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公開番号2025016583
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024188426,2021521100
出願日2024-10-25,2019-12-13
発明の名称マグネシア及びその製造方法、及び高熱伝導性マグネシア組成物、これを用いたマグネシアセラミックス
出願人コリアインスティテュートオブマテリアルズサイエンス
代理人個人
主分類C04B 35/053 20060101AFI20250128BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】耐吸湿性に優れ、熱界面素材用セラミックフィラーに適用し得るマグネシア及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、粉末から多様な形状と大きさのグラニュールを製造することができ、ドナーの添加によって熱処理後、耐吸湿性のある表面酸化物層が形成されることにより、MgOの低い耐吸湿性が改善するマグネシア及びその製造方法について開示する。また、本発明は、MgOにドナーを添加して焼結温度を低くし、熱拡散係数を向上させる高熱伝導性マグネシア組成物、及びこれを用いたマグネシアセラミックスについて開示する。本発明によるマグネシアの製造方法は、(a)MgO粉末にドナーと有機溶媒を添加して混合物を形成する段階;(b)前記混合物からドナーの添加されたMgOグラニュールを形成する段階;及び(c)前記ドナーの添加されたMgOグラニュールを熱処理する段階;とを含むことを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
（ａ）マグネシア（ＭｇＯ）にドナー（ｄｏｎｏｒ）を添加及び混合して、マグネシア組成物を製造する段階；
（ｂ）前記マグネシア組成物を乾燥する段階；
（ｃ）前記乾燥したマグネシア組成物を焼結する段階；とを含むマグネシアセラミックスの製造方法であって、工程（ａ）において、ＭｇＯ粉末とドナーの総量１００ｗｔ％に対して、ドナーを０ｗｔ％超２．０ｗｔ%以下で添加する過程を含み、前記工程（ｃ）が１２００℃以上１５００℃未満で焼結過程を含み、マグネシアセラミックスの製造方法。
ここでドナーとは、ＭｇＯに比べて、金属原子価の高い金属酸化物であって、３価以上の原子価を有する金属の酸化物を意味する。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の製造方法で調製したマグネシアセラミックスであって、
マグネシア（ＭｇＯ）とドナーとを含むマグネシア組成物の焼結体を含み、
前記マグネシア（ＭｇＯ）の理論密度（３．５８ｇ／ｃｍ
３
）に対して、９３％～９９．９％の相対密度値を有するマグネシアセラミックス。
【請求項３】
請求項１に記載の製造方法で調製したマグネシアセラミックスであって、
マグネシア組成物の焼結体を含み、
１０．４ｍｍ
２
／s～２１．９ｍｍ
２
／ｓの熱拡散度値を有するマグネシアセラミックス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭｇＯ粉末にドナーを添加して熱処理するうちに、ＭｇＯグラニュールの表面にグラニュールの内部とは異なるＭｇＯ－ドナーを含む表面酸化物層が形成されつつ、耐吸湿性が改善して、熱界面素材として用いられるセラミックフィラー用マグネシア及びその製造方法に関する。また、本発明は、ＭｇＯにドナーを添加して焼結温度を低くし、熱拡散係数を向上させる高熱伝導性マグネシア組成物、及びこれを用いたマグネシアセラミックスに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
高出力ＬＥＤやパワーデバイス等の高電力が消耗され、熱が多く発生する部品の製作において、部品の信頼性及び長寿命を保障するために放熱パッケージが使用されている。
【０００３】
通常、放熱パッケージは、高熱伝導性絶縁基板、金属ヒートシンク（Ｍｅｔａｌ
ＨｅａｔＳｉｎｋ）からなっている。高熱伝導性絶縁基板と金属ヒートシンクとの間には、放熱接着剤である熱界面素材（ＴＩＭ：ＴｈｅｒｍａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅＭａｔｅｒｉａｌ）が使用される。
【０００４】
熱界面素材は、高熱伝導性絶縁基板と金属ヒートシンクとを互いに密着させる接着剤として役割するか、放熱部品として単独使用される。このような熱界面素材は、ポリマーと高熱伝導性金属又はセラミックフィラー素材の複合体からなる。
【０００５】
熱界面素材は、主にポリマーにＡｌ
２
Ｏ
３
フィラーを含ませて使用されている。
【０００６】
しかし、Ａｌ
２
Ｏ
３
フィラー素材は、熱伝導度が２０－３０Ｗ／ｍＫと、多少低くて、改善する必要がある。
【０００７】
一方、ＭｇＯは、原料コストがＡｌ
２
Ｏ
３
と同等な水準であり、熱伝導度が３０－６０Ｗ／ｍＫと、Ａｌ
２
Ｏ
３
フィラー素材に比べて熱伝導性に優れている。のみならず、ＭｇＯは、１０
１４
Ｏｈｍ・ｃｍ以上の比抵抗を示して、電気絶縁性に優れている。これによって、Ａｌ
２
Ｏ
３
フィラーの代わりにＭｇＯフィラーが使用されると、Ａｌ
２
Ｏ
３
に基づく熱界面素材の熱伝導度を改善することができるため、ＴＩＭ用フィラーとして有用である。
【０００８】
しかし、ＭｇＯは、吸湿性が比較的に高いため、水分の吸収によって熱伝導度が低下する。そして、水分の吸収によってＭｇＯの表面に発生するＭｇ（ＯＨ）
２
は、高分子との複合を難しくして、ＴＩＭとして製造が難しいだけでなく、体積の膨脹によってポリマー素材と分離される可能性が高い点等の問題が発生しやすい。かかる点がＭｇＯを熱伝導性セラミックフィラーへの実用化における障害要素となっている。これによって、ＭｇＯをＴＩＭ用熱伝導性セラミックフィラーとして開発するためには、耐吸湿性を改善し得る技術の開発が先行すべきである。
【０００９】
一方、ＭｇＯは、アルミナ（Ａｌ
２
Ｏ
３
）に比べて、熱伝導度が３０－６０Ｗ／ｍＫと、高い長所がある。
【００１０】
しかし、アルミナ（Ａｌ
２
Ｏ
３
）が約１５００～１６００℃で焼結される反面、マグネシア（ＭｇＯ）は、１７００℃以上の高温で焼結される短所があり、マグネシア（ＭｇＯ）の焼結条件が改善する必要がある。そのうちに、マグネシア（ＭｇＯ）の低温焼結の試みはあったが、熱伝導度を保持しながら焼結温度を低くする放熱セラミック素材の研究はなかった。
（【００１１】以降は省略されています）

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