JPH03218909A - Production of aluminum nitride powder - Google Patents
Production of aluminum nitride powderInfo
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- JPH03218909A JPH03218909A JP1249290A JP1249290A JPH03218909A JP H03218909 A JPH03218909 A JP H03218909A JP 1249290 A JP1249290 A JP 1249290A JP 1249290 A JP1249290 A JP 1249290A JP H03218909 A JPH03218909 A JP H03218909A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は高純度の窒化アルミニウム粉末の製造法に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing high purity aluminum nitride powder.
[従来の技術コ
窒化アルミニウム焼結体はその高伝熱性、高絶縁性、高
機械的強度から、半導体用基板材料として注目されてい
る。この焼結体の原料となる窒化アルミニウム粉末の合
成法として以下の方法が知られている。[Conventional technology] CoAluminum nitride sintered bodies are attracting attention as substrate materials for semiconductors because of their high heat conductivity, high insulation properties, and high mechanical strength. The following method is known as a method for synthesizing aluminum nitride powder, which is a raw material for this sintered body.
■》アルミニウムを窒素中で加熱する直接窒化法。■》Direct nitriding method in which aluminum is heated in nitrogen.
2)アルミナとカーボンの混合物を窒素雰囲気下で窒化
する還元窒化法。2) A reductive nitriding method in which a mixture of alumina and carbon is nitrided in a nitrogen atmosphere.
3)アルミニウム化合物(気体)を窒素あるいはアンモ
ニアと気相で反応させる気相合成法。3) A gas phase synthesis method in which an aluminum compound (gas) is reacted with nitrogen or ammonia in the gas phase.
窒化アルミニウム焼結体が上記の高伝熱性等、優れた特
性を発揮するためには、原料の窒化アルミニウム粉末は
高純度で微細な粒径であることが要求される。In order for the aluminum nitride sintered body to exhibit excellent properties such as the above-mentioned high heat conductivity, the raw material aluminum nitride powder is required to have high purity and a fine particle size.
上記1)の方法は安価ではあるが、反応が表面から進行
するため、中心部が未反応で残り易く、生成した窒化ア
ルミニウムも塊状となり、粉砕の必要がある。純度の高
いものは粒径が大きく、微細な粒径を得ようとすれば、
粉砕時の酸化により、純度が低下する。Although method 1) above is inexpensive, since the reaction proceeds from the surface, the center tends to remain unreacted, and the aluminum nitride produced also becomes lumpy and needs to be pulverized. Those with high purity have large particle sizes, and if you want to obtain fine particle sizes,
Oxidation during grinding reduces purity.
3)の方法は非常に微細な粉末は得られるのであるが、
表面積が大きいため、表面酸化を受け易く、酸素の吸着
量も多い。又工業的生産性が悪い。Although method 3) can yield very fine powder,
Because it has a large surface area, it is susceptible to surface oxidation and adsorbs a large amount of oxygen. Also, industrial productivity is poor.
2)の方法は比較的微細な粒径の窒化アルミニウム粉末
が得られるが、まだ満足な純度のものは得られていない
。Although method 2) yields aluminum nitride powder with a relatively fine particle size, it has not yet been able to obtain one with satisfactory purity.
この理由の一つに、アルミナの酸素がカーボンにより還
元され、一酸化炭素として脱離していく反応機構上、ア
ルミナとカーボンの混合を良くすることが重要であるが
、これがなかなか難しいことが挙げられる。これを解決
するため、特開昭81− 6104に、カーボンを分散
させたアルミニウムアルコキシドのアルコール溶液を加
水分解する方法が開示されている。これでアルミナとカ
ーボンの混合状態はかなり改善されたが、まだ十分とは
いえない。即ち、この場合の酸素含有量はまだI%前後
になっている。One of the reasons for this is that due to the reaction mechanism in which oxygen in alumina is reduced by carbon and eliminated as carbon monoxide, it is important to improve the mixing of alumina and carbon, but this is difficult. . To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 81-6104 discloses a method of hydrolyzing an alcoholic solution of aluminum alkoxide in which carbon is dispersed. Although this has considerably improved the mixing condition of alumina and carbon, it is still not sufficient. That is, the oxygen content in this case is still around I%.
