TW202142485A - 氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法 - Google Patents

氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202142485A
TW202142485A TW110111389A TW110111389A TW202142485A TW 202142485 A TW202142485 A TW 202142485A TW 110111389 A TW110111389 A TW 110111389A TW 110111389 A TW110111389 A TW 110111389A TW 202142485 A TW202142485 A TW 202142485A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
silicon nitride
nitride powder
powder
sintered body
oxide film
Prior art date
Application number
TW110111389A
Other languages
English (en)
Inventor
中村祐三
宮下敏行
Original Assignee
日商電化股份有限公司
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 日商電化股份有限公司 filed Critical 日商電化股份有限公司
Publication of TW202142485A publication Critical patent/TW202142485A/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06—Binary 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
    • C01B21/068—Binary 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 silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped 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
    • C04B35/58—Shaped 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
    • C04B35/584—Shaped 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 silicon nitride

Landscapes

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

Abstract

本揭示其中一態樣為提供一種氮化矽粉末，其包含氮化矽之一次粒子，該一次粒子在表面的至少一部分具有氧化膜，且該氧化膜的厚度為20.0nm以下。

Description

氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法
本揭示係關於氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法。
氮化矽因為強度、硬度、韌性、耐熱性、耐腐蝕性、耐熱衝擊性等優異的材料，所以被利用於壓鑄設備及熔解爐等各種產業用之零件、及汽車零件等中。又，因為氮化矽在高溫時的機械特性亦優異，所以有人研究將其採用於要求高溫強度、高溫蠕變特性之燃氣輪機零件中。例如專利文獻1中，就使氮化矽燒結體之高溫特性改善的方法而言，研究將氮化矽粉末之全氧量設定為1.5質量%以下，減少燒結時精製之晶界相，維持高熔點並改善高溫特性。
