JP2723411B2 - 窒化アルミニウム粉末 - Google Patents
窒化アルミニウム粉末Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特定の表面状態を有す
る窒化アルミニウム粉末に関する。
る窒化アルミニウム粉末に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、窒化アルミニウム粉末は、熱伝導
率が高く、エレクトロニクス材料として極めて有用な窒
化アルミニウム焼結体の原料として脚光を浴びている。
窒化アルミニウム粉末は、例えば、特開昭５９−５００
０８号公報により公知である。上記の公報に記載された
窒化アルミニウム粉末は、高純度且つ微粒子であり、高
熱伝導率及び透光性等の優れた性質を有する窒化アルミ
ニウム焼結体の原料として使用されている。即ち、上記
公報には、平均粒子径が２μｍ以下の粉末で、酸素含有
量が１．５重量％以下、且つ窒化アルミニウム組成をＡ
ｌＮとするとき含有する陽イオン不純物が０．３重量％
以下である窒化アルミニウム粉末が示されている。
率が高く、エレクトロニクス材料として極めて有用な窒
化アルミニウム焼結体の原料として脚光を浴びている。
窒化アルミニウム粉末は、例えば、特開昭５９−５００
０８号公報により公知である。上記の公報に記載された
窒化アルミニウム粉末は、高純度且つ微粒子であり、高
熱伝導率及び透光性等の優れた性質を有する窒化アルミ
ニウム焼結体の原料として使用されている。即ち、上記
公報には、平均粒子径が２μｍ以下の粉末で、酸素含有
量が１．５重量％以下、且つ窒化アルミニウム組成をＡ
ｌＮとするとき含有する陽イオン不純物が０．３重量％
以下である窒化アルミニウム粉末が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の窒化アルミニウ
ム粉末は、高純度且つ微粒子であるために優れた性質を
有する窒化アルミニウム焼結体の原料となる。しかしな
がら、上記の窒化アルミニウム粉末は、シート等に成形
する際のスラリー調製時に、充分に安定なスラリーとす
ることが難しかった。このため、特にシート成形時の厚
みのバラツキが大きく、高い厚み精度を有する焼結体
を、表面研磨することなく焼結させた状態のままで得る
ことは困難であった。
ム粉末は、高純度且つ微粒子であるために優れた性質を
有する窒化アルミニウム焼結体の原料となる。しかしな
がら、上記の窒化アルミニウム粉末は、シート等に成形
する際のスラリー調製時に、充分に安定なスラリーとす
ることが難しかった。このため、特にシート成形時の厚
みのバラツキが大きく、高い厚み精度を有する焼結体
を、表面研磨することなく焼結させた状態のままで得る
ことは困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
シート成形時の厚みのバラツキが小さくなるような窒化
アルミニウム粉末を得ることを目的として研究を重ねて
きた。その結果、特定の表面状態を有する窒化アルミニ
ウム粉末が、上記の目的を達成することを見い出し、本
発明を完成させるに至った。
シート成形時の厚みのバラツキが小さくなるような窒化
アルミニウム粉末を得ることを目的として研究を重ねて
きた。その結果、特定の表面状態を有する窒化アルミニ
ウム粉末が、上記の目的を達成することを見い出し、本
発明を完成させるに至った。
【０００５】即ち、本発明は、拡散反射法による赤外吸
収スペクトルにおいて、波数３０００〜３４５０ｃｍ-1
の吸収ピークの最大吸光度と波数３５００〜３８００ｃ
ｍ-1の吸収ピークの最大吸光度の合計をＡxとし、波数
９００〜１１００ｃｍ-1の吸収ピークの最大吸光度をＡ
yとしたとき、下記式 Ａx／Ａy＜３．０×１０-3 を満足することを特徴とする窒化アルミニウム粉末であ
る。
収スペクトルにおいて、波数３０００〜３４５０ｃｍ-1
の吸収ピークの最大吸光度と波数３５００〜３８００ｃ
ｍ-1の吸収ピークの最大吸光度の合計をＡxとし、波数
９００〜１１００ｃｍ-1の吸収ピークの最大吸光度をＡ
yとしたとき、下記式 Ａx／Ａy＜３．０×１０-3 を満足することを特徴とする窒化アルミニウム粉末であ
る。
【０００６】本発明の窒化アルミニウム粉末の赤外吸収
スペクトルは、拡散反射法により測定されたものであ
る。赤外吸収スペクトルの測定装置としては、例えば、
日本バイオラット・ラボラトリーズ社製のＦＴＳ−７型
赤外分光光度計を用いることができる。
スペクトルは、拡散反射法により測定されたものであ
る。赤外吸収スペクトルの測定装置としては、例えば、
日本バイオラット・ラボラトリーズ社製のＦＴＳ−７型
赤外分光光度計を用いることができる。
【０００７】図１は、後述する実施例１で得られた本発
明の窒化アルミニウム粉末の赤外吸収スペクトルであ
る。図１において、波数９００〜１１００ｃｍ-1の範囲
に現れる吸収ピークはＡｌ−Ｏの振動によるものである
と推定される。一方、図１では波数３０００〜３８００
ｃｍ-1の範囲には目視できる吸収ピークは認められない
が、上述した赤外吸収スペクトルの測定装置を用いて２
５６回スキャンさせて積算値を求めることにより、吸収
ピークを確認することができる。波数３０００〜０〜３
４５０ｃｍ-1と３５００〜３８００ｃｍ-1の吸収ピーク
はＯ−ＨおよびＮ−Ｈの振動によるものであると推定で
きる。
明の窒化アルミニウム粉末の赤外吸収スペクトルであ
る。図１において、波数９００〜１１００ｃｍ-1の範囲
に現れる吸収ピークはＡｌ−Ｏの振動によるものである
と推定される。一方、図１では波数３０００〜３８００
ｃｍ-1の範囲には目視できる吸収ピークは認められない
が、上述した赤外吸収スペクトルの測定装置を用いて２
５６回スキャンさせて積算値を求めることにより、吸収
ピークを確認することができる。波数３０００〜０〜３
４５０ｃｍ-1と３５００〜３８００ｃｍ-1の吸収ピーク
はＯ−ＨおよびＮ−Ｈの振動によるものであると推定で
きる。
【０００８】本発明においては、波数３０００〜３４５
０ｃｍ-1の吸収ピークの最大吸光度と波数３５００〜３
８００ｃｍ-1の吸収ピークの最大吸光度の合計をＡxと
し、波数９００〜１１００ｃｍ-1の範囲に現れる吸収ピ
ークの最大吸光度をＡyとしたとき、下記式 Ａx／Ａy＜３．０×１０-3 を満足しなければならない。Ａx／Ａyが３．０×１０-3
以上の窒化アルミニウム粉末は、スラリー特性が不安定
となり、特にスラリーのチクソトロピー性が増大するた
めシート成形体の厚みのバラツキが大きくなり、高精度
の厚みを有する焼結体を得る事ができない。更に良好な
厚み精度を得るためには、上記のＡx／Ａyは２．０×１
０-3以下の範囲であることが好ましい。図１についてい
えば、Ａx／Ａyは０．１５×１０-3となる。
０ｃｍ-1の吸収ピークの最大吸光度と波数３５００〜３
８００ｃｍ-1の吸収ピークの最大吸光度の合計をＡxと
し、波数９００〜１１００ｃｍ-1の範囲に現れる吸収ピ
ークの最大吸光度をＡyとしたとき、下記式 Ａx／Ａy＜３．０×１０-3 を満足しなければならない。Ａx／Ａyが３．０×１０-3
以上の窒化アルミニウム粉末は、スラリー特性が不安定
となり、特にスラリーのチクソトロピー性が増大するた
めシート成形体の厚みのバラツキが大きくなり、高精度
の厚みを有する焼結体を得る事ができない。更に良好な
厚み精度を得るためには、上記のＡx／Ａyは２．０×１
０-3以下の範囲であることが好ましい。図１についてい
えば、Ａx／Ａyは０．１５×１０-3となる。
【０００９】以上のことから、本発明の窒化アルミニウ
ム粉末は、表面の親水性基の量がきわめて少ない粉末で
あるということが言える。
ム粉末は、表面の親水性基の量がきわめて少ない粉末で
あるということが言える。
【００１０】本発明の窒化アルミニウム粉末は、上記の
条件を満足しておれば良いが、さらに焼結時の寸法収縮
に伴う寸法精度を高めるためには比表面積から算出した
平均粒径（Ｄ1）と沈降法で測定した平均粒径（Ｄ2）と
が下記式 ０．２μｍ≦Ｄ1≦１．５μｍ Ｄ2／Ｄ1＜２．００ を共に満足する窒化アルミニウム粉末であることが好ま
しい。ここで、窒化アルミニウム粉末の比表面積は、Ｂ
ＥＴ法による窒素ガス吸着で得られたものである。この
比表面積から真球換算により粒径（Ｄ1）を求めること
ができる。この方法で求めた粒径（Ｄ1）は、窒化アル
ミニウム粉末の一次粒径を表す。一方、沈降法、例え
ば、堀場製作所製自動粒度分布測定器ＣＡＰＡ−５００
を用いて測定した平均粒径（Ｄ2） は、一次粒子が凝集
して形成された凝集粒子の平均粒径を表す。
条件を満足しておれば良いが、さらに焼結時の寸法収縮
に伴う寸法精度を高めるためには比表面積から算出した
平均粒径（Ｄ1）と沈降法で測定した平均粒径（Ｄ2）と
が下記式 ０．２μｍ≦Ｄ1≦１．５μｍ Ｄ2／Ｄ1＜２．００ を共に満足する窒化アルミニウム粉末であることが好ま
しい。ここで、窒化アルミニウム粉末の比表面積は、Ｂ
ＥＴ法による窒素ガス吸着で得られたものである。この
比表面積から真球換算により粒径（Ｄ1）を求めること
ができる。この方法で求めた粒径（Ｄ1）は、窒化アル
ミニウム粉末の一次粒径を表す。一方、沈降法、例え
ば、堀場製作所製自動粒度分布測定器ＣＡＰＡ−５００
を用いて測定した平均粒径（Ｄ2） は、一次粒子が凝集
して形成された凝集粒子の平均粒径を表す。
【００１１】また、さらに熱伝導率等に優れた窒化アル
ミニウム焼結体を得るためには、酸素含有量や陽イオン
不純物の少ないことが好ましい。即ち、ＡｌＮを窒化ア
ルミニウム組成とするとき、不純物となる酸素含有量が
１．５重量％以下、陽イオン不純物が０．３重量％以下
である窒化アルミニウム粉末が好適である。さらに、酸
素含有量が０．４〜１．３重量％、陽イオン不純物が
０．２重量％以下である窒化アルミニウム粉末がより好
適である。
ミニウム焼結体を得るためには、酸素含有量や陽イオン
不純物の少ないことが好ましい。即ち、ＡｌＮを窒化ア
ルミニウム組成とするとき、不純物となる酸素含有量が
１．５重量％以下、陽イオン不純物が０．３重量％以下
である窒化アルミニウム粉末が好適である。さらに、酸
素含有量が０．４〜１．３重量％、陽イオン不純物が
０．２重量％以下である窒化アルミニウム粉末がより好
適である。
【００１２】尚、本発明に於ける窒化アルミニウムはア
ルミニウムと窒素の１：１化合物であり、これ以外のも
のをすべて不純物として扱う。ただし窒化アルミニウム
粉末の表面は空気中で不可避的に酸化されＡｌ−Ｎ結合
がＡｌ−Ｏ結合に置き変っているが、この結合Ａｌは陽
イオン不純物とはみなさない。従って、Ａｌ−Ｎ，Ａｌ
−Ｏの結合をしていない金属アルミニウムは陽イオン不
純物である。
ルミニウムと窒素の１：１化合物であり、これ以外のも
のをすべて不純物として扱う。ただし窒化アルミニウム
粉末の表面は空気中で不可避的に酸化されＡｌ−Ｎ結合
がＡｌ−Ｏ結合に置き変っているが、この結合Ａｌは陽
イオン不純物とはみなさない。従って、Ａｌ−Ｎ，Ａｌ
−Ｏの結合をしていない金属アルミニウムは陽イオン不
純物である。
【００１３】本発明に於ける上記窒化アルミニウム粉末
はどのような方法によって得られたものであっても良
い。
はどのような方法によって得られたものであっても良
い。
【００１４】一般には、下記に示す方法によって好適に
製造することができる。即ち、アルミナとカーボンとを
混合して得た粉末を非酸化性雰囲気中において１３００
〜１７００℃で焼成し、さらに、酸素が２５ｍｏｌ％以
上の酸素含有雰囲気下において６５０〜７５０℃で焼成
するか、または、酸素が２５ｍｏｌ％未満の酸素含有雰
囲気下において６５０〜７５０℃で２回以上焼成する方
法である。
製造することができる。即ち、アルミナとカーボンとを
混合して得た粉末を非酸化性雰囲気中において１３００
〜１７００℃で焼成し、さらに、酸素が２５ｍｏｌ％以
上の酸素含有雰囲気下において６５０〜７５０℃で焼成
するか、または、酸素が２５ｍｏｌ％未満の酸素含有雰
囲気下において６５０〜７５０℃で２回以上焼成する方
法である。
【００１５】ここで、得られる窒化アルミニウム粉末の
焼結時の収縮を小さくするためには、原料となるカーボ
ンは特定の硫黄含有量を有するものであることが好まし
い。即ち、硫黄含有量は５００ｐｐｍ〜７０００ｐｐ
ｍ、好ましくは１０００〜５０００ｐｐｍ、更に好まし
くは２０００〜５０００ｐｐｍである。
焼結時の収縮を小さくするためには、原料となるカーボ
ンは特定の硫黄含有量を有するものであることが好まし
い。即ち、硫黄含有量は５００ｐｐｍ〜７０００ｐｐ
ｍ、好ましくは１０００〜５０００ｐｐｍ、更に好まし
くは２０００〜５０００ｐｐｍである。
【００１６】また、本発明に於いて原料となるカーボン
は、特定の比表面積と吸油量とを有することが好まし
い。即ち、比表面積は６０ｍ2／ｇ 以上、好ましくは１
００〜３００ｍ2／ｇであり、また、吸油量は、８０ｃ
ｃ／１００ｇ 以上、好ましくは１００〜２００ｃｃ／
１００ｇであることが好ましい。
は、特定の比表面積と吸油量とを有することが好まし
い。即ち、比表面積は６０ｍ2／ｇ 以上、好ましくは１
００〜３００ｍ2／ｇであり、また、吸油量は、８０ｃ
ｃ／１００ｇ 以上、好ましくは１００〜２００ｃｃ／
１００ｇであることが好ましい。
【００１７】一方の原料であるアルミナは、Ａｌ2Ｏ3で
表わされるものが何ら制限なく採用される。後述する焼
成によりアルミナになり得るアルミニウム化合物、例え
ば、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミ
ニウム、ミョウバン、水酸化アルミニウム等を焼成する
ことにより得たアルミナであっても良い。即ち、焼成に
よりアルミナになり得るアルミニウム化合物とカーボン
とを混合し、後述する条件により焼成して該アルミニウ
ム化合物を分解してアルミナとし、さらに焼成して窒化
反応を行う方法も本発明で採用することができる。
表わされるものが何ら制限なく採用される。後述する焼
成によりアルミナになり得るアルミニウム化合物、例え
ば、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミ
ニウム、ミョウバン、水酸化アルミニウム等を焼成する
ことにより得たアルミナであっても良い。即ち、焼成に
よりアルミナになり得るアルミニウム化合物とカーボン
とを混合し、後述する条件により焼成して該アルミニウ
ム化合物を分解してアルミナとし、さらに焼成して窒化
反応を行う方法も本発明で採用することができる。
【００１８】アルミナの粒径は比表面積から算出した粒
径 （Ｄ3）と沈降法で測定した平均粒径（Ｄ4） とが、
下記式 ０．１μｍ≦Ｄ3≦１．０μｍ Ｄ4／Ｄ3≦８．００ を共に満足するものが好適に用いられる。上記の粒径
（Ｄ3）はさらに、０．１μｍ≦Ｄ3≦０．８μｍの範囲
であることが好ましい。また、Ｄ4／Ｄ3は６．００以下
であることが好ましく、さらに５．００以下であること
が生成された窒化アルミニウム粉末の凝集を抑制する点
からより好ましい。
径 （Ｄ3）と沈降法で測定した平均粒径（Ｄ4） とが、
下記式 ０．１μｍ≦Ｄ3≦１．０μｍ Ｄ4／Ｄ3≦８．００ を共に満足するものが好適に用いられる。上記の粒径
（Ｄ3）はさらに、０．１μｍ≦Ｄ3≦０．８μｍの範囲
であることが好ましい。また、Ｄ4／Ｄ3は６．００以下
であることが好ましく、さらに５．００以下であること
が生成された窒化アルミニウム粉末の凝集を抑制する点
からより好ましい。
【００１９】上記した原料のカーボンとアルミナに含ま
れる不純物は、殆んどそのまま窒化アルミニウム粉末中
に残存して不純物となる。従って、高純度の窒化アルミ
ニウム粉末を得るためには、カーボンの灰分は、０．３
重量％以下、好ましくは０．２重量％以下であり、アル
ミナの純度は９９．０重量％以上、好ましくは９９．５
重量％以上であることが好適である。
れる不純物は、殆んどそのまま窒化アルミニウム粉末中
に残存して不純物となる。従って、高純度の窒化アルミ
ニウム粉末を得るためには、カーボンの灰分は、０．３
重量％以下、好ましくは０．２重量％以下であり、アル
ミナの純度は９９．０重量％以上、好ましくは９９．５
重量％以上であることが好適である。
【００２０】アルミナとカーボンの混合比は１：１．５
〜１：４の範囲であることが凝集の程度の極めて小さい
ＡｌＮ粉末を得る目的から好ましく、１：２〜１：３．
５の範囲であることがさらに好適である。
〜１：４の範囲であることが凝集の程度の極めて小さい
ＡｌＮ粉末を得る目的から好ましく、１：２〜１：３．
５の範囲であることがさらに好適である。
【００２１】アルミナとカーボンの混合は乾式あるいは
湿式のどちらでも良いが、通常、十分な混合を達成する
ためには、湿式混合が好ましい。通常、混合手段はボー
ルミルによる混合が好適であるが、この際使用する容
器、ボール等は高純度アルミナ質あるいはプラスチック
質などを用い、不純物の混入を極力防止するのが好まし
い。ボールミルとしては、公知のもの、例えば回転式ボ
ールミル，バイブロボールミル等が挙げられる。また、
アトライターによる混合も採用し得る。また反応率を上
げ未反応アルミナ分の量を極小とするため十分均一な混
合を行うのが好ましい。混合粉末は焼成炉によって１３
００〜１７００℃、好ましくは１４５０〜１６５０℃の
温度で通常３〜１０時間焼成することにより本発明の窒
化アルミニウム粉末が得られる。焼成温度が上記の下限
温度より低い温度では窒化反応が十分進行せず、目的の
窒化アルミニウム粉末が得られない場合があるので好ま
しくない。また、焼成温度が前記の上限温度を越える高
い温度では窒化反応は十分進行するが、しばしば生成す
る窒化アルミニウム粉末の粒子径が大きくなるか、ある
いは凝集が著しくなり、本発明の微粉末を得ることがで
きない場合があるので好ましくない。
湿式のどちらでも良いが、通常、十分な混合を達成する
ためには、湿式混合が好ましい。通常、混合手段はボー
ルミルによる混合が好適であるが、この際使用する容
器、ボール等は高純度アルミナ質あるいはプラスチック
質などを用い、不純物の混入を極力防止するのが好まし
い。ボールミルとしては、公知のもの、例えば回転式ボ
ールミル，バイブロボールミル等が挙げられる。また、
アトライターによる混合も採用し得る。また反応率を上
げ未反応アルミナ分の量を極小とするため十分均一な混
合を行うのが好ましい。混合粉末は焼成炉によって１３
００〜１７００℃、好ましくは１４５０〜１６５０℃の
温度で通常３〜１０時間焼成することにより本発明の窒
化アルミニウム粉末が得られる。焼成温度が上記の下限
温度より低い温度では窒化反応が十分進行せず、目的の
窒化アルミニウム粉末が得られない場合があるので好ま
しくない。また、焼成温度が前記の上限温度を越える高
い温度では窒化反応は十分進行するが、しばしば生成す
る窒化アルミニウム粉末の粒子径が大きくなるか、ある
いは凝集が著しくなり、本発明の微粉末を得ることがで
きない場合があるので好ましくない。
【００２２】前記焼成の際には焼成炉の炉材や焼成ボー
トなどの材質について不純物の原因とならないように配
慮するのが好ましい。また焼成の雰囲気は窒素を含む雰
囲気、通常は高純度の窒素ガスかあるいはそれにアンモ
ニアガスなどを加えたガスが好適であり、通常これらの
反応ガスを窒化反応が十分進行するだけの量、連続的又
は間欠的に供給しつつ焼成するとよい。
トなどの材質について不純物の原因とならないように配
慮するのが好ましい。また焼成の雰囲気は窒素を含む雰
囲気、通常は高純度の窒素ガスかあるいはそれにアンモ
ニアガスなどを加えたガスが好適であり、通常これらの
反応ガスを窒化反応が十分進行するだけの量、連続的又
は間欠的に供給しつつ焼成するとよい。
【００２３】上記焼成後の混合物は窒化アルミニウム粉
末の他に未反応のカーボンを含有するので一般には混合
物を酸素含有雰囲気下において６５０〜７５０℃の温度
で焼成し、カーボンの除去が行われる。このとき、本発
明においては、酸素が２５ｍｏｌ％以上の酸素含有雰囲
気下において焼成するか、または、酸素が２５ｍｏｌ％
未満の酸素含有雰囲気下において２回以上焼成すること
が、本発明の窒化アルミニウム粉末を得るために必須で
ある。
末の他に未反応のカーボンを含有するので一般には混合
物を酸素含有雰囲気下において６５０〜７５０℃の温度
で焼成し、カーボンの除去が行われる。このとき、本発
明においては、酸素が２５ｍｏｌ％以上の酸素含有雰囲
気下において焼成するか、または、酸素が２５ｍｏｌ％
未満の酸素含有雰囲気下において２回以上焼成すること
が、本発明の窒化アルミニウム粉末を得るために必須で
ある。
【００２４】酸素含有雰囲気は、実質的に窒素、酸素を
主成分とした混合ガスであることが好ましい。また、酸
素を含む混合ガスの組成は、窒素／酸素 ＝１０ｍｏｌ
％／９０ｍｏｌ％〜７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％の範囲
内である事が好ましい。この場合、酸化温度が高すぎた
り、窒素／酸素比が小さすぎると、窒化アルミニウム粉
末の表面が過剰に酸化され、目的とする粉末が得られ難
い。目的とする表面特性を有し、更に高純度な窒化アル
ミニウム粉末を得るためには上記組成範囲のガスを用
い、更に適当な酸化温度と時間を選択するのが好まし
い。また、酸素が２５ｍｏｌ％未満の酸素含有雰囲気、
例えば、大気中での焼成の場合であっても、２回以上の
酸化処理を行う事により、目的とする表面特性を有する
窒化アルミニウム粉末を得ることができる。尚、このと
き、酸化処理を一回にして処理の時間を長くしても本発
明の窒化アルミニウム粉末を得ることができず、２回以
上の酸化処理を行うことが必要である。一回の酸化処理
の時間は、十分にカーボンを除去できる範囲、例えば、
４〜２０時間から選択すればよい。
主成分とした混合ガスであることが好ましい。また、酸
素を含む混合ガスの組成は、窒素／酸素 ＝１０ｍｏｌ
％／９０ｍｏｌ％〜７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％の範囲
内である事が好ましい。この場合、酸化温度が高すぎた
り、窒素／酸素比が小さすぎると、窒化アルミニウム粉
末の表面が過剰に酸化され、目的とする粉末が得られ難
い。目的とする表面特性を有し、更に高純度な窒化アル
ミニウム粉末を得るためには上記組成範囲のガスを用
い、更に適当な酸化温度と時間を選択するのが好まし
い。また、酸素が２５ｍｏｌ％未満の酸素含有雰囲気、
例えば、大気中での焼成の場合であっても、２回以上の
酸化処理を行う事により、目的とする表面特性を有する
窒化アルミニウム粉末を得ることができる。尚、このと
き、酸化処理を一回にして処理の時間を長くしても本発
明の窒化アルミニウム粉末を得ることができず、２回以
上の酸化処理を行うことが必要である。一回の酸化処理
の時間は、十分にカーボンを除去できる範囲、例えば、
４〜２０時間から選択すればよい。
【００２５】
【発明の効果】本発明の窒化アルミニウム粉末は、表面
官能基の種類と量に基づく特定の表面状態を有する。こ
のため本発明の窒化アルミニウム粉末を用いて成形を行
った場合、極めて安定なスラリーを得ることができ、そ
の結果、特にシート成形体において極めて厚み精度の良
いシートが得られる。従ってこのようにして得られたシ
ートの焼結体は５％以下の厚み精度で工程能力指数（Ｃ
ｐ）を１．０以上とすることができる。また、特定の原
料を用いた場合には一次粒子の凝集の程度が極めて小さ
い窒化アルミニウム粉末を得ることができる。このた
め、本発明の窒化アルミニウム粉末を用いて焼結を行っ
た場合、線収縮率を１４％以下とすることができる。こ
のように、本発明の窒化アルミニウム粉末は、厚み、面
方向とも焼結時の寸法安定性が良好であり、工程能力指
数を著しく高めることができる。
官能基の種類と量に基づく特定の表面状態を有する。こ
のため本発明の窒化アルミニウム粉末を用いて成形を行
った場合、極めて安定なスラリーを得ることができ、そ
の結果、特にシート成形体において極めて厚み精度の良
いシートが得られる。従ってこのようにして得られたシ
ートの焼結体は５％以下の厚み精度で工程能力指数（Ｃ
ｐ）を１．０以上とすることができる。また、特定の原
料を用いた場合には一次粒子の凝集の程度が極めて小さ
い窒化アルミニウム粉末を得ることができる。このた
め、本発明の窒化アルミニウム粉末を用いて焼結を行っ
た場合、線収縮率を１４％以下とすることができる。こ
のように、本発明の窒化アルミニウム粉末は、厚み、面
方向とも焼結時の寸法安定性が良好であり、工程能力指
数を著しく高めることができる。
【００２６】従って、本発明の窒化アルミニウム粉末は
高融点金属のペーストを表面に印刷して焼成する同時焼
成法に於いて、金属との収縮率の差を小さくすることが
できるために好適に使用される。特に、一枚ずつのシー
ト厚みや収縮率に高い精度が求められる窒化アルミニウ
ム積層パッケージ基板用として好適に使用される。
高融点金属のペーストを表面に印刷して焼成する同時焼
成法に於いて、金属との収縮率の差を小さくすることが
できるために好適に使用される。特に、一枚ずつのシー
ト厚みや収縮率に高い精度が求められる窒化アルミニウ
ム積層パッケージ基板用として好適に使用される。
【００２７】さらに、酸素含有量及び陽イオン不純物の
少ない窒化アルミニウム粉末を原料として用いた場合に
は、上記の効果に加えて、高熱伝導性、さらには透光性
を有する窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。
少ない窒化アルミニウム粉末を原料として用いた場合に
は、上記の効果に加えて、高熱伝導性、さらには透光性
を有する窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。
【００２８】
【実施例】本発明をさらに具体的に説明するために以下
に実施例及び比較例を掲げるが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。
に実施例及び比較例を掲げるが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。
【００２９】尚、以下の実施例及び比較例に於ける各種
の物性の測定は次の方法により行った。
の物性の測定は次の方法により行った。
【００３０】１）カーボンの灰分量：ＪＩＳ Ｋ−６２
２１−１９７０に従い、７５０℃の灰化後の重量から求
めた。
２１−１９７０に従い、７５０℃の灰化後の重量から求
めた。
【００３１】２）カーボンの吸油量：ＪＩＳ Ｋ−６２
２１−１９７０に従い、ジブチルフタレートの滴下量か
ら求めた。
２１−１９７０に従い、ジブチルフタレートの滴下量か
ら求めた。
【００３２】３）比表面積：Ｎ2吸着によるＢＥＴ法で
求めた。（島津製作所（製）「フローソーブ２３００」
を使用） ４）粉末の平均一次粒径（Ｄ1、Ｄ3） 平均一次粒径（μｍ）＝６／（Ｓ×ρ） Ｓ：粉末比表面積（ｍ2／ｇ） ρ：粉末みかけ密度 ６：定数 ５）粉末の平均凝集粒径（Ｄ2、Ｄ4）：遠心沈降法にて
求めた。（堀場製作所（株）製「ＣＡＰＡ５００」を使
用） ６）粉末中の不純物量 陽イオン不純物量：粉末をアルカリ溶融後、酸で中和
し、溶液のＩＣＰ発光分光分析により定量した。（島津
製作所（株）製［ＩＣＰＳ−１０００」を使用）不純物
カーボン量：粉末を酸素気流中で燃焼させ、発生したＣ
Ｏ，ＣＯ2ガス量から定量した。（堀場製作所（株）製
「ＥＭＩＡ−１１０」を使用） 不純物酸素量：グラファイトるつぼ中での粉末の高温の
熱分解法により発生したＣＯガス量から求めた。（堀場
製作所（株）製「ＥＭＧＡ ２８００」を使用） ７）イオウ含有量：自動燃焼式イオウ分試験器（滴定
法）（吉田科学（株）製）を使用。
求めた。（島津製作所（製）「フローソーブ２３００」
を使用） ４）粉末の平均一次粒径（Ｄ1、Ｄ3） 平均一次粒径（μｍ）＝６／（Ｓ×ρ） Ｓ：粉末比表面積（ｍ2／ｇ） ρ：粉末みかけ密度 ６：定数 ５）粉末の平均凝集粒径（Ｄ2、Ｄ4）：遠心沈降法にて
求めた。（堀場製作所（株）製「ＣＡＰＡ５００」を使
用） ６）粉末中の不純物量 陽イオン不純物量：粉末をアルカリ溶融後、酸で中和
し、溶液のＩＣＰ発光分光分析により定量した。（島津
製作所（株）製［ＩＣＰＳ−１０００」を使用）不純物
カーボン量：粉末を酸素気流中で燃焼させ、発生したＣ
Ｏ，ＣＯ2ガス量から定量した。（堀場製作所（株）製
「ＥＭＩＡ−１１０」を使用） 不純物酸素量：グラファイトるつぼ中での粉末の高温の
熱分解法により発生したＣＯガス量から求めた。（堀場
製作所（株）製「ＥＭＧＡ ２８００」を使用） ７）イオウ含有量：自動燃焼式イオウ分試験器（滴定
法）（吉田科学（株）製）を使用。
【００３３】８）みかけ密度：ヘリウム置換式圧力比較
法で求めた。（島津製作所（製）「オートピクノメータ
ー１３２０を使用） ９）シート成形体密度（ｄ（ｇ））：ＡｌＮ粉末と分散
剤とを有機溶媒中に分散させてスラリーとし、これをド
クターブレード法により成形して得た成形体の寸法と重
量とから生密度を求め、この値からＡｌＮ粉末だけの成
形密度を計算して求めた。
法で求めた。（島津製作所（製）「オートピクノメータ
ー１３２０を使用） ９）シート成形体密度（ｄ（ｇ））：ＡｌＮ粉末と分散
剤とを有機溶媒中に分散させてスラリーとし、これをド
クターブレード法により成形して得た成形体の寸法と重
量とから生密度を求め、この値からＡｌＮ粉末だけの成
形密度を計算して求めた。
【００３４】ｄ（ｇ）＝（成形体生密度）×（スラリー
中のＡｌＮ重量）／｛（スラリー重量）−（有機溶媒重
量）｝ １０）ＡｌＮ焼結体密度（ｄ（Ｓ））：アルキメデス法
により求めた。（東洋精機（株）製「高精度比重計Ｄ−
Ｈ」を使用） １１）ＡｌＮ焼結体熱伝導率：レーザーフラッシュ法に
より２次元法で測定した。（真空理工（株）製「熱定数
測定装置ＴＣ−７０００」を使用） １２）焼結時の収縮率：焼結前後の寸法測定により求め
た。
中のＡｌＮ重量）／｛（スラリー重量）−（有機溶媒重
量）｝ １０）ＡｌＮ焼結体密度（ｄ（Ｓ））：アルキメデス法
により求めた。（東洋精機（株）製「高精度比重計Ｄ−
Ｈ」を使用） １１）ＡｌＮ焼結体熱伝導率：レーザーフラッシュ法に
より２次元法で測定した。（真空理工（株）製「熱定数
測定装置ＴＣ−７０００」を使用） １２）焼結時の収縮率：焼結前後の寸法測定により求め
た。
【００３５】収縮率＝（１−焼結体寸法／焼結前の成形
体寸法）×１００ １３）粉末の表面特性 試料の前処理 窒化アルミニウム粉末２ｇを１５０℃、
３０ｍｍＨｇ減圧下で３時間処理した。
体寸法）×１００ １３）粉末の表面特性 試料の前処理 窒化アルミニウム粉末２ｇを１５０℃、
３０ｍｍＨｇ減圧下で３時間処理した。
【００３６】拡散反射法ＦＴ−ＩＲ測定 ・日本バイオラット・ラボラトリーズ社 ＦＴＳ−７型
赤外分光光度計を用いた。
赤外分光光度計を用いた。
【００３７】・分解能８ｃｍ-1で２５６回スキャンして
積算値より求めた。
積算値より求めた。
【００３８】・バックグランド補正はＫＢｒ粉末を用
い、その後自動補正を行った。
い、その後自動補正を行った。
【００３９】・更に定量性を高める目的でＫｕｂｅｌｋ
ａ−Ｍｕｎｋ変換処理を行った。
ａ−Ｍｕｎｋ変換処理を行った。
【００４０】・吸光度Ａxは波数３０００〜３４５０ｃ
ｍ-1の吸収ピークの最大吸光度と波数３５００〜３８０
０ｃｍ-1の吸収ピークの最大吸光度を合計して、又吸光
度Ａyは９００〜１１００ｃｍ-1の吸収ピークの中で最
大のものから各々求めた。
ｍ-1の吸収ピークの最大吸光度と波数３５００〜３８０
０ｃｍ-1の吸収ピークの最大吸光度を合計して、又吸光
度Ａyは９００〜１１００ｃｍ-1の吸収ピークの中で最
大のものから各々求めた。
【００４１】１４）工程能力指数（Ｃｐ） Ｃｐ＝規格巾／６Ｓ （Ｓ：標準偏差） ここでは厚さの許容公差を±５％に設定し、規格巾を下
記式 規格巾＝厚さ平均値×０．０５×２ で求めた。
記式 規格巾＝厚さ平均値×０．０５×２ で求めた。
【００４２】実施例１ 純度９９．９％、沈降法により測定した平均粒径
（Ｄ4）０．９５μｍ，比表面積８．０ｍ2／ｇ，比表面
積から計算した粒径（Ｄ3）０．１９μｍ，Ｄ4／Ｄ3＝
５．００のＡｌ2Ｏ3 粉末１５ｋｇと，灰分量０．０６
重量％，イオウ含有量２５１０ｐｐｍ, 比表面積１２０
ｍ2／ｇ ，吸油量１１５ｃｃ／１００ｇのカーボン３５
ｋｇとをナイロン内張りポットとナイロン被覆ボールを
用いて混合した。混合粉末を高純度黒鉛製の皿に入れ、
Ｎ2ガス流下で１５５０℃，６時間加熱処理した。しか
る後、６５０℃，１０時間、大気中で脱炭処理した。大
気中でのこの処理を合計２回行い、窒化アルミニウム粉
末を得た。
（Ｄ4）０．９５μｍ，比表面積８．０ｍ2／ｇ，比表面
積から計算した粒径（Ｄ3）０．１９μｍ，Ｄ4／Ｄ3＝
５．００のＡｌ2Ｏ3 粉末１５ｋｇと，灰分量０．０６
重量％，イオウ含有量２５１０ｐｐｍ, 比表面積１２０
ｍ2／ｇ ，吸油量１１５ｃｃ／１００ｇのカーボン３５
ｋｇとをナイロン内張りポットとナイロン被覆ボールを
用いて混合した。混合粉末を高純度黒鉛製の皿に入れ、
Ｎ2ガス流下で１５５０℃，６時間加熱処理した。しか
る後、６５０℃，１０時間、大気中で脱炭処理した。大
気中でのこの処理を合計２回行い、窒化アルミニウム粉
末を得た。
【００４３】得られた粉末のＸ線回折パターンはＡｌＮ
のピークのみを示した。又、赤外吸収スペクトルは図１
に示したとおりであり、Ａx／Ａy＝０．１５×１０-3で
あった。その他の諸特性は表２のＮｏ．１に示したとお
りである。
のピークのみを示した。又、赤外吸収スペクトルは図１
に示したとおりであり、Ａx／Ａy＝０．１５×１０-3で
あった。その他の諸特性は表２のＮｏ．１に示したとお
りである。
【００４４】次に得られたＡｌＮ粉末１０ｋｇ，Ｙ2Ｏ3
３７５ｇ，ソルビタントリオレート１００ｇ，トルエン
３．３ｋｇ，エタノール２．７ｋｇとを内容積５０ｌの
ナイロン内張りポットに仕込みナイロン被覆ボールを用
いて２４時間混合した。
３７５ｇ，ソルビタントリオレート１００ｇ，トルエン
３．３ｋｇ，エタノール２．７ｋｇとを内容積５０ｌの
ナイロン内張りポットに仕込みナイロン被覆ボールを用
いて２４時間混合した。
【００４５】混合スラリーにポリビニルブチラール７０
０ｇ，ベンジルブチルフタレート７００ｇ，トルエン
１．１ｋｇ，エタノール９００ｇを加え、更に２４時間
混合した。得られたスラリーを粘度が２５０００ｃｐｓ
（ａｔ２５℃）になるまで真空脱泡を行った。
０ｇ，ベンジルブチルフタレート７００ｇ，トルエン
１．１ｋｇ，エタノール９００ｇを加え、更に２４時間
混合した。得られたスラリーを粘度が２５０００ｃｐｓ
（ａｔ２５℃）になるまで真空脱泡を行った。
【００４６】脱泡後のスラリーをドクターブレードシー
ト成形法で成形し、厚さ１．０１ｍｍの成形体を得た。
この成形体を５９ｍｍ口の金型で１５０枚打ち抜き、焼
結テスト用サンプルとした。シート成形体密度（ｄ
（ｇ））は２．１１（ｇ／ｃｍ3）であった。
ト成形法で成形し、厚さ１．０１ｍｍの成形体を得た。
この成形体を５９ｍｍ口の金型で１５０枚打ち抜き、焼
結テスト用サンプルとした。シート成形体密度（ｄ
（ｇ））は２．１１（ｇ／ｃｍ3）であった。
【００４７】打ち抜いた成形体をマッフル炉中で、空気
中，６００℃，３時間脱脂処理した。ついで、この成形
体を、ＢＮ製焼成皿に入れ、焼結テストを行った。焼結
はＮ2気流中で、室温から１８００℃までの昇温速度を
５℃／ｍｉｎとし、１８００℃で、７時間保持後、自然
冷却の条件下で行った。得られた焼結体は、厚さ、寸法
及び熱伝導率の測定に供した。
中，６００℃，３時間脱脂処理した。ついで、この成形
体を、ＢＮ製焼成皿に入れ、焼結テストを行った。焼結
はＮ2気流中で、室温から１８００℃までの昇温速度を
５℃／ｍｉｎとし、１８００℃で、７時間保持後、自然
冷却の条件下で行った。得られた焼結体は、厚さ、寸法
及び熱伝導率の測定に供した。
【００４８】得られた焼結体の密度は平均３．３２８ｇ
／ｃｍ3，標準偏差０．００３ｇ／ｃｍ3，寸法は平均５
１．０１１ｍｍ，標準偏差０．０７５ｍｍ, 又、厚さは
平均０．８７１ｍｍ，標準偏差０．００９ｍｍであっ
た。厚さの公差を±５％と設定すると、このシートの焼
結体の厚さに関する工程能力指数はＣｐ＝１．６１であ
った。
／ｃｍ3，標準偏差０．００３ｇ／ｃｍ3，寸法は平均５
１．０１１ｍｍ，標準偏差０．０７５ｍｍ, 又、厚さは
平均０．８７１ｍｍ，標準偏差０．００９ｍｍであっ
た。厚さの公差を±５％と設定すると、このシートの焼
結体の厚さに関する工程能力指数はＣｐ＝１．６１であ
った。
【００４９】実施例２ 表１に示したアルミナ粉末，およびカーボンとを種々の
重量比で混合し、実施例１と同様の方法で窒素気流中で
加熱処理した後、様々な方法で脱炭処理をした。得られ
た粉末のＸ線図折パターンはすべてＡｌＮ単相であっ
た。次に実施例１と同様の方法で成形・焼成を行い、焼
結体の寸法，厚さ，物性を測定した。結果を表２に示し
た。尚、表１，表２のＮｏ５は比較例である。
重量比で混合し、実施例１と同様の方法で窒素気流中で
加熱処理した後、様々な方法で脱炭処理をした。得られ
た粉末のＸ線図折パターンはすべてＡｌＮ単相であっ
た。次に実施例１と同様の方法で成形・焼成を行い、焼
結体の寸法，厚さ，物性を測定した。結果を表２に示し
た。尚、表１，表２のＮｏ５は比較例である。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【図１】図１は、本発明の窒化アルミニウム粉末の赤外
吸収スペクトルである。
吸収スペクトルである。
Claims (1)
- 【請求項１】 拡散反射法による赤外吸収スペクトルに
おいて、波数３０００〜３４５０ｃｍ-1の吸収ピークの
最大吸光度と波数３５００〜３８００ｃｍ-1の吸収ピー
クの最大吸光度の合計をＡxとし、波数９００〜１１０
０ｃｍ-1の吸収ピークの最大吸光度をＡyとしたとき、
下記式 Ａx／Ａy＜３．０×１０-3 を満足することを特徴とする窒化アルミニウム粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005238A JP2723411B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 窒化アルミニウム粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005238A JP2723411B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 窒化アルミニウム粉末 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05186207A JPH05186207A (ja) | 1993-07-27 |
| JP2723411B2 true JP2723411B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=11605622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4005238A Expired - Lifetime JP2723411B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 窒化アルミニウム粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723411B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6112939B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2017-04-12 | 株式会社トクヤマ | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
| JP6196457B2 (ja) * | 2013-04-03 | 2017-09-13 | 株式会社トクヤマ | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01301505A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-05 | Tokuyama Soda Co Ltd | 窒化アルミニウム粉末及びその製造方法 |
| JPH0497903A (ja) * | 1990-08-10 | 1992-03-30 | Sumitomo Chem Co Ltd | 耐酸化性窒化アルミニウム粉末 |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP4005238A patent/JP2723411B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05186207A (ja) | 1993-07-27 |
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