(57)【要約】【課題】無機酸化物粒子が金属配管、金属容器と接触することによって金属異物を含有するようになった無機酸化物粒子について、無機酸化物粒子の物性を変化させることなく、該無機酸化物粒子中の該金属異物による悪影響を効果的、且つ安価に低減する方法を提供する。【解決手段】金属異物を含有する無機酸化物粒子を酸化性雰囲気下で加熱するか、或いは、強酸化剤を含有するガスと接触せしめることにより酸化処理して、含有される金属異物を非導電性化し、絶縁特性を改善する。得られた無機酸化物粒子は、封止材用樹脂の充填材等として有用である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属異物を含有する無機酸化物粒子を酸化処理することによって、含有される金属異物を非導電性化することを特徴とする絶縁特性が改善された無機酸化物粒子の製造方法。
【請求項２】
酸化処理が、酸化雰囲気下で、且つ、２００℃以上、無機酸化物粒子の軟化点未満の温度で金属異物を含有する無機酸化物粒子を加熱するによって行われる請求項１記載の絶縁特性が改善された無機酸化物粒子の製造方法。
【請求項３】
無機酸化物粒子が、シリカ粒子である請求項１又は請求項２記載の絶縁特性が改善された無機酸化物粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁特性が改善された無機酸化物粒子の新規な製造方法に関する。詳しくは、金属異物を含有する無機酸化物粒子を、含有される金属異物を除去することなく簡易な処理により低導電化することが可能な、絶縁特性が改善された無機酸化物粒子の製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無機酸化物粒子は、半導体パッケージ等の製造において、半導体封止用の樹脂の充填材として一般に使用されている。例えば、シリカの場合は半導体封止用樹脂の温度変化に対する寸法安定性の向上、強度の向上等を目的として使用され、アルミナの場合は半導体封止用樹脂の熱伝導性の向上等を目的として使用される。
【０００３】
通常、上記無機酸化物粒子の製造設備の配管及び容器はステンレス製等の金属からなり、該無機酸化物粒子を気相搬送する際、或いは該無機酸化物粒子を粉砕する際などに、無機酸化物粒子の有する研磨性により配管及び容器の表面が削られるため、該無機酸化物粒子は、その表面に数μｍ〜数百μｍ程度の微小なステンレス粉等の金属異物を付着した状態で含んでいる。
【０００４】
一方、前記半導体封止用樹脂の充填材としての用途において、無機酸化物粒子に鉄、ステンレス等の金属異物が混入すると、半導体封止用樹脂で配線を封止した際、該樹脂が接触する配線間を跨いで金属異物が存在することによる短絡が発生し易くなり、これにより回路の誤作動が起こるという問題を引き起こす場合がある。そのため、上記金属異物の混入を低く抑え、絶縁特性を改善することが要求されている。
【０００５】
特に、近年、半導体製品の小型・薄型化が進み、それに伴って、半導体の配線間隔も狭められてきており、従来問題にならなかった上記微小な金属異物の存在による、半導体製品の誤作動等の問題がより深刻化している。
【０００６】
従来、上記問題を解決する方法としては、金属異物を含有する無機酸化物粒子を還元性雰囲気下で加熱して該金属異物を磁性化した後、磁力式除鉄器を使用して混入している金属異物を磁力により除去する方法が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−１３２７２２号公報  特許請求の範囲
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属異物を磁力により除去する方法においては、数μｍ〜数百μｍ程度の微小な金属異物は無機酸化物粒子の表面に強固に付着していること、また、除鉄器の磁力が有効な部分を通過した金属異物しか除去できないことから、該方法において、微小な金属異物を効果的に除去することは困難であった。
【０００７】
そして、除去されずに残存する金属異物は、電気導電性が多少低下するものの、比較的高い電気伝導度を有するため、前記半導体封止用樹脂の充填材としての用途において、回路の誤作動を完全に防止することは困難である。
【０００８】
上記磁力により金属異物を除去する方法において、金属異物の除去率を完全なものとするには、金属異物を含有する無機酸化物粒子を、適当な溶媒に分散して、金属異物の付着力を低下せしめた後、磁力による除去を実施することが考えられる。
【０００９】
ところが、かかる方法においては、無機酸化物粒子が溶媒と接触する際、或いは金属異物を分離後の無機酸化物粒子を乾燥、解砕する際に、該無機酸化物粒子の物性が変化してしまうという問題が懸念される。また、溶媒への分散、乾燥等の煩雑な工程を必要とするため、大幅なコストアップに繋がり、実用的ではない。
【００１０】
従って、本発明の目的は、金属異物を含む無機酸化物粒子中の該金属異物の悪影響を、無機酸化物粒子の物性を変化させることなく、効果的かつ安価に低減した、絶縁特性が改善された無機酸化物粒子を得る方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を行ってきた。その結果、金属異物を含む無機酸化物粒子を酸化処理することによって、無機酸化物粒子の物性を変化させることなく、該金属異物による悪影響を効果的かつ安価に無害化出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は金属異物を含有する無機酸化物粒子を酸化処理することによって、含有される金属異物を非導電性化することを特徴とする絶縁特性が改善された無機酸化物粒子の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において、金属異物を含有する無機酸化物粒子は、特に制限されないが、一般には、無機酸化物粒子が金属配管或いは金属容器と接触することによってその表面を研磨した結果、金属異物が混入するに至った無機酸化物粒子が挙げられる。
【００１４】
従って、上記無機酸化物粒子としては、研磨性の高い粒子が特に対象とされる。具体的には、乾式シリカ、湿式シリカ、溶融シリカ、アルミナ、チタニア等の粒子が挙げられる。
【００１５】
上記粒子の平均粒子径は、一般に、数ｎｍ〜数百μｍ程度である。
【００１６】
また、金属異物としては、前記金属配管或いは金属容器の材質に起因するものであり、鉄、ステンレス等が一般的である。該金属異物は、数μｍ〜数百μｍ程度の微小な粒径を有するものである。
【００１７】
即ち、上記無機酸化物粒子の製造設備は、通常、鉄、ステンレス製等の金属配管及び容器からなり、該無機酸化物粒子を気相搬送する際、或いは該無機酸化物粒子を粉砕する際などに、無機酸化物粒子の有する研磨性により配管及び容器の表面が削られることにより生成した微小な金属異物が、無機酸化物粒子の表面に付着された形で含有される。
【００１８】
また、上記無機酸化物粒子中への金属異物の混入量は、金属配管等との接触時間によって多少異なるが、通常、無機酸化物粒子１００ｇ中に約１０〜１００個の割合で存在する。
【００１９】
本発明の特徴は、前記金属異物を含有する無機酸化物粒子を酸化処理することによって、該金属異物を金属酸化物へ酸化せしめることによって、非導電性化することにある。
【００２０】
即ち、本発明にあっては、無機酸化物粒子に含有される金属異物を除去するという従来の思想とは異なり、該金属異物が粒子中に存在する状態で無害化するという極めて斬新な思想に基づくものである。
【００２１】
上記酸化処理の方法は、含有される金属異物を非導電性の酸化物とし、且つ、無機酸化物粒子の物性に悪影響を与えない方法であれば、特に制限されない。例えば、酸化雰囲気下での加熱により酸化処理する方法、オゾン等の強酸化剤との接触により酸化処理する方法等の乾式法によって実施することが好ましい。
【００２２】
上記酸化雰囲気下での加熱により酸化処理する場合、加熱温度は、無機酸化物粒子の物性に悪影響を与えず、且つ酸化処理の程度を上げるために、２００℃以上、無機酸化物粒子の軟化点未満の温度を選択することが好ましい。特に、シリカの場合、５００〜１１００℃で加熱処理することが好ましい。
【００２３】
また、酸化雰囲気は、酸化に必要な酸素を含有するガスによって形成される。該ガスとしては、例えば、純酸素下、酸素含有気体下、大気下等が挙げられる。そのうち、設備、簡便性、コストを考慮すると大気下がより好適である。
【００２４】
また、オゾンを使用する酸化処理においては、オゾンの濃度が１０〜３０容量％のガスを使用することが好ましい。
【００２５】
また、酸化処理に際して、無機酸化物粒子は、静置状態で処理することが好ましい。即ち、容器中に無機酸化物粒子を充填し、かかる充填層に酸素を含有するガス或いは強酸化剤を含有するガスを通過せしめ、必要に応じて該ガス及び／又は充填層を加熱する方法が好適である。
【００２６】
また、無機酸化物粒子を上記ガスと流動状態で接触せしめることも可能であるが、この場合は、反応容器として、金属表面を持たないものを使用することが好ましい。具体的には、セラミックス、ガラス等の非金属よりなる容器、非金属をコートした金属容器などが好適である。また、上記反応容器内の無機酸化物粒子の加熱は、反応容器及び／又はガスを加熱する方法によるのが一般的である。
【００２７】
上述した酸化処理に要する処理時間は、酸化処理方法によって多少異なり、一概に限定することはできないが、酸化処理によって酸化された無機酸化物粒子中の金属異物が、金属の状態で残存する個数が、無機酸化物粒子１００ｇ中に１０個以下、好ましくは、５個以下、更に好ましくは皆無となるように、その処理時間を設定することが好ましい。
【００２８】
本発明の方法によって得られる無機酸化物粒子中には、金属異物が酸化され、導電性が著しく低下された状態で存在する。因みに、金属が鉄の場合、９．７×１０−６Ω・ｃｍの電気抵抗が、酸化後には酸化第二鉄となり、１０８Ω・ｃｍ程度にまで上昇し、極めて低導電性の異物を含む無機酸化物粒子とすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明より理解されるように、本発明の方法によれば、金属異物を含有する無機酸化物粒子を酸化処理という極めて簡単な操作により、含有される金属異物を非導電性化することができる。
【００３０】
そして、該処理後の絶縁特性が改善された無機酸化物粒子を、例えば、封止材用樹脂の充填材として使用した場合には、接触する配線間の短絡が無い、極めて信頼性の高いパッケージを得ることが可能である。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明を更に具体的に説明するため、実施例を挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
尚、実施例において、無機酸化物粒子中の金属異物量、無機酸化物粒子の平均粒径及び粒度分布、比表面積は以下の装置、方法によって測定したものである。
【００３３】
（１）金属異物量
ろ紙で異物を除去したアセトン等の有機溶媒をビーカーに１００ｍｌ入れ、これに無機酸化物粒子を１００ｇ添加してスラリーを調製した。得られたスラリーに棒磁石（１２０００ガウス相当）を挿入し、３０ｒｐｍ程度の攪拌速度で１分間攪拌した。攪拌終了後、該棒磁石を取り出し、表面に付着した着磁性異物を捕集した。
【００３４】
捕集された着磁性異物を光学顕微鏡にて観察し、観察される異物中で１０μｍ以上の最長径を持ち、且つ金属光沢を持つ粒子を計数し、その個数をもって金属異物の個数とした。
【００３５】
（２）樹脂混練物の粘度
エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製  エピコート８０７）５０ｇに無機酸化物粒子１００ｇを添加したものを、自転・公転式混練機（シンキー社製  あわとり練り太郎ＡＲ−２５０）を用いて混練し、樹脂混練物を作製した。得られた樹脂混練物を恒温槽にて２５℃に調製後、粘度計（ブルックフィールド製  ＤＶ−II＋（スピンドル：ＣＰＥ−５１））を用いて、回転数３ｒｐｍにおける粘度を測定した。
【００３６】
（３）平均粒径及び粒度分布
堀場製作所製  レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置（ＬＡ−９２０）により測定した。
【００３７】
（４）比表面積
柴田科学器機工業製 比表面積測定装置（ＳＡ−１０００）を用い、窒素吸着法によるＢＥＴ１点により測定した。
【００３８】
（５）低導電性試験
（２）で得られたエポキシ樹脂と無機酸化物粒子との組成物を電極幅５０μｍの２本の電極パターン表面で硬化せしめ、電極パターン間の電気抵抗（Ω・ｃｍ）を測定した。
【００３９】
尚、上記操作を５回実施し、その平均値を結果として示した。
【００４０】
実施例１〜５
無機酸化物粒子として平均粒子径４．７μｍのシリカ粉末７００ｇを使用し、これを、電気炉を使用して、大気雰囲気下で表１中の加熱温度に示すそれぞれの加熱温度にて３時間加熱し、加熱処理シリカ粉末を得た。
【００４１】
上記方法より得られた粉末シリカ中の導電性異物量、樹脂混練物の粘度、シリカ粉末の平均粒子径及び比表面積は表１中のそれぞれの値であった。
【００４２】
また、上記シリカ粉末について、低導電性試験の結果を表１に併せて示す。
【００４３】
比較例１
実施例１において使用したシリカ粉末の加熱処理前の金属異物量は３８個であり、樹脂混練物の粘度は１１万ｃｐであり、平均粒子径は、４．７μｍであり、また、比表面積は１．９ｍ２／ｇであった。
【００４４】
また、上記シリカ粉末について、低導電性試験の結果を表１に併せて示す。
【００４５】
比較例２
実施例１において、加熱を、水素及び窒素よりなる還元性ガス雰囲気下で行った以外は、実施例1と同様にしてシリカ粉末を処理した。
上記方法より得られた粉末シリカ中の導電性異物量、樹脂混練物の粘度、粉シリカ粉末の平均粒子径及び比表面積は表１中のそれぞれの値であった。
【００４６】
また、上記シリカ粉末について、低導電性試験の結果を表１に併せて示す。
【００４７】
【表１】
2004189577.tif 000002