JPH0328174A - 窒化アルミニウム焼結体 - Google Patents
窒化アルミニウム焼結体Info
- Publication number
- JPH0328174A JPH0328174A JP1159479A JP15947989A JPH0328174A JP H0328174 A JPH0328174 A JP H0328174A JP 1159479 A JP1159479 A JP 1159479A JP 15947989 A JP15947989 A JP 15947989A JP H0328174 A JPH0328174 A JP H0328174A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminium nitride
- aluminum nitride
- nitride sintered
- sintered material
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 12
- PGYDGBCATBINCB-UHFFFAOYSA-N 4-diethoxyphosphoryl-n,n-dimethylaniline Chemical compound CCOP(=O)(OCC)C1=CC=C(N(C)C)C=C1 PGYDGBCATBINCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000006009 Calcium phosphide Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910003440 dysprosium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N dysprosium(iii) oxide Chemical compound O=[Dy]O[Dy]=O NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 abstract description 4
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 abstract 6
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001272 pressureless sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
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］
本発明は窒化アルミニウム焼結体に関する。
［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、ＩＣ．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たりの
発熱量が大幅に増加してきた。このため、シリコン素子
の通電動作による発熱により、シリコン素子の正常な動
作が妨げられるという問題が生じ始めており、それに伴
って熱伝導性の良い絶縁性基板材料が要求ざれている。
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たりの
発熱量が大幅に増加してきた。このため、シリコン素子
の通電動作による発熱により、シリコン素子の正常な動
作が妨げられるという問題が生じ始めており、それに伴
って熱伝導性の良い絶縁性基板材料が要求ざれている。
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
、ざらに熱敢敗性（熱伝導性）の優れた絶縁性基板材料
の開発が要求ざ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、機械的強度が大きい等の特性が要求される。
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
、ざらに熱敢敗性（熱伝導性）の優れた絶縁性基板材料
の開発が要求ざ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、機械的強度が大きい等の特性が要求される。
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、熱膨張率が約４，３ｘ１０−６／
℃（室温から４００℃の平均伯〉で、アルミナ焼結体の
約７ｘｌＯ−６／℃に比べて小ざく、シリコン素子の熱
膨張率３．５〜４．ＯＸ１０−６／’Ｃに近い。また機
械的強度も曲げ強さで約５０ Ｋ９／ｍｍ２程度を有し
ており、アルミナ焼結体の値２０〜３０Ｋｇ／１＋１１
１１２に比べて高強度な電気絶縁性に優れた材料である
。
窒化アルミニウムは、熱膨張率が約４，３ｘ１０−６／
℃（室温から４００℃の平均伯〉で、アルミナ焼結体の
約７ｘｌＯ−６／℃に比べて小ざく、シリコン素子の熱
膨張率３．５〜４．ＯＸ１０−６／’Ｃに近い。また機
械的強度も曲げ強さで約５０ Ｋ９／ｍｍ２程度を有し
ており、アルミナ焼結体の値２０〜３０Ｋｇ／１＋１１
１１２に比べて高強度な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戒形、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。そのため現在では、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。
ルミニウムの粉末を戒形、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。そのため現在では、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。
昭和５９年窯業圃会年会予稿集の３０１ページには、酸
化イットリウム（Ｙ２ ０３ ）を焼結助剤として７Ｊ
［］える窒化アルミニウム焼結体の製造方法が示されて
いる。この方法によると、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ−Ｋ
（室湿〉の窒化アルミニウム焼結体が得られている。
化イットリウム（Ｙ２ ０３ ）を焼結助剤として７Ｊ
［］える窒化アルミニウム焼結体の製造方法が示されて
いる。この方法によると、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ−Ｋ
（室湿〉の窒化アルミニウム焼結体が得られている。
しかしながら、上述したように、近年の集積回路技術の
発達に伴い、半導体分野での素子の高集積化、高出力化
