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JP2829882B2 - Fiber filler material - Google Patents
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JP2829882B2 - Fiber filler material - Google Patents

Fiber filler material

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JP2829882B2
JP2829882B2 JP22008190A JP22008190A JP2829882B2 JP 2829882 B2 JP2829882 B2 JP 2829882B2 JP 22008190 A JP22008190 A JP 22008190A JP 22008190 A JP22008190 A JP 22008190A JP 2829882 B2 JP2829882 B2 JP 2829882B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はアルミナの含有量が40〜95重量%で残余の主
要な成分がシリカからなる繊維によって構成された繊維
フィラー材に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a fiber filler material composed of fibers containing 40 to 95% by weight of alumina and having silica as the remaining main component.

[従来の技術] アルミナの含有量が40〜95重量%で残余の主要な成分
がシリカからなる繊維は、一般に耐熱性が高いので高温
断熱材としての用途が多いが、最近では金属やプラスチ
ック等のマトリックスに混ぜて補強材として用いたり、
硬度や寸法の安定性を図るための手段として用いられて
いる。
[Prior art] Fibers having an alumina content of 40 to 95% by weight and the remaining main component consisting of silica are generally used as high-temperature insulating materials because of their high heat resistance. Mixed with the matrix of
It is used as a means for achieving hardness and dimensional stability.

一般にこのような繊維は材質の面から非晶質の繊維と
結晶質の繊維に分けられる。
Generally, such fibers are classified into amorphous fibers and crystalline fibers in terms of material.

非晶質のものは、およそアルミナの含有量が40〜65重
量%、残余がシリカからなる。結晶質のものは、アルミ
ナの含有量が60〜95重量%であり、残余がシリカからな
る。
Amorphous ones have an alumina content of approximately 40-65% by weight, with the balance being silica. The crystalline one has an alumina content of 60-95% by weight with the balance being silica.

いずれの繊維も上述の組成を基本組成とするが、これ
に酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化硼素等の副成分
を十数%ないし数%添加したものが知られている。これ
らの副成分を添加した繊維は耐熱性の向上や繊維化の容
易さを改善したものである。
Each of the fibers has the above-described composition as a basic composition, and it is known to add tens of percent to several percent of subcomponents such as chromium oxide, zirconium oxide, and boron oxide. Fibers to which these subcomponents are added have improved heat resistance and improved ease of fiberization.

アルミナの含有量が40〜95重量%で残余の主要成分が
シリカからなる繊維を繊維の長さで分類すると、連続繊
維と短繊維に分類される。連続繊維はボビンに巻き取ら
れた状態で、また短繊維は約50〜100mmの集合体の状態
で、それぞれ取扱われている。
Fibers having an alumina content of 40 to 95% by weight and the remaining main component consisting of silica are classified into continuous fibers and short fibers according to the fiber length. The continuous fiber is handled in a state of being wound on a bobbin, and the short fiber is handled in an aggregate of about 50 to 100 mm.

半導体封止用繊維フィラー材として用いる場合、連続
繊維は短く切断されて使用される。短繊維はそのまま、
又はさらに短く切断して使用される。
When used as a fiber filler material for semiconductor encapsulation, continuous fibers are used after being cut short. Short fibers as they are,
Or, it is used after being cut short.

[発明が解決しようとする課題] しかし、これらの繊維は切断加工を受けると、それだ
け切断面積が増し、その結果、表面積が増加することに
なる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when these fibers are subjected to the cutting process, the cut area increases accordingly, and as a result, the surface area increases.

このような表面積の増加は細かく切断されるにつれて
著しくなる。
This increase in surface area becomes more pronounced as the material is cut into smaller pieces.

例えば、直径3μm長さ100mmの繊維が50μmに切断
されると、表面積は3%増加し、10μmに切断される
と、15%増加し、3μmに切断されると、じつに50%も
増加する。
For example, when a fiber having a diameter of 3 μm and a length of 100 mm is cut to 50 μm, the surface area increases by 3%, when cut to 10 μm, it increases by 15%, and when cut to 3 μm, it actually increases by 50%.

もともと、これらの繊維は、繊維径がガラス繊維等と
比べて細く、比表面積も大きい。
Originally, these fibers have a smaller fiber diameter and a larger specific surface area than glass fibers or the like.

