JPH0483368A - Ceramic heat radiation substrate and its manufacture - Google Patents
Ceramic heat radiation substrate and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明はアルミナを主成分としグリーンシ一ト多層積層
法により製造される半導体基板材料に関する。更に詳し
くは電子部品の発熱を放散させるセラミック放熱基板及
びその製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a semiconductor substrate material containing alumina as a main component and manufactured by a green sheet multilayer lamination method. More specifically, the present invention relates to a ceramic heat dissipation board for dissipating heat generated by electronic components and a method of manufacturing the same.
[従来の技術]
従来、この種のセラミック放熱基板は、放熱性を向上さ
せるために、熱伝導率の高いCu金属やCu−W系焼結
合金を緻密化したアルミナ基板の表面に接合している。[Prior Art] Conventionally, this type of ceramic heat dissipation board has been manufactured by bonding Cu metal or Cu-W sintered alloy with high thermal conductivity to the surface of a densified alumina substrate in order to improve heat dissipation. There is.
しかし上記焼結合金を接合したアルミナ基板にコンデン
サ、抵抗チップ等の電子部品を高密度に実装した場合に
は、これらの電子部品より発生する熱の放散が十分でな
く、更に効率良く熱を除去する方法が切望されていた。However, when electronic components such as capacitors and resistor chips are mounted at high density on an alumina substrate bonded to the above sintered alloy, the heat generated by these electronic components is not sufficiently dissipated, and it is difficult to remove the heat even more efficiently. A way to do this was desperately needed.
この点を改善するため、セラミック基板の表面に多孔質
金属層を接合し、この多孔質金属層に冷媒を通して電子
部品の発熱を除去している。In order to improve this point, a porous metal layer is bonded to the surface of the ceramic substrate, and a coolant is passed through the porous metal layer to remove the heat generated by the electronic components.
[発明が解決しようとする課題]
しかし、多孔質金属層が接合されるセラミック基板は製
造上、200μm以上の厚みを要するため、多孔質金属
層に流した冷媒のセラミック基板を介しての電子部品の
放熱効果が十分でない不具合があった。また多孔質金属
層付きのセラミック放熱基板は比較的肉厚となるうえ重
量が大きくなり、電子部品の実装スペースを狭め、高密
度に電子部品を実装できない問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, since the ceramic substrate to which the porous metal layer is bonded requires a thickness of 200 μm or more for manufacturing purposes, electronic components may There was a problem that the heat dissipation effect was not sufficient. Furthermore, the ceramic heat dissipating substrate with the porous metal layer has a relatively thick wall and is heavy, which reduces the mounting space for electronic components and prevents high-density mounting of electronic components.
本発明の目的は、基板厚を薄く、かつ基板を軽量にでき
るセラミック放熱基板及びその製造方法を提供すること
にある。An object of the present invention is to provide a ceramic heat dissipation board that can be made thinner and lighter, and a method for manufacturing the same.
本発明の別の目的は、電子部品の放熱効果が高く、しか
も高密度に電子部品を実装することができるセラミック
放熱基板及びその製造方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a ceramic heat dissipation board that has a high heat dissipation effect for electronic components and allows electronic components to be mounted at high density, and a method for manufacturing the same.
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するために、本発明の放熱基板は、アル
ミナ含有量90〜99.5%の多孔質セラミック層の両
面又は片面にアルミナ含有量90〜99.5%の緻密質
セラミック層が積層されて一体的に焼結され前記多孔質
セラミック層に冷媒を流して前記緻密質セラミック層に
搭載された電子部品の発熱を放散させるセラミック放熱
基板であって、前記多孔質セラミック層の気孔率が20
〜60%の範囲にあり、前記緻密質セラミック層の気孔
率が0.01〜5%の範囲にあることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the heat dissipation substrate of the present invention has a porous ceramic layer having an alumina content of 90 to 99.5% on both sides or one side thereof. A ceramic heat dissipation board in which 5% dense ceramic layers are laminated and integrally sintered, and a coolant is flowed through the porous ceramic layer to dissipate heat generated by electronic components mounted on the dense ceramic layer, The porous ceramic layer has a porosity of 20
The porosity of the dense ceramic layer is in the range of 0.01 to 5%.
