KR101406571B1

KR101406571B1 - 실리카 분말, 그의 제조 방법 및 이를 이용한 조성물

Info

Publication number: KR101406571B1
Application number: KR1020107002199A
Authority: KR
Inventors: 슈지 사사키; 히데토시 나이토; 케이시 이이즈카; 야스히사 니시
Original assignee: 덴키 가가쿠 고교 가부시기가이샤
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2014-06-11
Also published as: CN101743198B; MY150827A; US8480990B2; KR20100065271A; WO2009017058A1; CN101743198A; JPWO2009017058A1; JP5380290B2; US20100204383A1

Abstract

본 발명은 유동성과 충전성이 우수하고, 게다가 버 발생이 적은 실리카 분말, 그의 제조 방법, 및 이를 고무 및 수지의 적어도 한쪽에 함유하는 조성물, 특히 봉지재를 제공한다. 초미분말을 0.1 내지 20 질량％ 포함하는 평균 구형도가 0.85 이상인 실리카 분말로, 초미분말이 동적 광산란식 입도 분포 측정기로 측정된 입도로, 평균 입경이 150 내지 250 ㎚이고, 입경 100 ㎚ 이하의 입자 함유율이 10 질량％ 미만(0 질량％를 포함하지 않음)이면서, 입경이 100 ㎚ 초과 150 ㎚ 이하인 입자 함유율이 10 내지 50 질량％인 실리카 분말이 제공된다. 또한, 실리카 분말 원료를 연소 버너로 형성된 1750℃ 이상의 고온장에 분사하여 열 처리할 때, 상기 고온장의 형성 범위를 연소 버너의 선단부로부터 3.0 내지 4.5 m까지의 부분으로 하고, 그 고온장에 금속 실리콘 분말을 0.05 내지 10 질량％ 함유시킨 실리카 분말 원료를 분사하는 실리카 분말의 제조 방법, 및 본 발명의 실리카 분말을 이용한 봉지재를 제공한다.

Description

실리카 분말, 그의 제조 방법 및 이를 이용한 조성물{SILICA POWDER, METHOD FOR PRODUCTION OF THE SAME, AND COMPOSITION USING THE SAME}

본 발명은 실리카 분말, 그의 제조 방법 및 이를 이용한 조성물에 관한 것이다.

최근 들어 전자 기기의 소형 경량화, 고성능화의 요구에 따라 반도체 패키지의 소형화, 박형화, 미세 피치화가 가속화되고 있다. 또한, 실장 방법도 고밀도 실장이 용이한 표면 실장이 주류가 되고 있다. 이러한 상황하에서 반도체 봉지 재료(이하, "봉지재"라 함)에도 고성능화가 요구되어, 땜납내열성, 내습성, 저열팽창성, 전기 절연성의 추가적인 향상의 요구가 있다. 이를 실현하기 위해, 실리카 분말의 입도 분포의 변동계수를 10％ 이하로 하여 입도 분포를 샤프하게 하거나(하기 특허 문헌 1 참조), 입경이 45 ㎛ 이상인 입자의 구형도를 0.75 내지 1.0으로 하여 조분말 영역의 구형도를 높게 하거나(하기 특허 문헌 2 참조), 평균 입경 0.1 내지 1 ㎛ 정도의 구형 미소 실리카 분말을 소량 첨가하는(하기 특허 문헌 3 참조) 등의 방법이 제안되어, 봉지재의 유동성과 충전성의 향상이 도모되었다. 그러나, 이들 특성이 양호해진 나머지, 성형시의 금형의 에어 벤트부로부터 봉지재가 넘쳐나오는 버(burr, flash) 발생 문제가 대두되었다.

일본 특허 공개 제(평)11-124504호 공보 일본 특허 공개 제2004-123849호 공보 일본 특허 공개 제(평)5-239321호 공보

본 발명의 목적은 유동성과 충전성이 우수하고, 버의 발생이 더 적은 봉지재의 제조에 적합한 실리카 분말, 그의 제조 방법, 및 이를 이용한 고무 및/또는 수지의 조성물, 특히 반도체 봉지재를 제공하는 것이다.

