KR20230116910A - 플라즈마 처리 방법, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법, 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 처리 방법, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법, 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230116910A
KR20230116910A KR1020237022780A KR20237022780A KR20230116910A KR 20230116910 A KR20230116910 A KR 20230116910A KR 1020237022780 A KR1020237022780 A KR 1020237022780A KR 20237022780 A KR20237022780 A KR 20237022780A KR 20230116910 A KR20230116910 A KR 20230116910A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
boron nitride
plasma
processing container
nitride powder
processing
Prior art date
Application number
KR1020237022780A
Other languages
English (en)
Inventor
히로유키 마스오카
다이스케 다하라
아키라 마츠자키
Original Assignee
제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 filed Critical 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Publication of KR20230116910A publication Critical patent/KR20230116910A/ko

Links

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)

Abstract

필러로서 수지에 첨가했을 때에, 더욱 높은 열전도성을 얻을 수 있는 육방정 질화붕소 분말을 제공한다. 육방정 질화붕소 분말을 감압하에서 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 육방정 질화붕소 분말을 처리 용기에 수용하고, 상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급함과 함께, 상기 처리 용기 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지하고, 상기 처리 용기의 중심축을 회전축으로 하여 상기 처리 용기를 회전시키면서, 상기 처리 용기의 외부에 설치한 전극에 고주파를 인가함으로써 상기 처리 용기 내의 육방정 질화붕소 분말을 플라즈마 처리하고, 그 때, 상기 처리 용기의 회전축이 수평에 대해 경사져 있고, 상기 플라즈마 처리를 실시하고 있는 동안, 상기 처리 용기 및 상기 전극의 일방 또는 양방을 냉각하는, 플라즈마 처리 방법.

