球状アルミナ粉末、その製造方法及び用途
【課題】本発明は、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることなく、樹脂との密着性をより高めることができる球状アルミナ粉末とその製造方法、及びそれを用いた樹脂組成物を提供するものである。
【解決手段】
レーザー回折散乱法粒度分布測定における０．５μｍ以下の粒子の含有率が３体積％以下であり、平均粒子径が１．０〜３．５μｍ、比表面積が２．０〜６．０ｍ２／ｇ、平均球形度が０．９０以上である球状アルミナ粉末。比表面積１０〜２０ｍ２／ｇの超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーを１３００〜１６５０℃の火炎中に噴霧する球状アルミナ粉末の製造方法。助燃ガスが空気、不活性ガス含有の空気、又は不活性ガス含有の酸素であることが好ましい。
【解決手段】
レーザー回折散乱法粒度分布測定における０．５μｍ以下の粒子の含有率が３体積％以下であり、平均粒子径が１．０〜３．５μｍ、比表面積が２．０〜６．０ｍ２／ｇ、平均球形度が０．９０以上である球状アルミナ粉末。比表面積１０〜２０ｍ２／ｇの超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーを１３００〜１６５０℃の火炎中に噴霧する球状アルミナ粉末の製造方法。助燃ガスが空気、不活性ガス含有の空気、又は不活性ガス含有の酸素であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は球状アルミナ粉末、その製造方法及び用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能・高機能化に伴い、電子部品の放熱が問題となっている。電子部材の放熱特性を上げるためには、アルミナなどの熱伝導性フィラーを樹脂やゴムに高充填すればよい。
【０００３】
一般的なバイヤー法アルミナ粉末をシリコーン樹脂に高充填すると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い。これを解決するため、特許文献１では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ことが提案された。
【０００４】
球状アルミナ粉末を樹脂やゴムに高充填すると機械的強度が著しく低下するため、信頼性が求められる用途においては改善する必要性があった。特許文献２には球状アルミナをアクリル系シランカップリング剤により表面処理することで、エポキシ樹脂組成物の強度を改善する手法が提案されている。シランカップリング剤と樹脂の相互作用の影響は大きく、アクリル系シランカップリング剤で処理した球状アルミナがエポキシ樹脂以外の樹脂に対して万能に強度が改善できるわけではない。様々な樹脂系において万能に特性を発揮できる球状アルミナ粉末が求められている。
【０００５】
特許文献３にはアルミニウム含有化合物を含有した可燃性液体を、噴霧し、燃焼させることにより表面が平滑な球状アルミナを得る手法が提案されている。この発明における球状アルミナは表面が平滑であるため、樹脂に充填した際に、球状アルミナと樹脂の接着面積を大きくとることはできず、強度特性について改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９４２５号公報
【特許文献２】特開２００５−６８２５８号公報
【特許文献３】特開平１１−１４７７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることなく、樹脂との密着性をより高めることができる球状アルミナ粉末とその製造方法、及びそれを用いた樹脂組成物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
（１）レーザー回折散乱法粒度分布測定における０．５μｍ以下の粒子の含有率が３体積％以下であり、平均粒子径が１．０〜３．５μｍ、比表面積が２．０〜６．０ｍ２／ｇ、平均球形度が０．９０以上であることを特徴とする球状アルミナ粉末。
（２）前記（１）に記載の球状アルミナ粉末を含有することを特徴とする球状無機質粉末。
（３）前記（１）に記載の球状アルミナ粉末を３〜１５質量％含有することを特徴とする球状無機質粉末。
（４）前記（１）に記載の球状アルミナ粉末を含有してなる樹脂組成物。
（５）前記（２）又は（３）に記載の球状無機質粉末を含有してなる樹脂組成物。
（６）前記（４）又は（５）に記載の樹脂組成物を用いた放熱部材。
（７）前記（４）又は（５）に記載の樹脂組成物を用いた放熱シート。
（８）比表面積１０〜２０ｍ２／ｇの超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーを火炎温度が１３００〜１６５０℃の火炎中に噴霧することを特徴とする前記（１）に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
（９）助燃ガスが空気、不活性ガス含有の空気、又は不活性ガス含有の酸素であることを特徴とする前記（８）に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の球状アルミナ粉末を用いることにより、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることなく、樹脂との密着性を著しく向上させ、樹脂組成物の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】製造工程概略図
【図２】球状アルミナ粉末ＳＥＭ写真
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は組成物の混練・成形工程においても容易に解れることのない球状アルミナ粉末である。本発明の球状アルミナ粉末は、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることがない。本発明の球状アルミナ粉末は、表面積が大きいため樹脂との接触面積が大きくなり、樹脂組成物の強度を高めることができる。
【００１２】
球状アルミナ粉末の製造
球状アルミナ粉末は図１に示す設備を用いて製造した。概説すれば、炉頂部より超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーを火炎中に霧状に噴射し、得られた球状アルミナ粉末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。原料スラリーの分散にはアトマックス社製アトマックスノズルＢＮ５００型を使用した。火炎は燃料ガスにＬＰＧ、助燃ガスに空気、窒素ガス添加の空気、又は窒素ガス添加の酸素を使用し、炉体に設定された燃焼バーナーから噴射して形成した。原料スラリーの分散ガスにはコンプレッサーで加圧した空気を使用した。燃料ガス流量は５Ｎｍ３／Ｈｒ、助燃ガス流量は２５Ｎｍ３／Ｈｒ、分散ガスは１００Ｎｍ３／Ｈｒで行った。