又、アルミニウムアルコキシドの代わりにアンモニウム
アルミニウム明ばんを使用する方法が特開昭63− 2
70302に、塩基性塩化アルミニウムを使用する方法
が特開昭63− 210002に、力一ボンの代わりに
ユリア樹脂、ポリイミド樹脂、ボリアミド樹脂、ポリウ
レタン樹脂、メラミン樹脂を使用する方法が特開昭61
−178409に提案されているが、いずれの方法でも
高純度の窒化アルミニウム粉末は得られていない。勿論
、純度を高くするだけならば、1700℃の高温で窒化
を行えば、酸素含有量は減らせるが、窒化時に窒化アル
ミニウムの粒成長が起こり、結果として得られた粒子の
粒径が大きくなる欠点がある。In addition, a method of using ammonium aluminum alum instead of aluminum alkoxide is disclosed in JP-A-63-2.
70302, a method of using basic aluminum chloride is disclosed in JP-A-63-210002, and a method of using urea resin, polyimide resin, polyamide resin, polyurethane resin, or melamine resin instead of Rikibon is disclosed in JP-A-61.
-178409, but high purity aluminum nitride powder has not been obtained by any of the methods. Of course, if you only want to increase the purity, nitriding at a high temperature of 1700°C will reduce the oxygen content, but grain growth of aluminum nitride will occur during nitriding, resulting in a larger grain size of the resulting particles. There are drawbacks.
即ち未だカーボン及び酸素含有量が低く、かつ微細な粒
径の窒化アルミニウム粉末は得られていないのが現状で
ある。That is, at present, aluminum nitride powder with a low carbon and oxygen content and a fine particle size has not yet been obtained.
[発明が解決しようとする課題]
窒化アルミニウム焼結体の特性上の問題点はいかに焼結
温度を下げ、かつ、熱伝導度を上げるかであり、この目
的のためには、使用する窒化アルミニウム粉末の高純度
化と微細化が必要となる。[Problem to be solved by the invention] The problem with the characteristics of aluminum nitride sintered bodies is how to lower the sintering temperature and increase the thermal conductivity. It is necessary to improve the purity and refinement of the powder.
本発明は窒化アルミニウム粉末の純度と粒度の両問題を
解決するものである。The present invention solves both the purity and particle size problems of aluminum nitride powder.
[課題を解決するための手段]
本発明者らは、これらの課題を解決するために鋭意研究
を行った結果、粒子径と酸素含有量がある関係にある、
窒化アルミニウム粉末を見出し発明に至った。即ち、上
記目的を達成した本発明とは、走査型電子顕微鏡観察に
よる平均粒子径をX(μ)、酸素含有量をY(%)とし
た時、次の関係式を満足する窒化アルミニウム粉末の製
造法である。[Means for Solving the Problems] The present inventors have conducted intensive research to solve these problems, and have found that there is a relationship between particle size and oxygen content.
He discovered and invented aluminum nitride powder. That is, the present invention, which has achieved the above object, is an aluminum nitride powder that satisfies the following relational expression, where the average particle diameter as determined by scanning electron microscopy is X (μ), and the oxygen content is Y (%). It is a manufacturing method.
( Y + 0.4)X≦0.4
又、本発明の窒化アルミニウム粉末の製造法は有機アル
ミニウム化合物の有機溶媒水溶液にポリアクリロニトリ
ルの粉末を分散させ、これを加水分解して得られる水酸
化アルミニウムとポリアクリロニトリルの混合物を場合
によってはベレット化した後、窒素雰囲気下で焼成し、
次いで水素と窒素を同時に含む雰囲気下で焼成すること
からなり、有機アルミニウム化合物とポリアクリロニト
リルの混合比はアルミナ換算でアルミナ対ポリアクリロ
ニトリルの重量比で1=1〜3が好ましく、水素と窒素
を同時に含む雰囲気はアンミニアの加熱からなる雰囲気
が好ましく、窒素雰囲気下での焼成温度は1400〜1
700℃が好ましく、水素と窒素を同時に含む雰囲気下
での焼成温度は1000〜1700℃が好ましい。(Y + 0.4) After the mixture of aluminum and polyacrylonitrile is pelletized in some cases, it is fired under a nitrogen atmosphere,
Next, the mixing ratio of the organic aluminum compound and polyacrylonitrile is preferably 1 to 3 (weight ratio of alumina to polyacrylonitrile in terms of alumina). The atmosphere containing is preferably an atmosphere consisting of heating ammonia, and the firing temperature in a nitrogen atmosphere is 1400 to 1
The firing temperature is preferably 700°C, and the firing temperature in an atmosphere containing hydrogen and nitrogen at the same time is preferably 1000 to 1700°C.
更に詳しく本発明を説明すると、本発明で製造される窒
化アルミニウム粉末は走査型電子顕微鏡観察1巳よる平
均粒子径をX(μ)、酸素含有量をY(%)とした時、
次の関係式を満足する窒化アルミニウム粉末であり、
( Y + o.4)x≦0.4
この条件を満足する粉末は焼結性、熱伝導性が共によい
。To explain the present invention in more detail, the aluminum nitride powder produced by the present invention has an average particle diameter of X (μ) and an oxygen content of Y (%) as determined by scanning electron microscopy.
It is an aluminum nitride powder that satisfies the following relational expression: (Y+o.4)x≦0.4 A powder that satisfies this condition has good sinterability and thermal conductivity.
酸素含有量が低い方が、熱伝導性は良好となる。粒子径
は焼結性と関連しており、小さい方が焼結性は良いが、
粒子の耐酸化性、ハンドリング性等からある適当な範囲
があり、小さければ小さい方が良いとは限らない。この
範囲は0.1〜1.0μである。この範囲で酸素含有量
と粒子径の具体的な例を示すと次のようになる。The lower the oxygen content, the better the thermal conductivity. The particle size is related to sinterability, and the smaller the particle size, the better the sinterability.
There is a certain appropriate range depending on the oxidation resistance, handling properties, etc. of the particles, and smaller is not necessarily better. This range is 0.1-1.0μ. Specific examples of oxygen content and particle diameter within this range are as follows.
X(粒子径) Y(酸素含有量)
0.25μ 068%
0.3μ 0.6%
0.4μ 0.4%
0.6μ 0.1%
なお、本発明でいう粒子径とは走査型電子顕微鏡観察に
よる平均的な一時粒子径であり、遠心沈降法とで測定さ
れる凝集粒子を含めた二次粒子径とは異なる。X (particle size) Y (oxygen content) 0.25μ 068% 0.3μ 0.6% 0.4μ 0.4% 0.6μ 0.1% Note that the particle size in the present invention refers to scanning electron This is the average temporary particle size observed under a microscope, and is different from the secondary particle size, including aggregated particles, measured by centrifugal sedimentation.
次に本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方について更
に詳細に説明する。Next, the method for producing the aluminum nitride powder of the present invention will be explained in more detail.
原料の有機アルミニウム化合物としては例えば、トリメ
チルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ジエチル
モノハ口アルミニウム等のアルキルアルミニウム、又ア
ルミニウムエトキシド、アルミニウムイソブロポキシド
、アルミニウムブトキシド、アルミニウムモノブトキシ
ジイソブ口ポキシド等のアルミニウムアルコキシド、更
には、ジイソブロポキシアルミニウムエチルアセトアセ
テート等のアルミニウムキレート化合物が挙げられる。Examples of organic aluminum compounds as raw materials include aluminum alkyls such as trimethylaluminum, triethylaluminum, and diethylmonobutylene, aluminum alkoxides such as aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, aluminum butoxide, and aluminum monobutoxydiisobutoxide; Examples include aluminum chelate compounds such as diisobropoxyaluminum ethyl acetoacetate.
この中では加水分解性、得られる粒子の形状等から特に
アルミニウムアルコキシドが好適である。Among these, aluminum alkoxide is particularly preferred in terms of hydrolyzability, shape of particles obtained, etc.
この有機アルミニウム化合物を溶解させる有機溶媒は、
有機アルミニウム化合物が溶解するものであれば特に限
定されないが、後の加水分解工程を考えるとメタノール
、エタノール、nブロバノール、イソブロバノール、ブ
タノール等のアルコール類が好適である。The organic solvent that dissolves this organoaluminum compound is
Although there are no particular limitations as long as the organic aluminum compound can be dissolved therein, alcohols such as methanol, ethanol, n-brobanol, isobrobanol, butanol are suitable in consideration of the subsequent hydrolysis step.
有機アルミニウム化合物の有機溶媒中の濃度は後の加水
分解工程を考えるとアルミナ換算で1〜20%が好適で
ある。Considering the subsequent hydrolysis step, the concentration of the organoaluminum compound in the organic solvent is preferably 1 to 20% in terms of alumina.
この有機溶媒溶液に分散させるポリアクリロニトリルは
粒径は1〜50μが好ましい。更に好ましくは1〜20
μである。後の加水分解工程でこのポリアクリロニトリ
ル粒子の表面に水酸化アルミニウムの微細な沈澱が析出
するので特にポリアクリロニトリル粒子自体それほど微
粉である必要はない。The polyacrylonitrile dispersed in this organic solvent solution preferably has a particle size of 1 to 50 microns. More preferably 1 to 20
μ. In the subsequent hydrolysis step, fine precipitates of aluminum hydroxide are deposited on the surface of the polyacrylonitrile particles, so the polyacrylonitrile particles themselves do not need to be very fine.
