JPS6385056A - 窒化アルミニウム質基板の製法 - Google Patents
窒化アルミニウム質基板の製法Info
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- JPS6385056A JPS6385056A JP61227754A JP22775486A JPS6385056A JP S6385056 A JPS6385056 A JP S6385056A JP 61227754 A JP61227754 A JP 61227754A JP 22775486 A JP22775486 A JP 22775486A JP S6385056 A JPS6385056 A JP S6385056A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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〕
本発明は高熱伝導性窒化アルミニウム質基板を得るため
の製法、特に焼成法に関するものである。
の製法、特に焼成法に関するものである。
近年ＬＳＩの発達に伴い高集積回路、パワートランジス
タ、レーザーダイオード等高発熱量型の半導体を実装す
るために熱伝導率の高い基材材料が必要とされている。
タ、レーザーダイオード等高発熱量型の半導体を実装す
るために熱伝導率の高い基材材料が必要とされている。
この様な高熱伝導性セラミックスとして窒化アルミニウ
ム質基板材料が注目されている。しかしながら、窒化ア
ルミニウムはＳｉＣ，５ｉＪ４等の非酸化物系セラミッ
クと同様、難焼結性であり、通常希土類元素やＩＩａ族
元素の酸化物を適量添加し、厳密に調整された焼成条件
のもとでのみ、理論密度まで焼成させることができる。
ム質基板材料が注目されている。しかしながら、窒化ア
ルミニウムはＳｉＣ，５ｉＪ４等の非酸化物系セラミッ
クと同様、難焼結性であり、通常希土類元素やＩＩａ族
元素の酸化物を適量添加し、厳密に調整された焼成条件
のもとでのみ、理論密度まで焼成させることができる。
この様な焼結技単にかつ安価な焼成方法が検討されなけ
ればならない。
ればならない。
窒化アルミニウムの基板は通常原料粉末と焼結助剤とバ
インダーとを混合したスラリーをドクターブレード法に
てグリーンシートに成形し、このグリーンシート面に導
体パターンをスクリーン印刷し、印刷されたシートを適
当なブロックに打抜加工し、これらを積層した後焼成す
るか又は印刷前にブロック化して焼成するといった工程
が採用される。この様なグリーンシートを焼成する方法
として従来複数枚のグリーンシートを焼成炉内に積重ね
て焼成し、この場合各シート間にシート相互が焼成時に
固着しないように窒化ホウ素（ＢＮ）やアルミナ（Ａｈ
Ｏｚ）等の敷粉を介在させている（例えば特開昭６１−
１１７１６１号公報参照）。
インダーとを混合したスラリーをドクターブレード法に
てグリーンシートに成形し、このグリーンシート面に導
体パターンをスクリーン印刷し、印刷されたシートを適
当なブロックに打抜加工し、これらを積層した後焼成す
るか又は印刷前にブロック化して焼成するといった工程
が採用される。この様なグリーンシートを焼成する方法
として従来複数枚のグリーンシートを焼成炉内に積重ね
て焼成し、この場合各シート間にシート相互が焼成時に
固着しないように窒化ホウ素（ＢＮ）やアルミナ（Ａｈ
Ｏｚ）等の敷粉を介在させている（例えば特開昭６１−
１１７１６１号公報参照）。
しかし乍ら、この様な窒化ホウ素（ＢＮ）やアルミナ（
ＡｈＯａ）等の敷粉をグリーンシート間に介在させて焼
成すると、■該敷粉が積重ねられたシートの重みで該シ
ート表面に食い込みその状態で焼成されるので焼成後の
基板面に多数の凹部が形成されて平滑性が得られない。
ＡｈＯａ）等の敷粉をグリーンシート間に介在させて焼
成すると、■該敷粉が積重ねられたシートの重みで該シ
ート表面に食い込みその状態で焼成されるので焼成後の
基板面に多数の凹部が形成されて平滑性が得られない。
■グリーンシート間の敷粉は各シート面に対し粉体の分
布が不均一であるため積重ねたグリーンシートが自重又
は焼成雰囲気によりソリが生じる。■またシート面に対
し粉体の分布が不均一であると焼成雰囲気中のガスの廻
りがシート面に対しても不均一となるため同じシート面
上においてガスの反応速度が異なり焼結後の基板面にシ
ミが発生する等の不都合が生じる。
布が不均一であるため積重ねたグリーンシートが自重又
は焼成雰囲気によりソリが生じる。■またシート面に対
し粉体の分布が不均一であると焼成雰囲気中のガスの廻
りがシート面に対しても不均一となるため同じシート面
上においてガスの反応速度が異なり焼結後の基板面にシ
ミが発生する等の不都合が生じる。
このようにして得られた基板はソリ及びシミの生じたも
のは破棄しなければならず、浅いシミや平滑性のないも
のは平面研磨が長時間バレル研磨により表面を平滑に仕
上げなければ、導体回路が形成できない。
のは破棄しなければならず、浅いシミや平滑性のないも
のは平面研磨が長時間バレル研磨により表面を平滑に仕
上げなければ、導体回路が形成できない。
従って、出来る限り焼成が完了した焼成上りの状態のま
ま又は若干のバレル研磨のみで導体回路を形成するに充
分な平滑性を有する基板が得られるような多量生産性に
通した焼成法が望まれる。
ま又は若干のバレル研磨のみで導体回路を形成するに充
分な平滑性を有する基板が得られるような多量生産性に
通した焼成法が望まれる。
本発明者等は上記欠点に鑑み鋭意研究の結果、窒化アル
ミニウム質グリーンシート間に窒化ホウ素（ＢＮ）、窒
化アルミニウム（Ａ Ｉ Ｎ）又は焼結助剤からなる他
の添加成分の粉末もしくはこれらの混合粉末に有機結合
剤を混合してテープ状に成形した離型シートを挟み焼成
することにより上記問題点を解消することができた。
ミニウム質グリーンシート間に窒化ホウ素（ＢＮ）、窒
化アルミニウム（Ａ Ｉ Ｎ）又は焼結助剤からなる他
の添加成分の粉末もしくはこれらの混合粉末に有機結合
剤を混合してテープ状に成形した離型シートを挟み焼成
することにより上記問題点を解消することができた。
本発明においては焼上げ状態で略導体回路が形成できる
までに平滑な面を有し、シミやソリのない窒化アルミニ
ウム質基板の製法を提供することを目的とする。
までに平滑な面を有し、シミやソリのない窒化アルミニ
ウム質基板の製法を提供することを目的とする。
本発明によれば、複数枚の窒化アルミニウム質グリーン
シートを焼成炉内に積重ねて焼成する際に、各窒化アル
ミニウム賞グリーンシート間に窒化ホウ素（ＢＮ）、窒
化アルミニウム（ＡＩＮ）又は該窒化アルミニウムの焼
結助剤となり得る添加成分から選ばれる粉末もしくはこ
れらの混合粉末に有機結合剤を混合してテープ状に成形
してなる鋳型シートを挟み、窒素（Ｎ２）を含む雰囲気
中１７８０〜１８５０℃で焼成することを特徴とする窒
化アルミニウム質基板の製法が提供される。
シートを焼成炉内に積重ねて焼成する際に、各窒化アル
ミニウム賞グリーンシート間に窒化ホウ素（ＢＮ）、窒
化アルミニウム（ＡＩＮ）又は該窒化アルミニウムの焼
結助剤となり得る添加成分から選ばれる粉末もしくはこ
れらの混合粉末に有機結合剤を混合してテープ状に成形
してなる鋳型シートを挟み、窒素（Ｎ２）を含む雰囲気
中１７８０〜１８５０℃で焼成することを特徴とする窒
化アルミニウム質基板の製法が提供される。
前記離型シートは前記組成の混合粉末に有機結合剤を添
加混合してスラリーを作成し、このスラリーをドクター
ブレード法により約１００μ糟程度の薄いテープ状に成
形し、これを乾燥して得られる。得られた離型シートは
表面粗さがＲｍａｘ １〜２０μｍ程度の平滑な表面を
有した柔軟なシートである。
加混合してスラリーを作成し、このスラリーをドクター
ブレード法により約１００μ糟程度の薄いテープ状に成
形し、これを乾燥して得られる。得られた離型シートは
表面粗さがＲｍａｘ １〜２０μｍ程度の平滑な表面を
有した柔軟なシートである。
このようなシートを窒化アルミニウム質グリーンシート
間に挟むと、窒化アルミニウム質グリーンシートは各々
平滑な面を有する柔軟な離型シート上に積重ねられ、こ
の状態で焼成される。その結果、従来の敷粉を挟んで焼
成した場合と異なり、焼成後の基板に敷粉が焼付いてた
り、粉末の取れた凹の跡が多数発生することな（平滑で
美しい面状態のまま焼上げることができる。したがって
、焼上りの状態で導体回路を形成するに充分な平滑性を
有する基板を得ることができる。
間に挟むと、窒化アルミニウム質グリーンシートは各々
平滑な面を有する柔軟な離型シート上に積重ねられ、こ
の状態で焼成される。その結果、従来の敷粉を挟んで焼
成した場合と異なり、焼成後の基板に敷粉が焼付いてた
り、粉末の取れた凹の跡が多数発生することな（平滑で
美しい面状態のまま焼上げることができる。したがって
、焼上りの状態で導体回路を形成するに充分な平滑性を
有する基板を得ることができる。
離型シートの成分として窒化ホウ素（ＢＮ）は窒化アル
ミニウム質基板相互の固着を焼成時に防止する。また、
窒化ホウ素中のホウ素（Ｂ）成分は窒化アルミニウム質
基板中に反応拡散し、ＡｌＢ２．Ｂ、８４Ｃ等のホウ素
又はホウ素化合物の相を形成する。これらの相が表層部
に形成された窒化アルミニウム質基板は実験的には若干
靭性が向上していることが分かった。
ミニウム質基板相互の固着を焼成時に防止する。また、
窒化ホウ素中のホウ素（Ｂ）成分は窒化アルミニウム質
基板中に反応拡散し、ＡｌＢ２．Ｂ、８４Ｃ等のホウ素
又はホウ素化合物の相を形成する。これらの相が表層部
に形成された窒化アルミニウム質基板は実験的には若干
靭性が向上していることが分かった。
被焼成物である窒化アルミニウム質グリーンシートと同
一材料の窒化アルミニウム（ＡＩＮ）を離型シートの成
分とすると、焼成時被焼成物である旧Ｎの揮散、分解を
抑制し、焼結体の緻密化を図ることができる。
一材料の窒化アルミニウム（ＡＩＮ）を離型シートの成
分とすると、焼成時被焼成物である旧Ｎの揮散、分解を
抑制し、焼結体の緻密化を図ることができる。
緻密化が促進されたか、されていないかは焼結体の熱伝
導率、抗折強度や靭性等全ての焼結体特性に影響する。
導率、抗折強度や靭性等全ての焼結体特性に影響する。
また、離型シート成分として窒化アルミニウムの焼結助
剤となり得る他の添加成分、例えばＹ２Ｏ。
剤となり得る他の添加成分、例えばＹ２Ｏ。
、ＣａＯ，ＡｌｚＯ３を添加することは、被焼成物であ
るＡＩＮ中の焼結助剤の揮散をＭＡｔすることができ、
特に焼結体の緻密化や抗折強度に影響する。但し、窒化
アルミニウム質基板の高熱伝導性を維持するためにはこ
のような酸化物系添加物は余り多く補充させると酸素（
０□）が焼結体中に多く取り込まれ熱伝導率を劣化させ
る傾向がある。
るＡＩＮ中の焼結助剤の揮散をＭＡｔすることができ、
特に焼結体の緻密化や抗折強度に影響する。但し、窒化
アルミニウム質基板の高熱伝導性を維持するためにはこ
のような酸化物系添加物は余り多く補充させると酸素（
０□）が焼結体中に多く取り込まれ熱伝導率を劣化させ
る傾向がある。
〔実施例１〕
窒化ホウ素（ＢＮ）粉・末、窒化アルミニウム（ＡＩＮ
）粉末及び窒化アルミニウムの焼結助剤となり得る他の
添加成分（例えばＹｚ（ｈ、 Ｃａｂ、 Ａ１１ｂｉ等
）を第１表に示す割合に配合した混合粉末に結合剤とじ
てボリビュールフ゛チラール、？容媒としてトルエンを
用いてボールミルにて約１７時間混合して所定粘度を有
するスラリーを作成した。このスラリーをドクターブレ
ード法によりテープ状に成形した後乾燥させグリーンシ
ートとし、これを６４Ｘ６４Ｘ０．１５ｍｍに切り抜い
て第１表に示す試料１〜６の各離型シートを得た。
）粉末及び窒化アルミニウムの焼結助剤となり得る他の
添加成分（例えばＹｚ（ｈ、 Ｃａｂ、 Ａ１１ｂｉ等
）を第１表に示す割合に配合した混合粉末に結合剤とじ
てボリビュールフ゛チラール、？容媒としてトルエンを
用いてボールミルにて約１７時間混合して所定粘度を有
するスラリーを作成した。このスラリーをドクターブレ
ード法によりテープ状に成形した後乾燥させグリーンシ
ートとし、これを６４Ｘ６４Ｘ０．１５ｍｍに切り抜い
て第１表に示す試料１〜６の各離型シートを得た。
一方、前記と同様第１表に示す割合に配合した混合粉末
をそのまま敷粉として準備し試料７〜１２とした。
をそのまま敷粉として準備し試料７〜１２とした。
〔実施例２〕
窒化アルミニウム原料粉末に焼結助剤としてイツトリア
（ｙｚｏ、ｌ）を５重量％及び結合剤としてポリビ −
ルブチラールを適量添加し、溶媒としてトルエンを用い
てこれらをボールミルにて１７時間混合して所定粘度の
スラリーを作成した。こ、ｆ’Ｌ？ドクターブレード法
によりテープ状に成形した後、 。
（ｙｚｏ、ｌ）を５重量％及び結合剤としてポリビ −
ルブチラールを適量添加し、溶媒としてトルエンを用い
てこれらをボールミルにて１７時間混合して所定粘度の
スラリーを作成した。こ、ｆ’Ｌ？ドクターブレード法
によりテープ状に成形した後、 。
乾燥させグリーンシートとし、これを６０Ｘ６０Ｘ１゜
００ｍ＋＊の大酋さに切り抜いてテスト焼成用の試験片
を６０枚以上作成した。
００ｍ＋＊の大酋さに切り抜いてテスト焼成用の試験片
を６０枚以上作成した。
前記実施例２で得られた窒化アルミニウム質グリーンシ
ートを脱バインダ後、各々別々の焼成炉内において各５
枚ずつ積み重ね、前記第１表の実施例１に示す試料１〜
１２の離型物組成を有するシート状離型シート２．・・
・及び敷粉３．・・・を第１図及び第２図に示す如く各
グリーンシート１．・・・間に介在させてＮ２雰囲気中
１７８０〜１８５０℃で焼成した。その結果得られた焼
結基板の特性を第１表に示す。基板表面の平滑性は目視
により粉体の付着及び粉体の取札た跡の凹が多く形成さ
れているかどうかを判別した。基板のソリ及びシミも目
視により判別した。熱伝導率はレーザーフラッシュ法で
、抗折強度はＪＳＩＲ１６０１による３点曲げ法で、靭
性は圧痕法で夫々測定した。
ートを脱バインダ後、各々別々の焼成炉内において各５
枚ずつ積み重ね、前記第１表の実施例１に示す試料１〜
１２の離型物組成を有するシート状離型シート２．・・
・及び敷粉３．・・・を第１図及び第２図に示す如く各
グリーンシート１．・・・間に介在させてＮ２雰囲気中
１７８０〜１８５０℃で焼成した。その結果得られた焼
結基板の特性を第１表に示す。基板表面の平滑性は目視
により粉体の付着及び粉体の取札た跡の凹が多く形成さ
れているかどうかを判別した。基板のソリ及びシミも目
視により判別した。熱伝導率はレーザーフラッシュ法で
、抗折強度はＪＳＩＲ１６０１による３点曲げ法で、靭
性は圧痕法で夫々測定した。
第１表から理解されるように、試料１〜６の離型シート
を使用して焼成された窒化アルミニウム質基板はその表
面が平滑であり、基板にソリ及びシミが発生しなかった
のに対し、試料７〜１２の敷粉を使用して焼成された窒
化アルミニウム賞基板はその表面に敷粉が付着、焼付い
ていたり、表面に凹部が多数存在し、粗面であると共に
焼成した中の何枚かにソリ及び／又はシミが発生してい
た。
を使用して焼成された窒化アルミニウム質基板はその表
面が平滑であり、基板にソリ及びシミが発生しなかった
のに対し、試料７〜１２の敷粉を使用して焼成された窒
化アルミニウム賞基板はその表面に敷粉が付着、焼付い
ていたり、表面に凹部が多数存在し、粗面であると共に
焼成した中の何枚かにソリ及び／又はシミが発生してい
た。
さらに、離型物の配合組成により窒化アルミニウム質基
板の熱伝導率、抗折強度及び靭性がどう変化するか調べ
た。全体的に大きな差があるとは思えないが、離型物（
シート状及び敷粉も含め）中に酸化物があるものを使用
すると若干熱伝導率が低く、逆に強度が高くなる傾向に
ある。また、窒化ホウ素（ＢＮ）を多く含む離型シート
を使用すると靭性が高くなる傾向にある。これに関し、
第１表の試料１の離型シートを用いて焼成した窒化アル
ミニウム質基板について、表面から約４６８人の深さま
で表面分析を行ったところ、Ｂの結合状態はＡｌ８２．
Ｂ又は８４Ｃであると考えられる。但しこれらの相が熱
伝導率、抗折強度及び靭性にどのような影響するものな
のか不明である。
板の熱伝導率、抗折強度及び靭性がどう変化するか調べ
た。全体的に大きな差があるとは思えないが、離型物（
シート状及び敷粉も含め）中に酸化物があるものを使用
すると若干熱伝導率が低く、逆に強度が高くなる傾向に
ある。また、窒化ホウ素（ＢＮ）を多く含む離型シート
を使用すると靭性が高くなる傾向にある。これに関し、
第１表の試料１の離型シートを用いて焼成した窒化アル
ミニウム質基板について、表面から約４６８人の深さま
で表面分析を行ったところ、Ｂの結合状態はＡｌ８２．
Ｂ又は８４Ｃであると考えられる。但しこれらの相が熱
伝導率、抗折強度及び靭性にどのような影響するものな
のか不明である。
以上詳述した如く、本発明においては焼上げ状態で略導
体回路が形成できるまでに平滑な面を有し、シミやソリ
が発生し難い窒化アルミニウム質基板を容易に作製する
ことができる。
体回路が形成できるまでに平滑な面を有し、シミやソリ
が発生し難い窒化アルミニウム質基板を容易に作製する
ことができる。
第１図は本発明の焼成方法を示す説明図、第２図は従来
の焼成方法を示す説明図である。
の焼成方法を示す説明図である。
Claims (1)
- 複数枚の窒化アルミニウム質グリーンシートを焼成炉
内に積重ねて焼成する際に、各窒化アルミニウム質グリ
