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JPH0920564A - Aluminum nitride green sheet - Google Patents

Aluminum nitride green sheet

Info

Publication number
JPH0920564A
JPH0920564A JP7167469A JP16746995A JPH0920564A JP H0920564 A JPH0920564 A JP H0920564A JP 7167469 A JP7167469 A JP 7167469A JP 16746995 A JP16746995 A JP 16746995A JP H0920564 A JPH0920564 A JP H0920564A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum nitride
sheet
green sheet
weight
density
Prior art date
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Granted
Application number
JP7167469A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3771950B2 (en
Inventor
Kiyoaki Hirokawa
清章 廣川
Shinji Oda
晋司 小田
Tatsuo Nishihara
達雄 西原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP16746995A priority Critical patent/JP3771950B2/en
Publication of JPH0920564A publication Critical patent/JPH0920564A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3771950B2 publication Critical patent/JP3771950B2/en
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a sintered aluminum nitride(AlN) having low warpage and free from micropores in the sintered material by adjusting the sheet density (d1 ) of an AlN green sheet and the ratio (R) of organic material in the void to respective specific levels. SOLUTION: This AlN green sheet consists of an inorganic component composed mainly of AlN and an organic component composed mainly of a binder. The value R calculated by the formula, R=1- (1-d1 /d2 )/(1-d3 /d4 )} is 0.3-0.75 and the sheet density d is 2-2.8g/cm<3> . In the formula, d1 is sheet density calculated from the measured weight and volume of the green sheet, d2 is sheet density calculated from the real specific gravities of the organic component and the inorganic component, d3 is sheet density calculated from the measured values of the weight and volume of the inorganic component and d4 is sheet density calculated from the real specific gravity of the inorganic component. Preferably, the impurity of the AlN powder has an oxygen content of <=1.5wt.% and a cationic impurity content of <=0.3wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、反りが小さく、焼結体
中にマイクロポアの無い窒化アルミニウム焼結体の製造
に好適な窒化アルミニウムグリーンシートに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum nitride green sheet suitable for producing an aluminum nitride sintered body having a small warpage and no micropores in the sintered body.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近のLSIの集積度の飛躍的な向上に
伴うICチップの発熱量増大により、従来より使用され
ているアルミナでは熱特性が不十分で、放熱が限界に達
しつつある。
2. Description of the Related Art Due to the recent increase in the amount of heat generated by IC chips accompanying the dramatic improvement in the degree of integration of LSIs, the conventionally used alumina has insufficient thermal characteristics and is reaching the limit of heat dissipation.

【0003】これに対し、窒化アルミニウム粉末は、高
熱伝導率、高絶縁性を有し、パッケージ材料等のエレク
トロニクス材料として極めて有用な窒化アルミニウム焼
結体の原料として脚光を浴びている。窒化アルミニウム
焼結体を得る方法として、窒化アルミニウム粉末を顆粒
に造粒した後、乾式プレスにより成形してプレス成形体
を得、焼成する方法や窒化アルミニウム粉末を湿式成形
してグリーンシートを得、これを焼成する方法等があ
る。後者におけるグリーンシートの製造は、窒化アルミ
ニウム粉末に表面活性剤、結合剤及び有機溶媒等を混合
して、ドクターブレード法等により成形する方法が一般
に採用されている。
On the other hand, aluminum nitride powder has a high thermal conductivity and a high insulating property, and is in the spotlight as a raw material of an aluminum nitride sintered body which is extremely useful as an electronic material such as a package material. As a method for obtaining an aluminum nitride sintered body, after granulating aluminum nitride powder into granules, a press molded body is obtained by molding by dry pressing, and a method for firing or wet molding aluminum nitride powder to obtain a green sheet, There is a method of firing this. For the production of the green sheet in the latter case, a method of mixing a surface active agent, a binder, an organic solvent and the like with aluminum nitride powder and molding by a doctor blade method or the like is generally adopted.

【0004】しかしながら、上記の窒化アルミニウムグ
リーンシートを用いて窒化アルミニウム焼結体の製造を
行った場合、反りが小さく、焼結体中にマイクロポアの
無い窒化アルミニウム焼結体を得ることが困難であっ
た。
However, when an aluminum nitride sintered body is manufactured by using the above-mentioned aluminum nitride green sheet, it is difficult to obtain an aluminum nitride sintered body having a small warp and no micropores in the sintered body. there were.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、窒化ア
ルミニウムグリーンシートにおいて、窒化アルミニウム
を主成分とする無機成分によって構成された空隙を結合
剤を主成分とする有機成分が占有する割合、即ち、前記
式で示される窒化アルミニウムグリーンシートの空隙内
有機物占有率Rが、脱脂後の窒化アルミニウム成形体中
のカーボンの残留形態に影響を与え、ひいては得られる
窒化アルミニウム焼結体の反りやマイクロポアの生成を
招くという知見を得た。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have conducted extensive studies to solve the above problems. As a result, in the aluminum nitride green sheet, the ratio of the organic component having the binder as the main component occupies the void formed by the inorganic component having aluminum nitride as the main component, that is, the aluminum nitride green sheet of the above formula. It was found that the occupancy ratio R of organic matter in the voids affects the residual form of carbon in the aluminum nitride compact after degreasing, which in turn leads to warpage of the aluminum nitride sintered body obtained and generation of micropores.

