KR100972992B1 - Manufacturing method of aluminum nitride powder and apparatus for chemical vapor synthesis of aluminum nitride powder - Google Patents

Manufacturing method of aluminum nitride powder and apparatus for chemical vapor synthesis of aluminum nitride powder Download PDF

Info

Publication number
KR100972992B1
KR100972992B1 KR1020080035484A KR20080035484A KR100972992B1 KR 100972992 B1 KR100972992 B1 KR 100972992B1 KR 1020080035484 A KR1020080035484 A KR 1020080035484A KR 20080035484 A KR20080035484 A KR 20080035484A KR 100972992 B1 KR100972992 B1 KR 100972992B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum
reaction chamber
aluminum nitride
reaction
gas
Prior art date
Application number
KR1020080035484A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090109967A (en
Inventor
피재환
김유진
김수룡
Original Assignee
한국세라믹기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국세라믹기술원 filed Critical 한국세라믹기술원
Priority to KR1020080035484A priority Critical patent/KR100972992B1/en
Publication of KR20090109967A publication Critical patent/KR20090109967A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100972992B1 publication Critical patent/KR100972992B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/072Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/005Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor carried out at high temperatures, e.g. by pyrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/581Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

본 발명은, 반응 챔버를 가열 수단에 의해 가열하여 800∼1400℃의 온도로 일정하게 유지하는 단계와, 가열 수단을 이용하여 가열하여 알루미늄 소스 저장부에 장입된 알루미늄 소스를 기화시키는 단계와, 기화된 알루미늄 소스 가스를 반응 챔버로 유입하면서 질소 소스 가스를 상기 반응 챔버로 주입하는 단계와, 상기 반응 챔버에서 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스가 화학적으로 기상 반응하여 질화 알루미늄 분말이 형성되는 단계와, 상기 반응 챔버에서 합성된 질화 알루미늄 분말을 및 반응 부산물을 포집기에서 포집하는 단계 및 포집된 반응 부산물을 제거하기 위하여 반응 부산물이 열분해되는 온도보다 높고 질화 알루미늄이 열분해되는 온도보다 낮은 온도에서 열처리하여 반응 부산물을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법 및 질화 알루미늄 분말을 제조하기 위한 화학기상합성 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 알루미늄 소스와 질소 소스를 이용하여 반응 챔버에서 화학 기상 반응시켜 고순도의 질화 알루미늄 나노 분말을 합성할 수가 있다.

Figure R1020080035484

질화 알루미늄 분말, 화학기상합성, 알루미늄 소스(aluminum source), 질소 소스(nitride source), 포집, 열처리

The present invention comprises the steps of heating the reaction chamber by heating means to maintain a constant temperature of 800 ~ 1400 ℃, heating by using the heating means to vaporize the aluminum source charged in the aluminum source storage unit, vaporization Injecting a nitrogen source gas into the reaction chamber while introducing the prepared aluminum source gas into the reaction chamber, and chemically vapor-phase reaction between the aluminum source gas and the nitrogen source gas in the reaction chamber to form aluminum nitride powder; Collecting the aluminum nitride powder synthesized in the reaction chamber and the reaction by-products in a collector and heat-treating the reaction by-products at a temperature higher than the temperature at which the reaction by-products are pyrolyzed and lower than the temperature at which aluminum nitride is pyrolyzed to remove the collected reaction by-products. Nitriding alu comprising a step of selectively removing It relates to a process for producing a titanium powder and a chemical vapor synthesis apparatus for manufacturing aluminum nitride powder. According to the present invention, a high-purity aluminum nitride nanopowder can be synthesized by chemical vapor phase reaction in an reaction chamber using an aluminum source and a nitrogen source.

Figure R1020080035484

Aluminum Nitride Powder, Chemical Vapor Synthesis, Aluminum Source, Nitrogen Source, Capture, Heat Treatment

Description

질화 알루미늄 분말의 제조방법 및 질화 알루미늄 분말을 제조하기 위한 화학기상합성 장치{Manufacturing method of aluminum nitride powder and apparatus for chemical vapor synthesis of aluminum nitride powder}Manufacturing method of aluminum nitride powder and apparatus for chemical vapor synthesis of aluminum nitride powder

본 발명은 질화 알루미늄 분말의 제조방법 및 질화 알루미늄 분말을 제조하기 위한 화학기상합성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 소스와 질소 소스를 이용하여 반응 챔버에서 화학 기상 반응시켜 고순도의 질화 알루미늄 나노 분말을 합성하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법 및 질화 알루미늄 분말을 제조하기 위한 화학기상합성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing aluminum nitride powder and a chemical vapor synthesis apparatus for producing aluminum nitride powder, and more particularly, to high-purity aluminum nitride nanopowder by chemical vapor phase reaction in a reaction chamber using an aluminum source and a nitrogen source. The present invention relates to a method for producing aluminum nitride powder for synthesizing a compound and a chemical vapor phase synthesis device for producing an aluminum nitride powder.

질화 알루미늄(AlN)은 고온에서 안정하고, 유전상수 및 유전손실이 작고, 전기 절연성이 우수하며, 열전도도가 이론상으로는 320W/mK 정도로서 금속보다 높은 물리적 특성을 갖는다. 또한, 질화 알루미늄(AlN)은 열팽창 계수가 2.64×10-6/K 정도로서 실리콘과 유사하여 반도체의 기판 재료나 폴리머 패키지 재료의 충진제로 사용할 수 있다. Aluminum nitride (AlN) is stable at high temperatures, has a low dielectric constant and low dielectric loss, excellent electrical insulation, and thermal conductivity of about 320 W / mK, which has physical properties higher than that of metals. In addition, aluminum nitride (AlN) has a thermal expansion coefficient of about 2.64 × 10 −6 / K, which is similar to silicon, and can be used as a filler for a substrate material or a polymer package material of a semiconductor.

이와 같은 물리적 특성으로 인해 질화 알루미늄(AlN)은 고열전도성 절연기판, 고내식성 재료 등으로 사용될 수 있다. 특히, 우수한 전기 절연성 및 방열성이 요구되는 고집적 반도체칩의 패키지(package)나 높은 열전도도 및 높은 내식성이 요구되는 열교환기와 같은 고온 재료에 사용될 수 있어 그 합성법에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. Due to such physical properties, aluminum nitride (AlN) may be used as a high thermal conductive insulating substrate, a high corrosion resistant material, and the like. In particular, many researches on the synthesis method have been conducted since they can be used in high-temperature materials such as packages of highly integrated semiconductor chips requiring excellent electrical insulation and heat dissipation, and heat exchangers requiring high thermal conductivity and high corrosion resistance.

상업적으로 많이 사용되는 질화 알루미늄(AlN) 분말의 제조방법에는 자전고온합성법(Self-Propagating High Temperature Synthesis Method), 탄소환원법 등이 있다. Commercially available methods of producing aluminum nitride (AlN) powder include a self-propagating high temperature synthesis method (Self-Propagating High Temperature Synthesis Method), carbon reduction method.

탄소환원법은 알루미나(Al2O3) 분말을 고온의 질소(N2) 분위기에서 탄소(C)로 환원시켜 질화 알루미늄(AlN)을 생성하는 방법이다. 그러나, 탄소환원법은 알루미나와 질소의 반응을 위해 고온합성기의 온도를 1800℃ 이상으로 유지하여야 하며, 희석제로서 탄소가 첨가되므로 질화 알루미늄(AlN) 분말 생성 후에 잔류하는 탄소를 제거하기 위해 600℃ 이상의 온도에서 추가적인 열처리 공정이 필요하고, 질화 알루미늄(AlN) 분말 내에 산소가 잔존한다는 단점이 있다. 질화 알루미늄(AlN)의 내부에 존재하는 산소는 0.8∼2.0중량% 정도라고 알려져 있으며, 이와 같은 산소는 질화 알루미늄(AlN) 분말의 불순물로서 열전도도를 저하시키는 원인이 된다.The carbon reduction method is a method of producing aluminum nitride (AlN) by reducing alumina (Al 2 O 3 ) powder to carbon (C) in a high temperature nitrogen (N 2 ) atmosphere. However, in the carbon reduction method, the temperature of the high temperature synthesizer must be maintained at 1800 ° C or higher for the reaction of alumina and nitrogen, and the carbon is added at a temperature of 600 ° C or higher to remove the carbon remaining after the aluminum nitride (AlN) powder is formed because carbon is added as a diluent. In addition, there is a disadvantage in that an additional heat treatment process is required and oxygen remains in the aluminum nitride (AlN) powder. Oxygen present in the aluminum nitride (AlN) is known to be about 0.8 to 2.0% by weight, and such oxygen causes the thermal conductivity to decrease as an impurity of the aluminum nitride (AlN) powder.

대한민국 특허출원 제10-1993-0008310호는 탄소환원법을 이용한 질화알루미늄(AlN)의 제조방법을 제시하고 있다. 그러나, 대한민국 특허출원 제10-1993- 0008310호에 의할 경우 탄소환원법에 의하여 생성된 반응물에 탄소가 잔존하므로 이 잔존 탄소를 제거하기 위하여 650℃ 내지 750℃의 온도로 1∼3시간 동안 재가열처리하는 별도의 과정을 거치게 된다. 이 공정에서 질화 알루미늄(AlN)의 열전도도에 악영향을 미치는 산소가 불순물로 혼입될 수 있다는 문제점이 있다.Korean Patent Application No. 10-1993-0008310 discloses a method for producing aluminum nitride (AlN) using a carbon reduction method. However, according to Korean Patent Application No. 10-1993- 0008310, since carbon remains in the reactants produced by the carbon reduction method, reheating is performed for 1 to 3 hours at a temperature of 650 ° C to 750 ° C to remove the remaining carbon. There is a separate process. In this process, there is a problem that oxygen, which adversely affects the thermal conductivity of aluminum nitride (AlN), may be mixed as impurities.

자전고온합성법은 화학 반응시 발생하는 발열을 이용하여 질화 알루미늄(AlN)을 합성하는 방법이다. The autothermal high temperature synthesis method is a method for synthesizing aluminum nitride (AlN) using the heat generated during the chemical reaction.

대한민국 특허출원 제10-1993-0005742호는 금속알루미늄 분말에 탄소 분말을 희석제로 혼합하여 시료를 만들고 상기의 시료를 가볍게 두드려서 일정 두께의 판상 알루미늄 분말 성형체로 만들어 반응기에 장입시키고 반응기 내에 존재하는 대기 가스를 제거하여 질소 압력을 3∼10기압으로 유지하며 시료를 전기 아크를 이용하여 고온자전 질화 반응의 점화를 실시하여 질화 알루미늄 분말을 제조하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 생성된 질화 알루미늄 분말과 탄소분말의 혼합체인 시료를 볼밀 등을 사용하여 분쇄하고, 분쇄된 시료를 대기중이나 산소분위기에서 650-750℃의 온도로 유지시켜 탄소분말을 제거시키는 공정이 추가되므로 공정이 복잡하고 불순물의 유입 가능성이 커서 고순도의 질화 알루미늄(AlN)을 얻기가 어렵다는 단점이 있다. Korean Patent Application No. 10-1993-0005742 makes a sample by mixing carbon powder with a metal aluminum powder with a diluent, and tapping the sample into a plate-shaped aluminum powder compact having a predetermined thickness, and charging it into a reactor and the atmospheric gas present in the reactor. It is proposed that a method for producing aluminum nitride powder by igniting a high-temperature autonitrification reaction using an electric arc while maintaining the nitrogen pressure of 3 to 10 atm by removing the. However, a process of pulverizing the sample, which is a mixture of the produced aluminum nitride powder and carbon powder, using a ball mill and the like, and removing the carbon powder by maintaining the pulverized sample at a temperature of 650-750 ° C. in the air or oxygen atmosphere is added. It is difficult to obtain high purity aluminum nitride (AlN) because the process is complicated and the inflow of impurities is large.

