JP7129892B2 - aluminum nitride powder - Google Patents

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Description

本発明は、新規な窒化アルミニウム粉末を提供するものである。詳しくは、比較的小径の窒化アルミニウム粒子が相互に融着した不定形の凝集体を含むことにより、樹脂、特に液状樹脂に充填、硬化して得られる窒化アルミニウム-樹脂複合体に高い熱伝導性を付与することが可能な窒化アルミニウム粉末を提供するものである。 The present invention provides a novel aluminum nitride powder. Specifically, by including amorphous aggregates in which relatively small-diameter aluminum nitride particles are fused to each other, an aluminum nitride-resin composite obtained by filling and curing a resin, especially a liquid resin, has high thermal conductivity. To provide an aluminum nitride powder capable of imparting

放熱シートや放熱グリースとして各種電子機器に広く利用される放熱材料として、シリコーンゴムやシリコーングリースに、熱伝導性フィラーを充填した組成物が使用されている。上記熱伝導性フィラーとして、電気絶縁性に優れており且つ高熱伝導性を有していることから、窒化アルミニウムが注目されている。 BACKGROUND ART Compositions obtained by filling silicone rubber or silicone grease with a thermally conductive filler are used as heat-dissipating materials that are widely used in various electronic devices as heat-dissipating sheets and heat-dissipating greases. As the thermally conductive filler, aluminum nitride has attracted attention because of its excellent electrical insulation and high thermal conductivity.

放熱材料の熱伝導率を向上させるには、高熱伝導性を有したフィラーを高充填することが重要であると考えられていた。そのため、放熱材料のフィラーとしての窒化アルミニウム粉末を構成する粒子としては、球状であり、数10~数100μm程度の幅広い粒径分布とすることにより細密な充填構造を採ることが好ましいとされている(特許文献1参照)。 In order to improve the thermal conductivity of heat dissipating materials, it has been considered important to highly fill a filler with high thermal conductivity. Therefore, it is preferable that the particles constituting the aluminum nitride powder used as the filler of the heat dissipating material be spherical and have a wide particle size distribution of about several tens to several hundreds of μm to achieve a fine packing structure. (See Patent Document 1).

上記細密な充填構造を達成するために、比較的小径の窒化アルミニウム粒子を併用することが行われているが、上記混合物を均一に維持することは困難であり、混合物をホッパー等に投入時、ホッパーでの貯留時、樹脂への充填時更には充填後に小径粒子の偏りが発生することが懸念される。特に、樹脂が液状樹脂である場合、該樹脂への充填時あるには充填後に粒子の沈降性の差により、小径粒子の偏りが発生し易い。 In order to achieve the above fine packing structure, relatively small-diameter aluminum nitride particles are used together, but it is difficult to maintain the above mixture uniformly, and when the mixture is put into a hopper or the like, There is concern that the small-diameter particles may be unevenly distributed during storage in the hopper, during filling into the resin, and even after filling. In particular, when the resin is a liquid resin, uneven distribution of small-diameter particles tends to occur due to the difference in sedimentation of the particles during or after filling into the resin.

国際出願番号 WO2011/093488号公報International Application No. WO2011/093488

従って、本発明の目的は、小粒径の窒化アルミニウム粒子を含むにも拘わらず、大粒径の粒子との混合においても偏りが無く、樹脂、特に液状樹脂への充填において、高い熱伝導性の付与を可能とした窒化アルミニウム粉末を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to achieve high thermal conductivity in filling a resin, especially a liquid resin, without unevenness even when mixed with particles with a large particle size, despite containing aluminum nitride particles with a small particle size. To provide an aluminum nitride powder capable of imparting

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の製造方法によって比較的小径の窒化アルミニウム粒子が相互に融着して形成された不定形の凝集体を含む窒化アルミニウム粉末を得ることに成功し、かかる凝集体は、樹脂に充填した場合、窒化アルミニウム粒子の相互の融着により適度な強度を有し、且つ、粒子間に高い熱伝導パスを形成し、得られる成形体に高い熱伝導性を付与し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above problems, and found that aluminum nitride containing amorphous aggregates formed by mutual fusion of relatively small-diameter aluminum nitride particles by a specific manufacturing method We succeeded in obtaining a powder, and when such agglomerates are filled in a resin, they have moderate strength due to the mutual fusion of aluminum nitride particles, and form a high heat conduction path between the particles. The present inventors have found that high thermal conductivity can be imparted to the molded article, and have completed the present invention.

