JPS593436B2 - 焼結用炭火ケイ素粉末組成物 - Google Patents
焼結用炭火ケイ素粉末組成物Info
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- JPS593436B2 JPS593436B2 JP57019637A JP1963782A JPS593436B2 JP S593436 B2 JPS593436 B2 JP S593436B2 JP 57019637 A JP57019637 A JP 57019637A JP 1963782 A JP1963782 A JP 1963782A JP S593436 B2 JPS593436 B2 JP S593436B2
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- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規な焼結用炭化ケイ素粉末組成物、特に電気
絶縁性を有する炭化ケイ素焼結体を得るのに好適な粉末
組成物に関する。
絶縁性を有する炭化ケイ素焼結体を得るのに好適な粉末
組成物に関する。
近年、半導体工業の進歩は目ざましく、大規模集積回路
等に使用される絶縁基板には半導体チップ等の回路構成
要素が増々高密度に搭載形成されるようになつてきた。
等に使用される絶縁基板には半導体チップ等の回路構成
要素が増々高密度に搭載形成されるようになつてきた。
さらに大容量、小型化に対する要請も大きくなり、使用
する絶縁基板は熱放散性の良い材料が要求されるように
なつてきた。従来、こうした絶縁基板用材料としてはア
ルミナ焼結体が使用されているが、アルミナ基板は熱放
散性があまり良くないのでこラした目的を達成するため
には、より熱放散の大きい絶縁基板の開発が要請される
ようになつてきた。絶縁基板材料としては、 （１）電気絶縁性が大きいこと、 （２）熱伝導率が大きいこと、 （３）熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数に近いこと、
（４）機械的強度が大きいこと、 などが要求される。
する絶縁基板は熱放散性の良い材料が要求されるように
なつてきた。従来、こうした絶縁基板用材料としてはア
ルミナ焼結体が使用されているが、アルミナ基板は熱放
散性があまり良くないのでこラした目的を達成するため
には、より熱放散の大きい絶縁基板の開発が要請される
ようになつてきた。絶縁基板材料としては、 （１）電気絶縁性が大きいこと、 （２）熱伝導率が大きいこと、 （３）熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数に近いこと、
（４）機械的強度が大きいこと、 などが要求される。
ところで炭化ケイ素焼結体は、その熱膨張係数が約４×
１０−６／℃で、アルミナのそれの約８×１０−６／℃
に比べて小さく、シリコンの熱膨張係数約３．３ＸＩＯ
−６／℃に近い。
１０−６／℃で、アルミナのそれの約８×１０−６／℃
に比べて小さく、シリコンの熱膨張係数約３．３ＸＩＯ
−６／℃に近い。
また機械強度も曲げ強さで５０に９／ｄ以上を有し、ア
ルミナのそれの約２０に９／７２ａ２に比べると極めて
高強度であることが知られている。また炭化ケイ素焼結
体の熱伝導率は０．１〜０．３ｃａｌ／（ｎ−ｓｅｃ・
℃でアルミナの約３倍以上の値を有する。これらの点か
ら、炭化ケイ素は電気絶縁性の大きいものが開発される
と、大規模集積回路などの絶縁基板用材料として極めて
有用である。炭化ケイ素は炭素とケイ素から成る■−■
族化合物半導体である。
ルミナのそれの約２０に９／７２ａ２に比べると極めて
高強度であることが知られている。また炭化ケイ素焼結
