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氮化颗粒

阅读:633发布:2020-05-11

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1.一种氮化颗粒,在利用倍率500倍的扫描型电子显微镜照片进行的观察中,所述氮化铝颗粒的表面随机地存在形成棱部或谷部的多个平面,所述棱部或谷部的度成钝角,其特征在于,
所述颗粒的长径L为20~200μm,
该长径L(单位:μm)相对于所述颗粒的短径D(单位:μm)的比L/D为1以上且1.25以下,对于所述多个平面的至少一个,各平面的面积S(单位:μm2)满足S/L≥1.0μm。
2.根据权利要求1所述的氮化铝颗粒,其中,稀土金属杂质的含量以金属元素计为1质量ppm以下。
3.根据权利要求1或2所述的氮化铝颗粒,其中,颗粒内不存在直径5μm以上的空隙。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的氮化铝颗粒,其中,对于所述多个平面的至少一个,各平面的面积S(单位:μm2)满足S/L2≥0.05。
5.一种氮化铝粉末,其包含40体积%以上的权利要求1~4中任一项所述的氮化铝颗粒。
6.根据权利要求5所述的氮化铝粉末,其中,稀土金属杂质的含量以所述氮化铝粉末的总量为基准,以金属元素计为1质量ppm以下。
7.一种树脂用填料,其由权利要求5或6所述的氮化铝粉末构成。
8.一种树脂组合物,其包含权利要求7所述的树脂用填料和树脂,其中,该树脂组合物中的权利要求1~4中任一项所述的氮化铝颗粒的含量Wparticle相对于所述树脂100重量份为300~1000重量份,
所述氮化铝颗粒的含量Wparticle(单位:重量份)是基于该树脂组合物中的权利要求5或6所述的氮化铝粉末的含量Wpowder(单位:重量份)和该氮化铝粉末中的所述氮化铝颗粒的含量RV(单位:体积%)按照下式算出的值,
9.一种氮化铝粉末的制造方法,其特征在于,包括如下的工序:
工序(i),将包含化铝粉末、粉末和硫成分的原料混合物在含氮气气氛下加热,从而对所述氧化铝粉末进行还原氮化;以及
工序(ii),所述还原氮化结束后,将所述还原氮化的产物在所生成的氮化铝粉末不被氧化的气氛下,维持所述还原氮化结束时的加热温度±30℃的范围的温度,并保持1小时以上,
其中,所述工序(i)包括如下的工序:
工序(i-a),至少在氮化率为5~50%的期间,在所述含氮气气氛下进行所述还原氮化,所述含氮气气氛为氮气55~30体积%和稀释气体45~70体积%的混合气体。
10.根据权利要求9所述的氮化铝粉末的制造方法,其中,所述原料混合物中的所述硫成分的含量相对于所述原料混合物中的所述氧化铝粉末100重量份,以硫元素计为1.0~20重量份。
11.一种氮化铝粉末的制造方法,其特征在于,包括如下的工序:
工序(i),将包含氧化铝粉末、碳粉末和硫成分的原料混合物在含氮气气氛下加热,从而对所述氧化铝粉末进行还原氮化;以及
工序(ii),所述还原氮化结束后,将所述还原氮化的产物在所生成的氮化铝粉末不被氧化的气氛下,维持所述还原氮化结束时的加热温度±30℃的范围的温度,并保持1小时以上,
其中,所述工序(i)包括如下的工序:
工序(i-b1),将所述原料混合物收纳于具有上部开口的舟状的容器主体和将该容器主体的上部封闭的盖的载置器中,并将该载置器配置于反应器内,其中,该载置器具有能够在所述反应器的气流方向上游侧将气体导入而设置的第1开口部、以及能够在所述反应器的气流方向下游侧将气体排出而设置的第2开口部;
工序(i-b2),将包含氮气和稀释气体的混合气体或氮气供给至所述反应器;
工序(i-b3),使供给至所述反应器的气体的一部分从所述第1开口部流入所述载置器内;
工序(i-b4),利用从所述第1开口部流入所述载置器内的气体和由所述载置器内的所述原料混合物通过还原氮化而产生的一氧化碳气体,在所述载置器内部形成所述含氮气气氛;以及
工序(i-b5),至少在氮化率为5~50%的期间,边维持以下述式(3)算出的所述载置器内部的所述含氮气气氛的平均氮气含量pavrN2为55~30体积%、以下述式(4)算出的所述载置器内部的所述含氮气气氛的平均稀释气体含量pavrdilute为45~70体积%的条件,边在所述载置器内部的所述含氮气气氛下进行所述还原氮化,
式(3)和(4)中,
pinN2:流入所述载置器内的气体的氮气含量(单位:体积%)、
in
p dilute:流入所述载置器内的气体的稀释气体含量(单位:体积%)、
Vin:流入所述反应器的气体流入量(单位:m3/s)、
Sopen:所述载置器的所述第1开口部所形成的气体流路的截面积的最小值(单位:m2)、Sbypass:绕过所述载置器的气体流路的截面积的最小值(单位:m2)、以及VfCO:所述载置器内部的一氧化碳气体产生量(单位:m3/s)。
12.根据权利要求11所述的氮化铝粉末的制造方法,其中,所述原料混合物中的所述硫成分的含量相对于所述原料混合物中的所述氧化铝粉末100重量份,以硫元素计为1.0~20重量份。

说明书全文

氮化颗粒

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新的氮化铝颗粒。

背景技术

[0002] 氮化铝具有高导热性和优异的电绝缘性,因此被用作填充于散热构件中的绝缘散热用填料等。
[0003] 为了提高散热构件的导热率,重要的是具有高导热性的填料在该散热构件中相互接触,形成导热路径。作为形成良好的导热路径的方法,采用了通过大粒径填料延长导热路径的距离,在其间作为辅助填料填埋小粒径填料的方法。
[0004] 作为获得具有大粒径的氮化铝颗粒的方法,例如专利文献1中记载了如下方法:在氮化铝粉末中添加混合烧结助剂、有机结合剂和溶剂,然后利用喷雾干燥等手段进行干燥造粒,对所得到的球状造粒粉进行煅烧。通过该方法得到的氮化铝一般被称为“烧结颗粒”。根据该方法,能够制造球状且大粒径的氮化铝颗粒。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开平3-295863号公报
[0008] 专利文献2:WO2012/077551号公报

发明内容

[0009] 发明要解决的问题
[0010] 但是,上述氮化铝的烧结颗粒之间的接触一般接近于点接触,因此,对于将该烧结颗粒用作导热填料时的导热率,存在改善的余地。
[0011] 另外,例如专利文献2中,作为具有致密颗粒结构的大粒径氮化铝颗粒的制造方法,例如已知有如下方法:通过将化铝粉末、粉末、以及稀土金属化合物等共熔剂的混合物在氮气和一氧化碳的混合气体气氛下煅烧而对氧化铝粉末进行还原氮化,从而使氮化铝颗粒在由共熔剂形成的液相中生长(参照专利文献2)。
[0012] 根据该方法,能够得到致密且具有较大粒径的氮化铝颗粒,但通过倍率500倍的扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope:以下有时称为“SEM”)照片观察到的颗粒表面有圆而光滑,因而颗粒间的接触一般接近于点接触,因此,对于将氮化铝颗粒用作导热填料时的导热率,存在改善的余地。
[0013] 本发明的课题在于,提供一种为大粒径、并且在用作导热填料时颗粒间的接触面积大从而可以实现高导热率的氮化铝颗粒。
[0014] 用于解决问题的方案
[0015] 本发明人等发现,在对包含氧化铝粉末、碳粉末以及特定量的硫成分的原料混合物进行还原氮化时,通过至少在还原氮化反应的前半段的一部分中将反应气氛控制为特定的气体组成,能够使通过还原氮化得到的氮化铝颗粒较大地生长而不会在其内部产生空隙,以及能够得到表面随机地存在大面积晶面的氮化铝颗粒。
[0016] 本发明的第1方式是一种氮化铝颗粒,在利用倍率500倍的扫描型电子显微镜照片进行的观察中,所述氮化铝颗粒的表面随机地存在形成棱部或谷部的多个平面,上述棱部或谷部的角度成钝角,其特征在于,上述颗粒的长径L为20~200μm,该长径L(单位:μm)相对于该颗粒的短径D(单位:μm)的比L/D为1以上且1.25以下,对于上述多个平面的至少一个,各平面的面积S(单位:μm2)满足S/L≥1.0μm。
[0017] 本说明书中,氮化铝颗粒的SEM观察的条件可以设为:加速电压:15kV、检测模式:二次电子检测。
[0018] 本说明书中,氮化铝颗粒的长径L和短径D是通过对该颗粒的SEM照片进行图像分析而求出的。即,氮化铝颗粒的长径L和短径D为该颗粒在SEM照片中所占的区域的长径和短径。
[0019] 本说明书中,将存在于氮化铝颗粒表面的平面的面积设为该平面在SEM图像中所占的面积。在平面相对于SEM的电子射线呈倾斜的情况下,该平面在SEM图像中所占的面积比该平面的真实面积小,但即便在这样的情况下,也将该平面在SEM图像中所占的面积视为该平面的面积。
