JPH0489359A - Light-nontransmittant aluminum nitride sintered body and production thereof - Google Patents

Light-nontransmittant aluminum nitride sintered body and production thereof

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JPH0489359A
JPH0489359A JP2205902A JP20590290A JPH0489359A JP H0489359 A JPH0489359 A JP H0489359A JP 2205902 A JP2205902 A JP 2205902A JP 20590290 A JP20590290 A JP 20590290A JP H0489359 A JPH0489359 A JP H0489359A
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JP
Japan
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aluminum nitride
sintered body
range
weight
sintering
Prior art date
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Pending
Application number
JP2205902A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Yamamoto
和夫 山本
Shinichiro Tanaka
紳一郎 田中
Michio Shinohara
篠原 道夫
Mitsutoshi Murase
村瀬 光俊
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a white-based light-nontransmittant AlN sintered body which has high density and is excellent in thermal conductivity by mixing the prescribed amount of a sintering adjuvant contg. an element selected from Y and Ca with AlN powder little in the contents of cationic impurities and molding this mixture and burning this molded body in the specified burning conditions. CONSTITUTION:At least one kind of metal selected from yttrium and calcium or a metallic oxide (e.g. Y2O3) is added as a sintering adjuvant to high-purity aluminum nitride powder contg. <=0.3wt.% cationic impurities in a range within 0.01-5wt.% expressed in terms of oxide and mixed therewith. Then a binder is added to this mixed powder and this mixture is molded. This molded body is burned in a temp. range within 175O-1900 deg.C for 5-24 hours in the nonoxidative atmosphere surrounded by boron nitride. Thereby a light nontransmittant aluminum nitride sintered body is obtained which has >=3.1g/cm<3> density and a range within 7-20mum particle diameter and is preferable for an IC base plate.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法
に関するもので、詳しくは高密度で熱伝導性に優れた白
色あるいはベージュ色を呈した非透光性窒化アルミニウ
ム焼結体およびその製造方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an aluminum nitride sintered body and a method for manufacturing the same, and more specifically, it relates to a white or beige non-sintered body with high density and excellent thermal conductivity. The present invention relates to a translucent aluminum nitride sintered body and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高信頼性のIC基板あるいはパッケージ材料には従来よ
りアルミナが多用されている。LSI等の高集積化、高
速化および高出力化に伴い、半導体チップからの発熱量
か増加し、効率良く熱を系外へ散逸させる必要性か高ま
り、アルミナよりも熱伝導性か良く、放熱性に優れた材
料か要望されている。
Alumina has traditionally been widely used in highly reliable IC substrates or package materials. With the increasing integration, speed, and output of LSIs, the amount of heat generated from semiconductor chips increases, and the need to efficiently dissipate heat outside the system increases. There is a demand for materials with excellent properties.

窒化アルミニウムは高熱伝導性を有すると共に絶縁抵抗
、絶縁耐圧、誘電率等の電気的特性および強度等の機械
的特性に優れており、放熱性に優れたIC基板、パッケ
ージ材料として注目されている。
Aluminum nitride has high thermal conductivity and excellent electrical properties such as insulation resistance, dielectric strength, dielectric constant, and mechanical properties such as strength, and is attracting attention as an IC substrate and package material with excellent heat dissipation properties.

高密度で熱伝導性に優れた窒化アルミニウム焼結体を得
るには、焼結助剤としてY2O3、Dy20+、CaO
、SrOあるいはBaO等の1種以上を窒化アルミニウ
ム粉末に添加し、混合、成形後、非酸化性雰囲気中で焼
成する必要がある。
In order to obtain an aluminum nitride sintered body with high density and excellent thermal conductivity, Y2O3, Dy20+, CaO
, SrO, BaO, etc., must be added to the aluminum nitride powder, mixed, molded, and then fired in a non-oxidizing atmosphere.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

窒化アルミニウムはそれ単独では常圧焼結し難いため、
常圧焼結では従来からY2O3やCaO等の酸化物を焼
結助剤として添加し、それら助剤と窒化アルミニウム表
面層のAl2O3の反応を利用して緻密化する液相焼結
法が用いられてきた。
Aluminum nitride alone is difficult to sinter under pressure, so
In pressureless sintering, a liquid phase sintering method has traditionally been used in which oxides such as Y2O3 and CaO are added as sintering aids, and densification is achieved by utilizing the reaction between these aids and Al2O3 in the aluminum nitride surface layer. It's here.

