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JPH02199008A - Production of aluminum nitride powder and sintered aluminum nitride compact - Google Patents

Production of aluminum nitride powder and sintered aluminum nitride compact

Info

Publication number
JPH02199008A
JPH02199008A JP1201822A JP20182289A JPH02199008A JP H02199008 A JPH02199008 A JP H02199008A JP 1201822 A JP1201822 A JP 1201822A JP 20182289 A JP20182289 A JP 20182289A JP H02199008 A JPH02199008 A JP H02199008A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
aluminum nitride
alanine
mixture
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1201822A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Bando
板東 高志
Noboru Hashimoto
登 橋本
Koji Sawada
康志 沢田
Hiroyoshi Yoda
浩好 余田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP1201822A priority Critical patent/JPH02199008A/en
Publication of JPH02199008A publication Critical patent/JPH02199008A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To rapidly obtain high-purity and fine particulate readily sinterable AlN powder at a low cost by sintering a mixture of an Al-containing compound with beta-alanine in a nonoxidizing atmosphere containing N2. CONSTITUTION:An Al-containing compound, such as Al(NO3)3 or AlCl3, is homogeneously mixed with beta-alanine in a state of an aqueous solution and dried to remove moisture and afford a mixture. The drying temperature in this case is, e.g. within the range of 70-200 deg.C, more preferably about 100-200 deg.C. The above- mentioned mixture is then calcined at >=900 deg.C, preferably about 1200-1800 deg.C in a nonoxidizing atmosphere, such as Ar, containing N2, to afford the objective AlN powder. The afore-mentioned AlN powder in a state of an added sintering assistant, such as Y2O3, is then sintered at >=1200 deg.C, preferably about 1400-2000 deg.C in the same nonoxidizing atmosphere as that described above to afford a sintered AlN compact.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば、高熱伝導性(絶縁)基板を製造す
るのに通した窒化アルミニウム粉末の製造方法、あるい
は、例えば、高熱伝導性(絶縁)基板として用いるのに
適した窒化アルミニウム焼結体の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing aluminum nitride powder for producing, for example, a highly thermally conductive (insulating) substrate; ) A method for producing an aluminum nitride sintered body suitable for use as a substrate.

〔従来の技術および問題点〕[Conventional technology and problems]

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

この窒化アルミニウムセラミック基板は、アルミニウム
粉末を用いて得た焼結体である。ここで用いられる窒化
アルミニウム粉末は、アルミニウムの直接窒化やアルミ
ナの・炭素還元等によって製造されているが、例えば、
アルミニウムの直接窒化法においては、高純度で粒径の
小さな粉末を得ることが困難であり、アルミナの炭素還
元法においては、反応に高温を要する、原料価格が高い
等の問題がある。アルミナの炭素還元法の改良として、
アルミニウム源を炭素含有化合物で還元する方法が提案
されているが、還元効率の点で、まだ十分とは言えない
This aluminum nitride ceramic substrate is a sintered body obtained using aluminum powder. The aluminum nitride powder used here is manufactured by direct nitriding of aluminum, carbon reduction of alumina, etc.
In the direct nitriding method of aluminum, it is difficult to obtain powder with high purity and small particle size, and in the carbon reduction method of alumina, there are problems such as the reaction requires high temperature and the cost of raw materials is high. As an improvement to the carbon reduction method of alumina,
A method of reducing an aluminum source with a carbon-containing compound has been proposed, but it cannot be said to be sufficient in terms of reduction efficiency.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

この発明は、このような事情に鑑み、高純度かつ微粒子
の易焼結性窒化アルミニウム粉末を安価に得ることので
きる方法を提供することを第1の課題とし、十分に焼結
された緻密な窒化アルミニウム焼結体を簡単かつ安価に
得ることのできる方法を提供することを第2の課題とす
る。
In view of these circumstances, the first objective of the present invention is to provide a method that can inexpensively obtain highly pure, fine-grained, easily sinterable aluminum nitride powder. A second object of the present invention is to provide a method for obtaining an aluminum nitride sintered body simply and inexpensively.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

前記第1の課題を解決するため、請求項1記載の窒化ア
ルミニウム粉末の製造方法では、アルミニウム含有化合
物とβ−アラニンの混合物を、窒素を含む非酸化性雰囲
気下で焼成するようにしている。
In order to solve the first problem, in the method for producing aluminum nitride powder according to claim 1, a mixture of an aluminum-containing compound and β-alanine is fired in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen.

前記第2の課題を解決するため、請求項2記載の窒化ア
ルミニウム焼結体の製造方法では、アルミニウム含有化
合物とβ−アラニンの混合物からなる所定形状の成形体
を、窒素を含む非酸化性雰囲気下で焼成するようにして
いる。
In order to solve the second problem, in the method for producing an aluminum nitride sintered body according to claim 2, a molded body of a predetermined shape made of a mixture of an aluminum-containing compound and β-alanine is heated in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. I try to bake it underneath.

この発明の両製造方法で用いられるアルミニウム含有化
合物とβ−アラニンの混合物としては、例えば、請求項
3記載の発明のように、アルミニウム含有化合物が水溶
性化合物であり、これとβアラニンを水溶液状態で均一
に混合させた後、水分を除くことにより得たものが挙げ
られる。
As for the mixture of an aluminum-containing compound and β-alanine used in both production methods of the present invention, for example, as in the invention according to claim 3, the aluminum-containing compound is a water-soluble compound, and this and β-alanine are mixed in an aqueous solution. Examples include those obtained by uniformly mixing with water and then removing water.

この発明の製造方法に用いられるアルミニウム含有化合
物としては、請求項4記載の発明のように、アルミニウ
ム多核錯体およびアルミニウムアルコキシドのうちの少
なくともひとつが挙げられる。
The aluminum-containing compound used in the production method of the present invention includes at least one of an aluminum polynuclear complex and an aluminum alkoxide.

この発明にかかる窒化アルミニウム焼結体の製造方法で
は、例えば、請求項5記載の発明のように、成形体に焼
結助剤を含ませて焼成するようにしてもよい。
In the method for producing an aluminum nitride sintered body according to the present invention, for example, as in the fifth aspect of the invention, the molded body may contain a sintering aid and then be fired.

以下、より具体的に説明する。This will be explained in more detail below.

アルミニウム含有化合物は、窒化アルミニウムの主体で
あるアルミニウムの供給源となるものである。したがっ
て、アルミニウムを含む化合物であれば、特に限定され
ることはないが、例えば、硝酸アルミニウム、塩化アル
ミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、乳
酸アルミニウム、アルミナ、アルミニウム多核錯体、ア
ルミニウムアルコキシド等がある。
The aluminum-containing compound is a source of aluminum, which is the main component of aluminum nitride. Therefore, as long as it is a compound containing aluminum, it is not particularly limited, and examples thereof include aluminum nitrate, aluminum chloride, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, aluminum lactate, alumina, aluminum polynuclear complex, aluminum alkoxide, and the like.

アルミニウム多核錯体としては、塩基性塩化アルミニウ
ム、塩基性乳酸アルミニウム、塩基性硝酸アルミニウム
等が例示される。
Examples of the aluminum polynuclear complex include basic aluminum chloride, basic aluminum lactate, and basic aluminum nitrate.

アルミニウムアルコキシド(アルミニウムアルコキサイ
ド)としては、アルミニウムメトキシド、アルミニウム
エトキシド、アルミニウムプロポキシド、アルミニウム
ブトキシド等の炭素数10以下の脂肪族のアルコキシド
が好適に使用できるなお、前記のアルミニウム含有化合
物は、単独で、あるいは、複数種併用して用いる。
As the aluminum alkoxide, aliphatic alkoxides having 10 or less carbon atoms such as aluminum methoxide, aluminum ethoxide, aluminum propoxide, and aluminum butoxide can be suitably used. Used alone or in combination.

β−アラニンは、焼成工程での窒化アルミニウムの生成
反応において、前記アルミニウム含有化合物中に含まれ
る酸素元素を、co、co、の形で除去する作用を果た
す。
β-alanine functions to remove the oxygen element contained in the aluminum-containing compound in the form of co, co, in the aluminum nitride production reaction in the firing process.

アルミニウム含有化合物が水溶性化合物であり、これと
β−アラニンを水溶液状態で均一番ご混合させた後、乾
燥させて水分を除(ことにより混合物を得る場合、乾燥
温度は、例えば70〜200℃、さらには100〜20
0℃程度の範囲が適当である。
The aluminum-containing compound is a water-soluble compound, and after uniformly mixing it with β-alanine in an aqueous solution state, it is dried to remove water (thereby obtaining a mixture, the drying temperature is, for example, 70 to 200 ° C. , even 100-20
A range of about 0°C is appropriate.

粉末製造の場合、乾燥して得られた混合物は、粉末状態
、あるいは、バルク状態である。バルク状態の場合、バ
ルクのまま、あるいは、粉末化してから焼成する。バル
ク状態のままで焼成した場合、通常、焼成した段階では
窒化アルミニウム粉末は、簡単に崩れる程度に寄せ集っ
た状態になっている。
In the case of powder production, the mixture obtained by drying is in a powder state or in a bulk state. If it is in a bulk state, it is fired as it is or after it is pulverized. When the aluminum nitride powder is fired in the bulk state, the aluminum nitride powder is usually in such a clump-like state that it easily crumbles at the stage of firing.

