JPS6252178A - 窒化アルミニウム組成物 - 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〕 本発明は窒化アルミニウムグリーンシート及びその焼結
体である窒化アルミニウム焼結シートの原料となる新規
な窒化アルミニウム組成物を提供するものである。

〔従来の技術及び発明の解決しようとする問題点〕従来
、各種産業用及び民生用の電子機器において、トランジ
スター、ＩＣ，ＬＳＩ等の電子デバイスの実装、回路の
形成、絶縁等のためにセラミック基板が使用されている
。例えばアルミナ基板がその代表的なものである。しか
し近年、パワートランジスター、ハイパワーハイブリッ
ドＩＣ等の特に高熱伝導性を必要とする分野ではアルミ
ナ基板の伝熱性では不十分で、これに代る高熱伝導性セ
ラミック基板の開発が要望されて来た。そのために種々
のセラミックについて漏熱伝導性セラミック基板の開発
が試みられている。しかしながら、現在尚工業的に満足
される高熱伝導性セラミック基板は開発されるに至って
いない。

本発明者等は上記背景のもとに、高熱伝導性セラミック
基板の開発を鋭意状みて来た。高熱伝導性の性能だけを
比較すれば、例えば窒化アルミニウム焼結体はアルミナ
焼結体の数倍の高熱伝導性を有している。そこで、本発
明者らは、高熱伝導性の窒化アルミニウム焼結シートを
得ることを目的として、該窒化アルミニウム焼結シート
の原料として好適に使用し得る窒化アルミニウム組成物
について研究を重ねてきた。その結果、窒化アルミニウ
ム焼結シートの製造に好適に使用し得る窒化アルミニウ
ムグリーンシート及び、さらに該窒化アルミニウムグリ
ーンシートの原料となる窒化アルミニウム組成物を見い
出し、既に提案した（特願昭５９−２２９８２号）。

本発明者らは、上記の窒化アルミニウム組成物について
さらに研究を重ねた結果、窒化アルミニウム組成物中の
一成分である焼結助剤としてアルミン酸塩を用いた時、
これらのアルミン酸塩が酸化物であるにもかかわらず、
得られる窒化アルミニウム焼結シートの酸素含有量が原
料として用いた窒化アルミニウム粉末の酸素含有量より
も低くなること、即ち、酸素含有量の少ない高純度且つ
高熱伝導性の窒化アルミニウム焼結シート、場合によっ
ては透光性の窒化アルミニウム焼結シートが得られるこ
とを見い出した。

窒化アルミニウム焼結シート中に含まれる酸素は酸化ア
ルミニウムとして存在すると考えられており、この酸化
アルミニウムを成分として含有するアルミン酸塩を添加
すれば、窒化アルミニウム焼結シート中の酸素含有量は
さらに大きくなると予想される。しかしながら、前記の
とおり、アルミン酸塩を焼結助剤として用いることによ
り、得られる窒化アルミニウム焼結シート中の酸素含有
量は、原料の窒化アルミニウム粉末のそれよりも小さく
なるという予想に反した知見を本発明者らは得た。本発
明は、このような知見に基づいて完成されたものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、本発明は、（ｉ）窒化アルミニウム粉末、（ｉｉ
）１４００℃以下の温度で分解する有機高分子化合物よ
りなる結合剤及び（ｉｉｉ　）一般式％式％ 〔但し、Ｍはアルカリ土類金属であり、ｍは１以上の数
であり、ｎは０以上の数である。〕で示されるアルミン
酸塩よりなる焼結助剤より主としてなり、該結合剤は窒
化アルミニウム粉末１００重量部に対して０．１〜３０
重量部及び該焼結助剤は窒化アルミニウム粉末１００重
量部に対して０．０１〜５重量部配合されてなる窒化ア
ルミニウム組成物である。

尚、本発明における窒化アルミニウムはアルミニウムと
窒素の１；１の化合物であり、これ以外のものを原則と
してすべて不純物として取扱う。

但し、窒化アルミニウム粉末の表面は空気中で不可避的
に酸化された。ｌ−Ｎ結合がＡＡ−０結合に置き代って
いるので、このＡｌ−０結合しているアルミニウムは陽
イオン不純物とはみなさない。

また焼結助剤となる成分についても陽イオン不純物とは
みなさない。更に本発明における平均粒子径とは光透過
式の粒度分布測定器による体積基準の中間粒子径をいう
。

本発明で用いられる窒化アルミニウム粉末としては、公
知のものが何ら制限なく使用し得る。窒化アルミニウム
粉末中の酸素含有量が少ないほど、焼結助剤を添加する
ことによる酸化アルミニウム焼結シート中の酸素含有量
の減少の効果が大きく表われるという傾向にある。従っ
て、本発明で用いられる窒化アルミニウム粉末は、酸素
含有量が３．０重量％以下のものが好ましい。

