(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  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用いる窒化アルミニウム粉末の製造法である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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）
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１０２１０９号公報
【特許文献２】特開平４−１１４９０９号公報
【特許文献３】特開平１０−２４５２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
＜反応式１＞
Ａｌ２Ｏ３＋３Ｃ＋Ｎ２  →  ２ＡｌＮ＋３ＣＯ
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
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）。
【００１３】
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）。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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Ａｌ２Ｏ３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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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Ａｌ２Ｏ３からの脱酸素反応が不十分となり、未反応のＡｌ２Ｏ３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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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Ａｌ２Ｏ３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。
【００４１】
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Ａｌ２Ｏ３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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
窒素雰囲気を形成するためのガスとしては、Ｎ２ガス、ＮＨ３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、Ｎ２ガスが好ましい。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、０．０１〜１５０ｍ２／ｇが好ましく、より好ましくは５〜１２５ｍ２／ｇである。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
＜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。
【００５９】
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Ａｌ２Ｏ３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。
【００６０】
＜式２＞
Ａｌ２Ｏ３＋３Ｃ＋Ｎ２  →  ２ＡｌＮ＋３ＣＯ
【実施例】
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
比表面積値は、ＢＥＴ法により測定した値で示した。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
＜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
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
＜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
【００７６】
＜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：１０２．５ｍ２／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。
【００７７】
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。
【００７８】
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、Ａｌ２Ｏ３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。
【００７９】
＜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、Ｎ２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。
【００８０】
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。
【００８１】
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／ｃｍ２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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
【表１】
2006256940.tif 000002
【００８５】
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。
【００８６】
【表２】
2006256940.tif 000003
【００８７】
＜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。
【００８８】
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。
【００８９】
【表３】
2006256940.tif 000004
【００９０】
【表４】
2006256940.tif 000005
【００９１】
＜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。
【００９２】
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。
【００９３】
【表５】
2006256940.tif 000006
【００９４】
【表６】
2006256940.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【００９５】
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。