【００１３】
球状アルミナ粉末の０．５μｍ以下の粒子含有率のコントロール
球状アルミナ粉末の０．５μｍ以下の粒子含有率は原料である超微粉アルミナ粉末の比表面積の調整によりコントロールすることができる。樹脂組成物の強度特性を考慮すると、球状アルミナ粉末の０．５μｍ以下の粒子含有率はレーザー回折散乱法粒度分布測定において３体積％以下である。
０．５μｍ以下の粒子が多くなると強度特性が発現しにくくなる。超微粉アルミナ粉末の比表面積は２０ｍ２／ｇ以下とするのが好ましい。
【００１４】
球状アルミナ粉末の平均粒子径のコントロール
球状アルミナ粉末の粒子径は原料である超微粉アルミナ粉末の比表面積と超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリー濃度を調整することによりコントロールすることができる。樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることがないという点において、球状アルミナ粉末の平均粒子径は小さい方が好ましいが、平均粒子径が小さくなりすぎると強度特性が発現しにくくなる。粘度と強度の特性の両立を考慮すると球状アルミナ粉末の平均粒子径は１．０〜３．５μｍであることが好ましい。
超微粉アルミナ粉末の比表面積が高いほど、製造される球状アルミナ粉末の平均粒子径は大きくなる。また、超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリー濃度については、超微粉アルミナ粉末濃度が高いほど製造される球状アルミナ粉末の平均粒子径は大きくなる。アルコールスラリー濃度については１０〜３０質量％であることが好ましい。
【００１５】
球状アルミナ粉末の比表面積コントロール
球状アルミナ粉末の比表面積は原料である超微粉アルミナ粉末の比表面積と超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリー濃度と助燃ガスの酸素濃度により火炎温度を調整することによりコントロールすることができる。樹脂組成物の強度の特性のバランスを考慮すると、球状アルミナ粉末の比表面積については２．０〜６．０ｍ２／ｇである。
原料である超微粉アルミナ粉末の比表面積を高くすると製造される球状アルミナ粉末の比表面積が高くなる。超微粉アルミナの比表面積が高くなりすぎると、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性が悪化してしまう。超微粉球状アルミナ粉末の比表面積は１０〜２０ｍ２／ｇである。アルコールスラリー濃度を希薄にすると製造される球状アルミナ粉末の比表面積が高くなる。アルコールスラリー濃度については１０〜３０質量％とすることが好ましい。また助燃ガスの酸素濃度を低減させると火炎温度が低くなり、球状アルミナ粉末の比表面積を高くすることができる。火炎温度については１３００〜１６５０℃が適正な範囲である。
【００１６】
球状アルミナ粉末の平均球形度コントロール
球状アルミナ粉末の平均球形度は超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーのフィード量を調整することによりコントロールすることができる。フィード量を多くすると炉内で球状アルミナ粉末同士が接触する確率が高くなり、平均球形度は低くなってしまう。球状アルミナ粉末の平均球形度が低くなると粘度特性が悪化する。樹脂組成物の粘度特性を考慮すると、球状アルミナ粉末の平均球形度については０．９０以上である。
超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーのフィード量については４５Ｌ／Ｈｒ以下とすることが好ましい。
【００１７】
アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール等の炭素数が少ない低級アルコールが好ましく、その中でもメタノール、エタノールが特に好ましい。
【００１８】
比表面積測定
比表面積測定はマイクロデータ社製ＡＵＴＯ ＭＡＴＩＣ ＳＵＲＦＡＣＥ ＡＮＡＬＹＺＥＲ ＭＯＤＥＬ−４２３２IIを使用して行った。
【００１９】
レーザー回折散乱法粒度分布測定
アルミナ粉末の０．５μｍ以下の粒子含有率の確認、並びに平均粒子径測はベックマンコールター社製レーザー回折散乱法粒度分布測定装置ＬＳ−２３０を使用した。粒度分布測定は溶媒にイオン交換水を用い、ポンプ回転数６０ｒｐｍで測定した。粒度分布の解析には屈折率のパラメーターが必要となる、今回測定するサンプルがアルミナで分散させる溶媒が水なので、屈折率には水（１．３３３）、アルミナ（１．７６８）を使用した。粒度分布の解析は体積部−累積で行った。粒度分布測定用サンプルは水溶液系スラリーで導入する。水溶液系スラリーについては球状アルミナ粉末０．０４ｇに対してエタノール０．５ｍｌ、さらに５ｍｌのイオン交換水を加えた後、トミー精工社製超音波発生器ＵＤ−２００（超微量チップＴＰ−０３０装着）を用いて３０秒分散処理を行い調製した。
【００２０】
火炎温度測定
溶融時の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型を使用して測定した。温度測定については、超微粉アルミナのメタノールスラリーをフィードしながら行った。
【００２１】
平均球形度測定
平均球形度測定は、Ｓｙｓｍｅｘ社製フロー式粒子像解析装置ＦＰＩＡ−３０００を使用して行った。フロー式粒子像解析装置は、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することができ、式（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）、により円形度を算出することができる。平均球形度は平均円形度を２乗したものである。今回の平均球形度測定に際して、粒子３６０００個の円形度のデータを採取した。測定で得られた円形度のデータは粒子径０．９９２−９．９６１μｍの領域について再解析を施し、平均円形度を求め直した。再解析で得られた平均円形度を２乗したものが本発明における平均球形度になる。本測定は高倍率撮像ユニットで行い、対物レンズにＬＵＣＰＬＦＬＮ２０×（倍率２０倍）、ＮＤフィルタにＡＮＤ−４０Ｃ−７０（透過率７０％）を使用した。平均円形度を測定する際の前処理は、サンプル０．０５ｇを２０ｍｌのガラスビーカー容器に計量し、プロピレングリコール２５質量％水溶液を１０ｍｌ加えた後、超音波分散器で３分間分散させて行う。前処理した溶液はＦＰＩＡ−３０００に全量入れ、ＨＰＦモード／定量カウント（トータルカウント数３６０００個、繰返し測定回数１回）方式で測定する。
【００２２】
本発明の球状アルミナ粉末は表面積が大きいため樹脂との接触面積が広くなり、密着性をより高めることができる。本発明の球状アルミナ粉末、又は球状無機質粉末を含有する放熱部材の樹脂としては、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、全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）樹脂などを用いることができる。また、本発明の球状アルミナ粉末又は球状無機質粉末を含有する放熱シートの樹脂としては、ウレタンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴムなどを用いることができる。
【００２３】
球状アルミナ粉末又は球状無機質粉末と樹脂との密着性を上げる目的で、シランカップリング剤や表面処理剤を使用することがある。本発明に使用できるカップリング剤としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１、３−ジメチル−ジチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどを用いることができる。また、カップリング剤の代わりに表面処理剤を使用することもできる。表面処理剤としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシランなどを用いることができる。
【００２４】
本発明の放熱部材は、本発明の球状アルミナ粉末又は球状無機質粉末を樹脂に含有させたものである。球状アルミナ粉末又は球状無機質粉末の樹脂への含有率は用途によって異なるが、熱伝導特性を考慮すると６０〜９０質量％とすることが好ましい。
【実施例】
【００２５】
球状アルミナ粉末の製造
球状アルミナ粉末の製造は図１に示す製造装置を用いて行った。球状アルミナ原料には表１に示す超微粉アルミナ粉末を使用し、アルコールには三井化学社製メタノール（純度９８％）を使用した。表２に球状アルミナ粉末の製造条件と得られた球状アルミナ粉末の特性を示す。球状アルミナ製造時のガス条件は燃料ガス流量５Ｎｍ３／Ｈｒ、助燃ガス流量２５Ｎｍ３／Ｈｒ、分散ガス流量１００Ｎｍ３／Ｈｒで行った。燃料ガスはＬＰＧ、助燃ガスは空気をベースにし、ガス混合機にて空気と窒素又は酸素を混合させることで酸素濃度を調整した。酸素濃度についてはエムケー・サイエンティフィック社製小型ガス検知器ＭｉｎｉＭａｘ４を使用して、ガス配管中に流れる助燃ガスから直接計測した。
【００２６】
球状無機質粉末の調製
表２で製造した球状アルミナ粉末と他の無機質粉末を表３又は表５に示す割合で配合し、球状無機質粉末を調製した。他の無機質粉末には電気化学工業社製球状アルミナ粉末ＤＡＷ−４５（平均粒子径４５μｍ）、ＤＡＷ−０５（平均粒子径５μｍ）と電気化学工業社製窒化ホウ素粉末ＳＰ−７（平均粒子径１．５μｍ）と電気化学工業社製球状シリカＳＦＰ−２０Ｍ（平均粒子径０．３μｍ）を使用した。
【００２７】
カップリング剤による表面処理
放熱部材評価を行う球状無機質粉末についてはカップリング剤による表面処理を行った。カップリング剤による表面処理は、ボールミル（セイワ技研社製ＡＸＢ−１５）に球状無機質粉末１ｋｇとアルミナボール（２０φｍｍ）５００ｇ、カップリング剤を封入して行った。ボールミル処理は回転数２５０ｒｐｍ、時間３０分で行った。カップリング剤には信越化学社製カップリング剤ＫＢＭ−５１０３（３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン）を用いた。カップリング剤は以下の式で計算した量を添加した。
カップリング剤の添加量［ｇ］＝（球状アルミナ粉末の質量［ｇ］）×（球状アルミナ粉末の比表面積［ｍ２／ｇ］）／カップリング剤の最小被覆面積（ｍ２／ｇ）。
カップリング剤の最小被覆面積にはＫＢＭ−５１０３（３３３ｍ２／ｇ）を用いた。
【００２８】
放熱部材評価
実施例１、２、４〜１４、比較例１〜８では、表４の割合で調合された樹脂４０質量％と表３の球状無機質粉末６０質量％を混合し、同方向噛み合い二軸押出混練機（スクリュー径Ｄ＝２５ｍｍ、ニーディングディスク長１０Ｄｍｍ、パドル回転数１５０ｒｐｍ、吐出量４．５ｋｇ／ｈ、ヒーター温度１０５〜１１０℃）で加熱混練した。また、実施例３では、表４の割合で調合された樹脂３０質量％と表３の球状無機質粉末７０質量％を混合し、同様の方法で加熱混連した。吐出物を冷却プレス機で冷却した後、粉砕して樹脂組成物を調製し、その曲げ強度、流動性、熱伝導率を以下に従い評価した。それらの結果を表３に示す。球状アルミナ粉末の種類が及ぼす影響は実施例１、２、８〜１４、比較例１〜７を比較することで確認することができる。球状アルミナ粉末の配合割合が及ぼす影響は実施例２、４，５、７を比較することで確認することができる。ＢＮ粉を配合することによる影響は実施例２、６を比較することで確認することができる。
【００２９】
曲げ強度
曲げ強度は島津製作所製オートグラフＡＧ−２０００Ｄを用い、室温２０℃のもと、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて行った。測定する試験片は１７５℃、７．４ＭＰａ、プレス時間９０秒の条件で金型成形し、１０×４×１００ｍｍのものを準備した。
【００３０】
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型機を用いて、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、プレス時間９０秒とした。
【００３１】
熱伝導率
球状アルミナ粉末含有エポキシ樹脂組成物を２５×２５ｍｍ、厚み３ｍｍに成形し、これを１５×１５ｍｍ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、熱抵抗を測定する。
熱抵抗（℃／Ｗ）＝銅製ヒーターケースと銅板の温度差（℃）／ヒーター電力（Ｗ）
熱伝導率は熱抵抗（℃／Ｗ）と伝熱面積［銅製ヒーターケースの面積］（ｍ２）、締め付けトルク５ｋｇｆ／ｃｍ時の成形体厚（ｍ）から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）｝
【００３２】
放熱シート特性評価
実施例１５、１６、１８〜２８、比較例９〜１６では、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、液状シリコーンゴム（ＹＥ５８２２シリーズ）１５質量％と表５の割合で調製した球状無機質粉末８５質量％を混合してゴム組成物を作成した。また、実施例１７では、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、液状シリコーンゴム（ＹＥ５８２２シリーズ）１０質量％と表５の割合で調製した球状無機質粉末９０質量％を混合してゴム組成物を作成した。
放熱シート評価については、粘度、引張強度、熱伝導率を以下に従い評価した。その結果を表５に示す。球状アルミナ粉末の種類が及ぼす影響は実施例１５、１６、２２〜２８、比較例９〜１５を比較することで確認することができる。球状アルミナ粉末の配合割合が及ぼす影響は実施例１６、１８，１９、２１を比較することで確認することができる。ＢＮ粉を配合することによる影響は実施例１６、２０を比較することで確認することができる。
【００３３】
粘度
粘度測定はＭｏｍｅｎｔｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、液状シリコーンゴムＹＥ５８２２Ａに表５の割合で調製した球状無機質粉末を投入し、東京理化器械社製、攪拌機ＮＺ−１１００を用いて混合した。混合した組成物は真空脱泡し、東機産業社製、Ｂ型粘度計ＴＶＢ−１０で粘度測定を行った。粘度測定はＮｏ７スピンドルを使用し、回転数は２０ｒｐｍ、室温２０℃で行った。
なお、上記にて調製した液状シリコーンゴムＹＥ５８２２Ａと球状無機質粉末の組成物にＭｏｍｅｎｔｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、液状シリコーンゴムＹＥ５８２２ＢをＹＥ５８２２Ａの１０質量％添加し、成形した後１２０℃雰囲気で加熱処理するとシリコーンゴムが硬化し、放熱部材となる。
【００３４】
引張強度
［球状無機質粉末含有シリコーンゴム組成物の作製］
液状シリコーンゴムにはＭＯＭＥＮＴＩＶＥ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製ＹＥ５８２２（Ａ），ＹＥ５８２２（Ｂ）を使用し、ＹＥ５８２２（Ａ）とＹＥ５８２２（Ｂ）の比率は１０：１［質量比］で行った。表５に示す球状無機質粉末とＹＥ５８２２（Ａ）とＹＥ５８２２（Ｂ）を遊星式撹拌・脱泡装置（ＭＡＺＥＲＵＳＴＡＲ ＫＫ−４００Ｗ）で６０秒混合した後、シートに成形した。１２０℃で加熱し、シリコーンゴムを硬化させ、球状無機質粉末含有シリコーンゴム組成物を作製した。球状無機質粉末含有シリコーンゴム組成物の厚さは３．０ｍｍとした。
［引張強度測定用試験片作製］
厚さ３．０ｍｍのシート状に成形された球状無機質粉末含有シリコーンゴム組成物を高分子計器株式会社製試験片打抜刃ＪＩＳ１号でダンベル型に打ち抜いて、引張強度測定用試験片を作成した。
［引張強度測定］
引張強度測定は島津製作所製オートグラフＡＧ−２０００Ｄを使用し、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して行った。
【００３５】
熱伝導率測定
球状アルミナ粉末含有シリコーンゴム組成物を２５×２５ｍｍ、厚さ３ｍｍに成形し、これを１５×１５ｍｍ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、熱抵抗を測定する。
熱抵抗（℃／Ｗ）＝銅製ヒーターケースと銅板の温度差（℃）／ヒーター電力（Ｗ）
熱伝導率は熱抵抗（℃／Ｗ）と伝熱面積［銅製ヒーターケースの面積］（ｍ２）、締め付けトルク５ｋｇｆ／ｃｍ時の成形体厚（ｍ）から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）}
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】
【００４０】
【表５】
【００４１】
表３から明らかなように、本発明の球状アルミナ粉末は、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることなく、樹脂との密着性を著しく向上させることができている。本発明のアルミナ粉末を使用した樹脂組成物は放熱部材の用途に好適である。
【００４２】
表５から明らかなように、本発明の球状アルミナ粉末は、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることなく、樹脂との密着性が著しく向上させることができている。本発明のアルミナ粉末を使用した樹脂組成物は放熱シートの用途に好適である。
【００４３】
図２に本発明の球状アルミナ粒子を示す。本発明の球状アルミナ粒子は超微粉アルミナ粒子が集合し擬似的に球状化したものである。本発明の球状アルミナ粒子は組成物の混練・成形工程においても容易に解れることがなく、コンパウンドの粘度特性を悪化させることがない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の球状アルミナ粉末は、樹脂組成物の充填材として使用される。本発明の樹脂組成物は、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使用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
（図１）
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 原料スラリー供給部（アトマックスノズルＢＮ５００型）
６ バグフィルター
７ ブロワー
【００４６】
（図２）
１ 本発明の球状アルミナ粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は球状アルミナ粉末、その製造方法及び用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能・高機能化に伴い、電子部品の放熱が問題となっている。電子部材の放熱特性を上げるためには、アルミナなどの熱伝導性フィラーを樹脂やゴムに高充填すればよい。
【０００３】
一般的なバイヤー法アルミナ粉末をシリコーン樹脂に高充填すると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い。これを解決するため、特許文献１では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ことが提案された。
【０００４】
球状アルミナ粉末を樹脂やゴムに高充填すると機械的強度が著しく低下するため、信頼性が求められる用途においては改善する必要性があった。特許文献２には球状アルミナをアクリル系シランカップリング剤により表面処理することで、エポキシ樹脂組成物の強度を改善する手法が提案されている。シランカップリング剤と樹脂の相互作用の影響は大きく、アクリル系シランカップリング剤で処理した球状アルミナがエポキシ樹脂以外の樹脂に対して万能に強度が改善できるわけではない。様々な樹脂系において万能に特性を発揮できる球状アルミナ粉末が求められている。
【０００５】
特許文献３にはアルミニウム含有化合物を含有した可燃性液体を、噴霧し、燃焼させることにより表面が平滑な球状アルミナを得る手法が提案されている。この発明における球状アルミナは表面が平滑であるため、樹脂に充填した際に、球状アルミナと樹脂の接着面積を大きくとることはできず、強度特性について改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９４２５号公報
【特許文献２】特開２００５−６８２５８号公報
【特許文献３】特開平１１−１４７７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることなく、樹脂との密着性をより高めることができる球状アルミナ粉末とその製造方法、及びそれを用いた樹脂組成物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
（１）レーザー回折散乱法粒度分布測定における０．５μｍ以下の粒子の含有率が３体積％以下であり、平均粒子径が１．０〜３．５μｍ、比表面積が２．０〜６．０ｍ２／ｇ、平均球形度が０．９０以上であることを特徴とする球状アルミナ粉末。
（２）前記（１）に記載の球状アルミナ粉末を含有することを特徴とする球状無機質粉末。
（３）前記（１）に記載の球状アルミナ粉末を３〜１５質量％含有することを特徴とする球状無機質粉末。
（４）前記（１）に記載の球状アルミナ粉末を含有してなる樹脂組成物。
（５）前記（２）又は（３）に記載の球状無機質粉末を含有してなる樹脂組成物。
（６）前記（４）又は（５）に記載の樹脂組成物を用いた放熱部材。
（７）前記（４）又は（５）に記載の樹脂組成物を用いた放熱シート。
（８）比表面積１０〜２０ｍ２／ｇの超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーを火炎温度が１３００〜１６５０℃の火炎中に噴霧することを特徴とする前記（１）に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
（９）助燃ガスが空気、不活性ガス含有の空気、又は不活性ガス含有の酸素であることを特徴とする前記（８）に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の球状アルミナ粉末を用いることにより、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることなく、樹脂との密着性を著しく向上させ、樹脂組成物の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】製造工程概略図
【図２】球状アルミナ粉末ＳＥＭ写真
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は組成物の混練・成形工程においても容易に解れることのない球状アルミナ粉末である。本発明の球状アルミナ粉末は、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることがない。本発明の球状アルミナ粉末は、表面積が大きいため樹脂との接触面積が大きくなり、樹脂組成物の強度を高めることができる。
【００１２】
球状アルミナ粉末の製造
球状アルミナ粉末は図１に示す設備を用いて製造した。概説すれば、炉頂部より超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーを火炎中に霧状に噴射し、得られた球状アルミナ粉末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。原料スラリーの分散にはアトマックス社製アトマックスノズルＢＮ５００型を使用した。火炎は燃料ガスにＬＰＧ、助燃ガスに空気、窒素ガス添加の空気、又は窒素ガス添加の酸素を使用し、炉体に設定された燃焼バーナーから噴射して形成した。原料スラリーの分散ガスにはコンプレッサーで加圧した空気を使用した。燃料ガス流量は５Ｎｍ３／Ｈｒ、助燃ガス流量は２５Ｎｍ３／Ｈｒ、分散ガスは１００Ｎｍ３／Ｈｒで行った。
【００１３】
球状アルミナ粉末の０．５μｍ以下の粒子含有率のコントロール
球状アルミナ粉末の０．５μｍ以下の粒子含有率は原料である超微粉アルミナ粉末の比表面積の調整によりコントロールすることができる。樹脂組成物の強度特性を考慮すると、球状アルミナ粉末の０．５μｍ以下の粒子含有率はレーザー回折散乱法粒度分布測定において３体積％以下である。
０．５μｍ以下の粒子が多くなると強度特性が発現しにくくなる。超微粉アルミナ粉末の比表面積は２０ｍ２／ｇ以下とするのが好ましい。
【００１４】
球状アルミナ粉末の平均粒子径のコントロール
球状アルミナ粉末の粒子径は原料である超微粉アルミナ粉末の比表面積と超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリー濃度を調整することによりコントロールすることができる。樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることがないという点において、球状アルミナ粉末の平均粒子径は小さい方が好ましいが、平均粒子径が小さくなりすぎると強度特性が発現しにくくなる。粘度と強度の特性の両立を考慮すると球状アルミナ粉末の平均粒子径は１．０〜３．５μｍであることが好ましい。
超微粉アルミナ粉末の比表面積が高いほど、製造される球状アルミナ粉末の平均粒子径は大きくなる。また、超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリー濃度については、超微粉アルミナ粉末濃度が高いほど製造される球状アルミナ粉末の平均粒子径は大きくなる。アルコールスラリー濃度については１０〜３０質量％であることが好ましい。
【００１５】
球状アルミナ粉末の比表面積コントロール
球状アルミナ粉末の比表面積は原料である超微粉アルミナ粉末の比表面積と超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリー濃度と助燃ガスの酸素濃度により火炎温度を調整することによりコントロールすることができる。樹脂組成物の強度の特性のバランスを考慮すると、球状アルミナ粉末の比表面積については２．０〜６．０ｍ２／ｇである。
原料である超微粉アルミナ粉末の比表面積を高くすると製造される球状アルミナ粉末の比表面積が高くなる。超微粉アルミナの比表面積が高くなりすぎると、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性が悪化してしまう。超微粉球状アルミナ粉末の比表面積は１０〜２０ｍ２／ｇである。アルコールスラリー濃度を希薄にすると製造される球状アルミナ粉末の比表面積が高くなる。アルコールスラリー濃度については１０〜３０質量％とすることが好ましい。また助燃ガスの酸素濃度を低減させると火炎温度が低くなり、球状アルミナ粉末の比表面積を高くすることができる。火炎温度については１３００〜１６５０℃が適正な範囲である。
【００１６】
球状アルミナ粉末の平均球形度コントロール
球状アルミナ粉末の平均球形度は超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーのフィード量を調整することによりコントロールすることができる。フィード量を多くすると炉内で球状アルミナ粉末同士が接触する確率が高くなり、平均球形度は低くなってしまう。球状アルミナ粉末の平均球形度が低くなると粘度特性が悪化する。樹脂組成物の粘度特性を考慮すると、球状アルミナ粉末の平均球形度については０．９０以上である。
超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーのフィード量については４５Ｌ／Ｈｒ以下とすることが好ましい。
【００１７】
アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール等の炭素数が少ない低級アルコールが好ましく、その中でもメタノール、エタノールが特に好ましい。
【００１８】
比表面積測定
比表面積測定はマイクロデータ社製ＡＵＴＯ ＭＡＴＩＣ ＳＵＲＦＡＣＥ ＡＮＡＬＹＺＥＲ ＭＯＤＥＬ−４２３２IIを使用して行った。
【００１９】
レーザー回折散乱法粒度分布測定
アルミナ粉末の０．５μｍ以下の粒子含有率の確認、並びに平均粒子径測はベックマンコールター社製レーザー回折散乱法粒度分布測定装置ＬＳ−２３０を使用した。粒度分布測定は溶媒にイオン交換水を用い、ポンプ回転数６０ｒｐｍで測定した。粒度分布の解析には屈折率のパラメーターが必要となる、今回測定するサンプルがアルミナで分散させる溶媒が水なので、屈折率には水（１．３３３）、アルミナ（１．７６８）を使用した。粒度分布の解析は体積部−累積で行った。粒度分布測定用サンプルは水溶液系スラリーで導入する。水溶液系スラリーについては球状アルミナ粉末０．０４ｇに対してエタノール０．５ｍｌ、さらに５ｍｌのイオン交換水を加えた後、トミー精工社製超音波発生器ＵＤ−２００（超微量チップＴＰ−０３０装着）を用いて３０秒分散処理を行い調製した。
【００２０】
火炎温度測定
溶融時の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型を使用して測定した。温度測定については、超微粉アルミナのメタノールスラリーをフィードしながら行った。
【００２１】
平均球形度測定
平均球形度測定は、Ｓｙｓｍｅｘ社製フロー式粒子像解析装置ＦＰＩＡ−３０００を使用して行った。フロー式粒子像解析装置は、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することができ、式（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）、により円形度を算出することができる。平均球形度は平均円形度を２乗したものである。今回の平均球形度測定に際して、粒子３６０００個の円形度のデータを採取した。測定で得られた円形度のデータは粒子径０．９９２−９．９６１μｍの領域について再解析を施し、平均円形度を求め直した。再解析で得られた平均円形度を２乗したものが本発明における平均球形度になる。本測定は高倍率撮像ユニットで行い、対物レンズにＬＵＣＰＬＦＬＮ２０×（倍率２０倍）、ＮＤフィルタにＡＮＤ−４０Ｃ−７０（透過率７０％）を使用した。平均円形度を測定する際の前処理は、サンプル０．０５ｇを２０ｍｌのガラスビーカー容器に計量し、プロピレングリコール２５質量％水溶液を１０ｍｌ加えた後、超音波分散器で３分間分散させて行う。前処理した溶液はＦＰＩＡ−３０００に全量入れ、ＨＰＦモード／定量カウント（トータルカウント数３６０００個、繰返し測定回数１回）方式で測定する。
【００２２】
本発明の球状アルミナ粉末は表面積が大きいため樹脂との接触面積が広くなり、密着性をより高めることができる。本発明の球状アルミナ粉末、又は球状無機質粉末を含有する放熱部材の樹脂としては、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、全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）樹脂などを用いることができる。また、本発明の球状アルミナ粉末又は球状無機質粉末を含有する放熱シートの樹脂としては、ウレタンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴムなどを用いることができる。
【００２３】
球状アルミナ粉末又は球状無機質粉末と樹脂との密着性を上げる目的で、シランカップリング剤や表面処理剤を使用することがある。本発明に使用できるカップリング剤としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１、３−ジメチル−ジチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどを用いることができる。また、カップリング剤の代わりに表面処理剤を使用することもできる。表面処理剤としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシランなどを用いることができる。
【００２４】
本発明の放熱部材は、本発明の球状アルミナ粉末又は球状無機質粉末を樹脂に含有させたものである。球状アルミナ粉末又は球状無機質粉末の樹脂への含有率は用途によって異なるが、熱伝導特性を考慮すると６０〜９０質量％とすることが好ましい。
【実施例】
【００２５】
球状アルミナ粉末の製造
球状アルミナ粉末の製造は図１に示す製造装置を用いて行った。球状アルミナ原料には表１に示す超微粉アルミナ粉末を使用し、アルコールには三井化学社製メタノール（純度９８％）を使用した。表２に球状アルミナ粉末の製造条件と得られた球状アルミナ粉末の特性を示す。球状アルミナ製造時のガス条件は燃料ガス流量５Ｎｍ３／Ｈｒ、助燃ガス流量２５Ｎｍ３／Ｈｒ、分散ガス流量１００Ｎｍ３／Ｈｒで行った。燃料ガスはＬＰＧ、助燃ガスは空気をベースにし、ガス混合機にて空気と窒素又は酸素を混合させることで酸素濃度を調整した。酸素濃度についてはエムケー・サイエンティフィック社製小型ガス検知器ＭｉｎｉＭａｘ４を使用して、ガス配管中に流れる助燃ガスから直接計測した。