본 발명은 초미분말을 0.1 내지 20 질량％ 포함하는 평균 구형도가 0.85 이상인 실리카 분말로서, 초미분말이 동적 광산란식 입도 분포 측정기로 측정된 입도에 있어서 평균 입경이 150 내지 250 ㎚이고, 입경 100 ㎚ 이하의 입자 함유율이 10 질량％ 미만(0 질량％를 포함하지 않음)이면서, 입경이 100 ㎚ 초과 150 ㎚ 이하인 입자 함유율이 10 내지 50 질량％인 것을 특징으로 하는 실리카 분말이다.

본 발명에서는 실리카 분말의 입도 구성이, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정기로 측정된 평균 입경이 5 내지 50 ㎛이고, 적어도 2개의 산을 갖는 다봉성(多峰性)의 입도 분포를 갖고, 제1 산의 극대치가 3 내지 15 ㎛, 제2 산의 극대치가 20 내지 80 ㎛의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 실리카 분말 원료를 연소 버너로 형성된 1750℃ 이상의 고온장에 분사하여 열 처리함에 있어서, 상기 고온장의 형성 범위를 연소 버너의 선단부로부터 3.0 내지 4.5 m까지의 부분으로 하고, 그 고온장에 금속 실리콘 분말을 0.05 내지 10 질량％ 함유시킨 실리카 분말 원료를 분사하는 것을 특징으로 하는 실리카 분말의 제조 방법이다.

본 발명에서 사용하는 실리카 분말 원료로서는 금속 실리콘 분말을 0.05 내지 10 질량％ 함유한 천연 규석 분쇄물이 바람직하다.

또한, 본 발명은 본 발명의 실리카 분말을 고무 및 수지의 적어도 한쪽에 10 내지 99 질량％를 함유하는 조성물이다.

또한, 본 발명은 수지가 에폭시 수지인 본 발명의 조성물로 이루어지는 봉지재이다.

본 발명에 따르면, 유동성과 충전성이 우수하고, 버의 발생이 더 적어지는 실리카 분말이 얻어지고, 그 실리카 분말을 고무 및 수지의 적어도 한쪽에 함유시킨 조성물, 특히 봉지재를 제공할 수 있다.

본 발명의 실리카 분말은 초미분말을 0.1 내지 20 질량％ 함유하고 있다. 본 발명의 실리카 분말 중의 초미분말이란, 입경이 0.45 ㎛ 미만이고, 동적 광산란식 입도 분포 측정기로 측정된 입도에 있어서 평균 입경이 150 내지 250 ㎚이고, 게다가 입경 100 ㎚ 이하의 입자 함유율이 10 질량％ 미만(0 질량％를 포함하지 않음)이면서, 입경이 100 ㎚ 초과 150 ㎚ 이하인 입자 함유율이 10 내지 50 질량％로 구성되어 있고, 재질이 실리카로 정의된다. 이 초미분말의 함유율이 0.1 질량％ 미만이면 버 감소의 효과가 없어진다. 또한, 20 질량％를 초과하면 실리카 분말을 수지 등에 고충전시켰을 때에 증점하여 유동성과 충전성이 악화된다. 특히 바람직한 초미분말의 함유율은 1 내지 15 질량％이다.

초미분말의 평균 입경이 150 ㎚ 미만이면, 버 감소 효과는 있지만, 용융 점도가 커지기 때문에 유동성과 충전성이 악화된다. 한편, 평균 입경이 250 ㎚를 초과하면 유동성과 충전성은 향상되지만, 버 감소 효과가 작아진다. 바람직한 초미분말의 평균 입경은 170 내지 210 ㎚이다. 또한, 초미분말의 입경 100 ㎚ 이하의 입자 함유율과 입경이 100 ㎚ 초과 150 ㎚ 이하인 입자 함유율이 상기 범위 외이면, 실리카 분말의 밀충전 구조에 기여하지 않는 입자가 많아져, 수지 등에 고충전시켰을 때에 증점하여 유동성과 충전성이 악화된다. 입경 100 ㎚ 이하의 입자의 바람직한 함유율은 2 내지 9 질량％이고, 입경이 100 ㎚ 초과 150 ㎚ 이하인 입자의 바람직한 함유율은 15 내지 40 질량％이다.

