JPH0459610A - Production of readily sinterable aluminum nitride powder - Google Patents
Production of readily sinterable aluminum nitride powderInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、易焼結性窒化アルミニウム粉末の製造方法に
関するもので、詳しくは従来より高熱伝導度を有する焼
結体が得られて、凝集粒が少なく、粒度分布のシャープ
な窒化アルミニウム粉末を得る方法に関するものである
。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for producing easily sinterable aluminum nitride powder. The present invention relates to a method for obtaining aluminum nitride powder with few particles and a sharp particle size distribution.
高信頼性のIC基板あるいはパラケーン材料には従来よ
りアルミナか多用されている。LSIなどの高集積化、
高速化および高出力化に伴い、半導体チップからの発熱
量か増加し、効率良く熱を系外へ散逸させる必要性か高
まり、アルミナよりも熱伝導性か良く、放熱性に優れた
材料か要望されている。Alumina has traditionally been widely used for highly reliable IC substrates or paracane materials. High integration of LSI etc.
With the increase in speed and output, the amount of heat generated from semiconductor chips increases, and the need to efficiently dissipate heat outside the system increases.Therefore, there is a demand for a material that has better thermal conductivity and better heat dissipation than alumina. has been done.
窒化アルミニウムは高熱伝導性を有すると共に絶縁抵抗
、絶縁耐圧、誘電率なとの電気的特性および強度などの
機械的特性に優れており、放熱性に優れたIC基板、パ
ラケーン材料として注目されている。Aluminum nitride has high thermal conductivity and excellent electrical properties such as insulation resistance, dielectric strength, dielectric constant, and mechanical properties such as strength, and is attracting attention as an IC substrate and paracane material with excellent heat dissipation. .
窒化アルミニウム粉末の製造方法としては、金属アルミ
ニウム粉末を窒素を含む雰囲気中で加熱して窒化する直
接窒化法、アルミナあるいはアルミナ水和物とカーボン
との混合物を窒素を含む雰囲気中で加熱して窒化する還
元窒化法の二つか従来から知られている代表的な方法で
ある。Methods for producing aluminum nitride powder include direct nitriding, in which metal aluminum powder is heated in a nitrogen-containing atmosphere to nitride it, and a mixture of alumina or alumina hydrate and carbon is heated in a nitrogen-containing atmosphere to nitride it. There are two representative methods known in the past: the reduction nitridation method.
前者の方法は、通常高純度アルミニウム粉末や箔を原料
として用いるか、これらの表面には酸化物被膜か存在し
、窒化反応後に酸素不純物として窒化アルミニウム中に
含まれる。また、発熱反応のためアルミニウムの溶着に
よる塊状の生成物か出来易く、窒化反応後に粉砕して粒
度を調整する必要かある。The former method usually uses high-purity aluminum powder or foil as a raw material, or an oxide film is present on the surface of these, and is contained in aluminum nitride as an oxygen impurity after the nitriding reaction. Furthermore, due to the exothermic reaction, lumpy products are likely to be produced due to aluminum welding, and it is necessary to grind the product to adjust the particle size after the nitriding reaction.
このため不純物か混入し易く、高純度の窒化アルミニウ
ム粉末か得られにくい。従って、高熱伝導性を得るため
の高純度の窒化アルミニウム粉末を得る方法としては、
後者の還元窒化法が有望視されている。For this reason, impurities are easily mixed in, making it difficult to obtain highly pure aluminum nitride powder. Therefore, as a method for obtaining high purity aluminum nitride powder to obtain high thermal conductivity,
The latter reductive nitriding method is seen as promising.
この還元窒化法は、原料として高純度の微粉末のアルミ
ナを用いることにより原料の特性を保持した高純度窒化
アルミニウム粉末が得られることは既に知られている。It is already known that this reductive nitriding method uses high-purity fine powder alumina as a raw material to obtain high-purity aluminum nitride powder that retains the characteristics of the raw material.
しかし、窒化反応過程においてアルミナ同士の焼結か起
こり、そのため原料のアルミナ粉末に比較して粗粒ある
いは凝集粒の多い粒度分布のブロードな窒化アルミニウ
ム粉末しか得られていないのか現状である。However, sintering of alumina occurs during the nitriding reaction process, and as a result, the current situation is that only aluminum nitride powder with a broad particle size distribution containing coarse or agglomerated particles compared to the raw material alumina powder is obtained.
