TWI457282B - 非晶質矽石質粉末、其製造方法、樹脂組成物、及半導體封止材 - Google Patents

非晶質矽石質粉末、其製造方法、樹脂組成物、及半導體封止材 Download PDF

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Description

非晶質矽石質粉末、其製造方法、樹脂組成物、及半導體封止材
本發明係關於非晶質矽石質粉末、其製造方法及其用途。
近年來，因為對於地球環境保護意識的提高，所以在使用於半導體元件封止的半導體封止材中，係要求不使用對環境負荷大的銻化合物與溴化環氧樹脂等的有害的難燃劑而賦予難燃性，對不含鉛的無鉛焊料賦予耐熱性等。半導體封止材主要是由環氧樹脂、酚樹脂硬化劑、硬化促進劑、無機質填充材等所構成，但為了滿足上述的要求特性，採用了在環氧樹脂、酚樹脂等中含有很多的芳香環且適用難燃性、耐熱性高的構造者之方法、與高填充無機質填充材的方法等，且封止半導體封止材時的黏度有上昇的傾向。
另一方面，對應於電子機器的小型輕量化、高性能化的要求，半導體的内部構造係在元件的薄型化、金線的小徑化、長跨度化、配線節距的高密度化上急速地進展著。使用經高黏度化之半導體封止材來封止這樣的半導體時，則結果會使得金線變形、金線切斷、半導體元件的傾斜、狹縫未填充等的不良增多。為此，對於半導體封止材係強烈要求能賦予難燃性，且使封止時的黏度降低、減低成形不良。
為了滿足此等的要求，採用藉由改良半導體封止材中所使用的環氧樹脂與酚樹脂硬化劑之手法等，而謀求低黏度化且使得成形性提昇的手法(專利文獻1、2)。又，就從硬化促進劑側進行改良而言，以提昇環氧樹脂的硬化開始溫度為目的，採用使用抑制硬化性的成分、保護反應性之基質的稱為所謂潜在化之手法(專利文獻3、4)。就從無機質填充材側進行改良而言，採用以即使高填充也不會使封止材的黏度上昇的方式，來調整粒度分布之方法等(專利文獻5、6)。然而，此等手法中低黏度效果、成形性提昇效果並不充分，尚未有能夠高填充無機質填充材且使封止時的黏度降低，並使成形性進一步提昇之半導體封止材。
《專利文獻》
專利文獻1　特開2007-231159號公報
專利文獻2　特開2007-262385號公報
專利文獻3　特開2006-225630號公報
專利文獻4　特開2002-284859號公報
專利文獻5　特開2005-239892號公報
專利文獻6　WO/2007/132771號公報
本發明的目的係提供即使高填充無機質填充材，於封止時的黏度低、且能更提昇成形性之樹脂組成物、特別是半導體封止材，且提供適合於其調製的非晶質矽石質粉末。
本發明係一種非晶質矽石質粉末，其係15μm以上低於70μm之粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~30000ppm、3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~7000ppm，全粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~25000ppm，Si及Al以氧化物換算的含有率為99.5質量%以上的非晶質矽石質粉末。在本發明中，15μm以上低於70μm之粒度區域的Al含量(A)對於3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量(B)的比(A)/(B)為1.0~20為佳。又，在頻度粒度分布中，具有至少有二個山之多峰性的粒度分布，第一個山的極大值在15~70μm的粒度區域内，第二個山的極大值在3~10μm的粒度區域内，且平均粒徑為5~50μm為佳。
再者，本發明係在利用可燃氣體與助燃氣體所形成之高溫火焰中，噴射、製造含有Al源物質之原料矽石質粉末之非晶質矽石質粉末的製造方法，本發明的非晶質矽石質粉末的製造方法之特徵在於：從各自的燃燒器(burner)噴射Al源物質的Al含量以氧化物換算為100~30000ppm之平均粒徑為15~70μm的原料矽石質粉末，與噴射Al源物質的Al含量以氧化物換算為100~7000ppm之平均粒徑為3~10μm的原料矽石質粉末。
