KR101987735B1 - 수산화마그네슘 입자 및 그것을 포함하는 수지조성물 - Google Patents

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Abstract

결정 외형이, 서로 평행한 상하 2면의 육각형의 기저면과, 이 기저면 사이에 형성되는 외주 6면의 각주면으로 된 육각주형상 입자로서, 상기 육각주형상 입자의 c축 방향의 크기가 0.5∼1.5㎛이고, 상기 c축 방향의 크기가 상기 육각주형상 입자의 메디안 입자 크기의 60% 이상이며, 변곡점 크기가 0.1∼0.4㎛이고, 입자간 공극이 0.6×10-3∼1.0×10-3m3·kg-1인 것을 특징으로 하는, 순도 98 질량% 이상인 수산화마그네슘 입자 및 그것을 포함하는 수지조성물.

Description

수산화마그네슘 입자 및 그것을 포함하는 수지조성물{MAGNESIUM HYDROXIDE PARTICLES AND RESIN COMPOSITION CONTAINING SAME}
본 발명은, 수산화마그네슘 입자 및 그것을 포함하는 수지조성물에 관한 것이다.
수산화마그네슘은, 소결(燒結) 시에 유독가스의 발생이 없어 환경성이 우수하기 때문에, 수지조성물의 난연제로서 첨가되고 있다.
종래의 수산화마그네슘은, 수산화마그네슘의 미세 결정이 응집하여, ２차 입자 크기(粒子徑)가 평균 10∼100㎛ 정도의 응집체를 형성하고 있다. 이것들을 원료로 하여 제작된 산화마그네슘도 입자 크기가 불균일한 것 밖에 얻을 수 없었다. 그 때문에, 상기 수산화마그네슘이나 산화마그네슘을 수지의 첨가제로서 사용한 경우에는, 분산성이 나쁘고, 첨가제로서의 기능을 충분히 발휘하지 못하거나 수지 본래의 물성을 손상시키는 등의 문제가 있었다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 분산성을 향상시킬 목적으로 특정한 형상을 가진 수산화마그네슘이 제안되어 있다(특허문헌 1).
그러나, 특허문헌 1에 개시된 수산화마그네슘은, 형상을 변화시켰기 때문에 분산성은 어느정도 향상되었지만 충분하지 않았다. 또한, 특허문헌 1에 개시된 수산화마그네슘은, 미세한 입자나 결정형상이 불균일한 입자가 포함되어 있기 때문에, 첨가제로서 합성수지에 혼련(混練)하면 수지의 점도가 급격하게 상승하고, 유동성이나 가공성이 나빠지며, 성형속도가 저하하여 생산성이 나빠진다는 문제가 있었다.
특개2006-306659호 공보
본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하고, 수지에 배합한 경우의 유동성 및 분산성이 양호한 수산화마그네슘 입자 및 이 수산화마그네슘 입자를 포함하는 수지조성물을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들은 여러 검토를 거듭한 결과, 미세한 입자 및 부정형의 결정형상의 입자를 포함하지 않고, 균일한 결정형상을 갖는 수산화마그네슘 입자를 수지조성물의 첨가제로서 사용했을 때 우수한 효과를 얻을 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하는데 이르렀다. 또한, 본 발명자들은, 상기 수산화마그네슘 입자가, 소정의 양의, 철, 바나듐(vanadium) 및 망간을 함유하는 수산화 마그네슘 슬러리를 이용하여, 수화(水化) 반응에 사용되는 산화마그네슘을 제조하고, 이 산화마그네슘을 수화시킴으로써 얻을 수 있음을 알아냈다.
즉, 본 발명은, 결정 외형이, 서로 평행한 상하 2면의 육각형의 기저면과, 이 기저면 사이에 형성되어 외주 6면의 각주면(角柱面)으로 된 육각주형상 입자로서, 상기 육각주형상 입자의 c축 방향의 크기가 0.5∼1.5㎛이고, 상기 c축 방향의 크기가 상기 육각주형상 입자의 메디안(median) 입자 크기의 60% 이상이며, 변곡점 크기(徑)가 0.1∼0.4㎛이고, 입자간 공극(空隙)이 0.6×10-3∼1.0×10-3m3·kg-1인, 순도 98 질량% 이상인 수산화마그네슘 입자에 관한 것이다.
본 발명은, Fe의 함유량이 100~500ppm이고, V의 함유량이 30~250ppm이며, Mn의 함유량이 10~150ppm인, 상기에 기재된 수산화마그네슘 입자에 관한 것이다.
본 발명은, 세공 분포에 있어서의, 모드 크기가 0.1∼0.3㎛이고, 모드 용적이 2.3×10-3∼2.8×10-3m3·kg-1인, 상기에 기재된 수산화마그네슘 입자에 관한 것이다.
본 발명은 제타전위(zeta potential)가 -20∼-25mV인, 상기에 기재된 수산화마그네슘 입자에 관한 것이다.
본 발명은 수산화마그네슘의 제조방법으로서,
(a) 용매에, 수산화마그네슘, 철 화합물, 바나듐 화합물 및 망간 화합물을 첨가하고 교반하여, 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 얻는 공정으로서, 수산화마그네슘에 대해서 Fe의 첨가량이 100~500ppm이고, V의 첨가량이 30~250ppm이며, Mn의 첨가량이 10~150ppm인 공정,
(b) 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 여과, 수세 및 건조시켜서, 수산화마그네슘 조립자(粗粒子)를 얻는 공정,
(c) 수산화마그네슘 조립자를 대기분위기 중에서 800~1900℃로 소성하여, 산화마그네슘 입자를 얻는 공정, 및
(d) 산화마그네슘 입자를 분쇄하고 스크리닝(screening)함으로써 얻어진, 메디안 입자 크기가 3~30㎛이고, 결정자 크기(徑)가 10×10-9m 이상인 산화마그네슘 분말을, 유기산을 첨가한 100℃ 이하의 온수 중에 첨가하고, 이어서, 고전단(高剪斷) 교반하에서 산화마그네슘의 수화반응을 행하며, 이어서, 생성한 고형분을 구분(filtering), 수세, 건조시킴으로써, 수산화마그네슘 입자를 얻는 공정을 포함하는 수산화마그네슘 입자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, (I) 에폭시 수지, (II) 경화제, (III) 무기 충진재 및 (IV) 난연제로서, 상기에 기재된 수산화마그네슘 입자 또는 상기에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는 수산화마그네슘 입자를 포함하는 수지조성물에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 수산화마그네슘 입자의 배합량이 상기 수지조성물의 1~35 질량%인, 상기에 기재된 수지조성물에 관한 것이다.