대한민국 특허출원 제10-1999-0004068호는 알루미늄(Al)분말이 10∼90중량% 이고 반응조절제로서 질화알루미늄(AlN)이 10∼90중량% 혼합된 분말을 질소 가스 압력이 1∼10㎏/㎠ 유지된 반응기에 연속으로 투입시켜 분말 충진층이 형성되게 한 후 발열체를 이용하여 발열 반응시켜 내화재용 질화 알루미늄 분말을 제조하는 방 법을 제시하고 있다. 그러나, 이 방법에서는 자전 고온 반응시 2,000℃ 이상의 고열이 발생하여 질화 알루미늄 입자가 크게 성장하기 때문에 합성 후에 분쇄 ㆍ분급 공정이 필요하다. 또한 이 분쇄 공정에서 많은 불순물이 혼입되어 순도를 저하시키는 원인이 된다.Korean Patent Application No. 10-1999-0004068 discloses a powder containing 10 to 90% by weight of aluminum (Al) powder and 10 to 90% by weight of aluminum nitride (AlN) as a reaction regulator. It is proposed to prepare a refractory aluminum nitride powder by the exothermic reaction by using a heating element after the continuous injection into the reactor maintained in cm 2 to form a powder filling layer. However, in this method, since the high temperature of 2,000 ° C. or higher is generated during the high-temperature reaction of the rotating and the aluminum nitride particles grow large, a pulverization and classification process is required after the synthesis. In addition, a large amount of impurities are mixed in this crushing step to cause a decrease in purity.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 알루미늄 소스와 질소 소스를 이용하여 반응 챔버에서 화학 기상 반응시켜 질화 알루미늄 분말을 합성하고, 질화 알루미늄 분말과 반응 부산물을 포집기에서 포집한 후 반응 부산물만을 선택적으로 제거하여 고순도의 질화 알루미늄 나노 분말을 형성하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법을 제공함에 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to synthesize the aluminum nitride powder by chemical vapor phase reaction in the reaction chamber using an aluminum source and a nitrogen source, to collect the aluminum nitride powder and the reaction by-products in the collector and to selectively remove only the reaction by-products of high purity It is to provide a method for producing aluminum nitride powder to form the aluminum nitride nano powder.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 알루미늄 소스와 질소 소스를 이용하여 반응 챔버에서 화학 기상 반응시켜 고순도의 질화 알루미늄 나노 분말을 합성하는 질화 알루미늄 분말의 화학기상합성 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a chemical vapor synthesis apparatus of aluminum nitride powder for synthesizing high purity aluminum nitride nanopowder by chemical vapor phase reaction in a reaction chamber using an aluminum source and a nitrogen source.

본 발명은, (a) 반응 챔버를 가열 수단에 의해 가열하여 800∼1400℃의 온도로 일정하게 유지하는 단계와, (b) 가열 수단을 이용하여 가열하여 알루미늄 소스 저장부에 장입된 알루미늄 소스를 기화시키는 단계와, (c) 기화된 알루미늄 소스 가스를 반응 챔버로 유입하면서 질소 소스 가스를 상기 반응 챔버로 주입하는 단계와, (d) 상기 반응 챔버에서 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스가 화학적으로 기상 반응하여 질화 알루미늄 분말이 형성되는 단계와, (e) 상기 반응 챔버에서 합성된 질화 알루미늄 분말과 반응 부산물을 포집기에서 포집하는 단계 및 (f) 포집된 반응 부산물을 제거하기 위하여 반응 부산물이 열분해되는 온도보다 높고 질화 알루미늄이 열분해되는 온도보다 낮은 온도에서 열처리하여 반응 부산물을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (a) heating the reaction chamber by heating means to maintain a constant temperature of 800 ~ 1400 ℃, and (b) heating by using the heating means to the aluminum source charged into the aluminum source storage unit Vaporizing, (c) injecting a nitrogen source gas into the reaction chamber while introducing a vaporized aluminum source gas into the reaction chamber, and (d) an aluminum source gas and a nitrogen source gas are chemically vaporized in the reaction chamber. Reacting to form aluminum nitride powder, (e) collecting the aluminum nitride powder synthesized in the reaction chamber and the reaction by-product in a collector, and (f) the temperature at which the reaction by-product is pyrolyzed to remove the collected reaction by-product. Selectively removing reaction byproducts by heat treatment at a temperature higher than the temperature at which aluminum nitride is pyrolyzed. Provides a method of manufacturing aluminum nitride powder.

상기 질화 알루미늄 분말의 제조방법은, 상기 (a) 단계 전에, 알루미늄 소스가 저장된 알루미늄 소스 저장부, 상기 반응 챔버 및 상기 포집기 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하고 진공 상태를 만들기 위하여 로터리 펌프를 작동시켜 진공 상태로 배기하는 단계와, 운반 가스를 상기 반응 챔버에 주입하는 단계 및 펌핑부의 펌핑량을 감소시킨 후 배기되는 가스의 양이 균일하게 유지하는 단계를 포함할 수 있다. In the method of manufacturing the aluminum nitride powder, before the step (a), the aluminum source is stored in a vacuum by operating a rotary pump to remove the impurity gas existing in the storage unit, the reaction chamber and the collector and to create a vacuum state Exhausting to a state, injecting a carrier gas into the reaction chamber, and maintaining a uniform amount of exhausted gas after reducing a pumping amount of a pumping unit.

상기 반응 챔버 및 상기 알루미늄 소스 저장부에 운반 가스를 공급하고, 상기 운반 가스로는 질소 또는 불활성 가스를 사용하며, 상기 운반 가스의 공급 유량은 100∼500㎖/분 정도로 설정하는 것이 바람직하다. Preferably, a carrier gas is supplied to the reaction chamber and the aluminum source storage unit, nitrogen or an inert gas is used as the carrier gas, and the supply flow rate of the carrier gas is set to about 100 to 500 ml / min.

상기 운반 가스에는 반응 챔버 또는 알루미늄 소스 저장부 내에 존재하는 잔존 산소를 제거하기 위하여 수소 가스가 1∼3%가 더 포함되는 것이 바람직하다.Preferably, the carrier gas further contains 1 to 3% hydrogen gas in order to remove residual oxygen present in the reaction chamber or the aluminum source reservoir.

상기 (b) 단계는, 가열 수단을 이용하여 가열하여 알루미늄 소스 저장부에 장입된 알루미늄 소스를 기화시키되, 가열 수단에 의한 가열은 간접 가열 방식을 적용하여 가열 수단에 의해 가열하고 알루미늄 소스 저장부의 온도는 100∼280℃로 유지되게 하며, 상기 알루미늄 소스 저장부와 상기 반응 챔버 사이의 도관은 가열 수단을 이용하여 일정 온도보다 높게 유지하는 것이 바람직하다. Step (b) is to vaporize the aluminum source charged into the aluminum source storage by heating using a heating means, the heating by the heating means is heated by the heating means by applying an indirect heating method and the temperature of the aluminum source storage Is maintained at 100 to 280 ° C., and the conduit between the aluminum source reservoir and the reaction chamber is preferably maintained above a certain temperature using heating means.

상기 (e) 단계에서, 상기 포집기는 1차 포집부와 2차 포집부를 포함하여 이루어지며, 상기 1차 포집부의 둘레에 구비된 냉각 실린더 내를 냉각수가 순환되게 하여 질화 알루미늄과 반응 부산물이 응축되어 스테인레스 재질의 상기 1차 포집부에 포집되게 하고, 상기 2차 포집부로 내화학성과 내열성을 갖는 테프론 재질의 필터를 사용하고 상기 1차 포집부를 통과한 질화 알루미늄 분말과 반응 부산물을 포집할 수 있다. In the step (e), the collector comprises a primary collector and a secondary collector, and the cooling water is circulated in the cooling cylinder provided around the primary collector is condensed aluminum nitride and reaction by-products The first collection unit made of stainless steel may be collected, and a Teflon filter having chemical resistance and heat resistance may be used as the secondary collection unit, and the aluminum nitride powder and reaction by-products passing through the primary collection unit may be collected.

상기 반응 부산물의 열분해는 질소 또는 불활성 가스 분위기에서 200~500℃의 온도로 30분∼2시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. The pyrolysis of the reaction byproduct is preferably performed for 30 minutes to 2 hours at a temperature of 200 to 500 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere.

상기 알루미늄 소스로는 알루미늄(Al) 성분을 포함하는 AlCl3를 사용하고, 상기 질소 소스로는 질소 성분을 포함하는 암모니아(NH3)와 질소(N2) 가스를 사용할 수 있다. AlCl 3 containing aluminum (Al) may be used as the aluminum source, and ammonia (NH 3 ) and nitrogen (N 2 ) gas including nitrogen may be used as the nitrogen source.

상기 알루미늄 소스로는 염화 알루미늄(AlCl3)을 사용하고, 상기 질소 소스로는 암모니아(NH3)를 사용하며, 상기 반응 챔버에서 염화 알루미늄(AlCl3) 가스와 암모니아(NH3) 가스가 화학 기상 반응하여 질화 알루미늄(AlN) 분말과 반응 부산물인 염화 암모늄(NH4Cl)이 합성되며, 상기 염화 암모늄(NH4Cl)의 열분해 온도보다 높은 온도에서 염화 암모늄(NH4Cl)이 선택적으로 제거될 수 있다. Aluminum chloride (AlCl 3 ) is used as the aluminum source, ammonia (NH 3 ) is used as the nitrogen source, and aluminum chloride (AlCl 3 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas are chemical vapor phases in the reaction chamber. reaction with aluminum nitride (AlN) powder and the reaction of this is the synthesis of ammonium chloride (NH 4 Cl) by-product, the ammonium chloride (NH 4 Cl) ammonium chloride (NH 4 Cl) from a temperature above the thermal decomposition temperature are to be selectively removed in the Can be.

형성된 상기 질화 알루미늄 분말은 10∼80㎚의 입경을 갖는다.The formed aluminum nitride powder has a particle diameter of 10 to 80 nm.

또한, 본 발명은, 알루미늄 소스와 질소 소스가 화학 반응하여 질화 알루미늄 분말을 합성하는 반응 챔버와, 상기 반응 챔버에 알루미늄 소스 가스를 공급하는 알루미늄 소스 공급부와, 상기 반응 챔버에 질소 소스 가스를 공급하는 질소 소 스 공급부와, 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스를 상기 반응 챔버로 운반하는 역할을 하는 운반 가스 공급부와, 상기 반응 챔버에서 합성된 질화 알루미늄을 포집하는 포집기와, 상기 반응 챔버와 상기 포집기를 진공 상태로 만들고 상기 반응 챔버에서 합성된 질화 알루미늄(AlN) 분말이 포집기로 흐르도록 유도하는 펌핑부를 포함하며, 상기 알루미늄 소스 공급부는, 알루미늄 소스를 저장하여 반응 챔버로 알루미늄 소스 가스를 공급하기 위한 알루미늄 소스 저장부와, 알루미늄 소스를 가열하여 기화시키기 위한 가열 수단과, 간접 가열 방식을 적용하기 위한 액체 저장부와, 상기 알루미늄 소스 저장부와 상기 액체 저장부 사이에 상기 알루미늄 소스 저장부를 전기적으로 절연시키면서 간접 가열하기 위한 액체를 구비하는 질화 알루미늄 분말을 제조하기 위한 화학기상합성 장치를 제공한다.The present invention also provides a reaction chamber for synthesizing aluminum nitride powder by chemical reaction between an aluminum source and a nitrogen source, an aluminum source supply unit supplying an aluminum source gas to the reaction chamber, and supplying a nitrogen source gas to the reaction chamber. A nitrogen source supply unit, a carrier gas supply unit serving to transport aluminum source gas and nitrogen source gas to the reaction chamber, a collector for collecting aluminum nitride synthesized in the reaction chamber, and a vacuum for the reaction chamber and the collector. And a pumping unit configured to bring the aluminum nitride (AlN) powder synthesized in the reaction chamber into a collector, wherein the aluminum source supply unit stores an aluminum source and supplies an aluminum source gas to the reaction chamber. To vaporize the reservoir and aluminum source by heating Aluminum nitride powder comprising a heating means, a liquid reservoir for applying an indirect heating method, and a liquid for indirect heating while electrically insulating the aluminum source reservoir between the aluminum source reservoir and the liquid reservoir. Provided is a chemical vapor synthesis apparatus for manufacturing.

상기 알루미늄 소스 저장부는 내열성과 내화학성을 갖는 테프론 재질로 코팅되어 있고, 운반 가스가 유입되게 운반 가스 공급부와 도관을 통해 연통되어 있으며, 상기 알루미늄 소스 저장부와 상기 반응 챔버를 연통하는 도관의 둘레에는 가열 수단이 구비되어 있을 수 있다. The aluminum source reservoir is coated with a Teflon material having heat resistance and chemical resistance, and is in communication with the carrier gas supply part through a conduit for introducing a carrier gas, and around the conduit communicating the aluminum source reservoir with the reaction chamber. Heating means may be provided.

