JP6196779B2 - Insulating heat dissipation filler and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、絶縁性放熱フィラー及びその製造方法並びに該フィラーを配合した放熱性組成物に関する。   The present invention relates to an insulating heat dissipating filler, a method for producing the same, and a heat dissipating composition containing the filler.

電子機器などの分野において、近年、小型化に伴う熱源の集中や電流容量の増加による発熱量の増大が生じている。これに対処するため、熱伝導性に優れた放熱フィラーを充填した組成物を電子機器などに取り付け、発生した熱を外部に放出している。   In the field of electronic equipment and the like, in recent years, the amount of heat generation has increased due to the concentration of heat sources and the increase in current capacity accompanying downsizing. In order to cope with this, a composition filled with a heat radiation filler having excellent thermal conductivity is attached to an electronic device or the like, and the generated heat is released to the outside.

放熱フィラーは、グリースや樹脂シートの中に充填され、電子機器などの放熱特性を高める役割を持つものであり、そのひとつとして酸化亜鉛の使用が提案されている(例えば特許文献1)。   The heat dissipating filler is filled in grease or a resin sheet, and has a role of enhancing heat dissipating characteristics of electronic devices and the like, and as one of them, use of zinc oxide has been proposed (for example, Patent Document 1).

酸化亜鉛は、放熱フィラーとして一般的なアルミナや窒化アルミニウムのほぼ中間の値の熱伝導率をもち、線膨張係数、硬度等の粉体物性、価格の面で比較的バランスのとれた材料であることから、放熱フィラーとしての適用可能性をもち、種々検討がなされている。   Zinc oxide has a thermal conductivity that is almost in the middle of that of general alumina and aluminum nitride as a heat dissipating filler, and is a relatively balanced material in terms of powder physical properties such as linear expansion coefficient and hardness, and price. For this reason, various studies have been made with applicability as a heat-dissipating filler.

ところで、放熱フィラーには半導体集積回路やパワーデバイス、多層基板など静電破壊やショートが問題となる用途では、熱伝導率と同時に絶縁性が求められる場合も多い。しかしながら、酸化亜鉛は体積固有抵抗が低く半導性を示すため、酸化亜鉛を放熱フィラーとして使用すると、放熱性グリースや放熱性シートの絶縁性が低下することにつながる。   By the way, for heat radiation fillers, in applications such as semiconductor integrated circuits, power devices, and multi-layer substrates where electrostatic breakdown or short-circuiting is a problem, insulation is often required at the same time as thermal conductivity. However, since zinc oxide has low volume resistivity and exhibits semiconductivity, use of zinc oxide as a heat dissipating filler leads to a decrease in the insulating properties of heat dissipating grease and heat dissipating sheet.

低導電性酸化亜鉛粒子としては、酸化亜鉛粒子を、Mg、Co、Ca及びNiからなる群より選択される少なくとも一つの金属化合物により表面処理して得られ、メジアン径(D50)が1〜10000μmである酸化亜鉛粒子が開示されている(特許文献2)。しかしながらこの技術では、均一表面処理がされにくく非被覆部が露出し易いため導電性の低減が十分でなく、粒子全体を被覆すると多量の表面処理が必要となり十分な熱伝導性が得られにくい。さらに、表面処理金属化合物の化学的安定性が低いという問題がある。   The low conductive zinc oxide particles are obtained by surface-treating zinc oxide particles with at least one metal compound selected from the group consisting of Mg, Co, Ca and Ni, and have a median diameter (D50) of 1 to 10,000 μm. Zinc oxide particles are disclosed (Patent Document 2). However, in this technique, the uniform surface treatment is difficult to perform and the non-covered portion is easily exposed, so that the conductivity is not sufficiently reduced. When the entire particle is coated, a large amount of surface treatment is required and it is difficult to obtain sufficient thermal conductivity. Furthermore, there is a problem that the chemical stability of the surface-treated metal compound is low.

また、酸化亜鉛粒子にシリカを被覆する技術が知られている。特許文献3では酸化亜鉛粒子の表面にケイ素酸化物からなる高密度の被覆層を有し、純水や硫酸水溶液へのZn溶解度が一定値以下である酸化亜鉛粒子組成物が開示されている。しかしながらこの技術は、日焼け止め化粧料に用いるための酸化亜鉛ナノ粒子におけるZnの溶解や光触媒活性の低減を図るためになされたものであり、絶縁性放熱フィラーへの適用及びその効果について何らの記載も示唆もない。   Further, a technique for coating zinc oxide particles with silica is known. Patent Document 3 discloses a zinc oxide particle composition having a high-density coating layer made of silicon oxide on the surface of zinc oxide particles and having a Zn solubility in pure water or sulfuric acid aqueous solution of a certain value or less. However, this technology was made in order to reduce Zn dissolution and photocatalytic activity in zinc oxide nanoparticles for use in sunscreen cosmetics. There is no suggestion.

特許文献4には、誘電率が10以上の材料からなるコア粒子の表面に金属酸化物からなるシェルが形成されたコア−シェル粒子であり、前記シェルの厚さが1〜500nmであり、窒素吸着法により得られる細孔容積ヒストグラムにおいて、前記シェルの細孔径3nm以下の細孔容積の最大値が、0.01cc/gであり、かつ分散媒中での平均粒子径が、1〜1000nmであるコア−シェル粒子が、金属酸化物として酸化亜鉛が開示されている。しかしながらこの技術は、樹脂や化粧料への紫外線遮蔽性付与に用いる酸化亜鉛ナノ粒子の光触媒活性とフッ素樹脂との反応低減を目的になされたものであり、絶縁性放熱フィラーとしての適用及びその効果について何らの記載も示唆もない。   Patent Document 4 discloses a core-shell particle in which a shell made of a metal oxide is formed on the surface of a core particle made of a material having a dielectric constant of 10 or more, the shell has a thickness of 1 to 500 nm, nitrogen In the pore volume histogram obtained by the adsorption method, the maximum pore volume of the shell having a pore diameter of 3 nm or less is 0.01 cc / g, and the average particle diameter in the dispersion medium is 1-1000 nm. Certain core-shell particles have disclosed zinc oxide as the metal oxide. However, this technology is intended to reduce the photocatalytic activity of zinc oxide nanoparticles used for imparting ultraviolet shielding properties to resins and cosmetics and the reaction with fluororesin. There is no description or suggestion about.

本発明者らは、酸化亜鉛ナノ粒子を放熱フィラーとして配合した樹脂組成物について検討を行ったが、充分な熱伝導性、絶縁破壊電圧が得られなかった。   The present inventors examined a resin composition containing zinc oxide nanoparticles as a heat dissipating filler. However, sufficient thermal conductivity and dielectric breakdown voltage were not obtained.

特開平11−246885号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-246885 特開2011−230947号公報JP 2011-230947 A 特開平11−302015号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-302015 再公表特許WO2010/4814号パンフレットRepublished patent WO2010 / 4814 pamphlet

本発明の目的は、粉末抵抗が高く、樹脂組成物に配合した時に高い熱伝導率と高い絶縁破壊電圧を示す酸化亜鉛絶縁性放熱フィラー及びその工業的な製造方法、並びに当該絶縁性放熱フィラーを含む放熱性組成物を提供する。   An object of the present invention is to provide a zinc oxide insulating heat dissipating filler having a high powder resistance and exhibiting a high thermal conductivity and a high dielectric breakdown voltage when blended in a resin composition, an industrial production method thereof, and the insulating heat dissipating filler. A heat dissipating composition is provided.

本発明者らは、酸化亜鉛絶縁性放熱フィラーについて鋭意検討した。ここで、酸化亜鉛の熱伝導率は54W/m・Kであるのに対し、結晶シリカの熱伝導率は6.2W/m・Kである。従って、酸化亜鉛に結晶シリカを被覆した場合、熱伝導率は低下するものと予想された。ところが、酸化亜鉛粒子表面に少なくともケイ素を含む酸化物の被覆を形成したフィラーとすること、特に窒素吸着による吸脱着等温線に基づきBJH法により算出した全細孔容積が特定値以下のフィラーとすることにより、意外にも、酸化亜鉛粒子単体に対し粉末抵抗を高めた絶縁性放熱フィラーを見出した。加えて、樹脂組成物に配合した時に、同等の熱伝導率を示し、絶縁破壊電圧が著しく高まることも見出し、本発明を完成した。更に、ケイ素酸化物源として有機ケイ素化合物を用いた場合であっても、水を主体とした媒液中で特定量の触媒化合物を併用することにより、安価かつ短時間で前記絶縁性放熱フィラーを製造する方法を見出した。   The present inventors diligently studied about the zinc oxide insulating heat dissipating filler. Here, the thermal conductivity of zinc oxide is 54 W / m · K, while the thermal conductivity of crystalline silica is 6.2 W / m · K. Therefore, when zinc oxide was coated with crystalline silica, the thermal conductivity was expected to decrease. However, a filler in which an oxide coating containing at least silicon is formed on the surface of zinc oxide particles, particularly a filler whose total pore volume calculated by the BJH method based on the adsorption / desorption isotherm by nitrogen adsorption is a specific value or less. As a result, the present inventors have surprisingly found an insulating heat dissipating filler having increased powder resistance with respect to zinc oxide particles alone. In addition, the present inventors have also found that when blended with a resin composition, the same thermal conductivity is exhibited and the dielectric breakdown voltage is remarkably increased, thereby completing the present invention. Furthermore, even when an organosilicon compound is used as the silicon oxide source, the insulating heat-dissipating filler can be obtained at a low cost and in a short time by using a specific amount of the catalyst compound in a medium mainly composed of water. A method of manufacturing was found.

すなわち、本発明は、
(1)酸化亜鉛粒子上に、少なくともケイ素を含む酸化物の被覆を有する絶縁性放熱フィラーであり、
(2)前記少なくともケイ素を含む酸化物被覆が緻密な被覆である(1)の絶縁性放熱フィラーであり、
(3)窒素吸着による吸脱着等温線に基づきBJH法により算出した全細孔容積が0.07cm3/g以下である(1)又は(2)の絶縁性放熱フィラーであり、
(4)前記被覆の平均厚みが、2〜100nmである(1)〜(3)の絶縁性放熱フィラーであり、
(5)原子吸光分析法で測定したSiOに対するアルカリ金属の含有量が1.5質量%以下である(1)〜(4)の絶縁性放熱フィラーであり、
(6)形状が六角柱状形状であり、六角形の面の平均わたり径(L)が0.2〜40μmであり、六角形の面に垂直方向の平均高さ(H)が0.05〜50μmである(1)〜(5)の絶縁性放熱フィラーであり、
(7)酸化亜鉛粒子表面に少なくともケイ素を含む酸化物被覆を有する絶縁性放熱フィラーを製造する方法であって、
酸化亜鉛粒子と有機ケイ素化合物と触媒化合物と媒液とを混合し、有機ケイ素化合物を加水分解反応させる工程を有する、
絶縁性放熱フィラーの製造方法であり、
(8)前記工程において、前記媒液の50質量%以上が水であり、前記触媒化合物量が前記有機ケイ素化合物量に対してモル比で10倍以上である、(7)の絶縁性放熱フィラーの製造方法であり、
(9)前記工程の後、反応生成物を含む固形分を150〜1000℃で焼成する(7)又は(8)の絶縁性放熱フィラーの製造方法であり、
(10)(1)〜(6)の絶縁性放熱フィラーを含む放熱性組成物、
である。
That is, the present invention
(1) An insulating heat dissipating filler having an oxide coating containing at least silicon on zinc oxide particles,
(2) The insulating heat radiation filler according to (1), wherein the oxide coating containing at least silicon is a dense coating,
(3) The insulating heat dissipating filler according to (1) or (2), wherein the total pore volume calculated by the BJH method based on an adsorption / desorption isotherm by nitrogen adsorption is 0.07 cm 3 / g or less,
(4) The insulating heat-radiating filler according to (1) to (3), wherein the average thickness of the coating is 2 to 100 nm,
(5) The insulating heat dissipating filler according to (1) to (4), wherein the alkali metal content relative to SiO 2 measured by atomic absorption spectrometry is 1.5% by mass or less,
(6) The shape is a hexagonal columnar shape, the average crossed diameter (L) of the hexagonal surface is 0.2 to 40 μm, and the average height (H) in the direction perpendicular to the hexagonal surface is 0.05 to The insulating heat dissipating filler of (1) to (5) which is 50 μm,
(7) A method for producing an insulating heat dissipating filler having an oxide coating containing at least silicon on the surface of zinc oxide particles,
Having a step of mixing zinc oxide particles, an organosilicon compound, a catalyst compound, and a medium and hydrolyzing the organosilicon compound,
It is a manufacturing method of an insulating heat radiation filler,
(8) Insulating radiating filler according to (7), wherein, in the step, 50% by mass or more of the liquid medium is water, and the amount of the catalyst compound is 10 times or more in molar ratio to the amount of the organosilicon compound. Is a manufacturing method of
(9) After the said process, it is a manufacturing method of the insulating thermal radiation filler of (7) or (8) which bakes solid content containing a reaction product at 150-1000 degreeC,
(10) A heat dissipating composition comprising the insulating heat dissipating filler of (1) to (6),
It is.

本発明の絶縁性放熱フィラーは、粉末抵抗が高く、樹脂組成物に配合した時に高い熱伝導率と絶縁破壊電圧を示すものであることから、放熱性及び絶縁性に優れた放熱性樹脂組成物等が得られる。このため、本発明の放熱性組成物を絶縁性の必要な電子機器などに取り付けて効率よく放熱する材料として用いることができる。更に、本発明の絶縁性放熱フィラーの製造方法は、安価かつ短時間でケイ素を含む酸化物による緻密な被覆が可能であることから、工業的製造に有用である。   Since the insulating heat dissipating filler of the present invention has high powder resistance and exhibits high thermal conductivity and dielectric breakdown voltage when blended in a resin composition, the heat dissipating resin composition is excellent in heat dissipation and insulation. Etc. are obtained. For this reason, the heat-radiating composition of the present invention can be used as a material for efficiently dissipating heat by attaching it to an electronic device that requires insulation. Furthermore, the method for producing an insulating heat dissipating filler of the present invention is useful for industrial production because it can be densely covered with an oxide containing silicon in a low cost and in a short time.

