(57)【要約】【課題】高性能な３次元実装型半導体装置を提供することを解決すべき課題とする。【解決手段】最も近接する部分の距離が５０μｍ以下である２つ以上の半導体デバイスと、前記半導体デバイスの間に介装された伝熱介装材とを有し、前記伝熱介装材はアルミナ粒子と前記アルミナ粒子を分散する樹脂材料とをもち、厚さ１０μｍ〜３０μｍにしたときの熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫ以上であり、前記アルミナ粒子は、球形度が０．９以上、１０μｍ以上の粗粒の含有量が１００ｐｐｍ以下、ウラン及びトリウムの含有量が３ｐｐｂ以下、α線量が０．００２ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下、任意のシラン系表面処理剤にて表面処理をされていても良いものである。【選択図】図１
2014197649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最も近接する部分の距離が３０μｍ以下である２つ以上の半導体デバイスと、
前記半導体デバイスの間に介装された伝熱介装材と、
を有し、
前記伝熱介装材はアルミナ粒子と前記アルミナ粒子を分散する樹脂材料とをもち、厚さ１０μｍ〜３０μｍにしたときの熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫ以上であり、
前記アルミナ粒子は、
球形度が０．９以上、
平均粒径が０．５μｍ〜１０μｍで、
２０μｍ以上の粗粒の含有量が１ｐｐｍ未満、１０μｍ以上の粗粒の含有量が１００ｐｐｍ以下、
ウラン及びトリウムの含有量が３ｐｐｂ以下、
α線量が０．００２ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下、
任意のシラン系表面処理剤にて表面処理をされていても良い、
３次元実装型半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の３次元実装型半導体装置の前記伝熱介装材の硬化前の組成物であって、
前記アルミナ粒子と前記アルミナ粒子を分散する前記樹脂材料とをもつ樹脂組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の樹脂組成物を製造する方法であって、
前記アルミナ粒子はウラン及びトリウムの含有量が１ｐｐｂ以下のアルミニウム粒子を酸素雰囲気下に投入して燃焼させることでアルミナ粒子原料を製造するＶＭＣ工程と、
前記アルミナ粒子原料を分散媒中に分散させた状態で１０μｍ以下の目開きをもつフィルタにて分級する分級工程と、
前記分級工程後に解砕する解砕工程と、
をもつ樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
前記分級工程は前記アルミナ粒子原料を水中に分散させた状態で、残存する金属アルミニウムに反応して金属状態でない状態にする水溶性の処理剤を溶解・保持する請求項３に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
前記処理剤は、アンモニア、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、水酸化第四級アンモニウム、アリールアミン、シラザン、ヒドラジンの中から選択される１以上の化合物である請求項４に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項６】
前記アルミナ粒子の体積粒度分布は２つのピークをもち、大きい方のピークは最頻値を基準として粒径が小さい側の面積が大きい請求項３〜５のうちの何れか１項に記載の樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元実装型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の半導体デバイスの実装面積を低減させる技術として、半導体デバイスを積層するなどして３次元的に実装する技術が数多く提案されている。例えばその代表例として、特許文献１で開示されているような３次元実装技術がある（図１参照）。
【０００３】
３次元実装の具体例として複数の半導体デバイスの間にアンダーフィルやフィルムなどの介装材を介装させることで１つの３次元実装型半導体装置を形成する方法が検討されている。介装材は半導体デバイス間の絶縁及び半導体デバイスの信頼性向上を実現させ、更にはそれぞれの半導体デバイスにて発生した熱を速やかに伝達させる作用を発現する。
