JP2567041B2 - 窒化アルミニウム超微粒子の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム超微粒子の製造方法Info
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- JP2567041B2 JP2567041B2 JP63157544A JP15754488A JP2567041B2 JP 2567041 B2 JP2567041 B2 JP 2567041B2 JP 63157544 A JP63157544 A JP 63157544A JP 15754488 A JP15754488 A JP 15754488A JP 2567041 B2 JP2567041 B2 JP 2567041B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、凝集の少ない易焼結性窒化アルミニウム超
微粒粉末の工業的製造方法に関するものである。
微粒粉末の工業的製造方法に関するものである。
［従来の技術とその課題］ 窒化アルミニウムは熱伝導率が、他のセラミックスに
較べて高く放熱性に優れているため、ICの高集積化、高
速化に伴い、パッケージ材料、基板材料として適用され
つつある。
較べて高く放熱性に優れているため、ICの高集積化、高
速化に伴い、パッケージ材料、基板材料として適用され
つつある。
窒化アルミニウム粉末の製造方法としては、従来から
知られている工業的方法（１）アルミナと炭素粉末の混
合物を還元窒化する方法。（２）金属アルミニウムを窒
素あるいはアンモニアで窒化する方法がある。しかしな
がら、（１）の方法ではアルミナと炭素の混合が十分で
なく、未反応のアルミナが残留したり、多量の炭素分を
必要とするため、合成後の脱炭が容易ではなく、また１
μｍ以下の超微粉末を得難い。（２）の方法では、合成
中、金属アルミニウムの融着が起こり、未反応の金属ア
ルミニウムが残留したり、合成窒化アルミニウム粉末粒
子が粗大化するので、（１）の場合と同様に１μｍ以下
の超微粉末は得難い。また、超微粉粒子を得る方法とし
て特開昭62−171902号公報、同62−171903号公報「窒化
アルミニウム微粉松の合成法」に金属アルミニウムをプ
ラズマ法中で窒化する方法が開示されているが、製造コ
ストが高く、工業的に多量の粉末を得ることは困難であ
った。
知られている工業的方法（１）アルミナと炭素粉末の混
合物を還元窒化する方法。（２）金属アルミニウムを窒
素あるいはアンモニアで窒化する方法がある。しかしな
がら、（１）の方法ではアルミナと炭素の混合が十分で
なく、未反応のアルミナが残留したり、多量の炭素分を
必要とするため、合成後の脱炭が容易ではなく、また１
μｍ以下の超微粉末を得難い。（２）の方法では、合成
中、金属アルミニウムの融着が起こり、未反応の金属ア
ルミニウムが残留したり、合成窒化アルミニウム粉末粒
子が粗大化するので、（１）の場合と同様に１μｍ以下
の超微粉末は得難い。また、超微粉粒子を得る方法とし
て特開昭62−171902号公報、同62−171903号公報「窒化
アルミニウム微粉松の合成法」に金属アルミニウムをプ
ラズマ法中で窒化する方法が開示されているが、製造コ
ストが高く、工業的に多量の粉末を得ることは困難であ
った。
上述のような従来技術の状況に鑑み、本発明は平均粒
径１μｍ以下の窒化アルミニウム超微粒子を工業的生産
に適する方法で容易に製造し得る技術を確立しようとす
るものである。
径１μｍ以下の窒化アルミニウム超微粒子を工業的生産
に適する方法で容易に製造し得る技術を確立しようとす
るものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した
結果、気相法で得られた平均粒径0.005〜0.1μｍのδア
ルミナと初期縮合物で20wt％以上の水を含み得るフラン
フェノール樹脂との混合物を窒素またはアンモニア雰囲
気中で熱処理する事により１μｍ以下の窒化アルミニウ
ム超微粒子が工業的に容易な方法で得られることを見出
し、本発明を完成するに至った。以下本発明を詳述す
る。
結果、気相法で得られた平均粒径0.005〜0.1μｍのδア
ルミナと初期縮合物で20wt％以上の水を含み得るフラン