[0020] 本说明书中,上述面积S是单一的平面在SEM图像中所占的面积。即,在氮化铝颗粒的SEM图像中,即使在颗粒表面观察到多个单一平面的SEM图像中的面积S不满足S/L≥1.0μm的平面、而该多个平面在SEM图像中所占面积的合计值Ssum满足Ssum/L≥1.0μm的情况下,若该颗粒的SEM图像中观察不到单一平面的SEM图像中的面积S满足S/L≥1.0μm的平面,则判断该颗粒不属于本发明的氮化铝颗粒。
[0021] 本说明书中,氮化铝颗粒的表面“随机地”存在上述多个平面是指,除了该多个平面形成棱部或谷部、以及该棱部或谷部的角度为钝角以外,该多个平面的配置和形状方面没有发现规律性。例如专利文献2中记载的氮化铝颗粒具有六棱柱状的主体部,因此,虽然6个平面中相邻的2个平面的组分别形成了钝角(约120°)的棱部,但它们的配置存在规律性,因此不是随机的。
[0022] 本发明的第2方式为一种氮化铝粉末,其包含40体积%以上的本发明的第1方式的氮化铝颗粒。在此,氮化铝粉末中的本发明的第1方式的氮化铝颗粒的含量(单位:体积%;以下有时称为“含量RV”)是指,本发明的第1方式的氮化铝颗粒的总体积在该氮化铝粉末的全部颗粒的总体积中所占的比例。上述含量RV(单位:体积%)是基于该氮化铝粉末的SEM图像(二次电子检测)并通过如下的式(1)算出的。
[0023]
[0024] 式(1)中,SA,i(i=1、…、NA)表示在该氮化铝粉末的SEM图像中观察到的本发明的第1方式的各氮化铝颗粒在SEM图像中所占的面积(单位:μm2),SB,j(j=1、…、NB)表示在该氮化铝粉末的SEM图像中观察到的、不属于本发明的第1方式的各氮化铝颗粒在SEM图像中所占的面积(单位:μm2),∑i表示对于所有的i(i=1、…、NA)的和,∑j表示对于所有的j(i=1、…、NB)的和,NA表示在该氮化铝粉末的SEM观察中被判断为属于本发明的第1方式的氮化铝颗粒的个数,NB表示在该氮化铝粉末的SEM观察中被判断为不属于本发明的第1方式的氮化铝颗粒的个数。
[0025] 需要说明的是,对是否属于本发明的第1方式的氮化铝颗粒进行判别时的颗粒的抽取为随机进行。另外,在利用上述式的含量RV的计算中,优选NA+NB≥100、更优选NA+NB≥1000。即,利用上述式的含量RV的计算优选基于随机抽取的100个以上的颗粒的SEM观察结果、更优选基于随机抽取的1000个以上的颗粒的SEM观察结果。
[0026] 本发明的第3方式为一种树脂用填料,其由本发明的第2方式的氮化铝粉末构成。
[0027] 本发明的第4方式为一种树脂组合物,其包含本发明的第3方式的树脂用填料和树脂,其中,该树脂组合物中的本发明的第1方式的氮化铝颗粒的含量Wparticle相对于树脂100重量份为300~1000重量份,该氮化铝颗粒的含量Wparticle(单位:重量份)是基于该树脂组合物中的本发明的第2方式的氮化铝粉末的含量Wpowder(单位:重量份)和该氮化铝粉末中的本发明的第1方式的氮化铝颗粒的含量RV(单位:体积%)按照下式算出的值。
[0028]
[0029] 本发明的第5方式为一种氮化铝粉末的制造方法,其特征在于,包括如下的工序:工序(i),将包含氧化铝粉末、碳粉末和硫成分的原料混合物在含氮气气氛下加热,从而对上述氧化铝粉末进行还原氮化;以及工序(ii),还原氮化结束后,将还原氮化的产物在所生成的氮化铝粉末不被氧化的气氛下,维持上述还原氮化结束时的加热温度±30℃的范围的温度,并保持1小时以上。
[0030] 在一个实施方式中,上述工序(i)包括如下的工序:工序(i-a),至少在氮化率为3~50%的期间,在上述含氮气气氛下进行上述还原氮化,上述含氮气气氛为氮气55~30体积%和稀释气体45~70体积%的混合气体。
[0031] 在一个实施方式中,上述工序(i)包括如下的工序:工序(i-b1),将前述原料混合物收纳于具有上部开口的舟状的容器主体和将该容器主体的上部封闭的盖的载置器中,并将该载置器配置于反应器内,其中,该载置器具有能够在反应器的气流方向上游侧将气体导入的而设置的第1开口部、以及能够在反应器的气流方向下游侧将气体排出而设置的第2开口部;工序(i-b2),将包含氮气和稀释气体的混合气体或氮气供给至前述反应器;工序(i-b3),使供给至前述反应器的气体的一部分从前述第1开口部流入前述载置器内;工序(i-b4),利用从前述第1开口部流入前述载置器内的气体和由前述载置器内的前述原料混合物通过还原氮化而产生的一氧化碳气体,在前述载置器内部形成前述含氮气气氛;以及工序(i-b5),至少在氮化率为5~50%的期间,边维持以下述式(3)算出的前述载置器内部的前述含氮气气氛的平均氮气含量pavrN2为55~30体积%、以下述式(4)算出的前述载置器内部的前述含氮气气氛的平均稀释气体含量pavrdilute为45~70体积%的条件,边在前述载置器内部的前述含氮气气氛下进行前述还原氮化。
[0032]
[0033]
[0034] (式(3)和(4)中,
[0035] pinN2:流入载置器内的气体的氮气含量(单位:体积%)、
[0036] pindilute:流入载置器内的气体的稀释气体含量(单位:体积%)、
[0037] Vin:流入反应器的气体流入量(单位:m3/s)、
[0038] Sopen:载置器的第1开口部所形成的气体流路的截面积的最小值(单位:m2)、[0039] Sbypass:绕过载置器的气体流路的截面积的最小值(单位:m2)、以及
[0040] VfCO:载置器内部的一氧化碳气体产生量(单位:m3/s)。)
[0041] 本说明书中,氧化铝的还原氮化反应的“氮化率”表示的是,来自原料氧化铝的Al原子之中转变为AlN(氮化铝)的Al原子的比例。
[0042] 在本发明的第5方式中,原料混合物中的硫成分的含量相对于原料混合物中的氧化铝粉末100重量份,以硫元素计优选为1.0~20重量份。
[0043] 发明的效果
[0044] 本发明的第1方式的氮化铝颗粒的颗粒表面存在满足S/L≥1.0μm的大面积的平面,多个平面的配置和形状是随机的。因此,即使粒径为20μm以上,在将该氮化铝颗粒填充到树脂中时也能增加颗粒彼此的面接触的机会。因此,根据本发明的第1方式的氮化铝颗粒,在将该氮化铝颗粒用作导热填料时,与以往的球状氮化铝颗粒相比,能够实现更高的导热率。
[0045] 另外,本发明的第1方式的氮化铝颗粒由于长径与短径之比L/D接近于1,颗粒的流动性也良好,因此可以更密地填充到树脂中。
[0046] 本发明的第2方式的氮化铝粉末可以优选用作树脂用填料(本发明的第3方式)。
[0047] 本发明的第4方式的树脂组合物包含本发明的第1方式的氮化铝颗粒,因此与包含以往的氮化铝颗粒作为填料的树脂组合物相比,能够进一步提高导热性。
[0048] 根据本发明的第5方式的氮化铝粉末的制造方法,能够制造本发明的第2方式的氮化铝粉末。附图说明
[0049] 图1(A)是以500倍的倍率对实施例1中得到的本发明的一个实施方式的氮化铝颗粒进行观察而得到的SEM照片。(B)是对于(A)中的一个颗粒,圈线表示形成棱部或谷部的平面的图(分析图)。
[0050] 图2是对能够在本发明的一个实施方式的氮化铝粉末的制造方法中使用的反应装置100进行示意性说明的截面图。
[0051] 图3是对能够在本发明的一个实施方式的氮化铝粉末的制造方法中使用的反应装置200进行示意性说明的截面图。
[0052] 图4是对能够在本发明的一个实施方式的氮化铝粉末的制造方法中使用的反应装置300进行示意性说明的截面图。
[0053] 图5(A)是从图4中选取出载置器40的图。(B)是(A)的B-B向视图。(C)是(A)的C-C向视图。(D)是(B)的D-D向视图。(E)是(C)的E-E向视图。
[0054] 图6是为了说明反应装置300中的气流而从图4中移除了第1加热装置31的图。
[0055] 图7是图6的F-F向视截面图。
[0056] 图8是比较例1中得到的氮化铝粉末颗粒的SEM照片(加速电压15kV、反射电子检测、倍率500倍)。
[0057] 图9是比较例2中得到的氮化铝粉末颗粒的SEM照片(加速电压25kV、二次电子检测)。
[0058] 图10是比较例4中得到的氮化铝粉末颗粒的SEM照片(加速电压15kV、二次电子检测、倍率3000倍)。
[0059] 图11为比较例5中得到的氮化铝粉末颗粒的SEM照片(加速电压15kV、二次电子检测、倍率3000倍)。
[0060] 图12是以往的破碎型氮化铝颗粒的SEM照片(加速电压25kV、二次电子检测、倍率7000倍)。

具体实施方式

[0061] 下面,参照附图对本发明的实施方式进行更详细地说明。但是,本发明并不限定于这些方式。需要说明的是,附图不一定反映准确的尺寸。另外,图中有时省略了一部分符号。本说明书中,只要没有特别限定,对于数值A和B,“A~B”这一表述指的是“A以上且B以下”。
在这一表述中仅对数值B标记单位时,该单位也适用于数值A。并且,只要没有特别限定,“或”和“或者”的用语表示的是逻辑或。
[0062] <1.氮化铝颗粒>
