TW201934486A - 非晶質矽石粉末及其製造方法、用途 - Google Patents

非晶質矽石粉末及其製造方法、用途 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種非晶質矽石粉末、及含有其而成的樹脂組成物，該非晶質矽石粉末絕緣可靠性極高，且可調製高成形性之半導體密封材。一種非晶質矽石粉末，其特徵為：平均粒徑為3μm以上50μm以下，250μm以上的乾式篩殘留率為5.0質量%以下，且以特定方法測定之45μm以上之磁化粒子的個數為0個。

Description

非晶質矽石粉末及其製造方法、用途
本發明係有關於一種非晶質矽石粉末及其製造方法、用途。
因應電子設備之小型輕量化及高性能化的要求，半導體的小型化、薄型化及高密度組裝化急速進展。因此，半導體的構造也從以往的引線框架型，擴增至有利於薄型化及高密度組裝化的區域陣列型。再者，近年來變得亦積極採用一個半導體封裝內積層、搭載多個IC晶片的堆疊式晶片構造、多晶片構造，半導體構造的複雜化、高密度組裝化益發進展。又，隨著半導體的小型化、薄型化及高密度組裝化的進展，半導體內部之金線的配線間隔也變窄，金線間隔為50μm左右者亦已實用化。
為了對封裝(密封)半導體的半導體密封材賦予低熱膨脹性、焊料耐熱性、電絕緣性等特性，而於環氧樹脂中填充無機質粉末，特別是非晶質矽石粉末；惟非晶質矽石粉末，在其製造步驟中有時會混入異物之微細金屬質粒子。這是因為非晶質矽石粉末之製造設備的一部分一般係以鐵或不鏽鋼等金屬所作成，其表面在將 上述粉末粉碎時、以氣流輸送時、進行分級或篩分時、進行摻合時等係被粉末削落。如此，若金屬質異物混入填充於半導體密封材的非晶質矽石粉末中，則引起半導體的線等配線間的短路(short)的可能性會變高。此等金屬質粒子大多包含磁化粒子，而檢討各種去除混入非晶質矽石粉末的磁化粒子的嘗試。
作為去除非晶質矽石粉末中的磁化粒子之技術，有揭示一種方法，其係將含有金屬質粒子的球狀矽石粉末置入硫酸水溶液中，將金屬質粉末溶解、去除(專利文獻1)。然而，此方法中，需將酸處理後的球狀矽石粉末進行洗淨、加熱乾燥、軋碎，不僅耗費龐大的成本，在加熱乾燥步驟、用以粉末化的軋碎步驟中，尚有金屬質粒子會再度混入之風險大的問題。又，由於殘留之硫酸離子，亦發生填充有該球狀矽石粉末之半導體密封材的可靠性會降低的問題。又，有揭示一種方法，其係使非磁性金屬氧化物粉末分散於有機溶媒、或超過60℃的溫水中並使其接觸磁鐵而去除磁化粒子(專利文獻2)。然而，此方法中，使用有機溶媒時耗費龐大成本，又，由於磁化粒子去除後若直接加熱乾燥，則有使用之有機溶劑的官能基遮蔽無機粉末表面之虞，而有可能對半導體密封材的特性造成不良影響。使用溫水時，加熱乾燥時會發生粉末彼此的堅固凝聚，而有填充有此無機粉末之半導體密封材的密封時的流動壓力上升，使細線化的金線變形，即發生所謂金線偏移(wire sweep)之不良情形的問題點。因此，對於尖端的半導體密封材，為了 達成高絕緣可靠性而要求磁化粒子極少，且要求金線偏移量小的高成形性，惟尚未存在充分滿足此等要求之特性的半導體密封材。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-005346號公報
[專利文獻2]日本特開2005-187302號公報
本發明目的在於提供一種絕緣可靠性極高，且可調製高成形性之半導體密封材的非晶質矽石粉末，且在於提供一種含有其而成的樹脂組成物。
本發明人為了達成上述目的而致力進行研究的結果，發現一種可達成此目的之非晶質矽石粉末。本發明係基於該見解者，可提供以下態樣。
(1)一種非晶質矽石粉末，其特徵為：平均粒徑為3μm以上50μm以下，250μm以上的乾式篩殘留率為5.0質量%以下，且以下述方法測定之45μm以上之磁化粒子的個數為0個；[磁化粒子的測定方法]在1000mL燒杯中添加非晶質矽石粉末50g與離子交換水800g而調製漿液；一邊藉由攪拌裝置以旋轉數 550rpm每隔5秒鐘將此漿液翻轉，一邊使被覆有厚度20μm之橡膠製套之長度150mm、直徑25mm、磁力12000高斯的棒磁石浸漬於其中1分鐘，而捕捉磁化粒子；將捕捉有磁化粒子的棒磁石由漿液中取出，在空的燒杯上卸除橡膠製套，一邊以離子交換水洗淨橡膠製套，一邊使磁化粒子脫離，而使磁化粒子分散於水中；藉由將所得分散液澆注於裝設有直徑25mm之尼龍過濾器(孔徑35μm)的抽氣過濾裝置，而於尼龍過濾器上回收磁化粒子；將回收有磁化粒子之尼龍過濾器載置於顯微鏡上，以100倍之倍率，一邊移動過濾器整個區域，一邊量測回收於尼龍過濾器上之磁化粒子當中45μm以上之磁化粒子的個數。
(2)如前述(1)記載之非晶質矽石粉末，其中最大粒徑為75μm以下。
(3)如前述(1)或(2)記載之非晶質矽石粉末，其中10μm以上之粒子的平均球形度為0.80以上。
(4)一種如前述(1)至(3)記載之非晶質矽石粉末的製造方法，其特徵為具有：使用60℃以下的水來調製非晶質矽石粉末濃度40質量%以下的水漿液之步驟；在具有沿垂直方向重疊10張以上之孔徑0.5mm以上15mm以下且磁力14000高斯以上的篩網之磁選區的循環 管線中，一邊使前述水漿液由下至上以0.2cm/s以上5cm/s以下的流速循環通過磁選區，一邊去除非晶質矽石粉末中所含之磁化粒子之步驟；及將容器內的溫度設為130℃以上300℃以下，於容器上部設置雙流體噴嘴，由該雙流體噴嘴的中心部饋入含有去除磁化粒子之非晶質矽石粉末的水漿液，同時自雙流體噴嘴的外側噴射乾燥空氣，以漿液液滴的噴霧速度為50m/s以上250m/s以下使漿液進行噴霧乾燥之步驟。
(5)一種樹脂組成物，其係含有如前述(1)至(3)中任一項記載之非晶質矽石粉末而成。
(6)一種半導體密封材，其係使用如前述(5)記載之樹脂組成物。
根據本發明，可提供一種絕緣可靠性極高，且可調製具有高成形性之半導體密封材的非晶質矽石粉末及其樹脂組成物。
[實施發明之形態]
以下詳細說明本發明。
本發明實施形態之非晶質矽石粉末的平均粒徑需為3μm以上50μm以下。平均粒徑若小於3μm， 則細的粒子變得過多，當填充於樹脂時，半導體密封材的黏度上升，金線偏移量增加。另一方面，平均粒徑若超過50μm，則粒徑較大之粒子的比例變得過多，此等粒徑較大之粒子與金線碰撞的頻率增加，因此金線偏移量仍增加。更佳之平均粒徑為5μm以上50μm以下，再更佳為5μm以上35μm以下，進而更佳為20μm以上35μm以下。
於本說明書中，非晶質矽石質粉末的平均粒徑係基於利用雷射繞射光散射法之質量基準之粒度測定的值，係使用MicrotracBEL公司製「Microtrac MT3300EX2」來測定。使非晶質矽石質粉末分散於六偏磷酸鈉1質量%水溶液中。將裝置的循環速度設定為80，以濃度成為適當範圍內的方式投入測定試樣。以超音波功率40W使其分散240秒鐘後，實施測定。粒度分布測定係以粒徑通道為0.1、0.7、1、1.5、2、3、4、6、8、12、16、24、32、48、64、96、128、192μm來進行。於測定之粒度分布中，累計質量為50%的粒徑為平均粒徑。
本發明實施形態之非晶質矽石粉末其250μm以上的乾式篩殘留率需為5質量%以下。此外，本說明書中，所謂「250μm以上的乾式篩殘留率」係指粒徑250μm以上的粒子，即無法通過孔徑250μm的乾式篩而殘留之粒子(即篩上)的比率。乾式篩殘留率高，意指含有較多凝聚粒子，250μm以上的乾式篩殘留率若超過5.0質量%，則填充於樹脂而作為半導體密封材使用時，樹 脂中之非晶質矽石的分散性降低，因此半導體密封材的黏度上升，金線偏移量增加。更佳之250μm以上的乾式篩殘留率為3.0質量%以下，再更佳為小於0.5質量%。
