(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）Ａ１成分：実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなり、重量累積粒度分布の微粒側から累積１０％、累積５０％の粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０としたとき、Ｄ５０が５０μｍ以下で、Ｄ５０／Ｄ１０比が２以下であるα−アルミナ粉末、（２）Ａ２成分：前記Ａ１成分のＤ５０と該Ａ２成分のＤ５０の比が５以上であるα−アルミナ粉末、及び（３）Ｂ成分：樹脂またはゴム、を含み、総α−アルミナ配合量（Ａ１成分とＡ２成分の配合量の合計）が１５〜９４体積％であり、該総α−アルミナ配合量中のＡ１成分の割合が４０重量％以上、１００重量％未満であることを特徴とするα−アルミナ粉末含有樹脂組成物またはゴム組成物。
【請求項２】
Ａ１成分として、Ｄ５０／Ｄ１０比が１．５以下の、実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなるα−アルミナ粉末を用いる請求項１記載のα−アルミナ粉末含有樹脂組成物またはゴム組成物。
【請求項３】
Ａ１成分が、重量累積粒度分布の微粒側から累積９０％の粒径をＤ９０としたとき、Ｄ９０／Ｄ１０比が３以下の、実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなるα−アルミナ粉末である請求項１記載のα−アルミナ粉末含有樹脂組成物またはゴム組成物。
【請求項４】
Ａ１成分が、Ｄ５０をＢＥＴ比表面積径で除した値が１．５以下の、実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなるα−アルミナ粉末である請求項１記載のα−アルミナ粉末含有樹脂組成物またはゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、α−アルミナ粉末を含有する樹脂組成物またはゴム組成物、特に高熱伝導性で成形性に優れたα−アルミナ粉末を含有する樹脂組成物またはゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子材料の分野を中心に機器の集積化、高密度化、コンパクト化が進み、それに伴い半導体等の電子部品から発散される熱の放散が大きな課題となっている。そのため、高い熱伝導性と高い電気絶縁性を有する樹脂組成物あるいはゴム組成物が要求されるようになり、熱伝導性封止材、熱伝導性接着材、放熱シートとして実用化されている。
【０００３】
これらの材料には、高い熱伝導性、電気絶縁性の他に、低い熱膨張率であること、耐熱性が高いことと、特に材料特性を十分に引き出すため成形加工性に優れることが要求されている。これらの材料として用いられる熱伝導性電気絶縁樹脂組成物あるいはゴム組成物には、エポキシ樹脂、イミド樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等に、シリカ、アルミナ、マグネシア、ボロンナイトライド等の無機粉末を添加したものが知られている。
【０００４】
上記無機粉末として、電融アルミナや焼結アルミナを粉砕したα−アルミナが用いることが報告されているが、該α−アルミナは、破砕形状で鋭いカッテイングエッジ（破面）を有するため、充填性に劣り、高い熱伝導性が期待される場合には、十分なものではなかった。
【０００５】
上記の問題を解決するため、特開昭６４−６９６６１号公報には、アルミナ粒子とカッテイングエッジを有しない形状である球状コランダム粒子からなるアルミナを充填した高熱伝導性ゴム・プラスチック組成物が提案されている。しかし、該球状コランダム粒子は、電融アルミナ、焼結アルミナの粉砕品の、粒度分布を維持しつつ、カッテイングエッジを減少させ、同時に形状を球状化させる処理をすることにより得たものであり、粒度分布が広く、十分に高い熱伝導性と優れた成形加工性を同時に満足させる組成物を得るためのものとしては、必ずしも満足できるものではなかった。
【０００６】
一方、特公昭５８−２２０５５号公報には、特殊なα−アルミナ粉末、すなわち形状因子が１．０〜１．４で、かつある一定の粒度分布を有するα−アルミナ粉末は、シリコーンゴムに高充填することが可能であり、得られたシリコーンゴムは高い熱伝導性を有することが記載されている。しかし、該α−アルミナ粉末は一部が凝集した球状粒子であり、これをさらにロッドミルあるいはマラー及びらいかい器形式の粉体処理装置で解砕する必要があり、この解砕により微粒子が発生するとともに、カッテイングエッジが生じることは避けられない。このため、高い熱伝導性と優れた成形加工性を同時に満足させる樹脂またはゴム組成物は得られていない。
【０００７】
また、特開平４−３２８１６３号公報には、オルガノポリシロキサンに球状アルミナと硬化剤を添加した熱伝導性シリコーンゴム組成物が記載されている。ここで用いられている球状アルミナは、金属アルミニウムを溶融してから酸素と直接酸化させることにより得られ、高い真球度を有する。しかし、該球状アルミナは球状化させた溶融アルミニウムを酸化させるため、得られる球状アルミナの粒度分布が広い。したがって高レベルの性能を期待する用途には、必ずしも満足できるものではない。また、溶融アルミニウムは均一には酸化されず、活性が高い表面を有するため、貯蔵安定性も必ずしも十分満足できるものではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した問題点を解決して、高い熱伝導性と優れた成形加工性の両方を満足させることのできるα−アルミナ粉末を含有する樹脂またはゴム組成物を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はつぎの発明からなる。
〔Ｉ〕（１）Ａ１成分：実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなり、重量累積粒度分布の微粒側から累積１０％、累積５０％の粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０としたとき、Ｄ５０が５０μｍ以下で、Ｄ５０／Ｄ１０比が２以下であるα−アルミナ粉末、（２）Ｂ成分：樹脂またはゴム、を含み、該Ａ１成分の配合量が１５〜７０体積％であることを特徴とするα−アルミナ粉末含有樹脂組成物またはゴム組成物。
【００１０】
〔ＩＩ〕（１）Ａ１成分：実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなり、重量累積粒度分布の微粒側から累積１０％、累積５０％の粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０としたとき、Ｄ５０が５０μｍ以下で、Ｄ５０／Ｄ１０比が２以下であるα−アルミナ粉末、（２）Ａ２成分：前記Ａ１成分のＤ５０と該Ａ２成分のＤ５０の比が５以上であるα−アルミナ粉末、及び（３）Ｂ成分：樹脂またはゴム、を含み、総α−アルミナ配合量（Ａ１成分とＡ２成分の配合量の合計）が１５〜９４体積％であり、該総α−アルミナ配合量中のＡ１成分の割合が４０重量％以上、１００重量％未満であることを特徴とするα−アルミナ粉末含有樹脂組成物またはゴム組成物。
【００１１】
以下に本発明について詳しく説明する。本発明に用いることのできる、Ａ１成分のα−アルミナ粉末は、実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなり、重量累積粒度分布の微粒側から累積１０％、累積５０％の粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０としたとき、Ｄ５０が５０μｍ以下で、Ｄ５０／Ｄ１０比が２以下であるα−アルミナ粉末である。該α−アルミナ粉末を樹脂またはゴムに配合することにより、成形加工性を損なうことなく高充填できるとともに、該α−アルミナ粒子が多面体形状を有しているため、粒子間の接触が球形粒子のように点ではなく、面接触し、熱伝導性を高めることが可能になる。該α−アルミナ粉末の配合量は、１５〜７０体積％、好ましくは５０〜７０体積％、さらに好ましくは６０〜７０体積％である。１５体積％未満では熱伝導率を高める効果が低く、また、７０体積％を越えると成形加工性が低下する。
