CN112399962B - 表面处理过的金属氧化物粒子材料及其制造方法、电子材料用树脂组合物、以及有机硅树脂材料用填料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在混合于树脂材料中的情况下的粘度低且能够降低介电常数、介电损耗角正切的填料。该填料具有金属氧化物粒子材料、和对上述金属氧化物粒子材料进行表面处理的通式(1)：(RO)3Si－(SiR2－O－)n－SiR3(通式(1)中，R能够从碳原子数1～4的烷基中分别独立地选择。n为10～200)表示的聚有机硅氧烷化合物的填料。在树脂中含有该填料的树脂组合物优选用于电子材料。

Description

表面处理过的金属氧化物粒子材料及其制造方法、电子材料 用树脂组合物、以及有机硅树脂材料用填料
技术领域
本发明涉及表面处理过的金属氧化物粒子材料、及其制造方法、电子材料用树脂组合物、以及有机硅树脂材料用填料。
背景技术
在电子基板、半导体密封材料中，为了提高物理特性、热特性，通常使用在树脂材料中包含无机物粒子来作为填料的树脂组合物。特别是已知着眼于热特性时可以采用、将散热片等固定在半导体元件时所使用的热传导材料(TIM)(专利文献1等)。
为了提高树脂组合物的物理特性和热特性，要求增多填料的含量，但树脂材料中的填料的混合量是有限度的。为了使树脂材料中含有大量的填料，需要将树脂材料中含有填料时的粘度保持地较低。
至今为止，为了降低树脂材料中含有填料时的粘度，对填料进行了各种表面处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017－210518号公报。
发明内容
然而，作为应用树脂组合物的电子材料、电子部件，多数情况下被用于高频电路。在高频电路使用树脂组合物的情况下，要求降低介电常数和介电损耗角正切。
本发明鉴于上述实际情况而完成，其课题如下：提供一种表面处理过的金属氧化物粒子材料，可以期待其应用于在混合于树脂材料中的情况下的粘度低且能够降低介电常数、介电损耗角正切的填料等；上述表面处理过的金属氧化物粒子材料的制造方法；将上述表面处理过的金属氧化物粒子材料用作填料的电子材料用树脂组合物；以及有机硅树脂材料用填料。
出于解决上述课题的目的，本发明人等反复进行了深入的研究，其结果是得到如下发现，利用通式(1)：(RO)3SiO－(SiR2－O－)n－SiR3(通式(1)中，R能够从碳原子数1～4的烷基中分别独立地选择。n为10～200)表示的聚有机硅氧烷化合物进行过表面处理的金属氧化物粒子材料在树脂材料中粘度低且能够降低介电常数、介电损耗角正切，基于该情况，完成了以下的发明。
(1)解决上述课题的表面处理过的金属氧化物粒子材料具有金属氧化物粒子材料、和对上述金属氧化物粒子材料进行表面处理的通式(1)：(RO)3SiO－(SiR2－O－)n－SiR3(通式(1)中，R能够从碳原子数1～4的烷基中分别独立地选择。n为10～200)表示的聚有机硅氧烷化合物。
特别是，上述金属氧化物粒子材料的体积平均粒径为0.1μm～200μm，
以上述金属氧化物粒子材料的质量作为基准，上述聚有机硅氧烷化合物的量优选为0.05％～3.0％。
进而，可以利用由具有乙烯基或碳原子数1～3的烷基的硅烷化合物、或者有机硅氮烷构成的第2表面处理剂来进一步进行表面处理。
(2)解决上述课题的本发明的表面处理过的金属氧化物粒子材料的制造方法具有如下的工序：混合工序，对于体积平均粒径为0.1μm～200μm的金属氧化物粒子材料，混合以上述金属氧化物粒子材料的质量为基准为0.05％～3.0％的、通式(1)：(RO)3SiO－(SiR2－O－)n－SiR3(通式(1)中，R能够从碳原子数1～4的烷基中分别独立地选择。n为10～200。)表示的聚有机硅氧烷化合物，从而得到混合物；表面处理工序，将上述混合物在5℃～100℃的温度下保持1小时～168小时，进行反应。
进而，可以具有利用具有乙烯基或碳原子数1～3的烷基的硅烷化合物、或者有机硅氮烷来进行表面处理的第2表面处理工序。
(3)解决上述课题的本发明的电子材料用树脂组合物具有上述本发明的表面处理过的金属氧化物粒子材料、和分散上述表面处理过的金属氧化物粒子材料的有机硅树脂材料。
