JPS62275069A - ＡｌＮ系セラミツクスの製造方法 - Google Patents
ＡｌＮ系セラミツクスの製造方法Info
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- JPS62275069A JPS62275069A JP61117943A JP11794386A JPS62275069A JP S62275069 A JPS62275069 A JP S62275069A JP 61117943 A JP61117943 A JP 61117943A JP 11794386 A JP11794386 A JP 11794386A JP S62275069 A JPS62275069 A JP S62275069A
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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】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明はＡｆｆｉＮを主成分とす、る／ＩＮ系セラミッ
クスの製造方法に関するものである。
クスの製造方法に関するものである。
Ａ６Ｎ若しくは、ＩＩＮを主成分とするセラミックスは
、熱伝導性と電気絶縁性とが高いため、放熱用部材とし
て使用されており、特に最近においてはエレクトロニク
ス分野における放熱性基板材料としての応用が期待され
ている。すなわち半導体産業において、ＩＣ，ＬＳＩ等
の高密度、高集積化に伴なうシリコンチップ等の温度上
昇を抑制する放熱基板としての応用開発が期待されるの
である。
、熱伝導性と電気絶縁性とが高いため、放熱用部材とし
て使用されており、特に最近においてはエレクトロニク
ス分野における放熱性基板材料としての応用が期待され
ている。すなわち半導体産業において、ＩＣ，ＬＳＩ等
の高密度、高集積化に伴なうシリコンチップ等の温度上
昇を抑制する放熱基板としての応用開発が期待されるの
である。
上記ＩＣ，ＬＳＩ等の高密度、高集積化は１個々のチッ
プの小形化に伴なって更に高度となっており、放熱基板
の特性、すなわち熱伝導性の向上に対する要求も更に厳
しくなっている。一方散熱基板材料としてのＡｌＮ系セ
ラミックスの熱伝導性を向上させるためには、主成分で
あるＡ（ｌＨの焼結後の粒径を増大させることが必要で
ある。このためには焼結温度を１８００℃以上、好まし
くは１９００℃以上に上昇させる必要がある。しかしな
がらこのような高温条件の下においては、緻密に形成さ
れたＡＮＮが昇華分解してしまうという欠点があり、ホ
ットプレス若しくは熱間静水圧プレスによって前記昇華
を抑制する方法がある。
プの小形化に伴なって更に高度となっており、放熱基板
の特性、すなわち熱伝導性の向上に対する要求も更に厳
しくなっている。一方散熱基板材料としてのＡｌＮ系セ
ラミックスの熱伝導性を向上させるためには、主成分で
あるＡ（ｌＨの焼結後の粒径を増大させることが必要で
ある。このためには焼結温度を１８００℃以上、好まし
くは１９００℃以上に上昇させる必要がある。しかしな
がらこのような高温条件の下においては、緻密に形成さ
れたＡＮＮが昇華分解してしまうという欠点があり、ホ
ットプレス若しくは熱間静水圧プレスによって前記昇華
を抑制する方法がある。
しかしこれらの方法によるときは、複雑形状品や大型成
形品の製造が困難であると共にコストが高くなるという
問題点がある。
形品の製造が困難であると共にコストが高くなるという
問題点がある。
本発明は上記従来の技術に存在する問題点を解消し、熱
伝導性を大巾に向上し得るＡＮＮ系セラミックスの製造
方法を提供することを目的とするものである。
伝導性を大巾に向上し得るＡＮＮ系セラミックスの製造
方法を提供することを目的とするものである。
上記問題点を解決するために１本発明においては、Ａｆ
ｆＮを主成分とする原料粉末と０．２〜５重世％のＩｌ
ａ族若しくはＩＩＩａ族の元素の酸化物粉末とを混合し
、所定の形状に成形した後、１気圧を越える圧力の窒素
ガス雰囲気において１８００℃以上の温度で焼結する。
ｆＮを主成分とする原料粉末と０．２〜５重世％のＩｌ
ａ族若しくはＩＩＩａ族の元素の酸化物粉末とを混合し
、所定の形状に成形した後、１気圧を越える圧力の窒素
ガス雰囲気において１８００℃以上の温度で焼結する。
という技術的手段を採用したのである。
本発明においてＩｌａ族若しくはＩＩＩａ族の元素の酸
化物粉末は、Ａｌｘを主成分とする原料粉末の焼結助剤
として含有させるものであり、０．２重量％未満では焼
結助剤としての作用が期待できず。
化物粉末は、Ａｌｘを主成分とする原料粉末の焼結助剤
として含有させるものであり、０．２重量％未満では焼
結助剤としての作用が期待できず。
緻密な焼結体を得ることができないため不都合である。
また５重量％を越えて含有させると、ＡβＮ粒子間に介
在するガラス相が多くなって、本来熱伝導性が良好であ
るＡｌＮ粒子相互の密着状態を阻害するため、却って熱
伝導性を低下させることとなるので好ましくない。
在するガラス相が多くなって、本来熱伝導性が良好であ
るＡｌＮ粒子相互の密着状態を阻害するため、却って熱
伝導性を低下させることとなるので好ましくない。