即ち、本発明によれば、平均粒子径が1~10μmの窒化アルミニウム粒子が相互に融着して形成された不定形の凝集体を含み、タップ嵩密度(ρ)が0.4g/cm以下であり、且つ、初期嵩密度(ρ)に対するタップ嵩密度(ρ)の比(ρ/ρ)が1を超え、1.2以下であることを特徴とする窒化アルミニウム粉末が提供される。 That is, according to the present invention, it contains amorphous aggregates formed by mutual fusion of aluminum nitride particles having an average particle diameter of 1 to 10 μm, and has a tapped bulk density (ρ t ) of 0.4 g/cm 3 or less, and the ratio (ρ t0 ) of the tapped bulk density (ρ t ) to the initial bulk density (ρ 0 ) is more than 1 and 1.2 or less. is provided.

また、前記窒化アルミニウム粉末において、前記凝集体の占める割合は、走査型電子顕微鏡にて撮影された画像における面積割合で40%以上であることが好ましい。 Further, in the aluminum nitride powder, the proportion of the aggregates is preferably 40% or more in terms of area proportion in an image taken with a scanning electron microscope.

更に、本発明の窒化アルミニウム粉末は、樹脂用フィラーとして好適であり、特に、樹脂との混合時に高いシェアを必要としない液状樹脂との混合において前記小径粒子の融着部分を維持し、高い機能を発揮するため、窒化アルミニウム粉末に硬化性液状樹脂を含浸せしめた後、該硬化性液状樹脂を硬化させることにより窒化アルミニウム-樹脂複合体を製造する方法に適している。 Furthermore, the aluminum nitride powder of the present invention is suitable as a filler for resins, and in particular, when mixed with a liquid resin that does not require a high shear when mixed with a resin, the fused portion of the small-diameter particles is maintained and high performance is achieved. is suitable for a method of producing an aluminum nitride-resin composite by impregnating aluminum nitride powder with a curable liquid resin and then curing the curable liquid resin.

前記本発明の窒化アルミニウム粉末の好適な製造方法としては、アルミナ粉末、カーボン粉末、及び硫黄成分を含み、上記硫黄成分が硫黄元素換算で、アルミナ粉末100質量部に対して20質量部を超える量で存在する原料混合物を、窒素ガス雰囲気下で1500~2000℃の温度で加熱し、上記アルミナ粉末を還元窒化する方法が挙げられる。 A preferred method for producing the aluminum nitride powder of the present invention includes alumina powder, carbon powder, and a sulfur component, and the amount of the sulfur component exceeds 20 parts by mass in terms of elemental sulfur with respect to 100 parts by mass of alumina powder. is heated at a temperature of 1500 to 2000° C. in a nitrogen gas atmosphere to reduce and nitride the alumina powder.

本発明の窒化アルミニウム粉末は、前記比較的小径の窒化アルミニウム粒子が相互に融着して強固に結合して形成された不定形の凝集体を含むことにより、樹脂、特に液状樹脂と混合するか、液状樹脂を含浸させることにより充填し、これを硬化して得られる窒化アルミニウム-樹脂複合体は、前記凝集体の窒化アルミニウム粒子の融着により形成された熱伝導パスと、凝集体同士の高い密着性により、これを充填した複合体に高い熱伝導性を付与することが可能である。 The aluminum nitride powder of the present invention contains amorphous agglomerates formed by the relatively small-diameter aluminum nitride particles fused together and strongly bonded to each other, so that it can be mixed with a resin, particularly a liquid resin. , The aluminum nitride-resin composite obtained by impregnating and curing the liquid resin has a heat conduction path formed by fusion of the aluminum nitride particles of the aggregate and a high Adhesion makes it possible to impart high thermal conductivity to composites filled with it.

また、本発明の窒化アルミニウム粉末が、前記凝集体と共に、窒化アルミニウム粒子を含む場合でも、凝集体は窒化アルミニウム粒子との界面において凝集状体を適度に維持しながら密着し、同様に複合体に高い熱伝導性を付与することができる。 In addition, even when the aluminum nitride powder of the present invention contains aluminum nitride particles together with the aggregates, the aggregates adhere to the interface with the aluminum nitride particles while maintaining an appropriate aggregate state, and similarly form a composite. High thermal conductivity can be imparted.

