JPH05221618A - Production of aluminum nitride powder - Google Patents

Production of aluminum nitride powder

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JPH05221618A
JPH05221618A JP4025181A JP2518192A JPH05221618A JP H05221618 A JPH05221618 A JP H05221618A JP 4025181 A JP4025181 A JP 4025181A JP 2518192 A JP2518192 A JP 2518192A JP H05221618 A JPH05221618 A JP H05221618A
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Abstract

PURPOSE:To enable the low-temperature synthesis of aluminum nitride, to prevent the evaporation of a sintering assistant component and to improve the controllability of the particle shape and size and, consequently, to obtain an easily sinterable aluminum nitride powder in high reproducibility at a low cost. CONSTITUTION:A powdery mixture composed of aluminum oxide powder, carbon powder and at least one kind of compound powder selected from alkaline earth metal compound and rare earth element compound is used as a starting raw material and subjected to reduction nitriding reaction of Al2O3-C-N2 system. The above compound powder is selected to have the minimum eutectic temperature with Al2O3 of <=1450 deg.C for alkaline earth metal compound and <=1780 deg.C for rare earth element compound. The amount of the compound powder is 0.5-15 pts.wt. based on 100 pts.wt. of the sum of the aluminum oxide powder and the carbon powder and the powdery mixture is baked in a nitrogen- containing non-oxidizing atmosphere at 1000-1500 deg.C. An aluminate is synthesized during the reaction and the aluminate is reduced and nitrided to form the aluminum nitride powder.

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、還元窒化法による窒化
アルミニウム粉末の製造方法に係り、特に易焼結性を示
す窒化アルミニウム粉末の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing aluminum nitride powder by a reduction nitriding method, and more particularly to a method for producing aluminum nitride powder exhibiting easy sinterability.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化アルミニウム(AlN) は、優れた熱伝
導性と電気絶縁性に特徴付けられる非酸化物系セラミッ
クスであり、IC、LSI等の基板やパッケージへの応
用が期待され、既に実用化が開始されている、新しいセ
ラミックス材料である。また、耐食性も優れることか
ら、幾つかの腐食性の強い環境の中で使用できることも
見出されている。
2. Description of the Related Art Aluminum nitride (AlN) is a non-oxide ceramic characterized by excellent thermal conductivity and electrical insulation, and is expected to be applied to substrates such as ICs and LSIs and packages. It is a new ceramic material that has started to be used. Further, since it has excellent corrosion resistance, it has been found that it can be used in some highly corrosive environments.

【0003】しかし、窒化アルミニウムは共有結合性が
強く、融点を持たない物質であり、1気圧下で2200℃〜2
400℃で分解するため、難焼結性物質として位置付けら
れている。このため、通常は高純度微細粉末を用いると
共に、イットリアやカルシアのようなアルカリ土類金属
化合物や希土類元素化合物を焼結助剤として混合した原
料粉末を用いて、微密化焼結させることが行われてい
る。また、上記したような焼結助剤を用いると、助剤が
窒化アルミニウム中の不純物酸素を捕獲するため、高熱
伝導化が容易に達成されるという効果も得られている。
However, aluminum nitride is a substance having a strong covalent bond and no melting point, and is 2200 ° C. to 2 ° C. under 1 atm.
Since it decomposes at 400 ℃, it is positioned as a non-sinterable substance. For this reason, it is usually possible to use a high-purity fine powder and a finely sintered powder using a raw material powder in which an alkaline earth metal compound such as yttria or calcia or a rare earth element compound is mixed as a sintering aid. Has been done. Further, when the above-mentioned sintering aid is used, the aid captures the impurity oxygen in the aluminum nitride, so that the effect of easily achieving high thermal conductivity is also obtained.

【0004】窒化アルミニウム焼結体を作製する上で、
原料粉末特性の管理が重要であることは、上記した高熱
伝導化機構からみても明らかであり、種々の研究が実施
されている。このようなことを踏まえて、窒化アルミニ
ウムの原料粉末には、例えば、 (a)高純度で微粉末状、
(b)酸素不純物が少なく制御されている、 (c)粒径分布
が狭くその形が等軸状に揃っている、 (d)易焼結性であ
る、 (e)経済性に優れている、 (f)再現性に優れている
等を満足させることが求められている。
In producing an aluminum nitride sintered body,
The importance of controlling the characteristics of the raw material powder is clear from the above-mentioned mechanism of high thermal conductivity, and various studies have been conducted. Based on such a fact, the raw material powder of aluminum nitride includes, for example, (a) high purity and fine powder,
(b) Oxygen impurities are controlled to be small, (c) Particle size distribution is narrow, and its shape is equiaxed, (d) Easy sinterability, (e) Excellent economical efficiency , (F) Excellent reproducibility is required.

【0005】ところで、窒化アルミニウム粉末の合成方
法としては、一般に アルミニウムの直接窒化法、 アルミナの還元窒化法、 有機アルミニウムとアンモニアの気相反応法、 の 3種類の方法が知られており、それぞれ実施されてい
る。これらの中で、および方法は工業的に利用され
ており、コストの面ではの方法が最も好ましいもの
の、粒径や粒子形状等の品質面での方法よりは劣る。
また、の方法は上記した要求特性のかなりの部分を満
足し、ファインセラミックスを得るための合成方法とし
て期待されているものの、現有の基板やパッケージ材料
であるアルミナ(Al2 O 3 )と比較すると、特にコスト
面で不十分であると言わざるを得ない。すなわち、微粉
末化した上で粒径のばらつきを小さくし、かつ粒子形状
を焼結に有利な球状に揃えることは困難とされていた。
By the way, there are three known methods for synthesizing aluminum nitride powder: a direct nitriding method of aluminum, a reductive nitriding method of alumina, and a vapor phase reaction method of organic aluminum and ammonia. Has been done. Among these, and the method is industrially used, and although the method in terms of cost is the most preferable, it is inferior to the method in terms of quality such as particle diameter and particle shape.
Moreover, although the method of (1) satisfies a considerable part of the above-mentioned required characteristics and is expected as a synthesis method for obtaining fine ceramics, it is compared with alumina (Al 2 O 3 ) which is an existing substrate and package material. I have to say that the cost is insufficient. That is, it has been difficult to reduce the dispersion of the particle size after finely pulverizing it and to make the particle shape into a spherical shape that is advantageous for sintering.

