JP7711080B2 - 球状アルミナ粉末、樹脂組成物、半導体封止材料 - Google Patents
球状アルミナ粉末、樹脂組成物、半導体封止材料Info
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Description
すなわち、本発明は、下記のとおりである。
[2] 前記第2の極大ピークを有するピークの範囲における頻度の累積値が55体積%以上である[1]に記載の球状アルミナ粉末。
[3] 前記第1の極大ピークを有するピークの範囲における頻度の累積値が35体積%以下である[1]又は[2]に記載の球状アルミナ粉末。
[4] 前記第1極大粒子径-1μmにおける頻度、及び、前記第1極大粒子径+1μmにおける頻度のそれぞれが、前記第1極大粒子径における頻度の50%以上である[1]~[3]のいずれかに記載の球状アルミナ粉末。
[5] 粒子径55μm以上の粒子含有率が0.1質量%以下である[1]~[4]のいずれかに記載の球状アルミナ粉末。
[6] 樹脂と、[1]~[5]のいずれかに記載のアルミナ粉末とを含む樹脂組成物。[7] [6]に記載の樹脂組成物を含む半導体封止材料。
以下、本発明の実施形態(本実施形態)について詳細に説明する。
[球状アルミナ粉末]
本実施形態に係る球状アルミナ粉末は、レーザー回折散乱式粒度分布測定機にて測定された粒度分布において、小径側から第1の極大ピークと第2の極大ピークとを有する。第1の極大ピークと第2の極大ピークとを有する少なくとも多峰性とすることで、粒径の大きな球状アルミナ粉末(第2極大ピーク内の球状アルミナ粉末)の粒子間や間隙に粒径の小さな球状アルミナ粉末(第1極大ピーク内の球状アルミナ粉末)が入り込んで最密充填が得られやすくなる。また、既述のとおり、第1極大ピーク内の球状アルミナ粉末により液架橋が抑制され、実用的な球状アルミナ粉末となる。
第2の極大ピークを示す第2極大粒子径は30~50μmの範囲にあり、35~48μmの範囲にあることが好ましい。第2極大粒子径が30~50μmの範囲外にあると転がり抵抗が増してしまい球状アルミナ粉末を含む樹脂組成物の粘度が増大してスパイラルフローが低下してしまう。
第1の極大ピークと第2の極大ピークは、既述のとおり、レーザー回折散乱式粒度分布測定機にて測定されるが、具体的には実施例に記載の方法にて測定、算出することができる。
また、上記の範囲内で頻度が最大となるときの径が極大粒子径となる。
ここで、上記平均粒子径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定機にて測定される体積基準の累積50%径(D50)であり、実施例に記載の方法にて測定、算出することができる。
ここで、上記平均球形度は、実施例に記載の方法にて測定、算出することができる。
ここで、上記比表面積はBET法に基づく値であり、BET一点法にて測定、算出することができる。
まず、原料となるアルミナ原料粉末は、アルミナ粉末又は水酸化アルミニウム粉末であることが好ましい。
そして、所望の第1極大粒子径とほぼ同じ平均粒子径のアルミナ原料粉末を、水素、天然ガス、アセチレンガス、プロパンガス、ブタン、LPG等の燃料ガスで形成された高温火炎中に投入し、溶融球状化させることによって、第1の球状アルミナ粉末を作製する。
同様に、所望の第2極大粒子径とほぼ同じ平均粒子径のアルミナ原料粉末を溶融球状化させることによって、第2の球状アルミナ粉末を作製する。
なお、球状アルミナ粉末の平均球形度及び比表面積は、高温火炎が形成された炉内温度、アルミナ原料粉末の粒径、及び投入量の少なくともいずれかを制御することによって調整することができる。
このときの所望の範囲とは、第2極大粒子径-10μmから第2極大粒子径+10μmまでの範囲を4等分した5点のそれぞれの粒子径の頻度の累積値が25~45体積%となるような範囲、第1極大粒子径-1μmにおける頻度、及び、第1極大粒子径+1μmにおける頻度のそれぞれが第1極大粒子径における頻度の50%以上となるような範囲等をいう。
なお、精密風力分級においてフィード量等を調整することで、粒度分布のピーク形状をシャープとしたり、あるいはブロードとしたりすることができる。
本発明に係る樹脂組成物は、樹脂と、既述の本発明のアルミナ粉末とを含む。また、本発明に係る半導体封止材料は、既述の本発明の樹脂組成物を含む。
エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進させるために、例えばトリフェニルホスフィン、1,8-ジアザ-ビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7等の硬化促進剤を使用することができる。
シランカップリング剤として、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン、フェニルアミノシラン、N-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン等の疎水性シラン化合物やメルカプトシラン等が挙げられる。
表面処理剤として、Zrキレート、チタネートカップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。
難燃剤として、ハロゲン化エポキシ樹脂やリン化合物など、着色剤として、カーボンブラック、酸化鉄、染料、顔料等が挙げられる。
難燃助剤として、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5等が挙げられる。
離型剤として、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィン等が挙げられる。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径4μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径35μmアルミナ粉末を得た。
なお、平均粒子径、平均球形度の測定は下記のようにして行った(下記実施例及び比較例についても同様)。
球状アルミナ粉末の平均粒径(体積基準)は、レーザー回折散乱法(マイクロトラック(日機装製、商品名「MT3300EX II」))によって測定した。
球状アルミナ粉末の平均球形度は、シスメックス社製商品名「FPIA-3000」のフロー式粒子像分析装置を用い、以下のようにして測定した。粒子像から粒子の投影面積(A)と周囲長(PM)を測定する。周囲長(PM)に対応する真円の面積を(B)とすると、その粒子の球形度はA/Bとして表示できる。そこで試料粒子の周囲長(PM)と同一の周囲長を持つ真円を想定するとPM=2πr、B=πr2であるから、B=π×(PM/2π)2となり、個々の粒子の球形度は、円形度=A/B=A×4π/(PM)2として算出できる。これを任意に選ばれた100個以上の粒子について測定し、その平均値を2乗したものを平均球形度とした。測定溶液はサンプル0.1gに蒸留水20mlとプロピレングリコール10mlを加え、3分間超音波分散処理を行い調製した。
実施例1の球状アルミナ粉末の粒度分布(粒径と頻度)をレーザー回折散乱法により測定した。測定には粒度分布測定機として、既述のマイクロトラックを用いた。
結果を下記表1に示す。
粘度測定は、作製した上記球状アルミナ粉末を樹脂組成物中65体積%(88.1質量%)となるようにビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(エポキシ当量169、エピコート807;三菱化学社製)に投入後、撹拌と脱泡処理を行い粘度測定用の樹脂組成物を調製した。結果を表1に示す。なお、粘度は100Pa・s以下が好ましい。
スパイラルフロー金型を用い、EMMI-66(EpoxyMolding Material Institute;Society of Plastic Industry)に準拠して、樹脂組成物の流動性を評価した。なお、金型温度は175℃、成型圧力7.4MPa、保圧時間90秒とした。
B型粘度計(東機産業社製商品名「TVB-10」)を用い、温度30℃、10rpm
の回転数により上記粘度測定用の樹脂組成物の粘度測定を行った。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径4μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径38μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径8μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径33μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径4μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径43μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径5μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径36μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径5μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径36μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径2μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径36μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径10μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径43μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径5μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径28μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径5μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径51μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径5μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径39μmアルミナ粉末を得た。
(第1の球状アルミナ粉末の作製)
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径5μmアルミナ粉末を得た。
LPGと酸素ガスによって形成された火炎中にアルミナ粉末を投入し、球状化処理を行った後、サイクロン分級による分級処理を行って、平均球形度0.92、平均粒子径36μmアルミナ粉末を得た。
Claims (4)
- レーザー回折散乱式粒度分布測定機にて測定された粒度分布において、小径側から第1の極大ピークと第2の極大ピークとを有し、
第1の極大ピークを示す第1極大粒子径が3~9μmの範囲にあり、
第2の極大ピークを示す第2極大粒子径が34~50μmの範囲にあり、
前記第2極大粒子径-10μmから前記第2極大粒子径+10μmまでの範囲を4等分した5点のそれぞれの粒子径の頻度の累積値が25~45体積%であり、
前記第2の極大ピークを有するピークの範囲における頻度の累積値が55体積%以上であり、
前記第1の極大ピークを有するピークの範囲における頻度の累積値が35体積%以下であり、
前記第1極大粒子径-1μmにおける頻度、及び、前記第1極大粒子径+1μmにおける頻度のそれぞれが、前記第1極大粒子径における頻度の50%以上である球状アルミナ粉末。 - 粒子径55μm以上の粒子含有率が0.1質量%以下である請求項1に記載の球状アルミナ粉末。
- 樹脂と、請求項1又は2に記載のアルミナ粉末とを含む樹脂組成物。
- 請求項3に記載の樹脂組成物を含む半導体封止材料。
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