【0006】そして、更に研究を重ねた結果、窒化アル
ミニウムグリーンシートのシート密度d1と共に、窒化
アルミニウムグリーンシートの空隙内有機物占有率Rが
特定の範囲に調整された窒化アルミニウムグリーンシー
トが上記の目的を達成し得ることを見いだし、本発明を
提案するに至った。
As a result of further research, an aluminum nitride green sheet having the sheet density d 1 of the aluminum nitride green sheet and the organic substance occupancy R in the voids of the aluminum nitride green sheet adjusted to a specific range has been obtained. The inventors have found that the above can be achieved and have proposed the present invention.

【0007】即ち、本発明は、窒化アルミニウムを主成
分とする無機成分及び結合剤を主成分とする有機成分と
より成る窒化アルミニウムグリーンシートであって、該
グリーンシートの重量と体積の実測値より算出したシー
ト密度をd1、該グリーンシートを構成する有機成分と
無機成分との真比重より計算して求めたシート密度をd
2、該グリーンシートの無機成分の重量と体積の実測値
より算出したシート密度をd3、及び該グリーンシート
を構成する無機成分の真比重より計算して求めたシート
密度をd4としたとき、下記式 R=1−{(1−d1/d2)/(1−d3/d4)} で算出される空隙内有機物占有率(R)が0.3〜0.
75であり、且つd1が2〜2.8g/cm3の範囲にあ
る窒化アルミニウムグリーンシートである。
That is, the present invention relates to an aluminum nitride green sheet comprising an inorganic component containing aluminum nitride as a main component and an organic component containing a binder as a main component, and the measured values of the weight and volume of the green sheet are used. The calculated sheet density is d 1 , and the sheet density obtained by calculating from the true specific gravity of the organic component and the inorganic component forming the green sheet is d 1 .
2 , when the sheet density calculated from the measured values of the weight and volume of the inorganic components of the green sheet is d 3 , and the sheet density calculated from the true specific gravity of the inorganic components constituting the green sheet is d 4. , The following formula R = 1-{(1-d 1 / d 2 ) / (1-d 3 / d 4 )}, the organic matter occupancy (R) in the void is 0.3 to 0.
The aluminum nitride green sheet has a weight ratio of 75 and a d 1 in the range of 2 to 2.8 g / cm 3 .

【0008】本発明の窒化アルミニウムグリーンシート
のシート密度d1は、グリーンシートから所定の形状に
打ち抜いたシート成形体の寸法と重量を測定して求めた
密度である。シート密度d2は、有機溶媒を除いた窒化
アルミニウムグリーンシートを構成する全ての原料の真
比重から、気孔は含まないと仮定して計算より求めた密
度である。また、シート密度d3は、上記シート成形体
を、実質的にシート成形体が膨張・収縮しない条件、即
ち、600℃で5時間焼成して、有機成分を除去した後、寸
法と重量(無機成分の重量)を測定して求めた密度であ
る。シート密度d4は、窒化アルミニウムグリーンシー
トを構成する無機成分の真比重から、気孔は含まないと
仮定して計算より求めた密度である。
The sheet density d 1 of the aluminum nitride green sheet of the present invention is a density obtained by measuring the size and weight of a sheet molded product punched from the green sheet into a predetermined shape. The sheet density d 2 is a density calculated from the true specific gravities of all the raw materials forming the aluminum nitride green sheet excluding the organic solvent, assuming that no pores are contained. In addition, the sheet density d 3 is determined by measuring the size and weight (inorganic content) after removing the organic component by firing the above-mentioned sheet molded body under conditions where the sheet molded body does not substantially expand or contract, that is, at 600 ° C. for 5 hours. It is the density obtained by measuring the weight of the components). The sheet density d 4 is a density obtained by calculation from the true specific gravity of the inorganic component forming the aluminum nitride green sheet, assuming that no pores are contained.

【0009】本発明の窒化アルミニウムグリーンシート
を構成する無機成分は、窒化アルミニウムを主成分とす
るものであればよい。一般に、無機成分は、窒化アルミ
ニウム単独、または、窒化アルミニウムと焼結助剤0.1
〜10重量%とから成る。アルミナを必要に応じて5重量
%以下の割合で添加しても良い。
The inorganic component constituting the aluminum nitride green sheet of the present invention may be one having aluminum nitride as a main component. Generally, the inorganic component is aluminum nitride alone, or aluminum nitride and a sintering aid 0.1.
~ 10% by weight. Alumina may be added in a proportion of 5% by weight or less, if necessary.