본 발명은, 반도체용 봉지제인, 상기에 기재된 수지조성물에 관한 것이다.
본 발명은, 상기에 기재된 수지조성물을 사용한 반도체장치에 관한 것이다.
본 발명에 의해, 수지에 배합한 경우의 유동성 및 분산성이 양호한 수산화마그네슘 입자 및 이 수산화마그네슘 입자를 포함하는 수지조성물을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 수산화마그네슘 입자의 외형을 나타내는 설명도.
1. 수산화마그네슘 입자
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 도 1에 나타낸 바와 같은 육각주형상이고, c축 방향의 크기(이하, 「Lc」 라 함)가 0.5~1.5㎛인 수산화마그네슘 입자이다. 본 발명의 수산화마그네슘 입자에 있어서, Lc는 0.9~1.4㎛인 것이 바람직하다. 또한, 수산화마그네슘 입자의 메디안 입자 크기(d)에 대한 Lc의 비율, 즉, Lc/d가 60% 이상이고, Lc/d가 60~150%인 것이 바람직하며, 65~90%인 것이 보다 바람직하다.
Lc/d가 60% 이상이면, 수산화마그네슘 입자의 수지에 대한 유동성이 양호해진다. 이는, Lc/d의 값이 클수록 육각주형상의 입자가 상대적으로 c축 방향으로 발달되어 있음을 나타낸다. 수산화마그네슘 입자와 수지의 계면(界面)에는 얼마간의 상호작용이 존재하여, 입자형상이 수지의 자유운동을 제한(束縛)하는 원인이 된다. 일반적으로, 이 경향은 입자형상의 영향을 받는다. 즉, 형상 이방성의 정도가 클수록 영향이 커진다. 본 발명의 수산화마그네슘 입자는, c축 방향으로 충분히 성장시킨 입자이므로, 종래의 것에 비해 형상 이방성이 작고, 수지의 자유운동을 방해하는 요인이 적다는 이유에 근거한다. 또한, 수산화마그네슘 입자의 메디안 입자 크기(d)는, 상기한 Lc/d를 만족시키면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상, 0.1×10㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 수산화마그네슘 입자의 c축 방향의 크기인 Lc는, 주사형 전자현미경 관찰에서 시야 중 최대의 길이를 갖는 입자의 측정값이다, 또한, 메디안 입자 크기는 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정한 경우의 체적기준의 누적 50% 입자 크기(D50)이다.
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 변곡점 크기는 0.1∼0.4㎛이고, 입자간 공극은 0.6×10-3∼1.0×10-3m3·kg-1이다. 본 발명에 있어서, 변곡점 크기 및 입자간 공극은 수은 압입식 세공 분포 측정으로 구할 수 있다. 수은 압입식 세공 분포 측정으로 구한 세공 직경과 누적 세공 용적의 관계곡선을, 누적 세공 용적 곡선이라 한다.
구체적으로는, 수은 압입식 세공 분포 측정에 있어서, 가로축에 압입 압력으로 구한 세공 직경, 세로축에 누적 세공 용적을 플롯(plot)하고, 누적 세공 용적 곡선을 얻는다. 수은의 압입 압력에서 세공 직경으로의 환산은 하기 (Ｉ)식 (Washburn의 식)을 이용하여 변환한다.
D=-(1/P)·4γ·cosψ (I)
여기서, D: 세공 직경(m),
P: 압력(Pa)
γ :수은의 표면장력(485dyne/cm(0.485Pa·m)),
ψ :수은의 접촉각(130°＝2.26893rad)이다.
변곡점 크기는, 누적 세공 용적 곡선이 급격하게 상승하는 변곡점 중, 가장 세공 직경이 큰 점에 있어서의 세공 직경을 말한다. 또한, 입자간 공극은, 변곡점 크기에 있어서의 누적 세공 용적이다. 변곡점 크기 및 입자간 공극이 본 발명의 범위라면, 수산화마그네슘 입자의 결정형상 및 입자 크기가 균일하고, 응집체나 부정형의 결정 입자가 극히 적은 상태이다.
변곡점 크기가 0.1㎛ 미만이면, 수산화마그네슘 입자가 불균일한 결정형상을 갖는 미세한 입자를 함유하고 있다. 그 때문에, 변곡점 크기가 0.1㎛ 미만인 수산화마그네슘 입자를 첨가제로서 합성수지에 혼련하면, 수지의 점도가 급격히 상승하여 유동성이 나빠진다. 또한, 변곡점 크기가 0.4㎛를 초과하면, 수산화마그네슘 입자의 일부 입자의 결정형상이 부정형이 되어, 입자가 응집하기 쉬워지며, 거칠고 엉성한 입자가 형성된다. 그 때문에, 변곡점 크기가 0.4㎛를 초과하는 입자를 첨가제로서 합성수지에 혼련하면, 거칠고 엉성한 응집체를 형성하고, 입자가 수지 중에 침강(沈降)되기 쉬우며 유동성이나 가공성을 저해한다. 본 발명에 있어서, 변곡점 크기는 0.2∼0.3㎛인 것이 바람직하다.
입자간 공극이 0.6×10-3m3·kg-1 미만이면, 수산화마그네슘 입자가 불균일한 결정형상을 갖는 미세한 입자를 함유한다. 그 때문에, 입자간 공극이 0.6×10-3m3·kg-1 미만인 수산화마그네슘 입자를 첨가제로서 합성수지에 혼련하면, 입자 내부까지 수지가 침투하지 않아서 완전히 분산되지 않은 입자나 보이드(void)를 형성하기 쉬워진다. 또한, 그것에 따라 유동성도 나빠진다. 또한, 입자간 공극이 1.0×10-3m3·kg-1을 초과하면, 수산화마그네슘의 일부 입자의 결정형상이 부정형이 되어, 입자가 응집하기 쉬워지고, 거칠고 엉성한 입자가 형성된다. 그 때문에, 입자간 공극이 1.0×10-3m3·kg-1을 초과하는 수산화마그네슘 입자를 첨가제로서 합성수지에 혼련하면, 거칠고 엉성한 응집체를 형성하고, 입자가 수지 중에 침강하기 쉬우며, 유동성이나 가공성을 저해한다. 본 발명에 있어서, 입자간 공극은 0.7×10-3~0.9×10-3m3·kg-1인 것이 바람직하다.
본 발명의 수산화마그네슘 입자는 순도가 98.0 질량% 이상이다. 이 범위라면 불순물의 용출이 극히 억제되고, 고기능성 재료로서 사용되는 수지의 첨가제로서 바람직하게 사용할 수 있다. 본 발명의 수산화마그네슘 입자의 순도는 바람직하게는 98.5~99.9 질량%이다.
본 명세서에 있어서, 순도는, 대상입자 중의 불순물원소(Ag, Al, B, Ba, Bi, Cd, Cl, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, K, Li, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Si, Sr, Tl, V, Zn, Ti 및 Zr)의 함유량을 측정하고, 이들의 합계 함유량을 100 질량%로부터 뺀 값으로 한다. 측정대상이 되는 불순물원소(Ag, Al, B, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, K, Li, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Si, Sr, Tl, V, Zn, Ti 및 Zr)는 ICP 발광분석장치를 사용하여, 시료를 산에 용해한 후 질량을 측정하고, Cl량은 분광광도계를 사용하여 시료를 산에 용해한 후, 질량을 측정한 값으로 한다.
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 철(Fe)의 함유량이 100~500ppm이고, 바나듐(V)의 함유량이 30~250ppm이며, 망간(Mn)의 함유량이 10~150ppm인 것이 바람직하다. Fe의 함유량이 100~500ppm이고, V의 함유량이 30~250ppm이며, Mn의 함유량이 10~150ppm이면, 수산화마그네슘 입자의 결정형상이 균일한 것을 쉽게 만들 수 있고, 또한, 금속불순물의 용출이 극히 억제되며, 첨가제, 예를 들면, 난연제로서 바람직하게 사용할 수 있다. Fe의 함유량이 150~400ppm이고, V의 함유량이 60~120ppm이며, Mn의 함유량이 40~80ppm인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 수산화마그네슘은, 모드 크기가 0.1∼0.3㎛인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 모드 용적이 2.3×10-3∼2.8×10-3m3·kg-1인 것이 바람직하다. 이와 같은 모드 크기 및 모드 용적이라면, 수산화마그네슘 입자의 결정형상 및 입자 크기가 더욱 균일하고, 응집체나 부정형의 결정입자가 극히 적은 상태인 점에서 바람직하다.
본 발명의 모드 용적 및 모드 크기는 수은 압입식 세공 분포 측정에 의해 구할 수 있고, 여기서, 모드 용적은 log 미분 세공 용적 분포 곡선의 최대값이고, 모드 크기는 log 미분 세공 용적 분포 곡선의 최대값에 대응하는 세공 직경이다. 본 발명의 수산화마그네슘 입자의 세공 분포를 수은 압입법에 의해 측정한 경우, 모드 크기는 수산화마그네슘 입자끼리간의 공극의 직경에 대응한다.
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 제타전위가 -20∼-25mV인 것이 바람직하고, -21∼-25mV인 것이 보다 바람직하다. 제타전위가 이 범위라면, 수지 중으로의 분산성이 더 양호해지고, 충분한 유동성을 얻을 수 있다.
2. 본 발명의 수산화마그네슘 입자의 제조방법
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 예를 들면 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 우선, 용매에, 수산화마그네슘, 철 화합물, 바나듐 화합물 및 망간 화합물을 첨가하고 교반하여, 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 얻고, 여과 수세 후, 건조시켜서 수산화마그네슘 조립자를 얻는다. 이어서, 이 수산화마그네슘 조립자를 800~1900℃의 범위에서 소성함으로써, 산화마그네슘 원료를 얻는다. 이어서, 이 산화마그네슘 입자를 분쇄하고 스크리닝함으로써 얻어진, 메디안 입자 크기가 3~30㎛이고, 결정자 크기가 10×10-9m 이상인 산화마그네슘 분말을, 유기산을 첨가한 100℃ 이하의 온수 중에 첨가하고, 고전단 교반하에서 산화마그네슘 분말의 수화반응을 행하며, 생성한 고형분을 구분, 수세, 건조시켜서 본 발명의 제조방법에 의한 수산화마그네슘 입자를 얻는다.
구체적으로는, 본 발명의 수산화마그네슘 입자의 제조방법은,
(a) 용매에, 수산화마그네슘, 철 화합물, 바나듐 화합물 및 망간 화합물을 첨가하고 교반하여, 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 얻는 공정으로서, 수산화마그네슘에 대해서 철의 첨가량이 100~500ppm이고, 바나듐의 첨가량이 30~250ppm이며, 망간의 첨가량이 10~150ppm인 공정,
(b) 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 여과, 수세 및 건조시켜서, 수산화마그네슘 조립자를 얻는 공정,
(c) 수산화마그네슘 조립자를 대기분위기 중에서 800~1900℃로 소성하여, 산화마그네슘 입자를 얻는 공정, 및
(d) 산화마그네슘 입자를 분쇄하고 스크리닝함으로써 얻어진, 메디안 입자 크기가 3~30㎛이고, 결정자 크기가 10×10-9m 이상인 산화마그네슘 분말을, 유기산을 첨가한 100℃ 이하의 온수 중에 첨가하고, 이어서, 고전단 교반하에서 산화마그네슘의 수화반응을 행하며, 이어서, 생성한 고형분을 구분, 수세, 건조시킴으로써, 수산화마그네슘 입자를 얻는 공정을 포함한다.
(1) 공정 (a)
공정 (a)는, 용매에, 수산화마그네슘, 철 화합물, 바나듐 화합물 및 망간 화합물을 첨가하고 교반하여, 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 얻는 공정으로서, 수산화마그네슘에 대해서 철의 첨가량이 100~500ppm이고, 바나듐의 첨가량이 30~250ppm이며, 망간의 첨가량이 10~150ppm인 공정이다.
공정 (a)에서 사용되는 수산화마그네슘으로서, 순도가 95% 이상이고, 메디안 입자 크기가 0.5~50㎛ 정도인 수산화마그네슘이라면, 특별히 한정되지 않는다. 이와 같은 메디안 입자 크기를 갖는 수산화마그네슘은, 시판되고 있는 수산화마그네슘을 포트 밀(pot mill) 등으로 분쇄함으로써 얻을 수 있다. 시판되고 있는 수산화마그네슘으로서, 예를 들면 다테호 화학공업 주식회사제의 MAGSTAR#20, MAGSTAR#4, MAGSTAR#5 및 MAGSTAR#2를 들 수 있다.
철 화합물로서, 산화철(산화 제1철 및 산화 제2철), 수산화철, 탄산철, 염화철 및 질산철을 들 수 있고, 산화철이 바람직하다. 철 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 복수의 철 화합물을 조합시켜서 사용해도 된다.
바나듐 화합물로서, 산화바나듐, 수산화바나듐, 탄산바나듐, 염화바나듐 및 질산바나듐을 들 수 있고, 산화바나듐이 바람직하다. 바나듐 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 복수의 바나듐 화합물을 조합시켜서 사용해도 된다.
