JPH0587468B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0587468B2 JPH0587468B2 JP62154324A JP15432487A JPH0587468B2 JP H0587468 B2 JPH0587468 B2 JP H0587468B2 JP 62154324 A JP62154324 A JP 62154324A JP 15432487 A JP15432487 A JP 15432487A JP H0587468 B2 JPH0587468 B2 JP H0587468B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- weight
- thermal conductivity
- sintered body
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Ceramic Products (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は高熱伝導性の窒化アルミニウム焼結体
の製造方法に関する。 ［従来の技術］ エレクトロニクスの分野における急激な技術の
発達は、半導体デバイスの小型化ばかりでなく、
高出力化、高集積度化をも同時に可能なものとし
てきている。また、単一の基板上に、半導体デバ
イスの高密度な実装方法も研究されている。例え
ばパワーダイオード、パワートランジスタ、半導
体レーザー、LSIさらにはVLSIなどである。 高出力化、高集積度化あるいは高密度実装化す
る半導体デバイスは、単位面積、単位体積当りの
発熱量が大きくなるという問題がある。現在のと
ころ、半導体デバイスから発生する熱は、熱伝導
率の良いダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、酸化
ベリリウム、絶縁性炭化ケイ素などを、ヒートシ
ンクやパツケージ材料の一部として用いて散逸さ
せる方法がとられている。しかし、上記の良熱伝
導性材料には安全性、製造に要するコスト、生産
の絶対値などの観点から見た場合、必ずしも十分
とは言えない。 発熱量の大きい半導体デバイスの実用化に対し
て低コストで供給量の大きな高熱伝導性材料が必
要となつてきている。 ［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明者らは低コストで供給量の大き
な高熱伝導性材料として窒化アルミニウムに着目
した。 素材としての窒化アルミニウムは、その結晶構
造から、サフアイヤの８倍近くの熱伝導率を有す
るものと考えられていたが、測定値は50W／mk
程度のものであつた。窒化アルミニウムの焼結体
の熱伝導率が、理論値（320W／mk）の1/6程度
の値を示す。この原因としては、結晶粒界や不純
物あるいは格子欠陥が影響するためと考えられて
いる。特に窒化アルミニウム結晶粒中の酸素の存
在が、熱伝導率の低下に大きな影響を与えてい
る。この問題を解決する一つの方法として、各種
の化合物例えばａ族元素の酸化物、フツ化物等
を添加し、焼結を行い、主に粉末表面に存在する
酸素を添加剤によりトラツプする方法（特開昭58
−55377号公報参照）が行われている。しかしこ
の方法においても未だ不十分であり、熱伝導率が
100W／mk程度の焼結体しか得られていないのが
現状である。 本発明は熱伝導率が100W／mkを超える窒化ア
ルミニウム焼結体を得ることを目的とするもので
ある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、より高伝導性の窒化アルミニウムを
安価に生産すべく検討した結果なされたもので、
酸素含有量1.0重量パーセント以下、かつ金属不
純物の含有量が0.2重量パーセント以下で、かつ
粉末の比表面積が１m2／ｇ以上の窒化アルミニウ
ム粉末と、周期律ａ族元素のアルコキシド化合
物を酸化物換算で0.01〜20重量％添加、混合した
後、1500〜2200℃の非酸化雰囲気で焼結すること
を特徴とする熱伝導率が100W／mk以上の窒化ア
ルミニウム焼結体の製造方法である。 ここでａ族元素はBe，Mg，Ca，Sr，Ba，
Raの中の少くとも１つである。 本発明で用いる窒化アルミニウム粉末は、でき
るだけ高純度の微粒であることが良く、比表面積
１m2／ｇ、金属不純物 0.2重量パーセント以下、
酸素含有量1.0重量パーセント以下のものを用い
る。特に1600℃以上の窒素ガス下で加熱処理した
高純度AIN粉が望ましい。 添加物としてのａ族アルコキシド化合物は、
Ｍ（OR）oであらわされ、ここでＭはａ族元素、
Ｒはアルキル基である。アルコキシド化合物はア
ルコールに溶解あるいは粉末状態で用いる。アル
コキシド添加量は、ａ族酸化物に換算して、
0.01〜20重量パーセントとする。0.01重量パーセ
ント未満では緻密な焼結体が得難く、20重量パー
セントを越えるとAINの熱伝導率の低下が著し
いからである。ここで公知のａ族元素の酸化
物、フツ化物等を添加する場合とアルコキシド化
合物として添加する場合との差異は、理由は明ら
かではないが、アルコキシド化合物が均一に分散
し、少量で焼結助剤として作用し、さらにAIN
の酸素を効果的に吸着すること、またアルコキシ
