KR20180119094A - 세라믹판 및 전자장치 - Google Patents

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KR20180119094A
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이사무 키리키히라
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쿄세라 코포레이션
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Abstract

복수의 질화 규소 결정 및 질화 규소 결정 사이의 입계를 포함하는 질화 규소 결정상과, 질화 규소 결정보다 최대 입경이 작은 마그네슘 실리케이트 결정 및 희토류 실리케이트 결정을 포함하고 있음과 아울러 입계에 위치하고 있는 실리케이트상을 구비하는 세라믹판 등이다.

Description

세라믹판 및 전자장치{CERAMIC PLATE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 세라믹 재료를 포함하는 세라믹판 및 전자장치에 관한 것이다.
파워 반도체 소자 등의 전자부품이 탑재되는 절연판으로서 질화 규소질 소결체로 이루어지는 세라믹판이 사용되어져 오고 있다. 질화 규소질 소결체는 기계적 강도 및 열전도율이 비교적 크기 때문에, 상기 절연판으로서 사용된다. 질화 규소질 소결체에 있어서는 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 이트륨 등의 산화물이 소결 조제로서 사용되어지고 있다(예를 들면 특허문헌 1 및 2를 참조).
절연판에 탑재된 전자부품은 절연판 등을 통해 금속제의 방열체에 열적으로 접속되고, 방열체를 통해 외부로 방열된다. 또한, 이 전자부품은 리드 단자 등의 도전성 접속재를 통해 외부의 전기회로와 전기적으로 접속된다.
일본 특허공개 소60-145965호 공보 일본 특허공개 2007-335397호 공보
본 발명의 하나의 형태의 세라믹판은 복수의 질화 규소 결정 및 상기 질화 규소 결정 사이의 입계를 포함하는 질화 규소 결정상과, 상기 질화 규소 결정보다 최대 입경이 작은 마그네슘 실리케이트 결정 및 희토류 실리케이트 결정을 포함하고 있음과 아울러 상기 입계에 위치하고 있는 실리케이트상을 구비하고 있다.
본 발명의 하나의 형태의 전자장치는 상기 구성의 세라믹판과, 상기 세라믹판에 열적으로 접속된 전자부품을 포함하고 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 세라믹판의 일례에 있어서의 요부를 확대해서 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 전자장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 변형예를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 실시형태의 세라믹판 및 전자장치를 첨부의 도면을 참조해서 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서의 상하의 구별은 설명 상의 편의적인 것이며, 실제로 세라믹판 또는 전자장치가 사용될 때의 상하를 한정하는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에 있어서의 각종 열전도율은 실온∼500℃ 정도에 있어서의 값이다. 또한, 이하의 설명에 있어서의 열전도율은 비정상법에 의한 각종 측정 장치로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 세라믹판의 일례에 있어서의 요부를 확대해서 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1에 요부를 나타내는 세라믹판 및 그 세라믹판을 포함하는 전자장치의 전체를 나타내는 단면도이다. 질화 규소 결정상(1)과 질화 규소 결정상(1) 사이에 존재하는 실리케이트상(2)에 의해 세라믹판(3)이 기본적으로 구성되어 있다. 또한, 세라믹판(3)과 전자부품(4)이 서로 열적으로 접속되어서 전자장치(30)가 기본적으로 구성되어 있다. 도 2에 나타내는 전자장치(30)는 본 발명의 실시형태의 전자장치의 일례이다.
세라믹판(3)과 전자부품(4)의 열적인 접속이란 양자 사이의 열전도율이 약 65W/(m·K) 이상인 상태를 의미한다. 세라믹판(3)과 전자부품(4)이 서로 직접적으로 접하고 있는 형태도 양자가 서로 열적으로 접속된 상태에 포함된다. 세라믹판(3) 내의 구성 및 세라믹판(3)에 대한 전자부품(4)의 탑재 및 열적인 접속의 상세에 대해서는 후술한다.
세라믹판(3)은, 예를 들면 직사각형상의 상면 및 하면을 갖는 평판상의 것이다. 세라믹판(3)의 상면은 전자부품(4)이 탑재되는 부분이다. 이 상면의 중앙부 등에 전자부품(4)이 탑재된다. 또한, 세라믹판(3)의 하면은 방열체(5)에 접속되는 부분이다. 세라믹판(3)의 하면이 방열체(5)에 대향해서 접합된다. 이것에 의해, 전자부품(4)으로부터 세라믹판(3) 및 방열체(5)를 통과해서 외부로 방열되는 전열경로가 구성되어 있다.
