JPH05330808A - 窒化アルミニウム粉末の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム粉末の製造方法Info
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- JPH05330808A JPH05330808A JP4162090A JP16209092A JPH05330808A JP H05330808 A JPH05330808 A JP H05330808A JP 4162090 A JP4162090 A JP 4162090A JP 16209092 A JP16209092 A JP 16209092A JP H05330808 A JPH05330808 A JP H05330808A
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Abstract
性のAlN粉末の製造方法の提供。 [構成] アルミナあるいはアルミナ前駆体とカ−ボン
を原料とし還元窒化法で塊密度を0.9cm3以下に保
つ。
Description
オン不純物の窒化アルミニウムの製造方法に関するもの
である。
は、その優れた機械的特性、化学的耐用性の故に耐熱材
料として用いられるだけでなく、その高熱伝導性、高電
気絶縁性、低誘電率等の故に半導体関係の放熱材料とし
ても期待されている。AlNは一部薄膜の形態で利用さ
れる場合もあるが、多くの場合焼結体で用いられる。A
lN焼結体が放熱用材料として用いられる場合は、特に
熱伝導率が重要な特性となるが、高熱伝導性焼結体を得
るためには、低酵素、低炭素、低陽イオン不純物の原料
を用いなければならない。
直接窒化法またはアルミナの還元窒化法で製造されてい
る。前者の方法では窒化率を上げるため原料である金属
アルミニウムを粉砕する段階、および生成したAlNを
焼結用原料として最適な数μm以下の粒度に粉砕する段
階の両工程で、混入する不純物を避けることが困難なた
め、あるいは未反応の金属アルミニウムが必然的に残存
するため、通常0.5〜数重量%の陽イオン不純物を含
有するものが得られていた。また、該粉末は粉砕の際に
表面の酸化を受けるため酸素を1重量%以上含有するの
が一般的であった。
で微細でかつ粒度のそろった窒化アルミニウムは合成で
きるが、還元剤として過剰に添加した炭素を還元窒化反
応後、酸化雰囲気下で酸化除去する、いわゆる脱炭工程
を必要とする。その際AlNも酸化されるので酸素量が
増加する。酸素量を低減するためにはAlN粉末の粒径
を大きくすれば良いが、そのために粒径の大きなα−A
l2O3あるいはα−Al2O3前駆体を使用すると、還元
窒化反応が起こりにくくなるという問題が生じる。そこ
で酸素を低減すべく脱炭工程において種々の工夫がなさ
れた。例えば脱炭工程において雰囲気をコントロ−ルし
酸素量を制御する方法も提案されている(例えば特開昭
60−180906号公報)。この方法において酸素量
は、0.8wt%まで低下するものの、炭素量が増大し
0.1wt%以上となり焼結性を損なう問題が生じる。
また、脱炭工程を経たのち、高真空下の加熱処理で酸素
量を低減できるが、生産効率が低く工業的ではない。
決することを目的とし、具体的には、低酸素、低炭素の
AlN粉末を工業的に安定して製造する方法は、まだ確
立されていないことから、本発明は低酸素、低炭素のA
lN粉末の製造方法と提案することを目的とするもので
ある。
解決すべく鋭意検討した結果、低酸素、低炭素のAlN
粉末の製造法を完成するに至った。すなわち、本発明は
アルミナあるいはアルミナ前駆体とカ−ボン粉末を混合
した後、該混合粉末を窒素を含む非酸化雰囲気で加熱反
応させて窒素アルミニウム粉末を製造する際に、該アル
ミナあるいは該アルミナ前駆体の平均粒径が1〜20μ
m、該カ−ボン粉末の平均粒径が0.8μm以下、かつ
還元窒化反応前の見かけ密度が0.9g/cm3以下と
なるように該混合粉末を塊状化することを特徴とする。
ナ前駆体の平均粒径は、1〜20μmであることが好ま
しい。平均粒径が1μmより小さいと、合成されるAl
N粉末の平均粒径も小さくなり酸素含有量が増加し高熱
伝導性焼結体が得られなくなる。逆に20μmより大き
いと焼結性が低下し緻密な焼結体が得られない。アルミ
ナあるいはアルミナ前駆体の純度は、特に限定されるも
のではないが、陽イオン不純物は0.1wt%以下であ
ることが望ましい。カ−ボン粉末の平均粒径は、0.8
μm以下、好ましくは0.4μm以下であるが、0.8
μmより大きいと還元窒化の反応性が低下しアルミナが
残留する。カ−ボン粉末としては、カ−ボンブラック、
黒鉛などが使用できるが一般的にはカ−ボンブラックが
好ましい。以上の原料をアルミナあるいはアルミナ前駆
体とカ−ボン粉末が十分に均一になるように混合し塊状
化する。
材を添加してもよいし、プレス成形してもよいがこれら
に限定されるものではない。必要なら還元窒化に先だっ
て結晶水除去あるいは脱脂を行なう場合がある。乾燥後
(結晶水除去、脱脂を行なった場合はその後の)の混合
粉末の塊密度(以下これを塊密度とよぶ)は、0.9g
/cm3以下でなければならない。塊密度が0.9g/
cm3より大きいと還元窒化時の反応性が低下しアルミ
ナが残留する。塊密度が大きくなるとガスの通気性が低
下し反応に必要な窒素ガスが供給されなくなるからであ
る。この混合物を窒素を含む非酸化性雰囲気中で150
0〜1750℃で加熱反応させるとAlN粉末が得られ
る。非酸化性雰囲気の温度が1500℃より低いと還元
窒化の反応性が低下しアルミナが残留することがあり、
また、1750℃より高いと還元窒化中に粒子同志のネ
ッキングが起こり焼結性が低下し好ましくない。
あるが必ずしもこれに限定されるものではない。 乾燥、あるいは結晶水除去工程において熱分解して空
孔を形成する粒子状物質あるいは繊維状物質を混練時に
添加する。 混練時に発泡器を用い気泡を取り込む、あるいは発泡
を促進する有機物を添加する。
する。
は混合粉末の塊は、窒素雰囲気中1600℃×5時間の
条件で還元窒化した後、酸化雰囲気で脱炭処理をした。
