JPS61258863A - 硬化性樹脂組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は熱伝導性が良好であり、かつ不純物含有量が極
めて少ない硬化性樹脂組成物に関し、更に詳しくは半導
体封止用樹脂等として優れた性能を有する硬化性樹脂組
成物に関する。

従来１衛　びその間　ウ 従来より、結晶性石英粉を配合した硬化性樹脂組成物が
半導体の分野に使用されているが、この種の結晶性石英
粉は天然に産出する水晶や珪砂、或いは珪石を水で洗浄
した後、精製工程を経ずにボールミル等で粉砕すること
により製造されて゛いる。このため、これらの結晶性石
英粉中には、ハロゲンやアルカリ金属等の不純物がかな
り多量に含まれている。従って、この種の結晶性石英粉
を配合した硬化性樹脂組成物を半導体の封止用樹脂とし
て使用した場合、これら不純物により熱硬化性樹脂組成
物の耐湿特性或いは高温での電気特性の低下を引き起し
、使用する上で信頼性に欠けることがしばしば生じる。

また、最近ではこれらの樹脂類がより厳しい環境下で使
用されることから耐湿性評価条件もますます過酷な条件
で行なわれる傾向にあり、このため結晶性石英粉中の不
純物量が無視し得ない状況になっている。

このような不純物のうちで、特にハロゲンやアルカリ性
金属は吸湿時におけるリーク電流の増大、電極の腐食及
び高温でのＭＯ３特性の低下等の樹脂の信転性を失なわ
せるような欠点を与えると考えられるため、これらの不
純物が可及的に除去された結晶性石英粉が望まれる。

光１至概叉 本発明者らは上記事情に鑑み、耐湿特性や熱放散性に優
れた硬化性樹脂組成物につき鋭意研究を進めた結果、結
晶性石英粉を８００〜１４００℃で熱処理した場合に結
晶性石英粉の結晶構造を変化させることがなく、結晶性
石英粉をこのような結晶構造を変化させない温度範囲で
熱処理することにより、結晶性石英中に含まれているハ
ロゲンやアルカリ金属が容易に除去できることを知見す
ると共に、この熱処理した結晶性石英粉、特にその１０
ｇを１２０℃、２．１ｋｇ／ｃＪの加圧熱水５０ｍｊ２
で抽出処理した場合に抽出液中のハロゲンとアルカリ金
属の量がそれぞれ５　ｐｐｍ以下のものを硬化性樹脂組
成物中に配合することにより、得られた硬化性樹脂組成
物が熱放散性に優れ、かつ従来の欠点であった耐湿性と
高温の電気特性が大幅に向上し、このためこの硬化性樹
脂組成物が半導体封止用樹脂等の用途に非常に好適に使
用し得ることを知見し、本発明をなすに至ったものであ
る。

以下、更に詳しく本発明を説明する。

光凱■構底 本発明は結晶性石英粉を配合した硬化性樹脂組成物にお
いて、結晶性石英粉として８００〜１４００℃の温度で
熱処理した結晶性石英粉を使用したちので、このように
８００〜１４００℃で熱処理した結晶性石英粉を配合し
た硬化性樹脂組成物は高熱伝導性を有し、また高純度で
あることがら半導体封止樹脂用等にを効に使用される。

ここで、本発明の硬化性樹脂組成物に配合する高純度結
晶性石英粉は、望ましくは予め６０メソシユバスに粉砕
した結晶性石英粉を８００〜１４００℃の温度下で不活
性ガス又は空気を流通しながら熱処理することにより得
ることができ、このような処理により結晶性石英粉中の
ハロゲンやアルカ　　　　　　゛り金属等の不純物が確
実に減少するものであり、これによって石英粉Ｌｏｇを
１２０℃、　　２．１　ｋｇ／ｃｕｔの加圧熱水５０ｎ
＋ｊ！で抽出処理した場合に抽出液中のハロゲンとアル
カリ金属の量がそれぞれ５ｐｐｍ以下の結晶性石英粉が
得られ、この種の結晶性石英粉を充填剤とすることで硬
化性樹脂組成物の耐湿性、熱放散性等の特性をより確実
に向上させることができる。

