DE3627317A1

DE3627317A1 - Sinterbare aluminiumnitridzusammensetzung, sinterkoerper aus dieser zusammensetzung und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3627317A1
Application number: DE19863627317
Authority: DE
Inventors: Hitofumi Taniguchi; Nobuyuki Kuramoto
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1985-08-13
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1987-02-19
Also published as: DE3627317C2; US5063183A; CA1262149A; GB8619705D0; GB2179677B; GB2179677A

Description

Die Erfindung betrifft eine sinterbare Aluminiumnitridzusammensetzung, einen aus dieser Zusammensetzung hergestellten Sinterkörper und ein Verfahren zur Herstellung des Sinterkörpers. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Aluminiumnitridsinterkörper mit hoher Reinheit, hoher Dichte und hoher thermische Leitfähigkeit, einen Rohansatz dafür und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Aluminiumnitrid besitzt inhärent eine gute elektrische Isolierung, eine hohe thermische Leitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeexpansionskoeffizienten, und es wird durch ein Metallbad nicht benetzt. Man hat daher Versuche unternommen, es zu sintern und den Sinterkörper als elektrisches Isolationsmaterial, als elektronisches Material, insbesondere bei wärmeabstrahlenden Substraten, wie bei Grundplatten für Druckschaltungen oder Grundplatten für Halbleiter, und als Schmelztiegel zu verwenden.

Aluminiumnitrid ist jedoch schwierig zu sintern, da es, wenn es erhitzt wird, im allgemeinen keine flüssige Phase bildet und die Tendez aufweist, sich bei Temperaturen über 2200°C zu zersetzen. Es wird daher zwangsläufig unter Druck gesintert, so daß der entstehende Sinterkörper eine niedrige Dichte, eine niedrige thermische Leitfähigkeit, die wesentlich unter ihrem theoretischen Wert liegt, und eine niedrige Festigkeit aufweist. Man hat daher vorgeschlagen, einen Sinterkörper aus Aluminiumnitrid herzustellen, indem man eine Zusammensetzung aus Aluminiumnitrid und verschiedenen Sinterhilfsmitteln bildet, die Zusammensetzung verformt und das geformte Produkt unter atmosphärischem oder erhöhtem Druck calciniert.

Enthält Aluminiumnitrid Sauerstoffatome, kann es zu einem Sinterkörper mit relativ hoher Festigkeit mit Hilfe verschiedener Sinterhilfsmittel verarbeitet werden. Da aber Sauerstoff ebenfalls vorhanden ist, besitzt der Sinterkörper eine verminderte thermische Leitfähigkeit. Bei hohen Temperaturen besteht die Gefahr, daß Aluminiumnitrid Sauerstoff aufnimmt und eine Lösung mit dem Sauerstoff bildet. Damit ein Aluminiumnitridsinterkörper mit ausreichenden Eigenschaften erhalten wird, ist es erforderlich, die Menge an Sauerstoff (Oxide), die unvermeidbar während der Herstellung des Aluminiumnitrids als Rohmaterial mit aufgenommen wird, und die Menge an Sauerstoff, die danach durch Oxidation in dem Aluminiumnitrid gelöst wird, zu kontrollieren. Zu diesem Zweck hat man verschiedene Sinterhilfsmittel vorgeschlagen, welche die Wirkung besitzen, die Menge an Sauerstoff enthaltenden Verunreinigungen (Sauerstoff, Aluminiumoxid etc.) in dem als Ausgangsmaterial verwendeten Aluminiumnitridpulver zu verringern oder die Sauerstoff enthaltenden Verunreinigungen einzukapseln bzw. einzuschließen, so daß eine Dispersion des Sauerstoffs innerhalb und/oder auf der Oberfläche der Aluminiumnitridteilchen vermieden wird.

In der publizierten japanischen Patenanmeldung 18 655/1972 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsinterkörpers beschrieben, bei dem ein pulverförmiges Gemisch aus Aluminiumnitrid und Yttriumoxid unter Druck verformt und das verformte Gemisch bei 1500 bis 2200°C in Stickstoff oder einem anderen Inertgas gesintert wird. Weiterhin wird beschrieben, daß durch die Zugabe von Berylliumoxid ein Verbundsinterkörper mit ausgezeichneter thermischer Leitfähigkeit erhalten wird und daß die Zugabe von Siliciden, Carbiden, Boriden und Nitriden (außer Nitriden von B, Al und Be) verschiedener Metalle zu Verbundsinterkörpern mit ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit führt.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung 1 27 267/1985 wird ein Sinterkörper aus Aluminiumnitrid mit hoher thermischer Leitfähigkeit beschrieben, der einen Hauptanteil an Aluminiumnitrid, 0,01 bis 15 Gew.-% eines Elements der Seltenen Erden oder eines dieses enthaltenden Materials, berechnet als Element der Seltenen Erden, und 0,01 bis 20 Gew.-% Sauerstoff enthält. Es ist bemerkenswert, daß in dieser Patentschrift angegeben wird, daß der Einschluß von Sauerstoff erforderlich ist, damit die Sinterbarkeit des AlN-Materials erhöht wird, daß jedoch zuviel Sauerstoff eine nachteilige Wirkung auf die hohe thermische Leitfähigkeit besitzt und daß das Element der Seltenen Erden die erhöhte Sinterbarkeit von AlN begünstigt und Sauerstoff einschließt, da das Element der Seltenen Erden eine Granatstruktur bildet und im AlN-Korngrenzbereich vorhanden ist.

In der japanischen Patentpublikation 49 510/1983 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus Aluminiumnitrid beschrieben, gemäß dem 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Oxids von Calcium, Barium und Strontium zugegeben werden und das Gemisch bei 1600 bis 2000°C in nichtoxidierender Atmosphäre gesintert wird.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung 55 377/1983 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus Aluminiumnitrid beschrieben, gemäß dem ein pulverförmiges Gemisch, welches (a) Aluminiumnitridpulver, (b) ein Pulver mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus Calciumoxid, Galliumoxid, Strontiumoxid und Verbindungen, welche durch Calcinierung in solche Oxide überführt werden können, und (c) Kohlenstoffpulver oder Pulver einer Substanz, die durch Calcinierung in Kohlenstoff überführt werden kann, enthält, verformt wird und das verformte Gemisch gesintert wird. In dieser Patentpublikation wird angegeben, daß die Verbindung (c) die Bildung von Spinel inhibiert, welcher die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers verschlechtert.

Das "Summary of Speeches in the 23rd Meeting for Basic Discussion of Ceramics", Januar 1985, enthält auf Seite 20 einen Aufsatz mit dem Titel "Effects of Alkaline Earth Metal Fluorides on the Sintering and Thermal Conductivity of AlN". In dieser Arbeit wird beschrieben, daß, wenn 1 bis 15 Gew.-% CaF₂ zu einem pulverisierten Aluminiumnitridpulver, welches 2,9 Gew.-% Sauerstoff als Verunreinigung enthält, zugegeben werden und das Gemisch bei 1800°C in Stickstoffatmosphäre erhitzt wird, ein heißgepreßter Sinterkörper, welcher 10 Gew.-% CaF₂ enthält und eine maximale thermische Leitfähigkeit von 98 W/m·K besitzt, erhalten wird und daß die Menge an restlichen Ca und F in dem Sinterkörper unter 40% bzw. unter 20%, bezogen auf die zugegebene Menge, beträgt.

Auf Seite 19 dieses "Summary" ist eine Arbeit mit dem Titel "Effects of Various Additives on Sintering of AlN" enthalten. In dieser Arbeit wird ein druckverformtes Produkt aus pulverisiertem Aluminiumnitridpulver, welches 3,4 Gew.-% Sauerstoff als Verunreinigung enthält, 2 Stunden bei Atmosphärendruck bei 1800°C in einer Stickstoffatmosphäre gesintert, und die Beziehung zwischen der Dichte und der thermischen Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird bestimmt. Es wird beschrieben, daß, wenn die Dichte des Sinterkörpers bis zu 3,1 g/cm³ beträgt, seine thermische Leitfähigkeit mit zunehmender Dichte linear ansteigt und daß der Sinterkörper, der erhalten wird, eine maximale thermische Leitfähigkeit von etwa 80 W/m·K zeigt. Es wird weiterhin angegeben, daß CaF₂, CaCO₃ und Y₂O₃ Sinterkörper mit hoher thermischer Leitfähigkeit ergeben.