[0063] 对于本发明的第1方式的氮化铝颗粒(以下有时称为“本发明的氮化铝颗粒”),在利用倍率500倍的SEM图像照片进行的观察中能够确认其特征。图1(A)是以500倍的倍率对实施例1中得到的本发明的一个实施方式的氮化铝颗粒进行观察而得到的SEM照片(加速电压:15kV、检测模式:二次电子检测)。如图1(A)中所确认到的,本发明的氮化铝颗粒是一种在利用倍率500倍的扫描型电子显微镜照片进行的观察中,表面随机地存在形成棱部或谷部的多个平面、该棱部或谷部的角度成钝角的氮化铝颗粒,其特征在于,颗粒的长径(L)为20~200μm,该长径L(单位:μm)相对于颗粒的短径D(单位:μm)的比L/D为1以上且1.25以下,上述多个平面的至少一个的面积S(单位:μm2)满足S/L≥1.0μm。
[0064] 可认为存在于上述氮化铝颗粒表面的平面来自于氮化铝的晶面。图1(B)是对于图1(A)中的一个颗粒,圈线表示形成棱部或谷部的平面的图。由此,在本发明的氮化铝颗粒的表面,被棱部或谷部包围的部分形成连续的平面。另外,若所述平面在中途不再存在棱部或谷部,即使存在沟状的凹陷,也视为一个平面。
[0065] 上述多个平面以形成棱部或谷部的状态随机地存在于颗粒表面。即,除了该多个平面形成棱部或谷部、以及该棱部或谷部的角度为钝角以外,该多个平面的配置和形状方面没有发现规律性。通过使颗粒表面的多个平面的配置为随机,颗粒的流动性提高,因此可以将颗粒更密地填充到树脂中。氮化铝颗粒优选几乎整个表面由上述多个平面构成,但也可以存在颗粒表面的一部分不是平面的部分。在颗粒的SEM观察中,相对于SEM图像中一个颗粒所占的面积,SEM图像中该颗粒的上述多个平面以外的部分所占的面积的比例优选为20%以下、特别优选为5%以下。
[0066] 如上所述,本发明的氮化铝颗粒在以500倍的倍率对颗粒进行观察而得到的SEM图像中,对于在该颗粒的表面观察到的平面的至少一个,各平面(单一平面)在SEM图像中所占的面积S相对于该颗粒的长径L满足S/L≥1.0μm。颗粒的SEM图像中单一平面所占的面积S相对于该颗粒的长径L满足S/L≥1.0μm的平面(以下有时称为“第1平面”)优选在颗粒表面观察到多个。进而,优选在氮化铝颗粒的表面观察到多个第1平面,且该多个第1平面以合计占该颗粒在SEM图像中所占面积的50%以上、特别优选占65%以上。根据该方式的氮化铝颗粒,由于颗粒表面随机地存在以往的氮化铝烧结颗粒中并不存在的具有大面积的平面,因而能够进一步提高颗粒间的接触为面接触的可能性,因此,能够进一步提高该颗粒填充到树脂中时的导热率。在一个实施方式中,该比例可以为80%以上。需要说明的是,颗粒在SEM图像中所占的面积之中,第1平面所占的合计比例的平均值(算术平均值)优选为60%以上、更优选为65%以上。该平均值优选为针对100个以上的颗粒的平均值、更优选为针对1000个以上的颗粒的平均值。
[0067] 从同样的观点出发,对于上述多个平面的至少一个,各平面(单一平面)的面积S2
(单位:μm)满足S/L ≥0.05是优选的。颗粒的SEM图像中单一平面所占的面积S相对于该颗粒的长径L满足S/L2≥0.05的平面(以下有时称为第2平面)优选在颗粒表面观察到多个。需要说明的是,第2平面也可以同时是第1平面。进而,优选在氮化铝颗粒的表面观察到多个第
2平面,且该多个第2平面以合计占该颗粒在SEM图像中所占面积的50%以上、特别优选占
65%以上。需要说明的是,颗粒在SEM图像中所占的面积之中,第2平面所占的合计比例的平均值(算术平均值)优选为60%以上、更优选为65%以上。该平均值优选为针对100个以上的颗粒的平均值、更优选为针对1000个以上的颗粒的平均值。
[0068] 需要说明的是,如上所述,氮化铝颗粒表面的平面的面积以及与该面积相关的比和比例是通过对颗粒的SEM照片进行图像分析而算出的。
[0069] 以往的氮化铝烧结颗粒具有通过煅烧使氮化铝颗粒彼此烧结而成的结构,因此,烧结颗粒的表面由于氮化铝颗粒间形成的沟而存在很多细小的凹凸。因此,将烧结颗粒和树脂混炼时有可能导致混合物的粘度上升,并且在包含烧结颗粒的树脂组合物中,气泡容易残留于烧结颗粒与树脂的界面。在树脂组合物中残留于烧结颗粒表面的气泡会降低树脂组合物的绝缘耐性。与此相对,本发明的氮化铝颗粒由于上述平面与相邻的平面形成棱部或谷部,因此可以说在相邻的平面之间几乎没有间隙,具有致密的表面。由此,将该颗粒填充到树脂中时气泡的卷入减少,因此可以提高含有该颗粒的树脂组合物的绝缘耐性。
[0070] 在一个优选的实施方式中,本发明的氮化铝颗粒在内部也是致密的。具体地说,优选颗粒内不存在直径5μm以上的空隙。本说明书中,氮化铝颗粒内不存在直径5μm以上的空隙是指,氮化铝颗粒的截面SEM图像中未观察到具有直径5μm的圆的面积以上的面积的空隙截面,即在氮化铝颗粒的截面SEM图像中观察到的具有与空隙截面的截面积相等的面积的圆的直径(当量圆直径)小于5μm。以往的氮化铝烧结颗粒由于球状造粒粉的内部与外部的干燥速度差,有时其内部具有大的空隙。烧结颗粒内部所存在的空隙会使包含烧结颗粒的树脂组合物的绝缘耐性降低。与此相对,根据本发明的上述优选实施方式的致密的氮化铝颗粒,氮化铝颗粒自身的绝缘耐性提高,因此能够进一步提高含有该颗粒的树脂组合物的绝缘耐性。
[0071] 将氮化铝的状体粉碎而得到的以往的破碎型氮化铝颗粒的SEM照片(加速电压25kV、二次电子检测、倍率7000倍)示于图12。如从图12的SEM照片中所读取出的,以往的破碎型氮化铝颗粒具有锐角的棱部(参照图12中用虚线的圆包围的位置)。与此相对,在本发明的氮化铝颗粒中,如从图1(A)的SEM照片中所读取出的,相邻平面彼此所形成的棱部和谷部的角度为钝角,因而颗粒的流动性良好。因此,本发明的氮化铝颗粒可以更密地填充于树脂中。
[0072] 本发明的氮化铝颗粒中的稀土金属杂质的含量(含有多种稀土金属杂质时为总含量)以金属元素计优选为1质量ppm以下。即,上述氮化铝颗粒优选实质上不含来自于以往用于制造大粒径颗粒的高熔点共熔剂的稀土金属杂质。作为以往的共熔剂中所含的稀土金属的例子,可以举出钇、镧、铈、镨、铽等。以往的共熔剂中含有这些稀土金属的化合物(例如氧化物、碳化物、卤化物(例如氟化物等)等)。通过稀土金属杂质的含量以金属元素计为1质量ppm以下,能够进一步提高颗粒自身的导热性。
[0073] 本发明的氮化铝颗粒的长径与短径之比L/D为1以上且1.25以下,接近于1,因而颗粒的流动性良好,因此可以更密地填充于树脂中。根据定义,L/D为1以上、优选为1.2以下。
[0074] <2.氮化铝粉末>
[0075] 本发明的第2方式的氮化铝粉末(以下有时称为“本发明的氮化铝粉末”)含有40体积%以上的本发明的第1方式的氮化铝颗粒。
[0076] 本说明书中,氮化铝粉末中的本发明的氮化铝颗粒的含量RV(单位:体积%)是指,本发明的氮化铝颗粒的总体积在该氮化铝粉末的全部颗粒的总体积中所占的比例。上述含量RV(单位:体积%)是基于该氮化铝粉末的SEM图像(二次电子检测)并通过如下的式(1)算出的。
[0077]
[0078] 式中,SA,i(i=1、…、NA)表示在该氮化铝粉末的SEM图像中观察到的本发明的各氮化铝颗粒在SEM图像中所占的面积(单位:μm2),SB,j(j=1、…、NB)表示在该氮化铝粉末的SEM图像中观察到的、不属于本发明的氮化铝颗粒的各氮化铝颗粒在SEM图像中所占的面积(单位:μm2),∑i表示对于所有的i(i=1、…、NA)的和,∑j表示对于所有的j(j=1、…、NB)的和,NA表示在该氮化铝粉末的SEM观察中被判断为属于本发明的氮化铝颗粒的颗粒的个数,NB表示在该氮化铝粉末的SEM观察中被判断为不属于本发明的氮化铝颗粒的颗粒的个数。
[0079] 需要说明的是,对是否属于本发明的第1方式的氮化铝颗粒进行判别时的颗粒的抽取为随机进行。另外,在利用上述式进行的含量RV的计算中,优选NA+NB≥1000。即,利用上述式进行的含量RV的计算优选基于随机抽取的1000个以上的颗粒的SEM观察结果。
[0080] 氮化铝粉末中的本发明的氮化铝颗粒的含量RV根据后述的还原氮化反应的条件而多少有所不同,但为40体积%以上、优选为50体积%以上、特别优选为55体积%以上。其上限没有特别限定,可以为100体积%,而在一个实施方式中为90体积%以下、在另一个实施方式中为80体积%以下。本发明的氮化铝粉末即使直接使用本发明的氮化铝颗粒而不与其他氮化铝颗粒进行筛选,也能够充分发挥上述针对本发明的氮化铝颗粒所说明的效果。
[0081] 本发明的氮化铝粉末中,稀土金属杂质的含量(含有多种稀土金属杂质时为总含量)以该氮化铝粉末的总量为基准(100质量%),以金属元素计优选为1质量ppm以下。通过氮化铝粉末中的稀土金属杂质的含量为1质量ppm以下,能够进一步提高氮化铝颗粒自身的导热率。氮化铝粉末中的稀土金属杂质的含量可以通过ICP发射光谱法进行测定。
[0082] 本发明的氮化铝粉末可以通过后述的制造方法得到。
[0083] <3.氮化铝颗粒/粉末的用途>
[0084] 本发明的氮化铝颗粒和氮化铝粉末的用途没有特别限定。作为适宜的用途的例子,可以举出为了提高电绝缘性、赋予导热性等而在树脂中作为填充剂(树脂用填料)进行混配的用途。例如,本发明的第3方式的树脂用填料(以下有时称为“本发明的树脂用填料”)由本发明的氮化铝粉末构成。含有本发明的氮化铝颗粒或氮化铝粉末作为填充剂(树脂用填料)的树脂组合物由于氮化铝颗粒彼此的面接触的可能性提高而具有提高的导热性。另外,在树脂组合物中,气泡不易残留于氮化铝颗粒的表面,由此易于提高电绝缘性。
