JPS63315515A - マグネシア造粒体およびその製造方法 - Google Patents

マグネシア造粒体およびその製造方法

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JPS63315515A
JPS63315515A JP62151053A JP15105387A JPS63315515A JP S63315515 A JPS63315515 A JP S63315515A JP 62151053 A JP62151053 A JP 62151053A JP 15105387 A JP15105387 A JP 15105387A JP S63315515 A JPS63315515 A JP S63315515A
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光彦 森田
Yasuhiko Toda
靖彦 戸田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電子部品封止用樹脂組成物の充填剤等として好
適な熱伝導性、耐劣化性、絶縁性に優れ、しかも半導体
素子の誤動作の原因となるα線を放出することのないマ
グネシア造粒体およびその製造方法に関するものである
[従来の技術] 電子部品封止材料用樹脂組成物の充填剤としては、従来
から結晶性シリカあるいは溶融性シリカが使用されてい
る。しかし、近年の半導体素子等の高集積度化により発
熱量が著しく増大してきてあり、比較的熱伝導率の低い
シリカでは十分な熱放散が行なえなくなってきている。
更に、シリカは硬度が高いためにトランスファー成形や
射出成形によるパッケージングの際の成形機や金型の摩
耗が激しいという欠点が指摘されている。
これら欠点を克服する充填剤として、熱伝導率が高く硬
度の低いマグネシアが有望視されている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来のマグネシアは以下に示す様な欠点
により実用化には至っていない。
■ 海水中のマグネシウムイオンを原料として合成した
マグネシウム塩を熱分解1炎粉砕することによって得ら
れるマグネシア粉末は、ウラン及びトリウムの含有量が
数’+ooppbと多く、これから放射されるα線によ
り封止された記憶素子が誤動作を起こすという問題が生
じるために使用できない。
更に、これら熱分解によって合成されたマグネシア粉末
は二次凝集性が強く、樹脂と混練した場合に分散性が不
十分でおる。
■ 金属マグネシウムの加熱蒸気を気相酸化して(qら
れるマグネシア粉末は、ウラン及びトリウムの含有量を
1 ppb程度以下まで低減させることが可能であり、
また分散性にも優れる。しかし、build up p
rocessにより合成されるため粗粒化が困難であり
、平均粒径数μm程度以上の粒子の粉末はいまだ製造さ
れておらず、微細な粉末でおるためにハンドリングが難
しく樹脂との混練が十分に行なわれない。
■ 気相酸化法によって得られるマグネシア粉末をスプ
レードライ等の従来技術により数10μm程度に造粒す
ればハンドリング性能は向上するが、樹脂と混練中に造
粒体が崩れ、もとの粉末の一次粒子として樹脂中で分散
するため粘度が著しく上昇して混練がうまく行なわれな
い。
■ 更に、マグネシアは空気中の水分によっても比較的
容易に水和されて水酸化マグネシアムに変化する。その
ため、樹脂と混練しても樹脂を通して空気中から侵入す
る水分によって水酸化マグネシウムに変化し、その際の
体積膨張によって樹脂にクラックが生じるために、長期
的な信頼性に欠ける。
本発明は上記困難を克服し、ウラン、トリウムの含有量
が極めて少なく、電子部品封止材料用樹脂組成物の充填
材等に適した形状、粒麿分乍及び強度を有し、かつ耐水
相性の高いマグネシア造粒体およびその製造方法を提供
することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、表面がシリカまたはフォルステライトの連続
的で均一な被膜で被覆されているマグネシア造粒体およ
