JPH0524812A - Aluminum nitride powder and its production - Google Patents

Aluminum nitride powder and its production

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Publication number
JPH0524812A
JPH0524812A JP3344196A JP34419691A JPH0524812A JP H0524812 A JPH0524812 A JP H0524812A JP 3344196 A JP3344196 A JP 3344196A JP 34419691 A JP34419691 A JP 34419691A JP H0524812 A JPH0524812 A JP H0524812A
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JP
Japan
Prior art keywords
aluminum nitride
particles
nitride powder
powder
compound
Prior art date
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Pending
Application number
JP3344196A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Yamakawa
晃 山川
Koichi Sogabe
浩一 曽我部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide raw material powder of an aluminum nitride sintered compact having high thermal conductivity and light shielding properties and strength at the same time. CONSTITUTION:Aluminum nitride powder contains particles of a compound of at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, B, Al, Si and Mg in aluminum nitride particles. In order to include the aforementioned compound particles in the aluminum nitride particles, the aluminum nitride particles are initially dispersed in an organic solvent containing an organic compound of the above- mentioned element dissolved therein and the organic solvent is then separated and recovered. Thereby, the objective aluminum nitride powder containing the compound particles of the aforementioned element in the aluminum nitride particles is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は窒化アルミニウム粉末
およびその製造方法に関し、特に、高い熱伝導率ととも
に遮光性、機械的特性を有する窒化アルミニウム焼結体
の原材料粉末としての窒化アルミニウム粉末およびその
製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to aluminum nitride powder and a method for producing the same, and more particularly, aluminum nitride powder as a raw material powder for an aluminum nitride sintered body having high thermal conductivity, light-shielding properties and mechanical properties, and the production thereof. It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、大規模集積回路装置(LSI)に
関する技術の進歩は目覚しく、特に集積度の向上は著し
いものである。この集積度の向上と処理速度の増大と、
さらにICチップサイズの大型化に伴ってICチップが
搭載されるパッケージ当りの発熱量、すなわち発熱密度
が急激に増大している。このため、半導体装置用パッケ
ージ等に用いられる基板材料に要求される放熱特性が厳
しいものになっている。また、従来、ICの基板材料と
して広く用いられてきたアルミナ(Al2 3 )焼結体
では、その熱伝導率が低く、放熱性が不十分であり、I
Cチップの発熱量の増大に対応できなくなりつつある。
このアルミナ焼結体に代わるものとして、高い熱伝導率
を有するベリリア(BeO)が挙げられるが、ベリリア
は毒性があり、その取扱いが困難であるという欠点を有
する。
2. Description of the Related Art Recently, the technology of large-scale integrated circuit devices (LSI) has been remarkably improved, and the degree of integration has been remarkably improved. With this increase in integration and increase in processing speed,
Furthermore, as the size of the IC chip increases, the amount of heat generated per package on which the IC chip is mounted, that is, the heat generation density, increases rapidly. For this reason, the heat dissipation characteristics required for the substrate material used for the semiconductor device package and the like have become severe. In addition, the alumina (Al 2 O 3 ) sintered body that has been widely used as a substrate material for ICs has a low thermal conductivity and an insufficient heat dissipation property.
It is becoming difficult to cope with an increase in the amount of heat generated by the C chip.
An alternative to this alumina sintered body is beryllia (BeO), which has a high thermal conductivity, but beryllia has the drawback of being toxic and difficult to handle.

【0003】また、自動車の分野においては、地球環境
の保護の必要から、エンジン効率の向上を目指して、車
体の軽量化はもちろん、エンジン系の軽量化、高効率化
が追求されている。特に高い熱が発生する部分において
は、軽量であり、高い耐熱性、高い強度を有するととも
に、熱伝導度の高い材料が要求されている。このような
材料としては、もはや従来の金属材料では対応すること
ができず、セラミック材料が検討されている。しかしな
がら、従来のセラミックスでは強度と熱伝導率とを同時
に満足することができるものが見出されなかった。
In addition, in the field of automobiles, in order to improve the engine efficiency, in order to improve the engine efficiency, not only the weight reduction of the vehicle body but also the weight reduction and the efficiency improvement of the engine system are pursued in order to protect the global environment. Particularly in a portion where high heat is generated, a material that is lightweight, has high heat resistance and high strength, and has high thermal conductivity is required. As such a material, a conventional metal material can no longer be used, and a ceramic material has been studied. However, no conventional ceramics have been found that can satisfy both strength and thermal conductivity at the same time.

