JPS5891059A - 複合セラミツクス焼結体及びその製造方法 - Google Patents
複合セラミツクス焼結体及びその製造方法Info
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- JPS5891059A JPS5891059A JP56187761A JP18776181A JPS5891059A JP S5891059 A JPS5891059 A JP S5891059A JP 56187761 A JP56187761 A JP 56187761A JP 18776181 A JP18776181 A JP 18776181A JP S5891059 A JPS5891059 A JP S5891059A
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- Japan
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- sintered body
- powder
- composite ceramic
- ceramic sintered
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、複合セラミックス焼結体及びその製造方法に
関し、更に詳しくは、緻密で放熱性が良好であり、高熱
伝導性且つ高電気絶縁性を有する複合セラミックス焼結
体及びその製造方法に関する。
関し、更に詳しくは、緻密で放熱性が良好であり、高熱
伝導性且つ高電気絶縁性を有する複合セラミックス焼結
体及びその製造方法に関する。
発明の技術的背景とその問題点
従来、炭化ケイ素は、耐熱性、耐食性及び耐摩耗性等の
性質が優れていること、並びに良好な電気伝導性や半導
性、高熱伝導性を有するということが広く知られている
。それらの特性を利用して、炭化ケイ素は種々の材料に
使用されており、且つ、新しい用途が期待されている。
性質が優れていること、並びに良好な電気伝導性や半導
性、高熱伝導性を有するということが広く知られている
。それらの特性を利用して、炭化ケイ素は種々の材料に
使用されており、且つ、新しい用途が期待されている。
一方、エレクトロニクス産業の急激な発展に伴ない、電
子回路等の集積化・小型化が進み、特に、絶縁性を有す
る回路基板等には、放熱性が良好で高熱伝導性を有する
材料の必要性が増大しており、その開発が強く希求され
ている。又、かかる良好な放熱性を有する材料は、エレ
クトロニクス産業のみならず、熱機関、産業機械等の冷
却を必要とする分野においても、その出現が期待されて
いる。
子回路等の集積化・小型化が進み、特に、絶縁性を有す
る回路基板等には、放熱性が良好で高熱伝導性を有する
材料の必要性が増大しており、その開発が強く希求され
ている。又、かかる良好な放熱性を有する材料は、エレ
クトロニクス産業のみならず、熱機関、産業機械等の冷
却を必要とする分野においても、その出現が期待されて
いる。
現在、回路基板材料として広く使用されているものとし
ては、アルミナ（ｈｌｔ Ｏｓ ）があるが、このアル
ミナは、熱伝導率が低く、放熱性の面で問題点を有して
いる。従って、回路基板の放熱性を向上させるためには
、アルミナに他の材料を混合するか、或いは他の材料を
用いねばならない。このような、より放熱性の良好な物
質は、化学結合様式等によりある程度限定されるために
、例えば、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ
素、ベリリヤ及び窒化アルミニウム等に限られる。これ
らの中で、炭化ケイ素は、高純度単結晶状態では電気抵
抗値がかなり高い値を有する材料が得られるか、一般に
使用される材料としては電気抵抗値が低く、回路基板等
に使用するには問題がある。
ては、アルミナ（ｈｌｔ Ｏｓ ）があるが、このアル
ミナは、熱伝導率が低く、放熱性の面で問題点を有して
いる。従って、回路基板の放熱性を向上させるためには
、アルミナに他の材料を混合するか、或いは他の材料を
用いねばならない。このような、より放熱性の良好な物
質は、化学結合様式等によりある程度限定されるために
、例えば、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ
素、ベリリヤ及び窒化アルミニウム等に限られる。これ
らの中で、炭化ケイ素は、高純度単結晶状態では電気抵
抗値がかなり高い値を有する材料が得られるか、一般に
使用される材料としては電気抵抗値が低く、回路基板等
に使用するには問題がある。
従って、このような炭化ケイ素は、発熱体等の用途に見
られるように、現在は、導電材料或いは半導体材料とし
て位置付けられている。
られるように、現在は、導電材料或いは半導体材料とし
て位置付けられている。
ざｒ、明の目的
本発明は、かかる状況においてなされたものであり、そ
の目的は、緻密で放熱性が良好で凌・す、高熱伝導性且
つ高電気絶縁性を有する複合セラミックス焼結体及びそ
の製造方法を提供することにある。
