JP2004059343A

JP2004059343A - 無機質粉末およびこれを充填した樹脂組成物

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Publication number: JP2004059343A
Application number: JP2002216620A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Nishi; 西　泰久; Takashi Fukuda; 福田　貴史; Hideaki Nagasaka; 長坂　英昭
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP3868347B2

Abstract

【課題】無機質粉末の充填率が高くても成形性が良く、かつ成形時のバリが少ない半導体封止材料を得るために好適な無機質粉末および樹脂組成物を提供する。
【解決手段】頻度粒度分布の尖度が２．９以下、１５μｍ以上３０μｍ未満の領域に極小径を、３μｍ以上１５μｍ未満および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に極大径を有し、かつ平均粒径が７〜４０μｍであることを特徴とする無機質粉末。この場合において、０．２μｍ以上１．５μｍ未満の領域に極大径を更に有することが好ましい。本発明の無機質粉末が樹脂に充填されてなる樹脂組成物。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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成形性が良く、かつ成形時のバリが少ない半導体封止材料を得るために好適な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、高性能化の要求に対応して、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、半導体封止材料のほとんど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、ワイヤー流れ、チップシフト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、成形加工上の不具合が、好ましくない問題として益々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、成形加工の不具合を低減する試み、などが鋭意検討されている。
【０００５】
無機質粉末を高充填し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】
これらの技術によってかなりの改善がなされたが、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いまだ十分とはいえず、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成形性が良い半導体封止材料の開発が切望されている。また、成形性を向上させるために樹脂組成物の溶融粘度を低く抑える結果、成形時に金型のエアーベント部から樹脂組成物が溢れ出る現象、すなわち『バリ』が著しく発生するという問題も新たにクローズアップされており、流動性の向上とともにバリの低減という相反する特性の両立も要求されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記に鑑み、無機質粉末の充填率が高くても成形性が良く、かつ成形時のバリが少ない半導体封止材料を得るために好適な無機質粉末および樹脂組成物を提供することである。
【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、球形度を有する無機質粉末の充填された半導体封止材料は、９０質量％以上の高充填であっても成形性が良好、バリを極めて低く抑えることができ、しかも樹脂の種類、性状を問わず同様の特性を発現できることを見いだし、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）　頻度粒度分布の尖度が２．９以下で、１５μｍ以上３０μｍ未満の領域に極小径を、３μｍ以上１５μｍ未満および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に極大径を有し、かつ平均粒径が７〜４０μｍであることを特徴とする無機質粉末。
（請求項２）　頻度粒度分布の尖度が２．９以下で、１５μｍ以上３０μｍ未満の領域に極小径を、０．２μｍ以上１．５μｍ未満、３μｍ以上１５μｍ未満および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に極大径を有し、かつ平均粒径が７〜４０μｍであることを特徴とする無機質粉末。
（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記載の無機質粉末。
（請求項５）　無機質粉末が球状非晶質シリカ粉末であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の無機質粉末。
（請求項６）　請求項１〜５記載のいずれかの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。
（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。本発明の無機質粉末は樹脂組成物、特に半導体封止材料の充填材として用いると、高充填であっても成形性が良好で、かつバリを極めて低く抑えることが可能となる。すなわち、本発明の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成形性の確保、バリの低減を満足させることができるものである。
【００１２】
本発明の無機質粉末は、頻度粒度分布の尖度が２．９以下で、１５μｍ以上３０μｍ未満の領域に極小径を、３μｍ以上１５μｍ未満および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に極大径を有し、かつ平均粒径が７〜４０μｍであることが必要である。好ましくは、頻度粒度分布の尖度が２．９以下で、１５μｍ以上３０μｍ未満の領域に極小径を、０．２μｍ以上１．５μｍ未満、３μｍ以上１５μｍ未満および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に極大径を有し、かつ平均粒径が７〜４０μｍであることが必要である。このように設計された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成形性を向上させ、バリを低減するために非常に重要な因子である。
【００１３】
本発明において、頻度粒度分布の尖度とは、本発明の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。正規分布が様々な粒度分布の尖度に対して標準となり、尖度は０となる。尖度が大きいということは、頻度粒度分布の形が正規分布よりシャープであることを意味し、逆に正規分布よりも分布が広いブロードな粒度ほど尖度は小さくなることを意味する。粒度分布の尖度の値が大きすぎると樹脂に充填した際の粒子の最密充填効果による溶融粘度の低減と成形性の向上、バリの低減が期待できないため、尖度は２．９以下、特に２．０以下であることがより好ましい。
【００１４】
バリの発生を抑制するためには、金型エアーベント部から流出する樹脂組成物の流れを防止させることが必要であり、樹脂組成物中の無機質粉末がエアーベント部を閉塞させることが最も効果的である。流動性を損なわず、バリを低減させるためには、無機質粉末の最密充填構造を形成させることが必要であり、次のような粒度構成が必要となる。
【００１５】
すなわち、１５μｍ以上３０μｍ未満の領域に極小径を、３μｍ以上１５μｍ未満および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に極大径を有し、かつ平均粒径を７〜４０μｍとすることである。好ましくは、１５μｍ以上３０μｍ未満の領域に極小径を、０．２μｍ以上１．５μｍ未満、３μｍ以上１５μｍ未満および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に極大径を有し、かつ平均粒径を７〜４０μｍとすることである。
【００１６】
３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に含まれる粒子成分は、樹脂への充填時に主となる粒子成分であり、３０μｍ未満だと半導体封止材料の溶融粘度が著しく上昇し、またエアーベント部からの樹脂組成物の流出を効果的に抑えることができない。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、ワイヤー流れなどの問題を起こしてしまうので好ましくない。とくに、４０μｍ以上６０μｍ未満の領域に極大径を有することが好ましい。
【００１７】
３μｍ以上１５μｍ未満の領域に含まれる粒子成分は、３０μｍ以上７０μｍ未満の領域の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、バリの低減が可能となる。そのため、３μｍ以上１５μｍ未満の領域に極大径を有すること、とくに主となる３０μｍ以上７０μｍ未満の領域の粒子成分に対し、０．１〜０．２倍程度の粒径を持つ極大径を有すること、中でも４μｍ以上８μｍ未満に極大径を有することが好ましい。一方、１５μｍ以上３０μｍ未満領域の粒子は最密充填構造形成への寄与度が低く、多量に含有すると流動性、成形性、バリ特性が損なわれる。従って１５μｍ以上３０μｍ未満の領域の粒子成分は、できるだけ含有しない、すなわちこの粒度域に極小径を有することが必要である。これら２つの極大径と１つの極小径を同時に有することで、これまでにない無機質粉末の高充填時における低溶融粘度、低バリ特性を達成することができる。
【００１８】
また、本発明が備えなければならない条件は、平均粒径が７〜４０μｍであることである。平均粒径が７μｍより小さいと、半導体封止材料の溶融粘度が著しく上昇し、またエアーベント部からの樹脂組成物の流出を効果的に抑えることができない。また４０μｍより大きいと、最密充填構造の形成が不十分であり、本発明の特性を発現することができない。
【００１９】
さらには、０．２μｍ以上１．５μｍ未満の領域にも極大径を有することが特に好ましい。０．２μｍ以上１．５μｍ未満の領域に含まれる粒子成分は、３０μｍ以上７０μｍ未満の領域の粒子成分と３μｍ以上１５μｍ未満の領域の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するとともに、バリ発生を著しく低減させることができる。
【００２０】
また、本発明の無機質粉末は、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無機質粉末の高充填時に半導体封止材料を増粘させ、成形性を悪化させてしまうので、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。
【００２１】
本発明の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−２３０」（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る。また、ＰＩＤＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）濃度を４５〜５５質量％になるように調製した。なお、水の屈折率には１．３３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。
【００２２】
本発明でいう尖度は、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、Ｇ２＝（Σ｛ｎ_Ｃ（Ｘ_Ｃ−Ｘ_Ａ）^４｝／ＳＤ^４Σｎ_Ｃ）−３、に基づいている。式中、Ｇ２は尖度、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は平均粒径（μｍ）、ＳＤは粒度分布の標準偏差（μｍ）である。なお、平均粒径は、式、Ｘ_Ａ＝（ΣＸ_Ｃ×ｎ_Ｃ）Σｎ_Ｃ、で求められる。
【００２３】
本発明でいう極大径とは、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り、極小径とは、同様に極小値を示す粒子径のことである。
【００２４】
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−ＳＯＲＢ　Ｕ２」（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は無機質粉末の密度（ｇ／ｃｍ^３）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。
【００２５】
なお、Ｄは、式、Ｄ＝Σ（ｎｉ・ａｉ・ｄｉ）／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、ｄ２、・・・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・ｄ１＋ｎ２・ａ２・ｄ２＋・・・＋ｎｉ・ａｉ・ｄｉ＋・・・＋ｎｋ・ａｋ・ｄｋ）／（ｎ１・ａ１・＋ｎ２・ａ２＋・・・＋ｎｉ・ａｉ＋・・・＋ｎｋ・ａｋ）で求められることになる。
【００２６】
本発明の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、成形性を著しく悪化させてしまう。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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−６３０１Ｆ」（日本電子社製）を用い、加速電圧１５ｋＶ、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−４Ｘ」（日本電子社製）で無機質粉末に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。
【００２９】
本発明の無機質粉末は球状であることが好ましい。「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。
【００３０】
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、ＰＭ＝２πｒ、Ｂ＝πｒ^２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。
【００３１】
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−１０００」（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。
【００３２】
本発明における無機質粉末は、シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、カルシア、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、炭化珪素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。とくに、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。
【００３３】
本発明の無機質粉末は、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。
【００３４】
本発明の無機質粉末は、本発明で規定する特性を有していればどのような方法で製造されたものでも良いが、非晶質シリカの場合の製造方法の一例をあげると、次のとおりである。高温火炎の形成ないしは高温火炎の形成と共にシリカ粉末原料を高温火炎に噴射することのできる加熱溶融炉と、加熱溶融処理物の捕集系とからなる公知の設備にて、シリカ粉末原料の粒度、原料供給量、炉内温度、炉内圧力、炉内風量条件などを調整して加熱溶融後、捕集した非晶質シリカ粉末を分級、篩分け、混合して製造することができる。なお捕集系には重量沈降室、サイクロン、バグフィルター、電気集塵機等の公知の設備を採用することができる。
【００３５】
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。樹脂組成物中の無機質粉末の割合は１０〜９９質量％であることが好ましい。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_５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
【００４０】
とくに、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「ＩＸＥ−６００」などである。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
【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。
【００４５】
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、極小径、平均粒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。粒度分布尖度の調整は、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。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。
【００４６】
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、尖度、極大径、極小値および平均粒径を求めた。０．２μｍ以上１．５μｍ未満の領域、３μｍ以上１５μｍ未満の領域および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域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。
【００４７】
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部（質量部、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部、フェノール樹脂４．３部、トリフェニルホスフィン０．２部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．５部、カーボンブラック０．３部、カルナバワックス０．５部を加え、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１５０ｒｐｍ、吐出量５ｋｇ／ｈ、ヒーター温度１０５〜１１０℃）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。得られた材料の成形性とバリ長さ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。
【００４８】
（１）成形性（スパイラルフロー）
ＥＭＭＩ−Ｉ−６６（Ｅｐｏｘｙ　Ｍｏｌｄｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）に準拠したスパイラルフロー測定用金型を取り付けたトランスファー成形機を用いて、前記エポキシ樹脂組成物のスパイラルフロー値を測定した。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。
【００４９】
（２）バリ長さ
３２ピンＬＯＣ（Ｌｅａｄ　ｏｎ　Ｃｈｉｐ）構造ＴＳＯＰ（Ｔｈｉｎ　Ｓｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ；１０ｍｍ×２１ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ、模擬ＩＣチップサイズ９ｍｍ×１８ｍｍ、リードフレーム４２アロイ製）の半導体パッケージをトランスファー成形機を用いて４８個作製し、平均バリ長さを測定した。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。
【００５０】
【表１】

【００５１】
【表２】

【００５２】
表１、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質量％以上であっても成形性が良好で、バリ長さが低いレベルにあることがわかる。
【００５３】
【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成形性が良く、かつ成形時のバリが少ない半導体封止材料を得るために好適な無機質粉末および樹脂組成物が提供される。

Claims

頻度粒度分布の尖度が２．９以下で、１５μｍ以上３０μｍ未満の領域に極小径を、３μｍ以上１５μｍ未満および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に極大径を有し、かつ平均粒径が７〜４０μｍであることを特徴とする無機質粉末。
頻度粒度分布の尖度が２．９以下で、１５μｍ以上３０μｍ未満の領域に極小径を、０．２μｍ以上１．５μｍ未満、３μｍ以上１５μｍ未満および３０μｍ以上７０μｍ未満の領域に極大径を有し、かつ平均粒径が７〜４０μｍであることを特徴とする無機質粉末。
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記載の無機質粉末。
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記載の無機質粉末。
無機質粉末が球状非晶質シリカ粉末であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の無機質粉末。
請求項１〜５記載のいずれかの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。