(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末、（ｂ）カーボン粉末、（ｃ）硫黄化合物、並びに、（ｄ）後記の還元窒化温度下でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属化合物を含み、前記アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、前記硫黄化合物を硫黄（Ｓ）換算で０．１質量部〜３質量部、前記アルカリ土類金属化合物を酸化物換算で０．１質量部〜１０質量部含有する組成物を、１５５０℃〜１７５０℃の温度で還元窒化することを特徴とする窒化アルミニウム粉末の製造方法。
【請求項２】
前記組成物が、さらにアルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、ナトリウム化合物を酸化物（Ｎａ２Ｏ）換算で０．１質量部〜３質量部含有する、請求項１に記載の窒化アルミニウム粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元窒化法によって窒化アルミニウム粉末を得るための新規な製造方法に関する。詳しくは、極めて短時間で窒化アルミニウム粉末を得ることが可能で、さらに得られる窒化アルミニウム粉末のＳｉ不純物量が少ないため、高い熱伝導率を有する焼結体を得ることのできる窒化アルミニウム粉末の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化アルミニウムは電気絶縁性に優れ、かつ高熱伝導性を有することから、その焼結体は、高い熱伝導性を有する放熱部材として期待される。上記窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率は、原料である窒化アルミニウム粉末の純度に大きく影響されるため、窒化アルミニウム粉末には不純物量が少ないことが求められている。
【０００３】
一般に、窒化アルミニウム粉末の製法として、アルミナ粉末よりなるアルミナ原料とカーボン粉末の混合物を窒素中で加熱する還元窒化法、金属アルミニウムと窒素を高温で反応させる直接窒化法が知られている。直接窒化法により得られる窒化アルミニウム粉末は、粉砕・分級することにより製造されるため、金属不純物を含有しやすい。一方、還元窒化法により得られる窒化アルミニウム粉末は、一般的に直接窒化法により得られる窒化アルミニウム粉末と比較して金属不純物量が少ないが、高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム焼結体を得るために、粉末の金属不純物量、特に焼結体熱伝導率を大きく低下させるＳｉ不純物量を低減させることが強く求められている。
【０００４】
ところで、還元窒化法においては、反応速度向上を図るために、アルミナと、炭素粉末と、アルカリ土類金属化合物や希土類元素化合物などの窒化助剤との混合粉末を出発原料として、窒素を含む非酸化性雰囲気中にて焼成して窒化アルミニウム粉末を作製する方法がよく知られている。（特許文献１参照）。上記方法は、アルミナと窒化助剤が高温でアルミネート化合物を形成し、このアルミネート化合物が液相となることによる原子の拡散速度向上効果により、還元窒化速度を向上させることを特徴とするものである。しかし、この方法では、生成するアルミネート化合物の液相中にＳｉ元素がトラップされてしまい、得られる窒化アルミニウム粉末中のＳｉ不純物量が増加する。よって、この方法で作製された窒化アルミニウム粉末より作製した焼結体は熱伝導率が低くなるという問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２２１６１８号公報
【特許文献２】特開平４−１１４９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、還元窒化法による窒化アルミニウム粉末の製造方法において、還元窒化における反応速度が極めて速く、しかも、得られる窒化アルミニウム粉末中のＳｉ不純物量が少ない窒化アルミニウム粉末の製造方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、アルミナ粉末及びカーボン粉末と共に、特定の温度でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属化合物及び硫黄化合物を併用して還元窒化することによって、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、（ａ）アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末、（ｂ）カーボン粉末、（ｃ）硫黄化合物、並びに、（ｄ）後記の還元窒化温度下でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属化合物を含み、前記アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、前記硫黄化合物を硫黄（Ｓ）換算で０．１質量部〜３質量部、前記アルカリ土類金属化合物を酸化物換算で０．１質量部〜１０質量部含有する組成物を、１５５０℃〜１７５０℃の温度で還元窒化することを特徴とする窒化アルミニウム粉末の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、還元窒化に供する原料組成に硫黄化合物を存在させることにより、焼結体用途に最適な、Ｓｉ不純物量の少ない窒化アルミニウム粉末を極めて効率よく得ることができる。本発明で得られる窒化アルミニウム粉末は、Ｓｉ不純物量が少ないため、窒化アルミニウム粉末より製造される窒化アルミニウム焼結体は高い熱伝導率を有する。
【００１０】
本発明の製造方法により、極めて速い速度で窒化可能で、前記のような特性を有する窒化アルミニウム粉末が得られる作用機構として、本発明者らは、以下のように推定している。
【００１１】
本発明の方法においては、アルミナ等とカーボン粉末、アルカリ土類金属化合物と共に硫黄化合物を使用する。高温でアルミナとアルカリ土類金属化合物は反応し、液相を形成する。この液相の存在が窒化速度を著しく向上させると同時にＳｉ元素をトラップし、前記硫黄化合物はこのトラップされたＳｉ元素と反応し、Ｓｉ−Ｓ化合物を形成する。そして、蒸気圧の高いＳｉ−Ｓ化合物は容易に飛散し、得られる窒化アルミニウム粉末のＳｉ不純物量を少なくすることが可能となる。
【００１２】
尚、還元窒化法による窒化アルミニウム粉末の製造方法において、短時間で焼成を完結させる目的で、アルミナと、イオウ含有量が０．５重量％以下であるカーボンとの混合粉末を、窒素を含む雰囲気中にて約１３００℃〜約１７００℃で焼成して窒化アルミニウム粉末を製造する方法が開示されている（特許文献２参照）。しかしながら、かかる先行文献においては、硫黄化合物のＳｉ不純物量の低減効果に関して意識が無く、また、窒化助剤との併用において、窒化速度向上効果は非常に小さく、焼成の短時間化は期待することができない。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の製造方法は、アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末、カーボン粉末に、硫黄化合物、および、特定の温度でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属化合物を含有する混合粉末を、特定の温度下に、且つ、アルミナまたはアルミナ水和物に対する硫黄化合物、および、特定の温度でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属化合物の存在量を調整して還元窒化することを特徴とする。本発明について、以下に詳細に説明する。
【００１４】
〔アルミナ粉末またはアルミナ水和物粉末〕
本発明の窒化アルミニウム粉末の出発原料として用いるアルミナ粉末は、アルミナ又はその水和物が特に制限無く使用される。アルミナ粉末は、α、γ、θ、δ、η、κ、χ等の結晶構造を持つアルミナやベーマイトやダイアスポア、ギブサイト、バイヤライト、トーダイトなど加熱により脱水転移して最終的に全部又は一部がα−アルミナに転移するアルミナ水和物が全て利用可能である。
【００１５】
これらは単独或いは種類の異なるものが混合された状態で用いても良いが、特に反応活性が高く、制御が容易なα−アルミナ、γ−アルミナ、ベーマイトが好適に用いられる。
【００１６】
本発明において、上記アルミナ粉末の粒子径は特に制限されないが、αアルミナの場合は特に、２μｍ以下の粒子径を有するものが好ましい。
【００１７】
〔カーボン粉末〕
本発明で用いるカーボン粉末は、カーボンブラック、黒鉛粉末が使用できる。上記カーボンブラックとしては、ファーネス法、チャンネル法などのカーボンブラックおよび、アセチレンブラックが使用できる。
【００１８】
これらのカーボン粉末の比表面積は、任意であるが０．０１ｍ２／ｇから５００ｍ２／ｇのものを用いるのが好ましい。
【００１９】
上記カーボン粉末の配合量は特に制限されないが、アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、３６質量部〜１００質量部であることが好ましい。カーボン粉末の混合比が前記範囲より低い場合、窒化反応が完結しなかったり、反応速度が遅くなったりすることがある。また、カーボン粉末の使用量を前記範囲より多くすると、経済的でない。
【００２０】
また、本発明の効果を損なわない範囲で、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フランフェノール樹脂等の合成樹脂縮合物やピッチ、タール等の炭化水素化合物や、セルロース、ショ糖、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレン等の有機化合物などのカーボン源、水素、一酸化炭素、アンモニアなどの還元性ガスを併用することもできる。
【００２１】
〔硫黄化合物〕
本発明において、硫黄化合物は、還元窒化反応において、原料中に含まれるＳｉ不純物と反応し、得られる窒化アルミニウム粉末のＳｉ不純物量を低減する機能を有するものである。
【００２２】
上記硫黄化合物としては、還元窒化反応に悪影響を与えないものであれば、公知の硫黄化合物が特に制限無く使用される。例えば、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＳ2、Ｐ2Ｓ5、ＳＯＣｌ2等である。上記硫黄化合物は、単独の化合物を使用してもよいが、複数種の化合物を組み合わせて用いることもできる。また、上記硫黄化合物としては、還元窒化中に前記例示した硫黄化合物を生成するものを含む。
【００２３】
