JP4268440B2 - Method for producing aluminum nitride sintered body - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い熱伝導性を有する窒化アルミニウムの新規な製造方法に関する。詳しくは、窒化アルミニウム焼結体の高熱伝導化に伴う、強度、加工性の低下を伴うことなく、高熱伝導性を有する窒化アルミニウム焼結体を製造することが可能な窒化アルミニウム焼結体の製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】
窒化アルミニウムの焼結体は、理論上高い熱伝導率を有しており、かかる特性を十分に発揮させるための焼結方法が数多く提案されている。
【０００３】
そのうち、窒化アルミニウム粉末に希土類金属化合物やアルカリ土類金属化合物等の焼結助剤を添加して得られた成形体を、カーボンを存在させた還元性雰囲気下で焼成することにより行う方法が一般的である。
【０００４】
上記方法を実施するに際し、窒化アルミニウム粉末に焼結助剤を添加して成形体を製造する過程で、ホットプレスによる方法（特許文献１）と有機バインダーを使用して成形体を得る方法（特許文献２参照）がある。そのうち、大量生産においては、一般に有機バインダーを使用して成形体を得る方法が、成形体の取扱い易さや延いては製品の窒化アルミニウム焼結体の歩留りの点で有利であり、好適に採用される。
【０００５】
一方、上記還元性雰囲気下での焼成の目的は、焼結助剤にトラップされた酸素を焼結助剤と共に除去することにより、得られる焼結体中の酸素と焼結助剤の濃度を可及的に低減せしめることにあるが、上記有機バインダーを使用した窒化アルミニウム焼結体の製造方法は、前記還元性雰囲気中での焼成時間を長く採る必要があり、前記特許文献２においても、最低でも２４時間を必要とし、更に高い熱伝導性、具体的には、２２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の焼結体を製造しようとした場合には、実施例にも示されているように、温度１９００℃における焼成を１００時間程度実施することが必要である。
【特許文献１】
特開平１−２３０４８１号公報
【特許文献２】
特許第２８２９２４７号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方法により、２２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の優れた熱伝導性を有する窒化アルミニウム焼結体を得ることが可能である。
【０００６】
しかしながら、上記方法は、窒化アルミニウム粉末に添加された焼結助剤を除去するための還元性雰囲気下における焼結時間の増大により、窒化アルミニウム焼結体を構成する窒化アルミニウム結晶の結晶粒子の粒径が大きくなる傾向がある。そして、それによる焼結体の機械的強度、加工性の低下が問題となり、かかる点において、改良の余地が残されていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記技術課題を解決すべく鋭意研究を行ってきた。その結果、実質的にカーボンが不存在下の中性雰囲気下での焼成することによって結晶粒子の成長を抑えつつ焼結助剤を焼結体の粒界に移動せしめ、その後、カーボンが存在する還元雰囲気下で焼成を行い、上記粒界に存在する焼結助剤を除去することによって、還元性雰囲気下での焼成時間を短縮して焼結助剤の除去を効果的に行うことができ、これにより結晶粒の過度の成長が抑えられ、高い熱伝導性を有しながら、機械的強度、加工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ことを見出した。
【０００８】
また、この場合、中性雰囲気下での焼成における窒化アルミニウム結晶の粒径制御には、原料とする窒化アルミニウム粉末の粒径及び脱脂体中の炭素量を特定の範囲に調整することが極めて重要であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、平均粒子径０．３〜３μｍの窒化アルミニウム粉末、希土類化合物及び／又はアルカリ土類金属よりなる焼結助剤粉末、並びに有機バインダーよりなる成形体を、残存炭素量が２５００〜１００００ｐｐｍとなるように脱脂した後、温度１５５０〜１９００℃の中性雰囲気下で３５〜１００時間焼成し、次いで、得られる焼結体を温度１５５０〜１９００℃の還元性雰囲気下で１０〜３７時間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である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる窒化アルミニウム粉末は、その平均粒子径が０．３〜３μmであることが必要であり、特に、０．３〜２．５μmであることが好ましい。窒化アルミニウム粉末の粒子径が３μmより大きい場合は、焼結後の結晶粒径が大きくなり焼結体の密度が低下し、熱伝導率が低下するという問題が生じるとともに、曲げ強度、加工性能が低下する傾向があるため、本発明の目的を達成することができない。また、窒化アルミニウム粉末の粒子径が０．３μmより小さいものは、製造上困難である。
【００１１】
また、窒化アルミニウム粉末中の酸素原子の含有量は、得られる焼結体の熱伝導率を勘案すると、１重量％以下であることが好ましく、０．８重量％以下であることが更に好ましい。
【００１２】
本発明において、焼結助剤粉末として、希土類金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物が使用される。
【００１３】
上記アルカリ土類金属化合物を例示するとマグネシウム[Ｍｇ]、カルシウム[Ｃａ]、ストロンチウム[Ｓｒ]、バリウム[Ｂａ]等の金属の酸化物、リン酸塩等が挙げられ、熱伝導率の向上を勘案すると、酸化カルシウム、アルミン酸カルシウム、リン酸三カルシウム、ピロリン酸カルシウム等のカルシウムの酸化物、アルミン酸塩、リン酸塩が好適である。
【００１４】
また、上記希土類金属化合物を例示するとイットリウム[Ｙ]、ランタン[Ｌａ]、セリウム[Ｃｅ]等の金属の酸化物等が挙げられ、熱伝導率の向上を勘案すると、酸化イットリウム及び酸化ランタンが好適である。
【００１５】
上記した焼結助剤の中でも、アルカリ土類金属化合物、特にカルシウム[Ｃａ]化合物が好適であり、その中でもリン酸三カルシウム等のリン酸カルシウム類が最も好適である。
【００１６】
また、上記希土類金属化合物と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。
【００１７】
焼結助剤粉末の粒径は、特に制限されないが、一般に小さい程、活性が高くなる為、１０μm以下であることが好ましく、５μm以下であることが更に好ましい。
【００１８】
上記焼結助剤粉末の添加量は、何ら制限されないが、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましく、１〜７重量部が更に好ましい。焼結助剤粉末の添加量をこの範囲に制御することにより、焼結体を十分緻密化して得られる焼結体の熱伝導率を向上せしめると共に、後述の還元雰囲気下での該焼結助剤の除去を速やかに行うために好ましい。
【００１９】
