JP2023164333A - Resin composition and alumina powder used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、樹脂組成物およびそれに用いるアルミナ粉末に関する。 The present disclosure relates to a resin composition and an alumina powder used therein.
電子部品に通電することにより発生する熱は、ヒートシンクを介して放熱される。放熱効率を向上する目的で、電子部品とヒートシンクとの間を放熱材料で充填する技術が知られている。
放熱部材の１つとして、樹脂と無機粉末とを含む放熱性の樹脂組成物があり、無機粉末としては、アルミナ粉末が利用できることが知られている（例えば特許文献１～３）。
Heat generated by energizing the electronic component is radiated via the heat sink. 2. Description of the Related Art In order to improve heat dissipation efficiency, a technique is known in which a space between an electronic component and a heat sink is filled with a heat dissipation material.
As one type of heat dissipating member, there is a heat dissipating resin composition containing a resin and an inorganic powder, and it is known that alumina powder can be used as the inorganic powder (for example, Patent Documents 1 to 3).
特許文献１には、樹脂中に高充填したときの流動性を改善することができるアルミナ粉末として、α相含有率が４０％以下であり、平均円形度が０．９５以上であり、平均粒径が１００μｍ以下のアルミナ粉末が開示されている。アルミナ粉末をエポキシ樹脂に含有させた半導体封止材の用途では、アルミナ粉末の含有量を、樹脂組成物１００体積％に対して４０体積％以上とするのが好ましく、６５～９０体積％がより好ましいとされている。また、アルミナ粉末をシリコーン樹脂又はシリコーンゴムに含有させた放熱部材の用途では、アルミナ粉末の含有率を、樹脂組成物１００体積％に対して６５体積％以上にすることが好ましく、７０～８０体積％にするのがより好ましいとされている。 Patent Document 1 describes an alumina powder that can improve fluidity when highly packed in a resin, has an α phase content of 40% or less, an average circularity of 0.95 or more, and has an average particle size of 40% or less. Alumina powder having a diameter of 100 μm or less is disclosed. In applications where alumina powder is used as a semiconductor encapsulant in an epoxy resin, the content of alumina powder is preferably 40% by volume or more, more preferably 65 to 90% by volume, based on 100% by volume of the resin composition. It is considered preferable. In addition, in the case of a heat dissipating member in which alumina powder is contained in silicone resin or silicone rubber, the content of alumina powder is preferably 65% by volume or more based on 100% by volume of the resin composition, and 70 to 80% by volume. % is considered more preferable.
特許文献２には、樹脂等に配合したときの組成物の粘性と流動性を改善することができるアルミナ粉末として、平均球形度が０．９３以上でかつアルミナのα率が９５％以上であるアルミナ粉末が開示されている。アルミナ粉末を配合した熱伝導性組成物では、アルミナ粉末が５０～９５質量％、特に７０～９３質量％の量で配合されることが好適とされている。 Patent Document 2 describes an alumina powder that can improve the viscosity and fluidity of a composition when blended into a resin, etc., which has an average sphericity of 0.93 or more and an alumina α ratio of 95% or more. Alumina powder is disclosed. In a thermally conductive composition containing alumina powder, it is preferable that the alumina powder is blended in an amount of 50 to 95% by mass, particularly 70 to 93% by mass.
特許文献３には、電融アルミナをジェットミルを用いて破砕し、その電融アルミナ粒子のエッジを取り除くことで平均粒径が５～４０００μｍの丸味状電融アルミナ粒子を得る方法が開示されている。丸味状電融アルミナ粒子を含む高熱伝導性樹脂では、丸味状電融アルミナ粒子の含有量は８０質量％以上が好ましいとされており、実施例では、シリコーン樹脂５０ｇに対して丸味状電融アルミナ粒子２００ｇ（８０質量％）を配合している。 Patent Document 3 discloses a method for obtaining rounded fused alumina particles with an average particle size of 5 to 4000 μm by crushing fused alumina using a jet mill and removing the edges of the fused alumina particles. There is. In a highly thermally conductive resin containing rounded fused alumina particles, it is said that the content of rounded fused alumina particles is preferably 80% by mass or more. 200g (80% by mass) of particles are blended.
樹脂組成物の放熱特性をさらに向上するためには、例えば、樹脂組成物中のアルミナ粉末の含有量を更に増加することが考えられる。しかしながら、アルミナ粉末の含有量が多すぎると、以下の理由から、所望形状の樹脂組成物を形成することが困難になる。
樹脂組成物の一般的な製造方法では、アルミナ粉末と（未硬化の）樹脂とを混合し、得られた混合物を所望形状に成形し、成形体中の樹脂を硬化して、所望形状の樹脂組成物を得ている。樹脂組成物中のアルミナ粉末の含有量を増加するためには、その前駆体である混合物においても、アルミナ粉末の含有量を増加する必要があり、その結果、混合物中の樹脂の含有量が減少する。混合物中において、アルミナ粉末中の複数のアルミナ粒子は、樹脂を介して互いに結合しているために所望形状に成形可能であるが、樹脂の含有量が減少すると、アルミナ粒子同士を十分に結合することができず、その結果、混合物を所望形状に成形できないことがあった。
In order to further improve the heat dissipation properties of the resin composition, it is conceivable to further increase the content of alumina powder in the resin composition, for example. However, if the content of alumina powder is too large, it becomes difficult to form a resin composition in a desired shape for the following reasons.
In a general method for producing resin compositions, alumina powder and (uncured) resin are mixed, the resulting mixture is molded into a desired shape, and the resin in the molded body is cured to form the resin into the desired shape. The composition is obtained. In order to increase the content of alumina powder in the resin composition, it is necessary to increase the content of alumina powder in the mixture that is its precursor, and as a result, the content of the resin in the mixture decreases. do. In the mixture, the multiple alumina particles in the alumina powder are bonded to each other through the resin, so they can be molded into a desired shape, but as the resin content decreases, the alumina particles are sufficiently bonded to each other. As a result, the mixture may not be able to be molded into a desired shape.
そのため、樹脂組成物中のアルミナ粉末の含有量を増加する代わりに、他の方法で放熱特性を向上することが望まれている。 Therefore, instead of increasing the content of alumina powder in the resin composition, it is desired to improve the heat dissipation properties by other methods.
そこで、本発明の一実施形態は、アルミナ粉末の含有量を増加させずに、放熱特性を向上できる樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明の別の実施形態は、一実施形態に係る樹脂組成物の製造に適したアルミナ粉末を提供することを目的とする。
Therefore, an object of an embodiment of the present invention is to provide a resin composition that can improve heat dissipation characteristics without increasing the content of alumina powder.
Another embodiment of the present invention aims to provide an alumina powder suitable for manufacturing the resin composition according to one embodiment.
本発明の態様１は、
樹脂と、アルミナ粉末とを含む樹脂組成物であって、
前記アルミナ粉末は、
粒径Ｄ５０が１００μｍ超で、クリプトン吸着法により測定されたＢＥＴ比表面積が、０．０８５ｍ２/ｇ超の第１のアルミナ粒子と、
粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の第２のアルミナ粒子と、を含む、樹脂組成物である。
Aspect 1 of the present invention is
A resin composition comprising a resin and alumina powder,
The alumina powder is
First alumina particles having a particle size D50 of more than 100 μm and a BET specific surface area measured by a krypton adsorption method of more than 0.085 m 2 /g;
A resin composition containing second alumina particles having a particle size D50 of 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
本発明の態様２は、
前記アルミナ粉末が以下の式（１）を満たす、態様１に記載の樹脂組成物である。
Ａ＞Ｂ （１）
ここで、
ＡおよびＢは、それぞれ、前記アルミナ粉末の全量を１００質量％としたときの、前記第１のアルミナ粒子および前記第２のアルミナ粒子の含有量（質量％）である。
Aspect 2 of the present invention is
The resin composition according to aspect 1, wherein the alumina powder satisfies the following formula (1).
A>B (1)
here,
A and B are the contents (% by mass) of the first alumina particles and the second alumina particles, respectively, when the total amount of the alumina powder is 100% by mass.
本発明の態様３は、
前記第１のアルミナ粒子が以下の式（２）を満たす、態様１または２に記載の樹脂組成物である。
Ｌ２／Ｌ１×１００＞１００．０（％） （２）
ここで、
Ｌ１は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子の外縁の長さであり、
Ｌ２は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子内部に含まれる境界線の合計長さである。
Aspect 3 of the present invention is
The resin composition according to aspect 1 or 2, wherein the first alumina particles satisfy the following formula (2).
L2/L1×100>100.0(%) (2)
here,
L1 is the length of the outer edge of the first alumina particle determined from the SEM-EBSD image,
L2 is the total length of boundary lines included inside the first alumina particles determined from the SEM-EBSD image.
本発明の態様４は、
前記第１のアルミナ粒子のクリプトン吸着法により測定された細孔体積が０．００００５ｃｍ３/ｇ以上である、態様１～３のいずれか１つに記載の樹脂組成物である。
Aspect 4 of the present invention is
The resin composition according to any one of aspects 1 to 3, wherein the first alumina particles have a pore volume of 0.00005 cm 3 /g or more as measured by a krypton adsorption method.
本発明の態様５は、
前記第１のアルミナ粒子のクリプトン吸着法により測定された細孔体積分布において、細孔径２～１０ｎｍの間にあるピーク高さが０．００００５５ｃｍ３／ｇ超である、態様１～４のいずれか１つに記載の樹脂組成物である。
Aspect 5 of the present invention is
Any one of aspects 1 to 4, wherein in the pore volume distribution of the first alumina particles measured by a krypton adsorption method, the peak height between pore diameters of 2 to 10 nm is more than 0.000055 cm 3 /g. It is a resin composition as described in one.
本発明の態様６は、
前記アルミナ粉末が、さらに、粒径Ｄ５０が３μｍ以上８０μｍ以下の第３のアルミナ粒子を含む、態様１～５のいずれか１つに記載の樹脂組成物である。
Aspect 6 of the present invention is
The resin composition according to any one of aspects 1 to 5, wherein the alumina powder further includes third alumina particles having a particle size D50 of 3 μm or more and 80 μm or less.
本発明の態様７は、
粒径Ｄ５０が１００μｍ超で、クリプトン吸着法により測定されたＢＥＴ比表面積が、０．０８５ｍ２/ｇ超の第１のアルミナ粒子と、
粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の第２のアルミナ粒子と、を含むアルミナ粉末である。
Aspect 7 of the present invention is
First alumina particles having a particle size D50 of more than 100 μm and a BET specific surface area measured by a krypton adsorption method of more than 0.085 m 2 /g;
This is an alumina powder containing second alumina particles having a particle size D50 of 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
本発明の態様８は、
以下の式（１）を満たす、態様７に記載のアルミナ粉末である。
Ａ＞Ｂ （１）
ここで、
ＡおよびＢは、それぞれ、前記アルミナ粉末の全量を１００質量％としたときの、前記第１のアルミナ粒子および前記第２のアルミナ粒子の含有量（質量％）である。
Aspect 8 of the present invention is
The alumina powder according to aspect 7 satisfies the following formula (1).