초미분말의 입도 구성은 동적 광산란식 입도 분포 측정기("Nanotorac 150", 니키소사 제조)로 자동 측정된다. 시료에는 실리카 분말 3 g과 물 27 g의 배합물을 200 W 출력의 초음파 균질기로 3분간 교반하여 실리카 농도 10 질량％의 슬러리를 제조하고, 이를 1000G로 13분간 원심 분리를 행하여 조대 입자를 침강시켜 그의 상청액 20 ml를 이용하였다. 입도 분포의 해석은 0.003 내지 6.5 ㎛의 입경 범위를 43 분할하여 행하였다. 물의 굴절률로서는 1.33, 실리카 분말의 굴절률로서는 1.46을 이용하였다.

본 발명의 실리카 분말의 평균 구형도는 0.85 이상이다. 실리카 분말의 구형도가 높을수록 봉지재 중의 구름 저항이 작아져 유동성이 향상되기 때문에, 평균 구형도는 0.90 이상인 것이 특히 바람직하다.

평균 구형도의 측정은 이하와 같다. 실체 현미경(예를 들면 니콘사 제조, 상품명 "모델 SMZ-10형") 등으로 촬영한 입자상을 화상 해석 장치(예를 들면 마운텍사 제조, 상품명 "Mac View")에 취입하고, 사진으로부터 입자의 투영 면적(A)과 주위 길이(PM)를 측정한다. 주위 길이(PM)에 대응하는 진원의 면적을 (B)로 하면, 그의 입자의 구형도는 A/B가 되기 때문에, 시료의 주위 길이(PM)와 동일한 주위 길이를 갖는 진원을 상정하면, PM=2πr, B=πr²이므로, B=π×(PM/2π)²가 되어, 개개의 입자의 구형도는 구형도=A/B=A×4π/(PM)²가 된다. 이와 같이 하여 얻어진 임의의 입자 200개의 구형도를 구하여 그의 평균치를 평균 구형도로 한다.

본 발명의 실리카 분말은 평균 입경이 5 내지 50 ㎛, 바람직하게는 8 내지 40 ㎛이고, 적어도 2개의 산을 갖는 다봉성의 빈도 입도 분포를 갖는 것인 것이 바람직하다. 즉, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정기("모델 LS-230", 벡크만 콜터사 제조)로 측정된 입도에 있어서, 적어도 2개의 산을 갖는 다봉성의 빈도 입도 분포를 갖고, 제1 산의 극대치가 3 내지 15 ㎛, 바람직하게는 4 내지 13 ㎛, 제2 산의 극대치가 20 내지 80 ㎛, 바람직하게는 25 내지 65 ㎛의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 실리카 분말의 밀충전 구조의 형성이 용이해져, 수지 등에 고충전하는 것이 더욱 용이해진다.

레이저 회절 산란식 입도 분포 측정용 시료의 제조는 매체로서 물을 이용하고, PIDS(Polarization Intensity Differential Scattering) 농도를 45 내지 55 질량％로 조정하여 200 W 출력의 초음파 균질기에 1분간 걸어 행하였다. 입도 분포의 해석은 0.04 내지 2000 ㎛의 범위를 입경 채널이 log(㎛)=0.04의 폭으로 116 분할로 하여 행하였다. 물의 굴절률로서는 1.33, 실리카 분말의 굴절률로서는 1.46을 이용하였다.

본 발명의 실리카 분말은 결정질 실리카를 고온에서 용융시킨 비정질 실리카 분말인 것이 바람직하다. 이에 따라, 반도체칩과 봉지재의 열팽창률의 차이가 작아지고, 게다가 땜납내열성, 내습성이 더욱 높아져, 금형 마모가 적어지는 이점이 있다. 비정질률은 분말 X선 회절 장치, 예를 들면 "모델 Mini Flex"(리가꾸(RIGAKU)사 제조)를 이용하여, CuKα선의 2θ가 26° 내지 27.5°의 범위에서 X선 회절 분석을 하고, 특정 회절 피크의 강도비로부터 구해진다. 즉, 결정질 실리카는 26.7°에 주 피크가 존재하지만, 비정질 실리카에서는 피크는 존재하지 않는다. 비정질 실리카와 결정질 실리카가 혼재해 있으면, 결정질 실리카의 비율에 따른 26.7°의 피크 높이가 얻어지기 때문에, 결정질 실리카 표준 시료의 X선 강도에 대한 시료의 X선 강도의 비로부터 결정질 실리카 혼재비(=시료의 X선 회절 강도/결정질 실리카의 X선 회절 강도)를 산출하고, 비정질률(％)=(1-결정질 실리카 혼재비)×100의 식에 의해 구해진다.