粗粒あるいは凝集粒の多い粒度分布のブロードな粉末を
用いて焼結した場合、一般に焼結性か悪く、また、気孔
を多く含有した焼結体か得られ易い。窒化アルミニウム
の場合は特に気孔が熱伝導度を低下させる原因となるた
め、粗粒あるいは凝集粒が少なく、粒度分布のシャープ
な原料粉末か要望されている。When sintering is performed using a powder with a broad particle size distribution including many coarse particles or agglomerated particles, sinterability is generally poor and a sintered body containing many pores is likely to be obtained. In the case of aluminum nitride, in particular, pores cause a decrease in thermal conductivity, so a raw material powder with few coarse or aggregated particles and a sharp particle size distribution is desired.
アルミナの還元窒化法による窒化アルミニウム粉末の製
造において、原料であるアルミナ粉末とカーボン粉末と
を十分に混合、分散させることか必要である。本来、ア
ルミナ粉末は親水性表面を有し、一方、カーボン粉末は
親油性表面を有している。これらの相反する表面特性を
有する粉末を分散媒中に均一に混合、分散させることは
非常に難しい。In the production of aluminum nitride powder by the alumina reduction nitriding method, it is necessary to sufficiently mix and disperse raw materials alumina powder and carbon powder. By nature, alumina powder has a hydrophilic surface, while carbon powder has a lipophilic surface. It is very difficult to uniformly mix and disperse powders having these contradictory surface characteristics in a dispersion medium.
一般に、水分散媒中ではアルミナ粉末は酸性領域で高分
散し、一方、カーボン粉末はアルカリ性領域で高分散状
態を示すので、通常はアルミナ粉末の分散性を優先させ
て酸性領域で製造している。Generally, in an aqueous dispersion medium, alumina powder is highly dispersed in an acidic region, while carbon powder is highly dispersed in an alkaline region, so the dispersibility of alumina powder is usually prioritized and manufactured in an acidic region. .
そのため、この方法で得られた窒化アルミニウム粉末に
は多量の粗粒あるいは凝集粒か存在するという問題かあ
った。この点を改良するために特開昭60−60910
号公報で開示されているような有機溶媒を分散媒とする
方法も提案されているか、必ずしも満足できるものでは
なかった。Therefore, there was a problem in that the aluminum nitride powder obtained by this method contained a large amount of coarse particles or agglomerated particles. In order to improve this point, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-60910
A method using an organic solvent as a dispersion medium as disclosed in the above publication has also been proposed, but the method was not always satisfactory.
また、焼結性を向上させるために、焼結助剤を窒化アル
ミニウム粉末に予めコーティングする手法か知られてお
り、この場合アルカリ性領域においてCa(NO3)2
やY(NO3)1などを添加してCa(OH)+やY(
OH)3として析出させる方法を取るので、Ca(OH
)。In addition, in order to improve sinterability, a method is known in which aluminum nitride powder is coated with a sintering aid in advance, and in this case, Ca(NO3)2
or Y(NO3)1 etc. to make Ca(OH)+ or Y(
Since we use a method of precipitating as Ca(OH)3, Ca(OH)3 is precipitated as
).
やY(0旧。が安定して存在するアルカリ性領域での製
造か要望されている。There is a demand for production in an alkaline region where 0 and Y(0 old) are stably present.
かかる事情に鑑み、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果
、水を分散媒とした場合アルミナ粉末とカーボン粉末と
の混合、分散状態をアルカリ性領域において向上させる
ために、ノニオン系界面活性剤とアニオン系界面活性剤
の両者を用いることにより、窒化反応過程におけるアル
ミナ同士の焼結を防止し、粗粒あるいは凝集粒か少なく
粒度分布のノヤープな易焼結性窒化アルミニウム粉末を
製造する方法を見出し、本発明を完成させるに至ったも
のである。In view of these circumstances, the inventors of the present invention have conducted extensive studies and found that in order to improve the mixing and dispersion state of alumina powder and carbon powder in an alkaline region when water is used as a dispersion medium, a nonionic surfactant and a nonionic surfactant have been developed. By using both anionic surfactants, we have discovered a method to prevent alumina from sintering with each other during the nitriding reaction process, and to produce easily sinterable aluminum nitride powder with a uniform particle size distribution and few coarse or agglomerated particles. , which led to the completion of the present invention.
