WO2009133904A1 - アルミナ粉末、その製造方法、及びそれを用いた樹脂組成物 - Google Patents

アルミナ粉末、その製造方法、及びそれを用いた樹脂組成物 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an alumina powder having a large average circularity and improved flow characteristics at high filling, a method for producing the same, and a resin composition using the same.
  • An object of the present invention is to provide an alumina powder having a large average circularity and improved flow characteristics at high filling, a production method thereof, and a resin composition using the same.
  • the present invention solves the above problems by the following means.
  • the ⁇ phase content measured by the following method is 40% or less, An alumina powder having an average circularity of 0.95 or more and an average particle diameter of 100 ⁇ m or less in each particle size region having a particle size of 45 to 200 ⁇ m and less than 45 ⁇ m.
  • an alumina powder having a large average circularity and having a high flow characteristic even when highly filled in a resin composition, and an alumina powder suitable as a filler, and a method for producing the same are provided.
  • the alumina powder of the present invention is useful as a semiconductor sealing material, a heat dissipation member and the like.
  • the alumina powder of the present invention can reduce cracks on the surface of the alumina powder particles and improve fluidity by using a pulverized material of electrofused alumina as a raw material. Moreover, by controlling the ⁇ phase content of the alumina powder to 40% or less, the uneven shape of the particle surface can be improved, and the fluidity can be further enhanced.
  • the ⁇ phase content is preferably close to 0, more preferably 30% or less, and particularly preferably 20 to 0%.
  • the ⁇ phase content of the alumina powder can be controlled by changing the cooling conditions after heat treatment of the electrofused alumina pulverized product. Cooling can be performed by spraying water into the furnace from the trunk in the furnace body. The cooling conditions in the furnace can be adjusted by the amount of water sprayed. In the present invention, the spray amount of water used for cooling is preferably 100 L (liter) or more per hour.
  • the average particle size of the alumina powder of the present invention is variously selected depending on the application. According to the production method of the present invention described later, an alumina powder having an average particle size of 100 ⁇ m or less, particularly 10 to 95 ⁇ m, can be easily produced. The average particle size can be increased or decreased by controlling the average particle size of the raw material.
  • the average particle diameter of the alumina powder in the present invention is 100 ⁇ m or less is that when the average particle diameter exceeds 100 ⁇ m, it becomes difficult to achieve an average circularity of 0.95 or more.
  • the average circularity is preferably 0.95 or more, and more preferably the average circularity is 0.97 or more.
  • the average particle diameter can be measured using, for example, a laser diffraction particle size distribution measuring machine Cirrus granurometer “Model 920” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.). Weigh 1 g of sample for particles with an average particle size of less than 25 ⁇ m, 2 g of sample for particles with an average particle size of less than 25 to 45 ⁇ m, and 4 g of sample for particles with an average particle size of less than 45 to 120 ⁇ m. Input into the introduction section. The particle size distribution measurement with a Cirrus granulometer was performed using water as a solvent, using a refractive index of alumina (1.768) as a setting, and a pump speed of 60 rpm.
  • the resin composition of the present invention is a resin or rubber containing the alumina powder of the present invention and filled.
  • the resin containing and filling the alumina powder of the present invention in a resin is referred to as a “resin composition”
  • the rubber containing the alumina powder of the present invention and filled in is referred to as a “rubber composition”.
  • the “resin composition” in the specification of the present invention may include a resin composition and a rubber composition.
  • the average circularity of the alumina powder is preferably 0.95 or more, particularly preferably 0.97 or more.
  • the average circularity of the alumina powder can be increased or decreased by changing the amount of fuel gas (for example, LPG) used for flame formation.
  • the average circularity can be measured, for example, using a flow type particle image analyzer “FPIA-3000” manufactured by Sysmex. That is, 40 g of alumina powder is weighed in a 200 ml beaker, 100 ml of ion-exchanged water is added and stirred, and then for 3 minutes with an ultrasonic cleaner (for example, product name “Ultrasonic cleaner VS-150” manufactured by ASONE). Disperse. After putting the slurry in a beaker into the JIS45micrometer sieve which attached the saucer, 300 ml of ion-exchange water is poured on a sieve, and it measures as follows according to a particle diameter after that.
  • FPIA-3000 flow type particle image analyzer
  • the production of the alumina powder of the present invention is preferably carried out using an electrofused alumina pulverized product as a raw material powder using the equipment shown in FIG. Briefly, molten alumina pulverized material is melted while being injected into the flame from the top of the furnace, water is sprayed into the furnace from the core of the furnace body, and the resulting spheroidized product is bugged by a blower together with exhaust gas. Transport to filter and collect.
  • the formation of the flame is performed by injecting a fuel gas such as hydrogen, natural gas, acetylene gas, propane gas, or butane and an auxiliary combustion gas such as air or oxygen from a combustion burner set in the furnace body.
  • the flame temperature is preferably 2100 ° C. or higher, particularly preferably 2100 to 2300 ° C.
  • Cooling by spraying water into the furnace can use a two-fluid nozzle.
  • the temperature in the furnace is preferably lowered by 200 to 400 ° C. as compared with the case where water is not sprayed.
  • the range of temperature drop in the furnace is preferably achieved by the amount of water spray described above.
  • the ⁇ -phase content of the alumina powder can be adjusted by the amount of water spray (corresponding to the setting of temperature conditions in the furnace).
