JPS61281074A - メタライズ用高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体 - Google Patents
メタライズ用高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体Info
- Publication number
- JPS61281074A JPS61281074A JP60122123A JP12212385A JPS61281074A JP S61281074 A JPS61281074 A JP S61281074A JP 60122123 A JP60122123 A JP 60122123A JP 12212385 A JP12212385 A JP 12212385A JP S61281074 A JPS61281074 A JP S61281074A
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- JP
- Japan
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- sintered body
- aqn
- aluminum nitride
- thermal conductivity
- nitride sintered
- Prior art date
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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、絶縁基板、ヒートシンク等に使用される高熱
伝導性窒化アルミニウム焼結体に関するものであり、特
に、メタライズの容易な高熱伝導性窒化アルミニウム焼
結体に関する。
伝導性窒化アルミニウム焼結体に関するものであり、特
に、メタライズの容易な高熱伝導性窒化アルミニウム焼
結体に関する。
［従来の技術］
近年、電子機器の小形化や機能向上に対する要求は極め
て大きくなっており、それに伴って半導体は集積密度の
向上、多機能化、高速化、高出力化、高信頼化の方向に
急速に進展している。これらに対応して半導体から発生
する熱量はますます増加しており、従来のＡＱ２０３基
板にかわる放熱能力の大きい基板が要求されるようにな
っている。
て大きくなっており、それに伴って半導体は集積密度の
向上、多機能化、高速化、高出力化、高信頼化の方向に
急速に進展している。これらに対応して半導体から発生
する熱量はますます増加しており、従来のＡＱ２０３基
板にかわる放熱能力の大きい基板が要求されるようにな
っている。
この放熱能力の大きい基板材料、即ち熱伝導性の高い材
料としては、ダイヤモンド、立方晶ＢＮ（窒化硼素）、
５ｉＣ（炭化硅素＞、Ｂｅｄ（ベリリア）、ＡＱＮ（窒
化アルミニウム）、Ｓｉ等をあげることができる。しか
し、ダイヤモンド、立方晶ＢＮは基板として利用できる
大きさを製造することが困難であり、又、非常に高価で
ある。
料としては、ダイヤモンド、立方晶ＢＮ（窒化硼素）、
５ｉＣ（炭化硅素＞、Ｂｅｄ（ベリリア）、ＡＱＮ（窒
化アルミニウム）、Ｓｉ等をあげることができる。しか
し、ダイヤモンド、立方晶ＢＮは基板として利用できる
大きさを製造することが困難であり、又、非常に高価で
ある。
ＳｉＣは半導体でおるために電気絶縁性、誘電率等の電
気特性がＡＱ２０３より劣り、ＡＱ２０３基板のかわり
として使用できない。ＢｅＯは電気特性が非常に優れて
いるが、成形時、研削加工時等に発生する粉末が毒性を
もつために国内で生産されず、海外から求める必要がめ
るために供給が不安定となる恐れがある。Ｓｉは電気特
性が悪く、又、機械的強度も小ざいので、基板材料とし
ての使用は限られる。ＡＱＮは高絶縁性、高絶縁耐圧、
低誘電率などの優れた電気特性に加えて、常圧焼結が適
用できるが、所要面に金属層が形成出来ず、未だ高出力
用の多層基板は開発されていないのが実情でおる。
気特性がＡＱ２０３より劣り、ＡＱ２０３基板のかわり
として使用できない。ＢｅＯは電気特性が非常に優れて
いるが、成形時、研削加工時等に発生する粉末が毒性を
もつために国内で生産されず、海外から求める必要がめ
るために供給が不安定となる恐れがある。Ｓｉは電気特
性が悪く、又、機械的強度も小ざいので、基板材料とし
ての使用は限られる。ＡＱＮは高絶縁性、高絶縁耐圧、
低誘電率などの優れた電気特性に加えて、常圧焼結が適
用できるが、所要面に金属層が形成出来ず、未だ高出力
用の多層基板は開発されていないのが実情でおる。
［発明の解決しようとする問題点］
この様に、ＡＱＮは、金属との濡れ性が悪いために、メ
タライズできず基板としての使用は困難でめった。
タライズできず基板としての使用は困難でめった。
又、例えば、特開昭５０−７５２０８や特開昭５９−４
０４０４のように、ＡＱＮ基板表面を酸化させてからメ
タライズしたり、特開昭５３−１０２３１０のように、
先ず、ＡＱＮ基板表面に金属酸化物を設け、その後にメ
タライズする等の技術が知られているが、いずれも焼結