Description

플라즈마 처리 방법, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법, 및 플라즈마 처리 장치
본 발명은, 육방정 질화붕소 분말 (hexagonal boron nitride powder) 을 감압하에서 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말 (plasma-treated hexagonal boron nitride powder) 의 제조 방법, 및 육방정 질화붕소 분말을 감압하에서 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
최근, 전자 기기의 소형화에 의한 에너지 밀도의 증가에 수반하여, 단위 체적당 발열량이 증가하는 경향이 있다. 그 때문에, 전자 기기를 구성하는 절연 재료에는, 높은 방열성을 구비하는 것이 강하게 요구되고 있다.
상기 절연 재료로는, 절연 내전압의 높음이나 성형의 용이함으로부터, 에폭시 수지 등의 수지가 널리 사용되고 있다. 그러나, 수지는 열전도성이 낮기 때문에, 수지 단체로는 원하는 방열성을 얻을 수 없다. 그래서, 고열 전도화를 위해서, 열전도율이 높고 또한 전기 절연성인 무기 필러를 수지에 첨가하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.
상기 무기 필러로는, 육방정 질화붕소나 질화알루미늄 등, 여러 재료의 분말이 사용되고 있다. 그 중에서도 육방정 질화붕소는, 열적 안정성, 화학적 안정성, 전기 절연성 등의 특성이 우수하기 때문에, 절연 재료에 첨가되는 열전도 필러로서 널리 사용되고 있다.
그러나, 육방정 질화붕소의 입자는, 그 결정 구조에서 유래하는 인편상의 형상을 갖고 있기 때문에, 육방정 질화붕소 분말의 입자를 그대로 수지에 첨가했을 경우, 인편상의 입자가 서로 평행하게 배향한다. 그리고 그 결과, 인편상 입자의 면과 수평인 방향으로는 높은 열전도성이 얻어지기는 하지만, 수직인 방향으로는 충분한 열전도성을 얻을 수 없다. 예를 들어, 육방정 질화붕소 분말을 열전도 시트의 필러로서 사용하는 경우, 인편상 입자의 면이 시트의 표면과 평행이 되도록 배향하기 때문에, 열전도 시트의 두께 방향의 열전도율을 충분히 높일 수 없다.
그래서, 열전도의 이방성을 저감하기 위해서, 1 차 입자로서의 인편상의 육방정 질화붕소 입자가 응집한 응집 입자 (2 차 입자) 를 필러로서 사용하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1). 응집 입자는 여러 방향의 1 차 입자를 포함하고 있기 때문에, 열전도의 이방성이 낮고, 방향에 상관없이 높은 열전도성을 얻을 수 있다.
한편, 무기 필러의 특성을 향상시키기 위한 수법으로는, 무기 필러를 플라즈마 처리하는 방법도 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 2 에서는, 질화붕소 분말을 플라즈마 처리함으로써, 그 질화붕소 분말의 표면에 아미노기를 도입하는 기술이 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 2019-116401호 일본 공개특허공보 2015-137335호
상기 서술한 바와 같은 기술에 의하면, 필러로서의 육방정 질화붕소 분말의 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나, 최근, 전자 기기의 가일층의 소형화에 의해 단위 체적당 발열량이 더욱 증가하고 있어, 전자 기기를 구성하는 절연 재료에는, 더욱더 높은 방열성이 요구되고 있다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 필러로서 수지에 첨가했을 때에, 더욱 높은 열전도성을 얻을 수 있는 육방정 질화붕소 분말을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고 본 발명은, 상기 목적을 달성할 수 있는, 플라즈마 처리 방법, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법, 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
먼저, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들이 검토한 결과 얻은 지견에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 육방정 질화붕소 분말의「열전도성」이란, 육방정 질화붕소 분말이 필러로서 첨가된 수지 재료의 열전도성을 가리키는 것으로 한다.
일반적으로, 표면 개질 등을 목적으로 하는 플라즈마 처리로는, 대기압 플라즈마 처리가 이용되고 있다. 대기압 플라즈마 처리에서는, 대기압하에서 처리를 실시할 수 있기 때문에, 피처리물의 취급이 용이하고, 감압 장치가 불필요하다는 장점이 있다. 실제, 특허문헌 2 의 실시예에 있어서도, 대기압 플라즈마 처리가 이용되고 있다.
그러나, 본 발명자들의 검토 결과, 응집체 구조를 갖는 육방정 질화붕소 분말에 대기압 플라즈마 처리를 실시하였을 경우, 충분한 열전도성을 얻을 수 없는 것을 알 수 있었다. 이는, 대기압하 플라즈마 처리를 실시함으로써 응집체 구조가 파괴되어, 열전도의 이방성이 증가했기 때문이라고 생각된다.
한편, 감압 플라즈마 처리에 의하면, 응집체 구조를 갖는 육방정 질화붕소 분말의 열전도성을 더욱 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
감압 플라즈마는, 저온 플라즈마의 1 종이다. 감압 플라즈마 중에서는, 전리에 의해 발생한 전자만이 높은 에너지 (수 eV ∼ 수십 eV) 를 갖고, 가스의 원자와 분자, 및 전리로 발생한 이온은, 실온과 동일한 정도의 낮은 에너지 (0.1 eV이하) 밖에 갖지 않는다. 이 전자가 갖는 높은 에너지를 이용함으로써, 저온에서 플라즈마 처리를 실시할 수 있다.
그러나, 일반적인 감압 플라즈마 처리 장치의 대부분은, 기판상 또는 시트상의 피처리물을 처리하는 것이기 때문에, 분말을 효율적으로 처리할 수 없다. 예를 들어, 평탄한 스테이지 상에 분말을 전면에 깔아 상방으로부터 플라즈마를 조사하는 경우, 전면에 깔린 분말의 표층부만이 처리되고, 내부의 분말은 처리되지 않는다. 따라서, 육방정 질화붕소 분말을, 효율적이면서도 균일하게 감압 플라즈마 처리하는 방법이 요구된다.
또, 젖음성의 향상 등을 목적으로 한 플라즈마 처리는, 수십 초에서 수 분 정도의 처리 시간으로 실시되는 것이 일반적이지만, 감압 플라즈마 처리에 의해 육방정 질화붕소 분말의 열전도성을 향상시키기 위해서는 수십 분과 같은 장시간의 처리가 필요해지는 것도 판명되었다. 그러나, 장시간 감압 플라즈마 처리를 실시하면, 처리 용기나 전극의 온도가 상승되어 버리기 때문에, 플라즈마 처리 장치가 손상될 우려가 있다. 또, 고온하에서 장시간 플라즈마에 노출됨으로써, 피처리물인 질화붕소 분말이 변질될 우려도 있다. 온도 상승을 억제하기 위해서 간헐적으로 플라즈마 처리를 실시하는 것도 생각할 수 있지만, 그 경우, 처리에 필요로 하는 시간이 증대되어, 처리 효율이 저하된다.
검토 결과, 경사진 상태로 회전하는 처리 용기를 사용하여, 상기 처리 용기 및 전극의 일방 또는 양방을 냉각하면서 감압 플라즈마 처리를 실시함으로써, 상기 문제를 해결하여, 열전도성이 우수한 육방정 질화붕소 분말을 효율적으로 얻을 수 있는 것을 알아냈다.
