JPH06144808A - 耐水性窒化アルミニウム粉末の製法 - Google Patents

耐水性窒化アルミニウム粉末の製法

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JPH06144808A
JPH06144808A JP31637892A JP31637892A JPH06144808A JP H06144808 A JPH06144808 A JP H06144808A JP 31637892 A JP31637892 A JP 31637892A JP 31637892 A JP31637892 A JP 31637892A JP H06144808 A JPH06144808 A JP H06144808A
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powder
aluminum nitride
aln powder
aln
water
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JP31637892A
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Seiji Morooka
政治 諸岡
Katsumi Kusakabe
克己 草壁
Hideaki Maeda
英明 前田
Susumu Kajita
進 梶田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/072Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with aluminium
    • C01B21/0728After-treatment, e.g. grinding, purification

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐水性が一段と優れた窒化アルミニウム粉末
の製法で、半導体などの電子部品の封止材に有用なフィ
ラー。 【構成】 無機質皮膜の原料となる金属の化合物の蒸気
を含む反応気体中で平均粒径5μm以上のAlN粉末を
混合運動させながら化学蒸着させることにより、AlN
粉末の表面に耐水性を有する無機質皮膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐水性を有する窒化ア
ルミニウム粉末の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】窒化アルミニウムは高熱伝導率を有し、
且つ電気絶縁性に優れた物性を示し、例えば、種々の電
子部品の構成材料への適用が期待されている。しかし、
窒化アルミニウムは耐水性が極めて悪く、特に粉末状の
場合には空気中に放置した状態でも、空気中の水分と反
応して分解し、アンモニアとアルミニウムの水酸化物に
変成し、当初の熱的、電気的物性を失う性質がある。こ
のため、たとえば半導体の封止用樹脂組成物の成分とし
て用いると、耐水性が乏しい点で実用上の問題がある。
【0003】そこで、これまでに窒化アルミニウム粉末
の耐水性の改善のために、窒化アルミニウム粉末の表面
を有機高分子で被覆する試みがなされているが、高温高
湿の過酷な条件では充分な耐水性を示すに至っていな
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事実
に鑑みてなされたもので、全面が無機質皮膜で均一に被
覆され、耐水性が一段と改善された耐水性窒化アルミニ
ウム粉末の製法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る窒化アル
ミニウム粉末の製法は、無機質皮膜の原料となる金属の
化合物の蒸気を含む反応気体中で平均粒径5μm以上の
AlN粉末を混合運動させながら化学蒸着させることに
より、AlN粉末の表面に耐水性を有する無機質皮膜を
形成することを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明において、平均粒径が5μm以上のAl
N粉末を用いることによって、凝集二次粒子の生成をさ
ける。すなわち、化学蒸着(CVD)を施して無機質皮
膜を形成する粒子が一次粒子を主体とするので、本発明
によって得られる耐水性窒化アルミニウム粉末は一次粒
子のAlN粉末に無機質皮膜が形成されたものであり、
したがってフィラーとして用いた場合には、樹脂とのミ
キシングの際に加わる剪断応力にも耐えて、AlN粉末
のAlNが露出しない。
【0007】さらに、AlN粉末は、無機質皮膜を析出
する金属の化合物を含むガス中を流動する混合運動をし
なが化学蒸着を施すので、AlN粉末の全面が金属の化
合物と接触し、その結果、AlN粉末の全面に均一な金
属化合物から成る無機質皮膜が形成される。
【0008】以下、本発明を詳しく説明する。本発明に
おいて、CVDにより析出する無機質皮膜が形成される
AlN粉末には、特に制約はなく、種々の製法によって
製造されたAlNの粉末が適用できるが、平均粒径は5
μm以上の粉末に制限される。すなわち、平均粒径が5
μm以上であれば、粉末間の凝集が起こりにくいため
に、一次粒子の形態をとるからである。
【0009】本発明の特徴は、金属の化合物を含むガス
中で一次粒子のAlN粉末を流動する混合運動をさせな
がらCVDを施す点にある。ここで、無機質皮膜を例示
すると、Si3 4 、SiO2 、SiC、Al2 3
TiN、TiC、TiB2 、Zr 2 、Zr C、BN等
のセラミックを挙げることができる。Si化合物、Ti
化合物から成る無機質皮膜をCVDにより析出させる、
ガス中に含まれる金属の化合物の一例を挙げると、Si
(OC2 5 4 、またはTiCl4 が用いられる。
【0010】また、無機質皮膜を生成するCVDは、上
述のとおり、混合運動するAlN粉末に対してなされ
る。すなわち、ガス中で規則的、不規則的を問わず、回
転、流動することなく静止状態にあるAlN粉末に対し
てCVDを施しても、AlN粉末の全面に均一な金属化
合物から成る無機質皮膜を形成することができず、耐水
性は改善されない。AlN粉末を流動する混合運動をさ
せる具体的手段の一例を挙げると、例えば回転粉体床を
形成する円筒状の回転粉体床反応器の回転軸を水平に配
向し、この反応器を回転運動させて反応器内に導入され
たAlN粉末を壁面に沿って混合運動させるか、あるい
は、流動層反応器内に沈積したAlN粉末を上下に流動
化するために、下方から流動化ガスを吹き込んで上下を
往復する混合運動をさせると、AlN粉末の全面がガス
中に含まれる金属の化合物と接触する。なお、CVD
は、特に制限はないが、例えばブラズマCVD、または
熱CVDを採用することができる。
【0011】上述の製法により得られた耐水性窒化アル
ミニウム粉末の耐水性をさらに高めるためには、無機質
皮膜を高温で熱処理することにより、結晶化度を上げて
皮膜を安定化させることが有効である。これは、特にプ
ラズマCVDによって得られた耐水性窒化アルミニウム
粉末に効果的である。熱処理温度は、無機質皮膜の結晶
化温度を含む物理的、化学的性質により異なる。
【0012】以上により得られた耐水性窒化アルミニウ
ム粉末は、電気絶縁性、熱伝導性が要求される、例えば
封止材料を構成するエポキシ樹脂組成物あるいはシリコ
ーン樹脂組成物等の樹脂組成物に添加して有用性を発揮
する。
【0013】
【実施例】
(実施例1)平均粒径40μmのAlN粉末(A)を回
転粉体床反応器内に導入し、この反応器を回転させるこ
とによりAlN粉末(A)を混合運動させながら、高周
波プラズマCVDでAlN粉末(A)の表面にSiO2
の無機質皮膜を形成した。ここで、無機質皮膜を形成し
た原料粉末のAlN粉末(A)の表面は、図1に示した
SEMによる写真の如く、多数の球面が連接した模様を
示した。プラズマCVDのガスとしては、金属の化合物
のSi(OC2 5 4 に酸素及びArガスを混合した
混合ガスを用いた。反応温度は室温で、反応圧力は0.
5Torrであった。次に、SiO2 の無機質皮膜を有
する耐水性AlN粉末(B)をAr雰囲気中で、100
0℃で1時間熱処理し、SiO2 の無機質皮膜を安定化
させた。安定化したSiO2 の無機質皮膜を有する耐水
性AlN粉末(C)をSEM,及びSiをEDXAで観
察したところ、図2、及び図3に示す如くAlN粉末の
全面はSiO2 で均一に被覆されていることを確認する
ことができた。
【0014】さらに、耐水性の評価として、無処理のA
lN粉末(A)、プラズマ中で酸化処理した無機質皮膜
を備えないAlN粉末(D)、及び耐水性AlN粉末
(C)をH2 S04 −H3 PO4 の混酸中に浸漬し、時
間の経過にともなうAlの溶出量を測定し、この溶出量
をAlNに換算した。Alの溶出量は、溶出したAlを
ICP(誘導結合型プラズマ発光分光分析)で定量し
た。処理前のAlNに対する溶出量AlNの重量%は、
図4に示す如く、本発明の耐水性AlN粉末(C)はA
lN粉末(A)、AlN粉末(D)に比較して半減し、
耐水性が顕著に改善されていることを確認できた。な
お、プラズマ中で酸化処理したAlN粉末(D)は酸素
及びArガスの混合ガス中でプラズマ処理して得られた
ものである。また、耐水性AlN粉末(C)をH2 S0
4 −H3 PO4 の混酸中に30時間浸漬したAlN粉末
(E)のシェルの断面をSEMで観察したところ、図5
に示す如く原料として用いたAlN粉末(A)の表面形
状を反映した析出形態を確認することができた。
【0015】(実施例2)平均粒径5μmのAlN粉末
(A)を気流で上下に流動化させる流動層反応器内に導
入し、高周波プラズマCVDでAlN粉末(A)の表面
にSiO2 の無機質皮膜を形成した。ここで、ガスとし
ては、金属酸化物のSi(OC2 5 4、酸素の混合
ガスを用い、流動層反応器内に流した。この場合、流動
化ガスとして、Heを用い、AlN粉末(A)を上下に
混合運動させた。反応温度は室温で、反応圧力は5To
rrであった。次に、このようにして得られたSiO2
の無機質皮膜を有するAlN粉末(B)をAr雰囲気中
で、1000℃で1時間熱処理し、SiO2 を安定化さ
せた。この安定化したSiO2 の無機質皮膜を有する耐
水性AlN粉末(C)をSEM,TEM,及びSiをE
DXAで観察したところ、実施例1と同様にAlN粉末
(A)の全面はSiO2 で均一に被覆されていることを
確認した。
【0016】(実施例3)平均粒径20μmのAlN粉
末(A)を実施例2で用いた流動層反応器内に導入し、
熱CVDによりAlN粉末(A)の表面にTiNの無機
質皮膜を形成した。ここで、熱CVDのガスとしては、
金属酸化物のTiCl4 、N2 、H2 を用い、流動化ガ
スとしてArを用いた。反応圧力は常圧、反応温度は9
00℃とした。このようにして得られた耐水性AlN粉
末(B)をSEM,及びSiのEDXAで観察したとこ
ろ、実施例1と同様にAlN粉末(A)の全面はTiN
で均一に被覆されていることを確認した。
【0017】(比較例1)実施例2において、平均粒径
1μmのAlN粉末を原料として用いた以外は同一の条
件でSiO2 の無機質皮膜を形成した。このSiO2
無機質皮膜を有するAlN粉末を実施例2と同様にAr
雰囲気中、1000℃で1時間熱処理し、SiO2 を安
定化させた後、SEM,TEM、及びSiをEXDAで
観察したところ、原料のAlN粉末は数μm乃至20μ
m程度の凝集2次粒子を形成しており、SiO2 の無機
質皮膜はこの凝集2次粒子に形成された性状を示した。
すなわち、無機質皮膜を形成後のAlN粉末の一部は、
凝集が破壊され、AlN粉末(A)のAlNが露出して
いた。
【0018】(比較例2)実施例1において、回転粉体
床反応器に換えて静止型の反応器にAlN粉末(A)を
沈積し、この状態でAlN粉末(A)にプラズマCVD
を施した以外は実施例1と同一の条件で行った。沈積し
た、SiO2 の無機質皮膜を形成したAlN粉体を上部
と下部からサンプリングし、この試料をさらに実施例1
と同様にAr雰囲気中、1000℃で1時間熱処理し、
SiO2 を安定化させた後、SEMで観察したところ、
上部からサンプリングしたAlN粉末は、全面がSiO
2 の無機質皮膜で被覆されていたが、下部からサンプリ
ングしたAlN粉末は、AlNが露出した部分を有して
いた。
【0019】
【発明の効果】この発明によって製造される耐水性窒化
アルミニウム粉末は、全面が無機質皮膜で均一に被覆さ
れているので、耐水性が一段と改善され、例えば半導体
の封止用樹脂組成物のフィラーとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例おいて、原料として用いたAl
N粉末のSEMの写真である。
【図2】本発明の実施例おいて、無機質皮膜が形成され
たAlN粉末のSEMの写真ある。
【図3】本発明の実施例おいて、無機質皮膜が形成され
たAlN粉末のEDXAの写真ある。
【図4】本発明の実施例おいて、無機質皮膜が形成され
たAlN粉末の耐水性を評価したグラフである。
【図5】本発明の実施例おいて、無機質皮膜が形成され
たAlN粉末の耐水試験後のシェル断面のSEMの写真
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】 本発明の実施例において、原料として用いた
AlN粉末の粒子構造を示すSEMの写真である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】 本発明の実施例において、無機質皮膜が形成
されたAlN粉末の粒子構造を示すSEMの写真であ
る。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】 本発明の実施例において、無機質皮膜が形成
されたAlN粉末の組織を示すEDXAの写真である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】 本発明の実施例において、無機質皮膜が形成
されたAlN粉末の耐水性試験後のシェル断面した粒子
構造のSEMの写真である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機質皮膜の原料となる金属の化合物の
    蒸気を含む反応気体中で平均粒径5μm以上のAlN粉
    末を混合運動させながら化学蒸着させることにより、A
    lN粉末の表面に耐水性を有する無機質皮膜を形成する
    ことを特徴とする耐水性窒化アルミニウム粉末の製法。
  2. 【請求項2】 AlN粉末の混合運動を回転粉体床反応
    器または流動層反応器を用いて行うことを特徴とする請
    求項1の耐水性窒化アルミニウム粉末の製法。
  3. 【請求項3】 無機質皮膜がセラミックである請求項1
    または2の耐水性窒化アルミニウム粉末の製法。
  4. 【請求項4】 請求項1における無機質皮膜がAlN粉
    末の表面に形成された耐水性窒化アルミニウム粉末にさ
    らに熱処理することを特徴とする請求項1乃至3いずれ
    かの耐水性窒化アルミニウム粉末の製法。
JP31637892A 1992-10-30 1992-10-30 耐水性窒化アルミニウム粉末の製法 Pending JPH06144808A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006045032A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 National Institute For Materials Science 窒化ホウ素膜で被覆された窒化アルミニウムナノチューブ及びその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62216906A (ja) * 1985-12-24 1987-09-24 住友電気工業株式会社 複合粉末状粒子,製造方法および製造装置

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