【0004】一方、窒化アルミニウム(AlN)は、本
来、材質的に高い熱伝導性、高い絶縁性を有し、毒性も
なく、その資源も豊富である。このことから、安価に窒
化アルミニウム焼結体を得ることができるならば、上記
の要求特性を満足することができるので、古くからその
実用化のために多くの研究開発がなされてきた。
On the other hand, aluminum nitride (AlN) originally has a high thermal conductivity and a high insulating property as a material, has no toxicity, and has abundant resources. From this, if the aluminum nitride sintered body can be obtained at a low cost, the above-mentioned required characteristics can be satisfied, and therefore many researches and developments have been made for a long time to put it into practical use.

【0005】窒化アルミニウム(AlN)はその共有結
合性が強く、AlN単独での緻密化は困難である。その
ため、焼結工程において焼結助剤の添加が行なわれる。
たとえば、特開昭60−71575号公報に示されるよ
うに、アルカリ土類金属、イットリウムおよびランタン
族金属からなる群の1種または2種以上の金属の化合物
を焼結助剤として用いて窒化アルミニウム焼結体の緻密
化が行なわれている。
Aluminum nitride (AlN) has a strong covalent bond, and it is difficult to densify aluminum alone. Therefore, a sintering aid is added in the sintering step.
For example, as disclosed in JP-A-60-71575, aluminum nitride is prepared by using a compound of one or more metals selected from the group consisting of alkaline earth metals, yttrium and lanthanum group metals as a sintering aid. The sintered body is densified.

【0006】一方、窒化アルミニウム焼結体の原材料粉
末としての窒化アルミニウム粉末の研究開発も行なわれ
ている。高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム焼結体
を得るための原材料粉末として、高純度の窒化アルミニ
ウム粉末を得る方法が種々提案されている。たとえば、
特開昭59−50008号公報には、平均粒径が2μm
以下、酸素含有量が1.5重量%以下、陽イオン不純物
が0.3重量%以下である窒化アルミニウム粉末が提案
されている。この窒化アルミニウム粉末は高純度のアル
ミナ(Al2 3 )を炭素で還元することにより得られ
る。また、特開昭62−17161号公報には、金属ア
ルミニウムを窒化することによって窒化アルミニウム粉
末を製造する方法が示されている。さらに、特開昭63
−8206号公報には、グアニジン化合物のアルミン酸
塩を不活性ガスまたは還元性ガス中において加熱するこ
とにより、窒化アルミニウム粉末を得る方法が開示され
ている。
On the other hand, research and development of aluminum nitride powder as a raw material powder for an aluminum nitride sintered body have also been conducted. As a raw material powder for obtaining an aluminum nitride sintered body having high thermal conductivity, various methods for obtaining high-purity aluminum nitride powder have been proposed. For example,
JP-A-59-50008 discloses that the average particle size is 2 μm.
Hereafter, an aluminum nitride powder having an oxygen content of 1.5% by weight or less and a cation impurity of 0.3% by weight or less has been proposed. This aluminum nitride powder is obtained by reducing high-purity alumina (Al 2 O 3 ) with carbon. Further, JP-A-62-17161 discloses a method for producing aluminum nitride powder by nitriding metallic aluminum. Furthermore, JP-A-63
No. 8206 discloses a method of obtaining an aluminum nitride powder by heating an aluminate of a guanidine compound in an inert gas or a reducing gas.

【0007】上記の方法を用いて、高純度の窒化アルミ
ニウム粉末を製造し、その粉末を用いて得られる窒化ア
ルミニウム焼結体は透光性を有し、高い熱伝導率を示す
ことが知られている。その反面、その窒化アルミニウム
焼結体がICのパッケージ等に用いられる場合に、紫外
線がパッケージを透過することによってICが誤動作す
るという問題があった。
It is known that a high-purity aluminum nitride powder is produced by using the above method, and an aluminum nitride sintered body obtained by using the powder has a light-transmitting property and exhibits a high thermal conductivity. ing. On the other hand, when the aluminum nitride sintered body is used for an IC package or the like, there is a problem that the IC malfunctions due to the transmission of ultraviolet rays through the package.