また、本発明に用いられる窒化アルミニウム粉末の粒子
は粒子径の小さいものが揃っているものが好ましい。

例えば、平均粒子径（遠心式粒度分布測定装置、例えば
堀場製作所製のＣＡＰＡ５００などで測定した凝集粒子
の平均粒径を言う）５μｍ以下であることが好ましい。

好適には３μｍ以下、最も好適には２μｍ以下の粉末が
採用される。特に３μｍ以下の粒子を７０容量％以上含
む粉末が好適である。また、高熱伝導性の窒化アルミニ
ウム焼結シートを得る場合はＡＩＮの含有量ＣＡＩＮ粉
末の窒素の含有量から計算される）は９０重量％以上の
窒化アルミニウム粉末が好適に採用され、更には９４重
量％以上、また高い透光性を有する焼結体を得るために
は９７重量％以上の粉末を用いることが好ましい。

本発明に於いて好適に使用される窒化アルミニウム粉末
としては、平均粒子径が３μｍ以下の粉末で、酸素含有
量が３．０重量％以下、且つ窒化アルミニウム組成をＡ
βＮとするとき含有する陽イオン不純物が０．５重量％
以下である窒化アルミニウム粉末である。このような窒
化アルミニウム粉末を用いた場合には、得られる窒化ア
ルミニウム焼結シートの熱伝導率の向上が大きくなるた
めに本発明で好適に使用される。就中、平均粒子径が２
μｍ以下の粉末で、３μｍ以下の粒子を７０容量％以上
含み、酸素含有量が１．５重量％以下、且つ窒化アルミ
ニウム、組成をＡＩＮとするとき含有する陽イオン不純
物が０．３重量％以下である窒化アルミニウム粉末を用
いた場合には、得られる窒化アルミニウム焼結シートの
熱伝導率の向上と共に透光性が改善されるために、本発
明では特に好適に使用される。

本発明で用いる窒化アルミニウム粉末の製造に際し、後
述する焼結助剤に相当する化合物を予め原料中に添加し
、焼成して得られた窒化アルミニウム粉末は焼結助剤が
配合された形態で得られる。

このような窒化アルミニウム粉末は本発明の前記（ｉ）
及び（ｉｉ　）の成分を予め配合したものであり、好ま
しい使用形態の１つである。

本発明の窒化アルミニウム組成物を構成する他の成分の
１つは結合剤である。本発明において用いる結合剤は１
４００℃以下の温度で分解する有機高分子化合物である
。本発明の窒化アルミニウム組成物は、例えば窒化アル
ミニウムグリーンシートを経て、一般に１６００〜２０
００℃の温度で焼結され、窒化アルミニウム焼結シート
として好適に利用される。この場合酸結合剤の分解残留
物が焼結体中に多量に残存すると目的とする焼結体物性
例えば高強度、高熱伝導率あるいは透光性を得るのが困
難となる。本発明等の知見によれば、前記要件を有する
結合剤は上記焼結体中に実質的に残留しないか、残留し
たとしても目的とする焼結体物性を損うことが無い量と
なるように、その種類を選び、処理する必要がある。一
般にセラミック粉末の成形に用いられる結合剤は本発明
においても特に制限されず用いうるが一般には熱重量分
析法（ＴＧ）によって分解が１４００℃以下の温度範囲
で起るものが好ましい。更に好ましくは用いる結合剤と
してその分解残留物が該結合剤に対して５重量％以下と
なるものを選択するのがよい。

本発明において好適に使用される結合剤をより具体的に
示せば、例えばポリビニールブチラール。

ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテートフチ
レート、ニトロセルロース、ポリアクリル酸エステル、
ポリビニールアルコール、メチルセルロース、ヒドロキ
シメチルセルロース、及びポリエチレンオキサイド等の
含酸素有機高分子体。

その他石油レジン、ポリエチレン２ポリプロピレン、ポ
リスチレン等の炭化水素系合成樹脂ポリ塩化ビニール；
アクリル系樹脂及びそのエマルション；ワックス及びそ
のエマルジョン等の有機高分子体が一種又は二種以上混
合して使用される。本発明に用いる窒化アルミニウム粉
末の表面は前述のように不可避的に酸化されＡβ−〇結
合を有している。従って上記含酸素有機高分子体を結合
剤として使用すると、該窒化アルミニウム粉末表面との
優れた化学親和性に基づき強固な結合力を発揮するので
特に好ましい。該結合剤として使用する有機高分子体は
特に限定されないが一般はその分子量が３，０００〜１
，０００，０００好ましくは５，０００〜３００．００
０のものを用いると、前述の成形体例えばグリーンシー
トは柔軟かつ靭性に富み種々の加工に際して取扱いが容
易となるのでさらに好適である。特に該有機高分子体中
、含酸素有機高分子体は好ましく更に、分子量が３０．
０００〜１００．０００のポリビニールブチラールは最
も好適である。結合剤の使用量は、結合剤の種類や後述
する溶媒の種類によって異なり、また該窒化アルミニウ
ム組成物の用途例えば窒化アルミニウムグリーンシート
の厚さ２強度及び加工性さらに該グリーンシートの焼結
によって得られる窒化アルミニウム焼結シートへの要求
物性によっても異なるので、−概に限定できないが、一
般には窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して０．
１〜３０重量部、好ましくは２．５〜１５重量部、さら
に好ましくは４〜１０重量部の範囲から選択すればよい
。

