JP2022067865A - AlN PARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Google Patents

AlN PARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME Download PDF

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Abstract

To provide AlN particles capable of improving the shape of a particle surface and effectively improving heat conductivity, and a method for producing the AlN particles.SOLUTION: AlN particles of the present invention are characterized in that the surface of the particles is plane-machined. Alternatively, the AlN particles of the present invention are characterized by being a pulverized powder having a planar fracture surface on the surface of crystal particles. A method for producing AlN particles of the present invention comprises the steps of forming primary crystal particles and forming a planar fracture surface on the surface of the crystal particles by grinding the primary crystal particles. In the present invention, the primary crystal particles are preferably synthesized by a combustion synthesis method under a nitrogen atmosphere.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、熱伝導性に優れたAlN粒子、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to AlN particles having excellent thermal conductivity and a method for producing the same.

窒化アルミニウム(以下、AlNと記す)は、高絶縁性と高熱伝導性を有するため、高熱伝導性基板や絶縁放熱用フィラーなどとして応用されている。近年の半導体素子の小型化、高機能化に伴い、電子部品からの発熱量は増大する傾向にあり、電子部品などにおける放熱部材の性能も更なる向上が求められている。 Aluminum nitride (hereinafter referred to as AlN) has high insulation and high thermal conductivity, and is therefore applied as a high thermal conductive substrate, an insulating heat dissipation filler, and the like. With the recent miniaturization and higher functionality of semiconductor devices, the amount of heat generated from electronic components tends to increase, and further improvement in the performance of heat dissipation members in electronic components and the like is required.

そのため、従来使用されていたアルミナ(以下、Alと記す)よりも、熱伝導性に優れるAlNへの代替が進んでおり、特に、フィラーの需要は拡大している。
特許文献1には、AlN粒子に焼結助剤を添加して、造粒後に焼結を行って得た球状のAlN粒子及びその製造方法について開示されている。
Therefore, the substitution of AlN, which has excellent thermal conductivity, is progressing compared to the conventionally used alumina (hereinafter referred to as Al 2 O 3 ), and the demand for fillers is particularly expanding.
Patent Document 1 discloses spherical AlN particles obtained by adding a sintering aid to AlN particles and sintering after granulation, and a method for producing the same.

また、特許文献2には、フラックス成分を含むAlN微粉末の凝集体を用い、フラックス成分を溶かして得た球状AlN粒子及びその製造方法について開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses spherical AlN particles obtained by melting an aggregate of AlN fine powder containing a flux component and a method for producing the same.

特開2005-104818号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-104818 特許第3911554号公報Japanese Patent No. 391554

しかしながら、特許文献1で開示されている球状AlN粒子は、1次粒子が小さく、焼結助剤による粒界が存在するために、AlN粒子本体の熱伝導性を発揮できず、且つ製造コストが高いとの問題があった。 However, since the spherical AlN particles disclosed in Patent Document 1 have small primary particles and have grain boundaries due to the sintering aid, the thermal conductivity of the AlN particle body cannot be exhibited and the manufacturing cost is high. There was a problem that it was expensive.

また、特許文献2で開示されている球状AlN粒子は、フラックス中で球状化及び粒成長を促進させており、製造工程が複雑化し、製造コストが高くなる問題があった。 Further, the spherical AlN particles disclosed in Patent Document 2 promote spheroidization and grain growth in the flux, which causes a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is high.

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、粒子表面の形状を改良し、熱伝導性を効果的に向上させることが可能なAlN粒子、及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide AlN particles capable of improving the shape of the particle surface and effectively improving thermal conductivity, and a method for producing the same. do.

本発明におけるAlN粒子は、粒子表面に、平面加工が施されてなることを特徴とする。 The AlN particles in the present invention are characterized in that the surface of the particles is flattened.

或いは、本発明におけるAlN粒子は、結晶粒子の表面に、平面状の破面を有する粉砕紛であることを特徴とする。 Alternatively, the AlN particles in the present invention are characterized by being a pulverized powder having a planar fracture surface on the surface of the crystal particles.

又は、本発明におけるAlN粒子は、平均粒子径D50が、20μm~100μmであり、タップ密度が、1.70~1.85(g/cc)の範囲であることを特徴とする。 Alternatively, the AlN particles in the present invention are characterized in that the average particle diameter D50 is 20 μm to 100 μm and the tap density is in the range of 1.70 to 1.85 (g / cc).

本発明におけるAlN粒子の製造方法は、一次結晶粒子を形成する工程と、前記一次結晶粒子を粉砕加工して、結晶粒子の表面に、平面状の破面を形成する工程と、を有することを特徴とする。 The method for producing AlN particles in the present invention includes a step of forming primary crystal particles and a step of pulverizing the primary crystal particles to form a planar fracture surface on the surface of the crystal particles. It is a feature.

本発明では、前記一次結晶粒子を、窒素雰囲気下にて燃焼合成法で合成することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to synthesize the primary crystal particles by a combustion synthesis method under a nitrogen atmosphere.

本発明では、前記一次結晶粒子を、平均粒子径が50μm~300μmの範囲となるように合成することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to synthesize the primary crystal particles so that the average particle diameter is in the range of 50 μm to 300 μm.

本発明のAlN粒子によれば、効果的に、熱伝導性を向上させることができる。 According to the AlN particles of the present invention, the thermal conductivity can be effectively improved.

平面加工が施されていない比較例のAlN粒子の走査電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of AlN particles of a comparative example which has not been subjected to plane processing. 平面加工が施された本実施の形態のAlN粒子の走査電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the AlN particle of this embodiment which has been subjected to plane processing. 粉砕前の合成粒子の走査電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of synthetic particles before pulverization. 本実施の形態のメインフィラーの隙間に、小径サブフィラーと中径サブフィラーが充填されたイメージを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the image which the small diameter subfiller and the medium diameter subfiller are filled in the gap of the main filler of this embodiment. 本実施の形態のメインフィラーの隙間に、小径サブフィラーのみが充填されたイメージを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the image which only the small diameter subfiller is filled in the gap of the main filler of this embodiment. 本実施の形態のメインフィラーの隙間に、平面サブフィラーが充填されたイメージを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the image which the plane subfiller is filled in the gap of the main filler of this embodiment. 本実施の形態のメインフィラーを用いた3つの充填パターンにおける粒度分布図である。It is a particle size distribution diagram in three filling patterns using the main filler of this embodiment.

以下、本発明の一実施の形態(以下、「実施の形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。なお、「~」の表記は、下限値及び上限値の双方の数値を含む。 Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter, abbreviated as “embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified and implemented within the scope of the gist thereof. The notation of "~" includes both the lower limit value and the upper limit value.

