JP2947072B2 - 表面処理アルミナの製造方法 - Google Patents
表面処理アルミナの製造方法Info
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Description
樹脂組成物の充填剤などとして好適に用いられる表面処
理アルミナの製造方法に関する。
り、高発熱性のパワートランジスター、パワーIC、高
速LSI、CPU等の半導体素子は、通常セラミックパ
ッケージや高熱伝導性プラスチックパッケージなどで封
止され、半導体装置化されている。上記セラミックパッ
ケージは、構成材料そのものが高熱伝導性、耐熱性を有
し、耐浸透性にも優れているため、温度、湿度に対して
強く、しかも中空パッケージのため機械的強度も高く、
信頼性の高い封止が可能であるが、構成材料が比較的高
価であり、また量産性に劣るという欠点がある。このた
め、最近では高熱伝導性プラスチックパッケージを用い
た樹脂封止が注目され、主流になりつつあり、この種の
樹脂封止には、従来よりエポキシ樹脂が使用されてお
り、良好な成績を収めている。
速化が進み、更にパッケージの小型化、薄型化が強く要
求されてきており、これに伴って封止材料に対して従来
以上の特性(高熱伝導性、低応力性、耐湿信頼性等)の
向上が要望されている。
樹脂の充填剤として、比較的耐湿信頼性が高く、線膨張
係数が小さいと共に、高熱伝導性を有するアルミナの使
用が検討されている。
リン系硬化触媒を失活させるという問題があり、これを
解決するためカップリング剤でアルミナの表面処理を行
うことが提案されている(特開平4−298067号)
が、リン系硬化触媒の失活を防止する効果が不十分であ
ると共に、硬化物に対する耐湿信頼性の付与も不十分で
ある。
で、リン系硬化触媒を配合したエポキシ樹脂の充填剤と
して使用されても硬化を阻害しないと共に、エポキシ樹
脂などの硬化物に良好な耐湿性を与えることができる表
面処理アルミナの製造方法を提供することを目的とす
る。
上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、アルコ
キシ基等の有機官能基を持つ有機ケイ素化合物で表面処
理されたアルミナ粉末を300℃以上の温度で熱処理し
たアルミナ粉末は、リン系硬化触媒を配合したエポキシ
樹脂の充填剤として使用されても硬化を阻害しないと共
に、エポキシ樹脂などの硬化物に良好な耐湿性を与える
ことできることを知見した。
ランカップリング剤処理では、アルミナ粉末に十分な硬
化阻害防止効果を付与できないものであるが、この原因
を調査したところ、アルミナ表面に存在する活性点がリ
ン系硬化促進剤の硬化を阻害しており、シランカップリ
ング剤を表面に付着させた後、100〜300℃程度の
温度で熱処理しただけではアルミナ表面に存在する活性
点を消失させることができないことが判明した。そこ
で、シランカップリング剤を表面に付着させたアルミナ
を種々の温度で熱処理し、リン系硬化触媒を含有するエ
ポキシ樹脂の熱時硬度を測定したところ、図1に示すよ
うに、300℃以上の温度で熱処理することによってア
ルミナの活性点が消失し、リン系硬化触媒の硬化を阻害
しないようになり、エポキシ樹脂の硬化物に良好な耐湿
性も付与できることを見い出し、本発明をなすに至った
ものである。
素化合物で表面処理した後、300℃以上の温度で熱処
理することを特徴とする表面処理アルミナの製造方法を
提供する。
と、本発明の表面処理アルミナの製造方法は、上述した
ようにアルミナ粉末を有機官能基を有する有機ケイ素化
合物で表面処理した後、300℃以上の温度で熱処理す
るものである。
合物としては、具体的にアルコキシ基を有するシランカ
ップリング剤や加水分解性基を有するシラン類を挙げる
ことができる。シランカップリング剤としては、例えば
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、β−
(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキ
シシラン、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エトキシシラン、γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリメト
キシシリルプロピルナジック酸無水物を挙げることがで
きる。一方、加水分解性基を有するシラン類としては、
エチルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラ
ン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、エ
チルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン類
を挙げることができる。
末で表面処理(被覆処理)する方法としては、有機ケイ
素化合物とアルミナ粉末とを混合する方法が一般的であ
る。この方法には、無溶媒系で行う乾式方法と、溶媒中
で行う湿式方法とがあり、表面処理を完全に行うには、
水、アルコール等の溶媒中で行うことが最も好ましい
が、溶媒を用いると乾燥時にアルミナに凝集が生じてし
まい、この凝集が生じたアルミナ粉末で封止樹脂組成物
を調製すると、流動性などが著しく低下するという問題
が生じる。そのため、噴霧式処理乾燥装置などで処理及
び乾燥することが好ましい。
ルミナ重量の0.01〜10重量%、好ましくは0.1
〜2重量%の範囲とすることがよい。
分解触媒を添加してもよい。このような加水分解触媒と
しては、酢酸などの酸性触媒、ジアザビシクロウンデセ
ン、アミン等の塩基性触媒が挙げられ、その添加量は有
機ケイ素化合物重量の0.01〜10重量%程度がよ
い。
に制限されず、いずれのものも使用可能であるが、エポ
キシ樹脂の充填剤として用いる場合には、粒径1〜15
0μm、好ましくは5〜70μmのものがよい。また、
表面(被覆)処理の温度は25〜120℃の範囲が好ま
しく、時間は10分〜3時間の範囲が好ましい。
化合物で被覆処理したアルミナ粉末を熱処理し、加水分
解によって生成した有機ケイ素化合物のシラノール基と
アルミナ表面に存在する活性点とを反応させてアルミナ
表面の活性点を消滅させる。
ましくは350〜1000℃、特に好ましくは400〜
600℃の範囲である。300℃未満の熱処理温度で
は、図1に示したようにアルミナ表面の活性点を十分に
消失させることができない。処理時間は処理温度にもよ
るができるだけ長時間行うことが好ましく、具体的には
4〜12時間、特に4〜6時間程度が好ましい。また、
昇温は徐々に行う方が好ましく、昇温が速すぎるとアル
ミナと有機ケイ素化合物の線膨張係数が異なるためにア
ルミナ表面上の有機ケイ素化合物の剥離などの問題が生
じる場合があり、このため昇温速度は0.5〜3℃/分
程度が好ましい。更に、この熱処理の雰囲気は酸素存在
下とすることが好ましい。
粉末は、従来公知の成形材料、封止材料等の各種樹脂組
成物の充填剤として有用であり、特に有機リン系硬化触
媒を配合したエポキシ樹脂組成物に有効である。
ばテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート
や、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホス
フィン、トリメトキシフェニルホスフィン及びこれらの
塩等を例示することができる。
樹脂組成物に配合する場合、樹脂成分100部(重量
部、以下同様)に対し50〜95部、好ましくは75〜
92部の範囲とすることがよい。
は、特に制限されないが、エポキシ樹脂として例えばビ
スフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ
樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジル型エポキシ樹
脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポ
キシ樹脂、シクロペンタジエン含有エポキシ樹脂などを
挙げることができる。
ラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリフェノー
ルメタン、フェノールアラルキル樹脂、ナフタレン環含
有フェノール樹脂、シクロペンタジエン含有フェノール
樹脂などのフェノール性水酸基を2個以上有するものを
挙げることができる。フェノール樹脂の配合量は、エポ
キシ基と水酸基の当量比が0.5〜2の範囲であればよ
く、特に制限されないが通常エポキシ樹脂100部に対
して30〜100部、好ましくは40〜70部の範囲が
よい。配合量が30部より少ないと十分な強度が得られ
ず、一方100部を超えると未反応のフェノール樹脂が
残って耐湿性を低下させる場合がある。
ルミナ粉末以外の充填剤を必要に応じて配合してもよ
く、その他通常配合される離型剤、シランカップリング
剤、難燃化剤等を配合することができる。
ナ粉末は、表面の活性点が消失しているので、充填剤と
して配合した場合に樹脂マトリックス中の成分に悪影響
を及ぼすことがなく、アルミナ本来の線膨張係数の低
下、高熱伝導性等の特性を樹脂に与えることができるも
のである。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
球状アルミナ1kgを入れてKBM13(メチルトリメ
トキシシラン:信越化学工業(株)製)8gと水3.5
g、酢酸0.3g、メタノール2gの混合溶液を添加
し、15分混合した後、120℃,1時間、更に400
℃,6時間熱処理を行って表面処理アルミナ1kgを得
た。
球状アルミナ1kgを入れてKBM13(メチルトリメ
トキシシラン:信越化学工業(株)製)8gと水3.5
g、酢酸0.3g、メタノール2gの混合溶液を添加
し、15分混合した後、120℃,1時間、更に500
℃,6時間熱処理を行って表面処理アルミナ1kgを得
た。
球状アルミナ1kgを入れてビニルトリエトキシシラン
(信越化学工業(株)製)8gと水3.5g、酢酸0.