本発明の代表的な窒化アルミニウム粉末の走査型電子顕微鏡(SEM)写真Scanning electron microscope (SEM) photograph of a representative aluminum nitride powder of the present invention.

本発明の窒化アルミニウム粉末は、平均粒子径が1~10μm、好ましくは、1~7μm、特に、1~4μmの比較的小径の窒化アルミニウム粒子が相互に融着して形成された不定形の凝集体を含むことを特徴とする。 The aluminum nitride powder of the present invention is amorphous aggregates formed by mutual fusion of relatively small aluminum nitride particles having an average particle size of 1 to 10 μm, preferably 1 to 7 μm, particularly 1 to 4 μm. It is characterized by including aggregates.

尚、本発明において、窒化アルミニウム粉末の平均粒子径は、500倍のSEM写真の画像より求めたものである。 In addition, in the present invention, the average particle size of the aluminum nitride powder is obtained from an image of a 500-fold SEM photograph.

本発明において前記凝集体は、図1に示される画像に示されるように、隣り合う窒化アルミニウムの粒子間で部分的に融着して凝集構造を形成していることが確認される。また、その凝集体の形状は不定形を成し、また、前記SEMで撮影された画像によれば、その大きさは約1000μm以上の様々な大きさのものが存在し、大きい凝集体は、90000μmにも達する場合がある。かかる大きい凝集体は、ネック部分が存在するものが多く、取り扱い時、或いは樹脂への配合においてその部分で壊れ易いが、凝集体の形態を維持する限り、本発明における不定形の凝集体として機能することができる。 In the present invention, as shown in the image shown in FIG. 1, it is confirmed that adjacent aluminum nitride particles are partially fused to form an aggregate structure. In addition, the shape of the aggregates is irregular, and according to the image taken by the SEM, there are various sizes of aggregates of about 1000 μm 2 or more, and large aggregates are , as high as 90000 μm 2 . Many of such large aggregates have a neck portion and are easily broken at that portion during handling or when blended into a resin. can do.

また、前記凝集体は、前記SEMで撮影された画像において、窒化アルミニウム粉末の全面積に対して、40%以上、好ましくは、50%以上、特に、60~95%の面積割合で存在することが好ましい。 In addition, in the image taken by the SEM, the aggregates are present in an area ratio of 40% or more, preferably 50% or more, particularly 60 to 95%, with respect to the total area of the aluminum nitride powder. is preferred.

上記凝集粒子以外の窒化アルミニウム粒子としては、特に制限されるものではないが、後述の製造方法により得られる窒化アルミニウム粉末中には、平均粒子径10~80μm程度の窒化アルミニウム粒子が存在する場合が多い。また、上記窒化アルミニウム粒子以外の窒化アルミニウム粉末を更に混合することも可能であり、その場合には、平均粒子径が1~80μm程度の窒化アルミニウム粉末を前記凝集体の存在割合を満足する範囲で混合することが好ましい。 The aluminum nitride particles other than the agglomerated particles are not particularly limited, but aluminum nitride particles having an average particle diameter of about 10 to 80 μm may be present in the aluminum nitride powder obtained by the production method described later. many. In addition, it is possible to further mix aluminum nitride powder other than the above aluminum nitride particles. In that case, aluminum nitride powder having an average particle size of about 1 to 80 μm is added in a range that satisfies the abundance ratio of the aggregates. Mixing is preferred.

更に、本発明の窒化アルミニウム粉末は、前記粒子の融着による比較的強い凝集体を含むことにより、タップ嵩密度(ρ)が0.4g/cm以下と高い空隙を有し、また、初期嵩密度(ρ)に対するタップ嵩密度(ρ)の比(ρ/ρ)が1を超え、1.2以下とその変化が小さい。これらの値は不定形の形状による粒子の流動性の低さと粒子間の凝集が壊れ難いという特性に起因するものと推定される。 Furthermore, the aluminum nitride powder of the present invention contains relatively strong agglomerates due to fusion bonding of the particles, so that the tapped bulk density (ρ t ) has a high void of 0.4 g/cm 3 or less, and The ratio (ρ t0 ) of the tapped bulk density (ρ t ) to the initial bulk density (ρ 0 ) exceeds 1 and is 1.2 or less, and the change is small. These values are presumed to be due to the low fluidity of the particles due to their irregular shape and the property that the aggregation between the particles is difficult to break.