体の熱伝導率は０．１〜０．３ｃａｌ／（ｎ−ｓｅｃ・
℃でアルミナの約３倍以上の値を有する。これらの点か
ら、炭化ケイ素は電気絶縁性の大きいものが開発される
と、大規模集積回路などの絶縁基板用材料として極めて
有用である。炭化ケイ素は炭素とケイ素から成る■−■
族化合物半導体である。
このため、電気絶縁性を有する高密度焼結体を得ること
は困難と考えられており、事実、こうしたものはこれま
で見当らなかつた。炭化ケイ素は共有結合性の大きい化
合物であるため、硬く強靭で、１５００℃以上の高温で
も耐酸化性、耐食性に優れた安定な物質であることは良
く知られているが、この強い共有結合性のため高密度焼
結が困難な材料であつた。
は困難と考えられており、事実、こうしたものはこれま
で見当らなかつた。炭化ケイ素は共有結合性の大きい化
合物であるため、硬く強靭で、１５００℃以上の高温で
も耐酸化性、耐食性に優れた安定な物質であることは良
く知られているが、この強い共有結合性のため高密度焼
結が困難な材料であつた。
そこで高密度炭化ケイ素焼結体を得るために種種の焼結
助剤が用いられてきた。
助剤が用いられてきた。
例えば、アルミニウムや鉄を添加してホツトプレスする
ことにより、炭化ケイ素の理論密度の９８％の密度を有
する焼結体が得られることが知られている〔Ａｌｌｌｅ
ｇｒＯｅｔａｌ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．ＳＯｃ．，３
９，３８６〜３８９（１９５６）〕。
ことにより、炭化ケイ素の理論密度の９８％の密度を有
する焼結体が得られることが知られている〔Ａｌｌｌｅ
ｇｒＯｅｔａｌ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．ＳＯｃ．，３
９，３８６〜３８９（１９５６）〕。
また、ホウ素と炭素を用いて、ホツトプレス法または無
加圧法で高密度の焼結体を得る方法が知られている（特
開昭４９−９９３０８号）。これらはいずれもガスター
ビン用部品等の耐熱構造材を提供することを目的とする
ものであ悦これらの焼結助剤を用いた炭化ケイ素焼結体
の熱伝導率の値はいずれも０．４ｃａ２／ＣＩｒＬ−Ｓ
ｅｃ・゜Ｃ以下である。また、炭化ケイ素にＢｅ炭化物
を添加して焼結したものが、特開昭５３−６７１１号、
特開昭５５−３２７９６号公報およびその対応米国特許
第４１７２１０９号に示されているが、これは原料の炭
化ケイ素粉末中に０．５〜５重量％の過剰炭素を含むも
のを用いて焼結した高強度材料に関するも９で、とくに
こうした過剰炭素はその焼結体の熱伝導性を著しく損う
。本発明の目的は、焼結密度が高く、室温で電気絶縁性
を有する焼結体を形成することのできる焼結用炭化ケイ
素粉末組成物を提供するにある。
加圧法で高密度の焼結体を得る方法が知られている（特
開昭４９−９９３０８号）。これらはいずれもガスター
ビン用部品等の耐熱構造材を提供することを目的とする
ものであ悦これらの焼結助剤を用いた炭化ケイ素焼結体
の熱伝導率の値はいずれも０．４ｃａ２／ＣＩｒＬ−Ｓ
ｅｃ・゜Ｃ以下である。また、炭化ケイ素にＢｅ炭化物
を添加して焼結したものが、特開昭５３−６７１１号、
特開昭５５−３２７９６号公報およびその対応米国特許
第４１７２１０９号に示されているが、これは原料の炭
化ケイ素粉末中に０．５〜５重量％の過剰炭素を含むも
のを用いて焼結した高強度材料に関するも９で、とくに
こうした過剰炭素はその焼結体の熱伝導性を著しく損う
。本発明の目的は、焼結密度が高く、室温で電気絶縁性
を有する焼結体を形成することのできる焼結用炭化ケイ
素粉末組成物を提供するにある。
本発明は、主にα型結晶からなる平均粒径１０μｍ以下
の炭化ケイ素粉末を主成分とし、平均粒径が１０μｍ以
下であり、ベリリウム量が０．１〜３．５重量％である