  • the raw material fused aluminum pulverized material used in the method for producing alumina powder of the present invention is preferably a pulverized material of a melt-solidified product of Bayer method alumina.
  • An arc furnace can be used to melt the Bayer process alumina.
  • the average particle size of the electrofused alumina pulverized product is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 10 to 95 ⁇ m.
  • the alumina powder in the present invention for a semiconductor encapsulant, it is necessary to reduce ionic impurities in the alumina powder.
  • the water washing treatment for example, a method described in JP-A-2005-281063 is used. That is, the alumina powder in the presence of an ion exchange resin, Na +, K +, NH 4 +, Mg 2 +, pH containing no Ca 2 + essentially takes place by washing with water 3-7.
  • Examples of the resin of the resin composition of the present invention include epoxy resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, unsaturated polyesters, fluororesins; polyamides such as polyimides, polyamideimides, and polyetherimides; polybutylene terephthalates, polyethylene terephthalates, etc.
  • Polyester Polyphenylene sulfide, aromatic polyester, polysulfone, liquid crystal polymer, polyethersulfone, polycarbonate, maleimide modified resin, ABS resin, AAS (acrylonitrile-acrylic rubber / styrene) resin, AES (acrylonitrile / ethylene / propylene / diene rubber / styrene) Resin, EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) resin, silicone resin, or the like can be used.
  • epoxy resin, phenol resin, fluororesin, polyimide, polyphenylene sulfide, polycarbonate, ABS resin, silicone resin and the like are preferable. Particularly preferred are epoxy resins and silicone resins.
  • the resin composition of the present invention is obtained by filling the resin or rubber with the alumina powder of the present invention.
  • the resin composition of the present invention is produced by blending a predetermined amount of each material with a blender, a Henschel mixer, etc., kneading with a heating roll, kneader, uniaxial or biaxial extruder, etc., cooling and then pulverizing. Can do.
  • the content of the alumina powder varies depending on the application, the present invention is characterized in that the alumina powder can be highly filled in resin or rubber, and is preferably 40% by volume or more with respect to 100% by volume of the resin composition, More preferred is 65 to 90% by volume.
  • the alumina powder of this invention in the epoxy resin is suitable as a semiconductor sealing material.
  • the alumina powder content is preferably 70% by volume or more with respect to 100% by volume of the resin composition, More preferably, it is 75 to 90% by volume.
  • the alumina powder of this invention in the silicone resin or silicone rubber is suitable as a heat radiating member.
  • the content of the alumina powder is preferably 65% by volume or more with respect to 100% by volume of the resin composition, and preferably 70 to 80% by volume. More preferred.
  • Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 [Production of alumina powder) [Production of pulverized electrofused alumina] The Bayer method calcined alumina powder “D” (A11 manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) was melted, cooled, and pulverized in an arc furnace to produce electrofused alumina pulverized products “A”, “B”, and “C”. The production of “A”, “B”, and “C” was performed by adjusting the grinding time.
  • a ball mill (AXB-15 manufactured by Seiwa Giken Co., Ltd.) was used for pulverization treatment at the time of raw material preparation, and alumina balls (spheres with a diameter of 30 mm) were used as the pulverization media.
  • Table 1 shows the types and average particle diameters of the alumina powder raw materials “A”, “B”, “C”, and “D” used in the present invention.
  • the obtained alumina powder was washed with water.
  • a mass% water slurry was prepared, stirred for 1 hour using a stirring and mixing device (manufactured by Ashizawa Finetech, trade name “Star Disperser RSV175”), and dehydrated with a filter press.
  • the moisture content of the obtained cakes was all 20% by mass or less. This cake was dried at 150 ° C. for 48 hours with a shelf dryer to obtain an alumina powder that had been washed with water.
  • the average circularity of the alumina powder was measured by the following method, and the results are shown in Table 3.
  • the average circularity was measured using a flow type particle image analyzer “FPIA-3000” manufactured by Sysmex. That is, 40 g of alumina powder is weighed in a 200 ml beaker, 100 ml of ion-exchanged water is added and stirred, and then for 3 minutes with an ultrasonic cleaner (for example, product name “Ultrasonic Cleaner VS-150” manufactured by ASONE). Dispersed.
  • FPIA-3000 flow type particle image analyzer
  • the average particle diameter was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring machine Cirrus granulometer “Model 920”. Sample 1g for particles with an average particle size of 25 ⁇ m or less, sample 2g for particles with an average particle size of 25-45 ⁇ m, sample 4g for particles with an average particle size of 45-120 ⁇ m, and direct sample introduction part of the Cirrus granulometer It was thrown into.
  • the particle size distribution measurement with a Cirrus granulometer was performed using water as a solvent, using a refractive index of alumina (1.768) as a setting, and a pump speed of 60 rpm.
  • the ⁇ phase content was measured by the following method. The results are shown in Table 3.
  • the ⁇ phase content can be determined by a calibration curve method of X-ray diffraction.
  • a JDX-3500 type X-ray diffractometer (manufactured by JEOL Ltd.) was used for the X-ray diffraction measurement.
  • [Method for measuring ⁇ phase content] X of powder obtained by mixing ⁇ phase alumina powder AA-05 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and ⁇ phase alumina powder Tymicron TM-100D (manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd.) in a weight ratio of 0:10, 5: 5, 10: 0.