A>B (1)
here,
A and B are the contents (% by mass) of the first alumina particles and the second alumina particles, respectively, when the total amount of the alumina powder is 100% by mass.
本発明の態様９は、
前記第１のアルミナ粒子が以下の式（２）を満たす、態様７または８に記載のアルミナ粉末である。
Ｌ２／Ｌ１×１００＞１００．０（％） （２）
ここで、
Ｌ１は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子の外縁の長さであり、
Ｌ２は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子内部に含まれる境界線の合計長さである。
Aspect 9 of the present invention is
The alumina powder according to aspect 7 or 8, wherein the first alumina particles satisfy the following formula (2).
L2/L1×100>100.0(%) (2)
here,
L1 is the length of the outer edge of the first alumina particle determined from the SEM-EBSD image,
L2 is the total length of boundary lines included inside the first alumina particles determined from the SEM-EBSD image.
本発明の態様１０は、
前記第１のアルミナ粒子のクリプトン吸着法により測定された細孔体積が０．００００５ｃｍ３/ｇ以上である、態様７～９のいずれか１つに記載のアルミナ粉末である。
Aspect 10 of the present invention is
The alumina powder according to any one of aspects 7 to 9, wherein the first alumina particles have a pore volume of 0.00005 cm 3 /g or more as measured by a krypton adsorption method.
本発明の態様１１は、
前記第１のアルミナ粒子のクリプトン吸着法により測定された細孔体積分布において、細孔径２～１０ｎｍの間にあるピーク高さが０．００００５５ｃｍ３／ｇ超である、態様７～１０のいずれか１つに記載のアルミナ粉末である。
Aspect 11 of the present invention is
Any one of aspects 7 to 10, wherein in the pore volume distribution of the first alumina particles measured by a krypton adsorption method, the peak height between pore diameters of 2 to 10 nm is more than 0.000055 cm 3 /g. This is an alumina powder described in one of the above.
本発明の態様１２は、
さらに、粒径Ｄ５０が３μｍ以上８０μｍ以下の第３のアルミナ粒子を含む、態様７～１１のいずれか１つに記載のアルミナ粉末である。
Aspect 12 of the present invention is
The alumina powder according to any one of aspects 7 to 11, further comprising third alumina particles having a particle size D50 of 3 μm or more and 80 μm or less.
本発明の一実施形態によれば、アルミナ粉末の含有量を増加させずに、放熱特性を向上できる樹脂組成物を提供することができる。
本発明の別の実施形態は、一実施形態に係る樹脂組成物の製造に適したアルミナ粉末を提供することができる。
According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a resin composition that can improve heat dissipation characteristics without increasing the content of alumina powder.
Another embodiment of the present invention can provide an alumina powder suitable for manufacturing the resin composition according to one embodiment.
本発明者らは、アルミナ粉末と（未硬化の）樹脂とを含む混合物の成形性が低下する問題により、アルミナ粉末の含有量を増加できない、という問題を解決するために鋭意検討をした。その結果、粒径の異なる２種以上のアルミナ粒子（Ｄ５０が大きい第１のアルミナ粒子と、Ｄ５０が小さい第２のアルミナ粒子）を含むアルミナ粉末を用い、かつ、第１のアルミナ粒子のＫｒ－ＢＥＴ比表面積を所定値よりも高くすることにより、アルミナ粉末の含有量を増加することなく、放熱特性を向上できることを見出して、本発明を完成するに至った。
以下に、実施形態に係る樹脂組成物について説明する。
The present inventors conducted extensive studies to solve the problem that the content of alumina powder cannot be increased due to the problem that the moldability of a mixture containing alumina powder and (uncured) resin deteriorates. As a result, we used alumina powder containing two or more types of alumina particles with different particle sizes (first alumina particles with a large D50 and second alumina particles with a small D50), and the Kr- The present invention was completed by discovering that by increasing the BET specific surface area above a predetermined value, the heat dissipation characteristics can be improved without increasing the content of alumina powder.
The resin composition according to the embodiment will be described below.
［樹脂組成物］
実施形態に係る樹脂組成物は、樹脂と、アルミナ粉末とを含む。樹脂組成物を構成するのに好適なアルミナ粉末と、好適な樹脂とについて順次説明する。
[Resin composition]
The resin composition according to the embodiment includes a resin and alumina powder. A suitable alumina powder and a suitable resin for forming the resin composition will be sequentially explained.
［アルミナ粉末］
本明細書における「アルミナ粉末」は、樹脂と混合する前のアルミナ粉末と、樹脂と混合した後のアルミナ粉末（例えば、樹脂組成物中に混合された状態のアルミナ粉末）の両方を意図している。
[Alumina powder]
"Alumina powder" in this specification is intended to refer to both alumina powder before being mixed with a resin and alumina powder after being mixed with a resin (for example, alumina powder mixed in a resin composition). There is.
アルミナ粉末は、第１のアルミナ粒子と第２のアルミナ粒子とを含む。
第１のアルミナ粒子は、粒径Ｄ５０が１００μｍ超であり、第２のアルミナ粒子は、粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。なお、「粒径Ｄ５０」とは、累積粒度分布の微粒側から累積５０％の粒径のことである。本明細書では、粒径Ｄ５０を単に「Ｄ５０」と記載することもある。
The alumina powder includes first alumina particles and second alumina particles.
The first alumina particles have a particle size D50 of more than 100 μm, and the second alumina particles have a particle size D50 of 0.1 μm or more and 1.0 μm or less. Note that "particle size D50" refers to the cumulative particle size of 50% from the fine particle side of the cumulative particle size distribution. In this specification, the particle size D50 may be simply referred to as "D50".
第１のアルミナ粒子は、クリプトン吸着法により測定されたＢＥＴ比表面積（以下「Ｋｒ-ＢＥＴ比表面積」と記載することがある）が、０．０８５ｍ２/ｇ超である。ＢＥＴ比表面積は、アルミナ粒子の表面の凹凸の程度を知る指標となるため、第１のアルミナ粒子は、粒子表面に凹凸が存在することが分かる。 The first alumina particles have a BET specific surface area (hereinafter sometimes referred to as "Kr-BET specific surface area") measured by krypton adsorption method of more than 0.085 m 2 /g. Since the BET specific surface area is an index for determining the degree of unevenness on the surface of the alumina particles, it can be seen that the first alumina particles have unevenness on the particle surface.
このような第１のアルミナ粒子を含むアルミナ粉末を用いると、アルミナ粉末と樹脂とを含む混合物の熱伝導性が良好になる。その理由は定かではないが、以下のようなメカニズムであると推測される。 When alumina powder containing such first alumina particles is used, the thermal conductivity of the mixture containing alumina powder and resin becomes good. Although the reason is not certain, it is assumed that the mechanism is as follows.
樹脂組成物の内部を熱が通過するときの放熱経路上に、熱伝導率の低い樹脂が存在しないか、あるいは、存在する樹脂が薄いと、樹脂組成物の熱伝導率が高くなる（放熱特性が向上する）。第１のアルミナ粒子は粒子表面に凹凸が存在するため、凹部内に樹脂が吸収されて、アルミナ粒子間に存在する樹脂の量が減少する。そのため、隣接するアルミナ粒子間に存在する樹脂が薄くなり、樹脂組成物の放熱特性を向上することができる。 If there is no resin with low thermal conductivity on the heat dissipation path when heat passes through the interior of the resin composition, or if the existing resin is thin, the thermal conductivity of the resin composition will be high (heat dissipation characteristics ). Since the first alumina particles have irregularities on their surfaces, the resin is absorbed into the recesses, reducing the amount of resin present between the alumina particles. Therefore, the resin existing between adjacent alumina particles becomes thinner, and the heat dissipation characteristics of the resin composition can be improved.
なお、隣接するアルミナ粒子間の樹脂の量が減少するため、通常であれば、アルミナ粒子同士を結合する力が低下することになる。しかしながら、樹脂が、第１のアルミナ粒子の粒子表面の凹部に吸収されたことにより、樹脂と第１のアルミナ粒子との結合力が上昇する。その結果、隣接するアルミナ粒子間の樹脂の量が減っても、アルミナ粒子同士を結合する力は低下しにくくなっていると考えられる。 Note that since the amount of resin between adjacent alumina particles is reduced, the force that would normally bind the alumina particles to each other is reduced. However, since the resin is absorbed into the recesses on the particle surface of the first alumina particles, the bonding force between the resin and the first alumina particles increases. As a result, even if the amount of resin between adjacent alumina particles decreases, it is thought that the force that binds the alumina particles to each other is less likely to decrease.
このような理由から、Ｋｒ-ＢＥＴ比表面積が、０．０８５ｍ２/ｇ超の第１のアルミナ粒子を含むアルミナ粉末を用いることにより、樹脂組成物の放熱特性を向上できると考えられる。
なお、本実施形態では、アルミナ粉末に含まれる第１のアルミナ粒子と第２のアルミナ粒子のうち、特に、第１のアルミナ粒子のＫｒ-ＢＥＴ比表面積について規定しているのは、Ｄ５０が大きい第１のアルミナ粒子の方が、樹脂との接触面積が広いため、樹脂を吸収する量に対する影響が大きいためである。
For these reasons, it is considered that the heat dissipation properties of the resin composition can be improved by using alumina powder containing first alumina particles having a Kr-BET specific surface area of more than 0.085 m 2 /g.
In addition, in this embodiment, among the first alumina particles and the second alumina particles contained in the alumina powder, the Kr-BET specific surface area of the first alumina particles is particularly specified for those having a large D50. This is because the first alumina particles have a larger contact area with the resin and therefore have a greater influence on the amount of resin absorbed.
第１のアルミナ粒子のＫｒ-ＢＥＴ比表面積は、０．０８５ｍ２／ｇ超であることが好ましく、０．１００ｍ２／ｇ超であることがより好ましい。Ｋｒ-ＢＥＴ比表面積の上限は特に限定されないが、例えば１．０００ｍ２／ｇ以下であってもよく、さらには０．２００ｍ２／ｇ以下であってもよい。 The Kr-BET specific surface area of the first alumina particles is preferably more than 0.085 m 2 /g, more preferably more than 0.100 m 2 /g. The upper limit of the Kr-BET specific surface area is not particularly limited, but may be, for example, 1.000 m 2 /g or less, or further 0.200 m 2 /g or less.
なお、実施形態では、第１のアルミナ粒子のＢＥＴ比表面積を測定する際に、吸着ガスとして、窒素ガスではなく、クリプトンガスを用いている。これにより、第１のアルミナ粒子のＢＥＴ比表面積をより正確に測定できる。 Note that in the embodiment, when measuring the BET specific surface area of the first alumina particles, krypton gas is used as the adsorption gas instead of nitrogen gas. Thereby, the BET specific surface area of the first alumina particles can be measured more accurately.