窒化アルミニウム粉末と焼結助剤粉末との混合粉は、公知の方法で製造すればよく、たとえば、ボールミル等の混合機によって、乾式または湿式により混合する方法が好適で採用できる。上記方法の中で、湿式で混合する場合は、水、アルコール類、炭化水素類等の分散媒を使用するが、分散性の点でアルコール類、炭化水素類を用いることが好ましい。
【００２０】
本発明においては、窒化アルミニウム焼結体を量産するため、上記混合粉の成形体の強度が必要とされ、かかる強度を保つ目的で有機バインダーが使用される。有機バインダーとしては、ポリビニルブチラール等のブチラール樹脂、ポリメタクリルブチル等のアクリル樹脂等、公知のものが挙げられる。
【００２１】
上記有機バインダーは、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して、０．１〜３０重量部、好ましくは、１〜１５重量部の割合で配合することが好ましい。
【００２２】
また、上記組成物中には、必要に応じて、グリセリン化合物類などの分散剤及びフタル酸エステル類などの可塑剤も添加してよい。
【００２３】
上記した窒化アルミニウム粉末、焼結助剤粉末、及び有機バインダーよりなる組成物は、例えば、ドクターブレード法等によりシート状に成形される。
【００２４】
得られた成形体は、空気中、窒素中、水素中等の任意の雰囲気で加熱し、脱脂する。特に、本発明においては、後記のように、脱脂後の残留炭素量（含有量）を特定の範囲とすることを必要とするため、残留炭素量の調整がし易い、窒素中での脱脂が好ましい。また、脱脂における温度は、有機バインダーの種類によっても異なるが、３００〜９００℃が好ましく、３００〜７００℃が特に好ましい。
【００２５】
本発明において、上述した脱脂を行って得られる脱脂体中の残存炭素量は、２５００〜１００００ｐｐｍ、好ましくは、２５００〜７０００ｐｐｍであることが、得られる窒化アルミニウム焼結体の高熱伝導性と優れた機械的強度及び加工性とを、共に高度な状態でバランスさせるために必要である。即ち、上記残存炭素量が２５００ｐｐｍより少ない場合、中性雰囲気下での焼成によって得られる焼結体（以下、一次焼結体ともいう）の結晶粒径が大きくなる傾向があり、これを更に還元雰囲気下で焼成して窒化アルミニウム焼結体とした場合、結晶粒子の成長が進み過ぎ、機械的強度及び加工性が低下する。また、上記残存炭素量が１００００ｐｐｍより多い場合、得られる結晶粒子の径は本発明の目的である曲げ強度、加工性能を満足するものであるが、熱伝導率が低下するため本発明の目的を達成することができない。
【００２６】
上記脱脂体中の残存炭素量の調整方法は特に制限されないが、例えば、脱脂時間を調整する方法、脱脂温度を調整する方法、有機バインダーの使用量を調整する方法、有機バインダーの種類を選択する方法等を単独で、或いは組み合わせて採用することができる。
【００２７】
本発明において、上記方法により得られた脱脂体を、温度１５５０〜１９００℃の中性雰囲気下で３５〜１００時間焼成し（以下、第１段焼成ともいう。）、次いで、得られる焼結体を温度１５５０〜１９００℃の還元性雰囲気下で１０〜５０時間焼成する（以下、第２段焼成ともいう。）ことが極めて重要である。
【００２８】
前記したように、本発明の方法は、窒化アルミニウム焼結体を構成する窒化アルミニウムの結晶粒径が、還元雰囲気下での焼成によって過度に大きくなる現象を防止し、適度な結晶粒径を有し、且つ、該還元雰囲気下での焼成によって効率的に焼結助剤を除去することを目的とするものである。
【００２９】
かかる目的を達成するため、第１段焼成として、脱脂体を、温度１５５０〜１９００℃の中性雰囲気下で３５〜１００時間焼成することが重要である。
【００３０】
尚、上記中性雰囲気下とは、雰囲気中に酸素[Ｏ2]及び炭素が実質的に存在しない状態をいう。かかる状態は、具体的には、密閉容器内を窒素、アルゴン等の不活性ガスに置換し、且つ、該密閉容器として、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等のセラミックスや、タングステン[Ｗ]、モリブデン[Ｍｏ]等の非炭素製の材料よりなる容器を使用し、該密閉容器内に脱脂体中の残存炭素以外に炭素源を存在させない状態で焼成することによって達成される。その中でも、耐久性の点から窒化アルミニウム、窒化ホウ素等のセラミックス製の容器が好ましい。また、材質の全てを上記材料で構成する必要はなく、たとえば、カーボン質の容器内面を、上記した非カーボン質でガスを透過しない材料で被覆したものも使用することができる。
【００３１】
上記第１段焼成において、焼成温度が１５５０℃より低い場合、焼結が進み難く、長時間かけても、熱伝導性の高い窒化アルミニウム焼結体を得ることが困難である。また、該焼成温度が１９００℃よりも高い場合、脱脂体中の残留炭素による窒化アルミニウム中の酸素の還元除去反応が十分に進行する前に窒化アルミニウムの焼結が進行してしまい熱伝導率の高い窒化アルミニウム焼結体を得ることができない。上記焼成温度は、１６００〜１８５０℃が特に好ましい。
【００３２】
また、上記温度下における焼成時間が３５時間より短い場合は、続く第２焼成における助剤の除去が十分に進まず、高い熱伝導性を有する窒化アルミニウム焼結体を得ることが困難となる。一方、上記焼成時間が１００時間を超えた場合、第１段焼成の効果、即ち、第２段焼成における焼成時間の短縮効果が頭打ちとなるばかりでなく、逆に得られる窒化アルミニウム焼結体の強度が低下する。上記焼成温度は、３５〜８０時間が特に好ましい。
【００３３】
上記第１段焼成の作用について、本発明者らは、次のように推定している。即ち、中性雰囲気下での焼成を行うことにより結晶粒の成長が進み難いが、前記残存炭素量の制御により、適度な結晶粒の成長により、第２段焼成において、助剤が除去され易い粒界に移動せしめることができ、かかる助剤を第２段焼成において、還元雰囲気下で、短時間で除去することを可能とする。
【００３４】
本発明において、第２段焼成では、第１段焼成により得られる焼結体を温度１５５０〜１９００℃の還元性雰囲気下で１０〜３７時間焼成する。
【００３５】
上記第２段焼成の焼成温度が１５５０℃より低い場合、焼結助剤の除去を短時間で行うことができず、本発明の目的を達成することができない。また、上記焼成温度が１９００℃より高い場合、焼結助剤の除去はより短時間で行うことが可能であるが、還元処理中に一部の酸素が窒化アルミニウム粒子中に固溶する現象が起こり、焼結体の熱伝導率が低下する。
【００３６】
また、第２段焼成における焼成時間が１０時間より短い場合、焼結助剤の除去が十分でなく、２３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導性を達成することが困難となる。また、上記焼成時間が３７時間を超えた場合、得られる焼結体中の結晶粒径が増大し、機械的強度の低下、加工性の低下を招く。
【００３７】
尚、還元性雰囲気を実現する方法としては、成形体とカーボンとを容器内に共存させる方法、カーボン製の容器を用いる方法等が挙げられるが、その中でも、得られる熱伝導率や色ムラ等を勘案すると、成形体とカーボンとを容器内に共存させる方法が好適であり、特に、密閉容器内に成形体とカーボンとを収容する方法が、より高い熱伝導率を得ることを勘案すると、さらに好適である。
【００３８】
