專利名稱：：氮化鋁燒結體、漿料、生坯及脫脂體的制作方法
技術領域：
：本發明涉及氮化鋁燒結體以及該氮化鋁燒結體的制造中所用的氮化鋁漿料、氮化鋁生坯及氮化鋁脫脂體。
背景技術：
：氮化鋁的熱導率高，絕緣性也良好，因此其燒結體被用于以半導體安裝用基板為代表的基板、半導體制造裝置的部件等各種用途。其中，對于半導體安裝用基板，隨著安裝的半導體元件的高功率化，半導體元件驅動時的發熱增大，為了應對該發熱，大多在基板上接合銅等的薄膜，或者在基板上接合金屬制散熱片等散熱部件。因此，半導體安裝基板用途中，與以往相比，基板材料還在可能承受各種應力的環境下使用，需要具有更高的破壞韌性的基板材料。作為提高了破壞韌性的氮化鋁燒結體，例如已知將粒度分布不同的兩種氮化鋁粉末作為原料的擴大了粒度分布的氮化鋁燒結體(例如專利文獻1和2)。此外，還已知使YAG(3YA5八1203)相的不均勻應變在特定值以上的氮化鋁燒結體(例如專利文獻3)。專利文獻1和2的方法中，使用平均粒徑為O.5ym3ura的氮化鋁粉末和平均粒徑為3"ra15"m的氮化鋁粉末作為原料。但是，這兩種氮化鋁粉末中，平均粒徑為3um15um的氮化鋁粉末一般通過燒結性差的直接氮化法制造，所以為了均勻地燒結，需要復雜的工藝和精密的燒結溫度的控制。此外，通過這些方法得到的氮化鋁燒結體的破壞韌性值、機械強度還存在進一步平衡地提高的空間。此外，專利文獻3的燒結體雖然強度高，但在平衡地提高破壞韌性值、熱導率、機械強度方面仍存在改善的空間。專利文獻l:日本專利特開2001-2474號公報專利文獻2:日本專利特開2002-220283號公報專利文獻3:日本專利特開平10-203873號公報發明的揭示本發明的目的在于提供破壞韌性值高且平衡地提高了破壞韌性值、熱導率、機械強度的氮化鋁燒結體。此外，本發明的目的還在于提供作為上述氮化鋁燒結體的原料的氮化鋁漿料、生坯和脫脂體。本發明者發現，通過在自燒結體表面100um以內的區域中來源于燒結助劑的晶界相具有特定的結構且氮化鋁粒子的平均粒徑在特定的范圍內，可以獲得破壞韌性值高且平衡地提高了破壞韌性值、熱導率、機械強度的氮化鋁燒結體，該燒結體可以通過特定的氮化鋁漿料、生坯和脫脂體制造，從而提出了本發明。即，本發明是包含氮化鋁晶粒和來源于燒結助劑的晶界相的氮化鋁燒結體，在自上述燒結體表面100"m以內的區域的任意截面中，相對于上述晶界相的總面積，外接圓直徑在l^n以下的晶界相的面積在50X以上，且氮化鋁粒子的平均粒徑在3.0iim7.0um的范圍內。另外，根據本發明，這樣的燒結體可以通過將下述的氮化鋁槳料作為原料獲得，所述漿料包含平均粒徑在1.0um3.0um的范圍內的氮化鋁粉末、燒結助劑、粘結劑和有機溶劑，粒度分布曲線中的累計50%值。50)在0.8um1.2wm的范圍內，粒度分布曲線中的累計90X值和累計10X值的比值(D90/D10)在6.06.8的范圍內。此外，根據本發明，這樣的燒結體可以通過下述的氮化鋁生坯獲得，所述生坯包含平均粒徑在1.0um3.0nm的范圍內的氮化鋁粉末和粘結劑，水中密度在2.25g/cm32.45g/cm3的范圍內。另外，根據本發明，這樣的燒結體可以通過下述的氮化鋁脫脂體獲得，所述脫脂體的以水銀孔率計測定的細孔分布的最大峰位置在O.18iim0.28ura的范圍內。本發明的氮化鋁燒結體的破壞韌性值高，且平衡地提高了破壞韌性值、熱導率、機械強度。該氮化鋁燒結體可以容易地由本發明的氮化鋁槳料、氮化鋁生坯和氮化鋁脫脂體制造。附圖的簡單說明圖l圖示了燒結體樣品的形狀為長方體時的自燒結體表面100nm的區域，截面圖的自表面至虛線的部分為自燒結體表面100um的區域。圖2圖示了燒結體樣品的形狀為圓柱時的自燒結體表面100Pin的區域，截面圖的自表面至虛線的部分為自燒結體表面100um的區域。圖3表示了實施例1中得到的氮化鋁脫脂體的細孔分布。實施發明的最佳方式〔氮化鋁燒結體〕首先，對通過本發明得到的氮化鋁燒結體的結構進行說明〈燒結體的晶界相〉本發明的氮化鋁燒結體至少將氮化鋁粉末和燒結助劑作為原料而制成。該氮化鋁燒結體的晶界的至少一部分形成來源于燒結助劑的晶界相。作為可形成上述晶界相的燒結助劑，可以例舉一般被用作氮化鋁燒結體的燒結助劑的化合物，例如可以例舉氧化釔(YA)、氧化鑭(La03)、氧化鈰(Ce03)、氧化鈥(Ho03)、氧化鐿(Yb203)、氧化釓(GdA)、氧化釹(NdO》、氧化釤(Sra203)、氧化鏑(Dy203)等稀土類化合物，氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鍶(SrO)等堿土金屬化合物，或者這些化合物的混合物。這些燒結助劑中，由于得到的燒結體致密且熱導率高，較好是氧化釔(Y203)。此外，作為燒結助劑，較好是燒結體中的殘存率在40%以上的燒結助劑，更好是50%以上的燒結助劑。在這里，燒結體中的燒結助劑的殘存率由(燒結后的燒結體中所含的來源于燒結助劑的成分)/(燒結前的生坯所含的燒結助劑)的值求得。如果使用達到如上所述的殘存率的燒結助劑，得到的燒結體在自燒結體表面100um以內的區域中來源于燒結助劑的晶界相具有特定的結構且氮化鋁粒子的平均粒徑在特定的范圍內，從而可以獲得破壞韌性值高且平衡地提高了破壞韌性值、熱導率、機械強度的氮化鋁燒結體。作為燒結體中的殘存率達到40%以上的燒結助劑，可以例舉氧化釔(￥203)、氧化鑭(La03)、氧化鈰(CeO》、氧化鈥(Ho03)、氧化鐿(Yb203)、氧化釓(&(1203)、氧化釹(配03)、氧化釤(Sni203)、氧化鏑(DyA)等稀土類化合物，氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鍶(SrO)等堿土金屬化合物，或者這些化合物的混合物。本發明中，來源于燒結助劑的晶界相是指氮化鋁的晶粒的晶界中燒結助劑單獨形成的相、多種燒結助劑反應形成的相和燒結助劑與氮化鋁的雜質反應形成的相。例如，燒結助劑使用氧化釔的情況下，氧化釔與氮化鋁原料粉末中所含的雜質氧反應，形成3YA5A1A(以下也稱為"YAG")、Y203八1203(以下也稱為"YAL")、2Y203Al力3(以下也稱為"YAM")等組成的晶界相。特別是氮化鋁粉末使用通過還原氮化法制造的氮化鋁粉末的情況下，容易形成富YAM組成的晶界相，可以表現出良好的熱導率。本發明的氮化鋁燒結體中，在自燒結體表面100tim以內的區域中來源于燒結助劑的晶界相具有特定的結構。即，本發明的燒結體中，在自燒結體表面iooUm以內的區域的任意截面中，相對于上述晶界相的總面積，外接圓直徑在liim以下的晶界相的面積在50X以上。自燒結體表面100um以內的區域是指選擇包含燒結體表面的任意截面，對于該截面所含的燒結體表面的任意點，引相對于燒結體表面曲線外切的切線并引相對于該切線垂直的直線A時，自燒結體表面的點向燒結體內部100"m以內的直線A的區域。燒結體的形狀為長方體、圓柱的情況分別示例于圖l、圖2。晶界相的外接圓直徑如下求得。切斷通過本發明得到的燒結體樣品。燒結體表面附近的結構基本上等價，所以切斷面的方向沒有特別限定，是任意的，但通常在相對于與要開始切斷的燒結體表面部分相切的平面大致垂直的平面切斷。例如，燒結體樣品的形狀為長方體的情況下，以形成相對于燒結體表面大致垂直的切斷面的條件進行切斷。將該切斷面鏡面研磨，以不發生氮化鋁的粒成長的條件進行熱處理。通過掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察該經熱處理的樣品切斷面中包含在燒結體表面100um以內的區域的部分。燒結體表面100um以內的區域中，選擇組織特別平均的部分，設為I張得到的SEM照片中包含IOOO個2000個氮化鋁晶粒的倍數，拍攝SEM照片。制備5張這樣的SEM照片。將這些照片的圖像數據導入圖像分析系統，描繪與圖像數據中的晶界相相接的外接圓，求得外接圓直徑。另外，SEM照片中，氮化鋁晶粒為灰色黑色，晶界相晶粒為白色，所以它們的區別可以容易地識別。此外，燒結體截面中的相對于晶界相總面積的外接圓直徑在l"m以下的晶界相的面積比例(X)根據上述的SEM照片的圖像分析的結果計算{(外接圓直徑在1nm以下的晶界相的總面積)/(晶界相的總面積)}而求得。自燒結體表面100ura以內的區域的任意截面中的晶界相中外接圓直徑在lym以下的晶界相的面積比例相對于于晶界相總面積在上述范圍內的情況下，認為可以將加于燒結體的應力有效地分散于來源于燒結助劑的上述晶界相，所以可以提高燒結體的韌性值。晶界相的面積比例不在上述范圍內的情況下，氮化鋁晶粒直接接觸的部分增多，因此可能會無法有效地分散應力。此外，晶界相的面積比例不在上述范圍內的情況下，存在來源于燒結助劑的晶界相將氮化鋁晶粒全部覆蓋的傾向，因此燒結體整體的強度可能會下降。其中，自燒結體表面100tim以內的區域的任意截面中，相對于上述晶界相的總面積，外接圓直徑在l"m以下的晶界相的面積比例較好是在60X以上，更好是在70%以上。外接圓直徑在l"m以下的晶界相的面積比例在上述范圍內的情況下，可以獲得熱導率高且破壞韌性值高的氮化鋁燒結體。本發明中，自燒結體表面100tim以內的區域外的來源于燒結助劑的晶界相的結構沒有特別限定，但自燒結體表面超過100um的區域的截面中，相對于晶界相的總面積，外接圓直徑在lPm以下的晶界相的面積比例也較好是在50X以上，更好是在60%以上，特別好是在70%以上。自燒結體表面超過100um的區域的任意截面中晶界相的結構也為上述結構的情況下，不僅可以顯著地改善氮化鋁燒結體的破壞韌性值，而且可以使機械強度提高，獲得可靠性更高的燒結體基板。