JP3144281B2 - 高熱伝導性複合粒子 - Google Patents
高熱伝導性複合粒子Info
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- JP3144281B2 JP3144281B2 JP24248195A JP24248195A JP3144281B2 JP 3144281 B2 JP3144281 B2 JP 3144281B2 JP 24248195 A JP24248195 A JP 24248195A JP 24248195 A JP24248195 A JP 24248195A JP 3144281 B2 JP3144281 B2 JP 3144281B2
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- Japan
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- composite particles
- particles
- high thermal
- conductive composite
- thermal conductivity
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- Silicon Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置封止用
樹脂組成物等に対する高熱伝導性充填材として好適に使
用できる新規な高熱伝導性複合粒子に関する。
樹脂組成物等に対する高熱伝導性充填材として好適に使
用できる新規な高熱伝導性複合粒子に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】高発熱
性のパワートランジスター、パワーＩＣ、高速ＬＳＩ、
ＣＰＵ等の半導体素子は、通常セラミックパッケージも
しくは高熱伝導性プラスチックパッケージ等により封止
され、半導体装置化されている。上記セラミックパッケ
ージは、構成材料そのものが高熱伝導性、耐熱性を有
し、耐浸透性にも優れているため、温度、湿度に対して
強く、しかも中空パッケージのために機械的強度も高
く、信頼性の高い封止が可能である。しかしながら、セ
ラミックパッケージは、構成材料が比較的高価なもので
あることと、量産性に劣る欠点があるため、最近では上
記高熱伝導性プラスチックパッケージを用いた樹脂封止
が注目され、主流になりつつある。この種の樹脂封止に
は、従来からエポキシ樹脂組成物が使用されており、良
好な成績を収めている。しかし、半導体分野の技術革新
によって高速化が進み、更にパッケージの小型化、薄型
化が強く要求されてきており、これに伴って封止材料に
対して従来以上の特性（高熱伝導性、低応力性、耐湿信
頼性等）の向上が要望されている。これに対応するた
め、従来は比較的耐湿信頼性が高く、線膨張係数が小さ
いと共に、高熱伝導性を有するアルミナを充填材として
用いること等が検討されてきた。
性のパワートランジスター、パワーＩＣ、高速ＬＳＩ、
ＣＰＵ等の半導体素子は、通常セラミックパッケージも
しくは高熱伝導性プラスチックパッケージ等により封止
され、半導体装置化されている。上記セラミックパッケ
ージは、構成材料そのものが高熱伝導性、耐熱性を有
し、耐浸透性にも優れているため、温度、湿度に対して
強く、しかも中空パッケージのために機械的強度も高
く、信頼性の高い封止が可能である。しかしながら、セ
ラミックパッケージは、構成材料が比較的高価なもので
あることと、量産性に劣る欠点があるため、最近では上
記高熱伝導性プラスチックパッケージを用いた樹脂封止
が注目され、主流になりつつある。この種の樹脂封止に
は、従来からエポキシ樹脂組成物が使用されており、良
好な成績を収めている。しかし、半導体分野の技術革新
によって高速化が進み、更にパッケージの小型化、薄型
化が強く要求されてきており、これに伴って封止材料に
対して従来以上の特性（高熱伝導性、低応力性、耐湿信
頼性等）の向上が要望されている。これに対応するた
め、従来は比較的耐湿信頼性が高く、線膨張係数が小さ
いと共に、高熱伝導性を有するアルミナを充填材として
用いること等が検討されてきた。
【０００３】しかし、アルミナでは十分な熱伝導性を得
るにはかなりの高充填化をしなければならないため、流
動性等に問題があり、よい成形性が得られないという欠
点がある。そこで近年、アルミナよりも高い熱伝導率と
低線膨張係数を有する窒化アルミニウムを高熱伝導性充
填材とすることが検討されてきたが、窒化アルミニウム
は容易に水と反応するために著しく耐湿性が劣るという
欠点を持っている。この欠点を解消するために窒化アル
ミニウム粉末の表面を溶融シリカで表面被覆すること
（特開平５−２４７１８１号公報）が提案されている
が、十分な耐湿性は得られていない。また、充填材とし
ての窒化アルミニウムは破砕形状がほとんどであるた
め、樹脂中に充填した際の流動性が著しく劣るという欠
点も有しているが、前記の方法は流動性の問題まで考え
ていない。さらに、高熱伝導性を有する酸化マグネシウ
ムも高熱伝導性充填材とすることが検討されてきたが、
窒化アルミニウムと同様に容易に水と反応するために著
しく耐湿性が劣るという欠点を持っている。
るにはかなりの高充填化をしなければならないため、流
動性等に問題があり、よい成形性が得られないという欠
点がある。そこで近年、アルミナよりも高い熱伝導率と
低線膨張係数を有する窒化アルミニウムを高熱伝導性充
填材とすることが検討されてきたが、窒化アルミニウム
は容易に水と反応するために著しく耐湿性が劣るという
欠点を持っている。この欠点を解消するために窒化アル
ミニウム粉末の表面を溶融シリカで表面被覆すること
（特開平５−２４７１８１号公報）が提案されている
が、十分な耐湿性は得られていない。また、充填材とし
ての窒化アルミニウムは破砕形状がほとんどであるた
め、樹脂中に充填した際の流動性が著しく劣るという欠
点も有しているが、前記の方法は流動性の問題まで考え
ていない。さらに、高熱伝導性を有する酸化マグネシウ
ムも高熱伝導性充填材とすることが検討されてきたが、
窒化アルミニウムと同様に容易に水と反応するために著
しく耐湿性が劣るという欠点を持っている。
【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
高熱伝導性、高流動性、良好な耐湿性を有し、半導体装
置封止用樹脂組成物等に対する充填材（フィラー）とし
て有効な高熱伝導性複合粒子を提供することを目的とす
る。
高熱伝導性、高流動性、良好な耐湿性を有し、半導体装
置封止用樹脂組成物等に対する充填材（フィラー）とし
て有効な高熱伝導性複合粒子を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、熱伝導率が５ｗ／ｍＫ以上で平均粒径が１０μｍ
以下の高熱伝導性粒子を造粒、焼結することにより生成
した球状で平均粒径が３〜８５μｍである高熱伝導性複
合粒子であって、造粒時のバインダーとして下記一般式
（１） Ｒ1 (4-m)Ｓｉ（ＯＲ2）m （１） （式中、Ｒ1は一価の有機基又はハロゲン原子、Ｒ2は一
価炭化水素基を示し、ｍは１〜４の整数である。）で示
されるシラン化合物を使用する複合粒子、とりわけこれ
らの複合粒子をシランカップリング剤や熱可塑性樹脂で
コーティングしたものが、流動性、耐湿性、熱伝導性に
優れ、特に半導体封止用樹脂組成物の充填材として非常
に有用であることを知見し、本発明をなすに至ったもの
である。
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、熱伝導率が５ｗ／ｍＫ以上で平均粒径が１０μｍ
以下の高熱伝導性粒子を造粒、焼結することにより生成
した球状で平均粒径が３〜８５μｍである高熱伝導性複
合粒子であって、造粒時のバインダーとして下記一般式
（１） Ｒ1 (4-m)Ｓｉ（ＯＲ2）m （１） （式中、Ｒ1は一価の有機基又はハロゲン原子、Ｒ2は一
価炭化水素基を示し、ｍは１〜４の整数である。）で示
されるシラン化合物を使用する複合粒子、とりわけこれ
らの複合粒子をシランカップリング剤や熱可塑性樹脂で
コーティングしたものが、流動性、耐湿性、熱伝導性に
優れ、特に半導体封止用樹脂組成物の充填材として非常
に有用であることを知見し、本発明をなすに至ったもの
である。
【０００６】以下、本発明について更に詳しく説明する
と、本発明の高熱伝導性複合粒子は、熱伝導率が５ｗ／
ｍＫ以上で平均粒径が１０μｍ以下の高熱伝導性粒子を
造粒、焼結することにより得られる球状で平均粒径が３
〜８５μｍのものである。
と、本発明の高熱伝導性複合粒子は、熱伝導率が５ｗ／
ｍＫ以上で平均粒径が１０μｍ以下の高熱伝導性粒子を
造粒、焼結することにより得られる球状で平均粒径が３
〜８５μｍのものである。
【０００７】ここで、本発明の複合粒子を得るために用
いる熱伝導性粒子が有する熱伝導率は、複合粒子が十分
な熱伝導性を有し、かつ、半導体封止用樹脂組成物に配
合する際に十分な熱伝導性を与えるための必須条件であ
り、熱伝導率は５ｗ／ｍＫ以上、好ましくは１０〜２０
０ｗ／ｍＫにする必要がある。熱伝導率が５ｗ／ｍＫ未
満であると、得られる複合粒子の熱伝導性が不十分で、
特に樹脂組成物に配合してもニーズに応じた良好な熱伝
導性を付与することができない。
いる熱伝導性粒子が有する熱伝導率は、複合粒子が十分
な熱伝導性を有し、かつ、半導体封止用樹脂組成物に配
合する際に十分な熱伝導性を与えるための必須条件であ
り、熱伝導率は５ｗ／ｍＫ以上、好ましくは１０〜２０
０ｗ／ｍＫにする必要がある。熱伝導率が５ｗ／ｍＫ未
満であると、得られる複合粒子の熱伝導性が不十分で、
特に樹脂組成物に配合してもニーズに応じた良好な熱伝
導性を付与することができない。
【０００８】また、上記熱伝導性粒子は平均粒径を１０
μｍ以下、特に０．２〜３μｍにすることが好ましい。
平均粒径が１０μｍより大きいと、平均粒径３〜８５μ
ｍの範囲内の複合粒子を形成することが困難になる。即
ち、現在の多ピン、多ワイヤーを有するパッケージを問
題なく封止するためには充填材の平均粒子が３〜８５μ
ｍ以内となる封止材が必要であり、前記したような粒径
を有する高熱伝導性複合粒子を得るためには０．２〜３
μｍの高熱伝導性粒子を造粒することが最も好ましい。
μｍ以下、特に０．２〜３μｍにすることが好ましい。
平均粒径が１０μｍより大きいと、平均粒径３〜８５μ
ｍの範囲内の複合粒子を形成することが困難になる。即
ち、現在の多ピン、多ワイヤーを有するパッケージを問
題なく封止するためには充填材の平均粒子が３〜８５μ
ｍ以内となる封止材が必要であり、前記したような粒径
を有する高熱伝導性複合粒子を得るためには０．２〜３
μｍの高熱伝導性粒子を造粒することが最も好ましい。
【０００９】このような熱伝導粒子を具体的に挙げる
と、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、酸化マ
グネシウム、銅粉、銀粉等があり、これらは１種を単独
で又は２種以上を混合して使用することができる。この
