JPH11116213A - シラノール基含有ポリオルガノシロキサン被膜でコーティングされた窒化アルミニウム粉末およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐水性に優れた窒化アルミニウム粉末を簡素な
プロセスで比較的安価に提供する。 【解決手段】窒化アルミニウム粉末は、窒化アルミニウ
ムの粒子と、この粒子表面をＡｌ−Ｏ−Ｓｉ結合を介し
て覆うシラノール基含有ポリオルガノシロキサンの被膜
とを備える。このシラノール基含有ポリオルガノシロキ
サンを好ましくは平均分子量５０００以上のポリマーで
構成する。シラノール基含有ポリオルガノシロキサン被
膜でコーティングされた粉末（実施例１〜４）は、厚さ
が１μｍ以下であり、４０℃温水に浸漬した場合の時間
変化に対するｐＨを測定したところ全て純水と同様の傾
向を示し、コーティング未処理の粉末と比べ耐水性に優
れ、しかも熱伝導率低下を極力抑制できる特性をもつこ
とが実験的に確認された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体封止用の
フィラー材などで使用される窒化アルミニウム粉末およ
びその製造方法に係り、特に粉末の表面コーティングに
関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化アルミニウム（以下「ＡｌＮ」と呼
ぶ）粉末は、絶縁性に優れかつ高い熱伝導率を有する材
料であるため、例えば半導体封止用フィラー材への適用
が期待されている。このＡｌＮはその表面が活性である
ために空気中の水分と反応してアンモニアを発生しやす
く、そのままではデバイスの動作等に悪影響を及ぼす懸
念がある。ＡｌＮを上述の用途で広く普及させるために
は、ＡｌＮの耐水性を高める必要があり、このようなニ
ーズを受けてＡｌＮの表面処理方法が従来から多く提案
されている。

【０００３】例えば、このＡｌＮ表面処理方法として
は、ビニル基を有する低分子物の重合体でコーティング
する方法（特開昭６３−１４２８３９号公報）、オルガ
ノポリシロキサンでコーティングする方法（特開昭６４
−３８４２０号公報）、含窒素、含硫黄化合物でコーテ
ィングする方法（特開平１−９８６６８号公報）、表面
を酸化させた上で有機高分子化合物樹脂でコーティング
する方法（特開平２−１３３４５０号公報）、シリコー
ン処理を用いた方法（特開平４−３２１５０６号公
報）、溶融シリカで被覆する方法（特開平５−２４７１
８１号公報）、窒化ケイ素で被覆する方法（特開平５−
２３０３３６号公報）、樹脂で被覆する方法（特開平５
−３１１０４３号公報）、シランカップリング処理を用
いた方法（特開平５−３１１０４４号公報）、リン酸処
理を用いた方法（特開平７−３３４１５号公報）等があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例の表面処理方法では、ＡｌＮ粉末の半導体封止
用フィラー材への適用化にあたり、いずれの場合もＡｌ
Ｎに十分な耐水性を付与できなかったり、プロセスが複
雑であったり、比較的高価である等の問題があり、必ず
しも満足できるものでない。

【０００５】このことを前述のシリコーン処理を用いた
方法（特開平４−３２１５０６号公報：以下「引例１」
と呼ぶ）を例に挙げて説明する。

【０００６】引例１では、加水分解性オルガノシランを
部分加水分解させてなるオルガノシランのオリゴマー溶
液またはオルガノシランのシリカ分散オリゴマー溶液を
主成分とするコーティング用組成物を使用するか、ある
いは加水分解性オルガノシランを部分加水分解させてな
るオルガノシランのオリゴマー溶液またはオルガノシラ
ンのシリカ分散オリゴマー溶液と、シラノール基含有ポ
リオルガノシロキサンと、触媒とで構成されるＡｌＮコ
ーティング用組成物を使用し、その脱水縮合等によりＡ
ｌＮ表面にシロキサン結合を有する有機ケイ素化合物層
を生成させる方法が提案されている。

【０００７】このようなシリコーン処理を用いた方法で
は、次のような不都合があった。

【０００８】１）：部分加水分解の場合にはＯＨ基を有
するオルガノシラノールの生成量が少ないため、脱水縮
合反応によってオリゴマーが生成されるが、このような
オリゴマーは、末端に存在するシラノール基（Ｓｉ−Ｏ
Ｈ）の単位重量当たりの量が多いため、オリゴマー同士
や、オリゴマーとシラノール基含有ポリオルガノシロキ
サンとの間での脱水縮合による水の発生量が多く、Ａｌ
Ｎ表面を加水分解して水和し、熱伝導率の低下を招いて
いた。

【０００９】２）：コーティング用組成物中のオリゴマ
ーは、末端に存在するシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）の単
位重量当たりの量が多いため、オリゴマー同士や、オリ
ゴマーとシラノール基含有ポリオルガノシロキサンとい
ったシリコーン同士の共重合となり、ＡｌＮ表面との反
応が進行せずに剥離しやすい。

【００１０】３）：ＡｌＮ表面との反応が進行せずにシ
リコーン同士の共重合による被覆層であるため、被覆厚
みを１μｍ以下まで薄くするとコーティングむらが生じ
て耐水性が低下する。逆に耐水性の低下を１μｍを越え
る厚い被膜を施すことで解決しようとすると、ＡｌＮの
熱伝導率が低下し、ＡｌＮ添加による複合体の熱伝導率
の上昇効果を阻害する。

【００１１】この発明は、このような従来の問題を考慮
してなされたもので、耐水性に優れた窒化アルミニウム
粉末を簡素なプロセスで比較的安価に提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するためにＡｌＮ粉末表面のコーティング方法につ
いて種々の実験、考察を重ねた結果、シラノール基含有
ポリオルガノシロキサンを例えば平均分子量５０００以
上のポリマーとなるまで十分に加水分解させた後でＡｌ
Ｎ表面を被覆する方法を着想し、これが従来例と比べて
耐水性に十分に優れたＡｌＮ粉末を最も経済的に得る方
法であることを実験などで確認し、以下の発明を完成す
るに至った。

【００１３】即ちこの発明に係る窒化アルミニウム粉末
は、窒化アルミニウムの粒子と、この粒子表面をＡｌ−
Ｏ−Ｓｉ結合を介して覆うシラノール基含有ポリオルガ
ノシロキサンの被膜とを備えたことを特徴とする。

【００１４】この発明によれば、シラノール基含有ポリ
オルガノシロキサンを用いたため、撥水性に優れた特性
を利用してＡｌＮの耐水性を大幅に向上できるほか、分
解温度が３００℃付近のためにエポキシ封止材の熱硬化
温度下でも安定に存在し、触媒を使用しなくても加熱の
みで容易に脱水縮合、硬化が可能といった利点がある。

【００１５】しかもこのようなシラノール基ポリオルガ
ノシロキサンを強固なＡｌ−Ｏ−Ｓｉ結合を介してＡｌ
Ｎ表面を覆う構造としてあるため、引例１（前述）の場
合の剥離要因となっていたシリコーン同士の共重合の進
行を回避でき、被膜が剥離することがない。これにより
コーティング厚みを大幅に薄くできる利点もある。ここ
で、Ａｌ−Ｏ−Ｓｉ結合は、シラノール基含有ポリオル
ガノシロキサンのみをＡｌＮ表面に吸着させ、シラノー
ル基とＡｌＮ表面近傍に存在するＡｌ−ＯＨとを加熱に
より脱水縮合させる等の方法で作成される。

【００１６】この発明で好ましくは、前記シラノール基
含有ポリオルガノシロキサンは平均分子量５０００以上
のポリマーで構成するものとする。平均分子量５０００
以上のポリマーであれば、前述（引例１）の平均分子量
１０００以下のオリゴマーの際に問題であったオリゴマ
ー同士の脱水縮合による多量の水の発生及びその水がＡ
ｌＮ表面を加水分解することによる熱伝導率の低下を解
消できると共に、平均分子量の大きいポリマーであるた
めに生成コーティング層の被膜強度向上に寄与できるた
めである。

【００１７】この発明の態様で好ましくは、前記被膜は
１μｍ以下の厚さをもって前記粒子表面を均一に覆うも
のとする。ポリマーとＡｌＮ表面の化学反応によってコ
ーティングすれば、被覆厚みを薄くしてもコーティング
むらのない均一な被膜を得ることができるためである。
従って、従来例ではコーティングむら発生により困難と
されていた１μｍ以下、さらには０．２μｍ以下のごく
薄い厚さであっても、むらのない均一なコーティングを
施すことが可能であり、その結果、ＡｌＮの熱伝導率の
低下を効果的に抑制できる利点がある。

【００１８】この発明にかかる窒化アルミニウム粉末の
製造方法は、シラノール基含有ポリオルガノシロキサン
と有機溶媒とを用いて窒化アルミニウム粉末のコーティ
ング溶液を調整し、この溶液であらかじめ用意した窒化
アルミニウムの粒子表面を被覆し、そこで当該粒子表面
に存在するＡｌ−ＯＨ基とシラノール基とを脱水縮合さ
せてＡｌ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成し、この結合を介して前
記粒子表面に前記シラノール基含有ポリオルガノシロキ
サン被膜をコーティングすることを特徴とする。コーテ
ィング前のＡｌＮ表面にはＡｌ−ＯＨ基がふつうに存在
するが、この理由は、ＡｌＮ表面が活性であるために空
気中の水分など、わずかな量の水分があればすぐに反応
してしまうためである。

【００１９】この発明で好ましくは、前記Ａｌ−Ｏ−Ｓ
ｉ結合を形成する工程として、１００℃以上４５０℃以
下で加熱処理を施すことにより前記粒子表面に存在する
Ａｌ−ＯＨ基とシラノール基とを脱水縮合させてＡｌ−
Ｏ−Ｓｉ結合を形成する工程を用いるものとする。

【００２０】この発明における「シラノール基含有ポリ
オルガノシロキサン」は、以下の定義で用いるものとす
る。

【００２１】即ち、この発明におけるシラノール基含有
ポリオルガノシロキサンは、分子中にシラノール基を含
有するポリオルガノシロキサンのことで、

【化１】

【００２２】（式中のＲ¹ は同一または異種の置換もし
くは非置換の炭素数１〜８の１価の炭化水素基を示し、
ａおよびｂはそれぞれ０．２≦ａ≦２；０．０００１≦
ｂ≦３；ａ＋ｂ＜４の関係を満たす数）で表されるもの
とし、好ましくは平均分子量５０００以上のポリマーで
あるとする。分子量は広く分布するため、平均分子量が
５０００でも、その中には分子量が５０００より大きい
分子から、５０００より小さい分子まで混入している。
平均分子量が５０００以上とすることにより、分子量の
小さい分子の混入を極少量に抑えることができ、オリゴ
マーの際に問題であったオリゴマー同士の脱水縮合によ
る多量の水の発生及びその水がＡｌＮ表面を加水分解す
ることによる熱伝導率の低下を解消できるとともに、被
膜強度も向上する。５０００未満では、分子量の小さい
分子の混入量が増加し、それらによって、水の発生及び
アンモニア発生が起こる可能性があり好ましくない。

【００２３】式中のＲ¹ としては、例えばメチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基、ヘプチル基、オクチル基などのアルキル基；シクロ
ペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル
基；２−フェニルエチル基、２−フェニルプロキル基、
３−フェニルポロキル基などのアラルキル基；フェニル
基、トリル基などのアリール基；ビニル基、アリル基な
どのアルケニル基；クロロメチル基、γ−クロロプロピ
ル基、３、３、３−トリフルオロプロピル基などのハロ
ゲン置換炭化水素基；およびγ−メタクリロキシプロピ
ル基、γ−グリシドキシプロピル基、３、４−エポキシ
シクロヘキシルエチル基、γ−メルカプトプロピル基な
どの置換炭化水素基などが挙げられる。

【００２４】この中でも特に炭素数１〜４のアルキル
基、フェニル基、ビニル基、３、３、３−トリフルオロ
プロピル基などが好ましく、メチル基およびフェニル基
がより好ましい。

【００２５】式中のａおよびｂは、それぞれ上記関係を
満たす数である。この理由は、ａが０．２未満またはｂ
が３を超えると、ＡｌＮ粉末表面にシラノール基含有ポ
リオルガノシロキサンの均一な被膜を形成するのが困難
となり、ａが２を超えて４以下の場合またはｂが０．０
００１未満では硬化がうまく進行しないためである。

【００２６】上記のシラノール基含有ポリオルガノシロ
キサンは、例えばメチルトリクロロシラン、ジメチルジ
クロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニル
ジクロロシラン、もしくはこれらに対応するアルコキシ
シランの１種または２種以上の混合物を公知の方法によ
り多量の水で加水分解させることで得られる。

【００２７】この内のアルコキシシランを用いた場合に
は、加水分解されないアルコキシ基が極微量に残ること
があり、この極微量のアルコキシ基とシラノール基とが
共存するポリオルガノシロキサンが得られる可能性があ
るが、平均分子量５０００以上のポリマーとなるまで加
水分解されていれば、上記と同様の効果を発揮させるこ
とができる。

【００２８】ここで、シラノール基含有ポリオルガノシ
ロキサンを用いてＡｌＮ粉末をコーティングする方法を
説明する。

【００２９】まず、ＡｌＮ粉末のコーティング溶液をシ
ラノール基含有ポリオルガノシロキサンと有機溶媒とを
用いて調整する。

【００３０】ここで有機溶媒は、シラノール基含有ポリ
オルガノシロキサンの一価の炭化水素基の種類または分
子量の大きさによって選定することができる。特にシラ
ノール基含有ポリオルガノシロキサンと相溶するものが
好ましく、例えばトルエン、キシレン、酢酸エチル、酢
酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン、メチルエチルケトオキシム等の中から選定された１
種または２種以上のものが使用できる。

【００３１】これらの有機溶媒のほか、メタノール、エ
タノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブ
タノール等のアルコール類、エチレングリコール、エチ
レングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリ
コールモノエチルエーテルなどのエチレングリコール誘
導体、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモ
ノブチルエーテルなどのジエチレングリコールの誘導体
およびジアセトンアルコール等の親水性溶媒を併用して
もよい。

【００３２】また有機溶媒の希釈割合は、シラノール基
含有ポリオルガノシロキサン１００重量部に対して１０
〜１００，０００重量部であることが好ましく、より好
ましくは１，０００〜１０，０００重量部とする。

【００３３】１０重量部未満の場合は、ＡｌＮ表面への
シラノール基含有ポリオルガノシロキサンの吸着量が多
くなり、ＡｌＮの熱伝導率を低下させる場合があり、１
００，０００重量部を超えると、ＡｌＮへのシラノール
基含有ポリオルガノシロキサンの吸着量が少なくなり、
十分な撥水効果が得られないためである。有機溶媒は、
できるだけ揮発性が高く溶解力のあるトルエンが望まし
い。さらに、分子量１０，０００以下の場合やシラノー
ル基のほかにメチル基しかもたないポリマーを用いた場
合にはイソプロピルアルコールとの混合溶媒にすること
が望ましい。

【００３４】上記の有機溶媒で希釈したシラノール基含
有ポリオルガノシロキサンのコーティング溶液を調整し
た後に、この溶液中にＡｌＮ粉末を浸漬し、この溶液か
らＡｌＮ粉末を引き上げて有機溶媒を乾燥させることで
ＡｌＮ粉末表面にシラノール基含有ポリオルガノシロキ
サンによる被膜を形成させる。この場合のコーティング
方法はこれに限定されるものではなく、例えば溶液中に
ＡｌＮ粉末を添加して攪拌させた後に溶液をろ過し、Ａ
ｌＮ表面にシラノール基含有ポリオルガノシロキサンの
みを残して有機溶媒を除去する方法でもよく、溶液をＡ
ｌＮ粉末に噴霧した後、攪拌し、乾燥させてもよい。

【００３５】また、被膜の厚さは、用いるＡｌＮ粉末の
粒径、シラノール基含有ポリオルガノシロキサンの平均
分子量、コーティング溶液の濃度（有機溶媒の希釈割
合）によって決定される。

【００３６】通常、ＡｌＮ粉末の粒径が小さい程、被膜
厚みは厚くなり、シラノール基含有ポリオルガノシロキ
サンの分子量が大きい程、被膜厚みは厚くなる。一定の
粒径のＡｌＮ粉末に、一定の平均分子量のシラノール基
含有ポリオルガノシロキサンを用いる場合には、コーテ
ィング溶液の濃度が大きい程、被膜厚みは厚くなる。

【００３７】ＡｌＮ表面のＡｌ−ＯＨ基とシラノール基
との脱水縮合反応及び被膜の硬化の条件は特に限定され
るものではないが、好ましくは１００℃〜４５０℃と
し、より好ましくは１５０℃〜２５０℃とする。１００
℃未満では脱水縮合反応及び硬化が遅く、高温になる
程、脱水縮合反応及び硬化が速くなるが、４５０℃を超
えるとポリオルガノシロキサンのメチル基等が分解する
恐れがあるためである。

【００３８】加熱のみでも脱水縮合反応及び硬化が可能
であるが、より一層の反応の促進化を図るために触媒を
添加してもよい。この触媒はＡｌＮ表面のＡｌ−ＯＨ基
とシラノール基含有ポリオルガノシロキサンとの縮合反
応を促進し、被膜を硬化させるもので、この縮合反応に
有効であれば特に種類の制限はない。

【００３９】例えば、触媒としては、アルキルチタン酸
塩、オクチル酸錫およびジブチル錫ジラウレート、ジオ
クチル錫ジマレエート等のカルボン酸の金属塩、ジブチ
ルアミン−２−ヘキソエート、ジメチルアミンアセテー
ト、エタノールアミンアセテート等のアミン塩、酢酸テ
トラメチルアンモニウム等のカルボン酸第４級アンモニ
ウム塩、テトラエチルペンタミン等のアミン類、Ｎ−β
−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチル
ジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランなどのアミン系シランカップリング剤、ｐ−トルエ
ンスルホン酸、フタル酸、塩酸などの酸類、アルミニウ
ムアルコキシド、アルミニウムキレートなどのアルミニ
ウム化合物、水酸化カリウムなどのアルカリ触媒、テト
ライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、
チタニウムテトラアセチルアセトネートなどのチタニウ
ム化合物、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロ
シラン、トリメチルモノクロロシラン等のハロゲン化シ
ラン等がある。

【００４０】触媒の添加量は、好ましくはシラノール基
含有ポリオルガノシロキサンと有機溶媒との合計が１０
０重量部に対して０．０００１重量部〜１０重量部とす
る。また、ＡｌＮ粉末は、平均粒径が１〜５０μｍ程度
のものを用いることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる窒化アル
ミニウム粉末及びその製造方法の具体的な実施形態を説
明する。

【００４２】（第１の実施形態）実施例１ 実施例１では、原料配合比がジフェニルジクロロシラン
３０ｍｏｌ％、フェニルトリクロロシラン３０ｍｏｌ
％、ジメチルジクロロシラン２０ｍｏｌ％、メチルトリ
クロロシラン２０ｍｏｌ％である混合物を加水分解及び
縮重合させて平均分子量が３００，０００のシラノール
基含有ポリオルガノシロキサンを得た。

【００４３】このシラノール基含有ポリオルガノシロキ
サンを以下の表１に示すように有機溶媒（トルエン）で
希釈してコーティング溶液を調整した。

【００４４】

【表１】

【００４５】この溶液２００ｇを５００ｍｌセパラブル
フラスコに移し、ここで攪拌しながら、予め乾燥させて
用意した平均粒子径約５０μｍのＡｌＮ粉末１２０ｇを
少量ずつ添加した。この粉末とコーティング溶液とを均
一に分散させるため、水流ポンプを用いてフラスコを１
０ｔｏｒｒまで減圧し、３０分間攪拌した。

【００４６】その後、フラスコを常圧に戻し、そこで桐
山ロートに孔径１μｍのろ紙をセットし、吸引鐘を用い
て組み立てた減圧ろ過器を使ってシラノール基含有ポリ
オルガノシロキサンが吸着しているＡｌＮ粉末をコーテ
ィング溶液から分離した。

【００４７】このＡｌＮ粉末を再びフラスコに戻し、１
０ｔｏｒｒの減圧下で攪拌することにより含浸したトル
エンを除去した。そこで、この粉末をステンレス容器に
移し、オーブンを用いて２５０℃で３時間加熱してシラ
ノール基含有ポリオルガノシロキサンと粉末とを互いに
脱水縮合させて、Ａｌ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成し、その後
で乳鉢を用いて壊砕することにより、表面がシラノール
基含有ポリオルガノシロキサンで均一にコーティングさ
れたＡｌＮ粉末を得た。

【００４８】上記のＡｌＮ粉末に対するシラノール基含
有ポリオルガノシロキサンの吸着量及びその被膜厚みを
測定したところ、表１に示すようにそれぞれ０．３７ｗ
ｔ％、０．１５μｍであった。

【００４９】このＡｌＮ粉末の耐水性を評価するため、
これを４０℃の純水に浸漬し、その経過時間に対するｐ
Ｈ変化を測定した。比較のため、コーティング未処理の
ＡｌＮ粉末についても同様の測定を行った。このｐＨ変
化の測定結果を純水の場合も含めて図１に示す。

【００５０】まず、コーティング未処理のＡｌＮ粉末に
ついては、図１に示すように純水への投入直後からｐＨ
が１０以上を示し、このレベルをそのまま維持する傾向
となっている。この理由は、ＡｌＮ表面上において、

【化２】ＡｌＮ＋２Ｈ₂ Ｏ→ＡｌＯＯＨ＋ＮＨ₃ の反応が進行してアンモニアを発生するためである。

【００５１】これに対して、上記のシラノール基含有ポ
リオルガノシロキサンをコーティングしたＡｌＮは、図
１に示すように上記の如くｐＨ上昇は認められず、ほぼ
純水と同様の挙動を示し、ＡｌＮ表面を覆うシラノール
基含有ポリオルガノシロキサン層により上記のＡｌＮと
Ｈ₂ Ｏとの反応進行がほぼ完全に遮断され、耐水性に優
れていることが確認された。また、被膜の剥離も見られ
なかった。

【００５２】実施例２ 実施例２では、シラノール基含有ポリオルガノシロキサ
ンの原料としてメチルトリクロロシラン１００ｍｏｌ％
を用い、加水分解及び重縮合させて得られた平均分子量
が１０，０００以上のシラノール基含有ポリオルガノシ
ロキサンを用いること、コーティング溶液の有機溶媒と
して前述の表１に示すようにＩＰＡ（イソプロピルアル
コール）及びトルエンを使用し且つ触媒（γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン）を添加すること、脱水縮合
の際の加熱条件として２００℃で１時間加熱する条件を
用いることを除けば、実施例１と同様の条件を用いてＡ
ｌＮ粉末を得た。

【００５３】この粉末について実施例１と同様の試験を
行った。その結果、ＡｌＮ粉末に対するシラノール基含
有ポリオルガノシロキサンの吸着量および被膜厚みは、
前述の表１に示すようにそれぞれ０．３０ｗｔ％、０．
１３μｍであり、ｐＨ測定値は前述の図１に示すように
実施例１と同様の傾向を示し、耐水性に優れていること
が確認された。また、被膜の剥離も見られなかった。

【００５４】実施例３ 実施例３では、原料配合比がジフェニルジクロロシラン
３０ｍｏｌ％、フェニルトリクロロシラン４０ｍｏｌ
％、メチルトリクロロシラン３０ｍｏｌ％である混合物
を用いて加水分解及び縮重合させて平均分子量が５，０
００であるシラノール基含有ポリオルガノシロキサンを
得た。

【００５５】このポリオルガノシロキサンを前述の表１
に示すように有機溶媒（ヘキサン及びトルエン）で希釈
し、触媒（テトラブチルチタネート）を添加してコーテ
ィング溶液を調整した。この溶液２０００ｇを５ｌセパ
ラブルフラスコに移し、ここで攪拌しながら、予め乾燥
させて用意した平均粒子径２０μｍのＡｌＮ粉末１００
０ｇを少量ずつ添加した。この粉末と溶液とを均一に分
散させるため、水流ポンプを用いてフラスコを１０ｔｏ
ｒｒまで減圧し、３０分攪拌した。

【００５６】その後、ブフナーロートに１μｍのろ紙を
セットし、吸引びんを用いて組み立てた減圧ろ過器を使
ってシラノール基含有ポリオルガノシロキサンが吸着し
ているＡｌＮ粉末をコーティング溶液から分離した。こ
のＡｌＮ粉末を窒素流入の万能混合攪拌機を用いて攪拌
し、含浸有機溶媒を除去した。そこで、この粉末をステ
ンレス容器に移し、オーブンを用いて２００℃で１時間
加熱してシラノール基含有ポリオルガノシロキサンとＡ
ｌＮ粉末とを脱水縮合させて、Ａｌ−Ｏ−Ｓｉ結合を形
成し、その後でふるい振とう器を用いることにより、表
面がシラノール基含有ポリオルガノシロキサンで均一に
コーティングされたＡｌＮ粉末を得た。

【００５７】この粉末について実施例１と同様の試験を
行った。その結果、ＡｌＮ粉末に対するシラノール基含
有ポリオルガノシロキサンの吸着量および被膜厚みは、
前述の表１に示すようにそれぞれ１．４０ｗｔ％、０．
４２μｍであり、ｐＨ測定値は前述の図１に示すように
実施例１と同様の傾向を示し、耐水性に優れていること
が確認された。また、被膜の剥離も見られなかった。

【００５８】実施例４ 実施例４では、シラノール基含有ポリオルガノシロキサ
ンの原料として原料配合比がジフェニルジクロロシラン
２０ｍｏｌ％、フェニルトリクロロシラン２０ｍｏｌ
％、ジメチルジクロロシラン２０ｍｏｌ％、メチルトリ
クロロシラン４０ｍｏｌ％である混合物を用いて得られ
た平均分子量が２００，０００であるシラノール基含有
ポリオルガノシロキサンを用いること、コーティング溶
液の有機溶媒として前述の表１に示すようにトルエンを
使用し且つ触媒（８％金属分オクチル酸亜鉛）を添加す
ることことを除けば、実施例３と同様の条件を用いてＡ
ｌＮ粒子を得た。

【００５９】この粉末について実施例１と同様の試験も
行った。その結果、ＡｌＮ粉末に対するシラノール基含
有ポリオルガノシロキサンの吸着量および被膜厚みは、
前述の表１に示すようにそれぞれ１．５ｗｔ％、０．４
５μｍであり、ｐＨ測定値は前述の図１に示すように実
施例１と同様の傾向を示し、耐水性に優れていることが
確認された。また、被膜の剥離も見られなかった。

【００６０】（第２の実施形態）実施例５〜８ 実施例５〜８では、前述の実施例４と同様の条件で平均
粒径約２０μｍのＡｌＮ粉末に前述のシラノール基含有
ポリオルガノシロキサンを厚さを変えてコーティングし
た。被膜厚みは、シラノール基含有ポリオルガノシロキ
サンの添加量を変化させることにより、調整した。

【００６１】実施例５では、シラノール基含有ポリオル
ガノシロキサン０．２ｗｔ．％を９９．８ｗｔ．％のト
ルエンで希釈し、実施例６では、シラノール基含有ポリ
オルガノシロキサン２．３ｗｔ．％を９７．７ｗｔ．％
のトルエンで希釈し、実施例７では、シラノール基含有
ポリオルガノシロキサン３．１ｗｔ．％を９６．９ｗ
ｔ．％のトルエンで希釈し、実施例８では、シラノール
基含有ポリオルガノシロキサン１０ｗｔ．％を９０ｗ
ｔ．％のトルエンで希釈した。

【００６２】実際に測定された被膜厚みは実施例５で
０．１５μｍ、実施例６で０．５３μｍ、実施例７で
０．７７μｍ、実施例８で１．５９μｍであった。各粉
末の被膜は、例えば実施例５の場合では０．２μｍ以下
と極めて薄いが、このような厚さに関係なく殆どむらが
ない均一な被膜であることが確認された。

【００６３】この各ＡｌＮ粉末についてエポキシ樹脂と
複合化したサンプルを用いて、熱伝導率を測定した。こ
の測定で用いたサンプルは、実施例５〜８のＡｌＮ粉末
７５ｗｔ．％をエポキシ樹脂に添加して混合し、金型成
形して直径１０ｍｍ×厚さ２ｍｍのサイズで作成した。
このサンプルの熱伝導率は、ペレット状のサンプルにレ
ーザー光を照射させたときの温度変化を測定するレーザ
ーフラッシュ法により測定した。比較のため、コーティ
ング未処理のＡｌＮ粉末を比較例として用意し、同様の
測定を行った。この測定結果を表２に示す。

【００６４】

【表２】

【００６５】比較例で３．９７Ｗ／ｍ・Ｋであった熱伝
導率は、表２に示すように、被膜厚みが大きくなる程、
即ち実施例５〜８の順に減少する傾向を示すが、その熱
伝導率低下の割合でみれば、被膜厚みが１μｍを越えな
い実施例５〜７では、熱伝導率の低下は２０％程度に留
まり、１μｍを越える実施例８では熱伝導率の低下率が
増した。さらに、被膜厚みが０．２μｍ以下と最も薄い
実施例５の場合には１５％程度にとどまり、熱伝導率低
下を極力抑制できることが確認された。

【００６６】従って、この実施形態によれば、従来例で
も技術的に困難とされていた１μｍ以下、さらには０．
２μｍ以下の薄いコーティング層でもむらなく均一なも
のに形成できるといった本発明の効果として、耐水性向
上はもちろんのこと、熱伝導率の低下を大幅に抑制でき
ることが実験的に確認された。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、優れた撥水性をもち且つ分解温度が３００℃付近の
シラノール基含有ポリオルガノシロキサンによりＡｌＮ
粉末の耐水性を大幅に向上できると共に、エポキシ封止
材の熱硬化温度下でも安定に存在可能なＡｌＮ粉末を提
供できる。しかもシラノール基含有ポリオルガノシロキ
サン被膜はＡｌ−Ｓｉ−Ｏ結合を介しＡｌＮ粉末表面と
強固に結合するため、被膜が剥離することも殆ど解消さ
れる。

【００６８】特にシラノール基含有ポリオルガノシロキ
サンとして平均分子量が５０００以上のポリマーを用い
た場合には、オリゴマーの際に問題であった脱水縮合に
よる多量の水の発生及びその水がＡｌＮ表面を加水分解
することによる熱伝導率の低下を解消できると共に、ポ
リマーにより被膜自身の強度もより高まるといった優れ
た利点がある。

【００６９】また被膜の厚さを１μｍ以下と薄くしても
コーティングむらのない均一な被膜とすることができる
ため、耐水性向上はもちろんのこと、同時に高い熱伝導
率を維持できる利点もある。

【００７０】このようなＡｌＮ粉末を覆うシラノール基
含有ポリオルガノシロキサン被膜は、触媒を用いること
なく加熱するのみで容易に脱水縮合及び硬化させて得る
ことができため、より簡単なプロセスで比較的安価に窒
化アルミニウムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】耐水性評価試験の結果を説明するグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山藤 茂夫 静岡県駿東郡小山町湯船原1157丁目９番地 東芝シリコーン株式会社応用技術研究所 内 (72)発明者 木村 博 静岡県駿東郡小山町湯船原1157丁目９番地 東芝シリコーン株式会社応用技術研究所 内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒化アルミニウムの粒子と、この粒子表
   面をＡｌ−Ｏ−Ｓｉ結合を介して覆うシラノール基含有
   ポリオルガノシロキサンの被膜とを備えたことを特徴と
   する窒化アルミニウム粉末。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明において、前記シラ
   ノール基含有ポリオルガノシロキサンは平均分子量５０
   ００以上のポリマーで構成したことを特徴とする窒化ア
   ルミニウム粉末。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の発明におい
   て、前記被膜は１μｍ以下の厚さをもって前記粒子表面
   を覆うことを特徴とする窒化アルミニウム粉末。
4. 【請求項４】 シラノール基含有ポリオルガノシロキサ
   ンと有機溶媒とを用いて窒化アルミニウム粉末のコーテ
   ィング溶液を調整し、この溶液であらかじめ用意した窒
   化アルミニウムの粒子表面を被覆し、そこで当該粒子表
   面に存在するＡｌ−ＯＨ基とシラノール基とを脱水縮合
   させてＡｌ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成し、この結合を介して
   前記粒子表面に前記シラノール基含有ポリオルガノシロ
   キサン被膜をコーティングすることを特徴とする窒化ア
   ルミニウム粉末の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の発明において、前記Ａｌ
   −Ｏ−Ｓｉ結合を形成する工程として、１００℃以上４
   ５０℃以下で加熱処理を施すことにより前記粒子表面に
   存在するＡｌ−ＯＨ基とシラノール基とを脱水縮合させ
   てＡｌ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成する工程を用いることを特
   徴とする窒化アルミニウム粉末の製造方法。