JPS631270B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS631270B2 JPS631270B2 JP58033237A JP3323783A JPS631270B2 JP S631270 B2 JPS631270 B2 JP S631270B2 JP 58033237 A JP58033237 A JP 58033237A JP 3323783 A JP3323783 A JP 3323783A JP S631270 B2 JPS631270 B2 JP S631270B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- substrate
- sintered body
- weight
- electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 25
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 34
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01004—Beryllium [Be]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01014—Silicon [Si]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、新規な電気絶縁材に係り、例えば半
導体パワーモジユールや高密度集積回路装置など
の電気装置用絶縁材として好適な電気絶縁性炭化
ケイ素焼結体の製法に関する。
導体パワーモジユールや高密度集積回路装置など
の電気装置用絶縁材として好適な電気絶縁性炭化
ケイ素焼結体の製法に関する。
従来、シリコンチツプや厚膜抵抗などの回路要
素を形成載置した電気装置の絶縁基板は、主にア
ルミナ基板が使用されていた。しかし、近年電気
装置は一段と小型で回路の高密度化が要求され、
基板の単位面積当りの素子や回路要素の集積度が
高くなつている。
素を形成載置した電気装置の絶縁基板は、主にア
ルミナ基板が使用されていた。しかし、近年電気
装置は一段と小型で回路の高密度化が要求され、
基板の単位面積当りの素子や回路要素の集積度が
高くなつている。
その結果、基板の発熱が大幅に増加し、アルミ
ナ基板では熱放散が十分でないという問題が生じ
ている。このため、アルミナ基板よりも熱伝導率
が大きく、熱放散性に優れた絶縁基板が必要にな
つてきた。
ナ基板では熱放散が十分でないという問題が生じ
ている。このため、アルミナ基板よりも熱伝導率
が大きく、熱放散性に優れた絶縁基板が必要にな
つてきた。
本発明の目的は、熱伝導性の高い電気絶縁材を
提供するにある。
提供するにある。
ところで、前述した絶縁基板が具備すべき主な
性質として、(1)電気絶縁性に優れ、(2)従来のアル
ミナ基板より熱伝導率が大きく、(3)機械的強度が
大きく、(4)熱膨脹係数がシリコンチツプなどの半
導体素子の熱膨脹係数に近いことである。こうし
た性能を有する基板材料を種々探索した結果、高
密度に焼結した炭化ケイ素焼結体が前記の(2)〜(4)
の性能を有することを実際に試作品を作り確認し
た。しかし、炭化ケイ素自体は電気的には半導体
に属し、比抵抗が１〜10Ωcmオーダで電気絶縁性
でないためそのままでは使用できない。
性質として、(1)電気絶縁性に優れ、(2)従来のアル
ミナ基板より熱伝導率が大きく、(3)機械的強度が
大きく、(4)熱膨脹係数がシリコンチツプなどの半
導体素子の熱膨脹係数に近いことである。こうし
た性能を有する基板材料を種々探索した結果、高
密度に焼結した炭化ケイ素焼結体が前記の(2)〜(4)
の性能を有することを実際に試作品を作り確認し
た。しかし、炭化ケイ素自体は電気的には半導体
に属し、比抵抗が１〜10Ωcmオーダで電気絶縁性
でないためそのままでは使用できない。
発明者らは、炭化ケイ素焼結体から成る基板に
電気絶縁性を付与する方法として、(1)該基板を高
温酸化気中で熱処理して基板表面に熱酸化膜（シ
リカ膜）を形成する、(2)該基板表面に有機フイル
ム、ガラスあるいはセラミツクなどの絶縁物層を
被着させることを検討した。しかし、これらの方
法では均質な薄膜層が得にくいこと、熱酸化膜や
ガラス、セラミツクなどの膜を形成した場合は膜
中にピンホールが発生し易く、また、ガラスやセ
ラミツクス膜形成の際の高温処理過程で炭化ケイ
素の一部が分解してガス化することによつてボイ
ドが発生する等、いくつかの問題があることを見