[0085] 因此,本发明的氮化铝颗粒和氮化铝粉末可以适宜地用作以电子部件的散热片、散热凝胶为代表的固体状或液体状的热界面材料用填充剂。
[0086] <4.树脂组合物>
[0087] 本发明的第4方式的树脂组合物(以下有时称为“本发明的树脂组合物”)是包含上述本发明的树脂用填料和树脂的树脂组合物。
[0088] 本发明的树脂组合物可以通过例如以下的方法得到:根据树脂的种类,用公知的混合装置将树脂与上述氮化铝粉末均匀地混合,使上述氮化铝粉末的颗粒分散并存在于树脂中。作为上述混合装置,例如可以使用辊、捏合机、班伯里混合机、自转·公转混合机等现有的混炼机。
[0089] 作为上述树脂的例子,可以举出聚烯、氯乙烯树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂、尼龙和氟树脂等热塑性树脂;环氧树脂树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂和树脂等热固性树脂;以及合成橡胶等。
[0090] 树脂组合物中的本发明氮化铝颗粒的含量可以考虑氮化铝粉末的分散性、得到的成形体所要求的导热性、成形加工性等而决定。树脂组合物中的本发明的氮化铝颗粒的含量Wparticle相对于树脂100重量份优选为300~1000重量份、更优选为500~1000重量份。上述含量Wparticle(单位:重量份)是基于树脂组合物中的本发明的氮化铝粉末的含量Wpowder(单位:重量份)和该氮化铝粉末中的本发明的氮化铝颗粒的含量RV(单位:体积%)按照下式算出的值。
[0091]
[0092] 含量RV的定义如上述针对本发明的第2方式的氮化铝粉末所说明的(式(1))。
[0093] 本发明的树脂组合物可以由树脂和本发明的氮化铝粉末构成,在不明显损害本发明的效果的范围内,可以包含上述氮化铝粉末和树脂以外的成分。作为本发明的树脂组合物中可以包含的其他成分,可以举出例如上述氮化铝粉末以外的氮化铝粉末、氧化铝粉末、氮化粉末、氧化锌粉末、氮化硅粉末、碳化硅粉末、石墨粉末等填料。这些其他填料可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。本发明的氮化铝粉末的平均粒径、以及其他填料的颗粒形状(例如球状、针状、纤维状、鳞片状、无定形等)和平均粒径可以根据用途等进行选择。
[0094] <5.氮化铝粉末的制造方法>
[0095] 本发明的第2方式的氮化铝粉末的制造方法没有特别限制,例如根据本发明的第5方式的氮化铝粉末的制造方法(以下有时称为“本发明的制造方法”),可以优选地制造本发明的第2方式的氮化铝粉末。
[0096] 本发明的制造方法的特征在于,包括如下的工序:工序(i),将包含氧化铝粉末、碳粉末和硫成分的原料混合物在含氮气气氛下加热,从而对氧化铝粉末进行还原氮化;以及工序(ii),还原氮化结束后,将还原氮化的产物在所生成的氮化铝粉末不被氧化的气氛下,维持还原氮化结束时的加热温度±30℃的范围的温度,并保持1小时以上,其中,上述工序(i)包括如下的工序:工序(i-a),至少在氮化率为5~50%的期间,在含氮气气氛下进行上述还原氮化,上述含氮气气氛为氮气55~30体积%和稀释气体45~70体积%的混合气体。
[0097] 氧化铝粉末被还原氮化从而得到氮化铝。作为氧化铝粉末,例如可以使用α-氧化铝、γ-氧化铝等公知的氧化铝粉末,其中特别适宜地使用α-氧化铝。氧化铝粉末的纯度优选为99.0重量%以上、更优选为99.5重量%以上。此外,氧化铝粉末的平均粒径优选为0.5~50μm、更优选为1~30μm。需要说明的是,本说明书中,氧化铝粉末的平均粒径是在通过激光衍射·散射法测定的体积分布中得出中间值的球当量直径(中值粒径)D50(以下有时称为“平均粒径D50”)。在利用激光衍射·散射法进行的平均粒径D50的测定中,例如可以使用MicrotracMT3000II(Microtrac BEL株式会社制造)。
[0098] 碳粉末作为还原剂而起作用。作为碳粉末,例如可以使用炉法炭黑、槽法炭黑、热裂法炭黑、乙炔黑等公知的碳粉末。碳粉末的平均粒径优选为100nm以下、更优选为50nm以下。需要说明的是,本说明书中,碳粉末的平均粒径是利用激光衍射·散射法得到的平均粒径D50。碳粉末的DBP吸油量优选为50~150cm3/100g、更优选为70~130cm3/100g。碳粉末的DBP吸油量可以依据JIS K6217-4进行测定。
[0099] 另外,除了碳粉末以外,在不损害本发明的效果的范围内,也可以使用酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂等合成树脂聚合物沥青、焦油等烃化合物;纤维素蔗糖淀粉、聚偏二氯乙烯、聚苯等有机化合物等作为碳源。
[0100] 硫成分在调整还原氮化反应的气氛的操作(后述)中起作用。对于硫成分的化合物种类,只要能够与原料的氧化铝粉末共熔解就没有特别限制。作为硫成分的例子,除了硫单质以外,可以举出硫化铝、硫化氮、硫尿酸等硫化合物。另外,硫成分可以仅单独使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,在碳粉末含有硫成分的情况下,该硫成分在本发明的制造方法中也作为硫成分的一部分而起作用。
[0101] 原料混合物中的碳粉末的量过大时,碳粉末抑制氧化铝颗粒彼此的接触、妨碍晶粒生长,因而所得氮化铝颗粒的粒径变小。因此,原料混合物中的碳粉末的量相对于氧化铝粉末100重量份优选为36~200重量份、更优选为40~100重量份。
[0102] 原料混合物中的硫成分的量相对于氧化铝粉末100重量份,以硫元素计优选为0.8~20重量份、更优选为1.0~20重量份、进一步优选为2.5~20重量份、更进一步优选为2.5~10重量份、特别优选为5~10重量份。上述硫成分的量可以通过调整碳粉末中所含的硫成分的量、以及在原料混合物中添加的硫粉末和/或硫化合物的量从而处于上述范围内。在通过碳粉末中所含的硫成分的量来调整硫成分的量的情况下,可以调整碳粉末的使用量以使硫成分的量在上述范围内,也可以使用硫成分多的碳粉末和硫成分少的碳粉末,并调整两者的混合比例以使硫成分的量在上述范围内。
[0103] 原料混合物优选实质上不含前述的以往的含有稀土金属化合物的共熔剂。具体而言,原料混合物中的稀土金属元素的总含量相对于来自原料混合物中的氧化铝粉末的Al原子100重量份,以金属元素计优选为10重量ppm(即1.0×10-3重量份)以下、更优选为1重量ppm(即1.0×10-4重量份)以下。通过使用共熔剂的现有方法来制造更大粒径的氮化铝颗粒时,需要使用能够持续存在于体系内直至还原氮化反应结束的高熔点共熔剂。该共熔剂残留于所得氮化铝颗粒内时会使导热性降低。根据本发明的制造方法,即使不使用现有方法那样的高熔点共熔剂,也可以制造包含大粒径氮化铝颗粒的氮化铝粉末。因此,根据本发明的制造方法,能够制造出氮化铝颗粒自身的导热性进一步提高的氮化铝粉末。
[0104] 对于用于得到上述原料混合物的原料的混合方法,只要能够将上述原料均匀地混合就没有特别限定。作为用于混合上述原料的混合机,例如可以使用振动磨机、珠磨机、球磨机、亨舍尔混合机(Henschelmixer)、滚筒混合机、振动搅拌机、V字混合机等以往的混合机。
[0105] 工序(i)是将包含氧化铝粉末、碳粉末和硫成分的上述原料混合物在含氮气气氛下加热,从而对氧化铝粉末进行还原氮化的工序。工序(i)优选在反应器内在含氮气气体的流通下进行。另外,对于工序(i)中的原料混合物的加热温度,只要还原氮化反应可进行就没有特别限制,但优选设为1500~2000℃。需要说明的是,对于上述工序(i),上述原料混合物所在的含氮气气氛包含稀释气体,其比例通常可以通过对供给至反应器的原料气体的气体组成和从反应器排出的废气的气体组成进行测定来确认。
[0106] 上述工序(i)可以使用能够控制反应气氛的反应装置来进行。作为这样的反应装置,例如可以举出利用高频感应加热、加热器加热进行加热处理的气氛控制型高温炉。反应装置可以是间歇炉,也可以是推杆式隧道炉、立式炉等连续氮化反应炉。
[0107] 工序(ii)是在基于工序(i)的还原氮化结束后,将还原氮化的产物在所生成的氮化铝粉末不被氧化的气氛下,维持还原氮化结束时的加热温度±30℃的范围的温度,并保持1小时以上的工序。对于还原氮化结束时的加热温度,如上所述优选为1500~2000℃。工序(ii)优选紧接着工序(i)立即进行。即,优选工序(i)结束后,在直至工序(ii)开始为止的期间不向反应器内导入使氮化铝粉末氧化的气体;优选工序(i)结束后,在直至工序(ii)开始为止的期间不将产物的温度变更为还原氮化结束时的加热温度±30℃的范围之外的温度。对于工序(ii)中的保持时间,如上所述为1小时以上、优选为2小时以上、进一步优选为5小时以上。工序(ii)中的保持时间的上限没有特别限制,例如可以设为10小时以下。
