JPH075372B2 - 熱伝導率の高いセラミツク体の製法 - Google Patents
熱伝導率の高いセラミツク体の製法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは
25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する液相焼
結多結晶窒化アルミニウムの製造に関する。本発明の１
つの観点によれば、窒化アルミニウムを炭素である程度
まで脱酸し、次いで、酸化イットリウムを利用してさら
に脱酸および／または焼結して本発明のセラミック材料
を生成する。
25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する液相焼
結多結晶窒化アルミニウムの製造に関する。本発明の１
つの観点によれば、窒化アルミニウムを炭素である程度
まで脱酸し、次いで、酸化イットリウムを利用してさら
に脱酸および／または焼結して本発明のセラミック材料
を生成する。
尚、本明細書中で用いられた数値は、必要であれば、以
下の如く換算し得るものである。
下の如く換算し得るものである。
1psi＝0.07031Kgw/cm2 1SCFH＝0.028315m3/hour １インチ（”）＝2.54cm 発明の背景 300ppmの溶存酸素を含有する十分に純粋な窒化アルミニ
ウム単結晶の熱伝導率を測定すると室温熱伝導率が2.8W
/cm・Ｋと測定され、この値はBeO単結晶の熱伝導率3.7W
/cm・Ｋとほとんど同じ位置高く、α−Al2O3単結晶の熱
伝導率0.44W/cm・Ｋよりはるかに高い。窒化アルミニウ
ム単結晶の熱伝導率は溶存酸素の強い関数で溶存酸素含
量の増加につれて減少する。例えば、0.8wt％の溶存酸
素を含有する窒化アルミニウム単結晶の熱伝導率は約0.
8W/cm・Ｋである。
ウム単結晶の熱伝導率を測定すると室温熱伝導率が2.8W
/cm・Ｋと測定され、この値はBeO単結晶の熱伝導率3.7W
/cm・Ｋとほとんど同じ位置高く、α−Al2O3単結晶の熱
伝導率0.44W/cm・Ｋよりはるかに高い。窒化アルミニウ
ム単結晶の熱伝導率は溶存酸素の強い関数で溶存酸素含
量の増加につれて減少する。例えば、0.8wt％の溶存酸
素を含有する窒化アルミニウム単結晶の熱伝導率は約0.
8W/cm・Ｋである。
窒化アルミニウム粉末は酸素親和性を有し、特にその表
面が酸化物で覆われていない場合にそうである。窒化ア
ルミニウム粉末の窒化アルミニウム格子中に酸素を導入
すると、次式に従ってAl空孔が形成される。
面が酸化物で覆われていない場合にそうである。窒化ア
ルミニウム粉末の窒化アルミニウム格子中に酸素を導入
すると、次式に従ってAl空孔が形成される。
従って３つの窒素位置に３つの酸素原子を入れるとアル
ミニウム位置に１つの空孔が形成される。窒素位置に酸
素が存在しても、AlNの熱伝導率に与える影響はおそら
く無視できる程度であろう。しかし、アルミニウム原子
と空孔とは質量が大きく相違するので、アルミニウム位
置での空孔の存在はAlNの熱伝導率に強い影響をもち、
すべての実用的目的において、おそらくAlNの熱伝導率
の減少のすべての原因である。
ミニウム位置に１つの空孔が形成される。窒素位置に酸
素が存在しても、AlNの熱伝導率に与える影響はおそら
く無視できる程度であろう。しかし、アルミニウム原子
と空孔とは質量が大きく相違するので、アルミニウム位
置での空孔の存在はAlNの熱伝導率に強い影響をもち、
すべての実用的目的において、おそらくAlNの熱伝導率
の減少のすべての原因である。
通常、純粋と称されるAlN粉末には３つの異なる酸素源
がある。酸素源の第１はAl2O3の個別粒子である。酸素
源の第２は、AlN粉末粒子を覆う、おそらくはAl2O3とし
ての酸化物被覆である。酸素源の第３はAlN格子に溶解
した酸素である。AlN粉末のAlN格子中に存在する酸素の
量は、AlN粉末を製造する方法に依存する。AlN粉末を高
温で加熱することにより、さらに酸素がAlN格子中に導
入され得る。測定値から、約1900℃でAlN格子が約1.2wt
％の酸素を溶解し得ることがわかる。本発明において、
AlN粉末の酸素含量とは、酸素源第１、第２および第３
として存在する酸素を包含するものである。また本発明
において、酸素源第１、第２および第３としてAlN粉末
に存在する酸素は、遊離炭素を利用することにより除去
でき、この炭素による酸素除去の程度は、得られる焼結
体に望まれる組成に大きく依存する。
がある。酸素源の第１はAl2O3の個別粒子である。酸素
源の第２は、AlN粉末粒子を覆う、おそらくはAl2O3とし
ての酸化物被覆である。酸素源の第３はAlN格子に溶解
した酸素である。AlN粉末のAlN格子中に存在する酸素の
量は、AlN粉末を製造する方法に依存する。AlN粉末を高
温で加熱することにより、さらに酸素がAlN格子中に導
入され得る。測定値から、約1900℃でAlN格子が約1.2wt
％の酸素を溶解し得ることがわかる。本発明において、
AlN粉末の酸素含量とは、酸素源第１、第２および第３
として存在する酸素を包含するものである。また本発明
において、酸素源第１、第２および第３としてAlN粉末
に存在する酸素は、遊離炭素を利用することにより除去
でき、この炭素による酸素除去の程度は、得られる焼結
体に望まれる組成に大きく依存する。
発明の開示 本発明によれば、窒化アルミニウム粉末を空気中で加工
することができ、それでも25℃で1.00W/cm・Ｋより大き
い、好ましくは25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率
を有するセラミック体を生成することができる。
することができ、それでも25℃で1.00W/cm・Ｋより大き
い、好ましくは25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率
を有するセラミック体を生成することができる。
本発明の１実施の態様においては、既知の酸素含量の粒
状窒化アルミニウム、遊離炭素および酸化イットリウム
よりなるコンパクト中の窒化アルミニウムを炭素で脱酸
してAl、Ｎ、ＹおよびＯの望ましい当量組成を生成し、
さらに脱酸コンパクトをＹおよびＯを主成分とし少量の
AlおよびＮを含有する液相によって焼結する。
状窒化アルミニウム、遊離炭素および酸化イットリウム
よりなるコンパクト中の窒化アルミニウムを炭素で脱酸
してAl、Ｎ、ＹおよびＯの望ましい当量組成を生成し、
さらに脱酸コンパクトをＹおよびＯを主成分とし少量の
AlおよびＮを含有する液相によって焼結する。
添付図面を参照しながら展開される以下の詳しい説明か
ら本発明を一層よく理解できるであろう。
ら本発明を一層よく理解できるであろう。
第１図は、AlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元
系（reciprocal ternary system）におけるサブソリダ
ス（subsolidus）相平衡を示す組成図である（米国特許
出願第553,213号、1983年11月18日出願（特開昭60−18
0,965号）、即ち特願昭59−242535号の第１図にも示さ
れている）。第１図は当量％単位でプロットされてお
り、縦座標軸それぞれに沿って酸素の当量％が示されて
いる（窒素の当量％は100％−酸素の当量％である）。
横座標軸に沿ってイットリウムの当量％が示されている
（アルミニウムの当量％は、100％−イットリウムの当
量％である）。第１図において、線分CDおよびEFを含ま
ない線分ABCDEFが米国特許出願第553,213号の焼結体の
組成を画定し包囲している。第１図には、YN添加剤およ
び窒化アルミニウム粉末の酸素含量をつなぐ縦軸連結直
線ZZ′の１例も示されている。多角形ABCDEFを通る縦軸
連結直線上の任意の点で与えられるイットリウムおよび
Alの当量％から、縦軸連結直線上のその点の組成物を生
成するのに必要なイットリウム添加剤およびAlNの量を
計算することができる。
系（reciprocal ternary system）におけるサブソリダ
ス（subsolidus）相平衡を示す組成図である（米国特許
出願第553,213号、1983年11月18日出願（特開昭60−18
0,965号）、即ち特願昭59−242535号の第１図にも示さ
れている）。第１図は当量％単位でプロットされてお
り、縦座標軸それぞれに沿って酸素の当量％が示されて
いる（窒素の当量％は100％−酸素の当量％である）。
横座標軸に沿ってイットリウムの当量％が示されている
（アルミニウムの当量％は、100％−イットリウムの当
量％である）。第１図において、線分CDおよびEFを含ま
ない線分ABCDEFが米国特許出願第553,213号の焼結体の
組成を画定し包囲している。第１図には、YN添加剤およ
び窒化アルミニウム粉末の酸素含量をつなぐ縦軸連結直
線ZZ′の１例も示されている。多角形ABCDEFを通る縦軸
連結直線上の任意の点で与えられるイットリウムおよび
Alの当量％から、縦軸連結直線上のその点の組成物を生
成するのに必要なイットリウム添加剤およびAlNの量を
計算することができる。
第２図は米国特許出願第553,213号の多結晶体組成を示
す第１図の部分の拡大図である。
す第１図の部分の拡大図である。
第３図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元系
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図である。第３
図は当量％単位でプロットされており、縦座標軸それぞ
れに沿って酸素の当量％が示されている（酸素の当量％
は、100％−酸素の単結晶である）。横座標軸に沿って
イットリウムの当量％が示されている（アルミニウムの
当量％は、100％−イットリウムの当量％である）。第
３図において、線分MJを含まない線分、即ち多角形JKLM
が本発明の方法により生成した焼結体の組成を画定し包
囲している。
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図である。第３
図は当量％単位でプロットされており、縦座標軸それぞ
れに沿って酸素の当量％が示されている（酸素の当量％
は、100％−酸素の単結晶である）。横座標軸に沿って
イットリウムの当量％が示されている（アルミニウムの
当量％は、100％−イットリウムの当量％である）。第
３図において、線分MJを含まない線分、即ち多角形JKLM
が本発明の方法により生成した焼結体の組成を画定し包
囲している。
第４図は多角形JKLMを示す第３図の部分の拡大図であ
る。
る。
第５図は本発明の方法により製造した多結晶体の研磨断
面の顕微鏡写真（倍率×1000）である。明るい色の相が
AlNであり、暗い色の相がY2O3およびY4Al2O9よりなる第
２相である。
面の顕微鏡写真（倍率×1000）である。明るい色の相が
AlNであり、暗い色の相がY2O3およびY4Al2O9よりなる第
２相である。
第１図と第３図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相
互三元系におけるサブソリダス相平衡を示す同じ組成図
であり、第１図が特願昭59−242535号の多角形ABCDEFお
よび線分ZZ′を示すのに対して、第３図が多角形JKLMを
示す点が相違するだけである。多角形ABCDEFで画定包囲
された組成は多角形JKLMの組成を包含する。
互三元系におけるサブソリダス相平衡を示す同じ組成図
であり、第１図が特願昭59−242535号の多角形ABCDEFお
よび線分ZZ′を示すのに対して、第３図が多角形JKLMを
示す点が相違するだけである。多角形ABCDEFで画定包囲
された組成は多角形JKLMの組成を包含する。
第１図および第２図は、下記のようにして得られたデー
タに基づいて代数的に展開された図である。即ち、所定
の酸素含量のYNおよび所定の酸素含量のAlN粉末の粒状
混合物、また数例ではAlN、YNおよびY2O3粉末の混合物
を窒素ガス中で形成し、この混合物を窒素ガス中でコン
パクトに成形し、コンパクトを窒素ガス中周囲圧力下約
1860℃−約2050℃の範囲の焼結温度で１−1.5時間の期
間焼結することによりデータを得た。さらに詳しくは、
粉末の混合からこれから形成したコンパクトの焼結まで
の全工程を窒素の非酸化性雰囲気中で行った。
タに基づいて代数的に展開された図である。即ち、所定
の酸素含量のYNおよび所定の酸素含量のAlN粉末の粒状
混合物、また数例ではAlN、YNおよびY2O3粉末の混合物
を窒素ガス中で形成し、この混合物を窒素ガス中でコン
パクトに成形し、コンパクトを窒素ガス中周囲圧力下約
1860℃−約2050℃の範囲の焼結温度で１−1.5時間の期
間焼結することによりデータを得た。さらに詳しくは、
粉末の混合からこれから形成したコンパクトの焼結まで
の全工程を窒素の非酸化性雰囲気中で行った。
第３図および第４図の多角形JKLMも、以下に記載する実
施例ならびにこの実施例と類似のやり方で行った操作例
を含む他の実験により得られたデータに基づて、代数的
に展開された図である。
施例ならびにこの実施例と類似のやり方で行った操作例
を含む他の実験により得られたデータに基づて、代数的
に展開された図である。
オキシ窒化物および２つの異なる金属原子を含み、その
金属原子が原子価を変えない相平衡をプロットする最善
の方法は、第１及び第３図でそうしたように組成を相互
三元系としてプロットすることである。第１図および第
３図の特定の系には、２種の非金属原子（酸素と窒素）
と２種の金属原子（イットリウムとアルミニウム）が存
在する。Al、Ｙ、酸素および窒素はそれぞれ原子＋3,＋
3,−２および−３を有すると仮定する。Al、Ｙ、酸素お
よび窒素すべてが酸化物、窒化物またはオキシ窒化物と
して存在し、あたかも上記原子価を有するかのようにふ
るまうと仮定する。
金属原子が原子価を変えない相平衡をプロットする最善
の方法は、第１及び第３図でそうしたように組成を相互
三元系としてプロットすることである。第１図および第
３図の特定の系には、２種の非金属原子（酸素と窒素）
と２種の金属原子（イットリウムとアルミニウム）が存
在する。Al、Ｙ、酸素および窒素はそれぞれ原子＋3,＋
3,−２および−３を有すると仮定する。Al、Ｙ、酸素お
よび窒素すべてが酸化物、窒化物またはオキシ窒化物と
して存在し、あたかも上記原子価を有するかのようにふ
るまうと仮定する。
第１−４図の状態図は当量％でプロットしてある。これ
らの元素それぞれの当量数は特定の元素のモル数にその
原子価を掛けた値に等しい。縦軸に沿って、酸素の当量
数に100％を掛けて、酸素当量数と窒素当量数の合計で
測った値がプロットされている。横軸に沿って、イット
リウムの当量数に100％を掛けてイットリウム当量数と
アルミニウム当量数の合計で割った値がプロットされて
いる。第１−４図のすべての組成をこのようにしてプロ
ットする。
らの元素それぞれの当量数は特定の元素のモル数にその
原子価を掛けた値に等しい。縦軸に沿って、酸素の当量
数に100％を掛けて、酸素当量数と窒素当量数の合計で
測った値がプロットされている。横軸に沿って、イット
リウムの当量数に100％を掛けてイットリウム当量数と
アルミニウム当量数の合計で割った値がプロットされて
いる。第１−４図のすべての組成をこのようにしてプロ
ットする。
第１−４図の状態図上の組成を用いて種々の相の重量％
および体積％を決めることができる。例えば、第３また
は４図の多角形JKLM内の特定の１点を用いて、その点で
の多結晶体の相組成を決めることができる。
および体積％を決めることができる。例えば、第３また
は４図の多角形JKLM内の特定の１点を用いて、その点で
の多結晶体の相組成を決めることができる。
第１−４図は固体状態の多結晶体の組成と相平衡を示
す。
す。
アーバン・チャールズ・フスビー（Irvin Charles Huse
by）とカール・フランシス・ボビク（Carl Francis Bob
ik）による、本出願人に譲渡された米国特許出願第553,
213号（1983年11月18日出願）、即ち特願昭59−242535
号「高熱伝導率の窒化アルミニウムセラミック体」に
は、その第１図（本明細書にも第１図−従来例−として
図示）の線分CDおよびEFを含まない線分ABCDEFで画定包
囲された組成、セラミック体の体積の約10体積％未満の
気孔率および22℃で1.0W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を
有する多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する
方法が開示されている。この方法では、窒化アルミニウ
ム粉末と、イットリウム、水素化イットリウム、窒化イ
ットリウムおよびこれらの混合物よりなる群から選ばれ
るイットリウム添加剤とよりなる混合物を形成し、ここ
で上記窒化アルミニウムおよびイットリウム添加剤は予
め定められた酸素含量を有し、上記混合物はイットリウ
ム、アルミニウム、窒素および酸素の当量％が第１図の
線分CDおよびEFを含まない線分ABCDEFで画定包囲された
組成を有し、上記混合物をコンパクトに成形し、上記コ
ンパクトを約1850℃−約2170℃の範囲の温度で窒素、ア
ルゴン、水素およびこれらの混合物よりなる群から選ば
れる雰囲気中で焼結して、上記多結晶体を生成する。
by）とカール・フランシス・ボビク（Carl Francis Bob
ik）による、本出願人に譲渡された米国特許出願第553,
213号（1983年11月18日出願）、即ち特願昭59−242535
号「高熱伝導率の窒化アルミニウムセラミック体」に
は、その第１図（本明細書にも第１図−従来例−として
図示）の線分CDおよびEFを含まない線分ABCDEFで画定包
囲された組成、セラミック体の体積の約10体積％未満の
気孔率および22℃で1.0W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を
有する多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する
方法が開示されている。この方法では、窒化アルミニウ
ム粉末と、イットリウム、水素化イットリウム、窒化イ
ットリウムおよびこれらの混合物よりなる群から選ばれ
るイットリウム添加剤とよりなる混合物を形成し、ここ
で上記窒化アルミニウムおよびイットリウム添加剤は予
め定められた酸素含量を有し、上記混合物はイットリウ
ム、アルミニウム、窒素および酸素の当量％が第１図の
線分CDおよびEFを含まない線分ABCDEFで画定包囲された
組成を有し、上記混合物をコンパクトに成形し、上記コ
ンパクトを約1850℃−約2170℃の範囲の温度で窒素、ア
ルゴン、水素およびこれらの混合物よりなる群から選ば
れる雰囲気中で焼結して、上記多結晶体を生成する。
上記米国特許出願第553,213号には、約1.6当量％より大
から約19.75当量％までのイットリウム、約80.25当量％
から約98.4当量％までのアルミニウム、約4.0当量％よ
り大から約15.25当量％までの酸素、および約84.75当量
％から約96当量％までの窒素よりなる組成を有する多結
晶体も開示されている。
から約19.75当量％までのイットリウム、約80.25当量％
から約98.4当量％までのアルミニウム、約4.0当量％よ
り大から約15.25当量％までの酸素、および約84.75当量
％から約96当量％までの窒素よりなる組成を有する多結
晶体も開示されている。
上記米国特許出願第553,213号には、AlNと、ＹおよびＯ
を含有する第２相とよりなり、第２相の合計量が多結晶
体の全体積の約4.2体積％より大から約27.3体積％まで
の範囲にある相組成を有する多結晶体であって、多結晶
の体積の約10体積％未満の気孔率および22℃で1.0W/cm
・Ｋより大きい熱伝導率を有する多結晶体も開示されて
いる。
を含有する第２相とよりなり、第２相の合計量が多結晶
体の全体積の約4.2体積％より大から約27.3体積％まで
の範囲にある相組成を有する多結晶体であって、多結晶
の体積の約10体積％未満の気孔率および22℃で1.0W/cm
・Ｋより大きい熱伝導率を有する多結晶体も開示されて
いる。
本発明を概括すれば、第３または４図の線分MJを含まな
い線分、即ち多角形JKLMで画定包囲された組成、セラミ
ック体の体積の約10体積％未満、好ましくは約５体積％
未満の気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好
ましくは25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有す
る焼結多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する
方法が提供され、この方法は、（ａ）酸素含有窒化アル
ミニウム粉末、酸化イットリウムまたはその前駆物質お
よび、遊離炭素、約50℃から約1000℃までの範囲の温度
で熱分解して遊離炭素と揮散する気体状分解生成物とな
る炭素質有機物質およびこれらの混合物よりなる群から
選ばれた炭素質添加剤よりなる混合物を形成し、この混
合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物およびコ
ンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当量％が
第３または４図の点Ｌから点Ｊまでの範囲にあり、イッ
トリウムが約2.5当量％より大から約4.9当量％までの範
囲にあり、アルミニウムが約95.1当量％から約97.5当量
％より小までの範囲にある組成を有し、上記コンパクト
は第３または第４図の多角形JKLMで画定包囲された組成
の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
約1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉
塞温度より低い温度までの温度に加熱し、これにより上
記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と
反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コ
ンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４
図の線分MJを含まない多角形JKLMで画定包囲された組成
を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する
量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で約1860℃以上、好ましくは約1890℃以上の温度で焼結
して上記多結晶体を生成する工程を含む。
い線分、即ち多角形JKLMで画定包囲された組成、セラミ
ック体の体積の約10体積％未満、好ましくは約５体積％
未満の気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好
ましくは25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有す
る焼結多結晶窒化アルミニウムセラミック体を製造する
方法が提供され、この方法は、（ａ）酸素含有窒化アル
ミニウム粉末、酸化イットリウムまたはその前駆物質お
よび、遊離炭素、約50℃から約1000℃までの範囲の温度
で熱分解して遊離炭素と揮散する気体状分解生成物とな
る炭素質有機物質およびこれらの混合物よりなる群から
選ばれた炭素質添加剤よりなる混合物を形成し、この混
合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物およびコ
ンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当量％が
第３または４図の点Ｌから点Ｊまでの範囲にあり、イッ
トリウムが約2.5当量％より大から約4.9当量％までの範
囲にあり、アルミニウムが約95.1当量％から約97.5当量
％より小までの範囲にある組成を有し、上記コンパクト
は第３または第４図の多角形JKLMで画定包囲された組成
の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
約1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉
塞温度より低い温度までの温度に加熱し、これにより上
記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と
反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コ
ンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４
図の線分MJを含まない多角形JKLMで画定包囲された組成
を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する
量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で約1860℃以上、好ましくは約1890℃以上の温度で焼結
して上記多結晶体を生成する工程を含む。
本発明の方法において、脱酸コンパクトの当量％で表示
した組成は、得られる焼結体の当量％で表示した組成と
同じであるか、それから有意な差がない。
した組成は、得られる焼結体の当量％で表示した組成と
同じであるか、それから有意な差がない。
本発明の方法において、酸素含量は放射化分析により測
定することができる。
定することができる。
ここで１成分の重量％は、全成分の合計重量％が100％
になることを意味する。
になることを意味する。
周囲圧力は大気圧または大気圧付近を意味する。
粉末の比表面積または表面積は、BET表面積測定による
比表面積を意味する。
比表面積を意味する。
簡潔に述べると、本発明の１実施の態様においては、第
３または４図の線分MJを含まない線分、即ち多角形UMJV
で画定包囲された組成、セラミック体の体積の約10体積
％未満、好ましくは約２体積％未満の気孔率および25℃
で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25℃で1.42W/cm
・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミ
ニウムセラミック体を製造する方法が提供され、この方
法は （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムまたはその前駆物質および、遊離炭素，約50℃から約
1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離炭素と揮散す
る気体状分解生成物となる炭素質有機物質およびこれら
の混合物よりなる群から選ばれた炭素添加剤よりなる混
合物を形成し、ここで上記遊離炭素は約20m2/gより大き
い比表面積を有し、上記混合物中の窒化アルミニウム粉
末は約3.4m2/gから約10m2/gまでの比表面積を有し、上
記混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物およ
びコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当量
％が第３または４図の点Ｕから点Ｊまでの範囲にあり、
イットリウムが約2.5当量％より大から約4.35当量％ま
での範囲にあり、アルミニウムが約95.65当量％から約9
7.5当量％より小までの範囲にある組成を有し、上記コ
ンパクトは第３または４図の多角形JKLMで画定包囲され
た組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有
し、上記コンパクト中の窒化アルミニウムがこの窒化ア
ルミニウムの重量の約1.4重量％より大から約4.5重量％
より小までの範囲の量の酸素を含有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを約25容量％以上の窒素を含有す
る窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力で、約1350℃か
らコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭
素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させ
て脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクト
はAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４図の線分
MJを含まない多角形UMJVで画定包囲された組成を有し、
上記炭素による脱酸以前の上記コンパクト中の窒化アル
ミニウムがこの窒化アルミニウムの重量の約1.4重量％
より大から約4.5重量％より小までの範囲の酸素含量を
有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量
存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを約25容量％以上の窒素を含
有する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、約1900
℃から2050℃まで、好ましくは約1900℃から1960℃まで
の範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生成する工程を
含む。
３または４図の線分MJを含まない線分、即ち多角形UMJV
で画定包囲された組成、セラミック体の体積の約10体積
％未満、好ましくは約２体積％未満の気孔率および25℃
で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25℃で1.42W/cm
・Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミ
ニウムセラミック体を製造する方法が提供され、この方
