JPH0482059B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0482059B2 JPH0482059B2 JP60097596A JP9759685A JPH0482059B2 JP H0482059 B2 JPH0482059 B2 JP H0482059B2 JP 60097596 A JP60097596 A JP 60097596A JP 9759685 A JP9759685 A JP 9759685A JP H0482059 B2 JPH0482059 B2 JP H0482059B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- weight
- silicon carbide
- thermal conductivity
- present
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/60—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
- H10W70/67—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their insulating layers or insulating parts
- H10W70/69—Insulating materials thereof
- H10W70/692—Ceramics or glasses
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、IC、LSI等に使用される基板材料に
関し、特に高い電気絶縁性と低い誘電率を有し、
且つ高い熱伝導率を有するセラミツクス電気絶縁
性基板材料の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 従来、電気絶縁性基板にはアルミナ（Al2O3）
が広く用いられており、また、特に熱放散性を重
視する場合には、酸化ベリリウム（BeO）系セ
ラミツクスが使用されている。しかし、集積回路
用基板は集積度が高まるにつれて、高い放熱性が
要求され、アルミナ系基板は、かかる要求を満た
すことができないので、大規模集積回路の基板と
しては使用し得ない。また、BeO系基板は、そ
の有害性が問題となつており、安全性の面から、
その使用は著しく制限されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 一般に、セラミツクスは高い電気抵抗と低い誘
電率を有するが、熱伝導率が小さく、そのため、
特に、最近、当該技術分野において強く要望され
ているLSIや超LSI等の基板としては不適切であ
る。大規模集積回路用基板は、前述の如く、高い
電気絶縁性と大きな熱伝導率及び可及的低い誘電
率が要求され、これらをすべて満たしうる材料の
開発が急がれている。 従つて、本発明の目的は、セラミツクスの優れ
た特性を利用し、その欠点、特に熱伝導率を顕著
に向上させたLSI等に使用しうる上記性質を満た
した絶縁基板を提供するにある。また、他の目的
は、ポピユラーな原料を用いて安価に提供でき、
製造及び使用において安全性がそこなわれること
のないLSI等用セラミツクス基板を提供すること
にある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、上記目的を達成すべく、多くの
試作研究を行つた結果、高い電気抵抗性と低い誘
電性を有し、しかも高い熱伝導率をもつた実用性
の優れた新規セラミツクス絶縁性基板の製造方法
を開発した。 すなわち、本発明は、炭化けい素粉末２〜85重
量％と窒化アルミニウム粉末15〜98重量％との混
合物を2000〜2400℃の温度で焼結する電気絶縁性
基板材料の製造方法を開発した。 本発明の製造方法に用いられる原料は、入手が
容易な炭化けい素及び窒化アルミニウムであつ
て、可及的高純度のものが使用される。 本発明の方法に係る基板材料は、炭化けい素
SiC粉末２〜85重量％と窒化アルミニウムAlN粉
末98〜15重量％との均質混合物を成形、焼結して
つくられるが、できるだけ微細な粉末混合物が有
利に用いられる。その好ましい平均粒径は、
AlN粉末が10nm以下で、SiC粉末は100nm以下
である。 炭化けい素粉末が85重量％を超えると、誘電率
が100以上となり、また２重量％未満では、炭化
けい素の特長である熱伝導率が有効に作用しない
ので好ましくない。炭化けい素と窒化アルミニウ
ムの好ましい混合範囲割合は70〜80重量％対20〜
30重量％である。 微紛状物質混合物は、次いで、例えば2000℃以
上の高温条件で焼結される。このような高温焼結
は、いわゆる常圧焼結のような方法を用いてもい
いが、ホツトプレスなどが有利に採用できる。焼
結温度が、例えば1900℃以下の低い温度では、焼
結体の電気絶縁性が極度に低下するので好ましく
ない。望ましい賠償温度は、2100℃以上である。 また、この焼結は、焼結時の加圧条件には実質
的に関係がなく、本発明者らの研究によれば、例
えば、焼結温度を一定にして、圧力を常圧ないし
200気圧の各種加圧条件で焼結した焼結体を電気
抵抗値は、圧力の大きさとは関係がなく、ほぼ一
定であつた。 〔作用〕 本発明の方法による電気絶縁性基板材料は、炭
化けい素粉末と窒化アルミニウム粉末混合物に、
バインダーその他の添加物を全く加えることな
く、焼結によつて容易に焼結体を製造することが
できる。また、本発明の材料は、例えば印加電圧
10Vでは、1015〜1016Ω・cmオーダーの高い電気
絶縁性、周波数1MHzで10〜12程度の低い誘電率
及び0.15Cal／cm・ｓ・℃程度以上の高い熱伝導
度を有し、大規模集積回路等の絶縁基板として好
適に使用できるものである。絶縁基板には、社会
的要求に沿つて半導体チツプ等の回路構成要素
が、ますます高密度に形成されるようになつてき
