JPS61275112A - 窒化アルミニウム超微粒子の回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は窒化アルミニウム超微粒子の回収方法に関する
ものである。

（従来技術とその問題点） 窒化アルミニウムは、高熱伝導性、高絶縁性、高強度等
を有するセラミックで、近年ＩＣ，ＬＳＩなどの放熱基
板材料として注目されている。一般に非酸化物セラミッ
クは難焼結性物質が多く、窒化アルミニウムについても
、これまでは高温・高圧下でしか単独組成でち密化がで
きなかった。その原因として、従来の窒化アルミニウム
は窒素中でアルミナをカーボンで還元する方法で合成さ
れ、生成した窒化アルミニウムの平均粒径が０．５ｐｍ
以上であり、かつ、その粒度分布が広いものであったた
めである。

一方、セラミックの熱伝導性は、粒内および粒界に存在
する不純物により著しく低下する。従来の窒化アルミニ
ウムの合成法では、原料粉末中に未反応のアルミナやカ
ーボンが残るという問題−があった。

最近、高周波誘導プラズマ法によって、高純度で、しか
も粒度のよく揃った窒化アルミニウム超微粒子の合成が
可能になった。

一般に、粉末が超微粒子になると、その大きな表面エネ
ルギーによって、融点が低下し、それに伴って焼結温度
が低下することが知られている。

従って、窒化アルミニウムの場合も、超微粒子にするこ
とで、従来より低温でかつ、単独組成でち密な焼結体を
得ることができることが予想できる。そこで本発明者ら
は、高周波誘導プラズマ法により合成した、平均粒径が
０．１ｐｍの窒化アルミニウム超微粒子について実験を
行ってきた。この窒化アルミニウム超微粒子は、Ｘ線回
折では窒化アルミニウム単相であり、異相は存在しなか
った。また、ＩＣＰ発光分析により金属不純物の総量は
１１００ｐｐ程度、の極めて高純度の原料粉末であった
。この窒化アルミニウム超微粒子を適当な大きさに加圧
、成形した後、不活性ガス雰囲気中でホットプレス法も
しくは常圧焼結法により焼成したところ従来の窒化アル
ミニウム粉末では、１８００°Ｃ以上でしかもホットプ
レス法でしかち密化できなかったものが、１５００°Ｃ
〜１８００°Ｃの範囲で理論密度の９９％以上にち密化
することができた。

しかしながら、いずれの焼結体についても、Ｘ線回折で
は窒化アルミニウム以外に、アルミニウムの酸窒化物の
ピークが認められた。この酸窒化物は、焼成のプロセス
から見て、原料の超微粒子表面の吸着酸素が焼成中に反
応して生成したものである、知見を得た。

前述したように窒化アルミニウム焼結体中にアルミニウ
ムの酸窒化物が存在すると、焼結体の特性、特に熱伝導
度は著しく低下するという問題点がある。

（発明の目的） 本発明は窒化アルミニウム超微粒子を製造した後、該超
微粒子表面に酸素を吸着させない回収方法を提供するこ
とを目的とする。

（発明の構成） 本発明は窒化アルミニウム超微粒子の製造後、該超微粒
子を大気中にとりだす前に有機溶媒中に浸すことを特徴
とする。

（構成の詳細な説明） 超微粒子中の酸素の起源については、超微粒子の内部に
取り込まれている酸素と表面層にある酸素とに分けられ
る。さらに表面層の酸素の状態には非晶質の酸化アルミ
ニウムとして存在している状態と、水分として吸着して
いる状態とがある。

このうち水分については、得られた超微粒子の赤外吸収
スペクトルにより存在が確認でき、超微粒子表面上の酸
素は水分が原因となっていることが明らかになった。

通常、窒化アルミニウム超微粒子を合成する場合、反応
部から回収部に至るまでは不活性ガス雰囲気中で行なわ
れており、装置内で表面酸化や水分の吸着が起きる可能
性は少なく、むしろ、回収部から取り出した超微粒子が
直接大気に接触することが原因である。特に、超微粒子
の場合、通常の粉体と異なり、表面の活性度が大きいた
め、常温大気中でも容易に表面酸化や吸着が起こる。さ
らに、比表面積が大きいため、わずか一分子層の酸化層
や吸着層でも、酸素濃度は大きくなる。

このため、本発明では大気中に回収する前に有機溶媒に
浸すものであり、本発明で用いる有機溶媒としては、し
かも結合酸素を含まない溶媒が望ましい。これらの有機
溶媒は焼成する直前に乾燥を行なっても超微粒子の表面
を被覆した状態で残る必要がある。酸素を含む有機溶媒
を使用した場合、焼成時に分解し、酸窒化物生成の原因
となるのでできるかぎり超微粒子表面上へ酸素が残留し
ないものが望ましい。具体的には、ヘキサン、シクロヘ
キサン等の飽和炭化水素およびその誘導体、アミレン等
のオレフィン系あるいはアセチレン系炭化水素およびそ
の誘導体、ベンゼン、キシレン、アニリン等の芳香族炭
化水素などの中から、１種もしくは２種以上を用いるこ
とが有効である。

