KR20090064596A - 알루미나 분말 및 그 제조 방법과 그 용도 - Google Patents

알루미나 분말 및 그 제조 방법과 그 용도 Download PDF

Info

Publication number
KR20090064596A
KR20090064596A KR1020097008928A KR20097008928A KR20090064596A KR 20090064596 A KR20090064596 A KR 20090064596A KR 1020097008928 A KR1020097008928 A KR 1020097008928A KR 20097008928 A KR20097008928 A KR 20097008928A KR 20090064596 A KR20090064596 A KR 20090064596A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
alumina powder
spherical
alumina
conductive composition
Prior art date
Application number
KR1020097008928A
Other languages
English (en)
Inventor
오사무 구니토모
다카아키 다나카
Original Assignee
덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤 filed Critical 덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤
Priority to KR1020097008928A priority Critical patent/KR20090064596A/ko
Publication of KR20090064596A publication Critical patent/KR20090064596A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32—Spheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

방열 부재용이나 반도체 봉지용 등 뛰어난 열전도성이 요구되는 조성물에 배합되는 알루미나 분말을 제공한다. 구상의 α 알루미나 분말은 평균 구형도가 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율이 95 중량% 이상이며, (1) 금속 알루미늄 분말 또는 알루미나 분말을 화염으로 연화하는 공정, (2) 연화 분체를 800~500℃의 영역을 통과시켜 고화하는 공정, (3) 고화 분체를 950~1500℃의 영역을 통과시켜 α 상을 증대시키는 공정, 및 (4) 얻어진 분체를 냉각하면서 포집하는 공정을 포함하는 방법에 의해서 조제된다.

Description

알루미나 분말 및 그 제조 방법과 그 용도{ALUMINA POWDER, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND USE THEREOF}
본 발명은 알루미나 분말, 그 제조 방법 및 용도에 관한 것이다.
근래 전자기기의 소형화와 고속화의 진전에 수반하여 IC 등으로부터의 발열량은 증대의 일로를 걷고 있어, 발열부의 주위에 이용되는 방열 부재에 대해서도 한층 높은 방열성이 요구되고 있다. 이것에 대응하여 방열 부재의 하나로 알루미나 분말을 충전한 수지나 고무 등이 검토되고 있다.
알루미나에는 α, β, δ, γ, θ 등의 각종 결정 형태가 있지만, α 알루미나가 가장 열전도가 높기 때문에, 방열 부재의 충전재로는 적합하다. 그렇지만, α 알루미나 분말은 통상, 파쇄 형상 또는 컷 엣지를 갖지 않는 형상(각취(角取) 형)이기 때문에 수지나 고무 등에 고밀도로 즉, 다량으로 배합하지 못하여 α 알루미나의 고열 전도성을 충분히 이용할 수 없는 것이 현재 상태이다. 또, 이들 α 알루미나 분말은 수지 등과의 혼합시에 사용하는 니더나, 롤 등의 기기, 수지 등의 조성물을 수송하는 펌프, 나아가서는 조성물의 성형에 이용하는 금형 등을 현저하게 마모시키는 문제가 있다.
그로부터 구상의 알루미나 분말이 검토되고 있다.
그런데 구상의 알루미나 분말은 알루미나 원료를 화염 용융하는 것을 기본 기술로 하고 있고, 얻어진 알루미나 분말의 결정 형태는 δ, θ, γ, β 등이며, 열전도성이 작은 것이다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 구상의 α 알루미나 분말의 제조 방법이 개시되어 있지만, 본 발명자들의 추시에 의하면 α 율이 85%이고, 후술하는 구형도 평가도로서의 평균 구형도는 최대로도 0.91인 것 밖에 얻을 수 없는 등 문제가 되고 있었다. 또, 특허 문헌 2에는 미소한 α 알루미나 입자를 응집시켜, 의사(擬似)적인 구상 입자를 제조하는 방법이 개시되어 있지만, 이 문헌에 의하면 평균 구형도가 최대로도 0.80 정도인 α 알루미나 분말 밖에 얻을 수 없는 것이 현재 상태였다.
특허 문헌 1: 일본 특개 2001-019425호 공보
특허 문헌 2: 일본 특개 평9-086924호 공보
발명이 해결하고자 하는 과제
따라서, 본 발명은 평균 구형도가 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율이 95% 이상인 알루미나 분말을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 이와 같은 특성을 갖는 α 알루미나 분말을 조제하는 방법 및 얻어진 α 알루미나 분말을 수지 등에 배합한 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 이하의 발명에 관한 것이다.
1. 평균 구형도가 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율이 95% 이상인 것을 특징으로 하는 구상의 α 알루미나 분말.
2. 평균 구형도가 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율이 95% 이상인 구상의 α 알루미나 분말을 제조하는 방법으로서,
(1) 금속 알루미늄 분말 또는 알루미나 분말을 화염으로 연화하는 공정,
(2) 연화 분체를 800~500℃의 영역을 통과시켜 고화(solidify)하는 공정,
(3) 고화 분체를 950~1500℃의 영역을 통과시켜 α 상을 증대시키는 공정,
(4) 얻어진 분체를 냉각하면서 포집하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 수지 또는 고무에 평균 구형도가 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율이 95% 이상인 구상의 α 알루미나 분말을 배합한 것을 특징으로 하는 열전도성 조성물.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은 구형도가 매우 높고, 또한 α 결정 형태의 비율이 높은 구상의 α 알루미나 분말을 얻기 위해 예의 검토한 결과, 금속 알루미늄 분말 또는 알루미나 분말을 화염으로 열처리하고, 용융 연화시킨 후, 냉각하면서 포집계로 유도하여 알루미나 분말을 회수하는 방법에 있어서, 상기 화염에서의 열 처리물을 냉각 전에 한 번 온도 800~500℃의 영역을 통과시켜 고화한 후, 보다 고온인 950~1500℃의 영역을 통과시킴으로써 α 율을 높인 구상의 α 알루미나 분말을 제조할 수 있다는 것을 찾아내어 본 발명에 도달한 것이다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 평균 구형도가 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율 또는 α 형태의 비율이 95% 이상인 구상의 α 알루미나 분말을 제조할 수 있다. 또, 그러한 특성을 갖는 α 알루미나 분말을 수지나 고무 등에 배합함으로써 고밀도로 배합할 수 있고, 게다가 α 결정 형태의 비율이 크기 때문에, 얻어진 수지 등의 조성물은 열전도성이 뛰어나고, 따라서 IC 등의 방열성 재료로서 매우 유용하다.
발명을 실시하기 위한 바람직한 형태
이하, 본 발명에 대해 상술한다.
본 발명의 알루미나 분말은 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율이 95% 이상인 특성을 가진다.
α 알루미나 분말의 평균 구형도가 0.93 이상이기 때문에, 수지나 고무 등에 배합했을 경우에, 조성물의 점성이 별로 커지지 않아, 수지 등에 다량으로 배합할 수 있고, 게다가 유동성이 뛰어나다. 따라서, α 알루미나 분말을 배합한 수지 등을 금형으로 성형할 때 매우 유용하다.
본 발명의 α 알루미나 분말의 평균 구형도는 0.95 이상인 것이 적합하다. 특히 상한은 1.00에 가까운 것이 적합하다. 실제 문제로서 0.98 까지, 즉 거의 완전한 구형에 가까운 평균 구형도인 것이 조제 가능하다. α 알루미나 분말의 평균 구형도가 높아질수록 유동성이 높아져 각종 기기류에 대해서도 마모를 일으키게 하는 일이 적어진다.
여기서, 본 발명의 α 알루미나 분말의 평균 구형도는 이하와 같이 측정되어 규정되는 것이다.
주사형 전자현미경(일본 전자사제 [JXA-8600M형])을 이용하여 입자 지름이 30㎛ 이상일 때에는 배율 500배로, 입자 지름 5㎛ 이상 30㎛ 미만일 때에는 3,000배로, 입자 지름이 1㎛ 이상 5㎛ 미만일 때에는 배율 5,000배로, 입자 지름이 1㎛ 미만일 때에는 배율 50,000배로 입자를 사진 촬영하고, 2차 전자 반사상(SEM 사진상)으로부터 입자의 투영 면적(A)과 주위 길이(PM)을 측정하여, 이하의 식에 적용하여 구한다.
즉, 주위 길이(PM)에 대응하는 진원의 면적을 (B)로 하면, 그 입자의 구형도는 A/B로서 표시된다. 시료 입자의 주위 길이(PM)와 동일한 주위 길이를 갖는 진원을 가정하고, PM=2πr, B=πr2이므로 B=π×(PM/2π)2이 되어, 이 입자의 구형도는 구형도=A/B=A×4π/(PM)2이 된다. 따라서 SEM 사진상으로부터 임의의 100개의 입자에 대해 구형도를 구해 그 평균값을 평균 구형도로 하였다.
알루미나 분말의 결정 형태에서의 α 율이 95% 미만이면,α 알루미나 분말을 고밀도로 배합할 수 있다고 해도, 얻어진 수지 등의 조성물의 열전도성은 그다지 향상되지 않기 때문에, 방열 부재로는 방열 특성이 높아지지 않는다. 상한은 α 율이 100%인 구상의 α 알루미나 분말이다.
α 알루미나 분말에는 α 상 이외의 결정상이 존재하지 않는 것이 바람직하지만, δ 알루미나, θ 알루미나 등의 불가피한 성분은 최대 5% 까지 존재하는 것은 피할 수 없고, 설령 혼입되어 있다고 해도 본 발명의 목적에 있어서는 특별히 문제는 되지 않는다.
