绝缘性填料和其制造方法、包含该绝缘性填料的绝缘材料和其制造方法技术

绝缘性填料包含在具有平均一次粒径D2的氧化镁粉末和/或氮化物系无机粉末的表面上附着具有小于平均一次粒径D2的平均一次粒径D1的疏水性热解法氧化物粉末而得到的混合粉末，平均一次粒径D1相对于平均一次粒径D2的比D1/D2为6

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】绝缘性填料和其制造方法、包含该绝缘性填料的绝缘材料和其制造方法


[0001]本专利技术涉及除了高热传导性之外还具有高耐水性的以氧化镁粉末和氮化铝、氮化硼、氮化硅等氮化物系无机粉末作为主成分的绝缘性填料和其制造方法。此外，涉及包含该绝缘性填料的绝缘材料和其制造方法。应予说明，本说明书中，“绝缘性”是指电绝缘性，“绝缘材料”是指具有电绝缘性的材料。应予说明，本申请基于在2020年3月26日在日本申请的日本特愿2020
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055633号要求优先权，在此援引其内容。

技术介绍

[0002]迄今，包含这种绝缘性填料的具有高热传导性的绝缘材料在通信机器、车载电子机器的包含半导体芯片或晶体管或锂离子二次电池或LED光源的发热体的冷却构件、发动机的壳体中内藏的定子的冷却构件、逆变器的壳体中内藏的电力变换装置的冷却构件、致动器的滑动部或旋转部中释放所产生的热的放热构件等中利用。
[0003]作为绝缘性填料的材料之一的氧化镁(MgO)粉末的热传导性、电绝缘性等优异，与氮化铝粉末、氮化硼粉末相比廉价，比重轻，且莫氏硬度低，因此处理性优异。由于这样的特性，氧化镁粉末适合作为具有热传导性的绝缘性填料。然而，氧化镁具有容易与水反应而水解，变质为氢氧化镁的性质。
[0004]此外，作为绝缘性填料的另外的材料的氮化铝(AlN)粉末、氮化硼(BN)粉末、氮化硅(Si3N4)粉末等氮化物系无机粉末的比重也轻，热传导性、电绝缘性等优异。由于这样的特性，氮化物系无机粉末适合作为具有热传导性的绝缘性填料。然而，氮化物以氮化铝粉末为首，与水的反应性强，因此具有如果与水接触则水解，在产生氨的同时分解为水合铝等水合物的性质。
[0005]这些氧化镁(MgO)或氮化物(AlN、BN、Si3N4)的水解也因大气中的水分而进行，因此在将氧化镁粉末或氮化物系无机粉末在高温高湿的氛围下作为绝缘性填料长时间使用的情况下，存在作为绝缘性填料的品质显著降低的问题。这对于包含在树脂中含有氧化镁粉末或氮化物系无机粉末的树脂成型体的绝缘材料也同样如此，氧化镁(MgO)或氮化物(AlN、BN、Si3N4)除了大气中的水分之外，也与树脂中的水分等反应，存在使包含树脂成型体的绝缘材料的品质劣化的担忧。
[0006]为了解决该问题，已知为了改善与水的反应性而提高耐水性，对氧化镁(MgO)粉末或氮化铝(AlN)粉末的表面进行化学修饰的方法。作为其一例，公开了含磷的覆盖氧化镁粉末，其特征在于，在表面上具有包含复合氧化物的覆盖层的覆盖氧化镁粉末的前述表面的至少一部分上，进一步具有包含磷酸镁系化合物的覆盖层，且前述磷酸镁系化合物相对于前述覆盖氧化镁粉末的含量换算为磷，为整体的0.1~10质量%(例如参照专利文献1(权利要求1))。
[0007]此外，作为另一例，公开了耐水性优异的氮化铝粉末，其是将在表面上具有氧化铝覆膜或磷酸系覆膜的氮化铝粉末，添加相对于氮化铝粉末100重量份0.1~10重量份的量的
有机硅系偶联剂、有机磷酸系偶联剂、或者有机钛系偶联剂进行处理得到(例如参照专利文献2(权利要求1))。
[0008]另一方面，公开了高热传导绝缘材料，其中，在相对大尺寸的填料的周围相对小尺寸的填料凝集而得到的凝集体分散在聚合物母材内(例如参照专利文献3(权利要求1和2、段落[0010]、[0015]~[0017]、[0023]、图1、图2))。该高热传导绝缘材料中，聚合物母材包含硅酮、尼龙、PP(聚丙烯)、PPS(聚苯硫醚)、LCP(液晶聚合物)中任一种，填料包含炭化硅、氮化硅、氮化硼、二氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧化镁中任一种或它们的混合物。此外，相对大尺寸的填料为球状或近似球状的情况下，其粒径能够生成为1~100μm左右，小尺寸的填料的粒径能够生成为0.1~10μm左右。进一步，专利文献1记载的凝集体通过在生成粗大填料后，将其一部分粉碎而细分化，分级等而生成规定尺寸的微小填料，将这些粗大填料和微小填料混炼，从而生成。
[0009]像这样构成的高热传导绝缘材料，能够在不增多填料的填充量、或增大填料的大小的情况下，提高聚合物与填料间的导热效率。其在与以往的一样的粗大填料在聚合物内分散的绝缘材料相比的情况下，能够增长为了得到相同的导热量而需要的填料间距离，意味着能够减少填料填充量。由于能够减少填料填充量，因此能够提高其成型性。此外，凝集体呈现小尺寸的填料从大尺寸的填料外周随机突出的粒结构，由此导热方向不会具有任意的一个方向(各向异性)，而是形成多种方向(各向同性)。进一步，小尺寸的填料能够嵌入聚合物内而发挥锚定效果，其结果是，通过提高聚合物与填料凝集体的界面强度，能够提高绝缘材料的机械强度。
[0010]现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006
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151778号公报专利文献2：日本特开平7
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33415号公报专利文献3：日本特开2008
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293911号公报。

技术实现思路

[0011]专利技术要解决的课题然而，专利文献1中示出的含磷的覆盖氧化镁(MgO)粉末、或专利文献2中示出的氮化铝(AlN)粉末尽管耐水性一定程度提高，但在高温高湿条件下的耐水性不能说充分，要求耐水性的改善。此外，由在树脂中包含这样的粉末的树脂成型体形成的绝缘材料、和专利文献3中示出的高热传导绝缘材料在水中长时间浸渍绝缘材料的情况下，存在浸水前后的绝缘击穿电压的变化率(绝对值)大的课题。
[0012]本专利技术的目的在于，提供体积电阻率难以因吸湿而降低的绝缘性填料和其制造方法。本专利技术的另一目的在于，提供浸水前后的绝缘击穿电压的变化率(绝对值)小的绝缘材料和其制造方法。
[0013]用于解决课题的手段本专利技术的第一观点是绝缘性填料，其特征在于，包含在具有平均一次粒径D2的氧化镁粉末和/或氮化物系无机粉末的表面上附着具有小于前述平均一次粒径D2的平均一次粒径D1的疏水性热解法氧化物粉末而得到的混合粉末，前述平均一次粒径D1相对于前述平
均一次粒径D2的比D1/D2为6
×
10
‑5~3
×
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‑3，前述混合粉末的体积电阻率为1
×
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11
Ω
·
m以上，前述疏水性热解法氧化物粉末的含有比例在以前述混合粉末作为100质量%时为5质量%~30质量%。
[0014]本专利技术的第二观点是基于第一观点的专利技术，是绝缘性填料，其中，前述氮化物系无机粉末为选自氮化铝粉末、氮化硼粉末和氮化硅粉末中的1种以上粉末。
[0015]本专利技术的第三观点是基于第一观点的专利技术，是绝缘性填料，其中，前述疏水性热解法氧化物为疏水性热解法二氧化硅、疏水性热解法氧化铝或疏水性热解法二氧化钛。
[0016]本专利技术的第四观点是基于第一至第三中任一观点的专利技术，是绝缘性填料，其中，在温度32℃、相对湿度80%的恒温恒湿下吸湿水蒸气16天时，通过下述的式(1)算出的因吸湿而导致的体积电阻率的降低率(%)低于+50%，因吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.绝缘性填料，其特征在于，包含在具有平均一次粒径D2的氧化镁粉末和/或氮化物系无机粉末的表面上附着具有小于前述平均一次粒径D2的平均一次粒径D1的疏水性热解法氧化物粉末而得到的混合粉末，前述平均一次粒径D1相对于前述平均一次粒径D2的比D1/D2为6
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‑3，前述混合粉末的体积电阻率为1
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m以上，前述疏水性热解法氧化物粉末的含有比例在将前述混合粉末记作100质量%时，为5质量%~30质量%。2.根据权利要求1所述的绝缘性填料，其中，前述氮化物系无机粉末为选自氮化铝粉末、氮化硼粉末和氮化硅粉末中的1种以上粉末。3.根据权利要求1所述的绝缘性填料，其中，前述疏水性热解法氧化物为疏水性热解法二氧化硅、疏水性热解法氧化铝或疏水性热解法二氧化钛。4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘性填料，其中，在温度32℃、相对湿度80%的恒温恒湿下吸湿水蒸气16天时，通过下述的式(1)算出的因吸湿而导致的体积电阻率的降低率(%)低于+50%，因吸湿而导致的体积电阻率的降低率(%)=[(吸湿前的...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木昌雄，
申请(专利权)人：日本艾罗西尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：