酸化ベリリウム粉末を含む混合粉末からなることを特徴
とする焼結用炭化ケイ素粉末組成物にある。酸化ベリリ
ウム粉末は焼結性を高め、電気絶縁性を有する焼結体を
得るために添加するもので、ベリ゛リウム量で０．１９
１）未満では効果がない。
の炭化ケイ素粉末を主成分とし、平均粒径が１０μｍ以
下であり、ベリリウム量が０．１〜３．５重量％である
酸化ベリリウム粉末を含む混合粉末からなることを特徴
とする焼結用炭化ケイ素粉末組成物にある。酸化ベリリ
ウム粉末は焼結性を高め、電気絶縁性を有する焼結体を
得るために添加するもので、ベリ゛リウム量で０．１９
１）未満では効果がない。
逆に３．５％のベリリウム量の酸化ベリリウムを越える
添加はそれ自身蒸気圧が高いので、焼結の際に蒸発し易
く、焼結体の内外部での特性にバラツキを生じ、まずい
。微量の酸化ベリリウムの添加によつて内外部での特性
のバラツキの少ない焼結体が得られる。本発明屯不純物
として遊離炭素０．４重量％以下、アルミニウム０．１
重量％以下及びホウ素０．１重量％以下の炭化ケイ素粉
末に、ベリリウム０．１〜３．５重量％の酸化ベリリウ
ム粉末を含む混合粉末によりより電気絶縁性の高い焼結
体が得られる。
添加はそれ自身蒸気圧が高いので、焼結の際に蒸発し易
く、焼結体の内外部での特性にバラツキを生じ、まずい
。微量の酸化ベリリウムの添加によつて内外部での特性
のバラツキの少ない焼結体が得られる。本発明屯不純物
として遊離炭素０．４重量％以下、アルミニウム０．１
重量％以下及びホウ素０．１重量％以下の炭化ケイ素粉
末に、ベリリウム０．１〜３．５重量％の酸化ベリリウ
ム粉末を含む混合粉末によりより電気絶縁性の高い焼結
体が得られる。
特に、ベリリウム量が３．５重量％より多いと焼結体の
熱膨脹係数が４Ｘ１０−６／℃よりも大きくなり、シリ
コン半導体素子用の絶縁基板として使用する場合にはま
ずい。本発明において各粉末は、平均粒径を１０μｍ以
下とすべきであり、好ましくは２μｍ以下の微粉末であ
る。
熱膨脹係数が４Ｘ１０−６／℃よりも大きくなり、シリ
コン半導体素子用の絶縁基板として使用する場合にはま
ずい。本発明において各粉末は、平均粒径を１０μｍ以
下とすべきであり、好ましくは２μｍ以下の微粉末であ
る。
平均粒径が１０μｍを越えると焼結性が急激に低下し、
緻密な焼結体が得られない。炭化ケイ素はその主成分と
してα型結晶を有する粉末を用いて焼結することにより
緻密な焼結体が得られる。本発明の粉末組成物の焼結は
非酸化性雰囲気で行うのがよい。
緻密な焼結体が得られない。炭化ケイ素はその主成分と
してα型結晶を有する粉末を用いて焼結することにより
緻密な焼結体が得られる。本発明の粉末組成物の焼結は
非酸化性雰囲気で行うのがよい。
本発明の粉末組成物の好ましい焼結温度は１８５０〜２
５００℃、更に好ましくは１９００〜２３００℃である
。
５００℃、更に好ましくは１９００〜２３００℃である
。
温度が１８５０℃より低い場合には高密度な焼結体が得
られにくく、２５００℃より高い場合には炭化ケイ素の
昇華が激しく、焼結体は過焼成になり、緻密な磁器にな
りにくい。焼結時に試料を高圧で加圧するホツトプレス
法では、加圧する荷重は使用するダイスの材質によつて
決められ、黒鉛製は約７００Ｋｆ／Ｃｎｉまで圧力を加
えることができる。しかし、こうした大きな圧力を加え
なくとも高密度な焼結体を得ることができる。
られにくく、２５００℃より高い場合には炭化ケイ素の
昇華が激しく、焼結体は過焼成になり、緻密な磁器にな
りにくい。焼結時に試料を高圧で加圧するホツトプレス
法では、加圧する荷重は使用するダイスの材質によつて
決められ、黒鉛製は約７００Ｋｆ／Ｃｎｉまで圧力を加
えることができる。しかし、こうした大きな圧力を加え
