JP2005139050A

JP2005139050A - フェライト磁性粉体及びフェライト磁性粉体を含有する半導体封止用樹脂組成物

Info

Publication number: JP2005139050A
Application number: JP2003379787A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Yamamoto; 一美山本; Masaharu Abe; 雅治阿部; Yoji Okano; 洋司岡野
Original assignee: Toda Kogyo Corp
Current assignee: Toda Kogyo Corp
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2023-11-10
Also published as: JP4831282B2

Abstract

【課題】
有効な電磁波吸収機能を有し、且つ信頼性が良好な半導体封止材用フェライト磁性粉末、及びその樹脂組成物を提供する。
【解決手段】
本発明では、体積固有抵抗が高いフェライト磁性粉末を使用することにより、その樹脂組成物は、高い信頼性を確保することができる。フェライト磁性粉末を水洗して、可溶性イオンを５ｐｐｍ以下にすれば尚良好である。該フェライトの形状を球状化することにより、該フェライトを高充填化して且つ流動性を確保することができる。成形バリは２ｍｍ以下で成形に支障が無い。これら樹脂組成物の磁気損失μ″が０．８以上であって、電磁波吸収特性が優れ、半導体封止材として有用である。

Description

本発明は電磁波遮蔽機能および高い電気絶縁性を備えたフェライト磁性粉体及び該フェライト磁性粉体を含む信頼性の高い半導体封止用樹脂組成物に関するものである。

一般に、半導体装置の製造工程において、基板へのボンディングが終了した半導体素子は、外部との接触を避けるため、熱硬化性樹脂等のモールド樹脂を用いて封止される。上記モールド樹脂としては、例えば、シリカ粉末を主体とする無機質充填剤をエポキシ樹脂に混合分散したもの等が用いられる。このモールド樹脂を用いた封止方法としては、例えば、基板にボンディングされた半導体素子を金型に入れ、これにモールド樹脂を硬化して成形するトランスファー成形法等が実用化されている。

従来、半導体素子をモールド樹脂によって封止した樹脂封止型半導体装置は、信頼性、量産性およびコスト等の面において優れており、セラミックを構成材料とするセラミック封止型半導体装置と共に普及している。

ところで、電気機器においては、電磁環境両立性（ＥＭＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＭａｇｎｅｔｉｃＣｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）の問題が注目されている。例えば、近年の情報通信機器は小型・高機能化が進み、このような機器に用いる半導体素子をより高性能化するためにおいては、消費電力を低減するため、信号の振幅を小さくしている。その結果、たとえ微弱な高周波ノイズでも半導体素子が誤動作を引き起こす可能性が高まっている。そのため、不要な電磁波を放出させない、あるいは周囲で発生した電磁波に耐性を有する電子デバイスの開発が進められている。

このような問題の一つとして、半導体素子を金属キャップで覆うことによりこの半導体素子から発生する電磁波、あるいは周囲が発生した電磁波を半導体素子以外に放電する方法が提案されている。しかし、この方法の場合、金属キャップを配置する余分な実装空間を必要とするため、電子デバイスの実装密度を上げることができず、小型化への対応が困難である。

そこで、現在では、このような背景から高密度実装に適した電磁波遮蔽技術が求められており、モールド樹脂自体に電磁波遮蔽機能を持たせる方法が提案されている。

一般に、半導体封止用樹脂組成物の硬化体は、電磁波が吸収されると、このエネルギーを熱に変換する。このエネルギーの変換効率には、硬化体の誘電率を複素表示した複素誘電率の虚部ε″および透磁率を複素表示した複素透磁率の虚部μ″（磁気損失）の各値が関係する。これらの値が大きいほどエネルギー変換効率は高くなり、したがって、電磁波遮蔽効果は高くなる。

そして、フェライト系ボンド材料の中では、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトやＮｉ−Ｚｎ系フェライトは充填量やフェライト粒子径を調整することにより、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライトでは５０ＭＨｚから３ＧＨｚの周波数で高い磁気損失μ″を示し、この周波数帯域でシート状の電磁抑制体シートとして使用されていることが多い。このように、近傍界での電磁波遮蔽機能を高めるためには、磁気損失によるエネルギー変換効果を高める必要があり、半導体封止用樹脂組成物においてはフェライト等の磁性粉を高充填することが重要である。しかも、非磁性粉であるシリカ粉末を主体とする充填剤のみをエポキシ樹脂に混合分散した従来の樹脂組成物をモールド樹脂として用いた場合、その硬化体は磁気損失を有していないため電磁波遮蔽機能を全く示さない。

ところで、前記半導体封止用樹脂組成物であるモールド樹脂においては、トランスファー成形の要件から成形温度まで低い粘度を有する必要があり、高い流動性が求められている。

特許文献１では、Ｎｉ−ＺｎフェライトやＭｎ−Ｚｎフェライト等の磁性体を採用し、好ましくは磨砕により粒子の角を取り除くことが提案されている。特許文献２では球状フェライトを提案している。特許文献３ではシリカ粒子とフェライト粒子との併用が提案されている。特許文献４では、信頼性の観点から樹脂組成物の熱膨張率その他を特定している。

特開２００３−１２８８８０特開２００２−３５５５４４特開２００２−３６３３８２特開平１１−４０７０８

上記特許文献はいずれも、Ｎｉ−Ｚｎスピネルフェライト系、Ｍｎ−Ｚｎスピネルフェライト系などのフェライトであって、シリカと比較してその電気抵抗が低く、特にＩＣなどの半導体を直接封止する樹脂組成物に多量に添加する電磁波吸収体としては、その信頼性に問題があった。更に、フェライトに含まれる可溶性イオンが半導体封止の信頼性に悪影響を及ぼすことがわかった。

特許文献４には、３５〜９５ｗｔ％のフェライト粉末を含むモールド樹脂でモールドされた半導体装置が開示されているが、モールド樹脂の成形性や絶縁破壊性、あるいはバイアス負荷時の短絡試験結果は開示されていない。本発明者等の検討結果によれば、フェライトの高い充填率のモールド樹脂の成形性と、そのバイアス（電圧）負荷時の信頼性に問題があった。特許文献１〜３では、半導体封止用としての信頼性にはおおいに問題があった。

本発明はこのようなことに鑑み成されたもので、有効な電磁波吸収機能を有し、且つ信頼性が良好な半導体封止材用フェライト磁性粉体及びその樹脂組成物を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明は、先ず電磁波吸収機能を有する充填物を準備する。１２０℃における体積固有抵抗が５×１０^７Ωｍ以上及び２５℃における体積固有抵抗が３×１０^９Ωｍ以上であることを特徴とするフェライト磁性粉体を第一の要旨とする。

形状が球状であることを特徴とすることを第二の要旨とする。

平均粒子径が５μｍ以上、５０μｍ以下であることを第三の要旨とする。

可溶性イオンが５ｐｐｍ以下であることを第四の要旨とする。

フェライト磁性粉体の結晶構造がガーネット型であることを第五の要旨とする。

ガーネット型フェライト磁性粉体の組成が酸化物換算で５．５〜４２．５ｍｏｌ％のＹ_２Ｏ_３、０〜３５．５ｍｏｌ％のＧｄ_２Ｏ_３、５７．５〜６７．５ｍｏｌ％のＦｅ_２Ｏ_３、０〜１．５ｍｏｌ％のＩｎ_２Ｏ_３及び０〜１．０ｍｏｌ％のＢｉ_２Ｏ_３からなることを第六の要旨とする。

ガーネット型フェライト磁性粉体の組成が酸化物換算で５０〜６０ｍｏｌ％のＣａＯ、２６〜３６ｍｏｌ％のＦｅ_２Ｏ_３、８〜１８ｍｏｌ％のＶ_２Ｏ_５、０〜１．０ｍｏｌ％のＩｎ_２Ｏ_３及び０〜５ｍｏｌ％のＢｉ_２Ｏ_３からなることを第七の要旨とする。

フェライト磁性粉体を体積基準で、少なくとも３０体積％以上含む樹脂組成物を第八の要旨とする。

上記樹脂組成物が、シリカ粒子を含むことを第九の要旨とする。

すなわち、本発明者らは電磁波吸収機能に優れると共に良好な信頼性を備えた封止材料となる樹脂組成物を得るために、その封止材料の配合材料を中心に検討を重ねた。そして従来から電磁波吸収機能を付与する際に用いられているフェライトに着目し、信頼性と電磁波吸収性とを兼ね備えたフェライト材料を得るために一連の研究を重ねた。その結果、１２０℃における体積固有抵抗が５×１０^７Ωｍ以上、好ましくは１×１０^８Ωｍ以上であること、及び２５℃における体積固有抵抗が３×１０^９Ωｍ以上、好ましくは５×１０^１０Ωｍ以上であることを特徴とするフェライト磁性粉体であって、更に該フェライト磁性粉体を球状にすることにより高充填が実現され、その可溶性イオンを５ｐｐｍ以下にすることで、信頼性と電磁波吸収性とを兼ね備えたフェライト材料となり、その平均粒径が５〜５０μｍの粒子群を少なくとも３０ｖｏｌ％以上配合すると、このフェライトの有する優れた電磁波吸収機能が有効に発現されると共に、且つ近年の封止材に必要不可欠とされる信頼性の確保とともに、充填成分の高充填化を保ちながら、溶融時の低粘度化や硬化後の高強度化が可能となり、良好な成形性が得られることを見出し、本発明に到った。

上記フェライト磁性粉体は、イットリウムと鉄とを主成分とするガーネット型フェライトであって、ガドリニウムを含有しても良い。

また、フェライト磁性粉体として、高価な元素の使用を減少させたカルシウムとバナジウムと鉄を主成分とするガーネット型フェライトの調製が可能で、半導体封止用樹脂組成物に好適であることが判った。

フェライト磁性粉体としては、体積固有抵抗が前述のように高いものを得ることが必須であり、例えば、高密度シリカで被覆したスピネル型フェライト磁性粉体等を用いることも可能である。

つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。

本発明に係るフェライト磁性粉体としては、１２０℃における体積固有抵抗が５×１０^７Ωｍ以上、好ましくは１×１０^８Ωｍ以上及び２５℃における体積固有抵抗が３×１０^９Ωｍ以上、好ましくは５×１０^１０Ωｍ以上、であることを特徴とするフェライト磁性粉体である。半導体の動作温度領域である室温から１２０℃ぐらいの範囲において信頼性を確保するためには、半導体封止材用フェライト磁性粉末として前記のように高抵抗であることが必要である。

フェライト磁性粉体の形状が球状であれば、同一充填量の不定形フェライト磁性粉体を用いた場合と比較して、その樹脂組成物の流動性が高いので、高充填が可能となり好都合である。フェライト磁性粉体以外のフィラーすなわちシリカ粒子の球状化と併せ、樹脂組成物のトランスファー成形時の流動性が向上し且つバリを減少させることができる。

上記フェライト磁性粉体は、原材料の段階で水洗し、及び／又は、球状に焼結させた後、十分水洗することにより、可溶性イオンを５ｐｐｍ以下に、好ましくは１ｐｐｍ以下に低減することができる。可溶性イオンの低減は、半導体封止時の信頼性を更に向上させることができる。これまで、水洗によって可溶性イオンを低減したフェライト磁性粉体はなかった。

本発明に係るフェライト磁性粉末は、水銀圧入法による細孔容積が０．２Ｌ／ｋｇ以下であることが好ましい。又は、ＢＥＴ法比表面積が０．０２〜０．１ｍ^２／ｇであることが好ましい。上記細孔容積及び／又は比表面積を有する球状フェライト粒子は、焼結が進み粒子の表面性が滑らかになっているので、封止する際の樹脂の流動性が向上する。更に水洗によって可溶性イオンを５ｐｐｍ以下に洗い流すことが容易となる。

本発明に係るフェライト磁性粉体の平均粒径は、５〜５０μｍ、好ましくは７〜３４μｍであって、６３μｍを超える粒子が実質上無いことが特に好ましい。

本発明に係るガーネット型フェライト磁性粉体は組成が酸化物換算で５．５〜４２．５ｍｏｌ％のＹ_２Ｏ_３、０〜３５．５ｍｏｌ％のＧｄ_２Ｏ_３、５７．５〜６７．５ｍｏｌ％のＦｅ_２Ｏ_３、０〜１．５ｍｏｌ％のＩｎ_２Ｏ_３及び０〜１．０ｍｏｌ％のＢｉ_２Ｏ_３からなることが好ましい。

本発明に係るガーネット型フェライト磁性粉体は組成が酸化物換算で５０〜６０ｍｏｌ％のＣａＯ、２６〜３６ｍｏｌ％のＦｅ_２Ｏ_３、８〜１８ｍｏｌ％のＶ_２Ｏ_５、０〜１．０ｍｏｌ％のＩｎ_２Ｏ_３及び０〜５ｍｏｌ％のＢｉ_２Ｏ_３からなることが好ましい。

本発明のフェライト磁性粉体は、以下の様にして製造することができる。酸化鉄粉末等の原料を均一に混合し、仮焼成した後、さらに粉砕して得られた粉体に水等を加えてスラリー化し、噴霧造粒・乾燥を経て、ガーネット型フェライトを含む球状造粒粉末を得る。これをさらに高温で本焼成することにより、球状に焼結したガーネット型フェライト磁性粉末が得られる。

以下、詳細に述べる。所定の組成になる様にＦｅ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３等を秤量して、湿式アトライターで１０分〜３時間微粉砕・混合した後、ろ過、乾燥する。得られた混合原料粉末を大気中、７００〜１３００℃の温度で１０分〜１０時間仮焼成する。得られた仮焼成物を乾式振動ミルで１０分〜１０時間粉砕することにより、ガーネット型フェライトを含む粒子が得られる。Ｉｎ_２Ｏ_３などは、上記原料の混合時、及び／又は仮焼成物の粉砕時に添加することができる。

上記ガーネット型フェライトを含む粒子をスラリー濃度５０〜９０重量％、好ましくは５０〜８０重量％で噴霧造粒・乾燥を行う。５０重量％未満では細孔容積が大きくなる傾向があり、また９０重量％を超えると、スラリー粘度が高くなるため、球形の形状の確保が困難となり、また粒度分布の調整が困難となる。

得られた球状の造粒粒子を大気中、１１００℃〜１５００℃の温度で、１０分〜１０時間本焼成を行う。１１００℃未満ではフェライト化が不十分であり、１５００℃を超えると、粒子同士の焼結が進むために粒子形状を球状に維持できなくなり好ましくない。

得られた球状焼成粒子粉体を、例えばロールクラッシャーによる解砕後、振動篩による分級操作をすることによって、所定の粒度を持つフェライト磁性粉体を得ることができる。

次に本発明に係る半導体封止用樹脂組成物について述べる。

本発明に係る半導体封止用樹脂組成物は本発明に係るフェライト磁性粉体を配合することを最大の特徴とし、次に例えば、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂系硬化剤と、さらに硬化促進剤およびシリカ粉末を配合して得られる樹脂組成物である。

本発明に係るエポキシ樹脂としては、常温（２５℃）で固形を示すものであれば特に限定するものではなく従来公知のもの、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

本発明に係るフェノール樹脂硬化剤は、上記エポキシ樹脂の硬化剤としての作用を奏するものであり、常温（２５℃）で固形を示すものであれば特に限定するものではなく従来公知のもの、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールＡ型ノボラック、ナフトールノボラック、フェノールアラルキル樹脂等があげられる。これらは単独もしくは２種以上併せて用いられる。

本発明に係るエポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤との配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対してフェノール樹脂中の水酸基当量を０．５〜１．６の範囲に設定することが好ましい。より好ましくは０．８〜１．２の範囲に設定することである。

本発明に係る硬化促進剤としては、特に限定するものではなく従来公知のもの、例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエチレンジアミン等の３級アミン類、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等のリン系硬化促進剤等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

本発明に係る硬化促進剤の含有量は、通常、上記フェノール樹脂系硬化剤１００重量部（以下「部」と略す）に対して０．５〜１０部の間に設定される。

本発明においては、成形バリを減ずるためにシリカ粉末を用いることができるが、上記シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、摩砕処理シリカ粉末、破砕状シリカ粉末等が用いられる。特に、球状溶融シリカ粉末を用いることにより、半導体封止用樹脂組成物の溶融粘度を低減する効果が高くなり好ましい。そして、平均粒子径が１〜４０μｍで、最大粒子径が２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは６３μｍ以下のものが好適に用いられる。

本発明に係るフェライト磁性粉体の配合割合は、特に限定されないが、電磁波遮蔽効果を高めるためには、樹脂組成物硬化体の複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)が大きいことが必要で、そのためには上記フェライト磁性粉体の配合割合は、樹脂組成物全体の３０ｖｏｌ％以上、好ましくは３５ｖｏｌ％以上である。上限は一般に８０ｖｏｌ％程度である。一般に上限は樹脂の流動性が確保される範囲である。上限を超えると流動性が低下し、加工が困難となる。

本発明に係るフェライト磁性粉体は、単独で用いられても良いが、従来から半導体封止用として用いられているシリカ粒子を併用することができる。フェライト磁性粉体とシリカ粒子との割合は特に限定されないが、電磁波吸収効果を高めるためには、フェライト磁性粉体が多い程好ましいので、好ましくは、全充填粒子中のフェライト磁性粉体を５０ｖｏｌ％以上とし、シリカ粒子を５０ｖｏｌ％以下とする。フェライト磁性粉体とシリカ粒子の合計体積は、全樹脂組成物中で、３０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下とする。

本発明に係る半導体封止用樹脂組成物は、例えば次の様にして製造することができる。すなわち、エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤、硬化促進剤、フェライト磁性粉体、更に必要に応じてシリカ粉末等の無機質充填材、低応力化材、顔料、離型剤、カップリング剤及び難燃剤等の添加剤を所定量配合する。次いで、熱ロールやエクストルーダー、ニーダー等を用いて、例えば９５℃〜１００℃の温度下で十分に溶融混練分散する。そしてこの混合物を冷却粉砕し、１０メッシュの篩を通過させることにより、半導体封止用樹脂組成物を製造することができる。必要に応じてタブレット状に圧縮成形することが可能である。

本発明に係る半導体封止用樹脂組成物の磁気損失μ″は０．８以上であるので、半導体装置が有する半導体素子を例えばトランスファー成形法によって封止することにより、半導体素子を外部との物理的接触から保護するだけでなく、該半導体素子が発生する電磁波を吸収すると共に、外部からの電磁波を吸収・遮蔽する用途に用いることができる。磁気損失μ″が０．８未満では十分な電磁波吸収効果が期待できない。

本発明に係る半導体封止用樹脂組成物はトランスファー成形法に用いるため、１７５℃における溶融粘度は１００〜５５０ｄＰａ・ｓであり、より好ましくは１３０〜４５０ｄＰａ・ｓである。１７５℃における溶融粘度が５５０ｄＰａ・ｓより大きいと流動性が不足するためにトランスファー成形できなくなり、１００ｄＰａ・ｓよりも小さいと樹脂バリが長くなるので、量産に適さない。

まず、実施例、比較例における測定方法を以下にまとめる。

〔粒度分布の測定〕
粒度分布の測定には、レーザー回折式粒度分布測定装置（ＳＹＭＰＡＴＩＣ社製、ＲＯＤＯＳ）を用いた。

〔粒子形態の観察〕
走査型電子顕微鏡（日立製作所製、Ｓ−８００）を用いて、粒子形態を観察した。

〔結晶相の同定〕
結晶構造の同定には、Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００（理学電機（株）製）を用いた。

〔ＢＥＴ法比表面積と細孔容積の測定〕
窒素吸着法によりＢＥＴ法比表面積を、水銀圧入式オートポア９２２（島津製作所製）によって細孔容積をそれぞれ測定した。

〔可溶性イオンの測定〕
テフロン製圧力容器を用い、試験検体５ｇに純水５ｇを加え、密閉後１２１℃で２０時間抽出して、冷却後抽出液をイオンクロマトグラフ（日本ダイオネクス社製、ＤＸ−５００およびＤＸ−ＡＱ）を用いて各イオン種の濃度を測定し溶出量に換算した。

〔体積固有抵抗の測定〕
体積固有抵抗の測定は以下の方法で実施した。金型を用いてフェライト磁性粉体を直径２５ｍｍ、厚み２〜２．５ｍｍの円盤状に１トン／ｃｍ^２の圧力で成形した後、これを本焼成して得られるフェライト焼結体の両面に、銀ペーストを塗布し、６００℃で焼き付けた。超高抵抗／微少電流計（アドバンテスト製、Ｒ８３４０Ａ）を用いて、印加電圧５００Ｖで該焼結体の電気抵抗値を測定し、該焼結体の直径と厚さから次式のようにして体積固有抵抗を算出した。

体積固有抵抗（Ωｍ）＝電気抵抗値（Ω）×試料面積（ｃｍ^２）／試料厚み（ｃｍ）×１０^−２

〔磁気測定〕
ＶＳＭ（ＶｉｂｒａｔｉｎｇＳａｍｐｌｅＭａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ、振動試料型磁力計ＶＳＭ−３Ｓ、東英工業（株）製）で磁気測定を行った。最大外部磁場は７９６ｋＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）、保磁力Ｈｃ測定時のスキャンスピードには３．９８ｋＡ／ｍ／ｍｉｎ（５０Ｏｅ／ｍｉｎ）を用いた。

〔半導体封止用樹脂組成物の信頼性試験〕
信頼性試験は以下の方法で実施した。半導体封止用樹脂組成物で１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの成形体を作り、該表面に、太さ２５μｍのアルミニウム線を２本並べ、１００μｍの間隔を維持して上記成形体表面に接触させる。２本のアルミニウム線には直流３０Ｖのバイアス電圧を負荷し、相対湿度８５％、温度１２０℃の圧力容器の中で３０時間試験を行った。電気抵抗が急激に低下したり、アルミニウム線の腐食など外観の異常を観察した。
図１に示す回路において、
１．抵抗測定：３０時間、環境試験後に供試体を常温に戻し抵抗測定を行う。
・抵抗測定は、Ａ−Ａ’間とＢ−Ｂ’間は電気テスターＨＩＯＫＩＣＥ３０３０−１０型で行う。
・Ａ−Ｂ間とＡ’−Ｂ’間は超高抵抗／微少電流計アドバンテストＲ８３４０Ａ型を用いて５００Ｖ印加し、その時の電流値から抵抗値を算出する。
２．アルミニウム線と樹脂の状態観察
・抵抗測定を行った後、樹脂層を剥がし、アルミニウム線との接触面を光学顕微鏡（倍率１０００）で観察する。
回路の抵抗の測定結果とアルミニウム線と樹脂の状態の観察から、表１に示す４段階の判定で評価した。

〔複素透磁率の測定〕
複素透磁率測定用成形体を次の様にして作成した。粒状の半導体封止用樹脂組成物を、成形圧力６．６８ＭＰａ、金型温度１７５℃、２分の条件で直径３５ｍｍのタブレット状に成形し、更に１７５℃×５時間の条件で硬化させた。この成形体を超音波カッターにより、外形７ｍｍ、内径３ｍｍ、厚さ２ｍｍのドーナッツ状の試験片に切り出した。本試験片の複素透磁率を同軸管試験法で、ネットワークアナライザー（ヒューレットパッカード社製、８７２０Ｄ）により、周波数１ＧＨｚで測定した。

〔溶融粘度の測定〕
樹脂組成物の粘度は、高化式フローテスター（島津製作所製、ＣＦＴ５００型）を用いて１７５℃の溶融粘度を測定した。

〔バリの測定〕
図２に概略を示すように、樹脂バリ評価用の金型を用い、キャビティから漏れた樹脂のバリの長さをノギスで測定した。バリが発生する部分のクリアランスは５〜２０μｍである。

以下、実施例に従い、本発明の態様を説明する。

実施例１について説明する。原料粉末のＹ_２Ｏ_３を３８．１ｍｏｌ％、Ｆｅ_２Ｏ_３を６１．９ｍｏｌ％の組成になる様に秤量して、水を加えて混合して３０重量％濃度スラリーとし、湿式アトライターで１時間微粉砕・混合した後、ろ過、乾燥する。得られた混合原料粉末を大気中、１１００℃の温度で３時間仮焼成する。得られた仮焼成物を乾式振動ミルで３時間粉砕することにより、ガーネット型フェライトを含む仮焼粒子を得た。ガーネット型フェライトを含む仮焼粒子をスラリー濃度７０重量％で噴霧造粒・乾燥を行った。得られた球状の造粒粒子を大気中、１４００℃の温度で２時間、本焼成を行った。本焼成した粉体は、ロールクラッシャーで解砕し、振動篩で６３μｍ以上の粗粉を分級除去した。さらに粉体の重量の３０倍のイオン交換水を用いて洗浄した後、１２０℃で５時間乾燥した。得られた球状フェライト磁性粉体は、Ｘ線回折でガーネット型結晶構造を持つことが同定され、平均粒径２６μｍ、細孔容積０．０３５Ｌ／ｋｇ、ＢＥＴ法比表面積０．０４ｍ^２／ｇ、可溶性イオンは検出限界以下、２５℃の体積固有抵抗は２×１０^１１Ωｍ、１２０℃の体積固有抵抗は３×１０^９Ωｍ、飽和磁化は２７．９Ａｍ^２／ｋｇ、保磁力は１５９Ａ／ｍであった。図３にＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を示す。

表２にフェライト磁性粉体の原料組成Ａ〜Ｋを示す。組成Ａ〜Ｉはガーネット型フェライトの例である。組成Ｊは比較例４におけるようにＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕスピネルフェライトの例である。組成Ｋは比較例５におけるようにＭｎ−Ｚｎスピネルフェライトの例である。実施例２〜９と比較例１〜５について、原料組成、噴霧造粒の有無、本焼成温度、本焼成後の水洗におけるイオン交換水による希釈倍率とを種々変化させた以外は、実施例１の製造条件で行った。得られた粉体の結晶構造、平均粒径、細孔容積、ＢＥＴ法比表面積、可溶性イオン分析、体積固有抵抗、及びＶＳＭ法による磁気特性を測定した。実施例１〜９及び比較例１〜３はいずれもＸ線回折でガーネット型結晶構造を持つことが同定された。比較例４と５はスピネル型の結晶構造を持つことが同定された。表３に実施例１〜９と比較例１〜５について製造条件と得られたフェライト磁性粉体の特性をまとめる。

〔半導体封止用樹脂組成物の作製〕
シリカ粒子は、球状シリカ粉末（溶融シリカ、平均粒径１０．０μｍ）１００部に対してγ―グリシドキシプロピリトリメトキシシラン０．２部をヘンシェルミキサーにて、予め常法で混合処理して用いた。フェライト磁性粉体は、粉体１００部に対してγ―グリシドキシプロピリトリメトキシシラン０．３部をヘンシェルミキサーにて、予め常法で混合処理して用いた。表２の実施例１〜９及び比較例１〜５のフェライト磁性粉体を用い、表３に示す割合でフェライト磁性粉体とシリカ粒子を配合し、球状シリカ粉末とフェライト磁性粉体を合わせたフィラー全体に対して、０．８ｖｏｌ％のポリエチレンワックスを加え、さらに配合の残りの体積分に合うように下記の樹脂組成の割合で樹脂成分を追加して、ヘンシェルミキサーにて混合処理し、半導体封止用樹脂組成物用混合物を得た。該混合物を温度９５〜１１０℃に加熱した熱ロールで３分間溶融混合して冷却した後、１０メッシュの篩を通過した粉末状の半導体封止用樹脂組成物を作製した。フェライト磁性粉体の密度を５．１×１０^−３ｋｇ／ｍ^３（５．１ｇ／ｃｍ^３）、シリカ粒子の密度を２．２×１０^−３ｋｇ／ｍ^３、ポリエチレンワックスの密度を０．９５×１０^−３ｋｇ／ｍ^３、下記樹脂組成の密度を１．１×１０^−３ｋｇ／ｍ^３として計算する。

樹脂組成
ビフェニル型エポキシ樹脂（軟化点１０５℃、エポキシ当量１９２）１００部
フェノールアラルキル樹脂（軟化点６０℃、水酸基当量１６９）７０部
臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（軟化点７７℃、水酸基当量４６５）８部
三酸化アンチモン３部
カーボンブラック０．５部

表４は半導体封止用樹脂組成物の実施例及び比較例を示す。実施例１０は、表３の実施例１の球状ガーネット型フェライト磁性粉体を３５ｖｏｌ％、平均粒径１０μｍの球状シリカを２６ｖｏｌ％配合し、樹脂組成物の磁気特性μ″、溶融粘度、成形バリ、及び信頼性試験を行った結果を示している。

実施例１０〜２０はいずれも溶融粘度が４００以下で、成形バリは目標とする２ｍｍ以下を達成した。更に、樹脂組成物としての１ＧＨｚでのμ″は目標とする０．８以上であった。信頼性試験では特に外観上の大きな異常は認められなかった。

比較例７は、フェライト磁性粉体の焼成温度が低いために体積固有抵抗が低く、信頼性試験でアルミニウム線の腐食が激しかった。

比較例８は、水洗を省略した為に可溶性イオンが５ｐｐｍを超えて多く含まれるので、信頼性試験で、アルミニウム線の腐食が進んでいた。

比較例９は、不定形の形状で且つ粒度が小さいので、１７５℃の溶融粘度が５５５ｄＰａ・ｓと高く、成形金型に注入できなかった。

比較例１０は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトであり、体積固有抵抗がＭｎ−Ｚｎフェライトより大きいものの十分では無く、信頼性試験の結果、アルミニウム線の表面に変色が観察された。

比較例１１は、体積固有抵抗が低いＭｎ−Ｚｎフェライトであって噴霧造粒を行わないため、粒度が小さく、且つ不定形形状なので、１７５℃の溶融粘度が５５３ｄＰａ・ｓと高く、成形金型に注入できなかった。更に、信頼性試験で、アルミニウム線の腐食が激しかった。

比較例１２は、シリカ粒子単独の場合で、電磁波の吸収遮蔽特性が無い。

比較例１３は、フェライトの体積充填量が２５ｖｏｌ％と少ない場合で、半導体封止用としてはμ″が０．５と低過ぎる。更にシリカを含めた充填量が低いので１７５℃の溶融粘度が９５ｄＰａ・ｓと低過ぎるために成形バリが大きくなるので、量産に支障を来たす。

比較例１４は、総充填量が８０ｖｏｌ％を越えたため、１７５℃の溶融粘度は５７０ｄＰａ・ｓであった。成形金型に注入できないために、成形バリの測定ができなかった。

半導体封止用樹脂組成物信頼性試験の回路略図成形バリ測定概略図実施例１の球状フェライト磁性粉体ＳＥＭ写真

Claims

１２０℃における体積固有抵抗が５×１０^７Ωｍ（５×１０^９Ωｃｍ）以上及び２５℃における体積固有抵抗が３×１０^９Ωｍ（３×１０^１１Ωｃｍ）以上であることを特徴とするフェライト磁性粉体。
形状が球状であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト磁性粉体。
平均粒子径が５〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のフェライト磁性粉体。
可溶性イオンが５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフェライト磁性粉体。
ガーネット型の結晶構造を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフェライト磁性粉体。
組成が酸化物換算で５．５〜４２．５ｍｏｌ％のＹ_２Ｏ_３、０〜３５．５ｍｏｌ％のＧｄ_２Ｏ_３、５７．５〜６７．５ｍｏｌ％のＦｅ_２Ｏ_３、０〜１．５ｍｏｌ％のＩｎ_２Ｏ_３及び０〜１．０ｍｏｌ％のＢｉ_２Ｏ_３からなることを特徴とする請求項５に記載のフェライト磁性粉体。
組成が酸化物換算で５０〜６０ｍｏｌ％のＣａＯ、２６〜３６ｍｏｌ％のＦｅ_２Ｏ_３、８〜１８ｍｏｌ％のＶ_２Ｏ_５、０〜１．０ｍｏｌ％のＩｎ_２Ｏ_３及び０〜５ｍｏｌ％のＢｉ_２Ｏ_３からなることを特徴とする請求項５に記載のフェライト磁性粉体。
請求項１〜７のいずれかに記載のフェライト磁性粉体を体積基準で、少なくとも３０ｖｏｌ％以上含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
シリカ粒子を含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体封止用樹脂組成物。