本発明の実施例1の絶縁性放熱フィラー試料Bの走査電子顕微鏡写真Scanning electron micrograph of insulating heat dissipating filler sample B of Example 1 of the present invention 本発明の実施例2の絶縁性放熱フィラー試料Dの走査電子顕微鏡写真Scanning electron micrograph of insulating heat dissipating filler sample D of Example 2 of the present invention 本発明の実施例3の絶縁性放熱フィラー試料Fの走査電子顕微鏡写真Scanning electron micrograph of insulating heat radiation filler sample F of Example 3 of the present invention 比較例1の放熱フィラー試料Gの走査電子顕微鏡写真Scanning electron micrograph of heat dissipation filler sample G of Comparative Example 1

本発明の技術的構成及びその作用効果は、以下の通りである。ただし、作用機構については推定を含んでおり、その正否は本発明を制限するものではない。   The technical configuration and operational effects of the present invention are as follows. However, the action mechanism includes estimation, and its correctness does not limit the present invention.

本発明は、酸化亜鉛粒子上に、少なくともケイ素を含む酸化物の被覆を有する絶縁性放熱フィラーである。「被覆」とは、酸化亜鉛粒子全体を層状に被覆している状態、すなわち連続した被膜のみを意味するものではなく、連続していない被膜、例えば連続被膜の一部が欠落したような状態も含む。その被膜は、微小な酸化物粒子が堆積した状態でもよく、結晶質及び/又は非晶質の酸化物が一体に連結した状態でもよい。中でも、少なくともケイ素を含む酸化物が酸化亜鉛粒子表面の95%以上を一体に連結した状態で層状に被覆している状態であると、絶縁性放熱フィラーの粉末抵抗を充分に上昇させることができるため好ましい。ここで、「表面の95%以上」とは、「走査電子顕微鏡画像の平面上での欠落部面積/フィラー全面積の比率が95%以上」であることをいう。なお、少なくともケイ素を含む酸化物被覆は複数層存在してもよい。また、酸化亜鉛粒子と少なくともケイ素を含む酸化物被覆の間には、他の物質が存在してもよい。そのような物質として、例えばケイ素と亜鉛の複合酸化物が挙げられる。このような、少なくともケイ素を含む酸化物は、結晶性を有することが好ましい。   The present invention is an insulating heat dissipating filler having an oxide coating containing at least silicon on zinc oxide particles. “Coating” does not mean a state in which the entire zinc oxide particles are coated in layers, that is, not only a continuous film, but also a state in which a non-continuous film, for example, a part of the continuous film is missing. Including. The coating may be in a state where fine oxide particles are deposited, or in a state where crystalline and / or amorphous oxides are integrally connected. In particular, the powder resistance of the insulating heat dissipating filler can be sufficiently increased when the oxide containing at least silicon is in a state where 95% or more of the zinc oxide particle surface is integrally connected and layered. Therefore, it is preferable. Here, “95% or more of the surface” means “the ratio of the missing area / the total area of the filler on the plane of the scanning electron microscope image is 95% or more”. A plurality of oxide coatings containing at least silicon may be present. In addition, other substances may be present between the zinc oxide particles and the oxide coating containing at least silicon. An example of such a substance is a composite oxide of silicon and zinc. Such an oxide containing at least silicon preferably has crystallinity.

本発明の絶縁性放熱フィラーを構成する前記酸化亜鉛粒子とは、六方晶、立方晶、立方晶面心構造いずれかのX線回折パターンを示すZnOを少なくとも50重量%含むものであり、水酸化亜鉛や製造の際に使用する硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛等の亜鉛化合物が含まれていても良い。また、製造の際に使用する亜鉛化合物を構成していた硫酸根、硝酸根、塩素、酢酸等が含まれていても良く、また、カルボン酸、その塩、アミン化合物等の材料が含まれていても良い。酸化亜鉛粒子は熱伝導性の観点から結晶性の良いものが好ましく、その指標として粉末X線回折スペクトルのメインピークである2θ=36.5度の半価幅が0.20度以下であるのが好ましい。半価幅が0.20度よりも大きいと結晶性が低く熱伝導性が低下しやすいため好ましくない。   The zinc oxide particles constituting the insulating heat dissipating filler of the present invention are those containing at least 50% by weight of ZnO exhibiting an X-ray diffraction pattern of any one of hexagonal, cubic and cubic face-centered structures. Zinc and zinc compounds such as zinc sulfate, zinc nitrate, zinc chloride and zinc acetate used in production may be contained. It may also contain sulfate radicals, nitrate radicals, chlorine, acetic acid, etc. that comprised the zinc compound used in the production, and also contains materials such as carboxylic acids, their salts, and amine compounds. May be. The zinc oxide particles preferably have good crystallinity from the viewpoint of thermal conductivity. As an index, the half-value width of 2θ = 36.5 degrees, which is the main peak of the powder X-ray diffraction spectrum, is 0.20 degrees or less. Is preferred. A half width greater than 0.20 degrees is not preferable because the crystallinity is low and the thermal conductivity is likely to be lowered.

前記少なくともケイ素を含む酸化物とは、不純物としてケイ素を含む酸化物ではなく、ケイ素がその構造を構成する成分となっている酸化物であり、例えば、酸化ケイ素が挙げられ、その例としてはシリカが挙げられる。   The oxide containing at least silicon is not an oxide containing silicon as an impurity, but an oxide in which silicon is a component constituting the structure, for example, silicon oxide, and examples thereof include silica. Is mentioned.

本発明の絶縁性放熱フィラーは、下記の方法で測定した粉体抵抗値が、1×10Ω・cm以上であり、好ましくは1×1010Ω・cm以上であり、より好ましくは1×1012Ω・cm以上である。このように粉末抵抗が高いため、樹脂組成物等に用いたときに、その絶縁破壊電圧を高めることができる。
[粉体抵抗値測定方法]
フィラー0.3gを10MPaの圧力で円柱状(18mmφ)に成形し、直流電圧印加方式の絶縁抵抗試験機(Model 3154 HIOKI社製)を用いて抵抗を測定し、下式により粉体抵抗値を算出した。
粉体抵抗値=測定値×円柱の断面積/円柱の厚み
The insulating heat dissipating filler of the present invention has a powder resistance value measured by the following method of 1 × 10 8 Ω · cm or more, preferably 1 × 10 10 Ω · cm or more, more preferably 1 ×. 10 12 Ω · cm or more. Since the powder resistance is high in this way, the dielectric breakdown voltage can be increased when used in a resin composition or the like.
[Powder resistance measurement method]
0.3 g of filler is molded into a cylindrical shape (18 mmφ) at a pressure of 10 MPa, and the resistance is measured using a DC voltage application type insulation resistance tester (Model 3154 HIOKI). Calculated.
Powder resistance value = Measured value × Cylinder cross-sectional area / Cylinder thickness

本発明の絶縁性放熱フィラーにあっては、前記の少なくともケイ素を含む酸化物は、緻密な被覆層を形成していることが好ましい。被覆が緻密であると、酸化亜鉛粒子単体よりも粉末抵抗を高めることができる。さらに、樹脂組成物に配合した時に、酸化亜鉛粒子単体と同等の熱伝導率を示しながら、絶縁破壊電圧を著しく高めることができる。   In the insulating heat dissipating filler of the present invention, the oxide containing at least silicon preferably forms a dense coating layer. When the coating is dense, the powder resistance can be increased as compared with the zinc oxide particles alone. Furthermore, when blended in the resin composition, the dielectric breakdown voltage can be remarkably increased while exhibiting a thermal conductivity equivalent to that of the zinc oxide particles alone.

本発明の絶縁性放熱フィラーは、窒素吸着による吸脱着等温線に基づきBJH法により算出した全細孔容積が0.07cm/g以下であることが好ましい。全細孔容積は、0.04cm/g以下がより好ましく、0.02cm/g以下がさらに好ましい。絶縁性放熱フィラーの全細孔容積を小さくすることにより、さらに粉末抵抗を高めることができる。また、樹脂組成物に配合した時に、酸化亜鉛粒子単体と同等の熱伝導率を示しながら、絶縁破壊電圧を著しく高めることができる。このような全細孔容積の小さい絶縁性放熱フィラーは、少なくともケイ素を含む酸化物の被覆の緻密性を高めることで実現できる。 The insulating heat dissipating filler of the present invention preferably has a total pore volume of 0.07 cm 3 / g or less calculated by the BJH method based on the adsorption / desorption isotherm by nitrogen adsorption. Total pore volume, more preferably not more than 0.04 cm 3 / g, more preferably not more than 0.02 cm 3 / g. The powder resistance can be further increased by reducing the total pore volume of the insulating heat dissipating filler. Moreover, when it mix | blends with a resin composition, a dielectric breakdown voltage can be raised remarkably, showing the heat conductivity equivalent to a zinc oxide particle single-piece | unit. Such an insulating heat-radiating filler having a small total pore volume can be realized by increasing the denseness of the oxide coating containing at least silicon.

全細孔容積は、例えば、自動比表面積/細孔分布測定装置(BELSORP−miniII 日本ベル社製)を用いて測定することができる。具体的には、試料を150℃で3時間真空脱気処理したのち、液体窒素温度(77K)の条件で窒素吸脱着等温線を測定する。そして、得られた窒素吸脱着等温線からBJH法により解析して細孔容量および細孔分布曲線を得る。ここで得られる細孔径分布曲線は、細孔容積Vを細孔直径rで微分した値(dV/dr)を細孔直径(r)に対してプロットしたものである。測定では相対圧力0.30〜0.99の範囲において行い、平衡時間は6分とする。   The total pore volume can be measured using, for example, an automatic specific surface area / pore distribution measuring device (BELSORP-miniII manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.). Specifically, the sample is vacuum degassed at 150 ° C. for 3 hours, and then a nitrogen adsorption / desorption isotherm is measured under the condition of liquid nitrogen temperature (77K). The obtained nitrogen adsorption / desorption isotherm is analyzed by the BJH method to obtain pore volume and pore distribution curves. The pore diameter distribution curve obtained here is obtained by plotting the value (dV / dr) obtained by differentiating the pore volume V with the pore diameter r against the pore diameter (r). The measurement is performed in a relative pressure range of 0.30 to 0.99, and the equilibration time is 6 minutes.

本発明の絶縁性放熱フィラーにおいて、少なくともケイ素を含む酸化物被覆の厚みに特に制限は無く、本発明の効果が得られる範囲で適宜調整できる。また、前記被覆は均一の厚みである必要はなく、場所により厚みが異なってもよい。好ましい平均厚みは2〜100nmである。厚みが小さすぎると、粉末抵抗や絶縁破壊電圧を充分高めることができず、厚みが大きすぎると、熱伝導率が低下しやすくなる。この好適範囲は、前記被覆の緻密性にも影響を受けるが、10〜40nmとするとより好ましい。前記被覆の平均厚みは、走査電子顕微鏡により被覆断面の寸法を10か所測定し、その平均値により求める。   In the insulating heat dissipating filler of the present invention, the thickness of the oxide coating containing at least silicon is not particularly limited, and can be appropriately adjusted within a range in which the effects of the present invention can be obtained. Further, the coating need not have a uniform thickness, and the thickness may vary depending on the location. A preferable average thickness is 2 to 100 nm. If the thickness is too small, the powder resistance and the dielectric breakdown voltage cannot be sufficiently increased, and if the thickness is too large, the thermal conductivity tends to decrease. This preferred range is influenced by the denseness of the coating, but is more preferably 10 to 40 nm. The average thickness of the coating is obtained by measuring the dimensions of the coating cross-section at 10 locations with a scanning electron microscope and calculating the average value.

本発明の絶縁性放熱フィラーにおいては、酸化亜鉛量(ZnO量)に対するケイ素酸化物量(SiO量)の比(SiO量/ZnO量)に特に制限は無く、本発明の効果が得られる範囲で適宜調整できる。好適範囲は、前記被覆の緻密性にも影響を受けるが、1〜50質量%とすると好ましく、5〜20質量%とするとより好ましい。この比が小さすぎると、粉末抵抗や絶縁破壊電圧を充分高めることができず、大きすぎると、熱伝導率が低下しやすくなる。SiO量/ZnO量は、蛍光X線分析によりSi量、Zn量を測定し、酸化物に換算することで求めることができる。 In the insulating heat dissipating filler of the present invention, the ratio of the silicon oxide amount (SiO 2 amount) to the zinc oxide amount (ZnO amount) (SiO 2 amount / ZnO amount) is not particularly limited, and the range in which the effects of the present invention can be obtained. Can be adjusted as appropriate. The preferred range is affected by the denseness of the coating, but is preferably 1 to 50% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass. If this ratio is too small, the powder resistance and the dielectric breakdown voltage cannot be sufficiently increased, and if it is too large, the thermal conductivity tends to decrease. The amount of SiO 2 / ZnO can be determined by measuring the amount of Si and the amount of Zn by fluorescent X-ray analysis and converting them to oxides.