場合、特に、比較的低線膨張であると共に高熱伝導率を
有し、電気特性も良好な窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、アルミナを単独で又はこれら２種以上の混合物を用
いることが望ましい。
と、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、酸化マ
グネシウム、銅粉、銀粉等があり、これらは１種を単独
で又は２種以上を混合して使用することができる。この
場合、特に、比較的低線膨張であると共に高熱伝導率を
有し、電気特性も良好な窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、アルミナを単独で又はこれら２種以上の混合物を用
いることが望ましい。
【００１０】ここで、本発明の熱伝導性複合粒子は、充
填材として使用することを考慮し、球状に形成するもの
で、複合粒子の形状を従来の充填材にみられた破砕状や
落花生状等の球状以外にすると、充填材として配合する
際、添加した組成物の流動性を著しく劣化させ、成形性
が悪くなってしまう。
填材として使用することを考慮し、球状に形成するもの
で、複合粒子の形状を従来の充填材にみられた破砕状や
落花生状等の球状以外にすると、充填材として配合する
際、添加した組成物の流動性を著しく劣化させ、成形性
が悪くなってしまう。
【００１１】更に、複合粒子を充填材として良好に使用
するためには、上述したように平均粒径３〜８５μｍ、
好ましくは１０〜５０μｍに形成することによって、半
導体封止用樹脂に良好に用いられ、多ピン、多ワイヤー
等を有するパッケージを良好に封止することができるも
のである。ここで、複合粒子の平均粒径が３μｍより小
さいと、封止用樹脂に配合する際に粘度が上昇してしま
い、高充填することができなくなり、また、８５μｍを
超えると、多ピン、多ワイヤー等を封止する際に、ワイ
ヤー流れ等の成形不良の原因になるおそれがある。
するためには、上述したように平均粒径３〜８５μｍ、
好ましくは１０〜５０μｍに形成することによって、半
導体封止用樹脂に良好に用いられ、多ピン、多ワイヤー
等を有するパッケージを良好に封止することができるも
のである。ここで、複合粒子の平均粒径が３μｍより小
さいと、封止用樹脂に配合する際に粘度が上昇してしま
い、高充填することができなくなり、また、８５μｍを
超えると、多ピン、多ワイヤー等を封止する際に、ワイ
ヤー流れ等の成形不良の原因になるおそれがある。
【００１２】本発明の熱伝導性複合粒子を得るには、ま
ず、上述した熱伝導率５ｗ／ｍＫ以上で平均粒径が１０
μｍ以下の熱伝導性粒子を溶剤に撹拌混合してスラリー
状にしてから、通常の造粒方法を用いて造粒を行う。
ず、上述した熱伝導率５ｗ／ｍＫ以上で平均粒径が１０
μｍ以下の熱伝導性粒子を溶剤に撹拌混合してスラリー
状にしてから、通常の造粒方法を用いて造粒を行う。
【００１３】なお、溶剤としては特に限定されないが、
有機溶剤、水等が挙げられる。更に、造粒した粒子が陥
没球や落花生状にならないように高熱伝導性粒子の種類
と粒子径に対応してスラリー中の固形分濃度と造粒乾燥
機の処理温度、噴霧速度をその都度最適化することが最
も適当であるが、固形分濃度は、通常、２０〜７０重量
％とすることが望ましい。また、このスラリーを混合、
撹拌する際の温度は特に限定されないが、固形分として
容易に加水分解するような高熱伝導性粒子を用い、溶剤
として水を用いる場合、高温で混合、撹拌することは加
水分解を促進することになり、目的とする特性が十分得
られなくなるため、注意することが必要である。
有機溶剤、水等が挙げられる。更に、造粒した粒子が陥
没球や落花生状にならないように高熱伝導性粒子の種類
と粒子径に対応してスラリー中の固形分濃度と造粒乾燥
機の処理温度、噴霧速度をその都度最適化することが最
も適当であるが、固形分濃度は、通常、２０〜７０重量
％とすることが望ましい。また、このスラリーを混合、
撹拌する際の温度は特に限定されないが、固形分として
容易に加水分解するような高熱伝導性粒子を用い、溶剤
として水を用いる場合、高温で混合、撹拌することは加
水分解を促進することになり、目的とする特性が十分得
られなくなるため、注意することが必要である。
【００１４】また、本発明においては、上記スラリー中
にバインダーを混合する。ここで、バインダーは高熱伝
導性粒子の凝集力を高める作用を有すればその種類や形
状等は特に限定されないが、造粒後の高熱伝導性粒子同
士の凝集力の向上、封止材に充填した場合の硬化阻害や
耐湿性の低下を防ぐために下記一般式（１）で表わされ
るような加水分解性基を有するシラン類、特にアルコキ
シシラン類を用いて、加水分解条件下に造粒することが
好ましい。
にバインダーを混合する。ここで、バインダーは高熱伝
導性粒子の凝集力を高める作用を有すればその種類や形
状等は特に限定されないが、造粒後の高熱伝導性粒子同
士の凝集力の向上、封止材に充填した場合の硬化阻害や
耐湿性の低下を防ぐために下記一般式（１）で表わされ
るような加水分解性基を有するシラン類、特にアルコキ
シシラン類を用いて、加水分解条件下に造粒することが
好ましい。
【００１５】 Ｒ1 (4-m)Ｓｉ（ＯＲ2）m （１） 式（１）中、Ｒ1 は一価の有機基であり、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オ
クチル等のアルキル基、ビニル、アリル、プロペニル、
ブテニル、ヘキセニル等のアルケニル基、フェニル、ト
リル、キシリル、ナフチル等のアリール基、ベンジル、