なくとも高密度な焼結体を得ることができる。
通常の圧力は１００〜３００ｋｇ／Ｃｔｌｉである。ま
たサブミクロンの粒径を有する炭化ケイ素粉末を使用す
ることにより、加圧しないでも緻密（理論値９０％）な
焼結体を得ることができる。焼結時間は原料粉末の粒径
、温度、焼結時に加える荷重により最適値が決められる
。実施例 １ 平均粒径２μｍのα型結晶を有する炭化ケイ素粉末に粒
径１０μｍ以下の酸化ベリリウム粉末を０．１〜２０重
量％添加し混合した。
たサブミクロンの粒径を有する炭化ケイ素粉末を使用す
ることにより、加圧しないでも緻密（理論値９０％）な
焼結体を得ることができる。焼結時間は原料粉末の粒径
、温度、焼結時に加える荷重により最適値が決められる
。実施例 １ 平均粒径２μｍのα型結晶を有する炭化ケイ素粉末に粒
径１０μｍ以下の酸化ベリリウム粉末を０．１〜２０重
量％添加し混合した。
次いで混合粉末を室温で１０００Ｋ−９／ｍｌの圧力を
加えて成形体とした。成形体は１．６０〜１．６７ｇ／
ｄの密度（炭化ケイ素の理論密度に対し５０〜５２％の
相対密度）を有する。次に成形体を黒鉛製のダイスに入
れ、減圧度１Ｘ１０−５〜１Ｘ１０−３ｔ０ｒｒ中でホ
ツトブレス法により焼結した。焼結圧力は３００Ｋｆ／
！−JモV１で、加熱は室温から２０００℃まで約２ｈで
昇温し、２０００℃で１ｈ保持したのち加熱電源を切つ
て放冷した。圧力は温度が１５００℃以下になつてから
解除した。上記によつて製造した炭化ケイ素焼結体の特
性とベリリウムの含有量との関係を第１図〜第４図に示
す〇第１図〜第４図の結果より、炭化ケイ素焼結体に含
有するベリリウムの量が０．１〜３．５重量％の範囲の
場合に相対密度９５％以上の高密度で、室温で０．５ｃ
ａ１／ＣｌＩＬ−Ｓｅｃ・℃以上の高熱伝導率、室温で
１０９Ω・傭以上の高電気抵抗率、低熱膨張係数（４Ｘ
１０−６／℃以下）を併せ有する焼結体が得られる。
加えて成形体とした。成形体は１．６０〜１．６７ｇ／
ｄの密度（炭化ケイ素の理論密度に対し５０〜５２％の
相対密度）を有する。次に成形体を黒鉛製のダイスに入
れ、減圧度１Ｘ１０−５〜１Ｘ１０−３ｔ０ｒｒ中でホ
ツトブレス法により焼結した。焼結圧力は３００Ｋｆ／
！−JモV１で、加熱は室温から２０００℃まで約２ｈで
昇温し、２０００℃で１ｈ保持したのち加熱電源を切つ
て放冷した。圧力は温度が１５００℃以下になつてから
解除した。上記によつて製造した炭化ケイ素焼結体の特
性とベリリウムの含有量との関係を第１図〜第４図に示
す〇第１図〜第４図の結果より、炭化ケイ素焼結体に含
有するベリリウムの量が０．１〜３．５重量％の範囲の
場合に相対密度９５％以上の高密度で、室温で０．５ｃ
ａ１／ＣｌＩＬ−Ｓｅｃ・℃以上の高熱伝導率、室温で
１０９Ω・傭以上の高電気抵抗率、低熱膨張係数（４Ｘ
１０−６／℃以下）を併せ有する焼結体が得られる。
相対密度とは炭化ケイ素の理論密度に対する密度を示す
。実施例 ２ 実施例１と同様に炭化ケイ素粉末に対し酸化ベリリウム
粉末を４重量％添加した混合粉末を実施例１と同様にし
てホツトプレス法により焼結体を得た。
。実施例 ２ 実施例１と同様に炭化ケイ素粉末に対し酸化ベリリウム
粉末を４重量％添加した混合粉末を実施例１と同様にし
てホツトプレス法により焼結体を得た。
このときの焼結体に含まれるベリリウムの含有量は約１
重量％であつた。この例においてはホツトプレス条件を
変えて焼結体を作製した。第１表は得られた焼結体の特
性とホツトプレス条件との関係を示すもので、温度１８
５０〜２５００℃、圧力１００Ｋｆ／ｄ以上で焼結する
ことにより、理論密度の９０％以上、０．４Ｃａ１／Ｃ
ｆｆＬ・８ｅＣ・℃以上の熱伝導率、１０１１Ω・ｄ以
上の電気抵抗率および３．３Ｘ１０−６／℃の熱膨張係
数の焼結体を得た。相対密度９５％以上では室温で０．
