JPS63260868A - 窒化アリミニウムの焼結体およびその製法 - 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】 発明の分野 本発明は、集積回路および他の電気デバイス用基板に好
適な高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム焼結体に関
する。

より詳細には、本発明は、良好なコンシスチンシー、即
ち、均一な色、均一な物理的性質、例えば、機械的性質
、例えば、曲げ強さ、優秀な焼結密度および均一な収縮
を有する窒化アルミニウム焼結体に関する。

発明の背景 焼結窒化アルミニウムが満足な熱伝導率を示すので、焼
結窒化アルミニウムを絶縁基板用に使用することは、技
術上周知である。

良好な熱伝導率を有する焼結体を製造するのに使用でき
る窒化アルミニウム粉末の多数の製法が既知である。

２種の主要な既知方法は、下記のものである。

第一の方法は、金属アルミニウム粉末を高温で窒素また
はアンモニアガスの雰囲気中で直接窒化し、得られた窒
化物をミル粉砕する方法である。第二の方法は、アルミ
ナおよび炭素粉末を窒素またはアンモニアガス中で焼成
し、得られた窒化物を微粉砕することによるアルミナ還
元法を使用する。

第一の方法の不利は、得られた窒化物が金属アルミナな
どの多量の不純物または不純物としての他の金属化合物
を含有することがあることである。

一般に、これらの不純物は、入力原料粉末に由来するこ
とがあり、また微粉砕工程に由来することがある。

第二の方法を使用することによって、多量の酸素、一般
に２〜５重量％またはそれ以上の酸素が常時存在する。

酸素は、未反応アルミナまたは他の金属酸化物として存
在する。

これらの不純物の存在が窒化アルミニウム焼結体の最終
性質に激烈に影響することは、既知であリ、特に熱伝導
率は焼結窒化アルミニウムが大抵の電子応用で基板とし
て使用できないような程度まで減少する。

焼結温度、前記温度（ランプ温度）に到達する方法、お
よび焼結後冷却する方法を意味する各種の焼結サイクル
が、技術上既知である。従来技術によれば、どのサイク
ルを焼結で使用したとしても、焼結体の結果は、出発Ａ
ＩＮ粉末の性質に依存する。

また、米国特許第４，６１８，５９２号明細書から、高
密度および高い熱伝導率を有する焼結体を得るために微
粉砕工程を使用せずにアルミナ還元法を使用することに
よって高純度を有する窒化アルミニウムを製造すること
が既知である。この文献によれば、窒化アルミニウム粉
末が平均粒径２μ以下を有し、結合酸素精々１．　５ｆ
ｆＩ量％、不純物として金属または金属化合物精々０．
５重量％（金属として計算）またはそのまままたはそれ
らの化合物として炭素またはケイ素に由来する炭素また
はケイ素として計算して精々０．５重量％（金属または
金属化合物として計算して精々０゜１重量％は鉄、クロ
ムなどの化合物に由来する）を含有することは、必須で
ある。

この文献によれば、前記高純度を有する窒化アルミニウ
ムを使用せずに熱伝導率および他の性質に関して良好な
結果を得ることは、可能ではない。

本発明の詳細な説明 予想外なことに、後述のような特定の焼結サイクルを使
用することによって、前記米国特許第４．６１８，５９
２号明細書に定義のような高純度を有する窒化アルミニ
ウム粉末を使用せずに米国特許第４，６１８，５９２号
明細書で得られたものと比較して同様または一層増大さ
れた熱伝導率を有する窒化アルミニウム焼結体を有する
ことが可能であることが見出された。

このことに加えて、本発明者等は、純窒化アルミニウム
粉末、例えば、前記特許で製造されたもので出発し、か
つ本発明の特定の焼結サイクルと組み合わされた祷定の
焼結法を使用することにより得られた焼結体の熱伝導率
を増大することが可能であることを見出した。

