Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4743387B2 - Method for producing aluminum nitride powder - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4743387B2 - Method for producing aluminum nitride powder - Google Patents

Method for producing aluminum nitride powder Download PDF

Info

Publication number
JP4743387B2
JP4743387B2 JP2005080072A JP2005080072A JP4743387B2 JP 4743387 B2 JP4743387 B2 JP 4743387B2 JP 2005080072 A JP2005080072 A JP 2005080072A JP 2005080072 A JP2005080072 A JP 2005080072A JP 4743387 B2 JP4743387 B2 JP 4743387B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
aluminum nitride
particle
alumina
carbon
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005080072A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006256940A (en
Inventor
秀治 満井
弘子 森井
一之 林
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.)
Toda Kogyo Corp
Original Assignee
Toda Kogyo Corp
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 Toda Kogyo Corp filed Critical Toda Kogyo Corp
Priority to JP2005080072A priority Critical patent/JP4743387B2/en
Publication of JP2006256940A publication Critical patent/JP2006256940A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4743387B2 publication Critical patent/JP4743387B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

本発明は、不純物が少なく優れた熱伝導率とシャープな粒度分布を有すると共に、焼結時の熱収縮率が低い窒化アルミニウム粉末を安価に得ることのできる、窒化アルミニウム粉末の製造法を提供する。   The present invention provides a method for producing an aluminum nitride powder that can obtain an aluminum nitride powder that has low impurities and has an excellent thermal conductivity and a sharp particle size distribution and that has a low thermal shrinkage during sintering at low cost. .

窒化アルミニウムは、熱伝導率が高く、絶縁性、強度及び耐食性に優れると共に、熱膨張係数がシリコンチップに近いことから、高集積電子回路用の基板材料に用いられている。また、これらの優れた特性を活かしてレーザー発振部等の放熱部材、半導体製造装置用部材、精密機械部材、冶具部材等への応用が進んでいるが、近年の更なるLSIの高集積化に伴い、窒化アルミニウムに対しても更なる改良と用途の多様化に伴う低価格化が求められている。   Aluminum nitride is used as a substrate material for highly integrated electronic circuits because it has high thermal conductivity, excellent insulation, strength and corrosion resistance, and a thermal expansion coefficient close to that of a silicon chip. In addition, taking advantage of these excellent characteristics, the application to heat dissipation members such as laser oscillation parts, semiconductor manufacturing equipment members, precision machine members, jig members, etc. is progressing. Along with this, there is a need for further improvements to aluminum nitride as well as cost reduction associated with diversification of applications.

窒化アルミニウム粉末を用いたセラミックスは、原料となる窒化アルミニウム粉末の純度、粒子サイズ及び粒度分布といった粉体特性が、焼結時の寸法精度及び燒結体の物性に大きく影響するため、窒化アルミニウムには、高熱電導性、高絶縁性といった窒化アルミニウムが有する優れた基本特性はもちろんのこと、燒結性に優れた、高密度成形可能にする粒度分布に優れた微粉末が求められている。   In ceramics using aluminum nitride powder, the powder properties such as purity, particle size and particle size distribution of the aluminum nitride powder as a raw material greatly affect the dimensional accuracy during sintering and the physical properties of the sintered body. In addition to the excellent basic properties of aluminum nitride such as high thermal conductivity and high insulation properties, there is a need for fine powders with excellent sintering properties and excellent particle size distribution that enables high-density molding.

窒化アルミニウム粉末の製造法としては、大別して1)金属アルミニウム粉末と窒素を含む雰囲気中で加熱して窒化する直接窒化法と、2)アルミナもしくはアルミナ水和物とカーボンとの混合物を窒素を含む雰囲気中で加熱する還元窒化法が知られている。還元窒化法は、直接窒化法と比べて陽イオン不純物量が少ない製造法であるが、一方、原料としてアルミナとカーボンを使用するため、酸素と残留カーボンの低減が強く求められている。また、高温で長時間加熱焼成するため、粒度分布が広く、また、微粒子ができにくいという欠点を有している。   The production method of aluminum nitride powder is broadly divided into 1) a direct nitriding method in which nitriding is performed by heating in an atmosphere containing metal aluminum powder and nitrogen, and 2) a mixture of alumina or alumina hydrate and carbon contains nitrogen. A reduction nitriding method in which heating is performed in an atmosphere is known. The reduction nitriding method is a manufacturing method with a smaller amount of cationic impurities than the direct nitriding method. On the other hand, since alumina and carbon are used as raw materials, reduction of oxygen and residual carbon is strongly demanded. In addition, since it is fired at a high temperature for a long time, it has a disadvantage that it has a wide particle size distribution and is difficult to form fine particles.

これまでに、還元窒化法による窒化アルミニウム粉末の製造法としては、出発原料としてアルミナとカーボンとの混合物を用いる方法が開示されている。(特許文献1乃至3)   So far, as a method for producing aluminum nitride powder by the reduction nitriding method, a method using a mixture of alumina and carbon as a starting material has been disclosed. (Patent Documents 1 to 3)

特開平2−102109号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-102109 特開平4−114909号公報JP-A-4-114909 特開平10−245207号公報JP-A-10-245207

不純物が少なく優れた熱伝導率とシャープな粒度分布を有すると共に、焼結時の熱収縮率が低い窒化アルミニウム粉末を比較的安価に得ることのできる製造法は、現在最も要求されているところであるが、未だ得られていない。   A manufacturing method that can obtain aluminum nitride powder with low impurities and excellent thermal conductivity, sharp particle size distribution and low thermal shrinkage during sintering at a relatively low cost is currently the most demanded. However, it has not been obtained yet.

即ち、特許文献1乃至3には、還元窒化法による窒化アルミニウム粉末の製造法の出発原料として、アルミナと炭素粉末との混合物を用いているが、いずれの方法においても、アルミナ粒子とカーボンブラック等の炭素成分を単に混合しただけであり、アルミナ粒子の粒子表面に炭素成分が均一に存在していないため、下記反応式1に示すアルミナ粒子からの炭素による脱酸素反応が不均一・不十分となり、高純度の窒化アルミニウム粉末を得ることが困難である。   That is, in Patent Documents 1 to 3, a mixture of alumina and carbon powder is used as a starting material for the production method of aluminum nitride powder by the reductive nitriding method. In any of these methods, alumina particles and carbon black are used. Since the carbon component is simply mixed and the carbon component is not uniformly present on the surface of the alumina particles, the deoxygenation reaction due to carbon from the alumina particles shown in the following reaction formula 1 becomes uneven and insufficient. It is difficult to obtain high-purity aluminum nitride powder.

<反応式1>
Al+3C+N → 2AlN+3CO
<Reaction Formula 1>
Al 2 O 3 + 3C + N 2 → 2AlN + 3CO

そこで、本発明は、不純物が少なく優れた熱伝導率とシャープな粒度分布を有すると共に、焼結時の熱収縮率が低い窒化アルミニウム粉末を比較的安価に得ることのできる製造法を提供することを技術的課題とする。   Accordingly, the present invention provides a production method that can obtain an aluminum nitride powder having a low amount of impurities, an excellent thermal conductivity, a sharp particle size distribution, and a low thermal shrinkage rate during sintering, at a relatively low cost. Is a technical issue.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、還元窒化法における窒化アルミニウム粉末の製造法において、アルミナ粒子粉末の粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該表面改質剤被覆アルミナ粒子表面に炭素粉末が付着している複合粒子粉末を出発原料として用いることにより、不純物が少なく優れた熱伝導率とシャープな粒度分布を有すると共に、焼結時の熱収縮率が低い窒化アルミニウムを安価に得ることができることを見いだし、本発明をなすに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention, in the method of producing aluminum nitride powder in the reduction nitriding method, the particle surface of the alumina particle powder is coated with a surface modifier and the surface. Using composite particle powder with carbon powder adhering to the surface of the modifier-coated alumina particles as a starting material, it has excellent thermal conductivity and sharp particle size distribution with few impurities, and thermal shrinkage rate during sintering It has been found that aluminum nitride having a low thickness can be obtained at low cost, and the present invention has been made.

即ち、本発明は、還元窒化法における窒化アルミニウム粉末の製造法において、出発原料として、アルミナ粒子粉末とアルミネート系カップリング剤、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸−マレイン酸コポリマー及びオレフィン−マレイン酸コポリマーから選ばれる一種以上の表面改質剤とを混合してアルミナ粒子粉末の粒子表面を表面改質剤によって被覆し、次いで、表面改質剤によって被覆されたアルミナ粒子粉末と炭素粉末とを混合して得られた、アルミナ粒子粉末の粒子表面がアルミネート系カップリング剤、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸−マレイン酸コポリマー及びオレフィン−マレイン酸コポリマーから選ばれる一種以上の表面改質剤によって被覆されていると共に該表面改質剤被覆アルミナ粒子表面に炭素粉末が付着している複合粒子粉末を用いることを特徴とする窒化アルミニウム粉末の製造法である(本発明1)。 That is, the present invention provides an alumina nitride powder and an aluminate coupling agent, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethylcellulose, acrylic acid-maleic acid copolymer and One or more surface modifiers selected from olefin-maleic acid copolymers are mixed to coat the particle surface of the alumina particle powder with the surface modifier, and then the alumina particle powder coated with the surface modifier and carbon a powder obtained by mixing, the particle surface of the alumina particles, aluminate-based coupling agent, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose, acrylic acid - selected from maleic acid copolymer - maleic acid copolymer and an olefin One or more A method for producing an aluminum nitride powder characterized by using a composite particle powder coated with a surface modifier and having a carbon powder adhered to the surface modifier-coated alumina particles (Invention 1). .

また、本発明は、複合粒子粉末のアルミナと炭素粉末の重量割合が1.0:0.36〜1.0:1.0であることを特徴とする本発明1の窒化アルミニウム粉末の製造法である(本発明2)。   Further, the present invention provides the method for producing an aluminum nitride powder according to the present invention 1, wherein the weight ratio of alumina and carbon powder in the composite particle powder is 1.0: 0.36 to 1.0: 1.0. (Invention 2).

本発明に係る窒化アルミニウム粉末の製造法は、不純物が少なく優れた熱伝導率とシャープな粒度分布を有すると共に、焼結時の熱収縮率が低い窒化アルミニウム粉末を比較的安価に得ることができるので、高集積電子回路用の基板材料、発振部等の放熱部材、半導体製造装置用部材、精密機械部材、冶具部材等、各種工業材料のセラミック原料用窒化アルミニウム粉末の製造法として好適である。   The method for producing an aluminum nitride powder according to the present invention can obtain an aluminum nitride powder with low impurities and excellent thermal conductivity, sharp particle size distribution and low thermal shrinkage during sintering at a relatively low cost. Therefore, it is suitable as a method for producing aluminum nitride powder for ceramic raw materials of various industrial materials such as a substrate material for highly integrated electronic circuits, a heat radiating member such as an oscillating portion, a member for a semiconductor manufacturing apparatus, a precision machine member, and a jig member.

本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。   The configuration of the present invention will be described in more detail as follows.

先ず、本発明に係る窒化アルミニウム粉末の製造法について述べる。   First, a method for producing aluminum nitride powder according to the present invention will be described.

本発明における不純物が少なく優れた熱伝導率とシャープな粒度分布を有すると共に、焼結時の熱収縮率が低い窒化アルミニウム粉末は、還元窒化法における窒化アルミニウム粉末の製造法において、アルミナ粒子粉末の粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該表面改質剤被覆アルミナ粒子表面に炭素粉末が付着している複合粒子粉末を出発原料として用いることにより得ることができる。   The aluminum nitride powder having excellent thermal conductivity and sharp particle size distribution with low impurities in the present invention and low thermal shrinkage during sintering is obtained by the production method of aluminum nitride powder in the reduction nitriding method. It can be obtained by using, as a starting material, a composite particle powder in which the particle surface is coated with a surface modifier and carbon powder is adhered to the surface modifier-coated alumina particle surface.

本発明におけるアルミナ粒子粉末としては、α−アルミナ、γ−アルミナ等公知のものを用いることができ、好ましくはα−アルミナである。また、アルミナの純度はできる限り高い方が好ましい。具体的には、95重量%が好ましく、より好ましくは97重量%以上、更により好ましくは99重量%以上である。   As the alumina particle powder in the present invention, known materials such as α-alumina and γ-alumina can be used, and α-alumina is preferable. The purity of alumina is preferably as high as possible. Specifically, it is preferably 95% by weight, more preferably 97% by weight or more, and even more preferably 99% by weight or more.

アルミナ粒子粉末の粒子形状は、球状、粒状、不定形、針状及び板状等のいずれの形状であってもよい。アルミナ粒子表面への炭素粉末の処理の均一化を考慮すれば、粒子形状は球状もしくは粒状が好ましい。   The particle shape of the alumina particle powder may be any shape such as a spherical shape, a granular shape, an indefinite shape, a needle shape, and a plate shape. Considering the uniform treatment of the carbon powder on the surface of the alumina particles, the particle shape is preferably spherical or granular.

アルミナ粒子粉末の粒子サイズは、平均粒子径が0.001〜3.0μmの範囲が好ましく、より好ましくは0.005〜1.0μm、更により好ましくは0.01〜0.7μmである。   The average particle diameter of the alumina particle powder is preferably in the range of 0.001 to 3.0 μm, more preferably 0.005 to 1.0 μm, and still more preferably 0.01 to 0.7 μm.

平均粒子径が3.0μmを超える場合には、炭素粉末と接触していない粒子内部のAlの割合が増えるため、得られる窒化アルミニウム粉末の純度が低下する。平均粒子径が0.001μm未満の場合には、粒子の微細化による分子間力の増大により凝集を起こしやすくなるため、表面改質剤を介したアルミナ粒子表面への均一な炭素粉末付着処理が困難となる。 When the average particle diameter exceeds 3.0 μm, the proportion of Al 2 O 3 inside the particles not in contact with the carbon powder increases, so the purity of the resulting aluminum nitride powder decreases. When the average particle size is less than 0.001 μm, aggregation is likely to occur due to an increase in intermolecular force due to particle miniaturization. Therefore, uniform carbon powder adhesion treatment to the alumina particle surface via the surface modifier is performed. It becomes difficult.

アルミナ粒子粉末のBET比表面積値は0.01〜200m2/gが好ましく、より好ましくは0.05〜160m2/gであり、更により好ましくは0.1〜120m2/gである。 BET specific surface area of the alumina particles is preferably 0.01~200m 2 / g, more preferably 0.05~160m 2 / g, and even more preferably 0.1~120m 2 / g.

本発明における表面改質剤としては、アルミナ粒子の粒子表面へ炭素粉末を付着できるものであれば何を用いてもよく、好ましくはアルミネート系カップリング剤及び高分子化合物等が好適に用いられる。   As the surface modifier in the present invention, any material can be used as long as it can adhere carbon powder to the particle surface of alumina particles, and an aluminate coupling agent and a polymer compound are preferably used. .

アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロボキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。   Examples of the aluminate coupling agent include acetoalkoxy aluminum diisopropylate, aluminum diisopropoxy monoethyl acetoacetate, aluminum trisethyl acetoacetate, aluminum trisacetylacetonate and the like.

高分子化合物としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸−マレイン酸コポリマー、オレフィン−マレイン酸コポリマー等が挙げられる。   Examples of the polymer compound include polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose, acrylic acid-maleic acid copolymer, and olefin-maleic acid copolymer.

表面改質剤の被覆量は、アルミナ粒子粉末に対してC換算で0.01〜15.0重量%が好ましい。0.01重量%未満の場合には、アルミナ粒子粉末100重量部に対して36重量部以上の炭素粉末を付着させることが困難である。0.01〜15.0重量%の被覆によって、アルミナ粒子粉末100重量部に対して炭素粉末を36〜100重量部付着させることができるため、必要以上に被覆する意味がない。より好ましくは0.02〜12.5重量%、更に好ましくは0.03重量%〜10.0重量%である。   The coating amount of the surface modifier is preferably 0.01 to 15.0% by weight in terms of C with respect to the alumina particle powder. In the case of less than 0.01% by weight, it is difficult to attach 36 parts by weight or more of carbon powder to 100 parts by weight of alumina particle powder. Since 0.01 to 15.0% by weight of the coating allows 36 to 100 parts by weight of the carbon powder to adhere to 100 parts by weight of the alumina particle powder, there is no meaning to cover more than necessary. More preferably, it is 0.02-12.5 weight%, More preferably, it is 0.03% -10.0 weight%.

本発明における炭素粉末としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック及びアセチレンブラック等のカーボンブラック粒子粉末及び黒鉛粉末を用いることができ、好ましくはカーボンブラックである。   As the carbon powder in the present invention, carbon black particle powder such as furnace black, channel black and acetylene black and graphite powder can be used, and carbon black is preferable.

本発明における炭素粉末の付着量は、アルミナ粒子粉末100重量部に対して36〜100重量部である。36重量部未満の場合には、アルミナ粒子に対する炭素成分が少なすぎるため、カーボンによるAlからの脱酸素反応が不十分となり、未反応のAlが残存するため純度を低下させることとなる。また、100重量部を超える場合には、反応に寄与せず不純物として残存する炭素成分量が多くなり、高純度化に対して不利となるため好ましくない。得られる窒化アルミニウム粉末の高純度化を考慮すれば、アルミナ粒子粉末100重量部に対する炭素粉末の付着量は、38〜90重量部が好ましく、より好ましくは40〜80重量部である。 The amount of carbon powder deposited in the present invention is 36 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alumina particle powder. If the amount is less than 36 parts by weight, the amount of carbon component relative to the alumina particles is too small, so that the deoxygenation reaction from Al 2 O 3 by carbon becomes insufficient, and unreacted Al 2 O 3 remains, thereby reducing the purity. It will be. On the other hand, when the amount exceeds 100 parts by weight, the amount of carbon components remaining as impurities without contributing to the reaction increases, which is disadvantageous for high purity, which is not preferable. Considering high purification of the obtained aluminum nitride powder, the amount of carbon powder attached to 100 parts by weight of the alumina particle powder is preferably 38 to 90 parts by weight, more preferably 40 to 80 parts by weight.

本発明における複合粒子粉末は、アルミナ粒子粉末と表面改質剤とを混合し、アルミナ粒子粉末の粒子表面を表面改質剤によって被覆し、次いで、表面改質剤によって被覆されたアルミナ粒子粉末と炭素粉末とを混合することによって得ることができる。   The composite particle powder in the present invention comprises mixing alumina particle powder and a surface modifier, coating the particle surface of the alumina particle powder with the surface modifier, and then coating the alumina particle powder coated with the surface modifier. It can be obtained by mixing with carbon powder.

アルミナ粒子粉末の粒子表面への表面改質剤による被覆は、アルミナ粒子粉末と表面改質剤又は表面改質剤の溶液とを機械的に混合攪拌したり、アルミナ粒子粉末に表面改質剤の溶液又は表面改質剤を噴霧しながら機械的に混合攪拌すればよい。   Coating the surface of the alumina particle powder with the surface modifier is performed by mechanically mixing and stirring the alumina particle powder and the surface modifier or a solution of the surface modifier, or by adding the surface modifier to the alumina particle powder. What is necessary is just to mix and stir mechanically, spraying a solution or a surface modifier.

アルミナ粒子粉末と表面改質剤との混合攪拌、炭素粉末と粒子表面に表面改質剤が被覆されているアルミナ粒子粉末との混合攪拌をするための機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、殊に、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることができ、ホイール型混練機がより効果的に使用できる。   As a device for mixing and stirring the alumina particle powder and the surface modifier, and mixing and stirring the carbon powder and the alumina particle powder whose surface is coated with the surface modifier, shear force is applied to the powder layer. A device that can be added is preferable, and in particular, a device capable of simultaneously performing shearing, spatula and compression, for example, a wheel-type kneader, a ball-type kneader, a blade-type kneader, and a roll-type kneader can be used. A wheel-type kneader can be used more effectively.

前記ホイール型混練機としては、エッジランナー(「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である)、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。前記ボール型混練機としては、振動ミル等がある。前記ブレード型混練機としては、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウターミキサー等がある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダー等がある。   Examples of the wheel-type kneader include an edge runner (synonymous with “mix muller”, “simpson mill”, “sand mill”), multi-mal, stotz mill, wet pan mill, conner mill, ring muller, etc., preferably edge Runners, multi-mals, stocks mills, wet pan mills and ring mullers, more preferably edge runners. Examples of the ball kneader include a vibration mill. Examples of the blade-type kneader include a Henschel mixer, a planetary mixer, and a nauter mixer. Examples of the roll-type kneader include an extruder.

アルミナ粒子粉末と表面改質剤との混合攪拌時における条件は、アルミナ粒子粉末の粒子表面に表面改質剤ができるだけ均一に被覆されるように、線荷重は19.6〜1960N/cm、好ましくは98〜1470N/cm、より好ましくは147〜980N/cm、処理時間は5分〜24時間、好ましくは10分〜20時間の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は2〜2000rpm、好ましくは5〜1000rpm、より好ましくは10〜800rpmの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。   The conditions at the time of mixing and stirring the alumina particle powder and the surface modifier are such that the line load is 19.6 to 1960 N / cm, preferably so that the surface modifier is coated as uniformly as possible on the particle surface of the alumina particle powder. May be adjusted appropriately in the range of 98 to 1470 N / cm, more preferably 147 to 980 N / cm, and the treatment time is 5 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 20 hours. In addition, what is necessary is just to adjust process conditions suitably in the range of stirring speed 2-2000rpm, Preferably 5-1000rpm, More preferably, it is 10-800rpm.

アルミナ粒子粉末の粒子表面に表面改質剤を被覆した後、炭素粉末を添加し、混合攪拌して表面改質剤被覆アルミナ粒子表面に炭素粉末を付着させる。必要により更に、乾燥乃至加熱処理を行ってもよい。   After the surface modifier is coated on the surface of the alumina particle powder, the carbon powder is added, mixed and stirred to adhere the carbon powder to the surface modifier coated alumina particle surface. If necessary, drying or heat treatment may be further performed.