また、上記カーボンの発生源は特に制限されず、無定形炭素や黒鉛等の公知の形態のカーボンを用いることができ、固体状のカーボンが好適である。上記カーボンの形状としては、特に制限されず、粉末状、繊維状、フェルト状、シート状、板状のいずれもよく、またそれらを組み合わせてもよい。その中でも、より高い熱伝導率を得ることを勘案すると、板状の無定形炭素や黒鉛が好適である。
【００３９】
更に、成形体とカーボンとを容器内に収容する方法は、特に制限されず、また、カーボンと成形体とを非接触、接触のいずれの形態で収容してもよい。その中でも、非接触の形態の方が、得られる焼結体の熱伝導率の制御の容易さの点で好ましい。また、上記非接触の形態は、公知の形態を採用すればよく、たとえば、単にカーボンと成形体との間に間隔を設ける方法、カーボンと成形体との間に窒化ホウ素等の粉末を介在させることにより非接触にする方法、カーボンと成形体との間に窒化アルミニウム、窒化ホウ素等のセラミックス製の板等を設置して非接触にする方法等が挙げられるが、熱伝導率の向上を勘案すると、カーボンと成形体との間に板等を設置して非接触にする方法が好適であり、特に密閉容器内においてカーボンを収容した空間と、成形体を収容した空間とをできるだけ遮断するように板を設置する方法が、さらに高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム焼結体を得るために好ましい。
【００４０】
本発明において、第２段焼成時に所定量のカーボンガスが存在している状態は、下記に示すカーボン源の比表面積およびそのガスの発生量を制御する方法により容易に達成することができる。
【００４１】
上記カーボンの比表面積は、焼成する成形体の量・大きさ及び成形体中の酸素原子の含有量により異なるが、通常は、０．０１〜１００ｍ2／ｇの範囲が好適であり、熱伝導率の向上を勘案すると、０．１〜５０ｍ2／ｇの範囲がより好ましい。
【００４２】
また、カーボンの量は、焼成する成形体の量・大きさ及び成形体中の酸素原子の含有量と、上記比表面積とを勘案し、適宜設定すればよく、カーボンの種類等により異なるが、通常は、成形体１００重量部あたり、カーボン１〜１０００重量部程度であり、１０〜５００重量部が好適な範囲である。
【００４３】
本発明において、上記第２段焼成によって得られた窒化アルミニウム焼結体は、優れた熱伝導性と共に、機械的強度、加工性においても優れたものであるが、該焼結体の表面状態を更に改良するため、第２段焼成に続いて、更に、温度１５５０〜１８５０℃、好ましくは、１６００〜１８００℃の中性雰囲気下で５〜５０時間、好ましくは、１０〜４０時間焼成する工程を付加することが好ましい。
【００４４】
即ち、還元性雰囲気下での焼成により、窒化アルミニウム焼結体の表面に色ムラが発生する場合があり、かかる第３段焼成は、かかる色ムラを解消するために有効である。
【００４５】
上記中性雰囲気下での焼成は、前記第１段焼成と同様な態様によって実現することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明より理解されるように、本発明の方法によれば、前記第１段焼成及び第２段焼成を採用することにより、得られる窒化アルミニウム焼結体の結晶粒径の過度の成長を防止しながら、焼結助剤の除去を達成できるため、熱伝導度２３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有し、曲げ強度が４１５．４ＭＰａ以上であり、且つ、遊離砥粒を用いた研磨法によって表面研磨して表面粗さＲａが０．０５μｍ以下に到達する時間が６０分以下であるという極めて優れた性能を有する窒化アルミニウム焼結体を得ることが可能である。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明を更に具体的に説明するため実施例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４８】
尚、実施例及び比較例における各物性等の測定条件は、下記の方法によって行った。
【００４９】
１）平均粒子径
窒化アルミニウム焼結体破断面の電子顕微鏡写真よりコード法に基づいて平均粒子径を算出した。
【００５０】
２）脱脂体中の残存炭素量
（株）堀場製作所製非分散型赤外吸収法炭素分析装置「ＥＭＩＡ−１１０」により分析を行った。
【００５１】
３）熱伝導率
真空理工（株）製「ＬＦ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂ」を使用して、レーザーフラッシュ法により、２次元法で測定した。
【００５２】
４）曲げ強度
東洋精機製「ストログラフＶＥ１Ｄ：商品名」を使用して、ＪＩＳ−Ｃ２１４１に準じて測定を行った。
【００５３】
５）加工性評価
焼結後の窒化アルミニウム焼結体の表面を、下記に示すダイヤモンドペーストを用いた遊離砥粒研磨方法によって研磨し、研磨表面の算術表面粗さＲａが０．６μｍから０．０５μｍに達するまでの時間（加工時間）を測定し、加工性評価を行った。
【００５４】
研磨方法としてはビューラー社製研磨装置を使用し、平均粒径６μｍのダイヤモンド砥粒を２重量％の濃度で含むスラリーを０．６ｍｌ／分の流量でワークステージへ供給して５００ｇ／ｃｍ２の加重でワークを砥石に押し付けて研磨した。また、ワークステージの回転速度は１００ｒｐｍとした。
【００５５】
上記加工時間が短いほど加工性が良好といえる。
【００５６】
６）色ムラの評価
得られた焼結体を目視により、以下の基準に従って、色ムラを評価した。
【００５７】
Ａ：色ムラの面積が 全面積の０〜５％未満
Ｂ：色ムラの面積が 全面積の５％以上２０％未満
Ｃ：色ムラの面積が 全面積の２０％以上
実施例１
平均粒子径１．５μｍの窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して、焼結助剤として酸化イットリウム粉末を５重量部、リン酸三カルシウム粉末を０．５重量部、分散剤としてソルビタントリオレエートを０．６５重量部、結合剤としてポリビニルブチラールを８重量部、可塑剤としてジブチルフタレートを４．７２重量部、溶媒としてトルエンを６２．４重量部、エタノールを３６．４重量部、ブタノールを５．２重量部加えた混合物をボールミルで混合し、脱溶媒した後、ドクタ−ブレード法によりシート成形を行った。得られたシートより６９ｍｍ角、厚さ１．４ｍｍの成形体を作成した。この成形体を窒素雰囲気中、５００℃で３時間脱脂した。得られた脱脂体の炭素濃度は５５４０ｐｐｍであった。
【００５８】
次いで、脱脂体を窒化アルミニウム製の容器内に１枚入れ、窒素雰囲気中、１７８０℃で８０時間焼成した（第１段焼成）。その後、窒化アルミニウム容器内にカーボン板（比表面積０．３６５ｍ２／ｇ、重量１８．５ｇ）を入れ、窒素雰囲気中、１７８０℃で２４時間焼成した（第２段焼成）。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００５９】
実施例２
実施例１で作成した成形体を用いて、窒素雰囲気中、５００℃で３時間脱脂した後、空気中、３００℃で１時間脱脂を行った。得られた脱脂体の炭素濃度は３９９０ｐｐｍであった。次いで実施例１と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００６０】
実施例３
実施例１で作成した成形体を用いて、窒素雰囲気中、５００℃で３時間脱脂を行った。得られた脱脂体の炭素濃度は４８００ｐｐｍであった。次いで第２段焼成時間を１４時間とした以外は実施例１と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００６１】
実施例４
実施例２で得られた脱脂体を用いて、第２段焼成時間を３９時間とした以外は実施例１と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００６２】
実施例５
実施例１で作成した脱脂体を用いて、第１段焼成時間を３７時間、第２段焼成時間を２２時間とした以外は実施例１と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００６３】
実施例６
実施例５で得られた焼結体の中で色ムラが発生した焼結体を窒化アルミニウム製の容器内に入れ、窒素雰囲気中、１７３０℃で２０時間焼成した（第３段焼成）。第３段焼成後、焼結体に発生した色ムラは完全に除去された。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００６４】
実施例７
平均粒子径が１．０μｍの窒化アルミニウム粉末を用いて実施例１と同様にして成形体を作成した。作成した成形体を窒素雰囲気中、５００℃で３時間脱脂を行った。得られた脱脂体の炭素濃度は５５００ｐｐｍであった。次いで、脱脂体を窒化アルミニウム製の容器内に１枚入れ、窒素雰囲気中、１７８０℃で４０時間焼成した（第１段焼成）。その後、窒化アルミニウム容器内にカーボン板（比表面積０．３６５ｍ２／ｇ、重量１８．５ｇ）を入れ、窒素雰囲気中、１７８０℃で２０時間焼成した（第２段焼成）。更に得られた焼結体を、カーボン板を仕込んでいない窒化アルミニウム製の容器に入れ、窒素雰囲気中、１７８０℃で２０時間焼成を行った。得られた焼結体の物性を表２に示す。
【００６５】
実施例８
実施例１で作成した成形体を用いて、窒素雰囲気中、５００℃で３時間脱脂した後、空気中、３００℃で１時間脱脂を行った。得られた脱脂体の炭素濃度は４０００ｐｐｍであった。次いで実施例７と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００６６】
実施例９
実施例７で作成した脱脂体を用いて、第１段焼成温度を１６５０℃とした以外は実施例７と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００６７】
実施例１０
実施例８で作成した脱脂体を用いて、実施例９と同様にして同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００６８】
実施例１１
実施例７で作成した脱脂体を用いて、第２段焼成温度を１６５０℃とした以外は実施例７と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００６９】
実施例１２
実施例８で作成した脱脂体を用いて、実施例１１と同様にして同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７０】
実施例１３
平均粒子径が２．５μｍの窒化アルミニウム粉末を用いて実施例１と同様にして成形体を作成した。作成した成形体を窒素雰囲気中、５００℃で３時間脱脂を行った。得られた脱脂体の炭素濃度は５５００ｐｐｍであった。次いで第１段焼成温度を１６５０℃とした以外は実施例７と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７１】
実施例１４
実施例１３で作成した脱脂体を用いて、実施例１１と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７２】
実施例１５
実施例１３で作成した成形体を、窒素雰囲気中５００℃で３時間脱脂した後、空気中３００℃で１時間脱脂した。得られた脱脂体の炭素濃度は４０００ｐｐｍであった。次いで実施例９と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７３】
実施例１６
実施例１５で作成した脱脂体を用いて、実施例１１と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７４】
実施例１７
実施例７で作成した脱脂体を用いて、第１,２段焼成温度をそれぞれ１６５０℃とした以外は実施例７と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７５】
実施例１８
実施例８で作成した脱脂体を用いて、実施例１７と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７６】
実施例１９
実施例１３で作成した脱脂体を用いて、実施例１７と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７７】
実施例２０
実施例１５で作成した脱脂体を用いて、実施例１７と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７８】
比較例１
実施例１で得られた成形体を、窒素雰囲気中、５００℃で３時間脱脂した。得られた脱脂体の炭素濃度は６０８０ｐｐｍであった。次いで第１段焼成時間を１２時間、第２段焼成時間を２２時間とした以外は実施例１と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００７９】
比較例２
実施例１で得られた成形体を、窒素雰囲気中、５００℃で３時間脱脂した後、空気中、３３０℃で１時間脱脂した。得られた脱脂体の炭素濃度は２２５０ｐｐｍであった。次いで実施例１と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００８０】
比較例３
平均粒子径が５.０μｍの窒化アルミニウム粉末を用いて実施例１と同様にして成形体を作成した。作成した成形体を窒素雰囲気中、５００℃で３時間脱脂を行った。得られた脱脂体の炭素濃度は５５００ｐｐｍであった。次いで実施例１と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００８１】
比較例４
実施例１で作成した成形体を用いて、窒素雰囲気中、２００℃で２時間脱脂を行った。得られた脱脂体の炭素濃度は１１０００ｐｐｍであった。次いで実施例７と同様にして焼成を行った。得られた焼結体の物性は表２に示す。
【００８２】
【表１】
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel method for producing aluminum nitride having high thermal conductivity. Specifically, the production of an aluminum nitride sintered body capable of producing an aluminum nitride sintered body having high thermal conductivity without causing a decrease in strength and workability associated with high thermal conductivity of the aluminum nitride sintered body. Is the method.