第１のアルミナ粒子のＫｒ-ＢＥＴ比表面積に対する第２のアルミナ粒子のＫｒ-ＢＥＴ比表面積の割合は、１０超であることが好ましく、２５以上であることがより好ましく、２００以下であることが好ましく、７５以下であることがより好ましい。第１のアルミナ粒子のＫｒ-ＢＥＴ比表面積に対する第３のアルミナ粒子のＫｒ-ＢＥＴ比表面積の割合は、１．０以上であることが好ましく、２．５以上であることがより好ましく、２０以下であることが好ましく、７．５以下であることがより好ましい。 The ratio of the Kr-BET specific surface area of the second alumina particles to the Kr-BET specific surface area of the first alumina particles is preferably more than 10, more preferably 25 or more, and preferably 200 or less. It is preferably 75 or less, and more preferably 75 or less. The ratio of the Kr-BET specific surface area of the third alumina particles to the Kr-BET specific surface area of the first alumina particles is preferably 1.0 or more, more preferably 2.5 or more, and 20 or less. It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 7.5 or less.
第１のアルミナ粒子の粒径Ｄ５０は、上述した通り１００μｍ超であり、１０５μｍ以上であることが好ましく、１１０μｍ以上であることがより好ましく、１１５μｍ以上であることが特に好ましい。また、第１のアルミナ粒子の粒径Ｄ５０の上限は特に限定されないが、樹脂との混錬性を良好にする観点から、１６０μｍ以下であることが好ましく、１５５μｍ以下であることがより好ましく、１５０μｍ以下であることがより好ましく、１４０μｍ以下であることがさらに好ましく、１３５μｍ以下であることが特に好ましくい。 As described above, the particle size D50 of the first alumina particles is more than 100 μm, preferably 105 μm or more, more preferably 110 μm or more, and particularly preferably 115 μm or more. Further, the upper limit of the particle size D50 of the first alumina particles is not particularly limited, but from the viewpoint of improving kneadability with the resin, it is preferably 160 μm or less, more preferably 155 μm or less, and 150 μm or less. It is more preferably at most 140 μm, even more preferably at most 135 μm, and particularly preferably at most 135 μm.
第２のアルミナ粒子の粒径Ｄ５０は、上述した通り０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、０．２μｍ以上であることが好ましく、０．３μｍ以上であることがより好ましく、０．９μｍ以下であることが好ましく、０．６μｍ以下であることがより好ましい。 As described above, the particle size D50 of the second alumina particles is 0.1 μm or more and 1.0 μm or less, preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, and 0.9 μm or less. It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 0.6 micrometer or less.
アルミナ粉末は、さらに、粒径Ｄ５０が３μｍ以上８０μｍ以下の第３のアルミナ粒子を含んでいてもよい。
第３のアルミナ粒子の粒径Ｄ５０は、４μｍ以上であることが好ましく、８μｍ以上であることがより好ましく、７０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましい。
The alumina powder may further include third alumina particles having a particle size D50 of 3 μm or more and 80 μm or less.
The particle size D50 of the third alumina particles is preferably 4 μm or more, more preferably 8 μm or more, preferably 70 μm or less, more preferably 50 μm or less, and 20 μm or less. is even more preferable.
第１のアルミナ粒子、第２のアルミナ粒子および第３のアルミナのＤ５０については、ＩＳＯ １３３２２－２に準拠した動的画像解析の原理に基づいて各々のアルミナ粒子の粒度分布を測定し、測定結果から得た累積粒度分布を用いて、微粒側から累積５０％の粒径（Ｄ５０）を求める。測定装置としては、例えば、ＣＡＭＳＩＺＥＲ（ＶＥＲＤＥＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製）を用い、装置内に試料を順次投入して、ドライエアーにより凝集粒子を分散させながらカメラ前を通過する粒子を測定する。また、レーザー粒度分布 測定装置〔日機装（株）製「マイクロトラック：ＭＴ－３３００」〕を用いて、レーザー 回折法により粒度分布を測定することもできる。 Regarding the D50 of the first alumina particles, second alumina particles, and third alumina, the particle size distribution of each alumina particle was measured based on the principle of dynamic image analysis based on ISO 13322-2, and the measurement results were Using the cumulative particle size distribution obtained from the above, the cumulative 50% particle size (D50) from the fine particle side is determined. As a measuring device, for example, CAMSIZER (manufactured by VERDER Scientific) is used. Samples are sequentially introduced into the device, and particles passing in front of the camera are measured while dispersing aggregated particles with dry air. Furthermore, the particle size distribution can also be measured by laser diffraction using a laser particle size distribution measuring device [Microtrac: MT-3300, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.].
アルミナ粉末が第１のアルミナ粒子および第２のアルミナ粒子を含む場合は、アルミナ粉末の粒度分布には、第１のアルミナ粒子に由来する第１のピークと、第２のアルミナ粒子に由来する第２のピークの、少なくとも２つのピークが存在し得る。第１のピークの位置は、第１のアルミナ粒子のＤ５０に近い値となり得、第２のピーク位置は、第２のアルミナ粒子のＤ５０に近い値となり得る。 When the alumina powder includes first alumina particles and second alumina particles, the particle size distribution of the alumina powder has a first peak originating from the first alumina particles and a peak originating from the second alumina particles. There may be at least two peaks of two peaks. The position of the first peak may be close to the D50 of the first alumina particles, and the position of the second peak may be close to the D50 of the second alumina particles.
アルミナ粉末が、第１のアルミナ粒子および第２のアルミナ粒子に加えて、第３のアルミナ粒子を含む場合は、アルミナ粉末の粒度分布には、第１のアルミナ粒子に由来する第１のピークと、第２のアルミナ粒子に由来する第２のピークと、第３のアルミナ粒子に由来する第３のピークと、の３つのピークが存在し得る。第１のピークの位置は、第１のアルミナ粒子のＤ５０に近い値となり得、第２のピークの位置は、第２のアルミナ粒子のＤ５０に近い値となり得、第３のピークの位置は、第３のアルミナ粒子のＤ５０に近い値となり得る。 When the alumina powder contains third alumina particles in addition to the first alumina particles and the second alumina particles, the particle size distribution of the alumina powder has a first peak derived from the first alumina particles and a first peak derived from the first alumina particles. , a second peak originating from the second alumina particles, and a third peak originating from the third alumina particles. The position of the first peak may be close to the D50 of the first alumina particles, the position of the second peak may be close to the D50 of the second alumina particles, and the position of the third peak may be close to the D50 of the first alumina particles. The value can be close to the D50 of the third alumina particles.
このように、アルミナ粉末に第１のアルミナ粒子、第２のアルミナ粒子、および第３のアルミナ粒子を含むことは、アルミナ粉末の粒度分布から確認し得る。 Thus, it can be confirmed from the particle size distribution of the alumina powder that the alumina powder contains the first alumina particles, the second alumina particles, and the third alumina particles.
後述するように、アルミナ粉末は、第１のアルミナ粒子と、第２のアルミナ粒子と、任意で第３のアルミナ粒子とを混合して調製される。そのため、混合前の各アルミナ粒子の粒径Ｄ５０を測定することにより、混合後のアルミナ粉末に含まれる各アルミナ粒子の粒径Ｄ５０を知ることができる。 As described below, alumina powder is prepared by mixing first alumina particles, second alumina particles, and optionally third alumina particles. Therefore, by measuring the particle size D50 of each alumina particle before mixing, it is possible to know the particle size D50 of each alumina particle contained in the alumina powder after mixing.
一方、混合後のアルミナ粉末からは、各アルミナ粒子の粒径Ｄ５０を特定する方法としては、一例として、目開き１００μｍの第１のメッシュと、目開き５μｍの第２のメッシュとを用いた湿式篩法によって、簡易的に、各アルミナ粒子に篩別し、篩別後の各アルミナ粒子のＤ５０を測定することができる。
アルミナ粉末を目開き１００μｍの第１のメッシュで篩別すると、第１のアルミナ粒子が篩上物、第３のアルミナ粒子および第２のアルミナ粒子が篩下物となる。そして、篩下物を、目開き５μｍの第２のメッシュで篩別することにより、第３のアルミナ粒子が篩上物、第２のアルミナ粒子が篩下物となる。このようにして篩別した３つのアルミナ粒子について、それぞれＤ５０および各種の物性値を測定することができる。また、アルミナ粉末に含まれる各アルミナ粒子の含有量も測定することができる。
On the other hand, as a method for specifying the particle size D50 of each alumina particle from the alumina powder after mixing, an example is a wet method using a first mesh with an opening of 100 μm and a second mesh with an opening of 5 μm. By the sieving method, it is possible to easily sieve each alumina particle and measure the D50 of each alumina particle after sieving.
When the alumina powder is sieved through a first mesh having an opening of 100 μm, the first alumina particles become the upper sieve particles, and the third alumina particles and the second alumina particles become the lower sieve particles. Then, by sieving the under-sieve material through a second mesh having an opening of 5 μm, the third alumina particles become the upper sieve material and the second alumina particles become the under-sieve material. D50 and various physical property values can be measured for each of the three alumina particles sieved in this way. Moreover, the content of each alumina particle contained in the alumina powder can also be measured.
樹脂組成物に含まれるアルミナ粉末の場合は、樹脂組成物から樹脂を取り除いてアルミナ粉末を得て、そのアルミナ粉末の粒度分布を測定し、または篩別することにより、アルミナ粉末中の各アルミナ粒子を確認、または分離することができる。この時、粒度分布のピーク位置からアルミナ粒子のＤ５０を確認し、複数のアルミナ粒子が含まれていれば、それぞれのＤ５０の値に応じて上述の目開きの大きさを適宜選択することで、アルミナ粒子を篩別、分離することもできる。
樹脂と混合する前のアルミナ粉末の場合は、そのまま粒度分布を測定し、または篩別できる。
In the case of alumina powder contained in a resin composition, the resin is removed from the resin composition to obtain alumina powder, and the particle size distribution of the alumina powder is measured or sieved to determine each alumina particle in the alumina powder. can be confirmed or separated. At this time, check the D50 of the alumina particles from the peak position of the particle size distribution, and if multiple alumina particles are included, select the above-mentioned opening size appropriately according to the D50 value of each. Alumina particles can also be sieved and separated.
In the case of alumina powder before mixing with resin, the particle size distribution can be directly measured or it can be sieved.
アルミナ粉末の全量を１００質量％としたときの、第１のアルミナ粒子、第２のアルミナ粒子、および第３のアルミナ粒子の各々の好ましい含有量は以下の通りである。
第１のアルミナ粒子の含有量は、５０．０質量％以上９９．０質量％以下が好ましく、５０．０質量％以上７０．０質量％以下がより好ましい。
第２のアルミナ粒子の含有量は、５．０質量％以上４９．９質量％以下が好ましく、８．０質量％以上３５．０質量％以下がより好ましい。
第３のアルミナ粒子の含有量は、０質量％以上４９．９質量％以下が好ましく、５．０質量％以上４０．０質量％以下がより好ましく、５．０質量％以上３５．０質量％以下が特に好ましい。
When the total amount of alumina powder is 100% by mass, the preferable contents of each of the first alumina particles, the second alumina particles, and the third alumina particles are as follows.
