球状アルミナ粉末、その製造方法及びそれを用いた組成物
【課題】本発明は、樹脂に高充填した場合にも低粘度・高流動性かつ低バリ特性を有する樹脂組成物を調整することのできる球状アルミナ粉末、その製造方法及びそれら含有してなる樹脂組成物を提供する。
【解決手段】平均粒径が３〜７０μｍ、平均球形度が０．８５以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０１〜１．００μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着している球状アルミナ粉末。平均粒径が５〜５０μｍ、平均球形度が０．９０以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０５〜０．８０μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着している球状アルミナ粉末。
【解決手段】平均粒径が３〜７０μｍ、平均球形度が０．８５以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０１〜１．００μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着している球状アルミナ粉末。平均粒径が５〜５０μｍ、平均球形度が０．９０以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０５〜０．８０μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着している球状アルミナ粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状アルミナ粉末及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣの高機能化及び高速化の進展に伴い、その発熱量は増大傾向にあり、封止材等の電子部品に用いられる樹脂に対しても高熱放散性の要求が高まっており、さらに高充填されても流動性・成形性に優れた封止材料が求められている。従来、高熱伝導性無機粉末として、高充填可能な球状アルミナが知られているが、球状アルミナ粉末単独では高流動性及びバリ特性が不十分なため、樹脂組成物の特性を十分に満足する効果が得られていない。
これらの特性を改善する手法として、アルミナ粉末とシリカ粉末を併用することが知られている。例えば、特許文献１では、球状アルミナ粉末に、粒度を適正化した超微粉の球状シリカ粉末を適正量混合する方法が提案されており、この方法を取ることで、高流動性及びバリ特性を向上させることができるが、超微粉の球状シリカ粉末は凝集し易い為、このシリカ粉末を球状アルミナ粉末中に均一に分散させるのには、高度な技術を要するという問題があった。また特許文献２では、アルミナ粉末の表面をシリカコーティング層が形成された粉末について提案されている。本発明によれば、アルミナ粒子内のソーダ分を密封することで、耐湿信頼性の向上は見られたものの、樹脂等に混合した際の流動性・粘度特性の向上には影響を及ぼしていない。これらの特許文献では、球状アルミナ粉末を用いることによる低粘度・高流動性の発現が不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４４４９１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、樹脂に高充填した場合にも低粘度・高流動性かつ低バリ特性を有する樹脂組成物を調整することのできる球状アルミナ粉末、その製造方法及びそれら含有してなる樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）平均粒径が３〜７０μｍ、平均球形度が０．８５以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０１〜１．００μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着していることを特徴とする球状アルミナ粉末。
（２）平均粒径が５〜５０μｍ、平均球形度が０．９０以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０５〜０．８０μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着していることを特徴とする球状アルミナ粉末。
（３）平均粒径が３〜７０μｍのアルミナ原料粉末に金属シリコン粉末を二酸化ケイ素換算で０．０１〜１．００質量％含有させた、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末を、炉内に形成された火炎中に投入することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
（４）前記（１）又は（２）に記載の球状アルミナ粉末を含有してなる球状アルミナフィラー。
（５）前記（４）に記載の球状アルミナフィラーを含有してなる樹脂組成物。
（６）前記（５）に記載の樹脂組成物を用いた半導体封止材。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、樹脂に高充填した場合にも低粘度・高流動性かつ低バリ特性を有する樹脂組成物を調整することのできる球状アルミナ粉末を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の球状アルミナ粉末は、球状アルミナ粒子に超微粉のシリカ粒子が付着したものである。付着とは主に、粒子が物理的に吸着している状態である。
【０００８】
本発明の球状アルミナ粉末は、平均粒径が３〜７０μｍであり、且つ、平均球形度が０．８５以上である。さらに好ましくは、平均粒径が５〜５０μｍであり、且つ、平均球形度が０．９０以上である。球状アルミナ粉末の平均粒径が３μｍより小さいと熱伝導率が低下し、７０μｍよりも大きいと、極端に流動性が低下するだけでなく、粗粉粒子が多すぎるため金型等の摩耗が著しく増加する。また、球状アルミナ粉末の平均球形度は０．８５以上、好ましくは０．９０以上である。平均球形度が０．８５よりも小さいと、樹脂と混合した際の粒子の転がり抵抗が大きくなり、流動性が低下する。
【０００９】
本発明の球状アルミナ粉末はその表面に平均粒径０．０１〜１．００μｍのシリカ粒子が付着したものである。シリカ粒子の平均粒径が０．０１μｍよりも小さいと樹脂と混ぜ合わせた際の粘度の増大と樹脂組成物を金型等に注入する際の流動性が低下し、１．００μｍより大きいと低バリ特性が得られ難くなる。
更に、付着率が０．０１質量％より少ないと樹脂と混ぜ合わせた際の低粘度化効果と樹脂組成物を金型等に注入する際の高流動化効果が得られ難く、１．００質量％よりも大きいと粘度が増大する。付着率の測定方法については後述する。
【００１０】
本発明に用いるアルミナ原料粉末は、平均粒径が３〜７０μｍのアルミナ粉末又は水酸化アルミニウム粉末であり、好ましくは平均粒径が５〜５０μｍである。平均粒径が３μｍよりも小さいと粉末が凝集しやすくなり、火炎中に投入する際に安定供給が困難となる。また、平均粒径が７０μｍよりも大きいとフィードノズル、輸送配管等の磨耗が著しく大きくなる。
【００１１】
本発明に用いる金属シリコン粉末は、平均粒径が０．５〜２０．０μｍの範囲内であることが好ましく、１．０〜１０．０μｍであることが更に好ましい。平均粒径が０．５μｍよりも小さいと凝集しやすくなりアルミナ原料粉末と混合した際、均一な混合粉末を調整するのが困難となる。平均粒径が２０．０μｍよりも大きいと火炎中に投入した際に未反応の金属シリコンが生成し易くなる。また、Ｓｉ純度が９９．０質量％以上であることが好ましく、９９．５質量％以上であることが更に好ましい。
【００１２】
本発明において、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末中の金属シリコン粉末の含有率が二酸化ケイ素換算で０．０１質量％未満であると、金属シリコンの蒸発により発生する気相成分（ＳｉＯ含有ガス）が少なくなるため、シリカ粉末の含有率が０．０１質量％未満となる。一方、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末中の金属シリコン粉末の含有率が二酸化ケイ素換算で１．００質量％を超えると、ＳｉＯ含有ガスの発生が多くなるために、球状アルミナ粒子に付着するシリカ粒子の含有率が１．００質量％を超え、さらに表面に付着されなかったシリカ粒子同士が凝集粉を形成し、樹脂等に混合して樹脂組成物を形成した際に著しく特性を低下させる要因となり、いずれの場合も本発明の球状アルミナ粉末を製造することができない。
【００１３】
次いで、本発明の樹脂組成物について説明する。本発明の樹脂組成物は本発明の球状アルミナ質粉末をゴム及び／又は樹脂の少なくとも一方に１０〜９９質量％含有させてなるものである。特に、樹脂がエポキシ樹脂である樹脂組成物は半導体封止材として好適である。
樹脂組成物に用いるゴムを例示すれば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体などである。 また、樹脂組成物に用いる樹脂を例示すれば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、マレイミド変成樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ（アクリロニトリルーアクリルゴム・スチレン）樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム−スチレン）樹脂などである。
【００１４】
半導体封止材用の樹脂としては、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂が好ましい。例示すれば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂；オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂；フェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ及びビスフェノールＳなどのグリシジルエーテル、フタル酸やダイマー酸などの多塩基酸とエポクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエステル酸エポキシ樹脂；線状脂肪族エポキシ樹脂；脂環式エポキシ樹脂；複素環式エポキシ樹脂；アルキル変性多官能エポキシ樹脂；β−ナフトールノボラック型エポキシ樹脂；１，６−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂；２，７−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂；ビスヒドロキシビフェニル型エポキシ樹脂；難燃性を付与するために臭素などのハロゲンを導入したエポキシ樹脂などである。中でも、耐湿性や耐ハンダリフロー性の観点から、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスヒドロキシビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格のエポキシ樹脂等が最適である。
エポキシ樹脂の硬化剤は、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定されない。例示すれば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシノール、クロロフェノール、ｔ−ブチルフェノール、ノニルフェノール、イソプロピルフェノール、及びオクチルフェノールからなる群から選ばれた１種以上の混合物をホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド又はパラキシレンとともに酸化触媒下で反応させて得られるノボラック型樹脂；ポリパラヒドロキシスチレン樹脂；ビスフェノールＡやビスフェノールＳ等のビスフェノール化合物；ピロガロールやフロログルシノール等の３官能フェノール類；無水マレイン酸、無水フタル酸や無水ピロメリット酸等の酸無水物；メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミンなどである。
エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進させるために硬化促進剤を配合することができる。硬化促進剤としては、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリフェニルホスフィン、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等がある。
【００１５】
本発明の樹脂組成物には、次の成分を必要に応じて配合することができる。
すなわち、低応力化剤としては、シリコーンゴム、ポリサルファイドゴム、アクリル系ゴム、ブタジエン系ゴム、スチレン系ブロックコポリマー、飽和型エラストマー等のゴム状物質；各種熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂状物質；エポキシ樹脂、フェノール樹脂の一部又は全部をアミノシリコーン、エポキシシリコーン、アルコキシシリコーンなどで変性した樹脂などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、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、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；メルカプトシランなどが挙げられる。
表面処理剤としては、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などが挙げられる。
難燃助剤としては、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５などが挙げられ、難燃剤としては、ハロゲン化エポキシ樹脂やリン化合物などが挙げられ、着色剤としては、カーボンブラック、酸化鉄、染料、顔料などが挙げられる。
さらには、ワックス等の離型剤を添加することができる。その具体例を挙げれば、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸塩の金属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィンなどである。
とくに、高い耐湿信頼性や高温放置安定性が要求される場合には、各種イオントラップ剤の添加が有効である。イオントラップ剤の具体例としては、協和化学社製の商品名「ＤＨＦ−４Ａ」、「ＫＷ−２０００」、「ＫＷ−２１００」や東亜合成化学工業社製の商品名「ＩＸＥ−６００」などである。
【００１６】
本発明の樹脂組成物は、上記各材料の所定量をブレンダーやヘンシェルミキサー等によりブレンドした後、加熱ロール、ニーダー、一軸又は二軸押し出し機等によって混練したものを冷却後、粉砕することによって製造することができる。
【００１７】
本発明の半導体封止材は、本発明の樹脂組成物において、樹脂がエポキシ樹脂であることが好ましい。
【００１８】
アルミナ原料粉末は、既存の溶射技術（ 例えば「製綱窯炉に対する溶射捕集技術について」製鉄研究１９８２第３１０号」を基本とし、水素、天然ガス、アセチレンガス、プロパンガス、ブタン等の燃料ガスとで形成された高温火炎中に原料粉末を投入し、溶融球状化させることによって製造することができる。
本発明の球状アルミナ粉末は、原料としてアルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末が用いられ、その混合粉末を火炎中に投入して製造されるが、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末をそれぞれ別々に同一の高温場に投入して溶融・燃焼させてもよい。
また、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末を火炎中に投入するときの供給方法は、キャリアガスに酸素、空気、窒素、アルゴン等を用いた乾式または、水、メタノール、エタノール等を分散媒としたスラリーを用いた湿式でもよい。
その製造装置の一例は、球状化炉と、その炉に接続された捕集装置とを基本構成としているものである。球状化炉で製造された球状アルミナ粉末は、ブロワー等にて空気輸送され捕集装置で回収される。球状化炉本体と輸送配管等は水冷ジャケット方式で水冷されていることが好ましい。捕集装置としては、サイクロン、重力沈降、ルーバー、バグフィルター等が用いられる。捕集温度は、可燃ガスの量による発熱量とブロワーの吸引量によって決定され、その調整は冷却水量や、ライン内に設けられた外気の取り入れ量等で行われる。
【００１９】
本発明の球状アルミナ粉末は、前述の製造方法によって製造することができ、球状アルミナ粉末の粒度分布、平均球形度は、炉内温度アルミナ原料粉末の粒径、投入量を制御することにより調製することができる。またシリカ超微粉末の粒度は炉内温度、混合粉末の投入量と火炎を形成するガス量を制御することにより調整することができる。
本発明の製造方法は、燃焼バーナーから可燃性ガスと酸素ガスを噴射して、炉内温度が２０００℃以上である高温場を形成し、そこにアルミナ原料粉末に金属シリコン粉末を二酸化ケイ素換算で０．０１〜１．００質量％含有させた、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末を投入するものである。
球状アルミナ粉末とシリカ粉末をそれぞれ単独で製造した後に機械的に混合して、シリカ粉末を０．０１〜１．００質量％含有する球状アルミナ粉末を製造するよりも、本発明のようにアルミナ原料粉末と金属シリコン粉末を予め混合し、高温場に投入したほうが、発生したシリカ粒子同士の凝集を防止し、球状アルミナ粒子の表面に付着させることができるので、特性を著しく向上させることができる。
なお、球状アルミナ粒子の表面に付着するシリカ粒子の付着量は、アルミナ原料粉末に混合させる金属シリコン粉末の添加量により調整することができる。
【００２０】
（付着率の測定方法）
本発明において、球状アルミナ粒子に付着したシリカ粒子の含有率は下記のようにして測定することができる。まず、目開き５μｍのナイロン網を使用した篩に球状アルミナ粉末２００ｇを乗せ３０分間振動させ、球状アルミナ粒子に付着していないシリカ粒子を篩下に通過させることにより除去する。次に、篩上に残った粉末と純水を混合し１０質量％のスラリーを作成した後、２００Ｗ出力の超音波ホモジナイザーに３分間かけて分散処理を行い、それを目開き１．０μｍのフィルター上に流下させフィルターを通過した粉末量を測定し、それを球状アルミナ粉末中の百分率とすることによって算出した。
球状アルミナ粉末中のシリカ粉末の含有率（％）＝（フィルター通過粉末量／測定に供した粉末量）×１００
上澄み液に含まれる粉末を、棚型乾燥機を用いて１２０℃で１０ｈｒ乾燥した後に得られた粉末を、走査型蛍光Ｘ線分析装置（例えばＲＩＧＡＫＵ社製商品名「ＺＳＸ−ＰｒｉｍｕｓII」）を用い、Ｘ線回折分析を行い、１０８〜１１０ｄｅｇｒｅｅのピーク位置における回折ピークの強度からＳｉＯ２の定量値が９８．０％以上であることを確認することによってシリカ粉末であると判断した。
【００２１】
（平均粒径の測定方法）
本発明において球状アルミナ粉末の平均粒径は、レーザー回折散乱法（ベックマン・コールター社製商品名「モデルＬＳ−２３０」）によって測定した。この装置は、０．０４〜２０００μｍの粒径範囲を１１６分割（ｌｏｇ（μｍ）＝０．０４の幅）して粒度分布を測定する機器である。詳細は、「レーザー回折・散乱法粒度分布測定装置ＬＳシリーズ」（ベックマン・コールター株式会社）、 豊田 真弓著「粒度分布を測定する」（ベックマン・コールター株式会社 粒子物性本部 学術チーム）、に記載されている。測定溶液は純水にサンプルを加えてスラリーを作製し、２００Ｗの出力のホモジナイザーで１分間分散処理を行い、ＰＩＤＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）濃度を４５〜５５質量％に調整した。水の屈折率としては１．３３、アルミナ粉末の屈折率としては１．７６を用いた。
