JP2012227448A - Amorphous silica particle - Google Patents

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JP2012227448A JP2011095528A JP2011095528A JP2012227448A JP 2012227448 A JP2012227448 A JP 2012227448A JP 2011095528 A JP2011095528 A JP 2011095528A JP 2011095528 A JP2011095528 A JP 2011095528A JP 2012227448 A JP2012227448 A JP 2012227448A
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勇二 小野
Wataru Tabuchi
航 田淵
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amorphous silica particle capable of suppressing the generation of voids and the thickening with time when the amorphous silica particle is added to a hardening resin and is used as a sealant for a semiconductor.SOLUTION: The amorphous silica particle is an amorphous silica particle used for a sealant for a semiconductor, and is characterized that when a peak area of silicon atom in which a condensable group is not bonded thereto, is defined as A and a peak area of silicon atom in which two condensable groups are bonded thereto, is defined as B in a solid NMR spectrum, the ratio of both(%) represented by (B/A)×100 is less than 1.0%.

Description

本発明は、アンダーフィル材等の半導体用封止材に好適に用いることができる非晶質シリカ粒子に関するものである。   The present invention relates to amorphous silica particles that can be suitably used for a semiconductor sealing material such as an underfill material.

従来から、アンダーフィル材等の半導体用封止材として用いられる硬化性樹脂組成物の充填材として、シリカ粒子が汎用されている。
近年、電子機器の小型化、高機能化が益々進展するなか、電気機器に搭載される電子部品のアンダーフィル実装においては高密度実装、微細配線化、低ギャップ化が図られており、これに伴い半導体用封止材に用いるシリカ粒子には、粒度分布がシャープであること、すなわち粒子径の変動係数が小さいことが求められるようになっている。
Conventionally, silica particles have been widely used as fillers for curable resin compositions used as semiconductor sealing materials such as underfill materials.
In recent years, as electronic devices have become more compact and functional, underfill mounting of electronic components mounted on electrical devices has been attempted with high density mounting, fine wiring, and low gap. Accordingly, silica particles used for semiconductor encapsulants are required to have a sharp particle size distribution, that is, a small variation coefficient of particle diameter.

シリカ粒子の製造方法としては、溶融法や気相法等の方法も知られているが、特に粒度分布がシャープなシリカ粒子を得るうえでは、シリコンアルコキシド(アルコキシシラン)を加水分解、縮合させる方法(加水分解法)が好ましく採用されてきた。加水分解法としては、例えば、シリコンアルコキシドを加水分解、縮合することによりシリカ粒子の分散液を得、これを濃縮することなく又はある程度濃縮した後、真空乾燥し、必要に応じて解砕を経て、所定の温度で焼成する方法が一般的である(例えば特許文献1〜3)。ここで、加水分解、縮合させる際の反応温度は、通常、室温からせいぜい40℃程度で行われる。これは、反応温度をそれ以上に高くすると、反応速度が速くなって粒子の成長が不充分となり、極めて微細な粒子しか得られないからである。また反応で得られた分散液の濃縮は、生産効率およびエネルギーコスト低減等の観点から、減圧下にて比較的低温で行うのが通常であった。   As a method for producing silica particles, methods such as a melting method and a gas phase method are also known. In particular, in order to obtain silica particles having a sharp particle size distribution, a method of hydrolyzing and condensing silicon alkoxide (alkoxysilane). (Hydrolysis method) has been preferably employed. As the hydrolysis method, for example, a dispersion of silica particles is obtained by hydrolyzing and condensing silicon alkoxide, and after concentrating without or concentrating to some extent, it is vacuum-dried and subjected to crushing as necessary. A method of firing at a predetermined temperature is common (for example, Patent Documents 1 to 3). Here, the reaction temperature for hydrolysis and condensation is usually from room temperature to about 40 ° C. at most. This is because if the reaction temperature is higher than that, the reaction rate becomes high and the particle growth becomes insufficient, so that only extremely fine particles can be obtained. Further, the concentration of the dispersion obtained by the reaction is usually performed at a relatively low temperature under reduced pressure from the viewpoint of production efficiency and energy cost reduction.

特開2008−137854号公報JP 2008-137854 A 特開2003−176121号公報JP 2003-176121 A 特開2010−228997号公報JP 2010-228997 A

しかしながら、上述した加水分解法で得られたシリカ粒子を硬化性樹脂組成物に用いると、硬化時にエポキシ樹脂の重合度が低下しガスが発生し、そのためボイドが生じることがあった。また硬化性樹脂組成物が経時的に増粘し、例えばアンダーフィル材としての使用が困難になることもあった。   However, when the silica particles obtained by the hydrolysis method described above are used in the curable resin composition, the degree of polymerization of the epoxy resin is reduced during the curing, and gas is generated, which may cause voids. In addition, the curable resin composition thickens with time, and for example, it may be difficult to use as an underfill material.

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、硬化性樹脂に添加して半導体用封止材とした際に、ボイドの発生や経時的な増粘を抑制することができる非晶質シリカ粒子を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and its purpose is to prevent voids and increase in viscosity over time when added to a curable resin to form a semiconductor sealing material. An object is to provide amorphous silica particles that can be suppressed.

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ボイドの発生や増粘の原因は、シリカ粒子原料中のアルコキシドのアルコキシ基の一部がそのまま、又は加水分解した後縮合することなく、相当量残存していることにあることが解った。このような未反応の縮合性基(アルコキシ基、ヒドロキシル基等)が残存していると、エポキシ樹脂に添加して硬化性樹脂組成物とした際、硬化時にエポキシ樹脂の重合度が低下しガスが発生してボイドが生じたり、縮合性基がエポキシ樹脂と反応して硬化性樹脂組成物が経時的に増粘することとなった。そこで、この縮合性基量を一定量以下に抑制すれば、すなわち固体NMRスペクトルにおける縮合性基が結合していないケイ素原子のピーク面積と、縮合性基が2個結合したケイ素原子のピーク面積との比率が特定値より小さい非晶質シリカ粒子を用いれば、硬化性樹脂に添加しても、硬化時にボイドの発生や経時的な増粘を抑制することができることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the generation of voids and the increase in viscosity are caused by some of the alkoxy groups of the alkoxide in the silica particle raw material as they are or after hydrolysis. It was found that a substantial amount remained without condensation. If such unreacted condensable groups (alkoxy groups, hydroxyl groups, etc.) remain, when added to an epoxy resin to form a curable resin composition, the degree of polymerization of the epoxy resin decreases during curing and gas Occurred and voids were formed, or the condensable group reacted with the epoxy resin, resulting in thickening of the curable resin composition over time. Therefore, if the amount of the condensable group is suppressed to a certain amount or less, that is, the peak area of the silicon atom to which no condensable group is bonded in the solid state NMR spectrum, and the peak area of the silicon atom to which two condensable groups are bonded Using amorphous silica particles with a ratio of less than a specific value, it was found that even when added to a curable resin, generation of voids and thickening over time can be suppressed during curing, and the present invention was completed. .

すなわち、本発明に係る非晶質シリカ粒子は、半導体用封止材に用いる非晶質シリカ粒子であって、固体NMRスペクトルにおいて、縮合性基が結合していないケイ素原子のピーク面積をA、縮合性基が2個結合したケイ素原子のピーク面積をBとしたときに、(B/A)×100で示される両者の比率(%)が1.0%未満であることを特徴とする。   That is, the amorphous silica particles according to the present invention are amorphous silica particles used for a semiconductor encapsulant, and in the solid state NMR spectrum, the peak area of silicon atoms to which no condensable group is bonded is represented by A, When the peak area of the silicon atom to which two condensable groups are bonded is defined as B, the ratio (%) of both represented by (B / A) × 100 is less than 1.0%.

本発明の非晶質シリカ粒子は、粒子径の変動係数が15%未満であることが好ましく、平均粒子径が0.05〜3μmであることが好ましく、さらに固体NMRスペクトルにおいて、縮合性基が結合していないケイ素原子のピーク面積をA、縮合性基が1個結合したケイ素原子のピーク面積をCとしたときに、(C/A)×100で示される両者の比率(%)が24.0%未満であることが好ましい。   The amorphous silica particles of the present invention preferably have a coefficient of variation in particle diameter of less than 15%, preferably an average particle diameter of 0.05 to 3 μm, and have a condensable group in the solid NMR spectrum. When the peak area of a silicon atom not bonded is A and the peak area of a silicon atom bonded with one condensable group is C, the ratio (%) of both expressed by (C / A) × 100 is 24. It is preferably less than 0.0%.

本発明の非晶質シリカ粒子によれば、固体NMRスペクトルにおける所定のピーク面積比が特定範囲に制御されているので、硬化性樹脂に添加して半導体用封止材とした際に、ボイドの発生や経時的な増粘を抑制することができ、その結果、導通安定性及び強度に優れた封止が可能となる。   According to the amorphous silica particles of the present invention, the predetermined peak area ratio in the solid state NMR spectrum is controlled within a specific range, so when added to a curable resin as a semiconductor encapsulant, Generation and thickening over time can be suppressed, and as a result, sealing with excellent conduction stability and strength can be achieved.

実施例1の非晶質シリカ粒子の固体29Si−NMRスペクトルである。2 is a solid 29 Si-NMR spectrum of the amorphous silica particles of Example 1. 比較例1の非晶質シリカ粒子の固体29Si−NMRスペクトルである。2 is a solid 29 Si-NMR spectrum of amorphous silica particles of Comparative Example 1.

本発明の非晶質シリカ粒子は、固体NMRスペクトルにおいて、縮合性基が結合していないケイ素原子のピーク面積をA、縮合性基が2個結合したケイ素原子のピーク面積をBとしたときに、(B/A)×100で示される両者の比率(%)が1.0%未満であることを特徴とする。ここで、縮合性基が結合していないケイ素原子(以下「Si(SiO)」と表記することもある)には、4個の非反応性基(シロキサン結合を構成する酸素原子(以下、単にシロキサン結合と称する)、アルキル基、アルケニル基、アリール基など)が結合しており、縮合性基が2個結合したケイ素原子(以下「Si(SiXO)」と表記することもある)には、当該縮合性基に加えて2個の非反応性基(シロキサン結合、アルキル基、アルケニル基、アリール基など)が結合している。前記比率((B/A)×100)を1.0%未満にすることにより、シリカ粒子を硬化性樹脂に添加して半導体用封止材として用いた際に、ボイドの発生や経時的な増粘を抑制することができる。前記比率((B/A)×100)は、好ましくは0.9%以下、より好ましくは0.8%以下、さらに好ましくは0.7%以下である。この比率は小さければ小さいほどよく、特に好ましくは0.1%以下であり、最も好ましくは0%である。 The amorphous silica particles of the present invention have a solid NMR spectrum in which the peak area of silicon atoms to which no condensable group is bonded is A, and the peak area of silicon atoms to which two condensable groups are bonded is B. , (B / A) × 100, the ratio (%) of both is less than 1.0%. Here, a silicon atom to which a condensable group is not bonded (hereinafter sometimes referred to as “Si (SiO 2 )”) has four non-reactive groups (oxygen atoms (hereinafter referred to as “oxygen atoms”) that constitute a siloxane bond). A silicon atom (hereinafter simply referred to as a siloxane bond), an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, etc.) and two condensable groups bonded together (hereinafter also referred to as “Si (SiX 2 O)”) In addition to the condensable group, two non-reactive groups (such as a siloxane bond, an alkyl group, an alkenyl group, and an aryl group) are bonded. When the ratio ((B / A) × 100) is less than 1.0%, when silica particles are added to the curable resin and used as a semiconductor sealing material, generation of voids or time-lapse Thickening can be suppressed. The ratio ((B / A) × 100) is preferably 0.9% or less, more preferably 0.8% or less, and even more preferably 0.7% or less. This ratio is preferably as small as possible, particularly preferably 0.1% or less, and most preferably 0%.

