TWI504653B - 功能性粒子,功能性粒子群,填充劑,電子零件用樹脂組成物,電子零件及半導體裝置 - Google Patents

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Sumitomo Bakelite Co
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Description

功能性粒子,功能性粒子群,填充劑,電子零件用樹脂組成物,電子零件及半導體裝置
本發明係關於功能性粒子、功能性粒子群、填充劑及使用其之電子零件用樹脂組成物、電子零件暨半導體裝置。
在含有無機粒子、樹脂及其硬化劑之組成物中,在組成物中將各成分以既定比例予以均勻調配係為重要的。作為此種組成物之相關技術,係有專利文獻1所記載者。該文獻係記載製造以環氧樹脂、硬化劑、無機質填充劑及硬化觸媒作為必要成分之環氧樹脂組成物的方法。具體而言,其係記載將球狀矽石預先利用環氧樹脂及/或硬化劑進行表面處理,將所得之處理矽石與硬化觸媒等進行混合,經由混練而獲得環氧樹脂組成物。藉由預先進行表面處理,無機質填充劑之表面係被樹脂均勻被覆,故將半導體裝置密封時之空隙產生非常少,成形性優異。
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開平8-27361號公報
但是,本發明人針對上述文獻記載之技術進行檢討,發現以下之部分係有改善的空間。
亦即,專利文獻1中係將所得之處理矽石與硬化觸媒混合、混練,其有在組成物中處理矽石與硬化觸媒成分發生分離或組成不均勻之情況。又,因為混合、混練,係有樹脂、硬化劑、硬化觸媒在保存中發生反應或進行硬化之虞,在保存安定性方面而言,亦有改善之空間。
根據本發明,係提供一種功能性粒子,其包含具以下構成之功能性粒子:由無機材料所構成之基材粒子、被覆上述基材粒子之第一層、以及被覆上述第一層之第二層;環氧樹脂、上述環氧樹脂之硬化劑及硬化促進劑中,任一或二個成分係包含於上述第一層中,且其他成分係包含於上述第二層中。
又,根據本發明,係提供由上述本發明之功能性粒子所構成的填充劑。
本發明中,係於基材粒子上設置第一及第二層,並將環氧樹脂、其硬化劑及硬化促進劑分別調配於第一或第二層之任一者中。藉由將環氧樹脂、硬化劑及硬化促進劑調配於基材粒子上之層中,並且將上述3成分中之至少一者設置作為其他層,各成分可以既定的比例安定地保持於粒子上。因此,含有本發明之功能性粒子的填充劑中,可有效地抑制成分偏差或誤差,並抑制因各成分間之反應所造成的保存性之降低。又,例如可適合使用作為將半導體元件密封的電子零件用樹脂組成物,可提升半導體元件之製造安定性。
又,藉由作成由樹脂、硬化劑及硬化促進劑被覆基材粒子表面之構成,即便在含有本發明之機能性粒子的填充劑為片(tablet)狀之情況,仍可獲得片狀成形性優異之組成物。
另外,本說明書中,第一及第二層分別被覆基材粒子及第一層係指覆蓋基材粒子及第一層之表面的至少一部分之區域。因此,並不限於覆蓋表面整面的態樣,亦包含例如從特定的斷面看去時覆蓋表面整面之態樣,或者覆蓋表面之特定區域的態樣。從進一步有效抑制粒子間組成的誤差之觀點而言,較佳係至少從特定的斷面看去時覆蓋表面整面,更佳係覆蓋表面整面。
又,第一層與基材粒子可直接相接,亦可於該等之間設置介在層。關於第二層與第一層,該等亦是可直接相接、亦可於該等之間設置介在層。
根據本發明,係提供一種功能性粒子群,其係將以樹脂被覆由無機材料所構成之基材粒子而成的第一被覆粒子與以上述樹脂之硬化劑予以被覆之第二被覆粒子,根據比例而混合。
亦即,根據本發明係可提供一種功能性粒子群,其係含有以下粒子而成:第一被覆粒子,其係以樹脂被覆由無機材料所構成之基材粒子;以及第二被覆粒子,其係以上述樹脂之硬化劑被覆上述基材粒子。
又,根據本發明,係提供由上述本發明之功能性粒子群所構成的填充劑。
本發明中,係可構成一種功能性粒子群,其係由被覆基材粒子之材料為樹脂的第一被覆粒子、與被覆基材粒子之材料為該樹脂之硬化劑的第二被覆粒子所構成。藉由將樹脂及硬化劑分別被覆於不同的基材粒子,可作成在基材粒子上分別具有樹脂與硬化劑之均質被覆的構成。又,因為可抑制樹脂與硬化劑在保存中進行反應所產生的比例之變動,即便在使樹脂及硬化劑共存於功能性粒子群中之情況,各成分仍可於粒子上以既定比例安定地被保持。又,藉由被覆基材粒子表面,可獲得片狀成形性優異之組成物。
另外,樹脂、硬化劑等之被覆基材粒子的材料,亦可層狀被覆於該粒子基材。如此,可更進一步提升設置於粒子上之被覆的均質性。
又,第一及第二被覆粒子中,基材粒子與樹脂或硬化劑可直接相接,亦可於該等之間設置介在層。
又,本說明書中,樹脂、該樹脂之硬化劑、其他成分等材料被覆基材粒子係指覆蓋基材粒子層表面之至少一部分的區域。因此,並不限於覆蓋表面整面的態樣,亦包含例如從特定的斷面看去時覆蓋表面整面之態樣,或者覆蓋表面之特定區域的態樣。從進一步有效抑制粒子間組成的誤差之觀點而言,較佳係至少從特定的斷面看去時覆蓋表面整面,更佳係覆蓋表面整面。
根據本發明,係提供含有上述本發明之填充劑的電子零件用樹脂組成物。
又,根據本發明,係提供將上述本發明之電子零件用樹脂組成物予以成形所得之電子零件。
又,根據本發明,係提供使用上述本發明之電子零件用樹脂組成物將半導體元件予以密封而成的半導體裝置。
根據本發明,可使樹脂及硬化劑以既定比例安定地保持於基材粒子上。
以下,參照圖式,詳細說明本發明之實施形態。另外,圖式之說明中,對同一元件係賦予同一符號,並省略重複說明。
(第一實施形態)
圖1(a)係表示本實施形態中功能性粒子之構成的斷面圖。圖1(a)所示之功能性粒子100係包含由無機材料所構成之基材粒子(無機粒子101)、被覆無機粒子101之第一層103及被覆第一層103之第二層105。
圖1(a)之例中,第一層103係相接於無機粒子101之表面,並覆蓋無機粒子101之表面整面。又,第二層105係相接於第一層103並覆蓋第一層103之表面整面。又,第一層103及第二層105係於斷面圖視中以均勻的厚度設置,作為較佳態樣。
另外,圖1(a)中,無機粒子101與第一層103的界面、以及第一層103與第二層105之界面,均係以平滑之例表示,但該等界面亦可具有凹凸。
另外,環氧樹脂、硬化劑及硬化促進劑中,任一或二個成分係包含於第一層103中,且其他成分係包含於第二層105中。另外,第一層103及第二層105亦可分別含有樹脂、硬化劑及硬化促進劑以外的成分。
具體而言,環氧樹脂、硬化劑及硬化促進劑中,任一者係包含於第一層103中,其他二者係包含於第二層105。
或者,環氧樹脂、硬化劑及硬化促進劑中,任二者係包含於第一層103中,其他一者係包含於第二層105中。
更具體而言,環氧樹脂、硬化劑及硬化促進劑中,係作成硬化劑及硬化促進劑包含於同一層中、而環氧樹脂包含於其他層之構成。藉由使第一層103及第二層105中的一者含有硬化劑及硬化促進劑、另一者含有環氧樹脂,可進一步提升由功能性粒子100所構成之填充劑的保存安定性。例如,亦可有效地抑制於40℃下保存時之經時劣化。
又,作為其他之具體態樣,係作成使樹脂及硬化劑包含於同一層、使硬化促進劑包含於其他層的構成。藉由作成第一層103及第二層105中的一者含有樹脂及硬化劑、另一者含有硬化促進劑之構成,可進一步提升由功能性粒子100所構成之填充劑的保存安定性。例如,亦可有效地抑制於40℃下保存時之經時劣化。
第一層103及第二層105中,關於含有環氧樹脂之層的厚度,只要為用以表現硬化反應之必要調配量則無特別限制,例如係為5nm以上,較佳為50 nm以上,從進一步提升生產性之觀點而言,例如係為50μm以下,較佳為5μm以下。
又,第一層103及第二層105中,關於含有硬化劑之層的厚度,只要為用以表現硬化反應之必要調配量則無特別限制,例如係為5nm以上,較佳為50 nm以上,從進一步提升生產性之觀點而言,例如係為50μm以下,較佳為5μm以下。
又,第一層103及第二層105中,關於含有硬化促進劑之層的厚度,只要為用以表現硬化反應之必要調配量則無特別限制,例如係為1nm以上,較佳為5 nm以上,雖不一定要形成均勻的層,但從進一步提升生產性之觀點而言,例如係為50μm以下,較佳為5μm以下。
以下列出功能性粒子100之構成成分的具體例。作為各成分,可使用一種,亦可組合複數種而使用。
作為無機粒子101之材料,例如可舉出熔融破碎矽石粉末、熔融球狀矽石粉末、結晶矽石粉末、2次凝集矽石粉末等矽石粉末;氧化鋁、鈦白、氫氧化鋁、滑石、黏土、雲母、玻璃纖維等。
其中,從使用作為電子零件、半導體裝置之密封劑時的安裝可靠度之觀點而言,無機粒子101較佳係作成由矽石、氧化鋁及氮化矽所構成群組選擇的一或二個以上無機材料所構成之球狀粒子。該等無機材料中,以矽石為特佳。
又,從機械強度之觀點而言,無機粒子101較佳係作成由玻璃纖維等纖維材料所構成之纖維狀粒子。又,無機粒子101亦可為將玻璃不織布等不織布加工為粒子狀所得之粒子。
又,無機粒子101之粒子形狀並無特別限制,例如可為破碎狀;大致球狀、真球狀等球狀;纖維狀;針狀等。無機粒子101為球狀粒子之情況的平均粒徑,從抑制粒子之間的凝集之觀點而言,例如係為1μm以上,較佳為10μm以上。又,從平滑性之觀點而言,無機粒子101之粒徑係例如為100μm以下,較佳為50μm以下。