  • Examples 11 to 19 and Comparative Examples 11 to 13 In Examples 11 to 18 and Comparative Examples 11 to 13 in Table 3, 30 parts by volume of the resin blend shown in Table 5 and 70 parts by volume of the alumina powder obtained in Examples 1 to 8 or Comparative Examples 1 to 3 above. Were mixed to prepare an epoxy resin composition. The fluidity and thermal conductivity of each of the resin compositions of Examples and Comparative Examples were evaluated as follows. In Example 19, 20 parts by volume of the resin composition shown in Table 5 and 80 parts by volume of the alumina powder of Example 9 were mixed to prepare an epoxy resin composition, and its fluidity and thermal conductivity were determined. Evaluation was made according to the following. In addition, preparation of the heat radiating member used for the measurement of thermal conductivity was performed as follows.
  • the semiconductor sealing material prepared by heating and kneading with a biaxial extrusion kneader is poured into a plate-shaped mold having a length of 25 mm, a width of 25 mm, and a thickness of 3 mm using a transfer molding machine, and a sample for thermal conductivity evaluation is prepared. Produced.
  • Examples 21 to 29 and Comparative Examples 21 to 23 [Viscosity evaluation] In Examples 21 to 28 and Comparative Examples 21 to 23 in Table 4, 40 parts by volume of liquid silicone rubber and 70 parts by volume of alumina powder obtained in Examples 1 to 8 or Comparative Examples 1 to 3 were mixed. Thus, a silicone rubber composition was prepared. The viscosity and thermal conductivity of each of the silicone rubber compositions of Examples and Comparative Examples were evaluated as follows. In Example 29, 30 parts by volume of liquid silicone rubber and 70 parts by volume of the alumina powder obtained in Example 9 were mixed to prepare a silicone rubber composition, and the viscosity and thermal conductivity were evaluated as follows. did. In addition, YE5822A (made by Momentive Material) was used for the liquid silicone rubber.
  • Thermal conductivity measurement The heat radiating member of the produced epoxy resin composition and the silicone rubber resin composition was molded to 25 mm ⁇ 25 mm (length ⁇ width) and thickness 3 mm, and the member was sandwiched between a copper heater case of 15 mm ⁇ 15 mm and a copper plate, It was set at a tightening torque of 5 kgf / cm. Thereafter, 15 W of electric power was applied to the copper heater case and held for 4 minutes, the temperature difference between the copper heater case and the copper plate was measured, and the thermal resistance was calculated by the following formula.
  • Thermal resistance (°C / W) temperature difference between copper heater case and copper plate (°C) / heater applied power (W)
  • the thermal conductivity is calculated from the following equation from the thermal resistance (° C./W), the heat transfer area [area of the copper heater case] (m 2 ), and the molded body thickness (m) when the tightening torque is 5 kgf / cm. Can do.
  • Thermal conductivity (W / m ⁇ K) formed body thickness (m) / ⁇ thermal resistance (° C./W) ⁇ heat transfer area (m 2 ) ⁇
  • Tables 3 and 4 show the measurement results of the physical properties of the resin compositions and rubber compositions of the examples and comparative examples.
  • the “filler filling rate” in Tables 3 and 4 is the filling rate (vol%) of the alumina powder obtained in Examples and Comparative Examples.
  • the resin composition using the alumina powder of the present invention has a low viscosity and a high spiral flow value, so that the fluidity is remarkably improved.
  • the resin composition using the alumina powder of the present invention is suitable for use as a semiconductor sealing material or a heat dissipation member.
  • the alumina powder of the present invention is used as a filler for a resin composition, and further used for molding compounds such as automobiles, portable electronic devices, industrial devices, and household appliances, heat dissipation sheets, and the like.
  • the semiconductor sealing material obtained from the resin composition of the present invention is suitably used as a member having important heat dissipation characteristics such as a graphic chip.

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Abstract

　流動性を向上させたアルミナ粉末、その製造方法、及びそれを用いた樹脂組成物を提供する。 　以下の方法で測定されたα相含有率が４０％以下であり、粒子径４５～２００μｍ、及び粒子径４５μｍ未満の各粒度域における平均円形度が０．９５以上であり、平均粒子径１００μｍ以下であるアルミナ粉末。 ［α相含有率の測定方法］ 　α相アルミナ粉末とθ相アルミナ粉末を０：１０、５：５、１０：０の質量割合で混合した粉末のＸ線回折測定を行い、２θ＝４３°付近に検出されるα相のピークの積分強度を算出し、混合割合と積分強度の検量線を作成する。次にサンプルのアルミナ粉末のＸ線回折測定を行い、２θ＝４３°付近のピークの積分強度を算出し、上記作成の検量線からα相含有率を求める。

Description

アルミナ粉末、その製造方法、及びそれを用いた樹脂組成物
　本発明は、平均円形度の大きい、高充填時の流動特性を改善したアルミナ粉末、その製造方法及びそれを用いた樹脂組成物に関する。
　近年、ＩＣ等の発熱性電子部品の高機能化と高速化の進展に伴い、それが搭載された電子機器の発熱量が増大しており、半導体封止材においても高い放熱特性が求められている。半導体封止材の放熱特性を高めるには、熱伝導性の高いアルミナ粉末をゴム又は樹脂に含有させればよいが、一般的なバイヤー法アルミナ粉末では高充填時の著しい増粘現象により、アルミナの熱伝導特性を十分に活かすことが出来なかった。
　これを解決するため、水酸化アルミニウム粉末又は水酸化アルミニウム粉末のスラリーを強力な分散機能を有するフィード管から火炎中に噴霧し、球状アルミナ粉末を得る方法が提案された（特許文献１参照）。この方法で得られた球状アルミナ粒子では、平均球形度０．９０以上の粒子であっても水酸化アルミニウム原料由来の表面凹凸があり、改善の余地があった。また、バイヤー法アルミナ粉末を原料に用いた場合においても、表面に原料由来の凹凸が現れており、改善の余地がある。
特開２００１－１９４２５号公報
　本発明の課題は、平均円形度の大きい、高充填時の流動特性を改善したアルミナ粉末、その製造方法、及びそれを用いた樹脂組成物を提供するものである。
　本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決するものである。
（１）下記の方法で測定されたα相含有率が４０％以下であり、
粒子径４５～２００μｍ、および粒子径４５μｍ未満の各粒度域における平均円形度が０．９５以上であり、かつ
平均粒子径が１００μｍ以下であることを特徴とするアルミナ粉末。
［α相含有率の測定方法］
　α相アルミナ粉末とθ相アルミナ粉末を０：１０、５：５、１０：０の質量割合で混合した粉末のＸ線回折測定を行い、２θ＝４３°付近に検出されるα相のピークの積分強度を算出し、混合割合と積分強度の検量線を作成する。次にサンプルのアルミナ粉末のＸ線回折測定を行い、２θ＝４３°付近のピークの積分強度を算出し、上記作成の検量線からα相含有率を求める。
（２）前記（１）に記載のアルミナ粉末を製造する方法であって、電融アルミナ粉砕物を火炎中で熱処理することを特徴とするアルミナ粉末の製造方法。
（３）電融アルミナ粉砕物の熱処理後に急冷する、前記（２）に記載のアルミナ粉末の製造方法。
（４）樹脂中に前記（１）に記載のアルミナ粉末を含有してなる樹脂組成物。
（５）前記樹脂がエポキシ樹脂である前記（４）に記載の樹脂組成物。
（６）前記樹脂がシリコーン樹脂である前記（４）に記載の樹脂組成物。
（７）前記ゴムがシリコーンゴムである前記（４）に記載の樹脂組成物。
（８）前記（４）又は（５）に記載の樹脂組成物を用いた半導体封止材。
（９）前記（４）～（７）のいずれかに記載の樹脂組成物を用いた放熱部材。
　本発明によれば、平均円形度が大きく、樹脂組成物中に高充填した際においても流動特性を高く保持することができ、充填材として好適なアルミナ粉末、及びその製造方法が提供される。本発明のアルミナ粉末は、半導体封止材、放熱部材等として有用である。
本発明のアルミナ粉末の製造方法の一例の模式的概略図である。
　以下、本発明を詳細に説明する。
　本発明のアルミナ粉末は、原料に電融アルミナ粉砕物を使用することにより、アルミナ粉末粒子の表面の割れを低減することができ、流動性を高めることができる。
　また、アルミナ粉末のα相含有率を４０％以下にコントロールすることにより、粒子表面の凹凸形状についても改善することができ、流動性を更に高めることができる。α相含有率は０に近い方が好ましく、３０％以下がより好ましく、特に、２０～０％が好適である。
　アルミナ粉末のα相含有率は、電融アルミナ粉砕物の熱処理後の冷却条件を変化させることにより、コントロールすることができる。冷却は炉体中胴部から炉内に水を噴霧することにより行うことができる。炉内の冷却条件は、水の噴霧量により調整できる。
　本発明では、冷却に用いる水の噴霧量は、１時間当り１００Ｌ（リットル）以上であることが好ましい。
　本発明のアルミナ粉末の平均粒子径は、用途に応じて種々選択される。後記する本発明の製造方法によれば、平均粒子径が１００μｍ以下であり、特に１０～９５μｍのアルミナ粉末を容易に製造することができる。平均粒子径は、原料の平均粒子径をコントロールすることによって増減できる。
　本発明におけるアルミナ粉末の平均粒子径を１００μｍ以下にせしめるのは、平均粒子径が１００μｍを超えると平均円形度０．９５以上を達成することが困難となるためである。高充填域において高い流動性を発現させるためには、平均円形度０．９５以上であることが好ましく、さらに好ましくは平均円形度は、０．９７以上である。
　平均粒子径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定機シーラスグラニュロメーター「モデル９２０」(ベックマンコールター社製)を用いて測定できる。平均粒子径２５μｍ未満の粒子についてはサンプル１ｇ、平均粒子径２５～４５μｍ未満の粒子についてはサンプル２ｇ、平均粒子径４５～１２０μｍ未満の粒子についてはサンプル４ｇを秤量し、直接シーラスグラニュロメーターのサンプル導入部に投入する。シーラスグラニュロメーターによる粒度分布測定は、溶媒に水を使用し、設定はアルミナの屈折率（１．７６８）を用い、ポンプ回転数は６０ｒｐｍで行った。
　本発明の樹脂組成物は、樹脂またはゴムに本発明のアルミナ粉末を含有し、充填したものである。なお、本発明では、樹脂に本発明のアルミナ粉末を含有し、充填したものを「樹脂組成物」とし、ゴムに本発明のアルミナ粉末を含有し、充填したものを「ゴム組成物」という。さらに、本発明の明細書の「樹脂組成物」とは、樹脂組成物およびゴム組成物を包含して表すこともある。
　樹脂またはゴムにアルミナ粉末を高充填するには、アルミナ粉末の平均円形度は０．９５以上が好ましく、特に０．９７以上が好ましい。アルミナ粉末の平均円形度は、火炎形成に用いる燃料ガス（例えばＬＰＧ）の量を変化させることによって増減させることができる。
　平均円形度は、例えば、Ｓｙｓｍｅｘ社製フロー式粒子像解析装置「ＦＰＩＡ－３０００」を用いて測定できる。すなわち、２００ｍｌビーカーにアルミナ粉末４０ｇを計量し、イオン交換水を１００ｍｌ入れて撹拌した後、超音波洗浄器（例えばアズワン社製、商品名「超音波洗浄器強力型ＶＳ－１５０」）で３分間分散させる。受け皿を取り付けたＪＩＳ４５μｍ篩にビーカー中のスラリーを入れた後、３００ｍｌのイオン交換水を篩の上から注ぎ、その後、粒子径に応じて以下のように測定する。なお、平均円形度は、上記フロー式粒子像解析装置「ＦＰＩＡ－３０００」により、一個の粒子投影像の周囲長と粒子投影像の面積に相当する円の周囲長を解析し、下記の式により円形度を求め、粒子数３６０００個当たりの平均値を自動算出する。
　円形度＝粒子投影像の周囲長／粒子投影像の面積に相当する円の周囲長
　[粒子径４５～２００μｍの粒子の平均円形度]
　５ｍｌの容器に上記の篩上の粒子を０．１５～０．２０ｇ計量し、プロピレングリコール２５質量％水溶液５ｍｌを加えた後、超音波洗浄器で１０秒間分散させる。これをフロー式粒子像解析装置「ＦＰＩＡ－３０００」に全量入れ、ＨＰＦモード／定量カウント方式（トータルカウント数３６０００個、繰返し測定回数１回）で測定し、粒子径の範囲を４５～２００μｍ（円相当径／個数基準）として解析する。
　[粒子径４５μｍ未満の粒子の平均円形度]
　上記の受け皿の中で沈降したスラリーを撹拌棒で撹拌してから、その０．５ｍｌを５ｍｌの容器に採取し、プロピレングリコール２５質量％水溶液５ｍｌを加えた後、超音波洗浄器で１０秒間分散させる。これをフロー式粒子像解析装置「ＦＰＩＡ－３０００」に全量入れ、ＨＰＦモード／定量カウント方式（トータルカウント数３６０００個、繰返し測定回数１回）で測定し、粒子径の範囲を１．５～４５μｍ未満（円相当径／個数基準）として解析する。
　本発明のアルミナ粉末の製造は、好ましくは、原料粉末として電融アルミナ粉砕物を、図１に示す設備を用いて行われる。
　概説すれば、炉頂部より電融アルミナ粉砕物を火炎中に噴射しながら溶融し、炉体中胴部より炉内に水を噴霧し急冷を行い、得られた球状化物を排ガスと共にブロワーによってバグフィルターに搬送し捕集する。火炎の形成は、水素、天然ガス、アセチレンガス、プロパンガス、ブタン等の燃料ガスと、空気、酸素等の助燃ガスとを、炉体に設定された燃焼バーナーから噴射して行う。火炎温度は２１００℃以上とすることが好ましく、２１００～２３００℃とすることが特に好ましい。
　炉内への水噴霧による冷却は、２流体ノズルを使用することができる。本発明においてはアトマックスノズルＢＮ１６０型（アトマックス社製）を用いて水噴霧による急冷処理を行なうことが好ましい。
　本発明における上記水を噴霧する急冷処理では、炉内の温度は、水を噴霧しない場合に比べ、２００～４００℃低下させることが好ましい。
　炉内の温度低下の範囲は、好ましくは、前記した水の噴霧量により達成せしめられる。
　本発明のアルミナ粉末の製造方法において、アルミナ粉末のα相含有率は、水の噴霧量(炉内の温度条件の設定に対応する)により調節できる。
　本発明のアルミナ粉末の製造方法で使用される原料の電融アルミナ粉砕物は、バイヤー法アルミナの溶融固化物の粉砕物であるのが好ましい。バイヤー法アルミナの溶融にはアーク炉を使用することができる。電融アルミナ粉砕物の平均粒子径は、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは１０～９５μｍであるのが好適である。
