JP2003146648A

JP2003146648A - 球状無機質粉末およびこれを充填した樹脂組成物

Info

Publication number: JP2003146648A
Application number: JP2001349953A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Nishi; 泰久西; Tetsuya Furusawa; 哲也古沢; Masami Nakajima; 政美中島; Tsutomu Uchida; 勤内田; Hideaki Nagasaka; 英昭長坂
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-05-21
Anticipated expiration: 2021-11-15
Also published as: JP3868272B2

Abstract

(57)【要約】【課題】無機質粉末の充填率が高くても、溶融粘度が低
く、成形時のパッケージボイドが少ない半導体封止材料
を得るのに好適な球状無機質粉末および樹脂組成物を提
供する。【解決手段】頻度粒度分布の歪度が０．６〜１．８、少
なくとも３〜１０μｍの領域および３０〜７０μｍの領
域に極大径を有し、かつ最頻径が３０〜７０μｍ、中位
径が５〜４０μｍであることを特徴とする球状無機質粉
末。０．２〜１．２の領域に極大径を有することが好ま
しい。ＢＥＴ法により測定した比表面積Ｓ _Bと粒度分布
により計算した理論比表面積Ｓ_Cとの比（Ｓ_B／Ｓ_C）が
２．５以下であることが好ましい。５０ｎｍ未満の粒子
を実質的に含有しないことが好ましい。球状無機質粉末
が非晶質シリカであることが好ましい。本発明の球状無
機質粉末が樹脂に充填されてなる樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、球状無機質粉末お
よびこれを充填した樹脂組成物に関する。詳しくは、無
機質粉末の充填率が高くても溶融粘度が低く、成形時の
パッケージボイドが少ない半導体封止材料を得るために
好適な球状無機質粉末および樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型軽量化、高性能化
の動向に対応して、半導体パッケージの小型化、薄型
化、狭ピッチ化が益々加速している。またその実装方法
も配線基板などへの高密度実装に好適な表面実装が主流
になりつつある。このように半導体パッケージおよびそ
の実装方法が進展する中、半導体封止材料にも高性能
化、特に半田耐熱性、耐湿性、低熱膨張性、機械的特
性、電気絶縁性などの機能向上が要求されている。これ
らの要求を満たすためエポキシ樹脂に無機質粉末、特に
非晶質シリカ粉末を充填した樹脂組成物が一般に用いら
れており、半導体封止材料の９０％近くがこの樹脂組成
物によるものである。この半導体封止材料に充填される
無機質粉末は、半田耐熱性、耐湿性、低熱膨張性、機械
的強度向上の観点から、エポキシ樹脂に高充填させるこ
とが望ましい。

【０００３】しかしながら、無機質粉末を高充填するこ
との問題は、半導体封止材料の溶融粘度を上昇させ、未
充填、ボイド発生などの成形加工上の不良を増大させる
ことである。半導体パッケージ内部はリードフレーム、
半導体素子、ボンディングワイヤーなどにより構成され
ているが、高密度実装技術および微細加工技術の進歩に
ともなうボンディングワイヤーの形状の複雑化、本数の
増加、リードフレーム形状の複雑化などにより、半導体
封止材料を溶融、流動充填させる過程において、巻き込
まれた気泡が抜けず、ボイドが発生しやすくなってきて
おり、この現象が成形加工上、好ましくない問題として
ますますクローズアップされている。

【０００４】この問題に対し、無機質粉末の形状や粒度
分布を最適化する試み、あるいはエポキシ樹脂やフェノ
ール樹脂硬化剤などの樹脂成分の粘度を封止形成される
温度域において極めて小さくすることによって、溶融粘
度を低く保ち、パッケージボイドを低減する試みなどが
続けられている。

