JPH0288467A - 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法Info
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- JPH0288467A JPH0288467A JP63236513A JP23651388A JPH0288467A JP H0288467 A JPH0288467 A JP H0288467A JP 63236513 A JP63236513 A JP 63236513A JP 23651388 A JP23651388 A JP 23651388A JP H0288467 A JPH0288467 A JP H0288467A
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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（以下ＡＲＮと記す）焼結体
を１支的に使用する場合、−例として代表的な製品であ
る電気絶縁基板において、焼結したままで表面粗さの小
さい焼結体およびその製造方法に関する。
を１支的に使用する場合、−例として代表的な製品であ
る電気絶縁基板において、焼結したままで表面粗さの小
さい焼結体およびその製造方法に関する。
［従来の技術］
従来集積回路の絶縁基板材料としてアルミナの焼結体が
広く使用されている。しかし１回路の高集積化の要求が
高まるにつれ、アルミナの熱伝導率（２０Ｗ ／ ｍ
、 Ｋ ）では不七分であり、また、実装するシリコン
チップとの熱膨張差が大きいため、接着性が悪いという
欠点が問題となってきている。
広く使用されている。しかし１回路の高集積化の要求が
高まるにつれ、アルミナの熱伝導率（２０Ｗ ／ ｍ
、 Ｋ ）では不七分であり、また、実装するシリコン
チップとの熱膨張差が大きいため、接着性が悪いという
欠点が問題となってきている。
アルミナに代る材料として酸化ベリリウム、炭化珪素な
どがあるが、酸化ベリリウムは毒性があり、かつ高価で
ある。また炭化珪素は誘導率が太き（、絶縁耐圧が小さ
いという問題があり、本命ではない。
どがあるが、酸化ベリリウムは毒性があり、かつ高価で
ある。また炭化珪素は誘導率が太き（、絶縁耐圧が小さ
いという問題があり、本命ではない。
一方、ＡβＮは熱伝導率が高（、絶縁抵抗が高く、誘電
率が小さく、熱膨張率がシリコンに近いため、最も有望
視されている。
率が小さく、熱膨張率がシリコンに近いため、最も有望
視されている。
ＡＱＮは難焼結材料であるため、それ単体では緻密な焼
結体が得られない。
結体が得られない。
ＡｆｆＮに酸化イツトリウムを混合し、Ｎ２ガスまたは
不活性ガス中で１５００〜２２００℃で加熱焼結するこ
とにより複合焼結体を製造することは公知である（特公
昭４７−１８６５５）。
不活性ガス中で１５００〜２２００℃で加熱焼結するこ
とにより複合焼結体を製造することは公知である（特公
昭４７−１８６５５）。
しかし、この上記の組成物では緻密な焼結体はできても
焼結したままで平滑、平坦な焼結面を得ることはできず
、熱伝導率においても低いものしか得られないという欠
点があった。
焼結したままで平滑、平坦な焼結面を得ることはできず
、熱伝導率においても低いものしか得られないという欠
点があった。
また、従来の焼成方法は、特公昭５８−４９５ＩＯの実
施例に示されているＡｌ２Ｎ容器中にＡＲＮ扮を包埋粉
として焼結する方法が一般的であった。この方法では以
下の欠点があった。
施例に示されているＡｌ２Ｎ容器中にＡＲＮ扮を包埋粉
として焼結する方法が一般的であった。この方法では以
下の欠点があった。
■ 焼結体の表面に包埋粉が固着する。、■ 焼結体表
面が平滑、平坦でなくなる。
面が平滑、平坦でなくなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
Ａｌ２Ｎ焼結体の工業的な応用製品の一つとして代表的
な絶縁基板がある。
な絶縁基板がある。