焼結体製造の場合も、乾燥して得られた混合物は、粉末
状態、あるいは、バルク状態である。焼結体の製造では
、混合物を所定形状の成形体とするわけであるが、乾燥
して得られる混合物がバルク状であった場合、−旦、粉
砕し粉末化してから成形することが好ましいが、バルク
状のまま成形するようにしてもよい。
Also in the case of producing a sintered body, the mixture obtained by drying is in a powder state or a bulk state. In the production of sintered bodies, the mixture is formed into a molded body of a predetermined shape, but if the mixture obtained by drying is in bulk form, it is preferable to first crush and powder it before molding. , it may also be molded in bulk form.

成形方法は、例えば、成形金型を用いた加圧成形法など
が用いられるが、不都合な成分の変質や流口を招来しな
い方法であればよく、特に腰定されない。
The molding method may be, for example, a pressure molding method using a mold, but is not particularly determined as long as it does not cause undesirable deterioration of components or flow holes.

成形体に含まれる焼結助剤としては、アルカリ土類、あ
るいは、希土類元素の塩や酸化物等が挙げられる。例え
ば、硝酸インドリウム、塩化インドリウム、塩基性酢酸
イツトリウム、酸化イツトリウム、硝酸カルシウム、塩
化カルシウム、酸化カルシウム等が具体的に例示される
が、これに限定されない。なお、焼結助剤の含有量は含
をアルミニウムに対して3〜10重量%程度が好ましい
焼結助剤を添加するタイミングは、アルミニウム含有化
合物とβ−アラニンが混合された水溶液段階、あるいは
、水溶液乾燥後の粉末段階等いずれであってもよく、特
に限定されない。
Examples of the sintering aid contained in the compact include salts and oxides of alkaline earth or rare earth elements. Specific examples include indium nitrate, indium chloride, basic yttrium acetate, yttrium oxide, calcium nitrate, calcium chloride, calcium oxide, etc., but are not limited thereto. The content of the sintering aid is preferably about 3 to 10% by weight based on the aluminum.The timing of adding the sintering aid is at the stage of the aqueous solution when the aluminum-containing compound and β-alanine are mixed, or It may be in any stage such as a powder stage after drying an aqueous solution, and is not particularly limited.

また、窒化アルミニウム粉末の製造方法においても、混
合物に、窒化を促進したり、炭素除去を容易にするため
に、例えば、カルシウム塩、イツトリウム塩、あるいは
、ランタニド族元素の塩等をも添加させるようにしても
よい。
Furthermore, in the method for producing aluminum nitride powder, calcium salts, yttrium salts, or salts of lanthanide group elements, etc., are also added to the mixture in order to promote nitriding and facilitate carbon removal. You may also do so.

非酸化性雰囲気としては、窒素を含むアルゴン、窒素を
含む一酸化炭素、あるいは、窒素、アンモニア等の雰囲
気が用いられる。焼成温度は、窒化アルミニウム粉末の
製造方法にあっては、900℃以上、好ましくは、12
00−1800℃程度であり、窒化アルミニウム焼結体
の製造方法にあっては、1200℃以上、好ましくは、
1400〜2000℃程度である。なお、粉末内や焼結
体内の残留炭素を除く場合、例えば、窒化後、600〜
700℃程度の酸化性雰囲気でさらに加熱処理するよう
にする。
As the non-oxidizing atmosphere, an atmosphere of argon containing nitrogen, carbon monoxide containing nitrogen, nitrogen, ammonia, or the like is used. In the method for producing aluminum nitride powder, the firing temperature is 900°C or higher, preferably 12°C.
00-1800°C, and in the method for producing an aluminum nitride sintered body, 1200°C or higher, preferably,
The temperature is about 1400 to 2000°C. In addition, when removing residual carbon in the powder or sintered body, for example, after nitriding,
Further heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere at about 700°C.

〔作   用〕[For production]

この発明にかかる窒化アルミニウム粉末の製造方法のよ
うに、アルミニウム含有化合物、例えば、アルミニウム
多核錯体やアルミニウムアルコキシドとβ−アラニンの
混合物を、窒素を含む非酸化性雰囲気下で焼成すると、
焼成温度が高くなくとも、純度(窒化率)が高く、しか
も、粒径が十分に小さな窒化アルミニウム粉末を安価に
得ることができる。粒径の小さい粉末は、高熱伝導性絶
縁基板を作製する際、焼結が容易である。
As in the method for producing aluminum nitride powder according to the present invention, when an aluminum-containing compound, such as an aluminum polynuclear complex or a mixture of aluminum alkoxide and β-alanine, is fired in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen,
Even if the firing temperature is not high, aluminum nitride powder with high purity (nitridation rate) and sufficiently small particle size can be obtained at low cost. Powder with a small particle size is easily sintered when producing a highly thermally conductive insulating substrate.

