JPS61205665A

JPS61205665A - 電気絶縁性基板およびその製造方法

Info

Publication number: JPS61205665A
Application number: JP60046043A
Authority: JP
Inventors: 小坂　嘉男; 山口　雅靖
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1985-03-08
Publication date: 1986-09-11

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ■　発明の背景技術分野本発明は、例えば高密度集積回路や半導体パワーモジュ
ールなどの基板、さらにはＩＣパッケージ用材料等とし
て好適な電気絶縁性基板とその製造方法に関する。

先行技術とその問題点従来、電気絶縁性基板としてはアルミナ等が使用されて
きたが１回路の高密度化により、基板の発熱が問題とな
り、より熱伝導率の大きいノＳ板が要望されている。

熱伝導率が大きく、充分な機械的強度を有し、しかもシ
リコン半導体素子のそれと熱膨張係数が近い材質として
は、炭化ケイ素焼結体がある。

しかし、炭化ケイ素は電気的には絶縁体でなく使用でき
ない。　実際、米国特許第３９５４４８３号には、窒化
ホウ素を焼結助剤として添加した炭化ケイ素焼結体が記
載されているが。

このものは１〜１０Ω・０層と比抵抗が小さい。

そこで、特公昭５８−３１７５５号では、焼結助剤とし
て、ベリリウムおよび窒化ホウ素を用い、ベリリウム添
加で１０１３Ω・Ｃ■、窒化ホウ素添加でＩＱＩＩΩ・
ｃｍの炭化ケイ素焼結体を得ているが、ベリリウムは極
めて有毒かつ高価であり工業上用いる際には制限があり
、また窒化ホウ素添加では絶縁抵抗が今−歩低く、この
面で実用できなくなっている。

ＩＴ　　発明の目的本発明の目的は、比抵抗が実用レベル上充分高く、工業
的に取扱い容易な窒化ホウ素添加系で、熱伝導率が大き
く、強度が高く、半導体素子と熱膨張係数が近似する炭
化ケイ素電気絶縁性基板とその製造方法を提供すること
にある。

■　発明の開示このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち第１の発明は、窒化ホウ素含有量が０．５〜１
５ｗｔ％となるように炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素粉末
を添加して、非酸化性雰囲気中で焼成し、えられた焼結
体を酸化性雰囲気中　　　　゛で１ｏｏｏ〜１６５０”
の温度で熱処理してなることを特徴とする電気絶縁性基
板である。

また第２の発明は、窒化ホウ素含有量が０．５〜１５ｗ
ｔ％となるように炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素粉末を添
加して混合し、これを非酸化性性雰囲気中で焼成し１次
いで、えられた焼結体を酸化性雰囲気中でｔｏｏｏ〜１
６５０℃の温度で熱処理することを特徴とする電気絶縁
性基板の製造方法である。

■　発明の具体的構成以下１本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明の電気絶縁性基板は、炭化ケイ素を主成分とする
焼結体であって、その原料としては炭化ケイ素粉末と窒
化ホウ素粉末とを用いる。

用いる炭化ケイ素粉末は、通常、純度９５％以上のもの
を用いることが好ましい。

そして、炭化ケイ素粉末の平均粒径は、１０ｇｍ以下で
あることが好ましい、　平均粒径が１０ｇｍをこえると
、焼結密度が低下するからである。

炭化ケイ素粉末の結晶構造については制限はなく、α型
でもβ型でもよい。

一方、用いる窒化ホウ素粉末のＹ均粒径は、１０ｇｍ以
下特に５μｍｍ以下であることが好ましい、　これは、
平均粒径がｌＯｕＬｍをこえると、分散性が悪化し、絶
縁抵抗が低下するからである。

窒化ホウ素粉末の結晶構造についても特に制限はなく、
六方晶系、立方晶系、ウルツ鉱晶系のいずれでもよい。

これら窒化ホウ素粉末は、炭化ケイ素粉末に対し、窒化
ホウ素が混合物全体の０．５〜１５ｗｔ％となるように
添加される。

窒化ホウ素添加量が０．５ｗｔ％未満となると、絶縁抵
抗が低下してしまい、密度も低下する。　また、１５ｗ
ｔ％をこえると、気孔率が多くなり、後述の熱処理によ
って逆に抵抗が低下してしまう。

これら炭化ケイ素粉末と窒化ホウ素粉末は、十分混合さ
れたのち、通常、所定の形状に仮成形し、焼成し、焼結
体とされる。

焼成は、Ｎ２．Ａｒ等の不活性雰囲気、真空中、Ｃｏ、
Ｈ２等の還元性雰囲気などの非酸化性雰囲気で行う。

また、焼結温度は２０００〜２２００℃とし、焼結時間
は２０分〜４時間程度とする。

また、焼成は、１００〜８００Ｋｇ／ｃ■２の加圧力を
加えたホットプレス法で行うことが好ましいが、１ｗ■
程度の微粉炭化ケイ素原料を用いる場合には常圧焼成で
も良い。

