JP2008280217A - 射出成形用窒化アルミニウム粉末、射出成形用窒化アルミニウム組成物、窒化アルミニウム焼結体および窒化アルミニウム焼結体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流動性の高い射出成形用窒化アルミニウム組成物、保形性が良好かつ脱脂性に優れるグリーン成形体、および寸法精度の高い窒化アルミニウム焼結体の実現に好適な射出成形用窒化アルミニウム粉末を提供すること。
【解決手段】下記条件（１）および（２）を充足する射出成形用窒化アルミニウム粉末；
（１）Ｄ₉₀／Ｄ₁₀≦３．５
（２）Ｄ₅₀≦１．０μｍ
〔Ｄ₉₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が９０％のときの粒子径であり、Ｄ₁₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が１０％のときの粒子径であり、Ｄ₅₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が５０％のときの粒子径である。〕。
【選択図】なし

Description

本発明は、射出成形用の窒化アルミニウム（以下「ＡｌＮ」とも記す。）粉末に関する。

窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体は、高熱伝導性、電気絶縁性などの優れた特性を有しているため、半導体実装用基板、半導体製造装置の部材など、様々な用途に用いられている。

しかしながら、窒化アルミニウム焼結体は、他の一般的なセラミックスと同様に高硬度で脆いため、機械加工により複雑な形状に成形することは困難である。複雑形状窒化アルミニウム焼結体の製造方法の一つとして、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、および有機結合剤（以下、「結合剤」とも記す）などの有機材料を含有する組成物を金型内に射出成形した後に、該射出成形体（以下、「グリーン成形体」とも記す）を脱脂し、焼結させるという手法が挙げられる。

この方法においては、金型にセラミックス粉末を含有した組成物を射出充填できるように、該組成物に適度な流動性を付与することが重要となる。そのため、ポリスチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を結合剤として用い、さらに、滑剤や可塑剤などを配合した射出成形用のセラミックス粉末含有組成物が数多く開示されている。上記組成物は射出成形機シリンダー内で加熱・可塑化され、金型に高速・高圧で導入された後に冷却され、所望の形状を有したグリーン成形体とされる。グリーン成形体を脱型するときに、そのグリーン成形体が十分な強度を有し、良好な保形性を有することも重要である。さらに、グリーン成形体中の結合剤をはじめとする有機材料は、脱脂工程にて十分に除去されなければ、焼結工程にさまざまな問題を引き起こす恐れがあるため、その配合量を少なくすることが望ましい。

しかしながら、有機材料の配合量を少なくすると、セラミックス粉末を含有した組成物の流動性が悪化するという問題がある。そこで、特許文献１には、セラミックス粉末の粒度分布を制御することにより、有機材料の添加量が少なくても流動性、保形性が良好な組成物が開示されている。すなわち、粒度分布が
｜Ｄｍｅｄ−Ｄｍｏｄ｜／Ｄｍｅｄ ＜ ０．１
（Ｄｍｅｄはセラミックス粉末粒子のメジアン径を表し、Ｄｍｏｄはセラミックス粉末粒子のモード径を表す。）
を充足するセラミックス粉末を用いることが提案されている。
特開平５−３４５６６０号公報

しかしながら、一次粒子径が１．０μｍ以下と非常に小さく、凝集性の高いセラミックス粉末においては、上記条件を充足した場合でも、射出成形用セラミックス組成物の流動性が低い傾向にあった。特に、熱伝導性の高い窒化アルミニウム粉末を含有した組成物を射出成形した場合、組成物が金型内で急速に冷却されるため、組成物の流動性が不十分となる場合があった。

したがって、本発明は、流動性が高く、脱脂性に優れ、グリーン成形体を作製した場合
に保形性が良好である射出成形用窒化アルミニウム組成物、および寸法精度の高い窒化アルミニウム焼結体、ならびにこれらの実現に好適な射出成形用窒化アルミニウム粉末を提供することを目的としている。

また本発明は、高い寸法精度を確保できる窒化アルミニウム焼結体の製造方法を提供することを目的としている。

本発明者らは、鋭意研究した結果、特定の窒化アルミニウム粉末を用いると、有機バインダー添加量が少なくても流動性が良好な射出成形用窒化アルミニウム組成物が得られ、該組成物を射出成形して得られるグリーン成形体の保形性が良好で、脱脂性にも優れ、寸法精度が良好な焼結体が得られることを見出し、本発明を完成させた。

