JPS61232273A - 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム焼結体の製造方法Info
- Publication number
- JPS61232273A JPS61232273A JP60071414A JP7141485A JPS61232273A JP S61232273 A JPS61232273 A JP S61232273A JP 60071414 A JP60071414 A JP 60071414A JP 7141485 A JP7141485 A JP 7141485A JP S61232273 A JPS61232273 A JP S61232273A
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- Japan
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- aluminum nitride
- sintered body
- nitride sintered
- thermal conductivity
- nitride
- Prior art date
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- Pending
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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】
(産業上の利用分野)
本発明は窒化アルミ=クム焼結体の製造方法に関する。
(従来技術とその問題点)
近年、半導体工業の急速な技術革新によ、ij)、IC
。
。
L8Iをはじめとする大規模集積回路は高集積化。
高出力化が行われ、これに伴うシリコン素子の単位面積
幽)の発熱量が大幅に増加してきた。そこでシリコン素
子の通電動作による発熱のためシリコン素子の正常な動
作を妨げる問題が生じ始めている0それに伴って熱伝導
性の良い絶縁性基板材料が要求されている。
幽)の発熱量が大幅に増加してきた。そこでシリコン素
子の通電動作による発熱のためシリコン素子の正常な動
作を妨げる問題が生じ始めている0それに伴って熱伝導
性の良い絶縁性基板材料が要求されている。
従来、絶縁性基板材料としては一般にアルミナ焼結体が
最も多く使用されている@しかしながら。
最も多く使用されている@しかしながら。
最近ではアルミナ基板は熱放散に関しては満足している
とは言えず、さらに熱放散性(熱伝導性)の優れた絶縁
性基板材料の開発が要求されるようになってきた。この
ような絶縁基板材料としては熱伝導性が良い(pI&伝
導率が大きい)、電気絶縁性である、熱膨張率がシリ;
ン単結晶の値に近い、機械的強度が大きい等の特性が要
求される。
とは言えず、さらに熱放散性(熱伝導性)の優れた絶縁
性基板材料の開発が要求されるようになってきた。この
ような絶縁基板材料としては熱伝導性が良い(pI&伝
導率が大きい)、電気絶縁性である、熱膨張率がシリ;
ン単結晶の値に近い、機械的強度が大きい等の特性が要
求される。
ところで良好な熱伝導性を有することが知られている窒
化アルミニウムは熱膨張率が約4.5X10 /℃(宣
i1から400℃の平均値)でアルミナ焼結体の約7X
10/’Cに比べて小さく、シリコン素子の熱膨張率3
.5〜4.0xxO−’/℃に近い。また機械的強度も
曲げ強さで約50Kg/mm2程度を有し。
化アルミニウムは熱膨張率が約4.5X10 /℃(宣
i1から400℃の平均値)でアルミナ焼結体の約7X
10/’Cに比べて小さく、シリコン素子の熱膨張率3
.5〜4.0xxO−’/℃に近い。また機械的強度も
曲げ強さで約50Kg/mm2程度を有し。
アルミナ焼結体の値20〜30 Ke/ mmに比べ高
強度である電気絶縁性に優れた材料である。
強度である電気絶縁性に優れた材料である。
従来、窒化アルミニウム(A/N )焼結体は窒化アル
ミニウムの粉末を成形、焼結して得られるのであるが、
窒化アルミニウムは難焼結性物質であるため、緻密な焼
結体を得ることが困難である。
ミニウムの粉末を成形、焼結して得られるのであるが、
窒化アルミニウムは難焼結性物質であるため、緻密な焼
結体を得ることが困難である。
そして現在までに焼結助剤を加え、常圧焼結法やホット
プレス法により緻密な窒化アルミニウム焼結体を得る試
みがなされている0昭和60年窯業協会窯業基礎討論会
の予稿集のPI3.P2O,P21にはフッ化カルシウ
ム(CaF、)、7フ化イツトリウム(YFs )等を
添加した窒化アルミニウム焼結体の製造方法が示されて
いる・この方法によると熱伝導率が最高10 ow/m
k(室温)の窒化アルミニウム焼結体が得られている。
プレス法により緻密な窒化アルミニウム焼結体を得る試
みがなされている0昭和60年窯業協会窯業基礎討論会
の予稿集のPI3.P2O,P21にはフッ化カルシウ
ム(CaF、)、7フ化イツトリウム(YFs )等を
添加した窒化アルミニウム焼結体の製造方法が示されて
いる・この方法によると熱伝導率が最高10 ow/m
k(室温)の窒化アルミニウム焼結体が得られている。
しかしながら、近年の集積回路技術の発達に伴い、さら
に高熱伝導性を有する熱放散用基板材料を重ねた結果、