另外,作為無機粒子101,亦可組合使用粒子大小不同者。例如將無機粒子101作成使用於電子零件之密封劑的填充劑之情況,藉由組合粒子大小不同者,可提高流動性,故可進行填料的高填充化,進一步提升銲錫耐熱性等封裝可靠度。此情況,作為與具有前述平均粒徑之無機粒子組合的無機粒子,從抑制粒子之間的凝集之觀點而言,平均粒徑係定為例如50 nm以上,較佳為200 nm以上。從提升流動性之觀點而言,係定為例如2.5μm以下,較佳為1μm以下。
其次,針對環氧樹脂、該樹脂之硬化劑及硬化促進劑(硬化觸媒)進行說明。
環氧樹脂係指於1分子內具有2個以上環氧基的單體、寡聚物、聚合物之全部,其分子量、分子構造並無特別限定。
作為環氧樹脂,例如可舉出以下樹脂。該等可單獨使用一種,亦可組合2種以上使用。
例如雙酚型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、茋型環氧樹脂、氫醌型環氧樹脂等之2官能或結晶性環氧樹脂;甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、酚酚醛清漆型環氧樹脂、萘酚酚醛清漆型環氧樹脂等之酚醛清漆型環氧樹脂;含有伸苯基骨架之酚芳烷基型環氧樹脂、含有聯苯骨架之酚芳烷基型環氧樹脂、含有伸苯基骨架之萘酚芳烷基型環氧樹脂等之酚芳烷基型環氧樹脂;三酚甲烷型環氧樹脂及烷基改質三酚甲烷型環氧樹脂等之3官能型環氧樹脂;二環戊二烯改質酚型環氧樹脂、萜改質酚型環氧樹脂等之改質酚型環氧樹脂;含有三核之環氧樹脂等的含有雜環之環氧樹脂等。
當將功能性粒子100作成使用於電子零件之密封劑的填充劑之情況,從提升封裝可靠度之觀點而言,較佳係使用例如酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等之酚醛清漆型環氧樹脂;聯苯型環氧樹脂;含有伸苯基骨架之酚芳烷基型環氧樹脂、含有聯苯骨架之酚芳烷基(亦即聯苯基芳烷基)型環氧樹脂、含有伸苯基骨架之萘酚芳烷基型環氧樹脂等之酚芳烷基型環氧樹脂;三酚甲烷型環氧樹脂及烷基改質三酚甲烷型環氧樹脂等之3官能型環氧樹脂;二環戊二烯改質酚型環氧樹脂、萜改質酚型環氧樹脂等之改質酚型環氧樹脂;含有三核之環氧樹脂等的含有雜環之環氧樹脂、芳基伸烷基型環氧樹脂。
硬化劑只要係與環氧樹脂反應而使之硬化者,則無特別限定,作為該等之具體例,可舉出包含二乙三胺(DETA)、三乙四胺(TETA)、間茬二胺(MXDA)等之脂肪族多胺;二胺基二苯基甲烷(DDM)、間伸苯基二胺(MPDA)、二胺基二苯基碸(DDS)等之芳香族多胺;以及二氰二醯胺(DICY)、有機酸二醯肼等之多胺化合物;包含六氫對苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氫對苯二甲酸酐(MTHPA)等之脂環族酸酐;苯偏三酸酐(TMA)、焦蜜石酸酐(PMDA)、二苯基酮四羧酸(BTDA)等之芳香族酸酐等之酸酐;酚醛清漆型酚樹脂、含伸苯基骨架之酚芳烷基樹脂、含有聯苯基骨架之酚芳烷基(亦即聯苯芳烷基)樹脂、含有伸苯基骨架之萘酚芳烷基樹脂等之酚芳烷基型環氧樹脂等之多酚化合物及雙酚A等之雙酚化合物;多硫化物、硫酯、硫醚等之多硫醇化合物;異氰酸酯預聚物、嵌段化異氰酸酯等之異氰酸酯化合物;含有羧酸之聚酯樹脂等之有機酸類;苄基二甲基胺(BDMA)、2,4,6-三二甲基胺基甲基酚(DMP-30)等之3級胺化合物;2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑(EMI24)等之咪唑化合物;以及BF3錯合物等之路易士酸;酚醛清漆型酚樹脂、可溶酚醛(resol)型酚樹脂等之酚樹脂;含有羥甲基之脲樹脂般的脲樹脂;以及含有羥甲基之三聚氰胺樹脂般的三聚氰胺樹脂等。
該等硬化劑中,尤其以使用酚系樹脂為佳。本實施形態所使用之酚系樹脂係指於1分子內具有2個以上酚性羥基的單體、寡聚物、聚合物之全部,其分子量、分子構造並無特別限定,例如可舉出酚-酚醛清漆樹脂、甲酚-酚醛清漆樹脂、二環戊二烯改質酚樹脂、萜改質酚樹脂、三酚甲烷型樹脂、酚芳烷基樹脂(具有伸苯基骨架、聯苯基骨架等)等,該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
又,硬化促進劑只要係可促進環氧樹脂與硬化劑之反應者即可,可利用一般半導體密封用環氧樹脂組成物所使用者。
作為具體例,可舉出有機膦、四取代鏻化合物、磷酸基甜菜鹼(phosphobetaine)化合物、膦化合物與醌化合物之加成物、以鏻化合物與矽烷化合物之加成物等所例示之3級膦、4級鏻、3級鏻與缺電子性化合物之加成物等之含磷原子化合物;1,8-二氮雜雙環(5,4,0)十一烯-7、苄基二甲基胺、以2-甲基咪唑等所例示之3級胺化合物、環狀或非環狀之脒化合物等之含氮原子之化合物等。該等硬化促進劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。該等之中,較佳為含磷原子之化合物,尤其從可藉由降低半導體密封用樹脂組成物之黏度而提升流動性、進而以硬化完成速度之觀點考慮,較佳為四取代鏻化合物,又,若從半導體密封用樹脂組成物之硬化物的熱時低彈性模數之觀點考慮,較佳為磷酸基甜菜鹼化合物、膦化合物與醌化合物之加成物,又,若從潛浮硬化性之觀點考慮,則較佳為鏻化合物與矽烷化合物之加成物。
作為有機膦,例如可舉出乙基膦、苯基膦等之第1膦;二甲基膦、二苯基膦等之第2膦;三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三苯基膦等之第3膦。
作為四取代鏻化合物,可舉出以下述一般式(4)表示之化合物等。
[化1]
[P為磷原子。R7、R8、R9及R10為芳香族基或烷基,互相可相同或相異。A為於芳香環上具有至少1個選自羥基、羧基及硫醇基的官能基之任一個之芳香族有機酸的陰離子。AH為於芳香環上具有至少1個選自羥基、羧基及硫醇基的官能基之任一個之芳香族有機酸。g、h為1~3之整數,i為0~3之整數,且g=h。]
以上述一般式(4)表示之化合物係例如可如下述般獲得,但並不限定於此。首先,將四取代鏻鹵化物、芳香族有機酸與鹼混合於有機溶劑中,均勻混合,使該溶液系統內產生芳香族有機酸陰離子。接著加入水,則可使上述一般式(4)所表示之化合物沈澱。上述一般式(4)所表示之化合物中,較佳係鍵結於磷原子之R7、R8、R9及R10為苯基,且AH係於芳香環上具有羥基之化合物,亦即為酚類,且A為該酚類之陰離子。
作為磷酸基甜菜鹼化合物,可舉出以下述一般式(5)表示之化合物等。
[化2]
[P為磷原子。X1為碳數1~3之烷基,Y1為羥基。j、k為0~3之整數。]
以上述一般式(5)表示之化合物,係例如可如下述般獲得。首先,使屬於第三膦之三芳香族取代膦與重氮鹽(diazonium salt)接觸,經由使三芳香族取代膦與重氮鹽所具有之重氮基進行取代之步驟而獲得。惟並不限定於此。
作為膦化合物與醌化合物之加成物,可舉出下述一般式(6)所表示之化合物等。
[化3]
[P為磷原子。R11、R12及R13表示碳數1~12之烷基或碳數6~12之芳基,互相可相同或相異。R14、R15及R16表示氫原子或碳數1~12之烴基,互相可相同或相異,R14與R15可鍵結而成為環狀構造。]
作為使用於膦化合物與醌化合物之加成物的膦化合物,較佳係三苯基膦、參(烷基苯基)膦、參(烷氧基苯基)膦、三萘基膦、參(苄基)膦等之於芳香環無取代者,或存在有烷基、烷氧基等取代基者,作為烷基、烷氧基可舉出具有1~6之碳數者。從易取得之觀點而言,較佳為三苯基膦。
又,作為使用於膦化合物與醌化合物之加成物的醌化合物,可舉出鄰苯醌、對苯醌、蒽醌類,其中從保存安定性之觀點而言,以對苯醌為佳。
作為膦化合物與醌化合物之加成物的製造方法,係可於可溶解有機第三膦與苯醌類兩者之溶媒中進行接觸、混合,藉此獲得加成物。作為溶媒較佳係為丙酮或甲基乙基酮等屬於酮類且對加成物之溶解性低者。但並不限定於此。
以上述一般式(6)表示之化合物中,從降低半導體密封用樹脂組成物之硬化物熱時彈性模數的觀點而言,鍵結於磷原子之R11、R12及R13為苯基且R14、R15及R16為氫原子之化合物(亦即使1,4-苯醌與三苯基膦加成之化合物)較佳。
作為鏻化合物與矽烷化合物之加成物,可舉出下述一般式(7)所表示之化合物等。
[化4]
[P為磷原子。Si為矽原子。R17、R18、R19及R20係分別為具有芳香環或雜環之有機基或脂肪酸基,互相可相同或相異。X2係與基Y2及Y3鍵結之有機基。X3係與基Y4及Y5鍵結之有機基。Y2及Y3係質子供應性取代基釋出質子而成之基,該等可互相為相同或相異,係同一分子內之基Y2及Y3與矽原子鍵結而形成螯合構造者。Y4及Y5係質子供應性取代基釋出質子而成之基,係同一分子內之基Y4及Y5與矽原子鍵結而形成螯合構造者。X2及X3互相可相同或相異,Y2、Y3、Y4及Y5互相可相同或相異。Z1為具有芳香環或雜環之有機基或脂肪族基。]
上述一般式(7)中,作為R17、R18、R19及R20,例如可舉出苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、萘基、羥基萘基、苄基、甲基、乙基、正丁基、正辛基及環己基等,該等之中,較佳係具有苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、羥基萘基等取代基之芳香族基或無取代之芳香族基。
又,上述一般式(7)中,X2係與Y2及Y3鍵結之有機基。同樣地,X3係與基Y4及Y5鍵結之有機基。Y2及Y3係質子供應性取代基釋出質子而成之基,係同一分子內之基Y2及Y3與矽原子鍵結而形成螯合構造者。同樣地,Y4及Y5係質子供應性取代基釋出質子而成之基,係同一分子內之基Y4及Y5與矽原子鍵結而形成螯合構造者。基X2及X3互相可相同或相異,基Y2、Y3、Y4及Y5相互可相同或相異。
