FR2722492A1 - Poudre de nitrure d'aluminium et corps fritte et composition de resine la contenant - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une poudre de nitrure d'aluminium comprenant des particules polycristallines qui ont des joints de grains nettement observés, une taille de particules agglomérées, mesurée au moyen d'un analyseur de distribution de taille de particules, de 0,1 à 100 m, une densité tassée de 0,55 à 2,0 g/cm**3 et un rapport de la taille de particules moyenne en nombre calculée d'après une photographie au microscope électronique à la taille de particules calculée d'après la surface spécifique BET de 1,1 à 3, un corps fritté obtenu par frittage de cette poudre de nitrure d'aluminium et une composition de résine contenant cette poudre de nitrure d'aluminium en tant que charge.
Description
La présente invention concerne une poudre de nitrure d'aluminium, un
corps fritté obtenu par frittage de cette poudre de nitrure d'aluminium et une com-
position de résine contenant cette poudre de nitrure d'aluminium comme charge.
Comme le nitrure d'aluminium est un excellent isolant électrique et présente une conductivité thermique élevée, il est utilisé par exemple comme
matière première pour corps frittés ou comme charge pour résines.
En particulier, dans le domaine électronique, avec l'augmentation du
degré d'intégration des circuits intégrés et de la puissance des transistors de puis-
sance, il est souhaitable de dissiper efficacement la chaleur dégagée dans un dis-
positif à semi-conducteur. Pour ce faire, on envisage d'utiliser un matériau à base
de nitrure d'aluminium à haute conductivité thermique.
Une poudre de nitrure d'aluminium conventionnelle consiste en parti-
cules dont les joints de grains n'apparaissent pas nettement sur une photographie au
microscope électronique à balayage.
Lorsqu'une telle poudre de nitrure d'aluminium est utilisée dans la pro-
duction d'un corps fritté, ses petites particules sont aisément frittées mais sont très
influencées par les forces de Van der Waals, de sorte qu'elles s'agglomèrent forte-
ment si bien que la poudre prend en masse et est difficile à manipuler. De plus, la densité d'un article moulé constitué par une telle poudre diminue avant le frittage
et son retrait augmente après le frittage. Lorsque l'on utilise une poudre de parti-
cules de grande taille, sa manipulation est aisée et la densité d'un article moulé
constitué par cette poudre augmente mais son frittage est délicat.
Lorsque le nitrure d'aluminium est ajouté à une résine pour y jouer le rôle de charge, l'adhésion entre les particules et la résine est insuffisante car les particules d'une poudre de nitrure d'aluminium conventionnelle ont des surfaces
lisses. D'autre part, lorsque les particules ont des surfaces non uniformes qui pré-
sentent des vides, la résine ne peut pas y pénétrer profondément, ce qui entraîne certains défauts. Si l'adhésion entre la résine et les particules est insuffisante, l'humidité de l'air absorbée provoque un décollement au niveau de l'interface d'adhésion ou pénètre dans les interstices formés par un tel décollement, de sorte
que la quantité d'eau absorbée augmente et que les particules de nitrure d'alumi-
nium peuvent être détériorées.
De nombreuses recherches ont été faites sur les poudres de nitrure
d'aluminium qui peuvent être utilisées comme charge dans une résine.
Par exemple, la demande de brevet japonais publiée avant examen (Kokai) n 23206/1991 décrit une poudre de nitrure d'aluminium ayant une taille de particules uniforme qui comprend des particules ayant une taille moyenne d'au moins 3,um de forme arrondie et qui ne contient sensiblement pas de spinelle d'oxynitrure d'aluminium. La figure 1 de ce document est une photographie de cette poudre de nitrure d'aluminium qui montre que les surfaces des particules sont lisses. Lorsque les surfaces des particules sont lisses, il n'est pas possible d'obtenir un effet d'ancrage dû au fait que les surfaces des particules ne sont pas uniformes, si bien que l'adhésion entre la résine constituant la matrice et les particules est insuffisante. La demande de brevet japonais publiée avant examen (Kokai) n 74705/1992 décrit des particules sphériques de nitrure d'aluminium ayant une taille moyenne de 7 à 300,um et un rapport du grand axe au petit axe de 1,5 ou moins. La figure 1 de ce document est une photographie de la poudre de nitrure d'aluminium qui comprend des particules ayant des trous profonds, de sorte que la
résine ne pénètre pas profondément dans les trous ce qui provoque certains défauts.