本発明の絶縁性放熱フィラーにおいては、SiO量に対するアルカリ金属量の比に特に制限は無く、本発明の効果が得られる範囲で適宜調整できる。ただし、アルカリ金属量が多すぎると、粉末抵抗や絶縁破壊電圧を充分高めることができなくなるため、1.5質量%以下とするのが好ましく、300ppm未満とするとより好ましい。アルカリ金属としては、Li、Na、K、Rb、Csが挙げられ、特にNa量を低減することが好ましい。SiO量に対するアルカリ金属量の測定は、原子吸光分析法で行う。Naを例に具体的に測定方法を説明すると、フッ酸を含む酸で絶縁性放熱フィラーを溶解し、純水で希釈して作製した試料溶液を、原子吸光分析装置(AA−6800 島津製作所製)を用いて測定波長589nmで分析を行う。Na量の低減は、例えば、製造に用いる原料にNaを含まないものを用いるとよい。 In the insulating heat dissipating filler of the present invention, the ratio of the alkali metal amount to the SiO 2 amount is not particularly limited, and can be appropriately adjusted within a range in which the effect of the present invention can be obtained. However, if the amount of the alkali metal is too large, the powder resistance and the dielectric breakdown voltage cannot be sufficiently increased. Therefore, the content is preferably 1.5% by mass or less, and more preferably less than 300 ppm. Examples of the alkali metal include Li, Na, K, Rb, and Cs, and it is particularly preferable to reduce the amount of Na. Measurement of the amount of alkali metal relative to the amount of SiO 2 is performed by atomic absorption spectrometry. The measurement method will be described in detail by taking Na as an example. A sample solution prepared by dissolving an insulating heat dissipating filler with an acid containing hydrofluoric acid and diluting with pure water is used as an atomic absorption spectrometer (AA-6800, manufactured by Shimadzu Corporation). The analysis is performed at a measurement wavelength of 589 nm. The amount of Na can be reduced by using, for example, a material that does not contain Na as a raw material used for production.

本発明の絶縁性放熱フィラーの大きさには特に制限は無く、用途や要求性能に応じて適宜選択してよい。一般的に、絶縁性放熱フィラーは粒子径が大きい方が熱伝導は生じやすく、良好に放熱することができるため、メジアン径(D50)が0.1〜1000μmのものであることが好ましく、1〜100μmがより好ましい。上記メジアン径(D50)は、粉体をある粒子径から2つに分けたとき、大きい側と小さい側が等量となる径をいう。上記複合粒子の粒子径の分布は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製 LA−910)によって求める。   There is no restriction | limiting in particular in the magnitude | size of the insulating thermal radiation filler of this invention, You may select suitably according to a use and required performance. In general, the insulating heat-radiating filler has a median diameter (D50) of preferably 0.1 to 1000 μm because heat conduction is more likely to occur when the particle diameter is larger and heat can be radiated well. ˜100 μm is more preferable. The median diameter (D50) refers to a diameter in which the large side and the small side are equivalent when the powder is divided into two from a certain particle diameter. The particle size distribution of the composite particles is determined by a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (LA-910, manufactured by Horiba, Ltd.).

本発明の絶縁性放熱フィラーの粒子形状は特に限定されず、針状、棒状、板状、球状等を挙げることができる。板状としては例えば六角板状を、棒状としては例えば六角柱状を挙げることができる。その他、特殊形状として、針状結晶が異なる10軸以上の軸方向に向かって放射状に集積した形状を有する(以降、「いがぐり状」と記載することもある)酸化亜鉛粒子も挙げられる。なお、粒子の形状は走査型電子顕微鏡によって観察することができる。   The particle shape of the insulating heat radiation filler of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a needle shape, a rod shape, a plate shape, and a spherical shape. Examples of the plate shape include a hexagonal plate shape, and examples of the rod shape include a hexagonal column shape. In addition, as a special shape, zinc oxide particles having a shape in which needle-like crystals are radially accumulated in different axial directions of 10 or more axes (hereinafter, may be referred to as “spotted shape”) may also be mentioned. The shape of the particles can be observed with a scanning electron microscope.

本発明の絶縁性放熱フィラーは、六角柱状粒子であると好ましい。特に、六角形の面を有し、その面に垂直方向に伸びた六角柱の形状を有し、六角形の面の平均わたり径(L)が0.2〜40μmであり、六角形の面に垂直方向の平均高さ(H)が0.05〜50μmである六角柱状粒子であると好ましい。「わたり径」とは、「対向する頂点を結ぶ線の長さ」のことを言う。このような特定の粒子を配合させると熱伝導パスを形成しやすく、優れた熱伝導性を有する絶縁性放熱フィラーとすることができるため好ましい。一方、六角形の面の平均わたり径(L)が、0.2μmより小さい粒子であると熱伝導性が低下するため好ましくなく、40μmより大きい粒子であると熱伝導性はよいものの組成物中に配合しにくいため好ましくない。このようなことから、酸化亜鉛粒子の六角形の面の平均わたり径(L)は、3〜15μmがより好ましい。六角形の面に垂直方向の平均高さ(H)は、1〜50μmがより好ましい。本発明の絶縁性放熱フィラーの粒子形状が六角柱状の場合、その寸法は電子顕微鏡法で求めることもできる。具体的には、絶縁性放熱フィラー粒子の平均わたり径(L)、平均高さ(H)は、少なくとも20個の粒子の六角面のわたり径、高さを電子顕微鏡写真から計測して、それらの粒子を角柱相当体と仮定し、下記式によって算出した重量平均わたり径、重量平均高さを基準とする。

重量平均わたり径=Σ(Ln・Ln・Dn)/Σ(Ln・Dn
重量平均高さ=Σ(Dn・Ln・Dn)/Σ(Ln・Dn

上記式中、nは計測した個々の粒子の番号を表し、Lnは第n番目の粒子のわたり径、Dnは第n番目の粒子の高さをそれぞれ表す。酸化亜鉛粒子の六角形の面の平均わたり径(L)と、六角形の面に垂直方向の平均高さ(H)の比L/Hで表すと、0.004〜800の範囲が好ましく、0.02〜60の範囲がより好ましい。なお、六角柱状としては、六角板状といわれるような形状を含み、特に前記の比L/Hが1以下の粒子を特に六角柱状といい、L/Hが1以上の粒子を六角板状という場合がある。
The insulating heat dissipating filler of the present invention is preferably hexagonal columnar particles. In particular, the hexagonal surface has a hexagonal column shape extending in a direction perpendicular to the hexagonal surface, and the average span diameter (L) of the hexagonal surface is 0.2 to 40 μm. It is preferable that the hexagonal columnar particles have an average height (H) in the vertical direction of 0.05 to 50 μm. The “crossing diameter” means “the length of a line connecting opposite vertices”. It is preferable to mix such specific particles because a heat conduction path can be easily formed and an insulating heat dissipating filler having excellent heat conductivity can be obtained. On the other hand, if the average cross-sectional diameter (L) of the hexagonal surface is smaller than 0.2 μm, the thermal conductivity is unfavorable, and if it is larger than 40 μm, the thermal conductivity is good. It is not preferable because it is difficult to blend in. Therefore, the average crossed diameter (L) of the hexagonal surfaces of the zinc oxide particles is more preferably 3 to 15 μm. The average height (H) in the direction perpendicular to the hexagonal surface is more preferably 1 to 50 μm. When the particle shape of the insulating heat dissipating filler of the present invention is a hexagonal column, the dimensions can also be obtained by electron microscopy. Specifically, the average diameter (L) and average height (H) of the insulating heat-dissipating filler particles are measured by measuring the diameter and height of the hexagonal surfaces of at least 20 particles from an electron micrograph. These particles are assumed to be prismatic equivalents, and the weight average span diameter and weight average height calculated by the following formula are used as a reference.

Weight average span diameter = Σ (Ln · Ln · Dn 2 ) / Σ (Ln · Dn 2 )
Weight average height = Σ (Dn · Ln · Dn 2 ) / Σ (Ln · Dn 2 )

In the above formula, n represents the number of each measured particle, Ln represents the span of the nth particle, and Dn represents the height of the nth particle. When expressed as a ratio L / H of the average crossed diameter (L) of the hexagonal surface of the zinc oxide particles and the average height (H) in the direction perpendicular to the hexagonal surface, a range of 0.004 to 800 is preferable. A range of 0.02 to 60 is more preferable. The hexagonal columnar shape includes a shape called a hexagonal plate shape. Particularly, the particles having the ratio L / H of 1 or less are particularly referred to as a hexagonal columnar shape, and the particles having an L / H of 1 or more are referred to as a hexagonal plate shape. There is a case.

また、電子顕微鏡写真を詳細に観察すると、六角柱状の中央部にくびれがあり、その部分の径は両端部に比べ小さい複合粒子がある。このような六角柱の柱の両端部と中央部の径が、両端部に比し中央部の径が小さい形状を本発明では鼓に類似した形状(鼓形状)という。(中央部の径)/(両端部の径)は、0.5〜0.99程度が好ましく、0.7〜0.99程度がより好ましい。このような鼓形状は、中央部のくびれ部分に存在する六角板状核晶を対称面とした成長双晶が起こったような形状を有する。このような鼓形状では、両端部で熱伝導パスを形成することかでき、しかも中央部が小さいとその分だけ重量減少となるため好ましい。また、このような鼓形状をとると、樹脂等に練り込んで成形する際に絶縁性放熱フィラー粒子が配向し易くなり、熱伝導パスが高密度で形成されるため好ましい。   Moreover, when an electron micrograph is observed in detail, there is a constriction in the center of the hexagonal column, and there are composite particles whose diameter is smaller than both ends. A shape in which the diameters at both ends and the center of the hexagonal column are smaller than those at both ends is referred to as a shape similar to a drum (drum shape) in the present invention. (Diameter of the central portion) / (Diameter of both end portions) is preferably about 0.5 to 0.99, and more preferably about 0.7 to 0.99. Such a drum shape has a shape in which a growth twin crystal having a hexagonal plate nuclei existing in the constricted portion at the center as a symmetry plane occurs. In such a drum shape, it is possible to form a heat conduction path at both ends, and it is preferable that the center portion is small because the weight is reduced accordingly. In addition, such a drum shape is preferable because the insulating heat-radiating filler particles are easily oriented when kneaded into a resin or the like and formed, and the heat conduction path is formed with a high density.

本発明の複合粒子は、その粒子表面に必要に応じてケイ素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、スズ等の酸化物あるいはそれらのリン酸塩等の無機化合物の被覆層を設けることもできる。また、溶媒、塗料やプラスチックス等への分散性を付与するなどの目的で、有機化合物を被覆しても良く、前記の無機化合物と有機化合物の両者を被覆しても良い。有機化合物としては、例えば、(1)有機ケイ素化合物((a)オルガノポリシロキサン類(ジメチルポリシロキサン、メチル水素ポリシロキサン、メチルメトキシポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、ジメチルポリシロキサンジオール、ジメチルポリシロキサンジハイドロジェン等又はそれらの共重合体)、(b)オルガノシラン類(アミノシラン、エポキシシラン、メタクリルシラン、ビニルシラン、メルカプトシラン、クロロアルキルシラン、アルキルシラン、フルオロアルキルシラン等又はそれらの加水分解生成物)、(c)オルガノシラザン類(ヘキサメチルシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン等)、(2)有機金属化合物((a)有機チタニウム化合物(アミノアルコキシチタニウム、リン酸エステルチタニウム、カルボン酸エステルチタニウム、スルホン酸エステルチタニウム、チタニウムキレート、亜リン酸エステルチタニウム錯体等)、(b)有機アルミニウム化合物(アルミニウムキレート等)、(c)有機ジルコニウム化合物(カルボン酸エステルジルコニウム、ジルコニウムキレート等)等)、(3)ポリオール類(トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール等)、(4)アルカノールアミン類(モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミン等)又はその誘導体(酢酸塩、シュウ酸塩、酒石酸塩、ギ酸塩、安息香酸塩等の有機酸塩等)、(5)高級脂肪酸類(ステアリン酸、ラウリン酸、オレイン酸等)又はその金属塩(アルミニウム塩、亜鉛塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、バリウム塩等)、(6)高級炭化水素類(パラフィンワックス、ポリエチレンワックス等)又はその誘導体(パーフルオロ化物等)が挙げられる。これらの有機化合物は1種を用いても、2種以上を積層又は混合して用いても良い。無機化合物、有機化合物の被覆量は、少なくともケイ素を含む被覆を表面に有する酸化亜鉛粒子に対し、0.1〜50重量%の範囲が好ましく、0.1〜30重量%の範囲が更に好ましい。少なくともケイ素を含む被覆を表面に有する酸化亜鉛粒子の表面に前記の無機化合物や有機化合物を被覆させるには、粒子の水性スラリー中で、無機化合物あるいは有機化合物を添加し中和するなどして被覆することができる。また、有機化合物を被覆するには別の方法として、乾式粉砕の際に有機化合物を添加し混合することもできる。   The composite particles of the present invention can be provided with a coating layer of an oxide such as silicon, titanium, aluminum, zirconium, tin or an inorganic compound such as a phosphate thereof on the particle surface as necessary. Further, for the purpose of imparting dispersibility to solvents, paints, plastics, and the like, an organic compound may be coated, or both the inorganic compound and the organic compound may be coated. Examples of organic compounds include (1) organosilicon compounds ((a) organopolysiloxanes (dimethylpolysiloxane, methylhydrogen polysiloxane, methylmethoxypolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, dimethylpolysiloxanediol, dimethylpolysiloxanedi). Hydrogen or the like or copolymers thereof), (b) organosilanes (aminosilane, epoxysilane, methacrylsilane, vinylsilane, mercaptosilane, chloroalkylsilane, alkylsilane, fluoroalkylsilane, etc. or their hydrolysis products) (C) organosilazanes (hexamethylsilazane, hexamethylcyclotrisilazane, etc.), (2) organometallic compounds ((a) organotitanium compounds (aminoalkoxytitanium, phosphoric acid ester titanium) , Carboxylic acid ester titanium, sulfonic acid ester titanium, titanium chelate, phosphite titanium complex, etc.), (b) organoaluminum compound (aluminum chelate, etc.), (c) organozirconium compound (carboxylate ester zirconium, zirconium chelate) Etc.), (3) polyols (trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, etc.), (4) alkanolamines (monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monopropanolamine, dipropanolamine, triol) Propanolamine etc.) or derivatives thereof (acetate, oxalate, tartrate, formate, benzoate, etc. organic acid salts), (5) higher fatty acids (stearic acid, lauric acid, oleic acid) ) Or a metal salt thereof (aluminum salt, zinc salt, magnesium salt, calcium salt, barium salt, etc.), (6) higher hydrocarbons (paraffin wax, polyethylene wax, etc.) or derivatives thereof (perfluorinated products, etc.). These organic compounds may be used singly or in combination of two or more, and the coating amount of the inorganic compound and organic compound is the same as that of zinc oxide particles having a coating containing at least silicon on the surface. On the other hand, the range of 0.1 to 50% by weight is preferable, and the range of 0.1 to 30% by weight is more preferable, and the inorganic compound or organic compound is applied to the surface of the zinc oxide particles having a coating containing at least silicon on the surface. In order to coat, it is possible to coat in an aqueous slurry of particles by adding an inorganic compound or an organic compound to neutralize it. As another method for coating the compound, an organic compound can be added and mixed during dry pulverization.