本発明の窒化アルミニウム組成物を構成する他の成分の
一つは、下記の一般式 ％式％ （但し、Ｍはアルカリ土類金属であり、ｍは１以上の数
であり、ｎはＯ以゛上の数である。）で示されるアルミ
ン酸塩よりなる焼結助剤である。

ｍは１以上の数であればよいが、ｍが大きいほど焼結助
剤の効果が大きくなり、得られる窒化アルミニウム焼結
体の純度が上がる。従って、本発明に於いては、ｍは１
．５以上であることが好ましく、さらに２以上であるア
ルミン酸塩がより好ましく用いられる。また、本発明で
用いられるアルミン酸塩は、無水物でも良く、結晶水を
有するものであっても良い。

本発明に於いて好適に使用されるアルミン酸塩を具体的
に例示すると次のとおりである。例えば、Ｃａ　Ｏ−Ａ
　ｊ２　ｚｏｓ、５　Ｃａ　０　・３　Ａ　１ｚｏ３．
１２ＣａＯＨ７Ａｊｌ！ｚｏ：＋、３　Ｃａ　Ｏ・Ａ　
１ｔ０３等のアルミン酸カルシウム又はこれらの水和物
；３ＢａＯ・Ａ　Ｉｔ　ｚ　０３等のアルミン酸バリウ
ム又はこの水和物；３ＳｒＯ−Ａｊ’ｔＯ，、，３Ｓｒ
Ｏ・Ａｌ２Ｏ２・６Ｈ２０等のアルミン酸ストロンチウ
ム又はその水和物が挙げられる。

本発明に於いて使用されるアルミン酸塩は、その粒子径
が小さい程焼結助剤としての効果を発揮する。従って、
平均粒子径は１０μｍ以下であることが好ましく、５μ
ｍ以下であることがさらに好ましい。一般に、平均粒子
径が０．１〜１０μｍ１さらに好ましくは０．１〜５μ
ｍのアルミン酸塩を使用することが好適である。

本発明における上記焼結助剤の使用量は、焼結体に要求
される性状に応じて異なり一概に限定できないが、一般
には窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して０．０
１〜５重量部好ましくは０．１〜４重量部の範囲から選
べばよい。これらの添加量は窒化アルミニウム粉末中の
酸素含有量、不純物の含有量２粒子径等によって異なる
ので予めこれらの性状に応じて好適な使用量を決定すれ
ばよい。

本発明の窒化アルミニウム組成物は、前記窒化アルミニ
ウム粉末、結合剤及び焼結助剤をそれぞれ前記配合割合
で混合する他に必要に応じて解膠剤、可塑剤等を添加混
合することを何んらさまたげるものではな（、しばしば
好適なＭ様として利用される。例えば、本発明の上記窒
化アルミニウム粉末、結合剤及び焼結助剤を、詳しくは
後述するように溶媒中に分散して混合する場合、しばし
ば該分散を促進する意味で解膠剤を使用するのが好適な
態様である。該解膠剤は一般にセラミック粉末の成形の
際に使用されることが公知の化合物を特に限定されず用
いうる。一般に好適に使用される代表的な解膠剤を具体
的に例示すれば例えばグリセリントリオレエート、ソル
ビタントリオレエート等の脂肪酸のグリセリン又はソル
ビトールエステル；天然魚類；非イオン系の合成界面活
性剤；高級脂肪酸；ベンゼンスルホン酸等である。

これらの解膠剤の使用量は解膠剤の種類、添加する混合
系の種類等によって異なり一概に限定出来ないが一般に
は窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して０．０１
〜５重量部好ましくは０．１〜３重量部の範囲から選べ
ば好適である。また解膠剤の混合態様は如何なる順序で
混合してもよいが一般には窒化アルミニウム粉末及び焼
結助剤を分散媒体中で解膠剤と共に予め混合し、次いで
結合剤或いは更に後述する可塑剤を添加混合し、スラリ
ー状物として調整するのが好適である。