本发明的表面处理过的金属氧化物粒子材料通过具有上述的构成，能够抑制在树脂材料中包含该表面处理过的金属氧化物粒子材料而得到的树脂组合物的粘度，且能够抑制该树脂组合物的介电常数、介电损耗角正切。
附图说明
图1是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图2是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图3是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图4是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图5是表示实施例的各试验试样的粘度的处理剂添加量依赖性的图表。
图6是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图7是表示实施例的各试验试样的粘度的处理剂添加量依赖性的图表。
图8是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图9是表示实施例的各试验试样的粘度的处理剂添加量依赖性的图表。
图10是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图11是表示实施例的各试验试样的粘度的处理剂添加量依赖性的图表。
图12是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图13是表示实施例的各试验试样的粘度的聚合度(n)依赖性的图表。
图14是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图15是表示实施例的各试验试样的粘度的剪切速率依赖性的图表。
图16是表示实施例的各试验试样的粘度的图表。
具体实施方式
对于本发明的表面处理过的金属氧化物粒子材料及其制造方法、以及电子材料用树脂组合物，以下基于实施方式详细进行说明。
(表面处理过的金属氧化物粒子材料)
本实施方式的表面处理过的金属氧化物粒子材料具有金属氧化物粒子材料和聚有机硅氧烷化合物。聚有机硅氧烷化合物是作用于金属氧化物粒子材料的表面进行表面处理的化合物。
金属氧化物粒子材料是由金属的氧化物构成的粒子材料。作为金属氧化物，没有特别限定，可举出氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、氧化镁、氧化钛、氧化锌、氧化铁，进而还可举出包含多种金属的复合氧化物、多种金属氧化物的混合物等。从导热性高、物理·化学稳定性高的观点等出发，特别优选为氧化铝。
金属氧化物粒子材料优选体积平均粒径为10μm以上。特别优选为45μm以上、70μm以上、100μm以上。进而，优选不含有粒径为体积平均粒径的值的一半以下的粒子。对于厚膜TIM而言，粒径越大，则越能够降低由异种材料界面引起的接触热电阻，从提高热传导性的观点考虑为优选。体积平均粒径的测定能够利用激光衍射·散射法进行。
另外，金属氧化物粒子材料优选体积平均粒径为30μm以下。特别优选为10μm以下、3μm以下、0.2μm以下。另外，优选不含有粒径为体积平均粒径的值的一倍以上的粒子(粗粒)。作为电子材料·电子部件，则自身的大小、内部的布线宽度会变小，为了能用于电子材料·电子部件，要求减小粒径。本实施方式的表面处理过的金属氧化物粒子材料能够任意组合这些粒径的上限下限而决定粒度分布。
聚有机硅氧烷化合物是上述通式(1)中公开的化合物。作为R，优选碳原子数为3以下，更优选碳原子数为1或2，最优选碳原子数为1。n优选超过10，更优选为30以上，进一步优选为60以上。对于n的值而言，可以是不同化合物的混合物。作为n值的上限，可以例示200、100。
以金属氧化物粒子材料的质量作为基准，聚有机硅氧烷化合物的量优选为0.05％～3.0％。作为下限值，可以例示0.05％、0.10％。通过以这些量以上的量处理金属氧化物粒子材料的表面，能够呈现出充分的粘度降低作用。作为上限值，能够例示2.0％、2.5％、3.0％。能够以这些量以下的量对金属氧化物粒子材料的表面充分地进行处理。