、高速化に伴って発生する熱を放敗しないと、高速高集
積半導体素子の性能が劣化し、寿命が短小になるため、
さらに、高熱伝導性を有する熱放散用基板材料が求めら
れている。
発達に伴い、半導体分野での素子の高集積化、高出力化
、高速化に伴って発生する熱を放敗しないと、高速高集
積半導体素子の性能が劣化し、寿命が短小になるため、
さらに、高熱伝導性を有する熱放散用基板材料が求めら
れている。
本弁明の目的は、高熱伝導性を有すると共に、電気絶縁
性で、シリコンに近い熱膨張係数を有し、機械的強度が
大きい等の有用な性質を有する窒化アルミニウム焼結体
を提供することにある。
性で、シリコンに近い熱膨張係数を有し、機械的強度が
大きい等の有用な性質を有する窒化アルミニウム焼結体
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、窒化アルミニウムを主或分とし、酸化ジスプ
ロシウムを０． ０５〜１５重量％、およびリン化カル
シウムを０．０５〜１０重量％含んでなることを特徴と
する窒化アルミニウム焼結体である。
ロシウムを０． ０５〜１５重量％、およびリン化カル
シウムを０．０５〜１０重量％含んでなることを特徴と
する窒化アルミニウム焼結体である。
本発明による窒化アルミニウム焼結体を製造するには、
窒化アルミニウム粉末に所定量の酸化ジスプロシウム粉
末とリン化カルシウム粉末を添加して混合粉末を作製し
、次いで該混合粉末を室温で加圧し、成形体を形或した
後、非酸化性雰囲気中にて焼結すればよい。
窒化アルミニウム粉末に所定量の酸化ジスプロシウム粉
末とリン化カルシウム粉末を添加して混合粉末を作製し
、次いで該混合粉末を室温で加圧し、成形体を形或した
後、非酸化性雰囲気中にて焼結すればよい。
ここで、主或分として用いられる窒化アルミニウム原料
は、純度として高純度のもの、例えば９８％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１０ｔｍ以下、好ましくは２一以下のも
のが良い。
は、純度として高純度のもの、例えば９８％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１０ｔｍ以下、好ましくは２一以下のも
のが良い。
添加剤としては、酸化ジスプロシウムとリン化カルシウ
ムの両方を加えることが必要である。すなわち、酸化ジ
スプロシウムとリン化カルシウムとを適量複合使用する
ことにより、熱伝導率を著しく増大ざせることができる
。
ムの両方を加えることが必要である。すなわち、酸化ジ
スプロシウムとリン化カルシウムとを適量複合使用する
ことにより、熱伝導率を著しく増大ざせることができる
。
特に、酸化ジスプロシウムを０．０５〜１５重量％、お
よびリン化カルシウムを０．０５〜１０重量％にするこ
とにより、熱伝導率がＩＯＯＷ／ｍ − Ｋ （室温〉
以上となり、従来の窒化アルミニウム焼結体より大きな
値が得られる。酸化ジスプロシウムの添加量は０．０５
重量％未満では熱伝導率が１００Ｗ／ｍ−Ｋ未満で効果
が少なく、１５重量％を超えると異相が多くなるので熱
伝導率がＩＯＯＷ／ｒｎ − Ｋ未満と小さくなる。リ
ン化カルシウムの添加量はＯ． ＯＳ重最％未満では熱
伝導率が１００Ｗ／ｍ−Ｋ未満で効果が少なく、１０重
量％を超えると異相が多くなるので熱伝導率が１００Ｗ
／ｍ−Ｋ未満と小さくなる。
よびリン化カルシウムを０．０５〜１０重量％にするこ
とにより、熱伝導率がＩＯＯＷ／ｍ − Ｋ （室温〉
以上となり、従来の窒化アルミニウム焼結体より大きな
値が得られる。酸化ジスプロシウムの添加量は０．０５
重量％未満では熱伝導率が１００Ｗ／ｍ−Ｋ未満で効果
が少なく、１５重量％を超えると異相が多くなるので熱
伝導率がＩＯＯＷ／ｒｎ − Ｋ未満と小さくなる。リ
ン化カルシウムの添加量はＯ． ＯＳ重最％未満では熱
伝導率が１００Ｗ／ｍ−Ｋ未満で効果が少なく、１０重
量％を超えると異相が多くなるので熱伝導率が１００Ｗ
／ｍ−Ｋ未満と小さくなる。
以上の理由により、酸化ジスプロシウムの添加量は０．
０５〜１５重量％、ｌノン化カルシウムの添加量は０．
０５〜１０重量％が好ましい。
０５〜１５重量％、ｌノン化カルシウムの添加量は０．
０５〜１０重量％が好ましい。
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、熱伝導率の大きな焼結体が得られ
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、一酸化炭素ガス、水素ガス、真空雰
囲気等が使用できるが、中でも窒素ガス、アルゴンガス
、ヘリウムガス、真空雰囲気が便利で好ましい。焼結は
１５００〜２０００ ’Ｃで行われ、特に１６００〜２
０００℃が有効であるが、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よいし
、加圧焼結法によってもよい。加圧焼結法としては、ホ
ットプレス法（一軸加圧焼結法）とＨＩＰ法（熱間静水
圧加圧焼結法〉のどららでも可能である。
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、熱伝導率の大きな焼結体が得られ
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、一酸化炭素ガス、水素ガス、真空雰
囲気等が使用できるが、中でも窒素ガス、アルゴンガス
、ヘリウムガス、真空雰囲気が便利で好ましい。焼結は
１５００〜２０００ ’Ｃで行われ、特に１６００〜２
０００℃が有効であるが、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よいし
、加圧焼結法によってもよい。加圧焼結法としては、ホ
ットプレス法（一軸加圧焼結法）とＨＩＰ法（熱間静水
圧加圧焼結法〉のどららでも可能である。
［実施例］
次に、本発明の実施例について説明する。
平均粒径が２ｔｊＩｎの窒化アルミニウム粉末に、酸化
ジスプロシウム（Ｄｙ２ ０３ ）とリン化カルシウム
（Ｃａ３Ｐ２ ）を第１表に示す量だけ添加し、この混
合粉末を室温で２トン／ｃｍ２の圧力を加えて成形体と
した。この戒形体を焼結炉において窒素ガス雰囲気下で
１９００ ’Ｃ − ５時間常圧焼結した。
ジスプロシウム（Ｄｙ２ ０３ ）とリン化カルシウム
（Ｃａ３Ｐ２ ）を第１表に示す量だけ添加し、この混
合粉末を室温で２トン／ｃｍ２の圧力を加えて成形体と
した。この戒形体を焼結炉において窒素ガス雰囲気下で
１９００ ’Ｃ − ５時間常圧焼結した。
このようにして得られた窒化アルミニウム焼結体の室温
での焼結密度と熱伝導率を併せて第１表に示す。
での焼結密度と熱伝導率を併せて第１表に示す。
同表からわかるように、本実施例による窒化アルミニウ