有機アルミニウム化合物とポリアクリロニトルの混合比
はアルミナ換算でアルミナ対ポリアクリロニトリルの重
量比で1:1〜3であることが望ましい。この比が1未
満だと反応が完結せず、酸素含有量が増す。逆に3を超
えるとカーボンが残留し、好ましくない。本発明のアル
ミナ対ポリアクリロニトリルの重量比の範囲は従来技術
のカーボン範囲に比べると炭素源の比率が高い領域にな
っている。従来技術では空気中で脱カーボン処理を行う
ため、あまり温度が上げられずカーボンの添加量はあま
り多くできない。本発明では後述するように、焼成を2
段階で行い、特に2段目を水素と窒素を同時に含む雰囲
気下で行うため、従来より炭素源の添加量を増しても十
分脱カーボンが可能となっており、窒化アルミニウム中
の炭素含量は例えば0.1重量%以下という少量になる
。更にポリアクリロニトリルは炭素源だけでなく、窒素
源をも有することが相まって、窒化が有効に進むと考え
られる。このポリアクリロニトリルはホモボリマーだけ
でなく、実質的にポリアクリロニトリルであれば、多少
のコボリマーが入っていてもかまわない。The mixing ratio of the organoaluminum compound and polyacrylonitrile is preferably 1:1 to 3 in weight ratio of alumina to polyacrylonitrile in terms of alumina. If this ratio is less than 1, the reaction will not be completed and the oxygen content will increase. On the other hand, if it exceeds 3, carbon will remain, which is not preferable. The alumina to polyacrylonitrile weight ratio range of the present invention is in a region with a higher proportion of carbon source than the carbon range of the prior art. In the conventional technology, the decarbonization process is performed in air, so the temperature cannot be raised too much and the amount of carbon added cannot be increased too much. In the present invention, as will be described later, firing is performed in two steps.
Because the process is carried out in stages, and especially the second stage is carried out in an atmosphere containing hydrogen and nitrogen at the same time, sufficient decarbonization is possible even if the amount of carbon source added is increased compared to conventional methods, and the carbon content in aluminum nitride is, for example, The amount is as small as 0.1% by weight or less. Furthermore, polyacrylonitrile has not only a carbon source but also a nitrogen source, which is considered to promote nitriding effectively. This polyacrylonitrile is not limited to a homopolymer, but may contain some copolymer as long as it is essentially polyacrylonitrile.
次にポリアクリロニトリルを分散させた有機アルミニウ
ム化合物の有機溶媒溶液にモル比で有機アルミニウム化
合物の2〜20倍量の水を添加し、加水分解を行う。こ
の分解は室温でも加熱下でもよい。撹拌しながら、水を
添加するとなお好ましい。このようにすると有機アルミ
ニウム化合物の加水分解物である水酸化アルミニウムの
粒径は0.2μ位になる。該水酸化アルミニウムとポリ
アクリロニトリルの混合物を通常の方法で必要ならば濾
別し乾燥又は加熱脱水に処した後、一段目の焼成に入る
。Next, water in an amount of 2 to 20 times the amount of the organoaluminum compound in molar ratio is added to an organic solvent solution of the organoaluminum compound in which polyacrylonitrile is dispersed, and hydrolysis is performed. This decomposition may be carried out at room temperature or under heating. It is even more preferred to add water while stirring. In this way, the particle size of aluminum hydroxide, which is a hydrolyzate of an organoaluminum compound, will be about 0.2 μm. The mixture of aluminum hydroxide and polyacrylonitrile is filtered if necessary and subjected to drying or heat dehydration in a conventional manner, and then undergoes the first stage of calcination.