たが、本発明の基板材料は、そのような要求にも
対応しうる実用性の優れたSiC／AlN系複合セラ
ミツクス材料である。 〔実施例〕 次に、実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 １ 信越化学社製の炭化けい素（純度99.999％ただ
し、ガス不純物は除く）微粉末24重量％と市販の
窒化アルミニウム粉末76重量％をボールミルを用
いて２時間混合した。得られた均質混合粉末をホ
ツトプレスにより、200Kg／cm2の圧力及び2300℃
の温度で１時間焼結させ、SiC／AlN系複合焼結
体を得た。 得られた焼結体は、3.12ｇ／c.c.の密度を有し、
印加電圧10Vで測定した電気抵抗は、1.0×
1016Ω・cm，1MHzで測定した誘電率は12.0、熱伝
導度は0.15Cal／cm・ｓ・℃で、大規模集積回路
用基板として好適に使用できるものである。 上記焼結体のＸ線回折によれば、その回折パタ
ーンは窒化アルミニウム粉末と酷似し、その組織
は、ほぼ一相から成つていて、SiCとAlNとの固
溶体が形成されていることが観察され、このよう
な焼結状態のゆえに、焼結体はAlNの構造をと
りながら、SiCの高い熱伝導率特性が保持されて
いるものと理解される。 実施例 ２ 実施例１の炭化けい素及び窒化アルミニウムを
用い、それらの配合割合を種々変化させた各種粉
末混合物を調製して、それぞれを2300℃の温度で
常圧焼結し、各焼結体の誘電率（1MHz）及び熱
伝導率を測定した。その結果を原料粉末組成と共
に下掲第１表にまとめて示す。 また、それら各焼結体試料の電気抵抗を10Vの
印加電圧で測定した。それらの結果を添付図面第
１図にグラフで示した。 本発明の基板材料は、上記具体例における各種
測定値から明らかなように、LSIや超LSIに要求
される諸性能を兼備し、特に望ましい熱伝導性を
有するので、その実用的価値は極めて高く、優れ
た産業上の利用性を有する。
関し、特に高い電気絶縁性と低い誘電率を有し、
且つ高い熱伝導率を有するセラミツクス電気絶縁
性基板材料の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 従来、電気絶縁性基板にはアルミナ（Al2O3）
が広く用いられており、また、特に熱放散性を重
視する場合には、酸化ベリリウム（BeO）系セ
ラミツクスが使用されている。しかし、集積回路
用基板は集積度が高まるにつれて、高い放熱性が
要求され、アルミナ系基板は、かかる要求を満た
すことができないので、大規模集積回路の基板と
しては使用し得ない。また、BeO系基板は、そ
の有害性が問題となつており、安全性の面から、
その使用は著しく制限されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 一般に、セラミツクスは高い電気抵抗と低い誘
電率を有するが、熱伝導率が小さく、そのため、
特に、最近、当該技術分野において強く要望され
ているLSIや超LSI等の基板としては不適切であ
る。大規模集積回路用基板は、前述の如く、高い
電気絶縁性と大きな熱伝導率及び可及的低い誘電
率が要求され、これらをすべて満たしうる材料の
開発が急がれている。 従つて、本発明の目的は、セラミツクスの優れ
た特性を利用し、その欠点、特に熱伝導率を顕著
に向上させたLSI等に使用しうる上記性質を満た
した絶縁基板を提供するにある。また、他の目的
は、ポピユラーな原料を用いて安価に提供でき、
製造及び使用において安全性がそこなわれること
のないLSI等用セラミツクス基板を提供すること
にある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、上記目的を達成すべく、多くの
試作研究を行つた結果、高い電気抵抗性と低い誘
電性を有し、しかも高い熱伝導率をもつた実用性
の優れた新規セラミツクス絶縁性基板の製造方法
を開発した。 すなわち、本発明は、炭化けい素粉末２〜85重
量％と窒化アルミニウム粉末15〜98重量％との混
合物を2000〜2400℃の温度で焼結する電気絶縁性
基板材料の製造方法を開発した。 本発明の製造方法に用いられる原料は、入手が
容易な炭化けい素及び窒化アルミニウムであつ
て、可及的高純度のものが使用される。 本発明の方法に係る基板材料は、炭化けい素
SiC粉末２〜85重量％と窒化アルミニウムAlN粉
末98〜15重量％との均質混合物を成形、焼結して
つくられるが、できるだけ微細な粉末混合物が有
利に用いられる。その好ましい平均粒径は、
AlN粉末が10nm以下で、SiC粉末は100nm以下
である。 炭化けい素粉末が85重量％を超えると、誘電率
が100以上となり、また２重量％未満では、炭化
けい素の特長である熱伝導率が有効に作用しない
ので好ましくない。炭化けい素と窒化アルミニウ
ムの好ましい混合範囲割合は70〜80重量％対20〜
30重量％である。 微紛状物質混合物は、次いで、例えば2000℃以
上の高温条件で焼結される。このような高温焼結
は、いわゆる常圧焼結のような方法を用いてもい
いが、ホツトプレスなどが有利に採用できる。焼
結温度が、例えば1900℃以下の低い温度では、焼
結体の電気絶縁性が極度に低下するので好ましく
ない。望ましい賠償温度は、2100℃以上である。 また、この焼結は、焼結時の加圧条件には実質
的に関係がなく、本発明者らの研究によれば、例
えば、焼結温度を一定にして、圧力を常圧ないし
200気圧の各種加圧条件で焼結した焼結体を電気
抵抗値は、圧力の大きさとは関係がなく、ほぼ一
定であつた。 〔作用〕 本発明の方法による電気絶縁性基板材料は、炭
化けい素粉末と窒化アルミニウム粉末混合物に、
バインダーその他の添加物を全く加えることな
く、焼結によつて容易に焼結体を製造することが
できる。また、本発明の材料は、例えば印加電圧
10Vでは、1015〜1016Ω・cmオーダーの高い電気
絶縁性、周波数1MHzで10〜12程度の低い誘電率
