JPH0469111B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0469111B2 JPH0469111B2 JP63192988A JP19298888A JPH0469111B2 JP H0469111 B2 JPH0469111 B2 JP H0469111B2 JP 63192988 A JP63192988 A JP 63192988A JP 19298888 A JP19298888 A JP 19298888A JP H0469111 B2 JPH0469111 B2 JP H0469111B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- weight
- parts
- density
- green sheet
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、窒化アルミニウム粉末成形体の原料
となる新規な窒化アルミニウム組成物を提供する
ものである。
〔従来技術〕
窒化アルミニウム焼結体は、熱伝導率が高く、
エレクトロニクス材料として脚光を浴びている。
窒化アルミニウム焼結体を得る方法として、窒化
アルミニウム粉末を乾式プレスにより成形して焼
成する方法や窒化アルミニウム粉末を湿式成形し
てグリーンシートを得、これを焼成する方法等が
ある。後者に於けるグリーンシートの製造は、一
般には窒化アルミニウム粉末に有機高分子化合
物、解膠剤及び有機溶媒等を混合して、ドクター
ブレード法等によりシートに成形する方法が採用
されている。ここで、解膠剤は、有機溶媒中への
窒化アルミニウム粉末の分散性を良好にするため
に使用され、通常は、グリセリントリオレエート
やソルビタントリオレエート等の表面活性剤が用
いられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記したグリセリトリオレエー
トやソルビタントリオレエート等の表面活性剤を
用いた場合、グリーンシートの成形密度が上がら
ないとか、場合によつてはグリーンシートにクラ
ツクが発生する等の問題が生じた。グリーンシー
トの成形密度が十分でない場合には、緻密な窒化
アルミニウム焼結体が得られず、また、グリーン
シートの焼成による収縮率が大きくなる。一方、
グリーンシートにクラツクが発生した場合には歩
留りが悪化する。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の問題点に鑑み、高成形密
度で且つクラツク発生のないグリーンシートを得
ることを目的として研究を続けてきた。その結
果、特定の親水性親油性バランスを有する表面活
性剤と窒化アルミニウム粉末との組成物が、上記
の目的を達成したグリーンシートの原料となるこ
とを見出し、本発明を完成させるに至つた。
即ち、本発明は、窒化アルミニウム粉末100重
量部と親水性親油性バランスが4.5〜18の表面活
性剤0.01〜10重量部とよりなる窒化アルミニウム
組成物である。
本発明で用いられる窒化アルミニウム粉末とし
ては、公知のものが何ら制限なく使用し得る。一
般に熱伝導性に優れた窒化アルミニウム焼結体を
得るためには、酸素含有量や陽イオン不純物の少
ないことが好ましい。即ち、AlNを窒化アルミ
ニウム組成とするとき、不純物となる酸素含有量
が1.5重量%以下、陽イオン不純物が0.3重量%以
下である窒化アルミニウム粉末が好適である。さ
らに、酸素含有量が0.4〜1.3重量%、陽イオン不
純物が0.2重量%以下である窒化アルミニウム粉
末がより好適である。
尚、本発明に於ける窒化アルミニウムはアルミ
ニウムと窒素の1:1化合物であり、これ以外の
ものをすべて不純物として扱う。ただし、窒化ア
ルミニウム粉末の表面は空気中で不可避的に酸化
されAl−N結合がAl−O結合に置き変つている
が、この結合Alは陽イオン不純物とはみなさな
い。従つて、Al−N、Al−Oの結合をしていな
い金属アルミニウムは陽イオン不純物である。
また、本発明で用いられる窒化アルミニウム粉
末の粒子は、粒子径の小さいものが揃つているも
のが好ましい。例えば、平均粒子径(遠心式粒度
分布測定装置、例えば、堀場製作所製の
CAPA500などで測定した凝集粒子の平均粒径を
言う。)が5μm以下、さらには3μm以下であるこ
とが好ましい。
本発明の窒化アルミニウム組成物を構成する他
の成分は、親水性親油性バランス(以下、HLB
と略す。)が4.5〜18の表面活性剤である。表面活
性剤のHLBが上記範囲外のときには、得られる
グリーンシートの成形密度が上がらず、また、ク
ラツクが発生したりするために好ましくない。表
面活性剤のHLBは、上記の範囲であれば良いが、
5.0〜15.0の範囲、さらに、6.0〜10.0の範囲であ
ることが、グリーンシートの成形密度及びさらに
焼成して得られる焼結体の収縮率の点から好まし
い。尚、本発明に於けるHLBは、後述するデー
ビスの式により算出された値である。
本発明に於いて好適に使用し得る表面活性剤を
具体的に例示すると、カルボキシル化トリオキシ
エチレントリデシルエーテル、ジグリセリンモノ
オレエート、ジグリセリンモノステアレート、カ
ルボキシル化ヘプタオキシエチレントリデシルエ
ーテル、テトラグリセリンモノオレート、ヘキサ
グリセリンモノオレート、ポリオキシエチレンソ
ルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソ
ルビタンモノオレート等が挙げられる。本発明に
於ける表面活性剤は、2種以上を混合して使用し
ても良く、そのときのHLBは、夫々の表面活性
剤のHLBの相加平均で算出できる。
前記の窒化アルミニウム粉末と表面活性剤との
混合割合は、窒化アルミニウム粉末100重量部に
対して表面活性剤を0.01〜10重量部、好ましくは
0.02〜3.0重量部である。表面活性剤の量が上記
範囲よりも少ない場合には、本発明の効果が得ら
れず、逆に多過ぎる場合にもグリーンシートの成
形密度が上がらず、また、クラツクが発生するこ
とがあるために好ましくない。
本発明の窒化アルミニウム組成物を用いてグリ
ーンシートを製造する場合、通常、結合剤が用い
られる。一般にセラミツク粉末の成形に用いられ
る結合剤は、本発明においても特に制限されず用