すなわち、イツトリウムやアルカリ土類金属のなかから
選ばれる少なくとも1種の金属あるいは該金属化合物を
焼結助剤として用いることにより、密度が3.1g/c
m3以上の緻密な焼結体を得ている。
That is, by using at least one metal selected from yttrium and alkaline earth metals or a metal compound thereof as a sintering aid, the density can be reduced to 3.1 g/c.
A dense sintered body of m3 or more was obtained.

近年、窒化アルミニウム粉末の製造技術の向上により、
陽イオン不純物(Fe、 Si、 Ti、 Ni等)の
含有量が0.3重量%以下の高純度窒化アルミニウム粉
末が比較的容易に入手することができる。この高純度窒
化アルミニウム粉末は、上記の焼結助剤を用いることに
より常圧焼結することができ、密度が3.1g/Cm3
以上の緻密な焼結体か得られる。
In recent years, with improvements in manufacturing technology for aluminum nitride powder,
High purity aluminum nitride powder containing cationic impurities (Fe, Si, Ti, Ni, etc.) of 0.3% by weight or less can be obtained relatively easily. This high-purity aluminum nitride powder can be sintered under normal pressure using the above-mentioned sintering aid, and has a density of 3.1 g/Cm3.
A dense sintered body as described above can be obtained.

このようにして得られた窒化アルミニウム焼結体は、一
般に窒化アルミニウム固有の色である白色あるいはベー
ジュ色を呈し、可視および赤外領域においては透光性を
示す。このためLSIの基板やパッケージとして用いた
場合、透過する可視あるいは赤外領域の光で誤動作を生
しるという問題があった。
The aluminum nitride sintered body thus obtained generally exhibits a white or beige color, which is a color unique to aluminum nitride, and exhibits transparency in the visible and infrared regions. For this reason, when used as an LSI substrate or package, there is a problem in that transmitted visible or infrared light can cause malfunctions.

また、特開昭63−242971号公報あるいは特開平
2−83266号公報で開示されているように、W 、
 TiあるいはZrなどの金属不純物を微量添加し、焼
結体を黒色にして非透光性にする方法が提案されている
が、黒色に限定されるので商品価値という点て問題があ
った。
Furthermore, as disclosed in JP-A-63-242971 or JP-A-2-83266, W,
A method has been proposed in which a trace amount of metal impurities such as Ti or Zr is added to make the sintered body black and non-transparent, but this method is limited to black color and has a problem in terms of commercial value.

本発明の目的は、高純度窒化アルミニウム粉末にイツト
リウム、カルシウムから選ばれる少なくとも1種を焼結
助剤として添加し、従来の焼結方法では達成できなかっ
た非透光性を発現させようとするものであり、高密度で
熱伝導性に優れた非透光性窒化アルミニウム焼結体およ
びその製造方法に関するものである。
The purpose of the present invention is to add at least one selected from yttrium and calcium to high-purity aluminum nitride powder as a sintering aid to achieve non-translucent properties that could not be achieved by conventional sintering methods. The present invention relates to a non-transparent aluminum nitride sintered body with high density and excellent thermal conductivity, and a method for manufacturing the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

すなわち、本発明は陽イオン不純物を0,3重量%以下
含有する窒化アルミニウム粉末にイツトリウム、カルシ
ウムから選ばれる少なくとも1種の金属あるいは該金属
化合物を酸化物に換算して0.01〜5重量%の範囲で
添加し、非酸化性雰囲気中で焼成して成る密度が3.1
g/am3以上であり、かつ粒子径か7〜20μmの範
囲であることを特徴とする非透光性窒化アルミニウム焼
結体およびその製造方法を提供するものである。
That is, the present invention provides aluminum nitride powder containing 0.3% by weight or less of cationic impurities, and at least one metal selected from yttrium and calcium, or 0.01 to 5% by weight in terms of oxide of at least one metal selected from yttrium and calcium. When baked in a non-oxidizing atmosphere, the density is 3.1.
The object of the present invention is to provide a non-transparent aluminum nitride sintered body, which is characterized by having a particle size of 7 to 20 μm, and a method for manufacturing the same.