Pour remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus, la présente invention a pour but de fournir une poudre de nitrure d'aluminium qui est aisément frittée et manipulée pour obtenir un corps fritté ayant une conductivité thermique élevée. La présente invention a également pour but de fournir une poudre de
nitrure d'aluminium dont les particules ont des surfaces présentant une non-
uniformité adéquate pour obtenir un effet d'ancrage avec une résine de matrice
mais sans former de trous.
La présente invention concerne également un corps fritté obtenu par frittage de cette poudre de nitrure d'aluminium et une composition de résine dans
laquelle la poudre de nitrure d'aluminium est incorporée en tant que charge.
La poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention comprend des particules polycristallines qui ont des joints de grains nettement observés, une taille de particules agglomérées, mesurée au moyen d'un analyseur de distribution de taille de particules, de 0,1 à 100,um, une densité tassée de 0,55 à 2,0 g/cm3 et un rapport de la taille des particules moyenne en nombre calculée d'après une photographie au microscope électronique à balayage à la taille des
particules calculée d'après la surface spécifique BET de 1,1 à 3.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux
dans la description détaillée qui suit et se réfère au dessin annexé, donné unique-
ment à titre d'exemple, et dans lequel: la figure unique est une photographie au microscope électronique à balayage de la poudre de nitrure d'aluminium obtenue dans l'exemple 2 ci-dessous
(grossissement: 8 800).
Les particules de la poudre de nitrure d'aluminium de la présente invention sont des particules polycristallines dont les joints de grains apparaissent nettement. Lorsque la poudre de nitrure d'aluminium de la présente invention est
utilisée pour produire un corps fritté, elle est aisément frittée du fait que les cris-
taux délimités par les joints de grains sont frittés sous forme d'unités fondamen-
tales. D'autre part, la manipulation de la poudre est aisée étant donné que les
particules qui constituent des polycristaux jouent le rôle d'unités fondamentales.
En d'autres termes, dans la poudre de nitrure d'aluminium de la pré-
sente invention, l'unité fondamentale lors de la manipulation est de plus grande taille que l'unité fondamentale lors du frittage et la densité tassée de la poudre est au moins égale à 0,55 g/cm3. De ce fait, la poudre est aisément manipulée et frittée. Bien qu'il soit possible d'obtenir une densité tassée d'au moins 0,55 g/ cm3 en formant des particules ayant des faces fracturées par broyage, la teneur en oxygène de la poudre de nitrure d'aluminium ainsi obtenue est augmentée du fait du broyage ou bien encore il se forme de très petites particules, de sorte que la poudre est frittée de manière irrégulière. Ainsi, une poudre de nitrure d'aluminium
comportant des faces fracturées ne convient pas comme poudre pour frittage.
Du fait que la poudre de nitrure d'aluminium selon la présente inven-
tion comprend des particules polycristallines et comporte des joints de grains net-
tement observés et une non-uniformité au niveau des joints de grains sur les sur-
faces des particules, elle a une surface spécifique supérieure à celles des particules à surfaces lisses. De plus, la taille de particules moyenne en nombre calculée
d'après une photographie prise au microscope électronique à balayage est supé-
rieure à la taille de particules calculée d'après la surface spécifique BET et le rap-
port de la première taille de particules à la seconde taille de particules est compris
entre 1,1 et 3.
Si le rapport ci-dessus est inférieur à 1,1, lorsque la poudre est ajoutée à une résine en tant que charge, l'adhésion entre les surfaces des particules et la résine est insuffisante car les surfaces des particules sont lisses et la quantité d'eau
absorbée dans le composite augmente.
Si le rapport ci-dessus est supérieur à 3, les particules comportent des trous profonds dans lesquels la résine ne parvient pas à pénétrer profondément, ce qui peut entraîner certains défauts lorsque la poudre est utilisée comme charge dans la résine. Lorsqu'une poudre dont le rapport ci-dessus est supérieur à 3 est utilisée pour la production d'un corps fritté, les particules s'agglomèrent fortement
et la densité du corps fritté est relativement faible.