及び0.15Cal／cm・ｓ・℃程度以上の高い熱伝導
度を有し、大規模集積回路等の絶縁基板として好
適に使用できるものである。絶縁基板には、社会
的要求に沿つて半導体チツプ等の回路構成要素
が、ますます高密度に形成されるようになつてき
たが、本発明の基板材料は、そのような要求にも
対応しうる実用性の優れたSiC／AlN系複合セラ
ミツクス材料である。 〔実施例〕 次に、実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 １ 信越化学社製の炭化けい素（純度99.999％ただ
し、ガス不純物は除く）微粉末24重量％と市販の
窒化アルミニウム粉末76重量％をボールミルを用
いて２時間混合した。得られた均質混合粉末をホ
ツトプレスにより、200Kg／cm2の圧力及び2300℃
の温度で１時間焼結させ、SiC／AlN系複合焼結
体を得た。 得られた焼結体は、3.12ｇ／c.c.の密度を有し、
印加電圧10Vで測定した電気抵抗は、1.0×
1016Ω・cm，1MHzで測定した誘電率は12.0、熱伝
導度は0.15Cal／cm・ｓ・℃で、大規模集積回路
用基板として好適に使用できるものである。 上記焼結体のＸ線回折によれば、その回折パタ
ーンは窒化アルミニウム粉末と酷似し、その組織
は、ほぼ一相から成つていて、SiCとAlNとの固
溶体が形成されていることが観察され、このよう
な焼結状態のゆえに、焼結体はAlNの構造をと
りながら、SiCの高い熱伝導率特性が保持されて
いるものと理解される。 実施例 ２ 実施例１の炭化けい素及び窒化アルミニウムを
用い、それらの配合割合を種々変化させた各種粉
末混合物を調製して、それぞれを2300℃の温度で
常圧焼結し、各焼結体の誘電率（1MHz）及び熱
伝導率を測定した。その結果を原料粉末組成と共
に下掲第１表にまとめて示す。 また、それら各焼結体試料の電気抵抗を10Vの
印加電圧で測定した。それらの結果を添付図面第
１図にグラフで示した。 本発明の基板材料は、上記具体例における各種
測定値から明らかなように、LSIや超LSIに要求
される諸性能を兼備し、特に望ましい熱伝導性を
有するので、その実用的価値は極めて高く、優れ
た産業上の利用性を有する。
【表】
第１図は実施例２で測定したSiC−AlN系焼結
体のAlN含量（重量％）と電気抵抗（Ω・cm）
との関係を示すグラフである。
体のAlN含量（重量％）と電気抵抗（Ω・cm）
との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- １ 炭化けい素粉末２〜85重量％と窒化アルミニ
ウム粉末15〜98重量％との混合物を2000〜2400℃
の温度で焼結することを特徴とする電気絶縁性基
板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60097596A JPS61256658A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 電気絶縁性基板材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60097596A JPS61256658A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 電気絶縁性基板材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61256658A JPS61256658A (ja) | 1986-11-14 |
| JPH0482059B2 true JPH0482059B2 (ja) | 1992-12-25 |
Family
ID=14196615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60097596A Granted JPS61256658A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 電気絶縁性基板材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61256658A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3756345B2 (ja) * | 1999-05-12 | 2006-03-15 | 住友大阪セメント株式会社 | 窒化アルミニウム基焼結体とその製造方法及びそれを用いたサセプター |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59111978A (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-28 | 株式会社東芝 | 電気絶縁性放熱基板材料 |
| JPS605551A (ja) * | 1983-06-23 | 1985-01-12 | Shinko Electric Ind Co Ltd | リ−ドフレ−ムの製造方法 |
| JPS6027653A (ja) * | 1983-07-21 | 1985-02-12 | 株式会社日立製作所 | セラミツク抵抗材料 |
| JPS6036376A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-25 | 株式会社日立製作所 | 炭化ケイ素系抵抗材料及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-05-08 JP JP60097596A patent/JPS61256658A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61256658A (ja) | 1986-11-14 |
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