本発明によれば、従来の焼結方法では得られなかった高
密度で熱伝導性に優れた白色あるいはべ一ジ二色を呈し
た非透光性窒化アルミニウム焼結体を得ることができる
According to the present invention, it is possible to obtain a non-transparent aluminum nitride sintered body that exhibits high density, excellent thermal conductivity, and exhibits white or grayish color, which could not be obtained by conventional sintering methods.

窒化アルミニウムは通常イツトリウムやアルカリ土類金
属のなかから選ばれる少なくとも1種の金属あるいは該
金属化合物を焼結助剤として添加して非酸化性雰囲気中
で常圧にて焼結し、緻密な窒化アルミニウム焼結体か得
られている。
Aluminum nitride is usually produced by adding at least one metal selected from yttrium and alkaline earth metals or a compound of the metal as a sintering agent and sintering it at normal pressure in a non-oxidizing atmosphere to form a dense nitride. An aluminum sintered body has been obtained.

このようにして得られた窒化アルミニウム焼結体は、−
船釣に高密度で高熱伝導性を示す。−例として、特開昭
59−50008号公報に開示されているように窒化ア
ルミニウム焼結体はベージュ色を呈した半透明体であり
、波長6μmの光に対する直線透過率は22%(吸収係
数30.3cm−’)て透光性を示す。透光性を示すの
は、波長6μmでは吸収係数が60cm−’以下のとき
である。
The aluminum nitride sintered body thus obtained is -
High density and high thermal conductivity for boat fishing. - For example, as disclosed in JP-A-59-50008, the aluminum nitride sintered body is a beige-colored semitransparent body, and the in-line transmittance for light with a wavelength of 6 μm is 22% (absorption coefficient 30.3 cm-'). Translucency is exhibited when the absorption coefficient is 60 cm-' or less at a wavelength of 6 μm.

本発明者らは、陽イオン不純物を0.3重量%以下含有
する窒化アルミニウム粉末にイツトリウム、カルシウム
から選ばれる少なくとも1種の金属あるいは該金属化合
物を焼結助剤として添加し、混合、成形後、窒化ホウ素
で囲まれた非酸化性雰囲気中で1750〜1900℃の
温度範囲で、かつ5〜24時間焼成することにより焼結
体の粒子が成長し、それの粒子径が7〜20μmのとき
に可視および赤外領域において非透光性を示す焼結体が
得られることを見出し、本発明の完成に至ったものであ
る。
The present inventors added at least one metal selected from yttrium and calcium or the metal compound as a sintering agent to aluminum nitride powder containing 0.3% by weight or less of cationic impurities, and after mixing and molding. , when the particles of the sintered body grow by firing in a non-oxidizing atmosphere surrounded by boron nitride at a temperature range of 1750 to 1900°C for 5 to 24 hours, and the particle size of the particles is 7 to 20 μm. The present inventors have discovered that a sintered body that exhibits non-transparent properties in the visible and infrared regions can be obtained, leading to the completion of the present invention.

以下本発明について詳述する。The present invention will be explained in detail below.

本発明において使用する窒化アルミニウム粉末は特に製
造法は限定されないか、陽イオン不純物を0.3重量%
以下含有する純度の良い微粉末か好ましく、粉末の粒子
径は中心粒径か4.0μm以下の粉末を用いることが好
ましい。特に1800°C以下の温度で緻密化させるた
めには中心粒径が2.5μm以下の微粉末を用いること
か好ましい。
The production method of the aluminum nitride powder used in the present invention is not particularly limited, or the aluminum nitride powder contains 0.3% by weight of cationic impurities.
It is preferable to use a fine powder with good purity containing the following, and it is preferable to use a powder having a median particle size of 4.0 μm or less. In particular, in order to achieve densification at a temperature of 1800° C. or lower, it is preferable to use a fine powder with a center particle size of 2.5 μm or lower.