亦有人研究將氮化矽基板作為汽車及工作機械等之電源模組等之絕緣基板的利用。例如專利文獻2提出將氮化矽基板使用於鋁-陶瓷接合基板。在此種用途中，係要求具有高的絕緣性及散熱性。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平7-206409號公報 [專利文獻2]日本特開2011-077546號公報
[發明所欲解決之課題]
本揭示之一目的為提供可製造具有充分的彎折強度且熱傳導性優異之燒結體的氮化矽粉末。本揭示之又一目的為，提供可展現充分的彎折強度、及優異的熱傳導性的氮化矽燒結體的製造方法。 [解決課題之手段]
本揭示其中一態樣為提供一種氮化矽粉末，其包含氮化矽之一次粒子，該一次粒子在表面的至少一部分具有氧化膜，且該氧化膜的厚度為20.0nm以下。
因為上述氮化矽粉末在一次粒子的表面的至少一部分具有預定厚度的氧化膜，所以能製造具有充分的彎折強度且熱傳導性優異的燒結體。認為可獲得此種效果的理由如下。首先，在製造氮化矽粉末之燒結體時，在一次粒子之表面的氧化膜部分會優先熔融並形成液相。然後氮化矽會溶解於該液相中，並在之後再析出的過程中形成緻密的組織。該作用係與燒結助劑相同，但在上述氮化矽粉末的情況中，藉由在各一次粒子的表面具有能發揮相同功能的氧化膜，可更均勻地發生氮化矽的熔融及再析出，展現優異的燒結性，使獲得之燒結體能展現優異的彎折強度。又，上述液相部分會在燒結體中形成晶界相，但在上述氮化矽粉末中，藉由使氧化膜的厚度落在預定範圍內，會抑制晶界相的形成比例，相較於習知的氮化矽粉末，能提供熱傳導性更優異的燒結體。
上述氮化矽粉末在體積基準之累積粒度分布中之90%累積徑可為2.00μm以下。
上述氮化矽粉末之BET比表面積可為8.0m2 /g以上。
本揭示其中一態樣為提供一種氮化矽燒結體之製造方法，具有將包含上述氮化矽粉末之燒結原料予以成形並煅燒的步驟。
上述氮化矽燒結體之製造方法因為使用包含上述氮化矽粉末的燒結原料，燒結原料係燒結性優異，獲得之燒結體係具有充分的彎折強度且能展現優異的熱傳導性。 [發明之效果]
根據本揭示，可提供能製造具有充分的彎折強度且熱傳導性優異之燒結體的氮化矽粉末。又根據本揭示，能提供可展現充分的彎折強度、及優異的熱傳導性的氮化矽燒結體的製造方法。
以下，針對本揭示之實施形態進行說明。但以下之實施形態係用於說明本揭示之例示，並不代表本揭示受以下內容所限定。
本說明書中例示之材料除非另有指明，係可單獨使用1種或將2種以上組合使用。組成物中各成分的含量，在相當於組成物中之各成分的物質有多數存在時，除非另有指明，係指在組成物中存在之該多數物質的合計量。本說明書中之「步驟」，可指互相獨立的步驟，亦可指同時進行的步驟。
氮化矽粉末之一實施形態，係包含氮化矽之一次粒子。上述一次粒子在表面的至少一部分具有氧化膜。本說明書中，所謂氧化膜係指在上述一次粒子的表面上氧化後的部分。上述氧化膜，具體而言，係氧原子的存在量比上述一次粒子的內部更多的表層部分，可藉由使用利用了廣角散射環狀暗場像法的掃描穿透式電子顯微鏡法(HAADF-STEM)、以及利用了能量色散X射線分析法(EDX)的元素分析來予以確定。氧化膜，例如包含二氧化矽。
上述氧化膜之厚度為20.0nm以下。上述氧化膜之厚度的下限值例如可為5.0nm以上、5.5nm以上、6.0nm以上、或6.5nm以上。若上述氧化膜之厚度的下限值落在上述範圍內，可使燒結性更為改善。又若上述氧化膜之厚度的下限值落在上述範圍內，可促進在將氮化矽予以煅燒時的晶粒成長，可使氮化矽燒結體的彎折強度更為改善。上述氧化膜之厚度的上限值可為例如18.0nm以下、16.0nm以下、14.0nm以下、12.0nm以下、或10.0nm以下。若氧化膜之厚度的上限值落在上述範圍內，可充分減少在製造燒結體時的晶界相，可使熱傳導率更為改善。另外，在氮化矽之一次粒子的氧化膜的厚度可不一定為均勻，只要氧化膜之厚度的最大值落在上述範圍內即可。上述氧化膜之厚度可在上述範圍內進行調整，例如可為5.0~20.0nm、5.5~14.0nm、或6.5~10.0nm。氧化膜之厚度例如可藉由調整在製造氮化矽粉末時的酸處理條件等來進行調整。