すなわち、本発明はアルミナ粉末とカーボン粉末とを水
分散媒中て混合し、窒素を含む雰囲気中で加熱反応させ
て窒化アルミニウム粉末を製造する方法において、ノニ
オン系界面活性剤をカーボン粉末100重量部に対して
5〜20重量部添加し、アニオン系界面活性剤をアルミ
ナ粉末100重量部に対して1〜10重量部添加し、水
分散媒のpHを9.0〜13.0の範囲にすることを特
徴とする易焼結性窒化アルミニウム粉末の製造方法を提
供するものである。That is, the present invention provides a method for producing aluminum nitride powder by mixing alumina powder and carbon powder in an aqueous dispersion medium and heating and reacting the mixture in a nitrogen-containing atmosphere. Add 5 to 20 parts by weight of anionic surfactant to 100 parts of alumina powder, and adjust the pH of the aqueous dispersion medium to a range of 9.0 to 13.0. The present invention provides a method for producing easily sinterable aluminum nitride powder, which is characterized by the following.
以下、本発明について詳述する。The present invention will be explained in detail below.
本発明において得られる窒化アルミニウム粉末の純度お
よび粒子径は、原料となるアルミナ粉末の純度および粒
子径にほぼ対応する。従って、目的とする窒化アルミニ
ウム粉末の純度および粒子径を考慮して、適宜原料アル
ミナ粉末の純度およひ粒子径を選択することかできる。The purity and particle size of the aluminum nitride powder obtained in the present invention approximately correspond to the purity and particle size of the alumina powder used as the raw material. Therefore, the purity and particle size of the raw material alumina powder can be appropriately selected in consideration of the intended purity and particle size of the aluminum nitride powder.
しかし、中心粒径か10μm以上の大きいアルミナ粉末
を原料として用いる場合は、窒化反応を十分進行させる
ために高温で長時間の加熱が必要である。また、粗粒あ
るいは凝集粒を含有するアルミナ粉末を原料として用い
る場合は、原料の混合や分散を十分に行っても生成する
窒化アルミニウム粉末中に粗粒や凝集粒が混在すること
は避けられない。However, when a large alumina powder with a center particle size of 10 μm or more is used as a raw material, heating at a high temperature for a long time is required to allow the nitriding reaction to proceed sufficiently. In addition, when using alumina powder containing coarse particles or aggregated particles as a raw material, it is inevitable that coarse particles or aggregated particles will be mixed in the aluminum nitride powder produced even if the raw materials are thoroughly mixed and dispersed. .
また、鉄、マグネシウム、シリコン、チタンなどの金属
不純物は、焼結体の熱伝導度に悪影響を及ぼすことが知
られているので、焼結性に優れた窒化アルミニウム粉末
を得るためには、中心粒径か10μm以下、好ましくは
5μm以下で、鉄、マグネシウム、シリコン、チタンな
どの金属不純物か1100pp以下のアルミナ粉末を原
料として選択することが好ましい。In addition, metal impurities such as iron, magnesium, silicon, and titanium are known to have a negative effect on the thermal conductivity of sintered bodies, so in order to obtain aluminum nitride powder with excellent sinterability, it is necessary to It is preferable to select alumina powder as the raw material, which has a particle size of 10 μm or less, preferably 5 μm or less, and contains metal impurities such as iron, magnesium, silicon, titanium, etc., or 1100 pp or less.
このようなアルミナ粉末としては、低ソーダアルミナ、
高純度アルミナ、易焼結性アルミナとして一般に販売さ
れているグレードのものを用いることができる。また、
カーボン粉末としては高純度で微粉のグレートのものを
用い、−次粒子径が1μm以下で灰分が0.3重量%以
下のものが好ましい。Such alumina powders include low soda alumina,
High-purity alumina and easily sinterable alumina of commonly sold grade can be used. Also,
As the carbon powder, use is made of highly pure, finely graded carbon powder, preferably having a secondary particle diameter of 1 μm or less and an ash content of 0.3% by weight or less.
このようなカーボン粉末としては、アセチレンブラック
、ファーネスブラック、チャネルブラック、サーマルブ
ラックなどが知られており、この中でもより高純度とい
う点でアセチレンブラックが好ましい。また、取り扱い
の簡便性から分散が容易であれば0.3〜1.5mmに
造粒した粒状品あるいはプレス圧縮した粒状品を用いる
のが有利である。As such carbon powder, acetylene black, furnace black, channel black, thermal black, etc. are known, and among these, acetylene black is preferable in terms of higher purity. Further, from the viewpoint of ease of handling, it is advantageous to use granular products granulated to a size of 0.3 to 1.5 mm or press-compressed granular products if dispersion is easy.