再者，本發明係含有本發明的非晶質矽石質粉末、與樹脂而成的樹脂組成物。樹脂組成物中所使用的樹脂係以環氧樹脂為佳。再者，本發明係使用此等樹脂組成物之半導體封止材。
根據本發明，可提供一種流動性、黏度特性、成形性優異之樹脂組成物、特別是半導體封止材。又，可提供一種適於調製像這樣的樹脂組成物之非晶質矽石質粉末。
《實施發明之形態》
本發明的非晶質矽石質粉末係15μm以上低於70μm之粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~30000ppm、3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~7000ppm，全粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~25000ppm。藉由使各粒度區域、及全粒度區域的Al含量在上述的範圍內，可調製流動性、黏度特性、成形性優異的封止材。
說明由本發明之效果的發現理由，係如下所述。亦即，在矽石的構造中，例如像-O-Si-O-Al-O-Si-O-般用Al取代Si的位置時，由於Si的配位數與Al的配位數的差異，此點係成為強力的固體酸點。在半導體封止材中，除了非晶質矽石質粉末以外，使用了環氧樹脂、酚樹脂硬化劑、硬化促進劑。將半導體封止材加熱至一般的熱硬化溫度(成形溫度)150℃~200℃左右，則會因為硬化促進劑而使得酚樹脂硬化劑的質子被拔出來，且進行環氧樹脂與酚樹脂硬化劑的陰離子聚合連鎖反應，而去熱硬化封止材。使用本發明的非晶質矽石質粉末之情形，經由加熱而放出配位於固體酸點之質子。該質子係鍵結於陰離子聚合末端，而暫時停止聚合連鎖反應的結果，在封止材中的熱硬化反應係產生所謂延遲的現象。亦即，藉由本發明的非晶質矽石質粉末，可以使得封止材中樹脂的熱硬化反應變得延遲，且可調製成型時的流動性、黏度特性優異的封止材。
15μm以上低於70μm之粒度區域的Al含量以氧化物換算為低於100ppm，則由於固體酸點的形成量變少，且使樹脂的熱硬化反應延遲的效果變得不充分。另一方面，Al含量以氧化物換算為超過30000ppm，則由於非晶質矽石質粉末表面成為大致上完全被Al2 O3 覆蓋的狀態，則同樣固體酸點的形成量變少，且使樹脂的熱硬化反應延遲的效果變得不充分。15μm以上低於70μm之粒度區域的較佳Al含量，以氧化物換算為500~20000ppm，更佳為1000~15000ppm。
3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量以氧化物換算為低於100ppm，則由於固體酸點的形成量變少，且使樹脂的熱硬化反應延遲的效果變得不充分。另一方面，超過7000ppm則配位於非晶質矽石質粉末表面之環氧鏈的數目增多，而使得非晶質矽石質粉末的滾動電阻增大，且成形時的流動性、黏度特性惡化。此外，在15μm以上低於70μm的粒度區域中，環氧鏈也配位於非晶質矽石質粉末表面上，但是由於粒子本身的質量較大，所以可無視於因環氧鏈的配位所引起的滾動電阻的影響，相對於此在3μm以上低於15μm的粒度區域中，由於粒子的質量較小，所以會因環氧鏈的配位而受到很大的滾動電阻的影響。亦即，由於發現相較於因環氧鏈的配位所引起的滾動電阻增大的影響，因固體酸形成所引起的使樹脂的熱硬化反應延遲的效果更大，在3μm以上低於15μm的粒度區域中，以氧化物換算Al含量為100~7000ppm係為重要的。3μm以上低於15μm之粒度區域的較佳Al含量，以氧化物換算為200~5000ppm，更佳為350~3000ppm。
全粒度區域的Al含量以氧化物換算為低於100ppm，則由於固體酸點的形成量變少，且使樹脂的熱硬化反應延遲的效果變得不充分。超過25000ppm則高填充於樹脂等時會增黏，且流動性與成形性惡化。再者，由於與樹脂混合時所使用的捏和機、軋輥、或成型時所使用的模具的磨耗也變得激烈而為不佳。全粒度區域的較佳Al含量係300~18000ppm，更佳為500~12000ppm。