此種上述一般式(7)中之以-Y2-X2-Y3-及-Y4-X3-Y5-所表示之基,係質子供應體釋出2個質子而成之基所構成者,作為質子供應體,例如可舉出兒茶酚、五倍子酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘、2,2’-雙酚、1,1’-聯-2-萘酚、水楊酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、氯冉酸、單寧酸、2-羥基苄基醇、1,2-環己二醇、1,2-丙二醇及甘油等,該等之中,較佳為兒茶酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘。
又,上述一般式(7)中之Z1係表示具有芳香環或雜環之有機基或脂肪族基,作為該等之具體例,可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、己基及辛基等脂肪族基;苯基、苄基、萘基及聯苯基等之芳香族基;環氧丙氧基丙基、硫醇丙基、胺丙基及乙烯基等之具有反應性取代基的有機基等,該等之中,從熱安定性方面而言,較佳為甲基、乙基、苯基、萘基及聯苯基。
作為鏻化合物與矽烷化合物之加成物的製造方法,係於裝有甲醇之燒瓶中加入苯基三甲氧基矽烷等之矽烷化合物、2,3-二羥基萘等之質子供應體並溶解,接著於室溫攪拌下滴入甲氧甲醇鈉溶液。進一步在室溫攪拌下於其中滴入預先準備的將四苯基鏻溴等之四取代鏻鹵化物溶解於甲醇中所成的溶液,則結晶析出。將析出之結晶過濾、水洗、真空乾燥,則可獲得鏻化合物與矽烷化合物之加成物。惟並不限定於此種方法。
作為功能性粒子100之樹脂、其硬化劑及硬化促進劑之更具體構成,例如可列舉如下。
無機粒子101:87質量份,第一層103:聯苯基型環氧樹脂6.1質量份、酚酚醛清漆樹脂4.0質量份,第二層105:三苯基膦0.15質量份。
又,功能性粒子100亦可含有環氧樹脂以外之樹脂。
作為其他樹脂,例如可使用硬化性樹脂。在此,作為硬化性樹脂例如可舉出下述之熱硬化性樹脂。例如可舉出酚樹脂、氰酸酯樹脂、脲(尿素)樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、雙順丁烯二醯亞胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、二烯丙基鄰苯二甲酸酯樹脂、聚矽氧樹脂、具有苯并(benzoxazine)環之樹脂等。
作為酚樹脂,可舉出酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚A型酚醛清漆樹脂等之酚醛清漆型酚樹脂;羥甲基型可溶酚醛樹脂、二亞甲基醚型可溶酚醛樹脂;經桐油、亞麻仁油、胡桃油等改質之油改質可溶酚醛酚樹脂等之可溶酚醛型酚樹脂等。該等可單獨或組合2種以上使用。
又,作為氰酸酯樹脂,可使用使鹵化氰化合物與酚類反應者、或將其以加熱等方法而預聚物化者等。作為具體之形態,例如可舉出酚醛清漆型氰酸酯樹脂、雙酚A型氰酸酯樹脂、雙酚E型氰酸酯樹脂、四甲基雙酚F型氰酸酯樹脂等之雙酚型氰酸酯樹脂等。該等可單獨或組合2種以上使用。
接著,說明功能性粒子100之製造方法。
功能性粒子100可例如藉由依序進行於無機粒子101之表面形成第一層103的步驟、以及於第一層103之表面形成第二層105的步驟而獲得。
具體而言,功能性粒子100係將無機粒子101與作為構成第一層103之材料的原料之粉體置入機械式粒子複合化裝置之混合容器中,使容器內之攪拌葉片旋轉而獲得。藉由使攪拌葉片高速旋轉,各個無機粒子101與粉體原料衝擊並作用壓縮力及剪切力,粉體被複合化於無機粒子101表面,形成第一層103。其後,使用形成有第一層103之粒子與作為第二層105之原料的粉體,進行上述處理,藉此於第一層103上形成第二層105。
另外,在形成第一層103或第二層105時,係以環氧樹脂、其硬化劑及硬化促進劑中之任一或二個成分含有於第一層103中,且其他成分含有於第二層105中之方式進行處理,但第一層103及第二層105所使用之原料亦可分別將環氧樹脂、其硬化劑及硬化促進劑以外之複數原料預先混合,使用該混合物而形成第一或第二層。
更具體而言,攪拌葉片之旋轉速度為周速1~50m/s,從所期待之處理效果的觀點而言,係定為7m/s以上,較佳為10m/s以上。又,從抑制處理時之發熱及防止過度粉碎之觀點而言,攪拌葉片之旋轉速度係例如定為35m/s以下,較佳為25m/s以下。
在此,上述機械式粒子複合化裝置係指對複數種之粉體等原料施加包含壓縮力或剪切力及衝擊力之機械式作用,藉此可獲得複數種粉體等之原料彼此結合之粉體的裝置。作為施加機械式作用之方式,可舉出具有具備一個或複數攪拌葉片等之旋轉體、與具備與攪拌葉片等的前端部接近之內周面的混合容器,並使攪拌葉片旋轉之方式,或者固定攪拌葉片等(或是一邊旋轉)而使混合容器旋轉等之方式。關於攪拌葉片等之形狀,只要可施加機械式作用,則無特別限制,可舉出橢圓形或板狀等。又,攪拌葉片等亦可相對於旋轉方向具有角度。又,混合容器亦可於其內面施行溝等之加工。
作為機械式粒子複合化裝置,例如可舉出奈良機械製作所公司製之HYBRIDIZATION、川崎重工業公司製之KRYPTRON、Hosokawa Micron公司製之Mechanofusion及Nobilta、德壽工作所公司製之THETA Composer、岡田精工公司製之MECHANOMILL、宇部興產公司製之CF Mill等,但並不限於此等。
混合中之容器內溫度係根據原料而設定,例如係定為5℃以上且50℃以下,從防止有機物熔融之觀點而言係定為40℃以下,較佳係25℃以下。但亦可在將容器加溫而使有機物熔融之狀態下進行處理。
又,混合時間係視原料而設定,例如係定為30秒以上且120分鐘以下,從所期待之處理效果的觀點而言係定為1分鐘以上,較佳係3分鐘以上,從生產性之觀點而言係定為90分鐘以下,較佳係60分鐘以下。
從在無機粒子101上分別均質地形成第一層103及第二層105之觀點而言,較佳係將第一層103及第二層105之原料的固形成份使用噴射磨機等預先粉碎。粉碎物之形狀係可任意選擇破碎狀、略球狀、真球狀等形狀。第一層103及第二層105中,從將各層進一步安定地形成之觀點而言,第一層103及第二層105之各層的原料之平均粒徑係定為無機粒子101之例如平均粒徑以下,較佳係無機粒子101之平均粒徑的1/2以下。
另外,所得之功能性粒子100的層構造之分析係可藉由掃瞄型電子顯微鏡、拉曼分光法等而進行。
接著,說明本實施形態之作用效果。
功能性粒子100中,係於第一層103中含有環氧樹脂、硬化劑及硬化促進劑中的任一或二個成分,並且於第二層105中含有其他成分。因此,可將一個一個的功能性粒子100之調配組成予以均質化。又,可以高產率並穩定地獲得粒子間之調配組成經均質化的功能性粒子100。因此,可將環氧樹脂(A)、硬化劑(B)及硬化促進劑(C)的各成分安定地保持於無機粒子101上。另外,可抑制成分彼此在保存中發生反應而產生組成變化,提升保存安定性。
又,由於可如前述般將一個一個的功能性粒子100之調配組成予以均質化,故藉由將粒子間之調配組成經均質化的功能性粒子100使用作為半導體密封用樹脂組成物,可提升半導體裝置之製造安定性。
以下實施形態中,以與第一實施形態不同之處為中心,進行說明。
(第二實施形態)
圖1(b)係表示本實施形態中功能性粒子之構成的斷面圖。圖1(b)所示之功能性粒子102的基本構成係與第一實施形態所記載之功能性粒子100(圖1(a))相同,但在第二層105具有複數層方面係不同。
具體而言,功能性粒子102中,第二層105係具備與第一層103之上部相接而設置之下層105b、及與下層105b相接而設置之上層105a。
第一層103係含有樹脂、硬化劑及硬化促進劑中之任一個成分。又,第二層105中,下層105b係含有樹脂、硬化劑及硬化促進劑中第一層103所含之成分以外的另一成分,上層105a係含有第一層103及下層105b均未含之成分。例如可為以含有樹脂之第一層103、含有硬化劑之下層105b及含有硬化促進劑之上層105a的順序所設置之構成。
本實施形態之功能性粒子102中,樹脂、硬化劑及硬化促進劑係作成分別不同的層,成為以既定之順序積層於無機粒子101上的構成。藉此,可更為有效地抑制成分彼此於保存中發生反應或變質。
又,藉由作成第一層103及第二層105中之一者係含有硬化劑及硬化促進劑、另一者係含有環氧樹脂之構成,或者第一層103及第二層105中之一者係含有環氧樹脂及硬化劑、另一者係含有硬化促進劑之構成,功能性粒子102之保存安定性更為優異。
(第三實施形態)
以上實施形態所使用之功能性粒子中,亦可於第一層103與第二層105之間設置將該等予以隔離之介在層。以下以第一實施形態之功能性粒子100為例,進行說明。
圖2(a)所示之功能性粒子110的基本構成係與功能性粒子100(圖1(a))相同,在進一步具有介在層107方面係不同。藉由介在層107,第一層103及第二層105係被隔離。藉由設置介在層107,可使第一層103與第二層105不接觸,故可更為確實地抑制該等層中所含之樹脂與硬化劑、硬化促進劑間的反應。因此,可更確實地抑制樹脂與硬化劑、硬化促進劑發生反應所造成的組成變化,而可作成保存安定性更為優異之構成。
介在層107之構成材料並無特別限制,例如可含有從金屬氫氧化物、偶合劑、離型劑、離子捕捉劑、著色劑及難燃劑所構成群組選擇之一種以上。