於本說明書中，非晶質矽石粉末之250μm以上的乾式篩殘留率係以下述方法測定。對Powder Tester(Hosokawa Micron公司製「PT-E型」)裝設孔徑250μm的篩子。於篩子上平穩地載置非晶質矽石質粉末2g，將篩子的振幅設定為1mm並振動60秒鐘後，量測殘留於250μm篩子上之非晶質矽石粉末的質量，依據下式算出250μm以上的乾式篩殘留率。
250μm以上的乾式篩殘留率(質量%)=A/2×100
式中的A如下：A：250μm篩上的非晶質矽石粉末質量(g)。
在發揮不引起半導體配線間的短路之效果上，本發明實施形態之非晶質矽石粉末其以下述方法測定之45μm以上之磁化粒子的個數需為0個。
[磁化粒子的測定方法]
在1000mL燒杯中添加非晶質矽石粉末50g與離子交換水800g而調製漿液；一邊藉由攪拌裝置以旋轉數550rpm每隔5秒鐘將此漿液翻轉，一邊使被覆有厚度20μm之橡膠製套之長度150mm、直徑25mm、磁力12000高斯的棒磁石浸漬於其中1分鐘，而捕捉磁化粒子；將捕捉有磁化粒子的棒磁石由漿液中取出，在空的燒杯上卸除橡膠製套，一邊以離子交換水洗淨橡膠製套，一邊使磁化粒子脫離，而使磁化粒子分散於水中；藉由將所得 分散液澆注於裝設有直徑25mm之尼龍過濾器(孔徑35μm)的抽氣過濾裝置，而於尼龍過濾器上回收磁化粒子；將回收有磁化粒子之尼龍過濾器載置於顯微鏡上，以100倍之倍率，一邊移動過濾器整個區域，一邊量測回收於尼龍過濾器上之磁化粒子當中45μm以上之磁化粒子的個數。
藉由以上述方法測定之非晶質矽石粉末之45μm以上之磁化粒子的個數為0，可顯著降低填充於樹脂而作為半導體密封材使用時發生半導體的短路不良的可能性。此外，棒磁石的磁力小於12000高斯時、或被覆於棒磁石之材料的厚度厚於20μm時，多無法完全捕捉弱磁性的磁化粒子。從而，以不為上述測定方法之條件所測定之非晶質矽石粉末之45μm以上之磁化粒子的個數縱使為0個，對半導體短路不良的改善效果仍不充分。此外，本說明書中所謂磁化粒子，係定義為在上述磁化粒子的測定方法中被捕捉於磁力12000高斯之棒磁石的磁性粒子；磁化粒子的粒徑係設為回收於尼龍過濾器上之各磁化粒子的最長徑。
本發明實施形態之非晶質矽石粉末的最大粒徑較佳為75μm以下。最大粒徑若為75μm以下，則填充於樹脂而作為半導體密封材使用時，不易與細線化之金線碰撞，而發揮抑制金線偏移之效果。更佳之最大粒徑為63μm以下。
本說明書中，非晶質矽石粉末的最大粒徑係以下述濕式篩法來測定。對SEISHIN ENTERPRISE公司 製篩分振盪機「Octagon Digital(濕式篩單元)」裝設例如孔徑90μm、75μm、63μm、53μm的JIS標準篩，將精秤之非晶質矽石粉末10g從篩上方投入，以9.5升/分鐘的沖淋水量振盪5分鐘後，將殘留於篩上的粉末轉移至鋁製容器中，於大氣中、120℃下乾燥30分鐘，量測篩上之粉末的質量。將篩上之粉末的質量除以供予測定之非晶質矽石粉末的質量，換算成百分率，而算出殘留於篩上之粉末的比例。此時，將各種孔徑之殘留於篩上之粉末的比例為0.5質量%以下之篩子的孔徑作為非晶質矽石粉末的最大粒徑。
本發明實施形態之非晶質矽石粉末，其粒徑10μm以上之粒子的平均球形度較佳為0.80以上。平均球形度愈高，填充於樹脂時，密封材的黏度愈降低，可減少密封時的金線偏移量。更佳之平均球形度為0.83以上。
本說明書中，非晶質矽石粉末的平均球形度係以下述方法來測定。將非晶質矽石粉末與乙醇混合，調製非晶質矽石粉末1質量%的漿液，使用BRANSON公司製「SONIFIER450(破碎磨頭3/4”固體型)」，以輸出位準8進行分散處理2分鐘。將此分散漿液以滴管滴加至塗布有碳糊的試料台上。滴加至試料台的試料粉末係放置於大氣中直到乾燥為止後，進行鋨塗布，於電腦讀取以日本電子公司製掃描型電子顯微鏡「JSM-6301F型」拍攝之倍率500倍、解析度2048×1536像素的影像。對此影像，使用MOUNTECH公司製影像解析裝置 「MacView Ver.4」，利用簡單讀取工具辨識粒子，由粒子的投影面積(A)與周長(PM)測定球形度。若將對應於周長(PM)之正圓的面積設為(B)，則該粒子的球形度為A/B，因此若假設為具有與試料之周長(PM)相同的周長之正圓(半徑r)，則由於PM=2πr、B=πr2，則B=π×(PM/2π)2，而各個粒子的球形度便為球形度=A/B=A×4π/(PM)2。求出如此所得之任意的投影面積等效圓直徑10μm以上之粒子200個的球形度，以其平均值作為平均球形度。
本發明實施形態之非晶質矽石粉末的非晶質率(熔融率)較佳為98%以上。本說明書中，非晶質矽石粉末的非晶質率係使用RIGAKU公司製粉末X射線繞射裝置「Model Mini Flex」來測定。於CuKα線之2θ為26°~27.5°的範圍進行X射線繞射分析，由特定繞射峰的強度比來測定。為矽石粉末時，結晶質矽石係於26.7°存在主峰，但非晶質矽石則不存在波峰。若非晶質矽石與結晶矽石係混合存在，則可得到對應於結晶質矽石的比例的高度之26.7°的波峰，因此，可由試料的X射線強度對結晶質矽石標準試料的X射線強度之比，算出結晶質矽石混合存在比(試料的X射線繞射強度/結晶質矽石的X射線強度繞射)，並由下述式求出非晶質率。
非晶質率(%)=(1-結晶質矽石混合存在比)×100
接著，就本發明實施形態之非晶質矽石粉末的製造方法加以說明。
去除非晶質矽石粉末之磁化異物前的粉 末，只要具有與既定的粒徑有關之特性，則可為以任何方法所製造者。若表示其一例，則可藉由包含可形成高溫火焰及可噴射矽石粉末原料的熔融爐、與熔融處理物之捕集系統的設備，調整矽石粉末原料的粒度、原料供給量、爐內溫度、爐內壓力、爐內風量條件等而製造具有各種粒度構成的非晶質矽石粉末，並對其進一步進行分級、篩分、混合而製造。於上述設備之構成時，有諸多周知技術(例如參照日本特開平11-057451號公報之記載)，可採用彼等任一者。
作為去除非晶質矽石粉末所含之磁化粒子的方法，最有效的是接觸篩選，其係藉由製作含有非晶質矽石粉末的水漿液並使其循環通過高磁力篩網中，而去除磁化粒子。篩網的孔徑較佳為0.5mm以上15mm以下。此時，當篩網的網目為長方形時係以短邊的長度為孔徑。篩網的孔徑小於0.5mm時，非晶質矽石粉末漿液會阻塞篩網，而無法進行磁化粒子的去除。另一方面，若篩網的孔徑超過15mm，則磁化粒子與篩網的接觸頻率變低，因此無法充分去除磁化粒子，變得難以獲得本發明之非晶質矽石粉末。又，篩網的磁力較佳為14000高斯以上。若篩網的磁力小於14000高斯，則無法完全除去磁化粒子中弱磁性的粒子的可能性變高，變得難以獲得本發明之非晶質矽石粉末。此外，只要使用孔徑0.5mm以上15mm以下、磁力14000高斯以上的篩網，藉由使其循環通過此磁選區，則不拘篩網的張數，均可去除磁化粒子；惟，若考量去除效率，則較佳形成重疊 10張以上之篩網的磁選區。
上述水漿液的調製，需使用60℃以下的水，以使得水漿液乾燥後不發生粒子的凝聚，較佳使用冷水。本說明書中所謂「冷水」，意指30℃以下的液態水，更佳意指20℃以上30℃以下的水，可為例如25℃的水。
含有非晶質矽石粉末之水漿液中的非晶質矽石粉末濃度較佳為40質量%以下。非晶質矽石粉末濃度若超過40質量%，則磁化粒子在磁選區的去除效率降低，去除45μm以上的磁化粒子變得困難。又，此含有非晶質矽石粉末之水漿液較佳為由下至上以0.2cm/s以上5cm/s以下的流速通過磁選區。流速若小於0.2cm/s，則含有非晶質矽石粉末之水漿液會阻塞篩網，而無法進行磁化粒子的去除。另一方面，流速若超過5cm/s，則被暫時捕捉於篩網之磁化粒子因流速的力量而再度脫離的可能性變高，變得難以獲得期望的非晶質矽石粉末。