ノニオン系界面活性剤としては、ポリエチレンクリコー
ル型のものが用いられ、ポリオキシエチレンノニルフェ
ニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエ
ーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル
などのポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルあ
るいはポリオキシエチレンオレインエーテル、ポリオキ
シエチレンラウリルエーテルなどのポリオキシエチレン
アルキルエーテルが知られている。Polyethylene glycol type surfactants are used as nonionic surfactants, such as polyoxyethylene alkylphenyl ethers such as polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene dodecylphenyl ether, or polyoxyethylene. Polyoxyethylene alkyl ethers such as olein ether and polyoxyethylene lauryl ether are known.
その添加量は、カーボン粉末100重量部に対して5〜
20重量部の範囲か適当である。5重量部以下ではカー
ボン粉末の分散性か不十分であり、凝集粒の多い窒化ア
ルミニウム粉末しか得られない。The amount added is 5 to 100 parts by weight of carbon powder.
A range of 20 parts by weight is appropriate. If the amount is less than 5 parts by weight, the dispersibility of the carbon powder is insufficient, and only aluminum nitride powder with many agglomerated particles can be obtained.
一方、20重量部以上ではカーボン粉末の分散性が飽和
状態となり、またコスト面でも高くなり好ましくない。On the other hand, if it exceeds 20 parts by weight, the dispersibility of the carbon powder becomes saturated, and the cost also increases, which is not preferable.
アニオン系界面活性剤としては、カルボン酸塩型のもの
が用いられ、高級脂肪酸ナトリウム塩、ポリカルボン酸
アンモニウム塩などが知られている。As the anionic surfactant, carboxylate type surfactants are used, and higher fatty acid sodium salts, polycarboxylic acid ammonium salts, and the like are known.
その添加量は、アルミナ粉末100重量部に対して1〜
10重量部の範囲が適当である。1重量部以下ではアル
ミナ粉末の分散性が不十分であり、凝集粒の多い窒化ア
ルミニウム粉末しか得られない。The amount added is 1 to 100 parts by weight of alumina powder.
A range of 10 parts by weight is suitable. If it is less than 1 part by weight, the dispersibility of the alumina powder will be insufficient, and only aluminum nitride powder with many aggregated particles will be obtained.
一方、10重量部以上ではアルミナ粉末の分散性が飽和
状態となり、またコスト面でも高くなり好ましくない。On the other hand, if it is more than 10 parts by weight, the dispersibility of the alumina powder becomes saturated, and the cost also increases, which is not preferable.
上記のノニオン系界面活性剤およびアニオン系界面活性
剤は、アルミナ粉末とカーボン粉末とを水分散媒中で混
合して分散するときに添加する。The above nonionic surfactant and anionic surfactant are added when alumina powder and carbon powder are mixed and dispersed in an aqueous dispersion medium.
添加水量は、アルミナ粉末とカーボン粉末の固形成分に
対して0.5〜6重量比で、好ましくは1〜5重量比で
ある。The amount of water added is in a weight ratio of 0.5 to 6, preferably 1 to 5, based on the solid components of alumina powder and carbon powder.
また、水分散媒のpHは9.0〜13.0の範囲に調製
する必要かあり、水酸化ナトリウムやアンモニア水など
を適宜使用してpHを調製する。水分散媒のpHか9.
0以下あるいは13,0以上では、アニオン系界面活性
剤か十分に作用せずアルミナ粉末の分散性が不十分とな
り好ましくない。Further, it is necessary to adjust the pH of the aqueous dispersion medium to a range of 9.0 to 13.0, and the pH is adjusted using sodium hydroxide, aqueous ammonia, or the like as appropriate. The pH of the aqueous dispersion medium is 9.
If it is less than 0 or more than 13.0, the anionic surfactant will not work sufficiently and the dispersibility of the alumina powder will be insufficient, which is not preferable.
水分散媒のpHを9.0〜13.0の範囲に調製するこ
とにより、アルミナ粉末は高分散し、また、カーボン粉
末はノニオン系界面活性剤の作用により同様に高分散し
、その結果アルミナ粉末とカーボン粉末の均一な混合、
分散状態が得られ、以後の窒化反応工程においてアルミ
ナ粉末同士の焼結が抑制され、凝集粒あるいは粗粒を含
まない窒化アルミニウム粉末が得られる。By adjusting the pH of the aqueous dispersion medium to a range of 9.0 to 13.0, alumina powder is highly dispersed, and carbon powder is similarly highly dispersed due to the action of the nonionic surfactant. Uniform mixing of powder and carbon powder,
A dispersed state is obtained, sintering of alumina powders is suppressed in the subsequent nitriding reaction step, and aluminum nitride powder containing no agglomerated grains or coarse grains is obtained.