Comme une poudre de nitrure d'aluminium dont les joints de grains n'apparaissent pas clairement est constituée par des particules dont les surfaces sont lisses, lorsqu'elle est utilisée comme charge dans une résine, l'adhésion entre les particules et la résine peut être insuffisante. De ce fait, une telle poudre ne convient pas comme charge. Si les particules sont polycristallines mais poreuses, la résine
ne pénètre pas profondément dans les pores, ce qui peut entraîner certains défauts.
Ainsi, la poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention, qui comprend des particules polycristallines et des joints de grains qui apparaissent nettement, convient comme matériau de frittage ou comme charge étant donné que
les surfaces de ses particules présentent une non-uniformité adéquate.
La poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention a une taille de particules agglomérées, mesurée au moyen d'un analyseur de distribution
des tailles de particules, de 0,1 à 100,umrn et une densité tassée de 0, 55 à 2,0 g/cm3.
Il est préférable que la densité tassée soit élevée mais il est relativement difficile
qu'elle soit supérieure à 2,0 g/cm3.
La taille des particules agglomérées doit être d'au moins 0,1.m et de préférence d'au moins 0,5,umn car les particules de plus petite taille sont aisément oxydées et ne peuvent pas être stockées pendant une longue durée. Lorsque la taille
des particules agglomérées est inférieure à 0,1 /m, la densité tassée peut être infé-
rieure à 0,55 g/cm3. De ce fait, la manipulation de la poudre avant le frittage est délicate lorsque la poudre est utilisée comme matériau de frittage. Lorsque la poudre ayant une petite taille de particules agglomérées est utilisée comme charge,
la quantité de poudre qui peut être ajoutée à la résine diminue.
La taille des particules agglomérées de la poudre ne doit pas dépasser , um, et de préférence elle est inférieure ou égale à 50,umn. Pour la production d'un corps fritté, la taille des particules agglomérées est de préférence de 5aum ou
moins, de préférence encore de 3 /m ou moins. Si la taille des particules agglo-
mérées dépasse 100,um, la densité du corps fritté obtenu est faible lorsque la poudre est utilisée comme matériau de frittage, ou bien la surface d'un article moulé constitué par une résine contenant cette poudre de nitrure d'aluminium
comme charge a tendance à présenter un défaut d'uniformité.
La poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention peut être produite par l'un quelconque des procédés conventionnels, par exemple par un procédé de nitruration réductrice comprenant le chauffage d'une poudre d'alumine dans une atmosphère contenant de l'azote en présence d'un agent réducteur tel que le carbone, un procédé de nitruration directe comprenant le chauffage d'une poudre d'aluminium dans une atmosphère contenant de l'azote, un procédé de synthèse en
phase gazeuse comprenant le chauffage du chlorure d'aluminium dans une atmos-
phère contenant de l'azote, etc. Parmi ces procédés, on préfère le procédé de
nitruration réductrice.
On va maintenant décrire la production de la poudre de nitrure d'alu-
minium selon l'invention par le procédé de nitruration réductrice.
L'une des matières premières typiques utilisées dans la production de la poudre de nitrure d'aluminium de la présente invention est une poudre d'alumine comprenant des particules d'alumine ct qui ont des formes polyédriques présentant au moins 8 faces, dans le réseau hexagonal compact, et qui ont un rapport D/H de 0,5 à 3,0, D étant la taille maximale de particules dans une direction parallèle au
plan du réseau hexagonal et H étant la taille de particules dans une direction per-
pendiculaire au plan du réseau hexagonal.
La poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention est aisé-
ment produite à l'aide d'une telle poudre d'alumine.
Lorsque la matière première utilisée est la poudre d'alumine ci-dessus, la poudre de nitrure d'aluminium produite par le procédé de nitruration réductrice a une surface spécifique BET accrue car elle comporte des joints de grains nets et une non-uniformité sur les surfaces de ses particules. Ainsi, la surface spécifique BET de la poudre de nitrure d'aluminium produite est supérieure à celle de la poudre d'alumine qui constitue la matière première. De ce fait, la poudre d'alumine
comprenant des particules d'alumine ct présentant les propriétés cidessus est uti-
lisée de préférence comme matière première.