いうるが、熱重量分析法(TG)によつて分解が
1400℃以下の温度範囲で起るものが好ましい。更
に好ましくは結合剤の分解残留物が該結合剤に対
して5重量%以下となるものを選択するのがよ
い。
本発明において好適に使用される結合剤をより
具体的に示せば、例えば、ポリビニールブチラー
ル、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセ
テートブチレート、ニトロセルロース、ポリアク
リル酸エステル、ポリビニールアルコール、メチ
ルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース及び
ポリエチレンオキサイド等の含酸素有機高分子
体;その他、石油レジン、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリスチレン等の炭化水素系合成樹
脂;ポリ塩化ビニール;アクリル系樹脂及びその
エマルジヨン;ワツクス及びそのエマルジヨン等
の有機高分子体が一種又は二種以上混合して使用
される。結合剤として使用する有機高分子体の分
子量は特に限定されないが、一般には3000〜
1000000、好ましくは5000〜300000のものを用い
ると、前述の成形体、例えばグリーンシートは柔
軟かつ靱性に富み種々の加工に際して取扱いが容
易となるのでさらに好適である。特に該有機高分
子体中、含酸素有機高分子体は好ましく、更に、
分子量が30000〜100000のポリビニールブチラー
ルは最も好適である。結合剤の使用量は、結合剤
の種類や後述する溶媒の種類によつて異なり、ま
た窒化アルミニウム組成物の用途、例えば、窒化
アルミニウムグリーンシートの厚さ、強度及び加
工性さらにグリーンシートの焼結によつて得られ
る窒化アルミニウム焼結体への要求物性によつて
も異なるので、一概に限定できないが、一般には
窒化アルミニウム粉末100重量部に対して0.1〜30
重量部、好ましくは2.0〜15重量部の範囲から選
択すればよい。
また、本発明の窒化アルミニウム組成物を用い
て特定の成形物に加工する際に該加工物に柔軟性
を付与する目的で可塑剤を使用することが好まし
い。該可塑剤は一般のセラミツク粉末の成形に際
して上記目的で使用されることが公知のものを特
に限定されず用いうる。特に好適に使用される代
表的なものを具体的に例示すれば、ポリエチレン
グリコール及びその誘導体;ジメチルフタレー
ト、ジブチルフタレート、ブチルベンジルフタレ
ート及びジオクチルフタレート等のフタール酸エ
ステル類;ブチルステアレート等のステアリン酸
エステル類;トリクレゾールフオスフエート;ト
リ−N−ブチルフオスフエート;グリセリン等で
ある。これらの可塑剤の添加量は結合剤の種類、
窒化アルミニウムの性状、溶媒の種類及び使用量
等によつて異なり一概に限定出来ないが、一般に
は窒化アルミニウム100重量部に対して15重量部
以下、好ましくは0.4〜15重量部の範囲から適宜
選択して使用すればよい。
本発明の窒化アルミニウム組成物の使用態様に
ついて以下説明する。使用に際しては一般に溶媒
中に分散させた形態で使用するのが好適である。
好適に使用される溶媒の代表的なものを具体的
に例示すれば、例えば、アセトン、メチルエチル
ケトン及びメチルイソブチルケトン等のセトン
類;エタノール、プロパノール及びブタノール等
のアルコール類;ベンゼン、トルエン及びキシレ
ン等の芳香族炭化水素類;あるいはトリクロロエ
チレン、テトラクロロエチレン及びブロムクロロ
メタン等のハロゲン化炭化水素類の1種又は2種
以上を混合して使用するのが好ましい。溶媒の使
用量も特に限定されないが、窒化アルミニウム粉
末100重量部に対して20〜200重量部の範囲で選択
すれば好適である。
本発明の窒化アルミニウム組成物の各成分、結
合剤及び溶媒等の混合条件は特に限定されず、常
温、常圧下で実施すればよく、また混合装置は不
純物成分の混入を防ぐ意味でプラスチツクで被覆
したものを選ぶのが好ましい。この混合の際に、
公知の焼結助剤を添加することは好ましい態様で
ある。混合物は一般に泥漿と呼ばれる粘稠なペン
キ状のスラリー物として用いるのがその成形に際
し取扱いが容易である。
前記のようにして得られた泥漿は、ドクターブ
レード方式等のシート成形機を用いてシート状に
成形される。次いで、該シート状の成形物は室温
〜溶媒の沸点間の温度で該溶媒を飛散させて乾燥
され、所謂窒化アルミニウムグリーンシートとな
る。
上記窒化アルミニウムグリーンシートはそのま
ま公知の方法による焼結体の製造に供うることも
出来るが、一般には酸素含有ガス、例えば、空気
又は不活性ガス、例えば、窒化ガス若しくはヘリ
ウムガス等のガス雰囲気下に前記の表面活性剤、
結合剤、可塑剤等が分解される温度、一般には、
例えば300〜1400℃、好ましくは500〜1000℃の温
度下に熱分解処理を行う方が好ましい。
以上に本発明の窒化アルミニウム組成物をグリ
ーンシートに成形することについて説明してきた
が、本発明の窒化アルミニウム組成物は、グリー
ンシートのようなシート状以外にも任意の形状に
成形して用いることができる。例えば、前記の泥
漿をスプレードライヤー法により造粒して顆粒に
することができる。この顆粒はプレス成形機によ
り板状等の形状に成形され、公知の方法により焼
成されて窒化アルミニウム焼結体となる。
〔効果〕
本発明の窒化アルミニウム組成物を原料とした
グリーンシートは、成形密度が高く、しかも、ク
ラツクが発生することがない。このような成形密
度の高いグリーンシートを公知の方法により焼結
させて得られる窒化アルミニウム焼結体は、高密
度の焼結体となる。また、焼結による収縮率が小
さいため、高融点金属ペーストを表面に印刷して
焼成する同時焼成法に於いて金属との収縮率の差
を小さくすることができるという利点もある。
また、本発明の窒化アルミニウム組成物を原料
にして得た顆粒は、表面に陥没がなく真球に近い
もので、しかも高密度である。このため、上記の
顆粒をプレス成形して得た窒化アルミニウム粉末
の成形体は、高密度となり、焼結による収縮が小
さいという利点を有する。
従つて、本発明により得られた窒化アルミニウ
ム焼結体は、電子機器の放熱用基板、電子回路基
板、放熱材料、絶縁材として工業的に極めて有用
な材料となる。
本発明を更に具体的に説明するため、以下実施
例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。
尚、以下の実施例及び比較例に於ける各種の物
性の測定は次の方法により行なつた。
(1) 比表面積:N2吸着によるBET法で求めた。
(島津製作所(製)「フローソーブ2300」を使
用)
(2) AIl粉末の平均凝集粒径:遠心沈降法にて
求めた。(堀場製作所(製)「CAPA500」を使
用)
(3) AlN粉末中の不純物量
陽イオン不純物量:末をアルカリ溶融後、酸で
中和し、溶液のICP発光分光分析により定量
した。(島津製作所(製)「ICPS−1000」を
使用)
不純物カーボン量: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。
(堀場製作所(製)「EMIA−110」を使用)
不純物酸素量:グラフアイトるつぼ中での粉末
の高温の熱分解法により発生したCOガス量
から求めた。(堀場製作所(製)
「EMGA2800」を使用)
(4) シート成形体密度(dg):グリーンシート
の寸法と重量とから生密度を求め、この値から
AlN粉末だけのシート成形体密度を計算して
求めた。
dg=成形体
生密度
×(スラリー中のAlN重量)/(スラリー重量)−
(有機溶媒重量)
(5) AlN焼結体密度(ds):アルキメデス法によ
り求めた。(東洋精機(製)「高精度比重計D−
H」を使用)
(6) 焼結時の収縮率:焼結前後の寸法測定により
求めた。
収縮率=(1−焼結体寸法/焼結前の成形体寸法)×
100
(7) 表面活性剤のHLB:次式で示されるデービ
スの式により求めた。
HLB=7×Σ(親水基の基数)
+Σ(親油基の基数)
但し、親水基の基数及び親油基の基数は、基
の種数によつて定められた値であり、例えば、
池田勝一著「基礎化学選書22コロイド化学」の
195頁に示された値である。
(8) 軽装嵩密度、重装嵩密度及び安息角:筒井理
化学器械(株)製「A・B・D粉体特性測定器」を
用いて測定した。
実施例 1
表1に示す窒化アルミニウム粉末100重量部に
対して、酸化カルシウム3.0重量部及び表2に示
す各種の表面活性剤2.0重量部を120重量部のトル
エン−エタノール混合溶媒(混合重量比、トルエ
ン/エタノール=60/40)中で混合して泥漿を調
整した。上記混合の手順として内容積2のナイ
ロン製ポツトに鉄心入りのナイロンボールを入
れ、次いで窒化アルミニウム粉末、表面活性剤、
混合溶媒を投入して十分にボールミル混合した
後、白色の泥漿を得た。
得られた泥漿粘度の測定をB型粘度計を使用し
て20℃で行つた。
この泥漿に、分子量が30000〜34000のポリビニ
ルブチラール8.0重量部とジブチルフタレート6.0
重量部を添加して再混合を行つた。こうして得ら
れた白色ペースト状の泥漿を脱溶媒し、粘度を
1000cps〜3000cpsに調整した後、ドクターブレー
ド法によりシート成形を行ない、室温で2時間、
60℃で5時間乾燥して巾約10cm厚さ0.8mmのシー
ト成形体(グリーンシート)を作製し、その密度
を測定した。
得られたグリーンシートを34mm角の金型で打ち
ぬき、これを空気中で600℃5時間焼成し、次い
で、内面に窒化ホウ素を塗布したカーボン製るつ
ぼに入れ、窒素雰囲気中1800℃で10時間焼成し、
焼結体を得た。得られた焼結体についてアルキメ
デス法による見掛け密度測定を行ない、また、成
形体と焼結体の寸法差から収縮率を求めた。結果
を表2に示した。
[Industrial Application Field] The present invention provides a novel aluminum nitride composition that can be used as a raw material for aluminum nitride powder compacts. [Prior art] Aluminum nitride sintered body has high thermal conductivity.
It is attracting attention as an electronics material.
Methods for obtaining an aluminum nitride sintered body include a method in which aluminum nitride powder is formed by dry pressing and fired, and a method in which aluminum nitride powder is wet-formed to obtain a green sheet and then fired. In the latter case, green sheets are generally produced by mixing aluminum nitride powder with an organic polymer compound, a deflocculant, an organic solvent, etc., and forming the mixture into a sheet by a doctor blade method or the like. Here, the peptizer is used to improve the dispersibility of the aluminum nitride powder in the organic solvent, and a surface active agent such as glycerin trioleate or sorbitan trioleate is usually used. [Problems to be Solved by the Invention] However, when the above-mentioned surfactants such as glycerytrioleate and sorbitan trioleate are used, the molding density of the green sheet does not increase or, in some cases, cracks occur in the green sheet. Problems have arisen, such as: If the compaction density of the green sheet is not sufficient, a dense aluminum nitride sintered body cannot be obtained, and the shrinkage rate of the green sheet upon firing increases. on the other hand,
If a crack occurs in the green sheet, the yield will deteriorate. [Means for Solving the Problems] In view of the above-mentioned problems, the present inventors have continued their research with the aim of obtaining a green sheet that has a high molding density and does not generate cracks. As a result, it was discovered that a composition of a surfactant and aluminum nitride powder having a specific hydrophilic-oleophilic balance can be used as a raw material for a green sheet that achieves the above objectives, leading to the completion of the present invention. That is, the present invention is an aluminum nitride composition comprising 100 parts by weight of aluminum nitride powder and 0.01 to 10 parts by weight of a surfactant having a hydrophilic-oleophilic balance of 4.5 to 18. As the aluminum nitride powder used in the present invention, any known aluminum nitride powder can be used without any restriction. In general, in order to obtain an aluminum nitride sintered body with excellent thermal conductivity, it is preferable that the content of oxygen and cationic impurities be low. That is, when AlN has an aluminum nitride composition, it is preferable to use aluminum nitride powder in which the content of oxygen as an impurity is 1.5% by weight or less and the content of cationic impurities is 0.3% by weight or less. Furthermore, aluminum nitride powder having an oxygen content of 0.4 to 1.3% by weight and a cationic impurity of 0.2% by weight or less is more suitable. Note that aluminum nitride in the present invention is a 1:1 compound of aluminum and nitrogen, and anything other than this is treated as an impurity. However, although the surface of the aluminum nitride powder is inevitably oxidized in the air and Al--N bonds are replaced by Al--O bonds, this Al bond is not considered as a cationic impurity. Therefore, metal aluminum that does not have Al--N or Al--O bonds is a cationic impurity. Further, it is preferable that the particles of aluminum nitride powder used in the present invention have small particle diameters. For example, the average particle diameter (centrifugal particle size distribution analyzer, for example, manufactured by Horiba)
Refers to the average particle size of aggregated particles measured with CAPA500 etc. ) is preferably 5 μm or less, more preferably 3 μm or less. Other components constituting the aluminum nitride composition of the present invention include hydrophilic-lipophilic balance (hereinafter referred to as HLB).
It is abbreviated as ) is a surfactant of 4.5 to 18. When the HLB of the surfactant is outside the above range, it is not preferable because the molding density of the obtained green sheet does not increase and cracks may occur. The HLB of the surfactant should be within the above range, but
A range of 5.0 to 15.0, more preferably a range of 6.0 to 10.0, is preferable from the viewpoint of the compaction density of the green sheet and the shrinkage rate of the sintered body obtained by further firing. Note that HLB in the present invention is a value calculated using the Davis equation described later. Specific examples of surfactants that can be suitably used in the present invention include carboxylated trioxyethylene tridecyl ether, diglycerin monooleate, diglycerin monostearate, carboxylated heptaoxyethylene tridecyl ether, Examples include tetraglycerin monooleate, hexaglycerin monooleate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, and the like. The surfactants in the present invention may be used in combination of two or more kinds, and the HLB in that case can be calculated from the arithmetic average of the HLB of each surfactant. The mixing ratio of the aluminum nitride powder and the surfactant is 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.01 to 10 parts by weight of the surfactant to 100 parts by weight of the aluminum nitride powder.
It is 0.02 to 3.0 parts by weight. If the amount of the surfactant is less than the above range, the effect of the present invention cannot be obtained, and if it is too much, the density of the green sheet may not increase and cracks may occur. unfavorable to When producing green sheets using the aluminum nitride composition of the present invention, a binder is usually used. Binders that are generally used for molding ceramic powder can be used without particular limitation in the present invention, but they have been shown to be decomposed by thermogravimetric analysis (TG).
Preferably, it occurs in a temperature range of 1400°C or less. More preferably, a binder is selected in which the decomposition residue of the binder is 5% by weight or less based on the binder. More specific examples of binders preferably used in the present invention include polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, cellulose acetate butyrate, nitrocellulose, polyacrylic acid ester, polyvinyl alcohol, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, and Oxygen-containing organic polymers such as polyethylene oxide; Other hydrocarbon synthetic resins such as petroleum resin, polyethylene, polypropylene, and polystyrene; Polyvinyl chloride; Acrylic resins and their emulsions; Organic polymers such as wax and their emulsions. are used singly or in combination of two or more. The molecular weight of the organic polymer used as a binder is not particularly limited, but is generally between 3000 and
1,000,000, preferably 5,000 to 300,000, is more suitable because the above-mentioned molded article, such as a green sheet, is flexible and tough and easy to handle during various processing. In particular, oxygen-containing organic polymers are preferred among the organic polymers, and further,
Polyvinyl butyral with a molecular weight of 30,000 to 100,000 is most preferred. The amount of binder used varies depending on the type of binder and the type of solvent described below, and also depends on the use of the aluminum nitride composition, such as the thickness, strength, and processability of the aluminum nitride green sheet, as well as the sintering of the green sheet. Although it cannot be definitively determined as it varies depending on the physical properties required for the aluminum nitride sintered body obtained by
Parts by weight may be selected, preferably from 2.0 to 15 parts by weight. Further, when processing the aluminum nitride composition of the present invention into a specific molded product, it is preferable to use a plasticizer for the purpose of imparting flexibility to the processed product. The plasticizer is not particularly limited, and any plasticizer known to be used for the above purpose in molding general ceramic powder can be used. Typical examples that are particularly preferably used include polyethylene glycol and its derivatives; phthalate esters such as dimethyl phthalate, dibutyl phthalate, butylbenzyl phthalate and dioctyl phthalate; stearic acid such as butyl stearate. These include esters; tricresol phosphate; tri-N-butyl phosphate; glycerin, and the like. The amount of these plasticizers added depends on the type of binder,
It varies depending on the properties of aluminum nitride, the type of solvent, the amount used, etc., and cannot be absolutely limited, but it is generally selected as appropriate from the range of 15 parts by weight or less, preferably from 0.4 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of aluminum nitride. and use it. The usage mode of the aluminum nitride composition of the present invention will be explained below. When used, it is generally preferable to use it in the form of a dispersion in a solvent. Typical examples of suitable solvents include, for example, setones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; alcohols such as ethanol, propanol and butanol; benzene, toluene and xylene; It is preferable to use one or a mixture of two or more of aromatic hydrocarbons; or halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene, tetrachloroethylene, and bromochloromethane. The amount of the solvent to be used is also not particularly limited, but it is preferably selected in the range of 20 to 200 parts by weight per 100 parts by weight of the aluminum nitride powder. The conditions for mixing the components, binder, solvent, etc. of the aluminum nitride composition of the present invention are not particularly limited, and the mixing may be carried out at room temperature and pressure. It is preferable to choose one that has been During this mixing,
It is a preferred embodiment to add a known sintering aid. The mixture is generally used in the form of a viscous paint-like slurry called slurry so that it can be easily handled during molding. The slurry obtained as described above is formed into a sheet using a sheet forming machine such as a doctor blade method. Next, the sheet-like molded product is dried by scattering the solvent at a temperature between room temperature and the boiling point of the solvent, thereby forming a so-called aluminum nitride green sheet. Although the aluminum nitride green sheet described above can be used as it is to produce a sintered body by a known method, it is generally used in a gas atmosphere of an oxygen-containing gas, such as air, or an inert gas, such as nitriding gas or helium gas. the above-mentioned surfactant,
The temperature at which binders, plasticizers, etc. are decomposed, generally
For example, it is preferable to carry out the thermal decomposition treatment at a temperature of 300 to 1400°C, preferably 500 to 1000°C. Although it has been explained above that the aluminum nitride composition of the present invention is formed into a green sheet, the aluminum nitride composition of the present invention can be used by forming it into any shape other than a sheet shape such as a green sheet. I can do it. For example, the slurry described above can be granulated into granules by a spray dryer method. The granules are formed into a plate-like shape or the like using a press molding machine, and are fired by a known method to form an aluminum nitride sintered body. [Effects] The green sheet made from the aluminum nitride composition of the present invention has a high molding density and does not generate cracks. An aluminum nitride sintered body obtained by sintering such a green sheet with a high compaction density by a known method becomes a high-density sintered body. Further, since the shrinkage rate due to sintering is small, there is an advantage that the difference in shrinkage rate with metal can be reduced in a simultaneous firing method in which a high melting point metal paste is printed on the surface and fired. Further, the granules obtained using the aluminum nitride composition of the present invention as a raw material have no depressions on the surface, are close to perfect spheres, and have a high density. Therefore, a compact of aluminum nitride powder obtained by press-molding the above-mentioned granules has the advantage of high density and low shrinkage due to sintering. Therefore, the aluminum nitride sintered body obtained according to the present invention is an extremely useful material industrially as a heat dissipating substrate for electronic equipment, an electronic circuit board, a heat dissipating material, and an insulating material. EXAMPLES In order to explain the present invention more specifically, examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples. In addition, measurements of various physical properties in the following Examples and Comparative Examples were performed by the following methods. (1) Specific surface area: Determined by the BET method using N 2 adsorption.
(Using "Flowsorb 2300" manufactured by Shimadzu Corporation) (2) Average agglomerated particle size of AIl powder: Determined by centrifugal sedimentation method. (Using "CAPA500" manufactured by Horiba, Ltd.) (3) Amount of impurities in AlN powder Amount of cationic impurities: The powder was melted in an alkali, neutralized with acid, and quantified by ICP emission spectrometry of the solution. (Using "ICPS-1000" manufactured by Shimadzu Corporation) Amount of impurity carbon: Powder was burned in an oxygen stream and determined from the amount of CO and CO 2 gas generated.
(Using ``EMIA-110'' manufactured by Horiba, Ltd.) Impurity oxygen content: Determined from the amount of CO gas generated by high-temperature pyrolysis of powder in a graphite crucible. (Manufactured by Horiba, Ltd.)
(Using "EMGA2800") (4) Sheet molded body density (dg): Calculate the green density from the dimensions and weight of the green sheet, and from this value
The density of the sheet compact made only of AlN powder was calculated. dg = compact green density × (AlN weight in slurry) / (slurry weight) -
(Weight of organic solvent) (5) Density of AlN sintered body (d s ): Determined by Archimedes method. (Manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) “High precision hydrometer D-
(6) Shrinkage rate during sintering: Determined by measuring dimensions before and after sintering. Shrinkage rate = (1 - sintered body size / molded body size before sintering) x
100 (7) HLB of surfactant: Calculated using the Davis equation shown by the following equation. HLB=7×Σ(Number of bases of hydrophilic group) +Σ(Number of bases of lipophilic group) However, the number of bases of hydrophilic group and the number of bases of lipophilic group are values determined by the number of species of the group, for example,
"Basic Chemistry Selection 22 Colloid Chemistry" by Katsuichi Ikeda
This is the value shown on page 195. (8) Light bulk density, heavy bulk density, and angle of repose: Measured using "A, B, D powder property measuring device" manufactured by Tsutsui Rikagaku Kikai Co., Ltd. Example 1 To 100 parts by weight of the aluminum nitride powder shown in Table 1, 3.0 parts by weight of calcium oxide and 2.0 parts by weight of various surfactants shown in Table 2 were added to 120 parts by weight of a toluene-ethanol mixed solvent (mixed weight ratio, A slurry was prepared by mixing in toluene/ethanol = 60/40). As for the above mixing procedure, a nylon ball with an iron core is placed in a nylon pot with an internal volume of 2, and then aluminum nitride powder, surfactant,
After adding the mixed solvent and thoroughly mixing in a ball mill, a white slurry was obtained. The viscosity of the resulting slurry was measured at 20°C using a B-type viscometer. To this slurry, 8.0 parts by weight of polyvinyl butyral with a molecular weight of 30,000 to 34,000 and 6.0 parts of dibutyl phthalate are added.
Parts by weight were added and remixed. The white paste-like slurry thus obtained was desolvated and the viscosity was reduced.
After adjusting to 1,000 cps to 3,000 cps, sheet forming was performed using the doctor blade method, and the mixture was heated at room temperature for 2 hours.
A sheet molded body (green sheet) having a width of about 10 cm and a thickness of 0.8 mm was prepared by drying at 60° C. for 5 hours, and its density was measured. The obtained green sheet was punched out using a 34 mm square mold, fired in air at 600°C for 5 hours, then placed in a carbon crucible whose inner surface was coated with boron nitride, and heated at 1800°C in a nitrogen atmosphere for 10 hours. Baked,
A sintered body was obtained. The apparent density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method, and the shrinkage rate was determined from the dimensional difference between the molded body and the sintered body. The results are shown in Table 2.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
実施例 2
実施例1で用いた窒化アルミニウム粉末A100
重量部に、酸化カルシウム3重量部、表面活性剤
としてカルボキシル化ヘプタオキシエチレントリ
デシルエーテル0〜12.0重量部を80重量部の混合
溶媒(トルエン/エタノール=60/40)中で実施
例1と同様な方法で混合し、白色の泥漿を得た。
得られた泥漿粘度の測定を20℃で行なつた。次い
で、実施例1と同様の方法で、泥漿調製及びシー
ト成形を行い、更にこの成形体を実施例1と同様
に焼成し、焼結体を得て各種評価を行つた。結果
を表3に示した。[Table] Example 2 Aluminum nitride powder A100 used in Example 1
3 parts by weight of calcium oxide and 0 to 12.0 parts by weight of carboxylated heptaoxyethylene tridecyl ether as a surfactant in 80 parts by weight of a mixed solvent (toluene/ethanol = 60/40) as in Example 1. A white slurry was obtained.
The viscosity of the obtained slurry was measured at 20°C. Next, slurry preparation and sheet molding were performed in the same manner as in Example 1, and this molded body was further fired in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body, which was then subjected to various evaluations. The results are shown in Table 3.
【表】
実施例 3
実施例1で用いた窒化アルミニウム粉末A100
重量部に対して酸化カルシウム3重量部、表面活
性剤としてヘキサグリセリンモノオレート3.0重
量部、分子量30000〜34000のポリビニルブチラー
ル2.0重量部、ジブチルフタレート1.0重量部をト
ルエン溶媒中で実施例1と同様な方法で混合し、
白色の泥漿を得た。
こうして得られた泥漿をスプレードライヤー法
により造粒し、平均粒形80μmの真球に近い顆粒
状の窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた
顆粒の性状の表4に、また、顆粒の形態を示す電
子顕微鏡写真(倍率:8倍)を第1図に示した。
得られた顆粒を用いて1インチ角で厚さ1mmの
プレス成形体(密度1.79g/cm3)を作成し、これ
を実施例1と同様にして空気中及び窒素中で焼成
した。得られた焼結体の密度は3.26g/cm3であ
り、また、収縮率は18.1%であつた。[Table] Example 3 Aluminum nitride powder A100 used in Example 1
3 parts by weight of calcium oxide, 3.0 parts by weight of hexaglycerin monooleate as a surfactant, 2.0 parts by weight of polyvinyl butyral having a molecular weight of 30,000 to 34,000, and 1.0 parts by weight of dibutyl phthalate were added in a toluene solvent in the same manner as in Example 1. Mix by method,
A white slurry was obtained. The slurry thus obtained was granulated by a spray dryer method to produce granular aluminum nitride powder with an average particle size of 80 μm and nearly perfect spheres. Table 4 shows the properties of the obtained granules, and FIG. 1 shows an electron micrograph (magnification: 8 times) showing the morphology of the granules. A 1 inch square, 1 mm thick press molded body (density 1.79 g/cm 3 ) was prepared using the obtained granules, and this was fired in the same manner as in Example 1 in air and nitrogen. The density of the obtained sintered body was 3.26 g/cm 3 and the shrinkage rate was 18.1%.
【表】
比較例
実施例3に於いて、ヘキサグリセリンモノオレ
ートに代えてソルビタントリステアレートを用い
た以外は、実施例3と同様にして顆粒状の窒化ア
ルミニウム粉末を得た。得られた顆粒の性状を表
4に、また、顆粒の形態を示す電子顕微鏡写真
(倍率:8倍)を第2図に示した。さらに、この
顆粒を用いて実施例3と同様にしてプレス成形体
(密度1.53g/cm2)を成形後、窒化アルミニウム
焼結体を得た結果、密度は3.24g/cm3であり、ま
た、収縮率は22.2%であつた。[Table] Comparative Example Granular aluminum nitride powder was obtained in the same manner as in Example 3, except that sorbitan tristearate was used in place of hexaglycerol monooleate. The properties of the obtained granules are shown in Table 4, and an electron micrograph (magnification: 8x) showing the morphology of the granules is shown in FIG. Furthermore, after forming a press molded body (density 1.53 g/cm 2 ) using these granules in the same manner as in Example 3, an aluminum nitride sintered body was obtained, and the density was 3.24 g/cm 3 . , the shrinkage rate was 22.2%.
第1図及び第2図は、夫々実施例3及び比較例
で得られた顆粒状の窒化アルミニウム粉末の粒子
構造を示す電子顕微鏡写真(倍率はいずれも8
倍)である。
Figures 1 and 2 are electron micrographs showing the particle structure of granular aluminum nitride powder obtained in Example 3 and Comparative Example, respectively (all magnifications are 8.
times).
Claims (1)
油性バランスが4.5〜18の表面活性剤0.01〜10重
量部とよりなる窒化アルミニウム組成物。1. An aluminum nitride composition comprising 100 parts by weight of aluminum nitride powder and 0.01 to 10 parts by weight of a surfactant having a hydrophilic-oleophilic balance of 4.5 to 18.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63192988A JPH0244068A (en) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | Aluminum nitride composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63192988A JPH0244068A (en) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | Aluminum nitride composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0244068A JPH0244068A (en) | 1990-02-14 |
JPH0469111B2 true JPH0469111B2 (en) | 1992-11-05 |
Family
ID=16300363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63192988A Granted JPH0244068A (en) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | Aluminum nitride composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0244068A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2525074B2 (en) * | 1990-06-15 | 1996-08-14 | 株式会社トクヤマ | Aluminum nitride granules and method for producing the same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60171270A (en) * | 1984-02-13 | 1985-09-04 | 株式会社トクヤマ | Raw material composition for producing translucent aluminum nitride sintered body |
-
1988
- 1988-08-02 JP JP63192988A patent/JPH0244068A/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60171270A (en) * | 1984-02-13 | 1985-09-04 | 株式会社トクヤマ | Raw material composition for producing translucent aluminum nitride sintered body |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0244068A (en) | 1990-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2525074B2 (en) | Aluminum nitride granules and method for producing the same | |
JPH0469111B2 (en) | ||
JP3771950B2 (en) | Aluminum nitride green sheet | |
JP2539018B2 (en) | Al Lower 2 O Lower 3 Base ceramics | |
JPH06237054A (en) | Green sheet for ceramic substrate | |
JP3479160B2 (en) | Aluminum nitride granules and method for producing the same | |
JP2886003B2 (en) | Aluminum nitride composition | |
JP2009179488A (en) | Aluminum nitride composition for injection molding, aluminum nitride sintered body, and method for producing aluminum nitride sintered body | |
JP3218275B2 (en) | Aluminum nitride green sheet | |
JP2008280217A (en) | Aluminum nitride powder for injection molding, aluminum nitride composition for injection molding, aluminum nitride sintered body, and method for producing aluminum nitride sintered body | |
JP4050798B2 (en) | Aluminum nitride press body | |
JP2706319B2 (en) | Manufacturing method of aluminum nitride sintered body | |
JPH02129055A (en) | Production of ceramic green sheet | |
JPH0987040A (en) | Ceramic green body | |
JPH11157936A (en) | Aluminum nitride-boron nitride complex ceramic and its production | |
JPH0512299B2 (en) | ||
JP3877813B2 (en) | Large aluminum nitride sintered body and manufacturing method thereof | |
JP3607712B2 (en) | Green sheet for aluminum nitride ceramic substrate | |
JPH0987032A (en) | Aluminum nitride green sheet and manufacturing method thereof | |
JP2010105894A (en) | Manufacturing method of resin composition for molding | |
JP2594389B2 (en) | Aluminum nitride composition | |
JPS6252179A (en) | Aluminum nitride composition | |
JPH04214068A (en) | Green compact of aluminum nitride powder, binder used for the green compact, and production of sintered body of aluminum nitride | |
JP2005119925A (en) | High resistivity silicon carbide sintered body | |
JPH0733286B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide sintered body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071105 Year of fee payment: 15 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081105 Year of fee payment: 16 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081105 Year of fee payment: 16 |