【0008】その対策として、着色した窒化アルミニウ
ム焼結体を得るための研究が種々試みられている。本願
発明者らは、特開平2−124772号公報において上
記の方法によって得られた高純度の窒化アルミニウム粉
末に遷移金属元素を添加することにより、高い熱伝導率
とともに遮光性を有する窒化アルミニウム焼結体が得ら
れることを示している。この公報によれば、窒化アルミ
ニウム粉末に遷移金属の酸化物、窒化物等を添加混合し
た上で焼結する方法が採用される。
As a countermeasure, various studies have been attempted for obtaining a colored aluminum nitride sintered body. The inventors of the present application, by adding a transition metal element to the high-purity aluminum nitride powder obtained by the above method in JP-A-2-124772, sinter aluminum nitride having high thermal conductivity and light-shielding properties. It shows that the body can be obtained. According to this publication, a method is used in which oxides, nitrides, etc. of transition metals are added to and mixed with aluminum nitride powder, followed by sintering.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化ア
ルミニウム粉末と、遷移金属の酸化物、窒化物等の化合
物粉末とを混合する場合、その遷移金属の化合物粉末が
1μm程度の粒径を有し、粗粒でかつ不均一な分布を有
する。そのため、その混合粉を用いて焼結することによ
り得られた窒化アルミニウム焼結体において、所望の遮
光性を得ることができなかった。また、遷移金属の化合
物が不均一に分布しているため、窒化アルミニウム焼結
体の絶縁耐圧が低下するという問題もあった。さらに、
熱伝導率を高めるために長時間、高温度域で焼結すると
きに粒成長を伴い、抗折強度が低下するなどの問題を含
んでいた。
However, when the aluminum nitride powder and the compound powder of the oxide or nitride of the transition metal are mixed, the compound powder of the transition metal has a particle size of about 1 μm, Coarse grain and non-uniform distribution. Therefore, the desired light-shielding property could not be obtained in the aluminum nitride sintered body obtained by sintering the mixed powder. Further, since the compound of the transition metal is unevenly distributed, there is a problem that the withstand voltage of the aluminum nitride sintered body is lowered. further,
In order to increase the thermal conductivity, there is a problem in that, when the particles are sintered in a high temperature region for a long time, grain growth is accompanied, and the bending strength is lowered.

【0010】そこで、この発明の目的は、高い熱伝導率
と、遮光性、強度とを同時に満足することが可能な窒化
アルミニウム焼結体の原材料粉末としての窒化アルミニ
ウム粉末およびその製造方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an aluminum nitride powder as a raw material powder for an aluminum nitride sintered body, which is capable of simultaneously satisfying high thermal conductivity, light shielding property and strength, and a method for producing the same. That is.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明に従った窒化ア
ルミニウム粉末は、窒化アルミニウム粒子にTi、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Fe、Co、N
i、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、B、Al、Siお
よびMgからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素
の化合物粒子を含有する。好ましくは、窒化アルミニウ
ム粒子の平均粒径は2.0μm以下である。また、上記
元素の含有量は0.01重量%以上30重量%以下であ
るのが好ましい。
The aluminum nitride powder according to the present invention comprises aluminum nitride particles with Ti, Z
r, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Fe, Co, N
It contains compound particles of at least one element selected from the group consisting of i, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, B, Al, Si and Mg. Preferably, the aluminum nitride particles have an average particle size of 2.0 μm or less. The content of the above elements is preferably 0.01% by weight or more and 30% by weight or less.

【0012】この発明の1つの局面に従った窒化アルミ
ニウム粉末の製造方法によれば、Ti、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mo、W、Fe、Co、Ni、Cu、
Ag、Au、Pt、Pd、B、Al、SiおよびMgか
らなる群より選ばれた少なくとも1種の元素の有機化合
物を溶解させた有機溶媒中に窒化アルミニウム粉末が分
散させられる。この有機溶媒を分離回収することによ
り、窒化アルミニウム粒子内に上記元素の化合物粒子を
含有させた窒化アルミニウム粉末が得られる。好ましく
は、この工程は、窒素ガスを含む雰囲気中で焼結温度以
下の温度領域で加熱することにより行なわれる。
According to the method for producing an aluminum nitride powder according to one aspect of the present invention, Ti, Zr, Hf,
V, Nb, Ta, Mo, W, Fe, Co, Ni, Cu,
Aluminum nitride powder is dispersed in an organic solvent in which an organic compound of at least one element selected from the group consisting of Ag, Au, Pt, Pd, B, Al, Si and Mg is dissolved. By separating and recovering this organic solvent, aluminum nitride powder in which compound particles of the above elements are contained in aluminum nitride particles can be obtained. Preferably, this step is performed by heating in an atmosphere containing nitrogen gas in a temperature range equal to or lower than the sintering temperature.