フェノール樹脂との混合物を窒素またはアンモニア雰囲
気中で熱処理する事により１μｍ以下の窒化アルミニウ
ム超微粒子が工業的に容易な方法で得られることを見出
し、本発明を完成するに至った。以下本発明を詳述す
る。
本発明における平均粒径とは透過型電子顕微鏡による
1000個の粒子の面積等価円の直径の面積平均をとったも
のである。
1000個の粒子の面積等価円の直径の面積平均をとったも
のである。
本発明で使用するδアルミナは、塩化アルミニウム、
硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩類、アルミニウム
イソプロキシド等のアルミニウムアルコキシドを気相熱
分解したものが好ましく、特にδアルミナを50％以上結
晶組成として含み、無機不純物が1wt％以下のものが好
ましい。また、結晶水、構造水を含めて含水量が10wt％
以下であるものが好ましい。更に、その平均粒径が0.00
5〜0.1μｍ以下であることが必要である。含水量が10wt
％以上では、フランフェノール樹脂とのなじみがなくな
り混合に不均一部分が生じ易いため、１μｍを越える窒
化アルミニウム微粒子が生じ易くなる。また0.1μｍを
越える平均粒径のδアルミナを用いると、還元窒化の内
部への進行が遅く熱処理時間が長くなるため、未反応の
アルミナ、合成した窒化アルミニウム同士の焼結が起こ
り、凝集の少ない１μｍ以下の超微粒子を得ることは困
難である。0.005μｍより小さい平均粒径のδアルミナ
を用いて本発明の目的を達成することは原理的に可能だ
が、このような粒径のδアルミナを得ること自体が実際
上困難である。
硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩類、アルミニウム
イソプロキシド等のアルミニウムアルコキシドを気相熱
分解したものが好ましく、特にδアルミナを50％以上結
晶組成として含み、無機不純物が1wt％以下のものが好
ましい。また、結晶水、構造水を含めて含水量が10wt％
以下であるものが好ましい。更に、その平均粒径が0.00
5〜0.1μｍ以下であることが必要である。含水量が10wt
％以上では、フランフェノール樹脂とのなじみがなくな
り混合に不均一部分が生じ易いため、１μｍを越える窒
化アルミニウム微粒子が生じ易くなる。また0.1μｍを
越える平均粒径のδアルミナを用いると、還元窒化の内
部への進行が遅く熱処理時間が長くなるため、未反応の
アルミナ、合成した窒化アルミニウム同士の焼結が起こ
り、凝集の少ない１μｍ以下の超微粒子を得ることは困
難である。0.005μｍより小さい平均粒径のδアルミナ
を用いて本発明の目的を達成することは原理的に可能だ
が、このような粒径のδアルミナを得ること自体が実際
上困難である。
本発明で使用する初期縮合物の状態で20wt％以上の水
を含み得るフランフェノール樹脂とは、特開昭60−1712
08号公報、特開昭60−171209号公報、特開昭60−171210
号公報及び特開昭60−171211号公報に開示されたものが
該当する。具体的には、後述の実施例で示す手法で得ら
れるが、初期縮合物の状態で20wt％以下の水しか含み得
ないフランフェノール樹脂，あるいは他の樹脂、例えば
フェノール樹脂等では0.1μｍ以下のδアルミナとのな
じみが悪く均一に混合する事は難しく、δアルミナが凝
集し、合成後もその形態が残り、本発明の特徴である凝
集の少ない窒化アルミニウム超微粒子を得ることは困難
である。一方、フランフェノール樹脂に80％以上の水分
を含ませることは困難であるため実際的でない。
を含み得るフランフェノール樹脂とは、特開昭60−1712
08号公報、特開昭60−171209号公報、特開昭60−171210
号公報及び特開昭60−171211号公報に開示されたものが
該当する。具体的には、後述の実施例で示す手法で得ら
れるが、初期縮合物の状態で20wt％以下の水しか含み得
ないフランフェノール樹脂，あるいは他の樹脂、例えば
フェノール樹脂等では0.1μｍ以下のδアルミナとのな
じみが悪く均一に混合する事は難しく、δアルミナが凝
集し、合成後もその形態が残り、本発明の特徴である凝
集の少ない窒化アルミニウム超微粒子を得ることは困難
である。一方、フランフェノール樹脂に80％以上の水分
を含ませることは困難であるため実際的でない。
δアルミナとフランフェノール樹脂の混合比は特に限
定するものではないが、合成後の脱炭処理を容易にする
ために、δアルミナ：フランフェノール樹脂＝65:35〜7
5:25（Al2O3:C換算）が望ましい。この範囲以外では、
合成後の脱炭が困難となったり、未反応のアルミナが残
留したりする。
定するものではないが、合成後の脱炭処理を容易にする
ために、δアルミナ：フランフェノール樹脂＝65:35〜7
5:25（Al2O3:C換算）が望ましい。この範囲以外では、
合成後の脱炭が困難となったり、未反応のアルミナが残
留したりする。
所定のδアルミナとフランフェノール樹脂はボールミ
ル、サンドミル等で均一に混合乾燥し、場合によっては
造粒した後、窒素あるいはアンモニアガス雰囲気中で、
1400〜1800℃の温度範囲で熱処理される。熱処理温度は
上記範囲内であれば、殆ど100％の窒化アルミニウム単
相の粉末が得られる。
ル、サンドミル等で均一に混合乾燥し、場合によっては
造粒した後、窒素あるいはアンモニアガス雰囲気中で、
1400〜1800℃の温度範囲で熱処理される。熱処理温度は
上記範囲内であれば、殆ど100％の窒化アルミニウム単
相の粉末が得られる。
［実施例］ 以下本発明を実施例に基づいて説明する。本発明はこ
れら実施例に限定されない。
れら実施例に限定されない。
実施例１〜10および比較例１〜５ δアルミナは、実施例１〜５は、市販のアエロジル社
製のOxide−Ｃ（平均粒径＝0.01μm,δアルミナ相＝100
％）、実施例６〜10はアルミニウムイソプロキシド溶液
を気相熱分解して得られたもの（平均粒子＝0.03〜0.08
μｍ、δアルミナ相＝53〜93％）を使用した。比較例は
第１表に示されたαアルミナ、γアルミナおよびδアル
ミナを用いた。
製のOxide−Ｃ（平均粒径＝0.01μm,δアルミナ相＝100
％）、実施例６〜10はアルミニウムイソプロキシド溶液
を気相熱分解して得られたもの（平均粒子＝0.03〜0.08
μｍ、δアルミナ相＝53〜93％）を使用した。比較例は
第１表に示されたαアルミナ、γアルミナおよびδアル
ミナを用いた。
初期縮合物で20wt％以上の水を含み得るフランフェノ
ール樹脂は以下のようにして調製した。
ール樹脂は以下のようにして調製した。
フルフリルアルコール500重量部と92％パラホルムア
ルデヒド480重量部とを80℃で撹拌して溶解させ、撹拌
下でフェノール520重量部、水酸化ナトリウム8.8重量部
及び水45重量部の混合液を滴下した。滴下終了後、80℃
で３時間反応させた。この後、フェノール80重量部、水
酸化ナトリウム8.8重量部及び水45重量部の混合液を更
に添加し、80℃で4.5時間反応させた。30℃まで冷却し
た後に、70％パラトルエンスルホン酸で中和した。この
中和物を減圧下で脱水して、150部の水を除去し、500重
量部のフルフリルアルコールを添加した。この樹脂が含
むことのできる水分量を測定したところ36％であった。
これを実施例１および２に用いた。その他の実施例には
第１表に示すように他の含水可能量をパラホルムアルデ
ヒド量を変化させて調製したものを用いた。比較例１〜
４で用いた樹脂は上述の方法でパラホルムアルデヒド量
を変化させて含水可能量の調製したフランフェノール樹
脂を用いた（第１表）。比較例５では市販のレゾール型
フェノール樹脂を使用した。
ルデヒド480重量部とを80℃で撹拌して溶解させ、撹拌
下でフェノール520重量部、水酸化ナトリウム8.8重量部
及び水45重量部の混合液を滴下した。滴下終了後、80℃
で３時間反応させた。この後、フェノール80重量部、水
酸化ナトリウム8.8重量部及び水45重量部の混合液を更
に添加し、80℃で4.5時間反応させた。30℃まで冷却し
た後に、70％パラトルエンスルホン酸で中和した。この
中和物を減圧下で脱水して、150部の水を除去し、500重
量部のフルフリルアルコールを添加した。この樹脂が含
むことのできる水分量を測定したところ36％であった。
これを実施例１および２に用いた。その他の実施例には
第１表に示すように他の含水可能量をパラホルムアルデ
ヒド量を変化させて調製したものを用いた。比較例１〜
４で用いた樹脂は上述の方法でパラホルムアルデヒド量
を変化させて含水可能量の調製したフランフェノール樹