本發明的非晶質矽石質粉末係Si及Al以氧化物換算的含有率為99.5質量%以上。Si及Al以氧化物換算的含有率為低於99.5質量%、亦即SiO2 及Al2 O3 以外的含有率為超過0.5質量%時，則由於在當作半導體封止材之際，成為非必要的不純物之物質增多了，而為不佳。例如，擔心會有不純物的一部份成為離子溶出，而對成形性產生不良影響之虞。Si及Al以氧化物換算的含有率係較佳為99.6質量%以上，更佳為99.7質量%以上。
本發明的非晶質矽石質粉末的Al、及Si以氧化物換算的含有率，可例如利用螢光X射線分析法來測定。亦即，在非晶質矽石質粉末1g中，加入四硼酸鋰5g及剝離劑(50%溴化鋰水溶液)30μl，在1100℃熔融20分鐘，以做成玻璃珠。其係使用螢光X射線裝置(例如理學電機工業公司製「Primus2」)來進行測定，且基於由SiO2 或Al2 O3 的標準試料所作成之檢量線來進行各個含有率的定量。使用銠(Rh)當作X射線管球，且用直徑30mm的照射徑、3.0kW的輸出進行測定。此外，測定各粒度區域的Al含量之際，藉由使用網孔70μm的篩、網孔15μm的篩進行篩分操作、及使用孔徑3μm的膜過濾器之過濾操作的組合，來回收15μm以上低於70μm的粒度區域、及3μm以上低於15μm之粒度區域的非晶質矽石質粉末，且進行在各個粒度區域中的定量。
本發明的非晶質矽石質粉末係15μm以上低於70μm之粒度區域的Al含量(A)對於3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量(B)的比(A)/(B)，以1.0~20為更佳。(A)/(B)低於1.0，則意味著與15μm以上低於70μm之粒度區域的Al含量相比，3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量一方較多，此時上述3μm以上低於15μm之粒度區域的粒子因環氧鏈之配位所引起的滾動電阻增大的影響係變得顯著而為不佳。(A)/(B)超過20，則意味著15μm以上低於70μm之粒度區域的Al含量一方，係變得多於3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量一方超過20倍，而且由於利用各粒度區域的固體酸點的偏析，作為半導體封止材之際的非晶質矽石質粉末係有分散性變差、成形性惡化之虞而為不佳。較佳的(A)/(B)比係1.5~17，更佳係2.0~15。
本發明的非晶質矽石質粉末較佳係在頻度粒度分布中，具有至少有二個山之多峰性的粒度分布者。亦即，在用雷射繞射散射式粒度分布測定機(「Model LS-230」(Beckman Coulter公司製))所測定之粒度中，具有至少有二個山之多峰性的粒度分布，且第一個山的極大值在15~70μm的粒度區域内、第二個山的極大值在3~10μm的粒度區域内為佳。藉此，非晶質矽石質粉末的密填充構造的形成變得容易，且提昇成型時的流動性、黏度特性變得更為容易。又，本發明的非晶質矽石質粉末係以平均粒徑為5~50μm為佳。平均粒徑為低於5μm時，由於成形性惡化而為不佳。另一方面，超過50μm則恐有提高引起半導體晶片的損傷、金屬絲切斷、模具澆口部堵塞等之虞。較佳係平均粒徑係8~40μm，特佳為10~35μm。又，最大粒徑係213μm以下為佳，更佳為134μm以下。
雷射繞射散射式粒度分布測定用試料的調製係使用水為媒體，將PIDS(Polarization Intensity Differential Scattering，偏光強度微分散射)濃度調整成45~55質量%，在200W輸出的超音波均化器中花1分鐘來進行。粒度分布的解析係以粒徑通道(channel)為log(μm)=0.04的幅度，將0.04~2000μm的範圍形成116分割來進行。水的折射率中使用1.33，非晶質矽石質粉末的折射率中使用1.46。在經測定之粒度分布中，累積質量成為50%之粒徑為平均粒徑，累積質量成為100%之粒徑為最大粒徑。
本發明的非晶質矽石質粉末係以用下述方法所測定之非晶質率為95%以上為佳。非晶質率係使用粉末X射線繞射裝置(例如RIGAKU公司製商品名「Model Mini Flex」)，當CuKa線的2θ在26°~27.5°範圍中來進行X射線繞射分析，由特定繞射峰值的強度比來測定。矽石粉末之情形中，結晶質矽石雖然在26.7°存在有主峰值，但是在非晶質矽石中不存在有峰值。當將非晶質矽石與結晶質矽石混合在一起時，由於按照結晶質矽石的比例能夠得到26.7°的峰值高度，所以從試料的X射線強度對於結晶質矽石標準試料的X射線強度的比，算出結晶質矽石混在比(試料的X射線繞射強度/結晶質矽石的X射線繞射強度)，從算式：非晶質率(%)=(1-結晶質矽石混在比)×100求出非晶質率。
本發明的非晶質矽石質粉末之平均球形度係較佳為0.80以上。藉此，可使半導體封止材中的滾動電阻變小，且可提昇流動性、成形性。平均球形度係在實體顯微鏡(例如NIKON公司製商品名「Model SMZ-10型」)等中，將經攝影之粒子像拿進去影像解析裝置(例如Mountech公司製商品名「MacView」)中，從來自照片之粒子的投影面積(A)與周圍長(PM)來進行測定。由於對應於周圍長(PM)之正圓的面積設為(B)時，該粒子的球形度成為A/B，將具有與試料的周圍長(PM)相同的周圍長假設為正圓時，PM=2πr、B=πr2 ，所以B=π×(PM/2π)2 ，各個粒子的球形度係成為球形度=A/B=A×4π/(PM)2 。求得如此所得之任意的粒子200個的球形度，其平均值當作平均球形度。作為球形度之上述以外的測定方法，亦可舉例如使用在粒子像分析裝置(例如Sysmex公司製商品名「Model FPIA-3000」)中規定量自動計測之各個粒子的圓形度，基於算式：球形度=(圓形度)2 進行換算而求得。
接著，說明本發明的非晶質矽石質粉末的製造方法。本發明的製造方法係在利用可燃氣體與助燃氣體所形成之高溫火焰中，噴射、製造含有Al源物質的原料矽石質粉末之非晶質矽石質粉末的製造方法，將Al源物質的Al含量以氧化物換算為100~30000ppm之平均粒徑為15~70μm的原料矽石質粉末、與Al源物質的Al含量以氧化物換算為100~7000ppm之平均粒徑為3~10μm的原料矽石質粉末，從各別的燃燒器進行噴射來當作特徵之非晶質矽石質粉末的製造方法。以本發明的製造方法所得之非晶質矽石質粉末的平均粒徑與Al源物質的Al含量，與原料矽石質粉末的平均粒徑、及Al含量為大略相同的程度。為此，原料矽石質粉末的平均粒徑與Al源物質的Al含量超出上述之範圍時，製造本發明的非晶質矽石質粉末係變得困難。又，平均粒徑為15~70μm及3~10μm的原料矽石質粉末即使含有上述範圍之Al含量的Al源物質，將彼等從相同的燃燒器進行噴射，則由於Al源物質的擴散，滿足15μm以上低於70μm之粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~30000ppm、3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~7000ppm、亦即滿足本發明的非晶質矽石質粉末的要件係變得困難。
原料矽石質粉末中，可使用高純度矽石、高純度矽砂、石英、水晶等天然產出之矽石含有礦物的粉末、或沈降矽石、利用矽石凝膠等合成法所製造之高純度矽石粉末等，但是考慮成本或容易取得性，則以矽石粉末為最佳。矽石粉末係已有市售用振動研磨機、球磨機等的粉碎機經粉碎之各式各樣粒徑者，可適當選擇所期望平均粒徑的矽石粉末。
在本發明中，Al源物質較佳為氧化鋁粉末。Al源物質係可舉出氧化鋁、氫氧化鋁、硫酸鋁、鹽化鋁、鋁有機化合物等，但由於氧化鋁接近於原料矽石質粉末的熔點，所以從燃燒器進行噴射之際容易熔融黏著於原料矽石質粉末的表面，不純物含有率也少而為最佳。又，氧化鋁粉末的平均粒徑係較佳為0.01~10μ m。若平均粒徑為低於0.01μ m，則粉末容易凝集，與矽石質粉末熔融黏著之際的組成係有成為不均質之傾向，同樣地超過10μ m，與矽石質粉末熔融黏著之際的組成係成為不均質的。較佳的平均粒徑的範圍係0.03~8μ m，更佳為0.05~5μ m。