ド中の炭素が脱酸に作用することも考えられる。 なお、得られた混合物は乾式プレス、ドクター
ブレード、押出し等の常法により成形したのち、
非酸化性雰囲気で1500〜2200℃で焼結、緻密化さ
れる。 ［実施例］ 実施例 １ 酸素含量が1.0重量パーセントの高純度窒化ア
ルミニウム粉末、（比表面積４m2／ｇ、金属不純
物0.19重量パーセント）に、酸化物換算で30重量
パーセント以下のCaエトキシドを表１に示す各
割合で添加し、エタノール中に10時間ボールミル
にて混合したのち、加水分解し、乾燥の後、1900
℃で窒素気流中で焼結した。得られた焼結体の相
対密度と熱伝導率を表１に示す。なお表１中No.８
〜10は比較例である。
の製造方法に関する。 ［従来の技術］ エレクトロニクスの分野における急激な技術の
発達は、半導体デバイスの小型化ばかりでなく、
高出力化、高集積度化をも同時に可能なものとし
てきている。また、単一の基板上に、半導体デバ
イスの高密度な実装方法も研究されている。例え
ばパワーダイオード、パワートランジスタ、半導
体レーザー、LSIさらにはVLSIなどである。 高出力化、高集積度化あるいは高密度実装化す
る半導体デバイスは、単位面積、単位体積当りの
発熱量が大きくなるという問題がある。現在のと
ころ、半導体デバイスから発生する熱は、熱伝導
率の良いダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、酸化
ベリリウム、絶縁性炭化ケイ素などを、ヒートシ
ンクやパツケージ材料の一部として用いて散逸さ
せる方法がとられている。しかし、上記の良熱伝
導性材料には安全性、製造に要するコスト、生産
の絶対値などの観点から見た場合、必ずしも十分
とは言えない。 発熱量の大きい半導体デバイスの実用化に対し
て低コストで供給量の大きな高熱伝導性材料が必
要となつてきている。 ［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明者らは低コストで供給量の大き
な高熱伝導性材料として窒化アルミニウムに着目
した。 素材としての窒化アルミニウムは、その結晶構
造から、サフアイヤの８倍近くの熱伝導率を有す
るものと考えられていたが、測定値は50W／mk
程度のものであつた。窒化アルミニウムの焼結体
の熱伝導率が、理論値（320W／mk）の1/6程度
の値を示す。この原因としては、結晶粒界や不純
物あるいは格子欠陥が影響するためと考えられて
いる。特に窒化アルミニウム結晶粒中の酸素の存
在が、熱伝導率の低下に大きな影響を与えてい
る。この問題を解決する一つの方法として、各種
の化合物例えばａ族元素の酸化物、フツ化物等
を添加し、焼結を行い、主に粉末表面に存在する
酸素を添加剤によりトラツプする方法（特開昭58
−55377号公報参照）が行われている。しかしこ
の方法においても未だ不十分であり、熱伝導率が
100W／mk程度の焼結体しか得られていないのが
現状である。 本発明は熱伝導率が100W／mkを超える窒化ア
ルミニウム焼結体を得ることを目的とするもので
ある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、より高伝導性の窒化アルミニウムを
安価に生産すべく検討した結果なされたもので、
酸素含有量1.0重量パーセント以下、かつ金属不
純物の含有量が0.2重量パーセント以下で、かつ
粉末の比表面積が１m2／ｇ以上の窒化アルミニウ
ム粉末と、周期律ａ族元素のアルコキシド化合
物を酸化物換算で0.01〜20重量％添加、混合した
後、1500〜2200℃の非酸化雰囲気で焼結すること
を特徴とする熱伝導率が100W／mk以上の窒化ア
ルミニウム焼結体の製造方法である。 ここでａ族元素はBe，Mg，Ca，Sr，Ba，
Raの中の少くとも１つである。 本発明で用いる窒化アルミニウム粉末は、でき
るだけ高純度の微粒であることが良く、比表面積
１m2／ｇ、金属不純物 0.2重量パーセント以下、
酸素含有量1.0重量パーセント以下のものを用い
る。特に1600℃以上の窒素ガス下で加熱処理した
高純度AIN粉が望ましい。 添加物としてのａ族アルコキシド化合物は、
Ｍ（OR）oであらわされ、ここでＭはａ族元素、
Ｒはアルキル基である。アルコキシド化合物はア
ルコールに溶解あるいは粉末状態で用いる。アル
コキシド添加量は、ａ族酸化物に換算して、
0.01〜20重量パーセントとする。0.01重量パーセ
ント未満では緻密な焼結体が得難く、20重量パー
セントを越えるとAINの熱伝導率の低下が著し
いからである。ここで公知のａ族元素の酸化
物、フツ化物等を添加する場合とアルコキシド化
合物として添加する場合との差異は、理由は明ら
かではないが、アルコキシド化合物が均一に分散
し、少量で焼結助剤として作用し、さらにAIN
の酸素を効果的に吸着すること、またアルコキシ
ド中の炭素が脱酸に作用することも考えられる。 なお、得られた混合物は乾式プレス、ドクター
ブレード、押出し等の常法により成形したのち、
非酸化性雰囲気で1500〜2200℃で焼結、緻密化さ
れる。 ［実施例］ 実施例 １ 酸素含量が1.0重量パーセントの高純度窒化ア
ルミニウム粉末、（比表面積４m2／ｇ、金属不純
物0.19重量パーセント）に、酸化物換算で30重量
パーセント以下のCaエトキシドを表１に示す各
割合で添加し、エタノール中に10時間ボールミル
にて混合したのち、加水分解し、乾燥の後、1900
