JPS62270466A

JPS62270466A - 窒化アルミニウム質焼結体

Info

Publication number: JPS62270466A
Application number: JP62017515A
Authority: JP
Inventors: 健一郎宮原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1987-01-28
Publication date: 1987-11-24
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPS62270467A; JP2528300B2; JPS62270468A; JP2525166B2; JP2525167B2

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】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分計）本発明は、窒化アルミニウム質焼結体、特に金属アルミ
ニウムの直接窒化法により得られた窒化アルミニウム原
料粉末から製造された、熱伝導性の高い窒化アルミニウ
ム質焼結体に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）近年
、ＬＳＩの発達に伴い、高集積回路、パワートランジス
タ、レーザーダイオードなどの発熱量の大きい半導体素
子を実装するために熱伝導率の高い絶縁材料が必要とさ
れてきている。

このような熱伝導率の高いセラミック材料としては、従
来酸化ベリリウム（Ｂｅｄ）系焼結体が用いられてきた
が、その毒性のために使用範囲が限定されている。

そこで酸化ベリリウムに変わる高熱伝導性基板材料とし
て、熱伝導率が高く、しかも安定で、高温強度も高く、
電気絶縁性のよい窒化アルミナ粉末、（ＡＩＮ＞が使用
されるようになってきている。

窒化アルミニウムは、上記のように半導体基板に適した
特性を有し、その熱伝導率の理論値は約３００Ｗ／ｍ°
ｋと非常に高いものの、現状では、熱伝導率が一般に約
１００Ｗ／ＩＩｌ°ｋ以下と低い窒化アルミニウム質焼
結体しか得られておらず、窒化アルミニウム質焼結体の
熱伝導率の向上が待望されている。

窒化アルミニウム粉末は難焼結性であって、単味では焼
結し難いなめ、窒化アルミニウム原料粉末に焼結助剤を
添加して焼結体を製造することが行なわれており、適当
な焼結助剤としては、周期率表のＨａ族金属（アルカリ
土類金属）もしくはｌ１ｌａ族金属（Ｙ及び希土類金属
）の化合物、例えばＹ２Ｏ５、ＣａＯ１ＣａＣ，なとが
提案されている。（特開昭５９−２０７８１４号公報、
特開昭６０−６０９１０号公報、特開昭８Ｏ−ｎ５７５
号公報、参照）窒化アルミニウム粉末の代表的な製造法とじては、（１
）金属アルミニウム粉末を窒素又はアンモニアガスで直
接窒化する方法（直接窒化法）と、（２）アルミナ粉末
を炭素粉末と混合し、窒素又はアンモニアガス中で焼成
して、炭素によりアルミナを還元する方法（炭素還元法
）とが知られている。

このうち、直接窒化法においては、窒化効率を上げるた
めに原料の金属アルミニウムを粉砕する工程や、生成し
た窒化アルミニウム粉末を焼結原料に適した粒度まで微
粉砕する工程において、粉砕容器や粉砕メディアから通
常数重量％の陽イオン不純物が不可避的に混入し、さら
に上記の微粉砕工程において粉末表面が酸化を受けて、
直接窒化法による窒化アルミニウム原料粉末中の酸素含
有量は２重量％以上、通常は３重量％以上に達する。こ
うしなＭ素及び陽イオン不純物を多産に含有する窒化ア
ルミニウム粉末は、高品質の窒化アルミニウム質焼結体
を得るための原料として適当ではなく、事実、従来は直
接窒化法により得られた原料粉末から焼結助剤を使用し
て高熱伝導率を有する焼結体を製造することは、一般に
行なわれ＝４− ていなかった。

一方、炭素還元法においては、予めアルミナを所望の粒
度まで粉砕してから炭素還元と窒化を行なうため、生成
した窒化アルミニウム粉末中の陽イオン不純物含有量は
０．５重量％以下と少なく、また酸素含有量も通常約３
％以下と比較的少なく、しかも平均粒子径２μ−以下の
高純度の微粉末が容易に得られる。この微粉末は、更に
粉砕処理することなく焼結用の原料として使用すること
ができるなめ、窒化アルミニウム質焼結体の製造におい
ては、炭素還元法により得られた窒化アルミニウム微粉
末を用いて焼結助剤と共に焼結する方法が普及している
。

しかし、かかる微粉末を用いても、得られた窒化アルミ
ニウム質焼結体の熱伝導率はやはり１００Ｗ／ｍ°ｋ以
下がほとんどであり、理論値の約３００　Ｗ　／　ｍ°
ｋと比べて著しく低かった。

なお、イツトリウム化合物を焼結助剤として１００　Ｗ
　／　ｗ＋°に以−トの高い熱伝導率を有する窒化アル
ミニウム質焼結体を製造する方法が特開昭６０−１７８
６８８号公報及び同６１−９１０６８号公報に開示され
ているが、いずれの方法においても直接窒化法により得
た原料粉末を使用することは示唆されておらず、また特
開昭６１−９１．０６８号公報記載の方法は、焼結体の
酸素含有量を低下させて熱伝導性を向」ニさせるために
、焼結時に窒化アルミニウム原料粉末と焼結助剤の他に
遊離炭素もしくは炭素質物質を存在させて脱酸を図ると
いう、面倒な製造方法を採用している。

直接窒化法と炭素還元法の窒化アルミニラノー製造工程
を比較すると、直接窒化法の製造工程は単純で、金属ア
ルミニウム粉末を窒素又はアンモニアガス中で加熱する
だけの工程であるのに対し、炭素還元法は、（１）アル
ミナ粉末と炭素粉末との混合、（２）混合粉末の窒素又
はアンモニアガス中での加熱、（３〉残留している未反
応炭素の酸化による除去という多数工程が必要である。

その結果、製造コストが、直接窒化法による窒化アルミ
ニウム粉末の製造の方が、炭素還元法に比べて１／４〜
１／６程度と非常に低くなる。

したがって、直接窒化法により得られた窒化アルミニウ
ム原料粉末を使用して高熱伝導性でかつ高強度の窒化ア
ルミニウム質焼結体が製造できれは、窒化アルミニウム
質焼結体のコスト低減に大きく寄与、することとなる。

しかし、上述したように、直接窒化法により製造された
微細な窒化アルミニウム原料粉末は純度が悪いために、
従来高熱伝導性焼結体の製造には利用されていないのが
実情であった。なお、第２図には炭素還元法により得ら
れた窒化アルミニウム粉末の電子顕微鏡写真を、第３図
には直接窒化法により得られた窒化アルミニウム粉末の
電子顕微鏡写真を、各々示した。

（問題点を解決するための手段）本発明の目的は、直接窒化法により得た窒化アルミニウ
ム原料粉末から低コストで製造された、熱伝導性の高い
窒化アルミニウム質焼結体を提供することである。

本発明の別の目的は、熱伝導率が少なくとも〕００　Ｗ
　／　Ｉｌｌ　’　ｋ以上、好ましくは１２０　Ｗ　／
　ｍｏｋ、更に好ましは１４０　Ｗ　／　ｍｏに以上、
最も好ましは１＝７− ６０Ｗ／ｍ°ｋ以」二であって、高密度かつ高強度の窒
化アルミニウム質焼結体を提供することである。