在利用可燃氣體與助燃氣體所形成之高溫火焰中，噴射、製造含有Al源物質的原料矽石質粉末之裝置，可使用例如連接具備燃燒器之爐體與捕集裝置者。爐體係可為開放型或密閉型、或直立式、臥式中任一者。在捕集裝置中設置重力沈降室、旋風器、袋過濾器、靜電除塵機等的一個以上，藉由調整其捕集條件，可補集所製造之非晶質矽石質粉末。若要表示其之一例係可舉例如在特開平11-57451號公報、特開平11-71107號公報等中所記載者。
本發明的樹脂組成物係含有本發明的非晶質矽石質粉末、與樹脂而成之樹脂組成物。樹脂組成物中的非晶質矽石質粉末的含有率為10~95質量%，更佳為30~90質量%。
就樹脂而言，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、聚醚醯亞胺等的聚醯胺、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯等的聚酯、聚苯硫醚、芳香族聚酯、聚碸、液晶聚合物、聚醚碸、聚碳酸酯、馬來醯亞胺變性樹脂、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。
此等之中，為了調製半導體封止材，較佳係在1分子中具有2個以上環氧基之環氧樹脂。若要例示彼等，係有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經環氧化者、雙酚A、雙酚F及雙酚S等的縮水甘油醚、藉由酞酸或二聚酸等的多元酸與環氧氯丙烷的反應所得到的縮水甘油基酯酸環氧樹脂、線狀脂肪族環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、雜環式環氧樹脂、烷基變性多官能環氧樹脂、β-萘苯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、並且為了賦予難燃性而導入溴等的鹵素之環氧樹脂等。其中，從耐濕性或耐回焊性之點而言，以鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙羥基聯苯型環氧樹脂、萘骨格的環氧樹脂等為適宜。
本發明的樹脂組成物係含有環氧樹脂的硬化劑、或環氧樹脂的硬化劑與環氧樹脂的硬化促進劑。環氧樹脂的硬化劑係可舉出例如：使選自於酚、甲酚、二甲苯酚、間苯二酚、氯基酚、t-丁基酚、壬基酚、異丙基酚、壬基酚等群組之1種或2種以上的混合物，與甲醛、多甲醛或對二甲苯以及氧化觸媒下反應所得之酚醛清漆型樹脂、多對羥基苯乙烯樹脂、雙酚A或雙酚S等的雙酚化合物、焦棓酚或根皮三酚等的3官能酚類、馬來酸酐、酞酸酐或焦蜜石酸酐等的酸酐、間苯二胺、二胺基二苯基甲烷、二胺基二苯基碸等的芳香族胺等。為了促進環氧樹脂與硬化劑的反應，可使用上述的例如三苯基膦、苄基二甲基胺、2-甲基咪唑等的硬化促進劑。
在本發明的樹脂組成物中，可按照需要更摻混以下的成分。亦即，低應力化劑係有聚矽氧橡膠、聚硫醚橡膠、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的橡膠狀物質、各種熱可塑性樹脂、聚矽氧樹脂等的樹脂狀物質，還有環氧樹脂、酚樹脂的一部份或全部用胺基聚矽氧、環氧聚矽氧、烷氧基聚矽氧等而經變性之樹脂等；矽烷偶合劑係有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的環氧矽烷、胺基丙基三乙氧基矽烷、脲基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基胺基丙基三甲氧基矽烷等的胺基矽烷、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的疏水性矽烷化合物或氫硫基矽烷等；表面處理劑係有Zr螯合劑、鈦酸酯偶合劑、鋁系偶合劑等；難燃助劑係有Sb2 O3 、Sb2 O4 、Sb2 O5 等；難燃劑係有鹵素化環氧樹脂或磷化合物等；著色劑係有碳黑、氧化鐵、染料、顏料等；而且脫膜劑係有天然蠟類、合成蠟類、直鏈脂肪酸的金屬鹽、酸醯胺類、酯類、石蠟等。