いずれの例においてもαアルミナに換算した場合のαア
ルミナ/カ−ボンの重量比が1/0.5になるように配
合した。なお、試験No.1〜4は本発明に適応する実
施例であり、試験No.5〜10は比較例である。以
下、各試験No.毎の試験条件を説明する。
ミナと平均粒径0.1μm以下のカ−ボンブラックを使
用し、塊の密度を下げるためにセルロ−ス粉末をカ−ボ
ンブラックに対し20wt%添加し、水を分散媒として
ボ−ルミルで混合した。作製したスラリ−は加熱乾燥に
より塊状化した。添加したセルロ−ス粉末を分解するた
めに窒素雰囲気中600℃×5hで熱処理した。
アルミナを用いその他は試験No.1と同じ方法で混合
粉末の塊を作製した。
mのバイヤライト(Al(OH)3)を用いその他は試
験No.1の方法で混合粉末の塊を作製した。
ミナと平均粒径0.1μm以下のカ−ボンブラック粉末
をあらかじめ水を分散媒としてボ−ルミルで混合した
後、PVAをカ−ボンブラックに対し5wt%添加しホ
モジナイザ−により強制的に発泡させた。発泡した試料
を加熱乾燥により塊状化した。
アルミナと平均粒径0.1μm以下のカ−ボンブラック
を水を分散媒としてボ−ルミルで混合しスプレ−ドライ
ヤ−で造粒した。この造粒粉を300φ×50t(m
m)の黒鉛容器に堆積高さ30mmになるように均一に
入れて上述の条件で窒化した。
作製した造粒粉を金型プレスして30φ×20t(m
m)の混合体ペレットを作製した。
アルミナと平均粒径1.1μmのグラファイトを用い試
験No.1と同じ方法で混合粉末の塊を作製した。
ミナと平均粒径1.1μmのグラファイトを用い試験N
o.1と同じ方法で混合粉末の塊を作製した。
ミナと平均粒径1μmのグラファイトを乳鉢で乾式混合
した後金形プレスして30φ×20t(mm)の混合体
ペレットを作製した。
−アルミナと平均粒径0.1μm以下のカ−ボンブラッ
クを水を分散媒としてボ−ルミルで混合し、このスラリ
−を加熱乾燥して塊状化した。
試料を還元窒化、脱炭したAlN粉末の特性を表1に示
した。得られた粉末をX線回析法で調べた結果、試験N
o.1〜5、7、10で得られた粉末は、AlN単相で
あったが、試験No.6、8、9で得られた粉末では、
AlNのほかにαアルミナも同定された。酸素含有量は
試験No.1〜4では全て1.0wt%以下であったが
試験No.5〜10ではいずれも1.0wt%以上であ
った,また、試験No.1〜5、7、10で得られた粉
末を用い焼結体を作製し密度と熱伝導率を測定して粉末
を評価した。焼結用助剤としてイットリアを3wt%添
加し、1900℃×3hで焼成した。いずれの場合も密
度は、99.5%以上あり、十分緻密化していることが
わかった。一方、熱伝導率は、試験No.1〜4の場合
190W/mK以上であったが、試験No.5、7、1
0の場合それぞれ172W/mK、131W/mK、1
44W/mKであり実施例に比較しいずれも低かった。
ルミナあるいはアルミナ前駆体とカ−ボン粉末を混合し
た後、該混合粉末を窒素を含む非酸化性雰囲気で加熱反
応させて窒化アルミニウム粉末を製造する際に、該アル
ミナあるいは該アルミナ前駆体の平均粒径が1〜20μ
m、該カ−ボン粉末の平均粒径が0.8μm以下、かつ
還元窒化反応前に見かけ密度が0.9g/cm3以下と
なるように該混合粉末を塊状化することを特徴とする。
ミニウム粉末が製造可能になった。この粉末を用いるこ
とにより高密度で高熱伝導性のAlN焼結体の製造が容
易となりIC基板などへの利用に貢献するところが大で
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 アルミナあるいはアルミナ前駆体とカ−
ボン粉末を混合した後、該混合粉末を窒素を含む非酸化
性雰囲気で加熱反応させて窒化アルミニウム粉末を製造
する際に、該アルミナあるいは該アルミナ前駆体の平均
粒径が1〜20μm、該カ−ボン粉末の平均粒径が0.
8μm以下、かつ還元窒化反応前に見かけ密度が0.9
g/cm3以下となるように該混合粉末を塊状化するこ
とを特徴とする窒化アルミニウム粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4162090A JPH05330808A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4162090A JPH05330808A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05330808A true JPH05330808A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15747894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4162090A Pending JPH05330808A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05330808A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106631037A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-10 | 潮州三环(集团)股份有限公司 | 一种氮化铝生坯的排胶方法及氮化铝陶瓷基板的制备方法 |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP4162090A patent/JPH05330808A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106631037A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-10 | 潮州三环(集团)股份有限公司 | 一种氮化铝生坯的排胶方法及氮化铝陶瓷基板的制备方法 |
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