氮化鋁燒結(jié)顆粒的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于氮化鋁燒結(jié)顆粒及其制造方法，特別是關(guān)于提供簡(jiǎn)便地制造高導(dǎo)熱 性及對(duì)樹脂等充填性優(yōu)異、平均粒徑10~200ym、可用于散熱性的樹脂或散熱膏、接著劑、 涂料等的散熱材料用填充物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮化鋁具有高導(dǎo)熱性與優(yōu)異的電絕緣性，被用于高導(dǎo)熱性基板、散熱構(gòu)件、絕緣散 熱用填充物等。近年來(lái)，搭載于以筆記本電腦、信息終端設(shè)備（informationterminal)等 為代表的高性能電子機(jī)器的集成電路（1C)、中央處理單元（CPU)等的半導(dǎo)體電子零組件持 續(xù)進(jìn)行小型化、高積集化等，伴隨而來(lái)的是散熱構(gòu)件也必須進(jìn)行小型化。用于上述零組件 的散熱構(gòu)件，舉例為：在樹脂、橡膠等的基質(zhì)填充高導(dǎo)熱性填充物的散熱片、薄膜狀間隔物 等（專利文獻(xiàn)1);在聚娃氧油（siliconeoil)填充高導(dǎo)熱性填充物使具流動(dòng)性的散熱膏 (thermalgrease)(專利文獻(xiàn)2);在環(huán)氧樹脂填充高導(dǎo)熱性填充物的散熱性接著劑（專利 文獻(xiàn)3)等。另外，可使用氮化鋁、氮化硼、氧化鋁、氧化鎂、氧化硅、石墨、各種金屬粉末等作 為高導(dǎo)熱性填充物。
[0003] 而為了提升散熱材料的導(dǎo)熱率，高度充填具有高導(dǎo)熱性的填充物是重要的一環(huán)， 因此較好是球狀的數(shù)微米至數(shù)十微米的氮化鋁粒子構(gòu)成的氮化鋁粉末。然而，以一般方 法制造的氮化鋁粉末多是次微米尺度的粒子，難以取得數(shù)十微米程度的大粒徑的氮化鋁粒 子。
[0004] 作為使氮化鋁粉末球狀化的方法，如以下的方法已被揭露。
[0005] 例如：揭露于專利文獻(xiàn)4的是藉由球狀氧化鋁粒子的還原氮化而制造球狀氮化鋁 粒子的方法；另外，揭露于專利文獻(xiàn)5的方法是在氮化鋁粉末加入助燒結(jié)劑、結(jié)合劑及溶劑 而噴霧干燥，而對(duì)取得的球狀造粒粉作燒結(jié)；還有以下的方法也被揭露，在堿土族元素、稀 土類元素的氧化物或氮化物、會(huì)藉由加熱分解而形成上述物質(zhì)的鹽類、氫氧化物、鹵化物、 烷氧化物（alkoxide)等的前驅(qū)物構(gòu)成的助溶劑中作熱處理或?qū)︻A(yù)先添加助溶劑而合成的 氮化鋁系的組成物作直接熱處理而使其球狀化后，溶解助溶劑而單離氮化鋁粉末（非專利 文獻(xiàn)1)。
[0006] 然而，專利文獻(xiàn)4的方法隨著變成氮化鋁的轉(zhuǎn)化率的上升，在粒子內(nèi)產(chǎn)生空洞，而 難以獲得真球狀的產(chǎn)物。又，即使獲得近似真球狀的產(chǎn)物，仍有由于上述空洞使粒子的壓壞 強(qiáng)度小、充填于樹脂時(shí)容易起泡等的問(wèn)題。另一方面，揭露于專利文獻(xiàn)5的方法，由于是對(duì) 在氮化鋁添加助燒結(jié)劑的球狀造粒體作燒結(jié)，可獲得無(wú)空洞、壓壞強(qiáng)度高的粒子。然而，藉 由使用氮化鋁粉末作為原料，不僅僅是原料價(jià)格高昂，還有藉由燒結(jié)而使粒子彼此容易結(jié) 合的問(wèn)題。另外，揭露于非專利文獻(xiàn)1的方法，原料價(jià)格高昂的同時(shí)，且步驟復(fù)雜，在工業(yè)實(shí) 施方面不利。
[0007] 先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :特開2005-146214號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :特開平6-209057號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)3:特開平6-17024號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)4:特開平4-74705號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)5 :特開平3-295853號(hào)公報(bào)
[0014] 非專利文獻(xiàn)
[0015]非專利文獻(xiàn) 1 :CERAMICS, 39, 2004 年 9 月，692-695 頁(yè)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明所欲解決的問(wèn)題
[0017]因此，本發(fā)明的目的是提供較廉價(jià)、且簡(jiǎn)便地制造高導(dǎo)熱性及充填性優(yōu)異、平均粒 徑10~200ym、可用于散熱材料用填充物的氮化鋁燒結(jié)顆粒的方法。
[0018] 用以解決問(wèn)題的手段
[0019]本案諸位發(fā)明人為了達(dá)成填出物用球狀氮化鋁粉末的前述目的，進(jìn)行精心的研 宄。其結(jié)果，以多孔質(zhì)的氧化鋁顆?；蜓趸X水合物顆粒（本案說(shuō)明書中，將這些總稱為 "多孔質(zhì)氧化鋁顆粒"）為原料，對(duì)其作還原氮化而成為多孔質(zhì)氮化鋁顆粒之后，燒制此多孔 質(zhì)氮化鋁顆粒而使其燒結(jié)，藉此成功地獲得使來(lái)自氧化鋁顆粒的微細(xì)的細(xì)孔消失而在內(nèi)部 無(wú)中空部、致密的氮化鋁燒結(jié)顆粒，而完成本發(fā)明。
[0020] 亦即，本發(fā)明是一種氮化鋁燒結(jié)顆粒的制造方法，包含：一還原氮化步驟，在 1400°C以上、1700°C以下的溫度對(duì)多孔質(zhì)氧化鋁顆粒作還原氮化，成為多孔質(zhì)氮化鋁顆粒； 以及一燒結(jié)步驟，在1580°C以上、1900°C以下對(duì)在上述還原氮化步驟取得的多孔質(zhì)氮化鋁 顆粒作燒結(jié)。
[0021]在本發(fā)明中，上述多孔質(zhì)氧化鋁顆粒的平均粒徑較好為10~200ym、BET比表面 積為2~250m2/g。
[0022] 另外，較好是在多孔質(zhì)氧化鋁顆粒及多孔質(zhì)氮化鋁顆?；旌咸假|(zhì)粉末的狀態(tài)下， 進(jìn)行上述還原氮化步驟及上述燒結(jié)步驟。
[0023]還有，在同一爐內(nèi)連續(xù)進(jìn)行上述還原氮化步驟與燒結(jié)步驟，不需要在還原氮化后 降溫、再加熱，較為經(jīng)濟(jì)。
[0024]藉由本發(fā)明的制造方法，可達(dá)成平均粒徑10~200ym、BET比表面積為0. 05~ 0. 5m2/g的致密的氮化鋁燒結(jié)顆粒。
[0025]另外，本發(fā)明的氮化鋁燒結(jié)顆粒，可用于散熱材料用填充物。
[0026] 發(fā)明功效
[0027]藉由本發(fā)明的制造方法，例如以將氧化鋁或氧化鋁水合物粉末成形而得的凝集體 構(gòu)成的多孔質(zhì)氧化鋁顆粒作為原料而進(jìn)行還原氮化與燒結(jié)，因此相對(duì)于以氮化鋁粉末為原 料的公知的方法，可較為廉價(jià)地取得氮化鋁燒結(jié)顆粒。
[0028] 另外，藉由大粒徑的氧化鋁顆粒為原料進(jìn)行還原氮化的公知的方法，容易出現(xiàn)中 空體；相對(duì)于此，本發(fā)明的制造方法是使用多孔質(zhì)氧化鋁顆粒作為原料，一旦使其成為多孔 質(zhì)氮化鋁顆粒后予以燒結(jié)，藉此可獲得實(shí)心、導(dǎo)熱性高、對(duì)樹脂等的填充性高的氮化鋁燒結(jié) 顆粒。
[0029] 此外，如后文詳細(xì)說(shuō)明，以混合特定量的碳質(zhì)粉末的狀態(tài)實(shí)施上述還原氮化及燒 結(jié)時(shí)，可防止顆粒彼此的結(jié)合，可制造穩(wěn)定、符合目的的氮化鋁燒結(jié)顆粒。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1是一掃描式電子顯微鏡照片，顯示在實(shí)施例2獲得的氮化鋁燒結(jié)顆粒的粒子 構(gòu)造。
[0031] 圖2是一掃描式電子顯微鏡照片，顯示在實(shí)施例2獲得的氮化鋁燒結(jié)顆粒的放大 的粒子構(gòu)造。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下，針對(duì)本發(fā)明的氮化鋁燒結(jié)顆粒的制造方法作詳細(xì)說(shuō)明。
[0033] [起始原料]
[0034] 本發(fā)明的氮化鋁燒結(jié)顆粒的制造方法中，是使用多孔質(zhì)氧化鋁顆粒，作為起始原 料。具體而言，可列舉出多孔質(zhì)的氧化鋁顆?；蜓趸X水合物顆粒。更具體而言，具有a、 y、0、5、q、k、x等的結(jié)晶構(gòu)造的氧化錯(cuò)、水錯(cuò)石（boehmite)、一水硬錯(cuò)石（diaspore)、 三水錯(cuò)石（gibbsite)、a-三水錯(cuò)石（bayerite)、六方水錯(cuò)石（tohdite)等藉由加熱作脫 水轉(zhuǎn)化而最終會(huì)轉(zhuǎn)化成a-氧化鋁的材質(zhì)，全部都可以使用。多孔質(zhì)氧化鋁顆?？梢陨鲜?材質(zhì)的單獨(dú)一種、或混合不同種類的材質(zhì)的狀態(tài)來(lái)使用，其中反應(yīng)性高、控制容易的a- 氧化鋁、Y-氧化鋁、水鋁石（boehmite)則特別適合使用。
[0035] 在本發(fā)明中，多孔質(zhì)氧化鋁顆粒，只要具有多孔質(zhì)的構(gòu)造者，不會(huì)對(duì)比表面積特別 設(shè)限，但較好為具有2~250m2/g的比表面積者。上述比表面積若不滿2m2/g，顆粒的形狀容 易改變；上述比表