本發明的樹脂組成物係可藉由利用摻混機或亨舍爾混合機等摻混上述各材料的規定量之後，將利用加熱軋輥、捏和機、單軸或雙軸押出機等經混練者予以冷却後，進行粉碎而製造。
本發明的半導體封止材係含有樹脂組成物為環氧樹脂而成者，且由含有環氧樹脂的硬化劑與環氧樹脂的硬化促進劑之組成物而成者。在使用本發明的半導體封止材進行封止半導體上，可採用傳遞模塑法、真空印刷模塑法等的慣用成形手段。
實施例
實施例1~28比較例1~12
準備平均粒徑不同的各種原料矽石質粉末(矽石粉末)，添加各種的種類及量的Al源物質且混合之後，使用在特開平11-57451號公報中記載之裝置中配置2根燃燒器之裝置，從其中一方的燃燒器噴射平均粒徑為10~72μm的原料矽石質粉末(原料1)，從另一方的燃燒器噴射平均粒徑為2~16μm的原料矽石質粉末(原料2)，在火焰中進行熔融、球狀化處理，以製造各種的非晶質矽石質粉末。此外，非晶質矽石質粉末為15μm以上低於70μm之粒度區域的Al含量、3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量、全粒度區域的Al含量的調整上，可藉由調整於各粒度區域的原料矽石質粉末中所添加之Al源物質的量、各種平均粒徑的原料矽石質粉末往火焰的供給量而進行。又，非晶質矽石質粉末的平均粒徑及粒度分布的調整上，可藉由調整各個原料矽石質粉末的平均粒徑、往火焰的供給量來進行，平均球形度、非晶質率係可藉由原料矽石質粉末往火焰的供給量與火焰溫度等來進行。此外，在火焰的形成中使用LPG、氧氣，而將原料粉末搬送至燃燒器之運載氣體亦可使用氧氣。彼等條件與所得之非晶質矽石質粉末的特性係表示於表1~6中。
所得之非晶質矽石質粉末的非晶質率係均為99%以上、平均球形度為0.80以上。為了評價此等非晶質矽石質粉末作為半導體封止材之填充材的特性，依照表示於表1~6所示之配合比例，摻混各成分，且用亨舍爾混合機進行乾式摻混之後，用同方向咬合之雙軸押出混練機(螺旋徑D=25mm、L/D=10.2、漿葉迴轉數50~120rpm、吐出量3.0kg/Hr、混練物溫度98~100℃)使其加熱混練。用加壓機壓合混練物(吐出物)且冷却之後，進行粉碎以製造半導體封止材，並依照下述評價黏度特性(硫化儀轉矩，Curastometer torque)、成形性(金屬絲變形率)及流動性(螺旋流動)。彼等之結果係表示於表1~表3中。環氧樹脂係使用環氧樹脂1：聯苯芳烷基型環氧樹脂(日本化藥公司製NC-3000P)、環氧樹脂2：聯苯型環氧樹脂(日本環氧樹脂公司製YX-4000H)。酚樹脂係使用酚樹脂1：聯苯芳烷基樹脂(日本化藥公司製：MEH-7851SS)、酚樹脂2：酚芳烷基樹脂(三井化學公司製MILEX XLC-4L)。偶合劑係使用偶合劑1：環氧矽烷(信越化學工業公司製：KBM-403)、偶合劑2：苯基胺基矽烷(信越化學工業公司製：KBM-573)。硬化促進劑係使用硬化促進劑1：三苯基膦(北興化學工業公司製：TPP)、硬化促進劑2：四苯基磷、四苯基硼酸酯(北興化學工業公司製：TPP-K)。又，脫膜劑係使用巴西棕櫚蠟(Clariant公司製)。
(1)黏度特性(硫化儀轉矩)
如下所述設定上述中所得之半導體封止材的黏度特性。使用硫化儀(例如JSR貿易公司製商品名「硫化儀Model 3P-S型」)，將半導體封止材加熱至110℃之際的30秒後的轉矩當作黏度指數。該值越小，表示黏度特性越良好。
(2)成形性(金屬絲變形率)
