JPS59199587A - 高熱伝導性基板およびその製造方法 - Google Patents
高熱伝導性基板およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS59199587A JPS59199587A JP7462483A JP7462483A JPS59199587A JP S59199587 A JPS59199587 A JP S59199587A JP 7462483 A JP7462483 A JP 7462483A JP 7462483 A JP7462483 A JP 7462483A JP S59199587 A JPS59199587 A JP S59199587A
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- thermally conductive
- silicon carbide
- highly thermally
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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
【発明の詳細な説明】
（イ）技術分野
本発明は高熱伝導率をイｆする基板材料及びその製造方
法に係り、特に炭化珪素と熱伝導性の高い金属から成る
複合材料及びその製造方法に関する。
法に係り、特に炭化珪素と熱伝導性の高い金属から成る
複合材料及びその製造方法に関する。
（ｏ） （ｊＩｆ来技術とその問題点近年、１へ導体
工業の進歩は目ざましく、大規模集積回路部に便用され
る半導体基板には回路構成要素が増々高密度に形成され
るようになってきた。さらに小！１１１４化に対する要
請も大きく、使用する１′−’ｚ９体基板基板流入熱量
は大幅に増加してきた。
工業の進歩は目ざましく、大規模集積回路部に便用され
る半導体基板には回路構成要素が増々高密度に形成され
るようになってきた。さらに小！１１１４化に対する要
請も大きく、使用する１′−’ｚ９体基板基板流入熱量
は大幅に増加してきた。
従来、基板材料としてアルミナ磁器、熱放散を必要とす
る場合はべりリア磁器が使用されてきたが、アルミナ基
板では集積度が高まるにつれ、熱放散の点でほぼ限界に
達している。またべＪ’ｌア磁器は、その製造過程で取
扱うベリリアの有害性の為安全面での問題が多い。この
ため、熱放散が大きい基板材料の開発が要請されており
、べＩＪ ＩＪアに替わる熱放１°１ダの大きな基板材
料として金属複合材料である銅−タングステンが脚光を
浴びてきている。銅−タングステンは表面にセラミック
スをコーティングし、絶縁層を形成させて使用される。
る場合はべりリア磁器が使用されてきたが、アルミナ基
板では集積度が高まるにつれ、熱放散の点でほぼ限界に
達している。またべＪ’ｌア磁器は、その製造過程で取
扱うベリリアの有害性の為安全面での問題が多い。この
ため、熱放散が大きい基板材料の開発が要請されており
、べＩＪ ＩＪアに替わる熱放１°１ダの大きな基板材
料として金属複合材料である銅−タングステンが脚光を
浴びてきている。銅−タングステンは表面にセラミック
スをコーティングし、絶縁層を形成させて使用される。
しかしながら、タングステンは量的（こ貴重で高価な原
料であり、その将来性、価格の面を考えると、銅−タン
グステンも基板材料として決して十分なものとは言えな
い。本発明者らは一１１記の従来技術の問題点に鑑み、
アルミナよりも熱伝導（’Ｉが高く、安全面での問題も
なくしかも人工の容易な原料を使用して熱放散の大きな
基板材料をＩＨ４ることをＶＪ的として研究開発を行っ
た結果本発明に到ったものである。
料であり、その将来性、価格の面を考えると、銅−タン
グステンも基板材料として決して十分なものとは言えな
い。本発明者らは一１１記の従来技術の問題点に鑑み、
アルミナよりも熱伝導（’Ｉが高く、安全面での問題も
なくしかも人工の容易な原料を使用して熱放散の大きな