フェニルエチル等のアラルキル基などの炭素数１〜１
２、特に１〜８の一価炭化水素基、それぞれアルキル基
の炭素数が４〜１０、特に４〜７のグリシドキシアルキ
ル基、メルカプトアルキル基、アミノアルキル基、（メ
タ）アクリロキシアルキル基、ハロゲン置換アルキル基
などが挙げられる。また、Ｒ1 は塩素、臭素、ヨウ素等
のハロゲン原子であってもよい。Ｒ2 は非置換又はアル
コキシ置換の一価炭化水素基であり、特に炭素数１〜４
のものが好ましく、具体的にはアルキル基又はアルコキ
シ置換アルキル基であることが好ましい。また、ｍは１
〜４の整数を示す。
ル、プロピル、ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オ
クチル等のアルキル基、ビニル、アリル、プロペニル、
ブテニル、ヘキセニル等のアルケニル基、フェニル、ト
リル、キシリル、ナフチル等のアリール基、ベンジル、
フェニルエチル等のアラルキル基などの炭素数１〜１
２、特に１〜８の一価炭化水素基、それぞれアルキル基
の炭素数が４〜１０、特に４〜７のグリシドキシアルキ
ル基、メルカプトアルキル基、アミノアルキル基、（メ
タ）アクリロキシアルキル基、ハロゲン置換アルキル基
などが挙げられる。また、Ｒ1 は塩素、臭素、ヨウ素等
のハロゲン原子であってもよい。Ｒ2 は非置換又はアル
コキシ置換の一価炭化水素基であり、特に炭素数１〜４
のものが好ましく、具体的にはアルキル基又はアルコキ
シ置換アルキル基であることが好ましい。また、ｍは１
〜４の整数を示す。
【００１６】かかるシラン類として、テトラメトキシシ
ラン、テトラエトキシシラン、γ−メルカプトプロピル
トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、
クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられるが、
これらのうちケイ素原子上の４個の置換基がすべて加水
分解性基であるもの（即ち上記式（１）においてｍ＝４
であるもの）が、後述する焼結の際に副生ガスを発生し
ない等の点で好ましい。
ラン、テトラエトキシシラン、γ−メルカプトプロピル
トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、
クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられるが、
これらのうちケイ素原子上の４個の置換基がすべて加水
分解性基であるもの（即ち上記式（１）においてｍ＝４
であるもの）が、後述する焼結の際に副生ガスを発生し
ない等の点で好ましい。
【００１７】なお、上記バインダー添加量としては、ス
ラリー中に０．５〜１０重量％の上記バインダーが含有
されるように添加量を決定することが最も好ましい。ま
たこの時、目的に反しない範囲で酢酸、ジアザビシクロ
ウンデセン等の加水分解促進剤などを添加することもで
きるが、噴霧乾燥を行う場合は、急激な温度上昇下にお
かれるために球状になる前に造粒乾燥が終了してしまう
おそれがあるので、加水分解性触媒の添加量を注意する
ことが必要である。
ラリー中に０．５〜１０重量％の上記バインダーが含有
されるように添加量を決定することが最も好ましい。ま
たこの時、目的に反しない範囲で酢酸、ジアザビシクロ
ウンデセン等の加水分解促進剤などを添加することもで
きるが、噴霧乾燥を行う場合は、急激な温度上昇下にお
かれるために球状になる前に造粒乾燥が終了してしまう
おそれがあるので、加水分解性触媒の添加量を注意する
ことが必要である。
【００１８】上記操作で得られたスラリーは、次いで造
粒装置で造粒させることによって、複合粒子にすること
ができる。
粒装置で造粒させることによって、複合粒子にすること
ができる。
【００１９】この場合、複合粒子形成のために使用され
る造粒装置は、特に制限されるものではなく、通常の造
粒装置を使用でき、例えば、噴霧式造粒乾燥機、流動層
式造粒乾燥機、連続撹拌式造粒乾燥機等を挙げることが
できるが、本発明の製造方法においては、量産性、コス
ト面に優れた噴霧式造粒乾燥機を好適に使用することが
できる。
る造粒装置は、特に制限されるものではなく、通常の造
粒装置を使用でき、例えば、噴霧式造粒乾燥機、流動層
式造粒乾燥機、連続撹拌式造粒乾燥機等を挙げることが
できるが、本発明の製造方法においては、量産性、コス
ト面に優れた噴霧式造粒乾燥機を好適に使用することが
できる。
【００２０】これら造粒装置は、温度設定、噴霧量、ス
ラリー供給速度等を造粒後の複合粒子が平均粒子径が３
〜８５μｍになるように設定調整するものであり、噴霧
式造粒乾燥機を使用する場合には、入口温度を１００℃
以上、好ましくは１００〜１２０℃、出口温度を１００
℃以下、好ましくは８０〜１００℃に調整し、またスラ
リーの供給速度を１０〜３０ｋｇ／ｈｒ、好ましくは１
５〜２０ｋｇ／ｈｒに設定することで、上記範囲を示す
熱伝導性複合粒子を確実に得ることができる。
ラリー供給速度等を造粒後の複合粒子が平均粒子径が３
〜８５μｍになるように設定調整するものであり、噴霧
式造粒乾燥機を使用する場合には、入口温度を１００℃
以上、好ましくは１００〜１２０℃、出口温度を１００
℃以下、好ましくは８０〜１００℃に調整し、またスラ
リーの供給速度を１０〜３０ｋｇ／ｈｒ、好ましくは１
５〜２０ｋｇ／ｈｒに設定することで、上記範囲を示す
熱伝導性複合粒子を確実に得ることができる。
【００２１】更に、上記造粒装置によって得られた熱伝
導性複合粒子は、粒子の凝集力が不十分であると、充填