ム焼結体は、いずれも室温での熱伝導率が１００Ｗ／ｍ
−Ｋ以上の高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体である。
ム焼結体は、いずれも室温での熱伝導率が１００Ｗ／ｍ
−Ｋ以上の高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体である。
また、熱膨張率は約４．３×１０−６／”Ｃ、曲げ強度
は約４０００ Ｋｇ／ｃｒｎ２ Ｊ：Ｊ，上であった。
は約４０００ Ｋｇ／ｃｒｎ２ Ｊ：Ｊ，上であった。
（以下余白）
［発明の効果］
以上説明したように、本発明による窒化アルくニウム焼
結体は高密度で熱伝導性に優れ、熱的特性、電気的特性
、機械的特性も良好である。このため、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
ジグ高温部材等の高温材料としての応用も可能であるな
ど、工業的に多くの利点を有するという効果がある。
結体は高密度で熱伝導性に優れ、熱的特性、電気的特性
、機械的特性も良好である。このため、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
ジグ高温部材等の高温材料としての応用も可能であるな
ど、工業的に多くの利点を有するという効果がある。
Claims (1)
- （１）窒化アルミニウムを主成分とし、酸化ジスプロシ
ウムを０．０５〜１５重量％、およびリン化カルシウム
を０．０５〜１０重量％含んでなることを特徴とする窒
化アルミニウム焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1159479A JPH0328174A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 窒化アルミニウム焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1159479A JPH0328174A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 窒化アルミニウム焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328174A true JPH0328174A (ja) | 1991-02-06 |
Family
ID=15694673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1159479A Pending JPH0328174A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 窒化アルミニウム焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0328174A (ja) |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP1159479A patent/JPH0328174A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6353151B2 (ja) | ||
| JPS6331434B2 (ja) | ||
| JPH0328174A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体 | |
| JPH02192467A (ja) | 窒化アルミニウム―六方晶窒化ほう素系焼結体の製造方法 | |
| JPH0328173A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体 | |
| JPS61261270A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| KR102793751B1 (ko) | 고열전도 상압 소결 질화규소 소결체 제조용 조성물 및 이를 이용한 질화규소 소결체의 제조방법 | |
| JPH01252584A (ja) | 複合セラミックス焼結体およびその製造方法 | |
| JPH02204368A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 | |
| JPH01188472A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPS62252374A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPH01301564A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体及びその製造方法 | |
| JPS63233079A (ja) | 黒色窒化アルミニウム焼結体とその製造方法 | |
| JPH02279568A (ja) | 窒化アルミニウム質焼結体およびその製造方法 | |
| JPS62246867A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPH0641390B2 (ja) | 高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体とその製造方法 | |
| JPH02107569A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPH01215760A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JP2876521B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPS60255677A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPS63162576A (ja) | 黒色窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 | |
| JPH02149469A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPS61232274A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPS61286266A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPH01115875A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |