JP2003192339A

JP2003192339A - 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

Info

Publication number: JP2003192339A
Application number: JP2001396221A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kamimura; 勝彦上村; Susumu Shibusawa; 奨渋沢
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-09
Also published as: KR20040071265A; CN1692075A; CN100343170C; TW200301223A

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラスフリットとの馴染みが高い高強度なガラ
スセラミックス組成物や、高い熱伝導性が得られる樹脂
組成物を製造可能なアルミナフィラーを提供する。【解決手段】アルミナ粒の体積換算の５０％累積平均径
（Ｄ５０）を３〜６μｍの範囲内、Ｄ９０とＤ１０との
比、Ｄ９０/Ｄ１０を２．５以下、１２μｍ以上の粒子
の比率を０．５質量％以下、２０μｍ以上の粒子の比率
を０．０１質量％以下、１．５μｍ以下の粒子の比率を
０．２質量％以下とし、α相を主相とする。また、アル
ミナ粒の長軸径（ＤＬ）と短軸径（ＤＳ）との比、ＤＬ
／ＤＳを２以下、Ｄ５０と平均一次粒子径（ＤＰ）との
比、Ｄ５０／ＤＰを３以下、Ｎａ₂Ｏ含有量を０．１％
以下、Ｂ含有量が８０ｐｐｍ以上、ＣａＯ含有量が５０
０ｐｐｍ以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミナ粒子に関
し、特に電子部品の基板原料、封止材料、充填剤、仕上
げラッピング材、または耐火物、ガラス、セラミックス
およびそれらを含む複合材における骨材等に有用な、粒
度分布がシャープで粗粒や微粒が少なく、低摩耗性かつ
フロー特性に優れたアルミナ粒子を工業的に安価で製造
する方法およびその製法により得られたアルミナ粒子及
びそれを含有する組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディアに代表される高度
情報通信の実現に向け、これらの装置に使用される電子
部品に対し、高速化・高周波化やモジュール化の対応が
要求されており、誘電率を低下させるなど電気的特性の
改善などが重要な開発課題となっている。また、その電
子部品の高集積化、高密度化に伴って、チップ当りの電
力消費量も増大の一途にあり、発生した熱を効率良く放
熱し、電子部品素子の温度上昇を少なくすることも重要
な開発課題になっている。そして、半導体の絶縁封止材
料や、部品を実装する基板材料、放熱スペーサーなどの
充填剤として、粒度分布がシャープでかつ熱伝導性の優
れたアルミナ、特にコランダム（α−アルミナ）が注目
され、さまざまな分野で使用されている。

【０００３】このようなコランダム粒子としては、電融
アルミナ、焼結アルミナなどの粉砕品に、水酸化アルミ
ニウムを単独で、または結晶促進剤として公知の他の薬
剤を併用して添加し、焼成することでカッティングエッ
ジを有しない、形状が球状化した平均粒子径５〜３５μ
ｍのコランダム粒子が提案されている（特開昭６２−１
９１４２０号公報）。

【０００４】また、そのなかで平均径が５μｍ以下の場
合は、水酸化アルミニウムに結晶成長剤を添加する公知
の方法で丸味のある粒子形状のものが得られるとしてい
る。

【０００５】例えば、特開平５−４３２２４号公報で
は、水酸化アルミニウムを焼成する際に７００℃以下に
て十分に脱水熱分解した後に昇温して、α化率９０％以
上の中間焼成物とし、フッ素硬化剤の存在下で焼成する
ことで球状アルミナが得られるとしている。

【０００６】また、バイヤー法のアルミナを高温プラズ
マや酸素水素炎中に噴射し、溶融させながら急冷するこ
とにより結晶粒が丸み化する、いわゆる溶射法が知られ
ているが、この場合は、熱原単位が大きく、経済的でな
いばかりか、得られるアルミナはα−アルミナが主成分
ながら、δ−アルミナなどを副生物として含み、熱伝導
率が小さくなるため好ましくない。

【０００７】一方、コランダム粒子としては電融アルミ
ナや焼結アルミナの粉砕品が知られているが、いずれも
鋭いカッティングエッジを持つ不定形状の粒子であり、
ゴム・プラッスチックに充填する際、混練機、成形金型
等の磨耗が大きく好ましくない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】携帯電話などの電子部
品などに見られるように高速化・高周波化やモジュール
化への対応が求められている。それらに用いられる多層
基板特にガラスセラミックス基板は誘電率が低く配線の
導体損失や受動部品内蔵化など有利といわれているが、
アルミナセラミックス基板に比べ強度や誘電損失などが
劣っている。ガラスセラミックス基板の特性向上には従
来よりフィラーとして使用されているアルミナ特性には
見られない丸味状でかつ微粒でかつ粒度分布がシャープ
でかつ有効な化学成分を含むことが不可欠である。

【０００９】しかしながら、粒子径が小さくなるにつれ
て、自己凝集力が強くなるため、ガラス・ゴム・プラス
チックに充填する際に、流動性が悪化したり、ガラス・
ゴム・プラスチック組成物中に凝集粒として存在し、逆
に強度や熱伝導率を低下させる原因にもなる。従って、
結晶粒の微粒化にも限界が存在する。

【００１０】特開平６−１９１８３３号公報に開示され
たアルミナ粒は形状的には、この用途に適しているが、
Ｉｎ−ｓｉｔｕＣＶＤ法という特殊な製法で作られて
おり、他のアルミナと比較して、非常に高価となり経済
的でない。また特性面でも、粒度分布が広いという欠点
があった。

【００１１】また、上述の特開昭６２−１９１４２０号
公報では粒度が粗く最大粒子径が大きくなりすぎ、特開
平５−４３２２４号では凝集粒が硬く粉砕すると粒度分
布が広くなるという欠点があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記の現状に
鑑み鋭意研究した結果、以下に示した特性のアルミナ粒
を用いると上記課題が解決できること、またこの特性の
アルミナ粒を効率よく製造できる製造方法を見出し本発
明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は以下に関する。（１）体積換算の５０％累積平均径（Ｄ５０）が３〜６
μｍの範囲内であり、Ｄ９０とＤ１０との比、Ｄ９０/
Ｄ１０が２．５以下であり、１２μｍ以上の粒子の比率
が０．５質量％以下であり、２０μｍ以上の粒子の比率
が０．０１質量％以下であり、１．５μｍ以下の粒子の
比率が０．２質量％以下であり、α相を主相とすること
を特徴とするアルミナ粒。

【００１４】（２）アルミナ粒の長軸径（ＤＬ）と短軸
径（ＤＳ）との比、ＤＬ／ＤＳが２以下であり、Ｄ５０
と平均一次粒子径（ＤＰ）との比、Ｄ５０／ＤＰが３以
下であることを特徴とする（１）に記載のアルミナ粒。

【００１５】（３）Ｎａ₂Ｏ含有量が０．１％以下で、
Ｂ含有量が８０ｐｐｍ以上で、ＣａＯ含有量が５００ｐ
ｐｍ以上であることを特徴とする（１）または（２）に
記載のアルミナ粒。

【００１６】（４）水酸化アルミニウムまたはアルミナ
に、硼素化合物およびハロゲン化物およびカルシウム化
合物を添加して焼成することを特徴とするアルミナ粒の
製造方法。

【００１７】（５）ハロゲン化物が、ハロゲン化アルミ
ニウム、ハロゲン化アンモニウム、ハロゲン化カルシウ
ム、ハロゲン化マグネシウム、ハロゲン化水素からなる
群から選ばれた少なくとも１種以上であることを特徴と
する（４）記載のアルミナ粒の製造方法。

【００１８】（６）硼素化合物が、硼酸、酸化硼素、硼
酸塩から選ばれた少なくとも１種以上であることを特徴
とする（４）または（５）に記載のアルミナ粒の製造方
法。

【００１９】（７）ハロゲン化物が、弗化アルミニウ
ム、塩化アルミニウム、塩化アンモニウム、弗化アンモ
ニウム、弗化カルシウム、塩化カルシウム、塩化マグネ
シウム、弗化マグネシウム、弗化水素、塩化水素からな
る群から選ばれた少なくとも１種以上であることを特徴
とする（４）〜（６）の何れか１項に記載のアルミナ粒
の製造方法。

【００２０】（８）カルシウム化合物が、弗化カルシウ
ム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム
からなる群から選ばれた少なくとも１種以上であること
を特徴とする（４）〜（７）の何れか１項に記載のアル
ミナ粒の製造方法。

【００２１】（９）硼素化合物の添加量が硼酸換算のア
ルミナに対する比率で０．０５〜０．５０質量％の範囲
内で、カルシウム化合物の添加量がＣa換算のアルミナ
に対する比率で０．０３〜０．１０質量％の範囲内で、
ハロゲン化物の添加量が、アルミナに対する比率で０．
２０〜０．７０質量％の範囲内であることを特徴とする
（４）〜（８）の何れか１項に記載のアルミナ粒の製造
方法。

【００２２】（１０）焼成温度が、１２００〜１５５０
℃の範囲内であり、最高温度保持時間が１０分〜１０時
間の範囲内であることを特徴とする（４）〜（９）の何
れか１項に記載のアルミナ粒の製造方法。

【００２３】（１１）解砕を、ノズル噴出圧力が相対圧
で、２〜６×１０⁵Ｐａの範囲で気流式粉砕機で行う
か、またはアルミナボールを用いたボールミルや振動ミ
ルで行い気流式分級機で微粒を除去することを行うこと
を特徴とする（４）〜（１０）の何れか１項に記載のア
ルミナ粒の製造方法。

【００２４】（１２）（４）〜（１１）の何れか１項に
記載のアルミナ粒の製造方法により製造したアルミナ
粒。

【００２５】（１３）（１）〜（３）または（１２）の
何れか１項に記載のアルミナ粒を含むセラミックス組成
物。

【００２６】（１４）アルミナ粒の含有量が１０質量％
以上９０質量％以下であることを特徴とする（１３）記
載の組成物。

【００２７】（１５）（１）〜（３）または（１２）の
何れか１項に記載のアルミナ粒と高分子化合物を含む組
成物。

【００２８】（１６）高分子化合物が、脂肪族系樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル
樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン
樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種であること
を特徴とする（１５）に記載の組成物。

【００２９】（１７）アルミナ粒の含有量が８０質量％
以上であることを特徴とする（１５）または（１６）に
記載の組成物。

【００３０】（１８）高分子化合物が、オイル状物質で
あることを特徴とする（１５）〜（１７）の何れか１項
に記載の組成物。

【００３１】（１９）高分子化合物が、４０℃〜１００
℃の温度範囲内において、軟化点あるいは溶融温度を有
することを特徴とする（１５）〜（１８）の何れか１項
に記載の組成物。

【００３２】（２０）（１５）〜（１９）の何れか１項
に記載の組成物を含む熱伝導性組成物。

【００３３】（２１）（２０）に記載の組成物を発熱体
と放熱体の間に設けた電子部品または半導体装置

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明のアルミナ粒は、体積換算
の５０％累積平均径（Ｄ５０）が３〜６μｍの範囲内で
あり、Ｄ９０とＤ１０との比、Ｄ９０/Ｄ１０が２．５
以下であり、１２μｍ以上の粒子の比率が０．５質量％
以下であり、２０μｍ以上の粒子が０．０１質量％以下
であり、１．５μｍ以下の粒子の比率が０．２質量％以
下であり、α相を主相とすることを特徴とする。

【００３５】α相を主相とするとは、アルミナ粒に占め
るα相の比率が９５質量％以上、より好ましくは９８質
量％以上であることを示す。α相の比率の求め方は以下
の方法による。

【００３６】アルミナ粒のＸ線回折分析を下記の条件で
行う。

【００３７】ターゲットＣｕ・α スリット０．３ｍｍスキャンスピード２度／分スキャン範囲２θ＝１０〜７０度

【００３８】２θ＝６８．２度のピーク（αアルミナピ
ーク）高さをＡ、２θ＝６３．１度のピーク（κアルミ
ナピーク）高さをＢ、２θ＝６９．５度のベースライン
の値をＣとして、 α相の比率＝（Ａ−Ｃ）／（（Ａ−Ｃ）＋（Ｂ−Ｃ））
×１００、とする。

【００３９】本発明での体積換算の累積平均径は公知の
粒度分布測定装置で求めることができる。例えば、レー
ザー回折粒度分布測定装置を用いるのが好ましい。ま
た、２０μｍのような粒子径の評価方法としては、極微
粒粉分級機で超音波分散させながら水篩し、篩上に残っ
た残渣量で確認することが好ましい。

【００４０】このようなアルミナ粒を用いることにより
特にガラスセラミックス組成物の充填材に適したアルミ
ナ粒を提供することができる。Ｄ５０は３〜６μｍの範
囲内である必要があるが、Ｄ５０を３．５〜４．５μｍ
の範囲内であるとより好ましい。粒子径の大きさは主材
料であるガラスフリットの粒子径にマッチングすること
が望ましいが、Ｄ５０が６μｍを超えたりＤ５０が３μ
ｍより小さくなると、基板強度が低下し特性悪化を生じ
る。また、（Ｄ９０／Ｄ１０）は２．５以下とする必要
があるが２．２以下とするとより好ましい。（Ｄ９０／
Ｄ１０）が２．５より大きくなると、粒度分布がブロー
ドとなり、ガラスとの反応が均一にならず強度が低下す
る。さらに、粒子径で１２μｍ以上の粒子の比率が０．
５質量％より高く、また、２０μｍ以上の粒子が０．０
１質量％よりも大きくなると基板の耐電圧特性が悪化す
る。粒子径が１．５μｍ以下の粒の比率が０．２質量％
より高くなると組成物の流動性が悪化し、誘電損失も高
くなる。

【００４１】また、本発明のアルミナ粒では、長軸径
（ＤＬ）と短軸径（ＤＳ）との比（ＤＬ／ＤＳ）を２以
下とし、Ｄ５０と平均一次粒子径（ＤＰ）との比（Ｄ５
０／ＤＰ）を３以下とすることがガラスセラミックス組
成物の充填材に適したアルミナ粒を提供する上で好まし
い。

【００４２】（ＤＬ／ＤＳ）が２より大きくなると、粒
子形状が扁平となり基板強度や組成物の熱伝導率が低下
する。また、（Ｄ５０／ＤＰ）が３より大きくなると、
凝集粒に近くなり、基板強度の低下や組成物の流動性が
悪化する。

【００４３】本発明での、アルミナ粒の長軸径、短軸径
の測定にはＳＥＭ（走査電子顕微鏡）を用いた二次電子
像写真解析により行う。また平均一次粒子径はＢＥＴ比
表面積から次式により換算する。

【００４４】一次粒子径（μｍ）＝６／（アルミナの真
密度×ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ²／ｇ））