５ｃａ１／Ｓｅｃ−礪・℃以上の熱伝導率を有する。実
施例 ３ 実施例１と同様に炭化ケイ素粉末及び酸化ベリリウム粉
末を使用して得た炭化ケイ素の焼結体は実施例１と同様
に酸化ベリリウム粉末の添加量を３重量％とし、焼結時
の雰囲気をアルゴンガス、ヘリウムガスおよび窒素ガス
を使用し製造した。
重量％であつた。この例においてはホツトプレス条件を
変えて焼結体を作製した。第１表は得られた焼結体の特
性とホツトプレス条件との関係を示すもので、温度１８
５０〜２５００℃、圧力１００Ｋｆ／ｄ以上で焼結する
ことにより、理論密度の９０％以上、０．４Ｃａ１／Ｃ
ｆｆＬ・８ｅＣ・℃以上の熱伝導率、１０１１Ω・ｄ以
上の電気抵抗率および３．３Ｘ１０−６／℃の熱膨張係
数の焼結体を得た。相対密度９５％以上では室温で０．
５ｃａ１／Ｓｅｃ−礪・℃以上の熱伝導率を有する。実
施例 ３ 実施例１と同様に炭化ケイ素粉末及び酸化ベリリウム粉
末を使用して得た炭化ケイ素の焼結体は実施例１と同様
に酸化ベリリウム粉末の添加量を３重量％とし、焼結時
の雰囲気をアルゴンガス、ヘリウムガスおよび窒素ガス
を使用し製造した。
得られた焼結体中のベリリウムの含有量は０．９重量％
であつた。その特性は実施例１のベリリウム含有量１重
量％の焼結体とほぼ同じであつた。実施例 ４平均粒径
が０．２〜２０μｍのα型結晶を有する炭化ケイ素粉末
に酸化ベリリウム粉末を２重量％添加して混合したのち
、実施例１と同様にしてホツトプレス法により焼結体を
製造した。
であつた。その特性は実施例１のベリリウム含有量１重
量％の焼結体とほぼ同じであつた。実施例 ４平均粒径
が０．２〜２０μｍのα型結晶を有する炭化ケイ素粉末
に酸化ベリリウム粉末を２重量％添加して混合したのち
、実施例１と同様にしてホツトプレス法により焼結体を
製造した。
第２表は炭化ケイ素原料粉末の平均粒径と得られた焼結
体の相対密度の関係である。また、第６図は相対密度と
平均粒径との関係を示す線図である。焼結体は炭化ケイ
素原料粉末の平均粒径が１０μｍ以下であれば相対密度
９５％以上に緻密化する。また、相対密度が９５％以上
に緻密化した焼結体は実施例１のベリリウム含有量０．
４重量％の場合と同様に室温で０．５ｃａ１／Ｃ！ＩＬ
．ｓｅｃ．℃以上の熱伝導率及び１０１０Ω・礪以上の
電気抵抗率を有する特性を示した。炭化ケイ素原料粉末
の平均粒径が１０μｍより大きく、緻密化が十分進行し
なかつた焼結体では熱伝導率が０．２ｃａ１１／Ｃ７ｌ
Ｌ−Ｓｅｃ・℃以下、機械的強度が１０Ｋ９／７！ＩＪ
Ｉ？以下と小さい値であつたＯ実施例 ５ 実施例１と同様に炭化ケイ素粉末に酸化ベリリウム粉末
を２重量％添加し、さらに不純物としてカーボンブラツ
ク（粒径０．１μｍ以下の微粉末）を炭化ケイ素に対し
て０．３〜１重量％添加して混合粉末とした。
体の相対密度の関係である。また、第６図は相対密度と
平均粒径との関係を示す線図である。焼結体は炭化ケイ
素原料粉末の平均粒径が１０μｍ以下であれば相対密度
９５％以上に緻密化する。また、相対密度が９５％以上
に緻密化した焼結体は実施例１のベリリウム含有量０．
４重量％の場合と同様に室温で０．５ｃａ１／Ｃ！ＩＬ
．ｓｅｃ．℃以上の熱伝導率及び１０１０Ω・礪以上の
電気抵抗率を有する特性を示した。炭化ケイ素原料粉末
の平均粒径が１０μｍより大きく、緻密化が十分進行し
なかつた焼結体では熱伝導率が０．２ｃａ１１／Ｃ７ｌ
Ｌ−Ｓｅｃ・℃以下、機械的強度が１０Ｋ９／７！ＩＪ
Ｉ？以下と小さい値であつたＯ実施例 ５ 実施例１と同様に炭化ケイ素粉末に酸化ベリリウム粉末
を２重量％添加し、さらに不純物としてカーボンブラツ
ク（粒径０．１μｍ以下の微粉末）を炭化ケイ素に対し
て０．３〜１重量％添加して混合粉末とした。
混合粉末は実施例１に記載したものと同様にしてホツト
