JPH01111705A - Production of aluminum nitride powder - Google Patents

Production of aluminum nitride powder

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JPH01111705A
JPH01111705A JP62271050A JP27105087A JPH01111705A JP H01111705 A JPH01111705 A JP H01111705A JP 62271050 A JP62271050 A JP 62271050A JP 27105087 A JP27105087 A JP 27105087A JP H01111705 A JPH01111705 A JP H01111705A
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JP
Japan
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aluminum nitride
contg
aluminum
soln
nitride powder
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JP62271050A
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Noboru Hashimoto
登 橋本
Shigeto Deki
成人 出来
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain the above particulate powder, by removing water from an aq. soln. contg. 3 kinds of specified compd. and thereafter, by calcining in a non-oxidative atmosphere contg. N2. CONSTITUTION:The aq. soln. contg. components (A), (B) and (C) is obtd. by adding powdered aluminum alkoxide of preferably C10 or lower fatty alcohol (e.g., aluminum isopropylate) (B) and urea (C) to an aq. soln. contg. tetraalkylammonium hydroxide preferably having C10 or lower alkyl group (e.g., tetramethylammonium hydroxide) (A). Then, the water is removed from the aq. soln. by evaporating, drying, etc., to obtain mixed particulate powder uniformly mixed with the components in the molecular order. Further, the particulate powder is calcined at >=600 deg.C, preferably 900-1,600 deg.C, in the non- oxidative atmosphere contg. N2 and thereafter, as occasion demands, treated by heating at 600-700 deg.C in an oxidative atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、高熱伝導性基板を製造するのに適した窒化
アルミニウム粉末の製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a method for producing aluminum nitride powder suitable for producing highly thermally conductive substrates.

〔背景技術〕[Background technology]

IC等に代表される半導体素子の高集積化や大電力化が
進み、これに伴って、放熱性の良い電気絶縁材料が要求
されるようになった。これに応えて各種の高熱伝導性基
板が提案されている。その中でも、特に窒化アルミニウ
ムセラミック基板が熱伝導性、熱膨張性、電気絶縁性等
の点で優れていると言うことから実用化が進んでいる。
BACKGROUND OF THE INVENTION As semiconductor devices such as ICs have become more highly integrated and have more power, electrical insulating materials with good heat dissipation properties have become required. In response to this demand, various highly thermally conductive substrates have been proposed. Among these, aluminum nitride ceramic substrates are being put into practical use because they are particularly excellent in terms of thermal conductivity, thermal expansion, electrical insulation, and the like.

ところが、この窒化アルミニウムセラミック基板は価格
が高いという欠点がある。この高価格の原因としては、
特に原料となる窒化アルミニウム粉末が高価格であるこ
と、焼結に高温を要することなどが挙げられる。
However, this aluminum nitride ceramic substrate has the drawback of being expensive. The reason for this high price is
In particular, aluminum nitride powder, which is a raw material, is expensive and sintering requires high temperatures.

従来から窒化アルミニウム粉末は、アルミニウムの直接
窒化やアルミナの炭素還元等によって製造されているが
、たとえば、アルミニウムの直接窒化法においては、高
純度で粒径の小さい窒化アルミニウム粉末を得ることが
困難であり、アルミナの炭素還元法においては、反応に
高温を要するとか、原料価格が高い等の問題があった。
Conventionally, aluminum nitride powder has been produced by direct nitriding of aluminum or carbon reduction of alumina, but for example, it is difficult to obtain aluminum nitride powder with high purity and small particle size using the direct nitriding method of aluminum. However, in the carbon reduction method of alumina, there were problems such as the high temperature required for the reaction and the high cost of raw materials.

アルミナの炭素還元法の改良として、アルミニウム源を
溶液状態で混合する方法などが提案されているが、けん
濁状態での混合であり、分子オーダーでの混合がなされ
ないため、前記の欠点を充分に改良することができなか
った。
As an improvement to the carbon reduction method for alumina, a method has been proposed in which the aluminum source is mixed in a solution state. could not be improved.

