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氮化 铝粒子

阅读：255发布：2020-05-11

专利汇可以提供氮化铝粒子专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种用作氮化铝烧结体的原料的氮化铝粒子。关于该氮化铝粒子，粒子内的晶体取向一致，纵横尺寸比为3以上，呈板状，表面方向长度为0.6μm～20μm，且厚度方向长度为0.05μm～2μm。，下面是氮化铝粒子专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种氮化铝粒子，其是用作氮化铝烧结体的原料的氮化铝粒子，其中，粒子内的晶体取向一致，
纵横尺寸比为3以上，
呈板状，
表面方向长度为0.6μm～20μm，且厚度方向长度为0.05μm～2μm。
2.根据权利要求1所述的氮化铝粒子，其中，
表面积为0.4m2/g～16m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的氮化铝粒子，其中，
粒子内包含的杂质金属浓度为0.2质量％以下。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的氮化铝粒子，其中，粒子内包含的氧浓度为2质量％以下。

说明书全文

氮化铝粒子

技术领域

[0001] 本说明书公开与氮化铝粒子相关的技术。特别是，本说明书公开与用作氮化铝烧结体的原料的氮化铝粒子相关的技术。

背景技术

[0002] 国际公开WO2014/123247A1(以下称为专利文献1)中公开有纵横尺寸比(表面方向长度L/厚度方向长度D)较高的氮化铝粒子。专利文献1公开有表面方向长度L为3～110μm、厚度方向长度D为2～45μm的氮化铝粒子，其纵横尺寸比L/D为1.25～20。应予说明，对于专利文献1，将表面方向长度规定为“D”，将厚度方向长度规定为“L”，则纵横尺寸比(L/D)小于1(0.05～0.8)。专利文献1的氮化铝粒子作为向树脂中添加的导热填料、或者高强度的氮化铝烧结体的原料进行使用。
发明内容

[0003] 如上所述，专利文献1的氮化铝粒子作为向树脂中添加的导热填料、或者高强度的氮化铝烧结体的原料进行使用。因此，关于专利文献1的氮化铝粒子，纵横尺寸比较高，粒子尺寸较大。本发明的发明人开始对使用氮化铝粒子来制造要求高透明度的部件进行研究。即，开始对透明度高的氮化铝烧结体的制造进行研究。然而，根据本发明的发明人的研究结果判明：以往的氮化铝粒子很难制造透明度高的氮化铝烧结体。即，判明：为了得到透明度高的氮化铝烧结体，需要与以往不同的新的氮化铝粒子。本说明书提供一种可优选用作透明度高的氮化铝烧结体的原料的氮化铝粒子。

[0004] 本说明书公开用作氮化铝烧结体的原料的氮化铝粒子。该氮化铝粒子可以为，粒子内的晶体取向一致，纵横尺寸比(L/D)为3以上，呈板状，表面方向长度(L)为0.6μm～20μm，且厚度方向长度(D)为0.05μm～2μm。应予说明，“表面方向长度”是指：板状的氮化铝粒子的表面上的最大长度。另外，“厚度方向长度”是指：板状的氮化铝粒子的表面与背面之间的距离。

[0005] 为了提高氮化铝烧结体的透明度，需要使晶轴的方向(晶体取向)一致。因此，需要使作为氮化铝烧结体的原料的氮化铝粒子的晶体取向一致而处于一个方向。然而，即便晶体取向在各氮化铝粒子内一致，如果在使用氮化铝粒子来成型规定形状的烧成前成型体时、氮化铝粒子在烧成前成型体内随机配置，则得到的氮化铝烧结体的晶体取向也会紊乱，使得氮化铝烧结体的透明度降低。

[0006] 例如，如果像图1所示的烧成前成型体10那样、各氮化铝粒子2内的晶体取向(将晶体取向用箭头表示)一致、各氮化铝粒子2以晶体取向一致的方式规律地(以表面彼此对置的方式取向)配置，则像图2所示的氮化铝烧结体100那样，在烧成后，氮化铝烧结体100内的晶体取向也仍然一致，透明度升高。应予说明，将氮化铝烧结体100内区划开的虚线并不代表晶界。图2只不过是为了表示氮化铝粒子2(图1)粒生长而构成氮化铝烧结体100，将氮化铝烧结体100内用虚线区划开。

[0007] 此外，如图1所示，烧成前成型体10内，在各氮化铝粒子2之间存在间隙4。该间隙4中存在烧结所需要的助剂、气孔等。即便以晶体取向一致的方式规律地配置，如果在烧成后的氮化铝烧结体内残留助剂或气孔，则氮化铝烧结体的透明度也会降低。如果在氮化铝烧结体内残留有气孔，则还有时氮化铝烧结体的密度(相对于理论密度的相对密度)降低，热传导率降低。

[0008] 像图3所示的烧成前成型体10a那样，各氮化铝粒子2、2a的晶体取向一致、但氮化铝粒子2、2a无规律地配置的情况下(氮化铝粒子2和氮化铝粒子2a的表面彼此没有对置的状态的情况下)，烧成后的氮化铝烧结体的晶体取向也会紊乱，透明度降低。

[0009] 或者，像图4所示的烧成前成型体10b那样、晶体取向在各氮化铝粒子2b内不一致的情况下，烧成后的氮化铝烧结体的晶体取向也紊乱，氮化铝烧结体的透明度降低。典型来讲，多晶的氮化铝粒子像氮化铝粒子2b那样，晶体取向在粒子内无规律。因此，典型来讲，像氮化铝粒子2那样晶体取向在粒子内一致的粒子大多是单晶的氮化铝粒子。

[0010] 对于本说明书中公开的氮化铝粒子，由于粒子内的晶体取向一致，所以不会变成烧成前成型体10b那样。另外，由于纵横尺寸比为3以上，所以能够抑制氮化铝粒子像烧成前成型体10a那样无规律地配置。另外，本说明书中公开的氮化铝粒子呈板状，表面方向长度为0.6μm～20μm，且厚度方向长度为0.05μm～2μm。因此，在将烧成前成型体烧成时，容易发生烧结，能够得到高密度的(气孔少的)氮化铝烧结体。如果使用上述氮化铝粒子，则能够得到晶体取向一致、且高密度的氮化铝烧结体、即、透明度高的氮化铝烧结体。

[0011] 氮化铝粒子的表面积可以为0.4m2/g～16m2/g。通过使表面积为0.4m2/g以上，在烧成时，能够使其容易发生氮化铝粒子烧结。另外，通过使氮化铝粒子的表面积为16m2/g以下，可抑制氮化铝粒子凝聚，氮化铝粒子在烧成前成型体内容易进行取向。

[0012] 氮化铝粒子内包含的杂质金属浓度可以为0.2质量％以下。如果氮化铝粒子包含较多的杂质金属，则得到的氮化铝烧结体内的杂质金属浓度也升高。包含较多杂质金属的氮化铝烧结体的透明度降低。如果氮化铝粒子内的杂质金属浓度为0.2质量％以下，则能够将氮化铝烧结体的透明度维持在较高水平。

[0013] 氮化铝粒子内包含的氧浓度可以为2质量％以下。如果氮化铝粒子包含较多的氧，则得到的氮化铝烧结体内的氧浓度也升高。包含较多氧的氮化铝烧结体的透明度也降低。如果氮化铝粒子内的氧浓度为2质量％以下，则能够将氮化铝烧结体的透明度维持在较高水平。
附图说明

[0014] 图1是用于说明烧成前成型体内的晶体取向的图。

[0015] 图2是用于说明氮化铝烧结体内的晶体取向的图。

[0016] 图3是用于说明烧成前成型体内的晶体取向的图。

[0017] 图4是用于说明烧成前成型体内的晶体取向的图。

[0018] 图5表示实施例的汇总。

具体实施方式

[0019] 以下，对本说明书中公开的技术的实施方式进行说明。

[0020] 本说明书中，公开用作氮化铝烧结体的原料的氮化铝粒子。氮化铝烧结体的制造中，首先，使用氮化铝粒子来成型规定尺寸的烧成前成型体。对于烧成前成型体，例如，将包含氮化铝粒子的浆料涂布在膜上并干燥，按规定厚度将从膜上剥离下的成型体层叠，进行等静压制，由此进行成型。将对该成型体进行成型时添加的成型助剂脱脂后，对烧成前成型体进行加压并于规定温度进行烧成，由此使氮化铝烧结、粒子生长，形成高密度的(气孔少的)氮化铝一次烧结体。然后，将氮化铝一次烧结体在无加压状态下进行二次烧成，除去烧结助剂，得到氮化铝烧结体。应予说明，可以通过将包含氧化铝的原料和碳源在包含氮源的气氛下进行加热来制造氮化铝粒子。具体而言，利用下式(1)所示的反应来制造氮化铝粒子。

[0021] Al2O3+3C+N2→2AlN+3CO··(1)

[0022] (包含氧化铝的原料)

[0023] 对于包含氧化铝的原料，在原料中包含氧化铝即可，可以为不包含其他物质的氧化铝单体(不可避免的杂质除外)，也可以在原料中包含其他物质。例如，对于包含氧化铝的原料，原料中可以包含70质量％以上的氧化铝，也可以包含80质量％以上的氧化铝，还可以包含90质量％以上的氧化铝，还可以包含95质量％以上的氧化铝。另外，氧化铝的晶体结构可以为α型、γ型、θ型、η型、κ型、χ型等，特别是可以为α型、γ型。特别是，通过作为氧化铝使用α氧化铝、γ氧化铝、勃姆石等，可得到良好的反应性。以下，将“包含氧化铝的原料”简称为氧化铝原料。

[0024] (氧化铝原料的形状)

[0025] 氧化铝原料的形状可以为板状，可以具有高纵横尺寸比。纵横尺寸比可以为3以上，也可以为5以上，还可以为10以上，还可以为30以上，还可以为50以上，还可以为70以上，还可以为100以上，还可以为120以上。虽然还取决于氮化铝粒子的目标用途，不过，通过使用高纵横尺寸比(纵横尺寸比3以上)的氧化铝原料，可得到高纵横尺寸比的氮化铝粒子。对于呈板状且高纵横尺寸比的氮化铝粒子，可以利用刮刀等使其取向，可以优选用作需要控制晶轴方向(晶体取向)的产品(例如、透明度高的氮化铝烧结体)的原料。