それ故、本発明の窒化アルミニウム粉末は、樹脂と混合においても粒子間の高い接合強度により粒子の解砕が起こり難く、粒子間の熱伝導パスを高度に維持することが可能である。 Therefore, even when the aluminum nitride powder of the present invention is mixed with a resin, the particles are less likely to be crushed due to the high bonding strength between the particles, and the heat conduction paths between the particles can be maintained at a high level.

尚、本発明において、窒化アルミニウム粉末の初期嵩密度(ρ)、タップ嵩密度(ρ)は、タップ嵩密度測定装置(セイシン企業株式会社製)を使用し測定した値である。 In the present invention, the initial bulk density (ρ 0 ) and tapped bulk density (ρ t ) of the aluminum nitride powder are values measured using a tapped bulk density measuring device (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.).

本発明の窒化アルミニウム粉末は、前記凝集体を含むことにより、粉末中に空隙が形成されやすく、高い吸油量を示す。具体的には、50cc/100g以上、特に、70~200cc/100gの吸油量を達成することが可能である。 Since the aluminum nitride powder of the present invention contains the agglomerate, voids are easily formed in the powder and exhibits a high oil absorption. Specifically, it is possible to achieve an oil absorption of 50 cc/100 g or more, particularly 70 to 200 cc/100 g.

本発明の窒化アルミニウム粒子は、前記したように、特徴的な凝集体を含むものであり、フィラーとしての用途において、樹脂との混合時に過度に強いシェアがかからないように行うことが、凝集粒子を維持するために好ましい。好適には、樹脂として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の液状の樹脂を使用して小さいシェアで混合して成形するか、或いは窒化アルミニウム粉末を型に充填して成形後、上記液状樹脂を含浸させ、上記樹脂を硬化させて成形体を得る方法が推奨される。勿論、メルトフローレートの高い熱可塑性樹脂に配合して混練し、成形することも可能である。 As described above, the aluminum nitride particles of the present invention contain characteristic agglomerates, and when used as a filler, it is important not to apply an excessively strong shear to the agglomerated particles when mixed with a resin. preferred to maintain. Preferably, a liquid resin such as an epoxy resin or a silicone resin is used as the resin, mixed with a small share and molded, or aluminum nitride powder is filled in a mold and molded, and then impregnated with the liquid resin. , a method of obtaining a molded article by curing the above resin is recommended. Of course, it is also possible to mix and knead it with a thermoplastic resin having a high melt flow rate and to mold it.

(窒化アルミニウム粒子の製造方法)
本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法は特に制限されないが、代表的な製造方法を例示すれば、以下の方法が挙げられる。
(Method for producing aluminum nitride particles)
Although the method for producing the aluminum nitride powder of the present invention is not particularly limited, the following method can be mentioned as a representative example of the production method.

即ち、本発明の窒化アルミニウム粉末は、アルミナ粉末、カーボン粉末、及び硫黄成分を含み、上記硫黄成分が硫黄元素換算で、アルミナ粉末100質量部に対して20質量部を超える量で存在する原料混合物を、窒素ガス雰囲気下で1500~2000℃の温度で加熱し、上記アルミナ粉末を還元窒化することにより製造することができる。 That is, the aluminum nitride powder of the present invention contains alumina powder, carbon powder, and a sulfur component, and the sulfur component is present in an amount exceeding 20 parts by mass based on 100 parts by mass of alumina powder in terms of elemental sulfur. can be produced by heating at a temperature of 1500 to 2000° C. in a nitrogen gas atmosphere and reducing and nitriding the above alumina powder.

以下、上記方法を詳細に説明する。 The above method will be described in detail below.

(出発原料)
<アルミナ粉末>
本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、原料の一成分であるアルミナは、α-アルミナ、γ-アルミナ等の公知のものが何等制限なく使用できるが、通常α-アルミナが好適に使用される。その純度は99.0質量%以上、好ましくは99.5質量%以上が好ましい。また、平均粒子径としては、0.5~10μmのものが好適である。基材となるアルミナは、顆粒状のものも制限なく使用できる。
(starting material)
<Alumina powder>
In the method for producing the aluminum nitride powder of the present invention, known alumina such as α-alumina and γ-alumina can be used without any limitation as alumina, which is one of the raw materials, but usually α-alumina is preferably used. . Its purity is 99.0% by mass or more, preferably 99.5% by mass or more. Also, the average particle diameter is preferably 0.5 to 10 μm. Alumina in the form of granules can also be used without limitation.