[0108] 在一个实施方式中,工序(i)包括如下的工序:工序(i-a),至少在氮化率为5~50%的期间,在前述含氮气气氛下进行还原氮化,前述含氮气气氛为氮气55~30体积%和稀释气体45~70体积%的混合气体。
[0109] 本说明书中,氧化铝的还原氮化反应的“氮化率”表示的是,来自原料氧化铝的Al原子之中转变为AlN(氮化铝)的Al原子的比例。对于氮化率RN[%]的定义,基于来自原料混total f合物中的氧化铝粉末的Al原子的总量n Al[mol]和氮化铝的生成量nAlN[mol],以如下的式[5]表示。
[0110]
[0111] 工序(i)中的还原氮化反应的反应式以如下的式(6)表示。
[0112] Al2O3+3C+N2→2AlN+3CO↑…(6)
[0113] CO气体的产生量nfCO[mol]可以通过对从反应器流出的气体的组成进行测定而获知,因此氮化铝AlN的生成量nfAlN[mol]可以基于CO气体的产生量nfCO[mol]并通过如下的式(7)获知。
[0114]
[0115] 式(5)使用式(7)进行如下代换。
[0116]
[0117] 如此一来,能够由CO气体的产生量nfCO获知氮化率RN。
[0118] 对于工序(i-a)中的含氮气气氛,如上所述为包含氮气55~30体积%和稀释气体45~70体积%的混合气体、优选为包含氮气50~30体积%和稀释气体50~70体积%的混合气体。上述稀释气体调节含氮气气氛中氮气的存在比例。作为稀释气体的例子,可以举出一氧化碳气体、惰性气体(例如氩气等)、以及一氧化碳与惰性气体(例如氩气等)的混合气体。
[0119] 在工序(i-a)中,含氮气气氛中的稀释气体的比例越增加,还原氮化反应所需要的时间越长。因此,从生产效率的观点出发,含氮气气氛中的稀释气体的含量优选设为70体积%以下。
[0120] 在工序(i-a)中,优选边在收纳原料混合物的反应器中流通含氮气气体,边进行还原氮化反应,在这一情况下,
[0121] (从反应器排出的气体的组成)≒(原料混合物所在的气氛的气体组成)因此,该原料混合物所在的含氮气气氛中的稀释气体的比例可以通过对从反应器排出的废气的气体组成进行测定来确认。
[0122] 在工序(i-a)中,含氮气气氛中的氮气的比例超过55体积%(即稀释气体的比例小于45体积%)时,由于还原氮化反应加快,晶粒生长不充分,因此难以获得大粒径的氮化铝颗粒,并且难以获得包含具有上述说明的特征形状的氮化铝颗粒的本发明的氮化铝粉末。另外,在脱离上述条件的反应条件下,得到了形成具有六棱柱状的主体部和在该柱状端部分别具有碗状凸部的形状的氮化铝颗粒,因此无法得到上述本发明的氮化铝粉末。
[0123] 在工序(i-a)中,作为调整含氮气气氛中的稀释气体的比例的方法的例子,可以举出下述(1)和(2)。
[0124] (1)将原料混合物收纳于第1舟体(上部开口的舟状容器,例如碳制容器等),将该第1舟体配置于反应器内部,将以上述规定比例含有氮气和稀释气体的气体作为上述含氮气气氛并供给至该反应器的方式。
[0125] (2)将收纳有原料混合物的第1舟体配置于反应器内,在反应器内比该第1舟体更靠近气流的上游侧配置收纳有氧化铝粉末和碳粉末的混合物(第2混合物)的第2舟体(例如碳制容器等),将包含氮气和稀释气体的混合气体或氮气供给至反应器,通过第2舟体中氧化铝的还原氮化而产生一氧化碳气体,将从第2舟体产生的一氧化碳气体与供给至反应器的气体的混合气体作为上述含氮气气氛并供于原料混合物的方式。
[0126] 图2是对能够在上述(1)的实施方式中使用的反应装置100进行示意性说明的截面图。反应装置100具备:筒状的反应器10;收纳于反应器10内部的第1舟体21;及对反应器10的内部、特别是第1舟体21的附近进行加热的第1加热装置31。
[0127] 反应器10是筒型的反应器,具有设置在第1舟体21的上游侧的气体导入口11、以及设置在第1舟体21的下游侧的气体排出口12。作为构成反应器10的材料的例子,可以举出碳等。
[0128] 第1舟体21是上部开口的舟状的容器,第1舟体21中收纳有原料混合物1。作为构成第1舟体21的材料,例如可以举出碳等。
[0129] 作为第1加热装置31,只要能够将原料混合物1加热至上述规定的温度,就可以没有特别限制地使用电阻加热装置、高频感应加热装置等现有的加热装置。
[0130] 在反应装置100中,以上述规定比例包含氮气和稀释气体的气流通过与气体导入口11连接的气体供给源(未图示)从气体导入口11导入反应器10内部,并供给至收纳于第1舟体21中的原料混合物1作为上述含氮气气氛。同时,利用第1加热装置31将收纳于第1舟体21的原料混合物1加热至规定的温度,从而还原氮化反应进行。废气从气体排出口12流出至反应器10的外部,该废气包含从气体导入口11导入的气体以及由原料混合物1产生的气体。
从气体排出口12流出的气体的流量和组成通过与气体排出口12连接的气体分析器(未图示)进行测定。基于气体分析器所测定的气体的流量和组成,能够计算出氮化率RN(式(5))。
[0131] 图3是对能够在上述(2)的实施方式中使用的反应装置200进行示意性说明的截面图。图3中,对图2中已出现的要素标记与图2的符号相同的符号,有时省略说明。反应装置200与反应装置100(图2)的不同之处在于,反应装置200还具备第2舟体22和第2加热装置
32,第2舟体22配置于反应器10内部的气体导入口11的下游侧且第1舟体21的上游侧,并收纳有第2混合物2,第2加热装置32对反应器10的内部、特别是第2舟体22的附近进行加热。
[0132] 作为收纳第2混合物2的第2舟体22,与第1舟体21同样地,可以使用上部开口的舟状的容器。作为构成第2舟体22的材料,例如可以举出碳等。
[0133] 为了能够通过氧化铝的还原氮化而产生CO气体,第2混合物2需要包含氧化铝粉末和碳粉末,但无需含有其他成分(例如硫成分等)。第2混合物2专作为CO气体的产生源而起作用,因此对于第2混合物2中氧化铝粉末和碳粉末的性状和混配量,只要在第2舟体22的下游侧能够以希望的时间形成具有上述规定范围内的组成(氮气含量和一氧化碳气体含量)的含氮气气氛,就没有特别限制,可以适当选择。在一个实施方式中,对于第2混合物2中氧化铝粉末与碳粉末的混配比例,例如可以设为相对于氧化铝粉末100重量份,碳粉末36~200重量份、优选40~100重量份。在一个实施方式中,相对于收纳于第1舟体21的原料混合物1中的氧化铝粉末100重量份,收纳于第2舟体22的第2混合物2中所混配的氧化铝粉末的量例如可以设为70~130重量份。
[0134] 在上述(2)的实施方式中,为了通过第2舟体22中氧化铝的还原氮化而产生CO气体,需要对第2混合物进行加热。对于第2混合物的加热温度,只要能够产生所希望的量的CO气体就没有特别限制,例如可以设为1500~2000℃。
[0135] 作为第2加热装置32,只要能够将第2混合物2加热至所希望的温度,就可以没有特别限制地使用电阻加热装置、高频感应加热装置等现有的加热装置。
[0136] 包含氮气和稀释气体的混合气体或氮气从气体导入口11导入反应器10内部,并利用第1加热装置31和第2加热装置32,将收纳于第1舟体21的第1混合物1和收纳于第2舟体22的第2混合物2分别加热至规定的温度。由此,第2舟体22中,通过氧化铝的还原氮化而产生CO气体。将由第2舟体22产生的CO气体和从气体导入口11导入反应器10内部的气体的混合气体作为上述含氮气气氛,并供于收纳在第1舟体21中的原料混合物1。废气从气体排出口12流出至反应器10的外部,该废气包含从气体导入口11导入反应器10内部的气体、由第2舟体22产生的CO气体、以及由原料混合物1产生的气体。从气体排出口12流出的气体的流量和组成通过与气体排出口12连接的气体分析器(未图示)进行测定。基于气体分析器所测定的气体的流量和组成,能够计算出氮化率RN(式(5))。
[0137] 需要注意的是,从气体排出口12流出的气体除了包含第1舟体21中的还原氮化所产生的CO气体之外,还包含第2舟体22中的还原氮化所产生的CO气体。但是,第2舟体22中的还原氮化所产生的CO气体的量及其时间变化可以通过进行预备实验而提前获知,预备实验除了不在第1舟体21中收纳原料混合物1以外,以相同的条件进行。因此,从气体排出口12流出的气体中的CO气体量减去来自第2舟体22中的还原氮化的CO气体量(已知),从而能够获知第1舟体21中的还原氮化所产生的CO气体的量,因此能够获知氮化率RN(式(5))。
[0138] 需要说明的是,在上述(2)的实施方式中,在第1舟体21的原料混合物1的还原氮化反应的初始阶段,来自第2舟体22的一氧化碳气体的供给量不足,有时会暂时发生供至原料混合物1的含氮气气氛中的稀释气体(在一个实施方式中为一氧化碳气体)的比例小于45体积%的状态,但本发明人等确认到,本发明中,在氮化率小于5%、优选小于3%的期间是允许该状态的。不过,最优选的是,从第1舟体21的原料混合物1的还原氮化反应开始时起就将供至原料混合物1的含氮气气氛中的稀释气体的比例维持在上述范围内。
[0139] 在上述说明中,举出了为了原料混合物1和第2混合物2的加热而具备单独的加热装置(第1加热装置31和第2加热装置32)的方式的反应装置200作为例子,但上述(2)的实施方式中使用的反应装置并不限于该方式。例如,也可以使用通过共用的加热装置对原料混合物1和第2混合物2进行加热的方式的反应装置。
[0140] 上述工序(i-a)中,氧化铝粉末的氮化率超过50%后,可以通过停止或减少稀释气体的供给而使含氮气气氛中的稀释气体的比例小于45体积%,可以在此状态的条件(含氮气气氛中、氮气55~30体积%、稀释气体45~70体积%)下继续氮化直至最后。
[0141] 在一个实施方式中,工序(i)包括如下的工序:工序(i-b1),将原料混合物收纳于具有上部开口的舟状的容器主体和将该容器主体的上部封闭的盖的载置器中,并将该载置器配置于反应器内,其中,该载置器具有能够在气流方向上游侧将气体导入而设置的第1开口部、以及能够在气流方向下游侧将气体排出而设置的第2开口部;工序(i-b2),将包含氮气和稀释气体的混合气体或氮气供给至反应器;工序(i-b3),使供给至反应器的气体的一部分从第1开口部流入载置器内;工序(i-b4),利用从第1开口部流入载置器内的气体和由载置器内的原料混合物通过还原氮化而产生的一氧化碳气体,在载置器内部形成含氮气气氛;以及工序(i-b5),至少在氮化率为5~50%的期间,边维持以下述式(3)算出的载置器内部的含氮气气氛的平均氮气含量pavrN2为55~30体积%、以下述式(4)算出的载置器内部的含氮气气氛的平均稀释气体含量pavrdilute为45~70体积%的条件,边在载置器内部的含氮气气氛下进行还原氮化。
[0142]
[0143]
[0144] (式(3)和(4)中,
[0145] pinN2:流入载置器内的气体的氮气含量(单位:体积%)、
[0146] pindilute:流入载置器内的气体的稀释气体含量(单位:体积%)、
[0147] Vin:流入反应器的气体流入量(单位:m3/s)、
[0148] Sopen:载置器的第1开口部所形成的气体流路的截面积的最小值(单位:m2)、[0149] Sbypass:绕过载置器的气体流路的截面积的最小值(单位:m2)、以及
[0150] VfCO:载置器内部的一氧化碳气体产生量(单位:m3/s)。)
[0151] 需要说明的是,上述式(3)和(4)是基于后述近似的式子。本实施方式中,在载置器内部的气体组成的计算中使用上述式(3)和(4)的理由是因为,由于难以精确地获知流入载置器内的气体的量、在载置器内部的气流分布,所以仅凭借供给至反应器内的气体的量和组成以及排出至反应器外的气体的量和组成,不能直接求出载置器内部的气体组成。
[0152] 图4是对能够在具备上述工序(i-b1)~(i-b5)的实施方式中使用的反应装置300进行示意性说明的截面图。图4中,对图2~3中已出现的要素标记与图2~3的符号相同的符号,有时省略说明。反应装置300与反应装置100(图2)的不同之处在于,载置器40配置于筒状(卧式)的反应器10内部以代替第1舟体21,原料混合物1收纳于载置器40中。
[0153] 图5是对载置器40进行示意性说明的图。图5中,对图2~4中已出现的要素标记与图2~4的符号相同的符号,有时省略说明。图5(A)是对载置器40进行示意性说明的截面图,表示了与图4相同的截面。图5(A)中,纸面右侧为气流的上游侧,纸面左侧为气流的下游侧。载置器40具有上部开口的舟状的容器主体41、以及将容器主体41的上部封闭的盖42。图5(B)是图5(A)的B-B向视侧视图,表示出容器主体41的第1侧面41a和第1开口部40a。图5(C)是图5(A)的C-C向视侧视图,表示出容器主体41的与第1侧面41a相反侧的第2侧面41b和第2开口部40b。图5(D)是图(B)的D-D向视侧视图,表示出容器主体41的第3侧面41c。图5(E)是图5(C)的E-E向视侧视图,表示出容器主体41的与第3侧面41c相反侧的第4侧面41d。
[0154] 如图5(B)所示,第1侧面41a配置于反应器10内部气流方向上游侧,构成第1侧面41a的壁构件的上端部41aa、41ab、41ac具有如下形状:与该气流方向交叉的平方向的两端部41aa、41ab比被该两端部41aa、41ab夹着的部分41ac高,因此,在容器主体41的上部配置盖42时,第1侧面41a的上端部41ac与盖42之间形成狭缝状的开口部(第1开口部)40a。
[0155] 另外,如图5(C)所示,第2侧面41b配置于反应器10内部气流方向下游侧,构成第2侧面41b的壁构件的上端部41ba、41bb、41bc具有如下形状:与该气流方向交叉的水平方向的两端部41ba、41bb比被该两端部41ba、41bb夹着的部分41bc高,因此,在容器主体41的上部配置盖42时,第2侧面41b的上端部41bc与盖42之间形成狭缝状的开口部(第2开口部)40b。
[0156] 载置器40以第1侧面41a为气流方向上游侧、第2侧面41b为气流方向下游侧的方式配置在反应器10内部。在反应装置300中,载置器40具有:能够在气流方向上游侧将气体导入而设置的第1开口部40a、以及能够在气流方向下游侧将气体排出而设置的第2开口部40b。作为构成载置器40的材料的例子,可以举出碳等。
[0157] 图6是从图4中移除了第1加热装置31的图。图6中,对图2~5中已出现的要素标注与图2~5中的符号相同的符号,有时省略说明。包含氮气和稀释气体的混合气体或氮气从气体导入口11供给至反应器10内部(气体流入量Vin[m3/s];工序(i-b2))。作为稀释气体的例子,与上述同样地,可以举出一氧化碳气体、惰性气体(例如氩气等)、以及一氧化碳与惰性气体(例如氩气等)的混合气体。从气体导入口11流入反应器10内部的气体的一部分从第1开口部40a流入载置器40内部(气体流入量Vinsetter[m3/s];工序(i-b3)),剩余部分绕过载置器40而流向载置器40的下游侧(气体绕过量Vbypass[m3/s])。从载置器40的第2开口部40b流出的气体(气体流出量Voutsetter[m3/s])与绕过载置器40的气体(Vbypass)合流,并从气体排out 3
出口12流出至反应器10外部(气体流出量V [m/s])。即
[0158]
[0159]
[0160] (式中,
[0161] Vin:流入反应器10的气体流入量[m3/s]
[0162] Vinsetter:流入载置器40的气体流入量[m3/s]
[0163] Vbypass:绕过载置器40的气体的流量[m3/s]
[0164] Voutsetter:从载置器40流出的气体流出量[m3/s]
[0165] Vout:从反应器10流出的气体流出量[m3/s])
[0166] 成立。
[0167] 图7是图6的F-F截面图。图7中,对图2~6中已出现的要素标注与图2~6中的符号相同的符号,有时省略说明。图7中示出了载置器40的第1开口部40a的位置处与气流方向交叉(正交)的截面。流入载置器40的气体流入量Vinsetter和绕过载置器40的气体的流量Vbypass(参照图6)可以用第1开口部40a所形成的气体流路的截面积的最小值Sopen[m2]和绕过载置器40的气体流路的截面积的最小值Sbypass[m2]并以下式近似表示。其中,气体流路的截面积是指,与气流方向交叉的截面的面积。需要说明的是,在第1开口部40a处流入载置器40的气流的平均线速度通常为绕过载置器40的气体流路中截面积最小(=Sbypass)的气体流路截面的气流的平均线速度以下。
[0168]
[0169]
[0170] 利用碳粉末进行的氧化铝的还原氮化反应以上述(6)式表示,因此,在载置器40内部氮气被消耗,并产生一氧化碳气体。在稳定状态下,从载置器40流出的气体流出量Voutsetter以下式表示。
[0171]
[0172] (式中,
[0173] VcN2:载置器40内部的氮气消耗量[m3/s]
[0174] VfCO:载置器40内部的一氧化碳气体产生量[m3/s])
[0175] 其中,根据上述式(6),氮气消耗量与一氧化碳气体消耗量的关系以下式表示。
[0176]
[0177] 对于从载置器40流出的气体的氮气含量poutN2[体积%]和稀释气体含量poutdilute[体积%],使用流入载置器40内的气体的氮气含量pinN2[体积%]和流入载置器40内的气体的稀释气体含量pindilute[体积%]并以下式表示。
[0178]
[0179]
[0180] 在载置器40内部的空间(气相区域)40c中,气流从第1开口部40a流向第2开口部40b。从流过气相区域40c的气流中,氮气被原料混合物1吸收并在还原氮化反应中被消耗,通过还原氮化反应而产生的一氧化碳气体由原料混合物1释放至气相区域40c。因此,载置器40内部的空间(气相区域)40c中的含氮气气氛的平均氮气含量pavrN2[体积%]和平均稀释气体含量pavrdilute[体积%]以流入载置器40的气体的组成与从载置器40流出的气体的组成的平均值计按照下式表示。
[0181]
[0182]
[0183] 式(16)、(17)利用式(14)、(15)和式(10)、(12)、(13)变形
[0184]
[0185]
[0186] 式中的各项定义如上所述。这样,利用从第1开口部40a流入载置器40内(的气相区域40c)的气体、以及由载置器40内的原料混合物1通过还原氮化而产生的一氧化碳气体,在载置器内部形成含氮气气氛(平均氮气含量pavrN2[体积%]、平均稀释气体含量pavrdilute[体积%])(工序(i-b4))。
[0187] 在本实施方式中,至少在氮化率为5~50%的期间,对于载置器40内的气相区域40c中的含氮气气氛,边维持以上述式(3)算出的平均氮气含量pavrN2为55~30体积%、且以上述式(4)算出的平均稀释气体含量pavrdilute为45~70体积%的条件,边在载置器40内的含氮气气氛下进行原料混合物1的还原氮化反应(工序(i-b5))。在工序(i-b5)中平均氮气含avr avr
量p N2超过55体积%(即平均稀释气体含量p dilute小于45体积%)时,由于还原氮化反应加快,晶粒生长不充分,因此难以获得大粒径的氮化铝颗粒,并且难以获得包含具有上述说明的特征形状的氮化铝颗粒的本发明的氮化铝粉末。另外,在脱离上述条件的反应条件下,得到了形成具有六棱柱状的主体部和在该柱状端部分别具有碗状凸部的形状的氮化铝颗粒,因此无法得到上述本发明的氮化铝粉末。另一方面,含氮气气氛中的稀释气体的比例越增加,还原氮化反应所需要的时间越长,因此从生产效率的观点出发,含氮气气氛中的平均稀释气体含量pavrdilute优选维持在70体积%以下。
[0188] 在本实施方式中成为控制对象的变量是:流入载置器40的气体的氮气含量pinN2[体积%]、流入载置器40的气体的稀释气体含量pindilute[体积%]、流入反应器10的气体流入量Vin[m3/s]、载置器40的第1开口部40a所形成的气体流路的截面积的最小值Sopen[m2]、绕过载置器40的气体流路的截面积的最小值Sbypass[m2]、以及载置器40内部的一氧化碳气体产生量VfCO[m3/s]。其中,Sopen和Sbypass一般是由装置确定的常数,因此容易控制的变量为pinN2、pindilute、Vin和VfCO。一氧化碳气体产生量VfCO[m3/s]例如可以通过调整原料混合物1的加热温度来控制。存在原料混合物1的加热温度越高则VfCO越增大的倾向。在本实施方式中,平均氮气含量pavrN2(式(3))优选为50~30体积%,平均稀释气体含量pavrdilute(式(4))优选为50~70体积%。
[0189] 在上述式(3)和(4)中,流入载置器40的气体的氮气含量pinN2[体积%]以及流入载in in置器40的气体的稀释气体含量p dilute[体积%]在一个实施方式中可以是p N2=100体积%、pindilute=0体积%。在其他的实施方式中可以是0
[0190] 在一个实施方式中,流入载置器40的气体的组成等于供给至反应器10的气体的组成。例如,可以从气体导入口11仅向反应器10供给氮气,使该氮气直接流入载置器40。再例如,可以从气体导入口11向反应器10供给稀释气体(例如一氧化碳气体、或氩气等惰性气体、或者它们的组合)与氮气的混合气体,使该混合气体直接流入载置器40。
[0191] 在其他的实施方式中,也可以设为供给至反应器10的气体的组成与流入载置器40的气体的组成不同的方式。例如,也可以在反应器10内部,在载置器40的气流上游侧(图4的纸面右侧)配置收纳有包含氧化铝粉末和碳粉末的第2混合物2的第2舟体22(参照图3),使从气体导入口11供给至反应器10内的气体与由第2混合物2通过还原氮化而产生的一氧化碳气体的混合气体流入配置在第2混合物2的气流下游侧的载置器40。在该方式中,流入载置器40的气体的组成及其时间变化可以通过上述对使用反应装置200的方式进行说明的预备实验而获知。
[0192] 在上述工序(i-b1)中,在由容器主体41和盖42所划定的载置器40的内部空间之中,填充有原料混合物1的部分(包含颗粒间空隙的整块体积)所占的比例(以下有时称为“载置器填充率”)优选为10~95体积%。通过载置器填充率为上述下限值以上,从而容易提avr高载置器40内部的空间40c中的平均稀释气体含量p dilute。从同样的观点出发,载置器填充率更优选为30体积%以上、进一步优选为50体积%以上。另外,通过载置器填充率为上述上限值以下,从而容易使氮气从载置器40内的气相区域40c充分扩散至载置器40的底部。从同样的观点出发,载置器填充率更优选为90体积%以下。
[0193] 另外,在上述工序(i-b1)中,对于收纳在载置器40内的原料混合物1的厚度,只要能够将平均氮气含量pavrN2和平均稀释气体含量pavrdilute控制在上述范围内,就没有特别限制,优选为20mm以上、特别优选为70mm以上。通过收纳在载置器40内的原料混合物1的厚度为上述下限值以上,从而容易提高载置器40内部的空间40c中的平均稀释气体含量avrp dilute。另外,对于收纳在载置器40内的原料混合物1的厚度,只要原料混合物1的上侧表面比第1开口部40a和第2开口部40b更靠下侧,就没有特别限制,优选为200mm以下、特别优选为150mm以下。通过原料混合物1的厚度为上述上限值以下,从而容易使氮气从载置器40内的气相区域40c充分扩散至载置器40的底部。
[0194] 在上述工序(i-b5)中,氧化铝粉末的氮化率超过50%后,可以通过停止或减少向反应器10供给的稀释气体而使上述平均稀释气体含量pavrdilute(式(4))小于45体积%,可以在此状态的条件下继续氮化至最后。
[0195] 在任一实施方式中,还原氮化反应后(工序(i)和(ii)结束后)的氮化铝粉末都含有剩余的碳粉末,因此,优选根据需要进一步进行通过氧化处理而除去剩余碳粉末的工序。作为进行氧化处理时的氧化性气体,可以没有特别限制地采用空气、氧气等能够除去碳的气体。另外,氧化处理的处理温度优选为500℃~900℃。
[0196] 实施例
[0197] 以下,为了更详细地说明本发明而举出实施例,但本发明并不限定于这些实施例。
[0198] 实施例和比较例中使用的各种原料的物性如下所示。
[0199] (氧化铝粉末)
[0200] α-氧化铝A:D50 0.883μm
[0201] α-氧化铝B:D50 3.518μm
[0202] (碳粉末)
[0203] 碳粉末A:平均粒径19nm、DBP吸收量116cm3/100g、含硫量210ppm
[0204] 碳粉末B:平均粒径20nm、DBP吸收量115cm3/100g、含硫量3000ppm
[0205] (硫成分)
[0206] 硫粉末:纯度98%以上
[0207] 另外,实施例和比较例中的各种物性通过下述方法测定。
[0208] (1)氮化铝颗粒的长径L[μm]、短径D[μm]、第1平面的比例、以及第2平面的比例[0209] 对于氮化铝颗粒,使用扫描型电子显微镜(株式会社日立高新技术制造、TM3030)拍摄倍率500倍的SEM照片(加速电压15kV、二次电子检测),对该SEM照片进行图像分析,从而测定颗粒的长径L[μm]和短径D[μm](颗粒在SEM照片中所占的区域的长径和短径)。另外,对上述SEM照片进行图像分析,从而对被棱部或谷部包围的平面制作分析图(参照图1(B)),求出单一平面在SEM图像中所占的面积S[μm2]相对于氮化铝颗粒在SEM图像中所占的面积满足S/L≥1.0μm的平面(第1平面)的总面积的比例、以及单一平面在SEM图像中所占的面积S[μm2]相对于氮化铝颗粒在SEM图像中所占的面积满足S/L2≥0.05的平面(第2平面)的总面积的比例。
[0210] (2)氮化铝颗粒中存在的空隙
[0211] 将氮化铝颗粒填充于环氧树脂,将该树脂浇铸到模具体中,通过热压使其固化,从而制备厚度100μm的片材。
[0212] 将填充并保持于上述树脂中的氮化铝颗粒连同树脂一起以5μm间隔进行切削,在各个磨削面中,通过SEM观察确认到不存在截面积为直径5μm的圆的面积以上的空隙截面。
[0213] (3)氮化铝颗粒中的稀土金属杂质浓度
[0214] 对于氮化铝颗粒中的稀土金属元素浓度,将氮化铝粉末熔后,用酸中和,使用ICP发射光谱分析仪(岛津制作所制造ICPS-7510)进行定量。所定量的元素是钇。
[0215] (4)氮化铝粉末中所含的本发明的氮化铝颗粒的比例
[0216] 对于氮化铝颗粒,使用扫描型电子显微镜(株式会社日立高新技术制造、TM3030)拍摄倍率500倍的SEM照片(加速电压15kV、二次电子检测),基于该SEM照片,算出氮化铝粉末中所含的本发明的氮化铝颗粒的比例。
[0217] <实施例1>
[0218] 在由氧化铝粉末100重量份和碳粉末50重量份构成的混合物中添加硫粉末,使该混合物内的硫成分量相对于上述氧化铝粉末100重量份为5重量份,利用振动式搅拌机进行混合直至它们均匀地混合,从而得到原料混合物。
[0219] 将上述原料混合物以20mm厚的方式收纳在碳制的舟体中,将该舟体配置在反应容器内,边将含氮气气体(组成:氮气47体积%、一氧化碳气体53体积%)在反应容器内流通,边在加热温度1775℃下进行还原氮化。
[0220] 还原氮化反应结束后,维持还原氮化结束时的加热温度,并保持5小时。然后,放冷后从反应容器中取出反应产物。
