JPH0569793B2

JPH0569793B2 -

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Publication number: JPH0569793B2
Application number: JP60176865A
Authority: JP
Inventors: Hitofumi Taniguchi; Nobuyuki Kuramoto
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1985-08-13
Filing date: 1985-08-13
Publication date: 1993-10-01
Also published as: JPS6241766A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は高純度、高密度でかつ特に熱伝導性に
優れた窒化アルミニウム焼結体に関する。〔従来の技術及び発明の解決しようとする問題
点〕窒化アルミニウム焼結体は公知で、その耐熱
性、耐食性あるいは強度などの優れた物性の他に
高熱伝導性を有する絶縁体として最近特に注目さ
れている物質である。窒化アルミニウム焼結体は、常圧焼結させる場
合、通常は窒化アルミニウム粉末と焼結助剤との
混合粉末を焼成することにより得られる。しかし
ながら、このようにして得られた窒化アルミニウ
ム焼結体の中には、焼結助剤に由来する不純物が
数％程度含まれている。従つて、これらの不純物
の影響により、窒化アルミニウム焼結体本来の優
れた性質、例えば高い熱伝導性を具備した窒化ア
ルミニウム焼結体を得ることは困難であつた。〔問題点を解決するための手段〕本発明者らは、上記の問題点に鑑み、窒化アル
ミニウム焼結体本来の優れた性質、特に高い熱伝
導性を有する窒化アルミニウム焼結体を得ること
を目的として鋭意研究を行なつてきた。その結
果、窒化アルミニウム粉末の焼結に必要な比較的
多量の焼結助剤を用いて窒化アルミニウム粉末の
焼結を行なう際に、アルカリ土類金属ハロゲン化
物を同時に添加して焼結を行なうことによつて、
焼結体中に含まれる焼結助剤の量が極めて少なく
なることが判明した。また、さらに驚くべき事に
は、アルカリ土類金属ハロゲン化物の添加により
焼結体の熱伝導率が著しく向上する事も判明し
た。そして、焼結助剤の残留量が極めて少ないた
めに、窒化アルミニウム焼結体の有する優れた特
性、特に高い熱伝導性を具備した窒化アルミニウ
ム焼結体を見い出し、本発明を完成させるに至つ
た。即ち、本発明は、 (A) 窒化アルミニウムが94重量％以上 (B) イツトリウム及びランタン族金属よりなる群
から選ばれた少なくとも１種の金属の化合物を
金属として、0.0005重量％以上1.0重量％以下
及びアルカリ土類金属化合物を金属として、１重
量％以下よりなる各焼結助剤成分 (C) 酸素含有量が0.5重量％以下 (D) 陽イオン不純物が0.5重量％以下 (E) 密度が3.0ｇ／cm³以上 (F) 熱伝導率が160W／ｍ・ｋ以上である窒化アルミニウム焼結体であり、また、こ
のような焼結体を得るのに適した製造方法とし
て、Ａ窒化アルミニウム粉末Ｂイツトリウム及びランタン族金属よりなる群
から選ばれた少なくとも１種の金属の化合物よ
りなる焼結助剤及びＣアルカリ土類金属ハロゲン化物よりなる混合粉末を焼成することを特徴とする窒
化アルミニウム焼結体の製造方法である。本発明の窒化アルミニウム焼結体中に含まれる
焼結助剤はイツトリウム及びランタン族金属より
なる群から選ばれた少なくとも１種の金属の化合
物よりなる。上記ランタン族金属は特に限定され
ず使用出来る。例えばランタン（La）、セリウム
