JP2005162555A - Spherical aluminum nitride and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は樹脂、ゴム、塗料、接着剤などのフィラーとして好適な新規な球状窒化アルミニウム粉末および、その製造方法に関するものである。詳しくは、平均粒子径が５０μｍ以下、真球度が０．８以上の、表面酸化された球状窒化アルミニウム粉末であって、水分に対して極めて安定であり、樹脂等にフィラーとして使用した際に、窒化アルミニウムの分解による異臭の発生や樹脂等への悪影響が抑えられた球状窒化アルミニウム粉末及びその製造方法を提供するものである。 The present invention relates to a novel spherical aluminum nitride powder suitable as a filler for resins, rubbers, paints, adhesives and the like, and a method for producing the same. Specifically, it is a surface-oxidized spherical aluminum nitride powder having an average particle size of 50 μm or less and a sphericity of 0.8 or more, which is extremely stable against moisture, and when used as a filler in a resin or the like. The present invention provides a spherical aluminum nitride powder in which the generation of off-flavors due to the decomposition of aluminum nitride and the adverse effects on resins are suppressed, and a method for producing the same.
ＩＣ、パワートランジスター等の電子部品の樹脂封止剤として、高熱伝導性のフィラーが要望されている。また、この様な用途へのフィラーとしては、樹脂に高濃度で充填しても流動性（成形性）を低下させない球状粒子であることが必要である。 As a resin sealant for electronic parts such as ICs and power transistors, a highly thermally conductive filler is desired. Moreover, as a filler for such a use, it is required that it is a spherical particle which does not reduce fluidity (moldability) even if it is filled in a resin at a high concentration.
上記要望に対して、窒化アルミニウムは熱伝導率が大きい（理論熱伝導率：３２０Ｗ／ｍｋ）ため、この用途におけるニーズが高く、球状窒化アルミニウム製造に関し、各種の技術が開示されている。 In response to the above demand, since aluminum nitride has a high thermal conductivity (theoretical thermal conductivity: 320 W / mk), there is a great need for this application, and various techniques have been disclosed for producing spherical aluminum nitride.
例えば、金属アルミニウムの加熱溶融体液滴を冷却固化させて球状粒子を得た後、これを流動しながら窒素気流中で加熱して窒化する方法（特許文献１参照）、金属アルミニウム粉末をフッ素含有アンモニウムおよびアルカリ土類金属フッ化物と混合し、この混合物を窒化性ガス雰囲気下で加熱する方法（特許文献２参照）が開示されている。 For example, a method of cooling and solidifying heated aluminum droplets of metallic aluminum to obtain spherical particles and then nitriding them by heating them in a nitrogen stream while flowing them (see Patent Document 1); And a method of mixing the alkaline earth metal fluoride and heating the mixture in a nitriding gas atmosphere (see Patent Document 2).
しかしながら、これらの方法では、金属アルミニウムの窒化反応が発熱反応であるため、反応の制御が難しく、成長する粒子が融着して凝集する傾向が大きく個々に球の形状の粒子を得ることが難しいという問題がある。また、金属アルミニウムの融点が６６０℃と低いため、窒化反応中に粒子内部の溶融アルミニウムが粒子外に抜け、表面に大きな穴のあいた中空状の窒化アルミニウム粒子となることが懸念される。またこのようにして得られた粒子は、非常にもろく、指圧のみで壊れるおそれがある。 However, in these methods, since the nitriding reaction of metallic aluminum is an exothermic reaction, the control of the reaction is difficult, and the growing particles tend to be fused and aggregated, making it difficult to obtain individual spherical particles. There is a problem. Further, since the melting point of metallic aluminum is as low as 660 ° C., there is a concern that molten aluminum inside the particles escapes outside the particles during the nitriding reaction, resulting in hollow aluminum nitride particles having large holes on the surface. The particles thus obtained are very brittle and may be broken only by finger pressure.
そのため、例えば、上記方法によって得られた窒化アルミニウム粉末を有機ポリマーとの複合化樹脂組成物として使用しようとすると樹脂との混練時に粒子が壊れて微粒子となり、流動性（成形性）が低下し、高充填化できないという問題がある。 Therefore, for example, when trying to use the aluminum nitride powder obtained by the above method as a composite resin composition with an organic polymer, the particles are broken into fine particles when kneaded with the resin, and the fluidity (formability) is reduced. There is a problem that high filling is not possible.