氮化矽粉末中，體積基準之累積粒度分布中的90%累積徑的上限值例如可為2.00μm以下、1.98μm以下、1.95μm以下、或1.90μm以下。體積基準之累積粒度分布中的90%累積徑的下限值例如可為1.40μm以上、1.50μm以上、1.52μm以上、1.55μm以上、1.60μm以上、或1.65μm以上。體積基準之累積粒度分布中的90%累積徑可在上述範圍內進行調整，例如可為1.40~2.00μm、或1.50~1.90μm。氮化矽粉末之體積基準之累積粒度分布中的90%累積徑例如可藉由調整在製造氮化矽粉末時之粉碎條件及分級條件等來進行控制。
本說明書中之體積基準之累積粒度分布中的90%累積徑，係指藉由雷射繞射散射法針對氮化矽粉末測定粒度分布時在體積基準之累積粒度分布中的累積值成為90%時的粒徑(D90)。雷射解析散射法可依循JIS Z 8825：2013「粒徑解析-雷射繞射散射法」中記載之方法來進行測定。測定時可使用雷射繞射散射法粒度分布測定裝置(貝克曼庫爾特公司製、商品名：LS-13 320)等。
氮化矽粉末之BET比表面積的下限值例如可為8.0m2 /g以上、8.5m2 /g以上、或8.7m2 /g以上。氮化矽粉末之BET比表面積的上限值例如可為15.0m2 /g以下、13.0m2 /g以下、12.0m2 /g以下、11.0m2 /g以下、10.0m2 /g以下、9.5m2 /g以下、或9.2m2 /g以下。氮化矽粉末之BET比表面積可在上述範圍內進行調整，例如可為8.0~15.0m2 /g、或8.5~9.2m2 /g。氮化矽粉末之BET比表面積，例如可藉由調整在製造氮化矽粉末時的粉碎條件等來進行控制。
本說明書中之BET比表面積係依循JIS Z 8830：2013「利用氣體吸附之粉體(固體)的比表面積測定方法」中記載之方法，使用氮氣並藉由BET一點法所測定之數值。
上述氮化矽粉末例如可藉由以下方法來製造。氮化矽粉末之製造方法的一實施形態，係具有以下步驟：將矽粉末在包含氮、以及選自於由氫及氨構成之群組中之至少一種的氣體環境下予以煅燒而獲得煅燒物的步驟(以下，亦稱作煅燒步驟)；將上述煅燒物予以粉碎而獲得粉碎物的步驟(以下，亦稱作粉碎步驟)；將上述粉碎物以酸進行處理的步驟(以下，亦稱作酸處理步驟)。
矽粉末可使用氧量為0.40質量%以下的矽粉末。矽粉末之氧量的上限值例如可為0.30質量%以下、或0.20質量%以下。若矽粉末的氧量落在上述範圍內，可更減少在獲得之氮化矽粉末內部的氧量。矽粉末之氧量的下限值例如可為0.10質量%以上、或0.15質量%以上。矽粉末之氧量可在上述範圍內進行調整，例如可為0.10~0.40質量%。
本說明書中之矽粉末的氧量，係指利用紅外線吸收法所測得之數值。
矽粉末可使用市售物，亦可使用另外製備者。矽粉末之氧量高的時候，例如可使用包含氫氟酸的前處理液來減少與矽粉末鍵結的氧量。亦即，上述氮化矽粉末的製造方法亦可更具有使用包含氫氟酸的前處理液來對矽粉末進行前處理，並獲得氧量為0.40質量%以下之矽粉末的前處理步驟。
前處理液包含氫氟酸，但亦可為例如與鹽酸等酸的混酸，亦可僅由氫氟酸構成。前處理步驟中之前處理液的溫度例如可為40~80℃。又，使前處理液與矽粉末接觸的時間例如可為1~10小時。
在煅燒步驟中將矽粉末在包含氮、以及選自於由氫及氨構成之群組中之至少一種的混合氣體環境下予以煅燒而獲得包含氮化矽的煅燒物。以混合氣體環境全體為基準，混合氣體環境中之氫及氨之合計含量例如可為10~40體積%。煅燒溫度例如可為1100~1450℃、或1200~1400℃。煅燒時間例如可為30~100小時。
在粉碎步驟中，將在煅燒步驟獲得之上述煅燒物予以粉碎而獲得粉碎物。將煅燒物粉碎、並調整粒度，藉此使在之後的酸處理步驟中之表面處理的控制變容易，在氮化矽之一次粒子之氧化膜之厚度的控制變容易。包含在煅燒步驟中獲得之氮化矽的煅燒物為塊狀、鑄錠狀等的時候，進行粉碎步驟的效果係更顯著。