絶縁基板をハイブリッドＩＣ用基板として用いる場合、
その表面に回路、抵抗体、誘電体等を印刷や、４６等に
より形成する必要があり、基板表面の平坦さ、平滑さが
要求される。以前から一般的に用いられているアルミナ
製の基板の場合には表面粗さとしてＲａで０．３〜０．
６μｍのものが賞用されている。
その表面に回路、抵抗体、誘電体等を印刷や、４６等に
より形成する必要があり、基板表面の平坦さ、平滑さが
要求される。以前から一般的に用いられているアルミナ
製の基板の場合には表面粗さとしてＲａで０．３〜０．
６μｍのものが賞用されている。
従来のＡｌ２Ｎ焼結体は、焼結のままでは表面性状の平
滑なものが得られず、研削により表面特性の向上をはか
る方法が取られていた。これでは、研削によりコスト高
になるばかりか、研削分の原料、焼成コストも無駄であ
る。
滑なものが得られず、研削により表面特性の向上をはか
る方法が取られていた。これでは、研削によりコスト高
になるばかりか、研削分の原料、焼成コストも無駄であ
る。
従って１本発明の目的は、熱伝導性の高いＡｌ２Ｎ焼結
体であって、焼成後のその表面が平坦、平滑であり、通
常のアルミナ基鈑の表面の敷粉除去方法として工業的に
一般に使用されている液体ホーニング程度の処理により
、製品の表面粗さがＲａで０．６μｍ以下である焼結体
、およびその製造方法を提供することにある。
体であって、焼成後のその表面が平坦、平滑であり、通
常のアルミナ基鈑の表面の敷粉除去方法として工業的に
一般に使用されている液体ホーニング程度の処理により
、製品の表面粗さがＲａで０．６μｍ以下である焼結体
、およびその製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段］
発明者等は以上のＡｆｆＮ焼結体およびその製造法の欠
点に鑑み、種々実験、検討を加えた結果、以下の発明を
見出した。
点に鑑み、種々実験、検討を加えた結果、以下の発明を
見出した。
本発明者らは、Ａｌ２Ｎの焼結体の製造において、Ｙ２
０３を助剤として添加した場合、原料ＡＲＮ中の酸素含
有量により、生成した焼結体中の生成相がｘＩ！的に異
なり、Ｙ２Ｏ３の添加量がその所定！、％より過剰に加
えられると１表面に析出し、表面粗度を悪化させること
に注目した。そこで原料ＡＱＮの酸素含有量に応じたＹ
２Ｏ３斌を添加することにより、焼結体表面性状の向上
を達成することができ本発明を完成した。
０３を助剤として添加した場合、原料ＡＲＮ中の酸素含
有量により、生成した焼結体中の生成相がｘＩ！的に異
なり、Ｙ２Ｏ３の添加量がその所定！、％より過剰に加
えられると１表面に析出し、表面粗度を悪化させること
に注目した。そこで原料ＡＱＮの酸素含有量に応じたＹ
２Ｏ３斌を添加することにより、焼結体表面性状の向上
を達成することができ本発明を完成した。
すなわち１本発明は焼結のままで表面粗さがＲａで０．
６μｍ以下であるＡεＮ焼結体であり、その製造方法は
ＡＲＮ粉の酸素含有量を［０１１１％）とするとき、下
記の領域で囲まれる徹の［Ｙ２Ｏ３］ （市川％）を
内掛添加した／ＩＮを原料とし、このＡＲＮのグリーン
シートを容器中に詰めて、該容器中にＮ２ガスを容器容
積の０、Ｏ１〜２０倍／分の範囲で流して焼成すること
を特徴とする。
６μｍ以下であるＡεＮ焼結体であり、その製造方法は
ＡＲＮ粉の酸素含有量を［０１１１％）とするとき、下
記の領域で囲まれる徹の［Ｙ２Ｏ３］ （市川％）を
内掛添加した／ＩＮを原料とし、このＡＲＮのグリーン
シートを容器中に詰めて、該容器中にＮ２ガスを容器容
積の０、Ｏ１〜２０倍／分の範囲で流して焼成すること
を特徴とする。
市販されているＡｌ２Ｎの粉末には、通常１重量％程度
の不純物酸素が含まれる。酸素はサブミクロンのＡｌ２
Ｎ粒表面に層状に分布する。焼結助剤としてＹ２Ｏ３を
添加し、焼結すると、八βの酸化物とＹ２Ｏ３が反応し
、低融点の液相を生成し、液相焼結機構により緻密化が
進行し密度１００％の焼結体となる。
の不純物酸素が含まれる。酸素はサブミクロンのＡｌ２
Ｎ粒表面に層状に分布する。焼結助剤としてＹ２Ｏ３を
