疏水性氮化铝粉末和其制造方法与流程

本发明涉及新型的疏水性氮化铝粉末，更详细而言，涉及通过使用硅烷化合物并进行表面处理而赋予了疏水性的氮化铝粉末。

背景技术：

1、近年来，出于对电子部件的小型化和高性能化的要求，半导体器件的高集成化推进，伴随于此，为了使从器件产生的热有效地发散的散热材料的用量扩大。另外，要求散热性能进一步改善。为了使半导体器件产生的热发散到散热器、壳体等，在各种各样的路径中配置散热材料，并且散热材料的材质、形态也五花八门。其中，填充了具有高导热性的填料粉末的散热树脂材料中，有各种各样的材质，同时其形态也有多种，因此，市场中的需求正在高涨。

2、作为具有高导热性的填料，氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化锌、氧化镁等是代表性的。另外，作为配混有这些填料的散热树脂材料，已知有散热片、半导体封固材料、散热脂、散热性粘接剂等。

3、前述填料中，氮化铝(aln)的粉末的导热率特别高，具有二氧化硅的几十倍以上、氧化铝的五倍以上的高导热性，因此，作为散热填料非常受到期待。另外，电子器件用途中要求高绝缘性，因此，作为填充至树脂的填料，寻求化学上稳定且不会释放离子性杂质的性质的填料。

4、然而，aln粉末虽然具有高绝缘性，但如果与水接触则容易水解而产生铵根离子，因此，由填充有其的树脂组合物构成的成型体在要求高绝缘性的用途中的使用受到限制。即，在与水的接触、高湿度气氛下，水会浸入至成型体(含aln树脂)中并与成型体中的aln接触，从而会产生水解。

5、专利文献1中提出了，通过正磷酸进行表面处理而赋予了耐水性的aln粉末。然而，磷化合物有磷酸根离子溶出的担心，在要求高绝缘性的电子材料中需要避免。另外，环氧树脂中大多配混有胺等碱系固化剂。因此，如果在环氧树脂中配混通过正磷酸进行了表面处理的aln粉末，则碱系固化剂会与磷酸基反应，其结果，造成aln颗粒表面所形成的磷酸铝化合物的覆膜会失去、产生环氧树脂中存在的aln的耐水性恶化的问题。

6、另外，专利文献2中提出了：通过在aln表面形成硅氧化物的覆盖层，从而改善耐湿性的方案。即，通过在表面形成硅氧化物的覆盖层，可以抑制aln与水的接触所导致的水解。然而，硅氧化物的导热性低，不仅导致aln的导热率降低，而且在覆盖硅氧化物的表面处理工序中容易生成聚集颗粒，会有使对于树脂的填充性恶化的担心。

7、进而，专利文献3中示出，通过对aln粉末用由具有碳数9～15的长链烷基的有机硅烷构成的疏水化剂进行表面处理，从而使室温下的耐水性改善。然而，通过具备这种具有长链烷基链的强疏水性基团的疏水化剂经处理的aln粉末虽然示出极高的疏水性，但是在树脂中的耐水性不充分。即，将该粉末填充于树脂的情况下，无法充分防止树脂中的水的渗透所导致的aln粉末的水解(即，树脂中的水解)，存在进一步改善的余地。

8、进一步另外，专利文献4中提出了，实施利用烷氧基改性有机硅的表面处理而成的氮化铝粉末，专利文献5中提出了，由作为与硅烷偶联剂或钛偶联剂的反应产物的有机化合物覆盖的陶瓷粉末。

9、然而，专利文献4的利用烷氧基改性有机硅表面处理的氮化铝粉末虽然粉末状态下的耐水性(耐水解性)高，但与专利文献3同样，可以说配混于树脂的状态下的耐水性不充分，需要其改善。

10、进而，将专利文献5的表面处理技术用于氮化铝粉末的情况也完全同样，配混于树脂的状态下的耐水性不充分。

11、上述问题特别是在由粒径较小的颗粒构成的氮化铝粉末中成为问题。

12、现有技术文献

13、专利文献

14、专利文献1：日本特开平9-202608号公报

15、专利文献2：日本特开2004-83334号公报

16、专利文献3：日本特开2000-129160号公报

17、专利文献4：日本特开2005-104765号公报

18、专利文献5：日本特开昭60-123561号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、因此，本发明的目的在于，提供一种疏水性氮化铝粉末，其在填充于树脂的情况下能够高度抑制与浸入至树脂中的水的接触所导致的氮化铝的水解，能够发挥高耐水特性。

3、用于解决问题的方案

4、本发明人等为了实现上述目的而反复深入研究，结果得到了如下见解：在氮化铝(aln)的粉末填充至树脂中的情况下，会由于在aln粉末的颗粒与树脂的界面产生间隙，且浸入至树脂内的水积存在上述间隙，从而造成由于与渗透至树脂中的水的接触所导致的aln的水解急剧进行。另外还得到了如下见解：若为了提高耐水性而以疏水化剂对于aln粉末过度地进行疏水化处理，则与树脂的亲和性降低，反而助长前述间隙的发生，aln的水解更加进行。基于这些见解，进一步反复研究，结果发现：通过利用疏水化剂的表面处理而赋予了一定程度的疏水性的aln粉末会同时显示出疏水性以及与树脂的适度的亲和性，可以有效地抑制渗透至树脂中的水所导致的水解，至此完成了本发明。

5、即，根据本发明，提供一种疏水性氮化铝粉末，其特征在于，其是疏水化度为1～45的疏水性氮化铝粉末，

6、源自疏水化剂的碳含量处于0.1～0.5质量％的范围，该疏水化剂为硅烷化合物。

7、本发明的疏水性氮化铝粉末可以适合采用以下方式。

8、(1)前述硅烷化合物的分子量为400以下。

9、(2)疏水化度处于1～30的范围。

10、(3)在使用乙醇溶剂利用激光衍射散射型粒度分布仪测定的粒度分布中，累积体积50％的粒径d50为0.5～20μm。

11、(4)在将如下试验体于120℃的离子交换水50g中浸渍90小时后测定的前述氮化铝的分解率(以下，有时称为树脂内基本水解率)为25％以下，

12、所述试验体是由相对于包含胺固化剂20质量％的环氧树脂100质量份以25质量份的量配混疏水性氮化铝粉末而得到的树脂组合物所成型的φ10mm×1.2mm厚的成型体。

13、根据本发明，另外，提供一种树脂组合物，其包含上述疏水性氮化铝粉末。

14、上述树脂组合物中，优选的是，

15、(1)相对于每100质量份树脂，以10～1500质量份的量包含前述疏水性氮化铝粉末。

16、(2)前述树脂为环氧树脂或(甲基)丙烯酸类树脂。

17、根据本发明，进而，提供一种疏水性氮化铝粉末的制造方法，其包括如下工序：

18、准备非疏水性氮化铝粉末作为原料粉末的工序；

19、表面处理工序，将前述原料粉末与硅烷化合物混合，以疏水化度成为1～45且源自硅烷化合物的碳含量成为0.1～0.5质量％的范围的方式进行该原料粉末的表面处理。

20、上述制造方法中，期望前述硅烷化合物的分子量为400以下。

21、发明的效果

22、本发明的疏水性氮化铝粉末是使用硅烷化合物作为疏水化剂而进行了表面处理而成者，疏水化度处于1～45的范围且源自导入至颗粒表面的疏水化剂(硅烷化合物)的碳含量处于0.1～0.5质量％的范围。通过如此适度地疏水化，体现出不仅该粉末本身的水解性大幅减少，而且与树脂的亲和性也改善，即使在树脂组合物中(树脂成型体中)也不易水解的特性。

23、例如，如后述的实施例所示，若测定配混有规定量的该疏水性氮化铝粉末的环氧树脂成型体中的该aln粉末的水解性(树脂内基本水解率)，示出25％以下的值(详细的测定条件参照实施例)。即，具有上述疏水化度和源自疏水化剂的碳含量的本发明的疏水性aln粉末由于源自疏水化剂的碳是以恒定的比例存在于颗粒表面，因此，对树脂的亲和性大幅改善，其结果，在各种树脂成型体中会与树脂成分密合而存在，树脂成型体中也示出高耐水解性(耐水性)。而且，令人惊奇的是，在这样的条件下测定的树脂内基准水解率若成为25％以下，则在该成型体的组成不同时、例如配混了aln粉末以外的填料、或者树脂替换成环氧树脂以外的树脂(丙烯酸类树脂等)时，也同样地示出低水解性。由该事实推定：具有上述疏水化度和碳含量的本发明的疏水性aln粉末对形成树脂的聚合物链(实质上为烃链)具有高亲和性。即，由于与聚合物链(烃链)的亲和性高，因此，即使在树脂组成变化的情况下或者树脂种类不同的情况下，也与树脂成分密合而存在，在树脂成型体中体现出高耐水解性(耐水性)。

24、因此，本发明的疏水性氮化铝粉末作为配混在要求高湿条件下有高可靠性的散热材料用的树脂组合物中的填料极其有用。