[0026] 对于氧化铝原料的尺寸，表面方向长度L可以为0.2μm以上，也可以为0.6μm以上，还可以为2μm以上，还可以为5μm以上，还可以为10μm以上，还可以为15μm以上。另外，表面方向长度L可以为50μm以下，也可以为20μm以下，还可以为18μm以下，还可以为15μm以下。另外，厚度方向长度D可以为0.05μm以上，也可以为0.1μm以上，还可以为0.3μm以上，还可以为0.5μm以上，还可以为0.8μm以上。另外，厚度方向长度D可以为2μm以下，也可以为1.5μm以下，还可以为1.0μm以下。氧化铝原料的尺寸反映为合成后的氮化铝粒子的尺寸。因此，氧化铝原料的尺寸可以根据氮化铝粒子的目标用途来适当选择。应予说明，纵横尺寸比用(表面方向长度L/厚度方向长度D)表示。

[0027] (碳源)

[0028] 碳源用作氧化铝的还原剂。碳源为在合成氮化铝粒子的(加热氧化铝的)环境下能够与氧化铝原料接触的碳源即可。例如，碳源可以为混合到氧化铝原料中的固体。或者，碳源可以为向合成氮化铝粒子的环境内(合成气氛内)供给的碳化物气体。或者，碳源可以为收纳氧化铝原料的容器、在该容器内配置的夹具等在合成气氛内与氧化铝原料接触的碳制部件。

[0029] 作为混合到氧化铝原料中的固体碳源，可以使用炭黑、石墨等。炭黑可以使用利用炉法、槽法等得到的炭黑、乙炔黑等。炭黑的粒径没有特别限定，可以为0.001～200μm。应予说明，作为混合到氧化铝原料中的固体碳源，可以使用有机化合物。例如，作为碳源，可以使用酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、呋喃酚醛树脂等合成树脂缩合物；沥青、焦油等烃化合物；纤维素、蔗糖、聚偏二氯乙烯、聚苯等有机化合物。上述固体碳源中，从反应性良好的观点考虑，炭黑特别有用。

[0030] 在将氧化铝原料和固体碳源混合时，可以使用水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲苯、二甲苯等溶剂进行混合。能够使氧化铝原料与碳源的接触状态变得良好。应予说明，混合后，可以利用蒸发器等使混合原料干燥。

[0031] 作为碳化物气体，可以使用甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯等直链烃；甲醇、乙醇、丙醇等醇类；苯、萘等芳香族烃等。从热分解的容易性考虑，直链烃特别有用。应予说明，通过作为碳源使用烃气，能够使氧化铝原料与碳源良好地接触，缩短氮化铝粒子的制造时间。应予说明，作为碳化物气体，还可以使用氟化碳(CF4)、氟化烃(CH3F4)等氟化物等。

[0032] (氮源)

[0033] 作为氮源，可以使用氮气、氨气、及它们的混合气体。氨气便宜，操作容易，因此，作为氮源特别有用。另外，通过作为氮源使用氨气，使得反应性提高，能够缩短氮化铝粒子的制造时间。

[0034] (氮化温度)

[0035] 氮化温度(保持温度)可以为1200℃以上，也可以为1300℃以上，还可以为1400℃以上，还可以为1500℃以上，还可以为1600℃以上。能够防止制造时间长期化及未反应的氧化铝残留。另外，氮化温度可以为1900℃以下，也可以为1800℃以下，还可以为1700℃以下。能够防止晶体取向不匹配(即、氮化铝粒子的多晶化)。从防止未反应的氧化铝残留的观点考虑，氮化时间(保持时间)可以为3小时以上，也可以为5小时以上，还可以为8小时以上。另外，从工业观点考虑，氮化时间可以为20小时以下，也可以为15小时以下，还可以为10小时以下。

[0036] 从氧化铝的还原氮化反应开始的温度(900℃)至氮化温度的升温速度可以为150℃/hr以下。例如，在氮化温度为1600℃的情况下，以150℃/hr以下从900℃升温至1600℃，然后，于1600℃维持规定时间。通过减慢从氮化初期至氮化温度的升温时间，能够制造晶体取向一致的单晶氮化铝粒子。应予说明，至900℃的升温速度可以比150℃/hr快。例如，可以以第一升温速度(超过150℃/hr)从室温升温至900℃，以第二升温速度(150℃/hr以下)从900℃升温至氮化时间。通过切换升温速度，能够缩短氮化铝粒子制造所需要的时间(具体而言、达到900℃的时间)。

[0037] (后热处理)

[0038] 在氮化铝粒子合成后，可以在大气或氧气氛下进行加热(热处理)，将得到的氮化铝粒子中残留的碳除去。在碳源为混合到氧化铝原料中的固体的情况下，该热处理特别有用。从可靠地除去残留碳的观点考虑，后热处理温度可以为500℃以上，也可以为600℃以上，还可以为700℃以上。另外，从抑制氮化铝粒子的表面氧化的观点考虑，后热处理温度可以为900℃以下，也可以为800℃以下。应予说明，后热处理时间可以根据后热处理温度来适当选择，例如可以为3小时以上。

[0039] (氮化铝粒子的形状)

[0040] 氮化铝粒子的晶体取向可以一致。如果氮化铝粒子的晶体取向一致，则通过在烧成前成型体内规律地配置氮化铝粒子，能够使氮化铝烧结体的晶体取向一致。通过使氮化铝烧结体的晶体取向一致，可得到透明度高的氮化铝烧结体。换言之，如果氮化铝粒子的晶体取向不一致，则即便在烧成前成型体内规律地配置氮化铝粒子，氮化铝烧结体的晶体取向也不一致，透明度降低(参照图3)。应予说明，氮化铝晶体的c轴可以出现在粒子表面(构成粒子的面中的面积最大的面)。即，c轴可以沿着氮化铝粒子的厚度方向(与粒子表面大致正交的方向)延伸。应予说明，可以利用背散射衍射法(EBSD：Electron Back Scatter Diffraction)针对各晶体取向映射由扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope)得到的电子图像，基于特定晶体取向在整体中所占据的比例来确定晶体取向是否一致。

[0041] 氮化铝粒子呈板状，纵横尺寸比(L/D)可以为3以上。即，板状的氮化铝粒子的表面方向长度(表面和背面的最大长度)L与厚度方向长度(将表面和背面连结的方向上的长度)D的比值可以为3以上。应予说明，厚度方向长度D可以为：将氮化铝粒子以一对平行平面夹持时、平面间的距离最小的部分的长度(即、厚度)。另外，表面和背面的形状可以为例如六边形等多边形。如果纵横尺寸比为3以上，则如图1所示，在烧成前成型体内，氮化铝粒子规律地配置(氮化铝粒子取向)，烧成后的氮化铝烧结体的晶体取向容易一致。

[0042] 氮化铝粒子的表面方向长度(长度方向尺寸)L可以为0.6μm以上，也可以为1μm以上，还可以为1.5μm以上，还可以为2μm以上。如果氮化铝粒子的表面方向长度L过小，则有时粒子彼此凝聚，无法得到高取向的(晶轴的取向度高的)氮化铝烧结体。另外，氮化铝粒子的表面方向长度L可以为20μm以下，也可以为15μm以下，还可以为10μm以下，还可以为5μm以下。如果氮化铝粒子的表面方向长度L过大，则在制造氮化铝烧结体时，有时不易发生烧结，氮化铝烧结体的密度(相对于理论密度的相对密度)降低。如果氮化铝烧结体的密度降低，则在氮化铝烧结体的内部残留气孔，氮化铝烧结体的透明度降低。如果氮化铝粒子的表面方向长度L在上述范围(0.6～20μm)内，则能够制造高取向且透明度高的氮化铝烧结体。应予说明，可以对氮化铝烧结体照射特定波长的光(激光)，以该光的直线透过率来评价氮化铝烧结体的透明度。

[0043] 氮化铝粒子的厚度方向长度(宽度方向尺寸)D可以为0.05μm以上。如果氮化铝粒子的厚度方向长度D小于0.05μm，则在制造氮化铝烧结体时，例如，原料的混合工序中，氮化铝粒子的形状有时走样。因粒子形状走样，导致在成型烧成前成型体时，氮化铝粒子的取向度有时降低。应予说明，氮化铝粒子的厚度方向长度D可以为0.1μm以上，也可以为0.3μm以上，还可以为0.5μm以上，还可以为0.8μm以上。

[0044] 另外，氮化铝粒子的厚度方向长度D可以为2μm以下，也可以为1.5μm以下，还可以为1μm以下，还可以为0.5μm以下。如果氮化铝粒子的厚度方向长度D过大，则例如在使用刮刀等来调整烧成前成型体的厚度时，在粒子侧面(与厚度方向平行的面)受到由刀片施加给氮化铝粒子的剪切应力的比例增加，氮化铝粒子的排列有可能紊乱(参照图2)。另外，如果氮化铝粒子的厚度方向长度D过大，则结果导致纵横尺寸比降低，氮化铝粒子不易规律地排列。如果氮化铝粒子的厚度方向长度D在上述范围(0.05～2μm)内，则能够制造高取向且透明度高的氮化铝烧结体。

[0045] 氮化铝粒子的比表面积可以为0.4m2/g以上，也可以为1m2/g以上，还可以为2m2/g以上，还可以为3.5m2/g以上，还可以为5m2/g以上，还可以为8m2/g以上。如果比表面积过小，则在烧成时，有时氮化铝粒子不易烧结，无法得到高密度的氮化铝烧结体。另外，比表面积可以为16m2/g以下，也可以为13m2/g以下，还可以为10m2/g以下。如果比表面积过大，则有时氮化铝粒子容易凝聚，无法在烧成前成型体内高取向地配置氮化铝粒子，无法得到晶体取向一致的氮化铝烧结体。另外，如果比表面积过大，则例如在使用刮刀等来成型烧成前成型体时，由刀片施加给氮化铝粒子的剪切应力变小，氮化铝粒子的排列有可能发生紊乱。如果氮化铝粒子的比表面积在上述范围(0.4～16μm)内，则能够成型高取向的烧成前成型体，通过将该烧成前成型体烧成，能够制造高密度且透明度高的氮化铝烧结体。