陽イオン不純物か0.3重量%を越えると、高熱伝導性
の焼結体が得られず好ましくない。
If the amount of cationic impurities exceeds 0.3% by weight, a sintered body with high thermal conductivity cannot be obtained, which is not preferable.

焼結助剤はイツトリウム、カルシウムから選ばれる少な
くとも1種の金属あるいは該金属化合物を用いることが
できる。
As the sintering aid, at least one metal selected from yttrium and calcium or a compound of the metal can be used.

これらの金属化合物としては、酸化物、水酸化物、炭酸
塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、蓚酸塩、ハロゲン化物、
硫化物、高級脂肪酸塩等を用いることができる。
These metal compounds include oxides, hydroxides, carbonates, sulfates, nitrates, acetates, oxalates, halides,
Sulfides, higher fatty acid salts, etc. can be used.

また、これらの化合物の粒子径は微細なものほど好まし
く、特に窒化アルミニウム粉末との混合の際に用いられ
る溶媒に溶解しないか、し難い化合物を用いる場合には
、通常中心粒径5.0μm以下の微粉末を用いることが
好ましい。
In addition, the finer the particle size of these compounds, the more preferable they are. In particular, when using compounds that do not dissolve or are difficult to dissolve in the solvent used when mixing with aluminum nitride powder, the center particle size is usually 5.0 μm or less. It is preferable to use a fine powder of .

上記の焼結助剤の添加量は、窒化アルミニウム粉末に対
して酸化物に換算して0.01〜5重量%の範囲である
ことか好ましい。0.01重量%以下では本発明の効果
か得られず、一方5重量%以上では緻密な焼結体は得ら
れるものの高熱伝導度か得られないので、この範囲を逸
脱すると好ましくない。
The amount of the sintering aid added is preferably in the range of 0.01 to 5% by weight in terms of oxide based on the aluminum nitride powder. If it is less than 0.01% by weight, the effect of the present invention cannot be obtained, while if it is more than 5% by weight, a dense sintered body can be obtained but only high thermal conductivity can be obtained, so it is not preferable to deviate from this range.

より好ましくは、窒化アルミニウム粉末に対して0.0
5〜3重量%の範囲である。
More preferably 0.0 for aluminum nitride powder
It is in the range of 5 to 3% by weight.

窒化アルミニウム粉末と焼結助剤との混合は、乾式混合
あるいはアルコール等の非水溶媒を用いた湿式混合を用
いることかできるか、通常は非水溶媒を用いた湿式混合
を用いることか好ましい。
The aluminum nitride powder and the sintering aid may be mixed by dry mixing or wet mixing using a non-aqueous solvent such as alcohol, and it is usually preferable to use wet mixing using a non-aqueous solvent.

湿式混合の際には、次の成形工程を容易にするために、
ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリア
クリル酸エステル等のバインダーか通常添加される。ま
た、バインダーの他に通常各種の分散剤、可塑剤、湿潤
剤等も添加される。
During wet mixing, to facilitate the next forming process,
A binder such as polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, or polyacrylic acid ester is usually added. In addition to the binder, various dispersants, plasticizers, wetting agents, etc. are also usually added.

混合装置としてはボールミル、混練機等の通常用いられ
る装置を使用することができる。更に、該混合物は成形
方法に応して乾燥、造粒された顆粒、坏土あるいはスラ
リーなどの性状に調製される。
As a mixing device, a commonly used device such as a ball mill or a kneader can be used. Further, the mixture is prepared into the form of dried or granulated granules, clay, or slurry depending on the molding method.

成形方法は一軸プレス、ラバープレス等の乾式法やドク
ターブレード法、押出し法等の湿式法の公知の方法を用
いることかできる。
The molding method may be a known dry method such as a uniaxial press or a rubber press, or a wet method such as a doctor blade method or an extrusion method.