体表面にメタライズすることは出来ても、多層化を目的
とする同時焼成法には適用することが出来ず、又メタラ
イズされた金属層とＡＱＮ基板との間に比較的熱伝導率
の低い層が介在することになるために熱伝導率の低下は
さけられないといった欠点を有していた。
０４０４のように、ＡＱＮ基板表面を酸化させてからメ
タライズしたり、特開昭５３−１０２３１０のように、
先ず、ＡＱＮ基板表面に金属酸化物を設け、その後にメ
タライズする等の技術が知られているが、いずれも焼結
体表面にメタライズすることは出来ても、多層化を目的
とする同時焼成法には適用することが出来ず、又メタラ
イズされた金属層とＡＱＮ基板との間に比較的熱伝導率
の低い層が介在することになるために熱伝導率の低下は
さけられないといった欠点を有していた。
［問題点を解決するための手段］
本発明は上記問題点を解決するために次の手段を採用し
た。
た。
本発明の高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体は、窒化ア
ルミニウムを１００重量部と、 Ｔｉ 、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ及びｃｒの各炭化
物から選ばれた１種又は２種以上の化合物を、金属元素
に換算して総量で０．１〜１０重伍部と からなることを特徴とする。
ルミニウムを１００重量部と、 Ｔｉ 、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ及びｃｒの各炭化
物から選ばれた１種又は２種以上の化合物を、金属元素
に換算して総量で０．１〜１０重伍部と からなることを特徴とする。
Ｔｉ 、Ｚｒ、）−Ｉｆ、Ｖ、 Ｎｂ、 Ｔａ及びＣｒ
の各炭化物として、例えばＴｉ Ｃ，Ｚｒ ｃ、Ｈｆ
Ｃ。
の各炭化物として、例えばＴｉ Ｃ，Ｚｒ ｃ、Ｈｆ
Ｃ。
ＶＣ，Ｎｂ Ｃ，Ｔａ Ｃ，Ｃｒ ３ Ｃ２等をあげる
ことができる。
ことができる。
これらの炭化物から選ばれた１種又は２種以上の化合物
が、金属元素に換算して総量で／１Ｎ１００重量部に対
し、０．１重量部以上１０重量部以下であるのは、この
範囲より、少ないとＡＱＮ焼結体の金属との濡れ性が改
善されないためであり、逆にこの範囲より多いとＡＱＮ
焼結体の高熱伝導性が劣化し、又、焼結性が劣化するた
めである。
が、金属元素に換算して総量で／１Ｎ１００重量部に対
し、０．１重量部以上１０重量部以下であるのは、この
範囲より、少ないとＡＱＮ焼結体の金属との濡れ性が改
善されないためであり、逆にこの範囲より多いとＡＱＮ
焼結体の高熱伝導性が劣化し、又、焼結性が劣化するた
めである。
本発明は上記成分のみでも十分であるが、必要に応じて
Ｙｚ Ｏ３やＣａＯ等の焼結助剤をＡＱＮ１００重量部
に対して５重量部を超えない範囲で含んでもよい。
Ｙｚ Ｏ３やＣａＯ等の焼結助剤をＡＱＮ１００重量部
に対して５重量部を超えない範囲で含んでもよい。
又、この焼結体の相対密度（理論密度に対する見掛は比
重比％）が９０％以上であるとＡＱＮの持つ高熱伝導性
の効果が大きく、又、メタライズの接着強度が大きい。
重比％）が９０％以上であるとＡＱＮの持つ高熱伝導性
の効果が大きく、又、メタライズの接着強度が大きい。
本発明は、ＡＱＮ粉末及び前述の炭化物粉末に必要に応
じて焼結助剤粉末を加えて金型等により成形し、通常の
Ｎ２、Ａｒ１ＮＨ３分解ガス、Ｎ２等の非酸化性雰囲気
下で焼結したり、最終的に炭化物になる化合物を用いて
焼結することによって得ることができる。
じて焼結助剤粉末を加えて金型等により成形し、通常の
Ｎ２、Ａｒ１ＮＨ３分解ガス、Ｎ２等の非酸化性雰囲気
下で焼結したり、最終的に炭化物になる化合物を用いて
焼結することによって得ることができる。
［作用］
Ｔｉ 、Ｚｒ 、Ｈｆ 、Ｖ、Ｎｂ 、Ｔａ及びＯｒの
各炭化物はＡＱＮ粒子中に固溶することなく、ＡＱＮ粒
子間、即ち、粒界に存在して、金属と結合するために、
本発明は、ＡＱＮの金属との濡れ性を改善すると思われ
る。
各炭化物はＡＱＮ粒子中に固溶することなく、ＡＱＮ粒
子間、即ち、粒界に存在して、金属と結合するために、
本発明は、ＡＱＮの金属との濡れ性を改善すると思われ
る。
又、通常、粒界に添加物が存在すると熱伝導性は悪化す
るが、本発明は、前述の炭化物がＡＱＮの粒界に存在す
るにもかかわらず、ＡＱＮの高熱伝導性を損わないこと
を見出したものである。この理由は、添加した化合物が
ＡＱＮと反応して、他の化合物を生成することがなく、
又、ＡＱＮの粒子全体を覆う様な存在をしない為に、Ａ
ΩＮ粒子同志の結合は損なわれず、ＡΩＮ本来の特性を
維持しながら、ＡＱＮの金属との濡れ性を改善できるも
のと思われる。
るが、本発明は、前述の炭化物がＡＱＮの粒界に存在す
るにもかかわらず、ＡＱＮの高熱伝導性を損わないこと
を見出したものである。この理由は、添加した化合物が
ＡＱＮと反応して、他の化合物を生成することがなく、
又、ＡＱＮの粒子全体を覆う様な存在をしない為に、Ａ
ΩＮ粒子同志の結合は損なわれず、ＡΩＮ本来の特性を
維持しながら、ＡＱＮの金属との濡れ性を改善できるも
のと思われる。
［発明の効果］