炭素粉末は、少量ずつを時間をかけながら、殊に5分〜24時間、好ましくは5分〜20時間程度をかけて添加するか、もしくは、アルミナ粒子粉末100重量部に対して5〜25重量部の炭素粉末を、所望の添加量となるまで分割して添加することが好ましい。   The carbon powder is added little by little over a period of 5 minutes to 24 hours, preferably 5 minutes to 20 hours, or 5 to 25 weights with respect to 100 parts by weight of the alumina particle powder. Part of the carbon powder is preferably added in portions until the desired addition amount is reached.

混合攪拌時における条件は、炭素粉末が均一に付着するように、線荷重は19.6〜1960N/cm、好ましくは98〜1470N/cm、より好ましくは147〜980N/cm、処理時間は5分〜24時間、好ましくは10分〜20時間の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は2〜2000rpm、好ましくは5〜1000rpm、より好ましくは10〜800rpmの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。   The conditions at the time of mixing and stirring are such that the linear load is 19.6 to 1960 N / cm, preferably 98 to 1470 N / cm, more preferably 147 to 980 N / cm, and the treatment time is 5 minutes so that the carbon powder adheres uniformly. The treatment conditions may be appropriately adjusted in a range of ˜24 hours, preferably 10 minutes to 20 hours. In addition, what is necessary is just to adjust process conditions suitably in the range of stirring speed 2-2000rpm, Preferably 5-1000rpm, More preferably, it is 10-800rpm.

乾燥乃至加熱処理を行う場合の加熱温度は、通常40〜80℃が好ましく、より好ましくは50〜70℃であり、加熱時間は、10分〜6時間が好ましく、30分〜3時間がより好ましい。   In the case of performing drying or heat treatment, the heating temperature is usually preferably 40 to 80 ° C, more preferably 50 to 70 ° C, and the heating time is preferably 10 minutes to 6 hours, more preferably 30 minutes to 3 hours. .

本発明における複合粒子の粒子形状や粒子サイズは、アルミナ粒子の粒子形状や粒子サイズに大きく依存し、アルミナ粒子に相似する粒子形態を有している。   The particle shape and particle size of the composite particles in the present invention greatly depend on the particle shape and particle size of the alumina particles and have a particle form similar to the alumina particles.

本発明における複合粒子粉末の粒子形状は、球状、粒状、不定形、針状及び板状等のいずれの形状であってもよい。   The particle shape of the composite particle powder in the present invention may be any shape such as a spherical shape, a granular shape, an indefinite shape, a needle shape, and a plate shape.

本発明における複合粒子粉末の粒子サイズは、平均粒子径が0.001〜3.0μm、好ましくは0.005〜1.0μm、より好ましくは0.01〜0.7μmである。平均粒子径が3.0μmを超える場合には、炭素粉末と接触していない粒子内部のAlの割合が増えるため、得られる窒化アルミニウム粉末の純度が低下する。 The average particle size of the composite particle powder in the present invention is 0.001 to 3.0 μm, preferably 0.005 to 1.0 μm, and more preferably 0.01 to 0.7 μm. When the average particle diameter exceeds 3.0 μm, the proportion of Al 2 O 3 inside the particles not in contact with the carbon powder increases, so the purity of the resulting aluminum nitride powder decreases.

アルミナ粒子粉末のBET比表面積値は0.01〜200m2/gが好ましく、より好ましくは0.05〜160m2/gであり、更により好ましくは0.1〜120m2/gである。BET比表面積値が0.01m2/g未満の場合には、アルミナ粒子が粗大であり、炭素粉末と接触していない粒子内部のAlの割合が増えるため、得られる窒化アルミニウム粉末の純度が低下する。 BET specific surface area of the alumina particles is preferably 0.01~200m 2 / g, more preferably 0.05~160m 2 / g, and even more preferably 0.1~120m 2 / g. When the BET specific surface area value is less than 0.01 m 2 / g, the alumina particles are coarse, and the proportion of Al 2 O 3 inside the particles not in contact with the carbon powder increases. Purity decreases.

本発明における窒化アルミニウム粉末は、前述のアルミナ粒子粉末の粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該表面改質剤被覆アルミナ粒子表面に炭素粉末が付着している複合粒子粉末を出発原料として用い、窒素雰囲気下、所定の温度で加熱焼成することにより還元・窒化する。必要に応じて、酸化性雰囲気下600〜800℃で加熱することにより脱炭素処理を行ってもよい。   The aluminum nitride powder in the present invention is a composite particle powder in which the particle surface of the above-mentioned alumina particle powder is coated with a surface modifier and carbon powder is adhered to the surface modifier-coated alumina particle surface. And reducing and nitriding by heating and baking at a predetermined temperature in a nitrogen atmosphere. If necessary, the carbon removal treatment may be performed by heating at 600 to 800 ° C. in an oxidizing atmosphere.

また、出発原料として、必要に応じて前述の複合粒子粉末に予め燒結助剤を配合したものを用いてもよい。燒結助剤としては、イットリア、イットリウムアルミネート等の希土類元素化合物、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、カルシウムアルミネート等のアルカリ土類金属化合物等を用いることができる。   Moreover, you may use what mixed the sintering aid previously with the above-mentioned composite particle powder as a starting material as needed. As the sintering aid, rare earth element compounds such as yttria and yttrium aluminate, alkaline earth metal compounds such as calcium oxide, calcium fluoride and calcium aluminate can be used.

出発原料としての複合粒子粉末は、必要に応じて予め造粒体を形成しておいてもよい。造粒体を形成しておくことで、得られる窒化アルミニウムのハンドリング性を改善することができる。造粒の方法は、圧縮造粒、押出し造粒、転動造粒、噴霧造粒等が挙げられる。   The composite particle powder as the starting material may have a granulated body formed in advance if necessary. By forming a granulated body, the handleability of the obtained aluminum nitride can be improved. Examples of the granulation method include compression granulation, extrusion granulation, rolling granulation, spray granulation and the like.

造粒体を形成する際に用いるバインダーとしては、得られる窒化アルミニウム中に不純物として残存しないものが好ましい。具体的には、でんぷん、ポリビニルアルコール、フェノール樹脂等を用いることができる。   As a binder used when forming a granulated body, a binder that does not remain as an impurity in the obtained aluminum nitride is preferable. Specifically, starch, polyvinyl alcohol, phenol resin, or the like can be used.

窒素雰囲気を形成するためのガスとしては、Nガス、NHガスもしくはこれらとArガス等の不活性ガスとの混合系を用いることができるが、装置の腐食等工業性を考慮した場合、Nガスが好ましい。 As a gas for forming a nitrogen atmosphere, N 2 gas, NH 3 gas, or a mixed system of these and an inert gas such as Ar gas can be used. N 2 gas is preferred.

窒素雰囲気下の加熱焼成温度は、1350〜1750℃の範囲が好ましく、より好ましくは1400〜1700℃、更により好ましくは1450〜1650℃である。加熱焼成温度が1350℃以下の場合は、窒化アルミニウム粉末の生成反応が起こりにくく工業的に不利となる。また、1750℃以上の場合には、生成する窒化アルミニウム粉末の燒結が進み、粒度分布が広がる傾向にあるため好ましくない。   The heating and firing temperature in a nitrogen atmosphere is preferably in the range of 1350 to 1750 ° C, more preferably 1400 to 1700 ° C, and even more preferably 1450 to 1650 ° C. When the heating and baking temperature is 1350 ° C. or lower, the formation reaction of the aluminum nitride powder hardly occurs, which is industrially disadvantageous. On the other hand, when the temperature is 1750 ° C. or higher, the resulting aluminum nitride powder tends to be sintered and the particle size distribution tends to be widened.