この発明にかかる窒化アルミニウム焼結体の製造方法の
ように、アルミニウム含有化合物、例えば、アルミニウ
ム多核錯体やアルミニウムアルコキシドとβ−アラニン
の混合物からなる所定形状の成形体を、窒素を含む非酸
化性雰囲気下で焼成すると、純度(窒化率)が高く緻密
で熱伝導率のよい窒化アルミニウム焼結体が、煩雑な粉
末工程を経ることなく容易に得られることとなる。
In the method for producing an aluminum nitride sintered body according to the present invention, a molded body of a predetermined shape made of an aluminum-containing compound, such as an aluminum polynuclear complex or a mixture of aluminum alkoxide and β-alanine, is heated in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. By firing the aluminum nitride sintered body, an aluminum nitride sintered body with high purity (nitridation rate), denseness, and good thermal conductivity can be easily obtained without going through a complicated powder process.

β−アラニンは窒素含有化合物であるために混合物中に
も窒素源を有するので、局所的還元雰囲気が形成され混
合物内部から窒化反応が促進され窒化アルミニウムが迅
速に形成される。
Since β-alanine is a nitrogen-containing compound, the mixture also has a nitrogen source, so a local reducing atmosphere is formed to promote the nitriding reaction from within the mixture, and aluminum nitride is rapidly formed.

アルミニウム含有化合物が水溶性化合物であり、これと
β−アラニンを水溶液状態で均一に混合させた後、水分
を除くことにより得た混合物は、アルミニウム含有化合
物とβ−アラニンが分子オーダで混じり合った状態とな
るため、より純度が高く均質な粉末あるいは焼結体が得
られるようになる。
The aluminum-containing compound is a water-soluble compound, and after uniformly mixing it with β-alanine in an aqueous solution state, the mixture obtained by removing water is a mixture of the aluminum-containing compound and β-alanine on a molecular order. As a result, a more pure and homogeneous powder or sintered body can be obtained.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、具体的な実施例について説明する。 Hereinafter, specific examples will be described.

まず、窒化アルミニウム粉末の製造方法の実施例を述べ
る。
First, an example of a method for producing aluminum nitride powder will be described.

一実施例1− 塩基性塩化アルミニウム1重量部に対し、βアラニンが
0.89重量部となるように混合した水溶液を作製した
。なお、塩基性塩化アルミニウムは、アルミニウム含有
量がAlyes換算で50重量%であり、塩基度が84
%のものを用いた。
Example 1 - An aqueous solution was prepared by mixing 0.89 parts by weight of β-alanine with 1 part by weight of basic aluminum chloride. In addition, basic aluminum chloride has an aluminum content of 50% by weight in terms of Alyes, and a basicity of 84.
% was used.

つぎに、この水溶液を120℃の乾燥温度で蒸発乾固さ
せた。得られた固形物を粉砕し、1550℃の窒素雰囲
気(非酸化性雰囲気)で8時間焼成し、ついで、700
℃の温度下、大気雰囲気(酸化性雰囲気)で1時間の加
熱処理を行い、窒化アルミニウム粉末を得た。
Next, this aqueous solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 120°C. The obtained solid was pulverized and calcined in a nitrogen atmosphere (non-oxidizing atmosphere) at 1550°C for 8 hours, and then heated at 700°C.
A heat treatment was performed for 1 hour in an air atmosphere (oxidizing atmosphere) at a temperature of .degree. C. to obtain aluminum nitride powder.

実施例2− 塩基性乳酸アルミニウム1重量部に対し、βアラニンが
0.65重量部となるように混合した水溶液を作製した
。なお、塩基性乳酸アルミニウムは、アルミニウム含有
量がA l * Os換算で37重量%であり、乳酸含
量56%のものを用いた。
Example 2 - An aqueous solution was prepared by mixing 0.65 parts by weight of β-alanine with 1 part by weight of basic aluminum lactate. The basic aluminum lactate used had an aluminum content of 37% by weight in terms of Al*Os and a lactic acid content of 56%.

つぎに、この水溶液を120℃の乾燥温度で蒸発乾固さ
せた。得られた固形物を粉砕し、1550℃の窒素雰囲
気で8時間焼成し、ついで、700℃の温度下、大気雰
囲気で1時間の加熱処理を行い、窒化アルミニウム粉末
を得た。
Next, this aqueous solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 120°C. The obtained solid material was pulverized and calcined in a nitrogen atmosphere at 1550°C for 8 hours, and then heat-treated at a temperature of 700°C in an air atmosphere for 1 hour to obtain aluminum nitride powder.

一実施例3− アルミニウムトリイソプロポキシド(アルミニウムトリ
イソプロホキナイド)1重量部、β−アラニン0.44
ffi量部を、テトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド15%水溶液2.97重量部に加え、室温で1時
間かく拌した後、この溶液を120℃の乾燥温度で蒸発
乾固させた。得られた固形物を粉砕し、1550℃の窒
素雰囲気で8時間焼成し、ついで、700℃の温度下、
大気雰囲気で1時間の加熱処理を行い、窒化アルミニウ
ム粉末を得た。
Example 3 - 1 part by weight of aluminum triisopropoxide (aluminum triisoprofoquinide), 0.44 β-alanine
Parts of ffi were added to 2.97 parts by weight of a 15% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and after stirring at room temperature for 1 hour, the solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 120°C. The obtained solid was pulverized and calcined in a nitrogen atmosphere at 1550°C for 8 hours, and then at a temperature of 700°C.
Heat treatment was performed for 1 hour in an air atmosphere to obtain aluminum nitride powder.

一実施例4 純度99.9%、平均粒径0.4μのアルミナ粉末1重
量部を、1.75重量部のβ−アラニンを溶解させた水
溶液に加え、室温で10分間かく拌した後、この溶液を
120℃の乾燥温度で蒸発乾固させた。得られた固形物
を粉砕し、1600℃の窒素雰囲気で8時間焼成し、つ
いで、700℃の温度下、大気雰囲気で1時間の加熱処
理を行い、窒化アルミニウム粉末を得た。
Example 4 1 part by weight of alumina powder with a purity of 99.9% and an average particle size of 0.4μ was added to an aqueous solution in which 1.75 parts by weight of β-alanine was dissolved, and after stirring at room temperature for 10 minutes, This solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 120°C. The obtained solid material was pulverized and calcined in a nitrogen atmosphere at 1600°C for 8 hours, and then heat-treated at 700°C in an air atmosphere for 1 hour to obtain aluminum nitride powder.

比較例1 実施例1で用いた塩基性塩化アルミニウム1重量部に対
し、ヘキサメチレンテトラミンが0.70重量部となる
ように混合した水溶液を作製した。
Comparative Example 1 An aqueous solution was prepared by mixing 1 part by weight of basic aluminum chloride used in Example 1 with 0.70 part by weight of hexamethylenetetramine.

つぎに、この水溶液を120℃の乾燥温度で蒸発乾固さ
せた。得られた固形物を粉砕し、1600℃の窒素雰囲
気で8時間焼成し、ついで、700℃の温度下、大気雰
囲気で1時間の加熱処理を行い、窒化アルミニウム粉末
を得た。
Next, this aqueous solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 120°C. The obtained solid material was pulverized and calcined in a nitrogen atmosphere at 1600°C for 8 hours, and then heat-treated at 700°C in an air atmosphere for 1 hour to obtain aluminum nitride powder.

−比較例2一 実施例1で用いた塩基性塩化アルミニウム1重量部を溶
解した水溶液にカーボンブラック(三菱化成■ 940
10B) 0.50重量部を懸濁させ、室温で30分間
、かく拌した。つぎに、この水溶液を120℃の乾燥温
度で蒸発乾固させた。得られた固形物を粉砕し、160
0℃の窒素雰囲気で8時間焼成し、ついで、700℃の
温度下、大気雰囲気で1時間の加熱処理を行い、窒化ア
ルミニウム粉末を得た。
- Comparative Example 2 - Carbon black (Mitsubishi Kasei ■ 940
10B) 0.50 parts by weight was suspended and stirred at room temperature for 30 minutes. Next, this aqueous solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 120°C. The obtained solid was pulverized and
It was fired in a nitrogen atmosphere at 0° C. for 8 hours, and then heat-treated at a temperature of 700° C. in an air atmosphere for 1 hour to obtain aluminum nitride powder.

このようにして得られた実施例1〜6および比較例1.
2の窒化アルミニウム粉末の窒化率(純度)および平均
粒径を測定した。結果を、第1表に記す。
Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
The nitridation rate (purity) and average particle size of the aluminum nitride powder of No. 2 were measured. The results are shown in Table 1.

第1表 実施例1〜4の窒化アルミニウム粉末は、第1表にみる
ように、高純度である。比較例1.2の窒化アルミニウ
ム粉末は、純度が非常に悪い。焼成温度が余り高くなく
ても、実施例の粉末は非常に窒化率が高いのである。勿
論、実施例の粉末は、第1表にみるように、粒径の小さ
い微粒子であり、焼結性に優れることはいうまでもない
Table 1 The aluminum nitride powders of Examples 1 to 4 have high purity as shown in Table 1. The aluminum nitride powder of Comparative Example 1.2 has very poor purity. Even if the firing temperature is not very high, the powders of the examples have a very high nitridation rate. Of course, as shown in Table 1, the powders of the examples are fine particles with small particle sizes, and it goes without saying that they have excellent sinterability.

なお、実施例1〜4および比較例1.2の各粉末をX線
分析したところ、実施例の粉末では、未窒化の残留Al
 t Osの存在を示すピークは殆ど検出されなかった
が、一方、比較例の各粉末では、未窒化の残留Al s
 Osの存在を示すピークが明瞭に検出され、比較例の
粉末の純度が十分でないことが裏付けされた。
In addition, when the powders of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.2 were analyzed by X-ray, it was found that the powders of Examples had no unnitrided residual Al.
Almost no peak indicating the presence of t Os was detected, but on the other hand, in each powder of the comparative example, unnitrided residual Al s
A peak indicating the presence of Os was clearly detected, confirming that the purity of the powder of the comparative example was insufficient.

続いて、この発明にかかる窒化アルミニウム焼結体の製
造方法の実施例について述べる。
Next, an example of the method for manufacturing an aluminum nitride sintered body according to the present invention will be described.

一実施例A− 塩基性塩化アルミニウム1重量部に対し、β−アラニン
が0.79重量部となるように混合した水溶液を作製し
た。なお、塩基性塩化アルミニウムは、アルミニウム含
有量がA l * O*換算で50重量%であり、塩基
度が84%のものを用いた。
Example A - An aqueous solution was prepared by mixing 0.79 parts by weight of β-alanine with 1 part by weight of basic aluminum chloride. The basic aluminum chloride used had an aluminum content of 50% by weight in terms of Al*O* and a basicity of 84%.

つぎに、この水溶液を70℃の乾燥温度で蒸発乾固させ
た。得られた固形物を、−旦、粉砕した後、成形金型を
用いて、直径25鶴、厚み3鶴の円板状の成形体にして
から、1900℃の窒素雰囲気で8時間焼成し、窒化ア
ルミニウム焼結体を得た。
Next, this aqueous solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 70°C. The obtained solid material was first pulverized, and then made into a disk-shaped body with a diameter of 25 mm and a thickness of 3 mm using a mold, and then baked in a nitrogen atmosphere at 1900 ° C. for 8 hours. An aluminum nitride sintered body was obtained.

一実施例B− 実施例Aで用いた塩基性塩化アルミニウム含有量部に対
し、β−アラニンが0.79重量部、硝酸イツトリウム
6水和物が0.068重量部となるように混合した水溶
液を作製した。つぎに、この水溶液を80℃の乾燥温度
で蒸発乾固させた。得られた固形物を、−旦、粉砕した
後、成形金型を用いて、直径25tm、厚み3鰭の円板
状の成形体にしてから、1850℃の窒素雰囲気で4時
間焼成し、窒化アルミニウム焼結体を得た。
Example B - An aqueous solution containing 0.79 parts by weight of β-alanine and 0.068 parts by weight of yttrium nitrate hexahydrate based on the basic aluminum chloride content used in Example A. was created. Next, this aqueous solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 80°C. The obtained solid material was first pulverized, then formed into a disc-shaped molded product with a diameter of 25 tm and a thickness of 3 fins using a molding die, and then fired in a nitrogen atmosphere at 1850°C for 4 hours to nitride it. An aluminum sintered body was obtained.

実施例C− 塩基性乳酸アルミニウム1重量部に対し、β−アラニン
が0.58重量部、硝酸イツトリウム6水和物が0.0
5重量部となるように混合した水溶液を作製した。なお
、塩基性乳酸アルミニウムは、アルミニウム含有量がA
ltos換算で37重量%であり、乳酸含量56%のも
のを用いた。つぎに、この水溶液を80℃の乾燥温度で
蒸発乾固させた。得られた固形物を、−旦、粉砕した後
、成形金型を用いて、直径25龍、厚み3酊の円板状の
成形体にしてから、1850℃の窒素雰囲気で4時間焼
成し、窒化アルミニウム焼結体を得た。
Example C - 0.58 parts by weight of β-alanine and 0.0 parts by weight of yttrium nitrate hexahydrate per 1 part by weight of basic aluminum lactate
An aqueous solution was prepared by mixing 5 parts by weight. In addition, basic aluminum lactate has an aluminum content of A
The lactic acid content was 37% by weight in terms of ltos, and the lactic acid content was 56%. Next, this aqueous solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 80°C. The obtained solid material was first pulverized, and then made into a disk-shaped body with a diameter of 25 mm and a thickness of 3 mm using a molding die, and then fired in a nitrogen atmosphere at 1850 ° C. for 4 hours. An aluminum nitride sintered body was obtained.

