JPH02217363A - 高熱伝導性AlN焼結体の製法 - Google Patents

高熱伝導性AlN焼結体の製法

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JPH02217363A
JPH02217363A JP1038260A JP3826089A JPH02217363A JP H02217363 A JPH02217363 A JP H02217363A JP 1038260 A JP1038260 A JP 1038260A JP 3826089 A JP3826089 A JP 3826089A JP H02217363 A JPH02217363 A JP H02217363A
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sintering
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Hiroshi Isozaki
磯崎 啓
Joji Ichihara
市原 譲治
Yasuo Imamura
保男 今村
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Denki Kagaku Kogyo KK
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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。

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のAlN焼結体の製法に関する。
〔従来の技術〕
AlN焼結体は高熱伝導性、耐熱性、耐食性等に優れ、
汎用セラミックスであるAt203焼結体に代る半導体
装置の絶縁性基板用材料として注目されている。
AlN粉末の焼結は通常焼結助剤を添加混合し、緻密性
と高熱伝導性を得ているが、さらに高熱伝導率を得るた
めに焼結方法の検討が種々なされている。例えば特開昭
63−100069号公報にはQ、1Vol 4以上の
還元性ガスを含む不活性ガス雰囲気中で焼結することが
、また特開昭66−303863号公報には焼成中にカ
ーボンガス雰囲気をつくり出す容器を用いることが提案
されている。
しかしながら、これらの従来技術では安定して高熱伝導
率のAlN焼結体を得ることが難しく、原料の純度、酸
素含有量、焼成雰囲気の変動等の要因に大きく影響され
、これらを制御することは困難であった。
雰囲気の制御により安定に達成する製法について鋭意検
討した結果.AlN粉末の焼結に際し、温度1500°
C以上における焼成雰囲気のCOガス濃度をコントロー
ルすることにより可能となることを見い出し、本発明を
完成するに到った。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち、本発明は、以下を要旨とするものである。
1、焼結助剤を含むAlN粉末混合物を所望形状に成形
した後、温度1500°C以上における焼成雰囲気のC
Oガス濃度が900 ppm以下となるように不活性ガ
スを供給して焼結することを特徴とする高熱伝導性Al
N焼結体の製法。
2、  AlN粉末混合物はさらに炭素質物質を含んで
なるものであることを特徴とする請求項1記載の高熱伝
導性AlN焼結体の製法。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明に用いるAlN粉末は、通常、酸素含有量が6重
量−以下好ましくは1.5重量−以下のものが使用され
る。
焼結助剤としては、CaO、BaO等のIla族酸化物
、Y2O3、CeO2等の脂族酸化物、CaC2。
B、C、At4C3、81C等の炭化物、Ca 、 B
a 、 Sr及び希土類元素の水素化物、窒化物、ホウ
化物、シアン化物、チオシアン化物、ケイフッ化物、硫
化物、リン化物、ケイ化物、フッ化物等、さらにはCu
 、 Ni 、 Mo 、 AL等の金属等があげられ
る。
これらのうち、焼結性、熱伝導率、機械的強度、経済性
の点からY2O3が最も望ましい。
また、本発明では.AlN焼結体の熱伝導率をさらに向
上させるために炭素質物質をAlN粉末混合物に含ませ
ることもできる。炭素質物質には、塩化ビニル樹脂やポ
リビニルアルコール等の有機重合体の熱分解生成物、カ
ーボンブラック、グラファイト、高固定炭素系ピッチな
どがある(特開昭65−162577号公報、同61−
2197<S3号公報参照)。
本発明の高熱伝導性ktN焼結体を得る手順としては、
AAN粉末100重量部に対し、通常、焼結助剤0.1
〜10.0重量部、炭素質物質0〜10.0重量部の割
合で混合する。これらの原料粉末は平均粒度10μm以
下好ましくは5μm以下である。
その混合方式としては通常ボールミル中で乾式又は湿式
により混合する。得られたAlN粉末混合物は必要に応
じて/々インダーを添加し成形、脱脂、焼成を行なう。
焼成炉は、BN 、 C.AlN製の耐熱性容器をカー
ボンやタングステンの発熱体もしくは高周波加熱炉の炉
内に置き、該耐熱性容器に同様のBN。
C.AlN製の配管を行ない、そこに炉外よ、6 c 
o。
Ar 、 N2等のガスを供給できるような構造とする
耐熱性容器を2重構造とし外側容器と内側容器の間及び
内側容器の両方に不活性ガスを供給することにより、外
部よりCOガス等が該容器中に侵入するのを抑えること
ができる。グリーン成形体は耐熱性容器の中に置かれる
が、その際の敷板としては雛形性の良いBNを配合した
ものが好ましい。
焼成条件は、グリーン成形体の形状や寸法により異なる
が、通常、50〜600°Q/hrで昇温し途中120
0〜17oo’c付近で保持することもあるが、最高温
度は1800〜2000°Cである。
本発明で重要なことは、この焼成工程で、温度1500