本発明の目的は、下記特性二表面積２．５ｒｒ？／ｇ以
上を有し；窒化アルミニウム少なくとも９５重量％から
なり（結合酸素含量は精々３重量％であり、鉄または鉄
化合物は鉄含量で計算して精々０．３５重量％であり、
他の金属または金属化合物不純物は金属として計算して
精々０．１重量％であり、但し金属または金属化合物不
純物の合計量は金属として計算して精々０．　６ｆｆｉ
量％である）、かつ炭素またはケイ素として計算して精
々０．５重量％の量のケイ素または炭素またはそれらの
化合物を含有する（すべての量は個々または組み合わさ
れる）窒化アルミニウム粉末で出発し、 この窒化アルミニウム粉末を焼結助剤と均質に混合し、
得られた混合物を圧粉してボディーを調製し、 該ボディーを下記焼結サイクルに付し、室温から焼結温
度まで精々２５０℃／ｈｒのランプ温度； １６００〜１９００℃の焼結温度約３時間次いで、焼結
後、焼結体を３００℃／ｈｒ以下の速度で冷却する ことを特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製法を提供
することにある。

窒化アルミニウム出発粉末の好ましい表面積は、４〜７
ｄ７ｇであり；前記粉末中の酸素含量は好ましくは精々
２．　５ｍ１１％であり；鉄または鉄化合物の量は好ま
しくは精々０．１重量％であり；炭素または炭素化合物
の量は、好ましくは精々０．１５重量％であり、ケイ素
またはケイ素化合物の量は、好ましくは精々０．１重量
％である。

好ましい焼結温度は、１７７０〜１８５０℃、より好ま
しくは１８１０〜１８３０℃であり、ランプ温度は好ま
しくは１００〜ｂ り好ましくは１２０〜ｂ 速度は好ましくは２２５〜２７５℃である。

出発物質として使用できる窒化アルミニウム粉末は、ア
ルミニウムまたはアルミナから出発することによって技
術上既知の方法に従って得ることができる。

例えば、金属アルミニウムから出発する方法については
米国特許第３，１０８，８８７号明細書；アルミナから
出発する方法については英国特許第１．１００．８６５
号明細書を挙げることができる。

有用な窒化アルミニウム出発物質としては、例えば、ス
ターク、デンカ、トーシバによって販売されている市販
のものが挙げることができる。

焼結助剤としては、技術上既知のもの、例えば、イツト
リウム、希土類金属（ランタン、セリウム、プラセオジ
ム、ネオジム、サマリウム、ガドリニウム、ジスプロシ
ウムなど）、アルカリ土類金属（ＣａＳＳｒ、Ｂａ）の
群から選ばれる金属の酸化物またはフッ化物、好ましく
はイツトリウムまたはカルシウムの酸化物または硝酸塩
が使用できる。これらの焼結助剤は、例えば、欧州特許
出願第１５３．７３７号明細書および第 １６６．０７３明細書および米国特許第３．１０８，８
８７号明細書に２賊されている。

使用できる焼結助剤の量は、好ましくは０．０５〜１０
重量％、より好ましくは０．５〜３．０重量％である。

焼結助剤は、一般に、表面積好ましくは６．０〜８．０
ｄ１ｇを有する。窒化アルミニウムと焼結助剤との均質
混合は、例えば、通常の乾式ボールミル粉砕および湿式
ボールミル粉砕を使用することによって実施できる。

一般に、このことは、粉砕助剤、例えば、グリセロール
トリオレエート、メンハーデン（商標（Ｍｅｎｂａｄｅ
ｎ）　）魚油などを使用することによって達成される。

若干の有機結合剤は、セラミック粉末の加工時に使用で
きる。結合剤は、技術上周知であり、例えば、有機溶媒
に溶ける高分子量の有機物質、例えば、工業ロウ、例え
ば、パラフィン、セレシン、オシケライトまたは高粘稠
ポリグリコール、ＰＭＭＡまたはＰＶＡが使用できる。

これらの結合剤が結合性および潤滑性を有することは既
知であり、これらの性質は成形圧力下で材料の粒を互い
に相対位置に滑らさせ、これによって高圧粉体を製造す
る。

また、このような結合剤は、可撓性を改良しかつ結合剤
の粘度を下げるために使用される技術上周知の有機物質
である好適な可塑剤と混合できる。

例えば、ポリビニルブチラールと通常併用する可塑剤は
、フタレート、ホスフェート、ポリエチレングリコール
エーテル、グリコールモノオレエート、石油、リシルエ
ート、セバケート、サイトレート、ヒマシ油であり、一
方、ポリビニルホルマールの場合に使用するものは、ジ
ベンゾエート、塩素化ナフタレン、オレイン酸フルフリ
ル、グリコレート、アジペートを含む。