本発明のまた別の目的は、直接窒化法により得た窒化ア
ルミニウム原料粉末から、高熱伝導性及び高密度の窒化
アルミニウム質焼結体を製造する方法を提供することで
ある。

本発明者は、直接窒化法による窒化アルミニウム微粉末
の製造において、純度低下の大きな原因は、原料金属ア
ルミニウムの純度のほかに、製造後の窒化アルミニウム
の微粉砕中における粉砕容器及びメディアの摩損による
不純物の混入が大きな原料の一つであるあることに着目
し、これらの原因による不純物混入を排除することによ
って高純度の窒化アルミニウム微粉末を低コストで製造
でき、これを原料粉末として使用して熱伝導性の高い窒
化アルミニウム質焼結体が製造できることを見出だした
。

直接窒化法による高純度、すなわち陽イオン不純物及び
酸素含有量の少ない窒化アルミニウム微粉末を製造する
には、原料として高純度の金属アルミニウム粉末を使用
し、得られた窒化アルミニウム粉末の微粉砕を、酸素の
存在を排除するように非酸化性雰囲気中、特に有機溶剤
中において行うことにより、容易に実施できることが判
った。

また、かかる高純度窒化アルミニウム原料粉末から高熱
伝導性窒化アルミニウム質焼結体を製造するには、陽イ
オン不純物に対してバランスを取った一定範囲の量の酸
化イッＩ・リウム（Ｙ２Ｏ２）もしくはその前駆物質を
焼結助剤として混合して焼結することが重要であること
を知見した。

本発明は、そのＨ．様において、金属アルミニウムの直
接窒化により得られた窒化アルミニウム原料粉末を用い
て、遊離炭素を存在させずに焼成することにより製造さ
れた、Ａ、ＩＮ結晶相と、Ｙを金属元素成分として含有
する粒界相とからなる窒化アルミニウム質焼結体であっ
て、熱伝導率１００　Ｗ　／　ｍｏに以上、相対密度９
５％以上であることを特徴とする、窒化アルミニウム質
焼結体を提供する。

別の態様において、本発明は、金属アルミニウムの直接
窒化により得られた、酸素含有量１．８重量％未満、Ｓ
ｉ含有１０．７重量％以下、純度９９％以上の窒化アル
ミニウム原料粉末にＹ２Ｏ３もしくはその前駆物質を添
加して、Ｙ元素成分をＹ　２０３として２〜１２重量％
含有する混合粉末とし、この混合粉末を成形後、非酸化
性雰囲気中１５００〜２１００℃の温度で焼成すること
を特徴とする、熱伝導率１．ＯＯＷ／ｍ°に以」二、相
対密度９５％以」−の窒化アルミニウム質焼結体の製造
法を提供する。

すなわち本発明は、窒化アルミニウム原料粉末にＹ２Ｏ
，又はその前駆物質からなる焼結助剤か添加された混合
粉末を成形後焼成して得られた窒化アルミニウム質焼結
体において、焼結体が、焼結体のＹ含有量をＹ２Ｏ，と
して換算した換算Ｙ　２０　：１含有量（重量％）に対
して、焼結体の全酸素含有量から前記換算Ｙ２Ｏ３含有
量中の酸素量を差し引いた残りの酸素量（重量％）をプ
ロットした点が、第１図の線分Ｑ−Ｒ−８−Ｔ−Ｑで囲
まれる範囲内くただし線上は含まず）にあり、］、、　
００　Ｗ　／　陪”　ｋ以上の熱伝導率を有し、相対密
度が９５％以−■−であることを特徴どする窒化アルミ
ニウム質焼結体である。

以下、本発明を更に詳しく説明する。

本発明による窒化アルミニウム質焼結体は、上述のよう
に、直接窒化法により得られた窒化アルミニウム原料粉
末から、Ｙ２Ｏ，もしくはその前駆物質を焼結助剤とし
て使用して製造されたもｆ）であって、ＡＩＮ相とＹ含
有粒界相とから構成され、熱伝導率が少なくとも１００
Ｗ／ｍ°ｋ、好ましくハ］　２０　Ｗ　／　＋Ｈ°に以
上、さらに好ましくは１４０Ｗ　／　＋Ｈ°に以上、最
も好ましくは１６０Ｗ／納°に以−トであり、相対密度
が９０％以上、好ましくは９５％以−Ｆ、更に好ましく
は９７％以上、特に好ましくは９８，５％以上であるこ
とを特徴とする。

焼成助剤はＩＩ　ａ族くアルカリ土類金属〉、ｌ１ｌａ
族（希土類）、■１】〈アルミニウム類）の金属化合物
のうちから選ばれる。イツトリウム化合物を使用した場
合は、Ｙ２Ｏ３として換算された量が焼結体全体の約２
〜１２重量％、好ましくは約３．９〜９．０重量％、よ
り好ましくは約３．９〜７．０重量％、特に好ましくは
約４．５〜６４０重量％を占めるような範囲内がよい。

焼結助剤を使用して製造した窒化アルミニウム焼結体の
相組織は、ＡＩＮ粒子とこの粒子相を結合している粒界
相とからなる。

粒界相に存在する結晶相の組成は、焼結助剤の種類のみ
ならず、原料粉末の純度や、焼成温度および雰囲気のよ
うな製造条件によっても変動するが、窒化アルミニウム
質焼結体の熱伝導性はこの粒界相の組成に大きく依存す
る。Ｙ２Ｏ，を焼結助剤として添加した場合、その粒界
生成相は、ＹＡＧ　（Ｙ　ｓＡ　１５０１２＞、Ｙ　Ａ
　ｔｏ　ｓ、Ｙ　４　Ａ　Ｉ　２０９、Ｙ２Ｏ１、ＡＩ
Ｎ　−Ａｌ２Ｏ３スピネル、ＹＮ、不明相、および２７
Ｒ−ポリタイプ（ＳＩＡＬＯＮの一種）等となる。

本発明者は、実験の結果、これらの粒界生成相のうち、
ＹＡＩＯ，とＹ　、Ａ　Ｉ２０　、の一方もしくは両方
、特にＹ　４　Ａ　！　２０　ｓが粒界に主な相として
存在している場合に、窒化アルミニウム質焼結体の熱転
−１２＝導率が非常に高くなることを見出だした。その理由は十
分に解明されていないが、恐ら＜ＹＡＩＯ。

及び／又はＹ、ＡＩ□Ｏ３が主に存在していると、窒化
アルミニウム粒子間の辺の平滑性または整合性が高まる
ことに加えて、これらの粒界生成相自体の熱伝導性が良
いこともあって、粒界を通る熱拡散が促進され、高い熱
伝導性が得られるのではないかと考えられる。その他の
結晶相が多く粒界に生成すると、窒化アルミニウム粒子
間の辺の平滑性または整合性が得られに＜＜、例えばＹ
ＡＧ（Ｙ、Ａ、＋５０．□）は熱伝導率か約１２Ｗ／ｌ
Ｉｌ°ｋ、Ｙ２０＊は熱伝導率が約２７Ｗ／ｍ°にとそ
れぞれ低いため、粒界での熱拡散性が悪化する。

