JPH0627033B2 - 黒色窒化アルミニウム焼結体 - Google Patents
黒色窒化アルミニウム焼結体Info
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- JPH0627033B2 JPH0627033B2 JP62273108A JP27310887A JPH0627033B2 JP H0627033 B2 JPH0627033 B2 JP H0627033B2 JP 62273108 A JP62273108 A JP 62273108A JP 27310887 A JP27310887 A JP 27310887A JP H0627033 B2 JPH0627033 B2 JP H0627033B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/581—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、黒色を呈する窒化アルミニウム焼結体に関
し、更に詳しくは高密度、高熱伝導性を有し、特に電子
機器基板材料に適する焼結体に関する。
し、更に詳しくは高密度、高熱伝導性を有し、特に電子
機器基板材料に適する焼結体に関する。
［従来の技術］ 近年、ＬＳＩの高集積、高密度化に伴って熱伝導性の良
い絶縁性基板材料が要望されている。
い絶縁性基板材料が要望されている。
かかる絶縁性基板材料としては、従来アルミナ焼結体が
最も多く使用されている。しかし、アルミナ基板では熱
伝導率が低く（約20W/mk）、熱膨脹率がシリコンに比べ
て大きいための接合性が悪い等の問題点が多かった。そ
こで、熱伝導率が良く熱膨脹率もシリコンに近い窒化ア
ルミニウム（ＡＩＮ）焼結体が注目されている。さらに
窒化アルミニウム焼結体は機械的強度も高く（40〜50Kg
/mm２）、誘電率も小さく電気的特性もすぐれているの
で、この点でも基板材料として適している。
最も多く使用されている。しかし、アルミナ基板では熱
伝導率が低く（約20W/mk）、熱膨脹率がシリコンに比べ
て大きいための接合性が悪い等の問題点が多かった。そ
こで、熱伝導率が良く熱膨脹率もシリコンに近い窒化ア
ルミニウム（ＡＩＮ）焼結体が注目されている。さらに
窒化アルミニウム焼結体は機械的強度も高く（40〜50Kg
/mm２）、誘電率も小さく電気的特性もすぐれているの
で、この点でも基板材料として適している。
しかしながら、窒化アルミニウムは共有結合性が強く、
難焼結性材料であるため、緻密な焼結体を得ることが困
難である。そのため現在まで焼結助剤を用いる方法やホ
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
る試みが種々なされている。例えば、窒化アルミニウム
粉末に焼結助剤として稀土類酸化物やアルカリ土類酸化
物を添加して非酸化性雰囲気中で常圧又はホットプレス
法により焼結されている。このとき得られる窒化アルミ
ニウム焼結体の密度は比較的高い値を示すが、熱伝導率
の点では不十分である。更に焼結温度は通常1800℃以上
と非常に高く、そのため製造コストの上昇を招いた。
難焼結性材料であるため、緻密な焼結体を得ることが困
難である。そのため現在まで焼結助剤を用いる方法やホ
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
る試みが種々なされている。例えば、窒化アルミニウム
粉末に焼結助剤として稀土類酸化物やアルカリ土類酸化
物を添加して非酸化性雰囲気中で常圧又はホットプレス
法により焼結されている。このとき得られる窒化アルミ
ニウム焼結体の密度は比較的高い値を示すが、熱伝導率
の点では不十分である。更に焼結温度は通常1800℃以上
と非常に高く、そのため製造コストの上昇を招いた。
又、最近では高純度の窒化アルミニウム粉末が得られる
ようになり、特開昭60-71575号公報には、透光性のある
窒化アルミニウム焼結体を常圧又はホットプレス法によ
り得ることが記載されている。このような窒化アルミニ
ウム焼結体は、焼きムラ或いは色ムラを生じ易く、又、
太陽光（紫外線）等により焼結体の色調が変化する場合
もあり、パッケージ基板として使用した場合、内部のＩ
Ｃメモリーに悪影響を及ぼすことが十分に考えられる。
ようになり、特開昭60-71575号公報には、透光性のある
窒化アルミニウム焼結体を常圧又はホットプレス法によ
り得ることが記載されている。このような窒化アルミニ
ウム焼結体は、焼きムラ或いは色ムラを生じ易く、又、
太陽光（紫外線）等により焼結体の色調が変化する場合
もあり、パッケージ基板として使用した場合、内部のＩ
Ｃメモリーに悪影響を及ぼすことが十分に考えられる。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、高密度、高熱伝導性を有し、かつ遮光性にす
ぐれた黒色窒化アルミニウム焼結体を比較的低温焼結に
よって得ようとするものである。
ぐれた黒色窒化アルミニウム焼結体を比較的低温焼結に
よって得ようとするものである。
［問題点を解決しようとすう手段］ 本発明は、窒化アルミニウムにＣａ３ＷＯ６を添加して