The content of the first alumina particles is preferably 50.0% by mass or more and 99.0% by mass or less, more preferably 50.0% by mass or more and 70.0% by mass or less.
The content of the second alumina particles is preferably 5.0% by mass or more and 49.9% by mass or less, more preferably 8.0% by mass or more and 35.0% by mass or less.
The content of the third alumina particles is preferably 0% by mass or more and 49.9% by mass or less, more preferably 5.0% by mass or more and 40.0% by mass or less, and 5.0% by mass or more and 35.0% by mass. The following are particularly preferred.
第２のアルミナ粒子は、多面体球状であることが好ましい。「多面体球状」とは、多面体で、かつ、平均球形度（または真円度であっても良い）が０．７０以上での形状である。多面体球状であると、樹脂と混ぜた際の増粘が抑制でき、樹脂組成物中で粒子同士が面接触するため、熱伝導率が向上する。 It is preferable that the second alumina particles have a polyhedral spherical shape. "Polyhedral spherical" is a shape that is polyhedral and has an average sphericity (or circularity) of 0.70 or more. When the particles are polyhedral and spherical, thickening when mixed with a resin can be suppressed, and the particles come into surface contact with each other in the resin composition, thereby improving thermal conductivity.
アルミナ粉末中の第１のアルミナ粒子の含有量（質量％）は、第２のアルミナ粒子の含有量（質量％）よりも多いことが好ましい。つまり、アルミナ粉末が以下の式（１）を満たすことが好ましい。
Ａ＞Ｂ （１）
ここで、
ＡおよびＢは、それぞれ、前記アルミナ粉末の全量を１００質量％としたときの、前記第１のアルミナ粒子および前記第２のアルミナ粒子の含有量（質量％）である。
It is preferable that the content (mass %) of the first alumina particles in the alumina powder is greater than the content (mass %) of the second alumina particles. That is, it is preferable that the alumina powder satisfies the following formula (1).
A>B (1)
here,
A and B are the contents (% by mass) of the first alumina particles and the second alumina particles, respectively, when the total amount of the alumina powder is 100% by mass.
アルミナ粉末中の第１のアルミナ粒子の含有量が、第２のアルミナ粒子の含有量よりも多いことにより、樹脂組成物の放熱特性をさらに向上し得る。 When the content of the first alumina particles in the alumina powder is greater than the content of the second alumina particles, the heat dissipation characteristics of the resin composition can be further improved.
第１のアルミナ粒子の外縁の長さＬ１に対する粒子内部の境界線の合計長さＬ２の比（百分率（％）表記）が１００．０％超であることが好ましい。つまり、第１のアルミナ粒子が以下の式（２）を満たすことが好ましい。なお、「Ｌ２／Ｌ１（％）」と表記した場合は、式（２）の左辺（Ｌ２／Ｌ１×１００）で求めたことを意味する。
Ｌ２／Ｌ１×１００＞１００．０（％） （２）
ここで、
Ｌ１は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子の外縁の長さであり、
Ｌ２は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子内部に含まれる境界線の合計長さである。
It is preferable that the ratio (expressed as a percentage (%)) of the total length L2 of the boundary line inside the particle to the length L1 of the outer edge of the first alumina particle is more than 100.0%. That is, it is preferable that the first alumina particles satisfy the following formula (2). In addition, when it is written as "L2/L1 (%)", it means that it was calculated using the left side (L2/L1×100) of equation (2).
L2/L1×100>100.0(%) (2)
here,
L1 is the length of the outer edge of the first alumina particle determined from the SEM-EBSD image,
L2 is the total length of boundary lines included inside the first alumina particles determined from the SEM-EBSD image.
「境界線の合計長さＬ２」は、第１のアルミナ粒子の内部に含まれる境界線の総和であり、第１のアルミナ粒子の外縁を含まない。境界線の合計長さＬ２は、第１のアルミナ粒子のＳＥＭ－ＥＢＳＤ像において、結晶粒界の境界線の合計長さＬ３と、（第１のアルミナ粒子の内部に空洞がある場合は）その空洞の内壁の合計長さＬ４とを加算したものとする（つまり、Ｌ２＝Ｌ３＋Ｌ４）。
との合計のことである。
The "total length L2 of boundary lines" is the sum of boundary lines included inside the first alumina particles, and does not include the outer edge of the first alumina particles. The total length L2 of the boundary lines is the total length L3 of the grain boundary boundaries in the SEM-EBSD image of the first alumina particle, and (if there is a cavity inside the first alumina particle) the total length L3 of the grain boundary boundaries. It is assumed that the total length L4 of the inner wall of the cavity is added (that is, L2=L3+L4).
It is the sum of
Ｌ２／Ｌ１は、０．８超（つまり８０．０％超）であることがより好ましく、１．０以上（つまり１００．０％以上）であることがさらに好ましく、１．５以上（つまり１５０．０％以上）であることが特に好ましい。 L2/L1 is more preferably more than 0.8 (that is, more than 80.0%), even more preferably 1.0 or more (that is, 100.0% or more), and more preferably 1.5 or more (that is, 150% or more). .0% or more) is particularly preferable.
第２のアルミナ粒子のＬ２／Ｌ１（％）は、５０．０％以下が好ましく、２０．０％以下であることがより好ましく、１０．０％以下であることがさらに好ましい。
第３のアルミナ粒子のＬ２／Ｌ１は、２００．０％以下が好ましく、１５０．０％以下であることがより好ましく、５０．０％以下であることがさらに好ましく、１０．０％以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係るアルミナ粒子である第１のアルミナ粒子と、第２のアルミナ粒子と、第３のアルミナ粒子の全てのＬ２／Ｌ１（％）が、１５０．０％以下が好ましく、１００．０％以下であることがより好ましく、７５．０％以下であることがさらに好ましく、５０％以下であることが特に好ましい。
L2/L1 (%) of the second alumina particles is preferably 50.0% or less, more preferably 20.0% or less, and even more preferably 10.0% or less.
L2/L1 of the third alumina particles is preferably 200.0% or less, more preferably 150.0% or less, even more preferably 50.0% or less, and 10.0% or less. It is particularly preferable.
The L2/L1 (%) of all the first alumina particles, second alumina particles, and third alumina particles according to the present embodiment is preferably 150.0% or less, and 100.0%. % or less, more preferably 75.0% or less, and particularly preferably 50% or less.
第１のアルミナ粒子の細孔体積をクリプトン吸着法により測定したとき、細孔体積が０．００００５ｃｍ３/ｇ以上であることが好ましい。
細孔体積は、Ｋｒ-ＢＥＴ比表面積と同様に、粒子表面の凹凸の程度を知る指標となる。第１のアルミナ粒子の細孔体積を上記範囲に制御することにより、樹脂組成物の放熱特性をさらに向上することができる。
When the pore volume of the first alumina particles is measured by a krypton adsorption method, it is preferable that the pore volume is 0.00005 cm 3 /g or more.
Like the Kr-BET specific surface area, the pore volume is an index for determining the degree of unevenness on the particle surface. By controlling the pore volume of the first alumina particles within the above range, the heat dissipation properties of the resin composition can be further improved.
上記細孔体積は、０．００００９ｃｍ３/ｇ超であることが好ましく、０．０００１ｃｍ３/ｇ以上であることがより好ましい。上記細孔体積の上限は特に限定されないが、例えば１０ｃｍ３/ｇ以下であってもよく、さらには１ｃｍ３/ｇ以下であってもよい。 The pore volume is preferably more than 0.00009 cm 3 /g, more preferably 0.0001 cm 3 /g or more. The upper limit of the pore volume is not particularly limited, but may be, for example, 10 cm 3 /g or less, or even 1 cm 3 /g or less.
第２のアルミナ粒子の細孔体積は、０．００１ｃｍ３/ｇ以上であることが好ましく、０．００４ｃｍ３/ｇ以下であることが好ましい。
第３のアルミナ粒子の細孔体積は、０．０００１ｃｍ３/ｇ以上であることが好ましく、０．００１ｃｍ３/ｇ未満であることが好ましい。
また、第１のアルミナ粒子の細孔体積に対する第２のアルミナ粒子の細孔体積の割合は、１０超であることが好ましく、１５以上であることがより好ましく、３５以下であることが好ましく、２５以下であることがより好ましい。また、第１のアルミナ粒子の細孔体積に対する第３のアルミナ粒子の細孔体積の割合は、１．０以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましく、１０以下であることが好ましく、７以下であることがより好ましい。このようにすることで放熱特性を向上できる樹脂組成物を提供することができる。
The pore volume of the second alumina particles is preferably 0.001 cm 3 /g or more, and preferably 0.004 cm 3 /g or less.
The pore volume of the third alumina particles is preferably 0.0001 cm 3 /g or more, and preferably less than 0.001 cm 3 /g.
Further, the ratio of the pore volume of the second alumina particles to the pore volume of the first alumina particles is preferably more than 10, more preferably 15 or more, and preferably 35 or less, More preferably, it is 25 or less. Further, the ratio of the pore volume of the third alumina particles to the pore volume of the first alumina particles is preferably 1.0 or more, more preferably 2.0 or more, and 10 or less. It is preferably 7 or less, and more preferably 7 or less. By doing so, it is possible to provide a resin composition that can improve heat dissipation properties.
第１のアルミナ粒子の細孔体積分布を、クリプトン吸着法により測定したとき、細孔体積分布の細孔径２～１０ｎｍの間にあるピーク高さが０．００００５５ｃｍ３／ｇ超であることが好ましい。
細孔径２～１０ｎｍの間にあるピークは、樹脂の染み込みのしやすさを知る指標となり得る。よって、ピークを上記範囲に制御することにより、樹脂組成物の放熱特性さらに向上することができる。
上記ピーク高さは、０．００００５５ｃｍ３/ｇ超であることが好ましい。上記細孔体積の上限は特に限定されないが、例えば０．０００１２ｃｍ３/ｇ以下であってもよく、さらには０．０００１０ｃｍ３/ｇ以下であってもよい。
When the pore volume distribution of the first alumina particles is measured by krypton adsorption method, it is preferable that the peak height of the pore volume distribution between the pore diameters of 2 to 10 nm is greater than 0.000055 cm 3 /g. .
A peak with a pore diameter between 2 and 10 nm can be an indicator of how easily the resin penetrates. Therefore, by controlling the peak within the above range, the heat dissipation properties of the resin composition can be further improved.
The peak height is preferably greater than 0.000055 cm 3 /g. The upper limit of the pore volume is not particularly limited, but may be, for example, 0.00012 cm 3 /g or less, or even 0.00010 cm 3 /g or less.
