JP2012056774A

JP2012056774A - 球状窒化アルミニウム粉末

Info

Publication number: JP2012056774A
Application number: JP2010198234A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Muneoka; 孝俊宗岡; Kazutaka Watanabe; 一孝渡辺
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-03
Also published as: JP5645559B2; TW201217261A; CN103079995B; CN103079995A; KR20130102042A; KR101845106B1; EP2612838A4; EP2612838A1; US9073755B2; TWI507350B; US20130164534A1; WO2012029868A1; EP2612838B1

Abstract

【課題】
高熱伝導性及び充填性に優れ、放熱材料用フィラーとして有用な球状窒化アルミニウム粉末およびその製造方法を提供する。
【解決手段】
平均粒子径３〜３０μｍ、真球度０．７５以上、酸素含有量１重量％以下であり、前記平均粒子径をｄ（μｍ）としたときに、比表面積Ｓ（ｍ^２／ｇ）が下記式（１）を満足する窒化アルミニウム粒子より構成されることを特徴とする球状窒化アルミニウム粉末。
（１．８４／ｄ）≦Ｓ≦（１．８４／ｄ＋０．５）（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂やグリース、接着剤、塗料等に充填して放熱性を向上させるための放熱材料用フィラーとして好適な窒化アルミニウム粉末およびその製造方法に関するものである。

窒化アルミニウムは電気絶縁性に優れ、かつ高熱伝導性を有することから、その焼結体、あるいは粉末を充填した樹脂やグリース、接着剤、塗料等の材料は、高い熱伝導性を有する放熱材料として期待される。

上記放熱材料の熱伝導率を向上させるためには、マトリックスとなる樹脂中に高熱伝導性を有したフィラーを高充填することが重要である。そのため、球状で、粒径が数μｍ〜数十μｍ程度の窒化アルミニウム粉末が強く要望されている。

一般に、窒化アルミニウム粉末の製法には、アルミナとカーボンとの組成物を還元窒化するアルミナ還元窒化法、アルミニウムと窒素とを直接反応させる直接窒化法、アルキルアルミニウムとアンモニアを反応させた後、加熱する気相法等が知られている。そのうち、還元窒化法及び気相法で得られる窒化アルミニウム粉末は、形状は球状に近いものの、その粒径はサブミクロンオーダーのものしか得られていないのが現状である。

一方、直接窒化法により得られる窒化アルミニウム粉末は、粉砕・分級することにより製造されるため、粒径の制御は比較的容易であり、粒径が数μｍ〜数十μｍ程度の窒化アルミニウム粉末を得ることは可能であるが、かかる粉末を構成する粒子は角張った形をした非球状体である。したがって、上記の方法によって得られる窒化アルミニウム粉末は、樹脂中に高充填することが困難であった。

そこで、球状で所望の粒径を有した窒化アルミニウム粉末を得るために、様々な方法が検討されている。

例えば、アルミナ粉末と、炭素粉末の混合物を不活性雰囲気中で焼成して炭化アルミニウムを生成させることにより粒成長せしめ、次いで、窒素を含む非酸化性雰囲気下で焼成することにより、平均粒子径が３μｍ以上の、丸味をおびた形状を有する窒化アルミニウム粉末を得る方法が開示されている（特許文献１参照）。しかしながら、この方法で得られた窒化アルミニウム粉末の形状は、丸みを帯びているものの、楕球形であるため真球度が低く、樹脂への充填性に関して改善の余地が残されていた。

また、球状のアルミナをカーボンの存在下に窒素ガスまたは、アンモニアガスによって還元窒化し、その後、表面酸化することにより、平均粒子径が５０μｍ以下、真球度が０．８以上の耐水性の優れた球状窒化アルミニウム粉末を製造する方法が開示されている（特許文献２）。しかしながら、上記製造方法は、原料となるアルミナの球状をそのまま最終製品の窒化アルミニウム粉末の形状とするため、目的とする粒径と同等の、大きい粒子径のアルミナを使用することが必要である。そのため、かかるアルミナにおいて還元窒化の転化率を向上させるには、長時間の反応が必要となり、得られる窒化アルミニウム粉末の酸素濃度が高くなり、また、粒子表面の凹凸が増加し、粒子表面が平滑な窒化アルミニウム粉末は得られず、樹脂等への充填性が低下することが懸念される。