得られた成形体は通常匣鉢と呼ばれる容器に収納して焼
結される。その材質にはグラファイト、窒化ホウ素、窒
化アルミニウム、アルミナ等を用いることかできるが、
1700℃以上の高温焼結ではグラファイト、窒化ホウ
素、窒化アルミニウム等から成る匣鉢を用いることが好
ましい。また、窒化ホウ素以外の匣鉢を用いるときは、
成形体の周囲を窒化ホウ素類のセッター等の板状物で囲
み、成形体の周囲を窒化ホウ素で覆う必要がある。
The obtained molded body is usually stored in a container called a sagger and sintered. Graphite, boron nitride, aluminum nitride, alumina, etc. can be used as the material, but
For high-temperature sintering at 1700° C. or higher, it is preferable to use a sagger made of graphite, boron nitride, aluminum nitride, or the like. In addition, when using a pot other than boron nitride,
It is necessary to surround the molded body with a plate-like material such as a boron nitride setter, and cover the molded body with boron nitride.

焼結は焼結時に窒化アルミニウムの酸化を防止するため
に、非酸化性雰囲気で行うことが必要である。非酸化性
雰囲気としては窒素、アルコン、窒素と水素の混合カス
、窒素とアルコンの混合ガス等が使用できるか、窒素カ
ス雰囲気か製造コストおよび装置の取扱い易さという点
て最も好ましい。
Sintering must be performed in a non-oxidizing atmosphere to prevent oxidation of aluminum nitride during sintering. As the non-oxidizing atmosphere, nitrogen, alcon, a mixed gas of nitrogen and hydrogen, a mixed gas of nitrogen and alcon, etc. can be used, and a nitrogen gas atmosphere is most preferable from the viewpoint of manufacturing cost and ease of handling the apparatus.

焼結温度は1750〜1900°Cの範囲を適用できる
が、実用上は1800〜1850℃の範囲か好ましい。
The sintering temperature can be in the range of 1,750 to 1,900°C, but is preferably in the range of 1,800 to 1,850°C.

昇温速度は特に限定されるものではないか、通常1〜5
’C/minの範囲である。また、焼結温度での保持時
間は5〜24時間の範囲で、好ましくは11−15時間
の範囲である。保持時間が5時間未満ては粒子の成長か
小さく焼結体は透光性を示し、24時間以上では粒子の
成長が大きくなるので強度か低下し、目的とする焼結体
を得ることかできない。
The temperature increase rate is not particularly limited, and is usually 1 to 5.
'C/min range. Further, the holding time at the sintering temperature is in the range of 5 to 24 hours, preferably in the range of 11 to 15 hours. If the holding time is less than 5 hours, the grain growth will be small and the sintered body will exhibit translucency; if the holding time is longer than 24 hours, the grain growth will increase and the strength will decrease, making it impossible to obtain the desired sintered body. .

焼結温度と焼結時間は、窒化アルミニウム焼結体密度が
3.1g/cm3以上であり、かつ焼結体の粒子径が7
〜20μmの範囲になるように、上記の範囲内で適宜選
ぶことができる。
The sintering temperature and sintering time are such that the density of the aluminum nitride sintered body is 3.1 g/cm3 or more, and the particle size of the sintered body is 7.
The thickness can be appropriately selected within the above range so that the thickness is in the range of ~20 μm.

焼結体密度が3.1g/cm3未満でも外観上は緻密化
しているように見えるか、焼結体内に多くの気孔を含ん
でおり、その結果、高熱伝導性の焼結体とならない。
Even if the density of the sintered body is less than 3.1 g/cm 3 , the sintered body may appear dense in appearance or contain many pores within the sintered body, and as a result, the sintered body will not have high thermal conductivity.