　本発明におけるアルミナ粉末を半導体封止材に使用する際は、アルミナ粉末中のイオン性不純物を低減させる必要がある。アルミナ粉末中のイオン性不純物の低減は、電融アルミナ粉砕物の火炎処理物を水洗処理することが好ましい。該水洗処理としては、例えば、特開２００５－２８１０６３号公報に記載の方法が使用される。すなわち、アルミナ粉末をイオン交換樹脂の存在下で、Ｎａ＋、Ｋ＋、ＮＨ４ ＋、Ｍｇ２ ＋、Ｃａ２ ＋を実質的に含まないｐＨが３～７の水で洗浄して行われる。
　本発明の樹脂組成物の樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂；ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のポリアミド；ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル；ポリフェニレンスルフィド、芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、マレイミド変性樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ（アクリロニトリル－アクリルゴム・スチレン）樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム－スチレン）樹脂、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。なかでも、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂などが好ましい。
　特に好ましくはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂である。
　本発明の樹脂組成物は、本発明のアルミナ粉末を前記樹脂または前記ゴムに含有させ、充填せしめたものである。本発明の樹脂組成物は、各材料の所定量をブレンダーやヘンシェルミキサー等によりブレンドした後、加熱ロール、ニーダー、一軸又は二軸押し出し機等によって混練し、冷却後、粉砕することによって製造することができる。アルミナ粉末の含有率は用途によって異なるが、本発明では、アルミナ粉末を樹脂またはゴム中に高充填できることに特徴があり、樹脂組成物１００体積％に対して４０体積％以上とするのが好ましく、６５～９０体積％がより好ましい。
　本発明のアルミナ粉末をエポキシ樹脂に含有させたものは半導体封止材として好適である。半導体封止材用として３Ｗ／ｍ・Ｋを超える高い熱伝導率を発現させるためには、アルミナ粉末の含有率を、樹脂組成物１００体積％に対して７０体積％以上にすることが好ましく、７５～９０体積％にするのがより好ましい。
　本発明のアルミナ粉末をシリコーン樹脂又はシリコーンゴムに含有させたものは放熱部材として好適である。放熱部材としての高い熱伝導率を発現させるためには、アルミナ粉末の含有率を、樹脂組成物１００体積％に対して６５体積％以上にすることが好ましく、７０～８０体積％にするのがより好ましい。
　以下、本発明の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定して解釈されるものではない。
　実施例１～９および比較例１～３（アルミナ粉末の製造）
　［電融アルミナ粉砕物の製造］
　バイヤー法仮焼アルミナ粉末「Ｄ」（日本軽金属社製Ａ１１）をアーク炉で溶融・冷却・粉砕して、電融アルミナ粉砕物「Ａ」、「Ｂ」、および「Ｃ」を製造した。「Ａ」、「Ｂ」、および「Ｃ」の製造分けは粉砕時間を調整して行った。
　原料調製時の粉砕処理は、ボールミル（セイワ技研社製ＡＸＢ－１５）を使用し、粉砕メディアにはアルミナボール（直径３０ｍｍの球）を使用した。
　表１には、本発明で使用したアルミナ粉末原料「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、および「Ｄ」の種類、および平均粒子径を示す。
　［アルミナ粉末の製造］
　［熱処理］
　熱処理は図1に示す製造装置を用いて行った。燃料ガス（ＬＰＧ）と助燃ガス（Ｏ２ガス）の噴射量を表２に示す量に調整して２１５０～２５００℃の火炎を形成した。アルミナ粉末原料（供給量は３０ｋｇ／Ｈｒ）を酸素ガス（供給量は２０Ｎｍ３／Ｈｒ）に同伴させノズルから火炎中に噴射し、得られたアルミナ粉末をバグフィルターから回収した。火炎温度は炉外にバーナーを設置し、Ｉｍｐａｃ社製放射温度計ＩＳ５／Ｆ型を使用して確認した。
　 [急冷処理]
α相含有率を低減させるために、炉内への水噴霧による冷却処理を行った。水噴霧にはアトマックスノズルＢＮ１６０型（アトマックス社製）を用いた。水の噴霧は、炉体周囲を均等に１６分割した穴から行った。噴霧する水の温度は１０℃に調整した。水の噴霧量を表２に示す。
　また、急冷の程度については、水噴霧用ノズルと同じ水平面にＲ熱電対を水平方向に炉壁面まで挿入して炉壁温度を測定して行い、炉壁温度を対照として、冷却効果を確認した。測定した炉壁温度は、表２に示す。
　［水洗処理］
　得られたアルミナ粉末を水洗処理した。水洗処理は以下の手順に従って行った。すなわち、水洗処理は、アルミナ粉末と、原子吸光分光光度計測定においてＬｉ＋、Ｎａ＋、およびＫ＋成分が未検出であるＰＨ＝７のイオン交換水とを混合して、アルミナ粉末濃度が４０質量％の水スラリーを調製し、撹拌混合装置（アシザワ・ファインテック社製、商品名「スターディスパーサーＲＳＶ１７５」）を用いて１時間撹拌し、フィルタープレスで脱水処理した。得られたケーキの含水率は、全て２０質量％以下であった。このケーキを棚段乾燥機にて１５０℃で４８時間乾燥して、水洗処理したアルミナ粉末を得た。