このような焼成によってえられる焼結体は。

９５％以りの密度をもち、１０９〜１０１１Ω・ａｍ程
度の絶縁抵抗をもつ。

次いで、焼結体に対し、酸化性雰囲気中で熱処理を施す
。

酸化性雰囲気としては、酸素雰囲気中から気中雰囲気ま
での０２濃度であれば良い。

熱処理温度は１０００−１６５０℃であり、特に１２０
０〜１６００℃が好ましい。

熱処理温度が１０００℃未満となると、絶縁抵抗向り効
果の実効がなく、１６５０℃をこえると、炭化ケイ素焼
結体の素地が劣化するからである。

なお、熱処理時間は３０分〜２時間程度とする。

このような熱処理を施された焼結体は、その後、表面を
１００〜５００ＪＬｍ程度除去したのち、所定の寸法に
切断して基板とされる。

えられる基板は１０】１〜１Ｑ１２ΩｌｌＣ１Ｍの抵抗
をもち、熱処理による絶縁抵抗の向上比は、３〜２０倍
にも及ぶ。

そして、１００〜１２０Ｗ／■・にの熱伝導率と、３　
、７Ｘ　Ｉ　Ｏ″ｆＩｄｅｇ　’程度の熱膨張係数と、
４０〜４５　Ｋｇ／ｒａｔｓ２の３点曲げ強さをもつ。

■　発明の具体的作用効果本発明の電気絶縁性基板は、高密度集積回路や半導体パ
ワーモジュールなどの各種基板ないし、ＩＣパッケージ
用材料として有用である。

本発明によれば、熱処理を行わないときと比較して絶縁
抵抗は３〜２０倍にも向上する。

そして、絶縁抵抗は絶縁基板としての必要条件である１
０１２Ω・０１以上のものも得ることができる。

そして、工業的に用いる際に使い易い窒化ホウ素を助剤
とした炭化ケイ素を主とするので生産ヒきわめて有利で
ある。

また、熱伝導率はアルミナの５〜６倍であり、熱膨張係
数はＳｉチー７プに極めて近く、機械的強度においても
アルミナ以上の高性箭な絶縁基板となる。

■　発明の具体的実施例以下、本発明を実施例に従いさらに詳細に説明する。

実施例純度９８％の炭化ケイ素粉末（平均粒径３ＩＬｍ）と、
窒化ホウ素粉末（平均粒径１ｐＬｍ）とを用い、下記表
１に示される混合比で十分混合した。

これを仮成形したのち１表１に示される条件で３０１Ｉ
−φにホットプレス焼結した。

この焼結体に対し、気中雰囲気中で表１に示される条件
で熱処理を施した。

酸化処理を施したものは、両面を２００〜３００用厘除
去した。

各試料の表面を１４０１で削ったのち、１０ＩｌｌＩφ
、２厘厘厚の試料に加工し、アルミ蒸着膜電極をつけて
絶縁抵抗ＩＲを測定した。

結果を表１に示す。

なお、各サンプルとも、熱伝導率は１００〜１３０１１
１／ＩＩ−ｋ、熱膨張係数は３．７Ｘ１０−８ｄｅｇ−
’、３点曲げ強度は４０〜４５　　Ｋｇ／ａｍ２テあっ
た。

表１に示される結果から、本発明の効果があきらかであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）窒化ホウ素含有量が０．５〜１５ｗｔ％となるよ
うに炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素粉末を添加して、非酸
化性雰囲気中で焼成し、えられた焼結体を酸化性雰囲気
中で１０００〜１６５０℃の温度で熱処理してなること
を特徴とする電気絶縁性基板。
（２）窒化ホウ素含有量が０．５〜１５ｗｔ％となるよ
うに炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素粉末を添加して混合し
、これを非酸化性雰囲気中で焼成し、次いで、えられた
焼結体を酸化性雰囲気中で１０００〜１６５０℃の温度
で熱処理することを特徴とする電気絶縁性基板の製造方法。
（３）熱処理温度が１２００〜１６００℃である特許請
求の範囲第２項に記載の電気絶縁性基板の製造方法。
（４）炭化ケイ素粉末の平均粒径が１０μｍ以下であり
、窒化ホウ素粉末の平均粒径が１０μｍ以下である特許
請求の範囲第２項または第３項に記載の電気絶縁性基板
の製造方法。