상기 반응 챔버는 내열 충격성을 갖는 석영(quartz)으로 이루어지고, 반응 챔버 둘레에는 가열 수단이 구비되어 있을 수 있다. The reaction chamber is made of quartz having thermal shock resistance, and heating means may be provided around the reaction chamber.

상기 포집기는, 내열성과 내화학성을 갖는 스테인레스로 된 원통 형상의 1차 포집부 및 상기 1차 포집부에서 미처 포집되지 않은 질화 알루미늄 분말과 반응 부산물을 필터링하기 위한 2차 포집부를 포함하며, 상기 1차 포집부의 둘레에는 냉각 실린더가 구비되고, 냉각 실린더 내부를 냉각수가 순화되게 하여 질화 알루미늄 분 말 및 반응 부산물이 응축되어 1차 포집부의 벽면에 달라붙어 포집되게 구성하고, 상기 2차 포집부는 상기 1차 포집부를 통과한 질화 알루미늄 분말 및 반응 부산물을 걸러내기 위한 필터로 구성할 수 있다. The collector includes a cylindrical primary collector of stainless steel having heat resistance and chemical resistance, and a secondary collector for filtering aluminum nitride powder and reaction by-products not captured by the primary collector. A cooling cylinder is provided around the primary collecting unit, and the inside of the cooling cylinder is made to purify the cooling water so that the aluminum nitride powder and the reaction by-product are condensed and stuck to the wall of the primary collecting unit. It can be configured as a filter for filtering out the aluminum nitride powder and the reaction by-products passed through the tea collection unit.

본 발명에 의하면, 알루미늄 소스와 질소 소스를 이용하여 반응 챔버에서 화학 기상 반응시켜 질화 알루미늄(AlN) 분말을 합성하고, 질화 알루미늄 분말과 반응 부산물을 포집기에서 포집한 후 반응 부산물만을 선택적으로 제거하여 고순도의 질화 알루미늄(AlN)을 형성할 수 있다. 얻어진 고순도의 질화 알루미늄(AlN) 나노 분말은 전기 절연성이 우수하고 열전도율이 크며 내식성이 우수하고 고온에서 화학적으로 안정하여 다양한 분야에서 적용할 수 있다.According to the present invention, aluminum nitride (AlN) powder is synthesized by chemical vapor phase reaction in a reaction chamber using an aluminum source and a nitrogen source, and the aluminum nitride powder and the reaction by-product are collected in a collector, and only the reaction by-product is selectively removed to obtain high purity. Aluminum nitride (AlN) can be formed. The obtained high purity aluminum nitride (AlN) nanopowder is excellent in electrical insulation, high in thermal conductivity, excellent in corrosion resistance and chemically stable at high temperature, and can be applied in various fields.

또한, 기존 500㎚ 이상의 질화 알루미늄(AlN) 분말을 사용하여 소결체를 제작할 경우 1700℃ 이상의 고온에서 가압 소결해야만 치밀한 소결체가 얻어지나, 본 발명에 의해 제조된 나노급 질화 알루미늄 분말을 사용할 경우 비표면적 증가로 인해 소결성 향상이 기대되어 저온 저압에서도 치밀한 질화물 소결체가 제작될 것으로 기대된다.In addition, when the sintered body is manufactured using aluminum nitride (AlN) powder of 500 nm or more, a compact sintered body is obtained only by pressure sintering at a high temperature of 1700 ° C. or higher, but the specific surface area is increased when using the nano-grade aluminum nitride powder prepared according to the present invention. As a result, sinterability is expected to be improved, and thus, a compact nitride sintered body is expected to be manufactured even at low temperature and low pressure.

본 발명은 제조 공정이 간단하고 대량 생산이 가능하며, 산소(O2)가 잔존하지 않는 고순도의 질화 알루미늄 나노 분말을 얻을 수 있는 장점이 있다. The present invention has the advantage of obtaining a high-purity aluminum nitride nanopowder in which the manufacturing process is simple and mass production is possible, and oxygen (O 2 ) does not remain.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen. Like numbers refer to like elements in the figures.

본 발명은 화학기상합성(Chemical Vapor Synthesis)법을 이용하여 고순도의 질화 알루미늄(AlN) 나노 분말을 제조하는 방법을 제시한다. 본 발명은 화학기상합성법을 적용하여 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스를 화학 반응시켜 질화 알루미늄(AlN) 분말을 합성한다. 본 발명에 의하면 100㎚ 이하의 입경을 갖는 고순도의 질화 알루미늄(AlN) 나노 분말을 단시간 내에 합성할 수 있다. 나노라 함은 나노미터(㎚) 크기를 의미하고, 1∼1000㎚ 범위의 크기를 의미하는 것으로 사용한다. The present invention proposes a method for producing high purity aluminum nitride (AlN) nanopowder using chemical vapor synthesis (Chemical Vapor Synthesis) method. The present invention synthesizes aluminum nitride (AlN) powder by chemically reacting an aluminum source gas and a nitrogen source gas by applying a chemical vapor phase synthesis method. According to the present invention, high purity aluminum nitride (AlN) nanopowders having a particle diameter of 100 nm or less can be synthesized in a short time. Nano means nanometer (nm) size and is used to mean a size in the range from 1 to 1000 nm.

알루미늄 소스로는 알루미늄(Al) 성분을 포함하는 AlCl3 등을 사용할 수 있고, 질소 소스로는 질소 성분을 포함하는 가스, 예컨대 암모니아(NH3)와 질소(N2) 가스를 사용할 수 있다. 예를 들면, 염화알루미늄(AlCl3)은 181.2℃(1기압에서)에서 승화되는 특성을 갖는다. 이와 같은 염화알루미늄(AlCl3)의 낮은 승화 온도를 이용하여 기화시키고 질소(N) 성분과 기상 화학 반응시켜 질화 알루미늄(AlN)을 합성할 수 있다. AlCl 3 containing aluminum (Al) may be used as the aluminum source, and a gas containing nitrogen may be used as the nitrogen source, such as ammonia (NH 3 ) and nitrogen (N 2 ). For example, aluminum chloride (AlCl 3 ) has the property of subliming at 181.2 ° C. (at 1 atmosphere). By using a low sublimation temperature of the aluminum chloride (AlCl 3 ) it is possible to synthesize aluminum nitride (AlN) by vaporizing and vapor-phase chemical reaction with the nitrogen (N) component.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상합성 장치를 설명하기 위 하여 도시한 도면이다.1 is a view illustrating a chemical vapor synthesis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

화학기상합성 장치(100)는 알루미늄 소스(source) 가스와 질소 소스(source) 가스가 화학 반응하여 질화 알루미늄(AlN) 분말을 합성하는 반응 챔버(110)와, 반응 챔버(110)에 알루미늄 소스 가스를 공급하는 알루미늄 소스 공급부(120)와, 반응 챔버(110)에 질소 소스 가스를 공급하는 질소 소스 공급부(130)와, 알루미늄 소스와 질소 소스를 반응 챔버(110)로 운반하는 역할을 하는 운반 가스 공급부(140)와, 반응 챔버(110)에서 합성된 질화 알루미늄(AlN) 분말을 포집하는 포집기(150)와, 반응 챔버(110)와 포집기(150)를 진공 상태로 만들고 반응 챔버(110)에서 합성된 질화 알루미늄(AlN)이 포집기(150)로 흐르도록 유도하는 펌핑부(160)를 포함한다. The chemical vapor synthesis apparatus 100 includes a reaction chamber 110 in which an aluminum source gas and a nitrogen source gas are chemically reacted to synthesize aluminum nitride (AlN) powder, and an aluminum source gas in the reaction chamber 110. The aluminum source supply unit 120 for supplying the nitrogen source, the nitrogen source supply unit 130 for supplying the nitrogen source gas to the reaction chamber 110, and the carrier gas that serves to transport the aluminum source and the nitrogen source to the reaction chamber 110 The supply unit 140, the collector 150 for collecting the aluminum nitride (AlN) powder synthesized in the reaction chamber 110, and the reaction chamber 110 and the collector 150 in a vacuum state in the reaction chamber 110 It includes a pumping unit 160 to induce the synthesized aluminum nitride (AlN) flows to the collector 150.

반응 챔버(110)는 알루미늄 소스 가스, 질소 소스 가스 및 운반 가스가 유입되는 입구부(112)와, 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스가 화학 반응하여 합성된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 반응 부산물(예컨대, NH4Cl)이 배출되는 출구부(114)를 포함한다. 입구부(112)는 도관을 통해 알루미늄 소스 공급부(120) 및 질소 소스 공급부(130)와 연통되어 있다. 출구부(114)는 도관을 통해 포집기(150)와 연통되어 있다. 반응 챔버(110)는 내열 충격성을 갖는 물질, 예컨대 석영(quartz)과 같은 물질로 이루어진 원통형의 튜브(tube) 형상을 갖는다. 입구부(112)와 출구부(114) 사이의 반응 챔버(110) 둘레에는 가열 수단(heater)(116)이 구비되어 있다. 가열 수단(116)은 반응 챔버(110)의 내부 온도를 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스가 반응하여 합성될 수 있는 목표 온도(예컨대, 800∼1400℃)로 상승시키고 일정하게 유지하는 역할을 한다. The reaction chamber 110 includes an inlet 112 through which aluminum source gas, nitrogen source gas, and carrier gas are introduced, and aluminum nitride (AlN) powder synthesized by chemical reaction between aluminum source gas and nitrogen source gas (eg , NH 4 Cl) comprises an outlet 114 is discharged. The inlet 112 is in communication with the aluminum source supply 120 and the nitrogen source supply 130 via conduits. The outlet 114 is in communication with the collector 150 via a conduit. The reaction chamber 110 has a cylindrical tube shape made of a material having thermal shock resistance, such as quartz. A heater 116 is provided around the reaction chamber 110 between the inlet 112 and the outlet 114. The heating means 116 serves to raise and maintain a constant internal temperature of the reaction chamber 110 to a target temperature (eg, 800 to 1400 ° C.) at which the aluminum source gas and the nitrogen source gas can be reacted and synthesized.

알루미늄 소스 공급부(120)는 반응 챔버(110)에 알루미늄 소스 가스를 공급한다. 알루미늄 소스 공급부(120)는 알루미늄 소스를 저장하여 반응 챔버(110)로 알루미늄 소스 가스를 공급하기 위한 알루미늄 소스 저장부(122)와, 알루미늄 소스를 가열하여 기화시키기 위한 가열 수단(heater)(124)을 포함한다. 가열 수단(124)은 알루미늄 소스 저장부(122)의 내부 온도를 알루미늄 소스가 기화될 수 있는 목표 온도로 상승시키는 역할을 한다. 가열 수단(124)에 의한 간접 가열 방식을 적용하기 위해 액체 저장부(126)가 구비되고, 알루미늄 소스 저장부(122)와 액체 저장부(126) 사이에는 액체(예컨대, 실리콘 오일)(128)가 구비되어 있을 수 있다. 상기 액체(128)는 알루미늄 소스 저장부(122)를 균일하게 가열하는 역할을 한다. 알루미늄 소스 저장부(122)는 내화학성을 갖는 재질, 예컨대 테프론 재질로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 알루미늄 소스로 염화 알루미늄(AlCl3)을 사용하는 경우에 염소(Cl) 성분은 금속을 부식시키므로 내화학성을 갖는 테프론 재질로 코팅하여 알루미늄 소스 저장부(122)가 부식되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 알루미늄 소스 저장부(122)로부터 반응 챔버(110)로 알루미늄 소스 가스 공급을 원활하게 하기 위하여 알루미늄 소스 저장부(122)는 운반 가스 공급부(140)와 도관을 통해 연통되어 있을 수 있다. 운반 가스 공급부(140)로부터 알루미늄 소스 저장부(122)로 유입된 운반 가스는 알루미늄 소스 가스를 반응 챔버(110)로 밀어주는 역할을 하고 알루미 늄 소스 가스가 알루미늄 소스 저장부(122)와 반응 챔버(110) 사이에 구비된 도관(129)의 벽에 달라붙지 않게 하는 역할을 한다. 알루미늄 소스 저장부(122)와 반응 챔버(110)를 연통하는 도관(129)의 둘레에는 가열 수단(129a, 129b)이 구비되어 도관(129)의 온도를 일정 온도 이상으로 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. The aluminum source supply unit 120 supplies an aluminum source gas to the reaction chamber 110. The aluminum source supply unit 120 includes an aluminum source storage unit 122 for storing an aluminum source and supplying an aluminum source gas to the reaction chamber 110, and a heater 124 for heating and vaporizing the aluminum source. It includes. The heating means 124 serves to raise the internal temperature of the aluminum source reservoir 122 to a target temperature at which the aluminum source can be vaporized. A liquid reservoir 126 is provided for applying an indirect heating scheme by the heating means 124, and a liquid (eg, silicone oil) 128 between the aluminum source reservoir 122 and the liquid reservoir 126. It may be provided. The liquid 128 serves to uniformly heat the aluminum source reservoir 122. The aluminum source reservoir 122 is preferably coated with a material having chemical resistance, such as a Teflon material. In the case of using aluminum chloride (AlCl 3 ) as the aluminum source, the chlorine (Cl) component is corroded to the metal, so it is preferable to prevent the aluminum source storage 122 from being corroded by coating with a Teflon material having chemical resistance. In order to facilitate the aluminum source gas supply from the aluminum source reservoir 122 to the reaction chamber 110, the aluminum source reservoir 122 may be in communication with the carrier gas supply 140 through a conduit. The carrier gas introduced from the carrier gas supply unit 140 into the aluminum source storage unit 122 serves to push the aluminum source gas into the reaction chamber 110, and the aluminum source gas is reacted with the aluminum source storage unit 122 and the reaction chamber. It does not stick to the wall of the conduit 129 provided between the (110). Heating means 129a and 129b are provided around the conduit 129 that communicates the aluminum source reservoir 122 and the reaction chamber 110 to maintain the temperature of the conduit 129 constant above a certain temperature. Do.

질소 소스 공급부(130)는 질소 소스를 반응 챔버(110)에 공급하는 역할을 한다. 질소 소스 공급부(130)는 질소 소스 가스의 공급 유량을 제어하는 유량제어기(mass flow controller; MFC)(132)와 밸브(134)를 포함할 수 있다. 유량제어기(MFC)(132)와 밸브(134)의 제어를 통해 질소 소스 가스를 반응 챔버(110)로 공급하게 된다. 질소 소스 공급부(130)로부터 반응 챔버(110)로 질소 소스 가스 공급을 원활하게 하기 위하여 질소 소스 공급부(130)로부터 배출된 질소 소스 가스가 도관(136)을 통해 흐를 때 운반 가스에 의해 운반되도록 할 수 있다. 운반 가스 공급부(140)로부터 도관(136)으로 유입된 운반 가스는 질소 소스 가스를 반응 챔버(110)로 밀어주는 역할을 하고 질소 소스 가스가 질소 소스 공급부(130)와 반응 챔버(110) 사이에 구비된 도관(136)의 벽에 달라붙지 않게 하는 역할을 한다. The nitrogen source supply unit 130 serves to supply a nitrogen source to the reaction chamber 110. The nitrogen source supply unit 130 may include a mass flow controller (MFC) 132 and a valve 134 for controlling a supply flow rate of the nitrogen source gas. The nitrogen source gas is supplied to the reaction chamber 110 through the control of the flow controller (MFC) 132 and the valve 134. In order to facilitate the nitrogen source gas supply from the nitrogen source supply 130 to the reaction chamber 110, the nitrogen source gas discharged from the nitrogen source supply 130 is carried by the carrier gas when flowing through the conduit 136. Can be. The carrier gas introduced from the carrier gas supply unit 140 into the conduit 136 serves to push the nitrogen source gas into the reaction chamber 110, and the nitrogen source gas is between the nitrogen source supply unit 130 and the reaction chamber 110. It does not stick to the wall of the provided conduit 136.

운반 가스 공급부(140)는 운반 가스를 알루미늄 소스 공급부(120), 도관(136), 반응 챔버(110)로 운반 가스를 공급하는 역할을 한다. 운반 가스 공급부(140)는 운반 가스의 공급 유량을 제어하는 유량제어기(MFC)(142a, 142b, 142c)와 밸브(144a, 144b, 144c)를 포함할 수 있다. 유량제어기(142a, 142b, 142c)와 밸브(144a, 144b, 144c)의 제어를 통해 운반 가스를 공급하게 된다. The carrier gas supply unit 140 serves to supply the carrier gas to the aluminum source supply unit 120, the conduit 136, and the reaction chamber 110. The carrier gas supply unit 140 may include a flow controller (MFC) 142a, 142b, and 142c and valves 144a, 144b, and 144c for controlling a supply flow rate of the carrier gas. The carrier gas is supplied through the control of the flow controllers 142a, 142b, and 142c and the valves 144a, 144b, and 144c.

포집기(150)는 반응 챔버(110)에서 합성된 질화 알루미늄(AlN) 분말을 포집 한다. 포집기(150)는 내열성과 내화학성이 우수한 재질, 예컨대 스테인레스(SUS)로 된 원통 형상의 1차 포집부(152)와, 1차 포집부(152)에서 미처 포집되지 않은 질화 알루미늄(AlN)을 필터링하기 위한 2차 포집부(154)를 포함한다. 1차 포집부(152)의 둘레에는 냉각 실린더가 구비되고, 냉각 실린더 내부를 흐르는 냉각수(Cooling Water; CW)에 의해 1차 포집부(152)를 수냉시켜 질화 알루미늄(AlN) 분말이 1차 포집부(152)의 벽면에 달라붙어 포집되게 한다. 냉각 실린더에는 냉각수 유입관(Cooling Water Inlet; CWI)을 연결하여 냉각수를 공급하고, 공급된 냉각수는 냉각수 배출관(Cooling Water Outlet; CWO)을 통해 배출되도록 하며, 냉각수가 냉각 실린더를 순환되게 하여 1차 포집부(152)가 전체적으로 골고루 냉각될 수 있도록 한다. 2차 포집부(154)는 1차 포집부(152)를 통과한 미세한 질화 알루미늄(AlN) 분말을 걸러내기 위한 필터로 구성된다. 상기 필터는 내화학성이 우수한 재질, 예컨대 테프론 재질의 필터로 이루어지거나 테프론이 코팅된 필터로 이루어지는 것이 바람직하다. 1차 포집부(152) 및 2차 포집부(154)에는 질화 알루미늄(AlN) 분말과 함께 반응 부산물(예컨대 NH4Cl)도 포집되게 된다. 2차 포집부(154)에 반응부산물(예컨대 NH4Cl)도 함께 포집되므로 필터의 기공 크기는 질화 알루미늄(AlN) 분말의 입자 크기보다 크더라도 질화 알루미늄(AlN) 분말이 포집될 수 있다. 예를 들면, 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말이 100㎚ 이하의 크기를 갖더라도 필터의 기공 크기가 0.2㎛(200㎚) 정도이더라도 충분히 질화 알루미늄(AlN) 분말을 포집할 수가 있다. The collector 150 collects aluminum nitride (AlN) powder synthesized in the reaction chamber 110. The collector 150 is formed of a cylindrical primary collector 152 made of a material having excellent heat resistance and chemical resistance, such as stainless steel (SUS), and aluminum nitride (AlN) that is not captured by the primary collector 152. Secondary collector 154 for filtering. A cooling cylinder is provided around the primary collecting unit 152, and the primary collecting unit 152 is water cooled by cooling water (CW) flowing in the cooling cylinder to collect aluminum nitride (AlN) powder. It adheres to the wall of the part 152 to be collected. Cooling water inlet (CWI) is connected to the cooling cylinder to supply the cooling water, and the supplied cooling water is discharged through the cooling water outlet (CWO), and the cooling water is circulated through the cooling cylinder to the primary Collector 152 is to be cooled evenly throughout. The secondary collector 154 is configured as a filter for filtering out fine aluminum nitride (AlN) powder that has passed through the primary collector 152. The filter is preferably made of a material having excellent chemical resistance, such as a filter made of Teflon or a filter coated with Teflon. The primary collecting unit 152 and the secondary collecting unit 154 also collect reaction by-products (eg, NH 4 Cl) together with aluminum nitride (AlN) powder. Since the reaction by-product (eg, NH 4 Cl) is also collected in the secondary collecting unit 154, aluminum nitride (AlN) powder may be collected even if the pore size of the filter is larger than the particle size of the aluminum nitride (AlN) powder. For example, even if the collected aluminum nitride (AlN) powder has a size of 100 nm or less, the aluminum nitride (AlN) powder can be sufficiently collected even if the pore size of the filter is about 0.2 μm (200 nm).

펌핑부(160)는 반응 챔버(110), 알루미늄 소스 저장부(122) 및 포집기(150)를 진공 상태로 만들고 반응 챔버(110)에서 합성된 질화 알루미늄(AlN)이 포집기(150)로 배출되도록 유도한다. 펌핑부(160)는 진공 상태로 만들기 위한 로터리 펌프(Rotary Pump)(162)와, 반응 챔버(110), 알루미늄 소스 저장부(122) 및 포집기(150)로부터 배기된 가스를 외부로 배출하는 가스 배출구(164)와, 펌프(162)에 의한 가스의 배기를 차단하거나 조절하기 위한 밸브(166a, 166b)를 포함한다. The pumping unit 160 may vacuum the reaction chamber 110, the aluminum source reservoir 122, and the collector 150, and discharge the aluminum nitride (AlN) synthesized in the reaction chamber 110 to the collector 150. Induce. Pumping unit 160 is a rotary pump (162) for making a vacuum state, the gas discharged from the reaction chamber 110, aluminum source reservoir 122 and collector 150 to the outside to the outside Outlet 164 and valves 166a and 166b for blocking or regulating the exhaust of gas by pump 162.

이하에서, 화학기상합성 장치(100)를 이용하여 질화 알루미늄(AlN) 분말을 제조하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing aluminum nitride (AlN) powder using the chemical vapor synthesis apparatus 100 will be described.

알루미늄 소스를 알루미늄 소스 저장부(122)에 장입하고, 밸브(134, 144a, 144b, 144c)를 잠근 상태에서 밸브(166a, 166b)을 열고 알루미늄 소스 저장부(122), 반응 챔버(110) 및 포집기(150) 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하고 진공 상태를 만들기 위하여 로터리 펌프(162)를 작동시켜 진공 상태(예컨대, -100KPa(-1000mbar) 정도 이하)로 될 때까지 배기한다. 이때, 반응 챔버(110)의 둘레를 감싸고 있는 가열 수단(116)에 전원을 공급하여 반응 챔버(110)를 가열하면 반응 챔버(110) 내에 잔존하는 불순물 가스를 효율적으로 배기할 수 있다. Charge the aluminum source into the aluminum source reservoir 122, open the valves 166a and 166b with the valves 134, 144a, 144b and 144c closed and open the aluminum source reservoir 122, the reaction chamber 110 and In order to remove the impurity gas present in the collector 150 and to create a vacuum state, the rotary pump 162 is operated to evacuate until it reaches a vacuum state (for example, about -100 KPa (-1000 mbar or less)). At this time, by supplying power to the heating means 116 surrounding the circumference of the reaction chamber 110 to heat the reaction chamber 110 it is possible to efficiently exhaust the impurity gas remaining in the reaction chamber 110.

밸브(166b)를 잠근 다음, 밸브(144a, 144b, 144c)를 열고 운반 가스를 유량제어기(142a, 142b, 142c)를 통하여 주입한다. 운반 가스의 공급 유량은 100∼500㎖/분 정도인 것이 바람직하다. 운반 가스로는 질소(N2) 가스, 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 사용할 수 있는데, 질소 소스로서도 작용할 수 있는 질소(N2) 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 운반 가스에는 수소(H2) 가스가 1∼3% 정도 포함될 수 있는데, 이는 화학기상합성 장치(100)의 도관(129, 136), 반응 챔버(110) 등에 잔존하는 산소(O2)를 제거하기 위함이다. 운반 가스의 유입에 의해 알루미늄 소스 저장부(122), 도관(129, 136), 반응 챔버(110), 포집기(150) 등은 운반 가스로 충분히 채워지게 된다. After closing the valve 166b, the valves 144a, 144b and 144c are opened and the carrier gas is injected through the flow controllers 142a, 142b and 142c. The supply flow rate of the carrier gas is preferably about 100 to 500 ml / min. As a carrier gas, an inert gas such as nitrogen (N 2 ) gas or argon (Ar) may be used, but it is preferable to use nitrogen (N 2 ) gas, which may also act as a nitrogen source. In addition, the carrier gas may contain about 1 to 3% of hydrogen (H 2 ) gas, which is oxygen (O 2 ) remaining in the conduits 129 and 136 and the reaction chamber 110 of the chemical vapor synthesis apparatus 100. To remove it. By the introduction of the carrier gas, the aluminum source reservoir 122, the conduits 129 and 136, the reaction chamber 110, the collector 150, and the like are sufficiently filled with the carrier gas.