본 발명은, 상기 지견을 바탕으로 완성된 것이며, 그 요지 구성은 다음과 같다.
1. 육방정 질화붕소 분말을 감압하에서 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 방법으로서,
상기 육방정 질화붕소 분말을 처리 용기에 수용하고,
상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급함과 함께, 상기 처리 용기 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지하고,
상기 처리 용기의 중심축을 회전축으로 하여 상기 처리 용기를 회전시키면서, 상기 처리 용기의 외부에 설치한 전극에 고주파를 인가함으로써 상기 처리 용기 내의 육방정 질화붕소 분말을 플라즈마 처리하고,
그 때, 상기 처리 용기의 회전축이 수평에 대해 경사져 있고,
상기 플라즈마 처리를 실시하고 있는 동안, 상기 처리 용기 및 상기 전극의 일방 또는 양방을 냉각하는, 플라즈마 처리 방법.
2. 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법으로서,
원료로서의 육방정 질화붕소 분말을 처리 용기에 수용하고,
상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급함과 함께, 상기 처리 용기 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지하고,
상기 처리 용기의 중심축을 회전축으로 하여 상기 처리 용기를 회전시키면서, 상기 처리 용기의 외부에 설치한 전극에 고주파를 인가함으로써 상기 처리 용기 내의 육방정 질화붕소 분말을 플라즈마 처리하여 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말로 하고,
그 때, 상기 처리 용기의 회전축이 수평에 대해 경사져 있고,
상기 플라즈마 처리를 실시하고 있는 동안, 상기 처리 용기 및 상기 전극의 일방 또는 양방을 냉각하는, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법.
3. 육방정 질화붕소 분말을 감압하에서 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치로서,
상기 육방정 질화붕소 분말을 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급하는 가스 공급부와,
상기 처리 용기 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지하는 감압 수단과,
상기 처리 용기의 중심축을 회전축으로 하고, 상기 회전축이 수평에 대해 경사진 상태로 상기 처리 용기를 회전시키는 회전 기구와,
상기 처리 용기의 외부에 설치된 전극과,
상기 전극에 고주파를 인가하는 고주파 전원과,
상기 처리 용기 및 상기 전극의 일방 또는 양방을 냉각하는 냉각 수단을 구비하는, 플라즈마 처리 장치.
본 발명에 의하면, 필러로서 수지에 첨가했을 때에, 더욱 높은 열전도성을 얻을 수 있는 육방정 질화붕소 분말을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명 방법으로 얻어지는 육방정 질화붕소 분말은, 수지 재료에 첨가되는 열전도 필러로서 매우 바람직하게 사용할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 상기 특성을 구비하는 육방정 질화붕소 분말을 효율적으로 제조할 수 있다. 본 발명에 의해 얻어지는 육방정 질화붕소 분말을 함유하는 수지 재료는, 방열성이 요구되는 전자 기기의 절연 재료, 예를 들어, 방열 절연 시트 등으로서, 매우 바람직하게 사용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
다음으로, 본 발명을 실시하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 설명은, 본 발명의 바람직한 실시양태를 나타내는 것이며, 본 발명은 이하의 설명에 의해 전혀 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 방법에 있어서는, 피처리물로서의 육방정 질화붕소 분말을 처리 용기에 수용한 상태로, 감압하에서 플라즈마 처리를 실시한다. 또, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법에 있어서는, 원료로서의 육방정 질화붕소 분말을 처리 용기에 수용한 상태로, 감압하에서 플라즈마 처리를 실시함으로써, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말을 얻는다. 또, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치는, 육방정 질화붕소 분말을 수용하는 처리 용기를 구비하고 있다.
[질화붕소 분말]
피처리물 (원료) 인 질화붕소 분말로는, 특별히 한정되지 않고 임의의 육방정 질화붕소 분말을 사용할 수 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 육방정 질화붕소 분말을 간단히 질화붕소 분말이라고 하는 경우가 있다.
상기 육방정 질화붕소 분말을 구성하는 질화붕소 입자의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 인편상인 것이 바람직하다.
상기 육방정 질화붕소 분말로는, 응집체 구조를 갖는 육방정 질화붕소 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 상기 육방정 질화붕소 분말은, 1 차 입자로서의 육방정 질화붕소 입자가 응집하여 2 차 입자를 형성한 응집체 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다.
상기 서술한 바와 같이, 응집 구조를 갖는 육방정 질화붕소 분말은, 열전도의 이방성이 저감되어 있기 때문에, 수지 재료에 필러로서 첨가했을 때의 열전도성이 더욱 우수하다. 또, 응집체 구조를 갖는 질화붕소 분말은, 응집체 구조를 갖지 않는 질화붕소 분말에 비해 비표면적이 작다. 그 때문에, 응집체 구조를 갖는 질화붕소 분말을 사용함으로써, 수지와 혼합했을 때의 질화붕소 분말과 수지의 접촉 면적이 감소하여, 수지 조성물의 점도를 낮게 할 수 있다. 따라서, 질화붕소 분말이 응집체 구조를 갖고 있는 경우, 수지 재료의 제조가 보다 용이해진다.
또한, 본 발명에서는 감압 플라즈마 처리를 채용하고 있기 때문에, 육방정 질화붕소 분말이 갖는 응집체 구조를 파괴하지 않고, 높은 열전도율을 달성할 수 있다.
(1 차 입자의 장경)