法は （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムまたはその前駆物質および、遊離炭素，約50℃から約
1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離炭素と揮散す
る気体状分解生成物となる炭素質有機物質およびこれら
の混合物よりなる群から選ばれた炭素添加剤よりなる混
合物を形成し、ここで上記遊離炭素は約20m2/gより大き
い比表面積を有し、上記混合物中の窒化アルミニウム粉
末は約3.4m2/gから約10m2/gまでの比表面積を有し、上
記混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物およ
びコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当量
％が第３または４図の点Ｕから点Ｊまでの範囲にあり、
イットリウムが約2.5当量％より大から約4.35当量％ま
での範囲にあり、アルミニウムが約95.65当量％から約9
7.5当量％より小までの範囲にある組成を有し、上記コ
ンパクトは第３または４図の多角形JKLMで画定包囲され
た組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有
し、上記コンパクト中の窒化アルミニウムがこの窒化ア
ルミニウムの重量の約1.4重量％より大から約4.5重量％
より小までの範囲の量の酸素を含有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを約25容量％以上の窒素を含有す
る窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力で、約1350℃か
らコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭
素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させ
て脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクト
はAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４図の線分
MJを含まない多角形UMJVで画定包囲された組成を有し、
上記炭素による脱酸以前の上記コンパクト中の窒化アル
ミニウムがこの窒化アルミニウムの重量の約1.4重量％
より大から約4.5重量％より小までの範囲の酸素含量を
有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量
存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを約25容量％以上の窒素を含
有する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、約1900
℃から2050℃まで、好ましくは約1900℃から1960℃まで
の範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生成する工程を
含む。
簡潔に述べると、本発明の別の実施態様によれば、第３
または４図の線分MJを含まない線分、即ち多角形JKLMで
画定包囲された組成、セラミック体の体積の約10体積％
未満、好ましくは約５体積％未満の気孔率および25℃で
1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25℃で1.42W/cm・
Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミニ
ウムセラミック体を製造する方法が提供される。この方
法は下記の工程を含む。
または４図の線分MJを含まない線分、即ち多角形JKLMで
画定包囲された組成、セラミック体の体積の約10体積％
未満、好ましくは約５体積％未満の気孔率および25℃で
1.00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25℃で1.42W/cm・
Ｋより大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミニ
ウムセラミック体を製造する方法が提供される。この方
法は下記の工程を含む。
（ａ）窒化アルミニウムの粉末の約4.4重量％までの酸
素含量を有する出発材料となる酸素含量窒化アルミニウ
ム粉末を用意し、この窒化アルミニウム粉末、酸化イッ
トリウムまたはその前駆物質および、遊離炭素，約50℃
から約1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離炭素と
揮散する気体状分解生成物となる炭素質有機物質および
これらの混合物よりなる群から選ばれた炭素質添加剤よ
りなる混合物を形成し、この混合物をコンパクトに成形
し、ここで上記混合物およびコンパクトはイットリウム
およびアルミニウムの当量％が第３または４図の点Ｌか
ら点Ｊまでの範囲にあり、イットリウムが約2.5当量％
より大から約4.9当量％までの範囲にあり、アルミニウ
ムが約95.1当量％から約97.5当量％より小までの範囲に
ある組成を有し、上記コンパクトは第３または４図の多
角形JKLMで画定包囲された組成の外側にＹ、Al、Ｏおよ
びＮの当量％組成を有し、この処理中上記窒化アルミニ
ウムは酸素を捕集し、炭素による脱酸以前の上記コンパ
クト中の窒化アルミニウムの酸素含量が窒化アルミニウ
ムの約1.0重量％より大、好ましくは約1.40重量％より
大から約4.5重量％までの範囲にあり、これによって窒
化アルミニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコン
パクトに加工し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
約1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉
塞温度より低い温度までの温度にて加熱し、これにより
上記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素
と反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸
コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または
４図の線分MJを含まない多角形JKLMで画定包囲された組
成を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成す
る量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で約1860℃以上、好ましくは約1890℃以上の温度で焼結
して上記多結晶体を生成する工程を含む。
素含量を有する出発材料となる酸素含量窒化アルミニウ
ム粉末を用意し、この窒化アルミニウム粉末、酸化イッ
トリウムまたはその前駆物質および、遊離炭素，約50℃
から約1000℃までの範囲の温度で熱分解して遊離炭素と
揮散する気体状分解生成物となる炭素質有機物質および
これらの混合物よりなる群から選ばれた炭素質添加剤よ
りなる混合物を形成し、この混合物をコンパクトに成形
し、ここで上記混合物およびコンパクトはイットリウム
およびアルミニウムの当量％が第３または４図の点Ｌか
ら点Ｊまでの範囲にあり、イットリウムが約2.5当量％
より大から約4.9当量％までの範囲にあり、アルミニウ
ムが約95.1当量％から約97.5当量％より小までの範囲に
ある組成を有し、上記コンパクトは第３または４図の多
角形JKLMで画定包囲された組成の外側にＹ、Al、Ｏおよ
びＮの当量％組成を有し、この処理中上記窒化アルミニ
ウムは酸素を捕集し、炭素による脱酸以前の上記コンパ
クト中の窒化アルミニウムの酸素含量が窒化アルミニウ
ムの約1.0重量％より大、好ましくは約1.40重量％より
大から約4.5重量％までの範囲にあり、これによって窒
化アルミニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコン
パクトに加工し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
約1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉
塞温度より低い温度までの温度にて加熱し、これにより
上記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素
と反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸
コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または
４図の線分MJを含まない多角形JKLMで画定包囲された組
成を有し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成す
る量存在し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で約1860℃以上、好ましくは約1890℃以上の温度で焼結
して上記多結晶体を生成する工程を含む。
簡潔に述べると、本発明のさらに他の実施の態様によれ
ば、第３または４図の線分MJを含まない多角形UMJVで画
定包囲された組成、セラミック体の体積の約10体積％未
満、好ましくは約２体積％未満の気孔率および25℃で1.
00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25℃で1.42W/cm・Ｋ
より大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミニウ
ムセラミック体を製造する方法が提供され、この方法は
下記の工程を含む。
ば、第３または４図の線分MJを含まない多角形UMJVで画
定包囲された組成、セラミック体の体積の約10体積％未
満、好ましくは約２体積％未満の気孔率および25℃で1.
00W/cm・Ｋより大きい、好ましくは25℃で1.42W/cm・Ｋ
より大きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミニウ
ムセラミック体を製造する方法が提供され、この方法は
下記の工程を含む。
（ａ）窒化アルミニウム粉末の約1.0重量％より大から
約４重量％より小までの範囲の酸素含量を有する出発材
料としての窒化アルミニウム粉末を用意し、この窒化ア
ルミニウム粉末、酸化イットリウムまたはその前駆物質
および、遊離炭素，約50℃から約1000℃までの範囲の温
度で熱分解して遊離炭素と揮散する気体状分解生成物と
なる炭素質有機物質およびこれらの混合物よりなる群か
ら選ばれた炭素質添加剤よりなる混合物を形成し、ここ
で上記遊離炭素は約20m2/gより大きい比表面積を有し、
上記混合物中の窒化アルミニウム粉末は約3.4m2/gから
約10m2/gまでの比表面積を有し、上記混合物をコンパク
トに成形し、ここで上記混合物およびコンパクトはイッ
トリウムおよびアルミニウムの当量％が第３または４図
の点Ｕから点Ｊまでの範囲にあり、イットリウムが約2.
5当量％より大から約4.35当量％までの範囲にあり、ア
ルミニウムが約95.65当量％から約97.5当量％より小ま
での範囲にある組成を有し、上記コンパクトは第３また
は４図の多角形JKLMで画定包囲された組成の外側にＹ、
Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、この処理中上記窒
化アルミニウムは酸素を捕集し、炭素による脱酸以前の
上記コンパクト中の窒化アルミニウムの酸素含量が窒化
アルミニウムの約1.40重量％より大から約4.5重量％ま
での範囲にあり、かつ上記出発材料としての窒化アルミ
ニウム粉末の上記酸素含量より窒化アルミニウムの約0.
03重量％より大から約３重量％までの範囲の量だけ大き
く、これによって窒化アルミニウム粉末を遊離炭素によ
る脱酸に適当なコンパクトに加工し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを約25容量％以上の窒素を含有す
る窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力で、約1350℃か
らコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭
素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させ
て脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクト
はAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４図の線分
MJを含まない多角形UMJVで画定包囲された組成を有し、
上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量存在
し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを約25容量％以上の窒素を含
有する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、約1900
℃から約2050℃まで、好ましくは約1900℃から約1960℃
までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生成する。
約４重量％より小までの範囲の酸素含量を有する出発材
料としての窒化アルミニウム粉末を用意し、この窒化ア
ルミニウム粉末、酸化イットリウムまたはその前駆物質
および、遊離炭素，約50℃から約1000℃までの範囲の温
度で熱分解して遊離炭素と揮散する気体状分解生成物と
なる炭素質有機物質およびこれらの混合物よりなる群か
ら選ばれた炭素質添加剤よりなる混合物を形成し、ここ
で上記遊離炭素は約20m2/gより大きい比表面積を有し、
上記混合物中の窒化アルミニウム粉末は約3.4m2/gから
約10m2/gまでの比表面積を有し、上記混合物をコンパク
トに成形し、ここで上記混合物およびコンパクトはイッ
トリウムおよびアルミニウムの当量％が第３または４図
の点Ｕから点Ｊまでの範囲にあり、イットリウムが約2.
5当量％より大から約4.35当量％までの範囲にあり、ア
ルミニウムが約95.65当量％から約97.5当量％より小ま
での範囲にある組成を有し、上記コンパクトは第３また
は４図の多角形JKLMで画定包囲された組成の外側にＹ、
Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、この処理中上記窒
化アルミニウムは酸素を捕集し、炭素による脱酸以前の
上記コンパクト中の窒化アルミニウムの酸素含量が窒化
アルミニウムの約1.40重量％より大から約4.5重量％ま
での範囲にあり、かつ上記出発材料としての窒化アルミ
ニウム粉末の上記酸素含量より窒化アルミニウムの約0.
03重量％より大から約３重量％までの範囲の量だけ大き
く、これによって窒化アルミニウム粉末を遊離炭素によ
る脱酸に適当なコンパクトに加工し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で約1200℃ま
での温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊
離炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを約25容量％以上の窒素を含有す
る窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力で、約1350℃か
らコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭
素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させ
て脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクト
はAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第３または４図の線分
MJを含まない多角形UMJVで画定包囲された組成を有し、
上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量存在
し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを約25容量％以上の窒素を含
有する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、約1900
℃から約2050℃まで、好ましくは約1900℃から約1960℃
までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生成する。
本発明の別の実施の態様においては、上記混合物および
コンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当量％
が第４図の点ＬとＪの間にあるが点ＬとＪを含まない組
成を有し、上記コンパクト中のイットリウムが約2.5当
量％より大から約4.9当量％より小までの範囲にあり、
上記コンパクト中のアルミニウムが約95.1当量％より大
から約97.5当量％より小までの範囲にあり、上記焼結体
および上記脱酸コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量
％が第４図の線分MJおよびLKを含まない多角形JKLMで画
定包囲された組成よりなる。
コンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当量％
が第４図の点ＬとＪの間にあるが点ＬとＪを含まない組
成を有し、上記コンパクト中のイットリウムが約2.5当
量％より大から約4.9当量％より小までの範囲にあり、
上記コンパクト中のアルミニウムが約95.1当量％より大
から約97.5当量％より小までの範囲にあり、上記焼結体
および上記脱酸コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量
％が第４図の線分MJおよびLKを含まない多角形JKLMで画
定包囲された組成よりなる。
本発明のさらに他の実施の態様においては、上記混合物
およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの
当量％が第４図の点Ｌから点Ｋまでの範囲にある組成を
有し、上記コンパクト中のイットリウムが約4.4当量％
から約4.9当量％までの範囲にあり、上記コンパクト中
のアルミニウムが約95.1当量％から約95.6当量％までの
範囲にあり、上記焼結体および上記脱酸コンパクトはA
l、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分LKで画定さ
れた組成よりなる。
およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの
当量％が第４図の点Ｌから点Ｋまでの範囲にある組成を
有し、上記コンパクト中のイットリウムが約4.4当量％
から約4.9当量％までの範囲にあり、上記コンパクト中
のアルミニウムが約95.1当量％から約95.6当量％までの
範囲にあり、上記焼結体および上記脱酸コンパクトはA
l、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分LKで画定さ
れた組成よりなる。
第３または４図の多角形JKLM内の特定の点から計算した
組成を次の第Ｉ表に示す。
組成を次の第Ｉ表に示す。
本発明の方法の１実施の態様に従って製造した多結晶窒
化アルミニウム体は、第３または４図の線分MJを含まな
い多角形、即ち線分JKLMで画定包囲された組成を有す
る。本発明の方法により製造した第３または４図の線分
MJを含まない多角形JKLMの焼結多結晶体は、約2.5当量
％より大から約4.9当量％までのイットリウム、約95.1
当量％から約97.5当量％までのアルミニウム、約4.1当
量％より大から約6.3当量％より小までの酸素および約9
3.7当量％より大から約95.9当量％までの窒素よりなる
組成を有する。
化アルミニウム体は、第３または４図の線分MJを含まな
い多角形、即ち線分JKLMで画定包囲された組成を有す
る。本発明の方法により製造した第３または４図の線分
MJを含まない多角形JKLMの焼結多結晶体は、約2.5当量
％より大から約4.9当量％までのイットリウム、約95.1
当量％から約97.5当量％までのアルミニウム、約4.1当
量％より大から約6.3当量％より小までの酸素および約9
3.7当量％より大から約95.9当量％までの窒素よりなる
組成を有する。
また、第３または４図の線分MJを含まない多角形JKLMで
画定包囲された多結晶体は、AlN相とイットリウムおよ
び酸素を含有する第２相とよりなる。第２相はY2O3とな
るか、常にY2O3を少くとも痕跡量、即ち少くともＸ線回
折分析で検出できる量含有するY2O3とY4Al2O9の混合物
となり得、第２相は焼結体の全体積の約６体積％より大
から約9.4体積％より小までの範囲となる。
画定包囲された多結晶体は、AlN相とイットリウムおよ
び酸素を含有する第２相とよりなる。第２相はY2O3とな
るか、常にY2O3を少くとも痕跡量、即ち少くともＸ線回
折分析で検出できる量含有するY2O3とY4Al2O9の混合物
となり得、第２相は焼結体の全体積の約６体積％より大
から約9.4体積％より小までの範囲となる。
第Ｉ表からわかように、点Ｍの組成にもっとも近い多結
晶体が最大量の第２相を含有する。
晶体が最大量の第２相を含有する。
別の実施の態様においては、本発明の方法により製造し
た多結晶窒化アルミニウム体が第３または４図の線分MJ
を含まない多角形、即ち線分UMJVで画定包囲された組成
を有する。本発明の方法により製造した第３または４図
の線分MJを含まない多角形UMJVの焼結多結晶体は、約2.
5当量％より大から約4.35当量％までのイットリウム、
約95.65当量％から約97.5当量％までのアルミニウム、
約4.1当量％より大から約6.3当量％より小までの酸素、
および約93.7当量％より大から約95.9当量％より小まで
の窒素よりなる組成を有する。
た多結晶窒化アルミニウム体が第３または４図の線分MJ
を含まない多角形、即ち線分UMJVで画定包囲された組成
を有する。本発明の方法により製造した第３または４図
の線分MJを含まない多角形UMJVの焼結多結晶体は、約2.
5当量％より大から約4.35当量％までのイットリウム、
約95.65当量％から約97.5当量％までのアルミニウム、
約4.1当量％より大から約6.3当量％より小までの酸素、
および約93.7当量％より大から約95.9当量％より小まで
の窒素よりなる組成を有する。
また、第３または４図の線分MJを含まない多角形UMJVで
画定包囲された多結晶体は、AlN相とY2O3およびY4Al2O9
の混合物よりなる第２相とよりなる。この第２相混合物
は焼結体の全体積の約６体積％より大から約9.4体積％
より小までの範囲となり、ここでY2O3は常に少くとも痕
跡量、即ち少くともＸ線回折分析で検出できる量存在
し、またY4Al2O9相は常に焼結体の約3.4体積％より大き
い量存在する。
画定包囲された多結晶体は、AlN相とY2O3およびY4Al2O9
の混合物よりなる第２相とよりなる。この第２相混合物
は焼結体の全体積の約６体積％より大から約9.4体積％
より小までの範囲となり、ここでY2O3は常に少くとも痕
跡量、即ち少くともＸ線回折分析で検出できる量存在
し、またY4Al2O9相は常に焼結体の約3.4体積％より大き
い量存在する。
１実施の態様では、本発明の多結晶体は第３または４図
の線分MJやLKを含まない多角形JKLMで画定包囲された組
成を有する。即ち、約2.5当量％より大から約4.9当量％
より小までのイットリウム、約95.1当量％より大から約
97.5当量％より小までのアルミニウム、約4.1当量％よ
り大から約6.3当量％より小までの酸素、および約93.7
当量％より大から約95.9当量％より小までの窒素よりな
る組成を有する。この実施の態様では、焼結体の相組成
はAlN相とY2O3およびY4Al2O9の混合物よりなる第２相と
よりなる。この第２相混合物は焼結体の約６体積％より
大から約9.4体積％より小までの量の範囲となり、常にY
2O3およびY4Al2O9を少くとも痕跡量、即ち少くともＸ線
回折分析で検出できる量含有する。
の線分MJやLKを含まない多角形JKLMで画定包囲された組
成を有する。即ち、約2.5当量％より大から約4.9当量％
より小までのイットリウム、約95.1当量％より大から約
97.5当量％より小までのアルミニウム、約4.1当量％よ
り大から約6.3当量％より小までの酸素、および約93.7
当量％より大から約95.9当量％より小までの窒素よりな
る組成を有する。この実施の態様では、焼結体の相組成
はAlN相とY2O3およびY4Al2O9の混合物よりなる第２相と
よりなる。この第２相混合物は焼結体の約６体積％より
大から約9.4体積％より小までの量の範囲となり、常にY
2O3およびY4Al2O9を少くとも痕跡量、即ち少くともＸ線
回折分析で検出できる量含有する。
別の実施の態様では、本発明の方法により、第４図の線
分LKで画定された焼結体が製造され、この焼結体は、Al
NとY2O3よりなり、Y2O3相が焼結体の約7.6体積％から約
8.4体積％までの範囲にある組成を有する。第４図の線
分LKは約4.4当量％から約4.9当量％までのイットリウ
ム、約95.1当量％から約95.6当量％までのアルミニウ
ム、約4.4当量％から約4.9当量％までの酸素および約9
5.1当量％から約95.6当量％までの窒素よりなる組成を
有する。
分LKで画定された焼結体が製造され、この焼結体は、Al
NとY2O3よりなり、Y2O3相が焼結体の約7.6体積％から約
8.4体積％までの範囲にある組成を有する。第４図の線
分LKは約4.4当量％から約4.9当量％までのイットリウ
ム、約95.1当量％から約95.6当量％までのアルミニウ
ム、約4.4当量％から約4.9当量％までの酸素および約9
5.1当量％から約95.6当量％までの窒素よりなる組成を
有する。
本発明の方法において、窒化アルミニウム粉末は市販級
または工業用向けのものとすることができる。さらに詳
しくは、窒化アルミニウム粉末は、得られる焼結製品の
所望特性に有意な悪影響を与える不純物を含有してはな
らず、酸素を除いて純度が約99％より高いAlNであるの
が好ましい。本発明の方法に用いる出発材料としての窒
化アルミニウム粉末は、一般に約4.4重量％まで、通常
約1.0重量％より大から約4.0重量％より小までの、即ち
約４重量％までの量の酸素を含有する。代表的には、市
販の窒化アルミニウム粉末は約1.5重量％（2.6当量％）
から約３重量％（5.2当量％）までの酸素を含有し、こ
のような粉末が著しく低コストであるのでもっとも好ま
しい。
または工業用向けのものとすることができる。さらに詳
しくは、窒化アルミニウム粉末は、得られる焼結製品の
所望特性に有意な悪影響を与える不純物を含有してはな
らず、酸素を除いて純度が約99％より高いAlNであるの
が好ましい。本発明の方法に用いる出発材料としての窒
化アルミニウム粉末は、一般に約4.4重量％まで、通常
約1.0重量％より大から約4.0重量％より小までの、即ち
約４重量％までの量の酸素を含有する。代表的には、市
販の窒化アルミニウム粉末は約1.5重量％（2.6当量％）
から約３重量％（5.2当量％）までの酸素を含有し、こ
のような粉末が著しく低コストであるのでもっとも好ま
しい。
窒化アルミニウムの酸素含量は放射化分析により測定で
きる。
きる。
一般に、本発明の出発材料としての窒化アルミニウム粉
末は、その比表面積が広い範囲にわたって変わり、通常
約10m2/gまでの範囲となる。その比表面積は、多くの場
合約1.0m2/gより大きく、大抵の場合約3.0m2/g以上、通
常約3.2m2/gより大きく、好ましくは約3.4m2/g以上であ
る。
末は、その比表面積が広い範囲にわたって変わり、通常
約10m2/gまでの範囲となる。その比表面積は、多くの場
合約1.0m2/gより大きく、大抵の場合約3.0m2/g以上、通
常約3.2m2/gより大きく、好ましくは約3.4m2/g以上であ
る。
一般に本混合物中の、即ち諸成分を通常ミリングにより
混合した後の本窒化アルミニウム粉末は比表面積が広い
範囲にわたって変わり、一般に約10m2/gまでの範囲とな
る。この比表面積は、多くの場合約1.0m2/gより大から
約10m2/gまで、大抵の場合約3.2m2/gから約10m2/gま
で、好ましくは約1.5m2/gから約5m2/gまでの範囲にあ
り、１実施の態様にあっては約3.4m2/gから約5m2/gまで
の範囲にある。比表面積はBET表面積測定法による。具
体的には、本発明のある組成物の最低焼結温度は窒化ア
ルミニウムの粒度の増加につれて上昇する。
混合した後の本窒化アルミニウム粉末は比表面積が広い
範囲にわたって変わり、一般に約10m2/gまでの範囲とな
る。この比表面積は、多くの場合約1.0m2/gより大から
約10m2/gまで、大抵の場合約3.2m2/gから約10m2/gま
で、好ましくは約1.5m2/gから約5m2/gまでの範囲にあ
り、１実施の態様にあっては約3.4m2/gから約5m2/gまで
の範囲にある。比表面積はBET表面積測定法による。具
体的には、本発明のある組成物の最低焼結温度は窒化ア
ルミニウムの粒度の増加につれて上昇する。
一般に、本混合物中の酸化イットリウム（Y2O3）添加剤
は広い範囲で変わる比表面積をもつ。一般に、この比表
面積は約0.4m2/gより大から約6.0m2/gまで、好ましくは
約0.6m2/gから約5.0m2/gまで、特に好ましくは約1.0m2/
gから約5.0m2/gまでの範囲にあり、１実施の態様では2.