添加し、焼結すると、八βの酸化物とＹ２Ｏ３が反応し
、低融点の液相を生成し、液相焼結機構により緻密化が
進行し密度１００％の焼結体となる。
Ｙ２Ｏ３の添加量と表面粗さとの間に関係があり、Ｙ２
Ｏ３あるいは２Ｙ２０３・ＡＪ２２０３がＸ線で検出さ
れたものは表面が粗かった。
Ｏ３あるいは２Ｙ２０３・ＡＪ２２０３がＸ線で検出さ
れたものは表面が粗かった。
これは焼結の際の生成液相と、ＡＲＮ粒との濡れ易さや
軟化温度の差に起因すると考えられる。
軟化温度の差に起因すると考えられる。
このため、本発明者らはＡＲＮの酸素含有量により、焼
結体の表面性状をよくするために、Ｙ２Ｏ３の添加量の
最適範囲を見出し、本発明に到達した０本発明によると
ＡβＮ焼結体の表面粗さを低いレベルに保つには、原料
の含有する酸素量を測定し、それに適するＹ２Ｏ３量を
第１図の点Ａ、Ｂより下側の領域から求めればよい。
結体の表面性状をよくするために、Ｙ２Ｏ３の添加量の
最適範囲を見出し、本発明に到達した０本発明によると
ＡβＮ焼結体の表面粗さを低いレベルに保つには、原料
の含有する酸素量を測定し、それに適するＹ２Ｏ３量を
第１図の点Ａ、Ｂより下側の領域から求めればよい。
点Ｃ，Ｄより下側の領域および点Ｂ、Ｃより右側の領域
では、ＡβＮ焼結体の熱伝導率が小さく１表面粗さと熱
伝導率の両方の要求を満たさない。
では、ＡβＮ焼結体の熱伝導率が小さく１表面粗さと熱
伝導率の両方の要求を満たさない。
従って１表面粗さ特性高熱伝導率の両方を満たす領域は
第１図の点０、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに囲まれた領域から求め
ればよい。
第１図の点０、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに囲まれた領域から求め
ればよい。
一方、一般にＡｌ２Ｎ焼結体の焼成はシート成形法によ
り得られたグリーンシートを容器の中に収納し、１７５
０〜１９５０℃でＮ２中にて行われる。しかし、グリー
ンシート中に含まれる結合剤、可塑剤等は昇温途中で分
解し、炭素性ガスに変る。
り得られたグリーンシートを容器の中に収納し、１７５
０〜１９５０℃でＮ２中にて行われる。しかし、グリー
ンシート中に含まれる結合剤、可塑剤等は昇温途中で分
解し、炭素性ガスに変る。
炭素性ガスが存在すると、焼結の際液相が表面側にしみ
出してくる。
出してくる。
しみ出しがか少な（でも、多くても、表面粗度は悪化す
る。このため、本発明とらは焼結の際の容器中にＮ２ガ
スを吹込むことにより、炭素性ガスの濃度を制御する方
法について研究を重ねて本発明に到達した。
る。このため、本発明とらは焼結の際の容器中にＮ２ガ
スを吹込むことにより、炭素性ガスの濃度を制御する方
法について研究を重ねて本発明に到達した。
本発明の装造方法により、熱伝導率１４０〜１８０Ｗ／
ｍ、にで表面粗さがＲａで０．３〜０．５μｍの焼結体
を得ることができた。
ｍ、にで表面粗さがＲａで０．３〜０．５μｍの焼結体
を得ることができた。
本発明に従うと、Ａ Ｑ Ｎグリーンシートを焼成する
容器は密閉されていなければならない。
容器は密閉されていなければならない。
通常１７５０〜２０００℃で使用できる炉の発熱体はマ
ツフル等の材質は黒鉛質であり、容器内の雰囲気制御が
外の黒鉛の影響を受けないようにしなければならない。
ツフル等の材質は黒鉛質であり、容器内の雰囲気制御が
外の黒鉛の影響を受けないようにしなければならない。
るつぼ内に吹込むＮ２ガス量は容器容積の０．０【倍／
分未満では炭素ガス雰囲気が強すぎるため、焼結の進行
を妨げ、不可である。
分未満では炭素ガス雰囲気が強すぎるため、焼結の進行
を妨げ、不可である。
吹込むＮ２ガス遣か２０倍／分より多いと。
Ａ Ｑ Ｎあるいは液相の蒸発により１表面の微構造組
織が悪くなり、表面粗度が悪くなる。
織が悪くなり、表面粗度が悪くなる。
本発明の好ましい態様に従うと、熱伝導性が高＜、シか
も表面粗さの小さい１例えば絶縁基板に適したＡｌ２Ｎ
焼結体を得ることができる。