【0006】一方、窒化アルミニウム焼結体の特性は、
窒化アルミニウム粉末に添加、混合する焼結助剤の分散
状態等にも左右される。通常、窒化アルミニウム焼結体
の原料粉末は、窒化アルミニウム粉末と焼結助剤粉末と
をボールミル等により混合することで作製しているが、
粉末同志の混合であるため、均質な混合状態を得るため
には長時間要したり、さらに長時間混合操作を行っても
理想的な混合状態が得られない等、種々の問題が存在し
ていた。
On the other hand, the characteristics of the aluminum nitride sintered body are as follows.
It also depends on the dispersion state of the sintering aid that is added to and mixed with the aluminum nitride powder. Usually, the raw material powder of the aluminum nitride sintered body is produced by mixing the aluminum nitride powder and the sintering aid powder with a ball mill or the like.
Since the powders are mixed together, it takes a long time to obtain a homogeneous mixed state, and the ideal mixed state cannot be obtained even if the mixing operation is continued for a long time, which causes various problems. It was

【0007】そこで、還元窒化法により窒化アルミニウ
ムを合成する際に、焼結助剤成分が既に含まれた状態
で、窒化アルミニウム粉末を作製する方法が、例えば特
開昭60-65768号公報や同 61-155209号公報等に記載され
ている。これらに記載された方法は、いずれもアルミナ
粉末、炭素粉末および焼結助剤として機能するアルカリ
土類元素や希土類元素の化合物粉末を単に混合し、窒化
アルミニウムの合成後に必要に応じて焼結助剤成分を残
留させようとするものである。また、上記したいずれの
方法においても、反応性の点から合成温度は1400℃以上
とされており、具体的には1550℃〜1800℃程度の高温で
合成を行っている。しかしながら、1550℃以上というよ
うな高温で焼成を行うと、アルカリ土類元素や希土類元
素の化合物が焼成過程で揮散し易く、合成後に焼結助剤
成分を十分に残留させることが困難となるという問題を
有していた。また、予め焼結助剤成分を多量に添加する
ことは、Al2 O3 -C-N2 系の還元窒化反応後に量的に不
必要な添加物を残すことになるため、窒化アルミニウム
の収率を低下させてしまう。さらに、高温焼成は経済的
に不利であると共に、結晶粒の成長が起こりやすくなる
ことから、粒子形状や粒径の制御が困難となるという問
題をも招いてしまう。
Therefore, when synthesizing aluminum nitride by the reduction nitriding method, a method of producing aluminum nitride powder in a state in which the sintering aid component is already contained is disclosed in, for example, JP-A-60-65768. No. 61-155209. In any of the methods described in these, alumina powder, carbon powder and a compound powder of an alkaline earth element or a rare earth element, which function as a sintering aid, are simply mixed, and the sintering aid is optionally mixed after the synthesis of aluminum nitride. The agent component is intended to remain. Further, in any of the above methods, the synthesis temperature is set to 1400 ° C. or higher from the viewpoint of reactivity, and specifically, the synthesis is performed at a high temperature of about 1550 ° C. to 1800 ° C. However, if the firing is performed at a high temperature such as 1550 ° C. or higher, the compound of the alkaline earth element or the rare earth element is easily volatilized in the firing process, and it becomes difficult to sufficiently leave the sintering additive component after the synthesis. Had a problem. In addition, adding a large amount of the sintering aid component in advance leaves a quantitatively unnecessary additive after the reduction nitriding reaction of the Al 2 O 3 —CN 2 system, so that the yield of aluminum nitride is reduced. Will lower it. Further, the high temperature firing is economically disadvantageous, and since the growth of crystal grains is likely to occur, there arises a problem that it is difficult to control the grain shape and grain size.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の還元窒化法による窒化アルミニウムの製造方法におい
ては、易焼結性の窒化アルミニウム粉末を得る上で、合
成段階から焼結助剤成分を予め添加することが試みられ
てきたが、1550℃以上というような高温での焼成が必要
であるとされていたために、焼結助剤成分の揮散や粒成
長等を招き、十分な効果は得られていなかった。
As described above, in the conventional method for producing aluminum nitride by the reduction nitriding method, in order to obtain the easily sinterable aluminum nitride powder, the sintering aid component is added from the synthesis stage. Although it has been attempted to add it in advance, since it was said that firing at a high temperature such as 1550 ° C. or higher was required, it caused volatilization and grain growth of the sintering additive component, and a sufficient effect was obtained. It wasn't done.

【0009】このようなことから、焼結助剤成分を含有
すると共に、粒子形状や粒径が制御された窒化アルミニ
ウム粉末を得るために、窒化アルミニウム粉末の低温合
成を可能にすることが強く求められていた。
From the above, it is strongly required to enable the low temperature synthesis of the aluminum nitride powder in order to obtain the aluminum nitride powder containing the sintering aid component and having the controlled particle shape and particle size. It was being done.

【0010】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、窒化アルミニウムの低温合成を可能に
し、焼結助剤成分の揮散を極力防止すると共に、粒子形
状や粒径の制御性を向上させることによって、易焼結性
の窒化アルミニウム粉末を経済的にかつ再現性よく得る
ことを可能にした窒化アルミニウム粉末の製造方法を提
供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and enables low-temperature synthesis of aluminum nitride, prevents volatilization of the sintering aid component as much as possible, and controls the particle shape and particle size. It is an object of the present invention to provide a method for producing an aluminum nitride powder, which makes it possible to obtain an easily sinterable aluminum nitride powder economically and with good reproducibility.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明における第1の窒
化アルミニウム粉末の製造方法は、酸化アルミニウム粉
末と、炭素粉末と、アルカリ土類金属化合物および希土
類元素化合物から選ばれた少なくとも 1種の化合物粉末
との混合粉末を出発原料とする、Al2 O 3 -C-N2 系の還
元窒化反応に基づく窒化アルミニウム粉末の製造方法に
おいて、前記化合物粉末として、Al2 O 3 との共融最低
温度がアルカリ土類金属を含む化合物であれば1450℃以
下、希土類元素化合物であれば1780℃以下である化合物
を用いると共に、この化合物粉末を前記酸化アルミニウ
ム粉末と炭素粉末との合計量100重量部に対して 0.5〜1
5重量部の範囲で添加して前記出発原料を調製し、この
出発原料を窒素を含む非酸化性雰囲気中にて1000℃〜15
00℃の範囲の温度で焼成することを特徴としている。
The first method for producing an aluminum nitride powder according to the present invention comprises an aluminum oxide powder, a carbon powder, and at least one compound selected from an alkaline earth metal compound and a rare earth element compound. Using a mixed powder with a powder as a starting material, in a method for producing an aluminum nitride powder based on a reductive nitriding reaction of an Al 2 O 3 —CN 2 system, as the compound powder, a eutectic minimum temperature with Al 2 O 3 is an alkali. If the compound containing an earth metal is 1450 ° C. or lower, and if the compound is a rare earth element compound, the compound is 1780 ° C. or lower, and this compound powder is used for 100 parts by weight of the total amount of the aluminum oxide powder and the carbon powder. 0.5-1
The starting material was prepared by adding in the range of 5 parts by weight, and the starting material was heated to 1000 ° C to 15 ° C in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen.
It is characterized by firing at a temperature in the range of 00 ° C.

【0012】また、第2の窒化アルミニウム粉末の製造
方法は、Al2 O 3 − aAl2 O 3 ・bMx X y − C(ただ
し、 Mはアルカリ土類元素および希土類元素から選ばれ
た少なくとも 1種の元素を、 Mx X y はAl2 O3 との共
融最低温度が、 Mとしてアルカリ土類元素を含む化合物
であれば1450℃以下、 Mとして希土類元素を含む化合物
であれば1780℃以下である化合物を示し、 a、 b、 xお
よび yは自然数を示す)系を出発原料とし、この出発原
料を窒素を含む非酸化性雰囲気中にて焼成することを特
徴としている。
The second method for producing aluminum nitride powder is as follows: Al 2 O 3 -aAl 2 O 3 .bM x X y -C (where M is at least 1 selected from alkaline earth elements and rare earth elements). The seed element, M x X y, has a minimum eutectic temperature with Al 2 O 3 , 1450 ° C or lower for a compound containing an alkaline earth element as M, and 1780 ° C for a compound containing a rare earth element as M. The following compounds are shown, and a, b, x and y are natural numbers) are used as starting materials, and the starting materials are fired in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen.

【0013】本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法
は、Al2 O 3 -C-N2 系の還元窒化反応に基づくものであ
り、アルミナ粉末と炭素粉末とを主原料とするものであ
る。これらアルミナ粉末と炭素粉末との混合比は、モル
比でAl2 O 3 /Cの値を0.25〜0.33の範囲とすることが好
ましい。Al2 O 3 /C(モル比)の値が0.33より大きい
と、すなわち炭素量があまり少ないと、窒化アルミニウ
ムの低温での合成を十分に促進することができない。ま
た、Al2 O 3 /C(モル比)の値が0.25より小さいと、す
なわち炭素量を多くし過ぎると、不要の炭素を残存させ
ることになり、窒化アルミニウムの収率の低下を招くこ
ととなる。
The method for producing an aluminum nitride powder of the present invention is based on an Al 2 O 3 --CN 2 system reductive nitriding reaction, and uses alumina powder and carbon powder as main raw materials. The mixing ratio of the alumina powder and the carbon powder is preferably such that the molar ratio of Al 2 O 3 / C is in the range of 0.25 to 0.33. If the value of Al 2 O 3 / C (molar ratio) is larger than 0.33, that is, if the amount of carbon is too small, the synthesis of aluminum nitride at a low temperature cannot be sufficiently promoted. Further, when the value of Al 2 O 3 / C (molar ratio) is smaller than 0.25, that is, when the carbon amount is excessively large, unnecessary carbon remains, which causes a decrease in the yield of aluminum nitride. Become.

【0014】これらアルミナ粉末および炭素粉末は、平
均粒径が 1μm 以下のものを用いることが好ましい。平
均粒径が 1μm を超えると、低温での反応速度が低下し
て好ましくない。アルミナ粉末のより好ましい平均粒径
は 0.2μm 以下であり、また炭素粉末のより好ましい平
均粒径は 0.1μm 以下である。これらの平均粒径は、後
述する反応段階での中間生成物を比較的容易に得る上で
重要である。また、アルミナ粉末および炭素粉末の不純
物量は、金属元素量として 1重量%以下とする必要があ
り、特に好ましくは 0.2重量%以下である。
As the alumina powder and the carbon powder, those having an average particle diameter of 1 μm or less are preferably used. If the average particle size exceeds 1 μm, the reaction rate at low temperature decreases, which is not preferable. The more preferable average particle diameter of the alumina powder is 0.2 μm or less, and the more preferable average particle diameter of the carbon powder is 0.1 μm or less. These average particle diameters are important for obtaining the intermediate product in the reaction step described later relatively easily. Further, the amount of impurities in the alumina powder and carbon powder needs to be 1% by weight or less as a metal element amount, and particularly preferably 0.2% by weight or less.

【0015】本発明の製造方法における出発原料は、上
記アルミナと炭素との混合粉末に、さらにアルカリ土類
金属化合物および希土類元素化合物から選ばれた少なく
とも1種の化合物粉末を添加、混合したもの、あるいは
アルミナとアルカリ土類元素および希土類元素から選ば
れた少なくとも 1種の元素を含む化合物との複合化合物
(アルミネート)を添加、混合したものである。そし
て、このような出発原料を所定の容器に入れ、窒素を含
む非酸化性雰囲気中にて1000℃〜1500℃の範囲の温度で
焼成し、さらに酸化雰囲気中で熱処理して残留する炭素
を酸化除去して、所望の窒化アルミニウム粉末を作製す
る。
The starting material in the production method of the present invention is obtained by adding and mixing at least one compound powder selected from an alkaline earth metal compound and a rare earth element compound to the above mixed powder of alumina and carbon, Alternatively, a composite compound (aluminate) of alumina and a compound containing at least one element selected from alkaline earth elements and rare earth elements is added and mixed. Then, such a starting material is put in a predetermined container, fired at a temperature in the range of 1000 ° C to 1500 ° C in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen, and further heat-treated in an oxidizing atmosphere to oxidize residual carbon. Remove to produce the desired aluminum nitride powder.

【0016】ここで、上記アルカリ土類元素や希土類元
素を含む化合物は、アルミナの還元窒化以前にアルミナ
と反応してアルミネートを形成し、窒化アルミニウムの
低温での合成を促進する成分である。このような反応促
進効果を得るためには、アルミナとの反応性に優れるこ
とが必須要件となる。
Here, the compound containing an alkaline earth element or a rare earth element is a component which reacts with alumina before the reductive nitriding of alumina to form an aluminate and promotes the synthesis of aluminum nitride at a low temperature. In order to obtain such a reaction promoting effect, it is an essential requirement that the reactivity with alumina is excellent.

【0017】そこで、本発明においては、用いるアルカ
リ土類元素や希土類元素を含む化合物のAl2 O 3 との共
融最低温度を以下に示すように規定することによって、
上記反応促進効果を再現性よく得ることを可能にしてい
る。
Therefore, in the present invention, the eutectic minimum temperature of a compound containing an alkaline earth element or a rare earth element to be used with Al 2 O 3 is defined as follows:
This makes it possible to obtain the above reaction promoting effect with good reproducibility.

【0018】 (1) アルカリ土類金属化合物:1450℃以下 (2) アルカリ土類金属化合物+希土類元素化合物:145
0℃以下 (3) 希土類元素化合物:1780℃以下 Al2 O3 との共融最低温度が上記規定温度を超える化合
物では、Al2 O 3 -C-N2 系の還元窒化反応の触媒的作用
が十分に得られず、1500℃以下という低温で効率よく反
応させることができない。すなわち、上記したような条
件を満足する化合物を添加することによって、初めて15
00℃以下という低温での合成が可能となる。なお、希土
類元素化合物における上記規定温度を、アルカリ土類元
素を含む化合物より高く設定した理由については、反応
の機構は明らかではないが、焼結の助剤として用いられ
た際と同じように、この選択条件で好ましい結果が得ら
れる。
(1) Alkaline earth metal compound: 1450 ° C. or lower (2) Alkaline earth metal compound + rare earth element compound: 145
0 ° C or less (3) Rare earth element compounds: 1780 ° C or less For compounds with a minimum eutectic temperature with Al 2 O 3 above the specified temperature, the catalytic action of the reductive nitriding reaction of the Al 2 O 3 -CN 2 system is sufficient. Therefore, the reaction cannot be efficiently performed at a low temperature of 1500 ° C or lower. That is, by adding a compound satisfying the above conditions,
It enables synthesis at temperatures as low as 00 ° C or less. The reason for setting the specified temperature of the rare earth element compound higher than that of the compound containing an alkaline earth element is that the reaction mechanism is not clear, but as in the case of being used as a sintering aid, A favorable result is obtained under this selection condition.

