JPH11293126A - 封止用樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリカ充填剤を熱硬化性樹脂に配合し、充填
性や作業性がよく、成形加工工程での装置の摩耗も少な
くて、かつ内部応力の小さいトランスファー成形に適し
た封止用熱硬化性樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 熱硬化性樹脂とシリカ充填剤とからな
り、シリカ充填剤が、破砕状シリカに外部から押圧力を
加えながら水系媒体存在下で粒子同士を摩砕することに
よってシリカ粒子の角をとり、丸みをおびさせたシリカ
微粉末であって、最大粒子径が200 μｍ以下で平均粒子
径が36〜70μｍであり、かつ、3 μｍ以下の微粒子シリ
カを12重量％以上、1 μｍ以下の微粒子シリカを2 重量
％以上含有するとともに、熱硬化性樹脂100 重量部に対
して該シリカ充填剤100 〜2000重量部の割合に配合され
ることを特徴とする樹脂組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体等の電子部
品をトランスファー成形などで封止するに用いる合成樹
脂組成物に関する。更に詳しくは、封止用樹脂組成物の
充填剤に適するように角を丸めたシリカ微粉末粒子と熱
硬化性樹脂を主成分とする合成樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の電子部品は、それを外部環境
から保護するためにセラミックパッケージまたは樹脂パ
ッケージ等で封止されているが、この封止材料について
は、コスト、生産性等の面から無機質充填剤を含有させ
た合成樹脂組成物によるものが普及している。

【０００３】この合成樹脂組成物は、エポキシ樹脂など
の熱硬化性樹脂とシリカ等の無機充填剤とから構成され
ているが、これらの合成樹脂組成物は、熱膨張係数が小
さく、良熱伝導性、低透湿性で機械的特性などに優れ、
しかも低コストのものが望ましいことから、この無機質
充填剤をその成形性の許す限り、できるだけ多量に配合
する必要がある。

【０００４】しかしながら、充填剤として用いる無機質
粉末は、主としてその塊状物を、適度の大きさと分布を
もった粉末に粉砕するため、その形状は一般に角をもっ
ており、これとエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を混合し
て封止材料とする場合、その流動性が十分ではなく、充
填性や作業性が悪いうえ、成形加工工程の装置類を著し
く摩耗するという欠点をもっていた。また、封止される
半導体にとっても、充填剤粒子の鋭くとがった角が半導
体素子表面を傷つけ、そのことがソフトエラーを引き起
こす原因となるとの報告も出されている。

【０００５】一般に、熱硬化性樹脂が硬化する際には収
縮することにより応力が生じるが、この応力のほか半導
体から発生する熱により、素子半導体と封止用樹脂組成
物の熱膨張係数の差が大きいために生ずる応力が存在す
る。これらの内部応力のうち、後者の応力を緩和するた
めに、通常、熱膨張率の小さい無機質充填剤を、できる
だけ多量に充填することが望ましい。しかしながら、こ
の面においても、粉砕によって製造される、角ばった充
填剤では、充填剤を増やすと、極端に流動性が低下する
ため、量的な制約を受けざるを得ず、内部応力の緩和に
は十分に役立たない。

【０００６】このような問題点を解決するため、例え
ば、特開昭 58-145613号公報または特開昭 61-118131号
公報によれば、結晶微粉末シリカをガス流とともにノズ
ルから噴出させ、粒子の分散、溶融、冷却等を適当な条
件に制御して、球状の溶融微粉末シリカをつくる方法が
提案されている。しかしながら、この方法はコストが高
くなる欠点を有する。

【０００７】一方、結晶タイプの球状シリカの丸味を帯
びたシリカ微粉末粒子の製造方法については、特公平 4
-60053号（シリカ微粉末粒子の製造方法）として公告さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、シリ
カ充填剤を熱硬化性樹脂に配合し、充填性や作業性がよ
く、成形加工工程での装置の摩耗も少なくて、かつ半導
体等電子部品での内部応力が小さく、トランスファー成
形に適した熱硬化性樹脂組成物を提供しようとするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、最大粒子径が20
0 μｍ以下で、平均粒子径が36μｍ以上70μｍ以下であ
り、かつ3 μｍ以下の微粒子シリカを12重量％以上、1
μｍ以下の微粒子シリカを2 重量％以上含有するシリカ
粉末が、シリカ充填剤としてより優れた特性をもつこと
を知った。

