JPH10182235A - 窒化アルミニウム部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接合部における熱伝導性の低下が殆ど無く、且
つ高い接合強度を有する、半導体素子の放熱部材として
好適な窒化アルミニウム部材を提供する。 【解決手段】窒化アルミニウム焼結体よりなる母材間の
接合部が窒化アルミニウム焼結体よりなり、該接合部を
介して測定される熱伝導率が母材の熱伝導率の９５％以
上であり、内部に冷媒流通のための空洞を有し、該空洞
は冷媒の供給口および排出口となる２つ以上の開口部に
より外部とつながっており、且つ、表面に半導体素子搭
載用の凹部を有する窒化アルミニウム部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接合部における熱
伝導性の低下が殆ど無く、且つ高い接合強度を有し、半
導体素子の放熱部材として好適な窒化アルミニウム部材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化アルミニウム焼結体は、高い熱伝導
性及び電気絶縁性を有するため、種々の装置、機器の放
熱部材として使用されている。ところが、上記放熱部材
として使用される窒化アルミニウム焼結体の形状は、板
状、柱状等の単純な形状のみではなく、中空体や入り入
り組んだ面を有する立体等の複雑な形状を要求される場
合がある。

【０００３】特に、内部に空洞を有する中空の放熱部材
を一体成形品として製造することは困難である。仮に、
一体成形により製造しようとする場合は、先ず、窒化ア
ルミニウム焼結体の塊状物を製造し、その内部を削り出
すことによって得る方法が考えられるが、かかる方法
は、生産効率が悪い上に歩留まりが低く、製造コストが
高くなるという問題を有する。

【０００４】そこで、複雑な形状の窒化アルミニウム焼
結体よりなる構造体を製造する方法としては、接合する
ことによって内部に空洞を形成可能な形状のパーツをそ
れぞれ別個に製造し、これらを接合して上記構造体とす
る方法が考えられる。

【０００５】上記の接合方法として、従来より、次のよ
うな方法が提案されている。

【０００６】１．窒化アルミニウム焼結体を鉛ガラス等
のガラス材を用いて接合する方法（特開平２−８８４７
１号公報） ２．窒化アルミニウム焼結体を、チタニウムを含有する
銀ロウ等のロウ材及びシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等
の樹脂を使用して接合する方法 ３．窒化アルミニウム焼結体の接合面同士を密着させて
加熱し、窒化アルミニウム粒界相成分の拡散により接合
する拡散接合により接合する方法（特開平２−１２４７
７８号公報） ４．接合しようとするセラミックグリーン体の接合面
に、該セラミックグリーン体と同組成の粉末とバインダ
ーを含有するペーストを塗布し、該グリーン体を接合面
で密着せしめて乾燥した後、冷間静水等方加圧プレス処
理に付し、次いで焼成処理する方法（特開平５−２５４
９４７号公報）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記１
に記載した、窒化アルミニウム焼結体同士の接合材とし
てガラス材を用いる方法によって得られる接合構造体
は、かかるガラス材の熱伝導率が窒化アルミニウム焼結
体よりも低いため、該窒化アルミニウム焼結体の重要な
特性の熱伝導率が接合部において損なわれるという問題
を有する。かかる接合部における熱伝導率の低下は、前
記放熱部材への用途においては致命的である。即ち、前
記中空体よりなる放熱部材においては、該中空体内部の
冷媒と該中空体外部平面に接触する半導体素子等の固体
物質との熱の授受が中空体の壁を介して行われるが、こ
の場合、中空体外部に接触する固体物質の温度が上昇す
ると、該中空体の壁を通じて熱が拡散して内部の冷媒と
熱交換が行われる。その際、該中空体を構成する壁の途
中に熱伝導率の低い接合部が存在すると、上記接合部分
において熱の拡散が阻害されるため、放熱部材の性能が
低下するという問題を有する。

