JP2001240771A - 表面改質球状無機質粉末の製造方法 - Google Patents
表面改質球状無機質粉末の製造方法Info
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Abstract
粒子の発生を抑制し、かつ異物を混入させることなく、
適切量のシランカップリング剤で処理された球状無機質
粉末を容易に製造すること。特に、流動性、吸湿性、密
着性に優れる半導体封止用樹脂組成物の充填材として好
適な、シランカップリング剤で処理された表面OH基密
度3.0個/nm2以下の球状シリカ粉末を容易に製造
すること。 【解決手段】平均球形度が0.70以上の球状無機質粉
末に、その破壊を起こさせない程度のせん断力を与えて
撹拌をしながら、シランカップリング剤液をその液滴径
200μm以下にして噴霧することを特徴とする表面改
質球状無機質粉末の製造方法。
Description
グ剤により表面改質された球状無機質粉末の製造方法に
関する。
は、その熱膨張係数をSiチップに近づけ、またマトリ
ックス樹脂分の相対量を減じて低吸湿化を実現させるた
めに、球状シリカ粉末、球状アルミナ粉末等の球状無機
質粉末が使用されている。
あるので、マトリックス樹脂との結合が弱く、曲げ強度
等の機械的特性が破砕状無機質粉末よりも小さくなる。
そこで、これを改善するため、シリカ質粉末の表面をシ
ランカップリング剤で処理することが行われている(例
えば、特開平5−335446号公報)。
滴がシリカ粉末に局所的に添加されると凝集粒子を生
じ、これが半導体樹脂組成物中に混合され成形される
と、凝集粒子に起因するボイドが生じ曲げ強度等が十分
に高まらず、均一処理を施すのに特別な配慮が必要とな
る。また、必要量以上のシランカップリング剤の使用
は、カップリング剤がシリカ表面の孤立Si−OHと反
応せず物理吸着されるため、著しい流動性の低下及び曲
げ強度の低下の原因となる。更には、上記先行技術は、
高い撹拌力を用いるメカノケミカル反応を利用するもの
であるため、処理中に球状シリカが破壊され、球状シリ
カの利点である樹脂に充填した際の高充填性、高流動性
が著しく損なわれることから、球状シリカ粉末の処理に
は不向きである。
球状シリカ粉末をシランカップリング剤で処理すること
も知られている(特開昭62−12609号公報)が、
均一な表面改質を行うには長時間を要するため、生産性
の低下、粉砕機の壁材や分散媒体からの異物の混入が問
題となる。また、均一な処理効果についても、十分に満
足することができなかった。
ず、また凝集粒子の発生を抑制し、かつ異物も混入させ
ることなく、適切量のシランカップリング剤で球状無機
質粉末の表面を容易かつ均一に処理することである。
湿性、密着性に優れる半導体封止用樹脂組成物の充填剤
として好適な、シランカップリング剤で処理された表面
OH基密度3.0個/nm2以下の球状シリカ粉末を、
球状無機質粉末の破壊を起こさせず、また凝集粒子の発
生を抑制し、かつ異物を混入させることなく、適切量の
シランカップリング剤の処理によって容易に製造する方
法を提供することである。
均球形度が0.70以上の球状無機質粉末を、その破壊
を起こさせない程度のせん断力を与えて撹拌をしなが
ら、シランカップリング剤液をその液滴径200μm以
下にして噴霧することを特徴とする表面改質球状無機質
粉末の製造方法である。
説明する。
としては、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
ロプロピルトロメトキシシラン等が使用可能であり、こ
れらを単独、又は二種類以上混合して用いることができ
る。
粉末は、球状シリカ、球状アルミナ、球状ムライト、球
状窒化アルミニウム等の材質であって、その粉末の平均
球形度が0.70以上のものである。平均球形度が0.
70未満であると、樹脂組成物に高充填することができ
なくなり、特に耐吸湿性が低下する。また、樹脂組成物
の成形性が悪化する
る。粒子像解析装置(例えば、Sysmex社製「FP
IA−1000」)を用い、1000個以上の粒子像そ
れぞれの投影面積(A)と周囲長(PM)を測定する。
周囲長(PM)に対応する真円の半径をrとすると、P
M=2πrであることから、r=PM/2πとなる。先
に仮定した真円の面積を(B)とすると、B=(PM)
2/4πとなる。ここで粒子の球形度はA/Bとして計
算されるので、個々の粒子の球形度は、式、球形度=A
/B=A×4π/(PM)2、として算出することがで
きる。よって、平均球形度は、平均球形度=(Σ球形
度)/n(n≧1000)、として算出することができ
る。
記シランカップリング剤で処理するには、球状無機質粉
末を振動ミル又はボールミル等の撹拌装置に投入し、球
状シリカ粉末の破壊が起こらない程度のせん断力を付与
して攪拌しながら、シランカップリング剤を流体ノズル
等のノズルから噴霧することによって行われる。
グ剤を液滴径200μm以下、好ましくは100μm以
下にして噴霧することである。液滴径がこれよりも大き
いと、シランカップリング剤が球状無機質粉末に局所的
に添加されるため、凝集粒子量が著しく増加する。
を用いて噴霧し攪拌する際のせん断力は、球状無機質粉
末の破壊が起こらない程度の力であり、好ましくは破壊
係数が0.10以下(0を含む)、特に0.08以下
(0を含む)にして撹拌することである。破壊係数が
0.10を超えると球状シリカ粉末の利点である流動性
及び高充填性が損なわれる。
(|原料粉末の平均球形度−表面改質粉末の平均球形度
|)/原料粉末の平均球形度、として算出される。例え
ば、平均球形度が0.80である球状シリカ粉末原料を
表面改質して得られた表面改質球状無機質粉末の平均球
形度が0.79であれば、上式に従って、破壊係数は
0.01と算出される。
0分よりも短いと、球状無機質粉末原料とシランカップ
リング剤とが十分に反応することができず、均一な表面
改質処理が困難となる。一方、カップリング反応は12
0分以内で終了するため、120分を超える攪拌は壁材
及び分散媒体からの異物の混入が増加することに加え
て、表面改質に長時間を要することになるので生産性が
低下する。
原料の種類、粒度、シランカップリング剤の種類に応じ
て、上記の範囲内で適宜決定される。
リング剤の種類に応じ、それが熱分解をしない温度領域
で適宜決定される。例えば、シランカップリング剤がγ
−アミノプロピルトリエトキシシランである場合の系内
温度は、20〜180℃であり、望ましくは80〜15
0℃である。
吸湿性、密着性に優れる半導体封止用樹脂組成物の充填
材として好適な、シランカップリング剤で処理された球
状シリカ粉末を破壊を起こさせず、また凝集粒子の発生
を抑制し、かつ異物も混入させることなく製造するのに
適用される。
は、球状シリカ粉末の表面OH基密度が3.0個/nm
2 以下、特に2.0個/nm2 以下となる量であること
が好ましい。表面OH基密度が3.0個/nm2 よりも
大きくなると、表面OH基と反応する水分量が増えるた
め、半導体封止用樹脂組成物の吸湿性が悪化し、はんだ
処理時のパッケージクラック等の発生を招く。また、表
面の孤立Si−OHとシランカップリング剤とが反応し
ていない未反応部位が多くなり、球状シリカ粉末とマト
リックス樹脂との密着性が損なわれ、曲げ強度等が低下
する。
0個/nm2 以下にあっても、以下で測定された凝集粒
子増加率が2.0以下であることが特に好ましい。これ
によって、半導体封止用樹脂組成物として用いても凝集
粒子量が少ないため、それに起因するボイドが生じにく
くなり、成形品の曲げ強度の低下を著しく防止すること
ができる。
粒子増加化率=表面改質粉末の凝集粒子量/原料粉末の
凝集粒子量、として算出される。例えば、平均粒径1
7.6μm、比表面積5.85m2 /gの球状シリカ粉
末原料を表面改質処理した際は、原料粉末及び表面改質
粉末をそれぞれ目開き75μmの篩を用いて篩い分け
し、篩残分を凝集粒子とみなし、両者の比を上式に従っ
て算出する。
に具体的に説明する。
μm)20.0kgを振動ボールミルに入れ、その破壊
係数が0.10以下になるようなせん断力を与えながら
攪拌し、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン0.1
3kgを、液滴径を変えて流体ノズルから噴霧した。撹
拌時間は60分とした。原料球状シリカ粉末及び表面改
質球状シリカ粉末の粉体特性を表1に示す。
が3.0個/nm2 である表面改質球状シリカ粉末を得
るためには、実施例1〜6のようにシランカップリング
剤の液滴径を200μm以下にする必要があることがわ
かる。
ためにも、実施例1〜6のように液滴径を200μm以
下にして噴霧する必要がある。これを、比較例1〜4の
ように液滴径が200μmを超えると、凝集粒子増加率
が2.0をこえてしまう。
形度を0.70以上とするためには、必ずしも液滴径が
200μm以下とする必要はない。しかし、実施例1〜
6のように、液滴径を200μm以下にして噴霧する
と、表面改質球状シリカ粉末の平均球形度、平均粒径、
比表面積がその原料球状シリカ粉末とほぼ等しくなるの
に対し、比較例1〜4のように液滴径が200μmを超
えると、表面改質球状シリカ粉末のそれらの値が著しく
異なったものになることから、平均球形度を維持するた
めにも液滴径を200μm以下とすることが望ましい。
改質球状シリカ粉末の半導体封止用樹脂組成物への充填
材としての特性を評価するため、質量基準で、表面改質
球状シリカ粉末85部、オルトクレゾールノボラック型
エポキシ樹脂8.9部、フェノールノボラック樹脂4.
1部、トリフェニルホスフィン0.4部、カルナバワッ
クス1.3部、カーボンブラック0.3部をミキサーに
てドライブレンドした後、100℃でロール混練し、冷
却後、粉砕して得られたエポキシ樹脂組成物について、
以下に従う流動性(スパイラルフロー値)、曲げ強度、
はんだ耐熱性(クラック発生率)を測定した。それらの
結果を表2に示す。
質球状シリカ粉末のように、平均球形度が0.70以上
で、かつ凝集粒子増加率が少なく、しかも破壊係数が
0.10以下となるようなせん断力を与えて表面改質さ
れたものを使用すると、そうでない比較例1〜4に比べ
て、樹脂組成物の流動性が高まり、得られた樹脂成形品
の曲げ強度が高く、クラック発生率が著しく小さくなる
ことがわかる。
次のように測定した。
水を除去した後、カールフィッシャー微量水分測定器
(例えば三菱化学社製「CA−05型」)にてOH基量
を測定した。
末の平均粒径により次のように決定した。平均粒径が
0.1〜5μmの球状シリカ粉末では目開き25μmの
篩、平均粒径5〜30μmのものでは目開き75μmの
篩、平均粒径40〜60μmのものでは目開き150μ
mの篩を用いた。
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。
80mmの大きさに成形し、180℃×6時間で硬化を
行った後、JIS K 6911の曲げ強度の測定法に
準拠して行った。
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、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℃のはんだに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率を求めた。
を起こさせず、また凝集粒子の発生を抑制し、かつ異物
を混入させることなく、適切量のシランカップリング剤
で処理された球状無機質粉末を容易に製造することがで
きる。特に、流動性、吸湿性、密着性に優れる半導体封
止用樹脂組成物の充填材として好適な、シランカップリ
ング剤で処理された表面OH基密度3.0個/nm2以
下の球状シリカ粉末を容易に製造することができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 平均球形度が0.70以上の球状無機質
粉末に、その破壊を起こさせない程度のせん断力を与え
て撹拌をしながら、シランカップリング剤液をその液滴
径200μm以下にして噴霧することを特徴とする表面
改質球状無機質粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000052789A JP2001240771A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 表面改質球状無機質粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2000052789A JP2001240771A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 表面改質球状無機質粉末の製造方法 |
Publications (1)
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JP2001240771A true JP2001240771A (ja) | 2001-09-04 |
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ID=18574250
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JP2000052789A Pending JP2001240771A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 表面改質球状無機質粉末の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2001240771A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010506018A (ja) * | 2006-10-13 | 2010-02-25 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 表面変性され、構造的に改変されたヒュームドシリカ |
CN114350151A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-15 | 潮州三环(集团)股份有限公司 | 一种mt插芯及其制备方法和应用 |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000052789A patent/JP2001240771A/ja active Pending
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JP2010506018A (ja) * | 2006-10-13 | 2010-02-25 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 表面変性され、構造的に改変されたヒュームドシリカ |
CN114350151A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-15 | 潮州三环(集团)股份有限公司 | 一种mt插芯及其制备方法和应用 |
CN114350151B (zh) * | 2022-01-25 | 2024-02-20 | 潮州三环(集团)股份有限公司 | 一种mt插芯及其制备方法和应用 |
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