窒化アルミニウムは、ポーリングの電気陰性度を用いる
と、イオン結合性と共有結合性の中間にあり、この意味
において用いる有機溶媒は極性を有するものが好ましい
が、窒化アルミニウムとのぬれ性が良好ならば無極性の
ものでもかまわない。また、常温で液体である溶媒の方
が操作上好ましいが、沸点が極端に低くなければ、回°
収部を冷却し、そこにガスとして゛送り込み液化させる
か、もしくは、他の溶媒中に溶かしておけば使用可能で
ある。逆に常温で固体の場合も、回収部を加熱するか、
他の溶媒に溶かしておけばよい。

以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明する。

（実施例） 高周波誘導プラズマ法を用いて合成され、回収部に集め
られた窒化アルミニウム超微粒子に、第１図に示した装
置を用いて、有機溶媒を流し込み回収した。用いた溶媒
は１，１．１−トリクロロエタン（クロロセン）である
。

クロロセンは、回収部に流し込む前に第１図のコック５
を閉じ、コツクロを開けた状態でビニールチューブ７′
を通じて不活性ガス（Ａｒ、Ｎ２等）を送り、中に溶は
込んでいる酸素を取り除く。また、用いる有機溶媒が水
を容易に溶解する場合、あらかじめ充分に脱水しておく
。

窒化アルミニウム超微粒子の生成が終了したら、パルプ
１を閉じ、回収容器内を減圧した後、パルプ２を閉じ、
フィルタ逆洗用パルプ３を開けてフィルタ一部に付着し
た超微粒子をガス圧で吹き落とす。この後、再び回収容
器内を減圧し、コツクロを閉じ、コック５を開け、回収
容器内と、溶媒容器内の圧力差を利用し、ビニールチュ
ーブ７を通してクロロセンを回収容器内に流し込む。こ
の際、回収容器内に回転子を入れておき、マグネチック
スターラーを使って撹拌できるようにして、超微粒子と
溶媒をよくなじませた。なお、第１図中４はフィルター
、８はゴム栓、９はクロロセン、１０は窒化アルミニウ
ム超微粒子である。

次にこの方法で回収した粉末を濾過し、真空乾燥器を用
いて５０°Ｃで１時間乾燥した。乾燥後の超微粒子は、
溶媒回収前に比べて、黄色味ががっていた。これは、ク
ロロセンが超微粒子の表面に被膜として残っているため
である。

この超微粒子を、加圧、成形した後、１６００°Ｃで２
時間、窒素雰囲気中でホットプレス法により焼成した焼
結体は、理論密度の９９％以上までち密化しており、尚
かつ、Ｘ線回折では、酸窒化物のピークは著しく減少し
た。さらに、この焼結体の熱伝導度を測定したところ、
実施例のような処理をしない場合に６０Ｗ／ｍ−にであ
ったものが８０Ｗ／ｍ−ｋまで増加し、本発明の方法は
極めて実用性の高いことが判明した。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明による方法で窒化アルミニウ
ム超微粒子の表面酸化や水分の吸着が防止でき、酸素濃
度の低い高品質の焼結体を得ることができ、しかも従来
より低温でち密化するという超微粒子の特性は失われる
ことがなく、本発明は極めて有効な方法である。また、
実施例で示した有機溶媒の投入法は一例であり、これ以
外に例えば、あらかじめ回収容器内に有機溶媒を入れて
おくなど、超微粒子が大気に触れない方法であれは実施
例の方法に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は超微粒子回収装置の一例を示す構成図、図中 １．２はパルプ　　　３はフィルタ逆洗用パルプ４はフ
ィルター　　５，６はコック ７．７′　はビニールチューブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化アルミニウム超微粒子の製造後、該超微粒子
   を大気中に取り出す前に有機溶媒中に浸すことを特徴と
   する窒化アルミニウム超微粒子の回収方法。
2. （２）有機溶媒として、結合酸素を含まないものを用い
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回収方
   法。
3. （３）有機溶媒として、ヘキサン、シクロヘキサン等の
   飽和炭化水素およびその誘導体、アミレン等のオレフィ
   ン系あるいはアセチレン系炭化水素およびその誘導体、
   ベンゼン、キシレン、アニリン等の芳香族炭化水素の中
   から、１種もしくは２種以上を用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の回収方法。