い出した。したがつて、発明者らはSiC焼結体に
絶縁性を付与する方法として焼結体自体を電気絶
縁性にするのが最善であると考えた。
電気絶縁性を付与する方法として、(1)該基板を高
温酸化気中で熱処理して基板表面に熱酸化膜（シ
リカ膜）を形成する、(2)該基板表面に有機フイル
ム、ガラスあるいはセラミツクなどの絶縁物層を
被着させることを検討した。しかし、これらの方
法では均質な薄膜層が得にくいこと、熱酸化膜や
ガラス、セラミツクなどの膜を形成した場合は膜
中にピンホールが発生し易く、また、ガラスやセ
ラミツクス膜形成の際の高温処理過程で炭化ケイ
素の一部が分解してガス化することによつてボイ
ドが発生する等、いくつかの問題があることを見
い出した。したがつて、発明者らはSiC焼結体に
絶縁性を付与する方法として焼結体自体を電気絶
縁性にするのが最善であると考えた。
炭化ケイ素は融点が高く非常に焼結し難いの
で、焼結には少量の焼結助剤を添加し、高温で加
圧するいわゆるホツトプレス法により作られる。
炭化ケイ素焼結体の電気抵抗は炭化ケイ素粒子自
身の抵抗が小さいことから主に粒子間の界面での
抵抗と不純物に依存すると考える。本発明者らは
この点に着目し、焼結体の電気抵抗は粒子相互を
結合する焼結助剤の種類や添加量が影響するとみ
て助剤の効果を調べた結果本発明に至つた。
で、焼結には少量の焼結助剤を添加し、高温で加
圧するいわゆるホツトプレス法により作られる。
炭化ケイ素焼結体の電気抵抗は炭化ケイ素粒子自
身の抵抗が小さいことから主に粒子間の界面での
抵抗と不純物に依存すると考える。本発明者らは
この点に着目し、焼結体の電気抵抗は粒子相互を
結合する焼結助剤の種類や添加量が影響するとみ
て助剤の効果を調べた結果本発明に至つた。
本発明は、酸化アルミニウム含有量が１重量％
以下で純度が95％以上の炭化ケイ素粉末100重量
部に対し酸化ベリリウム粉末10重量部以下含む混
合粉末を生成形した後、該生成形体を真空度10-3
〜10-5トルの減圧下で加圧加熱し、炭化ケイ素の
理論密度の97％以上の密度に焼結することを特徴
とする電気絶縁性炭化ケイ素焼結体の製法にあ
る。
以下で純度が95％以上の炭化ケイ素粉末100重量
部に対し酸化ベリリウム粉末10重量部以下含む混
合粉末を生成形した後、該生成形体を真空度10-3
〜10-5トルの減圧下で加圧加熱し、炭化ケイ素の
理論密度の97％以上の密度に焼結することを特徴
とする電気絶縁性炭化ケイ素焼結体の製法にあ
る。
焼結助剤として、酸化ベリリウムが炭化ケイ素
の結晶粒界の電気抵抗を高め、炭化ケイ素焼結体
に電気絶縁性を付与する。
の結晶粒界の電気抵抗を高め、炭化ケイ素焼結体
に電気絶縁性を付与する。
主成分の炭化ケイ素粉末には、Si、Al、Fe、
Ti、Niの単体またはそれらの酸化物および遊離
炭素などの不純物が含まれる。これらの不純物
中、特にAlは、比抵抗値を低下する働きがある
ので、できるかぎり少ないことが望ましい。
Ti、Niの単体またはそれらの酸化物および遊離
炭素などの不純物が含まれる。これらの不純物
中、特にAlは、比抵抗値を低下する働きがある
ので、できるかぎり少ないことが望ましい。
本発明において主成分の炭化ケイ素焼結体に含
有される焼結助剤として、酸化ベリリウムの量は
要求される比抵抗値によつて選択されるが、比抵
抗値として約1010Ωcm以上が半導体装置の絶縁基
板として好ましい値であり、これを達成する量と
するのが好ましい。炭化ケイ素中のAlが酸化ア
ルミニウムとして約0.1％含まれている粉末を用
いた場合、酸化ベリリウムの添加量は、炭化ケイ
素粉末100重量部に対し２重量部以上添加すると、
その比抵抗値は1010Ωcm以上となる。
有される焼結助剤として、酸化ベリリウムの量は
要求される比抵抗値によつて選択されるが、比抵
抗値として約1010Ωcm以上が半導体装置の絶縁基
板として好ましい値であり、これを達成する量と
するのが好ましい。炭化ケイ素中のAlが酸化ア
ルミニウムとして約0.1％含まれている粉末を用
いた場合、酸化ベリリウムの添加量は、炭化ケイ
素粉末100重量部に対し２重量部以上添加すると、
その比抵抗値は1010Ωcm以上となる。
不純物としてAlを含むときは、酸化アルミニ
ウム量にしてその５倍以上、好ましくは10倍以上
の酸化ベリリウムを添加するのが良い。なお、炭
化ケイ素粉中のAl2O3量は、SiC純度が95％以上
の場合、ほゞ１％以下である。
ウム量にしてその５倍以上、好ましくは10倍以上
の酸化ベリリウムを添加するのが良い。なお、炭
化ケイ素粉中のAl2O3量は、SiC純度が95％以上
の場合、ほゞ１％以下である。