の目的は、緻密で放熱性が良好で凌・す、高熱伝導性且
つ高電気絶縁性を有する複合セラミックス焼結体及びそ
の製造方法を提供することにある。
発明の概要
本発明者らは、セラミックス焼結体の主成分として、炭
化ケイ素を使用することにより、本発明を完成するに到
った。
化ケイ素を使用することにより、本発明を完成するに到
った。
即ち、本発明の複合セラミックス焼結体は、酸化カルシ
ウム、酸化ストロンチウム及び酸化バリウムから成る群
より選ばれた１種もしくは２種以上の金属酸化物０．０
１〜３重皿％、及び残部が炭化ケイ素の表面を窒化アル
ミニウムで被覆した複合体から成ることを特徴とするも
のである。
ウム、酸化ストロンチウム及び酸化バリウムから成る群
より選ばれた１種もしくは２種以上の金属酸化物０．０
１〜３重皿％、及び残部が炭化ケイ素の表面を窒化アル
ミニウムで被覆した複合体から成ることを特徴とするも
のである。
以下において、本発明を更に詳しく説明する。
本発明の複合セラミックス焼結体は、図面に示したよう
な、炭化ケイ素（１）の表面を窒化アルミニウム（２）
で被覆した複合体を、酸化カルシウム、酸化ストロンチ
ウム、酸化バリウム及び前記金属酸化物前駆体等を焼結
助剤として結合されて成るものである。
な、炭化ケイ素（１）の表面を窒化アルミニウム（２）
で被覆した複合体を、酸化カルシウム、酸化ストロンチ
ウム、酸化バリウム及び前記金属酸化物前駆体等を焼結
助剤として結合されて成るものである。
かかる焼結体において、その金属酸化物量が０．０１重
量％未満であると、焼結助剤としての効果が不足するた
め緻密化が固辞であり、一方、３重置％を超えると、焼
結助剤としてはその置が過剰であり、焼結時の液相発生
量も多くなるためむしろ過焼結［＆す、且つ、熱伝導に
関してはその量が多い程不利となる。
量％未満であると、焼結助剤としての効果が不足するた
め緻密化が固辞であり、一方、３重置％を超えると、焼
結助剤としてはその置が過剰であり、焼結時の液相発生
量も多くなるためむしろ過焼結［＆す、且つ、熱伝導に
関してはその量が多い程不利となる。
本発明の複合セラミックス焼結体は、更に、炭素を窒化
アルミニウム量に対し１０重量％以下の思で含有するも
のであってもよい。かかる炭素は、窒化アルミニウムが
酸化され易いために、焼結体中に存在する酸素を除去す
ることを目的として添加されるものである。
アルミニウム量に対し１０重量％以下の思で含有するも
のであってもよい。かかる炭素は、窒化アルミニウムが
酸化され易いために、焼結体中に存在する酸素を除去す
ることを目的として添加されるものである。
又、本発明の複合セラミックス焼結体は、更に、窒化ア
ルミニウムを、金属酸化物量に対し１００重量％以下の
量で含有するものであってもよい。
ルミニウムを、金属酸化物量に対し１００重量％以下の
量で含有するものであってもよい。
窒化アルミニウムは、焼結体をより緻密にする効果を有
しているために、その添加により、より焼結積度の高い
焼結体が得られる。
しているために、その添加により、より焼結積度の高い
焼結体が得られる。
次に、本発明の複合セラミックス焼結体の製造方法につ
いて説明する。かかる製造方法は、酸化カルシウム粉末
、酸化ストロンチウム粉末、酸化バリウム粉末及び前記
金属酸化物前駆体粉末から成る群より選ばれた１種もし
くは２種以上の粉末を、余端酸化物として０．０１〜３
重量％、及び残部が炭化ブイ素の表面を窒化アルミニウ
ムで被覆した複合体粉末から成る混合粉末を、成形し、
非酸化性雰囲気中で焼結することを特徴とするものであ
る。
いて説明する。かかる製造方法は、酸化カルシウム粉末
、酸化ストロンチウム粉末、酸化バリウム粉末及び前記
金属酸化物前駆体粉末から成る群より選ばれた１種もし
くは２種以上の粉末を、余端酸化物として０．０１〜３
重量％、及び残部が炭化ブイ素の表面を窒化アルミニウ
ムで被覆した複合体粉末から成る混合粉末を、成形し、
非酸化性雰囲気中で焼結することを特徴とするものであ
る。
本発明の製造方法において使用される、炭化ケイ素の表
面を窒化アルミニウムで被覆した複合体粉末は、炭化ケ
イ素に対して窒化アルミニウムを３〜１２０重量％の量
で使用して成るものが好ましい。炭化ケイ素表面に形成
する窒化アルミニウム層の厚さは、製造する焼結体の目
的とする耐圧度に依存し、適宜選択することが好ましい
。かかる複合体の粒子径は、より緻密な焼結体を得るた
めに５μ以下であることが好ましく、更に好ましくは２
μ以下のものである。又、使用する炭化ケイ素の結晶型
は、α相型、β相型のいずれであってもよい。かかる複
合体粉末は、例えば、気相反応法等により製造すること
ができる。
面を窒化アルミニウムで被覆した複合体粉末は、炭化ケ
イ素に対して窒化アルミニウムを３〜１２０重量％の量
で使用して成るものが好ましい。炭化ケイ素表面に形成
する窒化アルミニウム層の厚さは、製造する焼結体の目
的とする耐圧度に依存し、適宜選択することが好ましい
。かかる複合体の粒子径は、より緻密な焼結体を得るた
めに５μ以下であることが好ましく、更に好ましくは２