전자부품(4)으로서는, 반도체 집적회로 소자, 파워 반도체 소자, LED(발광 다이오드) 또는 CCD(전하 결합 소자) 등의 광반도체 소자, 전류 센서 소자 또는 자기 센서 소자 등의 센서 소자, 반도체 기판의 표면에 미소한 전자 기계 기구가 형성되어서 이루어지는 마이크로 머신(소위 MEMS 소자) 등의 여러가지 전자소자를 들 수 있다. 또한, 전자부품(4)은 복수종의 것이 포함되어 있어도 좋고, 압전 소자, 용량 소자 및 저항기 등의 소위 수동부품이 포함되어 있어도 좋다.
전자부품(4)의 세라믹판(3)에 대한 탑재 및 접합은, 예를 들면 금-주석 납재 등의 저융점 납재, 유기 수지(접착제)를 포함하는 접합재 또는 유리를 포함하는 접합재 등의 접합재에 의해 행해진다. 예를 들면 전자부품(4)의 하면을 세라믹판(3)의 상면의 소정 위치(탑재부)에 접합재(도면에는 나타내지 않는다)를 통해 위치 결정해서 놓는다. 그 후, 접합재를 전기로 등의 가열용 기기로 소정의 온도로 가열한다. 이들 공정에 의해, 전자부품(4)을 세라믹판(3)의 상면에 접합할 수 있다.
전자부품(4)의 세라믹판(3)에 대한 탑재에 있어서는, 전술한 바와 같이, 세라믹판(3)과 전자부품(4)이 서로 열적으로 접속되도록 한다. 그것을 위해서는, 예를 들면, 금-주석 납재 등의 열전도율이 약 65W/(m·K) 이상인 접합재를 사용하면 좋다. 이 경우의 접합재의 두께는, 예를 들면 약 100㎛ 정도로 설정된다. 또한, 예를 들면 수지 접착제(열전도율이 약 20∼23W/(m·K) 정도인 것)를 접합재로서 사용했을 때에, 그 접합재의 두께가 약 30㎛ 이하가 되도록 하면 좋다.
상기한 바와 같이, 세라믹판(3)은 전자부품(4)을 탑재하고, 고정하기 위한 기체로서 기능한다. 세라믹판(3)에 고정된 전자부품(4)은, 예를 들면 리드 단자(6)와 전기적으로 접속되고, 리드 단자(6)를 통해 외부 전기회로(도면에는 나타내지 않는다)와 전기적으로 접속된다.
리드 단자(6)는, 예를 들면 철-니켈 합금, 철-니켈-코발트 합금, 구리 또는 구리계 합금 등의 금속재료에 의해 형성되어 있다. 금속재료로 이루어지는 리드 단자(6)는, 예를 들면 가늘고 긴 장방형상(띠형상)의 부재이며, 세라믹판(3)에 가까운 부분부터 외측을 향해서 배치된다. 이 경우, 예를 들면 전자부품(4)의 전극수에 따라, 복수의 리드 단자(6)가 폭방향으로 나란히 배열되어도 좋다. 또한, 예를 들면 도 3에 나타내듯이, 복수의 리드 단자(6)가 프레임상의 금속부재(프레임)로 연결되어서 일체화된 리드 프레임(6A)이 리드 단자(6)로서 사용되어도 상관없다. 또, 도 3은 도 2의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 3에 있어서 도 2와 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 이 경우, 리드 프레임(6A)은 세라믹판(3)의 상면의 중앙에 위치하는 평판상의 부분을 갖고 있어도 좋다. 또한, 이 평판상의 부분 리드 프레임(6A)의 일부에 전자부품(4)이 탑재되어 있어도 상관없다. 리드 프레임(6A) 중 평판상의 부분과 외부 접속되는 띠형상의 부분은, 예를 들면 행잉 리드(도면에는 나타내지 않는다)에 의해 서로 연결되어 있다. 이 때의 리드 프레임(6A)은 전자부품(4)으로부터 방열체(5)에 이르는 전열경로의 일부를 구성하는 전열부재로서도 기능한다.
전자부품(4)과 리드 단자(6)의 전기적인 접속은, 예를 들면 본딩 와이어(7) 등의 도전성 접속재를 통해 행해진다. 전자부품(4)과 리드 단자(6)가 본딩 와이어(7)를 통해 전기적으로 접속된 상태에서, 전자부품(4)으로부터 세라믹판(3)의 상면에 걸쳐서 본딩 와이어(7)를 포함해서 몰드 수지(8)로 덮여져서 전자부품(4)이 밀봉된다. 이것에 의해, 세라믹판(3)과 전자부품(4)이 열적으로 접속되어 있음과 아울러, 전자부품(4)으로부터 외부로의 방열 및 전기적인 접속이 용이한 전자장치(30)가 형성된다.
몰드 수지(8)는, 예를 들면 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등의 수지재료를 포함하는 재료에 의해 형성되어 있다. 몰드 수지(8)는 에폭시 수지 등의 수지재료에 실리카 입자 등의 무기재료로 이루어지는 필러 입자를 함유하고 있어도 상관없다. 필러 입자는, 예를 들면 몰드 수지(8)의 열팽창률(세라믹판(3)과의 열팽창률의 차의 저감), 기계적인 강도 또는 외기 중의 수분의 투과성 등의 특성을 조정하기 위해서 첨가된다.
세라믹판(3)은 전술한 바와 같이 탑재된 전자부품(4)으로부터 외부로의 방열을 촉진하는 전열경로의 일부로서도 기능한다. 이 경우, 세라믹판(3)은 탑재되는 전자부품(4)을 방열 핀 등의 금속제의 방열체(5)에 열적으로 접속하기 위한 전열로의 일부를 구성한다. 그것을 위해서는 세라믹판(3)은 열전도율이 높은 쪽이 적합하다. 또한, 세라믹판(3)은 그 두께가 작은(얇은) 쪽이 적합하다. 세라믹판(3)의 두께를 작게 했을 때에, 세라믹판(3)을 포함하는 전자장치(30)로서의 기계적인 강도를 확보함에 있어서 세라믹판(3)은 기계적인 강도가 높은 재료로 이루어지는 것이 적합하다. 이 실시형태에 있어서의 세라믹판(3)은, 전술한 바와 같이, 이러한 열전도율 및 기계적인 강도의 향상에 대해서 유리한 구성을 갖고 있다.
즉, 실시형태의 세라믹판(3)은 복수의 질화 규소 결정(11) 및 이들의 질화 규소 결정(11) 사이의 입계(12)를 포함하는 질화 규소 결정상(1)을 포함하고 있다. 또한, 이 세라믹판(3)은 입계(12)에 위치하고 있는 실리케이트상(2)을 구비하고 있다. 실리케이트상(2)은 질화 규소 결정(11)보다 최대 입경이 작은 마그네슘 실리케이트 결정(21) 및 희토류 실리케이트 결정(22)을 포함하고 있다. 즉, 마그네슘 실리케이트 결정(21)의 최대 입경이 질화 규소 결정(11)의 최대 입경보다 작다. 희토류 실리케이트 결정(22)의 최대 입경도 질화 규소 결정(11)의 최대 입경보다 작다. 또한, 이 실시형태의 전자장치(30)는 전술한 바와 같이, 상기 구성의 세라믹판(3)과, 세라믹판(3)에 열적으로 접속된 전자부품(4)을 포함하고 있다.
이 실시형태의 세라믹판(3)에 의하면, 상기 구성인 점에서, 서로 인접하는 질화 규소 결정(11) 사이에 있어서, 이들의 질화 규소 결정(11) 사이의 입계(12)에 존재하는 실리케이트상(2)을 따라 이동해서 효과적으로 열전도가 행해진다. 또한, 질화 규소 결정(11) 사이의 소결성이 향상되고 있다. 그 때문에 열전도성 및 기계적인 강도가 향상된 세라믹판(3)을 제공할 수 있다. 또한, 이 실시형태의 전자장치(30)에 의하면, 상기 구성의 세라믹판(3)을 포함하는 점에서 외부로의 방열성의 향상이 용이한 전자장치(30)를 제공할 수 있다.
이 경우, 마그네슘 실리케이트 결정(21) 및 희토류 실리케이트 결정(22) 모두 질화 규소 결정(11)에 비해서 입경이 작기 때문에, 질화 규소 결정(11) 사이의 비교적 좁은 입계(12)에도 용이하게 실리케이트상(2)이 위치할 수 있다. 질화 규소 결정(11)의 최대 입경은, 예를 들면 약 3∼4㎛ 정도이다. 또한, 마그네슘 실리케이트 결정(21) 및 희토류 실리케이트 결정(22)의 최대 입경은, 예를 들면 약 0.8∼1㎛ 정도이다.
예를 들면, 실시형태의 세라믹판(3)의 열전도율은 약 70W/(m·K) 이상이다. 또한, 실시형태의 세라믹판(3)의 기계적인 강도는, 예를 들면 구부림 강도이며, 3점 구부림 시험에 있어서 약 700㎫ 이상이다. 그 때문에 전자부품(4)으로부터 방열체(5)에 이르는 전열경로의 일부를 구성하는 세라믹판(3)에 있어서의 열저항을 효과적으로 저감할 수 있다. 따라서, 방열성이 높은 전자장치(30)의 제작이 용이한 세라믹판(3)을 제공할 수 있다. 또한, 방열성이 높은 전자장치(30)를 제공할 수 있다.
세라믹판(3)에 있어서의 질화 규소 결정상(1)은 세라믹판(3)의 골격부분이며, 세라믹판(3)을 일정 형상 및 치수로 유지하는 기능을 갖고 있다. 바꿔 말하면, 질화 규소 결정상(1)은 세라믹판(3)의 주성분이며, 세라믹판(3)은 질화 규소질 소결체에 의해 기본적으로 형성되어 있다.
질화 규소 결정상(1)에 있어서의 복수의 질화 규소 결정(11)은 질화 규소 결정상(1)을 기본적으로 구성하고 있는 부분이다. 즉, 복수의 질화 규소 결정(11) 중 인저하는 것끼리가 서로 소결해서 세라믹판(3)에 있어서의 일정한 기계적 강도가 확보되어 있다. 또한, 서로 인접하는 질화 규소 결정(11) 사이에서 순차 열이 전도되어 세라믹판(3)으로서의 기본적인 열전도가 행해진다.
질화 규소 결정상(1)에 있어서의 입계(12)는 서로 인접하는 질화 규소 결정(11) 사이에 개재된 다결정체인 상기 질화 규소질 소결체에 있어서의 질화 규소 결정(11)의 배치를 용이하게 하고 있다. 서로 형상 및 치수가 다른 복수의 질화 규소 결정(11)은 입계(12)를 사이에 끼움으로써 다결정체를 형성하고 있다.
또, 세라믹판(3)에 있어서의 질화 규소 결정(11)의 함유율은, 예를 들면 약 80∼97질량% 정도이다. 질화 규소 결정(11)의 함유율이 80질량% 정도 이상인 점에서 세라믹판(3)으로서의 열전도율 및 기계적인 강도의 확보가 용이해지고 있다. 또한, 질화 규소 결정(11)의 함유율이 97질량% 이하인 점에서 소결 조재로서의 실리케이트상(2)의 효과적인 분산이 용이하게 되고, 소결성의 향상에 유리하다.
세라믹판(3)에 있어서의 실리케이트상(2)은 세라믹판(3)의 열전도율 및 기계적 강도를 높이는 기능을 갖고 있다. 즉, 실리케이트상(2)이 입계(12) 내에 위치하고 있음으로써, 인접하는 질화 규소 결정(11)끼리 중 입계(12)를 사이에 두고 서로 대향하는 것끼리가 서로 실리케이트상(2)을 통해 효과적으로 열적 및 기계적으로 접속된다.
실리케이트상(2)을 구성하고 있는 성분으로서는 마그네슘 실리케이트(규산 마그네슘), 망간 실리케이트(규산 망간), 몰리브덴 실리케이트 및 에르븀, 이트륨 등의 희토류의 실리케이트(규산염) 등을 들 수 있다. 도 1에 나타내는 예에 있어서는, 주로 마그네슘 실리케이트 결정(21)과 에르븀 실리케이트 결정(22)이 실리케이트상(2)을 구성하고 있다. 실리케이트상(2)은 실리케이트 이외의 성분, 예를 들면 산화물 등을 다소 함유하고 있어도 상관없다.
이 경우, 실리케이트상(2)은 질화 규소 결정(11)과 마찬가지로 함유하고 있는 규소(Si) 성분을 통해 질화 규소 결정(11)에 대해서 강고하게 접합될 수 있다. 또한, 실리케이트상(2)은, 예를 들면 마그네슘 실리케이트 등의 열전도율이 약 60∼80W/(m·K)이며, 열전도율도 비교적 크다. 예를 들면 에르븀 실리케이트 결정 등의 희토류 실리케이트 결정 및 마그네슘 실리케이트 결정을 주성분으로서 포함하는 실리케이트상(2)의 경우이면, 실리케이트상(2)의 열전도율은 약 60W/(m·K) 이상이다.
세라믹판(3)에 있어서의 실리케이트상(2)의 함유율은, 예를 들면 3∼20질량% 정도이면 좋다. 세라믹판(3)에 있어서의 실리케이트상(2)의 함유율이 3질량% 이상일 때에는 질화 규소 결정상(1)에 있어서의 복수의 입계(12)의 각각에 효과적으로 실리케이트상(2)이 배치된다. 그 때문에, 인접하는 질화 규소 결정(11)끼리가 직접적으로 서로 소결하고 있지 않는 계면 이외에서도 실리케이트상(2)에 의해 서로 효과적으로 열적 및 기계적으로 접속될 수 있다.
또한, 세라믹판(3)에 있어서의 실리케이트상(2)의 함유율이 20질량% 이하일 때에는 세라믹판(3) 내에 있어서 실리케이트상(2)(마그네슘 실리케이트 결정(21) 또는 에르븀 실리케이트 결정(22))이 질화 규소 결정(11)으로부터 독립해서 결정(도면에는 나타내지 않는다)을 형성할 가능성이 효과적으로 저감된다. 가령, 이러한 실리케이트의 결정이 단독으로 존재하면, 그 부분은 질화 규소 결정(11)에 비해서 열전도율이 작다. 이에 대해서 상기 조성이면, 세라믹판(3) 내에 열전도율이 비교적 작은 부분이 발생할 가능성이 효과적으로 저감된다. 따라서, 세라믹판(3)에 있어서의 실리케이트상(2)의 함유율은, 예를 들면 3∼20질량% 정도이면, 세라믹판(3)의 기계적 강도 및 열전도율의 향상에 대해서 유리하다.
실리케이트상(2)에 있어서의 마그네슘 실리케이트 결정(21)의 함유율은, 예를 들면 20∼90질량% 정도로 설정된다. 마그네슘 실리케이트 결정(21)의 열전도율은 약 60W/(m·K) 또는 그 이상으로 비교적 크다. 그 때문에, 실리케이트상(2)에 있어서의 마그네슘 실리케이트 결정(21)의 함유율이 20질량% 이상이면, 질화 규소질 소결체인 세라믹판(3)으로서의 열전도율의 향상에 대해서 유효하다. 또한, 실리케이트상(2)에 있어서의 마그네슘 실리케이트 결정(21)의 함유율이 90질량% 이하이면, 바꿔 말하면, 실리케이트상(2)에 있어서 희토류의 실리케이트 결정이 10질량%를 초과하는 것이면, 질화 규소질 소결체(세라믹판(3))에 있어서의 소결성이 향상된다. 그 때문에 세라믹판(3)의 기계적인 강도의 향상에 대해서는 유효하다. 따라서, 실리케이트상(2)에 있어서의 마그네슘 실리케이트 결정(21)의 함유율은, 예를 들면 20∼90질량% 정도이면, 세라믹판(3)의 기계적 강도 및 열전도율의 향상에 대해서 유리하다.
세라믹판(3)에 있어서, 마그네슘 실리케이트 결정(21)과 희토류 실리케이트 결정(22)은, 예를 들면 도 1 및 도 4에 나타내는 예와 같이, 복수의 입계(12) 중 서로 다른 부분에 위치하고 있어도 좋다. 또, 도 4는 도 1의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 4에 있어서 도 1과 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 또한, 마그네슘 실리케이트 결정(21)과 희토류 실리케이트 결정(22)은 서로 같은 입계(12)에 위치하고 있어도 좋다. 마그네슘 실리케이트 결정(21)과 희토류 실리케이트 결정(22)은 복수의 입계(12) 중 서로 다른 부분에 위치하고 있는 경우에는, 희토류 실리케이트 결정(22)에 의한 질화 규소 결정(11) 사이의 소결성 향상의 효과를 얻는데에 있어서 유리하다. 또한, 복수의 입계(12)에 있어서, 질화 규소 결정(11) 사이의 열전도성 확보의 효과를 마그네슘 실리케이트 결정(21)에 의해 유효하게 얻을 수 있다.
도 4는 도 1의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 4에 있어서 도 1과 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 1 및 도 4에 나타내듯이, 희토류 실리케이트 결정(22)은 최소 입경이 마그네슘 실리케이트 결정보다 작은 에르븀 실리케이트 결정 및 이트륨 실리케이트 결정 중 적어도 한쪽을 포함하고 있는 것이어도 좋다. 희토류 실리케이트 결정(22)의 최소 입경이 마그네슘 실리케이트 결정(21)의 최소 입경보다 작은 경우에는 질화 규소 결정(11) 사이의 입계(12) 내에 효과적으로 희토류 실리케이트 결정(22)이 위치할 수 있다. 바꿔 말하면, 좁은 입계(12)에 희토류 실리케이트 결정(22)이 위치해서 인접하는 질화 규소 결정(11) 사이의 소결성을 효과적으로 높일 수 있다. 이것에 의해, 세라믹판(3)의 기계적인 강도를 효과적으로 높일 수 있다.
도 4에 나타내는 예에서는, 희토류 실리케이트 결정(22)은 그 입경이 마그네슘 실리케이트 결정(21)의 입경보다 큰 것을 포함하고 있다. 이 경우에도, 최소 입경의 희토류 실리케이트 결정(22a)의 입경이 최소 입경의 마그네슘 실리케이트 결정(21a)의 입경보다 작으면, 상기와 같은 소결성의 향상의 효과를 얻을 수 있다.
마그네슘 실리케이트 결정(21) 및 희토류 실리케이트 결정(22)의 입경은 전자현미경을 사용한 세라믹판(3)의 단면 관찰에 의해 측정할 수 있다. 이들 결정의 최소 입경은 상기한 바와 같이 측정한 입경 중 최소값이다. 복수의 단면에 대해서 관찰하여 최소 입경을 구해도 좋다.
또, 질화 규소 결정(11)은, 예를 들면 입경이 약 0.5∼4㎛ 정도이며, 평균 입경이 약 2.4㎛이다. 또한, 이 때에, 복수의 마그네슘 실리케이트 결정(21)은 그 최소 입경이 약 0.4∼0.5㎛ 정도이다. 또한, 복수의 희토류 실리케이트 결정(22)은 그 최소 입경이 약 0.2∼0.3㎛ 정도이다.
이러한, 최소 입경이 마그네슘 실리케이트 결정(21)보다 작은 에르븀 실리케이트 결정 및 이트륨 실리케이트 결정 중 적어도 한쪽을 포함하는 희토류 실리케이트 결정(22)은 소결 조재로서 첨가하는 에르븀 실리케이트 재료를 미리 분쇄해서 질화 규소 재료보다 미분화해 두면 좋다. 상기 입경 조정을 포함한 세라믹판(3)의 제조 방법의 일례를 다음에 나타낸다.
우선, 질화 규소, 실리카, 산화마그네슘, 산화에르븀, 산화이트륨 등의 원료분말과 유기용제, 바인더를 밀 등의 분쇄 수단으로 분쇄해서 원료분말을 제작한다. 이 때에, 각각의 재료에 따른 입경까지 혼합해서 슬러리를 조제한다.
다음에 조제한 슬러리를 닥터 브레이드법 등의 방법으로 시트상으로 성형해서 띠형상의 세라믹 그린시트를 제작한다. 제작한 세라믹 그린시트를 적당한 치수 및 형상으로 절단해서 복수의 시트를 제작한다. 그 후에 이들의 시트를 메탈라이즈 잉크를 인쇄 후, 복수 상하로 적층한 후, 약 1400∼1900℃의 온도에서 소성한다. 이상의 공정에 의해, 세라믹판(3)을 제작할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 중 어느 하나의 구성의 세라믹판(3)과, 세라믹판(3)에 열적으로 접속된 전자부품(4)에 의해 전자장치(30)가 구성되어 있다. 세라믹판(3)에 대한 전자부품(4)의 탑재, 고정은 상기한 바와 같이 접합재 등을 통해 행할 수 있다. 또한, 전자부품(4)은, 리드 단자(6) 등을 통해 외부 전기회로에 전기적으로 접속시킬 수 있다.
예를 들면 수지 성형용 금형 내에 전자부품(4)이 탑재된 세라믹판(3), 전자부품(4)과 본딩 와이어(7)에 의해 전기적으로 접속된 리드 단자(6) 또는 리드 프레임(6A)을 셋팅하고, 금형 내에 미경화의 에폭시 수지 등의 몰드 수지용의 수지재료를 충전한다. 그 후에 미경화의 수지재료를 가열해서 경화시킨다. 이상의 공정에 의해, 전자장치(30)를 제작할 수 있다. 전자부품(4)이 세라믹판(3)에 탑재되어서 이루어지는 전자장치(30)는, 예를 들면 방열 핀 등의 방열체(5)에 접속되어서 외부로 방열된다. 방열체(5)와 전자장치(30)의 접속은, 예를 들면 수지재료 등의 점착재를 통해 행할 수 있다. 또한, 세라믹판(3)의 하면에 볼록부분(도면에는 나타내지 않는다)을 형성해서 볼록부분의 앵커 효과에 의해 전자장치(30)와 방열체(5)의 접속 강도를 높이도록 해도 좋다.
또, 본 발명은, 이상의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지의 범위 내에서 여러가지 변경이 가능하다. 예를 들면, 리드 등의 노출된 금속부분에 니켈 및 금 등의 도금층을 피착시켜도 좋다.
또한, 전자부품(4)의 상면측에도 세라믹판(3)을 서로 열적으로 접속되도록 배치해서 전자부품(4)으로부터 외부로의 방열 효과를 높이도록 해도 좋다. 이 경우에, 상하의 세라믹판(3) 사이에 간극(즉, 열전도성이 작은 공간)이 생기지 않도록, 이들 세라믹판(3) 사이를 몰드 수지(도면에는 나타내지 않는다)로 충전하도록 해도 좋다.
또한, 세라믹판(3)에 함유되어 있는 질화 규소 결정(11) 사이의 입계(12)는 반드시 실리케이트상(2)이 존재하고 있는 부위일 필요는 없고, 공극으로서 존재하고 있는 부분이 포함되어 있어도 상관없다. 또한, 입계(12)에 실리케이트상(2) 이외의 조재성분(유리 성분 등)이 위치하고 있어도 상관없다.
1···질화 규소 결정상
11···질화 규소 결정
12···입계
2···실리케이트상
21···마그네슘 실리케이트 결정
21a···최소 입경의 마그네슘 실리케이트 결정
22···희토류 실리케이트 결정
22a···최소 입경의 희토류 실리케이트 결정
3···세라믹판
4···전자부품
5···방열체
6···리드 단자
6A···리드 단자(리드 프레임)
7···본딩 와이어
8···몰드 수지
30 ···전자장치

Claims (6)

  1. 복수의 질화 규소 결정 및 상기 질화 규소 결정 사이의 입계를 포함하는 질화 규소 결정상과,
    상기 질화 규소 결정보다 최대 입경이 작은 마그네슘 실리케이트 결정 및 희토류 실리케이트 결정을 포함하고 있음과 아울러 상기 입계에 위치하고 있는 실리케이트상을 구비하는 세라믹판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리케이트상의 함유율이 3∼20질량%인 세라믹판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 실리케이트상에 있어서의 상기 마그네슘 실리케이트 결정의 함유율이 20∼90질량%인 세라믹판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네슘 실리케이트 결정과 상기 희토류 실리케이트 결정이 상기 입계 중 서로 다른 부분에 위치하고 있는 세라믹판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 희토류 실리케이트 결정이, 최소 입경이 상기 마그네슘 실리케이트 결정보다 작은 에르븀 실리케이트 결정 및 이트륨 실리케이트 결정 중 적어도 한쪽을 포함하고 있는 세라믹판.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 세라믹판과,
    상기 세라믹판에 열적으로 접속된 전자부품을 구비하는 전자장치.
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