【０００８】また、上記２に記載した、窒化アルミニウ
ム焼結体同士の接合材としてロウ材を用いる方法によっ
て得られる接合構造体は、該ロウ材の導電性により、接
合部において窒化アルミニウム焼結体の電気絶縁性が損
なわれるばかりでなく、窒化アルミニウムとロウ材の熱
膨張率差によって、耐熱衝撃性が劣る。一方、窒化アル
ミニウム焼結体同士の接合材として樹脂を用いる方法に
よって得られる接合構造体は、熱伝導率が接合部におい
て損なわれる。また、接合部の強度及び耐熱性が接合部
以外の窒化アルミニウム焼結体部分（以下「母材部
分」）に比較して劣るという問題をも有している。

【０００９】更に、上記３に記載した、拡散による接合
方法は、接合前に窒化アルミニウム焼結体の接合面同士
の密着性を確保するために接合面を高精度で加工した
り、接合のための熱処理等を必要とし、接合部におい
て、満足される熱伝導性、接着強度を確保するまで上記
処理を行うことが困難である。

【００１０】更にまた、上記４に記載した、接合面に接
合されるセラミックグリーン体間に、該グリーン体と同
組成の粉末とバインダーを含有するペーストを介してプ
レス処理により加圧した後、焼成する方法によって得ら
れる接合構造体は、接合部の強度については十分満足で
きるが、該接合部における熱伝導性は十分でなく、未だ
改良の余地があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、２以上の
窒化アルミニウムのグリーン体の少なくとも一方の接合
面に、該グリーン体と同一組成のペーストを塗布し、脱
泡処理を行った後、該グリーン体を接合面で密着せし
め、乾燥、脱脂及び焼成することにより、接合部におけ
る熱伝導率が極めて高い窒化アルミニウム部材を得るこ
とに成功し、本発明を提案するに至った。

【００１２】即ち、本発明は、窒化アルミニウム焼結体
よりなる母材間の接合部が窒化アルミニウム焼結体より
なり、該接合部を介して測定される熱伝導率が母材の熱
伝導率の９５％以上であり、内部に空洞を有し、該空洞
は２つ以上の開口部により外部とつながっており、且
つ、表面に凹部を有することを特徴とする窒化アルミニ
ウム部材である。

【００１３】尚、本発明において、熱伝導率は、ＪＩＳ
Ｒ １６１１（一次元のレーザーフラッシュ法）によっ
て測定した値である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明において、窒化アルミニウ
ム部材の形状は特に制限されない。例えば、図１に示す
ような直方体であってもよく、その他、立方体、多角柱
状、円柱状等の任意の形状であってよい。図１に示す窒
化アルミニウム部材１は、図２に示すような１−Ａ及び
１−Ｂの２つの部品が接合部３において接合されて構成
されている。そして、内部には図２に示すように空洞６
を有しており、該空洞６は開口部２および２′により外
部とつながっている。この開口部は、本発明の窒化アル
ミニウム部材を放熱部材として使用する場合に、熱交換
のための冷媒を窒化アルミニウム部材の内部の空洞に供
給または外部に排出するための供給口および排出口とな
る。

【００１５】本発明においては、空洞６は、窒化アルミ
ニウム部材の内部を満遍無く冷媒が流れるように形成さ
れていればよい。したがって、図２に示すように、窒化
アルミニウム部材の内部に広がる一つの大きな空洞６を
形成させてもよく、また、図４に示すように断面積の比
較的小さな空洞を窒化アルミニウム部材の内部に折返し
て蛇行させて形成させることもできる。空洞６の数は一
つに制限されることはなく、窒化アルミニウム部材の内
部にそれぞれ独立した複数個の空洞が設けられていても
よい。

【００１６】窒化アルミニウム部材の内部の空洞６と外
部とをつなげる開口部２および２′は、一つの空洞につ
き冷媒の供給口と排出口の少なくとも２個設けられる。
複数個の空洞がそれぞれ独立している場合は、それぞれ
の空洞について開口部が２個以上設けられる。

【００１７】本発明の窒化アルミニウム部材は表面に凹
部４を有する。この凹部４には半導体素子等の放熱対象
物が搭載される。放熱対象物を凹部４の中に埋没させる
必要がある場合、さらに、放熱対象物を搭載した凹部４
を基板等で覆う場合には、凹部の深さは搭載する放熱対
象物の高さよりも深くすればよい。凹部は、通常は図１
に示すように窒化アルミニウム部材の上面に設けられる
が、下面に設けることもできる。また、上下両面に設け
ることもできる。凹部の数は特に制限されず、搭載する
放熱対象物の数、大きさ、種類、電気的絶縁性の必要性
等により適宜決定すればよい。

