JP2010105893A - Method for producing molding resin composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a molding resin composition from which an aluminum nitride sintered compact with few structural defects in which a sintering aid is uniformly dispersed in aluminum nitride powder can be obtained, and which is excellent in productivity. <P>SOLUTION: The method for producing a molding resin composition includes preparing a preliminary dispersion of a sintering aid and a thermoplastic resin containing the sintering aid in a state with an average particle diameter of 0.1-5 μm and a maximum particle diameter of ≤20 μm, and melting and kneading the preliminary dispersion with the thermoplastic resin and aluminum nitride powder to obtain a composition comprising the thermoplastic resin, aluminum nitride powder and sintering aid. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶融混練法により、窒化アルミニウム粉末及び焼結助剤を含有した成形用樹脂組成物の製造方法に関する。詳しくは、窒化アルミニウム粉末に対して焼結助剤が均一に分散され、これを脱脂、焼成して得られる窒化アルミニウム焼結体における構造欠陥を著しく減少することができる前記窒化アルミニウム成形用樹脂組成物の製造方法を提供する。   The present invention relates to a method for producing a molding resin composition containing aluminum nitride powder and a sintering aid by a melt kneading method. More specifically, the aluminum nitride molding resin composition is capable of remarkably reducing structural defects in an aluminum nitride sintered body obtained by uniformly dispersing a sintering aid in an aluminum nitride powder and degreasing and firing the powder. A method for manufacturing a product is provided.

窒化アルミニウム焼結体は、高い熱伝導性や優れた電気絶縁性を有しており、半導体素子搭載用のサブマウントやパワーモジュール用の各種電子回路基板、或いはパッケージ材料、絶縁材料として広く利用されている。
一般に、窒化アルミニウム焼結体は、窒化アルミニウム粉末をバインダ樹脂と混合した組成物を様々な成形方法により所望の形状に成形した後に、必要に応じて脱脂し、次いで、焼成することによって得られる。
Aluminum nitride sintered bodies have high thermal conductivity and excellent electrical insulation, and are widely used as submounts for mounting semiconductor elements, various electronic circuit boards for power modules, packaging materials, and insulating materials. ing.
In general, an aluminum nitride sintered body is obtained by molding a composition obtained by mixing aluminum nitride powder with a binder resin into a desired shape by various molding methods, degreasing as necessary, and then firing.

上記窒化アルミニウム成形体の製造方法として、バインダ樹脂を溶解した溶媒に窒化アルミニウム及び焼結助剤を分散せしめ、これをシート状等の所定の形状に成形する方法が広く実施されている(特許文献1参照)。   As a method for producing the aluminum nitride molded body, a method in which aluminum nitride and a sintering aid are dispersed in a solvent in which a binder resin is dissolved, and this is molded into a predetermined shape such as a sheet is widely implemented (Patent Literature). 1).

一方、上記窒化アルミニウム成形体の製造方法に対して、溶媒を使用せず、熱可塑性樹脂と窒化アルミニウム粉末を溶融混練して樹脂組成物とし、これを押出成形等の熱成形を行う方法が提案されている(特許文献2参照)。上記熱可塑性樹脂との溶融混練により成形体を得る方法は、成形体に溶媒を含まないため、成形体の密度を高くでき、その後の脱脂、焼成における寸法安定性がよく、しかも、溶媒の乾燥工程が必要ないことにより生産性も良好であるというメリットを有する。   On the other hand, a method is proposed in which a thermoplastic resin and aluminum nitride powder are melt-kneaded into a resin composition without using a solvent, and a thermoforming such as extrusion molding is performed for the above-described aluminum nitride molded body manufacturing method. (See Patent Document 2). The method of obtaining a molded body by melt-kneading with the above thermoplastic resin can increase the density of the molded body because the molded body does not contain a solvent, and has good dimensional stability in subsequent degreasing and firing, and further drying of the solvent. Since there is no need for a process, it has an advantage of good productivity.

熱可塑性樹脂との溶融混練により窒化アルミニウム成形用組成物を得る前記特許文献1には、組成物中に焼結助剤を使用する実施例等は存在しないが、上記窒化アルミニウム成形体を脱脂、焼成して窒化アルミニウム焼結体を得る際には、一般に、焼結助剤が併用される。即ち、窒化アルミニウムは、共有結合性が強く難焼結性であるため、希土類元素の酸化物やアルカリ土類元素の酸化物などの焼結助剤を用いられるのが一般的である。焼結助剤は、窒化アルミニウム粉末の表面に形成されている酸化アルミニウムと反応して液相を生成させ、焼結体を緻密化し、熱伝導率を向上させる働きがある。   In Patent Document 1 for obtaining an aluminum nitride molding composition by melt-kneading with a thermoplastic resin, there is no example in which a sintering aid is used in the composition, but the aluminum nitride molded body is degreased, When obtaining an aluminum nitride sintered body by firing, generally a sintering aid is used in combination. That is, since aluminum nitride has strong covalent bonding and is difficult to sinter, it is common to use a sintering aid such as an oxide of a rare earth element or an oxide of an alkaline earth element. The sintering aid has a function of reacting with aluminum oxide formed on the surface of the aluminum nitride powder to generate a liquid phase, densifying the sintered body, and improving the thermal conductivity.

特開平5−124866号公報JP-A-5-124866 特開平5−43304号公報JP-A-5-43304

ところが、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤及び熱可塑性樹脂を加圧式ニーダーなどの混練機で加熱混練(溶融混練)して得られる、焼結助剤を含む窒化アルミニウム成形用樹脂組成物は、これを使用して焼結体を製造した場合、製造される焼結体に構造欠陥が発生し、焼結体密度が充分に上がらず、これにより強度の向上効果が不十分であったり、バラつきが生じたりするという問題が存在することが判明した。特に、平均粒子径が3μm以下の小さい焼結助剤を用いた場合にその傾向が顕著に現れる。   However, an aluminum nitride molding resin composition containing a sintering aid, obtained by heating and kneading (melting and kneading) aluminum nitride powder, a sintering aid and a thermoplastic resin with a kneader such as a pressure kneader, When a sintered body is manufactured using the above, structural defects are generated in the manufactured sintered body, and the sintered body density is not sufficiently increased. It has been found that there is a problem that occurs. In particular, when a small sintering aid having an average particle size of 3 μm or less is used, the tendency appears remarkably.

従って、本発明の目的は、窒化アルミニウム、焼結助剤及び熱可塑性樹脂を溶融混練により得られる窒化アルミニウム成形用組成物を使用して製造される窒化アルミニウム焼結体において、焼結助剤による構造欠陥が低減され、強度の向上効果の高い窒化アルミニウム成形用樹脂組成物を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an aluminum nitride sintered body produced by using an aluminum nitride molding composition obtained by melt-kneading aluminum nitride, a sintering aid and a thermoplastic resin. An object of the present invention is to provide a resin composition for molding aluminum nitride which has a reduced structure defect and a high effect of improving strength.

本発明者らは、溶融混練による窒化アルミニウム成形用樹脂組成物の製造方法における前記目的を達成すべく鋭意研究を行った。その結果、焼結助剤は、乾燥状態で扱う場合には比較的凝集し易いという知見を得た。特に、平均粒子径が3μm以下となった場合その傾向が著しい。そして、かかる焼結助剤は、溶融混練時に窒化アルミニウム粉末と共に熱可塑性樹脂に溶融混練する時点で凝集し、予想外の大きな粒子として樹脂組成物中に存在することが判明した。そのため、この樹脂組成物を成形して、脱脂、焼成して得られる焼結体中に、助剤相を均一に形成することができず、構造欠陥が増加するものと推定される。   The inventors of the present invention have intensively studied to achieve the above object in the method for producing a resin composition for molding aluminum nitride by melt kneading. As a result, it was found that the sintering aid is relatively easy to aggregate when handled in a dry state. In particular, when the average particle size is 3 μm or less, the tendency is remarkable. And it became clear that this sintering auxiliary agent aggregates at the time of melt-kneading to a thermoplastic resin with aluminum nitride powder at the time of melt-kneading, and exists in the resin composition as unexpected large particles. Therefore, it is presumed that the auxiliary phase cannot be uniformly formed in the sintered body obtained by molding, degreasing and firing the resin composition, and the structural defects increase.

本発明者らは、上記知見に基づいて更に研究を重ねた結果、焼結助剤の凝集性を低下させた状態として窒化アルミニウム、熱可塑性樹脂との溶融混練を実施することにより、焼結助剤の凝集が防止でき、焼結助剤が均一に分散した樹脂組成物が得られ、前記目的が達成し得ることを見出した。   As a result of further research based on the above knowledge, the present inventors have conducted sintering aid by carrying out melt-kneading with aluminum nitride and a thermoplastic resin in a state in which the cohesiveness of the sintering aid has been lowered. It has been found that a resin composition in which agglomeration of the agent can be prevented and the sintering aid is uniformly dispersed is obtained, and that the above object can be achieved.

また、焼結助剤の凝集性を低下させた状態とする手法として、前記熱可塑性樹脂の少なくとも一部と焼結助剤とを、該熱可塑性樹脂を溶解し得る有機溶媒の存在下に湿式粉砕などの手段により分散せしめ、該有機溶媒を除去する等の方法によって焼結助剤の予備分散物として扱うことが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。   Further, as a method for reducing the cohesiveness of the sintering aid, at least a part of the thermoplastic resin and the sintering aid are wetted in the presence of an organic solvent capable of dissolving the thermoplastic resin. The present inventors have found that it is effective to disperse the mixture by means such as pulverization and remove the organic solvent as a preliminary dispersion of the sintering aid, thereby completing the present invention.

