本发明专利技术的氮化硅烧结体具有实质上无取向的晶体，热传导系数为100W/mK以上，而且按照JIS?R1601测定的常温三点弯曲强度为500MPa以上。该烧结体可以通过具备以下工序的方法来合适地制造：将含有氮化硅粉末的原料粉末在1400～1750℃之间的恒定温度下保持1～100小时的老化工序；从老化工序中的温度以1～100℃/h的升温速度进行升温的升温工序；以及在1800～2000℃之间的恒定温度下烧成30～60小时的烧成工序。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的氮化硅烧结体具有实质上无取向的晶体，热传导系数为100W/mK以上，而且按照JIS?R1601测定的常温三点弯曲强度为500MPa以上。该烧结体可以通过具备以下工序的方法来合适地制造：将含有氮化硅粉末的原料粉末在1400～1750℃之间的恒定温度下保持1～100小时的老化工序；从老化工序中的温度以1～100℃/h的升温速度进行升温的升温工序；以及在1800～2000℃之间的恒定温度下烧成30～60小时的烧成工序。【专利说明】
本专利技术涉及氮化硅烧结体。此外，本专利技术还涉及氮化硅烧结体的制造方法。
技术介绍
近年来，在用于驱动寄予非常高的关注的混合动力车及电动汽车的电动机的领域及作为可持续能源受到注目的太阳光发电及风力发电等的领域中，从提高能源效率及节省能源的观点出发，功率半导体器件成为重要的技术要素。由于功率半导体器件的发热量大，所以其电路基板为了散热而必须具有高的热传导系数。在采用绝缘性的基板作为该基板时，近年来对使用氮化硅作为该基板的技术进行了各种研究(参照专利文献I及2)。这是因为:氮化硅是具有高理论热传导系数、优良的机械特性及高电绝缘性的材料。在专利文献I中记载有:如果在氮化硅粒子内残留O、Al、Ca及Fe，则氮化硅粒子内的声子传播受到阻碍，结果使氮化硅烧结体的热传导系数下降。此外，在该文献中还记载有:通过使氮化娃粒子的方向向任意一方向取向，在该方向内的声子传播不会停滞，由此可实现高的热传导性。此外，在该文献中还记载有:通过将氮化硅粒子的短轴径规定为2μπι以上，也能够提高氮化硅烧结体的热传导系数。专利文献2中记载了由厚度方向的热传导系数相对于基板面方向的热传导系数的比为1.2以上的氮化硅烧结体构成的基板。根据该文献的记载，认为通过对热传导系数赋予各向异性，当在基板表面搭载电路或IC等发热的元件时，形成于基板的一侧的表面上的电路或元件中产生的热与侧面相比，可高效地向里面传播，能够不向面方向而向厚度方向放出热，从而能够提高散热性，所以能够防止电路或元件的温度的上升。为了对由氮化硅烧结体构成的基板的热传导系数赋予各向异性，在该文献中采用以下的制造方法。也就是说，通过在磁场中对含有β型氮化硅粉末作为晶种、进一步含有α型氮化硅粉末的原料粉末进行成形，使β型氮化硅粉末取向。如果接着进行烧成，则可制造以取向后的β型氮化硅粒子为种、α型氮化硅粒子溶解析出`而以柱状进行晶粒生长、在厚度方向c轴取向的基板。现有技术文献专利文献1:日本特开2001-19555号公报专利文献2:日本特开2002-121076号公报
技术实现思路
可是，近年来的功率半导体器件处理的电力越来越大，此外电流密度也越来越高。对于专利文献I及2所记载的氮化硅烧结体，变得难以与这样的大电力化及高电流密度化充分对应。所以，本专利技术的课题在于提供一种可解决上述以往技术所具有的种种缺陷的氮化硅烷结体及其制造方法。本专利技术提供一种氮化硅的晶体实质上无取向的氮化硅烧结体。该氮化硅烧结体的热传导系数为100W/mK以上，而且按照JIS R1601测定的常温三点弯曲强度为500MPa以上。此外，作为所述氮化硅烧结体的优选的制造方法，本专利技术提供一种包含在氮气氛下对含有氮化硅粉末的原料粉末进行烧成的工序的氮化硅烧结体的制造方法。所述工序具备:将所述原料粉末在1400~1750°C之间的恒定温度下保持I~100小时的老化(ageing)工序；从老化工序中的温度以I~100°C /h的升温速度进行升温的升温工序；以及在1800~2000°C之间的恒定温度下烧成30~60小时的烧成工序。【具体实施方式】本专利技术的氮化硅烧结体中的氮化硅可以是α型及β型中的任一者。如果对α型和β型进行比较，据推测:β型具有单纯的晶体结构，因此难以产生声子散射，热传导系数提高。所以，优选氮化硅为β型。本专利技术的氮化硅烧结体的特征之一是:具有高热传导系数，同时具有高强度。关于热传导系数，本专利技术的氮化硅烧结体具有100W/mK以上的高热传导系数，优选具有100~150ff/mK的热传导系数，更优选具有100~140W/mK的热传导系数，进一步优选具有100~135W/mK的热传导系数。具有如此的高热传导系数的本专利技术的氮化硅烧结体，特别适合作为例如要求高散热性的功率半导体器件的基板或各种铝熔融金属用部件及钢铁制造设备的辊等。该热传导系数在本专利技术的氮化硅烧结体例如为板状时，只要在其X轴方向、Y轴方向及Z轴方向中的任一方向满足就可以，优选在这3个方向中的2个方向满足，特别是最优选在这3个方向都满足。热传导系数能够按照JIS R1611并通过例如激光闪光法进行测定。关于强度，本专利技术的氮化硅烧结体具有常温三点弯曲强度为500MPa以上的高强度，优选具有500~900MPa的强度，更优选具有500~800MPa的强度，进一步优选具有500~700MPa的 强度。具有如此的高强度的本专利技术的氮化硅烧结体与上述的高热传导系数相互结合，在将该烧结体用作例如功率半导体器件的基板时，在器件的制造工序中的操作时变得不容易破损，还有效地防止了因器件的热循环而容易产生的裂纹。此外，由于可以降低骤热骤冷时的热应力的效果大，所以作为耐热冲击构件也是有用的。该强度在本专利技术的氮化硅烧结体例如为板状时，只要在其X轴方向、Y轴方向及Z轴方向中的任一方向满足就可以，优选在这3个方向中的2个方向满足，特别是最优选在这3个方向都满足。常温三点弯曲强度可按照R1601进行测定。对于本专利技术的氮化硅烧结体，为了具有上述的热传导系数及强度，该烧结体中的氮化硅粒子的晶粒实质上为无取向是重要的。在迄今为止已知的高热传导系数的氮化硅烧结体中，通过对晶体赋予取向性来使声子传播不被阻碍，从而提高热传导系数。与此相对，可得到氮化硅的晶粒为无取向、且具有高热传导系数的氮化硅烧结体的本专利技术的想法是迄今为止未知的非常崭新的想法。关于用于获得氮化硅的晶粒实质上为无取向的氮化硅烧结体的合适的方法，将在后面叙述。关于本专利技术的氮化硅烧结体中的氮化硅的晶粒的取向性的程度，能够从该烧结体的利用X射线衍射法的测定进行判断。具体地讲，在氮化硅为β型时，根据通过粉末X射线衍射法测定的衍射图，测定来自于氮化硅的(200)面及(002)面的峰值的高度即I.及1002O 然后，对ND (Normal Direction)和 RD (Rolling Direction)这两者算出这些峰高的比即IQQ2/I2QQ。在氮化硅的晶粒为无取向的情况下，在理论上，对于ND及RD这两者，所述的比IQQ2/I2QQ的值为I。因而在本专利技术中，在对ND及RD这两者算出的上述比的值均为0.6~3的范围内，特别是为0.6~1.5的范围内，尤其是为0.6~1.3的范围内时，判断该氮化硅烧结体中的氮化硅的晶粒实质上为无取向。所谓“实质上”意味着不仅在上述比的值为I时，而且在上述比的值偏离I的上述范围内时也判断为无取向。再者，来自于(002)面的峰高Itltl2在氮化硅的结晶性高的情况下，分成a i和α 2进行观察，所以在此种情况下，Itltl2从Ι(Ι02=(2αι 十 α2)/3 算出。对于本专利技术的氮化硅烧结体，其体积比重优选为3.0~4.0，特别优选为3.4~3.5。此外其比热优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氮化硅烧结体，其特征在于，氮化硅的晶体实质上无取向，热传导系数为100W/mK以上，而且按照JIS?R1601测定的常温三点弯曲强度为500MPa以上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：有马峻，松村保范，梶野仁，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：
国别省市：
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