また焼結時の窒素ガス雰囲気が１気圧の常圧丁では、Ａ
ｊ２Ｎの昇華分解が起るため高密度のＡｌ２Ｎ焼結体が
得られないので不都合である。窒素ガス雰囲気の圧力を
高める程前記ＡＮＮ焼結体の密度は増大するが、現状で
は２０００気圧程度が路上限である。
ｊ２Ｎの昇華分解が起るため高密度のＡｌ２Ｎ焼結体が
得られないので不都合である。窒素ガス雰囲気の圧力を
高める程前記ＡＮＮ焼結体の密度は増大するが、現状で
は２０００気圧程度が路上限である。
更に焼結後のＡｆＮ粒子の粒径が大きい程、焼結体の熱
伝導性が向上するので、平均粒径は３〜１０ｕｍ以上が
望ましく、このためには焼結温度を１８００℃以上、好
ましくは１９００℃以上とするのがよい。なお原料とし
てのＡｊ？Ｎ粉末の粒径は０．２μｍ程度の微粒子が、
成形密度向上のために好都合である。
伝導性が向上するので、平均粒径は３〜１０ｕｍ以上が
望ましく、このためには焼結温度を１８００℃以上、好
ましくは１９００℃以上とするのがよい。なお原料とし
てのＡｊ？Ｎ粉末の粒径は０．２μｍ程度の微粒子が、
成形密度向上のために好都合である。
平均粒径０．２μｍ、純度９９．９５％のＡｊ２Ｎ粉末
に、平均粒径０．３〜２．０μｍの各種焼結助剤を添加
し、有機溶剤中でボールミル混合後、真空乾燥し、
１．５ ｋｇ／ｃｍ”の圧力でプレス成形して得た直径
１５ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形体を、加圧窒素ガス雰囲気
中で焼結を行なった。表に上記焼結助剤の種類および重
量、焼結条件ならびに焼結体の物性値等を示す。なお表
中の焼結保持期間は３時間であり。
に、平均粒径０．３〜２．０μｍの各種焼結助剤を添加
し、有機溶剤中でボールミル混合後、真空乾燥し、
１．５ ｋｇ／ｃｍ”の圧力でプレス成形して得た直径
１５ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形体を、加圧窒素ガス雰囲気
中で焼結を行なった。表に上記焼結助剤の種類および重
量、焼結条件ならびに焼結体の物性値等を示す。なお表
中の焼結保持期間は３時間であり。
熱伝導度はａｓ ５ｉｎｔｅｒすなわち表面変質層が存
在する状態における値である。また表中のＮｏ、欄に○
印を付したものは１本発明のものを示している。
在する状態における値である。また表中のＮｏ、欄に○
印を付したものは１本発明のものを示している。
（以下余白）
高熱伝導性のＡＮＮ系セラミックスとしては。
表面変質層の厚さ１ｍｍ以下、密度比９９％以上および
熱伝導度は１００ Ｗ／ｍＫが必要である。
熱伝導度は１００ Ｗ／ｍＫが必要である。
表から明らかなように、まずＮ０１１〜１０は焼結条件
中のＮ２ガス圧力を変えたものであり、Ｎ０９１〜３は
何れも常圧以下の雰囲気であるため。
中のＮ２ガス圧力を変えたものであり、Ｎ０９１〜３は
何れも常圧以下の雰囲気であるため。
ＡＩＮの昇華分解が起り２表面変質層の厚さも当然に大
である。従って熱伝導度の値は何れも１００Ｗ／ｍＫを
下回っている。Ｎ２ガス圧力の増加につれて上記ＡＩＮ
の昇華分解作用を抑制することができ、密度比が次第に
向上すると共に１表面変質層は減少するから、熱伝導度
の値も何れも高い値を示している。次にＮｏ、１１〜１
５は焼結助剤ＤｙｚＯｚの量を変化させた場合を示し、
Ｎｏ、１１では焼結助剤の量が不足し、密度比が９４％
に留まるため熱伝導度の値が低い。これに対してＮｏ。
である。従って熱伝導度の値は何れも１００Ｗ／ｍＫを
下回っている。Ｎ２ガス圧力の増加につれて上記ＡＩＮ
の昇華分解作用を抑制することができ、密度比が次第に
向上すると共に１表面変質層は減少するから、熱伝導度
の値も何れも高い値を示している。次にＮｏ、１１〜１
５は焼結助剤ＤｙｚＯｚの量を変化させた場合を示し、
Ｎｏ、１１では焼結助剤の量が不足し、密度比が９４％
に留まるため熱伝導度の値が低い。これに対してＮｏ。
１２〜１５に示すものは、何れも焼結助剤としてのＤｙ
ｚＯ：＋の作用により、高密度の焼結体を生成すること
ができ、従って熱伝導度も高い値を示している。次にＮ
ｏ、１６〜２２に示すものは、焼結助剤の種類を変えた
ものであるが、熱伝導度の値に若干の相違が認められる
ものの、何れも高い値を示しており、密度比もまた９９
．９％以上であることから、焼結助剤の機能は充分に発
揮していることが認められる。最後にＮｏ、２３〜２７
は焼結温度の影響を示すものであるが、Ｎｏ、２３は焼
結温度が低いため、密度比が低いと共に、ＡＩＮの粒径
の増大が不充分であり、熱伝導度の値が低くなっている
。これに対してＮｏ、 ２４〜２７に示すものは、何れ
も密度比および熱伝導度共高い値を示している。
ｚＯ：＋の作用により、高密度の焼結体を生成すること
ができ、従って熱伝導度も高い値を示している。次にＮ
ｏ、１６〜２２に示すものは、焼結助剤の種類を変えた
ものであるが、熱伝導度の値に若干の相違が認められる
ものの、何れも高い値を示しており、密度比もまた９９
．９％以上であることから、焼結助剤の機能は充分に発
揮していることが認められる。最後にＮｏ、２３〜２７
は焼結温度の影響を示すものであるが、Ｎｏ、２３は焼
結温度が低いため、密度比が低いと共に、ＡＩＮの粒径
の増大が不充分であり、熱伝導度の値が低くなっている
。これに対してＮｏ、 ２４〜２７に示すものは、何れ
も密度比および熱伝導度共高い値を示している。
