[发明专利]氮化硅粉末的制造方法和氮化硅粉末以及氮化硅烧结体和使用其的电路基板

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以得到致密且具有优良的机械强度的氮化硅烧结体，特别是同时具有高的导热性和优良的机械强度的氮化硅烧结体的氮化硅粉末的制造方法和通过该方法得到的氮化硅粉末。

本发明还涉及同时具有高的导热性和优良的机械强度的氮化硅烧结体及使用该氮化硅烧结体的电路基板。

背景技术

通过成型氮化硅粉末并进行加热烧结而得到的氮化硅烧结体，由于高强度、耐蚀性、耐热冲击性、导热性、电绝缘性等优良，因此，可用作切削晶片或滚珠轴承等耐磨损用部件、汽车发动机部件等高温结构用部件、电路基板等。氮化硅烧结体通常通过如下方法制造：在氮化硅粉末中混合烧结助剂，通过冲压成型、射出成型、挤出成型等制成成型体，并对该成型体进行烧结。

作为得到机械强度高的氮化硅烧结体的方法，例如可举出专利文献1的方法。专利文献1中公开了，在热分解非晶质氮化硅粉末和/或含氮硅烷化合物的制造方法中，通过控制非晶质氮化硅粉末和/或含氮硅烷化合物中的氧量(含氧量)和烧结(热解)气氛中的氧分压，得到将内部氧量(内部含氧量)及表面氧量(表面含氧量)调整为特定范围的氮化硅粉末。还记载了使用该氮化硅粉末制造的氮化硅烧结体的弯曲强度不论是在室温下还是在1200℃下，均显示出较高的值。专利文献1的制造方法中，可以将氮化硅粉末的表面氧量设定在适于烧结的范围，但不能将表面氧量设为适于烧结的范围的同时又能降低内部氧量。

另一方面，专利文献2中公开了，在氮气气氛或含氮的非氧化性气体气氛下加热金属硅粉末的直接氮化法中，通过控制原料的金属硅粉末的含氧量和上述气氛的水含量，得到内部氧量比专利文献1的氮化硅粉末少的氮化硅粉末。但是，该氮化硅粉末是通过直接氮化法制造的粉末，因此需要粉碎工序，而且通过烧结该氮化硅粉末而得到的氮化硅烧结体的机械强度也不高。这是因为，在将通过直接氮化法制造的氮化硅粉末用于烧结体的原料时，如上所述需要粉碎粉末，因此不易得到同时具有可提高烧结密度的适当的粒度分布和比表面积的粉末，而且不能避免用于除去粉碎时混入的杂质的酸的一部分残留在氮化硅粉末中。还因为，在直接氮化法中，原料的金属硅(金属硅)易于残留在构成氮化硅粉末的氮化硅粒子内部，由此，往往在氮化硅烧结体内部生成孔隙、粗大粒子。

另外，氮化硅烧结体不仅可用作结构部件，还可用作电路基板，要求制成不仅机械强度高、而且传热系数特别高的氮化硅烧结体。在专利文献1、2中虽然未记载氮化硅烧结体的传热系数以及将氮化硅烧结体用于电路基板，但寻求适于制造机械强度高且传热系数特别高的氮化硅烧结体的氮化硅粉末。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-329404号公报

专利文献2：日本特开平4-114908号公报

专利文献3：日本特开平9-156912号公报

专利文献4：日本特开平4-209706号公报

专利文献5：日本特开平5-148032号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，采用烧结非晶质氮化硅粉末和/或含氮硅烷化合物的以往的氮化硅粉末的制造方法，不能在具有用于得到良好烧结性的适当量的表面氧的同时进一步降低内部氧量，而且不能得到致密且具有优良的机械强度的氮化硅烧结体、特别是同时具有高的导热性和优良的机械强度的氮化硅烧结体。因此，本发明的目的在于，提供一种致密且具有优良的机械强度的氮化硅烧结体、特别是同时具有高的导热性和优良的机械强度的氮化硅烧结体、以及作为其原料的氮化硅粉末及其制造方法。

解决课题的手段

本发明人等对能够得到致密且具有优良的机械强度的氮化硅烧结体、或同时具有高的导热性和优良的机械强度的氮化硅烧结体的易烧结性的氮化硅粉末进行了锐意研究，结果发现，一边通过利用连续烧结炉使特定的比表面积的非晶质Si-N(-H)系化合物流动，一边在含氮惰性气体气氛下或含氮还原性气体气氛下、在1400～1700℃的温度下烧结，由此能够得到内部氧量少且具有适于烧结的表面氧量的氮化硅粉末，并发现，使用该粉末时，可得到致密且具有优良的机械强度的氮化硅烧结体，特别是同时具有高的导热性和优良的机械强度的氮化硅烧结体，至此完成了本发明。