【0013】[0013]

【作用】この発明における窒化アルミニウム粉末は、ま
ず、金属アルミニウムの窒化、アルミナ(Al2 3
の還元窒化、グアニジン化合物のアルミン酸塩の加熱等
の方法によって得られる。この窒化アルミニウム粉末の
各粒子に上記元素からなる群より選ばれた少なくとも1
種の元素の化合物粒子が含有するように合成される。
The function of the aluminum nitride powder in the present invention is to first nitrid metal aluminum, alumina (Al 2 O 3 )
It is obtained by a method such as the reduction nitriding of the above, heating of an aluminate of a guanidine compound, or the like. At least 1 selected from the group consisting of the above elements is added to each particle of this aluminum nitride powder.
Synthesized to contain compound particles of seed elements.

【0014】この窒化アルミニウム粉末の合成方法は特
に限定されないが、窒化反応率(Al原子に対する結合
Nの原子数)ができるだけ高い方が高い熱伝導率を有す
る窒化アルミニウム焼結体を得ることができるため、こ
の窒化反応率の高い窒化アルミニウムを用いる。好まし
くは、Alに対するNの結合率が95%以上のものを用
いる。窒化アルミニウム粒子としては微細粒度のものが
好ましく、特に平均粒径が2μm以下であるのがよい。
さらに好ましくは、平均粒径が1μm以下のものがよ
い。なお、この窒化アルミニウム粒径は遠心沈降法によ
って測定される。
The method for synthesizing the aluminum nitride powder is not particularly limited, but an aluminum nitride sintered body having a high thermal conductivity can be obtained when the nitriding reaction rate (the number of atoms of bonded N to Al atoms) is as high as possible. Therefore, aluminum nitride having a high nitriding reaction rate is used. It is preferable to use one having a bonding rate of N to Al of 95% or more. The aluminum nitride particles preferably have a fine particle size, and particularly preferably have an average particle size of 2 μm or less.
More preferably, the average particle size is 1 μm or less. The particle size of aluminum nitride is measured by the centrifugal sedimentation method.

【0015】窒化アルミニウム中に含まれる不純物は少
ないほど好ましい。しかしながら、遷移金属元素につい
ては、窒化アルミニウム格子内に固溶した状態でなけれ
ば、1重量%程度まで含有させても、窒化アルミニウム
の特性を何ら劣化させることにはならない。原料である
前駆体として金属アルミニウム、アルミナ(Al
2 3 )、グアニジン化合物等に遷移金属の化合物を添
加することによって、遷移金属の化合物粒子を含む窒化
アルミニウム粒子を合成することができる。このとき
に、遷移金属以外の元素、特に窒化アルミニウム格子内
に固溶する元素(酸素、炭素、珪素等)の添加量を少な
くし、窒化アルミニウム粉末の合成条件を最適化するこ
とが必要である。窒化アルミニウム粉末の合成におい
て、上記元素の含有量は0.01〜30重量%であるの
が好ましい。上記元素の化合物の存在形態としては、窒
化アルミニウム粒子の表面部に上記元素の化合物粒子が
分散していてもよい。上記元素の含有量が0.01重量
%未満では、その合成された窒化アルミニウム粉末を用
いて得られる窒化アルミニウム焼結体の遮光性への寄与
が小さい。また、上記元素の含有量が30重量%を超え
ると、その合成された窒化アルミニウム粉末を用いて得
られる窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率が低下する。
Impurities contained in aluminum nitride are small.
It is preferable not to. However, regarding transition metal elements
Must be a solid solution in the aluminum nitride lattice.
For example, even if it is contained up to about 1% by weight, aluminum nitride
Does not cause any deterioration of the characteristics. Raw material
Metallic aluminum and alumina (Al
2O 3), A transition metal compound is added to the guanidine compound, etc.
Nitriding containing transition metal compound particles by adding
Aluminum particles can be synthesized. At this time
Elements other than transition metals, especially in the aluminum nitride lattice
Add a small amount of elements (oxygen, carbon, silicon, etc.) that form a solid solution with
Comb and aluminum nitride powder synthesis conditions can be optimized.
And are required. Odor of aluminum nitride powder
The content of the above elements is 0.01 to 30% by weight.
Is preferred. The existence form of the compound of the above element is nitrogen.
Compound particles of the above elements on the surface of the aluminum fluoride particles
It may be dispersed. The content of the above elements is 0.01 weight
%, Use the synthesized aluminum nitride powder
To the light-shielding property of the aluminum nitride sintered body obtained by
Is small. Further, the content of the above elements exceeds 30% by weight.
And obtained using the synthesized aluminum nitride powder
The thermal conductivity of the obtained aluminum nitride sintered body is lowered.