アルミナ粉末とカーボン粉末との混合比率は、カーボン
/アルミナのモル比で3〜10の範囲が好ましい。モル
比が3より小さいと未反応のアルミすが残存し、一方、
lOを越えると未反応カーボンの残存量が多くなり、そ
の除去が困難でコストも高(なるので好ましくない。The mixing ratio of alumina powder and carbon powder is preferably in the range of 3 to 10 in carbon/alumina molar ratio. When the molar ratio is less than 3, unreacted aluminum remains;
Exceeding 1O is not preferable because the amount of unreacted carbon remaining increases, making it difficult to remove and increasing costs.
混合や分散の方法としては、ボールミル、超音波分散機
などの一般的な方法やパーティカルグラニユレータ−、
ウニルナ−ミキサーなどの各種の混合機を用いることが
可能であるが、直接接触する部分は金属不純物が混入し
ないような材質から成っている装置を使用することが望
ましい。Mixing and dispersion methods include general methods such as ball mills and ultrasonic dispersion machines, particle granulators,
Although it is possible to use various types of mixers such as a Unilunar mixer, it is preferable to use a device whose parts that come into direct contact are made of a material that does not contain metal impurities.
そのような混合機として、ポリエチレン、ナイロン、ウ
レタンなどの合成樹脂、天然ゴムあるいは合成ゴム、ア
ルミナや窒化アルミニウム製のもの、あるいはこれらの
材料で内張りまたはコーティングされたものを用いるこ
とが望ましい。As such a mixer, it is desirable to use one made of synthetic resin such as polyethylene, nylon, urethane, natural or synthetic rubber, alumina or aluminum nitride, or one lined or coated with these materials.
混合物の乾燥方法としては、通常の工業的方法が適用で
きるが、混合時のスラリー粘度が低くて乾燥時にアルミ
ナ粉末とカーボン粉末との分離が生じる恐れのあるとき
は、スプレードライ法、凍結乾燥法、ロータリーエバポ
レーター法などの方法を用いるのが好ましい。Normal industrial methods can be used to dry the mixture, but if the viscosity of the slurry during mixing is low and there is a risk of separation of alumina powder and carbon powder during drying, spray drying or freeze drying may be used. It is preferable to use a method such as a rotary evaporator method or the like.
また、必要に応じて混合や乾燥と共に20μm〜3mm
程度の大きさの粒子に造粒することもできるので、造粒
することにより以後の取り扱いか容易になるという利点
かある。In addition, if necessary, we can also mix and dry 20 μm to 3 mm.
Since it can be granulated into particles of a certain size, granulation has the advantage of making subsequent handling easier.
このようにして得られた粉末あるいは造粒状の混合物を
、窒素を含む雰囲気中で加熱処理することにより還元窒
化反応を行うか、その雰囲気としては窒素、アンモニア
、窒素−アンモニア混合カス、窒素−水素混合カス、窒
素−アルゴン混合ガスなどを使用することができる。The powder or granulated mixture thus obtained is heat-treated in an atmosphere containing nitrogen to perform a reductive nitriding reaction, or the atmosphere may be nitrogen, ammonia, nitrogen-ammonia mixed scum, nitrogen- Hydrogen mixed gas, nitrogen-argon mixed gas, etc. can be used.
加熱処理温度は、通常は1450〜1700℃の範囲で
、好ましくは1500〜1600℃の範囲である。14
50℃未満では還元窒化反応を十分に進行させるために
長時間を必要とし、l 700 ’Cを越えると粗粒の
生成が多くなるので好ましくない。経済的な範囲として
は1500〜1600°Cで2〜6時間保持するのが最
も適当である。更に、還元窒化反応後残存している余剰
のカーボンの除去を目的として、酸化性雰囲気中で加熱
処理を行うが、その処理温度は600〜7500Cで1
〜4時間が適当である。The heat treatment temperature is usually in the range of 1450 to 1700°C, preferably in the range of 1500 to 1600°C. 14
If it is less than 50°C, it will take a long time for the reduction-nitriding reaction to proceed sufficiently, and if it exceeds 1700'C, coarse particles will be produced in large quantities, which is not preferable. As an economical range, it is most appropriate to maintain the temperature at 1500 to 1600°C for 2 to 6 hours. Furthermore, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere for the purpose of removing excess carbon remaining after the reduction nitriding reaction, and the treatment temperature is 600 to 7500C and 1
~4 hours is appropriate.