基板材料をＩＨ４ることをＶＪ的として研究開発を行っ
た結果本発明に到ったものである。
ぐ→ 発明の構成
本発明は炭化珪素を主成分とする多孔質体と、その空隙
に含浸せしめられた熱伝導性の高い金。
に含浸せしめられた熱伝導性の高い金。
銀、銅、アルミニウムの金属よりなる複合材料及びその
製造方法にある。炭化珪素焼結体は、セラミックスの中
では比較的熱伝導率が大きくアルミナ磁器の６倍程度の
値を持っている。また、熱膨張係数がアルミナ磁器やベ
リリア磁器の約）で、シリコン単結晶と同等であり、半
導体基板材料として大きな可能性を持っている。この長
所を生かし、さらに熱伝導性を高める為に炭化珪素より
なる骨格を持った多孔質体を作製し、この空隙に熱伝導
性の高い金属を充Ｊ眞して複合材料としたところ、熱伝
導率が従来の炭化珪素焼結体の２倍以」ニに向上し、ア
ルミナ磁器と比べても６倍以」二の高熱伝導性を有する
ことがわかった。また、金属を充填した複合材イＳ［の
熱膨張率は、従来の炭化珪素焼結体の熱膨張率に比べて
若干増加するが、その増加の割合は１割以内である。ま
ず、この炭化珪素−高熱１云導性金属複合基板材料の骨
格を形成する炭化珪素多孔質体の製造方法に関してであ
るが、従来から行なわれている反応焼結法、再結晶法、
自己力“ε０法のいずれの方法を用いても可能である。
製造方法にある。炭化珪素焼結体は、セラミックスの中
では比較的熱伝導率が大きくアルミナ磁器の６倍程度の
値を持っている。また、熱膨張係数がアルミナ磁器やベ
リリア磁器の約）で、シリコン単結晶と同等であり、半
導体基板材料として大きな可能性を持っている。この長
所を生かし、さらに熱伝導性を高める為に炭化珪素より
なる骨格を持った多孔質体を作製し、この空隙に熱伝導
性の高い金属を充Ｊ眞して複合材料としたところ、熱伝
導率が従来の炭化珪素焼結体の２倍以」ニに向上し、ア
ルミナ磁器と比べても６倍以」二の高熱伝導性を有する
ことがわかった。また、金属を充填した複合材イＳ［の
熱膨張率は、従来の炭化珪素焼結体の熱膨張率に比べて
若干増加するが、その増加の割合は１割以内である。ま
ず、この炭化珪素−高熱１云導性金属複合基板材料の骨
格を形成する炭化珪素多孔質体の製造方法に関してであ
るが、従来から行なわれている反応焼結法、再結晶法、
自己力“ε０法のいずれの方法を用いても可能である。
しかしながら、焼結体中の気孔率を高める為に、言い換
えると、焼結体の緻密化が進み過ぎない様にする為に、
それぞれの焼結方法において、製造二［程、特に成形と
焼結の条件を制御しなければならない。この為には、」
二記ろつの製造方法に共通して５゛えることであるが、
／、ＩＩｃ結前０成形体の密度を低く抑えることも１つ
のイ１効な方法となる。反応焼結法によって炭化珪素多
孔質体を製造する場合には、炭化珪素粉末と炭素粉末を
混合、成形した後、シリコナイジングする過程において
成形体中にシリコン溶湯を含浸するのではなく、シリコ
ン蒸気の形で成形体と接触させることによって成形体中
の炭素をシリコナイジングすることが必要である。炭化
珪素−炭素成形体中にシリコン溶湯を含浸させる形でシ
リコナイジングを行うと、成形体密度が低い場合過剰の
シリコンが成形体中に浸入し遊離シリコン量が増大する
とともに、緻密化を制御し気孔率を一定に制御すること
が困ソ１１１である。これに対して成形体にシリコン蒸
気を接触させ炭素を珪化させる方法では遊離シリコンＩ
Ｉｋも少く、緻密化、気孔率の制御も、シリコン溶湯１
ケ浸法に比べて格段に容易となる。再結晶法によって炭
化珪素多孔質体を製造する場合には、炭化珪素原料粉末
の配合時に、炭化珪素の粒子径及び粗粒と微粒の配合割
合を変化させることによって丙結晶後の気孔径、気孔率
を、ｆ！Ｉ御することができる。
えると、焼結体の緻密化が進み過ぎない様にする為に、
それぞれの焼結方法において、製造二［程、特に成形と
焼結の条件を制御しなければならない。この為には、」
二記ろつの製造方法に共通して５゛えることであるが、