プレス法により焼結体を得た。第３表はカーボンブラツ
クの添加量と焼結体の特性との関係を示し、カーボンブ
ラツクの添加量が０．５重量％になると電気抵抗率１０
６Ω・Ｕとなる。本実施例においては実施例５において
不純物として添加したカーボンブラツクに換えて窒化ア
ルミニウム粉末（粒径２μｍ以下の微粉末）を炭化ケイ
素ＶＬｆＪ切１Ｌ／％−枇゛口切小乙したＯ第４表はア
Jカ■■し、アルミニウムの含有量が０．１重量％より
多くなると電気抵抗率が著しく小さくなる。
プレス法により焼結体を得た。第３表はカーボンブラツ
クの添加量と焼結体の特性との関係を示し、カーボンブ
ラツクの添加量が０．５重量％になると電気抵抗率１０
６Ω・Ｕとなる。本実施例においては実施例５において
不純物として添加したカーボンブラツクに換えて窒化ア
ルミニウム粉末（粒径２μｍ以下の微粉末）を炭化ケイ
素ＶＬｆＪ切１Ｌ／％−枇゛口切小乙したＯ第４表はア
Jカ■■し、アルミニウムの含有量が０．１重量％より
多くなると電気抵抗率が著しく小さくなる。
実施例 ７
実施例５と同様にして不純物として添加したカーボンブ
ラツクに換えて窒化ホウ素粉末（粒径５μｍ以下の微粉
末）を炭化ケイ素に添加して混合粉末とした。
ラツクに換えて窒化ホウ素粉末（粒径５μｍ以下の微粉
末）を炭化ケイ素に添加して混合粉末とした。
第５表はホウ素の含有量と焼結体の特性との関係を示し
、ホウ素の含有量が０．１重量％より多くなると熱伝導
率が著しく小さくなる。炭化ケイ素粉末は高周波熱プラ
ズマ中で合成したα型結晶を有する粉末を使用した。粉
末は２００Ａ〜０．２μｍの粒径を有する極めて微細な
粉末である。粉末に平均粒径が１μｍである酸化ベリリ
ウム粉末を２重量％添加して混合した。次いで混合粉末
は１０００助／Ｃｄの圧力を加えて成形体としたのち、
成形体は１Ｘ１０−４ｔ０ｒｒの真空中で焼結した。加
熱は室温から２１００℃まで約２ｈで昇温し、２１００
℃で０．５ｈ保持したのち、加熱電源を切つて放冷した
。焼結体中のベリリウム含有量は約０．４重量％であつ
た。第６表に焼結体の特性を示す。焼結体は緻密化して
おり、高熱伝導率、高電気抵抗率及び小さい熱膨張係数
を有している。比較例 １ 実施例１と同様の炭化ケイ素粉末に添加剤を加えない粉
末を用い、実施例１と同様にしてホツトプレス法により
焼結体を得た。
、ホウ素の含有量が０．１重量％より多くなると熱伝導
率が著しく小さくなる。炭化ケイ素粉末は高周波熱プラ
ズマ中で合成したα型結晶を有する粉末を使用した。粉
末は２００Ａ〜０．２μｍの粒径を有する極めて微細な
粉末である。粉末に平均粒径が１μｍである酸化ベリリ
ウム粉末を２重量％添加して混合した。次いで混合粉末
は１０００助／Ｃｄの圧力を加えて成形体としたのち、
成形体は１Ｘ１０−４ｔ０ｒｒの真空中で焼結した。加
熱は室温から２１００℃まで約２ｈで昇温し、２１００
℃で０．５ｈ保持したのち、加熱電源を切つて放冷した
。焼結体中のベリリウム含有量は約０．４重量％であつ
た。第６表に焼結体の特性を示す。焼結体は緻密化して
おり、高熱伝導率、高電気抵抗率及び小さい熱膨張係数
を有している。比較例 １ 実施例１と同様の炭化ケイ素粉末に添加剤を加えない粉
末を用い、実施例１と同様にしてホツトプレス法により
焼結体を得た。
焼結体の特性は第７表に示す通りで、緻密化されないた
め、熱伝導率、電気抵抗率、機械的強度のいずれの値も
小さ比較例 ２実施例１と同様の炭化ケイ素粉末に添加
剤として酸化アルミニウムを２重量％添加混合した混合
粉末を実施例１と同様にして成形体としたのち、ホツト
ブレス法により焼結体を得た。
め、熱伝導率、電気抵抗率、機械的強度のいずれの値も
小さ比較例 ２実施例１と同様の炭化ケイ素粉末に添加
剤として酸化アルミニウムを２重量％添加混合した混合
