JPS6331433B2 - - Google Patents

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JPS6331433B2
JPS6331433B2 JP59010877A JP1087784A JPS6331433B2 JP S6331433 B2 JPS6331433 B2 JP S6331433B2 JP 59010877 A JP59010877 A JP 59010877A JP 1087784 A JP1087784 A JP 1087784A JP S6331433 B2 JPS6331433 B2 JP S6331433B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
weight
carbon
boron
thermal conductivity
Prior art date
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Expired
Application number
JP59010877A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60155572A (ja
Inventor
Toshikazu Sakai
Hidehiko Tanaka
Naoto Hirosaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Original Assignee
KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
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Publication date
Application filed by KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO filed Critical KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
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Publication of JPS60155572A publication Critical patent/JPS60155572A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は高密度で且つ熱伝導性を改善した炭化
けい素焼結体の製造法に関する。 炭化けい素は常温及び高温において化学的に安
定であり、また機械的特性に優れているため、耐
熱構造材料、しゆう動材料として使用され始めて
いる。また、熱伝導性がよい性質をいかして放熱
板、IC基板等の熱伝導材料としての利用が検討
されている。 従来、炭化けい素をこのような材料として使用
する場合、微細な炭化けい素粉末を成形して高温
で焼成して焼結体を製造している。しかし、炭化
けい素は元来難焼結性であるため、焼成に際し、
焼結助剤を混合使用している。例えば、(1)β−
SiC粉末にほう素0.3〜3.0重量%と炭素0.1〜1.0重
量%を混和して焼成する方法。(特開昭50−78609
号)。(2)α−SiC粉末にBeOを添加してホツトプ
レスする高密度・高熱伝導炭化けい素の製造法
(セラミツク、18、p217〜223、1983年)が知ら
れている。 しかしながら、前記(1)の方法は焼結性は良好で
あるが得られる焼結体の熱伝導率が低いものとな
る欠点がある。また前記(2)の方法は、焼結助剤と
して使用するBeOは毒性を有するため、作業環
境の点から好ましくない。 本発明はこれらの従来法の欠点を改善すべくな
されたもので、その目的は作業環境を悪くするこ
となく高密度で、且つ優れた熱伝導性を有する炭
化けい素焼結体を製造する方法を提供するにあ
る。 本発明者らは前記目的を達成すべく、平均粒径
1.0μm以下のβ形の炭化けい素粉末に、ほう素と
炭素とを焼結助剤として使用し、その使用量を変
えて真空下または不活性雰囲気下で焼成したとこ
ろ、β形の炭化けい素粉末に対し、ほう素0.03〜
0.1未満重量%、炭素0.1〜3重量%の両焼結助剤
を使用するときは、高い熱伝導率を持つち密な炭
化けい素焼結体が得られることを究明し得、この
知見に基いて本発明を完成したものである。 その焼結結果を示すと次の通りであつた。な
お、焼結の条件は後記の実施例1と同様にして行
つた。
【表】 この結果が示すように、サンプル−1における
ように、Bのみを0.10重量%添加すると、密度は
或程度低いものが得られ、かつ熱伝導率が低い。
サンプル−3におけるように、Bを0.2重量%に
あげ、同時にCを1重量%加えると、密度はあげ
えられるが、熱伝導率が極めて低くなる。また、
サンプル−2に示すように、Bを0.025重量%と
低く、炭素を同時に添加した場合は密度が低いも
のとなる。 これに対し、Bを0.03〜0.1未満重量%の範囲
とし、同時に炭素を0.1〜3重量%混和すると、
高密度で、しかも熱伝導率の優れた炭化けい素焼
結体が得られることが分つた。高い熱伝導率を持
つ焼結体が得られる理由については明らかではな
いが、B添加量を0.03〜0.1未満重量%とするこ
とにより、炭化けい素の粒子内に固溶するBの量
が減少し、フオノンの散乱が減少するためと考え
られる。 本発明において使用する炭化けい素の粒径は
1.0μ以下、好ましくは0.5μm以下のものであるこ
とが必要である。そのためにはこのような微細粒
径が得やすいβ形のものがよい。粒径がそれより
大きいものではち密な焼結体が得られない。 焼結助剤としてはBと炭素とを使用する。ほう
素源としてはほう素またはほう素含有化合物例え
ば炭化ほう素が使用される。 ほう素(ほう素含有量化合物ではほう素に換算
して)の添加量は炭化けい素に対し、0.03〜0.1
未満重量%であることが必要である。0.03重量%
より少ないとち密化の進行がおそく、高密度の焼
結体が得られない。0.1重量%以上では熱伝導率
が低くなる欠点が生ずる。炭素源としてはカーボ
ンブラツク等の炭素または炭素を焼成の際生成す
る例えばフエノール樹脂などの有機化合物が使用
される。炭素(有機化合物の場合は炭素に換算し
て)の添加量は炭化けい素に対し、0.1〜3重量
%であることが必要である。0.1重量%以下では
焼結が困難となる。3重量%を超えると焼結体中
に炭素が残留して炭化けい素焼結体の機械的強度
を低下させる欠点が生ずる。 β形の炭化けい素粉末と炭素及びほう素の混合
は、エタノール、アセトン等の有機溶剤または水
を用いて湿式混合が適している。特に炭素源とし
て有機化合物を用いる場合には、その有機化合物
を溶解する有機溶媒の使用が望ましい。 これらの混合物の成形は、金型成形、ラバープ
レス、射出形成等によつて行われる。またホツト
プレス、熱間静水圧プレス等の成形と焼結を同時
に行う方法でもよい。 焼成は真空中または不活性雰囲気中で行う。不
活性雰囲気としては、ヘリウム、アルゴン等が挙
げられる。この雰囲気は酸素を極力低下させるこ
とが必要であり、真空度は10-4気圧以下で、また
雰囲気中に含まれる酸素濃度は10-6以下であるこ
とが望ましい。雰囲気中に多量の酸素が含まれる
と添加したほう素と反応してほう素が揮発するた
め焼結性が低下するからである。 焼成温度は1900〜2300℃、好ましくは2000〜
2100℃で行う。1900℃より低いと焼結の進行がお
そく、ち密な焼結体が得られなく、また2300℃を
超えると、結晶の粒成長が顕著となるので好まし
くない。焼結法は常圧焼結法、ホツトプレス法、
熱間静水圧プレス法等いずれの方法でもよいが、
ほう素添加量が少い場合にはホツトプレス法、熱
間静水圧プレス法を用いる方がよい。 実施例 SiO2と炭素を反応させて作つた平均粒径0.3μm
のβ−SiC粉末に、ほう素粉末0.05重量%、炭素
として、レゾール形フエノール樹脂1重量%(炭
素に換算して)の割合で混合した。これにエタノ
ールを加え、ボールミルで24時間混合した後、乾
燥・粉砕して原料混合粉末を得た。次に該混合粉
末をφ10mm、厚さ2mmの円板状に成形した後、黒
鉛ダイスに入れ、10-4Torrの真空中で200Kg/cm2
の圧力を加えながら、50℃/分の速度で2200℃ま
で昇温し、30分間ホツトプレスした。 得られた焼結体の密度は3.07g/cm3、熱伝導率
は138.2W/mKであつた。なお、熱伝導率はレ
ーザフラツシユ法によつて測定した値である。 以上のように本発明の方法によると、密度3.0
g/cm3以上で、しかも熱伝導率100W/mK以上
である高密度・高熱伝導の優れた炭化けい素焼結
体が得られる効果を奏し得られる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 平均粒径1.0μm以下のβ形炭化けい素粉末
    に、該炭化けい素粉末の0.03〜0.1未満重量%の
    ほう素または同量のほう素を含むほう素化合物
    と、該炭化けい素粉末の0.1〜3重量%の炭素ま
    たは同量の炭素を生成する有機化合物を混合・成
    形した後、真空中または不活性雰囲気中で、1900
    〜2300℃で焼成することを特徴とする高密度で且
    つ熱伝導性の優れた炭化けい素焼結体の製造法。
JP59010877A 1984-01-24 1984-01-24 熱伝導性の優れた炭化けい素焼結体の製造法 Granted JPS60155572A (ja)

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JP59010877A JPS60155572A (ja) 1984-01-24 1984-01-24 熱伝導性の優れた炭化けい素焼結体の製造法

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JPS60155572A JPS60155572A (ja) 1985-08-15
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