焼結体の粒子径が7μm以下では、可視あるいは赤外領
域の光に対して透光性を示し、本発明の目的から外れる
ので好ましくない。一方、焼結体の粒子径が20μm以
上では、焼結体の強度か低下し好ましくない。より好ま
しい粒子径は11〜17μmの範囲である。
If the particle diameter of the sintered body is 7 μm or less, it is not preferable because it exhibits transparency to light in the visible or infrared region, which deviates from the purpose of the present invention. On the other hand, if the particle size of the sintered body is 20 μm or more, the strength of the sintered body decreases, which is not preferable. A more preferable particle size is in the range of 11 to 17 μm.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の方法で得られる窒化アルミニウム焼結体は、焼
結体密度か3.1g、/cm3以上の殆ど気孔を含まな
い高密度で熱伝導性に優れ、また白色あるいはベージュ
色を呈した非透光性のものである。
The aluminum nitride sintered body obtained by the method of the present invention has a sintered body density of 3.1 g/cm3 or more, has almost no pores, has excellent thermal conductivity, and is white or beige in color. It is translucent.

この窒化アルミニウム焼結体は可視および赤外領域で非
透光性を示し、誤動作のしないIC基板やパッケージ用
として有用なものである。
This aluminum nitride sintered body exhibits non-transparent properties in the visible and infrared regions, and is useful for IC substrates and packages that do not malfunction.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれ等により限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

なお、諸物性の測定は次の方法および装置にて行った。The various physical properties were measured using the following method and apparatus.

(酸素含有量) 方法:インパルス加熱−赤外線吸収法 装置: LECO社製 TC−436型(金属不純物) 方法 ICPC光発光分 光法:(掬島津製作所製 カントレットGQ!1!−7
5(粒度分布) 方法、セディクラフ 装置:(掬島津製作所製 セディクラフ5000ET(
焼結体密度) 方法:アルキメデス法 装置・(掬島津製作所製 固体比重測定装置(焼結体粒
子径) 方法、インターセプト法(焼結体破断面の走査電子顕微
鏡写真上に線分を引き、線 分内の粒界数を数えて次式より算出。
(Oxygen content) Method: Impulse heating-infrared absorption method Apparatus: TC-436 model manufactured by LECO (metal impurities) Method ICPC optical emission spectroscopy: (Kikki Shimadzu Corporation Cantolet GQ!1!-7
5 (Particle size distribution) Method, Sediclaf apparatus: (Sediclaf 5000ET manufactured by Kikki Shimadzu Corporation (
sintered compact density) Method: Archimedes method device (manufactured by Kiki Shimadzu Corporation) Solid specific gravity measuring device (sintered compact particle diameter) Calculated using the following formula by counting the number of grain boundaries within a minute.

線分長(μm)−粒界数一(0,79)”(熱伝導度) 方法 レーサーフラッシュ法 装置 真空理工(株制 TC−7000型(吸収係数) 方法・焼結体を0.5mm厚さに切断し、赤外分光光度
計にて直線透過率を測定し、ラ ンバート・ベールの式より吸収係数を 算出する 装置 DIGLAB製 フーリエ変換赤外分光光度計 
FTS 40 実施例1 窒化アルミニウム粉末としてアルミナの還元窒化法によ
り得られた酸素含有量か1.2%、鉄を15ppm 、
シリコンを30ppm 、チタンを15ppm含み、中
心粒径か1.2μmの粉末を使用した。
Line segment length (μm) - Grain boundary number 1 (0,79)" (thermal conductivity) Method: Laser flash method equipment: Shinku Riko Co., Ltd. TC-7000 model (absorption coefficient) Method: Sintered body with a thickness of 0.5 mm A device that measures the in-line transmittance using an infrared spectrophotometer and calculates the absorption coefficient using the Beer-Lambert equation.Fourier transform infrared spectrophotometer manufactured by DIGLAB
FTS 40 Example 1 Oxygen content: 1.2%, iron: 15 ppm, obtained by the reduction nitriding method of alumina as aluminum nitride powder.
A powder containing 30 ppm of silicon and 15 ppm of titanium and having a center particle size of 1.2 μm was used.