一実施例D− アルミニウムトリイソプロポキシド(アルミニウムトリ
イソプロポキサイド)1重量部、β−アラニン0.40
重量部、硝酸イツトリウム6水和物0.033ft量部
を、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド15
%水溶液2.97重量部に加え、室温で1時間かく拌し
た後、この溶液を80℃の乾燥温度で蒸発乾固させた。
Example D - 1 part by weight of aluminum triisopropoxide, 0.40 β-alanine
0.033 ft parts by weight of yttrium nitrate hexahydrate, 15 parts by weight of tetramethylammonium hydroxide
% aqueous solution and stirred for 1 hour at room temperature, the solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 80°C.

得られた固形物を粉砕した後、実施例Aと同様に成形体
を得た後1850℃の温度下、窒素雰囲気で4時間焼成
し、窒化アルミニウム焼結体を得た。
After pulverizing the obtained solid, a molded body was obtained in the same manner as in Example A, and then fired at a temperature of 1850° C. in a nitrogen atmosphere for 4 hours to obtain an aluminum nitride sintered body.

一実施例E− 硝酸アルミニウム9水和物1重量部に対し、β−アラニ
ンが0.21重量部、硝酸イツトリウム6水和物が0.
019笛量部となるように混合した水溶液を作製した。
Example E - 0.21 parts by weight of β-alanine and 0.21 parts by weight of yttrium nitrate hexahydrate per 1 part by weight of aluminum nitrate nonahydrate.
An aqueous solution was prepared by mixing the mixture to a volume of 0.019 parts.

つぎに、この水溶液を120℃の乾燥温度で蒸発乾固さ
せた。得られた固形物を粉砕してから実施例Aと同様に
して成形体を得た後、1850℃の温度下、窒素雰囲気
で4時間焼成し、窒化アルミニウム焼結体を得た。
Next, this aqueous solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 120°C. The obtained solid was pulverized and a molded body was obtained in the same manner as in Example A, and then fired at a temperature of 1850° C. in a nitrogen atmosphere for 4 hours to obtain an aluminum nitride sintered body.

−比較例A− 塩基性塩化アルミニウム1重量部に対し、ヘキサメチレ
ンテトラミンが0.47重量部となるように混合した水
溶液を作製した。なお、塩基性塩化アルミニウムは、ア
ルミニウム含有9がA1.08換算で50重量%であり
、塩基度が84%のものを用いた。つぎに、この水溶液
を120℃の乾燥温度で蒸発乾固させた。得られた固形
物を、−旦、粉砕した後、成形金型を用いて、直径25
鶴、厚み3鶴の円板状の成形体にしてから、1000℃
の窒素雰囲気で8時間焼成し、窒化アルミニウム焼結体
を得た。
- Comparative Example A - An aqueous solution was prepared by mixing 1 part by weight of basic aluminum chloride with 0.47 parts by weight of hexamethylenetetramine. The basic aluminum chloride used had an aluminum content of 9 of 50% by weight in terms of A1.08 and a basicity of 84%. Next, this aqueous solution was evaporated to dryness at a drying temperature of 120°C. After crushing the obtained solid, it was molded into a mold with a diameter of 25 mm.
Tsuru, made into a disk-shaped molded product with a thickness of 3 cranes, then heated to 1000℃
The aluminum nitride sintered body was obtained by firing in a nitrogen atmosphere for 8 hours.

このようにして得られた実施例A−Eおよび比較例Aの
窒化アルミニウム焼結体の密度と熱伝導率を測定した。
The density and thermal conductivity of the aluminum nitride sintered bodies of Examples A to E and Comparative Example A thus obtained were measured.

測定結果を第2表に記す。The measurement results are shown in Table 2.