【0019】上記したような条件を満足する化合物とし
ては、 CaO(Al2 O 3 との共融最低温度:1390℃)、 B
aO(同1425℃)等のアルカリ土類元素の酸化物、 CaF2
(同1395℃)等のアルカリ土類元素の弗化物、 CaO-CaF
2 (同1200℃〜1400℃)、CaO-Fe2 O 3 (同1200℃)等
のアルカリ土類元素を含む複合化合物、 Y2 O 3 (同17
60℃)、Yb2 O 3 (同1750℃)、Eu2 O 3 (同1630
℃)、Gd2 O 3 (同1750℃)等の希土類元素の酸化物等
が例示される。これらの中でも、特にアルカリ土類元素
や希土類元素の弗化物は、より低温で活性なアルミネー
トを形成することから、本発明に好適である。これらア
ルカリ土類元素や希土類元素を含む化合物の粉末として
は、アルミナ粉末等と同様な理由から、平均粒径が 1μ
m 以下のものを用いることが好ましい。より好ましい平
均粒径は 0.8μm 以下である。また、その不純物量は、
金属元素量として 1重量%以下とする必要があり、特に
好ましくは 0.2重量%以下である。
Compounds satisfying the above conditions include CaO (eutectic minimum temperature with Al 2 O 3 : 1390 ° C.), B
Oxides of alkaline earth elements such as aO (at 1425 ℃), CaF 2
Fluoride of alkaline earth elements such as (1395 ℃), CaO-CaF
2 (at 1200 ℃ to 1400 ℃), CaO-Fe 2 O 3 (at 1200 ℃) and other complex compounds containing alkaline earth elements, Y 2 O 3 (at 17 ℃)
60 ℃), Yb 2 O 3 (same 1750 ℃), Eu 2 O 3 (same 1630)
C.), Gd 2 O 3 (same 1750 ° C.), and other oxides of rare earth elements. Of these, fluorides of alkaline earth elements and rare earth elements are particularly suitable for the present invention because they form an active aluminate at a lower temperature. As a powder of a compound containing these alkaline earth elements and rare earth elements, an average particle size of 1 μm is used for the same reason as for alumina powder.
It is preferable to use those of m or less. A more preferable average particle size is 0.8 μm or less. Also, the amount of impurities is
The amount of metal element must be 1% by weight or less, particularly preferably 0.2% by weight or less.

【0020】本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法
においては、上述したように、添加したアルカリ土類元
素や希土類元素を含む化合物が、アルミナの還元窒化以
前にアルミナと反応してアルミネートを形成し、このア
ルミネート化合物が炭素と窒素とによる還元窒化作用を
受けるため、1500℃以下という低温で、かつ速い速度で
反応(AlNの合成反応)を進行させることが可能となる。
In the method for producing an aluminum nitride powder of the present invention, as described above, the added compound containing an alkaline earth element or a rare earth element reacts with alumina before the reductive nitriding of alumina to form an aluminate. Since this aluminate compound is subjected to a reduction nitriding action by carbon and nitrogen, it becomes possible to proceed the reaction (synthesis reaction of AlN) at a low temperature of 1500 ° C. or less and at a high speed.

【0021】また、本発明におけるアルカリ土類元素や
希土類元素を含む化合物は、窒化アルミニウムの合成反
応を促進する触媒的作用を果たすと共に、焼成後に窒化
アルミニウム粉末中にアルカリ土類元素や希土類元素の
酸化物あるいは複酸化物の形で残存させることも可能で
あり、焼結助剤として機能するものである。
Further, the compound containing an alkaline earth element or a rare earth element in the present invention has a catalytic action for accelerating the synthetic reaction of aluminum nitride and, at the same time, after the firing, the alkaline earth element or the rare earth element is contained in the aluminum nitride powder. It is also possible to leave it in the form of an oxide or a multiple oxide, and it functions as a sintering aid.

【0022】本発明は上記したような添加化合物を用い
ることにより、1500℃以下という低温での合成を可能に
したものであるが、言い換えると、低温焼成を可能にし
たことによって、上記焼結助剤として機能する化合物を
窒化アルミニウム粉末中に十分に残存させることを可能
としている。本発明においては、上記化合物を添加した
金属元素量で50重量%以上も残存させることができる。
このような目的を考えた場合、焼成時の設定温度は極め
て重要であり、焼成温度が1500℃を超えると、添加した
化合物中のアルカリ土類元素や希土類元素が焼成時に蒸
発し、焼結助剤として必要な量の化合物を残存させるこ
とができなくなる。より好ましい焼成温度は1450℃以下
であり、さらに好ましくは1400℃未満である。
The present invention enables the synthesis at a low temperature of 1500 ° C. or less by using the above-mentioned additive compound. In other words, since the low temperature firing is possible, the above-mentioned sintering aid is obtained. It is possible to allow the compound that functions as an agent to remain sufficiently in the aluminum nitride powder. In the present invention, 50% by weight or more of the metal element added with the above compound can remain.
In consideration of such purpose, the set temperature during firing is extremely important, and if the firing temperature exceeds 1500 ° C, the alkaline earth elements and rare earth elements in the added compound will evaporate during firing and the sintering aid It becomes impossible to leave the required amount of the compound as an agent. A more preferable baking temperature is 1450 ° C or lower, and further preferably less than 1400 ° C.

【0023】本発明における添加化合物は、アルミナ粉
末と炭素粉末との合計量 100重量部に対して 0.5〜15重
量部の範囲で添加するものとする。上記添加化合物は反
応促進剤の機能と焼結助剤の機能を合せ持つことから、
添加量が 0.5重量部未満では、合成促進効果が十分に得
られないと共に、得られる窒化アルミニウム粉末に十分
に易焼結性を付与することができない。また、15重量部
を超えて添加しても、それ以上の効果が得られないばか
りでなく、余分な量として残り、窒化アルミニウム粉末
の収率低下をも招くこととなる。より好ましい添加量
は、 3〜10重量部の範囲である。
The additive compound in the present invention is added in the range of 0.5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of alumina powder and carbon powder. Since the above-mentioned added compound has both the function of the reaction accelerator and the function of the sintering aid,
If the amount added is less than 0.5 parts by weight, the effect of promoting synthesis cannot be sufficiently obtained, and the aluminum nitride powder obtained cannot be sufficiently sinterable. Further, even if it is added in an amount of more than 15 parts by weight, not only the above effect cannot be obtained, but also it remains as an excessive amount, resulting in a decrease in the yield of the aluminum nitride powder. A more preferable addition amount is in the range of 3 to 10 parts by weight.