　アルミナ粉末の平均円形度は以下の方法により測定した、それらの結果を表３に示す。
［平均円形度］
　平均円形度は、Ｓｙｓｍｅｘ社製フロー式粒子像解析装置「ＦＰＩＡ－３０００」を用いて測定した。すなわち、２００ｍｌビーカーにアルミナ粉末４０ｇを計量し、イオン交換水を１００ｍｌ入れて撹拌した後、超音波洗浄器（例えばアズワン社製、商品名「超音波洗浄器強力型ＶＳ－１５０」）で３分間分散させた。次いで、受け皿を取り付けたＪＩＳ４５μｍ篩にビーカー中のスラリーを入れた後、３００ｍｌのイオン交換水を篩の上から注ぎ、その後、粒子径に応じて以下のように測定した。
　平均円形度は、フロー式粒子像解析装置「ＦＰＩＡ－３０００」により、一個の粒子投影像の周囲長と粒子投影像の面積に相当する円の周囲長を解析し、下式により円形度を求め、
　円形度＝（粒子投影像の周囲長）／（粒子投影像の面積に相当する円の周囲長）
３６０００個当たりの平均値を自動算出した。
　[粒子径４５～２００μｍの粒子の平均円形度]
　５ｍｌの容器に上記の篩上の粒子を０．１５～０．２０ｇ計量し、プロピレングリコール２５質量％水溶液を５ｍｌ加えた後、超音波洗浄器で１０秒間分散させた。これをフロー式粒子像解析装置「ＦＰＩＡ－３０００」に全量入れ、ＨＰＦモード／定量カウント方式（トータルカウント数３６０００個で繰返し測定回数１回）で測定し、粒子径の範囲を４５～２００μｍ（円相当径／個数基準）として解析した。
　[粒子径４５μｍ未満の粒子の平均円形度]
　上記の受け皿の中で沈降したスラリーを撹拌棒で撹拌してから、その０．５ｍｌを５ｍｌの容器に採取し、プロピレングリコール２５質量％水溶液を５ｍｌ加えた後、超音波洗浄器で１０秒間分散させた。これをフロー式粒子像解析装置「ＦＰＩＡ－３０００」に全量入れ、ＨＰＦモード／定量カウント方式（トータルカウント数３６０００個、繰返し測定回数１回）で測定し、粒子径の範囲を１．５～４５μｍ未満（円相当径／個数基準）として解析した。
　平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定機シーラスグラニュロメーター「モデル９２０」を用いて測定した。平均粒子径２５μｍ以下の粒子についてはサンプル１ｇ、平均粒子径２５～４５μｍの粒子についてはサンプル２ｇ、平均粒子径４５～１２０μｍの粒子についてはサンプル４ｇを秤量し、直接シーラスグラニュロメーターのサンプル導入部に投入した。シーラスグラニュロメーターによる粒度分布測定は、溶媒に水を使用し、設定はアルミナの屈折率（１．７６８）を用い、ポンプ回転数は６０ｒｐｍで行った。
　α相含有率は、以下の方法により測定した。その結果を表３に示す。
　α相含有率はＸ線回折の検量線法により求めることができる。Ｘ線回折測定にはＪＤＸ－３５００型Ｘ線回折装置（日本電子社製）を使用した。
［α相含有率の測定方法］
　α相アルミナ粉末ＡＡ－０５（住友化学社製）とθ相アルミナ粉末タイミクロンＴＭ－１００Ｄ（大明化学社製）を０：１０、５：５、１０：０の重量割合で混合した粉末のＸ線回折測定を行い、２θ＝４３°付近に検出されるα相のピークの積分強度を算出し、混合割合と積分強度の検量線を作成した。
　次にサンプルのアルミナ粉末のＸ線回折測定を行い、２θ＝４３°付近のピークの積分強度を算出し、上記で作成した検量線からα相含有率を求めた。
　実施例１１～１９および比較例１１～１３
　表３の実施例１１～１８および比較例１１～１３では、表５に示される樹脂配合物３０体積部と、上記実施例１～８または比較例１～３で得られたアルミナ粉末７０体積部と、を混合してエポキシ樹脂組成物を調製した。かかる実施例および比較例のそれぞれの樹脂組成物についての流動性や熱伝導率を以下に従い評価した。
　また、実施例１９では、表５に示される樹脂配合物２０体積部と実施例９のアルミナ粉末８０体積部とを混合してエポキシ樹脂組成物を調製し、その流動性、および熱伝導率を以下に従い評価した。
　なお、熱伝導率の測定に使用した放熱部材の作製は、以下のように行なった。二軸押出混練機で加熱混練して調製した半導体封止材料を、トランスファー成形機を用いて、縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、厚み３ｍｍの板状成型金型に流し込み、熱伝導率評価用のサンプルを作製した。
　［流動性］
　スパイラルフロー金型を用い、ＥＭＭＩ－６６（Epoxy　Molding　Material　Institute；Society　of　Plastic　Industry）に準拠したスパイラルフロー測定用金型を取り付けたトランスファー成形機を用いて、二軸押出混練機で加熱混練して調製した半導体封止材料のスパイラルフロー値を測定した。トランスファー成形条件は、金型温度１７５℃、成形圧力７．４ＭＰａ（ゲージ圧）、および保圧時間９０秒とした。
　実施例２１～２９および比較例２１～２３
　［粘度評価］
　表４の実施例２１～２８および比較例２１～２３では、液状シリコーンゴム４０体積部と、上記実施例１～８または比較例１～３で得られたアルミナ粉末７０体積部と、を混合してシリコーンゴム組成物を調製した。かかる実施例および比較例のそれぞれのシリコーンゴム組成物についての粘度や熱伝導率を以下に従い評価した。