0m2/gより大である。
は広い範囲で変わる比表面積をもつ。一般に、この比表
面積は約0.4m2/gより大から約6.0m2/gまで、好ましくは
約0.6m2/gから約5.0m2/gまで、特に好ましくは約1.0m2/
gから約5.0m2/gまでの範囲にあり、１実施の態様では2.
0m2/gより大である。
本発明の実施にあたって、窒化アルミニウム粉末の脱酸
用炭素は遊離炭素の形態で与えられ、このような遊離炭
素は混合物に元素炭素としてあるいは炭素添加剤の形態
で、例えば熱分解して遊離炭素を与え得る有機化合物の
形態で加えることができる。
用炭素は遊離炭素の形態で与えられ、このような遊離炭
素は混合物に元素炭素としてあるいは炭素添加剤の形態
で、例えば熱分解して遊離炭素を与え得る有機化合物の
形態で加えることができる。
本炭素質添加剤は、遊離炭素、炭素質有機物質およびこ
れらの混合物よりなる群から選ばれる。炭素質有機物質
は約50℃−約1000℃の温度で完全に熱分解して遊離炭素
と揮散する気体状分解生成物となる。好適実施例にあっ
ては、炭素質添加剤が遊離炭素であり、特に好ましくは
黒鉛である。
れらの混合物よりなる群から選ばれる。炭素質有機物質
は約50℃−約1000℃の温度で完全に熱分解して遊離炭素
と揮散する気体状分解生成物となる。好適実施例にあっ
ては、炭素質添加剤が遊離炭素であり、特に好ましくは
黒鉛である。
高分子量芳香族化合物または物質は、通例熱分解時に必
要な収量の１ミクロン未満の微小寸法の粒状遊離炭素を
生成するので、本遊離炭素を添加するのに好ましい炭素
質有機物質である。このような芳香族物質の例には、ア
セトンまたは高級アルコール、例えばブチルアルコール
に可溶なノボラックとして知られるフェノールホルムア
ルデヒド縮合樹脂、ならびに多数の関連縮合重合体また
は樹脂、例えばレゾルシノール−ホルムアルデヒド、ア
ニリン−ホルムアルデヒドおよびクレゾール−ホルムア
ルデヒド縮合樹脂がある。別の好適な１群の物質に、コ
ールタールに含まれる多核芳香族炭化水素の誘導体、例
えばジベンズアントラセンおよびクリセンがある。他の
好適な１群に、芳香族炭化水素に可溶な芳香族炭化水素
の重合体、例えばポリフェニレンまたはポリメチルフェ
ニレンがある。
要な収量の１ミクロン未満の微小寸法の粒状遊離炭素を
生成するので、本遊離炭素を添加するのに好ましい炭素
質有機物質である。このような芳香族物質の例には、ア
セトンまたは高級アルコール、例えばブチルアルコール
に可溶なノボラックとして知られるフェノールホルムア
ルデヒド縮合樹脂、ならびに多数の関連縮合重合体また
は樹脂、例えばレゾルシノール−ホルムアルデヒド、ア
ニリン−ホルムアルデヒドおよびクレゾール−ホルムア
ルデヒド縮合樹脂がある。別の好適な１群の物質に、コ
ールタールに含まれる多核芳香族炭化水素の誘導体、例
えばジベンズアントラセンおよびクリセンがある。他の
好適な１群に、芳香族炭化水素に可溶な芳香族炭化水素
の重合体、例えばポリフェニレンまたはポリメチルフェ
ニレンがある。
本遊離炭素は比表面積が広い範囲にわたって変わり得、
少くとも本脱酸を行うのが十分である必要があるだけで
ある。遊離炭素の比表面積を、BET表面積測定法によ
り、一般に10m2/gより大、好ましくは20m2/gより大、特
に好ましくは150m2/gより大にすることにより、AlN粉末
の脱酸を行うためのAlN粉末との緊密な接触を確保す
る。
少くとも本脱酸を行うのが十分である必要があるだけで
ある。遊離炭素の比表面積を、BET表面積測定法によ
り、一般に10m2/gより大、好ましくは20m2/gより大、特
に好ましくは150m2/gより大にすることにより、AlN粉末
の脱酸を行うためのAlN粉末との緊密な接触を確保す
る。
窒化アルミニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコ
ンパクトに加工するとは、ここでは、本混合物を生成す
るための窒化アルミニウム粉末の混合のすべて、コンパ
クトを生成するための得られた混合物の成形のすべて、
ならびに炭素により脱酸される前のコンパクトの取扱い
と貯蔵を包含するものである。本方法では、窒化アルミ
ニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコンパクトに
加工することは、少くとも部分的に空気中で行われ、こ
のような窒化アルミニウム粉末の加工中、窒化アルミニ
ウム粉末は空気から酸素を通常窒化アルミニウムの約0.
03重量％より大きい量捕集し、このような酸素の捕集は
制御および再現可能であり、同一条件下で行うならばさ
したる差異がない。所望に応じて、遊離炭素による脱酸
に適当なコンパクトへの窒化アルミニウム粉末の加工を
空気中で行うことができる。
ンパクトに加工するとは、ここでは、本混合物を生成す
るための窒化アルミニウム粉末の混合のすべて、コンパ
クトを生成するための得られた混合物の成形のすべて、
ならびに炭素により脱酸される前のコンパクトの取扱い
と貯蔵を包含するものである。本方法では、窒化アルミ
ニウム粉末を遊離炭素による脱酸に適当なコンパクトに
加工することは、少くとも部分的に空気中で行われ、こ
のような窒化アルミニウム粉末の加工中、窒化アルミニ
ウム粉末は空気から酸素を通常窒化アルミニウムの約0.
03重量％より大きい量捕集し、このような酸素の捕集は
制御および再現可能であり、同一条件下で行うならばさ
したる差異がない。所望に応じて、遊離炭素による脱酸
に適当なコンパクトへの窒化アルミニウム粉末の加工を
空気中で行うことができる。
本発明の窒化アルミニウムの加工時に、窒化アルミニウ
ムが捕捉する酸素は任意の形態をとり得る。即ち、捕捉
酸素は最初は酸素であるか、または最初は何らかの他の
形態、例えば水となり得る。窒化アルミニウムが空気ま
たは他の媒体から捕集した酸素の合計量は一般に窒化ア
ルミニウムの合計重量の約3.0重量％より小であり、一
般に約0.03重量％より大から約3.0重量％より小までの
範囲にあり、通常約0.1重量％から約１重量％までの範
囲にある。一般に、コンパクトの脱酸以前の本混合物お
よびコンパクト中の窒化アルミニウムは、窒化アルミニ
ウムの合計重量に基づいて、約4.5重量％より小の酸素
含量を有し、酸素含量は一般に約1.00重量％より大から
約4.5重量％より小まで、通常約1.40重量％より大から
約4.5重量％より小まで、さらに通例では約1.9重量％か
ら約4.0重量％までの範囲にある。
ムが捕捉する酸素は任意の形態をとり得る。即ち、捕捉
酸素は最初は酸素であるか、または最初は何らかの他の
形態、例えば水となり得る。窒化アルミニウムが空気ま
たは他の媒体から捕集した酸素の合計量は一般に窒化ア
ルミニウムの合計重量の約3.0重量％より小であり、一
般に約0.03重量％より大から約3.0重量％より小までの
範囲にあり、通常約0.1重量％から約１重量％までの範
囲にある。一般に、コンパクトの脱酸以前の本混合物お
よびコンパクト中の窒化アルミニウムは、窒化アルミニ
ウムの合計重量に基づいて、約4.5重量％より小の酸素
含量を有し、酸素含量は一般に約1.00重量％より大から
約4.5重量％より小まで、通常約1.40重量％より大から
約4.5重量％より小まで、さらに通例では約1.9重量％か
ら約4.0重量％までの範囲にある。
コンパクトにおいて、酸素を約4.5重量％以上の量含有
する窒化アルミニウムは通常望ましくない。
する窒化アルミニウムは通常望ましくない。
本発明の方法を実施するときには、窒化アルミニウム粉
末、酸化イットリウム粉末および通常遊離炭素の形態の
炭素質添加剤よりなる均一なもしくは少くとも有意に均
一な混合物または分散物を形成し、このような混合物は
多数の技術で形成することができる。粉末をボールミル
混練、好ましくは液体媒体中周囲圧力および温度でボー
ルミルして均一なもしくは有意に均一な分散物を生成す
るのが好ましい。ミル用媒体は通常シリンダーまたはボ
ールの形態であり、粉末に有意な悪影響を与えてはなら
ず、好ましくは多結晶窒化アルミニウムまたは鋼よりな
る。一般に、ミル用媒体は約1/4インチ以上、普通約1/4
インチ−約1/2インチの直径を有する。液体媒体は粉末
に有意な悪影響をもってはならず、好ましくは非水系で
ある。好ましくは、液体混合またはミル用媒体は室温ま
たは周囲温度より高い温度から300℃より低い温度範囲
で完全に蒸発除去されて、本混合物が残る。好ましく
は、液体混合媒体は有機液体、例えばヘプタンまたはヘ
キサンである。また好ましくは、液体ミル用練媒体は窒
化アルミニウム粉末用の分散剤を含有し、これにより均
一なもしくは有意に均一な混合物を有意に短いミル時間
で生成する。このような分散剤は分散に必要な量で使用
しなければならず、しかも1000℃以下の高温で完全に蒸
発もしくは分解および蒸発するかまたは有意な残渣を残
さず、即ち本方法に有意な影響を有する残渣を残さない
ことが必要である。一般にこのような分散剤の量は窒化
アルミニウム粉末の約0.1重量％から約３重量％より小
までの範囲にあり、そして一般に分散剤は有機液体、好
ましくはオレイン酸である。
末、酸化イットリウム粉末および通常遊離炭素の形態の
炭素質添加剤よりなる均一なもしくは少くとも有意に均
一な混合物または分散物を形成し、このような混合物は
多数の技術で形成することができる。粉末をボールミル
混練、好ましくは液体媒体中周囲圧力および温度でボー
ルミルして均一なもしくは有意に均一な分散物を生成す
るのが好ましい。ミル用媒体は通常シリンダーまたはボ
ールの形態であり、粉末に有意な悪影響を与えてはなら
ず、好ましくは多結晶窒化アルミニウムまたは鋼よりな
る。一般に、ミル用媒体は約1/4インチ以上、普通約1/4
インチ−約1/2インチの直径を有する。液体媒体は粉末
に有意な悪影響をもってはならず、好ましくは非水系で
ある。好ましくは、液体混合またはミル用媒体は室温ま
たは周囲温度より高い温度から300℃より低い温度範囲
で完全に蒸発除去されて、本混合物が残る。好ましく
は、液体混合媒体は有機液体、例えばヘプタンまたはヘ
キサンである。また好ましくは、液体ミル用練媒体は窒
化アルミニウム粉末用の分散剤を含有し、これにより均
一なもしくは有意に均一な混合物を有意に短いミル時間
で生成する。このような分散剤は分散に必要な量で使用
しなければならず、しかも1000℃以下の高温で完全に蒸
発もしくは分解および蒸発するかまたは有意な残渣を残
さず、即ち本方法に有意な影響を有する残渣を残さない
ことが必要である。一般にこのような分散剤の量は窒化
アルミニウム粉末の約0.1重量％から約３重量％より小
までの範囲にあり、そして一般に分散剤は有機液体、好
ましくはオレイン酸である。
鋼製ミル媒体を用いる場合、鋼または鉄の残留物が乾燥
分散物または混合物中に残され、その量が検出限界量か
ら混合物の約3.0重量％までの範囲となる。この混合物
中の鋼または鉄の残留物は本発明の方法にも、得られる
焼結体の熱伝導率にも有意の影響をもたない。
分散物または混合物中に残され、その量が検出限界量か
ら混合物の約3.0重量％までの範囲となる。この混合物
中の鋼または鉄の残留物は本発明の方法にも、得られる
焼結体の熱伝導率にも有意の影響をもたない。
液体分散物を多数の慣例技術で乾燥して液体を除去する
か蒸発させて、本粒状混合物が生成する。所望に応じ
て、乾燥を空気中で行うことができる。ミルずみの液体
分散物を空気中で乾燥すると窒化アルミニウムが酸素を
捕集することになり、同じ条件下で乾燥を行う場合、こ
のような酸素捕集は再現性があり、有意な差がない。ま
た所望に応じて分散物をスプレー乾燥することができ
る。
か蒸発させて、本粒状混合物が生成する。所望に応じ
て、乾燥を空気中で行うことができる。ミルずみの液体
分散物を空気中で乾燥すると窒化アルミニウムが酸素を
捕集することになり、同じ条件下で乾燥を行う場合、こ
のような酸素捕集は再現性があり、有意な差がない。ま
た所望に応じて分散物をスプレー乾燥することができ
る。
固体状炭素質有機物質を溶液の形態で混和して窒化アル
ミニウム粒子を被覆するのが好ましい。非水系溶剤が好
ましい。次に湿潤混合物に溶剤除去の処理をして、本混
合物を生成することができる。溶剤を多数の技術で除去
でき、例えば蒸発によるか、凍結乾燥、即ち凍結分散物
から真空下で溶剤を留去することによって除去する。こ
のようにして窒化アルミニウム粉末上に有機物質の実質
的に均一な被膜を得、この被膜から熱分解により遊離炭
素の実質的に均一な分布を得る。
ミニウム粒子を被覆するのが好ましい。非水系溶剤が好
ましい。次に湿潤混合物に溶剤除去の処理をして、本混
合物を生成することができる。溶剤を多数の技術で除去
でき、例えば蒸発によるか、凍結乾燥、即ち凍結分散物
から真空下で溶剤を留去することによって除去する。こ
のようにして窒化アルミニウム粉末上に有機物質の実質
的に均一な被膜を得、この被膜から熱分解により遊離炭
素の実質的に均一な分布を得る。
本混合物は空気中でコンパクトに成形され、混合物中の
窒化アルミニウムを空気にさらすことを包含する。本混
合物のコンパクトへの成形は、多数の技術で行うことが
でき、例えば押出、射出成形、ダイプレス、均衡プレ
ス、スリップキャスティング、ロール圧縮または成形、
またはテープキャスティングによって所望の形状のコン
パクトを生成する。混合物の成形を補助するのに用いる
任意の潤滑剤、結合剤または類似の物質は、コンパクト
もしくは得られる焼結体に有意の有害作用をもってはな
らない。このような成形助剤は比較的低い温度、好まし
くは400℃より低い温度に加熱することで蒸発し、有意
な残渣を残さない種類のものが好ましい。コンパクトの
気孔率を60％より小さく、特に50％より小さくして焼結
中の緻密化を促進するのが好ましい。
窒化アルミニウムを空気にさらすことを包含する。本混
合物のコンパクトへの成形は、多数の技術で行うことが
でき、例えば押出、射出成形、ダイプレス、均衡プレ
ス、スリップキャスティング、ロール圧縮または成形、
またはテープキャスティングによって所望の形状のコン
パクトを生成する。混合物の成形を補助するのに用いる
任意の潤滑剤、結合剤または類似の物質は、コンパクト
もしくは得られる焼結体に有意の有害作用をもってはな
らない。このような成形助剤は比較的低い温度、好まし
くは400℃より低い温度に加熱することで蒸発し、有意
な残渣を残さない種類のものが好ましい。コンパクトの
気孔率を60％より小さく、特に50％より小さくして焼結
中の緻密化を促進するのが好ましい。
コンパクトが遊離炭素のソースとして炭素質有機物質を
含有する場合には、コンパクトを約50℃から約1000℃ま
での範囲の温度に加熱して有機物質を完全に熱分解し、
本発明に必要な遊離炭素と揮散する気体状分解生成物を
生成する。炭素質有機物質の熱分解は、好ましくは周囲
圧力で、非酸化性雰囲気中で行う。好ましくは熱分解を
窒素、水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの
混合物よりなる群から選ばれる雰囲気中で行う。さらに
好ましくは雰囲気は窒素、または約25容量％以上の窒素
と水素，希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの混合
物よりなる群から選ばれるガスとの混合物である。１実
施の態様では、雰囲気は窒素と約１容量％−約５容量％
の水素との混合物である。
含有する場合には、コンパクトを約50℃から約1000℃ま
での範囲の温度に加熱して有機物質を完全に熱分解し、
本発明に必要な遊離炭素と揮散する気体状分解生成物を
生成する。炭素質有機物質の熱分解は、好ましくは周囲
圧力で、非酸化性雰囲気中で行う。好ましくは熱分解を
窒素、水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの
混合物よりなる群から選ばれる雰囲気中で行う。さらに
好ましくは雰囲気は窒素、または約25容量％以上の窒素
と水素，希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの混合
物よりなる群から選ばれるガスとの混合物である。１実
施の態様では、雰囲気は窒素と約１容量％−約５容量％
の水素との混合物である。
炭素質有機物質の熱分解により導入される遊離炭素の実
際の量は、有機物質だけを熱分解し、減量を測定するこ
とによって決定することができる。好ましくは、本コン
パクト中の有機物質の熱分解を焼結炉内で行い、温度を
脱酸温度：即ち得られる遊離炭素がAlNの酸素含量と反
応する温度に上げてゆく。
際の量は、有機物質だけを熱分解し、減量を測定するこ
とによって決定することができる。好ましくは、本コン
パクト中の有機物質の熱分解を焼結炉内で行い、温度を
脱酸温度：即ち得られる遊離炭素がAlNの酸素含量と反
応する温度に上げてゆく。
あるいはまた、本発明の方法では、酸化イットリウムを
酸化イットリウム前駆物質によって得ることができる。
用語酸化イットリウム前駆物質は、約1200℃より低い温
度で完全に熱分解して、酸化イットリウムと、揮散して
焼結体中にその熱伝導率に有害な汚粋物を残さない副生
ガスを形成する有機または無機化合物を意味する。本発
明の方法に有用な酸化イットリウムの前駆物質の代表例
には、酢酸イットリウム、炭酸イットリウム、修酸イッ
トリウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウムおよび
水酸化イットリウムがある。
酸化イットリウム前駆物質によって得ることができる。
用語酸化イットリウム前駆物質は、約1200℃より低い温
度で完全に熱分解して、酸化イットリウムと、揮散して
焼結体中にその熱伝導率に有害な汚粋物を残さない副生
ガスを形成する有機または無機化合物を意味する。本発
明の方法に有用な酸化イットリウムの前駆物質の代表例
には、酢酸イットリウム、炭酸イットリウム、修酸イッ
トリウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウムおよび
水酸化イットリウムがある。
コンパクトが酸化イットリウム前駆物質を含有する場
合、コンパクトを約1200℃までの温度に加熱してその前
駆物質を熱分解し、これにより酸化イットリウムを得
る。このような熱分解は非酸化性雰囲気、好ましくは窒
素、水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの混
合物よりなる群から選ばれる雰囲気中、好ましくは周囲
圧力で行う。雰囲気が窒素、または約25容量％以上の窒
素と水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの混
合物よりなる群から選ばれるガスとの混合物であるのが
好ましい。１実施の態様では、雰囲気は窒素と約１容量
％−約５容量％の水素との混合物である。
合、コンパクトを約1200℃までの温度に加熱してその前
駆物質を熱分解し、これにより酸化イットリウムを得
る。このような熱分解は非酸化性雰囲気、好ましくは窒
素、水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの混
合物よりなる群から選ばれる雰囲気中、好ましくは周囲
圧力で行う。雰囲気が窒素、または約25容量％以上の窒
素と水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれらの混
合物よりなる群から選ばれるガスとの混合物であるのが
好ましい。１実施の態様では、雰囲気は窒素と約１容量
％−約５容量％の水素との混合物である。
本発明における炭素による窒化アルミニウムの脱酸、即
ち炭素脱酸では、窒化アルミニウム、遊離炭素および酸
化イットリウムよりなるコンパクトを脱酸温度に加熱し
て、遊離炭素を窒化アルミニウム中に含まれる酸素の少
くとも十分な量と反応させ、第３または４図の線分MJを
含まない多角形JKLMで画定包囲された組成を有する脱酸
コンパクトを生成する。この炭素による脱酸は、約1350
℃からコンパクトの気孔が開いたまゝに留まる温度、即
ちコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度、通常約1800℃以下の温度で行い、脱酸を約16
00℃−1650℃で行うのが好ましい。
ち炭素脱酸では、窒化アルミニウム、遊離炭素および酸
化イットリウムよりなるコンパクトを脱酸温度に加熱し
て、遊離炭素を窒化アルミニウム中に含まれる酸素の少
くとも十分な量と反応させ、第３または４図の線分MJを
含まない多角形JKLMで画定包囲された組成を有する脱酸
コンパクトを生成する。この炭素による脱酸は、約1350
℃からコンパクトの気孔が開いたまゝに留まる温度、即
ちコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉塞温度より
低い温度、通常約1800℃以下の温度で行い、脱酸を約16
00℃−1650℃で行うのが好ましい。
炭素脱酸は、好ましくは周囲圧力下で、窒化アルミニウ
ムの脱酸を促進するのに十分な窒素を含有する気体状窒
素含有非酸化性雰囲気中で行う。本発明によれば、窒素
はコンパクトの脱酸を行うのに必要な成分である。好ま
しくは窒素含有雰囲気は窒素であるか、約25容量％以上
の窒素と水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれら
の混合物よりなる群から選ばれるガスとの混合物であ
る。また好ましくは、窒素含有雰囲気は窒素と水素との
混合物、特に約５容量％以下の水素を含む混合物であ
る。
ムの脱酸を促進するのに十分な窒素を含有する気体状窒
素含有非酸化性雰囲気中で行う。本発明によれば、窒素
はコンパクトの脱酸を行うのに必要な成分である。好ま
しくは窒素含有雰囲気は窒素であるか、約25容量％以上
の窒素と水素、希ガス（例えばアルゴン）およびこれら
の混合物よりなる群から選ばれるガスとの混合物であ
る。また好ましくは、窒素含有雰囲気は窒素と水素との
混合物、特に約５容量％以下の水素を含む混合物であ
る。
コンパクトの炭素脱酸を行うのに要する時間は実質的に
求めることができ、コンパクトの厚さおよびコンパクト
が含有する遊離炭素の量に依存する。即ち、炭素脱酸時
間はコンパクトの厚さの増加につれて、またコンパクト
に含まれる遊離炭素の量の増加につれて増加する。炭素
脱酸はコンパクトを焼結温度まで加熱している間に行う
ことができるが、但し加熱速度がコンパクトの気孔が開
いたままで脱酸を完了できるような速度であり、このよ
うな加熱速度は実験的に決めることができる。また、あ
る程度まで、炭素脱酸時間が脱酸温度、コンパクトの粒
状混合物の粒度および均一性に依存する。即ち、脱酸温
度が高い程、粒度が小さい程、そして混合物が均一な
程、脱酸時間が短い。またある程度まで、脱酸時間は状
態図上の最終位置に依存する。即ち線分LKに近づくにつ
れて、脱酸時間が増加する。代表的には炭素脱酸時間は
約1/4時間−約1.5時間の範囲にある。
求めることができ、コンパクトの厚さおよびコンパクト
が含有する遊離炭素の量に依存する。即ち、炭素脱酸時
間はコンパクトの厚さの増加につれて、またコンパクト
に含まれる遊離炭素の量の増加につれて増加する。炭素
脱酸はコンパクトを焼結温度まで加熱している間に行う
ことができるが、但し加熱速度がコンパクトの気孔が開
いたままで脱酸を完了できるような速度であり、このよ
うな加熱速度は実験的に決めることができる。また、あ
る程度まで、炭素脱酸時間が脱酸温度、コンパクトの粒
状混合物の粒度および均一性に依存する。即ち、脱酸温
度が高い程、粒度が小さい程、そして混合物が均一な
程、脱酸時間が短い。またある程度まで、脱酸時間は状
態図上の最終位置に依存する。即ち線分LKに近づくにつ
れて、脱酸時間が増加する。代表的には炭素脱酸時間は
約1/4時間−約1.5時間の範囲にある。
好ましくは、コンパクトを焼結炉内で、コンパクトを脱
酸温度に必要な時間保持し、次いで温度を焼結温度に上
げることによって脱酸する。焼結がコンパクト中の気孔
を閉塞し、気体状生成物が揮散するのをじゃまし、これ
により本焼結体の生成をさまたげる以前に、コンパクト
の脱酸を完了する必要がある。
酸温度に必要な時間保持し、次いで温度を焼結温度に上
げることによって脱酸する。焼結がコンパクト中の気孔
を閉塞し、気体状生成物が揮散するのをじゃまし、これ
により本焼結体の生成をさまたげる以前に、コンパクト
の脱酸を完了する必要がある。
本発明の炭素での脱酸において、遊離炭素が窒化アルミ
ニウムの酸素と反応し、揮散する一酸化炭素ガスを生成
する。下記の脱酸反応が起ると考えられる。ここで窒化
アルミニウムの酸素含量はAl2O3として与えられる。
ニウムの酸素と反応し、揮散する一酸化炭素ガスを生成
する。下記の脱酸反応が起ると考えられる。ここで窒化
アルミニウムの酸素含量はAl2O3として与えられる。
Al2O3＋3C＋N2→3CO（ｇ）＋2AlN （２） 炭素により行われる脱酸で気体状炭素含有生成物が生成
し、これが揮散し、これにより遊離炭素を除去する。
し、これが揮散し、これにより遊離炭素を除去する。
脱酸前のコンパクトを速すぎる速度で炭素脱酸温度を経
て焼結温度に加熱すると、−そのような速すぎる速度は
コンパクトの組成およびコンパクトが含有する炭素の量
に大きく依存するが、−本炭素脱酸は起らない。即ち不
十分な量の脱酸が起り、有意な量の炭素が反応（３）お
よび／または（４）により失なわれる。
て焼結温度に加熱すると、−そのような速すぎる速度は
コンパクトの組成およびコンパクトが含有する炭素の量
に大きく依存するが、−本炭素脱酸は起らない。即ち不
十分な量の脱酸が起り、有意な量の炭素が反応（３）お
よび／または（４）により失なわれる。
Ｃ＋AlN→AlCN（ｇ） （３） 本脱酸コンパクトを生成するのに必要な遊離炭素の特定
量は、多数の技術で決めることができる。遊離炭素の必
要量は実験的に決定することができる。好ましくは炭素
の初期近似量は式（２）から、即ち式（２）に規定され
た炭素の化学量論的量から計算され、そしてこのような
近似量を用いて、本方法において本焼結体を生成するの
に必要な炭素の量は、過剰なもしくは過少な炭素を加え
たとしても、１回か数回の実験で求めることができる。
具体的にはこれは、焼結体の気孔率を測定し、焼結体を
炭素について分析し、そしてＸ線回折分析によって行う
ことができる。コンパクトがあまりに多量の炭素を含有
すると、そのようなコンパクトは焼結するのが困難で、
焼結体の約10体積％より小、好ましくは約５体積％より
小の気孔率を有する焼結体を生成しない。即ち焼結体が
過剰量の炭素を含有する。コンパクトが含有する炭素が
余りに少ないと、得られる焼結体のＸ線回折分析で、Y2
O3相が見られず、その組成が第４図の線分MJを含まない
多角形JKLMで画定包囲されていないことがわかる。
量は、多数の技術で決めることができる。遊離炭素の必
要量は実験的に決定することができる。好ましくは炭素
の初期近似量は式（２）から、即ち式（２）に規定され
た炭素の化学量論的量から計算され、そしてこのような
近似量を用いて、本方法において本焼結体を生成するの
に必要な炭素の量は、過剰なもしくは過少な炭素を加え
たとしても、１回か数回の実験で求めることができる。
具体的にはこれは、焼結体の気孔率を測定し、焼結体を
炭素について分析し、そしてＸ線回折分析によって行う
ことができる。コンパクトがあまりに多量の炭素を含有
すると、そのようなコンパクトは焼結するのが困難で、
焼結体の約10体積％より小、好ましくは約５体積％より
小の気孔率を有する焼結体を生成しない。即ち焼結体が
過剰量の炭素を含有する。コンパクトが含有する炭素が
余りに少ないと、得られる焼結体のＸ線回折分析で、Y2
O3相が見られず、その組成が第４図の線分MJを含まない
多角形JKLMで画定包囲されていないことがわかる。
本脱酸を行うのに用いられる遊離炭素の量は、どんな形
態にしても炭素を有意な量残さず、即ち焼結体に有意な
有害作用をもついずれかの形態の炭素を含まない、本脱
酸コンパクトを生成するべきである。さらに特定する
と、脱酸コンパクトには、本焼結体の製造を妨害するか
もしれない炭素が、どんな形態にせよまったく残ってい
てはならない。即ち、焼結体の炭素含量は、焼結体の熱
伝導率が25℃で1.00W/cm・Ｋより大きくなるのに十分な
低さでなければならない。一般に、本焼結体は何らかの
形態の炭素を痕跡量、焼結体の合計重量に基づいて、一
般に約0.08重量％未満、好ましくは約0.065重量％未
満、特に好ましくは約0.04重量％未満、もっとも好まし
くは0.03重量％未満の量含有してもよい。
態にしても炭素を有意な量残さず、即ち焼結体に有意な
有害作用をもついずれかの形態の炭素を含まない、本脱
酸コンパクトを生成するべきである。さらに特定する
と、脱酸コンパクトには、本焼結体の製造を妨害するか
もしれない炭素が、どんな形態にせよまったく残ってい
てはならない。即ち、焼結体の炭素含量は、焼結体の熱
伝導率が25℃で1.00W/cm・Ｋより大きくなるのに十分な
低さでなければならない。一般に、本焼結体は何らかの
形態の炭素を痕跡量、焼結体の合計重量に基づいて、一
般に約0.08重量％未満、好ましくは約0.065重量％未
満、特に好ましくは約0.04重量％未満、もっとも好まし
くは0.03重量％未満の量含有してもよい。
焼結体中に残っている有意の量の炭素はどんな形態で
も、焼結体の熱伝導率を著しく下げる。焼結体の約0.06
5重量％より多い量のあらゆる形態の炭素は、焼結体の
熱伝導率を著しく下げやすい。
も、焼結体の熱伝導率を著しく下げる。焼結体の約0.06
5重量％より多い量のあらゆる形態の炭素は、焼結体の
熱伝導率を著しく下げやすい。
一般に、脱酸コンパクト中のAlNの酸素含量は出発材料
としての窒化アルミニウムの酸素含量より約10重量％以
上低い。また、ある所定の系について、脱酸コンパクト
中の酸素含量が増すにつれて、得られる焼結体の熱伝導
率が小さくなる。
としての窒化アルミニウムの酸素含量より約10重量％以
上低い。また、ある所定の系について、脱酸コンパクト
中の酸素含量が増すにつれて、得られる焼結体の熱伝導
率が小さくなる。
脱酸コンパクトを焼結体の約10体積％未満の気孔率を有
する焼結体を生成する温度で焼結する。一般にこのよう
な温度は約1860℃以上、好ましくは約1890℃以上であ
る。さらに具体的には、本脱酸コンパクトは、その組成
および粒度に大きく依存して、一般に約1860℃から、好
ましくは約1890℃から約2010℃までまたはそれ以上の最
低温度からほゞ約2050℃の最高温度までで緻密化し、即
ち液相焼結し、本多結晶体を生成する。本発明の液相焼
結を行うためには、本脱酸コンパクトは、炭素脱酸コン
パクトを緻密化して本発明の焼結体を生成するのに十分
な量の液相を焼結温度で形成するのに十分な当量％のＹ
およびＯを含有する。特定の緻密化温度、即ち焼結温度
は実験的に決定することができ、脱酸コンパクトの組
成、即ちそれが生成する液相の量に大きく依存する。具
体的には、焼結温度が本発明で有効であるためには、本
生成物を生成する本液相焼結を行うために少くとも十分
な液相を、脱酸コンパクトの特定組成において生成する
温度でなければならない。所定の組成について、焼結温
度が低い程、発生する液相の量が少ない。即ち焼結温度
が下がるにつれて緻密化が困難になる。しかし、約2050
℃より高い焼結温度には通常特別な利点がない。
する焼結体を生成する温度で焼結する。一般にこのよう
な温度は約1860℃以上、好ましくは約1890℃以上であ
る。さらに具体的には、本脱酸コンパクトは、その組成
および粒度に大きく依存して、一般に約1860℃から、好
ましくは約1890℃から約2010℃までまたはそれ以上の最
低温度からほゞ約2050℃の最高温度までで緻密化し、即
ち液相焼結し、本多結晶体を生成する。本発明の液相焼
結を行うためには、本脱酸コンパクトは、炭素脱酸コン
パクトを緻密化して本発明の焼結体を生成するのに十分
な量の液相を焼結温度で形成するのに十分な当量％のＹ
およびＯを含有する。特定の緻密化温度、即ち焼結温度
は実験的に決定することができ、脱酸コンパクトの組
成、即ちそれが生成する液相の量に大きく依存する。具
体的には、焼結温度が本発明で有効であるためには、本
生成物を生成する本液相焼結を行うために少くとも十分
な液相を、脱酸コンパクトの特定組成において生成する
温度でなければならない。所定の組成について、焼結温
度が低い程、発生する液相の量が少ない。即ち焼結温度
が下がるにつれて緻密化が困難になる。しかし、約2050
℃より高い焼結温度には通常特別な利点がない。
第４図の多角形JKLMにおいて、最低焼結温度は、組成が
線分MJから線分LKに向って移行するにつれて約1860℃か
ら、好ましくは約1890℃から上昇し、そして線分LKでは
最低焼結温度が約1960℃である。第４図の多角形JKLMに
おいて、組成が線分MJから線分LKに向って移行するにつ
れて、最低焼結温度を上げて、本焼結を行って焼結体の
約10体積％未満、好ましくは約５体積％未満の気孔率を
有する焼結体を生成するのに十分な液相を生成する必要
がある。具体的には最低焼結温度は組成（即ち第４図の
状態図中の位置）、コンパクトの未焼結密度および窒化
アルミニウムの粒度に大きく依存し、酸化イットリウム
および炭素の粒度に少し依存する。組成がMJからLKに移
るにつれて、そして窒化アルミニウムの粒度が、また程
度は小さいが酸化イットリウムおよび炭素の粒度が増加
するにつれて、最低焼結温度が上昇する。MJ、即ち多角
形JKLM内のMJに近い点（１点または複数点）で表わされ
ら組成では、最低焼結温度が、窒化アルミニウム、酸化
イットリウムおよび炭素の粒度、それぞれ約5.0m2/g、
2.8m2/gおよび200m2/gの組合せに対する約1860℃から窒
化アルミニウム、酸化イットリウムおよび炭素の粒度、
それぞれ約0.5m2/g、0.5m2/gおよび20m2/gの組合せに対
する約1890℃まで変動する。LKでは、最低焼結温度が、
窒化アルミニウム、酸化イットリウムおよび炭素の粒
度、それぞれ約5.0m2/g、2.8m2/gおよび200m2/gの組合
せに対する約1960℃から、窒化アルミニウム、酸化イッ
トリウムおよび炭素の粒度、それぞれ約1.5m2/g、0.6m2
/gおよび20m2/gの組合せに対する約2000℃まで変動す
る。
線分MJから線分LKに向って移行するにつれて約1860℃か
ら、好ましくは約1890℃から上昇し、そして線分LKでは
最低焼結温度が約1960℃である。第４図の多角形JKLMに
おいて、組成が線分MJから線分LKに向って移行するにつ
れて、最低焼結温度を上げて、本焼結を行って焼結体の
約10体積％未満、好ましくは約５体積％未満の気孔率を
有する焼結体を生成するのに十分な液相を生成する必要
がある。具体的には最低焼結温度は組成（即ち第４図の
状態図中の位置）、コンパクトの未焼結密度および窒化
アルミニウムの粒度に大きく依存し、酸化イットリウム
および炭素の粒度に少し依存する。組成がMJからLKに移
るにつれて、そして窒化アルミニウムの粒度が、また程
度は小さいが酸化イットリウムおよび炭素の粒度が増加
するにつれて、最低焼結温度が上昇する。MJ、即ち多角
形JKLM内のMJに近い点（１点または複数点）で表わされ
ら組成では、最低焼結温度が、窒化アルミニウム、酸化
イットリウムおよび炭素の粒度、それぞれ約5.0m2/g、
2.8m2/gおよび200m2/gの組合せに対する約1860℃から窒
化アルミニウム、酸化イットリウムおよび炭素の粒度、
それぞれ約0.5m2/g、0.5m2/gおよび20m2/gの組合せに対
する約1890℃まで変動する。LKでは、最低焼結温度が、
窒化アルミニウム、酸化イットリウムおよび炭素の粒
度、それぞれ約5.0m2/g、2.8m2/gおよび200m2/gの組合
せに対する約1960℃から、窒化アルミニウム、酸化イッ
トリウムおよび炭素の粒度、それぞれ約1.5m2/g、0.6m2
/gおよび20m2/gの組合せに対する約2000℃まで変動す
る。
第４図の多角形LMJVで画定包囲された組成について、最
終混合物またはコンパクト中の窒化アルミニウム粉末が
比表面積約3.4m2/g以上を有する場合、焼結体の約２体
積％未満の気孔率を有する焼結体を生成するための最低
焼結温度は約1900℃である。
終混合物またはコンパクト中の窒化アルミニウム粉末が
比表面積約3.4m2/g以上を有する場合、焼結体の約２体
積％未満の気孔率を有する焼結体を生成するための最低
焼結温度は約1900℃である。
脱酸コンパクトは、好ましくは周囲圧力下、窒化アルミ
ニウムの有意な減量を防止するのに少くとも十分な窒素
を含有する気体状窒素含有非酸化性雰囲気中で焼結す
る。本発明によれば、窒素が、焼結中にAlNの有意な減
量を防止するとともに、脱酸処理を最適化しかつ炭素を
除去するのに必要な焼結雰囲気中の必須成分である。窒
化アルミニウムの有意な減量は、その表面積対体積比に
応じて、即ち焼結体の形状、例えばそれが薄いテープ形
状であるか厚いテープ形状であるかに応じて変化する。
その結果、一般に、窒化アルミニウムの有意な減量は窒
化アルミニウムの約５重量％より大から約10重量％より
大までの範囲となる。好ましくは、窒素含有雰囲気は窒
素であるか、約25容量％以上の窒素と水素、希ガス（例
えばアルゴン）およびこれらの混合物よりなる群から選
ばれるガスとの混合物である。また好ましくは、窒素含
有雰囲気は窒素と水素との混合物、特に約１容量％から
約５容量％までの水素を含有する混合物よりなる。
ニウムの有意な減量を防止するのに少くとも十分な窒素
を含有する気体状窒素含有非酸化性雰囲気中で焼結す
る。本発明によれば、窒素が、焼結中にAlNの有意な減
量を防止するとともに、脱酸処理を最適化しかつ炭素を
除去するのに必要な焼結雰囲気中の必須成分である。窒
化アルミニウムの有意な減量は、その表面積対体積比に
応じて、即ち焼結体の形状、例えばそれが薄いテープ形
状であるか厚いテープ形状であるかに応じて変化する。
その結果、一般に、窒化アルミニウムの有意な減量は窒
化アルミニウムの約５重量％より大から約10重量％より
大までの範囲となる。好ましくは、窒素含有雰囲気は窒
素であるか、約25容量％以上の窒素と水素、希ガス（例
えばアルゴン）およびこれらの混合物よりなる群から選
ばれるガスとの混合物である。また好ましくは、窒素含
有雰囲気は窒素と水素との混合物、特に約１容量％から
約５容量％までの水素を含有する混合物よりなる。
焼結時間は実験的に決めることができる。代表的な焼結
時間は約40分から約90分の範囲にある。
時間は約40分から約90分の範囲にある。
１実施の態様、即ち炭素脱酸コンパクト中の窒化アルミ
ニウムが酸素を含有する、第４図の線分MJおよびLKを含
まない多角形JKLMで画定された組成では、酸化イットリ
ウムが酸素と反応してY4Al2O9を形成することにより窒
化アルミニウムをさらに脱酸し、こうしてAlN格子中の
酸素の量を減らして、AlNと、Y2O3およびY4Al2O9の第２
相混合物とよりなる相組成を有する本焼結体を生成す
る。
ニウムが酸素を含有する、第４図の線分MJおよびLKを含
まない多角形JKLMで画定された組成では、酸化イットリ
ウムが酸素と反応してY4Al2O9を形成することにより窒
化アルミニウムをさらに脱酸し、こうしてAlN格子中の
酸素の量を減らして、AlNと、Y2O3およびY4Al2O9の第２
相混合物とよりなる相組成を有する本焼結体を生成す
る。
別の実施の態様、即ち炭素脱酸コンパクト中の窒化アル
ミニウムが酸素を第４図の線分MJおよびLKを含まない多
角形JKLMの量より著しく少量含有する第４図の線分LKで
は、得られる焼結体がAlNおよびY2O3よりなる相組成を
有する。
ミニウムが酸素を第４図の線分MJおよびLKを含まない多
角形JKLMの量より著しく少量含有する第４図の線分LKで
は、得られる焼結体がAlNおよびY2O3よりなる相組成を
有する。
第４図の線分MJを含まない多角形UMJVで画定包囲された
組成を有する焼結体を製造する本発明の方法の１実施の
態様では、本混合物、即ちこのような混合物を形成する
ミリング後の乾燥混合物中の窒化アルミニウム粉末が約
3.4m2/gから約4.8m2/gまでの範囲の表面積を有する。こ
の実施の態様では、脱酸以前のコンパクト中の窒化アル
ミニウムが一般に窒化アルミニウムの約1.7重量％から
約4.3重量％まで、通常約1.9重量％から約4.0重量％ま
での範囲の酸素含量を有し、脱酸コンパクトおよび得ら
れる焼結体が約2.5当量％より大から約4.35当量％まで
のイットリウム、約95.65当量％から約97.5当量％より
小までのアルミニウム、約4.1当量％より大から約6.3当
量％より小までの酸素、および約93.7当量％より大から
約95.9当量％より小までの窒素よりなり、焼結温度が約
1900℃から約1960℃までの範囲にあり、焼結雰囲気が窒
素または窒素と約１容量％から約５容量％までの水素と
の混合物である。得られる焼結体は、焼結体の約２体積
％未満の気孔率と25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導
率を有する。本例の焼結体はAlNとY2O3およびY4Al2O9の
第２相混合物とよりなる相組成を有し、このような第２
相混合物の合計量が焼結体の約６体積％より大から約9.
