JPH02107569A - 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム焼結体の製造方法Info
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- JPH02107569A JPH02107569A JP63256972A JP25697288A JPH02107569A JP H02107569 A JPH02107569 A JP H02107569A JP 63256972 A JP63256972 A JP 63256972A JP 25697288 A JP25697288 A JP 25697288A JP H02107569 A JPH02107569 A JP H02107569A
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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1
本発明は窒化アルミニウム焼結体の製造方法に関する。
[従来の技術およびその課題]
近年、半導体工業の急速な技術革新により、rC,LS
Iをはじめとする大規模集積回路は高集積化、高出力化
が行われ、これに伴うシリコン素子の単位面積当りの発
熱量が大幅に増加してきた。
Iをはじめとする大規模集積回路は高集積化、高出力化
が行われ、これに伴うシリコン素子の単位面積当りの発
熱量が大幅に増加してきた。
そこで、シリコン素子の通電動作による発熱のため、シ
リコン素子の正常な動作が妨げられる問題が生じ始めて
おり、このため、熱伝導性の良い絶縁性基板材料が要求
されている。
リコン素子の正常な動作が妨げられる問題が生じ始めて
おり、このため、熱伝導性の良い絶縁性基板材料が要求
されている。
従来、絶縁性基板材料としては、一般にアルミナ焼結体
が最も多く使用されている。しかしながら、最近ではア
ルミナ基板は熱放散に関しては満足しているとは言えず
、さらに熱放散性(熱伝導性)の優れた絶縁性基板材料
の開発が要求されるようになってきた。このような絶縁
性基板材料としては熱伝導性が良い(熱伝導率が大きい
)、電気絶縁性である、熱膨張率がシリコン単結晶の値
に近い、機械的強度が大ぎい等の特性か要求される。
が最も多く使用されている。しかしながら、最近ではア
ルミナ基板は熱放散に関しては満足しているとは言えず
、さらに熱放散性(熱伝導性)の優れた絶縁性基板材料
の開発が要求されるようになってきた。このような絶縁
性基板材料としては熱伝導性が良い(熱伝導率が大きい
)、電気絶縁性である、熱膨張率がシリコン単結晶の値
に近い、機械的強度が大ぎい等の特性か要求される。
ところで良好な熱伝導性を有することが知られている窒
化アルミニウムは、熱膨張率か約4.3×10−6/’
C(室温から400℃の平均値)でアルミナ焼結体の約
7X1叶6/°Cに比べて小さく、シリコン素子の熱膨
張率3.5〜4.OX 10−6 /’Cに近い。
化アルミニウムは、熱膨張率か約4.3×10−6/’
C(室温から400℃の平均値)でアルミナ焼結体の約
7X1叶6/°Cに比べて小さく、シリコン素子の熱膨
張率3.5〜4.OX 10−6 /’Cに近い。
また機械的強度も曲げ強さで約50 Kg/mm2程度
を有し、アルミナ焼結体の値20〜30に’j / m
m2に比べ高強度の電気絶縁性に優れた材料である。
を有し、アルミナ焼結体の値20〜30に’j / m
m2に比べ高強度の電気絶縁性に優れた材料である。
従来、窒化アルミニウム(AJ!N)焼結体は窒化アル
ミニウムの粉末を成形、焼結して得られるのであるが、
窒化アルミニウムは難焼結性物質であるため、緻密な焼
結体を得ることが困難である。
ミニウムの粉末を成形、焼結して得られるのであるが、