また本発明のセラミック放熱基板の製造方法では、先ず
水を分散媒としたアルミナゾルに焼結助剤と水溶性バイ
ンダを添加混合して緻密質層用スラリーを調製し、この
緻密質層用スラリーを成膜乾燥して緻密質層用グリーン
シートを成形する。In addition, in the method for manufacturing a ceramic heat dissipation board of the present invention, first, a sintering aid and a water-soluble binder are added and mixed to alumina sol using water as a dispersion medium to prepare a slurry for a dense layer. The film is formed and dried to form a green sheet for a dense layer.
次いで水を分散媒としたアルミナゾルに焼結助剤を添加
せずに水溶性バインダを添加混合して多孔質層用スラリ
ーを調製し、この多孔質層用スラリーを成膜乾燥して多
孔質層用グリーンシートを成形する。次に前記多孔質層
用グリーンシートの両面又は片面に前記緻密質層用グリ
ーンシートを接着剤により接着し、前記接着したグリー
ンシートを1200〜1600℃で焼成して積層焼結体
を得る。Next, a slurry for a porous layer is prepared by adding and mixing a water-soluble binder without adding a sintering aid to alumina sol using water as a dispersion medium, and this slurry for a porous layer is formed into a film and dried to form a porous layer. Form a green sheet for use. Next, the dense layer green sheet is adhered to both sides or one side of the porous layer green sheet using an adhesive, and the adhered green sheet is fired at 1200 to 1600°C to obtain a laminated sintered body.
本発明の多孔質セラミック層及び緻密質セラミック層を
構成するセラミック原料は、ともにアルミナ含有量が9
0〜99゜5%の純度の高いアルミナである。緻密質層
用スラリー及び多孔質層用スラリーはともに水を分散媒
としたアルミナゾルを主成分とする。このアルミナゾル
はアルミニウムアルコキシドを加水分解し、解膠処理し
て得られる、いわゆるゾル−ゲル法において調製される
微細なコロイド粒子のアルミナゾルが好ましい。The ceramic raw materials constituting the porous ceramic layer and the dense ceramic layer of the present invention both have an alumina content of 9.
It is alumina with a high purity of 0 to 99.5%. Both the slurry for the dense layer and the slurry for the porous layer mainly contain alumina sol using water as a dispersion medium. This alumina sol is preferably an alumina sol of fine colloidal particles prepared by a so-called sol-gel method, which is obtained by hydrolyzing aluminum alkoxide and peptizing it.
緻密質層用スラリーと多孔質層用スラリーの調製方法の
相違点は、前者に焼結助剤がアルミナゾル100重量%
に対して05〜10重量%含まれるのに対して、後者に
はセラミック層の気孔率を増大させるために焼結助剤が
全く含まれないか或いは0,1重量%以下しか含まれな
いところにある。アルミナの焼結助剤としては、二酸化
けい素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酢酸マグ
ネシウム、二酸化チタン等が挙げられる。The difference between the preparation methods of the slurry for the dense layer and the slurry for the porous layer is that the sintering aid in the former is 100% by weight alumina sol.
0.05 to 10% by weight, whereas the latter contains no sintering aids at all or less than 0.1% by weight to increase the porosity of the ceramic layer. It is in. Examples of sintering aids for alumina include silicon dioxide, magnesium oxide, calcium oxide, magnesium acetate, and titanium dioxide.
水溶性バインダは緻密質層用スラリー及び多孔質層用ス
ラリーにおいて、ともにアルミナゾルの固形分に対して
10〜80重量%添加される。このバインダは焼結時の
脱バインダによりセラミ・ツク層に気孔を生じ易いため
、気孔率を減少させる場合には上記範囲で少なめにアル
ミナゾルに添加される。水溶性バインダとしてはポリビ
ニルアルコール、水溶性アクリル等が挙げられる。緻密
質層用スラリーに含まれるバインダは多孔質層用スラリ
ーに含まれるバイレダと異なってもよい。The water-soluble binder is added in an amount of 10 to 80% by weight based on the solid content of the alumina sol in both the dense layer slurry and the porous layer slurry. Since this binder tends to generate pores in the ceramic layer due to removal of the binder during sintering, it is added to the alumina sol in a small amount within the above range to reduce the porosity. Examples of water-soluble binders include polyvinyl alcohol and water-soluble acrylic. The binder contained in the slurry for the dense layer may be different from the binder contained in the slurry for the porous layer.
