JP2005082460A - 窒化アルミニウム顆粒、その製造方法及び用途 - Google Patents

Abstract

【解決課題】 窒化アルミニウム焼結粉及び窒化アルミニウム焼結体を、従来法に比べ飛躍的に低温で焼成可能なＡｌＮ顆粒及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 窒化アルミニウム粉にコロイダルシリカ分散液を含有し、コロイダルシリカ由来の二酸化珪素の含有量が、窒化アルミニウム粉に対し１〜１０重量％であることを特徴とする窒化アルミニウム顆粒、コロイダルシリカ分散液と窒化アルミニウム粉を含有するスラリーを、スプレードライヤーで乾燥する該窒化アルミニウムの製造方法、および該窒化アルミニウム顆粒を焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結粉並びに該窒化アルミニウム顆粒を乾式プレスにより成形し、焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結体。
【選択図】なし

Description

本発明は、窒化アルミニウム顆粒と、それから得られる窒化アルミニウム焼結粉および乾式プレス法により窒化アルミニウム焼結体を製造する方法、並びに用途に関する。

ＬＳＩのＩＣチップの発熱に対し、放熱を目的としたセラミックス基板や放熱性樹脂シートが用いられ、アルミナ製の基板やアルミナを含有する放熱シートが使用されている。

しかし、最近のＬＳＩの集積度の飛躍的な向上に伴ない、ＩＣチップの発熱量が増大し、従来から使用されているアルミナ製では熱特性が不十分で、放熱が限界に達しつつある。

一方、窒化アルミニウム粉末は、高熱伝導率、高絶縁性を有し、パッケージ材料等のエレクトロニクス材料として極めて有用な窒化アルミニウム焼結粉および焼結体の原料として注目されている。

窒化アルミニウム焼結体の製造方法には、窒化アルミニウム粉末を結合助剤等の有機成分の存在下、顆粒に造粒した後、乾式プレス法により成形してプレス成形体を得、焼成する方法が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。窒化アルミニウムの溶融温度は、０．４Ｍｐａの圧力下に於いて２２００℃と非常に高温であり、難焼結性物質である。そのため焼結には、アルカリ土類金属、ランタン族金属及びイットリウムよりなる群から選ばれる金属または該金属化合物を焼結助剤として使用されている（例えば特許文献３参照）。
特開平５−２７０８１０号公報 特開平９−２８７９号公報 特許第２８２６０２３号

しかし、これらの方法は、いずれも焼結する際に１６００℃以上の高温下で焼結させるため、非酸素雰囲気下にて特殊な炉を必要とすることから、高コストとなってしまい、アルミナとの価格に大きな差が生まれている。

従って本発明は、窒化アルミニウム焼結粉及び焼結体を安価に製造するため、原料となる窒化アルミニウムが、低温で焼結される顆粒を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意研究を重ねてきた結果、コロイダルシリカ分散液を用い、窒化アルミニウム粉に超微粒子の二酸化珪素を均一に分散した顆粒から得られるものが、上記の目的を達成することを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、
（１）窒化アルミニウムにコロイダルシリカ分散液を含有せしめ、コロイダルシリカ由来の二酸化珪素の含有量が、窒化アルミニウムに対し１〜１０重量％であることを特徴とする窒化アルミニウム顆粒。
（２）（１）に記載の窒化アルミニウム顆粒を、焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結粉。
（３）（１）に記載の窒化アルミニウム顆粒を、乾式プレスにより成形し、焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結体。
（４）コロイダルシリカ分散液を含有する窒化アルミニウム粉スラリーを、有機溶媒によってスラリー化し、該スラリーをスプレードライヤーで乾燥することを特徴とする（１）記載の窒化アルミニウム顆粒の製造方法。
（５）焼成温度が４００〜１５００℃である（２）に記載の窒化アルミニウム焼結粉。
（６）焼成温度が４００〜１５００℃である（３）に記載の窒化アルミニウム焼結体。
（７）（２）に記載の窒化アルミニウム焼結粉からなる放熱性樹脂用フィラー。
（８）（７）の放熱性樹脂用フィラーを含有してなる放熱性樹脂シート。
（９）（３）に記載の窒化アルミニウム焼結体からなる放熱性セラミックス基板材料、に関するものである。

本発明の窒化アルミニウム顆粒は、窒化アルミニウム焼結粉及び窒化アルミニウム焼結体の製造原料として好適である。

即ち、本発明の窒化アルミニウム顆粒を用いることで、従来技術と比較してより低温での焼結を可能とした。また、半導体分野で使用される放熱性樹脂フィラー用の焼結粉や放熱性セラミック基板に使用される窒化アルミニウム焼結体を製造した場合、焼結体の変色やマイクロポアの発生等が無くなるため、歩留り良く窒化アルミニウム焼結体を製造することが可能となる。

従って、本発明の窒化アルミニウム顆粒は、窒化アルミニウム焼結粉及び窒化アルミニウム焼結体を工業的に効率良く、且つ、安価に製造するために、極めて有用な原料となる。

以下、本発明を詳細に説明する。

第一に本発明は、少なくとも窒化アルミニウムとコロイダルシリカを含有し、コロイダルシリカ由来の二酸化珪素の含有量が、窒化アルミニウムに対し１〜１０重量％であることを特徴とする窒化アルミニウム顆粒である。

本発明で用いる窒化アルミニウム（以下、ＡｌＮと略記することがある）粉は、製法による差異はなく、通常用いられる窒化アルミニウム粉が使用できる。例えば、アルキルアルミニウムとアンモニアを反応させた後、加熱するアルキルアルミ法、アルミナと炭素の混合物を窒素中で加熱するアルミナ還元法、アルミニウムと窒素で反応させる直接窒化法等で製造した窒化アルミニウム粉のいずれも好適に使用可能である。

本発明のＡｌＮ顆粒は、超微細な二酸化珪素をＡｌＮ結晶表面に均一に分散することが重要であり、そのため、コロイダルシリカ分散液が使用される。

コロイダルシリカ分散液とは、一般式ＳｉＯ_２・ｘＨ_２０で表され、１０〜２０μｍの超微粒子な二酸化珪素が水に分散した液をいう。これらは、一般的に市販されており、通常溶液中にＳｉＯ_２ベースで１０〜３０重量％程度含有している。また安定剤としてナトリウムが添加されている（例えば、商品名：スノーテックス３０、日産化学工業株式会社製）がこれらも問題なく使用できる。

本発明では、コロイダルシリカはＡｌＮの粒子間を結合する役目をなし、この粒子間の結合は、微粒子なコロイダルシリカが、ある温度域で縮合することによって達成される。

コロイダルシリカの使用量は、ＡｌＮ粉に対しＳｉＯ_２換算で１〜１０重量％の範囲、好ましくは３〜８重量％の範囲で必要に応じて使用される。

コロイダルシリカの使用量が１重量％以上の方が、結合剤としての効能が発揮され、好ましい。即ち、焼成すると粒子間の結合が充分で、１次粒子に分散することなく好ましい。また１０重量％以下の方が、凝結も充分であり、更に本来のＡｌＮの熱伝達性能を失うことなく好ましい。

本発明の窒化アルミニウム顆粒の形状は何ら制限されず、任意の形状であってよいが、製造方法に由来して球状またはそれに近い形状のものが好ましい。更には空隙の少ない高密度の窒化アルミニウム顆粒は真球状であることがより好ましく、例えば、短径と長径の比から求めた真球度が０．９以上のものが好適である。

また顆粒の大きさは、フィラー用の焼結粉の場合、平均粒子径で１０〜２００μｍ、また基板用の焼結体の場合、平均粒子径で１０μｍ〜８ｍｍの大きさが好適である。顆粒の大きさを測定する方法には、乾式篩い、光透過式遠心沈降法、SEM撮影等によって測定できる。

本発明の窒化アルミニウム顆粒化は、特に方法を制限するものではなく、種々の方法で得ることができる。

その一つとして、パン型造粒機を使用する方法がある。オープン型のパン（皿）は回転数と傾斜角度が調整でき、このパンに窒化アルミニウム粉を入れ、回転させながらコロイダルシリカ分散液を含有する液を、窒化アルミニウム粉に噴霧器で噴霧することで顆粒を得ることが出来る。

また、真球に近い顆粒を得る方法として、スプレードライヤーを使用する方法がある。コロイダルシリカ分散液と窒化アルミニウム粉を含有するスラリーを、スプレードライヤーで乾燥することにより顆粒を得ることが出来きるので、本発明では好ましい方法である。

スプレードライヤーとは、円筒形の管体の側面から熱ガスを送り、上部からスラリーを噴霧器で霧状にして、気相部で溶媒及び水分を蒸発させて、凝集体を形成せしめ、管体の下部に堆積し、水分を含む熱風はサイクロン、バグフィルターを経て外部に放出する構造を有するものである。

噴霧器には、スラリーをポンプで高圧状態にし、高圧用分散ノズルで噴霧するものや、アトマイザーと言われる低圧用ノズルを高速で回転する噴霧器などがあり、本発明では噴霧器の形式について特に限定するものではなく、いずれも使用可能である。

霧状態は、スラリー濃度や、噴霧ノズル、アトマイザーの回転数により変化する。スラリー濃度が高いほど大きな粒径となり、噴霧ノズルはノズル径の大きいものほど大きな粒径となる。またアトマイザーの回転数は高い回転数となるほど小さい粒径となる。

このスプレードライヤーの上部より、該スラリーを噴霧することにより、気相部で溶媒及び水分の蒸発とともに、ＡｌＮ粒子表面に微粒のＳｉＯ_２が均一に付着し、その凝集体が球状の顆粒を形成して、管体の下部に落下する。

本発明で用いられるスプレードライヤーは、管体に送風する熱ガスが１５０〜４００℃の範囲が好ましく、更に好ましくは２００〜３００℃が好適である。熱風の温度が１５０℃未満では、溶媒及び水分が充分に蒸発しない場合がある。また、熱風の温度が４００℃を超えると、顆粒の粒子径が不揃いとなり好ましくない傾向にある。

スプレードライヤーへ供給する際、スラリー濃度が不均一の場合、得られる顆粒の粒径のバラツキが大きくなるので、均一な濃度でスプレードライヤーへ供給することが望ましい。

本発明の窒化アルミニウム顆粒は、コロイダルシリカ分散液以外の焼結助剤を特に必要としないが、併用しても何ら差し支えない。コロイダルシリカ分散液以外の添加可能な焼結助剤を例示すると、酸化カルシウム、燐酸カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化イットリウム、酸化ランタンまたはアルミン酸カルシウム等が挙げられる。これらを使用する場合は、コロイダルシリカ（ＳｉＯ_２換算）の同量、若しくは同量以下で充分である。

また、スラリー化には、更に有機溶媒が添加されることが好ましい。

有機溶媒には、コロイダルシリカ分散液の分散性を阻害しないため、好ましくは水溶性の有機溶媒が用いられ、例としてメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン等を挙げることができ、これらを使用できる。しかし、コロイダルシリカ分散液は水を多く含んでいるため、有機溶媒を使用しても短時間でＡｌＮが加水分解する場合がある。そこで、予め有機溶媒にＡｌＮを分散したスラリーとコロイダルシリカ分散液を用意し、攪拌器付き混合槽、或いはラインミキサーを用い、同時フィードして短い滞留時間内で混合して、スプレ−ドライヤーに供給することが好ましい。この滞留時間は、好ましくは３０秒以内、更に好ましくは１５秒以内が好適である。

また、ＡｌＮの加水分解を抑制するため、燐酸化合物を含む水溶液を用いることもできる。使用する燐酸化合物としては、オルソ燐酸、メタ燐酸、ピロ燐酸、ポリ燐酸等が例として挙げられる。燐酸水溶液の濃度は、Ｐ_２Ｏ_５換算で好ましくは０．３〜２重量％、より好ましく０．５〜１重量％の水溶液が好適に用いられる。燐酸水溶液の濃度がＰ₂Ｏ₅換算で０．３重量以上の方が、スラリー状態に於ける所望の耐水性を得ることができ、短時間で加水分解する恐れが少ない。また、Ｐ₂Ｏ₅換算で２重量％以下の方が、ＡｌＮ顆粒本来の特性である熱伝導性を損なうことなく好ましい。

この燐酸水溶液の混合方法としては、例えば、まず燐酸化合物を加えた水にＡｌＮ粉を分散し、スラリー混合した後、コロイダルシリカを加えることが好ましい。尚、上記有機溶媒と燐酸水溶液は当然のごとく併用することも可能である。

ＡｌＮ粉、コロイダルシリカ分散液を有機溶媒又は／及び燐酸水溶液に分散させるスラリーの濃度は、スプレードライヤーの性能、能力によって最適濃度は異なるが、通常ＡｌＮ粉、コロイダルシリカ中の二酸化珪素の総重量を（Ａ）とし、下式（１）によってスラリー濃度が１０〜５０重量％となるように水を加える。

スラリー濃度（％）＝１００×Ａ／Ａ＋（有機溶媒又は／及び燐酸水溶液） …（１）
有機溶媒を使用する場合は、スプレードライヤーは防爆仕様の装置を用い、管体に送風する熱ガスに窒素ガスを使用することが好ましい。また、スラリーの供給量は、スプレードライヤーの仕様書に表示されている、溶媒及び水の蒸発量以下となるようにすることが重要である。

次に、本発明のＡｌＮ顆粒を使用し、放熱性樹脂用フィラー用途として有用な焼結粉の製造方法について述べる。

特に半導体用フィルムのとして使用する凝結性顆粒品は、球状で直径１０〜２００φμｍ、好ましくは２０〜１００φμｍのものが望ましい。窒化アルミニウム顆粒は真球状であることが好ましく、例えば、短径と長径の比から求めた真球度が０．９以上のものが好ましい。顆粒の大きさを測定する方法には、乾式篩い、光透過式遠心沈降法、SEM撮影等によって測定できる。

また、本発明の焼結粉に於いて、内部の空隙が少なく、高密度で焼結体を得るには窒化アルミニウム顆粒の嵩比重が、０．５〜１．３ｇ／ｃｍ³の範囲であることが好ましく、更には０．７〜１．１ｇ／ｃｍ³の範囲であることが好適である。粒径を調整する方法は、前述したスプレードライヤーの運転条件によって、任意の粒子径を得ることが出来る。

このＡｌＮ顆粒を焼成炉で加熱して焼結させる。前述したようにＡｌＮ粒子表面には、微粒のＳｉＯ_２が均一に堆積し、その凝集体が球状の顆粒を形成している。この顆粒に熱を加えることにより、ＡｌＮ微粒子表面のＳｉＯ_２が縮合して粒子間の結合を強固に凝結させるのである。焼成炉は、電気炉や、高周波炉等、高温度用の炉が使用される。

焼成温度は、この微粒のＳｉＯ_２が縮合する温度、即ち４００〜１５００℃の範囲が好ましく、より好ましくは５００〜１２００℃、より更に好ましくは６００〜８００℃の範囲である。４００℃以上の方が、十分な縮合がなされ、後記する顆粒の破壊強度に達することができる。また１５００℃を越える温度で焼成してもＡｌＮの焼結粉の強度は向上せず、エネルギーの損失となるばかりか、シリコニット炉や高周波炉等の特殊な炉を必要とするので高コストとなる。

また焼成時の炉内の雰囲気は８００℃を越える場合は非酸化雰囲気下であり、一般に窒素ガスが採用さる。容器は、アルミナるつぼやアルミナ／シリカ系の磁性るつぼが使用できる。