なお、従来技術については、たとえば特公昭61−26
485号公報、特開昭61−83606号公報に開示が
ある。
Regarding the prior art, for example, Japanese Patent Publication No. 61-26
There are disclosures in JP-A No. 485 and JP-A-61-83606.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので
あり、高純度で微粒子の窒化アルミニウム粉末を得るこ
とができる窒化アルミニウム粉末の製法を提供すること
を目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing aluminum nitride powder that can obtain fine-grained aluminum nitride powder with high purity.

〔発明の開示〕[Disclosure of the invention]

この発明は、アルミニウムアルコキシド、テトラアルキ
ルアンモニウムハイドロオキサイドおよび尿素を含む水
溶液を調整して、これらを水溶液状態で混合し、この水
溶液から調整した混合物を窒素を含んだ非酸化性雰囲気
で焼成することにより窒化アルミニウム粉末を得るよう
にした点に特徴を有する。
This invention involves preparing an aqueous solution containing an aluminum alkoxide, a tetraalkylammonium hydroxide, and urea, mixing these in an aqueous state, and calcining the mixture prepared from this aqueous solution in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. The method is characterized in that aluminum nitride powder is obtained.

以下に、この発明を具体的事例として示した工程に従っ
て詳しく説明する。
The present invention will be explained in detail below according to the steps shown as a specific example.

■ アルミニウムアルコキシド、テトラアルキルアンモ
ニウムハイドロオキサイドおよび尿素を水溶液として混
合する。この場合、テトラアルキルアンモニウムハイド
ロオキサイドの水溶液にアルミニウムアルコキシドを粉
末状で添加して水溶液にするのが望ましい。尿素は予め
水溶液にして混合してもよく、粉末状でテトラアルキル
アンモニウムハイドロオキサイドを含む水溶液に添加し
てもよい。要するに溶解順序に制限はない。このように
して得られた水溶液では、分子オーダーで各成分が均質
に混合される。
■ Mix aluminum alkoxide, tetraalkylammonium hydroxide and urea as an aqueous solution. In this case, it is desirable to add aluminum alkoxide in powder form to an aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide to form an aqueous solution. Urea may be mixed in advance as an aqueous solution, or may be added in powder form to an aqueous solution containing tetraalkylammonium hydroxide. In short, there is no restriction on the order of dissolution. In the aqueous solution thus obtained, each component is homogeneously mixed on a molecular order.

アルミニウムアルコキシドとしては、アルミニウムメチ
レート、アルミニウムエチレート、アルミニウムプロピ
レート、アルミニウムイソプロピレート等の炭素数が1
0以下の脂肪族アルコールが望ましいが、特に限定する
趣旨ではない。
Examples of aluminum alkoxides include aluminum methylate, aluminum ethylate, aluminum propylate, aluminum isopropylate, etc. with a carbon number of 1.
Although an aliphatic alcohol of 0 or less is desirable, this is not intended to be particularly limiting.

テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドとして
は、特に限定するものではないが、炭素数が10以下の
アルキル基を有する゛ものが好ましい。たとえば、テト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラエチ
ルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラプロピルア
ンモニウムハイドロオキサイド等が使用される。低級な
アルキル基を有するものが、より好ましい。
The tetraalkylammonium hydroxide is not particularly limited, but one having an alkyl group having 10 or less carbon atoms is preferred. For example, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, etc. are used. Those having a lower alkyl group are more preferred.

■ 前記混合水溶液から、蒸発、乾燥などにより、成分
が分子オーダーで均質に混合された混合微細粉末を得る
。乾燥温度としては、100〜200℃が適当である。
(2) From the mixed aqueous solution, a mixed fine powder in which the components are homogeneously mixed on a molecular order is obtained by evaporation, drying, etc. A suitable drying temperature is 100 to 200°C.

