JP3464125B2 - シリカフィラーの製造方法 - Google Patents
シリカフィラーの製造方法Info
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Description
製造方法に係り、さらに詳しくは半導体装置の封止用樹
脂の充填剤に適する球状のシリカフィラーの製造方法に
関する。
置ないし半導体素子の外界に対する保護・安定性化のた
め、たとえばエポキシ樹脂組成物などでモールド封止し
ている。なお、この樹脂モールド封止に当たっては、前
記封止樹脂層の熱膨脹係数の低減、熱伝導度の向上、硬
化樹脂層の亀裂発生防止などのため、球状の溶融シリカ
粉末をフィラー(充填剤)として、エポキシ樹脂成分に
混合・含有させている(特公平 3-46413号公報)。ここ
で、球状の溶融シリカ粉末は、プロパン−酸素炎(1900
℃以上の温度)中に、破砕荷より調製した結晶性シリカ
粉末を投入・溶射することにより得られている。
1〜 100μm 程度の球状溶融シリカ粉末は、たとえばエ
ポキシ樹脂成分に混合・含有させたとき、増粘作用が小
さくて(低い粘度を維持する)、良好な流動性や脱気性
を呈するので、多くの関心が払われている。
( 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、γ−グリシジルオキシプロピル−トリメトキ
シシランなどのシランカップリング剤した場合は、硬化
させた封止樹脂層の密着性や耐湿の向上に寄与し、前記
封止樹脂層の機械的強度および電気的特性の改良がなさ
れる。なお、球状溶融シリカ粉末のシランカップリング
剤処理は、球状の溶融シリカ粉末とシランカップリング
剤との乾式混合、あるいはシラン水溶液中もしくはエチ
ルアルコール溶液中で、球状の溶融シリカ粉末を混合し
た後、 100〜 150℃程度の温度で乾燥処理することによ
り行われる。
導体素子)の実装回路装置化に伴って、樹脂封止型半導
体パッケージが多用されつつある。ところで、表面実装
型半導体パッケージの場合は、実装回路装置を構成する
過程の半田付け工程で、表面実装型半導体パッケージが
200℃以上の温度に曝され、このときに、封止樹脂層に
亀裂(クラック)を生じることが往々起こる。
樹脂層中の水分が気化し、膨脹することによると考えら
れ、その防止対策として、封止用樹脂の低吸湿性化、お
よび吸湿の低いシリカフィラーの配合率を高めることな
どが試みられているが、封止用樹脂の低吸湿性化にも限
界がある。一方、吸湿の低いシリカフィラーの配合率も
90重量%に達するので、流動性などの点からトランスフ
ァー成型(モールド)が事実上至難な状態にある。つま
り、上記シランカップリング剤で処理した球状の溶融シ
リカ粉末を封止用樹脂のフィラーとして配合しても、実
用上、なお問題がある。
に検討を進めた結果、次のような現象を見出した。すな
わち、球状の溶融シリカ粉末を溶射・製造後の時間が経
過している場合、前記溶射・製造された溶融シリカ粉末
表面にシラノール基が多量に存在しており、このシラノ
ール基に水分が水素結合し、さらに、吸着水に水分が多
重吸着する。したがって、溶融シリカ粉末を溶射・製造
後の経過時間、溶融シリカ粉末の温度によっては、シラ
ンカップリング剤の処理効果が十分に得られない。つま
り、前記溶融シリカ粉末表面には、吸着水や未反応シラ
ノール基が残留し、水分を吸着し易い状態となっている
ため、シランカップリング剤による処理効果が得られな
い。
ので、シランカップリング剤による処理効果の高い溶融
シリカ粉末が容易に得られ、信頼性の高い樹脂封止型半
導体装置などの構成に適するシリカフィラーの製造方法
の提供を目的とする。
粉末をプロパン−酸素炎中に放出し溶融球状化し、球状
のシリカフィラーを製造する工程において、前記溶融球
状化温度から室温に冷却する過程で、シランカップリン
グ剤処理を施すことを特徴とするシリカフィラーの製造
方法である。
フィラーの製造方法において、シランカップリング剤処
理を施す温度が、50〜 300℃であることを特徴とする。
項2記載のシリカフィラーの製造方法において、シラン
カップリング剤処理を施す温度が、85〜 150℃であるこ
とを特徴とする。
石粉末は、ベグマタイトの石英、変性した珪岩、水成岩
などのいわゆる珪石を、たとえば破砕法もしくは磨砕法
などによって粉砕・粉末かしたもので、平均粒径 1〜 1
00μm 程度で、かつ粒径分布5〜30μm 程度が好まし
い。
素を搬送気体とし、供給される珪石粉末を溶射・球状化
するために使用する火炎は、プロパン−酸素系が選択さ
れる。そして、この火炎温度は、珪石粉末の粒系や珪石
粉末の供給量などによっても異なるが、一般的に、1500
〜2000℃程度である。なお、前記プロパン−酸素系のプ
ロパン/酸素比、供給される珪石粉末量/プロパン量
(供給される珪石粉末濃度)などは適宜調節する。
シリカフィラーを処理するために使用するシランカップ
リング剤としては、たとえば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、γ−グリシ
ジルオキシプロピル−トリメトキシシランなどが挙げら
れ、一般的には、アルコール系の溶媒で希釈したシラン
カップリング剤が使用される。
剤による球状のシリカフィラーの処理は、球状のシリカ
フィラーが溶射・形成された温度よりも低温で、かつ少
なくとも室温よりも高い温度の範囲で行われる必要があ
る。すなわち、未反応のシラノール基および吸着水の存
在しない表面処理シリカフィラーを得るためには、溶射
・形成された球状シリカフィラー表面のシラノール基量
が、シランカップリング剤処理の必要最小限であり、吸
着水が存在しない状態を呈することが前提条件となる。
そして、この前提条件は、火炎・溶射による球状化直後
から室温に冷却する過程で得られるからである。
のシランカップリング剤処理は、溶射・形成後の冷却過
程で、球状シリカフィラーの温度が50〜 300℃程度のと
きに行うことが好ましく、より好ましは85〜 150℃程度
である。ここで、シランカップリング剤処理は、球状シ
リカフィラー 100重量部当たり、 0.1〜 1重量部程度の
シランカップリング剤をたとえば噴霧法などによって吹
き付け・混合した後、80〜 150℃程度の温度で乾燥する
ことにより行われる。なお、球状シリカフィラーの温度
が 300℃以上のとき、シランカップリング剤処理を行う
と、シランカップリング剤が熱分解などを起こして、所
要の低吸湿化を達成できない恐れがある。 請求項1〜
3の発明では、珪石粉末をプロパン−酸素炎中に放出し
溶融球状化し、その溶融球状化温度から室温に冷却する
過程で、シランカップリング剤処理を施す。つまり、表
面のシラノール基量が、シランカップリング剤処理の必
要最小限で、かつ吸着水が存在しない状態において、シ
ランカップリング剤処理が行われるため、未反応のシラ
ノール基および吸着水の存在しない低吸湿化されたシリ
カフィラーが容易に得られる。そして、前記シリカフィ
ラーの低吸湿化に伴って、低吸湿性のモールド用樹脂組
成物の提供を可能とし、結果的に、信頼性の高い樹脂封
止型半導体装置の提供を可能とする。
る。
石英を、ボールミルなどによって破砕し、調製した平均
粒径15μm の珪石粉末を用意する。一方、プロパン−酸
素ガスを燃焼用ガスとするバーナーを備えた溶射装置を
用意する。次いで、酸素ガスを搬送気体として、前記珪
石粉末をバーナーに供給し、プロパン−酸素ガスの火炎
中で溶融球状化させた球状のシリカフィラーを溶射・形
成する。
後、その冷却過程で、球状のシリカフィラーの温度が 1
00℃の時点で、球状のシリカフィラーに対して 0.5重量
%相当量のシランカップリング剤( TSL8350.東芝シリ
コーン社製)を噴霧し、30分間混合した。その後、 100
℃の温度で約 5時間、加熱乾燥を施してシリカフィラー
を得た。
部と、エポキシ系樹脂10重量部とを混合してモールド用
樹脂組成物を調製した。ここで、エポキシ系樹脂は、た
とえばビスフェノール型エポキシ樹脂および脂肪族ポリ
アミン硬化剤である。このモールド用樹脂組成物をトラ
ンスファー成形し、厚さ 1mm,30×30mm角の成形体を得
て、この成形体を85℃,85%RHの条件で、 168時間放置
して吸湿量( ppm)を測定した(吸湿性評価)結果を表
1に示す。
ステージに18×18mm角の半導体チップを搭載し、所定の
金型内に配置し、前記モールド用樹脂組成物を使用し
て、トランスファーモールドを行い 148ピン QFP型の樹
脂封止型半導体装置を10個作成した。前記樹脂封止型半
導体装置を85℃,85%RHの条件で、 168時間放置して吸
湿させた後、 245℃で60秒間加熱して、半田耐熱性の評
価を行った。すなわち、前記 245℃で60秒間の加熱後、
樹脂封止型半導体装置の外観を顕微鏡で、内部を超音波
探傷器でそれぞれ観察し、クラック発生の有無を調べた
結果を表1に併せて示す。ここで、クラック発生数は、
クラックが発生した樹脂封止型半導体装置の数である。
リング剤を噴霧するときの温度を、300℃以上にすると
シランカップリング剤の熱分解が認められ、また、50℃
以下ではシラノール基量や吸着水量の増加傾向が認めら
れた。
条件で、球状のシリカフィラーを溶射・形成し、冷却
後、球状のシリカフィラーをポリエチレン樹脂製の袋に
入れ、1週間放置後に球状のシリカフィラーに対して 0.
5重量%相当量のシランカップリング剤( TSL8350.東
芝シリコーン社製)を噴霧し、30分間混合した。その
後、 100℃の温度で約 5時間、加熱乾燥を施してシリカ
フィラーを得た。
カフィラーを使用して調製した、モールド用樹脂組成物
をトランスファー成形した成形体、 148ピン QFP型の樹
脂封止型半導体装置(10個)について、同様の条件で行
った試験評価の結果を表1に併せて示す。
明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ること
ができる。たとえば原料である珪石粉末の種類やその平
均粒径、あるいは使用するシランカップリング剤の種類
や使用量などは、適宜変更することができる。
ラノール基量が、シランカップリング剤処理の必要最小
限で、かつ吸着水が存在しない状態において、シランカ
ップリング剤処理が行われるため、未反応のシラノール
基および吸着水の存在しない低吸湿化されたシリカフィ
ラーが容易に得られる。したがって、低吸湿性のモール
ド用樹脂組成物の提供を可能とし、結果的に、信頼性の
高い樹脂封止型半導体装置の提供などに大きく寄与す
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 珪石粉末をプロパン−酸素炎中に放出し
溶融球状化し、球状のシリカフィラーを製造する工程に
おいて、 前記溶融球状化温度から室温に冷却する過程で、シラン
カップリング剤処理を施すことを特徴とするシリカフィ
ラーの製造方法。 - 【請求項2】 シランカップリング剤処理を施す温度が
50〜 300℃であることを特徴とする請求項1記載のシリ
カフィラーの製造方法。 - 【請求項3】 シランカップリング剤処理を施す温度が
85〜 150℃であることを特徴とする請求項1もしくは請
求項2記載のシリカフィラーの製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP25900997A JP3464125B2 (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | シリカフィラーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25900997A JP3464125B2 (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | シリカフィラーの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1192685A JPH1192685A (ja) | 1999-04-06 |
JP3464125B2 true JP3464125B2 (ja) | 2003-11-05 |
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Family Applications (1)
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JP25900997A Expired - Fee Related JP3464125B2 (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | シリカフィラーの製造方法 |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
JP4044813B2 (ja) * | 2002-09-18 | 2008-02-06 | 電気化学工業株式会社 | 超微粉シリカ分散スラリーの製造方法 |
JP4516779B2 (ja) * | 2004-04-14 | 2010-08-04 | 株式会社アドマテックス | 金属酸化物表面処理粒子、その製造方法および樹脂組成物の製造方法 |
-
1997
- 1997-09-24 JP JP25900997A patent/JP3464125B2/ja not_active Expired - Fee Related
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