【００１８】さらに、本発明の窒化アルミニウム部材の
凹部４には、必要により放熱対象物と接触する凹部の底
面や外周突部５に金属層が設けられる。この金属層は、
ハンダ付け等の方法による放熱対象物の搭載のために、
また、放熱対象物を搭載した凹部４を基板等で覆う場合
の基板との接合のために利用される。

【００１９】金属層を形成する金属の種類は、窒化アル
ミニウムのメタライズに使用される公知の金属を用いる
ことができる。例えば、チタニウムやジルコニウムを窒
化アルミニウムとの接合層とした金属薄膜の積層体、具
体的には、チタニウム／白金／金、チタニウム／ニッケ
ル／金、ジルコニウム／白金／金、ジルコニウム／ニッ
ケル／金等の組み合わせの金属薄膜の積層体を使用する
ことができる。さらに、その上に金・スズ、鉛・スズ、
金・ゲルマニウム等の各種のハンダ組成の合金膜を形成
したものも使用可能である。

【００２０】本発明の窒化アルミニウム部材は、上記接
合部を介して測定される熱伝導率が、窒化アルミニウム
焼結体よりなる母材の熱伝導率の９５％以上と極めて高
い。従来より提案されている接合方法によって得られる
窒化アルミニウム接合構造体において、接合部を介して
測定される熱伝導率がこのように高い値を示す事例の報
告はなく、後記する製造方法によって初めて達成された
ものである。

【００２１】また、接合部においてかかる高い熱伝導性
を示す本発明の窒化アルミニウム部材は、接合強度にお
いても優れており、該接合部を中心として測定される３
点曲げ強度において２０ｋｇ／ｍｍ²以上の強度を有す
る。

【００２２】但し、上記曲げ強度と本発明の特徴である
熱伝導率とは、必ずしも相関性はなく、例えば、後記の
比較例に示すように、本発明の製造方法に依らない公知
の方法により得られた窒化アルミニウム焼結体の接合構
造体は、該接合部の曲げ強度が母材と同等の強度に達し
た場合でも、接合部の熱伝導率は低く、本発明の目的を
達成することができない。

【００２３】また、本発明の窒化アルミニウム部材の接
合部の界面は、走査型顕微鏡によって観察した結果、接
合界面は完全に消失し判別出来ない程度に均質化されて
いる。

【００２４】本発明の窒化アルミニウム部材は、以下の
方法によって製造することができる。即ち、接合するこ
とにより内部に空洞が形成される２以上の窒化アルミニ
ウムのグリーン体であって、上面および／または下面に
位置するグリーン体の他のグリーン体との接合面とは反
対側の表面に凹部が形成されてなり、さらに、内部の空
洞と外部とをつなげる開口部を形成されたグリーン体の
少なくとも一方の接合面に、該窒化アルミニウム粉末を
主成分として含有するペーストを塗布し、脱泡処理を行
った後、該グリーン体を接合面で密着せしめ、乾燥、脱
脂及び焼成する方法である。

【００２５】上記方法に用いる窒化アルミニウムグリー
ン体は、目的とする窒化アルミニウム部材を構成するた
めのパーツ毎に成形される。例えば、図１の窒化アルミ
ニウム部材を得る場合は、図２に示すような、１−Ａ、
１−Ｂの形状のパーツにそれぞれ成形され、また、図３
の窒化アルミニウム部材を得る場合は、図４に示すよう
な、１−Ａ、１−Ｂおよび１−Ｃの形状のパーツにそれ
ぞれ成形される。

【００２６】上記グリーン体の組成は、窒化アルミニウ
ム粉末及び有機バインダーよりなり、必要に応じて焼結
助剤、可塑剤等を配合した組成が一般に採用される。上
記有機バインダーとしては、ポリビニルブチラール、ポ
リメチルメタクリレート、カルボキシメチルセルロー
ス、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、
ポリエチレンオキサイド、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、ア
クリル樹脂、エチルセルロース、ワックス類等の公知の
ものが挙げられる。