<従来におけるAlN粒子、及びその問題点>
AlN粒子は、放熱材料などとして適用される。放熱材料としては、例えば、樹脂やゴムに充填した放熱シートやエポキシ樹脂に充填させた放熱性接着剤等が挙げられる。
<Conventional AlN particles and their problems>
AlN particles are applied as a heat dissipation material or the like. Examples of the heat-dissipating material include a heat-dissipating sheet filled with resin or rubber, a heat-dissipating adhesive filled with an epoxy resin, and the like.

従来においてAlN粒子は、直接窒化法(窒素とアルミを直接反応させる)やアルミナ還元窒化法(カーボンとAlの混合粉末を窒素雰囲気中で加熱する)など様々な製造方法を用いて、小径となるように形成することが一般的に行われていたが、本発明者は、大きな粒子径の開発において、効果的に熱伝導性を向上させる形状を発明するに至った。 Conventionally, AlN particles have been produced by using various manufacturing methods such as a direct nitriding method (direct reaction of nitrogen and aluminum) and an alumina reduction nitriding method (heating a mixed powder of carbon and Al 2 O 3 in a nitrogen atmosphere). Although it was generally formed to have a small diameter, the present inventor has invented a shape that effectively improves thermal conductivity in the development of a large particle diameter.

すなわち、従来において、大きな粒子径を形成する際には、例えば、焼結助剤を用いて大きな塊を作成するなどしていたが、十分な熱伝導性を発揮できなかった。また、粒子径の大きいAlN粒子では、粒子表面に凹凸が多く、あるいは、特許文献1、2のように球形であった。しかしながら、これら粒子表面を有するAlN粒子をメインフィラーに用いて、熱伝導性を上げるには、平均粒子径の異なる複数種のサブフィラーの使用が必要であり、これらサブフィラーの添加量を夫々最適化することが必要であった。また、粒子表面が凹凸のAlN粒子をメインフィラーとして用いた構成では、サブフィラーの添加量が多くなり、粘度が大きくなりすぎるために、全体のフィラー添加量を多くできず、その結果、熱伝導率を向上させることはできなかった。 That is, in the past, when forming a large particle size, for example, a large lump was formed by using a sintering aid, but sufficient thermal conductivity could not be exhibited. Further, in the AlN particles having a large particle diameter, the surface of the particles had many irregularities or was spherical as in Patent Documents 1 and 2. However, in order to use AlN particles having these particle surfaces as the main filler and increase the thermal conductivity, it is necessary to use a plurality of types of subfillers having different average particle diameters, and the addition amount of these subfillers is optimal for each. It was necessary to change. Further, in the configuration using AlN particles having an uneven particle surface as the main filler, the amount of the subfiller added becomes large and the viscosity becomes too large, so that the total amount of the filler added cannot be increased, and as a result, heat conduction occurs. The rate could not be improved.

<本実施の形態のAlN粒子の概要>
本実施の形態では、効果的に高い熱伝導性を得るべく、AlN粒子の粒子表面形状を改良するに至った。すなわち、本実施の形態のAlN粒子は、粒子表面に、平面加工が施されてなることを特徴とする。
<Outline of AlN particles of this embodiment>
In the present embodiment, the particle surface shape of the AlN particles has been improved in order to effectively obtain high thermal conductivity. That is, the AlN particles of the present embodiment are characterized in that the surface of the particles is flattened.

まずは、粒子表面を平面加工していない比較例としてのAlN粒子の走査電子顕微鏡写真(SEM写真)を図1に示す。 First, FIG. 1 shows a scanning electron micrograph (SEM photograph) of AlN particles as a comparative example in which the particle surface is not flattened.

図1に示すAlN粒子の平均粒子径D50は、60μmである。図1に示すAlN粒子の粒子表面は、凹凸形状であることがわかる。 The average particle diameter D50 of the AlN particles shown in FIG. 1 is 60 μm. It can be seen that the particle surface of the AlN particles shown in FIG. 1 has an uneven shape.

これに対し、図2は、粒子表面に平面加工を施したAlN粒子の走査電子顕微鏡写真(SEM写真)である。図2に示すAlN粒子も図1と同様に、平均粒子径D50が60μmであるが、図1と比較すると、粒子表面に平坦な箇所が増え、粒子表面全体が、複数の平面で囲まれた形状になっていることがわかる。 On the other hand, FIG. 2 is a scanning electron micrograph (SEM photograph) of AlN particles whose surface is surface-processed. The AlN particles shown in FIG. 2 also have an average particle diameter D50 of 60 μm as in FIG. 1, but as compared with FIG. 1, flat spots are increased on the particle surface, and the entire particle surface is surrounded by a plurality of planes. You can see that it has a shape.

図2の粒子表面に現れる平面は、一次結晶粒子を粉砕加工した際の破面であることが好ましい。すなわち、図2に示すAlN粒子は、大きな一次結晶粒子を粉砕加工した粉砕紛である。 The plane appearing on the particle surface in FIG. 2 is preferably a fracture surface when the primary crystal particles are pulverized. That is, the AlN particles shown in FIG. 2 are pulverized powder obtained by pulverizing large primary crystal particles.

或いは、本実施の形態のAlN粒子は、平均粒子径D50が、20μm~100μmであり、タップ密度が、1.70~1.85(g/cc)の範囲であることが好ましい。本実施の形態では、粒子表面に平面が多いため、後述する実験結果に示すように、表面未加工品(粒子表面は凹凸)に比べて、AlN粒子を密に充填でき、タップ密度を大きくすることができる。 Alternatively, the AlN particles of the present embodiment preferably have an average particle diameter D50 of 20 μm to 100 μm and a tap density in the range of 1.70 to 1.85 (g / cc). In the present embodiment, since the particle surface has many flat surfaces, as shown in the experimental results described later, AlN particles can be packed more densely and the tap density is increased as compared with the unprocessed surface product (the particle surface is uneven). be able to.

本実施の形態では、高い熱伝導性を有するために、粒子形状には、粒状を採用した。「粒状」とは、不定形でなく、多くの平面(平坦面、平滑面と言い換えるこもできる)を持ち、好ましくは、平均粒子径D50が、5μm~100μm程、好ましくは、10μm~100μm程度の結晶粒子を指す。平均粒子径は、例えば、レーザ回折粒度分布測定装置(HORIBA製 LA-950)にて測定することができる。「D50」とは、累積個数が、全粒子数の50%となる粒径を指す。 In the present embodiment, in order to have high thermal conductivity, granular particles are adopted for the particle shape. The "granular" is not irregular and has many planes (which can be rephrased as a flat surface or a smooth surface), and preferably has an average particle diameter D50 of about 5 μm to 100 μm, preferably about 10 μm to 100 μm. Refers to crystal particles. The average particle size can be measured by, for example, a laser diffraction particle size distribution measuring device (LA-950 manufactured by HORIBA). “D50” refers to a particle size in which the cumulative number is 50% of the total number of particles.

