JP2017036183A - Manufacturing method of high filling spherical aluminum nitride filler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は球状窒化アルミニウムフィラーの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a spherical aluminum nitride filler.
優れた熱伝導性を有するセラミック材料として窒化アルミニウムが知られており、その焼結基板は、放熱性能を要する電子機器等に広く用いられている。また、窒化アルミニウム粉末を樹脂等に混合するフィラーとしても利用されるようになってきている。 Aluminum nitride is known as a ceramic material having excellent thermal conductivity, and its sintered substrate is widely used in electronic devices that require heat dissipation performance. Moreover, it has come to be utilized also as a filler which mixes aluminum nitride powder with resin etc.
また、球状窒化アルミニウムフィラーを製造する場合、球状窒化アルミニウムフィラー同士が互いに焼付いてしまうことがある。その解決手法として、例えば、特開平11−269302号公報で示されているように、窒化ホウ素(BN)粉末を添加した球状窒化アルミニウム焼結体が報告されている。 Moreover, when manufacturing a spherical aluminum nitride filler, spherical aluminum nitride fillers may seize each other. As a solution to this problem, for example, as disclosed in JP-A-11-269302, a spherical aluminum nitride sintered body to which boron nitride (BN) powder is added has been reported.
しかしながら、従来の製造方法で作られた球状窒化アルミニウムフィラーのように、窒化ホウ素粉末の添加量が多いと、樹脂との混練時に充填率を上げることが出来ないため、窒化ホウ素粉末を除去する工程が必要であった。すなわち、樹脂の中に球状窒化アルミニウムフィラーを十分に充填することができず、その混合成形体は十分な熱伝導率を有することができない。したがって本発明は、樹脂への充填性を向上させた球状窒化アルミニウムフィラーを提供することを目的とする。 However, as in the case of spherical aluminum nitride filler made by a conventional manufacturing method, if the amount of boron nitride powder added is large, the filling rate cannot be increased during kneading with the resin, so the step of removing boron nitride powder Was necessary. That is, the spherical aluminum nitride filler cannot be sufficiently filled in the resin, and the mixed molded body cannot have a sufficient thermal conductivity. Accordingly, an object of the present invention is to provide a spherical aluminum nitride filler with improved resin filling properties.
そこで本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、球状窒化アルミニウム顆粒に窒化ホウ素を適切な量を添加すれば充填性が改善されることを見出した。 Thus, as a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the filling properties can be improved by adding an appropriate amount of boron nitride to the spherical aluminum nitride granules.
すなわち、球状窒化アルミニウム顆粒を準備する原料工程と、前記球状窒化アルミニウム顆粒100重量部に対して、窒化ホウ素粉末0.2重量部以上1重量部未満を混合し原料混合物を準備する混合工程と、
前記原料混合物を1700〜1900℃の温度域で焼結させる焼成工程と、
を含むことを特徴とする流動性球状窒化アルミニウムフィラーの製造方法を採用することにより、樹脂への充填性が改善される。
That is, a raw material step of preparing spherical aluminum nitride granules, and a mixing step of preparing a raw material mixture by mixing 0.2 parts by weight or more and less than 1 part by weight of boron nitride powder with respect to 100 parts by weight of the spherical aluminum nitride granules,
A firing step of sintering the raw material mixture in a temperature range of 1700 to 1900 ° C;
By adopting a method for producing a flowable spherical aluminum nitride filler characterized in that it contains, the filling property into the resin is improved.
さらに、前記混合工程において、容器回転型混合機に前記球状窒化アルミニウム顆粒と前記窒化ホウ素粉末とのみを入れて混合することにより、さらに充填性を改善することができる。 Furthermore, in the mixing step, the filling property can be further improved by mixing only the spherical aluminum nitride granules and the boron nitride powder in a container rotary mixer.
本発明によると、高い充填性を有する球状窒化アルミニウムフィラーが得られ、したがって、優れた熱伝導率を付与させることができる窒化アルミニウムフィラーを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a spherical aluminum nitride filler having high filling properties, and therefore it is possible to provide an aluminum nitride filler capable of imparting excellent thermal conductivity.
本発明の製造方法を以下に詳しく説明する。まずは、原料工程について説明する。本発明による球状窒化アルミニウム顆粒の主成分となる窒化アルミニウム粉末としては、直接窒化法、還元窒化法など、市販されている従来から周知の窒化アルミニウム粉末を用いることができる。これに焼結助剤として、酸化イットリウム等の希土類酸化物を添加し、有機溶媒、及び結合剤を加え、スラリー状にしたものをスプレードライヤーにて噴霧し、球状になった窒化アルミニウム顆粒を得る。 The production method of the present invention will be described in detail below. First, the raw material process will be described. As the aluminum nitride powder as the main component of the spherical aluminum nitride granules according to the present invention, commercially available conventionally known aluminum nitride powders such as direct nitriding method and reduction nitriding method can be used. To this, a rare earth oxide such as yttrium oxide is added as a sintering aid, an organic solvent and a binder are added, and the slurry is sprayed with a spray dryer to obtain spherical aluminum nitride granules. .
次に、混合工程について説明する。窒化ホウ素粉末としても、市販されているものを利用することができる。球状窒化アルミニウムフィラーを製造する場合、窒化アルミニウムフィラー同士が互いに焼付いてしまうことを防止するために窒化ホウ素粉末を添加する。その添加量は、前述の原料工程で得た窒化アルミニウム顆粒100重量部に対して、窒化ホウ素粉末を0.2重量部以上1重量部未満とする。0.2重量部未満の添加量では、後述の焼成工程において窒化アルミニウムフィラー同士の焼き付きを十分に防止出来ない。1重量部以上の添加量では、樹脂との混練時に粘度が上昇してしまい、窒化アルミニウムフィラーを十分に充填することが出来ない。 Next, the mixing process will be described. A commercially available boron nitride powder can also be used. When producing a spherical aluminum nitride filler, boron nitride powder is added to prevent the aluminum nitride fillers from being seized together. The added amount is 0.2 parts by weight or more and less than 1 part by weight of boron nitride powder with respect to 100 parts by weight of the aluminum nitride granules obtained in the above raw material process. When the addition amount is less than 0.2 parts by weight, seizure between the aluminum nitride fillers cannot be sufficiently prevented in the firing step described later. When the addition amount is 1 part by weight or more, the viscosity increases during kneading with the resin, and the aluminum nitride filler cannot be sufficiently filled.
混合工程において、容器回転型混合機に前記球状窒化アルミニウム顆粒と前記窒化ホウ素粉末とのみを入れて混合することにより、さらに充填性を高めた球状窒化アルミニウムフィラーを製造することが可能となる。容器回転型混合機は、モーター等を使って、混合する粉粒体の入った容器本体を回転させ、粉粒体が容器の回転に沿って上昇・落下を繰り返すことにより分散混合するため、球状を破壊することなく、均質な原料混合物を得ることができる。なお、従来技術として一般的に使用されているボールミルのような混合方法では、球状窒化アルミニウム顆粒と窒化ホウ素粉末以外に、例えばジルコニアボールも同時に入れて混合するためジルコニアボールと接触した球状窒化アルミニウム顆粒が破壊してしまい球状を維持することができなくなってしまう。 In the mixing step, it is possible to manufacture a spherical aluminum nitride filler with further improved filling properties by mixing only the spherical aluminum nitride granules and the boron nitride powder in a container rotary mixer. A container rotation type mixer uses a motor or the like to rotate the container body containing the powder particles to be mixed, and the powder particles are dispersed and mixed by repeating rising and falling along the rotation of the container. A homogeneous raw material mixture can be obtained without destroying. In addition, in a mixing method such as a ball mill generally used as a conventional technique, in addition to spherical aluminum nitride granules and boron nitride powder, for example, zirconia balls are also mixed and mixed so that spherical aluminum nitride granules in contact with zirconia balls are mixed. Will be destroyed and the spherical shape cannot be maintained.
容器回転型混合機としては、特に、V型ブレンダーを用いるのが望ましい。V型ブレンダーは、二つの円筒容器をV型に組み合わせており、容器の回転により、入っている粉粒体はその重力と遠心力で2ヶ所から1ヶ所に集まり、また2ヶ所に分かれるという動作の中で、集合と分離が繰り返されて、三次元的な衝突交流とたたみ込み作用で分散混合が行われるため、球状を破壊することなく短時間で均一な原料混合物を得ることができる。したがって、さらに充填性を高めた球状窒化アルミニウムフィラーを得ることができるのである。 As the container rotating type mixer, it is particularly desirable to use a V-type blender. The V-type blender combines two cylindrical containers into a V-shape. By rotating the container, the contained granular material is gathered from two places to one place by gravity and centrifugal force, and is divided into two places. Among them, the assembly and separation are repeated, and the dispersion mixing is performed by the three-dimensional collision alternating current and the convolution action, so that a uniform raw material mixture can be obtained in a short time without destroying the spherical shape. Therefore, a spherical aluminum nitride filler with further improved fillability can be obtained.
次に、焼成工程について説明する。混合工程において得られた原料混合物を窒化ホウ素製のるつぼ内に充填し、大気中において400〜600℃で脱脂処理を行う。次に、窒素雰囲気中において1700〜1900℃で焼成する。このとき窒化ホウ素粉末を添加していない場合や、窒化ホウ素粉末の添加量が十分でない場合、球状窒化アルミニウム顆粒表面に析出した液相成分が、冷却過程において凝固することにより窒化アルミニウム顆粒同士が融着してしまう。この焼結過程において、窒化アルミニウムと窒化ホウ素は互いに反応せず、また窒化アルミニウムの焼結温度において窒化ホウ素は安定なため、離型剤として窒化ホウ素粉末を用いるのが好適なのである。 Next, the firing process will be described. The raw material mixture obtained in the mixing step is filled into a boron nitride crucible, and degreased at 400 to 600 ° C. in the atmosphere. Next, baking is performed at 1700 to 1900 ° C. in a nitrogen atmosphere. At this time, when the boron nitride powder is not added or when the addition amount of the boron nitride powder is not sufficient, the liquid phase component deposited on the surface of the spherical aluminum nitride granules is solidified in the cooling process, so that the aluminum nitride granules are melted together. I wear it. In this sintering process, aluminum nitride and boron nitride do not react with each other, and since boron nitride is stable at the sintering temperature of aluminum nitride, it is preferable to use boron nitride powder as a release agent.
以上の工程を経て得られる本発明の窒化アルミニウムフィラーは、特定の混合方法を採用することにより、そのほとんどが破壊されることなく球状を維持している。さらに、離型剤として適量添加した窒化ホウ素が窒化アルミニウムフィラーの融着を抑えるため、窒化アルミニウムフィラーが割れたりして球状を損なうことを抑制することができる。したがって、本発明で得られた窒化アルミニウムフィラーを樹脂に充填すると、かなり最密充填に近い状態となるため充填率を高めることができ、その混合成形体は高い熱伝導率が得られるのである。 The aluminum nitride filler of the present invention obtained through the above steps maintains a spherical shape without being destroyed by employing a specific mixing method. Furthermore, since boron nitride added in an appropriate amount as a mold release agent suppresses fusion of the aluminum nitride filler, it is possible to prevent the aluminum nitride filler from being broken and damaging the spherical shape. Therefore, when the resin is filled with the aluminum nitride filler obtained in the present invention, it becomes a state close to closest packing, so that the filling rate can be increased, and the mixed molded body has high thermal conductivity.
以上、本発明詳細について説明してきたが、ここで示したのは本発明の具体的な実施形態の一例であり、その技術思想を踏まえた上で、発明の効果を著しく損なわない限度において、前記実施形態の一部を変更して実施することが可能であることが理解されるべきである。 Although the present invention has been described in detail above, what has been described here is an example of a specific embodiment of the present invention. It should be understood that some of the embodiments can be modified and practiced.
本発明品は放熱性を有するシートやグリース、絶縁樹脂に充填するフィラーとして電子部品から自動車産業などの分野に幅広く利用することができる。
The product of the present invention can be widely used in fields such as electronic parts and the automobile industry as a filler for filling a heat-dissipating sheet, grease, or insulating resin.
Claims (2)
前記球状窒化アルミニウム顆粒100重量部に対して、窒化ホウ素粉末0.2重量部以上1重量部未満を混合し原料混合物を準備する混合工程と、
前記原料混合物を1700〜1900℃の温度域で焼結させる焼成工程と、
を含むことを特徴とする高充填性球状窒化アルミニウムフィラーの製造方法。 A raw material process for preparing spherical aluminum nitride granules;
A mixing step of preparing a raw material mixture by mixing 0.2 parts by weight or more and less than 1 part by weight of boron nitride powder with respect to 100 parts by weight of the spherical aluminum nitride granules;
A firing step of sintering the raw material mixture in a temperature range of 1700 to 1900 ° C;
A method for producing a highly filled spherical aluminum nitride filler, comprising:
2. The method for producing a highly-filled spherical aluminum nitride filler according to claim 1, wherein in the mixing step, only the spherical aluminum nitride granules and the boron nitride powder are mixed in a container rotary mixer.
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