第２のアルミナ粒子の上記ピーク高さは、０．０００３ｃｍ３/ｇ以上であることが好ましく、０．００３ｃｍ３/ｇ以下であることが好ましい。
第３のアルミナ粒子の上記ピーク高さは、０．００００６ｃｍ３/ｇ以上であることが好ましく、０．０００３ｃｍ３/ｇ以下であることが好ましい。
また、第１のアルミナ粒子の上記ピーク高さに対する第２のアルミナ粒子の上記ピーク高さの割合は、５超であることが好ましく、１５以上であることがより好ましく、４５以下であることが好ましく、３０以下であることがより好ましい。第１のアルミナ粒子の上記ピーク高さに対する第３のアルミナ粒子の上記ピーク高さの割合は、１．０以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましく、５以下であることが好ましく、３．５以下であることがより好ましい。このようにすることで放熱特性を向上できる樹脂組成物を提供することができる。なお、これらのピーク高さとは細孔径２～１０ｎｍの間にある最も高いピークの高さを表す。
The peak height of the second alumina particles is preferably 0.0003 cm 3 /g or more, and preferably 0.003 cm 3 /g or less.
The peak height of the third alumina particles is preferably 0.00006 cm 3 /g or more, and preferably 0.0003 cm 3 /g or less.
Further, the ratio of the peak height of the second alumina particles to the peak height of the first alumina particles is preferably more than 5, more preferably 15 or more, and preferably 45 or less. It is preferably 30 or less, and more preferably 30 or less. The ratio of the peak height of the third alumina particles to the peak height of the first alumina particles is preferably 1.0 or more, more preferably 1.5 or more, and 5 or less. It is preferably 3.5 or less, and more preferably 3.5 or less. By doing so, it is possible to provide a resin composition that can improve heat dissipation properties. Note that these peak heights refer to the height of the highest peak within the pore diameter range of 2 to 10 nm.
アルミナ粉末は、α－アルミナの含有率が高いことが望ましい。α－アルミナは熱伝導率が高いため、アルミナ粉末中のα－アルミナの含有量を高くすることにより、アルミナ粉末の熱伝導率を高くすることができる。本発明の実施形態に係るアルミナ粉末では、第１のアルミナ粒子、第２のアルミナ粒子、および第３のアルミナ粒子の各々について、α－アルミナの含有量の指標であるα化率が以下の範囲にあることが好ましい。 It is desirable that the alumina powder has a high α-alumina content. Since α-alumina has high thermal conductivity, the thermal conductivity of the alumina powder can be increased by increasing the α-alumina content in the alumina powder. In the alumina powder according to the embodiment of the present invention, for each of the first alumina particles, the second alumina particles, and the third alumina particles, the alpha conversion rate, which is an index of the content of alpha-alumina, is within the following range. It is preferable that the
第１のアルミナ粒子のα化率は、９０％以上であることが好ましく、９２％以上であることがより好ましく、９４％以上であることが特に好ましい。
第２のアルミナ粒子のα化率は、９０％以上であることが好ましく、９２％以上であることがより好ましく、９４％以上であることが特に好ましい。
第３のアルミナ粒子のα化率は、９０％以上であることが好ましく、９２％以上であることがより好ましく、９４％以上であることが特に好ましい。
The alpha conversion rate of the first alumina particles is preferably 90% or more, more preferably 92% or more, and particularly preferably 94% or more.
The alpha conversion rate of the second alumina particles is preferably 90% or more, more preferably 92% or more, and particularly preferably 94% or more.
The alpha conversion rate of the third alumina particles is preferably 90% or more, more preferably 92% or more, and particularly preferably 94% or more.
本明細書において「α化率」とは、アルミナ粒子に含まれる全てのアルミナに対するα－アルミナの含有率（体積％）である。
α化率は、アルミナ粒子を粉末Ｘ線回折法により測定し、得られた回折スペクトルから、２θ＝２５．６°の位置に現れるα相（０１２面）のピーク高さ（Ｉ25.6）と、２θ＝４６°の位置に現れるγ相、η相、χ相、κ相、θ相およびδ相のピーク高さ（Ｉ46）を求め、以下の式（３）により算出する。
α化率（％）＝Ｉ25.6／（Ｉ25.6＋Ｉ46）×１００ （３）
In the present specification, "gelatinization rate" refers to the content rate (volume %) of α-alumina to all alumina contained in alumina particles.
The α-ization rate is determined by measuring the alumina particles by powder X-ray diffraction, and from the obtained diffraction spectrum, the peak height (I 25.6 ) of the α phase (012 plane) appearing at the position of 2θ = 25.6°, The peak heights (I 46 ) of the γ phase, η phase, χ phase, κ phase, θ phase, and δ phase appearing at the position of 2θ=46° are determined and calculated using the following equation (3).
αization rate (%) = I 25.6 / (I 25.6 + I 46 ) × 100 (3)
アルミナ粒子は、α－アルミナ以外のアルミナ（δ－アルミナ、θ－アルミナ等）を含んでいてもよい。α－アルミナ以外のアルミナは、どのような態様で含まれていてもよい。例えば、１粒のアルミナ粒子の内部に、α－アルミナと、α－アルミナ以外のアルミナとが共に含まれていてもよい。また、とある粒のアルミナ粒子はα－アルミナのみからなり、別の粒のアルミナ粒子はα－アルミナ以外のアルミナのみからなり、それらのアルミナ粒子が混在していてもよい。 The alumina particles may contain alumina other than α-alumina (δ-alumina, θ-alumina, etc.). Alumina other than α-alumina may be contained in any form. For example, one alumina particle may contain both α-alumina and alumina other than α-alumina. Further, a certain type of alumina particles may be made only of α-alumina, and another type of alumina particles may be made only of alumina other than α-alumina, and these alumina particles may be mixed.
アルミナ粒子の真円度は０．７０以上であることが好ましく、樹脂との混錬性を良好にでき、コンポジットの粘度上昇を抑制できる。さらにアルミナ粒子による他の部材の摩耗を低減することもできる。本実施形態に係るアルミナ粒子である第１のアルミナ粒子と、第２のアルミナ粒子と、第３のアルミナ粒子とが全て真円度が０．７０以上であることが好ましく、０．７５以上がより好ましく０．８０以上が特に好ましく、０．８５以上が特により好ましい。 It is preferable that the roundness of the alumina particles is 0.70 or more, so that the kneading properties with the resin can be improved and an increase in the viscosity of the composite can be suppressed. Furthermore, wear of other members due to alumina particles can also be reduced. It is preferable that the first alumina particles, the second alumina particles, and the third alumina particles, which are alumina particles according to the present embodiment, all have a circularity of 0.70 or more, and a circularity of 0.75 or more. It is more preferably 0.80 or more, particularly preferably 0.85 or more.
アルミナ粒子の真円度は、ＩＳＯ １３３２２－２に準拠した動的画像解析の原理に基づく測定装置（例えば、ＣＡＭＳＩＺＥＲ Ｘ２（ＶＥＲＤＥＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製））により、粒度分布と同時に測定することができ、真円度（ＳＰＨＴ）はＩＳＯ ９２７６－６に準拠して解析され、ＳＰＨＴ＝４πＡ／Ｐ２から求められる。式中のＡは投影粒子画像の面積の測定値であり、Ｐは粒子投影画像の外周長の測定値である。粒子のＳＥＭ観察により真円度を求めても良い。また樹脂組成物のＳＥＭ断面観察から求めても良い。 The roundness of alumina particles can be measured simultaneously with the particle size distribution using a measuring device based on the principle of dynamic image analysis in accordance with ISO 13322-2 (for example, CAMSIZER X2 (manufactured by VERDER Scientific)). The power (SPHT) is analyzed in accordance with ISO 9276-6 and determined from SPHT=4πA/P 2 . In the formula, A is the measured value of the area of the projected particle image, and P is the measured value of the outer circumference of the projected particle image. The roundness may be determined by SEM observation of the particles. Alternatively, it may be determined from SEM cross-sectional observation of the resin composition.
このようなアルミナ粉末を樹脂組成物に使用することにより、放熱特性が向上した樹脂組成物を製造することができる。 By using such alumina powder in a resin composition, a resin composition with improved heat dissipation properties can be produced.
上述したアルミナ粉末の各種物性の測定は、樹脂と混合する前のアルミナ粉末であれば、そのまま測定することができ、また、樹脂と混合した後（例えば、樹脂とアルミナ粉末との混合物の状態、または当該混合物を硬化させて得られた樹脂組成物の状態）は、樹脂を取り除いた後のアルミナ粉末を測定することができる。 The above-mentioned various physical properties of alumina powder can be measured as is if the alumina powder is not mixed with resin, or after it has been mixed with resin (for example, the state of the mixture of resin and alumina powder, Alternatively, the state of the resin composition obtained by curing the mixture can be measured by measuring the alumina powder after removing the resin.
［アルミナ粉末の製造方法］
アルミナ粉末の製造方法は、第１のアルミナ粒子と、第２のアルミナ粒子と、任意で第３のアルミナ粒子と、を混合することを含む。
混合方法は特に限定されず、乳鉢混合や、真空下の自転公転式混合などの混合方法を用いることができる。
２種のアルミナ粒子を混合する場合は、それぞれの所定量を秤量し、混合容器に入れて混合する。３種のアルミナ粒子を混合する場合は、それぞれの所定量を秤量し、混合容器に全て同時に入れて混合してもよく、順次投入して混合してもよい。
[Method for producing alumina powder]
A method of making an alumina powder includes mixing first alumina particles, second alumina particles, and optionally third alumina particles.
The mixing method is not particularly limited, and mixing methods such as mortar mixing and rotation-revolution mixing under vacuum can be used.
When two types of alumina particles are mixed, predetermined amounts of each are weighed, placed in a mixing container, and mixed. When mixing three types of alumina particles, a predetermined amount of each may be weighed and all may be added to a mixing container at the same time and mixed, or may be added sequentially and mixed.
［アルミナ粒子の製造方法］
アルミナ粉末を構成するアルミナ粒子（第１のアルミナ粒子と第２のアルミナ粒子、および任意で第３のアルミナ粒子）を製造する方法は特に限定されず、各アルミナ粒子に求められる物性を達成できればどのような製造方法で製造してもよい。
また、各々のアルミナ粒子として、市販のアルミナ粒子を用いてもよい。
[Method for producing alumina particles]
The method for producing the alumina particles (first alumina particles, second alumina particles, and optionally third alumina particles) constituting the alumina powder is not particularly limited. It may be manufactured by such a manufacturing method.
Furthermore, commercially available alumina particles may be used as each alumina particle.