μ以下のものである。又、使用する炭化ケイ素の結晶型
は、α相型、β相型のいずれであってもよい。かかる複
合体粉末は、例えば、気相反応法等により製造すること
ができる。
又、本発明の製造方法において使用される金属酸化物粉
末は、焼結助剤としての機能を有するものである。これ
らの中で、金属酸化物前駆体物質は、焼成によって酸化
カルシウム、酸化ストロンチウム又は酸化バリウムに変
換する物質を指し、これらとしては、例えば、カルシウ
ム、ストロンチウム又はバリウムの炭酸塩、硝酸塩、酢
酸塩等が挙げられる。かかる物質の粒径け、微細なもの
程好ましいが、例えば１μ以下のもの、更に好ましくけ
０．５μ以下のものである。
末は、焼結助剤としての機能を有するものである。これ
らの中で、金属酸化物前駆体物質は、焼成によって酸化
カルシウム、酸化ストロンチウム又は酸化バリウムに変
換する物質を指し、これらとしては、例えば、カルシウ
ム、ストロンチウム又はバリウムの炭酸塩、硝酸塩、酢
酸塩等が挙げられる。かかる物質の粒径け、微細なもの
程好ましいが、例えば１μ以下のもの、更に好ましくけ
０．５μ以下のものである。
本発明の製造方法は、上記のものから成る混合粉末に、
更に、炭素粉末又は炭素前駆体粉末を、炭素として窒化
アルミニウム量に対し、１０重量％以下の量で添加した
ものを使用してもよい。炭素前駆体粉末は、焼結によっ
て炭素に変換する物質を指し、これらとしては、例えば
、各種樹脂系物質等が使用される。又、更に、窒化アル
ミニウム粉末を、金属酸化物量に対し１００重量％以下
の坦で添加したものを使用してもよい。
更に、炭素粉末又は炭素前駆体粉末を、炭素として窒化
アルミニウム量に対し、１０重量％以下の量で添加した
ものを使用してもよい。炭素前駆体粉末は、焼結によっ
て炭素に変換する物質を指し、これらとしては、例えば
、各種樹脂系物質等が使用される。又、更に、窒化アル
ミニウム粉末を、金属酸化物量に対し１００重量％以下
の坦で添加したものを使用してもよい。
上記組成から成る粉末を、通常の処理方法によって混合
し、次いで成形処理を行なう。成形に際しては、例えば
、パラフィン等のバインダを添加して加工性を向上させ
た後、成形処理を施してもよい。尚、バインダを使用し
た場合には、脱脂した後、焼結を行なう。かかる成形法
としては、例えば、テープ成形法、射出成形法、金型成
形法等を使用することができ、これらの成形法により、
上記混合粉末を所定の形状の成形体とする。
し、次いで成形処理を行なう。成形に際しては、例えば
、パラフィン等のバインダを添加して加工性を向上させ
た後、成形処理を施してもよい。尚、バインダを使用し
た場合には、脱脂した後、焼結を行なう。かかる成形法
としては、例えば、テープ成形法、射出成形法、金型成
形法等を使用することができ、これらの成形法により、
上記混合粉末を所定の形状の成形体とする。
この成形体を、非酸化性雰囲気中で焼結を行なう。非酸
化性雰囲気としては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス
、フォーミングガス等が挙げられる。
化性雰囲気としては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス
、フォーミングガス等が挙げられる。
焼結温度は、１７００〜１９００℃であることが好まし
い。焼結時において、金属酸化物量 温度範囲で、相反発により窒化アルミニウムと低融点化
合物を生成し、その結果、成形体の粘性を借下させ、液
相焼結によって緻密で高絶縁性且つ高熱伝導性を有する
焼結体が得られる。
い。焼結時において、金属酸化物量 温度範囲で、相反発により窒化アルミニウムと低融点化
合物を生成し、その結果、成形体の粘性を借下させ、液
相焼結によって緻密で高絶縁性且つ高熱伝導性を有する
焼結体が得られる。
焼結方法として、他に、Ｈ，ＩＰ （高温静水圧ブレス
）法やホットプレス法も採用することができるが、経済
性等を考慮して適宜使用することか好ましい。
）法やホットプレス法も採用することができるが、経済
性等を考慮して適宜使用することか好ましい。
以下、実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
粒径１．２μの窒化アルミニウム被覆炭化ケイ素粉末（
炭化ケイ素二窒化アルミニウムー１ ： （１，４（重
量比））９８重相部及び炭酸カルシウム粉末２重量部か
ら成る粉末を１ｏｏＩＩ用意し、これをボールミルで２
４時間混合した。次いで、この混合物に、バインダとし
てパラフィンを８ｇ加え、金型成形法により５００ｋｇ
／７の圧力を加えて、３７Ｘ３７Ｘ１０ｍ＋五の成形体
を作成した。この成形体を、窒素気流中で７００°Ｃま
で加熱して脱脂した後、窒素雰囲気中において、１８０
０℃で２時間焼結処理を行なった。
炭化ケイ素二窒化アルミニウムー１ ： （１，４（重
量比））９８重相部及び炭酸カルシウム粉末２重量部か
ら成る粉末を１ｏｏＩＩ用意し、これをボールミルで２
４時間混合した。次いで、この混合物に、バインダとし