ーンシート間に窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム
（ＡＩＮ）又は該窒化アルミニウムの焼成助剤となり得
る添加成分から選ばれる粉末もしくはこれらの混合粉末
に有機結合剤を混合してなる鋳型シートを挟み、窒素（
Ｎ＿２）を含む雰囲気中１１８０〜１８５０℃で焼成す
ることを特徴とする窒化アルミニウム質基板の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227754A JPS6385056A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 窒化アルミニウム質基板の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227754A JPS6385056A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 窒化アルミニウム質基板の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6385056A true JPS6385056A (ja) | 1988-04-15 |
Family
ID=16865851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61227754A Pending JPS6385056A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 窒化アルミニウム質基板の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6385056A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63151684A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-24 | 株式会社トクヤマ | 焼結体の製造方法 |
| JPH0365566A (ja) * | 1989-07-29 | 1991-03-20 | Fujitsu Ltd | 窒化アルミニウム基板の焼成方法 |
| JPH05503498A (ja) * | 1990-01-18 | 1993-06-10 | イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー | グリーンセラミック体の焼成中の収縮を減少させる方法 |
| JP2005047723A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Kyocera Corp | セラミック焼成体の製造方法 |
-
1986
- 1986-09-25 JP JP61227754A patent/JPS6385056A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63151684A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-24 | 株式会社トクヤマ | 焼結体の製造方法 |
| JPH0365566A (ja) * | 1989-07-29 | 1991-03-20 | Fujitsu Ltd | 窒化アルミニウム基板の焼成方法 |
| JPH05503498A (ja) * | 1990-01-18 | 1993-06-10 | イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー | グリーンセラミック体の焼成中の収縮を減少させる方法 |
| JP2005047723A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Kyocera Corp | セラミック焼成体の製造方法 |
| JP4659346B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2011-03-30 | 京セラ株式会社 | セラミック焼成体の製造方法 |
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