窒素雰囲気下の加熱焼成による還元窒化反応の終点判定は、反応炉内のCO発生量をモニタリングすることにより行い、CO発生量が好ましくは50ppm以下、より好ましくは30ppm以下、更により好ましくは10ppm以下となった時点を終点とした。   End point determination of the reductive nitriding reaction by heating and baking in a nitrogen atmosphere is performed by monitoring the amount of CO generated in the reaction furnace, and the amount of CO generated is preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less, and even more preferably 10 ppm or less. The end point was taken as the end point.

本発明における窒化アルミニウム粉末は、必要により、上述の還元窒化処理後冷却したものを、脱炭素処理のために、更に酸化性雰囲気下、600〜800℃の温度範囲で1時間以上、好ましくは3時間以上加熱処理を行う。   In the present invention, the aluminum nitride powder is cooled after the above reductive nitriding treatment, if necessary, for decarbonization treatment, and further in an oxidizing atmosphere at a temperature range of 600 to 800 ° C. for 1 hour or more, preferably 3 Heat treatment for more than an hour.

本発明の製造法によって得られる窒化アルミニウム粉末の粒子サイズは、0.05〜5.00μmであり、好ましくは0.01〜3.00μm、より好ましくは0.02〜1.50μmである。   The particle size of the aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention is 0.05 to 5.00 μm, preferably 0.01 to 3.00 μm, more preferably 0.02 to 1.50 μm.

本発明の製造法によって得られる窒化アルミニウム粉末のBET比表面積値は、0.01〜150m/gが好ましく、より好ましくは5〜125m/gである。 The BET specific surface area value of the aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention is preferably 0.01 to 150 m 2 / g, more preferably 5 to 125 m 2 / g.

本発明の製造法によって得られる窒化アルミニウム粉末の粒度分布は、粒子径の幾何標準偏差値が2.5以下であり、好ましくは2.3以下、より好ましくは2.0以下である。粒子径の幾何標準偏差値が2.5を超える場合には、存在する粗大粒子によってグリーン成形体等作製時に成形体内部に多数の空隙が生じて成形密度が小さくなり、焼結時の収縮率が大きくなるため好ましくない。   In the particle size distribution of the aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention, the geometric standard deviation value of the particle diameter is 2.5 or less, preferably 2.3 or less, more preferably 2.0 or less. When the geometric standard deviation value of the particle diameter exceeds 2.5, a large number of voids are generated inside the green compact when producing the green compact due to the existing coarse particles, and the compaction density is reduced. Is unfavorable because of an increase in size.

本発明の製造法によって得られる窒化アルミニウム粉末の金属不純物含有量は5000ppm以下であり、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは500ppm以下である。ただし、燒結助剤として希土類元素化合物、アルカリ土類金属化合物等を意図的に添加した場合にはこの限りではない。   The metal impurity content of the aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention is 5000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less. However, this is not the case when a rare earth element compound, an alkaline earth metal compound or the like is intentionally added as a sintering aid.

本発明の製造法によって得られる窒化アルミニウム粉末の酸素含有量は1.2%以下であり、好ましくは1.0%以下、より好ましくは0.8%以下である。   The oxygen content of the aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention is 1.2% or less, preferably 1.0% or less, more preferably 0.8% or less.

本発明の製造法によって得られる窒化アルミニウム粉末の残留炭素は1.0%以下であり、好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.1%以下である。   The residual carbon of the aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention is 1.0% or less, preferably 0.5% or less, more preferably 0.1% or less.

本発明の製造法によって得られる窒化アルミニウム粉末を用いた窒化アルミニウム燒結体の収縮率は18%以下であり、好ましくは16%以下、より好ましくは14%以下である。   The shrinkage of the aluminum nitride sintered body using the aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention is 18% or less, preferably 16% or less, more preferably 14% or less.

本発明の製造法によって得られる窒化アルミニウム粉末を用いた窒化アルミニウム燒結体は通常100〜250W/mKの熱伝導率を有しており、還元窒化条件、酸素含有量、添加物等を選ぶことにより、250W/mK以上を得ることも可能である。   The aluminum nitride sintered body using the aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention usually has a thermal conductivity of 100 to 250 W / mK, and by selecting reducing nitriding conditions, oxygen content, additives, etc. 250 W / mK or more can be obtained.

<作用>
本発明において最も重要な点は、還元窒化法における窒化アルミニウム粉末の製造法において、アルミナ粒子粉末の粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該表面改質剤被覆アルミナ粒子表面に炭素粉末が付着している複合粒子粉末を出発原料として用いることにより、不純物が少なく優れた熱伝導率とシャープな粒度分布を有すると共に、焼結時の熱収縮率が低い窒化アルミニウム粉末を比較的安価に得ることのできるという事実である。
<Action>
The most important point in the present invention is that, in the method of producing aluminum nitride powder in the reduction nitriding method, the particle surface of the alumina particle powder is coated with a surface modifier and the surface modifier-coated alumina particle surface is coated with carbon powder. As a starting material, the composite particle powder with a small amount of impurities can be used to reduce the cost of aluminum nitride powder with low impurities and excellent thermal conductivity and sharp particle size distribution and low thermal shrinkage during sintering. The fact that you can get.

本発明に係る製造法によって得られた窒化アルミニウム粉末の不純物、殊に、酸素含有量が低い理由として、本発明者は次のように考えている。還元窒化法による窒化アルミニウム粉末の生成は下記式2に示す反応であり、最初に、炭素によりAlが還元され、次いで、窒化反応が起こることが知られている。本発明の製造法によれば、炭素供給源となる炭素粉末がアルミナ粒子粉末の粒子表面に表面改質剤を介して均一に付着している複合粒子粉末を出発原料として用いることにより、従来のアルミナ粒子粉末とカーボンブラック等の炭素成分とを単に混合しただけのものに比べて、アルミナ粒子からの炭素による還元反応が均一に起こることにより、酸素含有量の低い窒化アルミニウムを得ることができたものと推定している。 The present inventor considers the following as the reason why the content of impurities, particularly the oxygen content, of the aluminum nitride powder obtained by the production method according to the present invention is low. Production of aluminum nitride powder by the reductive nitriding method is a reaction represented by the following formula 2. It is known that Al 2 O 3 is first reduced by carbon and then a nitriding reaction occurs. According to the production method of the present invention, a composite particle powder in which a carbon powder as a carbon supply source is uniformly attached to the particle surface of an alumina particle powder via a surface modifier is used as a starting material. Compared to a simple mixture of alumina particle powder and carbon components such as carbon black, the reduction reaction by carbon from the alumina particles occurs uniformly, so that aluminum nitride with a low oxygen content could be obtained. Estimated.

<式2>
Al+3C+N → 2AlN+3CO
<Formula 2>
Al 2 O 3 + 3C + N 2 → 2AlN + 3CO

以下、本発明における実施例を示し、本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

アルミナ粒子粉末、炭素粉末、複合粒子粉末及び窒化アルミニウム粉末の平均粒子径は、いずれも電子顕微鏡写真に示される粒子350個の粒子径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。   The average particle diameters of the alumina particle powder, carbon powder, composite particle powder, and aluminum nitride powder were all measured by measuring the particle diameters of 350 particles shown in the electron micrograph, and showing the average value.