（Ce）、プラセオジム（Pr）、ネオジム（Nd）、プ
ロメシウム（Pm）、サマリウム（Sm）、ユーロ
ピウム（Eu）、ガドリニウム（Gd）、テルビウム
（Tb）、ジスプロシウム（Dy）、ホルミウム
（Ho）、エルビウム（Er）、ツリウム（Tm）、イ
ツテルビウム（Yb）、ルテチウム（Lu）が好適
に使用出来る。特に工業的にはLa，Ce，Pr，
Nd，Sm，Eu，Gd，Dy等が好適に使用される。
また、これらの化合物としては酸化物、硝酸塩、
亜硝酸塩、炭酸塩、ハロゲン化物等が何ら制限さ
れずに使用される。また本発明の窒化アルミニウム焼結体中に含ま
れる他の添加物はアルカリ土類金属ハロゲン化物
である。前述のとおり、アルカリ土類金属ハロゲ
ン化物は、イツトリウム及びランタン族金属の化
合物と併せ用いる事により、焼結体中に残留する
これら金属化合物の量が著じるしく少なくなるに
もかかわらず、強固で且つ緻密な、しかも熱伝導
率が著じるしく大きい焼結体から得られるもので
あるから、本発明は上記特定の２種類の金属化合
物を併せ用いることに重要な意味がある。本発明で好適に使用されるアルカリ土類金属の
ハロゲン化物を具体的に例示すると、例えば、フ
ツ化カルシウム、フツ化バリウム、フツ化ストロ
ンチウム、シユウ化カルシウム、シユウ化バリウ
ム、シユウ化ストロンチウム、ヨウ化カルシウ
ム、ヨウ化バリウム、ヨウ化ストロンチウム等が
挙げられる。就中、フツ素化物は得られる窒化ア
ルミニウム焼結体の熱伝導性がより優れたものと
なるために好適に使用される。また金属成分とし
ては、工業的には、カルシウム、バリウム及びス
トロンチウムが特に好適に使用される。上記のイツトリウム及びランタン族金属よりな
る焼結助剤は、これ単独で窒化アルミニウム粉末
と混合して焼成したときには、揮散せずに窒化ア
ルミニウム焼結体中にそのまま残存する。しか
し、上記のアルカリ土類金属ハロゲン化物を共存
させた場合には、焼結助剤のみならず、アルカリ
土類金属ハロゲン化物も揮散し、結局得られる窒
化アルミニウム焼結体中には、焼成前に添加され
た焼結助剤及びアルカリ土類金属ハロゲン化物の
量よりも極めて少ない量となつている。上記したイツトリウム及びランタン族金属の化
合物は、本発明の窒化アルミニウム焼結体中に金
属として0.0005重量％以上1.0重量％以下の範囲
で含まれている。上記のイツトリウム及びランタ
ン族金属の化合物の量が少ない程、得られる窒化
アルミニウム焼結体の熱伝導性等の性質が良好と
なる。従つて、上記の化合物の量は少ない方が好
ましく、0.5重量％以下特に0.3重量％以下更には
0.1重量％以下であることが好ましい。さらに、アルカリ土類金属ハロゲン化物に由来
するアルカリ土類金属は、窒化アルミニウム焼結
体中に１重量％以下、好ましくは0.5重量％以下
更に好ましくは0.1重量％以下の量で含まれてい
ることが、高熱伝導性を得るために好ましい。また、本発明の窒化アルミニウム焼結体は、焼
結密度が3.0ｇ／cm³以上の焼結体である。特に焼
結密度が3.2ｇ／cm³以上の焼結体は、焼結体の熱
伝導性がより優れたものとなり、さらには、透光
性の焼結体ともなるために好ましい。本発明の窒化アルミニウム焼結体中の酸素含有
量は少ない方が熱伝導性や透光性に優れた窒化ア
ルミニウム焼結体を得ることができる。従つて、
窒化アルミニウム焼結体中の酸素含有量は0.5重
量％以下、さらに0.2重量％以下であることが好
適である。また、本発明の窒化アルミニウム焼結体中には
焼結助剤及びアルカリ土類金属ハロゲン化物以外
の不可避的に混入する陽イオン不純物の少ない方
が好ましい。不可避的に混入する陽イオン不純物は種々のも
のが考えられる。例えば窒化アルミニウム焼結体
の原料である窒化アルミニウム粉末中に残存する
未反応のアルミナ及びカーボンもその１つである