この一段目の焼成は、通常、粉体状で行うのであるが、
焼成時のハンドリング性を改善する目的で、該混合物を
ベレット化しても差しつかえない。ベレット化したもの
を焼成する場合、本発明で使用するポリアクリロニトリ
ルはカーボンブラック等に比較して嵩高いため、分解後
、ベレットが多孔質化し、窒化の進行を促す働きがある
。ベレット化する場合、該混合物を湿潤した状態でペレ
ット化してもよいし、乾燥させた後、コンパクシジン等
でベレット化してもよい。該混合物の粉体、ないしはペ
レットの一段目の焼成は窒素雰囲気下で1400〜17
00℃の温度範囲で行うのが好ましい。1400℃未満
では反応がなかなか進まない。焼成温度が高くなるにつ
れ粒子の成長が起こる。特に1700℃を超えると窒化
アルミニウムの粒成長が急激に起り、粒子径が1.0μ
を超えるようになる。粒子径が1.0μを超えると焼結
性が悪くなる。焼成時間は温度にもよるが0.5〜IO
時間の範囲が好ましい。This first stage firing is usually done in powder form,
For the purpose of improving handling properties during firing, the mixture may be formed into pellets. When the pelletized material is fired, the polyacrylonitrile used in the present invention is bulkier than carbon black or the like, so after decomposition, the pellet becomes porous and has the function of promoting the progress of nitriding. When pelletizing, the mixture may be pelletized in a wet state, or it may be pelletized with compactidin or the like after drying. The powder or pellets of the mixture are fired in the first stage at a temperature of 1400 to 17 ℃ under a nitrogen atmosphere.
Preferably, the temperature range is 00°C. The reaction does not proceed easily below 1400°C. Grain growth occurs as the firing temperature increases. In particular, when the temperature exceeds 1700℃, grain growth of aluminum nitride occurs rapidly, and the particle size decreases to 1.0μ.
will exceed. If the particle size exceeds 1.0μ, sinterability will deteriorate. The firing time depends on the temperature, but it is 0.5~IO
A time range is preferred.
引き続き二段目の焼成を水素と窒素を同時に含む雰囲気
下、1000−1700℃の温度範囲で行うのが好まし
い。水素と窒素を同時に含む雰囲気とは窒素ガスに水素
ガスを混入してもよいし、より好ましくはアンモニアガ
スをそのまま使用するのがよい。アンモニアは1000
℃以上で水素と窒素に分解する。水素ガスと窒素ガスを
混合する場合は、その量比はモル比で水素ガス/窒素ガ
ス−0.05〜5.0の範囲が好ましい。二段目の焼成
では窒化と脱カーボンが同時に進行する。Subsequently, it is preferable to carry out the second firing in an atmosphere containing hydrogen and nitrogen at a temperature in the range of 1000 to 1700°C. The atmosphere containing hydrogen and nitrogen at the same time may be obtained by mixing hydrogen gas with nitrogen gas, or more preferably by using ammonia gas as it is. Ammonia is 1000
Decomposes into hydrogen and nitrogen at temperatures above ℃. When hydrogen gas and nitrogen gas are mixed, the molar ratio of hydrogen gas/nitrogen gas is preferably in the range of -0.05 to 5.0. In the second firing, nitriding and decarbonization proceed simultaneously.
1000℃未満では脱カーボンの進行が遅<、1700
℃を超えると一段目と同様、粒成長が起り好ましくない
。焼成時間は温度によって異なるが0.5〜10時間の
範囲が好ましい。一段目と二段目の焼成は雰囲気のガス
種類を替えるだけで、連続的に行っても、別々に行って
もよい。ただ順序は窒素雰囲気下の焼成が先行する。最
初からアンモニア雰囲気下で焼成するとカーボンが飛ん
でしまい、窒化が十分進行しない。Decarbonization progresses slowly below 1000°C.
If the temperature exceeds ℃, grain growth will occur as in the first stage, which is undesirable. The firing time varies depending on the temperature, but is preferably in the range of 0.5 to 10 hours. The first and second stages of firing may be performed continuously or separately by simply changing the type of gas in the atmosphere. However, firing under a nitrogen atmosphere takes precedence. If fired in an ammonia atmosphere from the beginning, carbon will fly off and nitriding will not proceed sufficiently.
[実施例] 以下に実施例により本発明を具体的に説明する。[Example] The present invention will be specifically explained below using Examples.
本発明の粉末を焼結した窒化アルミニウム焼結体の嵩密
度はケロシンを用いるアルキメデス法で測定した。The bulk density of the aluminum nitride sintered body obtained by sintering the powder of the present invention was measured by the Archimedes method using kerosene.
熱伝導度は理学電機のレーザーフラッシュ法熱定数測定
装置( F/TCM−FA8510B)で測定した。Thermal conductivity was measured using a laser flash method thermal constant measuring device (F/TCM-FA8510B) manufactured by Rigaku Corporation.
酸素含有量は堀場製作所製の酸素分析装置( EMGA
2200型)で測定した。Oxygen content was measured using an oxygen analyzer (EMGA) manufactured by Horiba, Ltd.
2200 model).
平均粒子径は走査型電子顕微鏡で1万倍の写真を撮り、
母集団数を300〜800個とし、大きさを測定、単純
算術平均で求めた。The average particle diameter was determined by taking a photograph at 10,000 times magnification using a scanning electron microscope.
The population size was set to 300 to 800, and the size was measured and determined by simple arithmetic mean.
なお、実施例に記載した各成分の量はすべて重量基準で
ある。In addition, all the amounts of each component described in the examples are based on weight.
実施例1
アルミニウムイソブロボキシド48部をイソブロパノー
ル400部に溶解させ、これに粒径1〜20μのポリア
クリロニトリル粉末30部を分散させた。次いで蒸留水
50部を室温で溶液を撹拌しながら1時間で添加し加水
分解を行った。後ボールミルで12時間混合した。ボー
ルミル終了後、濾過し l00℃で3時間空気中で乾燥
した。Example 1 48 parts of aluminum isobroboxoxide was dissolved in 400 parts of isopropanol, and 30 parts of polyacrylonitrile powder having a particle size of 1 to 20 μm was dispersed therein. Next, 50 parts of distilled water was added over 1 hour while stirring the solution at room temperature to effect hydrolysis. The mixture was then mixed in a ball mill for 12 hours. After completing the ball milling, it was filtered and dried in the air at 100°C for 3 hours.
この粉体状固形物を黒鉛製平皿に乗せ、管状電気炉で窒
素ガスを15I/分流しながら、l500℃で4時間加
熱保持した。電気炉が室温まで冷却後、黒鉛製平皿を取
り出し内容物をアルミナ製ボートに移し、再度管状電気
炉でアンモニアガスを19/分流しながら、1500℃
で2時間加熱保持し、白色の粉末を得た。This powdery solid was placed on a flat graphite plate, and heated and held at 1500° C. for 4 hours in a tubular electric furnace while nitrogen gas was flowing at 15 I/min. After the electric furnace cooled down to room temperature, the graphite flat plate was taken out and the contents were transferred to an alumina boat, and heated to 1500°C while ammonia gas was flowing in 19/20 minutes in the tubular electric furnace.
The mixture was heated and held for 2 hours to obtain a white powder.
この粉末の酸素含有量は0.4%、炭素含有量は0.0
5%、電顕観察による平均粒子径は0.3μであった。The oxygen content of this powder is 0.4% and the carbon content is 0.0
5%, and the average particle diameter by electron microscopy was 0.3μ.
( Y + 0.4)Xを計算すると、0.21であり
、0.4以下である。(Y + 0.4)X is calculated to be 0.21, which is 0.4 or less.
実施例2
ポリアクリロニトリル粉末の添加量を22部にする以外
実施例1と同様の操作にて白色の粉末を得た。この粉末
の酸素含有量は0.4%、炭素含有量は0.04%、電
顕観察による平均粒子径は0.3μであった。( Y
+ 0.4)Xを計算すると、0.24であり、 0.
4以下である。Example 2 A white powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of polyacrylonitrile powder added was 22 parts. This powder had an oxygen content of 0.4%, a carbon content of 0.04%, and an average particle diameter of 0.3 μm as determined by electron microscopy. (Y
+0.4) When calculating X, it is 0.24, 0.
4 or less.
実施例3
アルミニウムイソブロボキシド48部をイソブロパノー
ル400部に溶解させ、これに粒径1〜20μのポリア
クリロニトリル粉末30部を分散させた。次いで蒸留水
50部を室温で溶液を撹拌しながら1時間で添加し加水
分解を行った。後ボールミルで12時間混合した。ボー
ルミル終了後、濾過し、混合物を湿潤状態でベレット化
したペレットの形状は4■φ* 4iI1の円柱状にし
た。該ペレットを100℃で3時間空気中で乾燥した後
、黒鉛製平皿に乗せ、管状電気炉で窒素ガスを15I/
分流しながら、1500℃で4時間加熱保持した。電気
炉が室温まで冷却後、黒鉛製平皿を取り出し内容物をア
ルミナ製ボートに移し、再度管状電気炉でアンモニアガ
スをIQ/分流しながら、1500℃で2時間加熱保持
し、白色の粉末を得た。Example 3 48 parts of aluminum isobroboxoxide was dissolved in 400 parts of isopropanol, and 30 parts of polyacrylonitrile powder having a particle size of 1 to 20 μm was dispersed therein. Next, 50 parts of distilled water was added over 1 hour while stirring the solution at room temperature to effect hydrolysis. The mixture was then mixed in a ball mill for 12 hours. After completion of the ball milling, the mixture was filtered and pelletized in a wet state, and the shape of the pellet was a cylinder of 4 φ * 4iI1. After drying the pellets in air at 100°C for 3 hours, they were placed on a graphite flat plate and heated with nitrogen gas at 15 I/min in a tubular electric furnace.
The mixture was heated and maintained at 1500° C. for 4 hours while the flow was divided. After the electric furnace had cooled down to room temperature, the graphite flat plate was taken out and the contents were transferred to an alumina boat, and heated and held at 1500°C for 2 hours while ammonia gas was being flowed in IQ/divided flow in the tubular electric furnace to obtain a white powder. Ta.
この粉末の酸素含有量は0.4%、炭素含有量は0.0
7%、電顕観察による平均粒子径は0.4μであった。The oxygen content of this powder is 0.4% and the carbon content is 0.0
7%, and the average particle diameter by electron microscopy was 0.4μ.
( Y + 0.4)Xを計算すると、0.28であり
、0、4以下である。When (Y + 0.4)X is calculated, it is 0.28, which is 0.4 or less.
実施例4
実施例3で合成したペレットを使用し、一段目の窒素ガ
ス中の焼成温度を1550℃、4時間とする以外、実施
例3と同様の走査にて、白色の粉末を得た。Example 4 Using the pellets synthesized in Example 3, a white powder was obtained by scanning in the same manner as in Example 3, except that the first stage firing temperature in nitrogen gas was 1550° C. for 4 hours.
この粉末の酸素含有量は0.25%、炭素含有量は0.
05%、電顕観察による平均粒子径は0.4μであった
。( Y + 0.4)Xを計算すると、0.26であ
り、0.4以下である。The oxygen content of this powder is 0.25% and the carbon content is 0.25%.
05%, and the average particle diameter by electron microscopy was 0.4μ. (Y + 0.4)X is calculated to be 0.26, which is less than 0.4.
実施例5
実施例3で合成したペレットを使用し、一段目の窒素ガ
ス中の焼成温度を1650℃、4時間とする以外、実施
例3と同様の操作にて、白色の粉末を得た。Example 5 Using the pellets synthesized in Example 3, a white powder was obtained in the same manner as in Example 3, except that the first stage firing temperature in nitrogen gas was 1650° C. for 4 hours.
この粉末の酸素含有量は061%、炭素含有量はOo0
3%、電顕観察による平均粒子径は0.6μであった。The oxygen content of this powder is 061% and the carbon content is Oo0
3%, and the average particle diameter by electron microscopy was 0.6μ.
( Y + 0.4)Xを計算すると、0.30であり
、0.4以下である。(Y + 0.4)X is calculated to be 0.30, which is less than 0.4.
比較例1
アルミニウムイソブロボキシド48部をイソブロパノー
ル400部に溶解させ、これに粒径0.04μのアセチ
レンブラック 9部を添加、ボールミルで12時間混合
した。次いで純水50部を室温で添加、加水分解を行っ
た。後ボールミルで6時間混合、ボールミル終了後、濾
過し100℃で3時間空気中で乾燥した。Comparative Example 1 48 parts of aluminum isobroboxide was dissolved in 400 parts of isopropanol, 9 parts of acetylene black having a particle size of 0.04 μm was added thereto, and the mixture was mixed in a ball mill for 12 hours. Next, 50 parts of pure water was added at room temperature to perform hydrolysis. After mixing in a ball mill for 6 hours, the mixture was filtered and dried in the air at 100° C. for 3 hours.
この粉体状固形物を黒鉛製平皿に乗せ、管状電気炉で窒
素ガスを15I/分流しながら、1650℃で4時間加
熱保持した。電気炉が室温まで冷却後、黒鉛製平皿を取
り出し内容物をアルミナ製ボートに移し、再度管状電気
炉で空気中、700℃で2時間、脱カーボン処理を行っ
た。かくして白色の粉末を得た。This powdery solid was placed on a graphite flat plate, and heated and held at 1650° C. for 4 hours in a tubular electric furnace while flowing nitrogen gas at 15 I/minute. After the electric furnace had cooled to room temperature, the graphite flat plate was taken out, the contents were transferred to an alumina boat, and decarbonization was performed again in the tubular electric furnace at 700° C. for 2 hours in air. A white powder was thus obtained.
この粉末の酸素含有量は0.9%、炭素含有量は0.0
7%、電顕観察による平均粒子径は0.6μであった。The oxygen content of this powder is 0.9% and the carbon content is 0.0
7%, and the average particle diameter by electron microscopy was 0.6μ.