[0046] (杂质浓度)

[0047] 优选氮化铝粒子内包含的杂质(杂质金属、氧等)较少。具体而言，杂质金属可以为0.2wt％以下，也可以为0.1wt％以下，还可以为0.07wt％以下，还可以为0.05wt％以下。另外，含氧量可以为2wt％以下，也可以为1.5wt％以下，还可以为1wt％以下，还可以为
0.9wt％以下。如果氮化铝粒子内的杂质浓度升高，则氮化铝烧结体内包含的杂质浓度也升高。如果氮化铝烧结体内的杂质浓度升高，则有可能发生氮化铝烧结体的透明度降低(直线透过率降低)、热传导率降低。如果氮化铝粒子内的杂质浓度为上述范围(杂质金属0.2wt％以下、含氧率2wt％以下)，则能够制造透明度高的氮化铝烧结体。

[0048] (氮化铝烧结体的特征)

[0049] 氮化铝烧结体的c面取向度(构成氮化铝烧结体的氮化铝晶体的c轴的取向度)可以为95％以上，也可以为97％以上，还可以为100％。另外，氮化铝烧结体的相对密度可以为99％以上，也可以为99.8％以上，还可以为100％。氮化铝粒子内包含的杂质金属浓度可以为0.04wt％以下。氮化铝粒子内包含的氧浓度可以为0.6wt％以下。另外，在使用波长450nm的光时，氮化铝烧结体的直线透过率可以为30％以上，也可以为60％以上，还可以为65％以上。

[0050] 实施例

[0051] 以下，给出氮化铝粒子、使用氮化铝粒子制造的氮化铝烧结体的实施例。应予说明，以下给出的实施例用于说明本说明书的公开，并不限定本说明书的公开。

[0052] (实施例1：氮化铝粒子的制造)

[0053] 首先，将板状的氧化铝(KINSEI MATEC(株))100g、炭黑(三菱化学(株))50g、氧化铝球石 1000g、IPA(异丙醇：Tokuyama(株)制、Tokuso IPA)350mL以30rpm混合240分钟，得到混合物。应予说明，氧化铝使用平均粒径(表面方向长度)5μm、平均厚度(厚度方向长度)0.07μm、纵横尺寸比71的氧化铝。从得到的混合物中除去氧化铝球石，使用旋转蒸发器使该混合物干燥。然后，将残留的混合物用研钵轻轻地破碎(以较弱的力使凝聚的粒子分离)，将其100g填充到碳制坩埚中。然后，将填充有混合物的坩埚配置在加热炉内，在氮气以3L/min流通下，以升温速度150℃/hr升温至1600℃，于1600℃保持20小时。加热结束后，自然冷却，从坩埚中取出试样，使用马弗炉在氧化气氛下于650℃进行10hr热处理(后热处理)，得到板状的氮化铝粒子。应予说明，后热处理是为了除去试样中残留的碳而进行的。

[0054] (氮化铝粒子的评价)

[0055] 对得到的氮化铝粒子进行粒子形状、比表面积、杂质浓度、晶体取向的评价。将评价结果示于图5。

[0056] (粒子形状)

[0057] 对于氮化铝粒子的形状，使用SEM(日本电子(株)制、JSM－6390)以1000～2000倍对得到的氮化铝粒子进行拍摄，从拍摄的图像中随机选择30个粒子，进行表面方向长度(粒径)及厚度方向长度的测定。另外，根据表面方向长度、厚度方向长度，计算出纵横尺寸比。如图5所示，得到的氮化铝粒子的形状与原料(氧化铝)大致相同。

[0058] (比表面积)

[0059] 使用比表面积测定装置((株)岛津制作所制、Flow sorb 2300)，利用JIS(日本工业标准)R1626中记载的BET法，测定氮化铝粒子的比表面积。应予说明，作为吸附气体，使用氮。将结果示于图5。比表面积为9.0m2/g。

[0060] (杂质浓度)

[0061] 对于杂质金属浓度的测定，使用ICP(电感耦合等离子体)发光分析装置((株)日立高新科技制、PS3520UV－DD)，利用JIS R1649中记载的加压硫酸分解法进行测定。应予说明，作为杂质金属，对Si、Fe、Ti、Ca、Mg、K、Na、P、Cr、Mn、Ni、Zn、Ga、Y、Zr进行测定。另外，对于氧浓度的测定，使用氧分析装置((株)堀场制作所制、EMGA－6500)，利用JIS R1675中记载的惰性气体熔解－红外线吸收法进行测定。如图5所示，杂质金属浓度为0.043wt％，氧浓度为0.85wt％。

[0062] (晶体取向)

[0063] 对于晶体取向的测定，使用安装于SEM的EBSD(Oxford Instruments(株)制Aztec HKL)进行评价。应予说明，对氮化铝粒子的表面或背面进行晶体取向的评价。即，对氮化铝粒子的与厚度方向正交的面(表面或背面)、且是构成氮化铝粒子的面中的面积最大的面进行结晶形态的评价。具体而言，针对各晶体取向映射氮化铝粒子的表面(或背面)，计算出(001)晶面在整体中所占据的比例(面积比)，判断晶体取向是否一致。在面积比为80％以上的情况下，判断为晶体取向一致，在面积比小于80％的情况下，判断为晶体取向不一致。图5中，对晶体取向一致的情况标记“○”，对晶体取向不一致的情况标记“×”。如图5所示，得到的氮化铝粒子的晶体取向一致。应予说明，在测定晶体取向后，利用上述SEM进行氮化铝粒子的表面观察，通过表面的凹凸状态来判断是单晶(无凹凸)还是多晶(有凹凸)。得到的氮化铝粒子为单晶。

[0064] (氮化铝烧结体的制造)

[0065] 对使用得到的氮化铝粒子来制造氮化铝烧结体的方法进行说明。首先，对将氮化铝烧结体烧结时使用的助剂(Ca－Al－O系的烧成助剂)的合成方法进行说明。助剂混合到氮化铝粒子中，与氮化铝粒子一同进行烧成。

[0066] (助剂的合成)

[0067] 将碳酸钙(Shiraishi calcium(株)制、Shilver－W)47g、γ－氧化铝(大明化学工业(株)制、TM－300D)24g、氧化铝球石 1000g、IPA(Tokuyama(株)制、Tokuso IPA)125mL以110rpm进行120分钟粉碎、混合，得到混合物。使用旋转蒸发器使得到的混合物干燥。然后，从混合物中除去氧化铝球石，将70g混合物填充到氧化铝制的坩埚中。然后，将填充有混合物的坩埚配置在加热炉内，在大气中，以升温速度200℃/hr升温至1250℃，于
1250℃保持3小时。加热结束后，自然冷却，从坩埚中取出混合物(助剂)。

[0068] (合成用原料的制备)

[0069] 接下来，对使用上述助剂来制备原料的工序进行说明。相对于上述的氮化铝粒子，添加助剂(Ca－Al－O系助剂)4.8质量份，按合计20g进行称量。将该混合物、氧化铝球石300g、IPA(Tokuyama(株)制、Tokuso IPA)60mL以30rpm混合240分钟。从得到的
混合物中除去氧化铝球石，使用旋转蒸发器使该混合物干燥，得到合成用原料。

[0070] (烧成前成型体的制作)

[0071] 相对于上述合成用原料100质量份，加入作为粘合剂的聚乙烯醇缩丁醛(积水化学工业制、型号BM－2)7.8质量份、作为增塑剂的邻苯二甲酸二(2－乙基己基)酯(黑金化成制)3.9质量份、作为分散剂的脱水山梨醇三油酸酯(花王制、Rheodol SP－O30)2质量份、以及作为分散介质的2－乙基己醇，进行混合，制备原料浆料。应予说明，分散介质的添加量按浆料粘度为20000cP的方式进行调整。将得到的原料浆料利用刮刀法成型于PET膜上。通过使用刮刀法，使得原料浆料以氮化铝粒子的板面(c面)在PET膜的表面上排列的方式形成在PET膜上。应予说明，浆料厚度按干燥后的厚度为30μm的方式进行调整。利用以上工序，得到片状的流延成型体。将得到的流延成型体切断为直径20mm的圆形后，将120张圆形流延成型体层叠，得到烧成前成型体。将得到的烧成前成型体载放在厚度10mm的铝板上后，放入真空包装体中，使内部成为真空。然后，将真空包装体在85℃的热水中以100kgf/cm2进行等静压制，得到圆板状的烧成前成型体(烧成用层叠体)。

[0072] (一次烧成)

[0073] 接下来，将烧成前成型体配置于脱脂炉中，于600℃进行10小时脱脂。然后，在1900℃、表压200kgf/cm2的条件下进行10小时烧成，然后，使其降温至室温，得到氮化铝一次烧结体。应予说明，热压时的加压方向为烧成前成型体的层叠方向(与流延成型体的表面大致正交的方向)。另外，加压维持至降温到室温。构成烧成前成型体的氮化铝粒子利用一次烧成而粒生长，成型体内的气孔消失，由此，得到密度(相对密度)高的氮化铝一次烧结体。

[0074] (二次烧成)

[0075] 对氮化铝一次烧结体的表面进行磨削，制作厚度1.5mm的试样。将该试样配置于氮化铝制的板上，使加热炉内为氮气氛，于烧成温度1900℃进行75小时烧成，得到氮化铝烧结体。利用二次烧成，将氮化铝一次烧结体内残留的助剂(烧结时使用的助剂)除去，得到透明的氮化铝烧结体。

[0076] (氮化铝烧结体的评价)

[0077] 对得到的氮化铝烧结体进行c面取向度(c轴的取向度)、相对密度、杂质浓度、直线透过率的评价。将评价结果示于图5。

[0078] (c面取向度)