【0024】本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法
においては、 aAl2 O 3 ・bMx X yで表されるアルミネ
ートを出発物質として用いることによっても、上記した
化合物を添加した場合と同様な効果を得ることができ
る。上記アルミネート中の MxXy としては、前述したア
ルミナとの共融最低温度条件を満足するアルカリ土類元
素や希土類元素を含む化合物と同様なものが用いられ、
またその具体例としては、前述した化合物とアルミナと
の複合化合物等が例示される。
In the method for producing an aluminum nitride powder according to the present invention, the same effect as in the case of adding the above compound can be obtained by using an aluminate represented by aAl 2 O 3 .bM x X y as a starting material. Can be obtained. As M x X y in the aluminate, a compound similar to the compound containing an alkaline earth element or a rare earth element that satisfies the eutectic minimum temperature condition with alumina is used,
Specific examples thereof include composite compounds of the above-mentioned compounds and alumina.

【0025】上記アルミネートの添加量は、 Mx X y /
(Al2 O 3 +Mx X y )の値がモル比で10%以下となるよう
に設定する。上記モル比が 10%を超えると、前述した化
合物の場合と同様に、窒化アルミニウム粉末の収率低下
を招くこととなる。また、アルミネートの添加量があま
り少なくとも合成反応の促進効果が十分に得られないた
め、上記モル比は1%以上に設定することが好ましい。上
記アルミネートは平均粒径が 5μm 以下の粉末として用
いることが好ましい。
The amount of aluminate added is M x X y /
The value of (Al 2 O 3 + M x X y ) is set so that the molar ratio is 10% or less. If the above molar ratio exceeds 10%, the yield of aluminum nitride powder will be reduced as in the case of the compound described above. In addition, since the addition amount of aluminate is too small to obtain a sufficient effect of promoting the synthesis reaction, the above molar ratio is preferably set to 1% or more. The above aluminate is preferably used as a powder having an average particle size of 5 μm or less.

【0026】このようなアルミネートを含む出発原料を
用いることにより、1500℃以下という低温焼成で、より
一層効率よく反応させることができ、また Mx X y を金
属元素量で50重量%以上も残存させることができる。な
お、これら以外の条件は、前述したアルカリ土類元素や
希土類元素を含む化合物を添加する場合に準ずるものと
する。なお、この系に別途本発明で示す希土類元素やア
ルカリ土類元素の化合物を加えることも好ましい結果を
もたらす。
By using such a starting material containing an aluminate, the reaction can be more efficiently performed at a low temperature of 1500 ° C. or less, and M x X y can be as much as 50% by weight or more in terms of metal element. It can remain. The conditions other than these are based on the case of adding the compound containing the alkaline earth element or the rare earth element described above. It should be noted that adding a compound of a rare earth element or an alkaline earth element separately shown in the present invention to this system also brings preferable results.

【0027】[0027]

【作用】例えば、アルカリ土類金属化合物の 1つである
弗化カルシウムを例として説明する。Al2 O 3 -C-CaF2
系を窒素ガス気流中で所定の条件下で焼成すると、Al2O
3 の還元窒化反応が進行する前に、Al2 O 3 と CaF2
反応して、例えば CaF2 ・ 5Al2 O 3 が生成する(Al2
O 3 +CaF2 =CaF2 ・ 5Al2 O 3 )。この CaF2・ 5Al2 O
3 は融点が1395℃であり、Al2 O 3 に比べて反応性に
富むため、1500℃以下という低温下においても還元窒化
反応が進行し( CaF2 ・ 5Al2 O 3 +C+N2 = AlN+Ca化合
物+CO)、効率よく窒化アルミニウム粉末が合成される。
OPERATION For example, calcium fluoride, which is one of the alkaline earth metal compounds, will be described as an example. Al 2 O 3 -C-CaF 2
When the system is fired in a nitrogen gas stream under specified conditions, Al 2 O
Before the reductive nitriding reaction of 3 proceeds, Al 2 O 3 reacts with CaF 2 to produce, for example, CaF 2 · 5Al 2 O 3 (Al 2 O 3
O 3 + CaF 2 = CaF 2 · 5Al 2 O 3). This CaF 2・ 5Al 2 O
Since 3 has a melting point of 1395 ° C and is more reactive than Al 2 O 3 , the reductive nitriding reaction proceeds even at a low temperature of 1500 ° C or less (CaF 2 · 5Al 2 O 3 + C + N 2 = AlN + Ca compound + CO), aluminum nitride powder is efficiently synthesized.

【0028】また、1500℃以下という低温で焼成してい
るため、 CaF2 等の添加物は蒸発することなく循環反応
を繰り返し、最終的には酸化物や複酸化物の形で窒化ア
ルミニウム粉末中に残存する。この残存した酸化物や複
酸化物は、焼結助剤として機能するため、得られる窒化
アルミニウム粉末は新に焼結助剤を加えることなく、緻
密化焼結させることができる。さらに、低温焼成によっ
て効率よく窒化アルミニウムが合成されるため、結晶粒
の成長等を招くことなく、粒子形状や粒径が揃った窒化
アルミニウム粉末が得られる。また、得られる窒化アル
ミニウム粉末は、焼結性の高い球状となる。球状粉は、
焼結体作製時における充填率の向上が図れ、よって緻密
化焼結を容易にする。
Further, since the firing is carried out at a low temperature of 1500 ° C. or lower, additives such as CaF 2 do not evaporate and repeat the circulation reaction, and finally in the form of oxides or complex oxides in the aluminum nitride powder. Remains in. Since the remaining oxides and complex oxides function as a sintering aid, the obtained aluminum nitride powder can be densified and sintered without adding a new sintering aid. Further, since aluminum nitride is efficiently synthesized by low-temperature firing, aluminum nitride powder having a uniform particle shape and particle size can be obtained without causing crystal grain growth. In addition, the obtained aluminum nitride powder has a spherical shape with high sinterability. Spherical powder
The filling rate at the time of producing a sintered body can be improved, and thus densification and sintering can be facilitated.

【0029】アルミネートを使用した場合においても、
同様な作用が得られる。弗化カルシウムアルミネートを
例として説明すると、以下に示すような反応に基いて、
低温で窒化アルミニウム粉末を製造することが可能とな
る。
Even when an aluminate is used,
Similar effects are obtained. Explaining calcium fluoride aluminate as an example, based on the reaction shown below,
It becomes possible to manufacture aluminum nitride powder at low temperatures.

