JP2003137528A - Production method for spherical silica powder - Google Patents

Production method for spherical silica powder

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JP2003137528A
JP2003137528A JP2001331880A JP2001331880A JP2003137528A JP 2003137528 A JP2003137528 A JP 2003137528A JP 2001331880 A JP2001331880 A JP 2001331880A JP 2001331880 A JP2001331880 A JP 2001331880A JP 2003137528 A JP2003137528 A JP 2003137528A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for a spherical silica powder which is improved in the adhesiveness to a resin by increasing the silanol group amount on a powder surface while maintaining high fillability and high fluidity, both of which are advantages of the spherical silica powder, and can enhance the bending strength and a soldering heat resistance of a semiconductor sealing material. SOLUTION: This production method is characterized by reacting the raw material of a spherical silica powder having 0.75 or higher of average sphericity with a hydrolyzate which is obtained by hydrolyzing an alkoxysilane in an acidic region of pH 2 to 5 and is represented by the general formula: Si(OR)4 or RSi(OR)3 (R is an alkyl) in an alkali region of pH 10 or higher to increase the silanol group amount on the surface of the silica powder by 20% or more, and then treating with a silane coupling agent.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、球状シリカ粉末の
製造方法、詳しくは電子部品の封止材料や樹脂基板材料
として好適な樹脂組成物を調整する際に、分散性、充填
性に優れた球状シリカ粉末の製造方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing spherical silica powder, and more particularly, to excellent dispersibility and filling property when preparing a resin composition suitable as a sealing material for electronic parts or a resin substrate material. The present invention relates to a method for producing spherical silica powder.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子は軽薄短小化や多機能
化の方向にあり、高集積化が急速に進んでいる。これに
伴い、半導体素子を封止する樹脂組成物(半導体封止
材)にも、更なる低熱膨張性、高熱伝導性、低吸湿性及
び高強度等の特性が強く求められている。また、樹脂基
板分野においても樹脂部の薄層化や多層化、回路パター
ンの細密化が進んでおり、低熱膨張性や高強度等の特性
が望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been becoming lighter, thinner, shorter, smaller and more multifunctional, and high integration has been rapidly progressing. Along with this, resin compositions (semiconductor encapsulating materials) for encapsulating semiconductor elements are also strongly required to have characteristics such as low thermal expansion, high thermal conductivity, low hygroscopicity, and high strength. Also in the field of resin substrates, thinning and multi-layering of resin portions and finer circuit patterns are being advanced, and characteristics such as low thermal expansion and high strength are desired.

【0003】現在、半導体封止材に使用されている充填
材は、低熱膨張性と高絶縁性の観点から非晶質の溶融シ
リカ粉末が主流であり、その粒子形状も半導体封止材の
要求特性に応じて、破砕シリカ粉末、球状シリカ粉末ま
たは双方を併用して使用されている。そして、充填材を
可及的に高充填させる観点から、その粒度構成に関する
多くの提案がなされている。例えば、特開平2−173
155号公報には、平均粒子径40μm以下の球状シリ
カ粉末と平均粒子径12μm以下の破砕シリカ粉末を併
用することが示されている。また、特開平7−2560
7号公報には球状シリカ粉末が単独で使用されている。
At present, the fillers used for semiconductor encapsulation materials are mainly amorphous fused silica powders from the viewpoint of low thermal expansion and high insulation properties, and their particle shapes are also required by semiconductor encapsulation materials. Depending on the characteristics, crushed silica powder, spherical silica powder, or both are used in combination. Then, from the viewpoint of filling the filler as high as possible, many proposals regarding the particle size constitution have been made. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-173
Japanese Patent No. 155 discloses that spherical silica powder having an average particle diameter of 40 μm or less and crushed silica powder having an average particle diameter of 12 μm or less are used in combination. In addition, JP-A-7-2560
No. 7, globular silica powder is used alone.

【0004】破砕シリカ粉末は、溶融したシリカインゴ
ットを所定粒度に破砕したもので、半導体封止材の破壊
靱性、曲げ強度、耐半田リフロー性に優れる一方で、形
状が角張っていることから、流動性が小さく、半導体素
子表面のワイヤーに損傷を与え易いうえ、金型摩耗を引
き起こすことが指摘されている。これに対して、球状シ
リカ粉末は、シリカ粉末を高温火炎中に噴射して球状化
したもので、破砕シリカ粉末に比べて充填性や流動性に
優れており、破砕シリカ粉末より問題は少ない。しかし
ながら、粒子表面が平滑で、樹脂との反応点であるシラ
ノール基が表面に比較的少ないため、半導体封止材の破
壊靱性や曲げ強度といった機械的物性が破砕シリカ粉末
を用いた場合よりも小さくなる。
The crushed silica powder is obtained by crushing a fused silica ingot to a predetermined particle size, and is excellent in fracture toughness, bending strength, and solder reflow resistance of a semiconductor encapsulating material, but has a square shape, so that it is fluid. It has been pointed out that the property is low, the wire on the surface of the semiconductor element is easily damaged, and the die wear is caused. On the other hand, the spherical silica powder is obtained by injecting silica powder into a high-temperature flame to make it spherical, and is superior in filling property and fluidity to the crushed silica powder and has less problems than the crushed silica powder. However, since the particle surface is smooth and there are relatively few silanol groups, which are reaction points with the resin, the mechanical properties such as fracture toughness and bending strength of the semiconductor encapsulant are smaller than when using crushed silica powder. Become.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】球状シリカ粉末を充填
した半導体封止材の機械的物性を改善する方法として、
球状シリカ粉末と樹脂との密着性を高める目的で、球状
シリカ粉末の表面を各種のシランカップリング剤で改質
する方法が用いられている。これまでに、これに関する
多くの知見や提案がなされているが、シランカップリン
グ剤がシリカ粉末表面のシラノール基と反応して表面改
質がなされることから、より改質効果を得ようとするな
らば、シリカ粉末表面のシラノール基量を増やした後、
表面処理する方が望ましく、この観点に立った新規な表
面処理方法の出現が切望されている。
As a method for improving the mechanical properties of a semiconductor encapsulant filled with spherical silica powder,
For the purpose of enhancing the adhesion between the spherical silica powder and the resin, a method of modifying the surface of the spherical silica powder with various silane coupling agents is used. So far, many findings and proposals regarding this have been made, but since the silane coupling agent reacts with the silanol groups on the surface of the silica powder to perform surface modification, an attempt is made to obtain a more improved effect. Then, after increasing the amount of silanol groups on the surface of silica powder,
Surface treatment is preferable, and the emergence of a new surface treatment method from this viewpoint is earnestly desired.

【0006】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、球状シリカ粉末の長所である高充填
性、高流動性を保持したまま、表面のシラノール基量を
増やすことにより樹脂との密着生を改善して、半導体封
止材の曲げ強度やはんだ耐熱性を高めることができる球
状シリカ粉末の製造方法を提供することである。
The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to increase the amount of silanol groups on the surface of a resin while maintaining the high filling property and high fluidity which are advantages of the spherical silica powder. It is an object of the present invention to provide a method for producing spherical silica powder capable of improving adhesion strength with and improving the bending strength and solder heat resistance of a semiconductor encapsulant.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、平
均球形度0.75以上の球状シリカ粉末原料と、pH2
〜5の酸性領域で加水分解させて得られた一般式Si
(OR)4又はRSi(OR)3(ただし、Rはアルキル
基)で示されるアルコキシシランの加水分解物とを、p
H10以上のアルカリ性領域下で反応させた後、シラン
カップリング剤で処理する工程を有することを特徴とす
る球状シリカ粉末の製造方法である。
[Means for Solving the Problems] That is, the present invention provides a spherical silica powder raw material having an average sphericity of 0.75 or more and a pH of 2
General formula Si obtained by hydrolysis in the acidic region of
(OR) 4 or RSi (OR) 3 (where R is an alkyl group) is a hydrolyzate of an alkoxysilane,
A method for producing spherical silica powder, which comprises a step of treating with a silane coupling agent after reacting in an alkaline region of H10 or higher.

【0008】本発明の製造方法においては、前記球状シ
リカ粉末原料とアルコキシシランの加水分解物との反応
により、表面シラノール基量を20%以上増加させるこ
とが好ましい。
In the production method of the present invention, it is preferable to increase the amount of surface silanol groups by 20% or more by the reaction between the spherical silica powder raw material and the hydrolyzate of alkoxysilane.

【0009】また、前記シランカップリング剤での処理
が、アルコキシシランの加水分解物で処理された球状シ
リカ粉末原料と、pH2〜5の酸性領域で加水分解させ
て得られたシランカップリング剤の加水分解物とを、p
H10以上のアルカリ性領域下で反応させる処理である
ことが好ましい。
In addition, the treatment with the silane coupling agent includes a spherical silica powder raw material treated with a hydrolyzate of an alkoxysilane and a silane coupling agent obtained by hydrolyzing in a acidic region of pH 2-5. Hydrolyzate, p
It is preferable that the treatment is carried out in an alkaline region of H10 or higher.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明について
説明する。
The present invention will be described in more detail below.

【0011】本発明で製造される球状シリカ粉末の平均
球形度は、0.75以上、好ましくは0.85以上であ
るので、表面処理される球状シリカ粉末原料の平均球形
度もそれと同等のものを用いる。ここで、平均球形度
は、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックス社
製「FPIA−1000」)を用い測定することができ
る。
The average sphericity of the spherical silica powder produced by the present invention is 0.75 or more, preferably 0.85 or more, so that the average sphericity of the surface-treated spherical silica powder raw material is equivalent to that. To use. Here, the average sphericity can be measured using a flow-type particle image analyzer (for example, "FPIA-1000" manufactured by Sysmex Corporation).

【0012】すなわち、粒子像から粒子の投影面積
(A)と周囲長(PM)を測定し、周囲長(PM)に対
応する真円の面積を(B)とすると、その粒子の球形度
はA/Bとして表示できる。そこで、試料粒子の周囲長
(PM)と同一の周囲長を持つ真円を想定すると、PM
=2πr、B=πr2よりB=π×(PM/2π)2とな
り個々の粒子の球形度は、球形度=A/B=A×4π/
(PM)2として算出することができる。
That is, when the projected area (A) and the perimeter (PM) of the particle are measured from the particle image and the area of a perfect circle corresponding to the perimeter (PM) is (B), the sphericity of the particle is It can be displayed as A / B. Therefore, assuming a perfect circle with the same perimeter as the perimeter (PM) of the sample particles, PM
= 2πr and B = πr 2 , B = π × (PM / 2π) 2 and the sphericity of each particle is sphericity = A / B = A × 4π /
It can be calculated as (PM) 2 .

【0013】また、本発明で製造される球状シリカ粉末
は、半導体封止材の熱膨張率、誘電率、誘電損失を共に
小さくするために、その溶融率が90%以上、特に95
%以上であることが好ましいので、球状シリカ粉末原料
もそれと同等の溶融率を有するものを用いることが好ま
しい。
The spherical silica powder produced according to the present invention has a melting rate of 90% or more, particularly 95% in order to reduce the thermal expansion coefficient, the dielectric constant and the dielectric loss of the semiconductor encapsulating material.
%, It is preferable to use a spherical silica powder raw material having a melting rate equivalent to that of the spherical silica powder raw material.

【0014】溶融率は、粉末X線回折装置(例えば、R
IGAKU社製「Mini Flex」)を用い、Cu
α線の2θが26°〜27.5°の範囲において試料
のX線回折分析を行い、特定回折ピークの強度比から測
定することができる。すなわち、結晶シリカは、26.
7°に主ピークが存在するが、溶融シリカではこの位置
には存在しない。溶融シリカと結晶シリカが混在してい
ると、結晶シリカの割合に応じた26.7°のピーク高
さが得られるので、数種の割合で調整した結晶シリカ混
在試料により作成した検量線を用い、試料のX線強度か
ら結晶シリカの混在率を求める。求めた混在率を用い、
式、溶融率(%)=100−結晶シリカ混在率、から算
出する。
The melting rate is measured by a powder X-ray diffractometer (for example, R
"Mini Flex" manufactured by IGAKU Co., Ltd.
Subjected to X-ray diffraction analysis of a sample in the range 2θ of 26 ° to 27.5 ° of K alpha line, it can be determined from the intensity ratio of specific diffraction peaks. That is, the crystalline silica is 26.
The main peak exists at 7 °, but it does not exist at this position in fused silica. If fused silica and crystalline silica are mixed, a peak height of 26.7 ° can be obtained according to the ratio of crystalline silica. Therefore, use a calibration curve prepared from samples mixed with crystalline silica adjusted at several ratios. , The mixing ratio of crystalline silica is determined from the X-ray intensity of the sample. Using the obtained mixing ratio,
It is calculated from the equation, melting rate (%) = 100-crystalline silica mixed rate.

【0015】本発明における平均球形度又は溶融率は、
その球状シリカ粉末から任意に選んだ100個以上の粒
子について球形度又は溶融率を測定し、その平均値で代
表させたものである。
The average sphericity or melting rate in the present invention is
The sphericity or melting rate of 100 or more particles arbitrarily selected from the spherical silica powder was measured, and the average value was represented.

【0016】本発明で用いられる球状シリカ粉末原料
は、珪石、珪砂、水晶等を粉砕した粉末を火炎中や高温
プラズマ中に投入して球状化したもの、四塩化珪素の気
相加水分解により合成、球状化したもの及びこれを原料
として焼成や火炎溶射処理を施して球状化したもの、金
属珪素やアルコキシシランを出発原料として気相又は液
相で合成し球状化したもの、さらにこれを焼成や火炎溶
射処理を施して球状化したもの等、特に平均球形度が
0.75以上であれば制約なく使用することができる。
The spherical silica powder raw material used in the present invention is obtained by pulverizing powder of silica stone, silica sand, quartz, etc., into a flame or high temperature plasma to be spheroidized, and by gas phase hydrolysis of silicon tetrachloride. Synthesized and spheroidized, spheroidized by using this as a raw material and subjected to firing or flame spraying treatment, spheroidized by synthesizing metal silicon or alkoxysilane as a starting material in the gas phase or liquid phase, and further calcination Or those obtained by subjecting to a flame spraying treatment to make them spherical, etc., and particularly those having an average sphericity of 0.75 or more can be used without restriction.

【0017】本発明で製造される球状シリカ粉末は、そ
の平均粒子径が60μm以下で、比表面積は40m2
g以下であることが好ましい。平均粒子径が60μmを
超えると、封止時に半導体チップを損傷したり、ワイヤ
ー流れや目詰まりによる未充填の問題を発生する恐れが
ある。また、比表面積が40m2/gを超えると半導体
封止材中に均一に分散することが難しくなり、樹脂強度
を低下させる要因となる。とくに、樹脂基板材料に使用
する場合は、最大粒子径が10μm以下であることが望
ましい。最大粒子径が10μmを超えると樹脂表面の外
観を損ねたり、配線回路を損傷したりする恐れがある。
このような点から、本発明では、上記で製造された球状
シリカ粉末を分級等によって粒度調整された球状シリカ
粉末原料を使用することが好ましい。
The spherical silica powder produced by the present invention has an average particle size of 60 μm or less and a specific surface area of 40 m 2 /
It is preferably g or less. If the average particle size exceeds 60 μm, the semiconductor chip may be damaged during encapsulation, or a problem of unfilling due to wire flow or clogging may occur. Further, if the specific surface area exceeds 40 m 2 / g, it becomes difficult to disperse it uniformly in the semiconductor encapsulating material, which becomes a factor of lowering the resin strength. In particular, when used as a resin substrate material, it is desirable that the maximum particle diameter be 10 μm or less. If the maximum particle size exceeds 10 μm, the appearance of the resin surface may be impaired and the wiring circuit may be damaged.
From this point of view, in the present invention, it is preferable to use a spherical silica powder raw material in which the particle size of the spherical silica powder produced above is adjusted by classification or the like.

【0018】本発明における平均粒子径及び比表面積
は、それぞれレーザー散乱光法による粒度測定法及びB
ET法に基づく値であり、その測定器としては、「シー
ラス社製モデル920型粒度測定器」及び「湯浅アイオ
ニクス社製モデル4−SORB」を挙げることができ
る。
The average particle size and the specific surface area in the present invention are the particle size measurement method by the laser scattered light method and B, respectively.
It is a value based on the ET method, and examples of the measuring device include "Cirrus Model 920 type particle sizer" and "Yuasa Ionics Model 4-SORB".

【0019】本発明の球状シリカ粉末の製造方法は、平
均球形度が0.75以上、好ましくは0.85以上の球
状シリカ粉末原料を、例えば、アルコキシシラン、水、
有機溶剤及び酸触媒を含む混合溶液中で攪拌混合してそ
の表面を被覆処理する等、アルコキシシランの加水分解
物と反応させた後、好ましくは乾燥後、更にシランカッ
プリング剤で処理する工程を経る。
In the method for producing the spherical silica powder of the present invention, a spherical silica powder raw material having an average sphericity of 0.75 or more, preferably 0.85 or more is used, for example, alkoxysilane, water,
After reacting with the hydrolyzate of alkoxysilane, for example, by stirring and mixing in a mixed solution containing an organic solvent and an acid catalyst to coat the surface thereof, preferably after drying, a step of further treating with a silane coupling agent is performed. Go through.

【0020】本発明の大きな特徴は、球状シリカ粉末原
料をアルコキシシランの加水分解物と反応させ、表面シ
ラノール基量を20%以上、好ましくは50%以上増加
させてからシランカップリング剤で処理することであ
る。これによって、球状シリカ粉末表面のシラノール基
とシランカップリング剤との脱水反応がより促進される
ことから、半導体封止材の機械的強度を高めることがで
きる。
A major feature of the present invention is that a spherical silica powder raw material is reacted with a hydrolyzate of an alkoxysilane to increase the amount of surface silanol groups by 20% or more, preferably 50% or more and then treated with a silane coupling agent. That is. As a result, the dehydration reaction between the silanol groups on the surface of the spherical silica powder and the silane coupling agent is further promoted, so that the mechanical strength of the semiconductor encapsulant can be increased.

【0021】表面シラノール基量は、カールフィッシャ
ー微量水分測定装置(例えば、三菱化学社製「CA−0
5型」)を用いて測定することができる。すなわち、試
料を不活性ガス雰囲気中、250℃で加熱して物理吸着
水を除去した後、250℃から900℃まで加熱し発生
した水分量を電気滴定法により測定し、式、表面シラノ
ール基量(ppm)={水分量測定値(μg)/試料採
取量(g)}、により算出することができる。また、表
面シラノール基量の増加率は、式、表面シラノール基量
の増加率(%)={(処理後の表面シラノール基量/処
理前の表面シラノール基量)−1}×100、によって
求められる。
The amount of silanol groups on the surface is determined by a Karl Fischer trace moisture measuring device (for example, "CA-0" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
5 type "). That is, the sample was heated in an inert gas atmosphere at 250 ° C. to remove the physically adsorbed water, then heated from 250 ° C. to 900 ° C., and the generated water content was measured by an electrotitration method. (Ppm) = {measured water content (μg) / sampled amount (g)}. The rate of increase in the amount of surface silanol groups is determined by the formula: rate of increase in the amount of surface silanol groups (%) = {(amount of surface silanol groups after treatment / amount of surface silanol groups before treatment) -1} × 100 To be

【0022】まず、アルコキシシランの加水分解物との
反応について説明する。
First, the reaction of the alkoxysilane with the hydrolyzate will be described.

【0023】アルコキシシランとしては、一般式Si
(OR)4又はRSi(OR)3(ただし、Rはアルキル
基)で示されるものが使用される。中でも、加水分解可
能なアルコキシ基の炭素数が1〜5程度で3又は4官能
のアルコキシシランを用いることが特に好ましい。反応
性、経済性、量産性を考慮すると、低級のメトキシシラ
ン、エトキシシランが特に好ましく、特にテトラエトキ
シシランが最適である。
Alkoxysilanes have the general formula Si
A compound represented by (OR) 4 or RSi (OR) 3 (wherein R is an alkyl group) is used. Above all, it is particularly preferable to use a trifunctional or tetrafunctional alkoxysilane having a hydrolyzable alkoxy group having about 1 to 5 carbon atoms. Considering reactivity, economy, and mass productivity, lower methoxysilane and ethoxysilane are particularly preferable, and tetraethoxysilane is most preferable.

【0024】アルコキシシランの使用量は、特に制限す
るものではないが、アルコキシシラン:球状シリカ粉末
原料のモル比が1:100以下が好ましく、より好まし
くは1:30以下、更に好ましくは1:10であり、ア
ルコキシシランによる処理前後において、球状シリカ粉
末原料の表面シラノール基量を20%以上増加させるに
十分な量である。アルコキシシランを多量に添加しても
良いが、経済性が損なわれることや乾燥の際に凝集の原
因となるので、その場合には注意が要る。
The amount of alkoxysilane used is not particularly limited, but the molar ratio of alkoxysilane: spherical silica powder raw material is preferably 1: 100 or less, more preferably 1:30 or less, and further preferably 1:10. That is, the amount is sufficient to increase the surface silanol group amount of the spherical silica powder raw material by 20% or more before and after the treatment with the alkoxysilane. Although a large amount of alkoxysilane may be added, care should be taken in that case because it may impair economical efficiency and cause aggregation during drying.

【0025】アルコキシシランの加水分解物の調製は、
アルコキシシラン1モルに対して水4〜40モル、好ま
しくは10モルの範囲で両者を混合し、更に有機溶剤を
配合する。乾燥を考慮すると、水量は少ない方が良い
が、4モル未満では加水分解が十分進行せずに、球状シ
リカ粉末表面のシラノール基の脱水反応が十分行われな
い恐れがある。また、40モルを超えると、除去する際
に凝集の原因となる。有機溶剤としては、処理後の除去
を考慮すると、メタノール、エタノールが好適である。
有機溶剤の配合量は、混合溶液の粘度を下げて容易に攪
拌でき、均一な処理が行える程度であればよく、除去の
し易さ、生産効率、経済性を考慮するとアルコキシシラ
ン1モルに対して40モル以下が好ましい。
The alkoxysilane hydrolyzate is prepared by
Both are mixed in an amount of 4 to 40 mol, preferably 10 mol of water with respect to 1 mol of the alkoxysilane, and an organic solvent is further added. In consideration of drying, it is better that the amount of water is small, but if it is less than 4 mol, hydrolysis may not proceed sufficiently and the silanol groups on the surface of the spherical silica powder may not be sufficiently dehydrated. Moreover, when it exceeds 40 mol, it causes aggregation when removing. Methanol and ethanol are preferable as the organic solvent in consideration of removal after the treatment.
The amount of the organic solvent to be blended may be such that the viscosity of the mixed solution can be lowered, the mixture can be easily stirred, and a uniform treatment can be carried out. It is preferably 40 mol or less.

【0026】本発明におけるアルコキシシランの加水分
解反応は、酸触媒を添加しpH2〜5で行われる。酸触
媒としては、処理後の分解、揮発、洗浄等により除去し
易い揮発性の無機酸又は炭素数の少ない有機酸が好まし
く、特に塩酸、酢酸が好ましい。
The hydrolysis reaction of the alkoxysilane in the present invention is carried out at a pH of 2 to 5 by adding an acid catalyst. As the acid catalyst, a volatile inorganic acid or an organic acid having a small number of carbon atoms which is easily removed by decomposition, volatilization, washing or the like after the treatment is preferable, and hydrochloric acid or acetic acid is particularly preferable.

【0027】本発明の製造方法においては、球状シリカ
粉末原料を上記アルコキシシランの加水分解物と反応さ
せるにあたり、加水分解物の縮重合反応を促進させるた
めpH10以上のアルカリ条件下で行われる。そのpH
調整剤としては、アンモニア水等の一般的な水溶性の塩
基性試薬が用いられる。
In the production method of the present invention, the reaction of the spherical silica powder raw material with the hydrolyzate of the alkoxysilane is carried out under alkaline conditions of pH 10 or higher in order to accelerate the polycondensation reaction of the hydrolyzate. Its pH
As the adjusting agent, a general water-soluble basic reagent such as aqueous ammonia is used.

【0028】上記操作の手順はつぎのようになる。すな
わち、水、有機溶媒に酸触媒を加え、室温で十分に混合
しながらpH値を酸性に調整した後、アルコキシシラン
を添加して加水分解反応を行なわせる。その後、球状シ
リカ粉末原料を加えて分散させた後、溶液をアルカリ性
に調整するために、pH調整剤加え、アルコキシシラン
の加水分解物を球状シリカ粉末表面と反応させる。
The procedure of the above operation is as follows. That is, an acid catalyst is added to water and an organic solvent, the pH value is adjusted to be acidic while being sufficiently mixed at room temperature, and then alkoxysilane is added to cause a hydrolysis reaction. After that, a spherical silica powder raw material is added and dispersed, and in order to adjust the solution to be alkaline, a pH adjusting agent is added and a hydrolyzate of alkoxysilane is reacted with the surface of the spherical silica powder.

【0029】アルコキシシランを加水分解するのに要す
る処理時間は0.5〜1時間、処理温度は10〜60℃
である。また、球状シリカ粉末原料の表面にアルコキシ
シランの加水分解物を反応させる際の処理温度は10〜
60℃、好ましくは20〜50℃、処理時間は0.5〜
50時間、好ましくは1〜24時間である。処理温度が
60℃を超えると、蒸発が著しくなって均一な処理が困
難となる。また、処理温度が10℃よりも低いと加水分
解反応やアルコキシシラン加水分解物と球状シリカ粉末
の表面との脱水反応が著しく遅くなる。また、処理時間
が0.5時間未満では球状シリカ粉末への十分な表面処
理ができない。
The treatment time required for hydrolyzing the alkoxysilane is 0.5 to 1 hour, and the treatment temperature is 10 to 60 ° C.
Is. Further, the treatment temperature for reacting the hydrolyzate of the alkoxysilane on the surface of the spherical silica powder raw material is 10 to 10.
60 ° C, preferably 20-50 ° C, treatment time 0.5-
It is 50 hours, preferably 1 to 24 hours. If the treatment temperature is higher than 60 ° C., the evaporation will be remarkable and uniform treatment will be difficult. Further, if the treatment temperature is lower than 10 ° C., the hydrolysis reaction or the dehydration reaction between the alkoxysilane hydrolyzate and the surface of the spherical silica powder is significantly delayed. If the treatment time is less than 0.5 hours, the spherical silica powder cannot be sufficiently surface-treated.

【0030】アルコキシシランの加水分解物と反応させ
た球状シリカ粉末原料は、濾過、洗浄の各工程を経て乾
燥することが好ましい。濾過方法としてはデカンテーシ
ョン、吸引濾過、遠心分離等の一般的な手法を用いるこ
とができる。洗浄は、水又はアルコール等の揮発除去が
容易な溶媒を用いて行われる。また、乾燥は、粉体を含
有するスラリーを乾燥する一般的な方法、例えば回転式
乾燥、流動床乾燥、噴霧乾燥等によって行われる。乾燥
温度としては、所要時間や効率等を考慮して、80℃〜
200℃が実用的である。
The spherical silica powder raw material reacted with the hydrolyzate of alkoxysilane is preferably dried after each step of filtration and washing. As a filtration method, a general method such as decantation, suction filtration, and centrifugal separation can be used. The washing is performed using a solvent such as water or alcohol, which can be easily removed by volatilization. Further, the drying is performed by a general method for drying a slurry containing powder, for example, rotary drying, fluidized bed drying, spray drying and the like. As the drying temperature, in consideration of the required time, efficiency, etc., 80 ° C to
200 ° C is practical.

【0031】次に、シランカップリング剤による表面処
理について説明する。
Next, the surface treatment with the silane coupling agent will be described.

【0032】本発明で使用されるシランカップリング剤
は、樹脂の種類や所望物性により選択される。たとえ
ば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン、β(3,4エポキシシンク
ロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルメチルジエトキシシラン、N−β(アミノエチ
ル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β
(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシ
シラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−
フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロ
プロピルトリメトキシシラン等が使用される。
The silane coupling agent used in the present invention is selected depending on the kind of resin and desired physical properties. For example, vinyltrichlorosilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, β (3,4epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ -Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β
(Aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-
Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ
-Mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane and the like are used.

【0033】シランカップリング剤の使用量としては、
質量基準で、球状シリカ粉末原料100部に対して0.
3〜5.0部、好ましくは0.5〜2.0部である。
0.3部よりも少ないと所望の効果が得られず、また
5.0部を超えると凝集が多くなり望ましくはない。
The amount of silane coupling agent used is
On a mass basis, it is 0.
It is 3 to 5.0 parts, preferably 0.5 to 2.0 parts.
If it is less than 0.3 part, the desired effect cannot be obtained, and if it exceeds 5.0 parts, agglomeration increases, which is not desirable.

【0034】シランカップリング剤による表面処理方法
としては、乾式法と湿式法を採用することができる。乾
式法は、ヘンシェルミキサー等の攪拌機を用いて高速攪
拌しながら、シランカップリング剤又はこれに水や有機
溶剤等を混合した溶液を滴下ないしは噴霧した後、均一
に攪拌混合し加熱乾燥させる方法である。一方、湿式法
は、粉体を水又は有機溶剤等に分散させてスラリー化し
た後、シランカップリング剤を添加して攪拌混合する、
あるいは水又は有機溶媒にシランカップリング剤をあら
かじめ溶解させた溶液中に、攪拌しながら粉体を分散さ
せて処理する方法である。湿式法の場合、デカンテーシ
ョン、濾過、遠心分離等で脱溶媒した後、乾燥させるこ
とによって表面処理粉末が得られる。
As a surface treatment method with a silane coupling agent, a dry method and a wet method can be adopted. The dry method is a method in which a silane coupling agent or a solution obtained by mixing water, an organic solvent, or the like with a silane coupling agent is dropped or sprayed while stirring at high speed using a stirrer such as a Henschel mixer, and then uniformly stirred and mixed and heated and dried. is there. On the other hand, in the wet method, the powder is dispersed in water or an organic solvent to form a slurry, and then a silane coupling agent is added and mixed with stirring.
Alternatively, it is a method in which the powder is dispersed with stirring in a solution prepared by dissolving a silane coupling agent in water or an organic solvent in advance. In the case of the wet method, the surface-treated powder is obtained by removing the solvent by decantation, filtration, centrifugation, etc. and then drying.

【0035】所定量のシランカップリング剤で処理され
ているかどうかの判定は、処理後の球状シリカ粉末の炭
素含有量を測定することによって行うことができる。具
体的には、シランカップリング剤を溶解できる溶剤、例
えばアセトンで数回洗浄して未反応のシランカップリン
グ剤を除去した後に乾燥し、炭素/硫黄同時分析計(例
えば、LECO社製「CS−444LS型」)にて炭素
含有量を測定し、球状シリカ表面に結合したシランカッ
プリング剤量を算出することである。
The determination as to whether or not the silane coupling agent has been treated with a predetermined amount can be made by measuring the carbon content of the treated spherical silica powder. Specifically, a solvent capable of dissolving the silane coupling agent, for example, acetone is washed several times to remove unreacted silane coupling agent and then dried, and a carbon / sulfur simultaneous analyzer (for example, "CS manufactured by LECO" -444LS type ") to measure the carbon content and calculate the amount of silane coupling agent bonded to the surface of the spherical silica.

【0036】シランカップリング剤での処理において
も、上記アルコキシシランの加水分解物での処理と同様
に、pH2〜5の酸性領域でシランカップリング剤を加
水分解させた後、pH10以上のアルカリ性領域下で反
応させることが好ましい。酸触媒、pH調整剤は、上記
アルコキシシランの加水分解物での処理と同様のものを
用いることができる。
Also in the treatment with the silane coupling agent, after the silane coupling agent is hydrolyzed in the acidic region of pH 2 to 5, as in the treatment with the hydrolyzate of the alkoxysilane, the alkaline region of pH 10 or more is used. It is preferable to react under. As the acid catalyst and the pH adjusting agent, the same ones as those used for the treatment with the above-mentioned hydrolyzate of alkoxysilane can be used.

【0037】上記操作の手順はつぎのようになる。すな
わち、水、有機溶媒に酸触媒を加え、室温で十分に混合
しながらpH値を酸性に調整した後、シランカップリン
グ剤を添加して加水分解反応を行なわせる。その後、球
状シリカ粉末原料を加えて分散させた後、溶液をアルカ
リ性に調整するために、pH調整剤加え、シランカップ
リング剤の加水分解物を球状シリカ粉末表面と反応させ
る。
The procedure of the above operation is as follows. That is, an acid catalyst is added to water and an organic solvent, the pH value is adjusted to be acidic while being sufficiently mixed at room temperature, and then a silane coupling agent is added to cause a hydrolysis reaction. After that, a spherical silica powder raw material is added and dispersed, and in order to adjust the solution to be alkaline, a pH adjusting agent is added and a hydrolyzate of the silane coupling agent is reacted with the spherical silica powder surface.

【0038】シランカップリング剤を加水分解するのに
要する処理時間は0.5〜1時間、処理温度は10〜6
0℃である。また、球状シリカ粉末原料の表面にシラン
カップリング剤の加水分解物を反応させる際の処理温度
は10〜60℃、好ましくは20〜50℃、処理時間は
0.5〜50時間、好ましくは1〜24時間である。処
理温度が60℃を超えると、蒸発が著しくなって均一な
処理が困難となる。また、処理温度が10℃よりも低い
と加水分解反応やシランカップリング剤の加水分解物と
球状シリカ粉末の表面との脱水反応が著しく遅くなる。
また、処理時間が0.5時間未満では球状シリカ粉末へ
の十分な表面処理ができない。
The treatment time required for hydrolyzing the silane coupling agent is 0.5 to 1 hour, and the treatment temperature is 10 to 6
It is 0 ° C. The treatment temperature for reacting the hydrolyzate of the silane coupling agent on the surface of the spherical silica powder raw material is 10 to 60 ° C., preferably 20 to 50 ° C., and the treatment time is 0.5 to 50 hours, preferably 1 ~ 24 hours. If the treatment temperature is higher than 60 ° C., the evaporation will be remarkable and uniform treatment will be difficult. If the treatment temperature is lower than 10 ° C., the hydrolysis reaction or the dehydration reaction between the hydrolyzate of the silane coupling agent and the surface of the spherical silica powder will be significantly delayed.
If the treatment time is less than 0.5 hours, the spherical silica powder cannot be sufficiently surface-treated.

【0039】本発明で製造された球状シリカ粉末は、樹
脂の充填材として使用される。球状シリカ粉末と樹脂を
混合するに際しては、本発明で製造された球状シリカ粉
末単独又は通常の球状シリカ粉末ないしは破砕溶融シリ
カ粉末と併用することもできる。本発明の球状シリカ粉
末単独での使用が好ましいが、経済的等による理由か
ら、本発明球状シリカ粉末に破砕溶融シリカ粉末を混合
する場合は、充填剤中のシリカ粉末のうち50質量%程
度までに止めることが好ましい。また、本発明で製造さ
れた球状シリカ粉末の樹脂への充填量は、40〜95質
量%であることが望ましい。充填量が40質量%よりも
少ないと、必要とする樹脂補強効果が得られなくなる。
また、95質量%よりも多いと、樹脂粘度の上昇やボイ
ドの発生により成形性や機械的強度が低下する。このよ
うな樹脂組成物は、半導体封止材や樹脂基板に好適なも
のである。
The spherical silica powder produced by the present invention is used as a filler for resins. When mixing the spherical silica powder and the resin, the spherical silica powder produced by the present invention can be used alone or in combination with a normal spherical silica powder or a crushed fused silica powder. It is preferable to use the spherical silica powder of the present invention alone, but for economical reasons, when the crushed fused silica powder is mixed with the spherical silica powder of the present invention, up to about 50% by mass of the silica powder in the filler. It is preferable to stop at. Further, the filling amount of the spherical silica powder produced by the present invention into the resin is preferably 40 to 95% by mass. When the filling amount is less than 40% by mass, the required resin reinforcing effect cannot be obtained.
On the other hand, if it is more than 95% by mass, the moldability and mechanical strength will decrease due to an increase in resin viscosity and generation of voids. Such a resin composition is suitable for a semiconductor sealing material and a resin substrate.

【0040】樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン
樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不
飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミ
ドイミド、ポリエーテルイミド等のポリアミド、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等
のポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニ
レンスルフィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホ
ン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボ
ネート、マレイミド変性樹脂、ABS樹脂、AAS(ア
クリロニトリル−アクリルゴム・スチレン)樹脂、AE
S(アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエン
ゴム−スチレン)樹脂等が使用される。
Examples of the resin include epoxy resin, silicone resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester, fluororesin, polyimide, polyamideimide, polyetherimide and other polyamides, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate and other polyesters. , Polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, wholly aromatic polyester, polysulfone, liquid crystal polymer, polyether sulfone, polycarbonate, maleimide modified resin, ABS resin, AAS (acrylonitrile-acrylic rubber / styrene) resin, AE
S (acrylonitrile / ethylene / propylene / diene rubber-styrene) resin or the like is used.

【0041】これらの中で、半導体封止材用樹脂として
は、1分子中にエポキシ基を2個以上有するエポキシ樹
脂であり、具体的には、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、
フェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエポキ
シ化したもの、ビスフェノールA型、ビスフェノールF
型およびビスフェノールS型等のグリシジルエーテル、
フタル酸やダイマー酸などの多塩基酸とエポクロルヒド
リンとの反応により得られるグリシジルエステル酸エポ
キシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹
脂、複素環式エポキシ樹脂、アルキル変性多環能エポキ
シ樹脂、β−ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、
1,6−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、2,
7−ヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ビスヒドリ
キシビフェニル型エポキシ樹脂等である。中でも、耐湿
性や耐ハンダリフロー性の点からは、オルソクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂、ビスヒドロキシビフェニル
型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格のエポキシ樹脂等が好
適である。また、樹脂基板用としては、上記のエポキシ
樹脂のうち、液状で低粘度を有するビスフェノールA
型、ビスフェノールF型等のグリシジルエーテルが使用
される。
Among these, the resin for semiconductor encapsulating material is an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule, and specifically, phenol novolac type epoxy resin, orthocresol novolac type epoxy resin. ,
Epoxidized novolak resin of phenols and aldehydes, bisphenol A type, bisphenol F
Type and bisphenol S type glycidyl ether,
Glycidyl ester acid epoxy resin, linear aliphatic epoxy resin, alicyclic epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, alkyl-modified polycycle obtained by reacting polybasic acid such as phthalic acid or dimer acid with epochlorohydrin Noh epoxy resin, β-naphthol novolac type epoxy resin,
1,6-dihydroxynaphthalene type epoxy resin, 2,
Examples thereof include 7-hydroxynaphthalene type epoxy resin and bishydroxybiphenyl type epoxy resin. Among them, from the viewpoint of moisture resistance and solder reflow resistance, orthocresol novolac type epoxy resin, bishydroxybiphenyl type epoxy resin, naphthalene skeleton epoxy resin and the like are preferable. Further, for resin substrates, among the above epoxy resins, bisphenol A which is liquid and has low viscosity
Type, bisphenol F type glycidyl ether, etc. are used.

【0042】エポキシ樹脂の硬化剤については、エポキ
シ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定され
ず、例えばフェノール、クレゾール、キシレノール、レ
ゾルシノール、クロロフェノール、t−ブチルフェノー
ル、ノニルフェノール、イソプロピルフェノール、オク
チルフェノール等から選ばれた1種又は2種以上の混合
物をホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド又はパラ
キシレンとともに酸化触媒下で反応させて得られるノボ
ラック型樹脂、ポリパラヒドロキシスチレン樹脂、ビス
フェノールAやビスフェノールS等のビスフェノール化
合物、ピロガロールやフロログルシノール等の3官能フ
ェノール類、無水マレイン酸、無水フタル酸や無水ピロ
メリット酸等の酸無水物、メタフェニレンジアミン、ジ
アミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン
等の芳香族アミン等が使用される。さらには、エポキシ
樹脂と硬化剤との反応を促進させるために硬化促進剤を
配合することができる。その硬化促進剤としては、1,
8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7,ト
リフェニルホスフィン、ベンジルジメチルアミン、2−
メチルイミダゾール等がある。
The curing agent for the epoxy resin is not particularly limited as long as it cures by reacting with the epoxy resin, and examples thereof include phenol, cresol, xylenol, resorcinol, chlorophenol, t-butylphenol, nonylphenol, isopropylphenol, octylphenol. Novolak type resins, polyparahydroxystyrene resins, and bisphenol compounds such as bisphenol A and bisphenol S, which are obtained by reacting one or a mixture of two or more selected from, etc. with formaldehyde, paraformaldehyde or paraxylene under an oxidation catalyst. , Trifunctional phenols such as pyrogallol and phloroglucinol, maleic anhydride, acid anhydrides such as phthalic anhydride and pyromellitic anhydride, metaphenylenediamine, diaminodiphenyl Tan, aromatic amines such as diaminodiphenyl sulfone, and the like are used. Furthermore, a curing accelerator can be added to accelerate the reaction between the epoxy resin and the curing agent. As the curing accelerator, 1,
8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, triphenylphosphine, benzyldimethylamine, 2-
Methyl imidazole and the like.

【0043】樹脂組成物には、次の成分を必要に応じて
配合することができる。すなわち、低応力化剤として、
シリコーンゴム、ポリサルファイドゴム、アクリル系ゴ
ム、ブタジエン系ゴム、スチレン系ブロックコポリマー
等や飽和型エラストマー等のゴム状物質、各種熱可塑性
樹脂等である。また、上記球状シリカ粉末原料の表面処
理に用いたシランカップリング剤とは別に、γ−グリシ
ドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エ
ポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等の
エホ゜キシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N−フェニルアミノプルピルトリメトキシシラン等
のアミノシラン、メチルトリメトキシシラン、オクタデ
シルトリメトキシシラン等の疎水性シラン化合物、表面
処理剤としてチタネート系カップリング剤やアルミニウ
ム系カップリングなどである。さらに、難燃助剤とし
て、Sb23、Sb24、Sb25など、難燃剤とし
て、ハロゲン化エポキシ樹脂やリン化合物など、着色剤
として、カーボンブラック、酸化鉄、染料、顔料などで
ある。ワックス等の離型剤を添加することもできる。
The following components can be added to the resin composition as required. That is, as a stress reducing agent,
Examples thereof include silicone rubber, polysulfide rubber, acrylic rubber, butadiene rubber, styrene block copolymers, rubber-like substances such as saturated elastomers, and various thermoplastic resins. In addition to the silane coupling agent used for the surface treatment of the spherical silica powder raw material, epoxysilane such as γ-glycidoxypropyltriethoxysilane and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, Aminosilane such as aminopropyltriethoxysilane and N-phenylaminopropylpyrimethoxysilane, hydrophobic silane compounds such as methyltrimethoxysilane and octadecyltrimethoxysilane, titanate coupling agents and aluminum couplings as surface treatment agents. Is. Further, as a flame retardant aid, Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 and the like, as a flame retardant, halogenated epoxy resin and phosphorus compound, and as a colorant, carbon black, iron oxide, dye, pigment And so on. It is also possible to add a release agent such as wax.

【0044】[0044]

【実施例】以下、実施例及び比較例をあげて本発明を更
に具体的に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples.

【0045】<実施例1>蒸留水180gにエタノール
920gを加えた溶液に塩酸触媒を適量添加してpH4
に調整した。この溶液にテトラエトキシシラン(関東化
学社製)208gを少しずつ滴下し、30分間攪拌して
加水分解反応を行った。その後、球状シリカ粉末(電気
化学工業製、平均粒子径6.2μm、比表面積6.6m
2/g、平均球形度0.89)原料600gを加え、溶
液に良く分散させ、アンモニア水を加えて溶液をpH1
2に調整した後、室温で24時間攪拌混合した。処理終
了後、溶液スラリーは吸引濾過して溶液を取り除いた
後、処理した球状シリカ粉末原料をエタノール300g
で2回洗浄し、80℃で24時間乾燥した。
Example 1 To a solution of 920 g of ethanol in 180 g of distilled water was added an appropriate amount of a hydrochloric acid catalyst to adjust the pH to 4.
Adjusted to. To this solution, 208 g of tetraethoxysilane (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was dropped little by little, and the mixture was stirred for 30 minutes to carry out a hydrolysis reaction. After that, spherical silica powder (manufactured by Denki Kagaku Kogyo, average particle size 6.2 μm, specific surface area 6.6 m)
2 / g, average sphericity 0.89) Add 600 g of raw material, disperse well in the solution, and add ammonia water to bring the solution to pH 1
After adjusting to 2, the mixture was stirred and mixed at room temperature for 24 hours. After the treatment, the solution slurry was suction filtered to remove the solution, and 300 g of ethanol was added to the treated spherical silica powder raw material.
It was washed twice with and dried at 80 ° C. for 24 hours.

【0046】さらに、得られたテトラエトキシシラン処
理した球状シリカ粉末原料300gを、蒸留水90g、
エタノール460g、N−フェニル−γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン(信越化学工業社製「KBM−5
73」)4.5gを用いて上記と同様な操作でpHを4
から12に変化させて表面処理を行い球状シリカ粉末を
製造した。
Further, 300 g of the obtained tetraethoxysilane-treated spherical silica powder raw material was mixed with 90 g of distilled water,
Ethanol 460 g, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. “KBM-5
73 ") using 4.5 g and adjusting the pH to 4 by the same procedure as above.
To 12 to change the surface treatment to produce spherical silica powder.

【0047】<実施例2>球状シリカ粉末を1800g
にしたこと以外は、実施例1と同様にして球状シリカ粉
末を製造した。
<Example 2> 1800 g of spherical silica powder
A spherical silica powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the above was adopted.

【0048】<実施例3>N−フェニル−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシランの添加量を13.5gにした
こと以外は、実施例1と同様にして球状シリカ粉末を製
造した。
Example 3 A spherical silica powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane added was 13.5 g.

【0049】<実施例4>シランカップリング剤として
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業
製「KBE−903」)4.5gを使用したこと以外
は、実施例1と同様にして球状シリカ粉末を製造した。
Example 4 Spherical silica was prepared in the same manner as in Example 1 except that 4.5 g of γ-aminopropyltriethoxysilane (“KBE-903” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used as the silane coupling agent. A powder was produced.

【0050】<実施例5>シランカップリング剤として
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化
学工業製「KBM−403」)4.5gを使用したこと
以外は、実施例1と同様にして球状シリカ粉末を製造し
た。
Example 5 Example 5 was repeated except that 4.5 g of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (“KBM-403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used as the silane coupling agent. A spherical silica powder was produced.

【0051】<比較例1>実施例で原料として用いた球
状シリカ粉末(電気化学工業製、平均粒子径6.2μ
m、比表面積6.6m2/g、平均球形度0.89)を
用意した。
Comparative Example 1 Spherical silica powder used as a raw material in Examples (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size 6.2 μm)
m, specific surface area 6.6 m 2 / g, average sphericity 0.89).

【0052】<比較例2>テトラエトキシシランの加水
分解物による処理を省き、N−フェニル−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシランのみで処理したこと以外は、
実施例1と同様にして球状シリカ粉末を製造した。
<Comparative Example 2> Except that the treatment with the hydrolyzate of tetraethoxysilane was omitted and only N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane was treated.
A spherical silica powder was produced in the same manner as in Example 1.

【0053】<比較例3>テトラエトキシシランの加水
分解物による処理のみを行い、シランカップリング剤に
よる表面処理を省いたこと以外は、実施例1と同様にし
て球状シリカ粉末を製造した。
Comparative Example 3 A spherical silica powder was produced in the same manner as in Example 1 except that only the treatment with a hydrolyzate of tetraethoxysilane was carried out and the surface treatment with a silane coupling agent was omitted.

【0054】<比較例4、5>テトラエトキシシラン又
はシランカップリング剤をpH4の溶液で加水分解した
後、溶液のpH値を4又は2とに調整して表面処理した
こと以外は、実施例1と同様にして球状シリカ粉末を製
造した。
<Comparative Examples 4 and 5> Examples except that the tetraethoxysilane or the silane coupling agent was hydrolyzed with a solution of pH 4 and then the pH value of the solution was adjusted to 4 or 2 and the surface treatment was performed. A spherical silica powder was produced in the same manner as in 1.

【0055】得られた球状シリカ粉末について、テトラ
エトキシシラン処理後の表面シラノール基量の増加率、
シランカップリング剤処理後の(1)炭素含有量、
(2)平均球形度を測定した。それらの結果を表1(実
施例)、表2(比較例)に示す。
With respect to the obtained spherical silica powder, the rate of increase in the amount of surface silanol groups after the tetraethoxysilane treatment,
(1) Carbon content after treatment with silane coupling agent,
(2) The average sphericity was measured. The results are shown in Table 1 (Examples) and Table 2 (Comparative Examples).

【0056】さらに、得られた球状シリカ粉末の半導体
封止材の充填材としての特性を評価するために、質量基
準で、球状シリカ粉末85部、ビフェニール型エポキシ
樹脂(ジャパンエポキシレジン社製「エピコートYX−
4000」)6.5部、オルソクレゾールノボラック型
エポキシ樹脂(日本化薬社製「EOCN−1020」)
3.0部、フェノールノボラック樹脂(群栄化学社製
「PSM−4261」5.0部、トリフェニルホスフィ
ン0.1部、エステルワックス0.3部、カーボンブラ
ック0.1部、シランカップリング剤0.3部をミキサ
ーにてブレンドした後、100℃でロール混練し、冷却
後、粉砕して半導体封止材とし、以下に従って、(3)
流動性、(4)曲げ強度、(5)はんだ耐熱性(クラッ
ク発生数)を測定した。それらの結果を表1、表2に示
す。
Further, in order to evaluate the characteristics of the obtained spherical silica powder as a filler for a semiconductor encapsulating material, 85 parts by weight of spherical silica powder, a biphenyl type epoxy resin (“Epicoat manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.” YX-
4000 ") 6.5 parts, orthocresol novolac type epoxy resin (" EOCN-1020 "manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
3.0 parts, phenol novolac resin ("PSM-4261" manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd., 5.0 parts, triphenylphosphine 0.1 part, ester wax 0.3 part, carbon black 0.1 part, silane coupling agent After blending 0.3 parts by a mixer, roll kneading at 100 ° C., cooling and crushing to obtain a semiconductor encapsulating material, and (3)
The fluidity, (4) bending strength, and (5) solder heat resistance (number of cracks) were measured. The results are shown in Tables 1 and 2.

【0057】(1)炭素含有量 球状シリカ粉末10gをアセトン100gに添加し30
分間撹拌する。その後、スラリー液を遠心分離器により
球状シリカ粉末とアセトンを分離し、アセトンの上澄み
溶液を廃棄する。このアセトンによる洗浄操作を3回行
い、70℃で1時間乾燥させる。つぎに、洗浄した微細
球状シリカ粉末0.5g中の炭素量を炭素/硫黄同時分
析計「CS−444LS型」(LECO社製)により測
定し、検量線法にて定量を行った。
(1) Carbon content 10 g of spherical silica powder was added to 100 g of acetone to obtain 30
Stir for minutes. After that, the slurry is separated into spherical silica powder and acetone by a centrifugal separator, and the supernatant solution of acetone is discarded. This washing operation with acetone is performed 3 times and dried at 70 ° C. for 1 hour. Next, the amount of carbon in 0.5 g of the washed fine spherical silica powder was measured by a carbon / sulfur simultaneous analyzer "CS-444LS type" (manufactured by LECO) and quantified by a calibration curve method.

【0058】(2)平均球形度 上記の方法で測定した。(2) Average sphericity It was measured by the above method.

【0059】(3)流動性(スパイラルフロー) スパイラルフロー金型を用い、EMMI−66に準拠し
てスパイラルフローを測定した。成形温度は175℃、
成形圧力は7.4MPaで行った。
(3) Fluidity (spiral flow) Using a spiral flow mold, the spiral flow was measured according to EMMI-66. Molding temperature is 175 ℃,
The molding pressure was 7.4 MPa.

【0060】(4)曲げ強度 半導体封止材を金型温度180℃で、3mm×5mm×
80mmの大きさに成形し、180℃×6時間の後硬化
を行った後、JIS K 6911の曲げ強度の測定法
に準じて測定した。
(4) Bending strength The semiconductor sealing material is 3 mm × 5 mm × at a mold temperature of 180 ° C.
It was molded into a size of 80 mm, post-cured at 180 ° C. for 6 hours, and then measured in accordance with the bending strength measurement method of JIS K6911.

【0061】(5)はんだ耐熱性(クラック発生数) 低圧トランスファー成形法により175℃×2分の条件
で模擬素子を封止した44ピンQFP成形体(パッケー
ジ)を16個得た後、175℃×5時間のポストキュア
を行った。これらを温度85℃、湿度85RH%の条件
下に96時間放置後、260℃の半田に10秒間浸漬し
超音波探査映像装置により、16個の成形体中に観察さ
れた内部クラックの発生数を調べた。
(5) Solder heat resistance (number of cracks generated) After obtaining 16 44-pin QFP moldings (packages) encapsulating simulated elements under the condition of 175 ° C. × 2 minutes by low pressure transfer molding method, 175 ° C. × 5 hours post cure was performed. After leaving these for 96 hours under the conditions of temperature 85 ° C. and humidity 85 RH%, they were immersed in solder at 260 ° C. for 10 seconds, and the number of internal cracks observed in 16 molded bodies was confirmed by an ultrasonic probe imager. Examined.

【0062】[0062]

【表1】 [Table 1]

【0063】[0063]

【表2】 [Table 2]

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明の製造方法によって製造された球
状シリカ粉末は、平均球形度が0.75以上にして、表
面処理前後において平均球形度が悪化しないものであ
り、更には表面のシラノール基量が増加されてシランカ
ップリング剤の処理が行われているのでその処理効果が
高めれられている。その結果、本発明の製造方法によっ
て製造された球状シリカ粉末を単独で、又は破砕シリカ
粉末と併用して樹脂に高充填しても、その高充填性と高
流動性が保持されるので、半導体封止材等の耐熱信頼性
が著しく向上させることができる。
Industrial Applicability The spherical silica powder produced by the production method of the present invention has an average sphericity of 0.75 or more so that the average sphericity is not deteriorated before and after the surface treatment. The treatment effect of the silane coupling agent is enhanced because the amount of the silane coupling agent is treated. As a result, even if the spherical silica powder produced by the production method of the present invention alone or in combination with the crushed silica powder is highly filled in the resin, its high filling property and high fluidity are maintained, so that the semiconductor The heat resistance reliability of the sealing material and the like can be significantly improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 美沙樹 東京都小金井市中町2−24−16 東京農工 大学大学院内 (72)発明者 池田 和義 福岡県大牟田市新開町1 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 (72)発明者 小林 晃 福岡県大牟田市新開町1 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 (72)発明者 長坂 英昭 福岡県大牟田市新開町1 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 Fターム(参考) 4G072 AA25 BB05 BB07 GG01 GG03 HH14 HH30 MM01 QQ06 UU01   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Misaki Yamamoto             2-24-16 Nakamachi, Koganei City, Tokyo             Inside the university graduate school (72) Inventor Kazuyoshi Ikeda             1 Shinkaimachi, Omuta City, Fukuoka Prefecture             Ceremony company Omuta factory (72) Inventor Akira Kobayashi             1 Shinkaimachi, Omuta City, Fukuoka Prefecture             Ceremony company Omuta factory (72) Inventor Hideaki Nagasaka             1 Shinkaimachi, Omuta City, Fukuoka Prefecture             Ceremony company Omuta factory F term (reference) 4G072 AA25 BB05 BB07 GG01 GG03                       HH14 HH30 MM01 QQ06 UU01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平均球形度0.75以上の球状シリカ粉
末原料と、pH2〜5の酸性領域で加水分解させて得ら
れた一般式Si(OR)4又はRSi(OR)3(ただ
し、Rはアルキル基)で示されるアルコキシシランの加
水分解物とを、pH10以上のアルカリ性領域下で反応
させた後、シランカップリング剤で処理する工程を有す
ることを特徴とする球状シリカ粉末の製造方法。
1. A spherical silica powder raw material having an average sphericity of 0.75 or more and a general formula Si (OR) 4 or RSi (OR) 3 (provided that R is obtained by hydrolyzing in the acidic region of pH 2 to 5). Is a hydrolyzate of an alkoxysilane represented by the formula (1) is an alkyl group) in the alkaline range of pH 10 or higher, and then the step of treating with a silane coupling agent is included.
【請求項2】 前記球状シリカ粉末原料とアルコキシシ
ランの加水分解物との反応により、表面シラノール基量
を20%以上増加させることを特徴とする請求項1に記
載の球状シリカ粉末の製造方法。
2. The method for producing spherical silica powder according to claim 1, wherein the amount of surface silanol groups is increased by 20% or more by the reaction between the raw material of spherical silica powder and a hydrolyzate of alkoxysilane.
【請求項3】 前記シランカップリング剤での処理が、
アルコキシシランの加水分解物で処理された球状シリカ
粉末原料と、pH2〜5の酸性領域で加水分解させて得
られたシランカップリング剤の加水分解物とを、pH1
0以上のアルカリ性領域下で反応させる処理であること
を特徴とする請求項1または2に記載の球状シリカ粉末
の製造方法。
3. The treatment with the silane coupling agent,
A spherical silica powder raw material treated with a hydrolyzate of an alkoxysilane and a hydrolyzate of a silane coupling agent obtained by hydrolyzing in an acidic region of pH 2 to 5 were treated with a pH of 1
The process for producing a spherical silica powder according to claim 1 or 2, wherein the treatment is carried out in an alkaline region of 0 or more.
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