【0010】本発明に使用される窒化アルミニウム粉末
は公知のものが何ら制限無く使用される。一般に熱伝導
性に優れた窒化アルミニウム焼結体を得るためには、酸
素含有量や陽イオン不純物の少ないことが好ましい。即
ち、AlNを窒化アルミニウム組成とするとき、不純物
となる酸素含有量が1.5重量%以下、陽イオン不純物が
0.3重量%以下である窒化アルミニウム粉末が好適であ
る。さらに、酸素含有量が0.4〜1.3重量%、陽イオン不
純物が0.2重量%以下である窒化アルミニウム粉末がよ
り好適である。尚、本発明における窒化アルミニウムは
アルミニウムと窒素の1:1の化合物であり、これ以外
のものをすべて不純物として扱う。但し、窒化アルミニ
ウム粉末の表面は空気中で不可避的に酸化され、Al−
N結合がAl−O結合に置き換っているが、この結合A
lは陽イオン不純物とみなさない。
As the aluminum nitride powder used in the present invention, known powders can be used without any limitation. Generally, in order to obtain an aluminum nitride sintered body having excellent thermal conductivity, it is preferable that the oxygen content and the amount of cationic impurities be small. That is, when AlN has an aluminum nitride composition, the oxygen content as impurities is 1.5 wt% or less, and the cation impurities are
Aluminum nitride powder with 0.3 wt% or less is preferred. Furthermore, an aluminum nitride powder having an oxygen content of 0.4 to 1.3% by weight and a cation impurity of 0.2% by weight or less is more preferable. The aluminum nitride in the present invention is a 1: 1 compound of aluminum and nitrogen, and all other compounds are treated as impurities. However, the surface of the aluminum nitride powder is inevitably oxidized in air, and Al-
The N bond is replaced with an Al-O bond, but this bond A
l is not considered a cationic impurity.

【0011】従って、Al−N、Al−Oの結合をして
いない金属アルミニウムは陽イオン不純物である。
Accordingly, metallic aluminum having no Al-N or Al-O bond is a cation impurity.

【0012】また、本発明で用いられる窒化アルミニウ
ム粉末の粒子は、粒子径の小さいものが揃っているもの
が好ましい。例えば、平均粒子径(遠心式粒度分布測定
装置、例えば、堀場製作所製のCAPA500などで測定した
凝集粒子の平均粒径を言う。)が5μm以下、さらには3μ
m以下であることが好ましい。
The particles of the aluminum nitride powder used in the present invention are preferably those having a small particle size. For example, the average particle size (centrifugal particle size distribution measuring device, for example, the average particle size of the agglomerated particles measured by CAPA500 manufactured by Horiba Ltd.) is 5 μm or less, and further 3 μm.
It is preferably m or less.

【0013】上記 窒化アルミニウム粉末以外の無機成
分の一つである焼結助剤としては、公知の焼結助剤、例
えば、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム等のアルカ
リ土類金属酸化物;酸化イットリウム、酸化ランタン等
の希土類酸化物;アルミン酸カルシウム等の複合酸化物
等が、一般に使用される。
As a sintering aid which is one of the inorganic components other than the above-mentioned aluminum nitride powder, known sintering aids, for example, alkaline earth metal oxides such as calcium oxide and strontium oxide; yttrium oxide, and oxidation Rare earth oxides such as lanthanum; complex oxides such as calcium aluminate are generally used.

【0014】本発明の窒化アルミニウムグリーンシート
を構成する有機成分としては、通常、表面活性剤、結合
剤及び可塑剤が用いられる。
As the organic component constituting the aluminum nitride green sheet of the present invention, a surface active agent, a binder and a plasticizer are usually used.

【0015】グリーンシートを製造する場合、泥しょう
の分散性を高めるため、一般に表面活性剤が使用され
る。表面活性剤は、公知のものが何ら制限無く採用され
るが、特に、親水性親油性バランス(以下、HLBと略
す。)が4.5〜18のもの、更に好ましくは、6.0〜10.0の
ものが窒化アルミニウム成形体の成形密度が上がるため
に好適に採用される。尚、本発明におけるHLBは、デ
ービスの式により算出された値である。
When producing a green sheet, a surfactant is generally used in order to enhance the dispersibility of sludge. As the surface-active agent, known ones are employed without any limitation, and particularly, those having a hydrophilic-lipophilic balance (hereinafter, abbreviated as HLB) of 4.5 to 18, and more preferably 6.0 to 10.0 are nitrided. It is preferably used because the molding density of the aluminum compact increases. Note that HLB in the present invention is a value calculated by the Davis formula.