粉碎步驟中之粉碎處理之時間(粉碎時間)的下限值，例如可為5小時以上、6小時以上、7小時以上、或8小時以上。若粉碎時間的下限值落在上述範圍內，可使粉碎物充分細小，可使酸處理步驟的酸處理效率更為改善。上述粉碎處理之時間的上限值例如可為15小時以下、14小時以下、13小時以下、或12小時以下。若粉碎時間之上限值落在上述範圍內，可使煅燒物充分粉碎，又可藉由防止過度的粉碎來抑制製造成本。粉碎時間可在上述範圍內進行調整，例如可為5~15小時、或8~12小時。
粉碎亦可分成像是粗粉碎及微粉碎這樣的多階段來進行。粉碎可為濕式粉碎及乾式粉碎中之任意者。考量使粒度的調整容易的觀點，粉碎為濕式粉碎較為理想。濕式粉碎中使用之介質例如可為水等。
就粉碎而言，例如可使用球磨機等。在使用球磨機時，滾珠對容器之填充率能配合作為目標之氮化矽粉末的粒度來進行調整。針隊滾珠對容器之填充率的下限值，以容器之容積為基準，例如可為40體積%以上、45體積%以上、或50體積%以上。針對滾珠對容器之填充率的上限值，以容器之容積為基準，例如可為70體積%以下、65體積%以下、或60體積%以下。
粉碎物的氧量係調整為1.0~8.0質量%。粉碎物之氧量的上限值例如可為7.5質量%以下、7.0質量%以下、6.5質量%以下、或6.0質量%以下。若粉碎物之氧量的上限值落在上述範圍內，可減少在後續之酸處理步驟時的酸處理時間。粉碎物之氧量的下限值，例如可為1.5質量%以上、2.0質量%以上、2.5質量%以上、或3.0質量%以上。若粉碎物之氧量的下限值落在上述範圍內，可使在酸處理後之氮化矽粉末之氧化膜的厚度的調整變容易。粉碎物的氧量可在上述範圍內進行調整，例如可為1.5~7.5質量%、或2.0~7.0質量%。粉碎物的氧量例如可藉由調整矽粉末的氧量、煅燒步驟時之氣體環境的成分、以及粉碎時間等來進行控制。
本說明書中之「氧量」，係指氮化矽粉末的全氧量。全氧量可由以下程序來求得。使用氧氮分析裝置分析氮化矽粉末之氧量及氮量。在氦氣環境中，將測定用之試樣以8℃/秒之昇溫速度從20℃昇溫至2000℃。檢測伴隨著昇溫而脫離的氧。昇溫初期，鍵結於氮化矽粉末的表面的氧會脫離。藉由將脫離的氧予以定量來求得表面氧量。之後，若溫度到達1400℃附近，氮化矽會開始分解。可藉由開始檢測到氮來確認氮化矽的分解開始。若氮化矽開始分解，在氮化矽粉末內部的氧會脫離。藉由將此階段脫離的氧予以定量來求得內部氧量。以如上方式獲得之表面氧量與內部氧量的合計值為全氧量。
在酸處理步驟使粉碎物與酸接觸並進行處理。就酸而言，可列舉如氟化氫、及氯化氫等。酸可為氟化氫與氯化氫的混酸，亦可為單獨為氟化氫或氯化氫中之任一者，包含氟化氫較為理想。酸可為水溶液(例如，氫氟酸或鹽酸)。
酸(例如氫氟酸)係使用濃度為10~40質量%者。酸之濃度的上限值例如可為38質量%以下、35質量%以下、或30質量%以下。若酸之濃度的上限值落在上述範圍內，可使氮化矽粉末之氧化膜之厚度的調整變容易。酸之濃度的下限值例如可為12質量%以上、或15質量%以上。若酸之濃度的下限值落在上述範圍內，可容易且充分地減少氧化膜的厚度。酸的濃度可在上述範圍內進行調整，例如可為12~38質量%、或15~35質量%。
使粉碎物與酸接觸的方法例如可為使粉碎物在酸中分散的方法。
酸處理步驟中酸(例如水溶液)的溫度係設定於40~80℃。酸處理步驟中酸之溫度的下限值例如可為45℃以上、50℃以上、或60℃以上。酸處理步驟中酸之溫度的上限值可為75℃以下、或70℃以下。酸處理步驟中酸的溫度可在上述範圍內進行調整，例如可為45~75℃、或50~70℃。
酸處理步驟中，使煅燒物或將煅燒物粉碎而獲得之粉碎物與酸接觸的時間(酸處理時間)係設定為1.0~10.0小時。上述酸處理時間的下限值例如可為1.2小時以上、1.5小時以上、或2.0小時以上。若酸處理時間的下限值落在上述範圍內，可容易且充分地減少氧化膜的厚度。上述酸處理時間例如可為9.7小時以下、9.5小時以下、9.0小時以下、8.5小時以下、或8.0小時以下。若酸處理時間的上限值落在上述範圍內，可使氮化矽粉末之氧化膜之厚度的調整變容易。上述酸處理時間可在上述範圍內進行調整，例如可為1.2~9.7小時、或2.0~8.0小時。
藉由上述製造方法所獲得之氮化矽粉末係燒結性優異。亦即，上述氮化矽粉末可理想地使用於燒結體原料。
氮化矽燒結體之製造方法的一實施形態中，具有將包含上述氮化矽粉末的燒結原料予以成形並煅燒的步驟。
燒結原料除了氮化矽粉末以外亦可含有氧化物系燒結助劑。就氧化物系燒結助劑而言，可列舉如Y2 O3 、MgO及Al2 O3 等。燒結原料中之氧化物系燒結助劑的含量例如可為3~10質量%。
在上述步驟中將上述燒結原料以例如3.0~30.0MPa的成形壓力進行加壓而獲得成形體。成形體可進行單軸加壓來製作，亦可藉由CIP來製作。又，亦可藉由熱壓來一邊成形一邊煅燒。成形體的煅燒可在氮氣或氬氣等鈍性氣體環境中進行。煅燒時的壓力可為0.7~1.0MPa。煅燒溫度可為1860~2100℃，亦可為1880~2000℃。該煅燒溫度之煅燒時間可為6~20小時，亦可為8~16小時。到煅燒溫度為止的昇溫速度例如可為1.0~10.0℃/小時。
獲得之氮化矽燒結體因為晶界相減少並具有緻密的組織，所以能展現優異的彎折強度及熱傳導率。
氮化矽燒結體之彎折強度例如可設定為550MPa以上、570MPa以上、590MPa以上、或610MPa以上。本說明書中之氮化矽燒結體的彎折強度，係指依循JIS R 1601：2008來製作強度測定用試驗片，並在室溫中所測得之3點彎折強度。
氮化矽燒結體之熱傳導率例如可設定為90W/(m･K)以上、95W/(m･K)以上、100W/(m･K)以上、或105W/(m･K)以上。本說明書中之氮化矽燒結體的熱傳導率，係指藉由雷射閃光法(依循JIS R 1611)來測定熱擴散率與比熱容量，並算出燒結體的密度、熱擴散率及比熱容量的乘積所獲得之數值。
以上，針對幾個實施形態進行了說明，但本揭示並不受上述實施形態任何限定。又，關於上述實施形態之說明內容係可互相採用。 [實施例]
以下，參照實施例及比較例對本揭示內容進行更詳細的說明。但本揭示並不受下列實施例所限定。
(實施例1) ＜氮化矽粉末之製備＞ 將市售之矽粉末(比表面積：3.0m2 /g)浸漬於溫度調整為60℃且包含氯化氫及氟化氫的混酸中，維持在60℃，施以2小時之前處理。上述混酸係使用市售之鹽酸(濃度：35質量%)與氫氟酸(濃度：55質量%)以10：1的質量比進行混合所成者。之後，將矽粉末從混酸取出並以水洗淨，在氮氣環境下進行乾燥。乾燥後之矽粉末的氧量為0.3質量%。此氧量係藉由紅外線吸收法進行測定。
使用乾燥後之矽粉末製作成形體(容積密度：1.4g/cm3 )。將獲得之成形體靜置於電爐內，以1400℃經過60小時的煅燒來製作包含氮化矽的煅燒體。就煅燒時的氣體環境而言，係供給氮與氫的混合氣體(以使N2 與H2 在標準狀態下的體積比為80：20的方式進行混合所成之混合氣體)。將獲得之煅燒體予以粗粉碎後，以球磨機進行濕式粉碎。就濕式粉碎而言，係將對容器之滾珠的填充率設為60體積%，使用水作為溶劑，並將粉碎時間設為8小時。獲得之粉碎物的氧量為5.0質量%。
將進行濕式粉碎而獲得之上述粉碎物浸漬於溫度70℃之氫氟酸(氫氟酸濃度：30質量%)中2小時進行酸處理。之後，將粉碎物從氫氟酸取出並以水洗淨，在氮氣環境下進行乾燥。以此方式獲得氮化矽粉末。
＜氮化矽粉末之評價：氧化膜之厚度的測定＞ 測定氮化矽之一次粒子中之氧化膜的厚度。首先，將氮化矽粉末與環氧樹脂混合並使該環氧樹脂硬化後，以利用聚焦離子束(FIB)加工之微量取樣裝置切出試驗片。將鎢膜(W膜)塗覆於切出之試驗片，並藉由FIB加工將W膜的膜厚予以薄膜化至穿透式電子顯微鏡能觀察的厚度為止，製備測定試樣。加工係使用日立製作所(股)公司製之聚焦離子束加工觀察裝置(商品名：FB2000A)及FEI公司製之DualBeam裝置(FIB/SEM)系統Nova200，加速電壓在粗加工時設為30kV，在精加工時設為10kV。
將如上述製備出之測定試樣作為對象，進行利用高角度散射環狀暗場像法之掃描穿透式電子顯微鏡(HAADF-STEM)的觀察。將HAADF-STEM照片顯示於圖1及圖2。又，在與上述HAADF-STEM照片相同的視野中，藉由能量色散X射線分析法(EDX)確認在觀察面之矽及氧的元素分布。將能量色散X射線分析的結果顯示於圖3及圖4。圖2、圖3及圖4係相同視野。另外，電子顯微鏡的觀察係使用日本電子(股)公司製之電場發射型穿透式電子顯微鏡(商品名：JEM-2100F)、日本電子(股)公司製之掃描像觀察裝置(商品名：24541SIOD)、Gatan公司製之光譜影像系統(商品名：777 STEMPack)、Gatan公司製之影像濾波器(商品名：863 GIF Tridiem)。X射線分析，係使用日本電子(股)公司製之能量色散X射線分析裝置(商品名：JED-2300T)。
圖3係顯示觀測面之矽的分布的分布圖像，可確認視野右下方之矽的分布比左上更多。該矽的分布係充分對應於在圖2所示之HAADF-STEM照片中氮化矽之一次粒子的位置。又圖4係顯示在觀測面之氧的分布的分布圖像，可確認氧原子係大量地局部存在於相當於在圖2及圖3所示之氮化矽之一次粒子之表面的區域中。又，將此氧原子局部存在的區域視為氧化膜，並在視野中之厚度大的10個點位測量其厚度(例如圖2中以T所示之長度)，將該最大值作為氧化膜的厚度。為了參考，在圖2中以2條虛線來表示氧化膜。將結果顯示於表1。
＜氮化矽粉末之評價：D90的測定＞ 依循JIS Z 8825：2013「粒徑解析-雷射繞射散射法」中記載之方法以雷射解析散射法來測定氮化矽粉末之體積基準之累積粒度分布中的90%累積徑(D90)。測定係使用雷射繞射散射法粒度分布測定裝置(貝克曼庫爾特公司製、商品名：LS-13 320)。又，就測定試樣而言，係準備在純水200cc中混有六偏磷酸鈉之20%水溶液2mL的水溶液，並將氮化矽粉末60mg投入該水溶液中，再以超音波均質機(homogenizer)(日本精機製作所製、商品名：US-300)使其分散3分鐘所製備而成，將獲得之測定試樣作為對象來進行測定。將結果顯示於表1。
＜氮化矽粉末之評價：BET比表面積的測定＞ BET比表面積係依循JIS Z 8803：2013並使用氮氣藉由BET一點法所測定。將結果顯示於表1。
＜氮化矽粉末之評價：燒結性＞ [氮化矽燒結體之製造] 秤取製備出之氮化矽粉末90質量份、平均粒徑為1.5μm之Y2 O3 粉末5質量份、及平均粒徑為1.2μm之Yb2 O3 粉末5質量份於容器中，加入甲醇，濕式混合4小時。之後，將乾燥而獲得之混合粉末(煅燒原料)以10MPa的壓力進行模具成形，之後，再以25MPa的壓力進行冷均壓(CIP)成形。將獲得之成形體與由氮化矽粉末及BN粉末之混合粉末構成的填充粉一併設置於碳製坩堝中，在1MPa的氮加壓氣體環境下，以溫度1900℃煅燒10小時以製造氮化矽燒結體。
＜氮化矽燒結體之評價：彎折強度＞ 依循JIS R 1601：2008由氮化矽燒結體製作強度測定用之試驗片，測定在室溫中之3點彎折強度。將結果顯示於表1。
＜氮化矽燒結體之評價：熱傳導率＞ 將氮化矽燒結體進行磨削加工，製作熱傳導率測定用之10mmφ×3mm的圓盤體。藉由雷射閃光法(依循JIS R 1611)測定熱擴散率與比熱容量，算出燒結體之密度、熱擴散率及比熱容量的乘積，作為室溫中之熱傳導率。將結果顯示於表1。
(實施例2) 將矽粉末之氧量、粉碎物之酸處理條件以如表1所示之方式變更，除此以外，與實施例1同樣地進行，製備氮化矽粉末。針對製備出之氮化矽粉末與實施例1同樣地進行評價。將結果顯示於表1。
(實施例3) 將矽粉末之氧量、粉碎物之酸處理條件以如表1所示之方式變更，除此以外，與實施例1同樣地進行，製備氮化矽粉末。針對製備出之氮化矽粉末與實施例1同樣地進行評價。將結果顯示於表1。
(比較例1) 將矽粉末之氧量、粉碎物之酸處理條件以如表1所示之方式變更，除此以外，與實施例1同樣地進行，製備氮化矽粉末。針對製備出之氮化矽粉末與實施例1同樣地進行評價。將結果顯示於表1。
[表1]
  矽粉末 酸處理條件 氮化矽粉末 氮化矽燒結體
氧量 [質量%] 粉碎物的氧量[質量%] 氫氟酸濃度[質量%] 氧化膜的厚度[nm] D90[μm] BET比表面積[m2 /g] 彎折強度 [相對值] 熱傳導率 [相對值]
實施例1 0.31 5.0 30 11.0 1.90 10.8 1.00 1.17
實施例2 0.33 3.5 38 6.0 1.97 8.7 0.95 1.21
實施例3 0.37 6.5 12 19.0 1.70 12.4 1.02 1.15
比較例1 0.34 4.1 6 25.0 1.95 9.2 1.00 1.00
如表1所示，確認了使用實施例獲得之氮化矽粉末所製備出之氮化矽燒結體，相較於使用比較例獲得之氮化矽粉末所製備出之氮化矽燒結體，係能以更高水準兼顧彎折強度及熱傳導率。 [產業上利用性]
根據本揭示，可提供能製造具有充分的彎折強度且熱傳導性優異之燒結體的氮化矽粉末。又根據本揭示，可提供能展現充分的彎折強度、及優異的熱傳導性的氮化矽燒結體的製造方法。
R:區域 T:長度
[圖1]圖1係實施例1獲得之氮化矽粉末之利用高角度散射環狀暗場像法的掃描穿透式電子顯微鏡(HAADF-STEM)照片。 [圖2]圖2係圖1中以虛線所圍之區域R的部分放大圖。 [圖3]圖3係顯示在與圖2相同的觀測面中之矽之分布的分布圖。 [圖4]圖4係顯示在與圖2相同的觀測面中之氧之分布的分布圖。

Claims (4)

  1. 一種氮化矽粉末， 包含氮化矽之一次粒子， 該一次粒子在表面的至少一部分具有氧化膜， 該氧化膜的厚度為20.0nm以下。
  2. 如請求項1之氮化矽粉末，其中，在體積基準之累積粒度分布中之90%累積徑為2.00μm以下。
  3. 如請求項1之氮化矽粉末，其中，BET比表面積為8.0m2 /g以上。
  4. 一種氮化矽燒結體之製造方法，具有將包含如請求項1至3中任一項之氮化矽粉末之燒結原料予以成形並煅燒的步驟。
TW110111389A 2020-03-30 2021-03-29 氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法 TW202142485A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020059901 2020-03-30
JP2020-059901 2020-03-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202142485A true TW202142485A (zh) 2021-11-16

Family

ID=77929185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110111389A TW202142485A (zh) 2020-03-30 2021-03-29 氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2021200868A1 (zh)
TW (1) TW202142485A (zh)
WO (1) WO2021200868A1 (zh)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1412175B1 (en) * 2001-07-18 2009-07-08 The Regents of the University of Colorado Insulating and functionalizing fine metal-containing particles with comformal ultra-thin films
WO2015005390A1 (ja) * 2013-07-11 2015-01-15 宇部興産株式会社 多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型の離型剤用窒化珪素粉末およびその製造法、その窒化珪素粉末を含有したスラリー、多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型およびその製造方法、ならびにその鋳型を用いた多結晶シリコンインゴット鋳の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021200868A1 (ja) 2021-10-07
JPWO2021200868A1 (zh) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kume et al. High‐thermal‐conductivity AlN filler for polymer/ceramics composites
Suganuma et al. Pulsed electric current sintering of silicon nitride
JP6245602B2 (ja) 窒化ケイ素フィラー、樹脂複合物、絶縁基板、半導体封止材、窒化ケイ素フィラーの製造方法
TW201605763A (zh) 氮化矽粉末、氮化矽燒結體及電路基板、以及氮化矽粉末之製造方法
WO2020145304A1 (ja) 球状ＡｌＮ粒子の製造方法、及び、球状ＡｌＮ粒子
KR20080038179A (ko) 내식성 부재, 이것을 사용한 처리 장치 및 시료 처리 방법,그리고 내식성 부재의 제조 방법
Chesnaud et al. Preparation of transparent oxyapatite ceramics by combined use of freeze-drying and spark-plasma sintering
TW202140407A (zh) 氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法
TWI433826B (zh) Aluminum nitride sintered body and its preparation method, and an electrostatic chuck using the same method
KR101681184B1 (ko) 전기전도성 상압소결 탄화규소 소재 제조용 조성물, 탄화규소 소재 및 그 제조방법
US10541064B2 (en) SiC powder, SiC sintered body, SiC slurry and manufacturing method of the same
KR102003193B1 (ko) 고온 비저항이 개선된 AlN 소결체의 제조방법
WO2023176893A1 (ja) 窒化ケイ素粉末、および窒化ケイ素質焼結体の製造方法
TW202142485A (zh) 氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法
JP6720053B2 (ja) 窒化ケイ素焼結体の製造方法
JP2008001536A (ja) 窒化アルミニウム・窒化ホウ素複合粉末およびその製造方法
TW202140372A (zh) 氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法
JP2021134132A (ja) 窒化アルミニウム粒子
Jin et al. Microstructure and mechanical properties of SiC/zirconia-toughened mullite nanocomposites prepared from mixtures of mullite gel, 2Y-TZP, and SiC nanopowders
JP4564257B2 (ja) 高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体
JP7536747B2 (ja) 窒化ケイ素粉末及びその製造方法、並びに窒化ケイ素焼結体の製造方法
TW202140371A (zh) 氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法
Li et al. The Microstructure and Thermal Conductivity of Aluminum Nitride Ceramics Sintered at High Pressure with CaC2
TW202144283A (zh) 氮化矽粉末、以及氮化矽燒結體之製造方法
TW202102434A (zh) 氮化矽粉末及其製造方法、以及氮化矽燒結體之製造方法