JP7327525B2 - プラズマ処理方法およびプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法 - Google Patents
プラズマ処理方法およびプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7327525B2 JP7327525B2 JP2021572951A JP2021572951A JP7327525B2 JP 7327525 B2 JP7327525 B2 JP 7327525B2 JP 2021572951 A JP2021572951 A JP 2021572951A JP 2021572951 A JP2021572951 A JP 2021572951A JP 7327525 B2 JP7327525 B2 JP 7327525B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron nitride
- processing container
- nitride powder
- plasma
- hexagonal boron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 108
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 title claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 12
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 39
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 35
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 30
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 29
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 21
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 16
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 4
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- -1 modified alicyclic amine Chemical class 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/064—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with boron
- C01B21/0648—After-treatment, e.g. grinding, purification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
- B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/62222—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining ceramic coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/632—Organic additives
- C04B35/634—Polymers
- C04B35/63448—Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B35/63452—Polyepoxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/632—Organic additives
- C04B35/636—Polysaccharides or derivatives thereof
- C04B35/6365—Cellulose or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/0054—Plasma-treatment, e.g. with gas-discharge plasma
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/76—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by a space-group or by other symmetry indications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/549—Particle size related information the particle size being expressed by crystallite size or primary particle size
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H2242/00—Auxiliary systems
- H05H2242/10—Cooling arrangements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
本発明は、六方晶窒化ホウ素粉末（hexagonal boron nitride powder）を減圧下でプラズマ処理するプラズマ処理方法に関する。また、本発明は、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末（plasma-treated hexagonal boron nitride powder）の製造方法、および六方晶窒化ホウ素粉末を減圧下でプラズマ処理するためのプラズマ処理装置に関する。
近年、電子機器の小型化によるエネルギー密度の増加に伴い、単位体積当たりの発熱量が増加傾向にある。そのため、電子機器を構成する絶縁材料には、高い放熱性を備えることが強く求められている。
前記絶縁材料としては、絶縁耐電圧の高さや成型の容易さから、エポキシ樹脂などの樹脂が広く用いられている。しかし、樹脂は熱伝導性が低いため、樹脂単体では所望の放熱性を得ることができない。そこで、高熱伝導化のために、熱伝導率が高くかつ電気絶縁性である無機フィラーを樹脂に添加することが一般的に行われている。
前記無機フィラーとしては、六方晶窒化ホウ素や窒化アルミニウムなど、様々な材料の粉末が使われている。中でも六方晶窒化ホウ素は、熱的安定性、化学的安定性、電気絶縁性などの特性に優れているため、絶縁材料に添加される熱伝導フィラーとして広く用いられている。
しかし、六方晶窒化ホウ素の粒子は、その結晶構造に由来する鱗片状の形状を有しているため、六方晶窒化ホウ素粉末の粒子をそのまま樹脂に添加した場合、鱗片状の粒子が互いに平行に配向する。そしてその結果、鱗片状粒子の面と水平な方向には高い熱伝導性が得られるものの、垂直な方向には十分な熱伝導性を得ることができない。例えば、六方晶窒化ホウ素粉末を熱伝導シートのフィラーとして使用する場合、鱗片状粒子の面がシートの表面と平行となるよう配向するため、熱伝導シートの厚さ方向の熱伝導率を十分に高くすることができない。
