JPS61205665A - 電気絶縁性基板およびその製造方法 - Google Patents
電気絶縁性基板およびその製造方法Info
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- JPS61205665A JPS61205665A JP60046043A JP4604385A JPS61205665A JP S61205665 A JPS61205665 A JP S61205665A JP 60046043 A JP60046043 A JP 60046043A JP 4604385 A JP4604385 A JP 4604385A JP S61205665 A JPS61205665 A JP S61205665A
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- JP
- Japan
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- boron nitride
- insulating substrate
- electrically insulating
- silicon carbide
- powder
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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】
■ 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
、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。
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。
る。
Claims (4)
- (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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60046043A JPS61205665A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 電気絶縁性基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60046043A JPS61205665A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 電気絶縁性基板およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61205665A true JPS61205665A (ja) | 1986-09-11 |
Family
ID=12735997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60046043A Pending JPS61205665A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 電気絶縁性基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61205665A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004131298A (ja) * | 2001-08-20 | 2004-04-30 | Ngk Insulators Ltd | 低誘電正接材料および炭化珪素焼結体の誘電正接を制御する方法 |
JP2006240960A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 高比抵抗炭化ケイ素焼結体 |
-
1985
- 1985-03-08 JP JP60046043A patent/JPS61205665A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004131298A (ja) * | 2001-08-20 | 2004-04-30 | Ngk Insulators Ltd | 低誘電正接材料および炭化珪素焼結体の誘電正接を制御する方法 |
JP2006240960A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 高比抵抗炭化ケイ素焼結体 |
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