[0079] 将氮化铝烧结体的表面研磨后，对研磨面照射X射线，测定c面取向度。具体而言，使用XRD装置(理学(株)制、RINT－TTR III)，利用CuKα射线，在电压50kV、电流300mA的条件下，在2θ＝20～70°的范围内测定XRD图谱。应予说明，利用Lotgering法计算出c面取向度(f)。具体而言，将由以下的式(3)、(4)得到的结果P、P0代入式(2)，计算出c面取向度(f)。应予说明，式中，P为根据得到的氮化铝烧结体的XRD测定得到的值，P0为根据标准氮化铝(JCPDS card No.076－0566)计算出的值。此外，作为(hkl)，使用(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)。

[0080] f＝{(P－P0)/(1－P0)}×100···(2)

[0081] P0＝ΣI0(002)/ΣI0(hkl)···(3)

[0082] P＝ΣI(002)/ΣI(hkl)···(4)

[0083] (相对密度、杂质浓度)

[0084] 对于相对密度，利用JIS R1634中记载的方法测定体积密度，计算出相对于理论密度(3.260)的值。另外，利用与氮化铝粒子的杂质浓度的评价同样的方法测定杂质浓度。

[0085] (直线透过率)

[0086] 将烧结后的氮化铝烧结体切断为10mm×10mm尺寸，将4个氮化铝烧结体等间隔地(相邻的氮化铝烧结体与平台的中心所成的角度为90°的方式)固定于氧化铝制的平台的外周部分，利用滴加有包含粒径为9μm及3μm的金刚石磨粒的浆料的铜制研
磨机进行研磨，进而，利用滴加有包含胶体二氧化硅的浆料的抛光机进行300分钟研磨。然后，将研磨后的10mm×10mm×0.4mm厚的试样以丙酮、乙醇、离子交换水依次分别进行3分钟清洗后，使用分光光度计(Perkin Elmer制、Lambda900)，测定波长450nm处的直线透过率。

[0087] 如图5所示，使用本实施例中得到的氮化铝粒子来制造氮化铝烧结体的结果为：得到c面取向度100％、相对密度100％、杂质金属0.01wt％、含氧量0.04％、直线透过率为67％的氮化铝烧结体。

[0088] (实施例2～5)

[0089] 使用尺寸不同的氧化铝(KINSEI MATEC(株))，利用与实施例1同样的方法，制造氮化铝粒子，使用得到的氮化铝粒子，制造氮化铝烧结体。另外，对所有得到的试样进行c面取向度、相对密度、杂质浓度的测定。进而，进行直线透过率的测定。应予说明，实施例2～5中，得到的氮化铝粒子的形状也与原料(氧化铝)大致相同。因此，图5所示的氮化铝粒子的形状与原料的氧化铝的尺寸大致相同。

[0090] 此外，对于实施例5，在制备氮化铝烧结体的合成用原料时，在氮化铝粒子47.6wt％中混合市售的球状氮化铝粉末(Tokuyama(株)制、F等级、平均粒径1.2μm)
47.6wt％、助剂4.8wt％，将该混合物、氧化铝球石 300g、IPA(Tokuyama(株)制、
Tokuso IPA)60mL以30rpm混合240分钟后，除去氧化铝球石，使用旋转蒸发器使其干燥，得到合成用原料。如图5所示，实施例5的氮化铝粒子的粒径较大，因此，如果直接制造氮化铝烧结体，则相对密度难以升高。对于实施例5，为了提高氮化铝烧结体的相对密度，在合成用原料中添加粒径较小的氮化铝粉体。应予说明，粒径较小的氮化铝粉体在氮化铝粒子粒生长时进入氮化铝粒子中。因此，即便在合成用原料中添加粒径较小的氮化铝粉体，也不会对氮化铝烧结体的晶体取向造成影响。已知这是TGG(Templated graingrowth)法。

[0091] (实施例6～16)

[0092] 为了对各种尺寸的氮化铝粒子进行评价，对于作为氮化铝粒子的原料的氧化铝粒子中的无市售的尺寸的氧化铝粒子，合成氧化铝粒子本身，使用合成的氧化铝粒子来制造氮化铝粒子，使用该氮化铝粒子，进行氮化铝烧结体的制造。

[0093] (氧化铝粒子的合成)

[0094] 将三水铝石型氢氧化铝湿式粉碎，调整为平均粒径0.4～3μm，相对于氢氧化铝1摩尔添加正磷酸1.0×10－5～1.0×10－2摩尔，形成浆料。应予说明，如果使氢氧化铝的平均粒径变大，则氧化铝粒子的平均粒径变大，如果增加正磷酸的添加量，则纵横尺寸比升高。

[0095] 使用喷雾干燥机(大川原化工机(株)、FL－12型)，将得到的浆料于干燥温度140℃进行造粒干燥，使原料中的水分低于1wt％。将得到的粉末制成50wt％的水系浆料后，以合成温度600℃、压力15MPa进行水热合成。水热合成后，进行水洗、干燥，由此得到白色的氧化铝粒子。应予说明，将正磷酸的一部分在形成浆料时不添加而是添加到进行水热合成时的水中，由此，无需改变纵横尺寸比就能够减小氧化铝粒子的粒径。使用得到的氧化铝，利用与实施例1同样的方法，进行氮化铝粒子的制造、氮化铝烧结体的制造，并进行物性评价。