<カーボン粉末>
本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、還元剤として作用するカーボン粉末は、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等の公知のものが何等制限なく使用できる。その平均粒子径は、100nm以下、好適には50nm以下のものを用いるのが好適である。また、そのBET比表面積は、窒素吸着法で20~200m/g、好ましくは40m/g以上が好適である。さらに、DBP吸油量が、50~150cm/100g、好ましくは70~130cm/100gのものが好適である。
<Carbon powder>
In the method for producing the aluminum nitride powder of the present invention, known carbon powders such as furnace black, channel black, thermal black, acetylene black, etc. can be used without any limitation as the carbon powder acting as a reducing agent. It is preferable to use those having an average particle diameter of 100 nm or less, preferably 50 nm or less. In addition, the BET specific surface area is preferably 20 to 200 m 2 /g, preferably 40 m 2 /g or more by the nitrogen adsorption method. Further, it is preferable that the DBP oil absorption is 50 to 150 cm 3 /100 g, preferably 70 to 130 cm 3 /100 g.

また、本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、本発明の効果を損なわない範囲で、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂縮合物や、ピッチ、タール等の炭化水素化合物や、セルロース、ショ糖、でんぷん、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレン等の有機化合物などをカーボン源として利用してもよい。 In the method for producing an aluminum nitride powder of the present invention, synthetic resin condensates such as phenol resins, melamine resins and epoxy resins; hydrocarbon compounds such as pitch and tar; , sucrose, starch, polyvinylidene chloride, and organic compounds such as polyphenylene may be used as the carbon source.

<硫黄成分>
本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、硫黄成分としては、例えば、硫黄単体や、硫化アルミニウム、硫化窒素、チオ尿酸等の硫黄化合物を挙げることができる。また、上記硫黄成分は、単独で或いは複数のものを混合して使用してもよい。また、硫黄成分は、元々前記カーボン粉末に含まれる場合があり、かかる硫黄成分も、本発明の硫黄成分の一部として使用される。
<Sulfur component>
In the method for producing the aluminum nitride powder of the present invention, examples of the sulfur component include elemental sulfur and sulfur compounds such as aluminum sulfide, nitrogen sulfide, and thiouric acid. Moreover, the sulfur component may be used singly or in combination. Moreover, the sulfur component may originally be contained in the carbon powder, and such a sulfur component is also used as part of the sulfur component in the present invention.

(原料混合工程)
本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、カーボン粉末の使用量は、前記基材となるアルミナ粉末を完全に還元窒化させることができる量であれば特に制限されないが、好適には前記アルミナ粉末100質量部に対して、好ましくは36~250質量部、より好ましくは50~200質量部の範囲とするのが好適である。
(Raw material mixing process)
In the method for producing an aluminum nitride powder of the present invention, the amount of carbon powder used is not particularly limited as long as it is an amount that can completely reduce and nitride the alumina powder serving as the base material, but preferably the alumina powder 100 It is preferably in the range of 36 to 250 parts by mass, more preferably 50 to 200 parts by mass.

本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、前記遷移金属成分の使用量は、前記アルミナ粉末100質量部に対して、元素換算で、0.05~5質量部、好ましくは0.1~3質量部であることが好ましい。 In the method for producing an aluminum nitride powder of the present invention, the amount of the transition metal component used is 0.05 to 5 parts by mass, preferably 0.1 to 3 parts by mass, in terms of element, with respect to 100 parts by mass of the alumina powder. It is preferable that it is a part.

本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、前記硫黄成分の使用量は、アルミナ粉末100質量部に対して20質量部を超える量、好ましくは、21~25質量部であることが、微細な一次粒子を生成せしめ、且つ、これらの粒子が一部融着した凝集体を生成するために好ましい。即ち、本発明の還元窒化反応において、上記範囲で使用される硫黄成分は融着材としても作用し、前記凝集体を生成するものと推定される。 In the method for producing an aluminum nitride powder of the present invention, the amount of the sulfur component used is an amount exceeding 20 parts by mass, preferably 21 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of alumina powder. It is preferred to form particles and to form aggregates in which these particles are partially fused together. That is, in the reductive nitriding reaction of the present invention, the sulfur component used in the above range is presumed to act as a fusing agent and form the aggregates.