なお、第１のアルミナ粒子を製造する場合は、微粒のαアルミナが凝集した粒子を原料に用いて火炎溶融法で製造することが好ましい。そのようにして得られたアルミナ粒子は、表面に微細な凹凸を有しているので、Ｋｒ-ＢＥＴ比表面積が０．０８５ｍ２/ｇ超のアルミナ粒子を製造することが可能である。
火炎溶融法による第１のアルミナ粒子の製造には、例えば、図１に示すような装置を用いる。
火炎溶融法でＤ５０が１００μｍ超の第１のアルミナ粒子を製造するためには、まず、Ｄ５０が、７０μｍ以上のアルミナ粒子を原料に用いる。好ましくは、９０μｍ以上である。さらに火炎溶融後に１００μｍの篩で篩別し、篩上の粒子を回収する。
アルミナ原料粒子のＤ５０は、上述のアルミナ粒子のＤ５０の測定方法と同じ方法で測定できる。
In addition, when manufacturing the first alumina particles, it is preferable to manufacture them by a flame melting method using particles in which fine particles of α-alumina are aggregated as a raw material. Since the alumina particles thus obtained have fine irregularities on the surface, it is possible to produce alumina particles having a Kr-BET specific surface area of more than 0.085 m 2 /g.
For producing the first alumina particles by the flame melting method, for example, an apparatus as shown in FIG. 1 is used.
In order to produce the first alumina particles having a D50 of more than 100 μm using the flame melting method, first, alumina particles having a D50 of 70 μm or more are used as a raw material. Preferably, it is 90 μm or more. Furthermore, after flame melting, the mixture is sieved through a 100 μm sieve, and the particles on the sieve are collected.
The D50 of the alumina raw material particles can be measured by the same method as the method for measuring the D50 of the alumina particles described above.
火炎溶融時に用いる燃料ガス（例えばＬＰＧガス）の供給量は、２０Ｎｍ３／時間以上であることが好ましい。燃料ガスの供給量により、火炎長を変えることができ、燃料ガスの供給量が多くなるほど、火炎長が長くなり、粒子の火炎中の滞留時間が長くなる。燃料ガスの供給量が小さくなるほど、火炎長が短くなり、粒子の火炎中の滞留時間が短くできる。すなわち、アルミナ原料粒子の火炎中の滞留時間を変えることができ、アルミナ原料粒子の火炎中の溶融度合い（時間）を変化させることができる。また、アルミナ原料粒子の原料粒子の結晶構造を維持したままアルミナ粒子表面の凹凸を存在させることができ、Ｋｒ-ＢＥＴ比表面積が０．０８５ｍ２/ｇ超のアルミナ粒子を製造することが可能である。 The amount of fuel gas (for example, LPG gas) used during flame melting is preferably 20 Nm 3 /hour or more. The flame length can be changed depending on the amount of fuel gas supplied, and the greater the amount of fuel gas supplied, the longer the flame length and the longer the residence time of particles in the flame. The smaller the amount of fuel gas supplied, the shorter the flame length and the shorter the residence time of particles in the flame. That is, the residence time of the alumina raw material particles in the flame can be changed, and the degree (time) of melting of the alumina raw material particles in the flame can be changed. In addition, it is possible to create irregularities on the surface of the alumina particles while maintaining the crystal structure of the raw material particles of the alumina raw material particles, and it is possible to produce alumina particles with a Kr-BET specific surface area of more than 0.085 m 2 /g. be.
［樹脂］
樹脂組成物に使用する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂の中から選択することができる。なお、樹脂は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
[resin]
The resin used in the resin composition can be selected from thermoplastic resins, thermoplastic elastomers, and thermosetting resins. In addition, one type of resin may be used alone, or two or more types may be used in combination.
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系重合体、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、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン－アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、ポリフェニレン－エーテル共重合体（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル等のポリメタクリル酸エステル類、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノマー等が挙げられる。 Thermoplastic resins include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polymethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol, polyvinyl Acetal, fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) ) resins, polyphenylene-ether copolymer (PPE) resins, modified PPE resins, aliphatic polyamides, aromatic polyamides, polyimides, polyamide-imides, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid esters such as polymethacrylic acid methyl ester, Examples include polyacrylic acids, polycarbonates, polyphenylene sulfides, polysulfones, polyethersulfones, polyethernitrile, polyetherketones, polyketones, liquid crystal polymers, silicone resins, ionomers, and the like.
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン－ブタジエンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン－イソプレンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。 Examples of thermoplastic elastomers include styrene-butadiene block copolymers or their hydrogenated products, styrene-isoprene block copolymers or their hydrogenated products, styrene-based thermoplastic elastomers, olefin-based thermoplastic elastomers, and vinyl chloride-based thermoplastic elastomers. , polyester thermoplastic elastomer, polyurethane thermoplastic elastomer, polyamide thermoplastic elastomer, and the like.
熱硬化性樹脂としては、架橋ゴム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。架橋ゴムの具体例としては、天然ゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン－ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、及びシリコーンゴムが挙げられる。 Examples of the thermosetting resin include crosslinked rubber, epoxy resin, phenol resin, polyimide resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, and the like. Specific examples of crosslinked rubber include natural rubber, acrylic rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, chlorinated polyethylene rubber, Examples include chlorosulfonated polyethylene rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, fluororubber, urethane rubber, and silicone rubber.
加工性や特性の観点から、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン樹脂が好ましく用いられる。 From the viewpoint of processability and properties, polyolefin resins, acrylic resins, polyimide resins, polyamide resins, polyamideimide resins, epoxy resins, phenol resins, and silicone resins are preferably used.
さらに、これらの樹脂組成物には、必要に応じて、発明の効果を損なわない範囲で可塑剤、硬化促進剤、カップリング剤、充填剤、顔料、難燃剤、酸化防止剤、界面活性剤、相溶化剤、耐候剤、抗ブロッキング剤、帯電防止剤、レベリング剤、離型剤などの公知の添加剤を単独または二種以上を適宜配合しても良い。 Furthermore, these resin compositions may contain plasticizers, curing accelerators, coupling agents, fillers, pigments, flame retardants, antioxidants, surfactants, Known additives such as a compatibilizer, a weathering agent, an anti-blocking agent, an antistatic agent, a leveling agent, and a mold release agent may be used alone or in combination of two or more.
樹脂組成物を１００質量％としたとき、樹脂の含有量が４質量％～１５質量％であることが好ましく、６質量％～１０質量％であることがより好ましい。この範囲であると、表面に凹凸を有する第１のアルミナ粒子を用いることによる放熱特性の向上効果が顕著である。 When the resin composition is 100% by mass, the content of the resin is preferably 4% by mass to 15% by mass, more preferably 6% by mass to 10% by mass. Within this range, the effect of improving heat dissipation characteristics by using the first alumina particles having irregularities on the surface is remarkable.
樹脂組成物に含まれる樹脂の含有量は、あらかじめ測定した樹脂組成物の質量と、樹脂組成物から樹脂を取り除いて得られるアルミナ粉末の質量とから求めることができる。樹脂組成物から樹脂を取り除く具体的な方法としては、溶剤で樹脂を溶解して除去する方法、樹脂組成物を灰化して樹脂を除去する方法などが挙げられる。 The content of the resin contained in the resin composition can be determined from the mass of the resin composition measured in advance and the mass of the alumina powder obtained by removing the resin from the resin composition. Specific methods for removing the resin from the resin composition include a method of dissolving and removing the resin with a solvent, a method of removing the resin by ashing the resin composition, and the like.
［樹脂組成物の製造方法］
樹脂組成物の製造方法は、アルミナ粉末と樹脂とを混合する混合工程を含む。
混合工程は、一般的に用いられる公知の方法を使用でき、樹脂とアルミナ粉末とを混合して樹脂組成物を得る。
例えば、樹脂が液状の場合（例えば液状エポキシ樹脂など）は、液状樹脂とアルミナ粒子と硬化剤とを混合した後、熱または紫外線などで硬化させることにより樹脂組成物を得ることができる。硬化剤や混合方法、硬化方法は公知のものおよび方法を用いることができる。
一方、樹脂が固体状の場合（例えばポリオレフィン樹脂やアクリル樹脂など）は、樹脂とアルミナ粒子とを混合した後に、溶融混練などの公知の方法により混練することで目的とする樹脂組成物を得ることができる。
[Method for manufacturing resin composition]
The method for producing a resin composition includes a mixing step of mixing alumina powder and a resin.
In the mixing step, a commonly used known method can be used, and the resin and alumina powder are mixed to obtain a resin composition.
For example, when the resin is liquid (e.g., liquid epoxy resin), the resin composition can be obtained by mixing the liquid resin, alumina particles, and a curing agent, and then curing with heat or ultraviolet rays. As the curing agent, mixing method, and curing method, known ones and methods can be used.
On the other hand, when the resin is solid (for example, polyolefin resin or acrylic resin), the desired resin composition can be obtained by mixing the resin and alumina particles and then kneading by a known method such as melt kneading. I can do it.
樹脂組成物に用いられるアルミナ粉末は、粒径Ｄ５０が１００μｍ超で、クリプトン吸着法により測定されたＢＥＴ比表面積が、０．０８５ｍ２/ｇ超の第１のアルミナ粒子と、粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の第２のアルミナ粒子と、を混合することで得られる。
アルミナ粉末と樹脂と混合する混合工程より前または混合工程と同時に、第１のアルミナ粒子と、第２のアルミナ粒子とを混合することができる。
例えば、混合工程より前に、第１のアルミナ粒子と第２のアルミナ粒子とを事前に混合してアルミナ粉末を調製し、その後に、樹脂とアルミナ粉末とを混合する混合工程を行ってもよい。
別の例では、樹脂とアルミナ粉末との混合工程の際に、樹脂と、第１のアルミナ粒子と、第２のアルミナ粒子とを混合容器内に入れて混合してもよい。これにより、実質的に、樹脂と、第１のアルミナ粒子と第２のアルミナ粒子とを含むアルミナ粉末と、を混合することができる。
The alumina powder used in the resin composition includes first alumina particles having a particle size D50 of more than 100 μm and a BET specific surface area measured by krypton adsorption method of more than 0.085 m 2 /g, and a particle size D50 of 0. .1 μm or more and 1.0 μm or less of second alumina particles.
The first alumina particles and the second alumina particles can be mixed before or simultaneously with the mixing step of mixing the alumina powder and the resin.
For example, before the mixing step, first alumina particles and second alumina particles may be mixed in advance to prepare alumina powder, and then a mixing step of mixing the resin and alumina powder may be performed. .
In another example, during the step of mixing the resin and alumina powder, the resin, first alumina particles, and second alumina particles may be placed in a mixing container and mixed. Thereby, the resin and the alumina powder containing the first alumina particles and the second alumina particles can be substantially mixed.
アルミナ粉末が、第１のアルミナ粒子と第２のアルミナ粒子とに加えて、さらに第３のアルミナ粒子を含む場合は、それら３種のアルミナ粒子を混合する順番、および混合するタイミングは任意に選択できる。
３種のアルミナ粒子を混合する順番については、例えば、第１のアルミナ粒子、第２のアルミナ粒子、および第３のアルミナ粒子を同時に混合してアルミナ粉末を調製してもよい。
別の例では、いずれか１種のアルミナ粒子に、その他の２種のアルミナ粒子を順次加えて混合してアルミナ粉末を調製してもよい。
When the alumina powder further contains third alumina particles in addition to the first alumina particles and the second alumina particles, the order and timing of mixing these three types of alumina particles can be arbitrarily selected. can.
Regarding the order of mixing the three types of alumina particles, for example, the first alumina particles, the second alumina particles, and the third alumina particles may be mixed simultaneously to prepare the alumina powder.
In another example, an alumina powder may be prepared by sequentially adding and mixing other two types of alumina particles to any one type of alumina particles.
３種のアルミナ粒子を混合するタイミングは、アルミナ粉末と樹脂と混合する混合工程より前、および／または混合工程と同時であってもよい。
例えば、混合工程より前に、３種のアルミナ粒子を事前に混合してアルミナ粉末を調製し、その後に、樹脂とアルミナ粉末とを混合する混合工程を行ってもよい。
別の例では、２種のアルミナ粒子を事前に混合した２種混合アルミナ粒子を調製し、其の後に、２種混合アルミナ粒子と、残りの１種のアルミナ粒子と、樹脂とを混合容器内に入れて混合してもよい。
さらに別の例では、樹脂と、３種のアルミナ粒子とを混合容器内に入れて混合してもよい。
The timing of mixing the three types of alumina particles may be before the mixing step of mixing the alumina powder and the resin, and/or at the same time as the mixing step.
For example, before the mixing step, three types of alumina particles may be mixed in advance to prepare alumina powder, and then a mixing step of mixing the resin and the alumina powder may be performed.
In another example, two types of mixed alumina particles are prepared by mixing two types of alumina particles in advance, and then the two types of mixed alumina particles, the remaining one type of alumina particles, and the resin are mixed in a mixing container. You can mix it in.
In yet another example, the resin and three types of alumina particles may be placed in a mixing container and mixed.
１．測定用試料の作製
１）アルミナ粒子の準備
表１に示す特性を有するアルミナ粒子Ｎｏ．１ａ、１ｂ、２ａ、および３ａを準備した。なお、アルミナ粒子Ｎｏ．１ａは以下の手順で作製し、その他のアルミナ粒子は市販されたものを用いた。
1. Preparation of measurement sample 1) Preparation of alumina particles Alumina particles No. 1 having the characteristics shown in Table 1. 1a, 1b, 2a, and 3a were prepared. In addition, alumina particle No. Sample 1a was produced using the following procedure, and commercially available alumina particles were used for the other alumina particles.
２）アルミナ粒子Ｎｏ．１ａの作製
アルミナ粒子Ｎｏ．１ａは、火炎溶融法で作製した。
まず、単結晶のアルミナからなる原料粒子を準備した。アルミナ原料粒子は角ばった形状をしていた。
このアルミナ原料粒子を、目開き１３２μｍの篩で篩別し、篩上分のアルミナ原料粒子を、アルミナ粒子Ｎｏ．１ａの原料として用いた。
2) Alumina particle No. Preparation of 1a Alumina particle No. Sample 1a was produced by a flame melting method.
First, raw material particles made of single crystal alumina were prepared. The alumina raw material particles had an angular shape.
The alumina raw material particles were sieved through a sieve with an opening of 132 μm, and the alumina raw material particles on the sieve were collected as alumina particles no. It was used as a raw material for 1a.
図１に示すような装置を用いて、原料からアルミナ粒子Ｎｏ．１ａを作製した。図１の装置では、酸素ガス供給システム１０からの酸素ガスを分岐して、一方（キャリア酸素ガス１１）をフィーダ３０に、他方（燃焼酸素ガス１２）を火炎溶融炉４０のバーナー４１に供給した。フィーダ３０に供給された原料は、キャリア酸素ガス１１によって火炎溶融炉４０のバーナー４１まで運搬された。また、ガス供給システム２０から２０Ｎｍ３／時間未満で燃料ガス（ＬＰＧ）をバーナー４１に供給した。バーナー４１では、燃料ガスと燃焼酸素ガス１２によって２１５０℃以上の高温火炎が形成され、そこに、キャリア酸素ガス１１中に分散させた原料を供給した。これにより、火炎溶融炉４０内において、原料を溶融して球状化した。その後、球状化したアルミナ粒子をサイクロン５０にて分級を行い、サイクロン５０にアルミナ粒子Ｎｏ．１ａを補足した。 Using an apparatus as shown in FIG. 1, alumina particles No. 1 are extracted from raw materials. 1a was produced. In the apparatus of FIG. 1, oxygen gas from the oxygen gas supply system 10 is branched, and one side (carrier oxygen gas 11) is supplied to the feeder 30, and the other side (combusted oxygen gas 12) is supplied to the burner 41 of the flame melting furnace 40. . The raw material supplied to the feeder 30 was transported to the burner 41 of the flame melting furnace 40 by the carrier oxygen gas 11. Further, fuel gas (LPG) was supplied from the gas supply system 20 to the burner 41 at a rate of less than 20 Nm 3 /hour. In the burner 41, a high temperature flame of 2150° C. or higher was formed by the fuel gas and the combustion oxygen gas 12, and a raw material dispersed in the carrier oxygen gas 11 was supplied thereto. Thereby, the raw material was melted and spheroidized in the flame melting furnace 40. After that, the spheroidized alumina particles are classified in a cyclone 50, and the cyclone 50 receives alumina particles No. 1a was supplemented.
３）アルミナ粒子Ｎｏ．１ｂの作製
アルミナ粒子Ｎｏ．１ｂは、原料にバイヤー法で作製した多結晶状アルミナ粒子（Ｄ５０：９５μｍ）を用いたこと、燃料ガス（ＬＰＧ）の流量を４０Ｎｍ３／時間にしたこと以外は、Ｎｏ．１ａと同じ条件にて火炎溶融法で球状化した。球状化したアルミナ粒子をサイクロン５０に捕捉し、回収したアルミナ粒子を目開き１００μｍの篩で篩別した。篩上分のアルミナ原料粒子をアルミナ粒子Ｎｏ．１ｂとした。
3) Alumina particle No. Preparation of 1b Alumina particle No. No. 1b is the same except that polycrystalline alumina particles (D50: 95 μm) produced by the Bayer method were used as the raw material and the flow rate of the fuel gas (LPG) was 40 Nm 3 /hour. It was spheroidized by the flame melting method under the same conditions as 1a. The spherical alumina particles were captured in a cyclone 50, and the collected alumina particles were sieved through a sieve with an opening of 100 μm. The alumina raw material particles on the sieve are alumina particles No. It was set as 1b.
４）アルミナ粉末の準備
第１のアルミナ粒子（アルミナ粒子Ｎｏ．１ａまたは１ｂ；いずれも球状）と、第２のアルミナ粒子（アルミナ粒子Ｎｏ．２ａ；多面体球状）と、第３のアルミナ粒子（アルミナ粒子Ｎｏ．３ａ；球状）とを、表２に示す配合率（各アルミナ粒子の含有量の比率）で混合し、アルミナ粉末（実施例１～２および参考例１）を準備した。
4) Preparation of alumina powder First alumina particles (alumina particles No. 1a or 1b; both spherical), second alumina particles (alumina particles No. 2a; polyhedral spherical), and third alumina particles (alumina particles No. Particle No. 3a (spherical) was mixed at the blending ratio (ratio of content of each alumina particle) shown in Table 2 to prepare alumina powder (Examples 1 to 2 and Reference Example 1).
５）アルミナ粉末と樹脂との混合物（混合試料）の作製
アルミナ粉末と樹脂とを、表２に示す配合率（アルミナ粉末と樹脂の含有量の比率）となるように配合し、株式会社シンキー製 自転・公転ミキサー（ＡＲＶ－３１０）を用いて混練し、アルミナ粉末と樹脂との混合物（実施例１～２および参考例１の混合試料）を得た。
樹脂は、常温硬化埋込樹脂 ５３型エポキシ樹脂（（株）三啓製）を用いた。
5) Preparation of a mixture of alumina powder and resin (mixed sample) Alumina powder and resin were blended at the blending ratio (ratio of alumina powder and resin content) shown in Table 2, and made by Shinky Co., Ltd. Mixtures of alumina powder and resin (mixed samples of Examples 1 and 2 and Reference Example 1) were obtained by kneading using a rotation/revolution mixer (ARV-310).
As the resin, room temperature curing embedding resin type 53 epoxy resin (manufactured by Sankei Co., Ltd.) was used.
２．アルミナ粒子の粒径Ｄ５０の測定
アルミナ粒子Ｎｏ．１ａ、１ｂ、２ａ、および３ａの粒度分布を測定し、粒径Ｄ５０を求めた。測定結果を表１に示す。
アルミナ粒子の粒度分布は、ＩＳＯ １３３２２－２に準拠した動的画像解析の原理に基づく装置ＣＡＭＳＩＺＥＲ Ｘ２（ＶＥＲＤＥＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製）により測定した。測定は乾式とし、装置内に試料を順次投入して、５０ｋＰａのドライエアーにより凝集粒子を分散させながらカメラ前を通過する粒子を測定した。測定試料は３ｇ秤量し、１回測定とした。同じ測定を３回繰返し行い、これらの結果の積算平均から粒度分布を解析した。粒子径は円相当粒子径とした。円相当粒子径とは投影粒子画像と同じ面積となる真円の粒子径のことである。また、粒子径の基準は体積とした。
2. Measurement of particle size D50 of alumina particles Alumina particles No. The particle size distribution of 1a, 1b, 2a, and 3a was measured to determine the particle size D50. The measurement results are shown in Table 1.
The particle size distribution of the alumina particles was measured using a device CAMSIZER X2 (manufactured by VERDER Scientific) based on the principle of dynamic image analysis according to ISO 13322-2. The measurement was carried out in a dry manner, and the samples were sequentially introduced into the apparatus, and the particles passing in front of the camera were measured while dispersing the aggregated particles with dry air at 50 kPa. The measurement sample was weighed in an amount of 3 g, and was measured once. The same measurement was repeated three times, and the particle size distribution was analyzed from the cumulative average of these results. The particle size was a circular equivalent particle size. The equivalent circle particle diameter is the particle diameter of a perfect circle that has the same area as the projected particle image. In addition, the particle size was determined by volume.
３．アルミナ粒子のＫｒ-ＢＥＴ比表面積、細孔体積分布、および細孔体積の測定
アルミナ粒子Ｎｏ．１ａ、１ｂ、２ａ、および３ａの細孔体積分布、Ｋｒ-ＢＥＴ比表面積、および細孔体積を測定した。
ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定法はＪＩＳ Ｚ ８８３０：２０１３に準拠し、吸着ガスとしてＫｒを用いた。測定に際し、１ｇのアルミナ粒子をサンプル管にいれて、吸脱着等温線を取得し、多点プロット法により、Ｋｒ-ＢＥＴ比表面積（ｍ２/ｇ）解析、および細孔体積分布解析を行い、Ｋｒ-ＢＥＴ比表面積および細孔体積を求めた。また、細孔体積分布から、細孔径２～１０ｎｍの間にあるピーク高さを求めた。それぞれの測定結果を表１に示す。
3. Measurement of Kr-BET specific surface area, pore volume distribution, and pore volume of alumina particles Alumina particles No. The pore volume distribution, Kr-BET specific surface area, and pore volume of 1a, 1b, 2a, and 3a were measured.