上記窒化アルミニウム粉末20gと焼結助剤としてのY
2O3(日本イツトリウム(株制)0.6g(窒化アル
ミニウム粉末に対して3重量%)を250−のポリエチ
レン製ポンドに入れ、n−ブタノール25g、アクリル
系バインダー(三洋化成(株制CB−1) 1.ogを
加え、15mmφ鉄芯入りナイロンコーティングボール
を用いて60rpmの回転速度で4時間湿式ボールミル
混合を行った。
20g of the above aluminum nitride powder and Y as a sintering aid
Put 0.6 g (3% by weight of aluminum nitride powder) of 2O3 (Nippon Yttrium Co., Ltd.) into a 250-mm polyethylene pound, add 25 g of n-butanol, and an acrylic binder (Sanyo Kasei Co., Ltd. CB-1). 1.og was added, and wet ball mill mixing was performed for 4 hours at a rotation speed of 60 rpm using a nylon coated ball with a 15 mm diameter iron core.

得られたスラリーを乾燥した後、メノウ製乳鉢で軽く解
砕して焼結用粉末を調製した。この焼結用粉末を150
0kg/cm2てプレス成形した後、クリーン成形体を
クラファイト製ルツボへ入れ、成形体の周囲を窒化ホウ
素製セッター(電気化学工業(株制デンカボロンナイト
ライドHCグレード)で囲い、窒素雰囲気中1800°
Cで10時間の常圧焼結をした。
After drying the obtained slurry, it was lightly crushed in an agate mortar to prepare a powder for sintering. 150% of this sintering powder
After press molding at 0 kg/cm2, the clean molded body was placed in a crucible made of graphite, the molded body was surrounded by a boron nitride setter (Denka Kagaku Kogyo Co., Ltd. Denka Boron Nitride HC grade), and the molded body was heated at 1800 kg/cm2 in a nitrogen atmosphere. °
Normal pressure sintering was performed at C for 10 hours.

得られた焼結体の焼結密度、熱伝導度、粒子径および波
長が6μmのときの吸収係数を表1に示す。
Table 1 shows the sintered density, thermal conductivity, particle size, and absorption coefficient at a wavelength of 6 μm of the obtained sintered body.

実施例2 窒化アルミニウム粉末としてアルミナの還元窒化法によ
り得られた酸素含有量か1.2%、鉄を15ppm 、
シリコンを4ppm、チタンをl ppm含み、中心粒
径が1.5μmの粉末を使用した以外は実施例1と同様
にして焼結体を作製した。
Example 2 Aluminum nitride powder was obtained by a reductive nitriding method of alumina. Oxygen content was 1.2%, iron was 15 ppm,
A sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that powder containing 4 ppm of silicon and 1 ppm of titanium and having a center particle size of 1.5 μm was used.

得られた焼結体の焼結密度、熱伝導度、粒子径および波
長が6μmのときの吸収係数を表1に示す。
Table 1 shows the sintered density, thermal conductivity, particle size, and absorption coefficient at a wavelength of 6 μm of the obtained sintered body.

実施例3 窒化アルミニウム粉末としてアルミナの還元窒化法によ
り得られた酸素含有量が0.9%、鉄を10ppm 、
シリコンを130ppm、チタンを20ppm含み、中
心粒径が283μmの粉末を使用した以外は実施例1と
同様にして焼結体を作製した。
Example 3 Aluminum nitride powder was obtained by a reductive nitriding method of alumina with an oxygen content of 0.9% and iron of 10 ppm.
A sintered body was produced in the same manner as in Example 1, except that powder containing 130 ppm of silicon and 20 ppm of titanium and having a center particle size of 283 μm was used.

得られた焼結体の焼結密度、熱伝導度、粒子径および波
長か6μmのときの吸収係数を表1に示す。
Table 1 shows the sintered density, thermal conductivity, particle size, and absorption coefficient at a wavelength of 6 μm of the obtained sintered body.

表−1 焼結密度 熱伝導度 粒子径 吸収係数g/cm’  
 W/mK    μm   cm実施例1 3.28
   207   14.1  87実施例2 3.2
8   207   16.5  83実施例3 3.
26   198   11.5  68比較例1 焼結時間を3時間にした以外は実施例1と同様にして焼
結体を作製した。
Table-1 Sintered density Thermal conductivity Particle size Absorption coefficient g/cm'
W/mK μm cm Example 1 3.28
207 14.1 87 Example 2 3.2
8 207 16.5 83 Example 3 3.
26 198 11.5 68 Comparative Example 1 A sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that the sintering time was changed to 3 hours.