【0016】本発明において好適に使用しうる表面活性
剤を具体的に例示すると、カルボキシル化トリオキシエ
チレントリデシルエーテル、ジグリセリンモノオレー
ト、ジグリセリンモノステアレート、カルボキシル化ヘ
プタオキシエチレントリデシルエーテル、テトラグリセ
リンモノオレート、ヘキサグリセリンモノオレート、ポ
リオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキ
シエチレンソルビタンモノオレート等が挙げられる。本
発明における表面活性剤は、2種以上を混合して使用し
ても良く、そのときのHLBは、それぞれの表面活性剤
のHLBの相加平均で算出できる。
Specific examples of the surface active agent that can be preferably used in the present invention include carboxylated trioxyethylene tridecyl ether, diglycerin monooleate, diglycerin monostearate, carboxylated heptaoxyethylene tridecyl ether, Examples thereof include tetraglycerin monooleate, hexaglycerin monooleate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monooleate and the like. The surfactant in the present invention may be used as a mixture of two or more kinds, and the HLB at that time can be calculated by the arithmetic mean of the HLB of each surfactant.

【0017】本発明に使用しうる結合剤は、一般にセラ
ミック粉末の成形に用いられる公知のものが何ら制限さ
れず使用できる。例えば、ポリビニルブチラール、ポリ
メチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポ
リ2−エチルヘキシルメタクリレート、ポリブチルメタ
クリレート、ポリアクリレート、セルロースアセテート
ブチレート、ニトロセルロース、メチルセルロース、ヒ
ドロキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポ
リオキシエチレンオキサイド及びポリプロピレンオキサ
イド等の含酸素有機高分子体;石油レジン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の炭化水素系合成
樹脂;ポリ塩化ビニール;ワックス及びそのエマルジョ
ン等の有機高分子体が1種または2種以上混合して使用
される。結合剤として使用する有機高分子体の分子量は
特に制限されないが、一般には3,000〜1,000,000、好ま
しくは、5,000〜300,000のものを用いると、高強度で柔
軟性のあるグリーンシートを得るのに好適である。
As the binder that can be used in the present invention, known binders generally used for molding ceramic powder can be used without any limitation. For example, polyvinyl butyral, polymethylmethacrylate, polyethylmethacrylate, poly-2-ethylhexylmethacrylate, polybutylmethacrylate, polyacrylate, cellulose acetate butyrate, nitrocellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, polyoxyethylene oxide and polypropylene oxide. Oxygen-containing organic polymer; hydrocarbon-based synthetic resin such as petroleum resin, polyethylene, polypropylene, polystyrene; polyvinyl chloride; organic polymer such as wax and emulsion thereof, or a mixture of two or more thereof is used. It The molecular weight of the organic polymer used as the binder is not particularly limited, but generally 3,000 to 1,000,000, preferably 5,000 to 300,000 is suitable for obtaining a green sheet having high strength and flexibility. is there.

【0018】また、本発明の窒化アルミニウムグリーン
シートを特定の形状に加工する際にグリーンシートに、
より柔軟性を付与する目的で可塑剤を使用することが好
ましい。上記目的で一般のセラミック粉末の成形に使用
される公知のものを特に限定することなく使用すること
ができる。特に可塑剤として好適に使用されるものを具
体的に例示すれば、ポリエチレングリコール及びその誘
導体;ジメチルフタレート、ジブチルフタレート、ブチ
ルベンジルフタレート及びジオクチルフタレート等のフ
タル酸エステル類;ブチルステアレート等のステアリン
酸エステル類;トリクレゾールフォスフェート;トリ−
N−ブチルフォスフェート;グリセリン等である。
Further, when the aluminum nitride green sheet of the present invention is processed into a specific shape,
It is preferable to use a plasticizer for the purpose of imparting more flexibility. For the above purpose, known materials used for molding general ceramic powder can be used without particular limitation. Specific examples of those preferably used as plasticizers are polyethylene glycol and its derivatives; phthalates such as dimethyl phthalate, dibutyl phthalate, butylbenzyl phthalate and dioctyl phthalate; stearic acid such as butyl stearate. Esters; Tricresol phosphate; Tri-
N-butyl phosphate; glycerin and the like.

【0019】本発明の窒化アルミニウムグリーンシート
において、これを構成する結合材、表面活性剤及び可塑
剤等の有機成分と窒化アルミニウム粉末を主成分とする
無機成分との混合割合は、表面活性剤、結合剤及び可塑
剤の種類によって多少異なるが、無機成分100重量部に
対して、有機成分の割合が、5〜30重量部の範囲にある
ものが一般に好適である。
In the aluminum nitride green sheet of the present invention, the mixing ratio of the organic component such as the binder, the surface active agent and the plasticizer constituting the green sheet and the inorganic component containing aluminum nitride powder as the main component is the surface active agent, It is generally suitable that the ratio of the organic component is in the range of 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic component, although it is somewhat different depending on the types of binder and plasticizer.