粉末を実施例１と同様にして成形体としたのち、ホツト
ブレス法により焼結体を得た。
焼結体の特性は第８表に示す通りで、焼結体はナ分に緻
密化し、機械的強度は大きいが、熱伝導率、電気抵抗率
はいずれも小さい値を示している。また、炭化アルミニ
ウム、窒化アルミニウム、リン酸アルミニウムを添加剤
として使用した場合にも第８表に示したものと同様な特
性を示した。Ａ￥１＾：±； 実施例 ９ 本発明の粉末組成物を用いて形成した焼結体からなる電
気絶縁基板の具体的な適用例として、実施例１で得たベ
リリウム含有量が０．５重量％の炭化ケイ素焼結体を基
板として用いた半導体パワーモジユールで説明する。
密化し、機械的強度は大きいが、熱伝導率、電気抵抗率
はいずれも小さい値を示している。また、炭化アルミニ
ウム、窒化アルミニウム、リン酸アルミニウムを添加剤
として使用した場合にも第８表に示したものと同様な特
性を示した。Ａ￥１＾：±； 実施例 ９ 本発明の粉末組成物を用いて形成した焼結体からなる電
気絶縁基板の具体的な適用例として、実施例１で得たベ
リリウム含有量が０．５重量％の炭化ケイ素焼結体を基
板として用いた半導体パワーモジユールで説明する。
第６図は従来構造の組立断面図である。導体４とヒート
シンク６及びヒートシンク６と金属支持板８の間を有機
絶縁物５及びアルミナ基板７を絶縁し、またシリコン素
子１とヒートシンク６との熱膨張係数の差によるひずみ
を緩和するためにスペーサ３を介在させてある。第７図
は本発明になる絶縁基板を用いたモジユールの組立断面
図である。基板１５はシリコン素子１１と直接ろう付さ
れており、非常に簡単な構造を有する。上記半導体装置
を−６０℃で３０分保持したのち室温にして５分保持し
、さらに１２５℃に昇温して３０分保持するヒートサイ
クルを加えた。
シンク６及びヒートシンク６と金属支持板８の間を有機
絶縁物５及びアルミナ基板７を絶縁し、またシリコン素
子１とヒートシンク６との熱膨張係数の差によるひずみ
を緩和するためにスペーサ３を介在させてある。第７図
は本発明になる絶縁基板を用いたモジユールの組立断面
図である。基板１５はシリコン素子１１と直接ろう付さ
れており、非常に簡単な構造を有する。上記半導体装置
を−６０℃で３０分保持したのち室温にして５分保持し
、さらに１２５℃に昇温して３０分保持するヒートサイ
クルを加えた。
従来法になる半導体装置（第６図）は２０回のヒートサ
イクルで基板にクラツクが発生するとともにハンダ付箇
所にはがれが生じた。本発明になる半導体装置（第７図
）は１５０回のヒートサイクル後でも異常が認められな
かつた。本発明による炭化ケイ素粉末組成物は焼結性が
すぐれており、高熱伝導率、高電気抵抗率および低熱膨
張係数を有する焼結体が得られるという特徴を有する。
イクルで基板にクラツクが発生するとともにハンダ付箇
所にはがれが生じた。本発明になる半導体装置（第７図
）は１５０回のヒートサイクル後でも異常が認められな
かつた。本発明による炭化ケイ素粉末組成物は焼結性が
すぐれており、高熱伝導率、高電気抵抗率および低熱膨
張係数を有する焼結体が得られるという特徴を有する。
従つて前述した如き電気絶縁用基板材料、を得るのに好
適である。
適である。
第１図〜第４図は本発明の粉末組成物によつて得られた
焼結体の性状を示し、第１図はベリリウム含有量と焼結
体の相対密度との関係を示す図、第２図はベリリウム含
有量と焼結体の室温における熱伝導率との関係を示す図
、第３図はベリリウム含有量と焼結体の室温における電
気抵抗率との関係を示す図、第４図はベリリウム含有量
と焼結体の室温〜３００℃における熱膨張係数の平均値
との関係を示す図、第５図は相対密度と平均粒径との関
係を示す線図、第６図は従来法によるシリコン半導体装
置の組立断面図、第７図は本発明による基板を用いたシ