したがって、繊維マトリックスと混ぜられた時、マト
リックスに可溶な成分が繊維中に存在すると、繊維表面
を通ってマトリックスへ溶出する可溶成分の量が多くな
る。
Therefore, when a component soluble in the matrix is present in the fiber when mixed with the fiber matrix, the amount of the soluble component eluted into the matrix through the fiber surface increases.

とくに、切断されて出来た新しい繊維表面は非常に活
性である。そのように活性な表面は、一般に反応性に富
み、他の物質と反応したり他の物質を吸着したりしやす
い。このような切断表面の性質は繊維中の可溶成分のマ
トリックスへの溶出を加速する。
In particular, the cut new fiber surface is very active. Such active surfaces are generally highly reactive and are prone to react with and adsorb other substances. Such cut surface properties accelerate the dissolution of the soluble components in the fibers into the matrix.

可溶成分は特にマトリックス中に存在する水分に溶出
しやすい。
Soluble components are particularly easy to elute in the water present in the matrix.

水分に溶出する成分をあげると、Na+、K+、Li+等のア
ルカリ金属イオンや、F-、Cl-等のハロゲンイオン等が
代表的である。
By way of components eluted in water, Na +, K +, or an alkali metal ion Li + and the like, F -, Cl - halogen ion such as is typical.

可溶成分は繊維を製造する際の原料中の不可避不純物
に由来する場合が多い。
Soluble components are often derived from unavoidable impurities in raw materials for producing fibers.

マトリックス中に溶出する可溶成分はさして問題にな
らない場合もあるが、一方では非常に問題になる場合も
ある。量が多く影響も大きいのは、特にNa+イオンであ
る。
Soluble components that elute into the matrix may not be a problem in some cases, but may be very problematic. It is particularly the Na + ion that has a large amount and a large effect.

例えば、半導体封止用フィラー材では、微量であって
もアルカリ金属の存在を嫌う。これによって半導体の特
性が損われるからである。
For example, a filler material for semiconductor sealing dislikes the presence of an alkali metal even in a very small amount. This is because the characteristics of the semiconductor are impaired.

従って、マトリックス樹脂へのアルカリ溶出分の多い
フィラー材は半導体の封止用材料として使用出来ない。
Therefore, a filler material having a large amount of alkali elution into the matrix resin cannot be used as a semiconductor sealing material.

他方、繊維フィラー材に要求される基本的特性として
強度をあげることができる。
On the other hand, strength can be raised as a basic property required for the fiber filler material.

前述のような繊維を金属等のマトリックスに補強材と
して使用する場合、繊維が成形時に金属の溶融温度や焼
結温度に近い高温を受ける。
When the above-mentioned fibers are used as a reinforcing material in a matrix such as a metal, the fibers are subjected to a high temperature close to the melting temperature or the sintering temperature of the metal during molding.

このようなとき、従来の繊維フィラー材は一度高温に
さらされると、強度特性が著しく低下した。
In such a case, once the conventional fiber filler material was exposed to a high temperature, the strength characteristics were significantly reduced.

本発明の第1の目的はマトリックス中へのアルカリ金
属の溶出の少ない繊維フィラー材を提供することであ
る。
A first object of the present invention is to provide a fiber filler material in which alkali metals are less eluted into a matrix.

本発明の第2の目的は高温時に強度低下の少ない繊維
フィラー材を提供することである。
A second object of the present invention is to provide a fiber filler material that has a small decrease in strength at high temperatures.