前記硫黄成分の使用量は、前記カーボン粉末に含まれる硫黄の量、及び原料混合物中に添加する硫黄粉末及び/又は硫黄化合物の量を勘案し、それらの量を適宜調整することにより硫黄成分の上記範囲を満足させることができる。前記カーボン粉末に含まれる硫黄の量を勘案して上記範囲を満足させる場合、上記範囲内になるようにカーボン粉末の使用量を調整してもよいし、硫黄含有量の多いカーボン粉末と硫黄含有量の少ないカーボン粉末とを使用し、上記範囲内になるようにこれらの混合割合を調整してもよい。 The amount of the sulfur component used is determined by taking into consideration the amount of sulfur contained in the carbon powder and the amount of sulfur powder and/or sulfur compound added to the raw material mixture, and adjusting these amounts accordingly. The above range can be satisfied. If the above range is satisfied in consideration of the amount of sulfur contained in the carbon powder, the amount of carbon powder used may be adjusted so that it falls within the above range, or carbon powder with a high sulfur content and sulfur-containing A small amount of carbon powder may be used and the mixing ratio thereof may be adjusted so as to fall within the above range.

本発明において、前記出発原料を混合し前記原料混合物を得る方法としては、前記出発原料を均一に混合することが可能な方法であれば特に限定されない。例えば、振動ミル、ビーズミル、ボールミル、ヘンシェルミキサー、ドラムミキサー等の一般的な混合機を使用する方法が挙げられる。なお、前記出発原料を上記混合機に投入し混合する際、乾式により混合してもよいし、前記出発原料に溶媒を添加して湿式により混合してもよい。 In the present invention, the method of mixing the starting materials to obtain the raw material mixture is not particularly limited as long as it is a method capable of uniformly mixing the starting materials. Examples thereof include a method using a general mixer such as a vibration mill, bead mill, ball mill, Henschel mixer, drum mixer, and the like. When the starting materials are put into the mixer and mixed, they may be mixed by a dry method, or may be mixed by adding a solvent to the starting materials and mixing them by a wet method.

(還元窒化工程)
本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、還元窒化工程は、前記原料混合物を必要に応じて乾燥した後、窒素ガス雰囲気下で加熱することにより実施される。この場合、窒化温度、処理時間は、一般に窒化アルミニウムが得られる条件とすることができ、例えば、1500~2000℃の温度範囲で3~20時間である。
(Reduction nitriding step)
In the method for producing an aluminum nitride powder of the present invention, the reductive nitriding step is carried out by drying the raw material mixture as necessary and then heating it in a nitrogen gas atmosphere. In this case, the nitriding temperature and treatment time can be set to the conditions that generally allow aluminum nitride to be obtained, for example, the temperature range is 1500 to 2000° C. for 3 to 20 hours.

本発明の還元窒化工程は、反応雰囲気制御の可能な公知の装置を使用して行うことができる。例えば、高周波誘導加熱やヒーター加熱により加熱処理を行う雰囲気制御型高温炉が挙げられ、バッチ炉の他、プッシャー式トンネル炉、竪型炉等の連続窒化反応炉も使用可能である。 The reduction-nitridation process of the present invention can be carried out using a known apparatus capable of controlling the reaction atmosphere. For example, an atmosphere-controlled high-temperature furnace in which heat treatment is performed by high-frequency induction heating or heater heating can be used. In addition to batch furnaces, continuous nitriding reactors such as pusher-type tunnel furnaces and vertical furnaces can also be used.

(酸化工程)
本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、還元窒化反応後の窒化アルミニウム粒子は余剰のカーボン粉末を含んでいるため、必要に応じて、酸化処理により余剰カーボン粉末を除去することが好ましい。酸化処理を行う際の酸化性ガスとしては、空気、酸素、二酸化炭素など、炭素を除去できるガスならば制限なく採用できる。また、処理温度は一般的に500℃~900℃が好ましい。
(Oxidation process)
In the method for producing an aluminum nitride powder of the present invention, since the aluminum nitride particles after the reductive nitriding reaction contain surplus carbon powder, it is preferable to remove the surplus carbon powder by an oxidation treatment, if necessary. As the oxidizing gas for the oxidation treatment, any gas that can remove carbon, such as air, oxygen, and carbon dioxide, can be used without limitation. Also, the treatment temperature is generally preferably 500°C to 900°C.

以下、本発明を更に具体的に説明するため実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, examples will be shown to describe the present invention more specifically, but the present invention is not limited to these examples.

尚、実施例において、各種測定は以下の方法により行った。 In the examples, various measurements were performed by the following methods.

(1)タップ嵩密度及び初期嵩密度
タップ嵩密度測定装置(セイシン企業株式会社製)を用い、初期嵩密度は、秤量した窒化アルミニウム粉末を100cmセル中にフィーダーにて圧密せず投入した際の値から確認した。タップ嵩密度は、タップ高さ50mm、タップ回数500回に設定して得られた値から確認した。
(1) Tapped Bulk Density and Initial Bulk Density Using a tapped bulk density measuring device (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), the initial bulk density was measured when the weighed aluminum nitride powder was put into a 100 cm 3 cell without compaction with a feeder. confirmed from the value of The tap bulk density was confirmed from the value obtained by setting the tap height to 50 mm and the number of taps to 500 times.

(2)SEM観察
倍率100倍のSEM(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、TM3030)写真を撮影し、の窒化アルミニウム粒子が相互に融着して形成された不定形の凝集体の割合を面積割合から確認した。
(2) SEM observation A SEM (TM3030, manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.) photograph at a magnification of 100 times was taken, and the ratio of amorphous aggregates formed by mutual fusion of aluminum nitride particles was calculated from the area ratio. confirmed.

(3)成形体の熱伝導率
樹脂組成物を、試験片に成形し、熱拡散率、密度、及び比熱から、下記式に基づき求めた。
(3) Thermal conductivity of molded body The resin composition was molded into a test piece, and thermal diffusivity, density, and specific heat were obtained based on the following formula.

熱伝導率=熱拡散率×密度×比熱
なお、熱拡散率は、レーザーフラッシュ法にて、密度は、アルキメデス法にて、また、比熱は、DSC法にてそれぞれ測定を行った。
Thermal conductivity=thermal diffusivity×density×specific heat The thermal diffusivity was measured by the laser flash method, the density was measured by the Archimedes method, and the specific heat was measured by the DSC method.

実施例1
アルミナ粉末100質量部及びカーボン粉末50質量部からなる混合物に、該混合物内の硫黄成分量が上記アルミナ粉末100質量部に対し22質量部となるように硫黄粉末を添加し、これらが均一に混合されるまで振動式攪拌機により混合し、原料混合物を得た。
Example 1
Sulfur powder is added to a mixture of 100 parts by mass of alumina powder and 50 parts by mass of carbon powder so that the amount of sulfur component in the mixture is 22 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alumina powder, and these are uniformly mixed. The raw material mixture was obtained by mixing with a vibrating stirrer until the ingredients were mixed.

得られた原料混合物を、反応炉を用い、窒素ガス雰囲気において1750℃10時間の条件で還元窒化処理した。次いで大気雰囲気において670℃で加熱処理して未反応のカーボン粉末を燃焼除去して、窒化アルミニウム粉末を得た。 The obtained raw material mixture was subjected to reductive nitriding treatment in a nitrogen gas atmosphere at 1750° C. for 10 hours using a reactor. Next, heat treatment was performed at 670° C. in the air atmosphere to burn off unreacted carbon powder to obtain aluminum nitride powder.

尚、得られた窒化アルミニウム粉末は、粒子同士が相互に融着して形成された不定形凝集体を形成していることを確認した。また、得られた窒化アルミニウム粒子のSEM写真を図1に示す。 In addition, it was confirmed that the obtained aluminum nitride powder formed amorphous aggregates formed by mutual fusion of particles. Moreover, the SEM photograph of the obtained aluminum nitride particles is shown in FIG.

写真より確認できるように、得られた窒化アルミニウム粉末中の窒化アルミニウム凝集体は、平均粒子径2μmの粒子が凝集したものであり、視野範囲において、面積割合で60%であった。また、タップ嵩密度は、0.38g/cm、タップ嵩密度の比(ρ/ρ)は1.13であり、不定形粒子の流動性の低さと粒子間の凝集が壊れ難いことが確認できた。 As can be confirmed from the photograph, the aluminum nitride aggregates in the obtained aluminum nitride powder were aggregates of particles having an average particle diameter of 2 μm, and the area ratio was 60% in the viewing range. In addition, the tap bulk density is 0.38 g/cm 3 and the tap bulk density ratio (ρ t0 ) is 1.13. was confirmed.

また、上記窒化アルミニウム粉末を、エポキシ樹脂100質量部に対して408質量部となるように配合し、硬化して得られた成形体の熱伝導率は、6.1W/m・Kであった。 In addition, the aluminum nitride powder was mixed with 100 parts by mass of the epoxy resin so as to be 408 parts by mass, and the molded body obtained by curing had a thermal conductivity of 6.1 W/m·K. .

実施例2
実施例1の製造方法において、カーボン粉末質量部を38質量部に代えた以外は同様にして窒化アルミニウム粉末を得た。
Example 2
An aluminum nitride powder was obtained in the same manner as in the manufacturing method of Example 1, except that the mass parts of the carbon powder was changed to 38 mass parts.

得られた窒化アルミニウム粉末中の窒化アルミニウム凝集体は、平均粒子径3μmの粒子が凝集したものであり、視野範囲において、面積割合で67%であった。また、タップ嵩密度は、0.33g/cm、タップ嵩密度の比(ρ/ρ)は1.06であった。 The aluminum nitride aggregates in the obtained aluminum nitride powder were aggregates of particles with an average particle diameter of 3 μm, and the area ratio was 67% in the visual field range. The tap bulk density was 0.33 g/cm 3 and the tap bulk density ratio (ρ t0 ) was 1.06.

また、上記窒化アルミニウム粉末を、エポキシ樹脂100質量部に対して408質量部となるように配合し、硬化して得られた成形体の熱伝導率は、6.5W/m・Kであった。 In addition, the aluminum nitride powder was mixed with 100 parts by mass of the epoxy resin so as to be 408 parts by mass, and the molded body obtained by curing had a thermal conductivity of 6.5 W/m·K. .

比較例1
実施例1の原料混合物において、硫黄添加量を10質量部に代えた以外は、実施例1と同様の操作を行い、窒化アルミニウム粉末を得た。
Comparative example 1
Aluminum nitride powder was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of sulfur added in the raw material mixture of Example 1 was changed to 10 parts by mass.

得られた窒化アルミニウム粉末のSEM観察から、粒子同士が相互に融着して形成された不定形凝集体は面積割合で20%しか存在せず、タップ嵩密度の比(ρ/ρ)は1.38であった。また、上記窒化アルミニウム粉末を、エポキシ樹脂100質量部に対して408質量部となるように配合し、硬化して得られた成形体の熱伝導率は、4.9W/m・Kであった。 From the SEM observation of the obtained aluminum nitride powder, the amorphous aggregates formed by mutual fusion of particles existed only 20% in terms of area ratio, and the tapped bulk density ratio (ρ t0 ) was 1.38. In addition, the aluminum nitride powder was blended in an amount of 408 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin, and the molded body obtained by curing had a thermal conductivity of 4.9 W/m·K. .

Claims (3)

平均粒子径が1~10μmの窒化アルミニウム粒子が相互に融着して形成された不定形の凝集体を含み、タップ嵩密度(ρ)が0.4g/cm以下であり、且つ、初期嵩密度(ρ)に対するタップ嵩密度(ρ)の比(ρ/ρ)が1を超え、1.2以下であることを特徴とする窒化アルミニウム粉末。 It contains amorphous aggregates formed by mutual fusion of aluminum nitride particles with an average particle diameter of 1 to 10 μm, and has a tapped bulk density (ρ t ) of 0.4 g/cm 3 or less, and an initial An aluminum nitride powder, wherein the ratio (ρ t0 ) of tapped bulk density (ρ t ) to bulk density (ρ 0 ) is greater than 1 and equal to or less than 1.2. 前記窒化アルミニウム粉末に占める凝集体の割合が、走査型電子顕微鏡にて撮影された画像における面積割合で40%以上である請求項1に記載の窒化アルミニウム粉末。 2. The aluminum nitride powder according to claim 1, wherein the proportion of aggregates in said aluminum nitride powder is 40% or more in terms of area proportion in an image taken with a scanning electron microscope. 樹脂用フィラーである、請求項1又は2記載の窒化アルミニウム粉末。 3. The aluminum nitride powder according to claim 1, which is a filler for resin.
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