も表面粗さの小さい１例えば絶縁基板に適したＡｌ２Ｎ
焼結体を得ることができる。
〔実施例１
以下１本発明を実施例により詳細に説明するが、これら
の実施例は本発明の単なる例示であって、本発明の範囲
を何ら限定するものではない。
の実施例は本発明の単なる例示であって、本発明の範囲
を何ら限定するものではない。
実施例１
平均粒径０．８μｍで酸参含有かの異なるＡＩ！Ｎ扮５
種に対し、ｙ２ｏ３ｉを所定凝添加し、ボールミルに入
れ、分散剤、有機溶媒とともに十分混合、解砕した後バ
インダを加え、ドクタブレード法によりシートを成形し
、成形板を製造した。
種に対し、ｙ２ｏ３ｉを所定凝添加し、ボールミルに入
れ、分散剤、有機溶媒とともに十分混合、解砕した後バ
インダを加え、ドクタブレード法によりシートを成形し
、成形板を製造した。
この成形板から、７０ｍｍ口の基板を打抜加工し、これ
らをＮ２雰囲気炉内にてＡｆｆＮ８２３内に密閉し、１
８００℃で３時間焼結した。
らをＮ２雰囲気炉内にてＡｆｆＮ８２３内に密閉し、１
８００℃で３時間焼結した。
得られた基板をホーニング処理にてクリーニングした。
表面の粗さを表面粗度計（クリヤサーフ５システム、
Ｔａｙｌｏｒ−１１ｏｂｓｏｎ社Ｎ）にて測定し、Ｒａ
を求めた。
Ｔａｙｌｏｒ−１１ｏｂｓｏｎ社Ｎ）にて測定し、Ｒａ
を求めた。
第２図にＡＱＮ粉末の酸素含有Ｆｉｔをパラメータとし
たときのＹ２Ｏ３添加礒と表面粗さＲａとの関係を示す
。
たときのＹ２Ｏ３添加礒と表面粗さＲａとの関係を示す
。
第１図に第２図でＲａ≦０．６μｍになるようにして求
めたＹ２Ｏ３添加量と／’Ｉ！Ｎ粉の酸素含有量との関
係を示す。本発明と比較例を代表して、ＡＲＮ粉の酸素
含有ｐＯ，８ｗｊ％、１．４ｗし％。
めたＹ２Ｏ３添加量と／’Ｉ！Ｎ粉の酸素含有量との関
係を示す。本発明と比較例を代表して、ＡＲＮ粉の酸素
含有ｐＯ，８ｗｊ％、１．４ｗし％。
２、 ｌ ｗ ｔ％のもので示す。（第１表、第２表）
七記結県により１本発明の方法に従って製造された焼結
体は全て表面粗度Ｒａで０．６μｍ以下に押えられてお
り、他の比較例を見ても本発明の効果を確認することが
できる。
七記結県により１本発明の方法に従って製造された焼結
体は全て表面粗度Ｒａで０．６μｍ以下に押えられてお
り、他の比較例を見ても本発明の効果を確認することが
できる。
実施例２
実施例１と同じ方法で得たＡｆｆＮグリンーンシートを
ＡＲＮ容器内に収納し、Ｎ２ガスを吹込みながら、Ｎ２
雰囲気中Ａｌ２１８００”Ｃにて３時間焼結した。
ＡＲＮ容器内に収納し、Ｎ２ガスを吹込みながら、Ｎ２
雰囲気中Ａｌ２１８００”Ｃにて３時間焼結した。
この時の焼結体の表面粗度の測定結果を第３表に示す。
上記結果により本発明の方法に従って製造された焼結体
は表面粗度が小さ（、本発明の効果を確認することがで
きる。
は表面粗度が小さ（、本発明の効果を確認することがで
きる。
本発明
無印 比較例
本 本発明
無印 比較例
（＊＊熱伝導率
１８０Ｗ／ｍ。
第
表
本 本発明
無印 比較例
〔発明の効果］
本発明のＡｆｆＮ焼結体は焼結のままで表面粗さがＲａ
で０．６μｍ以下の平滑モ坦なもので、研削工程を要す
ることなく、絶縁基板として好適に使用することができ
る。
で０．６μｍ以下の平滑モ坦なもので、研削工程を要す
ることなく、絶縁基板として好適に使用することができ
る。
本発明の方法に従うと１表面粗度がＲａで０．６μｍ以
下の、ＩＣ用基基鈑して好適でしかも熱伝導率の高い焼
結体の製造が可能となり、産業界の要求に合致したＡＱ
Ｎ焼結体を提供できる。
下の、ＩＣ用基基鈑して好適でしかも熱伝導率の高い焼
結体の製造が可能となり、産業界の要求に合致したＡＱ
Ｎ焼結体を提供できる。
本発明に従う高熱伝導性ＡＱＮ焼結体は、ハイブリッド
Ｉｃ用基扱等のコストを低減させ、ますます使用可能な
範囲を拡大させるため、極めて産業上有用である。
Ｉｃ用基扱等のコストを低減させ、ますます使用可能な
範囲を拡大させるため、極めて産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、Ａｌ２Ｎ粉の酸素含有量と［Ｙ２Ｏ３］との