本発明が提供する上記課題を解決するための手段は以下のとおりである。
［１］下記条件（１）および（２）を充足する射出成形用窒化アルミニウム粉末；
（１）Ｄ₉₀／Ｄ₁₀≦３．５
（２）Ｄ₅₀≦１．０μｍ
〔Ｄ₉₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が９０％のときの粒子径であり、Ｄ₁₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が１０％のときの粒子径であり、Ｄ₅₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が５０％のときの粒子径である。〕。
［２］上記［１］に記載の窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、および有機結合剤を含有する射出成形用窒化アルミニウム組成物。
［３］上記［２］に記載の射出成形用窒化アルミニウム組成物から得られた窒化アルミニウム焼結体。
［４］上記［２］に記載の射出成形用窒化アルミニウム組成物を用いて射出成形体を調製し、該射出成形体を脱脂し、次いで焼成することを特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製造方法。

本発明によれば、流動性が高く、脱脂性に優れ、グリーン成形体を作製した場合に保形性が良好な射出成形用窒化アルミニウム組成物、寸法精度の高い窒化アルミニウム焼結体、ならびにこれらの実現に好適な射出成形用窒化アルミニウム粉末が提供される。

また本発明によれば、高い寸法精度を確保できる、窒化アルミニウム焼結体の製造方法が提供される。

［射出成形用窒化アルミニウム粉末および組成物］
〔射出成形用窒化アルミニウム粉末〕
本発明の射出成形用窒化アルミニウム粉末は、下記条件（１）および（２）を充足している；
（１）Ｄ₉₀／Ｄ₁₀が３．５以下、好ましくは２．０〜３．５、さらに好ましくは２．０〜３．０の範囲にある、
（２）Ｄ₅₀が１．０μｍ以下、好ましくは０．５〜０．９５μｍの範囲にある。
〔ここで、Ｄ₉₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が９０％のときの粒子径であり、Ｄ₁₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が１０％のときの粒子径であり、Ｄ₅₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が５０％のときの粒子径である。〕。

Ｄ₉₀／Ｄ₁₀あるいはＤ₅₀が上記範囲よりも大きすぎると、射出成形用窒化アルミニウム組成物の流動性が低下する。
したがって本発明の射出成形用窒化アルミニウム粉末は、凝集が少なく、かつ粒子径が小さい。

また、本発明の射出成形用窒化アルミニウム粉末の不純物については、特に制限はないが、酸素、陽イオン等の不純物が少ないことが好ましく、例えば、酸素含有量が好ましくは２．０重量％以下、より好ましくは０．４重量％〜１．５重量％の範囲であり、陽イオン不純物の含有量が好ましくは０．４重量％以下、より好ましくは０．３重量％以下であることが望ましい。不純物含量が上記範囲にある射出成形用窒化アルミニウム粉末を用いると、熱伝導性に優れた窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。

（射出成形用窒化アルミニウム粉末の製造方法）
上記条件（１）および（２）を充足する窒化アルミニウム粉末の製造方法は、特に制限されないが、例えば、以下のような方法により調製することができる。

本発明の射出成形用窒化アルミニウム粉末の前駆体である窒化アルミニウム粉末（以下「原料窒化アルミニウム粉末」ともいう。）、有機溶剤、必要により界面活性剤をモーター撹拌機やボールミル等により混合し、窒化アルミニウム溶液（分散液）を得た後、特定の分散装置に導入して、原料窒化アルミニウム粉末を有機溶剤中に分散させ、窒化アルミニウムスラリーを調製する。

上記特定の分散装置としては、例えば、超音波分散装置、ビーズミル、貫通型高圧分散装置、衝突型高圧分散装置、多孔型高圧分散装置、だまとり型高圧分散装置、（衝突＋貫通）型高圧分散装置、高圧ホモジナイザー等の高圧分散装置を挙げることができ、これらの分散装置を単独で或いは組み合わせて使用することができる。そのうち、本発明の射出成形用窒化アルミニウム粉末を効率よく得るためには、高圧分散装置、中でも、衝突型高圧分散装置を使用した混合を、少なくとも一工程採用することが好ましい。

上記の衝突型高圧分散装置は、基本的には、窒化アルミニウム溶液（分散液）を加圧することによって出口側に導き、該スラリーを２つの流路に分岐し、さらに流路を狭めることによって流速を加速し、対向衝突させる機能を有するものである。