本実施例においては、焼結助剤として前記表に示すもの
を使用した例を示したが、これに限定せず［［ａ族若し
くはＩＩＩａ族の他の元素の酸化物を使用しても作用は
同一である。また焼結の場合の雰囲気としては、窒素ガ
スと不活性ガスとの混合ガス雰囲気でも前記同様の高密
度焼結が達成できることは勿論である。
を使用した例を示したが、これに限定せず［［ａ族若し
くはＩＩＩａ族の他の元素の酸化物を使用しても作用は
同一である。また焼結の場合の雰囲気としては、窒素ガ
スと不活性ガスとの混合ガス雰囲気でも前記同様の高密
度焼結が達成できることは勿論である。
本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
ＡＮＮの昇華分解を抑制しつつ高密度焼結を行なうこと
ができるから、焼結体のＡｌＮ粒子径の増大により熱伝
導度を大巾に向上させることができる。また成形手段は
ホットプレス若しくは熱間静水圧プレスに限定されず２
通常の成形手段を適用できるから、複雑形状品若しくは
大形成形品であっても、比較的安価かつ容易に製造でき
るという効果がある。
ＡＮＮの昇華分解を抑制しつつ高密度焼結を行なうこと
ができるから、焼結体のＡｌＮ粒子径の増大により熱伝
導度を大巾に向上させることができる。また成形手段は
ホットプレス若しくは熱間静水圧プレスに限定されず２
通常の成形手段を適用できるから、複雑形状品若しくは
大形成形品であっても、比較的安価かつ容易に製造でき
るという効果がある。
Claims (1)
- ＡｌＮを主成分とする原料粉末と０．２〜５重量％の
IIａ族若しくはIIIａ族の元素の酸化物粉末とを混合し
、所定の形状に成形した後、１気圧を越える圧力の窒素
ガス雰囲気において１８００℃以上の温度で焼結するこ
とを特徴とするＡｌＮ系セラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61117943A JPS62275069A (ja) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | ＡｌＮ系セラミツクスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61117943A JPS62275069A (ja) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | ＡｌＮ系セラミツクスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62275069A true JPS62275069A (ja) | 1987-11-30 |
Family
ID=14724064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61117943A Pending JPS62275069A (ja) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | ＡｌＮ系セラミツクスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62275069A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6369764A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-29 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウムの焼結体及びその製造方法 |
| JPH0196067A (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-14 | Nec Corp | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| JP2006270120A (ja) * | 2003-12-19 | 2006-10-05 | Kyocera Corp | 発光ダイオード装置 |
-
1986
- 1986-05-22 JP JP61117943A patent/JPS62275069A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6369764A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-29 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウムの焼結体及びその製造方法 |
| JPH0196067A (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-14 | Nec Corp | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| JP2006270120A (ja) * | 2003-12-19 | 2006-10-05 | Kyocera Corp | 発光ダイオード装置 |
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