加熱処理にはオーブン型式の箱型炉やロータリーキルン
型式の回転炉など通常用いられる装置が使用できる。For the heat treatment, commonly used equipment such as an oven-type box furnace or a rotary kiln-type rotary furnace can be used.
本発明で得られた窒化アルミニウム粉末は、粗粒あるい
は凝集粒か少なく、粒度分布がシャープな易焼結性の窒
化アルミニウム粉末であり、これを用いることにより殆
ど気孔を含まない高密度で熱伝導性に優れた焼結体を容
易に得ることができ、熱伝導性に優れた窒化アルミニウ
ム焼結体製造用原料粉末として有用なものである。The aluminum nitride powder obtained in the present invention is an easily sinterable aluminum nitride powder with few coarse grains or agglomerated grains and a sharp particle size distribution. It is possible to easily obtain a sintered body with excellent properties, and it is useful as a raw material powder for producing an aluminum nitride sintered body with excellent thermal conductivity.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
なお、実施例中に記載された粒度分布は(m農法製作所
製のセディグラフ5000ETにより測定し、焼結密度
は■農法製作所製のアルキメデス法による固体比重測定
装置により測定し、また、焼結体の熱伝導度は真空理工
■製のレーザーフラッシュ法による熱伝導度測定装置T
C−7000により測定した。In addition, the particle size distribution described in the examples was measured by Sedigraph 5000ET manufactured by M Noho Seisakusho, and the sintered density was measured by a solid specific gravity measuring device using the Archimedes method manufactured by Nohho Seisakusho. The thermal conductivity was measured using a thermal conductivity measurement device T using the laser flash method manufactured by Shinku Riko ■.
Measured using C-7000.
実施例1
純度99.9%、中心粒径か0.7μmで1μm以下か
80%の低ソーダアルミナ粉末255gに灰分0.00
5%のアセチレンブラック(電気化学工業(即製100
%プレス品) 120g、粘度調整剤としてポリエチレ
ングリコール(和光純薬工業(即製# 1000)を3
.8g、ノニオン系界面活性剤としてポリオキシエチレ
ンアルキルフェニルエーテル(第一工業薬品(即製ノイ
ゲンEA−137)を14.4g (12重量部)、ア
ニオン系界面活性剤としてポリカルボン酸アンモニウム
(サンノプコ(掬製SNデイスパーサンh 5020、
固形分:40重量%)を固形分に換算して7.65g
(3重量部)および分散媒としてイオン交換水を11
00g加え、径25mmのウレタンボール200個と共
に51のポリエチレン製ポットに入れ、濃アンモニア水
を0.5g添加して水分散媒のI)Hを10.5に調製
して、40rpmの回転速度で10時時間式混合を行っ
た。Example 1 255 g of low soda alumina powder with a purity of 99.9% and a center particle size of 0.7 μm and 1 μm or less or 80% and an ash content of 0.00
5% acetylene black (Denki Kagaku Kogyo (ready made 100
% pressed product) 120g, polyethylene glycol (Wako Pure Chemical Industries (ready made #1000) as a viscosity modifier)
.. 8 g (12 parts by weight) of polyoxyethylene alkyl phenyl ether (Daiichi Kogyo Yakuhin (ready made Noigen EA-137) as a nonionic surfactant, 14.4 g (12 parts by weight) of polyoxyethylene alkyl phenyl ether (Daiichi Kogyo Yakuhin (ready made by Noigen EA-137)) as a nonionic surfactant, and ammonium polycarboxylate (Sannopco (produced by Sannopco) as an anionic surfactant). Kiki-made SN Dispersan h 5020,
7.65g (solid content: 40% by weight) converted to solid content
(3 parts by weight) and ion-exchanged water as a dispersion medium.
00g was added and placed in a polyethylene pot of 51 along with 200 urethane balls with a diameter of 25mm, 0.5g of concentrated ammonia water was added to adjust the I)H of the water dispersion medium to 10.5, and the rotation speed was 40 rpm. Mixing was carried out for 10 hours.
このようにして得られた混合スラリーを乾燥機中で乾燥
させた後、そのうち300gをグラファイト製トレイに
充填し、電気炉を用いて201/mlnの窒素ガスを流
しなから1550℃で8時間加熱し、還元窒化反応を行
った。次に、この反応生成物を乾燥空気中にて7008
Cで3時間加熱して、130gの窒化アルミニウム粉末
を得た。After drying the mixed slurry thus obtained in a dryer, 300g of it was packed into a graphite tray and heated at 1550°C for 8 hours using an electric furnace with nitrogen gas flowing at 201/ml. Then, a reductive nitriding reaction was performed. Next, this reaction product was heated to 7008 mL in dry air.