焼成時間は、焼成温度、コロイダルシリカの使用量によって異なるが、任意の温度に達成してから、通常１〜３０時間程度保持して焼成する。

焼成後、得られた顆粒状のＡｌＮ焼結粉はそのまま製品となるが、一部顆粒同士で融着している場合は、ジェットミルを使用して分散させるか、或いは篩を用いて融着した顆粒を取り除く等の方法によって処置するのが好ましい。

本発明において、平均粒子径は、走査型電子顕微鏡を用い、１００倍の倍率で撮影し、撮影された粒子１００個の直径を測定し、その平均値を平均粒子径とした。

ＡｌＮ顆粒の粒子間の焼結状態は、電子顕微鏡により顆粒表面の緻密さを観察し評価することができるが、破壊強度や嵩密度でも簡易的に評価できる。

ＡｌＮ焼結粉の破壊強度は、５ｋｇｆ／ｍｍ²以上であることが好ましい。破壊強度が５ｋｇｆ／ｍｍ²未満では、樹脂と混練する際、顆粒が崩壊してしまい、結果的に放熱性能が低下するので好ましくない。本発明のＡｌＮ焼結粉の破壊強度は、測定に使用する３ケの顆粒の粒径の平均をＤとしたとき、粒径がＤ×（１±０．０５）の範囲の顆粒３ケを一辺１０ｍｍの正三角形の頂点に置き、上から静かに荷重をかけ、３ケ中１ケ以上破壊した時の荷重を測定する。その荷重をＰ、破壊強度をＳとしたとき、下式（２）より、破壊強度を算出することができる。尚、測定は、１０回繰り返し、最低値と最高値を除いた８点平均値を用いる。
Ｓ＝２．８×（Ｐ／３）／（πＤ²）… （２）
また、ＡｌＮ焼結粉の嵩密度は、平均粒子径によっても異なるが、本発明では０．９〜１．６ｇ／ｃｍ³の範囲のものが好ましく、放熱シートのフィラーとして使用する場合、樹脂へのＡｌＮの添加量が多いほど良く、嵩密度の高いもの程、多く添加できるので好ましい。

嵩密度の測定は、１００ｍｌのメスシリンダーに、５０ｇのＡＬＮ粉を入れ、メスシリンダーの底を机上から２ｃｍ程度の所から、２回/秒のペースで軽く叩き付ける操作を、約１分間行い、その時のＡｌＮ粉の容積を読み取り、密度を算出することができる。

また、ＡｌＮ焼結粉は球状であることから流動性に優れているものの、粒子が融着していると焼結粉の流動性が低下する。従って、融着状態を測る指標の一つとして、安息角θを測定する方法があり、この角度の値が小さい程、焼結粉の融着が少ないことを示す。

安息角θは、直径８０mmφの円形テーブルの中央部に、ガラス製ロウトの下端を８０mmの高さにセットし、テーブルから粉が落ちる状態になるまで、漏斗から粉を落下させ、円錐型を成したところで、頂点に向けての傾き角度（安息角θ）を測定することにより求めることができる。

本発明ではＡｌＮ焼結粉の安息角θは、４５°以下のものが好ましい。放熱シートのフィラーとして使用する場合、流動性のよいもの程、樹脂への分散性がよくなり、放熱性能もよくなるので好ましい。

以上述べた方法で得られた本発明のＡｌＮ焼結粉は、シリコン樹脂やその他の樹脂にフィラーとして添加することで、放熱用の樹脂組成物として、半導体用フィルムなど多用途に使用できる。

次に、この顆粒を使用し放熱性セラミック基板用途として有用な焼結体の製造方法について述べる。

焼結体製造用の顆粒の平均粒径は、プレス体の大きさや形状に合わせて、任意に選択されるが、通常１０μｍ〜８ｍｍ、好ましくは、２０μｍ〜４．０ｍｍ、更に好ましくは、５０μｍ〜２．０ｍｍの平均粒径が好適である。平均粒子径が８ｍｍを越えると、個々の顆粒間の空隙が大きくなり、焼結後に内部空隙が残存し、良好な焼結体が得られず好ましくない。また、平均粒径が、０．０２ｍｍ未満のときは、静電反発などにより、嵩高くなるために、前記のような不都合が生じるために好ましくない。窒化アルミニウム顆粒は真球状であることが好ましく、例えば、短径と長径の比から求めた真球度が０．９以上のものが好ましい。顆粒の大きさを測定する方法には、乾式篩い、光透過式遠心沈降法、SEM撮影等によって測定できる。