【０００５】無機質粉末の高充填域においても半導体封
止材料の溶融粘度を損なわせないようにした無機質粉末
側の改善技術としては、ロジンラムラー線図で表示した
直線の勾配を０．６〜０．９５とし、粒度分布を広くす
る方法、ワーデルの球形度で０．７〜１．０とし、より
球形度を高くする方法、更には平均粒径０．１〜１μｍ
程度の球状微小粉末を少量添加する方法などが提案され
ている。

【０００６】また、樹脂側の改善技術としては、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂硬化剤の溶融粘度を低下させる
方法、混練過程での熱履歴による樹脂硬化反応の進行、
溶融粘度の上昇を防止するため、配合成分のうち予備混
合の段階で硬化反応が進まない原材料を組み合わせこれ
らの原材料が溶融あるいは軟化するより高い温度で溶融
混合した後に溶融混練を行う方法、混練機の選択や混練
条件を最適化することにより硬化反応の進行を最小限に
抑え、溶融粘度を低く保つ方法などが提案されている。

【０００７】これによってかなりの改善がなされたが、
それらの技術では今日の電子分野、特に半導体パッケー
ジやその実装方法の急速な進展に対して十分とはいえ
ず、これに応じることができるものとして、無機質粉末
の充填率が高くても溶融粘度が低く、成形時のパッケー
ジボイドが少ない半導体封止材料の開発が切望されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、無機
質粉末の充填率が高くても溶融粘度が低く、成形時のパ
ッケージボイドが少ない半導体封止材料を得るための球
状無機質粉末および樹脂組成物を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するため鋭意検討した結果、ある特定の粒度分布、
比表面積、球形度を有する球状無機質粉末の充填された
半導体封止材料は、９０％以上の高充填であっても溶融
粘度の上昇とボイド発生を大幅に改善し、しかも樹脂の
種類、性状を問わず同様の挙動を示すことを見いだし、
本発明を完成するに至ったものである。

【００１０】すなわち、本発明は以下のとおりである。（請求項１）頻度粒度分布の歪度が０．６〜１．８、
少なくとも３〜１０μｍの領域および３０〜７０μｍの
領域に極大径を有し、かつ最頻径が３０〜７０μｍ、中
位径が５〜４０μｍであることを特徴とする球状無機質
粉末。（請求項２）頻度粒度分布の歪度が０．６〜１．８、
少なくとも０．２〜１．２、３〜１０μｍ、３０〜７０
μｍの領域に極大径を有し、かつ最頻径が３０〜７０μ
ｍ、中位径が５〜４０μｍであることを特徴とする球状
無機質粉末。（請求項３）ＢＥＴ法により測定した比表面積Ｓ_Bと
粒度分布により計算した理論比表面積Ｓ_Cとの比（Ｓ_B／
Ｓ_C）が２．５以下であることを特徴とする請求項１又
は２記載の球状無機質粉末。（請求項４）５０ｎｍ未満の粒子を実質的に含有しな
いことを特徴とする請求項１、２又は３記載の球状無機
質粉末。（請求項５）球状無機質粉末が非晶質シリカであるこ
とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の球状無機
質粉末。（請求項６）請求項１〜５記載のいずれかの球状無機
質粉末を樹脂に充填させてなることを特徴とする樹脂組
成物。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳しく
説明する。本発明の球状無機質粉末は樹脂組成物、特に
半導体封止材料用の充填材として用いると、高充填可能
かつ溶融粘度およびボイド発生の低減が可能となる。す
なわち、本発明の球状無機質粉末はその特定性状を有す
ることにより、これを充填した樹脂組成物は従来の技術
では達成できなかった無機質粉末の高充填域における低
溶融粘度、ボイド低減を満足させることができるもので
ある。