そこで、熱伝導の異方性を低減するために、一次粒子としての鱗片状の六方晶窒化ホウ素粒子が凝集した凝集粒子（二次粒子）をフィラーとして用いることが提案されている（例えば、特許文献１）。凝集粒子は様々な方向の一次粒子を含んでいるため、熱伝導の異方性が低く、方向によらず高い熱伝導性を得ることができる。
一方、無機フィラーの特性を向上させるための手法としては、無機フィラーをプラズマ処理する方法も知られている。例えば、特許文献２では、窒化ホウ素粉末をプラズマ処理することにより、該窒化ホウ素粉末の表面にアミノ基を導入する技術が提案されている。
上述したような技術によれば、フィラーとしての六方晶窒化ホウ素粉末の性能を向上させることができる。しかし、近年、電子機器のさらなる小型化により単位体積当たりの発熱量がさらに増加しており、電子機器を構成する絶縁材料には、一段と高い放熱性が求められている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フィラーとして樹脂に添加した際に、さらに高い熱伝導性を得ることができる六方晶窒化ホウ素粉末を提供することを目的とする。そして本発明は、上記目的を達成することができる、プラズマ処理方法、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法、およびプラズマ処理装置を提供する。
まず、上記課題を解決するために本発明者らが検討を行った結果得た知見について説明する。なお、以下の説明において六方晶窒化ホウ素粉末の「熱伝導性」とは、六方晶窒化ホウ素粉末がフィラーとして添加された樹脂材料の熱伝導性を指すものとする。
一般的に、表面改質などを目的とするプラズマ処理としては、大気圧プラズマ処理が用いられている。大気圧プラズマ処理では、大気圧下で処理を行うことができるため、被処理物の取り扱いが容易であり、減圧装置が不要であるというメリットがある。実際、特許文献２の実施例においても、大気圧プラズマ処理が用いられている。
しかし、本発明者らの検討の結果、凝集体構造を有する六方晶窒化ホウ素粉末に大気圧プラズマ処理を施した場合、十分な熱伝導性を得ることができないことが分かった。これは、大気圧下プラズマ処理を施すことにより凝集体構造が破壊され、熱伝導の異方性が増加したためであると考えられる。
一方、減圧プラズマ処理によれば、凝集体構造を有する六方晶窒化ホウ素粉末の熱伝導性をさらに向上させることができることが分かった。
減圧プラズマは、低温プラズマの一種である。減圧プラズマ中では、電離により生じた電子のみが高いエネルギー（数ｅＶ～数十ｅＶ）を有し、ガスの原子と分子、および電離で生じたイオンは、室温と同程度の低いエネルギー（０．１ｅＶ以下）しか持たない。この電子の持つ高いエネルギーを利用することにより、低温でプラズマ処理を行うことができる。
しかし、一般的な減圧プラズマ処理装置の多くは、基板状またはシート状の被処理物を処理するものであるため、粉末を効率的に処理することができない。例えば、平坦なステージ上に粉末を敷き詰めて上方からプラズマを照射する場合、敷き詰められた粉末の表層部のみが処理され、内部の粉末は処理されない。したがって、六方晶窒化ホウ素粉末を、効率的かつ均一に減圧プラズマ処理する方法が求められる。
また、濡れ性の向上などを目的としたプラズマ処理は、数十秒から数分程度の処理時間で行われることが一般的であるが、減圧プラズマ処理によって六方晶窒化ホウ素粉末の熱伝導性を向上させるためには数十分といった長時間の処理が必要となることも判明した。しかし、長時間減圧プラズマ処理を行うと、処理容器や電極の温度が上昇してしまうため、プラズマ処理装置が損傷するおそれがある。また、高温下で長時間プラズマにさらされることにより、被処理物である窒化ホウ素粉末が変質するおそれもある。温度上昇を抑制するために間欠的にプラズマ処理を行うことも考えられるが、その場合、処理に要する時間が増大し、処理効率が低下する。
検討の結果、傾斜した状態で回転する処理容器を用いて、前記処理容器および電極の一方または両方を冷却しながら減圧プラズマ処理を行うことにより、上記問題を解決し、熱伝導性に優れた六方晶窒化ホウ素粉末を効率的に得ることができることを見出した。
本発明は、上記の知見を元に完成されたものであり、その要旨構成は、次のとおりである。
１．六方晶窒化ホウ素粉末を減圧下でプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
前記六方晶窒化ホウ素粉末を処理容器に収容し、
前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するとともに、前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持し、
前記処理容器の中心軸を回転軸として前記処理容器を回転させながら、前記処理容器の外部に設置した電極に高周波を印加することにより前記処理容器内の六方晶窒化ホウ素粉末をプラズマ処理し、
その際、前記処理容器の回転軸が水平に対して傾斜しており、
前記プラズマ処理を行っている間、前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却する、プラズマ処理方法。
前記六方晶窒化ホウ素粉末を処理容器に収容し、
前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するとともに、前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持し、
前記処理容器の中心軸を回転軸として前記処理容器を回転させながら、前記処理容器の外部に設置した電極に高周波を印加することにより前記処理容器内の六方晶窒化ホウ素粉末をプラズマ処理し、
その際、前記処理容器の回転軸が水平に対して傾斜しており、
前記プラズマ処理を行っている間、前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却する、プラズマ処理方法。
２．プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法であって、
原料としての六方晶窒化ホウ素粉末を処理容器に収容し、
前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するとともに、前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持し、
前記処理容器の中心軸を回転軸として前記処理容器を回転させながら、前記処理容器の外部に設置した電極に高周波を印加することにより前記処理容器内の六方晶窒化ホウ素粉末をプラズマ処理してプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末とし、
その際、前記処理容器の回転軸が水平に対して傾斜しており、
前記プラズマ処理を行っている間、前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却する、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法。
原料としての六方晶窒化ホウ素粉末を処理容器に収容し、
前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するとともに、前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持し、
前記処理容器の中心軸を回転軸として前記処理容器を回転させながら、前記処理容器の外部に設置した電極に高周波を印加することにより前記処理容器内の六方晶窒化ホウ素粉末をプラズマ処理してプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末とし、
その際、前記処理容器の回転軸が水平に対して傾斜しており、
前記プラズマ処理を行っている間、前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却する、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法。
３．六方晶窒化ホウ素粉末を減圧下でプラズマ処理するためのプラズマ処理装置であって、
前記六方晶窒化ホウ素粉末を収容する処理容器と、
前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持する減圧手段と、
前記処理容器の中心軸を回転軸とし、前記回転軸が水平に対して傾斜した状態で前記処理容器を回転させる回転機構と、
前記処理容器の外部に設置された電極と、
前記電極に高周波を印加する高周波電源と、
前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却する冷却手段とを備える、プラズマ処理装置。
前記六方晶窒化ホウ素粉末を収容する処理容器と、
前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持する減圧手段と、
前記処理容器の中心軸を回転軸とし、前記回転軸が水平に対して傾斜した状態で前記処理容器を回転させる回転機構と、
前記処理容器の外部に設置された電極と、
前記電極に高周波を印加する高周波電源と、
前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却する冷却手段とを備える、プラズマ処理装置。
本発明によれば、フィラーとして樹脂に添加した際に、さらに高い熱伝導性を得ることができる六方晶窒化ホウ素粉末を得ることができる。したがって、本発明の方法で得られる六方晶窒化ホウ素粉末は、樹脂材料に添加される熱伝導フィラーとして極めて好適に用いることができる。また、本発明によれば、前記特性を備える六方晶窒化ホウ素粉末を効率的に製造することができる。本発明により得られる六方晶窒化ホウ素粉末を含有する樹脂材料は、放熱性が求められる電子機器の絶縁材料、例えば、放熱絶縁シートなどとして、極めて好適に用いることができる。
次に、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施態様を示すものであり、本発明は以下の説明によって何ら限定されるものではない。
本発明の一実施形態におけるプラズマ処理方法においては、被処理物としての六方晶窒化ホウ素粉末を処理容器に収容した状態で、減圧下でプラズマ処理を行う。また、本発明の他の実施形態におけるプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法においては、原料としての六方晶窒化ホウ素粉末を処理容器に収容した状態で、減圧下でプラズマ処理を行うことにより、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末を得る。また、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置は、六方晶窒化ホウ素粉末を収容する処理容器を備えている。
［窒化ホウ素粉末］
被処理物（原料）である窒化ホウ素粉末としては、とくに限定されることなく任意の六方晶窒化ホウ素粉末を用いることができる。なお、以下の説明においては、六方晶窒化ホウ素粉末を単に窒化ホウ素粉末という場合がある。
被処理物（原料）である窒化ホウ素粉末としては、とくに限定されることなく任意の六方晶窒化ホウ素粉末を用いることができる。なお、以下の説明においては、六方晶窒化ホウ素粉末を単に窒化ホウ素粉末という場合がある。
上記六方晶窒化ホウ素粉末を構成する窒化ホウ素粒子の形状はとくに限定されないが、鱗片状であることが好ましい。
前記六方晶窒化ホウ素粉末としては、凝集体構造を有する六方晶窒化ホウ素粉末を用いることが好ましい。言い換えると、前記六方晶窒化ホウ素粉末は、一次粒子としての六方晶窒化ホウ素粒子が凝集して二次粒子を形成した凝集体構造を有していることが好ましい。
上述したように、凝集構造を有する六方晶窒化ホウ素粉末は、熱伝導の異方性が低減されているため、樹脂材料にフィラーとして添加した際の熱伝導性に一層優れている。また、凝集体構造を有する窒化ホウ素粉末は、凝集体構造を有しない窒化ホウ素粉末に比べて比表面積が小さい。そのため、凝集体構造を有する窒化ホウ素粉末を用いることにより、樹脂と混合した際の窒化ホウ素粉末と樹脂との接触面積が減少し、樹脂組成物の粘度を低くすることができる。したがって、窒化ホウ素粉末が凝集体構造を有している場合、樹脂材料の製造がより容易となる。
さらに、本発明では減圧プラズマ処理を採用しているため、六方晶窒化ホウ素粉末が有する凝集体構造を破壊することなく、高い熱伝導率を達成することができる。
（一次粒子の長径）
窒化ホウ素粉末を構成する粒子（一次粒子）の長径は１μｍ以上とすることが好ましい。前記長径が１μｍ以上であれば、上述した凝集体構造が形成されやすくなる。一方、一次粒子の長径は１０μｍ以下とすることが好ましい前記長径が１０μｍ以下であれば、製造に長時間の高温加熱が不要であるため、容易に製造することができる。
窒化ホウ素粉末を構成する粒子（一次粒子）の長径は１μｍ以上とすることが好ましい。前記長径が１μｍ以上であれば、上述した凝集体構造が形成されやすくなる。一方、一次粒子の長径は１０μｍ以下とすることが好ましい前記長径が１０μｍ以下であれば、製造に長時間の高温加熱が不要であるため、容易に製造することができる。
なお、一次粒子の長径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定することができる。具体的には、加速電圧１ｋＶで二次電子像を撮像し、１つの凝集体中で最も面積の大きな鱗片状の窒化ホウ素粒子の大きさを長径とする。ただし、前記長径はＳＥＭ画像中での長さとする。また、一次粒子の長径はプラズマ処理によって変化しない。したがって、被処理物（原料）である窒化ホウ素粉末の一次粒子の長径は、最終的に得られるプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の一次粒子の長径に等しい。
（二次粒子のメジアン径）
窒化ホウ素粉末が凝集体構造を有している場合、二次粒子のメジアン径を２０μｍ以上とすることが好ましい。二次粒子のメジアン径が２０μｍ以上であれば、比表面積が小さく、樹脂と混合した時の粘度上昇を抑制できるため、樹脂材料の成形が容易である。一方、二次粒子のメジアン径は１５０μｍ以下とすることが好ましい。二次粒子のメジアン径が１５０μｍ以下であれば、製造に長時間の高温加熱が不要となり、製造が容易である。
窒化ホウ素粉末が凝集体構造を有している場合、二次粒子のメジアン径を２０μｍ以上とすることが好ましい。二次粒子のメジアン径が２０μｍ以上であれば、比表面積が小さく、樹脂と混合した時の粘度上昇を抑制できるため、樹脂材料の成形が容易である。一方、二次粒子のメジアン径は１５０μｍ以下とすることが好ましい。二次粒子のメジアン径が１５０μｍ以下であれば、製造に長時間の高温加熱が不要となり、製造が容易である。
なお、本発明において二次粒子のメジアン径とは、レーザ回折式粒子径分布測定装置で測定した体積基準の粒子径分布（累積分布）におけるメジアン径Ｄ５０を指すものとする。より具体的には、前記二次粒子のメジアン径は、レーザ回折式粒子径分布測定装置（Malvern Panalytical社：MASTERSIZER 3000)を用い、０．０１ＭＰａの吐出圧で測定した体積基準の粒子径分布から求めることができる。また、上述したように本発明では減圧プラズマ処理を採用しているため、窒化ホウ素粉末の凝集体構造が破壊されない。そのため、二次粒子のメジアン径はプラズマ処理によって変化しない。したがって、被処理物（原料）である窒化ホウ素粉末の二次粒子のメジアン径は、最終的に得られるプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の二次粒子のメジアン径に等しい。
［処理容器］
前記処理容器としては、処理対象の六方晶窒化ホウ素粉末を収容することができ、減圧プラズマ処理が可能なものであれば任意の容器を用いることができる。一般的には、ガラス製の処理容器を用いることが好ましい。
前記処理容器としては、処理対象の六方晶窒化ホウ素粉末を収容することができ、減圧プラズマ処理が可能なものであれば任意の容器を用いることができる。一般的には、ガラス製の処理容器を用いることが好ましい。
前記処理容器の形状はとくに限定されないが、後述するように回転して使用されることから、略円筒状の胴部を有する処理容器を用いることが好ましい。前記処理容器は、略円筒状の胴部と、前記胴部の一端に設けられた底部と、前記胴部の他端に設けられた開口部を有することがより好ましい。また、回転させた際に内部の窒化ホウ素粉末がスムーズに攪拌されるよう、前記処理容器は丸底型であること、言い換えると前記底部が曲面で構成されていることが好ましい。
前記処理容器は、内面に、攪拌促進用の凸部を１または２以上備えることが好ましい。処理容器の内面に凸部を設けることにより、該処理容器を回転させた際に六方晶窒化ホウ素粉末をより効果的に攪拌することができる。前記凸部は、処理容器の側面および底面の一方または両方に設けることが好ましい。前記凸部の数はとくに限定されないが、攪拌効果を高めるという観点からは、２以上とすることが好ましく、３以上とすることがより好ましい。一方、凸部の数が多すぎると、効果が飽和することに加え、処理容器の構造が複雑となり製造が困難となる。そのため、凸部の数は１０以下とすることが好ましく、５以下とすることがより好ましい。処理容器が複数の凸部を有する場合、前記複数の凸部は、処理容器の回転軸を中心として点対称に配置することが好ましい。
前記凸部の形状はとくに限定されず、任意の形状とできる。例えば、前記凸部は、畝状の突起であってよい。また、前記凸部の形成方法についてもとくに限定されず、任意の方法で形成することができる。例えば、処理容器がガラス製である場合、該処理容器の一部分を加熱して軟化させた状態で、軟化した部分を外部から内部へ押し込むことにより凸部を形成することができる。
［ガス供給・減圧］
本発明では、前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するとともに、前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持する。
本発明では、前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するとともに、前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持する。
前記プラズマ生成用ガスとしては、とくに限定されることなく任意のガスを用いることができる。例えば、ＣＯ２、ＣＯ、Ｏ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、Ａｒ、Ｈｅ、およびＮｅからなる群より選択される１または２以上からなるガスを用いることができる。また、プラズマ処理の途中で使用するガスを変更し、異なる雰囲気下において多段階でプラズマ処理を行うこともできる。
また、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置は、前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給部を備えている。前記ガス供給部としては、必要なガスを供給できるものであれば任意の装置を用いることができる。前記ガス供給部は、例えば、１または２以上のガスボンベを備えることができる。また、前記ガス供給部は、マスフローコントローラーなどの流量調整手段を備えることが好ましい。
また、前記処理容器内の圧力は、とくに限定されず、減圧プラズマ処理を行える圧力であれば任意の圧力とすることができるが、一般的には１～１００Ｐａとすることが好ましい。プラズマ処理を行う際の雰囲気の圧力が１Ｐａ以上、１００Ｐａ以下であれば、プラズマ処理の効果をより高めることができる。
また、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置は、前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持する減圧手段を備えている。前記減圧手段としては、必要な圧力を維持できるものであれば任意の装置を用いることができる。例えば、真空ポンプを前記減圧手段として用いることができる。また、本発明のプラズマ処理装置は、前記処理容器内または前記処理容器と連通する空間内の圧力を測定する圧力計を備えることが好ましい。
［回転］
本発明においては、前記処理容器の中心軸を回転軸として前記処理容器を回転させながらプラズマ処理を実施する。そしてその際、前記処理容器の回転軸が水平に対して傾斜した状態とする。また、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置は、前記処理容器の中心軸を回転軸とし、前記回転軸が水平に対して傾斜した状態で前記処理容器を回転させる回転機構を備える。
本発明においては、前記処理容器の中心軸を回転軸として前記処理容器を回転させながらプラズマ処理を実施する。そしてその際、前記処理容器の回転軸が水平に対して傾斜した状態とする。また、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置は、前記処理容器の中心軸を回転軸とし、前記回転軸が水平に対して傾斜した状態で前記処理容器を回転させる回転機構を備える。
このように、処理容器を傾斜した状態で回転させることにより、処理容器内部の窒化ホウ素粉末を効果的に攪拌し、窒化ホウ素粉末の量が多い場合であっても、短時間で均一にプラズマ処理することができる。なお、「回転軸が水平に対して傾斜した状態」とは、前記回転軸と水平面とのなす角のうち、小さい方の角度が、０°超、９０°未満である状態と定義する。以下、前記回転軸と水平面とのなす角のうち、小さい方の角度を「回転軸の傾斜角度」または単に「傾斜角度」という場合がある。
処理容器内部での六方晶窒化ホウ素粉末の攪拌効率を高めるという観点からは、前記回転軸の傾斜角度を５°以上とすることが好ましく、２０°以上とすることがより好ましい。また、前記傾斜角度を８５°以下とすることが好ましく、７５°以下とすることがより好ましい。
処理容器の回転速度はとくに限定されず、任意の速度とすることができる。一般的には、回転速度は、適切に六方晶窒化ホウ素粉末が攪拌されるように調整すればよい。回転速度は、例えば、１～５０ｒｐｍとすることが好ましく、５～３０ｒｐｍとすることがより好ましい。
［高周波の印加］
本発明では、前記処理容器を回転させた状態で、該処理容器の外部に設置した電極に高周波を印加することにより前記処理容器内の六方晶窒化ホウ素粉末をプラズマ処理する。これにより、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末を得ることができる。また、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置は、前記処理容器の外部に設置された電極と、前記電極に高周波を印加する高周波電源とを備える。
本発明では、前記処理容器を回転させた状態で、該処理容器の外部に設置した電極に高周波を印加することにより前記処理容器内の六方晶窒化ホウ素粉末をプラズマ処理する。これにより、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末を得ることができる。また、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置は、前記処理容器の外部に設置された電極と、前記電極に高周波を印加する高周波電源とを備える。
高周波を印加する際の条件はとくに限定されず、使用するガスの種類や圧力、処理容器の寸法などに応じて調整すればよい。例えば、電圧は、１．０～５．０ｋＶとすることが好ましい。ＲＦ出力は、５０～１０，０００Ｗとすることが好ましい。
プラズマ処理に要する時間は、処理対象の六方晶窒化ホウ素粉末の量や攪拌条件に依存するため、とくに限定されず、所望の特性が得られるように調整すればよい。しかし、上述したように六方晶窒化ホウ素粉末の熱伝導性を向上させるためには比較的長い時間がかかる。そのため、典型的には、プラズマ処理時間を１０分以上とすることが好ましく、２０分以上とすることがより好ましい。一方、処理時間が過度に長いと、効果が飽和することに加え、生産性が低下する。そのため、プラズマ処理時間は１００分以下とすることが好ましく、６０分以下とすることがより好ましい。
［冷却］
さらに本発明では、前記プラズマ処理を行っている間、前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却することが重要である。また、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置は、前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却する冷却手段を備えている。処理容器と電極の少なくとも一方を冷却することにより、装置の温度上昇を防止し、長時間であっても連続的にプラズマ処理を行うことが可能となる。そしてその結果、効率的にプラズマ処理を行うことができる。
さらに本発明では、前記プラズマ処理を行っている間、前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却することが重要である。また、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置は、前記処理容器および前記電極の一方または両方を冷却する冷却手段を備えている。処理容器と電極の少なくとも一方を冷却することにより、装置の温度上昇を防止し、長時間であっても連続的にプラズマ処理を行うことが可能となる。そしてその結果、効率的にプラズマ処理を行うことができる。
前記冷却は、とくに限定されることなく任意の装置を用いて行うことができる。例えば、前記冷却は、空冷および冷媒との熱交換の一方または両方により行うことができる。空冷を行う場合、例えば、前記冷却手段として送風装置を用いることができる。また、熱交換により冷却を行う場合、前記冷却手段として、例えば、処理容器と電極の一方または両方と接触するように配置された熱交換器と、前記熱交換器に冷却水を循環させる冷却水循環装置を用いることができる。前記熱交換器としては、例えば、処理容器と電極の一方または両方と接触するように配置された、冷却水が流れるチューブを用いることができる。
また、前記電極は、放熱を促進するために放熱フィンを備えることが好ましい。
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構造の一例について、さらに具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置１の構造を示す模式図である。プラズマ処理装置１は、六方晶窒化ホウ素粉末Ｐを収容する処理容器１０を備えている。処理容器１０は、丸底型のガラス製の容器であり、略円筒状の胴部１１と、胴部１１の一端に連なる、外方に凸となる曲面で構成された底部１２と、胴部１１の他端に設けられた開口部１３とを備えている。開口部１３には、処理容器１０の外側に突出するフランジ１４が形成されている。フランジ１４は、図示されないクランプにより、後述する支持部材４３に固定されている。
プラズマ処理装置１は、処理容器１０内にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給部２０を備えている。ガス供給部２０は、ガスボンベ２１と、配管２２と、配管２２の途中に設けられた流量調整弁２３とを備えている。なお、図１にはガスボンベ２１が１つだけ示されているが、複数のガスからなる雰囲気ガスを使用する場合には、複数のガスボンベと、それに対応する配管および流量調整弁を使用することができる。
また、プラズマ処理装置１は、処理容器１０内を大気圧より低い圧力に維持する減圧手段３０を備えている。減圧手段３０は、真空ポンプ３１と、配管３２と、配管３２に設けられた弁３３とを備えている。
プラズマ処理装置１は、処理容器１０を回転させる回転機構４０を備えている。回転機構４０は、駆動用のモーター４１と、モーター４１の回転軸に接続された第１のプーリ４２、処理容器１０を支持する支持部材４３、支持部材４３と結合した第２のプーリ４４、および第１のプーリ４２と第２のプーリ４４との間に掛け渡されたベルト４５とを備えている。モーター４１の回転はベルト４５により支持部材４３に伝達され、支持部材４３に固定されている処理容器１０は、矢印Ｒで示すように処理容器１０の中心軸を回転軸として回転する。図１には、前記回転軸を線Ａで示す。図１に示すように、処理容器１０の回転軸は、線Ｈで示した水平に対して、傾斜角度θで傾斜している。
なお、図１では、モーターの回転をプーリとベルトで伝達する実施形態を示したが、回転の伝達方法はこれに限定されない。例えば、チェーンとスプロケットを用いて回転を伝達してもよく、複数のギアを用いて回転を伝達してもよく、また、モーターの回転により直接処理容器を回転させるダイレクトドライブ方式であってもよい。
処理容器１０の外部には電極５０が設置されており、電極５０は、電極５０に高周波を印加するための高周波電源６０と電気的に接続されている。電極５０は、図１に示すように処理容器１０の外周を囲むよう略円筒状とすることが好ましい。
プラズマ処理装置１は、さらに冷却手段７０を備えている。この実施形態では、冷却手段７０は冷却ファンであり、矢印Ｆで示した方向に送風することにより処理容器１０および電極５０を冷却する機能を有している。なお、この実施形態では冷却ファンを用いて空冷しているが、上述したように水冷など、他の冷却方法を用いることもできる。また、空冷と水冷を併用することも好ましい。
以下に述べる条件で、原料としての六方晶窒化ホウ素粉末（以下、「原料窒化ホウ素粉末」という）にプラズマ処理を施して、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末を得た。
（原料窒化ホウ素粉末）
前記原料窒化ホウ素粉末としては、ＨＰ４０ＭＦ１００（水島合金鉄株式会社）を使用した。前記ＨＰ４０ＭＦ１００は、六方晶窒化ホウ素からなる鱗片状の一次粒子が凝集して二次粒子を形成する凝集体構造を有する窒化ホウ素粉末であり、一次粒子の長径は１０μｍ、二次粒子のメジアン径は４０μｍである。
前記原料窒化ホウ素粉末としては、ＨＰ４０ＭＦ１００（水島合金鉄株式会社）を使用した。前記ＨＰ４０ＭＦ１００は、六方晶窒化ホウ素からなる鱗片状の一次粒子が凝集して二次粒子を形成する凝集体構造を有する窒化ホウ素粉末であり、一次粒子の長径は１０μｍ、二次粒子のメジアン径は４０μｍである。
（プラズマ処理条件）
上記原料窒化ホウ素粉末に対して、表１に示した条件で、図１に示した構造を有するプラズマ処理装置を用いて減圧プラズマ処理を施した。具体的には、原料窒化ホウ素粉末２０ｇを、ガラス製の処理容器に投入して密閉し、処理容器内を圧力１Ｐａ以下に減圧した。次いで、表１に記載した組成のガスを流量１０ｍＬ／分で処理容器内に導入し、処理容器内の圧力を表１に記載した値に調整した。その後、冷却手段としての送風ファンを用いて、処理容器および電極に向かって送風した状態で、表１に示した条件で高周波を印加し、減圧プラズマ処理を行った。その際、処理容器の回転数および傾斜角度は表１に示したとおりとした。
上記原料窒化ホウ素粉末に対して、表１に示した条件で、図１に示した構造を有するプラズマ処理装置を用いて減圧プラズマ処理を施した。具体的には、原料窒化ホウ素粉末２０ｇを、ガラス製の処理容器に投入して密閉し、処理容器内を圧力１Ｐａ以下に減圧した。次いで、表１に記載した組成のガスを流量１０ｍＬ／分で処理容器内に導入し、処理容器内の圧力を表１に記載した値に調整した。その後、冷却手段としての送風ファンを用いて、処理容器および電極に向かって送風した状態で、表１に示した条件で高周波を印加し、減圧プラズマ処理を行った。その際、処理容器の回転数および傾斜角度は表１に示したとおりとした。
ただし、比較のために比較例Ｎｏ．１６では、プラズマ処理を行わなかった。また、比較のために比較例Ｎｏ．１７では冷却を行わず、１分間だけプラズマ処理を実施した。
（熱伝導性）
得られたプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の熱伝導性を、以下の手順で評価した。
得られたプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の熱伝導性を、以下の手順で評価した。
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（三菱ケミカル（株）製、「ｊＥＲ８０７」）と、上記の窒化ホウ素粉末、溶剤としてのメチルセロソルブ、変性脂環族アミン系硬化剤（三菱ケミカル（株）製、「ｊＥＲキュア１１３」）を表２に示す比率で添加混合した。各実施例の樹脂材料における窒化ホウ素粉末の充填率は７０体積％であった。なお、ここで窒化ホウ素の充填率とは、樹脂材料の全固形分に対する窒化ホウ素粉末の割合であり、混合したエポキシ樹脂および硬化剤と窒化ホウ素の質量から体積を算出し、全体積中の窒化ホウ素の割合として、以下の式により計算した。
充填率（体積％）＝（ＢＮの体積）／（ＢＮの体積＋エポキシ樹脂の体積＋硬化剤の体積）
上記計算においては、以下の密度の値を使用した。
窒化ホウ素粉末：２．２６ｇ／ｃｍ３
エポキシ樹脂：１．２０ｇ／ｃｍ３
硬化剤：０．９４５ｇ／ｃｍ３
充填率（体積％）＝（ＢＮの体積）／（ＢＮの体積＋エポキシ樹脂の体積＋硬化剤の体積）
上記計算においては、以下の密度の値を使用した。
窒化ホウ素粉末：２．２６ｇ／ｃｍ３
エポキシ樹脂：１．２０ｇ／ｃｍ３
硬化剤：０．９４５ｇ／ｃｍ３
次いで、自転・公転ミキサー（ＴＨＩＮＫＹ社：ＡＲＶ－３１０）を用いて、室温にて２分間混練した後、成形後の膜厚が２００μｍとなるハンドコーターを使用して、ポリイミドフィルム上に塗布した。乾燥後、熱プレス成形（１７０℃、８０ｋｇｆ・ｃｍ２）し、樹脂材料を得た。
得られた樹脂材料の熱拡散率、密度、および比熱を測定し、測定された熱拡散率、密度、および比熱を乗じることにより該樹脂材料の厚み方向における熱伝導率を求めた。得られた熱伝導率を表１に示す。なお、熱拡散率、密度、および比熱の値は、それぞれ下記の方法で測定した。
・熱拡散率：レーザーフラッシュ法熱定数測定装置（真空理工株式会社：ＴＣ－３０００）
・密度：アルキメデス法
・比熱：示差走査熱量測定（ＤＳＣ）法
・熱拡散率：レーザーフラッシュ法熱定数測定装置（真空理工株式会社：ＴＣ－３０００）
・密度：アルキメデス法
・比熱：示差走査熱量測定（ＤＳＣ）法
表１に示した結果から分かるように、本発明の条件を満たす発明例では、熱伝導性に優れた六方晶窒化ホウ素粉末を効率的に得ることができた。また、発明例では冷却を行ったため、温度上昇を抑制し、長時間にわたって安定してプラズマ処理を行うことができた。一方、本発明の条件を満たさない比較例では、得られた六方晶窒化ホウ素粉末の熱伝導率が劣っていた。また、比較例Ｎｏ．１７のように１分程度の短時間であれば冷却なしでもプラズマ処理は可能であったが、熱伝導性に優れた六方晶窒化ホウ素粉末を得ることはできなかった。
１ プラズマ処理装置
１０ 処理容器
１１ 胴部
１２ 底部
１３ 開口部
１４ フランジ
２０ ガス供給部
２１ ガスボンベ
２２ 配管
２３ 流量調整弁
３０ 減圧手段
３１ 真空ポンプ
３２ 配管
３３ 弁
４０ 回転機構
４１ モーター
４２ 第１のプーリ
４３ 支持部材
４４ 第２のプーリ
５０ 電極
６０ 高周波電源
７０ 冷却手段
Ａ 回転軸
Ｈ 水平
Ｐ 六方晶窒化ホウ素粉末
Ｒ 回転方向
θ 傾斜角度
１０ 処理容器
１１ 胴部
１２ 底部
１３ 開口部
１４ フランジ
２０ ガス供給部
２１ ガスボンベ
２２ 配管
２３ 流量調整弁
３０ 減圧手段
３１ 真空ポンプ
３２ 配管
３３ 弁
４０ 回転機構
４１ モーター
４２ 第１のプーリ
４３ 支持部材
４４ 第２のプーリ
５０ 電極
６０ 高周波電源
７０ 冷却手段
Ａ 回転軸
Ｈ 水平
Ｐ 六方晶窒化ホウ素粉末
Ｒ 回転方向
θ 傾斜角度
Claims (2)
- 凝集体構造を有する六方晶窒化ホウ素粉末を減圧下でプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
前記六方晶窒化ホウ素粉末は、鱗片状で、一次粒子の長径が１μｍ以上であり、
前記六方晶窒化ホウ素粉末を処理容器に収容し、
前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するとともに、前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持し、
前記処理容器の中心軸を回転軸として前記処理容器を回転させながら、前記処理容器の外部に設置した電極に高周波を印加することにより前記処理容器内の六方晶窒化ホウ素粉末をプラズマ処理し、
その際、前記処理容器の回転軸が水平に対して傾斜しており、
前記プラズマ処理を行っている間、前記処理容器または前記処理容器と前記電極の両方を冷却する、プラズマ処理方法。 - プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法であって、
原料としての、凝集体構造を有する六方晶窒化ホウ素粉末を処理容器に収容し、
前記六方晶窒化ホウ素粉末は、鱗片状で、一次粒子の長径が１μｍ以上であり、
前記処理容器内にプラズマ生成用ガスを供給するとともに、前記処理容器内を大気圧より低い圧力に維持し、
前記処理容器の中心軸を回転軸として前記処理容器を回転させながら、前記処理容器の外部に設置した電極に高周波を印加することにより前記処理容器内の六方晶窒化ホウ素粉末をプラズマ処理してプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末とし、
その際、前記処理容器の回転軸が水平に対して傾斜しており、
前記プラズマ処理を行っている間、前記処理容器または前記処理容器と前記電極の両方を冷却する、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021010533 | 2021-01-26 | ||
| JP2021010533 | 2021-01-26 | ||
| PCT/JP2021/035467 WO2022163015A1 (ja) | 2021-01-26 | 2021-09-27 | プラズマ処理方法、プラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法、およびプラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2022163015A1 JPWO2022163015A1 (ja) | 2022-08-04 |
| JP7327525B2 true JP7327525B2 (ja) | 2023-08-16 |
Family
ID=82654273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021572951A Active JP7327525B2 (ja) | 2021-01-26 | 2021-09-27 | プラズマ処理方法およびプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240182301A1 (ja) |
| EP (1) | EP4273094A1 (ja) |
| JP (1) | JP7327525B2 (ja) |
| KR (1) | KR20230116910A (ja) |
| CN (1) | CN116745253A (ja) |
| CA (1) | CA3205071A1 (ja) |
| TW (1) | TWI780955B (ja) |
| WO (1) | WO2022163015A1 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010510168A (ja) | 2006-11-22 | 2010-04-02 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 官能化窒化ホウ素ナノチューブ |
| JP2014157760A (ja) | 2013-02-18 | 2014-08-28 | Sakigake Handotai:Kk | プラズマ処理装置 |
| JP2015137335A (ja) | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 日本発條株式会社 | 絶縁性樹脂組成物、放熱材、プリント基板用積層板、プリント基板、窒化ホウ素粉末の表面処理方法、及び、窒化ホウ素粉末 |
| JP2017012970A (ja) | 2015-06-29 | 2017-01-19 | 株式会社電子技研 | プラズマ粉体処理装置およびプラズマ粉体処理方法 |
| JP2017518864A (ja) | 2014-04-07 | 2017-07-13 | パウダー トリートメント テクノロジー エルエルシー | 表面エネルギー改変粒子、その作製方法、及び使用 |
| WO2019210891A1 (en) | 2018-05-02 | 2019-11-07 | Fyzikalni Ustav Av Cr, V.V.I. | Method of low-temperature plasma generation, method of an electrically conductive or ferromagnetic tube coating using pulsed plasma and corresponding devices |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4005328A1 (de) * | 1990-02-20 | 1991-08-22 | Technics Plasma Gmbh | Verfahren zur konditionierung eines pulvers und vorrichtung dafuer |
| CN101535176A (zh) * | 2006-10-07 | 2009-09-16 | 迈图高新材料公司 | 混合的氮化硼组合物及其制备方法 |
| CN105742143B (zh) * | 2016-04-15 | 2017-07-04 | 常州机电职业技术学院 | 提高粉体材料表面亲水性的等离子体改性装置及处理方法 |
| EP3549910B1 (en) * | 2016-12-01 | 2023-11-15 | Tokuyama Corporation | Hexagonal boron nitride powder and method for producing same |
| CN106658934B (zh) * | 2017-03-03 | 2023-10-31 | 深圳优普莱等离子体技术有限公司 | 一种微波等离子体粉体处理装置 |
| KR101993272B1 (ko) * | 2017-08-28 | 2019-06-26 | 한국과학기술연구원 | 고분자-보론나이트라이드 필러 복합체 및 이의 제조방법 |
| JP7069485B2 (ja) | 2017-12-27 | 2022-05-18 | 昭和電工株式会社 | 六方晶窒化ホウ素粉末及びその製造方法、並びにそれを用いた組成物及び放熱材 |
| CN112714801B (zh) * | 2018-09-19 | 2022-08-12 | 住友电气工业株式会社 | 立方氮化硼烧结体、包括该立方氮化硼烧结体的切削工具以及立方氮化硼烧结体的制造方法 |
| JP7136326B2 (ja) * | 2019-10-07 | 2022-09-13 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 窒化ホウ素粉末、窒化ホウ素粉末の製造方法、樹脂材料、および樹脂材料の製造方法 |
| WO2021131669A1 (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | 富士フイルム株式会社 | 窒化ホウ素粒子、熱伝導材料形成用組成物、熱伝導材料、熱伝導シート、熱伝導層付きデバイス |
-
2021
- 2021-09-27 KR KR1020237022780A patent/KR20230116910A/ko unknown
- 2021-09-27 EP EP21923022.4A patent/EP4273094A1/en active Pending
- 2021-09-27 CN CN202180089389.XA patent/CN116745253A/zh active Pending
- 2021-09-27 JP JP2021572951A patent/JP7327525B2/ja active Active
- 2021-09-27 US US18/258,329 patent/US20240182301A1/en active Pending
- 2021-09-27 CA CA3205071A patent/CA3205071A1/en active Pending
- 2021-09-27 WO PCT/JP2021/035467 patent/WO2022163015A1/ja active Application Filing
- 2021-10-19 TW TW110138630A patent/TWI780955B/zh active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010510168A (ja) | 2006-11-22 | 2010-04-02 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 官能化窒化ホウ素ナノチューブ |
| JP2014157760A (ja) | 2013-02-18 | 2014-08-28 | Sakigake Handotai:Kk | プラズマ処理装置 |
| JP2015137335A (ja) | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 日本発條株式会社 | 絶縁性樹脂組成物、放熱材、プリント基板用積層板、プリント基板、窒化ホウ素粉末の表面処理方法、及び、窒化ホウ素粉末 |
| JP2017518864A (ja) | 2014-04-07 | 2017-07-13 | パウダー トリートメント テクノロジー エルエルシー | 表面エネルギー改変粒子、その作製方法、及び使用 |
| JP2017012970A (ja) | 2015-06-29 | 2017-01-19 | 株式会社電子技研 | プラズマ粉体処理装置およびプラズマ粉体処理方法 |
| WO2019210891A1 (en) | 2018-05-02 | 2019-11-07 | Fyzikalni Ustav Av Cr, V.V.I. | Method of low-temperature plasma generation, method of an electrically conductive or ferromagnetic tube coating using pulsed plasma and corresponding devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI780955B (zh) | 2022-10-11 |
| US20240182301A1 (en) | 2024-06-06 |
| TW202229163A (zh) | 2022-08-01 |
| CA3205071A1 (en) | 2022-08-04 |
| KR20230116910A (ko) | 2023-08-04 |
| CN116745253A (zh) | 2023-09-12 |
| WO2022163015A1 (ja) | 2022-08-04 |
| EP4273094A1 (en) | 2023-11-08 |
| JPWO2022163015A1 (ja) | 2022-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8486222B2 (en) | Substrate processing apparatus and method of manufacturing a semiconductor device | |
| US20200247672A1 (en) | Boron nitride powder, method for producing same, and heat-dissipating member produced using same | |
| CN106427180B (zh) | 用于均热双面贴膜的制备方法 | |
| TWI701298B (zh) | 含矽氧化物被覆氮化鋁粒子之製造方法及含矽氧化物被覆氮化鋁粒子 | |
| TWI770626B (zh) | 氮化硼粉末、氮化硼粉末之製造方法、樹脂材料及樹脂材料之製造方法 | |
| CN103864065A (zh) | 提高石墨烯薄膜导热率的方法 | |
| CN111607365B (zh) | 鳞片石墨导热材料、其制备方法及电子设备 | |
| JP7327525B2 (ja) | プラズマ処理方法およびプラズマ処理六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法 | |
| CN113544214A (zh) | 无机粒子分散树脂组合物和制备无机粒子分散树脂组合物的方法 | |
| JP2022106113A (ja) | 窒化ホウ素粉末、熱伝導性樹脂組成物、放熱シート及び電子部品構造体 | |
| CN116715938B (zh) | 基于介电泳力取向的环氧树脂复合绝缘材料及其制备方法 | |
| US20180226261A1 (en) | Method of anisotropically etching graphene | |
| CN107217241A (zh) | 基于pecvd的增强型石墨烯薄膜镀膜设备及方法 | |
| WO2022149435A1 (ja) | 窒化ホウ素粉末、放熱シート及び放熱シートの製造方法 | |
| CN1201375C (zh) | 液态膜干燥方法及液态膜干燥装置 | |
| JP5144425B2 (ja) | 複合フィルムの製造方法 | |
| CN207072970U (zh) | 基于pecvd的增强型石墨烯薄膜镀膜设备 | |
| JP2020073624A (ja) | シリカ被覆窒化アルミニウム粒子分散樹脂組成物の製造方法、その硬化物からなるシートの製造方法、およびシートを備えるパワーデバイスの製造方法 | |
| WO2022149553A1 (ja) | 凝集窒化ホウ素粒子、窒化ホウ素粉末、熱伝導性樹脂組成物及び放熱シート | |
| WO2022209784A1 (ja) | 無機粒子、無機粒子の製造方法、組成物、および、電子デバイスの製造方法 | |
| JP7090831B1 (ja) | 凝集窒化ホウ素粒子、窒化ホウ素粉末、熱伝導性樹脂組成物及び放熱シート | |
| WO2022149434A1 (ja) | 放熱シート及び放熱シートの製造方法 | |
| JP7120229B2 (ja) | 異方性フィラー含有シートの製造方法 | |
| WO2023085322A1 (ja) | 窒化ホウ素粉末 | |
| JP7502884B2 (ja) | 球状シリカ粉体およびその製造方法、並びにこれを含有する複合材料およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211208 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220809 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220818 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230328 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230512 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20230519 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230704 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230717 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7327525 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |