(57)【要約】【課題】窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、熱可塑性樹脂及び可塑剤を含む成形用組成物を押出成形して得られた押出成形体を脱脂、焼成して窒化アルミニウム焼結体を製造する方法において、押出成形体を重ねて脱脂した際の貼り付きを防止して生産性よく、高い熱伝導性を有する窒化アルミニウム焼結体を得る方法を提供する。【解決手段】窒化アルミニウム粉末、焼結助剤及び熱可塑性樹脂及び可塑剤を含む組成物を押出成形して得られた押出成形体を脱脂、焼成して窒化アルミニウム焼結体を製造するに際し、前記窒化アルミニウム粉末として、Ｄ９０が４．０μｍ以上で、且つ、ＢＥＴ比表面積が３〜５ｍ２／ｇの窒化アルミニウム粉末を使用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、熱可塑性樹脂及び可塑剤を含む成形用組成物を押出成形し、得られた押出成形体を脱脂、焼成して窒化アルミニウム焼結体を製造するに際し、上記窒化アルミニウム粉末として、Ｄ９０が４μｍ以上で、且つ、ＢＥＴ比表面積が３〜５ｍ２／ｇの窒化アルミニウム粉末を使用することを特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
【請求項２】
前記成形用組成物が、窒化アルミニウム粉末１００質量部に対して、焼結助剤を０．０５〜１０質量部、熱可塑性樹脂と可塑剤の合計が１０〜１８質量部の割合で含有する請求項１記載の窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
【請求項３】
前記成形体を接触させた状態で、上記脱脂、焼成することを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化アルミニウム焼結体の新規な製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路基板は、半導体搭載用セラミックス基板の主面に導電性を有する金属回路をロウ材で接合し、金属回路の所定位置に半導体素子を搭載したものが用いられている。回路基板の高信頼性を保つには、半導体素子が発生する熱を放熱し、半導体素子の温度が過度に上昇しないようにすることが必要であり、セラミックス基板には、電気絶縁性に加えて、優れた放熱特性が要求される。近年、回路基板の小型化、パワーモジュールの高出力化が進む中、小型軽量化モジュールに関して、電気絶縁性が高く、高熱伝導性を有する窒化アルミニウム焼結体を用いるセラミックス基板、並びに窒化アルミニウム基板の主面に金属回路を形成したセラミックス回路基板が注目されている。
【０００３】
セラミックス基板となるセラミックス焼結体は、一般的に以下の方法で製造される。即ち、セラミックス粉末、結合剤（以下、バインダーとも言う。）、焼結助剤及び溶剤を混合し、得られた上記組成のスラリーをシート状に成形し（成形工程）、次いで、溶剤を乾燥させて除去し（乾燥工程）、得られたシート状の成形体を空気中又は窒素等の不活性ガス雰囲気中で４５０〜６５０℃に加熱して有機バインダーや可塑剤等の有機成分を除去し（脱脂工程）、窒素等の非酸化性雰囲気中で１６００〜１９００℃で０．５〜１０時間保持し（焼成工程）、セラミックス焼結体が製造される。前記組成のスラリーにおいて、溶剤は成形性を良くするために加えられるが、溶剤を使用すると、得られる成形体の密度が小さくなり、これを焼成して得られる焼結体の寸法安定性が低下するという問題や、上記の通り乾燥工程が必要となり生産性が低下するという問題があった。
【０００４】
上記問題を解決するため、溶剤を使用しない焼結体の製造方法が種々検討されており、例えば、特許文献１等では、セラミック粉末あるいは金属粉末と、バインダーとして特定の熱可塑性樹脂であるポリアルキレンカーボネートが配合されてなる成形体製造用組成物を押出成形機で成形し、得られた成形体を脱脂、焼成して押出成形体を製造する方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、本発明者らが検討したところ、溶剤を使用せず、セラミックス粉末として窒化アルミニウム粉末を用い、バインダーとして熱可塑性樹脂を用いた組成物を押出成形して得られたシート状の成形体は、相互に接触した状態で脱脂すると、脱脂された成形体同士（以下、脱脂体とも言う。）が貼り付くという問題を有することが判明した。即ち、上記脱脂工程、焼成工程においては、生産性向上のため、成形体を積層した状態で処理する必要があるが、脱脂された成形体同士が貼り付いてしまうことによって、脱脂体やこれによって得られる焼結体の表面に、亀裂や膨れ、うねりなどの不良が生じてしまい、収率が低下してしまうことが明らかとなった。また、作業中に貼り付いた脱脂体同士を剥がす必要があり、生産性が低下することも問題であった。
【０００６】
上記問題を解決するため、成形に使用する有機成分、例えば、熱可塑性樹脂や可塑剤の含有量を減らすことも考えられるが、前記貼り付きを防止するまで有機成分を減らした場合、窒化アルミニウム粉末や可塑剤が熱可塑性樹脂中に均一に分散されず、押出成形して得られる成形体の形状保持性が悪化し、また、衝撃に対しても脆くなり、取扱時の破損による歩留まりの低下が問題となることが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−４３３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、溶媒を含まない成形用組成物を押出成形して得られる押出成形体を脱脂したときに、脱脂された押出成形体同士の貼り付きが生じず、耐衝撃性を低下させることなく、高い収率で、効率よく、窒化アルミニウム焼結体を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記押出成形による窒化アルミニウム焼結体の製造における課題を解決するため、鋭意検討を行った。その結果、前記押出成形により得られた成形体において、脱脂時に起こる成形体同士の貼り付きが、組成物に含まれる有機成分が多い場合や、脱脂工程において成形体が高温となることによって前記有機成分が成形体表面に移行し、該成形体の表面に存在する有機成分の量が過剰となることにより、押出成形体同士が融着し易くなることによるとの知見を得た。そして、かかる知見に基づき、更に研究を重ねた結果、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、熱可塑性樹脂及び可塑剤を含む組成物を押出成形して得られた押出成形体を脱脂、焼成して窒化アルミニウム焼結体を製造する際、該窒化アルミニウム粉末として、従来使用されていた窒化アルミニウム粉末に対して、特定の粒径を有する粒子の割合と、ＢＥＴ比表面積とを有する窒化アルミニウム粉末を使用することによって、成形体の強度、特に、耐衝撃性を維持できる量の有機成分を使用しても、前記有機成分の成形体表面への移行を抑制することができ、その結果、脱脂された押出成形体同士の貼り付きを効果的に防止し、窒化アルミニウム焼結体を高収率で安定的に得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、熱可塑性樹脂及び可塑剤を含む組成物を押出成形して得られた押出成形体を脱脂、焼成して窒化アルミニウム焼結体を製造するに際し、前記窒化アルミニウム粉末として、Ｄ９０が４μｍ以上で、且つ、ＢＥＴ比表面積が３〜５ｍ２／ｇの窒化アルミニウム粉末を使用することを特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製造方法である。
【００１１】
本発明において、上記成形用組成物は、窒化アルミニウム粉末１００質量部に対して、焼結助剤を０．０５〜１０質量部、熱可塑性樹脂と可塑剤の合計が１０〜１８質量部の割合で含有することが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明においては、前記押出成形体を接触した状態、例えば、複数枚のシート状の成形体を積層した状態で、上記脱脂、焼成する場合、特に有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶剤を使用しない、押出成形による窒化アルミニウム焼結体の製造方法において、前記特性を有する窒化アルミニウム粉末を使用することにより、成形体の強度、特に、耐衝撃性を維持できる量の有機成分を使用した場合でも、積層など、成形体同士が接触した状態で脱脂された成形体同士の貼り付きを防止することができる。
【００１４】
前記脱脂時の成形体の貼り付きの防止効果の発現機構として、本発明者らは、以下のように推定している。即ち、本発明において使用する窒化アルミニウム粉末は、粗粒と微粉を含むものであって、粗粒を多く含むためＤ９０が大きく、且つ、微粉を多く含み１次粒子径が小さく比表面積が大きいものである。そして、かかる構造の窒化アルミニウム粉末を使用することにより、窒化アルミニウム粉末と有機成分との接触面積が増大すると共に、該窒化アルミニウム粉末による有機成分の保持力が増大し、これにより、上記有機成分の成形体表面への移行が抑制され、有機成分が成形体表面に過度に集中することが無いため、前記貼り付きを効果的に低減できる。さらに、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、熱可塑性樹脂、可塑剤及び添加剤を混練して押出成形用組成物を得るに際し、粗粒が押出成形用組成物の過度な増粘を抑制し、樹脂への分散性、シート成形性が悪化することを抑制する。
【００１５】
また、押出成形を採用する本発明の方法によれば、溶媒の除去工程を必要とせず、しかも、得られる成形体の密度は大きくなることから、これを焼成して得られる焼結体の寸法安定性が低下するという問題も低減することができる。
【００１６】
従って、本発明によれば、高い歩留まりで、生産性よく、高い熱伝導性を有する窒化アルミニウム焼結体を製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔窒化アルミニウム粉末〕
本発明で使用される窒化アルミニウム粉末は、Ｄ９０が４μｍ以上で、且つ、ＢＥＴ比表面積が３〜５ｍ２／ｇ、好ましくは、３．２〜４．５であることが極めて重要である。
【００１８】
即ち、本発明において使用する窒化アルミニウム粉末は、上記のように、特定の粒子径と特定の比表面積とを併せ持つものでなければ、所期の効果を十分達成することができない。
【００１９】
例えば、窒化アルミニウム粉末の粒子径を小さくし、Ｄ９０が４μｍよりも小さく粉砕することにより比表面積を増大せしめて本発明のかかる範囲を満足するものを得ることができるが、この場合、前記成形体を構成した時、前記有機成分との接触面積は増すものの、窒化アルミニウム粉末と有機成分を混練して押出成形用組成物を得る際に過剰な増粘を招き、樹脂への分散性、シート成形性が悪化する。
【００２０】
また、窒化アルミニウム粉末のＤ９０が４μｍ以上でも、微粉が少なくＢＥＴ比表面積が３ｍ２／ｇ未満となると、有機成分を保持する機能を発揮することができず、脱脂時の成形体の貼り付きを防止する効果は得られない。
【００２１】
従って、前記特定の粒子径を有しながら、ＢＥＴ比表面積が３ｍ２／ｇを以上の窒化アルミニウム粉末を使用することによって、窒化アルミニウム粉末の表面が有機成分に均一に被覆されるため、有機成分を過度に低減することなく、前記脱脂体の貼り付きの原因と考えられる有機成分を確実に成形体中に止め、押出成形体の形状保持性、耐衝撃性を低下させることなく、該貼り付きを防止することができる。
【００２２】
尚、窒化アルミニウム粉末は、比表面積が増加するにつれて酸素含有量が増加する傾向があり、ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇを超えるものを使用した場合、これにより焼結性が悪くなって得られる窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率が低下することが懸念される。そのため、本発明で使用される窒化アルミニウム粉末は、高熱伝導性の窒化アルミニウム焼結体を安定的に得るためには、ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ以下であることが必要である。
【００２３】
また、本発明で使用される窒化アルミニウム粉末について、その他の成分の含有量は特に制限されないが、より少ないものが好ましく、特に、上記の通り、酸素含有量が少ないものが好ましい。具体的には、酸素の含有量が２．０重量％以下であればよく、０．４重量％〜１．３重量％であることが好ましい。窒化アルミニウム粉末として比表面積を３〜５ｍ２／ｇのものを使用することによって、酸素含有量を上記範囲内とすることも可能である。
【００２４】
〔焼結助剤〕
本発明で使用される焼結助剤は、公知のものが特に制限なく使用され、具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類元素の酸化物を使用することができる。上記アルカリ金属としては、リチウムが挙げられる。また、上記アルカリ土類金属元素としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が挙げられる。特にカルシウム、ストロンチウム、バリウムの酸化物が好適に用いられる。上記希土類元素としては、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム等が挙げられる。この内、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、イットリウム、ランタン、セリウム、ネオジムの酸化物が好適に用いられる。これらの化合物は、単独で使用しても、複数を組み合わせて使用してもよい。また、下記脱脂工程、焼成工程において、金属酸化物を形成する金属化合物、例えば、上記金属の硝酸塩、炭酸塩、塩化物等として用いることもできる。
【００２５】
本発明で使用される焼結助剤の量は、窒化アルミニウム粉末１００質量部に対して、酸化物換算で０．０５〜１０質量部であることが好ましく、１〜７質量部であることがより好ましく、３〜６質量部であることが特に好ましい。上記範囲内で、窒化アルミニウム粉末に含まれるカルシウム化合物や酸素の量、窒化アルミニウム粉末の粒子径、熱可塑性樹脂の種類や量等を勘案して、好適な配合量を適宜決定すればよい。
【００２６】
また、本発明の成形用組成物に含有されるカルシウム濃度は、該成形用組成物に含まれる無機成分の量に対して１００〜５００ｐｐｍであることが好ましい。
【００２７】
そのため、前記窒化アルミニウム粉末におけるカルシウム濃度が上記範囲内である場合には、この他に酸化カルシウム等カルシウム化合物の焼結助剤を使用しないことが好ましく、逆に、該カルシウム濃度が１００ｐｐｍ未満のときは、焼結助剤を加えて該カルシウム濃度を１００〜５００ｐｐｍに調整することが好ましい。
【００２８】
なお、本発明における無機成分とは、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、及びその他の無機添加物が挙げられる。
【００２９】
上記カルシウム濃度を１００〜５００ｐｐｍとすることによって、熱伝導性に優れ、且つ絶縁性の高い窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。即ち、該カルシウム濃度が１００ｐｐｍ未満では、焼結が不十分となり焼結体の熱伝導率が低下するため好ましくなく、５００ｐｐｍより大きいと電気伝導性の高い助剤相が生成して焼結体の絶縁耐力が低くなるため好ましくない。
【００３０】
〔熱可塑性樹脂〕
本発明で使用される熱可塑性樹脂は、公知のものが何等制限なく使用できる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン樹脂等の炭化水素系樹脂類、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ２−エチルヘキシルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリアクリレート等のアクリル樹脂類、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル等の極性ビニル系樹脂類、ニトロセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース系樹脂類、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、スチレン・ブタジエン系，ポリオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、１，２−ポリブタジエン、アイオノマー等の熱可塑性エラストマー類等が挙げられる。これらは、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの熱可塑性樹脂のうち、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ２−エチルヘキシルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体は、窒化アルミニウム粉末と優れた化学親和性を有することから、押出成形等の熱成形性、脱脂性が良好となる点で好ましい。