After heating at C for 3 hours, 130 g of aluminum nitride powder was obtained.
この窒化アルミニウム粉末のセディグラフによる粒度分
布曲線を第1図(1)に示す。The particle size distribution curve of this aluminum nitride powder according to a Sedigraph is shown in FIG. 1 (1).
中心粒径は1.4μm、92%が3μm以下の粒子で、
粗粒あるいは凝集粒の殆どない粒度分布のシャープな粉
末であった。The center particle size is 1.4 μm, and 92% of the particles are 3 μm or less.
The powder had a sharp particle size distribution with almost no coarse particles or agglomerated particles.
この粉末に焼結助剤としてY2O3(日本イツトリウム
(即製)を3重量%添加し、1500kg/cm”でプ
レス成形して得たグリーン成形体を窒化アルミニウムと
窒化ホウ素との混合粉末に埋め、窒素雰囲気中で180
0℃および1850°Cで5時間常圧で焼結した。To this powder, 3% by weight of Y2O3 (Japan Yttrium (ready made)) was added as a sintering aid, and the green molded body obtained by press molding at 1500 kg/cm was buried in a mixed powder of aluminum nitride and boron nitride. 180 in nitrogen atmosphere
Sintering was carried out at normal pressure at 0°C and 1850°C for 5 hours.
得られた焼結体の焼結密度と熱伝導度を表1に示す。Table 1 shows the sintered density and thermal conductivity of the obtained sintered body.
表−1
焼結温度 焼結密度 熱伝導度1800°C3
,16g/cm’ 189W/mK1850°C3
,26g/am’ 205W/mK比較例I
アニオン系界面活性剤としてポリカルボン酸アンモニウ
ムを固形分に換算して0.765g (0,3重量部)
用いた以外は実施例1と同様の方法で窒化アルミニウム
粉末を得た。Table-1 Sintering temperature Sintering density Thermal conductivity 1800°C3
,16g/cm' 189W/mK1850°C3
, 26g/am' 205W/mK Comparative Example I 0.765g (0.3 parts by weight) of ammonium polycarboxylate as an anionic surfactant in terms of solid content
Aluminum nitride powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the powder was used.
得られた粉末のセディグラフによる粒度分布曲線を第1
図(2)に示す。The particle size distribution curve of the obtained powder by Sedigraph is
This is shown in Figure (2).
中心粒径は2.4μm、66%が3μm以下の粒子で、
凝集粒の多い粉末であった。The center particle size is 2.4 μm, and 66% of the particles are 3 μm or less.
It was a powder with many aggregated particles.
この粉末を実施例1と同様の方法で焼結し、得られた焼
結体の焼結密度と熱伝導度を表2に示す。This powder was sintered in the same manner as in Example 1, and the sintered density and thermal conductivity of the obtained sintered body are shown in Table 2.
表−2
焼結密度 熱伝導度
2、86g/am” 135W/mK3.19g/
cm’ 189W/mK焼結温度
1800°C
1850’C
比較例2
アニオン系界面活性剤を用いない以外は実施例1と同様
の方法で窒化アルミニウム粉末を得た。Table-2 Sintered density Thermal conductivity 2, 86g/am” 135W/mK3.19g/
cm' 189W/mK Sintering temperature 1800°C 1850'C Comparative Example 2 Aluminum nitride powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that no anionic surfactant was used.
得られた粉末のセディグラフによる粒度分布曲線を第1
図(3)に示す。The particle size distribution curve of the obtained powder by Sedigraph is
It is shown in Figure (3).
中心粒径は2.2μm、69%か3μm以下の粒子で、
凝集粒の多い粉末であった。The central particle size is 2.2 μm, and 69% of the particles are less than 3 μm.
It was a powder with many aggregated particles.
この粉末を実施例1と同様の方法で焼結し、得られた焼
結体の焼結密度と熱伝導度を表3に示す。This powder was sintered in the same manner as in Example 1, and the sintered density and thermal conductivity of the obtained sintered body are shown in Table 3.