본 발명의 실리카 분말은 본 발명의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 이 때, 노내 온도와 실리카 분말 원료의 분사량에 의해 실리카 분말의 평균 구형도를 증감시킬 수 있다. 또한, 실리카 분말 원료의 평균 입경에 의해 실리카 분말의 평균 입경을 증감시킬 수 있다. 실리카 분말의 초미분말의 함유율과 다봉성 분포의 증감 방법에 대해서는 후술한다.

본 발명의 제조 방법은 실리카 분말 원료를 노내 온도가 1750℃ 이상, 바람직하게는 1780℃ 이상인 고온장에 분사하여 용융·구형화하는 방법에 있어서, 연소 버너로부터 가연성 가스와 산소 가스를 분사하여, 노내 온도가 1750℃ 이상인 고온장을, 연소 버너 선단부로부터 3.0 내지 4.5 m, 바람직하게는 3.5 내지 4.5 m까지의 위치에 형성시키는 것, 그리고, 그 고온장에 금속 실리콘 분말을 0.05 내지 10 질량％ 함유시킨 실리카 분말 원료를 분사하는 것이 필수 요건이 된다.

본 발명에 이용하는 금속 실리콘 분말은 Si 순도가 99.0 질량％ 이상이 바람직하고, 99.5 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에 이용하는 실리카 분말 원료 중의 금속 실리콘 분말 이외의 재료로서는 천연 규석, 고순도 규사, 석영, 수정 등의 천연으로 산출되는 실리카 함유 광물의 분말이나, 침강 실리카, 실리카겔 등의 합성법에 의해 제조된 고순도 실리카 분말 등을 들 수 있다. 그 중에서도 비용이나 입수 용이함 등을 고려하면, 천연 규석 분쇄물이 가장 바람직하다. 천연 규석 분쇄물은 진동밀, 볼밀 등의 분쇄기로 분쇄된 다양한 평균 입경의 것이 시판되고 있어, 원하는 평균 입경의 천연 규석 분쇄물을 적절히 선택하면 된다.

본 발명에서는 노내 온도가 1750℃ 이상인 고온장이, 선행 기술에서는 연소 버너 선단부로부터 1.0 내지 2.5 m 정도까지였던 데 반해, 연소 버너 선단부로부터 3.0 내지 4.5 m까지 길게 한 것에 특징이 있다. 노내 온도가 1750℃ 이상인 고온장이, 연소 버너 선단부로부터 3 m 미만까지밖에 형성되어 있지 않으면, 초미분말의 입자 성장이 충분하지 않게 되어 초미분말의 생성이 곤란해진다. 게다가, 실리카 분말의 평균 구형도도 0.85 미만이 된다. 한편, 노내 온도가 1750℃ 이상인 고온장이, 연소 버너 선단부로부터 4.5 m를 초과하여 형성되어 있으면, 생성된 초미분말이 너무 입자 성장하여, 이 또한 초미분말의 생성이 곤란해진다. 노내 온도는 노 내벽으로부터 5 cm의 위치를 알루미나제 보호관(두께: 3 mm)을 이용한 B 열전대(사카키 코포레이션사 제조, 형번: HD2128.2, 보상도선: Cu)로 측정하였다.

노내 온도가 1750℃ 이상인 고온장의 형성 영역을 본 발명과 같이 길게 하기 위해서는 가연성 가스의 분사량을 늘리거나, 노체 내로의 외기 유입량을 적게 하거나, 노체 직경을 작게 하거나, 실리카 분말 원료의 분사량을 감소시키는 등의 조건을 적절히 제어하여 수행한다. 예를 들면, 가연 가스의 분사량이 60 내지 100 Nm³/hr, 산소 가스의 분사량이 300 내지 500 Nm³/hr, 외기 유입량이 50 내지 100 Nm³/hr, 실리카 분말 원료의 분사량이 100 내지 250 kg/hr의 범위 내에서 선택하여 수행한다.