<氮化鋁晶粒>本發明的氮化鋁燒結體中包含氮化鋁晶粒，該氮化鋁晶粒的平均粒徑在3.Onm7.Oura的范圍內，較好是在3.0ym6.0ym的范圍內，更好是在3.5Um5.Onm的范圍內。上述的氮化鋁晶粒的平均粒徑如下求得。與求得晶界相的外接圓時同樣，切斷通過本發明得到的燒結體樣品，將該切斷面鏡面研磨后，以不發生氮化鋁的粒成長的條件進行熱處理。對該經熱處理的樣品的包含自燒結體100iim以內的區域的部分進行SEM觀察。自燒結體表面100um以內的區域中，選擇組織特別平均的部分，設為1張得到的SEM照片中包含1000個2000個氮化鋁晶粒的倍數，拍攝SEM照片。制備5張這樣的SEM照片。將這些照片的圖像數據導入圖像分析系統，測量圖像數據中的各氮化鋁晶粒的粒徑。將該粒徑的累計值除以粒子個數而得的值作為平均粒徑。氮化鋁晶粒的平均粒徑在上述范圍內的情況下，可以獲得所得氮化鋁燒結體的破壞韌性值高且平衡地提高了破壞韌性值、熱導率、機械強度的氮化鋁燒結體。如果氮化鋁晶粒的平均粒徑高于上述范圍內，雖然熱導率提高，但機械強度和破壞韌性值可能會下降。此外，如果氮化鋁晶粒的平均粒徑低于上述范圍內，雖然機械強度提高，但破壞韌性值可能會下降。作為用作本發明的氮化鋁燒結體的原料的氮化鋁粉末，只要氮化鋁燒結體中所含的氮化鋁晶粒的平均粒徑達到上述范圍，可以無特別限定地使用。例如，可以使用后述的氮化鋁漿料所含的氮化鋁粉末。〔氮化鋁漿料〕上述的本發明的氮化鋁燒結體例如可以將下述氮化鋁漿料作為原料而制成。即，本發明的氮化鋁燒結體可以由下述的氮化鋁漿料制成，所述漿料包含平均粒徑在1.0um3.0ym的范圍內的氮化鋁粉末、燒結助劑、粘結劑和有機溶劑，粒度分布曲線中的累計50X值(D50)在0.8um1.2ixm的范圍內，粒度分布曲線中的累計90X值和累計10X值的比值(D90/D10)在6.06.8的范圍內。〈氮化鋁粉末〉本發明的氮化鋁漿料中所用的氮化鋁粉末的平均粒徑在1.0um3.0um的范圍內。本發明中，氮化鋁粉末的平均粒徑是指通過激光衍射式粒度分布測定裝置測定的氮化鋁的凝集粒子的以粒子個數平均求得的平均粒徑。平均粒徑在上述范圍內的氮化鋁粉末的情況下，可以提高得到的氮化鋁漿料的固體成分濃度，而且容易均勻地分散，流動性、干燥效率良好。此外，可以容易地獲得氮化鋁晶粒為規定結構的本發明的氮化鋁燒結體。這樣的氮化鋁粉末中，平均粒徑較好是在1.0um2.5um的范圍內，更好是在l.0Pm2.0um的范圍內。氮化鋁粉末的平均粒徑在上述范圍內的情況下，更容易均勻地分散，流動性、干燥效率良好。本發明的氮化鋁漿料中使用的氮化鋁粉末可以單獨使用一種平均粒徑在上述范圍內的氮化鋁粉末，也可以以平均粒徑達到上述范圍的條件混合平均粒徑不同的兩種以上的氮化鋁粉末使用。本發明的氮化鋁槳料中所使用的氮化鋁粉末除平均粒徑外沒有特別限定。例如，對于氮化鋁粉末的制造方法沒有特別限定，可以使用通過還原氮化法得到的氮化鋁粉末、通過直接氮化法得到的氮化鋁粉末或它們的混合物，但由于最終所得的氮化鋁燒結體具有良好的熱導率，較好是通過還原氮化法得到的氮化鋁粉末。此外，對于上述氮化鋁粉末的雜質沒有特別限定，但較好是氧、陽離子等雜質少的粉末，例如理想的是含氧量較好是在1.5重量％以下、更好是在0.4重量％1.3重量％的范圍內，陽離子雜質的含量較好是在O.3重量％以下、更好是在0.2重量％以下的氮化鋁粉末。將這樣的氮化鋁粉末作為原料的情況下，可以獲得導熱性良好的氮化鋁燒結體。另外，純氮化鋁是鋁和氮的摩爾比為l:l的化合物，所以將作為原料的氮化鋁粉末中所含的來源于超出該量比范圍的元素的成分作為陽離子雜質處理。例如，氮化鋁中作為雜質含有金屬鋁的情況下，作為陽離子雜質處理。但是，氮化鋁粉末的表面在空氣中不可避免地被氧化，A1-N鍵的至少一部分可能會置換為Al-O鍵，但對于這樣的來源于A1-O鍵的成分，不作為氮化鋁中的陽離子雜質處理，作為氧成分處理。〈燒結助劑〉作為本發明的氮化鋁漿料中使用的燒結助劑，可以使用上述的氮化鋁燒結體的項中說明的燒結助劑。優選的燒結助劑也是同樣。相對于100重量份氮化鋁粉末，這些燒結助劑的使用量通常可以在2重量份6重量份、較好是3重量份5重量份的范圍內。通過以上述范圍內的量使用燒結助劑，可以提高由本發明的氮化鋁漿料得到的燒結體的破壞韌性值，而且可以容易地制造來源于燒結助劑的晶界相為規定結構的本發明的氮化鋁燒結體。〈粘結劑〉作為本發明的氮化鋁漿料中使用的粘結劑，沒有特別限定，可以使用一般的陶瓷粉末成形用的粘結劑。