氮化硼粉末及含有該氮化硼粉末的樹脂組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種氮化硼粉末及含有其的樹脂組合物。詳細而言，本發明適合作為 用于將功率器件等放熱性電子部件的熱傳導至散熱構件的樹脂組合物來使用。尤其是本發 明涉及一種填充于印刷線路板的絕緣層及熱界面材料的樹脂組合物的、顯現出高導熱系數 的氮化硼粉末及含有其的樹脂組合物。
【背景技術】
[0002] 在功率器件、晶體管、閘流晶體管、CPU等放熱性電子部件中，如何有效地將使用時 產生的熱進行散熱成為重要課題。一直以來，作為這樣的散熱對策，通常進行：（1)對安裝 放熱性電子部件的印刷線路板的絕緣層進行高導熱化；（2)將放熱性電子部件或安裝有放 熱性電子部件的印刷線路板借助電絕緣性熱界面材料（Thermal Interface Materials)安 裝在散熱片等散熱構件上。作為印刷線路板的絕緣層及熱界面材料的樹脂組合物，使用使 導熱系數高的陶瓷粉末填充在有機硅樹脂、環氧樹脂中而成的組合物。
[0003] 近年來，由于伴隨電子設備的輕薄短小化的高密度安裝技術的快速發展，推進了 放熱性電子部件內的電路的高速?高集成化、及放熱性電子部件在印刷線路板上的安裝密 度的增加。因此，電子設備內部的放熱密度逐年增加，要求顯現出比以往導熱性高的陶瓷粉 末。
[0004] 根據如上所述的背景，具有（1)高導熱系數、（2)高絕緣性、（3)低相對介電常數 等作為電絕緣材料的優異性質的六方氮化硼（hexagonal Boron Nitride)粉末受到關注。 然而，六方氮化硼顆粒的面內方向（a軸方向）的導熱系數為400WAm*K)，而其厚度方向 (c軸方向）的導熱系數為2WAm · K)，源于晶體結構和鱗片形狀的導熱系數的各向異性大 (非專利文獻1)。進而，在將六方氮化硼粉末填充于樹脂中時，顆粒彼此一致取向于同一方 向。因此，例如，在制造熱界面材料時，六方氮化硼顆粒的面內方向（a軸方向）與熱界面材 料的厚度方向呈垂直，不能充分有效利用六方氮化硼顆粒的面內方向（a軸方向）的高導熱 系數。
[0005] 為了解決這樣的問題，在專利文獻1中，提出了使六方氮化硼顆粒的面內方向（a 軸方向）沿高導熱片取向的厚度方向的技術。根據專利文獻1提出的技術，能夠有效利用六 方氮化硼顆粒的面內方向（a軸方向）的高導熱系數。然而，在專利文獻1提出的技術中， 存在如下問題：（1)需要在下一工序層疊已取向的片，制造工序容易變復雜；(2)在層疊?固 化后需要薄薄地切成片狀，難以確保片厚度的尺寸精度。另外，在專利文獻1提出的技術 中，由于六方氮化硼顆粒的形狀為鱗片形狀，因此，在樹脂中填充時粘度增加，流動性變差， 因此難以進行高填充。為了改善這些情況，提出了抑制六方氮化硼顆粒的導熱系數的各向 異性的各種形狀的氮化硼粉末。
[0006] 例如，在專利文獻2及3中，提出了使用一次顆粒的六方氮化硼顆粒在未沿同一方 向取向的情況下凝聚而成的氮化硼粉末。根據專利文獻2及3提出的技術，可以抑制導熱 系數的各向異性。然而，在專利文獻2及3提出的技術中，由于經凝聚的氮化硼粉末的形狀 為松塔狀（例如，參見專利文獻2的段落[0020]圖6)、塊狀（例如，參見專利文獻3的段落
[0037]圖3~5)，平均球形度小，因此，在樹脂中填充時有限度，在提高導熱系數方面有限 度。
[0007] 另外，在專利文獻4中，提出了使用通過六方氮化硼顆粒包覆硼酸鹽顆粒而得到 的平均球形度高的氮化硼粉末。根據專利文獻4提出的技術，在抑制導熱系數的各向異性 和提高在樹脂中的填充性方面可以得到一定的效果。然而，在專利文獻4提出的技術中，由 于導熱系數低的硼酸鹽顆粒的含有率高（例如，參見段落[0020]、[0028])，因此，存在不能 充分有效利用六方氮化硼顆粒的高導熱系數之類的問題。
[0008] 進而，已知環氧樹脂、有機硅樹脂的導熱系數大大低于六方氮化硼顆粒的面內方 向（a軸方向）的導熱系數。因此，將抑制了導熱系數的各向異性的氮化硼顆粒填充于樹脂 中而得到的樹脂組合物的導熱系數深受氮化硼顆粒和樹脂界面的接觸熱電阻的影響。即， 為了得到導熱系數高的樹脂組合物，需要抑制氮化硼顆粒的導熱系數的各向異性、減小樹 脂與氮化硼顆粒界面的接觸熱電阻。
[0009] 作為減小樹脂與氮化硼顆粒界面的接觸熱電阻的方法，可舉出：（1)增大氮化硼 顆粒的平均粒徑（減少氮化硼顆粒與樹脂界面的總數）、（2)通過添加硅烷偶聯劑來提高樹 脂與氮化硼顆粒的相容、（3)使氮化硼顆粒彼此面接觸，（3)的效果最大。
[0010] 例如，在專利文獻5及6中，提出了六方氮化硼的一次顆粒各向同性地凝聚而成的 氮化硼顆粒、將其分散在熱固性樹脂中而成的導熱性片。根據專利文獻5及6提出的技術， 在抑制導熱系數的各向異性和提高在樹脂中的填充性方面可以得到一定的效果。然而，在 專利文獻5及6提出的技術中，未考慮由氮化硼顆粒彼此的面接觸導致的接觸熱電阻降低， 因此，存在不能充分有效利用六方氮化硼顆粒的高導熱系數之類的問題。
[0011] 另外，在專利文獻7中，提出了一種導熱性片，其特征在于，由氮化硼的一次顆粒 構成的二次顆粒呈面接觸。根據專利文獻7提出的技術，在抑制導熱系數的各向異性、提高 在樹脂中的填充性及減小接觸熱電阻方面可以得到一定的效果。然而，在專利文獻7中，未 示出配混一次顆粒的六方氮化硼的結合所需的燒結助劑（例如，段落[0017])，并且，對于 專利文獻7提出的技術而言，由于孔隙率小至50體積％以下（例如，段落[0014])，因此，難 以兼顧提高二次顆粒的強度和變形容易性（低彈性模量）。其結果，專利文獻7提出的技術 在通過減小接觸熱電阻來提高導熱系數方面有限度，期待更進一步的技術開發。
[0012] 現有技術文獻
[0013] 專利文獻
[0014] 專利文獻1 :日本特開2000-154265號公報
[0015] 專利文獻2 :日本特開平9-202663號公報
[0016] 專利文獻3 :日本特開2011-98882號公報
[0017] 專利文獻4 :日本特開2001-122615號公報
[0018] 專利文獻5 :日本特開2010-157563號公報
[0019] 專利文獻6 :日本特開2012-171842號公報
[0020] 專利文獻7 :國際公開第2012/070289號小冊子
[0021] 非專利文獻
[0022] 非專利文獻 I :R. F. Hill, P. H. Supancic, J. Am. Ceram. Soc.，85, 851 (2002)
【發明內容】
[0023] 發明要解決的問題
[0024] 鑒于上述現有技術，本發明的課題在于，提供一種氮化硼粉末及含有其的樹脂組 合物，所述氮化硼粉末適合作為用于將功率器件等放熱性電子部件的熱傳導至散熱構件的 樹脂組合物來使用，尤其是填充于印刷線路板的絕緣層及熱界面材料的樹脂組合物中，通 過抑制導熱系數的各向異性和降低接觸熱電阻而顯現出高導熱系數。
[0025] 用于解決問題的方案
[0026] 為了解決上述課題，在本發明中，采用以下方法。
[0027] (1) -種氮化硼粉末，其特征在于，含有六方氮化硼的一次顆粒結合而得到的氮化 硼顆粒，對于作為前述氮化硼顆粒的聚集體的氮化硼粉末，其平均球形度為0. 70以上、平 均粒徑為20~100 μ m、孔隙率為50~80 %、平均孔徑為0. 10~2. 0 μ m、最大孔徑為10 μ m 以下、及含鈣率為500~5000ppm。
[0028] (2)根據前述（1)所述的氮化硼粉末，其特征在于，通過粉末X射線衍射法測定的 石墨化指數為1.6~4.0,（002)面與（100)面的峰強度比1(002)/1(100)為9.0以下。
[0029] (3)根據前述⑴所述的氮化硼粉末，其特征在于，使用平均粒徑為2~6 μπι的無 定形氮化硼和平均粒徑為8~16 μ m的前述六方氮化硼作為原料，并且，以質量基準計，將 這它們的配混比設為前述無定形氮化硼：前述六方氮化硼為60 :40~90 :10。
[0030] (4) -種樹脂組合物，其特征在于，含有前述⑴~⑶中任一項所述的氮化硼粉 末和樹脂。
[0031] (5)根據前述（4)所述的樹脂組合物，其特征在于，前述氮化硼顆粒的彈性模量為 5~35MPa，前述氮化硼顆粒彼此呈面接觸。
[0032] 發明的效果
[0033] 本發明的氮化硼粉末可提高并兼顧氮化硼顆粒的顆粒強度及顆粒的變形容易性 (低彈性模量）。因此，本發明