본 발명에 있어서, 실리카 분말 원료 중의 금속 실리콘 분말의 함유율이 0.05 질량％ 미만이면, 금속 실리콘의 증발에 의해 발생하는 기상 성분(SiO 함유 가스)이 적어지기 때문에, 실리카 분말 중의 초미분말의 함유율이 0.1 질량％ 미만이 된다. 한편, 실리카 분말 원료 중의 금속 실리콘 분말의 함유율이 10 질량％를 초과하면, SiO 함유 가스의 발생이 많아지기 때문에, 실리카 분말 중의 초미분말의 함유율이 20 질량％를 초과하여, 어느 경우든 본 발명의 실리카 분말을 제조할 수 없다. 실리카 분말 원료 중의 금속 실리콘 분말의 특히 바람직한 함유율은 0.5 내지 7.5 질량％이다.

실리카 분말 원료 중의 실리카 분말 및 금속 실리콘 분말 이외의 성분은 Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO 등이 있지만, 이들의 함유율은 총량으로 0.5 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.3 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

실리카 분말과 초미분말을 기계적으로 혼합하여, 초미분말을 0.1 내지 20 질량％ 함유하는 실리카 분말을 제조하기보다, 본 발명과 같이 고온장에서 초미분말을 생성시키면서 실리카 분말에 혼입시키는 편이, 초미분말끼리의 응집을 방지하여 실리카 분말 중에 단분산시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 실리카 분말 중의 초미분말의 함유율은 실리카 분말 원료 중의 금속 실리콘 분말의 함유율에 따라 증감시킬 수 있다.

실리카 분말 중의 초미분말의 함유율은 에탄올과 실리카 분말의 배합물을 200 W 출력의 초음파 균질기에 3분간 걸어 실리카 분말 10 질량％의 실리카 슬러리를 제조하고, 이를 개구 크기 0.45 ㎛의 멤브레인 필터 상에 자연 유하시켜 멤브레인 필터를 통과한 분말량을 측정하고, 이를 실리카 분말 중의 백분율로 함으로써 산출한다(실리카 중의 초미분말의 함유율(％)= (필터 통과된 실리카 분말량/측정에 제공한 실리카 분말량)×100).

제1 산의 극대치가 3 내지 15 ㎛, 제2 산의 극대치가 20 내지 80 ㎛ 범위 내에 있는 2개의 산을 갖는 다봉성 입도 분포의 실리카 분말은 각각의 입경 범위에 있고, 게다가 초미분말을 0.1 내지 20 질량％ 포함한 실리카 분말을 상술한 방법에 준하여 제조해 두고, 이들의 적절량을 혼합함으로써 제조할 수 있다.

이어서, 본 발명의 조성물에 대하여 설명한다. 본 발명의 조성물은 본 발명의 실리카 분말을 고무 및/또는 수지의 적어도 한쪽에 10 내지 99 질량％ 함유시켜 이루어지는 것이다. 특히, 수지가 에폭시 수지인 조성물은 봉지재로서 바람직하다.

조성물에 이용하는 고무를 예시하면, 실리콘 고무, 우레탄 고무, 아크릴고무, 부틸 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에틸렌아세트산비닐 공중합체 등이다.

또한, 조성물에 이용하는 수지를 예시하면, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르, 불소 수지, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드 등의 폴리아미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리페닐렌술피드, 전체 방향족 폴리에스테르, 폴리술폰, 액정 중합체, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트, 말레이미드 변성 수지, ABS 수지, AAS(아크릴로니트릴-아크릴 고무·스티렌) 수지, AES(아크릴로니트릴·에틸렌·프로필렌·디엔 고무-스티렌) 수지 등이다.