【0030】CaF2 ・ 5Al2 O 3 = AlN+Ca化合物+CO Al2 O 3 + Ca化合物 =(例えば) CaF2 ・ 5Al2 O 3 CaF 2 .5Al 2 O 3 = AlN + Ca compound + CO Al 2 O 3 + Ca compound = (for example) CaF 2 .5Al 2 O 3

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0032】実施例1 平均粒径が 0.2μm のアルミナ粉末と、平均粒径が0.02
μm のカーボンブラックとを、Al2 O 3 /C(モル比)=0.
29の比率で配合したものを200g用意し、これに平均粒径
0.8μm の弗化カルシウム粉末を 3重量%(全粉末中)
となるように添加した。この CaF2 を配合した粉末をエ
タノールを分散媒としてボールミルで20時間混合した。
Example 1 Alumina powder having an average particle size of 0.2 μm and an average particle size of 0.02
With μm carbon black, Al 2 O 3 / C (molar ratio) = 0.
Prepare 200 g of a mixture of 29 and add it to the average particle size.
3% by weight of 0.8 μm calcium fluoride powder (in all powders)
Was added. The powder containing this CaF 2 was mixed for 20 hours with a ball mill using ethanol as a dispersion medium.

【0033】このようにして調製された混合粉末(出発
原料)をカーボン容器に入れ、窒素ガスを 500cc/minで
流通しつつ昇温して焼成した。焼成条件は、常温から10
00℃までの昇温速度を 500℃/hr 、1000℃から1350℃ま
でを 250℃/hr とし、1350℃で所定時間保持した。1350
℃による保持時間は、 1時間および 2時間でそれぞれ実
施した。さらに、これらを空気中、 700℃で 4時間熱処
理して、残留する炭素を酸化除去し、生成物を回収し
た。
The mixed powder (starting raw material) thus prepared was placed in a carbon container and heated at a temperature of 500 cc / min while flowing nitrogen gas to be fired. Firing conditions are from room temperature to 10
The temperature rising rate up to 00 ° C was 500 ° C / hr, the temperature rising from 1000 ° C to 1350 ° C was 250 ° C / hr, and the temperature was maintained at 1350 ° C for a predetermined time. 1350
The holding time at ℃ was 1 hour and 2 hours, respectively. Further, these were heat-treated in air at 700 ° C. for 4 hours to oxidize and remove residual carbon, and collect the product.

【0034】このようにして得た反応生成物の AlNへの
変換率を求めたところ、 1時間の焼成で 45%、 2時間の
焼成では100%反応しており、1350℃という低温焼成で、
Al2O3 を効率よく AlNに変換できることを確認した。こ
の値は、弗化カルシウムを添加しない、平均粒径が 0.2
μm のアルミナ粉末と平均粒径が0.02μm のカーボンブ
ラックとをAl2 O 3 /C(モル比)=0.29の比率で配合した
もののみを用い、同一温度条件で焼成した場合(比較例
1)が、 2時間の焼成でわずか5%の反応率であったこと
からみて、添加化合物が極めて有効な反応促進効果を示
したことが分かる。
The conversion rate of the reaction product thus obtained into AlN was calculated. As a result, 45% was reacted with 1 hour of calcination and 100% was reacted with 2 hours of calcination.
It was confirmed that Al 2 O 3 can be efficiently converted to AlN. This value is 0.2 when the average particle size is 0.2 without calcium fluoride added.
When only alumina powder of μm and carbon black having an average particle size of 0.02 μm were mixed in a ratio of Al 2 O 3 / C (molar ratio) = 0.29 and fired under the same temperature condition (Comparative Example 1) However, from the fact that the reaction rate was only 5% after the firing for 2 hours, it can be seen that the added compound exhibited a very effective reaction promoting effect.

【0035】また、上記 1時間および 2時間の焼成条件
で得られた反応生成物の粉末形状測定および成分分析を
行った。それらの結果を、上記比較例1、比較例1と同
組成の出発原料を用いて1500℃× 2時間の条件で焼成し
た反応生成物(比較例2)、および実施例1と同組成の
出発原料を用いて1550℃× 2時間の条件で焼成した反応
生成物(比較例3)の測定結果と併せて表1に示す。
The reaction product obtained under the firing conditions of 1 hour and 2 hours was subjected to powder shape measurement and component analysis. The results were obtained by firing the reaction product (Comparative Example 2) in which the starting materials having the same compositions as those of Comparative Example 1 and Comparative Example 1 were fired under the conditions of 1500 ° C. × 2 hours, and the starting material having the same composition as Example 1. Table 1 shows the measurement results of the reaction product (Comparative Example 3) obtained by firing the raw material under the conditions of 1550 ° C. × 2 hours.

【0036】[0036]

【表1】 表1から明らかなように、実施例1により得られた窒化
アルミニウム粉末中には添加物が残存していることが認
められるのに対し、1550℃で焼成した場合には添加した
Ca成分が蒸発してほとんど残らず、また結果として反応
も遅れて粒成長が進む等、いずれも焼結性の低下を招く
要因が重なっていた。また、アルカリ土類元素の化合物
等を添加せずに1500℃で焼成した窒化アルミニウム粉末
は、粒子形状から見て充填性に劣るものであった。
[Table 1] As is clear from Table 1, it is recognized that the additive remains in the aluminum nitride powder obtained in Example 1, while the additive is added when firing at 1550 ° C.
The Ca component evaporates and hardly remains, and as a result, the reaction is delayed and the grain growth proceeds. Further, the aluminum nitride powder calcined at 1500 ° C. without adding a compound of an alkaline earth element etc. was inferior in filling property in view of particle shape.

【0037】また、上記実施例1おいて、1350℃で30分
間保持した段階での反応物、および2時間保持した後の
反応生成物のそれぞれの状態を、走査型電子顕微鏡によ
って観察したところ、1350℃で30分間保持した段階でア
ルミネートの生成が認められ、また 2時間保持した後に
はアルミネートは認められず、ほぼ球状の窒化アルミニ
ウム粉末が粒径の揃った状態で生成されていた。
In addition, in Example 1 above, the states of the reaction product at the stage of holding at 1350 ° C. for 30 minutes and the reaction product after holding for 2 hours were observed by a scanning electron microscope. Aluminate formation was observed at the stage of holding at 1350 ° C for 30 minutes, and no aluminate was seen after holding for 2 hours, and almost spherical aluminum nitride powder was produced with a uniform particle size.

【0038】実施例2 平均粒径が 0.2μm のアルミナ粉末と、平均粒径が0.02
μm のカーボンブラックとを、Al2 O 3 /C(モル比)=0.
29の比率で配合したものを200g用意し、これに平均粒径
1.0μm の酸化イットリウム粉末を 3重量%(全粉末
中)となるように添加した。この Y2 O 3 を配合した粉
末をエタノールを分散媒としてボールミルで20時間混合
した。
Example 2 Alumina powder having an average particle size of 0.2 μm and an average particle size of 0.02
With μm carbon black, Al 2 O 3 / C (molar ratio) = 0.
Prepare 200 g of a mixture of 29 and add it to the average particle size.
1.0 μm of yttrium oxide powder was added so as to be 3% by weight (of all powders). The powder containing Y 2 O 3 was mixed with ethanol as a dispersion medium in a ball mill for 20 hours.

