JPH02196066A - 窒化アルミニウム質焼成体の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム質焼成体の製造方法Info
- Publication number
- JPH02196066A JPH02196066A JP1014633A JP1463389A JPH02196066A JP H02196066 A JPH02196066 A JP H02196066A JP 1014633 A JP1014633 A JP 1014633A JP 1463389 A JP1463389 A JP 1463389A JP H02196066 A JPH02196066 A JP H02196066A
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- Japan
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- aluminum nitride
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- center particle
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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、銅、銀、銀−パラジウム系、金等と同時焼成
が可能で、しかも熱伝導率が高い、窒化アルミニウムを
主体とした焼成体の製造方法に関するものである。
が可能で、しかも熱伝導率が高い、窒化アルミニウムを
主体とした焼成体の製造方法に関するものである。
エレクトロニクス素子の高集積化がますます進展するに
従って、素子の発生する単位面積あたりの熱量が増大し
ているが、基板の熱伝導率が低い場合は、素子の発生す
る熱で素子の温度が上昇し、素子の機能に障害が生じる
ことが問題になってきており、さらなる高集積化を妨げ
ている。
従って、素子の発生する単位面積あたりの熱量が増大し
ているが、基板の熱伝導率が低い場合は、素子の発生す
る熱で素子の温度が上昇し、素子の機能に障害が生じる
ことが問題になってきており、さらなる高集積化を妨げ
ている。
そこで、素子の発生する熱の放散を効率的に行なえる熱
伝導率の高い基板材料が求められており、現在では窒化
アルミニウムが高熱伝導性物質として注目されている。
伝導率の高い基板材料が求められており、現在では窒化
アルミニウムが高熱伝導性物質として注目されている。
しかし、窒化アルミニウムは難焼結性物質であり、焼結
助剤を使用しても１６００〜２０００℃の高い焼結温度
が必要である。
助剤を使用しても１６００〜２０００℃の高い焼結温度
が必要である。
一般に、電子回路は高温で焼結して得られた窒化アルミ
ニウム製基板上に、銅、銀、銀−パラジウム系、金等の
粉末のペーストを用いて配線を印刷し、その後配線材料
の融点以下で焼成して配線を焼きつけ、さらに素子を取
り付けることによって作製される。
ニウム製基板上に、銅、銀、銀−パラジウム系、金等の
粉末のペーストを用いて配線を印刷し、その後配線材料
の融点以下で焼成して配線を焼きつけ、さらに素子を取
り付けることによって作製される。
また、より実装密度の高い多層基板を用いたノーイブリ
ッドＩＣを、より効率的に安価に製造するために、低温
で焼成可能なアルミナ−ガラス基板が製造されている。
ッドＩＣを、より効率的に安価に製造するために、低温
で焼成可能なアルミナ−ガラス基板が製造されている。
たとえば、アルミナとガラスの粉末を適当なバインダー
等を加えて混合し、ドクターブレード法でグリーンシー
トを作製し、その上に銅、銀、銀−パラジウム系、金等
の粉末のペーストを印刷して配線を形成し、それらの配
線材料が溶融しない温度で焼成し、グリーンシートの焼
成と配線の焼きっけとを同時に行なう方法が採用されて
いる。
等を加えて混合し、ドクターブレード法でグリーンシー
トを作製し、その上に銅、銀、銀−パラジウム系、金等
の粉末のペーストを印刷して配線を形成し、それらの配
線材料が溶融しない温度で焼成し、グリーンシートの焼
成と配線の焼きっけとを同時に行なう方法が採用されて
いる。
これらの配線材料の中で、融点は銅が最も高く１０８４
℃であるから、少なくとも１０５０℃以下で焼成しなけ
ればならない。
℃であるから、少なくとも１０５０℃以下で焼成しなけ
ればならない。
低温で液相を生成する物質は使用せず、酸化イツトリウ
ムや酸化カルシウム等の焼結助剤を数％混合して、成形