第2表 実施例A〜Eの窒化アルミニウム焼結体は、第2表にみ
るように、比較例Aのそれに比べて、大きな密度をもつ
緻密な焼結体であり、しかも、純度が高く高熱伝導率で
ある。実施例A−Hの焼結体をX線分析したところ、未
窒化の残留AI、0、の存在を示すピークは殆ど検出さ
れなかったが、比較例Aの焼結体をX線分析したところ
、未窒化の残留A 1 * O*の存在を示すピークが
明瞭に検出された。
As shown in Table 2, the aluminum nitride sintered bodies of Examples A to E are dense sintered bodies with higher densities than those of Comparative Example A. It is conductivity. When the sintered bodies of Examples A-H were subjected to X-ray analysis, almost no peak indicating the presence of unnitrided residual AI, 0, was detected, but when the sintered bodies of Comparative Example A were analyzed by X-rays. , a peak indicating the presence of unnitrided residual A 1 *O* was clearly detected.

(発明の効果〕 以上に述べたように、この発明にかかる窒化アルミニラ
粉末の製造方法では、焼成温度が低(でも、高純度で小
さな粒径の粉末を迅速かつ安価に得ることができる。そ
のため、優れた高熱伝導性(絶縁)基板が安価かつ容易
に得られるようになる。
(Effects of the Invention) As described above, in the method for producing aluminium nitride powder according to the present invention, powder with high purity and small particle size can be obtained quickly and inexpensively even though the firing temperature is low. , an excellent high thermal conductivity (insulating) substrate can be obtained easily and inexpensively.

また、この発明にかかる窒化アルミニウム焼結体の製造
方法では、窒化アルミニウム粉末の状態を経ることなく
、緻密で高熱伝導性の焼結体を直に製造できる。そのた
め、優れた高熱伝導性(絶縁)基板が安価かつ容易に得
られるようになる。
Further, in the method for producing an aluminum nitride sintered body according to the present invention, a dense and highly thermally conductive sintered body can be directly produced without going through the state of aluminum nitride powder. Therefore, an excellent high thermal conductivity (insulating) substrate can be obtained easily and inexpensively.

これらの両製造方法において、混合物が、アルミニウム
含有化合物とβ−アラニンを水溶液状態で均一に混合さ
せた後、水分を除くようにして得たものであると、アル
ミニウム含有化合物とβ−アラニンが十分に混じり合う
ようになるため、より高純度で均質な粉末や焼結体が得
られるようになる。
In both of these production methods, when the mixture is obtained by uniformly mixing an aluminum-containing compound and β-alanine in an aqueous solution state and then removing water, the aluminum-containing compound and β-alanine are sufficiently mixed. This allows the powder and sintered body to be mixed with each other, making it possible to obtain more pure and homogeneous powders and sintered bodies.

代理人 弁理士  松 本 武 彦 平成1年10月6日Agent: Patent Attorney Takehiko Matsumoto October 6, 1999

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルミニウム含有化合物とβ−アラニンの混合物を
、窒素を含む非酸化性雰囲気下で焼成するようにする窒
化アルミニウム粉末の製造方法。 2 アルミニウム含有化合物とβ−アラニンの混合物か
らなる所定形状の成形体を、窒素を含む非酸化性雰囲気
下で焼成するようにする窒化アルミニウム焼結体の製造
方法。 3 アルミニウム含有化合物が水溶性化合物であり、こ
れとβ−アラニンを水溶液状態で均一に混合させた後、
水分を除くことにより混合物を得る請求項1または2記
載の窒化アルミニウム粉末または窒化アルミニウム焼結
体の製造方法。 4 アルミニウム含有化合物が、アルミニウム多核錯体
およびアルミニウムアルコキシドのうちの少なくともひ
とつである請求項1から3までのいずれかに記載の窒化
アルミニウム粉末または窒化アルミニウム焼結体の製造
方法。 5 成形体に焼結助剤が含まれてなる請求項2から4ま
でのいずれかに記載の窒化アルミニウム焼結体の製造方
法。
[Claims] 1. A method for producing aluminum nitride powder, which comprises firing a mixture of an aluminum-containing compound and β-alanine in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. 2. A method for producing an aluminum nitride sintered body, in which a molded body of a predetermined shape made of a mixture of an aluminum-containing compound and β-alanine is fired in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. 3. The aluminum-containing compound is a water-soluble compound, and after uniformly mixing this and β-alanine in an aqueous solution state,
The method for producing aluminum nitride powder or aluminum nitride sintered body according to claim 1 or 2, wherein the mixture is obtained by removing moisture. 4. The method for producing aluminum nitride powder or aluminum nitride sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the aluminum-containing compound is at least one of an aluminum polynuclear complex and an aluminum alkoxide. 5. The method for producing an aluminum nitride sintered body according to any one of claims 2 to 4, wherein the molded body contains a sintering aid.
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