本発明の高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体は、窒化ア
ルミニウムにＴｉ 、Ｚｒ、Ｈｆ 、Ｖ、Ｎｂ。
ルミニウムにＴｉ 、Ｚｒ、Ｈｆ 、Ｖ、Ｎｂ。
Ｔａ及びＣｒの各炭化物を含有することによって窒化ア
ルミニウムの優れた熱伝導性を損なうことなく、金属と
の濡れ性を改善できた。
ルミニウムの優れた熱伝導性を損なうことなく、金属と
の濡れ性を改善できた。
本発明はメタライズ時に基板表面に酸化物等の層を設け
ないために、メタライズした金属層とＡΩＮ基板とが直
接結合するため、接合強度、熱伝導性において優れた性
質をもつ。
ないために、メタライズした金属層とＡΩＮ基板とが直
接結合するため、接合強度、熱伝導性において優れた性
質をもつ。
又、本発明をＩＣ等の基板に利用することにより、放熱
性に優れた電子部品を得ることができるが、従来のよう
に、基板表面の処理等を必要とせず、又同時焼成による
多層基板を容易に得ることができる。
性に優れた電子部品を得ることができるが、従来のよう
に、基板表面の処理等を必要とせず、又同時焼成による
多層基板を容易に得ることができる。
［実施例］
本発明の一実施例について説明する。
本実施例は、平均粒径１．０μｍのＡＱＮ粉末１００重
量部に対して炭化物を第１表に示す金属換算の所定量加
えて混合し、エタノール中で４時間、湿式混合して原料
粉末をつくり、その後、密度及び熱伝導率測定用の試料
と、金属との濡れ性測定用の試料とを得た。
量部に対して炭化物を第１表に示す金属換算の所定量加
えて混合し、エタノール中で４時間、湿式混合して原料
粉末をつくり、その後、密度及び熱伝導率測定用の試料
と、金属との濡れ性測定用の試料とを得た。
密度及び熱伝導率の測定は、原料粉末を直径１１ｍｍ厚
さ３ｍｍに成形圧力１ 、５ ｔｏｎ／ｃｍ２で成形し
た後、１７００℃の窒素雰囲気中で１時間常圧焼結を行
って得た試料について行った。密度は相対密度（理論密
度に対する見掛は比重比％）として測定し、又、熱伝導
率は、試料の厚みを２ｍｍに手研加工した後にレーザー
フラッシュ法を用いて測定した。
さ３ｍｍに成形圧力１ 、５ ｔｏｎ／ｃｍ２で成形し
た後、１７００℃の窒素雰囲気中で１時間常圧焼結を行
って得た試料について行った。密度は相対密度（理論密
度に対する見掛は比重比％）として測定し、又、熱伝導
率は、試料の厚みを２ｍｍに手研加工した後にレーザー
フラッシュ法を用いて測定した。
金属との濡れ性は、メタライズの接着強度として測定し
た。メタライズの接着強度は、原料粉末を３０Ｘ１０Ｘ
５ｍｍに成形圧力１．５ ｔｏｎ／Ｃｍ２で成形した後
に、通常メタライズに用いられるＷ粉末（平均粒径１．
０μｍ）を含むペーストを該成形体表面に２ｘ２ｍｍ、
厚さ約２０μｍに塗布し、乾燥して、１７００’Ｃ窒素
雰囲気下で１時間常圧焼結し、次いで、該焼結体表面に
電解ＮｉメッキによってＮ１層を２〜５μｍ形成し、８
５０’Ｃ１１０分間シンターした後に、共晶銀ローを用
いて１ ｘ １ ｍｍのコバール（コバルトと鉄を含む
ニッケル合金）板を９３０℃、５分間でロー付し、その
接着強度をビール強度として測定した。
た。メタライズの接着強度は、原料粉末を３０Ｘ１０Ｘ
５ｍｍに成形圧力１．５ ｔｏｎ／Ｃｍ２で成形した後
に、通常メタライズに用いられるＷ粉末（平均粒径１．
０μｍ）を含むペーストを該成形体表面に２ｘ２ｍｍ、
厚さ約２０μｍに塗布し、乾燥して、１７００’Ｃ窒素
雰囲気下で１時間常圧焼結し、次いで、該焼結体表面に
電解ＮｉメッキによってＮ１層を２〜５μｍ形成し、８
５０’Ｃ１１０分間シンターした後に、共晶銀ローを用
いて１ ｘ １ ｍｍのコバール（コバルトと鉄を含む
ニッケル合金）板を９３０℃、５分間でロー付し、その
接着強度をビール強度として測定した。
このビール強度は上記コバール板に接合されたリード線
を接着面に対して垂直方向に向って０．５ｍｍ／ ｓｅ
ｃの速度で引張り、上記コバール板が焼結体から剥離し
たときの強度でおる。
を接着面に対して垂直方向に向って０．５ｍｍ／ ｓｅ
ｃの速度で引張り、上記コバール板が焼結体から剥離し
たときの強度でおる。
第１表に相対密度、熱伝導率、ビール強度の測定結果を
示す。尚、第１表に示された組成以外は全てＡＱＮであ
り、組成の含有量の単位はｌＮ１００重量部に対する金
属換算の重量部である。
示す。尚、第１表に示された組成以外は全てＡＱＮであ
り、組成の含有量の単位はｌＮ１００重量部に対する金
属換算の重量部である。
本実施例より、第１表に示す如く、ＡＱＮにＴｒ 、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、７ａ及びＣｒの各炭化物から選ば
れた１種又は２種以上を、金属に換算して０．１〜１０
重量部含有させることにより、熱伝導率が高く、ビール
強度の高い、即ち、金属との濡れ性の良好な焼結体が得
られることが分か用いた場合も、第１表に示した試料と
同様に、熱伝導率が高く金属との濡れ性の良好な焼結体
が得られた。
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、７ａ及びＣｒの各炭化物から選ば