例如，可以使用聚乙烯醇縮丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸-2-乙基己酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸酯、乙酸丁酸纖維素、硝化纖維素、甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚乙烯醇、聚環氧乙烷和聚環氧丙烷等含氧有機高分子，石油樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等烴類有機高分子，聚氯乙烯等其它有機高分子，蠟等，或者這些化合物2種以上混合使用。這些粘結劑中，含氧有機高分子與氮化鋁粉末具有良好的化學親和性，可以牢固地與氮化鋁粉末結合，所以是理想的。此外，作為粘結劑使用有機高分子的情況下，數均分子量沒有特別限定，但以聚苯乙烯換算的數均分子量計，通常在30001000000的范圍內，較好是在5000300000的范圍內。有機高分子的數均分子量在上述范圍內的情況下，可以獲得高強度、柔軟性良好的生坯。這些粘結劑的使用形態沒有特別限定，例如可以直接使用，也可以制成乳狀液使用。相對于100重量份氮化鋁粉末，這些粘結劑的使用量通常可以在4重量份30重量份、較好是5重量份20重量份的范圍內。〈有機溶劑〉作為本發明的氮化鋁漿料中使用的有機溶劑，沒有特別限定，可以使用一般的有機溶劑。例如，可以使用丙酮、甲基乙基酮和甲基異丙基酮等酮類，乙醇、丙醇和丁醇等醇類，苯、甲苯和二甲苯等芳烴類，三氯乙烯、四氯乙烯和溴氯甲烷等鹵代烴類，或者這些有機溶劑的混合物。相對于100重量份氮化鋁粉末，這些有機溶劑的使用量通常可以在20重量份200重量份、較好是40重量份150重量份的范圍內。.〈其它成分〉本發明的氮化鋁粉末中，作為其它成分，可以使用表面活性劑、增塑劑等添加劑。表面活性劑可以沒有特別限定地使用，但較好是非離子型表面活性劑。作為該非離子型表面活性劑，可以使用羧基化三氧乙烯十三垸基醚、雙甘油單油酸酯、雙甘油單硬脂酸酯、羧基化七氧乙烯十三烷基醚、四甘油油酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇單油酸酯、丙二醇單硬脂酸酯、甘油單硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、甘油單油酸酯、甘油三油酸酯、脫水山梨糖醇三油酸酯和脫水山梨糖醇單油酸酯等，或者它們的2種以上的混合物。相對于100重量份氮化鋁粉末，這些表面活性劑的使用量通常可以在O.Ol重量份10重量份、較好是O.02重量份3.0重量份的范圍內。在上述范圍內使用表面活性劑的情況下，粘結劑和氮化鋁的分散良好，可以提高由該氮化鋁漿料得到的氮化鋁生坯的強度。增塑劑可以沒有特別限定地使用，例如可以例舉聚乙二醇及其衍生物，鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸芐基丁基酯和鄰苯二甲酸二辛酯等鄰苯二甲酸酯類，硬脂酸丁酯等硬脂酸酯類，磷酸三甲苯酯，磷酸三正丁酯和甘油等，或者它們的2種以上的混合物。相對于100重量份氮化鋁粉末，這些增塑劑的使用量通常可以在O.l重量份20重量份、較好是0.4重量份15重量份的范圍內。〈氮化鋁漿料的粒度分布〉本發明的氮化鋁漿料為上述的氮化鋁粉末、燒結助劑、粘結劑、有機溶劑等原料混合而成的漿料，具有特定的粒度分布。艮口，本發明的氮化鋁漿料的粒度分布曲線中的累計50X值(D50)在0.8nm1.2um的范圍內，累計90%值和累計10%值的比值(090/010)為6.06.8。本發明中，氮化鋁漿料的粒度分布通過激光衍射法求得。另外，氮化鋁衆料的粒度分布測定中的粒子包括所有可通過激光衍射法作為粒子測定的粒子，不僅是氮化鋁本身，也會包含粘結劑、燒結助劑、添加劑等。接著，將該測定結果以粒度分布曲線表示，對于氮化鋁漿料中所含的可通過激光衍射法測定的所有粒子，從粒徑小的一側累計，將達到累計10%值時的粒子的粒徑作為D10求得，將達到累計50X值時的粒子的粒徑作為D50求得，將達到累計90X值時的粒子的粒徑作為D90求得。接著，由這些值，求得累計90%值和累計10%值的比(D90/D10)的值。本發明的氮化鋁漿料的粒度分布在上述范圍內的情況下，即使氮化鋁漿料的固體成分濃度高時，也可以使粘度小于一般的漿料，槳料的處理性良好。此外，氮化鋁漿料所含的有機溶劑的量也少。另外，由該氮化鋁槳料制造片狀的氮化鋁生坯的情況下，可以減少片上的皺紋、裂縫、厚度不均的發生。除此之外，將該氮化鋁漿料作為原料得到的氮化鋁燒結體的破壞韌性值、機械強度都良好，機械強度等物性的偏差減少。此外，可以提高得到的燒結體的尺寸精度，減小端部翹曲。另外，可以容易地獲得氮化鋁晶粒為規定結構的本發明的氮化鋁燒結體。本發明的氮化鋁漿料中粒度分布在上述范圍內，但較好是D50在0.9um1.1um的范圍內，D90/D10在6.2nra6.6um的范圍內。氮化鋁漿料的粒度分布在上述范圍內的情況下，將該氮化鋁漿料作為原料得到的氮化鋁燒結體具有更高的破壞韌性值。〈氮化鋁槳料的制造方法〉具有上述粒徑的氮化鋁漿料的制造方法沒有特別限定，例如可以通過以電動攪拌機或球磨機等使氮化鋁粉末、燒結助劑、粘結劑、有機溶劑等溶解，混合，得到氮化鋁溶液后，導入公知的分散裝置中，將氮化鋁、燒結助劑等固體成分分散到有機溶劑中，從而制成。作為公知的分散裝置，例如可以例舉超聲波分散裝置、珠磨機、輥軋機、均相混合機、超混合機、分散混合機、均相混合機、貫通型高壓分散裝置、撞擊型高壓分散裝置、多孔型高壓分散裝置、微粒化(/f法tO)型高壓分散裝置、(撞擊+貫通)型高壓分散裝置、超高壓勻漿I^。這些分散裝置中，通過貫通型高壓分散裝置、撞擊型高壓分散裝置、多孔型高壓分散裝置、微粒化型高壓分散裝置、(撞擊+貫通)型高壓分散裝置、超高壓勻漿器等進行高壓分散處理時，可以容易地獲得滿足本申請的粒度分布的條件的氮化鋁漿料，是理想的。只要可以通過這些分散裝置分散粒子而滿足上述粒度分布的條件，裝置的形狀、大小、處理壓力、處理次數等沒有特別限定，例如使用撞擊型高壓分散裝置的情況下，通過使原料混合物以100MPa200MPa的壓力通過高壓分散裝置內通常1次9次，較好是1次3次，更好是1次2次，從而可以制造滿足上述粒度分布的條件的氮化鋁漿料。〔氮化鋁生坯〕本發明的氮化鋁生坯例如可以由上述氮化鋁漿料制造。本發明的氮化鋁生坯包含平均粒徑在l.0um3.0um的范圍內的氮化鋁粉末和粘結劑，水中密度在2.25g/cm32.45g/cm3的范圍內。這樣的氮化鋁生坯即使形狀為片狀時，端部的翹曲也小。另外，因為機械強度良好，所以也容易實現精細的形狀和薄膜化。此外，將該氮化鋁生坯作為原料得到的氮化鋁燒結體的破壞韌性值、機械強度都良好，機械強度等物性的偏差減少。此外，可以提高得到的燒結體的尺寸精度，減小端部翹曲。另外，可以容易地獲得氮化鋁晶界相為規定結構的本發明的氮化鋁燒結體。這樣的氮化鋁燒結體可以通過例如以下的方法制造。首先，對于上述的本發明的氮化鋁漿料，根據需要進行濾器過濾、脫泡、脫溶劑等操作，進行槳料的粘度調整。然后，使用片成形機通過刮刀法等獲得片狀成形物。將該片狀成形物干燥，除去片狀成形物所含的有機溶劑的至少一部分，從而可以得到本發明的氮化鋁生坯。(氮化鋁脫脂體〕本發明的氮化鋁脫脂體例如可以通過將上述的本發明的氮化鋁生坯脫脂而獲得。本發明的氮化鋁脫脂體在以水銀孔率計測定時細孔分布的最大峰位置在0.18um0.28"m的范圍內。氮化鋁脫脂體的細孔在上述范圍內的情況下，通過該脫脂體得到的氮化鋁燒結體的破壞韌性值、機械強度都良好，機械強度等物性的偏差減少。此外，可以提高得到的燒結體的尺寸精度，減小端部翹曲。另外，可以容易地獲得氮化鋁晶界相為規定結構的本發明的氮化鋁燒結體。脫脂通常在氧或空氣等氧化性氣體、氫等還原性氣體、氬或氮等惰性氣體、二氧化碳或它們的混合氣體氣氛下或者這些氣體與水蒸氣混合而得的加濕氣體氣氛下進行。脫脂溫度可以根據粘結劑的種類和脫脂氣氛適當選擇，可以選自通常300。C1200。C、較好是40(TC100(TC的溫度范圍。此外，脫脂時間可以根據粘結劑的種類和脫脂氣氛適當選擇，可以選自通常30分鐘10小時、較好是2小時8小時的范圍。從使通過本發明的氮化鋁燒結體的熱導率良好的角度來看，較好是調節脫脂氣氛、溫度、脫脂時間，使脫脂體的氧濃度在3.0重量％以下的范圍內，較好是在0.9重量％2.5重量％的范圍內。〔氮化鋁燒結體的燒結〕本發明的氮化鋁燒結體可以通過將上述氮化鋁脫脂體燒結而獲得。上述脫脂體的燒結通常在非氧化性氣體氣氛下，真空下或減壓下進行。另外，作為非氧化性氣體，例如使用氫等還原性氣體，氬、氦、氮等惰性氣體，或者它們的混合氣體。燒結溫度在通常165(TC190(TC、較好是175(TC1800。C、更好是1760。C1790。C的范圍內。燒結溫度在上述范圍內的情況下，不僅燒結體變得致密，而且可以使結晶的粒成長在適當的范圍內。此外，除了這些條件之外，通過在非氧化性氣氛中，于比最適致密化溫度高10'C4(TC的溫度下，對氮化鋁脫脂體進行加熱處理，從而可以容易地獲得本發明的燒結體。上述最適致密化溫度是指可以獲得相對于理論密度的相對密度在99%以上的燒結體的燒結溫度。以這樣的燒結條件得到的燒結體的破壞韌性值高，而且破壞韌性值、熱導率、機械強度平衡地提高，且機械強度的偏差降低。此外，可以得到的燒結體的尺寸精度提高，端部翹曲變小。燒結時間沒有特別限定，通常在2小時20小時的范圍內，較好是在5小時15小時的范圍內。燒結時間在上述范圍內的情況下，不僅燒結體變得致密，而且可以使結晶的粒成長在適當的范圍內，可以平衡地提高得到的燒結體的破壞韌性值、熱導率和機械強度。進行上述的燒結時，可以沒有障礙地使用通常在氮化鋁的燒結中使用的燒結容器。例如，可以使用氮化鋁制或氮化硼制的密閉容器。本發明的氮化鋁燒結體可以直接用作電子部件等的結構材料。此外，也可以用作電源模塊等的金屬接合基板、具有精細圖案等金屬包覆面的電路基板等。作為上述金屬接合基板的金屬，可以良好地使用銅、鋁等。此外，金屬接合基板中的金屬層的厚度通常在O.lmmlmm的范圍內。這些金屬層是將上述金屬以活性金屬焯料法或其它公知的方法接合于氮化鋁燒結體表面而成。〔實施例〕為了更具體地說明本發明，以下例舉實施例和比較例，但本發明并不局限于這些實施例。以下的實施例和比較例中，各種物性通過以下的方法進行測定。(1)氮化鋁粉末和氮化鋁漿料的粒度分布使用利諾公司(LEED&NORTHRP)制"MICROTRACII"，通過激光衍射法進行測定。作為原料的氮化鋁粉末的粒度分布通過使氮化鋁分散于水中進行測定。氮化鋁漿料的粒度分布通過使氮化鋁漿料分散于乙醇進行測定。(2)氮化鋁生坯的水中密度使用東洋精機株式會社(東洋精機)制"高精度比重計D-H"通過阿基米德法求得。(3)氮化鋁脫脂體的細孔徑使用美國康塔儀器公司(<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage14</formula>)制"PoreMaster60"(水銀孔率計)，測定氮化鋁脫脂體的細孔分布。瓦什伯恩(Washburn)的關系式中采用接觸角6=140°、水銀的表面張力o=480erg/cm2。加壓至60000PSIA，所以測定范圍為細孔徑35埃約100000埃。(3)燒結體密度使用東洋精機株式會社(東洋精機)制"高精度比重計D-H"通過阿基米德法求得。(4)破壞韌性值按照JISR1607，使用明石株式會社((株)7力、>)制維氏硬度試驗機AVK-CO，測定維氏硬度。由該維氏硬度，通過I.F.法算出破壞韌性值。擠壓荷重為49N，保持時間為15秒。將5個樣品的平均值作為測定值。(5)機械強度按照JISR1601，以O.5mm/分鐘的十字頭速度、30mm的跨距測定3點彎曲強度。試驗片的寬度為4mm，平面磨削制成。將5個樣品的平均值作為測定值。(6)熱導率使用理學電氣株式會社(理學電気(株))制的熱常數測定裝置PS-7，通過激光閃光法進行測定。厚度校正通過標準曲線進行。(7)氮化鋁燒結體的晶界相的外接圓直徑和面積由燒結體微結構的SEM照片，使用圖像分析系統(IP-1000PC;旭化成工業株式會社(旭化成工業)制)，通過以下的方法求得各晶界相的外接圓直徑。首先，將得到的長方體形狀的燒結體樣品沿相對于燒結體表面大致垂直的方向切斷。對包含自燒結體的外表面100um以內的區域的切斷面進行鏡面研磨，以160(TC165(TC的不會發生氮化鋁的粒成長的溫度熱處理數分鐘。通過該處理蝕刻觀察表面，可以獲得能l個l個地識別氮化鋁晶粒和來源于燒結助劑的晶界相的表面。接著，使用掃描型電子顯微鏡(SEM)(株式會社日立制作所(日立製作所社)制；S-2150型)觀察樣品的截面，其中包括自燒結體表面100"m以內的區域。倍數設定為一個觀察畫面中包含200個300個晶粒的大小。對多個部分進行上述設定倍數下的觀察，進行照片的拍攝。照片中包含1000個2000個晶粒。制備5張拍攝位置不同的這樣的SEM照片。燒結體的微結構的黑白照片中，氮化鋁晶粒的相呈灰色，來源于燒結助劑的晶界相呈白色，所以可以容易地進行它們的識別。使用上述的圖像分析系統，對這樣得到的燒結體的微結構的SEM照片進行圖像分析，求得自燒結體表面100um以內的區域中的晶界相的外接圓直徑、晶界相的總面積和外接圓直徑在1Um以下的晶界相的面積。另外，如上所述，相對于晶界相總面積的外接圓直徑在l"m以下的晶界相的面積比例(％)通過計算{(外接圓直徑在l"m以下的晶界相的總面積)/(晶界相的總面積)}xioo的值而求得。(8)氮化鋁燒結體中的氮化鋁晶粒的平均粒徑上述的(7)的圖像分析的同時，也計算氮化鋁燒結體中的氮化鋁晶粒的平均粒徑。即，由圖像分析求得鑒定為氮化鋁晶粒的粒子的最大粒徑，計算(氮化鋁晶粒的最大粒徑的累計值)/(氮化鋁晶粒的數量)的值而求得。(9)燒結助劑的殘存率的測定方法將氮化鋁燒結體粉碎而形成粉末狀后，加堿熔化，用酸中和，使用島津制作所株式會社(島津製作所)制"ICP-1000"，通過溶液的ICP發光分析對燒結助劑的金屬元素濃度進行定量，換算為氮化鋁燒結體中的燒結助劑量，由氮化鋁漿料調整時的燒結助劑配比求得燒結助劑的殘存率。〔實施例1〕在內容積為10L的尼龍制罐中以40X的表觀填充率加入維氏硬度1200、球徑10mm的氧化鋁制球。接著，添加100重量份平均粒徑1.5um的氮化鋁粉末(德山株式會社(株式會社卜夕卞7)制H級)、5重量份氧化釔、2重量份脫水山梨糖醇油酸酯、21重量份甲苯、12重量份乙醇和2重量份丁醇，進行第l段的球磨機混合16小時。然后，在該混合物中加入8重量份聚乙烯醇縮丁醛、3.5重量份鄰苯二甲酸二丁酯、27重量份甲苯、16重量份乙醇和2重量份丁醇，進行第2段的球磨機混合18小時，得到氮化鋁溶液。將得到的氮化鋁溶液通過撞擊型高壓分散裝置(速技能機械有限公司((株)7年乂7、>>0制，HJP-25005)以200MPa的壓力進行l次高壓分散處理，得到氮化鋁漿料。得到的氮化鋁漿料的粒度分布曲線中的D50為1.0um，D90/D10為6.2。接著，從得到的氮化鋁漿料中脫溶劑，將粘度調整至20000cP。然后，通過刮刀法進行片成形，制成寬20cm、厚O.75mm的氮化鋁生坯片。將該氮化鋁生坯片通過壓制加工機沖切，得到寬68腿、長68mm、厚O.75腿的氮化鋁生坯。得到的氮化鋁生坯的水中密度為2.35g/cm3。將這樣得到的生坯在干燥空氣中以58(TC的溫度進行脫脂處理4小時，得到氧濃度為2.1重量％的氮化鋁脫脂體。通過水銀孔率計測定得到的氮化鋁脫脂體的細孔分布。細孔分布的最大峰位置為0.22um。圖3表示了通過水銀孔率計測得的細孔分布。然后，將該氮化鋁脫脂體加入燒結容器中，在氮氣氣氛中于1780。C(最適致密化溫度+3(TC)燒結5小時，得到氮化鋁燒結體。測定得到的氮化鋁燒結體的密度、熱導率、機械強度、破壞韌性值、氮化鋁結晶的平均粒徑、相對于晶界相總面積的外接圓直徑在lnm以下的晶界相的面積比例(。/0。此外，再求得燒結助劑的殘存率。其結果示于表l。〔實施例2〕實施例1中，除了將氮化鋁脫脂體的燒結條件改為氮氣氣氛中于178(TC燒結10小時之外，與實施例l同樣地得到氮化鋁燒結體，對該燒結體進行評價。評價結果示于表l。〔實施例3〕將實施例l中得到的氮化鋁溶液通過撞擊型高壓分散裝置(速技能機械有限公司((株)7年/7、>乂)制，HJP-25005)以200MPa的壓力進行2次高壓分散處理，得到氮化鋁槳料。得到的氮化鋁漿料的粒度分布曲線中的D50為1.0um，D90/D10為6.6。接著，從得到的氮化鋁漿料中脫溶劑，將粘度調整至20000cP。然后，通過刮刀法進行片成形，制成寬20cm、厚0.75mm的氮化鋁生坯片。將該氮化鋁生坯片通過壓制加工機沖切，得到寬68咖、長68匪、厚0.75mm的氮化鋁生坯。得到的氮化鋁生坯的水中密度為2.37g/cm3。將這樣得到的生坯在干燥空氣中以58(TC的溫度進行脫脂處理4小時，得到氧濃度為2.1重量％的氮化鋁脫脂體。通過水銀孔率計測定得到的氮化鋁脫脂體的細孔分布。細孔分布的最大峰位置為0.20uni。然后，與實施例l同樣地得到氮化鋁燒結體，對該燒結體進行評價。評價結果示于表l。〔實施例4)將實施例l中得到的氮化鋁溶液通過撞擊型高壓分散裝置(速技能機械有限公司((株)7年/7、;yy)制，HJP-25005)以200MPa的壓力進行5次高壓分散處理，得到氮化鋁漿料。得到的氮化鋁漿料的粒度分布曲線中的D50為0.8txra，D90/D10為6.6。接著，從得到的氮化鋁漿料中脫溶劑，將粘度調整至20000cP。然后，通過刮刀法進行片成形，制成寬20cra、厚O.75mra的氮化鋁生坯片。將該氮化鋁生坯片通過壓制加工機沖切，得到寬68匪、長68mm、厚O.75mm的氮化鋁生坯。得到的氮化鋁生坯的水中密度為2.43g/cm3。將這樣得到的生坯在干燥空氣中以58(TC的溫度進行脫脂處理4小時，得到氧濃度為2.1重量％的氮化鋁脫脂體。通過水銀孔率計測定得到的氮化鋁脫脂體的細孔分布。細孔分布的最大峰位置為O.19pm。然后，與實施例l同樣地得到氮化鋁燒結體，對該燒結體進行評價。評價結果示于表l。(實施例5)實施例1中，除了進行第1段的球磨機混合2小時后，再進行第2段的球磨機混合4小時之外，與實施例l同樣地操作，得到氮化鋁溶液。將得到的氮化鋁溶液通過撞擊型高壓分散裝置(速技能機械有限公司((株)7年乂7、>^)制，HJP-25005)以200MPa的壓力進行l次高壓分散處理，得到氮化鋁漿料。得到的氮化鋁漿料的粒度分布曲線中的D50為1.0"m，D90/D10為6.2。接著，從得到的氮化鋁漿料中脫溶劑，將粘度調整至20000cP。然后，通過刮刀法進行片成形，制成寬20cm、厚0.75mm的氮化鋁生坯片。將該氮化鋁生坯片通過壓制加工機沖切，得到寬68mm、長68mm、厚O.75mm的氮化鋁生坯。得到的氮化鋁生坯的水中密度為2.32g/cm3。將這樣得到的生坯在干燥空氣中以580。C的溫度進行脫脂處理4小時，得到氧濃度為2，0重量％的氮化鋁脫脂體。通過水銀孔率計測定得到的氮化鋁脫脂體的細孔分布。細孔分布的最大峰位置為0.24um。然后，與實施例l同樣地得到氮化鋁燒結體，對該燒結體進行評價。