질화붕소 분말을 구성하는 입자 (1 차 입자) 의 장경은 1 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 장경이 1 ㎛ 이상이면, 상기 서술한 응집체 구조가 형성되기 쉬워진다. 한편, 1 차 입자의 장경은 10 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 장경이 10 ㎛ 이하이면, 제조에 장시간의 고온 가열이 불필요하기 때문에, 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 1 차 입자의 장경은, 주사형 전자 현미경 (SEM) 을 사용하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 가속 전압 1 ㎸ 로 2 차 전자 이미지를 촬상하고, 1 개의 응집체 중에서 가장 면적이 큰 인편상의 질화붕소 입자의 크기를 장경으로 한다. 단, 상기 장경은 SEM 화상 중에서의 길이로 한다. 또, 1 차 입자의 장경은 플라즈마 처리에 의해 변화하지 않는다. 따라서, 피처리물 (원료) 인 질화붕소 분말의 1 차 입자의 장경은, 최종적으로 얻어지는 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 1 차 입자의 장경과 동등하다.
(2 차 입자의 메디안 직경)
질화붕소 분말이 응집체 구조를 갖고 있는 경우, 2 차 입자의 메디안 직경을 20 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 2 차 입자의 메디안 직경이 20 ㎛ 이상이면, 비표면적이 작고, 수지와 혼합했을 때의 점도 상승을 억제할 수 있기 때문에, 수지 재료의 성형이 용이하다. 한편, 2 차 입자의 메디안 직경은 150 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 2 차 입자의 메디안 직경이 150 ㎛ 이하이면, 제조에 장시간의 고온 가열이 불필요해져, 제조가 용이하다.
또한, 본 발명에 있어서 2 차 입자의 메디안 직경이란, 레이저 회절식 입자경 분포 측정 장치로 측정한 체적 기준의 입자경 분포 (누적 분포) 에 있어서의 메디안 직경 D50 을 가리키는 것으로 한다. 보다 구체적으로는, 상기 2 차 입자의 메디안 직경은, 레이저 회절식 입자경 분포 측정 장치 (Malvern Panalytical 사 : MASTERSIZER 3000) 를 사용하고, 0.01 ㎫ 의 토출압으로 측정한 체적 기준의 입자경 분포로부터 구할 수 있다. 또, 상기 서술한 바와 같이 본 발명에서는 감압 플라즈마 처리를 채용하고 있기 때문에, 질화붕소 분말의 응집체 구조가 파괴되지 않는다. 그 때문에, 2 차 입자의 메디안 직경은 플라즈마 처리에 의해 변화하지 않는다. 따라서, 피처리물 (원료) 인 질화붕소 분말의 2 차 입자의 메디안 직경은, 최종적으로 얻어지는 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 2 차 입자의 메디안 직경과 동등하다.
[처리 용기]
상기 처리 용기로는, 처리 대상의 육방정 질화붕소 분말을 수용할 수 있고, 감압 플라즈마 처리가 가능한 것이면 임의의 용기를 사용할 수 있다. 일반적으로는, 유리제의 처리 용기를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 처리 용기의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 바와 같이 회전시켜 사용되는 점에서, 대략 원통상의 몸통부를 갖는 처리 용기를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 처리 용기는, 대략 원통상의 몸통부와, 상기 몸통부의 일단에 형성된 저부와, 상기 몸통부의 타단에 형성된 개구부를 갖는 것이 보다 바람직하다. 또, 회전시켰을 때에 내부의 질화붕소 분말이 원활하게 교반되도록, 상기 처리 용기는 환저형인 것, 바꾸어 말하면 상기 저부가 곡면으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 처리 용기는, 내면에, 교반 촉진용의 볼록부를 1 또는 2 이상 구비하는 것이 바람직하다. 처리 용기의 내면에 볼록부를 형성함으로써, 그 처리 용기를 회전시켰을 때에 육방정 질화붕소 분말을 보다 효과적으로 교반할 수 있다. 상기 볼록부는, 처리 용기의 측면 및 저면의 일방 또는 양방에 형성하는 것이 바람직하다. 상기 볼록부의 수는 특별히 한정되지 않지만, 교반 효과를 높인다는 관점에서는, 2 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 볼록부의 수가 지나치게 많으면, 효과가 포화되는 것에 더해, 처리 용기의 구조가 복잡해져 제조가 곤란해진다. 그 때문에, 볼록부의 수는 10 이하로 하는 것이 바람직하고, 5 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 처리 용기가 복수의 볼록부를 갖는 경우, 상기 복수의 볼록부는, 처리 용기의 회전축을 중심으로 하여 점대칭으로 배치하는 것이 바람직하다.
상기 볼록부의 형상은 특별히 한정되지 않고, 임의의 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 상기 볼록부는, 이랑 형상의 돌기여도 된다. 또, 상기 볼록부의 형성 방법에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 임의의 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 처리 용기가 유리제인 경우, 그 처리 용기의 일부분을 가열하여 연화시킨 상태로, 연화된 부분을 외부에서 내부로 밀어넣음으로써 볼록부를 형성할 수 있다.
[가스 공급·감압]
본 발명에서는, 상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급함과 함께, 상기 처리 용기 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지한다.
상기 플라즈마 생성용 가스로는, 특별히 한정되지 않고 임의의 가스를 사용할 수 있다. 예를 들어, CO2, CO, O2, N2, H2O, Ar, He, 및 Ne 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상으로 이루어지는 가스를 사용할 수 있다. 또, 플라즈마 처리의 도중에 사용하는 가스를 변경하고, 상이한 분위기하에서 다단계로 플라즈마 처리를 실시할 수도 있다.
또, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치는, 상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하고 있다. 상기 가스 공급부로는, 필요한 가스를 공급할 수 있는 것이면 임의의 장치를 사용할 수 있다. 상기 가스 공급부는, 예를 들어, 1 또는 2 이상의 가스 봄베를 구비할 수 있다. 또, 상기 가스 공급부는, 매스 플로 컨트롤러 등의 유량 조정 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
또, 상기 처리 용기 내의 압력은, 특별히 한정되지 않고, 감압 플라즈마 처리를 실시할 수 있는 압력이면 임의의 압력으로 할 수 있지만, 일반적으로는 1 ∼ 100 Pa 로 하는 것이 바람직하다. 플라즈마 처리를 실시할 때의 분위기의 압력이 1 Pa 이상, 100 Pa 이하이면, 플라즈마 처리의 효과를 보다 높일 수 있다.
또, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치는, 상기 처리 용기 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지하는 감압 수단을 구비하고 있다. 상기 감압 수단으로는, 필요한 압력을 유지할 수 있는 것이면 임의의 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 펌프를 상기 감압 수단으로서 사용할 수 있다. 또, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 상기 처리 용기 내 또는 상기 처리 용기와 연통하는 공간 내의 압력을 측정하는 압력계를 구비하는 것이 바람직하다.