また前記可塑剤は本発明の窒化アルミニウム組成物を用
いて特定の成形物に加工する際に該加工物に柔軟性を付
与する目的で使用される。該可塑剤は一般のセラミック
粉末の成形に際して上記目的で使用されることが公知の
ものを特に限定されず用いうる。特に好適に使用される
代表的なものを具体的に例示すれば一般にポリエチレン
グリコール及びその誘導体；ジメチルフタレート、ジブ
チルフタレート、ブチルベンジルフタレート及びジオク
チルフタレート等のフタール酸エステル類；ブチルステ
アレート等のステアリン酸エステル類；トリクレゾール
フォスフェート；トリーＮ−ブチルフォスフェート；グ
リセリン等である。これらの可塑剤の添加量は結合剤の
種類、窒化アルミニウムの性状、溶媒の種類及び使用量
等によって異なり一概に限定出来ないが一般には窒化ア
ルミニウム１００重量部に対して１５重量部以下、好ま
しくは０．４〜１５重量部、更に好ましくは３〜１０重
量部の範囲から適宜選択して使用すればよい。

本発明の窒化アルミニウム組成物の使用態様について以
下説明する。該使用に際しては一般に分散媒体中に分散
させた形態で使用するのが好適である。該分散媒体の役
割は一般に窒化アルミニウム粉末及び焼結助剤を分散さ
せ、また結合剤或いは必要に応じて使用する可塑剤を溶
解させて、均一なスラリー状物を形成することである。

そして該スラリー状物を特定の形状例えばシート状に成
形した後は、溶媒は乾燥によって実質的に除去され、窒
化アルミニウム成形体、例えばグリーンシート中には残
存しないものが好ましいＪ従って上記分散媒体部ち溶媒
は上記の分散性、溶解性及び乾燥性の要求を満足するも
のであれば特に限定きれないが、一般的には非水系溶媒
を選択するのが好適である。特に好適に使用される溶媒
の代表的なものを具体的に例示すれば、例えばアセトン
。

メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン等のケ
トン類、エタノール、プロパツール及びブタノール等の
アルコール類、ベンゼン、トルエン及びキシレン等の芳
香族炭化水素類、あるいはトリクロロエチレン、テトラ
クロロエチレン及びブロムクロロメタン等のハロゲン化
炭化水素類の１種又は２種以上を混合して使用するのが
好ましい。

溶媒の使用量も特に限定されないが、溶媒量も多過ぎる
とスラリー状物の保管中、成形時あるいは乾燥時に窒化
アルミニウム粉末や焼結助剤の粒子が沈降分離し易くま
た少な過ぎるとシート状の成形が困難となるので適宜予
め適切な量を選択して用いればよい。一般に該溶媒の量
はその種類、結合剤及び可塑剤の種類と量にも依存する
が、窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して３０〜
１００重量部の範囲で選択すれば好適である。

上記本発明の窒化アルミニウム組成物の混合条件は特に
限定されず常温、常圧下で実施すればよ（、また混合装
置は不純物成分の混入を防ぐ意味で前記窒化アルミニウ
ム粉末の製造原料の混合態様で説明したようにその材質
を選ぶか、プラスチックで被覆したものを選ぶのが好ま
しい。そして最も一般的には球状物、棒状物等を内蔵し
たミルを使用するのが好ましい。上記混合物は一般に泥
漿と呼ばれる粘稠なペンキ状のスラリー物として用いる
のがその成形に際し取扱いが容易である。

前記のようにして得られた窒化アルミニウム組成物即ち
前記（ｉ）窒化アルミニウム粉末、（ｉｉ）結合剤及び
（ｉｉｉ　）焼結助剤或いは必要に応じて可塑剤、解膠
剤等を溶剤に混合し一般には泥漿にする。この泥漿はシ
ート成形機例えばドクターブレード方式のシート成形機
を用いてフィルム例えばポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリエステル。

ポリアミド、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂製フィルム上
にシート状に形成する。次いで該シート状の成形物は室
温〜溶剤の沸点間の温度で該溶剤を飛散させて乾燥し、
所謂窒化アルミニウムグリーンシートとする。該窒化ア
ルミニウムグリーンシ−トは一般に光沢ある外観を呈し
柔軟で且つ屈曲に対しても腰の強い性状を有する。該窒
化アルミニウムグリーンシートはすてに引張強度が２５
ｋｇ／ｃｎｌ或いはそれ以上の強さを有するものとなる
。

上記窒化アルミニウムグリーンシートはそのまま後述す
る焼結シート製造に供することも出来るが、一般には酸
素含有ガス、例えば空気又は不活性ガス、例えば窒素ガ
ス或いはヘリウムガス等のガス雰囲気下に前記結合剤、
可塑剤、解膠剤等が分解される温度、一般には例えば３
００〜１４００℃好ましくは５００〜１０００℃の温度
下に熱分解処理を行う方が好ましい。