／、ＩＩｃ結前０成形体の密度を低く抑えることも１つ
のイ１効な方法となる。反応焼結法によって炭化珪素多
孔質体を製造する場合には、炭化珪素粉末と炭素粉末を
混合、成形した後、シリコナイジングする過程において
成形体中にシリコン溶湯を含浸するのではなく、シリコ
ン蒸気の形で成形体と接触させることによって成形体中
の炭素をシリコナイジングすることが必要である。炭化
珪素−炭素成形体中にシリコン溶湯を含浸させる形でシ
リコナイジングを行うと、成形体密度が低い場合過剰の
シリコンが成形体中に浸入し遊離シリコン量が増大する
とともに、緻密化を制御し気孔率を一定に制御すること
が困ソ１１１である。これに対して成形体にシリコン蒸
気を接触させ炭素を珪化させる方法では遊離シリコンＩ
Ｉｋも少く、緻密化、気孔率の制御も、シリコン溶湯１
ケ浸法に比べて格段に容易となる。再結晶法によって炭
化珪素多孔質体を製造する場合には、炭化珪素原料粉末
の配合時に、炭化珪素の粒子径及び粗粒と微粒の配合割
合を変化させることによって丙結晶後の気孔径、気孔率
を、ｆ！Ｉ御することができる。
また、自己焼結法によって炭化珪素多孔質体を製造する
場合には、焼結助剤の添加量を、通常の緻密な焼結体を
得るのに必要な添加ｉ＋ｔよりも低く抑えるか、或は充
分な緻密化に必要なカ１Ｌ結／１情度よりも低い温度で
焼成することにより気孔率の大きな多孔質体を製造する
ことが出来る。気孔径は出発顔料の粒度並びに焼成条件
によって制御し得る。
場合には、焼結助剤の添加量を、通常の緻密な焼結体を
得るのに必要な添加ｉ＋ｔよりも低く抑えるか、或は充
分な緻密化に必要なカ１Ｌ結／１情度よりも低い温度で
焼成することにより気孔率の大きな多孔質体を製造する
ことが出来る。気孔径は出発顔料の粒度並びに焼成条件
によって制御し得る。
上記の製造方法によって作製した炭化珪素多孔質体を、
真空中で融点以−Ｌの温度に加熱した金、銀。
真空中で融点以−Ｌの温度に加熱した金、銀。
銅、アルミニウムの溶湯に接触させ、これらの溶湯を多
孔質体の空隙中に含浸させることにより、空隙をこれら
の高熱伝導性金属で充填し、炭化珪素と高熱伝導性金属
よりなる複合材料を形成させる。この時金、銀、銅、ア
ルミニウムの融点はそれぞれ１０６４°Ｃ，９６１°Ｃ
，１０８４°Ｃ，６６０°Ｃであり、これらの金属の溶
湯をその融点以上の温度に保持すれば多孔質体の空隙中
への含浸は可能となるが、Ｒ４７ｈｊｉの粘性の面から
考えると、なるべく高い温度に保持して溶湯の粘性を減
少させる方が含浸にはイ」利である。また反応焼結法に
よって作製した炭化珪素多孔質体は、１４００°Ｃまで
強度が低下せず、丙焼晶法並びに自己焼結法によって作
製した炭化珪素多孔質体においては１６００℃まで強度
の低下が起らない為、金属含浸時の保持温度による問題
は生じない。
孔質体の空隙中に含浸させることにより、空隙をこれら
の高熱伝導性金属で充填し、炭化珪素と高熱伝導性金属
よりなる複合材料を形成させる。この時金、銀、銅、ア
ルミニウムの融点はそれぞれ１０６４°Ｃ，９６１°Ｃ
，１０８４°Ｃ，６６０°Ｃであり、これらの金属の溶
湯をその融点以上の温度に保持すれば多孔質体の空隙中
への含浸は可能となるが、Ｒ４７ｈｊｉの粘性の面から
考えると、なるべく高い温度に保持して溶湯の粘性を減
少させる方が含浸にはイ」利である。また反応焼結法に
よって作製した炭化珪素多孔質体は、１４００°Ｃまで
強度が低下せず、丙焼晶法並びに自己焼結法によって作
製した炭化珪素多孔質体においては１６００℃まで強度
の低下が起らない為、金属含浸時の保持温度による問題
は生じない。
実施例１
平均粒径５μｍの炭化珪素粉末に・１４均粒径が０１μ
ｍの黒鉛粉末を１０重量％と、有機結合剤を１０重量％
添加して混合した。この混合粉末を室温で２ＤＯｋｒ／
ｉの圧力を加えて成形体とした。該成形体を仮焼した後
膣成形体を二酸化珪素と黒鉛の混合粉末中に埋め込み、
アルゴン雰囲気中で１６５０°Ｃに１時間保持してシリ
コナイジングし、炭化珪素多孔質体を作製した。この多