通常の凝集法および通常ではない凝集法は、ボディーを
処方するのに実施する。噴霧乾燥は、−例である。溶媒
噴霧乾燥は、技術上周知である。

溶媒は、例えば、アセトンである。成形体は、通常の圧
粉法、例えば、湿式アイソスタチックプレス成形および
乾式プレス成形によって得られる。

他の有用な成形法は、テープ鋳造、押出、射出成形など
である。

焼結は、窒化アルミニウム焼結で使用する密閉黒鉛ボー
トまたは他の周知の容器を使用することによって実施す
る。焼結は、不活性雰囲気、例えば、窒素、アルゴン中
で静止状態で実施する。このことは、２〜３ｐｓｉｇを
使用することによって実施できる。本発明の更に他の目
的は、高い表面積を有する焼結助剤とともに前記焼結サ
イクルを使用することによって、熱伝導率並びに良好な
物理的性質、例えば、色、焼結密度および機械的強度を
更に増大することが可能であることである。

焼結窒化アルミニウムセラミックの密度は、非常に高く
、理論密度の９８％よりも高い値に到達できる。

焼結助剤の場合には、焼結助剤の表面積対窒化アルミニ
ウム粉末の表面積の比率は、２：１から４＝１、好まし
くは２．９：１であることが好ましい。

本発明の更に他の目的は、焼成ボートとして窒化アルミ
ニウムボートを使用することによって、熱伝導率を更に
増大することが可能であることである。本発明によれば
、ボートとは、焼結の場合に使用するいかなる容器、例
えば、さやを意味する。

窒化アルミニウムが被覆された黒鉛のボートも、不純物
の被焼結体への拡散を防止する°ために使用できる。窒
化ホウ素、酸化アルミニウムなどの他の高純度材料のボ
ートも、本性で使用できる。一般に、使用するボートは
、前記のものと同じ物質から作られる蓋で密閉する。

本発明の更に他の目的は、熱伝導率が焼結時により多量
の不活性ガスを使用することによって更に増大させるこ
とができることである。

これらの動的条件を得るためには、１０〜２０ｐｓｉｇ
で２〜３　ｓ、ｃ、ｒ、ｈ、の不活性ガス流が使用でき
る。

本発明を実施するための最良の形態は、前記のすべての
条件：焼結サイクル、高表面積焼結助剤、窒化アルミニ
ウムボートおよび焼結時の不活性ガスの動的条件を組み
合わせることである。

これらの最良の条件の組み合わせを使用することによっ
て、本発明者等は、非常に純粋な窒化アルミニウム粉末
、例えば、前記米国特許第４．６１８．５９２号明細書
に記載の粉末、特にトクヤマ・ソーダによって販売され
ている粉末から得られた焼結セラミックの熱伝導率を増
大することも可能であることを見出した。

表面積は、通常のＢＥＴ吸収法によって測定する。一般
に、前記表面積の場合には、窒化アルミニウム粉末の平
均凝集体直径は、１〜５μである。

しかしながら、実際の結晶直径は、技術上既知のように
はるかに小さい。

例えば、スタークによって売られているようなＡ［Ｎ粉
末、または他の市販の粉末または異なる方法または同様
な方法によって製造されるものは、金属ＡＩまたは他の
大きいデブリスまたは不純物を除去するために受は取っ
たままおよび／またはミル粉砕後に一般に３５メツシユ
で乾式篩分けする。

この篩分は法は、発明者口バートＡ、マリア、ラオウフ
０．ロートフィー、ジェームズＣ，ウィターズの同時出
願の同時係属米国特許出願「高いグリーン密度および高
いグリーン強度を有する窒化アルミニウム体」に完全に
記載されている。

また、出発材料として使用するＡＩＮ粉末は、各種の市
販のＡＩＮ粉末を混合することによって得ることができ
、または発明者口バートＡ、マリア、シュアン・セバル
ベダ、ラオウフＯ，ロートフィーの同時出願の同時係属
米国特許出願「高密度および高強度セラミック圧粉体用
混合粉末シナジー」に記載のように同様の方法または異
なる方法で製造することができる。

また、この最後の出願には、前記の最初の出願と同様に
ミル粉砕前および／またはミル粉砕後の篩分けが＝記載
されている。

ランプ温度においては、酸素流および／または気流が８
２０℃まで使用され、次いで、不活性ガス流、例えば、
前記のような窒素流が使用されて、結合剤または可塑剤
および噴霧乾燥に使用する溶剤に由来する炭素を除去す
ることができる。