【0016】窒化アルミニウム粉末の合成方法として
は、たとえば、窒化アルミニウム粒子に含有させる元素
がチタン(Ti)であれば、有機チタネート(テトライ
ソプロオキシチタン等)をエタノール、ベンゼン、トル
エン等の有機溶媒に溶解し、加水分解した溶液中に原材
料の窒化アルミニウム粉末を分散させることにより、窒
化アルミニウム粒子の表面部にチタンの化合物粒子を析
出させる方法が採用される。また、有機溶媒に分散させ
られた窒化アルミニウム粉末をスプレードライ法等を用
いて乾燥させることにより、窒化アルミニウム粒子の表
面を上記元素の化合物の粒子で被覆させる方法等が採用
される。これらの方法によれば、上記元素の化合物の粒
子を窒化アルミニウム粒子内に極めて均一に分散させる
ことができ、または窒化アルミニウム粒子の表面を上記
元素の化合物の粒子で均一に被覆することができる。上
記元素の含有量が0.01重量%程度であっても、上記
元素の化合物の粒子を窒化アルミニウム粒子内に均一に
分散、または窒化アルミニウム粒子の表面を均一に被覆
することができる。さらに、乾燥後、窒素ガスを含む雰
囲気中で焼結温度以下の温度領域で粉末を加熱すること
により、上記元素の化合物の粒子を窒化アルミニウム粒
子内に均一に分散することができる。
As a method for synthesizing aluminum nitride powder, for example, when the element contained in the aluminum nitride particles is titanium (Ti), organic titanate (tetraisoprooxytitanium or the like) is used in an organic solvent such as ethanol, benzene or toluene. A method of precipitating titanium compound particles on the surface portion of the aluminum nitride particles by dispersing the raw material aluminum nitride powder in the dissolved and hydrolyzed solution is adopted. Further, a method of coating the surface of the aluminum nitride particles with the particles of the compound of the above element by drying the aluminum nitride powder dispersed in the organic solvent by using a spray drying method or the like is adopted. According to these methods, the particles of the compound of the above element can be dispersed extremely uniformly in the aluminum nitride particles, or the surface of the aluminum nitride particles can be uniformly coated with the particles of the compound of the above element. Even if the content of the above element is about 0.01% by weight, the particles of the compound of the above element can be uniformly dispersed in the aluminum nitride particles, or the surfaces of the aluminum nitride particles can be uniformly coated. Furthermore, after drying, the particles of the compound of the above element can be uniformly dispersed in the aluminum nitride particles by heating the powder in a temperature range equal to or lower than the sintering temperature in an atmosphere containing nitrogen gas.

【0017】なお、この発明の窒化アルミニウム粉末は
公知の方法により、焼結助剤が添加された後、成形、焼
結することにより緻密化することが可能である。それに
より得られる窒化アルミニウム焼結体は高い熱伝導率と
遮光性、機械強度を有する。
The aluminum nitride powder of the present invention can be densified by a known method after adding a sintering aid, followed by molding and sintering. The aluminum nitride sintered body obtained thereby has high thermal conductivity, light-shielding properties, and mechanical strength.