(Y+0.4)Xを計算すると、0.78であり、0.
4以下の範囲を超えるものである。焼結例
実施例3〜5及び、比較例1で得られた窒化アルミニウ
ム粉末に焼結助剤としてY203を窒化アルミニウム粉
末に対し、4%添加した。(Y+0.4)X is calculated to be 0.78, which is 0.
It exceeds the range of 4 or less. Sintering Example Y203 was added as a sintering aid to the aluminum nitride powder obtained in Examples 3 to 5 and Comparative Example 1 in an amount of 4% based on the aluminum nitride powder.
焼結助剤の混合はエタノールを溶媒としてボールミルで
12時間行った。後、20φ* 5m+wにプレス圧2
tハ12でプレス成形した。The sintering aid was mixed in a ball mill for 12 hours using ethanol as a solvent. After that, press pressure 2 to 20φ* 5m+w
Press molding was carried out at t12.
この成形体をカーボン容器に入れ、N2雰囲気下、18
00℃で6時間及び1650℃で6時間焼結した。This molded body was placed in a carbon container and heated for 18 hours under an N2 atmosphere.
Sintering was performed at 00°C for 6 hours and at 1650°C for 6 hours.
得られた焼結体の嵩密度と熱伝導度を表−1に示す。Table 1 shows the bulk density and thermal conductivity of the obtained sintered body.
表−1
[発明の効果]
以上述べたように、本発明の窒化アルミニウム粉末は従
来品では難しかった高純度と小粒子径の両方を満足する
ものであり、これを用いれば、従来よりも低温度で焼結
が可能となり、熱伝導度も高くなる。又、アルミニウム
原料として安い原料を使用しているため製造原価が安い
ので有利である。かかる特性の窒化アルミニウム粉末が
、安く工業的に取得できるということは、集積回路基板
、構造材料としての用途を大きく広げるものである。Table 1 [Effects of the invention] As stated above, the aluminum nitride powder of the present invention satisfies both high purity and small particle size, which were difficult to achieve with conventional products. It can be sintered at high temperatures and has high thermal conductivity. Furthermore, since a cheap raw material is used as the aluminum raw material, the manufacturing cost is low, which is advantageous. The fact that aluminum nitride powder with such characteristics can be obtained industrially at low cost greatly expands its use as integrated circuit boards and structural materials.
第1図は本発明の窒化アルミニウム粉末の平均粒子径(
μ)と酸素含有量Y(%)との関係を示すグラフであり
下式とX,Y軸で囲まれる範囲が本発明の方法によって
得られる窒化アルミニウムの範囲である。
(Y+0.4)X−0.4Figure 1 shows the average particle diameter (
This is a graph showing the relationship between μ) and oxygen content Y (%), and the range surrounded by the following formula and the X and Y axes is the range of aluminum nitride obtained by the method of the present invention. (Y+0.4)X-0.4
Claims (1)
)、酸素含有量をY(%)とした時、次の関係式を満足
する窒化アルミニウム粉末の製造法。 (Y+0.4)X≦0.4 に於いて、有機アルミニウム化合物の有機溶媒溶液にポ
リアクリロニトリルの粉末を分散させた後、これを加水
分解して得られる水酸化アルミニウムとポリアクリロニ
トリルの混合物を窒素雰囲気下で焼成し、次いで水素と
窒素を同時に含む雰囲気下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造法。(1) The average particle diameter obtained by scanning electron microscopy is
), a method for producing aluminum nitride powder that satisfies the following relational expression when the oxygen content is Y (%). When (Y+0.4) A method for producing aluminum nitride powder, which comprises firing in an atmosphere and then firing in an atmosphere containing hydrogen and nitrogen at the same time.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1249290A JPH03218909A (en) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | Production of aluminum nitride powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1249290A JPH03218909A (en) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | Production of aluminum nitride powder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218909A true JPH03218909A (en) | 1991-09-26 |
Family
ID=11806889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1249290A Pending JPH03218909A (en) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | Production of aluminum nitride powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03218909A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006062614A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-15 | 3M Innovative Properties Company | Thermally conductive sheet and method of production thereof |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP1249290A patent/JPH03218909A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006062614A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-15 | 3M Innovative Properties Company | Thermally conductive sheet and method of production thereof |
| US7956116B2 (en) | 2004-12-03 | 2011-06-07 | 3M Innovative Properties Co | Electronic device containing a thermally conductive sheet |
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