した窒化アルミニウム成形体の上に金属粉末ペーストで
配線を描き、焼成して窒化アルミニウムの焼結と配線の
焼き付けを同時に行なうことも可能であるが、焼結温度
が１６００〜２０００℃の範囲で焼き付は可能な金属粉
末ペーストは、電気抵抗が比較的高いタングステンかモ
リブデンに限られる。
ムや酸化カルシウム等の焼結助剤を数％混合して、成形
した窒化アルミニウム成形体の上に金属粉末ペーストで
配線を描き、焼成して窒化アルミニウムの焼結と配線の
焼き付けを同時に行なうことも可能であるが、焼結温度
が１６００〜２０００℃の範囲で焼き付は可能な金属粉
末ペーストは、電気抵抗が比較的高いタングステンかモ
リブデンに限られる。
アルミナ焼結体の基板は、１０〜２０ Ｗ／ｍＫの熱伝
導率があるが、低温焼成が可能な同時焼成用のアルミナ
−ガラス複合焼成体の熱伝導率は、せいぜい３Ｗ／ｍに
程度であり、素子からの放熱に比べて充分な熱伝導性を
有しているとは言えない。
導率があるが、低温焼成が可能な同時焼成用のアルミナ
−ガラス複合焼成体の熱伝導率は、せいぜい３Ｗ／ｍに
程度であり、素子からの放熱に比べて充分な熱伝導性を
有しているとは言えない。
一方、窒化アルミニウムの成形体を用いて同時焼成を行
なおうとすると３、窒化アルミニウムの熱伝導率が１．
００ Ｗ／ｍＫ以上のものが容易に得られるが、焼成に
は１６００〜２０００℃の高温が必要なため、高温焼成
用の高価な炉と多くのエネルギーとを必要とするだけで
なく、配線材料としてはタングステンまたはモリブデン
しか使用できず、さらに配線材料の電気抵抗が高いこと
が問題になっている。
なおうとすると３、窒化アルミニウムの熱伝導率が１．
００ Ｗ／ｍＫ以上のものが容易に得られるが、焼成に
は１６００〜２０００℃の高温が必要なため、高温焼成
用の高価な炉と多くのエネルギーとを必要とするだけで
なく、配線材料としてはタングステンまたはモリブデン
しか使用できず、さらに配線材料の電気抵抗が高いこと
が問題になっている。
配線材料とし７て、電気抵抗が小さい銅、銀、銀パラジ
ウム系、金等を使用するには、その融点以下で焼成する
必要があり、低温でも焼成可能で、しかも高い熱伝導率
が得られろものとして、窒化アルミニウム−ガラス複合
体について検討した。
ウム系、金等を使用するには、その融点以下で焼成する
必要があり、低温でも焼成可能で、しかも高い熱伝導率
が得られろものとして、窒化アルミニウム−ガラス複合
体について検討した。
アルミナより高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム粉
末に、ガラス粉末を添加することにより、低温で焼成可
能な窒化アルミニウム組成物を得ることができるという
考えは、すでに特開昭６３−２１００４３号公報に開示
されているが、安定して緻密でしかも高い熱伝導率が得
られるものではなかった。
末に、ガラス粉末を添加することにより、低温で焼成可
能な窒化アルミニウム組成物を得ることができるという
考えは、すでに特開昭６３−２１００４３号公報に開示
されているが、安定して緻密でしかも高い熱伝導率が得
られるものではなかった。
即ち、使用する窒化アルミニウム粉末によ、っては、熱
伝導率の高い焼成体を安定して得ることができないこと
があった。
伝導率の高い焼成体を安定して得ることができないこと
があった。
この問題点を解決するために、使用する窒化°ｒルミニ
ウム粉末と焼成体の熱伝導率との関係について研究検討
を重ねた結果、中心粒径の異なる２種の窒化アルミニウ
ム粉末を混合して使用すると、焼成体の緻密化および熱
伝導率の向上に効果があることを見出した。
ウム粉末と焼成体の熱伝導率との関係について研究検討
を重ねた結果、中心粒径の異なる２種の窒化アルミニウ
ム粉末を混合して使用すると、焼成体の緻密化および熱
伝導率の向上に効果があることを見出した。
即ち本発明は、窒化アルミニウム粉末にガラス粉末を添
加して成形後、１０５０℃以下で焼成して窒化アルミニ
ウム質焼成体を製造する方法において、中心粒径の異な
る２種の窒化アルミニウム粉末の混合粉末からなり、該
粉末の中心粒径の比が２以上で、かつ大きい方の粉末の
中心粒径が２〜５０μｍの範囲のものを用い、中心粒径
が小さい方の粉末の量が窒化アルミニウム粉末全体の１
０〜５０重里％であるものを用いることを特徴とする窒
化アルミニウム質焼成体の製造方法である。
加して成形後、１０５０℃以下で焼成して窒化アルミニ
ウム質焼成体を製造する方法において、中心粒径の異な
る２種の窒化アルミニウム粉末の混合粉末からなり、該
粉末の中心粒径の比が２以上で、かつ大きい方の粉末の