【００１０】さらに本発明は、角を丸めたシリカ微粉末
粒子を熱硬化性樹脂に配合すれば、充填性や作業性がよ
く、成形加工工程での装置の摩耗も少なくて、かつ半導
体封止装置などの内部応力が小さく、トランスファー成
形に適した熱硬化性樹脂組成物が得られることをも見い
だし、本発明を完成したものである。

【００１１】即ち、本発明は、熱硬化性樹脂とシリカ充
填剤とからなり、シリカ充填剤が、破砕状シリカに外部
から押圧力を加えながら水系媒体存在下で粒子同士を摩
砕することによってシリカ粒子の角をとり、丸みをおび
させたシリカ微粉末であって、最大粒子径が200μｍ以
下で平均粒子径が36μｍ以上70μｍ以下であり、かつ、
3 μｍ以下の微粒子シリカを12重量％以上、1 μｍ以下
の微粒子シリカを2 重量％以上含有することを第一の特
徴とし、熱硬化性樹脂100 重量部に対して該シリカ充填
剤100 〜2000重量部の割合に配合されること第二の特徴
とする封止用樹脂組成物である。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明に用いるシリカは、結晶シリカ、溶
融シリカのいずれでも構わず、結晶シリカとしては、一
般に天然の高純度の珪石、珪砂、水晶等が用いられ、溶
融シリカは、これら結晶シリカを高温で溶融してインゴ
ットにしたものである。通常、これらをジョークラッシ
ャー、ロールクラッシャー等で粗砕し、これら粗砕品を
さらにボールミル等で微粉砕し、本発明における破砕状
シリカとして用いる。ここで得られる破砕状シリカの平
均粒子径は、最終製品の角をとって丸みを帯びたシリカ
充填剤のそれよりもやや大きくしておく必要がある。

【００１４】本発明においては、破砕状シリカに外部か
ら押圧力を加えながら、水系媒体存在下で粒子同士を摩
砕してシリカ微粉末とするが、この水系媒体が存在しな
いと押圧力が粉体に円滑に伝達されず、摩砕の効率は極
めて低くなる。通常、破砕状シリカに対して0.5 〜18
％、好ましくは3 〜13％の水系媒体の存在が、摩砕に対
して有効に作用する。

【００１５】使用する水系媒体としては、シリカ微粒子
同士が相互に作用しあい、外部から粉体への圧力が伝達
し易い液体であればよく、水、アルコール類、鉱油等の
液状物質が有利に使用できるが、媒体のコスト、操作時
の取扱い易さ、操作後の分離し易さなどから水単独、ま
たは水にエタノール、メタノール等のアルコール類を溶
かした媒体が工業的に最も有利に使用できる。

【００１６】また、本発明において、外部からローラー
に加える押圧力は、機械により押圧の仕方が異なるので
数値的に限定できないが、押圧力があまり強い場合、角
とりのみならず粒子の体積破壊がおき、粉砕が進行し角
とりが阻害される。また、あまり弱い場合は、角とりの
効率が低下してくるので、機械、原料、品種（結晶質、
非結晶質）等に応じて、適切に決めればよい。また、数
ｍｍ以下の粗砕品を直接この角とり工程に送って、所望
粒度への粉砕と同時に角とり操作を行うこともできる。

【００１７】このように外部から押圧力を加えがら粒子
同士を摩砕する手段には、種々の方法があるが、エネル
ギー等のコストあるいは効率性の面からみてローラミル
が最も有効に使用できる。