3g、メタノール2gの混合溶液を添加し、15分混合
した後、120℃,1時間、更に500℃,6時間熱処
理を行って表面処理アルミナ1kgを得た。
球状アルミナ1kgを入れてγ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン(信越化学工業(株)製)8gと水3.5
g、酢酸0.3g、メタノール2gの混合溶液を添加
し、15分混合した後、120℃,1時間、更に500
℃,6時間熱処理を行って表面処理アルミナ1kgを得
た。
載されているエポキシ変性シランカップリング剤をコー
ティングする方法に従い、3リットルのボールミル中に
球状アルミナ1kgを入れてKBM403(γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン:信越化学工業
(株)製)8gと水3.5g、酢酸0.3g、メタノー
ル2gの混合溶液を添加し、15分混合した後、120
℃で6時間熱処理を行って表面処理アルミナ1kgを得
た。
球状アルミナ1kgを入れてKBM13(メチルトリメ
トキシシラン:信越化学工業(株)製)8gと水3.5
g、酢酸0.3g、メタノール2gの混合溶液を添加
し、15分混合した後、250℃で6時間熱処理を行っ
て表面処理アルミナ1kgを得た。
ルミナ1000重量部、樹脂成分としてエポキシ樹脂
(YX4000:油化シェルエポキシ社製)45重量
部、硬化剤(XL−225:三井東圧化学社製)、ブロ
ム化エポキシ樹脂7重量部、硬化促進剤としてテトラフ
ェニルホスホニウムテトラフェニルボレート3重量部、
離型剤としてカルナバワックス1.2重量部、添加剤と
してシランカップリング剤2.0重量部、三酸化アンチ
モン8重量部を混合し、ロール混練り機を用いて溶融混
練してエポキシ樹脂組成物を調製した。
用いて、175℃、70kg/cm2、成形時間2分の
条件で硬度測定用棒状試験片をトランスファー成形し、
成形金型を開けた直後にASTMショアD硬度計にて樹
脂の硬度を測定した。
5℃、70kg/cm2、成形時間2分の条件でトラン
スファー成形し、この時の金型離型性を目視で評価し、
成形性を下記に示す基準で測定した。結果を表1に示
す。 〈成形性〉 良好:成形後、金型から簡単に成形物が離型し、ランナ
ー残りやゲート残りが起こらない。 不良:成形後、金型から成形物が離型せず、ランナー残
りやゲート残りが生じる。
ナ粉末は、リン系硬化触媒を配合したエポキシ樹脂組成
物の硬化を阻害しないため、成形性、硬化性に優れたエ
ポキシ樹脂を与えることができる。
例1と同様にして得た表面処理アルミナ粉末を用いて上
記と同様にして硬化性を測定した結果を図1に示す。図
1の結果から、熱処理温度を300℃以上にする必要が
あることが認められる。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 アルミナ粉末を有機ケイ素化合物で表面
処理した後、300℃以上の温度で熱処理することを特
徴とする表面処理アルミナの製造方法。 - 【請求項2】 有機ケイ素化合物がアルコキシ基を有す
るものである請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 表面処理アルミナが半導体封止材用の充
填剤である請求項1又は2記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13520894A JP2947072B2 (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 表面処理アルミナの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13520894A JP2947072B2 (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 表面処理アルミナの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07316459A JPH07316459A (ja) | 1995-12-05 |
JP2947072B2 true JP2947072B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=15146386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13520894A Expired - Lifetime JP2947072B2 (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 表面処理アルミナの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2947072B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009246334A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-10-22 | Hitachi Chem Co Ltd | 光反射用熱硬化性樹脂組成物、光半導体素子搭載用基板及びその製造方法、並びに光半導体装置 |
WO2019176859A1 (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 日立化成株式会社 | エポキシ樹脂組成物、及び電子部品装置 |
JP7034980B2 (ja) * | 2019-04-11 | 2022-03-14 | 信越化学工業株式会社 | 表面処理アルミナ粉末の製造方法 |
-
1994
- 1994-05-25 JP JP13520894A patent/JP2947072B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH07316459A (ja) | 1995-12-05 |
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