窒化アルミニウム粉末の粒子径の粒度分布は、下記の方法により求めた幾何標準偏差値で示した。   The particle size distribution of the particle size of the aluminum nitride powder was indicated by a geometric standard deviation value obtained by the following method.

即ち、上記拡大写真に示される粒子の粒子径を測定した値を、その測定値から計算して求めた粒子の実際の粒子径と個数から統計学的手法に従って対数正規確率紙上に横軸に粒子径を、縦軸に所定の粒子径区間のそれぞれに属する粒子の累積個数(積算フルイ下)を百分率でプロットする。そして、このグラフから粒子の個数が50%及び84.13%のそれぞれに相当する粒子径の値を読みとり、幾何標準偏差値=積算フルイ下84.13%における粒子径/積算フルイ下50%における粒子径(幾何平均径)に従って算出した値で示した。幾何標準偏差値が1に近いほど、粒子の粒度分布が優れていることを意味する。   That is, the value measured for the particle size of the particle shown in the above enlarged photograph is calculated from the measured value and the particle size is plotted on the horizontal axis on the lognormal probability paper according to the statistical method from the actual particle size and number of particles obtained. The diameter is plotted on the vertical axis, and the cumulative number of particles belonging to each of the predetermined particle diameter sections (under the integrated sieve) is plotted as a percentage. Then, from this graph, the particle diameter values corresponding to the number of particles of 50% and 84.13% are read, and the geometric standard deviation value = particle diameter under integrated fluid 84.13% / under integrated fluid 50%. The value was calculated according to the particle diameter (geometric mean diameter). The closer the geometric standard deviation value is to 1, the better the particle size distribution of the particles.

比表面積値は、BET法により測定した値で示した。   The specific surface area value was indicated by a value measured by the BET method.

アルミナ粒子粉末の粒子表面に被覆されている表面改質剤の被覆量及びアルミナ粒子粉末に付着している炭素粉末の付着量は、「堀場金属炭素・硫黄分析装置EMIA−2200型」(株式会社堀場製作所製)を用いて炭素量を測定することにより求めた。   The coating amount of the surface modifier coated on the particle surface of the alumina particle powder and the adhesion amount of the carbon powder adhering to the alumina particle powder are “Horiba Metal Carbon / Sulfur Analyzer EMIA-2200 Model” (Inc. It was obtained by measuring the carbon content using HORIBA, Ltd.

複合粒子粉末に付着している炭素粉末の脱離率(%)は、下記の方法により求めた値で示した。炭素粉末の脱離率が0%に近いほど、粒子表面からの炭素粉末の脱離量が少ないことを示す。   The desorption rate (%) of the carbon powder adhering to the composite particle powder was indicated by the value obtained by the following method. The closer the desorption rate of the carbon powder is to 0%, the smaller the desorption amount of the carbon powder from the particle surface.

複合粒子粉末3gとエタノール40mlを50mlの沈降管に入れ、20分間超音波分散を行った後、120分静置し、比重差によって複合粒子粉末と脱離した炭素粉末を分離した。次いで、この複合粒子粉末に再度エタノール40mlを加え、更に20分間超音波分散を行った後120分静置し、複合粒子粉末と脱離した炭素粉末を分離した。この複合粒子粉末を100℃で1時間乾燥させ、前述の「堀場金属炭素・硫黄分析装置EMIA−2200型」(株式会社堀場製作所製)を用いて炭素量を測定し、下記数1に従って求めた値を炭素粉末の脱離率(%)とした。   3 g of the composite particle powder and 40 ml of ethanol were placed in a 50 ml settling tube, subjected to ultrasonic dispersion for 20 minutes, and then allowed to stand for 120 minutes, whereby the composite particle powder and detached carbon powder were separated due to the difference in specific gravity. Next, 40 ml of ethanol was again added to the composite particle powder, and after ultrasonic dispersion for 20 minutes, the composite particle powder was allowed to stand for 120 minutes to separate the composite particle powder from the detached carbon powder. This composite particle powder was dried at 100 ° C. for 1 hour, and the carbon content was measured using the above-mentioned “Horiba Metal Carbon / Sulfur Analyzer EMIA-2200 type” (manufactured by Horiba, Ltd.). The value was defined as the carbon powder desorption rate (%).

<数1>
炭素粉末の脱離率(%)={(Wa−We)/Wa}×100
Wa:複合粒子粉末の炭素粉末付着量
We:脱離テスト後の複合粒子粉末の炭素粉末付着量
<Equation 1>
Desorption rate of carbon powder (%) = {(Wa-We) / Wa} × 100
Wa: Carbon powder adhesion amount of composite particle powder We: Carbon powder adhesion amount of composite particle powder after desorption test

窒化アルミニウム粉末の金属不純物含有量(重量%)は、窒化アルミニウム粉末をアルカリ溶融後、酸で中和した溶液から、「誘導結合プラズマ発光分光分析装置」(セイコー電子工業株式会社製)を用いて定量を行った。   The metal impurity content (% by weight) of the aluminum nitride powder is determined by using an “inductively coupled plasma emission spectrometer” (manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.) from a solution obtained by alkali melting the aluminum nitride powder and neutralizing it with an acid. Quantification was performed.

窒化アルミニウム粉末の酸素含有量(重量%)は、「O/N分析計 TC−136」(LECO株式会社製)を用いて測定を行った。   The oxygen content (% by weight) of the aluminum nitride powder was measured using “O / N analyzer TC-136” (manufactured by LECO Corporation).

窒化アルミニウム粉末の残留炭素(T−C)(重量%)は、「堀場金属炭素・硫黄分析装置EMIA−2200型」(株式会社堀場製作所製)を用いて炭素量を測定することにより求めた。   Residual carbon (TC) (% by weight) of the aluminum nitride powder was determined by measuring the amount of carbon using “Horiba Metal Carbon / Sulfur Analyzer EMIA-2200 Model” (manufactured by Horiba, Ltd.).

窒化アルミニウム粉末を用いた成形体の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法によって求め、検量線による厚さ補正を行った。   The thermal conductivity of the molded body using the aluminum nitride powder was determined by a laser flash method, and the thickness was corrected by a calibration curve.

窒化アルミニウム粉末の焼結時の収縮率は、燒結前後の寸法を測定しておき、下記数2に従って求めた。   The shrinkage rate during sintering of the aluminum nitride powder was determined according to the following formula 2 after measuring the dimensions before and after sintering.

<数2>
収縮率(%)={1−(Da/Db)}×100
Da:燒結体の寸法
Db:燒結前の成形体の寸法
<Equation 2>
Shrinkage rate (%) = {1- (Da / Db)} × 100
Da: Dimension of sintered body Db: Dimension of molded body before sintering

<複合粒子1:複合粒子粉末の製造>
アルミナ粒子粉末(アルミナ粒子1)(粒子形状:粒状、平均粒子径:0.013μm、幾何標準偏差値:1.83、BET比表面積値:102.5m/g)10kgに、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート400gを、エッジランナーを稼動させながらアルミナ粒子粉末に添加し、588N/cmの線荷重で30分間混合攪拌を行った。なお、この時の攪拌速度は22rpmで行った。
<Composite Particle 1: Production of Composite Particle Powder>
Alumina particle powder (alumina particle 1) (particle shape: granular, average particle diameter: 0.013 μm, geometric standard deviation value: 1.83, BET specific surface area value: 102.5 m 2 / g) 400 g of isopropylate was added to the alumina particle powder while operating the edge runner, and the mixture was stirred for 30 minutes with a linear load of 588 N / cm. The stirring speed at this time was 22 rpm.