得られた焼結体の焼結密度、熱伝導度、粒子径および波
長が6μmのときの吸収係数を表2に示す。
Table 2 shows the sintered density, thermal conductivity, particle size, and absorption coefficient at a wavelength of 6 μm of the obtained sintered body.

比較例2 焼結時間を3時間にした以外は実施例2と同様にして焼
結体を作製した。
Comparative Example 2 A sintered body was produced in the same manner as in Example 2 except that the sintering time was 3 hours.

得られた焼結体の焼結密度、熱伝導度、粒子径および波
長か6μmのときの吸収係数を表2に示す。
Table 2 shows the sintered density, thermal conductivity, particle size, and absorption coefficient at a wavelength of 6 μm of the obtained sintered body.

比較例3 焼結時間を3時間にした以外は実施例3と同様にして焼
結体を作製した。
Comparative Example 3 A sintered body was produced in the same manner as in Example 3 except that the sintering time was changed to 3 hours.

得られた焼結体の焼結密度、熱伝導度、粒子径および波
長か6μmのときの吸収係数を表2に示す。
Table 2 shows the sintered density, thermal conductivity, particle size, and absorption coefficient at a wavelength of 6 μm of the obtained sintered body.

表−2 焼結密度 熱伝導度 粒子径 吸収係数g/cm’  
 W、’mK    1t m   cm比較例1 3
.32   220   3.6   54比較例2 
3.31   207   4.8   56比較例3
 3.31   194   4.1   55代理人
 弁理士 諸君 光燕(ほか1名)手続補正書(自発) 平成3年/月を日
Table-2 Sintered density Thermal conductivity Particle size Absorption coefficient g/cm'
W, 'mK 1t m cm Comparative example 1 3
.. 32 220 3.6 54 Comparative Example 2
3.31 207 4.8 56 Comparative Example 3
3.31 194 4.1 55 Agent Patent Attorney Gentlemen Koen (and one other person) Procedural Amendment (Voluntary) Date of 1991/Month

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)陽イオン不純物を0.3重量%以下含有する窒化
アルミニウム粉末にイットリウム、カルシウムから選ば
れる少なくとも1種の金属あるいは該金属化合物を酸化
物に換算して0.01〜5重量%の範囲で添加し、非酸
化性雰囲気中で焼成して成る密度が3.1g/cm^3
以上であり、かつ粒子径が7〜20μmの範囲であるこ
とを特徴とする非透光性窒化アルミニウム焼結体。
(1) Aluminum nitride powder containing cationic impurities of 0.3% by weight or less and at least one metal selected from yttrium and calcium, or a metal compound thereof, in the range of 0.01 to 5% by weight in terms of oxide. The density of the product is 3.1g/cm^3 when added with
A non-transparent aluminum nitride sintered body having the above properties and having a particle size in the range of 7 to 20 μm.
(2)陽イオン不純物を0.3重量%以下含有する窒化
アルミニウム粉末に焼結助剤としてイットリウム、カル
シウムから選ばれる少なくとも1種の金属または該金属
化合物を酸化物に換算して0.01〜5重量%の範囲で
添加し、混合、成形後、窒化ホウ素で囲まれた非酸化性
雰囲気中で、1750〜1900℃の温度範囲でかつ5
〜24時間焼成することを特徴とする請求項1記載の非
透光性窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
(2) At least one metal selected from yttrium and calcium or a metal compound selected from yttrium and calcium as a sintering aid in aluminum nitride powder containing 0.3% by weight or less of cationic impurities, calculated as 0.01 to 0.01% by weight or less as an oxide. After mixing and molding, it was added in a range of 5% by weight, and then heated in a non-oxidizing atmosphere surrounded by boron nitride at a temperature range of 1750 to 1900°C and 5% by weight.
2. The method for producing a non-transparent aluminum nitride sintered body according to claim 1, wherein the firing is performed for 24 hours.
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