窒化カルシウムCC”sNz )s窒化ストロンチウム
(8rmNt)、窒化バリウム(BamNt )の少く
とも一種以上を添加することによシ熱伝導率を著しく増
大させることができるとの知見を得。
に高熱伝導性を有する熱放散用基板材料を重ねた結果、
窒化カルシウムCC”sNz )s窒化ストロンチウム
(8rmNt)、窒化バリウム(BamNt )の少く
とも一種以上を添加することによシ熱伝導率を著しく増
大させることができるとの知見を得。
本発明を完成するに到った0
(発明の目的)
本発明の目的は高熱伝導性を有し、さらに種々の有用な
性質を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法を提供
することにあるO (発明の構成) 本発明は窒化アルミニウム粉末に添加剤として窒化カル
シウム<cashes窒化ストロンチウム(8rsN*
)−窒化バリウム(BamNt)の少くとも一種以上を
加え、混合、成形後、非酸化!8囲気で焼成することを
特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製造方法であるO (構成の詳綱な説明) 以下本発明について具体的に説明する。
性質を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法を提供
することにあるO (発明の構成) 本発明は窒化アルミニウム粉末に添加剤として窒化カル
シウム<cashes窒化ストロンチウム(8rsN*
)−窒化バリウム(BamNt)の少くとも一種以上を
加え、混合、成形後、非酸化!8囲気で焼成することを
特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製造方法であるO (構成の詳綱な説明) 以下本発明について具体的に説明する。
まず、窒化アルミニウム原料は純度として高純度のもの
1例えば98−以上のものが好ましいが。
1例えば98−以上のものが好ましいが。
95〜98%程度のものも使用可能である。平均粒径は
10μm以下、好ましくは2μm以下のものが良い。
10μm以下、好ましくは2μm以下のものが良い。
本発明では添加剤としては窒化カルシウム(Cm@N@
)、窒化ストロンチウム(8rsNt)*窒化バリウ
ム(BalNg )を少くとも一種以上を含ませること
によシ熱伝導率を著しく増大させることができる。特に
添加量を0.1〜lO重量%にすることによ〕熱伝導率
が120 W/mk (室温)以上と従来の窒化アルミ
ニウム焼結体より大きな値が得られる。上記の水素化物
は酸素、水分等と活発に反応しやすいものがあ夛、中に
は爆発性のものがあるため混合はアルコール等の非水溶
媒を用い、加熱乾燥は窒素ガス等の非酸化性雰囲気で行
ない。
)、窒化ストロンチウム(8rsNt)*窒化バリウ
ム(BalNg )を少くとも一種以上を含ませること
によシ熱伝導率を著しく増大させることができる。特に
添加量を0.1〜lO重量%にすることによ〕熱伝導率
が120 W/mk (室温)以上と従来の窒化アルミ
ニウム焼結体より大きな値が得られる。上記の水素化物
は酸素、水分等と活発に反応しやすいものがあ夛、中に
は爆発性のものがあるため混合はアルコール等の非水溶
媒を用い、加熱乾燥は窒素ガス等の非酸化性雰囲気で行
ない。
またあまル高温に保持しない等、粉末処理工程において
注意が必要である。
注意が必要である。
次に、焼結は非酸化性雰囲気中で高温焼結することが必
要である0酸化性雰囲気中で焼結すると窒化アルミニウ
ムが酸化してしまい緻密な焼結体が得られない。非酸化
性雰囲気としては窒素ガス。
要である0酸化性雰囲気中で焼結すると窒化アルミニウ
ムが酸化してしまい緻密な焼結体が得られない。非酸化
性雰囲気としては窒素ガス。
ヘリウムガス、アルゴンガス、−酸化炭素ガス、水素ガ
ス、真空雰囲気などが使用できるが、中でも窒素ガス、
アルゴンガス、ヘリウムガス、真空雰囲気が便利で好ま
しいO焼結は1500〜2000℃で行われ、41に1
600〜1900℃が有効であるが%特にこれらの温度
範囲に限定されるものでは無い。また焼結は常圧焼結法
でも良いし。
ス、真空雰囲気などが使用できるが、中でも窒素ガス、
アルゴンガス、ヘリウムガス、真空雰囲気が便利で好ま
しいO焼結は1500〜2000℃で行われ、41に1
600〜1900℃が有効であるが%特にこれらの温度
範囲に限定されるものでは無い。また焼結は常圧焼結法
でも良いし。
加圧焼結法によっても良い0加圧焼結法としてはホット
プレス法(−軸加圧焼結法)とHIP法(熱間静水圧加
圧焼結法)のどちらでも可能である。特にホットプレス
法によ)焼結した場合に高熱伝導性窒化アルミニウム焼
結体が得られる0次に実施例によって本発明を具体的に
説明するO(実施例1) 平均粒径が1μmの窒化アルミニウム粉末に第1表に示
す種々の条件で添加剤を加えた0次いでこの混合粉末を
室温で20004/−の圧力を加えて成形体とした。こ
の成形体を1気圧の窒素ガス雰囲気下1800℃で10
時間焼結して窒化アルミニウム焼結体を得た0この窒化
アルミニウム焼結体の室温での相対密度、熱伝導率を第
1表に示す0本発明の製造方法によ)室温での熱伝導率
が120W/mk以上の高熱伝導性窒化アルミニウム焼
結体が得られた。
プレス法(−軸加圧焼結法)とHIP法(熱間静水圧加
圧焼結法)のどちらでも可能である。特にホットプレス