【００３１】
本発明で使用される熱可塑性樹脂の量は、窒化アルミニウム粉末１００質量部に対して５〜１５質量部であることが好ましく、７〜１２質量部であることが特に好ましい。熱可塑性樹脂の量を上記範囲とすることによって、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、可塑剤を熱可塑性樹脂中に均一に分散させることができ、熱可塑性樹脂の量５〜１５質量部とすることによって密度が２．２〜２．８ｇ／ｃｍ３、さらには、７〜１２質量部とすることによって密度が２．４〜２．７ｇ／ｃｍ３という高密度の成形性組成物を得ることができる。これにより、組成物の成形性、脱脂性が良好となり、寸法精度の良好な焼結体を得ることができる。熱可塑性樹脂の量が５質量部より少ないと、可塑剤が熱可塑性樹脂中に均一に分散されず可塑化の効果を十分に得られず、押出成形体が脆くなって成型加工性が低下するため好ましくない。また、１５質量部より多くなると成形用組成物中の熱可塑性樹脂の割合が過剰となることから、前記の通り、重ねて脱脂された押出成形体同士の貼り付きが生じ易くなるため好ましくない。
【００３２】
〔可塑剤〕
本発明で使用される可塑剤は、ポリエチレングリコールおよびその誘導体、ジメチルフタレート、ジブチルフタレート、ベンジルブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルステアレート、トリクレゾールフォスフェート、トリ−Ｎ−ブチルフォスフェート、グリセリン等が挙げられる。これらは１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３３】
本発明で使用される可塑剤の量は、窒化アルミニウム粉末１００質量部に対して、３〜１０質量部であることが好ましく、成形用組成物に使用される熱可塑性樹脂の量に応じて適宜決定することが特に好ましい。熱可塑性樹脂と好適な配合としその合計が１０〜１８質量部とすることによって、成形加工性及びシートの形状保持性が良好な押出成形体が得られる。可塑剤の添加量が３質量部より少ないと可塑剤による可塑化効果が十分に得られない場合があり、また、１０質量部より多くなると成形用組成物中の有機成分の割合が過剰となり、積層等により成形体を接触して脱脂した際の成形体同士の貼り付きが生じ易くなる傾向がある。
【００３４】
〔添加剤〕
本発明において、前記成形用組成物は、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で他の添加剤を必要に応じて添加することができる。かかる添加剤としては、滑剤、界面活性剤、脂肪族アミン等の解膠剤、鉱油及び椰子油等の油等が挙げられる。これらの添加剤は、公知のものを特に制限なく使用することができる。
【００３５】
具体的には、上記滑剤としては、パラフィン等の石油系ワックス類、ポリエチレンワックス等の合成ワックス類、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸等の脂肪酸類及びそのエステル誘導体類等が挙げられる。本発明の成形用組成物に使用される滑剤の量は、窒化アルミニウム粉末１００質量部に対して、０．１〜５質量部であることが好ましく、１〜３質量部であることが特に好ましい。上記範囲とすることによって、押出成形機内接触面での摩擦低減により加工性が向上する。
【００３６】
〔製造工程〕
本発明において、窒化アルミニウム焼結体は、具体的には下記の工程を経て製造される。即ち、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、熱可塑性樹脂、可塑剤及び添加剤を混練して成形用組成物を得る混練工程、得られた組成物を押出成形によって板状またはシート状に成形して押出成形体を成形する成形工程、得られた押出成形体を脱脂する脱脂工程、脱脂した押出成形体を焼成して窒化アルミニウム焼結体を得る焼成工程を経て製造される。以下、各工程について詳細を述べる。
【００３７】
〔混練工程〕
上記混練工程は、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤、熱可塑性樹脂及び可塑剤を混練して成形用組成物を得る工程である。上記成形用組成物には、必要に応じて上記添加剤を加えることができる。これらを混合する方法は特に制限されず、公知の混練装置を用いて混合することができる。混練装置としては、例えば、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ディスクニーダー、１軸あるいは２軸押出機等、公知の混練装置が挙げられる。また、混練する際の条件は熱可塑性樹脂及び焼結助剤の種類や量に応じて設定することが好ましい。
【００３８】
〔成形工程〕
上記成形工程は、前記混練工程で得られた成形用組成物を押出成形によって板状またはシート状に成形して押出成形体を成形する工程である。
【００３９】
本発明の成形工程では、公知の１軸または２軸押出機を使用することができ、その際には公知の金型を使用することができる。押出成形の条件は、押出成形によって得られる押出成形体の形状や使用する押出成形機に応じて適宜設定すればよいが、具体的には、押出圧力を０．５〜１００ＭＰａ、好ましくは１〜５０ＭＰａとし、押出速度を１〜３００ｍｍ／秒、好ましくは５〜２００ｍｍ／秒とし、シリンダー温度を５０〜３００℃、好ましくは５０〜２００℃とすることができる。得られた押出成形体は、必要に応じ、金型等で打ち抜くことによって所望の大きさとすることができる。このようにして得られた押出成形体は、押出成形体同士を重ねても貼り付かないものである。
【００４０】
〔押出成形体の積層〕
前記押出成形体は積層させずに次の工程に供することもできるが、生産性のために、複数枚を積層させて次の脱脂工程および焼成工程に供されることが好ましい。本発明においては、押出成形体の形状や重量にもよるが、シートの場合、２枚以上２０枚以下を積層した状態で、脱脂、焼成することが好ましく、２枚以上１０枚以下であることがより好ましい。このように、複数枚を重ねて脱脂工程および焼成工程に供しても、押出成形体同士の貼り付きが生じないことから、収率が向上し、さらに生産性を向上することができる。
【００４１】
また、該押出成形体及び下記脱脂体を重ねる際、並びに、下記のように焼成工程において脱脂体を焼成容器に収納して焼成する際には、焼成による融着を防ぐために離型剤を使用することが好ましい。離型剤としては、公知のものが使用され、例えば窒化ホウ素粉末等が使用される。具体的には、前記押出成形体は表面に離型剤が塗布され、成形体の形状や重量によって複数枚重ねられた状態で、次の脱脂工程において脱脂され、重ねられた状態のまま焼成工程で焼結されて、窒化アルミニウム焼結体とされる。
【００４２】
〔脱脂工程〕
本発明において、脱脂工程は、前記成形工程で得られた押出成形体を脱脂する工程である。上記脱脂をする方法は特に制限されず、公知の方法によって実施することができる。具体的には、常圧、加圧、または減圧の状態で、空気、窒素、水素等任意の雰囲気中にて、加熱する方法、溶剤等によって抽出する方法等が挙げられ、これらの方法を組み合わせて実施することもできる。中でも、常圧状態で加熱することが好ましく、常圧状態で空気雰囲気中にて加熱することが特に好ましい。これにより、残留炭素量及び残留酸素量の調整がし易くなり、得られる焼結体の物性の変動が少なく、品質が安定した焼結体を得ることができる。また、加熱する温度は、２００〜９００℃であればよく、３００〜６００℃であることが好ましい。上記範囲とすることによって、残留炭素量及び残留酸素量が良好な脱脂体が得られる。
【００４３】
〔焼成工程〕