リコン半導体装置の断面図である。 １および１１・・・シリコン素子、２および１２・・・
アルミニウムリード線、３・・・モリブデンスペーサ、
４および１３・・・導体、５・・・有機絶縁物、６・・
・ヒートシンク、７・・・アルミナ基板、８・・・支持
板、９，１０および１４・・・半田、１５・・・炭化ケ
イ素焼結体基板。
焼結体の性状を示し、第１図はベリリウム含有量と焼結
体の相対密度との関係を示す図、第２図はベリリウム含
有量と焼結体の室温における熱伝導率との関係を示す図
、第３図はベリリウム含有量と焼結体の室温における電
気抵抗率との関係を示す図、第４図はベリリウム含有量
と焼結体の室温〜３００℃における熱膨張係数の平均値
との関係を示す図、第５図は相対密度と平均粒径との関
係を示す線図、第６図は従来法によるシリコン半導体装
置の組立断面図、第７図は本発明による基板を用いたシ
リコン半導体装置の断面図である。 １および１１・・・シリコン素子、２および１２・・・
アルミニウムリード線、３・・・モリブデンスペーサ、
４および１３・・・導体、５・・・有機絶縁物、６・・
・ヒートシンク、７・・・アルミナ基板、８・・・支持
板、９，１０および１４・・・半田、１５・・・炭化ケ
イ素焼結体基板。
Claims (1)
- １ 主にα型結晶からなる平均粒径１０μｍ以下の炭化
ケイ素粉末を主成分とし、平均粒径が１０μｍ以下であ
り、ベリリウム量が０．１〜３．５重量％である酸化ベ
リリウム粉末を含む混合粉末からなることを特徴とする
焼結用炭化ケイ素粉末組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57019637A JPS593436B2 (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 焼結用炭火ケイ素粉末組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57019637A JPS593436B2 (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 焼結用炭火ケイ素粉末組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57166365A JPS57166365A (en) | 1982-10-13 |
| JPS593436B2 true JPS593436B2 (ja) | 1984-01-24 |
Family
ID=12004725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57019637A Expired JPS593436B2 (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 焼結用炭火ケイ素粉末組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593436B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59162177A (ja) * | 1983-03-02 | 1984-09-13 | 株式会社日立製作所 | 電気絶縁性炭化ケイ素粉末組成物 |
-
1982
- 1982-02-12 JP JP57019637A patent/JPS593436B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57166365A (en) | 1982-10-13 |
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