CN113710616A - 氮化硼粉末及其制造方法、以及复合材料及散热构件 - Google Patents

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Abstract

提供氮化硼粉末，该氮化硼粉末包含鳞片状的一次粒子凝集而构成的块状粒子，就一次粒子而言，其面内方向沿与块状粒子的短边方向平行的方向取向。另外，提供氮化硼粉末的制造方法，其具有下述工序：氮化工序，将长径比为1.5～10的碳化硼粉末在氮加压气氛下进行烧成而制得烧成物；和结晶化工序，对包含烧成物和硼源的配合物进行加热而生成氮化硼的鳞片状的一次粒子，制得包含一次粒子凝集而构成的块状粒子的氮化硼粉末。

Description

氮化硼粉末及其制造方法、以及复合材料及散热构件
技术领域
本公开文本涉及氮化硼粉末及其制造方法、以及复合材料及散热构件。
背景技术
氮化硼具有润滑性、高热导性及绝缘性等，被广泛用于固体润滑剂、传导性填料、绝缘性填料等用途。近年来，由于电子设备的高性能化等，要求热导性优异。
鳞片状的氮化硼的热特性通常具有各向异性。即，已知与厚度方向垂直的面内方向(a-b面内方向)的热导性相比，厚度方向(c轴方向)的热导率极低。例如，a轴方向的热导率为400W/(m·K)，而c轴方向的热导率为2W/(m·K)。因此，例如，树脂中填充有氮化硼粉末而得的复合材料的热特性受到复合材料中的氮化硼粒子的取向状态的很大影响。例如，若制备进行压制而成型为片状的复合材料，则在很多情况下，氮化硼粒子沿与压制方向垂直的方向取向，压制方向的热导性降低。为了避免这样的现象，在专利文献1中，尝试使氮化硼微粒子成为平均圆形度为0.80以上的球状。
另外，在专利文献2中，提出了使氮化硼粉末的峰强度比[I(002)/I(100)]减小从而减小热导率的各向异性的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/122379号
专利文献2：日本特开2014-40341号公报
发明内容
发明要解决的课题
图9及图10为分别示出现有的块状粒子的表面及截面的扫描电子显微镜照片。如图9及图10所示，在块状粒子中包含的一次粒子未取向的情况下，能够减小热导性的各向异性。另一方面，与电子部件内的电路的高集成化相伴，要求与以往相比具有更高的散热特性的散热构件及适用于该散热构件的氮化硼粉末及复合材料。
因而，本公开文本提供具有充分高的热导率的氮化硼粉末及其制造方法、以及复合材料。另外，本公开文本提供散热特性充分优异的散热构件。
用于解决课题的手段
本公开文本的一个方面涉及的氮化硼粉末包含鳞片状的一次粒子凝集而构成的块状粒子，就一次粒子而言，其面内方向沿与块状粒子的短边方向平行的方向取向。由此，能够充分提高块状粒子在短边方向上的热导率。因此，例如在进行单轴压制以制成包含氮化硼粉末和树脂的复合材料时，能够充分提高单轴压制方向上的热导率。这样的复合材料作为散热构件极为有用。需要说明的是，就本公开文本中的“面内方向沿与块状粒子的短边方向平行的方向取向”而言，无需使得全部一次粒子的面内方向与短边方向平行。例如，一部分或全部的一次粒子的面内方向也可以不与短边方向完全平行。即，即使面内方向从平行方向偏离，一部分或全部的一次粒子与未取向的情况相比沿着接近平行方向的方向排列即可。
本公开文本的另一方面涉及的氮化硼粉末包含鳞片状的一次粒子凝集而构成的块状粒子，上述氮化硼粉末的取向性指数[I(002)/I(100)]为6.5以下。该氮化硼粉末包含鳞片状的一次粒子凝集而构成的块状粒子，上述块状粒子的与厚度方向垂直的面内方向上的热导率充分高。并且，由于取向性指数[I(002)/I(100)]为6.5以下，因此能够使能够使一次粒子的取向性良好。因此，在复合材料或散热构件等中使用时，能够充分提高热导率。
上述取向性指数可以为2.0以上且低于6.0。由此，能够进一步提高热导率。
上述氮化硼粉末的平均粒径可以为15～200μm。由此，能够进一步提高热导率。
上述氮化硼粉末的长径比可以为1.3～9.0。由此，在复合材料或散热构件中使用时，能够充分提高热导率。
本公开文本的一个方面涉及的氮化硼粉末的制造方法具有：氮化工序，将长径比为1.5～10的碳化硼粉末在氮加压气氛下进行烧成而制得烧成物；和结晶化工序，对包含该烧成物和硼源的配合物进行加热而生成鳞片状的氮化硼的一次粒子，制得包含该一次粒子凝集而构成的块状粒子的氮化硼粉末。
在该制造方法中，由于使用长径比为1.5～10的碳化硼粉末，因此能够制得形状源自于上述碳化硼粉末的形状的块状粒子。其理由虽不明确，但鳞片状的氮化硼的一次粒子源自于一个碳化硼粒子成为一个氮化硼的块状粒子(凝集体)这样特异的氮化硼粒子的成长环境，以取向方向与碳化硼粒子不同的方式生长。也就是说，氮化硼的一次粒子沿着与碳化硼粒子的长度方向正交的方向成长，其结果，生成作为非常特异的构造凝集体的块状粒子。由此，基于热导性的观点，能够使一次粒子的取向性良好。包含这样的一次粒子凝集而构成的块状粒子的氮化硼粉末在用于复合材料或散热构件等时，能够充分提高热导率。
在上述结晶化工序中，也可以使得一次粒子的面内方向沿与块状粒子的短边方向平行的方向取向。由此，能够制得具有更高的热导率的氮化硼粉末。在上述结晶化工序中，也可以制得取向性指数[I(002)/I(100)]为6.5以下的氮化硼粉末。由此，能够制得具有更高的热导率的氮化硼粉末。
本公开文本的一个方面涉及的复合材料含有氮化硼粉末和树脂，所述氮化硼粉末包含鳞片状的一次粒子凝集而构成的块状粒子，所述复合材料的取向性指数[I(002)/I(100)]为6.0以下。这样的复合材料能够使一次粒子的取向性良好。因此具有充分高的热导率。
复合材料可以含有上述任一者的氮化硼粉末和树脂。这样的复合材料由于含有上述氮化硼粉末，因此具有充分高的热导率。
本公开文本的一个方面涉及的散热构件具有上述的复合材料。因此，能够使散热性充分提高。
发明的效果
根据本公开文本，能够提供具有充分高的热导率的氮化硼粉末及其制造方法、以及复合材料。另外，能够提供散热特性充分优异的散热构件。
附图说明
图1是示意性示出一个实施方式涉及的氮化硼粉末中包含的块状粒子的截面的剖视图。
图2是示出块状粒子的截面的一例的扫描电子显微镜照片(倍率：500倍)。
图3是示出氮化硼粉末及其中包含的块状粒子的一例的扫描电子显微镜照片(倍率：1000倍)。
图4是示意性示出块状粒子中包含的鳞片状的一次粒子的一例的立体图。
图5是与图2不同的将块状粒子的截面放大示出的扫描电子显微镜照片(倍率：2000倍)。
图6是示意性示出一个实施方式涉及的复合材料的图。
图7是实施例1的碳化硼粉末的扫描电子显微镜照片(倍率：10000倍)。
图8是实施例1的烧成物的扫描电子显微镜照片(倍率：1000倍)。
图9是示出现有的块状粒子的表面的扫描电子显微镜照片。
图10是示出现有的块状粒子的截面的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
以下，根据情况，参照附图对本公开文本的实施方式进行说明。但是，以下实施方式为用于说明本公开文本的例示，并非旨在将本公开文本限定为以下的内容。在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用同一附图标记，并根据情况省略重复的说明。另外，只要没有特别说明，上下左右等位置关系均基于附图中示出的位置关系。此外，各要素的尺寸比率并不限于图示的比率。
一个实施方式涉及的氮化硼粉末包含鳞片状的一次粒子凝集而构成的、具有各向异性的块状粒子。图1是本实施方式的氮化硼粉末中包含的块状粒子的示意图。如图1所示，块状粒子10具有各向异性而非各向同性，且是鳞片状的一次粒子11(氮化硼粒子)凝集而构成的。
图2是示出氮化硼粉末中包含的块状粒子10的截面的一例的扫描电子显微镜的照片。如图2所示，块状粒子10中能够绘制相互正交的长边L1和短边L2。长边L1和短边L2按照以下的步骤绘制。在块状粒子10的图像中，在间隔最大的块状粒子10的外缘上选择2个点。连结该2个点的线段成为长边L1。另外，在与该长边L1正交的方向上，选择间隔最大的外缘上的另外2个点。连结这2个点的线段成为短边L2。
图3是示出氮化硼粉末中包含的块状粒子10的表面的扫描电子显微镜的图像。块状粒子10的长边L1的长度La与短边L2的长度Lb在图3中示出的块状粒子10的表面图像中测定。La与Lb处于La＞Lb的关系。需要说明的是，La及Lb的测定也可以将图3中示出的观察图像读取到图像解析软件(例如，株式会社Mountech制的“Mac-view”等)中来进行。
氮化硼粉末的长径比可如下求出：在图3示出的扫描电子显微镜的图像中，任意选择100个块状粒子10并计算各块状粒子10的La/Lb的值并求出它们的算术平均值。从进一步提高氮化硼粉末的热导率的观点出发，氮化硼粉末的长径比可以为1.3～9.0。需要说明的是，在本公开文本中，将与长边L1平行的方向称为长度方向，将与短边L2平行的方向称为短边方向。
图4是示意性示出块状粒子10中包含的鳞片状的一次粒子11的一例的立体图。在本公开文本中，将c轴方向定义为一次粒子11的厚度方向，将沿着c轴方向的长度定义为一次粒子11的厚度。另外，将相对于与c轴方向正交的a-b平面平行的方向定义为一次粒子11的面内方向。
如图1及图2所示，就一次粒子11而言，其面内方向沿块状粒子10的短边方向取向。换言之，就一次粒子11而言，其厚度方向沿块状粒子10的长度方向取向。通过像这样取向，能够充分提高块状粒子10的短边方向上的热导率。
图5为与图2不同的示出块状粒子的截面的扫描电子显微镜照片(倍率：2000倍)。可知在该照片中一次粒子11的面内方向也沿与块状粒子10的短边方向平行的方向取向。
在一次粒子11未取向的情况下、即完全随机而未取向的情况下，如专利文献2所述，取向性指数[I(002)/I(100)]约为6.7(“JCPDS[粉末X射线衍射数据库]”No.34-0421[BN]的结晶密度值[Dx])。就结晶性高的六方晶氮化硼而言，通常该取向性指数大于20。
与此相对，优选本实施方式的氮化硼粉末的取向性指数[I(002)/I(100)]为6.5以下。该取向性指数可以低于6.0，也可以低于5.8。像这样，取向性指数越小，一次粒子11的面内方向沿与块状粒子10的短边方向平行的方向取向的一次粒子11的比例越高。即，通过使一次粒子11的面内方向沿与块状粒子10的短边方向平行的方向取向，从而取向性指数比未取向的情况小。
在对包含这样的块状粒子10的氮化硼粉末的成型原料进行单轴压制时，单轴压制方向容易与鳞片状的一次粒子11的面内方向平行，能够充分提高规定方向(单轴压制方向)上的热导率。从制造容易性的观点出发，氮化硼粉末的取向性指数可以为2.0以上，可以为3.0以上，也可以为4.0以上。取向性指数[I(002)/I(100)]能够采用X射线衍射的(002)面与(100)面的峰强度比来求出。
从充分提高热导率的观点出发，本实施方式的氮化硼粉末的平均粒径可以是15μm以上，可以是20μm以上，可以是25μm以上，也可以是30μm以上。为了适用于片状的复合材料等，该平均粒径可以是200μm以下，可以是150μm以下，可以是100μm以下，可以是90μm以下，也可以是80μm以下。
本公开文本中的氮化硼粉末的平均粒径能够使用市售的激光衍射散射法粒度分布测定装置(例如，贝克曼库尔特公司制的LS-13320)来测定。
氮化硼粉末的长径比可以是1.3～9.0。在对这样的包含氮化硼粉末和树脂的复合材料进行单轴压制而制得成型体的情况下，存在氮化硼粉末中包含的块状粒子以其短边方向与压制方向平行的方式取向的倾向。其结果，一次粒子以其面内方向与短边方向平行的方式取向，能够充分提高单轴压制方向上的复合材料(复合片)或散热构件的热导率。
图6是示意性示出一个实施方式涉及的复合材料的图。图6是透视示出从侧面观察复合材料20时的复合材料20中包含的块状粒子10的图。复合材料20包含树脂22和分散在树脂22中的氮化硼粉末50，且沿图6中示出的箭头方向经单轴压制而成型。树脂22也可以是固化后的树脂，也可以是固化前的树脂。复合材料20可以是片状。
氮化硼粉末50中包含的块状粒子10具有各向异性，因此其短边方向与图6中以箭头示出的单轴压制方向大致平行。因此，存在构成块状粒子10的一次粒子11的面内方向与压制方向平行的倾向。因此，复合材料20的单轴压制方向的热导性特别优异。本公开文本中具有各向异性的块状粒子10是指像这样具有其朝向根据压制方向而变化的形状。具体来说，可以是扁平形状。
复合材料20包含树脂22和氮化硼粉末50，可以是热导性树脂组合物，也可以是散热片等片状。作为树脂22，可举出例如环氧树脂、有机硅树脂、有机硅橡胶、丙烯酸树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、不饱和聚酯、氟树脂、聚酰胺(例如聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺等)、聚酯(例如聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等)、聚亚苯基醚、聚亚苯基硫醚、全芳香族聚酯、聚砜、液晶聚合物、聚醚砜、聚碳酸酯、马来酰亚胺改性树脂、ABS树脂、AAS(丙烯腈-丙烯酸橡胶·苯乙烯)树脂、AES(丙烯腈·乙烯·丙烯·二烯橡胶-苯乙烯)树脂等。树脂22可以是这些树脂原料与固化剂的混合物。
上述树脂中，特别是环氧树脂(例如萘型环氧树脂)因其耐热性和与铜箔电路的粘接强度优异，因此优选作为印刷布线板的绝缘层。另外，有机硅树脂由于耐热性、柔软性及与散热器等的密合性优异，因此优选作为热界面材料。
就复合材料20而言，将氮化硼粉末50、作为上述树脂的原料(单体)、及固化剂以规定的比例配合并利用热或光使树脂原料固化来制得。作为使用环氧树脂的情况下的固化剂，具体来说，可举出酚醛novolac树脂、酸酐树脂、氨树脂、咪唑类。其中，优选咪唑类。该固化剂的配合量相对于原料(单体)可以为0.5质量份以上15质量份以下，也可以是1.0质量份以上10质量份以下。
复合材料20中的氮化硼粉末的含量可以是30～85体积％，也可以是40～80体积％以下。通过使上述含量为30体积％以上，从而热导率变得充分高，能够制得具有充分的散热性能的复合材料20。通过使上述含量为85体积％以下，从而成型时产生的空隙减少，能够进一步提高绝缘性及机械强度。需要说明的是，复合材料20也可以含有氮化硼粉末及树脂以外的成分。复合材料20中的氮化硼粉末树脂的合计含量可以是80质量％以上，可以是90质量％以上，也可以是95质量％以上。
复合材料20因热导性优异，因此例如能够优选用作散热片及金属基底基板等散热构件。复合材料20包含鳞片状的一次粒子11凝集而构成的块状粒子10。就块状粒子10中的一次粒子11而言，其面内方向沿与块状粒子10的短边方向平行的方向取向。因此，复合材料20的取向性指数[I(002)/I(100)]为6.0以下，成为热导性优异的复合材料20。从进一步提高热导性的观点出发，复合材料20的取向性指数[I(002)/I(100)]可以低于5.5，也可以为5.0以下。取向性指数[I(002)/I(100)]与氮化硼粉末同样地，可采用X射线衍射的(002)面与(100)面的峰强度比求出。
一个实施方式涉及的氮化硼粉末的制造方法具有：氮化工序，将碳化硼粉末在氮加压气氛下进行烧成而制得烧成物；和结晶化工序，对包含该烧成物和硼源的配合物进行加热而生成鳞片状的氮化硼的一次粒子，制得包含一次粒子凝集而构成的块状粒子的氮化硼粉末。通过该制造方法，能够制得具有上述特性的氮化硼粉末。
碳化硼粉末使用长径比为1.5～10的物质。从提高复合材料在厚度方向上的热导率的观点出发，该长径比可以是1.7以上，也可以是1.8以上。另一方面，从降低热导率的各向异性的观点出发，上述长径比可以是9以下，也可以是8以下。该长径比能够通过与求出上述氮化硼粉末的长径比的方法相同的方法求出。
碳化硼粉末例如能够通过以下的步骤制备。在将硼酸与乙炔黑混合后，在非活性气体气氛中，于1800～2400℃加热1～10小时，制得碳化硼块。能够在将该碳化硼块粉碎后适当进行筛分、清洗、杂质除去、干燥等从而制备碳化硼粉末。在此，具有上述长径比的碳化硼粉末例如能够在较温和的条件下进行粉碎后组合进行基于振动筛的分级与气流分级而制得。具体来说，也可以通过使用振动筛将规定尺寸以上的粒子排除并使用气流分级将规定尺寸以下的粒子排除来制得。此时产生的粗粉侧的粒子也可以通过再次粉碎、分级而再利用，制得具有上述长径比的碳化硼粉末。
在氮化工序中，将碳化硼粉末在氮加压气氛下进行烧成以制得包含碳氮化硼(B4CN4)的烧成物。氮化工序中的烧成温度可以是1800℃以上，也可以是1900℃以上。另外，该烧成温度可以是2400℃以下，也可以是2200℃以下。该烧成温度例如可以是1800～2400℃。
氮化工序中的压力可以是0.6MPa以上，也可以是0.7MPa以上。另外，该压力可以是1.0MPa以下，也可以是0.9MPa以下。该压力例如可以是0.6～1.0MPa。若该压力过低，则存在碳化硼的氮化难以进行的倾向。另一方面，若该压力过高，则存在制造成本上升的倾向。
氮化工序中的氮加压气氛的氮气浓度可以是95体积％以上，也可以是99.9体积％以上。氮化工序中的烧成时间没有特别限定，只要是充分进行氮化的范围即可，例如可以是6～30小时，也可以是8～20小时。
在结晶化工序中，对包含烧成物(其包含在氮化工序中制得的碳氮化硼)和硼源的配合物进行加热，生成鳞片状的氮化硼的一次粒子，制得包含一次粒子凝集而构成的块状粒子的氮化硼粉末。即，在结晶化工序中，使碳氮化硼脱碳化并且生成规定大小的鳞片状的一次粒子，同时使这些一次粒子凝集从而制得包含块状粒子的氮化硼粉末。
作为硼源，可举出硼酸、氧化硼或它们的混合物。在结晶化工序中加热的配合物可以含有已知的添加物。
在配合物中，碳氮化硼与硼源的配合比例可根据摩尔比来适当设定。在作为硼源使用硼酸或氧化硼的情况下，例如也可以相对于100质量份的碳氮化硼配合100～300质量份的硼酸或氧化硼，也可以配合150～250质量份的硼酸或氧化硼。
在结晶化工序中对配合物进行加热的加热温度例如可以是1800℃以上，也可以是2000℃以上。该加热温度例如可以是2200℃以下，也可以是2100℃以下。若加热温度过低，则存在晶粒生长未充分进行的倾向。结晶化工序中，可以在常压(大气压)的气氛下进行加热，也可以进行加压以超过大气压的压力进行加热。在加压的情况下，例如可以是0.5MPa以下，也可以是0.3MPa以下。
结晶化工序中的加热时间可以是0.5小时以上，也可以是1小时以上、3小时以上、5小时以上或10小时以上。该加热时间可以是40小时以下，也可以是30小时以下或20小时以下。该加热时间例如可以是0.5～40小时，也可以是1～30小时。若加热时间过短，则存在晶粒生长未充分进行的倾向。另一方面，若加热时间过长，则存在工业上不利的倾向。
能够通过以上工序制得氮化硼粉末。也可以在结晶化工序后进行粉碎工序。在粉碎工序中，能够使用通常的粉碎机或破碎机。例如，能够使用球磨机、振动磨、喷射磨等。需要说明的是，在本公开文本中，“粉碎”也包含“破碎”。也可以通过粉碎及分级，将氮化硼粉末的平均粒径制备为15～200μm。
在上述制造方法中，使用具有规定长径比的碳化硼粉末。所制得的氮化硼粉末中包含的块状粒子的形状源自于碳化硼粉末的形状。因此，使用上述制造方法制得的氮化硼粉末中包含的块状粒子具有各向异性。该块状粒子是鳞片状的一次粒子凝集而构成的。由于该一次粒子具有高取向性，因此，含有块状粒子的氮化硼粉末的热导性优异。就氮化硼的一次粒子而言，其面内方向可以沿与块状粒子的短边方向平行的方向取向。氮化硼粉末可以满足上述的取向性指数。
以上，对几个实施方式进行了说明，但本公开文本不受上述实施方式的任何限定。
实施例
参照实施例及比较例更详细地说明本公开文本的内容，但本发明并不限定于下述实施例。
＜碳化硼粉末的制备＞
(实施例1)
将新日本电工株式会社制的正硼酸100质量份和Denka株式会社制的乙炔黑(商品名称：HS100)35质量份使用亨舍尔混合机进行混合。将所制得的混合物填充到石墨制的坩埚中，使用电弧炉在氩气氛中于2200℃加热5小时，制得块状的碳化硼(B4C)。将所制得的块状物使用颚式破碎机进行粗粉碎而制得粗粉。将该粗粉利用具有碳化硅制的球
Figure BDA0003269747270000121
的球磨机进一步进行粉碎而制得粉碎粉。使用球磨机进行的粉碎以转速20rpm进行60分钟。其后，使用网目为45μm的振动筛对粉碎粉进行分级。筛上的微粉使用Classiel分级机进行气流分级，制得具有10μm以上的粒径的碳化硼粉末。像这样，制得长径比为2.5、平均粒径为30μm的碳化硼粉末(各测定方法见后述。)。所制得的碳化硼粉末的碳量为19.9质量％。碳量使用碳硫同时分析仪测定。
图7为示出所制得的碳化硼粉末的扫描电子显微镜照片(倍率：1000倍)。
将所制备的碳化硼粉末填充到氮化硼制的坩埚中。其后，使用电阻加热炉在氮气氛下以2000℃、0.85MPa的条件加热10小时。像这样，制得包含碳氮化硼(B4CN4)的烧成物。
图8是烧成物的扫描电子显微镜照片(倍率：1000倍)。如图8所示，确认到烧成物所具有的形状源自于碳化硼粉末的形状。
将烧成物与硼酸以相对于碳氮化硼100质量份而言硼酸为100质量份的比例配合，并使用亨舍尔混合机进行混合。将所制得的混合物填充到氮化硼制的坩埚中，使用电阻加热炉以0.2MPa的压力条件在氮气氛下以升温速度10℃/分钟从室温升温至1000℃。接下来，以升温速度2℃/分钟从1000℃升温至2000℃。通过于2000℃保持6小时并加热，从而制得包含一次粒子凝集而构成的块状粒子的氮化硼。
图3是实施例1中制得的氮化硼粉末的扫描电子显微镜照片(倍率：1000倍)。如图3所示，确认到氮化硼粉末所具有的形状源自于碳化硼粉末的形状。
将所制得的块状氮化硼使用亨舍尔混合机破碎。其后，使用筛目为90μm的尼龙筛进行分级，制得氮化硼粉末。
＜粉末的评价＞
使用X射线衍射装置(理学公司制，商品名称：ULTIMA-IV)，采用以下的步骤求出氮化硼粉末的取向性指数[I(002)/I(100)]。在附属于X射线衍射装置并具有深度为0.2mm的凹部的玻璃池的凹部中填充氮化硼粉末。使用粉末试样的成型机(株式会社Amena Tech制，商品名称：PX700)，将填充在凹部中的试样以设定压力M压固，从而制成测定试样。
在经成型机压固的填充物的表面未变得平滑的情况下，手动使之平滑而制得测定试样。向测定试样照射X射线，计算进行基线校正后的氮化硼的(002)面与(100)面的峰强度比，将其设为取向性指数[I(002)/I(100)]。结果如表1所示。
氮化硼粉末的平均粒径基于ISO 13320：2009使用贝克曼库尔特公司制的激光衍射散射法粒度分布测定装置(装置名：LS-13 320)来测定。测定时以不将氮化硼粉末利用均化器进行均化的方式测定。该平均粒径为累计粒度分布的累计值50％的粒径(中值粒径，d50)。在粒度分布测定时，使该凝集体分散的溶剂使用水，分散剂使用六偏磷酸。此时，水的折射率使用1.33的数值，并且氮化硼粉末的折射率使用1.80的数值。碳化硼粉末的粒径也使用相同的方法测定。测定结果如表1所示。
氮化硼粉末与碳化硼粉末的长径比通过以下的步骤求出。首先，进行氮化硼粉末的扫描电子显微镜观察(倍率：200～2000倍)。如图3所示，在块状粒子的表面中，在间隔最大的外缘上选择2个点。将连结这2个点的线段设为长边L1。另外，在与该长边L1正交的方向上，选择间隔最大的外缘上的另外2个点。将连结这2个点的线段设为短边L2。像这样，求出所绘制的长边L1及短边L2的长度(La及Lb)。
在图3中示出的扫描电子显微镜的图像中，任意选择100个块状粒子，计算各块状粒子的La/Lb的值，求出这些值的算术平均值。所求出的算术平均值如表1的“长径比”栏所示。
碳化硼粉末的长径比也使用与氮化硼粉末相同的方法求出。结果如表1所示。
(实施例2)
将碳化硼粉末制备时使用球磨机进行的粉碎时间设为40分钟，使用网目为38μm的振动筛对粉碎粉进行分级，并使用Classiel分级机的气流分级而制得具有18μm以上的粒径的碳化硼粉末，除此以外，以与实施例1同样的方式制得碳化硼粉末。并且，以与实施例1同样的方式进行粉末的评价。结果如表1所示。
(实施例3)
将碳化硼粉末制备时使用球磨机进行的粉碎时间设为50分钟，使用网目为45μm的振动筛对粉碎粉进行分级，并使用Classiel分级机的气流分级而制得具有15μm以上的粒径的碳化硼粉末，除此以外，以与实施例1同样的方式制得碳化硼粉末。并且，以与实施例1同样的方式进行粉末的评价。结果如表1所示。
(实施例4)
将碳化硼粉末制备时使用球磨机进行的粉碎时间设为70分钟，使用网目为53μm的振动筛对粉碎粉进行分级，并使用Classiel分级机的气流分级而制得具有8μm以上的粒径的碳化硼粉末，除此以外，以与实施例1同样的方式制得碳化硼粉末。并且，以与实施例1同样的方式进行粉末的评价。结果如表1所示。
(实施例5)
将碳化硼粉末制备时使用球磨机进行的粉碎时间设为120分钟，使用网目为25μm的振动筛对粉碎粉进行分级，并使用Classiel分级机的气流分级而制得具有5μm以上的粒径的碳化硼粉末，除此以外，以与实施例1同样的方式制得碳化硼粉末。并且，以与实施例1同样的方式进行粉末的评价。结果如表1所示。
(实施例6)
将碳化硼粉末制备时使用球磨机进行的粉碎时间设为30分钟，使用网目为63μm的振动筛对粉碎粉进行分级，并使用Classiel分级机的气流分级而制得具有25μm以上的粒径的碳化硼粉末，除此以外，以与实施例1同样的方式制得碳化硼粉末。并且，以与实施例1同样的方式进行粉末的评价。结果如表1所示。
(实施例7)
将碳化硼粉末制备时使用球磨机进行的粉碎时间设为25分钟，使用网目为75μm的振动筛对粉碎粉进行分级，并使用Classiel分级机的气流分级而制得具有35μm以上的粒径的碳化硼粉末，除此以外，以与实施例1同样的方式制得碳化硼粉末。并且，以与实施例1同样的方式进行粉末的评价。结果如表1所示。
(比较例1)
在碳化硼粉末制备时将球磨机的转速设为80rpm，将粉碎时间设为90分钟，使用网目为75μm的振动筛对粉碎粉进行分级，并且未使用Classiel分级机进行分级，除此以外，以与实施例1同样的方式制得碳化硼粉末的。并且，以与实施例1同样的方式进行粉末的评价。结果如表1所示。
(比较例2)
通过使用市售的喷雾干燥法的造粒工序，制备图9及图10中示出的球状粒子凝集而成的氮化硼粉末。对该氮化硼粉末以与实施例1同样的方式进行评价。结果如表1所示。
比较例均不是一次粒子的面内方向沿与块状粒子的短边方向平行的方向取向的氮化硼粉末。另一方面，如图1所示，构成实施例1～7的氮化硼粉末中包含的块状粒子的一次粒子的面内方向沿与块状粒子的短边方向平行的方向取向。
[表1]
Figure BDA0003269747270000161
＜散热片(复合材料)的制备＞
对所制得的氮化硼粉末作为向树脂填充的填充材料的特性进行评价。准备100质量份的萘型环氧树脂(DIC株式会社制，商品名称HP4032)和10质量份设为作为固化剂的咪唑类(四国化成工业株式会社制，商品名称2E4MZ-CN)的混合物。针对100体积份的该混合物，以50体积份的比例混合氮化硼粉末。在将混合物以厚度为0.3mm的方式涂布到PET制片上后，进行10分钟500Pa的减压脱泡。其后，一边于150℃加热一边在压力为160kg/cm2的条件下进行60分钟的单轴压制，制得厚度为0.5mm的散热片(复合材料)。
＜散热片的评价＞
使用热扩散率(A：单位m2/sec)、密度(B：单位kg/m3)及比热容(C：单位J/(kg·K))，将散热片的单轴压制方向上的热导率(H：单位W/(m·K))以H＝A×B×C的算式进行计算。热扩散率使用将片加工为长×宽×厚度＝10mm×10mm×0.3mm尺寸的试样，并通过激光闪光法测定。测定装置使用氙闪分析仪(NETZSCH公司制，商品名称：LFA447NanoFlash)。密度通过阿基米德法测定。比热容使用差示扫描热量计(理学公司制，装置名：ThermoPlusEvoDSC8230)测定。测定结果如表2所示。需要说明的是，热导率(W/(m·K))以相对值记载，将比较例1设为1.0。
使用X射线衍射装置(理学公司制，商品名称：ULTIMA-IV)，采用与氮化硼粉末同样的步骤求出散热片的取向性指数[I(002)/I(100)]。以散热片为测定试样，放置在X射线衍射装置的试样保持架上进行分析。向测定试样照射X射线，计算进行基线校正后的氮化硼的(002)面与(100)面的峰强度比，将其作为取向性指数[I(002)/I(100)]。结果示于表2。
[表2]
Figure BDA0003269747270000171
附图标记说明
10…块状粒子，11…一次粒子，20…复合材料，22…树脂，50…氮化硼粉末。

Claims (12)

1.氮化硼粉末，其包含鳞片状的一次粒子凝集而构成的块状粒子，
就所述一次粒子而言，其面内方向沿与所述块状粒子的短边方向平行的方向取向。
2.根据权利要求1所述的氮化硼粉末，其取向性指数[I(002)/I(100)]为6.5以下。
3.氮化硼粉末，其包含鳞片状的一次粒子凝集而构成的块状粒子，
所述氮化硼粉末的取向性指数[I(002)/I(100)]为6.5以下。
4.根据权利要求2或3所述的氮化硼粉末，其中，所述取向性指数为2.0以上且低于6.0。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的氮化硼粉末，其平均粒径为15～200μm。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的氮化硼粉末，其长径比为1.3～9.0。
7.氮化硼粉末的制造方法，其具有：
氮化工序，将长径比为1.5～10的碳化硼粉末在氮加压气氛下进行烧成而制得烧成物；和
结晶化工序，将包含所述烧成物和硼源的配合物加热而生成鳞片状的氮化硼的一次粒子，制得包含所述一次粒子凝集而构成的块状粒子的氮化硼粉末。
8.根据权利要求7所述的氮化硼粉末的制造方法，其中，在所述结晶化工序中，制得所述一次粒子的面内方向沿与所述块状粒子的短边方向平行的方向取向的所述氮化硼粉末。
9.根据权利要求7或8所述的氮化硼粉末的制造方法，其中，在所述结晶化工序中，制得取向性指数[I(002)/I(100)]为6.5以下的所述氮化硼粉末。
10.复合材料，其含有氮化硼粉末和树脂，所述氮化硼粉末包含鳞片状的一次粒子凝集而构成的块状粒子，所述复合材料的取向性指数[I(002)/I(100)]为6.0以下。
11.复合材料，其含有权利要求1～6中任一项所述的氮化硼粉末和树脂。
12.散热构件，其具有权利要求10或11所述的复合材料。
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