中心粒径が２〜５０μｍの範囲のものを用い、中心粒径
が小さい方の粉末の量が窒化アルミニウム粉末全体の１
０〜５０重里％であるものを用いることを特徴とする窒
化アルミニウム質焼成体の製造方法である。
本発明によれば、焼成前の成形体の嵩密度を高めること
ができ、それによって緻密でしかも熱伝導率の高い焼成
体を安定して得ることができる。
ができ、それによって緻密でしかも熱伝導率の高い焼成
体を安定して得ることができる。
以下、本発明について詳述する。
本発明においては中心粒径の異なる２種の窒化“ｒルミ
ニウム粉末を使用する。しかし２種の粉末の中心粒径の
比が小さいと緻密で熱伝導率の高い焼成体は得られない
ので、中心粒径比は２以」ニ、好ましくは３以上、さら
に好ましくは４以」二である。
ニウム粉末を使用する。しかし２種の粉末の中心粒径の
比が小さいと緻密で熱伝導率の高い焼成体は得られない
ので、中心粒径比は２以」ニ、好ましくは３以上、さら
に好ましくは４以」二である。
また、中心粒径の比が２以」二であっても、太きい方の
中心粒径が小さ過ぎると均一な混合が困難となり、２種
の中心粒径の粉末を混合したことによる成形体嵩密度の
向上の効果が得られない。
中心粒径が小さ過ぎると均一な混合が困難となり、２種
の中心粒径の粉末を混合したことによる成形体嵩密度の
向上の効果が得られない。
また、使用する粒子が大き過ぎると、特に数百μｍの薄
いシート状に成形しようとした場合、成形が困難になる
。
いシート状に成形しようとした場合、成形が困難になる
。
従って、使用できる粉末の粒子径は、大きい方の中心粒
径をもつ粉末の中心粒径の範囲は２〜５０μｍ、好まし
くは３〜３０μｍ さらに好ましくは５〜２０μｍの範
囲である。
径をもつ粉末の中心粒径の範囲は２〜５０μｍ、好まし
くは３〜３０μｍ さらに好ましくは５〜２０μｍの範
囲である。
また、混合する２種の窒化アルミニウム粉末のうち、中
心粒径が小さい方の粉末の量が中心粒径の大きい方の粉
末より多くても、また少なすぎても成形体嵩密度の向上
の効果がない。
心粒径が小さい方の粉末の量が中心粒径の大きい方の粉
末より多くても、また少なすぎても成形体嵩密度の向上
の効果がない。
中心粒径が小さい方の粉末の窒化アルミニウム粉末全体
に対する割合は１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４
０重量％の範囲が適当である。
に対する割合は１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４
０重量％の範囲が適当である。
ガラスについては、通常ホウケイ酸ガラスが用いられが
、ホウケイ酸鉛ガラスやリン酸系ガラスも用いることが
できる。
、ホウケイ酸鉛ガラスやリン酸系ガラスも用いることが
できる。
例えばＳｉＯ□が４０〜７０重量％、Ｂ２Ｏ３が５〜２
０重量％、＾ｌ、０３が５〜１５重量％、ＭｇＯが１〜
１０重量％、Ｎ１２０が１〜５重量％からなる組成のも
のを用いることができる。
０重量％、＾ｌ、０３が５〜１５重量％、ＭｇＯが１〜
１０重量％、Ｎ１２０が１〜５重量％からなる組成のも
のを用いることができる。
成形体を作製するには、窒化アルミニウムに適当なバイ
ンダーを加えボールミル等で混合し、スラリーのままド
クターブレード法でシート状に成形する方法が適用でき
る。
ンダーを加えボールミル等で混合し、スラリーのままド
クターブレード法でシート状に成形する方法が適用でき
る。
バインダーとしては、例えばポリビニルブチラールやポ
リメチルメタクリレート等を用いることができる。
リメチルメタクリレート等を用いることができる。
また、湿式ボールミルで生成したスラリーを乾燥させた
り、乾式で混合するなどして得た混合粉末をプレス成形
により成形することもできる。
り、乾式で混合するなどして得た混合粉末をプレス成形
により成形することもできる。
なお、本発明は成形方法について特に限定するものでは
ない。
ない。
得られた成形体に銅、銀、銀−パラジウム系、金等のペ
ーストで印刷する。
ーストで印刷する。
印刷方法についても特に限定するものではない。
それを大気中または非酸化性雰囲気中で配線に使用した
材料の融点以下の温度で焼成して窒化アルミニウム質焼
成体を得る。
材料の融点以下の温度で焼成して窒化アルミニウム質焼
成体を得る。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
等に限定されるものではない。
等に限定されるものではない。
なお、諸物性の測定は次の装置および方法で行った。
（酸素含量）
