JPS61295371A - 窒化アルミニウム層を有するアルミニウム材の製法 - Google Patents
窒化アルミニウム層を有するアルミニウム材の製法Info
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- JPS61295371A JPS61295371A JP60137625A JP13762585A JPS61295371A JP S61295371 A JPS61295371 A JP S61295371A JP 60137625 A JP60137625 A JP 60137625A JP 13762585 A JP13762585 A JP 13762585A JP S61295371 A JPS61295371 A JP S61295371A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/48—Ion implantation
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- Ceramic Products (AREA)
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。
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）
本発明は表層部に電子材料、音響材料等に用いるに適し
た窒化アルミニウム薄層を形成したアルミニウム材の製
法に関するものである。
た窒化アルミニウム薄層を形成したアルミニウム材の製
法に関するものである。
（従来の技術）
窒化アルミニウムは電気絶縁性が高く、その割りに熱伝
導性にすぐれ、また音の伝播性も良好であることから、
これをアルミニウム材表面に形成したものは電子材料、
音響材料等への利用が期待されている。
導性にすぐれ、また音の伝播性も良好であることから、
これをアルミニウム材表面に形成したものは電子材料、
音響材料等への利用が期待されている。
従来窒化アルミニウム層をアルミニウム材表面に形成さ
せる手段としては反応性スパッタリング法、化成蒸着法
等の如く、アルミニウム材表面上に窒化アルミニウム？
！Ｆ膜を被着形成させる方法のほか、イオン注入法によ
ってアルミニウム材表面に陽イオン化された窒素を注入
することによって、アルミニウム材の極く表層内部に窒
化アルミニウム層を形成させる方法が知られている。
せる手段としては反応性スパッタリング法、化成蒸着法
等の如く、アルミニウム材表面上に窒化アルミニウム？
！Ｆ膜を被着形成させる方法のほか、イオン注入法によ
ってアルミニウム材表面に陽イオン化された窒素を注入
することによって、アルミニウム材の極く表層内部に窒
化アルミニウム層を形成させる方法が知られている。
このようにして、イオン注入法によ層形成した窒化アル
ミニウム層はアルミニウム材の浅層部自体が窒化アルミ
ニウム層に変性するので他の方法、例えば反応性ス、ｅ
ツタリング法、化成蒸着法等の被着膜形成によって得ら
れたものに較べて材料の寸法精度に対する安中性が良好
で耐着力にも問題がないほか、イオン注入するアルミニ
ウム母材の純度を選ぶことによって、比較的高純度の９
化アルミニウム賽を得ることができるなどすぐれた特徴
を有する。
ミニウム層はアルミニウム材の浅層部自体が窒化アルミ
ニウム層に変性するので他の方法、例えば反応性ス、ｅ
ツタリング法、化成蒸着法等の被着膜形成によって得ら
れたものに較べて材料の寸法精度に対する安中性が良好
で耐着力にも問題がないほか、イオン注入するアルミニ
ウム母材の純度を選ぶことによって、比較的高純度の９
化アルミニウム賽を得ることができるなどすぐれた特徴
を有する。
（発明が解決しようとする間耕点）
而して、この方法によって窒素イオンを加速してアルミ
ニウム材内部に注入するに際しては、注入室をＩ Ｘ
１０−’ＴＯｒｒ程度に減圧して注入が行われるが、往
々にして注入室内の微量残留ガス成分である酸素や炭酸
ガスが窒素と共にアルミニウム内部にとり込まれるので
、折角純度の高い材料を選んでも形成された窒化アルミ
ニウム層の品質特性を著しく劣化させることがあった。
ニウム材内部に注入するに際しては、注入室をＩ Ｘ
１０−’ＴＯｒｒ程度に減圧して注入が行われるが、往
々にして注入室内の微量残留ガス成分である酸素や炭酸
ガスが窒素と共にアルミニウム内部にとり込まれるので
、折角純度の高い材料を選んでも形成された窒化アルミ
ニウム層の品質特性を著しく劣化させることがあった。
本発明はイオン注入法による窒化アルミニウム層形成に
際しての上記問題点を解決し、酸素弁等の不純物が全く
、あるいは殆んどない窒化アルミニウム変性層を有する
アルミニウム材を提供することを目的とするものである
。
際しての上記問題点を解決し、酸素弁等の不純物が全く
、あるいは殆んどない窒化アルミニウム変性層を有する
アルミニウム材を提供することを目的とするものである