봉지재용 수지로서는 1 분자 중에 에폭시기를 2개 이상 갖는 에폭시 수지가 바람직하다. 예시하면, 페놀노볼락형 에폭시 수지; 오르토크레졸노볼락형 에폭시 수지; 페놀류와 알데히드류의 노볼락 수지를 에폭시화한 것; 비스페놀 A, 비스페놀 F 및 비스페놀 S 등의 글리시딜에테르, 프탈산이나 다이머산 등의 다염기산과 에포클로르히드린과의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜에스테르산 에폭시 수지; 선상 지방족 에폭시 수지; 지환식 에폭시 수지; 복소환식 에폭시 수지; 알킬 변성 다관능 에폭시 수지; β-나프톨노볼락형 에폭시 수지; 1,6-디히드록시나프탈렌형 에폭시 수지; 2,7-디히드록시나프탈렌형 에폭시 수지; 비스히드록시비페닐형 에폭시 수지; 난연성을 부여하기 위해 브롬 등의 할로겐을 도입한 에폭시 수지 등이다. 그 중에서도 내습성이나 땜납 리플로우 내성 측면에서 오르토크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스히드록시비페닐형 에폭시 수지, 나프탈렌 골격의 에폭시 수지 등이 최적이다.

에폭시 수지의 경화제는 에폭시 수지와 반응하여 경화시키는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예시하면, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르시놀, 클로로페놀, t-부틸페놀, 노닐페놀, 이소프로필페놀, 및 옥틸페놀로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 혼합물을 포름알데히드, 파라포름알데히드 또는 파라크실렌과 함께 산화 촉매하에서 반응시켜 얻어지는 노볼락형 수지; 폴리파라히드록시스티렌 수지; 비스페놀 A나 비스페놀 S 등의 비스페놀 화합물; 피로갈롤이나 플로로글루시놀 등의 3관능 페놀류; 무수 말레산, 무수 프탈산이나 무수 피로멜리트산 등의 산 무수물; 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐술폰 등의 방향족 아민 등이다.

본 발명의 조성물에는 다음 성분을 필요에 따라 배합할 수 있다.

즉, 저응력화제로서는 실리콘 고무, 폴리술피드 고무, 아크릴계 고무, 부타디엔계 고무, 스티렌계 블럭 공중합체, 포화형 엘라스토머 등의 고무상 물질; 각종 열가소성 수지, 실리콘 수지 등의 수지상 물질; 에폭시 수지, 페놀 수지의 일부 또는 전부를 아미노 실리콘, 에폭시 실리콘, 알콕시 실리콘 등으로 변성한 수지 등을 들 수 있다.

실란 커플링제로서는 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 에폭시실란; 아미노프로필트리에톡시실란, 우레이도프로필트리에톡시실란, N-페닐아미노프로필트리메톡시실란 등의 아미노실란; 페닐트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란 등의 소수성 실란 화합물; 머캅토실란 등을 들 수 있다.

표면 처리제로서는 Zr 킬레이트, 티타네이트 커플링제, 알루미늄계 커플링제 등을 들 수 있다.

난연 보조제로서는 Sb₂O₃, Sb₂O₄, Sb₂O₅ 등을 들 수 있고, 난연제로서는 할로겐화 에폭시 수지나 인 화합물 등을 들 수 있고, 착색제로서는 카본 블랙, 산화철, 염료, 안료 등을 들 수 있다.

나아가 왁스 등의 이형제를 첨가할 수 있다. 그의 구체예를 들면, 천연 왁스류, 합성 왁스류, 직쇄 지방산염의 금속염, 산아미드류, 에스테르류, 파라핀 등이다.

특히 높은 내습 신뢰성이나 고온 방치 안정성이 요구되는 경우에는 각종 이온 포집제의 첨가가 유효하다. 이온 포집제의 구체예로서는, 교와 가가꾸사 제조의 상품명 "DHF-4A", "KW-2000", "KW-2100"이나 도아 고세이 가가꾸 고교사 제조의 상품명 "IXE-600" 등이다.

본 발명의 조성물에는 에폭시 수지와 경화제와의 반응을 촉진시키기 위해 경화 촉진제를 배합할 수 있다. 경화 촉진제로서는 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7, 트리페닐포스핀, 벤질디메틸아민, 2-메틸이미다졸 등이 있다.

본 발명의 조성물은 상기 각 재료의 소정량을 블렌더나 헨셀 믹서 등에 의해 블렌드한 후, 가열 롤, 혼련기, 일축 또는 이축 압출기 등에 의해 혼련한 것을 냉각 후, 분쇄함으로써 제조할 수 있다.