밸브(166b)을 열고 로터리 펌프(162)의 펌핑량을 감소시킨 후, 일정하게 유지하여 배기되는 가스의 양이 균일하게 유지되도록 한다. 이에 의해 반응 챔버(110)의 내부 압력도 일정하게 유지되며, 로터리 펌프(162)의 계속적인 작동에 의해 반응 챔버(110)에서 합성된 질화 알루미늄(AlN) 분말이 반응 챔버(110)와 포집기(150) 사이에 구비된 도관의 벽에 달라붙지 않고 포집기(150)로 효율적으로 유도될 수 있다. 로터리 펌프(162)에 의해 가스 배출구(164)로 배출되는 가스압은 질화 알루미늄(AlN) 분말이 포집되는 속도 등을 고려하여 -100mbar 정도가 되도록 로터리 펌프(162)의 펌핑량을 설정하는 것이 바람직하다. 가스 배출구(164)로 배출되는 가스압이 너무 작으면 질화 알루미늄(AlN) 분말이 반응 챔버(110)와 포집기(150) 사이에 구비된 도관의 벽에 달라붙는 현상이 발생할 수 있어 포집기(150)에서 효율적으로 포집할 수 없고, 가스 배출구(164)로 배출되는 가스압이 너무 크면 반응 챔버(110)에서 질화 알루미늄(AlN) 분말의 합성에 나뿐 영향을 미치거나 1차 포집부(152)에서 포집되는 수율이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. After opening the valve 166b and reducing the pumping amount of the rotary pump 162, it is kept constant so that the amount of the exhaust gas is kept uniform. As a result, the internal pressure of the reaction chamber 110 is also kept constant, and the aluminum nitride (AlN) powder synthesized in the reaction chamber 110 by the continuous operation of the rotary pump 162 is collected in the reaction chamber 110 and the collector ( 150 can be efficiently guided to the collector 150 without sticking to the wall of the conduit provided between. It is preferable to set the pumping amount of the rotary pump 162 so that the gas pressure discharged to the gas outlet 164 by the rotary pump 162 becomes about -100 mbar in consideration of the speed at which aluminum nitride (AlN) powder is collected. . If the gas pressure discharged to the gas outlet 164 is too small, aluminum nitride (AlN) powder may stick to the wall of the conduit provided between the reaction chamber 110 and the collector 150, so that the collector 150 If it cannot collect efficiently, and the gas pressure discharged to the gas outlet 164 is too large, it will only affect the synthesis of aluminum nitride (AlN) powder in the reaction chamber 110 or the yield collected from the primary collecting unit 152. There may be a problem with this falling.

가열 수단(124)을 이용하여 가열하여 알루미늄 소스 저장부(122)에 장입된 알루미늄 소스를 기화시킨다. 알루미늄 소스로는 알루미늄(Al) 성분을 포함하는 AlCl3 등을 사용할 수 있다. 알루미늄 소스는 고순도(예컨대, 순도 98% 이상)의 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 입경은 크게 제한이 없으나 본 발명의 실시예에서는 2∼3㎜의 염화 알루미늄(AlCl3)을 사용하였다. 기화된 알루미늄 소스 가스는 도관(129)을 통해 반응 챔버(110)로 유입되게 된다. 이때, 운반 가스 공급부(140)의 밸브(144c)를 통해 알루미늄 소스 저장부(122)로 유입된 운반 가스는 알루미늄 소스 가스를 반응 챔버(110)로 밀어주는 역할을 하고 알루미늄 소스 가스가 알루미늄 소스 저장부(122)와 반응 챔버(110) 사이에 구비된 도관(129)의 벽에 달라붙지 않게 한다. 가열 수단(124)에 의한 가열은 간접 가열 방식을 적용하는 것이 바람직하며, 알루미늄 소스 저장부(122)의 온도는 알루미늄 소스의 승화되는 온도를 고려하여 100∼280℃ 정도로 유지되게 하는 것이 바람직하다. 간접 가열 방식은 알루미늄 소스가 승화점 부근에서 급격하게 승화되는 것을 억제하여 서서히 일정하게 승화가 일어나도록 하는 효과가 있다. The heating unit 124 is heated to vaporize the aluminum source charged in the aluminum source storage unit 122. As the aluminum source, AlCl 3 containing aluminum (Al) may be used. As the aluminum source, it is preferable to use a material of high purity (eg, purity of 98% or more), and the particle size is not particularly limited, but aluminum chloride (AlCl 3 ) of 2 to 3 mm was used in the embodiment of the present invention. The vaporized aluminum source gas is introduced into the reaction chamber 110 through the conduit 129. At this time, the carrier gas introduced into the aluminum source storage unit 122 through the valve 144c of the carrier gas supply unit 140 serves to push the aluminum source gas into the reaction chamber 110 and the aluminum source gas stores the aluminum source. It does not stick to the wall of the conduit 129 provided between the portion 122 and the reaction chamber 110. The heating by the heating means 124 is preferably applied an indirect heating method, it is preferable that the temperature of the aluminum source storage 122 is maintained at about 100 ~ 280 ℃ considering the sublimation temperature of the aluminum source. The indirect heating method has the effect of suppressing the sublimation of the aluminum source abruptly in the vicinity of the sublimation point so that the sublimation gradually occurs uniformly.

알루미늄 소스 가스를 반응 챔버(110)로 유입하면서 밸브(134)를 열고 질소 소스 가스를 유량제어기(132)를 통하여 반응 챔버(110)로 주입한다. 질소 소스로는 질소 성분을 포함하는 가스, 예컨대 암모니아(NH3)와 질소(N2)를 사용할 수 있다. 운반 가스 공급부(140)로부터 도관(136)으로 유입된 운반 가스는 질소 소스 가스를 반응 챔버(110)로 밀어주는 역할을 하고 질소 소스 가스가 질소 소스 공급부(130)와 반응 챔버(110) 사이에 구비된 도관(136)의 벽에 달라붙지 않게 하여 반응 챔 버(110)로 원활하게 운반될 수 있게 한다. Opening the valve 134 while introducing the aluminum source gas into the reaction chamber 110 and injecting the nitrogen source gas into the reaction chamber 110 through the flow controller 132. As the nitrogen source, a gas containing a nitrogen component such as ammonia (NH 3 ) and nitrogen (N 2 ) may be used. The carrier gas introduced from the carrier gas supply unit 140 into the conduit 136 serves to push the nitrogen source gas into the reaction chamber 110, and the nitrogen source gas is between the nitrogen source supply unit 130 and the reaction chamber 110. Do not stick to the wall of the provided conduit 136 to be smoothly transported to the reaction chamber (110).

알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스가 유입되기 전에 반응 챔버(110)는 가열 수단(116)에 의해 가열되어 일정 온도를 유지하고 있는 상태인 것이 바람직하다. 가열 수단(116)에 의해 가열된 반응 챔버(110)의 내부 온도는 알루미늄 소스와 질소 소스가 반응하여 합성될 수 있는 온도(예컨대, 800∼1400℃)로 일정하게 유지한다. It is preferable that the reaction chamber 110 is heated by the heating means 116 to maintain a constant temperature before the aluminum source gas and the nitrogen source gas are introduced. The internal temperature of the reaction chamber 110 heated by the heating means 116 is kept constant at a temperature (eg, 800-1400 ° C.) at which the aluminum source and the nitrogen source can react and synthesize.

반응 챔버(110)에 유입된 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스는 화학적으로 반응하여 질화 알루미늄(AlN) 분말을 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상합성법에 의한 질화 알루미늄(AlN) 분말의 생성 반응식은 반응식 1과 같다. The aluminum source gas and the nitrogen source gas introduced into the reaction chamber 110 are chemically reacted to form aluminum nitride (AlN) powder. The reaction scheme of the production of aluminum nitride (AlN) powder by chemical vapor phase synthesis according to a preferred embodiment of the present invention is shown in Scheme 1.

아래의 반응식 1은 알루미늄(Al)의 소스로서 염화알루미늄(AlCl3)를 사용한 경우이고, 질소 소스로서 암모니아(NH3)를 사용한 경우의 반응식이다. Scheme 1 below is a case where aluminum chloride (AlCl 3 ) is used as a source of aluminum (Al), and a case where ammonia (NH 3 ) is used as a nitrogen source.

AlCl3(g) + 4NH3(g) ↔ AlN(s) + 3NH4Cl(s) AlCl 3 (g) + 4 NH 3 (g) ↔ AlN (s) + 3NH 4 Cl (s)

반응 챔버(110)에 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스가 유입되면, 800∼1400℃의 온도, 바람직하게는 900∼1200℃의 온도에서 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스는 화학적으로 기상 반응하게 된다. 예를 들어, 알루미늄 소스 가스인 염화 알루미늄(AlCl3) 가스와 암모니아(NH3) 가스는 화학적으로 기상 반응하여 질화 알루미늄(AlN) 분말과 반응 부산물인 염화 암모늄(NH4Cl)을 형성한다. When the aluminum source gas and the nitrogen source gas flow into the reaction chamber 110, the aluminum source gas and the nitrogen source gas are chemically vapor-phase reacted at a temperature of 800 to 1400 ° C., preferably at 900 to 1200 ° C. For example, aluminum chloride (AlCl 3 ) gas, which is an aluminum source gas, and ammonia (NH 3 ) gas are chemically reacted to form aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl), which is a byproduct of reaction.

반응 챔버(110)에서 합성된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 반응 부산물은 포집기(150)의 1차 포집부(152)에 포집된다. 원통형의 1차 포집부(152) 둘레에 흐르는 냉각수에 의해 1차 포집부(152)가 수냉되므로 질화 알루미늄(AlN) 분말 및 반응 부산물이 응축되어 1차 포집부(152)의 벽면에 달라붙어 포집된다. 1차 포집부(152)에서 미처 포집되지 않은 질화 알루미늄(AlN) 분말 및 반응 부산물은 테프론 재질의 필터로 이루어진 2차 포집부(154)에서 포집되게 된다. Aluminum nitride (AlN) powder and reaction by-products synthesized in the reaction chamber 110 are collected in the primary collector 152 of the collector 150. Since the primary collector 152 is water-cooled by the coolant flowing around the cylindrical primary collector 152, aluminum nitride (AlN) powder and reaction by-products are condensed and adhered to the wall of the primary collector 152 to be collected. do. Aluminum nitride (AlN) powder and reaction by-products not captured by the primary collector 152 are collected in the secondary collector 154 made of a Teflon filter.

1차 포집부(152) 및 2차 포집부(154)에서는 반응 부산물도 포집되므로 질화 알루미늄(AlN) 분말만을 걸러낼 필요가 있다. 반응 부산물을 열분해 등의 방법을 이용하여 제거할 수 있다. 열분해 방법을 이용하는 경우에는 질화 알루미늄(AlN)이 열분해되는 온도(100㎚ 이하의 질화 알루미늄 분말은 약 600℃에서 열분해됨)보다 낮은 온도에서 열분해 시켜야 한다. 예컨대, 반응 부산물로 형성되는 염화 암모늄(NH4Cl)은 386℃ 이상의 온도에서 열분해되는 특성을 갖는다. Since the reaction by-products are also collected in the primary collector 152 and the secondary collector 154, it is necessary to filter out only aluminum nitride (AlN) powder. The reaction byproduct can be removed using methods such as pyrolysis. When using the pyrolysis method, it is required to pyrolyze at a temperature lower than the temperature at which aluminum nitride (AlN) is pyrolyzed (aluminum nitride powder having a thickness of 100 nm or less is pyrolyzed at about 600 ° C). For example, ammonium chloride (NH 4 Cl) formed as a reaction byproduct has the property of pyrolyzing at a temperature of 386 ° C. or higher.

