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

Publication number
JP2001240771A
JP2001240771A JP2000052789A JP2000052789A JP2001240771A JP 2001240771 A JP2001240771 A JP 2001240771A JP 2000052789 A JP2000052789 A JP 2000052789A JP 2000052789 A JP2000052789 A JP 2000052789A JP 2001240771 A JP2001240771 A JP 2001240771A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inorganic powder
coupling agent
silane coupling
spherical inorganic
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000052789A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Hashimoto
久之 橋本
Toshiyuki Kageyama
俊之 蔭山
Hideaki Nagasaka
英昭 長坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denki Kagaku Kogyo KK filed Critical Denki Kagaku Kogyo KK
Priority to JP2000052789A priority Critical patent/JP2001240771A/ja
Publication of JP2001240771A publication Critical patent/JP2001240771A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シランカップリン
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。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体封止用樹脂組成物において
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。
【0003】球状無機質粉末は、その表面形状が平滑で
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)。
【0004】しかしながら、シランカップリング剤の液
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。
【0005】一方、メカノケミカル反応を利用しないで
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。
【0006】そこで、今日の課題は、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、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。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、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。
【0008】
【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。
【0009】
【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。
【0010】本発明で使用されるシランカップリング剤
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。
【0011】また、本発明が対象としている球状無機質
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
【0012】ここで平均球形度は、次のように求められ
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。
【0013】本発明において、上記球状無機質粉末を上
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。
【0014】本発明で重要なことは、シランカップリン
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。
【0015】また、シランカップリング剤を流体ノズル
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。
【0016】ここでいう破壊係数とは、式、破壊係数=
(|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。
【0017】攪拌時間は20〜120分が望ましく、2
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。
【0018】攪拌時間は改質処理される球状無機質粉末
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。
【0019】表面改質処理の系内温度は、シランカップ
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。
【0020】本発明の表面改質方法は、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。
【0021】その際のシランカップリング剤の使用量
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。
【0022】本発明においては、表面OH基密度が3.
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。
【0023】ここでいう凝集粒子増加率とは、式、凝集
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。
【0024】
【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。
【0025】実施例1〜6 比較例1〜4 原料球状シリカ粉末(平均粒径17.6μm、50.0
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。
【0026】
【表1】
【0027】表1から明らかなように、表面OH基密度
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。
【0028】また、凝集粒子増加率を2.0以下にする
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。
【0029】更には、表面改質球状シリカ粉末の平均球
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。
【0030】次に、上記実施例、比較例で得られた表面
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。
【0031】
【表2】
【0032】表2から、実施例1〜6で得られた表面改
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。
【0033】なお、実施例及び比較例における各物性は
次のように測定した。
【0034】(1)表面OH基密度 表面改質球状シリカ粉末を250℃にて加熱し物理吸着
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。
【0035】(2)凝集粒子増加率 上記に測定した。使用した篩は、測定する球状シリカ粉
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。
【0036】(3)流動性(スパイラルフロー値) 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。
【0037】(4)曲げ強度 樹脂組成物を金型温度180℃で、4mm×16mm×
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。
【0038】(5)はんだ耐熱性(クラック発生率) 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、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。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、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
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
下の球状シリカ粉末を容易に製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 AA001 DJ016 FB106 FB116 FB136 FB146 FB156 GQ05 4J037 AA18 AA24 CB23 CB26 DD05 EE02 EE28 EE48 FF15 FF23 FF30

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP2000052789A 2000-02-29 2000-02-29 表面改質球状無機質粉末の製造方法 Pending JP2001240771A (ja)

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)

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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001240771A true JP2001240771A (ja) 2001-09-04

Family

ID=18574250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
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
JP (1) JP2001240771A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4306951B2 (ja) 表面処理された微細球状シリカ粉末および樹脂組成物
JP5220981B2 (ja) 微塩基性シリカ粉体、その製造方法及び樹脂組成物
JP2004059380A (ja) 金属酸化物粉体、その製造方法及び樹脂組成物
JPH10292094A (ja) エポキシ樹脂組成物、これを用いた樹脂封止型半導体装置、エポキシ樹脂成形材料、およびエポキシ樹脂複合タブレット
JPS5834824A (ja) エポキシ樹脂組成物及びその製造方法
JP3468996B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置
JP2002322243A (ja) エポキシ樹脂組成物の製造方法及び半導体装置
JP4276423B2 (ja) 塩基性シリカ粉体、その製造方法及び樹脂組成物
JP2004018803A (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2001240771A (ja) 表面改質球状無機質粉末の製造方法
JP2003137528A (ja) 球状シリカ粉末の製造方法
JP2006008956A (ja) 半導体封止用樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
JPH0827361A (ja) エポキシ樹脂組成物の製造方法及びエポキシ樹脂組成物
JPH08245214A (ja) シリカ微粉末、その製造法及び半導体封止用エポキシ樹脂組成物
JP3434029B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
JP5153050B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4108893B2 (ja) 表面処理済み無機質充填剤の製法
JPH03211A (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法
JP3919162B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2000129139A (ja) 粒状半導体封止材料の製造方法及び粒状半導体封止材料
JP2006257309A (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP3910093B2 (ja) 改質無機充填材の製造方法
JP3973139B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP3464125B2 (ja) シリカフィラーの製造方法
JPH09124774A (ja) 半導体封止用樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20051114

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081226

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20090107

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Effective date: 20090309

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090407