。
（問題点を解決するための手段）
発明者らは上記目的を達成するため種々研究を進めた結
果、アルミニウム材表層部に窒素イオンを注入して窒化
アルミニウム変性層を形成するに際し、注入室内部の雰
囲気を適切な減圧の範囲で窒素雰囲気に調整することに
よって不純物の混入のない、あるいは殆んどない窒化ア
ルミニウム変性層を形成することが出来ることを見出し
た。
果、アルミニウム材表層部に窒素イオンを注入して窒化
アルミニウム変性層を形成するに際し、注入室内部の雰
囲気を適切な減圧の範囲で窒素雰囲気に調整することに
よって不純物の混入のない、あるいは殆んどない窒化ア
ルミニウム変性層を形成することが出来ることを見出し
た。
即ち、本発明はアルミニウム材の表面附近を減圧下で窒
素雰囲気にしておいて前記アルミニウム材の表面ＫＷ素
イオンの注入を行々うことを特徴とする表層部に窒化ア
ルミニウム層を有するアルミニウム材の判決である。
素雰囲気にしておいて前記アルミニウム材の表面ＫＷ素
イオンの注入を行々うことを特徴とする表層部に窒化ア
ルミニウム層を有するアルミニウム材の判決である。
本発明においてアルミニウム材表面への窒素イオン注入
に際しての雰囲気制御は注入室を予じめＩ Ｘ １０’
−７〜ｌ Ｘ ＩＱ−”ｆｏｒｒ程度になるまで排気し
た後、窒素ガスをアルミニウム材表面にフローするか、
またけＩ Ｘ ＩＦ’ 〜Ｉ Ｘ Ｉｎ−’ ＴＯｒｒ
程度に排気された注入室内に予じめ少量を窒素ガスを添
加するかして行なうが、いずれにしても、窒素ガス添加
によって室内圧力が余り高くなると十分なイオン注入が
行われ難くなるので窒素ガス添加による室内圧力をＩ
Ｘ Ｉｎ−’７ｏｒｒ以下に制御することが望ましい。
に際しての雰囲気制御は注入室を予じめＩ Ｘ １０’
−７〜ｌ Ｘ ＩＱ−”ｆｏｒｒ程度になるまで排気し
た後、窒素ガスをアルミニウム材表面にフローするか、
またけＩ Ｘ ＩＦ’ 〜Ｉ Ｘ Ｉｎ−’ ＴＯｒｒ
程度に排気された注入室内に予じめ少量を窒素ガスを添
加するかして行なうが、いずれにしても、窒素ガス添加
によって室内圧力が余り高くなると十分なイオン注入が
行われ難くなるので窒素ガス添加による室内圧力をＩ
Ｘ Ｉｎ−’７ｏｒｒ以下に制御することが望ましい。
また本発明において、アルミニウム材に対する窒素イオ
ン注入のための加速エネルギーは下限を１０ ＫｅＶと
し、その上限を特に制限するものではないが、加速エネ
ルギーが３００ Ｋｅ７を越えると、アルミニウム材表
層部に形成される窒化アルミニウムの結晶性を著しく劣
化させることがあるので、 ３００ ＫｅｌＶ以下に抑
えることが望ましい。好ましい加速エネルギーの範囲は
５０〜２００ＫｅＶである。１０ ＫｅＶ未満では窒化
アルミニウム変性層は形成されない。
ン注入のための加速エネルギーは下限を１０ ＫｅＶと
し、その上限を特に制限するものではないが、加速エネ
ルギーが３００ Ｋｅ７を越えると、アルミニウム材表
層部に形成される窒化アルミニウムの結晶性を著しく劣
化させることがあるので、 ３００ ＫｅｌＶ以下に抑
えることが望ましい。好ましい加速エネルギーの範囲は
５０〜２００ＫｅＶである。１０ ＫｅＶ未満では窒化
アルミニウム変性層は形成されない。
上記加速エネルギーの範囲でイオン注入を行なうとき、
母材として単結晶アルミニウム材を用いるときは、形成
される窒化アルミニウム層も単結晶となる。
母材として単結晶アルミニウム材を用いるときは、形成
される窒化アルミニウム層も単結晶となる。
アルミニウム材表面に注入する窒素イオンの量は少なす
ぎると表層部に十分な量の窒化アルミニラム層が形成さ
れないので、少くとも５×１０１フイオン／ｃｍ”以上
とするべきである。
ぎると表層部に十分な量の窒化アルミニラム層が形成さ
れないので、少くとも５×１０１フイオン／ｃｍ”以上
とするべきである。
（発明の効果）
以上述べたように１本発明によれば、イオン注入によっ
てアルミニウム材表層部に酸素弁等の不純分の混入の実
質的にない窒化アルミニウム変性層が形成され、また特
に加速エネルギーを３００ ＫｅＶ以下に制御すること
Ｋよって純度高く且つ結晶性の良好な窒化アルミニウム
層を有するアルミニウム材が得られ、品質特性が一段と
向上するものである。
てアルミニウム材表層部に酸素弁等の不純分の混入の実
質的にない窒化アルミニウム変性層が形成され、また特
に加速エネルギーを３００ ＫｅＶ以下に制御すること
Ｋよって純度高く且つ結晶性の良好な窒化アルミニウム
層を有するアルミニウム材が得られ、品質特性が一段と
向上するものである。
なお、本発明によってアルミニウム材表層部に形成され
る窒化アルミニウム変性層の厚みは０．１〜０．５μｍ
の範囲であって極めて薄層のものであるので、アルミニ
ウム材への熱伝達がきわめて速やかに行われるので、こ
のま＼電子材料等への適用が可能であるほか、更にアル
ミニウム材表層部に形成された窒化アルミニウム層を適
当な溶剤、例えばブロムメタノール浴中で処理すること
により、アルミニウム材より分離して窒化アルミニウム
薄膜として使用することもできる。
る窒化アルミニウム変性層の厚みは０．１〜０．５μｍ
の範囲であって極めて薄層のものであるので、アルミニ
ウム材への熱伝達がきわめて速やかに行われるので、こ
のま＼電子材料等への適用が可能であるほか、更にアル
ミニウム材表層部に形成された窒化アルミニウム層を適
当な溶剤、例えばブロムメタノール浴中で処理すること
により、アルミニウム材より分離して窒化アルミニウム
薄膜として使用することもできる。
以下に、本発明の実施例について説明する。
実施例
３（）ＷＭｘ ３０１１１１１１ Ｘ ２．５ ＭＬの
純度９９．９９ ％アルミニウム材表面にイオン注入機
によって陽イオン化したり素を注入するに際し、予じめ
注入室の圧力をＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒになるまで排
気した後アルミニウム母材表面に窒素ガスをフローさせ
つ＼、前記表面に窒素イオンの注入を行った。
純度９９．９９ ％アルミニウム材表面にイオン注入機
によって陽イオン化したり素を注入するに際し、予じめ
注入室の圧力をＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒになるまで排
気した後アルミニウム母材表面に窒素ガスをフローさせ
つ＼、前記表面に窒素イオンの注入を行った。
窒素イオン注入中の注入室の圧力はＩＸＩＦ’’１”ｏ
ｒｒであり、注入エネルギは１００ Ｋｅｙ、注入イオ
ン量はＩ Ｘ １０１８イオン／α２であった。
ｒｒであり、注入エネルギは１００ Ｋｅｙ、注入イオ
ン量はＩ Ｘ １０１８イオン／α２であった。
イオン住人後のアルミニウム材表面層のＡＥＳ（オージ
ェ分析）結果を第１図に示す。
ェ分析）結果を第１図に示す。
第１図の結果から判るように本発明によって得られたア
ルミニウム材における窒化アルミニウム層においては極
く表層部を除いて実質的に不純物としての酸素分の含有
は見られず、従って、アルミニウム材表面に形成される
窒化アルミニウム層は、純粋で高品質のものであること
が判る。
ルミニウム材における窒化アルミニウム層においては極
く表層部を除いて実質的に不純物としての酸素分の含有
は見られず、従って、アルミニウム材表面に形成される
窒化アルミニウム層は、純粋で高品質のものであること
が判る。
比較例
上記実施例と同様のアルミニウム材に対し、注入室を窒
素雰囲気にすることなく、単に１×１０−”ｒｏｒｒま
で排気して、実施例と同様の注入条件で窒素イオンの注
入を行った。その結果を第２図に示す。
素雰囲気にすることなく、単に１×１０−”ｒｏｒｒま
で排気して、実施例と同様の注入条件で窒素イオンの注
入を行った。その結果を第２図に示す。
第２図から判るように注入室を窒素雰囲気にするこ暑な
く単にアルミニウム材表面にイオン注入を行なったアル
ミニウム材における窒化アルミニウム層においては表層
部から可成りの深部までにおよんで不純分としての酸素
の存在が認められ、このことから比較例における窒化ア
ルミニウム層は品質上問題があることが判る。
く単にアルミニウム材表面にイオン注入を行なったアル
ミニウム材における窒化アルミニウム層においては表層
部から可成りの深部までにおよんで不純分としての酸素
の存在が認められ、このことから比較例における窒化ア
ルミニウム層は品質上問題があることが判る。
第１図は本発明によシ得られたアルミニウム材の表面か
らの深さとアトミックパーセント（Ａ、Ｃ）との関係を
示すグラフ、第２図は比較例における第１図と同様のグ
ラフである。 特許出願人 日本軽金属株式会社 同 理イヒ学研究所 代 理 人 押 １） 良 久 ゛友＠ ｈ
）！５０深支 （ｙｕｖｒ） 第 １ 図 表面力）うＱ歴さ （、ｔ／／ｎ ） 第２図 自発手続補正書 昭和６１年４月３０口 １゜ ２、Ｊｌ］Ｏｇゆ ゛窒化
アルミニウム層を有するアルミニウム材の製法 ３、補正をする者 事件との関係 出願人 −品率＋住 所東京都
港区三田３丁目１３番１２号４、代理人 補 正 書 特願昭６０−１３７６２５ 明細書第７頁第７行「・・・できる。」の次に「た、窒
化アルミ臣りムは、未処理のアルミニム材に比べて硬度
或いは耐食性等にも優れてり、且つ素材の寸法変化をも
たらすことがなものである。」を特徴する 特許出願人 日本軽金属株式会社 同 理化学研究所
らの深さとアトミックパーセント（Ａ、Ｃ）との関係を
示すグラフ、第２図は比較例における第１図と同様のグ
ラフである。 特許出願人 日本軽金属株式会社 同 理イヒ学研究所 代 理 人 押 １） 良 久 ゛友＠ ｈ
）！５０深支 （ｙｕｖｒ） 第 １ 図 表面力）うＱ歴さ （、ｔ／／ｎ ） 第２図 自発手続補正書 昭和６１年４月３０口 １゜ ２、Ｊｌ］Ｏｇゆ ゛窒化
アルミニウム層を有するアルミニウム材の製法 ３、補正をする者 事件との関係 出願人 −品率＋住 所東京都
港区三田３丁目１３番１２号４、代理人 補 正 書 特願昭６０−１３７６２５ 明細書第７頁第７行「・・・できる。」の次に「た、窒
化アルミ臣りムは、未処理のアルミニム材に比べて硬度
或いは耐食性等にも優れてり、且つ素材の寸法変化をも
たらすことがなものである。」を特徴する 特許出願人 日本軽金属株式会社 同 理化学研究所
Claims (4)
- （１）アルミニウム材の表面附近を減圧下で窒素雰囲気
にしておいて前記表面に窒素イオンの注入を行なうこと
を特徴とする表層部に窒化アルミニウム層を有するアル
ミニウム材の製法。 - （２）窒素イオン注入のための加速エネルギーは１０〜
３００ＫｅＶ、好ましくは５０〜２００ＫｅＶである特
許請求の範囲第１項記載のアルミニウム材の製法。 - （３）窒素イオン注入量は５×１０＾１＾７イオン／ｃ
ｍ＾２以上である特許請求の範囲第１項記載のアルミニ
ウム材の製法。 - （４）１×１０＾−＾５Ｔｏｒｒ以下の窒素雰囲気にお
いて窒素イオン注入を行う特許請求の範囲第１項記載の
アルミニウム材の製法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60137625A JPS61295371A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 窒化アルミニウム層を有するアルミニウム材の製法 |
| US06/872,278 US4698233A (en) | 1985-06-24 | 1986-06-10 | Production of aluminum material having an aluminum nitride layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60137625A JPS61295371A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 窒化アルミニウム層を有するアルミニウム材の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61295371A true JPS61295371A (ja) | 1986-12-26 |
| JPH0524230B2 JPH0524230B2 (ja) | 1993-04-07 |
Family
ID=15203035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60137625A Granted JPS61295371A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 窒化アルミニウム層を有するアルミニウム材の製法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4698233A (ja) |
| JP (1) | JPS61295371A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9136794B2 (en) | 2011-06-22 | 2015-09-15 | Research Triangle Institute, International | Bipolar microelectronic device |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250327A (en) * | 1986-04-28 | 1993-10-05 | Nissin Electric Co. Ltd. | Composite substrate and process for producing the same |
| GB9208223D0 (en) * | 1992-04-14 | 1992-06-03 | British Aerospace | Diffusion bonding of aluminium and aluminium alloys |
| DE19717825B4 (de) | 1997-04-26 | 2004-03-04 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur Aluminiumnitrid-Beschichtung der Zylinderlauffläche eines Kurbelgehäuses aus einer Al-Basislegierung und entsprechendes Kurbelgehäuse |
| US6613671B1 (en) * | 2000-03-03 | 2003-09-02 | Micron Technology, Inc. | Conductive connection forming methods, oxidation reducing methods, and integrated circuits formed thereby |
| FR2876391B1 (fr) * | 2004-02-04 | 2007-05-18 | Frederic Guernalec | Procede de nitruration pour implantation ionique d'une piece metallique et dispositif de mise en oeuvre du procede |
| FR2896515B1 (fr) * | 2004-02-04 | 2008-06-13 | Quertech Ingenierie Sarl | Procede de nitruration par implantation ionique d'une piece metallique et dispositif de mise en oeuvre du procede |
| FR2879625B1 (fr) * | 2004-02-04 | 2007-04-27 | Guernalec Frederic | Dispositif de nitruration par implantation ionique d'une piece en alliage d'aluminium et procede mettant en oeuvre un tel dispositif |
| US8173995B2 (en) | 2005-12-23 | 2012-05-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Electronic device including an organic active layer and process for forming the electronic device |
| US9218991B2 (en) * | 2007-06-25 | 2015-12-22 | Infineon Technologies Americas Corp. | Ion implantation at high temperature surface equilibrium conditions |
| US8395132B2 (en) | 2007-06-25 | 2013-03-12 | International Rectifier Corporation | Ion implanting while growing a III-nitride layer |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3806380A (en) * | 1971-03-05 | 1974-04-23 | Hitachi Ltd | Method for hardening treatment of aluminum or aluminum-base alloy |
| US3737343A (en) * | 1971-04-19 | 1973-06-05 | Bell Telephone Labor Inc | Technique for the preparation of ion implanted tantalum-aluminum alloy |
| JPS5953659B2 (ja) * | 1980-04-11 | 1984-12-26 | 株式会社日立製作所 | 真空室中回転体の往復動機構 |
| JPS60211061A (ja) * | 1984-04-05 | 1985-10-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | アルミニウム材のイオン窒化方法 |
| GB8423255D0 (en) * | 1984-09-14 | 1984-10-17 | Atomic Energy Authority Uk | Surface treatment of metals |
-
1985
- 1985-06-24 JP JP60137625A patent/JPS61295371A/ja active Granted
-
1986
- 1986-06-10 US US06/872,278 patent/US4698233A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9136794B2 (en) | 2011-06-22 | 2015-09-15 | Research Triangle Institute, International | Bipolar microelectronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4698233A (en) | 1987-10-06 |
| JPH0524230B2 (ja) | 1993-04-07 |
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