てパラフィンを８ｇ加え、金型成形法により５００ｋｇ
／７の圧力を加えて、３７Ｘ３７Ｘ１０ｍ＋五の成形体
を作成した。この成形体を、窒素気流中で７００°Ｃま
で加熱して脱脂した後、窒素雰囲気中において、１８０
０℃で２時間焼結処理を行なった。
このようにｔ７てイ４Ｉられた焼結体の電気抵抗値を測
定したところ １０１１Ωαであることがわかり、又、
放熱性の尺度となる熱伝導度を測定したところ、０．３
２ ｋｒ、ｍ ／ Ｃｍ ・℃・ｓｅｃである？ｃ ト
カｉ ｉｌ？ｌ サｔｔ′ｆｃ。
定したところ １０１１Ωαであることがわかり、又、
放熱性の尺度となる熱伝導度を測定したところ、０．３
２ ｋｒ、ｍ ／ Ｃｍ ・℃・ｓｅｃである？ｃ ト
カｉ ｉｌ？ｌ サｔｔ′ｆｃ。
実施例２〜５
実施例１において、金蜆酸化物もしくはその前駆体物質
ケ他の物省に変えるか、或いは、更に、窒化アルミニウ
ムを添加した他は、すべて同様の操作で、表に示した組
成の４柚類の複合セラミックス焼結体を、それぞれ表に
同時に示した条例で焼結処理な施して得た。
ケ他の物省に変えるか、或いは、更に、窒化アルミニウ
ムを添加した他は、すべて同様の操作で、表に示した組
成の４柚類の複合セラミックス焼結体を、それぞれ表に
同時に示した条例で焼結処理な施して得た。
得られた焼結体について、それぞれ焼結密度、熱伝導度
及び電気抵抗値を測定した。結果を表に同時に示した。
及び電気抵抗値を測定した。結果を表に同時に示した。
上記実施例の中で、実施例２の焼結体について、更に、
１７５０℃、２０００気圧のもとて２時間ＨＩＰ処理を
施したところ、焼結密度が３．２６ ｇ ／ ｃｃ
まで上昇することが確認された。
１７５０℃、２０００気圧のもとて２時間ＨＩＰ処理を
施したところ、焼結密度が３．２６ ｇ ／ ｃｃ
まで上昇することが確認された。
発明の効果
以上の実施例から明らかなように、本発明の製造方法に
より得られる複合セラミックス焼結体は、高い焼結密度
を有する緻密なものであり、熱伝導性及び電気絶縁性に
優れたものであることが撞詔された。
より得られる複合セラミックス焼結体は、高い焼結密度
を有する緻密なものであり、熱伝導性及び電気絶縁性に
優れたものであることが撞詔された。
図面は、本発明の複合セラミックス焼結体の製造に使用
する炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化アルミニウム（ＡＡ
Ｎ ）から成る複合体の棚１念図である。 （１） −Ｓ ｉＣ１（２’ｌ −ＡＩＮ 。
する炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化アルミニウム（ＡＡ
Ｎ ）から成る複合体の棚１念図である。 （１） −Ｓ ｉＣ１（２’ｌ −ＡＩＮ 。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム及び酸化バリ
ウムから成る群より選ばれた１種もしくは２種以上の金
属酸化物０．０１〜３重量％、及び残部が炭化ケイ素の
表面を窒化アルミニウムで被覆した複合体から成ること
を特徴とする複合セラミックス焼結体。 ２ 複合体が、炭化ケイ素に対して窒化アルミニウムを
３〜１２０重量％使用して成るものである特許請求の範
囲第１項記載の複合セラミックス焼結体。 ３、更に、炭素を、窒化アルミニウム量に対し１０重量
％以下の量で含有する特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の複合セラミックス焼結体。 ４、更に、窒化アルミニウムを、金属酸化物量に対し１
００重量％以下の量で含有する特許請求の範囲第１項乃
至第３項のいずれかに記載の複合セラミックス焼結体。 ５、 酸化カルシウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、
酸化バリウム粉末及び前記金机酸化物前駆体粉末から成
る群より選ばれた１種もしくは２種以上の粉末を、金属
酸化物として（１，０１〜３重餡％、及び残部が炭化ケ
イ素の表面を窒化アルミニウムで被覆した複合体粉末か
ら成る混合粉末を、成形し、非酸化性π囲気中で焼結す
ることを特徴とする複合セラミックス焼結体の製造方法
。 ６ 複合体粉末として、炭化ケイ素に対して窒化アルミ
ニウムを３〜１２０重量％の量で被覆したものを使用す
る特許請求の範囲第５項記載の複合セラミックス焼結体
の製造方法。 ７ 混合粉末に、更に、炭素粉末又は炭素ｎ１１駆体粉
末を、炭素として窒化アルミニウム量に対し１０重鼠％
以下の毎で添加した特許請求の範囲第５項又は第６項記
載の複合セラミックス焼結体の製造方法。 ８、混合粉末に、更に、窒化アルミニウム粉末を、金属
酸化物ｋに対し１００重社％以下の量で添加した特許請
求の範囲第５項乃至第７項のいずれかに記載の複合セラ
ミックス焼結体の製造方法。 ９、 焼結が１７００〜１９００℃の温度で行なわれる
特許請求の範囲第５項乃至第８項のいずれかに記載の複