使含有去除磁化粒子之非晶質矽石粉末的水漿液乾燥時，較佳為減少凝聚粒子的產生之方法。具體而言，可舉出冷凍乾燥、減壓乾燥、噴霧乾燥等，其中從凝聚抑制效果、乾燥效率的觀點來看，最佳為噴霧乾燥法。
進行噴霧乾燥時，較佳為將容器內的溫度設為130℃以上300℃以下。容器內的溫度若小於130℃，則水分的蒸發能力不足，進行漿液乾燥變得困難。另一方面，容器內的溫度較高，對漿液乾燥本身沒有問題，但溫度若過高則使非晶質矽石粉末表面的矽醇基消失， 而有可能影響表面特性；為了加以防止，係以設為300℃以下為佳。
進行噴霧乾燥之際，從設置於容器的上部之雙流體噴嘴的外側，由饋入中心部饋入含有去除磁化粒子之非晶質矽石粉末的水漿液，同時自雙流體噴嘴的外側噴射乾燥空氣時，該漿液液滴的噴霧速度較佳為50m/s以上250m/s以下。噴霧速度若小於50m/s，則由於漿液液滴變得過大，在使漿液乾燥時變得容易產生凝聚粒子，獲得理想的非晶質矽石粉末變得困難。另一方面，漿液噴霧速度若超過250m/s，則由於容器內的通過速度變得過快，水分無法充分蒸發，進行漿液乾燥變得困難。
於本發明實施形態中，亦可提供一種含有上述非晶質矽石粉末而成的樹脂組成物。樹脂組成物中之非晶質矽石粉末的含有率較佳為10~95質量%，更佳為30~93質量%。
作為樹脂，可使用環氧樹脂、聚矽氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、不飽和聚酯、氟樹脂、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺等聚醯胺、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯、聚苯硫醚、芳香族聚酯、聚碸、液晶聚合物、聚醚碸、聚碳酸酯、馬來醯亞胺改質樹脂、ABS樹脂、AAS(丙烯腈-丙烯酸橡膠．苯乙烯)樹脂、AES(丙烯腈‧乙烯‧丙烯‧二烯橡膠-苯乙烯)樹脂等。
此等當中，作為半導體密封材，較佳為1個 分子中具有2個以上之環氧基的環氧樹脂。就環氧樹脂的例示而言，則可舉出苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、將酚類與醛類的酚醛清漆樹脂環氧化的樹脂、雙酚A、雙酚F及雙酚S等縮水甘油醚、藉由鄰苯二甲酸或二聚酸等多元酸與表氯醇的反應得到的縮水甘油酯酸環氧樹脂、線狀脂肪族環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、雜環式環氧樹脂、烷基改質多官能環氧樹脂、β-萘酚酚醛清漆型環氧樹脂、1,6-二羥基萘型環氧樹脂、2,7-二羥基萘型環氧樹脂、雙羥基聯苯型環氧樹脂、還有為了賦予阻燃性而導入溴等鹵素的環氧樹脂等。其中，從耐濕性、耐回焊性之點來看，宜為鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙羥基聯苯型環氧樹脂、萘骨架之環氧樹脂等。
當樹脂組成物為環氧樹脂組成物時，樹脂組成物包含環氧樹脂之硬化劑。作為環氧樹脂的硬化劑，可舉出例如苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆、苯酚芳烷基等酚醛清漆型樹脂、聚對羥基苯乙烯樹脂、雙酚A或雙酚S等雙酚化合物、連苯三酚、間苯三酚等3官能酚類、馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐或均苯四甲酸酐等酸酐、間苯二胺、二胺基二苯甲烷、二胺基二苯碸等芳香族胺等。又，為了促進環氧樹脂與硬化劑的反應，亦可摻合硬化促進劑，作為硬化促進劑，可舉出例如三苯基膦、苄基二甲基胺、2-甲基咪唑等。