　また、実施例２９では、液状シリコーンゴム３０体積部と実施例９で得られたアルミナ粉末７０体積部とを混合してシリコーンゴム組成物を調製し、その粘度、および熱伝導率を以下に従い評価した。なお、液状シリコーンゴムには、ＹＥ５８２２Ａ（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を使用した。
　得られた結果を、表４にアルミナ粉末の製造条件（実施例１～９および比較例１～３）と合わせて示す。
［粘度測定］
　粘度測定は、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、液状シリコーンゴムＹＥ５８２２Ａに熱処理したアルミナ粉末を投入し、東京理化器械社製、攪拌機ＮＺ－１１００を用いて混合した。混合したシリコーンゴム組成物の粘度は、真空脱泡した後、東機産業社製、Ｂ型粘度計ＴＶＢ－１０で測定した。粘度測定はＮｏ．７スピンドルを使用し、回転数２０ｒｐｍ、室温２０℃で行った。
　また、シリコーンゴム組成物を用いた放熱部材の作製は、以下のように行なった。
　すなわち、上記の粘度測定において調製した液状シリコーンゴムＹＥ５８２２Ａとアルミナ粉末のシリコーンゴム組成物に、液状シリコーンゴムＹＥ５８２２ＢをＹＥ５８２２Ａに対して、質量基準で１０：１の割合（ＹＥ５８２２Ａ：ＹＥ５８２２Ｂ＝１０：１）で添加した。ＹＥ５８２２Ｂを添加後、成形し、１２０℃の雰囲気で加熱処理し、放熱部材を作製した。
［熱伝導率測定］
　上記作製したエポキシ樹脂組成物およびシリコーンゴム樹脂組成物の放熱部材を２５ｍｍ×２５ｍｍ（縦×横）、および厚み３ｍｍに成形し、該部材を１５ｍｍ×１５ｍｍの銅製ヒーターケースと銅板の間に挟み、締め付けトルク５ｋｇｆ／ｃｍにてセットした。その後、銅製ヒーターケースに１５Ｗの電力をかけて４分間保持し、銅製ヒーターケースと銅板の温度差を測定し、下記式により熱抵抗を算出した。
　熱抵抗（℃／Ｗ）＝銅製ヒーターケースと銅板の温度差（℃）／ヒーター印加電力（Ｗ）
　熱伝導率は、熱抵抗（℃／Ｗ）、伝熱面積［銅製ヒーターケースの面積］（ｍ２）、および締め付けトルク５ｋｇｆ／ｃｍ時の成形体厚（ｍ）から、下記式により算出することができる。
　熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）＝　成形体厚（ｍ）／｛熱抵抗（℃／Ｗ）×伝熱面積（ｍ２）｝
　表３および表４には、各実施例および各比較例の樹脂組成物及びゴム組成物の物性の測定結果を示す。
　なお、表３および表４の「フィラー充填率」とは、実施例および比較例で得られたアルミナ粉末の充填率（ｖｏｌ％）のことである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表３および表４から明らかなように、本発明のアルミナ粉末を使用した樹脂組成物は、粘度が低く、スパイラルフロー値が高いため、流動性が著しく向上している。
　本発明のアルミナ粉末を使用した樹脂組成物は、半導体封止材あるいは放熱部材の用途に好適である。
　本発明のアルミナ粉末は、樹脂組成物の充填材として使用され、さらに、自動車、携帯電子機器、産業用機器、家庭用電化製品等のモールディングコンパウンドや放熱シート等に用いられる。
　また、本発明の樹脂組成物から得られる半導体封止材は、グラフィックチップ等の放熱特性が重要な部材として好適に使用される。

　なお、２００８年４月３０日に出願された日本特許出願２００８－１１８２４６号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
１　溶融炉
２　バーナー
３　燃料ガス供給管
４　助燃ガス供給管
５　原料粉末供給管
６　水供給管
７　バグフィルター
８　ブロワー
９　Ｒ熱電対

Claims (9)

  1. 　下記の方法で測定されたα相含有率が４０％以下であり、
    粒子径４５～２００μｍ、および粒子径４５μｍ未満の各粒度域における平均円形度が０．９５以上であり、かつ
    　平均粒子径が１００μｍ以下であることを特徴とするアルミナ粉末。
    　［α相含有率の測定方法］
    　α相アルミナ粉末とθ相アルミナ粉末を０：１０、５：５、１０：０の質量割合で混合した粉末のＸ線回折測定を行い、２θ＝４３°付近に検出されるα相のピークの積分強度を算出し、混合割合と積分強度の検量線を作成する。次にサンプルのアルミナ粉末のＸ線回折測定を行い、２θ＝４３°付近のピークの積分強度を算出し、上記作成の検量線からα相含有率を求める。
  2. 　請求項１に記載のアルミナ粉末を製造する方法であって、電融アルミナ粉砕物を火炎中で熱処理することを特徴とするアルミナ粉末の製造方法。
  3. 　電融アルミナ粉砕物の熱処理後に急冷する、請求項２に記載のアルミナ粉末の製造方法。
  4. 　樹脂又はゴム中に請求項１に記載のアルミナ粉末を含有してなる樹脂組成物。
  5. 　前記樹脂がエポキシ樹脂である請求項４に記載の樹脂組成物。
  6. 　前記樹脂がシリコーン樹脂である請求項４に記載の樹脂組成物。
  7. 　前記ゴムがシリコーンゴムである請求項４に記載の樹脂組成物。
  8. 　請求項４又は５に記載の樹脂組成物を用いた半導体封止材。
  9. 　請求項４～７のいずれかに記載の樹脂組成物を用いた放熱部材。
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