JPH0436110B2

JPH0436110B2 -

Info

Publication number: JPH0436110B2
Application number: JP7028887A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Hatori; Masae Nakanishi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1992-06-15
Also published as: JPS63236745A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、耐熱性及び熱伝導性が優れている窒
化アルミニウムセメントに関する。Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an aluminum nitride cement that has excellent heat resistance and thermal conductivity.

（従来の技術）各種の加熱環境下で使用される部品間の接合を
行う場合や、同様にして使用される各種器具と該
器具の被適用対象物との接合を行う場合には、通
常、各種接着剤やセメントが接合材料として用い
られている。かかる加熱環境下で用いられる接合
材料には、耐熱性と共に熱伝導性が優れているこ
とが要求されることが多い。(Prior Art) When joining parts used in various heating environments, or when joining various instruments used in the same way and objects to which the instruments are applied, Various adhesives and cements are used as bonding materials. Bonding materials used in such heating environments are often required to have excellent heat resistance and thermal conductivity.

従来から接合材料として安価で使い易いことか
ら樹脂系接着剤が用いられているが、しかしその
一方では耐熱性が非常に悪いので加熱環境下にお
ける使用は困難である。したがつて、一般には耐
熱性が優れているという点から、アルミナセメン
トが用いられている。このアルミナセメントは、
アルミナ（Al₂O₃）、水ガラス及び有機バインダ
ーの混合物であり、加熱環境下において速やかに
固化させることができ、また固化後の耐熱性が優
れている。しかしながら、このようにアルミナセ
メントは優れた耐熱性を有しているものの、一方
では熱伝導性が低いという問題がある。したがつ
て、かかるアルミナセメントでは、耐熱性と共に
熱伝導性が要求されるような場合、例えば、発熱
源と加熱部との接合や、熱電対温度計を被測定物
に固着させる場合などの接合材料としては適用が
困難であり、特に後者の場合には測定精度が低く
なつたり、測定値がばらついたりするような実用
上重大な問題を生ずる。 Resin-based adhesives have traditionally been used as bonding materials because they are cheap and easy to use, but on the other hand, they have very poor heat resistance and are therefore difficult to use in heated environments. Therefore, alumina cement is generally used because of its excellent heat resistance. This alumina cement is
It is a mixture of alumina (Al ₂ O ₃ ), water glass, and an organic binder, and can be quickly solidified in a heated environment, and has excellent heat resistance after solidification. However, although alumina cement has excellent heat resistance as described above, it has the problem of low thermal conductivity. Therefore, such alumina cement can be used in cases where heat conductivity as well as heat resistance is required, such as when bonding a heat source and a heating part, or when fixing a thermocouple thermometer to an object to be measured. It is difficult to apply it as a material, and in the latter case in particular, serious problems arise in practice, such as low measurement accuracy and variation in measured values.

（発明が解決しようとする問題点）上記のように従来、加熱環境下で複数の物品の
固着に用いる接合材料は、耐熱性と熱伝導性の両
特性を併有していないために用途が制限された
り、初期の目的が達成されないという問題があ
る。したがつて、本発明はかかる問題点を解決
し、優れた耐熱性及び熱伝導性を併有した窒化ア
ルミニウムセメントを提供することを目的とす
る。(Problems to be Solved by the Invention) As mentioned above, bonding materials conventionally used for bonding multiple articles together in a heated environment do not have both heat resistance and thermal conductivity, making them difficult to use. There are problems in that it is limited or its initial objectives are not achieved. Therefore, an object of the present invention is to solve these problems and provide an aluminum nitride cement that has both excellent heat resistance and thermal conductivity.

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の窒化アルミニウムセメントは、水ガラ
ス、窒化アルミニウム（AlN）及び有機バイン
ダーを具備することを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The aluminum nitride cement of the present invention is characterized by comprising water glass, aluminum nitride (AlN), and an organic binder.

本発明で用いる水ガラスは、二酸化ケイ素
（SiO₂）、酸化ナトリウム（Na₂O）、酸化鉄
（Fe₂O₃）及び若干の不溶分から構成されるアル
カリ−ケイ酸系ガラスの濃厚水溶液（水分10〜30
％）である。かかる水ガラスは、加熱して水分を
蒸発させることにより速やかに固化する性質を有
しており、この固化物は割れにくく、弾性を有し
ている。また、水ガラスの代わりに無水水ガラス
（ケイ酸アルカリガラスの固体）と水との混合物
をも用いることができる。 The water glass used in _the present invention is a concentrated aqueous _solution _of alkali-silicate glass ₍ water 10~30
%). Such water glass has the property of rapidly solidifying by heating to evaporate water, and this solidified product is hard to break and has elasticity. Moreover, instead of water glass, a mixture of anhydrous water glass (solid alkali silicate glass) and water can also be used.

本発明のAlNセメントにおける水ガラスの含
有量は、20〜50容量％であり、好ましくは30〜40
容量％である。水ガラスの含有量があまり少なす
きる場合には、AlNセメントの固化が不充分で
あり、また、含有量があまり多すぎる場合には熱
伝導性が低下してしまう。 The content of water glass in the AlN cement of the present invention is 20-50% by volume, preferably 30-40% by volume.
It is capacity %. If the content of water glass is too small, the solidification of the AlN cement will be insufficient, and if the content is too large, the thermal conductivity will decrease.

本発明で用いるAlN粉末は、耐熱性、熱伝導
性の両方が優れているものである。かかるAlN
粉末の粒子径は特に制限されないが、あまり大き
すぎたり、また小さすぎたりする場合には、水ガ
ラス中に均一に分散することが困難になるために
好ましくない。したがつて、通常は平均粒子径が
1.0〜5.0μｍのAlN粉末が好ましく、さらに好ま
しくは平均粒子径1.5〜2μｍのAlN粉末である。 The AlN powder used in the present invention is excellent in both heat resistance and thermal conductivity. It takes AlN
The particle size of the powder is not particularly limited, but if it is too large or too small, it is not preferable because it becomes difficult to uniformly disperse it in water glass. Therefore, the average particle size is usually
AlN powder having an average particle diameter of 1.0 to 5.0 μm is preferable, and more preferably AlN powder having an average particle size of 1.5 to 2 μm.

本発明のAlNセメントにおけるAlN粉末の含
有量は、20〜50容量％であり、好ましくは30〜40
容量％である。AlN粉末の含有量があまり少な
すぎる場合には、AlNセメントの固化物の熱伝
導性が低下してしまい、また、含有量があまり多
すぎる場合には、AlNセメントの固化が不充分
になる。 The content of AlN powder in the AlN cement of the present invention is 20 to 50% by volume, preferably 30 to 40% by volume.
It is capacity %. If the content of AlN powder is too small, the thermal conductivity of the solidified AlN cement will decrease, and if the content is too large, the solidification of the AlN cement will be insufficient.

本発明で用いる有機バインダーとしては、
AlN粉末と混合した場合に該粉末との分散性が
良いものが好ましく、また、その粒子径もAlN
粉末と同程度のものが好ましい。かかる有機バイ
ンダーとしては、例えば、アクリル系樹脂、エス
テル系化合物等を挙げることができる。 The organic binder used in the present invention includes:
When mixed with AlN powder, it is preferable to have good dispersibility with the powder, and the particle size is also
It is preferable to use the same level as powder. Examples of such organic binders include acrylic resins and ester compounds.

本発明のAlNセメントにおける有機バインダ
ーの含有量は、30〜60容量％であり、好ましくは
30〜40容量％である。有機バインダーの含有量が
あまり少なすぎる場合には、AlN粉末を水ガラ
ス中に均一に分散させることができず、AlNセ
メントの固化後の熱伝導性が不良になる。また、
含有量があまり多すぎる場合には、AlNセメン
トの固化が不充分になつたり、固化後の熱伝導性
が低下したりする。 The content of organic binder in the AlN cement of the present invention is 30 to 60% by volume, preferably
It is 30-40% by volume. If the content of the organic binder is too small, the AlN powder cannot be uniformly dispersed in the water glass, and the thermal conductivity of the AlN cement after solidification will be poor. Also,
If the content is too large, the solidification of the AlN cement may become insufficient or the thermal conductivity after solidification may decrease.

（実施例）以下、実施例を掲げて本発明をさらに詳しく説
明する。なお、以下において「％」は全て「容量
％」を表す。(Examples) Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. In addition, all "%" below represents "capacity %."

実施例水ガラス30％、AlN粉末60％及び残部が有機
バインダーになるようにこれらを均一に混合して
AlNセメントを得た。Example: Mix 30% water glass, 60% AlN powder, and the rest evenly as an organic binder.
AlN cement was obtained.

次いで熱電対温度計の温接点を被測定物の表面
に、上記のAlNセメントを介して接続させた状
態で100℃で10分間加熱して固化させたのち、温
度測定を行つた。その結果、熱電対温度計の温接
点を直接被測定物の表面に接触させた状態で測定
した場合と同じ値（50℃）が得られた。また、同
様にして計５回の温度測定を行つた場合にも、測
定値のばらつきはなかつた。さらには、該被測定
物に機械的振動を加えながら測定を行つた場合に
も同様の結果が得られた。これに対して、被測定
物に機械的振動を加えながら、温接点を直接、接
触させた状態で測定を行つた場合には測定値にば
らつきがあつた。 Next, the hot junction of the thermocouple thermometer was connected to the surface of the object to be measured via the AlN cement, which was heated at 100° C. for 10 minutes to solidify, and then the temperature was measured. As a result, the same value (50°C) was obtained as when measuring with the hot junction of the thermocouple thermometer in direct contact with the surface of the object to be measured. Further, even when the temperature was measured a total of five times in the same manner, there was no variation in the measured values. Furthermore, similar results were obtained when measurements were performed while applying mechanical vibration to the object to be measured. On the other hand, when measurements were performed with the hot junction in direct contact with the object to be measured while applying mechanical vibration, there were variations in the measured values.

比較例 AlN粉末の代わりにAl₂O₃粉末を同量だけ用い
た以外は実施例と同様にして、Al₂O₃セメントを
得た。Comparative Example Al ₂ O ₃ cement was obtained in the same manner as in the example except that the same amount of Al ₂ O ₃ powder was used instead of AlN powder.

次いで、AlNセメントの代わりに、Al₂O₃セメ
ントを用いた以外は実施例と同様にして計５回の
温度測定を行つた。その結果、温接点を直接、接
触させた状態で測定を行つた場合に比べて、各回
とも実際の温度よりも５〜10℃低い値が得られ
た。また、測定値にもばらつきが多かつた（±５
℃）。 Next, the temperature was measured a total of five times in the same manner as in the example except that Al ₂ O ₃ cement was used instead of AlN cement. As a result, a value 5 to 10 degrees Celsius lower than the actual temperature was obtained each time, compared to when measurements were made with the hot junctions in direct contact. Also, there was a lot of variation in the measured values (±5
℃).

［発明の効果］以上説明したとおり本発明のAlNセメントは、
その固化物が優れた熱伝導性を有している。[Effect of the invention] As explained above, the AlN cement of the present invention has the following properties:
The solidified product has excellent thermal conductivity.

Claims

[Claims]

1. An aluminum nitride cement comprising water glass, aluminum nitride powder, and an organic binder.