JP4428490B2 - Method for producing spherical alumina powder - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱伝導性、充填性、耐湿信頼性に優れ、充填材として好適な低ソーダ球状アルミナ粉末の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、球状アルミナ粉末は、熱伝導性、絶縁性に優れていることから、半導体封止材の充填材や基板等に用いられている。球状アルミナ粉末は、アルミニウム系化合物を高温火炎中に溶射し、球状化する方法が一般的に知られている。この方法によれば、摩耗特性、流動性に優れた球状アルミナ粉末を得ることができるが、その反面、用いられる原料は、例えばバイヤー法によって製造された水酸化アルミニウム粉末であるので、少なくとも数百ｐｐｍのソーダ成分が不可避的に含まれており、それが製品に残存するという問題がある。ソーダ成分の多い充填材を例えば半導体封止材に用いると、その耐湿信頼性を著しく低下させてしまう。
【０００３】
そこで、これまでに、アルミナ粉末の低ソーダ化については多くの提案がなされている。例えば、特開平５−２９４６１３号公報、特開平７―４１３１８号公報には、破砕アルミナ粉末をハロゲン化化合物の存在下で加熱処理をし、低ソーダ化を行うと共に、カッティングエッジのない丸みを帯びた粒子（角取り粒子）とすることが開示されている。しかしながら、得られた角取りアルミナは、破砕形状アルミナ粉末よりも摩耗特性は確かに改善され、流動性も向上したが、球状とは言い難いので、球状溶融シリカ粉末と同等レベルまでには流動性を改善することができない。また、ソーダ成分の低減効果も十分ではなく、更には、環境上、ハロゲンを系外に放出させない十分な配慮が必要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐金型摩耗性と高流動性とを発現させるのに適度な球状を有し、しかも耐湿信頼性に優れた低ソーダ球状アルミナ粉末を容易に製造することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、アルミナ原料粉末を、高温火炎中に溶射し、球状アルミナを製造する方法において、アルミナ原料粉末中に平均粒径０．１〜２．０ｍｍのシリカ質粉末をＳｉＯ_２換算で１〜５０％存在させ、高温火炎の温度をシリカ質粉末がシリカフュームとして揮発する温度にすることを特徴とするソーダ含有率２０ｐｐｍ以下の球状アルミナ粉末の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、更に詳しく本発明について説明する。
【０００７】
本発明で使用されるアルミナ原料としては、水酸化アルミニウム粉末、アルミナ粉末等が挙げられる。これらの粒度は、所望する製品粒度と球状程度に応じて適切に選択される。
【０００８】
一方、シリカ質粉末としては、平均粒径０．１〜２．０ｍｍの珪石、石英等のシリカ質粉末が用いられる。本発明においては、シリカ質粉末の平均粒径と使用量が重要である。平均粒径が０．１ｍｍよりも小さいと、回収後に球状アルミナ粉末との分離が困難となり、また２ｍｍよりも大きいと、低ソーダ化効果が低下する。シリカ質原料の割合は、アルミナ原料に対し、内割でＳｉＯ₂換算１〜５０％、好ましくは５〜２０％である。１％よりも少ないと低ソーダ化効果が不十分となり、また５０％をこえても低ソーダ化効果は向上しない。
【０００９】
シリカ質粉末を存在させたアルミナ原料粉末を高温火炎に溶射するには、アルミナ原料とシリカ質粉末とをあらかじめ混合しておき、それを同一ラインから溶射する方法が好ましいが、アルミナ原料とシリカ質粉末とを別々の溶射バーナーから供給することもできる。
【００１０】
本発明において、高温火炎温度は、高球形度の球状アルミナ粉末を得るために、またシリカ質粉末をシリカフュームとして揮発させるために、約２０００℃程度に高められる。その結果、球状化されたアルミナ粒子同士、シリカ質粉末が溶融した溶融シリカ粒子同士、更にはアルミナ粒子と溶融シリカ粒子との間に合着が起こり、回収されたアルミナ粉末の球形度、純度を低下させる恐れがある。そこで、原料の溶射に際しては、その分散性を高めるため、フィード法が乾式である場合には、フィード管部をエゼクタ効果と高速空気流によるせん断力による分散を利用したリングノズル方式が好ましく、また湿式である場合には、原料粉末を媒体中に分散させてスラリーとし、それを火炎中に霧状で噴霧することが好ましい。
【００１１】
高温火炎を形成するには、水素、天然ガス、アセチレンガス、プロパンガス、ブタン等の可燃ガスと、空気、酸素等の助燃ガスとをバーナーから噴射させることによって行うことができる。本発明においては、この可燃ガス及び／又は助燃ガスの一部又は全部を用いて原料粉末の一部又は全部を噴射することができるので、より効率的かつ経済的に球状アルミナ粉末を製造することができる。
【００１２】
本発明においては、高温火炎中で溶射されたシリカ質粉末の一部又は全部がシリカフュームとして揮発する。この揮発成分は、火炎外で冷却されてフュームドシリカとなる。このフュームドシリカは、回収された粉末中のアルミナ粒子やシリカ粒子の１００倍以上もの比表面積を有するものである。そのため、アルミナ原料より揮発したソーダ成分が系内で冷却・固化する際に、大部分がこのフュームドシリカと反応もしくは吸着して捕獲され、上記比表面積の著しい相違を利用して分離・除去される。