[0002]
[Prior art]
The sintered body of aluminum nitride has a theoretically high thermal conductivity, and many sintering methods have been proposed for fully exhibiting such characteristics.
[0003]
Among them, a method is generally performed by firing a molded body obtained by adding a sintering aid such as a rare earth metal compound or an alkaline earth metal compound to aluminum nitride powder in a reducing atmosphere containing carbon. Is.
[0004]
In carrying out the above method, in the process of producing a molded body by adding a sintering aid to the aluminum nitride powder, a method using a hot press (Patent Document 1) and a method for obtaining a molded body using an organic binder (patent) Reference 2). Among them, in mass production, a method of obtaining a molded body using an organic binder is generally advantageous because it is easy to handle the molded body and is advantageous in terms of the yield of the aluminum nitride sintered body of the product. The
[0005]
On the other hand, the purpose of firing in the reducing atmosphere is to remove the oxygen trapped in the sintering aid together with the sintering aid, thereby reducing the concentration of oxygen and sintering aid in the resulting sintered body. Although it is in reducing as much as possible, the manufacturing method of the aluminum nitride sintered compact using the said organic binder needs to take the baking time in the said reducing atmosphere long, and also in the said patent document 2, In the case where a minimum of 24 hours is required and a higher thermal conductivity, specifically, a sintered body of 220 W / m · K or more is to be manufactured, as shown in the examples, the temperature It is necessary to perform firing at 1900 ° C. for about 100 hours.
[Patent Document 1]
JP-A-1-230481 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2829247 [Problem to be Solved by the Invention]
By the conventional method, an aluminum nitride sintered body having excellent thermal conductivity of 220 W / m · K or more can be obtained.
[0006]
However, in the above method, the grain size of the aluminum nitride crystals constituting the aluminum nitride sintered body is increased by increasing the sintering time in a reducing atmosphere for removing the sintering aid added to the aluminum nitride powder. There is a tendency for the diameter to increase. And the mechanical strength of the sintered compact by this, and the fall of workability became a problem, and the room for improvement was left in this point.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive research to solve the above technical problems. As a result, the sintering aid is moved to the grain boundary of the sintered body while suppressing the growth of crystal grains by firing in a neutral atmosphere in the substantial absence of carbon, and then carbon is present. By firing in a reducing atmosphere and removing the sintering aid present at the grain boundaries, it is possible to shorten the firing time in a reducing atmosphere and effectively remove the sintering aid. Thus, it has been found that an aluminum nitride sintered body excellent in mechanical strength and workability can be obtained while suppressing excessive growth of crystal grains and having high thermal conductivity.
[0008]
In this case, it is extremely important to adjust the particle size of the aluminum nitride powder used as a raw material and the carbon content in the degreased body to a specific range in order to control the particle size of the aluminum nitride crystal during firing in a neutral atmosphere. As a result, the present invention has been completed.
[0009]
That is, the present invention provides an aluminum nitride powder having an average particle size of 0.3 to 3 μm, a sintering aid powder made of a rare earth compound and / or an alkaline earth metal, and a molded body made of an organic binder, and a residual carbon content of 2500. After degreasing to 10000 ppm, calcination is performed for 35 to 100 hours in a neutral atmosphere at a temperature of 1550 to 1900 ° C., and then the obtained sintered body is 10 to 37 under a reducing atmosphere at a temperature of 1550 to 1900 ° C. It is a manufacturing method of the aluminum nitride sintered compact characterized by baking for a time.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The aluminum nitride powder used in the present invention is required to have an average particle size of 0.3 to 3 μm, and particularly preferably 0.3 to 2.5 μm. When the particle size of the aluminum nitride powder is larger than 3 μm, the crystal grain size after sintering becomes large, the density of the sintered body is lowered, and the thermal conductivity is lowered, and the bending strength and processing performance are reduced. The object of the present invention cannot be achieved because it tends to decrease. In addition, it is difficult to manufacture an aluminum nitride powder having a particle size smaller than 0.3 μm.
[0011]
In addition, the content of oxygen atoms in the aluminum nitride powder is preferably 1% by weight or less, and more preferably 0.8% by weight or less, considering the thermal conductivity of the obtained sintered body.
[0012]
In the present invention, a rare earth metal compound and / or an alkaline earth metal compound is used as the sintering aid powder.
[0013]
Examples of the alkaline earth metal compounds include magnesium [Mg], calcium [Ca], strontium [Sr], barium [Ba] and other metal oxides, phosphates, etc. Then, calcium oxide, aluminate, and phosphate such as calcium oxide, calcium aluminate, tricalcium phosphate, and calcium pyrophosphate are preferable.
[0014]
Examples of the rare earth metal compound include oxides of metals such as yttrium [Y], lanthanum [La], and cerium [Ce], and yttrium oxide and lanthanum oxide are preferable in consideration of improvement in thermal conductivity. It is.
[0015]
Among the above-mentioned sintering aids, alkaline earth metal compounds, particularly calcium [Ca] compounds are preferable, and among them, calcium phosphates such as tricalcium phosphate are most preferable.
[0016]
In addition, the rare earth metal compound and the alkaline earth metal compound may be used in combination, and several types may be used.
[0017]
The particle size of the sintering aid powder is not particularly limited, but generally, the smaller the particle size, the higher the activity. Therefore, the particle size is preferably 10 μm or less, and more preferably 5 μm or less.