如上所述測定上述中所得之半導體封止材的成形性。在BGA用基板上，透過模片固定(die attach)薄膜，重疊2片的尺寸8mm×8mm×0.3mm的模擬半導體元件，並以金線相接之後，使用各半導體封止材且利用傳遞模塑機成形為包裝尺寸38mm×38mm×1.0mm之後，於175℃養生8小時，製作BGA型半導體。用軟X射線透過裝置觀察半導體的金線部分，且測定金屬絲變形率。金屬絲變形率係測定封止前的金屬絲最短距離X、及封止後的金屬絲的最大變位量Y，作為(Y/X)×100(%)而求得。該值係作為12根的金屬絲變形率的平均值。此外，金線的徑為直徑30μm，平均長度為5mm。傳遞模塑條件係設為模具溫度175℃、成形壓力7.4MPa、保壓時間90秒。該值越小，金屬絲變形量越小，表示成形性越良好。
(3)流動性(螺旋流動)
使用安裝有依照EMMI-1-66(Epoxy Molding Material Institute；Society of Plastic Industry)之螺旋流動測定用模具的傳遞模塑機，來測定各半導體封止材的螺旋流動值。此外，傳遞模塑條件係設為模具溫度175℃、成形壓力7.4MPa、保壓時間120秒。該值越大，則表示流動性越良好。
由實施例與比較例的對比可明顯得知，若利用本發明的非晶質矽石質粉末，相較於比較例，可調製流動性、黏度特性、成形性優異之樹脂組成物、特別是可調製半導體封止材。
 產業上的利用可能性
本發明的非晶質矽石質粉末係可作為使用於自動車、攜帶型電子機器、個人電腦、家庭電化製品等之半導體封止材、搭載半導體之積層板等的填充材使用。又，本發明的樹脂組成物係除了半導體封止材以外，還可作為玻璃織布、玻璃不織布、與其他有機基材含浸硬化而成的例如印刷基板用的預浸漬物、或各種工程塑料等使用。

Claims (6)

  1. 一種非晶質矽石質粉末，其特徵在於：15μ m以上低於70μ m之粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~30000ppm、3μm以上低於15μm之粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~7000ppm，全粒度區域的Al含量以氧化物換算為100~25000ppm，15μ m以上低於70μ m之粒度區域的Al含量(A)對於3μ m以上低於15μ m之粒度區域的Al含量(B)的比(A)/(B)為1.0~20，而且Si及Al以氧化物換算的含有率為99.5質量%以上，平均粒徑為5~50μm，平均球形度為0.80以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之非晶質矽石質粉末，其係在頻度粒度分布中具有至少有二個山之多峰性的粒度分布，第一個山的極大值在15~70μm的粒度區域內、第二個山的極大值在3~10μm的粒度區域內。
  3. 一種如申請專利範圍第1項之非晶質矽石質粉末之製造方法，其係在利用可燃氣體與助燃氣體所形成之高溫火焰中，噴射、製造含有Al源物質之原料矽石質粉末的非晶質矽石質粉末之製造方法，其係從各自的燃燒器，噴射Al源物質的Al含量以氧化物換算為100~30000ppm之平均粒徑為15~70μm的原料矽石質粉末，與噴射Al源物質的Al含量以氧化物換算為100~7000ppm之平均粒徑為3~10μm的原料矽石質粉末。
  4. 一種樹脂組成物，其係含有從環氧樹脂、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、聚醚醯亞胺等的聚醯胺、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯等的聚酯、聚苯硫醚、芳香族聚酯、聚碸、液晶聚合物、聚醚碸、聚碳酸酯、馬來醯亞胺變性樹脂、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)樹脂所選出之樹脂與10~95質量%之如申請專利範圍第1或2項之非晶質矽石質粉末而構成。
  5. 如申請專利範圍第4項之樹脂組成物，其中樹脂為環氧樹脂。
  6. 一種半導體封止材，其係含有如申請專利範圍第4或5項之樹脂組成物，可按照需要含有低應力化劑、矽烷偶合劑、表面處理劑、難燃助劑、難燃劑、著色劑或脫模劑而構成。
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