次に、炭素粉末(種類:カーボンブラック、粒子形状:粒状、粒子径0.022μm、BET比表面積値133.5m2/g)4.0kgを、エッジランナーを稼動させながら10分間かけて添加し、更に588N/cmの線荷重で120分間混合攪拌を行い、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート被覆にカーボンブラックを付着させた後、乾燥機を用いて105℃で60分間乾燥を行い、複合粒子粉末を得た。なお、この時の攪拌速度は22rpmで行った。 Next, 4.0 kg of carbon powder (type: carbon black, particle shape: granular, particle diameter 0.022 μm, BET specific surface area value 133.5 m 2 / g) is added over 10 minutes while the edge runner is running. Further, after mixing and stirring for 120 minutes at a linear load of 588 N / cm, carbon black was adhered to the acetoalkoxyaluminum diisopropylate coating, and then dried at 105 ° C. for 60 minutes using a dryer to obtain composite particle powder. Obtained. The stirring speed at this time was 22 rpm.

得られた複合粒子粉末は、平均粒子径が0.014μmの粒状粒子であった。幾何標準偏差値は1.85、BET比表面積値は48.9m2/g、炭素粉末の脱離率は7.3%であり、AlとCの重量配合割合は1.0:0.399であった。電子顕微鏡写真の観察結果より、カーボンブラックがほとんど認められないことから、カーボンブラックのほぼ全量がアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート被覆を介してアルミナ粒子粉末の粒子表面に付着していることが認められた。 The obtained composite particle powder was a granular particle having an average particle diameter of 0.014 μm. The geometric standard deviation value is 1.85, the BET specific surface area value is 48.9 m 2 / g, the desorption rate of the carbon powder is 7.3%, and the weight ratio of Al 2 O 3 and C is 1.0: 0.399. From the observation result of the electron micrograph, since almost no carbon black was observed, it was confirmed that almost the entire amount of carbon black adhered to the particle surface of the alumina particle powder through the acetoalkoxyaluminum diisopropylate coating. .

<実施例1:窒化アルミニウム粉末の製造>
前記複合粒子粉末100重量部を出発原料として黒鉛製容器に入れ、Nガスを流しながら1600℃で4時間加熱焼成を行い、還元窒化処理を行った。反応終了時のCO濃度は10ppmであった。得られた粉末を、空気中700℃で3時間加熱処理を行い、未反応炭素を燃焼除去した後、乾式ボールミルにより粉砕を行い、窒化アルミニウム粉末を得た。
<Example 1: Production of aluminum nitride powder>
100 parts by weight of the composite particle powder was placed in a graphite container as a starting material, and calcination was carried out at 1600 ° C. for 4 hours while flowing N 2 gas to perform reduction nitriding treatment. The CO concentration at the end of the reaction was 10 ppm. The obtained powder was heat-treated at 700 ° C. in air for 3 hours to burn off unreacted carbon, and then pulverized by a dry ball mill to obtain an aluminum nitride powder.

得られた窒化アルミニウム粉末は、平均粒子径が0.15μmの粒状粒子であった。粒子径の幾何標準偏差値は1.91、BET比表面積値は18.6m2/gであり、金属不純物の含有量は263ppm、酸素含有量は0.73%、残留炭素(T−C)は0.09%であった。 The obtained aluminum nitride powder was granular particles having an average particle size of 0.15 μm. The geometric standard deviation value of the particle diameter is 1.91, the BET specific surface area value is 18.6 m 2 / g, the content of metal impurities is 263 ppm, the oxygen content is 0.73%, and residual carbon (TC) Was 0.09%.

次いで、得られた窒化アルミニウム粉末に燒結助剤として酸化イットリウム5重量%を添加・混合して、ポリビニルブチラール系バインダーを添加して、1500kg/cmでプレス成形した後、成形体を窒素雰囲気中で1850℃にて3時間、常圧で燒結した。焼結時の収縮率は13.5%であり、燒結体の熱伝導率は214W/mKであった。 Next, 5% by weight of yttrium oxide as a sintering aid was added to and mixed with the obtained aluminum nitride powder, a polyvinyl butyral binder was added, and press molding was performed at 1500 kg / cm 2 , and then the compact was placed in a nitrogen atmosphere. And then sintered at 1850 ° C. for 3 hours at normal pressure. The shrinkage rate during sintering was 13.5%, and the thermal conductivity of the sintered body was 214 W / mK.

前記複合粒子1〜実施例1に従って出発原料としての複合粒子粉末及び窒化アルミニウム粉末を作製した。各製造条件及び得られた複合粒子粉末及び窒化アルミニウム粉末の諸特性を示す。   According to the composite particles 1 to Example 1, composite particle powder and aluminum nitride powder as starting materials were prepared. Various characteristics of each production condition and the obtained composite particle powder and aluminum nitride powder are shown.

アルミナ粒子1〜3:
アルミナ粒子粉末として表1に示す特性を有するアルミナ粒子粉末を用意した。
Alumina particles 1-3:
An alumina particle powder having the characteristics shown in Table 1 was prepared as the alumina particle powder.

Figure 0004743387
Figure 0004743387

炭素粉末A〜C:
炭素粉末として表2に示す特性を有する炭素粉末を用意した。
Carbon powders A to C:
A carbon powder having the characteristics shown in Table 2 was prepared as the carbon powder.

Figure 0004743387
Figure 0004743387

<複合粒子>
複合粒子2〜3、比較複合粒子1:
アルミナ粒子粉末の種類、表面改質剤による被覆工程における添加物の種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間、炭素粉末の付着工程における炭素粉末の種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間を種々変化させた以外は、前記複合粒子1と同様にして複合粒子粉末を得た。
<Composite particle>
Composite particles 2-3, comparative composite particles 1:
Type of alumina particle powder, type of additive in coating process with surface modifier, addition amount, line load and time of edge runner treatment, type of carbon powder in addition process of carbon powder, addition amount, line of edge runner treatment A composite particle powder was obtained in the same manner as the composite particle 1 except that the load and time were variously changed.

このときの製造条件を表3に、得られた複合粒子粉末の諸特性を表4に示す。   The production conditions at this time are shown in Table 3, and various characteristics of the obtained composite particle powder are shown in Table 4.

Figure 0004743387
Figure 0004743387

Figure 0004743387
Figure 0004743387

<窒化アルミニウムの製造法>
実施例2〜3、比較例1:
出発原料の種類、還元窒化処理における反応温度及び反応時間、脱炭素処理における加熱温度及び加熱時間を種々変化させた以外は、前記実施例1の窒化アルミニウムの製造と同様にして窒化アルミニウム粉末を得た。
<Production method of aluminum nitride>
Examples 2-3 and Comparative Example 1:
Aluminum nitride powder was obtained in the same manner as in the production of aluminum nitride in Example 1 except that the starting material type, reaction temperature and reaction time in the reduction nitriding treatment, and heating temperature and heating time in the decarbonization treatment were variously changed. It was.

このときの製造条件を表5に、得られた窒化アルミニウム粉末の諸特性を表6に示す。   The production conditions at this time are shown in Table 5, and the various characteristics of the obtained aluminum nitride powder are shown in Table 6.