[0096] 应予说明，实施例6～16中，得到的氮化铝粒子的形状也与原料(氧化铝)大致相同。图5所示的氮化铝粒子的形状与原料的氧化铝的尺寸大致相同。另外，对于实施例11、13及14，与实施例5同样地，在制备氮化铝烧结体的合成用原料时，向氮化铝粒子中加入市售的球状氮化铝粉末。实施例1～11、13～16的氮化铝粒子的表面为大致六边形。即，实施例1～11、13～16的氮化铝粒子呈大致六棱柱形状。实施例12的氮化铝粒子的表面为圆形，呈圆柱状。

[0097] 使用了实施例2～16中得到的氮化铝粒子的氮化铝烧结体的、c面取向度为97％以上，相对密度为98.8％以上，杂质金属为0.04wt％以下，含氧量为0.30％以下，直线透过率为30％以上。实施例2、6的氮化铝粒子的尺寸小于其他试样。另一方面，实施例11、12、15、16的氮化铝粒子的尺寸大于其他试样。所有试样的、c面取向率、直线透过率均良好。实施例6～8的纵横尺寸比小于其他试样。对于纵横尺寸比3～5的试样也确认到：显示出良好的c面取向率、直线透过率。

[0098] (比较例1)

[0099] 将平均粒径10μm、平均厚度0.3μm、纵横尺寸比33的市售的氧化铝填充到氧化铝制的坩埚中，在氮气以0.5L/min流通下，以升温速度200℃/hr升温至1600℃，于1600℃保持35小时，得到板状的氮化铝粒子。应予说明，在制造氮化铝粒子时，其他条件与实施例1相同。使用得到的氮化铝粒子，利用与实施例1同样的方法，制造氮化铝烧结体。将结果示于图5。
如图5所示，比较例1的氮化铝粒子的晶体取向不一致，且为多晶。比较例1的氮化铝粒子的粒子形状、比表面积、杂质浓度与实施例5大致相同，但是，氮化铝烧结体的c面取向度显示出7％这样极低的值，直线透过率为2％。

[0100] (比较例2～4)

[0101] 利用与实施例6～16同样的方法，合成氧化铝粒子，使用合成的氧化铝进行氮化铝粒子的制造、氮化铝烧结体的制造。比较例2～4中，调整氢氧化铝的平均粒径、正磷酸的添加量、添加时机，得到图5所示的粒子形状的氧化铝粒子。应予说明，图5所示的氮化铝粒子的形状与原料的氧化铝的尺寸大致相同。比较例2及3的氮化铝粒子的晶体取向一致，但是，氮化铝烧结体的c面取向度低。另外，相对密度低于其他试样。比较例4的氮化铝粒子的晶体取向一致，氮化铝烧结体的c面取向度比比较例2、3好，相对密度与实施例1～16在相同水平。然而，比较例2～4的直线透过率均低至7％以下。

[0102] 将上述实施例的结果进行汇总。使用实施例1～16的试样制作的氮化铝烧结体均得到c面取向度高达97％以上的结果。另外，相对密度也均得到高达98.8％以上的结果。即便是实施例1～16中c面取向度最低、相对密度最低的实施例12，也显示出直线透过率为30％的良好结果。特别是，c面取向度100％、相对密度100％的实施例1、3、7的氮化铝烧结体的直线透过率为65％以上，显示出非常好的结果。

[0103] 在氮化铝粒子的晶体取向不一致的情况下，氮化铝烧结体的c面取向度明显降低(比较例1)。结果无法得到直线透过率高的氮化铝烧结体。

[0104] 在氮化铝粒子的纵横尺寸比较小(低于3)的情况下，氮化铝烧结体的c面取向度降低(比较例2)。另外，相对密度与实施例1～16相比较有所降低。结果无法得到直线透过率高的氮化铝烧结体。

[0105] 在氮化铝粒子的尺寸(厚度方向长度D)过大的情况下，氮化铝烧结体的c面取向度降低，相对密度与实施例1～16相比较有所降低(比较例3)。结果无法得到直线透过率高的氮化铝烧结体。

[0106] 在氮化铝粒子的尺寸(厚度方向长度D)过小的情况下，氮化铝烧结体的c面取向度降低，无法得到直线透过率高的氮化铝烧结体(比较例4)。

[0107] 以上，虽然对本发明的实施方式详细地进行了说明，但是，这些实施例只不过是示例，并不限定权利要求的保护范围。权利要求书中记载的技术中包含将以上例示的具体例进行各种各样的变形、变更得到的例子。另外，本说明书或附图中说明的技术要素以单独或者各种组合来发挥技术有用性，并不限定于申请时权利要求中记载的组合。另外，本说明书或附图中例示的技术同时实现多个目的，实现其中的一个目的的技术自身具有技术有用性。

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