本発明の非晶質シリカ粒子は、さらに、固体NMRスペクトルにおいて、縮合性基が結合していないケイ素原子のピーク面積をA、縮合性基が1個結合したケイ素原子のピーク面積をCとしたときに、(C/A)×100で示される両者の比率(%)が24.0%未満であることが好ましい。ここで、縮合性基が1個結合したケイ素原子(以下「Si(SiX1.5)」と表記することもある)には、当該縮合性基に加えて3個の非反応性基(シロキサン結合、アルキル基、アルケニル基、アリール基など)が結合している。前記比率((C/A)×100)を24.0%未満にすることにより、シリカ粒子を硬化性樹脂に添加して半導体用封止材として用いた際に、ボイドの発生や経時的な増粘をより確実に抑制することができる。前記比率((C/A)×100)は、好ましくは22.0%以下、より好ましくは21.0%以下、さらに好ましくは20.0%以下である。この比率は小さければ小さいほどよく、特に好ましくは0.1%以下であり、最も好ましくは0%である。 In the amorphous silica particles of the present invention, in the solid state NMR spectrum, the peak area of silicon atoms to which no condensable group is bonded is A, and the peak area of silicon atoms to which one condensable group is bonded is C. Sometimes, the ratio (%) of both expressed by (C / A) × 100 is preferably less than 24.0%. Here, a silicon atom having one condensable group bonded thereto (hereinafter sometimes referred to as “Si (SiX 1 O 1.5 )”) has three non-reactive groups (siloxane) in addition to the condensable group. A bond, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, and the like). When the ratio ((C / A) × 100) is less than 24.0%, when silica particles are added to the curable resin and used as a semiconductor sealing material, generation of voids or over time Thickening can be suppressed more reliably. The ratio ((C / A) × 100) is preferably 22.0% or less, more preferably 21.0% or less, and further preferably 20.0% or less. This ratio is preferably as small as possible, particularly preferably 0.1% or less, and most preferably 0%.

また本発明の非晶質シリカ粒子において、上述したピーク面積A(縮合性基が結合していないケイ素原子のピーク面積)、ピーク面積B(縮合性基が2個結合したケイ素原子のピーク面積)およびピーク面積C(縮合性基が1個結合したケイ素原子のピーク面積)の合計に対するピーク面積Aの比率([A/(A+B+C)]×100)は、80%以上であることが好ましい。より好ましくは83%以上、さらに好ましくは85%である。   In the amorphous silica particles of the present invention, the above-described peak area A (peak area of silicon atom to which no condensable group is bonded), peak area B (peak area of silicon atom to which two condensable groups are bonded) The ratio of the peak area A to the sum of the peak areas C (peak areas of silicon atoms bonded with one condensable group) ([A / (A + B + C)] × 100) is preferably 80% or more. More preferably, it is 83% or more, More preferably, it is 85%.

なお、本発明の非晶質シリカ粒子の固体NMRスペクトルは、例えば、テトラメチルシランを内部標準物質とし、固体29Si−NMR測定を行うことで得られる。そして、得られたピークをガウス関数を用いたピーク解析方法により、縮合性基が結合していないケイ素原子(SiO)のピークと、縮合性基が2個結合したケイ素原子(SiXO)のピークと、縮合性基が1個結合したケイ素原子(SiX1.5)のピークとに分離することで、各ピークの面積(ピーク面積A、ピーク面積B、ピーク面積C)が求められる。例えば、固体29Si−NMRスペクトルの一例として、図1に実施例1で得られた非晶質シリカ粒子の測定結果を、図2に比較例1で得られた非晶質シリカ粒子の測定結果をそれぞれ示す。図1、図2から分かるように、固体29Si−NMRスペクトルにおいて、分離されたSiOのピーク(図中、符号3)は、通常−110δ/ppm付近にピークトップを有し、分離されたSiX1.5のピーク(図中、符号2)は通常−100δ/ppm付近にピークトップを有し、分離されたSiXOのピーク(図中、符号1)は通常−95δ/ppm付近にピークトップを有する。なお、固体29Si−NMR測定は、例えば後述する実施例に記載の条件で行うことができる。 The solid state NMR spectrum of the amorphous silica particles of the present invention can be obtained, for example, by performing solid 29 Si-NMR measurement using tetramethylsilane as an internal standard substance. And the peak of the silicon atom (SiO 2 ) to which the condensable group is not bonded and the silicon atom (SiX 2 O) to which two condensable groups are bonded are analyzed by a peak analysis method using a Gaussian function. The peak area (peak area A, peak area B, peak area C) can be determined by separating the peak into a peak of silicon atom (SiX 1 O 1.5 ) having one condensable group bonded thereto. For example, as an example of the solid 29 Si-NMR spectrum, FIG. 1 shows the measurement results of the amorphous silica particles obtained in Example 1, and FIG. 2 shows the measurement results of the amorphous silica particles obtained in Comparative Example 1. Respectively. As can be seen from FIGS. 1 and 2, in the solid 29 Si-NMR spectrum, the peak of separated SiO 2 (reference numeral 3 in the figure) usually has a peak top in the vicinity of −110 δ / ppm, and was separated. The SiX 1 O 1.5 peak (symbol 2 in the figure) usually has a peak top in the vicinity of −100 δ / ppm, and the separated SiX 2 O peak (symbol 1 in the figure) is usually in the vicinity of −95 δ / ppm. Has a peak top. The solid 29 Si-NMR measurement can be performed, for example, under the conditions described in Examples described later.

本発明の非晶質シリカ粒子の平均粒子径は0.05〜3μmであることが好ましく、より好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1.5μm以下であり、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.15μm以上、一層好ましくは0.3μm以上である。シリカ粒子の平均粒子径が小さすぎると、凝集しやすくなり、一次粒子に解砕することが困難になる場合がある。一方、シリカ粒子の平均粒子径が大きすぎると、高密度実装などのアンダーフィル実装にアンダーフィル材としてシリカ粒子を含む硬化性樹脂組成物を使用する際に、充填しにくくなる場合がある。なお、上記平均粒子径は、個数基準の平均粒子径であり、例えば後述する実施例に記載の方法で測定することができる。   The average particle size of the amorphous silica particles of the present invention is preferably 0.05 to 3 μm, more preferably 2 μm or less, further preferably 1.5 μm or less, more preferably 0.1 μm or more, and further preferably Is 0.15 μm or more, more preferably 0.3 μm or more. When the average particle diameter of the silica particles is too small, the silica particles are likely to aggregate and may be difficult to be pulverized into primary particles. On the other hand, when the average particle diameter of the silica particles is too large, it may be difficult to fill the curable resin composition containing silica particles as an underfill material for underfill mounting such as high-density mounting. The average particle diameter is a number-based average particle diameter, and can be measured, for example, by the method described in Examples described later.

本発明の非晶質シリカ粒子は、粒子径の変動係数が15%未満であることが好ましく、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは8%以下である。このように変動係数が小さいことにより、高密度実装などのアンダーフィル実装にも好適に使用できる。例えば後述のように作製した本発明の非晶質シリカ粒子は、粒度分布がシャープであり、前記範囲の変動係数を実現できる。変動係数の下限は、特に制限されないが、通常1%以上、好ましくは2%以上、さらに好ましくは3%以上である。なお、変動係数は、個数基準の粒子径の変動係数であり、例えば後述する実施例に記載の方法で測定することができる。   The amorphous silica particles of the present invention preferably have a particle diameter variation coefficient of less than 15%, more preferably 10% or less, and even more preferably 8% or less. Thus, since the coefficient of variation is small, it can be suitably used for underfill mounting such as high-density mounting. For example, the amorphous silica particles of the present invention produced as described below have a sharp particle size distribution and can realize a variation coefficient in the above range. The lower limit of the coefficient of variation is not particularly limited, but is usually 1% or more, preferably 2% or more, and more preferably 3% or more. The variation coefficient is a number-based variation coefficient of the particle diameter, and can be measured, for example, by the method described in Examples described later.

本発明の非晶質シリカ粒子は、例えば加水分解法によって製造可能である。加水分解法によれば、粒度分布を狭小化できる。しかも本発明では、後述する湿式加熱処理を施す。この湿式加熱処理を行うことで、得られる非晶質シリカ粒子は、上記固体NMRスペクトルにおける所定のピーク面積比が前記範囲に制御されたものとなる。具体的には、例えば、シリコンアルコキシドを加水分解縮合反応させてシリカ粒子を生じさせる工程と、前記反応で生じた粒子を液体媒体中で60℃以上の温度にて湿式加熱処理する工程と、前記湿式加熱処理後の粒子を乾燥する工程と、前記乾燥後の粒子を800℃以上1200℃以下の温度で焼成する工程とを含む。以下、この好ましい非晶質シリカ粒子の製造方法の一例を、製造工程順に説明する。   The amorphous silica particles of the present invention can be produced, for example, by a hydrolysis method. According to the hydrolysis method, the particle size distribution can be narrowed. Moreover, in the present invention, the wet heat treatment described later is performed. By performing this wet heat treatment, the amorphous silica particles obtained have a predetermined peak area ratio in the solid NMR spectrum controlled in the above range. Specifically, for example, a step of hydrolyzing and condensing silicon alkoxide to produce silica particles, a step of subjecting the particles produced by the reaction to wet heat treatment at a temperature of 60 ° C. or higher in a liquid medium, A step of drying the particles after the wet heat treatment, and a step of firing the particles after the drying at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. Hereinafter, an example of a preferable method for producing amorphous silica particles will be described in the order of the production steps.

(シリコンアルコキシドの加水分解縮合工程)
本発明の非晶質シリカ粒子を得るには、まず、シリコンアルコキシドの加水分解縮合反応を行い、シリカ粒子を生じさせる。加水分解縮合は、水単独もしくは水と有機溶剤とからなる溶媒の中で、必要に応じて触媒(例えば、アンモニア、尿素、アミン類等)を存在させながらシリコンアルコキシドを撹拌することで進行する。この結果、球状のシリカ粒子を液体媒体(溶媒)中に分散した状態(分散液)で得ることができる。
(Hydrolysis condensation process of silicon alkoxide)
In order to obtain the amorphous silica particles of the present invention, first, a hydrolytic condensation reaction of silicon alkoxide is performed to produce silica particles. Hydrolytic condensation proceeds by stirring the silicon alkoxide in the presence of a catalyst (for example, ammonia, urea, amines, etc.) in water alone or in a solvent composed of water and an organic solvent, if necessary. As a result, spherical silica particles can be obtained in a state (dispersion liquid) dispersed in a liquid medium (solvent).

前記シリコンアルコキシドは、1分子中に少なくとも2個以上(好ましくは3個以上、特に4個)のアルコキシ基(特にC1‐4アルコキシ基)を有する多官能アルコキシシランであればよい。ただし、シリコンアルコキシドは、アルコキシ基以外の基として、例えば、メチル基、エチル基等のアルキル基;ビニル基等のアルケニル基;フェニル基等のアリール基;などの非反応性基を有していてもよい。このようなシリコンアルコキシドとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等の4官能アルコキシシラン;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等の3官能アルコキシシラン;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等の2官能アルコキシシラン;等の公知のアルコキシシランが挙げられる。球状で粒子径の揃ったシリカ粒子を得るためには、シリコンアルコキシドとして、4官能アルコキシシランおよび3官能アルコキシシランの少なくとも1種を用いることが好ましく、4官能アルコキシシランがさらに好ましい。なお、シリコンアルコキシドとしては、前記多官能アルコキシシランとともに、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等の単官能アルコキシシランを併用してもよい。シリコンアルコキシドは、1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。 The silicon alkoxide may be any polyfunctional alkoxysilane having at least 2 (preferably 3 or more, particularly 4) alkoxy groups (particularly C 1-4 alkoxy groups) in one molecule. However, the silicon alkoxide has a non-reactive group such as an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group; an alkenyl group such as a vinyl group; an aryl group such as a phenyl group; Also good. Examples of such silicon alkoxides include tetrafunctional silanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, and dimethoxydiethoxysilane; methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and trimethoxy. 3 such as vinylsilane, triethoxyvinylsilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane Functional alkoxysilane; dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxy It includes known alkoxysilanes such as; run, diphenyldimethoxysilane, bifunctional alkoxysilanes such as diphenyl diethoxy silane. In order to obtain spherical and uniform silica particles, it is preferable to use at least one of tetrafunctional alkoxysilane and trifunctional alkoxysilane as the silicon alkoxide, and more preferably tetrafunctional alkoxysilane. In addition, as a silicon alkoxide, you may use together monofunctional alkoxysilanes, such as a trimethylmethoxysilane and a trimethylethoxysilane, with the said polyfunctional alkoxysilane. Silicon alkoxide may use only 1 type and may use 2 or more types together.

溶媒は、水単独でもよいが、粒子径の揃ったシリカを得るためには、シリコンアルコキシドを溶解させるうえで有機溶剤を含むことが好ましい。前記有機溶剤としては、親水性のものが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類;等が挙げられる。これらの中でも、反応後に行う乾燥時の乾燥効率の観点からは、沸点が低いもの(例えば常圧での沸点が120℃以下)が好ましく、具体的には炭素数1以上4以下の脂肪族鎖状アルコールがより好ましい。また乾燥時の二次凝集の原因となりやすい水を留去しやすくするためにはn−ブタノールやプロパノール等の水と共沸する有機溶剤が好ましい。有機溶剤は、1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。なお、溶媒中の有機溶剤の含有割合は、50質量%以下が好ましく、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。   The solvent may be water alone, but in order to obtain silica having a uniform particle diameter, it is preferable to contain an organic solvent in order to dissolve the silicon alkoxide. The organic solvent is preferably a hydrophilic one, for example, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, t-butanol, pentanol, ethylene glycol, propylene glycol, 1 Alcohols such as 1,4-butanediol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as ethyl acetate; Among these, from the viewpoint of drying efficiency at the time of drying performed after the reaction, those having a low boiling point (for example, a boiling point at normal pressure of 120 ° C. or lower) are preferable, and specifically, an aliphatic chain having 1 to 4 carbon atoms. More preferred are alcohols. Further, an organic solvent azeotroped with water such as n-butanol or propanol is preferred in order to easily distill off water that tends to cause secondary aggregation during drying. Only 1 type may be used for an organic solvent and it may use 2 or more types together. In addition, the content rate of the organic solvent in a solvent has preferable 50 mass% or less, More preferably, it is 30 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% or less.

シリコンアルコキシドの使用量は、加水分解縮合反応を行うために用いた溶媒、シリコンアルコキシドおよび必要に応じて用いられる触媒の総容量(仕込み量)に対する、用いたシリコンアルコキシドの濃度(Si濃度)が、0.5mol/L以上4mol/L以下(下限はより好ましくは1.0mol/L以上、さらに好ましくは1.2mol/L以上、1.5mol/L以上、上限はより好ましくは3.5mol/L以下、さらに好ましくは3mol/L以下、一層好ましくは2.5mol/L以下、特に好ましくは2mol/L以下)となる範囲にすることが好ましい。特に原料仕込み時のシリコンアルコキシド濃度を1.0mol/L以上とすると、上記固体NMRスペクトルにおける所定のピーク面積比を前記範囲により制御しやすくなる。   The amount of silicon alkoxide used is such that the concentration of silicon alkoxide (Si concentration) relative to the total volume (charge) of the solvent, silicon alkoxide and catalyst used as necessary for carrying out the hydrolysis condensation reaction, 0.5 mol / L or more and 4 mol / L or less (lower limit is more preferably 1.0 mol / L or more, further preferably 1.2 mol / L or more, 1.5 mol / L or more, and upper limit is more preferably 3.5 mol / L. In the following, it is preferable that the range be 3 mol / L or less, more preferably 2.5 mol / L or less, and particularly preferably 2 mol / L or less. In particular, when the silicon alkoxide concentration at the time of charging the raw material is 1.0 mol / L or more, the predetermined peak area ratio in the solid NMR spectrum can be easily controlled by the range.

同様に、水の濃度(すなわち、加水分解縮合反応を行うために用いた溶媒、シリコンアルコキシドおよび必要に応じて用いられる触媒の総容量(仕込み量)に対する、用いた水の濃度)は、2mol/L以上25mol/L以下(より好ましくは5mol/L以上20mol/L以下)とすることが好ましい。また同様に触媒の濃度(すなわち、加水分解縮合反応を行うために用いた溶媒、シリコンアルコキシドおよび必要に応じて用いられる触媒の総容量(仕込み量)に対する、用いた触媒の濃度)は、0.5mol/L以上10mol/L以下(より好ましくは1mol/L以上5mol/L以下、さらに好ましくは1mol/L以上3mol/L以下)とすることが好ましい。なお、アンモニア水を用いた場合、用いたアンモニア水に含有されるアンモニアは触媒として、含有される水は水として、濃度計算を行うものとする。   Similarly, the concentration of water (that is, the concentration of water used relative to the total capacity (charge) of the solvent, silicon alkoxide and catalyst used as necessary) for carrying out the hydrolysis-condensation reaction was 2 mol / L or more and 25 mol / L or less (more preferably 5 mol / L or more and 20 mol / L or less) is preferable. Similarly, the concentration of the catalyst (that is, the concentration of the catalyst used with respect to the total volume (charge) of the solvent, silicon alkoxide and catalyst used as necessary for carrying out the hydrolysis condensation reaction) is 0.00. It is preferably 5 mol / L or more and 10 mol / L or less (more preferably 1 mol / L or more and 5 mol / L or less, more preferably 1 mol / L or more and 3 mol / L or less). In addition, when ammonia water is used, the concentration calculation is performed using ammonia contained in the ammonia water used as a catalyst and water contained as water.

溶媒(有機溶剤、水)、シリコンアルコキシド、および必要により用いられる触媒などは、例えば、始めに一括して混合してもよく(態様1)、有機溶剤の一部、水および触媒を予め混合した後、さらに有機溶剤とシリコンアルコキシドとの混合液を追加(特に滴下)してもよく(態様2)、特に前記態様2が好適である。シリコンアルコキシドをゆっくりと加水分解、縮合反応に供することにより、加水分解縮合工程において得られるシリカ粒子が縮合性基の少ないものとなり易く、一連の後工程(湿式加熱処理工程、乾燥工程、焼成工程)を経て得られる非晶質シリカ粒子においても縮合性基の少ないものとなり易い。   For example, the solvent (organic solvent, water), silicon alkoxide, and a catalyst used as necessary may be mixed together at the beginning (aspect 1), or a part of the organic solvent, water and the catalyst are mixed in advance. Thereafter, a mixed solution of an organic solvent and silicon alkoxide may be added (particularly dropwise) (Aspect 2), and the Aspect 2 is particularly preferable. By subjecting the silicon alkoxide to a slow hydrolysis and condensation reaction, the silica particles obtained in the hydrolysis and condensation step are likely to have few condensable groups, and a series of subsequent steps (wet heat treatment step, drying step, firing step) The amorphous silica particles obtained through the above process tend to have few condensable groups.

シリコンアルコキシドの加水分解縮合反応は、60℃未満の温度で行うことが好ましく、より好ましく55℃以下、さらに好ましくは50℃以下の温度で行うのがよい。これにより、反応速度を制御することができるので、粒子を充分に成長させて所望の粒子径のシリカ粒子を得ることが可能になる。特に、加水分解縮合工程において縮合性基の少ないシリカ粒子を得るには、加水分解縮合反応の温度を35℃以下に制御することが好ましい。反応温度を35℃以下とすることで、未反応縮合性基の少ないシリカ粒子が得られ易くなり、一連の後工程(湿式加熱処理工程、乾燥工程、焼成工程)を経て得られる非晶質シリカ粒子においても縮合性基の少ないものとなり易い。例えば平均粒子径が0.50μm以下(好適には0.30μm以下)であるような粒子径が微細なシリカ粒子を得る場合には、粒子径制御の観点から、反応温度を高くして粒子核を高濃度に発生させる方が有利になることもある。そのような場合でも加水分解縮合反応の温度を35℃以下に制御することが好ましい。加水分解縮合の際の反応温度の下限は、特に制限されないが、通常0℃以上、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上である。なお、加水分解縮合の際の反応時間は、反応温度等に応じて、例えば30分以上100時間以下の間で適宜設定すればよい。   The hydrolytic condensation reaction of silicon alkoxide is preferably performed at a temperature of less than 60 ° C., more preferably 55 ° C. or less, and even more preferably 50 ° C. or less. Thereby, since the reaction rate can be controlled, it is possible to sufficiently grow the particles to obtain silica particles having a desired particle diameter. In particular, in order to obtain silica particles with few condensable groups in the hydrolysis condensation step, it is preferable to control the temperature of the hydrolysis condensation reaction to 35 ° C. or lower. By setting the reaction temperature to 35 ° C. or less, it becomes easy to obtain silica particles with few unreacted condensable groups, and amorphous silica obtained through a series of subsequent steps (wet heat treatment step, drying step, firing step). The particles tend to have few condensable groups. For example, when obtaining fine silica particles having an average particle size of 0.50 μm or less (preferably 0.30 μm or less), from the viewpoint of particle size control, the reaction temperature is increased to increase particle nuclei. It may be advantageous to generate a high concentration. Even in such a case, it is preferable to control the temperature of the hydrolytic condensation reaction to 35 ° C. or lower. The lower limit of the reaction temperature during the hydrolysis condensation is not particularly limited, but is usually 0 ° C. or higher, preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher. In addition, what is necessary is just to set the reaction time in the case of hydrolysis condensation suitably between 30 minutes or more and 100 hours or less according to reaction temperature etc., for example.

(湿式加熱処理工程)
前記加水分解縮合反応で生じたシリカ粒子には、次いで液体媒体中で60℃以上の温度にて加熱する湿式加熱処理が施される。これにより、得られるシリカ粒子に含まれる縮合性基を低減し、上記固体NMRスペクトルにおける所定のピーク面積比を前記範囲に制御することができる。この湿式加熱処理は、通常、前記加水分解縮合反応で得られた反応液(シリカ粒子が液体媒体(溶媒)中に分散した分散液)を加熱することにより行われるが、これに限定されるものではなく、例えば、前記加水分解縮合反応で生じたシリカ粒子を乾燥や焼成を経て一旦単離した後、再び適当な液体媒体(溶媒)に分散させて加熱するようにしてもよい。ただし、反応液をそのまま加熱するか、あるいは反応液から分離したシリカ粒子を乾燥することなく湿式加熱処理に供する方が、シリカ粒子の反応活性が高く、湿式加熱処理による縮合性基の低減効率が高まるので好ましい。
(Wet heat treatment process)
The silica particles produced by the hydrolysis condensation reaction are then subjected to a wet heat treatment in which heating is performed at a temperature of 60 ° C. or higher in a liquid medium. Thereby, the condensable group contained in the silica particle obtained can be reduced, and the predetermined peak area ratio in the solid NMR spectrum can be controlled within the above range. This wet heat treatment is usually performed by heating the reaction liquid obtained by the hydrolysis condensation reaction (a dispersion liquid in which silica particles are dispersed in a liquid medium (solvent)), but is not limited thereto. Instead, for example, the silica particles generated by the hydrolysis condensation reaction may be once isolated through drying and baking, and then dispersed in an appropriate liquid medium (solvent) and heated again. However, when the reaction liquid is heated as it is or when the silica particles separated from the reaction liquid are subjected to wet heat treatment without drying, the reaction activity of the silica particles is higher, and the condensable group reduction efficiency by wet heat treatment is higher. Since it increases, it is preferable.

湿式加熱処理に供する分散液(シリカ粒子が液体媒体中に分散してなる分散液)には、水が含有されていることが好ましい。さらには、分散液(シリカ粒子が液体媒体中に分散してなる分散液)には、湿式加熱処理中(換言すれば、60℃以上の液温を保持している間中)常に水が含まれていることが好ましい。具体的には、湿式加熱処理に供する分散液における好ましい水濃度は2〜10mol/L(より好ましくは2〜8mol/L)であり、さらに分散液における水濃度が処理中を通じて常に2〜10mol/L(より好ましくは2〜8mol/L)に維持されることが好ましい。湿式加熱処理の処理中を通じて常に分散液中の水濃度を上記範囲に制御することによって、縮合性基の少ないシリカ粒子が得られ易い。   It is preferable that water is contained in the dispersion liquid (dispersion liquid in which silica particles are dispersed in a liquid medium) subjected to wet heat treatment. Furthermore, the dispersion liquid (dispersion liquid in which silica particles are dispersed in a liquid medium) always contains water during the wet heat treatment (in other words, while the liquid temperature of 60 ° C. or higher is maintained). It is preferable that Specifically, the preferable water concentration in the dispersion subjected to the wet heat treatment is 2 to 10 mol / L (more preferably 2 to 8 mol / L), and the water concentration in the dispersion is always 2 to 10 mol / L throughout the treatment. It is preferable to be maintained at L (more preferably 2 to 8 mol / L). By always controlling the water concentration in the dispersion within the above range throughout the wet heat treatment, silica particles with few condensable groups can be easily obtained.