【0018】[0018]

【実施例】【Example】

実施例1 直接窒化法を用いて窒化アルミニウム粉末を準備した。
この窒化アルミニウム粉末の平均粒径は0.8μm、酸
素含有量は1.5重量%、炭素含有量は0.02重量
%、珪素含有量は0.008重量%、他の不純物含有量
は0.005重量%以下であった。この窒化アルミニウ
ム粉末を原材料として、遷移金属アルコキシドを溶解さ
せたエタノール中に充分分散させた後、スプレードライ
ヤによって乾燥させた。これにより、遷移金属の化合物
の粒子を含有する窒化アルミニウム粉末が得られた。遷
移金属の種類としては、Ti、Zr、Hf、V、Nb、
Ta、Fe、Co、Ni、Cuのそれぞれについて各元
素の化合物の粒子を含有させた窒化アルミニウム粉末を
作製した。各元素の含有量は0.2〜1.0重量%であ
った。
Example 1 An aluminum nitride powder was prepared by using the direct nitriding method.
This aluminum nitride powder has an average particle size of 0.8 μm, an oxygen content of 1.5% by weight, a carbon content of 0.02% by weight, a silicon content of 0.008% by weight, and other impurity contents of 0. It was 0.005% by weight or less. This aluminum nitride powder was used as a raw material, sufficiently dispersed in ethanol in which a transition metal alkoxide was dissolved, and then dried by a spray dryer. As a result, an aluminum nitride powder containing particles of the transition metal compound was obtained. The types of transition metals include Ti, Zr, Hf, V, Nb,
An aluminum nitride powder containing particles of a compound of each element was prepared for each of Ta, Fe, Co, Ni, and Cu. The content of each element was 0.2 to 1.0% by weight.

【0019】このようにして合成された窒化アルミニウ
ム粉末に1.0重量%のY2 3 粉末と10重量%のP
VBをトルエン溶媒中で混合し、シート状に成形した
後、50mm×50mm角の大きさに打抜き加工した。
各成形体を温度1800℃で窒素ガス雰囲気中で5時間
焼結することにより、窒化アルミニウム焼結体を得た。
The aluminum nitride powder thus synthesized was mixed with 1.0% by weight of Y 2 O 3 powder and 10% by weight of P.
VB was mixed in a toluene solvent, formed into a sheet, and punched into a size of 50 mm × 50 mm square.
An aluminum nitride sintered body was obtained by sintering each molded body at a temperature of 1800 ° C. in a nitrogen gas atmosphere for 5 hours.

【0020】各窒化アルミニウム焼結体の吸収係数と熱
電伝導率と曲げ強度を測定した。いずれの遷移金属の化
合物を含む窒化アルミニウム焼結体においても、吸収係
数は60cm-1(波長5μm)以上、熱伝導率は100
W/mK以上、曲げ強度は40kg/mm2 以上であ
り、破壊靱性値(KIC)は3.5MN/m3/2 以上で
あった。 実施例2 アルミナ(Al2 3 )の還元窒化法を用いて、原材料
粉末として窒化アルミニウム粉末を準備した。この窒化
アルミニウム粉末の平均粒径は1.0μm、酸素含有量
は1.2重量%、炭素含有量は0.03重量%、珪素含
有量は0.005重量%、チタン含有量は0.3重量
%、他の不純物含有量は0.005重量%以下であっ
た。遷移金属アルコキシドを溶解させたイソプロパノー
ル溶媒中にこの窒化アルミニウム粉末を分散させた。そ
の後、その溶液のPHが4〜8となるように50℃の温
度下で調製した。この溶液中に水を滴下することによ
り、加水分解を行なわせた。これにより、窒化アルミニ
ウム粒子の表面部に遷移金属の酸化物粒子を分散させる
ことができた。遷移金属元素としては、Ti、Zr、
V、Crの各々が用いられた。窒化アルミニウム粒子中
の遷移金属酸化物の含有量は1.0〜3.0重量%であ
った。用いられた有機溶媒をろ過により回収した後、粉
末を乾燥させた。
The absorption coefficient, thermoelectric conductivity and bending strength of each aluminum nitride sintered body were measured. In any aluminum nitride sintered body containing a compound of a transition metal, the absorption coefficient is 60 cm −1 (wavelength 5 μm) or more, and the thermal conductivity is 100.
W / mK or more, bending strength was 40 kg / mm 2 or more, and fracture toughness value (KIC) was 3.5 MN / m 3/2 or more. Example 2 An aluminum nitride powder was prepared as a raw material powder by using a reduction nitriding method of alumina (Al 2 O 3 ). This aluminum nitride powder has an average particle size of 1.0 μm, an oxygen content of 1.2% by weight, a carbon content of 0.03% by weight, a silicon content of 0.005% by weight, and a titanium content of 0.3. The content of other impurities was 0.005% by weight or less. This aluminum nitride powder was dispersed in an isopropanol solvent in which a transition metal alkoxide was dissolved. After that, the pH of the solution was adjusted to 4 to 8 at 50 ° C. Hydrolysis was performed by dropping water into this solution. As a result, the transition metal oxide particles could be dispersed on the surface of the aluminum nitride particles. As the transition metal element, Ti, Zr,
Each of V and Cr was used. The content of the transition metal oxide in the aluminum nitride particles was 1.0 to 3.0% by weight. After recovering the used organic solvent by filtration, the powder was dried.

【0021】このようにして得られた合成窒化アルミニ
ウム粉末とY2 3 粉末1.0重量%とを混合し、カン
ファを成形助剤として添加した後、圧力1ton/cm
2 でプレス成形した。得られた成形体を温度1850℃
の窒素気流中で2時間焼結した。このようにして得られ
た各窒化アルミニウム焼結体について、熱伝導率と曲げ
強度と吸収係数を測定した。いずれの窒化アルミニウム
焼結体も、その熱伝導率が130W/mK以上、曲げ強
度が45kg/mm2 以上、吸収係数が5μmの波長の
光に対して60cm-1以上であった。また、各遷移金属
元素は、窒化物粒子として窒化アルミニウム粒子内に分
散していることが認められた。 実施例3 アルキルアルミニウムをNH3 とN2 との混合ガス中で
反応させることにより、原材料粉末として窒化アルミニ
ウム粉末(気相合成粉末)を準備した。また、還元窒化
法により、原材料粉末として還元窒化アルミニウム粉末
を準備した。気相合成粉末としての窒化アルミニウム粉
末については、比表面積が、それぞれ、1.5、3.
0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.
0(m2 /g)のものを準備した。還元窒化アルミニウ
ム粉末については、比表面積が、それぞれ、2.5、
3.5(m2 /g)のものを準備した。このようにして
準備された各窒化アルミニウム粉末に、イミド分解法に
より作製された比表面積12m 2 /gのSi3 4 粉末
を4.5重量部と、アセチレン・ブラックを1重量部と
を、超音波を照射しながら、エチルアルコール中で混合
した。その後、各混合溶液を乾燥させたものを窒素ガス
気流中で温度1500℃に加熱することにより、平均粒
子径300nmのSi3 4 粒子が窒化アルミニウム粒
子内に分散した窒化アルミニウム粉末を得た。
The synthetic aluminum nitride thus obtained
Um powder and Y2O3Mix powder with 1.0 wt%
After adding FA as a molding aid, the pressure is 1 ton / cm
2It was press molded with. The temperature of the obtained molded body is 1850 ° C.
Sintering was carried out for 2 hours in a nitrogen stream. Obtained in this way
For each aluminum nitride sintered body, thermal conductivity and bending
The strength and absorption coefficient were measured. Any of aluminum nitride
The sintered body also has a thermal conductivity of 130 W / mK or more and bending strength.
Degree is 45kg / mm2Above, for absorption wavelength of 5 μm
60 cm against light-1That was all. Also, each transition metal
The element is divided into aluminum nitride particles as nitride particles.
It was recognized that it was scattered. Example 3 Alkyl aluminum to NH3And N2In a mixed gas with
By reacting, aluminum nitride as raw material powder
Um powder (gas phase synthetic powder) was prepared. Also, reduction nitriding
Reduced aluminum nitride powder as raw material powder by the method
Prepared. Aluminum nitride powder as vapor-phase synthetic powder
For the powder, the specific surface areas are 1.5, 3.
0, 5.0, 10.0, 20.0, 50.0, 100.
0 (m2/ G) was prepared. Reduced aluminum nitride
The specific surface area of the powders is 2.5,
3.5 (m2/ G) was prepared. In this way
For each prepared aluminum nitride powder, the imide decomposition method
Specific surface area of 12 m 2/ G of Si3NFourPowder
4.5 parts by weight and acetylene black 1 part by weight
While sonicating, mix in ethyl alcohol
did. Then, dry each mixed solution with nitrogen gas.
By heating to a temperature of 1500 ° C in an air stream, the average grain
Si with a diameter of 300 nm3NFourThe particles are aluminum nitride particles
An aluminum nitride powder dispersed in the child was obtained.