Si la surface spécifique BET de la poudre de nitrure d'aluminium n'est pas supérieure à celle de la poudre d'alumine constituant la matière première, la poudre de nitrure d'aluminium ne présente pas des joints de grains nets. Par exemple, si des particules d'alumine dont les formes ne sont pas polyédriques et qui ont des faces fracturées sont utilisées comme matière première, la poudre de nitrure d'aluminium de la présente invention ne peut pas être obtenue car il ne se
forme pas de joints de grains nets.
Lorsque la poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention est utilisée comme matériau de frittage, elle est aisément frittée et manipulée et donne un corps fritté ayant une conductivité thermique élevée. Lorsqu'elle est uti- lisée comme charge destinée à être ajoutée à une matrice telle qu'une résine, l'adhésion entre les particules de la poudre et la matrice est satisfaisante car les particules de poudre ont une non-uniformité adéquate qui exerce un effet
d'ancrage mais qui ne provoque pas l'apparition de pores.
La poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention peut être frittée par un procédé conventionnel. Lorsqu'un adjuvant de frittage est utilisé, il est possible d'ajouter de l'oxyde d'yttrium, de l'oxyde de calcium et/ou un oxyde d'un élément des terres rares en une quantité de 0,1 à 10 % en masse par rapport à
la masse de la poudre de nitrure d'aluminium.
Lorsqu'un liant est utilisé, un liant résinique utilisé de manière con-
ventionnelle tel qu'une résine acrylique ou le polyvinylbutyral est utilisé en une quantité de 0,1 à 10 parties en masse pour 100 parties en masse de la poudre de
nitrure d'aluminium.
Lorsqu'un plastifiant est utilisé, un plastifiant utilisé conventionnelle-
ment tel que le phtalate de dioctyle ou le phtalate de dibutyle est utilisé en une quantité de 0,1 à 10 % en masse pour 100 parties en masse de la poudre de nitrure d'aluminium. La poudre de nitrure d'aluminium, l'adjuvant de frittage, le liant et le plastifiant peuvent être mélangés au moyen d'un appareil mélangeur conventionnel tel qu'un broyeur à boulets, un broyeur à oscillations, un broyeur par frottement ou un malaxeur, par exemple. Pendant l'opération de mélange, un solvant tel que l'éthanol, le méthanol, le butanol, le toluène, l'acétone, la méthyléthylcétone, par
exemple, peut être utilisé.
Le mélange constitué par la poudre de nitrure d'aluminium, l'adjuvant de frittage, le liant et d'autres ingrédients est séché et mis en forme au moyen d'une presse unidirectionnelle ou d'une presse à caoutchouc, par exemple. Ou bien encore, une dispersion constituée par la poudre de nitrure d'aluminium, l'adjuvant de frittage, le liant et d'autres ingrédients dans un solvant est mise en forme au
moyen d'une racle ou d'un rouleau de calandre.
Le frittage est réalisé dans une atmosphère d'un gaz inerte tel que
l'azote ou l'argon sous une pression de 105 à 106 Pa (1 à 10 atm), ou par cornm-
pression à chaud sous une pression de 98x 105 Pa à 1961 x 105 Pa (100 à 2 000 kg/cm2) ou par compression isostatique à chaud sous une pression de
98 x 105 Pa à 2 942 x 105 Pa (100 à 3 000 kg/cm2).
De préférence, la température de frittage est de 1 600 à 2000'C.
Lorsque la température de frittage est inférieure à 1 600C, la densité du corps fritté est inférieure à 90 % de la densité théorique et il n'est pas possible d'obtenir un corps fritté dense. Lorsque la température de frittage est supérieure à 2 000'C, il
peut apparaître une décoloration du corps fritté.