し、上記の窒化アルミニウム粉末の製造工程中の
溶媒、混合器、配管等で混入する不純物成分等で
ある。従つて、本発明で云う上記不可避的に混入
する陽イオン不純物は、得られる窒化アルミニウ
ム焼結体中のAlN及び積極的に添加する焼結助
剤及びアルカリ土類金属ハロゲン化物に起因する
化合物以外の化合物の陽イオンと考えることも出
来る。前記窒化アルミニウム焼結体中の酸素含有
量を基準に本発明で得られる窒化アルミニウム焼
結体中のAlN含有量を示せば一般に90重量％以
上で、特に高い熱伝導性を要求する場合は94重量
％以上とすれば好ましい。また、前記不可避的に混入する陽イオン不純物
の代表的なものを例示すると、鉄、クロム、ニツ
ケル、コバルト、銅、チタン、珪素等の窒化アル
ミニウム粉末の製造原料及び窒化アルミニウム粉
末の製造装置に基因して混入するものと窒化アル
ミニウム粉末合成後に残留する未反応のアルミ
ナ、カーボンとして含まれるものがある。さら
に、金属アルミニウムも陽イオン不純物である。
これらの不可避的に混入して来る陽イオン不純物
のうち、未反応のアルミナ、カーボン、金属アル
ミニウム或いは窒化アルミニウム粉末の表面が酸
化されて酸化アルミニウムに変化したもの等は極
端に本発明の窒化アルミニウム焼結体の性状を悪
化させるものではないが、高熱伝導性焼結体作成
を勘案すると、これらの含有率は低い方が好適で
ある。即ち、焼結体に高熱伝導性を付与するため
には上記金属アルミニウム、アルミナ、カーボン
等の陽イオン不純物の含有量を0.5重量％以下好
ましくは0.3重量％以下に制御することが好まし
い。また特に珪素、鉄、クロム、ニツケル、コバ
ルト、銅及びチタンの各成分は窒化アルミニウム
焼結体の熱伝導性に悪影響を与えるのでこれらの
成分の混入を出来るだけ減少させるのがよい。従
つて、本発明に於ける前記不可避的に混入する陽
イオン不純物の量は0.5重量％以下好ましくは0.3
重量％以下に制御するのがよい。また窒化アルミ
ニウム焼結体に十分な熱伝導性を与えるためには
上記不可避的に混入する陽イオン不純物のうち、
珪素、鉄、クロム、ニツケル、コバルト、銅、及
びチタンの含有量合計が0.1重量％を越えないよ
うに制御するのが好ましい。本発明の窒化アルミニウム焼結体に従来公知の
焼結体と比較して純度および密度の点で大幅に改
良されているために熱的性質、機械的性質におい
て優れた性能を有する。さらにまた、可視光〜赤
外光に対して著しく高い透光性を有する窒化アル
ミニウム焼結体とすることもできる。上記に述べた本発明の窒化アルミニウム焼結体
の中でも次に述べる焼結体は、特に熱伝導性に優
れており、透光性をも備えたものである。即ち、 (i) 窒化アルミニウムが94重量％以上 (ii) 焼結助剤としてイツトリウム及びランタン族
金属よりなる群から選ばれた少くとも１種の金
属の化合物が金属として0.0005〜0.5重量％ (iii) 酸素原子が0.5重量％以下 (iv) 珪素、鉄、クロム、ニツケル、コバルト、銅
及びチタンよりなる群から選ばれた金属化合物
の含有量が金属として0.1重量％以下及び (v) 上記（）以外の不可避的に混入する金属化
合物が金属として0.3重量％以下含まれ、且つ密度が3.20ｇ／cm³以上である窒化
アルミニウム焼結体である。本発明により得られる窒化アルミニウム焼結体
は高い熱伝導率を有し、通常120W／ｍ・ｋ以上
で、必要により、140W／ｍ・ｋ以上、特に
160W／ｍ・ｋ以上という極めて優れた熱伝導性
を有している。また、Lambert−Beerの式にお
いて6μmの波長の光に対する吸収係数は60cm^-1以
下であり、優れた透光性を有している。本発明の窒化アルミニウム焼結体はその製法の
如何にかかわらず前記要件を満すものであれば特