본 발명의 봉지재는 본 발명의 조성물에 있어서 수지가 에폭시 수지로 이루어지는 것이다.

본 발명의 조성물을 이용한 반도체의 봉지 방법에는 트랜스퍼 몰드, 멀티플런저 등의 성형법이 채용된다.

[실시예]

다음으로, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정하여 해석되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 14, 비교예 1 내지 8

일본 특허 공개 제(평)11-71107호 공보의 도시에 준한 장치를 이용하여 구형화 처리를 행하였다. 즉, 노체 직경 2 m의 노체의 상부에 연소 버너를 설치하고, LPG를 60 내지 100 Nm³/hr, 및 산소 가스를 300 내지 500 Nm³/hr 분사하여 노내 온도가 1750℃ 이상인 고온장을 형성하는 한편, 실리카 분말 원료로서 금속 실리콘 분말(Si 순도 99.9 질량％, 평균 입경 5 ㎛)을 0 내지 12 질량％ 함유한 천연 규석 분쇄물(SiO₂ 순도 99.9 질량％, 평균 입경 3 내지 60 ㎛) 100 내지 250 kg/hr을 연소 버너의 중심부로부터 고온장에 분사하여 구형화 처리를 행하였다. 또한, 노체 상부에 설치된 외기 도입구로부터 50 내지 100 Nm³/hr의 공기를 유입하였다. 생성된 실리카 분말을 연소 배기 가스와 함께 블로워로 흡인 수송하고, 사이클론으로부터 포집하였다.

LPG, 산소 가스, 실리카 분말 원료의 분사량, 및 외기 유입량을 상기 범위 내에서 다양하게 변경하여, 노내 온도가 1750℃ 이상이 되는 고온장의 형성 범위를 버너 선단부로부터 2.5 내지 5.0 m까지의 범위로 변경하였다. 이들 조건과, 실리카 분말 원료 중의 금속 실리콘 분말의 함유율, 및 사이클론으로부터 포집한 실리카 분말(실리카 분말 중간체 a 내지 n)의 특성을 표 1에 나타내었다. 또한, 실리카 분말 중간체의 극대치의 조정은 천연 규석 분쇄물의 평균 입경의 조정과 다단 체 분급 조작에 따라 행하였다.

실리카 분말 중간체 a 내지 n을 표 2 및 표 3에 나타내는 다양한 비율로 배합하여 실리카 분말 A 내지 V를 제조하여 특성을 평가하였다. 이들 결과를 표 2(실시예) 및 표 3(비교예)에 나타내었다. 실리카 분말 A 내지 V의 비정질률은 모두 99％ 이상이었다.

다음으로, 실리카 분말 A 내지 V의 봉지재로서의 특성을 평가하기 위해, 질량 기준으로 실리카 분말 A 내지 V 89％에, 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라메틸비페닐형 에폭시 수지 4.6％, 페놀 수지 4.7％, 트리페닐포스핀 0.2％, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 0.6％, 카본 블랙 0.3％, 및 카르나우바 왁스 0.6％(합계 100％)를 가하여 헨셀 믹서로 드라이 블렌드한 후, 얻어진 배합물을 동일 방향 맞물림 이축 압출 혼련기(스크류 직경 D=25 mm, 니딩 디스크 길이 10D mm, 패들 회전수 120 내지 160 rpm, 토출량 4 kg/hr, 히터 온도 95 내지 100℃)로 가열 혼련하였다. 토출물을 냉각 프레스기로 냉각한 후, 분쇄하여 봉지재로 하고, 유동성, 충전성 및 버 길이를 이하의 방법에 따라 평가하였다. 이들 결과를 표 2 및 표 3에 나타내었다.

(1) 유동성(나선형 흐름)

EMMI-I-66(Epoxy Molding Material Institute; Society of Plastic Industry)에 준거한 나선형 흐름 측정용 금형을 부착한 트랜스퍼 성형기를 이용하여 나선형 흐름값을 측정하였다. 트랜스퍼 성형 조건은 금형 온도 175℃, 성형 압력 7.4 MPa, 보압 시간 90초로 하였다.

나선형 흐름값이 클수록 유동성이 양호함을 나타낸다.