【００２７】また、焼結助剤としては、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム等のアルカリ
土類金属化合物、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸
化エルビウム、酸化イッテルビウム、酸化ホルミウム、
酸化ジスプロシウム、酸化ガドリニウム等の希土類元素
化合物、アルミン酸カルシウム等の複合酸化物の一種又
は二種以上が一般に使用される。更に、可塑剤として
は、フタール酸系、グリコール系等の可塑剤が挙げられ
る。

【００２８】上記グリーン体中における有機バインダー
の配合割合は、グリーン体の強度を維持するに十分な量
であればよいが、後の接合の際にグリーン体の接合面に
塗布される、窒化アルミニウム粉末を主成分として含有
するペースト中のビヒクルがグリーン体に吸収されるこ
とによる乾燥を抑制し、脱泡処理の時間を確保するため
に、少なくとも１重量％以上、望ましくは４重量％以上
含有されることが好ましく、かかる範囲内で前記成形方
法に応じてその配合割合を適宜選択すればよい。但し、
脱脂時の残存炭素の影響を避けるために該有機バインダ
ーの割合は２０重量％以下、特に６重量％以下とするこ
とが望ましい。

【００２９】また、上記グリーン体中への焼結助剤の配
合割合は、０〜１０重量％、特に、２〜７重量％が好ま
しい。可塑剤は、前記有機バインダーに対して０〜８０
重量％、特に、１０〜５０重量％が適当である。

【００３０】上記グリーン体の成形方法は特に制限され
ず、公知の成形方法が採用される。例えば、成形方法と
しては、油圧プレス成形、冷間静水圧等方加圧成形、押
し出し成形、射出成形及び鋳込み成形等、公知の成形方
法が採用される。

【００３１】かかる成形方法において使用される成形材
料の形態は、前記組成にビヒクルを添加して湿潤化した
粉体の形態、前記組成にビヒクルを添加してペースト
状、或いは粘土状に調製された形態、ビヒクルを使用し
ない単なる粉体混合物としての形態等が挙げられ、上記
成形方法に応じて好適な形態を選択して使用すればよ
い。上記ビヒクルとしては、窒化アルミニウムと反応せ
ず、且つ蒸発し易い有機溶剤が好適に使用される。一般
に、沸点が１５０℃未満、好ましくは１２０℃以下、特
に、４０〜１２０℃のものが好適である。上記ビヒクル
を具体的に例示すれば、トルエン、エチルアルコール、
イソプロピルアルコール等が挙げられる。

【００３２】本発明の窒化アルミニウム部材の製造方法
において、窒化アルミニウムのグリーン体の接合面に塗
布されるペーストの組成は、窒化アルミニウム粉末を主
成分として含有し、これにビヒクルを添加してペースト
状としたものが特に制限なく使用されるが、有機バイン
ダー等の有機化合物成分を除いた固形分に関して、グリ
ーン体と同一組成の固形分を含有する組成、例えば、窒
化アルミニウムに対する焼結助剤の配合割合が同一であ
る組成とすることが好ましい。

【００３３】上記ペーストを構成するビヒクルとして
は、窒化アルミニウムと反応しない有機溶剤が一般に使
用される。特に好ましくは、後記の脱泡処理において、
脱泡のための放置時間内にビヒクルが乾燥しないよう
に、室温での蒸気圧が低く乾燥し難いもの、一般に、沸
点が１５０℃以上、好ましくは、１８０℃以上、特に１
８０〜３００℃のものが好適である。上記ビヒクルを具
体的に例示すれば、テルピネオール、ｎ−ブチルカルビ
トールアセテート等が挙げられる。

【００３４】該ペーストの固形分濃度は、グリーン体へ
のペーストの塗布方法によって一概に規定できないが、
４０〜８５重量％程度が好ましい。また、上記固形分濃
度において、ペーストの好適な粘度は、１００００〜１
５００００センチポイズ、特に、２００００〜５０００
０センチポイズである。即ち、該粘度が１００００セン
チポイズ未満の場合、一回の塗布では接合面への塗布厚
みを十分確保することが困難となる傾向がある。また、
ペーストの粘度が１５００００センチポイズを越える
と、後記の脱泡処理において、脱泡に長時間を要した
り、場合によっては脱泡が不完全となる傾向がある。