【００１８】本発明に用いるシリカ充填剤は、上記の如
くして得たシリカ微粉末を含有するものである。そのシ
リカ充填剤の最大粒子径は、200 μｍ以下で、好ましく
は100 μｍ以下である。粒子径が200 μｍを超えると、
半導体の樹脂封止の工程でつまりを生じる場合があるた
め使用できない。更に平均粒子径は、36μｍ以上70μｍ
以下である。36μｍ未満または70μｍを超えると樹脂組
成物の良好な流動性が損なわれる。

【００１９】次に、シリカ充填剤中の微粒子シリカの存
在量であるが、3 μｍ以下の微粒子シリカを12重量％以
上、1 μｍ以下の微粒子シリカを2 重量％以上含有する
と良好な流動性が得られ、かつ、高充填化が図れる。但
し、3 μｍ以下の微粒子シリカは、必ずしも角をとって
丸みを帯びる必要はなく、破砕状微粒子でもよい。いず
れの場合もこれ以上であると、樹脂組成物の流動性は低
下してくる。

【００２０】上記、36〜70μｍの平均粒子径および所望
の割合で微粒子が存在するシリカ充填剤は、押圧力ある
いは、回転数、水系媒体の量等を適宜調節することによ
り得ることができるし、また、3 μｍ以下の破砕状シリ
カを本処理前又は途中または処理後に分級により除去し
ても得ることができる。

【００２１】本発明の樹脂組成物は、上述したシリカ充
填剤を熱硬化性樹脂に配合させたものである。

【００２２】ここで用いる熱硬化性樹脂としては、例え
ば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾ
ルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、酢
酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹
脂、ビニルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、α−オレフ
ィン無水マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド
樹脂等が挙げられ、これらは単独又は2 種以上混合して
使用することができる。このなかでもエポキシ樹脂が工
業的に有利に用いられる。これらの熱硬化性樹脂100 重
量部に対して、本発明のシリカ充填剤を100 〜2000重量
部の範囲で配合すると所望の樹脂組成物が得られる。な
お、熱硬化性樹脂の100 重量部のなかには、その熱硬化
性樹脂に必要な硬化剤および硬化触媒の配合量が含まれ
る。シリカ充填剤配合が100 重量部以下では内部応力低
下の効果がみられず、2000重量部を超えると、樹脂の流
動性が著しく低下するので好ましくない。熱硬化性樹脂
に充填剤を混練する方法としては、通常、ニーダ、ロー
ルミル、ミキサー等を用いればよい。

【００２３】本発明の封止用樹脂組成物は、上述したシ
リカ充填剤および熱硬化性樹脂を主成分とするが、本発
明の目的に反しない限り、また必要に応じて、粘度調整
用の溶剤、カップリング剤、その他の添加剤を配合する
ことができる。その溶剤としては、ジオキサン、ヘキサ
ン、ベンゼン、トルエン、ソルベントナフサ、工業用ガ
ソリン、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセ
ロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メ
チルピロリドン等が挙げられ、これらは単独又は2 種以
上混合して使用することができる。

【００２４】

【作用】本発明において角が丸められるとともに微粒子
シリカを特定量含有するシリカ充填剤と、熱硬化性樹脂
とを特定量配合することによって、本発明の封止用樹脂
組成物が得られる。この樹脂組成物を使用することによ
り、充填性や作業性がよく、成形加工工程での装置の摩
耗も少なくなり、かつ内部応力の小さいトランスファー
成形等をすることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例によって説
明するが、本発明は、これらの実施例によって限定され
るものではない。

【００２６】実施例１ 破砕状シリカに外部から押圧力を加えながら水系媒体存
在下で粒子同士を摩砕することによってシリカ粒子の角
をとり、丸みをおびさせたシリカ微粉末であって、最大
粒子径が180 μｍで平均粒子径が45μｍであり、かつ3
μｍ以下の微粒子シリカの含有量が17重量％、1 μｍ以
下の微粒子シリカの含有量が4.5 重量％であるシリカ充
填剤Ａを、エポキシ樹脂100 重量部に対し、表１に示す
重量部を配合し、ロールミルにて混練後冷却、粉砕し、
エポキシ樹脂組成物１〜４を得た。

【００２７】比較例１ 同様に、丸みをおびさせたシリカ微粉末であって、最大
粒子径が180 μｍで平均粒子径が18μｍであり、かつ3
μｍ以下の微粒子シリカの含有量が19重量％、1 μｍ以
下の微粒子シリカの含有量が7.3 重量％であるシリカ充
填剤Ｂを、エポキシ樹脂100 重量部に対し、表２に示す
重量部を配合し、ロールミルにて混練後冷却、粉砕し、
エポキシ樹脂組成物５〜８を得た。

【００２８】比較例２ 角張ったシリカ微粉末であって、最大粒子径が120 μｍ
で平均粒子径が25μｍであり、かつ3 μｍ以下の微粒子
シリカの含有量が15重量％、1 μｍ以下の微粒子シリカ
の含有量が3.3 重量％であるシリカ充填剤Ｃを、エポキ
シ樹脂100 重量部に対し、表３に示す重量部を配合し、
ロールミルにて混練後冷却、粉砕し、エポキシ樹脂組成
物９〜１２を得た。

【００２９】前記実施例および比較例１〜２で作成した
エポキシ樹脂組成物の流動性をみるため、高化式フロー
粘度およびスパイラルフローを測定してこの結果を表１
〜３にそれぞれ示した。実施例１〜４のシリカ充填剤Ａ
を使用した樹脂組成物が比較例５〜１２のシリカ充填剤
Ｂ、Ｃを使用した樹脂組成物より流動性に優れ、また、
フィラーを高充填しても樹脂組成物粘度が低く、成形性
および作業性に優れていて、本発明の効果が確認され
た。

【００３０】

【表１】 ＊1 ：クレゾールノボラックエポキシ樹脂−ノボラックフェノール樹脂等量配合 、有機燐系触媒。 ＊2 ：175 ℃、荷重10ｋｇ（島津フローテスターＣＦＴ−５００型）。 ＊3 ：175 ℃×2 分硬化、ＥＭＭＩ規格１一６６に準じる。

【００３１】

【表２】 ＊1 ：クレゾールノボラックエポキシ樹脂−ノボラックフェノール樹脂等量配合 、有機燐系触媒。 ＊2 ：175 ℃、荷重10ｋｇ（島津フローテスターＣＦＴ−５００型）。 ＊3 ：175 ℃×2 分硬化、ＥＭＭＩ規格１一６６に準じる

【００３２】

【表３】 ＊1 ：クレゾールノボラックエポキシ樹脂−ノボラックフェノール樹脂等量配合 、有機燐系触媒。 ＊2 ：175 ℃、荷重10ｋｇ（島津フローテスターＣＦＴ−５００型）。 ＊3 ：175 ℃×2 分硬化、ＥＭＭＩ規格１一６６に準じる

【００３３】

【発明の効果】本発明のシリカ充填剤を含有する熱硬化
性樹脂組成物を半導体等の電子部品の封止に用いること
により、トランスファー成形工程における流動性、摩耗
性が改善されるうえ、封止物の内部応力の低下にも役立
ち、作業性、特性の両面で改善をはかることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂とシリカ充填剤とからな
   り、シリカ充填剤が、破砕状シリカに外部から押圧力を
   加えながら水系媒体存在下で粒子同士を摩砕することに
   よってシリカ粒子の角をとり、丸みをおびさせたシリカ
   微粉末であって、最大粒子径が200 μｍ以下で平均粒子
   径が36μｍ以上70μｍ以下であり、かつ、3 μｍ以下の
   微粒子シリカを12重量％以上、1 μｍ以下の微粒子シリ
   カを2 重量％以上含有するとともに、熱硬化性樹脂100
   重量部に対して該シリカ充填剤100 〜2000重量部の割合
   に配合されることを特徴とする封止用樹脂組成物。
2. 【請求項２】 熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である請求
   項１記載の封止用樹脂組成物。