(2) 충전성(공극수)

160핀 QFP(Quad Flat Package; 28 mm×28 mm, 두께 3.6 mm, 모의 IC칩 크기 15 mm×15 mm)의 반도체 패키지를 트랜스퍼 성형기를 이용하여 24개 제작하고, 패키지 내에 잔존하는 0.1 mm 이상의 공극수를 초음파 탐상기를 이용하여 카운트하여 1패키지당 공극수를 산출하였다. 트랜스퍼 성형 조건은 금형 온도 175℃, 성형 압력 7.4 MPa, 보압 시간 90초로 하고, 봉지재의 예열 온도를 80℃로 하였다.

(3) 버 길이

32핀 LOC(Lead on Chip) 구조 TSOP(Thin Small Outline Package; 10 mm×21 mm, 두께 1.0 mm, 모의 IC칩 크기 9 mm×18 mm, 리드 프레임 42 합금제)의 반도체 패키지를 트랜스퍼 성형기에 의해 48개 제작하여 버길이를 측정하고 평균하였다. 트랜스퍼 성형 조건은 금형 온도 175℃, 성형 압력 7.4 MPa, 보압 시간 90초로 하였다.

실시예와 비교예의 대비로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실리카 분말이 충전된 봉지재는 실리카 분말의 충전율이 89 질량％이더라도 유동성과 충전성이 우수하고, 버 길이가 짧은 것이었다.

본 발명의 실리카 분말은 자동차, 휴대 전자 기기, 가정 전화 제품 등의 몰딩 컴파운드 등의 수지 성형 부품, 나아가 퍼티, 실링재, 선박용 부력재, 합성 목재, 강화 시멘트 외벽재, 경량 외벽재, 봉지재 등의 충전재로서 사용된다. 또한, 본 발명의 조성물은 유리 직포, 유리 부직포, 기타 유기 기재에 함침 경화시켜 이루어지는, 예를 들면 인쇄 기판용 프리프레그, 프리프레그 1장 또는 복수장을 동박 등과 함께 가열 성형된 전자 부품, 나아가 전선 피복재, 봉지재, 바니시 등의 제조에 사용된다. 또한, 본 발명의 봉지재는 소형, 박형, 미세 피치의 반도체 패키지로의 성형이 용이한 봉지재로서 사용된다.

한편, 2007년 8월 1일에 출원된 일본 특허 출원 제2007-200701호의 명세서, 특허 청구의 범위 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하며, 본 발명의 명세서의 개시로서 도입한다.

Claims

삭제
초미분말을 0.1 내지 20 질량％ 포함하는 평균 구형도가 0.85 이상인 실리카 분말이며,
초미분말이 동적 광산란식 입도 분포 측정기로 측정된 입도에 있어서 평균 입경이 150 내지 250 ㎚이고, 입경 100 ㎚ 이하의 입자 함유율이 10 질량％ 미만(0 질량％를 포함하지 않음)이면서, 입경이 100 ㎚ 초과 150 ㎚ 이하인 입자 함유율이 10 내지 50 질량％인 것이고,
레이저 회절 산란식 입도 분포 측정기로 측정된 평균 입경이 5 내지 50 ㎛이고, 적어도 2개의 산을 갖는 다봉성의 입도 분포를 갖고, 제1 산의 극대치가 3 내지 15 ㎛, 제2 산의 극대치가 20 내지 80 ㎛의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 실리카 분말.
실리카 분말 원료를 연소 버너로 형성된 1750℃ 이상의 고온장에 분사하여 열 처리함에 있어서, 상기 고온장의 형성 범위를 연소 버너의 선단부로부터 3.0 내지 4.5 m까지의 부분으로 하고, 그 고온장에 금속 실리콘 분말을 0.05 내지 10 질량％ 함유시킨 실리카 분말 원료를 분사하는 것을 특징으로 하는 제2항에 기재된 실리카 분말의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 실리카 분말 원료가 금속 실리콘 분말을 0.05 내지 10 질량％ 함유하는 천연 규석 분쇄물인 제조 방법.
제2항에 기재된 실리카 분말을 고무 및 수지의 적어도 한쪽에 10 내지 99 질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제5항에 있어서, 상기 수지가 에폭시 수지인 조성물.
제6항에 기재된 조성물을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지재.