【００２６】
球状無機質粉末の調製
表２で製造した球状アルミナ粉末と他の無機質粉末を表３又は表５に示す割合で配合し、球状無機質粉末を調製した。他の無機質粉末には電気化学工業社製球状アルミナ粉末ＤＡＷ−４５（平均粒子径４５μｍ）、ＤＡＷ−０５（平均粒子径５μｍ）と電気化学工業社製窒化ホウ素粉末ＳＰ−７（平均粒子径１．５μｍ）と電気化学工業社製球状シリカＳＦＰ−２０Ｍ（平均粒子径０．３μｍ）を使用した。
【００２７】
カップリング剤による表面処理
放熱部材評価を行う球状無機質粉末についてはカップリング剤による表面処理を行った。カップリング剤による表面処理は、ボールミル（セイワ技研社製ＡＸＢ−１５）に球状無機質粉末１ｋｇとアルミナボール（２０φｍｍ）５００ｇ、カップリング剤を封入して行った。ボールミル処理は回転数２５０ｒｐｍ、時間３０分で行った。カップリング剤には信越化学社製カップリング剤ＫＢＭ−５１０３（３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン）を用いた。カップリング剤は以下の式で計算した量を添加した。
カップリング剤の添加量［ｇ］＝（球状アルミナ粉末の質量［ｇ］）×（球状アルミナ粉末の比表面積［ｍ２／ｇ］）／カップリング剤の最小被覆面積（ｍ２／ｇ）。
カップリング剤の最小被覆面積にはＫＢＭ−５１０３（３３３ｍ２／ｇ）を用いた。
【００２８】
放熱部材評価
実施例１、２、４〜１４、比較例１〜８では、表４の割合で調合された樹脂４０質量％と表３の球状無機質粉末６０質量％を混合し、同方向噛み合い二軸押出混練機（スクリュー径Ｄ＝２５ｍｍ、ニーディングディスク長１０Ｄｍｍ、パドル回転数１５０ｒｐｍ、吐出量４．５ｋｇ／ｈ、ヒーター温度１０５〜１１０℃）で加熱混練した。また、実施例３では、表４の割合で調合された樹脂３０質量％と表３の球状無機質粉末７０質量％を混合し、同様の方法で加熱混連した。吐出物を冷却プレス機で冷却した後、粉砕して樹脂組成物を調製し、その曲げ強度、流動性、熱伝導率を以下に従い評価した。それらの結果を表３に示す。球状アルミナ粉末の種類が及ぼす影響は実施例１、２、８〜１４、比較例１〜７を比較することで確認することができる。球状アルミナ粉末の配合割合が及ぼす影響は実施例２、４，５、７を比較することで確認することができる。ＢＮ粉を配合することによる影響は実施例２、６を比較することで確認することができる。
【００２９】
曲げ強度
曲げ強度は島津製作所製オートグラフＡＧ−２０００Ｄを用い、室温２０℃のもと、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて行った。測定する試験片は１７５℃、７．４ＭＰａ、プレス時間９０秒の条件で金型成形し、１０×４×１００ｍｍのものを準備した。
【００３０】
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型機を用いて、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、プレス時間９０秒とした。
【００３１】
熱伝導率
球状アルミナ粉末含有エポキシ樹脂組成物を２５×２５ｍｍ、厚み３ｍｍに成形し、これを１５×１５ｍｍ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、熱抵抗を測定する。
熱抵抗（℃／Ｗ）＝銅製ヒーターケースと銅板の温度差（℃）／ヒーター電力（Ｗ）
熱伝導率は熱抵抗（℃／Ｗ）と伝熱面積［銅製ヒーターケースの面積］（ｍ２）、締め付けトルク５ｋｇｆ／ｃｍ時の成形体厚（ｍ）から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）｝
【００３２】
放熱シート特性評価
実施例１５、１６、１８〜２８、比較例９〜１６では、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、液状シリコーンゴム（ＹＥ５８２２シリーズ）１５質量％と表５の割合で調製した球状無機質粉末８５質量％を混合してゴム組成物を作成した。また、実施例１７では、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、液状シリコーンゴム（ＹＥ５８２２シリーズ）１０質量％と表５の割合で調製した球状無機質粉末９０質量％を混合してゴム組成物を作成した。
放熱シート評価については、粘度、引張強度、熱伝導率を以下に従い評価した。その結果を表５に示す。球状アルミナ粉末の種類が及ぼす影響は実施例１５、１６、２２〜２８、比較例９〜１５を比較することで確認することができる。球状アルミナ粉末の配合割合が及ぼす影響は実施例１６、１８，１９、２１を比較することで確認することができる。ＢＮ粉を配合することによる影響は実施例１６、２０を比較することで確認することができる。
【００３３】
粘度
粘度測定はＭｏｍｅｎｔｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、液状シリコーンゴムＹＥ５８２２Ａに表５の割合で調製した球状無機質粉末を投入し、東京理化器械社製、攪拌機ＮＺ−１１００を用いて混合した。混合した組成物は真空脱泡し、東機産業社製、Ｂ型粘度計ＴＶＢ−１０で粘度測定を行った。粘度測定はＮｏ７スピンドルを使用し、回転数は２０ｒｐｍ、室温２０℃で行った。
なお、上記にて調製した液状シリコーンゴムＹＥ５８２２Ａと球状無機質粉末の組成物にＭｏｍｅｎｔｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、液状シリコーンゴムＹＥ５８２２ＢをＹＥ５８２２Ａの１０質量％添加し、成形した後１２０℃雰囲気で加熱処理するとシリコーンゴムが硬化し、放熱部材となる。
【００３４】
引張強度
［球状無機質粉末含有シリコーンゴム組成物の作製］
液状シリコーンゴムにはＭＯＭＥＮＴＩＶＥ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製ＹＥ５８２２（Ａ），ＹＥ５８２２（Ｂ）を使用し、ＹＥ５８２２（Ａ）とＹＥ５８２２（Ｂ）の比率は１０：１［質量比］で行った。表５に示す球状無機質粉末とＹＥ５８２２（Ａ）とＹＥ５８２２（Ｂ）を遊星式撹拌・脱泡装置（ＭＡＺＥＲＵＳＴＡＲ ＫＫ−４００Ｗ）で６０秒混合した後、シートに成形した。１２０℃で加熱し、シリコーンゴムを硬化させ、球状無機質粉末含有シリコーンゴム組成物を作製した。球状無機質粉末含有シリコーンゴム組成物の厚さは３．０ｍｍとした。
［引張強度測定用試験片作製］
厚さ３．０ｍｍのシート状に成形された球状無機質粉末含有シリコーンゴム組成物を高分子計器株式会社製試験片打抜刃ＪＩＳ１号でダンベル型に打ち抜いて、引張強度測定用試験片を作成した。
［引張強度測定］
引張強度測定は島津製作所製オートグラフＡＧ−２０００Ｄを使用し、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して行った。
【００３５】
熱伝導率測定
球状アルミナ粉末含有シリコーンゴム組成物を２５×２５ｍｍ、厚さ３ｍｍに成形し、これを１５×１５ｍｍ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、熱抵抗を測定する。
熱抵抗（℃／Ｗ）＝銅製ヒーターケースと銅板の温度差（℃）／ヒーター電力（Ｗ）
熱伝導率は熱抵抗（℃／Ｗ）と伝熱面積［銅製ヒーターケースの面積］（ｍ２）、締め付けトルク５ｋｇｆ／ｃｍ時の成形体厚（ｍ）から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）}
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】
【００４０】
【表５】
【００４１】
表３から明らかなように、本発明の球状アルミナ粉末は、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることなく、樹脂との密着性を著しく向上させることができている。本発明のアルミナ粉末を使用した樹脂組成物は放熱部材の用途に好適である。
【００４２】
表５から明らかなように、本発明の球状アルミナ粉末は、樹脂組成物に用いた場合に樹脂組成物の粘度特性を悪化させることなく、樹脂との密着性が著しく向上させることができている。本発明のアルミナ粉末を使用した樹脂組成物は放熱シートの用途に好適である。
【００４３】
図２に本発明の球状アルミナ粒子を示す。本発明の球状アルミナ粒子は超微粉アルミナ粒子が集合し擬似的に球状化したものである。本発明の球状アルミナ粒子は組成物の混練・成形工程においても容易に解れることがなく、コンパウンドの粘度特性を悪化させることがない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の球状アルミナ粉末は、樹脂組成物の充填材として使用される。本発明の樹脂組成物は、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使用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
（図１）
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 原料スラリー供給部（アトマックスノズルＢＮ５００型）
６ バグフィルター
７ ブロワー
【００４６】
（図２）
１ 本発明の球状アルミナ粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー回折散乱法粒度分布測定における０．５μｍ以下の粒子の含有率が３体積％以下であり、平均粒子径が１．０〜３．５μｍ、比表面積が２．０〜６．０ｍ２／ｇ、平均球形度が０．９０以上であることを特徴とする球状アルミナ粉末。
【請求項２】
請求項１に記載の球状アルミナ粉末を含有することを特徴とする球状無機質粉末。
【請求項３】
請求項１に記載の球状アルミナ粉末を３〜１５質量％含有することを特徴とする球状無機質粉末。
【請求項４】
請求項１に記載の球状アルミナ粉末を含有してなる樹脂組成物。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の球状無機質粉末を含有してなる樹脂組成物。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の樹脂組成物を用いた放熱部材。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の樹脂組成物を用いた放熱シート。
【請求項８】
比表面積１０〜２０ｍ２／ｇの超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーを火炎温度が１３００〜１６５０℃の火炎中に噴霧することを特徴とする請求項１に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
【請求項９】
助燃ガスが空気、不活性ガス含有の空気、又は不活性ガス含有の酸素であることを特徴とする請求項８に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
【請求項１】
レーザー回折散乱法粒度分布測定における０．５μｍ以下の粒子の含有率が３体積％以下であり、平均粒子径が１．０〜３．５μｍ、比表面積が２．０〜６．０ｍ２／ｇ、平均球形度が０．９０以上であることを特徴とする球状アルミナ粉末。
【請求項２】
請求項１に記載の球状アルミナ粉末を含有することを特徴とする球状無機質粉末。
【請求項３】
請求項１に記載の球状アルミナ粉末を３〜１５質量％含有することを特徴とする球状無機質粉末。
【請求項４】
請求項１に記載の球状アルミナ粉末を含有してなる樹脂組成物。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の球状無機質粉末を含有してなる樹脂組成物。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の樹脂組成物を用いた放熱部材。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の樹脂組成物を用いた放熱シート。
【請求項８】
比表面積１０〜２０ｍ２／ｇの超微粉アルミナ粉末のアルコールスラリーを火炎温度が１３００〜１６５０℃の火炎中に噴霧することを特徴とする請求項１に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
【請求項９】
助燃ガスが空気、不活性ガス含有の空気、又は不活性ガス含有の酸素であることを特徴とする請求項８に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２０９００（Ｐ２０１２−２０９００Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９８００（Ｐ２０１０−１５９８００）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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