若介在層107係作成以氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、水滑石等之金屬氫氧化物作為主材料之構成,可抑制第一層103與第二層105之接觸,並可進一步表現出難燃性、防蝕性提升等效果。
若介在層107係作成以環氧矽烷偶合劑、胺基矽烷偶合劑等偶合劑作為主材料之構成,可於第一層103與第二層105之間有效率地進行作用,對成形時低黏度化發揮幫助。又,以低應力成分進行被覆之情況,可抑制第一層103與第二層105之接觸,且更容易表現作為低應力材料之功能,可進一步提升作成半導體裝置時之可靠度。
又,介在層107亦可以矽酮油、低熔點聚矽氧橡膠等之聚矽氧橡膠、低熔點合成橡膠等之合成橡膠等之低應力成分作為主材料。藉此,在第一層103與第二層105之間有效率地發生作用,容易滲透至第一層103與第二層105之間,故可抑制第一層103與第二層105之接觸,且更容易表現作為低應力材之功能,可進一步提升作為半導體裝置之密封劑使用時的可靠度。
又,介在層107亦可以碳黑等顏料(著色劑)、水滑石等之離子捕捉劑等作為主材料。
又,介在層107係可例如由難燃劑所構成。作為難燃劑,除了上述金屬氫氧化物之外,亦可使用磷系、聚矽氧系、有機金屬鹽系之物質。
又,介在層107亦可以蠟狀物質作為主材料,作為蠟狀物質,具體可舉出棕櫚蠟(carnauba wax)等之天然蠟及聚乙烯蠟等之合成蠟。藉由將介在層107作成由蠟狀物質所形成之構成,經由上述處理,蠟狀物質於成形時會熔融,容易被覆於第一層103之表面整體,故可抑制第一層103與第二層105之接觸,進而可表現提升離型性等之效果。又,經由上述處理,蠟狀物質在處理中發生熔融,容易被覆於第一層103之表面整體,故可更容易地將第一層103均勻地形成於第二層105之表面整體。
又,介在層107例如亦可含有從矽石、氧化鋁及氮化矽所構成群組選擇之一或二個以上之無機材料。此外,除了上述材料以外,對鄰接於介在層之成分,亦可具備實質上為惰性之成分。藉此,可降低作成半導體裝置時之線膨脹率,故可進一步提升作為半導體裝置之密封劑使用時的可靠度。
(第四實施形態)
以上之實施形態所使用之功能性粒子中,亦可於無機粒子101與第一層103之間,進一步設置第三層。以下,以第三實施形態之功能性粒子110為例,進行說明。
圖2(b)係表示具有第三層109之粒子構成的斷面圖。圖2(b)所示之功能性粒子120之基本構成係與圖2(a)所示之功能性粒子110相同,但進一步設有相接於無機粒子101之第三層109。
第三層109之材料並無特別限制,例如可含有從金屬氫氧化物、偶合劑、離型劑、離子捕捉劑、著色劑及難燃劑所構成群組中選擇之一種以上。
又,第三層109亦可例如以與無機粒子101不同之無機材料作為主材料。作為與無機粒子101不同之無機材料,例如可舉出氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、水滑石等金屬氫氧化物;滑石;以及黏土。
又,第三層109係藉由以環氧矽烷偶合劑、胺基矽烷偶合劑等之偶合劑作為主材料,可發揮優異之補強效果。
又,第三層109係例如由難燃劑所構成。作為難燃劑,除了上述金屬氫氧化物以外,亦可使用磷系、聚矽氧系、有機金屬鹽系之物質。
此外,第三層109可使用第二實施形態中作為介在層107之材料所例示之材料。
又,作為無機粒子101與第三層109之主材料的組合之具體例,可舉出以下者。
無機粒子101:矽石,第三層109:金屬氫氧化物之組合;以及無機粒子101:氧化鋁,第三層109:聚矽氧之組合。
以上實施形態所記載之功能性粒子均適合例如使用作為填充劑。又,本實施形態之填充劑係由上述本實施形態之功能性粒子所構成。
作為填充劑之構成,例如可舉出以下之例。
無機粒子101:球狀矽石,第一層103:對環氧樹脂之硬化劑,第二層105:環氧樹脂。此構成係適合於例如半導體密封材料等之電子零件用途。
無機粒子101:球狀矽石,第一層103:對環氧樹脂之硬化劑與硬化促進劑,第二層105:環氧樹脂。此構成係適合於例如半導體密封材料等之電子零件用途。
無機粒子101:玻璃纖維,第一層103:六亞甲基四胺等之對酚樹脂的硬化劑,第二層105:酚醛清漆型酚樹脂等之酚樹脂。此構成係適合作為例如車載用成形材料。
無機粒子101:結晶矽石及氫氧化鋁,第一層103:對環氧樹脂之硬化劑,第二層105:環氧樹脂。此構成係適合於例如電子零件用絕緣材料。
(第五實施形態)
本實施形態係關於含有由以上實施形態所記載之功能性粒子所構成的填充劑之樹脂組成物。
本實施形態之樹脂組成物係含有以上實施形態所記載之功能性粒子與視需要所使用之半導體密封用樹脂組成物、車載用成形材料、電子零件用絕緣材料中之公知成分等。另外,係為組成物中均勻分散有以上實施形態所記載之功能性粒子作為填充劑者。組成物中所含之填充劑中,亦可使第一層103及第二層105之一部分的組成變化或消失。
樹脂組成物中之無機粒子101的含有量並無特別限定,較佳係樹脂組成物整體之40質量%以上且96質量%以下,更佳係50質量%以上且92質量%以下。
又,於半導體密封用樹脂組成物之情況,較佳係70質量%以上且96質量%以下,更佳為85質量%以上且92質量%以下。若含有量為上述範圍內,則可更有效地抑制耐銲錫性之降低與流動性之降低。
樹脂組成物中之樹脂的含有量並無特別限定,較佳係樹脂組成物整體之2質量%以上且50質量%以下,更佳係2.5質量%以上且40質量%以下,尤其在半導體密封用樹脂組成物之情況,較佳係樹脂組成物整體之2質量%以上且15質量%以下,更佳為2.5質量%以上且8質量%以下。藉此,可更有效地抑制耐銲錫性之降低與流動性之降低。
又,樹脂組成物中之硬化劑的含有量並無特別限定,較佳係樹脂組成物整體之2質量%以上且30質量%以下,更佳係2質量%以上且20質量%以下,尤其在半導體密封用樹脂組成物之情況,較佳係樹脂組成物整體之1質量%以上且15質量%以下,更佳為2質量%以上且7質量%以下。藉此,可更有效地抑制耐銲錫性之降低與流動性之降低。
此外,樹脂組成物中之硬化促進劑的含有量係定為樹脂組成物整體之例如0.1質量%以上。藉此,可更有效地抑制組成物硬化性之降低。又,硬化促進劑之含有量係定為樹脂組成物整體之例如1質量%以下。藉此,可更有效地抑制組成物流動性之降低。
又,本實施形態之樹脂組成物中,作為含有填充劑之組成物,除了本發明之功能性粒子以外,視用途亦可調配偶合劑、離型劑、離子捕捉劑、著色劑及難燃劑等之半導體密封用樹脂組成物中公知的各種成分。具體而言,可於組成物中適當調配硬化性樹脂、功能性粒子100以外之填充劑;偶合劑;碳黑、紅色顏料Bengala等之著色劑;矽酮油、聚矽氧橡膠等之低應力成分;天然蠟、合成蠟、高級脂肪酸及其金屬鹽類或石蠟等之離型材;氧化鉍等之水和物等之無機離子交換體;氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、水滑石、氧化銻、硼酸鋅等之難燃劑;抗氧化劑等之各種添加劑。
本實施形態中,樹脂組成物之形狀係可根據成形組成物時之成形方法而選擇。
例如,本實施形態之樹脂組成物可為壓縮成形用之顆粒。又,本實施形態之樹脂組成物可為轉印成形用之片(tablet)。
其中,藉由將本實施形態之樹脂組成物作成以上實施形態所記載之功能性粒子所構成的顆粒狀,可抑制粒子彼此之凝集,因而可提升粉體流動性且不易附著,故不會產生於搬送路徑的附著,對搬送帶來妨礙之疑慮低,可確實抑制將本實施形態之樹脂組成物搬送至成形模具時的滯留等問題。又,可提升成形時之填充性。因此,可提升利用壓縮成形取得成形體時之產率。
顆粒狀之樹脂組成物中,從搬送時或計量時等之操作容易性及提升樹脂組成物之保存安定性的觀點而言,使用JIS標準篩經由篩分所測定之粒度分佈中,相對於該樹脂組成物整體之未滿1μm的微粉之比例係例如定為5質量%以下,較佳為3質量%以下。
又,從降低顆粒狀樹脂組成物中之微粉的比例之觀點而言,使用雷射繞射式粒度分佈測定裝置所測定之累積頻度為10%之粒徑d10係定為例如3μm以上,較佳為5μm以上。另外,d10之上限並無特別限制,可視考慮到成形模具之水口大小(gate size)等之基材粒子的平均粒徑等而設定,例如係定為10μm以下。
本實施形態之樹脂組成物係適合使用於例如電子零件用樹脂組成物、車載用樹脂組成物、粉體塗料。
接著,說明本實施形態之樹脂組成物的製造方法。
本實施形態之樹脂組成物可將以上實施形態所記載之功能性粒子所構成的填充劑及視需要之其他添加劑,使用混合機進行常溫混合而獲得。又,在不降低本發明效果之範圍內,亦可以輥、捏合機等之擠出機等的混練機進行熔融混練,於冷卻後進行粉碎。
藉由將所得之樹脂組成物予以成形,可獲得成形體。製造成形體係以轉印模塑(transfer moulding)、壓縮模塑(compress moulding)、射出模塑(injection moulding)等之成形方法進行硬化成形。成形時,第一層103及第二層105之全部或一部分亦可經過組成或形態變化。例如,亦可藉由成形使第一層103及第二層105中所含之樹脂及硬化劑硬化,於硬化物中殘存來自填充劑之無機粒子101。
藉由將本實施形態之電子零件用樹脂組成物予以成形,可獲得電子零件。例如可藉由使用本實施形態之電子零件用樹脂組成物將半導體元件予以密封,而獲得半導體裝置。又,本實施形態之半導體裝置之製造方法係包含使用半導體密封用樹脂組成物,藉由例如壓縮成形或轉印成形、射出成形而將半導體元件予以密封之步驟。