本発明において、前記焼成工程は、前記脱脂工程で得られた脱脂した押出成形体（以下、脱脂体とも言う。）を焼成して窒化アルミニウム焼結体を得る工程である。上記焼成をする方法は特に制限されず、公知の方法が採用されるが、アルゴン、窒素などの中性雰囲気中にて加熱することが好ましい。加熱する温度は、１５００〜２０００℃であればよく、１６００〜１９００℃であることが好ましい。また、加熱する時間は、少なくとも１時間、好ましくは３時間以上である。焼成時間の上限は特に制限されず、形状や大きさにもよるがほとんどのものについて、約５時間までには焼成が完了する。また、上記焼成において、非カーボン製、例えば、窒化アルミニウム焼結体、窒化ホウ素成形体等の容器を使用し、該容器に上記脱脂体を収納して焼成を行ってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、実施例に記載した測定及び評価の結果は以下の方法によって得た。
【００４５】
＜窒化アルミニウム粉末のＢＥＴ比表面積の測定＞
比表面積は、島津製作所製流動式表面積自動測定装置フローソーブ２３００を用いてＮ２吸着によるＢＥＴ法により測定した。
【００４６】
＜窒化アルミニウム粉末のＤ９０の測定＞
内径５０ｍｍの１００ｃｃビーカーに９０ｃｃの水、５％ピロリン酸ソーダ水溶液５ｃｃ、窒化アルミニウム粉末０．２ｇを入れ、これを超音波ホモジナイザー（日本精機製作所製  ＵＳ−３００Ｔ）にて出力２００μＡで３分間、２６ｍｍφの円筒状プローブを液面から４０ｍｍ挿入して分散を行う。分散液をレーザー回折粒度分布装置（日機装株式会社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ  ＨＲＡ）にて、当該試料の粒子径分布曲線下において低粒子径から積算した体積が全体の９０％に当たる粒子径値Ｄ９０を測定した。
【００４７】
＜窒化アルミニウム粉末の酸素含有量の測定＞
堀場製作所製「ＥＭＧＡ−２８００」を使用して、グラファイトるつぼ中での高温熱分解法により発生したＣＯガス量から、窒化アルミニウム粉末に含まれる酸素含有量（酸素濃度）を測定した。
【００４８】
＜窒化アルミニウム粉末のカルシウム含有量の測定＞
窒化アルミニウム粉末をアルカリ溶融後、酸で中和して得られた溶液について、島津製作所製「ＩＣＰ−１０００」を使用してＩＣＰ発光分析法により、窒化アルミニウム粉末に含まれるカルシウム含有量を測定した。
【００４９】
＜押出成形体の密度の測定＞
東洋精機製「高精度比重計Ｄ−Ｈ」を使用してアルキメデス法により、押出成形体の密度を測定した。
【００５０】
＜脱脂体の貼り付き評価＞
脱脂工程において、離型剤を塗布した押出成形体を１０枚重ねた状態で脱脂して得られた脱脂体が１０枚重なった固まりについて、上から１枚ずつ手で持ち上げ、貼り付きの有無を確認し、貼り付きが確認された枚数として評価した。
【００５１】
＜焼結体の熱伝導率の測定＞
理学電気株式会社製熱定数測定装置ＰＳ−７を使用してレーザーフラッシュ法により、測定した。厚み補正は検量線により行った。測定値によって焼結体の熱伝導性を評価した。
【００５２】
＜焼結体の絶縁耐力の測定＞
多摩電測株式会社製耐電圧絶縁抵抗試験機を用いて、耐圧試験機法により求めた。測定値によって焼結体の絶縁性を評価した。
【００５３】
また、実施例では下記の原料を使用した。
【００５４】
＜窒化アルミニウム粉末＞
・窒化アルミニウム粉末Ａ（以下、粉末Ａとも言う。）：
東洋アルミニウム株式会社製ＵＦグレード、ＢＥＴ比表面積４．０ｍ２／ｇ、粒子径（Ｄ９０）５．６μｍ、酸素含有量１．１重量％、カルシウム含有量２０ｐｐｍ
・窒化アルミニウム粉末Ｂ（以下、粉末Ｂとも言う。）：
東洋アルミニウム株式会社製ＵＦグレード、ＢＥＴ比表面積３．２ｍ２／ｇ、粒子径（Ｄ９０）６．７μｍ、酸素含有量１．１重量％、カルシウム含有量１２ｐｐｍ
・窒化アルミニウム粉末Ｃ（以下、粉末Ｃとも言う。）：
東洋アルミニウム株式会社製ＵＦグレード、ＢＥＴ比表面積４．８ｍ２／ｇ、粒子径（Ｄ９０）４．５μｍ、酸素含有量１．２重量％、カルシウム含有量１７ｐｐｍ
・窒化アルミニウム粉末Ｄ（以下、粉末Ｄとも言う。）：
株式会社トクヤマ製Ｈグレード、ＢＥＴ比表面積２．６ｍ２／ｇ、粒子径（Ｄ９０）３．９μｍ、酸素含有量０．８重量％、Ｃａ含有量２２０ｐｐｍ
・窒化アルミニウム粉末Ｅ（以下、粉末Ｅとも言う。）：
東洋アルミニウム株式会社製ＪＤグレード、ＢＥＴ比表面積２．７ｍ２／ｇ、粒子径（Ｄ９０）２．３μｍ、酸素含有量０．９重量％、カルシウム含有量２００ｐｐｍ
・窒化アルミニウム粉末Ｆ（以下、粉末Ｆとも言う。）：
東洋アルミニウム株式会社製ＵＭグレード、ＢＥＴ比表面積１．１ｍ２／ｇ、粒子径（Ｄ９０）１４．５μｍ、酸素含有量０．９重量％、カルシウム含有量１０ｐｐｍ
＜熱可塑性樹脂＞
・ポリブチルメタクリレート（以下、ＰＢＭＡとも言う。）：三洋化成工業株式会社製ＣＢ−１
＜焼結助剤＞
・酸化イットリウム（以下、Ｙ２Ｏ３とも言う。）：
日本イットリウム株式会社製高純度酸化イットリウム、純度９９．９％以上。
【００５５】
・炭酸カルシウム（以下、ＣａＣＯ３とも言う。）：
分子量１００．０９、カルシウム重量比０．４０
＜可塑剤＞
・フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）  （以下、ＤＯＰとも言う。）
＜滑剤＞
・ステアリン酸
＜離型剤＞
・窒化ホウ素
実施例１
窒化アルミニウム粉末Ａ１００質量部、ＰＢＭＡ１１．５質量部、酸化イットリウム５．０質量部、炭酸カルシウム０．１質量部、ＤＯＰ５質量部、ステアリン酸１質量部を、ニーダー（井元製作所製  ＩＭＣ−１６５９型）を用いて１２０℃で３０分間混練した。ついで、得られた混練物を、真空押出機（宮崎鉄工株式会社製  ＦＭ−２０）を用いて１００℃で造粒し、ペレット状の成形用組成物（組成物中の無機成分に対するカルシウム濃度４００ｐｐｍ）を得た。この成形用組成物を、シート成形用の金型を取り付けた真空押出機（宮崎鉄工株式会社製  ＦＭ−２０）を用い、押出機及び金型の温度を１２０℃として押出成形し、厚さ０．７ｍｍ×幅６０ｍｍのシート状の押出成形体を得た。得られた押出成形体を、金型で４２．５ｍｍ×５０ｍｍのサイズに打ち抜き、その表面に離型剤として窒化ホウ素粉末を水に分散させたスラリーを塗布して乾燥させた後、押出成形体を１０枚重ねた状態で空気雰囲気下、１０℃／時間の速度で５３０℃まで昇温し、５３０℃で４時間保持して脱脂した。得られた脱脂体の貼り付き評価したところ、貼り付きが確認された枚数は０枚であった。続いて、脱脂体を１０枚重ねた状態で、窒素雰囲気下、１８００℃で５時間焼成を行い、焼結体を得た。得られた焼結体の、熱伝導率は１６５Ｗ／ｍ・Ｋであり、絶縁耐力は１７ｋＶ／ｍｍであった。
【００５６】
実施例２〜６
表１に示す量のＰＢＭＡ及びＤＯＰを使用し、それ以外は実施例１と同様にして、得られた脱脂体について貼り付き評価をした結果、並びに、得られた焼結体について熱伝導率及び絶縁耐力を測定した結果を表１に示した。
【００５７】
実施例７、８
実施例１において、使用する窒化アルミニウム粉末を粉末Ｂ、Ｃにそれぞれ変更した以外は実施例１と同様にして、窒化アルミニウム焼結体を製造した。上記製造工程において、脱脂体について貼り付き評価をした結果、並びに、焼結体について熱伝導率及び絶縁耐力を測定した結果を表１に示した。
【００５８】
比較例１〜５
表１に示す種類の窒化アルミニウム粉末、表１に示す量のＰＢＭＡ、酸化イットリウム、炭酸カルシウム及びＤＯＰを使用し、それ以外は実施例１と同様にして、得られた脱脂体について貼り付き評価をした結果を表１に示した。表１の通り、比表面積が規定範囲外の粉末Ｄ、Ｅ、Ｆを使用した比較例１〜５では、１０枚全てについて貼り付きが確認された。そのため、剥がす際に脱脂体の表面に亀裂、膨れ、クラック等の不良が発生し、熱伝導率及び絶縁耐力の測定を実施することができなかった。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
※１  窒化アルミニウム粉末１００質量部に対する量（質量部）を示す。
【００６１】
※２  窒化アルミニウム粉末１００質量部に対するカルシウム量（質量部）を示す。
【００６２】
なお、窒化アルミニウム粉末に含まれるカルシウム濃度２０ｐｐｍのとき、
２０×１０−６×１００（質量部）＝０．００２（質量部）
として算出した。
【００６３】
※３  窒化アルミニウム粉末１００質量部に対するカルシウム量（質量部）を示す。
【００６４】
ＣａＣＯ３の使用量にカルシウム重量比０．４０をかけて算出した。
【００６５】
※４  成形用組成物に含まれる無機成分に対するカルシウム濃度（ｐｐｍ）を示す。
【００６６】
組成物中のＣａ量を、窒化アルミニウム粉末とＹ２Ｏ３とＣａＣＯ３の使用量の和で割って算出した。