[0018]
The amount of the sintering aid powder added is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 parts by weight, and more preferably 1 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the aluminum nitride powder. By controlling the addition amount of the sintering aid powder within this range, the thermal conductivity of the sintered body obtained by sufficiently densifying the sintered body can be improved and the sintering aid in a reducing atmosphere described later can be obtained. It is preferable for quickly removing the agent.
[0019]
The mixed powder of the aluminum nitride powder and the sintering aid powder may be produced by a known method. For example, a dry or wet mixing method with a mixer such as a ball mill can be suitably used. In the above method, when wet mixing is performed, a dispersion medium such as water, alcohols and hydrocarbons is used, but alcohols and hydrocarbons are preferably used from the viewpoint of dispersibility.
[0020]
In the present invention, in order to mass-produce the aluminum nitride sintered body, the strength of the mixed powder compact is required, and an organic binder is used for the purpose of maintaining such strength. Examples of the organic binder include known ones such as a butyral resin such as polyvinyl butyral and an acrylic resin such as polymethacrylbutyl.
[0021]
The organic binder is blended in an amount of 0.1 to 30 parts by weight, preferably 1 to 15 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the aluminum nitride powder.
[0022]
Moreover, you may add plasticizers, such as dispersing agents, such as glycerol compounds, and phthalic acid esters, in the said composition as needed.
[0023]
The composition comprising the aluminum nitride powder, the sintering aid powder, and the organic binder is formed into a sheet shape by, for example, a doctor blade method.
[0024]
The obtained molded body is degreased by heating in an arbitrary atmosphere such as in air, nitrogen, or hydrogen. In particular, in the present invention, as described below, since it is necessary to set the residual carbon amount (content) after degreasing within a specific range, it is easy to adjust the residual carbon amount, and degreasing in nitrogen is easy. preferable. Moreover, although the temperature in degreasing | diffusing changes with kinds of organic binder, 300-900 degreeC is preferable and 300-700 degreeC is especially preferable.
[0025]
In the present invention, the residual carbon amount in the degreased body obtained by degreasing as described above is 2500 to 10000 ppm, preferably 2500 to 7000 ppm, and the obtained aluminum nitride sintered body has high thermal conductivity and excellent It is necessary to balance both mechanical strength and workability at a high level. That is, when the residual carbon content is less than 2500 ppm, the crystal grain size of a sintered body (hereinafter also referred to as a primary sintered body) obtained by firing in a neutral atmosphere tends to increase, and this is further reduced. When fired in an atmosphere to obtain an aluminum nitride sintered body, the crystal grains grow too much and the mechanical strength and workability deteriorate. Further, when the amount of residual carbon is more than 10,000 ppm, the diameter of the obtained crystal particles satisfies the bending strength and processing performance which are the objects of the present invention, but the object of the present invention is reduced because the thermal conductivity is lowered. Cannot be achieved.
[0026]
The method for adjusting the amount of residual carbon in the defatted body is not particularly limited. For example, the method for adjusting the degreasing time, the method for adjusting the degreasing temperature, the method for adjusting the amount of organic binder used, and the type of the organic binder are selected. Methods and the like can be employed alone or in combination.
[0027]
In the present invention, the degreased body obtained by the above method is fired for 35 to 100 hours in a neutral atmosphere at a temperature of 1550 to 1900 ° C. (hereinafter also referred to as first stage firing), and then the sintered body obtained. It is extremely important to sinter for 10 to 50 hours in a reducing atmosphere at a temperature of 1550 to 1900 ° C. (hereinafter also referred to as second stage firing).
[0028]
As described above, the method of the present invention prevents the phenomenon that the crystal grain size of aluminum nitride constituting the aluminum nitride sintered body becomes excessively large by firing in a reducing atmosphere, and has an appropriate crystal grain size. In addition, the object is to efficiently remove the sintering aid by firing in the reducing atmosphere.
[0029]
In order to achieve this object, it is important that the degreased body is fired in a neutral atmosphere at a temperature of 1550 to 1900 ° C. for 35 to 100 hours as the first stage firing.
[0030]
The neutral atmosphere refers to a state in which oxygen [O 2 ] and carbon are not substantially present in the atmosphere. Specifically, in this state, the inside of the sealed container is replaced with an inert gas such as nitrogen or argon, and as the sealed container, ceramics such as aluminum nitride and boron nitride, tungsten [W], molybdenum [Mo This is achieved by using a container made of a non-carbon material such as] and firing in a state where no carbon source is present in the sealed container other than the remaining carbon in the degreased body. Among these, ceramic containers such as aluminum nitride and boron nitride are preferable from the viewpoint of durability. Moreover, it is not necessary to constitute all the materials with the above-mentioned materials. For example, a carbonaceous container inner surface covered with the above-mentioned non-carbonaceous material that does not transmit gas can be used.
[0031]
In the first stage firing, when the firing temperature is lower than 1550 ° C., the sintering is difficult to proceed, and it is difficult to obtain an aluminum nitride sintered body having high thermal conductivity even over a long time. Further, when the firing temperature is higher than 1900 ° C., the sintering of aluminum nitride proceeds before the reduction and removal reaction of oxygen in the aluminum nitride by the residual carbon in the degreased body proceeds sufficiently, and the thermal conductivity is reduced. A high aluminum nitride sintered body cannot be obtained. As for the said calcination temperature, 1600-1850 degreeC is especially preferable.
[0032]
In addition, when the firing time at the above temperature is shorter than 35 hours, the removal of the auxiliary in the subsequent second firing does not proceed sufficiently, and it becomes difficult to obtain an aluminum nitride sintered body having high thermal conductivity. On the other hand, when the firing time exceeds 100 hours, not only does the effect of the first stage firing, that is, the effect of shortening the firing time in the second stage firing, peak, but conversely, the obtained aluminum nitride sintered body Strength decreases. The firing temperature is particularly preferably 35 to 80 hours.
[0033]
About the effect | action of the said 1st step | paragraph baking, the present inventors are estimating as follows. That is, the growth of crystal grains is difficult to proceed by firing in a neutral atmosphere, but the auxiliary is easily removed in the second-stage firing by the appropriate growth of crystal grains by controlling the amount of residual carbon. The auxiliary agent can be moved to the grain boundary and can be removed in a short time in a reducing atmosphere in the second stage baking.
