DE3786249T2

DE3786249T2 - Kugelförmige korundkörper, verfahren zu ihrer herstellung und sie enthaltende hochwärmeleitende gummi- und kunststoffzusammensetzungen.

Info

Publication number: DE3786249T2
Application number: DE87904570T
Authority: DE
Inventors: Yukio Oda; Jun - Ogawa
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2007-07-15
Also published as: DE3786249T4; EP0276321A4; EP0276321B1; JPH048465B2; JPS6320340A; WO1988000573A1; EP0276321A1; DE3786249D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft kugelförmige Korundkörper ohne Schneidkanten mit ausgezeichneten niedrigen Abriebseigenschaften und Fließeigenschaften, die als Füllmaterial für ein Dichtungsmaterial für elektronische Teile, als Finishadditiv oder Basismaterial, als Ausgangsmaterial für ein Hüllmaterial und als Additiv oder Basismaterial für feuerfeste Substanzen, Gläser oder Keramiken geeignet sind, ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Korundkörpern, eine Gummi- oder Kunststoff zusammensetzung mit einer hohen Konzentration von solchen eingearbeiteten Korundkörpern, die eine hohe thermische Leitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, und ein elektrisches oder elektronisches Teil, das unter Verwendung dieser Gummi- oder Kunststoffzusammensetzung hergestellt ist.
Die zunehmende Integration und Dichte von elektronischen Teilen in neuerer Zeit haben den Energieverbrauch pro Chip erhöht. Daraus hat sich das wichtige Problem ergeben, wie die erzeugte Wärme in wirksamer Weise abgestrahlt oder wie eine entsprechende Temperaturerhöhung in wirksamer Weise unterdrückt wird. Es besteht somit die Forderung nach einem Material mit einer ausgezeichneten thermischen Leitfähigkeit, das als isolierendes Dichtungsmaterial für Halbleiter, als Material für ein Substrat, auf dem Teile montiert werden, und als peripheres Material, wie beispielsweise als wärmeabstrahlendes Abstandselement, geeignet ist. Ein weiteres Wärme betreffendes Problem besteht darin, wie am besten die Konformität des Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Elementes und eines Isolationsmateriales zum Abdichten des Elementes aufrechterhalten werden kann. Wenn ein Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, ist der Verbindungsabschnitt durch den Wärmezyklus, wenn die Funktion einer integrierten Schaltung (IC) gestoppt wird, in wiederholter Weise thermischen Spannungen ausgesetzt, was zu einer Beschädigung des Elementes führt. Da normalerweise ein Harz einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, wird in das Harz ein anorganisches Füllmaterial mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten eingearbeitet, um den Wärmeausdehnungskoeffizienten an den des Elementes anzupassen.
Beispielsweise wird ein Epoxidharz, das etwa 70 Gew.% Quarzglas enthält, als isolierendes Dichtungsmaterial für eine integrierte Schaltung mit großem Maßstab (LSI) verwendet, da dieses Material einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine gute Anpassungsfähigkeit besitzt. Da Quarzglas jedoch einen extram niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, ist dieses Epoxidharzmaterial nicht für ein Gebiet geeignet, bei dem die Wärmestrahlung sehr wichtig ist. Es befindet sich bereits eine Zusammensetzung mit einer thermischen Leitfähigkeit von etwa 60 x 10&supmin;&sup4; cal/cm sec ºC, die durch Auffüllen mit einer großen Menge an kristallinem Siliziumdioxid hergestellt wird, im praktischen Gebrauch. Kristallines Siliziumdioxid mit hoher Wärmeleitfähigkeit besitzt jedoch den Nachteil eines hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die vorstehend aufgezeigten zwei Probleme hinsichtlich Wärme, nämlich der Anpassung von Wärmestrahlung und Wärmeausdehnung, können daher durch die Verwendung von Quarzglas oder kristallinem Siliziumdioxid allein nicht gelöst werden.
Wenn Quarzglas und kristallines Siliziumdioxid gleichzeitig eingearbeitet werden, wird die Fließfähigkeit der Zusammensetzung drastisch reduziert und der Verschleiß eines Kneters oder einer Form steigt stark an, so daß auf diese Weise die Menge an eingearbeitetem kristallinen Siliziumdioxid beschränkt wird, da kristallines Siliziumdioxid eine große Mohs'sche Härte besitzt und pulverisierte Partikel mit unregelmäßig geformten scharfen Schneidkanten aufweist. Zum Reduzieren des Verschleißes kann ein Verfahren verwendet werden, bei dem Quarzglas mit einer speziellen Korngrößenverteilung und niedrigen Abriebseigenschaften als Grobfraktion verwendet und mit einer Feinfraktion aus kristallinem Siliziumdioxid, das eine spezielle Korngrößenverteilung besitzt, vermischt wird, um eine Zusammensetzung zu erhalten, die ein ausgezeichnetes Fließvermögen und einen reduzierten Formenverschleiß besitzt, wie in der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung 58-164250 beschrieben wird. Selbst mit dieser Zusammensetzung kann jedoch eine Herabsetzung der thermischen Leitfähigkeit aufgrund des Quarz glases nicht vermieden werden.
Momentan beträgt selbst bei einem Dichtungsmaterial mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit die thermische Leitfähigkeit maximal 60 x 10 &supmin;&sup4; cal/cm sec ºC, und ein Niveau von 100 x 10&supmin;&sup4; cal/cm sec ºC, das als nächstes Ziel angestrebt wird, kann unter Verwendung von kristallinem Siliziumdioxid nicht erreicht werden. Daher hat man α-Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Siliziumcarbid als Füllmaterialien in Betracht gezogen, die eine höhere thermische Leitfähigkeit als kristallines Siliziumdioxid besitzen. Aluminiumoxid bietet sich hierbei als Ersatz für Siliziumdioxid an, da Aluminiumoxid relativ billig ist, eine beständige Qualität besitzt und gute Mehrzweckeigenschaften aufweist.
Angesichts der Eigenschaften des vorhandenen Aluminiumoxids kann jedoch dieses Material nicht als geeignetes Füllmaterial für Gummi- oder Kunststoffsubstanzen angesehen werden. Beispielsweise besteht nach dem Bayerverfahren hergestelltes Aluminiumoxid aus unregelmäßig geformten oder plattenförmigen Primärkörpern mit einer Größe von einigen µm bis etwa maximal 10 µm. Da dieses Aluminiumoxid eine große Ölabsorption besitzt, ist die Fülleigenschaft für Gummi oder Kunststoff schlecht, und die Füllmenge ist auf etwa 80 Gew.% beschränkt, so daß beispielsweise beim Einbau von Aluminiumoxid in ein Epoxidharz die thermische Leitfähigkeit maximal 60 x 10&supmin;&sup4; cal/cm sec ºC beträgt. Es ist bekannt, daß Aluminiumoxid, das durch Pulverisieren von elektrisch erschmolzenem Aluminiumoxid oder gesintertem Aluminiumoxid hergestellt wurde, als Substanz eines Schleifmittels oder feuerfesten Materiales geeignet ist. Da Aluminiumoxid dieses Typs aus dichten Korundkörpern besteht und die Partikelgröße wahlweise innerhalb eines breiten Bereiches von einer feinen Partikelgröße bis zu einer groben Partikelgröße in Größenordnungen von µm eingestellt werden kann, ist die Ölabsorption gering und die Fülleigenschaft in Gummi- oder Kunststoffmaterialien ausgezeichnet. Die pulverisierten Aluminiumoxidpartikel dieses Typs besitzen jedoch viele spitze Winkel, und der Korund (α-Al&sub2;O&sub3;) weist eine hohe Mohs'sche Härte auf. Daher ist der Abrieb größer als bei kristallinem Siliziumdioxid mit gleicher Partikelgröße. Ferner besitzt Korund den Nachteil, daß hiervon Verbindungsdrähte oder Halbleiterelemente beschädigt werden.
Eine runde kugelförmige Gestalt, die keine scharfen Kanten aufweist, ist für die Aluminiumoxidpartikel wünschenswert.
Als Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Aluminiumoxidpartikeln ist ein Flammspritzverfahren bekannt, bei dem gemäß dem Bayerverfahren hergestelltes Aluminiumoxid in ein Hochtemperaturplasma oder eine Sauerstoffwasserstofflamme gespritzt, geschmolzen, und dann zur Ausbildung von kugelförmigen Partikeln rasch abgekühlt wird. Dieses Verfahren ist jedoch insofern wirtschaftlich nachteilig, als daß der Wärmeverbrauch groß ist. Obwohl das erhaltene Aluminiumoxid hauptsächlich aus α-Al&sub2;O&sub3; besteht, enthält es normalerweise δ-Al&sub2;O&sub3; als Nebenkomponente. Das Vorhandensein dieser Nebenkomponente ist unerwünscht, da die thermische Leitfähigkeit von Aluminiumoxid durch die Nebenkomponente herabgesetzt wird.
Zur Lösung der vorstehend wiedergegebenen Probleme der herkömmlichen Techniken sind diverse Verfahren zur Herstellung von α-Al&sub2;O&sub3; (Korund)-Körpern vorgeschlagen worden, die eine Partikelgröße > 5 µm und eine regelmäßige Form besitzen. Beispielsweise ist in der geprüften japanischen Patentanmeldung 60-33763 ein Verfahren beschrieben, bei dem Aluminiumhydroxid mit einem hohen Natriumgehalt vorläufig dehydratisiert wird, ein spezielles Mineralisierungsmittel dem Dehydratisierungsprodukt zugesetzt und das Gemisch in einem Drehofen kalziniert wird, um grobe Aluminiumoxidpartikel zu erhalten. Des weiteren ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung 58-181725 ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Mineralisierungsmittel, das Fluor und/oder Bor enthält, Aluminiumoxid vom Trockenabsorptionstyp zugesetzt und das Gemisch in einem Drehofen kalziniert wird, um entsprechende Grobpartikel von Aluminiumoxid zu erhalten. Die nach diesen Verfahren hergestellten groben Aluminiumoxidpartikel besitzen jedoch eine Form, die regelmäßige scharfe Kanten aufweist, wie dies in der Zeichnung (Mikroskopfoto) der ungeprüften japanischen Patentanmeldung 58-181725 gezeigt ist, und weisen keine runde kugelförmige Gestalt auf. Darüber hinaus ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung 56-35494 (US-PS 43 07147) ein Substrat mit einem Deckfilm beschrieben, der aus einer Dispersion aus polygonalen Korundpartikeln in einem organischen Polymer besteht. Diese Korundpartikel sind jedoch kantig geformt und besitzen keine runde kugelförmige Gestalt.
Wenn kugelförmige Korundpartikel, die keine scharfen Schneidkanten besitzen, um den Abrieb und Verschleiß herabzusetzen, als Füllmaterial eines Harzes verwendet und in dieses eingearbeitet werden, wird eine Gummi- oder Kunststoffzusammensetzung mit guten Fülleigenschaften, reduziertem Abrieb und Verschleiß, einer ausgezeichneten thermischen Leitfähigkeit und einem hohen Wärmeleitvermögen, das für ein isolierendes Dichtungsmaterial o.ä. optimal ist, erhalten. Die Art des Harzes, in das solche kugelförmigen Korundpartikel eingearbeitet werden sollen, die Menge der zugesetzten Partikel und das Einarbeitungsverfahren sind jedoch im einzelnen noch nicht untersucht worden, und es wurde noch keine Gummi- oder Kunststoffzusammensetzung mit hoher thermischer Leitfähigkeit, die als Dichtungsmaterial in der Praxis einsetzbar ist, entwickelt.
Vor diesem Hintergrund wurden Untersuchungen in bezug auf die Entwicklung von Korundpartikeln mit verringerten Abriebs- und Verschleißeigenschaften, die als Füllmaterial, kratzfreies Hüllmaterial oder Basismaterial einer keramischen oder feuerfesten Substanz geeignet sind, ohne hierdurch die inhärenten Eigenschaften der Korundpartikel, wie beispielsweise thermische Leitfähigkeit, elektrische Isolationseigenschaften und Härte, herabzusetzen, durchgeführt. Als Ergebnis hiervon wurde die vorliegende Erfindung konzipiert. Genauer gesagt wird erfindungsgemäß (1) ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Korundkörpern zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein oder mehrere Elemente, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Halogenverbindungen, Borverbindungen und Aluminiumoxidhydraten besteht, einem pulverisierten Produkt aus mindestens einem Element aus Elektrokorund und gesintertem Aluminiumoxid, das eine maximale Partikelgröße von < 150 µm und eine durchschnittliche Partikelgröße von 5 bis 35 µm besitzt, zugesetzt werden, das Gemisch bei einer Temperatur von mindestens 1000ºC wärmebehandelt wird und das wärmebehandelte Produkt zerkleinert wird. Des weiteren wird erfindungsgemäß (2) ein Korundpulver zur Verfügung gestellt, das eine Vielzahl von einzelnen Partikeln umfaßt und das dadurch gekennzeichnet ist, daß es im wesentlichen aus kugelförmigen Partikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 bis 35 µm und einer Form, die keine scharfen Kanten besitzt, besteht und auf diese Weise einen reduzierten Abrieb und Verschleiß besitzt.
Des weiteren werden erfindungsgemäß (3) eine Zusammensetzung mit kugelförmigen Korundkörpern mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 bis 35 µm und einer Form, die keine scharfen Kanten besitzt, so daß ein reduzierter Abrieb und Verschleiß erzielt wird, und mit mindestens einem aus Gummi und Kunststoff ausgewählten Element und (4) eine Zusammensetzung mit kugelförmigen Korundkörpern und mindestens einem aus Gummi- und Kunststoffmaterial ausgewählten Element zur Verfügung gestellt, bei der die kugelförmigen Korundkörper eine maximale Partikelgröße kleiner als 150 µm und eine durchschnittliche Partikelgröße von 5 bis 35 µm besitzen und durch Zugabe von mindestens einem der Elemente der Halogenverbindungen, Borverbindungen und Aluminiumoxidhydrate zu einem pulverisierten Produkt aus mindestens einer der Substanzen Elektrokorund und gesintertes Aluminiumoxid, die eine maximale Einzelpartikelgröße kleiner als 150 µm und eine durchschnittliche Partikelgröße von 5 bis 35 µm besitzt, durch Wärmebehandlung des Gemisches bei einer Temperatur von mindestens 1000ºC und durch Zerkleinerung des wärmebehandelten Produktes hergestellt worden sind. Derartige Zusammensetzungen mit hoher thermischer Leitfähigkeit können beim Formen eines Dichtungsmateriales für einen Halbleiter Verwendung finden, wobei sie für eine reduzierte Viskosität und eine Gratreduzierung sorgen.
Die Figuren 1A, 1B, 2A und 2B zeigen Rasterelektronenmikroskopbilder (2500 fache Vergrößerung) von Korundkörpern, wobei Figur 1A gemäß Beispiel 1 erhaltene Korundpartikel, Figur 1B gemäß Beispiel 2 erhaltene Korundpartikel, Figur 2A gemäß Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Korundpartikel und Figur 2B gemäß Vergleichsbeispiel 2 erhaltene Korundpartikel zeigen.

Beste Verfahrensweise zur Durchführung der Erfindung

Es wurde festgestellt, daß ein pulverisiertes Produkt aus Elektrokorund oder gesintertem Aluminiumoxid (Sinterkorund), das als Schleifmittel oder feine Masse eines feuerfesten Materiales verwendet wurde und eine durchschnittliche Partikelgröße von 5 bis 35 µm, vorzugsweise 10 bis 25 µm besitzt (beispielsweise die von der Firma Showa Denko gelieferten Materialien), eine Korngrößenverteilung besitzt, die im wesentlichen der Korngrößenverteilung eines Pulverisierungsproduktes aus Quarzglas oder kristallinem Siliziumdioxid (α- SiO&sub2;) entspricht, das gegenwärtig als Füllmaterial eines Dichtungsmateriales für ein elektronisches Teil verwendet wird. Da ein derartiges Aluminiumoxid bei einer hohen Temperatur, wie beispielsweise 1500 bis 1850ºC, geschmolzen oder wärmebehandelt wurde, haben sich die Kristalle des Aluminiumoxides vollständig entwickelt, und das pulverisierte Produkt besitzt eine für ein Füllmaterial wünschenswerte Korngrößenverteilung. Da jedoch, wie vorstehend erwähnt, beim Pulverisierungsschritt scharfe Schneidkanten gebildet werden, wurde das pulverisierte Produkt in der Praxis nicht als Füllmaterial eingesetzt. Es wurden daher Untersuchungen durchgeführt, um unter Beibehaltung dieser bevorzugten Korngrößenverteilung die Form der Partikel zu verbessern. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß bei Einarbeitung einer geringen Menge einer bekannten Chemikalie, die bislang als Mineralisierungsmittel oder Kristallwachstumsmittel für Aluminiumoxid eingesetzt wurde, wie beispielsweise eine Halogenverbindung oder eine Borverbindung, in ein pulverisiertes Produkt aus Elektrokorund oder gesintertem Aluminiumoxid (Sinterkorund) und bei Wärmebehandlung des Gemisches bei einer Temperatur von mindestens 1000ºC spitze Winkel, d.h. Schneidkanten, der groben Aluminiumoxidpartikel reduziert werden und die Partikel gleichzeitig eine kugelförmige Gestalt erhalten. Die vorliegende Erfindung basiert auf dieser Entdeckung.
Bei der vorliegenden Erfindung können Elektrokorund oder Sinterkorund, die nach einem bekannten Verfahren hergestellt sind, als grobe Ausgangspartikel aus Aluminiumoxid verwendet werden. Die nach dem Sedimentationsverfahren bestimmte Korngrößenverteilung des pulverisierten Produktes aus Elektrokorund oder Sinterkorund ist derart, daß die durchschnittliche Partikelgröße 5 bis 35 µm, vorzugsweise 10 bis 25 µm, beträgt, und die maximale Partikelgröße nicht größer als 150 µm, vorzugsweise nicht größer als 74 µm, ist. Dort, wo die durchschnittliche Partikelgröße der beabsichtigten kugelförmigen Korundkörper geringer ist als 5 µm, braucht die vorliegende Erfindung keine Anwendung zu finden, da Partikel mit einer runden Form durch ein bekanntes Verfahren, gemäß dem Aluminiumhydroxid ein Kristallwachstumsmittel zugesetzt wird, erhalten werden können. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße des Ausgangsmateriales 35 µm übersteigt oder der Anteil der Partikel mit einer Größe über 150 µm ansteigt, ist der Effekt zur Reduzierung der Schneidkanten der Grobpartikel unzureichend, und es können keine guten Ergebnisse erreicht werden. Es wurde festgestellt, daß bei Zugabe von einem Aluminiumoxidhydrat, insbesondere Aluminiumhydroxid oder Aluminiumgel oder fein verteiltem Aluminiumoxid mit einer guten thermischen Reaktivität, zu Elektrokorund oder Sinterkorund und bei Wärmebehandlung des Gemisches die Kugelbildung der groben Partikel in wirksamer Weise gefördert wird. Vom wirtschaftlichen Standpunkt her wird Aluminiumhydroxid gemäß dem Bayer-Verfahren (Gibbsitkristall) bevorzugt. Besonders bevorzugt wird eine durchschnittliche Partikelgröße von kleiner als 10 µm. Durch Beobachtungen wurde überraschenderweise bestätigt, daß dieser Kugelbildungsförderer mit hiernach beschriebenen Chemikalien synergistisch auf grobe Partikel von Aluminiumoxid einwirkt und daß unregelmäßige und scharfe Schneidkanten selektiv absorbiert werden, um die groben Partikel kugelig zu machen. Als Nebeneffekt wird die Kohäsionskraft der Agglomerate des wärmebehandelten Produktes herabgesetzt, wenn ein Aluminiumoyxidhydrat, wie beispielsweise Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxidgel, zugesetzt wird. Folglich kann eine Zerkleinerung in Primärpartikel in einfacher Weise durchgeführt werden. Die optimale Menge des zugesetzten Mittels zur Förderung der Kugelbildung hängt von der Partikelgröße des pulverisierten Produktes des Elektrokorunds oder Sinterkorunds ab. Im Falle von Aluminiumhydroxid beträgt die dem Aluminiumhydroxid zugesetzte Menge vorzugsweise 5 bis 100 Gew.% (berechnet als Aluminiumoxid) auf der Basis von Elektrokorund oder Sinterkorund. Wenn die Menge an Aluminiumhydroxid kleiner ist als 5 Gew.%, wird die Kohäsionskraft der Agglomerate groß. Wenn die Menge an Aluminiumhydroxid 100 Gew.% übersteigt, liegt überschüssiges Aluminiumhydroxid in der Form von freien feinen Partikeln von Aluminiumoxid im Produkt vor, und es könneu keine guten Ergebnisse erzielt werden.
Als bei der Wärmebehandlung zugesetzte Chemikalie wird mindestens ein Element verwendet, das aus bekannten Kristallwachstumsmitteln für Aluminiumoxid ausgewählt ist. Vorzugsweise werden Halogenverbindungen, insbesondere Fluorverbindungen, wie beispielsweise AlF&sub3;, NaF, CaF&sub2;, MgF&sub2; und Na&sub3;AlF&sub6;, und/oder Borverbindungen, wie beispielsweise B&sub2;O&sub3;, H&sub3;BO&sub3; und mNa&sub2;O.nB&sub2;O&sub3;, bevorzugt. Ein Gemisch aus einem Fluorid und einer Borverbindung und einer Bor-Fluorid-Verbindung wird besonders bevorzugt. Die Menge der zugesetzten Chemikalie hängt von der Wärmebehandlungstemperatur, der Verweilzeit im Ofen und der Art des Heizofens ab. Es würde jedoch festgestellt, daß ein guter Effekt erreicht wird, wenn die Chemikalie in einer Menge von 0,1 bis 4,0 Gew.% auf der Basis des Gesamtaluminiumoxids zugesetzt wird. Als Heizofen können bekannte Einrichtungen Verwendung finden, wie beispielsweise ein Einfachofen, ein Tunnelofen und ein Drehofen. Wo ein Aluminiumoxidhydrat, wie beispielsweise Aluminiumhydroxid, zusammen mit der Chemikalie vorhanden ist, sollte die Wärmebehandlungstemperatur höher sein als die Temperatur, bei der das Aluminiumoxidhydrat im wesentlichen in α-Aluminiumoxid umgewandelt wird, d.h. etwa 1150ºC. Wenn das Aluminiumoxidhydrat nicht vorhanden ist, kann die Aufgabe der Erfindung mit einer Wärmebehandlungstemperatur höher als 1000ºC gelöst werden. In jedem Fall liegt die bevorzugte Wärmebehandlungstemperatur in einem Bereich von 1350 bis 1550ºC. Wenn die Wärmebehandlungstemperatur größer ist als 1150ºC, steigt selbst bei Anwesenheit von Aluminiumhydroxid die Kohäsionskraft der Agglomerate an, und die Zerkleinerung in Primärpartikel kann nicht mehr in einfacher Weise durchgeführt werden. Die Verweilzeit im Heizofen hängt von der Wärmebehandlungstemperatur ab. Um die Partikel kugelförmig zu machen, ist jedoch eine Verweilzeit von mindestens 30 Minuten erforderlich. Die kugelförmigen Aluminiumoxidpartikel, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind, besitzen die Form von agglomerierten Sekundärpartikeln. Eine Zerkleinerung kann daher in kurzer Zeit durchgeführt werden, indem man bekannte Pulverisierungseinrichtungen verwendet, wie beispielsweise eine Kugelmühle, eine Schüttelmühle oder eine Strahlmühle, so daß auf diese Weise kugelförmige Korundkörper mit einer gewünschten Korngrößenverteilung erhalten werden können.
Wenn Elektrokorund oder Sinterkorund und Aluminiumhydroxid mit einem niedrigen Gehalt eines radioaktiven Elementes, wie beispielsweise Uran oder Thorium, verwendet werden, können kugelförmige Korundkörper mit einer geringen -Strahlenabgabe hergestellt werden. Wenn kugelförmiges Aluminiumoxid mit einer geringen -Strahlenabgabe (weniger als 0,01 C/cm² h) als Füllmaterial eines Dichtungsharzes für stark integrierte ICs, LSIs und VLSIs verwendet wird, kann eine größere Wirkung in bezug auf die Verhinderung einer fehlerhaften Funktionsweise (sogenannter Soft-Error) durch - Strahlen erreicht werden.
Das Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen kugelförmigen Korundkörper wird nunmehr zusammenfassend erläutert. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: (1) Verwenden von Elektrokorund oder Sinterkorund mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 bis 35 µm, vorzugsweise 10 bis 25 µm, als Ausgangsmaterial oder wahlweise eines Gemisches des Aluminiumoxids mit feinen Partikeln von Aluminiumhydroxid in einer Menge von 5 bis 100 Gew.% auf der Basis des Aluminiumoxids als Ausgangsmaterial, (2) Zusetzen von 0,1 bis 4,0 Gew.% einer Halogenverbindung, insbesondere einer Fluorverbindung, wie CAF&sub2; oder AlF&sub3;, einer Borverbindung, wie B&sub2;O&sub3; oder H&sub3;BO&sub3;, einer Kombination aus einer Fluorverbindung und einer Borverbindung oder eines Borfluorides, wie beispielsweise NH&sub4;BF&sub4;, zum Ausgangsmaterial, (3) Kalzinieren des Gemisches bei einer Temperatur von mindestens 1000ºC, vorzugsweise 1350 bis 1550ºC, und (4) leichtes Zerkleinern des Kalzinierungsproduktes in einzelne Partikel aus α-Aluminiumoxid (Korund).
Falls erforderlich, kann ein Schritt (5) zum Entfernen von groben Partikeln (mit einer Partikelgröße über 150 µm) durch Sieben wahlweise durchgeführt werden. Wenn das Produkt auf dem Gebiet verwendet wird, auf dem ein hoher hydrothermischer Widerstand erforderlich ist, beispielsweise als Epoxidharz-Dichtungsmaterial, wird ein Schritt (6) zum Verfeinern des Produktes durch Sortieren oder Waschen des Produktes mit destilliertem Wasser unverzichtbar.
Die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten kugelförmigen Korundkörper stellen ein wertvolles Ausgangsmaterial für ein Finish-Füllmaterial oder ein wertvolles Basismaterial für feuerfeste Substanzen, Gläser oder Keramiken oder ein Verbundmaterial davon dar. Diese kugelförmigen Korundkörper sind jedoch besonders wertvoll als Füllmaterial eines Verbundmateriales für ein Montagematerial oder ein Dichtungsmaterial von elektronischen Teilen.
Die kugelförmigen Korundkörper der vorliegenden Erfindung bestehen aus einzelnen Korundpartikeln und sind gegenüber kugelförmigem Aluminiumoxid, das durch Flammspritzen oder das Plasmastrahlverfahren hergestellt wurde und bei dem es sich um Mischkristalle von α-Aluminiumoxid und δ-Aluminiumoxid handelt und das aus feinen agglomerierten Partikeln besteht, charakteristisch. Aus diesem Grunde ist das sphärische Korundmaterial der vorliegenden Erfindung besonders geeignet als Füllmaterial für Gummi- und Kunststoffmaterialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit.
Als das Polymer, in das die kugelförmigen Korundkörper eingearbeitet werden, können technische thermoplastische Kunststoffe, wie Polyäthylen, Polypropylen, Nylon, Polycarbonate und Polyphenylensulphid, duroplastische Kunststoffe, wie Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze und Phenolharze, und Elastomere, wie Silikonkautschuk, erwähnt werden. Epoxidharze, die zum Abdichten von ICs und LSIs verwendet werden, wie beispielsweise Phenol-Novolak-Harze und Novolak-Epoxidharze, Silikonharze und Silikonkautschukarten für Kühlkörper werden als Polymer bevorzugt. Die Menge der eingefüllten kugelförmigen Korundkörper hängt vom Anwendungsfall ab. Wenn die kugelförmigen Korundkörper jedoch als Zusammensetzung mit einem pulverigen Harz für ein Montagematerial eines Halbleiterchips verwendet werden, werden sie vorzugsweise in einer Menge von 80 bis 92 Gew.% eingefüllt. Wenn die Menge der eingefüllten kugelförmigen Korundkörper kleiner ist als 80 Gew.%, kann eine thermische Leitfähigkeit von über 60 x 10&supmin;&sup4; cal/cm sec ºC nicht erhalten werden. Wenn die Menge der eingefüllten kugelförmigen Korundkörper 92 Gew.% übersteigt, wird das plastische Fließvermögen der Zusammensetzung unzureichend, und das Formen wird schwierig.
In diesem Fall beträgt die maximale Partikelgröße der kugelförmigen Korundkörper 150 µm. Wenn Partikel mit einer Größe, die über dieser Obergrenze liegt, eingearbeitet werden, wenn die Partikel in eine Gummi- oder Kunststoff substanz eingefüllt werden, wird die Oberfläche rauh und der Verschleiß erhöht, so daß keine guten Ergebnisse erhalten werden können. Es gibt einen Bereich mit durchschnittlicher Partikelgröße, der zum Erzielen eines guten Ausgleiches zwischen dem geringen Abrieb, der Fülleigenschaft und dem Fließvermögen geeignet ist. Wann die durchschnittliche Partikelgröße geringer ist als 5 µm, wird das Fließvermögen reduziert. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße 35 µm übersteigt, wird der Verschleiß größer als bei kristallinem Siliziumdioxid. Eine durchschnittliche Partikelgröße von 10 bis 25 µm wird besonders bevorzugt.
Das Verfahren zum Formen der thermisch besonders leitfähigen Gummi- oder Kunststoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders kritisch. So kann ein geeignetes Verfahren je nach der Art des Guimnis oder Kunststoffs ausgewählt werden. Beispielsweise können bekannte Formverfahren, wie Spritzpressen, Preßformen, Rollformen und Gießformen, Verwendung finden.
Wenn ein Halbleiter durch Spritzpressen unter Verwendung einer Verbindung, die durch das Einarbeiten von kugelförmigem Aluminiumoxid in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt wird, abgedichtet wird, besteht jedoch die Wahrscheinlichkeit, daß ein Harzbart an einem Führungsrahmen, der als Führungsklemme einer IC oder eines Transistors wirkt, haften bleibt, so daß der nachfolgende Plattierungsschritt nicht ohne weiteres durchgeführt werden kann oder ein zusätzlicher Vorgang zum Entfernen des Bartes durchgeführt werden muß. Dieser Nachteil kann ausgeschaltet werden, indem man fein zerteiltes Aluminiumoxid B den kugelförmigen Korundkörpern A zusetzt, um die Korngrößenverteilung einzustellen. Diese Kunststoffzusammensetzung umfaßt (1) Aluminiumoxid, das aus 1 bis 20 Gew.% fein verteiltem Aluminiumoxid B mit einer durchschnittlichen Partikelgröße kleiner als 5 µm besteht, während der Rest des Aluminiumoxids aus kugelförmigen Korundkörpern A mit einer maximalen Einzelpartikelgröße kleiner als 150 µm, einer durchschnittlichen Partikelgröße von mindestens 10 µm und einer keine Schneidkanten aufweisenden Form besteht, und (2) mindestens ein Element, das aus Kunststoffen ausgewählt ist, die für Halbleiterabdichtungsmaterialien verwendet werden, wie beispielsweise Epoxidharzen und Silikonharzen.
Das fein verteilte Aluminiumoxid B wird in die kugelförmigen Korundkörper A in dieser Zusammensetzung eingearbeitet, da der Anteil der mittleren und feinen Partikel erhöht und die Ausbildung eines Bartes durch ein Auslaufen des Harzes von den kugelförmigen Korundkörpern verhindert werden kann. Darüber hinaus wird das Mischungsverhältnis des fein verteilten Aluminiumoxides B auf den vorstehend erwähnten Bereich begrenzt, da der Effekt zur Verhinderung der Ausbildung eines Bartes unzureichend ist, wenn die Menge des fein verteilten Aluminiumoxides B geringer ist als 1 Gew.%. Wenn andererseits die Menge des fein verteilten Aluminiumoxides B größer ist als 20 Gew.%, wird der Verschleiß erhöht oder die Formbarkeit verschlechtert. Die Partikelgröße der kugelförmigen Korundkörper A ist nicht besonders kritisch. Wenn jedoch Partikel vorhanden sind, die eine maximale Partikelgröße über 150 µm aufweisen, steigt der Abrieb an, und es können keine guten Ergebnisse erzielt werden, da die Härte des Aluminiumoxides selbst bei einer kugelförmigen Gestalt hoch ist. Die durchschnittliche Partikelgröße des fein verteilten Aluminiumoxides B ist auf einen Bereich < 5 µm beschränkt, da der Verschleiß ansteigt, wenn das Aluminiumoxid eine durchschnittliche Partikelgröße besitzt, die diese Grenze übersteigt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, ist diese Harzzusammensetzung mit hoher thermischer Leitfähigkeit besonders geeignet zum Abdichten von Halbleitern und durch das eingearbeitete Aluminiumoxid gekennzeichnet. Dieses Alumiuniumoxid wird in eine Hauptkomponente eines Halbleiterdichtungsmateriales eingearbeitet, wie beispielsweise ein Epoxidharz, das durch ein Kresol-Novolak-Typ-Epoxidharz verkörpert wird, oder ein Phenolharz, das durch ein Novolak- Typ-Phenolharz verkörpert wird, wie dies bei der herkömmlichen Technik der Fall ist. Ein anderes Füllmaterial als Aluminiumoxid, beispielsweise kristallines Siliziumdioxid, ein flammhemmendes Mittel, ein Schmiermittel, ein Trennmittel, ein Farbmittel und ein Verbindungsmittel, kann zugesetzt werden, solange wie das beabsichtigte Ziel erreicht wird.
Gemäß einem weiteren wichtigen Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung wird das kugelförmige Korund in einen flüssigen Gummi oder einen flüssigen Kunststoff eingearbeitet. In diesem Fall kann eine Gummi- oder Kunststoffzusammensetzung mit niedriger Viskosität und ausgezeichneter Gießfähigkeit und Walzverarbeitungsfähigkeit erhalten werden, indem man ein Gemisch verwendet, das kugelförmige Korundkörper A der vorliegenden Erfindung und fein verteiltes Aluminiumoxid B in einem Verhältnis B/(A+B) von 0,10 bis 0,30 enthält.
Diese Gummi- oder Kunststoffzusammensetzung mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit umfaßt (1) Aluminiumoxid, das aus 10 bis 30 Gew.% fein verteiltem Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße < 5 µm, Rest kugelförmige Korundkörper mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von mindestens 10 µm, besteht, und (2) mindestens ein Element, das aus Gummisubstanzen und Kunststoffen ausgewählt ist, wobei die Menge des eingearbeiteten Aluminiumoxides mindestens 75 Gew.% auf der Basis der Gesamtzusammensetzung beträgt.
Die in dieser Zusammensetzung verwendeten kugelförmigen Korundkörper A besitzen eine durchschnittliche Partikelgröße von mindestens 10 µm. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße geringer ist als 10 µm, ist der Viskositätsreduktionseffekt durch die gemeinsame Verwendung von kugelförmigen Korundkörpern A und fein verteiltem Aluminiumoxid B unzureichend, und es können keine guten Ergebnisse erzielt werden. Das Verfahren zur Herstellung des fein verteilten Aluminiumoxides ist nicht besonders kritisch. Es wird jedoch fein verteiltes Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße < 5 µm verwendet. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Viskosität der Zusammensetzung erhöht wird und ein zufriedenstellender Effekt nicht erreicht werden kann, wenn fein verteiltes Aluminiumoxid mit einer größeren durchschnittlichen Partikelgröße verwendet wird.
Durch Verwendung von Aluminiumoxid, das aus kugelförmigen Korundpartikeln besteht, und von 10 bis 30 Gew.% (auf der Basis des Gesamtaluminiumoxides) von fein verteiltem Aluminiumoxid B in einem flüssigen Gummi oder Kunststoff kann selbst bei Einarbeitung des Aluminiumoxides in einer Menge von mindestens 75 Gew.% (auf der Basis der Gesamtzusammensetzung), vorzugsweise von mindestens 80 Gew.%, ein Anstieg der Viskosität der Harzzusammensetzung, der zu einer Herabsetzung der Anpassungsfähigkeit führt, verhindert werden, und es kann eine Gummi- oder Kunststoffzusammensetzung mit der gewünschten hohen thermischen Leitfähigkeit erzeilt werden. Wenn die Menge des fein verteilten Aluminiumoxides B geringer ist als 10 Gew.% auf der Basis des Gesamtaluminiumoxides ist der Effekt der Reduzierung der Viskosität der flüssigen Harzzusammensetzung unzureichend, wenn das Aluminiumoxid unter einem hohen Verhältnis eingefüllt wird, und wenn die Menge des fein verteilten Aluminiumoxides B 30 Gew.% übersteigt, steigt der Abrieb an oder die Formbarkeit sinkt ab. Wenn die Menge an eingearbeitetem Aluminiumoxid geringer ist als 75 Gew.%, kann die gewünschte hohe thermische Leitfähigkeit nicht erreicht werden.
Die Art des flüssigen Gummis oder Kunststoffes ist nicht besonders kritisch. Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze, Silikonharze und Silikonkautschuk werden jedoch bevorzugt. Ein flammhemmendes Mittel, ein Farbmittel, ein Schmiermittel, ein eine Ausfällung verhinderndes Mittel, ein Antischaummittel und andere Füllmaterialien können der Zusammensetzung wahlweise zugesetzt werden, solange wie das beabsichtigte Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht wird.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele erläutert.

Beispiel 1

- Zu 1000 g von im Handel erhältlichem pulverisierten gesinterten Aluminiumoxid (SRW-325F von der Firma Showa Denko mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 12 µm und einer maximalen Partikelgröße von 48 µm) wurden 20 g von wasserfreiem, als Reagens geeignetem Aluminiumfluorid und 20 g von als Reagens geeigneter Borsäure gegeben. Das Gemisch wurde in ein hitzebeständiges Gefäß aus einer Aluminiumoxidkeramik eingebracht und bei 1450ºC drei Stunden lang in einem Kanthal-Elektroofen erhitzt. Die Härte der Agglomerate wurde in bezug auf das abgezogene Kalzinierungsprodukt bestimmt. Das Kalizinierungsprodukt wurde 30 min lang in einer Vibrationskugelmühle zerkleinert (SM-0,6 von der Firma Kawasaki Jukogyo; 100 g des Kalzinierungsproduktes und 1000 g von HD- Aluminiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 10 mm wurden zugegeben). Der Na&sub2;O-Gehalt des zerkleinerten Produktes wurde ermittelt, und die Korngrößenverteilung wurde über Laserbeugungstechnik (Cilas) bestimmt, und es wurde ein Rasterelektronenmikroskopfoto (2500 fache Vergrößerung) gemacht. Die Ergebnisse sind in der Spalte Beispiel 1 der Tabelle 1 und Figur 1A aufgeführt.

Beispiel 2

Ein Kalzinierungsprodukt und ein Zerkleinerungsprodukt desselben wurden hergestellt, indem im Handel erhältlicher pulverisierter Elektrokorund RW-92 (325F) von der Firma Showa Denko mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 13 µµ' µα < - +µξµpαlτ+ )&epsi; * verwendet wurde. Die Additive, die zugesetzten Mengen und das Herstellverfahren entsprachen denen des Beispiels 1. Die Härte der Agglomerate des Kalzinierungsproduktes, der Na&sub2;O-Gesamtgehalt des Zerkleinerungsproduktes, die Korngrößenverteilung und die Form der a- Aluminiumoxidpartikel wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben ermittelt. Die Ergebnisse sind in Spalte Beispiel 2 der Tabelle 1 und in Figur 1B wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Das gleiche pulverisierte gesinterte Aluminiumoxid wie in Beispiel 1 wurde allein unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ohne den Zusatz von Chemikalien wärmebehandelt, und es wurden ein Kalzinierungsprodukt sowie ein Zerkleinerungsprodukt davon erhalten. Diese Proben wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgewertet. Die Ergebnisse sind in der Spalte Vergleichsbeispiel 1 der Tabelle l und Figur 2A aufgeführt.

Vergleichsbeispiel 2

Der gleiche pulverisierte Elektrokorund wie in Beispiel 2 wurde allein ohne Zusatz von Chemikalien unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 wärmebehandelt, und das erhaltene Kalzinierungsprodukt und Zerkleinerungsprodukt wurden ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Spalte Vergleichsbeispiel 2 von Tabelle 1 und in Figur 2B aufgeführt.
Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß bei den KorundpartikeIn der vorliegenden Erfindung (Beispiele 1 und 2) die durchschnittliche Partikelgröße 16,0 µm und die maximale Partikelgröße 50 µm (Tabelle 1) betrug. Wie die Figuren 1A und 1B zeigen, besaßen die Korundpartikel eine abgerundete kugelförmige Gestalt mit einer Größe von 5 bis 50 µm. Auf der anderen Seite wurde durch die Wärmebehandlung bei den Proben der Vergleichsbeispiele 1 und 2 keine Formänderung verursacht, und es wurde bestätigt, daß die entsprechenden Partikel eine unregelmäßige Form mit scharfen Schneidkanten besaßen. Tabelle 1 Beispiel Vergleichsbeispiel Ausgangsmaterial Kristallwachstumsmittel Erhitzungsbedigungen Härte der Agglomerate Analyse Volumina *1 Gesamtnatriumgehalt Partikelgrößenverteilung *2 Durchhhschnittliche Pasrtikelgröße α-Aluminiumoxidpartikel *3 Größe Form Geringe Härte kugelförmig unregelmäßig Wie in Vergleichsbeispiel 1

Anmerkung

*1: Analysenwert, erhalten von einer Probe, die 30 min lang mit einer Vibrationstopfmühle zerkleinert wurde.
*2: Ermittelt nach dem Laserbeugungsverfahren (Cilas).
*3: Ermittelt über ein Rasterelektronenmikroskop.
Aus den Ergebnissen der Beispiele und Vergleichsbeispiele geht hervor, daß sich die erfindungsgemäßen Partikel deutlich von den herkömmlichen Partikeln mit unregelmäßiger Form und scharfen Schneidkanten unterscheiden und kugelförmige Korundkörper mit einer gleichmäßigen Gestalt ohne Schneidkanten sind.

Beispiel 3

Das gleiche gesinterte Aluminiumoxid wie in Beispiel 1 wurde mit 10 Gew.% (extern als Aluminiumoxid berechnet) von fein verteiltem Aluminiumhydroxid mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1 µm vermischt, und es wurden die gleichen Chemikalien wie in Beispiel 1 mit den gleichen Mengen wie in Beispiel 1 zugegeben. Das Gemisch wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 kalziniert und zerkleinert. Die erhaltene Probe wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgewertet. Die Ergebnisse sind in der Spalte Beispiel 3 in Tabelle 2 aufgeführt.

Beispiel 4

Die Auswertungsergebnisse einer Probe, die in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 erhalten wurde, mit der Ausnahme, daß die Menge an zugesetztem Aluminiumhydroxid auf 17 Gew.% geändert wurde, sind in der Spalte Beispiel 4 in Tabelle 2 aufgeführt.

Beispiel 5

Die Auswertungsergebnisse einer Probe, die in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 beschrieben erhalten wurde, mit der Ausnahme, daß die Menge an zugesetztem Aluminiumhydroxid auf 30 Gew.% geändert wurde, sind in der Spalte Beispiel 5 in Tabelle 2 aufgeführt.

Vergleichsbeispiel 3

Die Auswertungsergebnisse einer Probe, die in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhalten wurde, mit der Ausnahme, daß die Chemikalien (wasserfreies Aluminiumfluorid und Borsäure) nicht zugegeben wurden, sind in der Spalte Vergleichsbeispiel 3 in Tabelle 2 aufgeführt.
Aus den Ergebnissen der Beispiele 3 bis 5 und von Vergleichsbeispiel 5 geht hervor, daß bei der Probe von Vergleichsbeispiel 3, die ohne Zugabe von Chemikalien hergestellt wurde, feine Aluminiumoxidpartikel, die aus fein verteiltem Aluminiumhydroxid geformt wurden, bloß mit groben Partikeln aus gesintertem Aluminiumoxid vermischt wurden und die Form dieser Partikel nicht verändert wurde. Hingegen war bei jeder Probe der Beispiele 3 bis 5, die unter Verwendung von Chemikalien hergestellt wurden, Aluminiumhydroxid in gesintertem Aluminiumoxid absorbiert worden, und es waren grobe runde kugelförmige Korundkörper gebildet worden.

Beispiel 6

Gesintertes Aluminiumoxid SRW 325F wurde kontinuierlich vom hinteren Abschnitt eines Drehofens mit einer auf etwa 1350ºC eingestellten Temperatur der Verbrennungszone abgezogen. Gleichzeitig wurde Ammoniumborfluorid mit einer Konzentration von 0,2 Gew.% (auf Aluminiumoxidbasis) unter Verwendung von Druckluft in die Verbrennungszone eingesprüht. Die Menge des zugeführten gesinterten Aluminiumoxides wurde so eingestellt, daß die Verweilzeit in der Kalzinierungszone bei einer Temperatur über 1000ºC etwa 3 h betrug. Das von der Verbrennungszone abgezogene Kalzinierungsprodukt wurde mit einer Vibrationskugelmühle 15 min lang zerkleinert, und das Zerkleinerungsprodukt wurde in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 5 ausgewertet. Die Beobachtung durch ein Mikroskop ergab, daß das Produkt aus groben kugelförmigen Partikeln mit einer Größe von etwa 3 bis etwa 40 µm bestand.

Beispiel 7

Im Handel erhältliches grobes gesintertes Aluminiumoxid mit Feuerfestgualität (SRW 48F von der Firma Showa Denko) wurde 1 h lang mit einer Vibrationskugelmühle pulverisiert und durch ein Sieb geschickt (Tyler-Sieb, Maschenweite 104 µm). Der auf dem Sieb verbleibende Rest wurde entfernt. Das Aluminiumoxid wurde mit 30 Gew.% Aluminiumhydroxid einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 5 µm und mit 2,0 Gew.% wasserfreiem Aluminiumfluorid und 2,0 Gew.% Borsäure als Chemikalien vermischt. Das Gemisch wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben kalziniert und zerkleinert. Die Auswertungsergebnisse der erhaltenen Probe sind in der Spalte Beispiel 7 in Tabelle 3 aufgeführt.

Beispiel 8

Im Handel erhältlicher Elektrokorund (RW-92 (220F) von der Firma Showa Denko mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 28,5 µm und einer maximalen Partikelgröße von 196 µm) wurde durch ein 150-mesh-Sieb geschickt, und die durch das Sieb gedrungenen Partikel wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 ausgewertet. Die Auswertungsergebnisse sind in Spalte Beispiel 8 in Tabelle 3 aufgeführt.
Zu Vergleichszwecken wurde die ohne die Zugabe von Aluminiumhydroxid hergestellte Probe in entsprechender Weise getestet (Ergebnisse sind nicht gezeigt).
Als die Verfahren der Beispiele 7 und 8 ohne die Zugabe von Aluminiumhydroxid wiederholt wurden, klebten die Partikel des Kalzinierungsproduktes im halb geschmolzenen Zustand aneinander, und die Zerkleinerung durch die Mühle machte Schwierigkeiten. Als jedoch Aluminiumhydroxid eingearbeitet wurde, konnte das Kalzinierungsprodukt in einfacher Weise in Primärpartikel zerkleinert werden. Tabelle 2 Beispiel Vergleichsbeispiel Ausgangsmaterial Kristallwachstumsmittel Erhitzungsbedigungen Härte der Agglomerate Analyse der Volumina *1 Gesamtnatriumgehalt Partikelgrößenverteilung Durchschnittliche Partikelgröße α-Aluminiumoxidpartikel *3 Größe Form Weich kugelförmig Sehr weich kugelförmig, teilweise feine Partikel Nicht zugesetzt Gemisch aus unregelmäßigen und feinen Partkeln Tabelle 3 Beispiel Ausgangsmaterial Aluminiumhydroxid (5 µm) Kristallwachstumsmittel Erhitzungsbedingungen Härte des Kalzinierungsproduktes Analysenwerte Gesamtnatriumgehalt Korngrößenverteilung durchschnittliche Korngröße (µm) α-Aluminiumoxidpartikel Größe Form Pulverisiert sehr weich wie in Beispiel 7 kugelförmig Bemerkung *1: Probe erhalten durch Pulverisierung über 1 h mit einer Vibrationskugelmühle und durch Leiten durch ein 150- mesh-Sieb (durchschnittliche Partikelgröße 11 µm).
In bezug auf die Proben der Beispiele 7 und 8 wurden eine Messung der Korngrößenverteilung und eine Beobachtung mit dem Elektronenmikroskop durchgeführt. Es wurde bestätigt, daß jedes Produkt der Beispiele 7 und 8 aus kugelförmigen Probenkörpern aus α-Aluminiumoxidpartikeln mit einer Partikelgröße von 5 bis 80 µm bestand.

Beispiel 9

Im Handel erhältliches Aluminiumoxid mit einer niedrigen α-Strahlenabgabe (α-Strahlenabgabe < 0,01 C/cm² h) wurde elektrisch erschmolzen, und der erhaltene Block wurde zerkleinert, pulverisiert und unter solchen Bedingungen klassifiziert, daß kein radioaktives Element eingeschlossen wurde. Die erhaltenen groben Elektrokorundkörper mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 20 µm und einer maximalen Partikelgröße von 74 µm (die α-Strahlenabgabe betrug 0,05 C/cm² h) wurden mit 30 Gew.% Aluminiumhydroxid (durchschnittliche Partikelgröße von 5 µm) mit niedrige α- Strahlenabgabe (α-Strahlenabgabe 0,005 C/cm² h), das nach dem bekannten Verfahren erhalten worden war, vermischt, und es wurden 0,5 Gew.% Borsäure und 0,5 Gew.% wasserfreies Aluminiumfluorid als Chemikalien zugesetzt. Das Gemisch wurde in ein wärmebeständiges Gefäß aus Aluminiumoxidkeramik gegeben und drei Stunden lang bei 1500ºC in einem Kanthal-Elektroofen erhitzt. Das Kalzinierungsprodukt wurde etwa 30 min in einer Vibrationskugelmühle pulverisiert. Die Korngrößenverteilung wurde ermittelt, und die Größe und Form der Partikel wurde über ein Elektronenmikroskop ausgewertet. Es wurde bestätigt, daß sich die Ausgangspartikel in kugelförmige grobe α-Aluminiumoxidpartikel mit einer Partikelgröße von 3 bis 50 µm änderten. Die α-Strahlenabgabe der Probe betrug 0,004 C/cm² h.

Beispiel 10

Eine in Tabelle 4 wiedergegebene Basisrezeptur wurde hergestellt, indem als Hauptbestandteil ein Epoxidharz für ein Dichtungsmaterial für Halbleiter verwendet wurde. Tabelle 4 Materialien Mengen (Gewichtsteile) Epoxidharz *1 Phenolharz *2 Härtungsbeschleuniger *3 Karnaubawachs *4 Aluminiumoxid veränderlich Bemerkungen *1: Sumiepoxy ESCN-220F (Erweichungspunkt 77,6º C) von der Firma Sumitomo Chemical K.K. *2: Sumilite Resin PR-51688 (Erweichungspunkt 98ºC) von Sumitomo Durez Co. *3: Imidazol C-17Z von Shikoku Kasei Kogyo K.K. *4: Von Toa Chemical Industries Co., Ltd.
Eine Zusammensetzung aus 650 Teilen (80,8 Gew.%), 850 Teilen (84,7 Gew.%) oder 950 Teilen (86,0 Gew.%) kugelförmigen Korundkörpern mit den in Tabelle 5 aufgeführten Eigenschaften, die gemäß Beispiel 7 hergestellt worden war, wurde 3 min lang durch zwei Rollen geknetet, die eine Oberflächentemperatur besaßen, die auf 105 bis 115ºC gehalten wurde. Nach dem Abkühlen wurde die Produktmasse in einem Mörser zerkleinert und auf eine Größe kleiner als 16 mesh klassifiziert. Es wurden Tabletten mit einem Durchmesser von 50 mm hergestellt. In bezug auf jede der vorstehend genannten drei Zusammensetzungen wurden der spiralförmige Fluß (Fließeigenschaft der Zusammensetzung) und die thermische Leitfähigkeit sowie der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Teststückes gemessen, das durch Preßformen erhalten wurde. Die thermische Leitfähigkeit wurde durch das nicht stationäre Heißdrahtverfahren unter Verwendung des von der Firma Showa Denko gelieferten Shorthrerin QTM-D II gemessen, der Wärmeausdehnungskoeffizient wurde durch den Wärmeausdehnungskoeffizienten α&sub1; bei Temperaturen niedriger als der Glasübergangstemperatur und den Wärmeausdehnungskoeffizienten α&sub2; bei Temperaturen höher als der Glasübergangstemperatur ausgedrückt.
Der Spiralfließtest wurde gemäß EMMI-I-66 in der nachfolgenden Weise durchgeführt. Eine spiralförmige Hohlform wurde auf 149 ± 3ºC erhitzt, und die Probe wurde in einer solchen Menge gesammelt, daß die Dicke 0,30 bis 0,35 cm betrug. Ein Formvorgang wurde unter einem Druck von 70 ± 2 kg/cm² durchgeführt. Die Distanz, über die sich die Probe entlang der spiralförmigen Nut in der Form bewegte, wurde gemessen. Das Ergebnis des Spiraltestes zeigt das Fließvermögen der Probe an und ist wichtig als Faktor zur Auswertung der Formbarkeit.
Um die abrasiven Eigenschaften des Füllmateriales beim Rollknetschritt auszuwerten, wurde der Verunreinigungsgrad der Zusammensetzung durch Verschleiß der harten Chromplattierung auf der Walzenoberfläche mit bloßem Auge beurteilt. Dabei wurde speziell der Grad des Einschlusses eines abgeschälten Stückes (schwarz) der harten Chromplattierung in der Zusammensetzung (weiß) durch Reibung zwischen Aluminiumoxid und der Walzenoberfläche mit bloßem Auge gemäß den nachfolgenden fünf Stufen ausgewertet: 1. keine Verunreinigung, 2. schwache Verunreinigung, 3. kleine Verunreinigung, 4. deutliche Verunreinigung und 5. extreme Verunreinigung. Der Verschleißgrad wurde aus diesem Verunreinigungsgrad ermittelt.
Gemäß Tabelle 5 wurden die Extraktionsverunreinigungen durch den Drucksiedetest (160ºC x 20 h) gemessen. Der gezeigte pH- Wert war der pH-Wert des Aufschwimmenden eines Schlammes, der 30 Gew.% der Probe enthielt. Die lose Fülldichte wurde gemessen, indem man die Probe auf natürliche Weise in einen graduierten Zylinder fallen ließ, und die einer dichten Verpackung entsprechende Fülldichte wurde über das Entnahmefüllverfahren ermittelt. Des weiteren wurde die durchschnittliche Korngröße durch das Laserstrahlbeugungsverfahren (Cilas) gemessen. Tabelle 5 Probe Kugelförmiger Korund (Beispiel) Grobes Aluminiumoxid (Vergleichsbeispiel) Eigenschaften Feuchtigkeit Zündverlust Extraktionsverunreinigungen Na&spplus;-Ionen Cl&supmin;-Ionen Elektrische Leitfähigkeit von extrahiertem Wasser Fülldichte lose als Packung Durchschnittliche Korngröße (µm) BET (spezifische Oberfläche)

Vergleichsbeispiel 4

Eine Zusammensetzung mit 350 Teilen (70 Gew.%) von kristallinem Siliziumdioxid (Crystalite A-1 von der Firma K.K. Tatsumori) mit einer durchschnittlichen Korngröße von 9,7 µm und einer maximalen Korngröße von 48 µm oder von Elektrokorund (FuseLex E-1 von der Firma K.K. Tatsumori) mit einer durchschnittlichen Korngröße von 12,1 µm und einer maximalen Korngröße von 48 µm anstelle von kugelförmigem Korund wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 10 beschrieben hergestellt, und die Zusammensetzung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 10 ausgewertet.

Vergleichsbeispiel 5

Eine Zusammensetzung aus 650 Teilen einer Probe, die durch Verfeinern von pulverisiertem Aluminiumoxid mit niedrigem Natriumgehalt nach dem Bayer-Verfahren (plattenförmige Partikel mit einer durchschnittlichen Größe von 5 µm) durch Waschen mit reinem Wasser gewonnen worden war, oder einer Probe ("Grobes Aluminiumoxid" in Tabelle 5), die durch Reinigen von im Handel erhältlichem Sinterkorund (SRW 325F von Showa Denko) mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 10,0 µm durch Waschen mit reinem Wasser gewonnen worden war, wurde anstelle des kugelförmigen Korundes in der gleichen Weise wie in Beispiel 10 hergestellt, und die Eigenschaften wurden gemäß Beispiel 10 ausgewertet.
Die gemäß Beispiel 10 und den Vergleichsbeispielen 4 und 5 erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt. Tabelle 6 Beispiel Vergleichsbeispiel Art des Füllmateriales Aluminiumoxid Siliziumdioxid Kugelförmiger Korund Aluminiumoxid aus den Bayer-Verfahren Sinterkorund Quarzglas Kristallines Siliziumdioxid Beispiel Vergleichsbeispiel Eigenschaften der Zusammensetzung Verschleißindex Spiralflußlänge Thermische Leitfähigheit Wärmeausdehnungskoeffizient Glasübergangstemperatur
Wie aus den vorstehenden Ergebnissen deutlich wird, kann der spezielle Korund der vorliegenden Erfindung in einfacher Weise in ein Harz verfüllt werden, und zwar selbst bei einem Gewichtsverhältnis über 80 Gew.%. Der durch den kugelförmigen Korund der vorliegenden Erfindung verursachte Verschleiß ist viel geringer als der von kristallinem Siliziumdioxid, durch das Bayer-Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid und Sinterkorund, und das durch die spirale Fließlänge wiedergegebene Fließvermögen ist stark verbessert. Somit kann eine thermische Leitfähigkeit von über 60 x 10&supmin;&sup4; cal/cm sec ºC in einfacher Weise erhalten werden. Durch Erhöhung der Menge des eingearbeiteten kugelförmigen Korundes kann ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient erhalten werden, der mit dem der Quarzglas enthaltenden Zusammensetzung vergleichbar ist.

Beispiel 11

Es wurde eine Zusammensetzung hergestellt, indem ein Epoxidharz mit einem Erweichungspunkt von 68,6ºC (Smiepoxy ESCN- 220-3 von der Firma Sumitomo Chemical K.K.) anstelle des Epoxidharzes nach Beispiel 10 verwendet wurde, das als Härtungsmittel verwendete Phenolharz gemäß Beispiel 10 durch ein Phenolharz mit einem Erweichungspunkt von 79ºC (Shonol BRG-556 von der Firma Showa Highpolymer Co., Ltd.) ersetzt wurde und 1050 Teile (87,5 Gew.%) des in Tabelle 5 aufgeführten sphärischen Korundes eingearbeitet wurden, ohne die Mengen der anderen Additive gemäß Beispiel 10 zu verändern. Die Eigenschaften der Zusammensetzung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 10 beschrieben ausgewertet.
Es wurde festgestellt, daß der Verschleißindex der Zusammensetzung 3 betrug, die Spiralfließlänge 40 cm betrug, die thermische Leitfähigkeit 93 x 10&supmin;&sup4; cal/cm sec ºC betrug und der Wärmeausdehnungskoeffizient α&sub1; eine Größe von 1,7 x 10&supmin;&sup5;/ºC hatte.

Vergleichsbeispiel 6

Gereinigte kugelförmige Korundprodukte mit einer durchschnittlichen Korngröße von etwa 4 µm und etwa 40 µm wurden aus Sinterkorund hergestellt, das fein verteilt mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 3 µm vorlag, sowie aus Sinterkorund mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 37 µm. Hiermit sollten Zusammensetzungen unter Verwendung dieser gereinigten kugelförmigen Korundprodukte in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 beschrieben hergestellt werden. Bei dem Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 4 µm wurde die Zusammensetzung hart, und ein Kneten mit Rollen bzw. Walzen war unmöglich. Bei dem Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 40 µm war das Kneten relativ einfach, allerdings stieg der Verschleißindex an, da die Partikelgröße zu groß war.

Beispiele 12 bis 14 und Vergleichsbeispiele 7 bis 11

Es wurden drei Arten von Aluminiumoxidpartikeln mit den in Tabelle 7 aufgeführten Eigenschaften hergestellt, d.h. kugelförmiges Aluminiumoxid A, feines Aluminiumoxid B und mittleres Aluminiumoxid C wurden in dem in Tabelle 8 aufgeführten Verhältnis vermischt, um ein vermischtes Füllmaterial herzustellen. Das Füllmaterial wurde in einer in Tabelle 9 aufgeführten Menge in ein Harz eingearbeitet, um eine Halbleiterdichtungsharzzusammensetzung herzustellen.
Bei dem erhaltenen Material wurden die Spiralfließlänge nach dem EMMI-Verfahren und die Länge des Harzgrates gemessen. Um die Verschleißeigenschaften der Verbindung auszuwerten, wurde die Verunreinigung der Verbindung mit der auf der Walzenoberfläche ausgebildeten harten Chromplattierung beim Walzkneten mit bloßem Auge ausgewertet und durch den entsprechenden Index angegeben. Tabelle 7 Kugelförmiges Aluminiumoxid A1) Feines Aluminiumoxid B2) Mittleres Aluminiumoxid C3) Durchschnittliche Partikelgröße Maximale Partikelgröße Form kugelförmig unregelmäßig Bemerkung 1) Kugelförmiges Aluminiumoxid 2) AL-45-1 von der Firma Showa Denko K.K. 3) SRW 325F von der Firma Showa Denko K.K. Tabelle 8 Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. Mischungsverhältnis (%) Kugelförmiges Aluminiumoxid A1) Feines Aluminiumoxid B2) Mittleres Aluminiumoxid C3) Tabelle 9 Materialien Mengen (g) Epoxidharz 1) Phenolharz 2) Härtungsmittel 3) Formtrennmittel 4) Aluminiumoxid Bemerkung 1) ESCN-220-3 von der Firma Sumitomo Chemical K.K. 2) BRG-556 von der Firma Showa Highpolymer Co., Ltd. 3) C-17Z von der Firma Shikolu Chemical K.K. 4) Karnaubawachs von der Firma Hoechst
Die Länge des hier erwähnten Harzgrates bedeutet die Länge eines Grates, der gebildet wurde, als das Formmaterial mit einer Breite von 10 mm und einer Schlitzdicke von 10, 30, 75 oder 98 µm spritzgepreßt wurde. Wenn die Gratlänge kleiner als 10 mm bei jeder Schlitzdicke ist, tritt kein Problem auf. Tabelle 10 Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. Verhältnis Eigenschaften Gratfestigkeit (mm) Spiralfließlänge Verschleißindex Bemerkung 2) 1: keine Verunreinigung 2: schwache Verunreinigung 3: geringe Verunreinigung 4: beträchtliche Verunreinigung 5: extreme Verunreinigung
Wie aus den in Tabelle 10 wiedergegebenen Testergebnissen hervorgeht, waren nur bei den Beispielen 12 bis 14, bei denen das zugesetzte Aluminiumoxid feines Aluminiumoxid B war und das Mischverhältnis 0,01 bis 0,20 betrug, die Verschleißeigenschaften gering, die Bildung eines Harzgrates lief in gesteuerter Weise ab, und das durch die Spiralfließlänge wiedergegebene Fließvermögen war groß.
Bei den Vergleichsbeispielen 8 und 9 lag selbst dann, als das zugehörige Aluminiumoxid Aluminiumoxid B war, das Verhältnis des Aluminiumoxides B außerhalb des erfindungsgemäß spezifizierten Bereiches, und der Verschleißindex wurde erhöht, obwohl die Bildung eines Grates in einem gewissen Ausmaß gesteuert werden konnte. Bei Vergleichsbeispiel 10, bei dem das gesamte eingefüllte Aluminiumoxid das feine Aluminiumoxid war, war der Verschleiß extrem hoch, die Fließfähigkeit reduziert und die Gratlänge groß, so daß kein zufriedenstellendes Material erhalten werden konnte. Bei Vergleichsbeispiel 11, bei dem das zugesetzte Aluminiumoxid mittleres Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße über 5 µm war, war die Spiralfließlänge kurz, der Verschleiß extrem, und die Ausbildung von Graten konnte nicht gesteuert werden.
Die bei diesen Beispielen erhaltene thermische Leitfähigkeit betrug 74 bis 75 x 10&supmin;&sup4; cal/cm sec ºC.

Beispiele 15 bis 18 und Vergleichsbeispiele 12 bis 17

Das in Tabelle 11 aufgeführte Aluminiumoxid wurde mit einem in Tabelle 12 aufgeführten Verhältnis in ein Epoxidharz eingearbeitet, um eine Harzzusammensetzung mit hoher thermischer Leitfähigkeit zu erhalten. Das Mischungsverhältnis der Aluminiumoxidpartikel im zugesetzten Aluminiumoxid war so groß wie in Tabelel 13 gezeigt. Aluminiumoxid B, Aluminiumoxid C und Aluminiumoxid D wurden nach dem Bayer-Verfahren hergestellt. Tabelle 11 Eigenschaften von Aluminiumoxid Posten Kugelförmiger Korund Feines Aluminiumoxid Mittleres Aluminiumoxid Sinterkorund Kugelförmiger Korund Durchschnittliche Korngröße Maximale Korngröße Tabelle 12 Mischungsverhältnis Material Eingearbeitete Menge Epoxidharz1) Härter2) Aluminiumoxid Bemerkung 1) Epikote 815 von der Firma Shell Chemical 2) NH-2200 von der Firma Hitachi Chemical Co., Ltd. Tabelle 13 Zusammensetzung (%) des zugesetzten Aluminiumoxides Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. Sphärischer Korund A Feines Aluminiumoxid B Mittleres Aluminiumoxid C Gesintertes Aluminiumoxid E Kugelförmiger Korund G
Die Viskosität von jeder auf diese Weise erhaltenen Verbindung wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 14 aufgeführt. Tabelle 14 Viskosität (Poise> der Verbindung Menge (g) an zugesetztem Aluminiumoxid Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. über
Aus den in Tabelle 14 aufgeführten Versuchsergebnissen geht hervor, daß nur dann, als das feine Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Korngröße kleiner als 5 µm in einer Menge von 10 bis 30 Gew.% in den kugelförmigen Korund eingearbeitet wurde, die Viskosität der resultierenden Verbindung niedrig war und die Verbindung eine gute Funktionsanpassungsfähigkeit besaß, und zwar selbst dann, als das Aluminiumoxid in einer großen Menge zugesetzt wurde. Im Vergleichsbeispiel 12, bei dem kugelförmiger Korund allein eingearbeitet wurde, oder im Vergleichsbeispiel 13, bei dem das Verhältnis zwischen dem feinen Aluminiumoxid und dem kugelförmigen Korund außerhalb des in der vorliegenden Erfindung spezifizierten Bereiches lag, stieg die Viskosität an. Im Vergleichsbeispiel 14, bei dem die durchschnittliche Korngröße des zugesetzten feinen Aluminiumoxides größer als 5 µm war, war selbst dann, wenn das Mischungsverhältnis des feinen Aluminiumoxides 10 bis 30 Gew.% betrug, als das Aluminiumoxidfüllmaterial in einer großen Menge eingearbeitet wurde, die Viskosität hoch, und es konnte keine Verbindung mit einer guten Funktionsanpassungsfähigkeit erhalten werden. In entsprechender Weise wurde im Vergleichsbeispiel 15, bei dem die Korngröße des zugesetzten Aluminiumoxides relativ groß war, im Vergleichsbeispiel 16, bei dem das pulverisierte gesinterte Aluminiumoxid eingearbeitet wurde, oder im Vergleichsbeispiel 17, bei dem die durchschnittliche Partikelgröße der kugelförmigen Korundkörper kleiner als 10 µm war, keine zufriedenstellende Verbindung erhalten.
Das Aluminiumoxidfüllmaterial wurde dem Harz allmählich zugesetzt. Wenn die Viskosität der Verbindung 500 Poise erreichte, wurde das Verhältnis des Aluminiumoxides in der Verbindung ermittelt. Die Verbindung war zu diesem Zeitpunkt ausgehärtet, und es wurde die Wärmeleitfähigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 15 aufgeführt. Tabelle 15 Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. Anteil (Gew.%) des Aluminiumoxides, bei dem die Viskosität 500 Poise erreichte Wärmeleitfähigkeit
Es wird davon ausgegangen, daß die Funktionsanpassungsfähigkeit einer flüssigen Verbindung drastisch absinkt, wenn die Viskosität der Verbindung 500 Poise übersteigt. Wie aus Tabelle 15 hervorgeht, war nur in den Beispielen 15 bis 17, bei denen die kugelförmigen Korundkörper 10 bis 30 Gew.% an feinem Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Korngröße kleiner als 5 µm enthielten, die Viskosität der Verbindung geringer als 500 Poise, selbst wenn das Aluminiumoxid in einer Menge von 80 % oder mehr eingearbeitet wurde, und es wurde eine Wärmeleitfähigkeit über 50 x 10&supmin;&sup4; cal/cm sec ºC erhalten. Wenn andererseits kugelförmige Korundkörper verwendet wurden und die durchschnittliche Korngröße des zugesetzten Aluminiumoxides über 5 µm oder unter 5 µm lag, das Mischungsverhältnis des zugesetzten Aluminiumoxides außerhalb des Bereiches von 10 bis 30 Gew.% lag, wie in den Vergleichsbeispielen 12 bis 14, oder pulverisiertes gesintertes Aluminiumoxid mit einer relativ hohen Partikelgröße oder kugelförmiger Korund mit einer durchschnittlichen Partikelgröße kleiner als 10 µm verwendet wurde, wie in den Vergleichsbeispielen 12 und 15 bis 17, erreichte die Viskosität 500 Poise, als die zugesetzte Menge an Aluminiumoxid noch gering war, so daß keine Verbindung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit erhalten werden konnte.

Industrielle Anwendbarkeit

Der kugelförmige Korund der vorliegenden Erfindung besitzt einen niedrigen Abrieb und ausgezeichnete Fließeigenschaften und ist wertvoll als Füllmaterial für ein Dichtungsmaterial für elektronische Teile, als Ausgangsmaterial eines Finish- Füllmateriales, als Basismaterial oder als feuerfestes Material, Glas oder Keramik. Darüber hinaus besitzt eine Gummi- oder Kunststoffzusammensetzung, die eine hohe Konzentration dieses kugelförmigen Korundes aufweist, eine hohe thermische Leitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Daher ist diese Zusammensetzung besonders wertvoll als isolierendes Dichtungsmaterial für eine Halbleitervorrichtung.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Korundkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Elemente, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Halogenverbindungen, Borverbindungen und Aluminiumoxidhydraten besteht, einem pulverisierten Produkt aus mindestens einem Element aus Elektrokorund und gesintertem Aluminiumoxid, das eine maximale Partikelgröße von kleiner als 150 µm und eine durchschnittliche Partikelgröße von 5 bis 35 µm besitzt, zugesetzt werden, das Gemisch bei einer Temperatur von mindestens 1000ºC wärmebehandelt wird und das wärmebehandelte Produkt zerkleinert wird.

2. Verfahren zur Herstellung von kugelförnigen Korundkörpern nach Anspruch 1, bei dem die Wärmebehandlung bei 1000 bis 1550ºC durchgeführt wird.

3. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Korundkörpern nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Halogenverbindung durch eine oder mehrere Elemente gebildet ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche aus AlF&sub3;, NaF, CaF&sub2;, MgF&sub2; und Na&sub3;AlF&sub6; besteht.

4. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Korundkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Borverbindung durch ein oder mehrere Elemente gebildet ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus B&sub2;O&sub3;, H&sub3;BO&sub3;, mNa&sub2;O.nB&sub2;O&sub3; und Borfluoriden besteht.

5. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Korundkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Aluminiumoxidhydrat mindestens ein durch den Bayer- Prozeß hergestelltes Aluminiumhydroxid und Aluminiumoxidgel ist.

6. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Korundkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Elektrokorund, das gesinterte Aluminiumoxid und das Aluminiumoxidhydrat jeweils eine α-Strahlen-Abgabe besitzen, die geringer ist als 0,01 C/cm² h.

7. Zusammensetzung mit kugelförmigen Korundkörpern mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 bis 35 µm und einer Form, die keine scharfen Ecken besitzt, so daß verbesserte Verschleißeigenschaften erzielt werden, und mit mindestens einem aus Gummi und Kunststoff ausgewähltem Element.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, bei der die kugelförmigen Korundkörper eine maximale Partikelgröße besitzen, die geringer ist als 150 µm.

9. Zusammensetzung mit kugelförmigen Korundpartikeln und mindestens einem Element, das aus Gummi und Kunststoff ausgewählt ist, wobei die kugelförmigen Korundpartikel eine maximale Partikelgröße besitzen, die geringer ist als 150 µm, und eine durchschnittliche Partikelgröße von 5 bis 35 µm aufweisen sowie durch Zugabe von mindestens einem der Elemente aus Halogenverbindungen, Borverbindungen und Aluminiumoxidhydraten zu einem pulverisierten Produkt von mindestens einem der Elemente Elektrokorund und gesintertem Aluminiumoxid, das eine maximale Einzelpartikelgröße, die kleiner ist als 150 µm, und eine durchschnittliche Partikelgröße von 5 bis 35 µm aufweist, Wärmebehandlung des Gemisches bei einer Temperatur von mindestens 1000ºC und Zerkleinern des wärmebehandelten Produktes hergestellt worden sind.

10. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die kugelförmigen Korundpartikel eine α-Strahlen- Abgabe aufweisen, die geringer ist als 0,01 C/cm² h.

11. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der die kugelförmigen Korundkörper in einem Gewichtsverhältnis von 80 bis 92 % enthalten sind.

12. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die kugelförmigen Korundkörper eine durchschnittliche Partikelgröße von 10 bis 25 µm aufweisen.

13. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei der das mindestens eine Kunststoffmaterial aus den thermoplastischen technischen Kunststoffen ausgewählt ist, wie beispielsweise Polypropylen, Polyäthylen, Nylon, Polykarbonaten und Polyphenylensulphid, und aus den duroplastischen Kunststoffen, wie beispielsweise Epoxydharzen, ungesättigten Polyesterharzen und Phenolharzen.

14. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, bei der der Gummi ein Silikonguinmi ist.

15. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 14 zum Abdichten eines Halbleiters, die 1 bis 20 Gew.% von fein verteiltem Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße, die geringer ist als 5 µm, enthält, wobei der restliche Teil des Aluminiumoxides aus den kugelförmigen Korundkörpern besteht.

16. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, die 10 bis 30 Gew.% von fein verteiltem Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße, die geringer ist als 5 µm, enthält, wobei der Rest des Aluminiumoxides aus den kugelförmigen Korundkörpern besteht und die Menge des eingearbeiteten Aluminiumoxides mindestens 75 % der Gesamtzusammensetzung beträgt.

17. Elektronisches Teil aus (1) einem Halbleiterchip für einen Leistungsmodul und (2) einem Montageelement zur Montage des Halbleiterchips in Kontakt damit, wobei das Montageelement aus einer Zusammensetzung der Ansprüche 7 bis 15 besteht.

18. Elektronisches Teil nach Anspruch 17, bei dem das Montageelement ein isolierendes Dichtungselement für den Halbleiterchip ist.

19. Elektronisches Teil nach Anspruch 17 oder 18, bei dem das Montageelement ein Schaltungssubstrat ist, auf dem der Halbleiterchip montiert ist.

20. Korundpulver mit einer Vielzahl von Einzelkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus kugelförmigen Körpern besteht, die eine durchschnittliche Partikelgröße von 5 bis 35 µm und eine Form besitzen, die keine scharfen Kanten aufweist, um auf diese Weise eine bessere Verschleißfestigkeit sicherzustellen.

21. Korundpulver nach Anspruch 20, bei dem die kugelförmigen Körper eine maximale Partikelgröße besitzen, die geringer ist als 150 µm, und eine α-Strahlen-Abgabe aufweisen, die geringer ist als 0,01 C/cm² h.

22. Korundpulver nach Anspruch 20 oder 21, bei dem die kugelförmigen Körper eine durchschnittliche Partikelgröße von 10 bis 25 µm aufweisen.