合セラミックス焼結体の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56187761A JPS5891059A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | 複合セラミツクス焼結体及びその製造方法 |
| US06/443,955 US4539298A (en) | 1981-11-25 | 1982-11-23 | Highly heat-conductive ceramic material |
| CA000416243A CA1193618A (en) | 1981-11-25 | 1982-11-24 | Highly heat-conductive ceramic material |
| EP82110909A EP0080213B1 (en) | 1981-11-25 | 1982-11-25 | Highly heat-conductive ceramic material |
| DE8282110909T DE3273238D1 (en) | 1981-11-25 | 1982-11-25 | Highly heat-conductive ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56187761A JPS5891059A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | 複合セラミツクス焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5891059A true JPS5891059A (ja) | 1983-05-30 |
Family
ID=16211735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56187761A Pending JPS5891059A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | 複合セラミツクス焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5891059A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4572844A (en) * | 1983-04-30 | 1986-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for preparing coated powder |
| JPS6236066A (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-17 | イビデン株式会社 | 炭化珪素質焼結体およびその製造方法 |
| US4796077A (en) * | 1986-08-13 | 1989-01-03 | Hitachi, Ltd. | Electrical insulating, sintered aluminum nitride body having a high thermal conductivity and process for preparing the same |
| CN113121252A (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-16 | 海南大学 | 一种高导热SiC-AlN复合陶瓷的制备方法 |
-
1981
- 1981-11-25 JP JP56187761A patent/JPS5891059A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4572844A (en) * | 1983-04-30 | 1986-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for preparing coated powder |
| JPS6236066A (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-17 | イビデン株式会社 | 炭化珪素質焼結体およびその製造方法 |
| US4796077A (en) * | 1986-08-13 | 1989-01-03 | Hitachi, Ltd. | Electrical insulating, sintered aluminum nitride body having a high thermal conductivity and process for preparing the same |
| CN113121252A (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-16 | 海南大学 | 一种高导热SiC-AlN复合陶瓷的制备方法 |
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