上述の比抵抗を有する電気絶縁性炭化ケイ素焼
結体を得るには、10-3〜10-5torrの真空中で加圧
加熱し、炭化ケイ素の理論密度の97％以上の密度
に焼結しなければバラツキの少ない信頼性の高い
ものが得られない。
結体を得るには、10-3〜10-5torrの真空中で加圧
加熱し、炭化ケイ素の理論密度の97％以上の密度
に焼結しなければバラツキの少ない信頼性の高い
ものが得られない。
実施例 １
不純物として酸化アルミニウムを0.1％含有す
る純度98％の炭化ケイ素粉末（平均粒径2μｍ）
100重量部に、酸化ベリリウム粉末３重量部（酸
化アルミニウム量の約30倍に相当）を添加し、十
分に混合した後、直径50mmの円板に仮成形した。
次いで仮成形品を黒鉛製治具に入れ、真空ホツト
プレス装置により真空度10-3〜10-5Torrの減圧
下で加圧力200Kg／cm2、温度2000℃で焼結した。
こうして得られた相対密度（炭化ケイ素の理論密
度に対する割合）97％以上の炭化ケイ素焼結体
（厚さ0.5mm）の表面を鏡面研磨した後20×30mmに
切断して基板とし、基板両面にアルミ蒸着膜電極
をつけて比抵抗並びに耐電圧を測定した。室温
（25℃）時における比抵抗が1012Ωcm、直流印加
によるリーク電流が10-9Aになつた時の電圧で表
わした耐電圧は3400Vであり、良好な電気絶縁特
性を有する。
る純度98％の炭化ケイ素粉末（平均粒径2μｍ）
100重量部に、酸化ベリリウム粉末３重量部（酸
化アルミニウム量の約30倍に相当）を添加し、十
分に混合した後、直径50mmの円板に仮成形した。
次いで仮成形品を黒鉛製治具に入れ、真空ホツト
プレス装置により真空度10-3〜10-5Torrの減圧
下で加圧力200Kg／cm2、温度2000℃で焼結した。
こうして得られた相対密度（炭化ケイ素の理論密
度に対する割合）97％以上の炭化ケイ素焼結体
（厚さ0.5mm）の表面を鏡面研磨した後20×30mmに
切断して基板とし、基板両面にアルミ蒸着膜電極
をつけて比抵抗並びに耐電圧を測定した。室温
（25℃）時における比抵抗が1012Ωcm、直流印加
によるリーク電流が10-9Aになつた時の電圧で表
わした耐電圧は3400Vであり、良好な電気絶縁特
性を有する。
また、熱伝導率は0.7cal／cm・ｓ・℃、熱膨脹
係数は39×10-7／℃、機械的強度（３点曲げ強
さ）は55Kg／mm2である。これらの値は高アルミナ
質基板の特性と比較すると、熱伝導率が約10倍、
機械的強度が約２倍、熱膨脹係数が3/5であり、
いずれも半導体装置の絶縁基板として使用する場
合非常にすぐれた特性である。
係数は39×10-7／℃、機械的強度（３点曲げ強
さ）は55Kg／mm2である。これらの値は高アルミナ
質基板の特性と比較すると、熱伝導率が約10倍、
機械的強度が約２倍、熱膨脹係数が3/5であり、
いずれも半導体装置の絶縁基板として使用する場
合非常にすぐれた特性である。
本実施例の基板の大きな利点は、熱伝導率が大
きいので放熱性が優れていることである。基板の
放熱性の良否を表わす熱抵抗（基板厚さ／熱伝導
率）は、熱伝導率が大きく、基板厚さが薄いほど
小さくなるが、本発明基板は機械的強度が大きい
ため板厚を薄くできるので、実質的な熱抵抗はア
ルミナ基板の1/20程度となる。さらに、該基板を
銅、アルミなど高熱伝導性金属のヒートシンク材
と組合せれば放熱性は飛躍的に向上する。
きいので放熱性が優れていることである。基板の
放熱性の良否を表わす熱抵抗（基板厚さ／熱伝導
率）は、熱伝導率が大きく、基板厚さが薄いほど
小さくなるが、本発明基板は機械的強度が大きい
ため板厚を薄くできるので、実質的な熱抵抗はア
ルミナ基板の1/20程度となる。さらに、該基板を
銅、アルミなど高熱伝導性金属のヒートシンク材
と組合せれば放熱性は飛躍的に向上する。
実施例 ２
第１図は、不純物として酸化アルミニウムを約
0.1％含有する純度98％の炭化ケイ素粉末に酸化
ベリリウム又は窒化ホウ素の添加量を変えて焼結
した炭化ケイ素焼結体の比抵抗（25℃）とそれら
の添加量との関係を示す線図である。製造条件、
そ他は実施例１と同じである。ホツトプレス条件
により若干の違いはあるが、添加量を１重量部以
上とすることにより高い比抵抗が得られ、高密度
の焼結体が得られる。一方、添加量が10重量部以
上になると比抵抗が飽和すると共に焼結体に気孔
（ボイド）が多くなる傾向がある。また、窒化ホ
ウ素に比べて酸化ベリリウムを用いた場合は焼結
体の比抵抗が優れている。
0.1％含有する純度98％の炭化ケイ素粉末に酸化
ベリリウム又は窒化ホウ素の添加量を変えて焼結
した炭化ケイ素焼結体の比抵抗（25℃）とそれら
の添加量との関係を示す線図である。製造条件、
そ他は実施例１と同じである。ホツトプレス条件
により若干の違いはあるが、添加量を１重量部以
上とすることにより高い比抵抗が得られ、高密度
の焼結体が得られる。一方、添加量が10重量部以
上になると比抵抗が飽和すると共に焼結体に気孔
（ボイド）が多くなる傾向がある。また、窒化ホ
ウ素に比べて酸化ベリリウムを用いた場合は焼結
体の比抵抗が優れている。
実施例 ３
第２図は本発明の電気絶縁材の具体的な用途の
一例として示した集積回路装置の断面図を示す。
実施例１で製造したSiC焼結体からなる電気絶縁
性基板１１の下面に金属製放熱フイン１２を半田
層１３で密着し、上面はトランジスタペレツト１
４、厚膜抵抗１５、パワートランジスタペレツト
１７などを搭載したものである。本発明の絶縁基
板は、前述の如く高い熱伝導性を有し、熱放散性
が優れているので各素子の容量アツプまたは集積
密度を高めることができる。
一例として示した集積回路装置の断面図を示す。
実施例１で製造したSiC焼結体からなる電気絶縁
性基板１１の下面に金属製放熱フイン１２を半田
層１３で密着し、上面はトランジスタペレツト１
４、厚膜抵抗１５、パワートランジスタペレツト
１７などを搭載したものである。本発明の絶縁基
板は、前述の如く高い熱伝導性を有し、熱放散性
が優れているので各素子の容量アツプまたは集積
密度を高めることができる。
特に、本実施例の基本は熱膨脹係数がシリコン
チツプの熱膨脹係数に近似しているため、従来ア
ルミナ基板では不可能であつた大型チツプの基板
への直接接合が可能になつた。また、基板は熱的
機械的特性がすぐれているので、例えば電気装置
製造時のろう付、溶接など各種の熱的、機械的変
化に対して十分な強度を保つと共に、該電気装置
の動作時の温度上昇に伴塁熱歪、熱サイクルにも
十分に耐え得るので、信頼性の高い電気装置が得
られる。
チツプの熱膨脹係数に近似しているため、従来ア
ルミナ基板では不可能であつた大型チツプの基板
への直接接合が可能になつた。また、基板は熱的
機械的特性がすぐれているので、例えば電気装置
製造時のろう付、溶接など各種の熱的、機械的変
化に対して十分な強度を保つと共に、該電気装置
の動作時の温度上昇に伴塁熱歪、熱サイクルにも
十分に耐え得るので、信頼性の高い電気装置が得
られる。
本発明の焼結体を電気装置の基板として使用す
る場合、基板表面に絶縁層として焼結体の熱酸化
膜、高熱伝導性のアルミナ、窒化ケイ素膜を被着
させること、ポリイミドフイルムなどの絶縁樹脂
層をコートすることも良い。但しこれらの際はボ
イドの発生を極力抑える必要がある。
る場合、基板表面に絶縁層として焼結体の熱酸化
膜、高熱伝導性のアルミナ、窒化ケイ素膜を被着
させること、ポリイミドフイルムなどの絶縁樹脂
層をコートすることも良い。但しこれらの際はボ
イドの発生を極力抑える必要がある。
本発明によれば、アルミナ焼結体より熱伝導率
の高い電気絶縁材が得られる。
の高い電気絶縁材が得られる。
第１図は本発明の炭化ケイ素焼結体の比抵抗と
酸化ベリリウム又は窒化ホウ素の添加量との関係
を示す曲線図、第２図は本発明の絶縁基板の一使
用例を示す集積回路装置の断面図である。 １……SiC絶縁基板、２……金属製放熱フイ
ン、３……半田層、４……トランジスタペレツ
ト、５……厚膜抵抗体、６……ボンデイングワイ
ヤ、７……パワートランジスタペレツト、８……
金属製ヒートシンク、９……回路導体。
酸化ベリリウム又は窒化ホウ素の添加量との関係
を示す曲線図、第２図は本発明の絶縁基板の一使
用例を示す集積回路装置の断面図である。 １……SiC絶縁基板、２……金属製放熱フイ
ン、３……半田層、４……トランジスタペレツ
ト、５……厚膜抵抗体、６……ボンデイングワイ
ヤ、７……パワートランジスタペレツト、８……
金属製ヒートシンク、９……回路導体。
Claims (1)
- １ 酸化アルミニウム含有量が１重量％以下で純
度が95％以上の炭化ケイ素粉末100重量部に対し
酸化ベリリウム粉末10重量部以下含む混合粉末を
生成形した後、該生成形体を真空度10-3〜10-5ト
ルの減圧下で加圧加熱し、炭化ケイ素の理論密度
の97％以上の密度に焼結することを特徴とする電
気絶縁性炭化ケイ素焼結体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58033237A JPS58217467A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 電気絶縁性炭化ケイ素焼結体の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58033237A JPS58217467A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 電気絶縁性炭化ケイ素焼結体の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58217467A JPS58217467A (ja) | 1983-12-17 |
| JPS631270B2 true JPS631270B2 (ja) | 1988-01-12 |
Family
ID=12380848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58033237A Granted JPS58217467A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 電気絶縁性炭化ケイ素焼結体の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58217467A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53121810A (en) * | 1977-03-31 | 1978-10-24 | Carborundum Co | Sintered heat shockkresistant silicon carbide with high density |
-
1983
- 1983-02-28 JP JP58033237A patent/JPS58217467A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53121810A (en) * | 1977-03-31 | 1978-10-24 | Carborundum Co | Sintered heat shockkresistant silicon carbide with high density |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58217467A (ja) | 1983-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4352120A (en) | Semiconductor device using SiC as supporter of a semiconductor element | |
| US4585706A (en) | Sintered aluminum nitride semi-conductor device | |
| JP2006505951A (ja) | 銅／ダイヤモンドの複合材料を有する半導体基板及びその製造方法 | |
| EP0081365B1 (en) | Electrically insulating silicon carbide sintered body | |
| JPH0261539B2 (ja) | ||
| JPH054950B2 (ja) | ||
| JPS5831755B2 (ja) | 電気絶縁用基体 | |
| JPS5832073A (ja) | 焼結体 | |
| JPS6337065B2 (ja) | ||
| JPH0870036A (ja) | 静電チャック | |
| JPS5969473A (ja) | 電気絶縁性焼結材用炭化けい素粉末組成物 | |
| JPS631270B2 (ja) | ||
| JPS6342414B2 (ja) | ||
| JPS644285B2 (ja) | ||
| JPS6084843A (ja) | 半導体素子塔載用基板 | |
| JP5941006B2 (ja) | 接合材、接合構造体およびその製造方法、並びに半導体モジュール | |
| JPS6140870A (ja) | 電気絶縁材 | |
| JP2503778B2 (ja) | 半導体装置用基板 | |
| JPS5815953B2 (ja) | 電気的装置用基板 | |
| JP3180100B2 (ja) | 半導体モジュール | |
| JP2967065B2 (ja) | 半導体モジュール | |
| JPS60241239A (ja) | 半導体装置 | |
| JP4052557B2 (ja) | 窒化アルミニウム−複合材料−アルミニウム接合体からなる半導体素子用放熱基板の製造方法 | |
| JPH0247856B2 (ja) | ||
| JPH0337310B2 (ja) |