JP2017188646A - 複合磁性封止材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱膨張係数の低い複合磁性封止材料を提供する。【解決手段】複合磁性封止材料２は、樹脂材料４と、樹脂材料４に配合され、配合比が３０〜８５体積％である磁性フィラー６とを備える。磁性フィラー６は、Ｆｅに、Ｎｉを主成分とする金属材料を３２〜３９重量％含む材料からなる。これにより、複合磁性封止材料２の熱膨張係数は、１５ｐｐｍ／℃以下である。【効果】複合磁性封止材料２は、熱膨張係数が低い磁性フィラー６を用いていることから、複合磁性封止材料２の熱膨張係数を１５ｐｐｍ／℃以下とすることが可能となる。【選択図】図１
Description
本発明は複合磁性封止材料に関し、特に、電子回路パッケージ用のモールド材料として好適な複合磁性封止材料に関する。
近年、スマートフォンなどの電子機器は、高性能な無線通信回路及びデジタルチップが採用され、使用する半導体ＩＣの動作周波数も上昇する傾向にある。さらに複数の半導体ＩＣを最短配線で接続する２．５Ｄ構造や３Ｄ構造をもったシステムインパッケージ（ＳＩＰ）化が加速し、電源系回路のモジュール化も今後増加していくと予測される。さらに多数の電子部品（インダクタ、コンデンサ、抵抗、フィルターなどの受動部品、トランジスタ、ダイオードなどの能動部品、半導体ＩＣなどの集積回路部品、並びに、その他電子回路構成に必要な部品の総称）がモジュール化された電子回路モジュールも今後益々増加していくことが予測され、これらを総称した電子回路パッケージがスマートフォンなどの電子機器の高機能化および小型化、薄型化により高密度実装される傾向にある。これらの傾向は、一方でノイズによる誤動作及び電波障害が顕著となることを示し、従来のノイズ対策では誤動作や電波障害を防止することが困難である。このため、近年においては、電子回路パッケージのセルフシールド化が進み、導電性ペーストもしくはメッキやスパッタ法による電磁気シールドの提案及び実用化がなされているが、今後はさらに高いシールド特性が要求される。
これを実現すべく、近年においては、モールド材料自体に磁気シールド特性をもたせた電子回路パッケージが提案されている。例えば、特許文献１には、電子回路パッケージ用のモールド材料として、酸化被膜を有する軟磁性体粉末を添加した複合磁性封止材料が開示されている。
しかしながら、従来の複合磁性封止材料は熱膨張係数が大きいという問題があった。このため、複合磁性封止材料とパッケージ基板又は電子部品との間において熱膨張係数のミスマッチが生じ、その結果、モールド成形後にストリップ形状を有する集合基板の状態で大きなソリが生じたり、個品化した後の電子回路パッケージが実装リフロー時に接続性に問題が発生するほどの大きなソリが発生することがあった。以下、この現象について説明する。
近年、半導体パッケージや電子部品モジュールには、種々の構造体が提案および実用化されているが、現在の主流は、有機多層基板上に半導体ＩＣなどの電子部品を実装し、その上部及び周囲を樹脂封止材料でモールド成形した構造が一般的である。このような構造を有する半導体パッケージ又は電子部品モジュールは、集合基板の状態でモールド成形された後、ダイシング等による個品化処理によって作製される。
この構造は、物性の異なる有機多層基板と樹脂封止材料がいわゆるバイメタルを構成するため、熱膨張係数の差、ガラス転移、モールド材料の硬化収縮などの要因でソリが発生する。これを抑えるためには、熱膨張係数などの物性をできるだけ一致させる必要がある。近年、半導体パッケージや電子回路モジュールに使用される有機多層基板は、低背化の要求によりますます薄厚化および多層化が進む傾向にある。これを達成しつつ、薄い基板のハンドリング性を確保するための高剛性および低熱膨張化を実現すべく、ガラス転移温度の高い基板材料を使用したり、基板材料に熱膨張率の低いフィラーを添加したり、より低熱膨張係数であるガラスクロスを使用することが一般的となっている。
一方で、基板に搭載される半導体ＩＣ及び電子部品とモールド材料との間の物性差も応力を発生させるため、モールド材の界面剥離、電子部品やモールド材のクラックなど、種々の問題を引き起こす。半導体ＩＣにはシリコンが使用されるが、シリコンの熱膨張係数は３．５ｐｐｍ／℃であり、セラミックコンデンサ、インダクタなどの焼成型チップ部品の熱膨張係数は１０ｐｐｍ／℃程度である。