孔質体の気孔率は１９％であった。この多孔質体を真空
中で１６００°Ｃに保持した銀の溶湯と接触させ、多孔
質体の空隙中に銀を含浸させた。この炭化珪素−銀複合
材イ：・［の熱伝導率は室温で１５１ Ｗ／ｍ・°にで
あった。
ｍの黒鉛粉末を１０重量％と、有機結合剤を１０重量％
添加して混合した。この混合粉末を室温で２ＤＯｋｒ／
ｉの圧力を加えて成形体とした。該成形体を仮焼した後
膣成形体を二酸化珪素と黒鉛の混合粉末中に埋め込み、
アルゴン雰囲気中で１６５０°Ｃに１時間保持してシリ
コナイジングし、炭化珪素多孔質体を作製した。この多
孔質体の気孔率は１９％であった。この多孔質体を真空
中で１６００°Ｃに保持した銀の溶湯と接触させ、多孔
質体の空隙中に銀を含浸させた。この炭化珪素−銀複合
材イ：・［の熱伝導率は室温で１５１ Ｗ／ｍ・°にで
あった。
実施例２
実施例１に示した方法で作製した炭化珪素多孔質体を真
空中で１３００°Ｃに保持した銅の溶湯と接触させ、多
孔質体の空隙中に銅を含浸させた。この炭化珪素ひ銅複
合材料の熱伝導率は室温て１４４Ｗ７佃・″にであった
。
空中で１３００°Ｃに保持した銅の溶湯と接触させ、多
孔質体の空隙中に銅を含浸させた。この炭化珪素ひ銅複
合材料の熱伝導率は室温て１４４Ｗ７佃・″にであった
。
実施例６
平均粒径１２／１ｍの炭化硅素粉末と平均粒径１μｍの
炭化珪素粉末を５づの重量比で配合し、これにイ」゛礫
質バインダーを加えて混合した。この混合粉末を２００
ｋｙＡｙｉｌの圧力を加えて成形体としｔこ。該成形
体をアルゴン雰囲気中で２５５０°Ｃに２時間保持して
丙焼晶させ、炭化珪素多孔質体を作製しｔコ。
炭化珪素粉末を５づの重量比で配合し、これにイ」゛礫
質バインダーを加えて混合した。この混合粉末を２００
ｋｙＡｙｉｌの圧力を加えて成形体としｔこ。該成形
体をアルゴン雰囲気中で２５５０°Ｃに２時間保持して
丙焼晶させ、炭化珪素多孔質体を作製しｔコ。
この多孔質体の気孔率は４１％であった。この多孔質体
を真空中で１ろＯＯｏＣに保持した銅の溶湯と接触させ
、多孔質体の空隙中に銅を含浸させｔコ。この炭化珪素
−銅複合材料の熱伝導率は、室温で２１４ Ｗ／ｍ・’
にであった。
を真空中で１ろＯＯｏＣに保持した銅の溶湯と接触させ
、多孔質体の空隙中に銅を含浸させｔコ。この炭化珪素
−銅複合材料の熱伝導率は、室温で２１４ Ｗ／ｍ・’
にであった。
実施例４
実施例ろに示した方法で作製した炭化珪素多孔質体を真
空中で８００′Ｃに保持したアルミニウムの溶湯と接触
させ、多孔質体の空隙中にアルミニウムを含浸させた。
空中で８００′Ｃに保持したアルミニウムの溶湯と接触
させ、多孔質体の空隙中にアルミニウムを含浸させた。
この炭化珪素−アルミニウム複合材料の熱伝導率は室温
で１４９ Ｗ／ｍ−’にであった。
で１４９ Ｗ／ｍ−’にであった。
以−１一実施例１〜４の結果を表１にまとめて示す。
表 １
※１．※２常圧焼結法による通常の焼結体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）炭化珪素の骨格より成る多孔質体の空隙を、熱伝
導性の高い金属で充填したことを特徴とする高熱１云導
性基板。 （２、特許請求の範囲第（１）項記載の熱伝導性の高い
金属として、金、銀、銅、アルミニウムを使用すること
を特徴とする高熱伝導性基板。 （６）炭化］１：素の骨格より成る多孔質体として１）
炭化珪素粉末と炭素粉末を混合し、この混合物を所定の
形状に成形した後、シリコナイジングして反応焼結させ
、炭化珪素を骨格とする多孔質体を作製する。 ■）炭化珪素粉末の粗粒と微粒を混合し、このｄ、５合
物を所定の形状に成形した後、再結晶法によって炭化珪
素を骨格とする多孔質体を作製する。 ■）炭化、Ｆｌ、素粉末に微量の焼結助剤を添加、混合
し、この混合物を所定の形状に成形した後、非酸化性雰
囲気中で焼結することにより、炭化珪素を骨格とする多
孔質体を作製する。 上記６方法の内のいずれかよりなる炭化珪素の骨格より
なる多孔質体の空隙を、熱伝導性の高い金属で充填する
