JPS60131868A - 珪酸質粉末球状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は珪酸買初末席状体の製造方法、更に詳しくは、
トランジスターやＩＣおよびＬＳＩなどの側止材料とし
て用いられる便脂充填用のウラン含何社が少な（、流動
性が良好な溶ｌｉＩ！ｌｌ珪戚質初末球状体の製造方法
に関する。

従来トランジスターやＩＣおよびＬＳＩなどの藺脂耐止
材料に用いる充填材としては結昂實石英、溶融注酸等珪
ば質の初末が知られており、特に溶融石英初氷はエポキ
シ、シリジーン、ポリエステル＊、ｊｆｌｌ　脂などの
モールド材に配合した場合、艮好な熱特性、゛電気特注
作業性を付与するため注目されている。

しかし最近技術の進少と共に半４体が尚果績度化を指向
するようになり、そのパッケージ材料の高性能化か要求
され、前記充填材に芭まれるウランはその崩壊時にα粒
子が発生するので、半導体製品のソフトエラーの原因と
なることからｉ■及的にそのウラン含有基の少ない充填
材か要望されている。

このウラン言有産の少ない充填材としては天然に成用す
るシリカ原石を４ＩＩ製し浴融、粉砕し祷られるものと
ハロゲン化シリコン化合物を出発原料とする合成品があ
る。（特開昭５７−１８７９５６号、特開昭５８−１５
１３１８号）、シかし、天然品はその生産量に限界かあ
り破近の十碑体工菓の、＠賊な需、装の増加に対応でき
ずまた品負の而においても安定して良品質のものを祷る
には不安がある。　・ 一方合成品は非常に赦細な粒子径をもつため賀脂への充
填性に乏しくかつ作業性が悪いということから微細な合
成品を１９００　’Ｃ以上に加熱、醇１独しこれを急冷
することによりガラス化した品を・丹び２００μ以下程
度に粉砕し光填材を得る方法が提案されている。（特開
昭５７〜１９５１５１）しかしながらこの方法によると
ウラン含有層の少ない珪酸質籾米が得られるが、粉砕工
程を経るため粉砕された品は粒子形状が不定形となり、
樹脂へ亦加虚を増加させるとその流動性が低下し刺止操
作に支障を生ずる他硬化時に歪が残留し十害体の素子特
性を低下させるという問題があった。

また光項材の粒度分布を調整することによりこの歪を改
善する提案もあるが樹脂充填用として十分、４足するも
のではンよい。

科とする珪ば買粉末涼科を造粒し、これを火焔用で直接
＃１融して球状化することにより、ウラン含有ばか少な
く、シかも樹脂との配合時の元塙注および流動性にすぐ
れ、かつ成形時に応力の低い樹脂組成９勿が得られるウ
ラン含Ｗ姓の少１工い珪酸質粉末球状体の製造方法を提
供しようとするものである。すなわら、本発明はウラン
言Ｎ磁が１０ｐｐｂ以下の合成珪素質ｉＩ！ｌｌ！扮末
を粒径５Ｌ１０μ以下に造粒した後、これを口ｒ燃注気
犀とＩ！１１！素と共にバーナーから噴射し１７ｏｏｃ
以上の温度で熱処理し冷却することを′４！ｊ徴とする
。

以下さらに不発明の詳細な説明する。

本発明において原料と１−る合成珪素負戒扮未は、ハロ
ｒ／比シリコン比合９勿寺の併発しやすい珪糸比合物及
びシラン峙を加水分解、改化′Ｊ＋解あるいはアルコー
ル存仕上でアルコキッドとし加水分解することにより生
成したもので、ウラ／含付虚が１　［３ｐｐｂ以下で、
その粒度は０．０１〜Ｕ、５μＷＬ程度の咳１１Ｈ７エ
粒注のもので、しかもウラン遺は１Ｕｐｐｂ以下である
ものが好ましく用いられる。な査、原料辻素質威吻木中
のウラン言Ｗ　＊Ｌ’　１０１）Ｉ）ｂを越えるものは
、ウラ／含毎逍ｉ　ｏ　ｐｐｂ以下の珪酸質粉末球状体
は祷られない。

これらのウラン言宵虚か１　（Ｊ　Ｘ）ｐｂ以下の珪素
負波粉末を造粒するには例えは（１）結合剤を使用し粒
子の付層・凝集を利用する方法（以下結合削成造粒法と
い５　）　、（２）結合剤を用いず栃の圧扁や焼結を利
用する方法（以下非結合削成造粒法という）’４１？用
いることができ、その粒径を５００μ以下、好ましくは
２００μ以下に造粒する。粒径か５００μより大きくな
るとバーナーの詰りか発生する等操作か困難となり、元
金に球状および浴融も嬉しくなる。

結合４り式造枝法において使用する結合剤は、ウランを
実質的に言何しない尚純度０水、アルコール等の有機浴
媒、エチルシリフート、コロイダルシリカ、ポリビニル
アルコール（ＰＶＡ）　咎のＷ機吻寺であり、具体的に
はウラン含有層かｉ　ｐｐｂ以下のものを１史用する。

また結合削成造粒法に用いる造粒機としては公知の亀粒
機か使用できる。具体的にはウランの混入ρ）４男力少
ないようなライニング−例えはウレタンゴム咎−が幽さ
れたドラム型造粒機、回転ｍ型ｆｉ粒憾咎の転動式造粒
機あるいはスプレードライヤー等の噴射式造粒装置等が
あげられる。これらはいずれも比較的容易に各棟の粒径
と広い粒度分イｈをもつものが蓄られる利点があるので
好ましいものである。

結合ｉすの使用量は造粒機の檀急によって異なるが、例
えばスプレードライヤーの場合は珪累Ｘ倣粉末に対し７
０重破襲以上あればよ（、また転勤式造粒機は７０重、
ｉ優以下好ましくを工５〜６０貞量％であればよい。て
れら渭８！品は必ずしも乾燥する必要はないか、乾燥す
る場合は造粒と同時あるいは造Ｐｉ、後に行うこともで
きる。　。

また非結合削成造粒法においてはつ・う／の混入が少な
い材質−例えばウラン言竹逮１０　ｐｐｂ以Ｆの高純度
シリカ買しンが−を１更用したロータリーキルンを始め
とする各個の加熱炉が使用できる。

加熱時の一度は１４ＵＬ］（３以下好ましく；は１２Ｌ
ｌ（Ｊ゛ＣＣ以下（上記以外の温度では大粒径のものが
僧られた。りするため好ましくない以上のように造粒し
て祷られた造粒品はホッパーおよび供給ｔｃ瀘を通して
町燃注気体およびｔｌｌ、素とともにバーナーから竪型
炉の上部より炉内下方へ噴射して形成された１７００’
Ｕ以上の４囲気丁で瞬時に熱処理する。ｏＴ燃注気体と
しては水素、グロパ／デタン、グロビレン、アセチレン
等が１史用できるが、その他に灯油、重油など成体燃料
を噴鐸化し気流状幅で１史用することもできる。

炉内へ噴射する＝ｙｒ燃注気坏および酸素のηを速は艮
好な火炎の形状あるいは雰−気を形成するためのみなら
す上記気体と同時に噴射される原＃＋栃木の１化石央の
形成速度あるいは蒲留時間に影付するために町ｉｆ生気
体Ｑ工乱υ１ｔ、となるよ５ｙよ速度好ましくは４０ｎ
ｔ／抄以上であることが好ましい。またｌ！ｌｉ２素は
上記１−Ｉｊ燃註気体の流速以下で噴射することか好ま
しい。

上記以外の流速で噴射すると粒相互の吠果か発生したり
完全なるｍｍが離しくな９好ましくない。

雰ｌ１ｊ１気の温度は珪索貞倣扮木が融化して解融石英
となる温度であれはよく具体的には１７ｕｏＣ以上好ま
しくは１８０υ〜２６０Ｕ″Ｃである。１７Ｕ０Ｃ禾満
の温度では完全に解融石英を形成することができない。

炉内融化蛍での珪酸質粉末球状体の涌留時間は瞬時であ
り０．０５秒以下である。その後珪酸質粉末球状体はダ
クトＶ３等で燃焼排ガスと共にｑ却され、びいでサイク
ロン、バッグフィルター吾のづ…果機で薄寒分離される
。なお燃焼νＦガスはプロワ−を通して排出される。

本発明によって得られる珪酸質粉末球状体は一粒径ｂＵ
Ｏμ以下のものであるので、樹脂九項削として１更用す
る場合はそのまま、または聞分４をして所望の粒ｌ徒分
曲となるように調整′３−れはよい。

なお、５００μ以上の粒径のものはこれを含有させた１
解崩組成物を１更用した′電子部品の耐止作粟時に釡型
のデート詰り等作業車に問題が生ずるためる。また結合
削式遣柁法によるものは、次１角改質かなされ餌脂と碕
れやすいものが得られる。

以上説明したように本発明はウラン言佇賞１Ｏｐｐｂ以
下の合成珪素′Ｘ威初木を造粒して粒住ｂＵ０μ以丁の
ものとし、これを可燃性気体と酸素と共に炉内に噴倒し
Ｍ＠する方法であり、本発明によれはウラン笠の不純物
か混入しない球状体が祷られるので、樹脂と混合する際
、流動性が良く成形時の応力の低い成形体が伺られ、こ
れを半導体封止ｖｃ使用するとソフトエラーが低減でき
る。

また、結合削の存在下鹸融する方法においては球状体の
表面改・Ｋかでき、輌脂と藺れやずいものか得られる。

以″ｌ−夷θ＝　＋＋ｌｌをあげてさらに具体的に説明
する。

実姉ｌ＋Ｉ１１ 日本アエロゾル（株）襞間品名［アエロゾル」１Ｌｌｎ
ｌｔｓにイオン５５換しさらに蒸留し梢製した純水９Ｕ
車量部を加えポリウレタンゴム（大阪ゴム工業（株）の
内張りのミキサーで攪拌混合し固形分１０厘ｊｔ％のス
ラリーを作成する。このスラリーゼ１υＫｙ　／　Ｈｒ
の供給速度で熱風温度約３Ｌｌ［Ｊ゛Ｃのスグレードラ
イヤー（三菱化工機装）に鈑送し噴楕乾繰させ粒径１４
９μ下１００％４４μ下７８．５係り造粒品を得た。こ
の造粒品を水素ガス５０　Ｎｍ’／Ｈｒ　（４５−９ｍ
／ｓｅｃ　）、１後素ガス１５Ｎｍ３／　Ｈｒ　（８，
５ｍ　／　ｓｅｃ　）のガスＭＡｒｌｔで透明石英製バ
ーナーを用いｌｊ貢出させ温度１８５０　’Ｏで、浴融
させ製品をイ０だ。製品の粒度外孔、ウラ／遺、長′）
ｆｌ径比乞表に示す。面記光填削４５０重駄都にフレ・
戸−ルノボラックエポキシ位（１１ｉ！（チノマガイヤ
ー社簡品名「ｇｃＮ−１２８０Ｊ　）１００貞量都、フ
ェノールノボラック便脂（チ／マガイギー社問Ｉｌｂ名
ｒＨＴ−９４！、’ＯＪ　）５０ｆｆｉ逮肯３、−一ラ
ンディシルイミダゾール（硬化促進削）２止置部）カル
ナバワックス６電−郡を加え、ミキシング３０−ルで１
０分＋ｉＪＪ混練後冷却固化し切砕した。〆に流！！ｌ
ＩＩ性、樹脂応力を測定するためこの助砕品を成形温度
１６０　’０截形圧力フ　Ｑ　ｋｇ／　ｍｍ”で成形し
た。６１１１定結果を表に示す。

笑帽例２ 四塩化ケイ素１００貞瀘部にイオン父換しさらに蒸留し
た純水２００重屋Ｓを常温で〃口えグ９ル比させる。そ
の後純水で−が６〜７になるまで水洗、洗浄を繰り返し
た後濾過する。侍られたケ９ル’！’　７ＪＤ熱炉で温
度７００“（ＥＫ加熱し尚純度シリカ内張りのロータリ
ーキルンに供給し粒径２００μ下９８係４４μ丁６５．
２％、の造粒品を傅た。この造粒品を実ｂｔ＝例１と同
一の条件下で熱処理した。

実弛汐ｕ６ 四塩化ケイ素を酸素、水素ガスで加水分解して慴られた
絃初未シリカ１００Ｍ量部に蒸留梢装しく、Ｈｘ　−ｙ
−／Ｉ／　７　Ａ／　コ−Ａ／　１５　ＬＪ厘量部を噴
楕しながらポリウレタンゴム〔大阪ゴム工業（株８内張
のドラム逍粒磯で造粒し粒径１４９μ′Ｆ９２％４４μ
ド８０．２％（７）繍粒品しイ科だ。この造粒品をプロ
パンガス１０　Ｎｍ３／Ｈｒ　（１２，’ｏｒｎ／、ｓ
ｅｃ　）、［素カス５Ｎｍ３／　Ｈｒ　（６−２ｒｎ／
ｓｅｃ　）のガス組成で温度１ソＬＩＤＣでｍ１させｇ
！品をイｑた。

比時）Ｃ汐り　１ １本アエロゾル（４未）商品名「アエロジル」５゜爪虐
部と冥加レリ１と同様の配合で組成物を作成し、その（
頻回を演１Ｊポした。

比較例２ 日本アエロジル＜ｔｈ）商品名「アエロゾル」を高純度
シリカ質ルツボ円で戚、水素ガスを１更用し透明石英製
バーナーで１８５０　’Ｃに加熱しｍ、融さぜた。その
後ｍ融物を収り出しポリウレタンゴムライニングのボー
ルミルで共すりｅＪ砕を行い篩分けし粉砕品を得た。

比較例６ 茜純度インド属珪石をポリウレタンライニングのボール
ミルで共ずり粉砕し２００μ以下に調整した品を用いた
以外は実＠例１と同僚に行った。

ただし表にボした谷、易性の測定は次のようｌＬ力ｌ去
で行った。

（１）流動性の側矩（スパイラルフロー）ＥＭＭ工規俗
に準じた金型を使用し成形温度１６０℃成形圧力フ　０
　ｋｇ　／　１＋１１４２で側足した。Ｃインチ〕（２
）　ウラン量 螢光光度法による。Ｃｐｐｂｌ ＋２１　＋＊Ｉ脂応力の測定 応力により抵抗１１Ｉｆ０）変比するビニ・ｌ抵抗を牛
導体チッグに成形したものン１４ビンＩＣフレームにダ
イボンドし、Ａｕ稼でワイヤーボンドレ外部′電極に接
続した菓子の初期抵抗値（Ｒｏ）ヲ＋１１１１　ｆ　Ｌ
、この菓子を１６０℃、７　［１ｋｇ　／ａｎ２成形時
間６分の条件で樹脂刺止した後の抵抗値ＣＲ）を測定し
、（Ｒ−Ｒｏ　）　／　Ｒｏを樹脂応力としブこ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウラン言膏童が１０　ｐｐｂ以下の合成珪素１ＸｔＩｌ
   ＋！粉末な粒径５００μ以下に造粒した後、これを可燃
   性気体と１夜素と共にバーナーから噴射し１７００”Ｃ
   以上の温度で熱処理し０却することを特許とするウレン
   含何重の少ない珪ば質粉末球状体の製造方法