に限定されない。一般に好適に採用される代表的
な製造方法を例示すれば次の通りである。即ちＡ窒化アルミニウム粉末Ｂイツトリウム及びランタン族金属よりなる群
から選ばれた少なくとも１種の化合物よりなる
焼結助剤及びＣアルカリ土類金属ハロゲン化物よりなる混合粉末を焼成する方法である。この方
法によれば、窒化アルミニウム粉末の焼結に必要
な量、即ち数重量％の焼結助剤を加えるにもかか
わらず、焼結後の窒化アルミニウム焼結体中に
は、わずかに0.0005重量％以上1.0重量％未満の
焼結助剤が含まれているに過ぎないという驚くべ
き結果が得られるのである。従来、公知の方法によれば、窒化アルミニウム
の焼結助剤として例えば酸化イツトリウムを数％
添加した場合、良好な焼結体が得られ、この場合
添加した酸化イツトリウムは窒化アルミニウム粉
末の表面酸化物と化合し、Y₃Al₅O₁₂（YAG）、
YAlO₃，Al₂Y₄O₉、などの複合酸化物を形成し
て、焼結体中の粒界、特に三重点付近に偏析する
事が知られている（窯協60年年会予稿集p517〜
p518）。焼結体中に上記のイツトリウムアルミネ
ート化合物が残存する事は、窒化アルミニウムが
本来有する所の優れた特性、例えば高熱伝導性を
充分にひき出したより優れた焼結体合成という見
地に立てば不利な要因である。本発明者らは、上記の問題点を解決すべく、鋭
意研究を重ねた結果、数％のイツトリウム及びラ
ンタン金属化合物を焼結助剤として用い、同時に
アルカリ土類金属ハロゲン化物を数％添加して焼
結すると、焼結体中に残存する焼結助剤量が添加
量の1/2以下に好ましくは1/5以下、さらに好まし
くは1/10以下になり、且つ焼結体熱伝導率が従来
知られている値に比して著しく高くなる事が判明
した。この原因については未だ正確に把握しては
いないが次のような理由によるものと推察してい
る。即ち、焼結助剤と、窒化アルミニウム粉末表面
酸化物とが化合してアルミネート化合物を作り、
これにアルカリ土類金属ハロゲン化物が作用し
て、該アルミネート化合物の融点を下げ、緻密化
と同時に該アルミネート化合物が焼結体の外へ揮
散すると思われる。このため最終的に得られた焼
結体中のアルミネート化合物成分として含まれる
イツトリウムあるいはランタン族金属の含有率は
添加量に比して著しく低下し、同時に原料窒化ア
ルミニウム粉末に含まれた酸化物層もアルミネー
ト化合物として揮散する為、焼結体中酸素含有率
が激減したものと思われる。これらの事が、従来
見られなかつた、高純度、高熱伝導窒化アルミニ
ウム焼結体の作成につながつた原因と本発明者ら
は推察している。又、本発明に於ては上記の特徴の他に、焼結開
始温度が約200°低下できるという工業的特徴もあ
る。本発明中使用できる原料窒化アルミニウム粉末
は、 (i) 窒化アルミニウムを80重量％以上含有し、 (ii) ランタン族金属及びイツトリウムよりなる群
から選ばれた少くとも１種の金属又は該金属化
合物を酸化物に換算して0.1〜10重量％を含有
し、 (iii) アルカリ土類金属ハロゲン化物を0.02〜10.0
重量％を含有し (iv) 酸素原子を4.5重量％以下含有し、且つ (v) 不可避的に混入する陽イオン不純物が酸化物
に換算して0.5重量％以下含有する平均粒子径が3μm以下の窒化アルミニウム粉末
が好適に使用される。このような窒化アルミニウム粉末は、その製法
が特に限定されるものではなく、公知の方法が何
ら制限なく採用される。本発明における上記焼結助剤及びアルカリ土類
金属ハロゲン化物の使用量は、焼結体に要求され
る性状に応じて異なり一概に限定できないが、一
般には窒化アルミニウム粉末、焼結助剤及びアル
カリ土類金属ハロゲン化物の混合物中に含まれる
量が、焼結助剤の場合0.02〜５重量％、アルカリ
土類金属ハロゲン化物の場合0.02〜10重量％の範
囲となるよう選べば好適である。焼結助剤とアル
カリ土類金属ハロゲン化物の添加量は上記の範囲
であれば、これらの量比は何ら制限されないが、
焼結後に残留する焼結助剤の量を少なくするため
には、焼結助剤／アルカリ土類金属ハロゲン化物
の重量比が１／10〜５、好ましくは１／５〜１の
範囲であることが好適である。本発明における前記窒化アルミニウム粉末と焼
結助剤との混合は特に限定されず、乾式混合であ
つても湿式混合であつてもよい。特に好適な実施
態様は湿式混合すなわち液体分散媒体を使用する
湿式状態での混合である。該液体分散媒体は特に
限定されず、一般に使用される水、アルコール
類、炭化水素類またはこれらの混合物が好適に使
用される。特に工業的に最も好適に採用されるの
は、メタノール、エタノール、ブタノールなどの
炭素原子数４以下の低級アルコール類である。また、前記原料の混合に使用する湿式混合装置
としては、特に限定されず公知のものが使用され
るが、材質に基因する不純物成分を生じないもの
を選ぶのが好ましい。例えば、材質としては窒化
アルミニウム自身あるいはポリエチレン、ポリウ
レタン、ナイロンなどのプラスチツク材料あるい
はこれらで被覆された材質などを選定すればよ
い。また更に、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、
及びアルカリ土類金属ハロゲン化物の混合順序は
特に限定されるものでなく、３成分を調合し一度
で混合する方法や、いずれか２成分をまず調合、
混合し、しかる後に該混合物と残りの１成分を調
合、混合する方法などが採用される。しかしなが
ら主成分である窒化アルミニウム粉末中に、微量
な２種の粉末を均一に分散混合するためには、先
づ焼結助剤とアルカリ土類金属ハロゲン化物を調
合混合し、しかる後に該混合物と窒化アルミニウ
ム粉末とを調合、混合する方法が好適に採用され
る。本発明における焼成の具体的な態様としては、
前記窒化アルミニウム粉末に焼結助剤及びアルカ
リ土類金属ハロゲン化物を添加した混合粉末を適
当な成形手段、例えば乾式プレス法、ラバープレ
ス、押出し法、射出法、ドクターブレードシート
成形法などによつて目的の形状に成形した後これ
を適当なるつぼ、サヤ材などの上に設置して真空
又は大気圧の非酸化性雰囲気下、例えば、窒素ガ
ス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の雰囲気下又
は２〜100気圧程度の窒素ガス加圧下に高温で焼
成する方法が挙げられる。あるいは前記混合粉末
を直接、20〜500Kg／cm²程度の機械的圧力を加え
つつ真空又は大気圧の非酸化性雰囲気下あるいは
２〜100気圧程度の窒素ガス加圧下、高温で焼成
する方法が採用される。焼成温度としては真空又
は大気圧の非酸化性雰囲気の場合は1700〜2100
℃、好ましくは1750〜2050℃の温度が好適に採用
され、２〜100気圧の窒素ガス加圧下では1700〜
2400℃、好ましくは1750〜2300℃の温度が好適に
採用される。尚、本発明に於ける温度は、混合粉
末を入れた黒鉛るつぼの表面を放射温度計により
測定し、黒鉛るつぼ内のガス温度を示すように補
償した値である。本発明に於いては、得られる窒化アルミニウム
焼結体を高熱伝導性でち密なものとするために
は、焼成時に於いて、少なくとも1300〜1700℃の
温度範囲の平均昇温速度を１℃／min〜40℃／
minの範囲とすることが好ましい。さらに５〜30
℃／minの範囲で昇温することがより好ましい。上記の平均昇温速度は、添加される焼結助剤の
種類及び量によつて最適な範囲があるため、焼結
助剤に応じて適宜決定すれば良い。特に本発明においては焼結助剤とアルカリ土類
金属ハロゲン化物の添加比と添加量とに応じた、
最適な昇温速度を採用すればよい。昇温速度の決定に於いて肝要な事は昇温の過程
で加えた焼結助剤の過度の蒸発がなく、又焼結後
にはできるだけ焼結助剤成分が残存しないような
昇温条件を選定する事である。前記昇温の方法と
しては1300〜1700℃の範囲で単一の昇温速度を設
定することが工業的には好ましいが、その他にも
２段あるいは３段の速度勾配をもつ昇温プログラ
ムを選ぶことも可能である。 1300℃に達する迄の昇温速度、及び1700℃から
焼成温度に昇温する必要のある場合の昇温速度
は、特に制限されず、どのような昇温速度であつ
ても良い。しかし、得られる焼結体の密度及び熱
伝導性を勘案すると1200〜1300℃の温度領域に於
いても前記した平均昇温速度が維持されているこ
とが好ましい。また、工業的には焼成温度までの
全温度領域にわたつて、単一の平均昇温速度をと
ることが好ましい。このようにして昇温された後引き続き、好まし
くは1700〜2400℃の焼成温度で焼成される。焼成
時間は、焼成温度、焼結助剤の種類と量、及び平
均昇温速度によつて異なるが、通常は、10分〜20
時間の範囲から選択される。〔効果〕本発明の窒化アルミニウム焼結体は、窒化アル
ミニウム粉末の焼結に必要な数重量％の焼結助剤
を添加したにもかかわらず、焼結後に含まれる焼
結助剤の量が添加量の1/2以下又、好ましくは1/5
以下、更に好ましくは1/10以下という著しく少な
い量となつている。即ち、高純度窒化アルミニウム焼結体、例えば
イツトリウム含有率が、金属として１％以下、さ
らに好ましくは0.1％以下の窒化アルミニウム焼
結体が得られる。これらの窒化アルミニウム焼結
体は、純度が高いために熱伝導性が極めて良好で
ある。通常は、120W／ｍ・ｋ以上のものがえら
れ、必要により、140W／ｍ・ｋ以上、特に
160W／ｍ・ｋ以上という極めて優れた熱伝導性
の焼結体を得ることができる。しかも、優れた透
光性を有する窒化アルミニウム焼結体とすること
もできる。従つて、本発明の窒化アルミニウム焼結体は、
電子機器の放熱用基板、電子回路基板、放熱材
料、絶縁材料として工業的に極めて有用な材料と
なる。実施例１平均粒子径が1.42μmで3μm以下が87重量％を
占め、且つ表１に示す組成の窒化アルミニウム粉
末に、Y₂O₃粉末0.7重量％、CeF₂粉末1.3重量％
を添加し、エタノール中で均一に混合した。混合
物を乾燥後その約1.0ｇを内径15mmの金型を用い
て200Kg／cm²の圧力で一軸プレス、次いで1500
Kg／cm²の圧力でラバープレスし、密度が1.60ｇ／
cm³の粉末成形体を作成した。この成形体を窒化ホ
ウ素粉末でコーテイングした黒鉛製るつぼ中に設
置し、１気圧の窒素中で1100℃まで40分で昇温
し、次いで1100℃から1800℃まで15℃／minの昇
温速度で昇温し、1800℃で10時間保持した。得ら
れた焼結体は密度が3.25ｇ／cm³であつた。この焼
結体を厚さ３mmに研削してレーザーフラツシユ法
によりIn−Sb赤外線サンサーを用いた非接触で
熱伝導率を測定したところ195W／ｍ・ｋの値を
得た。この焼結体の酸素含有率を放射化分析法で測定
したところ0.09重量％であつた。更に該焼結体をアルカリ溶融し、溶融物中の
Ca，Ｙ，Mg，Cr，Si，Zn，Fe，Cu，Mn，Ni，
Ti，Coの各含有率を誘導結合プラズマ発光分光
分析法で測定したところ焼結体中の濃度に換算し
て、Ca＝880ppm、Ｙ＝300ppm、Mg＜5ppm、
Cr＜10ppm、Si＝131ppm、Zn＜10ppm、Fe＜
10ppm、Cu＜10ppm、Mn＜5ppm、Ni＝21ppm、
Ti＝23ppm、Co＜10ppmであり、焼結助剤とし
て添加したCa，Ｙを除く10元素の含有率を合計
すると235ppm以下であつた。同様にして焼結した別の焼結体を0.5mmの厚さ
まで研削し、両面を鏡面研磨したものについて光
透過率を測定したところ5.5μmの波長に対して38
％の直線透過率が得られた。表１窒化アルミニウム粉末分析値 AlN含有量 98.0％元素含有量 Mg ＜５ ppm Cr ＜10 〃 Si 38 〃 Zn ＜10 〃 Fe 15 〃 Cu ＜５〃 Mn ＜５〃 Ni ＜10 〃 Ti ＜５〃 Co ＜５〃 Al 64.8 （wt％）Ｎ 33.5 〃Ｏ 1.0 〃Ｃ 0.04 〃実施例２実施例１で用いたものと同じ窒化アルミニウム
粉末に種々の添加率のY₂O₃およびCaF₂を添加混
合したものについて、実施例１と同様の操作で常
圧焼結した結果を表２に示す。熱伝導率測定は３
mm厚さに研削したものについて、実施例１と同様
の方法で行つた。No.４は比較例である。

【表】実施例３実施例１で用いたものと同じ窒化アルミニウム
粉末に、種々の焼結助剤を添加混合したものにつ
いて、実施例１と同様の方法で常圧焼結した結果
を表３に示す。熱伝導率測定は３mm厚さに研削し
たものについて、実施例１と同様の方法で行つ
た。

【表】実施例４実施例１で用いたものと同じ窒化アルミニウム
粉末に、焼結助剤としてY₂O₃粉末0.7重量％、
CaF₂粉末1.3重量％を添加し、エタノール中で均
一に混合した。混合物を乾燥後その約1.0ｇを、
窒化ホウ素粉末を塗布した内径10mmの黒鉛ダイス
に入れ高周波透導加熱炉を用い、１気圧の窒素ガ
ス中100Kg／cm²の圧力下で、1800℃４時間ホツト
プレス焼結をした。該焼結中に於て、混合粉末は
1400℃から、急激に収縮が始まり、1800℃ではほ
とんど収縮は終了した。得られた焼結体は密度が
3.26ｇ／cm³であり、実施例１と同じ方法で３mm厚
さの焼結体の熱伝導率を測定した所、167W／
ｍ・ｋであつた。この焼結体の酸素含有量は0.27
重量％であつた。更に該焼結体をアルカリ溶融し、溶融物中の
Ca，Ｙ，Mg，Cr，Si，Zn，Fe，Cu，Mn，Ni，
Ti，Coの各含有率を誘導結合プラズマ発光分光
分析法で測定したところ、焼結体中の濃度に換算
して、Ca＝920ppm、Ｙ＝430ppm、Mg＜5ppm、
Cr＜10ppm、Si＝126ppm、Zn＜10ppm、Fe＝
14ppm、Cu＜10ppm、Mn＜5ppm、Ni＜20ppm、
Ti＝27ppm、Co＜10ppmであり焼結助剤として
添加したCa，Ｙを除く10元素の含有率の合計は、
237ppm以下であつた。比較のために、前記操作の中で焼結助剤とし
て、Y₂O₃粉末１重量％を添加しCaF₂は無添加と
した以外は全く同一の操作で焼結体を作成した。
該焼結過程に於て、混合粉末は1600℃から、収縮
が始まり1800℃に到つてもまだ収縮が続き、1800
℃2hr保持後にほぼ収縮が終了した。

Claims

【特許請求の範囲】１ (A) 窒化アルミニウムが94重量％以上 (B) イツトリウム及びランタン族金属よりなる群
から選ばれた少なくとも１種の金属の化合物を
金属として、0.0005重量％以上1.0重量％以下
及びアルカリ土類金属化合物を金属として、１重
量％以下よりなる各焼結助剤成分 (C) 酸素含有量が0.5重量％以下 (D) 陽イオン不純物が0.5重量％以下 (E) 密度が3.0ｇ／cm³以上 (F) 熱伝導率が160W／ｍ・ｋ以上である窒化アルミニウム焼結体。２Ａ窒化アルミニウム粉末Ｂイツトリウム及びランタン族金属よりなる群
から選ばれた少なくとも１種の金属の化合物よ
りなる焼結助剤及びＣアルカリ土類金属ハロゲン化物よりなる混合粉末を焼成することを特徴とする窒
化アルミニウム焼結体の製造方法。