表−3
焼結温度 焼結密度 熱伝導度1800’c
2.95g/cm’ 149W/mK18
50°C3,24g/cm’ 195W/mKTable-3 Sintering temperature Sintering density Thermal conductivity 1800'c
2.95g/cm' 149W/mK18
50°C3,24g/cm' 195W/mK
第1図は実施例および比較例で得られた窒化アルミニウ
ム粉末をセディグラフにより測定した粒度分布曲線を示
す図で、累積重量と粒子径の関係を示すものである。
累積mff1(%)
代理人 弁理士 諸石 光黒(ほか1名)手
続
補
正
書
(自
発)
平成3年4月30日
1、事件の表示
平成2年特許願第173141号
2゜
発明の名称
易焼結性窒化アルミニウム粉末の製造方法事件との関係
特許出願人
住 所 大阪市中央区北浜四丁目5番33号住
所
大阪市中央区北浜四丁目5番33装
置
5、補正の対象
明細書の「発明の詳細な説明」の欄。
6、補正の内容
(1)明細書の第7頁第15行のr 1100pp」を
「各々10100ppに訂正する。
(2)明細書の第1O頁第4行の「調製コを「調整Jに
訂正する。
(3)明細書の第1O頁第6行の「調製」を「調整」に
訂正する。
(4)明細書の第10頁第10行の「調製」を「調整」
に訂正する。
(5)明細書の第14頁第9行の「12重量部」を「カ
ーボン粉末100重量部に対して12重量部Jに訂正す
る。
(6)明細書の第14頁第12行の「3重量部jを「ア
ルミナ粉末100重量部に対して3重量部Jに訂正する
。
(7)明細書の第14頁第16行の「調製」を「調整」
に訂正する。
(8)明細書の第15頁第1行の「8時間」を「5時間
」に訂正する。
(9)明細書の第16頁第3行の「0.3重量部」を「
カーボン粉末100重量部に対して0.3重量部」に訂
正する。
以上FIG. 1 is a graph showing particle size distribution curves of aluminum nitride powders obtained in Examples and Comparative Examples measured using a Sedigraph, and shows the relationship between cumulative weight and particle size. Cumulative mff1 (%) Agent Patent attorney Kokuro Moroishi (and 1 other person) Procedural amendment (voluntary) April 30, 1991 1. Display of case 1990 Patent Application No. 173141 2. Name of invention Easy to burn Relationship with the manufacturing method case for condensed aluminum nitride powder Patent applicant address: 4-5-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka Address: Apparatus 5, 4-5-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka; 'Detailed explanation' column. 6. Contents of the amendment (1) "r 1100pp" on page 7, line 15 of the specification is corrected to "10,100pp for each." (2) "Preparation Co" on page 10, line 4 of the specification is corrected to "adjustment J. (3) In the specification, page 1, line 6, "preparation" is corrected to "adjustment." (4) “Preparation” on page 10, line 10 of the specification is “adjustment”
Correct to. (5) "12 parts by weight" on page 14, line 9 of the specification is corrected to "12 parts by weight J for 100 parts by weight of carbon powder." (6) "12 parts by weight" on page 14, line 12 of the specification 3 parts by weight J is corrected to 3 parts by weight J for 100 parts by weight of alumina powder. (7) "Preparation" on page 14, line 16 of the specification is changed to "adjustment"
Correct to. (8) "8 hours" in the first line of page 15 of the specification is corrected to "5 hours". (9) "0.3 part by weight" on page 16, line 3 of the specification is replaced with "
Corrected to 0.3 parts by weight per 100 parts by weight of carbon powder. that's all
Claims (1)
、窒素を含む雰囲気中で加熱反応させて窒化アルミニウ
ム粉末を製造する方法において、ノニオン系界面活性剤
をカーボン粉末100重量部に対して5〜20重量部添
加し、アニオン系界面活性剤をアルミナ粉末100重量
部に対して1〜10重量部添加し、水分散媒のpHを9
.0〜13.0の範囲にすることを特徴とする易焼結性
窒化アルミニウム粉末の製造方法。In a method for producing aluminum nitride powder by mixing alumina powder and carbon powder in an aqueous dispersion medium and heating the mixture in a nitrogen-containing atmosphere, 5 to 5 parts by weight of a nonionic surfactant is added to 100 parts by weight of carbon powder. 1 to 10 parts by weight of anionic surfactant is added to 100 parts by weight of alumina powder, and the pH of the aqueous dispersion medium is adjusted to 9.
.. A method for producing easily sinterable aluminum nitride powder, characterized in that the particle diameter is within the range of 0 to 13.0.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2173141A JPH0459610A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Production of readily sinterable aluminum nitride powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2173141A JPH0459610A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Production of readily sinterable aluminum nitride powder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0459610A true JPH0459610A (en) | 1992-02-26 |
Family
ID=15954876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2173141A Pending JPH0459610A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Production of readily sinterable aluminum nitride powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0459610A (en) |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP2173141A patent/JPH0459610A/en active Pending
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