【００３５】また、本発明において接合面に塗布される
ペーストは、後記の脱泡処理を効率よく行い、得られる
窒化アルミニウム部材の接合部における欠陥を低減する
ため、塗布前にも脱泡処理を行うことが好ましい。

【００３６】本発明の窒化アルミニウム部材の製造方法
では、グリーン体の接合面に上記ペーストを塗布する操
作が行われる。かかる接合面にペーストを塗布する態様
は、少なくとも一方の接合面にペーストを塗布すればよ
いが、接合する両方の面に塗布する方がより望ましい。

【００３７】グリーン体へのペーストの塗布方法として
は、刷毛塗り法、ローラー塗り法、浸漬法、噴霧法、印
刷法、スピンコート法等の公知の方法によって行える。
望ましくは、均一な塗布厚みが得られるローラー塗り法
及び浸漬法が好ましい。更に望ましくは、印刷法による
塗布方法を採用することがペーストの厚みを均一にする
ためにより好ましい。

【００３８】上記グリーン体表面に塗布するペーストの
厚みは特に制限されないが、塗布後１分間以上、好まし
くは、３分間以上湿潤状態を維持し得る厚みとすること
が、後記の脱泡処理において、該ペースト中の気泡の除
去及び表面の平滑化を図ることが出来、接合部を介して
測定される熱伝導率が、母材部分の熱伝導率の９５％以
上の窒化アルミニウム部材を再現性良く得るために好ま
しい。

【００３９】かかる厚みは、ペーストを構成するビヒク
ルの沸点により一概に限定することができないが、一般
には、２０〜５００μｍ、好ましくは５０〜３００μｍ
である。即ち、塗布されたペーストの乾燥は、ビヒクル
の蒸発による乾燥よりも、ビヒクルのグリーン体への吸
収による乾燥が支配的である。よって、塗布されたペー
スト表面の乾燥を抑制するためには、ペーストの厚みを
ある程度厚くすることが好ましい。

【００４０】本発明の製造方法において、脱泡処理は、
グリーンシート表面に塗布したペースト中に含まれる気
泡を除去する方法が特に制限なく採用される。一般に
は、常圧の場合、ペーストを塗布後、２分間以上、好ま
しくは３分間以上、更に好ましくは５分間以上静置する
ことが好ましい。尚、減圧下で静置する場合は、上記時
間を短縮することができる。上記脱泡を減圧下に行う場
合、圧力は５×１０⁴〜１０⁵Ｐａの減圧で行うことが好
適である。また、脱泡処理における温度は、室温付近の
温度が一般に採用されるが、０〜５０℃、好ましくは、
１０〜２５℃の範囲が適当である。

【００４１】上記脱泡処理を行った後、グリーン体に塗
布されたペーストが乾燥する前、即ち、ペーストにより
グリーン体表面が湿潤している状態で、グリーン体の各
々の接合面を密着させる。かかる密着の圧力は、グリー
ン体が破損しない範囲が採用される。一般には、１０〜
１０００ｇ／ｃｍ²、特に、１５〜２００ｇ／ｃｍ²が適
当である。

【００４２】次に、接合面を密着したグリーン体は、乾
燥、脱脂、焼成の操作を順次実施される。上記乾燥、脱
脂、焼成の条件は公知の条件が特に制限なく採用され
る。例えば、乾燥は、室温から使用したビヒクルの沸点
未満の温度範囲で実施することが好ましい。また、脱脂
は、一般に、窒素等の不活性雰囲気中または空気中で行
うことが望ましく、その際の脱脂温度は上記の雰囲気に
応じて３００〜１０００℃の範囲より選択して実施すれ
ばよい。更に、焼結は、窒素等の非酸化雰囲気中、１７
００〜１９５０℃の範囲より選ばれた任意の温度で実施
するのが一般的である。