本樹脂組成物中，可視需求進一步摻合以下成分。亦即，作為低應力化劑，有聚矽氧橡膠、聚硫橡 膠(polysulphide rubber)、丙烯酸系橡膠、丁二烯系橡膠、苯乙烯系嵌段共聚物或飽和型彈性體等橡膠狀物質、各種熱塑性樹脂、聚矽氧樹脂等樹脂狀物質，還有將環氧樹脂、酚樹脂的一部分或全部以胺基聚矽氧、環氧聚矽氧、烷氧基聚矽氧等改質的樹脂等。作為矽烷偶合劑，有γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷等環氧矽烷、胺丙基三乙氧基矽烷、脲基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基胺丙基三甲氧基矽烷等胺基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷等疏水性矽烷化合物、或巰基矽烷等。作為表面處理劑，有Zr螯合劑、鈦酸酯偶合劑、鋁系偶合劑等。作為阻燃助劑，有Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5等。作為阻燃劑，有鹵化環氧樹脂或磷化合物等。作為著色劑，有碳黑、氧化鐵、染料、顏料等。再者，作為脫模劑，可舉出天然蠟類、合成蠟類、直鏈脂肪酸之金屬鹽、醯胺類、酯類、石蠟等。
本樹脂組成物可藉由將上述各材料的既定量利用摻合機或亨舍爾混合機(Henschel mixer)等予以摻合後，利用加熱輥、捏合機、單軸或雙軸擠壓機等進行混練後，將其冷卻後，予以粉碎而製造。
於本發明實施形態中，亦可提供一種半導體密封材。該半導體密封材較佳為包含上述材料中，樹脂組成物包含環氧樹脂、環氧樹脂之硬化劑、環氧樹脂之硬化促進劑的組成物者。對於使用本半導體密封材來密封半導體，可採用轉移成形法、真空印刷成形等常用的 成形手段。
[實施例]
以下藉由實施例及比較例，對本發明更詳細地加以說明。
實施例1~8、比較例1~7
使用在燃燒爐的頂部設有可形成內焰與外焰的雙重管構造之LPG-氧氣混合型燃燒器，且下部直接連結至包含旋風器、袋濾器之捕集系統線路的裝置來製造非晶質矽石粉末。火焰的形成係藉由在雙重管燃燒器的出口設置數十個細孔，並由其噴射LPG 8m3/Hr與氧氣50m3/Hr的混合氣體來進行，由燃燒器的中心部，以10~40kg/Hr的供給速度，伴隨著載流氧氣5m3/Hr而噴射平均粒徑4~55μm的結晶矽石粉末。通過火焰的非晶質矽石粉末係藉由鼓風機在捕集線路中以空氣輸送，以旋風器及袋濾器捕集。此外，平均粒徑、最大粒徑的控制係適宜組合結晶矽石粉末之平均粒徑的調整及以旋風器、袋濾器捕集之各粒徑的非晶質矽石粉末後，藉由以各種孔徑的JIS規格不鏽鋼試驗用篩予以篩選來進行。平均球形度的控制係藉由調整結晶矽石粉末的供給速度來進行。具體而言，提高球形度時，係藉由降低結晶矽石粉末的供給速度來調整；降低球形度時，係藉由增加結晶矽石粉末的供給速度來調整。
其次，根據以下方法實施上述所製作之各種非晶質矽石粉末的磁化粒子去除處理。將各種非晶質矽 石粉末與25℃的離子交換水混合，製作40L之非晶質矽石粉末濃度30質量%、40質量%、或50質量%的水漿液，倒入至100L樹脂容器。樹脂容器中的漿液係使用Yamato Scientific公司製攪拌機「LABO-STIRRER LR500B(裝設有全被覆PTFE且長度100mm之附有葉片的攪拌棒)」以300rpm的旋轉數攪拌。另一方面，在可實施濕式處理的電磁除鐵機上，沿垂直方向分別重疊10張或40張之具有孔徑為0.3mm、0.5mm、1mm、15mm、或20mm之網目構造的篩網，並設定電磁除鐵機的激磁電流，以使篩網的磁力成為13000高斯、14000高斯或14500高斯。