TWI518034B - 用以製造球狀氧化鋁粉末之方法 - Google Patents

用以製造球狀氧化鋁粉末之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI518034B
TWI518034B TW100112962A TW100112962A TWI518034B TW I518034 B TWI518034 B TW I518034B TW 100112962 A TW100112962 A TW 100112962A TW 100112962 A TW100112962 A TW 100112962A TW I518034 B TWI518034 B TW I518034B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
less
powder
particle diameter
aluminum hydroxide
spherical alumina
Prior art date
Application number
TW100112962A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201202144A (en
Inventor
澤野清志
今井篤比古
柏原孝行
川村祐介
高橋浩
Original Assignee
新日鐵住金高新材料股份有限公司
住友化學股份有限公司
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 新日鐵住金高新材料股份有限公司, 住友化學股份有限公司 filed Critical 新日鐵住金高新材料股份有限公司
Publication of TW201202144A publication Critical patent/TW201202144A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI518034B publication Critical patent/TWI518034B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/04—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/44—Dehydration of aluminium oxide or hydroxide, i.e. all conversions of one form into another involving a loss of water
    • C01F7/441—Dehydration of aluminium oxide or hydroxide, i.e. all conversions of one form into another involving a loss of water by calcination
    • 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
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/16—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by suspending the powder material in a gas, e.g. in fluidised beds or as a falling curtain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40—Compounds of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32—Spheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
    • C01P2004/52—Particles with a specific particle size distribution highly monodisperse size distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/88—Isotope composition differing from the natural occurrence

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

用以製造球狀氧化鋁粉末之方法
基於日本專利申請案第2010-094402號(2010年4月15日提出申請)提出本申請案，聲明巴黎公約優先權，並將這些申請案全文以引用方式納入本文中以資參考。
本發明係關於用以製造球狀氧化鋁粉末之方法，其中具有特定物理性質的氫氧化鋁粉末餵入火燄中以引發球狀化作用。
藉由將鋁粉末餵入火燄中而製得之球狀化的氧化鋁粉末加至樹脂時，展現極佳的導熱性、填充性和絕緣性，並因此而作為用於隔絕材料(如基板)的樹脂之填料。
作為製造此球狀氧化鋁粉末的方法，例如，已經知道下列方法：一個方法中，作為原料的氫氧化鋁漿料餵入火燄中，然後進行熱噴灑；一個方法中，自氫氧化鋁粉末製造漿料，且此漿料以細霧形式噴灑餵入火燄中(請參考JP-A-11-147711和JP-A-2001-19425及JP-A-2001-226117)。
但是，使用一般使用的氫氧化鋁作為原料或使用水作為介質時，球狀化期間內須要大量熱。此外，使用聚集的氫氧化鋁時，得到的球狀氧化鋁可為數種粒子彼此黏聚的形式。
球狀氧化鋁粉末用於半導體應用時，須將鈾含量降至極低含量以消除α-射線引起的操作錯誤。作為製造此鈾含量低之球狀氧化鋁粉末之方法，已知的一個方法中，熔化高純度鋁，及之後使熔化的鋁霧化以製造鈾含量和釷含量皆低於1 ppb的鋁粉末，且所得產物餵入包括氧的氣流中以燃燒(請參考JP-A-11-92136)。但是，就生產力觀點，由於此方法為二步驟方法，所以無須將此方法視為有利的方法。
 發明總論
本發明的一個目的係提供用以製造球狀氧化鋁粉末之方法，其不僅以高生產力製造球狀氧化鋁，亦同時具有小比表面積和低鈾含量且能夠提供用於半導體包封材料的樹脂組成物高導熱性。
本發明者致力於解決前述問題之研究的結果是，他們發現藉由將具有特定物理性質的氫氧化鋁粉末噴灑餵入火燄中，能夠有效地製造比表面積小且鈾含量低的球狀氧化鋁粉末。
即，本發明提供一種用以製造球狀氧化鋁粉末之方法，包含步驟：將氫氧化鋁粉末噴灑至火燄中，該氫氧化鋁粉末的比表面積(藉氮吸附法測得)為0.3平方米/克或更高且3平方米/克或更低；平均粒徑D50(其為在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的50重量%粒子處的粒徑)對球轉變粒徑Dbet(自比表面積計算)的比，D50/Dbet，為10或更低；且平均粒徑D50為2微米或更高且100微米或更低，及之後，以粉末形式收集。
本發明亦提供用以加至樹脂之球狀氧化鋁粉末之製法，該粉末的平均粒徑D50為2微米或更高且100微米或更低(其為在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的50重量%粒子處的粒徑)；比表面積(藉氮吸附法測定)為1平方米/克或更低；平均粒徑D50對球轉變粒徑Dbet(自比表面積計算)的比，D50/Dbet，為5或更低；且鈾含量為10 ppb或更低。
此外，本發明提供一種用以製造球狀氧化鋁之氫氧化鋁粉末，其比表面積(藉氮吸附法測得)為0.3平方米/克或更高且3平方米/克或更低；平均粒徑D50(其為在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的50重量%粒子處的粒徑)對球轉變粒徑Dbet(自比表面積計算)的比，D50/Dbet，為10或更低；粒徑D10(其為在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的10重量%粒子處的粒徑)和粒徑D90(其為累積在90重量%粒子處的粒徑)的粒徑分佈指數，D90/D10，為12或更低；具有水礬土晶體形式(此藉粉末X-射線繞射測定)；且晶體面(110)對晶體面(002)的峰強度比，I(110)/I(002)，為0.20或更高。
根據本發明之製法，可以高生產力得到比表面積小、鈾含量低且α配量低的球狀氧化鋁粉末。
下文中，將詳細描述本發明。
在本發明之方法中作為原料的氫氧化鋁粉末(下文中有時稱為“原料氫氧化鋁粉末”)的比表面積(藉氮吸附法測定)上限為3平方米/克或更低，較佳為2平方米/克或更低。當原料氫氧化鋁粉末的比表面積過大時，所得球狀氧化鋁粉末的比表面積也會過大。原料氫氧化鋁粉末的比表面積下限為0.3平方米/克或更高，較佳為0.5平方米/克或更高。當原料氫氧化鋁粉末的比表面積過低時，其作為樹脂填料的物理性質會受損，此因粒徑大於平均粒徑之粗粒含量提高之故。
本發明之方法中使用的原料氫氧化鋁粉末之平均粒徑D50為2微米或更高且100微米或更低，較佳為3微米或更高且70微米或更低。本發明中，平均粒徑D50(下文中有時簡稱為“D50”)是指在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的50重量%粒子處的粒徑。原料氫氧化鋁粉末的平均粒徑D50低於2微米時，收集效率會受損，當其超過100微米時，粒子表面會因球狀化而變得粗糙。
本發明之方法中使用的原料氫氧化鋁粉末之平均粒徑D50對球轉變粒徑Dbet(自比表面積計算)的比，D50/Dbet，為10或更低，較佳為8或更低，更佳為6或更低。本發明中，球轉變粒徑Dbet(下文中有時簡稱為“Dbet”)是指自比表面積和原料氫氧化鋁的真實密度計算的粒徑，並指出間接計算的主要粒徑。原料氫氧化鋁粉末的D50/Dbet大於10時，無法得到D50/Dbet為5或更低的球狀氧化鋁粉末。未特別限制D50/Dbet的下限，但通常為1或更高。
本發明之方法中使用的原料氫氧化鋁粉末的粒徑分佈指數D90/D10較佳為12或更低。未特別限制D90/D10的下限，但通常為2或更高。本發明中，D10和D90分別是指在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的10重量%和90重量%粒子處的粒徑。D90/D10的值係粒徑分佈寬度有多大的指標，且其值越小，粒徑分佈越明確。原料氫氧化鋁粉末的D90/D10值為12或更低時，得到的球狀氧化鋁粉末具有明確的粒徑分佈，且經由旋風機的粉末產率提高，並因此導致生產力提高。
本發明之方法中使用的原料氫氧化鋁粉末之晶體形式的例子包括水礬土的三水合物和三水鋁石，及軟水鋁石和硬水鋁土的一水合物。其中，水礬土較佳，此因其硬度較低並因此可避免產製設備之磨蝕，及可輕易得到平均粒徑為2微米或更高的氫氧化鋁粒子之故。當原料氫氧化鋁粉末含有水礬土晶體形式以外的氫氧化鋁時，以原料氫氧化鋁粉末總重計，其含量較佳為5重量%或更低。具有不同晶體形式的氫氧化鋁含量可由X-射線繞射測量測得的主峰強度比計算得知。
本發明之方法中使用的原料氫氧化鋁粉末之晶體面(110)對晶體面(002)的峰強度比，I(110)/I(002)，較佳為0.20或更高。此峰強度比I(110)/I(002)更佳為0.25或更高，又更佳為0.30或更高。峰強度比低於0.20的粉末顯示晶體面(002)為大板面。當進行球狀化的此氫氧化鋁粉末作為原料時，所得球狀氧化鋁會具有大表面積。此峰強度比較佳為0.5或更低。
若球狀氧化鋁粉末用於半導體元件的包封材料，則此球狀氧化鋁粉末須具有低α配量，即，球狀氧化鋁粉末中的鈾含量必須低。特定言之，希望將球狀氧化鋁粉末的鈾含量限於10 ppb或更低。由於球狀氧化鋁粉末中的鈾含量取決於原料氫氧化鋁粉末中之鈾含量，因此，重要的是使作為原料的氫氧化鋁中的鈾含量儘量低，以製造鈾含量低的球狀氧化鋁粉末。
因此，本發明之方法中使用的原料氫氧化鋁粉末中之鈾含量較佳為10 ppb或更低，更佳為8 ppb或更低。α配量低的球狀氧化鋁粉末(如鈾含量為10 ppb或更低的球狀氧化鋁粉末，其適合用於半導體包封材料)可藉由使用鈾含量低於10 ppb或更低的原料氫氧化鋁粉末而得到。未特別限制原料氫氧化鋁粉末中的鈾含量下限。下限越低越佳，但通常約3 ppb。
已經知道使用鋁礬土作為原料，藉Bayer法得到的氫氧化鋁的鈾含量高，如數百ppb，此如JP 60-246220 A中所述者。此因在Bayer法中通常循環使用鋁酸鈉水溶液，因此，自鋁礬土萃出的有機化合物逐漸累積在溶液中之故。
例如，如果作為用以得到鋁酸鈉水溶液的原料之鋁礬土改為有機化合物含量低於0.1重量%的氫氧化鋁，則可降低鋁酸鈉水溶液中的有機化合物含量。特定言之，含量可降至10毫克/升或更高且1000毫克/升或更低，較佳為10毫克/升或更高且500毫克/升或更低。此外，藉由將吸附劑加至水溶液中，以移除可高度吸附的有機化合物，或藉由以氧化劑分解有機化合物，可得到有機化合物含量較低的鋁酸鈉水溶液。藉由使用以此方式得到的鋁酸鈉水溶液製備氫氧化鋁，所得氫氧化鋁的鈾含量可降至10 ppb或更低。
若球狀氧化鋁粉末用於電子零件(如半導體包封材料)，則就防潮可靠性的觀點，重要的是降低可溶Na量。可溶Na量取決於作為原料的氫氧化鋁中所含的Na量。因此，原料氫氧化鋁粉末中所含之不溶Na和可溶Na二者的量越少，在球狀化法中產生的Na氣體量越少，且所得球狀氧化鋁粉末中之可溶Na量越少。本發明之方法中使用的原料氫氧化鋁粉末之不溶Na和可溶Na二者總量較佳為0.20重量%或更低，更佳為0.15重量%或更低，此係以氧化物(Na2O)計。
未特別限制本發明之方法中使用的原料氫氧化鋁粉末之製法，且可藉此領域中一般使用的任何方法(較佳為Bayer法)製造原料氫氧化鋁粉末。特定言之，例如，此原料氫氧化鋁粉末可藉由將氫氧化鋁(其為晶種)加至藉Bayer法製得的鋁酸鈉水溶液中，及攪拌此混合物並同時使液體溫度維持於30至90℃，藉此使得鋁酸鈉水溶液中的鋁組份分解和沉澱而製得。藉此方法製造的氫氧化鋁通常具有水礬土晶體形式。
此原料氫氧化鋁粉末可進一步經表面處理。此表面處理中，可以使用此領域常用的任何表面處理劑。表面處理劑的例子包括矽烷偶合劑、鈦酸酯偶合劑、和脂肪酸(如硬脂酸)。特別地，當使用經矽烷偶合劑或鈦酸酯偶合劑塗覆的氫氧化鋁時，藉由表面處理劑餵入火燄中引發的熱分解作用，在球狀氧化鋁粉末表面上形成無機氧化物層，而可預期減少可溶Na量，甚至原料氫氧化鋁粉末中的Na2O含量高亦然。
未特別限制用以處理表面之方法，且濕法和乾法二者皆可使用。就生產力觀點，乾法較佳。特定言之，原料氫氧化鋁粉末在超混合機或V-型混合機中流化，於混合機中添加表面處理劑並混合，藉此可進行表面處理。此外，例如，一個方法中，在粉碎步驟中，使用震動研磨機或球磨機，添加表面處理劑。
若使用偶合劑，則以氫氧化鋁粉末重量計，表面處理劑的量較佳為0.5重量%SiO2或TiO2或更低。若表面處理劑的量超過0.5重量%，則由於表面塗覆量提高，但粒子彼此黏聚並會生成粗粒，所以表面積會降低。
相對於100重量份氫氧化鋁粉末，添加之表面處理劑的量較佳為0.01重量份或更高且1重量份或更低。
具有前述物理性質的原料氫氧化鋁粉末不僅可用於本發明之方法，亦可作為此領域中通常用以製造球狀氧化鋁的方法中之原料。當此粉末用於本發明之方法中時，可以特別有效地製造比表面積小且鈾含量低的球狀氧化鋁粉末。
可以藉由使用，例如，圖1所示設備實施本發明之製法。圖1所示球狀氧化鋁粉末的製造設備包括熱噴灑爐1，其上方備有燃燒器2，此燃燒器2連接至可燃氣體進料管3、燃燒載氣進料管4和原料進料管5，用以收集通過熱噴灑爐之粉末的旋風機6，袋濾器7和鼓風機8。
特定言之，分散於載氣中的原料氫氧化鋁粉末經由原料進料管餵至火燄中，藉此，氫氧化鋁可球狀化以製造球狀氧化鋁粉末。
原料氫氧化鋁粉末可以，例如，原料氫氧化鋁粉末分散於水中的漿料形式餵入。同時，根據本發明之方法，就生產力觀點，由於沒有在熱噴灑中之水蒸發的潛熱所引發的熱耗損，所以原料氫氧化鋁粉末以粉末形式噴灑餵入。
原料氫氧化鋁粉末所含的水量較佳為0.5重量%或更低，此由於在粉末餵入火燄時，可抑制介於粒子之間的黏著弱化及因粒子的黏聚而形成粗粒的情況之故。
原料氫氧化鋁粉末藉載氣噴灑餵入火燄中。載氣的例子包括氧、空氣、和氮，且較佳使用氧。氫氧化鋁粉末分散於載氣中之濃度(餵入的氫氧化鋁粉末量(克)/餵入的載氣量(NL))較佳為1.0或更高且為10.0或更低。若濃度過高，則氫氧化鋁粉末在載氣中的濃度變高，且粉末餵入火燄中之分散性受損，造成粉末在球狀化期間內熔化，並因此而使得得到的球狀氧化鋁粉末之粒徑大。
關於餵入火燄之原料氫氧化鋁粉末的量，在火燄中之濃度(餵入的氫氧化鋁粉末量(克)/餵入的氣體量(NL))較佳為0.01或更高且為2.0或更低，更佳為0.1或更高且為1.5或更低。餵入的氣體量是指餵入的可燃氣體、餵入的燃燒載器和餵入的載氣的總量。若濃度過低，則因為餵入的原料氫氧化鋁粉末量不足，而使得生產力受損。另一方面，若其過高，則帶入與火燄接觸之原料氫氧化鋁粉末量立刻提高，使得粒子彼此熔合，且所得球狀氧化鋁粉末之粒徑變大。
關於餵入火燄中之原料氫氧化鋁粉末的量，可燃氣體比(餵入的氫氧化鋁粉末量(克)/餵入的可燃氣體量(NL))較佳為10.0或更低，更佳為6.0或更低。若可燃氣體比過高，則餵入火燄之氫氧化鋁粉末的量立刻提高且難以使其全數球狀化。就生產力觀點，可燃氣體比的下限通常是0.1或更低。
本發明之方法中，可燃氣體之例子包括丙烷、丁烷、丙烯、乙炔、和氫。其中，丙烷(例如，液化丙烷氣(LPG))較佳。燃燒載氣的例子包括空氣和氧。其中，氧較佳。可以根據，例如，製造量，適當地決定可燃氣體和燃燒載氣的餵入條件。通常可根據已餵入的原料粉末量調整此條件。
噴灑進入火燄中的原料氫氧化鋁粉末因為具有高溫的火燄而轉化成氧化鋁，且球狀化成球狀氧化鋁粉末。藉此得到的球狀氧化鋁粉末抽經鼓風機並收集在旋風機中。未收集在旋風機中的粉末經由袋濾器收集，且廢氣釋放至空氣中。
本發明的球狀氧化鋁粉末的比表面積(藉氮吸附法測得)為1平方米/克或更低，較佳為0.8平方米/克或更低。若此比表面積為1平方米/克或更低，則當粉末混入樹脂材料中時，可抑制樹脂材料的機械性質之受損。
本發明之球狀氧化鋁粉末的平均粒徑D50為2微米或更高且100微米或更低，較佳為3微米或更高且70微米或更低。此處，平均粒徑D50與前文定義者相同。若球狀氧化鋁粉末的平均粒徑D50低於2微米，則表面積大，並因此而當此粉末加至樹脂材料中時，機械性質受損，而若粉末的D50超過100微米，則球狀氧化鋁粉末表面的平整度受損。
本發明之球狀氧化鋁粉末的粒徑分佈指數D90/D10較佳為4.0或更低，更佳為3.5或更低。此處，D10和D90與前文之定義相同。未特別限制D90/D10的下限，但通常為1.5或更高。
本發明之球狀氧化鋁粉末的平均粒徑D50對Dbet(自比表面積計算)的比，D50/Dbet，為5或更低，較佳為4或更低。此處，自比表面積計算的Dbet與前文之定義相同。若D50/Dbet超過5，則因為粒徑分佈寬，細粒或粗粒含量提高。未特別限制D50/Dbet的下限，但通常為1或更高。
至於原料氫氧化鋁粉末的平均粒徑D50(a)與藉由將原料氫氧化鋁粉末噴灑餵入火燄中而製得的球狀氧化鋁粉末的平均粒徑D50(b)之關係，本方法中，D50(a)/D50(b)較佳為0.7或更高且1.3或更低，更佳為0.8或更高且1.2或更高。若D50(a)/D50(b)不在前述範圍內，則難以藉由調整原料氫氧化鋁粉末的粒徑而控制球狀氧化鋁粉末的粒徑。慣用方法中，若提高旋風機的收集效率，則D50(a)/D50(b)不為0.7或更高且1.3或更低，因此，其難以藉由調整原料氫氧化鋁粉末的粒徑而控制球狀氧化鋁粉末的粒徑，若D50(a)/D50(b)控制於0.7或更高且1.3或更低，則會損及旋風機的收集效率。根據本方法，能夠以高收集效率及D50(a)/D50(b)控制於0.7或更高且1.3或更低的方式製造球狀氧化鋁粉末。
本發明之球狀氧化鋁粉末的鈾含量為10 ppb或更低，較佳為8 ppb或更低。較佳地，鈾含量為10 ppb或更低的粉末用於半導體的包封材料，此因其能夠防止半導體元件的操作失誤之故。球狀氧化鋁粉末的鈾含量可藉已知方法(如發光放電質譜法、誘發式偶合電漿質譜法或螢光法)定量。其中，較佳為誘發式偶合電漿質譜法，此因其測定下限低之故。
本發明之球狀氧化鋁粉末較佳在3微米至20微米的粒徑範圍內具有球度為0.90或更高，此因其可改良加至樹脂的填充性質之故。
本發明之球狀氧化鋁粉末的可溶Na量較佳為500 ppm或更低，更佳為200 ppm或更低。此可溶Na量是指當粉末與水接觸時，溶於水中的Na+離子量。若球狀氧化鋁粉末所含的可溶Na量在前述範圍內，則粉末加至樹脂中時，可抑制絕緣性質之受損。若所含球狀氧化鋁粉末的防潮可靠性不足，則黏著至表面的可溶Na可藉已知方法(如以水清洗)移除。
本發明之球狀氧化鋁粉末特別有效地藉本發明之方法製造。
本發明之球狀氧化鋁粉末適合作為樹脂填料，且可施用至各式各樣的樹脂。樹脂的特定例子包括熱塑性樹脂，如聚烯烴樹脂(典型者為聚乙烯和聚丙烯)、和丙烯酸系樹脂；熱固性樹脂，如環氧樹脂和酚樹脂；及有機矽化合物形成的聚矽氧樹脂。本發明之球狀氧化鋁粉末加至這些樹脂時，可提供樹脂高導熱性和高絕緣性，並因此它們特別適合作為電子零件中使用的冷卻構件。
使用一般使用的任何已知方法，本發明之球狀氧化鋁粉末與樹脂混合，藉此可得到樹脂組成物。例如，樹脂為液體形式(如液態環氧樹脂)時，液態樹脂、球狀氧化鋁粉末和固化劑彼此混合，然後藉熱或紫外線固化此混合物以得到樹脂組成物。可以使用任何已知固化劑、混合法、和固化法。另一方面，若樹脂為固體形式(如聚烯烴樹脂或丙烯酸系樹脂)，則球狀氧化鋁粉末和樹脂彼此混合，然後藉任何已知方法(如熔體捏和)捏和此混合物，藉此可得到所欲的樹脂組成物。
本發明之球狀氧化鋁粉末對樹脂之混合比較佳為90至20體積%球狀氧化鋁粉末相對於10至80體積%樹脂，此因導熱性可獲改良且不損及樹脂-比撓曲性之故。
實例
將藉實例更詳細地描述本發明。
(1)　平均粒徑(D50)，10重量%處的粒徑(D10)，90重量%處的粒徑(D90)
粒徑係使用雷射散射粒徑分佈分析儀(“Microtrac HRA X-100”,Nikkiso Co,Ltd.製造)測定。待測粉末加至含有0.2重量%六偏磷酸鈉的水溶液中，且將其濃度調整至可測定程度。輸出功率40瓦的超音波照射樣品5分鐘，進行測定(n=2)。以平均值作為粒徑。測定原料氫氧化鋁粉末的粒徑時，折射指數為1.57，且當測定球狀氧化鋁粉末的粒徑時，其為1.76。
累積自最細粒子側的50重量%粒子處的粒徑測得D50值。以步驟[log(粒徑)]為0.038自粒徑分佈定出D10和D90。
(2)　比表面積
比表面積係根據JIS-Z-8830藉氮吸附法測定。
(3)　Dbet
自下式計算Dbet(微米)。
6/[比表面積(平方米/克)×粉末的真實密度(克/立方公分)]
原料氫氧化鋁和球狀氧化鋁的真實密度分別是2.4和3.7。
(4)　粉末X-射線繞射測定
使用粉末X-射線繞射分析儀(“RINT-2000”,Rigaku Corporation製造)，氫氧化鋁粉末填入用以藉衝擊測定的玻璃容器，之後在下列條件下進行測定。使用Cu作為X-射線來源。
(測定條件)
步進寬度：0.02度
掃描速率：0.04度/秒
加速電壓：40千伏
加速電流：30毫安培
(5)　峰強度比I(110)/I(002)
由粉末X-射線繞射測定的結果，相較於JCPDS card No.70-2038，將出現於2θ為18.3°的位置的峰定義為晶體面(002)，及將出現於2θ為20.3°的位置的峰定義為晶體面(110)。由峰高度定出峰強度比I(110)/I(002)。
(6)　Na2O含量
氫氧化鋁粉末在空氣環境中於1100℃鍛燒2小時，然後根據JIS-R9301-3-9定出氫氧化鋁粉末中的Na2O含量。
(7)　可溶Na量
在一般溫度的10毫升純水中添加1克球狀氧化鋁粉末，此混合物攪拌10分鐘。然後，藉離心進行固-液分離且取得所得上層清液。藉離子層析術，在液體中萃出可溶Na。
(8)鈾含量
氫氧化鋁粉末或球狀氧化鋁粉末在硫酸和磷酸的混合水溶液中加熱以將粉末溶於其中，藉此製得水溶液。然後，所得水溶液與含有磷酸三丁酯(其通常作為用以萃取鈾的試劑)的環己烷溶液接觸，以萃取水溶液中所含的鈾。之後，萃出物再度與純水接觸。使用ICP-MS以U238 amu強度測定藉逆萃取而轉移進入含水相的鈾。使用SPEX生產的標準液作出校正曲線。
(9)　收集效率
由以下計算式計算在旋風機中之收集效率。
收集效率(%)=[在旋風機中的收集量(克)]/[餵入的原料量(克)×102/156]×100
其中102係氧化鋁的分子量，而156係水礬土形式的氫氧化鋁的分子量。
實例1
使用水礬土形式的氫氧化鋁粉末作為氫氧化鋁原料，此粉末經0.1重量%(以SiO2計)矽烷偶合劑進行表面處理，物理性質中，比表面積為1.2平方米/克，D10為1.5微米，D50為8.8微米，D90為17微米，D50/Dbet為4.2，D90/D10為11，峰強度比I(110)/I(002)為0.38，Na2O含量為0.16重量%，鈾含量為5 ppb。此氫氧化鋁粉末餵至由可燃氣體和燃燒載氣所構成之溫度為1500℃或更高的高溫火燄中，並球狀化。條件如下。
(1)載氣濃度
(餵入的氫氧化鋁粉末量(克)/餵入的載氣量(NL))：4.0
(2)在火燄中之濃度
(餵入的氫氧化鋁粉末量(克)/餵入的氣體量(NL))：0.4
(3)可燃氣體比
(餵入的氫氧化鋁粉末量(克)/餵入的可燃氣體量(NL))：2.4
(4)可燃氣體/燃燒載氣之比：0.23
使用LPG作為可燃氣體，及使用氧作為燃燒載氣和載氣。之後，所得粉末收集在旋風機中以得到球狀氧化鋁粉末。旋風機的收集效率為84%。
所得球狀氧化鋁粉末之物理性質中，比表面積為0.6平方米/克，D50為7.7微米，D50/Dbet為2.7，D90/D10為2.8，可溶Na量為139 ppm，鈾含量為7 ppb。
實例2
以與實例1相同方式得到球狀氧化鋁粉末，但具有表1所示物理性質且未經表面處理之水礬土形式的氫氧化鋁粉末作為原料氫氧化鋁粉末。旋風機的收集效率為81%。所得球狀氧化鋁粉末的物理性質示於表2。
比較例1
以與實例1相同方式得到球狀氧化鋁粉末，但具有表1所示物理性質且未經表面處理之水礬土形式的氫氧化鋁粉末作為原料氫氧化鋁粉末。旋風機的收集效率為72%。所得球狀氧化鋁粉末的物理性質示於表2。
由表2所示結果，證實根據本發明之製法，可以高生產力製造具有小比表面積和低鈾量的球狀氧化鋁粉末。
根據本發明之製法，可提供具有小比表面積、低鈾含量、和低α配量的球狀氧化鋁粉末。
1．．．熱噴灑爐
2．．．燃燒器
3．．．可燃氣體進料管
4．．．燃燒載氣進料管
5．．．原料進料管
6．．．旋風機
7．．．袋濾器
8．．．鼓風機
圖1係根據本發明之實施例，用以製造球狀氧化鋁粉末之例示設備。
1．．．熱噴灑爐
2．．．燃燒器
3．．．可燃氣體進料管
4．．．燃燒載氣進料管
5．．．原料進料管
6．．．旋風機
7．．．袋濾器
8．．．鼓風機

Claims (5)

  1. 一種用以製造球狀氧化鋁粉末之方法，包含步驟：將氫氧化鋁粉末噴灑至火燄中，該氫氧化鋁粉末的比表面積(藉氮吸附法測得)為0.3平方米/克或更高且3平方米/克或更低；平均粒徑D50(其為在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的50重量%粒子處的粒徑)對球轉變粒徑Dbet(自比表面積計算)的比，D50/Dbet，為10或更低；且平均粒徑D50為2微米或更高且100微米或更低，及之後，以粉末形式收集，其中，該球狀氧化鋁粉末具有平均粒徑D50(其為在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的50重量%粒子處的粒徑)為2微米或更高且100微米或更低；比表面積(藉氮吸附法測定)為1平方米/克或更低；平均粒徑D50對球轉變粒徑Dbet(自比表面積計算)的比，D50/Dbet，為5或更低；且鈾含量為10ppb或更低。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該氫氧化鋁粉末具有水礬土晶體形式(此藉粉末X-射線繞射測定)且晶體面(110)對晶體面(002)的峰強度比，I(110)/I(002)，為0.20或更高。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該氫氧化鋁粉末之粒徑D10(其為在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的10重量%粒子處的粒徑)和粒徑D90(其為累積在90重量%粒子處的粒徑)的粒徑分佈 指數，D90/D10，為12或更低。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該氫氧化鋁粉末的鈾含量為10ppb或更低。
  5. 一種用以添加至樹脂的球狀氧化鋁粉末，其具有平均粒徑D50(其為在藉雷射繞射散射法測得的粒徑分佈中，累積自最細粒子側的50重量%粒子處的粒徑)為2微米或更高且100微米或更低；比表面積(藉氮吸附法測定)為1平方米/克或更低；平均粒徑D50對球轉變粒徑Dbet(自比表面積計算)的比，D50/Dbet，為5或更低；且鈾含量為10ppb或更低。
TW100112962A 2010-04-15 2011-04-14 用以製造球狀氧化鋁粉末之方法 TWI518034B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010094402 2010-04-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201202144A TW201202144A (en) 2012-01-16
TWI518034B true TWI518034B (zh) 2016-01-21

Family

ID=44788337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100112962A TWI518034B (zh) 2010-04-15 2011-04-14 用以製造球狀氧化鋁粉末之方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8815205B2 (zh)
JP (2) JP5771055B2 (zh)
KR (1) KR101808859B1 (zh)
CN (1) CN102249276B (zh)
TW (1) TWI518034B (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5846233B2 (ja) * 2014-03-04 2016-01-20 日本軽金属株式会社 粘度特性に優れた低ソーダαアルミナ粉体及びその製造方法
CN104891539B (zh) * 2015-05-22 2017-01-04 中国海洋石油总公司 一种球形氧化铝颗粒的扩孔方法
JP6323724B2 (ja) * 2015-10-13 2018-05-16 大陽日酸株式会社 アルミナ粒子の製造方法
JP6688065B2 (ja) 2015-12-18 2020-04-28 ナミックス株式会社 エポキシ樹脂組成物
EP3458509B1 (en) 2016-05-16 2022-07-06 Martinswerk GmbH Alumina products and use thereof in polymer compositions with high thermal conductivity
EP3582932B1 (en) 2017-02-15 2022-03-30 Saint-Gobain Ceramics&Plastics, Inc. Alumina abrasive particles used for automotive finishing compositions
JP7123525B2 (ja) * 2017-03-23 2022-08-23 東洋アルミニウム株式会社 放熱性フィラーおよびそれを含む放熱性樹脂組成物、放熱性フィラーの製造方法
CN107555455B (zh) * 2017-08-31 2020-06-09 天津泽希矿产加工有限公司 电子导热用球形氧化铝及制造方法
FR3077287B1 (fr) * 2018-01-31 2023-09-22 Saint Gobain Ct Recherches Poudre pour revetement de chambre de gravure
JP6771078B1 (ja) * 2019-09-04 2020-10-21 株式会社アドマテックス アルミナ粒子材料及びその製造方法
CN111370623B (zh) * 2020-03-18 2022-03-15 江苏厚生新能源科技有限公司 氧化铝陶瓷隔膜及制备方法、粉体、陶瓷浆料、锂电池
KR20220160018A (ko) * 2020-03-31 2022-12-05 덴카 주식회사 알루미나 분말, 수지 조성물, 및 방열 부품
JP7406444B2 (ja) 2020-04-22 2023-12-27 株式会社アドマテックス 球状粒子材料の製造方法
CN112403032A (zh) * 2020-11-18 2021-02-26 中国核动力研究设计院 一种均匀性水溶液核反应堆燃料溶液中99Mo、131I共提取的方法
CN113060746B (zh) * 2021-04-14 2023-04-18 雅安百图高新材料股份有限公司 一种大粒径氧化铝原料制备方法及其球形氧化铝产品
CN115947361A (zh) * 2022-11-21 2023-04-11 江苏联瑞新材料股份有限公司 一种低放射性氧化铝粉及其制备方法
CN115849420B (zh) * 2022-11-29 2024-02-09 洛阳中超新材料股份有限公司 原晶大颗粒氢氧化铝、制备方法、硅橡胶及电路板

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60246220A (ja) 1984-05-19 1985-12-05 Showa Alum Ind Kk α線放射量の低いアルミナ水和物またはアルミナの製造方法
JP3937494B2 (ja) * 1997-02-24 2007-06-27 住友化学株式会社 アルミナ充填樹脂またはゴム組成物
JPH1192136A (ja) 1997-09-18 1999-04-06 Adomatekkusu:Kk 低α線量アルミナ粉末の製造方法および低α線量アルミナ粉末
JPH11147711A (ja) 1997-11-11 1999-06-02 Asahi Glass Co Ltd アルミナ微小球体及びその製造方法
US6096414A (en) * 1997-11-25 2000-08-01 Parker-Hannifin Corporation High dielectric strength thermal interface material
JP4209041B2 (ja) 1999-07-06 2009-01-14 電気化学工業株式会社 球状アルミナ粉末の製造方法
JP4361997B2 (ja) 2000-02-17 2009-11-11 電気化学工業株式会社 球状アルミナ粉末及び樹脂組成物
JP2003192339A (ja) * 2001-12-27 2003-07-09 Showa Denko Kk アルミナ粒、アルミナ粒の製造方法およびアルミナ粒を含む組成物
JP2003261647A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Toray Ind Inc エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
EP1567450B1 (en) 2002-12-05 2008-08-20 Showa Denko K.K. Aluminum hydroxide and method for production thereof
JP4172765B2 (ja) * 2002-12-05 2008-10-29 昭和電工株式会社 水酸化アルミニウム及びその製造方法
JP5116968B2 (ja) 2004-12-24 2013-01-09 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 球状アルミナ粉末の製造方法
TR201000159T1 (tr) 2007-07-23 2010-06-21 Ford Otomoti̇v Sanayi̇ Anoni̇m Şi̇rketi̇ Bir marş sistemi.
JP5396740B2 (ja) * 2008-05-07 2014-01-22 日立化成株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
WO2009136508A1 (ja) * 2008-05-08 2009-11-12 富士高分子工業株式会社 熱伝導性樹脂組成物
TWI471368B (zh) * 2009-02-13 2015-02-01 Sumitomo Chemical Co Fine particles of aluminum hydroxide powder for filling resin and a method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101808859B1 (ko) 2017-12-13
JP2011236118A (ja) 2011-11-24
JP5771055B2 (ja) 2015-08-26
KR20110115535A (ko) 2011-10-21
TW201202144A (en) 2012-01-16
CN102249276A (zh) 2011-11-23
US20110256051A1 (en) 2011-10-20
JP2015145336A (ja) 2015-08-13
US8815205B2 (en) 2014-08-26
CN102249276B (zh) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI518034B (zh) 用以製造球狀氧化鋁粉末之方法
KR101398682B1 (ko) 육방 격자 질화붕소 분말 및 그 제조방법
WO2018150826A1 (ja) 球状酸化マグネシウム及びその製造方法
TWI639556B (zh) 粉碎二氧化矽粒子之製造方法及含有該粒子之樹脂組成物
EP3196167B1 (en) Spherical ferrite powder, resin composition containing said spherical ferrite powder, and molded article using said resin composition
JP7109275B2 (ja) 六方晶窒化ホウ素粉末及びその製造方法
JP6440551B2 (ja) シリカ粒子の製造方法
JP2010208933A (ja) 樹脂充填用微粒水酸化アルミニウム粉末およびその製造方法
JP2009227485A (ja) ベーマイト微粒子、アルミナ微粒子及びそれらの製造方法
KR101374985B1 (ko) 깁사이트 유형 수산화 알루미늄 입자
JP6462459B2 (ja) シリカ粒子の製造方法
JP5417248B2 (ja) 球状アルミナ粉末の製造方法
KR101394808B1 (ko) 비정질 실리카질 분말, 그 제조 방법 및 반도체 봉지재
Sun et al. One-pot synthesis of hydrophobic and enhanced red-emitting CaCO 3: Eu 3+ phosphors
Cho et al. Large-scale production of spherical Y 2 O 3: Eu 3+ phosphor powders with narrow size distribution using a two-step spray drying method
US20220219999A1 (en) Spherical magnesium oxide, manufacturing method thereof, thermal conductive filler and resin composition
JP5635650B2 (ja) アルミナ微粒子及びその製造方法
WO2019017435A1 (ja) 珪酸塩化合物微粒子及びその製造方法
KR100814479B1 (ko) 비표면적이 향상된 구형 실리카의 제조방법
CN116730384A (zh) 一种高致密球形金红石型TiO2及其制备方法
JP2023059538A (ja) 球状酸化マグネシウム、その製造方法、樹脂フィラー及び樹脂組成物
Boselli et al. Control of nanoparticle size in RF thermal plasma synthesis of silicon oxide starting from solid and liquid precursors
WO2022210260A1 (ja) 球状無機質粉末及び液状封止材