聚有机硅氧烷化合物会与存在于金属氧化物粒子材料的表面的反应性官能团(例如OH基)反应，因此，以与反应性官能团的量相当的量所对应的量进行处理，能够与全部的反应性官能团反应。过剩的量的聚有机硅氧烷化合物物理附着于金属氧化物粒子材料的表面。因此，作为聚有机硅氧烷化合物的量，除了简单的以金属氧化物粒子材料的质量作为基准而决定的方法之外，还能够对应于存在于金属氧化物粒子材料的表面的反应性官能团的量而决定。
作为与反应性官能团所对应的量，可以选择：能与全部的反应性官能团反应的量、能与反应性官能团的90％、80％反应的量。通过使反应性官能团残存，从而能够在之后利用其它的表面处理剂来进行其它目的的表面处理。例如为了提高疏水性，能够利用六甲基二硅氮烷等有机硅氮烷进行处理，或利用由具有乙烯基、烷基的硅烷化合物构成的第2表面处理剂进行表面处理(利用有机硅氧烷化合物在表面前或后均能够进行)。进而，也能够利用超过与反应性官能团所对应的量的量的聚有机硅氧烷化合物进行表面处理。
(表面处理过的金属氧化物粒子材料的制造方法)
本实施方式的表面处理过的金属氧化物粒子材料的制造方法具有混合工序和表面处理工序。
混合工序是将金属氧化物粒子材料与聚有机硅氧烷化合物混合的工序。对于混合比而言，由于能够采用上述的比率，因此省略说明。对于金属氧化物粒子材料而言，对上述表面处理过的金属氧化物粒子材料中说明的金属氧化物粒子材料限定了体积平均粒径，除此之外是相同的。
金属氧化物粒子材料能够在供于混合工序前进行干燥工序。干燥工序是除去存在的水等极性溶剂的工序，没有特别限定。例如可以例示加热的工序(能够采用常温(25℃)以上、50℃、75℃、100℃、125℃、150℃、200℃、300℃等的温度。)、减压的工序、在非极性溶剂中浸渍后进行干燥的工序、以及它们的组合等。对于聚有机硅氧烷化合物而言，优选经过减少水分等极性溶剂的工序。应予说明，对于聚有机硅氧烷化合物而言，与上述相同。
混合工序是使金属氧化物粒子材料的表面与聚有机硅氧烷化合物接触的工序。应予说明，在混合时金属氧化物粒子材料的表面处理就在进行，因此可以推测：混合工序与表面处理工序可以重复进行。优选采用使聚有机硅氧烷化合物尽可能地均匀地与金属氧化物粒子材料的表面接触的工序。
例如将金属氧化物粒子材料和聚有机硅氧烷化合物混合后，能够通过搅拌而均匀地混合。进而，通过将聚有机硅氧烷化合物分散于适当的溶剂中并在该状态下进行混合，从而能够进一步均匀地混合。作为适当的溶剂，能够采用己烷、庚烷、THF(四氢呋喃)、甲苯、二甲苯等非极性溶剂。
聚有机硅氧烷化合物能够一点一点地进行混合。在该情况下，可以一边混合一边进行反应。另外，就聚有机硅氧烷化合物而言，除了一次性混合添加量的总量或一点一点地进行混合之外，也能够分割为2份以上，依次进行混合。
表面处理工序是将混合工序中得到的混合物在5℃～100℃的温度下保持1小时～168小时并进行反应的工序。这里的反应是指，通式(1)的聚有机硅氧烷化合物所具有的官能团与金属氧化物粒子材料的表面具有的官能团(反应性官能团)进行反应。在上述的混合工序中也进行了表面处理工序的反应，因此，也存在表面处理工序和混合工序同时进行的情况。
作为进行表面处理工序的温度，没有特别限定，作为下限值，能够采用20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃等。通过使温度上升，能够迅速进行表面处理。作为温度的上限值，没有特别限定，能够采用与下限值相同的20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃。就温度的上限值与下限值的组合而言，由于可允许表面处理时间、需要的表面处理时间、可允许的加热费用等重要因素，优选的范围也不同，可以任意地组合设定。
进而，表面处理工序无需一次性完成，也可以分2个阶段以上来完成反应。例如，也可以采用使混合的聚有机硅氧烷化合物的一部分进行反应的条件，之后进行其它的工序，然后使剩余的聚有机硅氧烷化合物反应。另外，在没有将聚有机硅氧烷化合物的混合一次性全部进行的情况下，能够在每次混合一部分聚有机硅氧烷化合物时进行表面处理工序。另外，还能够与后述的第2表面处理工序同时进行表面处理工序。