ことを特徴とする高熱伝導性基板の製造方法。 ら）（４−）特許請求の範囲第（３）項記載の熱伝導性
の高い金属として金、銀、銅、アルミニウムを使用する
ことを特徴とする高熱伝導性基板の製造方法。 （４）（５）特許請求の範囲第（６）項記載の熱伝導性
の高い金属で充填する方法として、該熱伝導性の高い金
属の融点以上の温度に加熱された金属溶湯を多孔質体に
接触させ空隙中に含浸することを特徴とする高熱伝導性
基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7462483A JPS59199587A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 高熱伝導性基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7462483A JPS59199587A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 高熱伝導性基板およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59199587A true JPS59199587A (ja) | 1984-11-12 |
Family
ID=13552524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7462483A Pending JPS59199587A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 高熱伝導性基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59199587A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03166788A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-18 | Eagle Ind Co Ltd | 混成集積回路用基板およびその製造方法 |
| JP2000281468A (ja) * | 1998-11-12 | 2000-10-10 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 炭化珪素質複合体及びその製造方法とそれを用いた放熱部品 |
| US10529591B2 (en) | 2014-12-18 | 2020-01-07 | Denka Company Limited | Method for producing silicon carbide composite material |
-
1983
- 1983-04-26 JP JP7462483A patent/JPS59199587A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03166788A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-18 | Eagle Ind Co Ltd | 混成集積回路用基板およびその製造方法 |
| JP2000281468A (ja) * | 1998-11-12 | 2000-10-10 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 炭化珪素質複合体及びその製造方法とそれを用いた放熱部品 |
| US10529591B2 (en) | 2014-12-18 | 2020-01-07 | Denka Company Limited | Method for producing silicon carbide composite material |
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