α 율의 측정은 Cu-Kα선에 의한 분말 X선 회절 장치에 있어서, 다음과 같이 하여 측정한다. 분말 X선 회절 장치(예를 들면 일본 전자사제 「JDX-3500」), 검출기로서 신틸레이션 카운터를 사용하고, 측정 조건으로서 인가 전압 40 kV, 전류 300 mA, 발산 슬릿: 1°, 산란 슬릿: 1°, 수광 슬릿: 0.2 mm, 2θㆍθ 스캔법에 의해서, 스텝 각도: 0.02°/스텝, 계측시간 0.5초/스텝으로 실시했다. 또, 측정범위는 2θ=30~50°로 실시했다. 우선 맨 먼저 검량선을 작성한다. 검량선용 시료로는 α 알루미나(칸토 화학사 상품명 「산화 알류미늄(α 형)」), δ 알루미나(덴키화학공업사제 상품명 「ASFP-20」)를 이용했다. 검량선은 α 알루미나:δ 알루미나를 중량비로 0:100, 1:99, 3:97, 5:95, 7:93, 10:90, 20:80, 50:50, 75:25, 90:10, 0:100으로 혼합한 시료 분말을 각각 11점 이용하여 (113) 면의 피크 면적을 Y축, α 알루미나의 배합을 X 축으로 하는 X-Y 좌표에 측정값을 플롯하여 작성했다. 그 다음에, 시료의 (113) 면의 피크 면적(Y)을 측정하여, 식, α 율(중량%)=(Y-검량선의 절편)/검량선의 기울기에 대입하면 α 율이 산출된다.
구상의 α 알루미나 분말의 입자 지름은 그 용도나 사용 방법에 따라 변동한다. 예를 들면, 방열 부재용으로 사용하는 경우에는 입자 지름은 방열 부재의 두께까지의 크기이며, 예를 들면, 0.1mm 두께의 경우, 0.01~50㎛이며, IC 봉지재의 에폭시 수지 조성물용일 때는 0.01~100㎛가 바람직하다.
본 발명의 구상의 α 알루미나 분말을 제조하는 방법을 실시하기 위한 바람직한 예를 도면에 근거하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 구상의 α 알루미나 분말을 제조하는데 바람직한 장치를 나타내고 있다. 이 장치에 있어서는 화염을 형성하는 로(5)의 하부에, 고화한 분체를 재차 가열하기 위한 가열 장치(6)가 설치되고, 또한 그 하부에는 얻어진 구상 α 알루미나 분말을 포집하기 위한 포집 장치(9)가 접속되어 있다. 한편, 로(5)의 상부에는 화염 형성용 버너(2)와 원료 공급구(1)가 설치되어 있다. 로(5)는 수형로라도, 횡형로라도 어느 것이어도 된다.
원료 분말은 금속 알루미늄 분말, 알루미나 분말 또는 양자의 혼합 분말이 이용된다. 금속 알루미늄 분말을 이용하면, 입자 지름이 1㎛ 이하인 초미분을 제조할 수 있다. 알루미나 분말을 이용하는 경우에는 예를 들면, 입자 지름 50㎛인 원료 알루미나 분말을 이용하면 입자 지름이 50㎛ 정도인 구상의 α 알루미나 분말을 얻을 수 있다. 원료 분말은 건조가루인 채로 로에 공급할 수 있고, 또 알코올이나, 물 등의 매체로 슬러리로 하고 나서 공급할 수도 있다. 본 발명에서는 건조가루인 채로 산소, 공기 등의 캐리어 가스에 동반시켜 공급하는 것이 바람직하다.
화염은 연소 가스 공급구(3)로부터 수소, 천연가스, 아세틸렌 가스, 프로판 가스, 부탄 등의 연소 가스를 또 조연 가스 공급구(4)로부터 공기, 산소 등을 분사하여, 연소시킴으로써 형성시킬 수 있다. 화염 온도는 예를 들면, 1800℃ 이상, 바람직하게는 2100℃ 이상인 것이 적합하다. 상한은 예를 들면, 2500℃까지 가능하다. 화염에 의한 열처리를 받은 원료 분말은 용융 연화되며, 그 다음에, 500~800℃, 바람직하게는 680~780℃의 영역을 통과시킴으로써 구상 알루미나 분말로 고화하고, 그 다음에 재차 가열 장치(6)에 넣는다. 본 발명에서 중요한 것은 화염에 의한 열 처리물을 일단 500~800℃의 영역을 통과시킨 후, 재차 950~1500℃, 바람직하게는 1050~1500℃의 가열 영역을 통과시키는 것, 구체적으로는 이 온도로 유지된 가열 장치로 재가열 처리를 실시하는 것이다.
본 발명에 있어서, 재가열하기 전의 온도를 500~800℃로 한 것은 800℃ 보다 높은 상태인 채로 가열 장치(6)에 넣으면, 열 처리물의 고화가 불충분한 상태가 되므로, 회수되는 알루미나 분말의 평균 구형도는 0.93 이상은 되지 않는다. 또, 500℃ 미만이면 δ, θ 결정상이 안정화하고 재가열되면 형상 변화가 일어나며 이 또한 평균 구형도가 0.93 이상은 되지 않는다. 500~800℃의 영역에서의 열 처리물의 체류 시간은 1.0×10-3초 이상, 바람직하게는 0.1초 이상인 것이 적합하다. 이 체류 시간은 로 내의 가스 유속에 의해서 제어할 수 있다.
가열 장치(6)는 분위기 온도 950~1500℃로 유지되어 있다. 이것은 가스 연소 내지는 로 벽으로부터의 전기 히터 등에 의한 외부 가열에 의해서 행해진다. 도 1에는 연소 가스 공급관(7)과 조연 가스 공급관(8)에 의한 가스 연소 방식이 나타나 있다. 연소 가스와 조연 가스의 혼합 가스의 공급구의 수는 국소적인 가열을 피하기 위해, 가능한 한 많이 균일하게 배치하는 것이 바람직하다. 가열 장치의 분위기 온도가 950℃ 미만이면, α 상으로의 전이가 일어나기 어렵고, 또 1500℃ 보다 높으면 입자끼리가 융착하여 평균 구형도가 현저하게 악화될 우려가 있다. 950~1500℃인 영역에서의 열 처리물의 체류 시간은 1.0초 이상인 것이 적합하다. 이 체류 시간은 로 내의 가스 유속에 의해서 제어할 수 있다.
가열 장치(6)를 통과한 구상의 α 알루미나 분말은 포집 장치(9)로 회수되어 배기가스만 블로어(10) 등에 의해서 방출된다. 포집 장치로는 중침실이나, 원심분리를 이용한 사이클론 등 버그 필터 등이 사용된다.
본 발명의 구상의 α 알루미나 분말은 수지 등에 배합되어 각종의 용도에 사용되는 조성물이 형성된다.
고무로는 예를 들면, 실리콘 고무나, 우레탄 고무, 아크릴 고무, 부틸 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 우레탄 고무, 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체 등을 적합하게 들 수 있다. 또, 수지로는 예를 들면, 에폭시 수지나, 실리콘 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르, 불소 수지, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드 등의 폴리아미드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리페닐렌설파이드, 전방향족 폴리에스테르, 폴리설폰, 액정 폴리머, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 말레이미드 변성 수지, ABS 수지, AAS(아크릴로니트릴-아크릴 고무ㆍ스티렌) 수지, AES(아크릴로니트릴ㆍ에틸렌ㆍ프로필렌ㆍ디엔 고무-스티렌) 수지 등을 적합하게 들 수 있다.
본 발명의 알루미나 분말은 바람직하게는 예를 들면, 수지 등에 대해서 50~95 중량%, 특히 70~93 중량%로 배합되는 것이 적합하다.
이들 수지들 중, 방열 부재의 용도로는 예를 들면, 오가노폴리실록산의 주쇄가 디메틸실록산 단위로 이루어진 실리콘 수지, 이 오가노폴리실록산의 주쇄에 예를 들면, 비닐기, 페닐기, 트리플루오로프로필기 등을 도입한 실리콘 수지 등이 바람직하다. 나아가서는 아스카 C 경도가 25 미만인 고유연성 방열 부재일 때는 부가 반응형 액상 실리콘 고무, 예를 들면 한 분자 중에 비닐기와 H-Si기 양쪽 모두를 갖는 1 액성의 부가 반응형 실리콘, 또는 말단 혹은 측쇄에 비닐기를 갖는 오가노폴리실록산(A 액)과 말단 혹은 측쇄에 2개 이상의 H-Si기를 갖는 오가노폴리실록산(B 액)의 2 액성의 부가 반응형 실리콘의 부가 반응에 의해 얻어진 실리콘 고무가 바람직하다.
1 액성의 부가 반응형 실리콘 또는 2 액성의 부가 반응형 실리콘을 구성하는 베이스 폴리머는 그 주쇄에 메틸기, 페닐기, 트리플루오로프로필기 등의 유기기를 갖는 것이 이용된다. 부가 반응성의 비닐기, H-Si기의 혼합 비율로는 비닐기 1 몰 당량에 대해서 H-Si기가 0.5~3 몰 당량, 바람직하게는 1~2 몰 당량인 것이 경화 속도, 경화 후의 고무 물성의 관점으로부터 적합하다. 또, 부가 반응형 액상 실리콘 고무에는 부가 반응을 촉진하기 위해 부가 반응 촉매를 이용할 수 있지만, 그 구체적인 것으로는 Pt, 백금흑, 염화 백금산, 알코올 변성 염화 백금산, 염화 백금산과 올레핀의 착체 등의 백금계 촉매를 예시할 수 있다.
부가 반응형 액상 실리콘 고무의 구체예로는 예를 들면, 토시바 실리콘사의 「TSE3070」, 「TSE3051」, 혹은 토오레 실리콘사의 「SE1880」, 「SE1885A/B」, 「SE1886A/B」, 「SE1887A/B」, 「SE4440A/B」, 「SE1891KA/B」, 「CY52-283A/B」등을 들 수 있다.
반도체 봉지용 수지 조성물의 용도에는 1 분자 중에 에폭시기를 2개 이상 갖는 에폭시 수지가 바람직하다. 그 구체예를 들면, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 오르토크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀류와 알데히드류의 노볼락 수지를 에폭시화한 것, 비스페놀 A, 비스페놀 F 및 비스페놀 S 등의 글리시딜 에테르, 프탈산이나 다이머산 등의 다염기산과 에피클로로히드린의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜 에스테르산 에폭시 수지, 선상 지방족 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 복소환식 에폭시 수지, 알킬 변성 다관능 에폭시 수지, β-나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 1,6-디히드록시 나프탈렌형 에폭시 수지, 2,7-디히드록시 나프탈렌형 에폭시 수지, 비스히드록시 비페닐형 에폭시 수지, 나아가서는 난연성을 부여하기 위해서 브롬 등의 할로겐을 도입한 에폭시 수지 등이다. 그 중에서도 내습성이나 내핸들링성의 점으로부터, 예를 들면 오르토크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스히드록시 비페닐형 에폭시 수지, 나프탈렌 골격의 에폭시 수지 등이 적합하다.
에폭시 수지의 경화제는 에폭시 수지와 반응하여 경화시키는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르시놀, 클로로페놀, t-부틸 페놀, 노닐 페놀, 이소프로필 페놀, 옥틸 페놀 등의 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포름알데히드, 파라포름알데히드 또는 파라크실렌과 함께 산화 촉매하에서 반응시켜 얻어지는 노볼락형 수지, 폴리파라히드록시 스티렌 수지, 비스페놀 A나 비스페놀 S 등의 비스페놀 화합물, 피로갈롤이나 플루오로글루시놀 등의 3 관능 페놀류, 무수 말레산, 무수 프탈산이나 무수 피로멜리트산 등의 산 무수물, 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐설폰 등의 방향족 아민 등을 적합하게 들 수 있다.
에폭시 수지와 에폭시 수지의 경화제의 반응을 촉진시키기 위해서 경화촉진제를 배합할 수 있다. 경화촉진제로는 예를 들면, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7, 트리페닐포스핀, 벤질 디메틸 아민, 2-메틸 이미다졸 등이 있다.
본 발명의 구상의 α 알루미나 분말을 배합한 조성물에는 이하의 성분을 필요에 따라서 배합할 수 있다. 즉, 실란 커플링제로서 γ-글리시독시 프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 에폭시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 우레이도프로필트리에톡시실란, N-페닐아미노프로필트리메톡시실란 등의 아미노실란, 페닐메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란 등의 소수성 실란 화합물이나 메르캅토실란 등, 표면 처리제로서 Zr 킬레이트, 티타네이트 커플링제, 알루미늄계 커플링제 등, 난연조제로서 Sb203, Sb204, Sb205 등, 난연제로서 할로겐화 에폭시 수지나 인 화합물 등, 착색제로서 카본블랙, 산화철, 염료, 안료 등이다. 나아가서는 왁스 등의 이형제를 첨가할 수 있으며, 그 구체예를 들면, 천연 왁스류, 합성 왁스류, 직쇄 지방산의 금속염, 산 아미드류, 에스테르류, 파라핀 등이다. 특히, 높은 내습 신뢰성이나 고온 방치 안정성이 요구되는 경우에는 각종 이온 트랩제의 첨가가 유효하다. 이온 트랩제의 시판품으로 쿄와 화학사제 상품명 「DHF-4A」, 「KW-2000」, 「KW-2100」이나 토아 합성화학공업사제 상품명 「IXE-600」등을 적합한 것으로 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조 방법에서 이용한 장치의 일례를 나타내는 설명도이다.
부호의 설명
1 원료 공급구
2 버너
3 연소 가스 공급구
4 조연 가스 공급구
5 로
6 가열 장치
7 연소 가스 공급관
8 조연 가스 공급관
9 포집 장치
10 블로어
A 온도 측정 위치
B 온도 측정 위치
C 온도 측정 위치
이하, 본 발명에 대해서 실시예나 비교예 등에 의해 추가로 상세하게 설명하지만, 이들 실시예나 비교예 등은 본 발명의 범위를 전혀 한정하는 것은 아니다.
실시예 1~5, 비교예 1~6, 참고예 1~2
도 1에 나타내는 수형장치를 사용하여, 구상의 α 알루미나 분말을 제조했다.
직경 500 mm×높이 2,000 mm인 로(5)의 하단에 직경 400 mm×높이 5,000 mm인 가열 장치(6)를 접속했다. 가열 장치(6)에는 연소 가스(프로판 가스) 공급 관(7)과 조연 가스(산소 가스) 공급관(8)이 20개의 쌍으로 분기해서 설치되어 있다. 포집 장치(9)에는 버그 필터를 이용했다.
버너(2)의 연소 가스 공급구(3)로부터 프로판 가스(LPG)를, 조연 가스로서 조연 가스 공급구(4)로부터 산소 가스를 공급하여 화염을 형성(온도 2,000℃ 이상)(화염의 중심이며, 버너(2)의 선단으로부터 200 mm의 위치)했다. 화염의 형성은 버너의 선단 부분에 있어서, 버너 중앙에 접속한 원료 공급구(1)의 토출구의 외주부에 연소 가스 공급구(1mm 슬릿 두께)를 마련하고 20 m/초 이상의 토출 속도로 LPG를 공급하고, 연소 가스 공급구의 토출구의 외주부에 조연 가스 공급구(10 mm슬릿 두께)를 추가로 마련하여 5 m/초 이상의 토출 속도로 산소 가스를 공급하였다. 원료 공급구(1)로부터, 표 1에 나타내는 원료 분말을 건조가루인 채로, 1시간당 30 kg를 산소 가스 25 Nm3에 동반시켜 공급했다. 800~500℃의 영역 및 950~1500℃에서의 분위기 온도를 측정점 A(로의 출구)(도 1에 있어서, 로(5)의 윗면보다 4900 mm 아래 위치), 측정점 B(가열 장치(6)의 입구, 즉, 로(5)와 가열 장치(6)의 경계), 측정점 C(가열 장치(6)의 출구)의 3개소에서 측정했다. 측정에는 0~600℃의 온도 범위에서는 시판되는 K 열전대를, 또 600~1700℃의 온도 범위에서는 B 열전대(모두 주식회사 치노사제)를 이용했다.
열처리 조건을 표 2에 나타낸다. 버그 필터로부터 회수된 알루미나 분말의 특성을 표 3에 나타낸다. 또한, 참고예 1로서 쇼와전공(주)제 파쇄 알루미나 「AS-50」(평균 입자 지름 10㎛), 참고예 2로서 스미토모 화학공업(주)제 파쇄 알루 미나 「AA-05」(평균 입자 지름 0.6㎛)의 특성을 표 3에 병기한다.
[표 1]
원료 분말 가 부정형 알루미나 분말(평균 입경 50 미크론)
원료 분말 나 부정형 알루미나 분말(평균 입경 3 미크론)
원료 분말 다 금속 알루미늄 분말(평균 입경 10 미크론)
[표 2]
원료 분말의 기호 버너 공급 (Nm3/시간) 재가열 장치 (Nm3/시간) 측정점 온도 (℃) 체류 시간(초)
550℃ ~900℃ 950℃ ~1500℃
LPG 산소 LPG 산소 A B C
실시예 1 가 10 50 5 25 552 1348 1047 1.1 3,6
실시예 2 가 15 75 5 25 748 1451 1103 0.7 2.7
실시예 3 가 10 50 3.5 10.5 550 1101 987 1.1 4.5
실시예 4 나 10 50 5 25 558 1346 1047 1.2 3.7
실시예 5 다 3 15 5 25 750 1462 1048 3.5 6.1
비교예 1 가 20 100 3 15 909 1448 1105 0.0 2.3
비교예 2 가 7 35 5 25 432 1092 980 1.4 5.0
비교예 3 가 10 50 2 10 553 879 680 1.2 0.0
비교예 4 가 15 75 8 40 746 1647 1539 0.7 0.0
비교예 5 나 10 50 0 0 555 501 296 1.3 0.0
비교예 6 다 3 15 0 0 730 680 350 3.3 0.0
[표 3]
평균 입자 지름 (㎛) 평균 구형도 (-) α 율 (%)
실시예 1 51 0.94 98.2
실시예 2 52 0.96 100.0
실시예 3 51 0.95 96.3
실시예 4 11 0.98 97.1
실시예 5 0.6 0.98 96.5
비교예 1 55 0.88 100.0
비교예 2 51 0.87 98.0
비교예 3 51 0.94 79.8
비교예 4 52 0.89 100.0
비교예 5 11 0.98 28.0
비교예 6 0.6 0.98 1.0 이하
참고예 1 10 0.85 100.0
참고예 2 0.6 0.87 100.0
실시예 1~5에 의하면, 비교예 1~6의 것과 대비하여 평균 구형도와 α 율이 모두 높은 알루미나 분말이 제조되었다.
다음에, 실시예 1~4 및 비교예 1~4의 알루미나 분말을 이용하여 이하와 같이 하여 수지 조성물을 조합하여 평가를 실시했다.
에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 이형제 및 실란 커플링제를 표 4에 나타난 비율로 혼합하여 충전율 65 중량%로 하고 알루미나 분말을 혼합하여 같은 방향 치합형 2축 압출혼련기(스크루 지름 D=25 mm, 니딩 디스크(kneading disk) 길이 10 Dmm, 패들 회전수 150 회전/분, 토출량 4.5 kg/시간, 히터 온도 105~110℃)를 이용하여 가열혼련했다. 토출물을 냉각 프레스기로 냉각한 후, 분쇄하여 조성물을 얻어, 이하에 나타내는 방법으로 열전도율, 스파이럴 플로우 및 금형 마모량을 측정했다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.
(1) 열전도율
직경 28 mm, 두께 3 mm의 움푹한 곳이 설치된 금형에 조성물을 흘려 넣어, 탈기한 후 150℃×20분으로 성형하여 얻어진 성형체에 대해서 열전도율 측정 장치(아그네사제 상품명 「ARC-TC-1형」)를 이용하여 실온에 있어서 온도 경사법에 의해 열전도율을 측정했다.
(2) 스파이럴 플로우
스파이럴 플로우 금형을 이용하여 EMMI-66(Epoxy Molding Material Institute; Society of Plastic Industry)에 준거하여 실시했다. 금형 온도는 175℃, 성형 압력 7.4 MPa, 보압시간 90초로 했다.
(3) 금형 마모량
두께 6 mm, 구멍 지름 3 mm인 알루미늄제 디스크의 구멍에 175℃로 가열된 조성물을 가압식 압출기에서 150 cm3 통과시켰을 때의 디스크의 중량 감소량을 마모량으로 했다.
[표 4]
재료의 종류 배합 비율(중량%)
에폭시 수지 오르토크레졸 노볼락형 (일본 화약사제 EOCN-1020」) 63.8
경화제 페닐노볼락 수지 (군영 화학사제 「PSM-4261」) 32.1
경화촉진제 트리페닐포스핀 (홋코우 화학사제) 0.6
이형제 모탄산 에스테르 (클라이언트 재팬사제 「WaxEflakes」) 3.5
실란 커플링제 오가노실란 (신에츠 화학사제 「KBM403」) 알루미나 분말에 대해서 0.4
[표 5]
열전도율 (W/mK) 스파이럴 플로우 (m) 금형 마모량 (mg)
실시예 1 4.3 1.1 2.2
실시예 2 4.5 1.2 2.2
실시예 3 4.2 1.1 2.1
비교예 1 4.2 0.6 8.8
비교예 2 4.1 0.7 6.9
비교예 3 3.0 1.1 2.1
비교예 4 4.3 0.8 7.1
또한, 실시예 4, 비교예 5, 참고예 1의 알루미나 분말(모두 평균 입자 지름이 10 또는 11㎛) 또는 실시예 5, 비교예 6, 참고예 2의 알루미나 분말(모두 평균 입자 지름이 0.6㎛)을 이용하고 이하와 같이 하여, 방열 부재용 수지 조성물을 조제하고 평가를 실시했다.
2 성분 부가 반응형 액상 실리콘 고무(GE 토시바 실리콘사제 「YE5822 A 액 」, 「YE5822 B 액」)와 알루미나 분말과 지연제를 표 6에 나타난 비율로 혼합하여, 이하와 같이 물성을 측정했다. 실시예 4, 비교예 5, 참고예 1의 결과를 표 7에, 실시예 5, 비교예 6, 참고예 2의 결과를 표 8에 나타낸다.
(4) 방열 부재의 열전도율
실리콘 고무 A 액에 지연제, 알루미나 분말 및 실리콘 고무 B 액의 순서로 투입과 교반을 반복하여 실시한 후, 탈포 처리하였다. 얻어진 액상 시료를 직경 28 mm, 두께 3 mm의 움푹한 곳이 설치된 금형에 흘려 넣어, 탈기한 후, 150℃×20분으로 성형하여, 실온에서의 열전도율을 온도 경사법으로 측정했다. 열전도율 측정 장치로서 아그네사제 상품명 「ARC-TC-1형」을 이용했다.
(5) 점도
상기에서 조제된 가열 성형하기 전의 실리콘 고무 조성물에 대해서 B형 점도계(야마토켄공사제 상품명 「DB-10」)를 이용하여 온도 30℃, 회전수 20 회전/분의 점도를 측정했다.
(6) 금형 마모량
두께 6 mm, 구멍 지름 3 mm의 알루미늄제 디스크의 구멍에 상기에서 조제된 가열 성형하기 전의 실리콘 고무 조성물에 대해서 상온 가압식 압출기에서 150 cm3 통과시켰을 때의 디스크의 중량 감소량을 마모량으로 했다.
[표 6]
재료의 종류 배합 비율(중량%)
실시예 4 비교예 5 참고예l 실시예 5 비교예 6 참고예 2
실리콘 고무 A 액 GE 토시바 실리콘사제 상품명 「YE5822A」 18.2 24.5
실리콘 고무 B 액 GE 토시바 실리콘사제 상품명 「YE5822B」 1.8 2.5
알루미나 분말 80.0 73.0
지연제 말레산 디메틸 칸토 화학사(특급 시약) (A 액+ B 액의 양)에 대해서 0.01
[표 7]
열전도율 (W/mK) 점도 (mPaㆍs) 금형 마모량 (mg)
실시예 4 2.8 140,000 1.5
비교예 5 1.6 142,000 1.5
참고예 1 성형 불능 측정 불능 6.5
[표 8]
열전도율 (W/mK) 점도 (mPaㆍs) 금형 마모량 (mg)
실시예 5 1.9 176,000 0.10
비교예 6 0.9 176,000 0.10
참고예 2 성형 불능 측정 불능 0.25
실시예와 비교예의 대비로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 알루미나 분말을 이용한 수지 조성물 및 방열 부재는 열전도율이 크고 유동성이 뛰어나 금형 마모량이 적은 것이었다.
본 발명의 알루미나 분말은 예를 들면, 반도체 봉지용 수지 조성물의 충전재나, 방열 부재의 충전재 등으로서 사용되고, 또 본 발명의 구상의 α 알루미나 분말을 사용하여 얻어진 방열 부재는 전자기기를 조립할 때의 방열 시트나 방열 스페 이서 등으로서 사용된다.

Claims (17)

  1. 평균 구형도가 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율이 95% 이상인 것을 특징으로 하는 구상의 α 알루미나 분말.
  2. 청구항 1에 있어서,
    평균 구형도가 0.95 이상인 구상의 α 알루미나 분말.
  3. 청구항 1에 있어서,
    α 율이 100%인 구상의α 알루미나 분말.
  4. 평균 구형도가 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율이 95% 이상인 구상의 α 알루미나 분말을 제조하는 방법으로서,
    (1) 금속 알루미늄 분말 또는 알루미나 분말을 화염으로 연화하는 공정,
    (2) 연화 분체를 800~500℃의 영역을 통과시켜 고화하는 공정,
    (3) 고화 분체를 950~1500℃의 영역을 통과시켜 α 상을 증대시키는 공정,
    (4) 얻어진 분체를 냉각하면서 포집하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    공정 (2)에 있어서, 상기 연화 분체를 680~780℃에서 통과시키는 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    공정 (3)에 있어서, 상기 고화 분체를 1050~1500℃에서 통과시키는 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    평균 구형도가 0.95 이상인 방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    α 율이 100%인 방법.
  9. 수지 또는 고무에 평균 구형도가 0.93 이상이고, 또한 결정 형태의 α 율이 95% 이상인 구상의 α 알루미나 분말을 배합한 것을 특징으로 하는 열전도성 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    평균 구형도가 0.95 이상인 열전도성 조성물.
  11. 청구항 9에 있어서,
    α 율이 100%인 열전도성 조성물.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 구상의 α 알루미나 분말이 50~95중량%의 양으로 배합되어 있는 열전도성 조성물.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 구상의 α 알루미나 분말이 70~93 중량%의 양으로 배합되어 있는 열전도성 조성물.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 수지가 에폭시 수지인 열전도성 조성물.
  15. 청구항 14에 있어서,
    반도체 봉지용인 열전도성 조성물.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 고무가 실리콘 고무인 열전도성 조성물.
  17. 청구항 16에 있어서,
    방열 부재용인 열전도성 조성물.
KR1020097008928A 2009-04-29 2006-10-31 알루미나 분말 및 그 제조 방법과 그 용도 KR20090064596A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020097008928A KR20090064596A (ko) 2009-04-29 2006-10-31 알루미나 분말 및 그 제조 방법과 그 용도

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020097008928A KR20090064596A (ko) 2009-04-29 2006-10-31 알루미나 분말 및 그 제조 방법과 그 용도

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090064596A true KR20090064596A (ko) 2009-06-19

Family

ID=40993139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097008928A KR20090064596A (ko) 2009-04-29 2006-10-31 알루미나 분말 및 그 제조 방법과 그 용도

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090064596A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230142634A (ko) * 2021-03-31 2023-10-11 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 구상 알루미나 입자 혼합물 및 그 제조 방법, 그리고 당해 구상 알루미나 입자 혼합물을 포함하는 수지 복합 조성물 및 수지 복합체

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230142634A (ko) * 2021-03-31 2023-10-11 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 구상 알루미나 입자 혼합물 및 그 제조 방법, 그리고 당해 구상 알루미나 입자 혼합물을 포함하는 수지 복합 조성물 및 수지 복합체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5227801B2 (ja) アルミナ粉末及びその製造方法、並びにその用途
JP4306951B2 (ja) 表面処理された微細球状シリカ粉末および樹脂組成物
KR101070505B1 (ko) 세라믹 분말 및 그 용도
EP3732129A1 (en) Hexagonal boron nitride powder and method for producing the same, and composition and heat dissipation material using the same
JP5793494B2 (ja) セラミックス混合物、及びそれを用いたセラミックス含有熱伝導性樹脂シート
JP5354724B2 (ja) セラミックス粉末及びその用途
JP5380290B2 (ja) シリカ粉末の製造方法
KR20140050648A (ko) 피복 산화마그네슘 입자, 그 제조 방법, 방열성 필러 및 수지 조성물
TW202204265A (zh) 氧化鋁粉末、樹脂組成物、以及散熱零件
JP4192073B2 (ja) シリカ粉末の製造方法
JP2017024925A (ja) チタン酸バリウム粉末及びその製造方法、用途
JP3483817B2 (ja) 球状無機質粉末及びその用途
TWI402214B (zh) An amorphous silica powder, a method for manufacturing the same, and a semiconductor sealing material
JP4516779B2 (ja) 金属酸化物表面処理粒子、その製造方法および樹脂組成物の製造方法
JP2001139725A (ja) 無機質粉末及びそれが充填された樹脂組成物
JPH0959425A (ja) 高熱伝導性複合粒子
JP5767863B2 (ja) 球状アルミナ粉末、その製造方法及びそれを用いた組成物
WO2009154186A1 (ja) 非晶質シリカ質粉末、その製造方法、樹脂組成物、及び半導体封止材
KR20090064596A (ko) 알루미나 분말 및 그 제조 방법과 그 용도
JP2002252314A (ja) 球状無機質粉末及びその用途
TWI457281B (zh) 氧化矽質粉末、其製造方法及用途
JP2002362910A (ja) 球状金属酸化物微粉末及びその用途
JP2003020364A (ja) 球状無機質粉末およびこれを充填した樹脂組成物
TWI411594B (zh) 陶瓷粉末及其用途
JP3835953B2 (ja) シリカ質粉末及び樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application