Lorsque la poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention est combinée en tant que charge à une matrice telle qu'une résine par un procédé
conventionnel, il est possible d'obtenir un matériau composite. Il n'y a pas de limi-
tation en ce qui concerne le type de la matrice. Par exemple, la poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention peut être ajoutée à une résine telle qu'une
résine époxy, une résine phénolique, une résine de polyimide, une résine de poly-
propylène, une résine de polyester, une résine de silicone, par exemple, ou à un caoutchouc tel qu'un caoutchouc de silicone. Le mélange peut contenir un additif conventionnel tel qu'un agent de cuisson, un plastifiant, un colorant, un stabilisant,
un agent de démoulage, par exemple.
Pour l'addition de la poudre de nitrure d'aluminium selon la présente invention à la résine, la poudre, la résine et les additifs facultatifs sont malaxés, par
exemple à l'aide de rouleaux, d'un malaxeur ou d'un broyeur.
De préférence, la quantité de poudre de nitrure d'aluminium ajoutée à la résine est de 20 à 80 % en volume de la résine. Lorsque la quantité de poudre ajoutée est inférieure à 20 % en volume, la conductivité thermique peut ne pas être augmentée efficacement. Lorsque la poudre est ajoutée en une quantité supérieure à 80 % en volume, le volume relatif de la résine est trop faible, de sorte qu'il peut
se former des vides dans l'article moulé. Le mélange peut être moulé par tout pro-
cédé de moulage conventionnel tel que la coulée, le moulage par transfert, le mou-
lage à la presse, le moulage par injection, par exemple.
La présente invention va être illustrée par les exemples non limitatifs suivants.
Dans les exemples, les propriétés sont mesurées de la manière sui-
vante: 1) Taille de particules moyenne en nombre et rapport D/H Une photographie de particules de poudre est prise à l'aide d'un microscope électronique à balayage (T-300 fabriqué par la société Nippon Denshi Co., Ltd.). Sur la photographie, 5 à 10 particules sont choisies et analysées pour mesurer les tailles des particules dont la moyenne est calculée ainsi que le rapport
D/H. Dans la suite, la taille de particules moyenne en nombre sera appelée simple-
ment "taille de particules".
2) Taille de particules agglomérées moyenne en poids La taille de particules agglomérées moyenne en poids d'une poudre d'alumine est mesurée par un procédé de diffusion laser au moyen d'un dispositif de mesure de taille (fabriqué par la société Malvem Instrument Inc.). Dans la suite, la taille de particules agglomérées moyenne en poids sera appelée simplement
"taille de particules agglomérées".
Comme prétraitement pour la mesure, la poudre d'alumine est ajoutée à de l'eau contenant 0,15 % en masse d'hexamétaphosphate de sodium en tant que dispersant, et elle est dispersée pendant 2 min par des ultrasons au moyen d'un
homogénéisateur à ultrasons.
La taille de particules agglomérées d'une poudre de nitrure d'alumi-
nium est mesurée par un procédé de sédimentation centrifuge à l'aide de l'appareil
SA-CP2 (fabriqué par la société Shimadzu Corporation).
Comme prétraitement pour la mesure, la poudre de nitrure d'aluminium est ajoutée à de l'éthanol contenant 0,02 % en masse de dispersant dissous Ceramo
D-18 (fabriqué par la société Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) et elle est disper-
sée pendant 10 min à l'aide d'ultrasons au moyen d'un appareil de nettoyage à
ultrasons.
3) Phase cristalline Une phase cristalline est mesurée par un procédé de diffraction des
rayons X au moyen de l'appareil RAD-C (fabriqué par la société Rigaku).
4) Monocristal Les particules de poudre sont observées au microscope électronique à
transmission (J-4000 fabriqué par la société Nippon Denshi Co., Ltd.).
) Surface spécifique BET La surface spécifique BET est mesurée à l'aide de l'appareil
Flowsorb-lI (fabriqué par la société Micromelitics).
6) Taille de particules calculée d'après la surface spécifique BET.
Cette taille de particules est calculée selon l'équation suivante: Taille de particules = 6,'[(surface spécifique BET) x (densité)]
la densité du nitrure d'aluminium étant de 3,26 g/cm3.
7) Densité tassée Une poudre de nitrure d'aluminium (environ 200 ml) est introduite dans une éprouvette de mesure sans que l'éprouvette soit soumise à des vibrations et sans compression de la poudre. Puis, l'éprouvette subit une chute d'une hauteur de 3 cm répétée 100 fois, après quoi le volume de la poudre de nitrure d'aluminium est relevé d'après les graduations de l'éprouvette. Ensuite, la masse de la poudre de nitrure d'aluminium introduite dans l'éprouvette est divisée par le volume mesuré
pour obtenir la densité tassée.
Exemple 1
De l'hydroxyde d'aluminium (marque déposée AKP-DA, fabriqué par la société Sumitomo Chemical Co., Ltd.) a été dispersé dans l'eau pour former une
suspension qui a été séchée et calcinée pour obtenir de l'alumine.
Une poudre d'alumine act (marque déposée AKP-30, fabriquée par la société Sumitomo Chemical Co., Ltd.) ayant une taille de particules de 0, 5 1an (0,1 partie en masse) a été ajoutée à l'alumine obtenue (100 parties en masse) et le
mélange a été séché pour obtenir une matière première.
La matière première (1 kg) a été introduite dans un moufle en quartz dont une extrémité était fermée et a été placée dans un four maintenu à 1 100 C pendant 30 min. Puis, un couvercle comportant un tube d'entrée de gaz et un tube
d'évacuation a été fixé à l'extrémité ouverte du moufle et une atmosphère consis-
tant en 30 % en volume de chlorure d'hydrogène et 70 % en volume d'azote a été amenée à circuler dans le moufle à un débit de 200 ml/min pendant 1 h. Ensuite, la
poudre a été retirée du four et a été amenée à refroidir spontanément.
Une analyse de la poudre obtenue par diffraction des rayons X a révélé
que la poudre était constituée par de l'alumine ct, sans apparition d'autres pics.
D'après les résultats d'une observation au microscope électronique à balayage, il s'est formé des particules polyédriques ayant chacune 8 à 10 faces sans
face fracturée.
La taille de particules était de 1,5,um et le rapport D/H était de 1,0.
La taille de particules agglomérées était de 3,2,um et la surface spéci-
fique BET était de 1,2 m2/g.
L'observation des particules de poudre au microscope électronique à transmission n'a révélé aucun joint de grains et a montré que les particules étaient
des particules monocristallines.
La poudre obtenue, consistant en des particules d'alumine polyédriques (510 g), et du carbone (noir d'acétylène fabriqué par la société Denkikagaku Kogyo
Co., Ltd.) (240 g) ont été mélangés dans un broyeur à boulets. Le milieu de dis-
persion utilisé était un liquide comprenant de l'eau (1 800 g) dans laquelle était dissous du Neugen EA-137 (fabriqué par la société Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) (28,8 g), du polyéthylèneglycol (n' 1000, fabriqué par la société Wako Junyaku Kogyo Co., Ltd.) (7,5 g), du nitrate d'aluminium [AI(N03)3.9H20] (4,49 g) et de l'acide nitrique 1N (18 g). Après une durée de mélange de 16 h dans le broyeur à boulets, le mélange a été séché à 110 C dans un sécheur, placé sur un
plateau en graphite en une épaisseur de 15 mm et calciné à 1 650'C dans un cou-
rant d'azote pendant 5 h. Le débit d'azote était de 0,38 m3 (dans les conditions
normales de pression et de température) par kg de mélange par heure.
Le produit obtenu a été calciné à 670C dans l'air pendant 2 h pour
retirer l'excès de carbone par combustion.
La poudre de nitrure d'aluminium obtenue contenait 1,01% en masse
d'oxygène et avait une densité tassée de 0,66 g/cm3. La poudre consistait en par-
ticules polycristallines comportant des joints de grains nettement observés mais sensiblement dépourvues de faces fracturées. La taille de particules était de 1,5 an,um, la taille de particules agglomérées était de 2,8 umn et la surface spécifique BET était de 1,9 m2/g. La taille de particules calculée d'après la surface spécifique BET était de 0,97,umn. Le rapport de la taille de particules à la taille de particules calculée
d'après la surface spécifique BET était donc de 1,5.
A la poudre de nitrure d'aluminium ainsi obtenue ont été ajoutés 3 % en masse d'un adjuvant de frittage constitué par une poudre d'oxyde d'yttrium et 1% en masse d'un liant constitué par une résine acrylique, et l'ensemble a été
mélangé avec du butanol dans un broyeur à boulets.
La poudre ayant été séchée, elle a été mise en forme dans un moule sous une pression de 294 x 105 Pa (300 kg/cm2) pour obtenir un article moulé cylindrique d'un diamètre de 13 mm et d'une hauteur de 10 mm. Puis, l'article moulé a été comprimé dans une presse à caoutchouc sous une pression de
1 471 x 105 Pa (1 500 kg/cm2). L'article moulé obtenu a été placé dans un réci-
pient en graphite, noyé dans une poudre constituée par de la poudre de nitrure d'aluminium et par une poudre de nitrure de bore dans un rapport pondérai de 1:1 et fritté dans une atmosphère d'azote sous une pression normale à 1 850C pendant h. La densité du corps fritté obtenu était de 3,29 g/cm3 (100 % de la valeur théorique) et sa conductivité thermique, mesurée par un procédé à éclair laser, était de 189 W/mK. La poudre de nitrure d'aluminium ci-dessus, d'une taille de particules agglomérées de 2,8/um, a été ajoutée à une résine époxy (marque déposée SUMIEPOXY ESCN-195-XL, fabriquée par la société Sumitomo Chemical, Co., Ltd.). Un agent de cuisson, constitué par une résine novolaque phénolique (marque déposée TAMANORU 758, fabriquée par la société Arakawa Chemical Industries,
Ltd.) (54,3 parties en masse), un accélérateur de cuisson constitué par une tri-
phénylphosphine (fabriqué par la société Wako Junyaku Kogyo Co., Ltd.) (1,5 parties en masse), un agent de démoulage constitué par de la cire de carnauba (1,5 parties en masse) et un agent de couplage (marque déposée SH-6040, fabriqué par la société Toray-Dow Corning Silicone) (2,0 parties en masse) ont été ajoutés au mélange pour 100 parties en masse de résine époxy, de sorte que la poudre de nitrure d'aluminium occupait 50 % en volume de l'ensemble du mélange. Puis, le mélange a été malaxé sur des rouleaux à 100C. Le pourcentage volumique a été calculé avec des densités de 3,2 g/cm3 et 1,2 g/cm3 pour la poudre du nitrure
d'aluminium et pour la résine époxy avec les additifs, après la cuisson. Le mélange a été moulé par transfert sous la forme d'un disque puis
chauffé et soumis à une cuisson à 180C pour obtenir un matériau composite.
Le matériau composite obtenu a été maintenu pendant 100 h dans une atmosphère à 85 % d'humidité relative et à 85C. La quantité d'eau absorbée
mesurée ensuite était de 0,51%.
Exemple 2
Une poudre d'alumine consistant en particules d'alumine ct poly-
édriques ayant 8 à 12 faces mais ne présentant sensiblement pas de faces fracturées a été préparée de la même manière que dans l'exemple 1, à ceci près que la quantité de AKP-30 était de 0,05 partie en masse. La taille de particules était de 2,5 /m et le rapport D/H était de 1,0. La taille de particules agglomérées était de 3,8umn et la
surface spécifique BET était de 0,7 m2/g.
Une poudre de nitrure d'aluminium a été préparée de la même manière que dans l'exemple 1, à ceci près que la poudre d'alumine obtenue ci- dessus a été
utilisée et que la durée de calcination à 1 650C était de 6 h. Le nitrure d'alumi-
nium obtenu avait une teneur en oxygène de 0,69 % en masse et une densité tassée de 0,62 g/cm3, et consistait en particules polyédriques ayant des joints de grains nettement observés mais sensiblement exemptes de faces fracturées. La taille de particules était de 2,5 /m, la taille de particules agglomérées était de 4,1 u'm et la surface spécifique BET était de 1,5 m2/g. La taille de particules calculée d'après la surface spécifique BET était de 1,2,um, de sorte que le rapport de la taille de particules à la taille de particules calculée d'après la surface spécifique BET était
de 2,1.
La figure unique annexée est une photographie au microscope électro-
nique à balayage de la poudre de nitrure d'aluminium obtenue dans cet exemple
(grossissement 8 800).
De la même manière que dans l'exemple 1, la poudre de nitrure d'alu-
minium obtenue a été ajoutée à une résine époxy pour obtenir un matériau com-
posite. La quantité d'eau absorbée, mesurée de la même manière que dans
l'exemple 1, était de 0,45 %.
Exemple comparatif Une poudre de nitrure d'aluminium a été préparée de la même manière que dans l'exemple 1, à ceci près qu'une alumine (marque déposée AMS-12,
fabriquée par la société Sumitomo Chemical Co., Ltd.) ayant une taille de parti-
cules de 0,3,um, une taille de particules agglomérées de 0,6/mn, une surface spé-
cifique BET de 7,1 m2/g et un rapport D'H de 1,0 a été utilisée et que les condi-
tions réactionnelles ont été modifiées pour avoir une température de 1 600 C et une durée de chauffage de 5 h.
D'après les observations au microscope électronique à balayage, l'alu-
mine AMS-12 consistait en particules présentant des faces fracturées. Aucun joint
de grains net n'a été observé dans les particules de nitrure d'aluminium formées.
Le nitrure d'aluminium obtenu avait une teneur en oxygène de 1,10 % en masse et une densité tassée de 0,50 g/cm3. La taille de particules était de 0,5,uman, la taille de particules agglomérées était de 1,9,um et la surface spécifique BET était de 3,8 m2/g. La taille de particules calculée d'après la surface spécifique BET était de 0,48,umn, de sorte que le rapport de la taille de particules à la taille de
particules calculée d'après la surface spécifique BET était de 1,04.
Un corps fritté a été obtenu de la même manière que dans l'exemple 1,
à ceci près que la poudre de nitrure d'aluminium comparative ci-dessus a été uti-
lisée. La densité du corps fritté était de 3,24 g/cm3 (98 % de la valeur théorique).
La conductivité thermique du corps fritté, mesurée par un procédé à
éclair laser, était de 175 W/mK.
De la même manière que dans l'exemple 1, la poudre de nitrure d'alu-
minium obtenue a été ajoutée à une résine époxy pour obtenir un matériau com-
posite. La quantité d'eau absorbée, mesurée de la même manière que dans
l'exemple 1, était de 1,06 %.
Claims (6)
1. Poudre de nitrure d'aluminium, caractérisée en ce qu'elle comprend des particules polycristallines présentant des joints de grains nettement observés, une taille de particules agglomérées, mesurée au moyen d'un analyseur de distri- bution de taille de particules, de 0,1 à 100,um, une densité tassée de 0,55 à 2,0 g/ cm3 et un rapport de la taille de particules moyenne en nombre calculée d'après une photographie au microscope électronique à balayage à la taille de particules
calculée d'après la surface spécifique BET de 1,1 à 3.
2. Poudre de nitrure d'aluminium selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par calcination d'une poudre d'alumine comprenant des particules d'alumine act qui ont des formes polyédriques avec au moins 8 faces et qui ont un rapport D/H de 0,5 à 3,0 o D est la taille de particules maximale dans une direction parallèle au plan du réseau hexagonal et H est la taille de particules
dans une direction perpendiculaire au plan du réseau hexagonal, dans une atmos-
phère contenant de l'azote, en présence d'un agent réducteur.
3. Poudre de nitrure d'aluminium selon la revendication 1, caractérisée
en ce qu'elle a une surface spécifique BET supérieure à celle d'une poudre d'alu-
mine constituant la matière premiere.
4. Corps fritté, caractérisé en ce qu'il est obtenu par frittage de la
poudre de nitrure d'aluminium selon la revendication 1.
5. Composition de résine, caractérisée en ce qu'elle comprend une résine et une charge constituée par la poudre de nitrure d'aluminium selon la
revendication 1.
6. Poudre de nitrure d'aluminium selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des particules polycristallines qui sont sensiblement
dépourvues de faces fracturées.
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