圖3係表示本實施形態中使用電子零件用樹脂組成物之半導體裝置的構成之斷面圖。圖3所示之半導體裝置中,晶圓焊墊(die pad)2上係介隔著黏晶材硬化物6而固定有半導體元件1。半導體元件1之電極墊與引線框架4之間係利用金線3而連接。半導體元件1係利用密封材硬化物5而密封。
密封材硬化物5係使上述本實施形態之電子零件用樹脂組成物硬化而成者。
根據第一~第五實施形態,作為覆蓋由無機材料構成之基材粒子的層,設置含有環氧樹脂、該樹脂之硬化劑及硬化促進劑的層,藉此,可將該等成分以既定之比例安定地保持於基材粒子上。
(第六實施形態)
圖4係表示本實施形態之被覆粒子的構成之斷面圖。圖4所示之被覆粒子130係由屬於以無機材料構成之基材粒子的無機粒子111、被覆無機粒子111之第一層113所構成。第一層113可以構成電子零件用樹脂組成物之各種材料構成,作為最低限度的必要構成元素,係第一層113為樹脂的第一被覆粒子、與第一層為該樹脂之硬化劑的第二被覆粒子,由該等而構成功能性粒子群。另外,第一層113亦可含有複數成分。
圖4之例中,第一層113係與無機粒子111之表面相接而覆蓋無機粒子111之表面整面。又,作為較佳態樣,第一層113係於斷面視中以均勻的厚度設置。
另外,圖4中係示出無機粒子111與第一層113之界面係平滑的例,但該等之界面亦可具有凹凸。
圖5係表示本實施形態之功能性粒子群的構成之斷面圖。圖5所示之功能性粒子群140係包含以樹脂被覆無機粒子111之第一粒子(第一被覆粒子)131及以樹脂之硬化劑被覆無機粒子111之第二粒子(第二被覆粒子)133。第一粒子131之樹脂層115及第二粒子133之硬化劑層117係對應於圖4所示之被覆粒子130的第一層113。
第一被覆粒子中之第一層中,以樹脂被覆之層(圖5之樹脂層115)的厚度,只要為用以與硬化劑發生反應之必要調配量,則無特別限制,係例如定為5nm以上,較佳為50nm以上,從進一步提升生產性之觀點而言,係例如定為50μm以下,較佳為5μm以下。
又,第二被覆粒子中之第一層中,以硬化劑被覆之層(圖5之硬化劑層117)的厚度,只要為用以與樹脂發生反應之必要調配量,則無特別限制,係例如定為5nm以上,較佳為50nm以上,從進一步提升生產性之觀點而言,係例如定為50μm以下,較佳為5μm以下。
以下,針對構成各層之材料示出具體例並進行說明。
作為無機粒子111之材料,例如可舉出熔融破碎矽石粉末、熔融球狀矽石粉末、結晶矽石粉末、2次凝集矽石粉末等之矽石粉末;氧化鋁、鈦白、氫氧化鋁、滑石、黏土、雲母、玻璃纖維等。
其中,從電子零件、半導體裝置之安裝可靠度的觀點而言,較佳係使無機粒子111為由矽石、氧化鋁及氮化矽所構成群組所選擇之一個或二個以上的無機材料構成之球狀粒子。該等無機材料之中,以矽石為特佳。
又,從機械強度之觀點而言,較佳係使無機粒子111為由玻璃纖維等纖維材料所構成之纖維狀粒子。又,無機粒子111亦可為將玻璃不織布等之不織布加工為粒子狀所得之粒子。
又,無機粒子111之粒子形狀並無特別限制,例如可為破碎狀、略球狀、真球狀等之球狀;纖維狀、針狀等。無機粒子111為球狀粒子之情況的平均粒徑,從抑制粒子彼此凝集之觀點而言,係例如定為1μm以上,較佳為10μm以上。又,從平滑性之觀點而言,無機粒子111之粒徑係例如定為100μm以下,較佳為50μm以下。
另外,作為無機粒子111,亦可組合使用粒子之大小不同者。例如當將無機粒子111作成使用於電子零件之密封劑的填充劑之情況,藉由組合粒子大小不同者,可提高流動性,故可藉由填料之高填充而進一步提升銲錫耐熱性等之封裝可靠度。此情況,作為與具有上述平均粒徑之無機粒子組合的無機粒子,從抑制粒子彼此凝集之觀點而言,平均粒徑係例如定為50nm以上,較佳為200nm以上。從提升流動性之觀點而言,係例如定為2.5μm以下,較佳為1μm以下。
其次,針對樹脂及該樹脂之硬化劑進行說明。
樹脂及硬化劑係分別構成樹脂層115及硬化劑層117。作為樹脂及硬化劑之材料,分別例如可舉出第一實施形態中所例示之材料。
作為樹脂,例如可使用硬化性樹脂。在此,作為硬化性樹脂係可舉出以下之熱硬化性樹脂。例如可舉出酚樹脂、環氧樹脂、氰酸酯樹脂、脲(尿素)樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、雙順丁烯二醯亞胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、二烯丙基鄰苯二甲酸酯樹脂、聚矽氧樹脂、具有苯并環之樹脂等。
作為酚樹脂,可舉出酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚A型酚醛清漆樹脂等之酚醛清漆型酚樹脂;羥甲基型可溶酚醛樹脂、二亞甲基醚型可溶酚醛樹脂;經桐油、亞麻仁油、胡桃油等改質之油改質可溶酚醛酚樹脂等之可溶酚醛型酚樹脂等。該等可單獨或組合2種以上使用。
環氧樹脂係指於1分子內具有2個以上環氧基的單體、寡聚物、聚合物之全部,其分子量、分子構造並無特別限定。
作為環氧樹脂,例如可舉出雙酚型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、茋型環氧樹脂、氫醌型環氧樹脂等之2官能或結晶性環氧樹脂;甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、酚酚醛清漆型環氧樹脂、萘酚酚醛清漆型環氧樹脂等之酚醛清漆型環氧樹脂;含有伸苯基骨架之酚芳烷基型環氧樹脂、含有聯苯骨架之酚芳烷基型環氧樹脂、含有伸苯基骨架之萘酚芳烷基型環氧樹脂等之酚芳烷基型環氧樹脂;三酚甲烷型環氧樹脂及烷基改質三酚甲烷型環氧樹脂等之3官能型環氧樹脂;二環戊二烯改質酚型環氧樹脂、萜改質酚型環氧樹脂等之改質酚型環氧樹脂;含有三核之環氧樹脂等的含有雜環之環氧樹脂等。該等可單獨使用1種或組合2種以上使用。
當將功能性粒子群140作成使用於電子零件之密封劑的填充劑之情況,從提升封裝可靠度之觀點而言,較佳係使用例如酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等之酚醛清漆型環氧樹脂;聯苯型環氧樹脂;含有伸苯基骨架之酚芳烷基型環氧樹脂、含有聯苯骨架之酚芳烷基(亦即聯苯基芳烷基)型環氧樹脂、含有伸苯基骨架之萘酚芳烷基型環氧樹脂等之酚芳烷基型環氧樹脂;三酚甲烷型環氧樹脂及烷基改質三酚甲烷型環氧樹脂等之3官能型環氧樹脂;二環戊二烯改質酚型環氧樹脂、萜改質酚型環氧樹脂等之改質酚型環氧樹脂;含有三核之環氧樹脂等的含有雜環之環氧樹脂、芳基伸烷基型環氧樹脂。
作為氰酸酯樹脂,例如可使用使鹵化氰化合物與酚類反應者、或將其以加熱等方法而預聚物化者等。作為具體之形態,例如可舉出酚醛清漆型氰酸酯樹脂、雙酚A型氰酸酯樹脂、雙酚E型氰酸酯樹脂、四甲基雙酚F型氰酸酯樹脂等之雙酚型氰酸酯樹脂等。該等可單獨或組合2種以上使用。
硬化劑可根據樹脂之種類而適當選擇。
例如當第一被覆粒子中之第一層(樹脂層115)含有環氧樹脂之情況,作為對此之硬化劑,只要為可與環氧樹脂反應而使之硬化者即可,可使用相關業者公知者,例如可舉出包含二乙三胺(DETA)、三乙四胺(TETA)、間茬二胺(MXDA)等之脂肪族多胺;二胺基二苯基甲烷(DDM)、間伸苯基二胺(MPDA)、二胺基二苯基碸(DDS)等之芳香族多胺;以及二氰二醯胺(DICY)、有機酸二醯肼等之多胺化合物;包含六氫對苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氫對苯二甲酸酐(MTHPA)等之脂環族酸酐;苯偏三酸酐(TMA)、焦蜜石酸酐(PMDA)、二苯基酮四羧酸(BTDA)等之芳香族酸酐等之酸酐;酚醛清漆型酚樹脂、含伸苯基骨架之酚芳烷基樹脂、含有聯苯基骨架之酚芳烷基(亦即聯苯芳烷基)樹脂、含有伸苯基骨架之萘酚芳烷基樹脂等之酚芳烷基型環氧樹脂等之多酚化合物及雙酚A等之雙酚化合物;多硫化物、硫酯、硫醚等之多硫醇化合物;異氰酸酯預聚物、嵌段化異氰酸酯等之異氰酸酯化合物;含有羧酸之聚酯樹脂等之有機酸類;苄基二甲基胺(BDMA)、2,4,6-三二甲基胺基甲基酚(DMP-30)等之3級胺化合物;2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑(EMI24)等之咪唑化合物;以及BF3錯合物等之路易士酸;酚醛清漆型酚樹脂、可溶酚醛型酚樹脂等之酚樹脂;含有羥甲基之脲樹脂般的脲樹脂;以及含有羥甲基之三聚氰胺樹脂般的三聚氰胺樹脂等。
該等硬化劑中,尤其以使用酚系樹脂為佳。本實施形態所使用之酚系樹脂係指於1分子內具有2個以上酚性羥基的單體、寡聚物、聚合物之全部,其分子量、分子構造並無特別限定,例如可舉出酚-酚醛清漆樹脂、甲酚-酚醛清漆樹脂、二環戊二烯改質酚樹脂、萜改質酚樹脂、三酚甲烷型樹脂、酚芳烷基樹脂(具有伸苯基骨架、聯苯基骨架等)等,該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
其次,說明構成功能性粒子群之被覆粒子130的製造方法。被覆粒子130係可藉由進行於無機粒子111之表面形成第一層113的步驟而獲得。
具體而言,係將無機粒子111與作為構成第一層113之材料的原料之粉體置入機械式粒子複合化裝置之混合容器中,使容器內之攪拌葉片旋轉而獲得。藉由使攪拌葉片高速旋轉,各個無機粒子111與粉體原料衝擊並作用壓縮力及剪切力,粉體被複合化於無機粒子111表面,形成第一層113。另外,在形成第一層113時,亦可將含有樹脂或硬化劑之至少一者的複數原料預先混合,使用該混合物而形成第一層113。更具體而言,攪拌葉片之旋轉速度為周速1~50m/s,從所期待之處理效果的觀點而言,係定為7m/s以上,較佳為10m/s以上。又,從抑制處理時之發熱及防止過度粉碎之觀點而言,攪拌葉片之旋轉速度係例如定為35m/s以下,較佳為25m/s以下。
在此,上述機械式粒子複合化裝置係指對複數種之粉體等原料施加包含壓縮力或剪切力及衝擊力之機械式作用,藉此可獲得複數種粉體等之原料彼此結合之粉體的裝置。作為施加機械式作用之方式,可舉出具有具備一個或複數攪拌葉片等之旋轉體、與具備與攪拌葉片等的前端部接近之內周面的混合容器,並使攪拌葉片旋轉之方式,或者固定攪拌葉片等(或是一邊旋轉)而使混合容器旋轉等之方式。關於攪拌葉片等之形狀,只要可施加機械式作用,則無特別限制,可舉出橢圓形或板狀等。又,攪拌葉片等亦可相對於旋轉方向具有角度。又,混合容器亦可於其內面施行溝等之加工。
作為機械式粒子複合化裝置,例如可舉出奈良機械製作所公司製之HYBRIDIZATION、川崎重工業公司製之KRYPTRON、Hosokawa Micron公司製之Mechanofusion及Nobilta、德壽工作所公司製之THETA Composer、岡田精工公司製之MECHANOMILL、宇部興產公司製之CF Mill等,但並不限於此。
混合中之容器內溫度係根據原料而設定,例如係定為5℃以上且50℃以下,從防止有機物熔融之觀點而言係定為40℃以下,較佳係25℃以下。但亦可在將容器加溫而使有機物熔融之狀態下進行處理。
又,混合時間係視原料而設定,例如係定為30秒以上且120分鐘以下,從所期待之處理效果的觀點而言係定為1分鐘以上,較佳係3分鐘以上,從生產性之觀點而言係定為90分鐘以下,較佳係60分鐘以下。
另外,所得之被覆粒子130的層構造之分析係可藉由掃瞄型電子顯微鏡、拉曼分光法等而進行。
又,本實施形態中亦如第一實施形態所述般,從在無機粒子111上均質地形成第一層113之觀點而言,較佳係將第一層113之原料的固形成份使用噴射磨機等預先粉碎。其形狀係可任意選擇破碎狀、略球狀、真球狀等形狀。第一層113中,從將各層進一步安定地形成之觀點而言,各層的原料之平均粒徑係定為無機粒子之例如平均粒徑以下,較佳係無機粒子之平均粒徑的1/2以下。
接著,說明本實施形態之作用效果。
本實施形態之被覆粒子130(圖5中為功能性粒子群140)係各自由以樹脂被覆無機粒子111之第一粒子131、與以上述樹脂之硬化劑被覆無機粒子111之第二粒子133所構成。因此,可將樹脂或硬化劑及硬化促進劑分別以既定之調配方式安定地保持於基材粒子上。又,關於第一粒子131及第二粒子133,可將一個一個的調配組成予以均質化。又,由於功能性粒子群140係由第一粒子131與第二粒子133所構成,故可使在混合操作等中因粒子大小或比重不同所產生之各個被覆粒子的偏析不易發生。
如此,根據本實施形態,藉由將被覆各個構成要素作為第一層且調配組成經均質化的被覆粒子130根據配方而混合,可以高產率安定地獲得不易發生原料的偏析之功能性粒子群。又,藉由使樹脂及硬化劑被覆於不同的基材粒子,可獲得保存安定性優異之功能性粒子。
另外,形成第一層之情況,亦可以不損及本實施形態之作用效果的原料組合預先混合複數原料,使用該混合物作為含有樹脂或硬化劑之任一者的第一層。
(第七實施形態)
圖4及5所示之粒子及使用其之功能性粒子群中,除了第一層113為樹脂之第一被覆粒子、與第一層113為上述樹脂的硬化劑之第二被覆粒子之外,亦可含有第一層113為上述樹脂及硬化劑以外的第三成分之第三被覆粒子。除了第一被覆粒子與第二被覆粒子之外,藉由使第三被覆粒子存在,可改變第一被覆粒子與第二被覆粒子之接觸度程度,此外,藉由適當選擇上述第三成分,可進一步抑制或促進樹脂與硬化劑之反應。因此,可更為確實地抑制因樹脂與硬化劑反應所造成之組成變化,可作成保存安定性更為優異之構成。
第三被覆粒子之無機粒子111係例如由與第一及第二被覆粒子之無機粒子111相同的材料所構成。
第三被覆粒子之第一層113的構成成分並無特別限制,可含有會與構成第一被覆粒子之第一層113的樹脂、及構成第二被覆粒子之第一層113的樹脂之硬化劑發生作用的硬化促進劑(硬化觸媒)。硬化觸媒可根據樹脂及硬化劑之種類而適當選擇,只要為可與樹脂及硬化劑作用而促進硬化者即可。例如在第一層113含有環氧樹脂之情況,作為相對於其之硬化觸媒,只要為可與環氧樹脂及硬化劑反應並促進硬化者即可。例如可舉出1,8-二氮雜雙環(5,4,0)十一烯-7(DBU)、三苯基膦、2-甲基咪唑、四苯基鏻‧四苯基硼酸鹽等。該等可單獨使用或混合使用。又,作為硬化觸媒,亦可使用第一實施形態中作為硬化促進劑所例示者。
第三被覆粒子之第一層113係例如可含有從金屬氫氧化物、偶合劑、離型劑、離子捕捉劑、著色劑及難燃劑所組成群組中選擇之一種以上。
第三被覆粒子之第一層113係藉由以氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、水滑石等之金屬氫氧化物作為主材料,可抑制第一粒子131與第二粒子121之接觸,進而可表現難燃性、防蝕性提升等之效果。
又,藉由第三被覆粒子之第一層113係藉由以環氧矽烷偶合劑、胺基矽烷偶合劑等之偶合劑作為主材料,可使第一粒子131與第二粒子121之間有效率地作用,對硬化反應之促進與成形時低黏度化發揮幫助。又,可發揮優異之補強效果。
此外,第三被覆粒子之第一層113亦可以矽酮油、低熔點矽膠等之矽膠、低熔點合成橡膠等之合成橡膠等的低應力成分等作為主材料。藉此,在第一及第二被覆粒子之間有效率地進行作用,容易滲透至第一及第二被覆粒子之間,故可抑制第一被覆粒子與第二被覆粒子之接觸,且可更容易表現作為低應力材料之機能,可進一步提升使用作為半導體裝置之密封劑時的可靠度。
又,第三被覆粒子之第一層113亦可以碳黑等之顏料(著色劑)、水滑石等之離子捕捉劑等作為主材料。
又,第三被覆粒子之第一層113係例如由難燃劑所構成。作為難燃劑,除了上述金屬氫氧化物之外,亦可使用磷系、聚矽氧系、有機金屬鹽系之物質。
又,第三被覆粒子之第一層113亦可以蠟狀物質作為主材料。作為蠟狀物質,具體可舉出棕櫚蠟等之天然蠟及聚乙烯蠟等之合成蠟。藉由作成第三被覆粒子之第一層113為由蠟狀物質所形成之構成,上述功能性粒子群中之蠟狀物質於成形時會熔融,容易滲透至第一及第二被覆粒子之間,故可抑制第一及第二被覆粒子之接觸,進而可表現提升離型性等之效果。又,經由上述處理,蠟狀物質在處理中發生熔融,容易被覆於第三被覆粒子之第一層113之表面整體,故可更容易地將第三被覆粒子之第一層113均勻地形成於無機粒子111之表面整體。
又,第三被覆粒子之第一層113亦可含有從矽石、氧化鋁及氮化矽所構成群組選擇之1種以上之無機材料。
又,第三被覆粒子之第一層113亦可藉由被覆含液狀原料之成分而形成。
以上實施形態所記載之功能性粒子群均適合使用作為例如填充劑。又,本實施形態之填充劑係由上述本發明之功能性粒子群所構成。
作為填充劑之構成,例如可舉出以下之例。
無機粒子111:球狀矽石,第一被覆粒子之第一層113:對環氧樹脂之硬化劑,第二被覆粒子之第一層113:環氧樹脂。此構成係適合於例如半導體密封材料等之電子零件用途。
無機粒子111:玻璃纖維,第一被覆粒子之第一層113:六亞甲基四胺等之對酚樹脂的硬化劑,第二被覆粒子之第一層113:酚醛清漆型酚樹脂等之酚樹脂。此構成係適合作為例如車載用成形材料。
無機粒子111:結晶矽石及氫氧化鋁,第一被覆粒子之第一層113:對環氧樹脂之硬化劑,第二被覆粒子之第一層113:環氧樹脂。此構成係適合於例如電子零件用絕緣材料。
(第八實施形態)
本實施形態係關於含有由以上實施形態所記載之功能性粒子群所構成的填充劑之樹脂組成物。
樹脂組成物,該樹脂組成物係含有以上實施形態所記載之功能性粒子群、與視需要而使用之半導體密封用樹脂組成物中的公知成分等之組成物,以上實施形態所記載之功能性粒子群係分散於組成物中。組成物中所含之填充劑中,亦可使第一層113之一部分發生組成變化或消失。
又,屬於填充劑之組成物中的無機粒子之含有量並無特別限定,較佳為組成物整體之40質量%以上且96質量%以下,更佳為50質量%以上且92質量%以下。又,在半導體密封用樹脂組成物之情況,較佳為70質量%以上且96質量%以下,更佳為85質量%以上且92質量%以下。若含有量在上述範圍內,則可更有效地抑制耐焊錫性之降低與流動性之降低。
屬於填充劑之組成物中的硬化性樹脂之含有量並無特別限定,較佳為組成物整體之2質量%以上且50質量%以下,更佳為2.5質量%以上且40質量%以下,尤其在半導體密封用樹脂組成物之情況,較佳為組成物整體之2質量%以上且15質量%以下,更佳為2.5質量%以上且8質量%以下。藉此,可更有效地抑制耐焊錫性之降低與流動性之降低。
屬於填充劑之組成物中的硬化劑之含有量並無特別限定,較佳為組成物整體之2質量%以上且50質量%以下,更佳為2.5質量%以上且40質量%以下,尤其在半導體密封用樹脂組成物之情況,較佳為樹脂組成物整體之2質量%以上且15質量%以下,更佳為2.5質量%以上且8質量%以下。藉此,可更有效地抑制耐焊錫性之降低與流動性之降低。
又,屬於填充劑之組成物中的硬化促進劑之調配量,於屬於填充劑之組成物整體中係例如定為0.1質量%以上。藉此,可更有效地抑制組成物硬化性之降低。又,硬化促進劑之調配量係於總組成物中例如定為1質量%以下。藉此,可更有效地抑制組成物流動性之降低。
於樹脂組成物中,除了以上實施形態所記載之功能性粒子群所構成之填充劑以外,亦可視用途而調配各種成分。具體而言,可於組成物中適當調配硬化性樹脂;本發明之功能性粒子群以外的填充劑;偶合劑;碳黑、紅色顏料Bengala等之著色劑;矽酮油、聚矽氧橡膠等之低應力成分;天然蠟、合成蠟、高級脂肪酸及其金屬鹽類或石蠟等之離型材;氧化鉍等之水和物等之無機離子交換體;氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、水滑石、氧化銻、硼酸鋅等之難燃劑;抗氧化劑等之各種添加劑。
組成物之形狀係可根據成形組成物時之成形方法而選擇。
例如,本實施形態之樹脂組成物亦可為壓縮成形用之顆粒。藉由作成以上實施形態所記載之功能性粒子群的顆粒,由於粒子彼此之凝集被抑制,故可提升粉體流動性且不易附著,故不會產生於搬送路徑的附著,對搬送帶來妨礙之疑慮低,可確實抑制將本實施形態之樹脂組成物搬送至成形模具時的滯留等問題。又,可提升成形時之填充性。因此,可提升利用壓縮成形取得成形體時之產率。
又,本實施形態之樹脂組成物可為轉印成形用之片(tablet)。
另外,本實施形態中亦與第五實施形態相同,在顆粒狀之樹脂組成物中,從搬送時或計量時等之操作容易性及提升樹脂組成物之保存安定性的觀點而言,使用JIS標準篩經由篩分所測定之粒度分佈中,相對於該樹脂組成物整體之未滿1μm的微粉之比例係例如定為5質量%以下,較佳為3質量%以下。
又,從降低顆粒狀樹脂組成物中之微粉的比例之觀點而言,使用雷射繞射式粒度分佈測定裝置所測定之累積頻度為10%之粒徑d10係定為例如3μm以上,較佳為5μm以上。另外,d10之上限並無特別限制,可視考慮到成形模具之水口大小等之基材粒子的平均粒徑等而設定,例如係定為10μm以下。
本實施形態之樹脂組成物係適合使用於例如電子零件用樹脂組成物、車載用樹脂組成物、粉體塗料。
接著,說明本實施形態之樹脂組成物的製造方法。
本實施形態之樹脂組成物可將以上實施形態所記載之功能性粒子群所構成的填充劑及視需要之其他添加劑,使用混合機進行常溫混合而獲得。又,在不降低本發明效果之範圍內,亦可以輥、捏合機等之擠出機等的混練機進行熔融混練,於冷卻後進行粉碎。
藉由將所得之樹脂組成物予以成形,可獲得成形體。製造成形體係以轉印模塑、壓縮模塑、射出模塑等之成形方法進行硬化成形。成形時,第一層113之全部或一部分亦可經過組成或形態變化。例如,亦可藉由成形使第一層113中所含之樹脂及硬化劑硬化,於硬化物中殘存來自填充劑之無機粒子111。
藉由將本實施形態之電子零件用樹脂組成物予以成形,可獲得電子零件。例如可藉由使用本實施形態之電子零件用樹脂組成物將半導體元件予以密封,而獲得半導體裝置。
圖3係表示本實施形態中使用電子零件用樹脂組成物之半導體裝置的構成之斷面圖。圖3所示之半導體裝置中,晶圓焊墊2上係介隔著黏晶材硬化物6而固定有半導體元件1。半導體元件1之電極墊與引線框架4之間係利用金線3而連接。半導體元件1係利用密封材硬化物5而密封。
密封材硬化物5係使上述本實施形態之電子零件用樹脂組成物硬化而成者。
根據第六~第八實施形態,分別作成以樹脂覆蓋由無機材料構成之基材粒子的被覆粒子、及以該樹脂之硬化劑被覆的被覆粒子,構成功能性粒子群,藉此可將構成功能性粒子群之樹脂及硬化劑以既定之比例安定地保持。除此之外,可降低因粒度之差異等所引起之上述調配之誤差。
以上係參照圖式針對本發明之實施形態進行描述,惟該等僅為本發明之例示,亦可採用上述以外之各種構成。
本發明亦包含以下之態樣。
[1]一種功能性粒子群,其特徵為含有以樹脂被覆由無機材料所構成之基材粒子的第一被覆粒子、以及以上述樹脂之硬化劑被覆上述基材粒子之第二被覆粒子而成。
[2]如[1]之功能性粒子群,其中,上述無機材料為矽石。
[3]如[1]或[2]之功能性粒子群,其中,功能性粒子群含有將上述基材粒子以樹脂、樹脂之硬化劑以外的第三成分所被覆之第三被覆粒子。
[4]如[3]之功能性粒子群,其中,上述第三成分係含有上述樹脂之硬化觸媒。
[5]如[1]~[4]中任一項之功能性粒子群,其中,上述第三成分係含有難燃劑。
[6]如[1]~[5]中任一項之功能性粒子群,其中,上述第三成分含有由矽石、氧化鋁及碳黑所構成群組中選擇之1種以上的無機材料。
[7]如[1]~[6]中任一項之功能性粒子群,其中,上述第三成分含有蠟狀物質。
[8]如[1]~[7]中任一項之功能性粒子群,其中,上述第三成分含有液狀原料。
[9]一種填充劑,係由[1]至[7]中任1項之功能性粒子群所構成。
[10]一種電子零件用樹脂組成物,係含有[9]之填充劑。
[11]一種電子零件,係使[10]之電子零件用樹脂組成物成形而成。
[12]一種半導體裝置,係使用[10]之電子零件用樹脂組成物,將半導體元件密封而成。
[實施例]
(實施例A1)
於以下之實施例中,製造於基材粒子上具有複數層之功能性粒子。各層之成分調配方式(質量比)係示於表1。作為機械粒子複合化裝置,係使用德壽工作所公司製之THETA Composer。
(實施例1)
被覆層之原料均預先以噴射磨機予以粉碎。作為噴射磨機,係使用SEISHIN企業公司製之Single Track Jet Mill。粉碎條件係定為高壓氣體壓力0.6MPa。
將熔融球狀矽石(平均粒徑29μm及0.1μm)以表1記載之調配方式予以摻合,獲得無機填充劑。將所得之無機填充材88份(質量份,以下同)及偶合劑0.3份置入機械式粒子複合化裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,藉此進行被覆處理。
接著,將所得之被覆粒子與環氧樹脂6.3份裝入上述機械式粒子複合化裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,進行被覆處理。
然後,將所得之被覆粒子與酚樹脂4.3份裝入上述裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,進行被覆處理。
進一步將所得之被覆粒子與硬化促進劑、離子捕捉劑、著色劑及離型劑以表1記載之調配方式裝入,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,藉此進行被覆處理。
藉由以上步驟,於無機粒子101(圖1(b)、圖2(b))依偶合劑層(第三層109)、環氧樹脂層(第一層103)、酚樹脂層(硬化劑層:第二層105之下層105b)之順序形成,進一步於其上形成含有硬化促進劑、離子捕捉劑、著色劑及離型劑之被覆層(第二層105之上層105a),獲得功能性粒子。
(實施例2)
以表1記載之調配方式摻合熔融球狀矽石(平均粒徑29μm及0.1μm),獲得無機填充劑。將所得之無機填充材88份及偶合劑0.3份裝入機械粒子複合化裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,藉此進行被覆處理。
接著,以表1記載之調配方式,將所得之被覆粒子與離子捕捉劑、著色劑及離型劑裝入與實施例1同樣的裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,進行被覆處理。
然後,將所得之被覆粒子與酚樹脂4.3份和硬化促進劑0.2份之預先混合物裝入與實施例1同樣的裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,進行被覆處理。
進一步將所得之被覆粒子與環氧樹脂6.3份裝入,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,藉此進行被覆處理。
藉由以上步驟,於無機粒子101(圖2(a)、圖2(b))上依偶合劑層(第三層109);含有離子捕捉劑、著色劑及離型劑之被覆層;酚樹脂與硬化促進劑之混合層(第一層103)之順序形成,進一步於其上形成環氧樹脂層(第二層105),獲得功能性粒子。
(實施例3)
以表1記載之調配方式摻合熔融球狀矽石(平均粒徑29μm及0.1μm),獲得無機填充劑。將所得之無機填充材88份及偶合劑0.3份裝入與實施例1同樣的機械式粒子複合化裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,藉此進行被覆處理。
接著,將所得之被覆粒子與環氧樹脂6.3份裝入與實施例1同樣的機械式粒子複合化裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,進行被覆處理。
然後,將所得之被覆粒子與離型劑0.3份裝入與實施例1同樣的機械式粒子複合化裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,進行被覆處理。
進一步以表1記載之調配方式,將所得之被覆粒子與酚樹脂、硬化促進劑、離子捕捉劑及著色劑裝入與實施例1同樣的機械式粒子複合化裝置,以攪拌葉片之周速10m/s攪拌15分鐘,藉此進行被覆處理。
藉由以上步驟,於無機粒子101(圖2(b))上依偶合劑層(第三層109)、環氧樹脂層(第一層103)、離型劑層(介在層107)之順序形成,進一步於其上形成含有酚樹脂、硬化促進劑、離子捕捉劑及著色劑之被覆層(第二層105),獲得功能性粒子。
(比較例1)
將表1記載之原料全部裝入亨歇爾混合機中,進行粉碎混合,獲得本例之半導體密封用樹脂組成物。混合條件係定為以1000rpm進行10分鐘。
(比較例2)
將表1記載之原料以混合機(容器旋轉V型摻合機)進行常溫混合。混合條件係定為以30rpm進行10分鐘。將所得之混合物以80~100℃之加熱輥熔融混練5分鐘,冷卻後進行粉碎,藉此獲得本例之半導體密封用樹脂組成物。
針對由實施例1~3所得之功能性粒子所構成之半導體密封用樹脂組成物及比較例1及2所得之半導體密封用樹脂組成物,測定膠化時間(秒)、螺旋流(cm)、片成形性、灰分均勻性(%)及40℃/7日後保存性(螺旋流殘存率)(%),將結果示於表1。另外,該等項目係分別以下述方法測定。
膠化時間:將各例所得之半導體密封用樹脂組成物所構成之試料置於175℃之加熱板上,試料熔融後,一邊以刮勺攪拌,一邊測定至硬化為止之時間。此時間越短,表示硬化速度越快。
螺旋流:使用低壓轉印成形機(KOHTAKI精機公司製之KTS-15),將半導體密封用樹脂組成物以模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒之條件,注入依EMMI-1-66為基準螺旋流測定用模具中,測定流動長。單位定為cm。
片成形性:將各例所得之半導體密封用樹脂組成物所構成之試料打錠成型為片。發生下述缺點之情況以×表示,未發生缺點並可良好地獲得片者以○表示。
於片成型步驟中,樹脂附著於模具內面,而於片之外觀發生缺陷之情況
灰分均勻性:將各例所得之半導體密封用樹脂組成物所構成之試料以混合機(容器旋轉V型摻合機)進行常溫混合。混合條件係以30rpm進行10分鐘。從所得之混合物的5處取樣,測定於700℃下煅燒後之殘渣的質量比。將單位定為%。算出所得之測定結果的最大值減去最小值所得的值。此數值越小,表示成分均勻性越好。
40℃/7日後保存性(螺旋流殘存率):於溫度調節為40℃之乾燥機中,將各例所得之半導體密封用樹脂組成物所得之試料保存7天後,測定螺旋流,從保存前後之螺旋流測定結果求出殘存率(保存後之測定值/保存前之測定值)。此數值越大,則螺旋流之降低越少,表示保存性越佳。
另外,比較例1所得之半導體密封用樹脂組成物於膠化時間之測定時,試料黏膩而未均勻熔融。又,於螺旋流之測定中,試料亦黏膩,硬化物不均勻。
(實施例B1)
本實施例中係製造含有被覆層的材料互異之複數種粒子的功能性粒子群。作為機械式粒子複合化裝置,係使用德壽工作所公司製之THETA Composer。又,作為混合機,係使用容器旋轉V型摻合機。
表2中示出各粒子之原料調配方式(質量比)。
(實施例4)
本實施例中係製造含有被覆層的構成材料互異之8種被覆粒子的功能性粒子群。
作為各被覆層之原料係預先以噴射磨機予以粉碎。作為噴射磨機,係使用SEISHIN企業公司製之Single Track Jet Mill。粉碎條件係定為高壓氣體壓力0.6MPa。
將無機填充材88質量份與環氧樹脂12質量份置入機械式粒子複合化裝置,進行被覆處理,獲得被覆粒子1。
又,將無機填充材88質量份與酚樹脂12質量份置入機械式粒子複合化裝置,進行被覆處理,獲得被覆粒子2。
被覆粒子3~8亦分別將原料以表2記載之調配方式置入機械式粒子複合化裝置,進行被覆處理,藉此進行製造。
攪拌處理條件係所有的粒子均為以攪拌葉片之周速10m/s攪拌處理60分鐘。
將所得之被覆粒子1~8以表3所記載之質量比進行調配,以混合機混合,獲得本實施例之功能性粒子群。
又,將表2之調配方式所得之各粒子以表3之調配方式混合,所得之功能性粒子群中,各原料之調配比(質量份)係示於表4。
又,對實施例4所得之功能性粒子群測定膠化時間(秒)、螺旋流(cm)、片成形性、灰分均勻性(%)及40℃/7日後保存性(螺旋流殘存率)(%),將結果示於表4。
另外,實施例1~4中所得之功能性粒子(群)中,未滿1μm之微粉的比例均為1質量%以下。
又,各實施例中,使用雷射繞射式粒度分佈測定裝置所測定之累積頻度為10%之粒徑d10,實施例1為9.0μm,實施例2為8.8μm,實施例3為9.0μm,實施例4為9.1μm。
本案係主張以2010年8月5日所申請之日本專利申請特願2010-176054為基礎之優先權,其揭露內容全部寫入於此。
1...半導體元件
2...晶圓焊墊
3...金線
4...引線框架
5...密封材硬化物
6...黏晶材硬化物
100...功能性粒子
101...無機粒子
102...功能性粒子
103...第一層
105...第二層
105a...上層
105b...下層
107...介在層
109...第三層
110...功能性粒子
111...無機粒子
113...第一層
120...功能性粒子
130...被覆粒子
圖1(a)及(b)係表示實施形態中功能性粒子之構成的斷面圖。
圖2(a)及(b)係表示實施形態中功能性粒子之構成的斷面圖。
圖3係表示實施形態中半導體裝置之構成的斷面圖。
圖4係表示實施形態中被覆粒子之構成的斷面圖。
圖5係表示實施形態中功能性粒子群之構成的斷面圖。
100...功能性粒子
101...無機粒子
102...功能性粒子
103...第一層
105...第二層
105a...上層
105b...下層

Claims (22)

  1. 一種功能性粒子,係包含具以下構成之功能性粒子:由無機材料所構成之基材粒子、被覆上述基材粒子之第一層、以及被覆上述第一層之第二層;環氧樹脂、上述環氧樹脂之硬化劑及硬化促進劑中,任一或二個成分係包含於上述第一層中,且其他成分係包含於上述第二層中;該功能性粒子係藉由依序進行下述步驟而獲得:對上述基材粒子之表面形成上述第一層之步驟;與對形成有上述第一層之上述基材粒子之表面形成上述第二層之步驟;形成上述第一層之上述步驟及形成上述第二層之上述步驟,係於機械式粒子複合化裝置所具備之混合容器內進行;且在進行形成上述第一層之上述步驟及形成上述第二層之上述步驟的期間,上述混合容器內之溫度為5℃以上且50℃以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之功能性粒子,其中,上述第一層係包含上述環氧樹脂、上述硬化劑及上述硬化促進劑中之任一成分;上述第二層係具備:含有上述環氧樹脂、上述硬化劑及上述硬化促進劑中包含於上述第一層之成分以外的第一成分 之層,以及含有包含於上述第一層之成分以外的第二成分之層。
  3. 如申請專利範圍第1項之功能性粒子,其中,上述第一及第二層中,一者係含有上述硬化劑及上述硬化促進劑,另一者係含有上述環氧樹脂。
  4. 如申請專利範圍第1項之功能性粒子,其中,上述第一及第二層中,一者係含有上述環氧樹脂及上述硬化劑,另一者係含有上述硬化促進劑。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之功能性粒子,其中,於該功能性粒子的上述第一及第二層之間,設有將該等予以隔離之介在層。
  6. 如申請專利範圍第5項之功能性粒子,其中,上述介在層係含有從金屬氫氧化物、偶合劑、離型劑、離子捕捉劑、著色劑及難燃劑所構成群組選擇之一種以上。
  7. 如申請專利範圍第5項之功能性粒子,其中,上述介在層係含有從矽石、氧化鋁及氮化矽所構成群組選擇之一或二個以上的無機材料。
  8. 如申請專利範圍第5項之功能性粒子,其中,上述介在層係以蠟狀物質作為主材料。
  9. 如申請專利範圍第1項之功能性粒子,其中,上述基材粒子與上述第一層之間具有第三層,其係與上述基材粒子相接而設置。
  10. 如申請專利範圍第9項之功能性粒子,其中,上述第三層係含有從金屬氫氧化物、偶合劑、離型劑、離子捕捉劑、著色劑及難燃劑所構成群組選擇之一種以上。
  11. 如申請專利範圍第1項之功能性粒子,其中,上述基材粒子之材料係從矽石、氧化鋁及氮化矽所構成群組選擇之一或二個以上的無機材料。
  12. 一種填充劑,係由申請專利範圍第1至11項中任一項之功能性粒子所構成。
  13. 一種功能性粒子群,係含有以下粒子而成:第一被覆粒子,其係以樹脂被覆由無機材料所構成之基材粒子;以及第二被覆粒子,其係以上述樹脂之硬化劑被覆上述基材粒子;上述第一被覆粒子係藉由進行對上述基材粒子之表面以上述樹脂進行被覆之步驟而獲得;上述第二被覆粒子係藉由進行對上述基材粒子之表面以上述硬化劑進行被覆之步驟而獲得;以上述樹脂進行被覆之上述步驟及以上述硬化劑進行被覆之上述步驟,係於機械式粒子複合化裝置所具備之混合容器內進行;且在進行以上述樹脂進行被覆之上述步驟及以上述硬化劑進行被覆之上述步驟的期間,上述混合容器內之溫度為5℃ 以上且50℃以下。
  14. 如申請專利範圍第13項之功能性粒子群,其中,上述無機材料為矽石。
  15. 如申請專利範圍第13或14項之功能性粒子群,其中,進一步含有第三被覆粒子而成,該第三被覆粒子係以上述樹脂、上述樹脂之硬化劑以外的第三成分被覆上述基材粒子。
  16. 如申請專利範圍第15項之功能性粒子群,其中,上述第三成分係含有由下述者所選出之一種以上:上述樹脂之硬化觸媒;難燃劑;從矽石、氧化鋁及氮化矽所構成群組選擇之1種以上的無機材料;蠟狀物質;或液狀原料。
  17. 一種填充劑,係由申請專利範圍第13至16項中任一項之功能性粒子群所構成。
  18. 如申請專利範圍第12或17項之填充劑,其中,該填充劑為顆粒狀,使用JIS標準篩,經由篩分所測定之粒度分佈中,相對於該填充劑整體,未滿1μm之微粉的比例為5質量%以下。
  19. 如申請專利範圍第12或17項之填充劑,其中,該填充劑為顆粒狀,使用雷射繞射式粒度分佈測定裝置所測定之 累積頻度為10%之粒徑d10為3μm以上。
  20. 一種電子零件用樹脂組成物,係含有申請專利範圍第12及17至19項中任一項之填充劑。
  21. 一種電子零件,係使申請專利範圍第20項之電子零件用樹脂組成物成形而成。
  22. 一種半導體裝置,係使用申請專利範圍第20項之電子零件用樹脂組成物,將半導體元件密封而成。
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