材として配合される際の混練り作業等によっては、結合
していた粒子が解離するおそれがあり、また、球状に形
成されないと配合する樹脂組成物の流動性が悪くなる原
因になる。従って、複合粒子の形成状況に応じて焼結を
行い、粒子の凝集力を高めることが推奨される。
導性複合粒子は、粒子の凝集力が不十分であると、充填
材として配合される際の混練り作業等によっては、結合
していた粒子が解離するおそれがあり、また、球状に形
成されないと配合する樹脂組成物の流動性が悪くなる原
因になる。従って、複合粒子の形成状況に応じて焼結を
行い、粒子の凝集力を高めることが推奨される。
【００２２】この場合、焼結は高温焼結によるものがよ
く、設定温度を熱伝導性粒子の融点に近い温度、通常、
１０００〜２８００℃程度に設定し、造粒装置によって
得られた熱伝導性複合粒子を焼結すればよく、温度が高
すぎると粒子が凝集しすぎて球状に形成し得なくなるお
それがあるので、温度設定は粒子の形状に応じた条件下
で行う必要がある。具体的には、アルミナを用いた場合
は１４００〜１８００℃、窒化アルミニウムを用いた場
合は１６００〜１９００℃で焼結し、また、窒化アルミ
ニウムを用いた場合には酸化を回避するために窒素雰囲
気下で焼結を行う必要がある等、適宜選択することがで
きる。
く、設定温度を熱伝導性粒子の融点に近い温度、通常、
１０００〜２８００℃程度に設定し、造粒装置によって
得られた熱伝導性複合粒子を焼結すればよく、温度が高
すぎると粒子が凝集しすぎて球状に形成し得なくなるお
それがあるので、温度設定は粒子の形状に応じた条件下
で行う必要がある。具体的には、アルミナを用いた場合
は１４００〜１８００℃、窒化アルミニウムを用いた場
合は１６００〜１９００℃で焼結し、また、窒化アルミ
ニウムを用いた場合には酸化を回避するために窒素雰囲
気下で焼結を行う必要がある等、適宜選択することがで
きる。
【００２３】更に、こうして得られた高熱伝導性複合粒
子はその目的に応じてシランカップリング剤、熱可塑性
樹脂、高Ｔｇ樹脂等によりコーティングを行うことが耐
湿信頼性を向上させるために好ましい。ここで、半導体
装置用封止樹脂組成物の耐湿性を低下させないためには
シランカップリング剤によるコーティングを行うことが
最も好ましい。
子はその目的に応じてシランカップリング剤、熱可塑性
樹脂、高Ｔｇ樹脂等によりコーティングを行うことが耐
湿信頼性を向上させるために好ましい。ここで、半導体
装置用封止樹脂組成物の耐湿性を低下させないためには
シランカップリング剤によるコーティングを行うことが
最も好ましい。
【００２４】この場合、シランカップリング剤として
は、上述のバインダーとして例示したものと同様の上記
一般式（１）で表されるオルガノシラン類、特に上記一
般式（１）においてｍが３又は４であるような、ケイ素
原子上に加水分解性基を３個又は４個有するオルガノシ
ラン類、例えばビニルトリメトキシシラン、メチルトリ
メトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラ
ン類を使用することが好ましい。また、その使用量は、
造粒、焼結して得られた球状複合粒子に対して０．１〜
１０重量％、特に０．３〜２重量％程度であることが好
ましい。一方、熱可塑性樹脂としてはアクリル系、メタ
クリル系、ブチラール系、アセタール系、スチレン−ブ
タジエン共重合系などの熱可塑性樹脂が挙げられるが、
吸水特性、接着特性等の点からスチレン−ブタジエン共
重合系の熱可塑性樹脂が好ましい。高Ｔｇ樹脂として
は、ポリイミド樹脂、シアネート重合樹脂等が挙げら
れ、その使用量は複合粒子に対して０．１〜１０重量
％、特に１〜５重量％程度であることが好ましい。
は、上述のバインダーとして例示したものと同様の上記
一般式（１）で表されるオルガノシラン類、特に上記一
般式（１）においてｍが３又は４であるような、ケイ素
原子上に加水分解性基を３個又は４個有するオルガノシ
ラン類、例えばビニルトリメトキシシラン、メチルトリ
メトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラ
ン類を使用することが好ましい。また、その使用量は、
造粒、焼結して得られた球状複合粒子に対して０．１〜
１０重量％、特に０．３〜２重量％程度であることが好
ましい。一方、熱可塑性樹脂としてはアクリル系、メタ
クリル系、ブチラール系、アセタール系、スチレン−ブ
タジエン共重合系などの熱可塑性樹脂が挙げられるが、
吸水特性、接着特性等の点からスチレン−ブタジエン共
重合系の熱可塑性樹脂が好ましい。高Ｔｇ樹脂として
は、ポリイミド樹脂、シアネート重合樹脂等が挙げら
れ、その使用量は複合粒子に対して０．１〜１０重量
％、特に１〜５重量％程度であることが好ましい。
【００２５】このようにして得られる本発明の複合粒子
は５ｗ／ｍＫ以上、通常１０〜２００ｗ／ｍＫ、特に３
０〜１５０ｗ／ｍＫ程度の熱伝導率を有する高熱伝導性
の複合粒子である。
は５ｗ／ｍＫ以上、通常１０〜２００ｗ／ｍＫ、特に３
０〜１５０ｗ／ｍＫ程度の熱伝導率を有する高熱伝導性
の複合粒子である。
【００２６】本発明の熱伝導性複合粒子は、充填材とし
て、エポキシ樹脂組成物等の半導体封止用樹脂組成物等
に良好に配合することができるが、使用用途はこれに制
限されるものではなく、シリコーンゴム、シリコーン樹
脂、シリコーンゲル等の硬化性オルガノポリシロキサン
組成物や、シアネートエステル重合樹脂組成物、（メ
タ）アクリル樹脂組成物、ポリエチレン樹脂組成物、ポ
リエステル樹脂組成物等の、従来の無機充填材が使用さ
