JPS582268A - 炭化珪素複合焼結体 - Google Patents
炭化珪素複合焼結体Info
- Publication number
- JPS582268A JPS582268A JP56098667A JP9866781A JPS582268A JP S582268 A JPS582268 A JP S582268A JP 56098667 A JP56098667 A JP 56098667A JP 9866781 A JP9866781 A JP 9866781A JP S582268 A JPS582268 A JP S582268A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sic
- sintered body
- semiconductor
- silicon carbide
- thermal conductivity
- Prior art date
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- Granted
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- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
本発明は炭化珪素複合焼結体に関し、より詳細には高熱
伝導性と電気絶縁性とが要求される半導体装基板等に好
適なセラミック材料ニ関する。
伝導性と電気絶縁性とが要求される半導体装基板等に好
適なセラミック材料ニ関する。
近年、エレクトロニクス部品の急速な技術革新により、
ＩＣ％ＬＳＩ をはじめとする半導体素子は高集積化
、高出力化が図られ、これに伴い、半導要求されている
。
ＩＣ％ＬＳＩ をはじめとする半導体素子は高集積化
、高出力化が図られ、これに伴い、半導要求されている
。
従来の半導体装基板材料としては、アルミナセラミック
が最も一般的であるが、熱伝導性の点で要求特性を充分
満足しているとは言えない。また、熱伝導度の大きいセ
ラミックとしてベリリアセラミックが知られているが、
ベリリウムやその化合物は極めて有害であるため、冑用
化が困−となっている。
が最も一般的であるが、熱伝導性の点で要求特性を充分
満足しているとは言えない。また、熱伝導度の大きいセ
ラミックとしてベリリアセラミックが知られているが、
ベリリウムやその化合物は極めて有害であるため、冑用
化が困−となっている。
本発明は、上記の事情に−み、電気絶縁性は一般の七う
ずツク材料と同１１度の特性を有し、且つ熱伝導度の大
きいセラ２ツク竺料を提供することを目的としている。
ずツク材料と同１１度の特性を有し、且つ熱伝導度の大
きいセラ２ツク竺料を提供することを目的としている。
炭化珪素（ＳｔＣ）の様な低抵抗物質を高抵抗物質で被
覆した組繊をもつセラきツクスは高電圧をかけると抵抗
が急に低下するので、この性質を利用してバリスター（
非オーム性抵抗素子）Ｗ−用いられている。炭化珪素バ
リスターは粒径１００ ｐ １１程度のＳｉＣ粒子に適
嶋な粘土質結合剤を混合し、加圧成形後、酸化雰囲気中
で焼結し、この焼結体に電極をつけること（より得られ
る。この炭化珪素バリスターの焼結体では、電圧非直線
係数（ａ）が３乃至７１ｉ度で、低電界強度での体積固
有抵抗は１０′Ω・−であり、絶縁性、セラミック材料
としては使用に供しない。更に結合剤として選択された
粘土質の熱伝導率（０，０２ｅａミレー８・６・℃以下
）しか示さず、強度面においても高々Ｓ−／−の抗折強
度しかなく、いずれの特性から見ても前述した半導体装
基板等の要求特性を満足し得ない。
覆した組繊をもつセラきツクスは高電圧をかけると抵抗
が急に低下するので、この性質を利用してバリスター（
非オーム性抵抗素子）Ｗ−用いられている。炭化珪素バ
リスターは粒径１００ ｐ １１程度のＳｉＣ粒子に適
嶋な粘土質結合剤を混合し、加圧成形後、酸化雰囲気中
で焼結し、この焼結体に電極をつけること（より得られ
る。この炭化珪素バリスターの焼結体では、電圧非直線
係数（ａ）が３乃至７１ｉ度で、低電界強度での体積固
有抵抗は１０′Ω・−であり、絶縁性、セラミック材料
としては使用に供しない。更に結合剤として選択された
粘土質の熱伝導率（０，０２ｅａミレー８・６・℃以下
）しか示さず、強度面においても高々Ｓ−／−の抗折強
度しかなく、いずれの特性から見ても前述した半導体装
基板等の要求特性を満足し得ない。
そこで、本発明者等は実験研究を重ねた結果、金属酸化
物ＩＣ特定のＳｉＣ粒子を分散し焼結した場合（、約ｏ
、１ ｃａｌ ／ａｓ・１Ｉ６１１・℃の熱伝導率、１
０ 乃至ｌＯΩ・１の体積固有抵抗を有する炭化珪素複
合焼結体が得られることを知見した。
物ＩＣ特定のＳｉＣ粒子を分散し焼結した場合（、約ｏ
、１ ｃａｌ ／ａｓ・１Ｉ６１１・℃の熱伝導率、１
０ 乃至ｌＯΩ・１の体積固有抵抗を有する炭化珪素複
合焼結体が得られることを知見した。
分散し焼結することにより、高抵抗化、高熱伝導化を達
成した。
成した。
本発明におけるｒｎｆｆｉ半導体Ｓ ｉｃＪとは、多数
キャリアが電子である半導体のＳｉＣであり、例えは真
性半導体５ｉｃｃｌｌｌｉｌ−期律表第ｖ１族元素をド
ーグすることりこより得られる。ＪＩＳ Ｒ６１１１−
０１７４（人造研削材）のＧＣグレードＳｉＣとして市
販されているものはＮ（窒素）がドープされているため
、ｎ型半導体ＳｉＣである。
キャリアが電子である半導体のＳｉＣであり、例えは真
性半導体５ｉｃｃｌｌｌｉｌ−期律表第ｖ１族元素をド
ーグすることりこより得られる。ＪＩＳ Ｒ６１１１−
０１７４（人造研削材）のＧＣグレードＳｉＣとして市
販されているものはＮ（窒素）がドープされているため
、ｎ型半導体ＳｉＣである。
また、「ｐ型半導体８ｉＣＪと１工、多数キャリアが正
孔である半導体のＳｉＣであり、例えば真性半導体Ｓｉ
Ｃな周期律Ｉｉ族元素を・ドープすること（より得られ
、市販のＣグレードＳｉＣはＡｔ（アルミニ撃 ラム）がドーグされているため、ｐｉｌ半導体ＳｉＣで
ある。
孔である半導体のＳｉＣであり、例えば真性半導体Ｓｉ
Ｃな周期律Ｉｉ族元素を・ドープすること（より得られ
、市販のＣグレードＳｉＣはＡｔ（アルミニ撃 ラム）がドーグされているため、ｐｉｌ半導体ＳｉＣで
ある。
本発明において使用するｍｓ１半導体ＳｉＣ及びｐ中
型半導体ＳｉＣ粒子は平均粒径が１０μ以下の微粒 □
や がよ＜、Ｓμ以下が最適である。このような微粒の使用
はＳｉＣと基質（金属酸化物）の界１Ｉ１１ｉｌＩｌが
増大し、その接触抵抗により高抵抗化が集塊されるもの
と推定される。なお、ＳｉＣ粒径が１０詐り大きくなる
と、焼結体の抗折強度も小さくなるため、本発明におい
ては好適ではない。
や がよ＜、Ｓμ以下が最適である。このような微粒の使用
はＳｉＣと基質（金属酸化物）の界１Ｉ１１ｉｌＩｌが
増大し、その接触抵抗により高抵抗化が集塊されるもの
と推定される。なお、ＳｉＣ粒径が１０詐り大きくなる
と、焼結体の抗折強度も小さくなるため、本発明におい
ては好適ではない。
ｎｉｌ半導体ＳｉＣとｐＨ半導体ＳｉＣの配合比はそれ
程厳密なものではないが、重量比でｌ：９乃至９：１の
範囲であればよく、田型半導体ＳｉＣ又はＰａ半導体Ｓ
ｉＣを単□独で用いると、１０ＬＯΩ・１以上の体積固
有抵抗が得られないため、本発明から除外される。
程厳密なものではないが、重量比でｌ：９乃至９：１の
範囲であればよく、田型半導体ＳｉＣ又はＰａ半導体Ｓ
ｉＣを単□独で用いると、１０ＬＯΩ・１以上の体積固
有抵抗が得られないため、本発明から除外される。
ｎ型半導体ＳｉＣとｐ側噂体ＳｉＣの両方を用いること
により高抵抗が得られる理由は、金属酸化物から成る基
質内部の一少体積内でｎ型半導体５ｉＣ８ｉＣ粒子間に
整流作用が起り、□ 全体として電荷の補償【よる−抵抗化力二図らｉる焼結
体基質として用いる金属酸化物としては、これ等の複合
物、 例えばフォルステライト（２ＭｇＯ−８ｉＯｚ）、スヒ
ジライト（２ＭｇＯ−２Ａ１２ 。これ等金属酸化物は８ｉＣ酸 化膜の５ｉｎｉと濡れ性が良く、基質とＳｉＣ粒子界面
いるため、熱の媒体であるフ ォノン粒子の散乱が起こりニ＜＜、且つ微粒の □、
ＳｉＣの体積分率が高いた め、高熱伝導性が得られるものと推定される。
により高抵抗が得られる理由は、金属酸化物から成る基
質内部の一少体積内でｎ型半導体５ｉＣ８ｉＣ粒子間に
整流作用が起り、□ 全体として電荷の補償【よる−抵抗化力二図らｉる焼結
体基質として用いる金属酸化物としては、これ等の複合
物、 例えばフォルステライト（２ＭｇＯ−８ｉＯｚ）、スヒ
ジライト（２ＭｇＯ−２Ａ１２ 。これ等金属酸化物は８ｉＣ酸 化膜の５ｉｎｉと濡れ性が良く、基質とＳｉＣ粒子界面
いるため、熱の媒体であるフ ォノン粒子の散乱が起こりニ＜＜、且つ微粒の □、
ＳｉＣの体積分率が高いた め、高熱伝導性が得られるものと推定される。
’ＳｉＣ粉末との配合比は、金属
酸化物が２０〜８０重門饅、好適に１工３０〜７０重量
金属酸化物の添加量が２０重重量 上り少ないと、ＳｉＣ粒子同志が接触ないし結合するこ
と１こより所望の高抵抗化が図れず、且つ低温による焼
結性が悪くなる。逆に金属酸化物が８０重量−を超える
と、Ｓｉ’Ｃとの複合化効果が期待されず、即ち熱伝導
率が極端に低下することになる。
金属酸化物の添加量が２０重重量 上り少ないと、ＳｉＣ粒子同志が接触ないし結合するこ
と１こより所望の高抵抗化が図れず、且つ低温による焼
結性が悪くなる。逆に金属酸化物が８０重量−を超える
と、Ｓｉ’Ｃとの複合化効果が期待されず、即ち熱伝導
率が極端に低下することになる。
従って、所望の体積固有抵抗、熱伝導率の値（応じて金
属酸化物の添加量を前述した一囲内で適宜選択する必要
がある。
属酸化物の添加量を前述した一囲内で適宜選択する必要
がある。
１４００℃〜２１００℃の１１１度に約２時間保持する
ことにより行われる。
ことにより行われる。
本発明の炭化珪素複合焼結体によれば、熱伝導率、電気
絶縁性が良好であり、且つアルミナセラミックと同等の
抗折強度を有しているため、半導体装基板の材料として
有用される。
絶縁性が良好であり、且つアルミナセラミックと同等の
抗折強度を有しているため、半導体装基板の材料として
有用される。
以下、本発明の実施例について説明する。
（’ｊｌ施例 １）
ＪＩＳ Ｒ６１１１−１９７４（人造研削材）のＧＣグ
レード相当品（不二見研摩材株式会社製φ３０００のｎ
ｌｉ半導体ＳｉＣ）と同ＪＩＳのＣグレード相鳴品（不
二見研摩材株式会社製φ５ｏｏｏのｐＨ半導体５ｉｎ）
を表１に示す配合比で混合した平均粒径５μ麿のＳ
ｉＣ粉末を調製した。
レード相当品（不二見研摩材株式会社製φ３０００のｎ
ｌｉ半導体ＳｉＣ）と同ＪＩＳのＣグレード相鳴品（不
二見研摩材株式会社製φ５ｏｏｏのｐＨ半導体５ｉｎ）
を表１に示す配合比で混合した平均粒径５μ麿のＳ
ｉＣ粉末を調製した。
次いで、このＳｉＣ粉末７０重量−とＭｇ０（−ｖクネ
シア）又は合成コージライ） （２Ｍｇ０・２ムｌ ｚ
Ｏａｓｓｉ０２） ａｏ型重量を混合し、この混合粉末
【成形用結合剤としてパラフィンワックス６重量％添加
し、更（溶媒としてアセトンを添加した後、充分混合攪
拌した。次いで、この混合物からアセトンを蒸発させ、
得られた乾燥粉末を８０メツシユ・パスさせて成薯用の
粉末を得た。次に、この成形用粉末をｘ＊／ｄの成形圧
で加圧成形した俵、この成形体を大気圧のアルゴン雰囲
気中にて１４００℃〜１８００℃で２時間焼成し焼結体
試料を得た。
シア）又は合成コージライ） （２Ｍｇ０・２ムｌ ｚ
Ｏａｓｓｉ０２） ａｏ型重量を混合し、この混合粉末
【成形用結合剤としてパラフィンワックス６重量％添加
し、更（溶媒としてアセトンを添加した後、充分混合攪
拌した。次いで、この混合物からアセトンを蒸発させ、
得られた乾燥粉末を８０メツシユ・パスさせて成薯用の
粉末を得た。次に、この成形用粉末をｘ＊／ｄの成形圧
で加圧成形した俵、この成形体を大気圧のアルゴン雰囲
気中にて１４００℃〜１８００℃で２時間焼成し焼結体
試料を得た。
この焼結体試料をＪＩＳ Ｃ２１４１（電気絶縁用セラ
ミック材料試験方法）Ｃ規定された試験片の形状に研削
し、同ＪＩＳ Ｉｃ規定された方法で体積固有抵抗、熱
伝導率を調定した。
ミック材料試験方法）Ｃ規定された試験片の形状に研削
し、同ＪＩＳ Ｉｃ規定された方法で体積固有抵抗、熱
伝導率を調定した。
この結果を表１ｔｃ示す。
なお、体積固有抵抗、熱伝導率の良好な試料【ついては
、別途に抗折強度（３点曲げ法による）測定用試料を作
製し、その室温強度を調定し、この結果も合わせて表１
ｃ示す。
、別途に抗折強度（３点曲げ法による）測定用試料を作
製し、その室温強度を調定し、この結果も合わせて表１
ｃ示す。
焼結体を作製した。これ等の焼結体の特性は表層（示す
とおりである。
とおりである。
我−
表一から明らかなように、金属酸化物の添加量が２０重
量−以下では高抵抗が達成されず、８０重量−以上では
熱伝導率が悪化する傾向が認められる。
量−以下では高抵抗が達成されず、８０重量−以上では
熱伝導率が悪化する傾向が認められる。
従って高抵抗性、高熱＝導性のためには、金属酸化物の
添加量は２Ｇ −８０重量−１好適には３０〜７０重量
−であることが判った。
添加量は２Ｇ −８０重量−１好適には３０〜７０重量
−であることが判った。
特許出願人
京都セラミック株式会社
代表者稲盛和夫
Claims (1)
- 金属酸化物を基質とし、ｎＩＩ半導体８ｉＣとｐ蓋半導
体ＳｉＣ黴粒を分散含有せしめて成る炭化珪素複合焼結
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56098667A JPS582268A (ja) | 1981-06-24 | 1981-06-24 | 炭化珪素複合焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56098667A JPS582268A (ja) | 1981-06-24 | 1981-06-24 | 炭化珪素複合焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS582268A true JPS582268A (ja) | 1983-01-07 |
| JPS612622B2 JPS612622B2 (ja) | 1986-01-27 |
Family
ID=14225859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56098667A Granted JPS582268A (ja) | 1981-06-24 | 1981-06-24 | 炭化珪素複合焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS582268A (ja) |
-
1981
- 1981-06-24 JP JP56098667A patent/JPS582268A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS612622B2 (ja) | 1986-01-27 |
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