びその製造方法に関するものである。
次に本発明のマグネシア造粒体およびそのlJn方法に
ついて詳しく説明する。金属マグネシウムの加熱蒸気を
気相酸化させることによって合成されたマグネシア粉末
(例えば、特開昭59−213619号公報、特開昭6
0−161327号公報)と、エタノール等の右は溶媒
とを混合し、更に必要でおればPVBなどのバインダー
を添加する。IHられたスラリーを公知の技術であるス
プレードライヤーにJ:る噴霧乾燥を行い、球状の造粒
品を製造する。造粒方法には、公知の技術として転勤造
粒法、混合攪拌造粒法、流動層造粒法なと多くの造粒方
法があるが、球状で粒度分布がせまく数10μm程l哀
の樹脂との混練に適した迄粒体を得るには、スプレード
ライヤーによる方法が最適でおる。このときのスプレー
ドライヤーの運転条件によって、造粒品の粒径は任意に
制御できるか、充填剤としては粒子径が1〜40μmの
造粒品にするのが好ましい。次いで、この造粒品を電気
炉中で熱処理することによって強度の高い造粒品を1q
ることかできる。熱処理は静置式あるいは流動層電気炉
のいずれによっても可能であるが、造粒体間の焼き付き
の生じ難い流動層電気炉で熱処理するのが好ましい。熱
処理条件はもとのマグネシア粉末の粒径等の物性によっ
て異なるが、1400℃〜1700℃で1時間以下熱処
理するのが好ましい。熱処理温度が1400’Cより低
いと強固な造粒体を得るのに長時間の熱処理が必要であ
り、熱ffi即時間の増加とともに造粒体間の焼き付き
が増大し好ましくない。また、熱処理温度が1700℃
より高いと逆に短時間で造粒体間の焼き付きが発生し、
分散状態の良い造粒体を176のは困難でおる。この熱
処理を行なわずに電子部品封止用の樹脂と混線を行なう
と、混練中に造粒体が崩れ、もとの粉末の一次粒子とし
て樹脂中で分散するため、粘度が著しく上昇して混線が
うまく行なわれない。上述の操作によって樹脂との混練
に適したマグネシア充填剤が得られるが、更に耐水相性
を付与するためには、例えば先の我々の発明を利用する
ことが可能である(特願昭61−127372@)。
具体的には以下の2種類の方法により耐水相性を付与で
きる。
■ 上記の方法により造粒、熱処理したマグネシア造粒
体と、濃度が1〜20モル%に調整された有機シリケー
ト化合物の加熱蒸気を100〜600℃に加熱された流
動層反応器中で気固粗混合することにより、マグネシア
造粒体表面がシリカの連続的で均一な被膜で被覆された
耐水相性の高いマグネシア造粒体が得られる。
■ 造粒前のマグネシア粉末と温度が1〜20モル%に
調整された有機シリケート化合物の加熱蒸気を100〜
600℃に加熱された流動層反応器中で気固相混合する
ことにより、マグネシア粒子表面をシリカの連続的で均
一な被膜C被覆する。
このシリカ被覆マグネシア粉末を上記の方法で造粒、熱
処理することにより、耐水相性の高いマグネシア造粒体
が1″、1られる。
この方法にJ:す’4A)Ljされるマグネシア造粒体
は、造粒後の熱処理工程でシリカ被膜とマグネシアが反
応してフォルステライトの被膜が生成するが、シリカ被
膜と同程度の耐水相性が得られる。
[実施例] 次に実施例により本発明をざらに具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。
実施例1 金属マグネシウムの加熱蒸気を気相酸化させることによ
って製造された平均粒径0.102μmのマグネシア粉
末4Qwt%とエタノール60wt%を、ボールミルに
より24時間混合してスラリーを調整する。このスラリ
ーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して平均粒径2
0μmの造粒体を得た。造粒体の粒度分布は粒子径1μ
m未満のものが0.9wt%、1〜40tlHのちのが
93.6wt%、40μmを越えるものが5,5wt%
であった。
このようにして(H)られた造粒体を電気炉中1500
℃にて1時間熱処理して強度の高い造粒体を)qた。
第1.2図に熱処理後の造粒体と熱処l!I!後の迄粒
体をエタノール中で超音波分散させたものの電子顕微鏡
写真を示す。