インパルス加熱−赤外線吸収法
装置：堀場製作所 ＥＭＧＡ−２８００（粒径分布）
セディグラフ
装置： Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社 Ｓｅｄｉｇｒ
ａｐｈ ５０００ＥＴ（相対密度） アルキメデス法 装置：島原製作所 固体比重測定装置 （熱伝導率） レーザーフラッシュ法 装置：真空理工 ＴＣ−７０００型 実施例 １ 中心粒径１．５μｍ酸素量０．９重量％の窒化アルミニ
ウム粉末に、２倍量の中心粒径が５．０μｍの窒化アル
ミニウム粉末を乾式ボールミルで混合して混合粉末を得
た。
ａｐｈ ５０００ＥＴ（相対密度） アルキメデス法 装置：島原製作所 固体比重測定装置 （熱伝導率） レーザーフラッシュ法 装置：真空理工 ＴＣ−７０００型 実施例 １ 中心粒径１．５μｍ酸素量０．９重量％の窒化アルミニ
ウム粉末に、２倍量の中心粒径が５．０μｍの窒化アル
ミニウム粉末を乾式ボールミルで混合して混合粉末を得
た。
該混合粉末にＳｉＯ□−Ｂ、０３系ガラス粉末を４０体
積％になるように混合し、金型で３００ｋｇ／ｃｄの圧
力で成形し、さらに１５００ ｋｇ ／ ｃｕｔのラバ
ープレスを行った後、９５０ ℃で３０分焼成した。熱
伝導率は１２Ｗ／ ｍ Ｋであった。
積％になるように混合し、金型で３００ｋｇ／ｃｄの圧
力で成形し、さらに１５００ ｋｇ ／ ｃｕｔのラバ
ープレスを行った後、９５０ ℃で３０分焼成した。熱
伝導率は１２Ｗ／ ｍ Ｋであった。
実施例 ２
中心粒径１．５μｍ酸素量０．９重量％の窒化アルミニ
ウム粉末に、２倍量の中心粒径が８．９μｍの窒化アル
ミニウム粉末を乾式ボールミルで混合して混合粉末を得
た。
ウム粉末に、２倍量の中心粒径が８．９μｍの窒化アル
ミニウム粉末を乾式ボールミルで混合して混合粉末を得
た。
該混合粉末にＳｉｎ、−８，０，系ガラス粉末を４０体
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は１６Ｗ／ｍにであった。
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は１６Ｗ／ｍにであった。
実施例 ３
中心粒径１．５μｍ酸素量０．９重量％の窒化アルミニ
ウム粉末に、２倍量の中心粒径が１２ μｍの窒化アル
ミニウム粉末を乾式ボールミルで混合して混合粉末を得
た。
ウム粉末に、２倍量の中心粒径が１２ μｍの窒化アル
ミニウム粉末を乾式ボールミルで混合して混合粉末を得
た。
該混合粉末に５ｉＯａ−ＢａＯａ系ガラメガラス粉末体
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は１７％ ／ｌＴ１にであった。
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は１７％ ／ｌＴ１にであった。
実施例 ４
中心粒径０８９μｍ酸素量１．８重量％の窒化アルミニ
ウム粉末に、２倍量の中心粒径３．１μｍ酸素量０．８
重量％の窒化アルミニウム粉末を乾式ボールミルで混合
した。
ウム粉末に、２倍量の中心粒径３．１μｍ酸素量０．８
重量％の窒化アルミニウム粉末を乾式ボールミルで混合
した。
該混合粉末に５ｉ０２−８２０．系ガラス粉末を５０体
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率はＩＯＷ／ｍＫであった。
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率はＩＯＷ／ｍＫであった。
比較例 １
中心粒径１．５ｕｍ酸素量０．９重量％の窒化アルミニ
ウム粉末に、２倍量の中心粒径２．１μｍの窒化アルミ
ニウム粉末を乾式ボールミルで混合して混合粉末を得た
。
ウム粉末に、２倍量の中心粒径２．１μｍの窒化アルミ
ニウム粉末を乾式ボールミルで混合して混合粉末を得た
。
該混合粉末に５ｉｎ２−Ｂ、Ｏ，系ガラス粉末を４０体
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は５Ｗ／ｍＫであった。
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は５Ｗ／ｍＫであった。
比較例 ２
中心粒径０．９μｍ酸素量１．８重量％の窒化アルミニ
ウム粉末に、２倍量の中心粒径１．５μｍの窒化アルミ
ニウム粉末を乾式ボールミルで混合した。
ウム粉末に、２倍量の中心粒径１．５μｍの窒化アルミ
ニウム粉末を乾式ボールミルで混合した。
該混合粉末に８１０２−８２０３系ガラス粉末を５０体
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は４Ｗ／ｍＫであった。
積％になるように混合し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は４Ｗ／ｍＫであった。
比較例 ３
中心粒径０゜９μｍ酸素量１．８重量％の窒化アルミニ
ウム粉末に５ｉＯｚ−８２ｒｌ＋系ガラス粉末を５０体
積％になるように添加し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は４Ｗ／ｍＫであった。
ウム粉末に５ｉＯｚ−８２ｒｌ＋系ガラス粉末を５０体
積％になるように添加し、実施例１と同様にして焼成体
を得た。熱伝導率は４Ｗ／ｍＫであった。
本発明によれば、銅、銀、銀−パラジウム系、金等と同
時焼成可能で、かつ１０５０″Ｃ以下の低温で焼成する
ことができ、しかも従来のアルミナ−ガラス基板の熱伝
導率の３Ｗ／ｍＫよりかなり高い１０圓／ ｍ Ｋ以上
の熱伝導率の値を持った窒化アルミニウムを主体とした
焼成体を得ることができる。
時焼成可能で、かつ１０５０″Ｃ以下の低温で焼成する
ことができ、しかも従来のアルミナ−ガラス基板の熱伝
導率の３Ｗ／ｍＫよりかなり高い１０圓／ ｍ Ｋ以上
の熱伝導率の値を持った窒化アルミニウムを主体とした
焼成体を得ることができる。
Claims (1)
- 窒化アルミニウム粉末にガラス粉末を添加して成形後、
１０５０℃以下で焼成して窒化アルミニウム質焼成体を
製造する方法において、中心粒径の異なる２種の窒化ア
ルミニウム粉末の混合粉末からなり、該粉末の中心粒径
の比が２以上で、かつ大きい方の粉末の中心粒径が２〜
５０μｍの範囲のものを用い、中心粒径が小さい方の粉
末の量が窒化アルミニウム粉末全体の１０〜５０重量％
であるものを用いることを特徴とする窒化アルミニウム
質焼成体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014633A JPH02196066A (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 窒化アルミニウム質焼成体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014633A JPH02196066A (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 窒化アルミニウム質焼成体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196066A true JPH02196066A (ja) | 1990-08-02 |
Family
ID=11866600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1014633A Pending JPH02196066A (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 窒化アルミニウム質焼成体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02196066A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6630417B2 (en) | 2000-05-30 | 2003-10-07 | Kyocera Corporation | Porcelain composition, porcelain and method of producing the same, and wiring board and method of producing the same |
-
1989
- 1989-01-23 JP JP1014633A patent/JPH02196066A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6630417B2 (en) | 2000-05-30 | 2003-10-07 | Kyocera Corporation | Porcelain composition, porcelain and method of producing the same, and wiring board and method of producing the same |
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