JPS62216967A

JPS62216967A - 絶縁性高熱伝導率焼結体の製法

Info

Publication number: JPS62216967A
Application number: JP61059763A
Authority: JP
Inventors: 和明栗原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-03-18
Filing date: 1986-03-18
Publication date: 1987-09-24

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】（概要〕本発明は、高い？ψ性と熱伝導率とが要求されるセラミ
ック回路基板の製法に関し、アルミナ等の神のセラミッ
クスニリ、さらに、熱伝導率を−ヒげるため、夕°イヤ
モンド、高圧相窒化ほう素等の高熱伝導率を有し、かつ
電気的絶縁材料からなる粒子を用いることにより、熱伝
導率を高めたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体素子等の実装に用いるセラミック基板
の製法（て関する。

半導体素子の偽速化、高実積化にともなう発熱量の増大
のため、素子全実装する基板に対しても、ｅ縁性２強度
、化学的安定性、耐熱性等のほかに、高い熱伝導性が必
要とされている。

〔従来の技術〕

従来の高熱伝導性セラミック基板には、Ａ　’１０３！
ｄＮ、ＳｉＣがある。それぞれ、熱伝導率の値は、２０
Ｗ／ｍＫ、７０Ｗ７ｍＫ、３００Ｗ／ｍＫである。とこ
ろがＳｉＣは、絶縁性に維点があるため、実質上、もっ
とも、熱伝導率の高いセラミック基板はｄＮでありその
値は７０Ｗ／ｍＫ程度である。さらに熱伝導率の高いＡ
ｌＮ基板について、報告があるが、市販には到っていな
い。

〔発明が解決（７よつとする問題点〕従来のセラミック基板用材料であるＡｇ１ｏｊ　。

ｋｌＮ　、　ＳｉＣよりも熱伝４出が高く、絶縁性１強
度等もすぐれた材料として、ダイヤモンド（熱伝導率１
０００〜２０００Ｗ／ｍＫ　）あるいＨＢＮ（ＪＡ伝導
率１３００〜Ｖ／ｍＫ）がある。したがって、タ゛イヤ
七ンドもしくばＢＮ焼結体を作ることができればすばら
しいが、極めて焼結性が悪いため、金用（Ｆｅ。

Ｎｉ等）を接合剤とした焼結体が切削工具等として、用
いられているのみである。しかし、この焼結体は、金ｒ
！Ａを接合剤としているため、導電性があり、電子機器
用基板材料としては適さない。

〔間す４点を解決するための手段〕本発明は、（１）　　ｉＮ熱伝導藁を有し、かつ電気的絶縁性材料
からなる粉末と絶縁性セラミックス粉末とを混合。

成形後、非酸化１．雰囲気中で焼成することを特徴とし
た。Ｐ！縁性塙熱伝導率焼結体の製法。

（２）上記Ａ熱伝導率を有する電気的絶縁材料がダイヤ
モンドである第１瑣６己鹸の絶縁性高熱伝導率焼結体の
製法。

（３）　　と記高熱伝導率？有する電気的絶縁材料が高
圧相窒化ほう素である第１重重４ＩＶの絶線イ生尚熱伝
導率焼結体の製法。

（４）上記簡圧相窒化ほう素が立方晶もしくはウルツ鉱
型の結晶構造ゲイする９化ほう素である第３ｍ　ｔｊｅ
　載の７Ｊ　ｒ。

叉（５）上記とへ縁性セラミックス粉末がＡｌＮである＋
’９１　ｒ１４　Ｍ由に５の絶縁ｆＦ、ｌら熱伝導率焼
結体の製法。

（６）上記絶縁性セラミックス粉末が焼結助剤を含むＡ
ｌＮである第５項記ｔｌヤの絶縁性高熱伝導率焼結体の
製法。

（７）上記高熱伝導率をゼし、かつ′Ｔイ気気絶絶縁材
料らなる粉末が粒度分布の異なる粒子の混合体よりなる
第１項重重；ヤの絶縁性高熱伝導率焼結体の製法０り８）上記高熱伝導率を有し、かつ電気的絶縁性材料か
らなる粉末は該粉末全体全１００重量％として、粒径が
１０〜２０μｍのもの　　５０重量％と、粒径が２〜５
μｍのもの　３０７１Ｕｆｆｉ％と、粒径が０５〜１ｌ
ｔｒｎのもの　　２０３攬チと、からなる第１項記ＩＬ
１５の絶縁性高熱伝導率焼結体の製法。

（９）上記絶橡性セラミック粉末が粒径０．１〜０．５
μｍである第１項記載の絶縁性高熱伝導率焼結体の製法
。

＋１０１　　上記焼結助剤がＹ、Ｏ３である１〜１項記
重重絶縁性高熱伝導率・焼結体の製法。

によりＸｌ１ＩｆＪＶ、される。

〔作用〕

本発すＩＩでは、接合剤に絶縁性セラミックスを用いて
いるため、焼結体は絶縁体である。また、ダイヤモンド
、高田相窒化ほう素等の高熱伝導率を有し、かつ電気的
絶縁材料からなる粒子を用すているため、熱伝導率は、
従来のセラミ’／クスに比べ晶い値を示す。

