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公開番号2025142797
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024042360
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 20060101AFI20250924BHJP(無機化学)
要約【課題】高密度と高円形度を両立することで、複合材組成物とした際に高熱伝導率化が期待できる窒化ホウ素凝集粉末の提供。
【解決手段】窒化ホウ素一次粒子を含む窒化ホウ素凝集粒子であって、前記窒化ホウ素一次粒子間に1μm以上のアルミニウム化合物を含有する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】
窒化ホウ素一次粒子を含む窒化ホウ素凝集粒子であって、前記窒化ホウ素一次粒子間に１μｍ以上のアルミニウム化合物を含有する、窒化ホウ素凝集粒子。
続きを表示（約 480 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】
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５】
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６】
窒化ホウ素凝集粉末に対してアルミニウム元素を０．１質量％以上含む、請求項２又は３に記載の窒化ホウ素凝集粉末。
【請求項７】
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８】
前記マトリクス材が樹脂を含む、請求項７に記載の複合材組成物。
【請求項９】
請求項７に記載の複合材組成物を成形してなる、放熱部材。
【請求項１０】
請求項９に記載の放熱部材を備える、半導体デバイス。

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 2,400 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】
特許文献１には、フィラー充填率を上げて伝熱パスを確保する観点で、円形度が高い凝集粒子の重要性が記載されている。特許文献２には、充填率を上げるという観点から、フィラー粒子内の細孔容積を低減する技術が記載されている。
また、フィラーの複合化という観点から、特許文献３には、酸化物・窒化物を結合相として用いることによって、窒化ホウ素一次粒子同士を繋いで熱伝導率を確保する技術が記載されている。そして、特許文献４には、酸化物、窒化物あるいは酸窒化物を窒化ホウ素粒子の表面に析出させることを特徴とするハイブリッド型ＢＮ凝集粒子が提案されている。さらに、特許文献５には、窒化アルミニウムを窒化ホウ素と複合化することにより熱伝導率を向上させた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）－窒化ホウ素複合凝集粒子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１５／１２２３７９号
国際公開第２０２１／０７９９１２号
国際公開第２０１３／１６７３０６号
特開２０１４－２８７４９号公報
特開２０２１－１６５２２８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に記載のように放熱部材中のフィラー分率を高めて高い熱伝導率を得るためには、フィラーの均一な配列を促し、粒子間隙が最少となるように凝集粒子の円形度が高いことが重要である。さらに、特許文献２に記載のように、粒子内のフィラー分率（密度）を上げて高い熱伝導率を引き出すという点では、粒子内の空隙率を小さくすることも重要である。しかし、単に粒子内の細孔容積を減らしただけでは、構成するＢＮ一次粒子同士の接続部分での熱抵抗に対して改善の余地が残る。
【０００７】
そこで、ＢＮ結晶同士を他の材料でつないで熱伝導率を改善する観点で、材料の複合化が検討されている。特許文献３には、酸化物・窒化物を結合相として用いる方法が記載されているが、この方法では、高い熱伝導率を誇る窒化ホウ素凝集粒子は、酸化物・窒化物に分断されることで熱抵抗が発生し、高い熱伝導率を十分に引き出せるとは言えず改善の余地がある。また、特許文献４のように、窒化ホウ素粒子の表面に酸化物、窒化物あるいは酸窒化物を析出させることは円形度を下げる要因になり、複合材組成物や放熱部材へ窒化ホウ素凝集粉末を高充填して熱伝導率を上げる観点からは不利となる。さらに、特許文献５では、ＢＮ一次粒子の作る熱伝導パス中にＡｌＮ一次粒子が配置されたＡｌＮ－ＢＮ複合凝集粒子を提供することで熱伝導率の改善を試みているが、窒化ホウ素の分断を生じ、また、それぞれの材料が異なる結晶系の粒子を形成するため窒化ホウ素とＡｌＮ間の密着性に劣り、その隙間は熱抵抗の要因となる。
【０００８】
本発明は、材料の複合化によって高い熱伝導率を示す伝熱パスを形成しているものであって、高密度と高円形度を両立することで、複合材組成物とした際に高熱伝導率化が期待できる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】
【０００９】
本発明は以下の態様を有する。
［１］窒化ホウ素一次粒子を含む窒化ホウ素凝集粒子であって、前記窒化ホウ素一次粒子間に１μｍ以上のアルミニウム化合物を含有する、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］投影画像における円形度が８２％以上である、［２］又は［３］に記載の窒化ホウ素凝集粉末。
［５］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］～［４］のいずれかに記載の窒化ホウ素凝集粉末。
［６］窒化ホウ素凝集粉末に対してアルミニウム元素を０．１質量％以上含む、［２］～［５］のいずれかに記載の窒化ホウ素凝集粉末。
［７］前記［２］～［６］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。
［８］前記マトリクス材が樹脂を含む、［７］に記載の複合材組成物。
［９］前記［７］又は［８］に記載の複合材組成物を成形してなる、放熱部材。
［１０］前記［９］に記載の放熱部材を備える、半導体デバイス。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高密度と高円形度を両立することで、複合材組成物とした際に高熱伝導率化が期待できる窒化ホウ素凝集粉末が得られる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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