4体積％より小までの範囲にあり、Y2O3が常に少くとも
Ｘ線回折分析により検出可能な量存在し、Y4Al2O9が常
に焼結体の約3.4体積％以上の量存在する。
組成を有する焼結体を製造する本発明の方法の１実施の
態様では、本混合物、即ちこのような混合物を形成する
ミリング後の乾燥混合物中の窒化アルミニウム粉末が約
3.4m2/gから約4.8m2/gまでの範囲の表面積を有する。こ
の実施の態様では、脱酸以前のコンパクト中の窒化アル
ミニウムが一般に窒化アルミニウムの約1.7重量％から
約4.3重量％まで、通常約1.9重量％から約4.0重量％ま
での範囲の酸素含量を有し、脱酸コンパクトおよび得ら
れる焼結体が約2.5当量％より大から約4.35当量％まで
のイットリウム、約95.65当量％から約97.5当量％より
小までのアルミニウム、約4.1当量％より大から約6.3当
量％より小までの酸素、および約93.7当量％より大から
約95.9当量％より小までの窒素よりなり、焼結温度が約
1900℃から約1960℃までの範囲にあり、焼結雰囲気が窒
素または窒素と約１容量％から約５容量％までの水素と
の混合物である。得られる焼結体は、焼結体の約２体積
％未満の気孔率と25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導
率を有する。本例の焼結体はAlNとY2O3およびY4Al2O9の
第２相混合物とよりなる相組成を有し、このような第２
相混合物の合計量が焼結体の約６体積％より大から約9.
4体積％より小までの範囲にあり、Y2O3が常に少くとも
Ｘ線回折分析により検出可能な量存在し、Y4Al2O9が常
に焼結体の約3.4体積％以上の量存在する。
本発明の方法の別の実施の態様では、本混合物中の窒化
アルミニウム粉末が約3.2m2/gより大から約6.0m2/gの表
面積を有し、焼結温度が約1900℃から約2050℃までの範
囲にあり、焼結雰囲気が窒素であるか窒と約１容量％か
ら約５容量％までの水素との混合物であり、これにより
焼結体の0.04重量％未満の炭素含量、約２体積％未満の
気孔率および25℃で約1.53W/cm・Ｋより大きい熱伝導率
を有する焼結体を製造する。
アルミニウム粉末が約3.2m2/gより大から約6.0m2/gの表
面積を有し、焼結温度が約1900℃から約2050℃までの範
囲にあり、焼結雰囲気が窒素であるか窒と約１容量％か
ら約５容量％までの水素との混合物であり、これにより
焼結体の0.04重量％未満の炭素含量、約２体積％未満の
気孔率および25℃で約1.53W/cm・Ｋより大きい熱伝導率
を有する焼結体を製造する。
本発明の他の実施態様では、本混合物中の窒化アルミニ
ウム粉末が約3.2m2/gより大から約6m2/gまでの範囲の表
面積を有し、焼結温度が約1950℃から約2050℃までの範
囲にあり、焼結雰囲気が窒素であるか、窒素と約１容量
％から約５容量％までの水素との混合物であり、これに
より焼結体の0.04重量％未満の炭素含量、焼結体の約２
体積％未満の気孔率、および25℃で約1.64W/cm・Ｋより
大きい熱伝導率を有する焼結体を製造する。
ウム粉末が約3.2m2/gより大から約6m2/gまでの範囲の表
面積を有し、焼結温度が約1950℃から約2050℃までの範
囲にあり、焼結雰囲気が窒素であるか、窒素と約１容量
％から約５容量％までの水素との混合物であり、これに
より焼結体の0.04重量％未満の炭素含量、焼結体の約２
体積％未満の気孔率、および25℃で約1.64W/cm・Ｋより
大きい熱伝導率を有する焼結体を製造する。
本焼結多結晶体は無圧焼結セラミック体である。ここで
無圧焼結とは、周囲圧力下で、即ち機械的圧力を加えず
に脱酸コンパクトを緻密化または団結して、約10体積％
未満の、好ましくは約５体積％未満の気孔率を有するセ
ラミック体とすることを意味する。
無圧焼結とは、周囲圧力下で、即ち機械的圧力を加えず
に脱酸コンパクトを緻密化または団結して、約10体積％
未満の、好ましくは約５体積％未満の気孔率を有するセ
ラミック体とすることを意味する。
本発明の多結晶体は液相焼結されている外観をもってい
る。即ち、この多結晶体は、焼結温度で液体でありかつ
イットリウムおよび酸素に富み、若干のアルミニウムお
よび窒素を含有する液相の存在により焼結される。AlN
粒子の実質的にすべてが丸められるか有意にまたは実質
的に丸められ、滑らかな表面を有する。即ち、AlN粒子
が液相焼結セラミックの外観を有する。本多結晶体で
は、AlN粒子がすべての方向に大体同じ寸法を有し、細
長かったり円盤形状だったりしない。一般に、AlN相は
約１ミクロンから約20ミクロンまでの範囲の平均粒度を
有する。Y2O3またはY2O3とY4Al2O9の混合物の粒子間第
２相がAlN粒界の一部に沿って存在する。顕微鏡組織の
形態分析から、この粒子間第２相が焼結温度で液体であ
ったことがわかる。
る。即ち、この多結晶体は、焼結温度で液体でありかつ
イットリウムおよび酸素に富み、若干のアルミニウムお
よび窒素を含有する液相の存在により焼結される。AlN
粒子の実質的にすべてが丸められるか有意にまたは実質
的に丸められ、滑らかな表面を有する。即ち、AlN粒子
が液相焼結セラミックの外観を有する。本多結晶体で
は、AlN粒子がすべての方向に大体同じ寸法を有し、細
長かったり円盤形状だったりしない。一般に、AlN相は
約１ミクロンから約20ミクロンまでの範囲の平均粒度を
有する。Y2O3またはY2O3とY4Al2O9の混合物の粒子間第
２相がAlN粒界の一部に沿って存在する。顕微鏡組織の
形態分析から、この粒子間第２相が焼結温度で液体であ
ったことがわかる。
本発明の焼結体は、焼結体の約10体積％未満の、通常約
５体積％未満の気孔率を有する。好ましくは、本焼結体
は、焼結体の体積の約２体積％未満の、特に好ましくは
約１体積％未満の気孔率を有する。焼結体中のあらゆる
気孔は微小寸法のもので、一般に気孔の直径が約１ミク
ロン未満である。気孔率は標準的な金属組織学的手順に
より、また標準的な密度測定により決定することができ
る。
５体積％未満の気孔率を有する。好ましくは、本焼結体
は、焼結体の体積の約２体積％未満の、特に好ましくは
約１体積％未満の気孔率を有する。焼結体中のあらゆる
気孔は微小寸法のもので、一般に気孔の直径が約１ミク
ロン未満である。気孔率は標準的な金属組織学的手順に
より、また標準的な密度測定により決定することができ
る。
本発明において、所定の組織の熱伝導率は、約1890℃と
1950℃の範囲での焼結温度の上昇につれて増加する。ま
た所定の焼結体の熱伝導率は気孔率の減少とともに増加
する。
1950℃の範囲での焼結温度の上昇につれて増加する。ま
た所定の焼結体の熱伝導率は気孔率の減少とともに増加
する。
本発明の方法は、25℃で1.00W/cm・Ｋより大きい、好ま
しくは25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する
窒化アルミニウムの焼結体を製造する制御方法である。
一般に、本多結晶体の熱伝導率は、25℃で約2.8W/cm・
Ｋである窒化アルミニウムの高純度単結晶の熱伝導率よ
り小さい。本発明の方法全体にわたって同じ手順と条件
を用いれば、得られる焼結体の熱伝導率と組成は再現性
があり、有意な差がない。
しくは25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する
窒化アルミニウムの焼結体を製造する制御方法である。
一般に、本多結晶体の熱伝導率は、25℃で約2.8W/cm・
Ｋである窒化アルミニウムの高純度単結晶の熱伝導率よ
り小さい。本発明の方法全体にわたって同じ手順と条件
を用いれば、得られる焼結体の熱伝導率と組成は再現性
があり、有意な差がない。
本発明の方法において、窒化アルミニウムが酸素を制御
可能なもしくは実質的に制御可能な態様で捕集する。具
体的には、本発明の方法において同じ手順と条件を用い
れば、窒化アルミニウムが捕集する酸素の量は再現性が
あり、有意な差がない。また、イットリウム、窒化イッ
トリウムおよび水素化イットリウムとは対照的に、酸化
イットリウムまたはその前駆物質は、本方法における空
気または他の媒体から酸素を捕集しないか有意な量の酸
素を捕集しない。さらに詳しくは、本方法では、酸化イ
ットリウムは、本方法の制御性または再現性に有意な影
響をもつ量のいずれかの形態の酸素を空気または他の媒
体から捕集しない。本方法において、酸化イットリウム
が捕集する酸素は十分に少なく、得られる焼結体の熱伝
導率や組成にまったく影響をもたないか有意な影響をも
たない。
可能なもしくは実質的に制御可能な態様で捕集する。具
体的には、本発明の方法において同じ手順と条件を用い
れば、窒化アルミニウムが捕集する酸素の量は再現性が
あり、有意な差がない。また、イットリウム、窒化イッ
トリウムおよび水素化イットリウムとは対照的に、酸化
イットリウムまたはその前駆物質は、本方法における空
気または他の媒体から酸素を捕集しないか有意な量の酸
素を捕集しない。さらに詳しくは、本方法では、酸化イ
ットリウムは、本方法の制御性または再現性に有意な影
響をもつ量のいずれかの形態の酸素を空気または他の媒
体から捕集しない。本方法において、酸化イットリウム
が捕集する酸素は十分に少なく、得られる焼結体の熱伝
導率や組成にまったく影響をもたないか有意な影響をも
たない。
当量％の計算例を下記に示す。
2.3重量％の酸素を含有すると測定された重量89.0gの出
発材料としてのAlN粉末について、酸素のすべてがAlにA
l2O3として結合されており、測定値2.3重量％の酸素が
4.89重量％のAl2O3として存在すると仮定し、従って窒
化アルミニウム粉末が84.65gのAlNと4.35gのAl2O3とか
らなるものと仮定する。
発材料としてのAlN粉末について、酸素のすべてがAlにA
l2O3として結合されており、測定値2.3重量％の酸素が
4.89重量％のAl2O3として存在すると仮定し、従って窒
化アルミニウム粉末が84.65gのAlNと4.35gのAl2O3とか
らなるものと仮定する。
89.0gの出発材料としてのAlN粉末、9.7gのY2O3および1.
25gの遊離炭素よりなる混合物を形成する。
25gの遊離炭素よりなる混合物を形成する。
加工中、このAlN粉末は式（４）のような反応により追
加量の酸素を捕集し、今や2.6重量％の酸素を含有す
る。
加量の酸素を捕集し、今や2.6重量％の酸素を含有す
る。
2AlN＋3H2O→Al2O3＋2NH3 （４） 得られたコンパクトは今下記の組成よりなる。
2.6重量％の酸素を含有する89.11gのAlN粉末（84.19gの
AlN＋4.92gのAl2O3）、9.7gのY2O3および1.25gの炭素。
AlN＋4.92gのAl2O3）、9.7gのY2O3および1.25gの炭素。
コンパクトの脱酸中、すべての炭素が反応式（５）に従
ってAl2O3と反応とする仮定する。
ってAl2O3と反応とする仮定する。
Al2O3＋3C＋N2→2AlN＋3CO（ｇ） （５） 本発明において炭素はY2O3を還元しないが、その代りAl
2O3を還元する。
2O3を還元する。
反応（５）が終点まで進んだ後、脱酸コンパクトは今、
反応（５）に基づいて計算した下記の組成よりなる。
反応（５）に基づいて計算した下記の組成よりなる。
0.6重量％の酸素を含有する86.43gのAlN粉末（85.04gの
AlN＋1.38gのAl2O3）および9.7gのY2O3。
AlN＋1.38gのAl2O3）および9.7gのY2O3。
この重量組成について、当量％表示の組成は次のように
計算できる。
計算できる。
合計当量数＝6.564 Ｖ＝原子価 Ｍ＝モル数＝重量（ｇ）/MW MW＝分子量 Eg＝当量数 Eg＝Ｍ×Ｖ 原子価:Al＋３ Ｙ＋３ Ｎ−３ Ｏ−２ 脱酸コンパクト中のＹ当量％ ＝（Ｙ当量数）／（Ｙ当量数＋Al当量数）×100％
（６） ＝（0.258/6.564）×100％＝3.93％ 脱酸コンパクト中のＯ当量％ ＝（Ｏ当量数）／（Ｏ当量数＋Ｎ当量数）×100％
（７） ＝（8.138×10-2＋0.258）／（6.564） ×100％＝5.17％ （８） この脱酸コンパクトならびに焼結体は約3.93当量％のＹ
と約5.17当量％のＯを含有する。
（６） ＝（0.258/6.564）×100％＝3.93％ 脱酸コンパクト中のＯ当量％ ＝（Ｏ当量数）／（Ｏ当量数＋Ｎ当量数）×100％
（７） ＝（8.138×10-2＋0.258）／（6.564） ×100％＝5.17％ （８） この脱酸コンパクトならびに焼結体は約3.93当量％のＹ
と約5.17当量％のＯを含有する。
2.3重量％の酸素（4.89重量％のAl2O3）を含有すると測
定されたAlN粉末を用いて、4.0当量％のＹと5.0当量％
のＯを含有する、即ち４当量％のＹ、96当量％のAl、5.
0当量％のＯおよび95当量％のＮよりなる本焼結体を製
造するには、当量％から重量％へ次の換算を行うことが
できる。
定されたAlN粉末を用いて、4.0当量％のＹと5.0当量％
のＯを含有する、即ち４当量％のＹ、96当量％のAl、5.
0当量％のＯおよび95当量％のＮよりなる本焼結体を製
造するには、当量％から重量％へ次の換算を行うことが
できる。
100g＝AlN粉末の重量 xg ＝Y2O3粉末の重量 zg ＝炭素粉末の重量 加工中にAlN粉末が式（９）のような反応により追加量
の酸素を捕集し、脱酸以前のコンパクトが今2.6重量％
の酸素（5.52重量％のAl2O3）を含有し、重量100.12gで
あると仮定する。
の酸素を捕集し、脱酸以前のコンパクトが今2.6重量％
の酸素（5.52重量％のAl2O3）を含有し、重量100.12gで
あると仮定する。
2AlN＋3H2O→Al2O3＋2NH3 （９） 加工後、コンパクトは下記の組成を有するとみなすこと
ができる。
ができる。
脱酸中、３モルの炭素が１モルのAl2O3を還元し、N2の
存在下で次の反応により２モルのAlNを形成する。
存在下で次の反応により２モルのAlNを形成する。
Al2O3＋3C＋N2→2AlN＋3CO （10） 脱酸後、すべての炭素が反応し終っており、コンパクト
は次の組成を有するとみなすことができる。
は次の組成を有するとみなすことができる。
Ｔ＝合計当量数＝7.248＋0.02657x Ｙの当量部分＝0.04 ＝0.02657x/T （11） Ｏの当量部分＝0.05 ＝（0.325−0.1665z＋0.02657x）/T （12） 式（11）および（12）をｘおよびｚについて解くと、 ｘ＝11.37gのY2O3粉末 ｚ＝1.50gの遊離炭素 基板として有用な形態または形状の物体、即ち均一な厚
さの、もしくは厚さに有意な差のない薄い平板の形態の
物体−通常基板またはテープと称される−は、焼結中に
平坦でなくなり、例えばそりが生じ、そして得られた焼
結体は焼結後に熱処理して、焼結体を平らにのばし、基
板として有効にする必要がある。この非平坦化あるいは
そりは、厚さ約0.070インチ未満の基板またはテープの
形態の物体を焼結する際起りやすく、平坦化処理により
無くすことができる。即ち、焼結体、具体的には基板ま
たはテープを十分な印加圧力下、その焼結体の特定の組
成に応じた焼結温度範囲内の温度で、実質的に決定でき
る時間加熱し、次いでサンドイッチ状にはさまれた焼結
体をその焼結温度より低い温度まで放冷し、かくして得
られる平坦な基板またはテープを回収する。
さの、もしくは厚さに有意な差のない薄い平板の形態の
物体−通常基板またはテープと称される−は、焼結中に
平坦でなくなり、例えばそりが生じ、そして得られた焼
結体は焼結後に熱処理して、焼結体を平らにのばし、基
板として有効にする必要がある。この非平坦化あるいは
そりは、厚さ約0.070インチ未満の基板またはテープの
形態の物体を焼結する際起りやすく、平坦化処理により
無くすことができる。即ち、焼結体、具体的には基板ま
たはテープを十分な印加圧力下、その焼結体の特定の組
成に応じた焼結温度範囲内の温度で、実質的に決定でき
る時間加熱し、次いでサンドイッチ状にはさまれた焼結
体をその焼結温度より低い温度まで放冷し、かくして得
られる平坦な基板またはテープを回収する。
具体的には、この平坦化方法の１例では、平坦でない基
板またはテープを２枚の板の間にサンドイッチ状にはさ
み、かつAlN粉末の薄層で板から隔離し、サンドイッチ
体をその組成に応じた焼結温度、即ち約1860℃−約2050
℃の焼結温度に、好ましくは周囲圧力の焼結雰囲気、即
ち焼結に有用な窒素含有非酸化性雰囲気中で、焼結体を
平坦にするのに少くとも十分な印加圧力下、一般に約0.
03psi以上の圧力下で、サンドイッチ体を平坦にするの
に十分な時間加熱し、次にサンドイッチ体をその焼結温
度より低い温度まで放冷し、かくして焼結体を回収す
る。
板またはテープを２枚の板の間にサンドイッチ状にはさ
み、かつAlN粉末の薄層で板から隔離し、サンドイッチ
体をその組成に応じた焼結温度、即ち約1860℃−約2050
℃の焼結温度に、好ましくは周囲圧力の焼結雰囲気、即
ち焼結に有用な窒素含有非酸化性雰囲気中で、焼結体を
平坦にするのに少くとも十分な印加圧力下、一般に約0.