上記衝突型高圧分散装置を用いると、窒化アルミニウム粒子が対向衝突する以外にも壁面への衝突や対向衝突後の圧力緩和過程などでも解砕または分散の効果があると言われているが、これらは対向衝突させることによる付随効果と見なされる。上記のように被処理液を加速したり衝突させたりする部分を構成する材料としては、材料の摩耗を抑えるためにダイヤモンドが好適に採用される。

このような装置の代表例を具体的に例示すると、スギノマシン製の商品名；アルティマイザー、マイクロフルイディクス製の商品名；マイクロフルイダイザー、及びナノマイザー（株）製の商品名；ナノマイザーなどを挙げることができる。上記で例示した装置はいずれも流通式であるため、出口側で取り出された被処理液は、その中に固形分として存在する窒化アルミニウム粒子等が一様に粉砕、解砕または分散等の処理を受けたことになるため、均一性が高く、一般的に使われている超音波分散やホモジナイザー等のバッチ式と異なり優れている。また、粉砕、解砕または分散処理が高効率で行われること、不純物の混入が極めて少ないこと、大量処理にも適応可能なことなど、工業的に利用するのには適している。

このような衝突型高圧分散装置は機種によって各種の装置定数や効率が異なるため、あ
るいは用いる窒化アルミニウム溶液（分散液）の種類によって分散の効率が異なるため、一概にその処理条件を定めることはできないが、一般には、分散効率は処理圧力（対向衝突させる直前のスラリーの圧力）に依存するため、処理圧力が高いほどその効率も高くなる。

例えば、スギノマシン製アルティマイザーを用いた場合には、処理圧力が５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは８０ＭＰａ以上、さらに好ましくは１００ＭＰａ以上の場合、分散効率の高い処理が可能である。また、衝突型高圧分散装置で窒化アルミニウム溶液（分散液）を処理する回数は、通常１〜９回、好ましくは１〜３回、より好ましくは１〜２回の範囲から選ぶことができる。

上記分散機で処理した窒化アルミニウムスラリーをスプレードライヤー等、公知の乾燥機にて乾燥させ、上記条件（１）および（２）を充足する窒化アルミニウム粉末を調製することができる。なお、本明細書においては、窒化アルミニウム粉末を分散装置により分散させた後の状態の窒化アルミニウム溶液（分散液）を「窒化アルミニウムスラリー」、分散させる前の状態の窒化アルミニウム溶液（分散液）を単に「窒化アルミニウム溶液（分散液）」と表す。

上記原料窒化アルミニウム粉末の平均粒子径は通常１．０μｍ〜３．０μｍ、好ましくは１．０μｍ〜２．５μｍ、より好ましくは１．０μｍ〜２．０μｍの範囲にある。窒化アルミニウム粉末の平均粒子径が上記範囲内にある場合には、より均一に分散しやすく、乾燥効率が良好となる。

本発明において窒化アルミニウム粉末の平均粒子径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定した、窒化アルミニウムの凝集粒子の体積平均粒子径をいう。平均粒子径が上記範囲の窒化アルミニウム粉末である場合には、窒化アルミニウムスラリーの固形分濃度を高くでき、しかも均一に分散し易く、乾燥効率が良好である。また、上記条件（１）および（２）を充足する本発明の窒化アルミニウム粉末を容易に得ることができる。

上記原料窒化アルミニウム粉末としては、平均粒子径が上記範囲である窒化アルミニウム粉末を１種単独で使用してもよいし、平均粒子径の異なる２種以上の窒化アルミニウム粉末を、平均粒子径が上記範囲となるように混合して使用してもよい。

上記原料窒化アルミニウム粉末には、平均粒子径以外は特に制限はない。
上記原料窒化アルミニウム粉末の製造法に特に制限は無く、例えば還元窒化法で得られた窒化アルミニウム粉末、直接窒化法で得られた窒化アルミニウム粉末、またはこれら混合物を用いることができるが、最終的に得られる窒化アルミニウム焼結体が良好な熱伝導率を有する点では、還元窒化法で得られた窒化アルミニウム粉末が好ましい。