[0034]
In the present invention, in the second stage firing, the sintered body obtained by the first stage firing is fired for 10 to 37 hours in a reducing atmosphere at a temperature of 1550 to 1900 ° C.
[0035]
When the firing temperature of the second stage firing is lower than 1550 ° C., the sintering aid cannot be removed in a short time, and the object of the present invention cannot be achieved. Further, when the firing temperature is higher than 1900 ° C., the sintering aid can be removed in a shorter time, but there is a phenomenon that some oxygen is dissolved in the aluminum nitride particles during the reduction treatment. Occurs, and the thermal conductivity of the sintered body is lowered.
[0036]
Further, when the firing time in the second stage firing is shorter than 10 hours, the sintering aid is not sufficiently removed, and it becomes difficult to achieve a high thermal conductivity of 230 W / m · K or more. Moreover, when the said baking time exceeds 37 hours, the crystal grain diameter in the sintered compact obtained increases, and the fall of mechanical strength and the workability are caused.
[0037]
In addition, examples of a method for realizing a reducing atmosphere include a method in which a molded body and carbon coexist in a container, a method using a carbon container, and the like. Among them, the obtained thermal conductivity, color unevenness, etc. In view of the above, a method in which the molded body and carbon are allowed to coexist in the container is suitable.In particular, the method of housing the molded body and carbon in the sealed container obtains higher thermal conductivity. Further preferred.
[0038]
Further, the generation source of the carbon is not particularly limited, and a known form of carbon such as amorphous carbon or graphite can be used, and solid carbon is preferable. The shape of the carbon is not particularly limited, and may be any of powder, fiber, felt, sheet, and plate, or a combination thereof. Among these, in consideration of obtaining higher thermal conductivity, plate-like amorphous carbon and graphite are suitable.
[0039]
Furthermore, the method for accommodating the compact and carbon in the container is not particularly limited, and the carbon and the compact may be accommodated in any form of non-contact or contact. Among these, the non-contact form is preferable from the viewpoint of easy control of the thermal conductivity of the obtained sintered body. The non-contact form may be a known form. For example, a method of simply providing a gap between the carbon and the molded body, or a powder such as boron nitride interposed between the carbon and the molded body. The method of making it non-contact, and the method of making non-contact by installing a ceramic plate such as aluminum nitride and boron nitride between carbon and the molded body, etc. are mentioned, but considering the improvement of thermal conductivity Then, a method of placing a plate or the like between the carbon and the molded body to make it non-contact is preferable, and in particular, the space containing the carbon and the space containing the molded body in the sealed container should be blocked as much as possible. In order to obtain an aluminum nitride sintered body having an even higher thermal conductivity, a method of installing a plate on the substrate is preferable.
[0040]
In the present invention, the state in which a predetermined amount of carbon gas is present at the time of the second stage firing can be easily achieved by a method for controlling the specific surface area of the carbon source and the amount of gas generated as described below.
[0041]
The specific surface area of the carbon varies depending on the amount and size of the molded body to be fired and the content of oxygen atoms in the molded body, but is usually in the range of 0.01 to 100 m 2 / g and is suitable for heat conduction. Taking into consideration the improvement of the rate, the range of 0.1 to 50 m 2 / g is more preferable.
[0042]
In addition, the amount of carbon may be set as appropriate in consideration of the amount and size of the molded body to be fired and the content of oxygen atoms in the molded body, and the specific surface area. Usually, it is about 1 to 1000 parts by weight of carbon per 100 parts by weight of the molded body, and 10 to 500 parts by weight is a suitable range.
[0043]
In the present invention, the aluminum nitride sintered body obtained by the second-stage firing is excellent in mechanical strength and workability as well as excellent thermal conductivity. In order to further improve, following the second stage baking, a step of further baking at a temperature of 1550 to 1850 ° C., preferably 1600 to 1800 ° C. in a neutral atmosphere for 5 to 50 hours, preferably 10 to 40 hours. It is preferable to add.
[0044]
That is, there are cases where color unevenness occurs on the surface of the aluminum nitride sintered body by firing in a reducing atmosphere, and such third-stage firing is effective for eliminating such color unevenness.
[0045]
Firing in the neutral atmosphere can be realized in the same manner as in the first stage firing.
[0046]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the method of the present invention, by adopting the first stage firing and the second stage firing, excessive growth of the crystal grain size of the obtained aluminum nitride sintered body can be achieved. Since the removal of the sintering aid can be achieved while preventing, it has a thermal conductivity of 230 W / m · K or more, a bending strength of 415.4 MPa or more, and a polishing method using free abrasive grains. It is possible to obtain an aluminum nitride sintered body having extremely excellent performance that the time required for surface polishing to reach a surface roughness Ra of 0.05 μm or less is 60 minutes or less.
[0047]
【Example】
Hereinafter, examples will be shown to describe the present invention more specifically, but the present invention is not limited thereto.
[0048]
In addition, measurement conditions, such as each physical property in an Example and a comparative example, were performed with the following method.
[0049]
1) Average particle diameter The average particle diameter was calculated from the electron micrograph of the fracture surface of the aluminum nitride sintered body based on the code method.
[0050]
2) Residual carbon content in the degreased body The analysis was performed using a non-dispersive infrared absorption carbon analyzer “EMIA-110” manufactured by Horiba, Ltd.
[0051]
3) Thermal conductivity Using a “LF / TCM-FA8510B” manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd., a two-dimensional measurement was performed by a laser flash method.
[0052]
4) Bending strength Measurement was performed according to JIS-C2141 using “STROGRAPH VE1D: trade name” manufactured by Toyo Seiki.
[0053]
5) Evaluation of workability The surface of the sintered aluminum nitride body after sintering is polished by a free abrasive polishing method using a diamond paste as shown below, and the arithmetic surface roughness Ra of the polished surface is 0.6 μm to 0. 0. Time until reaching 05 μm (processing time) was measured to evaluate the workability.
[0054]
As a polishing method, a polishing apparatus manufactured by Buehler was used, and a slurry containing diamond abrasive grains having an average particle diameter of 6 μm at a concentration of 2% by weight was supplied to the work stage at a flow rate of 0.6 ml / min to be 500 g / cm 2 . The work was pressed against the grindstone with weight and polished. The rotation speed of the work stage was 100 rpm.
[0055]
The shorter the processing time, the better the workability.
[0056]
6) Evaluation of color unevenness The obtained sintered body was visually evaluated according to the following criteria.