緻密質層用スラリー及び多孔質層用スラリーを成膜する
方法としては、ドクターブレード法、押出し成形法、ロ
ール圧延法、泥しよう鋳込み法等があるが、成形歪が少
なく成形体の平滑度が良好なドクターブレード法が好ま
しい。多孔質層用スラリーを成膜するときに、このスラ
リーにアンモニア、或いはアミン類のアルカリ物質を添
加してスラリー中にゲルを生成させ、気孔率を増大させ
ることもできる。Methods for forming dense layer slurry and porous layer slurry include the doctor blade method, extrusion molding method, roll rolling method, and slurry casting method, but these methods have low molding distortion and smoothness of the molded product. A good doctor blade method is preferred. When forming a slurry for a porous layer, ammonia or an alkaline substance such as amines may be added to the slurry to form a gel in the slurry, thereby increasing the porosity.
緻密質層用のスラリー及び多孔質層用のスラリーを成膜
後、30〜95℃でそれぞれ乾燥して緻密質層用グリー
ンシート及び多孔質層用グリーンシートを成形する。最
下層となる緻密質層用グリーンシートには冷媒が通る通
孔を設けてもよい。After forming the slurry for the dense layer and the slurry for the porous layer, they are dried at 30 to 95°C, respectively, to form a green sheet for the dense layer and a green sheet for the porous layer. The green sheet for the dense layer, which is the lowest layer, may be provided with holes through which the coolant passes.
また放熱効果を高めるために、多孔質層用グリーンシー
トをNiめつき等によりメタライズ処理を施してもよい
。Further, in order to enhance the heat dissipation effect, the green sheet for the porous layer may be subjected to metallization treatment such as Ni plating.
次いで多孔質層用グリーンシートの両面又は片面に接着
剤を塗布し、20〜70℃の温度で10〜100 kg
/cm”の圧力で多孔質層用グリーンシートに緻密質層
用グリーンシートを接着し積層する。Next, adhesive is applied to both sides or one side of the green sheet for the porous layer, and 10 to 100 kg is coated at a temperature of 20 to 70°C.
The green sheet for the dense layer is adhered and laminated on the green sheet for the porous layer with a pressure of 1/cm''.
この接着剤としては、セルロース誘導体、アクリル系エ
マルジョン、酢酸ビニルエマルジョン等の水系接着剤又
はアクリル系樹脂、ブチラール系樹脂、ビニール系樹脂
等の非水系接着剤を用いることができる。As this adhesive, an aqueous adhesive such as a cellulose derivative, an acrylic emulsion, or a vinyl acetate emulsion, or a non-aqueous adhesive such as an acrylic resin, a butyral resin, or a vinyl resin can be used.
これらの積層数は多孔質層用グリーンシートの両面に緻
密質層用グリーンシートを重ね合わせて積層した3層以
外に、セラミック基板の用途に応じて緻密質層と多孔質
層とを交互に重ね合わせた多数層にすることもできる。In addition to the three layers in which dense layer green sheets are stacked on both sides of a porous layer green sheet, dense layers and porous layers may be stacked alternately depending on the purpose of the ceramic substrate. It is also possible to have multiple layers combined.
グリーンシートを積層した後、所定の寸法に切断し、焼
成炉に入れて焼成する。焼成は目的とする気孔率を得る
ために1200〜1600℃の温度範囲で、1〜2時間
、大気圧下で行われる。焼成温度が高まる程、また焼成
時間が長くなる程、気孔率は減少する。1200℃未満
であると緻密質セラミック層の気孔率が5%を越え、1
600℃を越えると多孔質セラミック層の気孔率が20
%未満となり易い。即ち、本発明の多層セラミック基板
は多、孔質セラミック層の気孔率が20〜60%の範囲
に、また緻密質セラミック層の気孔率が0.01〜5%
の範囲に制御されて作られる。After the green sheets are laminated, they are cut into predetermined dimensions, placed in a firing furnace, and fired. Firing is performed at a temperature range of 1200 to 1600° C. for 1 to 2 hours under atmospheric pressure in order to obtain the desired porosity. The higher the firing temperature and the longer the firing time, the lower the porosity. When the temperature is less than 1200°C, the porosity of the dense ceramic layer exceeds 5%, and 1
When the temperature exceeds 600℃, the porosity of the porous ceramic layer decreases to 20
It is likely to be less than %. That is, in the multilayer ceramic substrate of the present invention, the porous ceramic layer has a porosity of 20 to 60%, and the dense ceramic layer has a porosity of 0.01 to 5%.
It is controlled within the range of .
また本発明のセラミック放熱基板は、放熱効果を高める
ため、その基板厚は10〜200μmの極薄の基板であ
ることが好ましい。Further, the ceramic heat dissipation substrate of the present invention is preferably an extremely thin substrate with a thickness of 10 to 200 μm in order to enhance the heat dissipation effect.