一方、酸化アルミニウム粉末と、炭素粉末と、アルカリ土類金属化合物や希土類元素化合物との混合粉末を出発原料として、窒素を含む非酸化性雰囲気中にて焼成して窒化アルミニウム粉末を作製する方法が開示されている（特許文献３参照）。この方法は、アルカリ土類金属化合物や希土類化合物が反応を促進させる働きを利用して、１，５００℃以下の低温での窒化アルミニウムを生成せしめようとするものである。しかしながら、上記方法によって得られる窒化アルミニウム粉末は、具第的には、粒子径が１μｍであり、粒子径が数μｍのオーダーのものは得られていない。また、比較例として、粒子径が３μｍの窒化アルミニウム粉末が示されているが、粒子形は球状となるものの、十分平滑な表面を有する窒化アルミニウム粒子を得ることが困難である。

その他、不定形の窒化アルミニウム粉末を、アルカリ土類元素、希土類元素などの化合物よりなるフラックス中で熟成（熱処理）することにより球状化させた後、フラックスを溶解して単離した結晶質窒化アルミニウム粉体を得る方法が開示されている（特許文献４）。上記製造方法によれば、高い流動性と高充填率を達成可能な窒化アルミニウム粒子が得られるが、熱処理時等において、該窒化アルミニウム粉末中に酸素等の不純物が混入し易く、かかる不純物濃度を低く抑えることができないという問題を有する。

特開平３−２３２０６号公報特開平２００５−１６２５５５号公報特開平５−２２１６１８号公報特開２００２−１７９４１３号公報

従って、本発明の目的は、粒径が数μｍ〜数十μｍ程度の球状窒化アルミニウム粒子からなることは勿論、その表面が極めて平滑で、且つ、酸素等の不純物濃度が著しく低減され、これにより、高熱伝導性及び充填性に優れた球状窒化アルミニウム粉末、およびその製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、粒子径の小さいアルミナまたはアルミナ水和物と、カーボン粉末と、アルミナと共融解し得る特定の共融解剤との混合粉末を、特定の温度下に、且つ、該アルミナに対するカーボン粉末の存在量を調整して還元窒化することによって、数μｍから数十μｍの粒径を有しながら、表面が平滑で、高い真球度を有し、且つ、酸素等の不純物濃度が相当に低い球状窒化アルミニウム粒子よりなる窒化アルミニウム粉末を得ることに成功し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、平均粒子径３〜３０μｍ、真球度０．７５以上、酸素濃度１重量％以下であり、前記平均粒子径をｄ（μｍ）としたときに、比表面積Ｓ（ｍ^２／ｇ）が下記式（１）を満足する窒化アルミニウム粒子より構成されることを特徴とする球状窒化アルミニウム粉末である。

（１．８４／ｄ）≦Ｓ≦（１．８４／ｄ＋０．５）（１）
また、本発明は、上記球状窒化アルミニウム粉末を再現性良く製造するための方法として、平均粒径２μｍ以下のアルミナまたはアルミナ水和物（以下、アルミナ等ともいう）、１２００〜１８００℃でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属の酸化物、炭化物又はハロゲン化物よりなる共融解剤を上記アルミナ等１００質量部に対して０．５質量部〜５０質量部、及び、カーボン粉末を上記アルミナ等に対する重量比（Ｃ／Ａｌ_２Ｏ_３）で０．３８〜０．４４の割合で含有する組成物を、１６２０〜１８００℃の温度で、２時間以上還元窒化することを特徴とする球状窒化アルミニウム粉末の製造方法をも提供する。

尚、本発明において、平均粒子径は、レーザー回折／散乱法により測定した粒度分布における累積体積が５０％のときの粒子径をいう。

また、前記酸素濃度は、窒化アルミニウム粉末に存在する総酸素量の割合をいう。かかる酸素としては、窒化アルミニウムに固溶している酸素、窒化アルミニウム粒子表面の酸化膜に含有される酸素、原料のアルミナまたはアルミナ水和物が窒化せずに窒化アルミニウム粉末中に残存している酸素、窒化アルミニウム粉末の表面に吸着している水に含まれる酸素、及び、共融解剤が残存する場合は、該共融解剤に含まれる酸素が挙げられる。かかる酸素濃度は、後述する実施例に示す方法によって測定することができる。

更に、前記真球度は、粒子の短径／粒子の長径により求めた値であり、１に近くなるほど真球に近くなる。

本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、粒径が数μｍ〜数十μｍ程度の粒径を有しながら、高い真球度を有し、また、表面が平滑で、更に、酸素をはじめとする不純物の濃度が著しく低減された、球状窒化アルミニウム粒子よりなるものであり、高い真球度と表面平滑性により、樹脂等のマトリックス中への高い充填率を実現することができる。また、かかる本発明の球状窒化アルミニウム粒子は、内部まで窒化されており、しかも、酸素をはじめとする不純物濃度が極めて低いため、それ自体の熱伝導率が高く、充填された樹脂等のマトリックスに対して、高い熱伝導性を付与することができる。

従って、本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、樹脂やグリース、接着剤、塗料等の材料のフィラーとして有用であり、かかるフィラーとして使用することにより、高い熱伝導性を有する放熱材料が提供される。

また、前記本発明の球状窒化アルミニウム粉末を製造するための特徴的な製造方法によれば、上記球状窒化アルミニウム粉末を再現性良く製造することができる。

上記製造方法により、本発明の球状窒化アルミニウム粉末が得られる作用機構として、本発明者らは、以下のように推定している。

即ち、本発明の方法においては、前記特定の微細な粒径を有するアルミナ等と共にアルミナと共融解し得る共融解剤を使用することにより、前記特定の還元窒化の温度条件において、先ずアルミナが溶け込んだ液相が形成され、その際、Ｃ／Ａｌ_２Ｏ_３比を制御することにより、形成された液相に溶け込むアルミナの量が調整され、これにより所期の粒子径を有する凝集物を形成することができ、同時に還元窒化も進行する。また、上記還元窒化において、前記特定の温度条件を採用することにより、共融解剤の成分をマイルドな条件で除去することができ、粒子の表面状態を平滑に保ったまま、酸素等の不純物量の低減された窒化アルミニウム粒子を得ることができる。

代表的な製造方法を示す実施例１において得られた、本発明の球状窒化アルミニウム粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真

本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、数μｍ以上の比較的大きい粒子径を有しながら、粒子表面が平滑な球状体であり、しかも、酸素濃度が低いという特徴を有している（図１参照）。

本発明について、以下に詳細に説明する。

本発明の球状窒化アルミニウム粉末の平均粒子径ｄ（μｍ）は、３〜３０μｍ、好ましくは３．５〜２０μｍ、さらに好ましくは４〜１０μｍである。従来、この範囲にある粒子径において、後述する特性を有する球状窒化アルミニウム粉末は本発明によって初めて提案されるものである。

本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、平均粒子径をｄ（μｍ）としたときに、比表面積Ｓ（ｍ^２／ｇ）が下記式（１）の範囲内にあることが特徴である。

（１．８４／ｄ）≦Ｓ≦（１．８４／ｄ＋０．５）（１）
上記式は、窒化アルミニウム粉末の平均粒子径ｄに対する比表面積Ｓの値の範囲を示すものであり、かかるＳの値が該平均粒子径ｄより求められる理論比表面積に向かって小さい程、表面がより平滑であることを示すものである。そして、窒化アルミニウム粉末のＳが上記範囲にある本発明の球状窒化アルミニウム粉末は表面が平滑であり、樹脂への充填性が極めて優れている。

また、本発明の球状窒化アルミニウム粉末の酸素濃度は１重量％以下、特に、０．９重量％以下、さらには０．８重量％以下である。かかる値は、後述する特定の共融解剤を使用する製造方法によって達成される値であり、本発明の球状窒化アルミニウムはこれにより高い熱伝導率を発揮し、これを樹脂に充填した場合、熱伝導性の高い改善効果が得られる。

本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、上記酸素濃度に含まれる固溶酸素濃度に関しても、低い値を示す。即ち、固溶酸素濃度は、Ｘ線回折装置を使用し、Ｓｉを外部標準物質として用いて測定される窒化アルミニウム結晶粒子のＣ軸の格子定数によって数値化することができるが、本発明の球状窒化アルミニウム粉末の窒化アルミニウム結晶粒子のＣ軸の格子定数は、４．９８００以上、特に、４．９８０２以上、さらには４．９８０４以上の値を示し、これより、窒化アルミニウム粒子への酸素固溶が少ないものであるといえる。

更に、本発明の球状窒化アルミニウム粉末の真球度は０．７５以上、特に、０．８０以上、さらには０．８５以上の高い値を有し、真球に近いものである。

通常、アルミナ等を原料とし、これを窒化して窒化アルミニウムを得る場合、窒化アルミニウム転化率の上昇に伴って他の粒子との結合や変形が生じ、真球度は低下する傾向があるが、本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、転化率１００％の場合においても、高い真球度を有しているのが特徴である。

また、本発明の球状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、陽イオン等の不純物が少ないものが好ましく、例えば、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％以下であるのが好ましい。

本発明の球状窒化アルミニウム粉末の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、平均粒径２μｍ以下のアルミナ等、アルミナと１２００〜１８００℃で共融解し得るアルカリ土類金属の酸化物、炭化物又はハロゲン化物系の共融解剤の混合粉末を窒素雰囲気下で還元窒化することによって得ることができる。以下に詳細に説明する。

〔アルミナまたはアルミナ水和物〕
本発明の球状窒化アルミニウム粉末の出発原料として用いるアルミナ等は、α、γ、θ、δ、η、κ、χ等の結晶構造を持つアルミナやベーマイトやダイアスポア、ギブサイト、バイヤライト、トーダイトなど加熱により脱水転移して最終的に全部又は一部がα−アルミナに転移するものが全て利用可能である。これらは単独或いは種類の異なるものが混合された状態で用いても良いが、特に反応活性が高く、制御が容易なα−アルミナ、γ−アルミナ、ベーマイトが好適に用いられる。

本発明の球状窒化アルミニウム粉末に用いるアルミナ等の粒子径は、２μｍ以下の粒子径を有するものが使用される。即ち、上記粒子径が２μｍを超えた場合、共融解剤による融解が不十分となり、その結果、得られる窒化アルミニウム粉末の真球度が小さくなるばかりでなく、還元窒化の進行も遅くなり、本発明の球状窒化アルミニウム粉末を得ることが困難となる。

〔カーボン粉末〕
本発明で用いるカーボン粉末は、カーボンブラック、黒鉛粉末が使用できる。本発明において、カーボンブラックはファーネス法、チャンネル法などのカーボンブラックおよび、アセチレンブラックが使用できる。これらのカーボンブラックの比表面積は、任意であるが０．０１ｍ^２／ｇから５００ｍ^２／ｇのものを用いるのが好ましい。

また、本発明の効果を損なわない範囲で、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フランフェノール樹脂等の合成樹脂縮合物やピッチ、タール等の炭化水素化合物や、セルロース、ショ糖、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレン等の有機化合物などのカーボン源、水素、一酸化炭素、アンモニアなどの還元性ガスを制限なく使用できる。

〔共融解剤〕
本発明で用いる共融解剤は、アルカリ土類金属の酸化物、炭化物又はハロゲン化物よりなり、アルミナと１２００〜１８００℃、好ましくは、１３００〜１７５０℃で共融解し得るものが用いられる。

上記共融解剤として、アルミナと共融解し得る温度が１２００℃未満の化合物を用いた場合、アルミナ粒子同士が容易に凝集してしまい、本発明の球状窒化アルミニウム粉末を得ることが困難となる。また、上記温度が１８００℃を超える化合物を用いた場合、球状化し難く、本発明の球状窒化アルミニウム粉末を得ることが困難となる。これは、後述の還元窒化を実施する温度において、液相が生成していないことによるものと推定される。

上記アルカリ土類金属の例としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マグネシウム等を挙げることができる。また、ハロゲン化物としては、フッ化物が代表的である。上記共融解剤は、単独の化合物を使用してもよいが、複数種の化合物を組み合わせて用いることもできる。

また、上記共融解剤としては、還元窒化中に前記例示したアルカリ土類金属の酸化物、炭化物又はハロゲン化物を生成するものを含む。例えば、アルカリ土類金属の炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、水酸化物などが挙げられる。

本発明において、前記共融解剤の粒子径は特に制限されないが、特に、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜３０μｍがさらに好ましい。共融解剤の平均粒子径が上記範囲内にある場合に、所望の粒径を有した球状窒化アルミニウム粉末が得られる。

〔原料混合〕
本発明において、アルミナ等、カーボン粉末、共融解剤を混合する方法としては、アルミナ等、カーボン粉末、共融解剤が均一になるような方法であればいずれの方法でも良いが、通常混合手段はブレンダー、ミキサー、ボールミルによる混合が好適である。

本発明において、アルミナ等とカーボン粉末の混合比は、カーボン粉末を上記アルミナ粉末に対する重量比（Ｃ／Ａｌ_２Ｏ_３）は０．３８〜０．４４、好ましくは０．３９〜０．４３、より好ましくは０．４０〜０．４２の範囲とするのが好適である。Ｃ／Ａｌ_２Ｏ_３が０．４４を超えると上記アルミナ等の分散状態が良好となり過ぎてしまい、焼成の際、窒化アルミニウムの粒子成長を妨げ、得られる球状窒化アルミニウム粉末の平均粒子径が本発明の範囲を満足しない。また、Ｃ／Ａｌ_２Ｏ_３が０．３８未満の場合、アルミナ等の凝集が激しく、反応後に得られる窒化アルミニウム粉末が粗粒を多く含有するという問題を有する。アルミナ等と共融解剤の混合比は、アルミナ等１００質量部に対して共融解剤が０．５〜５０質量部、好ましくは、１質量部〜２５質量部、さらに好ましくは、２質量部〜１０質量部である。共融解剤の混合比が前記範囲より低い場合、窒化アルミニウム粒子の球状化が困難となり、また、窒化アルミニウム結晶粒子のＣ軸の格子定数が小さくなってしまう。これは、還元窒化の際、十分な量の液相が生成しないことによるものと推定される。

また、共融解剤の使用量を前記範囲より多くしても、さらなる球状化の効果は得られず、逆に、該共融解剤が窒化アルミニウム粉末中に不純物として残存してしまい、それを充填した放熱材料の熱伝導率が低くなってしまう。さらに、焼成の際、共融解剤とともにアルミナが飛散してしまい、収率が悪くなってしまう。

〔還元窒化〕
本発明の球状窒化アルミニウム粉末の製造方法において、還元窒化は、アルミナ等と共融解剤を窒素流通下、カーボン及び還元性ガスの存在下で、１６２０〜１８００℃、好ましくは１６５０℃〜１７２０℃の温度で、２〜５０時間、好ましくは１０〜２０時間焼成することにより実施される。この場合、昇温速度は、いかなる速度でもよく、また、共融解剤が完全に昇華することのない時間と温度の範囲であれば、昇温途中にいかなる保持時間をとってよい。

上記焼成温度が１６２０℃未満では、窒化アルミニウム粒子の表面の平滑化が十分に進まず、比表面積が大きくなり、樹脂への高充填化が困難となる。一方、上記焼成温度が１８００℃を超えると共融解剤が短時間で飛散してしまい、熱伝導率の低い酸窒化物（ＡｌＯＮ）が生成し酸素濃度が高くなったり、窒化アルミニウム粒子同士が凝集しやすくなるため、本発明の球状窒化アルミニウム粉末が得られない。また、酸素が窒化アルミニウム粒子に固溶しやすくなり、窒化アルミニウム粒子自体の熱伝導性が低くなる。かかる窒化アルミニウム粒子に固溶した酸素の量は、前述した窒化アルミニウム結晶粒子のＣ軸の格子定数より推定できる。

また、上記還元窒化の時間が２時間未満では、窒化反応が完結しなかったり、窒化アルミニウム粒子の球状化が進まず、また、窒化アルミニウム結晶粒子のＣ軸の格子定数が小さくなる。一方、焼成時間が５０時間を越えると、窒化アルミニウム粒子同士が凝集、粗粒が発生し易くなる傾向にある。

〔酸化処理〕
本発明において、反応後の窒化アルミニウム粉末は余剰のカーボン粉末を含んでいるため、脱炭素処理を行うのが好ましい。脱炭素処理を行う際の酸化性ガスとしては、空気、酸素、など炭素を除去できるガスならば何等制限無く採用できるが、経済性や得られる窒化アルミニウムの酸素濃度を考慮して、空気が好適である。また、処理温度は一般的に５００〜９００℃がよく、脱炭素の効率と窒化アルミニウム表面の過剰酸化を考慮して、６００〜７５０℃が好適である。

酸化温度が高過ぎると窒化アルミニウム粉末の表面が過剰に酸化され、目的とする酸素濃度を有する球状窒化アルミニウム粉末が得られ難い傾向があるので適当な酸化温度と時間を選択するのが好ましい。

〔用途〕
本発明の球状窒化アルミニウム粉末は、窒化アルミニウムの性質を生かした種々の用途、特に放熱シート、放熱グリース、放熱接着剤、塗料、熱伝導性樹脂などの放熱材料用フィラーとして広く用いることができる。

ここで放熱材料のマトリックスとなる樹脂、グリースは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂、またシリコーンゴム、ＥＰＲ、ＳＢＲ等のゴム類、シリコーンオイルが挙げられる。

これらのうち、放熱材料のマトリックスとしては、例えばエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂が好適であり、高柔軟性放熱部材とするには付加反応型液状シリコーンゴムが望ましい。

放熱材料の熱伝導性を向上させるため、樹脂、ゴム又はオイル１００重量部あたり、フィラーを１５０〜１０００重量部添加するのが良い。このような放熱材料には、本発明の球状窒化アルミニウム粉末以外に、アルミナ、窒化ホウ素、酸化亜鉛、炭化珪素、グラファイトなどのフィラーを一種、あるいは数種類充填しても良く、放熱材料の特性や用途に応じて、本発明の球状窒化アルミニウム粉末とそれ以外のフィラーの形状、粒径を選択すれば良い。これらのフィラーは、例えばシランカップリング剤やリン酸又はリン酸塩などで表面処理したものを用いても良い。また、放熱材料における球状窒化アルミニウム粉末とそれ以外のフィラーの混合比は、１：９９〜９９：１の範囲で適宜調整できる。また、放熱材料には、可塑剤、加硫剤、硬化促進剤、離形剤等の添加剤をさらに添加しても良い。

上記の樹脂組成物は、ブレンダーやミキサーで混合することによって製造することができ、また放熱材料は、プレス成形法、押出成形法、ドクターブレード法によって樹脂組成物を成形し、それを加熱硬化することによって製造することができる。

以下、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例および比較例における各種物性は、下記の方法により測定した。

（１）比表面積
比表面積は、ＢＥＴ一点法にて測定を行った。

（２）平均粒子径
平均粒子径（Ｄ_５０）は、試料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ＭＩＣＲＯＴＲＡＣＨＲＡ）にて測定した。

（３）真球度
電子顕微鏡の写真像から、任意の粒子１００個を選んで、スケールを用いて粒子像の長径（ＤＬ）と短径（ＤＳ）を測定し、その比（ＤＳ／ＤＬ）の平均値を真球度とした。

（４）窒化アルミニウム粉末の収率
窒化アルミニウム粉末の収率は、得られた窒化アルミニウムのモル数を出発原料であるアルミナのモル数で除した値の％表示である。

（５）窒化アルミニウム粉末の陽イオン不純物含有量
窒化アルミニウム粉末の陽イオン不純物含有量は、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、ＩＣＰ発光分析計（ＩＣＰ−Ｓ-７５１０：島津製作所製）を使用して定量した。

（６）窒化アルミニウム粉末の酸素濃度
窒化アルミニウム粉末の酸素濃度は、酸素・窒素分析装置（商品名：ＥＭＧＡ−６２０Ｗ、堀場製作所製）を使用し、不活性ガスとしてヘリウムガスを使用して酸素を定量した。

（７）窒化アルミニウム粉末のＣ軸の格子定数
窒化アルミニウム粉末のＣ軸の格子定数は、高出力Ｘ線装置（商品名：ＲＩＮＴ−１４００、（株）リガク社製）を使用し、Ｓｉを外部標準物質として用い、測定した。

（８）シリコーンゴムシートの熱伝導率
熱伝導性シリコーンゴム組成物を１０ｃｍ×６ｃｍ、厚さ３ｍｍの大きさに成形し１５０℃の熱風循環式オーブン中で１時間加熱して硬化し、熱伝導率計（京都電子工業製ＱＴＭ−５００）を用いて熱伝導率を測定した。なお検出部からの漏電防止のため、厚さ１０μｍのポリ塩化ビニリデンフイルムを介して測定した。

実施例１
平均粒子径１．２μｍ、比表面積１０．７ｍ^２／ｇのαアルミナと比表面積１２５ｍ^２／ｇのカーボンブラックとをＣ／Ａｌ_２Ｏ_３＝０．４２の割合で混合し、さらに平均粒子径８．０μｍの炭酸カルシウムを８．９質量部添加して混合した後、窒素雰囲気下において、焼成温度１７００℃、焼成時間１５時間の条件で窒化後、空気雰囲気下において７００℃で１２時間、酸化処理を行って窒化アルミニウム粉末を得た。得られた粉末を前述の方法にて、比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を測定した。結果を表１に示す。

得られた窒化アルミニウム粉末９００重量部、ミゼラブル型シリコーン（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製ＴＳＥ２０１）１００重量部、離型剤０．５部を加圧ニーダーにて混練した。次いで、混練物を冷却した後にロールを用いて架橋剤０．５部と混合後、１８０℃で１５分間加圧プレスして縦１０ｃｍ、横６ｃｍ、厚さ３ｍｍのシートを得た。得られたシートは前述の方法にて、熱伝導率を測定した。結果を表１に併せて示す。

実施例２
出発原料をベーマイトとした以外には実施例１と同様にして球状窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた球状窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表１に示す。

さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様にシートを作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。

実施例３
焼成温度を１６５０℃とした以外には実施例１と同様にして球状窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた球状窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表１に示す。

実施例４
共融解剤である炭酸カルシウムを５．４質量部添加して混合した以外には実施例１と同様にして球状窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた球状窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表１に示す。

実施例５
共融解剤である炭酸カルシウムを１７．９質量部添加して混合した以外には実施例１と同様にして球状窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた球状窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表１に示す。

実施例６
αアルミナとカーボンブラックとをＣ／Ａｌ_２Ｏ_３＝０．３９の割合で混合した以外には実施例１と同様にして球状窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた球状窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表１に示す。
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様にシートを作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。

実施例７
共融解剤である炭酸カルシウムを４４．６質量部添加して混合した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表２に示す。

比較例１
αアルミナとカーボンブラックとをＣ／Ａｌ_２Ｏ_３＝０．３６の割合で混合した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表２に示す。

さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に、窒化アルミニウム粉末４５０重量部、ミゼラブル型シリコーン５０重量部、離型剤０．５部を加圧ニーダーにて混練しシートを作製しようとしたが、粘度が高く、シートを作製することが出来なかった。

比較例２
αアルミナとカーボンブラックとをＣ／Ａｌ_２Ｏ_３＝０．４８の割合で混合した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表２に示す。

比較例３
共融解剤である炭酸カルシウムを０．３質量部添加して混合した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表２に示す。

比較例４
焼成温度を１８００℃とした以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表２に示す。
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様にシートを作製、熱伝導率を測定した。結果を表２に示す。

比較例５
焼成温度を１５５０℃とした以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表２に示す。
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に、窒化アルミニウム粉末４５０重量部、ミゼラブル型シリコーン５０重量部、離型剤０．５部を加圧ニーダーにて混練しシートを作製しようとしたが、粘度が高く、シートを作製することが出来なかった。

比較例６
焼成時間を１時間とした以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表２に示す。
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様にシートを作製、熱伝導率を測定した。結果を表２に示す。

比較例７
共融解剤である炭酸カルシウムを８０質量部添加して混合した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた窒化アルミニウム粉末の比表面積および平均粒子径、真球度、収率、陽イオン不純物含有量、酸素濃度、Ｃ軸の格子定数を表２に示す。

さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様にシートを作製、熱伝導率を測定した。結果を表２に示す。

本発明で得られる球状窒化アルミニウム粉末は、フィラーに適した形状、粒径を有していることから、樹脂やグリースなどのマトリックスに対して高充填することができ、熱伝導率の高い放熱シート、放熱グリース、放熱接着剤等を得ることができる。

Claims

平均粒子径３〜３０μｍ、真球度０．７５以上、酸素濃度１重量％以下であり、前記平均粒子径をｄ（μｍ）としたときに、比表面積Ｓ（ｍ^２／ｇ）が下記式（１）を満足することを特徴とする球状窒化アルミニウム粉末。
（１．８４／ｄ）≦Ｓ≦（１．８４／ｄ＋０．５）（１）
平均粒径２μｍ以下のアルミナまたはアルミナ水和物、１２００〜１８００℃でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属の酸化物、炭化物又はハロゲン化物よりなる共融解剤を上記アルミナまたはアルミナ水和物１００質量部に対して０．５質量部〜５０質量部、及び、カーボン粉末を上記アルミナまたはアルミナ水和物に対する重量比（Ｃ／Ａｌ_２Ｏ_３）で０．３８〜０．４４となる割合で含有する組成物を、１６２０〜１８００℃の温度で２時間以上還元窒化することを特徴とする球状窒化アルミニウム粉末の製造方法。