また、本発明の焼結体に於いて、内部の空隙が少なく、高密度で焼結体を得るには窒化アルミニウム顆粒の嵩比重が、０．５〜１．３ｇ／ｃｍ³の範囲であることが好ましく、更には０．７〜１．１ｇ／ｃｍ³の範囲であることが好適である。

本発明の窒化アルミニウム焼結体は、前述の本発明の窒化アルミニウム顆粒を、乾式プレスにより成形し、焼成することにより得られるものである。

乾式プレスには、この窒化アルミニウム顆粒を金型に顆粒を充填し、プレス成形するいわゆる加圧成形法や、ゴム型に顆粒を充填し、流体圧力を利用して加圧成形するいわゆる静水圧成形、および前者と後者の併用による加圧成形法があり、これらの加圧成形法を用い、任意の形状に成形される。一般には、０．３〜２．０ｔ／ｃｍ²の成形圧力が好ましく採用される。

得られた窒化アルミニウムプレス体は、焼成し、焼結体とする。焼成温度は、この微粒のＳｉＯ_２が縮合する温度、即ち４００〜１５００℃の範囲が好ましく、より好ましくは５００〜１２００℃、より更に好ましくは６００〜１０００℃の範囲である。４００℃以上の方が、十分な縮合がなされ、後記する顆粒の破壊強度に達することができる。また１５００℃を越える温度で焼成してもＡｌＮの焼結粉の強度は向上せず、エネルギーの損失となるばかりか、シリコニット炉や高周波炉等の特殊な炉を必要とするので高コストとなる。焼成雰囲気としては、８００℃を越える場合は非酸化雰囲気下であり、一般に窒素ガスが採用さる。

このようにして、本発明の窒化アルミニウム顆粒を乾式プレス成形し、低温で焼成することにより、効率的で、且つ、安価に窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。

本発明を実施例及び比較例で具体的に説明する。

図１に示す管体１が１０ｍ³の、防爆型のスプレードライヤーを用い、ヒーター１２で 熱窒素ガスの入り口温度を３００℃に設定し、管体内部の圧力が−１０mmH₂Oとやや減圧となるように、排気系のダンパー１４の開度を調節した。

管体内部の温度が２５０℃と安定したところで、アトマイザー３の回転速度を８０００回転とした。次に、スラリー容器５にイソプロピルアルコール５Ｌに比表面積２．２ｍ²/ｇのＡｌＮ粉（三井化学株式会社製：アルキルアルミ法）５ｋｇを加え３０分間攪拌した。一方、容器７にＳｉＯ_２含有量３０重量％のコロイダルシリカ溶液（日産化学工業株式会社製：スノーテックス３０）８３０ｇを入れ、ＡｌＮ粉に対しＳｉ０_２換算で５重量％とした。

この２液の全量を、１時間で定量フィードするように定量ポンプで調整しラインミキサー９に送液した。ラインミキサー９で２液を混合し、ミキサー内の滞留時間を１５秒とした後アトマイザー３へ定量供給し、１時間で全量フィードしスプレー乾燥を行った。その後、管体の捕集器２に溜まった顆粒を回収した。

この顆粒を走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。顆粒は多孔質な球形で平均粒子径は９５μｍ、嵩密度は０．８５ｇ／ｃｍ³であった。また、このＡｌＮ粉の安息角θを測定したところ、３２°であった。

実施例１で得たこの顆粒の内１００ｇをアルミナるつぼに入れて、電気炉内で６００℃で３時間焼成を行った。この焼成後の顆粒を実施例１と同様に、走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。焼結粉は緻密な球形で平均粒子径は８５μｍ、嵩密度は１．２２ｇ／ｃｍ³であった。

また、このＡｌＮ粉の安息角θは３２°、破壊強度は５６ｋｇｆ／ｍｍ²であった。得られたＡｌＮ焼結粉は、シリコン樹脂に添加し、放熱性樹脂シートとし、その熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ２１Ｗ/ｍ・ｋと所望の性能を満足するものであった。

実施例１で得たこの顆粒の内５０ｇを５ｃｍ×５ｃｍ×４ｃｍの金型に入れて、プレス機にて１ｔ／ｃｍ²の圧力を加えて成形した。成形後、大気下に於いて電気炉内で８００℃で５時間焼成を行った。この焼結体の密度は３．２２ｇ／ｃｍ³であった。

また得られた成形体の熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ１９０Ｗ/ｍ・ｋと所望の性能を満足するものであった。

コロイダルシリカ溶液（日産化学工業株式会社製：スノーテックス３０）１７０ｇを加え、ＡｌＮ粉に対しＳｉ０_２換算で１．０２重量％とした以外は、実施例１と同様の方法でスプレードライヤーで顆粒を回収した。この顆粒を、走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。顆粒は多孔質な球形で平均粒子径は９３μｍ、嵩密度は１．００ｇ／ｃｍ³であった。また、このＡｌＮ粉の安息角θは３２°であった。

実施例４で得たこの顆粒を、実施例２と同様に電気炉で焼成後、この顆粒を走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。焼結粉は緻密な球形で平均粒子径は８３μｍ、嵩密度は１．１５ｇ／ｃｍ³であった。また、このＡｌＮ粉の安息角θを測定したところ、３２°、破壊強度は３６ｋｇｆ／ｍｍ²であった。得られたＡｌＮ焼結粉は、シリコン樹脂に添加し、放熱性樹脂シートとし、その熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ１９Ｗ/ｍ・ｋと所望の性能を満足するものであった。

実施例４で得たこの顆粒を、実施例３と同様の金型に入れて、プレス成形し電気炉で８００℃で５時間焼成した。得られた成形体をカットし表面及び断面を、走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。焼結体は緻密で密度は３．１０ｇ／ｃｍ³であった。また得られた成形体の熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ１８６Ｗ/ｍ・ｋと所望の性能放熱特性は、所望の性能を満足するものであった。

コロイダルシリカ溶液（日産化学工業株式会社製：スノーテックス３０）１６００ｇを加え、ＡｌＮ粉に対しＳｉ０_２換算で９．６重量％とした以外は、実施例１と同様の方法でスプレードライヤーで顆粒を回収した。この顆粒を、走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。顆粒は多孔質な球形で平均粒子径は９６μｍ、嵩密度は１．０７ｇ／ｃｍ³であった。また、このＡｌＮ粉の安息角θは３１°であった。

実施例７で得たこの顆粒を、実施例２と同様に電気炉で焼成後、この顆粒を走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。焼結粉は緻密な球形で平均粒子径は８２μｍ、嵩密度は１．２０ｇ／ｃｍ³であった。また、このＡｌＮ粉の安息角θを測定したところ、３２°、破壊強度は６４ｋｇｆ／ｍｍ²であった。得られたＡｌＮ焼結粉は、シリコン樹脂に添加し、放熱性樹脂シートとし、その熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ２０Ｗ/ｍ・ｋと所望の性能を満足するものであった。

実施例７で得たこの顆粒を、実施例３と同様の金型に入れて、プレス成形し電気炉で９００℃で１０時間焼成した。得られた成形体をカットし表面及び断面を、走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。焼結体は緻密で密度は３．３２ｇ／ｃｍ³であった。また得られた成形体の熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ１９２Ｗ/ｍ・ｋと所望の性能放熱特性は、所望の性能を満足するものであった。

実施例１と同様のスプレードライヤーを用い、ヒーター１２で熱空気の入り口温度を３００℃に設定し、管体内部の圧力が−１０mmH₂Oとやや減圧となるように、排気系のダンパー１５の開度を調節した。

管体内部の温度が２５０℃と安定したところで、アトマイザー３の回転速度を８０００回転とした。次に、スラリータンク５にＰ_２Ｏ_５換算で１重量％のオルソ燐酸水溶液入れた後、比表面積２．２ｍ²/ｇのＡｌＮ粉（三井化学株式会社製：アルキルアルミ法）５ｋｇを加え３０分間攪拌した。次いでＳｉＯ_２含有量３０重量％のコロイダルシリカ溶液（日産化学工業株式会社製：スノーテックス３０）８３０ｇを加え、ＡｌＮ粉に対しＳｉ０_２換算で５重量％とし、更に１０分間攪拌した後、スラリーポンプ４でラインミキサー７を経由しアトマイザー３へ定量供給し、１時間で全量フィードしスプレー乾燥を行った。その後、管体の捕集器２に溜まった顆粒を回収した。

この顆粒を、走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。顆粒は多孔質な球形で平均粒子径は９５μｍ、嵩密度は１．０１ｇ／ｃｍ³であった。また、このＡｌＮ粉の安息角θは３２°であった。

実施例１０で得たこの顆粒を、実施例２と同様に電気炉で焼成後、この顆粒を走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。焼結粉は緻密な球形で平均粒子径は９０μｍ、嵩密度は１．１８ｇ／ｃｍ³であった。また、このＡｌＮ粉の安息角θを測定したところ、３２°、破壊強度は５１ｋｇｆ／ｍｍ²であった。得られたＡｌＮ焼結粉は、シリコン樹脂に添加し、放熱性樹脂シートとし、その熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ２２Ｗ/ｍ・ｋと所望の性能を満足するものであった。

実施例４で得たこの顆粒を、実施例３と同様の金型に入れて、プレス成形し電気炉で８００℃で５時間焼成した。得られた成形体をカットし表面及び断面を、走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製：JSM-T330）で撮影した。焼結体は緻密で 密度は３．２６ｇ／ｃｍ³であった。また得られた成形体の熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ１９０Ｗ/ｍ・ｋと所望の性能放熱特性は、所望の性能を満足するものであった。

以上述べた方法で得られた本発明のＡｌＮ顆粒は、シリコン樹脂やその他の樹脂にフィラーとして添加することで、放熱用の樹脂組成物として、半導体用フィルム或いは、病理時の体温を下げるための医療用放熱シート、飲料用の缶製品の冷却用シートなど多用途に使用できる。

スプレードライヤーの概略図

符号の説明

１ 管体
２ 捕集器
３ アトマイザー
４ 定量ポンプ
５ スラリー容器
６ 攪拌器容器
７ 容器
８ 定量ポンプ
９ ラインミキサー
１０ 空気吸込口
１１ 送風機
１２ ヒーター
１３ オイルタンク
１４ サイクロン
１５ ダンパー
１６ バグフィルター
１７ 排気ファン
１８ 排気口
１９ エアーコンプレッサー

Claims (9)

1. 窒化アルミニウムにコロイダルシリカ分散液を含有せしめ、コロイダルシリカ由来の二酸化珪素の含有量が、窒化アルミニウムに対し１〜１０重量％であることを特徴とする窒化アルミニウム顆粒。
2. 請求項1に記載の窒化アルミニウム顆粒を、焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結粉。
3. 請求項1に記載の窒化アルミニウム顆粒を、乾式プレスにより成形し、焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結体。
4. コロイダルシリカ分散液を含有する窒化アルミニウム粉を有機溶媒によってスラリー化し、該スラリーをスプレードライヤーで乾燥することを特徴とする請求項1記載の窒化アルミニウム顆粒の製造方法。
5. 焼成温度が４００〜１５００℃である請求項２に記載の窒化アルミニウム焼結粉。
6. 焼成温度が４００〜１５００℃である請求項３に記載の窒化アルミニウム焼結体。
7. 請求項２に記載の窒化アルミニウム焼結粉からなる放熱性樹脂用フィラー。
8. 請求項７記載の放熱性樹脂用フィラーを含有してなる放熱性樹脂シート。
9. 請求項３に記載の窒化アルミニウム焼結体からなる放熱性セラミックス基板材料。

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