上記問題に対して、緻密で、球状を成した粒子よりなる窒化アルミニウム粉末を製造する方法として、球状アルミナ粒子、もしくは、高温でアルミナ粒子を形成するアルミナ前駆体粒子にカーボン粉末および高温でカーボンとなる有機物の特定比率の混合物を加えて混合した後、該混合物を窒素ガスおよび／またはアンモニアガス中で窒化する方法が開示されている（特許文献３参照）。 In order to solve the above problems, as a method of producing aluminum nitride powder composed of dense and spherical particles, carbon powder and carbon at high temperature are used as spherical alumina particles or alumina precursor particles that form alumina particles at high temperature. A method is disclosed in which a mixture of organic substances having a specific ratio is added and mixed, and then the mixture is nitrided in nitrogen gas and / or ammonia gas (see Patent Document 3).
上記方法は、ルツボ内に球状のアルミナ粉末とカーボンとを充填し、還元雰囲気下で、窒素ガス、アンモニアガス等を通過せしめることによって窒化する方法を採用するものである。また、前記参考文献３に示す方法においては、窒化後の残留カーボンを除去するため、アルミナの窒化に続いて、ルツボ中で酸素との接触を行なっており、その際、窒化アルミニウム粉末の表面に酸化層が形成される。 The above method employs a method of nitriding by filling a crucible with spherical alumina powder and carbon and passing nitrogen gas, ammonia gas, or the like under a reducing atmosphere. Further, in the method shown in Reference Document 3, in order to remove residual carbon after nitriding, contact with oxygen is performed in a crucible following nitridation of alumina, and at this time, the surface of the aluminum nitride powder is applied to the surface. An oxide layer is formed.
上記方法によって緻密な球状粒子を得ることができるが、目的とする窒化アルミニウム粉末の平均粒子径が５０μｍ以下である場合、アルミナを窒化する際、粒子同士が焼結し、非球形になる傾向がある。そのため、得られた粉末はルツボから取り出された後、焼結した粒子を解砕する操作を行なうことが必要となる。 Dense spherical particles can be obtained by the above method, but when the target aluminum nitride powder has an average particle size of 50 μm or less, the particles tend to sinter and become non-spherical when nitriding alumina. is there. Therefore, after the obtained powder is taken out from the crucible, it is necessary to perform an operation of crushing the sintered particles.
ところが、上記解砕処理を行って得られる球状窒化アルミニウム粉末は、水分に対して不安定であることが本発明者らの確認によって明らかになった。即ち、前記解砕された粉末は水分の多い環境に接することによって徐々に分解し、アンモニア臭を発生するという問題を有する。そのため、前記樹脂等のフィラーとして扱う際、或いは、フィラーとして添加後の組成物において問題である。また、上記現象は、球状窒化アルミニウム粉末の表面を酸化処理を行わないものについては、特に顕著である。 However, the inventors have confirmed that the spherical aluminum nitride powder obtained by the above-mentioned crushing treatment is unstable with respect to moisture. That is, the pulverized powder has a problem that it gradually decomposes when it comes into contact with an environment with a lot of moisture, and generates an ammonia odor. Therefore, it is a problem when treating as a filler such as the resin or in a composition after addition as a filler. Moreover, the above phenomenon is particularly remarkable when the surface of the spherical aluminum nitride powder is not oxidized.
従って、本発明の目的は、平均粒子径が５０μｍ以下の窒化アルミニウム粉末において、真球度が高く、水分に対しての耐性が高く、フィラーとしての取扱い時、或いは組成物中で極めて安定な球状窒化アルミニウム粉末を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to form an aluminum nitride powder having an average particle size of 50 μm or less, a high sphericity, a high resistance to moisture, and a very stable spherical shape when handled as a filler or in a composition. The object is to provide an aluminum nitride powder.
本発明は、球状酸化アルミニウム粉末をカーボンの存在下に窒素ガスまたは、アンモニアガスと加熱下に接触せしめて球状窒化アルミニウム粉末を得、該球状窒化アルミニウム粉末を解砕した後、表面酸化処理を行うと熱伝導性が高く、かつ、有機ポリマーとの複合材料充填材として流動性（成形性）を有する新規な球状窒化アルミニウム粉末を安価に、かつ容易に製造できるとの知見に基づいてなされたものである。 In the present invention, a spherical aluminum oxide powder is brought into contact with nitrogen gas or ammonia gas in the presence of carbon under heating to obtain a spherical aluminum nitride powder. After the spherical aluminum nitride powder is crushed, a surface oxidation treatment is performed. Is based on the knowledge that a novel spherical aluminum nitride powder having high fluid conductivity and fluidity (formability) as a composite material filler with an organic polymer can be produced inexpensively and easily It is.
すなわち、本発明は、平均粒子径が５０μｍ以下、真球度が０．８以上の球状窒化アルミニウム粉末であって、２０℃の水に２ｇ／１００ｍｌの濃度で３０分浸漬した時のｐＨ変化量（ΔｐＨ）が、該球状窒化アルミニウム粉末の比表面積（ＳＡＡｌＮ：ｍ２／ｇ）に対してΔｐＨ／ＳＡＡｌＮ≦０．４の関係にあることを特徴とする球状窒化アルミニウム粉末を提供する。 That is, the present invention is a spherical aluminum nitride powder having an average particle diameter of 50 μm or less and a sphericity of 0.8 or more, and the amount of change in pH when immersed in water at 20 ° C. at a concentration of 2 g / 100 ml for 30 minutes. There is provided a spherical aluminum nitride powder characterized in that (ΔpH) is in a relationship of ΔpH / SA AlN ≦ 0.4 with respect to the specific surface area (SA AlN : m 2 / g) of the spherical aluminum nitride powder.
本発明によれば、５０μｍ以下の平均粒子径を有し、高い熱伝導性を示すと共に、水分との接触に対する安定性が極めて高い、球状窒化アルミニウム粉末が提供される。 According to the present invention, a spherical aluminum nitride powder having an average particle size of 50 μm or less, showing high thermal conductivity, and extremely high stability against contact with moisture is provided.
本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、平均粒子径が５０μｍ以下、特に平均粒子径が４０μｍ以下である場合に、優れた効果を発揮する。即ち、平均粒径が５０μｍ以下の粒子は、焼結性が高く、高温での加熱処理によって粒子同士の部分焼結が顕著となる。そのため、従来の、球状の酸化アルミニウム粉末を窒化後、引き続いてこれを酸化処理する方法によって得られる、耐水性を向上させた窒化アルミニウム粉末については、球状の粒子状態とするため、窒化により焼結した状態で酸化処理された生成品を解砕して球状の粒子まで解砕する必要があり、かかる解砕処理によって酸化膜が破壊され、その耐水性が著しく低下するという問題を有していた。 The spherical aluminum nitride powder of the present invention exhibits an excellent effect when the average particle size is 50 μm or less, particularly when the average particle size is 40 μm or less. That is, particles having an average particle size of 50 μm or less have high sinterability, and partial sintering of the particles becomes remarkable by heat treatment at high temperature. For this reason, aluminum nitride powder with improved water resistance obtained by nitriding a conventional spherical aluminum oxide powder and subsequently oxidizing it is sintered by nitriding to obtain a spherical particle state. In this state, it is necessary to crush the oxidized product to crush it into spherical particles, and this crushing treatment destroys the oxide film and has a problem that its water resistance is significantly reduced. .
本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、このように加熱により焼結し易い大きさの粒子よりなるものでありながら、後述するように、高い耐水性をも実現したものである。前記平均粒子径は０．５〜２０μｍが一般的である。 The spherical aluminum nitride powder of the present invention is composed of particles having a size that can be easily sintered by heating as described above, and also realizes high water resistance as described later. The average particle size is generally 0.5 to 20 μm.
即ち、本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、表面酸化され、２０℃の水に２ｇ／１００ｍｌの濃度で３０分浸漬した時のｐＨ変化量（ΔｐＨ）が、該球状窒化アルミニウム粉末の比表面積（ＳＡＡｌＮ：ｍ２／ｇ）に対してΔｐＨ／ＳＡＡｌＮ≦０．４、特に、ΔｐＨ／ＳＡＡｌＮ≦０．３の関係にある。 That is, the spherical aluminum nitride powder of the present invention is surface oxidized and the amount of change in pH (ΔpH) when immersed in water at 20 ° C. at a concentration of 2 g / 100 ml for 30 minutes is the specific surface area (SA) of the spherical aluminum nitride powder. AlN : m 2 / g) and ΔpH / SA AlN ≦ 0.4, in particular ΔpH / SA AlN ≦ 0.3.
上記ｐＨ変化量は、球状窒化アルミニウム粉末を添加前の水のｐＨと、該水に球状窒化アルミニウム粉末を添加した時から３０分経過後の水のｐＨとの差を、比表面積を考慮して単位面積あたりについて示すもので、この値が大きいほど、耐水性が低いものといえる。 The amount of change in pH is the difference between the pH of water before adding the spherical aluminum nitride powder and the pH of water after 30 minutes from the addition of the spherical aluminum nitride powder to the water, taking into account the specific surface area. It shows about per unit area, and it can be said that water resistance is so low that this value is large.
尚、本発明において、球状窒化アルミニウム粉末の比表面積は、一般に、０．４〜１２ｍ２／ｇである。 In the present invention, the specific surface area of the spherical aluminum nitride powder is generally 0.4 to 12 m 2 / g.
従来の方法で得られた球状窒化アルミニウム粉末は、前記したように、酸化処理後に解砕して得られるため耐水性が低く、比較例にも示すように、そのｐＨ変化量は、比表面積が３ｍ２／ｇのもので、１．４以上にも達する。 As described above, since the spherical aluminum nitride powder obtained by the conventional method is obtained by crushing after the oxidation treatment, the water resistance is low, and as shown in the comparative example, the pH change amount has a specific surface area. It is 3 m 2 / g and reaches 1.4 or more.
本発明において、球状窒化アルミニウム粉末の粒子表面に形成される酸化層の厚みは特に制限されないが、一般には、５０〜２００オングストローム程度が適当である。 In the present invention, the thickness of the oxide layer formed on the particle surface of the spherical aluminum nitride powder is not particularly limited, but generally about 50 to 200 angstroms is appropriate.
また、本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、上記酸化層に覆われた全体が窒化アルミニウムより構成されていることが好ましいが、フィラーとして添加した場合の熱伝導性を十分に発揮できる範囲で、中心部に酸化アルミニウム（アルミナ）の層を有していてもよい。かかるアルミナの層は、球状粒子の７０％以下、特に５０％以下であることが好ましい。 Further, the spherical aluminum nitride powder of the present invention is preferably composed entirely of aluminum nitride covered with the oxide layer, but in the range where the thermal conductivity when added as a filler can be sufficiently exhibited, The portion may have an aluminum oxide (alumina) layer. Such an alumina layer is preferably 70% or less, particularly 50% or less of the spherical particles.
更に、本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、緻密であることがフィラーとして取扱う際、或いは充填時の強度を維持するために好ましい。一般に、真密度で２．８ｇ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０ｇ／ｃｍ３以上のものであることが好ましい。 Further, the spherical aluminum nitride powder of the present invention is preferably dense so as to maintain strength at the time of handling or filling as a filler. In general, the true density is preferably 2.8 g / cm 3 or more, more preferably 3.0 g / cm 3 or more.
本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、真球度が０．８以上、好ましくは、０．９以上と高い真球度を有する。そのため、流動性が良好であり、フィラーとしての用途において、高い流動性を発揮する。 The spherical aluminum nitride powder of the present invention has a high sphericity of 0.8 or more, preferably 0.9 or more. Therefore, fluidity | liquidity is favorable and exhibits high fluidity | liquidity in the use as a filler.
本発明の球状窒化アルミニウム粉末の製造方法は、特に限定されるものではないが、好適な製造方法を例示すれば、球状酸化アルミニウム粉末をカーボンの存在下に窒素ガスまたは、アンモニアガスと加熱下に接触せしめて球状窒化アルミニウム粉末を得、該球状窒化アルミニウム粉末を解砕した後、表面酸化処理を行うことを特徴とする球状窒化アルミニウムの製造方法が挙げられる。 The method for producing the spherical aluminum nitride powder of the present invention is not particularly limited, but if a suitable production method is exemplified, the spherical aluminum oxide powder is heated with nitrogen gas or ammonia gas in the presence of carbon. A method for producing spherical aluminum nitride is characterized in that a spherical aluminum nitride powder is obtained by contact, and after pulverizing the spherical aluminum nitride powder, a surface oxidation treatment is performed.
この方法において原料の球状酸化アルミニウム粉末としては、α、γ、θ、η等の結晶構造を持つものをあげることができる。また、これらの球状酸化アルミニウム粉末は、真球度が０．８以上、好ましくは、０．９以上の球状窒化アルミニウム粉末であり、公知の方法で製造されたものが特に制限無く使用される。 Examples of the spherical aluminum oxide powder as a raw material in this method include those having a crystal structure such as α, γ, θ, and η. Further, these spherical aluminum oxide powders are spherical aluminum nitride powders having a sphericity of 0.8 or more, preferably 0.9 or more, and those produced by a known method are used without particular limitation.
尚、上記球状酸化アルミニウム粉末の平均粒径は、目的とする球状窒化アルミニウム粉末の平均粒径に対応する平均粒子径に調整される。また、該球状酸化アルミニウム粉末は、
特に金属等の不純物の少ないものが好ましい。
The average particle diameter of the spherical aluminum oxide powder is adjusted to an average particle diameter corresponding to the average particle diameter of the target spherical aluminum nitride powder. The spherical aluminum oxide powder is
In particular, those having a small amount of impurities such as metals are preferred.
前記方法において、原料のカーボンは、カーボンブラック、黒鉛および、高温においてカーボン源となり得るカーボン前駆体が使用できる。本発明において、カーボンブラックはファーネス法、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。これらのカーボンブラックの粒径は、任意であるが０．０１から２０μｍのものを用いるのが好ましい。 In the above method, the raw material carbon can be carbon black, graphite, or a carbon precursor that can be a carbon source at a high temperature. In the present invention, carbon black such as furnace method and channel method and acetylene black can be used as the carbon black. The particle size of these carbon blacks is arbitrary, but it is preferable to use those having a diameter of 0.01 to 20 μm.
また、前記カーボン前駆体としては、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が挙げられるが、固相のままないしは気相を経由して炭素化する化合物が好ましい。特に、フェノール樹脂等の合成樹脂やセルロース、ポリフェニレンなどが好ましい。これらのカーボンも、金属等の不純物が少ないものが好ましい。 Examples of the carbon precursor include synthetic resin condensates such as phenol resin, melamine resin, epoxy resin and furan phenol resin, hydrocarbon compounds such as pitch and tar, cellulose, sucrose, polyvinylidene chloride, polyphenylene and the like. Although an organic compound is mentioned, the compound which carbonizes through a solid phase or via a gaseous phase is preferable. In particular, a synthetic resin such as a phenol resin, cellulose, polyphenylene, and the like are preferable. These carbons are also preferably those having few impurities such as metals.
本発明において酸化アルミニウムとカーボンを混合方法としては、酸化アルミニウムとカーボンが均一になるような方法であればいずれの方法でも良い。溶媒を使用した湿式ボールミル混合、溶媒を使用しない乾式ボールミル混合が好ましい。湿式ボールミル混合にしようする溶媒は、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトン、ベンゼン、トルエン、キシレン等が例示できる。溶媒は、前述のカーボン前駆体が溶解しないものが好ましい。この溶媒を除去するため定法によって酸化アルミニウムとカーボンの混合物を乾燥する。 In the present invention, as a method of mixing aluminum oxide and carbon, any method may be used as long as aluminum oxide and carbon are uniform. Wet ball mill mixing using a solvent and dry ball mill mixing without using a solvent are preferred. Examples of the solvent used for wet ball mill mixing include water, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, acetone, benzene, toluene, and xylene. The solvent is preferably a solvent that does not dissolve the aforementioned carbon precursor. In order to remove this solvent, a mixture of aluminum oxide and carbon is dried by a conventional method.
酸化アルミニウムとカーボンの混合物の窒化は、窒素および／または、アンモニア気流中、１２００から１９００℃の条件下で行うのが良い。即ち、窒化温度が１２００℃未満では窒化反応が遅く、１９００℃を超えると、粒子の形状を球状に維持することが困難となる。 Nitriding of a mixture of aluminum oxide and carbon is preferably carried out under a condition of 1200 to 1900 ° C. in a nitrogen and / or ammonia stream. That is, if the nitriding temperature is less than 1200 ° C., the nitriding reaction is slow, and if it exceeds 1900 ° C., it becomes difficult to maintain the shape of the particles in a spherical shape.
本発明の球状窒化アルミニウム粉末の製造方法において、重要な要件は、窒化処理後に反応物として得られる窒化アルミニウム粉末を酸化処理するにあたり、該窒化アルミニウム粉末を解砕した後、酸化処理を行う点にある。 In the production method of the spherical aluminum nitride powder of the present invention, an important requirement is that the aluminum nitride powder obtained as a reactant after the nitriding treatment is oxidized and then the aluminum nitride powder is crushed and then oxidized. is there.
即ち、かかる解砕処理により、窒化後に粒子同士が焼結している窒化アルミニウム粉末において、個々の球状粒子の表面を露出せしめることができるので、続く酸化処理において、前記個々の球状粒子の全ての表面に酸化層を形成することが可能である。 That is, by this crushing treatment, the surface of the individual spherical particles can be exposed in the aluminum nitride powder in which the particles are sintered after nitriding. Therefore, in the subsequent oxidation treatment, all of the individual spherical particles are exposed. An oxide layer can be formed on the surface.
これに対して、従来の方法に見られるように、球状酸化アルミニウム粉末の窒化と表面酸化をルツボ等の反応容器中で引き続き実施する方法においては、酸化処理後に球状窒化アルミニウム粉末を得るために解砕を実施することとなり、その結果、酸化処理されていない解砕面が露出し、耐水性を低下させる。 On the other hand, as seen in the conventional method, in the method in which the nitriding and surface oxidation of the spherical aluminum oxide powder are continuously performed in a reaction vessel such as a crucible, it is necessary to obtain the spherical aluminum nitride powder after the oxidation treatment. As a result, the crushed surface that has not been oxidized is exposed and the water resistance is lowered.
前記窒化後の窒化アルミニウム粉末解砕方法としては、乾式のボールミル、ピンミル、ジェットミル、臼型の解砕機など用いるのが好ましい。 As a method for crushing the aluminum nitride powder after nitriding, it is preferable to use a dry ball mill, a pin mill, a jet mill, a mortar type crusher or the like.
解砕後の球状窒化アルミニウム粉末は、酸化処理を施される。酸化処理は、酸素の存在下で加熱することにより実施されるが、粒子の再焼結を防止するために、流動床で行なうことが好ましい。 The spherical aluminum nitride powder after pulverization is subjected to an oxidation treatment. The oxidation treatment is performed by heating in the presence of oxygen, but is preferably performed in a fluidized bed to prevent re-sintering of the particles.
また、酸化雰囲気においての加熱温度は、５００〜９００℃が好ましい。これは、５００℃未満では表面酸化処理に時間を要し、９００℃を超えると、酸化層の形成厚みの制御が困難となり、粒子の内部まで酸化される場合があるからである。 The heating temperature in the oxidizing atmosphere is preferably 500 to 900 ° C. This is because if the temperature is less than 500 ° C., it takes time for the surface oxidation treatment, and if it exceeds 900 ° C., it is difficult to control the formation thickness of the oxide layer and the inside of the particles may be oxidized.
本発明の新規球状窒化アルミニウム粉末は、窒化アルミニウムの性質を生かした種々の用途、特に樹脂やゴム、接着剤、塗料など複合材料の充填剤として広く用いることができる。 The novel spherical aluminum nitride powder of the present invention can be widely used as a filler for composite materials such as resins, rubbers, adhesives, and paints in various applications utilizing the properties of aluminum nitride.
ここでマトリックスとなる樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂、またシリコーンゴム。ＥＰＲ、ＳＢＲ等のゴム類があげられる。複合材料として、樹脂１００重量部あたり１５０〜１０００重量部添加するのが良い。このような樹脂組成物には、硬化促進剤や離形剤、シランカップリング剤等の樹脂添加剤を更に添加することができる。 The resin used as the matrix here is a thermosetting resin such as an epoxy resin or a phenol resin, a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, polyamide, polycarbonate, polyimide, or polyphenylene sulfide, or silicone rubber. Examples thereof include rubbers such as EPR and SBR. As a composite material, it is good to add 150-1000 weight part per 100 weight part of resin. To such a resin composition, a resin additive such as a curing accelerator, a release agent, and a silane coupling agent can be further added.
得られた樹脂組成物は、半導体封止剤や熱伝導性シート、熱伝導性接着剤、熱伝導性塗料などの用途に利用される。 The obtained resin composition is used for applications such as a semiconductor encapsulant, a heat conductive sheet, a heat conductive adhesive, and a heat conductive paint.
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。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically, but the present invention is not limited to these examples.
（１）ｐＨ変化量：
２０℃の蒸留水１００ｍｌに球状窒化アルミニウム粉末を２ｇ入れ、２０℃に保持した。ここで、ｐＨの測定は、窒化アルミニウム粉末投入直後と投入後３０分経過後に行ない、下記式によってΔｐＨを算出した。
ｐＨ０：窒化アルミニウム粉末投入直後のｐＨ
ｐＨ３０：窒化アルミニウム粉末投入後３０分経過後のｐＨ
ΔｐＨ＝ｐＨ３０−ｐＨ０
（２）比表面積：比表面積は、ＢＥＴ一点法にて測定を行った。
(1) pH change amount:
2 g of spherical aluminum nitride powder was put into 100 ml of distilled water at 20 ° C. and kept at 20 ° C. Here, the pH was measured immediately after the aluminum nitride powder was added and after 30 minutes had elapsed, and ΔpH was calculated by the following formula.
pH 0 : pH immediately after aluminum nitride powder is charged
pH 30 : pH after 30 minutes from the introduction of aluminum nitride powder
ΔpH = pH 30− pH 0
(2) Specific surface area: The specific surface area was measured by the BET single point method.
（３）真密度：ガス置換式密度計（島津製作所製 アキュピック１３３０（商品名））にて測定した。 (3) True density: Measured with a gas displacement density meter (Accumic 1330 (trade name) manufactured by Shimadzu Corporation).
（４）真球度：
真球度は、電子顕微鏡より、粒子の短径と長径を測定し、下記によって求めた。
真球度＝粒子の短径（μｍ）／粒子の長径（μｍ）
（５）アンモニア臭の有無：
アンモニア発生量は、５Ｌのデシケータ中に窒化アルミニウム粉末と水の入ったビーカーを入れ、２０℃の室内で３日放置した。その後、デシケータ内のアンモニア臭発生の有無を調べた。
(4) Sphericality:
The sphericity was determined by measuring the minor axis and the major axis of the particle with an electron microscope, as follows.
Sphericality = Particle short diameter (μm) / Particle long diameter (μm)
(5) Presence or absence of ammonia odor:
Regarding the amount of ammonia generated, a beaker containing aluminum nitride powder and water was placed in a 5 L desiccator and left in a room at 20 ° C. for 3 days. Thereafter, the presence or absence of ammonia odor generation in the desiccator was examined.
（６）最大充填率：
マトリックスとしてＧＥ東芝シリコーン社製のＴＳＥ２０１を用いて、２本ロールを用いて球状窒化アルミニウムの練り込みを行い、最大充填率を求めた。
(6) Maximum filling rate:
Using TSE201 manufactured by GE Toshiba Silicone as a matrix, spherical aluminum nitride was kneaded using two rolls, and the maximum filling rate was determined.
（７）窒化アルミニウム転化率：
Ｘ線回折にて、窒化アルミニウムのピーク（（１００）面に由来するピーク）と酸化アルミニウムピーク（（１１３）面に由来するピーク）の強度比から、検量線法にて求めた。
(7) Aluminum nitride conversion:
X-ray diffraction was determined by a calibration curve method from the intensity ratio between the aluminum nitride peak (peak derived from the (100) plane) and the aluminum oxide peak (peak derived from the (113) plane).
（８）平均粒子径：
平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布計（マイクロトラック、Ｘ１００）にて測定をした。
(8) Average particle size:
The average particle size was measured with a laser diffraction particle size distribution meter (Microtrack, X100).
実施例１
平均粒子径１．２μｍの球状酸化アルミニウム粉末２８０ｇとカーボンブラック１４０ｇを乾式の振動ボールミルにて混合を行った。混合粉末を窒素雰囲気下において１６００℃で１０時間、窒化を行った。窒化後の粉末を乾式のボールミルにて２時間、解砕を行った。解砕した粉末を空気雰囲気下において６５０℃で１３時間、酸化処理を行った。得られた粉末を前述の方法にて、ｐＨ、比表面積、真球度、平均粒子径、アンモニア臭の有無、最大充填率、窒化アルミニウム転化率を測定した。結果を表１に示す。
Example 1
280 g of spherical aluminum oxide powder having an average particle size of 1.2 μm and 140 g of carbon black were mixed in a dry vibration ball mill. The mixed powder was nitrided at 1600 ° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere. The powder after nitriding was pulverized for 2 hours in a dry ball mill. The pulverized powder was oxidized at 650 ° C. for 13 hours in an air atmosphere. The obtained powder was measured for pH, specific surface area, sphericity, average particle diameter, presence or absence of ammonia odor, maximum filling rate, and aluminum nitride conversion rate by the methods described above. The results are shown in Table 1.
実施例２
平均粒子径３．８μｍの球状酸化アルミニウム粉末を使用した以外は、実施例１に同じ。結果を表１に示す。
Example 2
Same as Example 1 except that spherical aluminum oxide powder with an average particle size of 3.8 μm was used. The results are shown in Table 1.
実施例３
平均粒子径８．０μｍの球状酸化アルミニウム粉末を使用した以外は、実施例１に同じ。結果を表１に示す。
Example 3
Same as Example 1 except that spherical aluminum oxide powder with an average particle size of 8.0 μm was used. The results are shown in Table 1.
比較例１
平均粒子径１．２μｍの球状酸化アルミニウム粉末２８０ｇとカーボンブラック１４０ｇを乾式の振動ボールミルにて混合を行った。混合粉末を窒素雰囲気下において１６００℃で１０時間、窒化を行った。窒化後の粉末を空気雰囲気下において６５０℃で１３時間、酸化処理を行った。酸化後の粉末を乾式のボールミルにて２時間、解砕を行った。得られた粉末を前述の方法にて、ｐＨ、比表面積、真球度、平均粒子径、アンモニア臭の有無、最大充填率、窒化アルミニウム転化率を測定した。結果を表２に示す。
Comparative Example 1
280 g of spherical aluminum oxide powder having an average particle size of 1.2 μm and 140 g of carbon black were mixed in a dry vibration ball mill. The mixed powder was nitrided at 1600 ° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere. The nitrided powder was oxidized at 650 ° C. for 13 hours in an air atmosphere. The oxidized powder was crushed by a dry ball mill for 2 hours. The obtained powder was measured for pH, specific surface area, sphericity, average particle diameter, presence or absence of ammonia odor, maximum filling rate, and aluminum nitride conversion rate by the methods described above. The results are shown in Table 2.
比較例２
平均粒子径３．８μｍの球状酸化アルミニウム粉末を使用した以外は、比較例１に同じ。結果を表２に示す。
Comparative Example 2
The same as Comparative Example 1 except that spherical aluminum oxide powder having an average particle diameter of 3.8 μm was used. The results are shown in Table 2.
比較例３
平均粒子径８．０μｍの球状酸化アルミニウム粉末を使用した以外は、比較例１に同じ。結果を表２に示す。
Comparative Example 3
The same as Comparative Example 1 except that spherical aluminum oxide powder having an average particle size of 8.0 μm was used. The results are shown in Table 2.
比較例４
平均粒子径１．２μｍの球状酸化アルミニウム粉末２８０ｇとカーボンブラック１４０ｇを乾式の振動ボールミルにて混合を行った。混合粉末を窒素雰囲気下において１６００℃で１０時間、窒化を行った。窒化後の粉末を空気雰囲気下において６５０℃で１３時間酸化処理を行った。得られた粉末を前述の方法にて、ｐＨ、比表面積、真球度、平均粒子径、アンモニア臭の有無、最大充填率、窒化アルミニウム転化率を測定した。結果を表２に示す。
Comparative Example 4
280 g of spherical aluminum oxide powder having an average particle size of 1.2 μm and 140 g of carbon black were mixed in a dry vibration ball mill. The mixed powder was nitrided at 1600 ° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere. The powder after nitriding was oxidized at 650 ° C. for 13 hours in an air atmosphere. The obtained powder was measured for pH, specific surface area, sphericity, average particle diameter, presence or absence of ammonia odor, maximum filling rate, and aluminum nitride conversion rate by the methods described above. The results are shown in Table 2.
比較例５
平均粒子径３．８μｍの球状酸化アルミニウム粉末を使用した以外は、比較例４に同じ。結果を表２に示す。
Comparative Example 5
The same as Comparative Example 4 except that spherical aluminum oxide powder having an average particle size of 3.8 μm was used. The results are shown in Table 2.
比較例６
平均粒子径８．０μｍの球状酸化アルミニウム粉末を使用した以外は、比較例４に同じ。結果を表２に示す。
Comparative Example 6
The same as Comparative Example 4 except that spherical aluminum oxide powder having an average particle size of 8.0 μm was used. The results are shown in Table 2.
Claims (2)
The spherical aluminum oxide powder is brought into contact with nitrogen gas or ammonia gas in the presence of carbon under heating to obtain a spherical aluminum nitride powder, and the spherical aluminum nitride powder is crushed and then subjected to a surface oxidation treatment. A method for producing spherical aluminum nitride.
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