即ち、本発明において充填剤として用いる熱処理結晶性
石英粉を得る場合、熱処理温度を８００〜１４００℃、
より好ましくは１０００〜１３００℃の範囲とすること
により、結晶性石英粉の結晶構造を変化させることなく
ハロゲンやアルカリ金属を除去し、高純度化石英粉を得
ることができるものである。これに対し、熱処理温度が
８００℃より低いと不純物の除去時間が長くなり、また
１４００℃以上では石英粉の融着や結晶構造の変化が生
じ、好ましくない。この場合熱処理時間は熱処理温度に
よっても異なるが、通常１〜４時間で十分である。また
、結晶性石英粉の熱処理時の粒度は６０メソシユパスと
することが好適で、粒度があまり粗いと粒子の表面積が
小さいので不純物の除去に長時間を要すると共に、除去
が完全に行なわれない場合が生じる。

上述したようにして８００〜１４００℃の温度で熱処理
することによって得られる結晶性石英粉は、これを硬化
性樹脂組成物中に添加するに際しては、その使用態様に
よっても相違するが、上記粒度のまま使用しても良く、
更に目的の粒度分布に粉砕した後、添加するようにして
も良い。

例えば、本発明の熱処理された結晶性石英粉を半導体封
止用樹脂の充填剤として使用する場合、平均粒径２〜２
０μｍ、最大粒径１５０μｍ以下のものを主として使用
する。

一方、パシベーション樹脂の充填剤として使用する場合
、平均粒径０．５〜１０μｍのものを使用することが膜
の均−性及び強度の面から好適である。

なお、本発明の高純度石英粉は他の結晶性石英粉、溶融
石英粉、微粉末シリカ等と混合して使用することもでき
、またアルミナ粉末、窒化珪素、ボロンナイトライド等
の高熱伝導性を有する無機質充填剤等と混合使用するこ
とも可能である。

ここで、本発明の熱処理された結晶性石英粉の添加量は
硬化性樹脂組成物の種類、使用目的等により異なり、特
に限定されないが、一般に組成物全体の１０〜９０％（
重量髭、以下同じ）である。

例えば、硬化性樹脂組成物が熱伝導性を目的とした場合
には５０〜９０％とすることが好ましい。

また、半導体素子のパシベーション膜として用いる場合
には、ポリイミド樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂に対し
、前記石英粉を５〜５０％添加することが好ましく、こ
れにより得られた硬化性樹脂組成物は熱伝導性の良好な
パシベーション膜として好適に使用される。

本発明の結晶性石英粉が配合される熱硬化性樹脂の種類
は特に制限されず、樹脂組成膜の使用目的等に応じ適宜
選定されるが、例示するとエポキシ樹脂、フェノール樹
脂、シリコーン樹脂、シリコーン・エポキシ樹脂、ポリ
イミド系樹脂等を挙げることができる。

この場合、エポキシ樹脂としては、例えば主成分である
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂又はノボラック型エポ
キシ樹脂にフェノールノボラック、酸無水物又はアミン
誘導体の如き硬化剤と三級アミン誘導体、有機ホスフィ
ン、有機第三ホスフィンとπ結合を有する化合物のベタ
イン型付加物、有機ホスホニウム塩等の硬化促進剤を用
いたものを挙げることができる。この場合、耐クラツク
性や低応力化を目的として各種シリコーン化合物、ポリ
ブタジェン誘導体やこれらポリブタジェン誘導体と芳香
族基を有する有機重合体との共重合物又は溶融混合物等
を添加することもできる。

また、フェノール樹脂としては、例えばレゾールタイプ
のフェノール樹脂又はフェノールノボラックとへキサミ
ン等の硬化剤とから構成されたものを挙げることができ
る。

更に、シリコーン樹脂としては、シリコーンレジンから
ゴム或いはゲルタイプのものまで各種のものを使用でき
、またこの種のシリコーン樹脂を硬化するに際しては熱
硬化から室温硬化まで各種の方法を採用することができ
る。

なお、本発明の硬化性樹脂組成物には、上述した熱硬化
性樹脂、石英粉に加え、必要により使用目的に応じた種
々の助剤を添加することができる。

例えば、難燃化剤として臭素含有化合物、難燃助剤とし
てアンチモン化合物、着色剤としてカーボンブランク、
またこれら無機材料と樹脂との結合を行なうために各種
のシリコーン系カップリング剤、チタン系カップリング
剤及びジルコニウム系カップリング剤等を単独で又は併
用して用いることができる。

また、これらの硬化性樹脂組成物の使用方法としては圧
縮成形、トランスファー成形、射出成形等により成形す
る方法、スピンナー等によるコーティング法、ポツティ
ングやディッピング等による方法などが採用し得る。こ
の場合、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等は金型を用い
て成形することができ、この金型からの成形樹脂の離型
を良くするため、金属石けん、シリコーン等各種離型剤
を用いることができる。

発！３υ火果 本発明の硬化性樹脂組成物は８００〜１４００℃の温度
で熱処理した結晶性石英粉を配合充填したことにより、
ハロゲンやアルカリ金属の含有量が極めて少なく、高純
度であることから半導体の封止用樹脂として耐湿性、高
温特性における高い信頼性をもって使用される。また、
本発明に係る樹脂組成物はこのように耐湿性、高温特性
に優れており、特に今後高密度化してゆ＜ＬＳＩの熱放
散或いは局部応力防止用パシベーション材料や電気部品
の封止樹脂などとして広い用途に使用され得る。

以下、実施例及び参考例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。

〔参考例〕

結晶性石英粉（商品名クリスタライｌ−５Ｋ。

住菊龍森製、平均粒径３１．２μｍ、６０メツシュ全通
）５ｋｇを秤量し、径２０鶴、長さ１ｍの石英管内に充
填した。この場合、充填に当り石英管の上半分は空隙と
して通気可能な状態とした。次に、電気炉中に前記石英
管をセットし、Ｎ２ガスを０．５Ｎｍ３／Ｈｒの量で流
しながら室温から１１００℃まで２００℃／Ｈｒの速度
で昇温し、１１００℃で４時間熱処理を行なった後、２
００℃／Ｈｒの速度で冷却し、高純度石英粉末を製造し
た。

未処理石英粉と上記熱処理により高純度化した石英粉の
物性を比較した結果を第１表に示す。

第１表 それぞれの石英粉Ｌｏｇ及び蒸留水５０ｍｌを耐圧容器
中に入れ、１２０℃で２０時間抽出し、抽出水中のイオ
ン性不純物、ｐ）！及び電気伝導度を８周ぺた。

Ｘ線回折 高純度化石英粉と未処理石英粉のＸ線回折を行なった結
果、両者の結晶構造における差は全くｉめられなかった
。

〔実施例１〜４．比較例１〜３〕 第２表に示した組成の樹脂組成物を製造し、それぞれの
物性を調べた。結果を第３表に示す。

なお、各物性の測定方法は下記の通りである。

（１）　　抽出水中の不純物 厚さ２酊、直径５０龍の成形片（１７５℃で１２０秒成
形後、１８０℃で４時間ポストキュアする）を粉砕し、
１００メツシユパスの粉末１０ｇを耐圧容器にとり、イ
オン交換水を５０ｍ／加え、密封する。容器を１２０℃
の恒温器中に入れ、２０時間静置加熱して不純物の抽出
を行った。加熱終了後、室温まで冷却し、容器を開封し
、決別後が液について各々次の項目を測定した。

ｐＨ：　ｐＨメータ 電気伝導度　　：電気伝導度計 Ｃβ−イオン　　：イオンクロマトグラフＮａ”、　　
Ｋ”イオン：炎光分光分析計（２）耐湿性（アルミ電極
腐食性） アルミニウム配線を施したＳｉチップを１４ピンＤＩＰ
のフレームにグイボンドした後、実施例及び比較例の樹
脂組成物を用いて成形封止した。次いで、これを１８０
℃で４時間ポストキュアーした。

その後プレソシャクッカ（１会０℃、２．１ｋｇ／ａｎ
りに放置し、アルミニウム配線のオープン不良を測定し
、１０％不良までの時間を求めた。

〔実施例５〜７．比較例４，５〕 第４表に示した期成の樹脂組成物を製造し、それぞれの
物性を調べた。結果を第５表に示す。

なお、物性の測定方法等は前記実施例１〜４と同様であ
る。

第　　　４　　　表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、結晶性石英粉を配合した硬化性樹脂組成物において
   、結晶性石英粉として８００〜１４００℃の温度で熱処
   理したものを使用したことを特徴とする硬化性樹脂組成
   物。 ２、結晶性石英粉が、結晶性石英粉１０ｇを１２０℃、
   ２．１ｋｇ／ｃｍ＾２の加圧熱水５０ｍｌで抽出処理し
   た場合に抽出液中のハロゲンとアルカリ金属の量がそれ
   ぞれ５ｐｐｍ以下になるものである特許請求の範囲第１
   項記載の硬化性樹脂組成物。