JPS59111978A - 電気絶縁性放熱基板材料 - Google Patents
電気絶縁性放熱基板材料Info
- Publication number
- JPS59111978A JPS59111978A JP57219263A JP21926382A JPS59111978A JP S59111978 A JPS59111978 A JP S59111978A JP 57219263 A JP57219263 A JP 57219263A JP 21926382 A JP21926382 A JP 21926382A JP S59111978 A JPS59111978 A JP S59111978A
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- Japan
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- board material
- electrically insulative
- substrate board
- powder
- sic
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- Pending
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- Ceramic Products (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は高熱伝導率及び高電気抵抗率を有するＳｉＣ系
焼結体からなる電気絶縁性放熱基板材料に関する。
焼結体からなる電気絶縁性放熱基板材料に関する。
近年、半導体工業の進歩は目ざましく、大規模集積回路
等に使用される絶縁基板には半導体チップ等の回路構成
要素がますます高密度に形成されるようになってきた。
等に使用される絶縁基板には半導体チップ等の回路構成
要素がますます高密度に形成されるようになってきた。
更に大容量小型化に対する要請も大きくなり、使用する
絶縁性基板への熱流入量が大幅に増加して熱放散性の良
好な材料が要求されるようになってきた。
絶縁性基板への熱流入量が大幅に増加して熱放散性の良
好な材料が要求されるようになってきた。
従来、絶縁基板材料としては主としてＡ＃２０３磁器が
、また特に熱放散性を必要とする場合にはＢｅＯ系磁器
が使用されている。
、また特に熱放散性を必要とする場合にはＢｅＯ系磁器
が使用されている。
しかし、ＡＡｉｚＯ３Ａｌ２Ｏ３系基板が向上するにつ
れ、熱放散性の面で限界に達した。一方、ＢｅＯ系基板
基板の製造過程で取扱うＢｅＯの有害性のため現在国内
では全く生産されていない。このため、より熱放散性の
良好で、しかも有害物質を使用しない絶縁基板材料の開
発が要請されるようになってきている。
れ、熱放散性の面で限界に達した。一方、ＢｅＯ系基板
基板の製造過程で取扱うＢｅＯの有害性のため現在国内
では全く生産されていない。このため、より熱放散性の
良好で、しかも有害物質を使用しない絶縁基板材料の開
発が要請されるようになってきている。
ところで、ＳｉＣは単結晶では約４９０ Ｗ／ｍＫの高
い熱伝導率も得られ、銅（３８５ｗ／ｒｎＫ ）＊銀（
４２０Ｗ／ｍＫ）、金（３１０Ｗ／ｍＫ）を始めとする
金属よりも良好な熱放散性を有する。また、ＳｉＣは通
常の焼結体でも４０〜１２０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を示す
ものもち４）、ＡＡ！ｚｏ３系磁器の約３倍以上の熱放
散性を有する。艷に、 ５ｉＣＯ熱膨張係数は約４Ｘ１
０−６であり 、Ａｌ２Ｏ３系あるいはＢｅＯ系磁器の
熱膨張係数（約６Ｘ１０ ／’Ｏ）よシも小さく、Ｓ
ｉＯ熱膨張係数（３，３Ｘ ｌ Ｏ””／’Ｏよりも小
さく、Ｓｉの熱膨張係数（３，３Ｘ １０−６／’Ｏ）
に近いので半導体チップとの整合性もよい。したがって
、電気絶縁性の良好なＳｉＣ系磁器が開発されると大規
模集積回路等の電気絶縁性放熱基板材料として極めて有
用である。
い熱伝導率も得られ、銅（３８５ｗ／ｒｎＫ ）＊銀（
４２０Ｗ／ｍＫ）、金（３１０Ｗ／ｍＫ）を始めとする
金属よりも良好な熱放散性を有する。また、ＳｉＣは通
常の焼結体でも４０〜１２０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を示す
ものもち４）、ＡＡ！ｚｏ３系磁器の約３倍以上の熱放
散性を有する。艷に、 ５ｉＣＯ熱膨張係数は約４Ｘ１
０−６であり 、Ａｌ２Ｏ３系あるいはＢｅＯ系磁器の
熱膨張係数（約６Ｘ１０ ／’Ｏ）よシも小さく、Ｓ
ｉＯ熱膨張係数（３，３Ｘ ｌ Ｏ””／’Ｏよりも小
さく、Ｓｉの熱膨張係数（３，３Ｘ １０−６／’Ｏ）
に近いので半導体チップとの整合性もよい。したがって
、電気絶縁性の良好なＳｉＣ系磁器が開発されると大規
模集積回路等の電気絶縁性放熱基板材料として極めて有
用である。
ところが、ＳｉＣは元来ＩＶ−ＩＶ族化合物半導体であ
り、通常約１００Ω・確の体積抵抗率を示すので、従来
、電気絶縁性の良好な焼結体を得ることは困難であると
考えられていた。
り、通常約１００Ω・確の体積抵抗率を示すので、従来
、電気絶縁性の良好な焼結体を得ることは困難であると
考えられていた。
本発明は高熱伝導率及び高電気抵抗率を有し、しかも有
害物質を使用しないＳｉＣ系焼結体からなる電気絶縁性
放熱基板材料を提供することを目的とするものである。
害物質を使用しないＳｉＣ系焼結体からなる電気絶縁性
放熱基板材料を提供することを目的とするものである。
本発明の電気絶縁性放熱基板材料はＳｉＣ原料粉に１０
重量％以下のＡＩＮ粉を添加し、焼結してなるものであ
る。
重量％以下のＡＩＮ粉を添加し、焼結してなるものであ
る。
すなわち、ＩＶ−ＩＶ化合物であるＳｉＣに比較的軽元
素から構成されるＩＩＩ−Ｖ化合物である電気絶縁性の
ＡＩＮを添加することによシミ気絶練性と熱放散性を同
時に満たそうとするものである。
素から構成されるＩＩＩ−Ｖ化合物である電気絶縁性の
ＡＩＮを添加することによシミ気絶練性と熱放散性を同
時に満たそうとするものである。
本発明において、ＡＩＩＮ粉の添加量を上記範囲に限足
したのは、１０重量％を超えると熱伝導率が６０ Ｗ／
ｍ Ｋ未満となり、熱放散性が悪くなるためである。
したのは、１０重量％を超えると熱伝導率が６０ Ｗ／
ｍ Ｋ未満となり、熱放散性が悪くなるためである。
また、本発明においてＳｉＣ及びＡＩＮの調合粉の焼結
は例えば通常のホットプレス焼結法で行うことができる
。この際、緻密で気孔の少ない焼結体を得るにはＡｒ等
の非酸化性の不活性ガス雰囲気中あるいは真空中におい
て、温度１８５０〜２３００’Ｏ。
は例えば通常のホットプレス焼結法で行うことができる
。この際、緻密で気孔の少ない焼結体を得るにはＡｒ等
の非酸化性の不活性ガス雰囲気中あるいは真空中におい
て、温度１８５０〜２３００’Ｏ。
印加圧力２００〜６００ ｋｇ／ｃＡの条件で焼結を行
えばよい。
えばよい。
なお本発明に係る焼結体は、電気抵抗率が１０７ｒ−以
上でかつ熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、ＩＭＨｚ
における誘電率が５００以下の特性を有する優れた電気
絶縁性放熱基板材料と言える。
上でかつ熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、ＩＭＨｚ
における誘電率が５００以下の特性を有する優れた電気
絶縁性放熱基板材料と言える。
以下、本発明の詳細な説明する。
まず、平均粒径１μｍ未満で第１表に示す如きα相もし
くはβ相のＳｉＣ粉末原料に第２表に示す割合のＡｌ３
Ｎ粉をｎ−ブタノール（分散媒）を用いてポットミルで
湿式混合し、乾燥後冷間成形（３３Ｘ４３Ｘ８）した。
くはβ相のＳｉＣ粉末原料に第２表に示す割合のＡｌ３
Ｎ粉をｎ−ブタノール（分散媒）を用いてポットミルで
湿式混合し、乾燥後冷間成形（３３Ｘ４３Ｘ８）した。
次に成形体を４分割８体式の黒鉛製ワインディングモー
ルドに納め、２０００°Ｃ〜２０ｏｏ′Ｃ〜２ｏ５゜’
Ｃ！ 、 ３００１ｃｇ／ｃｒｄ〜４００１Ｇ９／ａｄ
の条件下で１時間〜２時間の真空中ホットプレス焼結し
た。焼結体から研削と切断加工によシ２５°ｘ １ ｔ
の誘電率と抵抗を測定するための角板及び９φ×２ｔ×
４ｔの熱伝導測定用ペレットを作った。角板の表裏に１
２φの円板とガードリング（１６″′−２０’３をスク
リーン印刷した。
ルドに納め、２０００°Ｃ〜２０ｏｏ′Ｃ〜２ｏ５゜’
Ｃ！ 、 ３００１ｃｇ／ｃｒｄ〜４００１Ｇ９／ａｄ
の条件下で１時間〜２時間の真空中ホットプレス焼結し
た。焼結体から研削と切断加工によシ２５°ｘ １ ｔ
の誘電率と抵抗を測定するための角板及び９φ×２ｔ×
４ｔの熱伝導測定用ペレットを作った。角板の表裏に１
２φの円板とガードリング（１６″′−２０’３をスク
リーン印刷した。
印刷した。印刷したＡｇ／Ｐｄペーストの焼き付けは約
６００℃で行った。三端子法で電流電圧特性を測定した
。高電圧になると顕著なＶａｔｉｓｔｏｒ特性を示す試
料もあったので、ＩＯＶ／ｍｍの印加電界時における電
流測定値より各試料の電気抵抗率（Ω（：１１Ｌ）を評
価した。誘電率は１２７円板電極間の容量をＬＣＲメー
タで１００Ｈ２〜１０ ＭＨ２にわたり測定して求めた
。
６００℃で行った。三端子法で電流電圧特性を測定した
。高電圧になると顕著なＶａｔｉｓｔｏｒ特性を示す試
料もあったので、ＩＯＶ／ｍｍの印加電界時における電
流測定値より各試料の電気抵抗率（Ω（：１１Ｌ）を評
価した。誘電率は１２７円板電極間の容量をＬＣＲメー
タで１００Ｈ２〜１０ ＭＨ２にわたり測定して求めた
。
ＩＭＨｚにおける誘電率を試料の評価に使用した。
熱伝導はレーザフラッシュ法で熱容量Ｃｐと熱拡散率α
を測定し、水浸法で測定した焼結密度ρを使い式（Ｋ＝
αＣｐρ）に従い算出した。
を測定し、水浸法で測定した焼結密度ρを使い式（Ｋ＝
αＣｐρ）に従い算出した。
実施例と比較例との測定結果を第２表に示す。
第１表
ス下余白
上記表から明らかなように比較例１の焼結体はβ−８ｉ
Ｃを用いかつ幻Ｎ粉が無添加のために電気抵抗率が１０
Ω・儂と小さく、また比較例２の焼結体はα−８ｉＣを
用いているものの、ん■粉が無添加のため誘導率が大き
いのに対し、実施例１〜１２の焼結体はいずれも１０の
Φ儂以上の高い電気抵抗率と６０Ｗ／ｍ−に以上の高い
熱伝導率を有し、かつ誘電率が５００以下の電気絶縁性
放熱基板として有用なものであった。
Ｃを用いかつ幻Ｎ粉が無添加のために電気抵抗率が１０
Ω・儂と小さく、また比較例２の焼結体はα−８ｉＣを
用いているものの、ん■粉が無添加のため誘導率が大き
いのに対し、実施例１〜１２の焼結体はいずれも１０の
Φ儂以上の高い電気抵抗率と６０Ｗ／ｍ−に以上の高い
熱伝導率を有し、かつ誘電率が５００以下の電気絶縁性
放熱基板として有用なものであった。
また、有害物質を使用していないので、製造工程上特別
の対策を必要とせず、相対的に低コストで製造すること
ができる。
の対策を必要とせず、相対的に低コストで製造すること
ができる。
本発明の電気絶縁性放熱基板材料によれば、従来のＡ／
２０３系基板が熱基板性の面で使用できなかった分野の
集積回路基板として使用でき、更に何ら有害物質を含有
していないため、製造工程上特別の有害対策を必要とせ
ず、相対的に低コスト製造できる等顕著な効果を奏する
ものである。
２０３系基板が熱基板性の面で使用できなかった分野の
集積回路基板として使用でき、更に何ら有害物質を含有
していないため、製造工程上特別の有害対策を必要とせ
ず、相対的に低コスト製造できる等顕著な効果を奏する
ものである。
Claims (1)
- α相のＳｉＣ原料粉に１０重量多以下のＡ７Ｎ粉を添加
し、焼結してなる電気絶縁性放熱基板材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219263A JPS59111978A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 電気絶縁性放熱基板材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219263A JPS59111978A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 電気絶縁性放熱基板材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59111978A true JPS59111978A (ja) | 1984-06-28 |
Family
ID=16732779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57219263A Pending JPS59111978A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 電気絶縁性放熱基板材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59111978A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61256658A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-14 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 電気絶縁性基板材料の製造方法 |
| JPS63190758A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | 新日本製鐵株式会社 | 炭化珪素系セラミツク焼結体 |
| US6017485A (en) * | 1996-03-28 | 2000-01-25 | Carborundum Corporation | Process for making a low electrical resistivity, high purity aluminum nitride electrostatic chuck |
-
1982
- 1982-12-16 JP JP57219263A patent/JPS59111978A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61256658A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-14 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 電気絶縁性基板材料の製造方法 |
| JPS63190758A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | 新日本製鐵株式会社 | 炭化珪素系セラミツク焼結体 |
| US6017485A (en) * | 1996-03-28 | 2000-01-25 | Carborundum Corporation | Process for making a low electrical resistivity, high purity aluminum nitride electrostatic chuck |
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