[회전]
본 발명에 있어서는, 상기 처리 용기의 중심축을 회전축으로 하여 상기 처리 용기를 회전시키면서 플라즈마 처리를 실시한다. 그리고 그 때, 상기 처리 용기의 회전축이 수평에 대해 경사진 상태로 한다. 또, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치는, 상기 처리 용기의 중심축을 회전축으로 하고, 상기 회전축이 수평에 대해 경사진 상태로 상기 처리 용기를 회전시키는 회전 기구를 구비한다.
이와 같이, 처리 용기를 경사진 상태로 회전시킴으로써, 처리 용기 내부의 질화붕소 분말을 효과적으로 교반하고, 질화붕소 분말의 양이 많은 경우여도, 단시간에 균일하게 플라즈마 처리할 수 있다. 또한,「회전축이 수평에 대해 경사진 상태」란, 상기 회전축과 수평면이 이루는 각 중, 작은 쪽의 각도가, 0°초과, 90°미만인 상태라고 정의한다. 이하, 상기 회전축과 수평면이 이루는 각 중, 작은 쪽의 각도를「회전축의 경사 각도」또는 간단히「경사 각도」라고 하는 경우가 있다.
처리 용기 내부에서의 육방정 질화붕소 분말의 교반 효율을 높인다는 관점에서는, 상기 회전축의 경사 각도를 5°이상으로 하는 것이 바람직하고, 20°이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, 상기 경사 각도를 85°이하로 하는 것이 바람직하고, 75°이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
처리 용기의 회전 속도는 특별히 한정되지 않고, 임의의 속도로 할 수 있다. 일반적으로는, 회전 속도는, 적절히 육방정 질화붕소 분말이 교반되도록 조정하면 된다. 회전 속도는, 예를 들어, 1 ∼ 50 rpm 으로 하는 것이 바람직하고, 5 ∼ 30 rpm 으로 하는 것이 보다 바람직하다.
[고주파의 인가]
본 발명에서는, 상기 처리 용기를 회전시킨 상태로, 그 처리 용기의 외부에 설치한 전극에 고주파를 인가함으로써 상기 처리 용기 내의 육방정 질화붕소 분말을 플라즈마 처리한다. 이로써, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말을 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치는, 상기 처리 용기의 외부에 설치된 전극과, 상기 전극에 고주파를 인가하는 고주파 전원을 구비한다.
고주파를 인가할 때의 조건은 특별히 한정되지 않고, 사용하는 가스의 종류나 압력, 처리 용기의 치수 등에 따라 조정하면 된다. 예를 들어, 전압은, 1.0 ∼ 5.0 ㎸ 로 하는 것이 바람직하다. RF 출력은, 50 ∼ 10,000 W 로 하는 것이 바람직하다.
플라즈마 처리에 필요로 하는 시간은, 처리 대상의 육방정 질화붕소 분말의 양이나 교반 조건에 따라 달라지기 때문에, 특별히 한정되지 않고, 원하는 특성이 얻어지도록 조정하면 된다. 그러나, 상기 서술한 바와 같이 육방정 질화붕소 분말의 열전도성을 향상시키기 위해서는 비교적 긴 시간이 걸린다. 그 때문에, 전형적으로는, 플라즈마 처리 시간을 10 분 이상으로 하는 것이 바람직하고, 20 분 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 처리 시간이 과도하게 길면 효과가 포화되는 것에 더해, 생산성이 저하된다. 그 때문에, 플라즈마 처리 시간은 100 분 이하로 하는 것이 바람직하고, 60 분 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
[냉각]
또한 본 발명에서는, 상기 플라즈마 처리를 실시하고 있는 동안, 상기 처리 용기 및 상기 전극의 일방 또는 양방을 냉각하는 것이 중요하다. 또, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치는, 상기 처리 용기 및 상기 전극의 일방 또는 양방을 냉각하는 냉각 수단을 구비하고 있다. 처리 용기와 전극의 적어도 일방을 냉각함으로써, 장치의 온도 상승을 방지하고, 장시간이어도 연속적으로 플라즈마 처리를 실시하는 것이 가능해진다. 그리고 그 결과, 효율적으로 플라즈마 처리를 실시할 수 있다.
상기 냉각은, 특별히 한정되지 않고 임의의 장치를 사용하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각은, 공랭 및 냉매와의 열교환의 일방 또는 양방에 의해 실시할 수 있다. 공랭을 실시하는 경우, 예를 들어, 상기 냉각 수단으로서 송풍 장치를 사용할 수 있다. 또, 열교환에 의해 냉각을 실시하는 경우, 상기 냉각 수단으로서, 예를 들어, 처리 용기와 전극의 일방 또는 양방과 접촉하도록 배치된 열교환기와, 상기 열교환기에 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 장치를 사용할 수 있다. 상기 열교환기로는, 예를 들어, 처리 용기와 전극의 일방 또는 양방과 접촉하도록 배치된, 냉각수가 흐르는 튜브를 사용할 수 있다.
또, 상기 전극은, 방열을 촉진하기 위해서 방열 핀을 구비하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 구조의 일례에 대해, 더욱 구체적으로 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치 (1) 의 구조를 나타내는 모식도이다. 플라즈마 처리 장치 (1) 는, 육방정 질화붕소 분말 (P) 을 수용하는 처리 용기 (10) 를 구비하고 있다. 처리 용기 (10) 는, 환저형의 유리제의 용기이며, 대략 원통상의 몸통부 (11) 와, 몸통부 (11) 의 일단으로 이어지고, 바깥쪽으로 볼록해지는 곡면으로 구성된 저부 (12) 와, 몸통부 (11) 의 타단에 형성된 개구부 (13) 를 구비하고 있다. 개구부 (13) 에는, 처리 용기 (10) 의 외측으로 돌출되는 플랜지 (14) 가 형성되어 있다. 플랜지 (14) 는, 도시되지 않는 클램프에 의해, 후술하는 지지 부재 (43) 에 고정되어 있다.
플라즈마 처리 장치 (1) 는, 처리 용기 (10) 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급하는 가스 공급부 (20) 를 구비하고 있다. 가스 공급부 (20) 는, 가스 봄베 (21) 와, 배관 (22) 과, 배관 (22) 의 도중에 형성된 유량 조정 밸브 (23) 를 구비하고 있다. 또한, 도 1 에는 가스 봄베 (21) 가 하나만 나타나 있지만, 복수의 가스로 이루어지는 분위기 가스를 사용하는 경우에는, 복수의 가스 봄베와, 그것에 대응하는 배관 및 유량 조정 밸브를 사용할 수 있다.
또, 플라즈마 처리 장치 (1) 는, 처리 용기 (10) 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지하는 감압 수단 (30) 을 구비하고 있다. 감압 수단 (30) 은, 진공 펌프 (31) 와, 배관 (32) 과, 배관 (32) 에 형성된 밸브 (33) 를 구비하고 있다.
플라즈마 처리 장치 (1) 는, 처리 용기 (10) 를 회전시키는 회전 기구 (40) 를 구비하고 있다. 회전 기구 (40) 는, 구동용의 모터 (41) 와, 모터 (41) 의 회전축에 접속된 제 1 풀리 (42), 처리 용기 (10) 를 지지하는 지지 부재 (43), 지지 부재 (43) 와 결합한 제 2 풀리 (44), 및 제 1 풀리 (42) 와 제 2 풀리 (44) 의 사이에 걸쳐진 벨트 (45) 를 구비하고 있다. 모터 (41) 의 회전은 벨트 (45) 에 의해 지지 부재 (43) 에 전달되고, 지지 부재 (43) 에 고정되어 있는 처리 용기 (10) 는, 화살표 R 로 나타내는 바와 같이 처리 용기 (10) 의 중심축을 회전축으로 하여 회전한다. 도 1 에는, 상기 회전축을 선 A 로 나타낸다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 처리 용기 (10) 의 회전축은, 선 H 로 나타낸 수평에 대해, 경사 각도 (θ) 로 경사져 있다.
또한, 도 1 에서는, 모터의 회전을 풀리와 벨트로 전달하는 실시형태를 나타냈지만, 회전의 전달 방법은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 체인과 스프로킷을 사용하여 회전을 전달해도 되고, 복수의 기어를 사용하여 회전을 전달해도 되고, 또, 모터의 회전에 의해 직접 처리 용기를 회전시키는 다이렉트 드라이브 방식이어도 된다.
처리 용기 (10) 의 외부에는 전극 (50) 이 설치되어 있고, 전극 (50) 은, 전극 (50) 에 고주파를 인가하기 위한 고주파 전원 (60) 과 전기적으로 접속되어 있다. 전극 (50) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이 처리 용기 (10) 의 외주를 둘러싸도록 대략 원통상으로 하는 것이 바람직하다.
플라즈마 처리 장치 (1) 는, 추가로 냉각 수단 (70) 을 구비하고 있다. 이 실시형태에서는, 냉각 수단 (70) 은 냉각 팬이며, 화살표 F 로 나타낸 방향으로 송풍함으로써 처리 용기 (10) 및 전극 (50) 을 냉각하는 기능을 갖고 있다. 또한, 이 실시형태에서는 냉각 팬을 사용하여 공랭하고 있지만, 상기 서술한 바와 같이 수랭 등, 다른 냉각 방법을 이용할 수도 있다. 또, 공랭과 수랭을 병용하는 것도 바람직하다.
실시예
이하에 서술하는 조건으로, 원료로서의 육방정 질화붕소 분말 (이하,「원료 질화붕소 분말」이라고 한다) 에 플라즈마 처리를 실시하여, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말을 얻었다.
(원료 질화붕소 분말)
상기 원료 질화붕소 분말로는, HP40MF100 (미즈시마 합금철 주식회사) 을 사용하였다. 상기 HP40MF100 은, 육방정 질화붕소로 이루어지는 인편상의 1 차 입자가 응집하여 2 차 입자를 형성하는 응집체 구조를 갖는 질화붕소 분말이며, 1 차 입자의 장경은 10 ㎛, 2 차 입자의 메디안 직경은 40 ㎛ 이다.
(플라즈마 처리 조건)
상기 원료 질화붕소 분말에 대해, 표 1 에 나타낸 조건으로, 도 1 에 나타낸 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치를 사용하여 감압 플라즈마 처리를 실시하였다. 구체적으로는, 원료 질화붕소 분말 20 g 을, 유리제의 처리 용기에 투입하여 밀폐하고, 처리 용기 내를 압력 1 Pa 이하로 감압하였다. 이어서, 표 1 에 기재한 조성의 가스를 유량 10 mL/분으로 처리 용기 내에 도입하고, 처리 용기 내의 압력을 표 1 에 기재한 값으로 조정하였다. 그 후, 냉각 수단으로서의 송풍 팬을 사용하여, 처리 용기 및 전극을 향해 송풍한 상태로, 표 1 에 나타낸 조건으로 고주파를 인가하여, 감압 플라즈마 처리를 실시하였다. 그 때, 처리 용기의 회전수 및 경사 각도는 표 1 에 나타낸 바와 같이 하였다.
단, 비교를 위해 비교예 No.16 에서는, 플라즈마 처리를 실시하지 않았다. 또, 비교를 위해 비교예 No.17 에서는 냉각을 실시하지 않고, 1 분간만 플라즈마 처리를 실시하였다.
(열전도성)
얻어진 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 열전도성을, 이하의 순서로 평가하였다.
비스페놀 F 형 에폭시 수지 (미츠비시 케미컬 (주) 제조,「jER807」) 와, 상기 질화붕소 분말, 용제로서의 메틸셀로솔브, 변성 지환족 아민계 경화제 (미츠비시 케미컬 (주) 제조,「jER 큐어 113」) 를 표 1 에 나타내는 비율로 첨가 혼합하였다. 각 실시예의 수지 재료에 있어서의 질화붕소 분말의 충전율은 70 체적％ 였다. 또한, 여기서 질화붕소의 충전율이란, 수지 재료의 전체 고형분에 대한 질화붕소 분말의 비율이며, 혼합한 에폭시 수지 및 경화제와 질화붕소의 질량으로부터 체적을 산출하고, 전체 체적 중의 질화붕소의 비율로서, 이하의 식에 의해 계산하였다.
충전율 (체적％) = (BN 의 체적)/(BN 의 체적 ＋ 에폭시 수지의 체적 ＋ 경화제의 체적)
상기 계산에 있어서는, 이하의 밀도의 값을 사용하였다.
질화붕소 분말 : 2.26 g/㎤
에폭시 수지 : 1.20 g/㎤
경화제 : 0.945 g/㎤
이어서, 자전·공전 믹서 (THINKY 사 : ARV-310) 를 사용하여, 실온에서 2 분간 혼련한 후, 성형 후의 막두께가 200 ㎛ 가 되는 핸드 코터를 사용하여, 폴리이미드 필름 상에 도포하였다. 건조 후, 열 프레스 성형 (170 ℃, 80 kgf·㎠) 하여, 수지 재료를 얻었다.
얻어진 수지 재료의 열확산율, 밀도, 및 비열을 측정하고, 측정된 열확산율, 밀도, 및 비열을 곱함으로써 그 수지 재료의 두께 방향에 있어서의 열전도율을 구하였다. 얻어진 열전도율을 표 1 에 나타낸다. 또한, 열확산율, 밀도, 및 비열의 값은, 각각 하기의 방법으로 측정하였다.
·열확산율 : 레이저 플래시법 열정수 측정 장치 (신쿠리코 주식회사 : TC-3000)
·밀도 : 아르키메데스법
·비열 : 시차 주사 열량 측정 (DSC) 법
Figure pct00001
표 1 에 나타낸 결과로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예에서는, 열전도성이 우수한 육방정 질화붕소 분말을 효율적으로 얻을 수 있었다. 또, 발명예에서는 냉각을 실시했기 때문에, 온도 상승을 억제하여, 장시간에 걸쳐서 안정적으로 플라즈마 처리를 실시할 수 있었다. 한편, 본 발명의 조건을 만족시키지 않는 비교예에서는, 얻어진 육방정 질화붕소 분말의 열전도율이 열등하였다. 또, 비교예 No.17 과 같이 1 분 정도의 단시간이면 냉각 없이도 플라즈마 처리는 가능했지만, 열전도성이 우수한 육방정 질화붕소 분말을 얻을 수는 없었다.
1 : 플라즈마 처리 장치
10 : 처리 용기
11: 몸통부
12 : 저부
13 : 개구부
14 : 플랜지
20 : 가스 공급부
21 : 가스 봄베
22 : 배관
23 : 유량 조정 밸브
30 : 감압 수단
31 : 진공 펌프
32 : 배관
33 : 밸브
40 : 회전 기구
41 : 모터
42 : 제 1 풀리
43 : 지지 부재
44 : 제 2 풀리
50 : 전극
60 : 고주파 전원
70 : 냉각 수단
A : 회전축
H : 수평
P : 육방정 질화붕소 분말
R : 회전 방향
θ : 경사 각도

Claims (3)

  1. 육방정 질화붕소 분말을 감압하에서 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 육방정 질화붕소 분말을 처리 용기에 수용하고,
    상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급함과 함께, 상기 처리 용기 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지하고,
    상기 처리 용기의 중심축을 회전축으로 하여 상기 처리 용기를 회전시키면서, 상기 처리 용기의 외부에 설치한 전극에 고주파를 인가함으로써 상기 처리 용기 내의 육방정 질화붕소 분말을 플라즈마 처리하고,
    그 때, 상기 처리 용기의 회전축이 수평에 대해 경사져 있고,
    상기 플라즈마 처리를 실시하고 있는 동안, 상기 처리 용기 및 상기 전극의 일방 또는 양방을 냉각하는, 플라즈마 처리 방법.
  2. 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법으로서,
    원료로서의 육방정 질화붕소 분말을 처리 용기에 수용하고,
    상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급함과 함께, 상기 처리 용기 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지하고,
    상기 처리 용기의 중심축을 회전축으로 하여 상기 처리 용기를 회전시키면서, 상기 처리 용기의 외부에 설치한 전극에 고주파를 인가함으로써 상기 처리 용기 내의 육방정 질화붕소 분말을 플라즈마 처리하여 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말로 하고,
    그 때, 상기 처리 용기의 회전축이 수평에 대해 경사져 있고,
    상기 플라즈마 처리를 실시하고 있는 동안, 상기 처리 용기 및 상기 전극의 일방 또는 양방을 냉각하는, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법.
  3. 육방정 질화붕소 분말을 감압하에서 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 육방정 질화붕소 분말을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내를 대기압보다 낮은 압력으로 유지하는 감압 수단과,
    상기 처리 용기의 중심축을 회전축으로 하고, 상기 회전축이 수평에 대해 경사진 상태로 상기 처리 용기를 회전시키는 회전 기구와,
    상기 처리 용기의 외부에 설치된 전극과,
    상기 전극에 고주파를 인가하는 고주파 전원과,
    상기 처리 용기 및 상기 전극의 일방 또는 양방을 냉각하는 냉각 수단을 구비하는, 플라즈마 처리 장치.
KR1020237022780A 2021-01-26 2021-09-27 플라즈마 처리 방법, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법, 및 플라즈마 처리 장치 KR20230116910A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021010533 2021-01-26
JPJP-P-2021-010533 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 (1)

Publication Number Publication Date
KR20230116910A true KR20230116910A (ko) 2023-08-04

Family

ID=82654273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237022780A KR20230116910A (ko) 2021-01-26 2021-09-27 플라즈마 처리 방법, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법, 및 플라즈마 처리 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20240182301A1 (ko)
EP (1) EP4273094A1 (ko)
JP (1) JP7327525B2 (ko)
KR (1) KR20230116910A (ko)
CN (1) CN116745253A (ko)
CA (1) CA3205071A1 (ko)
TW (1) TWI780955B (ko)
WO (1) WO2022163015A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2019116401A (ja) 2017-12-27 2019-07-18 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

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
EP2074058B1 (en) * 2006-10-07 2012-08-29 Momentive Performance Materials Inc. Mixed boron nitride composition and method for making thereof
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
US9920185B2 (en) * 2014-04-07 2018-03-20 Powder Treatment Technology, Llc Surface energy modified particles, method of making, and use thereof
JP6505523B2 (ja) 2015-06-29 2019-04-24 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
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
JP7105701B2 (ja) * 2016-12-01 2022-07-25 株式会社トクヤマ 六方晶窒化ホウ素粉末及びその製造方法
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
CZ307842B6 (cs) 2018-05-02 2019-06-12 Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I. Způsob generování nízkoteplotního plazmatu, způsob povlakování vnitřního povrchu dutých elektricky vodivých nebo feromagnetických trubic a zařízení pro provádění těchto způsobů
US11396482B2 (en) * 2018-09-19 2022-07-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Cubic boron nitride sintered material, cutting tool including cubic boron nitride sintered material, and method of producing cubic boron nitride sintered material
US20220380213A1 (en) * 2019-10-07 2022-12-01 Jfe Steel Corporation Boron nitride powder, method of manufacturing boron nitride powder, resin material, and method of manufacturing resin material
EP4082963A4 (en) * 2019-12-26 2023-11-29 FUJIFILM Corporation BORON NITRIDE PARTICLES, THERMOCONDUCTIVE MATERIAL FORMING COMPOSITION, THERMOCONDUCTIVE MATERIAL, THERMOCONDUCTIVE SHEET, AND DEVICE PROVIDED WITH THERMOCONDUCTIVE LAYER

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2019116401A (ja) 2017-12-27 2019-07-18 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

Also Published As

Publication number Publication date
CN116745253A (zh) 2023-09-12
EP4273094A1 (en) 2023-11-08
TW202229163A (zh) 2022-08-01
WO2022163015A1 (ja) 2022-08-04
US20240182301A1 (en) 2024-06-06
JP7327525B2 (ja) 2023-08-16
JPWO2022163015A1 (ko) 2022-08-04
TWI780955B (zh) 2022-10-11
CA3205071A1 (en) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3696140B1 (en) Boron nitride powder, method for producing same, and heat-dissipating member produced using same
JP7069314B2 (ja) 塊状窒化ホウ素粒子、窒化ホウ素粉末、窒化ホウ素粉末の製造方法、樹脂組成物、及び放熱部材
JP5466670B2 (ja) 基板処理装置および半導体装置の製造方法
CN1253286C (zh) 静电吸附台和基底处理装置
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
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
CN111471300A (zh) 一种导热聚酰亚胺绝缘膜及其制备方法
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
KR20230116910A (ko) 플라즈마 처리 방법, 플라즈마 처리 육방정 질화붕소 분말의 제조 방법, 및 플라즈마 처리 장치
CN109722057B (zh) 高热导率的石墨烯复合材料、制备方法及其制备装置
JP7291304B2 (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
CN113563773B (zh) 一种石墨烯散热涂料的制备方法
WO2022039200A1 (ja) 球状ＡｌＮ粒子およびその製造方法、並びにこれを含有する複合材料
WO2021100816A1 (ja) 窒化ホウ素粒子及び樹脂組成物
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
JP2005119887A (ja) 高熱伝導性部材及びその製造方法、並びにそれを用いた放熱システム
JP5144425B2 (ja) 複合フィルムの製造方法
JP7124249B1 (ja) 放熱シート及び放熱シートの製造方法
JP7361909B2 (ja) 硬化シート及びその製造方法
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
TW202421727A (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
CN111607125B (zh) 一种提高聚丙烯薄膜介电常数的方法
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
WO2023085322A1 (ja) 窒化ホウ素粉末
JP2022106117A (ja) 放熱シート及び放熱シートの製造方法