湿式加熱処理に供する分散液(シリカ粒子が液体媒体中に分散してなる分散液)には、上述したアンモニアやアミン類などの加水分解触媒が含有されていることが好ましい。具体的には、湿式加熱処理に供する分散液(反応液)における触媒濃度は、1〜5mol/Lであることが好ましく、さらに好ましくは1〜3mol/Lである。また、湿式加熱処理の完了時(すなわち、液温が60℃未満となった時)においては、触媒が0.5mol/L以下まで低減されていることが好ましい。湿式加熱処理の完了時の触媒濃度が前記範囲まで低減されていると、湿式加熱処理において縮合性基の縮合により生成したシロキサン結合の再切断が抑制される。   The dispersion to be subjected to the wet heat treatment (dispersion in which silica particles are dispersed in a liquid medium) preferably contains a hydrolysis catalyst such as ammonia and amines described above. Specifically, the catalyst concentration in the dispersion (reaction liquid) subjected to wet heat treatment is preferably 1 to 5 mol / L, more preferably 1 to 3 mol / L. In addition, when the wet heat treatment is completed (that is, when the liquid temperature is less than 60 ° C.), the catalyst is preferably reduced to 0.5 mol / L or less. When the catalyst concentration at the completion of the wet heat treatment is reduced to the above range, re-cleavage of the siloxane bond generated by condensation of the condensable group in the wet heat treatment is suppressed.

湿式加熱処理に供する分散液(シリカ粒子が液体媒体中に分散してなる分散液)におけるシリカ粒子の濃度は、ケイ素(Si)濃度で表して、好ましくは1mol/L以上であり、より好ましくは1.2mol/L以上、特に好ましくは1.5mol/L以上である。一方、好ましい上限は、3mol/L以下であり、より好ましくは2.0mol/L以下である。また、湿式加熱処理の完了時(すなわち、液温が60℃未満となった時)においては、シリカ粒子の濃度は、ケイ素(Si)濃度で表して、通常1〜4mol/Lである。   The concentration of the silica particles in the dispersion (dispersion in which the silica particles are dispersed in the liquid medium) subjected to the wet heat treatment is preferably 1 mol / L or more, more preferably expressed in terms of silicon (Si) concentration. 1.2 mol / L or more, particularly preferably 1.5 mol / L or more. On the other hand, a preferable upper limit is 3 mol / L or less, and more preferably 2.0 mol / L or less. In addition, when the wet heat treatment is completed (that is, when the liquid temperature is less than 60 ° C.), the concentration of silica particles is usually 1 to 4 mol / L in terms of silicon (Si) concentration.

なお、湿式加熱処理に供する分散液における、水の濃度、触媒の濃度、シリカ粒子の濃度(ケイ素濃度)は、水及び触媒の濃度に関しては滴定法による測定することができる。またケイ素濃度は仕込み組成からの理論計算によって計算することができる。   In addition, the concentration of water, the concentration of the catalyst, and the concentration of silica particles (silicon concentration) in the dispersion subjected to the wet heat treatment can be measured by a titration method with respect to the concentrations of water and the catalyst. The silicon concentration can be calculated by theoretical calculation from the charged composition.

湿式加熱処理における加熱温度は、少なくとも60℃以上であればよく、好ましくは65℃以上、より好ましくは70℃以上、さらに好ましくは75℃以上である。湿式加熱処理における加熱温度の上限は、外部加熱供給源の省エネルギー化の観点、並びに、常圧でも水や触媒を共存させ易い観点からは、200℃以下が好ましく、より好ましくは180℃以下、さらに好ましくは150℃以下、特に好ましくは100℃以下である。
湿式加熱処理は、常圧下、減圧下あるいは加圧下のいずれで行ってもよく、加熱温度(液温)を前記範囲に維持できる範囲で、反応液からの溶媒や触媒の留去の程度等を考慮し、適宜選択すればよい。なお、湿式加熱処理の際の雰囲気は特に制限はなく、例えば空気雰囲気や窒素ガス雰囲気で行うことができる。
The heating temperature in the wet heat treatment may be at least 60 ° C. or higher, preferably 65 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, and further preferably 75 ° C. or higher. The upper limit of the heating temperature in the wet heat treatment is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower, from the viewpoint of energy saving of the external heating supply source and the viewpoint of allowing water and catalyst to coexist even at normal pressure. Preferably it is 150 degrees C or less, Most preferably, it is 100 degrees C or less.
The wet heat treatment may be performed under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure, and within a range where the heating temperature (liquid temperature) can be maintained in the above range, the degree of evaporation of the solvent and catalyst from the reaction solution, etc. It may be selected as appropriate in consideration. In addition, the atmosphere in the case of wet heat processing does not have a restriction | limiting in particular, For example, it can carry out in air atmosphere or nitrogen gas atmosphere.

(乾燥工程)
前記湿式加熱処理後の分散液は、次いで乾燥に供される。乾燥の方法は、特に限定されるものではなく、自然乾燥、常圧加熱乾燥、真空乾燥等のいずれをも採用しうるが、乾燥工程におけるシリカ粒子の二次凝集を抑制するには真空乾燥が好ましく、特に後述する構成を備えた真空瞬間乾燥装置を用いた真空乾燥が好ましい。
(Drying process)
The dispersion after the wet heat treatment is then subjected to drying. The drying method is not particularly limited, and any of natural drying, atmospheric pressure heating drying, vacuum drying, and the like can be adopted, but vacuum drying is used to suppress secondary aggregation of silica particles in the drying process. In particular, vacuum drying using a vacuum instantaneous drying apparatus having a configuration to be described later is preferable.

乾燥には、前記湿式加熱処理後の分散液をそのまま供してもよいし、例えば前記湿式加熱処理の後にさらに分散液を濃縮したり、逆に溶媒(水または有機溶剤)を加えたりすることによりシリカ粒子の濃度や溶媒組成を調整した後、乾燥に供するようにしてもよい。例えば、乾燥に供する分散液100質量%中、シリカ粒子の含有量は、5質量%以上40質量%以下であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上30質量%以下である。シリカ粒子の含有量が5質量%以上であれば、気化、蒸発させる溶媒成分が少量となるので乾燥効率が向上し、40質量%以下であれば、例えば後述する真空瞬間乾燥装置を用いた場合などに加熱管内がシリカ粒子によって閉塞するのを回避できる。また、シリカ粒子の二次凝集を抑制するうえでは、乾燥に供する分散液に含まれる有機溶剤の割合が高く水分の割合が低い溶媒組成に調整しておくことが望ましい。この場合、具体的には、分散液を構成する溶媒のトータル量を100質量%としたときに、水以外の有機溶剤の量が50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上がより好ましい。   For the drying, the dispersion after the wet heat treatment may be used as it is, for example, by further concentrating the dispersion after the wet heat treatment or by adding a solvent (water or an organic solvent). You may make it use for drying, after adjusting the density | concentration and solvent composition of a silica particle. For example, in 100% by mass of the dispersion used for drying, the content of silica particles is preferably 5% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less. If the content of the silica particles is 5% by mass or more, the solvent component to be vaporized and evaporated becomes small, so that the drying efficiency is improved. If the content is 40% by mass or less, for example, when using a vacuum instant drying device described later It is possible to avoid clogging the inside of the heating tube with silica particles. Moreover, in order to suppress the secondary aggregation of the silica particles, it is desirable to adjust to a solvent composition in which the proportion of the organic solvent contained in the dispersion used for drying is high and the proportion of moisture is low. In this case, specifically, when the total amount of the solvent constituting the dispersion is 100% by mass, the amount of the organic solvent other than water is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more. preferable.

以下、乾燥工程で好ましく用いられる真空瞬間乾燥装置について説明する。真空瞬間乾燥装置は、例えば、外部加熱され減圧に保持された加熱管の一端が被乾燥物(分散液)の供給部に接続され、他端が減圧に保持された粉体捕集室に接続され、前記加熱管が直管とエルボが交互に連結された構成を有する。かかる装置では、分散液が減圧に保持された加熱管内部を移送されている間に加熱され、分散液中の溶媒の一部または全部が揮散すると共に、減圧に保持された粉体捕集室にシリカ粒子が捕集され、溶媒が残存している場合は、さらに乾燥処理される。外部加熱された加熱管の温度は、溶媒の沸点に応じて適宜設定すればよいが、通常150℃以上200℃以下程度が好ましい。粉体捕集室の温度は特に限定されないが、残存溶媒を除くためには加熱管の場合と同様、150℃以上200℃以下程度が好ましい。加熱管内部および粉体捕集室内部の圧力は、6kPa以上27kPa以下(ゲージ圧)程度が好ましい。また分散液を供給部から加熱管に供給する際の供給速度は、1L/時間以上50L/時間以下の範囲とすることが好ましい。   Hereinafter, the vacuum instantaneous drying apparatus preferably used in the drying process will be described. For example, one end of a heating tube that is heated externally and held under reduced pressure is connected to the supply part of the material to be dried (dispersion), and the other end is connected to a powder collecting chamber that is held under reduced pressure. The heating pipe has a configuration in which straight pipes and elbows are alternately connected. In such an apparatus, the dispersion liquid is heated while being transferred through the inside of the heating tube held at a reduced pressure, and a part or all of the solvent in the dispersion liquid is volatilized and a powder collection chamber held at a reduced pressure. If the silica particles are collected and the solvent remains, it is further dried. The temperature of the externally heated heating tube may be appropriately set according to the boiling point of the solvent, but is usually preferably about 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The temperature of the powder collection chamber is not particularly limited, but in order to remove the residual solvent, it is preferably about 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower as in the case of the heating tube. The pressure inside the heating tube and inside the powder collection chamber is preferably about 6 kPa to 27 kPa (gauge pressure). Moreover, it is preferable that the supply rate at the time of supplying a dispersion liquid to a heating tube from a supply part shall be 1 L / hour or more and 50 L / hour or less.

(焼成工程)
前記乾燥工程を経て粉体状となった乾燥後のシリカ粒子には、通常、800℃以上1200℃以下の温度で焼成が施される。かかる焼成を施すことにより、シリカ粒子が有する親水性のシラノール基やアルコキシシリル基が縮合してシロキサン結合が形成されるとともに、細孔が塞がれて、吸湿性が低いシリカ粒子が得られる。焼成温度が800℃未満であると、シラノール基が残存し、シリカ粒子表面には微細な細孔が多数生成する傾向があり、それにより、得られるシリカ粒子が比較的大きな吸湿性を有するものとなる虞がある。一方、焼成温度が1200℃を超えると、シリカ粒子同士の融着が起こって粉砕機でも粉砕不可能な二次凝集物が生じる虞がある。焼成温度は、より好ましくは900℃以上、さらに好ましくは950℃以上、一層好ましくは1000℃以上である。なお、焼成温度の上限は、通常は1150℃以下、好ましくは1140℃以下、さらに好ましくは1130℃以下である。焼成時間は、焼成温度やシリカ粒子の粒子径等に応じて適宜設定すればよいが、通常1時間程度で充分である。焼成時の雰囲気についても特に制限はないが、酸化性雰囲気、たとえば空気雰囲気が好ましい。
(Baking process)
The dried silica particles that have been powdered through the drying step are usually fired at a temperature of 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. By performing such firing, silica particles having low hygroscopicity can be obtained by condensing hydrophilic silanol groups and alkoxysilyl groups of the silica particles to form siloxane bonds and closing pores. When the firing temperature is less than 800 ° C., silanol groups remain, and a large number of fine pores tend to be formed on the surface of the silica particles, whereby the obtained silica particles have a relatively large hygroscopicity. There is a risk of becoming. On the other hand, when the firing temperature exceeds 1200 ° C., the silica particles are fused with each other, and there is a possibility that secondary agglomerates that cannot be pulverized even by a pulverizer are generated. The firing temperature is more preferably 900 ° C. or higher, further preferably 950 ° C. or higher, and still more preferably 1000 ° C. or higher. The upper limit of the firing temperature is usually 1150 ° C. or lower, preferably 1140 ° C. or lower, more preferably 1130 ° C. or lower. The firing time may be appropriately set according to the firing temperature, the particle size of the silica particles, and the like, but usually about 1 hour is sufficient. The atmosphere during firing is not particularly limited, but an oxidizing atmosphere, for example, an air atmosphere is preferable.

前記焼成を経て得られたシリカ粒子には、二次凝集粒子を一次粒子にまで解砕するために、必要に応じて粉砕処理を施してもよい。粉砕処理には、例えばハンマーミル、スクリーンミル、ディスクピンミルなどの高速回転ミル;ターボミル、コスモマイザーなどの分級機内蔵型高速回転ミル;カウンタージェットミル、ジェットミルなどの気流式粉砕機;など公知の粉砕機や解砕機を用いればよい。なお、粉砕後の非晶質シリカ粒子は、さらに分級することもできる。   The silica particles obtained through the firing may be subjected to a pulverization treatment as necessary in order to pulverize the secondary agglomerated particles into primary particles. For the pulverization treatment, for example, a high-speed rotating mill such as a hammer mill, a screen mill or a disk pin mill; a high-speed rotating mill with a built-in classifier such as a turbo mill or a cosmomizer; A crusher or a crusher may be used. The amorphous silica particles after pulverization can be further classified.

さらに本発明の非晶質シリカ粒子は、シランカップリング剤により表面処理されていることが好ましい。表面処理によりシランカップリング剤が有する有機基で粒子表面が被覆されていれば、硬化性樹脂(エポキシ樹脂等)への分散性が良好となり、半導体用封止材としての流動性も向上する。なお、シランカップリング剤による表面処理は、前記粉砕処理を施す前に予め焼成後の粒子をシランカップリング剤と混合して加熱することで行ってもよいし、あるいは、シランカップリング剤の存在下で粉砕処理することで粉砕処理と表面処理とを同時に行うようにしてもよい。   Furthermore, the amorphous silica particles of the present invention are preferably surface-treated with a silane coupling agent. When the particle surface is coated with the organic group of the silane coupling agent by the surface treatment, the dispersibility in the curable resin (epoxy resin or the like) becomes good, and the fluidity as a semiconductor sealing material is improved. In addition, the surface treatment with the silane coupling agent may be performed by mixing the particles after firing with the silane coupling agent and heating before performing the pulverization treatment, or the presence of the silane coupling agent. You may make it perform a grinding | pulverization process and surface treatment simultaneously by grind | pulverizing below.

前記シランカップリング剤としては、例えば、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシランなどのビニル基含有アルコキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどのエポキシ基含有アルコキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのメタクリロキシ基含有アルコキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリロキシ基含有アルコキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト基含有アルコキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシランなどのアミノ基含有アルコキシシランなどのアルコキシシラン化合物;3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン等のクロロシラン化合物;テトラアセトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジフェニルジアセトキシシラン、トリメチルアセトキシシラン等のアシロキシシラン化合物;ジメチルシランジオール、ジフェニルシランジオール、トリメチルシラノール等のシラノール化合物;1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ビス(3,3,3−トリフルオロプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ビス(クロロメチル)テトラメチルジシラザン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシラザン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、2,2,4,4,6,6−ヘキサメチルシクロトリシラザン、2,4,6−トリメチル−2,4,6−トリビニルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、ヘキサメチルジシラザンリチウム、ヘキサメチルジシラザンナトリウム、ヘキサメチルジシラザンカリウムなどのシラザン類;1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,2−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン、2−(ジメチルシリル)ピリジン、クロロジイソプロピルシラン、クロロジメチルシラン、ジ−tert−ブチルシラン、ジクロロエチルシラン、ジクロロメチルシラン、ジエトキシメチルシラン、ジエチルシラン、ジメトキシ(メチル)シラン、ジメチルフェニルシラン、ジフェニルシラン、ジフェニルメチルシラン、フェニルシラン、N,O−ビス(ジエチルヒドロゲンシリル)トリフルオロアセトアミド、tert−ブチルジメチルシラン、テトラキス(ジメチルシリル)シラン、トリベンジルシラン、トリブチルシラン、トリエトキシシラン、トリエチルシラン、トリヘキシルシラン、トリイソプロピルシラン、トリフェニルシラン、トリス(トリメチルシリル)シランなどのシラン(Si−H)化合物;などが挙げられる。これらの中でも、樹脂への分散性をより向上できることから、シラザン類、ビニル基含有アルコキシシラン、エポキシ基含有アルコキシシランが好ましい。シランカップリング剤は、1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。   Examples of the silane coupling agent include vinyl group-containing alkoxysilanes such as trimethoxyvinylsilane and triethoxyvinylsilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-glycidoxy. Epoxy group-containing alkoxysilane such as propylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, etc. Methacryloxy group-containing alkoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane and other acryloxy group-containing alkoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, etc. Alkoxysilane compounds such as mercapto group-containing alkoxysilanes and amino group-containing alkoxysilanes such as 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane; 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, methyltri Chlorosilane compounds such as chlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, vinyltrichlorosilane, methylvinyldichlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, methyldiphenylchlorosilane; tetraacetoxysilane, methyltriacetoxysilane, phenyltriacetoxysilane, dimethyldi Acyloxysilane compounds such as acetoxysilane, diphenyldiacetoxysilane, trimethylacetoxysilane; dimethyl Silanol compounds such as landiol, diphenylsilanediol, trimethylsilanol; 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane, 1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3-bis ( 3,3,3-trifluoropropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3-bis (chloromethyl) tetramethyldisilazane, 1,3-diphenyltetramethyldisilazane, 1, 3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 2,2,4,4,6,6-hexamethylcyclotrisilazane, 2,4,6-trimethyl-2,4,6-tri Vinylcyclotrisilazane, heptamethyldisilazane, octamethylcyclotetrasilazane, hexamethyldisilazane lithium, hexamethyldisilazane sodium, hexame Silazanes such as potassium tildisilazane; 1,1,2,2-tetraphenyldisilane, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,2-bis (dimethylsilyl) benzene, 2- (dimethylsilyl) ) Pyridine, chlorodiisopropylsilane, chlorodimethylsilane, di-tert-butylsilane, dichloroethylsilane, dichloromethylsilane, diethoxymethylsilane, diethylsilane, dimethoxy (methyl) silane, dimethylphenylsilane, diphenylsilane, diphenylmethylsilane, Phenylsilane, N, O-bis (diethylhydrogensilyl) trifluoroacetamide, tert-butyldimethylsilane, tetrakis (dimethylsilyl) silane, tribenzylsilane, tributylsilane, triethoxysilane, triethyl Silane, trihexylsilane, triisopropylsilane, triphenyl silane, tris (trimethylsilyl) silane (Si-H) compounds such as silane; and the like. Among these, silazanes, vinyl group-containing alkoxysilanes, and epoxy group-containing alkoxysilanes are preferable because dispersibility in the resin can be further improved. A silane coupling agent may use only 1 type and may use 2 or more types together.

本発明の非晶質シリカ粒子は、半導体用封止材に用いる非晶質シリカ粒子である。詳しくは、本発明の非晶質シリカは、エポキシ樹脂等の樹脂成分を含有する硬化性樹脂組成物に充填剤として配合される。
本発明の非晶質シリカ粒子は、半導体用封止材の中でも特にアンダーフィル材として好適に使用される。アンダーフィル材とは、半導体用封止材の中でも、特に被封止物の隙間(例えば、半導体チップと基板との隙間、ハンダボール間の隙間)に充填する硬化性樹脂組成物である。このようなアンダーフィル材には、被封止物の微細な隙間へと充分に流し込めること;充分に硬化して物理的応力に対して接続信頼性が確保できること;などの性能が求められる。上述したように本発明の非晶質シリカ粒子は、ボイドの発生や経時的な増粘を抑制しうるものであるので、被封止物の微細な隙間へ充分に流し込めるだけの流動性を確保し、物理的応力に対する接続信頼性にも優れたアンダーフィル材を提供できる。
The amorphous silica particles of the present invention are amorphous silica particles used for a semiconductor sealing material. Specifically, the amorphous silica of the present invention is blended as a filler in a curable resin composition containing a resin component such as an epoxy resin.
The amorphous silica particles of the present invention are preferably used as an underfill material among semiconductor sealing materials. The underfill material is a curable resin composition that fills a gap between objects to be sealed (for example, a gap between a semiconductor chip and a substrate, a gap between solder balls) among semiconductor sealing materials. Such an underfill material is required to have such properties as being able to be sufficiently poured into a minute gap of an object to be sealed; being sufficiently cured to ensure connection reliability with respect to physical stress. As described above, the amorphous silica particles of the present invention can suppress the generation of voids and thickening over time, so that the fluidity is sufficient to be poured into the minute gaps of the object to be sealed. It is possible to provide an underfill material that is secured and excellent in connection reliability against physical stress.

以下、半導体用封止材の一例として、アンダーフィル材について説明する。ただし、以下に例示する樹脂成分やその他の成分は、アンダーフィル材に独自のものではなく、半導体用封止材全般に使用できる。
アンダーフィル材中の非晶質シリカ粒子の含有量は、樹脂成分100質量部に対して50質量部以上(より好ましくは80質量部以上、さらに好ましくは100質量部以上)、300質量部以下(より好ましくは250質量部以下、さらに好ましくは200質量部以下)が好ましい。
Hereinafter, an underfill material will be described as an example of a semiconductor sealing material. However, the resin component and other components exemplified below are not unique to the underfill material, and can be used for all semiconductor sealing materials.
The content of the amorphous silica particles in the underfill material is 50 parts by mass or more (more preferably 80 parts by mass or more, more preferably 100 parts by mass or more) and 300 parts by mass or less (100 parts by mass). More preferably, it is 250 parts by mass or less, and more preferably 200 parts by mass or less.

前記樹脂成分としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも特にエポキシ樹脂が、本発明の非晶質シリカ粒子の分散性に優れ、また、本発明の非晶質シリカ粒子を用いた場合の効果の一つである増粘抑制効果が顕著に発揮される点からも好ましい。   Examples of the resin component include an epoxy resin, a silicone resin, a polyimide resin, and a polyamide resin. These resins may be used alone or in combination of two or more. Among these, the epoxy resin is particularly excellent in dispersibility of the amorphous silica particles of the present invention, and the thickening suppression effect which is one of the effects when using the amorphous silica particles of the present invention is remarkable. It is also preferable from the point of being exhibited.

前記エポキシ樹脂とは、分子内に少なくとも1つのエポキシ基を有する化合物を意味し、エポキシ基とは、3員環のエーテルであるオキシラン環を含むものを意味する。特に分子内に2個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物が好ましい。例えば、芳香族エポキシ化合物、脂肪族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、水添エポキシ化合物が挙げられる。これらの中でも、耐熱性や耐光性に優れる硬化物(封止)が得られ易い点からは、脂環式エポキシ化合物、水添エポキシ化合物が好ましい。   The epoxy resin means a compound having at least one epoxy group in the molecule, and the epoxy group means one containing an oxirane ring which is a three-membered ether. Particularly preferred are polyfunctional epoxy compounds having two or more epoxy groups in the molecule. Examples thereof include aromatic epoxy compounds, aliphatic epoxy compounds, alicyclic epoxy compounds, and hydrogenated epoxy compounds. Among these, an alicyclic epoxy compound and a hydrogenated epoxy compound are preferable from the viewpoint that a cured product (sealing) excellent in heat resistance and light resistance can be easily obtained.

前記芳香族エポキシ化合物とは、分子中に芳香環及びエポキシ基を有する化合物である。芳香族エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノール骨格、フルオレン骨格、ビフェニル骨格、ナフタレン環、アントラセン環等の芳香環共役系を有するグリシジル化合物が好ましい。具体的には、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、フルオレン系エポキシ化合物、ブロモ置換基を有する芳香族エポキシ化合物等が好ましく、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物などがより好適である。
また、芳香族エポキシ化合物として、芳香族グリシジルエーテル化合物も好適である。芳香族グリシジルエーテル化合物としては、例えば、エピビスタイプグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、高分子量エピビスタイプグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ノボラック・アラルキルタイプグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が挙げられる。
The aromatic epoxy compound is a compound having an aromatic ring and an epoxy group in the molecule. As the aromatic epoxy compound, for example, a glycidyl compound having an aromatic ring conjugated system such as a bisphenol skeleton, a fluorene skeleton, a biphenyl skeleton, a naphthalene ring or an anthracene ring is preferable. Specifically, bisphenol A type epoxy compounds, bisphenol F type epoxy compounds, fluorene type epoxy compounds, aromatic epoxy compounds having a bromo substituent, etc. are preferred, and bisphenol A type epoxy compounds, bisphenol F type epoxy compounds, etc. are more preferred. It is.
An aromatic glycidyl ether compound is also suitable as the aromatic epoxy compound. Examples of the aromatic glycidyl ether compound include an epibis type glycidyl ether type epoxy resin, a high molecular weight epibis type glycidyl ether type epoxy resin, and a novolak / aralkyl type glycidyl ether type epoxy resin.

前記脂肪族エポキシ化合物としては、例えば、脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好適である。脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、ポリオール化合物とエピハロヒドリンとの縮合反応により得られるものが挙げられる。ポリオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール(PEG600)、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール(PPG)、グリセロール、ジグリセロール、テトラグリセロール、ポリグリセロール、トリメチロールプロパン及びその多量体、ペンタエリスリトール及びその多量体、グルコース、フルクトース、ラクトース、マルトース等の単/多糖類等が挙げられ、プロピレングリコール骨格、アルキレン骨格、オキシアルキレン骨格を有するもの等が好適である。脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、中心骨格にプロピレングリコール骨格、アルキレン骨格、オキシアルキレン骨格を有する脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂等が好適である。   As the aliphatic epoxy compound, for example, an aliphatic glycidyl ether type epoxy resin is suitable. Examples of the aliphatic glycidyl ether type epoxy resin include those obtained by a condensation reaction between a polyol compound and epihalohydrin. Examples of the polyol compound include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol (PEG 600), propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, polypropylene glycol (PPG), glycerol, diethylene Examples include glycerol, tetraglycerol, polyglycerol, trimethylolpropane and multimers thereof, pentaerythritol and multimers thereof, mono / polysaccharides such as glucose, fructose, lactose and maltose, etc., propylene glycol skeleton, alkylene skeleton, oxyalkylene Those having a skeleton are preferred. As the aliphatic glycidyl ether type epoxy resin, an aliphatic glycidyl ether type epoxy resin having a propylene glycol skeleton, an alkylene skeleton and an oxyalkylene skeleton in the central skeleton is preferable.

前記脂環式エポキシ化合物とは、脂環式エポキシ基を有する化合物である。脂環式エポキシ基としては、例えば、エポキシシクロヘキサン基(エポキシシクロヘキサン骨格)、環状脂肪族炭化水素に直接又は炭化水素を介して付加したエポキシ基等が挙げられる。
脂環式エポキシ化合物としては、例えば、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、イプシロン−カプロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート等のエポキシシクロヘキサン基を有するエポキシ化合物;2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物、トリグリシジルイソシアヌレート等のヘテロ環含有のエポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、エポキシシクロヘキサン基を有する化合物が好適である。また、硬化速度をより高めることができる点で、分子中に脂環式エポキシ基を2個以上有する多官能脂環式エポキシ化合物が好適である。また、分子中に脂環式エポキシ基を1個有し、かつビニル基等の不飽和二重結合基を有する化合物も好ましく用いられる。
The alicyclic epoxy compound is a compound having an alicyclic epoxy group. Examples of the alicyclic epoxy group include an epoxycyclohexane group (epoxycyclohexane skeleton), an epoxy group added to a cyclic aliphatic hydrocarbon directly or via a hydrocarbon, and the like.
Examples of the alicyclic epoxy compound include 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, epsilon-caprolactone-modified 3,4-epoxycyclohexylmethyl 3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate. Epoxy compounds having an epoxycyclohexane group such as bis- (3,4-epoxycyclohexyl) adipate; 1,2-epoxy-4- (2-oxiranyl) cyclohexane of 2,2-bis (hydroxymethyl) -1-butanol Examples thereof include adducts and epoxy resins containing heterocyclic rings such as triglycidyl isocyanurate. Among these, a compound having an epoxycyclohexane group is preferable. Moreover, the polyfunctional alicyclic epoxy compound which has two or more alicyclic epoxy groups in a molecule | numerator is suitable at the point which can raise a hardening rate more. A compound having one alicyclic epoxy group in the molecule and an unsaturated double bond group such as a vinyl group is also preferably used.

前記水添エポキシ化合物とは、分子中に不飽和結合及びエポキシ基を有する化合物の不飽和結合を水素添加(還元)して得られる化合物である。水添エポキシ化合物としては、飽和脂肪族環状炭化水素骨格に直接的又は間接的に結合したグリシジルエーテル基を有する化合物であることが好ましく、多官能グリシジルエーテル化合物が好適である。また、水添エポキシ化合物は、芳香族エポキシ化合物の完全又は部分水添物であることが好ましく、より好ましくは、芳香族グリシジルエーテル化合物の水添物であり、さらに好ましくは、芳香族多官能グリシジルエーテル化合物の水添物である。具体的には、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物の水添化合物である、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールS型エポキシ化合物、水添ビスフェノールF型エポキシ化合物等が好ましい。より好ましくは、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールF型エポキシ化合物である。   The hydrogenated epoxy compound is a compound obtained by hydrogenating (reducing) an unsaturated bond of a compound having an unsaturated bond and an epoxy group in the molecule. The hydrogenated epoxy compound is preferably a compound having a glycidyl ether group directly or indirectly bonded to a saturated aliphatic cyclic hydrocarbon skeleton, and a polyfunctional glycidyl ether compound is preferred. The hydrogenated epoxy compound is preferably a complete or partial hydrogenated product of an aromatic epoxy compound, more preferably a hydrogenated product of an aromatic glycidyl ether compound, and still more preferably an aromatic polyfunctional glycidyl. It is a hydrogenated product of an ether compound. Specifically, hydrogenated bisphenol A type epoxy compound, hydrogenated bisphenol S type epoxy compound, hydrogenated bisphenol F type, which are hydrogenated compounds of bisphenol A type epoxy compound, bisphenol S type epoxy compound, bisphenol F type epoxy compound Epoxy compounds are preferred. More preferred are hydrogenated bisphenol A type epoxy compounds and hydrogenated bisphenol F type epoxy compounds.

エポキシ樹脂としては、重量平均分子量が2000以下(好ましくは重量平均分子量が1000以下)の多官能エポキシ化合物を含むことが好ましい。このような所定の重量平均分子量を有する多官能エポキシ化合物の含有量は、エポキシ樹脂100質量%中、40質量%以上であることが好ましく、さらに好ましくは60質量%以上、より好ましくは80質量%以上、特に好ましくは100質量%である。   The epoxy resin preferably contains a polyfunctional epoxy compound having a weight average molecular weight of 2000 or less (preferably a weight average molecular weight of 1000 or less). The content of the polyfunctional epoxy compound having such a predetermined weight average molecular weight is preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, more preferably 80% by mass in 100% by mass of the epoxy resin. As described above, the content is particularly preferably 100% by mass.

エポキシ樹脂系アンダーフィル材においては、樹脂成分であるエポキシ樹脂を硬化するために、従来公知のエポキシ樹脂用硬化剤を用いることができる。硬化剤としては、付加型硬化剤として、酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤等を用いることができる。なお、硬化剤は1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   In the epoxy resin-based underfill material, a conventionally known epoxy resin curing agent can be used to cure the epoxy resin as a resin component. As the curing agent, an acid anhydride curing agent, a phenol curing agent, an amine curing agent, or the like can be used as an addition curing agent. In addition, only 1 type may be used for a hardening | curing agent and it may use 2 or more types together.

前記酸無水物系硬化剤としては、フタル酸無水物(誘導体含む)の水添物(テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、トリアルキルテトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸など)、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、ヘット酸無水物、ハイミック酸無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸−無水マレイン酸付加物、クロレンド酸等の脂環式カルボン酸無水物;ドデセニル無水コハク酸、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリドデカン二酸無水物等の脂肪族カルボン酸無水物;フタル酸無水物、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコール無水トリメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸無水物等の芳香族カルボン酸無水物等が挙げられる。   Examples of the acid anhydride curing agent include hydrogenated phthalic anhydride (including derivatives) (tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, trialkyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride). , Methylhexahydrophthalic anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, etc.), nadic acid anhydride, methyl nadic acid anhydride, het acid anhydride, hymic acid anhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydro Furyl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, trialkyltetrahydrophthalic anhydride-maleic anhydride adduct, alicyclic carboxylic anhydrides such as chlorendic acid; dodecenyl succinic anhydride, Fats such as polyazeline acid anhydride, polysebacic acid anhydride, polydodecanedioic acid anhydride Carboxylic anhydride: phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, ethylene glycol trimellitic anhydride, biphenyltetracarboxylic anhydride, and other aromatic carboxylic anhydrides Etc.

前記フェノール系硬化剤としては、例えば、ビスフェノールA、テトラブロムビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’−ビフェニルフェノール、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリレン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェノール)、トリスヒドロキシフェニルメタン、ピロガロール、ジイソプロピリデン骨格を有するフェノール類;1,1−ジ−4−ヒドロキシフェニルフルオレン等のフルオレン骨格を有するフェノール類;フェノール化ポリブタジエン等のポリフェノール化合物、フェノール、クレゾール類、エチルフェノール類、ブチルフェノール類、オクチルフェノール類、ビスフェノールA、ブロム化ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ナフトール類等の各種フェノールを原料とするノボラック樹脂;キシリレン骨格含有フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノールノボラック樹脂、フルオレン骨格含有フェノールノボラック樹脂等の各種ノボラック樹脂が挙げられる。   Examples of the phenolic curing agent include bisphenol A, tetrabromobisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, 4,4′-biphenylphenol, 2,2′-methylene-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol). ), 2,2′-methylene-bis (4-ethyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-butylene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 1,1,3-tris ( 2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenol), trishydroxyphenylmethane, pyrogallol, phenols having a diisopropylidene skeleton; phenols having a fluorene skeleton such as 1,1-di-4-hydroxyphenylfluorene ; Polyphenols such as phenolized polybutadiene Novolak resins made from various phenols such as diol compounds, phenols, cresols, ethylphenols, butylphenols, octylphenols, bisphenol A, brominated bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, naphthols; phenol novolac containing xylylene skeleton Various novolak resins such as resins, dicyclopentadiene skeleton-containing phenol novolak resins, and fluorene skeleton-containing phenol novolak resins are exemplified.

前記アミン系硬化剤としては、脂肪族ポリアミン系硬化剤、芳香族ポリアミン系硬化剤が挙げられる。脂肪族ポリアミン系硬化剤としては、ジエチレントリアミン、トリエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ジプリピレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の鎖状脂肪族ポリアミン類;N−アミノエチルピペラジン、メンセンヂアミン、イソフォロンジアミン等の環状脂肪族ポリアミン類;m−キシレンジアミン、キシリレンジアミン、キシリレンジアミン3量体等の芳香環を有する脂肪族ポリアミン類が挙げられる。また、芳香族ポリアミン系硬化剤としては、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フォンなどが挙げられる。またアミン系硬化剤としては、ポットライフ、硬化速度、樹脂との相溶性などを調整する目的で上記のアミン系硬化剤を変性した各種変性アミンも使用できる。   Examples of the amine curing agent include aliphatic polyamine curing agents and aromatic polyamine curing agents. Aliphatic polyamine-based curing agents include chain aliphatic polyamines such as diethylenetriamine, triethylenetriamine, tetraethylenepentamine, dipropylenediamine, diethylaminopropylamine; cyclics such as N-aminoethylpiperazine, mensendiamine, and isophoronediamine Aliphatic polyamines; m-xylenediamine, xylylenediamine, and aliphatic polyamines having an aromatic ring such as xylylenediamine trimer. Examples of the aromatic polyamine curing agent include metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone and the like. As the amine-based curing agent, various modified amines obtained by modifying the above-described amine-based curing agent for the purpose of adjusting pot life, curing rate, compatibility with resin, and the like can also be used.

特に、本発明の非晶質シリカ粒子を含有するエポキシ樹脂系アンダーフィル材において粘度を低く抑えて優れた流動性を確保するうえでは、硬化剤として、酸無水物系硬化剤を用いることが好ましく、その中でも脂環式カルボン酸無水物が好ましく、さらにはフタル酸無水物(誘導体含む)の水添物が好ましい。また、基板や銅配線、電極に対する硬化物の接着性を高めるうえでは、アミン系硬化剤が好ましい。さらにアミン系硬化剤の中では、アンダーフィル材としての流動性に優れる点から、脂肪族ポリアミンが好ましく、中でも鎖状脂肪族ポリアミンや環状脂肪族ポリアミンが好ましく、さらには環状脂肪族ポリアミンが好ましい。   In particular, in the epoxy resin-based underfill material containing the amorphous silica particles of the present invention, it is preferable to use an acid anhydride-based curing agent as the curing agent in order to secure excellent fluidity by keeping the viscosity low. Of these, alicyclic carboxylic anhydrides are preferable, and hydrogenated phthalic anhydride (including derivatives) is more preferable. Moreover, in order to improve the adhesiveness of the hardened | cured material with respect to a board | substrate, copper wiring, and an electrode, an amine type hardening | curing agent is preferable. Further, among the amine-based curing agents, aliphatic polyamines are preferable from the viewpoint of excellent fluidity as an underfill material, among which chain aliphatic polyamines and cyclic aliphatic polyamines are preferable, and cyclic aliphatic polyamines are more preferable.

前記エポキシ樹脂と前記付加型硬化剤との混合割合は、エポキシ樹脂の1化学当量に対し、前記付加型硬化剤を0.5〜1.6当量の割合とすることが好ましい。前記付加型硬化剤は、より好ましくはエポキシ樹脂の1化学当量に対し、0.7〜1.4当量、さらに好ましくは0.9〜1.2当量の割合である。   The mixing ratio of the epoxy resin and the addition type curing agent is preferably 0.5 to 1.6 equivalents of the addition type curing agent with respect to one chemical equivalent of the epoxy resin. The addition type curing agent is more preferably 0.7 to 1.4 equivalents, and still more preferably 0.9 to 1.2 equivalents per chemical equivalent of the epoxy resin.

エポキシ樹脂系アンダーフィル材においては、さらに、前記硬化剤とともに従来公知の硬化促進剤を併用してもよい。硬化促進剤としてはたとえば、有機塩基の酸塩又は3級窒素を有する芳香族化合物等が挙げられる。有機塩基の酸塩としては、有機ホスフォニウム塩や有機アンモニウム塩等の有機オニウム塩や3級窒素を有する有機塩基の酸塩が挙げられる。有機ホスフォニウム塩としては、例えば、テトラフェニルホスフォニウムブロミド、トリフェニルホスフィン・トルエンブロミド等のフェニル環を四つ有するホスフォニウムブロミドが挙げられ、有機アンモニウム塩としては、例えばテトラオクチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミド等のテトラ(C1〜C8)アルキルアンモニウムブロミドが挙げられ、3級窒素を有する有機塩基の酸塩としては、例えば環内に3級窒素を有する脂環式塩基の有機酸塩や各種イミダゾール類の有機酸塩が挙げられる。硬化促進剤は、1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
前記硬化促進剤の使用量は、エポキシ樹脂と硬化剤との総量100質量%に対し、0.01質量%以上、5質量%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.03質量%以上、3質量%以下である。
In the epoxy resin-based underfill material, a conventionally known curing accelerator may be used in combination with the curing agent. Examples of the curing accelerator include organic base acid salts or aromatic compounds having tertiary nitrogen. Examples of the organic base acid salt include organic onium salts such as organic phosphonium salts and organic ammonium salts, and organic base acid salts having tertiary nitrogen. Examples of organic phosphonium salts include phosphonium bromides having four phenyl rings such as tetraphenyl phosphonium bromide and triphenyl phosphine / toluene bromide. Examples of organic ammonium salts include tetraoctyl ammonium bromide, tetra Examples include tetra (C1-C8) alkylammonium bromides such as butylammonium bromide and tetraethylammonium bromide. Examples of acid salts of organic bases having tertiary nitrogen include alicyclic bases having tertiary nitrogen in the ring. Examples include acid salts and organic acid salts of various imidazoles. A hardening accelerator may use only 1 type and may use 2 or more types together.
The amount of the curing accelerator used is preferably 0.01% by mass or more and 5% by mass or less, more preferably 0.03% by mass or more, with respect to 100% by mass of the total amount of the epoxy resin and the curing agent. 3% by mass or less.

なお、エポキシ樹脂系アンダーフィル材においては、上述の付加型硬化剤の代わりに、従来公知の熱カチオン硬化触媒や光カチオン硬化触媒などのカチオン硬化触媒を含有させることもできる。カチオン硬化触媒の含有量としては、エポキシ樹脂の総量100質量%に対し、0.01〜10質量%とすることが好適である。   In the epoxy resin-based underfill material, a cation curing catalyst such as a conventionally known thermal cation curing catalyst or photo cation curing catalyst may be contained instead of the above-mentioned addition type curing agent. The content of the cationic curing catalyst is preferably 0.01 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the epoxy resin.

なお、アンダーフィル材は、本発明の非晶質シリカ粒子や、上述した樹脂成分等のほか、酸化防止剤、反応性希釈剤、不飽和結合を有さない飽和化合物、顔料、染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、非反応性化合物、連鎖移動剤、熱重合開始剤、嫌気重合開始剤、重合禁止剤、無機充填剤や有機充填剤、カップリング剤等の密着向上剤、熱安定剤、防菌・防カビ剤、難燃剤、艶消し剤、消泡剤、レベリング剤、湿潤・分散剤、沈降防止剤、増粘剤・タレ防止剤、色分かれ防止剤、乳化剤、スリップ・スリキズ防止剤、皮張り防止剤、乾燥剤、防汚剤、帯電防止剤、導電剤(静電助剤)等を含有してもよい。   The underfill material includes the amorphous silica particles of the present invention and the resin component described above, as well as an antioxidant, a reactive diluent, a saturated compound having no unsaturated bond, a pigment, a dye, and an antioxidant. Adhesives such as additives, UV absorbers, light stabilizers, plasticizers, non-reactive compounds, chain transfer agents, thermal polymerization initiators, anaerobic polymerization initiators, polymerization inhibitors, inorganic fillers, organic fillers, coupling agents, etc. Improving agent, heat stabilizer, antibacterial / antifungal agent, flame retardant, matting agent, antifoaming agent, leveling agent, wetting / dispersing agent, anti-settling agent, thickener / anti-sagging agent, anti-coloring agent, An emulsifier, slip / scratch prevention agent, anti-skinning agent, desiccant, antifouling agent, antistatic agent, conductive agent (electrostatic aid) and the like may be contained.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

以下の実施例、比較例において、非晶質シリカ粒子の物性の測定は下記の方法で行った

(平均粒子径・変動係数)
任意に採取した非晶質シリカ粒子の走査型電子顕微鏡写真を撮影し、得られた写真中の任意の粒子50個について直径をノギスで測定し、個数平均値を求めた。なお、走査型電子顕微鏡写真の撮影は、写真1枚の視野の中に粒子が50〜100個となるように測定倍率を設定して(例えば、平均粒子径1μmのシリカ粒子であれば、10000倍の測定倍率に設定して)行った。
また粒子径の変動係数は、下記式により粒子径の標準偏差を求め、下記式により算出した。
In the following examples and comparative examples, the physical properties of amorphous silica particles were measured by the following methods.
(Average particle size and coefficient of variation)
Scanning electron micrographs of arbitrarily collected amorphous silica particles were taken, the diameters of 50 arbitrary particles in the obtained photographs were measured with calipers, and the number average value was obtained. In the scanning electron micrograph, the measurement magnification is set so that the number of particles is 50 to 100 in the field of view of one photograph (for example, 10000 for silica particles having an average particle diameter of 1 μm). Set the measurement magnification to double).
The variation coefficient of the particle diameter was calculated by the following formula after obtaining the standard deviation of the particle size by the following formula.

Figure 2012227448
i:粒子径
ave:平均粒子径
Figure 2012227448
D i : Particle diameter D ave : Average particle diameter

(固体29Si−NMRスペクトル)
装置として、BRUKER社製「AVANCE400」を用い、テトラメチルシランを内部標準物質とし、下記の条件で固体29Si−NMR測定を行った。そして、Si(SiO)(−110ppm)のピーク面積A、Si(SiX1.5)(−100ppm)のピーク面積C、Si(SiXO)(−95ppm)のピーク面積Bをそれぞれ求め、ケイ素原子比に関する以下の各値を算出した。
Si(SiXO)/Si(SiO)=(B/A)×100(%)
Si(SiX1.5)/Si(SiO)=(C/A)×100(%)
Si(SiO)/Si(SiXO)+Si(SiX1.5)+Si(SiO)=[A/(B+C+A)]×100(%)
(Solid 29 Si-NMR spectrum)
As a device, “AVANCE400” manufactured by BRUKER was used, and solid 29 Si-NMR measurement was performed under the following conditions using tetramethylsilane as an internal standard substance. Then, a peak area A of Si (SiO 2 ) (−110 ppm), a peak area C of Si (SiX 1 O 1.5 ) (−100 ppm), and a peak area B of Si (SiX 2 O) (−95 ppm) are obtained, The following values regarding the silicon atomic ratio were calculated.
Si (SiX 2 O) / Si (SiO 2 ) = (B / A) × 100 (%)
Si (SiX 1 O 1.5 ) / Si (SiO 2 ) = (C / A) × 100 (%)
Si (SiO 2 ) / Si (SiX 2 O) + Si (SiX 1 O 1.5 ) + Si (SiO 2 ) = [A / (B + C + A)] × 100 (%)

29Si−NMR測定条件>
装置:BRUKER社製「AVANCE400」
試料管:7mmジルコニア製
回転数:6kHz
観測核:29Si核
観測核共鳴周波数:79.487MHz
1H核共鳴周波数:400.132MHz
パルスプログラム:DD/MAS(ダイポールデカップリング法)
観測核パルス幅:2.7μ秒(45°パルス)
繰り返し時間:170秒
積算回数:256回
観測温度:室温
基準物質化学シフト値:3−(トリメチルシリル)プロパン−1−スルホン酸ナトリウム(1.534ppm)外部基準
<29 Si-NMR measurement conditions>
Equipment: “AVANCE400” manufactured by BRUKER
Sample tube: 7 mm Zirconia rotation speed: 6 kHz
Observation nucleus: 29 Si nucleus Observation nuclear resonance frequency: 79.487 MHz
1 H nuclear resonance frequency: 400.132 MHz
Pulse program: DD / MAS (Dipole decoupling method)
Observation nuclear pulse width: 2.7 μs (45 ° pulse)
Repetition time: 170 seconds Integration frequency: 256 Observation temperature: Room temperature standard substance Chemical shift value: Sodium 3- (trimethylsilyl) propane-1-sulfonate (1.534 ppm) External standard

(実施例1)
[加水分解縮合工程]
撹拌機、滴下装置および温度計を備えた容量20Lのガラス製反応器に、溶媒としてのメタノール800質量部と、28質量%アンモニア水(水及び触媒)200質量部と、水100質量部を仕込み、撹拌しながら液温を30±0.5℃に調整した。一方、滴下装置にシリコンアルコキシドとしてのテトラメトキシシラン500質量部を仕込んだ。そして、滴下装置から2時間かけて滴下し、滴下終了後、さらに1時間撹拌を続けることにより、テトラメトキシシランの加水分解縮合を行い、平均粒子径0.31μmの球状シリカ粒子の分散液を得た。
上記反応において、反応時の各原料の仕込み基準の組成は、テトラメトキシシラン濃度(Si濃度):1.8mol/L、水濃度:7.4mol/L、アンモニア濃度:1.8mol/Lであった。また得られた反応液中の水濃度は3.8mol/Lであった(なお、Si濃度、アンモニア濃度は仕込み基準の濃度とほぼ同じである)。
なお、分散液中の水濃度はカールフィッシャー法により測定し、分散液中のアンモニア濃度は中和滴定法により測定した(以下の水濃度、アンモニア濃度の測定についても同様)。
Example 1
[Hydrolysis condensation step]
A 20 L glass reactor equipped with a stirrer, a dropping device and a thermometer is charged with 800 parts by mass of methanol as a solvent, 200 parts by mass of 28% by mass ammonia water (water and catalyst), and 100 parts by mass of water. The liquid temperature was adjusted to 30 ± 0.5 ° C. while stirring. Meanwhile, 500 parts by mass of tetramethoxysilane as silicon alkoxide was charged into the dropping device. And it dripped over 2 hours from a dripping apparatus, and after completion | finish of dripping, by continuing further stirring for 1 hour, hydrolytic condensation of tetramethoxysilane is performed and the dispersion liquid of the spherical silica particle with an average particle diameter of 0.31 micrometer is obtained. It was.
In the above reaction, the composition of the charging standard of each raw material during the reaction was tetramethoxysilane concentration (Si concentration): 1.8 mol / L, water concentration: 7.4 mol / L, ammonia concentration: 1.8 mol / L. It was. In addition, the water concentration in the obtained reaction solution was 3.8 mol / L (note that the Si concentration and the ammonia concentration were almost the same as the charged standard concentrations).
The water concentration in the dispersion was measured by the Karl Fischer method, and the ammonia concentration in the dispersion was measured by the neutralization titration method (the same applies to the following measurement of water concentration and ammonia concentration).