続いて、本発明の絶縁性放熱フィラーの製造方法について説明する。本発明で用いる酸化亜鉛粒子は、公知の方法で製造することができる。また、六角柱状やいがぐり状などの特殊形状の酸化亜鉛粒子は、それぞれ特開2008−254992号公報、特開2008−254989号公報に沿って製造することができる。   Then, the manufacturing method of the insulating thermal radiation filler of this invention is demonstrated. The zinc oxide particles used in the present invention can be produced by a known method. Further, specially shaped zinc oxide particles such as a hexagonal column shape and a sawtooth shape can be produced in accordance with Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2008-254992 and 2008-254989, respectively.

酸化亜鉛粒子表面への少なくともケイ素を含む酸化物被覆(以降「少なくともケイ素を含む酸化物被覆」を「シリカ被覆」と記載することもある)の形成方法は、特に制限は無く、公知の表面処理方法を用いることができる。例えば、分散媒と、酸化亜鉛粒子と、ケイ素化合物とを混合し、ケイ素化合物をケイ素酸化物へと反応させて酸化亜鉛粒子表面に付着させることができる。   The method for forming an oxide coating containing at least silicon on the surface of the zinc oxide particles (hereinafter, “oxide coating containing at least silicon” may be referred to as “silica coating”) is not particularly limited, and is a known surface treatment. The method can be used. For example, a dispersion medium, zinc oxide particles, and a silicon compound can be mixed, and the silicon compound can be reacted with silicon oxide to adhere to the surface of the zinc oxide particles.

上記のシリカ被覆形成方法の一例として、酸化亜鉛の水性スラリーに無機ケイ素化合物を添加しpHが8.0〜10.0の範囲で中和してシリカ被覆を形成する方法について説明する。シリカ被覆工程で用いるケイ素化合物には、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、シリカゾル等を用いることができ、ケイ酸ナトリウム等の水溶性化合物が好適に用いられる。中和剤には、用いるケイ素化合物に応じて、前記の酸性化合物または塩基性化合物を適宜選択して用いる。ケイ酸ナトリウムとしては、オルソケイ酸ナトリウム、セスキケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどを用いることができ、ケイ酸ナトリウムの水溶液であるケイ酸ソーダ1号(SiO/NaOのモル比が2)、2号(SiO/NaOのモル比が2.5)、3号(SiO/NaOのモル比が3)、4号(SiO/NaOのモル比が4)やN特殊ケイ酸ソーダ(SiO/NaOのモル比が3.80〜4.10)、C特殊ケイ酸ソーダ(SiO/NaOのモル比が3.30〜3.50)、APケイ酸ソーダ(SiO/NaOのモル比が4.25〜4.45)(いずれも日本化学工業社製)などを好適に用いることができ、SiO/NaOのモル比が3以上のケイ酸ソーダを用いると残存するナトリウム分がより少なくなるため好ましい。ケイ素化合物と中和剤とは、別々に添加しても良いが、ケイ素化合物として酸性のものを用いる場合、亜鉛が溶出しないように、ケイ素化合物と中和剤の塩基性化合物とを、水性スラリーのpHを前記範囲に維持しながら、同時に並行的に添加するのが好ましい。ケイ素化合物を中和した後、一定の時間、望ましくは10分間〜1時間程度保持して熟成させるのが好ましい。緻密シリカを被覆する場合は中和時の温度を60℃以上とし、中和時間を60分以上かけて行う。中和剤には、用いるケイ素化合物に応じて、酸性化合物または塩基性化合物を適宜選択して用いる。酸性化合物としては、硫酸、塩酸等の無機酸や、酢酸、ギ酸等の有機酸等が、塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩、アンモニア、炭酸アンモニウム、硝酸アンモニウム等のアンモニウム化合物等が挙げられる。 As an example of the above silica coating forming method, a method of forming an silica coating by adding an inorganic silicon compound to an aqueous slurry of zinc oxide and neutralizing it in a pH range of 8.0 to 10.0 will be described. As the silicon compound used in the silica coating step, sodium silicate, potassium silicate, silica sol and the like can be used, and a water-soluble compound such as sodium silicate is preferably used. As the neutralizing agent, the above acidic compound or basic compound is appropriately selected and used according to the silicon compound to be used. As sodium silicate, sodium orthosilicate, sodium sesquisilicate, sodium metasilicate and the like can be used, and sodium silicate No. 1 (SiO 2 / Na 2 O molar ratio is 2) which is an aqueous solution of sodium silicate, No. 2 (SiO 2 / Na 2 O molar ratio is 2.5), No. 3 (SiO 2 / Na 2 O molar ratio is 3), No. 4 (SiO 2 / Na 2 O molar ratio is 4), N special sodium silicate (SiO 2 / Na 2 O molar ratio: 3.80 to 4.10), C special sodium silicate (SiO 2 / Na 2 O molar ratio: 3.30 to 3.50), AP silicate (SiO 2 / Na 2 O molar ratio: 4.25 to 4.45) (all manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) can be preferably used, and SiO 2 / Na 2 O molar ratio. Use sodium silicate of 3 or more Preferred for sodium content remaining is less. The silicon compound and the neutralizing agent may be added separately, but when an acidic compound is used as the silicon compound, the silicon compound and the basic compound of the neutralizing agent are mixed in an aqueous slurry so that zinc does not elute. While maintaining the pH in the above range, it is preferable to add them in parallel. After neutralizing the silicon compound, it is preferable to age the silicon compound for a certain period of time, desirably 10 minutes to 1 hour. When coating dense silica, the temperature during neutralization is set to 60 ° C. or higher, and the neutralization time is set to 60 minutes or longer. As the neutralizing agent, an acidic compound or a basic compound is appropriately selected and used according to the silicon compound to be used. Examples of acidic compounds include inorganic acids such as sulfuric acid and hydrochloric acid, and organic acids such as acetic acid and formic acid, and basic compounds include alkali metals or alkaline earth metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide. And alkali metal or alkaline earth metal carbonates such as sodium carbonate and potassium carbonate, and ammonium compounds such as ammonia, ammonium carbonate and ammonium nitrate.

上記のシリカ被覆形成方法の別の一例として、酸化亜鉛粒子と有機ケイ素化合物と触媒化合物と媒液とを混合し、有機ケイ素化合物を加水分解反応させて、シリカ被覆を形成する方法について説明する。この方法によれば、緻密なシリカ被覆が形成されやすくなるため好ましい。   As another example of the above silica coating forming method, a method of forming a silica coating by mixing zinc oxide particles, an organosilicon compound, a catalyst compound, and a medium and hydrolyzing the organosilicon compound will be described. This method is preferable because a dense silica coating is easily formed.

前記有機ケイ素化合物としては、加水分解性基を有する有機ケイ素化合物であればよく、例えばケイ素アルコキシド等が挙げられ、緻密な被覆を形成する点から、アルコキシシランが好ましく、テトラアルコキシシランがより好ましい。テトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン等が挙げられ、反応速度が適正な点から、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましく、テトラエトキシシランがより好ましい。   The organosilicon compound may be any organosilicon compound having a hydrolyzable group, and includes, for example, silicon alkoxide and the like. From the viewpoint of forming a dense coating, alkoxysilane is preferred, and tetraalkoxysilane is more preferred. Examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, and the like, and tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferable from the viewpoint of appropriate reaction rate. Is more preferable.

前記有機ケイ素化合物の混合量は、該化合物中のケイ素量をケイ素酸化物量(SiO量)に換算した酸化亜鉛量(ZnO量)に対する比(SiO量/ZnO量)が、1〜50質量%とすると好ましく、5〜20質量%とするとより好ましい。 The mixing amount of the organosilicon compound is such that the ratio (SiO 2 amount / ZnO amount) to the zinc oxide amount (ZnO amount) in which the silicon amount in the compound is converted to the silicon oxide amount (SiO 2 amount) is 1 to 50 mass. %, Preferably 5 to 20% by mass.

前記触媒化合物としては、アルカリを用いることができる。アルカリとしては、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ類;炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機アルカリ塩類;モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、アニリン、コリン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、グアニジン等の有機アルカリ類;蟻酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、蟻酸モノメチルアミン、酢酸ジメチルアミン、乳酸ピリジン、グアニジノ酢酸、酢酸アニリン等の有機酸アルカリ塩等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   An alkali can be used as the catalyst compound. Examples of the alkali include inorganic alkalis such as ammonia, sodium hydroxide and potassium hydroxide; inorganic alkali salts such as ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, sodium carbonate and sodium hydrogen carbonate; monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, Organic alkalis such as diethylamine, triethylamine, pyridine, aniline, choline, tetramethylammonium hydroxide, guanidine; organic acid alkalis such as ammonium formate, ammonium acetate, monomethylamine formate, dimethylamine acetate, pyridine lactate, guanidinoacetic acid, aniline acetate Examples thereof include, but are not limited to, salts.

これらの中でも、反応速度制御の観点から、アンモニア、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、蟻酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が特に好ましい。アルカリは上記群から選ばれる1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、アルカリ金属を主成分として含まないアルカリを用いることにより、アルカリ金属含有量を低減できる。中でも、成膜速度、残留物除去のしやすさ等から、アンモニア、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムが特に好ましく、アンモニアが更に好ましい。   Among these, ammonia, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, ammonium formate, ammonium acetate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like are particularly preferable from the viewpoint of reaction rate control. The alkali can be used alone or in combination of two or more selected from the above group. Moreover, alkali metal content can be reduced by using the alkali which does not contain an alkali metal as a main component. Among these, ammonia, ammonium carbonate, and ammonium hydrogen carbonate are particularly preferable, and ammonia is more preferable from the viewpoint of film formation speed, ease of residue removal, and the like.

触媒化合物の添加量は、有機ケイ素化合物に対し、モル比で1倍の微量添加としてもシリカ被覆の形成は可能であるが、モル比で5倍以上の添加が好ましい。ただし、固体の触媒化合物の場合、溶解度を超える量添加すると、フィラー中に不純物として混入するため好ましくない。   The addition amount of the catalyst compound can form a silica coating even if it is added in a minute amount at a molar ratio to the organosilicon compound, but it is preferably added at a molar ratio of 5 times or more. However, in the case of a solid catalyst compound, adding an amount exceeding the solubility is not preferable because it is mixed as an impurity in the filler.

前記媒液としては、組成物が均一溶液を形成するものが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ペンタノール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル・アセタール類;アセトアルデヒド等のアルデヒド類;アセトン、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトン等のケトン類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール等の多価アルコール誘導体等、水を用いることができる。これらの中でも反応速度制御の観点からアルコール類を用いることが好ましく、中でもエタノール、メタノールおよびプロパノールが好ましく、特にエタノールが好ましい。媒液には、上記群から選択された1種または2種以上を混合して用いることができる。   As the liquid medium, those in which the composition forms a uniform solution are preferable. For example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and pentanol; ethers and acetals such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane; acetaldehyde and the like Water such as aldehydes; ketones such as acetone, diacetone alcohol, methyl ethyl ketone; polyhydric alcohol derivatives such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and the like can be used. Among these, alcohols are preferably used from the viewpoint of reaction rate control, and ethanol, methanol and propanol are particularly preferable, and ethanol is particularly preferable. As the liquid medium, one or more selected from the above group can be mixed and used.

有機ケイ素化合物の加水分解には水が必要であるため、前記媒液には水を含むことが好ましい。有機ケイ素化合物の有効利用のため、水の量は有機ケイ素化合物の加水分解必要量以上を含むことが好ましい。   Since water is required for hydrolysis of the organosilicon compound, it is preferable that the liquid medium contains water. In order to effectively use the organosilicon compound, the amount of water preferably contains more than the amount required for hydrolysis of the organosilicon compound.

混合液中における酸化亜鉛粒子の濃度は、混合液100質量%中、1〜30質量%が好ましく、1〜20質量%がより好ましい。酸化亜鉛粒子の濃度が1質量%以上であれば、フィラー粒子の製造効率が良好となる。酸化亜鉛粒子の濃度が30質量%以下であれば、均一なシリカ被覆を形成した本発明のフィラーを安定して製造することができる。   As for the density | concentration of the zinc oxide particle in a liquid mixture, 1-30 mass% is preferable in 100 mass% of liquid mixtures, and 1-20 mass% is more preferable. When the concentration of the zinc oxide particles is 1% by mass or more, the production efficiency of the filler particles is good. When the concentration of the zinc oxide particles is 30% by mass or less, the filler of the present invention in which a uniform silica coating is formed can be stably produced.

酸化亜鉛粒子、有機ケイ素化合物、触媒化合物、媒液の混合順序には特に制限は無く、任意の順序で混合することができる。例えば、(a)酸化亜鉛粒子と媒液を含む分散液を調製し、そこに触媒化合物を混合した後、有機ケイ素化合物を混合する方法、(b)酸化亜鉛粒子と媒液を含む分散液を調製し、そこに有機ケイ素化合物を混合した後、触媒化合物を混合する方法、が挙げられる。   There is no particular limitation on the mixing order of the zinc oxide particles, the organosilicon compound, the catalyst compound, and the liquid medium, and they can be mixed in any order. For example, (a) preparing a dispersion containing zinc oxide particles and a medium, mixing a catalyst compound therein, and then mixing an organosilicon compound, (b) a dispersion containing zinc oxide particles and a medium The method of preparing and mixing an organosilicon compound therewith, and then mixing a catalyst compound is mentioned.

前記原料の混合により加水分解反応させる工程において、その反応温度には特に制限は無く、反応温度0〜70℃で行うことができる。温度が高いほどシリカ被覆形成速度が増加するが、高過ぎると成分の揮発により、組成を一定に保つことが困難になり、また温度が低すぎると、シリカ被覆形成速度が遅くなり実用的でない。本反応は、常温(10〜30℃)で実施することができる。その反応時間にも特に制限は無く、有機ケイ素化合物の加水分解速度に応じて適宜設定してよい。反応時間を60分以上とすると、緻密なシリカ被覆が形成されやすくなるため好ましい。反応時間は、原料の混合速度、例えば前記(a)であれば有機ケイ素化合物の混合速度を、前記(b)であれば触媒化合物の混合速度を調整することにより制御することができる。混合速度の調整は例えばチューブポンプを用いて行うことができる。また、反応時間は、全材料混合後の熟成時間によって調整してもよい。   In the step of performing the hydrolysis reaction by mixing the raw materials, the reaction temperature is not particularly limited, and the reaction can be performed at a reaction temperature of 0 to 70 ° C. The higher the temperature, the higher the silica coating formation rate. However, if the temperature is too high, it will be difficult to keep the composition constant due to the volatilization of the components, and if the temperature is too low, the silica coating formation rate will be slow and impractical. This reaction can be carried out at room temperature (10 to 30 ° C.). There is no restriction | limiting in particular also in the reaction time, You may set suitably according to the hydrolysis rate of an organosilicon compound. A reaction time of 60 minutes or more is preferable because a dense silica coating is easily formed. The reaction time can be controlled by adjusting the mixing speed of the raw materials, for example, the mixing speed of the organosilicon compound in the case of (a), and the mixing speed of the catalyst compound in the case of (b). The mixing speed can be adjusted using, for example, a tube pump. The reaction time may be adjusted by the aging time after mixing all the materials.

シリカの被覆を形成した後、必要に応じて濾過・洗浄して固液分離し、乾燥、乾式粉砕を行うと、フィラー粉末が得られる。固液分離には、フィルタープレス、ロールプレス等の通常工業的に用いられる濾過器を用いることができる。乾燥にはバンド式ヒーター、バッチ式ヒーター、噴霧乾燥機等を用いることができる。乾燥温度及び時間には特に制限は無く、適宜設定できるが、例えば、150℃以下とすることができ、120℃以下にすることもできる。乾式粉砕にはハンマーミル、ピンミル等の衝撃粉砕機、ローラーミル、パルペライザー、解砕機等の摩砕粉砕機、ロールクラッシャー、ジョークラッシャー等の圧縮粉砕機、ジェットミル等の気流粉砕機等を用いることができる。   After forming the silica coating, filtration and washing are carried out as necessary to separate the solid and liquid, followed by drying and dry pulverization, whereby a filler powder is obtained. For solid-liquid separation, a filter that is usually used industrially, such as a filter press or a roll press, can be used. For drying, a band heater, a batch heater, a spray dryer or the like can be used. There is no restriction | limiting in particular in drying temperature and time, Although it can set suitably, For example, it can be set to 150 degrees C or less, and can also be set to 120 degrees C or less. For dry crushing, use an impact crusher such as a hammer mill or pin mill, a grinding crusher such as a roller mill, a pulverizer, or a crusher, a compression crusher such as a roll crusher or a jaw crusher, or an airflow crusher such as a jet mill. Can do.

また、上記有機ケイ素化合物を用いたシリカ被覆形成方法において、前記媒液の50質量%以上を水とし、前記触媒化合物量が前記有機ケイ素化合物量に対してモル比で10倍以上とすると、意外にも、著しく生産性が高まるため好ましい。具体的には、原料の添加混合時間を著しく短縮することができるため、安価かつ生産性が高まり、工業的に有用である。具体的には、前記(a)であれば有機ケイ素化合物を、前記(b)であれば触媒化合物を、60分より短い時間で混合して有機ケイ素化合物を加水分解反応させても緻密なシリカ被覆が可能となる。前記混合は30分より短い時間でもよく、一括して一度に混合してもよい。   Further, in the silica coating formation method using the organosilicon compound, it is surprising that 50% by mass or more of the liquid medium is water and the amount of the catalyst compound is 10 times or more in molar ratio to the amount of the organosilicon compound. Moreover, it is preferable because productivity is remarkably increased. Specifically, the addition and mixing time of the raw materials can be remarkably shortened, so that the cost is low and the productivity is increased, which is industrially useful. Specifically, the silica is dense even if the organosilicon compound is mixed in a time shorter than 60 minutes by the organosilicon compound in the case of (a) and the catalyst compound in the case of (b) in a time shorter than 60 minutes. Coating is possible. The mixing may be shorter than 30 minutes, or may be mixed all at once.

媒液中の水の量は50質量%以上であればよく、80質量%以上としてもよく、水100質量%としてもよい。また、前記触媒化合物量が前記有機ケイ素化合物量に対してモル比で10倍以上であればよく、15倍以上であってもよい。   The amount of water in the medium may be 50% by mass or more, may be 80% by mass or more, and may be 100% by mass of water. Further, the amount of the catalyst compound may be 10 times or more in molar ratio with respect to the amount of the organosilicon compound, and may be 15 times or more.

更に、有機ケイ素化合物を前記加水分解反応させる工程の後、シリカ被覆酸化亜鉛粒子を150〜1000℃程度の温度で焼成するのが好ましい。酸化亜鉛粒子の結晶性を更に高めることができること、シリカ被覆をより一層緻密化できること、シリカの結晶性が高まること、酸化亜鉛粒子表面とシリカ被覆との密着性が高まることが相俟って、粉末抵抗や絶縁破壊電圧を高めることができる。焼成温度は、好ましくは500〜1000℃であり、より好ましくは700〜1000℃である。焼成は通常、空気、酸素、窒素等の雰囲気下で行うことができ、焼成時間は10分〜10時間程度が適当である。加熱焼成には、ロータリーキルン、トンネルキルン、電気炉等の公知の焼成装置を用いることができる。   Furthermore, it is preferable that the silica-coated zinc oxide particles are fired at a temperature of about 150 to 1000 ° C. after the hydrolysis reaction of the organosilicon compound. Combined with the fact that the crystallinity of the zinc oxide particles can be further increased, the silica coating can be further densified, the crystallinity of the silica is increased, and the adhesion between the surface of the zinc oxide particles and the silica coating is increased. Powder resistance and dielectric breakdown voltage can be increased. The firing temperature is preferably 500 to 1000 ° C, more preferably 700 to 1000 ° C. Firing can usually be performed in an atmosphere of air, oxygen, nitrogen, etc., and the firing time is suitably about 10 minutes to 10 hours. For heating and firing, a known firing apparatus such as a rotary kiln, tunnel kiln, electric furnace or the like can be used.

本発明の絶縁性放熱フィラーは、そのまま放熱基板として使用することができ、また、放熱性組成物としても使用することができる。本発明の放熱性組成物とは、本発明の絶縁性放熱フィラーを含有する組成物であり、通常、樹脂組成物と混合されて放熱性樹脂組成物として使用される。放熱性樹脂組成物には、放熱シート、放熱エラストマー、放熱性多層基板、放熱性グリースや放熱性塗料等を包含する。前記の各種放熱性樹脂組成物も本発明に包含される。   The insulating heat dissipating filler of the present invention can be used as it is as a heat dissipating substrate, and can also be used as a heat dissipating composition. The heat dissipating composition of the present invention is a composition containing the insulating heat dissipating filler of the present invention, and is usually mixed with a resin composition and used as a heat dissipating resin composition. The heat radiating resin composition includes a heat radiating sheet, a heat radiating elastomer, a heat radiating multilayer substrate, a heat radiating grease, a heat radiating paint, and the like. The various heat-dissipating resin compositions are also included in the present invention.

本発明の放熱性組成物は、本発明の絶縁性放熱フィラー以外の他の放熱フィラーを含有してもよい。他の放熱フィラーとしては特に限定されず、公知の任意のものを使用することができる。例えば、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化チタン、金属シリコン、金属粒子、炭素化合物(ダイヤモンド、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ等)等を挙げることができる。本発明の絶縁性放熱フィラーと組み合わせる場合は、他の放熱フィラーは一種類に限定されることはなく、粒子サイズの異なる同一の物質であっても、粒子サイズの異なる他物質の二種類以上の組み合わせであってもよい。その形状にも特に限定はなく、真球状、粒状、立方体状、棒状、六角板状、鱗片状等を上げることができる。   The heat dissipating composition of the present invention may contain a heat dissipating filler other than the insulating heat dissipating filler of the present invention. It does not specifically limit as another heat radiation filler, A well-known arbitrary thing can be used. For example, metal oxides such as zinc oxide, magnesium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, titanium nitride, metal silicon, metal particles, carbon compounds (diamond, graphite, Graphene, carbon nanotubes, etc.). When combined with the insulating heat dissipating filler of the present invention, the other heat dissipating filler is not limited to one type, and even if the same substance has a different particle size, two or more kinds of other substances having different particle sizes can be used. It may be a combination. There is no particular limitation on the shape, and the shape may be spherical, granular, cubic, rod-shaped, hexagonal plate-shaped, scale-shaped, or the like.

本発明の放熱性組成物は、樹脂と混合して放熱性樹脂組成物として使用することができる。この場合、使用する樹脂は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよく、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、ポリメタクリル酸メチル、エチレン・アクリル酸エチル共重合体(EEA)樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)樹脂、液晶樹脂(LCP)、シリコーン樹脂等の樹脂を挙げることができる。   The heat dissipating composition of the present invention can be mixed with a resin and used as a heat dissipating resin composition. In this case, the resin used may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin, and an epoxy resin, acrylic resin, phenol resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyester resin, polyamide, polyimide, polystyrene , Polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, fluororesin, polymethyl methacrylate, ethylene / ethyl acrylate copolymer (EEA) resin, polycarbonate, polyurethane, polyacetal, polyphenylene ether, polyetherimide, acrylonitrile-butadiene -Resins such as styrene copolymer (ABS) resin, liquid crystal resin (LCP), and silicone resin can be exemplified.

本発明の放熱性樹脂組成物は、(1)熱可塑性樹脂と前記放熱性組成物とを溶融状態で混練することによって得られた熱成型用の樹脂組成物(2)熱硬化性樹脂と前記放熱性組成物とを混練後、加熱硬化させることによって得られた樹脂組成物、等のいずれの形態であってもよい。   The heat-dissipating resin composition of the present invention comprises (1) a thermoforming resin composition obtained by kneading a thermoplastic resin and the heat-dissipating composition in a molten state, and (2) a thermosetting resin and the above-mentioned It may be in any form such as a resin composition obtained by kneading with a heat-dissipating composition and then heat-curing.

本発明の放熱性樹脂組成物中の前記放熱性組成物の配合量は、目的とする熱伝導率や樹脂組成物の硬度等、樹脂組成物の性能に合わせて任意に決定することができる。前記放熱性組成物の放熱性能を充分に発現させるためには、放熱性樹脂組成物中の固形分全量に対して1体積%以上含有する事が好ましい。上記配合量は必要とされる放熱性能に応じて配合量を調整して使用することができ、より高い放熱性が要求される用途においては、5体積%以上がより好ましく、10体積%以上が更に好ましい。このようにして、放熱性樹脂組成物の熱伝導率を好ましくは0.5W/m・K以上とすることができ、より好ましくは1.0W/m・K以上とすることができる。具体的には、絶縁性放熱フィラー20体積%:エポキシ樹脂80体積%で配合した樹脂組成物において、樹脂組成物の熱伝導率を1.0W/m・K以上、絶縁破壊電圧を4kV/mm以上とすることができる。   The blending amount of the heat dissipating composition in the heat dissipating resin composition of the present invention can be arbitrarily determined according to the performance of the resin composition, such as the intended thermal conductivity and the hardness of the resin composition. In order to sufficiently exhibit the heat dissipation performance of the heat dissipation composition, it is preferable to contain 1% by volume or more based on the total solid content in the heat dissipation resin composition. The above blending amount can be used by adjusting the blending amount according to the required heat dissipation performance. In applications where higher heat dissipation is required, it is more preferably 5% by volume or more, and 10% by volume or more. Further preferred. Thus, the heat conductivity of the heat-dissipating resin composition can be preferably 0.5 W / m · K or more, and more preferably 1.0 W / m · K or more. Specifically, in a resin composition blended with 20% by volume of insulating heat dissipating filler: 80% by volume of epoxy resin, the thermal conductivity of the resin composition is 1.0 W / m · K or more, and the dielectric breakdown voltage is 4 kV / mm. This can be done.

本発明の放熱性樹脂組成物は、用途によって樹脂成分を自由に選択することができる。例えば、熱源と放熱板の間に装着し密着させる場合には、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂のような接着性が高く硬度の低い、かつ、耐熱性の高い樹脂を選択すればよい。   In the heat-dissipating resin composition of the present invention, the resin component can be freely selected depending on the application. For example, in the case where the heat source and the heat radiating plate are mounted and adhered, a resin having high adhesiveness, low hardness, and high heat resistance such as an epoxy resin, a silicone resin, or an acrylic resin may be selected.

本発明の放熱性樹脂組成物が熱成型用の樹脂組成物である場合、熱可塑性樹脂と前記放熱性組成物を、例えば、スクリュー型二軸押出機を用いた溶融混練によって、樹脂組成物をペレット化し、その後射出成型等の任意の成形方法によって所望の形状に成型する方法等によって製造することができる。   When the heat-dissipating resin composition of the present invention is a resin composition for thermoforming, the resin composition is obtained by melting and kneading the thermoplastic resin and the heat-dissipating composition, for example, using a screw-type twin screw extruder. It can be manufactured by pelletizing and then molding it into a desired shape by any molding method such as injection molding.

本発明の放熱性樹脂組成物が熱硬化性樹脂と前記放熱性組成物とを混練後、加熱硬化させることによって得られた樹脂組成物である場合、例えば、加圧成形等によって成形するものであることが好ましい。このような樹脂組成物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、樹脂組成物をトランスファー成型により成型し、製造することができる。   When the heat-dissipating resin composition of the present invention is a resin composition obtained by kneading a thermosetting resin and the heat-dissipating composition and then heat-curing, for example, it is formed by pressure molding or the like. Preferably there is. Although the manufacturing method of such a resin composition is not specifically limited, For example, a resin composition can be shape | molded and manufactured by transfer molding.

本発明の放熱性樹脂組成物の用途は、電子部品の放熱部材、熱伝導性充填剤、温度測定用等の絶縁性充填剤等がある。例えば、本発明の放熱性樹脂組成物は、MPU、パワートランジスタ、トランス等の発熱性電子部品からの熱を放熱フィンや放熱ファン等の放熱部品に伝熱させるために使用することができ、発熱性電子部品と放熱部品の間に挟み込まれて使用することができる。これによって、発熱性電子部品と放熱部品間の伝熱が良好となり、長期的に発熱性電子部品の誤作動を軽減させることができる。ヒートパイプとヒートシンクの接続や、種々の発熱体の組込まれたモジュールとヒートシンクとの接続に好適に用いることもできる。   Applications of the heat dissipating resin composition of the present invention include heat dissipating members for electronic parts, heat conductive fillers, insulating fillers for temperature measurement, and the like. For example, the heat-dissipating resin composition of the present invention can be used to transfer heat from heat-generating electronic components such as MPUs, power transistors, and transformers to heat-dissipating components such as heat-dissipating fins and heat-dissipating fans. It can be used by being sandwiched between a heat conductive component and a heat dissipation component. As a result, heat transfer between the heat-generating electronic component and the heat-dissipating component is improved, and malfunction of the heat-generating electronic component can be reduced in the long term. It can also be suitably used for connection between a heat pipe and a heat sink, and connection between a module incorporating various heating elements and a heat sink.

本発明の放熱性組成物には、鉱油又は合成油を含有する基油と前記放熱性組成物が混合された放熱性樹脂組成物である放熱性グリースが包含される。   The heat dissipating composition of the present invention includes a heat dissipating grease which is a heat dissipating resin composition in which a base oil containing mineral oil or synthetic oil and the heat dissipating composition are mixed.

本発明の放熱性グリース中の前記放熱性組成物の配合量は、目的とする熱伝導率に合わせて任意に決定する事ができる。前記放熱性組成物の放熱性能を充分に発現させるためには、放熱性グリース中の全量に対して1体積%以上含有する事が好ましい。上記配合量は必要とされる放熱性能に応じて配合量を調整して使用することができ、より高い放熱性が要求される用途においては、5体積%以上がより好ましく、10体積%以上が更に好ましい。   The blending amount of the heat dissipating composition in the heat dissipating grease of the present invention can be arbitrarily determined according to the target heat conductivity. In order to sufficiently develop the heat dissipation performance of the heat dissipation composition, it is preferable to contain 1% by volume or more based on the total amount of the heat dissipation grease. The above blending amount can be used by adjusting the blending amount according to the required heat dissipation performance. In applications where higher heat dissipation is required, it is more preferably 5% by volume or more, and 10% by volume or more. Further preferred.

上記基油は、鉱油、合成油、シリコーンオイル、フッ素系炭化水素油等の各種油性材料を1種又は2種以上組み合わせて使用することができる。合成油としては特に炭化水素油がよい。合成油としてα−オレフィン、ジエステル、ポリオールエステル、トリメリット酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルフェニルエーテルなどが使用できる。   The said base oil can be used 1 type or in combination of 2 or more types of various oil-based materials, such as mineral oil, synthetic oil, silicone oil, and fluorine-type hydrocarbon oil. As the synthetic oil, hydrocarbon oil is particularly preferable. As the synthetic oil, α-olefin, diester, polyol ester, trimellitic acid ester, polyphenyl ether, alkylphenyl ether and the like can be used.

本発明の放熱性グリースには、必要に応じて界面活性剤を添加してもよい。上記界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤が好ましい。非イオン系界面活性剤の配合により、高熱伝導率化を図ることができる。   A surfactant may be added to the heat dissipating grease of the present invention as necessary. As the surfactant, a nonionic surfactant is preferable. High thermal conductivity can be achieved by blending a nonionic surfactant.

非イオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル、ポリオキシエチレン化ヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリコールエチレンジアミン、デカグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンジ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンプロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタントリ脂肪酸エステル、エチレングリコールモノ脂肪酸エステル、ジエチレングリコールモノ脂肪酸エステル、プロピレングリコールモノ脂肪酸エステル、グリセリンモノ脂肪酸エステル、ペンタエリトリットモノ脂肪酸エステル、ソルビタンモノ脂肪酸エステル、ソルビタンセスキ脂肪酸エステル、ソルビタントリ脂肪酸エステルが挙げられる。   Nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl naphthyl ether, polyoxyethylenated castor oil, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, polyoxyethylene alkylamide, poly Oxyethylene-polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene-polyoxypropylene glycol ethylenediamine, decaglycerin fatty acid ester, polyoxyethylene mono fatty acid ester, polyoxyethylene difatty acid ester, polyoxyethylene propylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan mono Fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan tri fatty acid ester, ethylene glycol mono fatty acid ester, die Glycol mono fatty acid esters, propylene glycol mono fatty acid esters, glycerol mono-fatty acid esters, pentaerythritol fatty acid monoesters, sorbitan mono fatty acid esters, Sorubitansesuki fatty esters, sorbitan tri fatty acid ester.

非イオン系界面活性剤の添加の効果は、絶縁性放熱フィラーの種類、配合量、及び親水性と親油性のバランスを示すHLB(親水親油バランス)によって異なる。また、高放熱性グリース等の電気絶縁性や電気抵抗の低下を重視しない用途では、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤を使用することができる。   The effect of the addition of the nonionic surfactant varies depending on the type and blending amount of the insulating heat radiation filler and the HLB (hydrophilic / lipophilic balance) indicating the balance between hydrophilicity and lipophilicity. In applications that do not place importance on reduction in electrical insulation and electrical resistance, such as high heat dissipation grease, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants can be used.

本発明の放熱性グリースは、前述した成分をドウミキサー(ニーダー)、ゲートミキサー、プラネタリーミキサーなどの混合機器を用いて混合することによって調製することができる。   The heat dissipating grease of the present invention can be prepared by mixing the above-described components using a mixing device such as a dough mixer (kneader), a gate mixer, or a planetary mixer.

本発明の放熱性グリースは、発熱体や放熱体に塗布することによって使用される。発熱体としては、例えば、一般の電源;電源用パワートランジスタ、パワーモジュール、サーミスタ、熱電対、温度センサなどの電子機器;LSI、CPU等の集積回路素子などの発熱性電子部品などが挙げられる。放熱体としては、例えば、ヒートスプレッダ、ヒートシンク等の放熱部品;ヒートパイプ、放熱板などが挙げられる。塗布は、例えば、スクリーンプリントによって行うことができる。スクリーンプリントは、例えば、メタルマスクもしくはスクリーンメッシュを用いて行うことができる。前記放熱性組成物を発熱体及び放熱体の間に介在させて塗布することにより、上記発熱体から上記放熱体へ効率よく熱を伝導させることができるので、上記発熱体から効果的に熱を取り除くことができる。   The heat dissipating grease of the present invention is used by being applied to a heat generating body or a heat dissipating body. Examples of the heating element include general power supplies; electronic devices such as power transistors for power supplies, power modules, thermistors, thermocouples, temperature sensors; and exothermic electronic components such as integrated circuit elements such as LSIs and CPUs. Examples of the heat radiating body include heat radiating parts such as heat spreaders and heat sinks; heat pipes and heat radiating plates. Application | coating can be performed by screen printing, for example. Screen printing can be performed using, for example, a metal mask or a screen mesh. By applying the heat dissipating composition between the heat generating element and the heat dissipating member, heat can be efficiently conducted from the heat generating element to the heat dissipating element. Can be removed.

本発明の放熱性組成物には、前記放熱性組成物が樹脂溶液又は分散液中に分散させた放熱性樹脂組成物である放熱性塗料組成物が包含される。この場合、使用する樹脂は硬化性を有するものであっても、硬化性を有さないものであってもよい。上記樹脂として具体的には、上述した樹脂組成物において使用することができる樹脂として例示した樹脂を挙げることができる。塗料は、有機溶剤を含有する溶剤系のものであっても、水中に樹脂が溶解又は分散した水系のものであってもよい。   The heat dissipating composition of the present invention includes a heat dissipating coating composition which is a heat dissipating resin composition in which the heat dissipating composition is dispersed in a resin solution or dispersion. In this case, the resin used may be curable or non-curable. Specific examples of the resin include the resins exemplified as resins that can be used in the above-described resin composition. The paint may be a solvent-based one containing an organic solvent or a water-based one in which a resin is dissolved or dispersed in water.

上記塗料の製造方法は、特に限定されないが、例えば、ディスパーやビーズミル等を使用し、必要とする原料及び溶剤を混合・分散することによって製造することができる。   Although the manufacturing method of the said coating material is not specifically limited, For example, it can manufacture by mixing and disperse | distributing the required raw material and solvent using a disper, bead mill, etc., for example.

本発明の放熱性塗料組成物中の前記放熱性組成物の配合量は、目的とする熱伝導率に合わせて任意に決定する事ができる。前記放熱性組成物の放熱性能を充分に発現させるためには、塗料組成物全量に対して1体積%以上含有する事が好ましい。上記配合量は必要とされる放熱性能に応じて配合量を調整して使用することができ、より高い放熱性が要求される用途においては、5体積%以上がより好ましく、10体積%以上が更に好ましい。 The blending amount of the heat dissipating composition in the heat dissipating coating composition of the present invention can be arbitrarily determined according to the intended thermal conductivity. In order to sufficiently develop the heat dissipation performance of the heat-dissipating composition, it is preferable to contain 1% by volume or more based on the total amount of the coating composition. The above blending amount can be used by adjusting the blending amount according to the required heat dissipation performance. In applications where higher heat dissipation is required, it is more preferably 5% by volume or more, and 10% by volume or more. Further preferred.

本発明の放熱性塗料組成物は、前述の放熱性樹脂組成物の項に記載した用途に用いることができる。その他、建築物の外壁、建材や、ボイラー等の熱を発する産業設備、家電製品等にも用いることができる。   The heat dissipating coating composition of the present invention can be used for the uses described in the section of the heat dissipating resin composition. In addition, it can also be used for exterior walls of buildings, building materials, industrial equipment that generates heat, such as boilers, and home appliances.

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

絶縁性放熱フィラーの評価は、下記の方法により行った。
酸化亜鉛粒子及び絶縁性放熱フィラーの外観及び形状は、走査電子顕微鏡(s−4800 日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて観察した。
The insulating heat dissipating filler was evaluated by the following method.
The appearance and shape of the zinc oxide particles and the insulating heat radiation filler were observed using a scanning electron microscope (s-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).

酸化亜鉛粒子及び絶縁性放熱フィラーの寸法は、上記走査電子顕微鏡を用いて、少なくとも20個の粒子の六角面のわたり径及び高さを電子顕微鏡写真から計測して、それらの粒子を角柱相当体と仮定し、重量平均わたり径、重量平均高さを算出した。   The dimensions of the zinc oxide particles and the insulating heat dissipating filler are measured by measuring the spanning diameter and height of the hexagonal surface of at least 20 particles from the electron micrograph using the above-mentioned scanning electron microscope. Assuming that, the weight average span diameter and the weight average height were calculated.

絶縁性放熱フィラーのケイ素を含む酸化物被覆の厚みは、上記走査電子顕微鏡を用いて、被覆断面の寸法を10か所測定し、その平均値により求めた。     The thickness of the oxide coating containing silicon of the insulating heat dissipating filler was determined by measuring the dimensions of the coating cross section at 10 locations using the scanning electron microscope and calculating the average value.

絶縁性放熱フィラーのケイ素量は、蛍光X線分析装置(リガク製 RIX2100)によりZn及びSi濃度を測定し、ZnO量に対するSiO量の比(SiO/ZnO)として求めた。 The amount of silicon insulating radiator filler measures the Zn and Si concentration by the fluorescent X-ray analyzer (Rigaku RIX2100), was determined as the ratio of the amount of SiO 2 with respect to ZnO amount (SiO 2 / ZnO).

酸化亜鉛粒子及び絶縁性放熱フィラーの粉体抵抗は、試料0.3gを10MPaの圧力で円柱状(18mmφ)に成形し、直流電圧印加方式の絶縁抵抗試験機(Model 3154 HIOKI社製)を用いて測定し、下式により粉体抵抗値を算出した。

粉体抵抗値=測定値×円柱の断面積/円柱の厚み
The powder resistance of the zinc oxide particles and the insulating heat-dissipating filler was obtained by forming 0.3 g of a sample into a cylindrical shape (18 mmφ) at a pressure of 10 MPa and using a DC voltage application type insulation resistance tester (Model 3154 HIOKI). The powder resistance value was calculated by the following formula.