また、上記原料窒化アルミニウム粉末の不純物については、特に制限はないが、酸素、陽イオン等の不純物が少ないものが好ましく、例えば、酸素含有量が好ましくは１．５重量％以下、より好ましくは０．４重量％〜１．３重量％の範囲であり、陽イオン不純物の含有量が好ましくは０．３重量％以下、より好ましくは０．２重量％以下である窒化アルミニウム粉末が好ましい。このような窒化アルミニウム粉末を原料とした場合には、熱伝導性に優れた窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。

上記有機溶剤に特に制限は無く、一般的な有機溶剤を用いることができる。
有機溶剤の例としては、
アセトン、メチルエチルケトン、およびメチルイソプロピルケトンなどのケトン類；
エタノール、プロパノール、およびブタノールなどのアルコール類；
ベンゼン、トルエン、およびキシレンなどの芳香族炭化水素類；
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、およびブロモクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素類；
などが挙げられる。これらは１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記有機溶剤は、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して、通常２０〜２００重量部、好ましくは４０〜１５０重量部の範囲の量で用いる。
〔射出成形用窒化アルミニウム組成物〕
本発明の射出成形用窒化アルミニウム組成物は、上述した本発明の射出成形用窒化アルミニウム、焼結助剤、および有機結合剤を含有し、他の構成成分として、本発明の効果が損なわれない限り何ら制限されないが、一般的には、可塑剤、滑剤等を含有してもよい。

（焼結助剤）
上記焼結助剤としては、公知のものが特に制限無く使用されるが、一般的には、希土類金属化合物および／またはアルカリ土類金属化合物が使用される。

上記希土類金属化合物としてはイットリウム、ランタン、セリウム等の金属の酸化物等が挙げられ、上記アルカリ土類金属化合物としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の金属の酸化物、リン酸塩等が挙げられる。これら焼結助剤の中でも、得られる焼結体が緻密で熱伝導率が高いという点で、酸化イットリウムが好適である。

また、上記希土類金属化合物と上記アルカリ土類金属化合物とは併用しても良く、さらに、それぞれ数種類を用いても良い。
上記焼結助剤の配合量は、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して、好ましくは１〜１０重量部、さらに好ましくは２〜６重量部である。焼結助剤の配合量が上記範囲にあると、焼結体を十分緻密化してその熱伝導率を向上させることができる。

（有機結合剤）
上記有機結合剤としては、特に制限は無く、一般的なセラミックス粉末成形用の結合剤を使用できる。

具体的な有機結合剤としては、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ２−エチルヘキシルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリアクリレート、セルロースアセテートブチレート、ニトロセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリオキシエチレンオキサイドやポリプロピレンオキサイド等の酸素含有有機高分子化合物；
石油レジン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの炭化水素系有機高分子化合物
などが挙げられる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

これらの結合剤のうち、酸素含有有機高分子化合物は、窒化アルミニウム粉末と優れた化学親和性を有し、強固に窒化アルミニウム粉末と結合できるという点で好ましい。
また、結合剤として有機高分子化合物を用いる場合には、その数平均分子量は、ポリスチレン換算の数平均分子量で、通常３，０００〜１，０００，０００、好ましくは５，０００〜３００，０００である。有機高分子化合物の数平均分子量が上記範囲にあると、高強度で柔軟性に優れるグリーン成形体を得られる。

上記結合剤の使用形態は特に制限はなく、そのまま使用してもよいし、エマルジョンとして使用してもよい。
上記結合剤の配合量は、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して、通常５〜３０重量部、好ましくは１０〜２０重量部である。結合剤の配合量が上記範囲にあると、焼結体を十分緻密化してその熱伝導率を向上させることができる。

（可塑剤）
上記可塑剤としては、特に制限は無く、具体的には、
ポリエチレングリコールおよびその誘導体；
ジメチルフタレート、ジブチルフタレート、ベンジルブチルフタレート、およびジオクチルフタレートなどのフタル酸エステル類；
ブチルステアレートなどのステアリン酸エステル類；
トリクレゾールフォスフェート、トリ−Ｎ−ブチルフォスフェート、グリセリンなどが挙げられる。これらは１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記可塑剤の配合量は、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して、好ましくは０．１〜１０重量部、さらに好ましくは１〜５重量部である。
（滑剤）
上記滑剤としては、特に制限はなく、具体的には、パラフィン等の石油系ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸等の脂肪酸等が挙げられる。

