WO2014077165A1 - 水酸化マグネシウム粒子、及びそれを含む樹脂組成物 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to magnesium hydroxide particles and a resin composition containing the same.
  • Magnesium hydroxide is added as a flame retardant for a resin composition for semiconductor encapsulation because it does not generate toxic gas during sintering and is excellent in environmental properties.
  • the current flame retardant has a high ⁇ ray emission amount and malfunctions due to ⁇ rays occur, the current flame retardant cannot be used as a flame retardant for memory ICs.
  • logic ICs that have not previously required countermeasures against ⁇ rays have been often incorporated together with memory ICs. For this reason, ⁇ -ray countermeasures are also required in the flame retardant for logic ICs.
  • the method for producing magnesium hydroxide referred to in Patent Document 1 uses magnesium chloride or magnesium nitrate and an alkaline substance as raw materials, and these are heated in an aqueous medium under pressurized conditions.
  • Magnesium hydroxide obtained by the above method has a thin crystal shape, a thin plate shape, and is easy to agglomerate.Therefore, when kneaded with a synthetic resin as an additive, the viscosity of the resin increases, and fluidity and workability deteriorate. It was.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to reduce the amount of ⁇ -rays emitted, and to provide good fluidity and dispersibility when blended with a resin, and the magnesium hydroxide particles. It is providing the resin composition containing this.
  • the present inventors have made various studies. As a result, the amount of ⁇ -ray emission is small, and there are no irregular crystal-shaped particles.
  • magnesium hydroxide particles having a very large thickness that is, a uniform crystal shape that is sufficiently grown in the c-axis direction of a hexagonal column shape, are used as an additive of the resin composition, the amount of ⁇ -ray emission is small. And it discovered that the effect excellent in fluidity
  • the inventors of the present invention manufactured magnesium oxide using a magnesium hydroxide slurry in which the magnesium hydroxide particles contain magnesium hydroxide having a low ⁇ -ray emission amount and a predetermined amount of iron and calcium. It has been found that it can be obtained by hydrating magnesium oxide.
  • the present invention is a hexagonal column-shaped particle having a hexagonal basal plane of two upper and lower surfaces parallel to each other and six outer peripheral prismatic surfaces formed between these basal planes.
  • the size of the columnar particles in the c-axis direction is 0.5 to 6.0 ⁇ m, the size in the c-axis direction is 50% or more of the median particle diameter of the hexagonal columnar particles, and the ⁇ -ray emission amount is
  • the present invention relates to magnesium hydroxide particles having a purity of 0.020 c / cm 2 / h or less and a purity of 98.0% by mass or more.
  • the present invention relates to the magnesium hydroxide particles as described above, wherein the content of Fe is 30 to 800 ppm and the content of Ca is 30 to 900 ppm.
  • the present invention is a method for producing magnesium hydroxide particles, (A) A step of adding a magnesium hydroxide, an iron compound, and a calcium compound to a solvent and stirring to obtain a slurry containing magnesium hydroxide, iron, and calcium.
  • the magnesium hydroxide has a purity of 95.
  • the amount of ⁇ -ray emission is 0.060 c / cm 2 / h or less, the addition amount of Fe is 30 to 800 ppm with respect to magnesium hydroxide, and the addition amount of Ca is 30 to 900 ppm.
  • the present invention relates to a method for producing magnesium hydroxide particles, including a step and (e) filtering, washing and drying a magnesium hydroxide slurry to obtain magnesium hydroxide particles.
  • the step (d) further comprises: (D ′) One or more acids selected from the group consisting of organic acids and inorganic acids are added to the magnesium hydroxide slurry obtained in step (d) and the magnesium oxide powder defined in step (d) Added to warm water of 100 ° C. or lower, and then performing a hydration reaction of magnesium oxide under high shear stirring to obtain a magnesium hydroxide slurry, The manufacturing method of the magnesium hydroxide particle as described in the above.
  • the present invention provides (I) an epoxy resin, (II) a curing agent, (III) an inorganic filler, and (IV) a flame retardant, the magnesium hydroxide particles described above or the water obtained by the production method described above.
  • the present invention relates to a resin composition containing magnesium oxide particles.
  • the present invention relates to the resin composition as described above, wherein the compounding amount of the magnesium hydroxide particles is 1 to 35% by mass of the resin composition.
  • the present invention relates to the resin composition described above, which is used for semiconductor encapsulation.
  • the present invention relates to a semiconductor device using the resin composition described above.
  • magnesium hydroxide particles having a small amount of ⁇ -ray emission and good fluidity and dispersibility when blended with a resin, and a resin composition containing the magnesium hydroxide particles are obtained.
  • FIG. 1 is a view showing the outer shape of the magnesium hydroxide particles of the present invention.
  • Magnesium hydroxide particles The magnesium hydroxide particles of the present invention have a hexagonal prism shape as shown in FIG. 1, and the size in the c-axis direction (hereinafter referred to as “Lc”) is 0.5 to 6.0 ⁇ m. Magnesium hydroxide particles. In the magnesium hydroxide particles of the present invention, Lc is preferably 0.9 to 6.0 ⁇ m. In the magnesium hydroxide particles of the present invention, the ratio of Lc to the median particle diameter (d), that is, Lc / d is 50% or more, preferably 50 to 150%, preferably 60 to 90%. Is more preferable. When Lc / d is 50% or more, the fluidity of the magnesium hydroxide particles to the resin is good.
  • the median particle diameter d of the magnesium hydroxide particles is not particularly limited as long as the above-mentioned Lc / d is satisfied, but is usually preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • Lc which is the size of the magnesium hydroxide particles in the c-axis direction, is a measured value of particles having the maximum length in the field of view when observed with a scanning electron microscope.
  • the median particle diameter is a volume-based cumulative 50% particle diameter (D 50 ) when measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus.
  • the magnesium hydroxide particles of the present invention have an ⁇ -ray emission amount of 0.020 c / cm 2 / h or less. If it is in this range, the possibility of malfunctioning the semiconductor IC is low. It is preferably 0.001 to 0.020 c / cm 2 / h, more preferably 0.001 to 0.010 c / cm 2 / h.
  • the magnesium hydroxide particles of the present invention may contain a total amount of 10 to 100 ppm, preferably 10 to 60 ppm, in terms of the total amount converted to U, Th and Rn metal elements. There may be.
  • the purity of the magnesium hydroxide particles of the present invention is 98.0% by mass or more. If it is this range, the elution of an impurity will be suppressed very much and it can use suitably as an additive of resin used as a highly functional material.
  • the purity of the magnesium hydroxide particles of the present invention is preferably 98.5 to 99.8% by mass.
  • the purity refers to the impurity element (Ag, Al, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Cl, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, K, Li, Mn, Mo in the target particle. , Na, Ni, P, Pb, Rn, S, Si, Sr, Th, Ti, Tl, U, V, Zn and Zr), and the total content thereof was subtracted from 100% by mass. Value.
  • Impurity elements to be measured (Ag, Al, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, K, Li, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Rn , S, Si, Sr, Th, Ti, Tl, U, V, Zn, and Zr), using an ICP emission spectrophotometer, the sample was dissolved in acid, the mass was measured, and the amount of Cl was The spectrophotometer is used to dissolve the sample in acid, and then the mass is measured.
  • the magnesium hydroxide particles of the present invention preferably have an iron (Fe) content of 30 to 800 ppm and a calcium (Ca) content of 30 to 900 ppm.
  • Fe content is 30 to 800 ppm and the Ca content is 30 to 900 ppm
  • the crystal shape of the magnesium hydroxide particles is a hexagonal column shape, and a uniform product is easily formed. Elution is extremely suppressed and can be suitably used as an additive, for example, a flame retardant.
  • the Fe content is 30 to 600 ppm
  • the Ca content is 30 to 800 ppm.
  • the Fe content is 30 to 500 ppm
  • the Ca content is 30 to 500 ppm.
  • the Fe content is 300 to 500 ppm, and the Ca content is particularly preferably 300 to 500 ppm.
  • the Fe content is 400 to 500 ppm, and the Ca content is 300 to 500 ppm. More preferably, it is 500 ppm.
  • the magnesium hydroxide particles of the present invention may contain an impurity element within a range in which the elution of impurities is extremely suppressed.
  • the magnesium hydroxide particles of the present invention may contain about 10 to 2000 ppm of zinc (Zn).
  • the manufacturing method of the magnesium hydroxide particle of this invention can be manufactured as follows, for example. First, magnesium hydroxide (purity is 95% by mass or more and ⁇ -ray emission amount is 0.060 c / cm 2 / h or less), an iron compound, and a calcium compound are added to a solvent, and stirred. Thus, a slurry containing magnesium hydroxide, iron, and calcium is obtained, washed with filtered water, and then dried to obtain magnesium hydroxide coarse particles. Next, the magnesium hydroxide raw particles are baked in the range of 800 to 1900 ° C. in an air atmosphere to obtain a magnesium oxide raw material.
  • the magnesium oxide raw material obtained by pulverizing and sieving the magnesium oxide having a median particle diameter of 3 to 30 ⁇ m and a crystallite diameter of 10 ⁇ 10 ⁇ 9 m or more, is converted into an organic acid and an inorganic It is added to warm water at 100 ° C. or lower to which one or more acids selected from the group consisting of acids are added, and hydrated with magnesium oxide under high shear stirring, and the generated solid content is filtered off. Washing with water and drying to obtain magnesium hydroxide particles by the production method of the present invention.
  • the method for producing magnesium hydroxide particles of the present invention includes: (A) A step of adding a magnesium hydroxide, an iron compound, and a calcium compound to a solvent and stirring to obtain a slurry containing magnesium hydroxide, iron, and calcium.
  • the magnesium hydroxide has a purity of 95.
  • the amount of ⁇ -ray emission is 0.060 c / cm 2 / h or less, the amount of iron added is 30 to 800 ppm relative to magnesium hydroxide, and the amount of calcium added is 30 to 900 ppm.
  • a process (B) a step of filtering, washing and drying a slurry containing magnesium hydroxide, iron and calcium to obtain magnesium hydroxide coarse particles, (C) a step of firing magnesium hydroxide coarse particles at 800 to 1900 ° C. in an air atmosphere to obtain magnesium oxide particles; (D) A magnesium oxide powder obtained by pulverizing and sieving magnesium oxide particles and having a median particle diameter of 3 to 30 ⁇ m and a crystallite diameter of 10 ⁇ 10 ⁇ 9 m or more is treated with an organic acid and It is added to warm water of 100 ° C. or less to which one or more acids selected from the group consisting of inorganic acids are added, and then magnesium oxide is hydrated under high shear stirring to obtain a magnesium hydroxide slurry. And (e) filtering, washing with water and drying the magnesium hydroxide slurry to obtain magnesium hydroxide particles.
  • Step (a) is a step of adding a magnesium hydroxide, an iron compound, and a calcium compound to a solvent and stirring to obtain a slurry containing magnesium hydroxide, iron, and calcium.
  • the purity is 95% by mass or more
  • the ⁇ -ray emission amount is 0.060 c / cm 2 / h or less
  • the addition amount of iron is 30 to 800 ppm with respect to magnesium hydroxide
  • the addition amount of calcium is 30 This is a step of ⁇ 900 ppm.
  • the magnesium hydroxide used in the step (a) is not particularly limited as long as it is magnesium hydroxide having a purity of 95% by mass or more and an ⁇ -ray emission amount of 0.060 c / cm 2 / h or less, Commercial products can be used.
  • the magnesium hydroxide having such an ⁇ -ray emission amount for example, a hydroxide that does not contain a uranium compound, a thorium compound and a radon compound or has a very small content is selected and used in the step (a). It can be magnesium.
  • Magnesium hydroxide used in step (a) can also be obtained by the method of removing U, Th and Rn described in the publication using hydrotalcite.
  • the alpha ray emission amount of magnesium hydroxide used in the step (a) is preferably 0.001 to 0.060 c / cm 2 / h, more preferably 0.001 to 0.050 c / cm 2 / h. is there.
  • the total amount of magnesium hydroxide used in the step (a) in terms of U, Th and Rn metal elements is preferably 10 to 100 ppm, more preferably 10 to 60 ppm.
  • the median particle diameter of magnesium hydroxide can be 0.5 to 50 ⁇ m, for example.
  • the median particle diameter of magnesium hydroxide can be set to the above-mentioned median particle diameter using a pulverizer such as a ball mill.
  • iron compound examples include iron oxide (ferrous oxide and ferric oxide), iron hydroxide, iron carbonate, iron chloride, and iron nitrate, and iron oxide is preferable.
  • the iron compound may be used alone, or a plurality of iron compounds may be used in combination.
  • Examples of calcium compounds include calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium chloride, and calcium nitrate, with calcium oxide being preferred.
  • the calcium compound may be used alone or in combination of a plurality of calcium compounds.
  • the median particle diameter of the iron compound and calcium compound is not particularly limited, but is, for example, 0.5 to 50 ⁇ m.
  • the purity and the amount of ⁇ -ray emission of the iron compound and calcium compound are not particularly limited as long as they satisfy the added amounts of Fe and Ca in the present invention.
  • the purity of the iron compound and calcium compound is preferably 95% by mass or more.
  • release amount of an iron compound and a calcium compound is 0.060 c / cm ⁇ 2 > / h or less.
  • the concentration of magnesium hydroxide in the slurry containing magnesium hydroxide, iron and calcium is not particularly limited and is preferably 50% by weight or less, more preferably 10 to 40% by weight.
  • the amount of iron compound and calcium compound used is 30 to 800 ppm of iron (Fe) added to magnesium hydroxide and 30 to 900 ppm of calcium (Ca) added.
  • Magnesium hydroxide particles having a uniform crystal shape can be obtained by firing and further hydration steps if the amount of Fe compound and the amount of Ca used is the amount of iron compound and calcium compound used.
  • the addition amount of Fe is 30 to 600 ppm, and the addition amount of Ca is preferably 30 to 800 ppm.
  • the addition amount of Fe is 30 to 500 ppm, and the addition amount of Ca is 30 to 500 ppm. More preferably, the Fe content is 300 to 500 ppm, and the Ca addition amount is particularly preferably 300 to 500 ppm.
  • the Fe addition amount is 400 to 500 ppm, and the Ca addition amount is 300 to 500 ppm. It is more particularly preferable.
  • the raw material magnesium hydroxide may contain iron and calcium.
  • the amount of iron and calcium added to magnesium hydroxide is the above-mentioned amount so that the amount of iron and calcium is the same as described above.
  • the slurry containing magnesium hydroxide, iron, and calcium can be obtained by adding the compound of and stirring.
  • the iron compound and calcium compound as raw materials may contain uranium, thorium and radon.
  • the addition amounts of uranium, thorium and radon to the iron compound and calcium compound were described above.
  • a slurry containing magnesium hydroxide, iron, and calcium can be obtained by adding and stirring an iron compound and a calcium compound so as to be in an amount.
  • a zinc compound may be added to a slurry containing magnesium hydroxide, iron and calcium for the purpose of improving the crystallinity of the resulting magnesium hydroxide.
  • the zinc compound include zinc oxide, zinc hydroxide, zinc carbonate, zinc chloride, and zinc nitrate.
  • the amount of the zinc compound used is not particularly limited.
  • the amount of zinc (Zn) added to magnesium hydroxide can be 10 to 2000 ppm.
  • Stirring can be performed, for example, at 10 to 50 ° C. and at a rotational speed of 100 to 800 rpm for 0.5 to 5 hours.
  • Step (b) is a step of obtaining magnesium hydroxide coarse particles by filtering, washing and drying the slurry containing magnesium hydroxide, iron and calcium obtained in step (a). Thereby, the magnesium hydroxide coarse particle containing iron and calcium before baking is obtained.
  • the magnesium hydroxide coarse particles before firing contain iron and calcium derived from a slurry containing magnesium hydroxide, iron and calcium. Filtration can be performed using filter paper or the like, and water washing can be performed by adding 5 to 100 times pure water on a mass basis with respect to magnesium hydroxide.
  • Step (c) is a step of obtaining magnesium oxide particles by firing the magnesium hydroxide coarse particles obtained in step (b) at 800 to 1900 ° C. in an air atmosphere.
  • the firing of the magnesium hydroxide coarse particles can be performed, for example, by firing in an air atmosphere using an electric furnace or the like.
  • the firing can be achieved by a firing method including a step of raising the temperature to a firing temperature at a predetermined rate of temperature rise and a step of holding at the firing temperature for a predetermined time.
  • the rate of temperature rise is preferably 1 to 20 ° C./min, more preferably 3 to 10 ° C./min.
  • the firing temperature is 800 to 1900 ° C., preferably 1000 to 1500 ° C.
  • the firing time, which is the time for holding at the firing temperature is preferably 0.1 to 5 hours, more preferably 0.1 to 3 hours.
  • step (d) the median particle diameter obtained by pulverizing and sieving the magnesium oxide particles obtained in step (c) is 3 to 30 ⁇ m, and the crystallite diameter is 10 ⁇ 10 ⁇ 9 m or more.
  • the magnesium oxide powder is added to warm water at 100 ° C. or lower to which one or more acids selected from the group consisting of organic acids and inorganic acids are added, and then the magnesium oxide powder water is added under high shear stirring. This is a step of performing a summation reaction to obtain a magnesium hydroxide slurry.
  • the median particle diameter of the magnesium oxide powder obtained by pulverization and sieving used in the hydration reaction is 3 to 30 ⁇ m, preferably 5 to 20 ⁇ m, and more preferably 5 to 15 ⁇ m. If magnesium oxide in this range is used as a raw material, the hydration reaction proceeds sufficiently, and magnesium oxide that cannot be hydrated does not remain, and magnesium hydroxide having a target size can be obtained.
  • the crystallite diameter is 10 ⁇ 10 ⁇ 9 m or more, preferably 10 ⁇ 10 ⁇ 9 to 40 ⁇ 10 ⁇ 9 m, and preferably 10 ⁇ 10 ⁇ 9 to 30 ⁇ 10 ⁇ 9 m. Is more preferable. If magnesium oxide in this range is used as a raw material, the reaction rate during hydration is suppressed and coarse aggregated particles are not formed.
  • the crystallite diameter is a value calculated by the Scherrer equation using the X-ray diffraction method.
  • One or more acids selected from the group consisting of organic acids and inorganic acids are added to suppress the solubility of the raw material magnesium oxide powder.
  • Examples of the organic acid include aliphatic or aromatic organic acids having a carboxyl group or a sulfo group.
  • Examples of the organic acid having a sulfo group include p-toluenesulfonic acid and trifluoromethanesulfonic acid.
  • Examples of the organic acid having a carboxyl group include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and benzoic acid.
  • an aliphatic or aromatic organic acid having a carboxyl group is preferable, and formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and benzoic acid are more preferable.
  • the organic acid can be used alone, or a plurality of organic acids can be used in combination.
  • the inorganic acid examples include hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and boric acid, and nitric acid, phosphoric acid, and sulfuric acid are preferable.
  • the inorganic acid can be used alone, or a plurality of inorganic acids can be used in combination.
  • the amount of acid added is preferably from 0.01 to 3.0 mol, more preferably from 0.01 to 2.0 mol, based on 100 g of the magnesium oxide powder used in step (d). With such an amount, the precipitation rate of crystals is moderate, and variation in the median particle diameter of the obtained magnesium hydroxide particles is reduced.
  • the amount of acid added is two or more acids. Is the total amount.
  • the hydration reaction is performed under high shear stirring in warm water at 100 ° C. or lower, for example, 50 to 100 ° C.
  • the temperature of the hot water is preferably 60 to 100 ° C.
  • ion-exchanged water is preferable in order to avoid contamination of impurities.
  • the high-shear stirring may be performed so long as the hydration reaction of magnesium oxide is sufficiently advanced to obtain a desired magnesium hydroxide slurry, and can be performed by using, for example, a high-speed stirrer equipped with turbine blades. .
  • the peripheral speed of the stirrer is preferably 8 to 18 m / s, more preferably 9 to 15 m / s.
  • the mixing time can be changed according to the degree of hydration reaction of magnesium oxide, and can be 0.5 to 6 hours, for example.
  • the step (d) further comprises the following step (d ′): the magnesium hydroxide slurry obtained in the step (d) and the magnesium oxide powder defined in the step (d). Add to warm water of 100 ° C. or lower to which one or more acids selected from the group consisting of acids are added, and then hydrate the magnesium oxide powder under high shear stirring to obtain a magnesium hydroxide slurry Preferably a process is included.
  • the magnesium oxide powder defined in the step (d) is a median particle diameter of 3 to 30 ⁇ m obtained by pulverizing and sieving the magnesium oxide particles obtained in the step (c). And a magnesium oxide powder having a crystallite diameter of 10 ⁇ 10 ⁇ 9 m or more.
  • the amount of magnesium hydroxide contained in the magnesium hydroxide slurry used as seed crystals in the step (d ′) is 10 to 40% by weight in terms of magnesium hydroxide in the magnesium hydroxide slurry obtained in the step (d ′). Is preferred.
  • the conditions for the hydration reaction in the step (d ′) are as described in the step (d), including preferable ones.
  • Step (e) is a step of obtaining magnesium hydroxide particles by filtering, washing, and drying the magnesium hydroxide slurry obtained in step (d).
  • the magnesium hydroxide slurry in the step (e) is the magnesium hydroxide slurry obtained in the step (d ′).
  • the magnesium hydroxide particles obtained in step (e), that is, the magnesium hydroxide particles obtained by the production method of the present invention, are used for the hydration reaction of magnesium oxide described in step (d). It can also be used as a seed crystal.
  • step (e) further selects (e ′) the magnesium hydroxide particles obtained in step (e) and the magnesium oxide powder defined in step (d) from the group consisting of organic acids and inorganic acids.
  • the magnesium hydroxide slurry obtained in step (e ′) may be filtered, washed with water, and dried to obtain magnesium hydroxide particles.
  • Oxidation in steps (e ′) and (e ′′) The conditions for the hydration reaction of magnesium and the amount of magnesium hydroxide particles used as seed crystals are as described above.