焼成してなることを特徴とする黒色窒化アルミニウムの
焼結体である。
焼成してなることを特徴とする黒色窒化アルミニウムの
焼結体である。
以下本発明について具体的に説明する。
まず、窒化アルミニウム粉末は、平均粒径10μｍ以下の
細かいもので好ましくは２μｍ以下のものが良い。焼結
助剤として用いられるＣａ３ＷＯ６粉末は平均粒径10μ
ｍ以下の細かいものが好ましく、特に５μｍ以下のもの
が良い。
細かいもので好ましくは２μｍ以下のものが良い。焼結
助剤として用いられるＣａ３ＷＯ６粉末は平均粒径10μ
ｍ以下の細かいものが好ましく、特に５μｍ以下のもの
が良い。
Ｃａ３ＷＯ６の添加量は窒化アルミニウム粉末との合計
量の 0.01 〜20重量％であり、特に１〜10重量％である
ことが好ましい。添加量が 0.01 重量％より小である
と、緻密な焼結体が得られず、かつその焼結体は灰色を
呈して好ましくない。一方、添加量が20重量％より多い
場合、結晶粒の成長が顕著になり、密度の低下および焼
結体の強度の低下を示し、かつ、熱伝導率の低下を招く
から好ましくない。
量の 0.01 〜20重量％であり、特に１〜10重量％である
ことが好ましい。添加量が 0.01 重量％より小である
と、緻密な焼結体が得られず、かつその焼結体は灰色を
呈して好ましくない。一方、添加量が20重量％より多い
場合、結晶粒の成長が顕著になり、密度の低下および焼
結体の強度の低下を示し、かつ、熱伝導率の低下を招く
から好ましくない。
本発明の焼結体をつくるときには非酸性雰囲気中で行う
ことが必要である。非酸化性雰囲気としては、窒素ガ
ス、アルゴンガス、ヘリウムガス、一酸化炭素ガス、水
素ガス、アンモニアガス等あるいはこれらの混合雰囲気
さらには真空中が使用できる。特に窒素ガス中が好まし
い。
ことが必要である。非酸化性雰囲気としては、窒素ガ
ス、アルゴンガス、ヘリウムガス、一酸化炭素ガス、水
素ガス、アンモニアガス等あるいはこれらの混合雰囲気
さらには真空中が使用できる。特に窒素ガス中が好まし
い。
焼成温度は1500〜2000℃が良く、好ましくは1550〜1700
℃が良い。又、焼結は通常常圧焼結法で行うが、減圧焼
結法あるいは加圧焼結法でも良い。
℃が良い。又、焼結は通常常圧焼結法で行うが、減圧焼
結法あるいは加圧焼結法でも良い。
Ｃａ３ＷＯ６を焼結助剤として使用すると他のタングス
テン酸カルシウム（ＣａＷＯ４）に比べて熱伝導率の点
で改善されることが判った。
テン酸カルシウム（ＣａＷＯ４）に比べて熱伝導率の点
で改善されることが判った。
［実施例］ 実施例１ 平均粒径が２μｍの窒化アルミニウム粉末に、Ｃａ３Ｗ
Ｏ６粉末 0.1重量％添加し混合した。次にこの混合物を
室温で約1200Kg/cm２で加圧して成形体とした。その
後、この成形体を窒素ガス雰囲気下で1700℃で３時間焼
結して、窒化アルミニウム焼結体を得た。得られた焼結
体は緻密で勝つ遮光性および平面平滑性に優れ、きれい
な黒色を呈した。又、密度及密度伝導率を測定し、結果
を表１に示した。
Ｏ６粉末 0.1重量％添加し混合した。次にこの混合物を
室温で約1200Kg/cm２で加圧して成形体とした。その
後、この成形体を窒素ガス雰囲気下で1700℃で３時間焼
結して、窒化アルミニウム焼結体を得た。得られた焼結
体は緻密で勝つ遮光性および平面平滑性に優れ、きれい
な黒色を呈した。又、密度及密度伝導率を測定し、結果
を表１に示した。
実施例２〜１５ 実施例１で用いた窒化アルミニウム粉末に、Ｃａ３ＷＯ
６粉末を第１表に示す量で添加し、第１表に示す温度で
焼結を行ない、窒化アルミニウム焼結体を得た。それぞ
れについて密度および熱伝導率を測定し、られた結果は
色とともに第１表に記載した。なお、Ｘ線回析により、
これらの黒色窒化アルミニウム焼結体の構成相は、Ａｌ
Ｎｎの構成相以外に実施例１〜１５のいずれもカルシウ
ムアルミネート化合物と金属タングステンを主成分とす
る化合物であり、黒色化は金属タングステンの微細な分
散により発現していることが判明した。又、体積抵抗率
は1013Ωcm以上と良好な絶縁性を示した。
６粉末を第１表に示す量で添加し、第１表に示す温度で
焼結を行ない、窒化アルミニウム焼結体を得た。それぞ
れについて密度および熱伝導率を測定し、られた結果は
色とともに第１表に記載した。なお、Ｘ線回析により、
これらの黒色窒化アルミニウム焼結体の構成相は、Ａｌ
Ｎｎの構成相以外に実施例１〜１５のいずれもカルシウ
ムアルミネート化合物と金属タングステンを主成分とす
る化合物であり、黒色化は金属タングステンの微細な分
散により発現していることが判明した。又、体積抵抗率
は1013Ωcm以上と良好な絶縁性を示した。
比較例１ 実施例１で用いた窒化アルミニウム粉末のみを用いて実
施例１と同様にして1800℃、３時間の条件で窒化アルミ
ニウム焼結体を作製した。得られた焼結体は白色を呈
し、ほとんど緻密化していなかった。
施例１と同様にして1800℃、３時間の条件で窒化アルミ
ニウム焼結体を作製した。得られた焼結体は白色を呈
し、ほとんど緻密化していなかった。
比較例２ 実施例１で用いた窒化アルミニウム粉末に、ＣａＯ換算
で１重量％になるようにＣａＣＯ３粉末を添加し、実施