【0039】このようにして調製された混合粉末(出発
原料)をカーボン容器に入れ、窒素ガスを 500cc/minで
流通しつつ昇温して焼成した。焼成条件は、常温から10
00℃までの昇温速度を 500℃/hr 、1000℃から1450℃ま
でを 250℃/hr とし、1450℃で所定時間保持した。1450
℃による保持時間は、 1時間および 2時間でそれぞれ実
施した。さらに、これらを空気中、 700℃で 4時間熱処
理して、残留する炭素を酸化除去し、生成物を回収し
た。
The mixed powder (starting material) thus prepared was placed in a carbon container and heated at a temperature of 500 cc / min while flowing nitrogen gas to be fired. Firing conditions are from room temperature to 10
The temperature rising rate up to 00 ° C was 500 ° C / hr, and the temperature rising from 1000 ° C to 1450 ° C was 250 ° C / hr, and the temperature was maintained at 1450 ° C for a predetermined time. 1450
The holding time at ℃ was 1 hour and 2 hours, respectively. Furthermore, these were heat-treated in air at 700 ° C. for 4 hours to oxidize and remove residual carbon, and collect the product.

【0040】このようにして得た反応生成物の AlNへの
変換率を求めたところ、 1時間の焼成で 52%、 2時間の
焼成では100%反応していた。この値は、酸化イットリウ
ムを添加しない、平均粒径が 0.2μm のアルミナ粉末と
平均粒径が0.02μm のカーボンブラックとをAl2 O 3 /C
(モル比)=0.29の比率で配合したもののみを用い、同一
温度条件で焼成した場合(比較例4)が、 1時間の焼成
で 60%の反応率であったことからみて、添加化合物が極
めて有効な反応促進効果を示したことが分かる。また、
1時間および 2時間で焼成して得られた反応生成物につ
いて、成分分析を行ったところ、いずれも添加物が十分
残留していることが認められた。
When the conversion rate of the reaction product thus obtained into AlN was determined, it was found that 52% was reacted with 1 hour of calcination, and 100% was reacted with 2 hours of calcination. This value is obtained by adding yttrium oxide-free alumina powder with an average particle size of 0.2 μm and carbon black with an average particle size of 0.02 μm to Al 2 O 3 / C.
(Mole ratio) = 0.29 was used only, and when the mixture was fired under the same temperature condition (Comparative Example 4), the reaction rate was 60% after the firing for 1 hour. It can be seen that a very effective reaction promoting effect was exhibited. Also,
When the reaction products obtained by calcination for 1 hour and 2 hours were subjected to component analysis, it was confirmed that the additives remained sufficiently in all cases.

【0041】実施例3〜12 上記実施例1および実施例2に準じて、表1に組成を示
す出発原料および焼成条件で、それぞれ窒化アルミニウ
ム粉末を作製した。これらについても、実施例1と同様
に特性を評価した。それらの結果を併せて表2に示す。
Examples 3 to 12 Aluminum nitride powders were produced according to the starting materials and the firing conditions whose compositions are shown in Table 1 in accordance with the above Examples 1 and 2. The properties of these were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 2.

【0042】[0042]

【表2】 実施例13 平均粒径が 0.2μm のアルミナ粉末90重量部と、平均粒
径が 2μm の CaF2 ・5Al2 O 3 アルミネート粉末10重
量部とを混合したものを用意し、この混合粉末にさらに
平均粒径が0.02μm のカーボンブラックを、Al2 O 3 /C
(モル比)=0.29の比率となるように配合した。このアル
ミネート粉末を配合した粉末(全量200g)をエタノール
を分散媒としてボールミルで20時間混合した。
[Table 2] Example 13 A mixture of 90 parts by weight of alumina powder having an average particle size of 0.2 μm and 10 parts by weight of CaF 2 .5Al 2 O 3 aluminate powder having an average particle size of 2 μm was prepared. Carbon black with an average particle size of 0.02 μm was added to Al 2 O 3 / C.
(Mole ratio) = 0.29. Powder (total amount 200 g) containing this aluminate powder was mixed with ethanol as a dispersion medium in a ball mill for 20 hours.

【0043】このようにして調製された混合粉末(出発
原料)をカーボン容器に入れ、窒素ガスを 500cc/minで
流通しつつ昇温して焼成した。焼成条件は、常温から10
00℃までの昇温速度を 500℃/hr 、1000℃から1400℃ま
でを 250℃/hr とし、1400℃で所定時間保持した。1400
℃による保持時間は、 1時間および 2時間でそれぞれ実
施した。さらに、これらを空気中、 700℃で 4時間熱処
理して、残留する炭素を酸化除去し、生成物を回収し
た。
The mixed powder (starting raw material) thus prepared was placed in a carbon container and heated at a temperature of 500 cc / min while flowing nitrogen gas to be fired. Firing conditions are from room temperature to 10
The temperature rising rate up to 00 ° C. was 500 ° C./hr, that from 1000 ° C. to 1400 ° C. was 250 ° C./hr, and the temperature was maintained at 1400 ° C. for a predetermined time. 1400
The holding time at ℃ was 1 hour and 2 hours, respectively. Furthermore, these were heat-treated in air at 700 ° C. for 4 hours to oxidize and remove residual carbon, and collect the product.

【0044】このようにして得た反応生成物の AlNへの
変換率を求めたところ、 1時間焼成および 2時間焼成の
いずれも100%反応していた。この値は、アルミネートを
添加しない、平均粒径が 0.2μm のアルミナ粉末と平均
粒径が0.02μm のカーボンブラックとをAl2 O 3 /C(モ
ル比)=0.29の比率で配合したもののみを用い、同一温度
条件で焼成した場合(比較例5)が、 2時間の焼成でわ
ずか 28%の反応率であったことからみて、添加化合物が
極めて有効な反応促進効果を示したことが分かる。ま
た、 1時間および 2時間で焼成して得られた反応生成物
について、成分分析を行ったところ、いずれも添加物が
残留していることが認められた。
When the conversion rate of the reaction product thus obtained into AlN was determined, 100% reaction was observed in both 1-hour firing and 2-hour firing. This value is only for the case where aluminate is not added and alumina powder with an average particle size of 0.2 μm and carbon black with an average particle size of 0.02 μm are mixed in a ratio of Al 2 O 3 / C (molar ratio) = 0.29. It was found that the additive compound showed an extremely effective reaction promoting effect, since the reaction rate was only 28% after baking for 2 hours when the composition was baked under the same temperature condition (Comparative Example 5). .. In addition, component analysis was performed on the reaction products obtained by firing for 1 hour and 2 hours, and it was confirmed that the additives remained in both cases.