  • magnesium hydroxide particles produced by the production method of the present invention are obtained.
  • the magnesium hydroxide particles obtained by the production method of the present invention are preferably the magnesium hydroxide particles of the present invention.
  • the magnesium hydroxide particles of the present invention can be improved in functions such as affinity for resin, acid resistance, water repellency, ultraviolet absorption, etc. by performing various surface treatments. As described above, the magnesium hydroxide particles of the present invention have good dispersion in the resin, and even when the function is given by the surface treatment as described above, the function can be sufficiently exhibited.
  • Examples of the surface treatment agent for increasing the affinity with the resin include higher fatty acids or alkali metal salts thereof, phosphate esters, silane coupling agents, fatty acid esters of polyhydric alcohols, and the like.
  • Surface treatment with silica or the like is performed.
  • a titanium dioxide sulfate is coated with titanium dioxide by a hydrolysis reaction.
  • the aforementioned surface treatment may be performed in combination.
  • the amount of the surface treatment agent is not particularly limited, and is, for example, 0.1 to 10% by weight with respect to magnesium hydroxide.
  • the resin composition of the present invention comprises (I) an epoxy resin, (II) a curing agent, (III) an inorganic filler, and (IV) a flame retardant, the magnesium hydroxide particles of the present invention, or the present invention. Magnesium hydroxide particles obtained by the production method are included.
  • the epoxy resin of component (I) is not particularly limited, and known ones can be used. Specific examples include bisphenol A type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins and the like, and cresol novolak type epoxy resins are preferred.
  • the curing agent for component (II) is not particularly limited, and known ones can be used. Examples thereof include phenol resins, acid anhydrides, and amine compounds, and phenol resins are preferred.
  • inorganic filler of component (III) examples include quartz glass powder, talc, silica powder, alumina powder, calcium carbonate, boron nitride, silicon nitride, and carbon black powder.
  • silica powder is preferable, and spherical silica powder, particularly spherical fused silica powder is particularly preferable.
  • the resin composition of the present invention is obtained by kneading the magnesium hydroxide particles of the present invention or the magnesium hydroxide particles obtained by the production method of the present invention together with an epoxy resin, a curing agent, an inorganic filler and the like.
  • the blending amount of the magnesium hydroxide flame retardant is preferably 1 to 35% by mass of the entire resin composition. More preferably, the total amount of the inorganic substances, that is, the total amount of the magnesium hydroxide flame retardant and the inorganic filler is 60 to 95% by mass of the entire resin composition.
  • the above resin composition is excellent in environmental resistance such as flame retardancy, moisture resistance, and acid resistance, and is useful as a sealing agent for semiconductors. Therefore, various semiconductors sealed with this resin composition
  • the device can be manufactured.
  • the semiconductor sealing resin composition is not particularly limited as long as various raw materials can be uniformly dispersed and mixed. Specific examples include, for example, sufficient mixing with a mixer, etc., melt-kneading with a mixing roll, an extruder, etc., cooling, pulverizing, and molding this into granules, dimensions and weight that match the molding conditions Or a mixture of each component of the resin composition received on a pallet, and after cooling it, press rolling, roll rolling, or a mixture of solvent is applied to form a sheet, etc. It can be made into various forms such as one formed into a sheet by a method.
  • the semiconductor element sealing method using the thus obtained semiconductor sealing resin composition is not particularly limited, and for example, a known molding method such as normal transfer molding can be used.
  • the released amount was measured by the following method.
  • Impurity element to be measured (Ag, Al, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, K, Li , Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Si, Sr, Ti, Tl, V, Zn and Zr)
  • ICP emission spectroscopic analyzer (trade name: SPS-5100, manufactured by Seiko Instruments Inc.)
  • SPS-5100 manufactured by Seiko Instruments Inc.
  • U, Th and Rn were measured for mass after dissolving the sample in acid using an ICP emission spectroscopic analyzer (trade name: ICP-MS SPQ9000, manufactured by SII Nanotechnology).
  • a spectrophotometer (trade name: UV-2550, manufactured by Shimadzu Corporation), Cl was dissolved in acid and then mass was measured.
  • the purity of magnesium hydroxide was calculated as a value obtained by subtracting the total mass of impurity elements measured in the above-mentioned "Measurement of mass of impurity elements in magnesium hydroxide" from 100 mass%.
  • ⁇ -ray emission amount ⁇ -particle bundle density ( ⁇ -ray emission amount) was measured using a low-level ⁇ -ray measurement device (trade name: LACS-4000M).
  • the measurement conditions are as follows. Applied voltage: 1.9 kV, counting gas: PR-10 gas (Ar 90%, CH 4 10%) 100 ml / min, sample area: 4000 cm 2 , total counting time: 99 hours, counting efficiency: 80%
  • Example 1 ⁇ Manufacture of magnesium hydroxide particles> Magnesium hydroxide (purity is 95% by mass or more, ⁇ -ray emission amount is 0.028 c / cm 2 / h, and median particle diameter is 4.9 ⁇ m), and with respect to magnesium hydroxide, Fe Of iron oxide (purity is 98.4% by mass or more, ⁇ -ray emission amount is 0.001 c / cm 2 / h, and median particle diameter is 0.53 ⁇ m).
  • ion-exchanged water in such an amount that the magnesium hydroxide concentration is 30% by weight was placed in a container and stirred. The resulting white precipitate was then filtered, washed with water and dried. The dried product was pulverized with a ball mill and fired at 1400 ° C. for 2 hours using an electric furnace. The fired product was pulverized with a ball mill for 4 hours and then classified to obtain a magnesium oxide powder.
  • the obtained magnesium oxide powder had a median particle size of 9.6 ⁇ m and a crystallite size of 29.9 ⁇ 10 ⁇ 9 m.
  • the obtained magnesium oxide powder was added in an amount such that the oxide (MgO) concentration was 100 g / L to a container with an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.02 mol / L.
  • a hydration reaction was performed for 4 hours while stirring at a peripheral speed of 10 m / s using a high-speed stirrer.
  • magnesium hydroxide that is 25% by weight in terms of the finally obtained magnesium hydroxide is added as a slurry, and the magnesium oxide powder is again added to acetic acid having a concentration of 0.02 mol / L.
  • a total amount of seed crystal magnesium hydroxide and additional magnesium oxide was added to a container having an internal volume of 20 L containing 10 L in such an amount that the concentration as MgO was 100 g / L. While maintaining the obtained magnesium oxide-containing mixed solution at 90 ° C., a hydration reaction was carried out for 4 hours while stirring at a peripheral speed of 10 m / s using a high-speed stirrer. The finally obtained magnesium hydroxide slurry was filtered, washed with water and dried to obtain magnesium hydroxide particles.
  • the obtained magnesium hydroxide particles had a magnesium hydroxide purity of 99.1% by mass.
  • the magnesium hydroxide particles were kneaded with the epoxy resin at the ratio shown in Table 1, and the spiral flow and flame retardancy of the obtained resin composition were measured under the following conditions.
  • the spiral flow is a value representing the fluidity of the thermoplastic resin and the thermosetting resin.
  • the epoxy resin is a cresol novolac type epoxy resin (epoxy equivalent 198)
  • the curing agent is a phenol novolac resin (hydroxyl equivalent 105)
  • the curing accelerator is triphenylphosphine
  • the inorganic filler is a spherical melt.
  • Each silica was used.
  • the metal hydroxide ratio in Table 1 is the ratio of magnesium hydroxide flame retardant
  • the inorganic ratio is the ratio of magnesium hydroxide flame retardant and spherical fused silica.
  • Example 2 Magnesium hydroxide (purity is 95% by mass or more, ⁇ -ray emission amount is 0.049 c / cm 2 / h, and median particle diameter is 5.0 ⁇ m), and with respect to magnesium hydroxide, Fe Iron oxide in an amount such that the added amount of calcium is 450 ppm, calcium oxide in such an amount that the added amount of Ca is 700 ppm, and ion-exchanged water in such an amount that the concentration of magnesium hydroxide is 30% by weight; Was placed in a container and stirred. The iron oxide and calcium oxide are the same as those used in Example 1. The resulting white precipitate was then filtered, washed with water and dried.
  • the dried product was pulverized with a ball mill and baked at 1400 ° C. for 2 hours using an electric furnace.
  • the fired product was pulverized with a ball mill for 8 hours and then classified to obtain a magnesium oxide powder.
  • the obtained magnesium oxide powder had a median particle size of 6.8 ⁇ m and a crystallite size of 27.6 ⁇ 10 ⁇ 9 m.
  • the obtained magnesium oxide powder was added in an amount such that the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L. While maintaining the obtained magnesium oxide-containing mixed solution at 90 ° C., a hydration reaction was performed for 4 hours while stirring at a peripheral speed of 10 m / s using a high-speed stirrer. Thereafter, filtration, washing with water and drying were performed to obtain magnesium hydroxide particles.
  • the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L.
  • the resulting magnesium hydroxide particles had a magnesium hydroxide purity of 98.7% by mass.
  • Example 3 Magnesium hydroxide used in Example 2 (purity is 95% by mass or more, ⁇ -ray emission amount is 0.049 c / cm 2 / h, and median particle diameter is 5.0 ⁇ m), hydroxylation With respect to magnesium, the amount of Fe oxide is 50 ppm, the amount of Ca oxide is 200 ppm, and the concentration of magnesium hydroxide is 30% by weight. An amount of ion-exchanged water was placed in a container and stirred. The iron oxide and calcium oxide are the same as those used in Example 1. The resulting white precipitate was then filtered, washed with water and dried. The dried product was pulverized with a ball mill and baked at 1400 ° C. for 2 hours using an electric furnace. The fired product was pulverized with a ball mill for 8 hours and then classified to obtain a magnesium oxide powder. The obtained magnesium oxide powder had a median particle size of 5.8 ⁇ m and a crystallite size of 26.6 ⁇ 10 ⁇ 9 m.
  • the obtained magnesium oxide powder was added in an amount such that the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L. While maintaining the obtained magnesium oxide-containing mixed solution at 90 ° C., a hydration reaction was performed for 4 hours while stirring at a peripheral speed of 10 m / s using a high-speed stirrer. Thereafter, filtration, washing with water and drying were performed to obtain magnesium hydroxide particles.
  • the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L.
  • the resulting magnesium hydroxide particles had a magnesium hydroxide purity of 98.9% by mass.
  • Example 4 Magnesium hydroxide used in Example 2 (purity is 95% by mass or more, ⁇ -ray emission amount is 0.049 c / cm 2 / h, and median particle diameter is 5.0 ⁇ m), hydroxylation With respect to magnesium, the amount of Fe oxide is 200 ppm, the amount of Ca is 50 ppm of calcium oxide, and the concentration of magnesium hydroxide is 30% by weight. An amount of ion-exchanged water was placed in a container and stirred. The resulting white precipitate was then filtered, washed with water and dried. The iron oxide and calcium oxide are the same as those used in Example 1. The dried product was pulverized with a ball mill and baked at 1400 ° C. for 2 hours using an electric furnace. The fired product was pulverized with a ball mill for 8 hours and then classified to obtain a magnesium oxide powder. The obtained magnesium oxide powder had a median particle size of 6.4 ⁇ m and a crystallite size of 26.8 ⁇ 10 ⁇ 9 m.
