JPH01266152A - 封止樹脂充填用シリカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［雇業上の利用分野］ この発明は、ＩＣ封止樹脂充填用シリカに係り、特に熱
硬化性樹脂に対して優れた充填性及び流動性を有するＩ
Ｃ封止材フィラー用シリカに関する。

［従来の技術］ 従来、この種の封止樹脂充填用シリカとしては、平均粒
径７〜３０虜の破砕又は球状シリカが一般に使用されて
いる。

しかしながら、このような粒径を有する破砕又は球状シ
リカは、これを樹脂中にフィラーとして充填する場合、
３加以下の粒子間空隙が約２０容聞％存在し、この樹脂
中へのフィラー充填率が必然的に８０容量％以下に制限
されてしまうほか、同じフィラー充填率でも粒子間空隙
の大きいものは樹脂とシリカのコンパウンドの良好な流
動性が得られず、このため、高添加率でシリカを添加す
ることができず、ＩＣ封止材とした場合にその熱膨張係
数や吸水率の低下を図り、耐湿性の向上を図ることが難
しくなる。

渣だ、平均粒径１μｍ以上の溶融石英粉末２０〜９７Φ
用％に平均粒径１０〜８００ｍμの球状珪酸質粉末８０
〜３手吊％を混合することも提案されており（特開昭５
９−２０４．６３３号公報）、具体的にはその実施例と
して平均粒径２５虜の溶融石英粉末と平均粒径２０Ｔｒ
Ｌμのアエロジル（球状珪酸質粉末）とを混合使用する
ことが行われている。

しかしながら、この方法においても、平均粒径２０ｍμ
のアエロジルではその粒径が小さすぎ、このためにこれ
ら微粒子間に動くファンデルワルス力の影響が大きくな
りすぎ、かえってその充填性が低下するという問題があ
り、しかも、このアエロジルについては、その製法上の
理由から粒径が１００ｍμ以上のものが得られない。

ところで、充填シリカとして破砕シリカを使用する場合
、その粉砕の程度が異なるものを適宜混合して粒度調整
を行うことにより、ある程度の充填性を１昇ることがで
きるが、この場合においても充分に満足できるものでは
なかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは、かかる観点に鑑みて鋭意研究を重ねた結
果、封止樹脂充填用シリカとしである特定の粒度弁イＶ
ｉと粒子形状とを有するシリカを選択することにより、
樹脂中、特に熱硬化性樹脂中への充填性及び流動性を顕
著に改善できることを見出し、本発明に到達した。

従って、本発明の目的は、封止樹脂に対して優れた充填
性と流動性とを有する封止樹脂充填用シリカを提供する
ことにおる。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は、平均粒径７〜３０μｍの破砕又は
球状の粗粒シリカ９０〜５０重Ｍ％と、平均粒径０．１
〜３μｍの単分散球状微粒シリカ１０〜５０重量％とを
混合してなる封止樹脂充填用シリカにおいて、上記単分
散球状微粒シリカとして比較的大きい平均粒径ｄ１のも
のと比較的小さい平均粒径ｄ２のものとを使用し、粗粒
シリカの平均粒径をＤとしたとき、これらＤ、ｄ１及び
ｄ２の間に下記の関係 ０．０２Ｄ＜ｄｌ　＜０．１Ｄ、及び、０．１ｄｌ　＜
ｄ２　＜０．３ｄｌ があり、かつ、上記平均粒径ｄ１の単分散球状微粒シリ
カと平均粒径ｄ２の単分散球状微粒シリカとを前者１０
０小吊部に対し後者５〜４５重最部の割合で使用する封
止樹脂充填用シリカである。

本発明で使用する粗粒シリカとしては、それが粉砕シリ
カであっても、また、球状シリカであってしよいが、そ
の平均粒径りについては７〜３０虜、好ましくは８〜１
５μｍの範囲のものであり、平均粒径が７ＩＵより小さ
いと樹脂コンパウンドの流動性が急激に低下し、また、
３０虜を越えるとこの粗粒シリカか被封止物の表面を傷
付は易く、特にＩＣ月封止場合にはＩＣの細密なパター
ンをシリカ粒子の角で損傷し、ボンディングワイヤーの
ワイヤー流れやワイヤーオープンを引起こす場合がある
。なお、粉砕シリカの場合には、上述したようにその粒
度調整を行っである程度の充填性を達成することができ
るが、球状シリカの場合には、このような粒度調整が困
雑なので、本発明の効果がより効果的に発揮される。

このような平均粒径Ｄ（７〜３０１Ｕ）の粗粒シリカに
配合される単分散球状微粒シリカについては、その全体
の平均粒径ｄが０．１〜３１Ｕ、好ましくは０．２〜１
岬の範囲であることが必要である。平均粒径ｄが０．１
虜より小さいと微粒子間の凝集傾向が増して充填率が低
下し、反対に、平均粒径ｄが３μｍより大きいと粗粒シ
リカの空隙より大ぎくなって空隙充填効果が低下する。

また、本発明においては、上記単分散球状微粒シリカと
して比較的大きい平均粒径ｄ１のものと比較的小さい平
均粒径ｄ２のものとが使用され、また、これら大小２種
類の単分散球状微粒シリカについては、上記粗粒シリカ
の平均粒径をＤとしたときこれらの平均粒径Ｄ、ｄ１及
びｄ２の間に下記の関係 ０．０２Ｄ＜ｄｌ　＜０．１Ｄ、及び、０．１ｄｌ　＜
ｄ２　＜０．３ｄｌ、 好ましくは下記の関係 ０．０３Ｄ＜ｄｌ　＜０．０７Ｄ、及び、０．１５ｄｌ
　＜ｄ２　＜０．２５ｄｌか存在することが必要であり
、そして、これら大小２種類の単分散球状微粒シリカの
平均粒径ｄ１及びｄ２は、その大きい方の平均粒径ｄ１
が通常０．５〜３ＩＵで、その小さい方の平均粒径ｄ２
が通常０．１〜０，５．ｃｘｍである。このような大小
２種類の単分散球状微粒シリカを使用することにより、
単一種類の単分散球状微粒シリカを使用りる場合に比べ
てより−’ＦＦＵＩ／ｉれた充填性と流動性を得ること
ができるものであり、比較的大きい方の単分散球状微粒
シリカの平均粒径ｄ１が０．０２Ｄより小さいと粗粒シ
リカの空隙に凝集した多くの微粒子が入り込み、疎な構
造となり、反対に、０゜１Ｄより大きいと粗粒シリカの
空隙サイズより大きくなって充填効果が低下し、また、
比較的小ざい方の単分散球状微粒シリカの平均粒径ｄ２
が０゜１ｄｌより小さいと微粒子同志の凝集が著しく、
伯のサイズの粒子と良く混合しないという問題があり、
反対に、０．３ｄｌより大きいと平均粒径ｄ１の球状シ
リカ間の空隙サイズより大きくなって充填効果が低下す
る。

そして、上記単分散球状微粒シリカ合計の配合割合はシ
リカ全体の通常１０〜５０千吊％、好ましくは１５〜３
０重量％であり、また、これら大小２種類の単分散球状
微粒シリカの使用量は、比較的大きい方の平均粒径ｄ１
を有する単分散球状微粒シリカ１００重量部に対し、比
較的小さい方の平均粒径ｄ２を有する単分散球状微粒シ
リカを５〜４５Φ量部、好ましくは１０〜３０重量部の
割合で使用するのがよい。単分散球状微粒シリカ合計の
配合割合が１０重量％より少ないと粗粒シリカの空隙を
埋めるのに量的に不足して充填効果が充分に発揮されず
、反対に、配合割合が５０重量％より多くなると粗粒シ
リカの空隙に対して量的に過剰になってかえって高密度
充填を阻害する。

また、比較的大きい方の単分散球状微粒シリカに対する
比較的小さい方の単分散球状微粒シリカの使用量が５重
量部より少ないと比較的大きいほうの平均粒径ｄ１の微
粒シリカ間の空隙を埋めるのに量的に不足し、反対に、
４５重母部より多くなると量的に過剰になってかえって
高密度充填を阻害する。

このような関係を有する粗粒シリカと微粒シリカとを使
用し、その全体の配合割合及び使用量の割合を上記範囲
内から選択することにより、粗粒シリカの充填の際に形
成される空隙を大小２種類の平均粒径を有する単分散球
状微粒シリカで密に埋めることができ、封止樹脂、好ま
しくは熱硬化性樹脂中にＩＣ封止材用フィラーとしてシ
リカを高密度充填することができ、しかも、得られたコ
ンパウンドの高流動性を可能とすることができる。

なお、空隙充填の目的で不定形の破砕微粒シリカを用い
ることも考えられるが、単分散球状微粒シリカに比べて
その充填性に劣り、また、同じ球状微粒シリカでも広い
分イ６を持ったシリカを使用することも考えられるが、
その粒度分布により粗粒シリカとの最適配合割合を決定
するのが難しくなる。

そして、本発明で使用するこのような単分散球状微粒シ
リカの製造法としては、例えば、シリコンアルコラード
をアルコール−水−アンモニア溶液中で加水分解し、１
ワられた球状シリカ粒子を乾燥し焼成して製造する方法
（Ｗ、　５ｔｏｂｅｒ等１”Ｊ、　Ｃｏ１１ｏｉｄ　Ｉ
ｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｓｃｉ、、Ｖｏｌ、２６．　ｐ６２
（１９６８）　）があり、この方法により平均粒径０．
１〜３μｍで比表面積３０′ｒｒｔ／ｇ以下の単分散球
状微粒シリカを製造することができる。本発明では、こ
のようにして得られた単分散球状微粒シリカを大小２種
類の平均粒径を有するものに分画して使用する。このよ
うにして得られた単分散球状微粒シリカは、それ自体で
はたとえ六方最密充填しても、なお約２５％の空隙率が
存在して高充填性は得られないが、粗粒シリカと適当な
割合、すなわち粗粒シリカに対してこの大小２種類の微
粒シリカを特定の割合で全体の５〜４０重量％の範囲で
配合することにより、優れた充填性と流動性とを得るこ
とができる。

また、上記粗粒シリカと中分散球状微粒シリカの混合に
際しては、ボールミルやヘンシェルミキサーが適してい
るが、ボールミルを使用する場合には単分散球状シリカ
の破砕が起らないようにボールとしてプラッスチックボ
ールを使用する必要がある。

本発明の充填用シリカは、種々の樹脂、例えばエポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂等にそのＩＣ封止材用フィラーと
して配合することができ、また、その配合方法としては
、従来公知の封止材用シリカと同様に、加熱ロール等の
手段で混練する方法等を採用することができる。

［作　用］ 本発明においては、平均粒径りの粗粒シリカが形成する
空隙を平均粒径ｄ１の単分散球状微粒シリカが埋め、ま
た、この平均粒径ｄ１の単分散球状微粒シリカが形成す
る空隙を平均粒径ｄ２の単分散球状微粒シリカが埋める
ことにより、高充填性と高流動性とが達成されるものと
考えられる。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。

実施例１〜３及び比較例１〜３ エポキシ当ｔｉ２００のオルソクレゾールノボラックエ
ポキシ樹脂（エポキシ樹脂Ａ＞８０ｆｆｉｆｆ１部、臭
素化フェノールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ樹脂
Ｂ）２０Φ量部、フェノール当ｆｆ１１０５のフェノー
ルノボラック樹脂（硬化剤＞５０重量部、２−メチルイ
ミダゾール（硬化促進剤）０．５中量部、カルナバワッ
クス（離型剤）１重量部、三酸化アンチモン（難燃剤）
４重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン（カップリング剤）１重ω部及びカーボンブラック（
着色剤）１重量部と、平均粒径１６ｐの破砕シリカ（シ
リカＡ）、平均粒径１．０μｍの単分散球状シリカ（シ
リカＢ）及び平均粒径０．２ｔｍの単分散球状シリカ（
シリカＣ）とを第１表に示す割合で配合し、加熱ロール
で混練し、冷却した後粉砕し、各実施例及び比較例のエ
ポキシ樹脂組成物を得た。

これら各実施例及び比較例のエポキシ樹脂組成物につい
て、そのスパイラルフローとゲルタイムを測定し、樹脂
中へのシリカの充填性と得られたエポキシ樹脂組成物の
流動性とを評価した。結果を第１表に示す。

なお、スパイラルフローは［Ｈ旧−１−６６法に従つて
測定し、また、ゲルタイムはＪＩＳ　Ｋ−６９１１法に
従って１７５°Ｃで測定した。

第１表 （注）ＳＰ−ＦＬ：スパイラルフロー Ｇｅ１−Ｔ　ニゲルタイム 各実施例は平均粒径１６加の粗粒シリカに平均粒径１虜
の単分散球状微粒シリカと平均粒径０゜２μｍの単分散
球状微粒シリカとをブレンドした場合であり、各比較例
の場合よりも特にスパイラルフローにおいてそれぞれ優
れた値を示している。

［発明の効果］ 本発明の封止樹脂充填用シリカは、封止樹脂中への充填
性及びこれを使用して調製された封止樹脂組成物の成形
時の流動性が著しく向上し、これによって未充填、ボイ
ド発生等の問題を解決することができる。また、シリカ
高密度充填により、熱膨張係数や吸水率を小さくし、熱
応力や水分の問題を解決することができる。

特許出願人　　　新日鐵化学株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　平均粒径７〜３０μｍの破砕又は球状の粗粒シリカ９
   ０〜５０重量％と、平均粒径０．１〜３μｍの単分散球
   状微粒シリカ１０〜５０重量％とを混合してなる封止樹
   脂充填用シリカにおいて、上記単分散球状微粒シリカと
   して比較的大きい平均粒径ｄ１のものと比較的小さい平
   均粒径ｄ２のものとを使用し、粗粒シリカの平均粒径を
   Ｄとしたとき、これらＤ、ｄ１及びｄ２の間に下記の関
   係 ０．０２Ｄ＜ｄ１＜０．１Ｄ、及び、 ０．１ｄ１＜ｄ２＜０．３ｄ１ があり、かつ、上記平均粒径ｄ１の単分散球状微粒シリ
   カと平均粒径ｄ２の単分散球状微粒シリカとを前者１０
   ０重量部に対し後者５〜４５重量部の割合で使用するこ
   とを特徴とする封止樹脂充填用シリカ。