れている用途にも好適に使用することができる。なお、
エポキシ樹脂組成物としては、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂等の硬化剤などを含む公知の組成のものが使用で
き、本発明の複合粒子はこのようなエポキシ樹脂組成物
中に１０〜９０重量％の割合で配合することができる。
て、エポキシ樹脂組成物等の半導体封止用樹脂組成物等
に良好に配合することができるが、使用用途はこれに制
限されるものではなく、シリコーンゴム、シリコーン樹
脂、シリコーンゲル等の硬化性オルガノポリシロキサン
組成物や、シアネートエステル重合樹脂組成物、（メ
タ）アクリル樹脂組成物、ポリエチレン樹脂組成物、ポ
リエステル樹脂組成物等の、従来の無機充填材が使用さ
れている用途にも好適に使用することができる。なお、
エポキシ樹脂組成物としては、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂等の硬化剤などを含む公知の組成のものが使用で
き、本発明の複合粒子はこのようなエポキシ樹脂組成物
中に１０〜９０重量％の割合で配合することができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の熱伝導性複合粒子は、エポキシ
樹脂組成物等の半導体装置封止用樹脂組成物に充填材と
して好適に使用し得、該樹脂組成物に熱伝導性、耐湿
性、良好な流動性を与える等、優れた性質を付与するこ
とができ、このような樹脂組成物で封止された半導体装
置は当然、優れた熱伝導率、流動性を有すると共に、特
性のバランスが良好であり、信頼性の高いものである。
樹脂組成物等の半導体装置封止用樹脂組成物に充填材と
して好適に使用し得、該樹脂組成物に熱伝導性、耐湿
性、良好な流動性を与える等、優れた性質を付与するこ
とができ、このような樹脂組成物で封止された半導体装
置は当然、優れた熱伝導率、流動性を有すると共に、特
性のバランスが良好であり、信頼性の高いものである。
【００２８】
【実施例】以下、実施例及び比較例並びに参考例を示
し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例
に制限されるものではない。
し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例
に制限されるものではない。
【００２９】〔実施例１〜５、参考例１〕 表１の熱伝導性粒子を水に表記固形成分量になるように
分散撹拌してスラリーを得た。この場合、実施例１〜５
にはバインダーとしてテトラメトキシシラン（信越化学
社製 ＫＢＭ−０４）を加え、それぞれスラリーを得
た。
分散撹拌してスラリーを得た。この場合、実施例１〜５
にはバインダーとしてテトラメトキシシラン（信越化学
社製 ＫＢＭ−０４）を加え、それぞれスラリーを得
た。
【００３０】このスラリーをスプレードライヤー（大川
原化工社製）で噴霧乾燥し、焼結させた後、コ−ティン
グ剤［信越化学工業社製ＫＢＭ−１３（メチルトリメト
キシシラン）又はＫＢＭ−４０３（γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン）］で被覆して熱伝導性複合
粒子を得た。
原化工社製）で噴霧乾燥し、焼結させた後、コ−ティン
グ剤［信越化学工業社製ＫＢＭ−１３（メチルトリメト
キシシラン）又はＫＢＭ−４０３（γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン）］で被覆して熱伝導性複合
粒子を得た。
【００３１】得られた熱伝導性複合粒子の諸特性を下記
条件にて測定した。結果を表１に示す。 平均粒径：レーザー式粒度分布測定装置（ＳＫ ＬＡＺ
ＥＲ ＭＩＣＲＯＮ ＳＩＺＥＲ７０００Ｓ）を用いて
測定した。 比表面積：窒素吸着法により測定を行った。 抽出水電気伝導度及び抽出水ｐＨ：熱伝導性複合粒子１
０ｇを２５０ｃｃポリビンに入れ、精製水を１００ｃｃ
加えて、浸透を３０分間行った後、恒温槽で８０℃、２
４時間処理を行った後、抽出液の電気伝導度及びｐＨを
測定した。 粒子形状：光学顕微鏡を用いて目視にて確認した。
条件にて測定した。結果を表１に示す。 平均粒径：レーザー式粒度分布測定装置（ＳＫ ＬＡＺ
ＥＲ ＭＩＣＲＯＮ ＳＩＺＥＲ７０００Ｓ）を用いて
測定した。 比表面積：窒素吸着法により測定を行った。 抽出水電気伝導度及び抽出水ｐＨ：熱伝導性複合粒子１
０ｇを２５０ｃｃポリビンに入れ、精製水を１００ｃｃ
加えて、浸透を３０分間行った後、恒温槽で８０℃、２
４時間処理を行った後、抽出液の電気伝導度及びｐＨを
測定した。 粒子形状：光学顕微鏡を用いて目視にて確認した。
【００３２】
【表１】
【００３３】〔参考例〕樹脂成分として下記式（Ａ）の
ビフェニル型エポキシ樹脂［ＹＸ４０００（油化シェル
エポキシ（株）社製）］を４５重量部、下記式（Ｂ）の
アラルキル骨格フェノール樹脂［ＸＬ−２２５（三井東
圧化学工業（株）社製）］を４８重量部、ブロム化エポ
キシ樹脂［ＡＥＲ−７５５（旭チバ（株）社製）］を７
重量部、硬化促進剤としてテトラフェニルホスホニウム
テトラフェニルボレートを３重量部、離型剤としてカル
ナバワックスを１．２重量部、添加剤としてγ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシランを２．０重量部、三
酸化アンチモンを８重量部含むエポキシ樹脂組成物に上
で得られた高熱伝導性複合粒子を７８重量％含有するよ
うに配合して混合し、ロール混練り機を用いて溶融混練
りを行い、樹脂組成物を得た。
ビフェニル型エポキシ樹脂［ＹＸ４０００（油化シェル
エポキシ（株）社製）］を４５重量部、下記式（Ｂ）の
アラルキル骨格フェノール樹脂［ＸＬ−２２５（三井東
圧化学工業（株）社製）］を４８重量部、ブロム化エポ
キシ樹脂［ＡＥＲ−７５５（旭チバ（株）社製）］を７
重量部、硬化促進剤としてテトラフェニルホスホニウム
テトラフェニルボレートを３重量部、離型剤としてカル
ナバワックスを１．２重量部、添加剤としてγ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシランを２．０重量部、三
酸化アンチモンを８重量部含むエポキシ樹脂組成物に上
で得られた高熱伝導性複合粒子を７８重量％含有するよ
うに配合して混合し、ロール混練り機を用いて溶融混練
りを行い、樹脂組成物を得た。
【００３４】
【化１】
【００３５】比較のため、熱伝導性複合粒子の代りに平
均粒径が２４μｍの破砕状窒化アルミニウム（比較品
１）、平均粒径が２０μｍの破砕状アルミナ（比較品
２）を用いた以外は実施例と同様にして樹脂組成物を得
た。
均粒径が２４μｍの破砕状窒化アルミニウム（比較品
１）、平均粒径が２０μｍの破砕状アルミナ（比較品
２）を用いた以外は実施例と同様にして樹脂組成物を得
た。
【００３６】これらの樹脂組成物について、それぞれの
熱伝導率、耐湿性、流動性の試験を行った。評価方法に
ついて下記に示すとともに結果を表２に示す。評価方法 熱伝導率：それぞれの組成物を１７５℃、７０ｋｇ／ｃ
ｍ2、成形時間２分の条件でトランスファー成形した
後、１８０℃で４時間後硬化させ、得られた直径５０ｍ
ｍ×６ｍｍの試験片を上部ヒーターと熱量計及び下部ヒ
ーターの間にサンドイッチ状に挿入し、空気圧にて一定
に密着させ、５０℃で定常状態に達した後の試験片両面
間の温度差、熱量計出力から自動的に熱コンダクタンス
を算出し、この熱コンダクタンスの値と試験片の厚さと
の積から熱伝導率を求めた。 耐湿性：それぞれの組成物を用いて２本のアルミニウム
配線を有する半導体チップを１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ
2、成形時間２分の条件でトランスファー成形した後、
１８０℃で４時間後硬化させた。この半導体装置１００
個について１２０℃の高圧水蒸気中で耐湿試験を行い、
アルミニウム腐食による５０％断線不良発生の起こる時
間を測定した。 流動性（スパイラルフロー値）：ＥＭＭＩ規格に準じた
金型を使用して、１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ2の条件で
測定した。
熱伝導率、耐湿性、流動性の試験を行った。評価方法に
ついて下記に示すとともに結果を表２に示す。評価方法 熱伝導率：それぞれの組成物を１７５℃、７０ｋｇ／ｃ
ｍ2、成形時間２分の条件でトランスファー成形した
後、１８０℃で４時間後硬化させ、得られた直径５０ｍ
ｍ×６ｍｍの試験片を上部ヒーターと熱量計及び下部ヒ
ーターの間にサンドイッチ状に挿入し、空気圧にて一定
に密着させ、５０℃で定常状態に達した後の試験片両面
間の温度差、熱量計出力から自動的に熱コンダクタンス
を算出し、この熱コンダクタンスの値と試験片の厚さと
の積から熱伝導率を求めた。 耐湿性：それぞれの組成物を用いて２本のアルミニウム
配線を有する半導体チップを１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ
2、成形時間２分の条件でトランスファー成形した後、
１８０℃で４時間後硬化させた。この半導体装置１００
個について１２０℃の高圧水蒸気中で耐湿試験を行い、
アルミニウム腐食による５０％断線不良発生の起こる時
間を測定した。 流動性（スパイラルフロー値）：ＥＭＭＩ規格に準じた
金型を使用して、１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ2の条件で
測定した。
【００３７】
【表２】
【００３８】以上の結果から、本発明の高熱伝導性複合
粒子は通常用いられている高熱伝導性フィラーに比べ
て、熱伝導性、耐湿性、流動性に優れたエポキシ樹脂組
成物を得ることが確認された。
粒子は通常用いられている高熱伝導性フィラーに比べ
て、熱伝導性、耐湿性、流動性に優れたエポキシ樹脂組
成物を得ることが確認された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/31 (72)発明者 塩原 利夫 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 平７−215707（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−93362（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−251509（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08K 3/00 - 13/08 C01B 21/072 C01B 33/18
Claims (2)
- 【請求項１】 熱伝導率が５ｗ／ｍＫ以上で平均粒径が
１０μｍ以下の高熱伝導性粒子を造粒、焼結してなり、
球状で平均粒径が３〜８５μｍである高熱伝導性複合粒
子であって、造粒時のバインダーとして下記一般式
（１） Ｒ1 (4-m)Ｓｉ（ＯＲ2）m （１） （式中、Ｒ1は一価の有機基又はハロゲン原子、Ｒ2は一
価炭化水素基を示し、ｍは１〜４の整数である。）で示
されるシラン化合物を使用することを特徴とする高熱伝
導性複合粒子。 - 【請求項２】 複合粒子がシランカップリング剤又は熱
可塑性樹脂によりコーティング処理された請求項１記載
の複合粒子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24248195A JP3144281B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 高熱伝導性複合粒子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24248195A JP3144281B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 高熱伝導性複合粒子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0959425A JPH0959425A (ja) | 1997-03-04 |
| JP3144281B2 true JP3144281B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=17089735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24248195A Expired - Lifetime JP3144281B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 高熱伝導性複合粒子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144281B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000143808A (ja) * | 1998-11-17 | 2000-05-26 | Fuji Kobunshi Kogyo Kk | 熱伝導性・電気絶縁性シリコーンゲル組成物 |
| JP3531805B2 (ja) * | 2000-05-25 | 2004-05-31 | 富士高分子工業株式会社 | 熱伝導性シリコーンゲルを含むシート |
| TWI259200B (en) * | 2001-07-12 | 2006-08-01 | Univ Nat Cheng Kung | Surface treating method of aluminum nitride powder |
| JP6276498B2 (ja) * | 2011-06-27 | 2018-02-07 | 日東シンコー株式会社 | 熱硬化性樹脂組成物、熱伝導性シート、及び、半導体モジュール |
| JP5761111B2 (ja) * | 2012-04-17 | 2015-08-12 | 信越化学工業株式会社 | 絶縁放熱シート及び窒化ホウ素の造粒方法 |
| JP5967002B2 (ja) * | 2013-04-08 | 2016-08-10 | 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 | 易変形性凝集体、熱伝導性樹脂組成物、熱伝導性部材、および熱伝導性接着シート |
| JP6011390B2 (ja) * | 2013-02-26 | 2016-10-19 | 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 | 易変形性凝集体、熱伝導性樹脂組成物、熱伝導性部材、および熱伝導性接着シート |
| JP5263429B1 (ja) * | 2012-05-21 | 2013-08-14 | 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 | 熱伝導性易変形性凝集体およびその製造方法 |
| KR102047418B1 (ko) | 2012-05-21 | 2019-11-22 | 토요잉크Sc홀딩스주식회사 | 이 변형성 응집체와 그 제조 방법, 열 전도성 수지 조성물, 열 전도성 부재와 그 제조 방법 및 열 전도성 접착 시트 |
| JP6127765B2 (ja) * | 2013-06-20 | 2017-05-17 | 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 | 熱伝導性易変形性凝集体、熱伝導性樹脂組成物、熱伝導性部材、および熱伝導性接着シート |
| JP2017107888A (ja) * | 2014-04-14 | 2017-06-15 | 三菱電機株式会社 | 熱伝導性シート用コンパウンドの製造方法、熱伝導性シート用コンパウンド及びパワーモジュール |
| JP6536882B2 (ja) * | 2015-03-26 | 2019-07-03 | Dic株式会社 | 樹脂組成物、硬化物及び熱伝導性材料 |
| JP7038541B2 (ja) * | 2017-12-18 | 2022-03-18 | 株式会社トクヤマ | 窒化アルミニウム顆粒状粉末の製造方法 |
-
1995
- 1995-08-28 JP JP24248195A patent/JP3144281B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0959425A (ja) | 1997-03-04 |
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