03psi以上の圧力下で、サンドイッチ体を平坦にするの
に十分な時間加熱し、次にサンドイッチ体をその焼結温
度より低い温度まで放冷し、かくして焼結体を回収す
る。
焼結した薄肉体または基板テープの平坦化処理を行う１
例では、焼結した非平坦基板またはテープをこれに有意
な有害作用を与えない材料、例えばモリブデンまたはタ
ングステンまたは少くとも約80重量％のタングステンま
たはモリブデンを含有する合金の２枚の平板間にはさ
む。サンドイッチ状基板またはテープを平板から窒化ア
ルミニウム粉末の薄層、好ましくは不連続被覆、好まし
くは不連続単層で隔離し、好ましくは平坦化熱処理中に
平板の表面に焼結体が付着するのを防止するのにちょう
ど十分な層で隔離する。一般に、約0.03psi以上の平坦
化圧力を加える。平坦化温度が低下すると平坦化圧力ま
たは平坦化時間を増す必要がある。代表的には、例え
ば、サンドイッチ状焼結体を焼結温度に約0.03psi−約
0.5psiの圧力下、窒素中で１時間加熱することにより、
基板、特にシリコンチップのような半導体用の支持基板
として有用な平坦な焼結体が得られる。
例では、焼結した非平坦基板またはテープをこれに有意
な有害作用を与えない材料、例えばモリブデンまたはタ
ングステンまたは少くとも約80重量％のタングステンま
たはモリブデンを含有する合金の２枚の平板間にはさ
む。サンドイッチ状基板またはテープを平板から窒化ア
ルミニウム粉末の薄層、好ましくは不連続被覆、好まし
くは不連続単層で隔離し、好ましくは平坦化熱処理中に
平板の表面に焼結体が付着するのを防止するのにちょう
ど十分な層で隔離する。一般に、約0.03psi以上の平坦
化圧力を加える。平坦化温度が低下すると平坦化圧力ま
たは平坦化時間を増す必要がある。代表的には、例え
ば、サンドイッチ状焼結体を焼結温度に約0.03psi−約
0.5psiの圧力下、窒素中で１時間加熱することにより、
基板、特にシリコンチップのような半導体用の支持基板
として有用な平坦な焼結体が得られる。
本発明によれば、単純、複雑および／または中空形状の
多結晶窒化アルミニウムセラミック物品を直接製造する
ことができる。具体的には、本焼結体は、機械加工なし
で有用な複雑な形状の物品、例えば不透質るつぼ、薄壁
管、長棒、球体、テープまたは中空形状物品の形態に製
造することができる。本焼結体の寸法は、未焼結体の寸
法から、焼結中に生じる収縮、即ち緻密化の分だけ相違
する。
多結晶窒化アルミニウムセラミック物品を直接製造する
ことができる。具体的には、本焼結体は、機械加工なし
で有用な複雑な形状の物品、例えば不透質るつぼ、薄壁
管、長棒、球体、テープまたは中空形状物品の形態に製
造することができる。本焼結体の寸法は、未焼結体の寸
法から、焼結中に生じる収縮、即ち緻密化の分だけ相違
する。
本セラミック体は多数の用を有する。均一な厚さの、即
ち厚さに有意な差のない薄い平板の形態では、即ち基板
またはテープの形態では、本セラミック体は集積回路の
パッケージ用としてまた集積回路用の支持基板として、
特にコンピュータ用の半導体Siチップ用の基板として特
に有用である。本セラミック体は温度センサ用のシース
としても有用である。
ち厚さに有意な差のない薄い平板の形態では、即ち基板
またはテープの形態では、本セラミック体は集積回路の
パッケージ用としてまた集積回路用の支持基板として、
特にコンピュータ用の半導体Siチップ用の基板として特
に有用である。本セラミック体は温度センサ用のシース
としても有用である。
本発明を以下の実施例によりさらに具体的に説明する。
特記しない限り、実施例の手順は次の通りであった。
特記しない限り、実施例の手順は次の通りであった。
窒化アルミニウム粉末は酸素を４重量％未満の量含有し
た。
た。
窒化アルミニウム粉末は酸素を除いて純度99％より大の
AlNであった。
AlNであった。
第II表の実施例９−12および33−41では、出発材料とし
ての窒化アルミニウム粉末が表面積3.4m2/g（0.541ミク
ロン）を有し、炭素粉末で行った一連の脱酸に基づい
て、約2.4重量％の酸素を含有していると測定された。
ての窒化アルミニウム粉末が表面積3.4m2/g（0.541ミク
ロン）を有し、炭素粉末で行った一連の脱酸に基づい
て、約2.4重量％の酸素を含有していると測定された。
第II表の実施例６−8,16−22および29−31および第III
表の実施例53Aおよび53Bでは、出発材料としての窒化ア
ルミニウム粉末が表面積3.84m2/g（0.479ミクロン）を
有し、放射化分析で測定して2.10重量％の酸素を含有し
た。
表の実施例53Aおよび53Bでは、出発材料としての窒化ア
ルミニウム粉末が表面積3.84m2/g（0.479ミクロン）を
有し、放射化分析で測定して2.10重量％の酸素を含有し
た。
第II表の残りの実施例では、出発材料としての窒化アル
ミニウム粉末が表面積4.96m2/g（0.371ミクロン）を有
し、放射化分析で測定して2.25重量％の酸素を含有し
た。
ミニウム粉末が表面積4.96m2/g（0.371ミクロン）を有
し、放射化分析で測定して2.25重量％の酸素を含有し
た。
第II表の実施例のすべてで、混合前の、即ち受取ったま
ゝのY2O3粉末は表面積約2.75m2/gを有した。
ゝのY2O3粉末は表面積約2.75m2/gを有した。
第II表および第III表の実施例のすべてで用いた炭素は
黒鉛であった。実施例29−31,48,49および52では、黒鉛
が表面積25m2/g（0.13ミクロン）を有し、第II表および
第III表中の残りの実施例すべてで、黒鉛が比表面積200
m2/g（0.017ミクロン）を有した（供給元の表示通
り）。
黒鉛であった。実施例29−31,48,49および52では、黒鉛
が表面積25m2/g（0.13ミクロン）を有し、第II表および
第III表中の残りの実施例すべてで、黒鉛が比表面積200
m2/g（0.017ミクロン）を有した（供給元の表示通
り）。
第II表および第III表の実施例のすべてで粉末を混合す
るのに、非水系ヘプタンを用いた。
るのに、非水系ヘプタンを用いた。
第II表および第III表の実施例39以外のすべての実施例
で、ミル用媒体は、密度約100％を有するおおよそ立方
体または直方体の形状のホットプレスした窒化アルミニ
ウムであった。実施例39では、ミル用媒体が球の形状の
低炭素鋼であった。第II表および第III表の実施例のす
べてで、所定の粉末混合物のミル済み液体分散物を空気
中、周囲圧力下、ヒートランプで約20分間乾燥し、この
ような乾燥中、混合物は空気中から酸素を捕集した。
で、ミル用媒体は、密度約100％を有するおおよそ立方
体または直方体の形状のホットプレスした窒化アルミニ
ウムであった。実施例39では、ミル用媒体が球の形状の
低炭素鋼であった。第II表および第III表の実施例のす
べてで、所定の粉末混合物のミル済み液体分散物を空気
中、周囲圧力下、ヒートランプで約20分間乾燥し、この
ような乾燥中、混合物は空気中から酸素を捕集した。
第II表および第III表の実施例のすべてで、乾燥したミ
ルを施した乾燥粉末混合物を空気中、室温で、適当な圧
力下でダイプレスして、理論密度の大体55％の密度を有
するコンパクトを生成した。実施例１−４では、ダイ圧
力を10Kpsiとし、残りの実施例すべてでは5Kpsiとし
た。
ルを施した乾燥粉末混合物を空気中、室温で、適当な圧
力下でダイプレスして、理論密度の大体55％の密度を有
するコンパクトを生成した。実施例１−４では、ダイ圧
力を10Kpsiとし、残りの実施例すべてでは5Kpsiとし
た。
第II表および第III表において焼結体が寸法Ａまたは寸
法Ｂのものとして与えられている実施例では、コンパク
トが円盤の形状であり、焼結体が寸法のものとして与え
られている実施例では、コンパクトがバーの形状であ
り、焼結体が寸法Ｄのものとして与えられている実施例
では、コンパクトが均一な厚さの、即ち厚さに有意の差
のないテープのような薄い平板である基板の形状であっ
た。
法Ｂのものとして与えられている実施例では、コンパク
トが円盤の形状であり、焼結体が寸法のものとして与え
られている実施例では、コンパクトがバーの形状であ
り、焼結体が寸法Ｄのものとして与えられている実施例
では、コンパクトが均一な厚さの、即ち厚さに有意の差
のないテープのような薄い平板である基板の形状であっ
た。
第II表および第III表の実施例のすべてで、所定の粉末
混合物ならびにそれから形成したコンパクトは、イット
リウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点Ｌから
点Ｊまでの範囲にある組成を有した。
混合物ならびにそれから形成したコンパクトは、イット
リウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点Ｌから
点Ｊまでの範囲にある組成を有した。
第II表および第III表の実施例すべてのコンパクト、即
ち脱酸以前のＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成は、第４
図の多角形JKLMで画定包囲された組成の外側であった。
ち脱酸以前のＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成は、第４
図の多角形JKLMで画定包囲された組成の外側であった。
第II表および第III表の実施例のすべてで、脱酸以前の
コンパクト中の窒化アルミニウムは酸素を窒化アルミニ
ウムの約1.4重量％より大から約4.5重量％より小までの
範囲の量含有した。
コンパクト中の窒化アルミニウムは酸素を窒化アルミニ
ウムの約1.4重量％より大から約4.5重量％より小までの
範囲の量含有した。
第II表および第III表の実施例23,25,26,28,40,41および
52をのぞくすべての実施例の脱酸コンパクトの組成は、
第４図の線分MJを含まない多角形JKLMで画定包囲されて
いた。
52をのぞくすべての実施例の脱酸コンパクトの組成は、
第４図の線分MJを含まない多角形JKLMで画定包囲されて
いた。
第II表および第III表中の同一番号だが添字ＡまたはＢ
の付いた実施例は、これらの実施例を同一の仕方で行っ
たこと、即ち粉末混合物が同じ仕方で製造され、コンパ
クトに成形され、同じ組成を有し、そしてコンパクトを
同一条件下で熱処理した、即ち複数のコンパクトを炉内
に並べて置いたことを示す。ＡまたはＢの添字の付され
たこれらの実施例はここではその番号だけで言及するこ
ともある。
の付いた実施例は、これらの実施例を同一の仕方で行っ
たこと、即ち粉末混合物が同じ仕方で製造され、コンパ
クトに成形され、同じ組成を有し、そしてコンパクトを
同一条件下で熱処理した、即ち複数のコンパクトを炉内
に並べて置いたことを示す。ＡまたはＢの添字の付され
たこれらの実施例はここではその番号だけで言及するこ
ともある。
第II表および第III表の実施例のすべてで、脱酸コンパ
クトの焼結を行うのに用いたのと同じ雰囲気を用いてコ
ンパクトの脱酸を行った。ただし、脱酸を行う雰囲気を
炉内に1SCFHの流量で供給して脱酸により生じるガスの
除去を促進したが、焼結中の流量は約0.1SFH未満であっ
た。
クトの焼結を行うのに用いたのと同じ雰囲気を用いてコ
ンパクトの脱酸を行った。ただし、脱酸を行う雰囲気を
炉内に1SCFHの流量で供給して脱酸により生じるガスの
除去を促進したが、焼結中の流量は約0.1SFH未満であっ
た。
第II表および第III表中の実施例の熱処理中の雰囲気は
周囲圧力にあり、周囲圧力は大気圧またはほぼ大気圧で
あった。
周囲圧力にあり、周囲圧力は大気圧またはほぼ大気圧で
あった。
炉はモリブデン加熱素子炉であった。
コンパクトを炉内で所定の脱酸温度まで約100℃／分の
速度で、次いで所定の焼結温度まで約50℃／分の速度で
加熱した。
速度で、次いで所定の焼結温度まで約50℃／分の速度で
加熱した。
脱酸を行わなかった実施例では、コンパクトを所定の焼
結温度まで約100℃／分の速度で加熱したが、実施例40
および41ではコンパクトを所定の焼結温度まで約190℃
／分の速度で加熱した。
結温度まで約100℃／分の速度で加熱したが、実施例40
および41ではコンパクトを所定の焼結温度まで約190℃
／分の速度で加熱した。
焼結雰囲気は周囲圧力、即ち大気圧またはほぼ大気圧で
あった。
あった。
熱処理の完了後、サンプルをほぼ室温まで炉冷した。
第II表および第III表には焼結体の特性を示すが、焼結
を行わなかった実施例では脱酸コンパクトの特性を示
す。
を行わなかった実施例では脱酸コンパクトの特性を示
す。
第II表および第III表のすべての実施例は、第II表およ
び第III表に記した以外は、またここに記した以外は実
質的に同じやり方で行った。
び第III表に記した以外は、またここに記した以外は実
質的に同じやり方で行った。
焼結体または脱酸コンパクトの炭素含量は標準的化学分
析技術で測定した。
析技術で測定した。
出発材料としてのAlN粉末の予め定められた酸素含量お
よび得られる焼結体について測定した組成ならびに他の
実験に基づいて、第II表中のすべての実施例において、
脱酸以前のコンパクト中の窒化アルミニウムは出発材料
としての窒化アルミニウム粉末の酸素含量より約0.3重
量％高い酸素含量を有すると計算もしくは見積られた。
よび得られる焼結体について測定した組成ならびに他の
実験に基づいて、第II表中のすべての実施例において、
脱酸以前のコンパクト中の窒化アルミニウムは出発材料
としての窒化アルミニウム粉末の酸素含量より約0.3重
量％高い酸素含量を有すると計算もしくは見積られた。
測定した酸素含量は放射化分析の結果であり、焼結体の
重量に対するwt％で表示してある。
重量に対するwt％で表示してある。
第II表および第III表において、焼結体の酸素含量を測
定した実施例では、焼結体の当量％組成を出発材料とし
ての粉末組成と焼結体について測定した酸素含量とから
計算した。Ｙ、Al、ＮおよびＯがそれぞれの通常の原子
価＋3,＋3,−３および−２を有すると仮定する。
定した実施例では、焼結体の当量％組成を出発材料とし
ての粉末組成と焼結体について測定した酸素含量とから
計算した。Ｙ、Al、ＮおよびＯがそれぞれの通常の原子
価＋3,＋3,−３および−２を有すると仮定する。
焼結体において、ＹおよびAlの量は出発材料としての粉
末中の量と同じであると仮定した。加工中の酸素増加と
窒素減少の量は、次の全体的反応により起ったと仮定し
た。
末中の量と同じであると仮定した。加工中の酸素増加と
窒素減少の量は、次の全体的反応により起ったと仮定し
た。
2AlN＋3/2O2→Al2O3＋N2 （13） 脱酸中の酸素減少と窒素増加の量は、次の全体的反応に
より起ったと仮定した。
より起ったと仮定した。
Al2O3＋3C＋N2→2AlN＋3CO （14） 焼結体の窒素含量は、出発材料としての窒化アルミニウ
ム粉末の初期酸素含量を測定し、焼結体の酸素含量を測
定し、反応（13）および（14）が起ったと仮定して、求
めた。
ム粉末の初期酸素含量を測定し、焼結体の酸素含量を測
定し、反応（13）および（14）が起ったと仮定して、求
めた。
第II表および第III表において、酸素含量を測定せずに
計算した焼結体についての酸素の当量％の前には近似記
号をつけてある。この計算は粉末混合物の組成および得
られる焼結体の組成に基づいて、次のように行った。
計算した焼結体についての酸素の当量％の前には近似記
号をつけてある。この計算は粉末混合物の組成および得
られる焼結体の組成に基づいて、次のように行った。
実施例13AおよびＢ（85Aおよび85A1）は実施例15A（85D
1）と同じ酸素の当量％を有すると仮定する。実施例８
（132B）は実施例７（122F）と同じ酸素の当量％を有す
ると仮定する。実施例10（130C）は実施例９（130A）と
同じ酸素の当量％を有すると仮定する。実施例11A（134
A）および（12（134B）は実施例11B（134A1）と同じ酸
素の当量％を有すると仮定する。実施例16（121G）、20
（131A）および21（131C）は実施例19（121A）と同じ酸
素の当量％を有すると仮定する。実施例31（128C）は実
施例29A（128A）と同じ酸素の当量％を有すると仮定す
る。実施例34（140C）および35（140D）は実施例33（14
0A）と同じ酸素の当量％を有すると仮定する。実施例37
（141F）は実施例36（141D）と同じ酸素の当量％を有す
ると仮定する。実施例７（122F）、11B（134A1）、９
（130A）、19（121A1）、18B（121F1）、22（131E）、2
7B（90F1）、33（140A）、36（141D）、38（142）、29A
（128A）および39（148A）の酸素含量は次式から計算し
た。
1）と同じ酸素の当量％を有すると仮定する。実施例８
（132B）は実施例７（122F）と同じ酸素の当量％を有す
ると仮定する。実施例10（130C）は実施例９（130A）と
同じ酸素の当量％を有すると仮定する。実施例11A（134
A）および（12（134B）は実施例11B（134A1）と同じ酸
素の当量％を有すると仮定する。実施例16（121G）、20
（131A）および21（131C）は実施例19（121A）と同じ酸
素の当量％を有すると仮定する。実施例31（128C）は実
施例29A（128A）と同じ酸素の当量％を有すると仮定す
る。実施例34（140C）および35（140D）は実施例33（14
0A）と同じ酸素の当量％を有すると仮定する。実施例37
（141F）は実施例36（141D）と同じ酸素の当量％を有す
ると仮定する。実施例７（122F）、11B（134A1）、９
（130A）、19（121A1）、18B（121F1）、22（131E）、2
7B（90F1）、33（140A）、36（141D）、38（142）、29A
（128A）および39（148A）の酸素含量は次式から計算し
た。
Ｏ＝（2.91R＋3.82）Y/3.86 （15） ここでＯ＝酸素の当量％ Ｙ＝イットリウムの当量％ 実施例25（90B1）、26（90D2）および28（90K）の酸素
の当量％は実施例23（84F）の酸素の当量％と同じであ
ると仮定する。
の当量％は実施例23（84F）の酸素の当量％と同じであ
ると仮定する。
実施例43−48,50,51および53B（サンプル161A、164A、1
63A、166A、168A、169A、170B、162Aおよび131D1）の酸
素の当量％は次式から計算した。
63A、166A、168A、169A、170B、162Aおよび131D1）の酸
素の当量％は次式から計算した。
Ｏ＝（2.91R＋3.82）Y/3.86 実施例52（サンプル174A）の酸素の当量％はＸ線回折分
析データから概算した。
析データから概算した。
実施例49（サンプル170A）の酸素の当量％は実施例50
（サンプル170B）の酸素の当量％と同じであると仮定し
た。
（サンプル170B）の酸素の当量％と同じであると仮定し
た。
第II表および第III表中の減量は、ダイプレス後のコン
パクトの重量と得られる焼結体の重量との差である。
パクトの重量と得られる焼結体の重量との差である。
焼結体の密度はアルキメデス法で測定した。
焼結体の気孔率は、その組成に基づく焼結体の理論密度
を知り、理論密度を実測密度と次式に従って比較するこ
とによって求めた。
を知り、理論密度を実測密度と次式に従って比較するこ
とによって求めた。
気孔率＝（１−実測密度／理論密度）×100％ （17） 焼結体の相組成は光学顕微鏡とＸ線回折分析により求め
た。各焼結体は焼結体の体積に基づいて表示した体積％
のAlN相と表示した体積％の第２相とから構成された。
各第２相の体積％についてのＸ線回折分析は表示値の約
±20％の精度である。
た。各焼結体は焼結体の体積に基づいて表示した体積％
のAlN相と表示した体積％の第２相とから構成された。
各第２相の体積％についてのＸ線回折分析は表示値の約
±20％の精度である。
実施例25（90B1）、26（90D2）および28（90K）の焼結
体の熱伝導率は、約25℃でレーザ・フラッシュにより測
定した。
体の熱伝導率は、約25℃でレーザ・フラッシュにより測
定した。
残りの実施例すべての焼結体の熱伝導率は、焼結体から
切出した約0.4cm×0.4cm×2.2cmのロッド形状サンプル
を用いて、25℃で定常状態熱流法により測定した。この
方法はエー・バージェット（A.Berget）により1888年に
はじめて考案された方法で、ジェイ・テウリス（J.Thew
lis）編「物理学百科辞典Encyclope adic Dictionary o
f Physics」、ペルガモン（Pergamon）刊、オックスフ
ォべド（Oxford）、1961年中のスラック（G.A.Slack）
の論文に記載されている。この技法では、サンプルを高
真空室内に入れ、熱を電気ヒータにより一端から供給
し、温度を細線熱電対で測定する。サンプルを保護筒で
囲む。絶対精度は約±３％で、繰返し精度は約±１％で
ある。比較として、Al2O3単結晶の熱伝導率を同様の装
置で測定したところ、約22℃で0.44W/cm・Ｋであった。
切出した約0.4cm×0.4cm×2.2cmのロッド形状サンプル
を用いて、25℃で定常状態熱流法により測定した。この
方法はエー・バージェット（A.Berget）により1888年に
はじめて考案された方法で、ジェイ・テウリス（J.Thew
lis）編「物理学百科辞典Encyclope adic Dictionary o
f Physics」、ペルガモン（Pergamon）刊、オックスフ
ォべド（Oxford）、1961年中のスラック（G.A.Slack）
の論文に記載されている。この技法では、サンプルを高
真空室内に入れ、熱を電気ヒータにより一端から供給
し、温度を細線熱電対で測定する。サンプルを保護筒で
囲む。絶対精度は約±３％で、繰返し精度は約±１％で
ある。比較として、Al2O3単結晶の熱伝導率を同様の装
置で測定したところ、約22℃で0.44W/cm・Ｋであった。
第II表および第III表では、得られる焼結体の寸法を
Ａ、Ｂ、ＣまたはＤで与えている。寸法Ａの焼結体は厚
さ約0.17インチ、直径約0.32インチの円盤の形状であっ
た。寸法Ｂの焼結体は厚さ約0.27インチ、直径約0.50イ
ンチの円盤の形状であった。寸法Ｃの焼結体は約0.16イ
ンチ×0.16インチ×1.7インチの大きさのバーの形状で
あった。寸法Ｄの焼結体は、直径約1.5インチ、厚さが
約0.067インチ−約0.020インチの範囲内の基板、即ち均
一な厚さ、つまり厚さに有意な差のない薄板の形状であ
った。
Ａ、Ｂ、ＣまたはＤで与えている。寸法Ａの焼結体は厚
さ約0.17インチ、直径約0.32インチの円盤の形状であっ
た。寸法Ｂの焼結体は厚さ約0.27インチ、直径約0.50イ
ンチの円盤の形状であった。寸法Ｃの焼結体は約0.16イ
ンチ×0.16インチ×1.7インチの大きさのバーの形状で
あった。寸法Ｄの焼結体は、直径約1.5インチ、厚さが
約0.067インチ−約0.020インチの範囲内の基板、即ち均
一な厚さ、つまり厚さに有意な差のない薄板の形状であ
った。
第II表および第III表中の焼結体が寸法Ｃまたは寸法Ｄ
である実施例のすべてで、出発材料としてのコンパクト
をモリブデン平板からAlN粉末の不連続な薄層で隔離し
た。
である実施例のすべてで、出発材料としてのコンパクト
をモリブデン平板からAlN粉末の不連続な薄層で隔離し
た。
実施例33−38の焼結体は若干の非平坦さを呈した、即ち
若干のそりを呈した。それでそれぞれに平坦化処理を施
こした。具体的には、焼結体それぞれを１対のモリブデ
ン平板間にはさんだ。各サンドイッチ状焼結体をモリブ
デン平板から、平坦化処理期間中に焼結体が平板に付着
するのを防止するのに丁度十分な窒化アルミニウム粉末
の不連続な薄い被覆または単層で、隔離した。上側モリ
ブデン平板から焼結体に約00.11psiの圧力を加えた。こ
のようなサンドイッチ状焼結体それぞれを窒素、即ちそ
の焼結に用いたのと同じ雰囲気中で、その焼結体につい
て第II表に示した焼結温度に加熱し、焼結体をその温度
に約１時間保持し、次いでほゞ室温まで炉冷した。こう
して得た焼結体は平坦で、均一な厚さであった。即ち、
厚さに有意な差がなかった。これらの平坦な焼結体のす
べてが、シリコンチップのような半導体用の支持基板と
して有用であった。
若干のそりを呈した。それでそれぞれに平坦化処理を施
こした。具体的には、焼結体それぞれを１対のモリブデ
ン平板間にはさんだ。各サンドイッチ状焼結体をモリブ
デン平板から、平坦化処理期間中に焼結体が平板に付着
するのを防止するのに丁度十分な窒化アルミニウム粉末
の不連続な薄い被覆または単層で、隔離した。上側モリ
ブデン平板から焼結体に約00.11psiの圧力を加えた。こ
のようなサンドイッチ状焼結体それぞれを窒素、即ちそ
の焼結に用いたのと同じ雰囲気中で、その焼結体につい
て第II表に示した焼結温度に加熱し、焼結体をその温度
に約１時間保持し、次いでほゞ室温まで炉冷した。こう
して得た焼結体は平坦で、均一な厚さであった。即ち、
厚さに有意な差がなかった。これらの平坦な焼結体のす
べてが、シリコンチップのような半導体用の支持基板と
して有用であった。
実施例 １ 1.65gのY2O3粉末と0.216gの黒鉛粉末を15gの窒化アルミ
ニウム粉末に加え、混合物を窒化アルミニウムミル媒体
と共にプラスチックジャー内の非水系ヘプタンに浸漬
し、密閉ジャーで室温で約68時間振動ミルを施した。得
られた分散物を空気中、ヒートランプ下で約20分間乾燥
した。このような乾燥中に窒化アルミニウムが空気から
酸素を捕集した。ミリング中に混合物はAlNミル用媒体
から0.084gのAlNを捕集した。
ニウム粉末に加え、混合物を窒化アルミニウムミル媒体
と共にプラスチックジャー内の非水系ヘプタンに浸漬
し、密閉ジャーで室温で約68時間振動ミルを施した。得
られた分散物を空気中、ヒートランプ下で約20分間乾燥
した。このような乾燥中に窒化アルミニウムが空気から
酸素を捕集した。ミリング中に混合物はAlNミル用媒体
から0.084gのAlNを捕集した。
得られた乾燥混合物の等量部分をダイプレスしてコンパ
クトをつくった。
クトをつくった。
コンパクトの１つをモリブデン製ボートに入れ、コンパ
クトと同じイットリウム対AlN比を有するが炭素を含ま
ない粉末を充填した。次にコンパクトを窒素中1600℃に
加熱し、この温度に１時間保ち、次いで温度を1900℃に
上げ、この温度に１時間保った。得られた焼結体を次の
ほぼ室温まで炉冷した。
クトと同じイットリウム対AlN比を有するが炭素を含ま
ない粉末を充填した。次にコンパクトを窒素中1600℃に
加熱し、この温度に１時間保ち、次いで温度を1900℃に
上げ、この温度に１時間保った。得られた焼結体を次の
ほぼ室温まで炉冷した。
得られた焼結体は、酸素含量が焼結体の3.39重量％、炭
素含量が焼結体の0.047重量％と実測された。
素含量が焼結体の0.047重量％と実測された。
この焼結体は当量％で6.22％のＯ、（100％−6.22％）
即ち93.78％のＮ、3.86％のＹおよび（100−3.86％）即
ち96.14％のAlよりなる組成を有した。この組成は第４
図の多角形JKLM内に入る。
即ち93.78％のＮ、3.86％のＹおよび（100−3.86％）即
ち96.14％のAlよりなる組成を有した。この組成は第４
図の多角形JKLM内に入る。
この焼結体は密度99％より大で、AlN、1.3体積％のY2O3
および6.6体積％のY4Al2O9よりなる相組成を有した。他
の製品に基づいて、この焼結体は熱伝導率が25℃で1.42
W/cm・Ｋより大きいことがわかる。
および6.6体積％のY4Al2O9よりなる相組成を有した。他
の製品に基づいて、この焼結体は熱伝導率が25℃で1.42
W/cm・Ｋより大きいことがわかる。
実施例 2Aと2B 実施例１で製造したコンパクトの２つをモリブデン平板
上に並べて置いた。
上に並べて置いた。
コンパクトを窒素中で1600℃に加熱し、この温度に１時
間保ち、次に温度を1900℃に上げ、この温度に１時間保
った。
間保ち、次に温度を1900℃に上げ、この温度に１時間保
った。
得られた焼結体の特性を第II表に示す。
第II表の実施例3Aと3Bは、雰囲気として窒素の代りに水
素を用いた以外は、実施例2Aと2Bと同じ手順で実施し
た。
素を用いた以外は、実施例2Aと2Bと同じ手順で実施し
た。
第II表の実施例4Aと4Bは、1600℃で１時間の脱酸を行わ
なかった以外は、実施例2Aと2Bと同じ手順で実施した。
なかった以外は、実施例2Aと2Bと同じ手順で実施した。
第II表の実施例5Aと5Bは、雰囲気として窒素の代りに水
素を用いた以外は、実施例4Aと4Bと同じ手順で実施し
た。
素を用いた以外は、実施例4Aと4Bと同じ手順で実施し
た。
実施例 ７ 1.653gのY2O3粉末と0.158gの黒鉛粉末を15.07gの窒化ア
ルミニウム粉末に加え、混合物を窒化アルミニウムミル
用媒体と共にプラスチックジャー内の、窒化アルミニウ
ムの約0.7重量％に相当する量のオレフイン酸を含有す
る非水系ヘプタンに浸漬し、密閉ジャー内で、室温で約
18時間振動ミルを施した。得られた分散物を空気中、ヒ
ートランプ下で約20分間乾燥した。このような乾燥中に
窒化アルミニウムが空気から酸素を捕集した。ミリング
中に混合物はミル用媒体の磨滅による0.85gのAlNを捕集
した。
ルミニウム粉末に加え、混合物を窒化アルミニウムミル
用媒体と共にプラスチックジャー内の、窒化アルミニウ
ムの約0.7重量％に相当する量のオレフイン酸を含有す
る非水系ヘプタンに浸漬し、密閉ジャー内で、室温で約
18時間振動ミルを施した。得られた分散物を空気中、ヒ
ートランプ下で約20分間乾燥した。このような乾燥中に
窒化アルミニウムが空気から酸素を捕集した。ミリング
中に混合物はミル用媒体の磨滅による0.85gのAlNを捕集
した。
得られた乾燥混合物の一部を空気中にダイプレスして、
バーの形状のコンパクトをつくった。
バーの形状のコンパクトをつくった。
コンパクトを1500℃に加熱し、この温度に1/2時間保