[湿式加熱処理工程]
次に、得られたシリカ粒子の分散液を、攪拌機および冷却管を備えた丸型フラスコに移し、常圧で攪拌しながら、150℃に保持された熱媒体により反応器外部から加熱し、液温を65℃以上(65℃〜90℃)に5時間以上保持して湿式加熱処理を施した。このとき、溶媒(メタノール)、アンモニア及び水等の一部を留去させて、シリカ粒子濃度が20質量%(ケイ素(Si)濃度として3.3mol/L)、水14質量%(7.8mol/L)、アンモニア0.5質量%(0.3mol/L)、残部がメタノール(約65質量%)であるスラリーを得た(各濃度の測定方法は、上記反応後の反応液中の各濃度測定と同じ)。
[Wet heat treatment process]
Next, the obtained dispersion of silica particles is transferred to a round flask equipped with a stirrer and a cooling tube, and heated from the outside of the reactor with a heating medium maintained at 150 ° C. while stirring at normal pressure. The temperature was maintained at 65 ° C. or higher (65 ° C. to 90 ° C.) for 5 hours or longer, and wet heat treatment was performed. At this time, a part of the solvent (methanol), ammonia, water, and the like is distilled off, and the silica particle concentration is 20% by mass (silicon (Si) concentration is 3.3 mol / L), and the water is 14% by mass (7.8 mol). / L), a slurry containing 0.5% by mass of ammonia (0.3 mol / L) and the balance of methanol (about 65% by mass) was obtained (measurement method of each concentration was performed in each reaction solution after the above reaction). Same as concentration measurement).

[乾燥工程]
次に、得られたスラリーを真空乾燥装置で乾燥した。用いた真空乾燥装置は、内径10mm、長さ800mmの直管2本を、長さ(外周側内壁部の長さ)160mmの180゜エルボ1個で連結したSUS316製の加熱管を備え、該加熱管の一端がスラリー供給部に接続され、他端が粉体捕集室に接続されているものである。具体的には、加熱管内部および捕集室内部を50Torr(6.6kPa)の減圧とし、捕集室の温度は150℃とし、加熱管内部の温度が175℃になるように外部加熱手段により過熱水蒸気で加熱しながら、スラリー供給部から上記で得られたスラリーを供給速度20L/時間で加熱管へと供給した。これにより乾燥シリカ粒子が得られた。
[Drying process]
Next, the obtained slurry was dried with a vacuum dryer. The vacuum drying apparatus used was provided with a heating tube made of SUS316 in which two straight tubes having an inner diameter of 10 mm and a length of 800 mm were connected by one 180 ° elbow having a length (length of the inner wall on the outer peripheral side) of 160 mm, One end of the heating tube is connected to the slurry supply unit, and the other end is connected to the powder collecting chamber. Specifically, the inside of the heating tube and the inside of the collection chamber are depressurized to 50 Torr (6.6 kPa), the temperature of the collection chamber is 150 ° C., and external heating means is used so that the temperature inside the heating tube is 175 ° C. While heating with superheated steam, the slurry obtained above was supplied from the slurry supply unit to the heating tube at a supply rate of 20 L / hour. Thereby, dry silica particles were obtained.

[焼成工程]
次に、得られた乾燥シリカ粒子を坩堝に入れ、電気炉を用いて800℃で1時間焼成した後、冷却、粉砕することにより、非晶質シリカ粒子(1)を得た。得られた非晶質シリカ粒子の平均粒子径、粒子径の変動係数及び固体29Si−NMRスペクトルの結果は表1に示す通りであった。なお、得られた29Si−NMRスペクトルチャートを図1に示す。
[Baking process]
Next, the obtained dried silica particles were put in a crucible, baked at 800 ° C. for 1 hour using an electric furnace, then cooled and ground to obtain amorphous silica particles (1). Table 1 shows the average particle diameter, the coefficient of variation of the particle diameter, and the solid 29 Si-NMR spectrum of the obtained amorphous silica particles. In addition, the obtained 29 Si-NMR spectrum chart is shown in FIG.

(実施例2)
実施例1において焼成工程における焼成温度を800℃から1000℃に変更したこと以外、実施例1と同様にして、非晶質シリカ粒子(2)を得た。得られた非晶質シリカ粒子の平均粒子径、粒子径の変動係数及び固体29Si−NMRスペクトルの結果は表1に示す通りであった。
(Example 2)
Amorphous silica particles (2) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature in the firing step in Example 1 was changed from 800 ° C to 1000 ° C. Table 1 shows the average particle diameter, the coefficient of variation of the particle diameter, and the solid 29 Si-NMR spectrum of the obtained amorphous silica particles.

(比較例1)
実施例1において加水分解縮合反応で得られたシリカ粒子の分散液に湿式加熱処理を施すことなく、そのままスラリーとして乾燥に供したこと、及び焼成工程における焼成温度を800℃から1000℃に変更したこと以外、実施例1と同様にして、比較用の非晶質シリカ粒子(C1)を得た。得られた非晶質シリカ粒子の平均粒子径、粒子径の変動係数及び固体29Si−NMRスペクトルの結果は表1に示す通りであった。なお、得られた29Si−NMRスペクトルチャートを図2に示す。
(Comparative Example 1)
The silica particle dispersion obtained by the hydrolytic condensation reaction in Example 1 was directly subjected to drying as a slurry without being subjected to wet heat treatment, and the firing temperature in the firing step was changed from 800 ° C to 1000 ° C. Except that, comparative amorphous silica particles (C1) were obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the average particle diameter, the coefficient of variation of the particle diameter, and the solid 29 Si-NMR spectrum of the obtained amorphous silica particles. In addition, the obtained 29 Si-NMR spectrum chart is shown in FIG.

以上の実施例、比較例で得られた非晶質シリカ粒子について下記の評価を行った。
<流動安定性>
まず、非晶質シリカ粒子を含む硬化性樹脂組成物を作製した。すなわち、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製「jER(登録商標)828」)100質量部と、硬化剤としての酸無水物系硬化剤(新日本理化社製「リカシッド(登録商標)MH-700G」;4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸/ヘキサヒドロ無水フタル酸=70/30(質量比)80質量部と、硬化促進剤としてのイミダゾール系硬化促進剤1質量部とを混合した樹脂組成物を調製した。次いで、この樹脂組成物40質量部に非晶質シリカ粒子60質量部を添加、混合し、攪拌することにより、硬化性樹脂組成物を作製した。
The following evaluation was performed about the amorphous silica particle obtained by the above Example and the comparative example.
<Flow stability>
First, a curable resin composition containing amorphous silica particles was prepared. That is, 100 parts by mass of a bisphenol A type epoxy resin (“jER (registered trademark) 828” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and an acid anhydride-based curing agent (“Rikacid (registered trademark) MH—manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.)” 700 G "; 4-methylhexahydrophthalic anhydride / hexahydrophthalic anhydride = 70/30 (mass ratio) 80 parts by mass and a resin composition obtained by mixing 1 part by mass of an imidazole-based curing accelerator as a curing accelerator Next, 60 parts by mass of amorphous silica particles were added to 40 parts by mass of the resin composition, mixed, and stirred to prepare a curable resin composition.

作製直後の硬化性樹脂組成物の粘度(初期粘度)を測定し、その後この硬化性樹脂組成物を25℃で24時間放置した後、再び硬化性樹脂組成物の粘度(24時間後粘度)を測定し、下式に基づき粘度変化率を算出した。なお、粘度の測定は、ブルックフィールド型粘度計にCP−42型コーンを装着し、25℃、5rpmの条件で実施した。
粘度変化率(%)=(24時間後の粘度/初期粘度−1)×100
そして粘度変化率が100%未満の場合を「〇」、100〜200%の場合を「△」、200%を超える場合を「×」、と評価した。
The viscosity (initial viscosity) of the curable resin composition immediately after production was measured, and after this curable resin composition was allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours, the viscosity of the curable resin composition (viscosity after 24 hours) was measured again. The viscosity change rate was calculated based on the following formula. The viscosity was measured under the conditions of 25 ° C. and 5 rpm with a CP-42 cone attached to a Brookfield viscometer.
Viscosity change rate (%) = (viscosity after 24 hours / initial viscosity-1) × 100
The case where the viscosity change rate was less than 100% was evaluated as “◯”, the case where it was 100 to 200% was evaluated as “Δ”, and the case where it was over 200% was evaluated as “×”.

<ボイドの発生>
まず、流動安定性の評価と同様にして硬化性樹脂組成物を作製し、直ちに、長さ200mm、幅50mmの2枚の離型処理されたガラス板と4mmスペーサとからなる注型用の型に注入し、加熱炉にて180℃で6時間加熱した後、冷却し、型から取り出すことにより、厚さ4mmのシート状の硬化物を作製した。そして得られた硬化物を長さ80mm、幅10mmの長方形(厚さ4mm)に切り出して試験用サンプルとし、この試験用サンプル表面のうち10mm×10mmの範囲について、超音波断面観察装置(SAT)を用いて直径5μm以上のボイドの有無を調べた。
<Occurrence of voids>
First, a curable resin composition was prepared in the same manner as the flow stability evaluation, and immediately, a casting mold comprising two release-treated glass plates having a length of 200 mm and a width of 50 mm and a 4 mm spacer. And heated at 180 ° C. for 6 hours in a heating furnace, then cooled and taken out of the mold to prepare a sheet-like cured product having a thickness of 4 mm. Then, the obtained cured product was cut into a rectangle having a length of 80 mm and a width of 10 mm (thickness: 4 mm) to obtain a test sample, and an ultrasonic cross-section observation device (SAT) for a range of 10 mm × 10 mm of the test sample surface. Was used to examine the presence or absence of voids having a diameter of 5 μm or more.

Figure 2012227448
Figure 2012227448

Claims (4)

半導体用封止材に用いる非晶質シリカ粒子であって、
固体NMRスペクトルにおいて、縮合性基が結合していないケイ素原子のピーク面積をA、縮合性基が2個結合したケイ素原子のピーク面積をBとしたときに、(B/A)×100で示される両者の比率(%)が1.0%未満であることを特徴とする非晶質シリカ粒子。
Amorphous silica particles used for a semiconductor sealing material,
In a solid state NMR spectrum, (B / A) × 100, where A is the peak area of a silicon atom to which no condensable group is bonded, and B is the peak area of a silicon atom to which two condensable groups are bonded. Amorphous silica particles characterized in that the ratio (%) of both is less than 1.0%.
粒子径の変動係数が15%未満である請求項1に記載の非晶質シリカ粒子。   The amorphous silica particles according to claim 1, wherein the coefficient of variation in particle diameter is less than 15%. 平均粒子径が0.05〜3μmである請求項1または2に記載の非晶質シリカ粒子。   The amorphous silica particles according to claim 1 or 2, having an average particle diameter of 0.05 to 3 µm. 固体NMRスペクトルにおいて、縮合性基が結合していないケイ素原子のピーク面積をA、縮合性基が1個結合したケイ素原子のピーク面積をCとしたときに、(C/A)×100で示される両者の比率(%)が24.0%未満である請求項1〜3のいずれかに記載の非晶質シリカ粒子。   In a solid state NMR spectrum, when the peak area of a silicon atom to which no condensable group is bonded is A and the peak area of a silicon atom to which one condensable group is bonded is C, (C / A) × 100 The amorphous silica particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio (%) of the two is less than 24.0%.
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