法によ)焼結した場合に高熱伝導性窒化アルミニウム焼
結体が得られる0次に実施例によって本発明を具体的に
説明するO(実施例1) 平均粒径が1μmの窒化アルミニウム粉末に第1表に示
す種々の条件で添加剤を加えた0次いでこの混合粉末を
室温で20004/−の圧力を加えて成形体とした。こ
の成形体を1気圧の窒素ガス雰囲気下1800℃で10
時間焼結して窒化アルミニウム焼結体を得た0この窒化
アルミニウム焼結体の室温での相対密度、熱伝導率を第
1表に示す0本発明の製造方法によ)室温での熱伝導率
が120W/mk以上の高熱伝導性窒化アルミニウム焼
結体が得られた。
(実施例2)
平均粒径が1μmの窒化アルミニウム粉末に第2表に示
す種々の水素化物を添加して混合した。
す種々の水素化物を添加して混合した。
次いでこの混合粉末を室温で3000に#/ayt2の
圧力を加えて成形体とした。この成形体を第2表に示す
条件で焼結した。この窒化アルミニウム焼結体の室温で
の相対密度、熱伝導率を第2表に示す〇本発明の製造方
法によシ室温での熱伝導率が120W/mk以上の高熱
伝導性窒化アルミニウム焼結体(実施例3) 平均粒径が0.6μm、純度99%(金属不純物の合計
が300 ppm以下)の窒化アルミニウム粉末に、窒
化カルシウム(Ca5N* )を2重量%添加し。
圧力を加えて成形体とした。この成形体を第2表に示す
条件で焼結した。この窒化アルミニウム焼結体の室温で
の相対密度、熱伝導率を第2表に示す〇本発明の製造方
法によシ室温での熱伝導率が120W/mk以上の高熱
伝導性窒化アルミニウム焼結体(実施例3) 平均粒径が0.6μm、純度99%(金属不純物の合計
が300 ppm以下)の窒化アルミニウム粉末に、窒
化カルシウム(Ca5N* )を2重量%添加し。
キシレン中で混合後、ろ過し九粉末を真空中で加熱乾燥
した。次いでこの混合粉末を室温で2000Ic@/3
2の圧力を加え成形体としたOこの成形体を黒鉛製のホ
ットプレスの盤に入れ1800℃、40012窒素雰囲
気下で6時間ホットプレスして窒化アルミニウム焼結体
を得た。
した。次いでこの混合粉末を室温で2000Ic@/3
2の圧力を加え成形体としたOこの成形体を黒鉛製のホ
ットプレスの盤に入れ1800℃、40012窒素雰囲
気下で6時間ホットプレスして窒化アルミニウム焼結体
を得た。
この窒化アルミニウム焼結体は室温で相対密度100%
、熱伝導率170w/mks熱膨張率4.3×1.0−
6/′C,比抵抗8×1013−1曲げ強度50Ct/
mm 2の特性を示し、さらに透光性を有していたO例
えば6μmの波長の元に対する透過率は厚さが0.5m
mの試料に対して47−であシ、また0、6〜6.5μ
mの範囲の波長で5%以上の透過率を示した◎ (発明の効果) 本発明の製造方法で製造した窒化アルミニウム焼結体は
高密度で熱伝導性に優れ、熱的特性、電気的特性、機械
的特性、さらに光学的特性にも良好であったため、半導
体工業等の放熱材料としての応用以外にルツボ、蒸着容
器、耐熱ジグ高温部材等の高温材料としての応用も可能
であり、さらに透光性であるといった光学的性質を利用
した窓材等の光学材料としての応用も可能であるなど。
、熱伝導率170w/mks熱膨張率4.3×1.0−
6/′C,比抵抗8×1013−1曲げ強度50Ct/
mm 2の特性を示し、さらに透光性を有していたO例
えば6μmの波長の元に対する透過率は厚さが0.5m
mの試料に対して47−であシ、また0、6〜6.5μ
mの範囲の波長で5%以上の透過率を示した◎ (発明の効果) 本発明の製造方法で製造した窒化アルミニウム焼結体は
高密度で熱伝導性に優れ、熱的特性、電気的特性、機械
的特性、さらに光学的特性にも良好であったため、半導
体工業等の放熱材料としての応用以外にルツボ、蒸着容
器、耐熱ジグ高温部材等の高温材料としての応用も可能
であり、さらに透光性であるといった光学的性質を利用
した窓材等の光学材料としての応用も可能であるなど。
Claims (1)
- 1)窒化アルミニウム粉末に添加剤として窒化カルシウ
ム、窒化ストロンチウム、窒化バリウムの少くとも一種
以上を加え、混合、成形後、非酸化性雰囲気で焼成する
ことを特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60071414A JPS61232273A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60071414A JPS61232273A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61232273A true JPS61232273A (ja) | 1986-10-16 |
Family
ID=13459830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60071414A Pending JPS61232273A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61232273A (ja) |
-
1985
- 1985-04-04 JP JP60071414A patent/JPS61232273A/ja active Pending
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