上記滑剤の配合量は、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して、好ましくは０．１〜１０重量部、さらに好ましくは１〜５重量部である。
（他の成分）
本発明の射出成形用窒化アルミニウム組成物は、その他成分として、界面活性剤、脂肪族アミン等の解膠剤、鉱油、椰子油等の油、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級アルコール等の低分子量化合物等をさらに含有していてもよい。

上記界面活性剤は、特に制限なく用いることができるが、ノニオン系界面活性剤が好ましい。このノニオン系界面活性剤としては、例えば、カルボキシル化トリオキシエチレントリデシルエーテル、ジグリセリンモノオレート、ジグリセリンモノステアレート、カルボキシル化ヘプタオキシエチレントリデシルエーテル、テトラグリセリンモノオレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、プロピレングリコールモノステアレート、グリセリンモノステアレート、グリセリントリステアレート、グリセリンモノオレート、グリセリントリオレート、ソルビタントリオレート、およびソルビタンモノオレートなど、またはこれら２つ以上の混合物を挙げることができる。

これら界面活性剤は、本発明の窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して、通常０．０１重量部〜１０重量部、好ましくは０．０２重量部〜３．０重量部の範囲の量で使用することができる。

界面活性剤を上記範囲内で使用した場合には、結合剤と窒化アルミニウムとの分散が良好になる。
上記、焼結助剤、有機結合剤、可塑剤、滑剤などは、全量またはその一部を上記窒化アルミニウム溶液（分散液）中に含有させることができる。

（射出成形用窒化アルミニウム組成物の製造方法）
本発明の射出成形用窒化アルミニウム組成物は、上記の特定の窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、結合剤をはじめとする有機材料を混合することで調製できる。混合には、公知の方法（例えば、加圧ニーダー等の混合機によって乾式、またはボールミル等の混合機に
よって湿式により混合する方法）を採用できる。

本発明の射出成形用窒化アルミニウム組成物を乾式により調製する場合、製造方法は特に限定されないが、例えば、上記本発明の射出成形用窒化アルミニウム粉末、上記焼結助剤、上記有機結合剤等を公知の混練装置により混合させ、製造することができる。

公知の混練装置としては、例えば、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ディスクニーダー、連続式混練機等を挙げることができる。例えば、加圧ニーダーにより混練する場合、温度５０〜２００℃、好ましくは７０〜１５０℃、時間５分〜１０時間、好ましくは１０分〜５時間の条件下で行うことができる。

原料を一度に全量仕込んで加圧混練してもよく、原料の一部を加圧混練した後、残余の原料を仕込んでさらに加圧混練してもよい。
また、本発明の射出成形用窒化アルミニウム組成物は、特に制限はされないが、例えば、湿式によって以下のように調製することができる。即ち、上記した本発明の射出成形用窒化アルミニウム粉末、上記焼結助剤、上記有機結合剤、上記可塑剤、上記滑剤、上記有機溶剤、および上記界面活性剤等をモーター撹拌機やボールミル等により混合し、射出成形用窒化アルミニウム粉末を分散させた溶液を得た後、これをスプレードライヤー等、公知の乾燥機にて該分散液を乾燥させることで該組成物を製造することができる。

本発明の射出成形用セラミックス組成物は、有機結合剤などの添加量が少なくても高い流動性を有するため、該組成物を用いれば、複雑な形状の焼結体であっても、高い寸法精度で容易に製造することができる。

［ＡｌＮ焼結体の製造方法］
本発明の窒化アルミニウム焼結体の製造方法は、上述した本発明の射出成形用窒化アルミニウム組成物を用いて射出成形体を調製し、該射出成形体を脱脂し、次いで焼成することを特徴としている。

上述した射出成形用窒化アルミニウム組成物は、製造方法は特に制限されないが、造粒（ペレット化）されていることが望ましい。造粒には、フィーダー・ルーダー等、公知の装置を使用することができる。

射出成形には、公知の射出成形機および公知の金型を使用することができる。また、射出成形条件は、射出成形物の形状や使用する射出成形機の能力に応じて異なるが、一般には射出圧力５〜３００ＭＰａ、好ましくは１０〜２５０ＭＰａ、射出速度１〜３００ｍｍ／ｓｅｃ、好ましくは５〜２００ｍｍ／ｓｅｃ、金型温度０〜１５０℃、シリンダー温度５０〜３００℃、好ましくは５０〜２００℃とすることができる。