該窒化アルミニウムグリーンシート或いは上記熱処理を
行ったシートは次いで焼結工程に供される。該焼結工程
は特に限定されず公知の窒化物で使用される焼結方法が
そのまま採用される。一般には常圧下、不活性雰囲気下
例えば窒素雰囲気下に１６００〜２１００℃の温度で焼
結を実施すればよい。該焼結時の圧力は通常、常圧で行
うのが一般的であるが不活性ガスによっである程度の加
圧状態に保持した焼結炉を用いてもよい。また焼結に必
要な時間は焼結に供されるシート状物の厚み、焼結温度
等の諸条件によって異なり一概に限定出来ないが一般に
３０分〜２４時間の範囲から選べばよい。これらの条件
は実施に先きだち諸条件に応じて適当な範囲を予め決定
して実施するのが好ましい。

上記焼結によって得られる焼結シートはその焼結密度が
一般に２．７　ｇ　７０ｍ３以上好ましくは２．９ｇ　
／　ａｍ　３更に好ましくは３．０ｇ／ａｍ３以上のも
のとなる。また該シートは一般に一辺の長さが少くとも
５１）以上で厚みが０．０５〜１０１ｍの範囲のものと
して得られる。そしてこれらの焼結シートは曲げ強度が
少くとも２Ｑｋｇ／ｍ２のすぐれたシート状物となる。

〔効　果〕

本発明の窒化アルミニウム組成物を原料として前記方法
により得られた窒化アルミニウム焼結シートは、酸化物
であるアルミン酸塩を添加したにもかかわらず、得られ
る窒化アルミニウム焼結シートの酸素含有量が原料であ
る窒化アルミニウム粉末の酸素含有量よりも少なくなる
。即ち、高純度の窒化アルミニウム焼結シート、例えば
、酸素含有量が１．５重量％以下のもの、さらに好まし
くは１．２重量％以下の窒化アルミニウム焼結シートが
得られる。これらの窒化アルミニウム焼結シートは、純
度が高いために熱伝導性が極めて良好であり、一般に１
２０　Ｗ／ｍ　−ｋ以上、好ましくは１４０Ｗ／ｍ　−
ｋ以上の熱伝導率が得られる。更に該焼結シートは前記
原料となる窒化アルミニウム粉末中の不純物の混入量を
制御することにより、透光性のシートとすることが出来
る。

従って、本発明の窒化アルミニウム組成物を原料とする
窒化アルミニウム焼結シートは、電子機器の放熱用基板
、電子回路基板、放熱材料、絶縁材料として工業的に極
めて有用な材料となる。

本発明を更に具体的に説明するため以下実施例を挙げて
説明するが本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

参考例１゜ 平均粒子径２．１μｍの炭酸カルシウム６００ｇと平均
粒子径０．６μｍのアルミナ２００ｇとを、アルミナ製
ポットとボールを用いて１８時時間式混合した。混合物
を１３５０℃で４時間焼成した。

反応物をアルミナ製ポットとボールを用いて粉砕した。

焼成と粉砕を３回くり返し反応を完了した。

この反応物をジェットミル（アルミナライニング）によ
って粉砕し平均粒子径１．４μｍの粉末を得た。

この粉末はＸ線的に単相の３ＣａＯ・ＡＩ！ＺＯｆｆで
あった。

実施例１゜ （ｉ）配合 平均粒子径１．４２μｍで３μｍ以下の粒子を８０容量
％含む表１に示す組成をもつ窒化アルミニウム粉末１０
０重量部に対して、焼結助剤として参ビニールブチラー
ルを９．０重量部、更に可塑剤としてジオクチルフタレ
ート５．０重量部及び解膠剤としてソルビタントリオレ
エート１．２重量部を７５重量部のトルエン−エタノー
ル−１ｓｏ−プロパツール混合溶媒（混合重量比トルエ
ン／エタノール／１ｓｏ−プロパツール＝５５／３５／
１０）中で後述のように混合してスラリーを調製した。

尚、予め熱重量分析法（ＴＧ）によって上記ポリビニー
ルブチラールの燃焼分解曲線を空気中で測定した結果、
約２００℃から燃焼分解が始まり約６００°Ｃで終了し
て残留物が実質的に残らないことを確認した。

表　１　　窒化アルミニウム粉末分析値ＡＮＮ含有量　
　　　９８．０％ 元　　　素　　　　　　　含有量 （ｉｉ　）混合 混合の操作及び手順は以下のようにした。即ち、内容積
１０１のナイロン製ポットにナイロンで被覆された直径
２０１ｍの鋼球をポット内容積の約５０％を占める数だ
け入れ、次いで窒化アルミニウム粉末、３ＣａＯ・Ａｌ
２Ｏ２及びソルビタントリオレエートを上記重量部、及
び上記溶媒を６０重量部投入して、回転数３５ｒｐｍで
２４ｈｒボ一ルミル混合した。その後、ポリビニールブ
チラール及びジオクチルフタレートを上記重量部また上
記溶媒を１５重量部ポットに添加し、更に２４ｈｒ混合
した。得られたスラリーは、粘度２．８００ｃｐｓの白
色ペンキ状のものであった。