このため、モールド材料にも低熱膨張化が要求されており、１０ｐｐｍ／℃を切るような材料が市販されている。モールド材料を低熱膨張化する手法としては、低熱膨張のエポキシ樹脂の採用はもちろん、０．５ｐｐｍ／℃と熱膨張係数の非常に低い溶融シリカを封止樹脂に高い充填率にて配合する手法が用いられている。
一方、一般的な磁性材料は熱膨張係数が高い。このため、特許文献１に記載されているように、モールド樹脂に一般的な軟磁性体粉末を添加した複合磁性封止材料は、目的とする低熱膨張係数を達成することができないという問題があった。
したがって、本発明は、熱膨張係数の低い複合磁性封止材料を提供することを目的とする。
本発明による複合磁性封止材料は、樹脂材料と、前記樹脂材料に配合され、配合比が３０〜８５体積％であるフィラーとを備え、前記フィラーは、Ｆｅに、Ｎｉを主成分とする金属材料を３２〜３９重量％含有する磁性フィラーを含み、これにより熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以下である。
本発明によれば、熱膨張係数が低い磁性フィラーを用いていることから、複合磁性封止材料の熱膨張係数を１５ｐｐｍ／℃以下とすることが可能となる。このため、本発明による複合磁性封止材料を電子回路パッケージ用のモールド材料として用いれば、基板のソリ、モールド材の界面剥離、モールド材のクラックなどを防止することが可能となる。
本発明において、前記金属材料は、前記磁性フィラーの全体に対して０．１〜８重量％のＣｏをさらに含んでいても構わない。これによれば、複合磁性封止材料の熱膨張係数をより低下させることが可能となる。
本発明において、前記フィラーは、非磁性フィラーをさらに含んでいても構わない。これによれば、複合磁性封止材料の熱膨張係数をより低下させることが可能となる。この場合、前記磁性フィラーと前記非磁性フィラーの合計に対する前記非磁性フィラーの量は、１〜４０体積％であることが好ましい。これによれば、十分な磁気特性を確保しつつ、複合磁性封止材料の熱膨張係数をより低下させることが可能となる。この場合、前記非磁性フィラーは、ＳｉＯ２，ＺｒＷ２Ｏ８，（ＺｒＯ）２Ｐ２Ｏ７，ＫＺｒ２（ＰＯ４）３及びＺｒ２（ＷＯ４）（ＰＯ４）２からなる群より選ばれた少なくとも一つの材料を含むことが好ましい。これらの材料は熱膨張係数が非常に低い、或いは、負の値を有していることから、複合磁性封止材料の熱膨張係数をよりいっそう低下させることが可能となる。
本発明において、前記磁性フィラーの形状は略球状であることが好ましい。これによれば、複合磁性封止材料中における磁性フィラーの割合を高めることが可能となる。
本発明においては、前記磁性フィラーの表面が絶縁コートされていることが好ましく、前記絶縁コートの膜厚が１０ｎｍ以上であることがより好ましい。これによれば、複合磁性封止材料の体積抵抗率を例えば１０１０Ω・ｃｍ以上に高めることができ、電子回路パッケージ用のモールド材料に求められる絶縁特性を確保することが可能となる。
本発明において、前記樹脂材料は熱硬化性樹脂材料であることが好ましく、前記熱硬化性樹脂材料は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びイミド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一つの材料を含むことが好ましい。
このように、本発明による複合磁性封止材料は熱膨張係数が小さいことから、電子回路パッケージ用のモールド材料として用いれば、基板のソリ、モールド材の界面剥離、モールド材のクラックなどを防止することが可能となる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の好ましい実施形態による複合磁性封止材料の構成を説明するための模式図である。
図１に示すように、本実施形態による複合磁性封止材料２は、樹脂材料４と、樹脂材料４に配合された磁性フィラー６及び非磁性フィラー８からなる。特に限定されるものではないが、樹脂材料４は熱硬化性樹脂材料を主成分とすることが好ましい。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂又はイミド樹脂を主成分とすることが好ましく、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂系の半導体封止材料に用いられる主剤及び硬化剤を用いることがより好ましい。
最も好ましいのは、末端に反応性のエポキシ基を持つエポキシ樹脂で、各種硬化剤および硬化促進剤と組み合わせることができる。エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノキシ、ナフタレン、多官能タイプ（ジシクロペンタジエン型等）、ビフェニルタイプ（２官能）および特殊構造タイプが挙げられ、低熱膨張化できるビフェニル、ナフタレン、ジシクロペンタジエン型などは有用である。硬化剤または硬化促進剤の例としては、アミン系化合物脂環族ジアミン、芳香族ジアミン、その他のアミン系（イミダゾール、３級アミン）、酸無水物系化合物（主に高温硬化剤）、フェノール樹脂（ノボラック型、クレゾールノボラック型など）、アミノ樹脂、ジシアンジアミド、ルイス酸錯化合物が挙げられる。材料の混錬方法は、ニーダーや３本ロール、ミキサーなど公知の方法を適宜用いればよい。
磁性フィラー６は、Ｆｅ−Ｎｉ系材料からなり、Ｎｉを主成分とする金属材料を３２重量％以上、３９重量％以下含む。残りの６１〜６８重量％を占める元素はＦｅである。磁性フィラー６の配合比は、複合磁性封止材料２の全体に対して３０体積％以上、８５体積％以下である。これは、磁性フィラー６の配合比が３０体積％未満であると、十分な磁気特性を得ることが困難だからであり、磁性フィラー６の配合比が８５体積％を超えると、流動性など封止材料に必要な諸特性を確保することが困難だからである。
Ｎｉを主成分とする金属材料は、少量のＣｏを含んでいても構わない。つまり、Ｎｉの一部がＣｏによって置換されていても構わない。これによれば、複合磁性封止材料２の熱膨張係数をより低下させることが可能となる。Ｃｏの添加量は、磁性フィラー６の全体に対して０．１重量％以上、８重量％以下であることが好ましい。
磁性フィラー６の形状については特に限定されないが、高充填化するためには球状とし、最密充填となるように複数の粒度分布のフィラーをブレンド、配合してもよい。また、磁性フィラー６を略球形とすれば、電子部品に対するモールド時のダメージを低減することもできる。特に、最密充填化又は高充填化のためには、磁性フィラー６の形状が真球であることが好ましい。磁性フィラー６は、タップ密度が高く、粉末比表面積が小さいことが好ましい。磁性フィラー６の形成方法としては、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、遠心ディスクアトマイズ法などの方法があり、中でも、高いタップ密度を得ることができるとともに、比表面積を小さくできるガスアトマイズ法が最も好ましい。
特に限定されるものではないが、磁性フィラー６の表面は、流動性、密着性、絶縁性向上のために、Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｍｇなどの金属の酸化物、或いは、有機材料からなる絶縁コート７で覆われている。複合磁性封止材料２の体積抵抗率を十分に高めるためには、絶縁コート７の膜厚を１０ｎｍ以上とすることが好ましい。絶縁コート７は、磁性フィラー６の表面に熱硬化性材料をコート処理、又は、テトラエチルオキシシラン若しくはテトラメチルオキシシランの金属アルコキシドの脱水反応によって酸化膜を形成してもよく、酸化ケイ素のコート被膜形成が最も好ましい。さらにその上に有機官能性カップリング処理を施すとさらに好適である。
本実施形態による複合磁性封止材料２は、非磁性フィラー８を含んでいる。非磁性フィラー８としては、ＳｉＯ２，ＺｒＷ２Ｏ８，（ＺｒＯ）２Ｐ２Ｏ７，ＫＺｒ２（ＰＯ４）３又はＺｒ２（ＷＯ４）（ＰＯ４）２など、磁性フィラー６よりも熱膨張係数の小さい材料、或いは、熱膨張係数が負の値を有する材料を用いることが好ましい。このような非磁性フィラー８を複合磁性封止材料２に添加すれば、熱膨張係数をよりいっそう低減させることが可能となる。また、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムのような難燃剤や、着色のためのカーボンブラックや顔料又は染料、滑り性、流動性、分散・混錬性向上のために１００ｎｍ以下の粒径の表面処理されたナノシリカや、離型性向上のためのワックス成分などを添加しても構わない。但し、本発明による複合磁性封止材料が非磁性フィラーを含むことは必須でない。
また、密着性や流動性向上のために、磁性フィラー６や非磁性フィラー８の表面に有機官能性カップリング処理を施してもよい。有機官能性カップリング処理は、公知の湿式または乾式で行えばよく、インテグラルブレンド法であってもよい。また、濡れ性などの向上のため、磁性フィラー６や非磁性フィラー８の表面を熱硬化性樹脂でコートしてもよい。
非磁性フィラー８を添加する場合、磁性フィラー６と非磁性フィラー８の合計に対する非磁性フィラー８の量は１体積％以上、４０体積％以下であることが好ましい。換言すれば、磁性フィラー６の１体積％以上、４０体積％以下を非磁性フィラー８で置換することができる。これは、非磁性フィラー８の添加量が１体積％未満では、非磁性フィラー８を添加した効果をほとんど得ることができないからであり、非磁性フィラー８の添加量が４０体積％を超えると、磁性フィラー６の量が少なくなりすぎ、十分な磁気特性を確保することが困難となるからである。
複合磁性封止材料２の形態は、液状及び固形状のどちらでもよく、成形方法に応じた主剤及び硬化剤の選択によって形態が異なる。固形状の複合磁性封止材料２は、トランスファー成形用であればタブレット形状とすれば良く、インジェクション成型用又はコンプレッション成型用であれば顆粒状とすれば良い。また、複合磁性封止材料２を用いたモールド成形方法については、トランスファー成形、コンプレッション成型、インジェクション成形、注型、真空注型、真空印刷、印刷、ディスペンス、スリットノズルによる方法などがあり、適宜選択できる。成形条件は、使用する主剤、硬化剤、硬化促進材の組み合わせから適宜選択すればよく、成形後、必要に応じアフターキュアを施しても構わない。
図２は、磁性フィラー６のＮｉ比率と複合磁性封止材料２の熱膨張係数及び透磁率との関係を示すグラフである。図２に示すグラフは、磁性フィラー６が実質的にＦｅとＮｉのみからなる場合であって、複合磁性封止材料２の全体に対する磁性フィラー６の添加量が７０体積％であり、且つ、複合磁性封止材料２に非磁性フィラー８が添加されていない場合を示している。
図２に示すように、磁性フィラー６のＮｉ比率が３２重量％以上、３９重量％以下である場合、複合磁性封止材料２の熱膨張係数は特異的に低くなり、条件によっては１０ｐｐｍ／℃以下となる。本条件下では、Ｎｉ比率が約３５重量％である場合に最も低い熱膨張係数（約９．３ｐｐｍ／℃）が得られている。一方、透磁率に関してはＮｉ比率との相関は小さく、図２に示すＮｉ比率の範囲ではμ＝１２〜１３である。
このような特性が得られるのは、Ｎｉ比率が上記の範囲である場合、熱膨張と磁気歪みによる体積変化が相殺し合うインバー特性が発現するためである。このような材料はインバー材と呼ばれ、高い精度が求められる金型の材料として知られているが、複合磁性封止材料に配合する磁性フィラーの材料として使用されることはなかった。本発明らは、インバー材のもつ磁気特性及び低熱膨張係数に着目し、これを磁性フィラーの材料として用いることにより、磁気シールド性を有し、且つ、熱膨張係数の小さい複合磁性封止材料２を実現している。
図３は、磁性フィラー６のＮｉ比率と複合磁性封止材料２の熱膨張係数との関係を示すグラフである。図３に示すグラフは、磁性フィラー６が実質的にＦｅとＮｉのみからなる場合であって、複合磁性封止材料２の全体に対する磁性フィラー６の添加量が５０体積％、６０体積％または７０体積％であり、且つ、複合磁性封止材料２に非磁性フィラー８が添加されていない場合を示している。
図３に示すように、磁性フィラー６の添加量が５０体積％、６０体積％および７０体積％のいずれであっても、磁性フィラー６のＮｉ比率が３２重量％以上、３９重量％以下である場合に、複合磁性封止材料２の熱膨張係数は特異的に低くなることが分かる。熱膨張係数の値は、磁性フィラー６の添加量が多いほど低くなる。したがって、磁性フィラー６の添加量が少ない場合（例えば３０体積％である場合）は、溶融シリカなどからなる非磁性フィラー８をさらに添加することによって、複合磁性封止材料２の熱膨張係数を１５ｐｐｍ／℃以下とすればよい。具体的には、磁性フィラー６と非磁性フィラー８の合計添加量を全体の５０体積％以上、８５体積％以下とすれば、複合磁性封止材料２の熱膨張係数を十分に（例えば１５ｐｐｍ／℃以下）小さくすることができる。
図４は、磁性フィラー６のＮｉ比率と複合磁性封止材料２の透磁率との関係を示すグラフである。図４に示すグラフは、図３に示すグラフと同様、磁性フィラー６が実質的にＦｅとＮｉのみからなる場合であって、複合磁性封止材料２の全体に対する磁性フィラー６の添加量が５０体積％、６０体積％または７０体積％であり、且つ、複合磁性封止材料２に非磁性フィラー８が添加されていない場合を示している。
図４に示すように、磁性フィラー６の添加量が５０体積％、６０体積％および７０体積％のいずれであっても、Ｎｉ比率と透磁率の相関は小さいことが分かる。透磁率の値は、磁性フィラー６の添加量が多いほど高くなる。
図５は、磁性フィラー６のＣｏ比率と複合磁性封止材料２の熱膨張係数及び透磁率との関係を示すグラフである。図５に示すグラフは、磁性フィラー６に含まれるＮｉとＣｏの和が３７重量％であって、複合磁性封止材料２の全体に対する磁性フィラー６の添加量が７０体積％であり、且つ、複合磁性封止材料２に非磁性フィラー８が添加されていない場合を示している。
図５に示すように、磁性フィラー６にＣｏが含まれていない（Ｃｏ＝０重量％）場合に比べ、磁性フィラー６を構成するＮｉが８重量％以下のＣｏで置換されている場合には、複合磁性封止材料２の熱膨張係数がより低下することが分かる。但し、Ｃｏによる置換量が１０重量％であると、かえって熱膨張係数が高くなる。したがって、Ｃｏの添加量は、磁性フィラー６の全体に対して０．１重量％以上、８重量％以下であることが好ましい。
図６は、非磁性フィラー８の添加比率と複合磁性封止材料２の熱膨張係数との関係を示すグラフである。図６に示すグラフは、磁性フィラー６と非磁性フィラー８の和が全体の７０体積％であって、磁性フィラー６が６４重量％のＦｅと３６重量％のＮｉからなり、非磁性フィラー８がＳｉＯ２からなる場合を示している。
図６に示すように、非磁性フィラー８の割合が増えると熱膨張係数が小さくなるが、その割合が磁性フィラー６０体積％に対し、非磁性フィラー４０体積％を超えると熱膨張係数の低減効果がほぼ飽和する。したがって、非磁性フィラー８の量は、磁性フィラー６と非磁性フィラー８の合計に対して１体積％以上、４０体積％以下であることが好ましい。
図７は、磁性フィラー６の表面に形成する絶縁コート７の有無と体積抵抗率との関係を示すグラフである。磁性フィラー６の材料は、組成Ａ（Ｆｅ＝６４重量％、Ｎｉ＝３６重量％）及び組成Ｂ（Ｆｅ＝６３重量％、Ｎｉ＝３２重量％、Ｃｏ＝５重量％）の２種類であり、絶縁コート７は厚さ４０ｎｍのＳｉＯ２である。いずれも磁性フィラー６も、カット径が３２μｍであり、粒径Ｄ５０が２０μｍである。
図７に示すように、組成Ａ及び組成Ｂのいずれにおいても、絶縁コート７によって被覆することにより、磁性フィラー６の体積抵抗率が大幅に増大することが分かる。また、絶縁コート７によって被覆すると、測定時における圧力依存性も低下することが分かる。
図８は、磁性フィラー６の表面に形成する絶縁コート７の膜厚と体積抵抗率との関係を示すグラフである。図８に示すグラフは、磁性フィラー６が６４重量％のＦｅと３６重量％のＮｉからなる場合を示している。磁性フィラー６の粒径は、図７における粒径と同様である。
図８に示すように、磁性フィラー６を１０ｎｍ以上の絶縁コート７によって被覆することにより、磁性フィラー６の体積抵抗率が大幅に増大することが分かる。特に、磁性フィラー６を３０ｎｍ以上の絶縁コート７によって被覆すると、測定時における圧力にかかわらず非常に高い体積抵抗率が得られることが分かる。
図９は、磁性フィラー６の体積抵抗率と複合磁性封止材料２の体積抵抗率との関係を示すグラフである。
図９に示すように、磁性フィラー６の体積抵抗率と複合磁性封止材料２の体積抵抗率は比例関係にあることが分かる。特に、磁性フィラー６の体積抵抗率が１０５Ω・ｃｍ以上であれば、複合磁性封止材料２の体積抵抗率を１０１０Ω・ｃｍ以上とすることができる。複合磁性封止材料２の体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ以上であれば、電子回路パッケージ用のモールド材料として用いた場合に十分な絶縁性を確保することができる。
図１０Ａは、複合磁性封止材料２を用いた電子回路パッケージ１０Ａの構造を示す略断面図である。また、図１０Ｂは、複合磁性封止材料２を用いた電子回路パッケージ１０Ｂの構造を示す略断面図である。
図１０Ａに示す電子回路パッケージ１０Ａは、基板２０と、基板２０に搭載された電子部品３０と、電子部品３０を埋め込むよう基板２０の表面２１を覆う磁性モールド樹脂４０とを備えている。磁性モールド樹脂４０の材料は、複合磁性封止材料２である。一方、図１０Ｂに示す電子回路パッケージ１０Ｂは、磁性モールド樹脂４０の上面４１及び側面４２と、基板２０の側面２７を覆う金属膜６０をさらに備える点において、電子回路パッケージ１０Ａと相違している。電子回路パッケージ１０Ａ，１０Ｂともに、基板２０の厚さは０．２５ｍｍであり、磁性モールド樹脂４０の厚さは０．５０ｍｍである。
図１１は、電子回路パッケージ１０Ｂのノイズ減衰量を示すグラフである。金属膜６０についてはＣｕとＮｉの積層膜とし、Ｃｕの膜厚が異なる２種類の金属膜６０について評価している。具体的には、サンプルＡの金属膜６０は４μｍのＣｕと２μｍのＮｉが積層された構成を有し、サンプルＢの金属膜６０は７μｍのＣｕと２μｍのＮｉが積層された構成を有している。比較のため、磁性フィラー６を含まないモールド材料を用いたサンプルＣ，Ｄの値も示されている。サンプルＣの金属膜６０は４μｍのＣｕと２μｍのＮｉが積層された構成を有し、サンプルＤの金属膜６０は７μｍのＣｕと２μｍのＮｉが積層された構成を有している。
図１１に示すように、磁性フィラー６を含まないモールド材料を用いた場合と比べ、磁性フィラー６を含む複合磁性封止材料２を用いると、特に１００ＭＨｚ以下の周波数帯におけるノイズ減衰量が高まることが分かる。また、金属膜６０については、厚さが厚い方が高いノイズ減衰特性を得ることができる。
図１２〜図１４は、電子回路パッケージ１０Ｂに含まれる金属膜６０の膜厚とノイズ減衰量との関係を示すグラフである。図１２は２０ＭＨｚ、図１３は５０ＭＨｚ、図１４は１００ＭＨｚにおけるノイズ減衰量を示している。比較のため、磁性フィラー６を含まないモールド材料を用いた場合の値も示されている。
図１２〜図１４に示すように、いずれの周波数帯においても、金属膜６０の厚さが厚いほど、高いノイズ減衰特性が得られることが分かる。また、いずれの周波数帯においても、磁性フィラー６を含まないモールド材料を用いた場合と比べ、磁性フィラー６を含む複合磁性封止材料２を用いることにより、高いノイズ減衰特性が得られることが分かる。
図１５は、電子回路パッケージ１０Ａ，１０Ｂの昇温及び降温時における基板２０のソリ量を示すグラフである。比較のため、図１６には、磁性フィラー６をＳｉＯ２からなる非磁性フィラーで置き換えた場合の値が示されている。
図１５に示すように、金属膜６０を有する電子回路パッケージ１０Ｂの方が、金属膜６０を持たない電子回路パッケージ１０Ａよりも温度変化による基板２０のソリが小さいことが分かる。また、図１５と図１６を比較すると明らかなように、磁性フィラー６を含む複合磁性封止材料２を用いた電子回路パッケージ１０Ａ，１０Ｂのソリ特性は、ＳｉＯ２からなる非磁性フィラーを含むモールド材料を用いた場合とほぼ同等である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
＜複合磁性封止材料の作成＞
主剤としてＤＩＣ社製８３０Ｓ（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）、硬化剤として主剤に対し０．５当量の日本カーバイド工業社製ＤｉｃｙＤＤ（ジジアンジアミド）、硬化促進剤として主剤に対し１ｗｔ％の四国化成工業社製Ｃ１１Ｚ−ＣＮ（イミダゾール）をそれぞれ使用し、樹脂材料を調製した。
主剤としてＤＩＣ社製８３０Ｓ（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）、硬化剤として主剤に対し０．５当量の日本カーバイド工業社製ＤｉｃｙＤＤ（ジジアンジアミド）、硬化促進剤として主剤に対し１ｗｔ％の四国化成工業社製Ｃ１１Ｚ−ＣＮ（イミダゾール）をそれぞれ使用し、樹脂材料を調製した。
上記の樹脂材料に、図１７に示す組成を有する磁性フィラーを５０体積％、６０体積％または７０体積％加え、よく混錬してペーストを得た。なお、ペースト化できない場合は適時ブチルカルビトールアセテートを加えた。このペーストを厚み約３００μｍとなるように塗布し、１００℃で１時間、１３０℃で１時間、１５０℃で１時間、１８０℃で１時間の順に熱硬化させ、硬化物シートを得た。組成１（比較例）は、一般にＰＢパーマロイと呼ばれる磁性材料である。
＜熱膨張係数の測定＞
上記の硬化物シートを長さ１２ｍｍ、幅５ｍｍにカットし、ＴＭＡを用いて室温から２００℃まで５℃／分で昇温させ、ガラス転移温度より低い５０℃〜１００℃の温度範囲での膨張量から熱膨張係数を算出した。測定の結果を図１８に示す。図１８には、磁性フィラーの代わりにＳｉＯ２からなる非磁性フィラーを用いた場合の結果も示されている。
上記の硬化物シートを長さ１２ｍｍ、幅５ｍｍにカットし、ＴＭＡを用いて室温から２００℃まで５℃／分で昇温させ、ガラス転移温度より低い５０℃〜１００℃の温度範囲での膨張量から熱膨張係数を算出した。測定の結果を図１８に示す。図１８には、磁性フィラーの代わりにＳｉＯ２からなる非磁性フィラーを用いた場合の結果も示されている。
図１８に示すように、組成２及び組成３の磁性フィラーを用いた場合、組成１の磁性フィラー（比較例）を用いた場合と比べて、熱膨張係数が大幅に小さくなった。特に、添加量が６０体積％以上である場合には、ＳｉＯ２からなる非磁性フィラーを用いた場合と同等の熱膨張係数が得られ、添加量が７０体積％である場合には、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であった。
＜透磁率の測定＞
上記の硬化物シートを外径７．９ｍｍ、内径３．１ｍｍのリング形状にカットし、アジレント社製インピーダンスアナライザーＥ４９９１のマテリアルアナライザー機能を用いて、１０ＭＨｚの実効透磁率（μ'）を測定した。測定の結果を図１９に示す。
上記の硬化物シートを外径７．９ｍｍ、内径３．１ｍｍのリング形状にカットし、アジレント社製インピーダンスアナライザーＥ４９９１のマテリアルアナライザー機能を用いて、１０ＭＨｚの実効透磁率（μ'）を測定した。測定の結果を図１９に示す。
図１９に示すように、組成２及び組成３の磁性フィラーを用いた場合に得られる透磁率は、組成１の磁性フィラー（比較例）を用いた場合に得られる透磁率とほぼ同等であった。
＜考察＞
組成２及び組成３の磁性フィラーを樹脂材料に添加してなる複合磁性封止材料は、ＳｉＯ２からなる非磁性フィラーを用いた場合と同等の熱膨張係数が得られるとともに、ＰＢパーマロイからなる磁性フィラーを用いた場合と同等の透磁率を得ることができた。このため、組成２または組成３の磁性フィラーを樹脂材料に添加してなる複合磁性封止材料を電子回路パッケージ用の封止材として用いれば、基板のソリ、モールド材の界面剥離、モールド材のクラックなどを防止しつつ、高い磁気シールド特性を得ることが可能となる。
組成２及び組成３の磁性フィラーを樹脂材料に添加してなる複合磁性封止材料は、ＳｉＯ２からなる非磁性フィラーを用いた場合と同等の熱膨張係数が得られるとともに、ＰＢパーマロイからなる磁性フィラーを用いた場合と同等の透磁率を得ることができた。このため、組成２または組成３の磁性フィラーを樹脂材料に添加してなる複合磁性封止材料を電子回路パッケージ用の封止材として用いれば、基板のソリ、モールド材の界面剥離、モールド材のクラックなどを防止しつつ、高い磁気シールド特性を得ることが可能となる。
２ 複合磁性封止材料
４ 樹脂材料
６ 磁性フィラー
７ 絶縁コート
８ 非磁性フィラー
１０Ａ，１０Ｂ 電子回路パッケージ
２０ 基板
２１ 基板の表面
２７ 基板の側面
３０ 電子部品
４０ 磁性モールド樹脂
４１ 磁性モールド樹脂の上面
４２ 磁性モールド樹脂の側面
６０ 金属膜
４ 樹脂材料
６ 磁性フィラー
７ 絶縁コート
８ 非磁性フィラー
１０Ａ，１０Ｂ 電子回路パッケージ
２０ 基板
２１ 基板の表面
２７ 基板の側面
３０ 電子部品
４０ 磁性モールド樹脂
４１ 磁性モールド樹脂の上面
４２ 磁性モールド樹脂の側面
６０ 金属膜
Claims (19)
- 樹脂材料と、
前記樹脂材料に配合され、配合比が３０〜８５体積％であるフィラーと、を備え、
前記フィラーは、Ｆｅに、Ｎｉを主成分とする金属材料を３２〜３９重量％含有する磁性フィラーを含み、これにより熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以下である、複合磁性封止材料。 - 前記金属材料は、前記磁性フィラーの全体に対して０．１〜８重量％のＣｏをさらに含む、請求項１に記載の複合磁性封止材料。
- 前記フィラーは、非磁性フィラーをさらに含む、請求項１に記載の複合磁性封止材料。
- 前記磁性フィラーと前記非磁性フィラーの合計に対する前記非磁性フィラーの量は、１〜４０体積％である、請求項３に記載の複合磁性封止材料。
- 前記非磁性フィラーは、ＳｉＯ２，ＺｒＷ２Ｏ８，（ＺｒＯ）２Ｐ２Ｏ７，ＫＺｒ２（ＰＯ４）３及びＺｒ２（ＷＯ４）（ＰＯ４）２からなる群より選ばれた少なくとも一つの材料を含む、請求項４に記載の複合磁性封止材料。
- 前記磁性フィラーの形状が略球状である、請求項１に記載の複合磁性封止材料。
- 前記磁性フィラーの表面が絶縁コートされている、請求項１に記載の複合磁性封止材料。
- 前記絶縁コートの膜厚が１０ｎｍ以上である、請求項７に記載の複合磁性封止材料。
- 前記樹脂材料は熱硬化性樹脂材料である、請求項１に記載の複合磁性封止材料。
- 前記熱硬化性樹脂材料は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びイミド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一つの材料を含む、請求項９に記載の複合磁性封止材料。
- 体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ以上である、請求項１に記載の複合磁性封止材料。
- 樹脂材料と、
前記樹脂材料に配合されたＦｅ−Ｎｉ系材料からなる磁性フィラーと、
前記樹脂材料に配合された非磁性フィラーと、を備え、
前記磁性フィラーと前記非磁性フィラーの合計に対する前記非磁性フィラーの量は、１〜４０体積％であり、
熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以下である、複合磁性封止材料。 - 前記磁性フィラーは、Ｆｅに、Ｎｉを主成分とする金属材料を３２〜３９重量％含む材料からなる、請求項１２に記載の複合磁性封止材料。
- 前記磁性フィラーの表面が厚さ１０ｎｍ以上の絶縁コートで覆われている、請求項１２に記載の複合磁性封止材料。
- 前記非磁性フィラーは、ＳｉＯ２，ＺｒＷ２Ｏ８，（ＺｒＯ）２Ｐ２Ｏ７，ＫＺｒ２（ＰＯ４）３及びＺｒ２（ＷＯ４）（ＰＯ４）２からなる群より選ばれた少なくとも一つの材料を含む、請求項１２に記載の複合磁性封止材料。
- 樹脂材料と、
前記樹脂材料に配合され、ＦｅにＮｉを主成分とする金属材料を３２〜３９重量％含有する磁性フィラーと、
前記樹脂材料に配合された非磁性フィラーと、を備え、
前記磁性フィラーの配合量は、全体の３０〜８５体積％であり、
前記磁性フィラーと前記非磁性フィラーの合計配合量は、全体の５０〜８５体積％である、複合磁性封止材料。 - 前記磁性フィラーの表面が厚さ１０ｎｍ以上の絶縁コートで覆われている、請求項１６に記載の複合磁性封止材料。
- 前記非磁性フィラーは、ＳｉＯ２，ＺｒＷ２Ｏ８，（ＺｒＯ）２Ｐ２Ｏ７，ＫＺｒ２（ＰＯ４）３及びＺｒ２（ＷＯ４）（ＰＯ４）２からなる群より選ばれた少なくとも一つの材料を含む、請求項１６に記載の複合磁性封止材料。
- 前記金属材料は、前記磁性フィラーの全体に対して０．１〜８重量％のＣｏをさらに含む、請求項１６に記載の複合磁性封止材料。
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