ち、次に温度を1600℃に上げ、この温度に１時間保ち、
次に温度を1900℃に上げ、この温度に１時間保った。
ち、次に温度を1600℃に上げ、この温度に１時間保ち、
次に温度を1900℃に上げ、この温度に１時間保った。
得られた焼結体の特性を第II表に示す。
実施例６−12,16−22,29−31および33−41では、窒化ア
ルミニウムの約0.7重量％に相当する量のオレフイン酸
をヘプタンに加えて分散剤とし、ミリング時間を約18時
間とした。残りの実施例では、オレイン酸を用いず、ミ
リング時間を約68時間とした。
ルミニウムの約0.7重量％に相当する量のオレフイン酸
をヘプタンに加えて分散剤とし、ミリング時間を約18時
間とした。残りの実施例では、オレイン酸を用いず、ミ
リング時間を約68時間とした。
第II表中の実施例は、第II表中に記したかここに註解し
た以外は、実施例2Aと2Bについてか実施例７について開
示したのと同じ手順で実施した。
た以外は、実施例2Aと2Bについてか実施例７について開
示したのと同じ手順で実施した。
第II表の実施例1,2,4A,4B,7−12,14−16,18,19,20,21,2
2,29,31および33−39は本発明を具体的に示し、これら
の本発明を具体化した実施例で製造した焼結体は集積回
路のパッケージに、またシリコンチップのような半導体
用基板として用いるのに有用である。
2,29,31および33−39は本発明を具体的に示し、これら
の本発明を具体化した実施例で製造した焼結体は集積回
路のパッケージに、またシリコンチップのような半導体
用基板として用いるのに有用である。
実施例１で製造した焼結体の特性を実施例2Aおよび2Bの
それと比較すると、減量の差はさしてなく、本発明の方
法では、コンパクトの著しい減量を防止するために焼結
前に、実施例１でそうしたようにコンパクトを粉末中に
埋める必要がないことがわかる。
それと比較すると、減量の差はさしてなく、本発明の方
法では、コンパクトの著しい減量を防止するために焼結
前に、実施例１でそうしたようにコンパクトを粉末中に
埋める必要がないことがわかる。
他の製品に基づいて、また特に実施例2Aおよび2Bと実施
例７および16との比較から、実施例2Aおよび2Bの焼結体
が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有すること
がわかる。
例７および16との比較から、実施例2Aおよび2Bの焼結体
が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有すること
がわかる。
実施例3Aおよび3Bと実施例2Aおよび2Bの焼結体の減量を
比較すると、水素中で焼結するとかなりの減量が生じ、
焼結体中に過剰量の炭素が残ることがわかり、焼結にこ
の窒素雰囲気が重要であることがわかる。
比較すると、水素中で焼結するとかなりの減量が生じ、
焼結体中に過剰量の炭素が残ることがわかり、焼結にこ
の窒素雰囲気が重要であることがわかる。
実施例4Aおよび4Bと実施例5Aおよび5Bの焼結体の特性を
比較すると、実施例5Aおよび5Bで用いた水素雰囲気では
焼結体中にずっと多量の炭素が残され、また実質的によ
り大きな減量をもたらすことがわかる。実施例5Aおよび
5Bは本発明の窒素雰囲気の重要性を示している。
比較すると、実施例5Aおよび5Bで用いた水素雰囲気では
焼結体中にずっと多量の炭素が残され、また実質的によ
り大きな減量をもたらすことがわかる。実施例5Aおよび
5Bは本発明の窒素雰囲気の重要性を示している。
実施例６では焼結を行わなかった。実施例６は、脱酸コ
ンパクトの低い炭素含量で示されるように、コンパクト
の脱酸の重要性を示している。
ンパクトの低い炭素含量で示されるように、コンパクト
の脱酸の重要性を示している。
さらに実施例６と７の焼結体の炭素含量を比較すると、
実施例７の焼結体の低い炭素含量から明らかなように、
本発明に従う脱酸の効果を示している。
実施例７の焼結体の低い炭素含量から明らかなように、
本発明に従う脱酸の効果を示している。
実施例７と８を比較すると、実施例８のように焼結温度
が高い方が、高い熱伝導率を有する焼結体となることが
わかる。
が高い方が、高い熱伝導率を有する焼結体となることが
わかる。
実施例９と10を比較すると、実施例10のように焼結温度
が高い方が、僅かに高い熱伝導率を有する焼結体が得ら
れることがわかる。
が高い方が、僅かに高い熱伝導率を有する焼結体が得ら
れることがわかる。
実施例11Aと実施例12を比較すると、実施例12のように
焼結温度が高い方が、高い熱伝導率を有する焼結体が得
られることがわかる。
焼結温度が高い方が、高い熱伝導率を有する焼結体が得
られることがわかる。
実施例13Aおよび13Bでは、焼結温度が十分に高くなく、
第４図の線分UVとKLの間に入る所定の組成に焼結できな
かった。
第４図の線分UVとKLの間に入る所定の組成に焼結できな
かった。
他の製品に基づいて、また特に実施例14Aおよび14Bと実
施例８および21を比較すると、実施例14Aおよび14Bの焼
結体が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する
ことがわかる。
施例８および21を比較すると、実施例14Aおよび14Bの焼
結体が25℃で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する
ことがわかる。
実施例14Aおよび14Bは、少量のYN相が焼結体中に形成さ
れているが、本発明の方法を例証するものである。具体
的には、実施例14Aの焼結体を切断してみると、このYN
相が焼結体の中心にあるだけであることがわかる。即ち
YN相は黒色で、褐色である本組成物で囲まれている。こ
のYN相が形成されるのは、焼結体の厚さとその組成に起
因するもので、酸素勾配に原因がある。さらに詳しく
は、焼結体の中心から、酸素濃度は少しづつ増加し、ま
た窒素濃度は少しづつ減少し、この結果時折、焼結体が
第４図の多角形JKLM内で線分LKに近いか線分LK上にある
組成を有する場合、焼結体の中心に少量のYN相が形成さ
れる。
れているが、本発明の方法を例証するものである。具体
的には、実施例14Aの焼結体を切断してみると、このYN
相が焼結体の中心にあるだけであることがわかる。即ち
YN相は黒色で、褐色である本組成物で囲まれている。こ
のYN相が形成されるのは、焼結体の厚さとその組成に起
因するもので、酸素勾配に原因がある。さらに詳しく
は、焼結体の中心から、酸素濃度は少しづつ増加し、ま
た窒素濃度は少しづつ減少し、この結果時折、焼結体が
第４図の多角形JKLM内で線分LKに近いか線分LK上にある
組成を有する場合、焼結体の中心に少量のYN相が形成さ
れる。
他の製品に基づいて、また特に実施例15Aおよび15Bと実
施例21の比較から、実施例15Aおよび15Bの焼結体が25℃
で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有することがわか
る。
施例21の比較から、実施例15Aおよび15Bの焼結体が25℃
で1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有することがわか
る。
実施例17は本発明に従う脱酸の有効性を具体的に示して
いる。
いる。
実施例18Aと18Bは、アルゴンと約25容量％以上の窒素よ
りなる雰囲気が本方法に有用であることを示している。
他の実験に基づいて、また特に実施例18Aおよび18Bと実
施例22の比較から、実施例18Aおよび118Bの焼結体が25
℃で約1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有することが
わかる。
りなる雰囲気が本方法に有用であることを示している。
他の実験に基づいて、また特に実施例18Aおよび18Bと実
施例22の比較から、実施例18Aおよび118Bの焼結体が25
℃で約1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有することが
わかる。
実施例21と22の比較から、実施例21のように焼結温度が
高い方が、高い熱伝導率を有する焼結体が得られること
がわかる。
高い方が、高い熱伝導率を有する焼結体が得られること
がわかる。
実施例23は、コンパクトを十分に脱酸せずかつアルゴン
雰囲気を用いると、多量の炭素が焼結体中に残されるこ
とを示している。
雰囲気を用いると、多量の炭素が焼結体中に残されるこ
とを示している。
実施例24Aおよび24Bは、コンパクトを脱酸しても、アル
ゴン雰囲気を用いると多量の炭素が焼結体中に残され、
第４図の多角形JKLMの外側の組成となることを示してい
る。
ゴン雰囲気を用いると多量の炭素が焼結体中に残され、
第４図の多角形JKLMの外側の組成となることを示してい
る。
実施例25は、脱酸工程を省き、水素雰囲気を用いると、
得られる焼結体が低い熱伝導率を呈し、多量の炭素を含
有することを示している。
得られる焼結体が低い熱伝導率を呈し、多量の炭素を含
有することを示している。
実施例26は、脱酸工程を行っても、水素雰囲気を用いる
と、得られる焼結体が低い熱伝導率を呈し、多量の炭素
を含有することを示している。
と、得られる焼結体が低い熱伝導率を呈し、多量の炭素
を含有することを示している。
実施例25と26はともに、焼結体の熱伝導率に対する炭素
の有害作用を示している。
の有害作用を示している。
実施例27Aと27Bでは、焼結温度が与えられた組成に対し
て低すぎた。
て低すぎた。
実施例28は、アルゴン雰囲気を用いると熱伝導率の低い
焼結体となることを示している。
焼結体となることを示している。
他の実験に基づいて、又実施例29Aおよび29Bと実施例31
との比較から、実施例29Aおよび29Bの焼結体が25℃で約
1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有することがわか
る。
との比較から、実施例29Aおよび29Bの焼結体が25℃で約
1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有することがわか
る。
実施例30は、本方法におけるコンパクトの脱酸の有効性
を示している。
を示している。
実施例31は本方法の実施例である。
実施例32Aと32Bでは、実施例32Bの焼結体中に多量の炭
素が残っていることで示されるように、コンパクトを20
00℃に加熱する速度が、焼結前にコンパクトを脱酸する
のに不十分であった。
素が残っていることで示されるように、コンパクトを20
00℃に加熱する速度が、焼結前にコンパクトを脱酸する
のに不十分であった。
実施例33−38は本発明を例証するものであり、シリコン
チップ用基板として特に有用な焼結体の製造を示してい
る。他の製品に基づいて、また実施例33−38と実施例９
および11Aの比較から、実施例33−38の焼結体が25℃で
1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有することがわか
る。
チップ用基板として特に有用な焼結体の製造を示してい
る。他の製品に基づいて、また実施例33−38と実施例９
および11Aの比較から、実施例33−38の焼結体が25℃で
1.42W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有することがわか
る。
実施例39は本発明を例証するものである。やはり、実施
例39と実施例９とを比較すると、実施例39の焼結体が0.
02重量％に近い量の炭素を含有するはずなことがわか
る。
例39と実施例９とを比較すると、実施例39の焼結体が0.
02重量％に近い量の炭素を含有するはずなことがわか
る。
実施例40および41では、コンパクトを約190℃／分の速
度で所定の焼結温度まで直接加熱した。実施例40および
41の焼結体は比較的少量の炭素を示しているが、実施例
40の焼結体のＸ線回折分析がYAlO3相を示し、Y2O3相を
示さないことからわかるように、これらの例の窒化アル
ミニウムは十分に脱酸されていなかった。このことは、
高い加熱速度では反応（３）および／または（４）が優
先され、本発明の方法に伴う反応が十分な程度まで起ら
なかったことを示している。
度で所定の焼結温度まで直接加熱した。実施例40および
41の焼結体は比較的少量の炭素を示しているが、実施例
40の焼結体のＸ線回折分析がYAlO3相を示し、Y2O3相を
示さないことからわかるように、これらの例の窒化アル
ミニウムは十分に脱酸されていなかった。このことは、
高い加熱速度では反応（３）および／または（４）が優
先され、本発明の方法に伴う反応が十分な程度まで起ら
なかったことを示している。
実施例 42 実施例2B（サンプル84B1）の焼結体をＹ、Alおよび窒素
について化学分析した。実施例2A（サンプル84B）の焼
結体を酸素について放射化分析により分析した。結果は
次の通りであった。
について化学分析した。実施例2A（サンプル84B）の焼
結体を酸素について放射化分析により分析した。結果は
次の通りであった。
この値は第II表に記された実施例2A（サンプル84B）に
ついての計算した当量％データ、5.31当量％の酸素およ
び3.86当量％のＹに非常に近い。
ついての計算した当量％データ、5.31当量％の酸素およ
び3.86当量％のＹに非常に近い。
第III表に追加の実施例を示す、具体的には、第III表は
粉末混合物の組成、即ち各実施例で、加えた粉末および
加えた粉末のいくつかの比表面積を示す。
粉末混合物の組成、即ち各実施例で、加えた粉末および
加えた粉末のいくつかの比表面積を示す。
第III表のすべての実施例では、窒化アルミニウムの約
0.7重量％に相当する量のオレイン酸をヘプタンに加え
て、分散剤としミリング時間を約18時間とした。
0.7重量％に相当する量のオレイン酸をヘプタンに加え
て、分散剤としミリング時間を約18時間とした。
第III表の実施例は、第III表中に記すかここに註解した
以外は、実施例2Aおよび2Bについてか実施例７について
開示したのと実質的に同り手順で行った。
以外は、実施例2Aおよび2Bについてか実施例７について
開示したのと実質的に同り手順で行った。
第III表の実施例49および52以外のすべての実施例は本
発明を例証するものである。本発明を具体化した第III
表中の実施例で製造した焼結体は、集積回路の取り付け
に、またシリコンチップのような半導体の基板として用
いるのに有用である。詳しくは、実施例43−46,48,50,5
1および53A,53Bは、種々の粒度の窒化アルミニウムおよ
び酸化イットリウム粉末が使用できることを示す。実施
例47および51は酸化イットリウムの前駆物質の使用可能
性を示す。実施例53Aおよび53Bは窒素と水素の混合物よ
りなる雰囲気の使用可能性を示す。
発明を例証するものである。本発明を具体化した第III
表中の実施例で製造した焼結体は、集積回路の取り付け
に、またシリコンチップのような半導体の基板として用
いるのに有用である。詳しくは、実施例43−46,48,50,5
1および53A,53Bは、種々の粒度の窒化アルミニウムおよ
び酸化イットリウム粉末が使用できることを示す。実施
例47および51は酸化イットリウムの前駆物質の使用可能
性を示す。実施例53Aおよび53Bは窒素と水素の混合物よ
りなる雰囲気の使用可能性を示す。
実施例49では、焼結温度が特定の組成および粒度に対し
て低すぎた。
て低すぎた。
実施例52では、この特定の組成について大過剰の炭素を
加えた。
加えた。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクの、本出願人に譲渡された米国特許第4,478,78
5号「熱伝導率の高い窒化アルミニウムセラミック体」
（およびその分割出願第629,666号、1984年７年11日出
願（特開昭60−71,576号））に開示された方法では、窒
化アルミニウム粉末と遊離炭素とよりなる混合物を形成
し、ここで窒化アルミニウムは約0.8重量％より高い所
定の酸素含量を有し、遊離炭素の全量がこのような含量
の酸素と反応して、約0.35重量％より大から約1.1重量
％までの範囲にありかつ上記所定の酸素含量より20重量
％以上低い酸素含量を有する脱酸粉末またはコンパクト
を生成し、この混合物またはそのコンパクトを加熱して
炭素と酸素を反応させて脱酸窒化アルミニウムを生成
し、脱酸窒化アルミニウムのコンパクトを焼結し、理論
値の85％より大きい密度と22℃で0.5W/cm・Ｋより大き
い熱伝導率を有するセラミック体を生成する。
・ボビクの、本出願人に譲渡された米国特許第4,478,78
5号「熱伝導率の高い窒化アルミニウムセラミック体」
（およびその分割出願第629,666号、1984年７年11日出
願（特開昭60−71,576号））に開示された方法では、窒
化アルミニウム粉末と遊離炭素とよりなる混合物を形成
し、ここで窒化アルミニウムは約0.8重量％より高い所
定の酸素含量を有し、遊離炭素の全量がこのような含量
の酸素と反応して、約0.35重量％より大から約1.1重量
％までの範囲にありかつ上記所定の酸素含量より20重量
％以上低い酸素含量を有する脱酸粉末またはコンパクト
を生成し、この混合物またはそのコンパクトを加熱して
炭素と酸素を反応させて脱酸窒化アルミニウムを生成
し、脱酸窒化アルミニウムのコンパクトを焼結し、理論
値の85％より大きい密度と22℃で0.5W/cm・Ｋより大き
い熱伝導率を有するセラミック体を生成する。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
667,516号（1984年11月１日出願（特開昭61−127;667
号、出願人処理番号R835））「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分RFを含まない多角形FJ
DSRで画定包囲された組成、約４体積％未満の気孔率お
よび25℃で1.25W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する窒
化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開示され
ている。この方法では、酸素を含有する窒化アルミニウ
ム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりなる混合
物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここで上記
混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニ
ウムの当量％が同出願667,516号の第４図の点Ｄから点
Ｆまでの範囲にある組成を有し、上記コンパクトは同出
願第667,516号の第４図の多角形FJDSRで画定包囲された
組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、
上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化アル
ミニウムの約1.95重量％より大から約5.1重量％より小
までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔が開
口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を上記
窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させて、脱
酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、
ＯおよびＮの当量％が同出願第667,516号の第４図の線
分RFを含まない多角形FJDSRで画定包囲された組成を有
し、さらに上記脱酸コンパクトを約1870℃から約2050℃
までの範囲の温度で焼結して、上記セラミック体を生成
する。
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
667,516号（1984年11月１日出願（特開昭61−127;667
号、出願人処理番号R835））「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分RFを含まない多角形FJ
DSRで画定包囲された組成、約４体積％未満の気孔率お
よび25℃で1.25W/cm・Ｋより大きい熱伝導率を有する窒
化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開示され
ている。この方法では、酸素を含有する窒化アルミニウ
ム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりなる混合
物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここで上記
混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアルミニ
ウムの当量％が同出願667,516号の第４図の点Ｄから点
Ｆまでの範囲にある組成を有し、上記コンパクトは同出
願第667,516号の第４図の多角形FJDSRで画定包囲された
組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、
上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化アル
ミニウムの約1.95重量％より大から約5.1重量％より小
までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔が開
口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を上記
窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させて、脱
酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、
ＯおよびＮの当量％が同出願第667,516号の第４図の線
分RFを含まない多角形FJDSRで画定包囲された組成を有
し、さらに上記脱酸コンパクトを約1870℃から約2050℃
までの範囲の温度で焼結して、上記セラミック体を生成
する。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
675,048号（1984年11月26日出願（特開昭61−219,763
号；出願人処理番号R838））「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分KJおよびPJを含まない
多角形PONKJで画定包囲された組成、約４体積％未満の
気孔率および25℃で1.50W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有す
る窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開示
されている。この方法では、酸素を含有する窒化アルミ
ニウム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりなる
混合物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここで
上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアル
ミニウムの当量％が同出願675,048号の第４図の点Ｋと
Ｐの間の範囲にある組成を有し、上記コンパクトは同出
願第675,048号の第４図の多角形PONKJで画定包囲された
組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、
上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化アル
ミニウムの約1.40重量％より大から約4.50重量％より小
までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔が開
口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を上記
窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させて、脱
酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、
ＯおよびＮの当量％が同出願第675,048号の第４図の線
分KJおよびPJを含まない多角形PONKJで画定包囲された
組成を有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1900℃から
約2050℃までの範囲の温度で焼結して、上記セラミック
体を生成する。上記焼結温度は上記脱酸コンパクトの上
記組成に適当な焼結温度である。
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
675,048号（1984年11月26日出願（特開昭61−219,763
号；出願人処理番号R838））「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分KJおよびPJを含まない
多角形PONKJで画定包囲された組成、約４体積％未満の
気孔率および25℃で1.50W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有す
る窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開示
されている。この方法では、酸素を含有する窒化アルミ
ニウム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりなる
混合物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここで
上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよびアル
ミニウムの当量％が同出願675,048号の第４図の点Ｋと
Ｐの間の範囲にある組成を有し、上記コンパクトは同出
願第675,048号の第４図の多角形PONKJで画定包囲された
組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、
上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化アル
ミニウムの約1.40重量％より大から約4.50重量％より小
までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔が開
口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を上記
窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させて、脱
酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、
ＯおよびＮの当量％が同出願第675,048号の第４図の線
分KJおよびPJを含まない多角形PONKJで画定包囲された
組成を有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1900℃から
約2050℃までの範囲の温度で焼結して、上記セラミック
体を生成する。上記焼結温度は上記脱酸コンパクトの上
記組成に適当な焼結温度である。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
679,414号（1984年12月７日出願（特開昭61−146,769
号；出願人処理番号R837））「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分JFおよびA1Fを含まな
い多角形PJFA1で画定包囲された組成、約４体積％未満
の気孔率および25℃で1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有
する窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開
示されている。この方法では、酸素を含有する窒化アル
ミニウム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりな
る混合物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここ
で上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよびア
ルミニウムの当量％が同出願第679,414号の第４図の点
ＪとA1の間の範囲にある組成を有し、上記コンパクトは
同出願第679,414号の第４図の多角形PJFA1で画定包囲さ
れた組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有
し、上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化
アルミニウムの約1.42重量％より大から約4.70重量％よ
り小までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔
が開口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を
上記窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させ
