JPS60155508A - 耐湿性にすぐれた透明性非晶質窒化ホウ素組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非晶質窒化ホウ素であって、耐熱性、耐蝕性
、熱衝撃抵抗性などの特徴を生かして、溶融塩や腐食性
ガスに対する保護膜あるいは高温用覗き窓、高温腐食性
雰囲気で使用するルツボ、ノズルなどの理化学器具、高
温電気絶縁材料や半導体関連材料として電気、電子工学
用途、板、管、フェルト状やファイバー状として高温断
熱材用途、さらに光学材料にコーティングすることによ
って屈折率を変化させ、８」、反射を抑えたりすること
や、透明性を生かしてＸ線リソグラフィー用マスク支持
材料として用いられる。

従来の技術 窒化ホウ素は、耐熱性、化学的安定性、耐熱衝撃性、電
気絶縁性などに極めて優れているため、電気絶縁材、固
体潤滑材、ルツボ等の工業材料用に多用されている。特
に化学気相析出法により製造された窒化ホウ素は高品質
のため非常に高価であるにもががわらず、化学実験用ル
ツボヤ半導体もしくは特殊合金製造用ルツボとしての用
途が拡大している。

一般に市販されている常圧合成により得る窒化ホウ素は
白色不透明である。気相析出法により得る窒化ホウ素も
、比較的高温で合成されるものは白色不透明であるが、
比較的低温で得るものは透明性を有し、Ｘ線回折的には
非晶質である。この透明で非晶質の窒化ホウ素が、その
応用面で将来大いに期待されている。

明が解決しようとする　、 上記透明で非晶質の窒化ホウ素は安定性に欠け、例えば
大気中もしくは水中に放置すると白濁して透明性を失い
、さらにはクラックが発生して小片に崩壊するという欠
点を有している。

問題点を解決するための手 本発明は、気相析出法で合成した非晶質の窒化ホウ素が
本来布する透明性を損うことなく、安定性の悪さを改善
することを目的へしてなされたもので、気相析出法によ
って合成された窒化ホウ素であって、窒化ケイ素を０．
０５〜１５重量％の割合で含有する安定性にすぐれた非
晶質窒化ホウ素を要旨とするものである。

本発明の窒化ホウ素の性質を列記すると下記のとおりで
ある。

■　安定性にすぐれている。例えば蒸留水中で１時間煮
沸処理をした後にも５％以下しかｉａｍ減少しないよう
なすぐれた耐湿性を有する。

■　すぐれた透明性を有する。例えば厚み約０．７１１
ＩＩｌの試料を文字の上に置いたとき、その文字がはっ
きりと読みとれる程のすぐれた透明性を有する。

■　本発明の窒化ホウ素中のＢＮと ３ｉａＮ＋は共に非晶質である。すなわち、本発明の材
料のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンにはＢＮおよび３ｉｓ
Ｎ＋のいずれの結晶ピークも認められない。（図のＸＲ
Ｄパターン（Ａ）参照） ■　密度は１．５０〜２．１０（］／Ｃｌ１１”の範囲
にある。

■　本発明材料中のＢＮの硬度が低いためにすぐれた加
工性を有する。

本発明において、窒化ケイ素の量が１５重量％より多い
と、窒化ホウ素が本来持ついる加工性の良さを損なうた
め不適当である。また、窒化ケイ素の量が０．０５重量
％未満であると所期の目的を達成することができない。

通常、窒化ケイ素の好ましい含有量は５〜１５重量％で
ある。

つぎに本発明の窒化ホウ素の製造法の一例について述べ
る。

合成原料としては、例えば、次の如きものを用いる。ホ
ウ泉源化合物としては８０１３などのハロゲン化物、Ｂ
２Ｈ６などの水素化合物、８３　Ｎ３　Ｈ６（ボラジン
）や８３　Ｎ３Ｈｓ　ｃ　ｌ　３　（Ｂ　−ｔｒｉｃｈ
ｌｏｒｏｂｏｒａｚｏｌｅ　）などの含窒素ホウ素化合
物が、窒素源化合物としては、Ｎ２、ＮＨ３などを用い
る。また、ケイ泉源化合物としては、Ｓｔ　Ｃｌ　４．
５ｆＨ４などを用いる。液体原料の場合にはＮ２などの
キャリアガスによるバブリング方式で気化させる。

反応はキャリアガスとして）−１２、Ａｒなどを流し、
通常減圧炉中で行なう。また、温度は１０００〜１７０
０℃好ましくは１３００〜１５００℃であり、基板をこ
の湿度に加熱する。圧力は５〜２００　Ｔｏｒｒ　、好
ましくは２０〜６０ＴＯｒｒである。

基板としては、グラファイト、石英、シリコン、ニッケ
ル、モリブデンなどが用いられる。

本発明においては、上記、のような化学気相析出法が最
も好ましい製造法であるが、各種の気相析出法は全て適
用可能である。スパッター法やイオンブレーティング法
を含むいわゆる物理的気相析出法、プラズマ等を応用し
た各種化学気相析出法など気相系から固体を製造する方
法は適宜選定し使用できる。

本発明の窒化ホウ素はその用途に応じて種々の形態を適
宜にとり得る。すなわら、膜状、板状、成形物、粉体、
超微粉などいずれも可能である。例えば、ルツボ等の成
形物を直接析出法で作ることも可能であるし、金属、ガ
ラス、セラミックスの表面に保護膜としてコーティング
することもできる。また、粉体を合成し、これを焼結し
て成形体とすることも可能である。

実施例 つぎに実施例並びに比較例について述べる。

実施例１ ＢＣＩ　３　、ＮＨｓ　およびＳｉ　ｃｌ　４を原料と
し、Ｈ２をキャリアガスとして充分清浄な化学気相析出
用減圧炉に導入した。それぞれのガス流量は次のとおり
であった。

３Ｃ１３１０５ｍ１　／ｍ１ｎ Ｎ　８３　９０ｍ１　／　ｍ１ｎ Ｓｉ　Ｃ１４３５１１１１／ｍ１ｎ ８２　６７５ｍ１　／　Ｎｎ なお５ｉＣ１，はキャリアガスをバブリングする方法で
気化させた。これらのガスを減圧炉内中央部に設けた、
１４００’Ｃに加熱した黒鉛基板面に吹きつけた。真空
排気系の圧力調整コックの開閉を調節して炉内圧力を約
３゜Ｔ　ｏｒｒに保持した。

以上の条件で約３時間析出させた後、ガス導入と基板加
熱をやめ、炉内を真空排気、冷却した。

冷却完了後表面に析出物が付着している黒鉛基板を取り
出し、析出物を基板からはがし、ｔｊＨｔＦｉ研磨ＬＴ
　ａｍｍｘ２ｏｖＩｌｘｏ、ｙｍｍ　（Ｆ）板状試料（
Ａ）を得た。この試料は８重量％の ３ｉｓＮ＜を含む窒化ホウ素であった。

比較例１ Ｓ！　Ｏｆ　４を全く添加しなかった以外は上記実施例
１と同一の条件で、窒化ホウ素板状試料（Ｄ）を析出さ
せた。

上記実施例１によって得た試料（Ａ）と比較例１によっ
て得た試料（Ｄ）について、密度、Ｓ＋３Ｎ４含有量、
Ｘ線回折、耐湿性について測定した結果を第１表に示す
。ただし耐湿性は、上記板状試料を蒸留水中に投入し、
１時間煮沸し、そしてその前接の重量変化を測定するこ
とによって判断した。第１表から明らかなように実施例
１のサンプルよりも、比較例１のサンプルは著しく大き
な重量減少を示した。図の（Ａ＞および（Ｄ）は、上記
試料（Ａ）および（Ｄ＞を粉砕した粉末のＸＲＤパター
ンである。六方晶窒化ホウ素、α−８ｉ３Ｎ４、β−３
ｉ　３Ｎ４のいずれのご−りも認められず非晶質である
ことがわがる。

また、上記耐湿性試験において、（Ａ）は形は全くくず
れないが、（Ｄ）は著しく水と反応し、形がくずれて多
数の小片に崩壊してしまった。これらのことから、少量
の非晶質３ｉａＮ４を含む非晶質ＢＮは耐湿性が著しく
向上していることが判る。

実施例２ 原料ガス流量を ＢＣＩ　３　１００ｍ１　／ｍ１ｎ Ｎ　Ｈ３９０ｍ１　／　１ｌｌｉｎ ３ｉ　Ｃ１４４０ｍ１　／ｍ１ｎ ８２　Ｇ７５ｍｌ　／ｍｉｎ とした以外は実施例１と同じ条件で、大きさ８重量％　
２０ｍｍＸ　０．７ｍｍの、板状試料（Ｂ）を得た。こ
の試料は１４重量％の非晶質Ｓｌ　３Ｎ４を含む窒化ホ
ウ素であった。この試料についての密度、Ｓｉ　３Ｎｎ
含有量、Ｘ線回折、耐湿性について得た結果を第１表に
（Ａ）、（Ｄ）とともに記する。比較例１あるいは実施
例１よりさらに耐湿性が増していることがわかる。

実施例３ 原料ガス流量 ＢＣＩ　３１１０ｍｌ　７ｍ１ｎ Ｎ　Ｈ３９Ｏｎ＋ｌ　／ｎ＋１ｎ ３ｉ　Ｑｌ　４　３０ｍ１７ｍ１ｎ １−１２　６７５１１１１　／ｍｉｎ とした以外は、実施例１と同様な条件で約３時間試料を
析出させた後、ガスを止め、Ｈ２ガスだけ流して、３時
間、１２００℃で加熱を続けた。その後、炉内を真空排
気、冷却した。

そして、実施例１と同様にして板状試料（Ｃ）を得た。

この試料（Ｃ）は６重量％の Ｓｉ　３Ｎ＜を含む窒化ホウ素であった。この試料（Ｃ
）についての密度、５１３Ｎ４含有団、Ｘ線回折、耐湿
性について得た結果を第１表に示した。実施例１と同じ
程度の Ｓｉ３Ｎ４含有量を有しているにもかかわらず、試料析
出直後の熱処理によって実施例１よりも安定性が増して
いることがわかる。

発明の効果 上記各実施例並びに比較例における試験結果を第１表に
示す。

第１表 本発明材料は、非晶質窒化ホウ素のもつ本来の耐熱性、
化学的安定性、耐熱衝撃性、電気絶縁性などの特性は何
等損なうことなく、上°記試験結果が示すように耐湿性
においてづぐれた材料であり、安定性のすぐれたもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図は実施例１の試料（Ａ）と比較例１の試料（Ｄ）の粉
末Ｘ線回折図である。 手続補正書輸発） ２０発明の名称　安定性にすぐれた非晶質窒化ホウ素３
、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　新技術開発事業団　（ほか６名）４、代理人　
〒１０７（電話５８６−８８５４＞６、補正の対象 （１）明細書中、第４頁第１９行の「５〜１５重量％」
を［２〜１０重量％未満」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　気相析出法によって合成された窒化ホウ素であ
   って、窒化ケイ素を０．０５〜１５重量％の割合で含有
   する安定性にすぐれた非晶質窒化ホウ素。