Figure 0004743387
Figure 0004743387

Figure 0004743387
Figure 0004743387

本発明に係る窒化アルミニウム粉末の製造法は、不純物が少なく優れた熱伝導率とシャープな粒度分布を有すると共に、焼結時の熱収縮率が低い窒化アルミニウム粉末を比較的安価に得ることができるので、高集積電子回路用の基板材料、発振部等の放熱部材、半導体製造装置用部材、精密機械部材、冶具部材等、各種工業材料のセラミック原料用窒化アルミニウム粉末の製造法として好適である。

The method for producing an aluminum nitride powder according to the present invention can obtain an aluminum nitride powder with low impurities and excellent thermal conductivity, sharp particle size distribution and low thermal shrinkage during sintering at a relatively low cost. Therefore, it is suitable as a method for producing aluminum nitride powder for ceramic raw materials of various industrial materials such as a substrate material for highly integrated electronic circuits, a heat radiating member such as an oscillating portion, a member for a semiconductor manufacturing apparatus, a precision machine member, and a jig member.

Claims (2)

還元窒化法における窒化アルミニウム粉末の製造法において、出発原料として、アルミナ粒子粉末とアルミネート系カップリング剤、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸−マレイン酸コポリマー及びオレフィン−マレイン酸コポリマーから選ばれる一種以上の表面改質剤とを混合してアルミナ粒子粉末の粒子表面を表面改質剤によって被覆し、次いで、表面改質剤によって被覆されたアルミナ粒子粉末と炭素粉末とを混合して得られた、アルミナ粒子粉末の粒子表面が、アルミネート系カップリング剤、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸−マレイン酸コポリマー及びオレフィン−マレイン酸コポリマーから選ばれる一種以上の表面改質剤によって被覆されていると共に該表面改質剤被覆アルミナ粒子表面に炭素粉末が付着している複合粒子粉末を用いることを特徴とする窒化アルミニウム粉末の製造法。 In the production method of aluminum nitride powder in the reductive nitriding method, as starting materials , from alumina particle powder and aluminate coupling agent, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethylcellulose, acrylic acid-maleic acid copolymer and olefin-maleic acid copolymer One or more selected surface modifiers are mixed to coat the particle surface of the alumina particle powder with the surface modifier, and then the alumina particle powder coated with the surface modifier and the carbon powder are mixed. The obtained alumina particle powder has a particle surface having at least one surface modification selected from an aluminate coupling agent , polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose, acrylic acid-maleic acid copolymer, and olefin-maleic acid copolymer. By agent Method for producing an aluminum nitride powder, which comprises using the composite particles of carbon powder is adhered to the surface modifying agent coated alumina particle surface with covered Te. 複合粒子粉末のアルミナと炭素粉末の重量割合比が1.0:0.36〜1.0:1.0であることを特徴とする請求項1記載の窒化アルミニウム粉末の製造法。 The method for producing an aluminum nitride powder according to claim 1, wherein the weight ratio of alumina and carbon powder in the composite particle powder is 1.0: 0.36 to 1.0: 1.0.
JP2005080072A 2005-03-18 2005-03-18 Method for producing aluminum nitride powder Expired - Fee Related JP4743387B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005080072A JP4743387B2 (en) 2005-03-18 2005-03-18 Method for producing aluminum nitride powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005080072A JP4743387B2 (en) 2005-03-18 2005-03-18 Method for producing aluminum nitride powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006256940A JP2006256940A (en) 2006-09-28
JP4743387B2 true JP4743387B2 (en) 2011-08-10

Family

ID=37096587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005080072A Expired - Fee Related JP4743387B2 (en) 2005-03-18 2005-03-18 Method for producing aluminum nitride powder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4743387B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173608A (en) * 2005-12-22 2007-07-05 Denki Kagaku Kogyo Kk Aluminum nitride sintered body and ceramic circuit board using the same.
JP5602480B2 (en) * 2010-04-09 2014-10-08 新日鐵住金株式会社 Method for producing alumina particles provided with AlN modified layer
KR102047418B1 (en) 2012-05-21 2019-11-22 토요잉크Sc홀딩스주식회사 Easily deformable aggregates and process for producing same, thermally conductive resin composition, thermally conductive member and process for producing same, and thermally conductive adhesion sheet
JP6112939B2 (en) * 2013-03-29 2017-04-12 株式会社トクヤマ Method for producing aluminum nitride powder
KR101646573B1 (en) * 2015-01-09 2016-08-12 국민대학교산학협력단 Aluminium-graphene composite, and preparing method of the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5112320B2 (en) * 1972-09-05 1976-04-17
JPS63225506A (en) * 1987-03-13 1988-09-20 Sumitomo Chem Co Ltd Production of aluminum nitride powder
JPH0426505A (en) * 1990-05-17 1992-01-29 Sumitomo Chem Co Ltd Production of aluminum nitride powder
JPH09297423A (en) * 1996-05-02 1997-11-18 Canon Inc Electrophotographic photoreceptor, process cartridge having the electrophotographic photoreceptor, and electrophotographic apparatus
JP4844709B2 (en) * 2005-03-18 2011-12-28 戸田工業株式会社 Method for producing silicon nitride powder

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006256940A (en) 2006-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114728855B (en) Method for producing silicon nitride sintered body
JP4750220B2 (en) Hexagonal boron nitride powder and method for producing the same
TWI573758B (en) A method for producing a spherical aluminum nitride powder and a spherical aluminum nitride powder obtained by the method
CN109790027B (en) Method for producing spherical aluminum nitride powder
JP4939932B2 (en) Aluminum nitride powder and method for producing the same
WO2003040060A1 (en) Boron carbide based sintered compact and method for preparation thereof
WO2005049525A1 (en) High thermally conductive aluminum nitride sintered product
JP4280914B2 (en) High purity aluminum nitride powder, method for producing the same, and high purity aluminum nitride sintered body
JP7317737B2 (en) Hexagonal boron nitride powder and raw material composition for sintered body
JP4743387B2 (en) Method for producing aluminum nitride powder
CN106132908B (en) Manufacturing method of silicon nitride substrate
JP3706176B2 (en) Aluminum nitride granules and method for producing the same
JP3636370B2 (en) Aluminum nitride powder and method for producing the same
JP7361633B2 (en) aluminum nitride particles
JP6720053B2 (en) Method for manufacturing silicon nitride sintered body
CN111356668A (en) Precursor of alumina sintered body, method for producing abrasive grain, and alumina sintered body
JP2008001536A (en) Aluminum nitride / boron nitride composite powder and method for producing the same
JP2003137656A (en) Boron carbide-titanium diboride sintered body and method for producing the same
JP2005104818A (en) Aluminum nitride sintered powder, method of manufacturing the same, amd its application
JP4958353B2 (en) Aluminum nitride powder and method for producing the same
JP2020200219A (en) Method for producing aluminum nitride powder and method for controlling specific surface area of aluminum nitride powder
WO2021100617A1 (en) Hexagonal boron nitride powder
JPH05147910A (en) Aluminum nitride powder and method for producing the same
JP6941928B2 (en) Method for Producing Spherical Si3N4 Particles and Spherical Si3N4 Particles
JP7831559B2 (en) Green sheets for silicon nitride and silicon nitride substrates

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100802

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100825

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101022

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110119

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110322

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110413

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110426

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4743387

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees