JP5944714B2 - 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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Description
本発明は、Feの含有量が100〜500ppmであり、Vの含有量が30〜250ppmであり、Mnの含有量が10〜150ppm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、細孔分布における、モード径が0.1〜0.3μmであり、モード容積が2.3×10−3〜2.8×10−3m3・kg−1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、ゼータ電位が−20〜−25mV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、バナジウム化合物及びマンガン化合物を添加し、撹拌して、水酸化マグネシウム、鉄、バナジウム、及びマンガン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に対してFeの添加量が100〜500ppmであり、Vの添加量が30〜250ppmであり、Mnの添加量が10〜150ppmである工程、
(b)水酸化マグネシウム、鉄、バナジウム、及びマンガンを含むスラリーを、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、及び
(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、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、次いで、生成した固形分をろ別し、水洗、乾燥させることにより、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、(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、半導体用の封止剤である、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、0.5〜1.5μm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、0.9〜1.4μmであることが好ましい。また、水酸化マグネシウム粒子のメディアン粒子径(d)に対するLcの割合、すなわち、Lc/dが60%以上であり、Lc/dが60〜150%のものが好ましく、65〜90%であるのがより好ましい。
D=−(1/P)・4γ・cosψ (I)
ここで、D:細孔直径(m)、
P:圧力(Pa)
γ:水銀の表面張力(485dyne/cm(0.485Pa・m))、
ψ:水銀の接触角(130°=2.26893rad)である。
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、鉄の化合物、バナジウムの化合物、及びマンガンの化合物を添加し、撹拌して、水酸化マグネシウム、鉄、バナジウム、及びマンガン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、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。次いで、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、結晶子径が10×10−9m以上の酸化マグネシウム粉末を、有機酸を添加した100℃以下の温水中に添加し、高剪断撹拌下にて、酸化マグネシウム粉末の水和反応を行い、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。
(a)溶媒に、水酸化マグネシウム、鉄化合物、バナジウム化合物及びマンガン化合物を添加し、撹拌して、水酸化マグネシウム、鉄、バナジウム、及びマンガン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に対して鉄の添加量が100〜500ppmであり、バナジウムの添加量が30〜250ppmであり、マンガンの添加量が10〜150ppmである工程、
(b)水酸化マグネシウム、鉄、バナジウム、及びマンガンを含むスラリーを、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、及び
(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、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、次いで、生成した固形分をろ別し、水洗、乾燥させることにより、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む。
工程(a)は、溶媒に、水酸化マグネシウム、鉄化合物、バナジウム化合物及びマンガン化合物を添加し、攪拌して、水酸化マグネシウム、鉄、バナジウム、及びマンガン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に対して鉄の添加量が100〜500ppmであり、バナジウムの添加量が30〜250ppmであり、マンガンの添加量が10〜150ppmである工程である。
工程(b)は、工程(a)で得られた水酸化マグネシウム、鉄、バナジウム、及びマンガンを含むスラリーを、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、バナジウム、及びマンガン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、バナジウム、及びマンガンを含むスラリーに由来する、鉄、バナジウム、及びマンガンを含む。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。
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、昇温速度1〜20℃/分、好ましくは3〜10℃/分で、800〜1900℃まで、好ましくは1000〜1500℃まで昇温し、昇温後、800〜1900℃、好ましくは1000〜1500℃で0.1〜5時間焼成することにより行うことができる。
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、結晶子径が10×10−9m以上の酸化マグネシウム粉末を、有機酸を添加した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、次いで、生成した固形分をろ別し、水洗、乾燥させることにより、水酸化マグネシウム粒子を得る工程である。
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。
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。
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、メディアン粒子径を測定した。
測定対象となる不純物元素(Ag、Al、B、Ba、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、K、Li、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Si、Sr、Tl、V、Zn、Ti及びZr)は、ICP発光分析装置(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。
Cl量は、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)純度測定法
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測定法」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。
水銀圧入式細孔分布測定により得られる、変曲点径、粒子間空隙、log微分細孔容積分布曲線の最大値(モード容積)及び、モード容積に対応する細孔直径(モード径)は、以下の条件で求めた。水銀圧入式細孔分布測定装置は、マイクロメトリックス社製オートポア9410を使用し測定した。水銀は、純度99.5mass%以上、密度13.5335×103kg/m3である特級の水銀試薬を用いた。測定セルは、セル内容積5×10−6m3、ステム容積0.38×10−6m3の粉体試料用セルを用いた。測定試料は、あらかじめ330メッシュ標準篩(JIS−R8801−87)で粒径を揃えた試料を、質量0.10×10−3〜0.13×10−3kgの範囲で精密に秤量し、測定セルに充填した。測定セルを装置に装着した後、セル内部を圧力50μHg(6.67Pa)以下で20分間、減圧状態に保持した。次に、測定セル内に、圧力が1.5psia(10342Pa)になるまで水銀を充填した。その後、圧力が2psia(13790Pa)から60000psia(413.7MPa)の範囲で水銀を圧入して、細孔分布を測定した。
水銀の圧入圧力を細孔直径に換算するには、下記(I)式を用いた。
D=−(1/P)・4γ・cosΨ (I)
ここで、D:細孔直径(m)、
P:水銀の圧入圧力(Pa)、
γ:水銀の表面張力(485dyne・cm−1(0.485Pa・m))、
Ψ:水銀の接触角(130°=2.26893rad)である。
<水酸化マグネシウム粒子の製造>
純度95%以上、メディアン粒子径が5.9μmの水酸化マグネシウムと、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が200ppmになるように酸化鉄を、Vの添加量が100ppmになるように酸化バナジウムを、Mnの添加量が50ppmになるように酸化マンガンを、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%以下になるようにイオン交換水を容器に入れ、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10.2μmであり、結晶子径は28.9×10−9mであった。
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、熱可塑性樹脂組成物及び熱硬化性樹脂組成物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。
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。
スパイラルフロー測定用金型を用い、温度175℃、圧力6086MPa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。
水酸化マグネシウム粒子を、0.003gを超純水300mlに約10分間超音波分散させた後、レーザーデータ電位計 ELS-8000(大塚電子(株)製)で測定した。測定温度は25℃、測定方法は電気泳動光散乱法で測定した。
実施例1で用いた純度95%以上の水酸化マグネシウムと、水酸化マグネシウム中のFeの添加量が100ppmになるように酸化鉄を、Vの添加量が100ppmになるように酸化バナジウムを、Mnの添加量が50ppmになるように酸化マンガンを、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%以下になるようにイオン交換水を容器に入れ、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29.9×10−9mであった。
酸化鉄、酸化バナジウム及び酸化マンガンを加えずに、実施例1で用いた純度95%以上の水酸化マグネシウム粒子と、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%以下になるようにイオン交換水を容器に入れ、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11.2μmであり、結晶子径は30.9×10−9mであった。
実施例1で用いた純度95%以上の水酸化マグネシウムと、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が300ppmになるように酸化鉄を、Vの添加量が300ppmになるように酸化バナジウムを、Mnの添加量が250ppmになるように酸化マンガンを、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%以下になるようにイオン交換水を容器に入れ、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10.61μmであり、結晶子径は25.9×10−9mであった。
実施例1で用いた純度95%以上の水酸化マグネシウムと、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が200ppmになるように酸化鉄を、Mnの添加量が50ppmになるように酸化マンガンを、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%以下になるようにイオン交換水を容器に入れ、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11.52μmであり、結晶子径は28.9×10−9mであった。
実施例1で用いた純度95%以上の水酸化マグネシウムと、水酸化マグネシウムに対して、Feの添加量が200ppmになるように酸化鉄を、Vの添加量が100ppmになるように酸化バナジウムを、水酸化マグネシウムの濃度が30重量%以下になるようにイオン交換水を容器に入れ、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の粉末のメディアン粒子径は10.24μmであり、結晶子径は29.1×10−9mであった。
Claims (8)
- 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、0.5〜1.5μm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60%以上であり、変曲点径が0.1〜0.4μmであり、粒子間空隙が0.6×10−3〜1.0×10−3m3・kg−1であり、Feの含有量が100〜500ppmであり、Vの含有量が30〜250ppmであり、Mnの含有量が10〜150ppmであることを特徴とする、純度98.0質量%以上である水酸化マグネシウム粒子。
- 細孔分布における、モード径が0.1〜0.3μmであり、モード容積が2.3×10−3〜2.8×10−3m3・kg−1である、請求項1記載の水酸化マグネシウム粒子。
- ゼータ電位が−20〜−25mVである、請求項1又は2記載の水酸化マグネシウム粒子。
- 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、バナジウム化合物、及びマンガン化合物を添加し、撹拌して、水酸化マグネシウム、鉄、バナジウム、及びマンガン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に対して、鉄の添加量が100〜500ppmであり、バナジウムの添加量が30〜250ppmであり、マンガンの添加量が10〜150ppmである工程、
(b)水酸化マグネシウム、鉄、バナジウム、及びマンガンを含むスラリーを、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、及び
(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、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、次いで、生成した固形分をろ別し、水洗、乾燥させることにより、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。 - (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1〜3いずれか1項記載の水酸化マグネシウム粒子を含む樹脂組成物。 - 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。
- 半導体用の封止剤である、請求項5又は6記載の樹脂組成物。
- 請求項5〜7のいずれか1項記載の樹脂組成物を含む半導体装置。
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