得られた成形体は、脱脂（脱有機材料）され後、焼成される。
脱脂は、常圧雰囲気、加圧雰囲気、減圧雰囲気等での加熱による方法、溶剤等による抽出による方法、および加熱と抽出とを組み合わせた方法等、公知の手法により行うことができる。

常圧雰囲気にて、空気中、窒素中、水素中等の任意の雰囲気で加熱することにより行うことが好ましいが、残留炭素量および残留酸素量の調整がし易い、空気中で脱脂を行うことがさらに好ましい。また、脱脂温度は、有機材料の種類によっても異なるが、一般には、２００〜９００℃、特に３００〜６００℃が好適である。

次いで上記成形体を焼成し、窒化アルミニウム焼結体が得られる。焼成はアルゴン、窒
素などの中性雰囲気中で行われる。
焼成用の容器として、非カーボン製、例えば、窒化アルミニウム焼結体、窒化ホウ素成形体等の容器を使用し、該容器中に上記成形体を収納して焼結を行ってもよい。

焼成は、温度１５００〜２０００℃、好ましくは１６００〜１９００℃で、少なくとも１時間、特に３時間以上実施することが好ましい。焼成時間の上限は特に制限はされないが、通常は６時間程度である。

［実施例］
以下本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

各種物性の測定方法は以下のとおりである。
＜射出成形用窒化アルミニウム粉末の粒度分布＞
射出成形用窒化アルミニウム粉末をホモジナイザーにてピロリン酸ソーダ中に分散させ、レーザー回折粒度分布装置（日機装株式会社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ ＨＲＡ）にて粒度分布（Ｄ₉₀／Ｄ₁₀およびＤ₅₀）を測定した。

＜射出成形用窒化アルミニウム粉末及びその原料粉末の陽イオン不純物含有量＞
陽イオン不純物含有量（金属元素濃度）は、窒化アルミニウム粉末をアルカリ溶融後、酸で中和し、島津製作所製「ＩＣＰ−１０００」を使用して溶液のＩＣＰ発光分析により定量した。

＜射出成形用窒化アルミニウム粉末及びその原料粉末の酸素含有量＞
酸素含有量（酸素濃度）は、窒堀場製作所製「ＥＭＧＡ−２８００」を使用して、グラファイトるつぼ中での高温熱分解法により発生したＣＯガス量から求めた。

＜組成物中の窒化アルミニウム粉末の粒度分布＞
射出成形用窒化アルミニウム組成物に以下の条件で脱脂処理を施した後、残渣をホモジナイザーにてピロリン酸ソーダ中に分散させ、レーザー回折粒度分布装置（日機装株式会社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ ＨＲＡ）にて粒度分布（Ｄ₉₀／Ｄ₁₀およびＤ₅₀）を測定した。

上記残渣には、窒化アルミニウム粉末および焼結助剤粉末が含まれる。したがって、測定対象は、「窒化アルミニウム粉末＋焼結助剤粉末の粒度分布」であるが、焼結助剤粉末の量が窒化アルミニウム粉末の量に対してごく少量であるので、この粒度分布は「窒化アルミニウム粉末の粒度分布」とみなすことができる。

脱脂条件
雰囲気 常圧、空気雰囲気
温度 ５００℃
＜射出成形用窒化アルミニウム組成物の流動性評価＞
射出成形用窒化アルミニウム組成物の流動性を検討するために、以下の条件でスパイラルフロー成形を試み、スパイラルフローの長さを測定した。

日本製鋼所製射出成形機（Ｊ−５５ＡＤ）
射出圧力 ７０ＭＰａ
金型温度 ３５℃
シリンダー温度 １５０℃
＜射出成形用窒化アルミニウム組成物の脱脂性及び該組成物から作製した製品の評価＞
射出成形用窒化アルミニウム組成物の脱脂性、および該組成物から作製した製品を評価
するため、以下の条件で平板状製品（３３ｍｍ×６６ｍｍ×１ｍｍｔ）の成形、脱脂、焼成を行い、成形体・脱脂体・焼結体の外観観察、焼結体の収縮率測定を行った。

成形条件
日本製鋼所製射出成形機（Ｊ−５５ＡＤ）
射出圧力 １２０ＭＰａ
射出速度 １００ｍｍ／ｓｅｃ
金型温度 ３５℃
シリンダー温度 １５０℃
脱脂条件
雰囲気 常圧、空気雰囲気
温度 ５００℃
焼成条件
雰囲気 窒素雰囲気
焼成温度 １７３０℃
焼成時間 ６時間
各評価方法は以下のとおりである。