第2表面处理工序是利用第2表面处理剂对金属氧化物粒子材料进行表面处理的工序。利用第2表面处理剂进行的表面处理能够在上述的混合工序和表面处理工序结束后独立地进行，除此之外，也可以在混合工序前到表面处理工序完成为止之间的任一时刻进行。例如第2表面处理剂是可与在金属氧化物粒子材料的表面存在的反应性官能团反应的化合物，通过在聚有机硅氧烷化合物发生反应之前进行表面处理，能够在金属氧化物粒子材料的表面牢固地生成键合。
例如，第2表面处理工序可以在使聚有机硅氧烷化合物与金属氧化物粒子材料表面的全部反应性官能团反应后进行，也可以在使聚有机硅氧烷化合物与金属氧化物粒子材料表面的反应性官能团的一部分反应后进行，还可以在利用聚有机硅氧烷化合物进行表面处理前进行。另外，在进行表面处理工序时，可以在中途中断，之后进行第2表面处理工序，其后继续进行表面处理工序。
作为第2表面处理剂，是具有乙烯基或碳原子数1～3的烷基的硅烷化合物、或者有机硅氮烷。作为有机硅氮烷，能够例示六甲基二硅氮烷。
(电子材料用树脂组合物)
本实施方式的电子材料用树脂材料具有上述本实施方式的表面处理过的金属氧化物粒子材料和树脂材料。本实施方式的电子材料用树脂组合物能够用于配置电子部件的基板、半导体的密封材料、将半导体元件以及散热片连接的导热材料等。
表面处理过的金属氧化物粒子材料与树脂材料的混合比没有特别限定，优选表面处理过的金属氧化物粒子材料更多。表面处理过的金属氧化物粒子材料的混合量优选根据得到的电子材料用树脂组合物的粘度决定。由于粘度越低越能够充分地进行对微小空隙等的填充，因此，优选以成为必要的粘度以下的方式来决定混合量。
作为树脂材料，没有特别限定，优选含有有机硅树脂。作为有机硅树脂，能够采用各种聚合度的有机硅树脂，能够采用液状、固体状、由反应而固体化的有机硅树脂等。
实施例
以下，对于本发明的表面处理过的金属氧化物粒子材料及其制造方法、以及电子材料用树脂组合物，基于实施例进行说明。
(试验1：聚有机硅氧烷化合物的效果的确认)
·试验例1－1
制备如下的树脂组合物，作为本试验例的试验试样：将作为金属氧化物粒子材料的氧化铝粒子(株式会社亚都玛科技制：AO－509：体积平均粒径7～13μm：比表面积1.0cm2/g～1.8cm2/g)进行表面处理，得到表面处理过的金属氧化物粒子材料，将该表面处理过的金属氧化物粒子材料85质量份分散于作为树脂材料的有机硅树脂(信越化学工业制：KE－106：二液型RTV橡胶)15质量份中，得到树脂组合物。
金属氧化物粒子材料的表面处理中，以金属氧化物粒子材料的质量作为基准，使用0.5％的通式(1)的聚有机硅氧烷化合物(R全部为甲基，n为30)来进行。就表面处理而言，在将金属氧化物粒子材料与聚有机硅氧烷化合物混合后，在60℃加热8小时后，静置12小时，由此进行。聚有机硅氧烷化合物的混合量是能够与作为金属氧化物粒子材料的表面存在的作为反应性官能团的OH基完全反应的程度的量。
·试验例1－2
不对金属氧化物粒子材料进行表面处理，直接使用，除此以外，与试验例1－1同样地制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样。
·粘度测定
对试验例1－1和1－2的试验试样测定粘度。粘度测定使用TA Instrument制的流变仪“ARES G2”进行。将树脂组合物下侧用
Figure BDA0002893653220000081
的工作台、上侧用
Figure BDA0002893653220000082
的平行板以特定的厚度夹持，使下部的工作台旋转，测定从剪切速率0.01s－1到100s－1为止的范围的粘度。
就测定粘度特性时的树脂组合物的厚度而言，在体积平均粒径的10倍的值为0.1mm以下的情况下，设为0.1mm，在体积平均粒径的10倍的值为0.1mm以上的情况下，将体积平均粒径的10倍的值设为厚度。结果示于图1。
根据图1可明确得知，试验例1－1的粘度可以降低至试验例1－2的粘度的五分之一左右。
·试验例1－3
