JP3237965B2 - Method for producing aluminum nitride powder - Google Patents

Method for producing aluminum nitride powder

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JP3237965B2
JP3237965B2 JP19480093A JP19480093A JP3237965B2 JP 3237965 B2 JP3237965 B2 JP 3237965B2 JP 19480093 A JP19480093 A JP 19480093A JP 19480093 A JP19480093 A JP 19480093A JP 3237965 B2 JP3237965 B2 JP 3237965B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、窒化アルミニウム粉末
の製造方法に関し、窒化アルミニウム焼結体の焼結用原
料に適用して有用な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum nitride powder.
The present invention relates to a technique useful for applying to a raw material for sintering an aluminum nitride sintered body.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化アルミニウム(AlN)は、高強度
で耐熱性や耐食性に優れた高温材料であるとともに、熱
伝導性や電気絶縁性にも優れた特性を有している。それ
故、近年、電子機器、特に集積回路等に用いる基板材料
として注目されている。
2. Description of the Related Art Aluminum nitride (AlN) is a high-temperature material having high strength and excellent heat resistance and corrosion resistance, and also has excellent properties in thermal conductivity and electrical insulation. Therefore, in recent years, it has attracted attention as a substrate material used for electronic devices, particularly for integrated circuits and the like.

【0003】ところで、窒化アルミニウムは難焼結性で
あるため、緻密な焼結体を得るには1800℃以上の温
度環境下、或は超高圧環境下において焼成を行なわなけ
ればならないが、焼結体の製造コストの低減、及びIC
基板やパッケージ等の製造時における窒化アルミニウム
と金属との同時焼成を行なうには、より低温(1800
℃以下)で焼成を行なうのが好ましい。一般に、焼結性
は主に焼結用原料粉の粒度などに依存するので、焼結性
を改善し、焼結時の粒成長速度を高めて焼結体における
構造欠陥の生成を防ぐには、サブミクロンオーダーの粒
径の微細な粉末で且つ粒度の揃っていることが条件とな
る。
[0003] Since aluminum nitride is difficult to sinter, it must be fired in a temperature environment of 1800 ° C or more or in an ultra-high pressure environment to obtain a dense sintered body. Reduction of body manufacturing cost and IC
To perform simultaneous firing of aluminum nitride and metal at the time of manufacturing a substrate or a package, a lower temperature (1800
(° C. or lower). In general, sinterability mainly depends on the particle size of the raw material powder for sintering, so to improve sinterability, increase the grain growth rate during sintering, and prevent the generation of structural defects in the sintered body It is a condition that the powders have a fine particle size on the order of submicrons and have a uniform particle size.

【0004】一方、窒化アルミニウムは理論上300W
/m・K以上の高い熱伝導率を有することでも知られてい
るが、現状ではその焼結体においては良くても150W
/m・Kの程度の熱伝導率しか得られていない。これは、
窒化アルミニウム焼結体に酸素または金属不純物が固溶
することが原因であり、それによってフォノン散乱が起
こるからであると考えられている。また、これらの不純
物の存在は、焼結体の他の物性、例えば、外観や強度な
どにも悪影響を与えている。従って、窒化アルミニウム
焼結体の特性、特に熱伝導率を向上させるには、焼結用
原料として高純度の窒化アルミニウム粉末を使用するこ
とが条件となる。
On the other hand, aluminum nitride is theoretically 300 W
/ M · K or higher, but at present, its sintered body is at least 150W
/ M · K only. this is,
It is considered that oxygen or metal impurities form a solid solution in the aluminum nitride sintered body, which causes phonon scattering. In addition, the presence of these impurities adversely affects other physical properties of the sintered body, for example, appearance and strength. Therefore, in order to improve the properties of the aluminum nitride sintered body, particularly the thermal conductivity, it is necessary to use a high-purity aluminum nitride powder as a raw material for sintering.

【0005】一般に、窒化アルミニウム粉末の工業的製
造法として還元窒化法と直接窒化法が知られているが、
何れの方法によっても、粉末の粒度を調整して数μm以
下の粒径の細かい粉末を得るためには粉砕等を行なう必
要がある。窒化アルミニウムの粉砕方法としては、粉砕
具としてボールやロッド等と窒化アルミニウムの原料粗
粉とを粉砕機内にいれて行なう、ボールミルやロッドミ
ルを用いている。そして、それらボールミル等において
は乾式粉砕法や湿式粉砕法があるが、上述した微細で且
つ粒度が揃っているという条件を満たすためには、湿式
粉砕法が選択される。
In general, reduction nitriding and direct nitriding are known as industrial methods for producing aluminum nitride powder.
Either method requires pulverization or the like in order to adjust the particle size of the powder to obtain a fine powder having a particle size of several μm or less. As a pulverizing method of aluminum nitride, a ball mill or a rod mill, in which a ball or a rod and a raw material powder of aluminum nitride are placed in a pulverizer and used as a pulverizer, is used. In these ball mills and the like, there are a dry pulverization method and a wet pulverization method, but in order to satisfy the above-mentioned condition of fineness and uniform particle size, a wet pulverization method is selected.

【0006】その理由は、湿式粉砕法には、粒子の表面
エネルギーを低下させ、粒子の凝集を防ぐのに有効であ
るという利点があり、サブミクロンオーダーの粒径の粉
末を得るのに適しているからである。その反面、湿式粉
砕法には、粉砕過程中に粉砕機及びボール等の摩耗によ
り被粉砕物(原料粗粉)が汚染を受け易い、或いは被粉
砕物の表面の活性化によりその表面が酸化し易い、など
の欠点がある。従って、粉砕して得られた窒化アルミニ
ウム粉末においては、その粉末中の金属不純物および酸
素の量が増大してしまい、高熱伝導性は得られない。
[0006] The reason is that the wet pulverization method has an advantage that it is effective in lowering the surface energy of particles and preventing agglomeration of particles, and is suitable for obtaining powder having a particle size on the order of submicrons. Because there is. On the other hand, in the wet grinding method, the crushed material (coarse raw material) is liable to be contaminated by abrasion of the crusher and balls during the crushing process, or the surface of the crushed material is oxidized by activation of the surface. There are drawbacks such as ease of use. Therefore, in the aluminum nitride powder obtained by pulverization, the amounts of metal impurities and oxygen in the powder increase, and high thermal conductivity cannot be obtained.

【0007】そこで、上述した欠点を改善せんがため
に、低摩耗性材質のボールや粉砕機に関する研究がなさ
れている。例えば、特開昭61−146703号では、
粉砕機の内表面を構成する層を窒化アルミニウム層とす
ることが提案されており、それによるとその層が原料粉
末(窒化アルミニウム)と同じ成分であることから不純
物の混入をなくすことができるとしている。また、特公
平4−78563号及び特公平5−10298号では、
ボールの材質をジルコニア質とすることが提案されてお
り、それによると酸素と金属不純物の混入をなくすこと
ができるとともに、粉砕時間が短縮されて粉砕中の窒化
アルミニウムの表面酸化を抑制できるとしている。
[0007] In order to solve the above-mentioned disadvantages, studies have been made on balls and pulverizers made of a low wear material. For example, in JP-A-61-146703,
It has been proposed that the layer constituting the inner surface of the pulverizer be an aluminum nitride layer. According to this, since the layer has the same composition as the raw material powder (aluminum nitride), it is possible to eliminate the contamination of impurities. I have. In Japanese Patent Publication No. 4-78563 and Japanese Patent Publication No. 5-10298,
It has been proposed that the material of the ball be zirconia, which can eliminate the mixing of oxygen and metal impurities, shorten the grinding time, and suppress the surface oxidation of aluminum nitride during grinding. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者によ
ってあきらかとされた。すなわち、特開昭61−146
703号公報に記載されている技術においては、粉砕機
の上記窒化アルミニウム層の摩耗が激しく粉砕効率が悪
い、同窒化アルミニウム層の表面が酸化物で覆われてい
るため粉砕して得られた窒化アルミニウム粉末における
酸素量があまり低減されない、などの欠点があるという
ものである。また、特公平4−78563号公報又は特
公平5−10298号公報に記載されている技術におい
ては、粉砕して得られた窒化アルミニウム粉末にジルコ
ンの混入が起こり、その粉末を用いて得られた窒化アル
ミニウム焼結体の特性、特に色調に影響が生じる、など
の欠点があるというものである。
However, it has been clarified by the present inventors that the above-described technology has the following problems. That is, JP-A-61-146
In the technique described in Japanese Patent Application Publication No. 703, the aluminum nitride layer of a pulverizer is severely worn and the pulverization efficiency is low. Since the aluminum nitride layer is covered with an oxide, It is disadvantageous in that the amount of oxygen in the aluminum powder is not significantly reduced. Further, in the technology described in Japanese Patent Publication No. 4-78563 or Japanese Patent Publication No. 5-10298, zircon is mixed into the aluminum nitride powder obtained by pulverization, and the powder is obtained by using the powder. This has the disadvantage that the properties of the aluminum nitride sintered body, particularly the color tone, are affected.

【0009】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、サブミクロン
オーダーの粒径で且つ粒度の揃ってなる高純度の焼結用
原料粉の製造を可能ならしめる窒化アルミニウム粉末の
製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a submicron device.
For high-purity sintering with orderly and uniform particle size
Aluminum nitride powder that enables the production of raw material powder
It is to provide a manufacturing method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、粉砕中における金属不純物及び酸素に
よる原料粉末の汚染を極力抑制し、窒化アルミニウムが
有する本来の高熱伝導性を焼結体においても十分に発揮
することができるサブミクロンオーダーの粒径の窒化ア
ルミニウム粉末を開発することを目的として、種々の方
法と条件を検討した結果、本発明の完成に至った。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present inventors minimized contamination of raw material powder by metal impurities and oxygen during pulverization, and sintered the original high thermal conductivity of aluminum nitride. Various methods and conditions were studied for the purpose of developing an aluminum nitride powder having a particle size on the order of submicron which can sufficiently exhibit the effects of the present invention, and as a result, the present invention was completed.

【0011】本発明に係る窒化アルミニウム粉末の製造
方法においては、レーザー回折法により粒径とその粒径
に該当する粒子の数を求めて表してなる粒度分布曲線の
全粒子数の50%目に該当する粒子の粒子径(D50)が
1.2μm以下であるとともに、上記曲線の全粒子数の
90%目に該当する粒子の粒子径(D90)と同曲線の全
粒子数の10%目に該当する粒子の粒子径(D10)との
比が4以下であり、且つ陽イオンよりなる不純物の総量
が0.1重量%以下であり、さらに酸素の量が1.7重
量%以下である窒化アルミニウム粉末を製造するにあた
り、窒化アルミニウムよりなる原料粗粉単独、若しくは
その原料粗粉に粘結剤、分散剤、可塑剤及び焼結助剤よ
りなる群から選ばれた1種以上の物質を混合してなる混
合物を、有機重合体、99.5%以上の純度のアルミ
ナ、又はサイアロンよりなる内表面を有する粉砕機内
に、99.5%以上の純度のアルミナ、又はサイアロン
よりなる粉砕具とともにいれ、有機溶剤中で湿式摩砕処
理するようにした。
Production of aluminum nitride powder according to the present invention
In the method , a particle diameter (D50) of a particle corresponding to 50% of the total number of particles in a particle size distribution curve obtained by calculating a particle diameter and the number of particles corresponding to the particle diameter by a laser diffraction method is 1. The ratio of the particle size (D90) of the particle corresponding to 90% of the total number of particles in the above curve and the particle size (D10) of the particle corresponding to 10% of the total number of particles in the same curve. There is four or less, and the total amount of impurity consisting of cations is 0.1 wt% or less, more per the amount of oxygen to produce aluminum nitride powder is 1.7 wt% or less
Raw aluminum coarse powder alone, or
Add the binder, dispersant, plasticizer and sintering aid
A mixture of one or more substances selected from the group consisting of
The compound is an organic polymer, aluminum having a purity of 99.5% or more.
Inside a pulverizer having an inner surface made of sialon or sialon
Alumina with a purity of 99.5% or more, or Sialon
Wet grinding in an organic solvent.
To make sense.

【0012】また、本発明に係る窒化アルミニウム粉末
の製造方法においては、上記有機溶剤中の水分の含有量
は1000ppm以下であるとした。
In the method for producing an aluminum nitride powder according to the present invention, the water content of the organic solvent
Was 1000 ppm or less.

【0013】本発明の内容を更に詳細に説明する。本発
明においては、窒化アルミニウムの原料粗粉の粉砕に湿
式方式を採用する。粉砕機は回転円筒式ミル(ボールミ
ル)、振動ボールミル、遠心式ボールミル、溶媒攪拌式
ミル等であれば機種や大きさ(規模)などの制約を受け
ない。焼結用原料粉となる窒化アルミニウム粉末の純度
を上げるには、粉砕機やボール(粉砕具)等に、有害元
素を含まない耐摩耗性材料を使用する必要がある。
The contents of the present invention will be described in more detail. In the present invention, a wet method is employed for pulverizing the raw material coarse powder of aluminum nitride. As long as the crusher is a rotary cylindrical mill (ball mill), a vibrating ball mill, a centrifugal ball mill, a solvent agitation mill, or the like, there is no restriction on the model and size (scale). In order to increase the purity of the aluminum nitride powder as the raw material powder for sintering, it is necessary to use a wear-resistant material containing no harmful elements for a pulverizer, a ball (a pulverizer) or the like.

【0014】耐摩耗性材料として、例えば耐溶剤性及び
耐摩耗性を有する有機重合体が挙げられる。耐摩耗性有
機重合体は、原料粗粉の粉砕中に万一混入しても加熱時
に除去可能であるため理想的な材料であるが、その比重
が小さいので粉砕機の内壁材料の使用に限られる。その
材質を具体的に例示すれば、ナイロン、ポリエチレン、
ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、樹脂
類などである。或は、耐摩耗性材料として高純度アルミ
ナ(純度99.5%以上)、サイアロン(SiAlO
N:ケイ素とアルミニウムと酸素と窒素よりなる酸窒化
物系セラミックス)を用いてもよい。
Examples of the wear-resistant material include organic polymers having solvent resistance and wear resistance. An abrasion-resistant organic polymer is an ideal material because it can be removed during heating even if it is mixed during the milling of the raw material coarse powder, but its specific gravity is low, so it is limited to the use of the inner wall material of the mill. Can be If the material is specifically illustrated, nylon, polyethylene,
Examples include polycarbonate, polyethylene terephthalate, and resins. Alternatively, high-purity alumina (purity 99.5% or more), sialon (SiAlO)
N: an oxynitride ceramic composed of silicon, aluminum, oxygen and nitrogen).

【0015】上記有機重合体は上述したようにボールへ
の使用に付いては不適であるので、ボールに付いては上
記高純度アルミナまたはサイアロンを用いる。この高純
度アルミナボールは、汎用品のアルミナボール(純度9
9.5%未満)と比べて、高耐摩耗性、高強度、高靱性
という優れた特性を有している。また、サイアロンボー
ルは市販のボールの中で最も優れた耐摩耗性を有してい
る。なお、サイアロン中のシリコン(Si)成分は微量
であれば窒化アルミニウム焼結体の特性に何等影響を及
ぼさない。ボールの直径は、通常1mm位から最大でも2
0mm程度であり、好ましくは3mm以上10mm以下程度で
ある。
Since the above organic polymer is unsuitable for use in a ball as described above, the above high-purity alumina or sialon is used for a ball. This high-purity alumina ball is a general-purpose alumina ball (purity 9).
(Less than 9.5%), it has excellent properties such as high wear resistance, high strength and high toughness. Sialon balls have the highest abrasion resistance among commercially available balls. Note that the silicon (Si) component in the sialon does not affect the characteristics of the aluminum nitride sintered body at all if the amount is small. Ball diameter is usually from 1mm to 2
It is about 0 mm, preferably about 3 mm or more and 10 mm or less.

【0016】上記有機溶剤としては、含有する水分量が
低く且つ塩素など有害元素を含まないものが好ましく、
具体的に例示すれば、トルエン等の芳香族系、アセトン
等のケトン系、ヘキサン等のパラフィン系、イソプロピ
ルアルコール等のアルコール系などである。原料粗粉の
粉砕が進むにつれて粉末はより化学的に活性となり、溶
剤中の水分と容易に反応してしまうため、予め溶剤中の
水分を極力除去しておく。その際の脱水処理方法は、特
に限定しないが、蒸留、脱水剤などの使用による。
The organic solvent preferably has a low water content and does not contain harmful elements such as chlorine.
Specific examples include aromatic compounds such as toluene, ketone compounds such as acetone, paraffin compounds such as hexane, and alcohol compounds such as isopropyl alcohol. As the raw material coarse powder proceeds, the powder becomes more chemically active and easily reacts with the water in the solvent. Therefore, the water in the solvent is removed as much as possible in advance. The dehydration method at this time is not particularly limited, but depends on the use of distillation, a dehydrating agent and the like.

【0017】なお、本発明で用いる窒化アルミニウムの
原料粗粉は直接窒化法、還元窒化法、或はその他の方法
で得られた窒化アルミニウムの粉末であり、特に制限は
ないが粉砕機の構造上、その平均粒径は好ましくは10
μmを越えない程度である。そして、粉砕機の機種に応
じて、粉砕機にその容積の5〜30%程度まで窒化アル
ミニウムの原料粗粉を充填するとともに、その容積の3
0〜70%程度までボールを充填する。粉砕処理におけ
る処理温度を室温とし、処理時間を1〜100時間と
し、特に制限しないが、処理雰囲気を好ましくは水蒸気
を含まないガス、例えば不活性ガス雰囲気とする。
The aluminum nitride raw material powder used in the present invention is aluminum nitride powder obtained by a direct nitridation method, a reduction nitridation method, or another method. Having an average particle size of preferably 10
It does not exceed μm. Then, depending on the type of the crusher, the crusher is filled with the raw material coarse powder of aluminum nitride up to about 5 to 30% of its volume, and the crusher has a volume of 3%.
Fill the ball to about 0-70%. The treatment temperature in the pulverization treatment is room temperature, the treatment time is 1 to 100 hours, and there is no particular limitation, but the treatment atmosphere is preferably a gas containing no water vapor, for example, an inert gas atmosphere.

【0018】[0018]

【作用】上記した手段によれば、有機重合体、99.5
%以上の純度のアルミナ、又はサイアロンよりなる内表
面を有する粉砕機内に、99.5%以上の純度のアルミ
ナ、又はサイアロンよりなる粉砕具(ボール)とともに
窒化アルミニウムの原料粗粉をいれ、有機溶剤中で湿式
摩砕処理するようにしたため、粉砕機やボールの耐溶剤
性及び耐摩耗性が著しく向上し、粉砕中におけるそれら
粉砕機やボールからの金属不純物の汚染が極力抑制され
る。また、有機溶剤中の水分含有量を1000ppm以下
としたため、粉砕中に窒化アルミニウム粉末の酸化が起
こるのが防止される。従って、サブミクロンオーダーの
粒径で且つ粒度の揃ってなる高純度の窒化アルミニウム
粉末が得られる。
According to the above-mentioned means, the organic polymer, 99.5
% Or more of the raw material of aluminum nitride together with a crusher (ball) of 99.5% or higher purity in an crusher having an inner surface of alumina or sialon of higher purity than 9%. Since the wet milling treatment is performed inside, the solvent resistance and abrasion resistance of the crusher and the ball are remarkably improved, and contamination of metal impurities from the crusher and the ball during the crushing is suppressed as much as possible. Further, since the water content in the organic solvent is 1000 ppm or less, oxidation of the aluminum nitride powder during pulverization is prevented. Accordingly, a high-purity aluminum nitride powder having a particle size on the order of submicrons and having a uniform particle size can be obtained.

【0019】[0019]

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明の
特徴とするところを明らかとする。 (実施例1〜4)内表面がナイロン樹脂質(有機重合
体)よりなる容積1lのボールミルに、脱水処理済みの
有機溶剤90gと窒化アルミニウム原料粗粉(平均粒径
5.71μm)100gと直径5mmのボール1000g
とを入れ、室温大気下で24〜36時間の湿式粉砕処理
を行った後、70℃で4時間の乾燥を行い、微細な窒化
アルミニウム粉末を得た。実施例1〜2では高純度アル
ミナ(純度99.9%)ボールを使用し、実施例3〜4
ではサイアロン(純度99.9%)ボールを使用した。
また、有機溶剤として、実施例1,3ではイソプロピル
アルコール(IPA)を使用し、実施例2,4ではアセ
トンを使用した。
EXAMPLES The features of the present invention will be clarified below with reference to examples and comparative examples. (Examples 1 to 4) 90 g of dehydrated organic solvent, 100 g of aluminum nitride raw powder (average particle size: 5.71 μm) and diameter were placed in a 1-liter ball mill whose inner surface was made of nylon resin (organic polymer). 1000g of 5mm ball
And wet-pulverizing treatment was performed at room temperature for 24 to 36 hours, followed by drying at 70 ° C. for 4 hours to obtain fine aluminum nitride powder. In Examples 1 and 2, high-purity alumina (99.9% purity) balls were used.
Used sialon (purity 99.9%) balls.
In Examples 1 and 3, isopropyl alcohol (IPA) was used as an organic solvent, and in Examples 2 and 4, acetone was used.

【0020】ここで、有機溶剤の脱水処理にモレキュラ
シーブス(分子ふるい)を用い、ボールミルの回転数を
100rpmとした。実施例1〜4より得られた各窒化ア
ルミニウム粉末に付いて、その粒度、酸素量及び金属不
純物量などの粉末特性を測定した結果を表1に示す。な
お、参考として、粉砕処理前の窒化アルミニウム原料粗
粉の酸素量及び金属不純物量の粉末特性を測定した結果
も表1に併せて示す。表1において、「D50」は、レー
ザー回折法により粒径とその粒径に該当する粒子の数を
求めて表してなる粒度分布曲線の全粒子数の50%目に
該当する粒子の粒子径、即ち平均粒径のことを意味す
る。
Here, a molecular sieve (molecular sieve) was used for the dehydration treatment of the organic solvent, and the rotation speed of the ball mill was set to 100 rpm. Table 1 shows the results obtained by measuring the powder properties of the aluminum nitride powders obtained in Examples 1 to 4, such as the particle size, the amount of oxygen, and the amount of metal impurities. For reference, Table 1 also shows the results of measurement of powder characteristics of the oxygen content and the metal impurity content of the aluminum nitride raw material coarse powder before the pulverization treatment. In Table 1, “D 50 ” is the particle size of a particle corresponding to 50% of the total number of particles in a particle size distribution curve obtained by determining the particle size and the number of particles corresponding to the particle size by a laser diffraction method. , That is, the average particle size.

【表1】 [Table 1]

【0021】(比較例1〜3)比較例1では汎用品のア
ルミナ(純度93.0%)ボールを使用し、比較例2で
は窒化アルミニウム(純度99.5%)製のボールを使
用し、比較例3ではジルコニア(純度95.0%)質の
ボールを使用した。その他の粉砕条件は上記実施例1と
同じであった(但し、比較例2,3においては粉砕時間
は36時間である)。比較例1〜3より得られた各窒化
アルミニウム粉末に付いて、その粒度、酸素量及び金属
不純物量などの粉末特性を測定した結果を表1に示す。
(Comparative Examples 1 to 3) In Comparative Example 1, general-purpose alumina (purity 93.0%) balls were used, and in Comparative Example 2, aluminum nitride (purity 99.5%) balls were used. In Comparative Example 3, balls made of zirconia (purity: 95.0%) were used. Other pulverization conditions were the same as in Example 1 above (however, in Comparative Examples 2 and 3, the pulverization time was 36 hours). Table 1 shows the results obtained by measuring the powder properties of the aluminum nitride powders obtained from Comparative Examples 1 to 3, such as the particle size, the amount of oxygen, and the amount of metal impurities.

【0022】(比較例4)汎用品の有機溶剤、即ち予め
脱水処理を行っていない溶剤を使用した。その他の粉砕
条件は上記実施例1と同じであった。得られた窒化アル
ミニウム粉末の粒度、酸素量及び金属不純物量などの粉
末特性の測定結果を表1に示す。
Comparative Example 4 A general-purpose organic solvent, that is, a solvent which had not been subjected to a dehydration treatment in advance was used. Other pulverization conditions were the same as in Example 1 above. Table 1 shows the measurement results of the powder characteristics such as the particle size, the amount of oxygen, and the amount of metal impurities of the obtained aluminum nitride powder.

【0023】表1から明らかなように、本発明に係る実
施例1〜4においては、平均粒径が1.2μm以下であ
るとともに、陽イオンよりなる不純物の総量が0.1重
量%以下であり、さらに酸素の量が1.7重量%以下で
ある窒化アルミニウム粉末が得られ、それら粉末は比較
例1〜4より得られてなる粉末に較べて、平均粒径(D
50)、酸素量及び金属不純物量に付いて総合的に優れて
いた。
As is apparent from Table 1, in Examples 1 to 4 according to the present invention, the average particle diameter is 1.2 μm or less, and the total amount of cation impurities is 0.1% by weight or less. Aluminum nitride powder having an oxygen content of 1.7% by weight or less was obtained, and these powders had an average particle diameter (D) as compared with the powders obtained from Comparative Examples 1 to 4.
50 ), the total amount of oxygen and metal impurities was excellent.

【0024】(実施例5〜6)高純度アルミナ(純度9
9.9%)ボール又はサイアロン(純度99.9%)ボ
ールを用いて夫々湿式粉砕して得られた上記実施例2又
は実施例4の各窒化アルミニウム粉末と5重量%の焼結
助剤Y203(平均粒径1.2μm)とを12時間にわ
たり湿式混合を行った後、70℃で4時間乾燥して混合
粉末を得た。それら各混合粉末を用いて1000kgf/c
m2の静水圧下でプレス成形した後、窒素雰囲気下におい
て1790℃で3時間常圧焼結を行った。得られた焼結
体の密度と熱伝導率を表2に示す。表2において、「D
10,D50,D90」は、レーザー回折法により粒径とその
粒径に該当する粒子の数を求めて表してなる粒度分布曲
線の全粒子数の夫々10%目,50%目,90%目に該
当する粒子の粒子径のことを意味する。
Examples 5 and 6 High-purity alumina (purity 9)
9.9%) balls or sialon (purity 99.9%) balls, each aluminum nitride powder of Example 2 or Example 4 obtained by wet grinding with 5% by weight of a sintering aid Y203. (Average particle size: 1.2 μm) was wet-mixed for 12 hours, and then dried at 70 ° C. for 4 hours to obtain a mixed powder. 1000kgf / c using these mixed powders
After press molding under a hydrostatic pressure of m 2 , normal pressure sintering was performed at 1790 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. Table 2 shows the density and thermal conductivity of the obtained sintered body. In Table 2, "D
10 , D 50 , D 90 ”are 10%, 50%, and 90% of the total number of particles in a particle size distribution curve obtained by calculating the particle size and the number of particles corresponding to the particle size by the laser diffraction method. % Means the particle size of the particles.

【表2】 [Table 2]

【0025】(比較例5〜7)比較例5では汎用アルミ
ナ(純度93.0%)ボールによる湿式粉砕で得られた
上記比較例1の窒化アルミニウム粉末を使用し、比較例
6,7では振動ミルによる乾式粉砕で得られた窒化アル
ミニウム粉末を使用した。なお、比較例6では分級を行
った。その他の焼結条件は上記実施例5と同じであっ
た。得られた焼結体の密度と熱伝導率を表2に示す。
(Comparative Examples 5 to 7) In Comparative Example 5, the aluminum nitride powder of Comparative Example 1 obtained by wet grinding with a general-purpose alumina (purity: 93.0%) ball was used. Aluminum nitride powder obtained by dry milling with a mill was used. In Comparative Example 6, classification was performed. Other sintering conditions were the same as in Example 5 above. Table 2 shows the density and thermal conductivity of the obtained sintered body.

【0026】表2から明らかなように、本発明に係る実
施例5〜6においては、D90/D10比が4以下の窒化ア
ルミニウム粉末が得られ、またそれら粉末を用いて得ら
れた焼結体は比較例5〜7の焼結体に較べて、密度及び
熱伝導率に優れており、特に180W/m・K以上の高熱伝
導率が得られた。
[0026] As apparent from Table 2, baked in Examples 5-6 of the present invention, D 90 / D 10 ratio is obtained 4 or less aluminum nitride powder, also obtained by using them powder The sintered body was superior to the sintered bodies of Comparative Examples 5 to 7 in density and thermal conductivity, and in particular, a high thermal conductivity of 180 W / m · K or more was obtained.

【0027】なお、本実施例においては、窒化アルミニ
ウム粉末の粒度分布の測定には、レーザー回折法を用
い、窒化アルミニウム粉末中の酸素の定量分析には不活
性ガス融解法を用い、窒化アルミニウム粉末中の金属不
純物の定性及び定量分析にはICP発光分析(indu
ctively coupled plasma at
omic emission spectrometr
y)法を用い、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率の測
定にはレーザーフラッシュ法を用いた。
In this example, the particle size distribution of the aluminum nitride powder was measured by a laser diffraction method, and the quantitative analysis of oxygen in the aluminum nitride powder was performed by an inert gas melting method. ICP emission spectrometry (indu
Ctively coupled plasma at
omic emission spectrometer
The laser flash method was used to measure the thermal conductivity of the aluminum nitride sintered body using the y) method.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明に係る窒化アルミニウム粉末の製
造方法によれば、粉砕機の内表面及び粉砕具に、有害元
素を含まない耐摩耗性材料を用いることによって、粉砕
処理中にそれら粉砕機や粉砕具から出る不純物で窒化ア
ルミニウム粉末が汚染されるのを極力抑制することがで
きる。また、予め有機溶剤を脱水処理しておくことによ
って、粉砕処理中の窒化アルミニウム粉末が水和反応を
起こすのを極力抑制することができる。従って、金属不
純物及び酸素の混入量の極めて少ない平均粒径1.2μ
mの窒化アルミニウム粉末を容易に得ることができる。
The production of the aluminum nitride powder according to the present invention
According to the manufacturing method , aluminum nitride powder is contaminated with impurities coming out of the pulverizers and pulverizers during the pulverization process by using wear-resistant materials containing no harmful elements on the inner surface of the pulverizer and the pulverizers. Can be suppressed as much as possible. In addition, by preliminarily dehydrating the organic solvent, it is possible to minimize the occurrence of a hydration reaction of the aluminum nitride powder during the pulverization. Therefore, the average particle diameter of 1.2 μm with a very small amount of metal impurities and oxygen mixed therein.
m of aluminum nitride powder can be easily obtained.

【0029】また、この微細な粉末を用いた焼結におい
ては、その焼結性が改善され、より低温(1800℃以
下)での焼成が可能となる。従って、窒化アルミニウム
焼結体を製造するにあたって、その製造コストの低減が
図れ、且つ工業的量産性にも極めて優れている。また、
得られた窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率は180W
/m・K以上である。このような高熱伝導率は従来達成不
可能であり、本発明は極めて優れた実用価値の高いもの
である。
Further, in the sintering using the fine powder, the sinterability is improved, and sintering at a lower temperature (1800 ° C. or lower) becomes possible. Therefore, in manufacturing an aluminum nitride sintered body, the manufacturing cost can be reduced, and industrial mass productivity is extremely excellent. Also,
The thermal conductivity of the obtained aluminum nitride sintered body is 180 W
/ MK or more. Such a high thermal conductivity has not been conventionally achievable, and the present invention has an extremely high practical value.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 21/072 CA(STN)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C01B 21/072 CA (STN)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザー回折法により粒径とその粒径に
該当する粒子の数を求めて表してなる粒度分布曲線の全
粒子数の50%目に該当する粒子の粒子径(D50)が
1.2μm以下であるとともに、上記曲線の全粒子数の
90%目に該当する粒子の粒子径(D90)と同曲線の全
粒子数の10%目に該当する粒子の粒子径(D10)との
比が4以下であり、且つ陽イオンよりなる不純物の総量
が0.1重量%以下であり、さらに酸素の量が1.7重
量%以下である窒化アルミニウム粉末の製造方法であっ
て、 窒化アルミニウム粉末を製造するにあたり、窒化アルミ
ニウムよりなる原料粗粉単独、若しくはその原料粗粉に
粘結剤、分散剤、可塑剤及び焼結助剤よりなる群から選
ばれた1種以上の物質を混合してなる混合物を、有機重
合体、99.5%以上の純度のアルミナ、又はサイアロ
ンよりなる内表面を有する粉砕機内に、99.5%以上
の純度のアルミナ、又はサイアロンよりなる粉砕具とと
もにいれ、有機溶剤中で湿式摩砕処理することを特徴と
する窒化アルミニウム粉末の製造方法。
1. A particle diameter (D50) of a particle corresponding to 50% of the total number of particles in a particle size distribution curve obtained by calculating a particle diameter and the number of particles corresponding to the particle diameter by a laser diffraction method is 1 .2 μm or less and the particle diameter (D90) of the particle corresponding to 90% of the total number of particles in the above curve and the particle diameter (D10) of the particle corresponding to 10% of the total number of particles in the same curve. A method for producing an aluminum nitride powder wherein the ratio is 4 or less, the total amount of impurities composed of cations is 0.1% by weight or less, and the amount of oxygen is 1.7% by weight or less.
In producing aluminum nitride powder, aluminum nitride
Raw material coarse powder consisting solely of
Select from the group consisting of binders, dispersants, plasticizers and sintering aids.
The mixture of one or more of the substances
Coalescence, 99.5% or higher purity alumina or sialo
99.5% or more in a pulverizer having an inner surface consisting of
With a crusher made of alumina or sialon with a purity of
In addition, it is characterized by wet grinding in an organic solvent.
Of producing aluminum nitride powder.
【請求項2】 上記有機溶剤中の水分の含有量は100
0ppm以下であることを特徴とする請求項1記載の窒化
アルミニウム粉末の製造方法。
2. The water content of the organic solvent is 100
2. The nitriding material according to claim 1, wherein the content is 0 ppm or less.
Manufacturing method of aluminum powder.
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