また、球状アルミナ粉末に付着しているシリカ粉末の平均粒径は、動的光散乱式粒度分布測定機（「Ｎａｎｏｔｒａｃ１５０」、日機装社製）にて測定した。測定溶液は純水にサンプルを加えて１０質量％のスラリーを作製し、それを１０００G、２０℃で３分間遠心分離し、１μｍ以上のアルミナの粗大粒子を沈降させ、その上澄み液を用いた。粒度分布の解析は、０．００３〜６．５μｍの粒径範囲を４３分割して行った。水の屈折率としては１．３３、シリカ粉末の屈折率としては１．４６を用いた。
【００２２】
（平均球形度の測定方法）
本発明において球状アルミナ粉末の平均球形度は次のようにして測定した。球状アルミナ粉末のＳＥＭ写真から粒子の投影面積（Ａ）と周囲長（ＰＭ）を測定し、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として表される。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、この粒子の球形度は、球形度＝Ａ／Ｂ＝Ａ×４π／（ＰＭ）２として算出される。本発明ではSEM写真１枚当たり約５０個の粒子が写るように撮影された粒径３〜１００μｍの任意の粒子１００個について球形度を測定し、得られた球形度をその粒子の質量比率で按分することでその平均値を平均球形度とした。粒子の質量は、前述した試料粒子の周囲長（ＰＭ）と同一の周囲長を持つ真球を仮定し、その体積（Ｖ）とアルミナの真比重４．０から、粒子の質量＝Ｖ×４．０として算出した。
上記以外の真円度の測定法としては、粒子像分析装置（例えば、モデルＦＰＩＡ−１０００；シスメックス社製など）が用いられる。定量的に自動計測された個々の粒子の円形度から、球形度＝（円形度）２により換算して求めることもできる。
【実施例】
【００２３】
実施例１〜１４、比較例１〜１２
表１に示すアルミナ原料粉末と平均粒径１０μｍの金属シリコン粉末の混合粉末を、表１の製造条件で、ＬＰＧと酸素ガスによって形成された２３００℃の高温火炎中に投入して球状化処理を行い、表２に示す平均粒径及び球形度を有する、シリカ粒子が付着した球状アルミナ粉末（Ａ−１〜Ａ−２６）を製造した。
実施例１５
表２に示すＡ−２とＡ−１１の球状アルミナ粉末を、３：７の配合（質量比）で混合した球状アルミナ粉末を作製した。
比較例１３、１４
アルミナ原料粉末を単独でＬＰＧと酸素ガスによって形成された２３００℃の高温火炎中に投入し球状化処理を行い得られた球状アルミナ粉末（Ａ−２７、Ａ−２８）に、平均粒径０．５μｍの球状シリカ粉末を混合することによって、球状アルミナ粉末とシリカ粉末の混合粉末（）を作製した。
比較例１５
金属シリコン粉末の代わりに平均粒径０．５μｍのシリカ粉末を原料に用いたこと以外は、実施例１１と同様にして球状アルミナ粉末（Ａ−２９）を製造した。
本発明の球状アルミナ粉末の半導体封止材としての特性を評価するため、質量基準で球状アルミナ粉末を８９％に、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’、５，５’−テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂４．６％、フェノール樹脂４．７％、トリフェニルホスフィン０．２％、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．６％、カーボンブラック０．３％，及びカルナバワックス０．６％（合計１００％）を加え、ヘンシェルミキサーにてドライブレンドした後、得られた配合物を同方向噛み合い二軸押出混練機（スクリュー径Ｄ＝２５ｍｍ、ニーディングディスク長１０Ｄｍｍ、パドル回転数１２０〜１６０ｒｐｍ、吐出量４ｋｇ／ｈｒ、ヒーター温度９５〜１００℃）で加熱混練した。吐出物を冷却プレス機にて冷却した後、粉砕して半導体封止材とし、流動性及びバリ長さを以下の方法に従って評価した。
（流動性）
スパイラルフロー金型を用い、ＥＭＭＩ−６６（ＥｐｏｘｙＭｏｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）に準拠して行った。金型温度は１７５℃、成型圧力７．４ＭＰａ、保圧時間９０秒とした。
（バリ長さ）
２μｍ、５μｍ、１０μｍ、３０μｍのスリットを持つバリ測定用金型を用い、成形温度は１７５℃、成形圧力は７．４ＭＰａで成型した際にスリットに流れ出た樹脂をノギスで測定し、それぞれのスリットで測定された値を平均しバリ特性とした。
（粘度）
Ｅ型粘度計型（東京計器社製「ＥＨＤ粘度計」）を用い、温度３０℃、１０ｒｐｍの回転数により樹脂組成物の粘度測定を行った。樹脂組成物はビスフェノールF型液状エポキシ樹脂２０質量％、本発明の球状アルミナ質粉末８０質量％を混合することにより作製した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
表３の実施例と比較例から明らかなように、本発明の球状アルミナ粉末を用いた半導体封止材は、スパイラルフロー値が高く、粘度が低いので流動性に優れ、かつバリの長さが短いので低バリ特性を有している。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の球状アルミナ粉末は、自動車、携帯電子機器、家庭電化製品等のモールディングコンパウンドなどの樹脂成形部品、更にはパテ、シーリング材、船舶用浮力材、合成木材、強化セメント外壁材、軽量外壁材、封止材などの充填材として使用できる。また、本発明の樹脂組成物は、ガラス織布、ガラス不織布、その他有機基材に含浸硬化させてなる、例えばプリント基板用のプリプレグ、プリプレグの１枚又は複数枚を銅箔等と共に加熱成形された電子部品、更には電線被覆材、封止材、ワニスなどの製造に使用できる。また、本発明の半導体封止材は、小型、薄型、狭ピッチの半導体パッケージへの成形が容易な封止材として使用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状アルミナ粉末及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣの高機能化及び高速化の進展に伴い、その発熱量は増大傾向にあり、封止材等の電子部品に用いられる樹脂に対しても高熱放散性の要求が高まっており、さらに高充填されても流動性・成形性に優れた封止材料が求められている。従来、高熱伝導性無機粉末として、高充填可能な球状アルミナが知られているが、球状アルミナ粉末単独では高流動性及びバリ特性が不十分なため、樹脂組成物の特性を十分に満足する効果が得られていない。
これらの特性を改善する手法として、アルミナ粉末とシリカ粉末を併用することが知られている。例えば、特許文献１では、球状アルミナ粉末に、粒度を適正化した超微粉の球状シリカ粉末を適正量混合する方法が提案されており、この方法を取ることで、高流動性及びバリ特性を向上させることができるが、超微粉の球状シリカ粉末は凝集し易い為、このシリカ粉末を球状アルミナ粉末中に均一に分散させるのには、高度な技術を要するという問題があった。また特許文献２では、アルミナ粉末の表面をシリカコーティング層が形成された粉末について提案されている。本発明によれば、アルミナ粒子内のソーダ分を密封することで、耐湿信頼性の向上は見られたものの、樹脂等に混合した際の流動性・粘度特性の向上には影響を及ぼしていない。これらの特許文献では、球状アルミナ粉末を用いることによる低粘度・高流動性の発現が不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４４４９１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、樹脂に高充填した場合にも低粘度・高流動性かつ低バリ特性を有する樹脂組成物を調整することのできる球状アルミナ粉末、その製造方法及びそれら含有してなる樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）平均粒径が３〜７０μｍ、平均球形度が０．８５以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０１〜１．００μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着していることを特徴とする球状アルミナ粉末。
（２）平均粒径が５〜５０μｍ、平均球形度が０．９０以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０５〜０．８０μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着していることを特徴とする球状アルミナ粉末。
（３）平均粒径が３〜７０μｍのアルミナ原料粉末に金属シリコン粉末を二酸化ケイ素換算で０．０１〜１．００質量％含有させた、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末を、炉内に形成された火炎中に投入することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
（４）前記（１）又は（２）に記載の球状アルミナ粉末を含有してなる球状アルミナフィラー。
（５）前記（４）に記載の球状アルミナフィラーを含有してなる樹脂組成物。
（６）前記（５）に記載の樹脂組成物を用いた半導体封止材。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、樹脂に高充填した場合にも低粘度・高流動性かつ低バリ特性を有する樹脂組成物を調整することのできる球状アルミナ粉末を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の球状アルミナ粉末は、球状アルミナ粒子に超微粉のシリカ粒子が付着したものである。付着とは主に、粒子が物理的に吸着している状態である。
【０００８】
本発明の球状アルミナ粉末は、平均粒径が３〜７０μｍであり、且つ、平均球形度が０．８５以上である。さらに好ましくは、平均粒径が５〜５０μｍであり、且つ、平均球形度が０．９０以上である。球状アルミナ粉末の平均粒径が３μｍより小さいと熱伝導率が低下し、７０μｍよりも大きいと、極端に流動性が低下するだけでなく、粗粉粒子が多すぎるため金型等の摩耗が著しく増加する。また、球状アルミナ粉末の平均球形度は０．８５以上、好ましくは０．９０以上である。平均球形度が０．８５よりも小さいと、樹脂と混合した際の粒子の転がり抵抗が大きくなり、流動性が低下する。
【０００９】
本発明の球状アルミナ粉末はその表面に平均粒径０．０１〜１．００μｍのシリカ粒子が付着したものである。シリカ粒子の平均粒径が０．０１μｍよりも小さいと樹脂と混ぜ合わせた際の粘度の増大と樹脂組成物を金型等に注入する際の流動性が低下し、１．００μｍより大きいと低バリ特性が得られ難くなる。
更に、付着率が０．０１質量％より少ないと樹脂と混ぜ合わせた際の低粘度化効果と樹脂組成物を金型等に注入する際の高流動化効果が得られ難く、１．００質量％よりも大きいと粘度が増大する。付着率の測定方法については後述する。
【００１０】
本発明に用いるアルミナ原料粉末は、平均粒径が３〜７０μｍのアルミナ粉末又は水酸化アルミニウム粉末であり、好ましくは平均粒径が５〜５０μｍである。平均粒径が３μｍよりも小さいと粉末が凝集しやすくなり、火炎中に投入する際に安定供給が困難となる。また、平均粒径が７０μｍよりも大きいとフィードノズル、輸送配管等の磨耗が著しく大きくなる。
【００１１】
本発明に用いる金属シリコン粉末は、平均粒径が０．５〜２０．０μｍの範囲内であることが好ましく、１．０〜１０．０μｍであることが更に好ましい。平均粒径が０．５μｍよりも小さいと凝集しやすくなりアルミナ原料粉末と混合した際、均一な混合粉末を調整するのが困難となる。平均粒径が２０．０μｍよりも大きいと火炎中に投入した際に未反応の金属シリコンが生成し易くなる。また、Ｓｉ純度が９９．０質量％以上であることが好ましく、９９．５質量％以上であることが更に好ましい。
【００１２】
本発明において、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末中の金属シリコン粉末の含有率が二酸化ケイ素換算で０．０１質量％未満であると、金属シリコンの蒸発により発生する気相成分（ＳｉＯ含有ガス）が少なくなるため、シリカ粉末の含有率が０．０１質量％未満となる。一方、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末中の金属シリコン粉末の含有率が二酸化ケイ素換算で１．００質量％を超えると、ＳｉＯ含有ガスの発生が多くなるために、球状アルミナ粒子に付着するシリカ粒子の含有率が１．００質量％を超え、さらに表面に付着されなかったシリカ粒子同士が凝集粉を形成し、樹脂等に混合して樹脂組成物を形成した際に著しく特性を低下させる要因となり、いずれの場合も本発明の球状アルミナ粉末を製造することができない。
【００１３】
次いで、本発明の樹脂組成物について説明する。本発明の樹脂組成物は本発明の球状アルミナ質粉末をゴム及び／又は樹脂の少なくとも一方に１０〜９９質量％含有させてなるものである。特に、樹脂がエポキシ樹脂である樹脂組成物は半導体封止材として好適である。
樹脂組成物に用いるゴムを例示すれば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体などである。 また、樹脂組成物に用いる樹脂を例示すれば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、マレイミド変成樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ（アクリロニトリルーアクリルゴム・スチレン）樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム−スチレン）樹脂などである。
【００１４】
半導体封止材用の樹脂としては、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂が好ましい。例示すれば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂；オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂；フェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ及びビスフェノールＳなどのグリシジルエーテル、フタル酸やダイマー酸などの多塩基酸とエポクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエステル酸エポキシ樹脂；線状脂肪族エポキシ樹脂；脂環式エポキシ樹脂；複素環式エポキシ樹脂；アルキル変性多官能エポキシ樹脂；β−ナフトールノボラック型エポキシ樹脂；１，６−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂；２，７−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂；ビスヒドロキシビフェニル型エポキシ樹脂；難燃性を付与するために臭素などのハロゲンを導入したエポキシ樹脂などである。中でも、耐湿性や耐ハンダリフロー性の観点から、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスヒドロキシビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格のエポキシ樹脂等が最適である。
エポキシ樹脂の硬化剤は、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定されない。例示すれば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシノール、クロロフェノール、ｔ−ブチルフェノール、ノニルフェノール、イソプロピルフェノール、及びオクチルフェノールからなる群から選ばれた１種以上の混合物をホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド又はパラキシレンとともに酸化触媒下で反応させて得られるノボラック型樹脂；ポリパラヒドロキシスチレン樹脂；ビスフェノールＡやビスフェノールＳ等のビスフェノール化合物；ピロガロールやフロログルシノール等の３官能フェノール類；無水マレイン酸、無水フタル酸や無水ピロメリット酸等の酸無水物；メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミンなどである。
エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進させるために硬化促進剤を配合することができる。硬化促進剤としては、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリフェニルホスフィン、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等がある。
【００１５】
本発明の樹脂組成物には、次の成分を必要に応じて配合することができる。
すなわち、低応力化剤としては、シリコーンゴム、ポリサルファイドゴム、アクリル系ゴム、ブタジエン系ゴム、スチレン系ブロックコポリマー、飽和型エラストマー等のゴム状物質；各種熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂状物質；エポキシ樹脂、フェノール樹脂の一部又は全部をアミノシリコーン、エポキシシリコーン、アルコキシシリコーンなどで変性した樹脂などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、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、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；メルカプトシランなどが挙げられる。
表面処理剤としては、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などが挙げられる。
難燃助剤としては、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５などが挙げられ、難燃剤としては、ハロゲン化エポキシ樹脂やリン化合物などが挙げられ、着色剤としては、カーボンブラック、酸化鉄、染料、顔料などが挙げられる。
さらには、ワックス等の離型剤を添加することができる。その具体例を挙げれば、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸塩の金属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィンなどである。
とくに、高い耐湿信頼性や高温放置安定性が要求される場合には、各種イオントラップ剤の添加が有効である。イオントラップ剤の具体例としては、協和化学社製の商品名「ＤＨＦ−４Ａ」、「ＫＷ−２０００」、「ＫＷ−２１００」や東亜合成化学工業社製の商品名「ＩＸＥ−６００」などである。
【００１６】
本発明の樹脂組成物は、上記各材料の所定量をブレンダーやヘンシェルミキサー等によりブレンドした後、加熱ロール、ニーダー、一軸又は二軸押し出し機等によって混練したものを冷却後、粉砕することによって製造することができる。
【００１７】
本発明の半導体封止材は、本発明の樹脂組成物において、樹脂がエポキシ樹脂であることが好ましい。
【００１８】
アルミナ原料粉末は、既存の溶射技術（ 例えば「製綱窯炉に対する溶射捕集技術について」製鉄研究１９８２第３１０号」を基本とし、水素、天然ガス、アセチレンガス、プロパンガス、ブタン等の燃料ガスとで形成された高温火炎中に原料粉末を投入し、溶融球状化させることによって製造することができる。
本発明の球状アルミナ粉末は、原料としてアルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末が用いられ、その混合粉末を火炎中に投入して製造されるが、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末をそれぞれ別々に同一の高温場に投入して溶融・燃焼させてもよい。
また、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末を火炎中に投入するときの供給方法は、キャリアガスに酸素、空気、窒素、アルゴン等を用いた乾式または、水、メタノール、エタノール等を分散媒としたスラリーを用いた湿式でもよい。
その製造装置の一例は、球状化炉と、その炉に接続された捕集装置とを基本構成としているものである。球状化炉で製造された球状アルミナ粉末は、ブロワー等にて空気輸送され捕集装置で回収される。球状化炉本体と輸送配管等は水冷ジャケット方式で水冷されていることが好ましい。捕集装置としては、サイクロン、重力沈降、ルーバー、バグフィルター等が用いられる。捕集温度は、可燃ガスの量による発熱量とブロワーの吸引量によって決定され、その調整は冷却水量や、ライン内に設けられた外気の取り入れ量等で行われる。
【００１９】
本発明の球状アルミナ粉末は、前述の製造方法によって製造することができ、球状アルミナ粉末の粒度分布、平均球形度は、炉内温度アルミナ原料粉末の粒径、投入量を制御することにより調製することができる。またシリカ超微粉末の粒度は炉内温度、混合粉末の投入量と火炎を形成するガス量を制御することにより調整することができる。
本発明の製造方法は、燃焼バーナーから可燃性ガスと酸素ガスを噴射して、炉内温度が２０００℃以上である高温場を形成し、そこにアルミナ原料粉末に金属シリコン粉末を二酸化ケイ素換算で０．０１〜１．００質量％含有させた、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末を投入するものである。
球状アルミナ粉末とシリカ粉末をそれぞれ単独で製造した後に機械的に混合して、シリカ粉末を０．０１〜１．００質量％含有する球状アルミナ粉末を製造するよりも、本発明のようにアルミナ原料粉末と金属シリコン粉末を予め混合し、高温場に投入したほうが、発生したシリカ粒子同士の凝集を防止し、球状アルミナ粒子の表面に付着させることができるので、特性を著しく向上させることができる。
なお、球状アルミナ粒子の表面に付着するシリカ粒子の付着量は、アルミナ原料粉末に混合させる金属シリコン粉末の添加量により調整することができる。
【００２０】
（付着率の測定方法）
本発明において、球状アルミナ粒子に付着したシリカ粒子の含有率は下記のようにして測定することができる。まず、目開き５μｍのナイロン網を使用した篩に球状アルミナ粉末２００ｇを乗せ３０分間振動させ、球状アルミナ粒子に付着していないシリカ粒子を篩下に通過させることにより除去する。次に、篩上に残った粉末と純水を混合し１０質量％のスラリーを作成した後、２００Ｗ出力の超音波ホモジナイザーに３分間かけて分散処理を行い、それを目開き１．０μｍのフィルター上に流下させフィルターを通過した粉末量を測定し、それを球状アルミナ粉末中の百分率とすることによって算出した。
球状アルミナ粉末中のシリカ粉末の含有率（％）＝（フィルター通過粉末量／測定に供した粉末量）×１００
上澄み液に含まれる粉末を、棚型乾燥機を用いて１２０℃で１０ｈｒ乾燥した後に得られた粉末を、走査型蛍光Ｘ線分析装置（例えばＲＩＧＡＫＵ社製商品名「ＺＳＸ−ＰｒｉｍｕｓII」）を用い、Ｘ線回折分析を行い、１０８〜１１０ｄｅｇｒｅｅのピーク位置における回折ピークの強度からＳｉＯ２の定量値が９８．０％以上であることを確認することによってシリカ粉末であると判断した。
【００２１】
（平均粒径の測定方法）
本発明において球状アルミナ粉末の平均粒径は、レーザー回折散乱法（ベックマン・コールター社製商品名「モデルＬＳ−２３０」）によって測定した。この装置は、０．０４〜２０００μｍの粒径範囲を１１６分割（ｌｏｇ（μｍ）＝０．０４の幅）して粒度分布を測定する機器である。詳細は、「レーザー回折・散乱法粒度分布測定装置ＬＳシリーズ」（ベックマン・コールター株式会社）、 豊田 真弓著「粒度分布を測定する」（ベックマン・コールター株式会社 粒子物性本部 学術チーム）、に記載されている。測定溶液は純水にサンプルを加えてスラリーを作製し、２００Ｗの出力のホモジナイザーで１分間分散処理を行い、ＰＩＤＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）濃度を４５〜５５質量％に調整した。水の屈折率としては１．３３、アルミナ粉末の屈折率としては１．７６を用いた。
また、球状アルミナ粉末に付着しているシリカ粉末の平均粒径は、動的光散乱式粒度分布測定機（「Ｎａｎｏｔｒａｃ１５０」、日機装社製）にて測定した。測定溶液は純水にサンプルを加えて１０質量％のスラリーを作製し、それを１０００G、２０℃で３分間遠心分離し、１μｍ以上のアルミナの粗大粒子を沈降させ、その上澄み液を用いた。粒度分布の解析は、０．００３〜６．５μｍの粒径範囲を４３分割して行った。水の屈折率としては１．３３、シリカ粉末の屈折率としては１．４６を用いた。
【００２２】
（平均球形度の測定方法）
本発明において球状アルミナ粉末の平均球形度は次のようにして測定した。球状アルミナ粉末のＳＥＭ写真から粒子の投影面積（Ａ）と周囲長（ＰＭ）を測定し、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として表される。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、この粒子の球形度は、球形度＝Ａ／Ｂ＝Ａ×４π／（ＰＭ）２として算出される。本発明ではSEM写真１枚当たり約５０個の粒子が写るように撮影された粒径３〜１００μｍの任意の粒子１００個について球形度を測定し、得られた球形度をその粒子の質量比率で按分することでその平均値を平均球形度とした。粒子の質量は、前述した試料粒子の周囲長（ＰＭ）と同一の周囲長を持つ真球を仮定し、その体積（Ｖ）とアルミナの真比重４．０から、粒子の質量＝Ｖ×４．０として算出した。
上記以外の真円度の測定法としては、粒子像分析装置（例えば、モデルＦＰＩＡ−１０００；シスメックス社製など）が用いられる。定量的に自動計測された個々の粒子の円形度から、球形度＝（円形度）２により換算して求めることもできる。
【実施例】
【００２３】
実施例１〜１４、比較例１〜１２
表１に示すアルミナ原料粉末と平均粒径１０μｍの金属シリコン粉末の混合粉末を、表１の製造条件で、ＬＰＧと酸素ガスによって形成された２３００℃の高温火炎中に投入して球状化処理を行い、表２に示す平均粒径及び球形度を有する、シリカ粒子が付着した球状アルミナ粉末（Ａ−１〜Ａ−２６）を製造した。
実施例１５
表２に示すＡ−２とＡ−１１の球状アルミナ粉末を、３：７の配合（質量比）で混合した球状アルミナ粉末を作製した。
比較例１３、１４
アルミナ原料粉末を単独でＬＰＧと酸素ガスによって形成された２３００℃の高温火炎中に投入し球状化処理を行い得られた球状アルミナ粉末（Ａ−２７、Ａ−２８）に、平均粒径０．５μｍの球状シリカ粉末を混合することによって、球状アルミナ粉末とシリカ粉末の混合粉末（）を作製した。
比較例１５
金属シリコン粉末の代わりに平均粒径０．５μｍのシリカ粉末を原料に用いたこと以外は、実施例１１と同様にして球状アルミナ粉末（Ａ−２９）を製造した。
本発明の球状アルミナ粉末の半導体封止材としての特性を評価するため、質量基準で球状アルミナ粉末を８９％に、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’、５，５’−テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂４．６％、フェノール樹脂４．７％、トリフェニルホスフィン０．２％、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．６％、カーボンブラック０．３％，及びカルナバワックス０．６％（合計１００％）を加え、ヘンシェルミキサーにてドライブレンドした後、得られた配合物を同方向噛み合い二軸押出混練機（スクリュー径Ｄ＝２５ｍｍ、ニーディングディスク長１０Ｄｍｍ、パドル回転数１２０〜１６０ｒｐｍ、吐出量４ｋｇ／ｈｒ、ヒーター温度９５〜１００℃）で加熱混練した。吐出物を冷却プレス機にて冷却した後、粉砕して半導体封止材とし、流動性及びバリ長さを以下の方法に従って評価した。
（流動性）
スパイラルフロー金型を用い、ＥＭＭＩ−６６（ＥｐｏｘｙＭｏｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）に準拠して行った。金型温度は１７５℃、成型圧力７．４ＭＰａ、保圧時間９０秒とした。
（バリ長さ）
２μｍ、５μｍ、１０μｍ、３０μｍのスリットを持つバリ測定用金型を用い、成形温度は１７５℃、成形圧力は７．４ＭＰａで成型した際にスリットに流れ出た樹脂をノギスで測定し、それぞれのスリットで測定された値を平均しバリ特性とした。
（粘度）
Ｅ型粘度計型（東京計器社製「ＥＨＤ粘度計」）を用い、温度３０℃、１０ｒｐｍの回転数により樹脂組成物の粘度測定を行った。樹脂組成物はビスフェノールF型液状エポキシ樹脂２０質量％、本発明の球状アルミナ質粉末８０質量％を混合することにより作製した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
表３の実施例と比較例から明らかなように、本発明の球状アルミナ粉末を用いた半導体封止材は、スパイラルフロー値が高く、粘度が低いので流動性に優れ、かつバリの長さが短いので低バリ特性を有している。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の球状アルミナ粉末は、自動車、携帯電子機器、家庭電化製品等のモールディングコンパウンドなどの樹脂成形部品、更にはパテ、シーリング材、船舶用浮力材、合成木材、強化セメント外壁材、軽量外壁材、封止材などの充填材として使用できる。また、本発明の樹脂組成物は、ガラス織布、ガラス不織布、その他有機基材に含浸硬化させてなる、例えばプリント基板用のプリプレグ、プリプレグの１枚又は複数枚を銅箔等と共に加熱成形された電子部品、更には電線被覆材、封止材、ワニスなどの製造に使用できる。また、本発明の半導体封止材は、小型、薄型、狭ピッチの半導体パッケージへの成形が容易な封止材として使用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が３〜７０μｍ、平均球形度が０．８５以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０１〜１．００μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着していることを特徴とする球状アルミナ粉末。
【請求項２】
平均粒径が５〜５０μｍ、平均球形度が０．９０以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０５〜０．８０μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着していることを特徴とする球状アルミナ粉末。
【請求項３】
平均粒径が３〜７０μｍのアルミナ原料粉末に金属シリコン粉末を二酸化ケイ素換算で０．０１〜１．００質量％含有させた、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末を、炉内に形成された火炎中に投入することを特徴とする請求項１又は２に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の球状アルミナ粉末を含有してなる球状アルミナフィラー。
【請求項５】
請求項４に記載の球状アルミナフィラーを含有してなる樹脂組成物。
【請求項６】
請求項５に記載の樹脂組成物を用いた半導体封止材。
【請求項１】
平均粒径が３〜７０μｍ、平均球形度が０．８５以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０１〜１．００μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着していることを特徴とする球状アルミナ粉末。
【請求項２】
平均粒径が５〜５０μｍ、平均球形度が０．９０以上の球状アルミナ粉末９９．００〜９９．９９質量％と平均粒径０．０５〜０．８０μｍのシリカ粉末０．０１〜１．００質量％からなり、球状アルミナ粒子表面にシリカ粒子が０．０１〜１．００質量％付着していることを特徴とする球状アルミナ粉末。
【請求項３】
平均粒径が３〜７０μｍのアルミナ原料粉末に金属シリコン粉末を二酸化ケイ素換算で０．０１〜１．００質量％含有させた、アルミナ原料粉末と金属シリコン粉末の混合粉末を、炉内に形成された火炎中に投入することを特徴とする請求項１又は２に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の球状アルミナ粉末を含有してなる球状アルミナフィラー。
【請求項５】
請求項４に記載の球状アルミナフィラーを含有してなる樹脂組成物。
【請求項６】
請求項５に記載の樹脂組成物を用いた半導体封止材。
【公開番号】特開２０１２−２５０８６９（Ｐ２０１２−２５０８６９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３３０２（Ｐ２０１１−１２３３０２）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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