【００１２】
さらに、Ａ１成分のα−アルミナ粉末に、該Ａ１成分のＤ５０に対するＤ５０の比が５以上である、より微細な粒子径を有するα−アルミナ粉末（Ａ２成分）を混合して、樹脂またはゴムに充填することにより、成形加工性を損なうことなく、さらに高充填することが可能になる。この場合、総α−アルミナ配合量（Ａ１成分とＡ２成分の配合量の合計）中のＡ１成分の割合が４０重量％以上、１００重量％未満、好ましくは５０重量％以上９０重量％以下、さらに好ましくは６５重量％以上８５重量％以下である。総α−アルミナ配合量は、１５〜９４体積％、好ましくは５０〜９４体積％、さらに好ましくは７０〜９４体積％である。微粒子のα−アルミナ粉末（Ａ２成分）の配合量が総アルミナ粉末配合量の６０重量％を越えると成形加工性を低下させるので好ましくない。
【００１３】
上記本発明において、Ａ１成分のα−アルミナ粉末として、Ｄ５０／Ｄ１０比が１．５以下の、実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなるα−アルミナ粉末を用いることが好ましい。
【００１４】
また、Ａ１成分のα−アルミナ粉末は、重量累積粒度分布の微粒側から累積９０％の粒径をＤ９０としたとき、Ｄ９０／Ｄ１０比が３以下の、実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなるα−アルミナ粉末であることが好ましい。
【００１５】
さらに、Ａ１成分のα−アルミナ粉末は、Ｄ５０をＢＥＴ比表面積径で除した値が１．５以下の、実質的に破面を有しない、多面体一次粒子よりなるα−アルミナ粉末であることが好ましい。この本発明に好ましく用いられるα−アルミナ粉末は、粒子表面に欠陥が殆ど無いため、吸着水分が低く、エポキシ樹脂やイミド樹脂に充填した場合、水分に起因するクラックの発生を低減でき、また、シリコーン樹脂やシリコーンゴムに充填した場合、シリコーン中のケイ素に結合した水素との反応が抑制され優れた貯蔵安定性を有することが可能になる。
【００１６】
該Ａ１成分のα−アルミナ粉末としては、例えば、原料としての遷移アルミナまたは熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ前駆体を、塩化水素ガスを含有する雰囲気ガス中にて焼成することにより得られるα−アルミナ粉末（特開平６−１９１８３３号公報あるいは特開平６−１９１８３６号公報）を挙げることができる。
【００１７】
本発明に用いるＡ２成分のα−アルミナ粉末としては、バイヤー法アルミナ、電融アルミナ、有機金属の加水分解法によるアルミナ等、工業的規模で入手可能な各種のアルミナ粉末を使用することができる。
【００１８】
本発明に用いる樹脂成分またはゴム成分としては、熱伝導性が高い樹脂やゴムが好適であり、例えば、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等を挙げることができる。また、これらの樹脂類やゴム類を混合して用いることもできる。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等のポリフェノール化合物のグリシジルエーテル化物に代表される物質を使用することができる。
【００１９】
シリコーンゴムの主成分としては、直鎖状オルガノポリシロキサンで加硫可能なものであれば特に制限されず、例えばジメチルポリシロキサンまたはビニル基含有ジメチルポリシロキサンと有機過酸化物からなる熱加硫型オルガノポリシロキサン、ビニル基含有ジメチルポリシロキサンと−ＳｉＨ基を有するジメチルハイドロジエンポリシロキサンと触媒としての白金または白金化合物からなる付加反応加硫型オルガノポリシロキサン、またはこれらの混合物が好ましく用いられる。
【００２０】
なお、本発明の樹脂組成物またはゴム組成物中には、α−アルミナ粉末以外の無機粉末、分散剤、脱泡剤、離型剤、難燃剤、着色剤等の各種添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲にて、添加することも可能である。
【００２１】
本発明において、α−アルミナ粉末を樹脂あるいはゴムに混合する方法は特に制限されず、ロール、ニーダーあるいはプラネタリー型撹拌機等の一般の混合機を用いて混合、コンパウンド化することが可能である。
【００２２】
本発明の樹脂組成物またはゴム組成物を用いて半導体等、電子部品を封止する方法としては、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド、あるいはポッテイング法等を用いることができ、成形する方法としては、押出成形、射出成形、圧縮成形、カレンダーロール成形等を用いることができる。
【００２３】
【実施例】
次に実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２４】
なお、本発明における各種の測定は次のようにして行った。
１．  一次粒子径の測定
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日本電子（株）製：Ｔ−３００）を使用して粉末粒子の写真を撮影し、その写真から５ないし１０個の粒子を選び出して画像解析を行い、その平均値として求めた。
【００２５】
２．  粒度分布の測定
セデイグラフ５０００ＥＴ（マイクロメリテイクス社製）を使用し、Ｘ線透過沈降法により測定した。
【００２６】
３．  ＢＥＴ比表面積の測定
フローソーブＩＩ  ２３００型（マイクロメリテイクス社製）を使用して測定した。
【００２７】
実施例１
住友化学工業（株）製のγ−アルミナ粉末（商品名：ＡＫＰ−Ｇ１５）を塩化水素ガス１００％雰囲気中、１１００℃で、２時間焼成し、α−アルミナ粉末を得た。得られたα−アルミナ粉末は実質的に破面を有しない、８〜２０面を有する多面体粒子よりなり、一次粒子径は１８μｍであった。粒度分布を測定した結果、Ｄ５０が１８μｍ、Ｄ１０が１４μｍ、Ｄ９０が２５μｍであり、Ｄ５０／Ｄ１０比は１．３、Ｄ９０／Ｄ１０比は１．  ８であった。ＢＥＴ比表面積は０．  １ｍ２  ／ｇであったので、ＢＥＴ比表面積径は１５μｍとなり、Ｄ５０をＢＥＴ比表面積径で除した値は１．  ２であった。
【００２８】
住友化学工業（株）製のγ−アルミナ粉末（商品名：ＡＫＰ−Ｇ１５）にＢＥＴ比表面積が５．  ８ｍ２  ／ｇの住友化学工業（株）製α−アルミナ粉末（商品名：ＡＫＰ−３０）を０．  ３重量％添加して混合原料とし、該混合原料を塩化水素ガス１００％雰囲気中、１０００℃で、１時間焼成し、α−アルミナ粉末を得た。得られたα−アルミナ粉末は実質的に破面を有しない、８〜２０面を有する多面体粒子よりなり、一次粒子径は２μｍであった。粒度分布を測定した結果、Ｄ５０が２．  ０μｍであった。ＢＥＴ比表面積は１．  ０ｍ２  ／ｇであった。
【００２９】
上記一次粒子径が１８μｍのα−アルミナ粉末と、上記一次粒子径が２μｍのα−アルミナ粉末を種々の割合で混合し、得られたα−アルミナの混合粉末を２ｇ採取して内径２ｃｍの金型に充填して、１５００ｋｇ／ｃｍ２  の圧力を一軸プレス機によりかけた。金型ごと一軸プレス機から取り外し、加圧後の粉末の密度を重量と寸法から算出した結果を表１に示した。上記一次粒子径が１８μｍのα−アルミナ粉末と上記一次粒子径が２μｍのα−アルミナ粉末の重量比が８０：２０の場合に最も密度が高くなり、３．  ０３ｇ／ｃｍ３  となった。
【００３０】
上記一次粒子径が１８μｍのα−アルミナ粉末と上記一次粒子径が２μｍのα−アルミナ粉末を重量比で８０：２０の割合で混合し、α−アルミナ混合粉末を得てエポキシ樹脂に配合した。
エポキシ樹脂として住友化学工業（株）製のエポキシ樹脂（商品名：スミエポキシＥＳＣＮ−１９５−ＸＬ）を使用し、エポキシ硬化剤、硬化促進剤、離型剤およびカップリング剤を添加し、該α−アルミナ混合粉末を７０体積％となるように添加して、１１０℃でロールにより混練を行った。体積％は、α−アルミナの密度を４．  ０ｇ／ｃｍ３  、エポキシ樹脂の密度を１．  ２ｇ／ｃｍ３  として重量から計算した。該混合物をトランスファー成形により板状に成形し、１８０℃に加熱して硬化させ、複合体（成形体）を作製した。得られた複合体の室温（２１℃）における熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定した結果、３．０Ｗ／ｍＫであった。
【００３１】
【表１】
0003572692.tif 000002
【００３２】
実施例２
実施例１で作製した一次粒子径が１８μｍのα−アルミナ粉末と、住友化学工業（株）製のα−アルミナ粉末（商品名：ＡＫＰ−３０）を重量比で８０：２０の割合で混合し、α−アルミナ混合粉末を得た。ＡＫＰ−３０の粒度分布を測定した結果、Ｄ５０が０．  ３５μｍであり、一次粒子径が１８μｍのα−アルミナのＤ５０をＡＫＰ−３０のＤ５０で除した値は５１であった。該混合粉末を充填剤として、実施例１と同様にして、ただし添加量は７５体積％となるようにエポキシ樹脂に配合して複合体を作製した。得られた複合体の室温（２１℃）における熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定した結果、５．  １Ｗ／ｍＫであった。
【００３３】
実施例３
実施例１で作製した一次粒子径が１８μｍのα−アルミナ粉末と、住友化学工業（株）製のα−アルミナ粉末（商品名：ＡＫＰ−３０）を重量比で８０：２０の割合で混合し、α−アルミナ混合粉末を得た。該混合粉末を充填剤として、実施例１と同様にして、ただし添加量は８０体積％となるようにエポキシ樹脂に添加し複合体を作製した。得られた複合体の室温（２１℃）における熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定した結果、８．  ９Ｗ／ｍＫであった。
【００３４】
比較例１
フジミインコーポレーテッド社製の電融アルミナＷＡ＃８００とＷＡ＃６０００を種々の割合で混合して、実施例１と同様にして加圧後の粉末の密度を測定した。測定の結果を表２に示した。ＷＡ＃８００は破面を有する不定形粒子よりなるα−アルミナ粉末であり、Ｄ５０が１５μｍ、Ｄ１０が１１μｍ、Ｄ９０が１７μｍであり、Ｄ５０／Ｄ１０比は１．  ４、Ｄ９０／Ｄ１０比は１．  ６であった。ＢＥＴ比表面積は０．  ２ｍ２  ／ｇであったので、ＢＥＴ比表面積径は７．  ５μｍとなり、Ｄ５０をＢＥＴ比表面積径で除した値は２．  ０であった。ＷＡ＃６０００は破面を有する不定形粒子よりなるα−アルミナ粉末であり、Ｄ５０が１．  ８μｍ、であり、ＷＡ＃８００のＤ５０をＷＡ＃６０００のＤ５０比で除した値は８．  ３であった。また、ＷＡ＃６０００のＢＥＴ比表面積は３．  ７ｍ２  ／ｇであった。
【００３５】
ＷＡ＃８００とＷＡ＃６０００を重量比で８０：２０の割合で混合し、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂に充填剤として添加したが、総アルミナ添加量を７０体積％とした場合はエポキシ樹脂とα−アルミナ粉末の混合物は流動性のある混合物にならず、トランスファー成形ができなかった。総アルミナ添加量を６０体積％として実施例１と同様にして複合体を作製した。得られた複合体の室温（２１℃）における熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定した結果、１．６Ｗ／ｍＫであった。
【００３６】
【表２】
0003572692.tif 000003
【００３７】
比較例２
実施例１で用いたエポキシ樹脂にα−アルミナ粉末を配合せずに成形し硬化させたものの室温（２１℃）における熱伝導度をレーザーフラッシュ法により測定した結果、０．  ２Ｗ／ｍＫであった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のα−アルミナ粉末含有樹脂組成物またはゴム組成物は、高い熱伝導性を有し、成形性に優れた電気絶縁性の材料であり、熱伝導性封止材、熱伝導性接着材、放熱シート等の用途に適している。