積層焼結体であるセラミック放熱基板の最上層の緻密質
セラミック層にコンデンサ、抵抗チップ等の電子部品を
搭載し、多孔質セラミック層に冷媒を通すことにより、
電子部品の発熱を放散させることができる。By mounting electronic components such as capacitors and resistor chips on the dense ceramic layer on the top layer of the ceramic heat dissipation board, which is a laminated sintered body, and passing a coolant through the porous ceramic layer,
Heat generated by electronic components can be dissipated.
冷媒の通し方は第1図〜第4図に示すように、セラミッ
ク放熱基板10の前後両端に金属管11及び12を接続
し、基板10の多孔質セラミック層10aに冷媒13を
通して最上層の緻密質セラミック層10bに搭載された
電子部品14及び15の発熱を除去する方法と、第5図
及び第6図に示すように、セラミック放熱基板20の最
下層の緻密質セラミック層20bに管径4〜6mm程度
の通孔27を穿設した後、通孔27に金属管21及び2
2を層20bに垂直に挿着して、基板20の多孔質セラ
ミック層20aに冷媒23を通して最上層の緻密質セラ
ミック層20bに搭載された電子部品24及び25の発
熱を除去する方法がある。As shown in FIGS. 1 to 4, metal tubes 11 and 12 are connected to both the front and rear ends of the ceramic heat dissipation substrate 10, and the coolant 13 is passed through the porous ceramic layer 10a of the substrate 10 to form a dense layer in the uppermost layer. As shown in FIGS. 5 and 6, a tube with a diameter of After drilling a through hole 27 of approximately 6 mm, insert the metal tubes 21 and 2 into the through hole 27.
2 perpendicularly to the layer 20b, and the coolant 23 is passed through the porous ceramic layer 20a of the substrate 20 to remove the heat generated by the electronic components 24 and 25 mounted on the uppermost dense ceramic layer 20b.
これらの金属管11,12.21及び22はアルミナの
セラミック基板と熱膨張係数がほぼ等しい金属材料、例
えばコバール合金等で構成される。These metal tubes 11, 12, 21, and 22 are made of a metal material, such as a Kovar alloy, whose coefficient of thermal expansion is approximately the same as that of the alumina ceramic substrate.
これらの金属管は硬ろう16、゛例えば銀ろう、黄銅ろ
う、銅ろう等によりろう付けされ、基板10又は20と
一体化される。第1図及び第2図の3層積層のセラミッ
ク放熱基板10は金属管11及び12に挿着され、第3
図及び第4図の5層積層のセラミック放熱基板10は金
属管11及び12の端面に接着される。第1図及び第2
図の基板10の最下層の緻密質セラミック層10bには
この[10bの厚さに応じて孔径100〜900μmの
通孔17が穿設される。通孔17及び前述した通孔27
は焼成前のグリーンシートの状態で穿設される。These metal tubes are brazed with hard solder 16, such as silver solder, brass solder, copper solder, etc., and integrated with the substrate 10 or 20. The three-layer laminated ceramic heat dissipation board 10 shown in FIGS. 1 and 2 is inserted into the metal tubes 11 and 12, and the third
The five-layer laminated ceramic heat dissipating substrate 10 shown in FIGS. Figures 1 and 2
A through hole 17 having a diameter of 100 to 900 μm is formed in the dense ceramic layer 10b of the bottom layer of the substrate 10 shown in the figure, depending on the thickness of the layer 10b. Through hole 17 and the aforementioned through hole 27
are perforated in the green sheet state before firing.
また金属管11.12が接続されないセラミック放熱基
板10の両側面及びセラミック放熱基板20の周側面に
は、それぞれ冷媒13又は23が漏洩しないように封止
層10c又は20cが形成される。この封止はグリーン
シートの積層状態で緻密質層用のスラリーでコーティン
グして焼成することにより行われる。Furthermore, a sealing layer 10c or 20c is formed on both side surfaces of the ceramic heat dissipation board 10 to which the metal tubes 11 and 12 are not connected, and on the circumferential side of the ceramic heat dissipation board 20, respectively, to prevent the coolant 13 or 23 from leaking. This sealing is performed by coating the stacked green sheets with a slurry for a dense layer and firing.
第1図及び第2図の基板10には、金属管11及び12
の双方から冷媒ガス、例えばフレオンガスを吹込み、多
孔質セラミック層10aを通して通孔17から排出させ
る。The substrate 10 in FIGS. 1 and 2 includes metal tubes 11 and 12.
A refrigerant gas, for example, Freon gas, is blown in from both sides and discharged from the through hole 17 through the porous ceramic layer 10a.
第3図及び第4図の基板10には、金属管11から冷媒
ガス又は冷却水を流込み、多孔質セラミック層10aを
通して金属管12から排出させる。A refrigerant gas or cooling water is introduced into the substrate 10 of FIGS. 3 and 4 through a metal tube 11, and is discharged from a metal tube 12 through a porous ceramic layer 10a.
第5図及び第6図の基板20には、金属管21から冷媒
ガス又は冷却水を流込み、多孔質セラミック層20aを
通して金属管22から排出させる。A refrigerant gas or cooling water is introduced into the substrate 20 of FIGS. 5 and 6 from a metal tube 21 and is discharged from a metal tube 22 through a porous ceramic layer 20a.
[発明の効果]
以上述べたように、本発明のセラミック放熱基板は、グ
リーンシート多層積層法により多孔質アルミナ層の両面
又は片面に緻密質アルミナ層を積層して焼結したため、
所定の強度を保有しつつ基板厚を薄くでき、基板を軽量
にすることができる。[Effects of the Invention] As described above, the ceramic heat dissipation board of the present invention has dense alumina layers laminated and sintered on both sides or one side of a porous alumina layer by the green sheet multilayer lamination method.
The substrate thickness can be reduced while maintaining a predetermined strength, and the substrate can be made lightweight.
これにより、電子部品の放熱効果が高くなり、しかも高
密度に電子部品を実装することができる。This increases the heat dissipation effect of the electronic components and allows the electronic components to be mounted with high density.
[実施例] 次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。[Example] Next, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
〈実施例1〉
アルミニウムイソプロポキシド[AI (C3H?O)
8]を加水分解してベーマイト[AQOOH]を生成さ
せ、これにpH2〜4に調整した水を加えて解膠し、ア
ルミナ濃度5重量%の安定な擬ベーマイトゾルを得た。<Example 1> Aluminum isopropoxide [AI (C3H?O)
8] to produce boehmite [AQOOH], which was peptized by adding water adjusted to pH 2 to 4 to obtain a stable pseudo-boehmite sol with an alumina concentration of 5% by weight.
緻密質層用スラリーを調製するために、このゾルに焼結
助剤としてシリカコロイド、酢酸マグネシウム、酢酸カ
ルシウムを、更に水溶性バインダとしてポリビニルアル
コールを添加した。これらの焼結助剤は緻密質セラミッ
ク層に焼結したときの組成比が
AFL、0*: 5in2: MgO: Ca0=92
: 7: 2: 1になるようにそれぞれ添加した。ま
たバインダはこの固形分に対して40重量%添加混合し
た。これにより固形分が10重量%のスラリーを調製し
た。In order to prepare a slurry for a dense layer, silica colloid, magnesium acetate, and calcium acetate were added as sintering aids to this sol, and polyvinyl alcohol was further added as a water-soluble binder. When these sintering aids are sintered into a dense ceramic layer, the composition ratio is AFL, 0*: 5in2: MgO: Ca0 = 92
: 7:2:1. The binder was added in an amount of 40% by weight based on the solid content. As a result, a slurry having a solid content of 10% by weight was prepared.
このスラリーを移動担体である高密度ポリエチレンテー
プ上にドクターブレード法により厚さ1.2mmになる
ようにコーティングした後、乾燥し、スラリーの分散媒
である水を脱離させて厚さ約60μmの緻密層用グリー
ンシートを得た。This slurry was coated on a high-density polyethylene tape as a moving carrier to a thickness of 1.2 mm using a doctor blade method, and then dried to remove water, which is the dispersion medium of the slurry, to a thickness of approximately 60 μm. A green sheet for dense layer was obtained.
