氮化硼烧结体、复合体及它们的制造方法、以及散热构件技术

本发明专利技术提供氮化硼烧结体，其为包含氮化硼粒子和气孔的氮化硼烧结体，且压缩弹性模量为1GPa以上。还提供氮化硼烧结体的制造方法，其具有：氮化工序，将碳化硼粉末在氮气氛下进行烧成而得到包含碳氮化硼的烧成物；和烧结工序，进行包含烧成物和烧结助剂的配合物的成型及加热，从而得到包含氮化硼粒子和气孔的氮化硼烧结体，烧结助剂含有硼化合物及钙化合物，相对于烧成物100质量份而言，配合物包含合计1～20质量份的、硼化合物及钙化合物。～20质量份的、硼化合物及钙化合物。～20质量份的、硼化合物及钙化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化硼烧结体、复合体及它们的制造方法、以及散热构件


[0001]本公开文本涉及氮化硼烧结体、复合体及它们的制造方法。

技术介绍

[0002]在功率器件、晶体管、晶闸管、CPU等构件中，要求对使用时产生的热高效地进行散热。根据这样的要求，以往进行了下述操作：实现印刷布线板(其供电子部件安装)的绝缘层的高导热化；或者，将电子部件或印刷布线板介由具有电绝缘性的热界面材料(Thermal Interface Materials)而安装于散热器。在这样的绝缘层及热界面材料中，使用了由树脂和氮化硼等陶瓷构成的复合体(散热构件)。
[0003]作为这样的复合体，正在研究使用使树脂含浸于多孔性的陶瓷成型体而得的复合体。由于氮化硼具有润滑性、高导热性、及绝缘性等，因此，正在研究将包含氮化硼的陶瓷用于散热构件。专利文献1中提出了下述技术：使取向度及石墨化指数在规定的范围内，从而导热率优异，并且降低了导热率的各向异性。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2014
‑
162697号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]伴随着近年来的电子部件内的电路的高集成化，要求具有比以往更高的散热特性的散热构件、以及可合适地用于该散热构件的复合体。
[0009]因此，本公开文本提供具有充分高的导热率的氮化硼烧结体及复合体。另外，本公开文本提供能够制造这样的氮化硼烧结体及复合体的制造方法。另外，本公开文本中，通过具备上述复合体，提供具有充分高的导热率的散热构件。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]在一个方面，本公开文本提供氮化硼烧结体，其为包含氮化硼粒子和气孔的氮化硼烧结体，且压缩弹性模量为1GPa以上。氮化硼粒子为难烧结性，但是对于压缩弹性模量充分高的上述氮化硼烧结体而言，尽管具有气孔，但氮化硼的一次粒子彼此牢固地且在大范围内紧密地结合。因此，能够充分地提高导热率。
[0012]上述氮化硼烧结体的压缩强度可以为3MPa以上。由此，在作为例如散热构件等各种设备的构件使用时，能够提高可靠性。
[0013]上述氮化硼烧结体中的气孔率可以为30～65体积％。另外，堆密度可以为900～1500kg/m3。通过使气孔率及堆密度中的至少一者在该范围内，能够充分地提高导热率，并且使树脂组合物充分地含浸。这样的氮化硼烧结体可形成能够以高的水准兼顾优异的导热率和绝缘性的复合体。
[0014]上述氮化硼烧结体的取向性指数可以为20以下。由此，能够充分地降低导热率的
各向异性。
[0015]上述氮化硼烧结体为片状，厚度可以小于2mm。由此，能够顺畅地进行树脂组合物向气孔的含浸。
[0016]在一个方面，本公开文本提供复合体，所述复合体包含：上述任一氮化硼烧结体；和填充于该氮化硼烧结体的气孔的至少一部分中的树脂。该复合体由于包含上述氮化硼烧结体和树脂，因此兼具优异的导热率和优异的绝缘性。
[0017]在一个方面，本公开文本提供具有上述复合体的散热构件。该散热构件具有上述复合体，因此具有充分高的导热率。
[0018]在一个方面，本公开文本提供氮化硼烧结体的制造方法，其具有：氮化工序，将碳化硼粉末在氮气氛下进行烧成而得到包含碳氮化硼的烧成物；和烧结工序，进行包含烧成物和烧结助剂的配合物的成型及加热，从而得到包含氮化硼粒子和气孔的氮化硼烧结体，烧结助剂含有硼化合物及钙化合物，相对于烧成物100质量份而言，配合物包含合计1～20质量份的、硼化合物及钙化合物。
[0019]在上述制造方法中，烧结工序中使用包含碳氮化硼的烧成物。因此，与使用鳞片状的氮化硼粒子的情况相比，能够抑制粒子的取向并且提高烧结性。另外，配合物包含规定的烧结助剂以及包含碳氮化硼的烧成物。由于这样的主要原因，氮化硼的一次粒子的粒生长适度地进行。因此，氮化硼的一次粒子彼此牢固地且在大范围内紧密地结合。由此，能够制造尽管具有气孔也仍具有充分高的导热率的氮化硼烧结体。上述烧结工序中得到的氮化硼烧结体的压缩弹性模量可以为1GPa以上。
[0020]相对于构成硼化合物的硼100原子％而言，上述制造方法中的配合物可以包含0.5～40原子％的构成钙化合物的钙。通过以这样的比率含有硼及钙，从而能够促进一次粒子的均质的粒生长而进一步提高氮化硼烧结体的导热率。
[0021]上述烧结工序中得到的氮化硼烧结体为片状，厚度可以小于2mm。若如此在烧结工序中形成片状的氮化硼烧结体，则与将块状的氮化硼烧结体切断而制成片状的情况相比，能够减少材料损失，以高的成品率制造片状的氮化硼烧结体。另外，通过制成小于2mm这样薄的厚度，能够使树脂组合物的含浸顺畅。
[0022]在一个方面，本公开文本提供复合体的制造方法，其具有使树脂组合物含浸于由上述任一制造方法得到的氮化硼烧结体中的含浸工序，所述复合体具备氮化硼烧结体、和填充于该氮化硼烧结体的气孔的至少一部分中的树脂。由这样的制造方法得到的复合体由于是使用上述氮化硼烧结体而得到的，因此具有充分高的导热率。
[0023]专利技术的效果
[0024]根据本公开文本，能够提供具有充分高的导热率的氮化硼烧结体及复合体。另外，本公开文本中，能够提供可制造这样的氮化硼烧结体及复合体的制造方法。另外，本公开文本中，通过具备上述复合体，能够提供具有充分高的导热率的散热构件。
附图说明
[0025][图1]图1为示出氮化硼烧结体的一例的立体图。
[0026][图2]图2为示出实施例1的氮化硼烧结体的截面的SEM照片。
[0027][图3]图3为示出实施例2的氮化硼烧结体的截面的SEM照片。
[0028][图4]图4为示出比较例1的氮化硼烧结体的截面的SEM照片。
[0029][图5]图5为示出比较例2的氮化硼烧结体的截面的SEM照片。
具体实施方式
[0030]以下，根据情况，参照附图对本公开文本的实施方式进行说明。但是，以下的实施方式为用于说明本公开文本的示例，其主旨并不在于将本公开文本限定于以下的内容。
[0031]一个实施方式涉及的氮化硼烧结体含有：氮化硼的一次粒子彼此烧结而构成的氮化硼粒子；和气孔。氮化硼烧结体的压缩弹性模量为1GPa以上，可以为1.5GPa以上。就压缩弹性模量大的氮化硼烧结体而言，氮化硼的一次粒子彼此牢固地且在大范围内紧密地结合。因此，能够充分地提高导热率。压缩弹性模量可以为4GPa以下，也可以为3GPa以下。由此，在将氮化硼烧结体或者使用其而得到的复合体夹持于对置的一对构件之间并按压而接合时，能够适度地变形而提高与构件的密合性。
[0032]氮化硼烧结体的压缩强度例如可以为3MPa以上，可以为5MPa以上，也可以为10MPa以上。通过具有高的压缩强度，能够抑制作为构件使用时的破损。压缩弹性模量及压缩强度可按照JIS K7181、使用压缩试验机(例如，株式会社岛津制作所制，Au本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.氮化硼烧结体，其为包含氮化硼粒子和气孔的氮化硼烧结体，且压缩弹性模量为1GPa以上。2.如权利要求1所述的氮化硼烧结体，其压缩强度为3MPa以上。3.如权利要求1或2所述的氮化硼烧结体，其气孔率为30～65体积％。4.如权利要求1～3中任一项所述的氮化硼烧结体，其堆密度为900～1500kg/m3。5.如权利要求1～4中任一项所述的氮化硼烧结体，其取向性指数为20以下。6.如权利要求1～5中任一项所述的氮化硼烧结体，其为片状，厚度小于5mm。7.复合体，其包含：权利要求1～6中任一项所述的氮化硼烧结体、和填充于所述氮化硼烧结体的所述气孔的至少一部分中的树脂。8.散热构件，其具有权利要求7所述的复合体。9.氮化硼烧结体的制造方法，其具有：氮化工序，将碳化硼粉末在氮气氛下进行烧成而得到包含碳氮化硼的烧成物；和烧结工序，进行包含所述烧成物和烧结助剂的配合物的成型及加热，从而得到包...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田真，五十岚厚树，
申请(专利权)人：电化株式会社，
类型：发明
国别省市：