例１と同様にして、1800℃、３時間の条件で窒化アルミ
ニウム焼結体を作製した。得られた焼結体は灰色を呈
し、一部焼ムラが観察された。又、焼結体表面に細かな
ポアが発生していた。
で１重量％になるようにＣａＣＯ３粉末を添加し、実施
例１と同様にして、1800℃、３時間の条件で窒化アルミ
ニウム焼結体を作製した。得られた焼結体は灰色を呈
し、一部焼ムラが観察された。又、焼結体表面に細かな
ポアが発生していた。
比較例３ 実施例１で用いた窒化アルミニウム粉末にＷＯ３粉末３
重量％を添加し、実施例１と同様にして、1800℃、３時
間の条件で窒化アルミニウム焼結体を作製した。得られ
た焼結体は黒在色を呈し、一部焼ムラ及び色ムラが観察
された。
重量％を添加し、実施例１と同様にして、1800℃、３時
間の条件で窒化アルミニウム焼結体を作製した。得られ
た焼結体は黒在色を呈し、一部焼ムラ及び色ムラが観察
された。
比較例４ 実施例１で用いた窒化アルミニウム粉末にＣａＯ換算で
１重量％になるようにＣａＣＯ３粉末を添加し、実施例
１と同様にして、1700℃、３時間の条件で窒化アルミニ
ウム焼結体を作製した。得られた焼結体は白灰色を呈
し、あまり緻密化していなかった。
１重量％になるようにＣａＣＯ３粉末を添加し、実施例
１と同様にして、1700℃、３時間の条件で窒化アルミニ
ウム焼結体を作製した。得られた焼結体は白灰色を呈
し、あまり緻密化していなかった。
これら比較例１〜４で得られた窒化アルミニウム焼結体
についても、実施例と同様に密度および熱伝導率は本発
明に比較して低いことが判る。
についても、実施例と同様に密度および熱伝導率は本発
明に比較して低いことが判る。
［発明の効果］ 本発明の窒化アルミニウム焼結体は、表１より焼ムラ及
び色ムラがなく、遮光性及び表面平滑性に優れた黒色を
呈し、又、高密度でかつ高熱伝導性を有しているため熱
放散用基板材料として有用である。さらに焼結温度は17
00℃以下と、従来に比べてかなり低い温度で焼結できる
ため、製造コストの低下となり、工業的価値は非常に大
である。
び色ムラがなく、遮光性及び表面平滑性に優れた黒色を
呈し、又、高密度でかつ高熱伝導性を有しているため熱
放散用基板材料として有用である。さらに焼結温度は17
00℃以下と、従来に比べてかなり低い温度で焼結できる
ため、製造コストの低下となり、工業的価値は非常に大
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜本 久 愛知県名古屋市緑区鳴海町字伝治山３番地 鳴海技術研究所内 (72)発明者 西山 哲 愛知県名古屋市緑区鳴海町字伝治山３番地 鳴海技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−319267（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】窒化アルミニウムにＣａ３ＷＯ６を添加し
て焼成してなることを特徴とする黒色窒化アルミニウム
の焼結体。 - 【請求項２】Ｃａ３ＷＯ６粉末の 0.01 〜20重量％に残
部窒化アルミニウム粉末を添加する特許請求の範囲第
(1) 項記載の黒色窒化アルミニウム焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62273108A JPH0627033B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 黒色窒化アルミニウム焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62273108A JPH0627033B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 黒色窒化アルミニウム焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01115874A JPH01115874A (ja) | 1989-05-09 |
| JPH0627033B2 true JPH0627033B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=17523241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62273108A Expired - Lifetime JPH0627033B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 黒色窒化アルミニウム焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627033B2 (ja) |
-
1987
- 1987-10-30 JP JP62273108A patent/JPH0627033B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01115874A (ja) | 1989-05-09 |
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