JP2005082460A - Aluminum nitride grain, method of manufacturing the same and utilization - Google Patents

Aluminum nitride grain, method of manufacturing the same and utilization Download PDF

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Isao Harada
功 原田
Toshio Omukai
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum nitride (AlN) grain capable of being sintered into aluminum nitride sintered powder and a aluminum nitride sintered compact at a remarkably low temperature compared to a conventional method and a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The aluminum nitride grain is prepared by incorporating a colloidal silica dispersion in aluminum nitride powder and the content of silicon dioxide originating in colloidal silica is 1-10 wt.% to aluminum nitride powder. The method of manufacturing aluminum nitride is carried out by spray-drying slurry containing the colloidal silica dispersion and the aluminum nitride powder. The aluminum nitride powder is obtained by firing the aluminum nitride grain and the aluminum nitride sintered compact is obtained by molding the aluminum nitride grain with a dry press and firing. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、窒化アルミニウム顆粒と、それから得られる窒化アルミニウム焼結粉および乾式プレス法により窒化アルミニウム焼結体を製造する方法、並びに用途に関する。   The present invention relates to an aluminum nitride granule, an aluminum nitride sintered powder obtained therefrom, a method for producing an aluminum nitride sintered body by a dry press method, and an application.

LSIのICチップの発熱に対し、放熱を目的としたセラミックス基板や放熱性樹脂シートが用いられ、アルミナ製の基板やアルミナを含有する放熱シートが使用されている。   A ceramic substrate or a heat-dissipating resin sheet is used for the heat generation of the LSI IC chip, and an alumina substrate or a heat-dissipating sheet containing alumina is used.

しかし、最近のLSIの集積度の飛躍的な向上に伴ない、ICチップの発熱量が増大し、従来から使用されているアルミナ製では熱特性が不十分で、放熱が限界に達しつつある。   However, with the recent dramatic increase in LSI integration, the amount of heat generated by the IC chip increases, and the conventionally used alumina is insufficient in heat characteristics, and heat dissipation is reaching its limit.

一方、窒化アルミニウム粉末は、高熱伝導率、高絶縁性を有し、パッケージ材料等のエレクトロニクス材料として極めて有用な窒化アルミニウム焼結粉および焼結体の原料として注目されている。   On the other hand, aluminum nitride powder has high thermal conductivity and high insulation, and has attracted attention as a raw material for aluminum nitride sintered powder and sintered bodies that are extremely useful as electronic materials such as packaging materials.

窒化アルミニウム焼結体の製造方法には、窒化アルミニウム粉末を結合助剤等の有機成分の存在下、顆粒に造粒した後、乾式プレス法により成形してプレス成形体を得、焼成する方法が知られている(例えば特許文献1及び2参照)。窒化アルミニウムの溶融温度は、0.4Mpaの圧力下に於いて2200℃と非常に高温であり、難焼結性物質である。そのため焼結には、アルカリ土類金属、ランタン族金属及びイットリウムよりなる群から選ばれる金属または該金属化合物を焼結助剤として使用されている(例えば特許文献3参照)。
特開平5−270810号公報 特開平9−2879号公報 特許第2826023号
The method for producing an aluminum nitride sintered body includes a method in which an aluminum nitride powder is granulated into granules in the presence of an organic component such as a binding aid, and then molded by a dry press method to obtain a press-molded body, followed by firing. Known (for example, see Patent Documents 1 and 2). The melting temperature of aluminum nitride is a very high temperature of 2200 ° C. under a pressure of 0.4 Mpa and is a hardly sinterable material. Therefore, for sintering, a metal selected from the group consisting of alkaline earth metals, lanthanum group metals, and yttrium or the metal compound is used as a sintering aid (see, for example, Patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 5-270810 Japanese Patent Laid-Open No. 9-2879 Japanese Patent No. 2826023

しかし、これらの方法は、いずれも焼結する際に1600℃以上の高温下で焼結させるため、非酸素雰囲気下にて特殊な炉を必要とすることから、高コストとなってしまい、アルミナとの価格に大きな差が生まれている。   However, since these methods sinter at a high temperature of 1600 ° C. or higher when sintering, a special furnace is required in a non-oxygen atmosphere, resulting in high costs. There is a big difference in the price.

従って本発明は、窒化アルミニウム焼結粉及び焼結体を安価に製造するため、原料となる窒化アルミニウムが、低温で焼結される顆粒を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide granules in which aluminum nitride as a raw material is sintered at a low temperature in order to produce aluminum nitride sintered powder and a sintered body at low cost.

本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意研究を重ねてきた結果、コロイダルシリカ分散液を用い、窒化アルミニウム粉に超微粒子の二酸化珪素を均一に分散した顆粒から得られるものが、上記の目的を達成することを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have obtained a product obtained by using colloidal silica dispersion liquid and granules obtained by uniformly dispersing ultrafine silicon dioxide in aluminum nitride powder. The inventors have found that the object is achieved and have completed the present invention.

即ち、本発明は、
(1)窒化アルミニウムにコロイダルシリカ分散液を含有せしめ、コロイダルシリカ由来の二酸化珪素の含有量が、窒化アルミニウムに対し1〜10重量%であることを特徴とする窒化アルミニウム顆粒。
(2)(1)に記載の窒化アルミニウム顆粒を、焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結粉。
(3)(1)に記載の窒化アルミニウム顆粒を、乾式プレスにより成形し、焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結体。
(4)コロイダルシリカ分散液を含有する窒化アルミニウム粉スラリーを、有機溶媒によってスラリー化し、該スラリーをスプレードライヤーで乾燥することを特徴とする(1)記載の窒化アルミニウム顆粒の製造方法。
(5)焼成温度が400〜1500℃である(2)に記載の窒化アルミニウム焼結粉。
(6)焼成温度が400〜1500℃である(3)に記載の窒化アルミニウム焼結体。
(7)(2)に記載の窒化アルミニウム焼結粉からなる放熱性樹脂用フィラー。
(8)(7)の放熱性樹脂用フィラーを含有してなる放熱性樹脂シート。
(9)(3)に記載の窒化アルミニウム焼結体からなる放熱性セラミックス基板材料、に関するものである。
That is, the present invention
(1) Aluminum nitride granules characterized in that colloidal silica dispersion is contained in aluminum nitride, and the content of silicon dioxide derived from colloidal silica is 1 to 10% by weight with respect to aluminum nitride.
(2) Aluminum nitride sintered powder obtained by firing the aluminum nitride granules described in (1).
(3) An aluminum nitride sintered body obtained by molding and firing the aluminum nitride granules according to (1) by a dry press.
(4) The method for producing aluminum nitride granules according to (1), wherein an aluminum nitride powder slurry containing a colloidal silica dispersion is slurried with an organic solvent, and the slurry is dried with a spray dryer.
(5) The aluminum nitride sintered powder according to (2), wherein the firing temperature is 400 to 1500 ° C.
(6) The aluminum nitride sintered body according to (3), wherein the firing temperature is 400 to 1500 ° C.
(7) A filler for a heat-dissipating resin comprising the aluminum nitride sintered powder according to (2).
(8) A heat-dissipating resin sheet comprising the heat-dissipating resin filler of (7).
(9) The present invention relates to a heat dissipating ceramic substrate material comprising the aluminum nitride sintered body according to (3).

本発明の窒化アルミニウム顆粒は、窒化アルミニウム焼結粉及び窒化アルミニウム焼結体の製造原料として好適である。   The aluminum nitride granules of the present invention are suitable as a raw material for producing aluminum nitride sintered powder and aluminum nitride sintered body.

即ち、本発明の窒化アルミニウム顆粒を用いることで、従来技術と比較してより低温での焼結を可能とした。また、半導体分野で使用される放熱性樹脂フィラー用の焼結粉や放熱性セラミック基板に使用される窒化アルミニウム焼結体を製造した場合、焼結体の変色やマイクロポアの発生等が無くなるため、歩留り良く窒化アルミニウム焼結体を製造することが可能となる。   That is, by using the aluminum nitride granule of the present invention, sintering at a lower temperature was possible as compared with the prior art. In addition, when producing sintered powder for heat-dissipating resin fillers used in the semiconductor field and aluminum nitride sintered bodies used for heat-dissipating ceramic substrates, discoloration of the sintered body and generation of micropores are eliminated. Thus, it becomes possible to produce an aluminum nitride sintered body with good yield.

従って、本発明の窒化アルミニウム顆粒は、窒化アルミニウム焼結粉及び窒化アルミニウム焼結体を工業的に効率良く、且つ、安価に製造するために、極めて有用な原料となる。   Therefore, the aluminum nitride granule of the present invention is an extremely useful raw material for producing an aluminum nitride sintered powder and an aluminum nitride sintered body industrially efficiently and at low cost.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

第一に本発明は、少なくとも窒化アルミニウムとコロイダルシリカを含有し、コロイダルシリカ由来の二酸化珪素の含有量が、窒化アルミニウムに対し1〜10重量%であることを特徴とする窒化アルミニウム顆粒である。   A first aspect of the present invention is an aluminum nitride granule comprising at least aluminum nitride and colloidal silica, wherein the content of silicon dioxide derived from colloidal silica is 1 to 10% by weight based on aluminum nitride.

本発明で用いる窒化アルミニウム(以下、AlNと略記することがある)粉は、製法による差異はなく、通常用いられる窒化アルミニウム粉が使用できる。例えば、アルキルアルミニウムとアンモニアを反応させた後、加熱するアルキルアルミ法、アルミナと炭素の混合物を窒素中で加熱するアルミナ還元法、アルミニウムと窒素で反応させる直接窒化法等で製造した窒化アルミニウム粉のいずれも好適に使用可能である。   The aluminum nitride powder (hereinafter sometimes abbreviated as “AlN”) used in the present invention is not different depending on the production method, and a commonly used aluminum nitride powder can be used. For example, aluminum nitride powder produced by an alkylaluminum method in which alkylaluminum and ammonia are reacted and then heated, an alumina reduction method in which a mixture of alumina and carbon is heated in nitrogen, a direct nitridation method in which aluminum and nitrogen are reacted, etc. Either can be used suitably.

本発明のAlN顆粒は、超微細な二酸化珪素をAlN結晶表面に均一に分散することが重要であり、そのため、コロイダルシリカ分散液が使用される。   In the AlN granule of the present invention, it is important to uniformly disperse ultrafine silicon dioxide on the surface of the AlN crystal, and therefore, a colloidal silica dispersion is used.

コロイダルシリカ分散液とは、一般式SiO・xH0で表され、10〜20μmの超微粒子な二酸化珪素が水に分散した液をいう。これらは、一般的に市販されており、通常溶液中にSiOベースで10〜30重量%程度含有している。また安定剤としてナトリウムが添加されている(例えば、商品名:スノーテックス30、日産化学工業株式会社製)がこれらも問題なく使用できる。 The colloidal silica dispersion is a liquid in which ultrafine silicon dioxide of 10 to 20 μm is dispersed in water, which is represented by the general formula SiO 2 · xH 2 0. These are generally commercially available, and are usually contained in the solution in an amount of about 10 to 30% by weight based on SiO 2 . Further, sodium added as a stabilizer (for example, trade name: Snowtex 30, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) can be used without any problem.

本発明では、コロイダルシリカはAlNの粒子間を結合する役目をなし、この粒子間の結合は、微粒子なコロイダルシリカが、ある温度域で縮合することによって達成される。   In the present invention, the colloidal silica serves to bond the particles of AlN, and the bonding between the particles is achieved by condensation of the fine colloidal silica in a certain temperature range.

コロイダルシリカの使用量は、AlN粉に対しSiO換算で1〜10重量%の範囲、好ましくは3〜8重量%の範囲で必要に応じて使用される。 The amount of colloidal silica is from 1 to 10 wt% in terms of SiO 2 with respect to AlN powder, is preferably optionally in the range of 3 to 8 wt% used.

コロイダルシリカの使用量が1重量%以上の方が、結合剤としての効能が発揮され、好ましい。即ち、焼成すると粒子間の結合が充分で、1次粒子に分散することなく好ましい。また10重量%以下の方が、凝結も充分であり、更に本来のAlNの熱伝達性能を失うことなく好ましい。   When the amount of colloidal silica used is 1% by weight or more, the effect as a binder is exhibited, which is preferable. That is, firing is preferable because the bonds between the particles are sufficient and the primary particles are not dispersed. Further, the content of 10% by weight or less is preferable because the condensation is sufficient and the original heat transfer performance of AlN is not lost.

本発明の窒化アルミニウム顆粒の形状は何ら制限されず、任意の形状であってよいが、製造方法に由来して球状またはそれに近い形状のものが好ましい。更には空隙の少ない高密度の窒化アルミニウム顆粒は真球状であることがより好ましく、例えば、短径と長径の比から求めた真球度が0.9以上のものが好適である。   The shape of the aluminum nitride granule of the present invention is not limited at all, and may be any shape, but a spherical shape or a shape close to it is preferable due to the production method. Further, the high-density aluminum nitride granules having few voids are more preferably spherical, and for example, those having a sphericity of 0.9 or more determined from the ratio of the minor axis to the major axis are preferred.

また顆粒の大きさは、フィラー用の焼結粉の場合、平均粒子径で10〜200μm、また基板用の焼結体の場合、平均粒子径で10μm〜8mmの大きさが好適である。顆粒の大きさを測定する方法には、乾式篩い、光透過式遠心沈降法、SEM撮影等によって測定できる。   The size of the granules is preferably 10 to 200 μm in terms of average particle size in the case of sintered powder for fillers, and 10 μm to 8 mm in terms of average particle size in the case of sintered bodies for substrates. As a method of measuring the size of the granule, it can be measured by dry sieving, light transmission centrifugal sedimentation, SEM photography or the like.

本発明の窒化アルミニウム顆粒化は、特に方法を制限するものではなく、種々の方法で得ることができる。   The aluminum nitride granulation of the present invention is not particularly limited, and can be obtained by various methods.

その一つとして、パン型造粒機を使用する方法がある。オープン型のパン(皿)は回転数と傾斜角度が調整でき、このパンに窒化アルミニウム粉を入れ、回転させながらコロイダルシリカ分散液を含有する液を、窒化アルミニウム粉に噴霧器で噴霧することで顆粒を得ることが出来る。   One method is to use a bread granulator. The open type pan (dish) can be adjusted in rotation speed and tilt angle. Put the aluminum nitride powder into this pan and rotate it to spray the liquid containing colloidal silica dispersion on the aluminum nitride powder with a sprayer. Can be obtained.

また、真球に近い顆粒を得る方法として、スプレードライヤーを使用する方法がある。コロイダルシリカ分散液と窒化アルミニウム粉を含有するスラリーを、スプレードライヤーで乾燥することにより顆粒を得ることが出来きるので、本発明では好ましい方法である。   As a method for obtaining granules close to a true sphere, there is a method using a spray dryer. Since a granule can be obtained by drying a slurry containing a colloidal silica dispersion and aluminum nitride powder with a spray dryer, this is a preferred method in the present invention.

スプレードライヤーとは、円筒形の管体の側面から熱ガスを送り、上部からスラリーを噴霧器で霧状にして、気相部で溶媒及び水分を蒸発させて、凝集体を形成せしめ、管体の下部に堆積し、水分を含む熱風はサイクロン、バグフィルターを経て外部に放出する構造を有するものである。   A spray dryer is a method of sending hot gas from the side of a cylindrical tube, making slurry from the upper part into a mist with a sprayer, evaporating solvent and moisture in the gas phase, and forming aggregates. The hot air that accumulates in the lower part and contains moisture has a structure that discharges to the outside through a cyclone and a bag filter.

噴霧器には、スラリーをポンプで高圧状態にし、高圧用分散ノズルで噴霧するものや、アトマイザーと言われる低圧用ノズルを高速で回転する噴霧器などがあり、本発明では噴霧器の形式について特に限定するものではなく、いずれも使用可能である。   Examples of the sprayer include those in which slurry is put into a high-pressure state by a pump and sprayed by a high-pressure dispersion nozzle, and sprayers that rotate a low-pressure nozzle called an atomizer at high speed, etc. However, either can be used.

霧状態は、スラリー濃度や、噴霧ノズル、アトマイザーの回転数により変化する。スラリー濃度が高いほど大きな粒径となり、噴霧ノズルはノズル径の大きいものほど大きな粒径となる。またアトマイザーの回転数は高い回転数となるほど小さい粒径となる。   The fog state varies depending on the slurry concentration, the spray nozzle, and the rotation speed of the atomizer. The higher the slurry concentration, the larger the particle size, and the larger the nozzle diameter, the larger the particle size. Also, the higher the rotational speed of the atomizer, the smaller the particle size.

このスプレードライヤーの上部より、該スラリーを噴霧することにより、気相部で溶媒及び水分の蒸発とともに、AlN粒子表面に微粒のSiOが均一に付着し、その凝集体が球状の顆粒を形成して、管体の下部に落下する。 By spraying the slurry from the top of this spray dryer, the solvent and moisture are evaporated in the gas phase part, and fine SiO 2 particles are uniformly attached to the surface of the AlN particles, and the aggregates form spherical granules. Falls to the bottom of the tube.

本発明で用いられるスプレードライヤーは、管体に送風する熱ガスが150〜400℃の範囲が好ましく、更に好ましくは200〜300℃が好適である。熱風の温度が150℃未満では、溶媒及び水分が充分に蒸発しない場合がある。また、熱風の温度が400℃を超えると、顆粒の粒子径が不揃いとなり好ましくない傾向にある。   As for the spray dryer used by this invention, the range whose hot gas blown to a pipe body is 150-400 degreeC is preferable, More preferably, 200-300 degreeC is suitable. When the temperature of the hot air is less than 150 ° C., the solvent and moisture may not evaporate sufficiently. On the other hand, when the temperature of the hot air exceeds 400 ° C., the particle diameters of the granules are not uniform, which tends to be undesirable.

スプレードライヤーへ供給する際、スラリー濃度が不均一の場合、得られる顆粒の粒径のバラツキが大きくなるので、均一な濃度でスプレードライヤーへ供給することが望ましい。   When supplying to a spray dryer, if the slurry concentration is not uniform, the variation in the particle size of the resulting granule increases, so it is desirable to supply it to the spray dryer at a uniform concentration.

本発明の窒化アルミニウム顆粒は、コロイダルシリカ分散液以外の焼結助剤を特に必要としないが、併用しても何ら差し支えない。コロイダルシリカ分散液以外の添加可能な焼結助剤を例示すると、酸化カルシウム、燐酸カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化イットリウム、酸化ランタンまたはアルミン酸カルシウム等が挙げられる。これらを使用する場合は、コロイダルシリカ(SiO換算)の同量、若しくは同量以下で充分である。 The aluminum nitride granules of the present invention do not particularly require a sintering aid other than the colloidal silica dispersion, but may be used in combination. Examples of sintering aids that can be added other than the colloidal silica dispersion include calcium oxide, calcium phosphate, strontium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, and calcium aluminate. When these are used, the same amount or less than the same amount of colloidal silica (in terms of SiO 2 ) is sufficient.

また、スラリー化には、更に有機溶媒が添加されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that an organic solvent is further added to the slurry.

有機溶媒には、コロイダルシリカ分散液の分散性を阻害しないため、好ましくは水溶性の有機溶媒が用いられ、例としてメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン等を挙げることができ、これらを使用できる。しかし、コロイダルシリカ分散液は水を多く含んでいるため、有機溶媒を使用しても短時間でAlNが加水分解する場合がある。そこで、予め有機溶媒にAlNを分散したスラリーとコロイダルシリカ分散液を用意し、攪拌器付き混合槽、或いはラインミキサーを用い、同時フィードして短い滞留時間内で混合して、スプレ−ドライヤーに供給することが好ましい。この滞留時間は、好ましくは30秒以内、更に好ましくは15秒以内が好適である。   As the organic solvent, a water-soluble organic solvent is preferably used because it does not inhibit the dispersibility of the colloidal silica dispersion, and examples thereof include methanol, ethanol, isopropanol, acetone, and the like. However, since the colloidal silica dispersion contains a lot of water, AlN may be hydrolyzed in a short time even if an organic solvent is used. Therefore, a slurry in which AlN is dispersed in an organic solvent and a colloidal silica dispersion are prepared in advance, and are mixed and fed within a short residence time using a mixing tank with a stirrer or a line mixer, and supplied to a spray dryer. It is preferable to do. This residence time is preferably within 30 seconds, more preferably within 15 seconds.

また、AlNの加水分解を抑制するため、燐酸化合物を含む水溶液を用いることもできる。使用する燐酸化合物としては、オルソ燐酸、メタ燐酸、ピロ燐酸、ポリ燐酸等が例として挙げられる。燐酸水溶液の濃度は、P換算で好ましくは0.3〜2重量%、より好ましく0.5〜1重量%の水溶液が好適に用いられる。燐酸水溶液の濃度がP25換算で0.3重量以上の方が、スラリー状態に於ける所望の耐水性を得ることができ、短時間で加水分解する恐れが少ない。また、P25換算で2重量%以下の方が、AlN顆粒本来の特性である熱伝導性を損なうことなく好ましい。 Further, an aqueous solution containing a phosphoric acid compound can also be used to suppress hydrolysis of AlN. Examples of the phosphoric acid compound used include orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, and polyphosphoric acid. The concentration of the phosphoric acid aqueous solution is preferably 0.3 to 2 % by weight, more preferably 0.5 to 1% by weight in terms of P 2 O 5 . When the concentration of the phosphoric acid aqueous solution is 0.3 weight or more in terms of P 2 O 5 , desired water resistance in the slurry state can be obtained, and there is less possibility of hydrolysis in a short time. Further, the content of 2% by weight or less in terms of P 2 O 5 is preferable without impairing the thermal conductivity that is the original characteristic of the AlN granules.

この燐酸水溶液の混合方法としては、例えば、まず燐酸化合物を加えた水にAlN粉を分散し、スラリー混合した後、コロイダルシリカを加えることが好ましい。尚、上記有機溶媒と燐酸水溶液は当然のごとく併用することも可能である。   As a method for mixing the phosphoric acid aqueous solution, for example, it is preferable to first disperse AlN powder in water to which a phosphoric acid compound has been added, mix the slurry, and then add colloidal silica. It should be noted that the organic solvent and the phosphoric acid aqueous solution can be used together as a matter of course.

AlN粉、コロイダルシリカ分散液を有機溶媒又は/及び燐酸水溶液に分散させるスラリーの濃度は、スプレードライヤーの性能、能力によって最適濃度は異なるが、通常AlN粉、コロイダルシリカ中の二酸化珪素の総重量を(A)とし、下式(1)によってスラリー濃度が10〜50重量%となるように水を加える。   The concentration of the slurry for dispersing the AlN powder and colloidal silica dispersion in an organic solvent or / and phosphoric acid aqueous solution differs depending on the performance and capacity of the spray dryer, but the total weight of silicon dioxide in the AlN powder and colloidal silica is usually In (A), water is added so that the slurry concentration is 10 to 50% by weight according to the following formula (1).

スラリー濃度(%)=100×A/A+(有機溶媒又は/及び燐酸水溶液) …(1)
有機溶媒を使用する場合は、スプレードライヤーは防爆仕様の装置を用い、管体に送風する熱ガスに窒素ガスを使用することが好ましい。また、スラリーの供給量は、スプレードライヤーの仕様書に表示されている、溶媒及び水の蒸発量以下となるようにすることが重要である。
Slurry concentration (%) = 100 × A / A + (organic solvent or / and phosphoric acid aqueous solution) (1)
When using an organic solvent, it is preferable to use an explosion-proof device for the spray dryer and use nitrogen gas as the hot gas blown to the tube. Moreover, it is important that the supply amount of the slurry is equal to or less than the evaporation amount of the solvent and water displayed in the specifications of the spray dryer.

次に、本発明のAlN顆粒を使用し、放熱性樹脂用フィラー用途として有用な焼結粉の製造方法について述べる。   Next, a method for producing a sintered powder that uses the AlN granule of the present invention and is useful as a filler for a heat-dissipating resin will be described.

特に半導体用フィルムのとして使用する凝結性顆粒品は、球状で直径10〜200φμm、好ましくは20〜100φμmのものが望ましい。窒化アルミニウム顆粒は真球状であることが好ましく、例えば、短径と長径の比から求めた真球度が0.9以上のものが好ましい。顆粒の大きさを測定する方法には、乾式篩い、光透過式遠心沈降法、SEM撮影等によって測定できる。   In particular, the coagulable granule used as a film for a semiconductor is spherical and has a diameter of 10 to 200 [mu] m, preferably 20 to 100 [mu] m. The aluminum nitride granules are preferably spherical, and for example, those having a sphericity of 0.9 or more determined from the ratio of the minor axis to the major axis are preferred. As a method of measuring the size of the granule, it can be measured by dry sieving, light transmission centrifugal sedimentation, SEM photography or the like.

また、本発明の焼結粉に於いて、内部の空隙が少なく、高密度で焼結体を得るには窒化アルミニウム顆粒の嵩比重が、0.5〜1.3g/cm3の範囲であることが好ましく、更には0.7〜1.1g/cm3の範囲であることが好適である。粒径を調整する方法は、前述したスプレードライヤーの運転条件によって、任意の粒子径を得ることが出来る。 Further, in the sintered powder of the present invention, the volume specific gravity of the aluminum nitride granule is in the range of 0.5 to 1.3 g / cm 3 in order to obtain a sintered body at a high density with few internal voids. It is preferable that it is in the range of 0.7 to 1.1 g / cm 3 . As a method for adjusting the particle diameter, an arbitrary particle diameter can be obtained depending on the operating conditions of the spray dryer described above.

このAlN顆粒を焼成炉で加熱して焼結させる。前述したようにAlN粒子表面には、微粒のSiOが均一に堆積し、その凝集体が球状の顆粒を形成している。この顆粒に熱を加えることにより、AlN微粒子表面のSiOが縮合して粒子間の結合を強固に凝結させるのである。焼成炉は、電気炉や、高周波炉等、高温度用の炉が使用される。 The AlN granules are heated and sintered in a firing furnace. As described above, fine SiO 2 particles are uniformly deposited on the surface of the AlN particles, and the aggregates form spherical granules. By applying heat to the granules, the SiO 2 on the surface of the AlN fine particles condenses to firmly condense the bonds between the particles. As the firing furnace, a high temperature furnace such as an electric furnace or a high frequency furnace is used.

焼成温度は、この微粒のSiOが縮合する温度、即ち400〜1500℃の範囲が好ましく、より好ましくは500〜1200℃、より更に好ましくは600〜800℃の範囲である。400℃以上の方が、十分な縮合がなされ、後記する顆粒の破壊強度に達することができる。また1500℃を越える温度で焼成してもAlNの焼結粉の強度は向上せず、エネルギーの損失となるばかりか、シリコニット炉や高周波炉等の特殊な炉を必要とするので高コストとなる。 The firing temperature is preferably a temperature at which the fine SiO 2 is condensed, that is, a range of 400 to 1500 ° C., more preferably 500 to 1200 ° C., and still more preferably 600 to 800 ° C. When the temperature is 400 ° C. or higher, sufficient condensation is achieved, and the fracture strength of the granules described later can be reached. Moreover, the strength of the sintered powder of AlN does not improve even when fired at a temperature exceeding 1500 ° C., and not only energy is lost, but also a special furnace such as a siliconit furnace or a high-frequency furnace is required, resulting in high cost. .

また焼成時の炉内の雰囲気は800℃を越える場合は非酸化雰囲気下であり、一般に窒素ガスが採用さる。容器は、アルミナるつぼやアルミナ/シリカ系の磁性るつぼが使用できる。   Further, when the atmosphere in the furnace during firing exceeds 800 ° C., it is a non-oxidizing atmosphere, and nitrogen gas is generally employed. The container can be an alumina crucible or an alumina / silica magnetic crucible.

焼成時間は、焼成温度、コロイダルシリカの使用量によって異なるが、任意の温度に達成してから、通常1〜30時間程度保持して焼成する。   The firing time varies depending on the firing temperature and the amount of colloidal silica used, but after achieving an arbitrary temperature, the firing is usually carried out for about 1 to 30 hours.

焼成後、得られた顆粒状のAlN焼結粉はそのまま製品となるが、一部顆粒同士で融着している場合は、ジェットミルを使用して分散させるか、或いは篩を用いて融着した顆粒を取り除く等の方法によって処置するのが好ましい。   After firing, the obtained granular AlN sintered powder becomes a product as it is, but if some granules are fused together, they can be dispersed using a jet mill or fused using a sieve. It is preferable to treat by a method such as removing the granulated particles.

本発明において、平均粒子径は、走査型電子顕微鏡を用い、100倍の倍率で撮影し、撮影された粒子100個の直径を測定し、その平均値を平均粒子径とした。   In the present invention, the average particle diameter was photographed with a scanning electron microscope at a magnification of 100, the diameter of 100 photographed particles was measured, and the average value was taken as the average particle diameter.

AlN顆粒の粒子間の焼結状態は、電子顕微鏡により顆粒表面の緻密さを観察し評価することができるが、破壊強度や嵩密度でも簡易的に評価できる。   The sintered state between the AlN granule particles can be evaluated by observing the denseness of the granule surface with an electron microscope, but can also be easily evaluated by the fracture strength and bulk density.

AlN焼結粉の破壊強度は、5kgf/mm2以上であることが好ましい。破壊強度が5kgf/mm2未満では、樹脂と混練する際、顆粒が崩壊してしまい、結果的に放熱性能が低下するので好ましくない。本発明のAlN焼結粉の破壊強度は、測定に使用する3ケの顆粒の粒径の平均をDとしたとき、粒径がD×(1±0.05)の範囲の顆粒3ケを一辺10mmの正三角形の頂点に置き、上から静かに荷重をかけ、3ケ中1ケ以上破壊した時の荷重を測定する。その荷重をP、破壊強度をSとしたとき、下式(2)より、破壊強度を算出することができる。尚、測定は、10回繰り返し、最低値と最高値を除いた8点平均値を用いる。
S=2.8×(P/3)/(πD2)… (2)
また、AlN焼結粉の嵩密度は、平均粒子径によっても異なるが、本発明では0.9〜1.6g/cm3の範囲のものが好ましく、放熱シートのフィラーとして使用する場合、樹脂へのAlNの添加量が多いほど良く、嵩密度の高いもの程、多く添加できるので好ましい。
The fracture strength of the AlN sintered powder is preferably 5 kgf / mm 2 or more. When the breaking strength is less than 5 kgf / mm 2 , the granule collapses when kneaded with the resin, and as a result, the heat dissipation performance is lowered, which is not preferable. The fracture strength of the AlN sintered powder of the present invention was determined by measuring three granules having a particle size in the range of D × (1 ± 0.05), where D is the average particle size of the three granules used for measurement. Place it at the apex of a regular triangle with a side of 10 mm, apply a load gently from above, and measure the load when one or more of the three break. When the load is P and the breaking strength is S, the breaking strength can be calculated from the following equation (2). The measurement is repeated 10 times, and an 8-point average value excluding the lowest value and the highest value is used.
S = 2.8 × (P / 3) / (πD 2 ) (2)
Further, the bulk density of the AlN sintered powder varies depending on the average particle diameter, but in the present invention, the one in the range of 0.9 to 1.6 g / cm 3 is preferable. The larger the amount of AlN added, the better, and the higher the bulk density, the more it can be added.

嵩密度の測定は、100mlのメスシリンダーに、50gのALN粉を入れ、メスシリンダーの底を机上から2cm程度の所から、2回/秒のペースで軽く叩き付ける操作を、約1分間行い、その時のAlN粉の容積を読み取り、密度を算出することができる。   The bulk density was measured by putting 50 g of ALN powder into a 100 ml graduated cylinder and tapping the bottom of the graduated cylinder lightly at a pace of 2 times / second from about 2 cm from the desk. The volume of the AlN powder can be read and the density can be calculated.

また、AlN焼結粉は球状であることから流動性に優れているものの、粒子が融着していると焼結粉の流動性が低下する。従って、融着状態を測る指標の一つとして、安息角θを測定する方法があり、この角度の値が小さい程、焼結粉の融着が少ないことを示す。   In addition, since the AlN sintered powder is spherical, it has excellent fluidity, but if the particles are fused, the fluidity of the sintered powder decreases. Accordingly, as one of the indicators for measuring the fusion state, there is a method of measuring the angle of repose θ, and the smaller the value of this angle, the less the fusion of the sintered powder.

安息角θは、直径80mmφの円形テーブルの中央部に、ガラス製ロウトの下端を80mmの高さにセットし、テーブルから粉が落ちる状態になるまで、漏斗から粉を落下させ、円錐型を成したところで、頂点に向けての傾き角度(安息角θ)を測定することにより求めることができる。   The angle of repose θ is set at the center of a circular table with a diameter of 80 mm and the lower end of a glass funnel is set at a height of 80 mm, and the powder is dropped from the funnel until the powder falls off the table, forming a conical shape. Then, it can obtain | require by measuring the inclination angle (repose angle (theta)) toward the vertex.

本発明ではAlN焼結粉の安息角θは、45°以下のものが好ましい。放熱シートのフィラーとして使用する場合、流動性のよいもの程、樹脂への分散性がよくなり、放熱性能もよくなるので好ましい。   In the present invention, the repose angle θ of the AlN sintered powder is preferably 45 ° or less. When using as a filler of a heat radiating sheet, the better the fluidity, the better the dispersibility in the resin and the better the heat radiating performance.

以上述べた方法で得られた本発明のAlN焼結粉は、シリコン樹脂やその他の樹脂にフィラーとして添加することで、放熱用の樹脂組成物として、半導体用フィルムなど多用途に使用できる。   The AlN sintered powder of the present invention obtained by the method described above can be used for various purposes such as a film for semiconductors as a heat-dissipating resin composition by adding it as a filler to silicon resin or other resins.

次に、この顆粒を使用し放熱性セラミック基板用途として有用な焼結体の製造方法について述べる。   Next, a method for producing a sintered body that uses the granules and is useful as a heat-dissipating ceramic substrate will be described.

焼結体製造用の顆粒の平均粒径は、プレス体の大きさや形状に合わせて、任意に選択されるが、通常10μm〜8mm、好ましくは、20μm〜4.0mm、更に好ましくは、50μm〜2.0mmの平均粒径が好適である。平均粒子径が8mmを越えると、個々の顆粒間の空隙が大きくなり、焼結後に内部空隙が残存し、良好な焼結体が得られず好ましくない。また、平均粒径が、0.02mm未満のときは、静電反発などにより、嵩高くなるために、前記のような不都合が生じるために好ましくない。窒化アルミニウム顆粒は真球状であることが好ましく、例えば、短径と長径の比から求めた真球度が0.9以上のものが好ましい。顆粒の大きさを測定する方法には、乾式篩い、光透過式遠心沈降法、SEM撮影等によって測定できる。   The average particle size of the granules for producing the sintered body is arbitrarily selected according to the size and shape of the pressed body, but is usually 10 μm to 8 mm, preferably 20 μm to 4.0 mm, and more preferably 50 μm to An average particle size of 2.0 mm is preferred. When the average particle diameter exceeds 8 mm, the voids between individual granules are increased, and internal voids remain after sintering, and a good sintered body cannot be obtained. In addition, when the average particle size is less than 0.02 mm, it is not preferable because it becomes bulky due to electrostatic repulsion or the like, and the above disadvantages occur. The aluminum nitride granules are preferably spherical, and for example, those having a sphericity of 0.9 or more determined from the ratio of the minor axis to the major axis are preferred. As a method of measuring the size of the granule, it can be measured by dry sieving, light transmission centrifugal sedimentation, SEM photography or the like.

また、本発明の焼結体に於いて、内部の空隙が少なく、高密度で焼結体を得るには窒化アルミニウム顆粒の嵩比重が、0.5〜1.3g/cm3の範囲であることが好ましく、更には0.7〜1.1g/cm3の範囲であることが好適である。 Further, in the sintered body of the present invention, the volume specific gravity of the aluminum nitride granules is in the range of 0.5 to 1.3 g / cm 3 in order to obtain a sintered body with a low density and high density. It is preferable that it is in the range of 0.7 to 1.1 g / cm 3 .

本発明の窒化アルミニウム焼結体は、前述の本発明の窒化アルミニウム顆粒を、乾式プレスにより成形し、焼成することにより得られるものである。   The aluminum nitride sintered body of the present invention is obtained by molding and baking the above-described aluminum nitride granules of the present invention by a dry press.

乾式プレスには、この窒化アルミニウム顆粒を金型に顆粒を充填し、プレス成形するいわゆる加圧成形法や、ゴム型に顆粒を充填し、流体圧力を利用して加圧成形するいわゆる静水圧成形、および前者と後者の併用による加圧成形法があり、これらの加圧成形法を用い、任意の形状に成形される。一般には、0.3〜2.0t/cm2の成形圧力が好ましく採用される。 For dry press, the aluminum nitride granules are filled in a mold and pressed, so-called pressure forming method, or the rubber mold is filled with granules, and so-called hydrostatic forming is performed by using fluid pressure. There are pressure molding methods using the former and the latter in combination, and these pressure molding methods are used to mold into an arbitrary shape. In general, a molding pressure of 0.3 to 2.0 t / cm 2 is preferably employed.

得られた窒化アルミニウムプレス体は、焼成し、焼結体とする。焼成温度は、この微粒のSiOが縮合する温度、即ち400〜1500℃の範囲が好ましく、より好ましくは500〜1200℃、より更に好ましくは600〜1000℃の範囲である。400℃以上の方が、十分な縮合がなされ、後記する顆粒の破壊強度に達することができる。また1500℃を越える温度で焼成してもAlNの焼結粉の強度は向上せず、エネルギーの損失となるばかりか、シリコニット炉や高周波炉等の特殊な炉を必要とするので高コストとなる。焼成雰囲気としては、800℃を越える場合は非酸化雰囲気下であり、一般に窒素ガスが採用さる。 The obtained aluminum nitride press body is fired to obtain a sintered body. The firing temperature is preferably a temperature at which the fine SiO 2 is condensed, that is, a range of 400 to 1500 ° C., more preferably 500 to 1200 ° C., and still more preferably 600 to 1000 ° C. When the temperature is 400 ° C. or higher, sufficient condensation is achieved, and the fracture strength of the granules described later can be reached. Moreover, the strength of the sintered powder of AlN does not improve even when fired at a temperature exceeding 1500 ° C., and not only energy is lost, but also a special furnace such as a siliconit furnace or a high-frequency furnace is required, resulting in high cost. . As a firing atmosphere, when it exceeds 800 ° C., it is a non-oxidizing atmosphere, and nitrogen gas is generally employed.

このようにして、本発明の窒化アルミニウム顆粒を乾式プレス成形し、低温で焼成することにより、効率的で、且つ、安価に窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。   In this way, an aluminum nitride sintered body can be obtained efficiently and inexpensively by subjecting the aluminum nitride granules of the present invention to dry press molding and firing at a low temperature.

本発明を実施例及び比較例で具体的に説明する。   The present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples.

図1に示す管体1が10m3の、防爆型のスプレードライヤーを用い、ヒーター12で 熱窒素ガスの入り口温度を300℃に設定し、管体内部の圧力が−10mmH2Oとやや減圧となるように、排気系のダンパー14の開度を調節した。 The tube body 1 shown in FIG. 1 uses an explosion-proof spray dryer with 10 m 3 , the heater 12 sets the inlet temperature of hot nitrogen gas to 300 ° C., and the pressure inside the tube body is slightly reduced to −10 mmH 2 O. Thus, the opening degree of the damper 14 of the exhaust system was adjusted.

管体内部の温度が250℃と安定したところで、アトマイザー3の回転速度を8000回転とした。次に、スラリー容器5にイソプロピルアルコール5Lに比表面積2.2m2/gのAlN粉(三井化学株式会社製:アルキルアルミ法)5kgを加え30分間攪拌した。一方、容器7にSiO含有量30重量%のコロイダルシリカ溶液(日産化学工業株式会社製:スノーテックス30)830gを入れ、AlN粉に対しSi0換算で5重量%とした。 When the temperature inside the tube was stabilized at 250 ° C., the rotation speed of the atomizer 3 was set to 8000 rotations. Next, 5 kg of AlN powder (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc .: alkyl aluminum method) having a specific surface area of 2.2 m 2 / g was added to 5 L of isopropyl alcohol to the slurry container 5 and stirred for 30 minutes. On the other hand, 830 g of a colloidal silica solution having a SiO 2 content of 30 wt% (Nissan Chemical Industry Co., Ltd .: Snowtex 30) was placed in the container 7, and the AlN powder was 5 wt% in terms of SiO 2 .

この2液の全量を、1時間で定量フィードするように定量ポンプで調整しラインミキサー9に送液した。ラインミキサー9で2液を混合し、ミキサー内の滞留時間を15秒とした後アトマイザー3へ定量供給し、1時間で全量フィードしスプレー乾燥を行った。その後、管体の捕集器2に溜まった顆粒を回収した。   The total amount of these two liquids was adjusted with a quantitative pump so as to be quantitatively fed in 1 hour and fed to the line mixer 9. The two liquids were mixed with the line mixer 9 and the residence time in the mixer was set to 15 seconds. Then, a fixed amount was supplied to the atomizer 3, and the entire amount was fed in 1 hour, followed by spray drying. Thereafter, the granules accumulated in the tube collector 2 were collected.

この顆粒を走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。顆粒は多孔質な球形で平均粒子径は95μm、嵩密度は0.85g/cm3であった。また、このAlN粉の安息角θを測定したところ、32°であった。 The granules were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The granules were porous spheres with an average particle size of 95 μm and a bulk density of 0.85 g / cm 3 . Further, the repose angle θ of the AlN powder was measured and found to be 32 °.

実施例1で得たこの顆粒の内100gをアルミナるつぼに入れて、電気炉内で600℃で3時間焼成を行った。この焼成後の顆粒を実施例1と同様に、走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。焼結粉は緻密な球形で平均粒子径は85μm、嵩密度は1.22g/cm3であった。 100 g of the granule obtained in Example 1 was put in an alumina crucible and baked at 600 ° C. for 3 hours in an electric furnace. The calcined granule was photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330) in the same manner as in Example 1. The sintered powder had a dense spherical shape, an average particle diameter of 85 μm, and a bulk density of 1.22 g / cm 3 .

また、このAlN粉の安息角θは32°、破壊強度は56kgf/mm2であった。得られたAlN焼結粉は、シリコン樹脂に添加し、放熱性樹脂シートとし、その熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ21W/m・kと所望の性能を満足するものであった。 The AlN powder had an angle of repose θ of 32 ° and a breaking strength of 56 kgf / mm 2 . The obtained AlN sintered powder was added to a silicon resin to form a heat-dissipating resin sheet, and its thermal conductivity was measured by a laser flash method to satisfy the desired performance of 21 W / m · k.

実施例1で得たこの顆粒の内50gを5cm×5cm×4cmの金型に入れて、プレス機にて1t/cm2の圧力を加えて成形した。成形後、大気下に於いて電気炉内で800℃で5時間焼成を行った。この焼結体の密度は3.22g/cm3であった。 50 g of the granule obtained in Example 1 was put into a 5 cm × 5 cm × 4 cm mold and molded by applying a pressure of 1 t / cm 2 with a press. After molding, firing was performed at 800 ° C. for 5 hours in an electric furnace in the atmosphere. The density of this sintered body was 3.22 g / cm 3 .

また得られた成形体の熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ190W/m・kと所望の性能を満足するものであった。   Further, when the thermal conductivity of the obtained molded body was measured by a laser flash method, it was 190 W / m · k, which satisfies the desired performance.

コロイダルシリカ溶液(日産化学工業株式会社製:スノーテックス30)170gを加え、AlN粉に対しSi0換算で1.02重量%とした以外は、実施例1と同様の方法でスプレードライヤーで顆粒を回収した。この顆粒を、走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。顆粒は多孔質な球形で平均粒子径は93μm、嵩密度は1.00g/cm3であった。また、このAlN粉の安息角θは32°であった。 Colloidal silica solution (made by Nissan Chemical Industries, Ltd .: Snowtex 30) 170 g was added, except for using 1.02 wt.% With Si0 2 in terms of relative AlN powder, a granule by a spray dryer in the same manner as in Example 1 It was collected. The granules were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The granules were porous spheres with an average particle size of 93 μm and a bulk density of 1.00 g / cm 3 . The repose angle θ of this AlN powder was 32 °.

実施例4で得たこの顆粒を、実施例2と同様に電気炉で焼成後、この顆粒を走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。焼結粉は緻密な球形で平均粒子径は83μm、嵩密度は1.15g/cm3であった。また、このAlN粉の安息角θを測定したところ、32°、破壊強度は36kgf/mm2であった。得られたAlN焼結粉は、シリコン樹脂に添加し、放熱性樹脂シートとし、その熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ19W/m・kと所望の性能を満足するものであった。 The granules obtained in Example 4 were fired in an electric furnace in the same manner as in Example 2, and then the granules were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The sintered powder had a dense spherical shape, an average particle size of 83 μm, and a bulk density of 1.15 g / cm 3 . Further, when the repose angle θ of this AlN powder was measured, it was 32 ° and the breaking strength was 36 kgf / mm 2 . The obtained AlN sintered powder was added to a silicon resin to form a heat-dissipating resin sheet, and its thermal conductivity was measured by a laser flash method, and the desired performance of 19 W / m · k was satisfied.

実施例4で得たこの顆粒を、実施例3と同様の金型に入れて、プレス成形し電気炉で800℃で5時間焼成した。得られた成形体をカットし表面及び断面を、走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。焼結体は緻密で密度は3.10g/cm3であった。また得られた成形体の熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ186W/m・kと所望の性能放熱特性は、所望の性能を満足するものであった。 The granules obtained in Example 4 were put in the same mold as in Example 3, press-molded, and fired at 800 ° C. for 5 hours in an electric furnace. The obtained molded body was cut, and the surface and the cross section were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The sintered body was dense and the density was 3.10 g / cm 3 . Further, when the thermal conductivity of the obtained molded body was measured by a laser flash method, the desired performance heat radiation characteristic of 186 W / m · k satisfied the desired performance.

コロイダルシリカ溶液(日産化学工業株式会社製:スノーテックス30)1600gを加え、AlN粉に対しSi0換算で9.6重量%とした以外は、実施例1と同様の方法でスプレードライヤーで顆粒を回収した。この顆粒を、走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。顆粒は多孔質な球形で平均粒子径は96μm、嵩密度は1.07g/cm3であった。また、このAlN粉の安息角θは31°であった。 Colloidal silica solution (made by Nissan Chemical Industries, Ltd .: Snowtex 30) 1600 g was added, except for using 9.6 wt.% In Si0 2 in terms of relative AlN powder, a granule by a spray dryer in the same manner as in Example 1 It was collected. The granules were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The granules were porous spheres with an average particle size of 96 μm and a bulk density of 1.07 g / cm 3 . The repose angle θ of this AlN powder was 31 °.

実施例7で得たこの顆粒を、実施例2と同様に電気炉で焼成後、この顆粒を走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。焼結粉は緻密な球形で平均粒子径は82μm、嵩密度は1.20g/cm3であった。また、このAlN粉の安息角θを測定したところ、32°、破壊強度は64kgf/mm2であった。得られたAlN焼結粉は、シリコン樹脂に添加し、放熱性樹脂シートとし、その熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ20W/m・kと所望の性能を満足するものであった。 The granules obtained in Example 7 were fired in an electric furnace in the same manner as in Example 2, and then the granules were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The sintered powder had a dense spherical shape, an average particle diameter of 82 μm, and a bulk density of 1.20 g / cm 3 . Further, when the repose angle θ of this AlN powder was measured, it was 32 ° and the breaking strength was 64 kgf / mm 2 . The obtained AlN sintered powder was added to a silicon resin to form a heat-dissipating resin sheet, and its thermal conductivity was measured by a laser flash method, which was 20 W / m · k and satisfied the desired performance.

実施例7で得たこの顆粒を、実施例3と同様の金型に入れて、プレス成形し電気炉で900℃で10時間焼成した。得られた成形体をカットし表面及び断面を、走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。焼結体は緻密で密度は3.32g/cm3であった。また得られた成形体の熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ192W/m・kと所望の性能放熱特性は、所望の性能を満足するものであった。 The granules obtained in Example 7 were put in the same mold as in Example 3, press-molded, and fired at 900 ° C. for 10 hours in an electric furnace. The obtained molded body was cut, and the surface and the cross section were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The sintered body was dense and the density was 3.32 g / cm 3 . Further, when the thermal conductivity of the obtained molded body was measured by a laser flash method, the desired performance heat dissipation characteristic of 192 W / m · k satisfied the desired performance.

実施例1と同様のスプレードライヤーを用い、ヒーター12で熱空気の入り口温度を300℃に設定し、管体内部の圧力が−10mmH2Oとやや減圧となるように、排気系のダンパー15の開度を調節した。 Using the same spray dryer as in Example 1, the inlet temperature of the hot air is set to 300 ° C. with the heater 12, and the exhaust system damper 15 is set so that the pressure inside the tube body is slightly reduced to −10 mmH 2 O. The opening was adjusted.

管体内部の温度が250℃と安定したところで、アトマイザー3の回転速度を8000回転とした。次に、スラリータンク5にP換算で1重量%のオルソ燐酸水溶液入れた後、比表面積2.2m2/gのAlN粉(三井化学株式会社製:アルキルアルミ法)5kgを加え30分間攪拌した。次いでSiO含有量30重量%のコロイダルシリカ溶液(日産化学工業株式会社製:スノーテックス30)830gを加え、AlN粉に対しSi0換算で5重量%とし、更に10分間攪拌した後、スラリーポンプ4でラインミキサー7を経由しアトマイザー3へ定量供給し、1時間で全量フィードしスプレー乾燥を行った。その後、管体の捕集器2に溜まった顆粒を回収した。 When the temperature inside the tube was stabilized at 250 ° C., the rotation speed of the atomizer 3 was set to 8000 rotations. Next, after putting 1 wt% orthophosphoric acid aqueous solution into the slurry tank 5 in terms of P 2 O 5, 5 kg of AlN powder having a specific surface area of 2.2 m 2 / g (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc .: alkyl aluminum method) is added and added 30 Stir for minutes. Next, 830 g of a colloidal silica solution having a SiO 2 content of 30% by weight (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd .: Snowtex 30) was added to 5% by weight in terms of SiO 2 with respect to the AlN powder, and further stirred for 10 minutes. 4, a fixed amount was supplied to the atomizer 3 via the line mixer 7, and the whole amount was fed in 1 hour to perform spray drying. Thereafter, the granules accumulated in the tube collector 2 were collected.

この顆粒を、走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。顆粒は多孔質な球形で平均粒子径は95μm、嵩密度は1.01g/cm3であった。また、このAlN粉の安息角θは32°であった。 The granules were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The granules were porous spheres with an average particle size of 95 μm and a bulk density of 1.01 g / cm 3 . The repose angle θ of this AlN powder was 32 °.

実施例10で得たこの顆粒を、実施例2と同様に電気炉で焼成後、この顆粒を走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。焼結粉は緻密な球形で平均粒子径は90μm、嵩密度は1.18g/cm3であった。また、このAlN粉の安息角θを測定したところ、32°、破壊強度は51kgf/mm2であった。得られたAlN焼結粉は、シリコン樹脂に添加し、放熱性樹脂シートとし、その熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ22W/m・kと所望の性能を満足するものであった。 The granules obtained in Example 10 were fired in an electric furnace in the same manner as in Example 2, and then the granules were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The sintered powder had a dense spherical shape, an average particle diameter of 90 μm, and a bulk density of 1.18 g / cm 3 . Further, when the repose angle θ of this AlN powder was measured, it was 32 ° and the breaking strength was 51 kgf / mm 2 . The obtained AlN sintered powder was added to a silicon resin to form a heat-dissipating resin sheet, and its thermal conductivity was measured by a laser flash method to satisfy 22 W / m · k and desired performance.

実施例4で得たこの顆粒を、実施例3と同様の金型に入れて、プレス成形し電気炉で800℃で5時間焼成した。得られた成形体をカットし表面及び断面を、走査型電子顕微鏡(JEOL製:JSM-T330)で撮影した。焼結体は緻密で 密度は3.26g/cm3であった。また得られた成形体の熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定したところ190W/m・kと所望の性能放熱特性は、所望の性能を満足するものであった。 The granules obtained in Example 4 were put in the same mold as in Example 3, press-molded, and fired at 800 ° C. for 5 hours in an electric furnace. The obtained molded body was cut, and the surface and the cross section were photographed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL: JSM-T330). The sintered body was dense and the density was 3.26 g / cm 3 . Further, when the thermal conductivity of the obtained molded body was measured by a laser flash method, the desired performance heat dissipation characteristic of 190 W / m · k satisfied the desired performance.

以上述べた方法で得られた本発明のAlN顆粒は、シリコン樹脂やその他の樹脂にフィラーとして添加することで、放熱用の樹脂組成物として、半導体用フィルム或いは、病理時の体温を下げるための医療用放熱シート、飲料用の缶製品の冷却用シートなど多用途に使用できる。   The AlN granule of the present invention obtained by the method described above is added as a filler to a silicon resin or other resin, so that a resin film for heat dissipation can be used as a semiconductor film or a body temperature during pathology. It can be used for various purposes such as medical heat-dissipating sheets and cooling sheets for beverage cans.

スプレードライヤーの概略図Schematic diagram of spray dryer

符号の説明Explanation of symbols

1 管体
2 捕集器
3 アトマイザー
4 定量ポンプ
5 スラリー容器
6 攪拌器容器
7 容器
8 定量ポンプ
9 ラインミキサー
10 空気吸込口
11 送風機
12 ヒーター
13 オイルタンク
14 サイクロン
15 ダンパー
16 バグフィルター
17 排気ファン
18 排気口
19 エアーコンプレッサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tube 2 Collector 3 Atomizer 4 Metering pump 5 Slurry container 6 Stirrer container 7 Container 8 Metering pump 9 Line mixer 10 Air inlet 11 Blower
12 Heater 13 Oil tank 14 Cyclone 15 Damper 16 Bag filter 17 Exhaust fan 18 Exhaust port 19 Air compressor

Claims (9)

窒化アルミニウムにコロイダルシリカ分散液を含有せしめ、コロイダルシリカ由来の二酸化珪素の含有量が、窒化アルミニウムに対し1〜10重量%であることを特徴とする窒化アルミニウム顆粒。 An aluminum nitride granule comprising colloidal silica dispersion in aluminum nitride, wherein the content of silicon dioxide derived from colloidal silica is 1 to 10% by weight with respect to aluminum nitride. 請求項1に記載の窒化アルミニウム顆粒を、焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結粉。 2. An aluminum nitride sintered powder obtained by firing the aluminum nitride granules according to claim 1. 請求項1に記載の窒化アルミニウム顆粒を、乾式プレスにより成形し、焼成することにより得られる窒化アルミニウム焼結体。 2. An aluminum nitride sintered body obtained by molding and firing the aluminum nitride granules according to claim 1 by a dry press. コロイダルシリカ分散液を含有する窒化アルミニウム粉を有機溶媒によってスラリー化し、該スラリーをスプレードライヤーで乾燥することを特徴とする請求項1記載の窒化アルミニウム顆粒の製造方法。 2. The method for producing aluminum nitride granules according to claim 1, wherein the aluminum nitride powder containing the colloidal silica dispersion is slurried with an organic solvent, and the slurry is dried with a spray dryer. 焼成温度が400〜1500℃である請求項2に記載の窒化アルミニウム焼結粉。 The aluminum nitride sintered powder according to claim 2, wherein the firing temperature is 400 to 1500 ° C. 焼成温度が400〜1500℃である請求項3に記載の窒化アルミニウム焼結体。 The aluminum nitride sintered body according to claim 3, wherein the firing temperature is 400 to 1500 ° C. 請求項2に記載の窒化アルミニウム焼結粉からなる放熱性樹脂用フィラー。 A filler for heat-dissipating resin comprising the aluminum nitride sintered powder according to claim 2. 請求項7記載の放熱性樹脂用フィラーを含有してなる放熱性樹脂シート。 A heat-dissipating resin sheet comprising the heat-dissipating resin filler according to claim 7. 請求項3に記載の窒化アルミニウム焼結体からなる放熱性セラミックス基板材料。 A heat dissipating ceramic substrate material comprising the aluminum nitride sintered body according to claim 3.
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