포집기(150)에서 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 반응 부산물을 퍼니스(전기로)에서 열처리하여 반응 부산물만을 선택적으로 제거한다. 반응 부산물의 열분해는 질소 또는 불활성 가스 분위기에서 30분∼2시간 동안 실시하여 수행할 수 있다. 구체적 반응 부산물의 열분해 과정을 설명하면, 포집기(150)에서 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 반응 부산물을 퍼니스(furnace)에 로딩(loading)하고, 상기 퍼니스의 온도를 목표하는 열분해 온도(200~500℃)까지 상승시킨다. 이때, 퍼니 스의 가스 분위기는 질소 또는 불활성 가스 분위기로 설정한다. 퍼니스의 온도가 목표하는 열처리 온도까지 상승하면, 일정 시간 동안 그 온도에서 유지하여 열처리한다. 상기 열처리는 30분~2시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 시간이 너무 작으면 반응 부산물의 충분한 열분해가 이루어지지 않고, 열처리 시간이 너무 길면 시간이 많이 소요되어 비경제적이고 질화 알루미늄(AlN) 분말 입자들이 응집되는 현상이 일어날 수 있다. 상기 열처리에 의하여 반응 부산물이 열분해되어 질화 알루미늄(AlN) 분말만이 남아있게 된다. 열처리 공정을 수행한 후, 퍼니스의 온도를 하강시켜 질화 알루미늄(AlN) 분말을 언로딩(unloading)한다. The aluminum nitride (AlN) powder and the reaction byproduct collected in the collector 150 are heat treated in a furnace (electric furnace) to selectively remove only the reaction byproduct. Pyrolysis of the reaction by-products can be carried out in a nitrogen or inert gas atmosphere for 30 minutes to 2 hours. Referring to the pyrolysis process of the reaction by-products, the aluminum nitride (AlN) powder and the reaction by-products collected by the collector 150 are loaded into a furnace, and the pyrolysis temperature 200 to target the temperature of the furnace is described. To 500 ° C.). At this time, the gas atmosphere of the furnace is set to nitrogen or an inert gas atmosphere. When the temperature of the furnace rises to the target heat treatment temperature, it is maintained at that temperature for a predetermined time and heat treated. The heat treatment is preferably carried out for 30 minutes to 2 hours. If the heat treatment time is too small, sufficient thermal decomposition of the reaction by-product is not achieved, and if the heat treatment time is too long, it takes a lot of time, which may result in uneconomical and agglomeration of aluminum nitride (AlN) powder particles. By the heat treatment, the reaction by-products are pyrolyzed to leave only aluminum nitride (AlN) powder. After performing the heat treatment process, the temperature of the furnace is lowered to unload aluminum nitride (AlN) powder.

본 발명은 하기의 실시예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실시예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.The invention is described in more detail with reference to the following examples, which are not intended to limit the invention.

<실시예><Examples>

염화 알루미늄(AlCl3)을 알루미늄 소스 저장부(122)에 장입하고, 밸브(134, 144a, 144b, 144c)를 잠근 상태에서 밸브(166a, 166b)을 열고 알루미늄 소스 저장부(122), 반응 챔버(110) 및 포집기(150) 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하고 진공 상태를 만들기 위하여 로터리 펌프(162)를 작동시켜 -100KPa(-1000mbar) 정도 이하로 될 때까지 배기하였다. 이때, 반응 챔버(110)의 둘레를 감싸고 있는 가열 수단(116)에 전원을 공급하고 반응 챔버(110)를 가열하여 반응 챔버(110) 내에 잔존하는 불순물 가스를 배기하였다. Charge aluminum chloride (AlCl 3 ) into the aluminum source reservoir 122, open the valves 166a and 166b with the valves 134, 144a, 144b and 144c closed, and open the aluminum source reservoir 122 and the reaction chamber. The rotary pump 162 was operated to exhaust the impurity gas existing in the 110 and the collector 150 and to form a vacuum state, and the air was evacuated until it became about -100 KPa (-1000 mbar) or less. At this time, power was supplied to the heating means 116 surrounding the circumference of the reaction chamber 110 and the reaction chamber 110 was heated to exhaust the impurity gas remaining in the reaction chamber 110.

밸브(166b)를 잠근 다음, 밸브(144a, 144b, 144c)를 열고 운반 가스를 유량제어기(142a, 142b, 142c)를 통하여 주입하였다. 운반 가스의 공급 유량은 500㎖/분 정도로 설정하였다. 운반 가스로는 질소(N2) 가스를 사용하였고, 이때 수소(H2) 가스도 3% 정도 포함되게 하였다. After closing the valve 166b, the valves 144a, 144b and 144c were opened and the carrier gas was injected through the flow controllers 142a, 142b and 142c. The supply flow rate of the carrier gas was set at about 500 ml / min. Nitrogen (N 2 ) gas was used as the carrier gas, and hydrogen (H 2 ) gas was also included at about 3%.

밸브(166b)을 열고 로터리 펌프(162)의 펌핑량을 감소시킨 후, 일정하게 유지하여 배기되는 가스의 양이 균일하게 유지되도록 하였다. 로터리 펌프(162)에 의해 가스 배출구(164)로 배출되는 가스압은 질화 알루미늄(AlN) 분말이 포집되는 속도 등을 고려하여 -100mbar 정도가 되도록 로터리 펌프(162)의 펌핑량을 설정하였다. After opening the valve 166b and reducing the pumping amount of the rotary pump 162, it was kept constant so that the amount of the exhaust gas was kept uniform. The pumping amount of the rotary pump 162 was set such that the gas pressure discharged to the gas outlet 164 by the rotary pump 162 was about -100 mbar in consideration of the rate at which aluminum nitride (AlN) powder was collected.

가열 수단(124)을 이용하여 가열하여 알루미늄 소스 저장부(122)에 장입된 염화 알루미늄(AlCl3)을 기화시켰다. 염화 알루미늄(AlCl3)은 입경 2∼3㎜의 순도 98%의 물질을 사용하였다. 기화된 염화 알루미늄(AlCl3)이 도관(129)을 통해 반응 챔버(110)로 유입되게 하였고, 이때, 운반 가스 공급부(140)의 밸브(144c)를 통해 알루미늄 소스 저장부(122)로 운반 가스가 유입되도록 하였다. 가열 수단(124)에 의한 가열은 간접 가열 방식을 적용하였으며, 알루미늄 소스 저장부(122)의 온도는 280℃ 정도로 유지되게 하였으며, 도관(129)의 둘레에 구비된 가열 수단(129a, 129b)에 의해 도관(129)의 온도가 110℃ 정도를 유지하게 하였다. The heating unit 124 was heated to vaporize the aluminum chloride (AlCl 3 ) charged in the aluminum source reservoir 122. As aluminum chloride (AlCl 3 ), a material having a purity of 98% having a particle diameter of 2-3 mm was used. Vaporized aluminum chloride (AlCl 3 ) was introduced into the reaction chamber 110 through the conduit 129, at which time the carrier gas to the aluminum source reservoir 122 through the valve 144c of the carrier gas supply 140. Was allowed to flow. The heating by the heating means 124 is applied to the indirect heating method, the temperature of the aluminum source reservoir 122 is maintained at about 280 ℃, the heating means 129a, 129b provided around the conduit 129 As a result, the temperature of the conduit 129 was maintained at about 110 ° C.

염화 알루미늄(AlCl3) 가스를 반응 챔버(110)로 유입하면서 밸브(134)를 열 고 암모니아(NH3) 가스를 유량제어기(132)를 통하여 반응 챔버(110)로 주입하였다. 이때, 질소 소스 공급부(130)와 반응 챔버(110) 사이에 구비된 도관(136)의 벽에 달라붙지 않게 하기 위하여 운반 가스 공급부(140)로부터 도관(136)으로 운반 가스를 유입시켰다. While introducing the aluminum chloride (AlCl 3 ) gas into the reaction chamber 110, the valve 134 was opened and ammonia (NH 3 ) gas was injected into the reaction chamber 110 through the flow controller 132. At this time, the carrier gas was introduced from the carrier gas supply unit 140 into the conduit 136 so as not to stick to the wall of the conduit 136 provided between the nitrogen source supply unit 130 and the reaction chamber 110.

염화 알루미늄(AlCl3) 가스와 암모니아(NH3) 가스가 유입되기 전에 반응 챔버(110)는 가열 수단(116)에 의해 가열하여 1200℃ 정도의 온도를 유지하고 있게 하였다. Before the aluminum chloride (AlCl 3 ) gas and the ammonia (NH 3 ) gas were introduced, the reaction chamber 110 was heated by the heating means 116 to maintain a temperature of about 1200 ° C.

반응 챔버(110)에서 염화 알루미늄(AlCl3) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 화학적으로 반응시켜 질화 알루미늄(AlN) 분말을 형성하였다. In the reaction chamber 110, aluminum chloride (AlCl 3 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas were chemically reacted to form aluminum nitride (AlN) powder.

반응 챔버(110)에서 합성된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)은 포집기(150)의 1차 포집부(152)와 2차 포집부(154)에서 포집하였다. 1차 포집부(152)는 냉각수가 냉각 실린더를 순환되게 하여 전체적으로 골고루 냉각되게 하였고, 2차 포집부(154)는 0.2㎛ 크기의 기공을 갖는 테프론 재질의 필터를 사용하였다. Aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) synthesized in the reaction chamber 110 were collected in the primary collector 152 and the secondary collector 154 of the collector 150. The primary collecting unit 152 was to cool the water to circulate the cooling cylinder as a whole, and the secondary collecting unit 154 used a filter made of Teflon material having a pore size of 0.2㎛.

도 2a 내지 도 2d는 1차 포집부(152)와 2차 포집부(154)에서 채집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)의 모습을 보여주는 전계방출 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope; 이하 'FE-SEM'이라 함) 사진들이다. 도 3은 1차 포집부(152)와 2차 포집부(154)에서 채집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)에 대한 X-레이 회절(X-ray Diffraction; 이하 'XRD'라 함) 그래프이다. 도 3에서 2θ가 약 32인 위치에서 나타나는 피크(peak)는 염화 암노늄(NH4Cl)에 의한 것이고 원형으로 나타난 것은 질화 알루미늄(AlN) 분말에 의한 것이다. 도 2a 내지 도 2d 및 도 3에 나타난 바와 같이 크기가 비교적 일정한 분말이 형성되었음을 알 수 있다. 2A to 2D are field emission scanning electron microscopes showing the appearance of aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) collected from the primary collecting unit 152 and the secondary collecting unit 154. Scanning Electron Microscope (hereinafter referred to as FE-SEM). FIG. 3 shows X-ray diffraction (hereinafter referred to as 'XRD') for aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) collected from the primary collector 152 and the secondary collector 154. ') Graph. In FIG. 3, the peak appearing at a position of about 32 in 2θ is due to ammonium chloride (NH 4 Cl) and the circular shape is due to aluminum nitride (AlN) powder. It can be seen that a powder having a relatively constant size was formed as shown in FIGS. 2A to 2D and FIG. 3.

반응 부산물인 염화 암모늄(NH4Cl)을 제거하기 위하여 증류수 세척을 하였다. 염화 암모늄(NH4Cl)은 물에 잘 용해되는 특성을 이용한 것이다. 도 4a 및 도 4b는 포집기(150)에서 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)을 증류수로 세척한 후의 FE-SEM 사진들이다. 도 5는 포집기(150)에서 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)을 증류수로 세척한 후의 XRD 그래프이다. 증류수로 세척하게 되면 염화 암모늄(NH4Cl)은 제거되나 질화 알루미늄(AlN)이 물과 반응하여 AlOOH로 변화되게 되므로, 증류수 세척에 의한 방법은 바람직하지 않다는 결론을 얻었다. Distilled water was washed to remove ammonium chloride (NH 4 Cl) as a byproduct. Ammonium chloride (NH 4 Cl) takes advantage of the ability to dissolve well in water. 4A and 4B are FE-SEM photographs after washing aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) collected in the collector 150 with distilled water. 5 is an XRD graph after washing aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) collected in the collector 150 with distilled water. After washing with distilled water, ammonium chloride (NH 4 Cl) is removed, but aluminum nitride (AlN) reacts with water to change to AlOOH, so it was concluded that the method by washing with distilled water is not preferable.

