含有中空粒子的粉体及其制造方法与流程

本发明涉及适用于绝缘材料的填料的粉体。特别地，涉及含有在外壳的内部具有空腔的中空粒子的粉体。

背景技术：

1、近年来，信息通信中高速·大容量化正在发展。因此，用于通信设备的材料要求低介电常数(低dk)和低介电损耗角正切(誘電正接)(低df)。例如，对于安装有半导体元件的印刷布线板，要求具有低介电常数和低介电损耗角正切的绝缘材料。如果绝缘材料的介电常数高，则会产生介电损耗；如果绝缘材料的介电损耗角正切高，则不仅是介电损耗，还有发热量增加的可能。

2、为了实现绝缘材料的低介电常数化和低介电损耗角正切化，正在进行绝缘材料的主体即树脂材料的开发。作为这样的树脂材料，提出了环氧类树脂、聚苯醚类树脂、氟类树脂等。

3、对于这样的树脂材料，从耐久性(刚性)、耐热性等观点出发，调配了填料。已知为了低介电常数化使用中空二氧化硅粒子作为填料(例如，参照专利文献1)。

4、最近，随着半导体器件的薄型化的发展，要求绝缘层的薄膜化。因此，调配于绝缘层(绝缘材料)的填料也需要减小粒径(最大粒径)。作为制造粒径小的中空粒子的方法，已知有乳液法(例如专利文献1)、核-壳法(例如参照专利文献2和专利文献3)、热分解法(例如参照专利文献4和专利文献5)、喷雾干燥法(例如参照专利文献6)。

5、乳液法、核-壳法能够控制为均匀的粒径，也能够制备1μm以下的小直径粒子。但是，由于在用于从液相得到粉末的干燥工序中会发生收缩力导致的变形、粒子彼此的粘着，因此难以得到单分散的中空粒子。假设即使得到单分散的中空粒子，由于粒度分布尖锐，也难以在树脂材料中填充较多的中空粒子。

6、另外，在利用原料粉的膨胀进行造粒的热分解法中，为了高效得到小的粒子，需要使得原料粉极小(微粉化)。因此，其并非现实的方法。

7、喷雾干燥法中，由于在热风的气相中形成粒子，因此能够得到单分散状态的粉体。通常，由于使用利用压缩空气使液体微粒化的二流体喷嘴形成液滴，因此，实际的液滴径中存在分布。即混合存在从小直径到大直径的液滴。因此，回收由小直径的液滴形成的小径粒子和由大直径的液滴形成的大径粒子混合存在的粉体。为了减小最大粒径，需要通过分级等除去大径粒子，但大径粒子在干燥中、造粒中容易破裂，另外，在回收容器内也容易破裂。破裂粒子降低了粉体整体的孔隙率，对低介电常数(低dk)和低介电损耗角正切(低df)没有贡献。由于破裂粒子小，因此难以通过分级除去。

8、另外，通常粒径越小，粒子的比表面积越大，粒子越容易彼此附着。因此，对树脂的分散性降低。因此，粒子不能均匀地分散于树脂中，发生成为凝聚体而被过滤器除去、使过滤器堵塞等问题。进而无法填充降低介电常数和介电损耗角正切所需的量的填料(填充率低)。另外，对于底部填充材料(アンダーフィル材)产生了不能填充到狭窄的缝隙中的问题等。进而，如果为了使填料均匀分散而提高混炼时的剪切力、延长混炼时间，则会成为中空粒子破裂的原因。

9、现有技术文献

10、专利文献

11、专利文献1：日本特开2012-136363号公报

12、专利文献2：日本特开2022-19357号公报

13、专利文献3：日本特开2022-172938号公报

14、专利文献4：日本特开2005-206436号公报

15、专利文献5：日本特开2020-45263号公报

16、专利文献6：日本特开2022-103683号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、本发明的技术问题在于提供一种在能够实现绝缘层的低介电常数化及低介电损耗角正切化的同时能够实现绝缘层的薄膜化的填料。

3、解决技术问题的技术手段

4、本发明人发现满足以下特性的粉体能够解决上述技术问题。

5、即，本发明的粉体含有在外壳的内部具有空腔的中空粒子，满足以下的要件(a)～(f)。

6、(a)粉体的平均粒径(d50)为0.1μm～5.0μm，

7、(b)粉体最大粒径(d100)为20.0μm以下，

8、(c)粉体的粒度分布中的峰粒径(ps)×0.75μm～(ps)×1.25μm范围的粒子体积之和为全部粒子总体积的50％以下，

9、(d)粉体的孔隙率为10％～50％，

10、(e)粉体的破裂粒子率为10体积％以下，

11、(f)外壳含有70质量％以上的二氧化硅。

12、另外，本发明的粉体的制造方法具备：第一工序，使用硅酸碱水溶液形成平均粒径10.0μm以下的液滴，在热风气流中进行喷雾、干燥，对中空粒子进行造粒；第二工序，在酸溶液中对所述中空粒子所含的碱进行中和后进行清洗；第三工序，对中和、清洗后的中空粒子进行烧制。

13、有益效果

14、本发明的粉体在能够实现绝缘层的低介电常数化和低介电损耗角正切化的同时，能够应对绝缘层的薄膜化。

技术特征：

1.一种含有在外壳的内部具有空腔的中空粒子的粉体，其中，

2.如权利要求1所述的粉体，其中，碱含有率为100ppm以下。

3.如权利要求1所述的粉体，其中，每单位体积的吸油量为0.60ml/cm3以下。

4.如权利要求1所述的粉体，其中，

5.如权利要求1所述的粉体，其中，

6.一种树脂组合物的制造方法，其特征在于，

7.一种含有中空粒子的粉体的制造方法，其特征在于，

8.如权利要求7所述的粉体的制造方法，其特征在于，

技术总结
[问题]本发明提供一种在能够实现绝缘层的低介电常数化及低介电损耗角正切化的同时能够实现绝缘层的薄膜化的填料。[解决手段]一种含有在外壳的内部具有空腔的中空粒子的粉体，其中，所述粉体的平均粒径(D50)为0.1μm～5.0μm，所述粉体最大粒径(D100)为20.0μm以下，所述粉体的粒度分布中的峰粒径(Ps)×0.75μm～(Ps)×1.25μm范围的粒子体积之和为全部粒子总体积的50％以下，所述粉体的孔隙率为10％～50％，所述粉体的破裂粒子率为10体积％以下，所述外壳含有70质量％以上的二氧化硅。

技术研发人员：江上美纪,荒金宏忠,村口良
受保护的技术使用者：日挥触媒化成株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/10/10