[課題を解決するための手段] 本発明は、前述の目的を達成するために次のような構
成とした。すなわち、本発明は、アルミナの含有量が40
〜95重量%で、残余の主要な成分がシリカからなる繊維
によって構成された繊維フィラー材において、前記繊維
全体に含まれるNa及びKの合計が250ppm以下で、Feが50
0ppm以下であり、かつ前記繊維の平均繊維長が200μm
以下であることを特徴とする繊維フィラー材を要旨とし
ている。例えば半導体封止用フィラー材が繊維で構成さ
れていて、その繊維に含まれるNa及びKの合計が250ppm
以下で、前記繊維に含まれるFeが500ppm以下であり、平
均繊維長が200μm以下である。しかも、前記繊維は、
アルミナの含有量が40〜65重量%で残余の主要な成分が
シリカからなる非晶質の繊維(以下、非晶質の繊維を非
晶質繊維と呼ぶ)、アルミナの含有量が60〜95重量%で
残余の主要な成分がシリカからなる多結晶質の繊維、又
はアルミナ含有量あ95重量%の多結晶質繊維(以下、結
晶質の繊維を多結晶質繊維を呼ぶ)である。
[Means for Solving the Problems] The present invention has the following configuration to achieve the above object. That is, the present invention, the content of alumina is 40
In a fiber filler material composed of fibers whose main component is silica, the total of Na and K contained in the whole fibers is 250 ppm or less, and Fe is 50% by weight.
0 ppm or less, and the average fiber length of the fiber is 200 μm
The gist is a fiber filler material characterized by the following. For example, the filler material for semiconductor encapsulation is composed of fibers, and the total of Na and K contained in the fibers is 250 ppm.
Hereinafter, Fe contained in the fiber is 500 ppm or less, and the average fiber length is 200 μm or less. Moreover, the fibers are
Amorphous fiber having an alumina content of 40 to 65% by weight and the remaining main component being silica (hereinafter, the amorphous fiber is referred to as an amorphous fiber), and an alumina content of 60 to 95% Polycrystalline fibers of which the main component is silica in weight%, or polycrystalline fibers having an alumina content of 95% by weight (hereinafter, crystalline fibers are referred to as polycrystalline fibers).

[作用] 平均繊維径は3μm程度なので、その長さが3μm未
満の場合、繊維としての特徴を失うからである。
[Action] The average fiber diameter is about 3 μm, and if the length is less than 3 μm, the characteristics as a fiber are lost.

平均繊維長を200μm以下にするのは、平均繊維長が2
00μmを超えると、マトリックスに分散しにくいからで
ある。最も好ましい平均繊維長は150μm以下である。
If the average fiber length is 200 μm or less, the average fiber length is 2
This is because if it exceeds 00 μm, it is difficult to disperse in the matrix. The most preferred average fiber length is 150 μm or less.

Na、KやFeの混入は十分な配慮の基では最低限に押え
られるが、一定量をこえると好ましくない。
The mixing of Na, K and Fe can be minimized under sufficient consideration, but it is not preferable to exceed a certain amount.

NaとKの合計含有量が250ppmを越えるべきではない。
250ppmを越えると、水に対するNaやKの溶出量が多くな
りすぎる。10ppm未満の範囲では原料があまりに高価に
なりすぎ、また製造に手間がかかり過ぎるので好ましく
ない。
The total content of Na and K should not exceed 250 ppm.
If it exceeds 250 ppm, the amount of Na or K eluted in water becomes too large. If the amount is less than 10 ppm, the raw materials become too expensive and the production takes too much time.

Feの含有量は500ppm以下にすべきである。500ppmを越
えると、高温での引張強度の低下及び引張弾性率の低下
が見られる。
The Fe content should be below 500 ppm. If it exceeds 500 ppm, a decrease in tensile strength and a decrease in tensile modulus at high temperatures are observed.

いずれにしても、繊維フィラー材がアルカリ金属を前
記以下少量含んでいるだけであると、高温下で強度等が
低下しない。
In any case, if the fiber filler material contains only a small amount of the alkali metal as described above, the strength and the like do not decrease at high temperatures.

[実施例] 本発明に係る繊維フィラー材は、従来のアルミナシリ
カ質繊維に比べ、Na、K、Feの含有量が著しく少ないこ
とに特徴がある。Na、K、Fe含有量は、従来品に比べる
と約1/10以下である。
[Example] The fiber filler material according to the present invention is characterized in that the content of Na, K, and Fe is remarkably low as compared with the conventional alumina siliceous fiber. The contents of Na, K and Fe are about 1/10 or less as compared with the conventional products.

非晶質繊維フィラー材は、高純度の非晶質繊維を平均
繊維長が200μm以下になるように切断してつくる。
The amorphous fiber filler material is produced by cutting high-purity amorphous fibers so that the average fiber length is 200 μm or less.

切断の際には、高純度を維持するための注意が必要で
ある。少量を処理する場合は、高純度のアルミナ乳鉢が
適当である。多量に処理する場合には、高純度のアルミ
ナ又はアルミナ−シリカまたはジルコニアで構成したボ
ールミル等の粉砕機を使用するのが適当である。
At the time of cutting, care must be taken to maintain high purity. When processing a small amount, a high-purity alumina mortar is suitable. In the case of treating a large amount, it is appropriate to use a pulverizer such as a ball mill composed of high-purity alumina or alumina-silica or zirconia.

高純度の非晶質繊維は、高純度のアルミナ原料及びシ
リカ原料から作られる。その他に、高純度のアルミナシ
リカ化合物を原料として使用する場合がある。
High-purity amorphous fibers are made from high-purity alumina and silica raw materials. In addition, a high-purity alumina silica compound may be used as a raw material.

従来の非晶質繊維でも、窯業原料としては比較的純度
の高いものが使用されてきた。例えばアルミナ原料とし
ては比較的純度の高いバイヤー法アルミナが使用され、
シリカ原料としては硅砂等が使用されてきた。また、ア
ルミナシリカ化合物としてカオリン等の粘土が使用され
てきた。
Even in conventional amorphous fibers, relatively high-purity ceramic materials have been used. For example, Bayer method alumina with relatively high purity is used as the alumina raw material,
Silica sand and the like have been used as silica raw materials. Also, clay such as kaolin has been used as the alumina-silica compound.

このような原料はいずれも比較的不純物が少ないもの
の、Na、K、Feの酸化物をそれぞれ0.01〜0.2%の範囲
で含んでいる。
Although such raw materials have relatively few impurities, they each contain oxides of Na, K, and Fe in the range of 0.01 to 0.2%.

このような範囲で不純物を含む原料は本発明に係る非
晶質繊維フィラー材の原料としては好ましくない。本発
明に係る非晶質繊維フィラー材の原料としては、さらに
アルカリ金属酸化物及びFeの酸化物の含有量の低いもの
が望まれる。
Raw materials containing impurities in such a range are not preferable as raw materials for the amorphous fiber filler material according to the present invention. As the raw material of the amorphous fiber filler material according to the present invention, those having a lower content of alkali metal oxides and Fe oxides are desired.

後述するように現在の技術では不純物の少ない原料を
用いても、製造段階で新たに混入する不純物をゼロにす
ることは困難である。
As will be described later, it is difficult to reduce the amount of impurities newly mixed in the manufacturing stage to zero, even if a raw material having less impurities is used in the present technology.

都合の悪いことに、製造段階で混入すると予想される
不純物の量は、本発明に係る非晶質繊維に許容される不
純物の量とあまり変わらない。
Unfortunately, the amount of impurities expected to be incorporated during the manufacturing stage does not differ much from the amount of impurities allowed in the amorphous fibers according to the present invention.

従って不純物をほとんど限界まで低減した非晶質繊維
を目標とする場合、原料中の不純物の量がほとんどゼロ
に近いことが要求される。
Therefore, when the target is an amorphous fiber in which impurities are almost reduced to the limit, the amount of impurities in the raw material is required to be almost zero.

このような要求を満足する原料は天然原料中には見出
すことが困難である。
Raw materials satisfying such requirements are difficult to find in natural raw materials.

通常は、アルミナ原料及びシリカ原料のいずれも、合
成原料を使用する。アルミナ原料は従来でもバイヤー法
の合成アルミナを使用していたが、バイヤー法のアルミ
ナには、製法上、Na2Oが0.1〜0.2の範囲で含まれてい
る。
Usually, a synthetic raw material is used for both the alumina raw material and the silica raw material. As the alumina raw material, a synthetic alumina of the Bayer method has been used in the past, but the alumina of the Bayer method contains Na 2 O in the range of 0.1 to 0.2 due to the production method.

従って、本発明の非晶質繊維フィラー材を製造するに
は、使用するアルミナ原料として普通のバイヤー法以外
の製法によるものを選択するのが好ましい。例えば、ア
ンモニウムミョウバン法、有機金属加水分解法や、その
他の方法によって作られたアルミナを使用するのが好ま
しい。
Therefore, in order to produce the amorphous fiber filler material of the present invention, it is preferable to select an alumina raw material to be used by a method other than the ordinary Bayer method. For example, it is preferable to use alumina made by the ammonium alum method, the organometallic hydrolysis method, or another method.

しかし、不純物の多い原料の使用を全く否定するもで
はない。不純物の多い原料を用いても、脱不純物の工程
を追加すれば、本発明の繊維フィラー材を製造すること
が可能である。
However, it does not deny the use of raw materials containing many impurities. Even if a raw material containing many impurities is used, the fiber filler material of the present invention can be manufactured by adding a step of removing impurities.

シリカ原料についても、天然硅砂は不純物、特にアル
カリ金属の酸化物の含有量が多いので、本発明では使用
しにくい。
As for the silica raw material, natural silica sand is difficult to use in the present invention because of its high content of impurities, particularly alkali metal oxides.

したがって、シリカ原料は、合成原料の使用が好まし
い。このような原料として四塩化ケイ素や各種アルキル
シリレートを出発原料とした合成シリカをあげることが
できる。
Therefore, it is preferable to use a synthesis raw material as the silica raw material. Examples of such a raw material include synthetic silica starting from silicon tetrachloride or various alkyl silylate.

前述のような非晶質繊維の製造に用いられる原料中の
不純物の化学分析値の例を第1表に示す。比較のため
に、従来から多く用いられているバイヤー法アルミナ及
び天然硅砂(フラタリーサンド)の不純物の分析値を示
す。
Table 1 shows examples of chemical analysis values of impurities in the raw materials used for producing the above-mentioned amorphous fibers. For comparison, the analytical values of impurities of the Bayer method alumina and natural silica sand (flatary sand), which are often used in the past, are shown.

第1表のACL−27、CAH−501はいずれも高純度アルミ
ナ原料の例である。これらのアルミナは不純物含有量が
いずれの元素についても重量で100ppm以下である。
Both ACL-27 and CAH-501 in Table 1 are examples of high-purity alumina raw materials. These aluminas have an impurity content of 100 ppm or less by weight for any element.

この程度の純度であれば、本発明で使用しうる。P−
3は高純度シリカ原料の例で、不純物元素はほとんどゼ
ロに近い。これも同様に本発明で使用しうる。
With this degree of purity, it can be used in the present invention. P-
3 is an example of a high-purity silica raw material, and the impurity element is almost zero. This can likewise be used in the present invention.

A−Hは従来より多量に用いられているバイヤー法の
アルミナの例である。この例では、Na及びFeの含有量が
多い。フラタリーサンドの場合は、Fe、Na、Kはかなり
少ないが、P−3に較べると著しく多い。不純物の多い
原料は多量に使用することは出来ないが、それらを高純
度品に混ぜて使用することは可能である。
A-H is an example of the Bayer method alumina which has been used in a larger amount than before. In this example, the contents of Na and Fe are large. In the case of the flattery sand, Fe, Na, and K are considerably small, but significantly higher than that of P-3. Raw materials with many impurities cannot be used in large amounts, but they can be used by mixing them with high-purity products.

本発明に係る半導体封止用非晶質繊維フィラー材を製
造するには、まず高純度の原料を所定の配合比に配合
し、電気炉で溶融する。溶融に使用する電気炉の型式は
いずれの形式であってもかまわないが、いずれの型式で
あっても、原料以外の部分から不必要な不純物が溶融物
に混入するのを極力避ける。不純物の発生源は原料及び
溶湯に直接接触する物体の全てに及ぶ。例えば、原料貯
蔵タンク、原料混合機、原料輸送系、炉殻、オリフィ
ス、電極、高速ガス体、集綿室等である。
In order to produce the amorphous fiber filler material for semiconductor encapsulation according to the present invention, first, a high-purity raw material is blended in a predetermined blending ratio and melted in an electric furnace. The type of the electric furnace used for melting may be any type, but in any case, unnecessary impurities from portions other than the raw materials are prevented from entering the melt as much as possible. Sources of impurities extend to all materials that are in direct contact with the raw material and the melt. For example, there are a raw material storage tank, a raw material mixer, a raw material transport system, a furnace shell, an orifice, an electrode, a high-speed gas body, a cotton collection room, and the like.

好ましくない不純物として、Na、Kの酸化物以外に、
Feの酸化物が挙げられる。これらの不純物はできるだけ
少ない方が望ましい。
As undesirable impurities, other than oxides of Na and K,
An oxide of Fe may be used. It is desirable that these impurities be as small as possible.

最終的に繊維中に取込まれる不純物には、上述のよう
に原料から入ってくるものと、それ以外のルートから入
ってくるものに分かれる。
The impurities finally taken into the fibers are divided into those coming from the raw materials and those coming from other routes as described above.

後者のルートで入ってくる不純物の例としてはFeやそ
の酸化物が特に顕著である。Naやその酸化物の多くも後
者のルートで入ってくる。
As an example of impurities entering through the latter route, Fe and its oxides are particularly prominent. Na and many of its oxides also enter via the latter route.

従って、本発明を実施するに当たって留意すべきこと
は原料の純度を吟味するだけでなく、製品としての繊維
中のNaやFeの含有量をチェックすることである。
Therefore, what should be noted in practicing the present invention is not only to examine the purity of the raw material, but also to check the content of Na and Fe in the fiber as a product.

[実験例] 実験例を示して、本発明をさらに詳細に説明する。[Experimental Example] The present invention will be described in more detail with reference to experimental examples.

第1表に示した高純度アルミナ及び高純度シリカを所
定の比率に配合した。配合物をアーク式電気炉で溶融
し、その溶融物を炉外へ細い流れとして導いた。この細
い流れに高速空気を当て繊維化した。目標の配合組成を
第2表に示す。
High-purity alumina and high-purity silica shown in Table 1 were blended in a predetermined ratio. The formulation was melted in an electric arc furnace and the melt was directed as a thin stream outside the furnace. High-speed air was applied to the fine stream to form fibers. Table 2 shows the target composition.

第2表の実験例1ではアルミナ原料をACL−27とし、
シリカ原料をP−3とした。
In Experimental Example 1 in Table 2, the alumina raw material was ACL-27,
The silica raw material was designated as P-3.

実験例2ではアルミナ原料をACL−27とCAH−501を50
%ずつ混合して用い、シリカ原料をP−3とした。
In Experimental Example 2, the alumina material was ACL-27 and CAH-501 at 50.
% And the mixture was used, and the silica raw material was designated as P-3.

実験例3ではアルミナ原料をCAH−501とし、シリカ原
料をP−3とした。
In Experimental Example 3, the alumina raw material was CAH-501, and the silica raw material was P-3.

比較例1−aでは、アルミナ原料をA−Hとし、シリ
カ原料をフラタリーサンドとして用いた。これは従来よ
り普通に用いられている組み合せである 得られた繊維を高純度のアルミナ乳鉢で約50μmに粉
砕した。粉砕物について行った不純物の化学分析値を第
3表に示す。
In Comparative Example 1-a, AH was used as the alumina raw material and silica raw material was used as the flattery sand. This is a combination conventionally used conventionally. The obtained fiber was ground to about 50 μm in a high-purity alumina mortar. Table 3 shows the chemical analysis values of impurities performed on the pulverized material.

第3表によれば、実験例1、2、3のいずれの繊維
も、原料の配合組成から予想される量よりも多い不純物
量が認められた。特にNa、Feの増加が著しかった。
According to Table 3, in all of the fibers of Experimental Examples 1, 2, and 3, an impurity amount larger than the amount expected from the composition of the raw materials was observed. In particular, the increase of Na and Fe was remarkable.

実験例4は本発明に係る繊維フィラー材の他の例であ
る。これは多結晶質繊維フィラー材の例であり、本出願
人の特公昭62−12321号発明に従ってムライト質繊維を
製造したものである。特に高純度な塩基性塩化アルミニ
ウム、コロイド状シリカ、乳酸を出発原料と前駆体繊維
を経て焼成された高純度ムライト繊維である。焼成に際
しては残留塩素を少なくする目的で水蒸気処理をした。
得られた繊維を高純度乳鉢で約50μmに粉砕し、それを
化学分析した。
Experimental Example 4 is another example of the fiber filler material according to the present invention. This is an example of a polycrystalline fiber filler material, which is a mullite fiber produced according to the invention of Japanese Patent Publication No. 62-12321 of the present applicant. In particular, it is a high-purity mullite fiber which is fired through high-purity basic aluminum chloride, colloidal silica, and lactic acid as a starting material and a precursor fiber. During firing, steam treatment was performed for the purpose of reducing residual chlorine.
The obtained fiber was ground to about 50 μm in a high-purity mortar, and it was chemically analyzed.

本発明に係る結晶質繊維フィラー材は、他の方法で得
ることも可能である。例えば、有機金属を加水分解して
得られるゾルを出発原料として、高純度の出発原料を使
用し、不純物の混入しない工程を採用する。
The crystalline fiber filler material according to the present invention can be obtained by other methods. For example, using a sol obtained by hydrolyzing an organic metal as a starting material, a high-purity starting material is used, and a process in which impurities are not mixed is employed.

第3表に示した繊維フィラー材について抽出水特性を
測定した。その測定方法を次に述べる。
Extracted water characteristics of the fiber filler materials shown in Table 3 were measured. The measuring method will be described below.

ポリエチレン容器に入れた蒸留水80grに繊維フィラー
材8grを入れ、容器全体を95℃の恒温槽の中に入れた。2
0時間経過後、容器を外へ取り出して室温に冷却した。
容器内の上澄み液について化学分析、酸性度の測定、電
気伝導度の測定を行った。その結果を第4表に示す。
8 gr of the fiber filler material was placed in 80 gr of distilled water contained in a polyethylene container, and the whole container was placed in a thermostat at 95 ° C. Two
After 0 hour, the container was taken out and cooled to room temperature.
The supernatant in the container was subjected to chemical analysis, measurement of acidity, and measurement of electric conductivity. Table 4 shows the results.

第4表によれば、実験例1、2、3、4はいずれもNa
+、K+イオンの濃度が5ppm以下の小さな値を示してい
る。また電気伝導度についても約10μS/cmの小さな値を
示している。これに対し、比較例1はNa+イオンの濃度
が13ppmと大きく、また電気伝導度も22.7μS/cmと大き
な値を示している。
According to Table 4, all of Experimental Examples 1, 2, 3, and 4 were Na
+ , K + ions show a small value of 5 ppm or less. Also, the electric conductivity shows a small value of about 10 μS / cm. On the other hand, in Comparative Example 1, the concentration of Na + ions was as large as 13 ppm, and the electric conductivity was as large as 22.7 μS / cm.

例えば、半導体封止用のフィラー材として要請される
条件からすれば、水に対するNa+、K+、CL-の溶出量が少
ない方が好ましい。特にNa+イオンが少ないことが望ま
れる。Na+イオンの濃度は好ましくは0であるが、最大5
ppmまでは許容出来る。5ppmを超えると、半導体に悪影
響を及ぼす。電気伝導度はNa+、K+及びその他の陽イオ
ンの濃度に比例する。従って、不純物陽イオンの少ない
ことは電気伝導度が小さいことによっても裏付けられ
る。
For example, in view of the conditions required as a filler material for semiconductor encapsulation, it is preferable that the amount of Na + , K + , and CL eluted in water be small. In particular, it is desired that the amount of Na + ions is small. The concentration of Na + ions is preferably 0, but up to 5
Up to ppm is acceptable. If it exceeds 5 ppm, it has an adverse effect on semiconductors. Electrical conductivity is proportional to the concentration of Na + , K + and other cations. Therefore, the small amount of impurity cations is supported by the low electric conductivity.

次に本発明に係る繊維フィラー材の強度について述べ
る。
Next, the strength of the fiber filler material according to the present invention will be described.

第3表に示した非晶質繊維について引張強度試験を行
った。試験条件は、常温で引張試験を行う場合と、予め
800℃で30分熱処理を施して引張試験を行う場合の2種
類に分けた。試験方法はJIS R7601に準じて行った。1
試料につき50本の繊維について、チャック間距離25mm、
引張速度2mm/分で試験した。繊維径は破断部分について
顕微鏡測定を行った。その結果を第5表に示す。
Tensile strength tests were performed on the amorphous fibers shown in Table 3. The test conditions are as follows: when performing a tensile test at room temperature, and in advance.
It was divided into two types when a heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes to perform a tensile test. The test method was performed according to JIS R7601. 1
For 50 fibers per sample, distance between chucks 25 mm,
The test was performed at a pulling speed of 2 mm / min. The fiber diameter was measured with a microscope for the broken part. Table 5 shows the results.

第5表によれば、熱処理をしない場合の引張強度は実
験例1、2、3の方が比較例1に比べてわずかに大きい
かまたは同程度である。引張弾性率についてもほぼ同様
のことがいえる。しかし、800℃で熱処理した場合の引
張強度は、実験例1、2、3の場合、平均170Kg/mm2
維持するが、比較例は96Kg/mm2と低下している。
According to Table 5, the tensile strengths without heat treatment in Experimental Examples 1, 2, and 3 are slightly higher or comparable to those in Comparative Example 1. The same can be said for the tensile modulus. However, in the case of Experimental Examples 1, 2, and 3, the tensile strength when heat-treated at 800 ° C. is maintained at an average of 170 kg / mm 2 , but the tensile strength of the comparative example is reduced to 96 kg / mm 2 .

両者の引張弾性率を比べると、本発明の実験例の場合
は熱処理によって全く低下していない。つまり、約1300
0Kg/mm2を維持している。これに比べ、比較例1の引張
弾性率は熱処理によって約7000kg/mm2に低下した。すな
わち、比較例1の方は熱処理によって引張強度と引張弾
性率の両方が著しく低下している。
Comparing the tensile elastic moduli of the two, in the case of the experimental example of the present invention, no decrease was caused by the heat treatment. That is, about 1300
It has maintained a 0Kg / mm 2. In comparison, the tensile modulus of Comparative Example 1 was reduced to about 7000 kg / mm 2 by the heat treatment. That is, in the case of Comparative Example 1, both the tensile strength and the tensile modulus were significantly reduced by the heat treatment.

なお、微量成分の分析には各種の方法が適用できる。
例えば、第4表に示した抽出水中のNa+、K+の定量は炎
光光度法が使用された。Cl-の定量には吸光光度法が使
用された。
Various methods can be applied to the analysis of the trace components.
For example, the quantification of Na + and K + in the extraction water shown in Table 4 was performed by flame photometry. Cl - The quantitative spectrophotometric method was used.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る繊維フィラー材は
マトリックス中の水分に溶出するアルカリ金属が少な
く、また高温度にさらされても引張強度及び引張弾性率
の低下が少ない。
[Effects of the Invention] As described above, the fiber filler material according to the present invention has a small amount of alkali metal eluted in water in the matrix, and has a small decrease in tensile strength and tensile modulus even when exposed to high temperatures.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 茂男 東京都中央区日本橋久松町4番4号 糸 重ビル 東芝モノフラックス株式会社内 (72)発明者 平田 公男 東京都中央区日本橋久松町4番4号 糸 重ビル 東芝モノフラックス株式会社内 (72)発明者 新保 優 神奈川県秦市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社中央研究所内 (72)発明者 白石 耕一 神奈川県秦市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特許2673142(JP,B2) 特許2743214(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D01F 9/08──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shigeo Endo 4-4 Nihonbashi Hisamatsucho, Chuo-ku, Tokyo Itoishi Building Inside Toshiba Monoflux Co., Ltd. (72) Inventor Kimio Hirata 4th Nihonbashi Hisamatsucho, Chuo-ku, Tokyo No. 4 Itoshige Building Toshiba Monoflux Co., Ltd. (72) Inventor Yu Shinbo 30 Soya, Hata-shi, Kanagawa Pref. Toshiba Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Koichi Shiraishi 30 Soya, Hata-shi, Kanagawa Toshiba Ceramics Central Research Institute, Inc. (56) References Patent 2673142 (JP, B2) Patent 2743214 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) D01F 9/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アルミナの含有量が40〜95重量%で、残余
の主要な成分がシリカからなる繊維によって構成された
繊維フィラー材において、前記繊維全体に含まれるNaお
よびKの合計が250ppm以下で、Feが500ppm以下であり、
かつ前記繊維の平均繊維長が200μm以下であることを
特徴とする繊維フィラー材。
1. A fiber filler material having an alumina content of 40 to 95% by weight and a residual main component composed of silica, wherein a total of Na and K contained in the entire fiber is 250 ppm or less. In, Fe is 500ppm or less,
And a fiber filler material having an average fiber length of 200 μm or less.
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