この方法は、発明者二チン・ロンカー、ラオウフ・ロー
トフィー、カール拳コックスの同時出願の同時係属用ｉ
Ｊ「結合剤に含まれる炭素または炭素化合物を非酸化物
セラミックスから除去する方法およびそれから得られる
焼結体」によく記載されている。

下記例は、本発明を例示するためにここに与えられ、そ
の限定を構成するものではない。

比較例１ 下記出発粉末を使用した。

下記組成（重量）を有するスターク等級Ｃ窒化アルミニ
ウム粉末： ＡＩ　　　　　　　　　　　　６４．６ＯＮ　　　　　
　　　　　　　　３１，４００　　　　　　　　　　　
　　１、　５９ＣＯ，１１８ Ｙ　　　　　　　　　　　　　　０．　００２Ｏ８０，
００２２ Ｆｅ　　　　　　　　　　　　　０．００５１Ｎｉ　　
　　　　　　　　　　　Ｏ，００２６Ｎａ　　　　　　
　　　　　　　Ｏ，００１０Ｓｉ　　　　　　　　　　
　　　０．００１０Ｃｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　０．　０１１０〔Ｎはクジエルダール（ＫＪＥ
ＬＤＡＨＬ）法によって肺１定され、ＯおよびＣは試料
分解ガスのＩＲ９光分析によって測定され、金属および
他のものはＩＣＰ技術（インターカップルドプラズマ）
によって測定〕 表面積　　　　　　　　　　　６．４ば／ｇ粉末４５ｋ
ｇを３５メツシユステンレス鋼篩で乾式篩分けして金属
Ａ１および他の大きいデブリスまたは不純物を除去した
。

ＡＩＮ粉末を焼結助剤としてのＹ　２０３２重量％（表
面積８．２ｒｒｆ／ｇを有するユニオン・モリコープ製
酸化イツトリウム９９％）および粉砕助剤としての市販
のグリセロールトリオレエート１ｆｆｉ量％と一緒にし
た。この混合物を通常の５２ガロンのアルミナ内張ボー
ルミル中で臨界速度の６５％で直径１／２インチ（約１
２．７＋ｕ）　Ｘ長さ１／２インチ（約１２，７關）の
８５％Ａ　１２０３０ッド粉砕媒体１４８．６ｋｇで３
時間乾式ミル粉砕した。

ミル粉砕前の粉末の嵩密度およびタップ密度は、それぞ
れ０．４７および０．８９ｇ／ｃｃであった。

ミル粉砕後の粉末の嵩密度およびタップ密度は、それぞ
れ０．８７および１．４５ｇ／ｃｃであった。

粉末を１／８インチ（約３．１８龍）のステンレス鋼製
篩で粉砕媒体から分離した。

ブロック成形物を脱気し２０．０ＯＯｐｓｉにプレス成
形することによって２インチ×２インチ×１インチ（約
５０．８ｍｍＸ約５０．８ｍｍＸ２５．４ｍｍ）のゴム
型中で通常の湿式バッグアイソスタチックプレス成形に
よって成形した。それによって得られたグリーン密度は
、寸法および重量から計算した時に１．８〜２．０ｇ／
ｃｃであった。

これらの成形物を従来技術に従って下記プロフィールに
よって焼結した。

２６インチ（約６６０龍）Ｈｇの真空を炉上に引き、１
３００℃への熱上げを通して維持した。

パーツを室温から５００℃まで２５０℃／ｈｒで加熱し
、５００℃に２時間保持し、５００℃から１３００℃ま
で４００℃／ｈｒで加熱し、１３００℃に２時間保持し
た。

１３００℃で、炉を無視できる流れで２ｐ　Ｓ　ｌ　ｇ
　Ｎ　２１ＺバツクフイルしくｂａｅｋｒＩＩＩ）　、
パーツを２７５℃／ｈｒで１８５０℃に加熱した。

Ｎ２圧力を１８５０℃での３時間のソーキング開始時に
無視できる流れで３ｐｓｉｇに上げた。この圧力をサイ
クルのソーキング部分および冷却部分全体にわたって維
持した。パーツを１８５０℃から１３００℃に２７５℃
／ｂｒで冷却し、１３００℃から１０００℃に１５０℃
／ｈｒで冷却し、１０００℃から５００℃に１２５℃／
ｈｒで冷却し、５００℃から室温に２５０℃／ｈｒで冷
却した。

得られたセラミックは、淡灰色のクラストを有する暗灰
色であった。表面を通常のセラミック粉砕法によって機
械加工して浄化した。飽和懸濁法（Ａ　Ｓ　ＴＭｋＣ３
７３７２）　１：ヨッテ＋１）ｌ定した時の比ｆｆｉ　
（ｄ）は、３．２６７ｇ／ｃｃであつた。

これらの成形物から切断した試料を使用して、それぞれ
通常の示差走査熱量測定法および通常のレーザーフラッ
シュによって°比熱および熱拡散率を測定した。比熱Ｃ
は４２℃で０．６３Ｗ／ｇ″にであり、熱拡散率αは０
．１９９ｃｊ／秒であった。式λ−Ｃ・αφｄ・１００
を使用することによって計算された計算熱伝導率λは、
４１Ｗ／ｍ″にであった。

例２ 下記組成（重量％）を有するデンカ等級ＡＰ１０窒化ア
ルミニウム粉末を使用した。

ＡＩ　　　　　　　　　　　　６５．２ＯＮ　　　　　
　　　　　　　　３３．００　　　　　　　　　　　　
　１、　００ＣＯ，０６０ ３０、００３０ Ｆｅ　　　　　　　　　　　　　０．０２７ＯＮｉ　　
　　　　　　　　　　　０．００２ＯＮａ　　　　　　
　　　　　　　Ｏ，００８０Ｓｉ　　　　　　　　　　
　　　Ｏ，００４０Ｃｅ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　ｏ、　　０００８Ｃｕ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　０．　０００８表面積　　　　　　　　
　　　４．８７ゴ／ｇＡＩＮ粉末３ｋｇを焼結助剤とし
てのＹ２Ｏ３２重二％〔表面積１４．２ゴ／ｇを有する
ユニオン・モリコープ製酸化イツトリウム９９％、例１
（比較）よりも高い表面積〕および粉砕助剤としてのグ
リセロールトリオレエート１ｆｆｉｆｆｉ％と一緒にし
た。この混合物を例１（比較）と同様のＡｌ２Ｏ３粉砕
媒体１５ｋｇを有する２０１のポリエチレン容器中で臨
界速度の６５％で２〜３時間乾式ミル粉砕してタップ密
度１．２〜１．４ｇ　／　ｃｃを達成した。

粉末を１／８インチ（約３．１８ｍ）のポリプロピレン
製篩で粉砕媒体から分離した。

ブロック成形物を例１と同様に成形した。

成形物を黒鉛シールドによって囲まれたアストロ・イン
ダストリーズ製黒鉛抵抗素子炉中で７５”Ｃ／ｈｒで１
８００℃まで焼結し、次いで、ランプ温度のサイクルと
して２時間で１８４０℃に上げ、１８４０℃に４〜５時
間保持した（焼結温度として）、次いで、２５０℃／ｈ
ｒで室温に冷却した。

窒素の無視できる流れを試験全体にわたって維持した。

得られたセラミックは、暗灰色であった。セラミックを
例１と同様に機械加工した。比重は、３．２６２ｇ／ｃ
ｃであった。

熱拡散率を再度例１と同様に試料について測定し、０．
５０１ｃシ／秒の値を得た。次いで、１０３Ｗ／ｍ″に
の熱伝導率を例１に与えられた式に従って計算した。

例３ 下記化学分析値（重量％） ＡＩ　　　　　　　　　　　　６３．　３ＯＮ　　　　
　　　　　　　　　３３．３００　　　　　　　　　　
　　　１、　３０ＣＯ，１００ Ｙ　　　　　　　　　　　　　　Ｏ，００１ＯＳ　　　
　　　　　　　　　　　０．　０１３０Ｆｅ　　　　　
　　　　　　　　Ｏ，０１４ＯＮｉ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　０．　００２ＯＮａ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　０．　０５００Ｓｉ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　Ｏ，５０００Ｃｏ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　０．　００２０表面
積　　　　　　　　　　　４．９耐／ｇを有するデンカ
等級ＡＰＩＯ窒化アルミニウム粉末および例２と同様の
ユニオン・モリコープ製酸化イツトリウムを出発材料と
して使用した。

乾式ミル粉砕粉末をその後に結合剤としてのポリビニル
ブチラール〔モンサンド製ブトバール（ＢｕｔＶａｒ　
（商標））等級Ｂ−７６）２ｆｆｉ量％、可塑剤として
のリン酸２−エチルへキシルジフェニル〔モンサンド製
すンチサイザー（Ｓａｎｔｌｃｌｚｃｒ（商標））等級
５１４１１２重量％および溶媒としてのアセトン６５重
量％（粉末基準での重量％）とカラレス（Ｃｏｖｌｅｓ
）ディソルバー中で混合し、次いで、通常の密閉サイク
ルのＮ２雰囲気溶媒噴霧乾燥機（１６００ｒｐｍで回転
微粒化）中で噴霧乾燥した以外は、粉末を例２と同じ方
法で製造した。

得られた粉末は、タップ密度１．１３ｇ／ｃｃおよび＜
８８．２μが９０％、＜３７．７μが５０％、＜１５．
０μが１０．０％の凝集体サイズを有していた。

粉末を通常の乾燥プレス中で一軸冷間ブレス成形して、
直径０．４５フインチ（約１１．６龍）の炭化物ダイお
よびパンチセットを使用して寸法および重量から計算し
た時のグリーン密度２．２〜２．４ｇ／ｃｃとした。

生成物を密閉黒鉛ボート内に最密充填し、黒鉛抵抗素子
炉中で１２５℃／ｈｒで周囲空気中で５００℃まで焼結
し、この際に真空を２８インチ（約７１１ｍｍ）Ｈｇに
引いた後、窒素雰囲気を導入した。窒素雰囲気をサイク
ルの残り全体にわたって無視できる流れで１２ｐｓｉｇ
に維持した。

加熱を１５０℃／ｈｒで１８２５℃まで続け、この温度
に５．５時間保持し、次いで、２６０℃／ｈｒで室温に
冷却した。

得られたセラミックは、暗灰色であった。機械加工は、
必要ではなかった。比重は、３．２２１ｇ／ｅｃであっ
た。通常のレーザーフラッシュによって７１１１定した
時の熱拡散率は、０．５９２ｃｄ／秒であった。次いで
、１２０Ｗ／ｍχの熱伝導率を例１に与えられた式に従
って計算した。

例４ 例１と同様のスターク等級Ｃ窒化アルミニウム粉末およ
びユニオン・そりコープ製酸化イツトリウムを出発材料
として使用した。

乾式ミル粉砕粉末をその後にＢ−７６ブトバール（商標
）２重量％、サンチサイザー（商標）Ｓ１４１（１／４
重息％）およびアセトン６８重量％（粉末基準での重量
％）とカラレスディソルバー中で混合し、次いで、ノズ
ル微粒化を使用することを除いてｆＩｊ３と同様に噴霧
乾燥した以外は、粉末を例２と同じ方法で製造した。

得られた粉末は、タップ密度０．９２０ｇ／ｃｃおよび
く１６５μが９０％、〈１０２μが５０％、＜５０．５
μが１０．０％の凝集体サイズを有していた。

粉末を例３と同様に一軸冷間プレス成形した。

生成物を半密閉窒化アルミニウムさや内に最密充填し、
次いで、黒鉛抵抗素子炉中で１２５”Ｃ／ｈｒでＪｉ４
囲空気中で５００℃まで焼結し、その後に真空を２８イ
ンチ（約７１１關）Ｈｇに引き、次いで、窒素雰四気を
サイクルの残り全体にわたって無視できる流れで１２ｐ
ｓｉＨに維持した。

加熱を１４５℃／ｈｒで１８００℃まで続けた後、５．
５時間保持し、次いで、２６０℃／ｈｒで室温に冷却し
た。

得られたセラミックは、暗灰色であった。機械加工は、
必要ではなかった。比重は、３．　２６３ｇ／ｃｃであ
った。化学組成は、Ａｌ６４．７５ｆｆｉ量％、Ｎ３１
．２重量％、０１．４６重量％１．ＣＯ，３Ｑｆｆｉ量
％、Ｆｅｄ、３Ｓｆｆｉ量％、およびＹｌ、　　７４ｆ
ｆｉ量％であった。例３と同様に測定された熱拡散率は
、０．４５２ｃシ／秒であった。次いで、９３Ｗ／ｍ″
にの熱伝導率を例１に与えられた式に従って計算した。

例５ 噴霧乾燥機の回転微粒化速度を１０，０００ｒｐｍに変
えた以外は、本例で使用する粉末は、例３と同じである
。噴霧乾燥粉末のタップ密度は、１．１８ｇ／ｃｃであ
った。凝集体サイズ分布は、く１３３μが９０％、＜７
１．４μが５０％、＜２８．９μが１０％であった。

パーツは、例４と同じ炭化物工具を使用して通常の乾式
プレス成形によって再度成形した。パーツのグリーン密
度は、２．３〜２．４ｇ／ｃｃであった。

パーツを密閉ＡＩＮさや内の黒鉛抵抗素子炉中で焼結し
た。パーツを周囲空気中で１００℃／ｈｒの速度で５０
０℃に加熱した。５００℃で、真空を２８インチ（約７
１１ｇ＋＋ｓ）Ｈｇに引き、炉をＮＮ２２ｐｓｉにバッ
クフィルした。次いで、パーツを５００℃から１８２０
℃まで１４５℃／ｈｒの速度で加熱した。５００℃から
１０００℃に加熱する際に、Ｎ２圧力を無視できる流れ
で２ｐｓｔｇに維持した。

’　１０００℃で、Ｎ２圧力を１０ｐｓｉｇに上げ、流
れを２．４ｓ、ｃ、ｆ、ｈ、に増大した。これらの条件
を残りの熱上げ時間、ソーキング（焼結温度）および冷
却を通して一定に保持した。パーツを２６０℃／ｈｒの
速度で冷却した。

得られたセラミックは、色が淡灰色であった。

飽和懸濁法によって測定した比重は、３．２８ｇ／ｃｃ
であった。熱拡散率を例３と同じ方法で測定した。熱拡
散率は、０．７２１ｃシ／秒であった。

示差走査熱量測定法によって測定した時の比熱を前記例
に従って調製された試料について測定し、０．７３９ｄ
／秒に改良されたことが見出された。

次いで、１７５Ｗ／ｍＸの熱伝導率を例１に与えられた
式に従って計算した。

例６ 下記組成（重量％） ＡＩ　　　　　　　　　　　６５．５ＯＮ　　　　　　
　　　　　　３３．４００　　　　　　　　　　　　１
、３５ Ｃ０，０９０ Ｙ　　　　　　　　　　　　＜０．００１Ｓｉ　　　　
　　　　　　　　＜０．００２Ｆｅ　　　　　　　　　
　　　＜０．００１Ｎｉ　　　　　　　　　　　　　　
　　　＜Ｑ、　００１Ｓｉ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　０．０１０Ｃａ　　　　　　　　　　　　＜
０．００１Ｃｕ　　　　　　　　　　　　＜０．００１
表面積　　　　　　　　　　　２．７ｒｒｒ／ｇを有す
るトクヤマ・ソーダ型Ｃ窒化アルミニウム粉末および例
２と同じユニオン・そりコープ製酸化イツトリウムを出
発化合物として使用した。

ＡＩＮ粉末７５ｇは、バインドサイズのポリエチレンプ
ラスチック製ジャー中で５０ｒｐｍにおいて１０分間タ
ンプリングすることによってＹ２Ｏ３２重二％と乾式混
合した。次いで、この混合物を例２と同様のＡｌ２Ｏ３
媒体２２５ｇを有する同様のプラスチック製ジャー中で
５Ｏｒｐｍにおいて乾式ミル粉砕した。次いで、この粉
末をブトバール（商標）Ｂ７６　（２重量％）、サンチ
サイザー（商標）Ｓ１４１　（１／４重量％）、および
アセトン８０ｆｆｌ量％（粉末基準での重量％）と混合
し、同様のプラスチック容器中で５０　ｒ　ｐｍにおい
て湿式ミル粉砕した。

得られた均質混合物を周囲空気中で乾燥し、乳鉢および
乳棒で破砕し、篩分けして３５メツシユのステンレス鋼
製篩を通過させた。

粉末を通常のプレス上の直径１．１２５インチ（約２８
．　５８＋ｎ）の炭化物パンチおよびグイセット中で２
０，０００ｐｓＬに一軸冷間ブレス成形した。得られた
素地の平均密度は、寸法および重量から計算した時に１
．９２９ｇ／ｃｃであった。

これらの成形物を例３と同様の蓋を有する黒鉛さや中に
最密充填し、例５と同様の黒鉛抵抗素子炉中で焼結した
。

得られたセラミックは、色が淡灰色であった。

試料を通常のセラミック粉砕法によって機械加工した。

比重は、３．２８５ｇ／ｃｅであった。分析値は、Ａ１
６５．５０重重量、Ｎ３３．１０重量％、Ｆｅｄ、００
７重量％、Ｙｌ、　　１７ｆｆｉｆｆｉ％、およびＳｉ
０．０８１重量％であった。熱拡散率は、０．７６２ｃ
ｊ／秒であった。次いで、１８５Ｗ／ｍ’にの熱伝導率
を例１に与えられた式に従って計算した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記特性、すなわち表面積２．５ｍ＾２／ｇ以上を
   有し、窒化アルミニウム少なくとも９５重量％からなり
   （結合酸素含量は精々３重量％であり、鉄または鉄化合
   物は鉄として計算して精々０．３５重量％であり、他の
   金属または金属化合物不純物は金属として計算して精々
   ０．１重量％であり、但し金属または金属化合物不純物
   の合計量は金属として計算して精々０．６重量％である
   ）、かつＣまたはＳｉとして計算して精々０．５重量％
   の量のケイ素または炭素またはそれらの化合物を含有す
   る（すべての量は個々または組み合わされる）窒化アル
   ミニウム粉末で出発材料とし、該窒化アルミニウム粉末
   を焼結助剤と均質に混合し、 得られた混合物を圧粉してボディーを調製し、該ボディ
   ーを下記焼結サイクル（イ）および（ロ）に付し、 （イ）室温から焼結温度まで精々２５０℃／ｈｒのラン
   プ温度、 （ロ）１６００〜１９００℃の焼結温度約３時間、 次いで、焼結後、焼結体を３００℃／ｈｒ以下の速度で
   冷却する ことを特徴とする、窒化アルミニウム焼結体の製法。 ２、窒化アルミニウム粉末の表面積が、４〜７ｍ＾２／
   ｇである、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、窒化アルミニウム粉末中の酸素含量が、精々２．５
   重量％である、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４、窒化アルミニウム粉末中の鉄または鉄化（合物の量
   が、鉄として計算して精々０．１重量％である、特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ５、窒化アルミニウム粉末中の炭素または炭素化合物の
   量が、炭素として計算して精々 ０．１５重量％である、特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ６、窒化アルミニウム粉末中のケイ素またはケイ素化合
   物の量が、ケイ素として計算して精々０．１重量％であ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７、焼結温度が、１７７０〜１８５０℃である、特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ８、焼結温度が、１８１０〜１８３０℃である、特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ９、ランプ温度が、１００〜２００℃／ｈｒである、特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 １０、ランプ温度が、１２０〜１５０℃／ｈｒである、
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １１、冷却速度が、２２５〜２７５℃／ｈｒである、特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 １２、焼結助剤が、酸化イットリウムである、特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 １３、焼結助剤の表面積対窒化アルミニウムの表面積の
   比率が、２：１から４：１である、特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。 １４、焼結サイクルの場合、窒化アルミニウムの焼成容
   器を使用する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １５、焼結サイクル時に、１０〜１２ ｐｓｉｇで２〜３ｓ、ｃ、ｆ、ｈ、の不活性ガス流を使
   用する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １６、焼結サイクルの場合、窒化アルミニウム製焼成容
   器を使用し、１０〜１２ｐｓｉｇで２〜３ｓ、ｃ、ｒ、
   ｈ、の不活性ガス流を使用する、特許請求の範囲第１３
   項に記載の方法。 １７、ＡｌＮと焼結助剤との均質混合後、結合剤を溶媒
   の存在下で加え、次いで、粉末を乾燥する、特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 １８、可塑剤を更に含む、特許請求の範囲第１７項に記
   載の方法。 １９、ランプ温度時に酸素流を精々８２０℃まで使用し
   、次いで、窒素流を焼結サイクルの場合に使用する、特
   許請求の範囲第１７項に記載の方法。 ２０、特許請求の範囲第１項に記載の方法に従って製造
   された窒化アルミニウム焼結体。