【００４３】このようにして作成した窒化アルミニウム
部材は、母材部分に比較してほとんど変わらない熱伝導
率及び強度を有する接合部を有している。

【００４４】以上の方法によって製造された本発明の窒
化アルミニウム部材の接合部の界面は、走査型顕微鏡に
よって観察した結果、接合界面は完全に消失し判別出来
ない程度に均質化されている。

【００４５】上記の結果は、グリーン体の構成粉末と同
一組成の構成紛末と有機バインダーを含有するペースト
をグリーン体表面に塗布したとき、ペーストがグリーン
体表面の微細な凹凸部を満たし、さらにはグリーン体表
面より内部に浸透することによりペーストとグリーン体
との接合界面が消失し、あたかも一体成形されたかのよ
うになるものと推定している。また、接合部を形成する
ペーストの脱泡処理を行うことにより接合部の欠陥をな
くすことが出来、高熱伝導性及び高強度の接合部を有す
る窒化アルミニウム部材を得ることが出来る。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明の窒化アルミニウム部材は、母材の窒化アルミニウム
焼結体に対して、接合部における熱伝導性の低下が極め
て少なく、しかも、高い接合強度を有するものである。
さらに、本発明の窒化アルミニウム部材は、凹部に高出
力の半導体素子を搭載したときに、高出力の半導体素子
の作動時に発生する熱を、窒化アルミニウム焼結体を通
して空洞を流れる冷媒に効率よく熱伝導することができ
る。したがって、本発明の窒化アルミニウム部材は、半
導体素子の放熱部材として好適に使用することができ
る。

【００４７】

【実施例】以下、本発明を具体的に説明するために実施
例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００４８】なお、実施例において、窒化アルミニウム
焼結体の熱伝導率の測定は一次元のレーザーフラッシュ
法を用い、ＬＦ／ＴＣＭ ＦＡ８５１０Ｂ（理学電気株
式会社）により行った。また、３点曲げ強さの測定は、
ＪＩＳ Ｒ１６０１に従って行った。

【００４９】実施例１ 図１に示す構造の窒化アルミニウム部材を以下の方法に
よって製造した。窒化アルミニウム粉末（（株）トクヤ
マ製、Ｈグレード）１００重量部、焼結助剤として酸化
イットリウム微粉末５重量部及び有機バインダーとして
アクリル酸メチルエステル４重量部より成る組成物を成
形型に充填し、圧力１０００ｋｇ／ｃｍ²でプレス成形
することにより、図２に示すような空洞６を形成するた
めの空部と上面に凹部４を有するグリーン体と、空部の
みを有するグリーン体を成形した。次いで、後者のグリ
ーン体の側面にパイプ取り付け用の開口部２および２′
を加工して設けた。

【００５０】一方、ペーストは、窒化アルミニウム１０
０重量部、焼結助剤として酸化イットリウム微粉末５重
量部、有機バインダーとしてエチルセルロース（グレー
ド４センチポイズ）３重量部及びビヒクルとしてテルピ
ネオール５０重量部を混合して調製した。得られたペー
ストの粘度は、２００００センチポイズであった。上記
方法により得られたペーストを８０メッシュのスクリー
ンを用いて、前記グリーン体のそれぞれの接合面に約７
０μｍの厚さで印刷した。ペースト印刷後、９．３３×
１０⁴Ｐａの減圧下に２分間静置して脱泡処理を行うこ
とにより、印刷されたペースト中の気泡の除去及びペー
スト表面の平滑化を図った。その後に、３０ｇ／ｃｍ²
の圧力でグリーン体の接合面を密着させた。密着せしめ
たグリーン体を一昼夜室温で乾燥し、大気中６００℃の
条件で脱脂し、窒素雰囲気中１８３０℃の条件で焼成し
て、６０ｍｍ×６０ｍｍ×４０ｍｍで上面に５０ｍｍ×
５０ｍｍ×１５ｍｍ（深さ）の凹部を有する窒化アルミ
ニウム部材を得た。