一方、多孔化し易くするために焼結助剤を添加しない以
外は上記と同様にして厚さ約60μmの多孔質層用グリ
ーンシートを得た。最下層となる緻密層用グリーンシー
トに直径100μmの9個の通孔を穿設した。次いで多
孔質層用グリーンシートの両面に接着剤として1%濃度
のポリビニルブチラールのイソプロピルアルコール溶液
を塗工し、このシートの両面に上記緻密質層用グリーン
シートを重ね合わせて接着し、3層に積層された厚さ約
180μmのグリーン成形体を得た。このグリーン成形
体を80 X 80 mmの正方形に切断した後、両側
面に緻密質層用スラリーをコーティングし、多孔質用グ
リーンシートを被覆した。On the other hand, a green sheet for a porous layer having a thickness of about 60 μm was obtained in the same manner as above except that no sintering aid was added to facilitate porosity. Nine through holes with a diameter of 100 μm were bored in the green sheet for the dense layer, which was the lowest layer. Next, an isopropyl alcohol solution of polyvinyl butyral with a concentration of 1% is applied as an adhesive to both sides of the green sheet for the porous layer, and the green sheet for the dense layer is superimposed on both sides of this sheet and adhered to form three layers. A laminated green molded body having a thickness of about 180 μm was obtained. This green molded body was cut into squares of 80 x 80 mm, and both sides were coated with a slurry for a dense layer, and then covered with a green sheet for a porous layer.
次にこのグリーン成形体を焼成炉に入れた。同時に気孔
率の生成状況を調べるために上記多孔質層用グリーンシ
ートと同じ多孔質層用グリーンシートと、上記緻密質層
用グリーンシートと同じ緻密質層用グリーンシートを焼
成炉に入れ、これらのグリーンシートを1000℃、1
200℃、1300℃、1400℃、1500℃でそれ
ぞれ1時間、大気圧下で焼成した。3層アルミナ基板の
緻密質アルミナ層及び多孔質アルミナ層はそれぞれアル
ミナ含有量が92%及び995%のアルミナ焼結体層で
あった。この3層アルミナ基板の曲げ強度は焼成温度1
000℃、1200℃、1300℃、1400℃、15
00℃でそれぞれ20.40.50.50.50kgf
/mm”であった。Next, this green molded body was placed in a firing furnace. At the same time, in order to examine the state of porosity formation, a green sheet for a porous layer, which is the same as the green sheet for a porous layer, and a green sheet for a dense layer, which is the same as the green sheet for a dense layer, are placed in a firing furnace. Green sheet at 1000℃, 1
Firing was performed at 200°C, 1300°C, 1400°C, and 1500°C for 1 hour each under atmospheric pressure. The dense alumina layer and porous alumina layer of the three-layer alumina substrate were alumina sintered layers with an alumina content of 92% and 995%, respectively. The bending strength of this three-layer alumina substrate is determined by the firing temperature of 1
000℃, 1200℃, 1300℃, 1400℃, 15
20.40.50.50.50kgf at 00℃ respectively
/mm”.
第7図に単層の多孔質アルミナ焼結シート及び単層の緻
密質アルミナ焼結シートの焼成温度による気孔率の変化
をそれぞれ示す。第7図により、緻密質層用グリーンシ
ート単独を焼成して得られた焼結シートの気孔率が0〜
1%の範囲にあることから3層アルミナ基板のうち緻密
質アルミナ層の気孔率も0〜1%の範囲にあると類推さ
れる。FIG. 7 shows the change in porosity depending on the firing temperature of a single-layer porous sintered alumina sheet and a single-layer dense alumina sintered sheet. According to FIG. 7, the porosity of the sintered sheet obtained by firing the dense layer green sheet alone is 0 to 0.
Since the porosity is in the range of 1%, it is inferred that the porosity of the dense alumina layer of the three-layer alumina substrate is also in the range of 0 to 1%.
また多孔質層用グリーンシート単独を焼成して得られた
焼結シートの気孔率が40〜60%であることから3層
アルミナ基板のうち多孔質アルミナ層の気孔率も40〜
60%と類推される。また第8図に3層アルミナ基板の
焼成温度による基板全体の気孔率の変化を示す。Furthermore, since the porosity of the sintered sheet obtained by firing the porous layer green sheet alone is 40 to 60%, the porosity of the porous alumina layer of the three-layer alumina substrate is also 40 to 60%.
It is estimated to be 60%. Further, FIG. 8 shows the change in the porosity of the entire substrate depending on the firing temperature of the three-layer alumina substrate.
第1図及び第2図に示すように、この積層焼結した厚さ
100μmセラミック放熱基板10の緻密質層用スラリ
ーをコーティングしない前後両端をコバール合金(Fe
40%、Ni40%、Co20%)からなる金属管11
及び12に挿入して銀ろう16でろう付けした後、金属
管11及び12の双方からフレオンガスを吹込み、多孔
質セラミック層10aを通して通孔17から排出させた
ところ、最上層の緻密質セラミック層10bは極めて高
い放熱効果を示した。As shown in FIGS. 1 and 2, both front and rear ends of the laminated and sintered ceramic heat dissipation substrate 10 with a thickness of 100 μm are coated with Kovar alloy (Fe).