（ｉｉｉ）脱泡及び脱溶媒 上記混合で得たスラリーを内容積４７！の攪拌機付真空
容器に移し、攪拌しながら１気圧から徐々に３０〜４０
Ｔｏｒｒまで減圧して、前記混合の際スラリーに混入し
た気泡を除いた（脱泡）。

次いで、攪拌しながら同真空容器内を排気しつつ２０〜
４０Ｔｏｒｒに保ち溶媒の一部を蒸発除去した（脱溶媒
）。

この脱溶媒操作で除去した溶媒量は、窒化アルミニウム
粉末１００重量部に対して２０重量部であった。その結
果、粘度２０．０ＯＯｃｐｓの白色粘稠なスラリーを得
た。

（ｉｖ）成形 得られたスラリーからドクターブレード方式のシート成
形機を用いて、表面にシリコーン樹脂を塗布して離型化
処理したポリエステルフィルム上にシート状に流し出し
、次いでシート状物を室温でｌｈｒ、その後５０℃で４
ｈｒ、溶媒を蒸発させて乾燥した後、シート状物を上記
ポリエステルフィルムより剥離して、巾約２５０　＊＊
、厚さ約１ｍｌの形状の窒化アルミニウムグリーンシー
トを作製した。この窒化アルミニウムグリーンシートは
、白色で光沢のある外観を呈し、・柔軟でかつ屈曲に対
しても腰の強い性状を有する。金型及び打抜き機を用い
て窒化アルミニウムシートより試験片を打抜き、オート
グラフによる引張り試験を行ったところ、引張強度は２
５ｋｇ／ｃ＋＋！、伸び率は０．４であった。また密度
は２．０４　ｇ　／ｃｍ３であった。

（ｖ）脱脂及び焼結 上記の窒化アルミニウムグリーンシートを５　ｃｍＸ　
５　ｃｍの角板状に打抜き、電気炉を用いて１気圧の空
気雰囲気下で６５０℃、３時間加熱して前記の結合剤、
可塑剤及び解膠剤を燃焼分解させて除去し、窒化アルミ
ニウムの角板を得た（脱脂）。

この角板を窒化ホウ素で内壁を被覆した黒鉛型皿に入れ
、１気圧の窒素流通下で１２００℃まで２ｈｒで昇温し
、１２００℃から１８００℃まで１５℃／ｍｉｎの昇温
速度で昇温し、１８００℃で４ｈｒ保持した後冷却した
（焼結）。得られた窒化アルミニウム焼結シートは、４
．１）婁Ｘ４．Ｉｎ、厚さ０．８ｆｉの半透明体で、密
度が３．２５ｇ／釧３であった。またこの焼結シートの
熱伝導率を、理学電機製のレーザーフラッシュ法熱定数
測定装置（ＰＳ−７）を用いて測定したところ１６３Ｗ
／ｍ−にであった。またこの焼結シートの曲げ強度は４
Ｑｋｇ／ｖｘ２であり、放射化分析法で測定した酸素含
有量は０．２８重量％であり、また０、５酊の厚みに加
工研磨したものに対す５．５μｍの光の透過率は３８％
であった。

実施例２゜ 酸素含有量の異なる数種の窒化アルミニウム粉末、焼結
助剤として種々の粒径のアルミン酸カルシウム及び結合
剤として分子量が３０，０００〜３４　、０００のポリ
ビニールブチラールを用いて以下のように窒化アルミニ
ウム焼結シートを作製した結果を表２に示す。

（ｉ）配合 窒化アルミニウム粉末　　　　　１００重量部アルミン
酸カルシウム　　　　　（表、２に示す量）ポリビニー
ルブチラール　　　　　１２重量部ジブチルフタレート
　　　　　　　　　６　〃グリセリンモノオレエート　
　　　　　１．５〃（ｉｉ）混合 上記混合組成のものを次のように混合した。即ち内容積
］、　ＯＮのナイロン製ボットにナイロンで被覆された
直径２０龍の鋼球をポット内容積の５０容量％を占める
量だけ入れ、これに（ｉ）配合で示したものを全量投入
して、回転数３５ｒｐｍで４０ｈｒボ一ルミル混合した
。得られたスラリーの粘度は２，０００〜３．５００ｃ
ｐｓの範囲であった。

（ｉｉｉ　）脱泡及び脱溶媒 実施例１と同様な装置及び操作で、脱泡及び脱溶媒を行
った。脱溶媒量は、窒化アルミニウム粉末１００重量部
に対して２０〜２５重量部の範囲であり、得られた白色
粘稠なスラリーの粘度は２１．０００〜２６．０ＯＯｃ
ｐｓであった。

（ｉｖ）成形 上記スラリーより実施例１と同様にして、引張強度が３
０〜３５ｋｇ／ｃｎ！、伸び率が０．５〜０．７、密度
力月、９８〜２．２３ｇ／ｃｍ３の窒化アルミニウムグ
リーンシートを作製した。