【００５１】得られた窒化アルミニウム部材の熱伝導率
の測定は一次元法で行った。測定用のサンプルの大きさ
は、φ１０×ｔ４ｍｍであり、このサンプルは、上記方
法により得られた窒化アルミニウム部材から接合部を含
み、且つ該接合部がサンプルの厚みの中央となるように
切り出した。該接合部を含まない母材部分よりなる同サ
イズのサンプルも作成して、熱伝導率を測定した。

【００５２】また、接合部の曲げ強度の測定は、接合部
が中央に来るようにサンプルを作成し、３点曲げ法で行
った。その結果を表１に示した。接合部の熱伝導率は母
材部分の１００％、曲げ強さは母材部分の９９％であっ
た。

【００５３】さらに、窒化アルミニウム部材の凹部が形
成された上面全体にチタン（０．２μｍ）、ニッケル
（２μｍ）、金（０．３μｍ）をスパッタリングにより
順次成膜し、次いで、凹部の底の部分にのみ金属層が残
るように湿式エッチング法によりエッチングした。次い
で、金属層の上に１２０Ｗのヒーターをハンダ付けし
た。窒化アルミニウム部材の２個の開口部には、樹脂製
のパイプをエポキシ樹脂で接着し、冷却水の供給口およ
び排出口とした。

【００５４】２０℃の水を１５０ｃｃ／ｍｉｎの流量で
冷却水の供給口に供給し、ヒーターに通電した。定常状
態になった後のヒーター温度は７０℃であり、排出口か
ら出る水の温度は２９℃であった。

【００５５】比較例 実施例１において、グリーン体の接合面にペーストを印
刷後、脱気処理を行うことなく、直ちに２個のグリーン
体のそれぞれの接合面を、３０ｇ／ｃｍ²の圧力で密着
させた。以下、実施例１と同様な方法により、乾燥、脱
脂、及び焼成して窒化アルミニウム部材を得た。得られ
た窒化アルミニウム部材について、実施例１と同様にし
て、熱伝導率、曲げ強度の測定を行った。その結果を表
１に示した。接合部の熱伝導率は母材部分の９０％、曲
げ強さは母材部分の４６％であった。

【００５６】実施例２ 実施例１において、グリーン体の接合面にペーストを塗
布後、脱泡処理の時間を３分間に代え、且つ減圧を行わ
ずに常圧で行った以外は、同様にして窒化アルミニウム
部材を得た。得られた窒化アルミニウム部材について、
実施例１と同様にして接合部の熱伝導率、曲げ強さを測
定した。その結果を表１に示した。接合部の熱伝導率は
母材部分と同等、曲げ強さは母材部分の８７％であっ
た。

【００５７】実施例３ 実施例１において、グリーン体の接合面にペーストを塗
布後、脱泡処理の時間を７分間に代え、且つ減圧を行わ
ずに常圧で行った以外は、同様にして窒化アルミニウム
部材を得た。得られた窒化アルミニウム部材について、
実施例１と同様にして接合部の熱伝導率、曲げ強さを測
定した。その結果を表１に示した。接合部の熱伝導率は
母材部分と同等、曲げ強さは母材部分の９４％であっ
た。

【００５８】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の窒化アルミニウム部材の代表的な態様
を示す斜視図

【図２】図１の窒化アルミニウム部材の接合前の状態を
示す斜視図

【図３】本発明の窒化アルミニウム部材の他の代表的な
態様を示す斜視図

【図４】図３の窒化アルミニウム部材の接合前の状態を
示す斜視図

【符号の説明】

１ 窒化アルミニウム部材 １−Ａ、１−Ｂ、１−Ｃ 窒化アルミニウム部材のパー
ツ ２、２′ 開口部 ３ 接合部 ４ 凹部 ５ 凹部の外周突部 ６ 空洞

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】窒化アルミニウム焼結体よりなる母材間の
   接合部が窒化アルミニウム焼結体よりなり、該接合部を
   介して測定される熱伝導率が母材の熱伝導率の９５％以
   上であり、内部に空洞を有し、該空洞は２つ以上の開口
   部により外部とつながっており、且つ、表面に凹部を有
   することを特徴とする窒化アルミニウム部材。
2. 【請求項２】凹部の底部に金属層を有する請求項１記載
   の窒化アルミニウム部材。