망간 화합물로서, 산화망간, 수산화망간, 탄산망간, 염화망간 및 질산망간을 들 수 있고, 산화망간이 바람직하다. 망간 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 복수의 망간 화합물을 조합시켜서 사용해도 된다.
용매로서 이온교환수를 들 수 있다. 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리에서의 수산화마그네슘의 농도는, 특별히 한정되지 않고, 50 중량% 이하인 것이 바람직하며, 10~40 질량%인 것이 보다 바람직하다.
철 화합물, 바나듐 화합물 및 망간 화합물의 사용량은, 수산화마그네슘에 대해서, 철의 첨가량이 100~500ppm이고, 바람직하게는 150~400ppm이며, 바나듐의 첨가량이 30~250ppm이고, 바람직하게는 60~120ppm이며, 망간의 첨가량이 10~150ppm이고, 바람직하게는 40~80ppm이다. 이와 같은 철의 첨가량, 바나듐의 첨가량 및 망간의 첨가량이 되는, 철 화합물, 바나듐 화합물 및 망간 화합물의 사용량이라면, 소성 및 수화공정에 의해 균일한 결정형상을 갖는 수산화마그네슘 입자를 얻을 수 있고, 또한, 변곡점 크기 및 입자간 공극이 본 발명의 수산화마그네슘 입자에서 설명한 범위에 포함된다.
본 발명에 있어서, 원료인 수산화마그네슘이 철, 바나듐이나 망간을 포함하는 경우가 있다. 이 경우는 미리 원료인 수산화마그네슘에 있어서의 철, 바나듐이나 망간의 함유량을 측정한 후, 수산화마그네슘에 대한 철, 바나듐 및 망간의 첨가량이 상기한 양이 되도록, 철 화합물, 바나듐 화합물 및 망간 화합물을 첨가하고 교반함으로써, 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 얻을 수 있다.
교반은, 예를 들면, 10~50℃에서 100~800rpm의 회전속도로 0.5~5시간 행할 수 있다.
(2) 공정 (b)
공정 (b)는 공정 (a)에서 얻어진 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 여과, 수세 및 건조시켜서, 수산화마그네슘 조립자를 얻는 공정이다. 이것에 의해, 소성 전의 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 수산화마그네슘 조립자를 얻을 수 있다. 소성 전의 수산화마그네슘 조립자는, 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리에 유래하는, 철, 바나듐 및 망간을 포함한다. 여과는 여과지(濾紙) 등을 이용하여 행할 수 있고, 수세는 수산화마그네슘에 대해서 질량기준으로 5~100배의 순수(純水)를 투입함으로써 행할 수 있다.
(3) 공정 (c)
공정 (c)는, 공정 (b)에서 얻어진 수산화마그네슘 조립자를 대기분위기 중에서 800~1900℃로 소성하여, 산화마그네슘 입자를 얻는 공정이다. 수산화마그네슘 조립자의 소성은, 예를 들면, 대기분위기 중에서 승온속도 1~20℃/분, 바람직하게는 3~10℃/분, 800~1900℃까지, 바람직하게는 1000~1500℃까지 승온하고, 승온 후 800~1900℃, 바람직하게는 1000~1500℃로 0.1~5시간 소성함으로써 행할 수 있다.
(4) 공정 (d)
공정 (d)는, 공정 (c)에서 얻어진 산화마그네슘 입자를 분쇄하고 스크리닝함으로써 얻어진, 메디안 입자 크기가 3~30㎛이고, 결정자 크기가 10×10-9m 이상인 산화마그네슘 분말을, 유기산을 첨가한 100℃ 이하의 온수 중에 첨가하고, 이어서, 고전단 교반하에서 산화마그네슘 분말의 수화반응을 행하며, 이어서, 생성한 고형분을 구분, 수세, 건조시킴으로써, 수산화마그네슘 입자를 얻는 공정이다.
수화반응에 사용되는, 분쇄 및 스크리닝하여 얻어지는 산화마그네슘 분말의 메디안 입자 크기는 3~30㎛이고, 5~20㎛인 것이 바람직하며, 5~15㎛인 것이 보다 바람직하다. 이 범위의 산화마그네슘을 원료로 사용하면, 충분히 수화반응이 진행되고, 완전히 수화반응되지 않은 산화마그네슘은 잔류하지 않아서, 목적의 크기의 수산화마그네슘을 얻을 수 있다. 또한, 결정자 크기는 10×10-9m 이상이고, 10×10-9~40×10-9m인 것이 바람직하며, 10×10-9~30×10-9m인 것이 보다 바람직하다. 이 범위의 산화마그네슘을 원료로 사용하면, 수화 시의 반응속도가 억제되고 거칠고 엉성한 응집입자가 되지 않는다. 또한, 결정자 크기는 X선 회절법을 이용하여 Scherrer식에 의해 산술한 값을 말한다.
유기산은, 원료인 산화마그네슘 분말의 용해도를 억제하기 위해 첨가된다. 유기산으로는, 카르복실기를 갖는 지방족 또는 방향족의 유기산을 들 수 있고, 포름산, 초산, 프로피온산, 부티르산 및 벤조산이 바람직하다. 유기산의 첨가량은, 공정 (d)에서 사용되는 산화마그네슘 분말 100g에 대해서 0.01~3.0mol인 것이 바람직하고, 0.01~0.30mol인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 양이라면, 결정의 석출속도가 적당하고, 얻어지는 수산화마그네슘 입자의 메디안 입자 크기에 격차가 적다.
수화반응은, 100℃ 이하, 예를 들면 50~100℃의 온수 중에서, 고전단 교반하에서 행해진다. 온수의 온도는 바람직하게는 60~100℃이다. 온수에 사용되는 물로서, 불순물의 침입을 피하기 위해서 이온교환수가 바람직하다. 고전단 교반은, 산화마그네슘의 수화반응이 충분히 진행되어 원하는 수산화마그네슘 슬러리가 얻어지는 교반의 정도면 되고, 예를 들면 터빈 날개를 구비한 고속교반기를 사용함으로써 행할 수 있다. 교반기의 주속은, 바람직하게는 8~18m/s이고, 보다 바람직하게는 9~15m/s이다. 혼합시간은 산화마그네슘의 수화반응의 정도에 따라서 변경할 수 있고, 예를 들면, 0.5~6시간으로 할 수 있다.
상기 공정에 의해, 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 수산화마그네슘 입자가 얻어진다. 본 발명의 제조방법에 의해서 얻어지는 수산화마그네슘 입자는, 바람직하게는 본 발명의 수산화마그네슘 입자이다.