評價結果示于表l。(實施例6〕實施例5中，除了將氮化鋁溶液以100MPa的壓力進行l次高壓分散處理之外，與實施例5同樣地操作，得到氮化鋁漿料。得到的氮化鋁漿料的粒度分布曲線中的D50為1.m，D90/D10為6.4。接著，從得到的氮化鋁漿料中脫溶劑，將粘度調整至20000cP。然后，通過刮刀法進行片成形，制成寬20cm、厚0.75ram的氮化鋁生坯片。將該氮化鋁生坯片通過壓制加工機沖切，得到寬68誦、長68腿、厚O.75mm的氮化鋁生坯。得到的氮化鋁生坯的水中密度為2.27cm3。將這樣得到的生坯在干燥空氣中以58(TC的溫度進行脫脂處理4小時，得到氧濃度為2.0重量％的氮化鋁脫脂體。通過水銀孔率計測定得到的氮化鋁脫脂體的細孔分布。細孔分布的最大峰位置為O.26um。然后，與實施例l同樣地得到氮化鋁燒結體，對該燒結體進行評價。評價結果示于表l。(比較例l)與實施例l同樣地得到氮化鋁溶液。得到的氮化鋁溶液的粒度分布曲線中的D50為1.3ura，D90/D10為7.1。接著，從得到的氮化鋁溶液中脫溶劑，將粘度調整至20000cP。然后，通過刮刀法進行片成形，制成寬20cm、厚O.75ram的氮化鋁生坯片。將該氮化鋁生坯片通過壓制加工機沖切，得到寬68mra、長68mm、厚O.75國的氮化鋁生坯。得到的氮化鋁生坯的水中密度為2.22g/cm3。將這樣得到的生坯在干燥空氣中以58(TC的溫度進行脫脂處理4小時，得到氧濃度為2.1重量％的氮化鋁脫脂體。通過水銀孔率計測定得到的氮化鋁脫脂體的細孔分布。細孔分布的最大峰位置為O.29um。然后，與實施例l同樣地得到氮化鋁燒結體，對該燒結體進行評價。評價結果示于表l。(比較例2〕將實施例l中得到的氮化鋁溶液通過撞擊型高壓分散裝置(速技能機械有限公司((株)義年乂7、^y)制，HJP-25005)以200MPa的壓力進行10次高壓分散處理，得到氮化鋁漿料。得到的氮化鋁漿料的粒度分布曲線中的D50為0.7nm，D90/D10為6.9。接著，從得到的氮化鋁漿料中脫溶劑，將粘度調整至20000cP。然后，通過刮刀法進行片成形，制成寬20cm、厚O.75mm的氮化鋁生坯片。將該氮化鋁生坯片通過壓制加工機沖切，得到寬68mm、長68mm、厚O.75mm的氮化鋁生坯。得到的氮化鋁生坯的水中密度為2.46g/cm3。將這樣得到的生坯在干燥空氣中以58(TC的溫度進行脫脂處理4小時，得到氧濃度為2.1重量％的氮化鋁脫脂體。通過水銀孔率計測定得到的氮化鋁脫脂體的細孔分布。細孔分布的最大峰位置為O.17nm。然后，與實施例l同樣地得到氮化鋁燒結體，對該燒結體進行評價。評價結果示于表l。<table>complextableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>權利要求1.氮化鋁燒結體，它是包含氮化鋁晶粒和來源于燒結助劑的晶界相的氮化鋁燒結體，其特征在于，在自上述燒結體表面100μm以內的區域的任意截面中，相對于上述晶界相的總面積，外接圓直徑在1μm以下的晶界相的面積在50％以上，且氮化鋁粒子的平均粒徑在3.0μm～7.0μm的范圍內。2.氮化鋁漿料，它是用于權利要求l所述的氮化鋁燒結體的制造的氮化鋁漿料，其特征在于，包含平均粒徑在1.0um3.0um的范圍內的氮化鋁粉末、燒結助劑、粘結劑和有機溶劑，粒度分布曲線中的50^累計值(D50)在0.m1.m的范圍內，粒度分布曲線中的90X累計值和10X累計值的比值(D90/D10)在6.06.8的范圍內。3.氮化鋁生坯，它是用于權利要求l所述的氮化鋁燒結體的制造的氮化鋁生坯，其特征在于，包含平均粒徑在1.0um3.0ura的范圍內的氮化鋁粉末和粘結劑，水中密度在2.25g/cra32.45g/cra3的范圍內。4.氮化鋁脫脂體，它是用于權利要求l所述的氮化鋁燒結體的制造的氮化鋁脫脂體，其特征在于，以水銀孔率計測定的細孔分布的最大峰位置在O.18um0.28um的范圍內。全文摘要本發明提供破壞韌性值高，機械強度、熱導率也良好的氮化鋁燒結體及其原料。所制造的氮化鋁燒結體是包含氮化鋁晶粒和來源于燒結助劑的晶界相的氮化鋁燒結體，在自上述燒結體表面100μm以內的區域的任意截面中，相對于上述晶界相的總面積，外接圓直徑在1μm以下的晶界相的面積在50％以上，且氮化鋁粒子的平均粒徑在3.0μm～7.0μm的范圍內。該氮化鋁燒結體可以通過具有特定的粒度分布的氮化鋁漿料、具有特定的水中密度的氮化鋁生坯、具有特定的細孔徑的氮化鋁脫脂體制造。文檔編號C04B35/626GK101198566SQ20068002180公開日2008年6月11日申請日期2006年6月15日優先權日2005年6月15日發明者東正信,梅川秀喜申請人:德山株式會社