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公開番号2024146815
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2024042457
出願日2024-03-18
発明の名称窒化ホウ素凝集粒子、窒化ホウ素凝集粉末、複合材組成物、放熱部材、半導体デバイス
出願人三菱ケミカル株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C01B 21/064 20060101AFI20241004BHJP(無機化学)
要約【課題】空隙率がより低減された窒化ホウ素凝集粉末を提供する。
【解決手段】鱗片状の窒化ホウ素一次粒子と、長径及び短径がいずれも3μm超である塊状の窒化ホウ素一次粒子とを含む、窒化ホウ素凝集粒子を含む、窒化ホウ素凝集粉末。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
鱗片状の窒化ホウ素一次粒子と、長径及び短径がいずれも3μm超である塊状の窒化ホウ素一次粒子とを含む、窒化ホウ素凝集粒子。
続きを表示(約 510 文字)【請求項2】
請求項1に記載の窒化ホウ素凝集粒子を含む、窒化ホウ素凝集粉末。
【請求項3】
前記窒化ホウ素凝集粒子を個数基準で50%以上含む、請求項2に記載の窒化ホウ素凝集粉末。
【請求項4】
水銀圧入細孔分布測定法による粒子内空隙率が47%以下である、請求項2又は3に記載の窒化ホウ素凝集粉末。
【請求項5】
圧縮試験における変位率が21%以下である、請求項2又は3に記載の窒化ホウ素凝集粉末。
【請求項6】
圧縮試験における弾性率が75MPa以上である、請求項2又は3に記載の窒化ホウ素凝集粉末。
【請求項7】
投影画像における円形度が82%以上である、請求項2又は3に記載の窒化ホウ素凝集粉末。
【請求項8】
請求項2又は3に記載の窒化ホウ素凝集粉末と、マトリクス材を含む、複合材組成物。
【請求項9】
前記マトリクス材が樹脂を含む、請求項8に記載の複合材組成物。
【請求項10】
請求項8に記載の複合材組成物を成形してなる、放熱部材。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は窒化ホウ素凝集粒子、前記窒化ホウ素凝集粒子を含む窒化ホウ素凝集粉末、前記窒化ホウ素凝集粉末を含む複合材組成物、前記複合材組成物を用いた放熱部材、前記放熱部材を用いた半導体デバイスに関する。
続きを表示(約 2,200 文字)【背景技術】
【0002】
窒化ホウ素(BN)は、絶縁性のセラミックであり、ダイヤモンド構造を持つc-BN、黒鉛構造をもつh-BN、乱層構造を持つα-BN、β-BNなど様々な結晶型が知られている。
これらの中で、h-BNは、黒鉛と同じ層状構造を有し、合成が比較的容易でかつ熱伝導性、固体潤滑性、化学的安定性、耐熱性に優れるという特徴を備えていることから、電気・電子材料分野で多く利用されている。
【0003】
近年、特に電気・電子分野では集積回路の高密度化に伴う発熱が大きな問題となっており、いかに熱を放熱するかが緊急の課題となっている。h-BNは、絶縁性であるにもかかわらず、高い熱伝導性を有するという特徴を活かして、このような放熱部材用熱伝導性フィラーとして注目を集めている。
【0004】
高熱伝導率を発現する六方晶窒化ホウ素を得るべく様々な取り組みがされている。特許文献1において、従来の板状の結晶とは異なるC軸方向への結晶成長を促進したアスペクト比が1に近いh-BN単結晶が見出されている。また、特許文献2では、肉厚と言う表現を使い、従来の板状の結晶とは異なるアスペクト比が1に近いBNの結晶が見出されている。特許文献3では、一次粒子を凝集させて、通常の板状結晶による凝集粒子の断面の面積比率を規定している。特許文献4では、複合セラミックスで、BN凝集粒子の空隙率を下げる手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2019-189525号公報
特開2021-155279号公報
国際公開第2020/004600号
特開2014-172768号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1や特許文献2のように、BNの一次結晶を改善する試みは、鱗片状のBN一次粒子に対しては有効な改善策となる。しかし、実際に、複合材組成物として使う際には、混合した樹脂が高粘度となり、BNフィラーの含有比率を上げられないという問題が発生し、熱伝導率改善の障害となる。特許文献3のように、一次粒子の凝集粒子として塊状の粒子を形成する場合は、断面積のBN一次粒子の面積比率で密度を上げる場合も、一次粒子が板状であるため、熱伝導率低下要因につながる凝集粒子内でのBN結晶の配向の問題を解決できない。さらに、特許文献4のようにBNとそれ以外のセラミックスを複合化する手法においても、各セラミックス同士の密着性やBN鱗片の配向の問題が残る。また、実際の空隙率も50%程度にとどまり、BN凝集粒子において、空隙率を下げることがいかに難しいかが伺える。
本発明は、空隙率がより低減された窒化ホウ素凝集粉末の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は以下の態様を有する。
[1] 鱗片状の窒化ホウ素一次粒子と、長径及び短径がいずれも3μm超である塊状の窒化ホウ素一次粒子とを含む、窒化ホウ素凝集粒子。
[2] 前記[1]に記載の窒化ホウ素凝集粒子を含む、窒化ホウ素凝集粉末。
[3] 前記窒化ホウ素凝集粒子を個数基準で50%以上含む、[2]に記載の窒化ホウ素凝集粉末。
[4] 水銀圧入細孔分布測定法による粒子内空隙率が47%以下である、[2]又は[3]に記載の窒化ホウ素凝集粉末。
[5] 圧縮試験における変位率が21%以下である、[2]~[4]のいずれかに記載の窒化ホウ素凝集粉末。
[6] 圧縮試験における弾性率が75MPa以上である、[2]~[5]のいずれかに記載の窒化ホウ素凝集粉末。
[7] 投影画像における円形度が82%以上である、[2]~[6]のいずれかに記載の窒化ホウ素凝集粉末。
[8] 前記[2]~[7]のいずれかに記載の窒化ホウ素凝集粉末と、マトリクス材を含む、複合材組成物。
[9] 前記マトリクス材が樹脂を含む、[8]に記載の複合材組成物。
[10] 前記[8]又は[9]に記載の複合材組成物を成形してなる、放熱部材。
[11] 前記[10]に記載の放熱部材を備える、半導体デバイス。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、空隙率がより低減された窒化ホウ素凝集粉末が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
実施例1の窒化ホウ素凝集粒子の例の断面を示すSEM写真である。
実施例1の窒化ホウ素凝集粉末のSEM写真である。
実施例2の窒化ホウ素凝集粒子の例の断面を示すSEM写真である。
実施例2の窒化ホウ素凝集粉末のSEM写真である。
比較例1の窒化ホウ素凝集粒子の例の断面を示すSEM写真である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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