【００１３】
火炎処理された粉末から低ソーダ球状アルミナ粉末を分離・回収するには、サイクロン、重力沈降、ルーバー、バグフィルター等の捕集装置が用いられる。この場合において、ソーダ成分を捕獲したフュームドシリカは、その比表面積が球状アルミナ粉末に比べて著しく小さいので、最終のバグフィルターで回収し、球状アルミナ粉末はその前段階のサイクロン等で回収できるように捕集系装置を設計する。また、分離・回収された球状アルミナ粉末に混入したシリカ質粉末は、その粒径が０．１〜２．０ｍｍであることを利用して、篩、分級機等を用い、必要に応じて分離・除去する。
【００１４】
本発明によれば、ソーダ成分含有率２０ｐｐｍ以下、条件を選べば１０ｐｐｍ以下の球状アルミナ粉末を容易に製造することができる。従って、本発明で製造された球状アルミナ粉末は、ソーダ成分含有率が小さいので、半導体封止材の充填材として用いても、その耐湿信頼性が著しく高まる。
【００１５】
本発明において、ソーダ成分含有率は、試料１０ｇを１００ｍｌの純水中に浸漬し、１００℃の温度で２４時間放置した際に抽出されたソーダ成分を原子吸光法で測定することができる。
【００１６】
本発明で製造される球状アルミナ粉末の球状の程度は、平均球形度が０．９０以上、特に０．９５以上であることが好ましい。０．９よりも低くなると、金型摩耗性と流動性が低下する。
【００１７】
平均球形度は、走査型電子顕微鏡（日本電子社「ＪＳＭ−Ｔ２００型」）と画像解析装置（日本アビオニクス社製）を用い、以下のようにして測定することができる。
【００１８】
先ず、粉末のＳＥＭ写真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、個々の粒子の粒径度は、球形度＝Ａ／Ｂ＝Ａ×４π／（ＰＭ）²として算出することができるので、任意の粒子２００個の平均値を粉末の平均球形度として求める。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例、比較例を挙げて更に具体的に本発明を説明する。
【００２０】
図１に示される装置を用い、球状アルミナ粉末を製造した。溶融炉１の頂部には、燃料ガス供給管３、助燃ガス供給管４、原料粉末供給管５を接続した２本のバーナー２が設置されている。各バーナーから、原料粉末を溶射し、溶融炉にて球状アルミナ粉末の生成、ソーダ成分の除去を行っている。溶融炉から排出された粉末は、ブロワー８で吸引され、サイクロン６、バグフィルター７で分離・回収される。サイクロン６で捕集された粉末は、振動篩を用いて、粒径の大きいシリカ質粉末を主成分とする粒子が分離・除去され、球状アルミナ粉末が回収される。
【００２１】
原料粉末を酸素２０Ｎｍ³／ｈｒのキャリアガスに同伴させて各バーナーに搬送した。各バーナーからは、燃料ガスとしてＬＰＧ１２Ｎｍ³／ｈｒ、助燃ガス３４Ｎｍ³／ｈｒを噴射させて火炎を形成し、その火炎中に原料粉末４０ｋｇ／ｈｒを噴射した。
【００２２】
実験番号１〜５（実施例） 実験番号６〜９（比較例）
平均粒径３８．７μｍ、ソーダ成分含有率３００ｐｐｍの水酸化アルミニウム粉末（日本軽金属社製、商品名ＢＷ３３）と石英粉末とを表１の割合で混合し、火炎溶融した。なお、表１の石英粉末の添加率は、ＳｉＯ₂換算値である。
【００２３】
サイクロンから回収された粉末を、０．１０５ｍｍ目開きの網の振動篩を用いて篩下分を除去し、得られた球状アルミナ粉末のソーダ成分含有率を上記に従い測定した。また、平均粒径、収率及び純度を以下に従って測定した。それらの結果を表１に示す。なお、平均球形度は、いずれも０．９６以上であった。
【００２４】
（１）平均粒径
コールター社製レーザー回折散乱法粒度分布測定装置（商品名「ＬＳ−２３０」を用いて測定した。
【００２５】
（２）球状アルミナ粉末収率
（得られた球状アルミナ粉末の質量）／（混合原料粉末の質量）より収率を求めた。なお、水酸化アルミニウムを原料とした場合、水酸化アルミニウムから球状アルミナを生成する過程において０．６５％の質量変化が起こり、収率が低くなることを考慮されるべきである。
【００２６】
（３）球状アルミナ粉末純度
理学電機社製全自動蛍光Ｘ線分析装置（商品名「ＲＩＸ−３０００」）を用いて測定した。試料１０ｇを成形圧１５０ｋＰａで加圧成形し、あらかじめ数種の比率の異なる球状アルミナ粉末とシリカ粉末との混合粉末を用いて作成された検量線をもとに、蛍光Ｘ線強度から定量を行った。なお、スペクトル線にはＡｌ−Ｋαを用い、定量には測定角度１４４．８°のピークを用いた。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１より、本発明の製造条件で製造された実験番号１〜５の球状アルミナ粉末は、ソーダ成分含有率が２０ｐｐｍ以下であり、しかも高収率で製造されていることが分かる。これに対し、実験番号６の石英粉末無添加、実験番号９の比較例では、ソーダ成分含有率が２０ｐｐｍを超えており、また実験番号７では収率が０．６を下回り、実験番号８では生成された球状アルミナ粉末と石英粉末の篩による分離を行うことができなかった。
【００２９】
実験番号１０（実施例） 実験番号１１（比較例）
平均粒径２９μｍ、ソーダ成分含有率１０００ｐｐｍの水酸化アルミニウム粉末（アルコア社製、商品名「Ｂ−３２５」）を用いたこと以外は、実験番号１０については実験番号３と同様に、実験番号１１については実験番号７と同様にして行った。その結果を表２に示す。
【００３０】
実験番号１２〜１３（実施例）
実験番号２で用いた水酸化アルミニウム粉末をボールミルで８時間又は２４時間粉砕し、平均粒径５μｍ（実験番号１２）又は平均粒径１μｍ（実験番号１３）、ソーダ成分含有率３００ｐｐｍとしたものを用いたこと以外は、実験番号２と同様にして行った。その結果を表２に示す。
【００３１】
実験番号１４（実施例） 実験番号１５（比較例）
平均粒径３０μｍ、ソーダ成分含有率１００ｐｐｍのアルミナ粉末を用いたこと以外は、実験番号１４については実験番号２と同様に、実験番号１５については実験番号７と同様にして行った。その結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】

【００３３】
表２の実験番号１０と１１の対比から明らかなように、石英粉末無添加の場合はアルミナ粉末のソーダ成分含有率が３５０ｐｐｍであったのに対し、それをアルミナ原料に存在させることによって２０ｐｐｍ以下となり、低ソーダ化効果がが顕著に現れた。
【００３４】
また、実験番号１２、１３から、原料の水酸化アルミニウム粉末の粒度を変更しても低ソーダ球状アルミナ粉末が得られることが分かった。更には、実験番号１４から、水酸化アルミニウム粉末をアルミナ粉末に変えても、石英粉末を存在させることによって、低ソーダ球状アルミナ粉末を得ることができた。
【００３５】
次に、本発明の球状アルミナ粉末の充填材としての効果を確認するため、半導体封止材を調合し、耐湿信頼性を以下に従い評価した。それらの結果を表３に示す。
【００３６】
用いた充填材は、各実験番号で得られた球状アルミナ粉末と平均粒径０．５μｍの球状アルミナ粉末（アドマテックス社製、商品名「ＡＯ−８０２」）とを８：２の質量比で混合し、これにシランカップリング剤としてオルガノシラン（信越化学社製、商品名「ＫＢＭ４０３」）を外割で０．４％混合したものである。
【００３７】
半導体封止材の調合は、エポキシ樹脂としてオツトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬社製、商品名「ＥＯＣＮ−１０２０」）、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（群栄化学社製、商品名「ＰＳＭ−４２６１」）、モタン酸エステル離型剤（クラリアンドジャパン社製、商品名「ＷａｘＥｆｌａｋｅｓ」）及び硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン（北興化学社製）を、６３．８：３２．１：０．６：３．５の質量割合で配合した。これに上記充填材を内割で７０ｖｏｌ％混合し、熱ロールで１０分間混練した後、冷却粉砕をして行った。
【００３８】
耐湿信頼性試験は、アルミニウム配線を有する１６ピンモニターＩＣをトランスファー成形し、硬化後２６０℃のハンダ浴に１０秒間浸漬した後、１２０℃、２気圧の水蒸気で２０Ｖ印可し、アルミニウム配線のオープン不良率（断線率）とリーク不良率（アルミニウム線間の漏れ電流値が１０ｎＡ以上になった率）との和が５０％以上になるまでの時間を求めた。試料個数は２０個用い、その平均値をとった。
【００３９】
【表３】

【００４０】
表３より、本発明で製造された低ソーダ球状アルミナ粉末を用いた半導体封止材の耐湿信頼性は、全て１００ｈｒ以上であることが分かる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、金型摩耗性と高流動性とを発現させるのに適度な球状を有し、しかも耐湿信頼性に優れた低ソーダ球状アルミナ粉末を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】球状アルミナ粉末の製造装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 溶融炉
２ バーナー
３ 燃料ガス供給管
４ 助燃ガス供給管
５ 原料粉末供給管
６ サイクロン
７ バグフィルター
８ ブロワー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a low-soda spherical alumina powder that is excellent in thermal conductivity, filling properties, and moisture resistance reliability and is suitable as a filler.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, spherical alumina powder has been used for fillers, substrates, and the like of semiconductor sealing materials because of its excellent thermal conductivity and insulation. As the spherical alumina powder, a method is generally known in which an aluminum-based compound is sprayed into a high-temperature flame to be spheroidized. According to this method, a spherical alumina powder having excellent wear characteristics and fluidity can be obtained. However, since the raw material used is, for example, aluminum hydroxide powder produced by the Bayer method, at least several hundreds. There is a problem that ppm soda components are unavoidably contained and remain in the product. When a filler having a large soda component is used for, for example, a semiconductor sealing material, its moisture resistance reliability is remarkably lowered.
[0003]
So far, many proposals have been made for reducing the soda content of alumina powder. For example, in JP-A-5-294613 and JP-A-7-41318, the crushed alumina powder is heat-treated in the presence of a halogenated compound to reduce the soda, and is rounded with no cutting edge. In other words, it is disclosed that the particles are chamfered particles. However, the obtained chamfered alumina has improved wear characteristics and improved fluidity than the crushed alumina powder, but it is difficult to say that it is spherical, so it has fluidity to the same level as spherical fused silica powder. Can not improve. In addition, the effect of reducing the soda component is not sufficient, and furthermore, due to the environment, sufficient consideration is required not to release halogen out of the system.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is a low soda sphere having an appropriate spherical shape for exhibiting mold wear resistance and high fluidity, and excellent in moisture resistance reliability. It is easy to produce alumina powder.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is a method of spraying alumina raw material powder in a high-temperature flame to produce spherical alumina. In the method of producing spherical alumina, siliceous powder having an average particle size of 0.1 to 2.0 mm is converted into SiO ₂ in the alumina raw material powder. A method for producing a spherical alumina powder having a soda content of 20 ppm or less, wherein 1 to 50% is present and the temperature of the high-temperature flame is set to a temperature at which the siliceous powder volatilizes as silica fume .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0007]
Examples of the alumina raw material used in the present invention include aluminum hydroxide powder and alumina powder. These particle sizes are appropriately selected according to the desired product particle size and spherical degree.
[0008]
On the other hand, as the siliceous powder, siliceous powder such as silica stone and quartz having an average particle diameter of 0.1 to 2.0 mm is used. In the present invention, the average particle size and the amount of siliceous powder are important. When the average particle size is smaller than 0.1 mm, separation from the spherical alumina powder becomes difficult after recovery, and when it is larger than 2 mm, the effect of reducing soda is reduced. The proportion of the silica-containing material, relative to the alumina raw material, SiO ₂ in terms of 1% to 50% at the inner split, preferably 5-20%. If it is less than 1%, the effect of reducing soda will be insufficient, and if it exceeds 50%, the effect of reducing soda will not be improved.
[0009]
In order to thermally spray the alumina raw material powder containing siliceous powder on the high temperature flame, it is preferable to mix the alumina raw material and the siliceous powder in advance and spray them from the same line. The powder can also be supplied from a separate spray burner.
[0010]
In the present invention, the high-temperature flame temperature is raised to about 2000 ° C. in order to obtain a high-spherical spherical alumina powder and to volatilize the siliceous powder as silica fume. As a result, coalescence occurs between the spheroidized alumina particles, between the fused silica particles obtained by melting the siliceous powder, and between the alumina particles and the fused silica particles, and the sphericity and purity of the recovered alumina powder are reduced. There is a risk of lowering. Therefore, when spraying the raw material, in order to increase the dispersibility, when the feed method is dry, a ring nozzle method using the ejector effect and dispersion by shearing force due to high-speed air flow is preferable for the feed pipe part. When wet, it is preferable to disperse the raw material powder in a medium to form a slurry, which is sprayed in the form of a mist in the flame.
[0011]
A high-temperature flame can be formed by injecting a combustible gas such as hydrogen, natural gas, acetylene gas, propane gas, or butane and an auxiliary combustion gas such as air or oxygen from a burner. In the present invention, a part or all of the raw material powder can be injected using a part or all of the combustible gas and / or auxiliary combustion gas, so that the spherical alumina powder can be produced more efficiently and economically. Can do.
[0012]
In the present invention, part or all of the siliceous powder sprayed in the high-temperature flame volatilizes as silica fume. This volatile component is cooled outside the flame to become fumed silica. This fumed silica has a specific surface area of 100 times or more that of alumina particles and silica particles in the recovered powder. Therefore, when the soda component volatilized from the alumina raw material is cooled and solidified in the system, most of it is captured by reacting or adsorbing with the fumed silica, and separated and removed by utilizing the significant difference in the specific surface area. The
[0013]
In order to separate and collect the low-soda spherical alumina powder from the flame-treated powder, a collecting device such as a cyclone, gravity sedimentation, louver, bag filter or the like is used. In this case, the fumed silica capturing the soda component has a remarkably small specific surface area compared to the spherical alumina powder, so it can be recovered with the final bag filter, and the spherical alumina powder can be recovered with the cyclone in the previous stage, etc. Design a collection system. In addition, the siliceous powder mixed in the separated and recovered spherical alumina powder is separated as necessary using a sieve, a classifier, etc. by utilizing the particle size of 0.1 to 2.0 mm. ·Remove.
[0014]
According to the present invention, spherical alumina powder having a soda component content of 20 ppm or less and 10 ppm or less can be easily produced if conditions are selected. Therefore, since the spherical alumina powder produced by the present invention has a small soda component content, even when used as a filler for a semiconductor sealing material, its moisture resistance reliability is remarkably improved.
[0015]
In the present invention, the soda component content can be measured by atomic absorption spectrometry of a soda component extracted when 10 g of a sample is immersed in 100 ml of pure water and left at a temperature of 100 ° C. for 24 hours.
[0016]
The spherical degree of the spherical alumina powder produced in the present invention is preferably such that the average sphericity is 0.90 or more, particularly 0.95 or more. If it is lower than 0.9, mold wear and fluidity will be reduced.
[0017]
The average sphericity can be measured as follows using a scanning electron microscope (JEOL Ltd. “JSM-T200 type”) and an image analyzer (manufactured by Nippon Avionics Co., Ltd.).
[0018]
First, the projected area (A) and perimeter (PM) of particles are measured from an SEM photograph of the powder. When the area of a perfect circle corresponding to the perimeter (PM) is (B), the sphericity of the particle can be displayed as A / B. Therefore, assuming a perfect circle having the same peripheral length (PM) as the sample particle, PM = 2πr and B = πr ² , so that B = π × (Pm / 2π) ² , and each particle Can be calculated as sphericity = A / B = A × 4π / (PM) ² , and an average value of 200 arbitrary particles is obtained as the average sphericity of the powder.
[0019]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
[0020]
A spherical alumina powder was produced using the apparatus shown in FIG. Two burners 2 connected to a fuel gas supply pipe 3, an auxiliary combustion gas supply pipe 4, and a raw material powder supply pipe 5 are installed at the top of the melting furnace 1. The raw material powder is sprayed from each burner, and a spherical alumina powder is produced and a soda component is removed in a melting furnace. The powder discharged from the melting furnace is sucked by the blower 8 and separated and collected by the cyclone 6 and the bag filter 7. The powder collected by the cyclone 6 is separated and removed by using a vibrating sieve to separate the main component of siliceous powder having a large particle size, and the spherical alumina powder is recovered.
[0021]
The raw material powder was transported to each burner accompanied by a carrier gas of oxygen 20 Nm ³ / hr. From each burner, LPG 12 Nm ³ / hr and auxiliary combustion gas 34 Nm ³ / hr were injected as fuel gas to form a flame, and raw material powder 40 kg / hr was injected into the flame.
[0022]
Experiment numbers 1 to 5 (Examples) Experiment numbers 6 to 9 (Comparative examples)
Aluminum hydroxide powder (trade name BW33, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) having an average particle size of 38.7 μm and a soda component content of 300 ppm and quartz powder were mixed in the ratio shown in Table 1 and flame-melted. In addition, the addition rate of the quartz powder of Table 1 is a SiO ₂ conversion value.
[0023]
The powder recovered from the cyclone was removed under a sieve using a vibrating screen having a mesh opening of 0.105 mm, and the soda component content of the obtained spherical alumina powder was measured according to the above. Moreover, the average particle diameter, yield, and purity were measured according to the following. The results are shown in Table 1. The average sphericity was 0.96 or more in all cases.
[0024]
(1) Average particle diameter Measurement was performed using a laser diffraction scattering method particle size distribution measuring apparatus (trade name “LS-230”) manufactured by Coulter.
[0025]
(2) The yield was determined from the spherical alumina powder yield (mass of the obtained spherical alumina powder) / (mass of the mixed raw material powder). In addition, when aluminum hydroxide is used as a raw material, it should be considered that a mass change of 0.65% occurs in the process of producing spherical alumina from aluminum hydroxide, resulting in a low yield.
[0026]
(3) Spherical alumina powder purity was measured using a fully automatic X-ray fluorescence analyzer (trade name “RIX-3000”) manufactured by Rigaku Corporation. 10 g of a sample is pressure-molded at a molding pressure of 150 kPa, and quantified based on a fluorescent X-ray intensity based on a calibration curve prepared in advance using a mixed powder of spherical alumina powder and silica powder having different ratios. It was. Note that Al-Kα was used for the spectral line, and a peak at a measurement angle of 144.8 ° was used for the quantification.
[0027]
[Table 1]

[0028]
From Table 1, it can be seen that the spherical alumina powders of Experiment Nos. 1 to 5 produced under the production conditions of the present invention have a soda component content of 20 ppm or less and are produced in a high yield. On the other hand, in the experiment number 6 without addition of quartz powder and the comparative example of experiment number 9, the soda component content exceeds 20 ppm, and in experiment number 7, the yield is less than 0.6, and in experiment number 8, The produced spherical alumina powder and quartz powder could not be separated by a sieve.
[0029]
Experiment number 10 (Example) Experiment number 11 (Comparative example)
Experiment No. 10 was the same as Experiment No. 3 except that an aluminum hydroxide powder having an average particle size of 29 μm and a soda component content of 1000 ppm (Alcoa, trade name “B-325”) was used. Was conducted in the same manner as in Experiment No. 7. The results are shown in Table 2.
[0030]
Experiment numbers 12-13 (Example)
The aluminum hydroxide powder used in Experiment No. 2 was pulverized with a ball mill for 8 hours or 24 hours to obtain an average particle diameter of 5 μm (Experiment No. 12) or an average particle diameter of 1 μm (Experiment No. 13) and a soda component content of 300 ppm. The experiment was performed in the same manner as in Experiment No. 2 except that it was used. The results are shown in Table 2.
[0031]
Experiment number 14 (Example) Experiment number 15 (Comparative example)
The experiment number 14 was the same as the experiment number 2 and the experiment number 15 was the same as the experiment number 7 except that alumina powder having an average particle size of 30 μm and a soda component content of 100 ppm was used. The results are shown in Table 2.
[0032]
[Table 2]

[0033]
As is apparent from the comparison between the experiment numbers 10 and 11 in Table 2, the soda component content of the alumina powder was 350 ppm when no quartz powder was added, whereas it was 20 ppm or less by making it present in the alumina raw material. As a result, the effect of reducing soda appeared remarkably.
[0034]
Further, from Experiment Nos. 12 and 13, it was found that low soda spherical alumina powder was obtained even when the particle size of the raw aluminum hydroxide powder was changed. Furthermore, from Experiment No. 14, even if the aluminum hydroxide powder was changed to alumina powder, a low soda spherical alumina powder could be obtained by the presence of quartz powder.
[0035]
Next, in order to confirm the effect of the spherical alumina powder of the present invention as a filler, a semiconductor encapsulant was prepared and the moisture resistance reliability was evaluated as follows. The results are shown in Table 3.
[0036]
The filler used was a spherical alumina powder obtained by each experiment number and a spherical alumina powder having an average particle diameter of 0.5 μm (manufactured by Admatechs, trade name “AO-802”) in a mass ratio of 8: 2. This is a mixture of organosilane (trade name “KBM403”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a silane coupling agent and 0.4% in an external ratio.
[0037]
The preparation of the semiconductor encapsulant consists of an otcresol novolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name “EOCN-1020”) as an epoxy resin, and a phenol novolac resin (manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd., trade name “PSM”) as a curing agent. -4261 "), a motanic acid ester release agent (manufactured by Clariand Japan, trade name" WaxEflakes ") and triphenylphosphine (manufactured by Hokuko Chemical Co., Ltd.) as a curing accelerator, 63.8: 32.1: 0. It mix | blended in the mass ratio of 6: 3.5. The above filler was mixed in an amount of 70 vol% internally, kneaded with a hot roll for 10 minutes, and then cooled and ground.
[0038]
For moisture resistance reliability test, 16-pin monitor IC with aluminum wiring is transfer molded, immersed in 260 ° C solder bath for 10 seconds and then applied with 20V at 120 ° C, 2 atm water vapor, and the aluminum wiring is not open. The time until the sum of the rate (disconnection rate) and the leakage failure rate (the rate at which the leakage current value between the aluminum wires was 10 nA or more) reached 50% or more was determined. Twenty samples were used and the average value was taken.
[0039]
[Table 3]

[0040]
From Table 3, it can be seen that the moisture resistance reliability of the semiconductor encapsulant using the low soda spherical alumina powder produced in the present invention is 100 hr or more.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to easily produce a low-soda spherical alumina powder having a suitable spherical shape for exhibiting mold wear and high fluidity and having excellent moisture resistance reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for producing spherical alumina powder.
[Explanation of symbols]
1 Melting furnace 2 Burner 3 Fuel gas supply pipe 4 Auxiliary combustion gas supply pipe 5 Raw material powder supply pipe 6 Cyclone 7 Bag filter 8 Blower

Claims (1)

アルミナ原料粉末を、高温火炎中に溶射し、球状アルミナを製造する方法において、アルミナ原料粉末中に平均粒径０．１〜２．０ｍｍのシリカ質粉末をＳｉＯ_２換算で１〜５０％存在させ、高温火炎の温度をシリカ質粉末がシリカフュームとして揮発する温度にすることを特徴とするソーダ含有率２０ｐｐｍ以下の球状アルミナ粉末の製造方法。In the method of spraying alumina raw material powder in a high temperature flame to produce spherical alumina, 1-50% of SiO2 equivalent siliceous powder is present in the alumina raw material powder in terms of SiO _2. A method for producing a spherical alumina powder having a soda content of 20 ppm or less , wherein the temperature of the high temperature flame is set to a temperature at which the siliceous powder volatilizes as silica fume .

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