将试验例1－1的表面处理过的金属氧化物粒子材料90.5质量份、和树脂材料9.5质量份混合而制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样。该混合比是使粘度成为与试验例1－2的试验试样相同程度的粘度(剪切速率0.05s－1的粘度)的值。将试验例1－3的试验试样的粘度测定的结果与图1一并示出。试验例1－3的试验试样在剪切速率0.05s－1中与试验例1－2的试验试样为相同程度的粘度，但在比其低的剪切速率中，粘度全面降低。
·导热率测定
对试验例1－2和1－3的试验试样测定导热率。就导热率的测定而言，将各自的试验试样的固化，得到固化物，将该固化物切出
Figure BDA0002893653220000083
Figure BDA0002893653220000084
的试验片后，以热盘法，使用京都电子工业株式会社制“TPS2500S”进行测定。其结果可以明确，就导热率而言，试验例1－2为1.518W/m·K(密度2.69g/cm3：平均值)，试验例1－3为2.578W/m·K(密度2.92g/cm3：平均值)，使用表面处理过的金属氧化物粒子材料的试验例1－3的试验试样与直接使用金属氧化物粒子材料的试验例1－2的试验试样相比示出了高出70％以上的导热率。可以推测，这是由于粘度的降低效果高，能够大量含有表面处理过的金属氧化物粒子材料。
(试验2：由聚有机硅氧烷化合物的混合量导致的粘度的变化)
·试验例2－1～2－3
作为金属氧化物粒子材料，代替AO－509，使用AO－502(株式会社亚都玛科技制：氧化铝：体积平均粒径0.2～0.3μm：比表面积6.5～9.0cm2/g)，将聚有机硅氧烷化合物的混合量设为1.0％(试验例2－1)、1.5％(试验例2－2)、2.5％(试验例2－3)，除此之外，利用与试验例1－1相同的方法，制备表面处理过的金属氧化物粒子材料。
将该表面处理过的金属氧化物粒子材料63.5质量份、树脂材料(KE－106)36.5质量份混合，得到树脂组合物，将该树脂组合物作为本试验例的试验试样。
·试验例2－4
将试验例2－1中使用的金属氧化物粒子材料63.5质量份、树脂材料36.5质量份混合，得到树脂组合物，将该树脂组合物作为本试验例的试验试样。
·粘度测定
对于试验例2－1～2－4的试验试样，与试验1同样地测定粘度。将结果示于图2。根据图2可明确得知，随着表面处理中使用的聚有机硅氧烷化合物的量变多，粘度降低。但是，试验例2－2以及2－3的试验试样的粘度几乎同等，由此可以推测：聚有机硅氧烷化合物的量在1.5％为饱和。
·试验例2－5
将试验例2－2的表面处理过的金属氧化物粒子材料76.9质量份、树脂材料23.1质量份混合而制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样。该混合比是使粘度成为与试验例2－4的试验试样相同程度的粘度(剪切速率0.05s－1的粘度)的值。
·导热率测定
对于试验例2－4和2－5的试验试样，与试验1同样地制成试验片，测定导热率。其结果是，就导热率而言，试验例2－4为0.521W/m·K(密度1.92g/cm3：平均值)，试验例2－5为0.756W/m·K(密度2.23g/cm3：平均值)，使用表面处理过的金属氧化物粒子材料的试验例2－5的试验试样与直接使用金属氧化物粒子材料的试验例2－4的试验试样相比，示出了高出45％以上的导热率。可以推测，这是由于粘度的降低效果高，能够大量含有表面处理过的金属氧化物粒子材料。
(试验3：聚有机硅氧烷化合物的化学结构的研究)
·试验例3－1
利用与试验例1－1相同的方法，制备表面处理过的金属氧化物粒子材料，将得到的表面处理过的金属氧化物粒子材料85质量份、树脂材料15质量份进行混合，作为本试验例的试验试样。
·试验例3－2
代替聚有机硅氧烷化合物，使用Me3SiO－(SiMe2－O)p－(SiMeX－O)q－(SiMeY－O)r－SiMe3(式中，X为－R1－(SiMe2－O)a－SiMe3；Y为－R2－Si(OEt)3：R1以及R2为亚烷基：分子量为约5000)，除此之外，与试验例3－1同样地制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样。
·试验例3－3
代替聚有机硅氧烷化合物，使用(MeO)3SiO－(SiMe(OMe)－O－SiMe(OMe))n－O－Si(OMe)3(分子量约为2430)，除此之外，与试验例3－1相同地制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样。
·试验例3－4
代替表面处理过的金属氧化物粒子材料，直接使用金属氧化物粒子材料，除此之外，与试验例3－1同样地制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样。
·粘度测定以及热稳定性的评价
利用与试验1相同的方法，对试验例3－1～3－4的试验试样测定粘度。结果示于图3。对于试验例3－3的试验试样而言，粘度非常高，无法测定。根据图3可明确得知，试验例3－1以及3－2与没有进行表面处理的试验例3－4相比，粘度大幅度降低。
对试验例3－1和3－2的试验试样评价热稳定性。热稳定性的评价通过使用RIGAKU公司制THRMO PLUS系列TG－DTATG8120，求出从25℃的环境下升温到250℃时的表面处理剂的重量的减少率，从而进行。以升温速度5℃/min，在100℃、150℃、200℃、250℃分别保持温度1小时。其结果是，用于试验例3－1的表面处理剂的测定开始时的重量为14.660mg，测定结束后的重量为13.752mg。减少的重量为0.90756mg，因此重量减少率为6.2％。用于试验例3－2的表面处理剂的测定开始时的重量为18.490mg，测定结束后的重量为12.726mg，减少的重量为5.764mg，因此重量减少率为31％。试验例3－1的表面处理剂示出了重量减少率为10％以下的值，与试验例3－2的表面处理剂相比，热稳定性高。可以推测其原因是：试验例3－2中使用的表面处理剂的化学结构的主链中存在亚烷基，因而该亚烷基因热导致分解。
(试验4)
作为金属氧化物粒子材料，采用由氧化铝构成的粒子材料。体积平均粒径采用3μm、10μm、70μm、100μm。对于这些金属氧化物粒子材料，将聚有机硅氧烷化合物(试验例1－1)设为各种混合量，进行表面处理，按照各自的比率与树脂材料混合，得到树脂组合物，按照试验1所记载的方法，对该树脂组合物测定粘度。另外，按照各自的粒径，将聚有机硅氧烷化合物的混合量与剪切速率0.05s－1的粘度作图。将各自的结果示于图4～图11。
根据图4和图5明确得知，粒径为3μm时，随着聚有机硅氧烷化合物的混合量增加到0.25％、0.5％，粘度降低。特别是与0.25％添加的粘度降低相比，0.5％添加的粘度降低显著。
根据图6、图7、图8、图9、图10和图11明确得知，粒径为10μm、70μm以及100μm时，如果聚有机硅氧烷化合物的混合量为0.1％以上，则均示出同等的粘度，通过0.1％左右的混合量能够充分地将金属氧化物粒子材料的表面改质。应予说明，粒径为100μm时，从0.1％到0.5％的粘度与0％、1.0％的情况相比降低，给出了在该添加量下具有粘度降低效果的启示(图10)。
(试验5：表面处理剂的化学结构)
·试验例5－1
作为聚有机硅氧烷化合物，采用通式(1)的n为10的化合物，除此之外，与试验例1－1同样地制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样。
·试验例5－2
与试验例1－1同样地制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样(通式(1)的n为30)。
·试验例5－3
作为聚有机硅氧烷化合物，采用通式(1)的n为60的化合物，除此之外，与试验例1－1同样地制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样。
·试验例5－4
将试验例1－2的试验试样作为本试验例的试验试样。
·试验例5－5
将(RO)3SiO－(SiR2－O－)10－Si(OR)3用作表面处理剂，除此之外，利用与试验例1－1相同的方法，制备树脂组合物，作为本试验例的试验试样。
·粘度测定
与试验1同样地测定粘度。将结果示于图12。另外，对于各自的试验例，将n的值与剪切速率0.05s－1的粘度作图，示于图13。
根据图12和图13明确得知，随着n的值变大，粘度降低。另外，试验例5－1的聚有机硅氧烷化合物的单末端为－SiMe3，而在该部分被－Si(OMe)3取代的试验例5－5的试验试样中，与试验例5－1比较，粘度变成数倍。可以推测：通过将两末端均设为具有反应性的－Si(OMe)3，从而多个粒子间被连接，产生络合，因此出现粘度上升。
(试验6：表面处理剂及第2表面处理剂的研究)
作为金属氧化物粒子材料，以试验例1－1采用的氧化铝粒子、表1所记载的第1次的表面处理剂(1.5质量％)及第2次的表面处理剂(对于处理量而言，根据氧化铝粒子的比表面积来计算对氧化铝进行二层处理的量)的顺序，用试验例1－1的方法进行反应，从而得到，对该金属氧化物粒子材料测定相对介电常数与介电损耗角正切。将结果示于表1。就相对介电常数与介电损耗角正切的测定而言，使用网络分析仪(KEYSIGHT公司制，E5071C)和空腔谐振器摄动法，作为1GHz的相对介电常数、介电损耗角正切进行测定。该测定基于ASTMD2520(JIS C2565)进行。
[表1]
第1次的表面处理剂 第2次的表面处理剂 介电常数(F/m) 介电损耗角正切
试验例6-1 通式(1) - 12.4 0.0029
试验例6-2 通式(1) 乙烯基硅烷 12.3 0.0031
试验例6-3 乙烯基硅烷 - 11.5 0.0039
试验例6-4 通式(1) 甲基丙烯酸硅烷 12.4 0.0095
试验例6-5 甲基丙烯酸硅烷 - 12.0 0.0116
试验例6-6 HMDS - 12.4 0.0146
试验例6-7 含氢甲硅烷基的有机硅 - 12.4 0.0040
试验例6-8 - - 12.6 0.0186
根据表1可明确得知，介电常数对于全部的试验例而言均为12F/m左右，与二氧化硅的介电常数(3.7～3.9)相比，充分地高。另外，试验例6-1～6-3和6-7的介电损耗角正切低。因此可知，作为表面处理剂，优选通式(1)的聚有机硅氧烷化合物、乙烯基硅烷以及并用两者。应予说明，确认到通式(1)的聚有机硅氧烷化合物与乙烯基硅烷相比，热稳定性优异。由上述可知，存在介电常数维持高值且介电损耗角正切低的材料。
(试验7：金属氧化物粒子材料的粒径的研究)
作为金属氧化物粒子材料，对于具有表2所示的体积平均粒径的氧化铝粒子，与试验6同样地分别测定介电常数和介电损耗角正切。将结果示于表2。
试验例7-1和7-4的纯度为99.8％，试验例7-2和7-5的纯度为99.9％，试验例7-3和7-6的纯度为99.99％。试验例7-7～7-11的纯度为99.0％。
[表2]
体积平均粒径(μm) 介电常数(F/m) 介电损耗角正切
试验例7-1 0.2 11.7 0.0155
试验例7-2 0.2 11.5 0.0165
试验例7-3 0.2 11.9 0.0169
试验例7-4 10 11.7 0.0041
试验例7-5 10 11.4 0.0034
试验例7-6 10 12.8 0.0089
试验例7-7 3 10.4 0.0016
试验例7-8 10 10.9 0.0008
试验例7-9 45 10.9 0.0005
试验例7-10 70 11.0 0.0006
试验例7-11 100 11.2 0.0006
根据表2可明确得知，根据试验例7-1～7-6的结果，介电常数和介电损耗角正切不会因纯度而受到影响。此外还可知，粒径越小，介电损耗角正切越大。可以认为：粒径越小的粒子，比表面积越大，吸附水量也成比例地变多，其吸附水正是原因。空气中的水分吸附于粒子(进入细孔)的速度非常快，即使是在800℃左右的高温下烧制来除去吸附水的情况下，在取出到空气中时也会立即吸附空气中的水分。此次确认到利用不同的聚有机硅氧烷化合物进行表面处理从而使介电损耗角正切降低，可以推测，这是通过聚有机硅氧烷化合物从而可以抑制水分的吸附的结果。
(试验8)
·试验例8－1～8－3
将试验例1－1和1－2的树脂组合物分别作为试验例8－1和8－2的试验试样。
将金属氧化物粒子材料、聚有机硅氧烷化合物、树脂材料一次性混合(整体掺混)得到的树脂组合物作为试验例8－3的试验试样。
·粘度测定
利用与试验1相同的方法测定粘度。将结果示于图14。根据图14可明确得知，如试验例8－1所示，通过预先利用具有机硅氧烷化合物对金属氧化物粒子材料进行表面处理，从而与一次性混合得到的树脂组合物相比，能够降低粘度。
(试验9)
将试验例6－9(未进行表面处理)作为试验例9－1，将试验例6－1(利用通式(1)进行处理)作为试验例9－2，将试验例6－3(利用乙烯基硅烷进行处理)作为试验例9－3，将试验例6－7(利用含氢甲硅烷基的有机硅进行处理)作为试验例9－4，将试验例6－5的树脂组合物作为试验例9－5，分别利用试验1的方法测定粘度。将结果示于图15。另外，对于这些试验试样，将剪切速率0.05s－1的粘度的值示于图16。
根据图15和16可明确得知，试验例9－2(通式(1)的聚有机硅氧烷化合物)、试验例9－3(乙烯基硅烷)的树脂组合物的粘度与未进行表面处理的试验例9－1相比，可以得到降低。另外，试验例9－5(用甲基丙烯酸硅烷处理)与未进行表面处理的试验例9－1相比，粘度上升。

Claims (7)

1.一种表面处理过的金属氧化物粒子材料，具有：
由氧化铝构成的金属氧化物粒子材料，以及
对所述金属氧化物粒子材料进行表面处理的聚有机硅氧烷化合物，由通式(1)：(RO)3SiO－(SiR2－O－)n－SiR3表示，
在所述通式(1)中，R能够从碳原子数1～4的烷基中分别独立地选择，n为10～200；
所述表面处理过的金属氧化物粒子材料处于能够与树脂材料混合的状态；
所述金属氧化物粒子材料的体积平均粒径为0.1μm～200μm，
以所述金属氧化物粒子材料的质量作为基准，所述聚有机硅氧烷化合物的量为0.05%～3.0%。
2.根据权利要求1所述的表面处理过的金属氧化物粒子材料，其中，利用第2表面处理剂进一步进行了表面处理，所述第2表面处理剂由具有乙烯基或碳原子数1～3的烷基的硅烷化合物、或有机硅氮烷构成。
3.一种表面处理过的金属氧化物粒子材料的制造方法，是制造处于能够与树脂材料混合的状态的粒子的制造方法，包括如下工序：
混合工序，对于体积平均粒径为0.1μm～200μm且由氧化铝构成的金属氧化物粒子材料，混合以所述金属氧化物粒子材料的质量为基准为0.05%～3.0%的、由通式(1)：(RO)3SiO－(SiR2－O－)n－SiR3表示的聚有机硅氧烷化合物，从而得到混合物，在所述通式(1)中，R能够从碳原子数1～4的烷基中分别独立选择，n为10～200；
表面处理工序，将所述混合物在5℃～100℃的温度下保持1小时～168小时，进行反应。
4.一种表面处理过的金属氧化物粒子材料的制造方法，包括如下工序：
混合工序，对于体积平均粒径为0.1μm～200μm的金属氧化物粒子材料，混合以所述金属氧化物粒子材料的质量为基准为0.05%～3.0%的、由通式(1)：(RO)3SiO－(SiR2－O－)n－SiR3表示的聚有机硅氧烷化合物，从而得到混合物，在所述通式(1)中，R能够从碳原子数1～4的烷基中分别独立选择，n为10～200；
表面处理工序，将所述混合物在5℃～100℃的温度下保持1小时～168小时，进行反应；
以及第2表面处理工序，利用由具有乙烯基或碳原子数1～3的烷基的硅烷化合物、或有机硅氮烷构成的第2表面处理剂对所述金属氧化物粒子材料进行表面处理。
5.一种电子材料用树脂组合物，具有权利要求1或2所述的表面处理过的金属氧化物粒子材料、
以及分散所述表面处理过的金属氧化物粒子材料的有机硅树脂材料。
6.一种有机硅树脂材料用填料，由表面处理过的金属氧化物粒子材料构成，
所述表面处理过的金属氧化物粒子材料具有：
金属氧化物粒子材料，
与所述金属氧化物粒子材料直接键合的聚有机硅氧烷化合物，由通式(1)：(RO)3SiO－(SiR2－O－)n－SiR3表示，在所述通式(1)中，R能够从碳原子数1～4的烷基中分别独立地选择，n为10～200；
所述金属氧化物粒子材料的体积平均粒径为0.1μm～200μm，
以所述金属氧化物粒子材料的质量作为基准，所述聚有机硅氧烷化合物的量为0.05%～3.0%。
7.根据权利要求6所述的有机硅树脂材料用填料，其中，所述金属氧化物粒子材料利用第2表面处理剂进一步进行了表面处理，所述第2表面处理剂由具有乙烯基或碳原子数1～3的烷基的硅烷化合物、或有机硅氮烷构成。
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