窒化アルミニウムは難焼結性物質であるため、緻密な焼
結体を得ることが困難である。
そして現在までに焼結助剤を加え、常圧焼結法やホット
プレス法により緻密な窒化アルミニウム焼結体を得る試
みがなされている。
プレス法により緻密な窒化アルミニウム焼結体を得る試
みがなされている。
その代表的な添加剤は、アルカリ土類金属元素の化合物
および希土類元素の化合物等であるが、このような添加
剤を用いた場合、常圧焼結法においては一般に60 W
/m −K程度の熱伝導率を有する窒化アルミニウム焼
結体しか得られていない。
および希土類元素の化合物等であるが、このような添加
剤を用いた場合、常圧焼結法においては一般に60 W
/m −K程度の熱伝導率を有する窒化アルミニウム焼
結体しか得られていない。
前記化合物としては、炭化物、酸化物、ハロゲン化物等
が通常用いられているが、これらは高熱伝導性を有する
ように焼結するには、少なくとも2%以上の多量の添加
量を要し、1900°C以上の高温で焼結せしめねばな
らなかった。
が通常用いられているが、これらは高熱伝導性を有する
ように焼結するには、少なくとも2%以上の多量の添加
量を要し、1900°C以上の高温で焼結せしめねばな
らなかった。
上記したような方法による窒化アルミニウム焼結体は、
例えば特開昭60−127267号公報に記載されてお
り、これによれば、室温における熱伝導率力40 W/
m −K以上を示すAj2N焼結体が1qられることか
開示されている。
例えば特開昭60−127267号公報に記載されてお
り、これによれば、室温における熱伝導率力40 W/
m −K以上を示すAj2N焼結体が1qられることか
開示されている。
しかしながら、近年の集積回路技術における素子の高集
積化、高出力化に伴って、発生する熱を迅速に放散させ
ることが素子の性能劣化、寿命短小化の防止のために是
非とも必要であることから、従来よりもざらに高熱伝導
性を有する熱放散用基板材料を安価に製造する方法が求
められている。
積化、高出力化に伴って、発生する熱を迅速に放散させ
ることが素子の性能劣化、寿命短小化の防止のために是
非とも必要であることから、従来よりもざらに高熱伝導
性を有する熱放散用基板材料を安価に製造する方法が求
められている。
本発明の目的は、高熱伝導性を有すると共に、高絶縁性
、シリコンとほぼ同等な熱膨張係数を有する等、種々の
有用な性質を有する窒化アルミニウム(AβN)焼結体
を安価に製造する方法を提供することにある。
、シリコンとほぼ同等な熱膨張係数を有する等、種々の
有用な性質を有する窒化アルミニウム(AβN)焼結体
を安価に製造する方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明は、窒化アルミニウム粉末に、添1j[1剤とし
て、Ta族元素(但しHを除<>、na族元素。
て、Ta族元素(但しHを除<>、na族元素。
■族元素(但しランタンイト元素を含む>、zr。
i−H、Co 、Ag、Znから選ばn る元素]少す
くとも一種のリン化物を添加し、焼成することを特徴と
する窒化アルミニウム焼結体の製造方法である。
くとも一種のリン化物を添加し、焼成することを特徴と
する窒化アルミニウム焼結体の製造方法である。
本発明において、添加剤として用いられるリン化物の総
量は、0.005〜8重母%、好ましくは0.3〜7小
吊%が好適である。リン化物総量が0.005重量%未
満ては熱伝導率の向上に効果が薄く、8重量%を超える
と異相が多くなるので熱伝導率か80W/m−に以下と
なり、好ましくない。
量は、0.005〜8重母%、好ましくは0.3〜7小
吊%が好適である。リン化物総量が0.005重量%未
満ては熱伝導率の向上に効果が薄く、8重量%を超える
と異相が多くなるので熱伝導率か80W/m−に以下と
なり、好ましくない。
用いられるリン化物は、Ta族元素のリン化物としては
、リン化リチウム、リン化ナトリウム、リン化カリウム
等か挙げられ、I[a族元素のリン化物としては、リン
化マグネシウム、リン化カルシウム、リン化ストロンチ
ウム、リン化バリウム等が挙げられる。また,III族
元素のリン化物としては、リン化アルミニウム、リン化
スカンジウム、リン化イツトリウム、リン化ランタン、
リン化セリウム、リン化プラセオジウム、リン化ネオジ
ウム、リン化プロメチウム、リン化サマリウム、リン化
ユーロピウム、リン化ガドリニウム、リン化テルビウム
、リン化ジスプロシウム、リン化ホロミウム、リン化エ
ルビウム、リン化ツリウム、リン化イッテルビウム、リ
ン化ルテチウム等が挙げられる。
、リン化リチウム、リン化ナトリウム、リン化カリウム
等か挙げられ、I[a族元素のリン化物としては、リン
化マグネシウム、リン化カルシウム、リン化ストロンチ
ウム、リン化バリウム等が挙げられる。また,III族
元素のリン化物としては、リン化アルミニウム、リン化
スカンジウム、リン化イツトリウム、リン化ランタン、
リン化セリウム、リン化プラセオジウム、リン化ネオジ
ウム、リン化プロメチウム、リン化サマリウム、リン化
ユーロピウム、リン化ガドリニウム、リン化テルビウム
、リン化ジスプロシウム、リン化ホロミウム、リン化エ
ルビウム、リン化ツリウム、リン化イッテルビウム、リ
ン化ルテチウム等が挙げられる。
また、AβN原料は純度として高純度のもの、例えば9
8%以上のものが好ましいが、95〜98%程度のもの
も使用可能である。平均粒径は10庫以下、好ましくは
2迦以下のものが良い。
8%以上のものが好ましいが、95〜98%程度のもの
も使用可能である。平均粒径は10庫以下、好ましくは
2迦以下のものが良い。
次に、焼結は非酸化性雰囲気中で高温焼結することが必
要である。酸化性雰囲気中で焼結すると、窒化アルミニ
ウムが酸化してしまい、緻密な焼結体が得られない。非
酸化性雰囲気としては、窒素ガス、ヘリウムガス、アル
ゴンガス、−M化炭素ガス、水素ガス、真空雰囲気等が
使用できるが、中でも窒素カス、アルゴンカス、ヘリウ
ムガス、真空雰囲気か便利で好ましい。焼結は1500
〜2000’Cで行われ、特に1600〜1900°C
が有効であるか、特にこれらの温度範囲に限定されるも
のではない。また焼結は常圧焼結法でも良いし、7JO
圧焼結法によっても良い。加圧焼結法としてはホットプ
レス法(−軸加圧焼結法)とHIP法(熱間静水圧加圧
焼結法)のどちらでも可能である。
要である。酸化性雰囲気中で焼結すると、窒化アルミニ
ウムが酸化してしまい、緻密な焼結体が得られない。非
酸化性雰囲気としては、窒素ガス、ヘリウムガス、アル
ゴンガス、−M化炭素ガス、水素ガス、真空雰囲気等が
使用できるが、中でも窒素カス、アルゴンカス、ヘリウ
ムガス、真空雰囲気か便利で好ましい。焼結は1500
〜2000’Cで行われ、特に1600〜1900°C
が有効であるか、特にこれらの温度範囲に限定されるも
のではない。また焼結は常圧焼結法でも良いし、7JO
圧焼結法によっても良い。加圧焼結法としてはホットプ
レス法(−軸加圧焼結法)とHIP法(熱間静水圧加圧
焼結法)のどちらでも可能である。
本発明の方法によれば、リン化物の種類および条件によ
っては、添加剤としてのリン化物の総量を0.3〜1.
3重量%と少ない檄で、実用上十分に良好な熱伝導率、
即ら80W/m−に以上の熱伝導率を有する窒化アルミ
ニウム焼結体を得ることかできる。さらに焼成条件も1
600〜1900 ’Cの温度範囲で良く、例えば18
00°C12時間と、AI!Nの焼成条件としては比較
的低い温度で、かつ短時間でも焼結し、良好な熱伝導率
が得られる。
っては、添加剤としてのリン化物の総量を0.3〜1.
3重量%と少ない檄で、実用上十分に良好な熱伝導率、
即ら80W/m−に以上の熱伝導率を有する窒化アルミ
ニウム焼結体を得ることかできる。さらに焼成条件も1
600〜1900 ’Cの温度範囲で良く、例えば18
00°C12時間と、AI!Nの焼成条件としては比較
的低い温度で、かつ短時間でも焼結し、良好な熱伝導率
が得られる。
以上のことから安価にAβN焼結体を製造することが可
能でおる。
能でおる。
[実施例]
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例
平均粒径か2uJnで、含有酸素量が1%のAβN粉末
に、第1表に示した添加剤を第1表に示した量だけ添加
・混合し、この混合粉末に室温で2トン/cm2の圧力
を加えて成形体とした。この成形体を焼結炉において窒
素カス雰囲気下で1800°C12時間の条件で常圧焼
結した。得られた△jN焼結体の室温での密度と熱伝導
率を併せて第1表に示す。
に、第1表に示した添加剤を第1表に示した量だけ添加
・混合し、この混合粉末に室温で2トン/cm2の圧力
を加えて成形体とした。この成形体を焼結炉において窒
素カス雰囲気下で1800°C12時間の条件で常圧焼
結した。得られた△jN焼結体の室温での密度と熱伝導
率を併せて第1表に示す。
同表かられかるように、本発明の製造方法によれば、熱
伝導率が80 W/rrl −K以上のARN焼結体を
比較的少ない添加間で、かつ従来よりも低い焼結温度で
得ることができる。なお、本実施例で得られた△fN焼
結体は、いずれもその熱膨張係数は約4.3x 10−
6 / °C1曲げ強度は約5トン/Cm2以上であっ
た。
伝導率が80 W/rrl −K以上のARN焼結体を
比較的少ない添加間で、かつ従来よりも低い焼結温度で
得ることができる。なお、本実施例で得られた△fN焼
結体は、いずれもその熱膨張係数は約4.3x 10−
6 / °C1曲げ強度は約5トン/Cm2以上であっ
た。
(以下余白)
[発明の効果]
以上説明したように、本発明の方法によれば、従来より
も少ない添加量で、かつ低い焼成温度で良好な熱伝導率
を有する窒化アルミニウム焼結体を得ることができるの
で、窒化アルミニウム焼結体の安価な製法として非常に
有用である。
も少ない添加量で、かつ低い焼成温度で良好な熱伝導率
を有する窒化アルミニウム焼結体を得ることができるの
で、窒化アルミニウム焼結体の安価な製法として非常に
有用である。
得られる窒化アルミニウム焼結体は、従来技術によって
得られたものと同等以上の熱伝導率を有すると共に、高
密度で、熱的特性、電気的特性、機械的特性も良好であ
り、半導体工業等の放熱材料としての応用以外にルツボ
、蒸着容器、耐熱ジグ高温部月等の高温材料としての応
用も可能である等、工業的に多くの利点を有するもので
ある。
得られたものと同等以上の熱伝導率を有すると共に、高
密度で、熱的特性、電気的特性、機械的特性も良好であ
り、半導体工業等の放熱材料としての応用以外にルツボ
、蒸着容器、耐熱ジグ高温部月等の高温材料としての応
用も可能である等、工業的に多くの利点を有するもので
ある。
手続ネ甫正書(自発)
平成元年11月27日
Claims (2)
- (1)窒化アルミニウム粉末に、添加剤として、 I a
族元素(但しHを除く),IIa族元素,III族元素(但
しウレタノイド元素を含む),Zr,Hf,Co,Ag
,Znから選ばれる元素の少なくとも一種のリン化物を
添加し、焼成することを特徴とする窒化アルミニウム焼
結体の製造方法。 - (2)リン化物の添加量の総量は、0.005〜8重量
%である請求項(1)記載の窒化アルミニウム焼結体の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63256972A JPH02107569A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63256972A JPH02107569A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02107569A true JPH02107569A (ja) | 1990-04-19 |
Family
ID=17299932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63256972A Pending JPH02107569A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02107569A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7296824B2 (en) | 2003-10-08 | 2007-11-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Vehicle front body structure |
US10322753B2 (en) | 2015-06-26 | 2019-06-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Vehicle body front structure |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP63256972A patent/JPH02107569A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7296824B2 (en) | 2003-10-08 | 2007-11-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Vehicle front body structure |
US10322753B2 (en) | 2015-06-26 | 2019-06-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Vehicle body front structure |
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