ックスは、酸素含有量が1重量%以下で比表面積が3m
2 /g以下の窒化アルミニウム粉末と、同様に酸素含有
量が1重量%以下で比表面積が3m2 /g以下の窒化ホ
ウ素粉末とを主成分としてなるものである。
【0013】ここで、窒化アルミニウム粉末は、酸素含
有量が1重量%以下、好ましくは0.5重量%以下であ
り、酸素含有量が1重量%を超えると、焼結助剤の添加
量を増やさなければならず、そのため複合セラミックス
の電気特性が低下する。
【0014】上記窒化アルミニウム粉末の比表面積は3
2 /g以下、好ましくは2m2 /g以下であり、比表面
積が3m2 /gを超えると熱伝導率が低下する。
【0015】また、窒化アルミニウムの平均粒子径は2
μm以下であることが好ましく、2μmを超えると成形
体の密度が低下し、熱伝導率が低下するおそれがある。
【0016】一方、窒化ホウ素粉末としても、上記と同
様の理由から酸素含有量が1重量%以下のものを使用す
る。この場合、酸素含有量が0.3重量%以下であるこ
とが好ましい。
【0017】また、窒化ホウ素粉末としては、比表面積
が3m2 /g以下、特に2m2 /g以下のものが使用さ
れ、比表面積が3m2 /gを超えると熱伝導率が低下す
る。
【0018】本発明の窒化アルミニウム−窒化ホウ素複
合セラミックスは、酸素含有量が1重量%以下、比表面
積が3m2 /g以下である窒化アルミニウム粉末と、同
様の窒化ホウ素粉末とを混合し、得られた混合物に焼結
助剤を添加し、成形、焼成することにより製造すること
ができる。
【0019】この場合、原料の窒化アルミニウム粉末と
窒化ホウ素粉末の使用量は、窒化アルミニウム粉末の含
有量が全原料の70〜95重量%、特に85〜90重量
%となるような割合で混合することが好ましく、この範
囲で混合することで、熱伝導率、電気特性、機械加工性
の良い複合セラミックスを製造することができる。窒化
アルミニウムの含有量が70重量%未満では、熱伝導率
が低下してしまう場合があり、95重量%より多いと機
械加工性が低下する場合がある。
【0020】また、焼結助剤について特に限定はなく、
23、B23、CaO等を使用することができる。
【0021】本発明では、原料に含まれる酸素含有量が
非常に低いので、焼結助剤の添加量を少なくすることが
でき、焼結助剤の添加量は、窒化アルミニウム粉末と窒
化ホウ素粉末の混合物100重量部に対して3重量部以
下、場合によっては1重量部以下とすることができ、3
重量部より多く添加すると、電気特性が低下してしまう
場合がある。
【0022】上記製造方法において、原料の混合方法等
については特に限定はなく、ボールミル等で混合すれば
よいが、分散性を向上するためには、湿式混合が最も効
果的である。なお、この湿式混合の場合、原料に窒化ア
ルミニウムを用いるので、エタノール等のアルコールを
溶媒として用いて湿式混合するのがより好適である。ま
た、湿式混合した場合には、原料を乾燥させる工程が必
要となるが、乾燥方法についても特に限定はない。
【0023】得られた混合粉末は、金型プレス等の方法
で成形し、1700〜2000℃で窒素雰囲気下で定圧
又は加圧下で焼成することが望ましい。焼成温度が17
00℃未満では、焼結不良となる場合があり、また、2
000℃を超えると原料の分解又は窒化アルミニウムの
粒成長が起こり物性の低下を招いてしまう場合がある。
【0024】このような方法により製造される窒化アル
ミニウム−窒化ホウ素複合セラミックスは、原料にそれ
ぞれ酸素含有量が1重量%以下、比表面積が3m2 /g
以下の窒化アルミニウム粉末及び窒化ホウ素粉末を用い
ることで、熱伝導率が70W/m・K以上、特に80W
/m・K以上となり得るもので、優れた熱伝導率を有す
る。
【0025】
【発明の効果】本発明の窒化アルミニウム−窒化ホウ素
複合セラミックスは、優れた熱伝導率と電気特性とを兼
ね備え、加工性にも優れているもので、高周波用プリン
ト配線基板等の材料として好適である。また、本発明の
製造方法によれば、上記の優れた特性を有する窒化アル
ミニウム−窒化ホウ素複合セラミックスを簡単な工程で
工業的に有利に製造することができる。
【0026】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。なお、各例中の部は重量部、%は重量%で
ある。
【0027】〔実施例1〕酸素含有量0.35%、比表
面積2.0m2 /gの窒化アルミニウム88部と、酸素
含有量0.27%、比表面積2.2m2 /gの窒化ホウ
素12部、焼結助剤としてY23を1部をボールミルに
てエタノール中で湿式混合し、得られたスラリーをスプ
レードライヤーにて乾燥した。得られた混合粉末を金型
プレスにて100×100×20mmの大きさに成形し
たものを窒素雰囲気中で1900℃の温度で焼成し、複
合セラミックスを製造した。
【0028】〔実施例2〕酸素含有量0.9%、比表面
積2.7m2 /gの窒化アルミニウム88部と、酸素含
有量0.27%、比表面積2.2m2 /gの窒化ホウ素
12部、焼結助剤としてY23を1部用いる以外は実施
例1と同様にして複合セラミックスを製造した。
【0029】〔実施例3〕酸素含有量0.35%、比表
面積2.0m2 /gの窒化アルミニウム70.0部と、
酸素含有量0.27%、比表面積2.2m2 /gの窒化
ホウ素30.0部、焼結助剤としてY23を1部用いる
以外は実施例1と同様にして複合セラミックスを製造し
た。
【0030】〔比較例1〕酸素含有量0.35%、比表
面積2.0m2 /gの窒化アルミニウム98.0部と、
酸素含有量0.27%、比表面積2.2m2 /gの窒化
ホウ素2.0部、焼結助剤としてY23を1部用いる以
外は実施例1と同様にして複合セラミックスを製造し
た。
【0031】〔比較例2〕酸素含有量1.25%、比表
面積4.5m2 /g、平均粒子径1.3μmの窒化アル
ミニウム88部と、酸素含有量0.27%、比表面積
2.2m2 /gの窒化ホウ素12部、焼結助剤としてY2
3を1部用いる以外は実施例1と同様にして複合セラ
ミックスを製造した。
【0032】〔比較例3〕酸素含有量0.45%、比表
面積1.0m2 /g、平均粒子径6.5μmの窒化アル
ミニウム70.0部と、酸素含有量0.27%、比表面
積2.2m2 /gの窒化ホウ素12部、焼結助剤として
23を1部用いる以外は実施例1と同様にして複合セ
ラミックスを製造した。
【0033】〔比較例4〕酸素含有量0.35%、比表
面積2.0m2 /g、平均粒子径1.6μmの窒化アル
ミニウム88部と、酸素含有量1.80%、比表面積8
0m2 /gの窒化ホウ素12部、焼結助剤としてY23
を1部用いる以外は実施例1と同様にして複合セラミッ
クスを製造した。
【0034】〔比較例5〕酸素含有量0.35%、比表
面積2.0m2 /g、平均粒子径1.6μmの窒化アル
ミニウム60部と、酸素含有量0.27%、比表面積
2.2m2 /gの窒化ホウ素40部、焼結助剤としてY2
3を1部用いる以外は実施例1と同様にして複合セラ
ミックスを製造した。
【0035】上記実施例及び比較例で得られた複合セラ
ミックスの物性値を表1に示す。
【0036】表1の結果より、本発明の窒化アルミニウ
ム−窒化ホウ素複合セラミックスは、高熱伝導率で電気
特性に優れ、加工性にも優れていることがわかった。
【0037】
【表1】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素含有量が1重量%以下で比表面積が
    3m2 /g以下の窒化アルミニウム粉末と、酸素含有量
    が1重量%以下で比表面積が3m2 /g以下の窒化ホウ
    素粉末との混合物の焼結体からなる窒化アルミニウム−
    窒化ホウ素複合セラミックス。
  2. 【請求項2】 前記窒化アルミニウム粉末の平均粒子径
    が2μm以下であり、前記窒化ホウ素粉末の酸素含有量
    が0.3重量%以下である請求項1記載のセラミック
    ス。
  3. 【請求項3】 熱伝導率が70W/m・K以上である請
    求項1又は2記載の窒化アルミニウム−窒化ホウ素複合
    セラミックス。
  4. 【請求項4】 窒化アルミニウムの含有量が70〜95
    重量%である請求項1、2又は3記載のセラミックス。
  5. 【請求項5】 酸素含有量が1重量%以下で比表面積が
    3m2 /g以下の窒化アルミニウム粉末と、酸素含有量
    が1重量%以下で比表面積が3m2 /g以下の窒化ホウ
    素粉末と、焼結助剤とを混合し、成形した後、窒素雰囲
    気下で定圧又は加圧下で焼成することを特徴とする窒化
    アルミニウム−窒化ホウ素複合セラミックスの製造方
    法。
  6. 【請求項6】 前記窒化アルミニウム粉末の平均粒子径
    が2μm以下であり、前記窒化ホウ素粉末の酸素含有量
    が0.3重量%以下である請求項5記載のセラミックス
    の製造方法。
JP9340668A 1997-11-26 1997-11-26 窒化アルミニウム−窒化ホウ素複合セラミックス及びその製造方法 Pending JPH11157936A (ja)

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Cited By (4)

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