れた１種又は２種以上を、金属に換算して０．１〜１０
重量部含有させることにより、熱伝導率が高く、ビール
強度の高い、即ち、金属との濡れ性の良好な焼結体が得
られることが分か用いた場合も、第１表に示した試料と
同様に、熱伝導率が高く金属との濡れ性の良好な焼結体
が得られた。
尚、従来のＡΩＮ焼結体（相対密度９９％）の熱伝導率
は０．１４〜０．２４ｃａＱ／ｃｍ、ｓｅｃ。
は０．１４〜０．２４ｃａＱ／ｃｍ、ｓｅｃ。
℃、ビール強度は０．５ｋ（Ｊ／ｍｍ、２より小さい。
又、Ａｇ２Ｏ３（相対密度９９％）の熱伝導率は０゜０
４〜０．０７ ｃ ａ Ｑ ／ｃｍ、ｓｅｃ、 °Ｃテ
、ビール強度は２〜５ ｋＭｍｍ２ テある。
４〜０．０７ ｃ ａ Ｑ ／ｃｍ、ｓｅｃ、 °Ｃテ
、ビール強度は２〜５ ｋＭｍｍ２ テある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化アルミニウムを１００重量部と、 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ及びＣｒの各炭化物
から選ばれた１種又は２種以上の化合物を、金属元素に
換算して総量で０．１〜１０重量部と からなることを特徴とする高熱伝導性窒化アルミニウム
焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60122123A JPS61281074A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | メタライズ用高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60122123A JPS61281074A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | メタライズ用高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281074A true JPS61281074A (ja) | 1986-12-11 |
| JPH04949B2 JPH04949B2 (ja) | 1992-01-09 |
Family
ID=14828187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60122123A Granted JPS61281074A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | メタライズ用高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61281074A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128971A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-11 | 京セラ株式会社 | 窒化アルミニウム質焼結体およびその製造方法 |
| JPH01298071A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| JPH02271969A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-06 | Toshiba Ceramics Co Ltd | ＡｌＮ質焼結体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49126707A (ja) * | 1973-04-05 | 1974-12-04 |
-
1985
- 1985-06-05 JP JP60122123A patent/JPS61281074A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49126707A (ja) * | 1973-04-05 | 1974-12-04 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128971A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-11 | 京セラ株式会社 | 窒化アルミニウム質焼結体およびその製造方法 |
| JPH01298071A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| JPH02271969A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-06 | Toshiba Ceramics Co Ltd | ＡｌＮ質焼結体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04949B2 (ja) | 1992-01-09 |
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