（ｖ）脱脂及び焼結 上記で得た窒化アルミニウムグリーンシートを５０ＤＸ
５０鶴の角板状に打抜き、この角板を窒化ホウ素で内壁
を被覆した黒鉛型皿に入れて電気炉内にセットした。脱
脂は０．　Ｉ　Ｔｏｒｒの減圧下で室温より１，１００
℃まで２℃／ｍｉｎの速度で昇温しで行った。

その後同電気炉内で１．１００℃から１８５０℃まで１
５’Ｃ／ｍｉｎの速度で昇温し、１８５０℃で４ｈｒ保
持した後冷却した。得られた窒化アルミニウム焼結シー
トは４．０〜４，２鰭角、厚さ約０．８　Ｉｔの半透明
体であった。焼結シートの物性を表２に示す。

参考例２゜ 平均粒子径１．８μｍの炭酸バリウム６００ｇ４平均粒
子径０．６μｍのアルミナ１００ｇとをアルミナ製ボー
ルとポットを用いて１８時時間式混合した。混合物を１
５５０℃で５時間焼成した。反応物をアルミナ製ボール
とポットを用いて粉砕した。焼成と粉砕を３回くり返し
反応を完了した。

この反応物をジェットミル（アルミナライニング）によ
って粉砕し、平均粒子径１．６μｍの粉末を得た。この
粉末はＸ線的に３８　ａ　Ｏ−Ａ　ＱｚＯｘの単相組成
であった。

実施例３゜ 実施例１で用いたのと同じ窒化アルミニウム粉末、焼結
助剤として参考例２で調製した３ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ２及
び結合剤として分子量が５０，０００〜６０．０００の
ポリビニールブチラールを用いて以下のように窒化アル
ミニウムグリーンシート及び窒化アルミニウム焼結シー
トを作製した。

（ｉ）配合 窒化アルミニウム粉末　　　　　１００重量部３Ｂ’ａ
Ｏ・Ａｉｌ’２０３　　　　　　　２重量部ポリビニー
ルブチラール　　　　　１０　〃（ｉｉ）混合 実施例１で用いたものと同じボール及びポット（６０重
量部）を投入して、２４ｈｒボ一ルミル混合した。その
後、同ポットにポリビニールブチラール、ブチルベンジ
ルフタレート及びジオクチルフタレートを全量更に溶媒
の残量（２０重量部）を添加し、２４ｈｒ混合した。得
られたスラリーの粘度は３．２００ｃｐｓであった。

（ｉｉｉ　）脱泡及び脱溶媒 実施例１と同様に行い、粘度２８．０００ｃｐｓの白色
粘稠なスラリーを得た。

（ｉｖ　）成形 上記スラリーより実施例１と同様にして窒化アルミニウ
ムグリーンシートを作製した。このグリーンシートの引
張強度は２７　ｋｇ　／　ｃｎｌ、伸び率は０．３５ま
た密度は２．１２　ｇ／ｃｍ’であった。

（ｖ）脱脂及び焼結 焼結の際、１８００　’Ｃで６ｈｒ保持した以外は実施
例１と同じ方法で行い、４．　’ｌ　ｔｍ　Ｘ　４．２
ｗ、厚さ０、８　ｔｍで、密度３．２４ｇ／ｃｍ’の半
透明な窒化アルミニウム焼結シートを得た。この焼結シ
ートは、熱伝導率が１４５Ｗ／ｍ−ｋであり、酸素含有
量は０．３７重量％であった。

実施例４゜ 表３に示す種々の粒径及び酸素含有量の窒化アルミニウ
ム粉末、焼結助剤として種々の粒径の３ＢａＯ・ＡＮｚ
Ｃｈを用いること以外は、実施例３と同様の条件で混合
、脱泡、脱脂、成形及び脱脂、焼成を行い窒化アルミニ
ウム焼結シートを作製した。結果を表３に示す。

参考例３゜ 平均粒子径３．２μｍの炭酸ストロンチウム５５０ｇと
平均粒子径０．６μｍのアルミナ１００ｇとをアルミナ
製ポールとポットを用いて１８時時間式混合した。混合
物を１６００℃で４時間焼成した。

反応物をアルミナ製ボールとポットを用いて粉砕した。

焼成と粉砕を３回くり返し反応を完了した。

この反応物をジェットミル（アルミナライニング）によ
って粉砕し、平均粒子径１．４μｍの粉末を得た。この
粉末はＸ線的に３ＳｒＯ−Ａ（ｌ□０．の単相組成であ
った。

実施例５゜ 実施例１で用いたのと同じ窒化アルミニウム粉末、焼結
助剤として参考例３で調製した３ＳｒＯ・Ａｌ２Ｏ２及
び結合剤として分子量が５０，０００〜９０．０００の
メタクリル酸エステル共重合体（メタクリル酸エチル／
メタクリル酸メチル＝７２／２Ｂ）を用いて以下のよう
に窒化アルミニウムグリーンシート次いで窒化アルミニ
ウム焼結シートを作製した。