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 각종 표면처리를 실시함으로써, 수지에 대한 친화성, 내산성, 방수성, 자외선 흡수성 등의 기능을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 수산화마그네슘 입자는 상술한 바와 같이 수지 중의 분산이 좋아지고, 상기한 바와 같이 표면처리에 의해 기능을 부여한 경우에도 그 기능을 충분히 발휘할 수 있다.
수지와의 친화성을 높이기 위한 표면처리제로는, 예를 들면, 고급지방산 또는 그 알칼리 금속염, 인산 에스테르, 실란 커플링제류, 다가(多價) 알콜의 지방산 에스테르류 등을 들 수 있다. 또한, 내산성, 방수성 등을 높이기 위해서는, 예를 들면, 메틸실리케이트, 에틸실리케이트의 가수분해에 의한 실리카 코팅, 실리콘 오일, 폴리플루오로알킬렌산 에스테르염 등에 의한 코팅 등이 행해진다. 또한, 자외선 흡수성을 높이기 위해서는, 예를 들면, 황산티타닐을 가수분해반응시켜서 이산화 티탄을 피복하는 것이 행해진다. 상기한 표면처리는 복수를 조합시켜서 행해도 된다.
3. 수지조성물
본 발명의 수지조성물은, (I) 에폭시 수지, (II) 경화제, (III) 무기충진재 및 (IV) 난연제로서, 본 발명의 수산화마그네슘 입자 또는 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 수산화마그네슘 입자를 포함한다.
성분 (I)의 에폭시 수지로는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지의 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 비스페놀 A형 에폭시(bisphenol A epoxy) 수지, 페놀 노보락형 에폭시(phenol novolak epoxy) 수지, 크레졸 노보락형 에폭시(cresol novolak epoxy) 수지, 비페닐형 에폭시(biphenyl epoxy) 수지 등을 들 수 있고, 크레졸 노보락형 에폭시 수지가 바람직하다.
성분 (II)의 경화제로는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 페놀수지, 산무수물, 아민화합물을 들 수 있으며, 페놀수지가 바람직하다.
성분 (III)의 무기충진재로는, 예를 들면, 석영 유리 분말, 탤크(talc), 실리카 분말, 알루미나 분말, 탄산칼슘, 질화붕소, 질화규소 및 카본블랙 분말 등을 들 수 있다. 그 중에서도 실리카 분말이 바람직하고, 특히 구상 실리카 분말, 그 중에서도 구상 용융 실리카 분말이 바람직하다.
본 발명의 수지조성물은, 본 발명의 수산화마그네슘 입자 또는 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 수산화마그네슘 입자를, (I) 에폭시 수지, (II) 경화제, (III) 무기충진재 등과 함께 혼련하여 얻을 수 있다. 이 수지조성물에 있어서, 수산화마그네슘 난연제의 배합량은 수지조성물 전체의 1∼35 질량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 무기물의 합계, 즉, 수산화마그네슘 첨가제와 무기충진재와의 합계 배합량이 수지조성물 전체의 60∼95 질량%인 것이 보다 바람직하다.
상기한 수지조성물은, 난연성, 내습성, 내산성 등의 내환경성도 우수하고, 반도체용 봉지제로서 유용하기 때문에, 이 수지조성물에 의해 봉지된 각종 반도체장치를 제조할 수 있다.
반도체 봉지용 수지조성물은, 각종 원재료를 균일하게 분산혼합가능한 것이라면, 조제법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 구체예를 들면, 예컨대, 믹서 등에 의해 충분히 혼합하고, 믹싱 롤, 압출기 등에 의해 용융혼련한 후, 냉각, 분쇄하여 이것을 과립상으로 성형한 것, 성형조건에 맞는 치수 및 중량으로 터블릿(tablet)화한 것, 또는, 상기 수지조성물의 각 성분의 혼합물을 파레트 상에 수용하여, 이것을 냉각 후 프레스 압연, 롤 압연 또는 용매를 혼합한 것을 도공(塗工)하여 시트화 하는 등의 방법에 의해 시트상으로 성형한 것 등 다양한 형태의 것으로 할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 반도체 봉지용 수지조성물을 이용한 반도체소자의 봉지방법은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 통상의 트랜스퍼 성형 등의 공지의 성형방법을 사용할 수 있다.
[실시예]
본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 있어서 얻어진 수산화마그네슘 입자 및 산화마그네슘 입자의, 메디안 입자 크기, Lc, 순도 및 세공 분포(변곡점 크기, 입자간 공극, 모드 용적, 모드 크기)는, 이하의 방법으로 측정했다.
(1) Lc의 측정
주사형 전자현미경 관찰에서 시야 중 최대 길이를 갖는 입자의 Lc를 측정했다.
(2) 메디안 입자 크기(체적기준의 누적 50% 입자 크기(D50))의 측정
레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치(상품명:MT3300, 니키소사제;日機裝 社製)를 사용하여, 메디안 입자 크기를 측정했다.
(3) 수산화마그네슘 중의 불순물원소의 질량측정법
측정대상이 되는 불순물원소(Ag, Al, B, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, K, Li, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Si, Sr, Tl, V, Zn, Ti 및 Zr)는, ICP 발광분석장치(상품명:SPS-5100, 세이코 인스트루먼트제;Seiko Instruments Inc)를 사용하여, 시료를 산에 용해한 후 질량을 측정했다.
Cl량은 분광광도계(상품명:UV-2550, 시마즈제작소제;Shimadzu Corporation)를 사용하여 시료를 산에 용해한 후, 질량을 측정했다.
(4) 순도측정법
수산화마그네슘의 순도는, 100 질량%에서 상기한 「수산화마그네슘 중의 불순물원소의 질량측정법」으로 측정한 불순물원소의 질량의 합계를 뺀 값으로서 산출했다.
(5) 세공 분포(변곡점 크기, 입자간 공극, 모드 용적 및 모드 크기)의 측정
수은 압입식 세공 분포 측정에 의해 얻어진, 변곡점 크기, 입자간 공극, log 미분 세공 용적 분포 곡선의 최대값(모드 용적) 및 모드 용적에 대응하는 세공 직경(모드 크기)은 이하의 조건으로 구했다. 수은 압입식 세공 분포 측정 장치는 마이크로 매트릭스사제(Micrometrics社製) 오토포아 9410을 사용하여 측정했다. 수은은 순도 99.5mass% 이상, 밀도 13.5335×103kg/m3인 특급의 수은시약을 이용했다. 측정 셀은 셀 내 용적 5×10-6m3, 스템 용적 0.38×10-6m3의 분말체 시료용 셀을 이용했다. 측정 시료는, 미리 330 메쉬 표준 스크린(JIS-R8801-87)으로 입자 크기를 맞춘 시료를, 질량 0.10×10-3∼0.13×10-3kg의 범위에서 정밀하게 측량하고 측정 셀에 충진했다. 측정 셀을 장치에 장착한 후, 셀 내부를 압력 50μHg(6.67Pa) 이하에서 20분간 감압상태로 유지했다. 다음에, 측정 셀 내에, 압력이 1.5psia(10342Pa)가 될 때 까지 수은을 충진했다. 그 후, 압력이 2psia(13790Pa)에서 60000psia(413.7MPa)의 범위로 수은을 압입하여 세공 분포를 측정했다. 수은의 압입 압력을 세공 직경으로 환산하기 위해서는 하기 (Ｉ)식을 이용했다.
D=-(1/P)·4γ·cosΨ (I)
여기서, D : 세공 직경(m),
P : 수은의 압입 압력(Pa),
γ : 수은의 표면장력(485dyne·cm-1(0.485Pa·m)),
Ψ : 수은의 접촉각(130°＝2.26893rad)이다.
[실시예 1]
<수산화마그네슘 입자의 제조>
순도 95% 이상, 메디안 입자 크기가 5.9㎛의 수산화마그네슘과, 수산화마그네슘에 대하여, Fe의 첨가량이 200ppm이 되도록 산화철을, V의 첨가량이 100ppm이 되도록 산화바나듐을, Mn의 첨가량이 50ppm이 되도록 산화망간을, 수산화마그네슘의 농도가 30 중량% 이하가 되도록 이온교환수를 용기에 넣어 교반했다. 이어서, 얻어진 백색침전을 여과하고 수세, 건조했다. 이 건조물을 볼 밀(ball mill)로 분쇄하고, 전기로를 이용하여 1400℃에서 2시간 소성했다. 이 소성물을 볼 밀로 4시간 분쇄한 후, 분급하여 산화마그네슘 분말을 얻었다. 얻어진 산화마그네슘 분말의 메디안 입자 크기는 10.2㎛이고, 결정자 크기는 28.9×10-9m였다.
얻어진 산화마그네슘 분말을, 농도 0.02mol/L의 초산 10L을 넣은 내용적 20L의 용기에, 산화물(MgO) 농도가 100g/L가 되도록 첨가했다. 얻어진 산화마그네슘 함유 혼합 용액을 90℃로 유지하면서, 고속교반기(특수기화사제;特殊機化社製, 상품명:호모믹서(homo mixer))를 사용하여, 터빈 날개의 주속을 10m/s로 하여 교반하면서 4시간 수화반응을 행했다. 그 후, 여과, 수세, 건조시켜서 수산화마그네슘 입자를 얻었다.
얻어진 수산화마그네슘 입자는, 수산화마그네슘의 순도가 98.8 질량%이고, 세공 분포에 있어서의, 변곡점 크기가 0.22㎛이고, 입자간 공극이 0.88×10-3m3·kg-1이며, 모드 크기가 0.17㎛이고, 모드 용적이 2.51×10-3m3·kg-1였다.
<평가 시험>
이 수산화마그네슘 입자를 표 1에 나타낸 비율로 에폭시 수지에 혼련하고, 얻어진 수지조성물의 스파이럴 플로우(spiral flow) 및 난연성을 하기의 조건에서 측정했다. 여기서, 스파이럴 플로우는 열가소성 수지조성물 및 열경화성 수지조성물의 유동성을 나타내는 값이다. 또한, 에폭시 수지로는 크레졸 노보락형 에폭시 수지(에폭시 당량 198), 경화제로는 페놀 노보락 수지(수산기 당량 105), 경화촉진제로는 트리페닐포스핀, 무기충진재로는 구상 용융 실리카를 각각 사용했다.
[배합]
에폭시 수지 25.6g
경화제 13.6g
수산화마그네슘 난연제 38.0g
무기충진재 125.0g
경화촉진제 0.4g
금속수산화물 비율 18.8%
무기물 비율 80.5%
(1) 난연성 측정방법
에폭시 수지조성물을 이용하여, 두께 1/16 인치의 난연성 시험편을 제작하고(성형 조건: 온도 175℃, 시간 120초간, 포스트 큐어(post cure) 175℃×6시간), UL-94 V-0 규격의 방법에 의거하여 난연성을 평가했다.
(2) 스파이럴 플로우 측정방법
스파이럴 플로우 측정용 금형을 이용하여, 온도 175℃, 압력 6086MPa의 조건에서, EMMI 1-66에 의거하여 스파이럴 플로우 값을 측정했다.
(3) 제타전위의 측정방법
수산화마그네슘 입자를, 0.003g을 초순수 300ml에 약10분간 초음파 분산시킨 후, 레이저 데이터 전위계 ELS-8000(오쯔카전자(주)제;Otsuka Electronics Co., Ltd.)로 측정했다. 측정 온도는 25℃, 측정 방법은 전기영동광산란법(電氣泳動光散亂法)으로 측정했다.
[실시예 2]
실시예 1에서 사용한 순도 95% 이상의 수산화마그네슘과, 수산화마그네슘 중의 Fe의 첨가량이 100ppm이 되도록 산화철을, V의 첨가량이 100ppm이 되도록 산화바나듐을, Mn의 첨가량이 50ppm이 되도록 산화망간을, 수산화마그네슘의 농도가 30 중량% 이하가 되도록 이온교환수를 용기에 넣어 교반했다. 이어서, 얻어진 백색침전을 여과하고 수세, 건조했다. 이 건조물을 볼 밀로 분쇄하고, 전기로를 이용하여 1400℃에서 2시간 소성했다. 이 소성물을 볼 밀로 8시간 분쇄한 후, 분급하여 산화마그네슘 분말을 얻었다. 얻어진 산화마그네슘 분말의 메디안 입자 크기는 6.8㎛이고, 결정자 크기는 29.9×10-9m였다.
얻어진 산화마그네슘 분말을, 농도 0.03mol/L의 초산 10L을 넣은 내용적 20L의 용기에, 산화물(MgO) 농도가 100g/L이 되도록 첨가했다. 얻어진 산화마그네슘 함유 혼합 용액을 90℃로 유지하면서, 고속교반기(특수기화사제, 상품명:호모믹서)를 사용하여, 터빈 날개의 주속을 10m/s로 하여 교반하면서 4시간 수화반응을 행했다. 그 후, 여과, 수세, 건조시켜서 수산화마그네슘 입자를 얻었다.
얻어진 수산화마그네슘 입자는, 수산화마그네슘의 순도가 98.7 질량%이고, 세공 분포에 있어서의, 변곡점 크기가 0.27㎛이고, 입자간 공극이 0.75×10-3m3·kg-1이며, 모드 크기가 0.24㎛이고, 모드 용적이 2.47×10-3m3·kg-1였다.
[비교예 1]
산화철, 산화바나듐 및 산화망간을 첨가하지 않고, 실시예 1에서 사용한 순도 95% 이상의 수산화마그네슘 입자와, 수산화마그네슘의 농도가 30 중량% 이하가 되도록 이온교환수를 용기에 넣어 교반했다. 이어서, 얻어진 백색침전을 여과하고 수세, 건조했다. 이 건조물을 볼 밀로 분쇄하고, 전기로를 이용하여 1400℃에서 2시간 소성했다. 이 소성물을 볼 밀로 4시간 분쇄한 후, 분급하여 산화마그네슘 분말을 얻었다. 얻어진 산화마그네슘 분말의 메디안 입자 크기는 11.2㎛이고, 결정자 크기는 30.9×10-9m였다.
얻어진 산화마그네슘 분말을, 농도 0.03mol/L의 초산 10L을 넣은 내용적 20L의 용기에, 산화물(MgO) 농도가 100g/L이 되도록 첨가했다. 얻어진 산화마그네슘 함유 혼합 용액을 90℃로 유지하면서, 고속교반기(특수기화사제, 상품명:호모믹서)를 사용하여, 터빈 날개의 주속을 10m/s로 하여 교반하면서 4시간 수화반응을 행했다. 그 후, 여과, 수세, 건조시켜서 수산화마그네슘 입자를 얻었다.
얻어진 수산화마그네슘 입자는, 수산화마그네슘의 순도가 98.2 질량%이고, 세공 분포에 있어서의, 변곡점 크기가 0.14㎛이고, 입자간 공극이 0.59×10-3m3·kg-1이며, 모드 크기가 0.08㎛이고, 모드 용적이 2.34×10-3m3·kg-1였다.
[비교예 2]
실시예 1에서 사용한 순도 95% 이상의 수산화마그네슘과, 수산화마그네슘에 대하여, Fe의 첨가량이 300ppm이 되도록 산화철을, V의 첨가량이 300ppm이 되도록 산화바나듐을, Mn의 첨가량이 250ppm이 되도록 산화망간을, 수산화마그네슘의 농도가 30 중량% 이하가 되도록 이온교환수를 용기에 넣어 교반했다. 이어서, 얻어진 백색침전을 여과하고 수세, 건조했다. 이 건조물을 볼 밀로 분쇄하고, 전기로를 이용하여 1400℃에서 2시간 소성했다. 이 소성물을 볼 밀로 4시간 분쇄한 후, 분급하여 산화마그네슘 분말을 얻었다. 얻어진 산화마그네슘 분말의 메디안 입자 크기는 10.61㎛이고, 결정자 크기는 25.9×10-9m였다.
얻어진 산화마그네슘 분말을, 농도 0.03mol/L의 초산 10L을 넣은 내용적 20L의 용기에, 산화물(MgO) 농도가 100g/L이 되도록 첨가했다. 얻어진 산화마그네슘 함유 혼합 용액을 90℃로 유지하면서, 고속교반기(특수기화사제, 상품명:호모믹서)를 사용하여, 터빈 날개의 주속을 10m/s로 하여 교반하면서 4시간 수화반응을 행했다. 그 후, 여과, 수세, 건조시켜서 수산화마그네슘 입자를 얻었다.
얻어진 수산화마그네슘 입자는, 수산화마그네슘의 순도가 98.8 질량%이고, 세공 분포에 있어서의, 변곡점 크기가 0.49㎛이고, 입자간 공극이 1.1×10-3m3·kg-1이며, 모드 크기가 0.34㎛이고, 모드 용적이 2.86×10-3m3·kg-1였다.
[비교예 3]
실시예 1에서 사용한 순도 95% 이상의 수산화마그네슘과, 수산화마그네슘에 대하여, Fe의 첨가량이 200ppm이 되도록 산화철을, Mn의 첨가량이 50ppm이 되도록 산화망간을, 수산화마그네슘의 농도가 30 중량% 이하가 되도록 이온교환수를 용기에 넣어 교반했다. 이어서, 얻어진 백색침전을 여과하고 수세, 건조했다. 이 건조물을 볼 밀로 분쇄하고, 전기로를 이용하여 1400℃에서 2시간 소성했다. 이 소성물을 볼 밀로 4시간 분쇄한 후, 분급하여 산화마그네슘 분말을 얻었다. 얻어진 산화마그네슘 분말의 메디안 입자 크기는 11.52㎛이고, 결정자 크기는 28.9×10-9m였다.
얻어진 산화마그네슘 분말을, 농도 0.03mol/L의 초산 10L을 넣은 내용적 20L의 용기에, 산화물(MgO) 농도가 100g/L이 되도록 첨가했다. 얻어진 산화마그네슘 함유 혼합 용액을 90℃로 유지하면서, 고속교반기(특수기화사제, 상품명:호모믹서)를 사용하여, 터빈 날개의 주속을 10m/s로 하여 교반하면서 4시간 수화반응을 행했다. 그 후, 여과, 수세, 건조시켜서 수산화마그네슘 입자를 얻었다.
얻어진 수산화마그네슘 입자는, 수산화마그네슘의 순도가 98.7 질량%이고, 세공 분포에 있어서의, 변곡점 크기가 0.48㎛이고, 입자간 공극이 1.25×10-3m3·kg-1이며, 모드 크기가 0.38㎛이고, 모드 용적이 2.92×10-3m3·kg-1였다.
[비교예 4]
실시예 1에서 사용한 순도 95% 이상의 수산화마그네슘과, 수산화마그네슘에 대하여, Fe의 첨가량이 200ppm이 되도록 산화철을, V의 첨가량이 100ppm이 되도록 산화바나듐을, 수산화마그네슘의 농도가 30 중량% 이하가 되도록 이온교환수를 용기에 넣어 교반했다. 이어서, 얻어진 백색침전을 여과하고 수세, 건조했다. 이 건조물을 볼 밀로 분쇄하고, 전기로를 이용하여 1400℃에서 2시간 소성했다. 이 소성물을 볼 밀로 4시간 분쇄한 후, 분급하여 산화마그네슘 분말을 얻었다. 얻어진 산화마그네슘 분말의 메디안 입자 크기는 10.24㎛이고, 결정자 크기는 29.1×10-9m였다.
얻어진 산화마그네슘 분말을, 농도 0.03mol/L의 초산 10L을 넣은 내용적 20L의 용기에, 산화물(MgO) 농도가 100g/L이 되도록 첨가했다. 얻어진 산화마그네슘 함유 혼합 용액을 90℃로 유지하면서, 고속교반기(특수기화사제, 상품명:호모믹서)를 사용하여, 터빈 날개의 주속을 10m/s로 하여 교반하면서 4시간 수화반응을 행했다. 그 후, 여과, 수세, 건조시켜서 수산화마그네슘 입자를 얻었다.
얻어진 수산화마그네슘 입자는, 수산화마그네슘의 순도가 98.2 질량%이고, 세공 분포에 있어서의, 변곡점 크기가 0.42㎛이고, 입자간 공극이 1.33×10-3m3·kg-1이며, 모드 크기가 0.41㎛이고, 모드 용적이 3.03×10-3m3·kg-1였다.
결과를 표 2 및 표 3에 정리한다. 또한, 표에서의 Fe, V 및 Mn의 양은 얻어진 수산화마그네슘 입자에 있어서의 양이다.
Mg(OH)2의 순도(%) 결정형상 Lc
(㎛)		 d
(㎛)		 Fe량
(ppm)		 V량
(ppm)		 Mn량
(ppm)		 Lc/d
(%)
실시예1 98.8 육각주 1.34 1.52 198 103 52 88
실시예2 98.7 육각주 0.96 1.38 206 99 52 69
비교예1 98.2 육각주 1.14 1.48 46 6 4 77
비교예2 98.8 육각주 0.69 1.86 280 306 242 37
비교예3 98.7 육각주 0.74 1.67 192 4 56 44
비교예4 98.2 육각주 0.79 1.74 180 108 3 45
변곡점
크기
(㎛)		 입자간 공극
(×10-3m3·kg-1)		 모드
크기
(㎛)		 모드 용적
(×10-3m3·kg-1)		 제타전위
(mV)		 스파이럴 플로우
(cm)		 난연성
(UL-94)
실시예1 0.22 0.88 0.17 2.51 -22.95 100 V-0
실시예2 0.27 0.75 0.24 2.47 -23.14 116 V-0
비교예1 0.14 0.59 0.08 2.34 -20.14 58 V-0
비교예2 0.49 1.1 0.34 2.86 -18.24 74 V-1
비교예3 0.48 1.25 0.38 2.92 -17.24 78 V-1
비교예4 0.42 1.33 0.41 3.03 -18.01 81 V-0
표 2 및 표 3의 결과에서 명확한 바와 같이, 본 발명의 수산화마그네슘 입자는, Lc가 0.5∼1.5㎛이고, Lc/d가 60% 이상이며, 변곡점 크기가 0.1∼0.4㎛이고, 입자간 공극이 0.6×10-3∼1.0×10-3m3·kg-1인 수산화마그네슘 입자였다. 또한, 본 발명의 수산화마그네슘 입자를, 첨가제로서 수지에 혼련했을 때, 종래의 수산화마그네슘 입자보다도 스파이럴 플로우가 크고 유동성이 양호한 것이 확인되었다. 한편, 비교예의 수산화마그네슘 입자는 첨가제로서 수지에 혼련했을 때, 유동성이 나쁜 것이었다.
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 미세입자나 부정형의 입자를 함유하지 않기 때문에 입자 전체가 균일한 결정형상의 것으로 구성되어 있으므로, 수지로의 친화성이 양호하다. 이상의 것으로부터, 본 발명의 수산화마그네슘 입자는 난연성 및 수지에 대한 유동성과 분산성이 우수하다. 따라서, 트랜지스터, IC, LSI 등의 반도체장치에 봉지용 수지의 충진재로서 극히 유용하다.

Claims (9)

  1. 결정 외형이, 서로 평행한 상하 2면의 육각형의 기저면과, 이 기저면 사이에 형성되는 외주 6면의 각주면으로 된 육각주형상 입자로서, 상기 육각주형상 입자의 c축 방향의 크기가 0.5∼1.5㎛이고, 상기 c축 방향의 크기가 상기 육각주형상 입자의 메디안 입자 크기의 60% 이상이며, 변곡점 크기가 0.1∼0.4㎛이고, 입자간 공극이 0.6×10-3∼1.0×10-3m3·kg-1인 것을 특징으로 하는, 순도 98.0 질량% 이상인 수산화마그네슘 입자.
  2. 제1항에 있어서,
    Fe의 함유량이 100~500ppm이고, V의 함유량이 30~250ppm이며, Mn의 함유량이 10~150ppm인, 수산화마그네슘 입자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    세공 분포에 있어서의, 모드 크기가 0.1∼0.3㎛이고, 모드 용적이 2.3×10-3∼2.8×10-3m3·kg-1인, 수산화마그네슘 입자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제타전위가 -20∼-25mV인, 수산화마그네슘 입자.
  5. 수산화마그네슘 입자의 제조방법으로서,
    (a) 용매에, 수산화마그네슘, 철 화합물, 바나듐 화합물 및 망간 화합물을 첨가하고 교반하여, 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 얻는 공정으로서, 수산화마그네슘에 대해서, 철의 첨가량이 100~500ppm이고, 바나듐의 첨가량이 30~250ppm이며, 망간의 첨가량이 10~150ppm인 공정,
    (b) 수산화마그네슘, 철, 바나듐 및 망간을 포함하는 슬러리를 여과, 수세 및 건조시켜서, 수산화마그네슘 조립자를 얻는 공정,
    (c) 수산화마그네슘 조립자를 대기분위기 중에서 800~1900℃로 소성하여, 산화마그네슘 입자를 얻는 공정, 및
    (d) 산화마그네슘 입자를 분쇄하고 스크리닝함으로써 얻어진, 메디안 입자 크기가 3~30㎛이고, 결정자 크기가 10×10-9m 이상인 산화마그네슘 분말을, 유기산을 첨가한 100℃ 이하의 온수 중에 첨가하고, 이어서, 고전단 교반하에서 산화마그네슘의 수화반응을 행하며, 이어서, 생성한 고형분을 구분, 수세, 건조시킴으로써, 수산화마그네슘 입자를 얻는 공정을 포함하는, 수산화마그네슘 입자의 제조방법.
  6. (I) 에폭시 수지,
    (II) 경화제,
    (III) 무기 충진재, 및
    (IV) 난연제로서, 제1항에 기재된 수산화마그네슘 입자를 포함하는 수지조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수산화마그네슘 입자의 배합량이 상기 수지조성물의 1~35 질량%인, 수지조성물.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    반도체용 봉지제인, 수지조성물.
  9. 제6항 또는 제7항에 기재된 수지조성물을 사용한 반도체장치.
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