Eine Arbeit mit dem Titel "Effects of Rare Earth Fluorides on Sintering and Thermal Conductivity of AlN" auf Seite 21 des obigen "Summary" beschreibt, daß, wenn 0 bis 15 Gew.-% YF₃ zu dem pulverisierten AlN, welches 2,9 Gew.-% Sauerstoff enthält, zugegeben werden und das Gemisch bei 1800°C in Stickstoffgasatmosphäre erhitzt wird, ein heißgepreßter Sinterkörper, welcher 10 Gew.-% YF₃ enthält, eine maximale thermische Leitfähigkeit von etwa 80 W/m·K aufweist, erhalten wird.

Das "Summary of Speeches in the 1960 Annual Meeting of the Ceramic Industry Association" (1985), Seite 517 und 518 enthält einen Aufsatz mit dem Titel "AlN Ceramics with High Thermal Conductivity, 3. Effects of Additives on Thermal Conductivity". In dieser Arbeit wird beschrieben, daß, wenn 7 Gew.-% Y₂O₃ und 3 Gew.-% YF₃ zu AlN-Pulver (Sauerstoffgehalt: 0,97 Gew.-%), hergestellt aus gamma-Al₂O₃ durch ein Kohlenstoffreduktionsverfahren, zugegeben werden und das Gemisch unter Atmosphärendruck gesintert wird, Sinterkörper mit einer maximalen thermischen Leitfähigkeit von 170 W/m·K bzw. 180 W/m·K erhalten werden.

In der offengelegten japanischen Patentpublikation 96 578/ 1985 wird ein bei einer bestimmten Temperatur equilibriertes Material beschrieben, welches aus einem keramischen Material aus dichtgesintertem Aluminiumnitrid mit einer thermischen Leitfähigkeit von mindestens 100 W/m·K besteht. In dieser Patentschrift wird in dem Beispiel beschrieben, daß ein Keramikmaterial mit einer Biegefestigkeit von 320 N/mm², einer thermischen Leitfähigkeit von 200 W/m·K und einer Dichte von 3,27 g/cm³ erhalten wird, wenn man ein Gemisch aus 99 Gew.-% Aluminiumnitridpulver, welches 1 Gew.-% Aluminiummetallpulver mit einem Teilchendurchmesser unter 1 µm und 1 Gew.-% Yttriumoxidpulver enthält, 40 Stunden lang in einer Argonatmosphäre in einer Kugelmühle vermahlt, das entstehende Pulver durch ein Sieb mit 100 µm siebt, das Pulver unter Druck verformt und das verformte Produkt bei einer Temperatur bis zu 1850°C sintert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sinterkörper aus Aluminiumnitrid, der der Einfachheit halber im folgenden als "Aluminiumnitridsinterkörper" bezeichnet wird, mit einer Dichte, die so hoch ist wie mindestens 3,2 g/cm³, was sehr nahe am theoretischen Wert von 3,26 g/cm³ liegt, und einer hohen thermischen Leitfähigkeit von beispielsweise mindestens 200 W/m·K zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß soll ein Aluminiumnitridsinterkörper mit Lichtdurchlässigkeit, hoher elektrischer Isolation und einem niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten zur Verfügung gestellt werden.

Erfindungsgemäß soll ein Aluminiumnitridsinterkörper mit hoher Reinheit zur Verfügung gestellt werden.

Erfindungsgemäß soll eine Aluminiumnitridzusammensetzung zur Verfügung gestellt werden, welche selbst bei Temperaturen, die um 200°C unter den bisher angewendeten bekannten Temperaturen für Aluminiumnitrid liegen, gesintert werden kann.

Erfindungsgemäß soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumnitridsinterkörpers unter Verwendung der erfindungsgemäßen sinterbaren Aluminiumnitridzusammensetzung zur Verfügung gestellt werden.

Die Erfindung betrifft somit einen Sinterkörper aus Alumininiumnitrid, der eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine hohe Dichte von mindestens 3,2 g/cm³ aufweist und mindestens 94 Gew.-% Aluminiumnitrid, höchstens 0,5 Gew.-% gebundenen Sauerstoff, höchstens 1 Gew.-% als Metall eines Oxids von mindestens einem Metallelement aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, und höchstens 0,1 Gew.-% als Metall von Metallverbindungen als Verunreinigungen, wobei das Metall der Metallverbindungen Silicium, Eisen, Chrom, Nickel, Kobalt, Kupfer oder Titan ist, enthält.

Die Erfindung betrifft weiterhin als Rohansatz bzw. ein nach einer bestimmten Rezeptur zubereitetes Gemisch, welcher bzw. welches zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterkörpers geeignet ist, eine sinterbare Aluminiumnitridzusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein homogenes Gemisch aus
(A) einem feinen Aluminiumnitridpulver und
(B) einem Sinterhilfsmittel, welches im wesentlichen aus (a) mindestens einer Halogenverbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, und (b) mindestens einer halogenfreien Verbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, besteht.

Als Verfahren, das zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterkörpers unter Verwendung der obigen Zusammensetzung geeignet ist, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumnitridsinterkörpers, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
(1) einen rohen Formkörper bzw. geformten Gegenstand aus einem homogenen Gemisch aus
(A) einem feinen Aluminiumnitridpulver und
(B) einem Sinterhilfsmittel, welches im wesentlichen aus (a) mindestens einer Halogenverbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, und (b) mindestens einer halogenfreien Verbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, besteht,
formt; und
(2) den rohen Formkörper bei einer Temperatur von 1600 bis 2100°C in nichtoxidierender Atmosphäre sintert.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumnitridsinterkörpers, wie oben angegeben, und das wesentlichste Merkmal besteht darin, daß ein neues Sinterhilfsmittel verwendet wird. Durch die Verwendung dieses Sinterhilfsmittels kann man bei einer Temperatur sintern, die wesentlich niedriger ist als diejenige, bei der die bekannten Aluminiumnitridsinterhilfsmittel verwendet werden, beispielsweise um 200°C.

Niedrigere Sintertemperaturen besitzen den Vorteil, daß die Diffusion von Sauerstoff in die Aluminiumnitridteilchen verringert wird und folglich der Sauerstoffgehalt des entstehenden Sinterkörpers vermindert werden kann, da das Aluminiumoxid, welches als Verunreinigung in dem Aluminiumnitrid enthalten ist, bei niedrigen Temperaturen eingeschlossen werden kann. Da sich weiterhin ein Teil oder ein wesentlicher Teil des Sinterhilfsmittels während des Brennens aus dem Sinterkörper verflüchtigt, kann die Reinheit des Aluminiumnitrids in dem entstehenden Aluminiumnitridsinterkörper wesentlich erhöht werden.

Aus dem obigen Grund besitzt der erfindungsgemäß hergestellte Sinterkörper eine hohe Dichte von mindestens 3,2 g/cm³, eine hohe Festigkeit und eine hohe thermische Leitfähigkeit von mindestens 200 W/m·K und ist lichtdurchlässig, ohne daß die inhärenten Eigenschaften des Aluminiumnitrids verschlechtert werden.

Das Sinterhilfsmittel, das in der sinterbaren Aluminiumnitridzusammensetzung und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Sinterkörpers verwendet wird, ist neu, da es aus einer besonderen Halogenverbindung und einer besonderen halogenfreien Verbindung besteht. Die Halogenverbindung ist eine Halogenverbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium. Es kann mindestens eine solche Halogenverbindung verwendet werden.

Beispiele für bevorzugte Erdalkalimetalle sind Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba). Beispiele für bevorzugte Metalle der Lanthangruppe sind Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytteribium (Yb) und Lutetium (Lu).

Die obigen Halogenverbindungen sind Halogenverbindungen dieser Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium. Die Halogene, die diese Halogenverbindungen ergeben, sind beispielsweise Fluor, Chlor, Brom und Jod. Fluor und Brom sind bevorzugt, und Fluor ist besonders bevorzugt. Jede Halogenverbindung kann ein oder mehrere Halogenatome enthalten. Als Halogenverbindung sind Halogenide besonders geeignet.