°C以上における焼成雰囲気のCOガス濃度が900 
ppm以下となるように不活性ガスを供給することであ
る。不活性ガスとしては、N2 rAI”等があるがN
2が望ましい。1500°C以上の温度における焼成雰
囲気のCOガス濃度が900ppmをこえると、本発明
が目的とする高熱伝導率化例えば180 W / mK
以上を安定して達成することができない。本発明では、
温度1500°C未満における焼成雰囲気のCOガス濃
度については特に制限する必要はなく、通常は数百pp
m〜数千ppm程度である。
COガスは、カーボン製炉材・容器及び原料に混入され
る炭素質物質のC源と.AlN粉末中のあるいは炉外か
ら侵入するO源との反応によって発生するが、これを本
発明のように900 ppm以下にコントロールする手
段としては、不活性ガスの手段を必要不可決として行い
、他の手段は任意的に行うのが望ましい。不活性ガスの
供給法は連続的・間欠的のいずれであってもよい。なお
、COガス濃度を900 ppm以下のある特定値の水
準に保ちながら焼結を行いたいときにはCOガスを積極
的に炉外から供給することもできる。
温度1500°O以上における焼成雰囲気のCOガス濃
度がAlN焼結体に与える影響については明瞭ではない
が、効果としては.AlN焼結体中の酸素を還元して除
去することである。AlN焼結体に含有されている酸素
量が多ければ多いほどAlN焼結体の熱伝導率は低下し
、一方、酸素含有量が少なければ熱伝導率は向上する。
本発明者はこの点に着目し、最も効率的にAlN焼結体
中の酸素を取り除く条件を決定し本発明を完成させたも
のである。
〔実施例〕
以下、実施例と比較例をあげて−さらに具体的に本発明
を説明する。
実施例1〜7、比較例1〜2 酸素含有量1.5重量%のAlN粉末98重量部とY2
O32重量部をエタノール中で?−ルミル混合し乾燥し
た後金型プレスで予備成形後、2700に9/cWL2
の圧力でcxp (冷間コ−A/ fプレス)シ、φ1
6fi−5mtの円板を得た。この円板をBN製敷板に
のせ、それを外側が内容積9.6tの黒鉛製容器、内側
が内容積0.41(DBN製容器で構成されてなる耐熱
性2重容器に入れ、表−1に示す条件で焼成した。
なお、実施例3〜5及び比較例1〜2は、上記配合に、
さらに塩化ビニル樹脂の熱分解生成物を1重量部配合し
たものである。また、実施例6〜7はY2O3のかわり
にCaCzとしたものである。
焼成炉は、耐熱性2重容器を黒鉛粒で覆ってなる高周波
加熱炉であって、上記BN製の内側容器、並びに上記B
Ngの内側容器と上記黒鉛製の外側容器との間に、それ
ぞれBN製のガス導入管(以下、それぞれ導入管1、導
入管2という)を接続してなるものである。焼成中、導
入管2には61/minのN2ガスを常時供給し、導入
管1には表−1に示す流量のN2ガスを供給した。
得られたAlN焼結体の酸素含有量とレーデ−フラッシ
ュ法で測定した熱伝導率を表−1に示す。
実施例1〜7は、温度1500℃以上における焼成雰囲
気のCo濃度は900 ppm以下に抑えられ、その結
果、熱伝導率は180〜220W/m4となった。一方
、比較例1〜2のCo濃度は900ppmをこえ、熱伝
導率は125W/m4程度しか得られなかった。
実施例8 比較例6〜5 実施例1の配合において、酸素含有量6.0重量%のA
lN粉末を用い、表−2に示す条件で焼結した。比較例
3は、雰囲気のCo濃度を故意に高めるために、実施例
8に外部からCOガスを供給したものである。
その結果を表−2に示す。
酸素含有量の高い、通常、高熱伝導率の得られないAl
N粉末を用いても本発明の実施例8では190W/m−
にと高い値が得られることが判った。
一方、比較例では最高でも112W/m−にであり、実
施例に比べて低い値であった。
〔発明の効果〕
本発明の高熱伝導性AlN焼結体の製法によれば安定し
て高熱伝導率のAlN焼結体を得ることができ工業的価
値は極めて大きいものである。
特許出願人 電気化学工業株式会社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.焼結助剤を含むAlN粉末混合物を所望形状に成形
    した後、温度1500℃以上における焼成雰囲気のCO
    ガス濃度が900ppm以下となるように不活性ガスを
    供給して焼結することを特徴とすの高熱伝導性AlN焼
    結体の製法。
  2. 2.AlN粉末混合物はさらに炭素質物質を含んでなる
    ものであることを特徴とする請求項1記載の高熱伝導性
    AlN焼結体の製法。
JP1038260A 1989-02-20 1989-02-20 高熱伝導性A▲l▼N焼結体の製法 Expired - Lifetime JP2721535B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0450172A (ja) * 1990-06-18 1992-02-19 Kawasaki Steel Corp 高熱伝導性AlN焼結体の製造方法
JPH09157034A (ja) * 1995-12-06 1997-06-17 Denki Kagaku Kogyo Kk 窒化アルミニウム焼結体、その製造方法及び回路基板

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63265865A (ja) * 1987-04-24 1988-11-02 Onoda Cement Co Ltd 窒化アルミニウム焼結体の製造方法
JPS63303863A (ja) * 1987-01-13 1988-12-12 Toshiba Corp 高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体及びその製造方法

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