  • the obtained magnesium oxide powder was added in an amount such that the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L. While maintaining the obtained magnesium oxide-containing mixed solution at 90 ° C., a hydration reaction was performed for 4 hours while stirring at a peripheral speed of 10 m / s using a high-speed stirrer. Thereafter, filtration, washing with water and drying were performed to obtain magnesium hydroxide particles.
  • the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L.
  • the resulting magnesium hydroxide particles had a magnesium hydroxide purity of 98.8% by mass.
  • Example 5 Magnesium hydroxide used in Example 2 (purity is 95% by mass or more, ⁇ -ray emission amount is 0.049 c / cm 2 / h, and median particle diameter is 5.0 ⁇ m), hydroxylation
  • the concentration of Fe oxide is 400 ppm with respect to magnesium, the amount of calcium oxide is 600 ppm, and the concentration of magnesium hydroxide is 30% by weight.
  • An amount of ion-exchanged water was placed in a container and stirred. The iron oxide and calcium oxide are the same as those used in Example 1. The resulting white precipitate was then filtered, washed with water and dried. The dried product was pulverized with a ball mill and baked at 1400 ° C. for 2 hours using an electric furnace. The fired product was pulverized with a ball mill for 8 hours and then classified to obtain a magnesium oxide powder.
  • the obtained magnesium oxide powder had a median particle size of 6.5 ⁇ m and a crystallite size of 29.1 ⁇ 10 ⁇ 9 m.
  • the obtained magnesium oxide powder was added in an amount such that the oxide (MgO) concentration was 100 g / L to a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of nitric acid having a concentration of 0.03 mol / L. While maintaining the obtained magnesium oxide-containing mixed solution at 90 ° C., a hydration reaction was performed for 4 hours while stirring at a peripheral speed of 10 m / s using a high-speed stirrer. Thereafter, filtration, washing with water and drying were performed to obtain magnesium hydroxide particles.
  • the obtained magnesium hydroxide particles had a magnesium hydroxide purity of 99.0% by mass.
  • the dried product was pulverized with a ball mill and baked at 1400 ° C. for 2 hours using an electric furnace.
  • the fired product was pulverized with a ball mill for 8 hours and then classified to obtain a magnesium oxide powder.
  • the obtained magnesium oxide powder had a median particle size of 7.2 ⁇ m and a crystallite size of 28.4 ⁇ 10 ⁇ 9 m.
  • the obtained magnesium oxide powder was added in an amount such that the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L. While maintaining the obtained magnesium oxide-containing mixed solution at 90 ° C., a hydration reaction was performed for 4 hours while stirring at a peripheral speed of 10 m / s using a high-speed stirrer. Thereafter, filtration, washing with water and drying were performed to obtain magnesium hydroxide particles.
  • the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L.
  • the resulting magnesium hydroxide particles had a magnesium hydroxide purity of 98.8% by mass.
  • Example 2 Magnesium hydroxide used in Example 1 (purity is 95% by mass or more, ⁇ -ray emission amount is 0.028 c / cm 2 / h, and median particle diameter is 4.9 ⁇ m), hydroxylation
  • the amount of iron oxide is such that the added amount of Fe is 1500 ppm
  • the amount of calcium oxide is such that the added amount of Ca is 800 ppm
  • the concentration of magnesium hydroxide is 30% by weight with respect to magnesium.
  • An amount of ion-exchanged water was placed in a container and stirred. The iron oxide and calcium oxide are the same as those used in Example 1. The resulting white precipitate was then filtered, washed with water and dried.
  • the dried product was pulverized with a ball mill and baked at 1400 ° C. for 2 hours using an electric furnace.
  • the fired product was pulverized with a ball mill for 8 hours and then classified to obtain a magnesium oxide powder.
  • the obtained magnesium oxide powder had a median particle size of 6.5 ⁇ m and a crystallite size of 25.4 ⁇ 10 ⁇ 9 m.
  • the obtained magnesium oxide powder was added in an amount such that the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L. While maintaining the obtained magnesium oxide-containing mixed solution at 90 ° C., a hydration reaction was performed for 4 hours while stirring at a peripheral speed of 10 m / s using a high-speed stirrer. Thereafter, filtration, washing with water and drying were performed to obtain magnesium hydroxide particles.
  • the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L.
  • the obtained magnesium hydroxide particles had a magnesium hydroxide purity of 98.2% by mass.
  • Example 3 Magnesium hydroxide used in Example 1 (purity is 95% by mass or more, ⁇ -ray emission amount is 0.028 c / cm 2 / h, and median particle diameter is 4.9 ⁇ m), hydroxylation Iron oxide in an amount such that the added amount of Fe in magnesium is 450 ppm, calcium oxide in such an amount that the added amount of Ca is 1500 ppm, and an amount such that the concentration of magnesium hydroxide is 30% by weight. Ion exchange water was placed in a container and stirred. The iron oxide and calcium oxide are the same as those used in Example 1. The resulting white precipitate was then filtered, washed with water and dried. The dried product was pulverized with a ball mill and baked at 1400 ° C.
  • the fired product was pulverized with a ball mill for 8 hours and then classified to obtain a magnesium oxide powder.
  • the volume-based 50% particle size of the obtained magnesium oxide powder was 7.2 ⁇ m, and the crystallite size was 28.4 ⁇ 10 ⁇ 9 m.
  • the obtained magnesium oxide powder was added in an amount such that the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L. While maintaining the obtained magnesium oxide-containing mixed solution at 90 ° C., a hydration reaction was performed for 4 hours while stirring at a peripheral speed of 10 m / s using a high-speed stirrer. Thereafter, filtration, washing with water and drying were performed to obtain magnesium hydroxide particles.
  • the oxide (MgO) concentration was 100 g / L in a container having an internal volume of 20 L containing 10 L of acetic acid having a concentration of 0.03 mol / L.
  • the resulting magnesium hydroxide particles had a magnesium hydroxide purity of 98.1% by mass.
  • the purity, crystal shape, Lc, d (median particle diameter), Fe amount, Ca amount, total amount of U, Th and Rn, and Lc / d are shown. Sum it up in two. Further, the ⁇ -ray emission amount of the magnesium hydroxide particles obtained in the examples and comparative examples, and the resin composition using the magnesium hydroxide particles obtained in the examples and comparative examples, spiral flow and flame retardancy. are summarized in Table 3.
  • the magnesium hydroxide of the present invention has an Lc of 0.5 to 6.0 ⁇ m, an Lc / d of 50% or more, and an ⁇ -ray emission amount of 0. 0.020 c / cm 2 / h or less, and the purity was 98.0% by mass or more. Further, when the magnesium hydroxide particles of the present invention were added as a flame retardant, it was confirmed that the spiral flow was larger and the fluidity was better than conventional magnesium hydroxide particles. On the other hand, the magnesium hydroxide particles of the comparative example had a large ⁇ -ray emission amount or had poor flame retardancy and fluidity when kneaded into a resin as an additive.
  • Magnesium hydroxide particles of the present invention have a low ⁇ -ray emission amount and do not contain fine particles or irregular particles, so the entire particle is composed of a uniform crystal shape, so it has an affinity for resin Is good. From the above, the magnesium hydroxide particles of the present invention can cope with the problem of measures against ⁇ rays, and at the same time, are excellent in flame retardancy and fluidity with respect to resin. Therefore, it is extremely useful as a filler for a sealing resin composition for semiconductor devices such as transistors, ICs, and LSIs.

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Abstract

 α線放出量が少なく、かつ樹脂に配合した場合の流動性、及び分散性が良好である水酸化マグネシウム粒子、並びにこの水酸化マグネシウム粒子を含む樹脂組成物及びその製造方法を提供すること。 結晶外形が、互いに平行な上下2面の六角形の基底面と、これらの基底面間に形成される外周6面の角柱面とからなる六角柱形状粒子であって、前記六角柱形状粒子のc軸方向の大きさが、0.5~6.0μmであり、前記c軸方向の大きさが前記六角柱形状粒子の平均粒子径の50%以上であり、α線放出量が0.020c/cm/h以下であり、かつ純度が98.0%以上である水酸化マグネシウム粒子及びその製造方法である。

Description

水酸化マグネシウム粒子、及びそれを含む樹脂組成物
 本発明は、水酸化マグネシウム粒子、及びそれを含む樹脂組成物に関する。
 水酸化マグネシウムは、焼結時に有毒ガスの発生がなく環境性に優れているため、半導体封止用樹脂組成物の難燃剤として添加されている。しかしながら、現行の難燃剤は、α線放出量が高く、α線による誤作動が発生するため、現行の難燃剤はメモリIC用難燃剤として使用できない。また、これまでα線対策が必要ではなかったロジックICは、メモリICと合わせて組み込まれることが多くなってきた。そのため、ロジックIC用難燃剤においてもα線対策が必要となってきている。このような問題を解決するために、下記(i)~(iv)の要件:(i)平均2次粒子径が5μm以下(ii)BET法比表面積が10m/g以下(iii)Fe化合物およびMn化合物の含有量の合計量が金属に換算して0.02重量%以下(iv)U化合物およびTh化合物の含有量の合計量が金属に換算して10ppb以下を満足することを特徴とする、水酸化マグネシウム粒子が提案されている(特許文献1)。
特開2001-323169号公報
 しかしながら、特許文献1において言及された水酸化マグネシウムの製造方法は、塩化マグネシウム又は硝酸マグネシウムと、アルカリ物質とを原料とし、これらを水性媒体中、加圧条件下で加熱するものであり、この方法により得られる水酸化マグネシウムは、結晶形状が薄く、薄板状であり、凝集しやすいため、添加剤として合成樹脂に混練すると樹脂の粘度が上昇し、流動性や加工性が悪くなるという問題があった。すなわち、本発明者らの研究によれば、特許文献1の水酸化マグネシウム粒子において、α線対策の問題に対応可能であると同時に、樹脂に配合した場合の流動性、及び分散性の点で改善の余地があることを見出した。
 よって、本発明の目的は、上記の課題を解決し、α線放出量が少なく、かつ樹脂に配合した場合の流動性、及び分散性が良好である水酸化マグネシウム粒子、並びにこの水酸化マグネシウム粒子を含む樹脂組成物を提供することである。
 上記の課題を解決するために本発明者らは種々検討を重ねた結果、α線放出量が少なく、及び不定形な結晶形状の粒子を含まず、六角柱形状であって、従来の結晶に比べて厚みが非常に大きい、すなわち六角柱形状のc軸方向に十分成長させた均一な結晶形状を有する水酸化マグネシウム粒子を樹脂組成物の添加剤として使用したときに、α線放出量が少なく、かつ流動性及び難燃性において優れた効果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。また、本発明者らは、前記の水酸化マグネシウム粒子が、α線放出量が少ない水酸化マグネシウム並びに所定の量の鉄及びカルシウムを含有する水酸化マグネシウムスラリーを用いて酸化マグネシウムを製造し、この酸化マグネシウムを水和させることにより得られることを見出した。
 本発明は、結晶外形が、互いに平行な上下2面の六角形の基底面と、これらの基底面間に形成される外周6面の角柱面とからなる六角柱形状粒子であって、前記六角柱形状粒子のc軸方向の大きさが0.5~6.0μmであり、前記c軸方向の大きさが前記六角柱形状粒子のメディアン粒子径の50%以上であり、α線放出量が0.020c/cm/h以下であり、かつ純度が98.0質量%以上である水酸化マグネシウム粒子に関する。
 本発明は、Feの含有量が30~800ppmであり、かつCaの含有量が30~900ppmである、前記に記載の水酸化マグネシウム粒子に関する。
 本発明は、水酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、
(a)溶媒に、水酸化マグネシウム、鉄化合物、及びカルシウム化合物を添加し、撹拌して、水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを得る工程であって、水酸化マグネシウムは、純度が95質量%以上であり、かつα線放出量が0.060c/cm/h以下であり、水酸化マグネシウムに対してFeの添加量が30~800ppmであり、かつCaの添加量が30~900ppmである工程、
(b)水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを、濾過、水洗及び乾燥させて、水酸化マグネシウム粗粒子を得る工程、
(c)水酸化マグネシウム粗粒子を、大気雰囲気中で、800~1900℃で焼成して、酸化マグネシウム粒子を得る工程、
(d)酸化マグネシウム粒子を粉砕し、ふるい分けすることにより得られた、メディアン粒子径が3~30μmであり、かつ結晶子径が10×10-9m以上である酸化マグネシウム粉末を、有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、次いで、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウムの水和反応を行い、水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、及び
(e)水酸化マグネシウムスラリーを、濾過、水洗及び乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む、水酸化マグネシウム粒子の製造方法に関する。
 本発明は、工程(d)が、さらに、
(d’)工程(d)で得られた水酸化マグネシウムスラリーと、工程(d)で定義された酸化マグネシウム粉末とを、有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、次いで、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウムの水和反応を行い、水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、
を含む、前記に記載の水酸化マグネシウム粒子の製造方法に関する。
 本発明は、(I)エポキシ樹脂、(II)硬化剤、(III)無機充填材、及び(IV)難燃剤として、前記に記載の水酸化マグネシウム粒子又は前記に記載の製造方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を含む樹脂組成物に関する。
 本発明は、前記水酸化マグネシウム粒子の配合量が、前記樹脂組成物の1~35質量%である、前記に記載の樹脂組成物に関する。
 本発明は、半導体封止用に使用される、前記に記載の樹脂組成物に関する。
 本発明は、前記に記載の樹脂組成物を使用した半導体装置に関する。
 本発明により、α線放出量が少なく、かつ樹脂に配合した場合の流動性、及び分散性が良好である水酸化マグネシウム粒子、並びにこの水酸化マグネシウム粒子を含む樹脂組成物が得られる。
図1は、本発明の水酸化マグネシウム粒子の外形を示す図である。
1.水酸化マグネシウム粒子
 本発明の水酸化マグネシウム粒子は、図1に示すような六角柱形状であり、c軸方向の大きさ(以下、「Lc」という)が、0.5~6.0μmである水酸化マグネシウム粒子である。本発明の水酸化マグネシウム粒子において、Lcは、0.9~6.0μmであるのが好ましい。また、本発明の水酸化マグネシウム粒子は、メディアン粒子径(d)に対するLcの割合、すなわち、Lc/dが50%以上であり、50~150%であるのが好ましく、60~90%であるのがより好ましい。Lc/dが50%以上であると、水酸化マグネシウム粒子の樹脂に対する流動性が良好となる。Lc/dの値が大きいほど六角柱形状の粒子が相対的にc軸方向に発達していることを表している。水酸化マグネシウム粒子と樹脂との界面には、なんらかの相互作用が存在し、粒子形状が樹脂の自由運動を束縛する原因となる。一般に、この傾向は粒子形状の影響を受ける。すなわち、形状異方性の程度が大きくなるほど影響が大きくなる。本発明の水酸化マグネシウム粒子は、c軸方向に十分成長させた粒子であるので、従来のものと比べて形状異方性が小さく、樹脂の自由運動を妨げる要因が少ないという理由による。なお、水酸化マグネシウム粒子のメディアン粒子径dは、前記したLc/dを満足すれば、特に限定されるものではないが、通常、0.1~10μmの範囲とすることが好ましい。
 なお、水酸化マグネシウム粒子のc軸方向の大きさであるLcは、走査型電子顕微鏡による観察において、視野中最大の長さを有する粒子の測定値である。また、メディアン粒子径は、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した場合の、体積基準の累積50%粒子径(D50)である。
 本発明の水酸化マグネシウム粒子は、α線放出量が0.020c/cm/h以下である。この範囲であれば半導体ICを誤作動させる可能性は低い。好ましくは0.001~0.020c/cm/hであり、より好ましくは0.001~0.010c/cm/hである。
 本発明において、水酸化マグネシウム粒子に含有されるα線を放出する元素として、ウラン(U)、トリウム(Th)、ラドン(Rn)が挙げられる。すなわち、具体的には、本発明の水酸化マグネシウム粒子は、U、Th、Rnの金属元素に換算した合計量が、10~100ppm含有している場合があり、好ましくは10~60ppm含有している場合がある。
 本発明の水酸化マグネシウム粒子は、純度が98.0質量%以上である。この範囲であれば、不純物の溶出が極めて抑えられ、高機能性材料として用いられる樹脂の添加剤として好適に使用できる。本発明の水酸化マグネシウム粒子の純度は好ましくは98.5~99.8質量%である。
 本明細書において、純度は、対象粒子中の不純物元素(Ag、Al、B、Ba、Bi、Ca、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、K、Li、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、Rn、S、Si、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、Zn及びZr)の含有量を測定し、これらの合計含有量を100質量%から差し引いた値とする。測定対象となる不純物元素(Ag、Al、B、Ba、Bi、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、K、Li、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、Rn、S、Si、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、Zn及びZr)は、ICP発光分光分析装置を使用して、試料を酸に溶解した後、質量を測定し、Cl量は、分光光度計を使用して、試料を酸に溶解した後、質量を測定した値とする。
 本発明の水酸化マグネシウム粒子は、鉄(Fe)の含有量が30~800ppmであり、かつカルシウム(Ca)の含有量が30~900ppmであるのが好ましい。Feの含有量が30~800ppmであり、かつCaの含有量が30~900ppmであると、水酸化マグネシウム粒子の結晶形状が六角柱形状であって、均一なものができやすく、また金属不純物の溶出が極めて抑えられ、添加剤、例えば、難燃剤として好適に使用できる。Feの含有量が30~600ppmであり、かつCaの含有量が30~800ppmであるのがより好ましく、Feの含有量が30~500ppmであり、かつCaの含有量が30~500ppmであるのがさらに好ましく、Feの含有量が300~500ppmであり、かつCaの含有量が300~500ppmであるのが特に好ましく、Feの含有量が400~500ppmであり、かつCaの含有量が300~500ppmであるのがより特に好ましい。
 なお、本発明の水酸化マグネシウム粒子は、不純物の溶出が極めて抑えられている範囲内で、不純物元素を含んでいてもよい。例えば、本発明の水酸化マグネシウム粒子は、亜鉛(Zn)を10~2000ppm程度含有していてもよい。
2.本発明の水酸化マグネシウム粒子の製造方法
 本発明の水酸化マグネシウム粒子は、例えば、次のようにして製造することができる。
 まず、溶媒に、水酸化マグネシウム(純度が95質量%以上であり、かつα線放出量が0.060c/cm/h以下である)、鉄の化合物、及びカルシウムの化合物を添加し、撹拌して、水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを得、濾過水洗後、その後乾燥させて、水酸化マグネシウム粗粒子を得る。次いで、この水酸化マグネシウム粗粒子を、大気雰囲気中で、800~1900℃の範囲で焼成することにより、酸化マグネシウム原料を得る。続いて、この酸化マグネシウム原料を粉砕し、ふるい分けして得られた、メディアン粒子径が3~30μmであり、かつ結晶子径が10×10-9m以上である酸化マグネシウムを、有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウムの水和反応を行い、生成した固形分をろ別し、水洗、乾燥させて、本発明の製造方法による水酸化マグネシウム粒子を得る。
 具体的には、本発明の水酸化マグネシウム粒子の製造方法は、
(a)溶媒に、水酸化マグネシウム、鉄化合物、及びカルシウム化合物を添加し、撹拌して、水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを得る工程であって、水酸化マグネシウムは、純度が95質量%以上であり、かつα線放出量が0.060c/cm/h以下であり、水酸化マグネシウムに対して鉄の添加量が30~800ppmであり、カルシウムの添加量が30~900ppmである工程、
(b)水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを、濾過、水洗及び乾燥させて、水酸化マグネシウム粗粒子を得る工程、
(c)水酸化マグネシウム粗粒子を、大気雰囲気中で、800~1900℃で焼成して、酸化マグネシウム粒子を得る工程、
(d)酸化マグネシウム粒子を粉砕し、ふるい分けすることにより得られた、メディアン粒子径が3~30μmであり、かつ結晶子径が10×10-9m以上である酸化マグネシウム粉末を、有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、次いで、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウムの水和反応を行い、水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、及び
(e)水酸化マグネシウムスラリーを、濾過、水洗及び乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む。
(1)工程(a)
 工程(a)は、溶媒に、水酸化マグネシウム、鉄化合物、及びカルシウム化合物を添加し、攪拌して、水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを得る工程であって、水酸化マグネシウムは、純度が95質量%以上であり、かつα線放出量が0.060c/cm/h以下であり、水酸化マグネシウムに対して鉄の添加量が30~800ppmであり、カルシウムの添加量が30~900ppmである工程である。
 工程(a)で用いられる水酸化マグネシウムとして、純度が95質量%以上であり、かつα線放出量が0.060c/cm/h以下である水酸化マグネシウムであれば、特に限定されず、市販品を用いることができる。このようなα線放出量を有する水酸化マグネシウムは、例えば、ウラン化合物、トリウム化合物及びラドン化合物を含まないか、極めて含有量の少ないものを選択して、前記工程(a)で用いられる水酸化マグネシウムとすることができる。また、例えば、タテホ化学工業株式会社、宇部マテリアルズ株式会社、神島化学工業株式会社、堺化学工業株式会社、及び協和化学工業株式会社などが製造した市販品を原料として、特開2001-323169号公報に記載されている、U、Th及びRnを、ハイドロタルサイトを用いて除去する方法により、工程(a)で用いられる水酸化マグネシウムを得ることもできる。工程(a)で用いられる水酸化マグネシウムのα線放出量は、好ましくは0.001~0.060c/cm/hであり、より好ましくは0.001~0.050c/cm/hである。また、工程(a)で用いられる水酸化マグネシウムは、U、Th、Rnの金属元素に換算した合計量が、好ましくは10~100ppmであり、より好ましくは10~60ppmである。
 水酸化マグネシウムのメディアン粒子径は、例えば0.5~50μmであることができる。水酸化マグネシウムのメディアン粒子径は、ボールミルなどの粉砕機を用いて上記のメディアン粒子径とすることができる。
 鉄化合物として、酸化鉄(酸化第一鉄及び酸化第二鉄)、水酸化鉄、炭酸鉄、塩化鉄、及び硝酸鉄が挙げられ、酸化鉄が好ましい。鉄の化合物は、単独で用いてもよく、複数の鉄の化合物を組み合わせて使用してもよい。カルシウム化合物として、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム及び硝酸カルシウムが挙げられ、酸化カルシウムが好ましい。カルシウムの化合物は、単独で用いてもよく、複数のカルシウムの化合物を組み合わせて使用してもよい。鉄化合物及びカルシウム化合物のメディアン粒子径は、特に限定されないが、例えば0.5~50μmである。また、鉄化合物及びカルシウム化合物の純度及びα線放出量は、本発明におけるFe及びCaの添加量を満足するものであれば、特に限定されない。例えば、鉄化合物及びカルシウム化合物の純度は95質量%以上であるのが好ましい。また、鉄化合物及びカルシウム化合物のα線放出量は、0.060c/cm/h以下であるのが好ましい。
 溶媒として、イオン交換水が挙げられる。水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーにおける水酸化マグネシウムの濃度は、特に限定されず、50重量%以下であるのが好ましく、10~40重量%であるのがより好ましい。
 鉄化合物及びカルシウム化合物の使用量は、水酸化マグネシウムに対して、鉄(Fe)の添加量が30~800ppmであり、かつカルシウム(Ca)の添加量が30~900ppmである。このようなFeの添加量及びCaの添加量となる、鉄化合物、及びカルシウム化合物の使用量であれば、焼成及び更なる水和工程によって、均一な結晶形状を有する水酸化マグネシウム粒子が得られる。Feの添加量が30~600ppmであり、かつCaの添加量が30~800ppmであるのが好ましく、Feの添加量が30~500ppmであり、かつCaの添加量が30~500ppmであるのがより好ましく、Feの含有量が300~500ppmであり、かつCaの添加量が300~500ppmであるのが特に好ましく、Feの添加量が400~500ppmであり、かつCaの添加量が300~500ppmであるのがより特に好ましい。
 本発明において、原料である水酸化マグネシウムが、鉄、カルシウムを含む場合がある。この場合は、あらかじめ原料である水酸化マグネシウムにおける、鉄、カルシウムの含有量を測定した後で、水酸化マグネシウムに対する鉄、カルシウムの添加量が前記した量となるように、鉄の化合物、及びカルシウムの化合物を添加し、撹拌することにより、水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを得ることができる。
 また、原料である鉄の化合物及びカルシウムの化合物が、ウラン、トリウム及びラドンを含む場合がある。この場合は、あらかじめ原料である鉄の化合物及びカルシウムの化合物における、ウラン、トリウム及びラドンの含有量を測定した後で、鉄の化合物及びカルシウムの化合物に対するウラン、トリウム及びラドンの添加量が前記した量となるように、鉄の化合物、及びカルシウムの化合物を添加し、撹拌することにより、水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを得ることができる。
 なお、工程(a)において、得られる水酸化マグネシウムの結晶性の向上を目的として、水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーに亜鉛化合物を添加してもよい。亜鉛化合物として、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、炭酸亜鉛、塩化亜鉛及び硝酸亜鉛が挙げられる。亜鉛化合物の使用量は、特に限定されないが、例えば、水酸化マグネシウムに対して、亜鉛(Zn)の添加量を10~2000ppmとすることができる。
 撹拌は、例えば、10~50℃で、100~800rpmの回転速度で0.5~5時間で行うことができる。
(2)工程(b)
 工程(b)は、工程(a)で得られた水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを、濾過、水洗及び乾燥させて、水酸化マグネシウム粗粒子を得る工程である。これにより、焼成前の、鉄及びカルシウムを含む水酸化マグネシウム粗粒子が得られる。焼成前の水酸化マグネシウム粗粒子は、水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーに由来する、鉄、及びカルシウムを含む。濾過は、濾紙等を用いて行うことができ、水洗は、水酸化マグネシウムに対して、質量基準で5~100倍の純水を投入することにより行うことができる。
(3)工程(c)
 工程(c)は、工程(b)で得られた水酸化マグネシウム粗粒子を、大気雰囲気中で、800~1900℃で焼成して、酸化マグネシウム粒子を得る工程である。水酸化マグネシウム粗粒子の焼成は、例えば、大気雰囲気中で、電気炉等を使用して焼成することにより行うことができる。ここで、焼成は、所定の昇温速度で焼成温度まで昇温させる工程、及び焼成温度で所定の時間保持する工程を含む焼成方法により達成することができる。昇温速度は、好ましくは1~20℃/分であり、より好ましくは3~10℃/分である。焼成温度は、800~1900℃であり、好ましく1000~1500℃である。焼成温度で保持する時間である焼成時間は、好ましくは0.1~5時間であり、より好ましくは0.1~3時間である。
(4)工程(d)
 工程(d)は、工程(c)で得られた酸化マグネシウム粒子を粉砕し、ふるい分けして得られた、メディアン粒子径が3~30μmであり、かつ結晶子径が10×10-9m以上である酸化マグネシウム粉末を、有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、次いで、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウム粉末の水和反応を行い、水酸化マグネシウムスラリーを得る工程である。
 水和反応に用いられる、粉砕及びふるい分けして得られる酸化マグネシウム粉末のメディアン粒子径は、3~30μmであり、5~20μmであるのが好ましく、5~15μmであるのがより好ましい。この範囲の酸化マグネシウムを原料として使用すれば、十分に水和反応が進み、水和反応しきれない酸化マグネシウムは残留せず、目的の大きさの水酸化マグネシウムを得ることができる。また、結晶子径は、10×10-9m以上であり、10×10-9~40×10-9mであるのが好ましく、10×10-9~30×10-9mであるのがより好ましい。この範囲の酸化マグネシウムを原料に使用すれば、水和時の反応速度が抑制され、粗大な凝集粒子にならない。なお、結晶子径は、X線回折法を用いてScherrer式により算出した値をいう。
 有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸は、原料である酸化マグネシウム粉末の溶解度を抑制するために添加される。
 有機酸としては、カルボキシル基又はスルホ基を有する、脂肪族又は芳香族の有機酸が挙げられる。スルホ基を有する有機酸は、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸が挙げられる。カルボキシル基を有する有機酸は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、及び安息香酸が挙げられる。有機酸として、カルボキシル基を有する脂肪族又は芳香族の有機酸が好ましく、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、及び安息香酸がより好ましい。有機酸は、単独で使用することができ、又は複数の有機酸を組み合わせて使用することができる。
 無機酸としては、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、及びホウ酸が挙げられ、硝酸、リン酸、及び硫酸が好ましい。無機酸は、単独で使用することができ、又は複数の無機酸を組み合わせて使用することができる。
 酸の添加量は、工程(d)で使用される酸化マグネシウム粉末100gに対して、0.01~3.0molであるのが好ましく、0.01~2.0molであるのがより好ましい。このような量であれば、結晶の析出速度が適度であり、得られる水酸化マグネシウム粒子のメディアン粒子径にばらつきが少なくなる。酸として、2以上の酸(2以上の有機酸、2以上の無機酸、並びに1以上の有機酸と1以上の無機酸との組み合わせ)を用いる場合、酸の添加量は、2以上の酸の合計量である。
 水和反応は、100℃以下、例えば、50~100℃の温水中において、高剪断撹拌下にて行われる。温水の温度は、好ましくは60~100℃である。温水に用いられる水として、不純物の混入を避けるために、イオン交換水が好ましい。高剪断撹拌は、酸化マグネシウムの水和反応が十分に進み所望の水酸化マグネシウムスラリーが得られる撹拌の程度であればよく、例えばタービン羽根を備えた高速撹拌機を使用することで行うことができる。撹拌機の周速は、好ましくは8~18m/sであり、より好ましくは9~15m/sである。混合時間は、酸化マグネシウムの水和反応の程度に応じて変更でき、例えば0.5~6時間とすることができる。
 本発明において、工程(d)で得られる水酸化マグネシウムスラリーに含まれる水酸化マグネシウムを種結晶として用いて、酸化マグネシウム粒子の水和反応を行うことが、より高純度かつ粒子形状が大きい水酸化マグネシウム粒子が得られる点で好ましい。すなわち、工程(d)が、さらに、下記の工程(d’):工程(d)で得られた水酸化マグネシウムスラリーと、工程(d)で定義された酸化マグネシウム粉末とを、有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、次いで、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウム粉末の水和反応を行い、水酸化マグネシウムスラリーを得る工程を含むのが好ましい。
 工程(d’)において、工程(d)で定義された酸化マグネシウム粉末とは、工程(c)で得られた酸化マグネシウム粒子を粉砕し、ふるい分けして得られた、メディアン粒子径が3~30μmであり、かつ結晶子径が10×10-9m以上の酸化マグネシウム粉末である。
 工程(d’)で種結晶として用いられる水酸化マグネシウムスラリーに含まれる水酸化マグネシウムの量は、工程(d’)で得られる水酸化マグネシウムスラリーにおける水酸化マグネシウムに換算して10~40重量%であるのが好ましい。
 工程(d’)における水和反応の条件は、好ましいものも含め、前記工程(d)で記載されたとおりである。
(5)工程(e)
 工程(e)は、工程(d)で得られた水酸化マグネシウムスラリーを、ろ過、水洗、及び乾燥して、水酸化マグネシウム粒子を得る工程である。ここで、工程(d)が工程(d’)を含む場合は、工程(e)における水酸化マグネシウムスラリーは、工程(d’)で得られた水酸化マグネシウムスラリーである。
 濾過及び水洗は、前記工程(b)で記載した方法が挙げられる。
 本発明において、工程(e)で得られた水酸化マグネシウム粒子、すなわち本発明の製造方法により得られた水酸化マグネシウム粒子を、工程(d)に記載された酸化マグネシウムの水和反応のための種結晶として用いることもできる。
 すなわち、工程(e)が、さらに(e’)工程(e)で得られた水酸化マグネシウム粒子、及び工程(d)で定義された酸化マグネシウム粉末を、有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、次いで、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウム粉末の水和反応を行い、水酸化マグネシウムスラリーを得る工程と、(e”)工程(e’)で得られた水酸化マグネシウムスラリーを、ろ過、水洗、及び乾燥して、水酸化マグネシウム粒子を得る工程を含むこともできる。工程(e’)及(e”)における酸化マグネシウムの水和反応における条件、及び種結晶となる水酸化マグネシウム粒子の使用量は、前記したとおりである。
 上記の工程により、本発明の製造方法により製造される水酸化マグネシウム粒子が得られる。本発明の製造方法によって得られる水酸化マグネシウム粒子は、好ましくは本発明の水酸化マグネシウム粒子である。
 本発明の水酸化マグネシウム粒子は、各種の表面処理を施すことにより、樹脂に対する親和性、耐酸性、撥水性、紫外線吸収性等の機能を向上させることができる。本発明の水酸化マグネシウム粒子は、上述したように樹脂中の分散が良くなり、上記のように表面処理によって機能を付与した場合にも、その機能を充分に発揮できる。
 樹脂との親和性を高めるための表面処理剤としては、例えば、高級脂肪酸又はそのアルカリ金属塩、リン酸エステル、シランカップリング剤類、多価アルコールの脂肪酸エステル類等があげられる。また、耐酸性及び撥水性等を高めるためには、例えば、メチルシリケート、エチルシリケートの加水分解によるシリカコーティング、シリコーンオイル、ポリフルオロアルキルリン酸エステル塩等によるコーティング等及びコロイダルシリカ、アルミナゾル、フュームドシリカ等による表面処理が行われる。また、紫外線吸収性を高めるためには、例えば、硫酸チタニルを加水分解反応させて二酸化チタンを被覆することが行われる。前記した表面処理は、複数を組み合わせて行ってもよい。表面処理剤の量は、特に限定されず、例えば、水酸化マグネシウムに対して0.1~10重量%である。
3.樹脂組成物
 本発明の樹脂組成物は、(I)エポキシ樹脂、(II)硬化剤、(III)無機充填材、及び(IV)難燃剤として、本発明の水酸化マグネシウム粒子、又は本発明の製造方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を含む。
 成分(I)のエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などが挙げられ、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
 成分(II)の硬化剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものが使用でき、例えば、フェノール樹脂、酸無水物、アミン化合物が挙げられ、フェノール樹脂が好ましい。
 成分(III)の無機充填材としては、例えば、石英ガラス粉末、タルク、シリカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素及びカーボンブラック粉末などが挙げられる。なかでも、シリカ粉末が好ましく、とくに球状シリカ粉末、とりわけ球状溶融シリカ粉末が好ましい。
 本発明の樹脂組成物は、本発明の水酸化マグネシウム粒子、又は本発明の製造方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材等とともに混練して得られる。この樹脂組成物において、水酸化マグネシウム難燃剤の配合量は、樹脂組成物全体の1~35質量%であるのが好ましい。より好ましくは、無機物の合計、すなわち、水酸化マグネシウム難燃剤と無機充填材との合計配合量が、樹脂組成物全体の60~95質量%である。
 上記の樹脂組成物は、難燃性、耐湿性、耐酸性などの耐環境性にも優れており、半導体用の封止剤として有用であるため、この樹脂組成物により封止された各種半導体装置を製造することができる。
 半導体封止用樹脂組成物は、各種原材料を均一に分散混合できるものであれば、調製法は特に限定されるものではない。具体例をあげると、例えば、ミキサー等によって十分混合し、ミキシングロール、押出機等によって溶融混練した後、冷却、粉砕し、これを顆粒状に成形したもの、成形条件に合うような寸法及び重量でタブレット化したもの、あるいは、上記樹脂組成物の各成分の混合物をパレット上に受け入れ、これを冷却後、プレス圧延、ロール圧延、又は溶媒を混合したものを塗工してシート化するなどの方法によりシート状に成形したもの等様々な形態のものとすることができる。
 このようにして得られる半導体封止用樹脂組成物を用いた半導体素子の封止方法は、特に限定されるものではなく、例えば通常のトランスファー成形等の公知の成形方法を使用することができる。
 本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
 実施例において得られた水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子の、結晶形状及びLc、メディアン粒子径(レーザ回折散乱式粒度分布の測定)、水酸化マグネシウム中の不純物元素の質量、純度、及びα線放出量は、以下の方法によって測定した。
(1)結晶形状及びLcの測定
 結晶形状は走査型電子顕微鏡により観察した。また、走査型電子顕微鏡観察において視野中最大の長さを有する粒子のLcを測定した。
(2)レーザ回折散乱式粒度分布の測定
 レーザ回折散乱式粒度分布測定装置(商品名:MT3300、日機装社製)を使用して、メディアン粒子径(体積基準の累積50%粒子径(D50))を測定した。
(3)水酸化マグネシウム中の不純物元素の質量の測定
 測定対象となる不純物元素(Ag、Al、B、Ba、Bi、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、K、Li、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Si、Sr、Ti、Tl、V、Zn及びZr)は、ICP発光分光分析装置(商品名:SPS-5100、セイコーインスツルメンツ製)を使用して、試料を酸に溶解した後、質量を測定した。
 U、Th及びRnは、ICP発光分光分析装置(商品名:ICP-MS SPQ9000、エスアイアイ・ナノテクノロジー製)を使用して、試料を酸に溶解した後、質量を測定した。
 Clは、分光光度計(商品名:UV-2550、島津製作所製)を使用して、試料を酸に溶解した後、質量を測定した。
(4)純度の測定
 水酸化マグネシウムの純度は、100質量%から上記の「水酸化マグネシウム中の不純物元素の質量の測定」で測定した不純物元素の質量の合計を差し引いた値として算出した。
(5)α線放出量の測定
 低レベルα線測定装置(商品名:LACS-4000M)を使用して、α粒子束密度(α線放出量)を測定した。測定条件は以下の通りである。印加電圧:1.9kV、計数ガス:PR-10ガス(Ar90%、CH10%)100ml/分、試料面積:4000cm、全計数時間:99時間、計数効率:80%
[実施例1]
<水酸化マグネシウム粒子の製造>
 水酸化マグネシウム(純度が95質量%以上であり、α線放出量が0.028c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が4.9μmである)と、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が400ppmになるような量の酸化鉄(純度が98.4質量%以上であり、α線放出量が0.001c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が0.53μmである)と、Caの添加量が300ppmになるような量の酸化カルシウム(純度が99.5質量%以上であり、α線放出量が0.002c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が1.04μmである)と、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%になるような量のイオン交換水とを容器に入れて、撹拌した。次いで、得られた白色沈殿を濾過し、水洗、乾燥した。この乾燥物をボールミルで粉砕し、電気炉を用いて1400℃で2時間焼成した。この焼成物をボールミルで4時間粉砕した後、分級し、酸化マグネシウム粉末を得た。得られた酸化マグネシウム粉末のメディアン粒子径は9.6μmであり、結晶子径は29.9×10-9mであった。
 得られた酸化マグネシウム粉末を、濃度0.02mol/Lの酢酸10Lを入れた内容積20Lの容器に、酸化物(MgO)濃度が100g/Lになるような量で添加した。得られた酸化マグネシウム含有混合溶液を90℃に保持しながら、高速撹拌機を使用し、タービン羽根の周速を10m/sとして撹拌しながら、4時間水和反応を行った。その後、そのスラリーを種結晶として、最終的に得られる水酸化マグネシウムに換算して25重量%となる水酸化マグネシウムをスラリー状で添加し、再度酸化マグネシウム粉末を、濃度0.02mol/Lの酢酸10Lを入れた内容積20Lの容器に、種結晶の水酸化マグネシウム及び追加の酸化マグネシウムの合計量が、MgOとしての濃度が100g/Lになるような量で添加した。得られた酸化マグネシウム含有混合溶液を90℃に保持しながら、高速撹拌機を使用し、タービン羽根の周速を10m/sとして撹拌しながら、4時間水和反応を行った。最終的に得られる水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥して、水酸化マグネシウム粒子を得た。
 得られた水酸化マグネシウム粒子は、水酸化マグネシウムの純度が99.1質量%であった。
<評価試験>
 この水酸化マグネシウム粒子を表1に示した割合でエポキシ樹脂に混練し、得られた樹脂組成物のスパイラルフロー及び難燃性を下記の条件で測定した。ここで、スパイラルフローは、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の流動性を表す値である。なお、エポキシ樹脂としては、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量198)、硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂(水酸基当量105)、硬化促進剤としては、トリフェニルホスフィン、無機充填材としては、球状溶融シリカをそれぞれ使用した。表1における金属水酸化物割合は、水酸化マグネシウム難燃剤の割合であり、無機物割合は、水酸化マグネシウム難燃剤及び球状溶融シリカの割合である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(1)難燃性測定方法
 エポキシ樹脂組成物を用いて、厚み1/16インチの難燃性試験片を作製し(成形条件:温度175℃、時間120秒間、ポストキュア175℃×6時間)、UL-94 V-0規格の方法に準じて難燃性を評価した。なお、「X」は、V-0の規格より悪かったものである。
(2)スパイラルフロー測定方法
 スパイラルフロー測定用金型を用い、温度175℃、圧力6MPaの条件で、EMMI 1-66に準じてスパイラルフロー値を測定した。
[実施例2]
 水酸化マグネシウム(純度が95質量%以上であり、α線放出量が0.049c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が5.0μmである)と、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が450ppmになるような量の酸化鉄と、Caの添加量が700ppmになるような量の酸化カルシウムと、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%になるような量のイオン交換水とを容器に入れて、撹拌した。なお、酸化鉄及び酸化カルシウムは、実施例1で用いたものと同じである。次いで、得られた白色沈殿を濾過し、水洗、乾燥した。この乾燥物をボールミルで粉砕し、電気炉を用いて1400℃で2時間焼成した。この焼成物をボールミルで8時間粉砕した後、分級し、酸化マグネシウム粉末を得た。得られた酸化マグネシウム粉末のメディアン粒子径は6.8μmであり、結晶子径は27.6×10-9mであった。
 得られた酸化マグネシウム粉末を、濃度0.03mol/Lの酢酸10Lを入れた内容積20Lの容器に、酸化物(MgO)濃度が100g/Lになるような量で添加した。得られた酸化マグネシウム含有混合溶液を90℃に保持しながら、高速撹拌機を使用し、タービン羽根の周速を10m/sとして撹拌しながら、4時間水和反応を行った。その後、濾過、水洗、乾燥を行い、水酸化マグネシウム粒子を得た。
 得られた水酸化マグネシウム粒子は、水酸化マグネシウムの純度が98.7質量%であった。
[実施例3]
 実施例2で用いた水酸化マグネシウム(純度が95質量%以上であり、α線放出量が0.049c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が5.0μmである)と、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が50ppmになるような量の酸化鉄と、Caの添加量が200ppmになるような量の酸化カルシウムと、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%になるような量のイオン交換水とを容器に入れて、撹拌した。なお、酸化鉄及び酸化カルシウムは、実施例1で用いたものと同じである。次いで、得られた白色沈殿を濾過し、水洗、乾燥した。この乾燥物をボールミルで粉砕し、電気炉を用いて1400℃で2時間焼成した。この焼成物をボールミルで8時間粉砕した後、分級し、酸化マグネシウム粉末を得た。得られた酸化マグネシウム粉末のメディアン粒子径は5.8μmであり、結晶子径は26.6×10-9mであった
 得られた酸化マグネシウム粉末を、濃度0.03mol/Lの酢酸10Lを入れた内容積20Lの容器に、酸化物(MgO)濃度が100g/Lになるような量で添加した。得られた酸化マグネシウム含有混合溶液を90℃に保持しながら、高速撹拌機を使用し、タービン羽根の周速を10m/sとして撹拌しながら、4時間水和反応を行った。その後、濾過、水洗、乾燥を行い、水酸化マグネシウム粒子を得た。
 得られた水酸化マグネシウム粒子は、水酸化マグネシウムの純度が98.9質量%であった。
[実施例4]
 実施例2で用いた水酸化マグネシウム(純度が95質量%以上であり、α線放出量が0.049c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が5.0μmである)と、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が200ppmになるような量の酸化鉄と、Caの添加量が50ppmになるような量の酸化カルシウムと、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%になるような量のイオン交換水とを容器に入れて、撹拌した。次いで、得られた白色沈殿を濾過し、水洗、乾燥した。なお、酸化鉄及び酸化カルシウムは、実施例1で用いたものと同じである。この乾燥物をボールミルで粉砕し、電気炉を用いて1400℃で2時間焼成した。この焼成物をボールミルで8時間粉砕した後、分級し、酸化マグネシウム粉末を得た。得られた酸化マグネシウム粉末のメディアン粒子径は6.4μmであり、結晶子径は26.8×10-9mであった。
 得られた酸化マグネシウム粉末を、濃度0.03mol/Lの酢酸10Lを入れた内容積20Lの容器に、酸化物(MgO)濃度が100g/Lになるような量で添加した。得られた酸化マグネシウム含有混合溶液を90℃に保持しながら、高速撹拌機を使用し、タービン羽根の周速を10m/sとして撹拌しながら、4時間水和反応を行った。その後、濾過、水洗、乾燥を行い、水酸化マグネシウム粒子を得た。
 得られた水酸化マグネシウム粒子は、水酸化マグネシウムの純度が98.8質量%であった。
[実施例5]
 実施例2で用いた水酸化マグネシウム(純度が95質量%以上であり、α線放出量が0.049c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が5.0μmである)と、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が400ppmになるような量の酸化鉄と、Caの添加量が600ppmになるような量の酸化カルシウムと、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%になるような量のイオン交換水とを容器に入れて、撹拌した。なお、酸化鉄及び酸化カルシウムは、実施例1で用いたものと同じである。次いで、得られた白色沈殿を濾過し、水洗、乾燥した。この乾燥物をボールミルで粉砕し、電気炉を用いて1400℃で2時間焼成した。この焼成物をボールミルで8時間粉砕した後、分級し、酸化マグネシウム粉末を得た。得られた酸化マグネシウム粉末のメディアン粒子径は6.5μmであり、結晶子径は29.1×10-9mであった。
 得られた酸化マグネシウム粉末を、濃度0.03mol/Lの硝酸10Lを入れた内容積20Lの容器に、酸化物(MgO)濃度が100g/Lになるような量で添加した。得られた酸化マグネシウム含有混合溶液を90℃に保持しながら、高速撹拌機を使用し、タービン羽根の周速を10m/sとして撹拌しながら、4時間水和反応を行った。その後、濾過、水洗、乾燥を行い、水酸化マグネシウム粒子を得た。
 得られた水酸化マグネシウム粒子は、水酸化マグネシウムの純度が99.0質量%であった。
[比較例1]
 水酸化マグネシウム(純度が95質量%以上であり、α線放出量が0.082c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が5.1μmである)と、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が450ppmになるような量の酸化鉄と、Caの添加量が700ppmになるような量の酸化カルシウムと、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%になるような量のイオン交換水とを容器に入れて、撹拌した。なお、酸化鉄及び酸化カルシウムは、実施例1で用いたものと同じである。次いで、得られた白色沈殿を濾過し、水洗、乾燥した。この乾燥物をボールミルで粉砕し、電気炉を用いて1400℃で2時間焼成した。この焼成物をボールミルで8時間粉砕した後、分級し、酸化マグネシウム粉末を得た。得られた酸化マグネシウム粉末のメディアン粒子径は7.2μmであり、結晶子径は28.4×10-9mであった。
 得られた酸化マグネシウム粉末を、濃度0.03mol/Lの酢酸10Lを入れた内容積20Lの容器に、酸化物(MgO)濃度が100g/Lになるような量で添加した。得られた酸化マグネシウム含有混合溶液を90℃に保持しながら、高速撹拌機を使用し、タービン羽根の周速を10m/sとして撹拌しながら、4時間水和反応を行った。その後、濾過、水洗、乾燥を行い、水酸化マグネシウム粒子を得た。
 得られた水酸化マグネシウム粒子は、水酸化マグネシウムの純度が98.8質量%であった。
 [比較例2]
 実施例1で用いた水酸化マグネシウム(純度が95質量%以上であり、α線放出量が0.028c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が4.9μmである)と、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が1500ppmになるような量の酸化鉄と、Caの添加量が800ppmになるような量の酸化カルシウムと、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%になるような量のイオン交換水とを容器に入れて、撹拌した。なお、酸化鉄及び酸化カルシウムは、実施例1で用いたものと同じである。次いで、得られた白色沈殿を濾過し、水洗、乾燥した。この乾燥物をボールミルで粉砕し、電気炉を用いて1400℃で2時間焼成した。この焼成物をボールミルで8時間粉砕した後、分級し、酸化マグネシウム粉末を得た。得られた酸化マグネシウム粉末のメディアン粒子径は6.5μmであり、結晶子径は25.4×10-9mであった。
 得られた酸化マグネシウム粉末を、濃度0.03mol/Lの酢酸10Lを入れた内容積20Lの容器に、酸化物(MgO)濃度が100g/Lになるような量で添加した。得られた酸化マグネシウム含有混合溶液を90℃に保持しながら、高速撹拌機を使用し、タービン羽根の周速を10m/sとして撹拌しながら、4時間水和反応を行った。その後、濾過、水洗、乾燥を行い、水酸化マグネシウム粒子を得た。
 得られた水酸化マグネシウム粒子は、水酸化マグネシウムの純度が98.2質量%であった。
[比較例3]
 実施例1で用いた水酸化マグネシウム(純度が95質量%以上であり、α線放出量が0.028c/cm/hであり、かつメディアン粒子径が4.9μmである)と、水酸化マグネシウム中のFeの添加量が450ppmになるような量の酸化鉄と、Caの添加量が1500ppmになるような量の酸化カルシウムと、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%になるような量のイオン交換水とを容器に入れて、撹拌した。なお、酸化鉄及び酸化カルシウムは、実施例1で用いたものと同じである。次いで、得られた白色沈殿を濾過し、水洗、乾燥した。この乾燥物をボールミルで粉砕し、電気炉を用いて1400℃で2時間焼成した。この焼成物をボールミルで8時間粉砕した後、分級し、酸化マグネシウム粉末を得た。得られた酸化マグネシウム粉末の体積基準の50%粒子径は7.2μmであり、結晶子径は28.4×10-9mであった。
 得られた酸化マグネシウム粉末を、濃度0.03mol/Lの酢酸10Lを入れた内容積20Lの容器に、酸化物(MgO)濃度が100g/Lになるような量で添加した。得られた酸化マグネシウム含有混合溶液を90℃に保持しながら、高速撹拌機を使用し、タービン羽根の周速を10m/sとして撹拌しながら、4時間水和反応を行った。その後、濾過、水洗、乾燥を行い、水酸化マグネシウム粒子を得た。
 得られた水酸化マグネシウム粒子は、水酸化マグネシウムの純度が98.1質量%であった。
 実施例及び比較例で得られた水酸化マグネシウム粒子について、純度、結晶形状、Lc、d(メディアン粒子径)、Fe量、Ca量、U、Th及びRnの合計量、並びにLc/dを表2にまとめる。また、実施例及び比較例で得られた水酸化マグネシウム粒子についてのα線放出量、並びに実施例及び比較例で得られた水酸化マグネシウム粒子を用いた樹脂組成物について、スパイラルフロー及び難燃性を表3にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2及び表3の結果からも明らかなように、本発明の水酸化マグネシウムは、Lcが0.5~6.0μmであり、Lc/dが50%以上であり、α線放出量が0.020c/cm/h以下であり、純度が98.0質量%以上であった。また、本発明の水酸化マグネシウム粒子を難燃剤として添加した際、従来の水酸化マグネシウム粒子よりもスパイラルフローが大きく流動性が良好であることが確認された。一方、比較例の水酸化マグネシウム粒子は、α線放出量が大きいものであるか、添加剤として樹脂に混練した際、難燃性や流動性が悪いものであった。
 本発明の水酸化マグネシウム粒子は、α線放出量が少なく、微細粒子や、不定形な粒子を含有しないため粒子全体が均一な結晶形状のもので構成されていることから、樹脂への親和性が良好である。以上のことから、本発明の水酸化マグネシウム粒子は、α線対策の問題に対応可能であると同時に、難燃性、及び、樹脂に対する流動性に優れている。したがって、トランジスタ、IC、LSI等の半導体装置の封止用樹脂組成物のための充填材として極めて有用である。

Claims (8)

  1.  結晶外形が、互いに平行な上下2面の六角形の基底面と、これらの基底面間に形成される外周6面の角柱面とからなる六角柱形状粒子であって、前記六角柱形状粒子のc軸方向の大きさが0.5~6.0μmであり、前記c軸方向の大きさが前記六角柱形状粒子の平均粒子径の50%以上であり、α線放出量が0.020c/cm/h以下であり、かつ純度が98.0質量%以上である水酸化マグネシウム粒子。
  2.  Feの含有量が30~800ppmでありかつCaの含有量が30~900ppmである、請求項1記載の水酸化マグネシウム粒子。
  3.  水酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、
    (a)溶媒に、水酸化マグネシウム、鉄化合物、及びカルシウム化合物を添加し、撹拌して、水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを得る工程であって、水酸化マグネシウムは、純度が95質量%以上であり、かつα線放出量が0.060c/cm/h以下であり、水酸化マグネシウムに対して鉄の添加量が30~800ppmであり、カルシウムの添加量が30~900ppmである工程、
    (b)水酸化マグネシウム、鉄、及びカルシウムを含むスラリーを、濾過、水洗及び乾燥させて、水酸化マグネシウム粗粒子を得る工程、
    (c)水酸化マグネシウム粗粒子を、大気雰囲気中で、800~1900℃で焼成して、酸化マグネシウム粒子を得る工程、
    (d)酸化マグネシウム粒子を粉砕し、ふるい分けすることにより得られた、メディアン粒子径が3~30μmであり、かつ結晶子径が10×10-9m以上である酸化マグネシウム粉末を、有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、次いで、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウムの水和反応を行い、水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、及び
    (e)水酸化マグネシウムスラリーを、濾過、水洗及び乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
    を含む、製造方法。
  4.  工程(d)が、さらに
    (d’)工程(d)で得られる水酸化マグネシウムスラリーと、工程(d)で定義された酸化マグネシウム粉末とを、有機酸及び無機酸からなる群より選択される1以上の酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、次いで、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウムの水和反応を行い、水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、
    を含む、請求項3記載の製造方法。
  5.  (I)エポキシ樹脂、
     (II)硬化剤、
     (III)無機充填材、及び
     (IV)難燃剤として、請求項1若しくは2記載の水酸化マグネシウム粒子、又は請求項3若しくは4記載の製造方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を含む樹脂組成物。
  6.  前記水酸化マグネシウム粒子の配合量が、前記樹脂組成物の1~35質量%である、請求項5記載の樹脂組成物。
  7.  半導体封止用に使用される、請求項5又は6記載の樹脂組成物。
  8.  請求項5又は6記載の樹脂組成物を使用した半導体装置。
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