（ｉ）配合 窒化アルミニウム粉末　　　　　１００重量部３　Ｓ　
ｒ　Ｏ・Ａ　Ｒｚ　Ｏ３５〃 メタクリル酸エステル共重合体　　１２　〃ジオクチル
フタレート　　　　　　　　３　〃ソルビタントリオレ
エー）　　　　　　　０．８〃（ｉｉ）混合 内容積５１の攪拌機付分散混合機に溶媒半量（３５重量
部）入れ、攪拌しながら窒化アルミニウム粉末、３Ｓｒ
Ｏ・Ａｌ２Ｏ：ｌ、ソルビタントリオレエートを全量投
入した後、メタクリル酸エステル共重合体を徐々に添加
して溶解させた。次いでジオクチルフタレートを全量投
入し、更に溶媒の残量（３５重量部）を投入した後、３
０ｍ１ｎ攪拌を続けて配合成分を分散あるいは溶解させ
スラリーを調製した。このスラリーを実施例１で用いた
ボールミルに移し、回転数３５ｒρｍで２４ｈｒボ一ル
ミル混合した。得られたスラリーは粘度が１゜２００ｃ
ｐｓであった・ （ｉｉｉ　）脱泡及び脱溶媒 実施例１と同様にして行った。脱溶媒量は窒化アルミニ
ウム１００重量部に対して２５重量部であり、得られた
粘稠なスラリーの粘度は１８，０ＯＯｃｐｓであった。

（ｉｖ）成形 実施例１と同様にして巾３００ｎ、厚み１．１關の窒化
アルミニウムグリーンシートを得た。このグリーンシー
トの強度は１８ｋｇ／ｃｎ（、密度は２．１８ｇ　／　
ａｍ　３であった。

（Ｖ）ｇｊと脂及び焼結 上記の窒化アルミニウムグリーンシートを６５ｍＸ５５
ｍｍの角板状に打抜き、この角板を、窒化ホウ素で内壁
を被覆した黒鉛型皿に入れて電気炉内にセントした。次
いで、１気圧の窒素流通下で室温より１，０００°Ｃま
で２℃／ｍｉｎの速度で昇温した。

その後同電気炉内で１気圧の窒素雰囲気下で１　、００
０°Ｃから１，９００°Ｃの温度まで１５°Ｃ／ｍｉｎ
で昇温し、１，９００℃で６ｈｒ保持した後冷却した。

得られた窒化アルミニウム焼結シートは５３ｍＸ５３籠
、厚さ０．８５龍の半透明体で、密度が３．２５　ｇ　
／ｃｏ＋’であった。またこの焼結シートの熱伝導率は
１５６Ｗ／ｍ−にで、酸素含有量は０．２６重量％であ
った。

実施例６゜ 表４に示す、種々の粒径及び酸素含有量の異なるＩ化ア
ルミニウム粉末、焼結助剤として種々の粒径の３ＳｒＯ
・Ａ２□０．を用いること以外は実施例５と同様の条件
で窒化アルミニウムグリーンシート及び焼結シートを作
製した。結果を表４に示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ｉ）窒化アルミニウム粉末、 （ｉｉ）１４００℃以下の温度で分解する有機高分子化
   合物よりなる結合剤、 及び （ｉｉｉ）一般式 ＿ｍＭＯ・Ａｌ＿２Ｏ＿３・＿ｎＨ＿２Ｏ 〔但し、Ｍはアルカリ土類金属であり、ｍは１以上の数
   であり、ｎは０以上の数である。〕で示されるアルミン
   酸塩よりなる焼結助剤 より主としてなり、該結合剤は窒化アルミニウム粉末１
   ００重量部に対して０．１〜３０重量部及び該焼結助剤
   は窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して０．０１
   〜５重量部配合されてなる窒化アルミニウム組成物。
2. （２）窒化アルミニウム粉末が酸素含有量３．０重量％
   以下である特許請求の範囲（１）記載の窒化アルミニウ
   ム組成物。
3. （３）窒化アルミニウム粉末が平均粒子径５μｍ以下で
   ある特許請求の範囲（１）記載の窒化アルミニウム組成
   物。
4. （４）窒化アルミニウム粉末が不純物としての金属化合
   物を金属として０．５重量％以下含有しているものであ
   る特許請求の範囲（１）記載の窒化アルミニウム組成物
   。
5. （５）結合剤が含酸素有機高分子体である特許請求の範
   囲（１）記載の窒化アルミニウム組成物。
6. （６）含酸素有機高分子体の分子量が３０００〜１，０
   ００，０００である特許請求の範囲（５）記載の窒化ア
   ルミニウム組成物。