【0020】本発明において、重要な要件の一つは、空
隙内有機物占有率(R)が0.3〜0.75の範囲にあること
である。即ち、上記の空隙内有機物占有率(R)が、0.
3より小さい場合は、グリーンシートの強度不足のた
め、シート成形においてクラックが発生し、また、0.75
より大きい場合は、反りが大きく、マイクロポアが発生
するために好ましくない。良好な窒化アルミニウムグリ
ーンシートを得、反りが小さく、マイクロポアの無い窒
化アルミニウム焼結体を得るためには、空隙内有機物占
有率Rが、0.35〜0.7の範囲にあることが更に好まし
い。
In the present invention, one of the important requirements is that the occupancy ratio (R) of organic substances in the voids is in the range of 0.3 to 0.75. That is, the organic matter occupancy rate (R) in the above-mentioned void is 0.
If it is less than 3, the green sheet has insufficient strength and cracks occur during sheet forming.
If it is larger than the above range, the warp is large and micropores are generated, which is not preferable. In order to obtain a good aluminum nitride green sheet, an aluminum nitride sintered body having a small warp and no micropores, it is more preferable that the organic substance occupancy ratio R in the void be in the range of 0.35 to 0.7.

【0021】また、シート密度d1は2.0〜2.8g/cm3であ
ることが重要である。即ち、シート密度d1が2.0g/cm3
より低い場合は、焼結による収縮率が比較的大きいた
め、反りが大きくなり本発明の効果が得られず好ましく
ない。また、該シート密度d1が2.8g/cm3より高い場合
は、上記の空隙内有機物占有率(R)を0.30〜0.75の範
囲に調節した場合、クラックの無いグリーシートを得る
ことができない。シート密度d1は、上記の範囲であれ
ば良いが、2.3g/cm3を越えて、2.7g/cm3以下であること
が更に好ましい。
Further, it is important that the sheet density d 1 is 2.0 to 2.8 g / cm 3 . That is, the sheet density d 1 is 2.0 g / cm 3
If it is lower, the shrinkage ratio due to sintering is relatively large, so that the warpage becomes large and the effect of the present invention cannot be obtained, which is not preferable. Further, when the sheet density d 1 is higher than 2.8 g / cm 3 , a crack-free green sheet cannot be obtained when the above-mentioned organic matter occupancy ratio (R) in the void is adjusted to 0.30 to 0.75. Sheet density d 1 may be in the range of above but beyond 2.3 g / cm 3, further preferably 2.7 g / cm 3 or less.

【0022】また、本発明の窒化アルミニウムグリーン
シートの製造に際しては、混合において、一般に有機溶
媒が使用される。但し、該有機溶媒は、グリーンシート
成形後には実質的に存在しないので、前記有機成分から
除く。
In producing the aluminum nitride green sheet of the present invention, an organic solvent is generally used in mixing. However, since the organic solvent does not substantially exist after forming the green sheet, it is excluded from the organic components.

【0023】有機溶媒として好ましく使用されるものを
例示すれば、アセトン、メチルエチルケトン及びメチル
イソブチルケトン等のケトン類;エタノール、プロパノ
ール及びブタノール等のアルコール類;ベンゼン、トル
エン及びキシレン等の芳香族炭化水素類;あるいはトリ
クロロエチレン、テトラクロロエチレン及びブロムクロ
ロメタン等のハロゲン化炭化水素類の1種または2種以
上の混合物が挙げられる。有機溶媒の量は、25〜200重
量部の範囲から選択され、使用される。
Examples of organic solvents preferably used are ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; alcohols such as ethanol, propanol and butanol; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene. Or one or a mixture of two or more halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene, tetrachloroethylene and bromochloromethane. The amount of organic solvent used is selected from the range of 25 to 200 parts by weight.

【0024】前記した各成分は、窒化アルミニウム粉末
及び焼結助剤等の無機成分の混合及び分散を十分に行う
ために、一般に二回に分けて混合される。一回目は、窒
化アルミニウム、焼結助剤等の無機成分に表面活性剤と
溶媒を加えて混合され、二回目は、一回目の混合物に結
合剤と可塑剤と残りの溶媒を加えて混合される。こうし
て、一般に泥しょうと呼ばれる粘稠なスラリーが作製さ
れる。そして、ドクターブレード法等のシート成形機を
用いてシート状に成形される。次いで、該シート状の成
形物は、室温〜溶媒の沸点の温度で乾燥され、窒化アル
ミニウムグリーンシートとなる。
The above-mentioned respective components are generally mixed in two batches in order to sufficiently mix and disperse the inorganic components such as the aluminum nitride powder and the sintering aid. The first time, the surface active agent and the solvent are added to the inorganic components such as aluminum nitride and the sintering aid and mixed, and the second time, the binder, the plasticizer and the remaining solvent are added and mixed to the first time mixture. It Thus, a viscous slurry generally called mud is produced. Then, it is formed into a sheet using a sheet forming machine such as a doctor blade method. Then, the sheet-shaped molded product is dried at a temperature between room temperature and the boiling point of the solvent to form an aluminum nitride green sheet.