【００４５】なお、アルミナの真密度は、３．９８７ｇ
／ｃｍ³とする。またＢＥＴ比表面積は窒素吸着法によ
り測定する。

【００４６】本発明のアルミナ粒は、Ｎａ₂Ｏ含有量が
０．１％以下好ましくは０．０５％以下であることが望
ましい。Ｎａ₂Ｏが０．１％を超えると焼結特性が悪化
し、絶縁材料としての信頼性を低下させる。また、Ｂ含
有量は８０ｐｐｍ以上で好ましくは１００ｐｐｍ以上、
ＣａＯ含有量が５００ｐｐｍ以上で好ましくは８００ｐ
ｐｍ以上あることが望ましく、ガラスセラミックスの焼
結時の焼結助剤として効果があり、特にガラスマトリッ
クスとアルミナ粒子の粒界部分における液相焼結におい
て反応が促進され、基板強度が高くなる。本発明のアル
ミナ粒は、原料粉に、硼素化合物およびハロゲン化物お
よびカルシウム化合物を添加して焼成することにより製
造することができる。原料粉には、水酸化アルミニウム
またはアルミナを用いるが、これらを含む混合粉や水酸
化アルミニウムとアルミナの混合粉を用いてもかまわな
い。原料粉としてアルミナを用いる場合は、好ましくは
ＢＥＴ値が１０〜３０ｍ²／ｇの範囲内であることが好
ましく、水酸化アルミニウムとの混合比率には特に限定
はない。また、アルミナは１０ｍ²／ｇ以下、特に５ｍ²
／ｇよりもＢＥＴ値が小さくなると焼成時のα結晶粒の
成長に好ましくなく、範囲内であることが望ましい。

【００４７】硼素化合物は、硼酸、酸化硼素、硼酸塩を
用いることが好ましく、ハロゲン化物は、ハロゲン化ア
ルミニウム、ハロゲン化アンモニウム、ハロゲン化カル
シウム、ハロゲン化マグネシウム、ハロゲン化水素から
なる群から選ばれた少なくとも１種以上を用いることが
望ましく、より好ましくは、弗化アルミニウム、塩化ア
ルミニウム、塩化アンモニウム、弗化アンモニウム、弗
化カルシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、弗
化マグネシウム、弗化水素、塩化水素を用いることが望
ましく、カルシウム化合物は、弗化カルシウム、塩化カ
ルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウムを用いるこ
とが好ましい。

【００４８】なお、硼素化合物、ハロゲン化物、カルシ
ウム化合物はそれぞれ別に添加しても良いが、それぞれ
を兼ねた物質によって添加しても良い。例えば、カルシ
ウムのハロゲン化物を添加した場合は、本発明における
ハロゲン化物およびカルシウム化合物を添加したことに
相当する。また、硼素とカルシウムを含むハロゲン化物
を添加する場合は、本発明における、硼素化合物、ハロ
ゲン化物、カルシウム化合物を添加することに相当す
る。

【００４９】本発明の製造方法において、硼素化合物の
添加量が硼酸換算のアルミナに対する比率で０．０５〜
０．５質量％の範囲内とするのが好ましく、より好まし
くは、０．１〜０．４質量％の範囲内とする。ハロゲン
化物の添加量が、アルミナに対する比率で０．２〜０．
７質量％の範囲内とするのが好ましく、より好ましく
は、０．３〜０．６質量％の範囲内とする。また、カル
シウム化合物の添加量がＣa換算のアルミナに対する比
率で０．０３〜０．１質量％の範囲内とすることが好ま
しく、より好ましくは、０．０４〜０．０７質量％の範
囲内とする。添加量が範囲内よりも少なくなると丸味状
のアルミナ粒が成長せず好ましくない。また、添加量を
範囲内よりも多くしても、ガラスセラミックス組成物の
充填材に適したアルミナ粒を提供するという本発明の効
果の向上が得られず、また経済的観点から好ましくな
い。

【００５０】なお、硼素化合物、ハロゲン化物、カルシ
ウム化合物をそれぞれ別に添加する場合は上記の範囲内
で添加することが好ましいが、それぞれを兼ねた物質に
よって添加する場合は次の方法により添加する。例え
ば、カルシウムのハロゲン化物を添加した場合は、カル
シウム化合物の添加量はＣａ換算のアルミナに対する比
率で算出し、ハロゲン化物の添加量はカルシウムのハロ
ゲン化物の添加量で算出する。また、硼素とカルシウム
を含むハロゲン化物を添加する場合は、硼素化合物の添
加量は硼酸換算のアルミナに対する比率で算出し、カル
シウム化合物の添加量はＣａ換算のアルミナに対する比
率で算出し、ハロゲン化物の添加量は硼素とカルシウム
を含むハロゲン化物の添加量で算出する。

【００５１】本発明における、焼成温度が、１２００℃
〜１５５０℃の範囲内であり、最高温度保持時間が１０
分〜１０時間の範囲内とすることが好ましい。また、よ
り好ましい焼成温度は、１３５０℃〜１５００℃であ
り、最高温度保持時間は３０分〜８時間の範囲内とする
ことがより好ましい。

【００５２】焼成温度が１２００℃より低いとアルミナ
粒がα相化せず好ましくなく、最高温度保持時間が１０
分より短いとアルミナ粒が成長せず好ましくない。更に
焼成温度が１５５０℃を越えたり、保持時間が１０時間
を超えても効果の向上は得られず経済的観点から好まし
くない。焼成に使用される加熱炉の種類としては、単
窯、トンネル窯、ロータリーキルンのような公知の手段
で良い。

【００５３】本発明の製造方法は、水酸化アルミニウム
またはアルミナまたは水酸化アルミニウムとアルミナの
混合粉に、硼素化合物とハロゲン化物とカルシウム化合
物を添加して焼成後、得られたアルミナ粒を、ノズル噴
出圧力が相対圧で、２〜６×１０⁵Ｐａ（２〜６ｋｇｆ
／ｃｍ²）の範囲で気流式粉砕機を用いて解砕するか、
またはアルミナボールを用いたボールミルや振動ミルで
解砕を行い気流式分級機で微粒を除去することが好まし
い。気流式粉砕機のノズル噴出圧力は相対圧で、より好
ましくは３〜５×１０⁵Ｐａで、粉砕後のアルミナ粒子
が所定の最大粒子径となるように、気流式粉砕機の風
量、原料仕込量、気流式粉砕機に内蔵された分級機の回
転数を適宜調整する。ノズル噴出圧力が２×１０⁵Ｐａ
以下になると解砕ベースが低下し効率が悪くなる。ま
た、６×１０⁵Ｐａ以上になると粉砕強度が強くなり、
本発明のガラスセラミックス組成物の充填材に適したア
ルミナ粒を提供することを阻害する。アルミナボールを
用いたボールミルや振動ミルの、アルミナボールの大き
さは１０〜２５ｍｍφとするのが好ましく、粉砕時間は
粉砕機の大きさ、能力にもよるが、ボールミルの場合は
一般的には１８０分〜４２０分の範囲内とする。そこで
得られる解砕粉には粉砕が過度に進んだ微粒粉末が含ま
れる場合が多く、気流式分級機を用いて微粒部分を除去
することが好ましい。

【００５４】本発明の製造方法で製造されるアルミナ粒
子は、ホウ珪酸系ガラス、ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂
系ガラス、ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラスなどの
ガラスフリットに充填され、ガラスセラミックス組成物
として好適に利用できる。特にアルミナ粒の含有量を１
０質量％以上９０質量％以下とするのが好ましい。ま
た、アルミナ粒の混合の割合が多くなりすぎるとガラス
セラミックスの焼成温度を高くしなければならず、誘電
率も低下する。また、アルミナ粒の混合の割合が少なく
なりすぎると基板強度が低下することから、より好まし
くは２０質量％から６０質量％の範囲内にすることが好
ましい。混合の割合はガラスセラミックスの焼成温度や
材料強度に影響を与えることから目的に添った特性が得
られる条件で使用することが望ましい。

【００５５】本発明の製造方法で製造されるアルミナ粒
子は、好ましくはオイルやゴムやプラスチック等の高分
子化合物に充填され、高熱伝導性グリース組成物、高熱
伝導性ゴム組成物や高熱伝導性プラスチック組成物とし
て好適に利用できる。特にアルミナ粒の含有量を８０質
量％以上とするのが好ましい。

【００５６】本発明の樹脂組成物を構成する高分子化合
物は公知の高分子化合物を適用できるが、好ましい例と
しては、脂肪族系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アク
リル樹脂、メタアクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。

【００５７】これらの樹脂は、低分子量体でもあるいは
高分子量体でもよい。あるいはオイル状でもゴム状、硬
化物でもよい。使用する用途、環境によって任意に選択
することができる。

【００５８】樹脂としては、炭化水素系樹脂（例えば、
ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレ
ン−アクリレート共重合体、エチレン−プロピレン共重
合体、ポリ（エチレン−プロピレン）、ポリプロピレ
ン、ポリイソプレン、ポリ（イソプレン−ブチレン）、
ポリブタジエン、ポリ（スチレン−ブタジエン）、ポリ
（ブタジエン−アクリロニトリル）、ポリクロロプレ
ン、塩素化ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブチ
レン、オレフィン樹脂、石油樹脂、スチロール樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂、クマロン・インデン樹脂、テルペン樹脂、ロ
ジン樹脂、ジエン樹脂等）、（メタ）アクリル樹脂（例
えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アク
リレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、
ｎ−ノニル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル
酸、グリシジル（メタ）アクリレート等のモノマーを単
独で重合した樹脂、あるいは複数のモノマーを共重合し
た樹脂、ポリアクリロニトリル及び共重合体、ポリシア
ノアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリ（メタ）ア
クリル酸塩など）、酢酸ビニルおよびビニルアルコール
系樹脂（例えば、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルエーテル
など）、含ハロゲン系樹脂（例えば、塩化ビニル樹脂、
塩化ビニリデン樹脂、フッ素系樹脂など）、含窒素ビニ
ル樹脂（例えばポリビニルカルバゾール、ポリビニルピ
ロリドン、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾー
ルなど）、ジエン系重合物（例えば、ブタジエン系合成
ゴム、クロロプレン系合成ゴム、イソプレン系合成ゴム
など）、ポリエーテル類（例えば、ポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール、ヒドリンゴム、ペン
トン樹脂など）、ポリエチレンイミン類樹脂、フェノー
ル系樹脂（例えば、フェノール・ホルマリン樹脂、クレ
ゾール・ホルマリン樹脂、変性フェノール樹脂、フェノ
ール・フルフラール樹脂、レゾルシン樹脂など）、アミ
ノ樹脂（例えば、ユリア樹脂および変性ユリア樹脂、メ
ラミン樹脂、グアナミン樹脂、アニリン樹脂、スルホン
アミド樹脂など）、芳香族炭化水素系樹脂（例えば、キ
シレンホルムアルデヒド樹脂、トルエン・ホルマリン樹
脂など）、ケトン樹脂（例えば、シクロヘキサノン樹
脂、メチルエチルケトン樹脂など）、飽和アルキード樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂（例えば、無水マレイン酸
−エチレングリコール重縮合物、無水マレイン酸−無水
フタル酸−エチレングリコール重縮合物等）、アリルフ
タレート樹脂（例えば、不飽和ポリエステル樹脂をジア
リルフタレートで架橋した樹脂など）、ビニルエステル
樹脂（例えば、末端に高反応性アクリル二重結合を持
ち、主鎖がビスフェノールＡ系エーテル結合を有する一
次ポリマーをスチレン、アクリルエステルなどで架橋し
た樹脂）、アリルエステル樹脂、ポリカーボネート、ポ
リリン酸エステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹
脂、シリコーン樹脂（例えば、ポリジメチルシロキサン
などのシリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーン
樹脂、分子内にヒドロシロキサン、ヒドロキシシロキサ
ン、アルコキシシロキサン、ビニルシロキサン構造を有
し、触媒や熱によって硬化する反応性シリコーン樹脂樹
脂など）、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレタ
ンゴム、エポキシ樹脂（例えばビスフェノールＡとエピ
クロルヒドリンの縮合物、ノボラック型フェノール樹脂
とエピクロルヒドリンの縮合物、ポリグリコール類とエ
ピクロルヒドリンの縮合物等を用いたものなど）、フェ
ノキシ型樹脂あるいはこれらの変性体等が挙げられる。
これらは単独、あるいは複数で用いることができる。

【００５９】これら高分子体は、低分子量でもあるいは
高分子量でもよい。あるいはオイル状でもゴム状、硬化
物でもよい。使用する用途、環境によって任意に選択す
ることができる。

【００６０】この中で特に、不飽和ポリエステル樹脂、
アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ビニルエステル樹
脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂を用いるのが好まし
い。

【００６１】更に高分子体がオイル状物質であることが
望ましい。アルミナ粒とオイルを混合したグリースは、
発熱体と放熱対の凹凸に追従するとともに、その間隔を
狭めることができ、放熱効果をより高めることができ
る。

【００６２】使用できるオイルについては特に限定はな
く、公知のものが使用でき、例えばシリコーンオイル、
石油系オイル、合成系オイル、フッ素系オイルなどが挙
げられる。

【００６３】また、熱伝導性組成物の取扱いを容易にす
るため、室温ではシート状であり、温度が上がると軟
化、あるいは溶融してグリース状になる高分子が好まし
い。その例としては特に限定はなく、公知のものが使用
できる。例えば、熱可塑性樹脂、その低分子量体や、熱
可塑性樹脂にオイルを添加して軟化点、あるいは溶融点
を調整したものなどが挙げられる。軟化点、あるいは溶
融点の温度範囲は、発熱体の温度にもよるが、４０℃〜
１００℃の範囲にあることが望ましい。

【００６４】これらの熱伝導性樹脂は、電子部品や半導
体装置の発熱する部分と放熱部品や放熱板などの間に挟
むことにより効率的に発生した熱を放出し、電子部品や
半導体装置の熱劣化などを低減し、故障を減らしたり、
寿命を延ばすことができる。具体的な電子部品あるいは
半導体装置としては、特に限定はないが、コンピュータ
のＣＰＵ（中央演算素子）、ＰＤＰ（プラズマディスプ
レイ）、二次電池あるいはその周辺機器（ハイブリッド
電気自動車などにおいて二次電池と放熱体の間に記載熱
伝導性組成物を設け温度制御を行ない電池特性を安定化
させる装置）、同じく電動機の放熱器、ペルチェ素子、
インバー、（ハイ）パワートランジスタなどが挙げられ
る。

【００６５】以下、実施例、比較例によって、本発明を
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。

【００６６】

【実施例】

【００６７】（実施例１）ＢＥＴ値が２０ｍ²／ｇのア
ルミナにほう酸を０．２質量％、弗化アルミニウムを
０．０３質量％、弗化カルシウムを０．１質量％、塩化
アンモニウムを０．４質量％添加し、１４５０℃で４時
間焼成した。

【００６８】焼成後、焼成物を取り出し、気流式粉砕機
によりノズル噴出ゲージ圧力５×１０⁵Ｐａの条件で解
砕した。解砕により得られた粒をＸ線回折によって調べ
たところ、α相が９５％のアルミナであった。このアル
ミナ粒を、窒素吸着法によりＢＥＴ比表面積を測定し
た。また、ヘキサメタリン酸ソーダを分散剤として使用
して日機装（株）製のレーザー回折粒度分布測定装置マ
イクロトラックＨＲＡにて、体積換算の累積平均径と粒
度分布を測定した。また、２０μｍ粒子計の量は、極微
粒粉分級機（Ｓｈｏｄｅｘ−Ｐｓ）で超音波洗浄機（島
田理化ＣＨ−３０Ｓ−３Ａ）で超音波分散させながら、
２０μｍ篩を用いて水篩し、篩上に残った残渣を濾紙に
移し、乾燥装置にて水分を蒸発させた後上皿天秤にて測
定した。更に、ＳＥＭ写真によりアルミナ粒の長軸径、
短軸径を求めた。一次粒子径はＢＥＴ比表面積から前記
換算式で求めた。

【００６９】（実施例２〜５、比較例１〜４）表１に記
載した条件でアルミナ粒を製造した。実施例２および比
較例１，２，４はボールミルで解砕した。また、実施例
２では解砕後に気流式分級機で微粒を除去した。なお、
表１に記載されていない条件については実施例１と同様
とした。得られたアルミナ粒の評価結果を表１、２に示
す。

【００７０】（実施例６）実施例１のアルミナ粒粉末を
４０質量部とほう珪酸ガラス粉末６０質量部の割合で、
溶剤（エタノール／トルエン）とアクリル系バインダー
を加えてスラリーを得て、ドクターブレード法によりグ
リーンシートを成形した。得られたグリーンシートを１
０００℃で焼結し、ＪＩＳＲ１６０１に基づいて磁器の
抗折強度を測定した。評価結果を表３に示す。

【００７１】（実施例７）実施例２のアルミナ粒を用い
て、他の条件は実施例６と同様に行い抗折強度を測定し
た。評価結果を表３に示す。

【００７２】（比較例５）比較例１のアルミナ粒を用い
て、他の条件は実施例６と同様に行い抗折強度を測定し
た。評価結果を表３に示す。

【００７３】（比較例６）比較例２のアルミナ粒を用い
て、他の条件は実施例６と同様に行い抗折強度を測定し
た。評価結果を表３に示す。

【００７４】（実施例８）実施例１のアルミナ粒８０質
量部にシリコーンオイルＫＦ９６−１００（信越化学工
業社製）を２０質量部加え、遊星式撹拌・脱泡装置（倉
敷紡績社製ＫＫ−１００）にて撹拌した。得られたグリ
ースをASTM （American Society for Testing and Mate
rials）Ｄ５４７０を参考にして作製した装置を用いて
熱抵抗を測定した。評価結果を表４に示す。

【００７５】（実施例９）実施例２のアルミナ粒８０質
量部にシリコーンオイルＫＦ９６−１００（信越化学工
業社製）を２０質量部加え、他の条件は実施例８と同様
に行い熱抵抗を測定した。評価結果を表４に示す。

【００７６】（比較例７）比較例１のアルミナ粒８０質
量部にシリコーンオイルＫＦ９６−１００（信越化学工
業社製）を２０質量部加え、他の条件は実施例８と同様
に行い熱抵抗を測定した。評価結果を表４に示す。

【００７７】（比較例８）比較例２のアルミナ粒８０質
量部にシリコーンオイルＫＦ９６−１００（信越化学工
業社製）を２０質量部加え、他の条件は実施例８と同様
に行い熱抵抗を測定した。評価結果を表４に示す。

【００７８】

【表１】

【表２】

【００７９】

【表３】

【００８０】

【表４】

【００８１】

【発明の効果】本発明のアルミナ粒を用いることによ
り、ガラスフリットとの馴染みを向上させることが可能
となり、高強度なガラスセラミックス組成物を提供する
ことが可能となった。また、ゴム、プラスチック、シリ
コーンオイル系の樹脂組成物においては高い熱伝導性が
得られた。本発明の組成物を、発熱体と放熱体との間に
設けた電子部品あるいは半導体装置を製造することによ
り、従来より高速動作、高負荷に耐えうる高性能の電子
部品や半導体装置を構成することが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｄ 23/373 ＭＦターム(参考） 4G030 AA07 AA08 AA35 AA36 AA58 AA59 AA67 BA12 CA01 CA04 CA08 GA03 GA04 GA08 GA09 GA11 GA14 GA17 GA20 GA27 4G076 AA02 AA18 AB01 AB04 AB11 BA38 BA42 BA46 BC08 BD02 CA02 CA26 CA28 CA29 DA11 DA18 FA02 4J002 AA001 BB001 BG041 BG051 CC041 CC151 CC181 CC191 CD001 CD201 CF001 CF211 CG001 CH021 CK021 CP031 DE146 FA086 FB076 FD016 GQ05 HA02 5F036 AA01 BA23 BB21 BD11 BD13 BD21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体積換算の５０％累積平均径（Ｄ５０）が
３〜６μｍの範囲内であり、Ｄ９０とＤ１０との比、Ｄ
９０/Ｄ１０が２．５以下であり、１２μｍ以上の粒子
の比率が０．５質量％以下であり、２０μｍ以上の粒子
の比率が０．０１質量％以下であり、１．５μｍ以下の
粒子の比率が０．２質量％以下であり、α相を主相とす
ることを特徴とするアルミナ粒。
【請求項２】アルミナ粒の長軸径（ＤＬ）と短軸径（Ｄ
Ｓ）との比、ＤＬ／ＤＳが２以下であり、Ｄ５０と平均
一次粒子径（ＤＰ）との比、Ｄ５０／ＤＰが３以下であ
ることを特徴とする請求項１に記載のアルミナ粒。
【請求項３】Ｎａ₂Ｏ含有量が０．１％以下で、Ｂ含有
量が８０ｐｐｍ以上で、ＣａＯ含有量が５００ｐｐｍ以
上であることを特徴とする請求項１または２に記載のア
ルミナ粒。
【請求項４】水酸化アルミニウムまたはアルミナに、硼
素化合物およびハロゲン化物およびカルシウム化合物を
添加して焼成することを特徴とするアルミナ粒の製造方
法。
【請求項５】ハロゲン化物が、ハロゲン化アルミニウ
ム、ハロゲン化アンモニウム、ハロゲン化カルシウム、
ハロゲン化マグネシウム、ハロゲン化水素からなる群か
ら選ばれた少なくとも１種以上であることを特徴とする
請求項４記載のアルミナ粒の製造方法。
【請求項６】硼素化合物が、硼酸、酸化硼素、硼酸塩か
ら選ばれた少なくとも１種以上であることを特徴とする
請求項４または５に記載のアルミナ粒の製造方法。
【請求項７】ハロゲン化物が、弗化アルミニウム、塩化
アルミニウム、塩化アンモニウム、弗化アンモニウム、
弗化カルシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、
弗化マグネシウム、弗化水素、塩化水素からなる群から
選ばれた少なくとも１種以上であることを特徴とする請
求項４〜６の何れか１項に記載のアルミナ粒の製造方
法。
【請求項８】カルシウム化合物が、弗化カルシウム、塩
化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウムからな
る群から選ばれた少なくとも１種以上であることを特徴
とする請求項４〜７の何れか１項に記載のアルミナ粒の
製造方法。
【請求項９】硼素化合物の添加量が硼酸換算のアルミナ
に対する比率で０．０５〜０．５０質量％の範囲内で、
カルシウム化合物の添加量がＣa換算のアルミナに対す
る比率で０．０３〜０．１０質量％の範囲内で、ハロゲ
ン化物の添加量が、アルミナに対する比率で０．２０〜
０．７０質量％の範囲内であることを特徴とする請求項
４〜８の何れか１項に記載のアルミナ粒の製造方法。
【請求項１０】焼成温度が、１２００〜１５５０℃の範
囲内であり、最高温度保持時間が１０分〜１０時間の範
囲内であることを特徴とする請求項４〜９の何れか１項
に記載のアルミナ粒の製造方法。
【請求項１１】解砕を、ノズル噴出圧力が相対圧で、２
〜６×１０⁵Ｐａの範囲で気流式粉砕機で行うか、また
はアルミナボールを用いたボールミルや振動ミルで行い
気流式分級機で微粒を除去することを行うことを特徴と
する請求項４〜１０の何れか１項に記載のアルミナ粒の
製造方法。
【請求項１２】請求項４〜１１の何れか１項に記載のア
ルミナ粒の製造方法により製造したアルミナ粒。
【請求項１３】請求項１〜３または１２の何れか１項に
記載のアルミナ粒を含むセラミックス組成物。
【請求項１４】アルミナ粒の含有量が１０質量％以上９
０質量％以下であることを特徴とする請求項１３記載の
組成物。
【請求項１５】請求項１〜３または１２の何れか１項に
記載のアルミナ粒と高分子化合物を含む組成物。
【請求項１６】高分子化合物が、脂肪族系樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、
ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂か
らなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴
とする請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】アルミナ粒の含有量が８０質量％以上で
あることを特徴とする請求項１５または１６に記載の組
成物。
【請求項１８】高分子化合物が、オイル状物質であるこ
とを特徴とする請求項１５〜１７の何れか１項に記載の
組成物。
【請求項１９】高分子化合物が、４０℃〜１００℃の温
度範囲内において、軟化点あるいは溶融温度を有するこ
とを特徴とする請求項１５〜１８の何れか１項に記載の
組成物。
【請求項２０】請求項１５〜１９の何れか１項に記載の
組成物を含む熱伝導性組成物。
【請求項２１】請求項２０に記載の組成物を発熱体と放
熱体の間に設けた電子部品または半導体装置