粒子表面が凹凸状や球状であると、フィラー間の接触は点接触が主流となるが、粒子表面が平面加工されていることで、面接触を増やすことができ、これにより、フィラー間の接触面積を大きくでき、熱伝導性の向上を図ることができる。 When the particle surface is uneven or spherical, point contact is the mainstream of contact between fillers, but since the particle surface is flattened, surface contact can be increased, which causes contact between fillers. The area can be increased and the thermal conductivity can be improved.

また、粒子表面に多くの平面部分が存在すると、粒子表面の凹凸は少なくなり、粒子の表面抵抗が低くなり充填性が大幅に向上し、高い熱伝導性を得ることができる。 Further, when many flat portions are present on the particle surface, the unevenness of the particle surface is reduced, the surface resistance of the particles is lowered, the filling property is significantly improved, and high thermal conductivity can be obtained.

<充填性について>
本実施の形態のAlN粒子を用いた充填性について、図4~図6を用いて説明する。
<About filling property>
The filling property using the AlN particles of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

図4に示す符号1は、平面加工が施された本実施の形態のAlN粒子である。以下では、メインフィラー1a、1bを称する。「メインフィラー」とは、添加されるフィラーの中で、最も大きい質量比率を持つフィラーを指す。そして、メインフィラー以外のフィラーを、サブフィラーと称する。図4に示すメインフィラー1aは、断面が矩形状であり、メインフィラー1bは、断面が三角形であるが、断面形状を限定するものではない。図4~図6に示すフィラーの断面形状は、粒子表面に平面を備える模式図の一例であり、フィラーの精密な断面形状を示すものではない。ただし、図4に示すように、メインフィラー1a、1bの粒子表面には、複数の平面が存在することが望ましい。また、平面部分は、粒子表面全体の30%以上の面積を占めていることが好ましい。 Reference numeral 1 shown in FIG. 4 is an AlN particle of the present embodiment which has been subjected to flat surface processing. Hereinafter, the main fillers 1a and 1b will be referred to. The "main filler" refers to the filler having the largest mass ratio among the fillers to be added. Fillers other than the main filler are referred to as subfillers. The main filler 1a shown in FIG. 4 has a rectangular cross section, and the main filler 1b has a triangular cross section, but the cross section shape is not limited. The cross-sectional shape of the filler shown in FIGS. 4 to 6 is an example of a schematic diagram having a flat surface on the particle surface, and does not show a precise cross-sectional shape of the filler. However, as shown in FIG. 4, it is desirable that a plurality of planes exist on the particle surface of the main fillers 1a and 1b. Further, it is preferable that the flat surface portion occupies an area of 30% or more of the entire particle surface.

図4に示す充填パターンでは、メインフィラ-1a、1b以外に、中径サブフィラー2と小径サブフィラー3を添加している。粒子径は、メインフィラー1a、1bが最も大きく、続いて、中径サブフィラー2、及び小径サブフィラー3の順である。すなわち、図4では、メインフィラー1a、1b以外に、平均粒子径が異なる複数種のサブフィラーを添加する。図4に示すように、平面加工を施したメインフィラー1a、1bと、粒子径の異なる複数種のサブフィラー2、3とを充填すると、メインフィラー1a、1bの平面間の隙間に、中径サブフィラー2及び小径サブフィラー3が介在し、この結果、メインフィラー1a、1b間の間隔が広がりやすい。これは、メインフィラーの粒子表面を加工せず、粒子表面に凹凸が多い表面未加工品を使用した場合とは異なる。メインフィラーに表面未加工品を用いた場合には、メインフィラー間にて比較的隙間の広い箇所には、中径サブフィラー2が充填され、メインフィラー間にて隙間の狭い箇所には、小径サブフィラー3が充填されるなどして、理論的には、平面加工されたメインフィラーを用いた場合より、メインフィラー間の間隔が広がるのを抑制しやすい。 In the filling pattern shown in FIG. 4, a medium-diameter subfiller 2 and a small-diameter subfiller 3 are added in addition to the main fillers -1a and 1b. As for the particle size, the main fillers 1a and 1b have the largest particle size, followed by the medium diameter subfiller 2 and the small diameter subfiller 3. That is, in FIG. 4, in addition to the main fillers 1a and 1b, a plurality of types of subfillers having different average particle diameters are added. As shown in FIG. 4, when the main fillers 1a and 1b that have been flattened and the subfillers 2 and 3 having different particle diameters are filled, the gap between the planes of the main fillers 1a and 1b has a medium diameter. The subfiller 2 and the small diameter subfiller 3 intervene, and as a result, the distance between the main fillers 1a and 1b tends to widen. This is different from the case where the particle surface of the main filler is not processed and a surface-unprocessed product having many irregularities on the particle surface is used. When a surface-unprocessed product is used for the main filler, the medium-diameter subfiller 2 is filled in the part with a relatively wide gap between the main fillers, and the small diameter is filled in the part with a narrow gap between the main fillers. Theoretically, it is easier to suppress the widening of the space between the main fillers than when the flattened main filler is used, for example, because the subfiller 3 is filled.

実際に、後述する実験結果に示すように、平面加工が施された本実施の形態のメインフィラーと、平均粒子径が異なる複数種のサブフィラーとを溶媒中に混合した充填材では、熱伝導率が下がる傾向が見られた。これは、図4に示す充填パターンにより、メインフィラー1a、1b間の隙間が広がるためであると推測される。 Actually, as shown in the experimental results described later, in a filler in which a flattened main filler of the present embodiment and a plurality of types of subfillers having different average particle sizes are mixed in a solvent, thermal conductivity is obtained. There was a tendency for the rate to decline. It is presumed that this is because the filling pattern shown in FIG. 4 widens the gap between the main fillers 1a and 1b.

そこで、本実施の形態では、図5に示すように、サブフィラーには、小径サブフィラー3のみ使用した。すなわち、平面加工が施された本実施の形態のメインフィラー1a、1bと、小径サブフィラー3とを充填し、中径サブフィラー2は使用していない。これにより、図5に示すように、メインフィラー1a、1b間の隙間には、小径サブフィラー3のみ介在するため、メインフィラー1a、1b間の隙間を、図4に比べて狭くすることができ、熱伝導率を効果的に高めることができる。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, only the small diameter subfiller 3 is used as the subfiller. That is, the main fillers 1a and 1b of the present embodiment that have been flattened and the small diameter subfiller 3 are filled, and the medium diameter subfiller 2 is not used. As a result, as shown in FIG. 5, since only the small diameter subfiller 3 is interposed in the gap between the main fillers 1a and 1b, the gap between the main fillers 1a and 1b can be narrowed as compared with FIG. , Thermal conductivity can be effectively increased.

実際に、後述する実験結果に示すように、メインフィラーの添加量を一定とし、サブフィラーとして、中径サブフィラー2と小径サブフィラー3の2種類添加した充填材-1と、小径サブフィラー3のみ添加した充填材-2との各熱伝導率を測定すると、充填材-2のほうが充填材-1に比べて、熱伝導率が高くなることがわかった。 Actually, as shown in the experimental results described later, the filler-1 in which the amount of the main filler added is constant and two types of the medium-diameter subfiller 2 and the small-diameter subfiller 3 are added as the subfiller, and the small-diameter subfiller 3 are actually added. When each thermal conductivity with the filler-2 added only was measured, it was found that the filler-2 had a higher thermal conductivity than the filler-1.

なお、図5に示す小径サブフィラー3は、球状であるが、小径サブフィラー3の形状を限定するものでなく、例えば、図6に示すように、サブフィラーとして、粒子表面に平面加工が施された平面サブフィラー4を用いることができる。平面サブフィラー4を添加することで、より効果的に、面接触を増やすことができ、後述する実験結果にも示すように、熱伝導率の更なる向上を図ることができる。 Although the small-diameter subfiller 3 shown in FIG. 5 is spherical, the shape of the small-diameter subfiller 3 is not limited. For example, as shown in FIG. 6, the particle surface is flattened as a subfiller. The flat surface subfiller 4 can be used. By adding the flat surface subfiller 4, the surface contact can be increased more effectively, and as shown in the experimental results described later, the thermal conductivity can be further improved.

平面サブフィラー4は、後述するメインフィラー1a、1bの製造方法を用いて形成することができる。 The planar subfiller 4 can be formed by using the method for producing the main fillers 1a and 1b described later.

小径サブフィラー3及び平面サブフィラー4の平均粒子径D50は、1μm~5μmの範囲であることが、熱伝導率を飛躍的に向上させることができ好適である。 It is preferable that the average particle size D50 of the small-diameter subfiller 3 and the flat-diameter subfiller 4 is in the range of 1 μm to 5 μm because the thermal conductivity can be dramatically improved.

なお、本実施の形態で適用されるサブフィラーは、AlN粒子であることが好ましいが、AlN以外の材質であってもよい。 The subfiller applied in the present embodiment is preferably AlN particles, but may be made of a material other than AlN.

<本実施の形態のAlN粒子の製造方法>
本実施の形態における平面加工が施されたAlN粒子は、以下の工程を経て形成することができる。すなわち、
(1) 一次結晶粒子を形成する工程と、
(2) 一次結晶粒子を粉砕加工して、結晶粒子の表面に、平面状の破面を形成する工程と、を有することが好ましい。
<Method for producing AlN particles according to this embodiment>
The flattened AlN particles in the present embodiment can be formed through the following steps. That is,
(1) The process of forming primary crystal particles and
(2) It is preferable to have a step of pulverizing the primary crystal particles to form a planar fracture surface on the surface of the crystal particles.

AlN結晶粒子は、脆性破壊の傾向を示し、破面は直線的に進む。このような特徴を応用して、本実施の形態では、平均粒子径が50μm~300μmと大きい一次結晶粒子を合成し、続いて、この一次結晶粒子に対し、粉砕加工を行う。これにより、破面が平面となるAlN粒子を得ることができる。 The AlN crystal particles show a tendency of brittle fracture, and the fracture surface advances linearly. By applying such characteristics, in the present embodiment, primary crystal particles having a large average particle diameter of 50 μm to 300 μm are synthesized, and then the primary crystal particles are pulverized. This makes it possible to obtain AlN particles having a flat fracture surface.

まず、上記(1)の工程で、平均粒子径が50μm~300μmの結晶粒子を得るためには、例えば、燃焼合成法で、Alと希釈材(AlN粉末)を混合し、このとき、希釈材の添加量を、5質量%~50質量%程度に低くし、燃焼温度を上げて合成反応時の結晶を急成長させる。希釈材は、原料中に占めるAl量を調整するために使用される。あるいは、電気炉1800℃の窒素加圧雰囲気(0.3~0.9MPa)で、10~100時間のAlN粉末の熱処理を行い粒成長させて得る。 First, in order to obtain crystal particles having an average particle diameter of 50 μm to 300 μm in the step (1) above, for example, Al and a diluting material (AlN powder) are mixed by a combustion synthesis method, and at this time, the diluting material is used. The addition amount of the above is reduced to about 5% by mass to 50% by mass, the combustion temperature is raised, and the crystals at the time of the synthesis reaction are rapidly grown. The diluent is used to adjust the amount of Al in the raw material. Alternatively, the AlN powder is heat-treated for 10 to 100 hours in a nitrogen-pressurized atmosphere (0.3 to 0.9 MPa) at 1800 ° C. in an electric furnace to grow grains.

一次結晶粒子の平均粒子径を変えるには、例えば、処理時間を変えることで調整することができる。すなわち、熱処理時間を長くすることで、平均結晶粒径を大きくすることができる。 The average particle size of the primary crystal particles can be changed, for example, by changing the processing time. That is, the average crystal grain size can be increased by lengthening the heat treatment time.

一次結晶粒子の製造方法には、燃焼合成法を用いることが、平均粒子径の調整が簡単で且つ製造コストも安くでき好適である。図3は、一次結晶粒子のSEM写真である。 It is preferable to use a combustion synthesis method as a method for producing primary crystal particles because the average particle size can be easily adjusted and the production cost can be reduced. FIG. 3 is an SEM photograph of the primary crystal particles.

次に、上記(2)の粉砕加工では、一般的な転動ボールミルや振動ボールミル、遊星ボールミルなどを用いることができる。例えば、アルミナの粉砕容器にφ1~10mmのアルミナビーズを入れて粉砕することで、平面部分を多く持つAlN粒子を得ることができる。粉砕時間は、得たい粒子径をもとに決定することができる。
そして、粉砕粉に対し、湿式又は乾式による分級を行う。
Next, in the crushing process of (2) above, a general rolling ball mill, vibration ball mill, planetary ball mill, or the like can be used. For example, AlN particles having many flat portions can be obtained by putting alumina beads having a diameter of 1 to 10 mm in an alumina crushing container and crushing the particles. The crushing time can be determined based on the desired particle size.
Then, the pulverized powder is classified by a wet method or a dry method.

以上により、平均粒子径D50に、5μm~100μm程度の粒度分布を持ち、粒子表面にシャープな平面を有するAlN粒子を得ることができる。 As described above, AlN particles having an average particle diameter D50 having a particle size distribution of about 5 μm to 100 μm and having a sharp flat surface on the particle surface can be obtained.

本実施の形態のAlN粒子は、例えば、絶縁性の高放熱シートに適用することができる。この高放熱シートは、ヒートシンクと集積回路の間に入れられ、5G通信サーバ、AIや車の集積回路等に用いられる。 The AlN particles of the present embodiment can be applied to, for example, an insulating high heat dissipation sheet. This high heat dissipation sheet is inserted between the heat sink and the integrated circuit, and is used for a 5G communication server, an AI, an integrated circuit of a car, and the like.

以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例により、本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples carried out to clarify the effects of the present invention. The present invention is not limited to the following examples.

<タップ密度>
以下の表1では、AlN粒子における、粒度分布範囲とタップ密度との関係を示す。なお、平均粒子径D50は、レーザ回折粒度分布測定装置(HORIBA製 LA-950)にて測定した。
<Tap density>
Table 1 below shows the relationship between the particle size distribution range and the tap density in AlN particles. The average particle size D50 was measured with a laser diffraction particle size distribution measuring device (LA-950 manufactured by HORIBA).

表1に示す「表面未加工品」とは、AlN粒子を合成した後、粉砕加工を施していない粒状のフィラーである。すなわち、表面未加工品は、粒子表面が凹凸である。一方、「表面加工品」は、一次結晶粒子を燃焼合成法で合成した後、粉砕加工を施した粉砕紛である。「表面未加工品」及び「表面加工品」は共に、燃焼合成社製である。 The "unprocessed surface product" shown in Table 1 is a granular filler that has not been pulverized after synthesizing AlN particles. That is, the surface of the unprocessed product has irregularities on the particle surface. On the other hand, the "surface-treated product" is a crushed powder obtained by pulverizing primary crystal particles after synthesizing them by a combustion synthesis method. Both "unprocessed surface products" and "processed surface products" are manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.

表1に示すように、平均粒子径D50が同じである表面未加工品と表面加工品とを対比すると、表面加工品のほうが、表面未加工品よりもタップ密度が大きくなることがわかった。これは、粒子表面に平面加工が施されている表面加工品では、粒子表面が凹凸の表面未加工品よりも密に充填されやすいためである。 As shown in Table 1, when the surface-treated product and the surface-processed product having the same average particle diameter D50 were compared, it was found that the surface-treated product had a higher tap density than the surface-processed product. This is because the surface-processed product in which the particle surface is flat-processed is more likely to be filled more densely than the uneven surface-processed product.

表1に示すように、平均粒子径D50が、20μm~100μmであると、タップ密度は1.70(g/cc)~1.85(g/cc)の範囲になり、表面未加工品よりも高いタップ密度を得ることができるとわかった。 As shown in Table 1, when the average particle diameter D50 is 20 μm to 100 μm, the tap density is in the range of 1.70 (g / cc) to 1.85 (g / cc), which is higher than that of the unprocessed surface product. Also found that high tap density can be obtained.

なお、表1に示すように、平均粒子径D50の値は、その中心値前後で多少の幅があるが、本明細書に記載の平均粒子径D50は、表1に示すD50欄の中心値を指している。 As shown in Table 1, the value of the average particle diameter D50 has a slight range before and after the center value, but the average particle diameter D50 described in the present specification is the center value in the column D50 shown in Table 1. Pointing to.

Figure 2022067865000002
Figure 2022067865000002

<熱伝導率と粘度の評価に関する実験>
次に、以下の表2に示す各サンプルを用い、熱伝導率及び粘度を測定した。表2に示すように、比較例では、メインフィラーとして、粒子表面が未加工である平均粒子径D50=60μmのAlN粒子を用いた。すなわち、比較例では、表1に示す平均粒子径D50が60μmの表面未加工品を用いた。また、実施例では、メインフィラーとして、粒子表面が加工された平均粒子径D50=60μmのAlN粒子を用いた。すなわち、実施例では、表1に示す平均粒子径D50が60μmの表面加工品(燃焼合成社製 AN-HF60LG-HTZ)を用いた。
<Experiment on evaluation of thermal conductivity and viscosity>
Next, the thermal conductivity and viscosity were measured using each sample shown in Table 2 below. As shown in Table 2, in the comparative example, AlN particles having an average particle diameter D50 = 60 μm having an unprocessed particle surface were used as the main filler. That is, in the comparative example, a surface-processed product having an average particle diameter D50 of 60 μm shown in Table 1 was used. Further, in the examples, AlN particles having an average particle diameter D50 = 60 μm having a processed particle surface were used as the main filler. That is, in the examples, a surface-treated product (AN-HF60LG-HTZ manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.) having an average particle diameter D50 of 60 μm shown in Table 1 was used.

表2に示すように、サブフィラーとして、平均粒子径D50が1μmのAlN粒子(燃焼合成社製 AN-HF01LG-HT)、また、平均粒子径D50が30μmのAlN粒子(燃焼合成社製 AN-HF30LG-HTZ)を用いた。 As shown in Table 2, AlN particles having an average particle diameter D50 of 1 μm (AN-HF01LG-HT manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.) and AlN particles having an average particle diameter D50 of 30 μm (AN-manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.) are used as subfillers. HF30LG-HTZ) was used.

実験では、メインフィラーとサブフィラーとを、シリコーンオイル(信越化学工業社製 KF-96-20CS)に混合し、このとき、フィラーの充填量を60体積%(シリコーンオイルは16.5質量%、フィラーは、83.5質量%)に固定した。また、表2に示すメインフィラーの添加量及びサブフィラーの添加量は、フィラー83.5質量%を100にして質量比率で求めた。 In the experiment, the main filler and the sub-filler were mixed with silicone oil (KF-96-20CS manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and at this time, the filling amount of the filler was 60% by volume (16.5% by mass of the silicone oil, The filler was fixed at 83.5% by mass). The amount of the main filler added and the amount of the subfiller added shown in Table 2 were determined by mass ratio with 83.5% by mass of the filler as 100.

Figure 2022067865000003
Figure 2022067865000003

表3に、各サンプルの熱伝導率及び粘度(25℃)を示す。表3に示す熱伝導率は、定常熱流法により測定した。また、粘度は、B型粘度計を用いて25℃の粘度を測定した。 Table 3 shows the thermal conductivity and viscosity (25 ° C.) of each sample. The thermal conductivity shown in Table 3 was measured by the steady heat flow method. The viscosity was measured at 25 ° C. using a B-type viscometer.

表3に示すように、実施例では、比較例に比べて粘度が低くなることがわかった。なお、表面未加工品の場合、サブフィラーを35質量%以上添加すると、充填性が悪化し、粘度が非常に高くなり、そもそも混錬することができなかった。 As shown in Table 3, it was found that the viscosity of the examples was lower than that of the comparative examples. In the case of an unprocessed surface product, when 35% by mass or more of the subfiller was added, the filling property deteriorated, the viscosity became very high, and kneading could not be performed in the first place.

このように、実施例が、比較例より低い粘度となるのは、実施例に使用されたメインフィラーは、平滑性に優れた平面を多く含むためである。そして、熱伝導率は、実施例2~実施例6の熱伝導率が、比較例1、2の熱伝導率を上回ることがわかった。 As described above, the reason why the examples have a lower viscosity than the comparative examples is that the main filler used in the examples contains many flat surfaces having excellent smoothness. As for the thermal conductivity, it was found that the thermal conductivity of Examples 2 to 6 exceeds the thermal conductivity of Comparative Examples 1 and 2.

実施例においては、粘度があまり低くなりすぎても、接触しないフィラーが増え、熱伝導率の低下を招くため、粘度(25℃)は、20(Pa.s)以上であることが好まく、50(Pa.s)以上であることがより好ましい。また、粘度(25℃)は、400(Pa.s)以下であることが好ましく、300(Pa.s)以下であることがより好ましく、250(Pa.s)以下であることが更に好ましい。 In the examples, even if the viscosity becomes too low, the amount of filler that does not come into contact increases, which causes a decrease in thermal conductivity. Therefore, the viscosity (25 ° C.) is preferably 20 (Pa.s) or more. It is more preferably 50 (Pa.s) or more. The viscosity (25 ° C.) is preferably 400 (Pa.s) or less, more preferably 300 (Pa.s) or less, and even more preferably 250 (Pa.s) or less.

Figure 2022067865000004
Figure 2022067865000004

表3の実験結果に使用されたサンプルでは、サブフィラーとして、平均粒子径D50が1μmの小径サブフィラーのみを添加したが、次に、平均粒子径が異なる2種類のサブフィラーを添加した比較例3と実施例8(表2を参照)について、熱伝導率及び粘度を測定した。 In the sample used for the experimental results in Table 3, only a small-diameter subfiller having an average particle diameter D50 of 1 μm was added as a subfiller, but next, a comparative example in which two types of subfillers having different average particle diameters were added. Thermal conductivity and viscosity were measured for 3 and Example 8 (see Table 2).

以下の表4に示すように、比較例2と比較例3は、平均粒子径が60μmの表面未加工品のメインフィラーを全フィラー中70質量%含むことで一致するが、比較例2は、メインフィラー以外に、平均粒子径が1μmの小径サブフィラーのみを含むのに対し、比較例3は、メインフィラー以外に、平均粒子径が1μmの小径サブフィラーと、平均粒子径が30μmの中径サブフィラーを含むことで両者は相違する。 As shown in Table 4 below, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 are consistent in that they contain 70% by mass of the main filler of the surface-unprocessed product having an average particle diameter of 60 μm in the total filler, whereas Comparative Example 2 has the same content. In addition to the main filler, only a small diameter subfiller having an average particle diameter of 1 μm is included, whereas in Comparative Example 3, in addition to the main filler, a small diameter subfiller having an average particle diameter of 1 μm and a medium diameter having an average particle diameter of 30 μm are included. The two differ by including the subfiller.

そして、表4に示すように、サブフィラーとして、小径サブフィラーと中径サブフィラーを含む比較例3のほうが、小径サブフィラーのみを含む比較例2よりも熱伝導率が高くなることがわかった。 Then, as shown in Table 4, it was found that Comparative Example 3 containing the small-diameter subfiller and the medium-diameter subfiller as the subfiller had a higher thermal conductivity than Comparative Example 2 containing only the small-diameter subfiller. ..

一方、実施例5と実施例8においても、平均粒子径が60μmの表面加工品のメインフィラーを全フィラー中70質量%含むことで一致するが、実施例5は、メインフィラー以外に、平均粒子径が1μmの小径サブフィラーのみを含むのに対し、実施例8は、メインフィラー以外に、平均粒子径が1μmの小径サブフィラーと、平均粒子径が30μmの中径サブフィラーを含むことで両者は相違する。 On the other hand, in Examples 5 and 8, it is the same that the main filler of the surface-processed product having an average particle diameter of 60 μm is contained in 70% by mass in all the fillers, but in Example 5, the average particles other than the main filler are the same. While only the small diameter subfiller having a diameter of 1 μm is contained, in Example 8, both are contained by including a small diameter subfiller having an average particle diameter of 1 μm and a medium diameter subfiller having an average particle diameter of 30 μm in addition to the main filler. Is different.

そして、表4に示すように、サブフィラーとして、小径サブフィラーのみを含む実施例5のほうが、小径サブフィラーと中径サブフィラーを含む実施例8よりも熱伝導率が高くなることがわかった。 Then, as shown in Table 4, it was found that Example 5 containing only the small-diameter subfiller as the subfiller had a higher thermal conductivity than Example 8 containing the small-diameter subfiller and the medium-diameter subfiller. ..

このように、実施例と比較例とでは逆の傾向を示すことがわかった。すなわち、比較例のように、メインフィラーが表面未加工品である場合(粒子表面が凹凸)、サブフィラーとしては、中径サブフィラー及び小径サブフィラーを含むことで、熱伝導率が高くなることがわかった。これは、小径サブフィラーのみならず、中径サブフィラーを用いることで、熱のパスが多くなり、その結果、熱伝導率が向上したものと考えられる。 As described above, it was found that the examples and the comparative examples showed the opposite tendency. That is, when the main filler is a surface-unprocessed product (the particle surface is uneven) as in the comparative example, the thermal conductivity is increased by including the medium-diameter subfiller and the small-diameter subfiller as the subfiller. I understood. It is considered that this is because the use of not only the small diameter subfiller but also the medium diameter subfiller increases the number of heat paths, and as a result, the thermal conductivity is improved.

一方、平面加工が施されたメインフィラーを用いた場合、サブフィラーとして小径サブフィラーのみを用いた実施例5は、図5に示す充填イメージとなり、サブフィラーとして小径サブフィラー及び中径サブフィラーを用いた実施例8は、図4に示す充填イメージとなる。このため、実施例5では、実施例8に比べて、メインフィラー間の隙間を十分に狭くすることができ、熱のパスや面接触が増え、熱伝導率を向上させることができたと考えられる。 On the other hand, when a flat surface-processed main filler is used, Example 5 in which only the small-diameter sub-filler is used as the sub-filler is the filling image shown in FIG. 5, and the small-diameter sub-filler and the medium-diameter sub-filler are used as the sub-filler. Example 8 used is the filling image shown in FIG. Therefore, it is considered that in Example 5, the gap between the main fillers could be sufficiently narrowed as compared with Example 8, the heat path and surface contact increased, and the thermal conductivity could be improved. ..

このことから、限定されるものではないが、平面加工が施されたメインフィラーを用いた場合、例えば、サブフィラーには、小径サブフィラーの1種類のみ用いることで、熱伝導率を効果的に向上させることができるとわかった。なお、小径サブフィラー以外に、平均粒子径が0.5μm~5μm程度のサブフィラーを混ぜても、優れた熱伝導性を維持することができる。 From this, although not limited to this, when a flat surface-processed main filler is used, for example, by using only one type of small-diameter subfiller as the subfiller, the thermal conductivity can be effectively improved. It turns out that it can be improved. In addition to the small-diameter subfiller, even if a subfiller having an average particle diameter of about 0.5 μm to 5 μm is mixed, excellent thermal conductivity can be maintained.

Figure 2022067865000005
Figure 2022067865000005

<粒度分布について>
続いて、本実施例の粒度分布について説明する。実験では、3つの充填パターンを用いて粒度分布を求めた。測定装置には、レーザ回折粒度分布測定装置(HORIBA製 LA-950)を用いた。
<About particle size distribution>
Subsequently, the particle size distribution of this example will be described. In the experiment, the particle size distribution was determined using three filling patterns. A laser diffraction particle size distribution measuring device (LA-950 manufactured by HORIBA) was used as the measuring device.

実験では、表面加工を施した平均粒子径D50が60μmのAlN粒子単体の粒度分布、表面加工を施した平均粒子径D50が60μmのAlN粒子(メインフィラー)に、平均粒子径が1μmの小径サブフィラーを30質量%添加した実施例5の粒度分布、及び、表面加工を施した平均粒子径D50が60μmのAlN粒子(メインフィラー)に、平均粒子径が1μmの小径サブフィラー及び平均粒子径が30μmの中径サブフィラーを夫々15質量%ずつ添加した実施例8の粒度分布、を夫々求めた。その実験結果が図7に示されている。 In the experiment, the particle size distribution of a single AlN particle having an average particle diameter D50 of 60 μm after surface processing, the AlN particle (main filler) having an average particle diameter D50 of 60 μm after surface processing, and a small diameter sub with an average particle diameter of 1 μm. The particle size distribution of Example 5 to which 30% by mass of the filler was added, and the AlN particles (main filler) having an average particle diameter D50 of 60 μm after surface processing, and the small-diameter subfiller having an average particle diameter of 1 μm and the average particle diameter were added. The particle size distribution of Example 8 to which 30 μm medium-diameter subfillers were added in an amount of 15% by mass, respectively, was determined. The experimental results are shown in FIG.

図7に示すように、AlN粒子単体の粒度分布図には1つのみピークが現れるが、実施例5では、2つのピークが得られた。また、中径サブフィラーと小径サブフィラーを混合した実施例8は、明確なピークが1つであり、また、全体的にベースが実施例5よりも高い位置(例えば、矢印(2)の箇所を参照)にあり、一方、実施例5にてピークが現れた矢印(1)の部分の盛り上がりが小さくなった。 As shown in FIG. 7, only one peak appears in the particle size distribution map of the AlN particles alone, but in Example 5, two peaks were obtained. Further, in Example 8 in which the medium-diameter subfiller and the small-diameter subfiller are mixed, there is one clear peak, and the base is generally higher than that in Example 5 (for example, the position indicated by the arrow (2)). On the other hand, the swelling of the part of the arrow (1) where the peak appeared in Example 5 became smaller.

本実施例では、表4で示したように、実施例5のほうが実施例8より熱伝導率が高くなり優れている。したがって、粒度分布図も図7の実施例5のように2つのピークが明確に現れる粒度分布図が得られることが好ましい。限定されるものではないが、例えば、第1のピークは、粒子径50μm~100μmに現れるとともに、頻度が8%以上であり、粒子径の小さい第2のピークは、粒子径0.5~2.5μmに現れるとともに、頻度が3%以上であることが好ましい。 In this example, as shown in Table 4, Example 5 has higher thermal conductivity than Example 8 and is superior. Therefore, it is preferable to obtain a particle size distribution map in which two peaks clearly appear as in Example 5 of FIG. 7. Although not limited, for example, the first peak appears in a particle size of 50 μm to 100 μm, the frequency is 8% or more, and the second peak having a small particle size has a particle size of 0.5 to 2 It appears at .5 μm and preferably has a frequency of 3% or more.

<メインフィラーの粒子径を変えて行った再現性実験>
上記実験では、メインフィラーの平均粒子径D50を60μmに固定して行ったが、次の実験では、メインフィラーの平均粒子径D50を、10μm(燃焼合成社製 AN-HF10LG-HTZ)或いは、平均粒子径D50を、30μm(燃焼合成社製 AN-HF30LG-HTZ)に変えた。
<Reproducibility experiment conducted by changing the particle size of the main filler>
In the above experiment, the average particle diameter D50 of the main filler was fixed at 60 μm, but in the next experiment, the average particle diameter D50 of the main filler was 10 μm (AN-HF10LG-HTZ manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.) or average. The particle size D50 was changed to 30 μm (AN-HF30LG-HTZ manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.).

表5に示すように、メインフィラー以外で使用したサブフィラーは、平均粒子径D50が1μmの小径サブフィラー(燃焼合成社製 AN-HF01LG-HT)、及び、平均粒子径D50が5μmの中径サブフィラー((株)燃焼合成製 AN-HF05LG-HTZ)であった。なお、実施例19では、中径サブフィラーとして、メインフィラーで使用した、平均粒子径D50が10μmのフィラー(燃焼合成社製 AN-HF10LG-HTZ)を使用した。 As shown in Table 5, the subfillers used other than the main filler are a small diameter subfiller with an average particle diameter D50 of 1 μm (AN-HF01LG-HT manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.) and a medium diameter with an average particle diameter D50 of 5 μm. It was a subfiller (AN-HF05LG-HTZ manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.). In Example 19, as the medium diameter subfiller, a filler having an average particle diameter D50 of 10 μm (AN-HF10LG-HTZ manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.) used in the main filler was used.

メインフィラーとともに、表5に示すサブフィラーをシリコーンオイル中に加え、表2、表3で説明した条件や方法に準じて、熱伝導率及び粘度を測定した。 The sub-filler shown in Table 5 was added to the silicone oil together with the main filler, and the thermal conductivity and viscosity were measured according to the conditions and methods described in Tables 2 and 3.

表5に示すように、平均粒子径D50が10μmのメインフィラーを95質量%添加した実施例10、12において、実施例9では、サブフィラーとして小径サブフィラーのみ添加し、実施例12では、サブフィラーとして小径サブフィラーと中径サブフィラーとを添加した。 As shown in Table 5, in Examples 10 and 12 in which 95% by mass of the main filler having an average particle diameter D50 of 10 μm was added, only the small diameter subfiller was added as the subfiller in Example 9, and the subfiller was added in Example 12. A small diameter subfiller and a medium diameter subfiller were added as fillers.

また、表5に示すように、平均粒子径D50が30μmのメインフィラーを85質量%添加した実施例16、19において、実施例16では、サブフィラーとして小径サブフィラーのみ添加し、実施例19では、サブフィラーとして小径サブフィラーと中径サブフィラーとを添加した。 Further, as shown in Table 5, in Examples 16 and 19 in which 85% by mass of a main filler having an average particle diameter D50 of 30 μm was added, in Example 16 only a small diameter subfiller was added as a subfiller, and in Example 19. , A small diameter subfiller and a medium diameter subfiller were added as subfillers.

表5に示すように、サブフィラーに小径サブフィラーのみ添加した実施例10、16のほうが、サブフィラーに小径サブフィラーと中径サブフィラーを添加した実施例12、19に比べて熱伝導率を高くすることができ、メインフィラーの平均粒子径を変えても、この傾向は表4と同じであることを確認できた。 As shown in Table 5, Examples 10 and 16 in which only the small-diameter subfiller was added to the subfiller had higher thermal conductivity than Examples 12 and 19 in which the small-diameter subfiller and the medium-diameter subfiller were added to the subfiller. It was possible to increase the value, and it was confirmed that this tendency was the same as in Table 4 even if the average particle size of the main filler was changed.

また、平均粒子径D50が10μmのメインフィラーを用いた実施例9~12では、小径サブフィラーの添加量が5質量%のとき、熱伝導率が最も高くなり、平均粒子径D50が30μmのメインフィラーを用いた実施例13~19では、小径サブフィラーの添加量が15質量%のとき、熱伝導率が最も高くなり、平均粒子径D50が60μmのメインフィラーを用いた実施例1~7(表2、表3を参照)では、小径サブフィラーの添加量が30質量%のとき、熱伝導率が最も高くなった。このように、メインフィラーの平均粒子径が小さくなるほど、サブフィラーの最適な添加量が小さくなることがわかった。これは、メインフィラーの平均粒子径が小さくなるほど、各メインフィラーが占める平面部分の面積が小さくなるためであると推測される。 Further, in Examples 9 to 12 using the main filler having an average particle diameter D50 of 10 μm, the thermal conductivity is the highest when the addition amount of the small diameter subfiller is 5% by mass, and the main filler having an average particle diameter D50 of 30 μm is used. In Examples 13 to 19 using the filler, when the addition amount of the small diameter subfiller was 15% by mass, the thermal conductivity was the highest, and Examples 1 to 7 using the main filler having an average particle diameter D50 of 60 μm ( In Tables 2 and 3), the thermal conductivity was the highest when the amount of the small-diameter subfiller added was 30% by mass. As described above, it was found that the smaller the average particle size of the main filler, the smaller the optimum amount of the subfiller added. It is presumed that this is because the smaller the average particle size of the main filler, the smaller the area of the flat surface portion occupied by each main filler.

Figure 2022067865000006
Figure 2022067865000006

<平面加工が施されたサブフィラーと組み合わせた実験>
上記の実験で用いた小径サブフィラーは球状であったが、次の実験では、平面加工が施された平面サブフィラーを添加して、その効果を調べた。
<Experiment in combination with flattened subfiller>
The small-diameter subfiller used in the above experiment was spherical, but in the next experiment, a flat surface-processed flat surface subfiller was added and its effect was investigated.

以下の表6に示すように、サブフィラーとしては、平均粒子径D50が1μmの小径サブフィラー(燃焼合成社製 AN-HF01LG-HT)及び、平均粒子径D50が5μmの平面サブフィラー(燃焼合成社製 AN-HF05LG-HTZ)を用いた。メインフィラーには、平均粒子径D50が100μmのAlN粒子(燃焼合成社製 AN-HF100LG-HTZ)を用いた。 As shown in Table 6 below, the subfillers include a small diameter subfiller with an average particle diameter D50 of 1 μm (AN-HF01LG-HT manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.) and a planar subfiller with an average particle diameter D50 of 5 μm (combustion synthesis). AN-HF05LG-HTZ) manufactured by the same company was used. As the main filler, AlN particles (AN-HF100LG-HTZ manufactured by Combustion Synthesis Co., Ltd.) having an average particle diameter D50 of 100 μm were used.

表6に示すように、実施例20~24では、サブフィラーとして、小径サブフィラーのみ添加しており、実施例25~27では、小径サブフィラーとともに平面サブフィラーを添加した。実施例22と、実施例25~27はいずれも、サブフィラーを30質量%添加(メインフィラーは70質量%添加)した実施例であるが、平面サブフィラーを添加した実施例25、26は、小径サブフィラーのみ添加した実施例22よりも更に熱導電率を向上させることができ、且つ粘度を下げることができるとわかった。 As shown in Table 6, in Examples 20 to 24, only the small diameter subfiller was added as the subfiller, and in Examples 25 to 27, the flat surface subfiller was added together with the small diameter subfiller. Examples 22 and 25 to 27 are both examples in which 30% by mass of the subfiller is added (70% by mass of the main filler is added), but Examples 25 and 26 to which the flat subfiller is added are examples. It was found that the thermal conductivity can be further improved and the viscosity can be lowered as compared with Example 22 in which only the small-diameter subfiller is added.

このように、平面サブフィラーの添加により、熱伝導率がより一層高くなる効果を確認できた。これは、平面サブフィラーの添加により、更に面接触が増えたためと推測される。 In this way, it was confirmed that the addition of the planar subfiller has the effect of further increasing the thermal conductivity. It is presumed that this is because the surface contact was further increased by the addition of the flat surface subfiller.

Figure 2022067865000007
Figure 2022067865000007

本発明のAlN粒子は、高い充填性と熱伝導性を併せ持ち、また安価に製造することが可能であり、樹脂封止材に使用される高熱伝導フィラー等に有用である。 The AlN particles of the present invention have both high filling property and thermal conductivity, and can be manufactured at low cost, and are useful for high thermal conductive fillers used for resin encapsulants and the like.

1a、1b メインフィラー
2 中径サブフィラー
3 小径サブフィラー
4 平面サブフィラー
1a, 1b Main filler 2 Medium diameter subfiller 3 Small diameter subfiller 4 Flat subfiller

Claims (6)

粒子表面に、平面加工が施されてなることを特徴とするAlN粒子。 AlN particles characterized by having a flat surface processed on the particle surface. 結晶粒子の表面に、平面状の破面を有する粉砕紛であることを特徴とするAlN粒子。 AlN particles characterized by being a pulverized powder having a planar fracture surface on the surface of the crystal particles. 平均粒子径D50が、20μm~100μmであり、タップ密度が、1.70~1.85(g/cc)の範囲であることを特徴とするAlN粒子。 AlN particles having an average particle diameter D50 of 20 μm to 100 μm and a tap density in the range of 1.70 to 1.85 (g / cc). 一次結晶粒子を形成する工程と、
前記一次結晶粒子を粉砕加工して、結晶粒子の表面に、平面状の破面を形成する工程と、を有することを特徴とするAlN粒子の製造方法。
The process of forming primary crystal particles and
A method for producing AlN particles, which comprises a step of pulverizing the primary crystal particles to form a planar fracture surface on the surface of the crystal particles.
前記一次結晶粒子を、窒素雰囲気下にて燃焼合成法で合成することを特徴とする請求項4に記載のAlN粒子の製造方法。 The method for producing AlN particles according to claim 4, wherein the primary crystal particles are synthesized by a combustion synthesis method in a nitrogen atmosphere. 前記一次結晶粒子を、平均粒子径が50μm~300μmの範囲となるように合成することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のAlN粒子の製造方法。 The method for producing AlN particles according to claim 4 or 5, wherein the primary crystal particles are synthesized so that the average particle size is in the range of 50 μm to 300 μm.
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