【0025】本発明の窒化アルミニウムグリーンシート
において、構成要件であるシート密度d1は、上記製造
方法において、主に、一回目の混合に使用する溶媒量に
より調整することができる。ここで、溶媒量としては、
窒化アルミニム粉末100重量部に対して、25〜60重量部
の範囲から選択することが好ましく、28〜55重量部の範
囲から選択することが更に好ましい。
In the aluminum nitride green sheet of the present invention, the sheet density d 1 which is a constituent factor can be adjusted mainly by the amount of the solvent used for the first mixing in the above manufacturing method. Here, as the amount of solvent,
It is preferably selected from the range of 25 to 60 parts by weight, more preferably 28 to 55 parts by weight, based on 100 parts by weight of the aluminum nitride powder.

【0026】また、本発明の構成要件である空隙内有機
物占有率(R)は、上記製造方法において、主に、前記
シート密度d1とシート密度d2、d3、d4により調整さ
れ、具体的には、主に、一回目の混合に使用する溶媒量
と窒化アルミニウムを主成分とする無機成分に対する溶
媒を除く全有機成分の割合により調整することができ
る。
The occupancy ratio (R) of the organic matter in the voids, which is a constituent feature of the present invention, is mainly adjusted by the sheet density d 1 and the sheet densities d 2 , d 3 , d 4 in the above manufacturing method, Specifically, it can be adjusted mainly by the amount of the solvent used for the first mixing and the ratio of the total organic component excluding the solvent to the inorganic component containing aluminum nitride as the main component.

【0027】こうして得られた窒化アルミニウムグリー
ンシートは、公知の方法によって脱脂、焼成される。上
記の脱脂は、一般に、空気や窒素雰囲気中で行われ、脱
脂温度は、結合剤の種類や雰囲気の違いによって、300
〜1000℃の範囲から任意に選択される。脱脂後の窒化ア
ルミニウム成形体は、一般に、非酸化雰囲気中、1700〜
1950℃の範囲より選ばれた任意の温度で焼成される。
The aluminum nitride green sheet thus obtained is degreased and fired by a known method. The above degreasing is generally carried out in an air or nitrogen atmosphere, and the degreasing temperature is set to 300 depending on the type of binder and the atmosphere.
It is arbitrarily selected from the range of up to 1000 ° C. The aluminum nitride molded body after degreasing is generally 1700-
It is fired at any temperature selected from the range of 1950 ° C.

【0028】このようにして、反りが小さく、焼結体中
にマイクロポアの無い窒化アルミニウム焼結体を得るこ
とができる。
In this way, it is possible to obtain an aluminum nitride sintered body having a small warpage and no micropores in the sintered body.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の窒化アルミニウムグリーンシー
トを使用して、窒化アルミニウム焼結体を製造した場
合、反りが小さく、焼結体中にマイクロポアの無い窒化
アルミニウム焼結体を得ることができるので、反り戻し
や表面加工などの反り修正のための後工程の必要が無
く、熱的、電気的及び機械的にも信頼性の高い基板等の
工業材料を効率的で安価に製造することが可能となる。
また、タングステン等の高融点金属との同時焼成基板、
金属接合基板、ファインパターン等のメタライズ面を有
する基板等の電子材料として好適に使用される。
When an aluminum nitride sintered body is manufactured using the aluminum nitride green sheet of the present invention, it is possible to obtain an aluminum nitride sintered body having a small warpage and no micropores in the sintered body. Therefore, there is no need for post-processes for warping correction such as warping back and surface processing, and it is possible to efficiently and inexpensively manufacture industrial materials such as substrates that are highly reliable thermally, electrically and mechanically. It will be possible.
Also, a co-fired substrate with a refractory metal such as tungsten,
It is preferably used as an electronic material such as a metal-bonded substrate and a substrate having a metallized surface such as a fine pattern.

【0030】従って、本発明の窒化アルミニウムグリー
ンシートを用いて得られた窒化アルミニウム焼結体は、
高信頼性を要求される上記電子材料等に対して、工業的
に極めて有用な材料となる。
Therefore, the aluminum nitride sintered body obtained by using the aluminum nitride green sheet of the present invention is
The material is industrially extremely useful for the electronic materials and the like that require high reliability.

【0031】[0031]

【実施例】本発明をさらに具体的に説明するために、以
下に実施例及び比較例を挙げるが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

【0032】尚、以下の実施例及び比較例における各種
の物性の測定は次の方法により行った。
Various physical properties in the following examples and comparative examples were measured by the following methods.

【0033】1) 比表面積 島津製作所製「フローソーブ2300」を用いて、N2
吸着によるBET法で求めた。
1) Specific surface area Using a "Flowsorb 2300" manufactured by Shimadzu Corporation, N 2
It was determined by the BET method by adsorption.

【0034】2) 平均凝集粒径 堀場製作所製「CAPA 500」を用いて、遠心沈降
法により求めた。
2) Average Aggregate Particle Size It was measured by a centrifugal sedimentation method using "CAPA 500" manufactured by Horiba Ltd.

【0035】3) 不純物量 陽イオン不純物は、窒化アルミニウム粉末をアルカリ溶
融後、酸で中和し、島津製作所製「ICPS−100
0」を使用して溶液のICP発光分光分析により定量し
た。不純物カーボン量は、窒化アルミニウム粉末を酸素
気流中で燃焼させ、堀場製作所製「EMIA−110」
を使用して、発生したCO、CO2ガス量から定量し
た。不純物酸素量は、窒化アルミニウム粉末を堀場製作
所製「EMGA-2800」を使用して、グラファイトるつぼ中
での高温の熱分解法により発生したCOガス量から求め
た。
3) Amount of Impurities As for the cationic impurities, aluminum nitride powder was alkali-melted, neutralized with an acid, and then "ICPS-100" manufactured by Shimadzu Corporation.
The solution was quantified by ICP emission spectroscopy using "0". The amount of impurity carbon is "EMIA-110" manufactured by Horiba, Ltd. by burning aluminum nitride powder in an oxygen stream.
Was used to quantify the amount of generated CO and CO 2 gas. The amount of impurity oxygen was determined from the amount of CO gas generated by a high temperature thermal decomposition method in a graphite crucible using aluminum nitride powder "EMGA-2800" manufactured by Horiba Ltd.

【0036】4) シート密度(d1、d2、d3、d4) シート密度d1は、グリーンシートから所定の形状に打
ち抜いたシート成形体の寸法と重量を測定して求めた。
シート密度d2は、有機溶媒を除いた窒化アルミニウム
グリーンシートを構成する全ての原料の真比重から、気
孔は含まないと仮定して計算より求めた。シート密度d
3は、上記シート成形体を600℃で5時間焼成して、有機
成分を除去した後、寸法と重量を測定して求めた。シー
ト密度d4は、窒化アルミニウムグリーンシートを構成
する窒化アルミニウムを主成分とする全ての無機物の真
比重から、気孔は含まないと仮定して計算より求めた。
4) Sheet Density (d 1 , d 2 , d 3 , d 4 ) The sheet density d 1 was obtained by measuring the dimensions and weight of a sheet molded product punched from a green sheet into a predetermined shape.
The sheet density d 2 was calculated from the true specific gravities of all the raw materials constituting the aluminum nitride green sheet excluding the organic solvent, assuming that no pores were contained, and calculated. Sheet density d
3 was obtained by firing the above-mentioned sheet molded body at 600 ° C. for 5 hours to remove organic components, and then measuring the dimensions and weight. The sheet density d 4 was calculated from the true specific gravities of all the inorganic substances containing aluminum nitride as a main component that compose the aluminum nitride green sheet, assuming that no pores were included.

【0037】5) 焼結体密度 東洋精機製「高精度比重計D−H」を使用して、アルキ
メデス法により求めた。
5) Sintered body density The density was determined by the Archimedes method using "High-precision specific gravity meter DH" manufactured by Toyo Seiki.

【0038】6) 焼結体反り 焼結体の厚みに60μmを加えた幅を有するスリットに焼
結体を通して、通過するものを合格とし、その合格率を
示した。
6) Sintered body warp The slits having a width obtained by adding 60 μm to the thickness of the sintered body were passed through the sintered body, and the passing rate was shown.

【0039】7) 焼結体マイクロポア 実体顕微鏡を使用して、40倍の倍率で写真測定した。1
平方cm当たりの20μm以上のマイクロポアを計数し、マ
イクロポア密度として求めた。3サンプルの平均値を測
定値とした。
7) Sintered Micropores Photomicrographs were made at a magnification of 40 using a stereomicroscope. 1
Micropores of 20 μm or more per square cm were counted and determined as the micropore density. The average value of 3 samples was used as the measured value.

【0040】実施例1 内容積10Lのナイロン製ポットに鉄心入りナイロンボー
ルを入れ、次いで、表1に示す窒化アルミニウム粉末10
0重量部、表面活性剤としてテトラグリセリンモノオレ
ート0.5重量部、酸化イットリウム4.0重量部、溶媒とし
てトルエンを表2に示した量だけ添加して、一回めのボ
ールミル混合を十分に行った後、この混合物に表2に示
す結合剤を2.5〜12.0重量部、可塑剤としてジブチルフ
タレート1.0〜5.5重量部、トルエン30重量部、エタノー
ル30重量部を加えて、さらに二回目のボールミル混合を
行い、白色の泥しょうを得た。
Example 1 Nylon balls with an iron core were placed in a nylon pot having an internal volume of 10 L, and then aluminum nitride powder 10 shown in Table 1 was used.
After adding 0 parts by weight, tetraglycerin monooleate as a surface active agent 0.5 part by weight, yttrium oxide 4.0 parts by weight, and toluene as a solvent in the amounts shown in Table 2, after sufficiently performing the first ball mill mixing, To this mixture was added 2.5 to 12.0 parts by weight of the binder shown in Table 2, 1.0 to 5.5 parts by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer, 30 parts by weight of toluene, and 30 parts by weight of ethanol, and the mixture was further ball-milled for the second time to give a white mixture. Got the mud

【0041】こうして得られた泥しょうを脱溶媒し、粘
度を10000〜20000cpsに調整した後、ドクターブレード
法によりシート成形を行い、室温で1時間、60℃で2時
間、100℃で1時間乾燥して幅20cm、厚さ0.6〜0.7mmのグ
リーンシートを作製した。得られたグリーンシートを60
×40mmの金型で打ち抜き、シート成形体を得、シート密
度d1とグリーンシートの空隙内有機物占有率Rを求め
た。その後、シート成形体に離型剤として窒化ホウ素を
塗布した後、5層に重ね、空気中、600℃で5時間焼成
し、次いで、5層に重ねたまま、内面に窒化ホウ素を塗
布したカーボン製の容器に入れ換えて、窒素雰囲気中18
00℃で5時間焼成した。得られた焼結体について、焼結
体密度、反り、マイクロポア密度を測定した。結果を表
2に示した。
The sludge thus obtained is desolvated, the viscosity is adjusted to 10,000 to 20000 cps, and the sheet is formed by the doctor blade method, and dried at room temperature for 1 hour, 60 ° C. for 2 hours, and 100 ° C. for 1 hour. Then, a green sheet having a width of 20 cm and a thickness of 0.6 to 0.7 mm was produced. 60 green sheets obtained
Punching was performed with a die of × 40 mm to obtain a sheet molded body, and the sheet density d 1 and the organic matter occupancy R in the voids of the green sheet were determined. Then, after applying boron nitride as a release agent to the sheet molded body, 5 layers are stacked, baked in air at 600 ° C. for 5 hours, then, while stacked in 5 layers, carbon coated with boron nitride on the inner surface 18 in a nitrogen atmosphere
It was baked at 00 ° C for 5 hours. The density, warpage, and micropore density of the obtained sintered body were measured. The results are shown in Table 2.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】窒化アルミニウムを主成分とする無機成分
及び結合剤を主成分とする有機成分とより成る窒化アル
ミニウムグリーンシートであって、該グリーンシートの
重量と体積の実測値より算出したシート密度をd1、該
グリーンシートを構成する有機成分と無機成分との真比
重より計算して求めたシート密度をd2、該グリーンシ
ートの無機成分の重量と体積の実測値より算出したシー
ト密度をd3、及び該グリーンシートを構成する無機成
分の真比重より計算して求めたシート密度をd4とした
とき、下記式 R=1−{(1−d1/d2)/(1−d3/d4)} で算出される空隙内有機物占有率(R)が0.3〜0.
75であり、且つd1が2〜2.8g/cm3の範囲にあ
る窒化アルミニウムグリーンシート。
1. An aluminum nitride green sheet comprising an inorganic component containing aluminum nitride as a main component and an organic component containing a binder as a main component, the sheet density being calculated from an actual measurement value of the weight and volume of the green sheet. Where d 1 is the sheet density calculated from the true specific gravity of the organic and inorganic components that make up the green sheet, and d 2 is the sheet density calculated from the measured values of the weight and volume of the inorganic components of the green sheet. when d 3, and a sheet density was calculated from the true specific gravity of the inorganic component constituting the green sheet was d 4, the following equation R = 1 - {(1- d 1 / d 2) / (1- d 3 / d 4 )}, the organic matter occupancy (R) in the void is 0.3 to 0.
An aluminum nitride green sheet having a weight ratio of 75 and d 1 in the range of 2 to 2.8 g / cm 3 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006001756A (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Hitachi Metals Ltd Ceramic slurry, ceramic green sheet, and stacked electronic component using the sheet
JP2006036615A (en) * 2004-07-30 2006-02-09 Denki Kagaku Kogyo Kk Method for manufacturing ceramic sheet, ceramic substrate using it and its use
JP2014069993A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Tokuyama Corp Manufacturing method of sintered body of aluminum nitride

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