磁選區的容積設為25L。在置入有含有非晶質矽石粉末之水漿液的樹脂容器與電磁除鐵機之間設置Watson-Marlow公司製管泵「704U IP55 Washdown」，使含有非晶質矽石粉末之水漿液由電磁除鐵機之磁選區的下方至上方以0.1cm/s、0.2cm/s、5cm/s、或6cm/s的流速循環通過60分鐘，而去除非晶質矽石粉末中所含之磁化粒子。此外，連結樹脂容器與電磁除鐵機的線路係使用內徑19mmφ的樹脂軟管，線路長度設為5m。
其次，根據以下方法實施去除磁化粒子之非晶質矽石粉末漿液的乾燥處理。將圓筒型容器內的溫度設為120℃、130℃、或300℃，於下部設有包含袋濾器之捕集系統線路的圓筒型容器上部設置雙流體噴嘴，由該雙流體噴嘴的中心部饋入含有去除磁化粒子之非晶質矽石粉末的水漿液，同時自雙流體噴嘴的外側噴射乾燥空氣，以漿液液滴的噴霧速度為45m/s、50m/s、250m/s、 或300m/s而噴灑漿液，使包含非晶質矽石粉末的漿液乾燥。乾燥後的非晶質矽石粉末係以袋濾器捕集。此外，圓筒型容器、捕集線路、袋濾器回收口係以氧化鋁襯裏，袋濾器內部則以天然橡膠襯裏。
將經由上述步驟所製造之15種非晶質矽石粉末A~O的平均粒徑、250μm以上的乾式篩殘留率、45μm以上之磁化粒子的個數、最大粒徑、粒徑10μm以上之粒子的平均球形度示於表1、表2。非晶質矽石粉末的非晶質率皆為99%以上。此外，在磁化粒子去除步驟中，當篩網的孔徑為0.3mm時、磁選區的通過速度為0.1cm/s時，含有非晶質矽石粉末的漿液會阻塞篩網，無法進行磁化粒子的去除處理，而無法製作非晶質矽石粉末。又，在乾燥步驟中，就圓筒型容器的溫度係圓筒機內的溫度為120℃時、漿液液滴的噴霧速度為300m/s時，含有非晶質矽石粉末的漿液之水分蒸發不充分，無法進行乾燥處理，而無法製作非晶質矽石粉末。此等非晶質矽石粉末的平均粒徑、250μm以上的乾式篩殘留率、45μm以上之磁化粒子的個數、最大粒徑、粒徑10μm以上之粒子的平均球形度亦示於表1、表2。
比較例8、9
作為進一步的比較例，亦準備2種非晶質矽石粉末P、Q，其係藉由上述火焰熔融所製作，且未經過磁化粒子去除步驟、乾燥步驟。
評定
為了評定所得非晶質矽石粉末作為半導體密封材之填充材的特性，而對非晶質矽石粉末2610g添加作為環氧樹脂之聯苯型環氧樹脂(三菱化學公司製：YX-4000H)194g、作為酚樹脂之苯酚芳烷基樹脂(三井化學公司製：Milex XLC-4L)169g、作為偶合劑之環氧矽烷(信越化學工業公司製：KBM-403)10g、作為硬化促進劑之三苯基膦(北興化學工業公司製：TPP)9g、作為脫模劑的蠟(Clariant公司製Licowax-E)8g，藉由亨舍爾混合機(三井三池化工機公司製「FM-10B型」)以1000rpm進行乾式摻合1分鐘。其後，以同方向咬合雙軸擠壓混練機(螺桿徑D=25mm、捏合盤長10Dmm、槳葉旋轉數50~150rpm、吐出量3.3kg/Hr、混練物溫度98±1℃)進行加熱混練。將混練物(吐出物)以壓機加壓並冷卻後，予以粉碎、打錠而製作半導體密封材顆粒(pellet)(18mmφ、32mmH)，依循下述評定絕緣可靠性(半導體短路不良個數)、成形性(金線偏移量)。將彼等之結果示於表1及表2。此外，為了避免磁化粒子從用以製作半導體密封材的設備及器具混入，各材料所接觸到的部位均以氧化鋁、碳化鎢、胺基甲酸酯之任一材質形成。
(1)半導體短路不良的個數