【0045】実施例14〜16 上記実施例13に準じて、表3に組成を示す出発原料お
よび焼成条件で、それぞれ窒化アルミニウム粉末を作製
した。これらについても、実施例13と同様に特性を評
価した。それらの結果を併せて表3に示す。
Examples 14 to 16 According to the above-mentioned Example 13, aluminum nitride powders were prepared under the starting materials and firing conditions whose compositions are shown in Table 3. With respect to these, the characteristics were evaluated in the same manner as in Example 13. The results are also shown in Table 3.

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化アル
ミニウム粉末の製造方法によれば、窒化アルミニウムの
低温合成が可能となるため、合成時に添加したアルカリ
土類元素や希土類元素の揮散を極力防止でき、よって焼
結助剤成分の残存も可能となる。また、粒成長等が抑制
されるため、粒子形状や粒径の制御性が向上し、特に充
填率が高く、信頼性に優れた球形もしくはそれ近似した
形状の窒化アルミニウム粉末を安定して得ることが可能
となる。さらに、低温焼成による窒化アルミニウムの合
成は、経済性の向上にも寄与する。このように、本発明
によれば、無添加焼結が可能な易焼結性の窒化アルミニ
ウム粉末を経済的にかつ再現性よく得ることが可能とな
る。
As described above, according to the method for producing aluminum nitride powder of the present invention, it is possible to synthesize aluminum nitride at a low temperature, so that the volatilization of alkaline earth elements and rare earth elements added during the synthesis can be minimized. It is possible to prevent this, and thus it is possible for the sintering aid component to remain. Further, since grain growth and the like are suppressed, the controllability of the particle shape and the particle size is improved, and in particular, the filling rate is high, and it is possible to stably obtain an aluminum nitride powder having a spherical shape or an approximate shape having excellent reliability. Is possible. Furthermore, the synthesis of aluminum nitride by low temperature firing also contributes to the improvement of economic efficiency. As described above, according to the present invention, it is possible to economically and reproducibly obtain an easily sinterable aluminum nitride powder capable of additive-free sintering.

【0048】[0048]

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化アルミニウム粉末と、炭素粉末と、
アルカリ土類金属化合物および希土類元素化合物から選
ばれた少なくとも 1種の化合物粉末との混合粉末を出発
原料とする、Al2 O 3 -C-N2 系の還元窒化反応に基づく
窒化アルミニウム粉末の製造方法において、 前記化合物粉末として、Al2 O 3 との共融最低温度がア
ルカリ土類金属を含む化合物であれば1450℃以下、希土
類元素化合物であれば1780℃以下である化合物を用いる
と共に、この化合物粉末を前記酸化アルミニウム粉末と
炭素粉末との合計量 100重量部に対して 0.5〜15重量部
の範囲で添加して前記出発原料を調製し、この出発原料
を窒素を含む非酸化性雰囲気中にて1000℃〜1500℃の範
囲の温度で焼成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. An aluminum oxide powder, a carbon powder,
In a method for producing an aluminum nitride powder based on a reductive nitriding reaction of an Al 2 O 3 -CN 2 system, which uses a mixed powder of at least one compound powder selected from an alkaline earth metal compound and a rare earth element compound as a starting material. As the compound powder, a compound having a eutectic minimum temperature with Al 2 O 3 of 1450 ° C. or lower if it is a compound containing an alkaline earth metal, and a compound of 1780 ° C. or lower if it is a rare earth element compound is used. Is added in a range of 0.5 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the aluminum oxide powder and the carbon powder to prepare the starting material, and the starting material is added in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. A method for producing an aluminum nitride powder, which comprises firing at a temperature in the range of 1000 ° C to 1500 ° C.
【請求項2】 請求項1記載の窒化アルミニウム粉末の
製造方法において、 前記還元窒化の反応途中で、中間生成物として前記化合
物のアルミネートを合成し、このアルミネートから窒化
アルミニウムを生成すること特徴とする窒化アルミニウ
ム粉末の製造方法。
2. The method for producing an aluminum nitride powder according to claim 1, wherein an aluminate of the compound is synthesized as an intermediate product during the reduction nitriding reaction, and aluminum nitride is produced from the aluminate. And a method for producing an aluminum nitride powder.
【請求項3】 請求項1記載の窒化アルミニウム粉末の
製造方法において、 前記酸化アルミニウム粉末と炭素粉末とを、モル比でAl
2 O 3 /Cの値が0.25〜0.33の範囲となるように混合する
こと特徴とする窒化アルミニウム粉末の製造方法。
3. The method for producing an aluminum nitride powder according to claim 1, wherein the aluminum oxide powder and the carbon powder are Al in a molar ratio.
A method for producing an aluminum nitride powder, which comprises mixing so that the value of 2 O 3 / C is in the range of 0.25 to 0.33.
【請求項4】 Al2 O 3 − aAl2 O 3 ・bMx X y − C
(ただし、 Mはアルカリ土類元素および希土類元素から
選ばれた少なくとも 1種の元素を、 Mx X y はAl2 O3
との共融最低温度が、 Mとしてアルカリ土類元素を含む
化合物であれば1450℃以下、 Mとして希土類元素を含む
化合物であれば1780℃以下である化合物を示し、 a、
b、 xおよび yは自然数を示す)系を出発原料とし、こ
の出発原料を窒素を含む非酸化性雰囲気中にて焼成する
ことを特徴とする窒化アルミニウム粉末の製造方法。
4. Al 2 O 3 − aAl 2 O 3 .bM x X y − C
(However, M is at least one element selected from alkaline earth elements and rare earth elements, and M x X y is Al 2 O 3
A compound having a minimum eutectic temperature of 1450 ° C or lower for a compound containing an alkaline earth element as M and 1780 ° C or lower for a compound containing a rare earth element as M, a,
(b, x and y are natural numbers) A starting material is a system, and the starting material is fired in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen.
【請求項5】 請求項4記載の窒化アルミニウム粉末の
製造方法において、 前記焼成を1000℃〜1500℃の範囲の温度で行うこと特徴
とする窒化アルミニウム粉末の製造方法。
5. The method for producing an aluminum nitride powder according to claim 4, wherein the firing is performed at a temperature in the range of 1000 ° C. to 1500 ° C.
【請求項6】 請求項4記載の窒化アルミニウム粉末の
製造方法において、 前記Al2 O 3 と aAl2 O 3 ・bMx X y とを、モル比で M
x X y /(Al2 O 3 +MxXy )の値が 10%以下となるように
混合すること特徴とする窒化アルミニウム粉末の製造方
法。
6. The method for producing an aluminum nitride powder according to claim 4, wherein the Al 2 O 3 and aAl 2 O 3 .bM x X y are in a molar ratio of M.
A method for producing an aluminum nitride powder, characterized in that mixing is performed so that a value of x X y / (Al 2 O 3 + M x X y ) is 10% or less.
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