40%, Ni 40%, Co 20%) metal tube 11
and 12 and brazed with silver solder 16, Freon gas was blown into both the metal tubes 11 and 12 and discharged from the through hole 17 through the porous ceramic layer 10a. 10b showed an extremely high heat dissipation effect.
〈実施例2〉
市販のアルミナ含有量990%の高純度アルミナ粉を分
散相とし、水を分散媒としたアルミナ濃度6重量%のア
ルミナゾルを調製した。このアルミナゾル100重量%
に焼結助剤として酢酸マグネシウムをMgO換算で0.
05重量%添加した。更に水溶性バインダとしてポリビ
ニルアルコールをゾル固形分に対して40重量%添加混
合した。<Example 2> An alumina sol having an alumina concentration of 6% by weight was prepared using commercially available high purity alumina powder with an alumina content of 990% as a dispersed phase and water as a dispersion medium. This alumina sol 100% by weight
Magnesium acetate was used as a sintering aid at a concentration of 0.0% in terms of MgO.
05% by weight was added. Further, polyvinyl alcohol was added as a water-soluble binder in an amount of 40% by weight based on the solid content of the sol.
以下、最下層となる緻密層用グリーンシートに直径4m
tnの2個の通孔を穿設した以外は実施例1と同様にし
て3層アルミナグリーンシート成形体を製造した。この
グリーン成形体を80X80mmの正方形に切断した後
、両側面に緻密質層用スラリーをコーティングし、多孔
質用グリーンシートを被覆した。Below, the green sheet for the dense layer, which is the lowest layer, has a diameter of 4 m.
A three-layer alumina green sheet molded body was produced in the same manner as in Example 1 except that two through holes of tn were bored. This green molded body was cut into squares of 80×80 mm, and both sides were coated with a slurry for a dense layer, and covered with a green sheet for a porous layer.
以下、実施例1と同様にこの成形体を焼成した。Thereafter, this molded body was fired in the same manner as in Example 1.
第5図及び第6図に示すように、この積層焼結した厚さ
30μmセラミック放熱基板20の最下層の緻密質セラ
ミック層10bの通孔27にコバール合金(Fe40%
、Ni40%、Co20%)からなる金属管21及び2
.2に挿入して銀ろう26でろう付けした後、金属管2
1から冷却水を流込み、多孔質セラミック層20aを通
して金属管22から排出させたところ、最上層の緻密質
セラミック層20bは極めて高い放熱効果を示した。As shown in FIGS. 5 and 6, Kovar alloy (Fe40%
, 40% Ni, 20% Co).
.. After inserting it into metal tube 2 and brazing it with silver solder 26,
When cooling water was poured into the tube 1 and discharged from the metal tube 22 through the porous ceramic layer 20a, the dense ceramic layer 20b as the uppermost layer showed an extremely high heat dissipation effect.