関係を示すグラフ、第２図はＹ２Ｏ３添加頃と表面粗さ
との関係を示すグラフである。
関係を示すグラフ、第２図はＹ２Ｏ３添加頃と表面粗さ
との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 焼結のままで表面粗さがＲａで０．６μｍ以下であ
る窒化アルミニウム焼結体。 ２ 窒化アルミニウム粉の酸素含有量を［０］（重量％
）とするとき、下記の領域で囲まれる量の［Ｙ＿２Ｏ＿
３］（重量％）を内掛添加した窒化アルミニウムを原料
とし、該窒化アルミニウムグリーンシートを容器中に詰
めて、該容器中にＮ＿２ガスを容器容積の０．０１〜２
０倍／分の範囲で流すことを特徴とする窒化アルミニウ
ム焼結体の製造方法。 ３ ［０］−１．５≦［Ｙ＿２Ｏ＿３］ ≦３［０］＋１．０ （０＜［０］≦２）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236513A JPH0288467A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236513A JPH0288467A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0288467A true JPH0288467A (ja) | 1990-03-28 |
Family
ID=17001819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63236513A Pending JPH0288467A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0288467A (ja) |
Cited By (4)
| 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 |
| US6144283A (en) * | 1998-05-19 | 2000-11-07 | Yazaki Corporation | Temperature detectable large-current fuse and method of assembling the same |
| JP2007070218A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-03-22 | Tokuyama Corp | 窒化アルミニウム焼結体 |
| US8597743B2 (en) | 2005-08-11 | 2013-12-03 | Tokuyama Corporation | Aluminum nitride sintered body |
-
1988
- 1988-09-22 JP JP63236513A patent/JPH0288467A/ja active Pending
Cited By (4)
| 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 |
| US6144283A (en) * | 1998-05-19 | 2000-11-07 | Yazaki Corporation | Temperature detectable large-current fuse and method of assembling the same |
| JP2007070218A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-03-22 | Tokuyama Corp | 窒化アルミニウム焼結体 |
| US8597743B2 (en) | 2005-08-11 | 2013-12-03 | Tokuyama Corporation | Aluminum nitride sintered body |
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