脂を用いた（第１表）。比較例５では市販のレゾール型
フェノール樹脂を使用した。
その結果を第１表に合成条件と共に示す。
また実施例１の窒化アルミニウム粒子の走査型電子顕
微鏡写真を第１図に示す。この写真から明らかなように
0.3μｍ程度の粒径の揃った凝集体の少ない超微粒子で
酸素含有量も少なく優れていた。
微鏡写真を第１図に示す。この写真から明らかなように
0.3μｍ程度の粒径の揃った凝集体の少ない超微粒子で
酸素含有量も少なく優れていた。
［発明の効果］ 本発明方法により得られた窒化アルミニウム超微粒子
は、アルミナと樹脂を厳密に制御選択してあるため、１
μｍ以下の粒径をもった、凝集の少ないもので成形性、
焼結性に優れる。それ故、従来粉末に較べ焼結温度、助
剤添加量の低下、及び、緻密化を促進する。また、従来
から知られているアルミナの還元窒化法で製造されるた
め、生産性、製造コストの面からも優位である。
は、アルミナと樹脂を厳密に制御選択してあるため、１
μｍ以下の粒径をもった、凝集の少ないもので成形性、
焼結性に優れる。それ故、従来粉末に較べ焼結温度、助
剤添加量の低下、及び、緻密化を促進する。また、従来
から知られているアルミナの還元窒化法で製造されるた
め、生産性、製造コストの面からも優位である。
第１図は、実施例１で得られた窒化アルミニウム粉末の
粒子構造を示す走査電子顕微鏡写真である。
粒子構造を示す走査電子顕微鏡写真である。
Claims (1)
- 【請求項１】気相法で得られた平均粒径が0.005〜0.1μ
ｍのδアルミナと、初期縮合物の状態で20〜80wt％の水
を含み得るフランフェノール樹脂の混合物を窒素及び／
またはアンモニア雰囲気下で熱処理することを特徴とす
る窒化アルミニウム微粒子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63157544A JP2567041B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 窒化アルミニウム超微粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63157544A JP2567041B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 窒化アルミニウム超微粒子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH026305A JPH026305A (ja) | 1990-01-10 |
| JP2567041B2 true JP2567041B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=15652000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63157544A Expired - Fee Related JP2567041B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 窒化アルミニウム超微粒子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567041B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101442646B1 (ko) | 2013-02-28 | 2014-09-24 | 한국세라믹기술원 | 질화알루미늄 분말의 제조방법 |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP63157544A patent/JP2567041B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101442646B1 (ko) | 2013-02-28 | 2014-09-24 | 한국세라믹기술원 | 질화알루미늄 분말의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH026305A (ja) | 1990-01-10 |
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