第1図は本発明セラミック放熱基板の断面図。
第2図はその斜視図。
第3図は本発明の別のセラミック放熱基板の断面図。
第4図はその斜視図。
第5図は本発明の更に別のセラミック放熱基板の断面図
。
第6図はその斜視図。
第7図は単層の多孔質アルミナ焼結シート及び単層の緻
密質アルミナ焼結シートの焼成温度による気孔率の変化
をそれぞれ示す図。
第8図は本発明実施例の3層アルミナ基板の焼成温度に
よる基板全体の気孔率の変化を示す図。
10.20:セラミック放熱基板、
10a、20a:多孔質セラミック層、10b、20b
:緻密質セラミック層、13.23:冷媒。
0b
第
図
第
図
第
図
第
図
第4
図
第
図
第8
図FIG. 1 is a sectional view of the ceramic heat dissipation board of the present invention. FIG. 2 is a perspective view thereof. FIG. 3 is a sectional view of another ceramic heat dissipation board of the present invention. FIG. 4 is a perspective view thereof. FIG. 5 is a sectional view of yet another ceramic heat dissipation board of the present invention. FIG. 6 is a perspective view thereof. FIG. 7 is a diagram showing changes in porosity depending on firing temperature of a single-layer porous sintered alumina sheet and a single-layer dense alumina sintered sheet, respectively. FIG. 8 is a diagram showing changes in the porosity of the entire substrate depending on the firing temperature of the three-layer alumina substrate according to the example of the present invention. 10.20: Ceramic heat sink, 10a, 20a: Porous ceramic layer, 10b, 20b
:Dense ceramic layer, 13.23: Refrigerant. 0b Fig. Fig. Fig. Fig. 4 Fig. Fig. 8
Claims (1)
ク層の両面又は片面にアルミナ含有量90〜99.5%
の緻密質セラミック層が積層されて一体的に焼結され前
記多孔質セラミック層に冷媒を流して前記緻密質セラミ
ック層に搭載された電子部品の発熱を放散させるセラミ
ック放熱基板であって、 前記多孔質セラミック層の気孔率が20〜60%の範囲
にあり、前記緻密質セラミック層の気孔率が0.01〜
5%の範囲にあることを特徴とするセラミック放熱基板
。 2)基板厚が10〜200μmである請求項1記載のセ
ラミック放熱基板。 3)水を分散媒としたアルミナゾルに焼結助剤と水溶性
バインダを添加混合して緻密質層用スラリーを調製し、 この緻密質層用スラリーを成膜乾燥して緻密質層用グリ
ーンシートを成形し、 水を分散媒としたアルミナゾルに焼結助剤を添加せずに
水溶性バインダを添加混合して多孔質層用スラリーを調
製し、 この多孔質層用スラリーを成膜乾燥して多孔質層用グリ
ーンシートを成形し、 前記多孔質層用グリーンシートの両面又は片面に前記緻
密質層用グリーンシートを接着剤により接着し、 前記接着したグリーンシートを1200〜 1600℃で焼成して積層焼結体を得るセラミック放熱
基板の製造方法。 4)アルミナゾルがアルミニウムアルコキシドを加水分
解した後、解膠処理して得られるアルミナコロイドであ
る請求項3記載のセラミック放熱基板の製造方法。[Claims] 1) A porous ceramic layer with an alumina content of 90 to 99.5% on both sides or one side thereof.
A ceramic heat dissipation board in which dense ceramic layers are laminated and integrally sintered, and a coolant is flowed through the porous ceramic layer to dissipate heat generated by an electronic component mounted on the dense ceramic layer, the porous ceramic layer comprising: The porosity of the dense ceramic layer is in the range of 20 to 60%, and the porosity of the dense ceramic layer is in the range of 0.01 to 60%.
A ceramic heat dissipation board characterized by being in the range of 5%. 2) The ceramic heat dissipation substrate according to claim 1, wherein the substrate thickness is 10 to 200 μm. 3) Add and mix a sintering aid and a water-soluble binder to alumina sol using water as a dispersion medium to prepare a slurry for a dense layer, and form a film of this slurry for a dense layer and dry it to form a green sheet for a dense layer. A slurry for a porous layer is prepared by adding and mixing a water-soluble binder without adding a sintering aid to an alumina sol using water as a dispersion medium, and this slurry for a porous layer is formed into a film and dried. A green sheet for a porous layer is formed, the green sheet for a dense layer is adhered to both sides or one side of the green sheet for a porous layer, and the adhered green sheet is fired at 1200 to 1600°C. A method of manufacturing a ceramic heat dissipation substrate to obtain a laminated sintered body. 4) The method for manufacturing a ceramic heat dissipation substrate according to claim 3, wherein the alumina sol is an alumina colloid obtained by hydrolyzing aluminum alkoxide and then peptizing it.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19823390A JPH0483368A (en) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | Ceramic heat radiation substrate and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19823390A JPH0483368A (en) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | Ceramic heat radiation substrate and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483368A true JPH0483368A (en) | 1992-03-17 |
Family
ID=16387722
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19823390A Pending JPH0483368A (en) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | Ceramic heat radiation substrate and its manufacture |
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| JP (1) | JPH0483368A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020158739A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 京セラ株式会社 | Heatsink member and electronic device provided with same |
-
1990
- 1990-07-26 JP JP19823390A patent/JPH0483368A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020158739A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 京セラ株式会社 | Heatsink member and electronic device provided with same |
| KR20210105972A (en) * | 2019-01-30 | 2021-08-27 | 교세라 가부시키가이샤 | Heat dissipation member and electronic device having same |
| JPWO2020158739A1 (en) * | 2019-01-30 | 2021-11-25 | 京セラ株式会社 | Heat dissipation member and electronic device equipped with it |
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