−１−記の好ましい粒界生成相であるＹＡｌＯ３とＹ、
ＡＬＯ，は、焼成中にＡ、ＩＮと焼結助剤のＹ　２０３
、その前駆物質もしくは、窒化アルミニウム原料粉末中
に不純物として不可避的に存在する酸素とが反応して生
成するものであるが、粒界生成相が主にこのような結晶
相から構成されるためには、焼結体の粒界相においてＹ
原子とＡ１原子との比率がある一定範囲内にあればよい
。

焼結体中において、イツトリウムはほとんどの場合酸化
物として存在しているため、測定されたイツトリウノ＼
量はそれに１．２７倍してＹ２Ｏ３量に変換、換算でき
る。

また、窒化アルミニウム質焼結体において、焼結体中の
全酸素のほとんどが粒界において酸化物として存在して
おり、その他はＡＩＮ格子中に固溶しているものもある
と考えられる。前記粒界に存在する酸素の一部は焼結助
剤のＹ２Ｏ３もしくはその前駆物質からできたものであ
り、残りは窒化アルミニウム原料粉末中もしくは製造工
程で混入してきた陽イオン不純物に結合して存在してい
る酸素である。本発明においては焼結体中の全酸素量と
Ｙ含有量を測定し、測定されたＹ含有量をＹ２Ｏ３とし
て換算した量を求め、全酸素量からＹ含有量をＹ２Ｏ３
として換算した量中の酸素量を差し引いた残りを残りの
酸素量としている。すなわち、残りの酸素量−全酸素量
−（換算Ｙ２Ｏ５量）×０゜２１２　となる。

本発明者は、直接窒化法により得られた窒化アルミニウ
ム原料粉末を使用して多数の窒化アルミニウム質焼結体
の試料を調製し、上記のようにして焼結体のＹ含有量を
Ｙ２Ｏ，として換算した値（換算Ｙ２Ｏ３含有量という
）と焼結体の全酸素量からこの換算Ｙ２Ｏ３含有量中の
酸素量を差し引いた残りの量（残りの酸素量という）と
の関係として熱伝導性の傾向を調べたところ、熱伝導性
の高い焼結体を得るにはこれらの値が一定の範囲内にあ
ることが必要であることを見出たした。

すなわち、第１図は、横軸に窒化アルミニウム質焼結体
の換算Ｙ２Ｏ３含有量（重量％）を、縦軸に−に記残り
の酸素量（重量％）をとった組成図であるか、熱伝導率
が１．　ＯＯＷ　／　ｍ°ｋ以上の窒化アルミニウム質
焼結体は、焼結体の換算Ｙ２Ｏ５量に対して残りの酸素
量をプロットした点が、この図において破線で示した線
分Ｑ−Ｒ−８−Ｔ−Ｑで囲まれる範囲内にある（但し、
線上は含まず）場合に得られる。

１５一本発明の好ましい態様において、上記の換算Ｙ２０、量
と残りの酸素量とをプロワｌ−した点は線分Ａ　−Ｂ　
−Ｃ−Ｄ　−Ｅ　−Ｆ　−Ｇ　−Ｈ−Ａで囲まれる範囲
内（線上を含む、ただし点Ｃは含まず）にあり、この場
合には１２０Ｗ／ｍ°ｋ以上の熱伝導率を示す焼結体を
得ることができる。またこのプロワＩ・が線分１−Ｊ−
に−Ｎ−Ｔで囲まれる範囲内（線上を含む）にある場合
には、焼結体は１４０　Ｗ　／　＋ａ°に以上の熱伝導
率を示すことができる。さらに、本発明の最も好ましい
態様において、」−記のプロワＩ・は線分０−　Ｐ　−
Ｌ　−Ｍ　−０で囲まれる範囲内（線上を含む）にあり
、この場合には焼結体は１６０Ｗ／ＩＩＩ°ｋ以上とい
う非常に高い熱伝導率を示すことができる。第１図にお
いて、実線で示した線分は線上を含むことを、破線は線
上を含まないことを意味する。

なお、第１図において、点Ａ〜Ｔの横軸（換算Ｙ２Ｏ３
含有量、重量％）と縦軸（残りの酸素量、重量％）の値
は次の通りである。

−１６＝点　横軸縦軸　点　横軸縦軸　点　横軸　縦軸Δ　９．
８　４．９２　　Ｎ　　９．０　１．．０２　０　６．
０　３．１５＋１　３．９　３．８３　１　７．０　３
．６７　　Ｐ　　４．５　２．８５Ｃ３，９０，３８Ｊ
　　Ｒ，９３，０１Ｑ　　１２．０　６．６９Ｄ　　４
．６　１．．３９　　Ｋ　　３．９　１．２８　　Ｒ２
，０４，５６Ｅ　　５．０　１．４８　　Ｌ　　４．４
　１．４１．　　Ｓ　　２．０　０．３８Ｆ　　６．２
　１．２５　８　６．０　１．７２　　Ｔ　　１２．０
　０．３８Ｇ　　７．０　１．５０　　Ｎ　　７．０　
１．．９２本発明の別の好適態様において、高い熱伝導
性に加え高い抗折強度を示ず窒化アルミニウム質焼結体
が提供される。抗折強度の高い焼結体は、−１−記残り
の酸素量（ずなわち、全酸素量から換算Ｙ２Ｏ３址中の
酸素量を差し引いた酸素量）をＡ　Ｉ　２０３として換
算した量（重量％）（以下、換算Ａｌ２Ｏ，量という）
と換算Ｙ２Ｏ３量の各値、およびこれらの比率がそれぞ
れ一定範囲内にある場合に得ることかできることを見出
だした。すなわち、上記換算Ａｌ２Ｏ３址と換算Ｙ　２
０３量くいずれも重量％）が、０．２≦Ａ、　ｉ、ｏ　
３／　Ｙ　２０３≦２．４　（重量比）１．１≦Ａ！２
０３≦１２．０２．０＜Ｙ２Ｏ，＜１２．０の間係を満足すると、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ°ｋ以上
で、抗折強度（３点曲げ試験、以下間し）が３０Ｋｇ／
ｍｍ２以上の窒化アルミニウム質焼結体を得ることがで
きる。

より好ましくは、上記換算Ａ　Ｉ　２０３量と換算Ｙ２
Ｏ３量が、０．２≦Ａ１□０３　／　Ｙ　２０３≦１．７　（重量
比）１．１≦Ａ　Ｉ　２０　ｓ≦Ｈ．０３．９≦Ｙ　２０３≦９．０の関係を満足し、この場合には窒化アルミニウム質焼結
体は１２０Ｗ／ｍ°ｋ以上の熱伝導率と、３５Ｋｇ／ｍ
ｍ２以上の抗折強度を示すことができる。

さらに好ましくは、上記換算Ａ１□０３量の換算Ｙ　２
０　ｓ量が、０．６≦Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏｆｆ≦１．４　　（重量比
）３．２≦Ａ、　ｌ　２０３≦７．０３．９≦Ｙ２０ａ≦７．０の関係を満足し、この場合には焼結体は１４０Ｗ／ＩＨ
°に以上の熱伝導率と、４０　Ｋ　Ｂ／　ｍｍ”以上の
抗折強度を示すことができる。

特に好ましくは、上記換算Ａ、ＬＯ，量と換算Ｙ２０、
量が、０．６　≦Ａ　Ｉ２０３／　Ｙ　２０３≦１．２　（重
量比）３　、　２　≦Ａ　ｔ２ｏｚ≦６　２Ｏ４．５≦
Ｙ　２０３≦６．０の関係を満足し、この場合には焼結体の熱伝導率は１６
０Ｗ／ｍ°に以」二、抗折強度は４０Ｋｇ／餉Ｈ１２以
上といずれも非常に高い値を示すことができる。

粒界相は、上述のように主にＹおよびＡＩが焼成時の高
温加熱を受けて生成した結晶相からなるが、窒化アルミ
ニウム質焼結体に存在し得る不可避的陽イオン不純物と
して次いで多量に存在するのは一般的に珪素（Ｓ　ｉ）
である。珪素は、不可避的に混入するが、窒化アルミニ
ウム質焼結体中においてＹに対するＳｉの割合が高すぎ
ると、酸素量を低く抑えても、熱伝導率の向上が得られ
にくい。後述のようにＳｉはＡＩＮ粒子中に固溶もしく
はＡＩＮと反応して焼結体の熱伝導率の劣化を招くが、
焼結助剤として存在させたＹ成分はこのＳ１の固溶もし
くはＡＩＮとの反応を抑制すると考えられる。しかし、
Ｙに対するＳｉの割合が大きずぎると、Ｙのこの効果が
十分に発揮されず、そのため熱伝導率の向上が得られな
いと考えられる。

本発明の窒化アルミニウム質焼結体の好適態様において
、焼結体中に含まれるＹ原子とＳｉ原子の含有量（重量
％）が、Ｓｉ／Ｙ≦１．３２（重量比）Ｓｉ≦１．３１．６＜Ｙ＜９．４（最後の式はＹ　２０　Ｇとして表すと、２．０＜Ｙ２
Ｏ３＜１２．０に相当する）を満足すると、焼結体は１
００Ｗ／ｍ°ｋ以上の熱伝導率を示すことができる。

また、好ましくはＹ原子とＳｉ原子の含有量（重量駕）
がＳｉ／Ｙ≦０．２１（重量比）Ｓｉ≦０．９３．１≦Ｙ≦７．１（最後の式はＹ　２０３として表すと、−２〇− ３，９≦Ｙ２Ｏ３≦９．０に相当する）を満足すると、
焼結体は１２０Ｗ／ｍ°ｋ以上の熱伝導率を示す。

さらに、より好ましくはＹ原子とＳｉ原子の含有量（重
量２）が、Ｓｉ／Ｙ≦０．１．２（重量比）Ｓｉ≦０．５３．１≦Ｙ≦５，５（最後の式はＹ　２０　ｓとして表すと、３．９≦Ｙ　
２０３≦７．０に相当する）を満足すると、焼結体は１
．４０Ｗ／ｍ°ｋ以上の熱伝導率を示す。

そして最も好ましくは、本発明の焼結体に含まれるＹ原
子とＳｉ原子の含有量（重量％）が、Ｓｉ／Ｙ≦０．０
５（重量比）Ｓ１≦０．２３．５≦Ｙ≦４□７く４．５≦Ｙ　ｘ　Ｏ３≦０，６に相当）を満足すると
、焼結体は１６０Ｗ／ｍ°ｋ以上と非常に高い熱伝導率
を示すことができる。

粒界相の組成を金属元素成分の組成割合として検討する
と、高い熱伝導性を示す窒化アルミニウム質焼結体は、
特定範囲内の金属元素成分の組成割合を有していること
が判明した。すなわち、本発明の窒化アルミニウム質焼
結体の好適態様において、粒界相に存在する金属元素成
分は、金属元素の合計重量に基づいて、Ｙ：６０〜９１
５重量％、Ａｌ：８〜３５重量％、Ｓｉ：］Ｏ重量％以
下からなる。かかる焼結体は、１４０Ｗ／ｍ°ｋ以」−
の高い熱伝導率を示すことができる。また、この金属元
素成分割合が、Ｙニア０〜９１重量％、Ａ１：８〜２５
重量％、Ｓｉ：３重量％以下からなる焼結体が特に好ま
しく、かかる焼結体は１６０Ｗ／ｍ°ｋ以上と非常に高
い熱伝導率を示すことができる。Ｙが６０重量％に達し
ないと、熱伝導率の低下の他に、抗折強度も低下する傾
向がある。Ａ１が８重量％より少ないと、焼結体の抗折
強度が低下し、３５重量％を越えると、熱伝導率と抗折
強度が共に低下し、粒界相にはＡＬＯＮ（ＡＩＮ　−Ａ
ｌ２Ｏ３スピネル）が生成する。

一方、Ｓｉが１０重量％を越えると、熱伝導率の低下が
著しく、この場合には粒界相にはＳ　Ｉ　ＡＬＯＮや不
明徴結晶が生成している。

本発明の窒化アルミニウム質焼結体の理論密度に対する
相対密度は、少なくとも９５％であり、好ましくは少な
くとも９７％、特に好ましくは少なくとも９８．５％で
ある。

本発明の窒化アルミニウム質焼結体は、直接窒化法によ
り得られた原料粉末から製造される。使用する窒化アル
ミニウム原料粉末は、酸素含有量が１，８重量％以下、
Ｓ１含有量０．７重量％以下、純度９９％以上のもので
ある。

ここで、窒化アルミニウム原料粉末の「酸素含有量」は
、酸化物などの化合物として、または酸素として原料粉
末中に含まれる酸素原子の合計量である。

また、原料粉末の「純度」とは、窒化アルミニウム原料
粉末から、ＡＩ、Ｎ２Ｏ、および吸着水分を差し引いた
残りを陽イオン不純物の合計量（重量％）と見なし、１
００％からこの陽イオン不純吻合計量を差し引くことに
より得た値である。すなわち、純度９９％以上とは、こ
のような陽イオン不純物合計量が１重量％以下であるこ
とを意味する。かかる不純物としては、Ｆｅ、　Ｃ，Ｓ
ｉ、　Ｔｉ、■、Ｃ「、Ｍｎ、　Ｃａ、　Ｍｇ、　Ｃｏ
、Ｎｉ、などが挙げられる。これら陽イオン不純物がＩ
ＣＰ（プラズマ発光分析）、原子吸光分析法により測定
される。好ましくは、かかる各不純物の含有量（重量％
）はそれぞれ次の範囲内である。

Ｆｅ：０１００１〜０．０８％Ｃ：０．０１〜０．０７％５ｉ１０．００１〜０．７％、より好ましくは０．４％
以下、特に好ましくは０．２％以下、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｃａ、ＭＦＩ：各０．０１％以下、Ｃｏ、　Ｎｉ
：各０．００１％以下。

本発明の窒化アルミニウム質焼結体の製造において使用
する原料粉末の純度は好ましくは９９゜５％以上、より
好ましくは９９，７％以上である。

原料粉末の純度が９９％未満であると、原料粉末中の主
な不純物はＳｉであり、これが多くなると熱伝導率が劣
化する。

」二記陽イオン不純物のうち、Ｓｉは焼成中にＡＩＮ中
に固溶するかもしくはＡＩＮと反応して、ＡＩＮポリタ
イプ（Ｓ　Ｔ　ＡＬＯＮ、Ａｌ−８ｉ−０−Ｎ）を生成
すると考えられる。このＡＩＮポリタイプは、焼結時に
粒成長を助長するため、繊維状組成を形成し易く、熱伝
導性の劣化を招くことが知られているので、原料粉末中
のＳｉの含有量を上記のように０，７％以下、より好ま
しくは０．４％以下、特に好ましくは０．２％に制限す
ることは本発明の窒化アルミニウム質焼結体の熱伝導率
の一層の向１にとって重要である。

原料粉末の酸素含有量が１．８重量％以上であると、一
般にＹ２Ｏ，と混合して焼成した焼結体の酸素含有量が
高くなりすぎ、目的とするような高い熱伝導率を示す焼
結体を得ることが困難となる。

したがって、このような高純度の窒化アルミニウム原料
粉末は、高純度の金属アルミニウノ、（好ましくは純度
９８．５％以上）粉末をアンモニアもしくは窒素中で加
熱する直接窒化法を用いて行なわれる、そして得られた
窒化アルミニウムの粉末を、非酸化性雰囲気（例、窒素
、アルゴン、ヘリウム、−酸化炭素、水素ガス雰囲気）
中、あるいは有機溶媒中で所望の粒度まで微粉砕するこ
とにより得られる。高純度金属アルミニウムの直接窒化
により製造された窒化アルミニウム粉末は市販品も利用
できる。

窒化アルミニウム粉末の微粉末の微粉砕は、有機溶媒中
で行う方が、陽イオン不純物の混入がより少なくなる傾
向があるので好ましい。使用できる有機溶媒は、極性、
非極性を問わず、任意のものでよく、例えばアルコール
類、ゲＩ・ン類、アルデヒド類、芳香族炭化水素類、パ
ラフィン系炭化水素類などが使用できる。なお、微粉砕
工程は、焼結助剤と混合した後、すなわち混合粉末に対
して行うこともできる。

原料粉末の平均粒径は、約５μ鴎の以下が適当である。

これより平均粒径が大きくなると、得られた焼結体の熱
伝導率、相対密度、および抗折強度がいずれも低下する
。原料粉末の平均粒径は、好ましくは１〜３μ輪の範囲
内である。

本発明の窒化アルミニウム質焼結体は、上記原料粉末に
適量の焼結助剤を混合し、この混合粉末を常法により成
形および焼成することにより製造される。

焼結助剤は、Ｈａ（アルカリ土類）族、Ｕｆａ（希土類
）族および／または１ｌｂ（アルミニウム類）族から選
択され、その酸化物、炭化物、窒化物、ポウ素化物およ
び／またはフッ化物、もしくはそれら前駆物質の形態で
使用される。

このような焼結助剤には、例えば、Ｙ２Ｏ５、Ｃａ０２
ＢｅＯ、Ｈｏ２０３、ＹＯ２、Ｂ　４　Ｃ、’１’　Ｎ
　、ＢＮ、ＹＦ、、ＣａＦ２、Ｂ　ａＰ　、Ｉ−（ＯＦ
　３、ＤｙＦ３、ＮｄＦ、等のほか、Ｙ　Ａ、　＋　３
、ＹＡＩ、Ｙ　３　Ａ、　ｌ　２、Ｙ２Ａ１、Ｙ　３　
Ａ　１等のＡｔとＹの金属間化合物がある。このとき焼
成温度において前記各種焼結助剤に分解されるような前
駆物質であってもよい。好ましくは、前記焼結助剤が主
としてＩｌａ、ＩＩ　ａ、ｍｂ族の非還元性化合物から
なることである。

焼結助剤がＹ２Ｏ，またはその前駆物質のみからなるも
のか、または主としてＹ　２０３またはその前駆物質と
他の焼結助剤からなる混合物がより好ましいが、場合に
よっては他の焼結助剤などをさらに添加してもよい。Ｙ
　２０　ａの前駆物質は、焼成温度においてＹ　２０３
に熱分解するものであればよく、例示ずれば炭酸イツト
リウム［Ｙ　２ＣＯ３］、酢酸イツトリウム［Ｙ　（Ｃ
Ｈ３ＣＯ２）３］、硝酸イツＩ・リウム［Ｙ（ＮＯ３）
３］、修酸イツトリウム［Ｙ　（Ｃ２０４）３］などで
ある。

焼結助剤がＹ　２０３も【７くはその前駆物質からなる
とき、焼結体中の換算Ｙ　２０３量が第１図の所定の範
囲内になるようにして添加すべき配合量を選択する。す
なわちＹ原子は焼成中に成形体から実質的に逃散しない
と考えられるので、窒化アルミニウム原料粉末と焼結助
剤との混合粉末の重量に対するＹ２Ｏ，の重量割合が第
１図に規定する範囲内になるようにすればよい。具体的
には、混合粉末に対する換算Ｙ２０．が２〜１２重量％
（第１図のＳ点〜Ｔ点）、好ましくは３．９〜９．０重
量％〈Ｃ点〜Ｈ点）、より好ましくは３．９〜７，０重
量％（Ｋ点〜Ｎ点）、最も好ましくは４４５〜６゜０重
量％（Ｌ点〜Ｍ点）となる配合量にＹ２Ｏ，もしくはそ
の前駆物質を調整して使用する。

まｔ：、窒化アルミニウム原料粉末および焼結助剤の酸
素含有量を考慮して、焼結体中の」１記「残りぴ）酸素
含有量」も第１図に規定の範囲内に入るように焼結助剤
の種類および配合量を選択する。

焼成は後述のように非酸化性雰囲気中（真空中も含む）
で行うので、窒化アルミニウム原料粉末と焼結助剤の混
合粉末中の酸素含有量は、はとんど増大せず、焼結体中
の酸素含有量と実質的にほぼ同じと考えることができる
。したがって、混合粉末中の全酸素含有量から配合した
Ｙ２Ｏ３量（もしくはその前駆物質）中の酸素量を差し
引いた残りの酸素含有量が第１図で規定した範囲内に入
るようにすればよい。具体的には、残りの酸素含有量の
範囲はＹ２Ｏ３の配合量によっても変動するが、０．３
８〜６．６９重量％（第１図のＳ点〜Ｑ点）、好ましく
は０，３８〜４，９２重量％（Ｃ点〜Ａ点）、より好ま
しくは１．２８〜３．６７重量％（Ｋ点〜Ｉ点）、最も
好ましくは１．４１〜３，１５重量％（Ｌ点〜０点）で
ある。

上記の残りの酸素含有量の範囲は、残りの不純物がすべ
てＡ　Ｉ２０３であると仮定して、Ａ　Ｉ　２０３の量
に換算すると（ずなわち、換算ＡＩ。０３含有量で表ず
と）２Ｏ．８１〜１４．２重量％、好ましくは０．８１
〜１０，５重量％、より好ましくは２゜７２〜７．８０
重量％、最も好ましくは３．００〜６．６９重量％に相
当する。

なお、焼結体の高い抗折強度を確保するには、」二連し
たように、その換算Ａ、　＋　２０　ｙ含有量／換算Ｙ
２Ｏ３含有量の比、ならびにＡ　Ｉ　２０３およびＹ、
Ｏｏの各換算含有量が一定範囲にあることが好ましいの
で、その場合には原料粉末と焼結助剤との混合粉末中に
おいて、換算Ａ　ｌ　２０３含有量／換算Ｙ２ｏ３含有
量の比、ならびにＡｌ２Ｏ３およびＹ２Ｏ，の各換算含
有量が所定範囲内となるように原料粉末純度および焼結
助剤の配合量を選択する。

さらに、前述したように、混合粉末中のＳｉ量も焼結体
の熱伝導率に大きく影響するので、混合粉末中の８１原
子／Ｙ原子の重量比、ならびにこれらの原子の各含有量
が先に焼結体について述ｌくな範囲内になるようにする
ことが好ましい。

焼結助剤は、平均粒径０．５〜３μＩｌｌ程度のものを
使用するのが好ましい。

一般に、熱伝導率１．００Ｗ／ｌＩｌ°ｋ以上の焼結体
を確実に得るには、混合粉末の平均粒度は２，５μ拍以
下であるのか好ましく、また混合粉末中のＳｉ含有量は
１．０重量％以下、酸素含有量は約６重量％以下である
ことが好ましい。

窒化アルミニウム原料粉末と焼結助剤との混合は、非酸
化性雰囲気中での乾式混合、あるいは有機溶媒を使用し
た湿式混合により行う。芳香族炭化水素、ケトン、アル
コール類などの有機溶媒を使用した湿式混合が好ましい
。また、混合粉末の平均粒径が大きすぎる場合には、上
述のように、この混合中に混合粉末の微粉砕を同時に行
うこともてきる。　混合粉末の焼成は、混合粉末に更に
少量の適当なバインダー（例えば、パラフィンワックス
、ステアリン酸、ポリビニールブチラール、エチルセル
ロース、メチルメタアクリレ＝１・とエチルアクリレー
トとの共重合体などの１種以上）を添加して、適当な成
形手段、例えば乾式プレス法、ラバープレス法、押出法
、射出法、ドクターブレードシート成形法などによって
所定の形状に成形した後、これを真空下で、あるいは大
気圧ないし加圧下の非酸化性雰囲気く例えば、窒素、ア
ルゴン、ヘリウムガスなどの不活性雰囲気、あるいはさ
らに水素を含有する不活性雰囲気）中において高温で焼
成することにより実施できる。または、成形と焼成とを
ホットプレス法により同時に行うことができる。

焼成温度は、焼成法によって異なるが、一般に１５００
〜２１００℃の範囲内が好ましく、１５００℃より低温
であると十分な緻密化が達成されず、２１００℃を越え
ると窒化アルミニウムの昇華分解が生じ易くなる。常圧
焼成を採用する渇きに好ましい焼成温度は１７５０〜１
９５０°Ｃ５より好ましくは１８６０℃以下、最も好ま
しくは１８４０℃である。

ポットプレスによる焼成は、１６００〜１．８００℃で
行うことが好ましい。また加圧下（すなわち、１気圧以
Ｆのガス圧）で焼成を行う場合には、焼成温度は１８８
０〜１９７０℃の範囲内が好ましい。熱間静水圧プレス
（）（Ｉ　ｌ）　）の焼成は、１５００〜２０００℃の
範囲内の温度で行うことが好ましい。

（実施例）実施例１：焼結体を製造するための原料粉末として、金属アルミニ
ウムの直接窒化法により得られた窒化アルミニウム粉末
で各種の窒化アルミニウム原料粉末を調製した。得られ
た窒化アルミニウム原料粉末の酸素含有量、Ｓｉ含有量
、純度、及び平均粒径を次の第１表に示す。

これらの窒化アルミニウム原料粉末に、下記第２表（Ａ
、　−１）、（Ａ、　−２）に示す割合でＹ２Ｏ，粉末
く平均粒径１．３μｍ）を焼結助剤として添加し、さら
に場合によりＡ１．Ｏ，粉末（平均粒径１．５μｍ）又
は５ｉｓＮ４＜平均粒径０，９μ餉）を添加し、この混
金物を、メタノール又はトルエン中で湿式ボールミル粉
砕することにより混合及び微粉砕して、最大粒径が２．
５μ３Ｓｉ含有量１．３重量％以下、酸素含有量６重量
％以下の混合粉末を得な。

窒化アルミニウム原料粉末と添加成分の組成は第２表（
Ａ−１）、（Ａ−２）に示す。

Ｎｏ１〜１３．８″、１４〜５０の各試料の混合粉末に
バインダとしてパラフィンワックス６重量％とステアリ
ン酸１３重量％とを加えた混合物を、成形圧１．０００
　ｋｇ／　ｃｍ２でプレスして、直径１２彌餉の圧粉体
を形成した。この圧粉体を、窒素雰囲気中において温度
１６００〜１８００℃で０゜５時間焼成して、窒化アル
ミニウム質焼結体の試料を得た。

上記混合粉末にＡ　Ｉ　２０　ｓ又はＳｉ、Ｎ、粉末を
添加したものがあるけれどもその理由は、これらは不純
物として原料粉末からあるいは微粉砕工程などの製造工
程中で混入してくる成分であるが、これらの不純物の存
在が熱伝導率に及ぼず影響を評価するために意図的に添
加したものである。

かくして得られた試料について、熱伝導率（レーザーフ
ラッシュ法）、相対密度（アルキメデス法）、及び抗折
強度（３点曲げ抗折試験、ＪＩＳＲＩ６０１）を測定し
、第２表（Ｂ−１）、（Ｂ　−２）に示す試験結果を得
た。

第２表（Ａ−１）、（Ａ−２）にはまた、混合粉末中に
おける窒化アルミニウム原料粉末及び粉末混合物の調製
に用いられた添加物、混合粉末中の算出されたＡ　Ｉ２
０３／　Ｙ　２０　ｓの重量比及び混合粉末の平均粒径
、成形体の焼成温度、そして第２表（Ｂ−１）、（Ｂ−
２）には得られた焼結体におけるＹ元素含有量およびこ
れをＹ２Ｏ，として換算した換算Ｙ２Ｏ３含有量、焼結
体の全酸素含有量から換算したＹ２Ｏ３含有量の酸素量
を差し引いた残りの酸素含有量、およびこれをＡ１□Ｏ
５として換算した換算Ａ、＋２Ｏ３含有量、焼結体のＳ
ｉ元素含有量（以下、いずれも重量２）、換算ＡＩｚＯ
ａ／換算Ｙ２Ｏ３の重量比、Ｓｉ／Ｙの元素重量比も併
せて示す。

なお、窒化アルミニウム原ｔ］粉末および焼結体状↑ミ
１の酸素含有量は、赤外吸収分析（ＬＥＣＯ社製Ｔ　Ｃ
−１３６）により、またＳｉ含有量はＩＣＰ（発光分光
分析、セイコー電子工業製）によりそれぞれ測定した。

第４図は、第２表（Ｂ−１）、（Ｂ−２＞の各焼結体試
料における換算Ｙ　２０３　Ｍと、残りの酸素量とを第
１図と同じ組成図上にプロットしたものであり、試料Ｎ
ｏ、の横のカッコの数値は焼結体試料の熱伝導率（単位
、Ｗ／ＩＨ°Ｋ）である。第４図から、線分Ｑ−Ｒ−８
−Ｔ−Ｑで成形される四辺形の線上では熱伝導率が１０
０Ｗ／畑’Ｋに達しないが、この四辺形の内部では１０
０Ｗ／ｗｒ°に以上になること、また線分Ａ−Ｂ−Ｃ−
Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ　−Ａで囲まれる範囲内〈線分を含む）
では、焼結体の熱伝導率が１２０Ｗ／ｍ’　Ｋ以上とな
り、線分Ｉ−Ｊ−に−Ｎ−１で囲まれる範囲内（線上を
含む）では熱伝導率が１００Ｗ／鎮”Ｋ以」二、さらに
線分０−　Ｐ　−Ｌ　−Ｍ　−０で囲まれる範囲内（線
上を含む）では１６０Ｗ／ｍ’　Ｋ以上の非常に高い熱
伝導率が得られることがわかる。

第４図において、試１４Ｎｏ、７．１２．１３は残りの
酸素量が不明であるためプロットしていない。試料Ｎｏ
、８〜Ｈおよび３０〜３４は、他の試料と非常に近い点
にプロットされるため省略したが、これらはいずれも線
分０−Ｐ−Ｌ−Ｍ−０で囲まれる範囲内にあり、１６０
　Ｗ　／　ｍｏＩ（以上の熱伝導率を示している。

また、第２表（Ｂ　−１）、（Ｂ−２’）の結果から、
換算Ａｌ２Ｏ３／換算Ｙ　２０　ａの比率および各換算
Ａｌ２Ｏ、およびＹ　２０３量が、先に述べたように一
定範囲内にあると、熱伝導率の向上とともに抗折強度の
向上も得られることも理解される９さらに、第２表（Ｂ　−１，）、（Ｂ−２）の試料Ｎ０
Ｈおよび２と試料Ｎｏ、８〜Ｈを比較すると、Ｙ含有量
が同じで、また残りの酸素含有量が試料Ｎｏ。

１および２では１．９３〜２，３０重量％、試料Ｎｏ。

８〜Ｈでは１．９５〜１．０９重量％と略同等かそれよ
り低いにもかかわらず、試１ＩＮｏ、８〜Ｈの焼結体は
Ｓｉ含有量が多いため熱伝導率が低下することがわかる
。試料Ｎｏ、、３０〜３４からも、熱伝導率は酸素含有
量のほかにＳｉ含有量によっても影響を受け、酸素含有
量のみならずＳｉ含有量も低くすることが熱伝導率の向
上に有効であることがわかる。

また、第２表（Ｂ　−１）、（Ｂ　−２）の結果から、
Ｓｉ／Ｙの元素重量比、およびこれらの各元素の重量％
が、先に述べたように一定範囲内にあると、熱伝導率の
向上が得られることも判る。

試料Ｎｏ、４９．５０は第１表に示すごとく、原料粉末
中の酸素含有量が１．８％以上であるが、これらは焼結
体の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ′に以下を示している。

実施例２：実施例１で得た試料Ｎｏ、１〜３４について、粒界に生
成した粒界結晶相を粉末Ｘ線回折法により確認した。結
果は次の第３表に示すとおりであった。第３表における
数値はＸ線強度のピーク高さが一番高い結晶相を１００
％とし他の結晶相をそれに対する比率で調べた。

第２表（Ｂ−１）、（Ｂ　−２）、第３表の結果からみ
てＡ１□Ｙ　４０　ｓを主相とするものは、試料Ｎｏ、
１０のＳｉ量の多いものを除き、１６７Ｗ／＋ｎ°に以
上、Ａ、　ｌ　Ｙ　Ｏ３を主相とするものは約１３８Ｗ
／ｍ°に以上、Ａ　ＩＳＹ　３０１２を主相とするもの
は、試料Ｎｏ、７の酸素量の多いものを除き、１０２Ｗ
／＋ｍ°に以上の熱伝導率を有することが判る。

実施例３金属アルミニウムの直接窒化により得た窒化アルミニウ
ム粉末を、焼結助剤のＹ２Ｏ３、ならびに場合により組
成調整のためにＡ　Ｉ２０３（Ａ　Ｉ２０　ｓ＞もしく
は窒化珪素（ＳｉｉＮ＋）と混合し、この混合物をメタ
ノール又はトルエン中で湿式微粉砕して混合粉末を得た
。この混合粉末に、バインダーとしてパラフィンワック
ス６重量％とステアリン酸１重量％とを加えた混合物を
、成形圧１０００Ｋｇ／ｃ餉２でプレス成形して、直径
１２１の圧粉体を成形した。一部の混合粉末は、バイン
ダーとしてポリビニルブチラールを用いてドクターブレ
ードによりシート状に成形し、常法により乾燥および脱
バインダーしてグリーンシートを形成した。

かくして得られた生の成形体試料を、窒素雰気中におい
て温度１６００〜１９００℃で、ホットプレス焼成、非
加圧焼成、ガス圧プレス焼成、熱間静水圧プレス処理、
あるいは非加圧焼成後に熱間静水圧プレス処理すること
によって、窒化アルミニウム質焼結体の試料を得た。各
試料について混合粉末の元素組成く重量％）、平均粒径
及び成形方法、並びに成形体の焼成法および焼成条件を
第４表にまとめて示す。

得られた窒化アルミニウム質焼結体の試料について、そ
の粒界相の金属成分を分析し、粒界相の金属元素組成（
金属元素の合計含有量に対する重量％）を求めた。この
測定は、まず窒化アルミニウム質焼結体試料の粒界をＳ
　Ｅ　Ｍ　（ｓｃａｎｎｉｎｇ　　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　
　ｍ１ｃｒｏｓｃｏｒｐｅ）により確認し、こうして確
認した明瞭な粒界部をいくつかランダムに選択し、Ｘ　
Ｍ　Ａ　（Ｘ　−ｒａｙ　　ｍ１ｃｒｏａｎａｌｙｚｅ
ｒ）によりその部分の金属成分を定量し、平均値を求め
ることにより行った。ＸＭＡの加速電圧は１５ＫＶであ
った。

また、焼結体試料の熱伝導率、抗折強度（３点曲げ抗折
強度）、および相対密度を実施例１と同様に測定した。

これらの測定結果を第５表にまとめて示す。

第５表に示した結果から、いずれの試料も１２０Ｗ／ｍ
°ｋ以上の高い熱伝導率を示すことが判る。

ただし、粒界相の金属元素成分の組成が、Ｙ：６０〜９
１重量％、Ａ１：８〜３５重量％、及びＳｉ：１０重量
％未満の条件を満たす場合には、熱伝導率の測定値が１
４０Ｗ／ｍ°ｋ以上に向上し、特にこれがＹニア０〜９
１重量％、Ａｌ：８〜２５重量％、及びＳｉ：３重１％
未満であると、１６０Ｗ／ｍ°ｋ以上の熱伝導率が得ら
れている。

これに対し、＊印の比較例は粒界相のＹ、ＡＩ又はＳｉ
含有量が上記範囲内に含まれず、熱伝導率が１２０Ｗ／
曽°ｋを越えるが１．４０Ｗ／ｍ’ｋに達しない。

実施例４：各種窒化アルミニウム粉末を用いて成形体を得た後、焼
成してＡＩＮ質焼結体とし、種々の試験を行った。

第６表は各種原料の分析値、微粉砕条件、焼結体の特性
値等を記載したものである。

第６表記載の各種窒化アルミニウム粉末を大気中、有機
溶媒中等種々の雰囲気中で微粉砕したものに、各種焼結
助剤を添加し、それらに更にバインダーとしてパラフィ
ンワックス６重１％を加えて混合したものを、成形圧１
０００　ｋｇ／　ｃｓ＋２でプレス成形した。

次に、得られた成形体を常法により脱バインダーした後
、窒素雰囲気中（１気圧）で１８６０℃、３０分加熱焼
成して窒化アルミニウム焼結体をえた。各種試験、測定
法については、焼結体の密度はアルキメデス法で、熱伝
導率はレーザフラッシュ法で、また酸素量はインパルス
炉抽出法で測定を行った。

実施例５：粒径分布２〜４０μ輪のＡＩＮ粉末に、Ｃａ　ＣＯ３粉
末（特級試薬）及び粒径１μ論純度９９，９％Ｙ２０、
粉末を後述第７表に示す組成範囲になるよう添加、配合
し、これをボールミルでメタノール中で充分湿式混合し
、これにパラフィンワックス、ステアリン酸若干量のバ
インダーを加えて混合したものを成形圧１０００　Ｋｇ
７ａｍ”でプレス成形しな。

次に得られた成形体を常法により３００℃２Ｈｒ真空脱
バインダー処理した後、窒素中（１気圧）で１８６０℃
、３０分間焼成して窒化アルミニウム焼結体を得た。

更に、上記と同様の窒化アルミニウム粉末の主成分に第
７表に示す量比で添加、混合し、上記本発明実施例の比
較例とした。これらの焼結体のカサ密度をアルキメデス
法で、熱伝導率をレーザフラッシュ法で測定したところ
を第７表に示した。

また、前記表に記載の多数試料を第５図に試料番号を付
して図示した。

第　　　７　　　表これらのデータより第５図点Ａ　、Ｂ　、Ｃ、Ｄ　、Ｅ
を結ぶ線分で囲まれる範囲内において焼結性も良好で高
密度且つ熱伝導率の向上が認められ、ＣａＯ５Ｙ　２０
３それぞれ単独含有の場合に比して、また該範囲外に比
して焼結性、熱伝導率、高密度の点で優れた物性を有し
ていることが認められた。そして、該範囲内の中の点更
にＡ、Ｆ、Ｇ、ｉ（、Ｉ、Ｊを結ぶ線分で囲まれる範囲
においては一層熱伝導率の向上が認められ、高熱伝導性
窒化アルミニウム焼結体を提供することができた。

以上の焼結体は常圧法によったが、ホットプレス法によ
っても同様の傾向の試験結果が得られ、焼結体の密度が
一層高められるので熱伝導性も上昇する。

更に、その成形はプレス成形のほか、テープ成形、鋳込
成形によっても行いうる。また、Ｃａ化合物、Ｙ化合物
は上述原料調整において用いたＣａ、　Ｙ成分原料以外
にＣＪＩＣ２、Ｃｔｈ、ＣａＢ６、ＣａＣＮ、、Ｃａａ
Ｎｚ、Ｃａｏ　−Ａ　Ｉ２０３系化合物、Ｙ、Ｙ　Ｎ　
、　Ｙ　２０３　　Ａ、　＋２０　ｓ系化合物、ＹＢ６
、ＹＣ等の化合物を使用することができる。

（発明の効果）上記のとおり、従来高純度な窒化アルミニウム粉末原料
や種々の焼結助剤を使用しても高熱伝導性窒化アルミニ
ウム質焼結体が得られなかったところ、本発明によれば
従来品よりも非常に高い熱伝導率を有する窒化アルミニ
ウム質焼結体が容易、かつ確実に提供できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の窒化アルミニウム質焼結体における換
算Ｙ２Ｏ２量と残りの酸素量の好適範囲を示す組成図、
第２図はアルミナの炭素還元法により得られた窒化アル
ミニウム原料粉末の電子顕微鏡写真、第３図は、金属ア
ルミニウムの直接窒化法により得られた窒化アルミニウ
ム原料粉末の電子顕微鏡写真、及び第４図は、実施例で
得られた窒化アルミニウム質焼結体試料の換算Ｙ２Ｏ２
量と残りの酸素量を、第１図の組成図上にプロットした
図面、第５図はＣａ　Ｏ−Ｙ　Ｏ３含有窒化アルミニラ
ム質焼結体の好３［ＩＪｉ比範囲を示す組成図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）窒化アルミニウム原料粉末にＹ＿２Ｏ＿３又はそ
の前躯物質からなる焼結助剤が添加された混合粉末を成
形後焼成して得られた窒化アルミニウム質焼結体におい
て、焼結体が、焼結体のＹ含有量をＹ＿２Ｏ＿３として
換算した換算Ｙ＿２Ｏ＿３含有量（重量％）に対して、
焼結体の全酸素含有量から前記換算Ｙ＿２Ｏ＿３含有量
中の酸素量を差し引いた残りの酸素量（重量％）をプロ
ットした点が、第１図の線分Ｑ−Ｒ−Ｓ−Ｔ−Ｑで囲ま
れる範囲内（ただし線上は含まず）にあり、１００Ｗ／
ｍ°ｋ以上の熱伝導率を有し、相対密度が９５％以上で
あることを特徴とする窒化アルミニウム質焼結体。
（２）焼結体のＹ含有量をＹ＿２Ｏ＿３として換算した
換算Ｙ＿２Ｏ＿３含有量（重量％）に対して、焼結体の
全酸素含有量から前記換算Ｙ＿２Ｏ＿３含有量中の酸素
量を差し引いた残りの酸素量（重量％）をプロットした
点が、第１図の線分Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−
Ａで囲まれる範囲内（線上を含む、ただし点Ｃは含まず
）にあり、１２０Ｗ／ｍ°ｋ以上の熱伝導率を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の窒化アルミ
ニウム質焼結体。
（３）焼結体のＹ含有量をＹ＿２Ｏ＿３として換算した
換算Ｙ＿２Ｏ＿３含有量（重量％）に対して、焼結体の
全酸素含有量から前記換算Ｙ＿２Ｏ＿３含有量中の酸素
量を差し引いた残りの酸素量（重量％）をプロットした
点が、第１図の線分Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｎ−Ｉで囲まれる範囲
内（線上を含む）にあり、１４０Ｗ／ｍ°ｋ以上の熱伝
導率を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の窒化アルミニウム質焼結体。
（４）焼結体のＹ含有量をＹ＿２Ｏ＿３として換算した
換算Ｙ＿２Ｏ＿３含有量（重量％）に対して、焼結体の
全酸素含有量から前記換算Ｙ＿２Ｏ＿３含有量中の酸素
量を差し引いた残りの酸素量（重量％）をプロットした
点が、第１図の線分Ｏ−Ｐ−Ｌ−Ｍ−Ｏで囲まれる範囲
内（線上を含む）にあり、１６０Ｗ／ｍ°ｋ以上の熱伝
導率を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の窒化アルミニウム質焼結体。