[0057]
A: Area of color unevenness is 0 to less than 5% of total area B: Area of color unevenness is 5% or more and less than 20% of total area C: Area of color unevenness is 20% or more of total area Example 1
For 100 parts by weight of aluminum nitride powder having an average particle size of 1.5 μm, 5 parts by weight of yttrium oxide powder as a sintering aid, 0.5 part by weight of tricalcium phosphate powder, and 0 sorbitan trioleate as a dispersant. .65 parts by weight, 8 parts by weight of polyvinyl butyral as a binder, 4.72 parts by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer, 62.4 parts by weight of toluene as a solvent, 36.4 parts by weight of ethanol, and 5.2 of butanol The mixture added with parts by weight was mixed with a ball mill to remove the solvent, and then formed into a sheet by the doctor blade method. A molded body of 69 mm square and 1.4 mm thickness was prepared from the obtained sheet. This molded body was degreased at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The carbon concentration of the obtained defatted body was 5540 ppm.
[0058]
Next, one degreased body was placed in a container made of aluminum nitride, and fired in a nitrogen atmosphere at 1780 ° C. for 80 hours (first stage firing). Thereafter, a carbon plate (specific surface area 0.365 m 2 / g, weight 18.5 g) was put in an aluminum nitride container, and fired at 1780 ° C. for 24 hours in a nitrogen atmosphere (second stage firing). Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0059]
Example 2
The molded body prepared in Example 1 was degreased at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere, and then degreased at 300 ° C. for 1 hour in the air. The carbon concentration of the obtained defatted body was 3990 ppm. Next, firing was performed in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0060]
Example 3
Using the molded body prepared in Example 1, degreasing was performed in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. for 3 hours. The carbon concentration of the obtained defatted body was 4800 ppm. Next, firing was performed in the same manner as in Example 1 except that the second stage firing time was 14 hours. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0061]
Example 4
Using the degreased body obtained in Example 2, firing was performed in the same manner as in Example 1 except that the second stage firing time was set to 39 hours. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0062]
Example 5
Using the degreased body prepared in Example 1, firing was performed in the same manner as in Example 1 except that the first stage firing time was 37 hours and the second stage firing time was 22 hours. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0063]
Example 6
Among the sintered bodies obtained in Example 5, the sintered body in which color unevenness occurred was put in an aluminum nitride container and fired at 1730 ° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere (third stage firing). After the third stage firing, the color unevenness generated in the sintered body was completely removed. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0064]
Example 7
A molded body was prepared in the same manner as in Example 1 using aluminum nitride powder having an average particle diameter of 1.0 μm. The formed body was degreased at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The carbon concentration of the obtained defatted body was 5500 ppm. Next, one degreased body was placed in a container made of aluminum nitride and fired in a nitrogen atmosphere at 1780 ° C. for 40 hours (first stage firing). Thereafter, a carbon plate (specific surface area 0.365 m 2 / g, weight 18.5 g) was placed in an aluminum nitride container, and fired at 1780 ° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere (second-stage firing). Furthermore, the obtained sintered body was put in an aluminum nitride container not charged with a carbon plate, and baked at 1780 ° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0065]
Example 8
The molded body prepared in Example 1 was degreased at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere, and then degreased at 300 ° C. for 1 hour in the air. The carbon concentration of the obtained defatted body was 4000 ppm. Next, firing was performed in the same manner as in Example 7. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0066]
Example 9
Using the degreased body prepared in Example 7, firing was performed in the same manner as in Example 7 except that the first stage firing temperature was 1650 ° C. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0067]
Example 10
Using the degreased body prepared in Example 8, firing was performed in the same manner as in Example 9. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0068]
Example 11
Using the degreased body prepared in Example 7, firing was performed in the same manner as in Example 7 except that the second stage firing temperature was set to 1650 ° C. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0069]
Example 12
Using the degreased body prepared in Example 8, firing was performed in the same manner as in Example 11. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0070]
Example 13
A molded body was prepared in the same manner as in Example 1 using aluminum nitride powder having an average particle diameter of 2.5 μm. The formed body was degreased at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The carbon concentration of the obtained defatted body was 5500 ppm. Next, firing was performed in the same manner as in Example 7 except that the first stage firing temperature was 1650 ° C. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0071]
Example 14
Using the degreased body prepared in Example 13, firing was performed in the same manner as in Example 11. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0072]
Example 15
The molded body produced in Example 13 was degreased at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere, and then degreased at 300 ° C. for 1 hour in air. The carbon concentration of the obtained defatted body was 4000 ppm. Next, firing was performed in the same manner as in Example 9. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0073]
Example 16
Using the degreased body prepared in Example 15, firing was performed in the same manner as in Example 11. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0074]
Example 17
Using the degreased body prepared in Example 7, firing was performed in the same manner as in Example 7 except that the first and second stage firing temperatures were 1650 ° C., respectively. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0075]
Example 18
Using the degreased body prepared in Example 8, firing was performed in the same manner as in Example 17. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0076]
Example 19
Using the degreased body prepared in Example 13, firing was performed in the same manner as in Example 17. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0077]
Example 20
Using the degreased body prepared in Example 15, firing was performed in the same manner as in Example 17. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0078]
Comparative Example 1
The molded body obtained in Example 1 was degreased at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The carbon concentration of the obtained defatted body was 6080 ppm. Next, firing was performed in the same manner as in Example 1 except that the first stage firing time was 12 hours and the second stage firing time was 22 hours. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0079]
Comparative Example 2
The molded body obtained in Example 1 was degreased at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere, and then degreased at 330 ° C. for 1 hour in air. The carbon concentration of the obtained defatted body was 2250 ppm. Next, firing was performed in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0080]
Comparative Example 3
A molded body was prepared in the same manner as in Example 1 using aluminum nitride powder having an average particle diameter of 5.0 μm. The formed body was degreased at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The carbon concentration of the obtained defatted body was 5500 ppm. Next, firing was performed in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0081]
Comparative Example 4
Using the molded body prepared in Example 1, degreasing was performed in a nitrogen atmosphere at 200 ° C. for 2 hours. The carbon concentration of the obtained defatted body was 11000 ppm. Next, firing was performed in the same manner as in Example 7. Table 2 shows the physical properties of the obtained sintered body.
[0082]
[Table 1]
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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