即ち、本発明は、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤及び熱可塑性樹脂を溶融混練して、上記熱可塑性樹脂、窒化アルミニウム粉末及び焼結助剤を含有する組成物を得るに際し、上記熱可塑性樹脂の少なくとも一部と焼結助剤との予備分散物を調製し、次いで、該予備分散物を前記溶融混練に供することを特徴とする窒化アルミニウム成形用樹脂組成物の製造方法である。   That is, in the present invention, when the composition containing the thermoplastic resin, the aluminum nitride powder and the sintering aid is obtained by melt-kneading the aluminum nitride powder, the sintering aid and the thermoplastic resin, the thermoplastic resin is used. A method for producing an aluminum nitride molding resin composition, comprising preparing a preliminary dispersion of at least a part of a sintering aid and then subjecting the preliminary dispersion to the melt-kneading.

本発明によれば、凝集し易い焼結助剤の粒子が熱可塑性樹脂と予備分散物を形成することによって凝集し難い状態とされているため、溶融混練により得られた窒化アルミニウム成形用樹脂組成物中に焼結助剤を均一に分散することが可能であり、これを使用した押出成形等の熱成形によってかかる焼結助剤が高度に分散した成形体を得ることができ、該成形体を脱脂、焼成することにより、構造欠陥が少なく、機械的強度、に優れた窒化アルミニウム焼結体を工業的に低コストかつ大量生産することが可能である。   According to the present invention, since the particles of the sintering aid that are easily aggregated are hardly aggregated by forming a preliminary dispersion with the thermoplastic resin, the resin composition for molding aluminum nitride obtained by melt-kneading is obtained. It is possible to uniformly disperse the sintering aid in the product, and a molded body in which the sintering aid is highly dispersed can be obtained by thermoforming such as extrusion molding using the same. By degreasing and firing, it is possible to industrially produce an aluminum nitride sintered body having few structural defects and excellent mechanical strength at low cost and in large quantities.

〔窒化アルミニウム粉末〕
本発明の窒化アルミニウム成形用樹脂組成物(以下、単に成形用組成物ともいう)の製造に用いられる窒化アルミニウム粉末は、直接窒化法やアルミナ還元法等の公知の方法で製造されたもの、またはこれらの混合物が特に制限なく使用できる。最終的に得られる窒化アルミニウム焼結体が良好な熱伝導率を有する点では、還元窒化法で得られた窒化アルミニウム粉末が好ましい。また、上記窒化アルミニウム粉末の不純物については、特に制限はないが、酸素、陽イオン等の不純物が少ないものが好ましく、例えば、酸素含有量が好ましくは2.0重量%以下、より好ましくは0.4重量%〜1.3重量%の範囲であり、陽イオン不純物の含有量が好ましくは0.3重量%以下、より好ましくは0.2重量%以下であることが好ましい。このような窒化アルミニウム粉末を原料とした場合には、熱伝導性に優れた窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。
[Aluminum nitride powder]
The aluminum nitride powder used in the production of the aluminum nitride molding resin composition of the present invention (hereinafter also simply referred to as a molding composition) is produced by a known method such as a direct nitriding method or an alumina reduction method, or These mixtures can be used without particular limitation. The aluminum nitride powder obtained by the reduction nitriding method is preferable in that the finally obtained aluminum nitride sintered body has good thermal conductivity. The impurities in the aluminum nitride powder are not particularly limited, but those having less impurities such as oxygen and cations are preferred. For example, the oxygen content is preferably 2.0% by weight or less, more preferably 0.8%. It is in the range of 4 wt% to 1.3 wt%, and the content of cationic impurities is preferably 0.3 wt% or less, more preferably 0.2 wt% or less. When such an aluminum nitride powder is used as a raw material, an aluminum nitride sintered body having excellent thermal conductivity can be obtained.

上記窒化アルミニウム粉末の平均粒子径についても、特に制限されないが、通常1.0μm〜10.μm、好ましくは1.0μm〜5.0μm、最も好ましくは1.0μm〜3.0μmである。窒化アルミニウム粉末の平均粒子径が上記範囲内にある場合に、高熱伝導性且つ高機械強度を有する窒化アルミニウム焼結体が得られる。   The average particle size of the aluminum nitride powder is not particularly limited, but is usually 1.0 μm to 10. It is μm, preferably 1.0 μm to 5.0 μm, and most preferably 1.0 μm to 3.0 μm. When the average particle diameter of the aluminum nitride powder is within the above range, an aluminum nitride sintered body having high thermal conductivity and high mechanical strength can be obtained.

〔焼結助剤〕
本発明の成形用樹脂組成物の製造に用いられる焼結助剤は、公知の焼結助剤が用いられ、一般的には、アルカリ土類金属又は希土類元素の酸化物から選ばれる。上記アルカリ土類金属元素としては、一般にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が用いられ、特にカルシウム、ストロンチウム、バリウムが好適に用いられる。また、希土類元素としては、イットリウム、ランタン、セリウム、ブラセオシウム、ネオジウム、プロメシウム、サマリウム、ユーロピウム、カドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミニウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム等が用いられ、特にイットリウム、ランタン、セリウム、ネオジウムが好適に用いられる。
[Sintering aid]
A known sintering aid is used as the sintering aid used in the production of the molding resin composition of the present invention, and is generally selected from an alkaline earth metal or a rare earth element oxide. As the alkaline earth metal element, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium and the like are generally used, and calcium, strontium and barium are particularly preferably used. Further, as the rare earth element, yttrium, lanthanum, cerium, brasseosium, neodymium, promesium, samarium, europium, cadmium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, etc. are used, particularly yttrium, lanthanum, cerium, Neodymium is preferably used.

また、上記焼結助剤は、通常前記した金属の酸化物が用いられるが、窒化アルミニウム粉末が焼結される条件下で、該金属酸化物を形成する金属化合物、例えば、硝酸塩、炭酸塩、塩化物等として用いることもできる。   The above-mentioned sintering aid is usually an oxide of the metal described above, and a metal compound that forms the metal oxide under the conditions in which the aluminum nitride powder is sintered, such as nitrate, carbonate, It can also be used as a chloride or the like.

また、上記希土類金属化合物とアルカリ土類金属化合物とは併用しても良く、さらに、それぞれ数種類を用いても良い。   In addition, the rare earth metal compound and the alkaline earth metal compound may be used in combination, and several types may be used.

本発明の方法は、上記焼結助剤が、特に凝集性が高い、酸化イットリウムを含む場合においてより効果的である。   The method of the present invention is more effective when the sintering aid contains yttrium oxide, which is particularly highly cohesive.

〔熱可塑性樹脂〕
本発明において、成形用樹脂組成物の製造に用いる熱可塑性樹脂は、公知のものが何等制限なく使用できる。具体的な熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン樹脂などの炭化水素系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ2−エチルヘキシルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリアクリレートなどのアクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニルなどの極性ビニル系樹脂、ニトロセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース系樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、スチレン・ブタジエン系,ポリオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、1,2−ポリブタジエン、アイオノマーなどの熱可塑性エラストマーなどが挙げられ、これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
〔Thermoplastic resin〕
In the present invention, as the thermoplastic resin used for the production of the molding resin composition, a known one can be used without any limitation. Specific thermoplastic resins include hydrocarbon resins such as polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene, polystyrene, styrene-butadiene resin, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, poly 2-ethylhexyl methacrylate, polybutyl methacrylate, Acrylic resins such as polyacrylate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polar vinyl resins such as polyvinyl acetate, cellulose resins such as nitrocellulose, methylcellulose, and hydroxymethylcellulose, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyphenylene ether, polyethylene terephthalate, Polybutylene terephthalate, styrene / butadiene, polyolefin, urethane, polyester, polyamide 1,2-polybutadiene, it includes such thermoplastic elastomers such as ionomers, but these may be used alone or in combination of two or more thereof.

これらの熱可塑性樹脂のうち、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ2−エチルヘキシルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体よりなる群より選ばれる熱可塑性樹脂は、窒化アルミニウム粉末と優れた化学親和性を有し、押出成形等の熱成形性、脱脂性が良好である点で好ましい。   Among these thermoplastic resins, a thermoplastic resin selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, poly 2-ethylhexyl methacrylate, polybutyl methacrylate, and ethylene-vinyl acetate copolymer is superior to aluminum nitride powder. It is preferable in that it has chemical affinity and has good thermoformability such as extrusion and degreasing.

〔焼結助剤と熱可塑性樹脂との予備分散物〕
本発明の成形用樹脂組成物の製造方法における最大の特徴は、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤及び熱可塑性樹脂を溶融混練して成形用樹脂組成物を得る前に、上記熱可塑性樹脂の少なくとも一部と焼結助剤との予備分散物を調製することにある。
[Preliminary dispersion of sintering aid and thermoplastic resin]
The greatest feature of the method for producing a molding resin composition of the present invention is that at least one of the thermoplastic resins described above is obtained before melt molding the aluminum nitride powder, the sintering aid and the thermoplastic resin to obtain the molding resin composition. The purpose is to prepare a predispersion of a part and the sintering aid.

即ち、前記熱可塑性樹脂の少なくとも一部と焼結助剤とを予備分散物とすることにより、焼結助剤は熱可塑性樹脂で被覆され、全組成を溶融混練する際の再凝集を効果的に防止できる。   That is, by using at least a part of the thermoplastic resin and the sintering aid as a pre-dispersion, the sintering aid is coated with the thermoplastic resin, which effectively re-aggregates when the entire composition is melt-kneaded. Can be prevented.

尚、上記予備分散物の調製において使用される熱可塑性樹脂は、成形用樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂が1種類であれば、その一部或いは全部を使用することができる。また、複数種の熱可塑性樹脂を混合して使用する場合、それらの熱可塑性樹脂の中から選ばれた一部の種類の樹脂を使用しても良いし、熱可塑性樹脂の混合物の一部又は、全部を使用してもよい。   In addition, if the thermoplastic resin used in preparation of the said pre-dispersion is one type of thermoplastic resin which comprises the resin composition for shaping | molding, the part or all can be used. Further, when a mixture of a plurality of types of thermoplastic resins is used, some types of resins selected from those thermoplastic resins may be used, or a part of a mixture of thermoplastic resins or All may be used.

本発明において、予備分散物の調製は、焼結助剤が所定の粒径において熱可塑性樹脂に被覆された状態で分散し得ることができる方法であれば特に制限されない。   In the present invention, the preparation of the preliminary dispersion is not particularly limited as long as the sintering aid can be dispersed in a state of being coated with a thermoplastic resin at a predetermined particle size.

例えば、前記熱可塑性樹脂の少なくとも一部と焼結助剤とを、該熱可塑性樹脂を溶解し得る有機溶媒の存在下に湿式分散した後、該有機溶媒を除去することによって調整する方法(湿式法)、焼結助剤及び熱可塑性樹脂を公知の混練装置により、混練トルクを高めに設定して混合する方法(乾式法)が挙げられる。しかし、焼結助剤の分散性を高度に実現するためには、湿式法が推奨される。   For example, at least a part of the thermoplastic resin and a sintering aid are wet-dispersed in the presence of an organic solvent capable of dissolving the thermoplastic resin, and then adjusted by removing the organic solvent (wet Method), a sintering aid and a thermoplastic resin are mixed with a known kneading apparatus with a kneading torque set high (dry method). However, in order to achieve a high degree of dispersibility of the sintering aid, a wet method is recommended.

(湿式法)
本発明において、予備分散物を調製するための湿式法は、前記熱可塑性樹脂の少なくとも一部と焼結助剤とを、該熱可塑性樹脂を溶解し得る有機溶媒の存在下に湿式分散した後、該有機溶媒を除去することによって調整する方法である。
(Wet method)
In the present invention, the wet method for preparing the pre-dispersion is a method in which at least a part of the thermoplastic resin and the sintering aid are wet-dispersed in the presence of an organic solvent capable of dissolving the thermoplastic resin. , A method of adjusting by removing the organic solvent.

上記湿式法による予備分散物の調製において用いる有機溶剤としては、熱可塑性樹脂を溶解し得るものであれば、適宜選択することができる。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ブロムクロロメタン等のハロゲン化炭化水素類などが好適である。これらの有機溶媒は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。   The organic solvent used in the preparation of the preliminary dispersion by the wet method can be appropriately selected as long as it can dissolve the thermoplastic resin. For example, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, alcohols such as ethanol, propanol and butanol, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene, tetrachloroethylene and bromochloromethane And the like are preferred. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.

湿式分散は、上記焼結助剤、熱可塑性樹脂及び有機溶媒を混合して、熱可塑性樹脂が溶解した有機溶媒中に焼結助剤の粒子を分散させる方法であれば特に制限されないが、焼結助剤、熱可塑性樹脂及び有機溶媒よりなる混合物を、ボールミル等の湿式破砕機により所望の粒子径まで破砕しながら分散する方法が推奨される。他の方法として、焼結助剤を乾式破砕機により破砕しておき、熱可塑性樹脂及び有機溶媒と混合物とした後、前記粉砕機や攪拌装置等により、焼結助剤の凝集物を解砕する方法も実施することができる。   The wet dispersion is not particularly limited as long as it is a method of mixing the sintering aid, the thermoplastic resin and the organic solvent, and dispersing the particles of the sintering aid in the organic solvent in which the thermoplastic resin is dissolved. A method of dispersing a mixture of a binder, a thermoplastic resin, and an organic solvent while crushing to a desired particle size with a wet crusher such as a ball mill is recommended. As another method, the sintering aid is crushed with a dry crusher to make a mixture with a thermoplastic resin and an organic solvent, and then the aggregate of the sintering aid is crushed with the pulverizer or the stirring device. Can also be implemented.

上記ボールミルに用いるボールの材質は特に制限されず、一般にセラミックスの湿式混合に用いるセラミックス製或いはナイロン製のものが使用される。焼結助剤の粉砕及び分散を効率的に行う観点からは、セラミックス製ボール、特に、アルミナ製ボールを用いることが好ましく、大きさの異なるボールを任意の割合で組み合わせて使用するのがより好ましい。   The material of the ball used in the ball mill is not particularly limited, and a ceramic or nylon material generally used for wet mixing of ceramics is used. From the viewpoint of efficiently pulverizing and dispersing the sintering aid, it is preferable to use ceramic balls, particularly alumina balls, and it is more preferable to use balls of different sizes in combination at any ratio. .

湿式法においては、上記焼結助剤及び熱可塑性樹脂を有機溶媒に分散物を得た後、該有機溶媒を除去する操作を行う。かかる操作は、公知の乾燥機が特に制限無く使用されるが、有機溶媒を除去後、予備分散物が顆粒状で得られるスプレードライヤーが好適に使用される。   In the wet method, after obtaining a dispersion of the sintering aid and the thermoplastic resin in an organic solvent, an operation of removing the organic solvent is performed. For this operation, a known dryer is used without any particular limitation, but a spray dryer in which a preliminary dispersion is obtained in the form of granules after removing the organic solvent is preferably used.

(乾式法)
本発明において、予備分散物を調製するための乾式法は、焼結助剤及び熱可塑性樹脂を公知の混練装置により、混練トルクを高めに設定して混合する方法が好適である。
(Dry method)
In the present invention, the dry method for preparing the preliminary dispersion is preferably a method in which the sintering aid and the thermoplastic resin are mixed with a known kneading apparatus while setting the kneading torque to be high.

上記乾式法に使用される混練装置としては、例えば、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ディスクニーダー、1軸あるいは2軸連続式混練機等の公知の混練装置を挙げることができる。そのうち、加圧ニーダーにより混練する場合、温度50〜250℃、好ましくは70〜200℃、時間5分〜10時間、好ましくは10分〜5時間の条件下で行うことができる。上記焼結助剤及び熱可塑性樹脂を一度に全量仕込んで加圧混練してもよく、それの一部を加圧混練した後、残余の原料を仕込んでさらに加圧混練してもよい。焼結助剤を効率よく分散させるためには、混練トルクが好ましくは5N・m以上、さらに好ましくは10N・m以上になるように、焼結助剤の充填量、熱可塑性樹脂分子量、混練条件などを設定することが好ましい。   Examples of the kneading apparatus used in the dry method include known kneading apparatuses such as a pressure kneader, a Banbury mixer, a disk kneader, a uniaxial or biaxial continuous kneader. Among them, when kneading with a pressure kneader, it can be carried out under conditions of a temperature of 50 to 250 ° C., preferably 70 to 200 ° C., a time of 5 minutes to 10 hours, and preferably 10 minutes to 5 hours. The sintering aid and the thermoplastic resin may be charged all at once and may be pressure-kneaded. Alternatively, a part of the sintering aid and the thermoplastic resin may be pressure-kneaded and then the remaining raw materials may be charged and further pressure-kneaded. In order to disperse the sintering aid efficiently, the filling amount of the sintering aid, the thermoplastic resin molecular weight, the kneading conditions are set so that the kneading torque is preferably 5 N · m or more, more preferably 10 N · m or more. Etc. are preferably set.

従来の方法ように、窒化アルミニウム粉末、焼結助剤及び熱可塑性樹脂を一括で溶融混練する場合には、混練トルクは小さく、通常は3N・m以下となる。   When the aluminum nitride powder, the sintering aid and the thermoplastic resin are melted and kneaded at once as in the conventional method, the kneading torque is small, usually 3 N · m or less.

上述した各種の方法によって得られる予備分散物は、該熱可塑性樹脂中において、平均粒子径0.2〜5μm、特に、0.5〜3μmの粒径で焼結助剤を分散したものであることが望ましい。また、予備分散物における焼結助剤は、最大粒子径は20μm以下、特に、15μm以下であることが望ましい。   The preliminary dispersion obtained by the various methods described above is obtained by dispersing the sintering aid in the thermoplastic resin with an average particle size of 0.2 to 5 μm, particularly 0.5 to 3 μm. It is desirable. The sintering aid in the preliminary dispersion preferably has a maximum particle size of 20 μm or less, particularly 15 μm or less.

本発明の該焼結助剤と熱可塑性樹脂との予備分散物において、上記焼結助剤の配合量は、特に制限されないが、熱可塑性樹脂100重量部に対して50〜800重量部、好ましくは60〜700重量部、さらに好ましくは100〜600重量部含有している。上記焼結助剤の含有量が上記範囲にあると、焼結助剤の分散が良好となる。   In the preliminary dispersion of the sintering aid and thermoplastic resin of the present invention, the amount of the sintering aid is not particularly limited, but is preferably 50 to 800 parts by weight, preferably 100 parts by weight of the thermoplastic resin. Contains 60 to 700 parts by weight, more preferably 100 to 600 parts by weight. When the content of the sintering aid is within the above range, the dispersion of the sintering aid is good.

また、上記予備分散物には、必要に応じて、界面活性剤、可塑剤、滑剤を配合することができる。   Moreover, surfactant, a plasticizer, and a lubricant can be mix | blended with the said preliminary dispersion as needed.

本発明において好適に用いられる界面活性剤を具体的に例示すると、カルボキシル化トリオキシエチレントリデシルエーテル、ジグリセリンモノオレエート、ジグリセリンモノステアレート、カルボキシル化ヘプタオキシエチレントリデシルエーテル、テトラグリセリンモノオレエート、ヘキサグリセリンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等が挙げられる。   Specific examples of the surfactant suitably used in the present invention include carboxylated trioxyethylene tridecyl ether, diglycerin monooleate, diglycerin monostearate, carboxylated heptaoxyethylene tridecyl ether, tetraglycerin mono Examples include oleate, hexaglycerin monooleate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, and polyoxyethylene sorbitan monooleate.

上記可塑剤としては、特に制限は無く、具体的には、ポリエチレングリコールおよびその誘導体、ジメチルフタレート、ジブチルフタレート、ベンジルブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルステアレート、トリクレゾールフォスフェート、トリ−N−ブチルフォスフェート、グリセリンなどが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。   The plasticizer is not particularly limited, and specifically, polyethylene glycol and derivatives thereof, dimethyl phthalate, dibutyl phthalate, benzyl butyl phthalate, dioctyl phthalate, butyl stearate, tricresol phosphate, tri-N-butyl phosphate. Fate, glycerin and the like can be mentioned. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

上記滑剤としては、特に制限はなく、具体的には、パラフィン等の石油系ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸等の脂肪酸及びそれらのエステル等が挙げられる。   The lubricant is not particularly limited, and specifically, petroleum waxes such as paraffin, synthetic waxes such as polyethylene wax, fatty acids such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, and behenic acid; Those esters are mentioned.

〔成形用樹脂組成物〕
本発明において、の成形用樹脂組成物は、上記焼結助剤と熱可塑性樹脂との予備分散物、熱可塑性樹脂及び窒化アルミニウム粉末とを溶融混練することによって得られる。
[Resin composition for molding]
In the present invention, the molding resin composition is obtained by melt-kneading the preliminary dispersion of the sintering aid and the thermoplastic resin, the thermoplastic resin, and the aluminum nitride powder.

上記溶融混練において、予備分散物、熱可塑性樹脂、窒化アルミニウム粉末の配合比率は特に限定されず、成形用樹脂組成物として、公知の組成が特に制限無く採用される。   In the melt kneading, the mixing ratio of the preliminary dispersion, the thermoplastic resin, and the aluminum nitride powder is not particularly limited, and any known composition can be adopted as the molding resin composition without any particular limitation.

例えば、得られる成形用樹脂組成物において、焼結助剤は、酸化物換算で窒化アルミニウム粉末100重量部に対して、0.05〜10重量部、好ましくは1〜6重量部の範囲で用いることが好ましく、かかる範囲内で、窒化アルミニウム粉末中の酸素含有量、不純物含有量、粒子径等を勘案して好適な配合量を適宜決定すればよい。   For example, in the obtained molding resin composition, the sintering aid is used in the range of 0.05 to 10 parts by weight, preferably 1 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the aluminum nitride powder in terms of oxide. Within such a range, a suitable blending amount may be appropriately determined in consideration of the oxygen content, impurity content, particle diameter, and the like in the aluminum nitride powder.

また、熱可塑性樹脂は、窒化アルミニウム粉末100重量部に対して、5〜20量部、好ましくは、8〜15量部の割合になるように調整することが成形性、脱脂性、得られる焼結体の物性も良好となり好ましい。   Further, the thermoplastic resin may be adjusted so as to have a ratio of 5 to 20 parts by weight, preferably 8 to 15 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the aluminum nitride powder. The physical properties of the bonded body are also favorable, which is preferable.

本発明の成形用樹脂組成物は、その他成分として、前記した界面活性剤、可塑剤、滑剤、さらに、脂肪族アミン等の解膠剤、鉱油、椰子油等の油等をさらに含有していてもよい。   The molding resin composition of the present invention further contains, as other components, the aforementioned surfactants, plasticizers, lubricants, peptizers such as aliphatic amines, oils such as mineral oil and coconut oil, and the like. Also good.

上記界面活性剤は、前記したものが特に制限なく用いることができ、窒化アルミニウム粉末100重量部に対して、通常0.01重量部〜10重量部、好ましくは0.02重量部〜3.0重量部の範囲の量で使用することができる。   As the surfactant, those described above can be used without particular limitation, and are usually 0.01 parts by weight to 10 parts by weight, preferably 0.02 parts by weight to 3.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the aluminum nitride powder. It can be used in amounts in the range of parts by weight.

上記可塑剤は、前記したものが特に制限なく用いることができ、窒化アルミニウム粉末100重量部に対して、好ましくは0.1〜10重量部、さらに好ましくは1〜5重量部である。   The above-mentioned plasticizer can be used without any particular limitation, and is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the aluminum nitride powder.

上記滑剤は、前記したものが特に制限なく用いることができ、窒化アルミニウム粉末100重量部に対して、好ましくは0.1〜10重量部、さらに好ましくは1〜5重量部である。   The above-described lubricant can be used without particular limitation, and is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the aluminum nitride powder.

本発明の方法によって得られる成形用樹脂組成物においては、焼結助剤を平均粒子径、0.2〜5μmが好ましく、0.5〜3μmの大きさで均一に分散せしめることが可能であり、最大粒径は、20μm以下、特に、15μm以下とすることができる。   In the molding resin composition obtained by the method of the present invention, the sintering aid preferably has an average particle diameter of 0.2 to 5 μm, and can be uniformly dispersed in a size of 0.5 to 3 μm. The maximum particle size can be 20 μm or less, in particular 15 μm or less.

上記成形用樹脂組成物及びこれを使用して得られる成形体は、上述した組成により、2.20〜2.80g/cm、特に、2.35〜2.60g/cmという高い密度を達成することができ、これにより、成形体の強度が高くなり、また、脱脂、焼結時の寸法安定性も向上する。 Molded article obtained by using molding resin composition and the same above, the composition described above, 2.20~2.80g / cm 3, in particular, a high density of 2.35~2.60g / cm 3 As a result, the strength of the molded body is increased, and the dimensional stability during degreasing and sintering is also improved.

本発明の成形用樹脂組成物を押出成形に使用する場合、120℃、せん断速度100(1/S)での粘度が、50〜10000Pa・sの範囲にあることが好ましく、100〜6000Pa・sであることがさらに好ましい。粘度が上記範囲にあると、押出成形性が良好となり押出成形体の強度も高い。   When the molding resin composition of the present invention is used for extrusion molding, the viscosity at 120 ° C. and a shear rate of 100 (1 / S) is preferably in the range of 50 to 10000 Pa · s, preferably 100 to 6000 Pa · s. More preferably. When the viscosity is in the above range, the extrusion moldability is good and the strength of the extruded product is high.

本発明の成形用樹脂組成物の上記粘度は、たとえば、使用される窒化アルミニウム粉末の粒径や比表面積、充填量を勘案し、熱可塑性樹脂の種類や分子量、可塑剤、滑剤の量を増減させることにより増減させることができる。   The viscosity of the molding resin composition of the present invention is increased or decreased by considering the particle size, specific surface area, and filling amount of the aluminum nitride powder used, for example, the type and molecular weight of the thermoplastic resin, the amount of plasticizer and lubricant. Can be increased or decreased.

〔成形樹脂組成物の調整方法〕
本発明において、成形用樹脂組成物は、上記焼結助剤と熱可塑性樹脂との予備分散物、熱可塑性樹脂及び窒化アルミニウム粉末とを、公知の混練装置により溶融混練して得られる。かかる混練装置としては、例えば、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ディスクニーダー、連続式混練機等を挙げることができる。例えば、加圧ニーダーにより混練する場合、温度50〜200℃、好ましくは70〜150℃、時間5分〜3時間、好ましくは10分〜2時間の条件下で行うことができる。
[Method for adjusting molding resin composition]
In the present invention, the molding resin composition is obtained by melting and kneading the preliminary dispersion of the sintering aid and the thermoplastic resin, the thermoplastic resin and the aluminum nitride powder with a known kneading apparatus. Examples of such a kneader include a pressure kneader, a Banbury mixer, a disk kneader, and a continuous kneader. For example, when kneading with a pressure kneader, the temperature can be 50 to 200 ° C., preferably 70 to 150 ° C., time 5 minutes to 3 hours, preferably 10 minutes to 2 hours.

前記混練装置への供給は、予備分散物、熱可塑性樹脂、窒化アルミニウム粉末、その他の成分を一度に全量仕込んで加圧混練してもよく、それら成分の一部を加圧混練した後、残余の原料を仕込んでさらに加圧混練してもよい。   The supply to the kneading apparatus may be carried out by adding the pre-dispersion, thermoplastic resin, aluminum nitride powder, and other components all at once, and pressure kneading. May be charged and further kneaded under pressure.

本発明の方法によって得られる成形用樹脂組成物の形態は特に制限されないが、造粒(ペレット化)されていることが望ましい。造粒には、フィーダー・ルーダー等、公知の装置を使用することができる。   The form of the molding resin composition obtained by the method of the present invention is not particularly limited, but is preferably granulated (pelletized). For granulation, a known apparatus such as a feeder / ruder can be used.

[成形用樹脂組成物を用いた成形体及び焼結体の製造方法]
本発明において、前記成形用樹脂組成物を用いて成形体を製造する方法は、公知の熱成形法が特に制限無く採用されるが、押出成形が好適である。
[Method for producing molded body and sintered body using resin composition for molding]
In the present invention, as a method for producing a molded body using the molding resin composition, a known thermoforming method is employed without particular limitation, but extrusion molding is preferred.

押出成形には、公知の1軸あるいは2軸押出成形機および公知の金型を使用することができる。また、押出成形条件は、押出成形物の形状や使用する押出成形機の能力に応じて異なるが、一般には押出圧力0.5〜100MPa、好ましくは1〜50MPa、押出速度1〜300mm/秒、好ましくは5〜200mm/秒、シリンダー温度50〜300℃、好ましくは50〜200℃とすることができる。   A known uniaxial or biaxial extruder and a known mold can be used for the extrusion. Moreover, although extrusion molding conditions differ according to the shape of an extrusion molding, and the capability of the extrusion machine to be used, generally extrusion pressure 0.5-100 MPa, Preferably 1-50 MPa, extrusion speed 1-300 mm / second, Preferably, it can be set to 5-200 mm / sec, cylinder temperature 50-300 degreeC, Preferably it can be set to 50-200 degreeC.

得られた成形体は、脱脂(脱有機成分)された後、焼成して、窒化アルミニウム焼結体とされる。   The obtained molded body is degreased (deorganic component) and then fired to obtain an aluminum nitride sintered body.

上記脱脂は、常圧雰囲気、加圧雰囲気、減圧雰囲気等での加熱による方法、溶剤等による抽出による方法、および加熱と抽出とを組み合わせた方法等、公知の手法により行うことができる。   The degreasing can be performed by a known method such as a method by heating in a normal pressure atmosphere, a pressurized atmosphere, a reduced pressure atmosphere or the like, a method by extraction with a solvent or the like, and a method in which heating and extraction are combined.

また、脱脂は、常圧雰囲気にて、空気中、窒素中、水素中等の任意の雰囲気で加熱することにより行うことが好ましいが、残留炭素量および残留酸素量の調整がし易い、空気中で脱脂を行うことがさらに好ましい。また、脱脂温度は、通常200〜900℃、好ましくは300〜600℃である。   In addition, degreasing is preferably performed by heating in an atmosphere of atmospheric pressure, in air, in nitrogen, in hydrogen, etc., but in the air, the amount of residual carbon and residual oxygen can be easily adjusted. More preferably, degreasing is performed. The degreasing temperature is usually 200 to 900 ° C, preferably 300 to 600 ° C.

次いで、上記脱脂によって得られた脱脂体を焼成し、窒化アルミニウム焼結体が得られる。焼成条件は、公知の条件が特に制限無く採用されるが、アルゴン、窒素などの中性雰囲気中で行うことが好ましい。   Next, the degreased body obtained by the above degreasing is fired to obtain an aluminum nitride sintered body. As firing conditions, known conditions are employed without any particular limitation, but it is preferably performed in a neutral atmosphere such as argon or nitrogen.

上記焼成用の容器として、非カーボン製、例えば、窒化アルミニウム焼結体、窒化ホウ素成形体等の容器を使用し、該容器中に上記成形体を収納して焼結を行ってもよい。   As the container for firing, a non-carbon made container such as an aluminum nitride sintered body or a boron nitride molded body may be used, and the molded body may be accommodated in the container and sintered.

脱脂体の焼成は、温度1500〜2000℃、好ましくは1600〜1900℃で、少なくとも1時間、特に3時間以上実施することが好ましい。焼成時間の上限は特に制限はされないが、通常は6時間程度である。   Firing of the degreased body is preferably carried out at a temperature of 1500 to 2000 ° C., preferably 1600 to 1900 ° C., for at least 1 hour, particularly 3 hours or more. The upper limit of the firing time is not particularly limited, but is usually about 6 hours.

以下本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

<焼結助剤および窒化アルミニウム粉末の粒度分布>
窒化アルミニウム粉末をホモジナイザーにてピロリン酸ソーダ中に分散させ、レーザー回折粒度分布装置(日機装株式会社製MICROTRAC HRA)にて平均粒子径(D50)を測定した。
<Particle size distribution of sintering aid and aluminum nitride powder>
The aluminum nitride powder was dispersed in sodium pyrophosphate using a homogenizer, and the average particle size (D 50 ) was measured using a laser diffraction particle size distribution device (MICROTRAC HRA manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

<窒化アルミニウム粉末の陽イオン不純物含有量>
陽イオン不純物含有量(金属元素濃度)は、窒化アルミニウム粉末をアルカリ溶融後、酸で中和し、島津製作所製「ICP−1000」を使用して溶液のICP発光分析により定量した。
<Cation impurity content of aluminum nitride powder>
The cation impurity content (metal element concentration) was determined by ICP emission analysis of the solution using “ICP-1000” manufactured by Shimadzu Corporation after the aluminum nitride powder was alkali-melted and then neutralized with an acid.

<窒化アルミニウム粉末の酸素含有量>
酸素含有量(酸素濃度)は、堀場製作所製「EMGA−2800」を使用して、グラファイトるつぼ中での高温熱分解法により発生したCOガス量から求めた。
<Oxygen content of aluminum nitride powder>
The oxygen content (oxygen concentration) was determined from the amount of CO gas generated by the high temperature pyrolysis method in a graphite crucible using “EMGA-2800” manufactured by Horiba.

<予備分散物及び成形用樹脂組成物中の焼結助剤の平均粒子径及び最大粒子径>
(1)平均粒子径
予備分散物を走査型電子顕微鏡(SEM)により、倍率5000倍、20μm×20μmの反射電子像の任意10視野選択し、すべての粒子系について粒径を測定し、次式に従って数平均粒子径Dnを算出した。
<Average particle diameter and maximum particle diameter of sintering aid in pre-dispersion and molding resin composition>
(1) The average particle size preliminary dispersion was selected by scanning electron microscope (SEM), arbitrarily selecting 10 fields of view of the reflected electron image at a magnification of 5000 times and 20 μm × 20 μm, and the particle size was measured for all particle systems. The number average particle diameter Dn was calculated according to

Dn =ΣnD/n
(2)最大粒子径
予備分散物を走査型電子顕微鏡(SEM)により、倍率1000倍、100μm×100μmの反射電子像の任意50視野観察し、その粒径が最大のものを最大粒子径(Dmax)とした。
Dn = ΣnD / n
(2) Maximum particle diameter The preliminary dispersion was observed with a scanning electron microscope (SEM) at an arbitrary 50 visual field of a reflected electron image at a magnification of 1000 times and 100 μm × 100 μm, and the largest particle diameter (Dmax ).

<成形用樹脂組成物の粘度>
東洋精機製作所製キャピログラフ1Bを用いて(長さ20mm、直径1mmのキャピラリー使用)、測定温度120℃、押出速度5〜200mm/minの範囲の粘度を測定した。そのグラフからせん断速度が100(1/秒)の時の粘度を求めた。
<Viscosity of molding resin composition>
Using a Capillograph 1B manufactured by Toyo Seiki Seisakusho (using a capillary with a length of 20 mm and a diameter of 1 mm), the viscosity was measured at a measurement temperature of 120 ° C. and an extrusion speed of 5 to 200 mm / min. From the graph, the viscosity at a shear rate of 100 (1 / second) was determined.

<押出成形体の密度>
東洋精機製「高精度比重計D−H」を使用して、アルキメデス法により求めた。
<Density of extruded product>
It was determined by the Archimedes method using a “high-precision hydrometer DH” manufactured by Toyo Seiki.

<曲げ強度>
JIS R1601に準じて、クロスヘッド速度0.5mm/分、スパン30mmで3点曲げ強度測定を行なった。試験片の幅は4mmで平面研削して作製した。曲げ強度は、5サンプルの平均値を測定値とした。
<Bending strength>
According to JIS R1601, three-point bending strength measurement was performed at a crosshead speed of 0.5 mm / min and a span of 30 mm. The width of the test piece was 4 mm and prepared by surface grinding. The bending strength was determined by measuring the average value of 5 samples.

<熱伝導率>
理学電気株式会社製熱定数測定装置PS−7を用いて、レーザーフラッシュ法により測定した。厚み補正は検量線により行った。
<Thermal conductivity>
It measured by the laser flash method using the Rigaku Denki Co., Ltd. thermal constant measuring apparatus PS-7. Thickness correction was performed using a calibration curve.

また、実施例における原料は下記の通りである。   Moreover, the raw material in an Example is as follows.

・熱可塑性樹脂
A1:エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)
製品名:三井・デュポン・ポリケミカル社製 EV220
A2:ポリブチルメタクリレート(PBMA)
製品名:根上工業株式会社製 M6003
・焼結助剤
酸化イットリウム(日本イットリウム製高純度酸化イットリウム(純度99.9%以上)、平均粒子径(D50):1.5μm、比表面積:12.5m/g)
・窒化アルミニウム粉末
窒化アルミニウム粉末(株式会社トクヤマ製Hグレード、平均粒子径(D50):1.25μm、酸素含有量:0.8重量%、陽イオン不純物含有量Ca:220ppm、Si:45ppm、Fe:15ppm)
・可塑剤
フタル酸ビス(2−エチルヘキシル) (DOP)
・滑剤
ステアリン酸
実施例1
エチレン−酢酸ビニル共重合体100重量部、酸化イットリウム125重量部、ステアリン酸5重量部をバンバリーミキサー(東洋精機製 ラボプラストミル型式100C ミキサータイプB−250)を用いて、100℃で30分混練した。これら原料の合計の仕込み量は、ミキサー混練容量に対して70容量%となるように調整した。混練時のトルクは10N・mであった。ついで、得られた混練物を1軸押出機100℃にて造粒し、熱可塑性樹脂と焼結助剤の予備分散物(A)を得た。得られた予備分散物(A)中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表1に示す。
-Thermoplastic resin A1: Ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA)
Product name: EV220 manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.
A2: Polybutylmethacrylate (PBMA)
Product name: M6003 manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.
Sintering aid Yttrium oxide (high purity yttrium oxide (purity 99.9% or more) manufactured by Japan Yttrium, average particle size (D 50 ): 1.5 μm, specific surface area: 12.5 m 2 / g)
Aluminum nitride powder Aluminum nitride powder (H grade manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size (D 50 ): 1.25 μm, oxygen content: 0.8 wt%, cationic impurity content Ca: 220 ppm, Si: 45 ppm, Fe: 15 ppm)
・ Plasticizer Bis (2-ethylhexyl) phthalate (DOP)
Lubricant Stearic acid Example 1
100 parts by weight of ethylene-vinyl acetate copolymer, 125 parts by weight of yttrium oxide, and 5 parts by weight of stearic acid are kneaded at 100 ° C. for 30 minutes using a Banbury mixer (Toyo Seiki Laboplast Mill Model 100C Mixer Type B-250). did. The total charge amount of these raw materials was adjusted to 70% by volume with respect to the mixer kneading capacity. The torque during kneading was 10 N · m. Subsequently, the obtained kneaded material was granulated at 100 ° C. in a single-screw extruder to obtain a preliminary dispersion (A) of a thermoplastic resin and a sintering aid. Table 1 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained preliminary dispersion (A).

次に、窒化アルミニウム粉末100重量部、得られた予備分散物(A)9.2重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体8重量部、ステアリン酸0.8重量部、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)4重量部を上記バンバリーミキサーに投入し、100℃で20分混練した。ついで、得られた混練物を押出機で造粒し、ペレット状の成形用樹脂組成物を得た。得られた成形用樹脂組成物中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表2に示す。   Next, 100 parts by weight of the aluminum nitride powder, 9.2 parts by weight of the obtained preliminary dispersion (A), 8 parts by weight of ethylene-vinyl acetate copolymer, 0.8 parts by weight of stearic acid, bis (2-phthalate 4 parts by weight of ethylhexyl) was put into the Banbury mixer and kneaded at 100 ° C. for 20 minutes. Subsequently, the obtained kneaded material was granulated with an extruder to obtain a pellet-shaped molding resin composition. Table 2 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained resin composition for molding.

得られた成形用樹脂組成物は、真空押出機(宮崎鉄工製 FM−20)を用いて成形し、厚さ1mm×幅60mmのシート状の押出成形体を得た。シリンダー温度は80℃として、押出圧力は2MPa、押出速度16mm/secであった。   The obtained molding resin composition was molded using a vacuum extruder (FM-20, manufactured by Miyazaki Tekko Co., Ltd.) to obtain a sheet-like extruded product having a thickness of 1 mm and a width of 60 mm. The cylinder temperature was 80 ° C., the extrusion pressure was 2 MPa, and the extrusion speed was 16 mm / sec.

得られた押出成形体は、空気雰囲気下、10℃/時間の速度で昇温して500℃で5時間脱脂し、窒素雰囲気下、1730度で6時間焼結を行い、焼結体を得た。得られた焼結体の曲げ強度を測定した。   The obtained extrusion-molded body was heated at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, degreased at 500 ° C. for 5 hours, and sintered at 1730 degrees in a nitrogen atmosphere for 6 hours to obtain a sintered body. It was. The bending strength of the obtained sintered body was measured.

成形用樹脂組成物の最終的な配合割合と粘度、押出成形体の密度、焼結体の曲げ強度、熱伝導率の測定結果を表2に示す。   Table 2 shows the final blending ratio and viscosity of the molding resin composition, the density of the extruded molded body, the bending strength of the sintered body, and the measurement results of the thermal conductivity.

実施例2
実施例1において、エチレン−酢酸ビニル共重合体の代わりにポリブチルメタクリレートを用いたこと以外は実施例1と同様にして、熱可塑性樹脂と焼結助剤の予備分散物(B)を得た。混練時のトルクは15N・mであった。得られた予備分散物(B)中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表1に示す。
Example 2
In Example 1, a preliminary dispersion (B) of a thermoplastic resin and a sintering aid was obtained in the same manner as in Example 1 except that polybutyl methacrylate was used instead of the ethylene-vinyl acetate copolymer. . The torque during kneading was 15 N · m. Table 1 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained preliminary dispersion (B).

次に、実施例1と同様にして、成形用樹脂組成物、押出成形体を得た。得られた成形用樹脂組成物中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表2に示す。また、押出圧力は5MPa、押出速度14mm/secであった。
得られた押出成形体は、空気雰囲気下、10℃/時間の速度で昇温して500℃で5時間脱脂し、窒素雰囲気下、1730度で6時間焼結を行い、焼結体を得た。成形用樹脂組成物の最終的な配合割合と粘度、押出成形体の密度、焼結体の曲げ強度、熱伝導率の測定結果を表2に示す。
Next, in the same manner as in Example 1, a molding resin composition and an extruded product were obtained. Table 2 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained resin composition for molding. The extrusion pressure was 5 MPa and the extrusion speed was 14 mm / sec.
The obtained extrusion-molded body was heated at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, degreased at 500 ° C. for 5 hours, and sintered at 1730 degrees in a nitrogen atmosphere for 6 hours to obtain a sintered body. It was. Table 2 shows the final blending ratio and viscosity of the molding resin composition, the density of the extruded molded body, the bending strength of the sintered body, and the measurement results of the thermal conductivity.

実施例3
ポリブチルメタクリレート100重量部、酸化イットリウム500重量部、ステアリン酸10重量部をバンバリーミキサー(東洋精機製 ラボプラストミル型式100C ミキサータイプB−250)を用いて、100℃で30分混練した。混練時のトルクは13N・mであった。これら原料の合計の仕込み量は、ミキサー混練容量に対して70容量%となるように調整した。ついで、得られた混練物を1軸押出機100℃にて造粒し、熱可塑性樹脂と焼結助剤の予備分散物(C)を得た。得られた予備分散物(C)中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表1に示す。
Example 3
100 parts by weight of polybutylmethacrylate, 500 parts by weight of yttrium oxide, and 10 parts by weight of stearic acid were kneaded at 100 ° C. for 30 minutes using a Banbury mixer (Toyo Seiki Lab Plast Mill Model 100C Mixer Type B-250). The torque during kneading was 13 N · m. The total charge amount of these raw materials was adjusted to 70% by volume with respect to the mixer kneading capacity. Subsequently, the obtained kneaded material was granulated at 100 ° C. in a single screw extruder to obtain a preliminary dispersion (C) of a thermoplastic resin and a sintering aid. Table 1 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained preliminary dispersion (C).

次に、窒化アルミニウム粉末100重量部、得られた予備分散物(C)6.3重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体8重量部、ポリブチルメタクリレート3重量部、ステアリン酸0.7重量部、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)4重量部を上記バンバリーミキサーに投入し、100℃で20分混練した。ついで、得られた混練物を押出機で造粒し、ペレット状の成形用樹脂組成物を得た。得られた成形用樹脂組成物中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表2に示す。   Next, 100 parts by weight of aluminum nitride powder, 6.3 parts by weight of the obtained pre-dispersion (C), 8 parts by weight of ethylene-vinyl acetate copolymer, 3 parts by weight of polybutyl methacrylate, 0.7 parts by weight of stearic acid Then, 4 parts by weight of bis (2-ethylhexyl) phthalate was charged into the Banbury mixer and kneaded at 100 ° C. for 20 minutes. Subsequently, the obtained kneaded material was granulated with an extruder to obtain a pellet-shaped molding resin composition. Table 2 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained resin composition for molding.

次に、実施例1と同様にして、押出成形体を得た。押出圧力は4.5MPa、押出速度14mm/secであった。   Next, an extruded product was obtained in the same manner as in Example 1. The extrusion pressure was 4.5 MPa and the extrusion speed was 14 mm / sec.

得られた押出成形体は、空気雰囲気下、10℃/時間の速度で昇温して500℃で5時間脱脂し、窒素雰囲気下、1730度で6時間焼結を行い、焼結体を得た。成形用樹脂組成物の最終的な配合割合と粘度、押出成形体の密度、焼結体の曲げ強度、熱伝導率の測定結果を表2に示す。   The obtained extrusion-molded body was heated at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, degreased at 500 ° C. for 5 hours, and sintered at 1730 degrees in a nitrogen atmosphere for 6 hours to obtain a sintered body. It was. Table 2 shows the final blending ratio and viscosity of the molding resin composition, the density of the extruded molded body, the bending strength of the sintered body, and the measurement results of the thermal conductivity.

実施例4
内容積が10Lのナイロン製ポットに、ボール径25mmの鉄心入りナイロン製ボールを見掛け充填率で40%入れた。ついで、ポリブチルメタクリレート100重量部、酸化イットリウム粉末500重量部、トルエン100重量部、およびエタノール20重量部を添加して、ボールミル混合を16時間行い、焼結助剤溶液(分散液)を得た。
Example 4
An apparently filling ratio of 40% nylon balls with a core diameter of 25 mm was placed in a 10 L nylon pot. Next, 100 parts by weight of polybutyl methacrylate, 500 parts by weight of yttrium oxide powder, 100 parts by weight of toluene, and 20 parts by weight of ethanol were added, and ball mill mixing was performed for 16 hours to obtain a sintering aid solution (dispersion). .

得られた焼結助剤溶液をスプレードライヤーにて乾燥させ、熱可塑性樹脂と焼結助剤の予備分散物(D)を得た。得られた予備分散物(D)中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表1に示す。   The obtained sintering aid solution was dried with a spray dryer to obtain a preliminary dispersion (D) of thermoplastic resin and sintering aid. Table 1 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained preliminary dispersion (D).

次に、窒化アルミニウム粉末100重量部、得られた予備分散物(D)6重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体8重量部、ポリブチルメタクリレート3重量部、ステアリン酸1重量部、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)4重量部を上記バンバリーミキサーに投入し、100℃で20分混練した。ついで、得られた混練物を押出機で造粒し、ペレット状の成形用樹脂組成物を得た。得られた成形用樹脂組成物中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表2に示す。   Next, 100 parts by weight of aluminum nitride powder, 6 parts by weight of the resulting predispersion (D), 8 parts by weight of ethylene-vinyl acetate copolymer, 3 parts by weight of polybutyl methacrylate, 1 part by weight of stearic acid, bisphthalate 4 parts by weight of (2-ethylhexyl) was put into the Banbury mixer and kneaded at 100 ° C. for 20 minutes. Subsequently, the obtained kneaded material was granulated with an extruder to obtain a pellet-shaped molding resin composition. Table 2 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained resin composition for molding.

得られた成形用樹脂組成物は、真空押出機(宮崎鉄工製 FM−20)を用いて成形し、厚さ1mm×幅60mmのシート状の押出成形体を得た。シリンダー温度80℃として、押出圧力は4.5MPa、押出速度14mm/secであった。   The obtained molding resin composition was molded using a vacuum extruder (FM-20, manufactured by Miyazaki Tekko Co., Ltd.) to obtain a sheet-like extruded product having a thickness of 1 mm and a width of 60 mm. The cylinder temperature was 80 ° C., the extrusion pressure was 4.5 MPa, and the extrusion speed was 14 mm / sec.

得られた押出成形体は、空気雰囲気下、10℃/時間の速度で昇温して500℃で5時間脱脂し、窒素雰囲気下、1730度で6時間焼結を行い、焼結体を得た。成形用樹脂組成物の最終的な配合割合と粘度、押出成形体の密度、焼結体の曲げ強度、熱伝導率の測定結果を表2に示す。   The obtained extrusion-molded body was heated at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, degreased at 500 ° C. for 5 hours, and sintered at 1730 degrees in a nitrogen atmosphere for 6 hours to obtain a sintered body. It was. Table 2 shows the final blending ratio and viscosity of the molding resin composition, the density of the extruded molded body, the bending strength of the sintered body, and the measurement results of the thermal conductivity.

実施例5
実施例3において、ナイロン製ボールの代わりにビッカース硬さ1200でボール径10mmのアルミナ製ボールを用いたこと以外は実施例3と同様にして、熱可塑性樹脂と焼結助剤の予備分散物(E)を得た。得られた予備分散物(E)中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表1に示す。
Example 5
In Example 3, a pre-dispersion of a thermoplastic resin and a sintering aid (in the same manner as in Example 3 except that alumina balls having a Vickers hardness of 1200 and a ball diameter of 10 mm were used instead of nylon balls) E) was obtained. Table 1 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained preliminary dispersion (E).

次に、実施例3と同様にして、成形用樹脂組成物、押出成形体を得た。得られた成形用樹脂組成物中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表2に示す。また、押出圧力は4MPa、押出速度15mm/secであった。   Next, in the same manner as in Example 3, a molding resin composition and an extruded product were obtained. Table 2 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained resin composition for molding. The extrusion pressure was 4 MPa and the extrusion speed was 15 mm / sec.

得られた押出成形体は、空気雰囲気下、10℃/時間の速度で昇温して500℃で5時間脱脂し、窒素雰囲気下、1730度で6時間焼結を行い、焼結体を得た。成形用樹脂組成物の最終的な配合割合と粘度、押出成形体の密度、焼結体の曲げ強度、熱伝導率の測定結果を表2に示す。   The obtained extrusion-molded body was heated at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, degreased at 500 ° C. for 5 hours, and sintered at 1730 degrees in a nitrogen atmosphere for 6 hours to obtain a sintered body. It was. Table 2 shows the final blending ratio and viscosity of the molding resin composition, the density of the extruded molded body, the bending strength of the sintered body, and the measurement results of the thermal conductivity.

実施例6
内容積が10Lのナイロン製ポットに、ビッカース硬さ1200でボール径10mmのアルミナ製ボールを見掛け充填率で40%入れた。ついで、ポリブチルメタクリレート100重量部、酸化イットリウム粉末250量部、窒化アルミニウム粉末100重量部、トルエン400重量部、およびエタノール200重量部を添加して、ボールミル混合を16時間行い、焼結助剤溶液(分散液)を得た。
Example 6
An apparently filling rate of 40% alumina balls having a Vickers hardness of 1200 and a ball diameter of 10 mm was placed in a 10 L nylon pot. Next, 100 parts by weight of polybutyl methacrylate, 250 parts by weight of yttrium oxide powder, 100 parts by weight of aluminum nitride powder, 400 parts by weight of toluene, and 200 parts by weight of ethanol were added, and ball mill mixing was performed for 16 hours to obtain a sintering aid solution. (Dispersion) was obtained.

得られた焼結助剤溶液をスプレードライヤーにて乾燥させ、熱可塑性樹脂と焼結助剤の予備分散物(F)を得た。得られた予備分散物(F)中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表1に示す。   The obtained sintering aid solution was dried with a spray dryer to obtain a preliminary dispersion (F) of a thermoplastic resin and a sintering aid. Table 1 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained preliminary dispersion (F).

次に、窒化アルミニウム粉末重量部、得られた予備分散物(F)12重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体8重量部、ポリブチルメタクリレート2重量部、ステアリン酸1重量部、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)4部を上記バンバリーミキサーに投入し、100℃で20分混練した。ついで、得られた混練物を押出機で造粒し、ペレット状の成形用樹脂組成物を得た。得られた成形用樹脂組成物中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表2に示す。   Next, aluminum nitride powder parts by weight, the obtained preliminary dispersion (F) 12 parts by weight, ethylene-vinyl acetate copolymer 8 parts by weight, polybutyl methacrylate 2 parts by weight, stearic acid 1 part by weight, bisphthalate ( 4 parts of 2-ethylhexyl) was put into the Banbury mixer and kneaded at 100 ° C. for 20 minutes. Subsequently, the obtained kneaded material was granulated with an extruder to obtain a pellet-shaped molding resin composition. Table 2 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained resin composition for molding.

次に、実施例3と同様にして、押出成形体を得た。押出圧力は4MPa、押出速度15mm/secであった。   Next, an extruded product was obtained in the same manner as in Example 3. The extrusion pressure was 4 MPa and the extrusion speed was 15 mm / sec.

得られた押出成形体は、空気雰囲気下、10℃/時間の速度で昇温して500℃で5時間脱脂し、窒素雰囲気下、1730度で6時間焼結を行い、焼結体を得た。成形用樹脂組成物の最終的な配合割合と粘度、押出成形体の密度、焼結体の曲げ強度、熱伝導率の測定結果を表2に示す。   The obtained extrusion-molded body was heated at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, degreased at 500 ° C. for 5 hours, and sintered at 1730 degrees in a nitrogen atmosphere for 6 hours to obtain a sintered body. It was. Table 2 shows the final blending ratio and viscosity of the molding resin composition, the density of the extruded molded body, the bending strength of the sintered body, and the measurement results of the thermal conductivity.

Figure 2010105893
Figure 2010105893

Figure 2010105893
Figure 2010105893

比較例1
窒化アルミニウム粉末100重量部、酸化イットリウム5重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体12重量部、ステアリン酸1部、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)4部をバンバリーミキサー(東洋精機製 ラボプラストミル型式100C ミキサータイプB−250)を用いて、100℃で30分混練した。これら原料の合計の仕込み量は、ミキサー混練容量に対して70%となるように調整した。ついで、得られた混練物を押出機で造粒し、ペレット状の成形用樹脂組成物を得た。得られた成形用樹脂組成物中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表3に示す。
Comparative Example 1
100 parts by weight of aluminum nitride powder, 5 parts by weight of yttrium oxide, 12 parts by weight of ethylene-vinyl acetate copolymer, 1 part of stearic acid, and 4 parts of bis (2-ethylhexyl) phthalate are banbury mixers (Laboplast Mill, manufactured by Toyo Seiki) The mixture was kneaded at 100 ° C. for 30 minutes using a 100C mixer type B-250). The total charge of these raw materials was adjusted to 70% with respect to the mixer kneading capacity. Subsequently, the obtained kneaded material was granulated with an extruder to obtain a pellet-shaped molding resin composition. Table 3 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained resin composition for molding.

酸化イットリウムの最大粒子径は50μmであり、20μmを超える酸化イットリウムの凝集体が数多く見られた。
次に、実施例1と同様にして、押出成形体を得た。押出圧力は5MPa、押出速度13mm/secであった。
The maximum particle diameter of yttrium oxide is 50 μm, and many yttrium oxide aggregates exceeding 20 μm were observed.
Next, an extruded product was obtained in the same manner as in Example 1. The extrusion pressure was 5 MPa and the extrusion speed was 13 mm / sec.

得られた押出成形体は、空気雰囲気下、10℃/時間の速度で昇温して500℃で5時間脱脂し、窒素雰囲気下、1730度で6時間焼結を行い、焼結体を得た。成形用樹脂組成物の最終的な配合割合と粘度、押出成形体の密度、焼結体の曲げ強度、熱伝導率の測定結果を表3に示す
比較例2
窒化アルミニウム粉末100重量部、酸化イットリウム5重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体8重量部、ポリブチルメタクリレート4重量部、ステアリン酸1部、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)4部をバンバリーミキサー(東洋精機製 ラボプラストミル型式100C ミキサータイプB−250)を用いて、100℃で3時間混練した。これら原料の合計の仕込み量は、ミキサー混練容量に対して70%となるように調整した。ついで、得られた混練物を押出機で造粒し、ペレット状の成形用樹脂組成物を得た。得られた成形用樹脂組成物中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表3に示す。
The obtained extrusion-molded body was heated at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, degreased at 500 ° C. for 5 hours, and sintered at 1730 degrees in a nitrogen atmosphere for 6 hours to obtain a sintered body. It was. The final blending ratio and viscosity of the molding resin composition, the density of the extruded molded body, the bending strength of the sintered body, and the measurement results of the thermal conductivity are shown in Table 3. Comparative Example 2
Banbury mixer (100 parts by weight of aluminum nitride powder, 5 parts by weight of yttrium oxide, 8 parts by weight of ethylene-vinyl acetate copolymer, 4 parts by weight of polybutyl methacrylate, 1 part of stearic acid, and 4 parts of bis (2-ethylhexyl) phthalate) The mixture was kneaded at 100 ° C. for 3 hours using a Toyo Seiki Laboplast Mill Model 100C Mixer Type B-250). The total charge of these raw materials was adjusted to 70% with respect to the mixer kneading capacity. Subsequently, the obtained kneaded material was granulated with an extruder to obtain a pellet-shaped molding resin composition. Table 3 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained resin composition for molding.

次に、実施例1と同様にして、押出成形体を得た。押出圧力は5MPa、押出速度13mm/secであった。得られた押出成形体は、空気雰囲気下、10℃/時間の速度で昇温して500℃で5時間脱脂し、窒素雰囲気下、1730度で6時間焼結を行い、焼結体を得た。成形用樹脂組成物の最終的な配合割合と粘度、押出成形体の密度、焼結体の曲げ強度、熱伝導率の測定結果を表3に示す。   Next, an extruded product was obtained in the same manner as in Example 1. The extrusion pressure was 5 MPa and the extrusion speed was 13 mm / sec. The obtained extrusion-molded body was heated at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, degreased at 500 ° C. for 5 hours, and sintered at 1730 degrees in a nitrogen atmosphere for 6 hours to obtain a sintered body. It was. Table 3 shows the final blending ratio and viscosity of the molding resin composition, the density of the extruded molded body, the bending strength of the sintered body, and the measurement results of the thermal conductivity.

比較例3
内容積が10Lのナイロン製ポットに、ビッカース硬さ1200でボール径10mmのアルミナ製ボールを見掛け充填率で40%入れた。ついで、酸化イットリウム粉末100重量部、トルエン400重量部、およびエタノール200重量部を添加して、ボールミル混合を16時間行い、焼結助剤溶液(分散液)を得た。
Comparative Example 3
An apparently filling rate of 40% alumina balls having a Vickers hardness of 1200 and a ball diameter of 10 mm was placed in a 10 L nylon pot. Next, 100 parts by weight of yttrium oxide powder, 400 parts by weight of toluene, and 200 parts by weight of ethanol were added, and ball mill mixing was performed for 16 hours to obtain a sintering aid solution (dispersion).

得られた焼結助剤溶液をスプレードライヤーにて乾燥させ、顆粒状の焼結助剤を得た。   The obtained sintering aid solution was dried with a spray dryer to obtain a granular sintering aid.

窒化アルミニウム粉末100重量部、上記顆粒状の酸化イットリウム5重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体12重量部、ステアリン酸1.0部、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)4部をバンバリーミキサー(東洋精機製 ラボプラストミル型式100C ミキサータイプB−250)を用いて、100℃で30分混練した。これら原料の合計の仕込み量は、ミキサー混練容量に対して70%となるように調整した。ついで、得られた混練物を押出機で造粒し、ペレット状の成形用樹脂組成物を得た。得られた成形用樹脂組成物中の酸化イットリウムの平均粒子径(Dn)及び最大粒子径(Dmax)を表3に示す。   100 parts by weight of aluminum nitride powder, 5 parts by weight of the above granular yttrium oxide, 12 parts by weight of ethylene-vinyl acetate copolymer, 1.0 part of stearic acid, 4 parts of bis (2-ethylhexyl) phthalate were added to a Banbury mixer (Toyo Using a Labo plast mill model 100C mixer type B-250) manufactured by Seiki, the mixture was kneaded at 100 ° C. for 30 minutes. The total charge of these raw materials was adjusted to 70% with respect to the mixer kneading capacity. Subsequently, the obtained kneaded material was granulated with an extruder to obtain a pellet-shaped molding resin composition. Table 3 shows the average particle diameter (Dn) and the maximum particle diameter (Dmax) of yttrium oxide in the obtained resin composition for molding.

次に、実施例1と同様にして、押出成形体を得た。押出圧力は5MPa、押出速度13mm/secであった。   Next, an extruded product was obtained in the same manner as in Example 1. The extrusion pressure was 5 MPa and the extrusion speed was 13 mm / sec.

得られた押出成形体は、空気雰囲気下、10℃/時間の速度で昇温して500℃で5時間脱脂し、窒素雰囲気下、1730度で6時間焼結を行い、焼結体を得た。成形用樹脂組成物の最終的な配合割合と粘度、押出成形体の密度、焼結体の曲げ強度、熱伝導率の測定結果を表3に示す   The obtained extrusion-molded body was heated at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, degreased at 500 ° C. for 5 hours, and sintered at 1730 degrees in a nitrogen atmosphere for 6 hours to obtain a sintered body. It was. Table 3 shows the final blending ratio and viscosity of the molding resin composition, the density of the extruded molded body, the bending strength of the sintered body, and the measurement results of the thermal conductivity.

Figure 2010105893
Figure 2010105893

本発明の方法により得られた成形用樹脂組成物を用いることにより、棒状、角柱状、パイプ状、シート状など押出成形法が適用できる窒化アルミニウム焼結体を生産性よく得ることが可能である。さらに、焼結助剤が均一に分散された構造欠陥の少ない窒化アルミニウム焼結体を得ることが可能であることから、半導体素子搭載用のサブマウント、パワーモジュール用の各種電子回路基板、或いはパッケージ材料にも適応可能である。   By using the molding resin composition obtained by the method of the present invention, it is possible to obtain with good productivity an aluminum nitride sintered body to which an extrusion molding method such as a rod shape, a prismatic shape, a pipe shape, or a sheet shape can be applied. . Furthermore, since it is possible to obtain an aluminum nitride sintered body with few structural defects in which the sintering aid is uniformly dispersed, it is possible to obtain submounts for mounting semiconductor elements, various electronic circuit boards for power modules, or packages. Applicable to materials.

Claims (6)

窒化アルミニウム粉末、焼結助剤及び熱可塑性樹脂を溶融混練して、上記熱可塑性樹脂、窒化アルミニウム粉末及び焼結助剤を含有する組成物を得るに際し、上記熱可塑性樹脂の少なくとも一部と焼結助剤との予備分散物を調製し、次いで、該予備分散物を前記溶融混練に供することを特徴とする窒化アルミニウム成形用樹脂組成物の製造方法。 In obtaining a composition containing the thermoplastic resin, the aluminum nitride powder and the sintering aid by melting and kneading the aluminum nitride powder, the sintering aid and the thermoplastic resin, at least a part of the thermoplastic resin is baked. A method for producing an aluminum nitride molding resin composition, comprising preparing a preliminary dispersion with a binder and then subjecting the preliminary dispersion to the melt-kneading. 前記予備分散物の調製を、熱可塑性樹脂の少なくとも一部と焼結助剤を有機溶媒に分散せしめた後、該有機溶媒を除去することにより行なう、請求項1記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein the preliminary dispersion is prepared by dispersing at least a part of the thermoplastic resin and the sintering aid in an organic solvent and then removing the organic solvent. 前記熱可塑性樹脂の少なくとも一部と焼結助剤の有機溶媒への分散を、湿式粉砕によって行なう、請求項2記載の製造方法。 The production method according to claim 2, wherein at least a part of the thermoplastic resin and the sintering aid are dispersed in an organic solvent by wet grinding. 前記有機溶媒の除去を、噴霧乾燥によって行なう、請求項2記載の製造方法。 The production method according to claim 2, wherein the organic solvent is removed by spray drying. 窒化アルミニウム成形用樹脂組成物が、窒化アルミニウム粉末100重量部に対して、熱可塑性樹脂を5〜20量部、及び、焼結助剤を0.05〜10重量部の割合で含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。 The resin composition for molding aluminum nitride contains 5 to 20 parts by weight of a thermoplastic resin and 0.05 to 10 parts by weight of a sintering aid with respect to 100 parts by weight of aluminum nitride powder. The manufacturing method as described in any one of 1-4. 請求項1〜4項のいずれか一項の製造方法によって得られた窒化アルミニウム成形用樹脂組成物。 An aluminum nitride molding resin composition obtained by the production method according to claim 1.
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