[0221] 然后,将上述反应产物在大气气氛中700℃下加热5小时,从而燃烧除去未反应的碳粉末,得到本发明的氮化铝粉末。将原料组成和含氮气气氛中的一氧化碳气体的比例示于表1。
[0222] 将实施例1得到的氮化铝粉末中所含的本发明的氮化铝颗粒的SEM照片示于图1(A)。上述氮化铝粉末中的本发明的氮化铝颗粒的含量RV为72体积%。从所得氮化铝粉末中随机选择10粒本发明的氮化铝颗粒,根据上述测定方法测定长径L、短径D。另外,基于SEM照片,对被棱部或谷部包围的平面按颗粒制作分析图(参照图1(B)),求出该颗粒表面存在的2
单一平面在SEM图像中所占的面积S[μm ]满足S/L≥1.0μm的平面(第1平面)的总面积相对于氮化铝颗粒整体在SEM图像中所占的面积的比例。进一步,确认上述氮化铝粉末的颗粒中有无当量圆直径5μm以上的空隙截面。此外,进一步测定上述氮化铝颗粒中的稀土金属杂质浓度。将结果示于表2。
[0223] <实施例2~7>
[0224] 除了将原料组成和含氮气气氛中的一氧化碳气体的比例变更为表1中记载的值以外,以与实施例1同样地进行,得到本发明的氮化铝粉末。对于所得到的氮化铝粉末,测定该氮化铝粉末中所含的本发明的氮化铝颗粒的比例、以及该氮化铝颗粒的粒径、第1平面的比例和第2平面的比例。另外,确认该氮化铝粉末的颗粒中有无当量圆直径5μm以上的空隙截面。将结果示于表2。
[0225] 需要说明的是,实施例2和3中虽然以相同量使用了同一氧化铝粉末和碳粉末,但混合物中的硫成分的量分别设为相对于氧化铝粉末100重量份为1重量份和5重量份。表2中,实施例2得到了氮化铝粉末中的本发明的氮化铝颗粒的比例高的结果,这是因为与实施例2相比,实施例3中得到了更多由粒径为20~100μm左右的颗粒聚集而成的聚集体。
[0226] <比较例1>
[0227] 在氮化铝粉末中添加混合作为烧结助剂的氧化钇、有机结合剂和溶剂而制备浆料,然后利用喷雾干燥器得到平均粒径约80μm的球状造粒粉。将球状造粒粉在100℃下干燥,然后在500℃的氧气气氛下燃烧除去有机结合剂,在1750℃下烧结,制造由烧结颗粒构成的氮化铝粉末。将所得氮化铝烧结颗粒的SEM照片(加速电压15kV、反射电子检测、倍数500倍)示于图8。另外,从所得氮化铝粉末中随机选择10粒烧结颗粒,进行与实施例同样的测定。将结果示于表2。
[0228] 对上述SEM照片进行图像分析,结果,未观察到本发明的氮化铝颗粒所特有的特征性平面,判明未得到本发明的氮化铝颗粒。另外,在颗粒内部观察到了直径(当量圆直径)5μm以上的空隙截面。
[0229] <比较例2>
[0230] 将由氧化铝粉末100重量份、碳粉末42重量份、以及作为共熔剂且为稀土金属化合物的氧化钇5重量份构成的混合粉在1700℃下还原氮化15小时,从而制造氮化铝粉末。将构成所得氮化铝粉末的颗粒的SEM照片(加速电压25kV、二次电子检测)示于图9。从所得氮化铝粉末中随机选择10粒,进行与实施例同样的测定。将结果示于表2。
[0231] 对上述SEM照片进行图像分析,结果,除了未观察到长径L为20μm以上的颗粒以外,也未观察到本发明的氮化铝颗粒所特有的特征性平面,从而判明未得到本发明的氮化铝颗粒。另外,上述氮化铝颗粒的稀土杂质浓度为45400ppm。
[0232] <比较例3>
[0233] 在氮化铝粉末中添加混合作为烧结助剂的氧化钇、有机结合剂和溶剂而制备浆料,然后利用喷雾干燥器得到平均粒径约30μm的球状造粒粉。将球状造粒粉在100℃下干燥,然后在500℃的氧气气氛下燃烧除去有机结合剂,在1750℃下烧结,制造由烧结颗粒构成的氮化铝粉末。从所得氮化铝粉末中随机选择10粒烧结颗粒,进行与实施例同样的测定。将结果示于表2。
[0234] 对所得氮化铝颗粒的SEM图像进行分析,结果,未观察到本发明的氮化铝颗粒所特有的特征性平面,判明未得到本发明的氮化铝颗粒。另外,在颗粒内部观察到直径(当量圆直径)5μm以上的空隙截面。
[0235] <比较例4>
[0236] 除了将原料组成和含氮气气氛中的一氧化碳气体的比例变更为表1中记载的值以外,以与实施例1同样地进行,得到氮化铝粉末。
[0237] 将所得氮化铝粉末的SEM照片(加速电压15kV、二次电子检测、倍率3000倍)示于图10。SEM观察的结果,所得氮化铝颗粒具有板状形状,该板状形状具有六棱柱状的规律性,并且长径L与短径之比L/D超过1.25,判明未得到本发明的氮化铝颗粒。
[0238] <比较例5>
[0239] 除了将原料组成和含氮气气氛中的一氧化碳气体的比例设为表1中记载的值以外,以与实施例1同样地进行,得到氮化铝粉末。
[0240] 将所得氮化铝粉末的SEM照片示于图11。SEM观察的结果,所得氮化铝颗粒具有在存在六棱柱状规律性的主体部的两端部分别具有大致半球状凸部的形状,判明未得到本发明的氮化铝颗粒。
[0241] [表1]
[0242]
[0243] [表2]
[0244]
[0245] <树脂组合物的导热率(1):环氧树脂的情况>
[0246] 使用含有环氧树脂和作为填料的实施例1或比较例1中得到的氮化铝粉末的树脂组合物,制备厚度700μm的成形体。
[0247] 准备环氧树脂(三菱化学株式会社jER828)100重量份与固化剂(咪唑系固化剂、四国化成工业株式会社制造Curezol2E4MZ)5重量份的混合物作为基材树脂。接着,用研钵将基材树脂100重量份与实施例1或比较例1中得到的氮化铝粉末633重量份混合,从而制备树脂组合物。树脂组合物中的氮化铝粉末的填充率为70体积%。
[0248] 将所得树脂组合物的一部分浇铸到模具体中,使用热压法,在温度:100℃、压:20MPa、保持时间:2小时的条件下使其固化,制备直径10mm、厚度700μm的试验片。对于得到的试验片,使用激光闪光法热物性测定装置(京都电子制造LFA-502)测定基于激光闪光法的导热率。其结果,与包含比较例1的氮化铝粉末的树脂组合物的成形体相比,包含实施例1的氮化铝粉末的树脂组合物的成形体显示出1.5倍的导热率。
[0249] <树脂组合物的导热率(2):有机硅树脂的情况>
[0250] 用研钵将二液缩合型有机硅树脂(信越化学株式会社KE-1013A/B)100重量份、实施例2或比较例3中得到的氮化铝粉末1293重量份、以及平均粒径1μm的球状氮化铝(株式会社德山制造)554重量份混合,从而制备树脂组合物。树脂组合物中的氮化铝粉末的填充率为85体积%。
[0251] 将所得树脂组合物的一部分浇铸到模具体中,使用热压法,在温度:120℃、压力:5MPa、保持时间:1小时的条件下使其固化,制备直径1mm、厚度500μm的试验片。对于得到的试验片,使用温度波热分析装置(株式会社ai-Phase制造ai-Phase Mobile 1u)测定导热率。
[0252] 导热率测量的结果,与包含比较例3的氮化铝粉末的树脂组合物的成形体相比,包含实施例2的氮化铝粉末的树脂组合物的成形体显示出1.5倍的导热率(11W/m·K)。
[0253] <树脂组合物的粘度(1)>
[0254] 将有机硅树脂(信越化学株式会社KE-1013A)100重量份与实施例2或比较例3中得到的氮化铝粉末605重量份混合,从而制备树脂组合物,测定该树脂组合物的粘度。树脂组合物中的氮化铝粉末的填充率为65体积%。需要说明的是,粘度的测定是使用流变仪(TA Instruments制AR-2000ex)并在测定温度:25℃、剪切速率:1s-1的条件下进行的。
[0255] 包含比较例3的氮化铝粉末的树脂组合物的粘度为751Pa·s。与此相对,包含实施例2的氮化铝粉末的树脂组合物的粘度为411Pa·s。此外,与由包含比较例3的氮化铝粉末的树脂组合物构成的成形体相比,由包含实施例2的氮化铝粉末的树脂组合物构成的成形体存在柔软性高的倾向。
[0256] <树脂组合物的粘度(2)>
[0257] 将有机硅树脂(信越化学株式会社KE-1013A)100重量份与实施例2或比较例3中得到的氮化铝粉末760重量份混合,从而制备树脂组合物,测定该树脂组合物的粘度。树脂组合物中的氮化铝粉末的填充率为70体积%。需要说明的是,粘度的测定是使用流变仪(TA Instruments制造AR-2000ex)并在测定温度:25℃、剪切速率:1s-1的条件下进行的。
[0258] 包含实施例2的氮化铝粉末的树脂组合物的粘度测定为1020Pa·s。与此相对,包含比较例3的氮化铝粉末的树脂组合物由于粘度过高,因此无法利用上述流变仪进行测定。
[0259] 附图标记说明
[0260] 1 原料混合物
[0261] 2 第2混合物
[0262] 10 反应器
[0263] 11 气体导入口
[0264] 12 气体排出口
[0265] 21 第1舟体
[0266] 22 第2舟体
[0267] 31 第1加热装置
[0268] 32 第2加热装置
[0269] 40 载置器
[0270] 41 容器主体
[0271] 42 盖
[0272] 40a 第1开口部
[0273] 40b 第2开口部
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