따라서, 반응 부산물인 염화 암모늄(NH4Cl)을 제거하기 위하여 열처리 방법을 이용하였다. 포집기(150)에서 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)을 전기로에서 열처리하여 염화 암모늄(NH4Cl)만을 선택적으로 제거하였다. Therefore, a heat treatment method was used to remove the reaction by-product ammonium chloride (NH 4 Cl). Aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) collected in the collector 150 was heat-treated in an electric furnace to selectively remove only ammonium chloride (NH 4 Cl).

염화 암모늄(NH4Cl)의 열분해는 질소(N2) 가스 분위기에서 400℃의 온도로 30분 동안 실시하여 수행하였다. 도 6a 및 도 6b는 포집기(150)에서 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)을 400℃의 온도로 30분 동안 열처리한 후의 FE-SEM 사진들이다. 도 7은 포집기(150)에서 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)을 400℃의 온도로 30분 동안 열처리한 후의 XRD 그래프이다. 도 6a 및 도 6b에 나타난 바와 같이 질화 알루미늄(AlN) 분말은 입경이 100㎚ 이하로서 10∼80㎚ 정도의 크기를 가짐을 알 수 있다. 도 6a, 도 6b 및 도 7에 나타난 바와 같이 열처리 후에도 염화 암모늄(NH4Cl)이 약간 잔존하는 것을 확인할 수 있었다. Pyrolysis of ammonium chloride (NH 4 Cl) was carried out for 30 minutes at a temperature of 400 ℃ in a nitrogen (N 2 ) gas atmosphere. 6A and 6B are FE-SEM photographs after heat treatment of aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) collected in the collector 150 at a temperature of 400 ° C. for 30 minutes. FIG. 7 is an XRD graph of an aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) collected in the collector 150 after heat treatment at a temperature of 400 ° C. for 30 minutes. As shown in FIGS. 6A and 6B, the aluminum nitride (AlN) powder has a particle size of 100 nm or less and has a size of about 10 to 80 nm. As shown in FIGS. 6A, 6B and 7, it was confirmed that ammonium chloride (NH 4 Cl) remained slightly after the heat treatment.

따라서, 반응 부산물인 염화 암모늄(NH4Cl)을 완전히 열분해하여 선택적으로 제거하기 위하여 질소(N2) 가스 분위기에서 400℃의 온도로 1시간 동안 실시하여 수행하였다. 도 8은 포집기(150)에서 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)을 400℃의 온도로 1시간 동안 열처리한 후의 XRD 그래프이다. 도 9a 및 도 9b는 포집기(150)에서 포집된 질화 알루미늄(AlN) 분말과 염화 암모늄(NH4Cl)을 400℃의 온도로 1시간 동안 열처리하여 염화 암모늄(NH4Cl)을 선택적으로 제거한 후의 투과전자현미경(Transmission Electron Micorscope; TEM) 사진들이다. 도 8, 도 9a 및 도 9b에 나타난 바와 같이 염화 암모늄(NH4Cl)이 완전히 제거되어 질화 알루 미늄(AlN) 분말만이 존재함을 알 수 있다. 또한, 도 9a 및 도 9b에 나타난 바와 같이 질화 알루미늄(AlN) 분말은 입경이 100㎚ 이하로서 10∼80㎚ 정도의 크기를 가짐을 알 수 있다. Therefore, in order to completely remove the reaction by-product ammonium chloride (NH 4 Cl) to selectively remove by performing pyrolysis in a nitrogen (N 2 ) gas atmosphere at a temperature of 400 ℃ for 1 hour. 8 is an XRD graph of an aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) collected in the collector 150 after heat treatment at a temperature of 400 ° C. for 1 hour. 9A and 9B are heat treatment of the aluminum nitride (AlN) powder and ammonium chloride (NH 4 Cl) collected by the collector 150 at a temperature of 400 ℃ for 1 hour to selectively remove ammonium chloride (NH 4 Cl) after Transmission Electron Micorscope (TEM) images. As shown in FIGS. 8, 9A, and 9B, ammonium chloride (NH 4 Cl) is completely removed, indicating that only aluminum nitride (AlN) powder is present. In addition, as shown in FIGS. 9A and 9B, the aluminum nitride (AlN) powder has a particle size of 100 nm or less and has a size of about 10 to 80 nm.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상합성 장치를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.1 is a view for explaining a chemical vapor synthesis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2d는 1차 포집부와 2차 포집부에서 채집된 질화 알루미늄 분말과 염화 암모늄의 모습을 보여주는 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM) 사진들이다. 2a to 2d are field emission scanning electron microscope (FE-SEM) images showing the appearance of aluminum nitride powder and ammonium chloride collected from the primary and secondary collectors.

도 3은 1차 포집부와 2차 포집부에서 채집된 질화 알루미늄 분말과 염화 암모늄에 대한 X-레이 회절(XRD) 그래프이다. FIG. 3 is an X-ray diffraction (XRD) graph of aluminum nitride powder and ammonium chloride collected at the primary and secondary collectors.

도 4a 및 도 4b는 포집기에서 포집된 질화 알루미늄 분말과 염화 암모늄을 증류수로 세척한 후의 FE-SEM 사진들이다. 4A and 4B are FE-SEM photographs after washing aluminum nitride powder and ammonium chloride collected in a collector with distilled water.

도 5는 포집기에서 포집된 질화 알루미늄 분말과 염화 암모늄을 증류수로 세척한 후의 XRD 그래프이다. 5 is an XRD graph after washing aluminum nitride powder and ammonium chloride collected in a collector with distilled water.

도 6a 및 도 6b는 포집기에서 포집된 질화 알루미늄 분말과 염화 암모늄을 400℃의 온도로 30분 동안 열처리한 후의 FE-SEM 사진들이다. 6A and 6B are FE-SEM photographs after heat treatment of aluminum nitride powder and ammonium chloride collected in a collector for 30 minutes at a temperature of 400 ° C.

도 7은 포집기에서 포집된 질화 알루미늄 분말과 염화 암모늄을 400℃의 온도로 30분 동안 열처리한 후의 XRD 그래프이다. 7 is an XRD graph after heat treatment of aluminum nitride powder and ammonium chloride collected in a collector for 30 minutes at a temperature of 400 ℃.

도 8은 포집기에서 포집된 질화 알루미늄 분말과 염화 암모늄을 400℃의 온도로 1시간 동안 열처리한 후의 XRD 그래프이다. 8 is an XRD graph of the aluminum nitride powder collected in the collector and ammonium chloride after heat treatment at 400 ° C. for 1 hour.

도 9a 및 도 9b는 포집기에서 포집된 질화 알루미늄 분말과 염화 암모늄을 400℃의 온도로 1시간 동안 열처리하여 염화 암모늄을 선택적으로 제거한 후의 투 과전자현미경(TEM) 사진들이다. 9A and 9B are transmission electron microscope (TEM) photographs after the aluminum nitride powder collected in the collector and ammonium chloride were heat treated at a temperature of 400 ° C. for 1 hour to selectively remove ammonium chloride.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 화학기상합성 장치 110: 반응 챔버100: chemical vapor synthesis apparatus 110: reaction chamber

120: 알루미늄 소스 공급부 130: 질소 소스 공급부120: aluminum source supply unit 130: nitrogen source supply unit

140: 운반 가스 공급부 150: 포집기140: carrier gas supply unit 150: collector

160: 펌핑부160: pumping unit

Claims (14)

(a) 반응 챔버를 가열 수단에 의해 가열하여 800∼1400℃의 온도로 일정하게 유지하는 단계; (a) heating the reaction chamber by heating means to keep it constant at a temperature of 800-1400 ° C; (b) 가열 수단을 이용하여 가열하여 알루미늄 소스 저장부에 장입된 알루미늄 소스를 기화시키는 단계; (b) heating using heating means to vaporize the aluminum source charged into the aluminum source reservoir; (c) 기화된 알루미늄 소스 가스를 반응 챔버로 유입하면서 질소 소스 가스를 상기 반응 챔버로 주입하는 단계;(c) injecting a nitrogen source gas into the reaction chamber while introducing a vaporized aluminum source gas into the reaction chamber; (d) 상기 반응 챔버에서 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스가 화학적으로 기상 반응하여 질화 알루미늄 분말이 형성되는 단계;(d) forming aluminum nitride powder by chemical vapor phase reaction between the aluminum source gas and the nitrogen source gas in the reaction chamber; (e) 상기 반응 챔버에서 합성된 질화 알루미늄 분말과 반응 부산물을 포집기에서 포집하는 단계; 및(e) collecting aluminum nitride powder and reaction by-products synthesized in the reaction chamber in a collector; And (f) 포집된 반응 부산물을 제거하기 위하여 반응 부산물이 열분해되는 온도보다 높고 질화 알루미늄이 열분해되는 온도보다 낮은 온도에서 열처리하여 반응 부산물을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하며, (f) selectively removing the reaction by-products by heat treatment at a temperature higher than the temperature at which the reaction by-products are pyrolyzed and below the temperature at which aluminum nitride is pyrolyzed to remove the collected reaction by-products, 상기 (e) 단계에서,In the step (e), 상기 포집기는 1차 포집부와 2차 포집부를 포함하여 이루어지며, 상기 1차 포집부의 둘레에 구비된 냉각 실린더 내를 냉각수가 순환되게 하여 질화 알루미늄과 반응 부산물이 응축되어 스테인레스 재질의 상기 1차 포집부에 포집되게 하고, 상기 2차 포집부로 내화학성 및 내열성을 갖는 테프론 재질의 필터를 사용하고 상기 1차 포집부를 통과한 질화 알루미늄 분말과 반응 부산물을 포집하는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법.The collector includes a primary collector and a secondary collector, wherein the cooling water is circulated in the cooling cylinder provided around the primary collector to condense aluminum nitride and reaction by-products to condense the primary collector of stainless material. And collecting aluminum nitride powder and reaction by-products passing through the primary collecting portion by using a filter made of Teflon having chemical resistance and heat resistance as the secondary collecting portion. . 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계 전에,According to claim 1, Before the step (a), 알루미늄 소스가 저장된 알루미늄 소스 저장부, 상기 반응 챔버 및 상기 포집기 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하고 진공 상태를 만들기 위하여 로터리 펌 프를 작동시켜 진공 상태로 배기하는 단계;Operating a rotary pump and evacuating to a vacuum state in order to remove an impurity gas existing in the aluminum source storage unit, the reaction chamber and the collector in which the aluminum source is stored, and to create a vacuum state; 운반 가스를 상기 반응 챔버에 주입하는 단계; 및Injecting a carrier gas into the reaction chamber; And 펌핑부의 펌핑량을 감소시킨 후 배기되는 가스의 양이 균일하게 유지하는 단계를 포함하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법.A method for producing aluminum nitride powder, the method comprising: maintaining a uniform amount of exhaust gas after reducing the pumping amount of the pumping unit. 제1항에 있어서, 상기 반응 챔버 및 상기 알루미늄 소스 저장부에 운반 가스를 공급하고, 상기 운반 가스로는 질소 또는 불활성 가스를 사용하며, 상기 운반 가스의 공급 유량은 100∼500㎖/분 정도로 설정하는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법.The method of claim 1, wherein a carrier gas is supplied to the reaction chamber and the aluminum source storage unit, nitrogen or an inert gas is used as the carrier gas, and a supply flow rate of the carrier gas is set to about 100 to 500 ml / min. Method for producing aluminum nitride powder, characterized in that. 제3항에 있어서, 상기 운반 가스에는 반응 챔버 또는 알루미늄 소스 저장부 내에 존재하는 잔존 산소를 제거하기 위하여 수소 가스가 1∼3% 더 포함되는 질화 알루미늄 분말의 제조방법.The method of claim 3, wherein the carrier gas further contains 1 to 3% hydrogen gas to remove residual oxygen present in the reaction chamber or the aluminum source storage. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,According to claim 1, wherein step (b), 가열 수단을 이용하여 가열하여 알루미늄 소스 저장부에 장입된 알루미늄 소스를 기화시키되, 가열 수단에 의한 가열은 간접 가열 방식을 적용하여 가열 수단 에 의해 가열하고 알루미늄 소스 저장부의 온도는 100∼280℃로 유지되게 하며, 상기 알루미늄 소스 저장부와 상기 반응 챔버 사이의 도관은 가열 수단을 이용하여 일정 온도보다 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법.The heating by means of the heating means to vaporize the aluminum source charged into the aluminum source storage unit, the heating by the heating means is applied by the heating means by applying an indirect heating method and the temperature of the aluminum source storage unit is maintained at 100 ~ 280 ℃ And the conduit between the aluminum source reservoir and the reaction chamber is maintained above a certain temperature by means of heating means. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 반응 부산물의 열분해는 질소 또는 불활성 가스 분위기에서 200~500℃의 온도로 30분∼2시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법.The method of claim 1, wherein the pyrolysis of the reaction by-product is performed for 30 minutes to 2 hours at a temperature of 200 to 500 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 소스로는 알루미늄(Al) 성분을 포함하는 AlCl3를 사용하고, 상기 질소 소스로는 암모니아(NH3)와 질소(N2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법.2. The aluminum nitride of claim 1, wherein AlCl 3 including aluminum (Al) is used as the aluminum source, and ammonia (NH 3 ) and nitrogen (N 2 ) are used as the nitrogen source. Method for preparing the powder. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 소스로는 염화 알루미늄(AlCl3)을 사용하고, 상기 질소 소스로는 암모니아(NH3)를 사용하며, 상기 반응 챔버에서 염화 알루미늄(AlCl3) 가스와 암모니아(NH3) 가스가 화학 기상 반응하여 질화 알루미늄(AlN) 분말과 반응 부산물인 염화 암모늄(NH4Cl)이 합성되며, 상기 염화 암모늄(NH4Cl)의 열분해 온도보다 높은 온도에서 염화 암모늄(NH4Cl)이 선택적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법.The method of claim 1, wherein the aluminum source is used aluminum chloride (AlCl 3 ), the nitrogen source is ammonia (NH 3 ), the aluminum chloride (AlCl 3 ) gas and ammonia (NH) in the reaction chamber 3) the ammonium chloride gas is an aluminum nitride (AlN) powder and the reaction by-products by the reaction chemical vapor (NH 4 Cl) are synthesized, and the ammonium chloride (NH 4 Cl), ammonium chloride (NH 4 Cl at a temperature above the thermal decomposition temperature of ) Is selectively removed. 제1항에 있어서, 형성된 상기 질화 알루미늄 분말은 10∼80㎚의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분말의 제조방법.The method for producing aluminum nitride powder according to claim 1, wherein the formed aluminum nitride powder has a particle diameter of 10 to 80 nm. 알루미늄 소스와 질소 소스가 화학 반응하여 질화 알루미늄 분말을 합성하는 반응 챔버; A reaction chamber in which an aluminum source and a nitrogen source are chemically reacted to synthesize aluminum nitride powder; 상기 반응 챔버에 알루미늄 소스 가스를 공급하는 알루미늄 소스 공급부; An aluminum source supply unit supplying an aluminum source gas to the reaction chamber; 상기 반응 챔버에 질소 소스 가스를 공급하는 질소 소스 공급부; A nitrogen source supply unit supplying a nitrogen source gas to the reaction chamber; 알루미늄 소스 가스와 질소 소스 가스를 상기 반응 챔버로 운반하는 역할을 하는 운반 가스 공급부; A carrier gas supply unit configured to transport aluminum source gas and nitrogen source gas to the reaction chamber; 상기 반응 챔버에서 합성된 질화 알루미늄을 포집하는 포집기; 및A collector for collecting the aluminum nitride synthesized in the reaction chamber; And 상기 반응 챔버와 상기 포집기를 진공 상태로 만들고 상기 반응 챔버에서 합성된 질화 알루미늄(AlN) 분말이 포집기로 흐르도록 유도하는 펌핑부를 포함하며, A pumping part configured to vacuum the reaction chamber and the collector and direct the aluminum nitride (AlN) powder synthesized in the reaction chamber to flow into the collector; 상기 알루미늄 소스 공급부는, The aluminum source supply unit, 알루미늄 소스를 저장하여 반응 챔버로 알루미늄 소스 가스를 공급하기 위한 알루미늄 소스 저장부와, 알루미늄 소스를 가열하여 기화시키기 위한 가열 수단과, 간접 가열 방식을 적용하기 위한 액체 저장부와, 상기 알루미늄 소스 저장부와 상기 액체 저장부 사이에 상기 알루미늄 소스 저장부를 균일하게 가열하기 위한 액체를 구비하며, An aluminum source storage unit for storing an aluminum source and supplying an aluminum source gas to the reaction chamber, a heating means for heating and vaporizing the aluminum source, a liquid storage unit for applying an indirect heating method, and the aluminum source storage unit And a liquid for uniformly heating the aluminum source reservoir between the liquid reservoir and 상기 포집기는, The collector, 내열성과 내화학성을 갖는 스테인레스로 된 원통 형상의 1차 포집부; 및A cylindrical first collector of stainless steel having heat resistance and chemical resistance; And 상기 1차 포집부에서 미처 포집되지 않은 질화 알루미늄 분말과 반응 부산물을 필터링하기 위한 2차 포집부를 포함하며, A secondary collector for filtering aluminum nitride powder and reaction by-products not captured in the primary collector, 상기 1차 포집부의 둘레에는 냉각 실린더가 구비되고, 냉각 실린더 내부를 냉각수가 순화되게 하여 질화 알루미늄 분말 및 반응 부산물이 응축되어 1차 포집부의 벽면에 달라붙어 포집되게 구성하고, 상기 2차 포집부는 상기 1차 포집부를 통과한 질화 알루미늄 분말 및 반응 부산물을 걸러내기 위한 필터로 구성하는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분말을 제조하기 위한 화학기상합성 장치.A cooling cylinder is provided around the primary collecting unit, and the inside of the cooling cylinder is configured to allow the cooling water to be purified so that the aluminum nitride powder and the reaction by-product are condensed and adhered to the wall of the primary collecting unit to collect the secondary collecting unit. A chemical vapor synthesis apparatus for producing an aluminum nitride powder, comprising a filter for filtering out aluminum nitride powder and a reaction by-product passing through a primary collection unit. 제11항에 있어서, 상기 알루미늄 소스 저장부는 내열성과 내화학성을 갖는 테프론 재질로 코팅되어 있고, 운반 가스가 유입되게 운반 가스 공급부와 도관을 통해 연통되어 있으며, 상기 알루미늄 소스 저장부와 상기 반응 챔버를 연통하는 도관의 둘레에는 가열 수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분 말을 제조하기 위한 화학기상합성 장치.12. The method of claim 11, wherein the aluminum source reservoir is coated with a Teflon material having a heat resistance and chemical resistance, and communicates with the carrier gas supply portion and the conduit for introducing a carrier gas, the aluminum source reservoir and the reaction chamber A chemical vapor synthesis apparatus for producing aluminum nitride powder, characterized in that a heating means is provided around the conduit to communicate with. 제11항에 있어서, 상기 반응 챔버는 내열 충격성을 갖는 석영(quartz)으로 이루어지고, 반응 챔버 둘레에는 가열 수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 분말을 형성하기 위한 화학기상합성 장치.The chemical vapor phase synthesizing apparatus for forming aluminum nitride powder according to claim 11, wherein the reaction chamber is made of quartz having thermal shock resistance, and a heating means is provided around the reaction chamber. 삭제delete
KR1020080035484A 2008-04-17 2008-04-17 Manufacturing method of aluminum nitride powder and apparatus for chemical vapor synthesis of aluminum nitride powder KR100972992B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080035484A KR100972992B1 (en) 2008-04-17 2008-04-17 Manufacturing method of aluminum nitride powder and apparatus for chemical vapor synthesis of aluminum nitride powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080035484A KR100972992B1 (en) 2008-04-17 2008-04-17 Manufacturing method of aluminum nitride powder and apparatus for chemical vapor synthesis of aluminum nitride powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090109967A KR20090109967A (en) 2009-10-21
KR100972992B1 true KR100972992B1 (en) 2010-07-30

Family

ID=41537858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080035484A KR100972992B1 (en) 2008-04-17 2008-04-17 Manufacturing method of aluminum nitride powder and apparatus for chemical vapor synthesis of aluminum nitride powder

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100972992B1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101282142B1 (en) 2012-02-15 2013-07-04 한국과학기술연구원 Apparatus and method for manufacturing composite nano particles
KR20180069246A (en) * 2016-12-15 2018-06-25 한국세라믹기술원 Manufacturing method of phosphorescent oxide nano powder
KR102038493B1 (en) * 2017-06-05 2019-10-30 울산과학기술원 Apparatus and method for manufacturing nano size particle
CN112265973B (en) * 2020-10-10 2022-01-04 浙江宇耀新材料有限公司 Preparation method of nano aluminum nitride powder
KR102225786B1 (en) * 2020-11-26 2021-03-10 유한회사 원진알미늄 The AlN reaction layer of surface on Al composite powder by vacuum rotary thermal treatment machine
KR102392507B1 (en) * 2021-01-14 2022-04-29 한국생산기술연구원 Apparatus and method of manufacturing nickel fine powder, and apparatus and method of manufacturing metal fine powder

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR900004489A (en) * 1988-09-29 1990-04-12 모또야마 가즈오 Automatic feeding, cutting method and device of strip material
KR100766621B1 (en) 2004-07-08 2007-10-15 도꾸리쯔교세이호진 상교기쥬쯔 소고겡뀨죠 Aluminum nitride powder, and method for producing a sintered aluminum nitride
KR100788196B1 (en) 2006-08-24 2007-12-26 한국과학기술연구원 Sinterable aluminum nitride powders and the fabrication method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR900004489A (en) * 1988-09-29 1990-04-12 모또야마 가즈오 Automatic feeding, cutting method and device of strip material
KR100766621B1 (en) 2004-07-08 2007-10-15 도꾸리쯔교세이호진 상교기쥬쯔 소고겡뀨죠 Aluminum nitride powder, and method for producing a sintered aluminum nitride
KR100788196B1 (en) 2006-08-24 2007-12-26 한국과학기술연구원 Sinterable aluminum nitride powders and the fabrication method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
국제저널(Journal of Crystal Growth, Vol.216, pp.69-79. 2000.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090109967A (en) 2009-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100972992B1 (en) Manufacturing method of aluminum nitride powder and apparatus for chemical vapor synthesis of aluminum nitride powder
JP3865033B2 (en) Continuous production method and continuous production apparatus for silicon oxide powder
US20070221635A1 (en) Plasma synthesis of nanopowders
Zhong et al. Synthesis of silicon carbide nanopowder using silica fume
Elagin et al. Aluminum nitride. Preparation methods
Suri et al. Synthesis of carbon-free Si3N4/SiC nanopowders using silica fume
Orthner et al. Reaction sintering of titanium carbide and titanium silicide prepared by high-energy milling
KR101290659B1 (en) Preparation method of silicon oxide powder using thermal plasma, and the silicon oxide powder thereby
TW201218254A (en) Apparatus and method for preparation of compounds or intermediates thereof from a solid material, and using such compounds and intermediates
Aghababazadeh et al. Synthesis and characterization of nanocrystalline titanium nitride powder from rutile and anatase as precursors
Zheng et al. Nanosized aluminum nitride hollow spheres formed through a self-templating solid–gas interface reaction
US20120063983A1 (en) Method for Synthesis of Boron Nitride Nanopowder
KR101079312B1 (en) Manufacturing method of aluminum nitride powder, aluminum nitride sintered body, and manufacturing method of the aluminum nitride sintered body
Wang et al. Preparation and characterization of AlN powders in the AlCl3–NH3–N2 system
KR101409160B1 (en) Manufacturing method of aluminum nitride nano powder
US4806330A (en) Process for preparing high purity aluminum nitride
Yuan et al. Titanium nitride nanopowders produced via sodium reductionin liquid ammonia
Iwamoto et al. Si3N4–TiN–Y2O3 ceramics derived from chemically modified perhydropolysilazane
JP3951107B2 (en) Porous silicon oxide powder
Pee et al. Synthesis of an aluminum nitride–yttria (AlN–Y 2 O 3) composite from nano-sized porous AlN and YCl 3
KR101253426B1 (en) Preparation method of aluminum nitride powder
KR100872832B1 (en) Aluminum nitride nanopowders prepared by using melamine and the fabrication method thereof
KR101664376B1 (en) Fabrication Method of Metal Nitride Nanopowder using Solidstate Combustion Synthesis
Pee et al. Synthesis of porous nano-sized AlN by chemical vapor synthesis
Shibuya et al. Effect of Ni and Co additives on phase decomposition in TiB2–WB2 solid solutions formed by induction field activated combustion synthesis

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130705

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140704

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150723

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee