JPH075375B2 - 熱伝導率の高いセラミツク体とその製法 - Google Patents
熱伝導率の高いセラミツク体とその製法Info
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- JPH075375B2 JPH075375B2 JP60273563A JP27356385A JPH075375B2 JP H075375 B2 JPH075375 B2 JP H075375B2 JP 60273563 A JP60273563 A JP 60273563A JP 27356385 A JP27356385 A JP 27356385A JP H075375 B2 JPH075375 B2 JP H075375B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/581—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは
25℃で1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有する液相焼結多
結晶窒化アルミニウムの製造に関する。本発明の１つの
観点によれば、窒化アルミニウムを炭素である程度まで
脱酸し、次いで、酸化イットリウムを利用してさらに脱
酸および／または焼結して本発明のセラミック材料を生
成する。
25℃で1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有する液相焼結多
結晶窒化アルミニウムの製造に関する。本発明の１つの
観点によれば、窒化アルミニウムを炭素である程度まで
脱酸し、次いで、酸化イットリウムを利用してさらに脱
酸および／または焼結して本発明のセラミック材料を生
成する。
尚、本明細書中で用いられた数値は、必要であれば、以
下の如く換算し得るものである。
下の如く換算し得るものである。
1psi＝0.07031Kgw/cm2 1SCFH＝0.028315m3/hour １インチ（”）＝2.54cm 発明の背景 300ppmの溶存酸素を含有する十分に純粋な窒化アルミニ
ウム単結晶の熱伝導率を測定すると室温熱伝導率が2.8W
/cm・Ｋと測定され、この値はBeO単結晶の熱伝導率3.7W
/cm・Ｋとほとんど同じ位高く、α−Al2O3単結晶の熱伝
導率0.44W/cm・Ｋよりはるかに高い。窒化アルミニウム
単結晶の熱伝導率は溶存酸素の強い関係で溶存酸素含有
の増加につれて減少する。例えば、0.8wt％の溶存酸素
を含有する窒化アルミニウム単結晶の熱伝導率は約0.8W
/cm・Ｋである。
ウム単結晶の熱伝導率を測定すると室温熱伝導率が2.8W
/cm・Ｋと測定され、この値はBeO単結晶の熱伝導率3.7W
/cm・Ｋとほとんど同じ位高く、α−Al2O3単結晶の熱伝
導率0.44W/cm・Ｋよりはるかに高い。窒化アルミニウム
単結晶の熱伝導率は溶存酸素の強い関係で溶存酸素含有
の増加につれて減少する。例えば、0.8wt％の溶存酸素
を含有する窒化アルミニウム単結晶の熱伝導率は約0.8W
/cm・Ｋである。
窒化アルミニウム粉末は酸素親和性を有し、特にその表
面が酸化物で覆われていない場合にそうである。窒化ア
ルミニウム粉末の窒化アルミニウム格子中に酸素を導入
すると、次式に従ってAl空孔が形成される。
面が酸化物で覆われていない場合にそうである。窒化ア
ルミニウム粉末の窒化アルミニウム格子中に酸素を導入
すると、次式に従ってAl空孔が形成される。
従って３つの窒素位置に３つの酸素原子を入れるとアル
ミニウム位置に１つの空孔が形成される。窒素位置に酸
素が存在しても、AlNの熱伝導率に与える影響はおそら
く無視できる程度であろう。しかし、アルミニウム原子
と空孔とは質量が大きく相違するので、アルミニウム位
置での空孔の存在はAlNの熱伝導率に強い影響をもち、
すべての実用的目的において、おそらくAlNの熱伝導率
の減少のすべての原因である。
ミニウム位置に１つの空孔が形成される。窒素位置に酸
素が存在しても、AlNの熱伝導率に与える影響はおそら
く無視できる程度であろう。しかし、アルミニウム原子
と空孔とは質量が大きく相違するので、アルミニウム位
置での空孔の存在はAlNの熱伝導率に強い影響をもち、
すべての実用的目的において、おそらくAlNの熱伝導率
の減少のすべての原因である。
通常、純粋と称されるAlN粉末には３つの異なる酸素源
がある。酸素源の第１はAl2O3の個別粒子である。酸素
源の第２は、AlN粉末粒子を覆う、おそらくはAl2O3とし
ての酸化物被覆である。酸素源の第３はAlN格子に溶解
した酸素である。AlN粉末のAlN格子中に存在する酸素の
量は、AlN粉末を製造する方法に依存する。AlN粉末を高
温で加熱することにより、さらに酸素がAlN格子中に導
入され得る。測定値から、約1900℃でAlN格子が約1.2wt
％の酸素を溶解し得ることがわかる。本発明において、
AlN粉末の酸素含量とは、酸素源第１、第２および第３
として存在する酸素を包含するものである。また本発明
において、酸素源第１、第２および第３としてAlN粉末
に存在する酸素は、遊離炭素を利用することにより除去
でき、この炭素による酸素除去の程度は、得られる焼結
体に望まれる組成に大きく依存する。
がある。酸素源の第１はAl2O3の個別粒子である。酸素
源の第２は、AlN粉末粒子を覆う、おそらくはAl2O3とし
ての酸化物被覆である。酸素源の第３はAlN格子に溶解
した酸素である。AlN粉末のAlN格子中に存在する酸素の
量は、AlN粉末を製造する方法に依存する。AlN粉末を高
温で加熱することにより、さらに酸素がAlN格子中に導
入され得る。測定値から、約1900℃でAlN格子が約1.2wt
％の酸素を溶解し得ることがわかる。本発明において、
AlN粉末の酸素含量とは、酸素源第１、第２および第３
として存在する酸素を包含するものである。また本発明
において、酸素源第１、第２および第３としてAlN粉末
に存在する酸素は、遊離炭素を利用することにより除去
でき、この炭素による酸素除去の程度は、得られる焼結
体に望まれる組成に大きく依存する。
発明の開示 本発明によれば、窒化アルミニウム粉末を空気中で加工
することができ、それでも25℃で1.00W/cm・Ｋより大き
い、好ましくは25℃で1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有
するセラミック体を生成することができる。
することができ、それでも25℃で1.00W/cm・Ｋより大き
い、好ましくは25℃で1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有
するセラミック体を生成することができる。
本発明の１実施の態様においては、既知の酸素含量の粒
状窒化アルミニウム、遊離炭素および酸化イットリウム
よりなるコンパクト中の窒化アルミニウムを炭素で脱酸
してAl、Ｎ、ＹおよびＯの望ましい当量組成を生成し、
さらに脱酸コンパクトをＹおよびＯを主成分とし少量の
AlおよびＮを含有する液相によって焼結する。
状窒化アルミニウム、遊離炭素および酸化イットリウム
よりなるコンパクト中の窒化アルミニウムを炭素で脱酸
してAl、Ｎ、ＹおよびＯの望ましい当量組成を生成し、
さらに脱酸コンパクトをＹおよびＯを主成分とし少量の
AlおよびＮを含有する液相によって焼結する。
添付図面を参照しながら展開される以下の詳しい説明か
ら本発明を一層よく理解できるであろう。
ら本発明を一層よく理解できるであろう。
第１図は、AlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元
系（reciprocal ternary system）におけるサブソリダ
ス（subsolidus）相平衡を示す組成図である（米国特許
出願第553,213号、1983年11月18日出願（特開昭60−18
0,965号）、即ち特願昭59−242535号の第１図にも示さ
れている）。第１図は当量％単位でプロットされてお
り、縦座標軸それぞれに沿って酸素の当量％が示されて
いる（窒素の当量％は100％−酸素の当量％である）。
横座標軸に沿ってイットリウムの当量％が示されている
（アルミニウムの当量％は、100％−イットリウムの当
量％である）。第１図において、線分CDおよびEFを含ま
ない線分ABCDEFが米国特許出願第553,213号の焼結体の
組成を画定し包囲している。第１図には、YN添加剤およ
び窒化アルミニウム粉末の酸素含量をつなぐ縦軸連結直
線ZZ′の１例も示されている。多角形ABCDEFを通る縦軸
連結直線上の任意の点で与えられるイットリウムおよび
Alの当量％から、縦軸連結直線上のその点の組成物を生
成するのに必要なイットリウム添加剤およびAlNの量を
計算することができる。
系（reciprocal ternary system）におけるサブソリダ
ス（subsolidus）相平衡を示す組成図である（米国特許
出願第553,213号、1983年11月18日出願（特開昭60−18
0,965号）、即ち特願昭59−242535号の第１図にも示さ
れている）。第１図は当量％単位でプロットされてお
り、縦座標軸それぞれに沿って酸素の当量％が示されて
いる（窒素の当量％は100％−酸素の当量％である）。
横座標軸に沿ってイットリウムの当量％が示されている
（アルミニウムの当量％は、100％−イットリウムの当
量％である）。第１図において、線分CDおよびEFを含ま
ない線分ABCDEFが米国特許出願第553,213号の焼結体の
組成を画定し包囲している。第１図には、YN添加剤およ
び窒化アルミニウム粉末の酸素含量をつなぐ縦軸連結直
線ZZ′の１例も示されている。多角形ABCDEFを通る縦軸
連結直線上の任意の点で与えられるイットリウムおよび
Alの当量％から、縦軸連結直線上のその点の組成物を生
成するのに必要なイットリウム添加剤およびAlNの量を
計算することができる。
第２図は米国特許出願第553,213号の多結晶体組成を示
す第１図の部分の拡大図である。
す第１図の部分の拡大図である。
第３図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元素
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図である。第３
図は当量％単位でプロットされており、縦座標軸それぞ
れに沿って酸素の当量％が示されている（窒素の当量％
は、100％−酸素の当量％である）。横座標軸に沿って
イットリウムの当量％が示されている（アルミニウムの
当量％は、100％−イットリウムの当量％である）。第
３図において、線分JFおよびA4Fを含まない線分、即ち
多角形P1JFA4が本発明の方法により生成した焼結体の組
成を画定し包囲している。
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図である。第３
図は当量％単位でプロットされており、縦座標軸それぞ
れに沿って酸素の当量％が示されている（窒素の当量％
は、100％−酸素の当量％である）。横座標軸に沿って
イットリウムの当量％が示されている（アルミニウムの
当量％は、100％−イットリウムの当量％である）。第
３図において、線分JFおよびA4Fを含まない線分、即ち
多角形P1JFA4が本発明の方法により生成した焼結体の組
成を画定し包囲している。
第４図は多角形P1JFA4を示す第３図の部分の拡大図であ
る。
る。
第１図と第３図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相
互三元系におけるサブソリダス相平衡を示す同じ組成図
であり、第１図が特願昭59−242535号の多角形ABCDEFお
よび線分ZZ′を示すのに対して、第３図が多角形P1JFA4
を示す点が相違するだけである。多角形ABCDEFで画定包
囲された組成は本発明の組成を包含しない。
互三元系におけるサブソリダス相平衡を示す同じ組成図
であり、第１図が特願昭59−242535号の多角形ABCDEFお
よび線分ZZ′を示すのに対して、第３図が多角形P1JFA4
を示す点が相違するだけである。多角形ABCDEFで画定包
囲された組成は本発明の組成を包含しない。
第１図および第２図は、下記のようにして得られたデー
タに基づいて代数的に展開された図である。即ち、所定
の酸素含量のYNおよび所定の酸素含量のAlN粉末の粒状
混合物、また数例ではAlN、YNおよびY2O3粉末の混合物
を窒素ガス中で形成し、この混合物を窒素ガス中でコン
パクトに成形し、コンパクトを窒素ガス中周囲圧力下約
1860℃−約2050℃の範囲の焼結温度で１−1.5時間の期
間焼結することによりデータを得た。さらに詳しくは、
粉末の混合からこれから形成したコンパクトの焼結まで
の全工程を窒素の非酸化性雰囲気中で行った。
タに基づいて代数的に展開された図である。即ち、所定
の酸素含量のYNおよび所定の酸素含量のAlN粉末の粒状
混合物、また数例ではAlN、YNおよびY2O3粉末の混合物
を窒素ガス中で形成し、この混合物を窒素ガス中でコン
パクトに成形し、コンパクトを窒素ガス中周囲圧力下約
1860℃−約2050℃の範囲の焼結温度で１−1.5時間の期
間焼結することによりデータを得た。さらに詳しくは、
粉末の混合からこれから形成したコンパクトの焼結まで
の全工程を窒素の非酸化性雰囲気中で行った。
第３図および第４図の多角形P1JFA4も、以下に記載する
実施例ならびにこの実施例と類似のやり方で行った操作
例を含む他の実験により得られたデータに基づいて、代
数的に展開された図である。
実施例ならびにこの実施例と類似のやり方で行った操作
例を含む他の実験により得られたデータに基づいて、代
数的に展開された図である。
オキシ窒化物および２つの異なる金属原子を含み、その
金属原子が原子価を変えない相平衡をプロットする最善
の方法は、第１及び３図でそうしたように組成を相互三
元系としてプロットすることである。第１図および第３
図の特定の系には、２種の非金属原子（酸素と窒素）と
２種の金属原子（イットリウムとアルミニウム）とが存
在する。Al、Ｙ、酸素および窒素はそれぞれ原子価＋3,
＋3,−２および−３を有すると仮定する。Al、Ｙ、酸素
および窒素すべてが酸化物、窒化物またはオキシ窒化物
として存在し、あたかも上記原子価を有するかのように
ふるまうと仮定する。
金属原子が原子価を変えない相平衡をプロットする最善
の方法は、第１及び３図でそうしたように組成を相互三
元系としてプロットすることである。第１図および第３
図の特定の系には、２種の非金属原子（酸素と窒素）と
２種の金属原子（イットリウムとアルミニウム）とが存
在する。Al、Ｙ、酸素および窒素はそれぞれ原子価＋3,
＋3,−２および−３を有すると仮定する。Al、Ｙ、酸素
および窒素すべてが酸化物、窒化物またはオキシ窒化物
として存在し、あたかも上記原子価を有するかのように
ふるまうと仮定する。
第１−４図の状態図は当量％でプロットしてある。これ
らの元素それぞれの当量数は特定の元素のモル数にその
原子価を掛けた値に等しい。縦軸に沿って、酸素の当量
数に100％を掛けて、酸素当量数と窒素当量数の合計で
割った値がプロットされている。横軸に沿って、イット
リウムの当量数に100％を掛けてイットリウム当量数と
アルミニウム当量数の合計で割った値がプロットされて
いる。第１−４図のすべての組成をこのようにしてプロ
ットする。
らの元素それぞれの当量数は特定の元素のモル数にその
原子価を掛けた値に等しい。縦軸に沿って、酸素の当量
数に100％を掛けて、酸素当量数と窒素当量数の合計で
割った値がプロットされている。横軸に沿って、イット
リウムの当量数に100％を掛けてイットリウム当量数と
アルミニウム当量数の合計で割った値がプロットされて
いる。第１−４図のすべての組成をこのようにしてプロ
ットする。
第１−４図の状態図上の組成を用いて種々の相の重量％
および体積％を決めることができる。例えば、第３また
は４図の多角形P1JFA4内の特定の１点を用いて、その点
での多結晶体の相組成を決めることができる。
および体積％を決めることができる。例えば、第３また
は４図の多角形P1JFA4内の特定の１点を用いて、その点
での多結晶体の相組成を決めることができる。
第１−４図は固体状態の多結晶体の組成と相平衡を示
す。
す。
アーバン・チャールズ・フスビー（Irvin Charles Huse
by）とカール・フランシス・ボビク（Carl Francis Bob
ik）による、本願人に譲渡された米国特許出願第553,21
3号（1983年11月18日出願）、即ち特願昭59−242535号
「高熱伝導率の窒化アルミニウムセラミック体」には、
その第１図（本明細書にも第１図−従来例−として図
示）の線分CDおよびEFを含まない線分ABCDEFで画定包囲
された組成、セラミック体の体積の約10体積％未満の気
孔率および22℃で1.0W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有
する多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する方
法が開示されている。この方法では、、窒化アルミニウ
ム粉末と、イットリウム、水素化イットリウム、窒化イ
ットリウムおよびこれらの混合物よりなる群から選ばれ
るイットリウム添加剤とよりなる混合物を形成し、ここ
で上記窒化アルミニウムおよびイットリウム添加剤は予
め定められた酸素含量を有し、上記混合部はイットリウ
ム、アルミニウム、窒素および酸素の当量％が第１図の
線分CDおよびEFを含まない線分ABCDEFで画定包囲された
組成を有し、上記混合物をコンパクトに成形し、上記コ
ンパクトを約1850℃−約2170℃の範囲の温度で窒素、ア
ルゴン、水素およびこれらの混合物よりなる群から選ば
れる雰囲気中で焼結して、上記多結晶体を生成する。
by）とカール・フランシス・ボビク（Carl Francis Bob
ik）による、本願人に譲渡された米国特許出願第553,21
3号（1983年11月18日出願）、即ち特願昭59−242535号
「高熱伝導率の窒化アルミニウムセラミック体」には、
その第１図（本明細書にも第１図−従来例−として図
示）の線分CDおよびEFを含まない線分ABCDEFで画定包囲
された組成、セラミック体の体積の約10体積％未満の気
孔率および22℃で1.0W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有
する多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する方
法が開示されている。この方法では、、窒化アルミニウ
ム粉末と、イットリウム、水素化イットリウム、窒化イ
ットリウムおよびこれらの混合物よりなる群から選ばれ
るイットリウム添加剤とよりなる混合物を形成し、ここ
で上記窒化アルミニウムおよびイットリウム添加剤は予
め定められた酸素含量を有し、上記混合部はイットリウ
ム、アルミニウム、窒素および酸素の当量％が第１図の
線分CDおよびEFを含まない線分ABCDEFで画定包囲された
組成を有し、上記混合物をコンパクトに成形し、上記コ
ンパクトを約1850℃−約2170℃の範囲の温度で窒素、ア
ルゴン、水素およびこれらの混合物よりなる群から選ば
れる雰囲気中で焼結して、上記多結晶体を生成する。
上記米国特許出願第553,213号には、約1.6当量％より大
から約19.75当量％までのイットリウム、約80.25当量％
から約98.4当量％までのアルミニウム、約4.0当量％よ
り大から約15.25当量％までの酸素、および約84.75当量
％から約96当量％までの窒素よりなる組成を有する多結
晶体も開示されている。
から約19.75当量％までのイットリウム、約80.25当量％
から約98.4当量％までのアルミニウム、約4.0当量％よ
り大から約15.25当量％までの酸素、および約84.75当量
％から約96当量％までの窒素よりなる組成を有する多結
晶体も開示されている。
上記米国特許出願第553,213号には、AlNと、ＹおよびＯ
を含有する第２相とよりなり、第２相の合計量が多結晶
体の全体積の約4.2体積％より大から約27.3体積％まで
の範囲にある相組成を有する多結晶体であって、多結晶
体の体積の約10体積％未満の気孔率および22℃で1.0W/c
m・Ｋより大きい熱伝導率を有する多結晶体も開示され
ている。
を含有する第２相とよりなり、第２相の合計量が多結晶
体の全体積の約4.2体積％より大から約27.3体積％まで
の範囲にある相組成を有する多結晶体であって、多結晶
体の体積の約10体積％未満の気孔率および22℃で1.0W/c
m・Ｋより大きい熱伝導率を有する多結晶体も開示され
ている。
本発明を概括すれば、第３または４図の線分JFおよびA4
Fを含まない線分、即ち多角形P1JFA4で画定包囲された
組成、セラミック体の体積の約10体積％未満、好ましく
は約４体積％未満の気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋよ
り大きい、好ましくは25℃1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率
を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製
造する方法が提供され、この方法は （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムまたはその前駆物質および、遊離炭素、約50℃から約
1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離炭素と揮散す
る気体状分解生成物とになる炭素質有機物質およびこれ
らの混合物よりなる群から選ばれた炭素質添加剤よりな
る混合物を形成し、この混合物をコンパクトに成形し、
ここで上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよ
びアルミニウムの当量％が第３または４図の点Ｊから点
A4までの範囲にあり、イットリウムが約0.3当量％より
大から2.5当量％より小までの範囲にあり、アルミニウ
ムが97.5当量％より大から99.7当量％より小までの範囲
にある組成を有し、上記コンパクトは第３または４図の
多角形P1JFA4で画定包囲された組成の外側にＹ、Al、Ｏ
およびＮの当量％組成を有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
約1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉
塞温度より低い温度までの温度に加熱し、これにより上
記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と
反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コ
ンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４
図の線分JFおよびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包
囲された組成を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパク
トを生成する量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で1850℃以上の温度で焼結して上記多結晶体を生成する
工程を含む。
Fを含まない線分、即ち多角形P1JFA4で画定包囲された
組成、セラミック体の体積の約10体積％未満、好ましく
は約４体積％未満の気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋよ
り大きい、好ましくは25℃1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率
を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製
造する方法が提供され、この方法は （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムまたはその前駆物質および、遊離炭素、約50℃から約
1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離炭素と揮散す
る気体状分解生成物とになる炭素質有機物質およびこれ
らの混合物よりなる群から選ばれた炭素質添加剤よりな
る混合物を形成し、この混合物をコンパクトに成形し、
ここで上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよ
びアルミニウムの当量％が第３または４図の点Ｊから点
A4までの範囲にあり、イットリウムが約0.3当量％より
大から2.5当量％より小までの範囲にあり、アルミニウ
ムが97.5当量％より大から99.7当量％より小までの範囲
にある組成を有し、上記コンパクトは第３または４図の
多角形P1JFA4で画定包囲された組成の外側にＹ、Al、Ｏ
およびＮの当量％組成を有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
約1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉
塞温度より低い温度までの温度に加熱し、これにより上
記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と
反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コ
ンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４
図の線分JFおよびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包
囲された組成を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパク
トを生成する量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で1850℃以上の温度で焼結して上記多結晶体を生成する
工程を含む。
本発明の方法において、脱酸コンパクトの当量％で表示
した組成は、得られる焼結体の当量％で表示した組成と
同じであるか、それから有意な差がない。
した組成は、得られる焼結体の当量％で表示した組成と
同じであるか、それから有意な差がない。
本発明の方法において、酸素含量は放射化分析により測
定することができる。
定することができる。
ここで１成分の重量％は、全成分の合計重量％が100％
になることを意味する。
になることを意味する。
周囲圧力は大気圧または大気圧付近を意味する。
粉末の比表面積または表面積は、BET表面積測定による
比表面積を意味する。
比表面積を意味する。
簡潔に述べると、本発明の１実施の態様においては、第
３または４図の線分A3J、JFおよびA2Fを含まない線分、
即ち多角形A3JFA2で画定包囲された組成、セラミック体
の体積の約10体積％未満、好ましくは約２体積％未満の
気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましく
は25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結
多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が
提供され、この方法は （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムまたはその前駆物質および、遊離炭素、約50℃から約
1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離炭素と揮散す
る気体状分解生成物となる炭素質有機物質およびこれら
の混合物よりなる群から選ばれた炭素質添加剤よりなる
混合物を形成し、ここで上記遊離炭素は約100m2/gより
大きい比表面積を有し、上記混合物中の窒化アルミニウ
ム粉末は約3.4m2/gから約6m2/gまでの比表面積を有し、
上記混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物お
よびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当
量％が第３または４図の点Ｊから点A2までの範囲にあ
り、イットリウムが約0.65当量％より大から約2.5当量
％より小までの範囲にあり、アルミニウムが97.5当量％
より大から99.35当量％より小までの範囲にある組成を
有し、上記コンパクトは第３または４図の多角形P1JFA4
で画定包囲された組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当
量％組成を有し、上記コンパクト中の窒化アルミニウム
がこの窒化アルミニウムの重量の約1.42重量％より大か
ら約4.70重量％より小までの範囲の量の酸素を含有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを約25容量％以上の窒素を含有す
る窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力で、約1350℃か
らコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭
素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させ
て脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクト
はAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４図の線分
A3J、JFおよびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲さ
れた組成を有し、上記炭素による脱酸以前の上記コンパ
クト中の窒化アルミニウムがこの窒化アルミニウムの重
量の約1.42重量％より大から約4.70重量％より小までの
範囲の酸素含量を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパ
クトを生成する量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを約25容量％以上の窒素を含
有する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、約1885
℃から約1970℃まで、１実施態様では約1885℃から約19
50℃まで、別の実施態様では約1890℃から約1950℃ま
で、さらに別の実施態様では約1895℃から約1950℃ま
で、そしてさらに別の実施態様では約1940℃から約1970
℃までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生成する
工程を含む。
３または４図の線分A3J、JFおよびA2Fを含まない線分、
即ち多角形A3JFA2で画定包囲された組成、セラミック体
の体積の約10体積％未満、好ましくは約２体積％未満の
気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましく
は25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結
多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が
提供され、この方法は （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムまたはその前駆物質および、遊離炭素、約50℃から約
1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離炭素と揮散す
る気体状分解生成物となる炭素質有機物質およびこれら
の混合物よりなる群から選ばれた炭素質添加剤よりなる
混合物を形成し、ここで上記遊離炭素は約100m2/gより
大きい比表面積を有し、上記混合物中の窒化アルミニウ
ム粉末は約3.4m2/gから約6m2/gまでの比表面積を有し、
上記混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物お
よびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当
量％が第３または４図の点Ｊから点A2までの範囲にあ
り、イットリウムが約0.65当量％より大から約2.5当量
％より小までの範囲にあり、アルミニウムが97.5当量％
より大から99.35当量％より小までの範囲にある組成を
有し、上記コンパクトは第３または４図の多角形P1JFA4
で画定包囲された組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当
量％組成を有し、上記コンパクト中の窒化アルミニウム
がこの窒化アルミニウムの重量の約1.42重量％より大か
ら約4.70重量％より小までの範囲の量の酸素を含有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを約25容量％以上の窒素を含有す
る窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力で、約1350℃か
らコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭
素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させ
て脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクト
はAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４図の線分
A3J、JFおよびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲さ
れた組成を有し、上記炭素による脱酸以前の上記コンパ
クト中の窒化アルミニウムがこの窒化アルミニウムの重
量の約1.42重量％より大から約4.70重量％より小までの
範囲の酸素含量を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパ
クトを生成する量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを約25容量％以上の窒素を含
有する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、約1885
℃から約1970℃まで、１実施態様では約1885℃から約19
50℃まで、別の実施態様では約1890℃から約1950℃ま
で、さらに別の実施態様では約1895℃から約1950℃ま
で、そしてさらに別の実施態様では約1940℃から約1970
℃までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生成する
工程を含む。
簡潔に述べると、本発明の別の実施態様によれば、第３
または４図の線分JFおよびA4Fを含まない線分、即ち多
角形P1JFA4で画定包囲された組成、セラミック体の体積
の約10体積％未満、好ましくは約４体積％未満の気孔率
および25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25℃
で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶
窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が提供さ
れる。この方法は下記の工程を含む。
または４図の線分JFおよびA4Fを含まない線分、即ち多
角形P1JFA4で画定包囲された組成、セラミック体の体積
の約10体積％未満、好ましくは約４体積％未満の気孔率
および25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25℃
で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶
窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が提供さ
れる。この方法は下記の工程を含む。
（ａ）窒化アルミニウム粉末の約4.4重量％までの酸素
含量を有する窒化アルミニウム粉末を用意し、この窒化
アルミニウム粉末、酸化イットリウムまたはその前駆物
質および、遊離炭素、約50℃から約1000℃までの範囲の
温度で熱分解して遊離炭素と揮散する気体状分解生成物
となる炭素質有機物質およびこれらの混合物よりなる群
から選ばれた炭素質添加剤よりなる混合物を形成し、こ
の混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物およ
びコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当量
％が第３または４図の点Ｊから点A4までの範囲にあり、
イットリウムが約0.3当量％より大から約2.5当量％より
小までの範囲にあり、アルミニウムが97.5当量％より大
から99.7当量％より小までの範囲にある組成を有し、上
記コンパクトは第３または４図の多角形P1JFA4で画定包
囲された組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成
を有し、この処理中上記窒化アルミニウムは酸素を捕集
し、炭素による脱酸以前の上記コンパクト中の窒化アル
ミニウムの酸素含量が窒化アルミニウムの約1.0重量％
より大、一般には約1.42重量％より大から約4.70重量％
までの範囲にあり、これによって窒化アルミニウム粉末
を遊離炭素による脱酸に適当なコンパクトに加工し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
約1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉
塞温度より低い温度までの温度にて加熱し、これにより
上記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素
と反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸
コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または
４図の線分JFおよびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定
包囲された組成を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパ
クトを生成する量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で約1850℃以上の温度で焼結して上記多結晶体を生成す
る工程を含む。
含量を有する窒化アルミニウム粉末を用意し、この窒化
アルミニウム粉末、酸化イットリウムまたはその前駆物
質および、遊離炭素、約50℃から約1000℃までの範囲の
温度で熱分解して遊離炭素と揮散する気体状分解生成物
となる炭素質有機物質およびこれらの混合物よりなる群
から選ばれた炭素質添加剤よりなる混合物を形成し、こ
の混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物およ
びコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当量
％が第３または４図の点Ｊから点A4までの範囲にあり、
イットリウムが約0.3当量％より大から約2.5当量％より
小までの範囲にあり、アルミニウムが97.5当量％より大
から99.7当量％より小までの範囲にある組成を有し、上
記コンパクトは第３または４図の多角形P1JFA4で画定包
囲された組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成
を有し、この処理中上記窒化アルミニウムは酸素を捕集
し、炭素による脱酸以前の上記コンパクト中の窒化アル
ミニウムの酸素含量が窒化アルミニウムの約1.0重量％
より大、一般には約1.42重量％より大から約4.70重量％
までの範囲にあり、これによって窒化アルミニウム粉末
を遊離炭素による脱酸に適当なコンパクトに加工し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
約1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉
塞温度より低い温度までの温度にて加熱し、これにより
上記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素
と反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸
コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または
４図の線分JFおよびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定
包囲された組成を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパ
クトを生成する量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で約1850℃以上の温度で焼結して上記多結晶体を生成す
る工程を含む。
簡潔に述べると、本発明のさらに他の実施の態様によれ
ば、第３または４図の線分A3J、JFおよびA2Fを含まない
多角形A3JFA2で画定包囲された組成、セラミック体の体
積の約10体積％未満、好ましくは約２体積％未満の気孔
率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25
℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結
晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が提供
され、この方法は下記の工程を含む。
ば、第３または４図の線分A3J、JFおよびA2Fを含まない
多角形A3JFA2で画定包囲された組成、セラミック体の体
積の約10体積％未満、好ましくは約２体積％未満の気孔
率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25
℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結
晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が提供
され、この方法は下記の工程を含む。
（ａ）窒化アルミニウム粉末の約1.00重量％より大から
約4.4重量％より小までの範囲の酸素含量を有する窒化
アルミニウム粉末を用意し、この窒化アルミニウム、酸
化イットリウムまたはその前駆物質および、遊離炭素、
約50℃から約1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離
炭素と揮発する気体状分解生成物になる炭素質有機物質
およびこれらの混合物よりなる群から選ばれた炭素質添
加剤よりなる混合物を形成し、ここで上記遊離炭素は約
100m2/gより大きい比表面積を有し、上記混合物中の窒
化アルミニウム粉末は約3.4m2/gから約6m2/gまでの比表
面積を有し、上記混合物をコンパクトに成形し、ここで
上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアル
ミニウムの当量％が第３または４図の点Ｊから点A2まで
の範囲にあり、イットリウムが約0.65当量％より大から
約2.5当量％より小までの範囲にあり、アルミニウムが9
7.5当量％より大から99.35当量％より小までの範囲にあ
る組成を有し、上記コンパクトは第３または４図の多角
形P1JFA4で画定包囲された組成の外側にＹ、Al、Ｏおよ
びＮの当量％組成を有し、この処理中上記窒化アルミニ
ウムは酸素を捕集し、炭素による脱酸前の上記コンパク
ト中の窒化アルミニウムの酸素含量が窒化アルミニウム
の約1.42重量％より大から約4.70重量％までの範囲にあ
り、かつ上記窒化アルミニウム粉末の上記酸素含量より
窒化アルミニウムの約0.03重量％より大から約3.00重量
％までの範囲の量だけ大きく、これによって窒化アルミ
ニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコンパクトに
加工し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを約25容量％以上の窒素を含有す
る窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力で、約1350℃か
らコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭
素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させ
て脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクト
はAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４図の線分
A3J、JFおよびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲さ
れた組成を有し，上記炭素による脱酸前のコンパクト中
の窒化アルミニウムが、上記窒化アルミニウムの約1.42
重量％より大から約4.70重量％より小までの範囲の酸素
含量を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成
する量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを約25容量％以上の窒素を含
有する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、約1885
℃から約1970℃まで、１実施態様では約1885℃から約19
50℃までの別の実施態様では約1890℃から約1950℃ま
で、さらに別の実施態様では約1895℃から約1950℃ま
で、そしてさらに別の実施態様では約1940℃から約1970
℃までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生成す
る。
約4.4重量％より小までの範囲の酸素含量を有する窒化
アルミニウム粉末を用意し、この窒化アルミニウム、酸
化イットリウムまたはその前駆物質および、遊離炭素、
約50℃から約1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離
炭素と揮発する気体状分解生成物になる炭素質有機物質
およびこれらの混合物よりなる群から選ばれた炭素質添
加剤よりなる混合物を形成し、ここで上記遊離炭素は約
100m2/gより大きい比表面積を有し、上記混合物中の窒
化アルミニウム粉末は約3.4m2/gから約6m2/gまでの比表
面積を有し、上記混合物をコンパクトに成形し、ここで
上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアル
ミニウムの当量％が第３または４図の点Ｊから点A2まで
の範囲にあり、イットリウムが約0.65当量％より大から
約2.5当量％より小までの範囲にあり、アルミニウムが9
7.5当量％より大から99.35当量％より小までの範囲にあ
る組成を有し、上記コンパクトは第３または４図の多角
形P1JFA4で画定包囲された組成の外側にＹ、Al、Ｏおよ
びＮの当量％組成を有し、この処理中上記窒化アルミニ
ウムは酸素を捕集し、炭素による脱酸前の上記コンパク
ト中の窒化アルミニウムの酸素含量が窒化アルミニウム
の約1.42重量％より大から約4.70重量％までの範囲にあ
り、かつ上記窒化アルミニウム粉末の上記酸素含量より
窒化アルミニウムの約0.03重量％より大から約3.00重量
％までの範囲の量だけ大きく、これによって窒化アルミ
ニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコンパクトに
加工し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを約25容量％以上の窒素を含有す
る窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力で、約1350℃か
らコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭
素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させ
て脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクト
はAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４図の線分
A3J、JFおよびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲さ
れた組成を有し，上記炭素による脱酸前のコンパクト中
の窒化アルミニウムが、上記窒化アルミニウムの約1.42
重量％より大から約4.70重量％より小までの範囲の酸素
含量を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成
する量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを約25容量％以上の窒素を含
有する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、約1885
℃から約1970℃まで、１実施態様では約1885℃から約19
50℃までの別の実施態様では約1890℃から約1950℃ま
で、さらに別の実施態様では約1895℃から約1950℃ま
で、そしてさらに別の実施態様では約1940℃から約1970
℃までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生成す
る。
本発明の１実施の態様においては、第４図の線分P1A3、
A3A2およびA2A4を含まない多角形P1A3A2A4で画定包囲さ
れた組成を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラミッ
ク体を製造し、上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点A3から点
A4までの範囲にあり、すなわち、上記イットリウムが約
0.3当量％から約0.85当量％までの範囲にあり、上記ア
ルミニウムが約99.15当量％から約99.7当量％までの範
囲にある組成を有する。
A3A2およびA2A4を含まない多角形P1A3A2A4で画定包囲さ
れた組成を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラミッ
ク体を製造し、上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点A3から点
A4までの範囲にあり、すなわち、上記イットリウムが約
0.3当量％から約0.85当量％までの範囲にあり、上記ア
ルミニウムが約99.15当量％から約99.7当量％までの範
囲にある組成を有する。
本発明の別の実施の態様においては、第４図の線分P1A3
で画定された組成を有する焼結多結晶窒化アルミニウム
セラミック体を製造し、上記混合物およびコンパクトは
イットリウムおよびアルミニウムの当量％が点P1から点
A3までの範囲にあり、すなわちイットリウムが約0.35当
量％から約0.85当量％までの範囲にあり、アルミニウム
が約99.15当量％から約99.6当量％までの範囲にある組
成を有する。
で画定された組成を有する焼結多結晶窒化アルミニウム
セラミック体を製造し、上記混合物およびコンパクトは
イットリウムおよびアルミニウムの当量％が点P1から点
A3までの範囲にあり、すなわちイットリウムが約0.35当
量％から約0.85当量％までの範囲にあり、アルミニウム
が約99.15当量％から約99.6当量％までの範囲にある組
成を有する。
本発明のさらに別の実施の態様においては、第４図の点
Ｊを含まない線分A3Jで画定された組成を有する焼結多
結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造し、上記混合
物およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウム
の当量％が点A3から点Ｊまでの範囲にあり、すなわちイ
ットリウムが約0.85当量％から約2.5当量％より小まで
の範囲にあり、アルミニウムが約97.5当量％より大から
約99.15当量％までの範囲にある組成を有する。
Ｊを含まない線分A3Jで画定された組成を有する焼結多
結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造し、上記混合
物およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウム
の当量％が点A3から点Ｊまでの範囲にあり、すなわちイ
ットリウムが約0.85当量％から約2.5当量％より小まで
の範囲にあり、アルミニウムが約97.5当量％より大から
約99.15当量％までの範囲にある組成を有する。
より詳細には、本発明の１実施の態様においては、第４
図の線分A3J、JFおよびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画
定包囲された組成およびセラミック体の１体積％未満の
気孔率を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラミック
体を製造し、上記遊離炭素は約100m2/gより大きい比表
面積を有し、上記混合物中の窒化アルミニウムは約3.5m
2/gから約6.0m2/gまでの範囲の比表面積を有し、コンパ
クトの焼成は全て窒素中で行い、焼結温度が約1890℃か
ら約1950℃までの範囲であると、その結果得られる焼結
体は熱伝導率が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きく、そして
焼結温度が約1895℃から約1950℃までの範囲であると、
その結果得られる焼結体は焼結体の0.04重量％未満の量
の炭素を含有し、かつ熱伝導率が25℃で約1.53W/cm・Ｋ
より大きい。
図の線分A3J、JFおよびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画
定包囲された組成およびセラミック体の１体積％未満の
気孔率を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラミック
体を製造し、上記遊離炭素は約100m2/gより大きい比表
面積を有し、上記混合物中の窒化アルミニウムは約3.5m
2/gから約6.0m2/gまでの範囲の比表面積を有し、コンパ
クトの焼成は全て窒素中で行い、焼結温度が約1890℃か
ら約1950℃までの範囲であると、その結果得られる焼結
体は熱伝導率が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きく、そして
焼結温度が約1895℃から約1950℃までの範囲であると、
その結果得られる焼結体は焼結体の0.04重量％未満の量
の炭素を含有し、かつ熱伝導率が25℃で約1.53W/cm・Ｋ
より大きい。
本発明の別の実施の態様においては、第４図の線分JFお
よびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲された組成
を有し、焼結体の約0.04重量％未満の量の炭素を含有
し、25℃で1.57W/cm・Ｋより大きい熱伝導率および焼結
体の体積％未満の気孔率を有する焼結多結晶窒化アルミ
ニウムセラミック体を製造し、上記混合物中の窒化アル
ミニウムは、約3.4m2/gから約6.0m2/gまでの範囲の比表
面積を有し、上記遊離炭素は約100m2/gより大きい比表
面積を有し、コンパクトの焼成を全て窒素中で行い、そ
して焼結温度は約1940℃から約1970℃までの範囲であ
る。
よびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲された組成
を有し、焼結体の約0.04重量％未満の量の炭素を含有
し、25℃で1.57W/cm・Ｋより大きい熱伝導率および焼結
体の体積％未満の気孔率を有する焼結多結晶窒化アルミ
ニウムセラミック体を製造し、上記混合物中の窒化アル
ミニウムは、約3.4m2/gから約6.0m2/gまでの範囲の比表
面積を有し、上記遊離炭素は約100m2/gより大きい比表
面積を有し、コンパクトの焼成を全て窒素中で行い、そ
して焼結温度は約1940℃から約1970℃までの範囲であ
る。
本発明のさらに他の実施の態様においては、上記混合物
およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの
当量％が第４図の点A3から点Ｊまでの範囲にある組成を
有し、上記コンパクト中のイットリウムが約0.85当量％
から約2.5当量％より小までの範囲にあり、上記コンパ
クト中のアルミニウムが約97.5当量％より大から約99.1
5当量％までの範囲にあり、上記焼結体および上記脱酸
コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の点
Ｊを含まない線分A3Jで画定された組成よりなり、上記
遊離炭素は約100m2/gより大きい比表面積を有し、上記
混合物中の窒化アルミニウム粉末は約3.5m2/gから約6.0
m2/gの範囲の比表面積を有し、上記焼成雰囲気が窒素で
あり、焼結体の体積の２体積％未満の気孔率を有する焼
結体を製造するには、上記焼結温度は約1890℃から約19
50℃までの範囲とし、または焼結体の体積の１体積％未
満の気孔率を有する焼結体を製造するには、上記焼結温
度は約1895℃から約1950℃の範囲とし、そして上記焼結
体は25℃で1.43W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する。
およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの
当量％が第４図の点A3から点Ｊまでの範囲にある組成を
有し、上記コンパクト中のイットリウムが約0.85当量％
から約2.5当量％より小までの範囲にあり、上記コンパ
クト中のアルミニウムが約97.5当量％より大から約99.1
5当量％までの範囲にあり、上記焼結体および上記脱酸
コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の点
Ｊを含まない線分A3Jで画定された組成よりなり、上記
遊離炭素は約100m2/gより大きい比表面積を有し、上記
混合物中の窒化アルミニウム粉末は約3.5m2/gから約6.0
m2/gの範囲の比表面積を有し、上記焼成雰囲気が窒素で
あり、焼結体の体積の２体積％未満の気孔率を有する焼
結体を製造するには、上記焼結温度は約1890℃から約19
50℃までの範囲とし、または焼結体の体積の１体積％未
満の気孔率を有する焼結体を製造するには、上記焼結温
度は約1895℃から約1950℃の範囲とし、そして上記焼結
体は25℃で1.43W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する。
第３または４図の多角形P1JFA4内の特定の点から計算し
た組成を次の第Ｉ表に示す。
た組成を次の第Ｉ表に示す。
本発明の方法に従って製造した多結晶窒化アルミニウム
体は、第３または４図の線分JFおよびA4Fを含まない多
角形、即ち線分P1JFA4で画定包囲された組成を有する。
本発明の方法により製造した第３または４図の線分JFお
よびA4Fを含まない多角形P1JFA4の焼結多結晶体は、約
0.3当量％より大から約2.5当量％より小までのイットリ
ウム、約97.5当量％より大から約99.7当量％より小まで
のアルミニウム、約0.85当量％から約4.1当量％より小
までの酸素および約95.9当量％より大から約99.15当量
％までの窒素よりなる組成を有する。
体は、第３または４図の線分JFおよびA4Fを含まない多
角形、即ち線分P1JFA4で画定包囲された組成を有する。
本発明の方法により製造した第３または４図の線分JFお
よびA4Fを含まない多角形P1JFA4の焼結多結晶体は、約
0.3当量％より大から約2.5当量％より小までのイットリ
ウム、約97.5当量％より大から約99.7当量％より小まで
のアルミニウム、約0.85当量％から約4.1当量％より小
までの酸素および約95.9当量％より大から約99.15当量
％までの窒素よりなる組成を有する。
また、第３または４図の線分JFおよびA4Fを含まない多
角形P1JFA4で画定包囲された多結晶体は、AlN相と第２
相とよりなり、この第２相は焼結体の全体積の、点A4に
すぐ近くか隣りの組成での約0.8体積％より大から点Ｊ
にすぐ近くか隣りの組成での約6.0体積％より小までの
量の範囲にあり、このような第２相はY4Al2O9よりなる
か、Y4Al2O9とYAlO3との混合物よりなる。第２相がY4Al
2O9よりなるとき、すなわち線分P1Jにあるときには、第
２相は焼結体の体積の約0.85体積％から約6.0体積％未
満までの範囲となる。しかし、第２相がYAlO3およびY4A
l2O9からなる２つの第２相の混合物であるとき、すなわ
ち多結晶体が線分P1J、JFおよびA4Fを含まない多角形P1
JFA4で画定包囲された組成を有するときには、これらの
第２相の両方が常に少くとも痕跡量、即ち少くともＸ線
回折分析で検出できる量だけ存在する。そしてこのよう
な混合物では、YAlO3は痕跡量から焼結体の体積の約4.2
体積％より小までの範囲をとり得、Y4Al2O9相は痕跡量
から焼結体の全体積の約6.0体積％より小まででの範囲
をとり得る。さらに詳しくは、Y4Al2O9相とYAlO3相の混
合物が存在する場合には、第４図の線分A4Fから線分P1J
に向かって組成が移動するにしたがって、YAlO3相の量
が減少し、Y4Al2O9相の量が増大する。第４図の線分P1J
は、AlN相とY4Al2O9からなる第２相とよりなる。
角形P1JFA4で画定包囲された多結晶体は、AlN相と第２
相とよりなり、この第２相は焼結体の全体積の、点A4に
すぐ近くか隣りの組成での約0.8体積％より大から点Ｊ
にすぐ近くか隣りの組成での約6.0体積％より小までの
量の範囲にあり、このような第２相はY4Al2O9よりなる
か、Y4Al2O9とYAlO3との混合物よりなる。第２相がY4Al
2O9よりなるとき、すなわち線分P1Jにあるときには、第
２相は焼結体の体積の約0.85体積％から約6.0体積％未
満までの範囲となる。しかし、第２相がYAlO3およびY4A
l2O9からなる２つの第２相の混合物であるとき、すなわ
ち多結晶体が線分P1J、JFおよびA4Fを含まない多角形P1
JFA4で画定包囲された組成を有するときには、これらの
第２相の両方が常に少くとも痕跡量、即ち少くともＸ線
回折分析で検出できる量だけ存在する。そしてこのよう
な混合物では、YAlO3は痕跡量から焼結体の体積の約4.2
体積％より小までの範囲をとり得、Y4Al2O9相は痕跡量
から焼結体の全体積の約6.0体積％より小まででの範囲
をとり得る。さらに詳しくは、Y4Al2O9相とYAlO3相の混
合物が存在する場合には、第４図の線分A4Fから線分P1J
に向かって組成が移動するにしたがって、YAlO3相の量
が減少し、Y4Al2O9相の量が増大する。第４図の線分P1J
は、AlN相とY4Al2O9からなる第２相とよりなる。
第１表からわかるように、点Ｊの組成の多結晶体には、
点ＪではY4Al2O9である第２相が最大量存在する。
点ＪではY4Al2O9である第２相が最大量存在する。
別の実施の態様においては、本発明の方法により製造し
た多結晶窒化アルミニウム体が第３または４図の線分A3
J、JFおよびA2Fを含まない多角形、即ち線分A3JFA2で画
定包囲された組成を有する。本発明の方法により製造し
た第３または４図の線分A3J、JFおよびA2Fを含まない多
角形A3JFA2の焼結多結晶体は、約0.65当量％より大から
約2.5当量％より小までのイットリウム、約97.5当量％
より大から約99.35当量％までのアルミニウム、約1.6当
量％から約4.1当量％より小までの酸素、および約95.9
当量％より大から約98.4当量％までの窒素よりなる組成
を有する。
た多結晶窒化アルミニウム体が第３または４図の線分A3
J、JFおよびA2Fを含まない多角形、即ち線分A3JFA2で画
定包囲された組成を有する。本発明の方法により製造し
た第３または４図の線分A3J、JFおよびA2Fを含まない多
角形A3JFA2の焼結多結晶体は、約0.65当量％より大から
約2.5当量％より小までのイットリウム、約97.5当量％
より大から約99.35当量％までのアルミニウム、約1.6当
量％から約4.1当量％より小までの酸素、および約95.9
当量％より大から約98.4当量％までの窒素よりなる組成
を有する。
また、第３または４図の線分A3J、JFおよびA2Fを含まな
い多角形A3JFA2で画定包囲された多結晶体は、AlN相と
焼結体の全体積の約1.7体積％より大から約6.0体積％よ
り小までの範囲の量の第２相とよりなる。このような第
２相はY4Al2O9およびYAlO3の混合物よりなり、これらの
第２相の両方が常に少くとも痕跡量、即ち少くともＸ線
回折分析で検出できる量存在する。特に、YAlO3相は痕
跡量から焼結体の体積の約4.2体積％より小までの量存
在し、Y4Al2O9相は痕跡量から焼結体の全体積の約6.0体
積％より小までの量存在する。
い多角形A3JFA2で画定包囲された多結晶体は、AlN相と
焼結体の全体積の約1.7体積％より大から約6.0体積％よ
り小までの範囲の量の第２相とよりなる。このような第
２相はY4Al2O9およびYAlO3の混合物よりなり、これらの
第２相の両方が常に少くとも痕跡量、即ち少くともＸ線
回折分析で検出できる量存在する。特に、YAlO3相は痕
跡量から焼結体の体積の約4.2体積％より小までの量存
在し、Y4Al2O9相は痕跡量から焼結体の全体積の約6.0体
積％より小までの量存在する。
別の実施の態様では、本発明の方法で製造された多結晶
窒化アルミニウム体は、第４図の線分P1A3、A3A2および
A2A4を含まない多角形、即ち線分P1A3A2A4で画定包囲さ
れ、約0.3当量％より大から約0.85当量％までのイット
リウム、約99.15当量％から約99.7当量％までのアルミ
ニウム、約0.85当量％より大から約2.1当量％より小ま
での酸素、および約97.9当量％より大から約99.15当量
％より小までの窒素からなる組成を有する。
窒化アルミニウム体は、第４図の線分P1A3、A3A2および
A2A4を含まない多角形、即ち線分P1A3A2A4で画定包囲さ
れ、約0.3当量％より大から約0.85当量％までのイット
リウム、約99.15当量％から約99.7当量％までのアルミ
ニウム、約0.85当量％より大から約2.1当量％より小ま
での酸素、および約97.9当量％より大から約99.15当量
％より小までの窒素からなる組成を有する。
また、第４図の線分P1A3、A3A2およびA2A4を含まない多
角形P1A3A4で画定包囲された多結晶体は、AlN相と、焼
結体の全体積の約0.8体積％より大から約2.1体積％より
小までの範囲の量の第２相とよりなる。このような第２
相はY4AlO9およびYAlO3の混合物よりなり、これらの第
２相の両方が常に少なくとも痕跡量、すなわち少くとも
Ｘ線回折分析で検出できる量存在する。特に、YAlO3相
は痕跡量から焼結体の体積の約1.7体積％より小までの
量存在し、Y4Al2O9相は痕跡量から焼結体の全体積の約
2.1体積％より小までの量存在し得る。
角形P1A3A4で画定包囲された多結晶体は、AlN相と、焼
結体の全体積の約0.8体積％より大から約2.1体積％より
小までの範囲の量の第２相とよりなる。このような第２
相はY4AlO9およびYAlO3の混合物よりなり、これらの第
２相の両方が常に少なくとも痕跡量、すなわち少くとも
Ｘ線回折分析で検出できる量存在する。特に、YAlO3相
は痕跡量から焼結体の体積の約1.7体積％より小までの
量存在し、Y4Al2O9相は痕跡量から焼結体の全体積の約
2.1体積％より小までの量存在し得る。
別の実施の態様では、本発明の方法で、第４図の線分P1
A3で画定され、AlNおよびY4Al2O9からなり、Y4Al2O9相
が焼結体の体積の約0.8体積％から約2.1体積％より小ま
での範囲にある相組成を有する焼結体が製造される。第
４図の線分P1A3は、約0.35当量％から約0.85当量％まで
の範囲のイットリウム、約99.15当量％から約99.65当量
％までの範囲のアルミニウム、約0.85当量％から約1.6
当量％までの範囲の酸素、および約98.4当量％から約9
9.15当量％までの範囲の窒素からなる組成を有する。
A3で画定され、AlNおよびY4Al2O9からなり、Y4Al2O9相
が焼結体の体積の約0.8体積％から約2.1体積％より小ま
での範囲にある相組成を有する焼結体が製造される。第
４図の線分P1A3は、約0.35当量％から約0.85当量％まで
の範囲のイットリウム、約99.15当量％から約99.65当量
％までの範囲のアルミニウム、約0.85当量％から約1.6
当量％までの範囲の酸素、および約98.4当量％から約9
9.15当量％までの範囲の窒素からなる組成を有する。
別の実施の態様では、本発明の方法により、第４図の点
Ｊを含まない線分A3Jで画定された焼結体を製造し、こ
の焼結体は、AlNとY4Al2O9よりなり、Y4Al2O9相が焼結
体の約2.1体積％から約6.0体積％より小での範囲にある
相組成を有する。第４図の点Ｊを含まない線分A3Jは約
0.85当量％から約2.5当量％より小までのイットリウ
ム、約97.5当量％より大から約99.15当量％までのアル
ミニウム、約1.6当量％から約4.1当量％より小までの酸
素および約959当量％より大から約98.4当量％までの窒
素よりなる組成を有する。
Ｊを含まない線分A3Jで画定された焼結体を製造し、こ
の焼結体は、AlNとY4Al2O9よりなり、Y4Al2O9相が焼結
体の約2.1体積％から約6.0体積％より小での範囲にある
相組成を有する。第４図の点Ｊを含まない線分A3Jは約
0.85当量％から約2.5当量％より小までのイットリウ
ム、約97.5当量％より大から約99.15当量％までのアル
ミニウム、約1.6当量％から約4.1当量％より小までの酸
素および約959当量％より大から約98.4当量％までの窒
素よりなる組成を有する。
本発明の方法において、窒化アルミニウム粉末は市販級
または工業用向けのものとすることができる。さらに詳
しくは、窒化アルミニウム粉末は、得られる焼結製造の
所望特性に有意な悪影響を与える不純物を含有してはな
らない。本発明の方法に用いる出発材料としての窒化ア
ルミニウム粉末は、一般に約4.4重量％まで、通常約1.0
重量％より大から約4.4重量％より小までの、即ち約4.4
重量％までの量の酸素を含有する。代表的には、市販の
窒化アルミニウム粉末は約1.5重量％（2.6当量％）から
約３重量％（5.2当量％）までの酸素を含有し、このよ
うな粉末が著しく低コストであるのでもっとも好まし
い。
または工業用向けのものとすることができる。さらに詳
しくは、窒化アルミニウム粉末は、得られる焼結製造の
所望特性に有意な悪影響を与える不純物を含有してはな
らない。本発明の方法に用いる出発材料としての窒化ア
ルミニウム粉末は、一般に約4.4重量％まで、通常約1.0
重量％より大から約4.4重量％より小までの、即ち約4.4
重量％までの量の酸素を含有する。代表的には、市販の
窒化アルミニウム粉末は約1.5重量％（2.6当量％）から
約３重量％（5.2当量％）までの酸素を含有し、このよ
うな粉末が著しく低コストであるのでもっとも好まし
い。
窒化アルミニウムの酸素含量は中性子放射化分析により
測定できる。
測定できる。
一般に、本発明の出発材料としての窒化アルミニウム粉
末は、その比表面積が広い範囲にわたって変わり、通常
約10m2/gまでの範囲となる。その比表面積は、多くの場
合約1.0m2/gより大きく、大抵の場合約3.0m2/g以上、通
常約3.2m2/gより大きく、好ましくは約3.4m2/g以上であ
る。
末は、その比表面積が広い範囲にわたって変わり、通常
約10m2/gまでの範囲となる。その比表面積は、多くの場
合約1.0m2/gより大きく、大抵の場合約3.0m2/g以上、通
常約3.2m2/gより大きく、好ましくは約3.4m2/g以上であ
る。
一般に本混合物中の、即ち諸成分を通常ミリングにより
混合した後の本窒化アルミニウム粉末は比表面積が広い
範囲にわたって変わり、一般に約10m2/gまでの範囲とな
る。この比表面積は、多くの場合約1.0m2/gより大から
約10m2/gまで、大抵の場合約3.2m2/gから約10m2/gま
で、好ましくは約1.5m2/gから約5m2/gまでの範囲にあ
り、１実施の態様にあっては約3.4m2/gから約5m2/gまで
の範囲にある。比表面積はBET表面積測定法による。具
体的には、本発明のある組成物の最低焼結温度は窒化ア
ルミニウムの粒度の増加につれて上昇する。
混合した後の本窒化アルミニウム粉末は比表面積が広い
範囲にわたって変わり、一般に約10m2/gまでの範囲とな
る。この比表面積は、多くの場合約1.0m2/gより大から
約10m2/gまで、大抵の場合約3.2m2/gから約10m2/gま
で、好ましくは約1.5m2/gから約5m2/gまでの範囲にあ
り、１実施の態様にあっては約3.4m2/gから約5m2/gまで
の範囲にある。比表面積はBET表面積測定法による。具
体的には、本発明のある組成物の最低焼結温度は窒化ア
ルミニウムの粒度の増加につれて上昇する。
一般に、本混合物中の酸化イットリウム（Y2O3）添加剤
は広い範囲で変わる比表面積をもつ。一般に、この比表
面積は約0.4m2/gより大きく、通常約0.4m2/gより大から
約6.0m2/gまで、通常約0.6m2/gから約5.0m2/gまで、大
抵の場合約1.0m2/gから約5.0m2/gまでの範囲にあり、１
実施の態様では2.0m2/gより大である。
は広い範囲で変わる比表面積をもつ。一般に、この比表
面積は約0.4m2/gより大きく、通常約0.4m2/gより大から
約6.0m2/gまで、通常約0.6m2/gから約5.0m2/gまで、大
抵の場合約1.0m2/gから約5.0m2/gまでの範囲にあり、１
実施の態様では2.0m2/gより大である。
本発明の実施にあたって、窒化アルミニウム粉末の脱酸
用炭素は遊離炭素の形態で与えられ、このような遊離炭
素は混合物に元素炭素としてあるいは炭素添加剤の形態
で、例えば熱分解して遊離炭素を与え得る有機混合物の
形態で加えることができる。
用炭素は遊離炭素の形態で与えられ、このような遊離炭
素は混合物に元素炭素としてあるいは炭素添加剤の形態
で、例えば熱分解して遊離炭素を与え得る有機混合物の
形態で加えることができる。
本炭素質添加剤は、遊離炭素、炭素質有機物質およびこ
れらの混合物よりなる群から選ばれる。炭素質有機物質
は約50℃−約1000℃の温度で完全に熱分解して遊離炭素
と揮発する気体状分解生成物となる。好適実施例にあっ
ては、炭素質添加剤が遊離炭素であり、特に好ましくは
黒鉛である。
れらの混合物よりなる群から選ばれる。炭素質有機物質
は約50℃−約1000℃の温度で完全に熱分解して遊離炭素
と揮発する気体状分解生成物となる。好適実施例にあっ
ては、炭素質添加剤が遊離炭素であり、特に好ましくは
黒鉛である。
高分子量芳香族化合物または物質は、通例熱分解時に必
要な収量の１ミクロン未満の微小寸法の粒状遊離炭素を
生成するので、本遊離炭素を添加するのに好ましい炭素
質有機物質である。このような芳香族物質の例には、ア
セトンまたは高級アルコール、例えばブチルアルコール
に可溶なノボラックとして知られるフェノールホルムア
ルデヒド縮合樹脂、ならびに多数の関連縮合重合体また
は樹脂、例えばレゾルシノール−ホルムアルデヒド、ア
ニリン−ホルムアルデヒドおよびクレゾール−ホルムア
ルデヒド縮合樹脂がある。別の好適な１群の物質に、コ
ールタールに含まれる多核芳香族炭化水素の誘導体、例
えばジベンズアントラセンおよびクリセンがある。他の
好適な１群に、芳香族炭化水素に可溶な芳香族炭化水素
の重合体、例えばポリフェニレンまたはポリメチルフェ
ニレンがある。
要な収量の１ミクロン未満の微小寸法の粒状遊離炭素を
生成するので、本遊離炭素を添加するのに好ましい炭素
質有機物質である。このような芳香族物質の例には、ア
セトンまたは高級アルコール、例えばブチルアルコール
に可溶なノボラックとして知られるフェノールホルムア
ルデヒド縮合樹脂、ならびに多数の関連縮合重合体また
は樹脂、例えばレゾルシノール−ホルムアルデヒド、ア
ニリン−ホルムアルデヒドおよびクレゾール−ホルムア
ルデヒド縮合樹脂がある。別の好適な１群の物質に、コ
ールタールに含まれる多核芳香族炭化水素の誘導体、例
えばジベンズアントラセンおよびクリセンがある。他の
好適な１群に、芳香族炭化水素に可溶な芳香族炭化水素
の重合体、例えばポリフェニレンまたはポリメチルフェ
ニレンがある。
本遊離炭素は比表面積が広い範囲にわたって変わり得、
少くとも本脱酸を行うのに十分である必要があるだけで
ある。遊離炭素の比表面積を、BET表面積測定法によ
り、一般に10m2/gより大、好ましくは20m2/gより大、さ
らに好ましくは100m2/gより大、さらに好ましくは150m2
/gより大にすることにより、AlN粉末の脱酸を行うため
のAlN粉末との緊密な接触を確保する。本発明の遊離炭
素は、なるべく大きい表面積を有するのが最も好まし
い。また、遊離炭素の粒度が微小であるほど、すなわち
比表面積が大きいほど、脱酸コンパクトに残存する孔ま
たは気孔が小さくなる。一般に、ある所定の脱酸コンパ
クトの気孔が小さいほど、焼結体の体積の約１体積％未
満の気孔率を有する焼結体を製造するのに焼結温度で発
生させなくてはならない液相の量が少くなる。
少くとも本脱酸を行うのに十分である必要があるだけで
ある。遊離炭素の比表面積を、BET表面積測定法によ
り、一般に10m2/gより大、好ましくは20m2/gより大、さ
らに好ましくは100m2/gより大、さらに好ましくは150m2
/gより大にすることにより、AlN粉末の脱酸を行うため
のAlN粉末との緊密な接触を確保する。本発明の遊離炭
素は、なるべく大きい表面積を有するのが最も好まし
い。また、遊離炭素の粒度が微小であるほど、すなわち
比表面積が大きいほど、脱酸コンパクトに残存する孔ま
たは気孔が小さくなる。一般に、ある所定の脱酸コンパ
クトの気孔が小さいほど、焼結体の体積の約１体積％未
満の気孔率を有する焼結体を製造するのに焼結温度で発
生させなくてはならない液相の量が少くなる。
窒化アルミニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコ
ンパクトに加工するとは、ここでは、本混合物を生成す
るための窒化アルミニウム粉末の混合のすべて、コンパ
クトを生成するための得られた混合物の成形のすべて、
ならびに炭素により脱酸される前のコンパクトの取扱い
と貯蔵を包含するものである。本方法では、窒化アルミ
ニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコンパクトに
加工することは、少くとも部分的に空気中で行われ、こ
のような窒化アルミニウム粉末の加工中、窒化アルミニ
ウム粉末は空気から酸素を通常窒化アルミニウムの約0.
03重量％より大きい量捕集し、このような酸素の捕集は
制御および再現可能であり、同一条件下で行うならばさ
したる差異がない。所望に応じて、遊離炭素による脱酸
に適当なコンパクトへの窒化アルミニウム粉末の加工な
空気中で行うことができる。
ンパクトに加工するとは、ここでは、本混合物を生成す
るための窒化アルミニウム粉末の混合のすべて、コンパ
クトを生成するための得られた混合物の成形のすべて、
ならびに炭素により脱酸される前のコンパクトの取扱い
と貯蔵を包含するものである。本方法では、窒化アルミ
ニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコンパクトに
加工することは、少くとも部分的に空気中で行われ、こ
のような窒化アルミニウム粉末の加工中、窒化アルミニ
ウム粉末は空気から酸素を通常窒化アルミニウムの約0.
03重量％より大きい量捕集し、このような酸素の捕集は
制御および再現可能であり、同一条件下で行うならばさ
したる差異がない。所望に応じて、遊離炭素による脱酸
に適当なコンパクトへの窒化アルミニウム粉末の加工な
空気中で行うことができる。
本発明の窒化アルミニウムの加工時に、窒化アルミニウ
ムが捕捉する酸素は任意の形態をとり得る。即ち、捕捉
酸素は最初は酸素であるか、または最初は何らかの他の
形態、例えば水となり得る。窒化アルミニウムが空気ま
たは他の媒体から捕集した酸素の合計量は一般に窒化ア
ルミニウムの合計重量の約3.00重量％より小であり、一
般に約0.03重量％より大から約3.00重量％より小までの
範囲にあり、通常約0.10重量％から約1.00重量％までの
範囲にあり、好ましくは約0.15重量％から約0.70重量％
までの範囲にある。一般に、コンパクトの脱酸以前の本
混合物およびコンパクト中の窒化アルミニウムは、窒化
アルミニウムの合計重量に基づいて、約4.70重量％より
小の酸素含量を有し、酸素含量は一般に約1.00重量％よ
り大きく、通常約1.42重量％より大から約4.70重量％よ
り小まで、通常約2.00重量％から約4.00重量％まで、多
くの場合約2.20重量％から約3.50重量％までの範囲にあ
る。
ムが捕捉する酸素は任意の形態をとり得る。即ち、捕捉
酸素は最初は酸素であるか、または最初は何らかの他の
形態、例えば水となり得る。窒化アルミニウムが空気ま
たは他の媒体から捕集した酸素の合計量は一般に窒化ア
ルミニウムの合計重量の約3.00重量％より小であり、一
般に約0.03重量％より大から約3.00重量％より小までの
範囲にあり、通常約0.10重量％から約1.00重量％までの
範囲にあり、好ましくは約0.15重量％から約0.70重量％
までの範囲にある。一般に、コンパクトの脱酸以前の本
混合物およびコンパクト中の窒化アルミニウムは、窒化
アルミニウムの合計重量に基づいて、約4.70重量％より
小の酸素含量を有し、酸素含量は一般に約1.00重量％よ
り大きく、通常約1.42重量％より大から約4.70重量％よ
り小まで、通常約2.00重量％から約4.00重量％まで、多
くの場合約2.20重量％から約3.50重量％までの範囲にあ
る。
出発材料としての窒化アルミニウム粉末および脱酸され
る前のコンパクト中の窒化アルミニウム中の酸素含量
は、放射化分析により測定できる。
る前のコンパクト中の窒化アルミニウム中の酸素含量
は、放射化分析により測定できる。
コンパクトにおいて、酸素を約4.7重量％以上の量含有
する窒化アルミニウムは通常望ましくない。
する窒化アルミニウムは通常望ましくない。
本発明の方法を実施するときには、窒化アルミニウム粉
末、酸化イットリウム粉末および通常遊離炭素の形態の
炭素質添加剤よりなる均一なもしくは少くとも有意に均
一な混合物または分散物を形成し、このような混合物は
多数の技術で形成することができる。粉末をボールミル
混練、好ましくは液体媒体中周囲圧力および温度でボー
ルミルして均一なもしくは有意に均一な分散物を生成す
るのが好ましい。ミル用媒体は通常シリンダーまたはボ
ールの形態であり、粉末に有意な悪影響を与えてはなら
ず、好ましくは多結晶窒化アルミニウムまたは鋼よりな
り、好ましくはミル用媒体の粒度のAlNおよびY2O3焼結
助剤のコンパクトを焼結することにより製造される。一
般に、ミル用媒体は約1/4インチ以上、普通約1/4インチ
−約1/2インチの直径を有する。液体媒体は粉末に有意
な悪影響をもってはならず、好ましくは非水系である。
好ましくは、液体混合またはミル用媒体は室温または周
囲温度より高い温度から300℃より低い温度範囲で完全
に蒸発除去されて、本混合物が残る。好ましくは、液体
混合媒体は有機液体、例えばヘプタンまたはヘキサンで
ある。また好ましくは、液体ミル用媒体は窒化アルミニ
ウム粉末用の分散剤を含有し、これにより均一なもしく
は有意に均一な混合物を有意に短いミル時間で生成す
る。このような分散剤は分散に必要な量で使用しなけれ
ばならず、しかも1000℃以下の高温で完全に蒸発もしく
は分解および蒸発するかまたは有意な残渣を残さず、即
ち本方法に有意な影響を有する残渣を残さないことが必
要である。一般にこのような分散剤の量は窒化アルミニ
ウム粉末の約0.1重量％から約３重量％より小までの範
囲にあり、そして一般に分散剤は有機液体、好ましくは
オレフイン酸である。
末、酸化イットリウム粉末および通常遊離炭素の形態の
炭素質添加剤よりなる均一なもしくは少くとも有意に均
一な混合物または分散物を形成し、このような混合物は
多数の技術で形成することができる。粉末をボールミル
混練、好ましくは液体媒体中周囲圧力および温度でボー
ルミルして均一なもしくは有意に均一な分散物を生成す
るのが好ましい。ミル用媒体は通常シリンダーまたはボ
ールの形態であり、粉末に有意な悪影響を与えてはなら
ず、好ましくは多結晶窒化アルミニウムまたは鋼よりな
り、好ましくはミル用媒体の粒度のAlNおよびY2O3焼結
助剤のコンパクトを焼結することにより製造される。一
般に、ミル用媒体は約1/4インチ以上、普通約1/4インチ
−約1/2インチの直径を有する。液体媒体は粉末に有意
な悪影響をもってはならず、好ましくは非水系である。
好ましくは、液体混合またはミル用媒体は室温または周
囲温度より高い温度から300℃より低い温度範囲で完全
に蒸発除去されて、本混合物が残る。好ましくは、液体
混合媒体は有機液体、例えばヘプタンまたはヘキサンで
ある。また好ましくは、液体ミル用媒体は窒化アルミニ
ウム粉末用の分散剤を含有し、これにより均一なもしく
は有意に均一な混合物を有意に短いミル時間で生成す
る。このような分散剤は分散に必要な量で使用しなけれ
ばならず、しかも1000℃以下の高温で完全に蒸発もしく
は分解および蒸発するかまたは有意な残渣を残さず、即
ち本方法に有意な影響を有する残渣を残さないことが必
要である。一般にこのような分散剤の量は窒化アルミニ
ウム粉末の約0.1重量％から約３重量％より小までの範
囲にあり、そして一般に分散剤は有機液体、好ましくは
オレフイン酸である。
鋼製ミル媒体を用いる場合、鋼または鉄の残留物が乾燥
分散物または混合物中に残され、その量が検出限界量か
ら混合物の約3.0重量％までの範囲となる。この混合物
中の鋼または鉄の残留物は本発明の方法にも、得られる
焼結体の熱伝導率にも有意の影響をもたない。
分散物または混合物中に残され、その量が検出限界量か
ら混合物の約3.0重量％までの範囲となる。この混合物
中の鋼または鉄の残留物は本発明の方法にも、得られる
焼結体の熱伝導率にも有意の影響をもたない。
液体分散物を多数の慣例技術で乾燥して液体を除去する
か蒸発させて、本粒状混合物を生成する。所望に応じ
て、乾燥を空気中で行うことができる。ミルずみの液体
分散物を空気中で乾燥すると窒化アルミニウムが酸素を
捕集することになり、同じ条件下で乾燥を行う場合、こ
のような酸素捕集は再現性があり、有意な差がない。ま
た所望に応じて分散物をスプレー乾燥することができ
る。
か蒸発させて、本粒状混合物を生成する。所望に応じ
て、乾燥を空気中で行うことができる。ミルずみの液体
分散物を空気中で乾燥すると窒化アルミニウムが酸素を
捕集することになり、同じ条件下で乾燥を行う場合、こ
のような酸素捕集は再現性があり、有意な差がない。ま
た所望に応じて分散物をスプレー乾燥することができ
る。
固体状炭素質有機物質を溶液の形態で混和して窒化アル
ミニウム粒子を被覆するのが好ましい。非水系溶剤が好
ましい。次に湿潤混合物に溶剤除去の処理をして、本混
合物を生成することができる。溶剤を多数の技術で除去
でき、例えば蒸発によるか、凍結乾燥、即ち凍結分散物
から真空下で溶剤を留去することによって除去する。こ
のようにして窒化アルミニウム粉末上に有機物質の実質
的に均一な被膜を得、この被膜から熱分解により遊離炭
素の実質的に均一な分布を得る。
ミニウム粒子を被覆するのが好ましい。非水系溶剤が好
ましい。次に湿潤混合物に溶剤除去の処理をして、本混
合物を生成することができる。溶剤を多数の技術で除去
でき、例えば蒸発によるか、凍結乾燥、即ち凍結分散物
から真空下で溶剤を留去することによって除去する。こ
のようにして窒化アルミニウム粉末上に有機物質の実質
的に均一な被膜を得、この被膜から熱分解により遊離炭
素の実質的に均一な分布を得る。
本混合物は空気中でコンパクトに成形され、混合物中の
窒化アルミニウムを空気にさらすことを包含する。本混
合物のコンパクトへの成形は、多数の技術で行うことが
でき、例えば押出、射出成形、ダイプレス、均衡プレ
ス、スリップキャスティング、ロール圧縮または成形、
またはテープキャスティングよって所望の形状のコンパ
クトを生成する。混合物の成形を補助するのに用いる任
意の潤滑剤、結合剤または類似の成形助剤は、コンパク
トもしくは得られる焼結体に有意の有害作用をもっては
ならない。このような成形助剤は比較的低い温度、好ま
しくは400℃より低い温度に加熱することで蒸発し、有
意な残渣を残さない種類のものが好ましい。成形助剤の
除去後、コンパクトの気孔率を60％より小さく、特に50
％より小さくして焼結中の緻密化を促進するのが好まし
い。
窒化アルミニウムを空気にさらすことを包含する。本混
合物のコンパクトへの成形は、多数の技術で行うことが
でき、例えば押出、射出成形、ダイプレス、均衡プレ
ス、スリップキャスティング、ロール圧縮または成形、
またはテープキャスティングよって所望の形状のコンパ
クトを生成する。混合物の成形を補助するのに用いる任
意の潤滑剤、結合剤または類似の成形助剤は、コンパク
トもしくは得られる焼結体に有意の有害作用をもっては
ならない。このような成形助剤は比較的低い温度、好ま
しくは400℃より低い温度に加熱することで蒸発し、有
意な残渣を残さない種類のものが好ましい。成形助剤の
除去後、コンパクトの気孔率を60％より小さく、特に50
％より小さくして焼結中の緻密化を促進するのが好まし
い。
コンパクトが遊離炭素のソースとして炭素質有機物質を
含有する場合には、コンパクトを約50℃から約1000℃ま
での範囲の温度に加熱して有機物質を完全に熱分解し、
本発明に必要な遊離炭素と揮散する気体状分解生成物を
成する。炭素質有機物質の熱分解は、好ましくは真空中
または周囲圧力で、非酸化性雰囲気中で行う。好ましく
は熱分解を窒素、水素、希ガス（例えばアルゴン）およ
びこれらの混合物よりなる群から選ばれる非酸化性雰囲
気中で行う。さらに好ましくは雰囲気は窒素、または約
25容量％以上の窒素と水素、希ガス（例えばアルゴン）
およびこれらの混合物よりなる群から選ばれるガスとの
混合物である。１実施の態様では、雰囲気は窒素と約１
容量％−約５容量％の水素との混合物である。
含有する場合には、コンパクトを約50℃から約1000℃ま
での範囲の温度に加熱して有機物質を完全に熱分解し、
本発明に必要な遊離炭素と揮散する気体状分解生成物を
成する。炭素質有機物質の熱分解は、好ましくは真空中
または周囲圧力で、非酸化性雰囲気中で行う。好ましく
は熱分解を窒素、水素、希ガス（例えばアルゴン）およ
びこれらの混合物よりなる群から選ばれる非酸化性雰囲
気中で行う。さらに好ましくは雰囲気は窒素、または約
25容量％以上の窒素と水素、希ガス（例えばアルゴン）
およびこれらの混合物よりなる群から選ばれるガスとの
混合物である。１実施の態様では、雰囲気は窒素と約１
容量％−約５容量％の水素との混合物である。
炭素質有機物質の熱分解により導入される遊離炭素の実
際の量は、有機物質だけを熱分解し、減量を測定するこ
とによって決定することができる。好ましくは、本コン
パクト中の有機物質の熱分解を焼結炉内で行い、温度を
脱酸温度：即ち得られる遊離炭素がAlNに含まれる酸素
と反応する温度に上げてゆく。
際の量は、有機物質だけを熱分解し、減量を測定するこ
とによって決定することができる。好ましくは、本コン
パクト中の有機物質の熱分解を焼結炉内で行い、温度を
脱酸温度：即ち得られる遊離炭素がAlNに含まれる酸素
と反応する温度に上げてゆく。
あるいはまた、本発明の方法では、酸化イットリウムを
酸化イットリウム前駆物質によって得ることができる。
用語酸化イットリウム前駆物質は、約1200℃より低い温
度で完全に分解して、酸化イットリウムと、揮発して焼
結体中にその熱伝導率に有害な汚染物を残さない副生ガ
スを形成する有機または無機化合物を意味する。本発明
の方法に有用な酸化イットリウムの前駆物質の代表例に
は、酢酸イットリウム、炭酸イットリウム、修酸イット
リウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウムおよび水
酸化イットリウムがある。
酸化イットリウム前駆物質によって得ることができる。
用語酸化イットリウム前駆物質は、約1200℃より低い温
度で完全に分解して、酸化イットリウムと、揮発して焼
結体中にその熱伝導率に有害な汚染物を残さない副生ガ
スを形成する有機または無機化合物を意味する。本発明
の方法に有用な酸化イットリウムの前駆物質の代表例に
は、酢酸イットリウム、炭酸イットリウム、修酸イット
リウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウムおよび水
酸化イットリウムがある。
コンパクトが酸化イットリウム前駆物質を含有する場
合、コンパクトを約1200℃までの温度に加熱してその前
駆物質を熱分解し、これにより酸化イットリウムを得
る。このような熱分解は非酸化性雰囲気、好ましくは真
空中または周囲圧力で行い、非酸化性雰囲気は窒素、水
素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの混合物よ
りなる群から選ぶのが好ましい。雰囲気が窒素、または
約25容量％以上の窒素と水素、希ガス（例えばアルゴ
ン）およびこれらの混合物よりなる群から選ばれるガス
との混合物であるのが好ましい。１実施の態様では、雰
囲気は窒素と約１容量％−約５容量％の水素との混合物
である。
合、コンパクトを約1200℃までの温度に加熱してその前
駆物質を熱分解し、これにより酸化イットリウムを得
る。このような熱分解は非酸化性雰囲気、好ましくは真
空中または周囲圧力で行い、非酸化性雰囲気は窒素、水
素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの混合物よ
りなる群から選ぶのが好ましい。雰囲気が窒素、または
約25容量％以上の窒素と水素、希ガス（例えばアルゴ
ン）およびこれらの混合物よりなる群から選ばれるガス
との混合物であるのが好ましい。１実施の態様では、雰
囲気は窒素と約１容量％−約５容量％の水素との混合物
である。
本発明における炭素による窒化アルミニウムの脱酸、即
ち炭素脱酸では、窒化アルミニウム、遊離炭素および酸
化イットリウムよりなるコンパクトを脱酸温度に加熱し
て、遊離炭素を窒化アルミニウム中に含まれる酸素の少
くとも十分な量と反応させ、第３または４図の線分JFお
よびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲された組成
を有する脱酸コンパクトを生成する。この炭素による脱
酸は、約1350℃からコンパクトの気孔が開いたままに留
まる温度、即ちコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔
閉塞温度より低い温度、通常約1800℃以下の温度で行
い、脱酸を約1600℃−1650℃で行うのが好ましい。
ち炭素脱酸では、窒化アルミニウム、遊離炭素および酸
化イットリウムよりなるコンパクトを脱酸温度に加熱し
て、遊離炭素を窒化アルミニウム中に含まれる酸素の少
くとも十分な量と反応させ、第３または４図の線分JFお
よびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲された組成
を有する脱酸コンパクトを生成する。この炭素による脱
酸は、約1350℃からコンパクトの気孔が開いたままに留
まる温度、即ちコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔
閉塞温度より低い温度、通常約1800℃以下の温度で行
い、脱酸を約1600℃−1650℃で行うのが好ましい。
炭素脱酸は、好ましくは周囲圧力下で、窒化アルミニウ
ムの脱酸を促進するのに十分な窒素を含有する気体状窒
素含有非酸化性雰囲気中で行う。本発明によれば、窒素
はコンパクトの脱酸を行うのに必要な成分である。好ま
しくは窒素含有雰囲気は窒素であるか、約25容量％以上
の窒素と水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれら
の混合物よりなる群から選ばれるガスとの混合物であ
る。また好ましくは、窒素含有雰囲気は窒素と水素との
混合物、特に約５容量％以下の水素を含む混合物であ
る。
ムの脱酸を促進するのに十分な窒素を含有する気体状窒
素含有非酸化性雰囲気中で行う。本発明によれば、窒素
はコンパクトの脱酸を行うのに必要な成分である。好ま
しくは窒素含有雰囲気は窒素であるか、約25容量％以上
の窒素と水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれら
の混合物よりなる群から選ばれるガスとの混合物であ
る。また好ましくは、窒素含有雰囲気は窒素と水素との
混合物、特に約５容量％以下の水素を含む混合物であ
る。
コンパクトの炭素脱酸を行うのに要する時間は実験的に
求めることがき、コンパクトの厚さおよびコンパクトが
含有する遊離炭素の量に依存する。即ち、炭素脱酸窒化
はコンパクトの厚さの増加につれて、またコンパクトに
含まれる遊離炭素の量の増加につれて増加する。炭素脱
酸はコンパクトを焼結温度まで加熱している間に行うこ
とができるが、但し加熱速度がコンパクトの気孔が開い
たままで脱酸を完了できるような速度であり、このよう
な加熱速度は実験的に決めることができる。また、ある
程度ま、炭素脱酸時間が脱酸温度、コンパクトの粒状混
合物の粒度および均一性に依存する。即ち、脱酸温度が
高い程、粒度が小さい程、そして混合物が均一な程、脱
酸時間が短い。代表的には炭素脱酸時間は約1/4時間−
約1.5時間の範囲にある。
求めることがき、コンパクトの厚さおよびコンパクトが
含有する遊離炭素の量に依存する。即ち、炭素脱酸窒化
はコンパクトの厚さの増加につれて、またコンパクトに
含まれる遊離炭素の量の増加につれて増加する。炭素脱
酸はコンパクトを焼結温度まで加熱している間に行うこ
とができるが、但し加熱速度がコンパクトの気孔が開い
たままで脱酸を完了できるような速度であり、このよう
な加熱速度は実験的に決めることができる。また、ある
程度ま、炭素脱酸時間が脱酸温度、コンパクトの粒状混
合物の粒度および均一性に依存する。即ち、脱酸温度が
高い程、粒度が小さい程、そして混合物が均一な程、脱
酸時間が短い。代表的には炭素脱酸時間は約1/4時間−
約1.5時間の範囲にある。
好ましくは、コンパクトを焼結炉内で、コンパクトを脱
酸温度に必要な時間保持し、次いで温度を焼結温度に上
げることによって脱酸する。焼結がコンパクト中の気孔
を閉塞し、気孔状生成物が揮発するのをじゃまし、これ
により本焼結体の生成さまたげる以前に、コンパクトの
脱酸を完了する必要がある。
酸温度に必要な時間保持し、次いで温度を焼結温度に上
げることによって脱酸する。焼結がコンパクト中の気孔
を閉塞し、気孔状生成物が揮発するのをじゃまし、これ
により本焼結体の生成さまたげる以前に、コンパクトの
脱酸を完了する必要がある。
本発明の炭素での脱酸において、遊離炭素が窒素アルミ
ニウムの酸素と反応し、揮散する−酸化炭素ガスを生成
する。下記の脱酸反応が起ると考えられる。ここで窒化
アルミニウムの酸素含量はAl2O3として与えられる。
ニウムの酸素と反応し、揮散する−酸化炭素ガスを生成
する。下記の脱酸反応が起ると考えられる。ここで窒化
アルミニウムの酸素含量はAl2O3として与えられる。
Al2O3＋3C＋N2→3CO（ｇ）＋2AlN （２） 炭素により行われる脱酸で気体状炭素含有生成物が生成
し、これが揮散し、これにより遊離炭素を除去する。
し、これが揮散し、これにより遊離炭素を除去する。
脱酸前のコンパクトを速すぎる速度で炭素脱酸温度を経
て焼結温度に加熱すると、−そのような速すぎる速度は
コンパクトの組成およびコンパクトが含有する炭素の量
に大きく依存するが、−本炭素脱酸は起らない。即ち不
十分な量の脱酸が起り、有意な量の炭素が反応（３）お
よび／または（3A）により失われる。
て焼結温度に加熱すると、−そのような速すぎる速度は
コンパクトの組成およびコンパクトが含有する炭素の量
に大きく依存するが、−本炭素脱酸は起らない。即ち不
十分な量の脱酸が起り、有意な量の炭素が反応（３）お
よび／または（3A）により失われる。
Ｃ＋AlN→AlCN（ｇ） （３） 本脱酸コンパクトを生成するのに必要な遊離炭素の特定
量は、多数の技術で決めることができる。遊離炭素の必
要量は実験的に決定することができる。好ましくは炭素
の初期近似量は式（２）から、即ち式（２）に規定され
た炭素の化学量論的量から計算され、そしてこのような
近似量を用いて、本方法において本焼結体を生成するの
に必要な炭素の量は、過剰なもしくは過少な炭素を加え
たとしても、１回か数回の実験で求めることができる。
具体的にはこれは、焼結体の気孔率を測定し、焼結体を
炭素について分析し、そしてＸ線回折分析によって行う
ことができる。コンパクトがあまりに多量の炭素を含有
すると、得られる脱酸コンパクトは焼結するのが困難
で、本発明の焼結体を生成しない。コンパクトが含有す
る炭素が余りに少ないと、得られる焼結体のＸ線回折分
析で、Y4Al2O9相が見られず、その組成が第４図の線分J
FおよびA4Fを含まない多角形でP1JFA4で画定包囲されて
いないことがわかる。
量は、多数の技術で決めることができる。遊離炭素の必
要量は実験的に決定することができる。好ましくは炭素
の初期近似量は式（２）から、即ち式（２）に規定され
た炭素の化学量論的量から計算され、そしてこのような
近似量を用いて、本方法において本焼結体を生成するの
に必要な炭素の量は、過剰なもしくは過少な炭素を加え
たとしても、１回か数回の実験で求めることができる。
具体的にはこれは、焼結体の気孔率を測定し、焼結体を
炭素について分析し、そしてＸ線回折分析によって行う
ことができる。コンパクトがあまりに多量の炭素を含有
すると、得られる脱酸コンパクトは焼結するのが困難
で、本発明の焼結体を生成しない。コンパクトが含有す
る炭素が余りに少ないと、得られる焼結体のＸ線回折分
析で、Y4Al2O9相が見られず、その組成が第４図の線分J
FおよびA4Fを含まない多角形でP1JFA4で画定包囲されて
いないことがわかる。
本脱酸を行うのに用いられる遊離炭素の量は、どんな形
態にしても炭素を有意な量残さず、即ち焼結体に有意な
有害作用をもついずれかの形態の炭素を含まない、本脱
酸コンパクトを生成する量とするべきである。さらに特
定すると、脱酸コンパクトには、本焼結体の製造を妨害
するかもしれない炭素が、どんな形態にせよまったく残
っていてはならない。即ち、焼結体の炭素含量は、焼結
体の熱伝導率が25℃で1.00W/cm・Ｋより大きくなるのに
十分な低さでなければならない。一般に、本焼結体は何
らかの形態の炭素を痕跡量、即ち焼結体の合計重量に基
づいて、一般に約0.08重量％未満、好ましくは約0.065
重量％未満、特に好ましくは約0.04重量％未満、もっと
も好ましくは0.03重量％未満の量含有してもよい。
態にしても炭素を有意な量残さず、即ち焼結体に有意な
有害作用をもついずれかの形態の炭素を含まない、本脱
酸コンパクトを生成する量とするべきである。さらに特
定すると、脱酸コンパクトには、本焼結体の製造を妨害
するかもしれない炭素が、どんな形態にせよまったく残
っていてはならない。即ち、焼結体の炭素含量は、焼結
体の熱伝導率が25℃で1.00W/cm・Ｋより大きくなるのに
十分な低さでなければならない。一般に、本焼結体は何
らかの形態の炭素を痕跡量、即ち焼結体の合計重量に基
づいて、一般に約0.08重量％未満、好ましくは約0.065
重量％未満、特に好ましくは約0.04重量％未満、もっと
も好ましくは0.03重量％未満の量含有してもよい。
焼結体中に残っている有意の量の炭素はどんな形態で
も、焼結体の熱伝導率を著しく下げる。焼結体の約0.06
5重量％より多い量のあらゆる形態の炭素は、焼結体の
熱伝導率を著しく下げやすい。
も、焼結体の熱伝導率を著しく下げる。焼結体の約0.06
5重量％より多い量のあらゆる形態の炭素は、焼結体の
熱伝導率を著しく下げやすい。
本発明の脱酸コンパクトを、脱酸コンパクトの組成に適
した焼結温度である温度で緻密化、即ち液相焼結し、焼
結体の約10体積％未満、好ましくは約４体積％未満の気
孔率を有する本発明の多結晶体を生成する。線分JFおよ
びA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲される本発明
の組成については、この焼結温度は一般に約1850℃以
上、通常約1850℃から約2050℃までで、最低焼結温度
は、点Ｆに近い点で表わされる組成についての約1850℃
から、点P1での組成についての約1920℃より大から約19
90℃より小までの温度まで上昇する。最低焼結温度は組
成に大きく依存し、粒度に少し依存する。
した焼結温度である温度で緻密化、即ち液相焼結し、焼
結体の約10体積％未満、好ましくは約４体積％未満の気
孔率を有する本発明の多結晶体を生成する。線分JFおよ
びA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲される本発明
の組成については、この焼結温度は一般に約1850℃以
上、通常約1850℃から約2050℃までで、最低焼結温度
は、点Ｆに近い点で表わされる組成についての約1850℃
から、点P1での組成についての約1920℃より大から約19
90℃より小までの温度まで上昇する。最低焼結温度は組
成に大きく依存し、粒度に少し依存する。
さらに具体的には、本発明では一定の粒度を有する脱酸
コンパクトについては、最低焼結温度は多角形P1JFA4内
の点Ｆに近い点で表わされる組成で生じ、このような最
低焼結温度は組成が点Ｆから点P1に向かって移行するに
つれて上昇する。具体的には、第４図の線分A3J、JFお
よびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲された組成
を有する脱酸コンパクトについては、最低焼結温度は一
般に約1850℃である。線分P1A3、A3A2およびA2A4を含ま
ない多角形P1A3A2A4で画定包囲された組成を有する。脱
酸コンパクトでは、一般に最低焼結温度は点A2のすぐ近
くまたは隣りの点での約1850℃から、点Ｐのすぐ近くま
たは隣りの点での約1890℃、そしてさらに点P1での約19
90℃未満まで上昇する。第４図の線分A3Jの組成に対す
る最低焼結温度は一般に1860℃である。線分A3P1上の組
成に対する最低焼結温度は一般に点A3での約1860℃か
ら、点Ｐでの約1900℃、そして点P1での約1990℃未満の
範囲となる。
コンパクトについては、最低焼結温度は多角形P1JFA4内
の点Ｆに近い点で表わされる組成で生じ、このような最
低焼結温度は組成が点Ｆから点P1に向かって移行するに
つれて上昇する。具体的には、第４図の線分A3J、JFお
よびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲された組成
を有する脱酸コンパクトについては、最低焼結温度は一
般に約1850℃である。線分P1A3、A3A2およびA2A4を含ま
ない多角形P1A3A2A4で画定包囲された組成を有する。脱
酸コンパクトでは、一般に最低焼結温度は点A2のすぐ近
くまたは隣りの点での約1850℃から、点Ｐのすぐ近くま
たは隣りの点での約1890℃、そしてさらに点P1での約19
90℃未満まで上昇する。第４図の線分A3Jの組成に対す
る最低焼結温度は一般に1860℃である。線分A3P1上の組
成に対する最低焼結温度は一般に点A3での約1860℃か
ら、点Ｐでの約1900℃、そして点P1での約1990℃未満の
範囲となる。
さらに具体的には、最低焼結温度は組成（即ち第４図の
状態図中の位置）、コンパクトの未焼結密度、すなわち
成形助剤の除去後で脱酸前のコンパクトの気孔率および
窒化アルミニウムの粒度に大きく依存し、酸化イットリ
ウムおよびの炭素の粒度にほんの少し依存する。組成が
点Ｆのすぐ近くまたは隣りから点P1に移るにつれて、コ
ンパクトの未焼結密度が減少するにつれて、窒化アルミ
ニウムの粒度が、また程度は小さいが酸化イットリウム
および炭素の粒度が増加するにつれて、最低焼結温度が
上昇する。たとえば第４図の多角形P1JFA4内で点Ｆに近
い点で表わされる組成では、最低焼結温度は窒化アルミ
ニウム、酸化イットリウムおよび炭素の粒度、それぞれ
約5.0m2/g、2.8m2/gおよび200m2/gの組合せに対しては
約1850℃である。
状態図中の位置）、コンパクトの未焼結密度、すなわち
成形助剤の除去後で脱酸前のコンパクトの気孔率および
窒化アルミニウムの粒度に大きく依存し、酸化イットリ
ウムおよびの炭素の粒度にほんの少し依存する。組成が
点Ｆのすぐ近くまたは隣りから点P1に移るにつれて、コ
ンパクトの未焼結密度が減少するにつれて、窒化アルミ
ニウムの粒度が、また程度は小さいが酸化イットリウム
および炭素の粒度が増加するにつれて、最低焼結温度が
上昇する。たとえば第４図の多角形P1JFA4内で点Ｆに近
い点で表わされる組成では、最低焼結温度は窒化アルミ
ニウム、酸化イットリウムおよび炭素の粒度、それぞれ
約5.0m2/g、2.8m2/gおよび200m2/gの組合せに対しては
約1850℃である。
本発明の液相焼結を行うためには、本脱酸コンパクト
は、炭素脱酸コンパクトを緻密化して本発明の焼結体を
生成するのに十分な量の液相を焼結温度で形成するのに
十分な当量％のＹおよびＯを含有する。本発明の最低緻
密化温度、即ち焼結温度は、脱酸コンパクトの組成、即
ちそれが生成する液相の量に大きく依存する。具体的に
は、焼結温度が本発明で有効であるためには、本生成物
を生成する本液相焼結を行うのに少なくとも十分な液相
を、脱酸コンパクトの特定組成において生成する温度で
なければならない。所定の組成について、焼結温度が低
い程、発生する液相の量が少ない。即ち焼結温度が下が
るにつれて緻密化が困難になる。しかし、約2050℃より
高い焼結温度には特別な利点がない。
は、炭素脱酸コンパクトを緻密化して本発明の焼結体を
生成するのに十分な量の液相を焼結温度で形成するのに
十分な当量％のＹおよびＯを含有する。本発明の最低緻
密化温度、即ち焼結温度は、脱酸コンパクトの組成、即
ちそれが生成する液相の量に大きく依存する。具体的に
は、焼結温度が本発明で有効であるためには、本生成物
を生成する本液相焼結を行うのに少なくとも十分な液相
を、脱酸コンパクトの特定組成において生成する温度で
なければならない。所定の組成について、焼結温度が低
い程、発生する液相の量が少ない。即ち焼結温度が下が
るにつれて緻密化が困難になる。しかし、約2050℃より
高い焼結温度には特別な利点がない。
本発明の１実施の態様では、焼結温度は約1890℃から約
2050℃、別の実施の態様では約1880℃から約1950℃ま
で、別の実施の態様では約1890℃から約1950℃まで、さ
らに別の実施の態様では約1885℃から約1950℃まで、さ
らに別の実施の態様では約1895℃から約1950℃まで、そ
してさらに別の実施の態様では約1940℃から約1970℃ま
での範囲にあり、これらの焼結温度で本発明の多結晶体
が製造される。
2050℃、別の実施の態様では約1880℃から約1950℃ま
で、別の実施の態様では約1890℃から約1950℃まで、さ
らに別の実施の態様では約1885℃から約1950℃まで、さ
らに別の実施の態様では約1895℃から約1950℃まで、そ
してさらに別の実施の態様では約1940℃から約1970℃ま
での範囲にあり、これらの焼結温度で本発明の多結晶体
が製造される。
脱酸コンパクトは、好ましくは周囲圧力下、窒化アルミ
ニウムの有意な減量を防止するのに少くとも十分な窒素
を含有する気体状窒素含有非酸化性雰囲気中で焼結す
る。本発明によれば、窒素が、焼結中にAlNの有意な減
量を防止するとともに、脱酸処理を最適化しかつ炭素を
除去するのに必要な焼結雰囲気中の必須成分である。窒
化アルミニウムの有意な減量は、その表面積対体積比に
応じて、即ち焼結体の形状、例えばそれが薄いテープ形
状であるか厚いテープ形状であるために応じて変化す
る。その結果、一般に、窒化アルミニウムの有意な減量
は窒化アルミニウムの約５重量％より大から約10重量％
より大までの範囲となる。好ましくは、窒素含有雰囲気
は窒素であるか、約25容量％以上の窒素と水素、希ガス
（例えばアルゴン）およびこれらの混合物よりなる群か
ら選ばれるガスとの混合物である。また好ましくは、窒
素含有雰囲気は窒素と水素との混合物、特に約１容量％
から約５容量％までの水素を含有する混合物よりなる。
ニウムの有意な減量を防止するのに少くとも十分な窒素
を含有する気体状窒素含有非酸化性雰囲気中で焼結す
る。本発明によれば、窒素が、焼結中にAlNの有意な減
量を防止するとともに、脱酸処理を最適化しかつ炭素を
除去するのに必要な焼結雰囲気中の必須成分である。窒
化アルミニウムの有意な減量は、その表面積対体積比に
応じて、即ち焼結体の形状、例えばそれが薄いテープ形
状であるか厚いテープ形状であるために応じて変化す
る。その結果、一般に、窒化アルミニウムの有意な減量
は窒化アルミニウムの約５重量％より大から約10重量％
より大までの範囲となる。好ましくは、窒素含有雰囲気
は窒素であるか、約25容量％以上の窒素と水素、希ガス
（例えばアルゴン）およびこれらの混合物よりなる群か
ら選ばれるガスとの混合物である。また好ましくは、窒
素含有雰囲気は窒素と水素との混合物、特に約１容量％
から約５容量％までの水素を含有する混合物よりなる。
焼結時間は、実験的に決めることができる。代表的な焼
結時間は約40分から約90分の範囲にある。
結時間は約40分から約90分の範囲にある。
１実施の態様、即ち炭素脱酸コンパクト中の窒素アルミ
ニウムが酸素を含有する、第４図の線分P1J、JFおよびA
4Fを含まない多角形P1JFA4で画定された組成では、酸化
イットリウムが酸素と反応してY4Al2O9およびYAlO3を形
成することにより窒化アルミニウムをさらに脱酸し、こ
うしてAlN格子中の酸素の量を減らして、AlNと、YAlO3
およびY4Al2O9の第２相混合物とよりなる相組成を有す
る本焼結体を生成する。
ニウムが酸素を含有する、第４図の線分P1J、JFおよびA
4Fを含まない多角形P1JFA4で画定された組成では、酸化
イットリウムが酸素と反応してY4Al2O9およびYAlO3を形
成することにより窒化アルミニウムをさらに脱酸し、こ
うしてAlN格子中の酸素の量を減らして、AlNと、YAlO3
およびY4Al2O9の第２相混合物とよりなる相組成を有す
る本焼結体を生成する。
別の実施の態様、即ち炭素脱酸コンパクト中の窒化アル
ミニウムが酸素を第４図の線分P1J、JFおよびA4Fを含ま
ない多角形P1JFA4の量より著しく少量含有する第４図の
点Ｊを含まない線分P1Jでは、得られる焼結体がAlNおよ
びY4Al2O9よりなる相組成を有する。
ミニウムが酸素を第４図の線分P1J、JFおよびA4Fを含ま
ない多角形P1JFA4の量より著しく少量含有する第４図の
点Ｊを含まない線分P1Jでは、得られる焼結体がAlNおよ
びY4Al2O9よりなる相組成を有する。
本焼結多結晶体は無圧焼結セラミック体である。ここで
無圧焼結とは、セラミック体に機械的圧力を加えずに脱
酸コンパクトを緻密化または固結して、約10体積％未満
の、好ましくは約４体積％未満の気孔率を有するセラミ
ック体とすることを意味する。
無圧焼結とは、セラミック体に機械的圧力を加えずに脱
酸コンパクトを緻密化または固結して、約10体積％未満
の、好ましくは約４体積％未満の気孔率を有するセラミ
ック体とすることを意味する。
本発明の多結晶体は液相焼結されている。即ち、この多
結晶体は、焼結温度で液体でありかつイットリウムおよ
び酸素に富み、若干のアルミニウムおよび窒素を含有す
る液相の存在により焼結される。本多結晶体では、AlN
粒子がすべての方向に大体同じ寸法を有し、細長かった
り円盤形状だったりしない。一般に、本発明の多結晶体
AlNは約１ミクロンから約20ミクロンまでの範囲の平均
粒度を有する。Y4Al2O9またはYAlO3とY4Al2O9の混合物
の粒子間第２相がAlN粒界の一部に沿って存在する。本
焼結体の顕微鏡組織の形態分析から、この粒子間第２相
が焼結温度で液体であったことがわかる。組成が第４図
の線分JFに近くにつれて、液相の量が増加し、本焼結体
のAlN粒子は丸められ滑かな表面を有するようになる。
組成が第４図の線分JFから離れて線分P1A4に近づくにつ
れ、液相の量が減少し、本焼結体のAlN粒子は丸くなり
粒子の角が鋭くなる。
結晶体は、焼結温度で液体でありかつイットリウムおよ
び酸素に富み、若干のアルミニウムおよび窒素を含有す
る液相の存在により焼結される。本多結晶体では、AlN
粒子がすべての方向に大体同じ寸法を有し、細長かった
り円盤形状だったりしない。一般に、本発明の多結晶体
AlNは約１ミクロンから約20ミクロンまでの範囲の平均
粒度を有する。Y4Al2O9またはYAlO3とY4Al2O9の混合物
の粒子間第２相がAlN粒界の一部に沿って存在する。本
焼結体の顕微鏡組織の形態分析から、この粒子間第２相
が焼結温度で液体であったことがわかる。組成が第４図
の線分JFに近くにつれて、液相の量が増加し、本焼結体
のAlN粒子は丸められ滑かな表面を有するようになる。
組成が第４図の線分JFから離れて線分P1A4に近づくにつ
れ、液相の量が減少し、本焼結体のAlN粒子は丸くなり
粒子の角が鋭くなる。
本発明の焼結体は、焼結体の約10体積％未満の、通常約
４体積％未満の気孔率を有する。好ましくは、本焼結体
は、焼結体の体積の約２体積％未満の、特に好ましくは
約１体積％未満の気孔率を有する。焼結体中のあらゆる
気孔は微小寸法のもので、一般に気孔の直径が約１ミク
ロン未満である。気孔率な標準的な金属組織学的手順に
より、また標準的な密度測定により決定することができ
る。
４体積％未満の気孔率を有する。好ましくは、本焼結体
は、焼結体の体積の約２体積％未満の、特に好ましくは
約１体積％未満の気孔率を有する。焼結体中のあらゆる
気孔は微小寸法のもので、一般に気孔の直径が約１ミク
ロン未満である。気孔率な標準的な金属組織学的手順に
より、また標準的な密度測定により決定することができ
る。
本発明の方法は、25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ま
しくは25℃で1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有する窒化
アルミニウムの焼結体を製造する制御方法である。一般
に本多結晶体の熱伝導率は、25℃で約2.8W/cm・Ｋであ
る窒化アルミニウムの高純度単結晶の熱伝導率より小さ
い。本発明の方法全体にわたって同じ手順と条件を用い
れば、得られる焼結体の熱伝導率と組成は再現性があ
り、有意な差がない。一般に熱伝導率は、第２相の体積
％の減少、気孔率の減少、そして所定の組成については
焼結温度の上昇に伴い上昇する。
しくは25℃で1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有する窒化
アルミニウムの焼結体を製造する制御方法である。一般
に本多結晶体の熱伝導率は、25℃で約2.8W/cm・Ｋであ
る窒化アルミニウムの高純度単結晶の熱伝導率より小さ
い。本発明の方法全体にわたって同じ手順と条件を用い
れば、得られる焼結体の熱伝導率と組成は再現性があ
り、有意な差がない。一般に熱伝導率は、第２相の体積
％の減少、気孔率の減少、そして所定の組成については
焼結温度の上昇に伴い上昇する。
本発明の方法において、窒化アルミニウムが酸素を制御
可能なもしくは実質的に制御可能な態様で捕集する。具
体的には、本発明の方法において同じ手順と条件を用い
れば、窒化アルミニウムが捕集する酸素に量は再現性が
あり、有意な差がない。また、イットリウム、窒化イッ
トリウムおよび水素化イットリウムとは対照的に、酸化
イットリウムまたはその前駆物質は、本方法における空
気または他の媒体から酸素を捕集しない有意な量の酸素
を捕集しない。さらに詳しくは、本方法では、酸化イッ
トリウムは、本方法の制御性または再現性に有意な影響
をもつ量のいずれかの形態の酸素を空気または他の媒体
から捕集しない。本方法において、酸化イットリウムが
捕集する酸素は十分に少なく、得られる焼結体の熱伝導
率や組成にまったく影響をもたないか有意な影響をもた
ない。
可能なもしくは実質的に制御可能な態様で捕集する。具
体的には、本発明の方法において同じ手順と条件を用い
れば、窒化アルミニウムが捕集する酸素に量は再現性が
あり、有意な差がない。また、イットリウム、窒化イッ
トリウムおよび水素化イットリウムとは対照的に、酸化
イットリウムまたはその前駆物質は、本方法における空
気または他の媒体から酸素を捕集しない有意な量の酸素
を捕集しない。さらに詳しくは、本方法では、酸化イッ
トリウムは、本方法の制御性または再現性に有意な影響
をもつ量のいずれかの形態の酸素を空気または他の媒体
から捕集しない。本方法において、酸化イットリウムが
捕集する酸素は十分に少なく、得られる焼結体の熱伝導
率や組成にまったく影響をもたないか有意な影響をもた
ない。
当量％の計算例を下記に示す。
2.3重量％の酸素を含有すると測定された重量89.0gの出
発材料としてのAlN粉末について、酸素のすべてがAlNに
Al2O3として結合されており、測定値2.3重量％の酸素が
4.89重量％のAl2O3として存在すると仮定し、従ってAlN
粉末が84.65gのAlNと4.35gのAl2O3とからなるものと仮
定する。
発材料としてのAlN粉末について、酸素のすべてがAlNに
Al2O3として結合されており、測定値2.3重量％の酸素が
4.89重量％のAl2O3として存在すると仮定し、従ってAlN
粉末が84.65gのAlNと4.35gのAl2O3とからなるものと仮
定する。
89.0gの出発材料としてのAlN粉末、3.2gのY2O3および1.
15gの遊離炭素よりなる混合物を形成する。
15gの遊離炭素よりなる混合物を形成する。
加工中、このAlN粉末は式（４）のような反応により追
加量の酸素を捕集し、今や2.6重量％の酸素を含有す
る。
加量の酸素を捕集し、今や2.6重量％の酸素を含有す
る。
2AlN＋3H2O→Al2O3＋2NH3 （４） 得られたコンパクトは今下記の組成よりなる。
2.6重量％の酸素を含有する89.11gのAlN粉末（84.19gの
AlN＋4.92gのAl2O3）、3.2gのY2O3および1.15gの炭素。
AlN＋4.92gのAl2O3）、3.2gのY2O3および1.15gの炭素。
コンパクトの脱酸中、すべての炭素が反応式（５）に従
ってAl2O3と反応すると仮定する。
ってAl2O3と反応すると仮定する。
Al2O3＋3C＋N2→2AlN＋3CO（ｇ） （５） 本発明において炭素はY2O3を還元しないが、その代わり
Al2O3を還元する。
Al2O3を還元する。
反応（５）が終点まで進んだ後、脱酸コンパクトは今、
反応（５）に基づいて計算した下記の組成よりなる。
反応（５）に基づいて計算した下記の組成よりなる。
0.89重量％の酸素を含有する88.47gのAlN粉末（86.81g
のAlN＋1.67gのAl2O3）および3.2gのY2O3。
のAlN＋1.67gのAl2O3）および3.2gのY2O3。
この重量組成から、当量％表示の組成は次のように計算
できる。
できる。
合計当量数＝6.537 Ｖ＝原子価 Ｍ＝モル数＝重量（ｇ）/MW MW＝分子量 Eg＝当量数 Eg＝Ｍ×Ｖ 原子価:Al＋３ Ｙ＋３ Ｎ−３ Ｏ−２ 脱酸コンパクト中のＹ当量％ ＝（Ｙ当量数）／（Ｙ当量数＋Al当量数）×100％
（６） ＝（0.085/6.537）×100％＝1.30％ 脱酸コンパクト中のＯ当量％ ＝（Ｏ当量数）／（Ｏ当量数＋Ｎ当量数）×100％
（７） ＝（0.098＋0.085）／（6.537）×100％＝2.80％（８） この脱酸コンパクトならびに焼結体は約1.30当量％のＹ
と約2.80当量％の酸素を含有する。
（６） ＝（0.085/6.537）×100％＝1.30％ 脱酸コンパクト中のＯ当量％ ＝（Ｏ当量数）／（Ｏ当量数＋Ｎ当量数）×100％
（７） ＝（0.098＋0.085）／（6.537）×100％＝2.80％（８） この脱酸コンパクトならびに焼結体は約1.30当量％のＹ
と約2.80当量％の酸素を含有する。
2.3重量％の酸素（4.89重量％のAl2O3）を含有すると測
定されたAlN粉末を用いて、1.5当量％のＹと3.0当量％
のＯを含有する。即ち1.5当量％のＹ、98.5当量％のA
l、3.0当量％のＯおよび97.0当量％のＮよりなる本焼結
体を製造するには、当量％から重量％へ次の換算を行う
ことができる。
定されたAlN粉末を用いて、1.5当量％のＹと3.0当量％
のＯを含有する。即ち1.5当量％のＹ、98.5当量％のA
l、3.0当量％のＯおよび97.0当量％のＮよりなる本焼結
体を製造するには、当量％から重量％へ次の換算を行う
ことができる。
100g＝AlN粉末の重量 xg＝Y2O3粉末の重量 zg＝炭素粉末の重量 加工中にAlN粉末が式（９）のような反応により追加量
の酸素を捕集し、脱酸以前のコンパクトが今2.6重量％
の酸素（5.52重量％のAl2O3）を含有し、重量100.12gで
あると仮定する。
の酸素を捕集し、脱酸以前のコンパクトが今2.6重量％
の酸素（5.52重量％のAl2O3）を含有し、重量100.12gで
あると仮定する。
2AlN＋3H2O→Al2O3＋2NH3 （９） 加工後、コンパクトは下記の組成を有するとみなすこと
ができる。
ができる。
脱酸中、３モルの炭素が１モルのAl2O3を還元し、N2の
存在下で次の反応により２モルのAlNを形成する。
存在下で次の反応により２モルのAlNを形成する。
Al2O3＋3C＋N2→2AlN＋3CO （10） 脱酸後、すべての炭素が反応し終っており、コンパクト
は次の組成を有するとみなすことができる。
は次の組成を有するとみなすことができる。
Ｔ＝合計当量数＝7.248＋0.02657x Ｙの当量部分＝0.015 ＝0.02657x/T （11） Ｏの当量部分＝0.030 ＝（0.325−0.1665z＋0.02657x）/T （12） 式（11）および（12）をｘおよびｚについて解くと、 ｘ＝4.15gのY2O3粉末 ｚ＝1.29gの遊離炭素 基板として有用な形態または形状の物体、即ち均一な厚
さの、もしくは厚さに有意な差のない薄い平板の形態の
物体−通常基板またはテープと称される−は、焼結中に
平坦でなくなり、例えばそりが生じ、そして得られた焼
結体は焼結後に熱処理して、焼結体を平らにのばし、基
板として有効にする必要がある。この非平担化あるいは
そりは、厚さ約0.07インチ未満の基板またはテープの形
態の物体を焼結する際起りやすく、平坦化処理により無
くすことができる。即ち、焼結体、具体的には基板また
はテープを十分な印加圧力下、約1850℃から約2050℃ま
の本発明の焼結温度範囲内の温度で、実験的に決定でき
る時間加熱し、次いでサンドイッチ状にはさまれた焼結
体をその焼結温度より低い温度、好ましくは周囲温度ま
たは室温まで放冷し、かくして得られる平坦な基板また
はテープを回収する。
さの、もしくは厚さに有意な差のない薄い平板の形態の
物体−通常基板またはテープと称される−は、焼結中に
平坦でなくなり、例えばそりが生じ、そして得られた焼
結体は焼結後に熱処理して、焼結体を平らにのばし、基
板として有効にする必要がある。この非平担化あるいは
そりは、厚さ約0.07インチ未満の基板またはテープの形
態の物体を焼結する際起りやすく、平坦化処理により無
くすことができる。即ち、焼結体、具体的には基板また
はテープを十分な印加圧力下、約1850℃から約2050℃ま
の本発明の焼結温度範囲内の温度で、実験的に決定でき
る時間加熱し、次いでサンドイッチ状にはさまれた焼結
体をその焼結温度より低い温度、好ましくは周囲温度ま
たは室温まで放冷し、かくして得られる平坦な基板また
はテープを回収する。
具体的には、この平坦化方法の一例では、平坦でない基
板またはテープを２枚の板の間にサンドイッチ状にはさ
み、かつAlN粉末の薄層で板から隔離し、サンドイッチ
体とその焼結温度、即ちサンドイッチ状にはさまれた焼
結体の焼結温度に、好ましくは焼結に用いたのと同じ雰
囲気中で、焼結体を平坦にするのに少くとも十分な印加
圧力下、一般に約0.03psi以上の圧力下で、サンドイッ
チ体を平坦にするのに十分な時間加熱し、次にサンドイ
ッチ体をその焼結温度より低い温度まで放冷し、かくし
て焼結体を回収する。
板またはテープを２枚の板の間にサンドイッチ状にはさ
み、かつAlN粉末の薄層で板から隔離し、サンドイッチ
体とその焼結温度、即ちサンドイッチ状にはさまれた焼
結体の焼結温度に、好ましくは焼結に用いたのと同じ雰
囲気中で、焼結体を平坦にするのに少くとも十分な印加
圧力下、一般に約0.03psi以上の圧力下で、サンドイッ
チ体を平坦にするのに十分な時間加熱し、次にサンドイ
ッチ体をその焼結温度より低い温度まで放冷し、かくし
て焼結体を回収する。
焼結した薄肉体または基板テープの平坦化処理を行う１
例では、焼結した非平坦基板またはテープをこれに有意
な有害作用を与えない材料、例えばモリブデンまたはタ
ングステンまたは少くとも約80重量％のタングステンま
たはモリブテンを含有する合金の２枚の平板間にはさ
む。サンドイッチ状基板またはテープを平板から窒化ア
ルミニウム粉末の薄層、好ましくは不連続被覆、好まし
くは不連続単層で隔離し、好ましくは平坦化熱処理中に
平板の表面に焼結体が付着するのを防止するのにちょう
ど十分な層で隔離する。平坦化圧力は実験的に決定する
ことができ、特定の焼結体、特定の平坦化温度そして平
坦化時間に大きく依存する。平坦化処理は、焼結体に有
意な有害作用を及ぼしてはならない。平坦化温度が低下
すると平坦化圧力または平坦化時間を増す必要がある。
一般に約1850℃または約1890℃から約2050℃の範囲の温
度では、平坦化圧力として約0.03psiから1.0psiまで、
好ましくは約0.06psiから0.50psiまで、より好ましくは
約0.10psiから約0.30psiまでの圧力を加える。代表的に
は、例えば、サンドイッチ状焼結体を焼結温度に約0.03
psi−約0.5psiの圧力下、窒素中で１時間加熱すること
により、基板、特にシリコンチップのような半導体用の
支持基板として有用な平坦な焼結体が得られる。
例では、焼結した非平坦基板またはテープをこれに有意
な有害作用を与えない材料、例えばモリブデンまたはタ
ングステンまたは少くとも約80重量％のタングステンま
たはモリブテンを含有する合金の２枚の平板間にはさ
む。サンドイッチ状基板またはテープを平板から窒化ア
ルミニウム粉末の薄層、好ましくは不連続被覆、好まし
くは不連続単層で隔離し、好ましくは平坦化熱処理中に
平板の表面に焼結体が付着するのを防止するのにちょう
ど十分な層で隔離する。平坦化圧力は実験的に決定する
ことができ、特定の焼結体、特定の平坦化温度そして平
坦化時間に大きく依存する。平坦化処理は、焼結体に有
意な有害作用を及ぼしてはならない。平坦化温度が低下
すると平坦化圧力または平坦化時間を増す必要がある。
一般に約1850℃または約1890℃から約2050℃の範囲の温
度では、平坦化圧力として約0.03psiから1.0psiまで、
好ましくは約0.06psiから0.50psiまで、より好ましくは
約0.10psiから約0.30psiまでの圧力を加える。代表的に
は、例えば、サンドイッチ状焼結体を焼結温度に約0.03
psi−約0.5psiの圧力下、窒素中で１時間加熱すること
により、基板、特にシリコンチップのような半導体用の
支持基板として有用な平坦な焼結体が得られる。
本発明によれば、単純、複雑および／または中空形状の
多結晶窒化アルミニウムセラミック物品を直接製造する
ことができる。具体的には、本焼結体は、機械加工な
し、または何ら有意な機械加工なしで有用な形状物品、
例えば容器、るつぼ、薄壁管などの中空形状物品、長
棒、球体、テープ基板または坦体の形態に製造すること
ができる。本焼結体は温度センサ用のシースとしても有
用である。本焼結体は、シリコンチップのような半導体
用の基板として特に有用である。本焼結体の寸法は、未
焼結体の寸法から、焼結中に生じる収縮、即ち緻密化の
分だけ相違する。
多結晶窒化アルミニウムセラミック物品を直接製造する
ことができる。具体的には、本焼結体は、機械加工な
し、または何ら有意な機械加工なしで有用な形状物品、
例えば容器、るつぼ、薄壁管などの中空形状物品、長
棒、球体、テープ基板または坦体の形態に製造すること
ができる。本焼結体は温度センサ用のシースとしても有
用である。本焼結体は、シリコンチップのような半導体
用の基板として特に有用である。本焼結体の寸法は、未
焼結体の寸法から、焼結中に生じる収縮、即ち緻密化の
分だけ相違する。
本セラミック体は多数の用途を有する。均一な厚さの、
即ち厚さに有意な差のない薄い平板の形態では、即ち基
板またはテープの形態では、本セラミック体は集積回路
のパッケージ用としてまた集積回路用の支持基板とし
て、特にコンピュータ用の半導体Siチップ用の基板とし
て特に有用である。
即ち厚さに有意な差のない薄い平板の形態では、即ち基
板またはテープの形態では、本セラミック体は集積回路
のパッケージ用としてまた集積回路用の支持基板とし
て、特にコンピュータ用の半導体Siチップ用の基板とし
て特に有用である。
本発明を以下の実施例によりさらに具体的に説明する。
特記しない限り、実施例の手順は次の通りであった。
特記しない限り、実施例の手順は次の通りであった。
出発材料としての窒化アルミニウム粉末は酸素を４重量
％未満の量含有した。
％未満の量含有した。
出発窒化アルミニウム粉末は酸素を除いて純度99％より
大のAlNであった。
大のAlNであった。
第III表の実施例10、11、13および15では、出発材料と
してのAlN粉末が表面積0.5m2/gを有していた。第III表
の実施例14では、AlN粉末が表面積1.6m2/gを有してい
た。
してのAlN粉末が表面積0.5m2/gを有していた。第III表
の実施例14では、AlN粉末が表面積1.6m2/gを有してい
た。
第II表の実施例５および６および第III表の実施例12Aお
よび12Bでは、出発材料としての窒化アルミニウム粉末
が表面積3.84m2/g（0.479ミクロン）を有し、放射化分
析で測定して2.10重量％の酸素を含有した。
よび12Bでは、出発材料としての窒化アルミニウム粉末
が表面積3.84m2/g（0.479ミクロン）を有し、放射化分
析で測定して2.10重量％の酸素を含有した。
第II表および第III表の残りの実施例では、出発材料と
しての窒化アルミニウム粉末が表面積4.96m2/g（0.371
ミクロン）を有し、放射化分析で測定して2.25重量％の
酸素を含有した。
しての窒化アルミニウム粉末が表面積4.96m2/g（0.371
ミクロン）を有し、放射化分析で測定して2.25重量％の
酸素を含有した。
第II表の実施例のすべておよび第III表の実施例9A、9
B、12Aおよび12Bで、混合前の、即ち受取ったままのY2O
3粉末は表面積約2.75m2/gを有した。第III表の実施例1
0、11および15では、混合前のY2O3粉末は表面積0.6m2/g
を有した。第III表の実施例13および14では、Y2（CO3）
３・3H2OをY2O3の前駆物質として加えた。
B、12Aおよび12Bで、混合前の、即ち受取ったままのY2O
3粉末は表面積約2.75m2/gを有した。第III表の実施例1
0、11および15では、混合前のY2O3粉末は表面積0.6m2/g
を有した。第III表の実施例13および14では、Y2（CO3）
３・3H2OをY2O3の前駆物質として加えた。
第II表の実施例のすべてで用いた炭素は黒鉛であった。
第III表の実施例10、11および15では、黒鉛が比表面積2
5m2/gを有し、第II表および第III表中の残りの実施例す
べてで、黒鉛が比表面積200m2/g（0.017ミクロン）ろ有
した（供給元の表示通り）。
第III表の実施例10、11および15では、黒鉛が比表面積2
5m2/gを有し、第II表および第III表中の残りの実施例す
べてで、黒鉛が比表面積200m2/g（0.017ミクロン）ろ有
した（供給元の表示通り）。
第II表および第III表の実施例のすべてで粉末を混合、
即ちミリングするのに、非水系ヘプタンを用いた。
即ちミリングするのに、非水系ヘプタンを用いた。
第II表および第III表のすべての実施例で、ミル用媒体
は、密度約100％を有するおおよそ立方体または直方体
の形状のホットプレスした窒化アルミニウムであった。
は、密度約100％を有するおおよそ立方体または直方体
の形状のホットプレスした窒化アルミニウムであった。
第II表の実施例1A、1B、２、５および６、および第III
表の実施例10、11、12A、12B、13、14および15では、Al
N、Y2O3および炭素粉末をプラスチックジャー内の窒化
アルミニウム粉末の約0.7重量％量のオレイン酸を含有
する非水系ヘプタンに侵漬し、密閉ジャー内で、室温
で、実施例1A、1Bおよび２については約18時間、実施例
５、６、10、11、12A、12B、13、14および15については
約16時間振動ミルを施し、所定の粉末混合物を製造し
た。第II表および第III表の残りの実施例では、オレフ
イン酸を用いず、AlN、Y2O3および炭素粉末をプラスチ
ックジャー内の非水系ヘプタンに浸漬し、密閉ジャー室
温で、実施例３については約91時間、実施例4Aおよび4B
については約20時間、実施例7A、7Bおよび８については
約68時間、そして実施例9Aおよび9Bについては約46時間
の期間振動ミルを施した。
表の実施例10、11、12A、12B、13、14および15では、Al
N、Y2O3および炭素粉末をプラスチックジャー内の窒化
アルミニウム粉末の約0.7重量％量のオレイン酸を含有
する非水系ヘプタンに侵漬し、密閉ジャー内で、室温
で、実施例1A、1Bおよび２については約18時間、実施例
５、６、10、11、12A、12B、13、14および15については
約16時間振動ミルを施し、所定の粉末混合物を製造し
た。第II表および第III表の残りの実施例では、オレフ
イン酸を用いず、AlN、Y2O3および炭素粉末をプラスチ
ックジャー内の非水系ヘプタンに浸漬し、密閉ジャー室
温で、実施例３については約91時間、実施例4Aおよび4B
については約20時間、実施例7A、7Bおよび８については
約68時間、そして実施例9Aおよび9Bについては約46時間
の期間振動ミルを施した。
第II表および第III表の実施例のすべてで、所定の粉末
混合物のミル済み液体分散物を空気中、周囲圧力下、ヒ
ートランプで約20分間乾燥し、このような乾燥中、混合
物は空気中から酸素を捕集した。
混合物のミル済み液体分散物を空気中、周囲圧力下、ヒ
ートランプで約20分間乾燥し、このような乾燥中、混合
物は空気中から酸素を捕集した。
第II表および第III表の実施例のすべてで、乾燥したミ
ルを施した粉末混合物を空気中、室温で、5Kpsiでダイ
プレスして、理論密度の大体55％の密度を有するコンパ
クトを生成した。
ルを施した粉末混合物を空気中、室温で、5Kpsiでダイ
プレスして、理論密度の大体55％の密度を有するコンパ
クトを生成した。
第II表および第III表において焼結体が寸法Ａまたは寸
法Ｂのものとして与えられている実施例では、コンパク
トが円盤の形状であり、焼結体が寸法Ｃのものとして与
えられている実施例では、コンパクトがバーの形状であ
り、焼結体が寸法Ｄのものとして与えられている実施例
では、コンパクトが均一な厚さの、即ち厚さに有意の差
のないテープのような薄い平板である基板の形状であっ
た。
法Ｂのものとして与えられている実施例では、コンパク
トが円盤の形状であり、焼結体が寸法Ｃのものとして与
えられている実施例では、コンパクトがバーの形状であ
り、焼結体が寸法Ｄのものとして与えられている実施例
では、コンパクトが均一な厚さの、即ち厚さに有意の差
のないテープのような薄い平板である基板の形状であっ
た。
第II表では、粉末混合物の組成は「粉末混合物」として
示してあるが、第III表では「添加粉末」として示して
ある。
示してあるが、第III表では「添加粉末」として示して
ある。
第II表および第III表の実施例4A、4B、５、６、7A、7
B、８、12A、12B、13、14および15をのぞく実施例のす
べてで、所定の粉末混合物ならびにそれから形成したコ
ンパクトは、イットリウムおよびアルミニウムの当量％
が第４図の点Ｊから点A4までの範囲にある組成を有し
た。
B、８、12A、12B、13、14および15をのぞく実施例のす
べてで、所定の粉末混合物ならびにそれから形成したコ
ンパクトは、イットリウムおよびアルミニウムの当量％
が第４図の点Ｊから点A4までの範囲にある組成を有し
た。
第II表の実施例4A、4B、５、６、7A、7Bおよび８、およ
び第III表の実施例12A、12B、13、14および15では、所
定の粉末混合物ならびにそれから形成したコンパクト
は、イットリウムおよびアルミニウムの当量％が、第４
図の点Ｊから点A4までの範囲の外側にある組成を有して
いた。
び第III表の実施例12A、12B、13、14および15では、所
定の粉末混合物ならびにそれから形成したコンパクト
は、イットリウムおよびアルミニウムの当量％が、第４
図の点Ｊから点A4までの範囲の外側にある組成を有して
いた。
第II表および第III表のすべての実施例で、脱酸前のコ
ンパクトのＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成は、第４図
の多角形P1JFA4で画定包囲された組成の外側であった。
ンパクトのＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成は、第４図
の多角形P1JFA4で画定包囲された組成の外側であった。
第II表および第III表の実施例のすべてで、脱酸前のコ
ンパクト中の窒化アルミニウムは酸素を窒化アルミニウ
ムの約1.42重量％より大から約4.70重量％より小までの
範囲の量含有した。
ンパクト中の窒化アルミニウムは酸素を窒化アルミニウ
ムの約1.42重量％より大から約4.70重量％より小までの
範囲の量含有した。
第II表および第III表の実施例4A、4B、５、６、7A、7
B、８、12A、12B、13、14および15をのぞくすべての実
施例の脱酸コンパクトの組成は、第４図の線分JFおよび
A4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲されていた。
B、８、12A、12B、13、14および15をのぞくすべての実
施例の脱酸コンパクトの組成は、第４図の線分JFおよび
A4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲されていた。
第II表および第III表の各実施例では、所定の粉末混合
物から１個のコンパクトを形成し、第II表および第III
表に示した熱処理を施した。また第II表および第III表
中の同一番号だが添字ＡまたはＢの付いた実施例は、こ
れらの実施例を同一の仕方で行ったこと、即ち粉末混合
物が同じ仕方で製造され、２個のコンパクトに成形さ
れ、そしてこの２個のコンパクトを同一条件下で熱処理
した、即ち２個のコンパクトを炉内に並べて置き、同時
に同じ熱処理を施したことを示す。ＡまたはＢの添字の
付されたこれらの実施例はここではその番号だけで言及
することもある。
物から１個のコンパクトを形成し、第II表および第III
表に示した熱処理を施した。また第II表および第III表
中の同一番号だが添字ＡまたはＢの付いた実施例は、こ
れらの実施例を同一の仕方で行ったこと、即ち粉末混合
物が同じ仕方で製造され、２個のコンパクトに成形さ
れ、そしてこの２個のコンパクトを同一条件下で熱処理
した、即ち２個のコンパクトを炉内に並べて置き、同時
に同じ熱処理を施したことを示す。ＡまたはＢの添字の
付されたこれらの実施例はここではその番号だけで言及
することもある。
第II表および第III表の実施例のすべてで、脱酸コンパ
クトの焼結を行うのに用いたのと同じ雰囲気を用いてコ
ンパクトの脱酸を行った。ただし、脱酸を行う雰囲気を
炉内に1SCFHの流量で供給して脱酸により生じるガスの
除去を促進したが、焼結中の流量は約0.1SCFH未満であ
った。
クトの焼結を行うのに用いたのと同じ雰囲気を用いてコ
ンパクトの脱酸を行った。ただし、脱酸を行う雰囲気を
炉内に1SCFHの流量で供給して脱酸により生じるガスの
除去を促進したが、焼結中の流量は約0.1SCFH未満であ
った。
第II表および第III表中の実施例の熱処理中の雰囲気は
周囲圧力にあり、周囲圧力は大気圧またはほぼ大気圧で
あった。
周囲圧力にあり、周囲圧力は大気圧またはほぼ大気圧で
あった。
炉はモリブデン加熱素子炉であった。
コンパクトを炉内で所定の脱酸温度まで約10℃分の速度
で、次いで所定の焼結温度まで約50℃／分の速度で加熱
した。焼結雰囲気は周囲圧力、即ち大気圧またはほぼ大
気圧であった。
で、次いで所定の焼結温度まで約50℃／分の速度で加熱
した。焼結雰囲気は周囲圧力、即ち大気圧またはほぼ大
気圧であった。
熱処理の完了後、サンプルをほぼ室温まで炉冷した。
第II表および第III表のすべての実施例は、第II表およ
び第III表に記した以外は、またここに記した以外は実
質的に同じやり方で行った。
び第III表に記した以外は、またここに記した以外は実
質的に同じやり方で行った。
焼結体の炭素含量は標準的化学分析技術で測定した。
出発材料としてのAlN粉末の予め定められた酸素含量お
よび得られる焼結体について測定した組成ならびに他の
実験に基づいて、第II及びIII表中のすべての実施例に
おいて、脱酸前のコンパクト中の窒化アルミニウムは出
発材料としての窒化アルミニウム粉末の酸素含量より約
0.3重量％高い酸素含量を有すると計算もしくは見積ら
れた。
よび得られる焼結体について測定した組成ならびに他の
実験に基づいて、第II及びIII表中のすべての実施例に
おいて、脱酸前のコンパクト中の窒化アルミニウムは出
発材料としての窒化アルミニウム粉末の酸素含量より約
0.3重量％高い酸素含量を有すると計算もしくは見積ら
れた。
測定した酸素含量は放射化分析の結果であり、焼結体の
重量に対するwt％で表示してある。
重量に対するwt％で表示してある。
第II表および第III表において、焼結体の酸素含量を測
定した実施例では、焼結体の当量％組成を出発材料とし
ての粉末組成と焼結体について測定した酸素含量とから
計算した。Ｙ、Al、ＮおよびＯがそれぞれの通常の原子
価＋3,＋3,−３および−２を有すると仮定する。焼結体
において、ＹおよびAlの当量％量は出発材料としての粉
末中の量と同じであると仮定した。加工中の酸素増加と
窒素減少の量は、次の全体的反応により起ったと仮定し
た。
定した実施例では、焼結体の当量％組成を出発材料とし
ての粉末組成と焼結体について測定した酸素含量とから
計算した。Ｙ、Al、ＮおよびＯがそれぞれの通常の原子
価＋3,＋3,−３および−２を有すると仮定する。焼結体
において、ＹおよびAlの当量％量は出発材料としての粉
末中の量と同じであると仮定した。加工中の酸素増加と
窒素減少の量は、次の全体的反応により起ったと仮定し
た。
2AlN＋3/2O2→Al2O3＋N2 （13） 脱酸中の酸素減少と窒素増加の量は、次の全体的反応に
より起ったと仮定した。
より起ったと仮定した。
Al2O3＋3C＋N2→2AlN＋3CO （14） 焼結体の窒素含量は、出発材料としての窒化アルミニウ
ム粉末の初期酸素含量を測定し、焼結体の酸素含量を測
定し、反応（13）および（14）が起ったと仮定して、求
めた。
ム粉末の初期酸素含量を測定し、焼結体の酸素含量を測
定し、反応（13）および（14）が起ったと仮定して、求
めた。
第II表および第III表において、酸素含量を測定せずに
計算した焼結体についての酸素の当量％の前には近似記
号をつけてある。同じ番号であるが添字ＡまたはＢを含
む実施例は同一条件下で行い、１対の焼結体を同時に製
造したので、この１対の焼結体は同一の酸素含量を有し
ており、したがってこのような一方の焼結体の酸素含量
は、他方の焼結体について測定した酸素含量と同じであ
ると仮定する。また第II表および第III表では、実施例
２（サンプル108D）の当量％酸素含量は実施例1B（サン
プル108A2）の焼結体の当量％酸素含量と有意な差はな
いと仮定し、実施例11（サンプル175B）の焼結体の当量
％酸素含量は実施例10（175A）の焼結体の当量％酸素含
量と有意の差はないと仮定した。実施例３（サンプル94
C）、実施例５（サンプル150B）および実施例10（サン
プル175A）の焼結体の当量％酸素含量はＸ線回折分析デ
ータから計算した。
計算した焼結体についての酸素の当量％の前には近似記
号をつけてある。同じ番号であるが添字ＡまたはＢを含
む実施例は同一条件下で行い、１対の焼結体を同時に製
造したので、この１対の焼結体は同一の酸素含量を有し
ており、したがってこのような一方の焼結体の酸素含量
は、他方の焼結体について測定した酸素含量と同じであ
ると仮定する。また第II表および第III表では、実施例
２（サンプル108D）の当量％酸素含量は実施例1B（サン
プル108A2）の焼結体の当量％酸素含量と有意な差はな
いと仮定し、実施例11（サンプル175B）の焼結体の当量
％酸素含量は実施例10（175A）の焼結体の当量％酸素含
量と有意の差はないと仮定した。実施例３（サンプル94
C）、実施例５（サンプル150B）および実施例10（サン
プル175A）の焼結体の当量％酸素含量はＸ線回折分析デ
ータから計算した。
実施例12B（131D1）、13（168A）、14（162A）および15
（169A）の酸素の当量％は次式から計算した。
（169A）の酸素の当量％は次式から計算した。
Ｏ＝（2.91R＋3.82）Y/3.86 ここでＯ＝酸素の当量％ Ｙ＝イットリウムの当量％ 実施例８（90K）の酸素の当量％は、粉末混合物が同じ
組成を有し、アルゴン中で実施し、焼結体の酸素含量を
測定した他の実験での酸素の当量％と同じであると仮定
する。実施例６（サンプル150C）の酸素の当量％は、粉
末混合物が同じ組成を有し、酸素の当量％をＸ線回折分
析データから計算した他の実験と同じであると仮定す
る。
組成を有し、アルゴン中で実施し、焼結体の酸素含量を
測定した他の実験での酸素の当量％と同じであると仮定
する。実施例６（サンプル150C）の酸素の当量％は、粉
末混合物が同じ組成を有し、酸素の当量％をＸ線回折分
析データから計算した他の実験と同じであると仮定す
る。
第II表および第III表中の減量は、ダイプレス後のコン
パクトの重量と得られる焼結体の重量との差である。
パクトの重量と得られる焼結体の重量との差である。
焼結体の密度はアルキメデス法で測定した。
焼結体の体積％で表示した気孔率は、その組成に基づく
焼結体の理論密度を知り、理論密度を実測密度と次式に
従って比較することによって求めた。
焼結体の理論密度を知り、理論密度を実測密度と次式に
従って比較することによって求めた。
気孔率＝（１−実測密度／理論密度）×100％ （15） 焼結体の相組成は光学顕微鏡とＸ線回折分析により求め
た。各焼結体は焼結体の体積に基づいて表示した体積％
の窒化アルミニウム相と表示した体積％の第２相とから
構成された。各第２相の体積％についてのＸ線回折分析
は表示値の約±20％の精度である。
た。各焼結体は焼結体の体積に基づいて表示した体積％
の窒化アルミニウム相と表示した体積％の第２相とから
構成された。各第２相の体積％についてのＸ線回折分析
は表示値の約±20％の精度である。
実施例８（90K）の焼結体の熱伝導率は、約25℃でレー
ザ・フラッシュにより測定した。
ザ・フラッシュにより測定した。
残りの実施例すべての焼結体の熱伝導率は、焼結体から
切出した約0.4cm×0.4cm×2.2cmのロッド形状サンプル
を用いて、25℃で定常状態熱流法により測定した。この
方法はエー・バージェット（A.Berget）により1888年に
はじめて考案された方法で、ジェイ・テウリス（J.Thew
lis）編「物理学百科辞典Encyclopaedic Dictionary of
Physics」、ペルガモン（Pergamon）刊、オックスフォ
ード（Oxford）、1961年中のスラック（G.A.Slack）の
論文に記載されている。この技法では、サンプルを高真
空室内に入れ、熱を電気ヒータにより一端から供給し、
温度を細線熱電対で測定する。サンプルを保護筒で囲
む。絶対精度は約±３％で、繰返し精度は約±１％であ
る。比較として、Al2O3単結晶の熱伝導率を同様の装置
で測定したところ、約22℃で0.44W/cm・Ｋであった。
切出した約0.4cm×0.4cm×2.2cmのロッド形状サンプル
を用いて、25℃で定常状態熱流法により測定した。この
方法はエー・バージェット（A.Berget）により1888年に
はじめて考案された方法で、ジェイ・テウリス（J.Thew
lis）編「物理学百科辞典Encyclopaedic Dictionary of
Physics」、ペルガモン（Pergamon）刊、オックスフォ
ード（Oxford）、1961年中のスラック（G.A.Slack）の
論文に記載されている。この技法では、サンプルを高真
空室内に入れ、熱を電気ヒータにより一端から供給し、
温度を細線熱電対で測定する。サンプルを保護筒で囲
む。絶対精度は約±３％で、繰返し精度は約±１％であ
る。比較として、Al2O3単結晶の熱伝導率を同様の装置
で測定したところ、約22℃で0.44W/cm・Ｋであった。
第II表および第III表では、得られる焼結体の寸法を
Ａ、Ｂ、ＣまたはＤで与えている。寸法Ａの焼結体は厚
さ約0.17インチ、直径約0.32インチの円盤の形状であっ
た。寸法Ｂの焼結体は厚さ約0.27インチ、直径約0.50イ
ンチの円盤の形状であった。寸法Ｃの焼結体は約0.16イ
ンチ×0.16インチ×1.7インチの大きさのバーの形状で
あった。寸法Ｄの焼結体は、直径約1.5インチ、厚さが
約0.42インチの基板、即ち均一な厚さ、つまり厚さに有
意な差のない薄板の形状であった。
Ａ、Ｂ、ＣまたはＤで与えている。寸法Ａの焼結体は厚
さ約0.17インチ、直径約0.32インチの円盤の形状であっ
た。寸法Ｂの焼結体は厚さ約0.27インチ、直径約0.50イ
ンチの円盤の形状であった。寸法Ｃの焼結体は約0.16イ
ンチ×0.16インチ×1.7インチの大きさのバーの形状で
あった。寸法Ｄの焼結体は、直径約1.5インチ、厚さが
約0.42インチの基板、即ち均一な厚さ、つまり厚さに有
意な差のない薄板の形状であった。
第II表および第III表の実施例のすべてで、コンパクト
をモリブデン平板上に置き、それから第II表および第II
I表に示した熱処理を施した。
をモリブデン平板上に置き、それから第II表および第II
I表に示した熱処理を施した。
第II表および第III表中の焼結体が寸法Ｃまたは寸法Ｄ
である実施例のすべてで、出発材料としてのコンパクト
をモリブデン平板からAlN粉末の不連続な薄層で隔離し
た。
である実施例のすべてで、出発材料としてのコンパクト
をモリブデン平板からAlN粉末の不連続な薄層で隔離し
た。
実施例２の焼結体は若干の非平坦さを呈した、即ち若干
のそりを呈した。それで平坦化処理を施した。具体的に
は、実施例２で製造した焼結体を１対のモリブデン平板
間にはさんだ。サンドイッチ状焼結体をモリブデン平板
から、平坦化処理期間中に焼結体が平板に付着するのを
防止するのに丁度十分な窒化アルミニウム粉末の不連続
な薄い被覆または単層で、隔離した。上側モリブデン平
板から焼結体に約0.11psiの圧力を加えた。このような
サンドイッチ状焼結体を窒素、即ちその焼結に用いたの
と同じ雰囲気中で、1900℃に加熱し、焼結体をその温度
に約１時間保持し、次いでほぼ室温まで炉冷した。こう
して得た焼結体は平坦で、均一な厚さであった。即ち、
厚さに有意な差がなかった。この平坦な焼結体、シリコ
ンチップのような半導体用の支持基板として有用であっ
た。
のそりを呈した。それで平坦化処理を施した。具体的に
は、実施例２で製造した焼結体を１対のモリブデン平板
間にはさんだ。サンドイッチ状焼結体をモリブデン平板
から、平坦化処理期間中に焼結体が平板に付着するのを
防止するのに丁度十分な窒化アルミニウム粉末の不連続
な薄い被覆または単層で、隔離した。上側モリブデン平
板から焼結体に約0.11psiの圧力を加えた。このような
サンドイッチ状焼結体を窒素、即ちその焼結に用いたの
と同じ雰囲気中で、1900℃に加熱し、焼結体をその温度
に約１時間保持し、次いでほぼ室温まで炉冷した。こう
して得た焼結体は平坦で、均一な厚さであった。即ち、
厚さに有意な差がなかった。この平坦な焼結体、シリコ
ンチップのような半導体用の支持基板として有用であっ
た。
実施例 １ 0.932gのY2O3粉末と0.237gの黒鉛粉末を17.01gの窒化ア
ルミニウム粉末に加え、混合物を窒化アルミニウムミル
用媒体と共にプラスチックジャー内の、窒化アルミニウ
ムの約0.7重量％の量のオレフイン酸を含有する非水系
ヘプタンに侵漬し、密閉ジャー内で、室温で約18時間振
動ミルを施した。得られた分散物を空気中、ヒートラン
プ下で約20分間乾燥した。このような乾燥中に窒化アル
ミニウムが空気から酸素を捕集した。ミリング中に混合
物はミル用媒体の磨滅による0.772gのAlNを捕集した。
ルミニウム粉末に加え、混合物を窒化アルミニウムミル
用媒体と共にプラスチックジャー内の、窒化アルミニウ
ムの約0.7重量％の量のオレフイン酸を含有する非水系
ヘプタンに侵漬し、密閉ジャー内で、室温で約18時間振
動ミルを施した。得られた分散物を空気中、ヒートラン
プ下で約20分間乾燥した。このような乾燥中に窒化アル
ミニウムが空気から酸素を捕集した。ミリング中に混合
物はミル用媒体の磨滅による0.772gのAlNを捕集した。
得られた乾燥混合物の等量部分をダイプレスして、コン
パクトをつくった。
パクトをつくった。
コンパクトの２つをモリブデン平板上に並べて置いた。
コンパクトを窒素中で1500℃に加熱し、この温度に1/2
時間保ち、次に温度を1600℃に上げ、この温度に1/2時
間保ち、さらに温度を1870℃に上げ、この温度に１時間
保った。
時間保ち、次に温度を1600℃に上げ、この温度に1/2時
間保ち、さらに温度を1870℃に上げ、この温度に１時間
保った。
この実施例を実施例1Aおよび1Bとして第II表に示す。具
体的には、焼結体の１つである実施例1Bでは焼結体の1.
75重量％の酸素含量を有すると測定された。またこの焼
結体は、AlNと、焼結体の4.6体積％のY4Al2O9よりなる
相組成を有していた。またこの焼結体は、3.10％のＯ、
（100％−3.10％）＝96.90％のＮ、1.88％のＹ、および
（100％−1.88％）＝98.12％のAlからなる当量％組成を
有していた。
体的には、焼結体の１つである実施例1Bでは焼結体の1.
75重量％の酸素含量を有すると測定された。またこの焼
結体は、AlNと、焼結体の4.6体積％のY4Al2O9よりなる
相組成を有していた。またこの焼結体は、3.10％のＯ、
（100％−3.10％）＝96.90％のＮ、1.88％のＹ、および
（100％−1.88％）＝98.12％のAlからなる当量％組成を
有していた。
実施例２で用いたコンパクトは実施例１で製造した。具
体的には、実施例２では、１つのコンパクトを1600℃に
加熱し、この温度に１時間保ち、次に温度を1900℃に上
げ、この温度に１時間保った。
体的には、実施例２では、１つのコンパクトを1600℃に
加熱し、この温度に１時間保ち、次に温度を1900℃に上
げ、この温度に１時間保った。
実施例３では、１つのコンパクトを1500℃に加熱し、こ
の温度に1/2時間保ち、次いで温度を1600℃に上げ、こ
の温度に１時間保ち、次いで温度を1950℃に上げ、この
温度に１時間保った。
の温度に1/2時間保ち、次いで温度を1600℃に上げ、こ
の温度に１時間保ち、次いで温度を1950℃に上げ、この
温度に１時間保った。
実施例4A、4B、５、６、7A、7B、9A、9B、10、11、13、
14および15は、ここに註解したか第II表および第III表
中に記した以外は実施例２と同じ手順で実施した。また
実施例８、12Aおよび12Bは、ここに註解したか第II表お
よび第III表中に記した以外は実施例３と同じ手順で実
施した。
14および15は、ここに註解したか第II表および第III表
中に記した以外は実施例２と同じ手順で実施した。また
実施例８、12Aおよび12Bは、ここに註解したか第II表お
よび第III表中に記した以外は実施例３と同じ手順で実
施した。
実施例1A、1B、２、３、9Aおよび9Bは本発明を具体的に
示す。実施例1A、1B、２、３、9Aおよび9Bで製造した焼
結体は集積回路のパッケージに、またシリコンチップの
ような半導体用基板または担体として用いるのに有用で
ある。
示す。実施例1A、1B、２、３、9Aおよび9Bで製造した焼
結体は集積回路のパッケージに、またシリコンチップの
ような半導体用基板または担体として用いるのに有用で
ある。
実施例1Aおよび1Bは本発明を例証するものであり、第４
図の線分P1J上の組成を有する。AlN焼結体の熱伝導率が
第２相の含有量の増加につれて減少することが知られて
おり、他の実験と、実施例1Aおよび1Bと焼結体に著しく
多い第２相が含まれていた実施例５との比較に基いて、
実施例1Aおよび1Bで製造した焼結体は、熱伝導率が25℃
で1.42W/cm・Ｋより大きいことがわかる。
図の線分P1J上の組成を有する。AlN焼結体の熱伝導率が
第２相の含有量の増加につれて減少することが知られて
おり、他の実験と、実施例1Aおよび1Bと焼結体に著しく
多い第２相が含まれていた実施例５との比較に基いて、
実施例1Aおよび1Bで製造した焼結体は、熱伝導率が25℃
で1.42W/cm・Ｋより大きいことがわかる。
実施例２は本発明を具体的に示す。実施例２と、これと
同一の粉末混合物を有する実施例1Aおよび1Bとの比較に
基づき、そして他の実験に基づき、実施例２の焼結体
が、実施例1Aおよび1Bの焼結体と同一または有意な差の
ない組成を有することがわかった。具体的には、実施例
２で製造した焼結体は、AlN相および焼結体の約4.6体積
％のY4Al2O9相からなり、ほぼ第４図の線分P1J上の組成
を有していた。また、AlN焼結体の熱伝導率が第２相の
含有量の増加につれて減少することがわかっており、他
の実験と、実施例２と焼結体に著しく多い第２相が含ま
れていた実施例５との比較に基いて、実施例２で製造し
た焼結体が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有
することがわかった。
同一の粉末混合物を有する実施例1Aおよび1Bとの比較に
基づき、そして他の実験に基づき、実施例２の焼結体
が、実施例1Aおよび1Bの焼結体と同一または有意な差の
ない組成を有することがわかった。具体的には、実施例
２で製造した焼結体は、AlN相および焼結体の約4.6体積
％のY4Al2O9相からなり、ほぼ第４図の線分P1J上の組成
を有していた。また、AlN焼結体の熱伝導率が第２相の
含有量の増加につれて減少することがわかっており、他
の実験と、実施例２と焼結体に著しく多い第２相が含ま
れていた実施例５との比較に基いて、実施例２で製造し
た焼結体が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有
することがわかった。
実施例３で製造された焼結体は、本発明を例証するもの
であり、第４図の線分JFおよびA4Fを含まない多角形P1J
F4で画定包囲された組成を有する。
であり、第４図の線分JFおよびA4Fを含まない多角形P1J
F4で画定包囲された組成を有する。
実施例9Aおよび9Bは本発明を具体例に示し、第４図の線
分JFおよびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲され
た組成を有する。AlN焼結体の熱伝導率が第２相の含有
量の増加につれて減少することが分かっており、他の実
験と、実施例9Aと焼結体に著しく多い第２相が含まれて
いた実施例５との比較に基いて、実施例9Aおよび9Bで製
造された焼結体が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導
率を有することがわかった。
分JFおよびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲され
た組成を有する。AlN焼結体の熱伝導率が第２相の含有
量の増加につれて減少することが分かっており、他の実
験と、実施例9Aと焼結体に著しく多い第２相が含まれて
いた実施例５との比較に基いて、実施例9Aおよび9Bで製
造された焼結体が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導
率を有することがわかった。
実施例4Aおよび4Bの粉末混合物は、0.3当量％未満のイ
ットリウムを含有していた。実施例4Aおよび4Bの焼結体
の当量％組成は第４図多角形P1JFA4の外側にあり、特に
第４図の点P1の下側にあった。実施例4Aおよび4Bでは、
焼結体は焼結体の体積の10体積％より大きい気孔率を有
しており、このことは第４図の点P1の下側のこの組成領
域では焼結が困難であることを示す。
ットリウムを含有していた。実施例4Aおよび4Bの焼結体
の当量％組成は第４図多角形P1JFA4の外側にあり、特に
第４図の点P1の下側にあった。実施例4Aおよび4Bでは、
焼結体は焼結体の体積の10体積％より大きい気孔率を有
しており、このことは第４図の点P1の下側のこの組成領
域では焼結が困難であることを示す。
実施例５および６では、焼結体は第４図の多角形P1JFA4
の外側、より詳しくは線分JFより上側の組成を有した。
の外側、より詳しくは線分JFより上側の組成を有した。
実施例7Aおよび7Bは、コンパクトに脱酸を施しても、ア
ルゴン雰囲気を用いると多量の炭素が焼結体中に残され
ることを示している。
ルゴン雰囲気を用いると多量の炭素が焼結体中に残され
ることを示している。
実施例８は、アルゴン雰囲気を用いると熱伝導率が低い
焼結体となることを示している。
焼結体となることを示している。
実施例10および11は、AlNの粒度の増加につれて最低焼
結温度が上昇することを示している。具体的には、約1.
3当量％の酸素と0.64当量％のイットリウムの組成で、A
lN、Y2O3および炭素の粒度の組合せがそれぞれ約0.5m2/
g、0.6m2/gおよび25m2/gであるものから製造すると、20
00℃の焼結温度でもコンパクトを焼結するのは困難であ
る。
結温度が上昇することを示している。具体的には、約1.
3当量％の酸素と0.64当量％のイットリウムの組成で、A
lN、Y2O3および炭素の粒度の組合せがそれぞれ約0.5m2/
g、0.6m2/gおよび25m2/gであるものから製造すると、20
00℃の焼結温度でもコンパクトを焼結するのは困難であ
る。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクの、本出願人に譲渡された米国特許第4,478,78
5号「熱伝導率の高い窒化アルミニウムセラミック体」
（およびその分割出願第629,666号、1984年７月11日出
願（特開昭60−71,576号））に開示された方法では、窒
化アルミニウム粉末と遊離炭素とよりなる混合物を形成
し、ここで窒化アルミニウムは約0.8重量％より高い所
定の酸素含量を有し、遊離炭素の全量がこのような含量
の酸素と反応して、約0.35重量％より大から約1.1重量
％までの範囲にありかつ上記所定の酸素含量より20重量
％以上低い酸素含量を有する脱酸粉末またはコンパクト
を生成し、この混合物またはそのコンパクトを加熱して
炭素と酸素を反応させて脱酸窒化アルミニウムを生成
し、脱酸窒化アルミニウムのコンパクトを焼結し、理論
値の85％より大きい密度と22℃で0.5W/cm・Ｋより大き
い熱伝導率を有するセラミック体を生成する。
・ボビクの、本出願人に譲渡された米国特許第4,478,78
5号「熱伝導率の高い窒化アルミニウムセラミック体」
（およびその分割出願第629,666号、1984年７月11日出
願（特開昭60−71,576号））に開示された方法では、窒
化アルミニウム粉末と遊離炭素とよりなる混合物を形成
し、ここで窒化アルミニウムは約0.8重量％より高い所
定の酸素含量を有し、遊離炭素の全量がこのような含量
の酸素と反応して、約0.35重量％より大から約1.1重量
％までの範囲にありかつ上記所定の酸素含量より20重量
％以上低い酸素含量を有する脱酸粉末またはコンパクト
を生成し、この混合物またはそのコンパクトを加熱して
炭素と酸素を反応させて脱酸窒化アルミニウムを生成
し、脱酸窒化アルミニウムのコンパクトを焼結し、理論
値の85％より大きい密度と22℃で0.5W/cm・Ｋより大き
い熱伝導率を有するセラミック体を生成する。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクの、本出願人に譲渡された米国特許出願第656,
636号（1984年10月１日出願）（特開昭61−91,068号；
出願人処理番号 R803）「熱伝導率の高いセラミック
体」には、同出願第４図の線分MJを含まない多角形JKLM
で画定包囲された組成および25℃で1.42W/cm・Ｋより大
きい熱伝導率を有する窒化アルミニウムセラミック体を
製造する方法が開示されている。この方法では、酸素を
含有する窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウムおよ
び遊離炭素よりなる混合物を形成し、混合物をコンパク
トに成形し、ここで上記混合物およびコンパクトはイッ
トリウムおよびアルミニウムの当量％が同出願656,636
号の第４図の点Ｌから点Ｊ（含まない）までの範囲にあ
る組成を有し、上記コンパクトは同出願656,636号の第
４図の多角形JKLMで画定包囲された範囲の外側にＹ、A
l、ＯおよびＮの当量％組成を有し、上記コンパクト中
の窒化アルミニウムが酸素を窒化アルミニウム約1.4％
より大から約4.5％より小までの範囲の量含有し、上記
コンパクトをその気孔が開口状態に留まる温度まで加熱
して、上記遊離炭素を上記窒化アルミニウム中に含有さ
れた酸素と反応させて、脱酸コンパクトを生成し、この
脱酸コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が同出願
第656,636号の第４図の線分MJを含まない多角形JKLMで
画定包囲された組成を有し、さらに上記脱酸コンパクト
を約1890℃から約2050℃までの範囲の温度で焼結して、
上記セラミック体を生成する。
・ボビクの、本出願人に譲渡された米国特許出願第656,
636号（1984年10月１日出願）（特開昭61−91,068号；
出願人処理番号 R803）「熱伝導率の高いセラミック
体」には、同出願第４図の線分MJを含まない多角形JKLM
で画定包囲された組成および25℃で1.42W/cm・Ｋより大
きい熱伝導率を有する窒化アルミニウムセラミック体を
製造する方法が開示されている。この方法では、酸素を
含有する窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウムおよ
び遊離炭素よりなる混合物を形成し、混合物をコンパク
トに成形し、ここで上記混合物およびコンパクトはイッ
トリウムおよびアルミニウムの当量％が同出願656,636
号の第４図の点Ｌから点Ｊ（含まない）までの範囲にあ
る組成を有し、上記コンパクトは同出願656,636号の第
４図の多角形JKLMで画定包囲された範囲の外側にＹ、A
l、ＯおよびＮの当量％組成を有し、上記コンパクト中
の窒化アルミニウムが酸素を窒化アルミニウム約1.4％
より大から約4.5％より小までの範囲の量含有し、上記
コンパクトをその気孔が開口状態に留まる温度まで加熱
して、上記遊離炭素を上記窒化アルミニウム中に含有さ
れた酸素と反応させて、脱酸コンパクトを生成し、この
脱酸コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が同出願
第656,636号の第４図の線分MJを含まない多角形JKLMで
画定包囲された組成を有し、さらに上記脱酸コンパクト
を約1890℃から約2050℃までの範囲の温度で焼結して、
上記セラミック体を生成する。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
667,516号（1984年11月１日出願）（特開昭61−127,667
号；出願人処理番号 R835）「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分RFを含まない多角形FJ
DSRで画定包囲された組成、約４体積％未満の気孔率お
よび25℃で1.25W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する窒
化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開示され
ている。この方法では、酸素を含有する窒化アルミニウ
ム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりなる混合
物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここで上記
混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニ
ウムの当量％が同出願667,516号の第４図の点Ｄから点
Ｆまでの範囲にある組成を有し、上記コンパクトは同出
願第667,516号の第４図の多角形FJDSRで画定包囲された
組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、
上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化アル
ミニウムの約1.95重量％より大から約5.1重量％より小
までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔が開
口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を上記
窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させて、脱
酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、
ＯおよびＮの当量％が同出願第667,516号の第４図の線
分RFを含まない多角形FJDSRで画定包囲された組成を有
し、さらに上記脱酸コンパクトを約1870℃から約2050℃
までの範囲の温度で焼結して、上記セラミック体を生成
する。
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
667,516号（1984年11月１日出願）（特開昭61−127,667
号；出願人処理番号 R835）「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分RFを含まない多角形FJ
DSRで画定包囲された組成、約４体積％未満の気孔率お
よび25℃で1.25W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する窒
化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開示され
ている。この方法では、酸素を含有する窒化アルミニウ
ム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりなる混合
物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここで上記
混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニ
ウムの当量％が同出願667,516号の第４図の点Ｄから点
Ｆまでの範囲にある組成を有し、上記コンパクトは同出
願第667,516号の第４図の多角形FJDSRで画定包囲された
組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、
上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化アル
ミニウムの約1.95重量％より大から約5.1重量％より小
までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔が開
口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を上記
窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させて、脱
酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、
ＯおよびＮの当量％が同出願第667,516号の第４図の線
分RFを含まない多角形FJDSRで画定包囲された組成を有
し、さらに上記脱酸コンパクトを約1870℃から約2050℃
までの範囲の温度で焼結して、上記セラミック体を生成
する。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
675,048号（1984年11月26日出願）（特開昭61−219,763
号；出願人処理番号 R838）「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分KJおよびPJを含まない
多角形PONKJで画定包囲された組成、約４体積％未満の
気孔率および25℃で1.50W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を
有する窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が
開示されている。この方法では、酸素を含有する窒化ア
ルミニウム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素より
なる混合物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、こ
こで上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよび
アルミニウムの当量％が同出願675,048号の第４図の点
ＫとＰの間の範囲にある組成を有し、上記コンパクトは
同出願第675,048号の第４図の多角形PONKJで画定包囲さ
れた組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有
し、上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化
アルミニウムの約1.40重量％より大から約4.50重量％よ
り小までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔
が開口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を
上記窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させ
て、脱酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはA
l、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が同出願第675,048号の第４
図の線分KJおよびPJを含まない多角形PONKJで画定包囲
された組成を有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1900
℃から約2050℃までの範囲の温度で焼結して、上記セラ
ミック体を生成する。上記焼結温度は上記脱酸コンパク
トの上記組成に適当な焼結温度である。
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
675,048号（1984年11月26日出願）（特開昭61−219,763
号；出願人処理番号 R838）「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分KJおよびPJを含まない
多角形PONKJで画定包囲された組成、約４体積％未満の
気孔率および25℃で1.50W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を
有する窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が
開示されている。この方法では、酸素を含有する窒化ア
ルミニウム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素より
なる混合物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、こ
こで上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよび
アルミニウムの当量％が同出願675,048号の第４図の点
ＫとＰの間の範囲にある組成を有し、上記コンパクトは
同出願第675,048号の第４図の多角形PONKJで画定包囲さ
れた組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有
し、上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化
アルミニウムの約1.40重量％より大から約4.50重量％よ
り小までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔
が開口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を
上記窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させ
て、脱酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはA
l、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が同出願第675,048号の第４
図の線分KJおよびPJを含まない多角形PONKJで画定包囲
された組成を有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1900
℃から約2050℃までの範囲の温度で焼結して、上記セラ
ミック体を生成する。上記焼結温度は上記脱酸コンパク
トの上記組成に適当な焼結温度である。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
667,516号（1984年11月１日出願）（特開昭61−127,667
号）「熱伝導率の高いセラミック体」には、同出願第４
図の線分RFを含まない多角形FJDSRで画定包囲された組
成、約４体積％未満の気孔率および25℃で1.25W/cm・Ｋ
より大きい熱伝導率を有する窒化アルミニウムセラミッ
ク体を製造する方法が開示されている。この方法では、
酸素を含有する窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムおよび遊離炭素よりなる混合物を形成し、混合物をコ
ンパクトに成形し、ここで上記混合物およびコンパクト
はイットリウムおよびアルミニウムの当量％が同出願第
667,516号の第４図の点ＤからＦまでの範囲にある組成
を有し、上記コンパクトは同出願第667,516号の第４図
の多角形FJDSRで画定包囲された組成の外側にＹ、Al、
ＯおよびＮの当量％組成を有し、上記コンパクト中の窒
化アルミニウムが酸素を窒化アルミニウムの約1.95重量
％より大から約5.1重量％より小までの範囲の量含有
し、上記コンパクトをその気孔が開口状態に留まる温度
まで加熱して、上記遊離炭素を上記窒化アルミニウム中
に含有された酸素と反応させて、脱酸コンパクトを生成
し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％
が同出願第667,516号の第４図の線分RFを含まない多角
形FJDSRで画定包囲された組成を有し、さらに上記脱酸
コンパクトを約1870℃から約2050℃までの範囲の温度で
焼結して、上記セラミック体を生成する。
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
667,516号（1984年11月１日出願）（特開昭61−127,667
号）「熱伝導率の高いセラミック体」には、同出願第４
図の線分RFを含まない多角形FJDSRで画定包囲された組
成、約４体積％未満の気孔率および25℃で1.25W/cm・Ｋ
より大きい熱伝導率を有する窒化アルミニウムセラミッ
ク体を製造する方法が開示されている。この方法では、
酸素を含有する窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムおよび遊離炭素よりなる混合物を形成し、混合物をコ
ンパクトに成形し、ここで上記混合物およびコンパクト
はイットリウムおよびアルミニウムの当量％が同出願第
667,516号の第４図の点ＤからＦまでの範囲にある組成
を有し、上記コンパクトは同出願第667,516号の第４図
の多角形FJDSRで画定包囲された組成の外側にＹ、Al、
ＯおよびＮの当量％組成を有し、上記コンパクト中の窒
化アルミニウムが酸素を窒化アルミニウムの約1.95重量
％より大から約5.1重量％より小までの範囲の量含有
し、上記コンパクトをその気孔が開口状態に留まる温度
まで加熱して、上記遊離炭素を上記窒化アルミニウム中
に含有された酸素と反応させて、脱酸コンパクトを生成
し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％
が同出願第667,516号の第４図の線分RFを含まない多角
形FJDSRで画定包囲された組成を有し、さらに上記脱酸
コンパクトを約1870℃から約2050℃までの範囲の温度で
焼結して、上記セラミック体を生成する。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
682,468号（1984年12月17日出願）（特開昭61−155,263
号；出願人処理番号 R836）「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分LMおよびDMを含まない
多角形LT1DMで画定包囲された組成、約４体積％未満の
気孔率および25℃で1.27W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有す
る窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開示
されている。この方法では、酸素を含有する窒化アルミ
ニウム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりなる
混合物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここで
上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアル
ミニウムの当量％が同出願第682,468号の第４図の点T1
から点Ｍまでの範囲にある組成を有し、上記コンパクト
は同出願第682,468号の第４図の多角形LT1DMで画定包囲
された組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を
有し、上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒
化アルミニウムの約1.85重量％より大から約4.50重量％
より小までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気
孔が開口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素
を上記窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させ
て、脱酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはA
l、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が同出願第682,468号の第４
図の線分LMおよびDMを含まない多角形LT1DMで画定包囲
された組成を有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1890
℃から約2050℃までの範囲の温度で焼結し、ここで最低
焼結温度は線分DMに隣接した組成にふさわしい約1890℃
から線分T1L上の組成にふさわしい約1970℃まで上昇
し、かくして上記セラミック体を生成する。上記焼結温
度は上記脱酸コンパクトの上記組成に適当な焼結温度で
ある。
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
682,468号（1984年12月17日出願）（特開昭61−155,263
号；出願人処理番号 R836）「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分LMおよびDMを含まない
多角形LT1DMで画定包囲された組成、約４体積％未満の
気孔率および25℃で1.27W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有す
る窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開示
されている。この方法では、酸素を含有する窒化アルミ
ニウム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりなる
混合物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここで
上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアル
ミニウムの当量％が同出願第682,468号の第４図の点T1
から点Ｍまでの範囲にある組成を有し、上記コンパクト
は同出願第682,468号の第４図の多角形LT1DMで画定包囲
された組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を
有し、上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒
化アルミニウムの約1.85重量％より大から約4.50重量％
より小までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気
孔が開口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素
を上記窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させ
て、脱酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはA
l、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が同出願第682,468号の第４
図の線分LMおよびDMを含まない多角形LT1DMで画定包囲
された組成を有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1890
℃から約2050℃までの範囲の温度で焼結し、ここで最低
焼結温度は線分DMに隣接した組成にふさわしい約1890℃
から線分T1L上の組成にふさわしい約1970℃まで上昇
し、かくして上記セラミック体を生成する。上記焼結温
度は上記脱酸コンパクトの上記組成に適当な焼結温度で
ある。
第１図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元系
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図、 第２図は第１図の一部の拡大図、 第３図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元系
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図、そして 第４図は第３図の一部の拡大図である。
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図、 第２図は第１図の一部の拡大図、 第３図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元系
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図、そして 第４図は第３図の一部の拡大図である。
Claims (33)
- 【請求項１】添付図面の第４図の線分JFおよびA4Fを含
まない多角形P1JFA4で画定包囲された組成、セラミック
体の体積の10体積％未満の気孔率および25℃で1.00W/cm
・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミ
ニウムセラミック体の製法であって、下記の工程を含む
ことを特徴とする方法： （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムおよび遊離炭素よりなる混合物を形成し、この混合物
をコンパクトに成形し、ここで上記混合物およびコンパ
クトは、イットリウムおよびアルミニウムの当量％が第
４図の点Ｊから点A4までの範囲にあり、イットリウムが
0.3重量％より大から2.5当量％より小までの範囲にあり
アルミニウムが97.5当量％より大から99.7当量％より小
までの範囲にある組成を有し、上記コンパクトは第４図
の多角形P1JFA4で画定包囲された組成範囲を除外し乍ら
該組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有
し、 （ｂ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが、気孔閉
塞温度より低い温度までの温度にて加熱し、これにより
上記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素
と反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸
コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線
分JFおよびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲され
た組成を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生
成する量存在し、さらに （ｃ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で1850℃以上の温度で焼結して上記多結晶体を生成す
る。 - 【請求項２】工程（ｂ）の窒素含有雰囲気が上記焼結体
を生成するための窒化アルミニウムの脱酸を促進するの
に十分な窒素を含有する特許請求の範囲第１項記載の方
法。 - 【請求項３】工程（ｃ）の窒素含有雰囲気が上記窒化ア
ルミニウムの有意な減量を防止するのに十分な窒素を含
有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項４】上記方法を周囲圧力で行う特許請求の範囲
第１項記載の方法。 - 【請求項５】工程（ｂ）の脱酸より前の工程（ａ）の上
記コンパクト中の窒化アルミニウムが、この窒化アルミ
ニウムの重量1.0重量％より大から4.7重量％より小まで
の範囲の量の酸素を含有する特許請求の範囲第１項記載
の方法。 - 【請求項６】工程（ａ）の窒化アルミニウムが10m2/gま
での比表面積を有し、上記遊離炭素が10m2/gより大きい
比表面積を有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項７】上記混合物およびコンパクトはイットリウ
ムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点Ｊから点A2
までの範囲にある組成を有し、上記イットリウムが0.65
当量％より大から2.5当量％より小までの範囲にあり、
上記アルミニウムが97.5当量％より大から99.35当量％
より小までの範囲にあり、上記焼結体および脱酸コンパ
クトはAl、Ｙ、ＯおよびＮ当量％が第４図の線分A3J、J
FおよびA2Fを含まない多角形3JFA2で画定包囲された組
成よりなる特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項８】上記混合物およびコンパクトはイットリウ
ムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点A3から点A4
までの範囲にある組成を有し、上記イットリウムが0.3
当量％から0.85当量％までの範囲にあり、上記アルミニ
ウムが99.15当量％から99.7当量％までの範囲にあり、
上記焼結体および上記脱酸コンパクトはAl、Ｙ、Ｏおよ
びＮの当量％が第４図の線分P1A3、A3A2およびA2A4を含
まない多角形P1A3A2A4で画定包囲された組成よりなる特
許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項９】上記混合物およびコンパクトはイットリウ
ムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点P1から点A3
までの範囲にある組成を有し、上記イットリウムが0.35
当量％から0.85当量％までの範囲にあり、上記アルミニ
ウムが99.15当量％から99.65当量％までの範囲にあり、
上記焼結体および上記脱酸コンパクトはAl、Ｙ、Ｏおよ
びＮの当量％が第４図の線分P1A3で画定された組成より
なり、上記焼結温度が1860℃以上である特許請求の範囲
第１項記載の方法。 - 【請求項１０】上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点A3から点
Ｊまでの範囲にある組成を有し、イットリウムが0.85当
量％から2.5当量％より小までの範囲にあり、アルミニ
ウムが97.5当量％より大から99.15当量％までの範囲に
あり、上記焼結体および上記脱酸コンパクトはAl、Ｙ、
ＯおよびＮの当量％が第４図の点Ｊを含まない線分Ａ酸
コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の点
Ｊを含まない線A3Jで画定された組成よりなり、上記焼
結温度が1860℃以上である特許請求の範囲第１項記載の
方法。 - 【請求項１１】添付図面の第４図の線分A3J、JFおよびA
2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲された組成、セラ
ミック体の体積の10体積％未満の気孔率および25℃で1.
00W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化
アルミニウムセラミック体の製法であって、下記の工程
を含むことを特徴とする方法： （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムおよび遊離炭素よりなる混合物を形成し、ここで上記
遊離炭素は100m2/gより大きい比表面積を有し、上記混
合物中の窒化アルミニウム粉末は3.4m2/gから6.0m2/gま
での範囲の比表面積を有し、上記混合物をコンパクトに
成形し、ここで上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点Ｊから点
A2までの範囲にあり、イットリウムが0.65当量％より大
から2.5当量％より小までの範囲にあり、アルミニウム
が97.5当量％より大から99.35当量％より小までの範囲
にある組成を有し、上記コンパクトは第４図の多角形P1
JFA4で画定包囲された組成範囲を除外し乍ら該組成の外
側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、上記コン
パクト中の窒化アルミニウムがこの窒化アルミニウムの
重量の1.42重量％より大から4.70重量％より小までの範
囲の量の酸素を含有し、 （ｂ）上記コンパクトを周囲圧力において25容量％以上
の窒素を含有する窒素含有非酸化性雰囲気中で、1350℃
からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度よ
り低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離
炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応さ
せて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパク
トはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分A3J、J
FおよびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲された組
成を有し、上記炭素による脱酸より前の上記コンパクト
中の窒化アルミニウムがこの窒化アルミニウムの1.42重
量％より大から4.70重量％より小までの範囲の酸素含量
を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する
量存在し、さらに （ｃ）上記脱酸コンパクトを25容量％以上窒素を含有す
る窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、1850℃から
1970℃までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生成
する。 - 【請求項１２】焼結温度が1890℃から1950℃までの範囲
にあり、上記混合物中の窒化アルミニウム粉末は3.5m2/
gから6.0m2/gまでの範囲の比表面積を有し、上記焼結体
が焼結体の体積の１体積％未満の気孔率を有する特許請
求の範囲第11項記載の方法。 - 【請求項１３】焼結温度が1940℃から1970℃までの範囲
にあり、上記焼結体が焼結体の0.04重量％未満の量の炭
素を含有し、焼結体の体積の１体積％未満の気孔率およ
び25℃で1.57W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する特許
請求の範囲第11項記載の方法。 - 【請求項１４】添付図面の第４図の線分JFおよびA4Fを
含まない多角形P1JFA4で画定包囲された組成、セラミッ
ク体の体積の10体積％未満の気孔率および25℃で1.00W/
cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アル
ミニウムセラミック体の製法であって、下記の工程を含
むことを特徴とする方法： （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、 酸化イットリウムまたはその前駆物質、および、 遊離炭素と、 50℃から1000℃までの範囲の温度で熱分解し、遊離炭
素、及び、揮発する気体状分解生成物になる炭素質有機
物質と、 これらの混合物と、 よりなる群から選ばれた炭素質添加剤、 よりなる混合物を形成し、 この混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物お
よびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当
量％が第４図の点Ｊから点A4までの範囲にあり、イット
リウムが0.3当量％より大から2.5当量％より小までの範
囲にあり、アルミニウムが97.5当量％より大から99.7当
量％より小までの範囲にある組成を有し、上記コンパク
トは第４図の多角形P1JFA4で画定包囲された組成範囲を
除外し乍ら該組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％
組成を有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で1200℃まで
の温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊離
炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞
温度より低い温度までの温度にて加熱し、これにより上
記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と
反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コ
ンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分
JFおよびA4Fを含まない多角形P1JFA4で画定包囲された
組成を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成
する量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で1850℃以上の温度で焼結して上記多結晶体を生成す
る。 - 【請求項１５】工程（ｃ）の窒素含有雰囲気が、上記焼
結体を生成するための窒化アルミニウムの脱酸を促進す
るのに十分な窒素を含有する特許請求の範囲第14項記載
の方法。 - 【請求項１６】工程（ｄ）の窒素含有雰囲気が、上記窒
化アルミニウムの有意な減量を防止するのに十分な窒素
を含有する特許請求の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項１７】上記方法を周囲圧力で行う特許請求の範
囲第14項記載の方法。 - 【請求項１８】工程（ｃ）の脱酸より前の工程（ａ）の
上記コンパクト中の窒化アルミニウムがこの窒化アルミ
ニウムの重量1.0重量％より大から4.7重量％より小まで
の範囲の量の酸素を含有する特許請求の範囲第14項記載
の方法。 - 【請求項１９】工程（ａ）の窒化アルミニウムが10m2/g
までの比表面積を有し、上記遊離炭素が10m2/gより大き
い比表面積を有する特許請求の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項２０】上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点Ｊから点
A2までの範囲にある組成を有し、上記イットリウムが0.
65当量％より大から2.5当量％より小までの範囲にあ
り、上記アルミニウムが97.5当量％より大から99.35当
量％より小までの範囲にあり、上記焼結体および脱酸コ
ンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分
A3J、JFおよびA2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲さ
れた組成よりなる特許請求の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項２１】上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点A3から点
A4までの範囲にある組成を有し、上記イットリウムが0.
3当量％から0.85当量％までの範囲にあり、上記アルミ
ニウムが99.15当量％から99.7当量％までの範囲にあ
り、上記焼結体および上記脱酸コンパクトはAl、Ｙ、Ｏ
およびＮの当量％が第４図の線分P1A3、A3A2およびA2A4
を含まない多角形P1A3A2A4で画定包囲された組成よりな
る特許請求の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項２２】上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点P1から点
A3までの範囲にある組成を有し、上記イットリウムが0.
35当量％から0.85当量％までの範囲にあり、上記アルミ
ニウムが99.15当量％から99.65当量％までの範囲にあ
り、上記焼結体および上記脱酸コンパクトはAl、Ｙ、Ｏ
およびＮの当量％が第４図の線分P1A3で画定包囲された
組成よりなり、上記焼結温度が1860℃以上である特許請
求の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項２３】上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点A3から点
Ｊまでの範囲にある組成を有し、イットリウムが0.85当
量％から2.5当量％より小までの範囲にあり、アルミニ
ウムが97.5当量％より大から99.15当量％までの範囲に
あり、上記焼結体および上記脱酸コンパクトはAl、Ｙ、
ＯおよびＮの当量％が第４図の点Ｊを含まない線分A3J
で画定された組成よりなり、上記焼結温度が1860℃以上
である特許請求の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項２４】添付図面の第４図の線分A3J、JFおよびA
2Fを含まない多角形A3JFA2で画定包囲された組成、セラ
ミック体の体積の10体積％未満の気孔率および25℃で1.
00W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化
アルミニウムセラミック体の製法であって、下記の工程
を含むことを特徴とする方法： （ａ）窒化アルミニウム粉末、 酸化イットリウムまたはその前駆物質、および、 遊離炭素と、 50℃から1000℃までの範囲の温度で熱分解し、遊離炭
素、及び、揮発する気体状分解生成物になる炭素質有機
物質と、 これらの混合物と、 よりなる群から選ばれた炭素質添加剤、 よりなる混合物を形成し、 ここで上記遊離炭素は100m2/gより大きい比表面積を有
し、上記混合物中の窒化アルミニウム粉末は3.4m2/gか
ら6.0m2/gまでの比表面積を有し、 上記混合物をコンパクトに成形し、 ここで上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよ
びアルミニウムの当量％が第４図の点Ｊから点A2までの
範囲にあり、イットリウムが0.65当量％より大から2.5
当量％より小までの範囲にあり、アルミニウムが97.5当
量％より大から99.35当量％より小までの範囲にある組
成を有し、上記コンパクトは第４図の多角形P1JFA4で画
定包囲された組成範囲を除外し乍ら該組成の外側にＹ、
Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、上記コンパクト中
の窒化アルミニウムこの窒化アルミニウムの重量の1.42
重量％より大から4.70重量％より小までの範囲の量を酸
素を含有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で1200℃まで
の温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊離
炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを25容量％以上の窒素を含有する
窒素含有雰囲気中、周囲圧力下で、1350℃からコンパク
トを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より低い温度ま
での温度にて加熱し、これにより上記遊離炭素を上記窒
化アルミニウムに含有された酸素と反応させて脱酸コン
パクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクトはAl、Ｙ、
ＯおよびＮの当量％が第４図の線分A3J、JFおよびA2Fを
含まない多角形A3JFA2で画定包囲された組成を有し、上
記炭素による脱酸より前の上記コンパクト中の窒化アル
ミニウムがこの窒化アルミニウムの重量の1.42重量％よ
り大から4.70重量％より小までの範囲の酸素含量を有
し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量存
在し、さらに、 （ｄ）上記脱酸コンパクトを25容量％以上の窒素を含有
する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、1850℃か
ら1970℃までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生
成する。 - 【請求項２５】上記焼結温度が1890℃から1950℃までの
範囲にあり、上記混合物中の窒化アルミニウム粉末は3.
5m2/gから6.0m2/gまでの範囲の比表面積および焼結体の
体積の１体積％未満の気孔率を有する特許請求の範囲第
24項記載の方法。 - 【請求項２６】上記焼結温度が1940℃から1970℃までの
範囲にあり、上記焼結体が焼結体の0.04重量％未満の量
の炭素を含有し、焼結体の体積の１体積％未満の気孔率
および25℃で1.57W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する
特許請求の範囲第24項記載の方法。 - 【請求項２７】添付図面の第４図の線分JAおよびA4Fを
含まない多角形P1JFA4で画定包囲され、0.3当量％より
大から2.5当量％より小までの範囲のイットリウム、97.
5当量％より大から99.7当量％より小までの範囲のアル
ミニウム、0.85当量％から4.1当量％より小までの範囲
の酸素、および95.9当量％より大から99.15当量％まで
の範囲の窒素からなる組成、多結晶体の体積の10体積％
未満の気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい熱伝
導率を有する多結晶体。 - 【請求項２８】添付図面の第４図の線分P1A3で画定さ
れ、0.35当量％から0.85当量％までの範囲のイットリウ
ム、99.15当量％から99.65当量％までの範囲のアルミニ
ウム、0.85当量％から1.6当量％までの範囲の酸素、お
よび98.4当量％から99.15当量％までの範囲の窒素から
なる組成、多結晶体の体積の10体積％未満の気孔率およ
び25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する多結
晶体。 - 【請求項２９】添付図面の第４図の点Ｊを含まない線分
A3Jで画定され、0.85当量％から2.5当量％より小までの
範囲のイットリウム、97.5当量％より大から99.15当量
％までの範囲のアルミニウム、1.6当量％から4.1当量％
よりより小までの範囲の酸素、および95.9当量％より大
から98.4当量％までの範囲の窒素からなる組成、多結晶
体の体積の10体積％未満の気孔率および25℃で1.00W/cm
・Ｋより大きい熱伝導率を有する多結晶体。 - 【請求項３０】AlN、YAlO3およびY4Al2O9よりなる相組
成を有する多結晶体であって、上記YAlO3相とY4Al2O9相
の合計量が多結晶体の全体積の0.8体積％より大から6.0
体積より小まで、上記YAlO3相が痕跡量から焼結体の体
積の4.2体積％より小まで、そして上記Y4Al2O9相が痕跡
量から焼結体の体積の6.0体積％より小までの範囲にあ
り、多結晶体の体積の10体積％未満の気孔率および25℃
で1.00W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する多結晶体。 - 【請求項３１】多結晶体が多結晶体の0.04重量％未満の
量の炭素を含有し、多結晶体の体積の１体積％未満の気
孔率および25℃で1.57W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有
する特許請求の範囲第30項記載の多結晶体。 - 【請求項３２】AlNおよびY4Al2O9よりなる相組成を有す
る多結晶体であって、上記Y4Al2O9相の量が上記多結晶
体の0.8体積から2.1体積％より小までの範囲にあり、多
結晶体の体積の10体積％未満の気孔率および25℃で1.00
W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する多結晶体。 - 【請求項３３】AlNおよびY4Al2O9よりなる相組成を有す
る多結晶体であって、上記Y4Al2O9相の量が多結晶体の
全体積の2.1体積から6.0体積％より小までの範囲にあ
り、多結晶体の体積の10体積％未満の気孔率および25℃
で1.00W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する多結晶体。
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