℃で窒素気流中で焼結した。得られた焼結体の相
対密度と熱伝導率を表１に示す。なお表１中No.８
〜10は比較例である。
【表】
【表】
実施例 ２
酸素含量が0.5重量パーセントの高純度窒化ア
ルミニウム粉末（比表面積２m2／ｇ、金属不純物
0.10重量パーセント）に酸化物換算で２重量パー
セントのMg，Ba，Srエトキシドをそれぞれ添加
し、実施例１と同様の焼結体を得た。焼結体はい
ずれも相対密度98％以上、熱伝導率150W／mk以
上を得た。 実施例 ３ 酸素含量が0.5重量パーセントの高純度窒化ア
ルミニウム粉末（比表面積２m2／ｇ、金属不純物
0.10重量パーセント）に、酸化物換算で２重量パ
ーセントのCaOに相当するCaメトキシド、Caブ
トキシドをそれぞれ添加し、実施例１と同様の条
件で焼結体を得た。焼結体はいずれも相対密度97
％以上、熱伝導率150W／mk以上を示した。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は高純度の窒化ア
ルミニウム粉末に、周期律表ａ族のアルコキシ
ド化合物を添加し、焼結することによつて、高熱
伝導性の窒化アルミニウム焼結体が得られる。こ
の窒化アルミニウム焼結体は、IC基板、放熱板、
構造材料等に秀れた性能をもち、実用性の高いも
のである。
ルミニウム粉末（比表面積２m2／ｇ、金属不純物
0.10重量パーセント）に酸化物換算で２重量パー
セントのMg，Ba，Srエトキシドをそれぞれ添加
し、実施例１と同様の焼結体を得た。焼結体はい
ずれも相対密度98％以上、熱伝導率150W／mk以
上を得た。 実施例 ３ 酸素含量が0.5重量パーセントの高純度窒化ア
ルミニウム粉末（比表面積２m2／ｇ、金属不純物
0.10重量パーセント）に、酸化物換算で２重量パ
ーセントのCaOに相当するCaメトキシド、Caブ
トキシドをそれぞれ添加し、実施例１と同様の条
件で焼結体を得た。焼結体はいずれも相対密度97
％以上、熱伝導率150W／mk以上を示した。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は高純度の窒化ア
ルミニウム粉末に、周期律表ａ族のアルコキシ
ド化合物を添加し、焼結することによつて、高熱
伝導性の窒化アルミニウム焼結体が得られる。こ
の窒化アルミニウム焼結体は、IC基板、放熱板、
構造材料等に秀れた性能をもち、実用性の高いも
のである。
Claims (1)
- １ 酸素含有量1.0重量パーセント以下、かつ金
属不純物の含有量が0.2重量パーセント以下で、
かつ粉末の比表面積が１m2／ｇ以上の窒化アルミ
ニウム粉末と、周期律表ａ族元素のアルコキ
シド化合物を酸化物換算で0.01〜20重量パーセン
ト添加混合した後、1500〜2200℃の非酸化雰囲気
で焼結することを特徴とする熱伝導率が100w／
ｍ・ｋ以上の窒化アルミニウム焼結体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62154324A JPS63319266A (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62154324A JPS63319266A (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63319266A JPS63319266A (ja) | 1988-12-27 |
| JPH0587468B2 true JPH0587468B2 (ja) | 1993-12-16 |
Family
ID=15581651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62154324A Granted JPS63319266A (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63319266A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5849510B2 (ja) * | 1973-06-30 | 1983-11-04 | 株式会社東芝 | チツカアルミニウムシヨウケツタイノ セイゾウホウホウ |
| JPH0627034B2 (ja) * | 1985-07-18 | 1994-04-13 | 住友電気工業株式会社 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| JP2577378B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1997-01-29 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
-
1987
- 1987-06-23 JP JP62154324A patent/JPS63319266A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63319266A (ja) | 1988-12-27 |
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Legal Events
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