この写真から明らかなように、熱処理によっても造粒体
間の焼き付きはなく、また熱処理後の造粒体はエタノー
ル中での超音波分散によっても崩れることはない。この
熱処理造粒体1 Kgを350℃に加熱された流動層反
応器に入れ、空気をキャリアガスとして濃度が4.0%
のテトラエ1〜キシシラン(Si (OC2ト15)4
)の加熱蒸気をガス流ω500d/minで流動層反応
器内に供給することによって、造粒体表面をシリカの均
一な被膜で被覆した。析出したシリカ量は1.21wt
%であった。
このシリカ被覆した造粒体の耐水和試験を行った。試験
は造粒体5gを200CC蒸溜水中に分散させて192
時間攪拌後濾過し、105°Cにて5時間乾燥した粉末
についてJ l5R5202による強熱減量の測定及び
X線回折計による同定によって行なった。その結果強熱
減量は0.1%でありX線回折計によっても1Vfq(
OH)2のピークは検出されなかった。また、このシリ
カ被覆した造粒体中のウラン、トリウムの分析を各々蛍
光光度法及び吸光光度法により行なった結果、ウラン、
トリウム合計の一含有但は0.7ppbであった。
実施例2 実施例1で使用したものと同様の、平均粒径0.102
μmのマグネシア粉末1 Kgを350’Cに加熱され
た流動層反応器に入れ、空気をキャリアガスとして濃度
が4.0%のデトラエi〜キシシランの加熱蒸気をガス
流量500m/minで流動層反応器内に供給すること
によって、造粒体表面をシリカの均一な被膜で被覆した
。析出したシリカ量は1.35wt%であった。
このマグネシア粉末40wt%とエタノール60wt%
をボールミルにより24時間混合して調整したスラリー
を、スプレードライヤーにより噴霧乾燥して平均粒径2
0μ雇の造粒体を得た。1貫粒体の粒度分布は粒子径1
μm未満のものがQ、7wt%、1〜40μmのものが
94.8wt%、40μmを越えるものが4.5wt%
であった。
このようにして1qられた造粒体を、電気炉中1500
℃にて1時間熱処理して強度の高いj聞粒体を(7た。
この造粒体をX線回折訓により同定するとM(70とM
g2 S ! 04のピークが検出され、マグネシア粒
子表面のシリカがマグネシアと反応してフォルステライ
トに変化していることが確認された。
実施例1と同様にしてこの造粒体の耐水和試験を行った
。その結果強熱減量は0.1%で必り、X線回折計によ
ってもMq(OH)、2のピークは検出されなかった。
また、このシリカ被覆した造粒体中のウラン、トリウム
の分析を行なったv1果、ウラン、1−リウム合計の含
有足はO,yppbであった。
比較例1 実施例1と同様にして製造したシリカ被覆する前の造粒
体の耐水和試験を実施例1と同様にして行った。その結
果強熱減化は29.5%であり、X線回折計によってM
q(Of−1>2の強いピークが検出された。
比較例2 熱処理条件を1300℃、1時間とした以外は実施例1
と同様にして製造したシリカ被覆造粒体の耐水和試験を
実施例1と同様にして行った。その結果、強熱減量は3
.2%でありX線回折計によってもMQ(OH>2のピ
ークは検出されなかったが、第3図に示す様に蒸溜水中
で攪拌中に崩れ、1μm以下の粒子が52.9wt%に
なった。
比較例3 熱処理条件を1300℃、5時間とした以外は実施例1
と同様にして製造したシリカ被覆造粒体の耐水和試験を
実施例1と同様にして行った。その結果、強熱減量は0
.9%でありX線回折計によってもMq(OH)2のピ
ークは検出されなかったが、第4図に示す様に造粒体間
の焼き付きが激しく、充填剤としては好ましくない。
比較例4 熱処理条件を1750°C130分間とした以外は実施
例1と同様にして製造したシリカ被覆造粒体の耐水和試
験を実施例1と同様にして行った。
その結果、強熱減量は0.1%でありX線回折計によっ
てもMg(OH)2のピークは検出されなかったが、第
5図に示す様に造粒体間の焼き付きが激しく、充填剤と
しては好ましくない。
[発明の効果] 以上から明らかな様に、本発明はウラン、トリウムの含
有量が極めて少なく、電子部品封止材わl用樹脂組成物
の充填材に適した形状、粒度分布及び強度を右し、かつ
、耐水相性の高いマグネシア造粒体およびその製造方法
を提供している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に示す熱処理後のマグネシア
造粒体の電子顕微鏡写真である。第2図は本発明の一実
施例に示す熱処理後の造粒体をエタノール中で超音波分
散させたものの電子顕微鏡写真である。第3図は本発明
の比較例2に示す造粒体を蒸溜水中に分散させて192
時間攪拌したものの電子顕微鏡写真である。第4図は本
発明の比較例3に示す造粒体を蒸溜水中に分散させて1
92時間攪拌したものの電子顕微鏡写真である。 第5図は本発明の比較例4に示す造粒体を蒸溜水中に分
散させて192時間攪拌したものの電子顕微鏡写真でお
る。 第3 図 第十図 第5″図 手続補正書(方式) 昭和62年 7月 17日

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面がシリカの連続的で均一な被膜で被覆されて
    いることを特徴とするマグネシア造粒体。
  2. (2)ウラン及びトリウムの含有量が、合計10ppb
    以下であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    記載のマグネシア造粒体。
  3. (3)造粒体が、粒子径40μmを越えるものが30重
    量%未満、1〜40μmのものが60〜90重量%、1
    μm未満のものが10重量%未満の粒度分布を有するも
    のであることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項又
    は第(2)項記載のマグネシア造粒体。
  4. (4)表面がフォルステライトの連続的で均一な被膜で
    被覆されていることを特徴とするマグネシア造粒体。
  5. (5)ウラン及びトリウムの含有量が、合計10ppb
    以下であることを特徴とする特許請求の範囲第(4)項
    記載のマグネシア造粒体。
  6. (6)造粒体が、粒子径40μmを越えるものが30重
    量%未満、1〜40μmのものが60〜90重量%、1
    μm未満のものが10重量%未満の粒度分布を有するも
    のであることを特徴とする特許請求の範囲第(4)項又
    は第(5)項記載のマグネシア造粒体。
  7. (7)マグネシア粉末を球状に造粒し、1400℃〜1
    700℃の温度範囲で1時間以下熱処理した後、有機シ
    リケート化合物の加熱蒸気と流動層反応器中で気固相混
    合することにより、マグネシア造粒体表面をシリカの連
    続的で均一な被膜で被覆させることを特徴とするマグネ
    シア造粒体の製造方法。
  8. (8)マグネシア粉末が、金属マグネシウムの加熱蒸気
    を気相酸化させて得たマグネシア粉末からなることを特
    徴とする特許請求の範囲第(7)項記載のマグネシア造
    粒体の製造方法。
  9. (9)シリカの被膜を有するマグネシア粉末を球状に造
    粒後、1400℃〜1700℃の温度範囲で1時間以下
    熱処理することにより表面をフォルステライトの連続的
    で均一な被膜で被覆させることを特徴とするマクグネシ
    ア造粒体の製造方法。
  10. (10)マグネシア粉末が、金属マグネシウムの加熱蒸
    気を気相酸化させて得たマグネシア粉末からなることを
    特徴とする特許請求の範囲第(9)項記載のマグネシア
    造粒体の製造方法。
  11. (11)シリカの被膜が、有機シリケート化合物の蒸気
    とマグネシア粉末粒子表面との気固相反応により析出す
    る、連続的で均一な被膜であることを特徴とする特許請
    求の範囲第(9)項又は第(10)項記載のマグネシア
    造粒体の製造方法。
JP62151053A 1987-06-19 1987-06-19 マグネシア造粒体およびその製造方法 Pending JPS63315515A (ja)

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