Powder resistance value = Measured value × Cylinder cross-sectional area / Cylinder thickness

絶縁性放熱フィラーのケイ素を含む酸化物被覆中のNa量は、原子吸光分析装置(AA−6800 島津製作所製)を用いて測定波長589nmで分析を行い、SiOに対するNa量として算出した。試料溶液の準備は、フッ酸を含む酸で絶縁性放熱フィラーを溶解し、純水で希釈して作製した。なお、酸化亜鉛中のNa量が多い場合は、別途酸化亜鉛中のNaを測定したあと、フィラー全体のNa量を測定してその差からSiO2に対するNa量を求めてもよい。 The amount of Na in the oxide coating containing silicon of the insulating heat-dissipating filler was analyzed at a measurement wavelength of 589 nm using an atomic absorption analyzer (AA-6800, manufactured by Shimadzu Corporation) and calculated as the amount of Na relative to SiO 2 . The sample solution was prepared by dissolving the insulating heat dissipating filler with an acid containing hydrofluoric acid and diluting with pure water. In addition, when there is much Na amount in zinc oxide, after measuring Na in zinc oxide separately, you may measure Na amount of the whole filler, and may obtain | require Na amount with respect to SiO2 from the difference.

酸化亜鉛粒子及び絶縁性放熱フィラーの全細孔容積は、自動比表面積/細孔分布測定装置(BELSORP−miniII 日本ベル社製)を用いて前述の記載の通り行った。   The total pore volume of the zinc oxide particles and the insulating heat dissipating filler was measured as described above using an automatic specific surface area / pore distribution measuring device (BELSORP-miniII manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.).

(酸化亜鉛粒子の作製−1)
硫酸亜鉛0.3モルとクエン酸0.003モルを150ccの純水に溶解した。次に2Lの四つ口フラスコに純水500ccを入れ、その中に前記の硫酸亜鉛水溶液を添加し、翼径12cmの2枚羽根の撹拌機を用いて回転数200rpmで撹拌下、室温で0.7モルのモノエタノールアミンを含む350ccの水溶液を添加し、水溶液のpHを10.0に調整し、30分間保持して沈殿物を析出させた。その後、100℃に昇温し1時間熟成した後、冷却し、濾過・水洗・乾燥して、酸化亜鉛粉末を得た。この酸化亜鉛粉末は、平均わたり径2.9μm、平均高さ1.3μmの六角板状であった。また、2θ=36.5度の半価幅は0.18度であった。
(Preparation of zinc oxide particles-1)
Zinc sulfate (0.3 mol) and citric acid (0.003 mol) were dissolved in 150 cc of pure water. Next, 500 cc of pure water is put into a 2 L four-necked flask, and the aqueous zinc sulfate solution is added to the flask. The mixture is stirred at a rotation speed of 200 rpm using a two-blade stirrer having a blade diameter of 12 cm, and 0 at room temperature. 350 cc of an aqueous solution containing 7 mol of monoethanolamine was added, the pH of the aqueous solution was adjusted to 10.0, and maintained for 30 minutes to precipitate a precipitate. Then, after heating up to 100 degreeC and ageing | curing | ripening for 1 hour, it cooled, filtered, washed with water, and dried and obtained the zinc oxide powder. This zinc oxide powder had a hexagonal plate shape with an average diameter of 2.9 μm and an average height of 1.3 μm. The half width at 2θ = 36.5 ° was 0.18 °.

(酸化亜鉛粒子の作製−2)
硫酸亜鉛0.3モルとクエン酸0.001モルを150ccの純水に溶解した。次に2Lの四つ口フラスコに純水500ccを入れ、その中に前記の硫酸亜鉛水溶液を添加し、翼径12cmの2枚羽根の撹拌機を用いて回転数200rpmで撹拌下、室温で0.9モルのモノエタノールアミンを含む350ccの水溶液を添加し、水溶液のpHを10.0に調整し、30分間保持して沈殿物を析出させた。その後、100℃に昇温し1時間熟成した後、冷却し、濾過・水洗・乾燥して、酸化亜鉛粉末を得た。この酸化亜鉛粉末は、平均わたり径1.7μm、平均高さ3.0μmの六角柱状であった。また、2θ=36.5度の半価幅は0.18度であった。
(Preparation of zinc oxide particles-2)
Zinc sulfate 0.3 mol and citric acid 0.001 mol were dissolved in 150 cc of pure water. Next, 500 cc of pure water is put into a 2 L four-necked flask, and the aqueous zinc sulfate solution is added to the flask. The mixture is stirred at a rotation speed of 200 rpm using a two-blade stirrer having a blade diameter of 12 cm, and 0 at room temperature. A 350 cc aqueous solution containing 9.9 moles of monoethanolamine was added, the pH of the aqueous solution was adjusted to 10.0, and maintained for 30 minutes to precipitate a precipitate. Then, after heating up to 100 degreeC and ageing | curing | ripening for 1 hour, it cooled, filtered, washed with water, and dried and obtained the zinc oxide powder. This zinc oxide powder had a hexagonal column shape with an average diameter of 1.7 μm and an average height of 3.0 μm. The half width at 2θ = 36.5 ° was 0.18 °.

(実験1)
(実施例1)
酸化亜鉛粒子の作製−1で作製した六角板状酸化亜鉛粒子10gにエタノール(ナカライテスク社 特級)を56ml、純水を3.7ml、および28%アンモニア水溶液(関東化学社製 特級)を5.1g加えてスラリーを作製した。続いて、このスラリーをマグネティックスターラーで撹拌しつつ、テトラエトキシシラン(ナカライテスク社製 特級)3.5gを、チューブポンプを用いて30分かけて添加した。その後、ろ過、洗浄、乾燥、乳鉢粉砕を行い、本発明の絶縁性放熱フィラー(試料A)を得た。試料Aの全細孔容積を測定したところ、0.0040cm/gであった。なお、媒液中の水は12質量%であり、アンモニアはテトラエトキシシランに対し、モル比で5倍量である。また、試料Aを電気炉にて700℃で1時間焼成し、本発明の絶縁性放熱フィラー(試料B)を得た。
(Experiment 1)
Example 1
Preparation of zinc oxide particles 10 g of the hexagonal plate-like zinc oxide particles prepared in 1 were 56 ml of ethanol (Nacalai Tesque, special grade), 3.7 ml of pure water, and 28% aqueous ammonia (special grade, manufactured by Kanto Chemical Co.). 1 g was added to prepare a slurry. Subsequently, while stirring this slurry with a magnetic stirrer, 3.5 g of tetraethoxysilane (special grade manufactured by Nacalai Tesque) was added over 30 minutes using a tube pump. Thereafter, filtration, washing, drying, and mortar grinding were performed to obtain an insulating heat dissipating filler (sample A) of the present invention. It was 0.0040 cm < 3 > / g when the total pore volume of the sample A was measured. In addition, the water in a liquid medium is 12 mass%, and ammonia is 5 times of molar ratio with respect to tetraethoxysilane. Moreover, the sample A was baked at 700 degreeC with the electric furnace for 1 hour, and the insulating thermal radiation filler (sample B) of this invention was obtained.

(実施例2)
六角板状酸化亜鉛粒子10gに純水を90ml加えてスラリーを作製した。このスラリーをマグネティックスターラーで撹拌しつつ、テトラエトキシシラン3.5gを一括添加した。その後、28%アンモニア水溶液15.3gを一括添加した後、1時間常温で撹拌した。その後、ろ過、洗浄、乾燥、乳鉢粉砕を行い、本発明の絶縁性放熱フィラー(試料C)を得た。なお、媒液中の水は100質量%であり、アンモニアはテトラエトキシシランに対し、モル比で15倍量である。また、試料Cを電気炉にて700℃で1時間焼成し、本発明の絶縁性放熱フィラー(試料D)を得た。
(Example 2)
90 ml of pure water was added to 10 g of hexagonal plate-like zinc oxide particles to prepare a slurry. While stirring this slurry with a magnetic stirrer, 3.5 g of tetraethoxysilane was added all at once. Thereafter, 15.3 g of a 28% aqueous ammonia solution was added all at once, followed by stirring at room temperature for 1 hour. Thereafter, filtration, washing, drying, and mortar grinding were performed to obtain an insulating heat dissipating filler (sample C) of the present invention. In addition, the water in a liquid medium is 100 mass%, and ammonia is 15 times of molar ratio with respect to tetraethoxysilane. Moreover, the sample C was baked at 700 degreeC with the electric furnace for 1 hour, and the insulating thermal radiation filler (sample D) of this invention was obtained.

(実施例3)
六角板状酸化亜鉛粒子10gに純水を90ml加えてスラリーを作製した。このスラリーをマグネティックスターラーで撹拌しつつ90℃まで昇温し、4号ケイ酸ソーダ(日本化学工業社製)11.7gを、チューブポンプを用いて30分で添加した。その後、5%硫酸水溶液をスラリーのpHが9.0になるまで、チューブポンプを用いて60分で添加し、pH=9.0で1時間保持した。その後、ろ過、洗浄、乾燥、乳鉢粉砕を行い、本発明の絶縁性放熱フィラー(試料E)を得た。また、試料Eを電気炉にて700℃で1時間焼成し、本発明の絶縁性放熱フィラー(試料F)を得た。
(Example 3)
90 ml of pure water was added to 10 g of hexagonal plate-like zinc oxide particles to prepare a slurry. The slurry was heated to 90 ° C. while stirring with a magnetic stirrer, and 11.7 g of No. 4 sodium silicate (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) was added in 30 minutes using a tube pump. Thereafter, a 5% aqueous sulfuric acid solution was added in 60 minutes using a tube pump until the pH of the slurry reached 9.0, and maintained at pH = 9.0 for 1 hour. Thereafter, filtration, washing, drying, and mortar grinding were performed to obtain an insulating heat dissipating filler (sample E) of the present invention. Moreover, the sample E was baked at 700 degreeC for 1 hour with the electric furnace, and the insulating thermal radiation filler (sample F) of this invention was obtained.

(比較例1)
酸化亜鉛粒子の作成−1で作製した六角板状酸化亜鉛粒子を比較の放熱フィラー試料Gとした。
(Comparative Example 1)
The hexagonal plate-like zinc oxide particles prepared in Preparation of zinc oxide particles-1 were used as a comparative heat radiation filler sample G.

試料A〜Fのいずれも六角板状酸化亜鉛粒子の形状を維持し、その表面にケイ素酸化物の緻密な被覆を有することが確認でき、特に試料A〜Dでケイ素酸化物被覆の緻密性が高いことがわかった。代表として試料B,D,F及びGの走査電子顕微鏡写真を図1〜4に示す。   All of Samples A to F maintain the shape of the hexagonal plate-like zinc oxide particles, and it can be confirmed that the surface has a dense coating of silicon oxide. In particular, Samples A to D have a dense silicon oxide coating. I found it expensive. As representatives, scanning electron micrographs of Samples B, D, F, and G are shown in FIGS.

試料B,C,D,F及びGの粉体物性の測定値を表1に示す。本発明の、酸化亜鉛粒子表面にケイ素を含む酸化物被覆を有する絶縁性放熱フィラー試料B,C,D,Fは、同被覆を有さない酸化亜鉛粒子試料Gと比較して、高い粉体抵抗を示すことがわかる。   Table 1 shows measured values of powder physical properties of Samples B, C, D, F and G. The insulating heat radiation filler samples B, C, D and F having an oxide coating containing silicon on the surface of zinc oxide particles of the present invention are higher in powder than the zinc oxide particle sample G having no coating. It can be seen that resistance is exhibited.

また、ケイ素を含む酸化物被覆を有する絶縁性放熱フィラーの場合、全細孔容積が大きいと粉体抵抗は低下する傾向がみられるが、全細孔容積が0.07cm/g以下であればケイ素酸化物被覆の無い酸化亜鉛より高い粉体抵抗を示し、0.02cm/g以下であれば、粉体抵抗は著しく上昇することがわかる。 In addition, in the case of an insulating heat dissipating filler having an oxide coating containing silicon, the powder resistance tends to decrease when the total pore volume is large, but the total pore volume should be 0.07 cm 2 / g or less. For example, the powder resistance is higher than that of zinc oxide without a silicon oxide coating, and it can be seen that the powder resistance is remarkably increased when it is 0.02 cm 2 / g or less.

Figure 0006196779
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また、試料Fでは、Na量/SiO量は1.02%であった。一方、試料B〜DではNaは検出下限以下であり、Na量/SiOは300ppm以下と推定される。ケイ素を含む酸化物被覆中のNa量/SiOが多いと粉体抵抗は低下する傾向がみられるが、Na量/SiOが1.5質量%以下であればケイ素酸化物被覆の無い酸化亜鉛以上の粉体抵抗を示すことがわかる。 In Sample F, the Na amount / SiO 2 amount was 1.02%. On the other hand, in samples B to D, Na is below the lower limit of detection, and Na amount / SiO 2 is estimated to be 300 ppm or less. When the amount of Na / SiO 2 in the oxide coating containing silicon is large, the powder resistance tends to decrease, but if the amount of Na / SiO 2 is 1.5% by mass or less, the oxidation without silicon oxide coating It can be seen that the powder resistance is higher than that of zinc.

(実験2)
(実施例4)
純水を1.9ml、アンモニアの28%水溶液を2.6g、テトラエトキシシランを1.8gとし、試料を電気炉にて700℃で1時間焼成した以外は実施例1と同様の方法で、本発明の絶縁性放熱フィラー(試料H)を得た。
(Experiment 2)
Example 4
The same method as in Example 1 except that 1.9 ml of pure water, 2.6 g of 28% aqueous solution of ammonia and 1.8 g of tetraethoxysilane were used, and the sample was baked at 700 ° C. for 1 hour in an electric furnace. An insulating heat dissipating filler (sample H) of the present invention was obtained.