【0022】このようにして得られた複合窒化アルミニ
ウム粉末にY2 3 を1.5重量部、CaOを0.4重
量部添加し、成形した後、温度1800℃の窒素ガス気
流中で5時間焼結した。このようにして得られた各窒化
アルミニウム焼結体について、抗折力と熱伝導率を測定
した。また、比較例として、Si3 4 を含まない窒化
アルミニウム粉末を焼結した。これらの測定結果は表1
に示される。表1から明らかなように、本発明の窒化ア
ルミニウム粉末を用いた窒化アルミニウム焼結体の抗折
力と熱伝導率は共に優れている。
To the composite aluminum nitride powder thus obtained, 1.5 parts by weight of Y 2 O 3 and 0.4 parts by weight of CaO were added, and the mixture was molded. Sintered for hours. The transverse rupture strength and the thermal conductivity of each aluminum nitride sintered body thus obtained were measured. As a comparative example, an aluminum nitride powder containing no Si 3 N 4 was sintered. These measurement results are shown in Table 1.
Shown in. As is clear from Table 1, both the transverse rupture strength and the thermal conductivity of the aluminum nitride sintered body using the aluminum nitride powder of the present invention are excellent.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、高い熱
伝導率と遮光性、強度とを同時に満足することが可能な
窒化アルミニウム焼結体の原材料粉末を提供することが
できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide the raw material powder of the aluminum nitride sintered body which can simultaneously satisfy the high thermal conductivity, the light shielding property and the strength.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒化アルミニウム粒子にTi、Zr、H
f、V、Nb、Ta、Mo、W、Fe、Co、Ni、C
u、Ag、Au、Pt、Pd、B、Al、SiおよびM
gからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素の化合
物粒子を含有する窒化アルミニウム粉末。
1. Aluminum nitride particles containing Ti, Zr, and H
f, V, Nb, Ta, Mo, W, Fe, Co, Ni, C
u, Ag, Au, Pt, Pd, B, Al, Si and M
An aluminum nitride powder containing compound particles of at least one element selected from the group consisting of g.
【請求項2】 前記窒化アルミニウム粒子の平均粒径は
2.0μm以下である、請求項1に記載の窒化アルミニ
ウム粉末。
2. The aluminum nitride powder according to claim 1, wherein the average particle diameter of the aluminum nitride particles is 2.0 μm or less.
【請求項3】 前記元素の含有量は0.01重量%以上
30重量%以下である、請求項1に記載の窒化アルミニ
ウム粉末。
3. The aluminum nitride powder according to claim 1, wherein the content of the element is 0.01% by weight or more and 30% by weight or less.
【請求項4】 Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、W、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au、Pt、
Pd、B、Al、SiおよびMgからなる群より選ばれ
た少なくとも1種の元素の有機化合物を溶解させた有機
溶媒中に窒化アルミニウム粉末を分散させる工程と、 前記有機溶媒を分離回収することにより、窒化アルミニ
ウム粒子内に前記元素の化合物粒子を含有する窒化アル
ミニウム粉末を得る工程とを備えた、窒化アルミニウム
粉末の製造方法。
4. Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, M
o, W, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Pt,
By dispersing aluminum nitride powder in an organic solvent in which an organic compound of at least one element selected from the group consisting of Pd, B, Al, Si and Mg is dissolved, and separating and recovering the organic solvent And a step of obtaining an aluminum nitride powder containing compound particles of the element in the aluminum nitride particles.
【請求項5】 前記窒化アルミニウム粒子内に前記元素
の化合物粒子を含有する窒化アルミニウム粉末を得る工
程は、窒素ガスを含む雰囲気中で焼結温度以下の温度領
域で加熱することを含む、請求項4に記載の窒化アルミ
ニウム粉末の製造方法。
5. The step of obtaining an aluminum nitride powder containing the compound particles of the element in the aluminum nitride particles includes heating in an atmosphere containing nitrogen gas in a temperature range equal to or lower than a sintering temperature. 4. The method for producing the aluminum nitride powder according to item 4.
JP3344196A 1990-12-26 1991-12-26 Aluminum nitride powder and its production Pending JPH0524812A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0832204A (en) * 1994-07-19 1996-02-02 Dowa Mining Co Ltd Production of ceramic wiring board
JPH08104507A (en) * 1994-10-04 1996-04-23 Toyo Alum Kk Light shielding aluminum nitride powder and production thereof and sintered compact thereof
JP2011093743A (en) * 2009-10-29 2011-05-12 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Powder containing tantalum (v)-based oxynitride with perovskite structure and producing method of the same

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