■ 前記混合物を窒素を含む非酸化性雰囲気で焼成して
窒化アルミニウム粉末を得る。前記混合物は、混合物中
に窒素源を有しているため、局所的に還元雰囲気が形成
され混合物内部から窒化反応が促進され、窒化アルミニ
ウムが迅速に形成される。
(2) The mixture is fired in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen to obtain aluminum nitride powder. Since the mixture has a nitrogen source in the mixture, a reducing atmosphere is locally formed to promote the nitriding reaction from within the mixture, and aluminum nitride is rapidly formed.

非酸化性雰囲気としては窒素等が、さらに好ましくはア
ンモニアなどが用いられる。なお、窒素源となるガス以
外に不活性ガス等を含むことは自由である。
As the non-oxidizing atmosphere, nitrogen or the like is used, more preferably ammonia or the like. Note that it is free to include an inert gas or the like in addition to the gas serving as the nitrogen source.

焼成温度は600℃以上が適当であり、さらに好ましく
は900〜1600℃である。
The firing temperature is suitably 600°C or higher, more preferably 900 to 1600°C.

なお、上記の焼成の後も炭素が残留することもあるが、
これは窒化アルミニウム形成後、600〜700℃の酸
化性雰囲気中で加熱処理するようにすれば除去できる。
Although carbon may remain even after the above firing,
This can be removed by heat treatment in an oxidizing atmosphere at 600 to 700° C. after forming aluminum nitride.

本発明の方法においては、溶液状態で混合し、窒素源と
して尿素を含んでおり、焼成反応中にアルミニウムの窒
化反応がよりスムーズに進行するので、若干の遊離炭素
を含むことはあるが、純度のきわめて高い窒化アルミニ
ウム粉末が合成できる特徴がある。したがって基板など
を焼成する場合、残存炭素量がきわめて微量で、かつ易
焼結性の窒化アルミニウムを得ることができる効果があ
る。なお、この方法によれば、安価に窒化アルミニウム
ないし窒化アルミニウム基板を得ることができる。
In the method of the present invention, it is mixed in a solution state and contains urea as a nitrogen source, so that the nitriding reaction of aluminum proceeds more smoothly during the calcination reaction. It is characterized by the ability to synthesize aluminum nitride powder with extremely high Therefore, when firing a substrate or the like, it is possible to obtain aluminum nitride that has an extremely small amount of residual carbon and is easy to sinter. Note that, according to this method, aluminum nitride or an aluminum nitride substrate can be obtained at low cost.

(実施例1〜5) アルミニウムアルコキシドとしては、アルミニウムイソ
プロピレートおよびアルミニウムエチレートを用いた。
(Examples 1 to 5) As aluminum alkoxides, aluminum isopropylate and aluminum ethylate were used.

テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドとして
は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを使
用した。まずテトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イドの15重量%水溶液を調整し、この水溶液に対して
15重量%相当量のアルミニウムイソプロピレートもし
くはアルミニウムエチレートを溶解した。これに、第1
表に記載した所定量の尿素を溶解し混合水溶液を調製し
た。
Tetramethylammonium hydroxide was used as the tetraalkylammonium hydroxide. First, a 15% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was prepared, and an amount equivalent to 15% by weight of aluminum isopropylate or aluminum ethylate was dissolved in this aqueous solution. In addition to this, the first
A mixed aqueous solution was prepared by dissolving the predetermined amount of urea listed in the table.

これより得られた混合物を窒素(N2)ガス中で所定温
度で所定時間焼成し、窒化アルミニウム粉末を合成した
。その結果を第1表に示した。
The resulting mixture was fired in nitrogen (N2) gas at a predetermined temperature for a predetermined time to synthesize aluminum nitride powder. The results are shown in Table 1.

[以下、余白] 以上実施例1〜5で得た窒化アルミニウム粉末に対して
焼結補助剤としてのY2O3を3重量%混合し、成形後
1650℃の窒素雰囲気中で3時間焼成することによっ
て、密度98%以上の焼結窒化アルミニウムセラミック
を得た。
[Hereafter, blank space] By mixing 3% by weight of Y2O3 as a sintering aid with the aluminum nitride powder obtained in Examples 1 to 5 above, and baking it in a nitrogen atmosphere at 1650 ° C. for 3 hours after molding, A sintered aluminum nitride ceramic having a density of 98% or more was obtained.

この発明にかかる窒化アルミニウム粉末の製法は、前記
実施例によって限定されるものではないことは勿論であ
る。実施例では、炭素含有化合物および窒素含を化合物
をそれぞれ用いる例を示したが、これらの代わりに炭素
と窒素を共に含有する水溶性化合物を用いても良い。
It goes without saying that the method for producing aluminum nitride powder according to the present invention is not limited to the above embodiments. In the examples, an example was shown in which a carbon-containing compound and a nitrogen-containing compound were used, but a water-soluble compound containing both carbon and nitrogen may be used instead.

なお通常、窒化アルミニウムの焼結時には、焼結性を向
上させるために焼結補助剤として酸化イツトリウムなど
の希土類金属酸化物、酸化カルシウムなどのアルカリ土
類金属酸化物を添加するのであるが、混合水溶液を作る
際に、塩化イツトリウムや硝酸カルシウムなどを同時に
この混合水溶液中に添加するようにすれば、焼結補助剤
が均一に分散された窒化アルミニウム粉末が得られる利
点もある。
Normally, when aluminum nitride is sintered, rare earth metal oxides such as yttrium oxide and alkaline earth metal oxides such as calcium oxide are added as sintering aids to improve sinterability. If yttrium chloride, calcium nitrate, etc. are simultaneously added to the mixed aqueous solution when preparing the aqueous solution, there is an advantage that aluminum nitride powder in which the sintering aid is uniformly dispersed can be obtained.

[発明の効果] この発明は、アルミニウムアルコキシド、テトラアルキ
ルアンモニウム゛ハイドロオキサイドおよび尿素をを含
む水溶液を調整した後、水を除去すると共に、窒素を含
んだ非酸化性雰囲気中で焼成することを特徴とするので
、高純度で微粒子の窒化アルミニウムを得ることができ
る。
[Effects of the Invention] The present invention is characterized in that after preparing an aqueous solution containing aluminum alkoxide, tetraalkylammonium hydroxide, and urea, water is removed and the solution is calcined in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. Therefore, highly pure and fine-grained aluminum nitride can be obtained.

特許出願人  松下電工株式会社Patent applicant Matsushita Electric Works Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アルミニウムアルコキシド、テトラアルキルアン
モニウムハイドロオキサイドおよび尿素をを含む水溶液
を調整した後、水を除去すると共に、窒素を含んだ非酸
化性雰囲気中で焼成することを特徴とする窒化アルミニ
ウム粉末の製法。
(1) A method for producing aluminum nitride powder, which comprises preparing an aqueous solution containing aluminum alkoxide, tetraalkylammonium hydroxide, and urea, removing water, and firing in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. .
JP62271050A 1987-10-26 1987-10-26 Production of aluminum nitride powder Granted JPH01111705A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62271050A JPH01111705A (en) 1987-10-26 1987-10-26 Production of aluminum nitride powder
US07/273,761 US4985225A (en) 1987-10-26 1988-08-22 Process for producing aluminum nitride powders
DE3828598A DE3828598C2 (en) 1987-10-26 1988-08-23 Process for the production of aluminum nitride powders
KR1019880010683A KR950005761B1 (en) 1987-10-26 1988-08-23 Process for producing aluminum nitride powders

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JPH0468242B2 JPH0468242B2 (en) 1992-10-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010008038A1 (en) * 2008-07-17 2010-01-21 株式会社ブリヂストン Aluminum nitride powder manufacturing method, aluminum nitride precursor, and manufacturing method for aluminum nitride sintered body using aluminum nitride powder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010008038A1 (en) * 2008-07-17 2010-01-21 株式会社ブリヂストン Aluminum nitride powder manufacturing method, aluminum nitride precursor, and manufacturing method for aluminum nitride sintered body using aluminum nitride powder

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