對BGA用基板隔著晶粒接著膜(die attach film)載置大小8mm×8mm×0.3mm的TEG晶片，以金線連接後，使用上述各半導體密封材顆粒，並利用轉移成形機成形為封 裝大小38mm×38mm×1.0mm後，進行後熟化而製作模擬半導體。此外，晶片上的間隙設為200μm、金線的直徑設為20μmφ、連接間隔設為55μm。轉移成形條件設為模具溫度175℃、成形壓力7.5MPa、保壓時間90秒鐘，後熟化條件設為175℃、8小時。針對相同的半導體密封材顆粒製作30個模擬半導體，計數發生短路不良之半導體的個數。此個數愈少，表示絕緣特性愈良好。具體而言，短路不良個數較佳為0個。
(2)金線偏移量
以軟X射線穿透裝置觀察上述所製作之模擬半導體的金線部分，藉由封裝測定金線所偏移的最大距離。金線偏移量設為封裝前後金線所偏移的最大距離，距澆口(gate)部(模具的半導體密封材注入部)由近至遠求出12條金線的平均值，作為金線偏移量。此金線偏移量的值愈小，表示成形性愈良好。具體而言，金線變形量較佳為25μm以下，更佳為小於25μm。
由實施例與比較例的比較可知，包含本發明實施例之非晶質矽石粉末的半導體密封材，未發生半導體短路不良，且亦可減少金線變形量。由以上所述，根據本發明，可提供一種適用於經小型化、高密度化之半導體的半導體密封材。
[產業上之可利用性]
本發明之非晶質矽石粉末可使用作為用於以汽車、電腦、智慧型手機或平板電腦為代表的行動終端等之半導體密封材、搭載有半導體之積層板等的填充材。又，本發明之樹脂組成物，除了半導體密封材之外，尚可使用作為含浸於玻璃織布、玻璃不織布、其他有機基材並硬化而成之例如印刷基板用之預浸體、或各種工程塑膠等。

Claims (6)

  1. 一種非晶質矽石粉末，其特徵為：平均粒徑為3μm以上50μm以下，250μm以上的乾式篩殘留率為5.0質量%以下，且以下述方法測定之45μm以上之磁化粒子的個數為0個；[磁化粒子的測定方法]在1000mL燒杯中添加非晶質矽石粉末50g與離子交換水800g而調製漿液；一邊藉由攪拌裝置以旋轉數550rpm每隔5秒鐘將此漿液翻轉，一邊使被覆有厚度20μm之橡膠製套之長度150mm、直徑25mm、磁力12000高斯的棒磁石浸漬於其中1分鐘，而捕捉磁化粒子；將捕捉有磁化粒子的棒磁石由漿液中取出，在空的燒杯上卸除橡膠製套，一邊以離子交換水洗淨橡膠製套，一邊使磁化粒子脫離，而使磁化粒子分散於水中；藉由將所得分散液澆注於裝設有直徑25mm之尼龍過濾器(孔徑35μm)的抽氣過濾裝置，而於尼龍過濾器上回收磁化粒子；將回收有磁化粒子之尼龍過濾器載置於顯微鏡上，以100倍之倍率，一邊移動過濾器整個區域，一邊量測回收於尼龍過濾器上之磁化粒子當中45μm以上之磁化粒子的個數。
  2. 如請求項1之非晶質矽石粉末，其中最大粒徑為75μm以下。
  3. 如請求項1或2之非晶質矽石粉末，其中10μm以上之粒子的平均球形度為0.80以上。
  4. 一種如請求項1至3中任一項之非晶質矽石粉末的製 造方法，其特徵為具有：使用60℃以下的水來調製非晶質矽石粉末濃度40質量%以下的水漿液之步驟；在具有沿垂直方向重疊10張以上之孔徑0.5mm以上15mm以下且磁力14000高斯以上的篩網之磁選區的循環管線中，一邊使前述水漿液由下至上以0.2cm/s以上5cm/s以下的流速循環通過磁選區，一邊去除非晶質矽石粉末中所含之磁化粒子之步驟；及將容器內的溫度設為130℃以上300℃以下，於容器上部設置雙流體噴嘴，由該雙流體噴嘴的中心部饋入含有去除磁化粒子之非晶質矽石粉末的水漿液，同時自雙流體噴嘴的外側噴射乾燥空氣，以漿液液滴的噴霧速度為50m/s以上250m/s以下使漿液進行噴霧乾燥之步驟。
  5. 一種樹脂組成物，其係含有如請求項1至3中任一項之非晶質矽石粉末而成。
  6. 一種半導體密封材，其係使用如請求項5之樹脂組成物。
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