本発明において、粒径の異なるもの全混合して用いる理
由は粒子が互いに稠密構造をとるようにし、高い焼結密
度を得る為であり、各々粒度分布の異なる粉末を適宜混
合して最適混合比を実験により定めることができる。

〔実癩ｆ＋＋Ｉ　）〔？！施例１〕 ■　粒径１０〜２０μｍのダイヤモンド粉末５０ノ。

粒径２〜５μｍのダイヤモンド粉末３０ｊｌ、粒径０．
５〜１μｍのダイヤモンド粉末２０ｆ、粒径０．１〜０
．５μｑのＡｌＮｌＮ粉末２０籾９０２ｇをエチルアルコール中で２４時間ボールミルした
後、らいかい機にかけ、エチルアルコール■　原料粉末
を直径１５朋，深き５躇のグラファイト製金型に入れ、
真空引きした後、１８００”Ｃ。

５００に９／ａｄで３時間、ホントブレスし、焼結体と
した。

■　焼結体を金型から取り出し、レーザーフラッンユ法
６伝導率を測定したところ約４００Ｗ／ｍＫであった。

また、抵抗率を６１１１定したところ、１０　１２０α
以上であった。

４０ＱＷ／ｍＫという値は、ＡｌＮの７０Ｗ／ｍＫは百
うにおよばず、ＳＩＣの３００Ｗ／ｍＫよりも高い値で
あり、鋼と同等の高い値である。

〔実施例２〕 ■　粒径Ｈ）〜２０μｍの立方晶ＢＮ粉宋５０ｙ．粒径
２　〜５　μｍ　ノ立方晶ＢＮ粉末３０９，粒径Ｑ．５
〜１μｍの立方晶ＢＮ粉末２０り２粒径０１〜０．５μ
ｍのＡＩＮ粉末粉末２０粉５をエチルアルコール中で２４時間ボールミルした後、ら
いかい機にかけ、エチルアルコールを蒸発させ、原料粉
末とした。

■　原料粉末を直径１５欝翼，深さ５龍のグラファイト
製金型に入れ、真空引きした後、１８００℃。

５ｏｏ＃／ｍで３時間、ホットプレスし、焼結体とした
。

■　焼結体を金型から取り出し、レーザーフラッジ−法
−気伝導率を６Ｉ１１定したところ約３５０Ｗ／ｍＫで
あった。また、抵抗率を測定したところ、１０１２Ωα
であった。

３５０Ｗ／ｍＫという値は、ＡｌＮの７０Ｗ／ｍＫｌｄ
言うにおよばず、ＳｉＣの３００Ｗ／ｍＫよりも高い値
であり、銅（４００Ｗ／ｍＫ）と同等の高い値であった
０〔発９１の効果〕本発明によれば、ダイヤモンド、交圧相Ｑ化ホウ素等の
高熱法４率を仔し、かつ電気的絶縁材料からなる粒子の
接合剤として、絶縁物を用いているため、絶縁性が高い
、高熱伝導度焼結体を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高熱伝導率を有しかつ電気的絶縁性材料からなる
粉末と絶縁性セラミックス粉末とを混合、成形後、非酸
化性雰囲気中で焼成することを特徴とした絶縁性高熱伝
導率焼結体の製法。
（２）上記高熱伝導率を有する電気的絶縁材料がダイヤ
モンドである第１項記載の絶縁性高熱伝導率焼結体の製
法。
（３）上記高熱伝導率を有する電気的絶縁材料が高圧相
窒化ほう素である第１項記載の絶縁性高熱伝導率焼結体
の製法。
（４）上記高圧相窒化ほう素が立方晶もしくはウルツ鉱
型の結晶構造を有する窒化ほう素である第３項記載の製
法。
（５）上記絶縁性セラミックス粉末がＡｌＮである第１
項記載の絶縁性高熱伝導率焼結体の製法。
（６）上記絶縁性セラミックス粉末が焼結助剤を含むＡ
ｌＮである第５項記載の絶縁性高熱伝導率焼結体の製法
。
（７）上記高熱伝導率を有し、かつ電気的絶縁材料から
なる粉末が粒度分布の異なる粒子の混合体よりなる第１
項記載の絶縁性高熱伝導率焼結体の製法。
（８）上記高熱伝導率を有しかつ電気的絶縁性材料から
なる粉末は該粉末全体を１００重量％として粒径が１０
〜２０μｍのもの５０重量％と、粒径が２〜５μｍのも
の３０重量％と、粒径が０．５〜１μｍのもの２０重量％と、からなる第
１項記載の絶縁性高熱伝導率焼結体の製法。
（９）上記絶縁性セラミック粉末が粒径０．１〜０．５
μｍである第１項記載の絶縁性高熱伝導率焼結体の製法
。
（１０）上記焼結助剤がＹ＿２Ｏ＿３である第１項記載
の絶縁性高熱伝導率焼結体の製法。
（１１）上記焼結助剤の粒径が１μｍ以下である第６、
９項記載の絶縁性高熱伝導率焼結体の製法。