て、脱酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはA
l、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が同出願第679,414号の第４
図の線分JFおよびA1Fを含まない多角形PJFA1で画定包囲
された組成を有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1880
℃から約2050℃までの範囲の温度で焼結し、ここで最低
焼結温度は同出願第679,414号の第４図の線分A3J、JFお
よびA2Fを除く多角形A3JFA2で画定包囲された組成にふ
さわしい約1880℃から点Ｐでの組成にふさわしい約1925
℃まで上昇し、かくして上記セラミック体を生成する。
上記焼結温度は上記脱酸コンパクトの上記組成に適当な
焼結温度である。
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
679,414号（1984年12月７日出願（特開昭61−146,769
号；出願人処理番号R837））「熱伝導率の高いセラミッ
ク体」には、同出願第４図の線分JFおよびA1Fを含まな
い多角形PJFA1で画定包囲された組成、約４体積％未満
の気孔率および25℃で1.42W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有
する窒化アルミニウムセラミック体を製造する方法が開
示されている。この方法では、酸素を含有する窒化アル
ミニウム粉末、酸化イットリウムおよび遊離炭素よりな
る混合物を形成し、混合物をコンパクトに成形し、ここ
で上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよびア
ルミニウムの当量％が同出願第679,414号の第４図の点
ＪとA1の間の範囲にある組成を有し、上記コンパクトは
同出願第679,414号の第４図の多角形PJFA1で画定包囲さ
れた組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有
し、上記コンパクト中の窒化アルミニウムが酸素を窒化
アルミニウムの約1.42重量％より大から約4.70重量％よ
り小までの範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔
が開口状態に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を
上記窒化アルミニウム中に含有された酸素と反応させ
て、脱酸コンパクトを生成し、この脱酸コンパクトはA
l、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が同出願第679,414号の第４
図の線分JFおよびA1Fを含まない多角形PJFA1で画定包囲
された組成を有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1880
℃から約2050℃までの範囲の温度で焼結し、ここで最低
焼結温度は同出願第679,414号の第４図の線分A3J、JFお
よびA2Fを除く多角形A3JFA2で画定包囲された組成にふ
さわしい約1880℃から点Ｐでの組成にふさわしい約1925
℃まで上昇し、かくして上記セラミック体を生成する。
上記焼結温度は上記脱酸コンパクトの上記組成に適当な
焼結温度である。
アーバン・チャールズ・フスビーとカール・フランシス
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
682,468号（1984年12月17日出願（特開昭61−155、263;
出願人処理番号R836）開昭61−155,263号；出願人処理
番号R836））「熱伝導率の高いセラミック体」には、同
出願第４図の線分LMおよびDMを含まない多角形LT1DMで
画定包囲された組成、約４体積％未満の気孔率および25
℃で1.27W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有する窒化アルミニ
ウムセラミック体を製造する方法が開示されている。こ
の方法では、酸素を含有する窒化アルミニウム粉末、酸
化イットリウムおよび遊離炭素よりなる混合物を形成
し、混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物お
よびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当
量％が同出願第682,468号の第４図の点T1から点Ｍまで
の範囲にある組成を有し、上記コンパクトは同出願第68
2,468号の第４図の多角形LT1DMで画定包囲された組成の
外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、上記コ
ンパクト中の窒化アルミニウムは酸素を窒化アルミニウ
ムの約1.85重量％より大から約4.50重量％より小までの
範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔が開口状態
に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を上記窒化ア
ルミニウム中に含有された酸素と反応させて、脱酸コン
パクトを生成し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、Ｏおよ
びＮの当量％が同出願第682,468号の第４図の線分LMお
よびDMを含まない多角形LT1DMで画定包囲された組成を
有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1890℃から約2050
℃までの範囲の温度で焼結し、ここで最低焼結温度は線
分DMに隣接した組成にふさわしい約1890℃から線分T1L
上の組成にふさわしい約1970℃℃まで上昇し、かくして
上記セラミック体を生成する。上記焼結温度は上記脱酸
コンパクトの上記組成に適当な焼結温度である。
・ボビクによる、本出願人に譲渡された米国特許出願第
682,468号（1984年12月17日出願（特開昭61−155、263;
出願人処理番号R836）開昭61−155,263号；出願人処理
番号R836））「熱伝導率の高いセラミック体」には、同
出願第４図の線分LMおよびDMを含まない多角形LT1DMで
画定包囲された組成、約４体積％未満の気孔率および25
℃で1.27W/cm・Ｋ以上の熱伝導率を有する窒化アルミニ
ウムセラミック体を製造する方法が開示されている。こ
の方法では、酸素を含有する窒化アルミニウム粉末、酸
化イットリウムおよび遊離炭素よりなる混合物を形成
し、混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物お
よびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当
量％が同出願第682,468号の第４図の点T1から点Ｍまで
の範囲にある組成を有し、上記コンパクトは同出願第68
2,468号の第４図の多角形LT1DMで画定包囲された組成の
外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、上記コ
ンパクト中の窒化アルミニウムは酸素を窒化アルミニウ
ムの約1.85重量％より大から約4.50重量％より小までの
範囲の量含有し、上記コンパクトをその気孔が開口状態
に留まる温度まで加熱して、上記遊離炭素を上記窒化ア
ルミニウム中に含有された酸素と反応させて、脱酸コン
パクトを生成し、この脱酸コンパクトはAl、Ｙ、Ｏおよ
びＮの当量％が同出願第682,468号の第４図の線分LMお
よびDMを含まない多角形LT1DMで画定包囲された組成を
有し、さらに上記脱酸コンパクトを約1890℃から約2050
℃までの範囲の温度で焼結し、ここで最低焼結温度は線
分DMに隣接した組成にふさわしい約1890℃から線分T1L
上の組成にふさわしい約1970℃℃まで上昇し、かくして
上記セラミック体を生成する。上記焼結温度は上記脱酸
コンパクトの上記組成に適当な焼結温度である。
第１図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元系
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図、 第２図は第１図の一部の拡大図、 第３図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元系
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図、 第４図は第３図の一部の拡大図、そして 第５図は本発明の方法により製造した多結晶体の研磨断
面の金属組織を示す顕微鏡写真（×1000）である。
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図、 第２図は第１図の一部の拡大図、 第３図はAlN、YN、Y2O3およびAl2O3よりなる相互三元系
におけるサブソリダス相平衡を示す組成図、 第４図は第３図の一部の拡大図、そして 第５図は本発明の方法により製造した多結晶体の研磨断
面の金属組織を示す顕微鏡写真（×1000）である。
Claims (23)
- 【請求項１】添付図面の第４図の線分MJを含まない多角
形JKLMで画定包囲された組成、セラミック体の体積の10
体積％未満の気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大き
い熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラミ
ック体の製法であって、下記の工程を含むことを特徴と
する方法： （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムおよび遊離炭素よりなる混合物を形成し、この混合物
をコンパクトに形成し、ここで上記混合物およびコンパ
クトは、イットリウムおよびアルミニウムの当量％が第
４図の点Ｌから点Ｊまでの範囲にあり、イットリウムが
2.5当量％より大から4.9当量％までの範囲にあり、アル
ミニウムが95.1当量％から97.5当量％より小までの範囲
にある組成を有し、上記コンパクトは第４図の多角形JK
LMで画定包囲された組成範囲を除外し乍ら該組成の外側
にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、 （ｂ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが、気孔閉
鎖温度より低い温度までの温度にて加熱し、これにより
上記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素
と反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸
コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線
分MJを含まない多角形JKLMで画定包囲された組成を有
し、上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量存
在し、さらに （ｃ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中
で1860℃以上の温度で焼結して上記多結晶体を生成す
る。 - 【請求項２】工程（ｂ）の窒素含有雰囲気が上記焼結体
を生成するための窒化アルミニウムの脱酸を促進するの
に十分な窒素を含有する特許請求の範囲第１項記載の方
法。 - 【請求項３】工程（ｃ）の窒素含有雰囲気が上記窒化ア
ルミニウムの有意な減量を防止するのに十分な窒素を含
有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項４】上記方法を周囲圧力で行う特許請求の範囲
第１項記載の方法。 - 【請求項５】工程（ｂ）の脱酸より前の工程（ａ）の上
記コンパクト中の窒化アルミニウムが、この窒化アルミ
ニウムの重量の1.0重量％より大から4.5重量％より小ま
での範囲の量の酸素を含有する特許請求の範囲第１項記
載の方法。 - 【請求項６】工程（ａ）の窒化アルミニウムが10m2/gま
での比表面積を有し、上記遊離炭素が10m2/gより大きい
比表面積を有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項７】上記混合物およびコンパクトはイットリウ
ムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点ＵからＪま
での範囲にある組成を有し、上記コンパクト中のイット
リウムが2.5当量％より大から4.35当量％までの範囲に
あり、上記コンパクト中のアルミニウムが95.65当量％
から97.5当量％より小までの範囲にあり、上記焼結体お
よび脱酸コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第
４図の線分MJを含まない多角形UMJVで画定包囲された組
成よりなる特許請求の範囲第１項記載載の方法。 - 【請求項８】上記混合物およびコンパクトはイットリウ
ムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点ＬとＪとの
間にある点ＬとＪを含まない組成を有し、上記コンパク
ト中のイットリウムが2.5当量％より大から4.9当量％よ
り小までの範囲にあり、上記コンパクト中のアルミニウ
ムが95.1当量％より大から97.5当量％より小までの範囲
にあり、上記焼結体および上記脱酸コンパクトはAl、
Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分MJおよびLKを含
まない多角形JKLMで画定包囲された組成よりなる特許請
求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項９】上記混合物およびコンパクトはイットリウ
ムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点Ｌから点Ｋ
までの範囲にある組成を有し、上記コンパクト中のイッ
トリウムが4.4当量％から4.9当量％までの範囲にあり、
上記コンパクト中のアルミニウム95.1当量％から95.6当
量％までの範囲にあり、上記焼結体および上記脱酸コン
パクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分LK
で画定された組成よりなる特許請求の範囲第１項記載の
方法。 - 【請求項１０】焼結温度が1900℃から2050℃までの範囲
にある特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１１】添付図面の第４図の線分MJを含まない多
角形UMJVで画定包囲された組成、セラミック体の体積の
10体積％未満の気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大
きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラ
ミック体の製法であって、下記の工程を含むことを特徴
とする方法： （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムおよび遊離炭素よりなる混合物を形成し、ここで上記
遊離炭素は20m2/gより大きい比表面積を有し、上記混合
物中の窒化アルミニウム粉末は3.4m2/gから10m2/gまで
の範囲の比表面積を有し、上記混合物をコンパクトに成
形し、ここで上記混合物およびコンパクトはイットリウ
ムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点Ｕから点Ｊ
までの範囲にあり、イットリウムが2.5当量％より大か
ら4.35当量％までの範囲にあり、アルミニウムが95.65
当量％から97.5当量％より小までの範囲にある組成を有
し、上記コンパクトは第４図の多角形JKLMで画定包囲さ
れた組成範囲を除外し乍ら該組成の外側にＹ、Al、Ｏお
よびＮの当量％組成を有し、上記コンパクト中の窒化ア
ルミニウムがこの窒化アルミニウムの重量の1.4重量％
より大から4.5重量％より小までの範囲の量の酸素を含
有し、 （ｂ）上記コンパクトを周囲圧力において25容量％以上
の窒素を含有する窒素含有非酸化性雰囲気中で、1350℃
からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉鎖温度よ
り低い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離
炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応さ
せて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパク
トはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分MJを含
まない多角形UMJVで画定包囲された組成を有し、上記炭
素による脱酸より前記の上記コンパクト中の窒化アルミ
ニウムがこの窒化アルミニウムの重量の1.4重量％より
大から4.5重量％より小までの範囲の酸素含量を有し、
上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量存在
し、さらに （ｃ）上記脱酸コンパクトを25容量％以上の窒素を含有
する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、1900℃か
ら2050℃までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生
成する。 - 【請求項１２】添付図面の第４図の線分MJを含まない多
角形JKLMで画定包囲された組成、セラミック体の体積の
10体積％未満の気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大
きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラ
ミック体の製法であって、下記の工程を含むことを特徴
とする方法： （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、 酸化イットリウムまたはその前駆物質、および、 遊離炭素と、 50℃から1000℃までの範囲の温度で熱分解し、遊離炭
素、及び、揮散する気体状分解生成物になる炭素質有機
物質と、 これらの混合物と、 よりなる群から選ばれた炭素質添加剤、 よりなる混合物を形成し、 この混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物お
よびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当
量％が第４図の点Ｌから点Ｊまでの範囲にあり、イット
リウムが2.5当量％より大から4.9当量％までの範囲にあ
り、アルミニウムが95.1当量％から97.5当量％より小ま
での範囲にある組成を有し、上記コンパクトは第４図の
多角形JKLMで画定包囲された組成範囲を除外し乍ら該組
成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で1200℃まで
の温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊離
炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを窒素含有非酸化性雰囲気中で、
1350℃からコンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉鎖
温度より低い温度までの温度にて加熱し、これにより上
記遊離炭素を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と
反応させて脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コ
ンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分
MJを含まない多角形JKLMで画定包囲された組成を有し、
上記遊離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量存在
し、さらに （ｄ）上記脱酸コンパクトを窒素含有非窒化性雰囲気中
で1860℃以上の温度で焼結して上記多結晶体を生成す
る。 - 【請求項１３】工程（ｃ）の窒素含有雰囲気が、上記焼
結体を生成するための窒化アルミニウムの脱酸を促進す
るのに十分な窒素を含有する特許請求の範囲第12項記載
の方法。 - 【請求項１４】工程（ｄ）の窒素含有雰囲気が、上記窒
化アルミニウムの有意な減量を防止するのに十分な窒素
を含有する特許請求の範囲第12項記載の方法。 - 【請求項１５】上記方法を周囲圧力で行う特許請求の範
囲第12項記載の方法。 - 【請求項１６】工程（ｃ）の脱酸より前の工程（ａ）の
上記コンパクト中の窒化アルミニウムがこの窒化アルミ
ニウムの重量の1.0重量％より大から4.5重量％より小ま
での範囲の量の酸素を含有する特許請求の範囲第12項記
載の方法。 - 【請求項１７】工程（ａ）の窒化アルミニウムが10m2/g
までの比表面積を有し、上記遊離炭素が10m2/gより大き
い比表面積を有する特許請求の範囲第12項記載の方法。 - 【請求項１８】上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点Ｕから点
Ｊまでの範囲にある組成を有し、上記コンパクト中のイ
ットリウムが2.5当量％より大から4.35当量％までの範
囲にあり、上記コンパクト中のアルミニウムが95.65当
量％から97.5当量％より小までの範囲にあり、上記焼結
体および脱酸コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％
が第４図の線分MJを含まない多角形UMJVで画定包囲され
た組成よりなる特許請求の範囲第12項記載の方法。 - 【請求項１９】上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点ＬとＪと
の間にあるが点ＬとＪを含まない組成を有し、上記コン
パクト中のイットリウムが2.5当量％より大から4.9当量
％より小までの範囲にあり、上記コンパクト中のアルミ
ニウムが95.1当量％より大から97.5当量％より小までの
範囲にあり、上記焼結体および上記脱酸コンパクトはA
l、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分MJおよびLK
を含まない多角形JKLMで画定包囲された組成よりなる特
許請求の範囲第12項記載の方法。 - 【請求項２０】上記混合物およびコンパクトはイットリ
ウムおよびアルミニウムの当量％が第４図の点Ｌから点
Ｋまでの範囲にある組成を有し、上記コンパクト中のイ
ットリウムが4.4当量％から4.9当量％までの範囲にあ
り、上記コンパクト中のアルミニウムが95.1当量％から
95.6当量％までの範囲にあり、上記焼結体および上記脱
酸コンパクトはAl、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の
線分LKで画定された組成よりなる特許請求の範囲第12項
記載の方法。 - 【請求項２１】最低焼結温度が1900℃から1960℃までの
範囲にある特許請求の範囲第12項記載の方法。 - 【請求項２２】添付図面の第４図の線分MJを含まない多
角形UMJVで画定包囲された組成、セラミック体の体積の
10体積％未満の気孔率および25℃で1.00W/cm・Ｋより大
きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラ
ミック体の製法であって、下記の工程を含むことを特徴
とする方法： （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、 酸化イットリウムまたはその前駆物質、および、 遊離炭素と、 50℃から1000℃までの範囲の温度で熱分解し、遊離炭
素、及び、揮散する気体状分解生成物になる炭素質有機
物質と、これらの混合物と、 よりなる群から選ばれた炭素質添加剤、 よりなる混合物を形成し、ここで上記遊離炭素は20m2/g
より大きい比表面積を有し、上記混合物中の窒化アルミ
ニウム粉末は3.4m2/gから10m2/gまでの比表面積を有
し、 上記混合物をコンパクトに成形し、ここで上記混合物お
よびコンパクトはイットリウムおよびアルミニウムの当
量％が第４図の点Ｕから点Ｊまでの範囲にあり、イット
リウムが2.5当量％より大から4.35当量％までの範囲に
あり、アルミニウムが95.65当量％から97.5当量％より
小までの範囲にある組成を有し、上記コンパクトは第４
図の多角形JKLMで画定包囲された組成範囲を除外し乍ら
該組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの当量％組成を有
し、上記コンパクト中の窒化アルミニウムがこの窒化ア
ルミニウムの重量の1.4重量％より大から4.5重量％より
小までの範囲の量の酸素を含有し、 （ｂ）上記コンパクトを非酸化性雰囲気中で1200℃まで
の温度にて加熱し、これにより酸化イットリウムと遊離
炭素を生成し、 （ｃ）上記コンパクトを25容量％以上の窒素を含有する
窒素含有非酸化性雰囲気中、周囲圧力下で、1350℃から
コンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉鎖温度より低
い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭素
を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させて
脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクトは
Al、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分MJを含まな
い多角形UMJVで画定包囲された組成を有し、上記炭素に
よる脱酸より前の上記コンパクト中の窒化アルミニウム
がこの窒化アルミニウムの重量の1.4重量％より大から
4.5重量％より小までの範囲の酸素含量を有し、上記遊
離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量存在し、さら
に （ｄ）上記脱酸コンパクトを25容量％以上の窒素を含有
する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、1900℃か
ら2050℃までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生
成する。 - 【請求項２３】添付図面の第４図の線分MJを含まない多
角形UMJVで画定包囲された組成、セラミック体の体積の
５体積％未満の気孔率および25℃で1.42W/cm・Ｋより大
きい熱伝導率を有する焼結多結晶窒化アルミニウムセラ
ミック体の製法であって、下記の工程を含むことを特徴
とする方法： （ａ）酸素含有窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウ
ムおよび遊離炭素よりなる混合物を形成し、ここで上記
遊離炭素は20m2/gより大きい比表面積を有し、上記混合
物中の窒化アルミニウム粉末は3.4m2/gから10m2/gまで
の比表面積を有し、上記混合物をコンパクトに成形し、
ここで上記混合物およびコンパクトはイットリウムおよ
びアルミニウムの当量％が第４図の点Ｕから点Ｊまでの
範囲にあり、イットリウムが2.5当量％より大から4.35
当量％までの範囲にあり、アルミニウムが95.65当量％
から97.5当量％より小まで範囲にある組成を有し、上記
コンパクトは第４図の多角形JKLMで画定包囲された組成
範囲を除外し乍ら該組成の外側にＹ、Al、ＯおよびＮの
当量％組成を有し、上記コンパクト中の窒化アルミニウ
ムがこの窒化アルミニウムの重量の1.4重量％より大か
ら4.5重量％より小までの範囲の量の酸素を含有し、 （ｂ）上記コンパクトを25容量％以上の窒素を含有する
窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下で、1350℃から
コンパクトを脱酸するのに十分だが気孔閉鎖温度より低
い温度までの温度にて加熱し、これにより上記遊離炭素
を上記窒化アルミニウムに含有された酸素と反応させて
脱酸コンパクトを生成し、ここで上記脱酸コンパクトは
Al、Ｙ、ＯおよびＮの当量％が第４図の線分MJを含まな
い多角形UMJVで画定包囲された組成を有し、上記炭素に
よる脱酸より前の上記コンパクト中の窒化アルミニウム
がこの窒化アルミニウムの重量の1.4重量％より大から
4.5重量％より小までの範囲の酸素含量を有し、上記遊
離炭素が上記脱酸コンパクトを生成する量存在し、さら
に （ｃ）上記脱酸コンパクトを25容量％以上の窒素を含有
する窒素含有非酸化性雰囲気中で周囲圧力下、1900℃か
ら2050℃までの範囲の温度で焼結し、上記多結晶体を生
成する。
Applications Claiming Priority (4)
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1985
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