【００１２】本発明の球状無機質粉末は、頻度粒度分布
の歪度が０．６〜１．８、少なくとも３〜１０μｍの領
域および３０〜７０μｍの領域に極大径を有し、かつ最
頻径が３０〜７０μｍ、中位径が５〜４０μｍであるこ
とが必要である。また、より好ましくは、頻度粒度分布
の歪度が０．６〜１．８、少なくとも０．２〜１．２、
３〜１０μｍ、３０〜７０μｍの領域に極大径を有し、
かつ最頻径が３０〜７０μｍ、中位径が５〜４０μｍで
あることが必要である。このように設計された球状無機
質粉末はこれまでに存在せず、樹脂への高充填時におけ
る溶融粘度を低くし、パッケージボイドを少なくするた
めに非常に重要な因子である。

【００１３】頻度粒度分布の歪度とは、本発明の球状無
機質粉末の粒度分布の形を決定する指標であり、後述す
る粗粒子、微粒子、超微粒子などの各粒子成分の存在量
バランスを規定する数値である。歪度が小さいというこ
とは、頻度粒度分布の形が左右対称に近いことを表し、
例えば正規分布の場合は歪度０となる。粒度分布の歪度
の値が大きすぎても小さすぎても樹脂に充填した際の粒
子の密充填効果による溶融粘度の低減を期待できないた
め、歪度は０．６〜１．８、特に０．７〜１．６の範囲
であることがより好ましい。

【００１４】３０〜７０μｍの極大値に含まれる粒子成
分は、樹脂への充填時に核となる粒子成分であり、３０
μｍ未満だと半導体封止材料の溶融粘度が著しく上昇
し、逆に７０μｍを越えると成型時に半導体チップを損
傷してしまう問題や、ワイヤー切断、ワイヤースイープ
などの問題を起こしてしまうので好ましくない。特に４
０〜６０μｍの領域であることが好ましい。また、３〜
１０μｍの極大値に含まれる粒子成分は３０〜７０μｍ
に極大値を有する粒子成分の間隙に入り込むことが可能
であり、粒子の充填構造を密にすることができるので、
密充填効果による溶融粘度の低下が可能となる。特に核
となる粒子成分に対し、０．１〜０．２倍程度の粒径を
持つとより高充填が可能となり、中でも４〜８μｍであ
ることが好ましい。これら２つの極大値を同時に有する
ことで、これまでにない球状無機質粉末の高充填時にお
ける低溶融粘度を達成することができる。

【００１５】更に好ましくは、上述の頻度粒度分布にお
いて０．２〜１．２μｍの領域にも極大値を有すること
である。０．２〜１．２μｍの極大値に含まれる粒子成
分は、３０〜７０μｍに極大値を有する粒子成分と３〜
１０μｍに極大値を有する粒子成分とから構成される粒
子充填構造の間隙に入り込むことが可能であり、粒子の
充填構造をより密にすることができるので、半導体封止
材料の溶融粘度が低下し、ボイド発生を著しく低減させ
ることができる。

【００１６】また、本発明の球状無機質粉末は、ＢＥＴ
法により測定した比表面積Ｓ_Bと粒度分布により計算し
た理論比表面積Ｓ_Cとの比（Ｓ_B／Ｓ_C）が２．５以下で
あることが好ましい。この比が大きいということはレー
ザー回折法などの粒度分布測定機では検出できないよう
な超微粒子を多く含有することを意味する。このような
超微粒子は球状無機質粉末の高充填時に半導体封止材料
を増粘させ、ボイド発生数を上昇させてしまうので、Ｓ
_B／Ｓ_Cの値は２．５以下、特に２．０以下であることが
より好ましい。

【００１７】本発明の球状無機質粉末の粒度分布は、レ
ーザー回折光散乱法による粒度測定に基づく値であり、
粒度分布測定機としては、例えば「モデルＬＳ−２３
０」（ベックマンコールター社製）にて測定することが
できる。測定に際しては、溶媒には水を用い、前処理と
して、１分間、ホモジナイザーを用いて２００Ｗの出力
をかけて分散処理させた。また、ＰＩＤＳ（Ｐｏｌａｒ
ｉｚａｔｉｏｎＩｎｔｅｎｓｉｔｙＤｉｆｆｅｒｅ
ｎｔｉａｌＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ）濃度を４５〜５５
％になるように調製した。なお、水の屈折率には１．３
３を用い、粉末の屈折率については粉末の材質の屈折率
を考慮した。たとえば、非晶質シリカについては屈折率
を１．５０として測定した。なお、測定した粒度分布
は、粒子径チャンネルがｌｏｇ（μｍ）＝０．０４の幅
になるよう変換して種々の解析を行った。

【００１８】本発明でいう歪度については、上記粒度分
布測定機によって自動計算（算術計算）が可能である。
この測定機の原理は、式、Ｇ＝Σ｛ｎ_C（Ｘ _C−Ｘ _A）³｝
／ＳＤ³Σｎ_C、に基づいている。式中、Ｇは歪度、ｎ_C
は各粒径における粒子の割合（％）、Ｘ _Cは各粒子の大
きさ（μｍ）、Ｘ _Aは平均径（μｍ）、ＳＤは粒度分布
の標準偏差（μｍ）である。なお、平均径は、式、Ｘ _A
＝（ΣＸ _C×ｎ_C）Σｎ_C、で求められる。

【００１９】本発明でいう極大径とは、球状無機質粉末
の頻度粒度分布において、極大値を示す粒子径のことで
ある。最頻径とは、極大径のうち最も高い頻度値を示す
粒子径であり、中位径とは、累積粒度分布において累積
値５０質量％粒子径のことである。

【００２０】また、比表面積Ｓ_BはＢＥＴ法に基づく値
であり、比表面積測定機としては、例えば「モデル４−
ＳＯＲＢＵ２」（湯浅アイオニクス社製）を用いて測
定することができる。理論比表面積Ｓ_Cについても、上
記粒度分布測定機によって自動計算が可能である。この
測定機の原理は、式、Ｓ_C＝６／（ρ・Ｄ）、に基づい
ている。式中、Ｄは面積平均粒子径（μｍ）、ρは球状
無機質粉末の密度（ｇ／ｃｍ³）である。たとえば、粉
末が非晶質シリカであれば２．２１である。

【００２１】なお、Ｄは、式、Ｄ＝Σ（ｎｉ・ａｉ・ｄ
ｉ）／Σ（ｎｉ・ａｉ）、で求められる。これは、一つ
の粉末の集団において、粒子径の小さい順からｄ１、ｄ
２、・・・ｄｉ、・・ｄｋの粒子径を持つ粒子が、それ
ぞれｎ１、ｎ２、・・・ｎｉ、・・ｎｋ個あり、また、
粒子１個当たりの表面積をそれぞれａ１、ａ２、・・・
ａｉ、・・ａｋとした場合、ＤはＤ＝（ｎ１・ａ１・ｄ
１＋ｎ２・ａ２・ｄ２＋・・・＋ｎｉ・ａｉ・ｄｉ＋・
・・＋ｎｋ・ａｋ・ｄｋ）／（ｎ１・ａ１・＋ｎ２・ａ
２＋・・・＋ｎｉ・ａｉ＋・・・＋ｎｋ・ａｋ）で求め
られることになる。

【００２２】本発明の球状無機質粉末においては、更に
５０ｎｍ未満の粒子を実質的に含有しないことが好まし
い。上述したように超微粒子は球状無機質粉末の高充填
時に半導体封止材料の溶融粘度を高め、ボイド発生数を
著しく上昇させてしまう。特に５０ｎｍ未満の粒子はそ
の傾向が著しく、本発明の球状無機質粉末においては、
このような超微粒子を実質的に含有しないことが好まし
い。

【００２３】ここで５０ｎｍ未満の粒子を実質的に含有
しないこととは、電子顕微鏡により倍率５０，０００倍
で撮影した任意の写真１００枚中の５０ｎｍ未満の粒子
個数を数え、写真１枚あたりの平均値として換算した値
が５０個未満程度であることを指す。５０ｎｍ未満の粒
子はより少ない方が好ましいが、平均粒子数５０個以上
で本発明の効果が急激に失われるといったことはなく、
この程度の個数ならば間違いなく発明の効果が発現され
るという値である。

【００２４】電子顕微鏡写真の撮影は、電界放射型走査
電子顕微鏡、例えば「ＦＥ−ＳＥＭ、モデルＪＳＭ−６
３０１Ｆ」（日本電子社製）を用い、加速電圧１５ｋ
Ｖ、照射電流３×１０^-11Ａの条件で行う。撮影の前処
理として、真空蒸着装置、例えば「モデルＪＥＥ−４
Ｘ」（日本電子社製）で球状無機質粉末に２秒間炭素を
蒸着した後、さらに金−パラジウムを６０秒間蒸着させ
る。

【００２５】本発明の球状無機質粉末における「球状」
の程度としては、平均球形度が０．８５以上であること
が好ましい。一般に球状無機質粉末の平均球形度を上げ
れば半導体封止材料中での転がり抵抗が少なくなり、溶
融粘度が低下する傾向にあるが、特に粉末の平均球形度
を０．９０以上とすることで、本発明の効果をより高め
ることができる。

【００２６】平均球形度は実体顕微鏡、例えば「モデル
ＳＭＺ−１０型」（ニコン社製）、走査型電子顕微鏡等
にて撮影した粒子像を画像解析装置、例えば（日本アビ
オニクス社製など）に取り込み、次のようにして測定す
ることができる。すなわち、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、その粒子の真円
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、Ｐ
Ｍ＝２πｒ、Ｂ＝πｒ²であるから、Ｂ＝π×（ＰＭ／
２π）²となり、個々の粒子の球形度は、球形度＝Ａ／
Ｂ＝Ａ×４π／（ＰＭ）²として算出することができ
る。このようにして得られた任意の粒子２００個の球形
度を求めその平均値を平均球形度とした。

【００２７】なお、上記以外の球形度の測定法として
は、粒子像分析装置、例えば「モデルＦＰＩＡ−１００
０」（シスメックス社製）などにて定量的に自動計測さ
れた個々の粒子の真円度から、式、球形度＝（真円度）
²により換算して求めることもできる。

【００２８】本発明における球状無機質粉末は、シリ
カ、アルミナ、チタニア、マグネシア、カルシア等の無
機質粉末であり、それらの粉末を単独で用いても二種類
以上混合したものでもかまわない。特に、半導体チップ
と半導体封止材料との熱膨張率を近づけるという点、半
田耐熱性、耐湿性、金型の低摩耗性という観点におい
て、結晶質シリカを高温で溶融する方法ないしは合成法
で製造された非晶質シリカが最適である。またその非晶
質率は、粉末Ｘ線回折装置、例えば「モデルＭｉｎｉ
Ｆｌｅｘ」（ＲＩＧＡＫＵ社製）を用い、ＣｕＫα線の
２θが２６°〜２７．５°の範囲において試料のＸ線回
折分析を行い、特定回折ピークの強度比から測定するこ
とができる。すなわち結晶質シリカは、２６．７°に主
ピークが存在するが、非晶質シリカでは、ピークは存在
しない。非晶質シリカと結晶質シリカが混在している
と、結晶質シリカの割合に応じた２６．７°のピーク高
さが得られるので、結晶質シリカ標準試料のＸ線強度に
対する試料のＸ線強度の比から、結晶質シリカ混在比
（試料のＸ線回折強度／結晶質シリカのＸ線回折強度）
を算出し、式、非晶質率（％）＝（１−結晶質シリカ混
在比）×１００から非晶質率を求めることができる。

【００２９】本発明の球状無機質粉末は、イオン性不純
物として抽出水中のＮａイオン濃度とＣｌイオン濃度と
がそれぞれ１ｐｐｍ以下、放射性不純物としてＵ、Ｔｈ
濃度がそれぞれ１ｐｐｂ以下であることが好ましい。イ
オン性不純物が多い場合には半導体チップの信頼性、耐
湿性に悪影響を与える恐れがある。また放射性不純物が
多い場合は、α線によるソフトエラーの原因になること
が知られており、特に半導体メモリーの封止用として使
用する場合には注意が必要である。

【００３０】次に、本発明の樹脂組成物について説明す
る。この樹脂組成物は本発明の球状無機質粉末を樹脂に
含有させてなるものである。樹脂組成物中の球状無機質
粉末の割合は１０〜９９質量％であることが好ましい。

【００３１】本発明で使用される樹脂としては、エポキ
シ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹
脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等の
ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレ
ンテレフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンス
ルフィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶
ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、
マレイミド変成樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ（アクリロニ
トリルーアクリルゴム・スチレン）樹脂、ＡＥＳ（アク
リロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム−ス
チレン）樹脂等を挙げることができる。

【００３２】これらの中、半導体封止材料用樹脂として
は、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹
脂が好ましい。その具体例をあげれば、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型
エポキシ樹脂、フェノール類とアルデヒド類のノボラッ
ク樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビス
フェノールＦ及びビスフェノールＳなどのグリシジルエ
ーテル、フタル酸やダイマー酸などの多塩基酸とエポク
ロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエステ
ル酸エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、アルキル変性多官
能エポキシ樹脂、β−ナフトールノボラック型エオキシ
樹脂、１，６−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹
脂、２，７−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、
ビスヒドロキシビフェニル型エポキシ樹脂、更には難燃
性を付与するために臭素などのハロゲンを導入したエポ
キシ樹脂等である。中でも、耐湿性や耐ハンダリフロー
性の点からは、オルソクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂、ビスヒドロキシビフェニル型エポキシ樹脂、ナフ
タレン骨格のエポキシ樹脂等が好適である。

【００３３】エポキシ樹脂の硬化剤については、エポキ
シ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定され
ず、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、
レゾルシノール、クロロフェノール、ｔ−ブチルフェノ
ール、ノニルフェノール、イソプロピルフェノール、オ
クチルフェノール等の群から選ばれた１種又は２種以上
の混合物をホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド又
はパラキシレンとともに酸化触媒下で反応させて得られ
るノボラック型樹脂、ポリパラヒドロキシスチレン樹
脂、ビスフェノールＡやビスフェノールＳ等のビスフェ
ノール化合物、ピロガロールやフロログルシノール等の
３官能フェノール類、無水マレイン酸、無水フタル酸や
無水ピロメリット酸等の酸無水物、メタフェニレンジア
ミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニル
スルホン等の芳香族アミン等を挙げることができる。

【００３４】本発明の樹脂組成物には、次の成分を必要
に応じて配合することができる。すなわち、低応力化剤
として、シリコーンゴム、ポリサルファイドゴム、アク
リル系ゴム、ブタジエン系ゴム、スチレン系ブロックコ
ポリマーや飽和型エラストマー等のゴム状物質、各種熱
可塑性樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂状物質、更にはエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂の一部又は全部をアミノシ
リコーン、エポキシシリコーン、アルコキシシリコーン
などで変性した樹脂など、シランカップリング剤とし
て、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β
−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメト
キシシラン等のエポキシシラン、アミノプロピルトリエ
トキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン、
Ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等のア
ミノシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリ
メトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン等の
疎水性シラン化合物やメルカプトシランなど、表面処理
剤として、Ｚｒキレート、チタネートカップリング剤、
アルミニウム系カップリング剤など、難燃助剤として、
Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₄、Ｓｂ₂Ｏ₅など、難燃剤として、ハ
ロゲン化エポキシ樹脂やリン化合物など、着色剤とし
て、カーボンブラック、酸化鉄、染料、顔料などであ
る。更には、ワックス等の離型剤を添加することができ
る。その具体例をあげれば、天然ワックス類、合成ワッ
クス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル
類、パラフィンなどである

【００３５】特に、高い耐湿信頼性や高温放置安定性が
要求される場合には、各種イオントラップ剤の添加が有
効である。イオントラップ剤の具体例としては、協和化
学社製商品名「ＤＨＦ−４Ａ」、「ＫＷ−２０００」、
「ＫＷ−２１００」や東亜合成化学工業社製商品名「Ｉ
ＸＥ−６００」などである。

【００３６】本発明の樹脂組成物には、エポキシ樹脂と
硬化剤との反応を促進させるために硬化促進剤を配合す
ることができる。その硬化促進剤としては、１，８−ジ
アザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリフェ
ニルホスフィン、ベンジルジメチルアミン、２−メチル
イミダゾール等がある。

【００３７】本発明の樹脂組成物は、上記各材料の所定
量をブレンダーやヘンシェルミキサー等によりブレンド
した後、加熱ロール、ニーダー、一軸又は二軸押し出し
機等により混練したものを冷却後、粉砕することによっ
て製造することができる。

【００３８】本発明の樹脂組成物を用いて、半導体を封
止するには、トランスファーモールド、マルチプランジ
ャー等の公知の成形法が採用される。

【００３９】

【実施例】以下、本発明を実施例、比較例をあげて更に
具体的に説明する。

【００４０】実施例１〜６比較例１〜１０天然珪石を粉砕、その粉砕物をＬＰＧと酸素との燃焼に
より形成される高温火炎中に供給し、溶融・球状化処理
を行って、球状非晶質シリカ粉末を得た。火炎形成条
件、原料粒度、原料供給量、分級条件、混合条件などを
調整して表１、表２に示される１６種の粉末Ａ〜Ｐを製
造した。具体的には、極大径、最頻径、中位径の調整は
原料粒度の調整と球状化処理後の粉体の多段篩分け操作
によって行った。粒度分布歪度の調整は、上記操作で得
られた粗粒子、中粒子、微粒子、超微粒子などの混合量
を調整することにより行った。すなわち、歪度を小さく
するためには、ある粒径の揃った粒子成分に他の粒子成
分を少量混合すればよく、一方、歪度を大きくするため
には、さまざまな粒径の粒子成分を多成分多量混合すれ
ばよい。比表面積の調整は種々の粒径、比表面積を有す
る超微粉を添加することにより行い、球形度の制御は火
炎形成条件、原料供給量を調整することにより行った。

【００４１】球状非晶質シリカ粉末Ａ〜Ｐの非晶質率は
いずれも９９％以上、平均球形度は０．９０以上であっ
た。これらの粉末の粒度分布を測定し、歪度、極大径、
最頻径および中位径を求めた。０．２〜１．２μｍの領
域付近、３〜１０μｍの領域付近および３０〜７０μｍ
の領域付近における極大径をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３
として表１、表２に示した。さらに、ＢＥＴ法により測
定した比表面積Ｓ_Bと粒度分布により計算した理論比表
面積Ｓ_Cとの比（Ｓ_B／Ｓ_C）を求めた。

【００４２】得られた球状非晶質シリカ粉末の半導体封
止材料の充填材としての特性を評価するため、球状非晶
質シリカ粉末Ａ〜Ｐ９０％（質量％、以下同じ）に対
し、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−
３，３’、５，５’−テトラメチルビフェニル型エポキ
シ樹脂４．２％、フェノール樹脂４．３％、トリフェニ
ルホスフィン０．２％、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン０．５％、カーボンブラック０．３％、
カルナバワックス０．５％を加え、ヘンシェルミキサー
にてドライブレンドした後、得られた配合物を同方向噛
み合い二軸押出混練機（スクリュー径Ｄ＝２５ｍｍ、ニ
ーディングディスク長１０Ｄｍｍ、パドル回転数１５０
ｒｐｍ、吐出量５ｋｇ／ｈ、ヒーター温度１０５〜１１
０℃）で加熱混練した。吐出物を冷却プレス機にて冷却
した後、粉砕して半導体封止材料を得た。得られた材料
の溶融粘度とパッケージボイド発生数を次に示す方法に
従って評価した。それらの結果を表１（実施例）および
表２（比較例）に示す。

【００４３】溶融粘度１７５℃に加熱した高下式フローテスターのシリンダー
内に直径１ｃｍ、重量３ｇ、充填率９０％以上になるよ
うに成形した半導体封止材料ダブレットを投入し、測定
により得られる時間とピストン位置との関係により溶融
粘度を算出した。なお、高化式フローテスタの条件は、
ヒーター温度１７５℃、ダイ穴直径０．５ｍｍ、ダイ穴
長０．１ｍｍ、ピストン径１１ｍｍ、荷重５ｋｇとし
た。

【００４４】パッケージボイド１６０ピンＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇ
ｅ；２８ｍｍ×２８ｍｍ、厚さ３．６ｍｍ、模擬ＩＣチ
ップサイズ１５ｍｍ×１５ｍｍ）の半導体パッケージを
トランスファー成形機を用いて３０個作製し、パッケー
ジ内に残存する０．１ｍｍ以上のボイド数を超音波探傷
機を用いてカウントし、ボイドの合計数を算出した。ト
ランスファー成形条件は、金型温度１７５℃、成形圧力
７．４ＭＰａ、保圧時間９０秒とした。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】表１および表２から明らかなように、本発
明の球状無機質粉末の充填されてなる半導体封止材料
は、無機質粉末の充填率が９０％以上であっても溶融粘
度が低く、パッケージボイド発生数が低いレベルにある
ことがわかる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、無機質粉末の充填率が
高くても、溶融粘度が低く、成形時のパッケージボイド
が少ない半導体封止材料を得るのに好適な球状無機質粉
末および樹脂組成物が提供される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内田勤福岡県大牟田市新開町１電気化学工業株式会社大牟田工場内 (72)発明者長坂英昭福岡県大牟田市新開町１電気化学工業株式会社大牟田工場内Ｆターム(参考） 4G072 AA26 BB07 BB13 CC18 HH36 JJ03 TT01 TT02 UU01 UU07 4J002 BD121 BN061 BN121 BN151 CC031 CC161 CC181 CD001 CF051 CF211 CM041 CN021 CN031 CP031 DE086 DE136 DE146 DJ016 FA086 GQ05 4M109 AA01 BA01 CA21 EA01 EA03 EB02 EB04 EB07 EB08 EB09 EB12 EB16 EB19 EC01 EC03 EC14 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】頻度粒度分布の歪度が０．６〜１．８、
少なくとも３〜１０μｍの領域および３０〜７０μｍの
領域に極大径を有し、かつ最頻径が３０〜７０μｍ、中
位径が５〜４０μｍであることを特徴とする球状無機質
粉末。
【請求項２】頻度粒度分布の歪度が０．６〜１．８、
少なくとも０．２〜１．２、３〜１０μｍ、３０〜７０
μｍの領域に極大径を有し、かつ最頻径が３０〜７０μ
ｍ、中位径が５〜４０μｍであることを特徴とする球状
無機質粉末。
【請求項３】ＢＥＴ法により測定した比表面積Ｓ_Bと
粒度分布により計算した理論比表面積Ｓ_Cとの比（Ｓ_B／
Ｓ_C）が２．５以下であることを特徴とする請求項１又
は２記載の球状無機質粉末。
【請求項４】５０ｎｍ未満の粒子を実質的に含有しな
いことを特徴とする請求項１、２又は３記載の球状無機
質粉末。
【請求項５】球状無機質粉末が非晶質シリカであるこ
とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の球状無機
質粉末。
【請求項６】請求項１〜５記載のいずれかの球状無機
質粉末を樹脂に充填させてなることを特徴とする樹脂組
成物。