本発明において、硫黄化合物は、還元窒化反応において存在していれば、その由来は特に制限されない。最も代表的な態様は、前記アルミナ粉末、カーボン粉末、窒化助剤と共に、硫黄化合物を混合して存在させる方法であるが、使用量の一部又は全部を、原料となるアルミナ粉末、カーボン粉末、窒化助剤に含有した状態で還元窒化反応に供してもよい。具体的には、所定量の硫黄化合物を含有するアルミナ粉末を使用してもよいし、所定量の硫黄化合物を含有するカーボン粉末、或いは、窒化助剤を使用することにより、硫黄化合物を反応系に存在せしめてもよい。なお、その場合の硫黄は、元素型硫黄、無機化合物又は有機硫黄化合物のような１種類以上の形態で存在することができる
前記硫黄化合物を混合して使用する場合、その粒子径は特に制限されないが、特に、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜３０μｍがさらに好ましい。
【００２４】
本発明において、硫黄化合物は、アルミナ粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、硫黄（Ｓ）換算で、０．１〜３質量部、好ましくは、０．１〜２質量部、さらに好ましくは０．１〜１質量部の割合で存在させる。即ち、硫黄化合物の割合が、０．１質量部未満の場合、Ｓｉ不純物の飛散量が少なくなり、Ｓｉ不純物量の多い窒化アルミニウム粉末は得ることができない。また、硫黄化合物の含有量が３質量部より多い場合は反応中に揮散する硫黄による装置の汚染が問題となることがある。
【００２５】
本発明において、前記組成物に、ナトリウム化合物を添加することもできる。かかるナトリウム化合物は、得られる窒化アルミニウム粉末の粒界内炭素の含有量を低減する効果を有し、これにより、窒化アルミニウム粉末に残存する粒界内炭素による窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率の低下を防止することができる。
【００２６】
上記ナトリウム化合物による粒界内炭素の低減は、生成する窒化アルミニウム粉末に粒界内炭素として残存する炭素に対して、窒化助剤により形成される液相で作用し、アルミナ或いは生成した窒化アルミニウムの粒界に存在する酸素による酸化分解を促進するものと推定される。
【００２７】
上記ナトリウム化合物としては、還元窒化反応に悪影響を与えないものであれば、公知のナトリウム化合物が特に制限無く使用される。例えば、酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、酢酸ナトリウム等である。上記ナトリウム化合物は、単独の化合物を使用してもよいが、複数種の化合物を組み合わせて用いることもできる。また、上記ナトリウム化合物としては、還元窒化中に前記例示したナトリウム化合物を生成するものを含む。
【００２８】
上記ナトリウム化合物は、還元窒化反応において存在していれば、その由来は特に制限されない。最も代表的な態様は、前記アルミナ粉末、カーボン粉末、硫黄化合物、窒化助剤と共に、ナトリウム化合物を混合して存在させる方法であるが、使用量の一部又は全部を、原料となるアルミナ粉末、カーボン粉末、硫黄化合物、窒化助剤に含有した状態で還元窒化反応に供してもよい。具体的には、所定量のナトリウム化合物を含有するアルミナ粉末を使用してもよいし、所定量のナトリウム化合物を含有するカーボン粉末、或いは、硫黄化合物、窒化助剤を使用することにより、ナトリウム化合物を反応系に存在せしめてもよい。
【００２９】
前記ナトリウム化合物を混合して使用する場合、その粒子径は特に制限されないが、特に、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜３０μｍがさらに好ましい。
【００３０】
本発明において、ナトリウム化合物は、アルミナ粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、酸化物（Ｎａ２Ｏ）換算で、０．１〜３質量部、好ましくは、０．１〜１質量部の割合で存在させることが好ましい。即ち、ナトリウム化合物の割合が、０．１質量部未満の場合、得られる窒化アルミニウム粉末の粒界内炭素の量の低減効果は得られず、また、ナトリウム化合物の含有量が３質量部より多い場合は、さらなる粒界内炭素の量の低減効果が得られないばかりでなく、反応中に揮散するナトリウムによる装置の汚染が問題となることがある。
【００３１】
〔アルカリ土類金属化合物又は希土類金属化合物〕
本発明で用いる窒化助剤は、還元窒化反応において、一部又は全部のアルミナ粉末と共融解し、還元窒化反応を促進するためのものである。
【００３２】
上記窒化助剤としてのアルカリ土類金属化合物は、例えば、アルカリ土類金属の酸化物、炭酸化物、水酸化物、酢酸化物、炭化物、フッ化物が挙げられる。
【００３３】
上記アルカリ土類金属の例としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マグネシウム等が挙げることができる。酸化物としては、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、また、フッ化物としては、フッ化カルシウムが代表的である。上記アルカリ土類金属化合物は、単独の化合物を使用してもよいが、複数種の化合物を組み合わせて用いることもできる。
【００３４】
尚、上記アルカリ土類金属化合物又は希土類金属化合物としては、還元窒化中に前記例示したアルカリ土類金属化合物を生成するものを含む。
【００３５】
本発明において、窒化助剤としては、得られる窒化アルミニウム粉末のＳｉ含有量が少なく、さらに得られた窒化アルミニウム粉末から作製される焼結体の熱伝導率が高くなる傾向にあるアルカリ土類金属化合物が特に好ましい。
【００３６】
本発明において、前記アルカリ土類金属化合物の粒子径は特に制限されないが、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜３０μｍがさらに好ましい。また、前記アルカリ土類金属化合物の比表面積は特に制限されないが、特に、０．０１ｍ２／ｇ〜５００．０ｍ２／ｇが好ましく、０．１ｍ２／ｇ〜１００．０ｍ２／ｇがさらに好ましい。
【００３７】
上記窒化助剤は、上記の中から、後述する還元窒化反応で採用される温度において共融解物を生成し得るものを選択して使用すればよい。
【００３８】
上記アルカリ土類金属化合物の配合量は、アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、酸化物換算で、０．１質量部〜１０質量部、好ましくは０．２質量部〜５質量部、さらに好ましくは、０．５質量部〜３質量部である。アルカリ土類金属化合物の混合比が前記範囲より低い場合、反応速度向上効果が小さい。また、アルカリ土類金属化合物の使用量を前記範囲より多くすると、生成する窒化アルミニウム粉末中に含有のＳｉ不純物量が増加してしまう。
【００３９】
〔原料混合〕
本発明において、アルミナ等、カーボン粉末、硫黄化合物、窒化助剤を混合する方法としては、アルミナ等、カーボン粉末、硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物が均一になるような方法であれば、湿式乾式問わず、いずれの方法でも良いが、通常混合手段はブレンダー、ミキサー、ボールミルによる混合が好適である。
【００４０】
〔還元窒化〕
本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、還元窒化は、アルミナ等と硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物を窒素流通下、カーボン及び還元性ガスの存在下で、１５５０℃〜１７００℃の温度で、窒化が完了するために必要な時間、具体的には、０．０５〜１０時間、好ましくは０．１〜４時間、さらに好ましくは０．１〜１時間焼成することにより実施される。この場合、昇温速度は、いかなる速度でもよく、また、昇温途中にいかなる保持時間をとってもよいが、一般には、５〜２０℃／分が好ましい。
【００４１】
上記焼成温度が１３００℃未満では、還元窒化反応がほとんど起こらない。一方、上記焼成温度が１７５０℃を超えると、窒化アルミニウム粒子間にＳｉ不純物がトラップされやすい傾向にあり、硫黄化合物をもってしても飛散させることが困難となり、Ｓｉ不純物量の少ない窒化アルミニウム粉末は得られない。また、１８００℃を超える温度では、熱伝導率の低い酸窒化物が生成してしまう。
【００４２】
上記還元窒化の時間が０．０５時間未満では、窒化反応が完結しないことがあり、一方、還元窒化の時間が１０時間を越えると、経済的でない。
【００４３】
前記還元窒化を行う方法としては、アルミナ等、カーボン粉末、硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物又は希土類金属化合物との混合粉末中に、窒素が十分に拡散するような方法であればいずれの方法でも良く、例えば、上記混合粉末をカーボン製のセッター等に充填し窒素を流通させる方法、ロータリーキルンを用いる方法、流動層を用いる方法、竪型管状炉を用いる方法がある。これらのうち、カーボン製のセッター等に充填し窒素を流通させる方法が好適である。
【００４４】
また、混合粉末を造粒し窒素を効率よく流通させることも出来る。上記方法における造粒体は、圧縮造粒、押し出し造粒、転動造粒、噴霧造粒など、公知の造粒方法は何等制限なく採用して作製できる。また、造粒体作製時に必要に応じて使用される界面活性剤、ならびに、バインダーは、本発明の効果を妨げない範囲で、公知のものが何等制限なく使用される。例えば、界面活性剤として、脂肪酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、第４級アンモニウム塩、アルキルベタイン、アルキルアミドベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミノエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ペンタエリストール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキソエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミドなどが挙げられ、バインダーとしては、ポリビニルアルコール、アルギン酸塩、砂糖、セルロースエーテル、デキストリン、でんぷん、糖蜜、ポリビニルピオリドンなどが挙げられる。
【００４５】
〔酸化処理〕
本発明において、反応後の窒化アルミニウム粉末は余剰のカーボン粉末を含んでいるため、脱炭素処理を行うのが好ましい。脱炭素処理は高温で、酸化性ガスを用いて余剰のカーボン粉末を燃焼する方法が一般的である。脱炭素処理を行う際の酸化性ガスとしては、空気、酸素、など炭素を除去できるガスならば何等制限無く採用できるが、経済性や得られる窒化アルミニウムの酸素濃度を考慮して、空気が好適である。また、処理温度は一般的に５００〜９００℃がよく、脱炭素の効率と窒化アルミニウム表面の過剰酸化を考慮して、６００〜７５０℃が好適である。
【００４６】
酸化温度が高すぎると窒化アルミニウム粉末の表面が過剰に酸化され、目的とする粉末が得られ難い傾向があるので適当な酸化温度と時間を選択するのが好ましい。
【００４７】
本発明の方法を採用することにより、極めて効率よく、Ｓｉ不純物量が少ないため高い熱伝導率を有する焼結体を得ることのできる、窒化アルミニウム粉末を得ることができる。
【００４８】
〔後処理〕
本発明において、酸化後の窒化アルミニウム粉末は、必要に応じて粉砕、分級を実施することができる。
【００４９】
さらに、本発明の窒化アルミニウム粉末は、次いで成形され、更に、焼成することによって窒化アルミニウム焼結体が得られる。そのための方法には公知の方法が特に制限なく採用されるが、具体例を挙げると、原料窒化アルミニウム粉末に、焼結助剤粉末を１〜１０重量部の範囲で添加し、更には必要に応じて有機バインダー、可塑剤、分散剤などを添加し、遊星ボールなどで混合機によって、乾式または湿式により混合したものを、例えば、ドクターブレード法、プレス成形法、押出し成形法、射出成形法などによって成形することが好ましい。本発明において、前記有機バインダーによって成形された場合、その成形体は、焼成に先立ち、脱脂処理を行うのが一般的である。上記脱脂処理の条件は、公知の条件が特に制限なく採用されるが、例えば、酸化性雰囲気下或いは非酸化性雰囲気下で、温度３００〜１０００℃で１〜１０時間処理する方法が一般的である。焼成は、公知の焼成条件が特に制限なく採用されるが、例えば、上記脱脂体を、窒素などの非酸化性雰囲気下で温度１６００〜１９００℃、好ましくは１６５０〜１８５０℃、さらに好ましくは１６８０〜１８２０℃で１〜１００時間、好ましくは２〜５０時間、更に好ましくは２〜３０時間で焼成を行うことが好ましい。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例および比較例における各種物性は、下記の方法により測定した。
【００５１】
（１）平均粒子径
アルミナ等、硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物あるいは希土類金属化合物の平均粒子径は、試料をホモジナイザーにてピロリン酸ソーダ水溶液中に分散させ、レーザー回折粒度分布装置（日機装株式会社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ  ＨＲＡ）にて測定した。
【００５２】
（２）比表面積
アルミナ等、カーボン粉末、硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物の比表面積は、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形を用いてＮ２吸着によるＢＥＴ法により求めた。
【００５３】
（３）原料硫黄含有量
カーボン粉末の硫黄含有量は、試料を酸化分解後、酸を加え加熱分解し、島津製作所製ＩＣＰＳ−７５１０を用いてＩＣＰ発光分光分析法により測定した。
【００５４】
（４）窒化率
焼成（窒化）したサンプルの窒化率は、回折Ｘ線（ＸＲＤ）により測定した。あらかじめ標準試料（アルミナ、窒化アルミニウム）を使用して検量線を作成し、該検量線を用いて、サンプルの窒化率を算出した。
【００５５】
（５）窒化アルミニウム粉末中のイットリア濃度
窒化アルミニウム粉末中のイットリア濃度は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）により測定した。
【００５６】
（６）窒化アルミニウム粉末中のＳｉ不純物量
窒化アルミニウム粉末中のＳｉ不純物量は、試料に酸を加え加熱分解し、島津製作所製ＩＣＰＳ−７５１０を用いてＩＣＰ発光分光分析法により測定した。
【００５７】
（７）窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率
京都電子工業製ＬＦＡ−５０２を用いてレーザーフラッシュ法により熱伝導率を測定した。
【００５８】
（８）窒化アルミニウム粉末中の炭素含有量
窒化アルミニウム粉末中の炭素含有量は、堀場製作所製金属中炭素分析装置「ＥＭＩＡ−１１０」を使用して、粉末を酸素気流中で燃焼させ、発生したＣＯ、ＣＯ２ガス量から定量した。
【００５９】
実施例１
平均粒子径０．７μｍ、比表面積５．９ｍ２／ｇであり、Ｎａ２Ｏ含有量が０．０８%のαアルミナ１００質量部に、比表面積１３０ｍ２／ｇであり、硫黄含有量が０．０１％のカーボンブラック５０質量部、平均粒子径８０ｎｍ、比表面積１８．０ｍ２／ｇの炭酸カルシウム７．０質量部、平均粒子径０．５μｍ、比表面積７．２ｍ２／ｇの硫酸ナトリウム０．９５８５質量部を混合した後、グラファイトのセッターに充填した。ついで、窒素雰囲気下において、焼成温度１６５０℃、焼成時間０．５時間の条件で窒化後、空気雰囲気下において７００℃で１２時間、酸化処理を行って窒化アルミニウム粉末を得た。前述の方法にて、得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００６０】
得られた窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して酸化イットリウムが５重量部となるように添加し、さらに、上記組成に分散剤と溶媒を添加し１４時間混合した。その後、バインダーとしてポリビニルブチラール及び可塑剤を添加して１８時間混合して窒化アルミニウムスラリーを得た。窒化アルミニウムスラリーを脱泡後粘度２万ｃｐｓに調整しドクターブレード法で厚み０．７５ｍｍの成形体を作製した。  得られた成形体を５００℃、４時間、空気雰囲気中で脱脂し、窒素雰囲気中、１７４０℃、５時間で焼成して窒化アルミニウム焼結体を得た。焼結体の熱伝導率を表１に併せて示す。
【００６１】
実施例２
αアルミナを平均粒子径２５．０μｍ、比表面積７．０ｍ２／ｇであり、Ｎａ２Ｏ含有量が０．０２％のベーマイトとし、炭酸カルシウムを平均粒子径１．６μｍ、比表面積４．７ｍ２／ｇの酸化カルシウムとし、該酸化カルシウムをアルミナ１００質量部に対し４質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００６２】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００６３】
実施例３
硫酸ナトリウムを平均粒子径０．４μｍ、比表面積６．９ｍ２／ｇの硫酸カルシウムとし、該硫酸カルシウムをアルミナ１００質量部に対し１．２５質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００６４】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００６５】
実施例４
カーボンブラックを比表面積１２６ｍ２／ｇであり、硫黄含有量が０．５０６％のカーボンブラックとし、硫酸ナトリウムを添加しなかった以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００６６】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００６７】
比較例５
焼成温度を１５００℃とした以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００６８】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００６９】
比較例６
炭酸カルシウムを平均粒子径０．３μｍ、比表面積８．１ｍ２／ｇの酸化イットリウムとし、該酸化イットリウムをアルミナ１００質量部に対し４質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００７０】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００７１】
実施例５
炭酸カルシウムをアルミナ１００質量部に対し０．５質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００７２】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００７３】
参考例
硫酸ナトリウムをアルミナ１００質量部に対し０．３１０６質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００７４】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００７５】
比較例１
炭酸カルシウムを添加しなかった以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００７６】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００７７】
比較例２
硫酸ナトリウムをアルミナ１００質量部に対し０．１１１質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００７８】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００７９】
比較例３
硫酸ナトリウムを添加しなかった以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００８０】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。
【００８１】
比較例４
炭酸カルシウムを添加せず、焼成温度を１５００℃とした以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
【００８２】
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製しようとしたが、緻密化せず、焼結体が作製できなかった。
【００８３】
【表１】
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【００８４】
実施例６
実施例１の組成物において、さらにアルミナ１００質量部に対し、平均粒子径１．２μｍの水酸化ナトリウムを１質量部添加した以外には、実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率は１００％、Ｓｉ不純物量は６ｐｐｍであった。さらに、炭素含有量は、実施例１の方法により作製した窒化アルミニウム粉末が３６０ｐｐｍであったのに対し、この場合は２４０ｐｐｍであった。また、得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した結果、１８１Ｗ／ｍ・Ｋであった。