The method for measuring the specific surface area of powder (solid) by gas adsorption was based on JIS Z 8830:2013, and Kr was used as the adsorbed gas. During the measurement, 1 g of alumina particles were placed in a sample tube, an adsorption/desorption isotherm was obtained, and Kr-BET specific surface area (m 2 /g) analysis and pore volume distribution analysis were performed using the multipoint plot method. Kr-BET specific surface area and pore volume were determined. Also, from the pore volume distribution, the peak height between 2 and 10 nm in pore diameter was determined. The results of each measurement are shown in Table 1.
４．アルミナ粒子の外縁の長さＬ１と粒子内部の境界線の合計長さＬ２の測定
アルミナ粒子Ｎｏ．１ａ、１ｂ、２ａ、３ａを用いて断面観察用試料を作製した。断面観察用試料の作製では、アルミナ粒子を樹脂包埋後、樹脂とアルミナ粒子をダイヤモンドカッターにて切断した。その後、断面に保護膜としてＰｔを蒸着し、Ａｒイオンミリングにて断面調製を行い、ＳＥＭ試料台にＣｕ両面テープにて固定し、無蒸着にてＳＥＭ－ＥＢＳＤ測定を行った。観察領域内に２粒以上のアルミナ粒子が完全に入るように（つまり、２粒以上のアルミナ粒子が、観察領域の枠と接触しないように）、観察位置を決定した。
4. Measurement of the total length L2 of the outer edge length L1 of the alumina particle and the boundary line inside the particle Alumina particle No. Samples for cross-sectional observation were prepared using 1a, 1b, 2a, and 3a. To prepare a sample for cross-sectional observation, alumina particles were embedded in a resin, and then the resin and alumina particles were cut using a diamond cutter. Thereafter, Pt was deposited on the cross section as a protective film, the cross section was prepared by Ar ion milling, and the sample was fixed on a SEM sample stage with Cu double-sided tape, and SEM-EBSD measurement was performed without deposition. The observation position was determined so that two or more alumina particles were completely within the observation area (that is, two or more alumina particles did not come into contact with the frame of the observation area).
サンプルの前処理およびＥＢＳＤ測定には、以下の機器を使用した。
・使用機器
イオンミリング装置：ＩＭ－４０００（株式会社日立製作所製）
イオンスパッタ装置：Ｅ－１０３０（株式会社日立製作所製）
超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡：ＪＳＭ－７８００Ｆ Ｐｒｉｍｅ（日本電子株式会社製）
後方散乱電子回折装置：Ｄｉｇｉｖｉｅｗ Ｖ （ＴＳＬ製）
The following equipment was used for sample pretreatment and EBSD measurement.
・Equipment used: Ion milling device: IM-4000 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Ion sputtering device: E-1030 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Ultra-high resolution field emission scanning electron microscope: JSM-7800F Prime (manufactured by JEOL Ltd.)
Backscattered electron diffraction device: Digiview V (manufactured by TSL)
ＥＢＳＤ測定の条件は以下の通りとした。
・測定領域：５００．０μｍ×４００．０μｍ
・加速電圧：２０．０ｋＶ
・倍率：×５００
・低真空度：３０Ｐａ
The conditions for the EBSD measurement were as follows.
・Measurement area: 500.0μm x 400.0μm
・Acceleration voltage: 20.0kV
・Magnification: ×500
・Low vacuum degree: 30Pa
得られたＥＢＳＤ像において、観察領域の枠と接触していないアルミナ粒子を２粒以上選択した。各々のアルミナ粒子の外縁の長さＬ１を、画像処理ソフトＩｍａｇｅ Ｊ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ製）で求め、その平均を算出した。また各々のアルミナ粒子の境界線の合計長さＬ２についても、同じ画像処理ソフトを用いて求め、それらの平均値を算出した。「境界線の合計長さＬ２」は、アルミナ粒子の内部に含まれる境界線の総和であり、アルミナ粒子の外縁を含まないものとした。境界線の合計長さＬ２は、アルミナ粒子内部の粒界の合計長さと、（アルミナ粒子の内部に空洞がある場合は）その空洞の内壁の合計長さとを加算して求めた。 In the obtained EBSD image, two or more alumina particles that were not in contact with the frame of the observation area were selected. The length L1 of the outer edge of each alumina particle was determined using image processing software Image J (manufactured by National Institute of Health), and the average thereof was calculated. The total length L2 of the boundaries of each alumina particle was also determined using the same image processing software, and the average value thereof was calculated. The "total length L2 of boundary lines" is the sum of the boundary lines included inside the alumina particles, and does not include the outer edges of the alumina particles. The total length L2 of the boundary lines was determined by adding the total length of the grain boundaries inside the alumina particles and the total length of the inner walls of the cavities (if there are cavities inside the alumina particles).
外縁の長さＬ１（平均値）に対する境界線の合計長さＬ２（平均値）の比Ｌ２／Ｌ１（％）（つまり、Ｌ２／Ｌ１×１００）を求めた。測定結果を表１に示す。 The ratio L2/L1 (%) of the total length L2 (average value) of the boundary line to the length L1 (average value) of the outer edge (that is, L2/L1×100) was determined. The measurement results are shown in Table 1.
５．熱伝導率の測定
表２に示した実施例１～２および参考例１の混合試料から、熱伝導率の測定用試料片を作製した。直径２０ｍｍの金型に混合試料を２ｇ入れ、３０ＭＰａの圧力をかけて成型し、室温で２４時間置いて樹脂を硬化させた。
硬化した成型体を１０ｍｍ角×厚さ２ｍｍのサイズに加工し、表面研磨したものを試験片とした。この試験片の厚み方向の熱伝導率について、キセノンフラッシュアナライザー（ＮＥＴＺＳＣＨ社製、ＬＦＡ４６７）を用い、レーザーフラッシュ法により板状の試験片の厚み方向の熱伝導率を測定した。測定は、大気雰囲気下、２５℃の条件下で行った。
5. Measurement of thermal conductivity Sample pieces for measuring thermal conductivity were prepared from the mixed samples of Examples 1 to 2 and Reference Example 1 shown in Table 2. 2 g of the mixed sample was placed in a mold with a diameter of 20 mm, molded under a pressure of 30 MPa, and left at room temperature for 24 hours to harden the resin.
The cured molded body was processed into a size of 10 mm square x 2 mm thick, and the surface was polished to obtain a test piece. The thermal conductivity in the thickness direction of this test piece was measured by the laser flash method using a xenon flash analyzer (manufactured by NETZSCH, LFA467). The measurements were carried out under atmospheric conditions at 25°C.
実施例１～２は、本実施形態の条件を満たすアルミナ粉末を用いることにより、樹脂組成物の熱伝導率が高かった。
参考例１で作成した樹脂組成物の熱伝導率も、放熱部材として使用することに問題がない程度に高いが、実施例１～２は、参考例１に比べても、熱伝導率が著しく高いことが分かる。このことから、第１のアルミナ粒子のＫｒ-ＢＥＴ比表面積を制御する効果が高いことが確認された。
In Examples 1 and 2, the thermal conductivity of the resin composition was high by using alumina powder that met the conditions of this embodiment.
The thermal conductivity of the resin composition prepared in Reference Example 1 is also high enough that there is no problem in using it as a heat dissipation member, but Examples 1 and 2 have significantly higher thermal conductivity than Reference Example 1. I know it's expensive. From this, it was confirmed that the effect of controlling the Kr-BET specific surface area of the first alumina particles was high.
１０ 酸素ガス供給システム
１１ キャリア酸素ガス
１２ 燃焼酸素ガス
２０ 燃料ガス供給システム
３０ フィーダ
４０ 火炎溶融炉
５０ サイクロン
10 Oxygen gas supply system 11 Carrier oxygen gas 12 Combustion oxygen gas 20 Fuel gas supply system 30 Feeder 40 Flame melting furnace 50 Cyclone
Claims (12)
前記アルミナ粉末は、
粒径Ｄ５０が１００μｍ超で、クリプトン吸着法により測定されたＢＥＴ比表面積が、０．０８５ｍ２/ｇ超の第１のアルミナ粒子と、
粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の第２のアルミナ粒子と、を含む、樹脂組成物。 A resin composition comprising a resin and alumina powder,
The alumina powder is
First alumina particles having a particle size D50 of more than 100 μm and a BET specific surface area measured by a krypton adsorption method of more than 0.085 m 2 /g;
A resin composition comprising second alumina particles having a particle size D50 of 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
Ａ＞Ｂ （１）
ここで、
ＡおよびＢは、それぞれ、前記アルミナ粉末の全量を１００質量％としたときの、前記第１のアルミナ粒子および前記第２のアルミナ粒子の含有量（質量％）である。 The resin composition according to claim 1, wherein the alumina powder satisfies the following formula (1).
A>B (1)
here,
A and B are the contents (% by mass) of the first alumina particles and the second alumina particles, respectively, when the total amount of the alumina powder is 100% by mass.
Ｌ２／Ｌ１×１００＞１００．０（％） （２）
ここで、
Ｌ１は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子の外縁の長さであり、
Ｌ２は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子内部に含まれる境界線の合計長さである。 The resin composition according to claim 1 or 2, wherein the first alumina particles satisfy the following formula (2).
L2/L1×100>100.0(%) (2)
here,
L1 is the length of the outer edge of the first alumina particle determined from the SEM-EBSD image,
L2 is the total length of boundary lines included inside the first alumina particles determined from the SEM-EBSD image.
粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の第２のアルミナ粒子と、を含むアルミナ粉末。 First alumina particles having a particle size D50 of more than 100 μm and a BET specific surface area measured by a krypton adsorption method of more than 0.085 m 2 /g;
Alumina powder comprising second alumina particles having a particle size D50 of 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
Ａ＞Ｂ （１）
ここで、
ＡおよびＢは、それぞれ、前記アルミナ粉末の全量を１００質量％としたときの、前記第１のアルミナ粒子および前記第２のアルミナ粒子の含有量（質量％）である。 The alumina powder according to claim 7, which satisfies the following formula (1).
A>B (1)
here,
A and B are the contents (% by mass) of the first alumina particles and the second alumina particles, respectively, when the total amount of the alumina powder is 100% by mass.
Ｌ２／Ｌ１×１００＞１００．０（％） （２）
ここで、
Ｌ１は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子の外縁の長さであり、
Ｌ２は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ像から求めた前記第１のアルミナ粒子内部に含まれる境界線の合計長さである。 The alumina powder according to claim 7 or 8, wherein the first alumina particles satisfy the following formula (2).
L2/L1×100>100.0(%) (2)
here,
L1 is the length of the outer edge of the first alumina particle determined from the SEM-EBSD image,
L2 is the total length of boundary lines included inside the first alumina particles determined from the SEM-EBSD image.
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