（外観）
シワ、ヒビおよびワレ等の不具合の有無を確認した。脱脂体および焼結体の外観が良好であれば、脱脂性が良好であると判断した。

（焼成線収縮率）
焼結体寸法を測定し、以下の式から算出した。
焼成線収縮率（％）＝｛（金型寸法）−（焼結体寸法）｝÷（金型寸法）×１００
［実施例１］
内容積が１０Ｌのナイロン製ポットに、ビッカース硬さ１２００でボール径１０ｍｍのアルミナ製ボールを見掛け充填率で４０％入れた。ついで、平均粒子径１．５μｍの原料窒化アルミニウム粉末（株式会社トクヤマ製 Ｈグレード 酸素含有量は０．８１重量％、陽イオン不純物含有量は、Ｃａ：２２０ｐｐｍ、Ｓｉ：４５ｐｐｍ、Ｆｅ：１５ｐｐｍ）１００重量部、トルエン１０重量部、およびエタノール７５重量部を添加して、ボールミル混合を１６時間行い、窒化アルミニウム溶液（分散液）を得た。

得られた窒化アルミニウム溶液を、衝突型高圧分散装置（（株）スギノマシン製、ＨＪＰ−２５００５）により、２００ＭＰａの圧力で１回高圧分散処理し、窒化アルミニウムスラリーを得た。

得られた窒化アルミニウムスラリーをスプレードライヤーにて乾燥させ、射出成形用窒化アルミニウム粉末を得た。上記窒化アルミニウム粉末の酸素及び陽イオン不純物含有量を表１に示す。

得られた射出成形用窒化アルミニウム粉末１００重量部、酸化イットリウム５重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂７重量部、パラフィンワックス４重量部、ステアリン酸４重量部、およびジオクチルフタレート５重量部を加圧ニーダーに入れ、１００℃で２時間混練し、次いで、フィーダー・ルーダーにより造粒し、射出成形用窒化アルミニウム組成物を得た。

上述の手法により、流動性の評価、成形体・脱脂体・焼結体の外観観察、焼成線収縮率の測定を行った。上記の結果に加え、射出成形用窒化アルミニウム粉末および射出成形用窒化アルミニウム組成物中の窒化アルミニウム粉末の粒度分布（Ｄ₉₀／Ｄ₁₀、Ｄ₅₀）を表
１に示す。

［実施例２］
実施例１と同様の手法により、窒化アルミニウム溶液（分散液）を得た。
得られた窒化アルミニウム溶液を、衝突型高圧分散装置（（株）スギノマシン製、ＨＪＰ−２５００５）により、２００ＭＰａの圧力で５回高圧分散処理し、窒化アルミニウムスラリーを得た。

得られた窒化アルミニウムスラリーをスプレードライヤーにて乾燥させ、射出成形用窒化アルミニウム粉末を得た。上記窒化アルミニウム粉末の酸素及び陽イオン不純物含有量を表１に示す。

得られた窒化アルミニウム粉末を用い、実施例１と同様の手法にて、射出成形用窒化アルミニウム組成物を作製し、評価を行った。
評価結果、並びに射出成形用窒化アルミニウム粉末および射出成形用窒化アルミニウム組成物中の窒化アルミニウム粉末の粒度分布（Ｄ₉₀／Ｄ₁₀、Ｄ₅₀）を表１に示す。

［実施例３］
内容積が１０Ｌのナイロン製ポットに、ビッカース硬さ１２００でボール径１０ｍｍのアルミナ製ボールを見掛け充填率で４０％入れた。ついで、実施例１で得られた射出成形用窒化アルミニウム粉末１００重量部、酸化イットリウム５重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂７重量部、パラフィンワックス４重量部、ステアリン酸４重量部、ジオクチルフタレート５重量部、およびトルエン１２０重量部を添加して、ボールミル混合を１６時間行い、射出成形用窒化アルミニウム粉末を分散させた溶液を得た。

得られた射出成形用窒化アルミニウム粉末を分散させた溶液をスプレードライヤーにて乾燥させ、次いで、フィーダー・ルーダーにより造粒し、射出成形用窒化アルミニウム組成物を得た。上記窒化アルミニウム粉末の陽イオン不純物含有量を表１に示す。