(実施例5)
純水を7.4ml、アンモニアの28%水溶液を10.2g、テトラエトキシシランを7.1gとし、試料を電気炉にて700℃で1時間焼成した以外は実施例1と同様の方法で、本発明の絶縁性放熱フィラー(試料I)を得た。
(Example 5)
Except for 7.4 ml of pure water, 10.2 g of 28% aqueous solution of ammonia and 7.1 g of tetraethoxysilane, the sample was fired at 700 ° C. for 1 hour in an electric furnace. An insulating heat dissipating filler (sample I) of the present invention was obtained.

試料H,Iの粉体物性の測定値を、試料B,Gの値とともに表2に示す。本発明の酸化亜鉛粒子表面にケイ素を含む酸化物被覆を有する絶縁性放熱フィラーは、同被覆を有さない酸化亜鉛粒子と比較して粉体抵抗を高くでき、特に被覆厚みが10〜40nmの場合、粉体抵抗を著しく高くできることがわかる。   The measured values of the powder physical properties of Samples H and I are shown in Table 2 together with the values of Samples B and G. The insulating heat dissipating filler having an oxide coating containing silicon on the surface of the zinc oxide particles of the present invention can increase the powder resistance as compared with the zinc oxide particles not having the coating, and particularly the coating thickness is 10 to 40 nm. In this case, it can be seen that the powder resistance can be remarkably increased.

Figure 0006196779
Figure 0006196779

また、本発明の酸化亜鉛粒子表面にケイ素を含む酸化物被覆を有する絶縁性放熱フィラーは、同被覆を有さない酸化亜鉛粒子と比較して粉体抵抗を高くでき、特に、SiO/ZnO比が5〜20%の場合、粉体抵抗を著しく高くできることがわかる。 In addition, the insulating heat dissipating filler having the oxide coating containing silicon on the surface of the zinc oxide particles of the present invention can increase the powder resistance as compared with the zinc oxide particles not having the coating, and in particular, SiO 2 / ZnO. It can be seen that when the ratio is 5 to 20%, the powder resistance can be remarkably increased.

(実験3)
(実施例6)
酸化亜鉛粒子の作製−2の六角柱状酸化亜鉛粒子を用い、試料を電気炉にて700℃で1時間焼成した以外は実施例1と同様の方法で、本発明の絶縁性放熱フィラー(試料J)を得た。
(Experiment 3)
(Example 6)
Preparation of Zinc Oxide Particles The insulating heat-radiating filler of the present invention (Sample J) )

試料Jの粉体物性の測定値を、試料Gの値とともに表4に示す。本発明の酸化亜鉛粒子表面にケイ素を含む酸化物被覆を有する絶縁性放熱フィラーは、基材となる酸化亜鉛粒子の形状が変わった場合でも、同被覆を有さない酸化亜鉛粒子と比較して粉体抵抗を高くできることがわかる。   Table 4 shows the measured values of the powder physical properties of Sample J together with the values of Sample G. The insulating heat dissipating filler having an oxide coating containing silicon on the surface of the zinc oxide particles of the present invention is compared with the zinc oxide particles not having the same coating even when the shape of the zinc oxide particles as the base material changes. It can be seen that the powder resistance can be increased.

Figure 0006196779
Figure 0006196779

(実験4)
(実施例7)
絶縁性放熱フィラーとして試料Bと、熱硬化性エポキシ樹脂(jER社製 jER−807)を、撹拌脱泡装置(THINKY社製 ARE−250)を用いて、体積比20%:80%で混合した。その後、10φ×5t(mm)の成形器に注型し常温硬化させた後、100℃で2時間乾燥させて、放熱性樹脂組成物(試料K)を得た。
(Experiment 4)
(Example 7)
Sample B and a thermosetting epoxy resin (jER-807, manufactured by jER) were mixed as an insulating heat dissipating filler using a stirring defoaming device (ARE-250, manufactured by THINKY) at a volume ratio of 20%: 80%. . Then, after casting in a 10φ × 5 t (mm) molding machine and curing at room temperature, drying was performed at 100 ° C. for 2 hours to obtain a heat-dissipating resin composition (Sample K).

(実施例8)
絶縁性放熱フィラーとして、試料Bのかわりに試料Dを用いた以外は実施例7と同様にして、放熱性樹脂組成物(試料L)を得た。
(Example 8)
A heat-dissipating resin composition (sample L) was obtained in the same manner as in Example 7 except that sample D was used instead of sample B as the insulating heat-dissipating filler.

(比較例2)
放熱フィラーとして、試料Bのかわりに比較例1の試料Gを電気炉にて700℃で1時間焼成した放熱フィラーを用いた以外は実施例7と同様にして、放熱性樹脂組成物(試料M)を得た。
(Comparative Example 2)
A heat-dissipating resin composition (sample M) was used in the same manner as in Example 7 except that the heat-dissipating filler was a heat-dissipating filler obtained by firing Sample G of Comparative Example 1 in an electric furnace at 700 ° C. for 1 hour instead of Sample B. )

試料K〜Mを、形状が10φ×1t(mm)のペレットになるように研磨し、次の計算式により熱伝導率を求めた。
熱伝導率=熱拡散率×比熱×比重
・熱拡散率:JIS R 1611に準拠し、雰囲気温度25℃中、レーザーフラッシュ法(熱定数測定装置TC−7000 アルバック理工製)により測定した。
・比熱:JIS K 7123に準拠し、DSC(示差走査熱量測定法 DSC6200 SII製)により測定。
・比重:JIS K 7112に準拠し、水中置換法により測定した。
Samples K to M were polished so as to be pellets having a shape of 10φ × 1 t (mm), and the thermal conductivity was obtained by the following calculation formula.
Thermal conductivity = thermal diffusivity × specific heat × specific gravity / thermal diffusivity: Measured by a laser flash method (thermal constant measuring device TC-7000 ULVAC-RIKO) at an ambient temperature of 25 ° C. in accordance with JIS R 1611.
Specific heat: Measured by DSC (differential scanning calorimetry DSC6200 SII) according to JIS K 7123.
Specific gravity: Measured by an underwater substitution method based on JIS K7112.

試料K〜Mを用いて、形状が50mm×50mm、厚さ1〜2mmの試験片を準備し、JIS C2110−1(商用周波数交流電圧印加による試験)に準拠して、絶縁耐力総合試験装置・高圧耐圧試験装置(YHA/D‐30K‐2KDR 山菱電気社製)を用いて絶縁破壊電圧を測定した。試験方法は短時間法で、昇圧速度は、10〜20秒で破壊する速度、電極形状は25mmφ円柱/ 75mmφ円柱とした。また、試験雰囲気は絶縁油中とし、絶縁油には谷口石油製 高圧絶縁油RAを用いた。絶縁破壊電圧は、測定値を各試験片の厚みで除して算出した。   Using specimens K to M, a test piece having a shape of 50 mm × 50 mm and a thickness of 1 to 2 mm was prepared, and in accordance with JIS C2110-1 (test using commercial frequency AC voltage application) The dielectric breakdown voltage was measured using a high voltage withstand voltage test apparatus (YHA / D-30K-2KDR manufactured by Yamaryo Electric Co., Ltd.). The test method was a short time method, the pressure increase rate was a rate of breaking in 10 to 20 seconds, and the electrode shape was a 25 mmφ cylinder / 75 mmφ cylinder. The test atmosphere was in insulating oil, and high-pressure insulating oil RA manufactured by Taniguchi Oil was used as the insulating oil. The dielectric breakdown voltage was calculated by dividing the measured value by the thickness of each test piece.

結果を表4に示す。本発明の絶縁性放熱フィラーを用いると、熱伝導率の低いケイ素を含む酸化物で被覆されているにもかかわらず、同被覆を有さない酸化亜鉛粒子と同等の熱伝導率で、絶縁破壊電圧を大幅に向上させた放熱性組成物が得られることがわかる。   The results are shown in Table 4. When the insulating heat dissipating filler of the present invention is used, although it is coated with an oxide containing silicon having a low thermal conductivity, it has a thermal conductivity equivalent to that of zinc oxide particles not having the coating, and dielectric breakdown. It turns out that the heat-radiating composition which improved the voltage significantly is obtained.

Figure 0006196779
Figure 0006196779

ところで、試料A,Bの製造においては、ケイ素を含む酸化物を酸化亜鉛粒子の表面に被覆するに際し、徐々に原料を混合して絶縁性放熱フィラーを製造している。一方、試料C,Dの製造方法では、徐々に原料を混合する必要はなく、各材料を一括して混合しても緻密なケイ素酸化物被覆を形成できる。また、媒液を水100%としても製造可能である。絶縁性放熱フィラーの性能については、これまで述べてきたように、いずれも比較例と比べて著しい向上がみられる。以上より、ケイ素酸化物源として有機ケイ素化合物を用いた場合であっても、水を主体とした媒液中で特定量の触媒化合物を併用することにより、安価かつ短時間で前記絶縁性放熱フィラーを製造する方法として優れていることがわかる。   By the way, in the manufacture of the samples A and B, when covering the surface of the zinc oxide particles with the oxide containing silicon, the raw materials are gradually mixed to manufacture the insulating heat dissipating filler. On the other hand, in the method for producing samples C and D, it is not necessary to gradually mix the raw materials, and a dense silicon oxide coating can be formed even if the respective materials are mixed together. Further, it can be produced even when the liquid medium is 100% water. As described above, the performance of the insulating heat dissipating filler is significantly improved as compared with the comparative example. As described above, even when an organosilicon compound is used as a silicon oxide source, the insulating heat dissipating filler can be obtained at low cost and in a short time by using a specific amount of the catalyst compound in a medium mainly composed of water. It can be seen that this method is excellent as a method for producing.

本発明の絶縁性放熱フィラーは粉末抵抗が高く、これを樹脂組成物等に用いることにより、優れた熱伝導性と高い絶縁破壊電圧を有する放熱性組成物が得られる。このため、本発明の放熱性組成物を高絶縁性の必要な電子機器などに取り付けて効率よく放熱する材料として用いることができるため、利用価値が高い。 The insulating heat dissipating filler of the present invention has high powder resistance, and by using this in a resin composition or the like, a heat dissipating composition having excellent thermal conductivity and high dielectric breakdown voltage can be obtained. For this reason, since the heat-radiating composition of the present invention can be used as a material for efficiently dissipating heat by attaching it to an electronic device that requires high insulation, the utility value is high.

Claims (7)

酸化亜鉛粒子上に、少なくともケイ素を含む酸化物の被覆を有し、酸化亜鉛量(ZnO量)に対するケイ素酸化物量(SiO量)の比(SiO量/ZnO量)が1〜50質量%であり、その被覆の平均厚みが2〜100nmであり、
窒素吸着による吸脱着等温線に基づきBJH法により算出した全細孔容積が0.07cm/g以下である絶縁性放熱フィラー。
The zinc oxide particles have an oxide coating containing at least silicon, and the ratio of the silicon oxide amount (SiO 2 amount) to the zinc oxide amount (ZnO amount) (SiO 2 amount / ZnO amount) is 1 to 50 mass%. The average thickness of the coating is 2 to 100 nm,
An insulating heat dissipating filler having a total pore volume of 0.07 cm 3 / g or less calculated by the BJH method based on an adsorption / desorption isotherm by nitrogen adsorption.
前記少なくともケイ素を含む酸化物被覆が緻密な被覆である請求項1に記載の絶縁性放熱フィラー。 The insulating heat radiation filler according to claim 1, wherein the oxide coating containing at least silicon is a dense coating. 原子吸光分析法で測定したSiOに対するアルカリ金属の含有量が1.5質量%以下である請求項1又は2に記載の絶縁性放熱フィラー。 The insulating heat dissipating filler according to claim 1 or 2, wherein the content of alkali metal with respect to SiO 2 measured by atomic absorption spectrometry is 1.5% by mass or less. 形状が六角柱状形状であり、六角形の面の平均わたり径(L)が0.2〜40μmであり、六角形の面に垂直方向の平均高さ(H)が0.05〜50μmである請求項1〜3のいずれかに記載の絶縁性放熱フィラー。 The shape is a hexagonal columnar shape, the average crossed diameter (L) of the hexagonal surface is 0.2 to 40 μm, and the average height (H) in the direction perpendicular to the hexagonal surface is 0.05 to 50 μm. The insulating heat dissipating filler according to claim 1. 酸化亜鉛粒子表面に少なくともケイ素を含む酸化物被覆を有する請求項1に記載の絶縁性放熱フィラーを製造する方法であって、
酸化亜鉛粒子と有機ケイ素化合物と触媒化合物と媒液とを混合し、有機ケイ素化合物を加水分解反応させる工程を有し、前記媒液の50質量%以上が水であり、
前記触媒化合物量が前記有機ケイ素化合物量に対してモル比で10倍以上である、絶縁性放熱フィラーの製造方法。
The method for producing an insulating heat dissipating filler according to claim 1, wherein the surface of the zinc oxide particle has an oxide coating containing at least silicon.
A step of mixing zinc oxide particles, an organosilicon compound, a catalyst compound, and a liquid medium to hydrolyze the organic silicon compound, wherein 50% by mass or more of the liquid medium is water;
The method for producing an insulating heat dissipating filler, wherein the amount of the catalyst compound is 10 times or more in molar ratio to the amount of the organosilicon compound.
前記工程の後、反応生成物を含む固形分を150〜1000℃で焼成する請求項5に記載の絶縁性放熱フィラーの製造方法。 The method for producing an insulating heat dissipating filler according to claim 5, wherein the solid content including the reaction product is fired at 150 to 1000 ° C. after the step. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の絶縁性放熱フィラーを含む放熱性組成物。 A heat dissipating composition comprising the insulating heat dissipating filler according to any one of claims 1 to 4.
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