Vom industriellen Standpunkt sind die Fluoride und Bromide von Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ca, Sr und Ba bevorzugte Halogenverbindungen.

Spezifische Beispiele für Halogenverbindungen sind Yttriumfluorid, Lanthanfluorid, Cerfluorid, Praseodymfluorid, Neodymfluorid, Samariumfluorid, Europiumfluorid, Gadloiniumfluorid, Dysprosiumfluorid, Yttriumbromid, Lanthanbromid, Cerbromid, Praseodymbromid, Neodymbromid, Samariumbromid, Europiumbromid, Gadoliniumbromid, Dysprosiumbromid, Yttriumjodid, Lanthanjodid, Cerjodid, Praseodymjodid, Calciumfluorid, Strontiumfluorid, Bariumfluorid, Calciumbromid, Strontiumbromid und Bariumbromid.

Die halogenfreie Verbindung ist eine halogenfreie Verbindung eines Metalls, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium. Mindestens eine solche halogenfreie Verbindung kann verwendet werden.

Beispiele für Erdalkalimetalle und Metalle der Lanthangruppe sind die gleichen, wie sie oben für die Halogenverbindung (a) angegeben wurden.

"Halogenfreien Verbindung" bedeutet eine Verbindung, die kein Halogenatom als Bestandteilselement enthält. Jedoch werden Verbindungen, die ein Halogenatom zusammen mit einem Sauerstoffatom enthalten, wie Salze der Salzsäure bzw. Bleichsäure, im Sinne der vorliegenden Erfindung als halogenfreie Verbindung aus dem Gesichtspunkt der Funktion des Sinterhilfsmittels klassifiziert.

Beispiele für bevorzugte halogenfreie Verbindungen sind Oxide, Nitrate, Nitrite, Carbonate, Bicarbonate, Sulfate, Sulfite, Chlorate, Oxalate, Acetate und Aluminate der oben erwähnten Metalle.

Diese halogenfreien Verbindungen können während der Calcinierung Oxide bilden.

Als halogenfreie Verbindung werden industriell die Oxide, Carbonate, Nitrate, Oxalate und Aluminate von Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ca, Sr und Ba bevorzugt.

Besonders bevorzugte Aluminate sind solche, die durch die folgende Formel

dargestellt werden, worin M ein Erdalkalimetall, m eine Zahl von mindestens 0,3 und n Null oder eine positive Zahl bedeuten.

Salze von Calcium, Strontium und Barium sind in der industriellen Praxis besonders bevorzugt, da sie die thermische Leitfähigkeit des entstehenden Aluminiumnitridsinterkörpers stark erhöhen. Größere m-Werte führen zu einer größeren Wirkung des Sinterhilfsmittels und zu einer erhöhten Reinheit der entstehenden Aluminiumnitridsinterkörper. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet m bevorzugt mindestens 1. Aluminate der obigen Formel, in der m mindestens 2 bedeutet, sind mehr bevorzugt. Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Aluminate können in Form der Anhydride vorliegen, oder sie können Kristallisationswasser enthalten.

Spezifische Beispiele für halogenfreie Verbindungen sind Oxide, wie Yttriumoxid, Lanthanoxid, Ceroxid, Praseodymoxid, Neodymoxid, Samariumoxid, Europiumoxid, Gadoliniumoxid, Dysprosiumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid und Bariumoxid; Salze anorganischer Säuren, wie Yttriumcarbonat, Lanthancarbonat, Cercarbonat, Praseodymcarbonat, Neodymcarbonat, Samariumcarbonat, Europiumcarbonat, Gadoliniumcarbonat, siumcarbonat, Calciumcarbonat, Strontiumcarbonat, Bariumcarbonat, Yttriumnitrat, Lanthannitrat und Calciumnitrat; Salze organischer Salze, wie Yttriumoxalat, Lanthanoxalat, Calciumoxalat, Yttriumacetat, Lanthanacetat und Calciumacetat; Calciumaluminat oder seine Hydrate, wie CaO·2Al₂O₃, CaO·Al₂O₃, 5CaO·3Al₂O₃, 12CaO·7Al₂O₃ und 3CaO·Al₂O₃; Bariumaluminat und sein Hydrat, wie 3BaO·Al₂O₃; und Strontiumaluminat und sein Hydrat, wie 3SrO·Al₂O₃ und 3SrO·Al₂O₃·6H₂O.

Die obigen Sinterhilfsmittel werden im allgemeinen als Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 10 µm, vorzugsweise nicht mehr als 5 µm, verwendet, da sie bei niedrigeren Temperaturen wirken, wenn ihre Teilchendurchmesser kleiner werden.

In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird die Halogenverbindung in einer Menge von 0,02 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, verwendet. Andererseits wird die halogenfreie Verbindung in einer Menge von vorzugsweise 0,02 bis 5 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, verwendet. Im allgemeinen ist es bevorzugt, das Sinterhilfsmittel in einer solchen Menge zu verwenden, daß die Menge an Halogenverbindung größer ist als diejenige der halogenfreien Verbindung.

Im allgemeinen werden, wenn die Menge an Sinterhilfsmittel größer wird, die Festigkeit und/oder die thermische Leitfähigkeit des entstehenden Sinterkörpers geringer. Insbesondere gilt, daß, wenn das Sinterhilfsmittel (als Gemisch aus den Komponenten (a) und (b) in einer Menge über 15 Gew.-% verwendet wird, die Menge an Sinterhilfsmittel, welche als Verunreinigung in dem entstehenden Aluminiumnitridsinterkörper zurückbleibt, eine bemerkenswerte Verschlechterung in der Transparenz ergibt. Wenn die Menge an Sinterhilfsmittel (als Gemisch aus den Komponenten (a) und (b)) unter 0,04 Gew.-% liegt, ist es schwierig, eine ausreichende Wirkung zu erhalten. Erhöht sich die Menge jeder der Komponenten des Sinterhilfsmittels von 0,02 Gew.-% an, wird die Festigkeit des entstehenden Sinterkörpers progressiv höher. Zur Herstellung eines Sinterkörpers mit hoher Festigkeit ist es bevorzugt, jede der Komponenten des Sinterhilfsmittels in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.-% zu verwenden.

Die Eigenschaften des fertigen Aluminiumnitridsinterkörpers können mehr oder weniger abhängig von der Kombination bzw. dem Gemsich aus Halogenverbindung und halogenfreier Verbindung variiert werden. Beispielsweise ist es industriell vorteilhaft, zur Herstellung eines Aluminiumnitridsinterkörpers mit hoher thermischer Leitfähigkeit ein Gemisch aus einer Halogenverbindung eines Erdalkalimetalls und einer halogenfreien Verbindung, insbesondere einem Oxid, von Yttrium oder einem Metall der Lanthangruppe oder ein Gemisch aus einer Halogenverbindung von Yttrium oder einem Metall der Lanthangruppe und einer halogenfreien Verbindung, insbesondere einem Oxid, eines Erdalkalimetalls als Sinterhilfsmittel zu verwenden. Für eine verbesserte Festigkeit oder zur leichteren Durchführung der Calcinierungsstufe kann ein Gemisch aus einer Halogenverbindung von Yttrium oder einem Metall der Lanthangruppe mit einem Erdalkalialuminat oder ein Gemsich aus einer Halogenverbindung von Yttrium oder einem Metall der Lanthangruppe mit einer halogenfreien Verbindung des gleichen Metalls ein ausgezeichnetes Ergebnis als Sinterhilfsmittel ergeben. Im Hinblick auf die Calcinierungstemperatur und die Stabilität des Sinterns ist ein Gemisch aus einer Halogenverbindung eines Erdalkalimetalls mit einer halogenfreien Verbindung des gleichen Metalls oder einem Aluminat des gleichen Metalls manchmal bevorzugt. Vom industriellen Standpunkt aus und unter Beachtung dieser verschiedenen Faktoren wird eine grobe Zusammenstellung bevorzugter Gemische der Sinterhilfsmittel in der folgenden Tabelle A angegeben:

Tabelle A

Das Aluminiumnitridpulver, das in dem als Ausgangsmaterial verwendeten Grundansatz gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt. Es besitzt eine Reinheit von im allgemeinen mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 85 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-%. Ein solches Aluminiumnitridpulver wird beispielsweise durch direkte Nitridierung von Aluminiummetall unter Erhitzen und Druck in einer Stickstoffatmosphäre oder durch Mischen von Aluminiumoxid mit einem Reduktionsmittel, wie Kohlenstoff, und Erhitzen des Gemische in einer Stickstoffatmosphäre erhalten. Im allgemeinen werden besonders günstige Ergebnisse erhalten, wenn man ein Aluminiumnitridpulver verwendet, das durch Reduktion von Aluminiumoxid mit Kohlenstoff hergestellt worden ist. Die Teilchen des Aluminiumnitridpulvers sind vorzugsweise klein und besitzen eine einheitliche Größe. Gewöhnlich besitzen agglomerierte Teilchen aus Aluminiumnitridpulver einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser nicht über 3 µm, vorzugsweise von 0,3 bis 2 µm.

Die erfindungsgemäße sinterbare Aluminiumnitridzusammensetzung kann durch Trockenvermischen oder Naßvermischen des Aluminiumnitridpulvers und der Halogenverbindung und der halogenfreien Verbindung als Sinterhilfsmittel hergestellt werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden diese Materialien in nassem Zustand unter Verwendung eines flüssigen Dispersionsmediums vermischt. Das flüssige Dispersionsmedium ist nicht besonders beschränkt, und im allgemeinen können Wasser, Alkohole, Kohlenwasserstoffe oder Gemische aus diesen Verbindungen zweckdienlich verwendet werden. In der industriellen Praxis werden geeigneterweise niedrige Alkohole nicht mehr als 4 Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Ethanol und Butanol, verwendet.

Zur Durchführung des Mischens können die bekannten Naßmischvorrichtungen verwendet werden. Bevorzugt enthalten diese Vorrichtungen kein Material, welches den Einschluß von Verunreinigungskomponenten in der Zusammensetzung bewirkt. Beispielsweise sollte zumindest die Innenwand der Vorrichtungen aus Aluminiumnitrid selbst oder einem Kunststoffmaterial, wie Polyethylen, Polyurethan oder Nylon, hergestellt oder damit beschichtet sein.

Die Reihenfolge des Vermischens von Aluminiumnitridpulver, Halogenverbindung und halogenfreier Verbindung ist nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können die drei Komponenten in einem Vorgang vermischt werden, oder es können zwei der Verbindungen zuerst miteinander vermischt und das entstehende Gemisch mit der verbleibenden Komponente vermischt werden. Beispielsweise ist es wünschenswert, ein Vorgemisch aus Halogenverbindung und halogenfreier Verbindung mit Aluminiumnitridpulver als Hauptkomponente herzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Aluminiumnitridsinterkörpers umfaßt grundsätzlich das Verformen eines homogenen Gemisches aus Aluminiumnitridpulver und Sinterhilfsmittel und das Calcinieren des geformten Rohkörpers in einer nichtoxidierenden Atmosphäre.

Der geformte Rohkörper kann hergestellt werden, indem man ein homogenes Gemisch, welches Aluminiumnitridpulver, das Sinterhilfsmittel und gegebenenfalls ein Bindemittel umfaßt, nach einem Trockenpreßverfahren, einem Kautschukpreßverfahren, einem Extrudierverfahren, einem Spritzgußverfahren, einem Rakelmesserverformungsverfahren zur Herstellung von Folien oder Platten etc. unterwirft. Beispiele für Bindemittel sind Wasser, Alkhole, Glykole, Polyalkylenglykole, Paraffine, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, ein teilweise verseiftes Produkt aus Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Polymethyl(meth)acrylat, Agar, Lacke und Leim. Erforderlichenfalls wird der geformte Rohkörper an der Luft oder in einer inerten Atmosphäre zum Trocknen und Entwachsen (Zersetzung und Entfernung des Bindemittels) erhitzt. Trocknen und Entwachsen werden im allgemeinen durch Erhitzen des geformten Gegenstands bei einer Temperatur von 500 bis 600°C oder darunter während mehreren Zehntelminuten bis mehreren Stunden erreicht.

Die Calcinierung des geformten Rohkörpers erfolgt in einer nichtoxidierenden Atmosphäre, wie Stickstoffgas, Heliumgas oder Argongas. Die Atmosphäre kann Vakuum, Luft oder eine unter Druck stehende Atmosphäre sein, beispielsweise eine Stickstoffatmosphäre bei etwa 2 bis 100 Atmosphären. Die Calcinierungstemperatur liegt im Bereich von 1600 bis 2100°C, bevorzugt 1650 bis 1900°C, besonders bevorzugt 1700 bis 1800°C. Durch die Durchführung der Calcinierung bei der oben erwähnten Calcinierungstemperatur kann der Sauerstoffgehalt des entstehenden Sinterkörpers verringert werden.

Die Calcinierungstemperatur wird bestimmt, indem man die Temperatur der Oberfläche eines Graphitschmelztiegels, welcher den rohen Formkörper enthält, mittels eines Strahlungsthermometers mißt und sie so ausgleicht, daß sie die Temperatur des Gases innerhalb des Graphitschmelztiegels zeigt.

Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, daß innerhalb des Bereichs von mindestens 1300 bis 1600°C, bevor die Calcinierungstemperatur 1600°C erreicht, die durchschnittliche Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit bevorzugt auf 1°C/min bis 40°C/min, mehr bevorzugt auf 5 bis 30°C, eingestellt wird.

Die Calcinierungsbedingungen werden vorzugsweise so eingestellt, daß eine übermäßige Verdampfung des Sinterhilfsmittels während der Temperaturerhöhungsstufe verhindert wird und daß nach dem Sintern die verbleibenden Komponenten des Sinterhilfsmittels in dem Sinterkörper minimal sind. Bevorzugt werden die zuvor erwähnten Temperaturerhöhungsbedingungen und Calcinierungstemperatur angewendet. Es ist besonders bevorzugt, die gleiche Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit wie oben ebenfalls im Bereich von mindestens 1200 bis 1300°C, bevor die Calcinierungstemperatur 1300°C erreicht, angewendet wird.

Die Temperaturerhöhung kann mit konstanter Geschwindigkeit erfolgen, bis die Temperatur die gewünschte Calcinierungstemperatur erreicht. Alternativ kann dies entsprechend einem Temperaturerhöhungsprogramm mit zwei oder drei Geschwindigkeitsgradienten erreicht werden. Industriell wird eine einzige durchschnittliche Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung über den ganzen Temperaturbereich bis zur Calcinierungstemperatur angewendet.

Die Calcinierungszeit variiert bei der gewünschten Calcinierungstemperatur in Abhängigkeit von der Calcinierungstemperatur, der Art und Menge des Sinterhilfsmittels und der durchschnittliches Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung. Gewöhnlich liegt sie innerhalb des Bereichs zwischen 10 Minuten und 30 Stunden.

Unter Anwendung der zuvor erwähnten Calcinierungsbedingungen kann die Menge an Sinterhilfsmittel, die in dem fertigen Aluminiumnitridsinterkörper verbleibt, bezogen auf die ursprüngliche Menge vor der Calcinierung, verringert werden. Die Menge sowohl an Halogenverbindung als auch an halogenfreier Verbindung als Sinterhilfsmittel kann normalerweise auf nicht mehr als die Hälfte, vorzugsweise nicht mehr als ein Fünftel, vor allem nicht mehr als ein Zehntel, als Metall verringert werden.

Dementsprechend enthält der erfindungsgemäße Sinterkörper mindestens 94%, bevorzugt 97 bis 99%, besonders bevorzugt mehr als 99%, Aluminiumnitrid und nur höchstens 1%, als Metall, Metalloxide, die sich von dem Sinterhilfsmittel ableiten, höchstens 0,5% Sauerstoff und höchstens 0,1%, als Metall, Metallverbindungen als Verunreinigungen.

Es ist auch möglich, den Anteil an Metalloxiden, die sich von dem Sinterhilfsmittel ableiten, auf normalerweise nicht mehr als 0,5 Gew.-% und manchmal nicht mehr als 0,3 Gew.-% und sogar manchmal nicht mehr als 0,1 Gew.-% zu verringern. Der Sauerstoffgehalt kann ebenfalls auf nicht mehr als 0,2 Gew.-% oder sogar nicht mehr als 0,1 Gew.-% vermindert werden.

Da der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Aluminiumnitridsinterkörper niedrige Gehalte an Sinterhilfsmittel und Sauerstoff aufweist, besitzt er eine sehr gute thermische Leitfähigkeit. Seine thermische Leitfähigkeit beträgt üblicherweise mindestens 150 W/m·K, vorzugsweise mindestens 200 K/m·K. In Abhängigkeit von den Calcinierungsbedingungen kann ein Sinterkörper mit einer thermischen Leitfähigkeit von mindestens 220 W/m·K, vor allem höher als 260 W/m·K, hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Sinterkörper aus Aluminiumnitrid besitzt eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit. Die Lichtdurchlässigkeit des erfindungsgemäßen Sinterkörpers entspricht einem Lichtabsorptionskoeffizienten bei einer Wellenlänge von 6 µm in der Lambert- Beer-Gleichung von nicht mehr als 60 cm^-1, insbesondere nicht mehr als 45 cm^-1.

Der erfindungsgemäße Aluminiumnitridsinterkörper ist daher industriell sehr nützlich als Grundplatte für die Wärmebestrahlung bzw. -abstrahlung, als Grundplatte für elektronische Schaltungen, als Wärmestrahlungsmaterial und als Isoliermaterial für elektronische Vorrichtungen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Die thermische Leitfähigkeit wird mittels Laserblitzverfahrens gemessen. Ein kreisförmiger plattenartiger Sinterkörper mit einer Dicke von 3 mm und einem Durchmesser von 10 mm und ein zirkulierender plattenartiger Sinterkörper mit einer Dicke von 6 mm und einem Durchmesser von 10 mm werden bei diesem Test als Proben verwendet. Im Falle der 3 mm dicken Probe wird auf beide Oberflächen der Probe Gold im Vakuum abgeschieden, und beide Oberflächen werden weiterhin einer Schwärzungsbehandlung unter Verwendung von Kohlenstoff- Spray unterworfen. Durch Messung der Wärmediffusionsgeschwindigkeit der Probe wird ihre thermische Leitfähigkeit bestimmt. Im Falle der 6 mm dicken Probe wird nur die Seite, welche Laserlicht empfängt, mit Kohlenstoff-Spray geschwärzt, und ihre thermische Leitfähigkeit wird aus ihrer Wärmediffusivität, die auf gleiche Weise gemessen wird, bestimmt.

Da die 3 mm dicke Probe leichter herzustellen ist, werden in den folgenden Beispielen hauptsächlich Proben dieser Dicke verwendet. In diesem Fall wird die Wärmediffusionsgeschwindigkeit wegen der Goldabscheidungsbehandlung niedriger als ihr wahrer Wert. Dies ergibt jedoch keine Schwierigkeiten, da die Wärmediffusionsgeschwindigkeiten genau verglichen werden können.

Die Lichtdurchlässigkeit wird unter Verwendung einer Probe gemessen, welche maschinell so hergestellt wird, daß sie eine Dicke von 0,5 mm besitzt, und deren beide Oberflächen spiegelartig poliert wurden. Die Lichtdurchlässigkeit für Licht mit einer Wellenlänge von 6,0 µm wird gemessen, und der Absorptionskoeffizient wird entsprechend der Lambert- Beer'schen Gleichung unter Verwendung der gemessenen Durchlässigkeit bestimmt.

Beispiel 1

0,7 Gew.-% Y₂O₃-Pulver und 1,3 Gew.-% CaF₂-Pulver werden zu Aluminiumnitridpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,42 µm, welches 97 Gew.-% Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 3 µm enthält und die in Tabelle I angegebene Zusammensetzung aufweist, gegeben. Die Bestandteile werden einheitlich in Ethanol vermischt. Das Gemisch wird getrocknet und etwa 1,0 g des Gemisches wird unter einem Druck von 200 kg/ cm² in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm monoaxial und dann mit Kautschuk unter einem Druck von 1500 kg/cm² zur Bildung eines rohen Formkörpers mit einer Dichte von 1,60 g/cm³ gepreßt. Der geformte Rohkörper wird in einen mit Bornitridpulver beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Die Temperatur wird im Verlauf von 40 Minuten in Stickstoff unter 1 Atmosphäre auf 1100°C erhöht, und dann wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 15°C/min von 1100 auf 1800°C erhöht. Der Formkörper wird 10 Stunden bei 1800°C gehalten. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,25 g/cm³. Der Sinterkörper wird maschinell zu einer Dicke von 3 mm verarbeitet, und seine thermische Leitfähigkeit wird mittels eines In-Sb-Infrarotstrahlsensor ohne Kontakt entsprechend am Laserblitzverfahren bestimmt. Er besitzt eine thermische Leitfähigkeit von 195 W/m·K. Wird eine 6 mm dicke Probe verwendet, so besitzt diese eine thermische Leitfähigkeit von 251 W/m·K.

Der Sauerstoffgehalt dieses Sinterkörpers wird mittels eines Radioaktivierungsanalyseverfahren bestimmt und beträgt 0,09%.

Der Sinterkörper wird mittels eines Alkalischmelzverfahrens behandelt, und die Gehalte an Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti und Co werden durch induktiv gekuppelte Plasmaemissionsspektralanalyse gemessen. Sie betragen Ca = 880 ppm, Y = 300 ppm, Mg ≦ωτ 5 ppm, Cr ≦ωτ 10 ppm, Si = 131 ppm, Zn ≦ωτ 10 ppm, Fe ≦ωτ 10 ppm, Cu ≦ωτ 10 ppm, Mn ≦ωτ 5 ppm, Ni = 21 ppm, Ti = 23 ppm und Co ≦ωτ 10 ppm als Konzentrationen, bezogen auf den Sinterkörper. Der Gesamtgehalt der zehn Elemente außer Ca und Y, die als Sinterhilfsmittel zugegeben wurden, liegt unter 233 ppm.

Ein weiterer Sinterkörper wird hergestellt, indem man auf gleiche Weise wie oben sintert und den Körper maschinell auf eine Dicke von 0,5 mm bringt, dessen beide Oberflächen spiegelpoliert sind. Bei der Messung seiner Lichdurchlässigkeit ergibt sich eine lineare Durchlässigkeit von 38% bezüglich einer Wellenlänge von 6,0 µm.

Tabelle I: Analyse des Aluminiumnitridpulvers

Beispiel 2

Y₂O₃ und CaF₂ werden in unterschiedlichen Anteilen mit dem gleichen Aluminiumnitrid, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, vermischt, und das Gemisch wird unter Atmosphärendruck wie in Beispiel gesintert. Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben. Bei der Messung der thermischen Leitfähigkeit wird eine 3 mm dicke Probe verwendet. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird wie oben beschrieben gemessen.

Der Versuch 4 ist ein Vergleichsversuch, bei dem CaF₂ nicht verwendet wird.

Tabelle II

Beispiel 3

Mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, werden verschiedene Sinterhilfsmittel vermischt. Die Gemsiche werden unter Atmosphärendruck wie in Beispiel 1 gesintert. Zur Messung der thermischen Leitfähigkeit der Sinterkörper wird eine 3 mm dicke Probe verwendet. Die Lichtdurchlässigkeit der Sinterkörper wird ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Tabelle III (Fortsetzung) Beispiel 4

0,7 Gew.-% Y₂O₃-Pulver und 1,3 Gew.-% CaF₂-Pulver werden zu dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, zugegeben, und die Bestandteile werden in Ethanol einheitlich vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und etwa 1,0 g des getrockneten Gemisches wird in eine Graphitform mit einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Beschichtung mit Bornitridpulver gegeben und 1 Stunde bei 1800°C unter einem Druck von 100 kg/cm² in Stickstoffgas mit 1 Atmosphäre unter Verwendung eines Hochfrequenzinduktionsheizofens in einer Heizpresse gesintert. Während des Sinterns fängt das Pulvergemisch bei 1400°C plötzlich an zu schrumpfen und hört bei 1800°C fast auf zu schrumpfen. Dies zeigt an, daß das Sintern bei 1400°C begonnen hat. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,26 g/cm³. Der Sinterkörper hat eine thermische Leitfähigkeit von 167 W/m·K, wenn diese unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe bestimmt wird. Der Sinterkörper besitzt einen Sauerstoffgehalt von 0,27 Gew.-%.

Der Sinterkörper wird dann in Alkali geschmolzen, und die Gehalte an Cy, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti und Co werden durch induktiv gekuppelte Plasmaemissionsspektralanalyse gemessen und sind wie folgt: Ca = 920 ppm, Y = 430 ppm, Mg ≦ωτ 5 ppm, Cr ≦ωτ 10 ppm, Si = 126 ppm, Zn ≦ωτ 10 ppm, Fe = 14 ppm, Cu ≦ωτ 10 ppm, Mn ≦ωτ 5 ppm, Ni ≦ωτ 20 ppm, Ti = 27 ppm und Co ≦ωτ 10 ppm als Konzentrationen, bezogen auf den Sinterkörper. Der Gesamtgehalt an den zehn Elementen außer Ca und Y, die als Sinterhilfsmittel zugegeben wurden, liegt unter 237 ppm.

Zum Vergleich wird ein Sinterkörper nach dem gleichen Verfahren wie oben hergestellt, außer daß 1 Gew.-% Y₂O₃ als Sinterhilfsmittel zugegeben wird und CaF₂ nicht zugegeben wird. Während des Sinterns beginnt das Pulvergemisch bei 1600°C zu schrumpfen und schrumpft weiter bis 1800°C. Dies zeigt, daß das Sintern bei 1600°C begonnen hat. Nachdem es 2 Stunden bei 1800°C gehalten worden war, ist das Schrumpfen fast beendet.

Ein Vergleich der obigen beiden Versuche zeigt, daß die erfindungsgemäße sinterbare Aluminiumnitridzusammensetzung bei einer Temperatur, die um etwa 200°C niedriger als die der bekannten sinterbaren Aluminiumnitridzusammensetzung ist, gesintert werden kann.

Beispiel 5

Jedes der in Tabelle IV angegebenen Sinterhilfsmittel wird zu dem gleichen Aluminiumnitrid, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, zugegeben, und sie werden einheitlich in Ethanol vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und dann wird etwa 1,0 g des Gemisches unter einem Druck von 200 kg/cm² in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm monoaxial gepreßt. Danach wird in einer Kautschukpresse unter einem Druck von 1500 kg/cm² verpreßt, wodurch man einen rohen Formkörper mit einer Dichte von 1,60 g/cm³ erhält. Der rohe Formkörper wird einen mit Bornitridpulver beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Die Temperatur wird während 40 Minuten in Stockstoff unter 1 Atmosphäre auf 1100°C erhöht, und dann wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 15°C/min von 1100 auf 1800°C erhöht. Der geformte Gegenstand wird während 6 Stunden bei 1800°C gehalten, und man erhält einen Sinterkörper. Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird nach dem Laserblitzverfahren unter Verwendung eines In-Sb-Infrarotstrahlsensors an einer 3 mm dicken Probe gemessen, Der Sauerstoffgehalt des Sinterkörpers wird durch Radioaktivierungsanalyse gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben. Versuch 5 ist ein Vergleichsbeispiel, bei dem CaF₂ nicht verwendet wird.

Tabelle IV

Beispiel 6

CaO und CaF₂ werden in den in Tabelle V angegebenen Mengen mit dem gleichen Aluminiumnitrid, wie es in Beispiel 5 verwendet wurde, vermischt, und das Gemisch wird unter Atmosphärendruck bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Temperaturerhöhung gemäß der gleichen Verfahrensweise wie in Beispiel 5 gesintert. Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen, und die Lichtdurchlässigkeit wird ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle V angegeben.

Tabelle V

Beispiel 7

Jedes der in Tabelle VI angegebenen Sinterhilfsmittel wird mit dem gleichen Aluminiumnitrid, wie es in Beispiel 5 verwendet wurde, vermischt. Das Gemisch wird unter Atmosphärendruck mit unterschiedlichen Temperaturerhöhungsgeschwindigkeiten nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 5 gesintert. Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen, und seine Lichtdurchlässigkeit wird ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI angegeben.

Tabelle VI

Tabelle VI (Fortsetzung)

Beispiel 8

1,0 Gew.-% CaO-Pulver und 2,0 Gew.-% YF₃-Pulver werden zu Aluminiumnitridpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,42 µm, welches 97 Gew.-% Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser nicht über 3 µm enthält und die in Tabelle VII angegebene Zusammensetzung aufweist, zugegeben. Die Bestandteile werden in Ethanol einheitlich vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und etwa 1,0 g des Gemisches wird in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm unter einem Druck von 200 kg/cm² monoaxial gepreßt. Dann wird in einer Kautschukpresse bei einem Druck von 1500 kg/cm² unter Bildung eines rohen Formkörpers mit einer Dichte von 1,62 g/cm³ verpreßt. Der rohe Formkörper wird in einen mit Bornitridpulver beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Die Temperatur wird während 40 Minuten in Stickstoff unter 1 Atmosphäre auf 1100°C erhöht, und dann wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min von 1100 auf 1800°C erhöht. Der Formkörper wird 10 Stunden lang bei 1800°C gehalten. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,25 g/cm³. Der Sinterkörper wird maschinell zu Proben mit einer Dicke von 3 mm verarbeitet, und seine thermische Leitfähigkeit wird mittels eines In-Sb-Infrarotstrahlsensors ohne Kontakt nach dem Laserblitzverfahren bestimmt. Er besitzt eine thermische Leitfähigkeit von 230 W/m·K bei Raumtemperatur, 205 W/m·K bei 100°C und 180 W/m·K bei 200°C. Wird eine 6 mm dicke Probe verwendet, so besitzt diese eine thermische Leitfähigkeit von 267 W/m·K.

Der Sauerstoffgehalt dieses Sinterkörpers wird mittels eines Radioaktivierungsanalyseverfahrens gemessen und beträgt 0,08 Gew.-%.

Der Sinterkörper wird in Alkali geschmolzen, und die Gehalte an Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti und Co werden durch induktiv gekuppelte Plasmaemissionsspektralanalyse gemessen. Sie betragen: Ca = 510 ppm, Y = 590 ppm, Mg ≦ωτ 5 ppm, Cr ≦ωτ 10 ppm, Si = 97 ppm, Zn ≦ωτ 10 ppm, Fe ≦ωτ10 ppm, Cu ≦ωτ 10 ppm, Mn ≦ωτ 5 ppm, Ni = 19 ppm, Ti ≦ωτ 10 ppm und Co ≦ωτ 10 ppm als Konzentrationen, bezogen auf den Sinterkörper. Der Gesamtgehalt der Elemente außer Ca und Y, die als Sinterhilfsmittel zugegeben wurden, beträgt weniger als 186 ppm.

Ein weiterer Sinterkörper wird hergestellt, den man erhält, indem man auf gleiche Weise wie oben sintert und maschinell Proben mit einer Dicke von 0,5 mm, deren beide Oberflächen spiegelartig poliert sind, herstellt. Bei der Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit ergibt sich eine lineare Durchlässigkeit von 34% bezüglich einer Wellenlänge von 6,0 µm.

Tabelle VII: Analyse des Aluminiumnitridpulvers, AlN-Gehalt: 98,0%

Beispiel 9

YF₃ und jede der in Tabelle VIII erwähnten halogenfreien Verbindungen werden mit dem in Beispiel 8 verwendeten Aluminiumnitridpulver vermischt. Das Gemisch wird unter Atmosphärendruck auf gleiche Weise wie in Beispiel 8 gesintert. Die Ergebnisse sind in Tabelle VIII angegeben.

Die thermische Leitfähigkeit wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird ebenfalls gemessen.

Versuche 9 und 10 sind Vergleichsbeispiele, in denen jeweils eine Sinterhilfsmittelkomponenten nicht verwendet wird.

Tabelle VIII

Beispiel 10

CaO und YF₃ werden mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 8 verwendet wurde, vermischt, und das Gemisch wird unter Atmosphärendruck nach der gleichen Verfahrensweise wie in Beispiel 8 bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Temperaturerhöhung gesintert. Die thermische Leitfähigkeit wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IX angegeben.

Tabelle IX

Beispiel 11

Jedes der in Tabelle X angegebenen Sinterhilfsmittel wird mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 8 verwendet wurde, vermischt. Das Gemisch wird bei Atmosphärendruck mittels des Verfahrens nach Beispiel 8 vermischt. Die thermische Leitfähigkeit wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterprodukts wird ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle X angegeben.

Tabelle X

Tabelle X (Fortsetzung)

Bezugsbeispiel 1

600 g Calciumcarbonat mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2,1 µm und 200 g Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 µm werden 18 Stunden lang unter Verwendung eines Aluminiumoxidbehälters und Aluminiumoxidkugeln trockenvermischt. Das Gemisch 4 Stunden bei 1350°C calciniert. Das Reaktionsprodukt wird in einem Aluminiumoxidbehälter mit Aluminiumoxidkugeln pulverisiert. Calcinierung und Pulverisierung werden dreimal wiederholt, bis die Reaktion beendet ist. Das Endreaktionsprodukt wird in einer mit Aluminiumoxid ausgekleideten Jet- Mühle pulverisiert, wobei man ein Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,4 µm erhält. Dieses Pulver ist 3CaO·Al₂O₃ und zeigt bei der Röntgenanalyse eine einzige Phase.

Beispiel 12

1 Gew.-% gemäß Bezugsbeispiel 1 hergestelltes 3CaO·Al₂O₃ und 2 Gew.-% YF₃ werden zu dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, zugegeben, und die Bestandteile werden in Ethanol einheitlich vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und etwa 1,0 g des trockenen Gemisches wird unter einem Druck von 200 kg/cm² in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm monoaxial verpreßt. Dann wird in einer Kautschukpresse bei einem Druck von 1500 kg/cm² gepreßt, wobei man einen rohen Formkörper mit einer Dichte von 1,60 g/cm³ erhält. Der geformte Gegenstand wird in einen mit Bornitrid beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Im Verlauf von 40 Minuten wird die Temperatur in Stickstoff von 1 Atmosphäre auf 1100°C erhöht, und dann wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 15°C/min von 1100°C auf 1800°C erhöht. Der Formkörper wird dann 10 Stunden lang bei 1800°C gehalten. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,26 g/cm³.

Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen und beträgt 215 W/m·K. Wird eine 6 mm dicke Probe verwendet, so besitzt diese eine thermische Leitfähigkeit von 261 W/m·K.

Der Sauerstoffgehalt dieses Sinterkörpers, bestimmt nach der Radioaktivierungsanalyse, beträgt 0,08 Gew.-%.

Der Sinterkörper wird nach einem Alkalischmelzverfahren behandelt, und die Gehalte an Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti und Co werden mittels der induktiv gekuppelten Plasmaemissionsspektralanalyse bestimmt. Sie betragen: Ca = 210 ppm, Y = 300 ppm, Mg ≦ωτ 5 ppm, Cr ≦ωτ 10 ppm, Si = 93 ppm, Zn ≦ωτ 10 ppm, Fe ≦ωτ 10 ppm, Cu ≦ωτ 10 ppm, Mn ≦ωτ 5 ppm, Ni = 17 ppm, Ti = 15 ppm und Co ≦ωτ 10 ppm als Konzentrationen, bezogen auf den Sinterkörper. Der Gesamtgehalt der zehn Elemente außer Ca und Y, die als Sinterhilfsmittel zugegebene wurden, liegt unter 185 ppm.

Ein weiterer Sinterkörper wird erhalten, indem man auf gleiche Weise wie oben sintert, jedoch maschinell Proben, die 0,5 mm dick sind, herstellt. Beide Oberflächen der Proben werden spiegelartig poliert. Seine Lichtdurchlässigkeit wird bestimmt, und eine lineare Lichtdurchlässigkeit von 35% bezüglich einer Wellenlänge von 6,0 µm wird erhalten.

Zum Vergleich wird ein Sinterkörper nach dem obigen Verfahren hergestellt, außer daß nur 1 Gew.-% 3CaO·Al₂O₃ zu dem gleichen Aluminiumnitridpulver wie oben zugegeben werden. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,25 g/cm³ und eine thermische Leitfähigkeit von 105 W/m·K, bestimmt an einer 3 mm dicken Probe.

Bezugsbeispiel 2

600 g Bariumcarbonat mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,8 µm und 100 g Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 µm werden unter Verwendung eines Aluminiumoxidbehälters und Aluminiumkugeln 18 Stunden lang trockenvermischt. Das Gemisch wird 5 Stunden bei 1550°C calciniert. Das Reaktionsprodukt wird in einem Aluminiumoxidbehälter unter Verwendung von Aluminiumoxidkugeln pulverisiert. Calcinierung und Pulverisierung werden dreimal wiederholt, bis die Reaktion beendet ist. Das fertige Reaktionsprodukt wird in einer Jet-Mühle, die mit Aluminiumoxid ausgekleidet ist, pulverisiert, und man erhält ein Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,6 µm. Dieses Pulver ist 3BaO·Al₂O₃ und zeigt bei der Röntgenanalyse eine einzige Phase.

Bezugsbeispiel 3

550 g Strontiumcarbonat mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3,2 µm und 100 g Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 µm werden in einem Aluminiumoxidbehälter mit Aluminiumoxidkugeln 18 Stunden lang trockenvermischt. Das Gemisch wird während 4 Stunden bei 1600°C calciniert. Das Reaktionsprodukt wird in einem Aluminiumoxidbehälter unter Verwendung von Aluminiumoxidkugeln pulverisiert. Calcinierung und Pulverisierung werden dreimal wiederholt, bis die Reaktion beendet ist. Das fertige Reaktionsprodukt wird in einer mit Aluminiumoxid ausgekleideten Jet-Mühle pulverisiert, und man erhält ein Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,4 µm. Dieses Pulver ist 3SrO·Al₂O₃ und zeigt bei der Röntgenanalyse eine einzige Phase.

Beispiel 13

2 Gew.-% YF₃ und 1 Gew.-% jedes der nach dem Bezugsbeispiel 1 hergestellten Calciumaluminate, von in Bezugsbeispiel 2 hergestelltem Bariumaluminat bzw. in Bezugsbeispiel 3 hergestelltem Strontiumaluminat werden mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 12 verwendet wurde, vermischt, und das Gemisch wird wie in Beispiel 12 calciniert, wobei man einen drucklosen Sinterkörper erhält.

Die Ergebnisse sind in Tabelle XI angegeben. Die thermische Leitfähigkeit wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird ebenfalls gemessen.

Tabelle XI

Tabelle XI (Fortsetzung)

Beispiel 14

Jedes der in Tabelle XII angegebenen Erdalkalimetallaluminate und jede der Halogenverbindungen werden als Sinterhilfsmittel mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 12 verwendet wurde, vermischt. Das Gemisch wird auf gleiche Weise wie in Beispiel 12 calciniert, wobei man einen drucklosen Sinterkörper erhält. Die thermische Leitfähigkeit wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen, und die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle XII angegeben.

Tabelle XII

Tabelle XII (Fortsetzung)

Beispiel 15

YF₃ und 3CaO·Al₂O₃ werden mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 12 verwendet wurde, vermischt. Das Gemisch wird nach dem gleichen Verfahren wird in Beispiel 12 bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Temperaturerhöhung erhitzt, wobei man einen drucklosen Sinterkörper erhält. Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen, und seine Lichtdurchlässigkeit wird ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle XIII angegeben.

Tabelle XIII

Beispiel 16

1,0 Gew.-% Y₂O₃-Pulver und 1,0 Gew.-% CaF₂-Pulver werden als Sinterhilfsmittel zu dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, zugegeben. Die Bestandteile werden in Ethanol einheitlich vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und etwa 2,0 g des Gemisches werden unter einem Druck von 200 kg/cm² in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm monoaxial verpreßt. Anschließend wird in einer Kautschukpresse unter einem Druck von 1500 kg/cm² verpreßt, wobei man einen geformten Rohkörper mit einer Dichte von 1,60 g/cm³ erhält. Der rohe Formkörper wird in einen mit Bornitridpulver beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Die Temperatur wird im Verlauf von 40 Minuten in Stickstoff von 1 Atmosphäre auf 1100°C erhöht, und danach wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min von 1100 auf 1800°C erhöht. Der Formkörper wird 15 Stunden bei 1800°C gehalten. Der entstehende Sinterkörper bestitzt eine Dichte von 3,26 g/cm³ und einen Sauerstoffgehalt von 0,06 Gew.-%, bestimmt durch Radioaktivierungsanalyse. Der Sinterkörper besitzt eine thermische Leitfähigkeit von 261 W/m·K bei Raumtemperatur, 220 W/m·K bei 100°C und 180 W/m·K bei 200°C, bestimmt unter Verwendung einer 6 mm dicken Probe. Wird eine Probe mit einer Dicke von 3 mm verwendet, so beträgt die thermische Leitfähigkeit 191 W/m·K.

Der Sinterkörper wird in Alkali geschmolzen, und die Gehalte an Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti und Co werden durch induktiv gekuppelte Plasmaemissionsspektralanalyse bestimmt. Sie betragen: Ca = 8 ppm, Y = 250 ppm, Mg ≦ωτ 5 ppm, Cr ≦ωτ 10 ppm, Si = 71 ppm, Zn ≦ωτ 10 ppm, Fe ≦ωτ 10 ppm, Cu ≦ωτ 10 ppm, Mn ≦ωτ 5 ppm, Ni = 5 ppm, Ti ≦ωτ 10 ppm und Co ≦ωτ 10 ppm als Konzentrationen, bezogen auf den Sinterkörper.

Ein weiterer Sinterkörper wird hergestellt, indem man auf gleiche Weise wie oben sintert und maschinell eine Probe mit einer Dicke von 0,5 mm herstellt. Beide Oberflächen werden spiegelartig poliert. Die Lichtdurchlässigkeit wird gemessen. Man erhält eine lineare Lichtdurchlässigkeit von 37%, bezogen auf eine Wellenlänge von 6,0 µm.

Die elektrischen Eigenschaften eines weiteren Sinterkörpers, der wie oben beschrieben hergestellt wird, werden bei Raumtemperatur gemessen. Die Ergebnisse sind wie folgt:
Spezifischer Durchgangswiderstand: 2 × 10¹⁴ ohm-cm
Dielektrische Konstante (1 MHz): 8,9
Dielektrischer Tangens (1 MHz): 4 × 10^-4
Dielektrische Versagungsfestigkeit: 17 kV/mm

Beispiel 17

Beispiel 16 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß die in Tabelle XIV angegebenen Sinterhilfsmittel verwendet werden. Die Eigenschaften der Sinterkörper werden wie in Beispiel 16 gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle XIV angegeben.

Tabelle XIV

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumnitrid- Sinterkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß man (1) einen geformten Rohkörper aus einem homogenen Gemisch aus
(A) einem feinen Aluminiumnitridpulver und
(B) einem Sinterhilfsmittel, welches im wesentlichen aus (a) mindestens einer Halogenverbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, und (b) mindestens einer halogenfreien Verbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, besteht, formt; und
(2) den geformten Rohkörper bei einer Temperatur von 1600 bis 2100°C in nichtoxidierender Atmosphäre sintert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern bei einer Temperatur von 1650 bis 1900°C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in einer Geschwindigkeit von 1 bis 40°C/min mindestens von 1300 bis 1600°C erhöht wird, bis sie 1600°C erreicht, wo das Sintern durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das homogene Gemisch aus mindestens 85 Gew.-% feinem Aluminiumnitridpulver, 0,02 bis 10 Gew.-% Halogenverbindung und 0,02 bis 5 Gew.-% halogenfreier Verbindung besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung eine Halogenverbindung eines Erdalkalimetalls ist und die halogenfreie Verbindung mindestens eine halogenfreie Verbindung von mindestens einem Metall aus der Gruppe Metalle der Lanthangruppe und Yttrium ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung mindestens eine halogenverbindung von mindestens einem Metall aus der Gruppe Metalle der Lanthangruppe und Yttrium und die halogenfreie Verbindung eine halogenfreie Verbindung eines Erdalkalimetalls ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die halogenfreie Verbindung eines Erdalkalimetalls ein Erdalkalimetallaluminat ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung mindestens eine Halogenverbindung von mindestens einem Metall aus der Gruppe Metalle der Lanthangruppe und Yttrium und die halogenfreie Verbindung mindestens eine halogenfreie Verbindung von mindestens einem Metall aus der Gruppe Metalle der Lanthangruppe und Yttrium ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung eine Halogenverbindung eines Erdalkalimetalls und die halogenfreie Verbindung eine halogenfreie Verbindung eines Erdalkalimetalls ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung ein Erdalkalimetallaluminat ist.

11. Sinterbare Aluminiumnitridzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein homogenes Gemisch aus
(A) einem feinen Aluminiumnitridpulver und
(B) einem Sinterhilfsmittel, welches im wesentlichen aus (a) mindestens einer Halogenverbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, und (b) mindestens einer halogenfreien Verbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, besteht,
enthält.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das homogene Gemisch aus mindestens 85 Gew.-% feinem Aluminiumnitridpulver, 0,02 bis 10 Gew.-% Halogenverbindung und 0,02 bis 5 Gew.-% halogenfreier Verbindung besteht.

13. Zusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung eine Halogenverbindung eines Erdalkalimetalls und die halogenfreie Verbindung mindestens eine halogenfreie Verbindung von mindestens einem Metall aus der Gruppe Metalle der Lanthangruppe und Yttrium ist.

14. Zusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung mindestens eine Halogenverbindung von mindestens einem Metall aus der Gruppe Metalle der Lanthangruppe und Yttrium und die halogenfreie Verbindung eine halogenfreie Verbindung eines Erdalkalimetalls ist.

15. Zusammensetzung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die halogenfreie Verbindung eines Erdalkalimetalls ein Erdalkalimetallaluminat ist.

16. Zusammensetzung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung mindestens eine Halogenverbindung von mindestens einem Metall aus der Gruppe Metalle der Lanthangruppe und Yttrium und die halogenfreie Verbindung mindestens eine halogenfreie Verbindung von mindestens einem Metall aus der Gruppe Metalle der Lanthangruppe und Yttrium ist.

17. Zusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung eine Halogenverbindung eines Erdalkalimetalls und die halogenfreie Verbindung eine halogenfreie Verbindung eines Erdalkalimetalls ist.

18. Zusammensetzung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindung ein Erdalkalimetallaluminat ist.

19. Sinterkörper aus Aluminiumnitrid, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine hohe Dichte von mindestens 3,2 g/cm³ aufweist und mindestens 94 Gew.-% Aluminiumnitrid, höchstens 0,5 Gew.-% gebundenen Sauerstoff, höchstens 1 Gew.-% als Metall eines Oxids von mindestens einem Metallelement, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, und höchstens 0,1 Gew.-% als Metall von Metallverbindungen als Verunreinigungen enthält, wobei das Metall der Metallverbindungen Silicium, Eisen, Chrom, Nickel, Kobalt, Kupfer oder Titan ist.

20. Sinterkörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß er eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 200 W/m·K aufweist.

21. Sinterkörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens 97 Gew.-% Aluminiumnitrid enthält.

22. Sinterkörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Lichtdurchlässigkeit, dargestellt durch den Absorptionskoeffizienten, bestimmt aus der linearen Durchlässigkeit von Licht mit einer Wellenlänge von 6 µm, von nicht mehr als 60 cm^-1 aufweist.

23. Sinterkörper aus Aluminiumnitrid, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine hohe Dichte von mindestens 3,2 g/cm³ aufweist und mindestens 99 Gew.-% Aluminiumnitrid, höchstens 0,2 Gew.-% gebundenen Sauerstoff, höchstens 0,1 Gew.-% als Metall eines Oxids von mindestens einem Metallelement, ausgewählt aus derGruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, und höchstens 0,1 Gew.-% als Metall von Metallverbindungen als Verunreinigungen enthält, wobei das Metall der Metallverbindungen Silicium, Eisen, Chrom, Nickel, Kobalt, Kupfer oder Titan ist.

24. Sinterkörper nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß er eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 220 W/m·K besitzt.

25. Sinterkörper nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Lichtdurchlässigkeit, dargestellt durch den Absorptionskoeffizienten, bestimmt aus der linearen Durchlässigkeit von Licht mit einer Wellenlänge von 6 µm, von nicht mehr als 45 cm^-1 besitzt.