得られた射出成形用窒化アルミニウム組成物を用い、実施例１と同様の手法にて、評価を行った。
評価結果、並びに射出成形用窒化アルミニウム組成物中の窒化アルミニウム粉末の粒度分布（Ｄ₉₀／Ｄ₁₀、Ｄ₅₀）を表１に示す。

［比較例１］
窒化アルミニウム粉末（株式会社トクヤマ製 Ｈグレード）１００重量部、酸化イットリウム５重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂７重量部、パラフィンワックス４重量部、ステアリン酸４重量部、およびジオクチルフタレート５重量部を加圧ニーダーに入れ、１００℃で２時間混練し、次いで、フィーダー・ルーダーにより造粒し、射出成形用窒化アルミニウム組成物を得た。

得られた射出成形用窒化アルミニウム組成物を用い、実施例１と同様の手法にて、評価を行った。
評価結果、並びに窒化アルミニウム粉末および射出成形用窒化アルミニウム組成物中の窒化アルミニウム粉末の粒度分布（Ｄ₉₀／Ｄ₁₀、Ｄ₅₀）を表１に示す。

［比較例２］
窒化アルミニウム粉末（株式会社トクヤマ製 Ｈグレード）１００重量部、酸化イットリウム５重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂１３重量部、パラフィンワックス７重量部、ステアリン酸４重量部、およびジオクチルフタレート５重量部を加圧ニーダーに
入れ、１００℃で２時間混練し、次いで、フィーダー・ルーダーにより造粒し、射出成形用窒化アルミニウム組成物を得た。

得られた射出成形用窒化アルミニウム組成物を用い、実施例１と同様の手法にて、評価を行った。
評価結果、並びに窒化アルミニウム粉末および射出成形用窒化アルミニウム組成物中の窒化アルミニウム粉末の粒度分布（Ｄ₉₀／Ｄ₁₀、Ｄ₅₀）を表１に示す。

［比較例３］
内容積が１０Ｌのナイロン製ポットに、ビッカース硬さ１２００でボール径１０ｍｍのアルミナ製ボールを見掛け充填率で４０％入れた。ついで、平均粒子径１．５μｍの窒化アルミニウム粉末（株式会社トクヤマ製 Ｈグレード）１００重量部、トリデシルエーテル酢酸０．５重量部、トルエン１０重量部、およびエタノール７５重量部を添加して、ボールミル混合を１００時間行い、窒化アルミニウム溶液（分散液）を得た。

得られた窒化アルミニウム溶液を、スプレードライヤーにて乾燥させ、射出成形用窒化アルミニウム粉末を得た。上記窒化アルミニウム粉末の酸素及び陽イオン不純物含有量を表１に示す。

得られた窒化アルミニウム粉末を用い、実施例１と同様の手法にて射出成形用窒化アルミニウム組成物を作製し、評価を行った。
評価結果、並びに射出成形用窒化アルミニウム粉末および射出成形用窒化アルミニウム組成物中の窒化アルミニウム粉末の粒度分布（Ｄ₉₀／Ｄ₁₀、Ｄ₅₀）を表１に示す。

本発明によれば、複雑な形状の窒化アルミニウム焼結体（たとえば、ＬＥＤ用パッケージ、インクジェット用プリンタヘッド、放熱フィン、水冷ボックスなど）を、高い寸法精度で製造することができる。

Claims (4)

1. 下記条件（１）および（２）を充足する射出成形用窒化アルミニウム粉末；
   （１）Ｄ₉₀／Ｄ₁₀≦３．５
   （２）Ｄ₅₀≦１．０μｍ
   〔Ｄ₉₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が９０％のときの粒子径であり、Ｄ₁₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が１０％のときの粒子径であり、Ｄ₅₀は、窒化アルミニウム粒子の粒度分布における累積体積％が５０％のときの粒子径である。〕。
2. 請求項１に記載の窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、および有機結合剤を含有する射出成形用窒化アルミニウム組成物。
3. 請求項２に記載の射出成形用窒化アルミニウム組成物から得られた窒化アルミニウム焼結体。
4. 請求項２に記載の射出成形用窒化アルミニウム組成物を用いて射出成形体を作製し、該射出成形体を脱脂し、次いで焼成することを特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製造方法。