DE10297611T5

DE10297611T5 - Teilchemförmiges Aluminiumoxid, Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Aluminiumoxid und Zusammensetzung, die teilchenförmiges Aluminiumoxid enthält

Info

Publication number: DE10297611T5
Application number: DE10297611T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Yokohama Kamimura; Susumu Yokohama Shibusawa
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2005-01-13
Also published as: AU2002358998A1; WO2003055803A2; WO2003055803A3; US20050182172A1; AU2002358998A8

Abstract

Teilchenförmiges Aluminiumoxid, das eine mittlere Teilchengröße, die der mittleren Teilchengröße einer Volumensumme von 50% (D50) entspricht, im Bereich von 3 bis 6 μm hat, ein Verhältnis von D90 zu D10 von 2,5 oder weniger hat, Teilchen enthält, die eine Teilchengröße von mindestens 12 μm in einer Menge von 0,5 Massen-% oder weniger haben, Teilchen enthält, die Teilchengröße von 20 μm oder mehr in einer Menge von 0,01 Massen-% oder weniger haben, und Teilchen enthalten, die eine Teilchengröße von 1,5 μm oder weniger in einer Menge von 0,2 Massen-% oder weniger haben, und eine α-Phase als Hauptphase enthält.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen:
Diese Anmeldung ist eine Anmeldung, die unter 35 U.S.C. §111(a) unter Beanspruchung des Zeitrangs gemäß 35 U.S.C. §119(2)(1) der provisorischen Anmeldung Nr. 60/345,654, eingereicht am 8. Januar 2002 gemäß 35 U.S.C. 111(b), eingereicht wurde.
Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung betrifft teilchenförmiges Aluminiumoxid und ein industrielles, wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Aluminiumoxid, das für Materialien, wie als Substratmaterial und Versiegelungsmaterial für elektronische Teile, Füllstoffe, Überzugsmaterial und für Aggregate, die in feuerbeständige Gläser, Keramiken oder Verbundstoffe davon eingebaut werden, besonders nützlich ist; das ein enges Teilchengrößenverteilungsprofil hat (d.h., es enthält wenige grobe Teilchen und Mikroteilchen); das wenig Abrieb verursacht; und das hervorragende Fließeigenschaften zeigt. Die Erfindung betrifft auch teilchenförmiges Aluminiumoxid, das durch das Verfahren hergestellt wird, und eine Zusammensetzung, welche das teilchenförmige Aluminiumoxid enthält.
Stand der Technik:
In den vergangenen Jahren bestand zunehmender Bedarf an elektronischen Teilen, die in Apparaten für leistungsfähige Telekommunikation von Information (wie Telekommunikation via Multimedia) eingesetzt werden und die an Modularisierung und an Vorgänge mit höherer Geschwindigkeit und höherer Frequenz angepaßt sind, um solche Telekommunikation durchführen zu können. Somit ist die Verbesserung von elektrischen Eigenschaften, wie das Absenken der Dielektrizitätskonstante, für die Entwicklung solcher Apparate kritisch. Zudem besteht erhöhter Bedarf an höherer Integration und höherer Dichte von elektronischen Teilen, was zu einem erhöhten Stromverbrauch pro Chip geführt hat. Somit ist die effektive Entfernung der erzeugten Hitze kritisch, um die Temperaturerhöhung in elektronischen Elementen zu unterdrücken. Vor diesem Hintergrund ist Aluminiumoxid, insbesondere Korund (α-Aluminiumoxid), das ein enges Teilchenverteilungsprofil und hervorragender thermische Leitfähigkeit zeigt, ein Kandidat als Füllstoff für die Zwischenräume für die Wärmeableitung, ein Substratmaterial, auf dem isolierende Versiegelungsmaterialien für Halbleiter und Teile von Halbleitervorrichtungen aufgebaut werden usw., und die Modifikation von Aluminiumoxid ist auf verschiedenen Gebieten durchgeführt worden.
Unter solchen Korundteilchen offenbart JP-A SHO 62-191420 kugelförmige Korundteilchen ohne Brüche und mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 35 μm, wobei die Teilchen durch Zugeben von Aluminiumhydroxid und gegebenenfalls anderen bekannten Mitteln, die als Kristallisationsförderer dienen, in Kombination zu einem pulverisierten Produkt von Aluminiumoxid, wie elektrisch geschmolzenem Aluminiumoxid oder gesintertem Aluminiumoxid, und Brennen des Gemisches hergestellt werden.
Der Stand der Technik offenbart auch, dass rundliche Korundteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger durch ein bekanntes Verfahren hergestellt werden können, einschließlich der Zugabe eines Kristallwachstumsmittels zu Aluminiumhydroxid.
Genauer gesagt offenbart JP-A HEI 5-43224, dass kugelförmige Aluminiumoxidteilchen durch Erhitzen von Aluminiumhydroxid bei 700°C oder weniger, um ausreichende Entwässerung und Pyrolyse zu bewirken, durch Erhöhen der Temperatur des erhaltenen erhitzten Produkts, um ein gebranntes Intermediat mit einem α-Anteil von 90% oder höher zu erhalten, und Brennen des Intermediats in Anwesenheit eines Fluor enthaltenden Härtungsmittels hergestellt werden können.
Es ist auch ein thermisches Sprühverfahren bekannt, bei dem Aluminiumoxid, das durch das Bayer-Verfahren hergestellt worden ist, in ein Hochtemperaturplasma oder eine Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme gespritzt wird, um rundliche Kristallteilchen durch Schmelzen und rasches Abkühlen herzustellen. Das thermische Sprühverfahren hat jedoch den Nachteil, dass viel Energie benötigt wird, was zu hohen Kosten führt. Zusätzlich enthält das so hergestellte Aluminiumoxid, obwohl es hauptsächlich α-Aluminiumoxid enthält, Nebenprodukte, wie δ-Aluminiumoxid. Ein solches Aluminiumoxidnebenprodukt ist nicht bevorzugt, da das Produkt geringe thermische Leitfähigkeit zeigt.
Pulverisierte Produkte von elektrisch geschmolzenem Aluminiumoxid oder gesintertem Aluminiumoxid sind auch als Korundteilchen bekannt. Diese Korundteilchen haben jedoch keine definierte Form, wobei sie scharfe Brüche aufweisen und in einem Kneter, einer Form usw. während der Einverleibung in Kautschuk/Kunststoff zu erheblichem Abrieb führen. Somit sind diese Korundteilchen nicht bevorzugt.
Elektronische Teilchen, die in Mobiltelefonen oder in ähnlichen Apparaten eingesetzt werden, müssen an die Modularisierung und an einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz angepaßt sein. Ein Mehrschichtsubstrat, das in den Apparaten eingesetzt wird, insbesondere ein Glaskeramiksubstrat mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, ist im Hinblick auf beispielsweise die Leitungsverluste in der Verdrahtung und die Einverleibung von passiven Teilen in das Substrat besonders vorteilhaft. Das Glaskeramiksubstrat ist jedoch gegenüber einem Aluminiumkeramiksubstrat hinsichtlich der Eigenschaften, wie mechanischer Festigkeit und Dielektrizitätsverlust, unterlegen. Um verbesserte Eigenschaften des Glaskeramiksubstrats sicherzustellen, müssen als Füllstoff teilchenförmiges Aluminiumoxid mit einer rundlichen Form und einer kleinen Teilchengröße mit Teilchengrößenverteilungspro fil und einer aktiven chemischen Komponente eingesetzt werden. Diese Eigenschaften können durch die herkömmlich eingesetzten Aluminiumoxide nicht erzielt werden.
Da jedoch die Selbstkohäsionskräfte höher sind, je kleiner die Teilchengröße ist, wird die Fluidität beim Einverleiben von Mikroteilchen in Glas, Kautschuk oder Kunststoff beeinträchtigt, und die Mikroteilchen bilden agglomerierte Teilchen in der erhaltenen Glas-, Kautschuk- oder Kunststoffzusammensetzung, was möglicherweise die mechanische Festigkeit und thermische Leitfähigkeit verringert. Somit besteht bezüglich der Verringerung der Teilchengröße von Mikroteilchen eine Einschränkung.
Das teilchenförmige Aluminiumoxid, das in JP-A HEI 6-191833 offenbart ist, hat eine Form, die es ermöglicht, dass es als Füllstoff für Kautschuk/Kunststoffzusammensetzungen dient. Da jedoch das vorstehend genannte teilchenförmige Aluminiumoxid durch ein spezielles Verfahren, das in-situ-CVD genannt wird, hergestellt wird, sind die Kosten im Vergleich zu teilchenförmigem Aluminiumoxid, das durch andere Verfahren hergestellt wird, erheblich höher, was wirtschaftlich unvorteilhaft ist. Zusätzlich hat das vorstehend genannte teilchenförmige Aluminiumoxid hinsichtlich der Eigenschaften, nämlich dem breiten Teilchengrößenverteilungsprofil, einen Nachteil.
Das teilchenförmige Aluminiumoxid, das in JP-A SHO 62-191420 offenbart ist, hat eine grobe Teilchengröße und eine extrem hohe Maximalteilchengröße, und das in JP-A HEI 5-43224 offenbarte teilchenförmige Aluminiumoxid hat dahingehend einen Nachteil, dass die Teilchen stark agglomerieren, was zu einer Verbreiterung des Teilchengrößenverteilunsprofils des zerkleinerten Produkts führt.
Ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur industriellen und kostengünstigen Herstellung von teilchenförmigem Aluminiumoxid, das ein enges Teilchengrößenverteilungsprofil hat, wenige grobe Teilchen und Mikroteilchen enthält, geringen Abrieb verursacht und hervorragende Fließeigenschaften zeigt, teilchenförmiges Aluminiumoxid, das durch dieses Verfahren hergestellt wird, und ein Zusammensetzung bereitzustellen, die das teilchenförmige Aluminiumoxid enthält.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt teilchenförmiges Aluminiumoxid bereit, das eine mittlere Teilchengröße, entsprechend einer Volumensumme von 50%, bestimmt aus einer Teilchengrößenverteilungskurve, (im folgenden einfach als "mittlere Teilchengröße einer Volumensumme von 50% (D50)" bezeichnet) im Bereich von 3 bis 6 μm hat, ein Verhältnis von D90 zu D10 von 2,5 oder weniger hat, Teilchen enthält, die eine Teilchengröße von mindestens 12 μm in einer Menge von 0,5 Massen-% oder weniger haben, Teilchen enthält, die eine Teilchengröße von 20 μm oder mehr in einer Menge von 0,01 Massen-% oder weniger haben, und Teilchen enthält, die eine Teilchengröße von 1,5 μm oder weniger in einer Menge von 0,2 Massen-% oder weniger haben, und eine α-Phase als Hauptphase enthält.
Das teilchenförmige Aluminiumoxid enthält teilchenförmiges Aluminiumoxid mit einem Verhältnis des längeren Durchmessers (DL) zu dem kürzeren Durchmesser (DS) von 2 oder weniger und einem Verhältnis von D50 zu der mittleren Größe der primären Teilchen (DP) von 3 oder weniger.
Das teilchenförmige Aluminiumoxid enthält teilchenförmiges Aluminiumoxid, das Na₂O in einer Menge von 0,1% oder weniger, B einer Menge von mindestens 80 ppm und CaO in einer Menge von mindestens 500 ppm enthält.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Aluminiumoxid bereit, welches das Versetzen von Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid mit einer Borverbindung, einem Halogenid und einer Calciumverbindung unter Bildung eines Gemisches und das Brennen des Gemisches umfaßt.
In diesem Verfahren ist das Halogenid mindestens eine Spezies, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumhalogenid, Ammoniumhalogenid, Calciumhalogenid, Magnesiumhalogenid und Wasserstoffhalogenid besteht.
In dem Verfahren ist die Borverbindung mindestens eine Spezies, die unter Borsäure, Boroxid und Borsalzen ausgewählt ist.
In dem Verfahren ist das Halogenid mindestens eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumfluorid, Aluminiumchlorid, Ammoniumchlorid, Ammoniumfluorid, Calciumfluorid, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Magnesiumfluorid, Wasserstofffluorid und Wasserstoffchlorid besteht.
In dem Verfahren ist die Calciumverbindung mindestens eine Spezies, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Calciumfluorid, Calciumchlorid, Calciumnitrat und Calciumsulfat besteht.
In dem Verfahren wird die Borverbindung in einer Menge, ausgedrückt als zu Borsäure reduziert, im Bereich von 0,05 bis 0,50 Massen-%, bezogen auf Aluminiumoxid, zugegeben, die Calciumverbindung wird in einer Menge, ausgedrückt als zu Calcium reduziert, im Bereich von 0,03 bis 0,10 Massen-%, bezogen auf Aluminiumoxid, zugegeben, und das Halogenid wird in einer Menge im Bereich von 0,20 bis 0,70 Massen-%, bezogen auf Aluminiumoxid, zugegeben.
In dem Verfahren wird das Brennen bei einer Temperatur im Bereich von 1200 bis 1550°C während einer maximalen Temperaturhaltezeit im Bereich von 10 Minuten bis 10 Stunden durchgeführt.
Das Verfahren umfaßt außerdem das Zerkleinern des gebrannten Gemisches mittels eines Luftstrompulverisators unter Ausübung eines Düsenstrahldrucks im Bereich von 2 × 105 Pa bis 6 × 105 Pa oder mittels einer Kugelmühle oder einer Schwingmühle unter Einsatz von Aluminiumoxidkugeln, und das nachfolgende Entfernen von Mikropartikeln unter Einsatz einer Luftstromtrennvorrichtung.
Die Erfindung stellt außerdem eine Zusammensetzung bereit, die teilchenförmiges Aluminiumoxid in einer Menge von mindestens 10 Massen-% und höchstens 90 Massen-% enthält.
Die Zusammensetzung enthält außerdem ein Polymer, das mit dem teilchenförmigen Aluminiumoxid gefüllt ist, und das Polymer ist mindestens eine Spezies, die unter einem aliphatischen Harz, einem ungesättigten Polyesterharz, Acrylharz, Methacrylharz, Vinylesterharz, Epoxyharz und Siliconharz ausgewählt ist.
In der Zusammensetzung ist das Polymer eine ölige Substanz und hat einen Erweichungspunkt oder einen Schmelzpunkt im Bereich von 40 bis 100°C.
Die Erfindung stellt außerdem ein elektronisches Teil oder eine Halbleitervorrichtung bereit, welche die Zusammensetzung zwischen einer Wärmequelle und einem Kühler enthält.
Da das erfindungsgemäße teilchenförmige Aluminiumoxid eine mittlere Teilchengröße einer Volumensumme von 50% (D50) im Bereich von 3 bis 6 μm hat, sind die Fließeigenschaften verbessert. Da es zusätzlich ein Verhältnis von D90 zu D10 von 2,5 oder weniger hat, wird das Teilchengrößenverteilungsprofil eng, um den Anteil der gemischten groben Teilchen und Mikroteilchen zu verringern. Da es außerdem eine α-Phase als Hauptphase enthält, wird es vorteilhaft als Füllstoff eingesetzt, wie als Substratmaterial, Versiegelungsmaterial oder Überzugsmaterial für elektronische Teile, oder Aggregate von hitzebeständigen Materialien, Glas, Keramik oder Verbundstoffen davon.
Da überdies das erfindungsgemäße Verfahren nur eine Brenntemperatur von 1550°C oder weniger erfordert, um teilchenförmiges Aluminiumoxid herzustellen, und die Temperaturhaltezeit 10 Stunden nicht übersteigt, ist das Verfahren wirtschaftlich und kann auf einfache Weise durchgeführt werden.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Das erfindungsgemäße teilchenförmige Aluminiumoxid hat eine mittlere Teilchengröße einer Volumensumme von 50% (D50) im Bereich von 3 bis 6 μm, ein Verhältnis von D90 zu D10 von 2,5 oder weniger, Teilchen mit einer Teilchengröße von mindestens 12 μm in einer Menge von 0,5 Massen-% oder weniger, Teilchen mit einer Teilchengröße von mindestens 20 μm in einer Menge von 0,01 Massen-% oder weniger und Teilchen mit einer Teilchengröße von 1,5 μm oder weniger in einer Menge von 0,2 Massen-% oder weniger, und enthält eine α-Phase als Hauptphase.
Der Ausdruck "eine α-Phase, die als Hauptphase enthalten ist" bezieht sich auf den α-Phasenanteil von mindestens 95 Massen-%, vorzugsweise mindestens 98 Massen-%. Der α-Phasenanteil wird auf folgende Weise bestimmt.
Es wird eine Röntgenbeugungsmessung von teilchenförmigem Aluminiumoxid unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Einsatz von Cu-Kα-Strahlen; Spaltbreite 0,3 mm; Abtastgeschwindigkeit 2°/min; und Abtastbereich von 2θ = 10 bis 70°.
Der α-Phasenanteil wird durch die folgende Gleichung abgeleitet: α-Phasenanteil = [(A-C)/{(A-C) + (B-C)}] × 100, wobei A die Peakhöhe (α-Aluminiumoxid) bei 2θ = 68,2° bezeichnet, B die Peakhöhe (κ-Aluminiumoxid) bei 2θ = 63,1° bezeichnet und C die Basislinienhöhe bei 2θ = 69,5° bezeichnet.
Die mittlere Teilchengröße des kumulativen Volumens in der vorliegenden Erfindung kann mit einem beliebigen Teilchengrößenverteilungsmessgerät bestimmt werden. Vorzugsweise wird die Größe beispielsweise unter Einsatz eines Laserbeugungs-Teilchengrößenverteilungsmessgerät gemessen. Vorzugsweise werden Teilchen einer bestimmten Größe (wie beispielsweise 20 μm) durch hydraulische Abtrennung, die unter Ultraschalldispergierung unter Einsatz eines Ultramikroteilchen-Trenngeräts durchgeführt wird, und durch Bestimmen der Menge der auf dem Sieb verbleibenden Teilchen bestimmt.
Ein solches teilchenförmiges Aluminiumoxid dient als Aluminiumoxidteilchen, die insbesondere als Füllstoff geeignet sind, der zu einer Glaskeramikzusammensetzung gegeben wird. Der Wert D50 muß in einem Bereich von 3 bis 6 μm, vorzugsweise von 3,5 bis 4,5 μm fallen. Die Teilchengröße von Aluminiumoxid entspricht vorzugsweise derjenigen einer Glasfritte, die als Hauptmaterial der Glaskeramikzusammensetzung dient. Wenn D50 über 6 μm oder weniger als 3 μm ist, hat das Substrat nur eine geringe mechanische Festigkeit, was zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften führt. D90/D10 muß auf 2,5 oder weniger kontrolliert werden und ist vorzugsweise 2,2 oder weniger. Wenn D90/D10 über 2,5 ist, wird das Teilchengrößenverteilungsprofil verbreitert, so dass keine gleichförmige Reaktion zwischen Glas und den Aluminiumoxidteilchen erzielt werden kann, was umgekehrt zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit des Substrats führt. Wenn die Menge der Teilchen mit einer Teilchengröße von mindestens 12 μm über 0,5 Massen-% ist oder die Menge der Teilchen mit einer Teilchengröße von mindestens 20 μm über 0,01 Massen-% ist, hat das Substrat eine geringe dielektrische Festigkeit. Wenn die Menge der Teilchen mit einer Teilchengröße von 1,5 μm oder weniger 0,2 Massen-% übersteigt, wird die Fließfähigkeit der Zusammensetzung beeinträchtigt und der Dielektrizitätsverlust erhöht.
Das erfindungsgemäße teilchenförmige Aluminiumoxid hat vorzugsweise ein Verhältnis des langen Durchmessers (DL) zu dem kurzen Durchmesser (DS) von 2 oder weniger und ein Verhältnis von D50 zu der mittleren Größe der primären Teilchen (DP) von 3 oder weniger, weil ein solches teilchenförmiges Aluminiumoxid als Füllstoff geeignet ist, der zu einer Glaskeramikzusammensetzung gegeben wird.
Wenn DL/DS über 2 ist, wird die Teilchenform flach, was zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit des Substrats und der thermischen Leitfähigkeit der Zusammensetzung führt. Wenn D50/DP über 3 ist, sind die Aluminiumlegierungsteilchen quasi-agglomeriert, was die mechanische Festigkeit des Substrats und die Fließfähigkeit der Zusammensetzung beeinträchtigt.
In der vorliegenden Erfindung wird der längere Durchmesser und der kürzere Durchmesser der Aluminiumoxidteilchen durch fotografische Analyse von Sekundärelektronen-Aufnahmen, die unter einem Abtast-Elektronenmikroskop (SEM) beobachtet werden, bestimmt. Die mittlere primäre Teilchengröße wird aus der spezifischen Oberfläche BET auf Grundlage der folgenden Gleichung berechnet.
Primäre Teilchengröße (μm) = 6/{wirkliche Dichte von Aluminiumoxid × spezifische Oberfläche BET (m²/g)}, wobei die wirkliche Dichte von Aluminiumoxid 3,987 g/cm³ ist. Die spezifische Oberfläche BET wird durch das Stickstoffabsorptionsverfahren bestimmt.
Das erfindungsgemäße teilchenförmige Aluminiumoxid enthält Na₂O in einer Menge von 0,1% oder weniger, vorzugsweise 0,05 oder weniger. Wenn der Na₂O-Anteil über 0,1% ist, werden die Sintereigenschaften beeinträchtigt, was zu einer verringerten Verläßlichkeit des Isoliermaterials führt. Der B-Anteil ist mindestens 80 ppm, vorzugsweise mindestens 100 ppm, und der CaO-Anteil ist mindestens 500 ppm, vorzugsweise mindestens 800 ppm. B oder CaO dient als wirksame Sinterhilfe zum Sintern eines Glaskeramikmaterials. Insbesondere fördert B oder CaO das Flüssigphasensintern an den Korngrenzen zwischen der Glasmatrix und dem teilchenförmigen Aluminiumoxid, was zu einer Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Substrats führt.
Das erfindungsgemäße teilchenförmige Aluminiumoxid kann durch ein Verfahren hergestellt werden, welches das Zugeben einer Borverbindung, eines Halogenids und einer Calciumverbindung zu einem Ausgangsmaterialpulver unter Bildung eines Gemisches und das Brennen des Gemisches umfaßt. Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid wird als Ausgangsmaterialpulver eingesetzt. Ein gemischtes Pulver, das Aluminiumhydroxid und Aluminiumoxid enthält, oder ein gemischtes Pulver aus Aluminiumhydroxid und Aluminiumoxid, kann jedoch auch eingesetzt werden.
Wenn es als Ausgangsmaterialpulver eingesetzt wird, hat Aluminiumoxid vorzugsweise eine spezifische Oberfläche BET im Bereich von 10 bis 30 m²/g. Hinsichtlich des Verhältnisses der Menge von Aluminiumoxid zu Aluminiumhydroxid, enthalten in dem Pulvergemisch, gibt es keine besondere Einschränkung. Eine spezifische Oberfläche BET von Aluminiumoxid von 10 m²/g oder weniger, insbesondere von weniger als 5 m²/g ist für das Wachstum von α-Kristallkörnern während des Brennens nicht bevorzugt. Dementsprechend fällt die spezifische Oberfläche BET vorzugsweise in den vorstehend genannten Bereich.
Bevorzugt eingesetzte Borverbindungen umfassen Borsäure, Boroxid und Borsalze. Beispiele von bevorzugt eingesetzten Halogeniden umfassen mindestens eine Spezies, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumhalogenid, Ammoniumhalogenid, Calciumhalogenid, Magnesiumhalogenid und Wasserstoffhalogenid besteht. Unter diesen sind Aluminiumfluorid, Aluminiumchlorid, Ammoniumchlorid, Ammoniumfluorid, Calciumfluorid, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Magnesiumflourid, Wasserstofffluorid und Wasserstoffchlorid besonders bevorzugt. Beispiele von bevorzugt eingesetzten Calciumverbindungen umfassen Calciumflourid, Calciumchlorid, Calciumnitrat und Calciumsulfat.
Die Borverbindung, die Halogenid- und Calciumverbindung können einzeln zugegeben werden. Alternativ dazu kann eine einzige Substanz, die als zwei oder drei Mitglieder dieser drei Verbindungen dient, eingesetzt werden. Beispielsweise entspricht die Zugabe eines Calciumhalogenids der Zugabe einer Halogenid- und Calciumverbindung der vorliegenden Erfindung. Die Zugabe eines Halogenids, das sowohl Bor als auch Calcium enthält, entspricht der Zugabe der erfindungsgemäßen Borverbindung, Halogenid- und Calciumverbindung.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Aluminiumoxid wird die Borverbindung vorzugsweise in einer Menge, ausgedrückt als zu Borsäure reduziert, im Bereich von 0,05 bis 0,5 Massen-%, bezogen auf Aluminiumoxid, stärker bevorzugt 0,1 bis 0,4 Massen-% zugegeben.
Das Halogenid wird vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,2 bis 0,7 Massen-%, bezogen auf Aluminiumoxid, stärker bevorzugt 0,3 bis 0,6 Massen-% zugegeben. Die Calciumverbindung wird vorzugsweise in einer Menge, ausgedrückt als zu Calcium reduziert, im Bereich von 0,03 bis 0,1 Massen-%, bezogen auf Aluminiumoxid, stärker bevorzugt 0,04 bis 0,07 Massen-% zugegeben. Die Mengen der jeweils zugegebenen Verbindungen, die niedriger sind als die Untergrenzen der entsprechenden Bereiche, sind nicht bevorzugt, da rundliche Aluminiumoxidteilchen nicht wachsen können. Die Mengen der jeweils zugegebenen Verbindungen, die höher sind als die Obergrenzen der entsprechenden Bereiche, sind ebenfalls nicht bevorzugt, da die Wirkung der vorliegenden Erfindung, d.h. die Bereitstellung von teilchenförmigem Aluminiumoxid, das als Füllstoff geeignet ist und einer Glaskeramikzusammensetzung zugegeben wird, nicht weiter verbessert wird und weil eine solche Überschußmenge aus wirtschaftlicher Sicht nicht bevorzugt ist.
Wenn die Borverbindung, Halogenid- und Calciumverbindung einzeln zugegeben werden, werden die Verbindungen vorzugsweise in Mengen zugegeben, die unter die vorstehend genannten Bereiche fallen. Wenn eine einzige Substanz, die als zwei oder drei Mitglieder dieser drei Verbindungen dient, zugegeben wird, wird die Zugabe auf folgende Weise durchgeführt. Wenn beispielsweise Calciumhalogenid zugegeben wird, wird die Menge der zuzugebenden Calciumverbindung aus dem Calciumanteil, bezogen auf Aluminiumoxid, berechnet, und die Menge des zuzugebenden Halogenids wird aus der Menge des zugegebenen Calciumhalogenids berechnet. Wenn ein Halogenid, das sowohl Bor als auch Calcium enthält, zugegeben wird, wird die Menge der zuzugebenden Borverbindung aus dem Borsäureanteil, bezogen auf Aluminiumoxid, berechnet, die Menge der zuzugebenden Calciumverbindung wird aus dem Calciumanteil, bezogen auf Aluminiumoxid, berechnet, und die Menge des zuzugebenden Halogenids wird aus der Menge des zugegebenen Halogenids, das sowohl Bor als auch Calcium enthält, berechnet.
Vorzugsweise wird in der vorliegenden Erfindung das Brennen in einem Temperaturbereich von 1200 bis 1550°C und während einer maximalen Temperaturhaltedauer im Bereich von 10 Minuten bis 10 Stunden durchgeführt. Genauer gesagt wird die Brenntemperatur auf 1350 bis 1500°C kontrolliert, und die maximale Temperaturhaltedauer fällt in einen Bereich von 30 Minuten bis 8 Stunden.
Wenn die Brenntemperatur unter 1200°C liegt, bildet sich in dem teilchenförmigen Aluminiumoxid keine α-Phase, was nicht bevorzugt ist, und wenn die maximale Temperaturhaltedauer kürzer als 10 Minuten ist, wird das Wachstum von Aluminiumoxidteilchen behindert, was nicht bevorzugt ist. Selbst wenn die Brenntemperatur über 1550°C ist oder die Verweildauer länger als 10 Stunden ist, wird die Wirkung der Erfindung nicht weiter erhöht, was aus wirtschaftlicher Sicht nicht bevorzugt ist. Hinsichtlich der Art des für das Brennen eingesetzten Ofens gibt es keine besondere Einschränkung, so dass bekannte Vorrichtungen, die ein einzelner Brennofen, ein Tunnelofen oder ein Rotationsofen eingesetzt werden können.
Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Aluminiumoxid das Zugeben einer Borverbindung, einer Halogenid- und einer Calciumverbindung zu Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid oder einem Gemisch von Aluminiumhydroxid und Aluminiumoxid unter Bildung eines Gemisches, das Brennen des Gemisches unter Bildung von Aluminiumoxidteilchen, und das Zerkleinern der erhaltenen Aluminiumoxidteilchen mit einem Luftstrompulverisator unter Ausübung eines Düsenstrahldrucks im Bereich von 2 × 105 Pa bis 6 × 105 Pa (2 bis 6 kgf/cm²) oder mit einer Kugelmühle oder einer Schwingmühle unter Einsatz von Aluminiumoxidkugeln und das nachfolgende Entfernen von Mikropartikeln unter Einsatz eines Luftstromtrenngeräts. Vorzugsweise setzt der Luftstrompulverisator einen Düsenstrahldruck im Bereich von 3 × 105 Pa bis 5 × 105 Pa ein. Wenn der Luftstrompulverisator eingesetzt wird, werden der Luftstrom, die Mengen der zugegebenen Ausgangsmaterialien und die Rotationsgeschwindigkeit des Trenngeräts, das in den Luftstrompulverisator eingebaut ist, in geeigneter Weise eingestellt, so dass das zerkleinerte teilchenförmige Aluminiumoxid eine vorbestimmte maximale Teilchengröße zeigt. Wenn der Düsenstrahldruck unter 2 × 105 Pa ist, verringert sich die Zerkleinerungseffizienz, während, wenn der Düsenstrahldruck über 6 × 105 Pa ist, ist das Ausmaß der Pulverisierung übermäßig, wodurch verhindert wird, dass das erfindungsgemäße teilchenförmige Aluminiumoxid bereitgestellt wird, das als Füllstoff geeignet ist, der einer Glaskeramikzusammensetzung zugegeben werden soll. Aluminiumoxidkugeln, die in einer Kugelmühle oder einer Schwingmühle eingesetzt werden, haben vorzugsweise eine Größe von 10 bis 25 mm Durchmesser. Wenn einen Kugelmühle eingesetzt wird, fällt die Zerkleinerungszeit, die von der Größe und der Leistungsfähigkeit des Pulverisators abhängt, typischerweise in den Bereich von 180 Minuten bis 420 Minuten. Das so zerkleinerte Pulver enthält oft übermäßig pulverisierte Ultramikroteilchen. Solche Teilchen werden vorzugsweise unter Einsatz eines Luftstromtrenngeräts entfernt.
Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte teilchenförmige Aluminiumoxid wird in eine Glasfritte aus Borsilikatglas, MgO · Al₂O₃ · SiO₂-Glas, CaO · Al₂O₃ · SiO₂-Glas usw. einverleibt, um auf geeignete Weise eine Glaskeramikzusammensetzung bereitzustellen. Vorzugsweise enthält die Glaskeramikzusammensetzung das teilchenförmige Aluminiumoxid in einer Menge im Bereich von 10 Massen-% bis 90 Massen-%. Wenn der Anteil an teilchenförmigem Aluminiumoxid in der Zusammensetzung übermäßig steigt, muß die Brenntemperatur des Glaskeramik erhöht werden, wodurch die Dielektrizitätskonstante beeinträchtigt wird, während, wenn der Anteil an teilchenförmigem Aluminiumoxid übermäßig gering ist, die mechanische Festigkeit des Substrats verringert wird. Somit fällt stärker bevorzugt der Anteil an teilchenförmigem Aluminiumoxid in einen Bereich von 20 bis 60 Massen-%. Da der Anteil an teilchenförmigem Aluminiumoxid die Brenntemperatur von Glaskera mik und die mechanische Festigkeit eines Materials aus Glaskeramik beeinflußt, wird der Anteil vorzugsweise so ausgewählt, dass das erhaltene Material Eigenschaften zeigt, die dem gewünschten Zweck entsprechen.
Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte teilchenförmige Aluminiumoxid wird vorzugsweise in Polymere einverleibt, wie in Öl, Kautschuk und Kunststoff, wodurch eine Fettzusammensetzung mit hoher thermischer Leitfähigkeit, eine Kautschukzusammensetzung mit hoher thermischer Leitfähigkeit und eine Kunststoffzusammensetzung mit hoher thermischer Leitfähigkeit bereitgestellt werden. Das teilchenförmige Aluminiumoxid ist besonders bevorzugt in einer Menge von mindestens 80 Massen-% enthalten.
Es kann jegliches bekannte Polymer als Polymer eingesetzt werden, welches die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung ausmacht. Beispiele von bevorzugten Polymeren umfassen aliphatisches Harz, ungesättigtes Polyesterharz, Acrylharz, Methacrylharz, Vinylesterharz, Epoxyharz und Siliconharz.
Diese Harze können niederes Molekulargewicht oder hohes Molekulargewicht haben. Die Form dieser Harze kann in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck und den Umständen der Verwendung willkürlich bestimmt werden, und es kann eine ölähnliche Flüssigkeit, ein kautschukähnliches Material oder ein gehärtetes Produkt sein.
Beispiele von Harzen umfassen Kohlenwasserstoffharze {wie Polyethlen, Ethylenvinylacetatcopolymer, Ethylenacrylatcopolymer, Ethylenpropylencopolymer, Poly(ethylenpropylen), Polypropylen, Polyisopren, Poly(isoprenbutylen), Polybutadien, Poly(styrolbutadien), Poly(butadienacrylnitril), Polychlorpren, chloriertes Polypropylen, Polybuten, Polyisobutylen, Olefinharz, Petroleumharz, Styrolharz, ABS-Harz, Cumaronindenharz, Terpenharz, Terpentinharz und Dienharz}; (Meth)acrylharze {wie Homopolymere und Copolymere, hergestellt aus Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, n-Nonyl(meth)acrylat, (Meth)acrylsäure und/oder Glycidyl(meth)acrylat; Polyacrylnitril und Copolymere davon, Polycyanacrylat, Polyacrylamid und Poly(meth)acrlysäuresalze}, Vinylacetatharze und Vinylalkoholharze {wie Vinylacetatharz, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetalharz und Polyvinylether}, Halogen enthaltende Harze {wie Vinylchloridharz, Vinylidenchloridharz, Fluorharz}, Stickstoff enthaltende Vinylharze {wie Poly(vinylcarbazol), Poly(vinylpyrrolidon), Poly(vinylpyridin) und Poly(vinylimidazol)}, Dienpolymere {wie synthetische Kautschuke auf Butadienbasis, synthetische Kautschuke auf Chloropenbasis und synthetische Kautschuke auf Isoprenbasis}, Polyether { wie Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Hydrinkautschuk und Pentonkautschuk}, Polyethyleniminharze, phenolische Harze {wie Phenolformalinharz, Kresolformalinharz, modifiziertes phenolisches Harz, Phenolfurfuralharz und Resorzinharz}, Aminoharze {wie Harnstoffharz und modifzierter Harnstoffharz, Melaminharz, Guanaminharz, Anilinharz und Sulfonaminharz}, aromatische Kohlenwasserstoffharze {wie Xylolformaldehydharz, Toluolformalinharz}, Ketonharze {wie Cyclohexanonharz und Methylethylketonharz}, gesättigtes Alkydharz, ungesättigtes Polyesterharz {wie Maleinsäureanhydrid-Ethylenglycolpolykondensat und Maleinsäureanhydrid-Phthalsäureanydridethylenglycolpolykondensat}, Allylphthalatharze {wie ungesättigte Polyesterharze, die mit Diallylphthalat verknüpft sind}, Vinylesterharze {wie Harz, das durch Vernetzen von Styrol, einem Acrylester usw. mit einem primären Polymer mit einer Bisphenol A-Etherbindung und hoch reaktiven endständigen Acryldoppelbindungen hergestellt wird}, Allylesterharze, Polycarbonate, Polyphosphatesterharze, Polyamidharze, Polyimidharze, Siliconharze {wie Siliconöl, Siliconkautschuk und Siliconharz, das aus Polydimethylsiloxan abgeleitet ist, ein reaktives Siliconharz, das in seinem Molekül einen Hydrosilaxan, Alkoxysiloxan oder Vinylsiloxanrest enthält, der durch Hitzebehandlung oder in Anwesenheit eines Katalysators gehärtet wird}, Furanharze, Polyurethanharze, Polyurethankautschuke, Epoxyharze {wie Bisphenol A-Epichlorhydrinkondensat, Novolacphenolharz- Epichlorhydrinkondensat, Polyglycol-Epichlorhydrinkondensat}, Phenoxyharze und modifizierte Produkte derselben. Diese Harze können einzeln oder in Kombination von mehreren eingesetzt werden.
Diese Polymere können ein niederes Molekulargewicht oder ein hohes Molekulargewicht haben. Die Form dieser Harze kann entsprechend dem Verwendungszweck und den Umständen der Verwendung willkürlich ausgewählt werden, und sie kann eine ölähnliche Flüssigkeit, kautschukähnliches Material oder gehärtete Produkte sein.
Unter diesen werden ungesättigtes Polyesterharz, Acrylharz, Methacrylharz, Vinylesterharz, Epoxyharz und Siliconharz bevorzugt eingesetzt.
Genauer gesagt ist das Polymer eine ölige Substanz, da das Fett, das durch Mischen von teilchenförmigen Aluminiumoxid und Öl hergestellt wird, sich der welligen Oberflächenkonfiguration der Hitzequelle und des Kühlers anpaßt, der in einem elektronischen Gerät vorhanden ist, und dem Abstand dazwischen verringert, wodurch die Wärmeableitung erhöht wird.
Hinsichtlich der Art des Öls, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, gibt es keine besondere Einschränkung, und es kann jegliches Öl verwendet werden. Beispiele umfassen Siliconöl, Öl auf Petroleumbasis, synthetisches Öl und Fluor enthaltendes Öl.
Um die Handhabung der thermisch leitfähigen Zusammensetzung zu erleichtern, ist das Öl ein Polymer, das bei Raumtemperatur eine schichtähnliche Form annimmt und fettig wird, wenn es bei Temperaturerhöhung erweicht oder schmilzt. Hinsichtlich der Art des Öls gibt es keine besonderen Einschränkungen und es können die bekannten Öle eingesetzt werden. Beispiele umfassen thermoplastische Harze, niedermolekulare Spezies davon und thermoplastische Harzzusammensetzungen, deren Erweichungspunkt oder Schmelzpunkt durch Vermischen mit Öl modifiziert worden ist. Der Erweichungspunkt oder der Schmelzpunkt, der Unabhängigkeit von der Temperatur der Hit zequelle variiert, fällt vorzugsweise in einen Bereich von 40 bis 100°C.
Das vorstehend genannte thermisch leitfähige Harz wird zwischen einer Wärmequelle eines elektronischen Teils oder einer Halbleitervorrichtung und einem Kühler eingefügt, wie einer Strahlungsplatte, wodurch die Wärmeableitung effektiv bewirkt wird, was die thermische Beeinträchtigung und andere Arten von Beeinträchtigungen des elektronischen Teils oder der Halbleitervorrichtung unterdrückt, das Auftreten von Fehlfunktionen verringert und die Haltbarkeit verlängert. Hinsichtlich der elektronischen Teile und der Halbleitervorrichtungen gibt es keine besondere Einschränkungen und Beispiele umfassen die Zentraleinheit von Computern (CPU), Plasmadisplays (PDP), Sekundärbatterien und die dazugehörigen peripheren Geräte (wie ein Apparat, der in ein hybrides elektrisches Fahrzeug oder dergleichen eingebaut ist, um durch Kontrollieren der Temperatur durch Bereitstellen der vorstehend genannten thermischen leitfähigen Zusammensetzung zwischen der Sekundärbatterie und einem Kühler die Zelleigenschaften zu stabilisieren), Kühler für Motoren, Peltier-Vorrichtungen, Wechselrichter und Transistoren.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Beispiele und Vergleichsbeispiele nachfolgend eingehend beschrieben, wobei diese jedoch nicht als einschränkend für die Erfindung angesehen werden sollten.
Beispiel 1:
Borsäure (0,2 Massen-%), Aluminiumfluorid (0,03 Massen-%), Calciumfluorid (0,1 Massen-%) und Ammoniumchlorid (0,4 Massen-%) wurden zu Aluminiumoxid (BET-Wert: 20 m²/g) gegeben, und das erhaltene Gemisch wurde 4 Stunden bei 1450°C gebrannt.
Nach Vervollständigung des Brennens wurde das gebrannte Produkt entfernt und durch einen Luftstrompulverisator bei einem Düsenstrahldruck von 5 × 105 Pa zerkleinert. Durch Röntgenstrahlbeugungsmessung wurde gefunden, dass das zer kleinerte teilchenförmige Produkt ein Aluminiumoxid mit einem α-Phasenanteil von 95% war. Die spezifische Oberfläche BET des so hergestellten teilchenförmigen Aluminiumoxids wurde durch das Stickstoffabsorptionsverfahren bestimmt. Die mittlere Teilchengröße des kumulativen Volumens und die Teilchengrößenverteilung des teilchenförmigen Aluminiumoxids wurden durch Verwendung von Natriumhexametaphosphat, das als Dispergiermittel diente, und mit einem Laserbeugungsteilchengrößenverteilungsmessapparat erhalten (Microtrack HRA, ein Produkt von Nikkiso). Die Menge der 20-μm-Teilchen wurde durch hydraulische Trennung unter Verwendung eines Ultramikroteilchentrenngeräts (Shodex-Ps) mit einem 20-μm-Sieb unter Ultraschalldispergierung mit einem Ultraschallwaschgerät (CH-30S-3A, Shimada Rika), Überführen des auf dem Sieb verbliebenen Rests auf Filterpapier, Entwässern des Rests durch Verwendung eines Trocknungsapparats und Messen des getrockneten Rests durch Gegenüberstellung der Werte bestimmt. Die längeren und kürzeren Teilchengrößen des teilchenförmigen Aluminiumoxids wurden mittels einer SEM-Photoaufnahme bestimmt. Die primäre Teilchengröße wurde aus der spezifischen Oberfläche BET auf Grundlage der vorstehend erwähnten Umwandlungsgleichung berechnet.
Beispiele 2 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4:
In jedem Fall wurde teilchenförmiges Aluminiumoxid unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen hergestellt. Im Beispiel 2 und Vergleichsbeispielen 1, 2 und 4 wurde das Zerkleinern mit einer Kugelmühle durchgeführt. In Beispiel 2 wurden die Mikroteilchen nach dem Zerkleinern unter Einsatz eines Luftstromtrenngeräts entfernt. Andere Bedingungen, die in Tabelle 1 nicht gezeigt sind, waren dieselben wie in Beispiel 1. Die Materialeigenschaften, Brennbedingungen und Zerkleinerungsbedingungen sind in Tabelle 1 gezeigt, und die Beurteilungsergebnisse des so erhaltenen teilchenförmigen Aluminiumoxids sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 7:
sDas in Beispiel 1 erhaltene teilchenförmige Aluminiumoxidpulver (40 Massenteile) und Borsilikatglaspulver (60 Massenteile) wurden gemischt, mit einem Lösungsmittel (Ethanol/Toluol) und einem acrylischen Bindemittel versetzt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Die Aufschlämmung wurde mit dem Rakelmesserverfahren in eine unreife Schicht geformt. Die unreife Schicht wurde bei 1000°C gesintert, wobei eine Keramikschicht erhalten wurde.
Die Biegefestigkeit der Keramikschicht wurde durch das in JIS R1601 beschriebene Verfahren bestimmt. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 8:
Das Verfahren des Beispiels 7 wurden wiederholt, außer dass das teilchenförmige Aluminiumoxid des Beispiels 1 durch dasjenige des Beispiels 2 ersetzt wurde, wodurch eine Keramikschicht erhalten wurde. Die Biegefestigkeit der Schicht wurde bestimmt, und die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 5:
Das Verfahren des Beispiels 7 wurde wiederholt, außer dass das teilchenförmige Aluminiumoxid des Beispiels 1 durch dasjenige des Vergleichsbeispiels 1 ersetzt wurde, wodurch eine Keramikschicht erhalten wurde. Die Biegefestigkeit der Schicht wurde bestimmt, und die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 6:
Das Verfahren des Beispiels 7 wurde wiederholt, außer dass das teilchenförmige Aluminiumoxid des Beispiels 1 durch dasjenige des Vergleichsbeispiels 2 ersetzt wurde, wodurch eine Keramikschicht erhalten wurde. Die Biegefestigkeit der Schicht wurde bestimmt, und die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 9:
Silikonöl (KF96-100, ein Produkt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (20 Massenteile) wurde zu dem teilchenförmigen Aluminiumoxid des Beispiels 1 (80 Massenteile) gegeben, und das erhaltene Gemisch wurde mit einem Planetenrührwerk-Entschäumungsapparat (KK-100, ein Produkt von Kurabo Industries Ltd.), gerührt, wodurch ein Fett erhalten wurde. Die thermische Beständigkeit des so erhaltenen Fettes wurde unter Einsatz einer Vorrichtung bestimmt, die gemäß der American Society for Testing and Materials (ASTM) D5470 hergestellt wurde. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Beispiel 10:
Das Verfahren des Beispiels 9 wurde wiederholt, außer dass Silikonöl (KF96-100, ein Produkt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (20 Massenteile) zu dem teilchenförmigen Aluminiumoxid (80 Massenteile), hergestellt in Beispiel 2, gegeben wurde, wodurch ein Fett erhalten wurde. Die thermische Beständigkeit des Fettes wurde bestimmt. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 7:
Das Verfahren des Beispiels 9 wurde wiederholt, außer dass Siliconöl (KF96-100, ein Produkt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (20 Massenteile) zu dem teilchenförmigen Aluminiumoxid (80 Massenteile), hergestellt in Vergleichsbeispiel 1 zugegeben wurde, wodurch ein Fett erhalten wurde. Die thermische Beständigkeit des Fettes wurde bestimmt. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 8:
Das Verfahren des Beispiels 9 wurde wiederholt, außer dass Siliconöl (KF96-100, ein Produkt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (20 Massenteile) zu dem teilchenförmigen Aluminiumoxid (80 Massenteile), hergestellt in Vergleichsbeispiel 2 gegeben wurde, wodurch ein Fett erhalten wurde. Die thermische Beständigkeit des Fettes wurde bestimmt. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 3
Tabelle 4
Gemessen bei 35°C (konstant) unter 0,7 MPa
Industrielle Anwendbarkeit:
Erfindungsgemäß kann die Affinität der Glasfritte aus teilchenförmigem Aluminiumoxid erhöht werden, wodurch eine Glaskeramikzusammensetzung mit hoher mechanischer Festigkeit bereitgestellt wird. Zudem zeigen Harzzusammensetzungen auf Kautschukbasis, Kunststoffbasis und Siliconölbasis, welche das erfindungsgemäße teilchenförmige Aluminiumoxid enthalten, hohe thermische Leitfähigkeit. Wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung zwischen einer Wärmequelle und einem Kühler, eingebaut in einem elektronischen Teil oder in einer Halbleitervorrichtung, bereitgestellt wird, kann einen hervorragende Leistungsfähigkeit (d.h. höhere Betriebsgeschwindigkeit und höhere Beständigkeit gegen Belastung) im Vergleich zu herkömmlichen elektronischen Teilen und Halbleitervorrichtungen erzielt werden.
Zusammenfassung
Das teilchenförmige Aluminiumoxid hat eine mittlere Teilchengröße, die der mittleren Teilchengröße einer Volumensumme von 50% (D50) entspricht, im Bereich von 3 bis 6 μm, hat ein Verhältnis von D90 zu D10 von 2,5 oder weniger, enthält Teilchen, die eine Teilchengröße von mindestens 12 μm in einer Menge von 0,5 Massen-% oder weniger haben, enthält Teilchen, die Teilchengröße von 20 μm oder mehr in einer Menge von 0,01 Massen-% oder weniger haben, und enthält Teilchen, die eine Teilchengröße von 1,5 μm oder weniger in einer Menge von 0,2 Massen-% oder weniger haben, und enthält eine α-Phase als Hauptphase. Außerdem hat das teilchenförmige Aluminiumoxid ein Verhältnis des längeren Durchmessers (DL) zu dem kürzeren Durchmesser (DS) von 2 oder weniger und ein Verhältnis von D50 zu der mittleren Größe der primären Teilchen (DP) von 3 oder weniger. Mit diesen Merkmalen hat das teilchenförmige Aluminiumoxid ein enges Teilchengrößenverteilungsprofil, verursacht geringen Abrieb und zeigt hervorragende Fließeigenschaften.

Claims

Teilchenförmiges Aluminiumoxid, das eine mittlere Teilchengröße, die der mittleren Teilchengröße einer Volumensumme von 50% (D50) entspricht, im Bereich von 3 bis 6 μm hat, ein Verhältnis von D90 zu D10 von 2,5 oder weniger hat, Teilchen enthält, die eine Teilchengröße von mindestens 12 μm in einer Menge von 0,5 Massen-% oder weniger haben, Teilchen enthält, die Teilchengröße von 20 μm oder mehr in einer Menge von 0,01 Massen-% oder weniger haben, und Teilchen enthalten, die eine Teilchengröße von 1,5 μm oder weniger in einer Menge von 0,2 Massen-% oder weniger haben, und eine α-Phase als Hauptphase enthält.
Teilchenförmiges Aluminiumoxid nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis des längeren Durchmessers (DL) zu dem kürzeren Durchmesser (DS) 2 oder weniger ist und das Verhältnis von D50 zu der mittleren Größe der primären Teilchen (DP) 3 oder weniger ist.
Teilchenförmiges Aluminiumoxid nach Anspruch 1 oder 2, das Na₂O in einer Menge von 0,1% oder weniger, B in einer Menge von mindestens 80 ppm und CaO in einer Menge von mindestens 500 ppm enthält.
Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Aluminiumoxid, welches das Versetzen von Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid mit einer Borverbindung, einem Halogenid und einer Calciumverbindung unter Bildung eines Gemisches und das Brennen des Gemisches umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Halogenid mindestens eine Spezies ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumhalogenid, Ammoniumhalogenid, Calciumhalogenid, Magnesiumhalogenid und Wasserstoffhalogenid besteht.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Borverbindung mindestens eine Spezies ist, die unter Borsäure, Boroxid und Borsalzen ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Halogenid mindestens eine Spezies ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumfluorid, Aluminiumchlorid, Ammoniumchlorid, Ammoniumfluorid, Calciumfluorid, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Magnesiumfluorid, Wasserstofffluorid und Wasserstoffchlorid besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Calciumverbindung mindestens eine Spezies ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Calciumfluorid, Calciumchlorid Calciumnitrat und Calciumsulfat besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Borverbindung in einer Menge, ausgedrückt als zu Borsäure reduziert, in einem Bereich von 0,05 bis 0,50 Massen-%, bezogen auf Aluminiumoxid, zugegeben wird, die Calciumverbindung in einer Menge, ausgedrückt als zu Calcium reduziert, in einem Bereich von 0,03 bis 0,10 Massen-%, bezogen auf Aluminiumoxid, zugegeben wird, und das Halogenid in einer Menge im Bereich von 0,20 bis 0,70 Massen-%, bezogen auf Aluminiumoxid, zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Brennen bei einer Temperatur im Bereich von 1200 bis 1550°C und während einer maximalen Temperaturhaltezeit im Bereich von 10 Minuten bis 10 Stunden durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, das außerdem das Zerkleinern des gebrannten Gemisches mittels eines Luftstrompulverisators unter Ausübung eines Düsenstrahldrucks im Bereich von 2 × 105 Pa bis 6 × 105 Pa umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, das außerdem das Zerkleinern des gebrannten Gemisches mittels einer Kugelmühle oder einer Schwingmühle unter Einsatz von Aluminiumoxidkugeln und das nachfolgende Entfernen der Mikropartikel unter Einsatz eines Luftstromtrenngeräts umfaßt.
Zusammensetzung, die das teilchenförmige Aluminiumoxid nach Anspruch 1 in einer Menge von mindestens 10 Massen-% und nicht mehr als 90 Massen-% und ein Polymer enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, wobei das Polymer mindestens eine Spezies ist, die unter einem aliphatischen Harz, einem ungesättigten Polyesterharz, einem acrylischen Harz, einem methacrylischen Harz, einem Vinylesterharz, einem Epoxyharz und einem Silikonharz ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, wobei das Polymer eine ölige Substanz ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, wobei das Polymer einen Erweichungspunkt oder einen Schmelzpunkt im Bereich von 40 bis 100°C hat.
Elektronisches Teil oder Halbleitervorrichtung, welche die Zusammensetzung nach Anspruch 13 zwischen einer Wärmequelle und einem Kühler enthält.