【０００４】
ところで、１つ１つの半導体デバイスについても集積化が進んでおり、そのような集積化が進んだ半導体デバイスでは作動に伴う発熱量が大きくなっており単独でも放熱性を向上することが求められている。当然にそのような半導体デバイスを積層して３次元実装型半導体装置とした場合に安定して継続的に動作させるためには３次元実装型半導体装置全体としての放熱性も向上させる必要がある。
【０００５】
そして、伝熱に伴う体積変化を抑制するため、無機材料からなるフィラーを含有させることが行われている。
【０００６】
また、介装材自身は半導体の機能の発現には直接寄与しないため、できるだけ薄い（隣接する半導体デバイスの間の距離を小さくする）ことが望まれる。
【０００７】
ところで、半導体デバイスの集積度を向上するため、３次元実装型半導体装置における積層する半導体デバイスの間の距離は最も近い部分で１０μｍ〜３０μｍ程度にすることが求められている。すると、その間に介装させる介装材に含まれるフィラーについても同程度の大きさ以上の粗大粒子を含まないフィラーにて形成する必要があるが、その分離は非常に困難である。
【０００８】
更にはフィラーにα線源が含まれると発生したα線が半導体デバイスの動作に影響を与えるおそれ（ソフトエラー）も大きくなる。
【０００９】
つまり、熱伝導率が高く発生するα線の量が少ないフィラーを提供することが望まれる。半導体用のフィラーとしてはシリカやアルミナが汎用されている。シリカとアルミナとを比較したときにアルミナの方が熱伝導率が高い。
【００１０】
α線源の含有量が小さいアルミナ粒子については特許文献２にて開示されている。特許文献２に開示のアルミナ粒子はα線源（ウラン）の量の限定に加えて「レーザー回折散乱法により測定した粒度分布において、微粒側からの累積で５０重量％となる平均粒子径Ｄ５０が２μｍ以上１００μｍ以下」と規定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６２２５６８８号
【特許文献２】特開２０１１−２３６１１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上説明したように、３次元実装型半導体装置における介装材についても求められる性能が多岐にわたっている。その中でも特に３次元実装に伴う高集積により増加する発熱を速やかに伝熱することを目指した。
【００１３】
本出願人は従来よりフィラーに応用可能な無機粒子材料を多数提供しており、上記要望を実現できる無機フィラーを提供し、その無機フィラーを用いた介装材を採用した３次元実装型半導体装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１４】
（１）上記課題を解決する３次元実装型半導体装置は、最も近接する部分の距離が３０μｍ以下である２つ以上の半導体デバイスと、
前記半導体デバイスの間に介装された伝熱介装材と、
を有し、
前記伝熱介装材はアルミナ粒子と前記アルミナ粒子を分散する樹脂材料とをもち、厚さ１０μｍ〜３０μｍにしたときの熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫ以上であり、
前記アルミナ粒子は、
球形度が０．９以上、
平均粒径が０．５μｍ〜１０μｍで、
２０μｍ以上の粗粒の含有量が１ｐｐｍ未満、１０μｍ以上の粗粒の含有量が１００ｐｐｍ以下、
ウラン及びトリウムの含有量が３ｐｐｂ以下、
α線量が０．００２ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下、
任意のシラン系表面処理剤にて表面処理をされていても良い、
ものである。
【００１５】
特に、１０μｍ以上、及び２０μｍ以上の粗粒のそれぞれの含有量として上記の範囲を備えることで１０〜３０μｍ（特に１０〜２０μｍ）の厚みに充填される介装材樹脂組成物に用いることが可能となる。つまり、２つの半導体デバイスの間隔を設計値に保った状態で伝熱介装材に含まれるアルミナ粒子を充分に充填することが可能になり、アルミナ粒子の伝熱性の高さを充分に発揮させることが可能になる。
【００１６】
通常シリカを用いた介装材樹脂組成物ではシリカの熱伝導率が１Ｗ／ｍｋと低いため介装材樹脂組成物の熱伝導率は０．４Ｗ／ｍＫ程度となり低いが、アルミナの熱伝導率は３０Ｗ／Ｋと高いため介装材樹脂組成物の熱伝導率はシリカを用いる場合より、非常に高い熱伝導率が得られることを発見して本発明は完成されたものである。粗粒の含有量を制御することにより隣接する半導体デバイスの間の密着性が向上でき、３次元実装型半導体装置にしたときの放熱の問題の解決が容易になった。粗粒が含まれると、粗粒の存在により半導体デバイスへの伝熱介装材の密着性が低下して熱伝導性の低下、半導体デバイスへの攻撃性向上などの問題が生起した。
【００１７】
上述の（１）の３次元実装型半導体装置における伝熱介装材は以下の（２）に記す樹脂組成物を硬化させることで得ることができる。なお、（１）の３次元実装型半導体装置における伝熱介装材は以下の樹脂組成物を半導体デバイスの間に充填した後に硬化させて形成したり（いわゆるアンダーフィル材としての利用）、フィルム状に形成した後に介装させたりできる。充填時に真空にして充填性を向上することや、半導体デバイスを近接させる前に伝熱介装材を配設し、その後半導体デバイスを近設させることもできる。
（２）上述の（１）に記載の３次元実装型半導体装置の前記伝熱介装材の硬化前の樹脂組成物であって、
前記アルミナ粒子と前記アルミナ粒子を分散する前記樹脂材料とをもつ。
【００１８】
粗粒が減少することにより隣接する半導体デバイスの間の隙間への樹脂組成物の浸透性が向上できる。
【００１９】
この（２）の樹脂組成物は以下の（３）の製造方法にて製造することができる。（３）の製造方法は（４）及び／又は（６）の構成要素を加えて実施することができ、（４）の構成要素を採用する際には（５）の構成要素を加えることができる。
（３）上述の（２）に記載の樹脂組成物を製造する方法であって、
前記アルミナ粒子はウラン及びトリウムの含有量が１ｐｐｂ以下のアルミニウム粒子を酸素雰囲気下に投入して燃焼させることでアルミナ粒子原料を製造するＶＭＣ工程と、
前記アルミナ粒子原料を分散媒中に分散させた状態で１０μｍ以下の目開きをもつフィルタにて分級する分級工程と、
前記分級工程後に解砕する解砕工程と、
をもつ。
【００２０】
粗粒の除去を効果的に行うことができる。分散媒としては水、アルコールなどの有機溶媒が採用できる。
（４）前記分級工程は前記アルミナ粒子原料を水中に分散させた状態で、残存する金属アルミニウムに反応して金属状態でない状態にする水溶性の処理剤を溶解・保持する。
（５）前記処理剤は、アンモニア、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、水酸化第四級アンモニウム、アリールアミン、シラザン、ヒドラジンの中から選択される１以上の化合物である。
【００２１】
これらの化合物を添加することにより、原理的に存在しうる金属状態のアルミニウムを除去することができる。
（６）前記アルミナ粒子の体積粒度分布は２つのピークをもち、大きい方のピークは最頻値を基準として粒径が小さい側の面積が大きい。
【００２２】
水中でフィルタにより粗粒を除去すると、このような粒度分布になり、粗粒の減少による効果ばかりでなく、粒度分布の適正化による充填性の向上が認められる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例で用いた試験試料の粒度分布を示すグラフとＳＥＭ写真である（ＡＯ-８０２、ＡＯ−９０２Ｈ；試験例１−１〜１−４、２−２、２−６）。
【図２】実施例で用いた試験試料の粒度分布を示すグラフである（ＳＯ−Ｅ２；試験例２−１）。
【図３】実施例で用いた試験試料の粒度分布を示すグラフとＳＥＭ写真である（ＡＯ−９０９Ｈ；試験例２−３〜２−４）。
【図４】実施例で用いた試験試料の粒度分布を示すグラフである（ＡＯ−９０９Ｈ，１５μｍカット；試験例２−５）。
【図５】実施例で用いた試験試料の粒度分布を示すグラフとＳＥＭ写真である（ＡＯ−９０９Ｈ，１０μｍカット；試験例１−６、１−１１）。
【図６】実施例で用いた試験試料の粒度分布を示すグラフとＳＥＭ写真である（ＡＯ−９０２Ｈ＋ＡＯ−９０９Ｈ＝３：７、１０μｍカット；試験例１−７、１−１２）。
【図７】実施例で用いた試験試料の粒度分布を示すグラフとＳＥＭ写真である（ＡＯ−９０２Ｈ＋ＡＯ−９０９Ｈ＝５：５、１０μｍカット；試験例１−８、１−１２）。
【図８】実施例で用いた試験試料の粒度分布を示すグラフとＳＥＭ写真である（ＡＯ−９０９Ｈ、５μｍカット；試験例１−４）。
【図９】実施例で用いた試験試料の粒度分布を示すグラフとＳＥＭ写真である（ＡＯ−９０２Ｈ＋ＡＯ−９０９Ｈ＝５：５、５μｍカット；試験例１−５、１−１０）。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の３次元実装型半導体装置について、以下の実施形態に基づき詳細に説明する。合わせて、樹脂組成物、樹脂組成物の製造方法についても説明する。
【００２５】
本実施形態の３次元実装型半導体装置は２つ以上の半導体デバイスについて伝熱介装材を介して積層したものである。積層される半導体デバイスの間は最も近い部分で３０μｍ以下である。半導体デバイスの間が接しないように１０μｍ以上にすることが望ましい。
【００２６】
採用する半導体デバイスとしては特に限定されない。３次元的に集積することにより飛躍的に集積度が向上できる。ここで、一般的に３次元実装型半導体装置を実現する方法として想定されている方法としては、半導体デバイスを必要な数だけ積層（配線が必要な部分は常法により電気的に接続される）し、その隙間に無機フィラーを分散させた樹脂組成物を浸透させ（リフロープロセスなどを利用することができる）、そのまま硬化させる方法がある。この方法を実現するには隙間への樹脂組成物の浸透性が高いことが望まれる。介装される伝熱介装材は厚さ１０μｍ〜３０μｍにしたときの熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫ以上である。フィラーの充填を向上させることにより熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上、更には２Ｗ／ｍＫ以上にすることができる。ここで熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫから１Ｗ／ｍＫに向上すると半導体デバイスの温度を７℃程度、２Ｗ／ｍＫに向上すると９℃程度、それぞれ減少させることが出来るとの試算を得ている。
【００２７】
伝熱介装材を形成できる樹脂組成物としてはアルミナ粒子（フィラー）とそのフィラーを分散する樹脂材料をから構成されることが望ましい。樹脂材料としてはエポキシ樹脂など、硬化前は螺階流動性をもち、硬化後は機械的・熱的に高い耐久性をもつ材料が望ましい。必要に応じて硬化剤（樹脂材料の硬化剤）を含有することもできる。
【００２８】
フィラーはアルミナ粒子である。そして、球形度が０．８５以上である。球形度は０．９０以上であることが望ましく、０．９５以上であることが更に望ましい。球形度の測定はＳＥＭで写真を撮り、その観察される粒子の面積と周囲長から、（球形度）＝｛４π×（面積）÷（周囲長）２｝で算出される値として算出する。１に近づくほど真球に近い。具体的には画像処理装置（シスメックス株式会社：ＦＰＩＡ−３０００）を用いて１００個の粒子について測定した平均値を採用する。粒径はレーザー回折散乱方式粒度分布測定装置により測定可能である。また、２０μｍ以上の粗粒の含有量が０ｐｐｍ、１０μｍ以上の粗粒の含流量は１００ｐｐｍ以下である。
【００２９】
このような球形度が高いフィラーを製造する方法としてはいわゆるＶＭＣ法が好適である。ＶＭＣ法は、酸素を含む雰囲気中でバーナーにより助燃剤（炭化水素ガスなど）を燃やして化学炎を形成し、この化学炎中に金属粒子を粉塵雲が形成される程度の量投入し、爆燃を起こさせて金属酸化物粒子を得る方法である。
【００３０】
ＶＭＣ法の作用について説明すれば以下のようになる。まず、容器中に反応ガスである酸素を含有するガスを充満させ、この反応ガス中で化学炎を形成する。次いで、この化学炎に金属粒子を投入し高濃度（例えば５００ｇ／ｍ３以上）の粉塵雲を形成する。すると、化学炎により金属粒子表面に熱エネルギーが与えられ、金属粒子の表面温度が上昇し、金属粒子表面から金属材料の蒸気が周囲に広がる。この蒸気が酸素ガスと反応して発火し火炎を生じる。この火炎により生じた熱は、更に金属粒子の気化を促進し、生じた蒸気と酸素ガスが混合され、連鎖的に発火伝播する。従って、金属粒子の粒径は小さいほど比表面積が大きくなり反応性が向上することから投入するエネルギーを少なくできる。
【００３１】
このように連鎖的な発火が進行することによって金属粒子自体も破壊して飛散し、火炎伝播を促す。燃焼後に生成ガスが自然冷却されることにより、金属酸化物粒子の雲ができる。得られた金属酸化物粒子は、バグフィルターや電気集塵器等により捕集される。
【００３２】
ＶＭＣ法は粉塵爆発の原理を利用するものである。ＶＭＣ法によれば、瞬時に大量の金属酸化物粒子が得られる。得られる金属酸化物粒子は、略真球状の形状をなす。投入する金属粒子の粒子径、投入量、火炎温度等を調整することにより、得られる金属酸化物粒子の粒子径分布を調整することが可能である。また、原料物質としては金属粒子単独に加えて、金属酸化物粒子も添加することができる。同時に投入する金属酸化物粒子は本方法により得られる金属酸化物粒子を採用することで得られる金属酸化物粒子の純度を保つことができる。金属粒子は表面処理を行うことができる。表面処理は疎水性基（アルキル基など）をもつ表面処理剤を用い表面に導入する反応が採用可能である。
【００３３】
アルミナ粒子の体積粒度分布は２つのピークをもち、大きい方のピークは最頻値を基準として粒径が小さい側の面積が大きいことが望ましい。このような粒度分布を持つことにより、小さい方の粒子が大きい方の粒子の隙間に位置してアルミナ粒子の充填率の向上（最密充填設計の容易化）を図ることができる。結果、フィラーの充填性の向上、フィラー自身の流動性及びフィラーを分散させた樹脂組成物の流動性をも向上することができる。ここで粒度分布のピークの形状を制御する方法としては、後述する粗粒除去時においてフィルタの目開きをフィラーの粒度分布に一部、重なるように選択することにより最頻値よりも大きな粒径をもつ部分の面積を低減することができる。
【００３４】
粗粒の含有量はフィラーを適正の分散媒（水やアルコール）に分散させて必要な目開き（１０μｍ以上の粗粒の含有量を測定する場合には目開き１０μｍにする）のフィルタを通過させて、フィルタに補足されたフィラーの量を測定して換算する。
【００３５】
粗粒の量を制御する方法としては適正な目開きのフィルタ（１０μｍ以上の粗粒の量を制御するときには目開き１０μｍ（又はそれ以下）程度にする）を通過させることで行う。フィルタの通過は水中又はアルコール（イソプロパノールなど）中に分散させた状態で行うことができる。液体中に分散させた状態でフィルタを通過させるとフィラーの凝集が抑制できると共に、分散する濃度を適正にすることにより粗粒の分離を効果的に行うことができる（例えば薄くすることにより粗粒とそれ以外との分離を確実に行うことができる）。例えば、水中への分散の場合には全体の質量を基準として３０〜７０質量％程度の濃度で分散させると粗粒の除去を適正に行うことができる。
【００３６】
水中に分散させた場合には処理剤を添加して残存しているかも知れない金属アルミニウムを除去することが望ましい。処理剤は塩基であることが望ましい。塩基としては無機塩基、有機塩基の中から選択される１以上の化合物である。更に処理剤は、アンモニア、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、水酸化第四級アンモニウム、アリールアミン、シラザン、ヒドラジンの中から選択される１以上の化合物であることが揮散の容易さから望ましい。特に望ましい処理剤としては、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ピロリジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム、水酸化メチルトリアミルアンモニウム、水酸化メチルトリアミルアンモニウム、水酸化メチルトリブチルアンモニウム、ピロリジン、ピペリジン、ピリジン、キノリン、イミダゾール、インドール、ピリミジン、ヘキサメチルジシラザン、ヒドラジンの中から選択される１以上の化合物である。処理剤に類する化合物であって揮散除去が困難な化合物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどが挙げられ、これらの化合物を用いると水洗などを繰り返して除去する必要がある。
【００３７】
フィラー中のウラン及びトリウムの含有量は３ｐｐｂ以下（測定検出下限）である。ウランの含有量はフィラーの原料（後述するＶＭＣ法で製造する場合には原料になる金属アルミニウムに含まれるウラン及びトリウムの量を制御することでそこから製造されるアルミナ中に含まれるウラン及びトリウムの量も制御できる。アルミニウムからウラン及びトリウムを除去する方法は特に限定されず、例えば常法が採用できる。そして、フィラーから発生するα線量は０．００２ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下である。好ましくは０．００１ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下である。
【００３８】
フィラーは任意のシラン系表面処理剤にて表面処理をされていても良い。シラン系表面処理剤としてはフィラーを分散する樹脂材料との親和性向上やフィラー自身の流動性向上などを目的として行うことができる。例えば、表面処理剤としてはシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、長鎖カルボン酸が例示できる。特にシランカップリング剤を使用することが望ましい。シランカップリング剤としては特に限定しないが疎水基を有するシランカップリング剤が例示できる。シリコン粒子の表面に疎水基を導入したときには表面疎水化シリコン粒子と称する。疎水基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基等のアルキル基、フェニル基等の芳香族基などが例示できる。疎水基を導入することにより水中にて凝集させることが可能になり水中でのろ過洗浄による高純度化が容易になる。また、ヘキサメチルジシラザンにて処理することもできる。
【実施例】
【００３９】
・試料の調製
試験例１−１〜１−１３、試験例２−１〜２−６の粒子材料を製造した。具体的には、ＶＭＣ法にて製造したアルミナ粒子（アドマテクス製：ＡＯ−８０２（高純度アルミナ：ウラン及びトリウムの量はＡＯ−９０２Ｈよりは多い  単一ピーク）、ＡＯ−９０２Ｈ（低α線超高純度アルミナ  単一ピーク）、ＡＯ−９０９Ｈ（低α線超高純度アルミナ２つのピーク）、ＡＯ−９０２Ｈ及びＡＯ−９０９Ｈの混合物（質量比３：７又は５：５））又はシリカ粒子（アドマテクス製：高純度シリカＳＯ−Ｅ２）に対し、表１及び２に記載の表面処理を行い、表１及び２に記載の目開きをもつ篩を通過させることにより粗粒カットを行った。
【００４０】
表面処理はシランカップリング剤で処理することにより行い、具体的には表に記載した表面処理剤は以下の通りである。エポキシ処理は信越化学工業株式会社製  ＫＢＭ-４０３、フェニルシランはＫＢＭ-１０３、フェニルアミノシランはＫＢＭ-５７３である。
【００４１】
得られた各粒子材料について粒度分布を堀場製作所製  レーザー回折粒度分布計  ＬＡ-７５０を用いて測定した。粗粒の量は試料水に超音波を用いて分散させた後、５μｍ、１０μｍ、２０μｍのメッシュに超音波を浴槽の中で照射しながら通過させ残存量を測定し、ｐｐｍ単位で測定した。不純物量（Ｎａ、Ｋ）は株式会社島津製作所  ＩＣＰ（ＩＣＰＳ-８０００）を用いて測定した。不純物量（Ｃｌ）はアルミナ粉末とイオン交換水を１：１０の割合で室温抽出し、抽出水を日本ダイオネクス株式会社製  イオンクロマトグラフィー  （ＩＣＳ２０００）にて分析した。α線源（ウラン、トリウム）は前処理によりウラン、トリウムを抽出し、株式会社島津製作所  ＩＣＰ-ＭＳ（ＩＣＰＳ-８５００）を用いて測定した。α線生成量は株式会社住化分析センター製  ＬＡＣＳ-４０００Ｍを用いて測定した。
【００４２】
また、エポキシ樹脂（新日鉄住金化学株式会社製  ＺＸ-１０５９）に対して６０質量％（混合物全体基準）で分散させたときの粘度を測定した。更に、エポキシ樹脂（ＺＸ-１０５９）に対して表に示す濃度で分散させたときの硬化後の熱伝導度を測定した。粒度分布及びＳＥＭ写真を図１〜９に示し、その他の結果を表１及び２に示す。なお、粒度分布が粗粒カット（フィルタ通過）を行っても変化無いように見えるのは他の粒径よりも元々の含有量が少なく、相対的に少ない量しか含まれないため、同じスケールでは違いが表示できないからである。熱伝導度は、京都電子製のＴＰＳ-１５００（ホットディスク法熱物性測定装置）を用いて測定した。なお、アルミナ粒子もシリカ粒子も分散していないエポキシ樹脂単独の試料について対照として同様の物性を測定した。
【００４３】
ここで、不純物の量が多いと電気伝導度が大きくなり電子機器への応用に制限が生じる。α線生成量が高いとソフトエラーの原因になる。α線生成量はα線源の量を低減することにより低減できる。粘度が低いと充填性が向上する。熱伝導度が高いと半導体デバイスからの熱を効率的に伝熱することができる。所定の大きさ以上の粗粒の量が多いと積層した半導体デバイスの間隔が設計値よりも大きくなり伝熱介装材自身が厚くなって伝熱性が低下する。
【００４４】
【表１】
2014197649.tif 000003
【００４５】
【表２】
2014197649.tif 000004
【００４６】
表より明らかなように、アルミナ粒子を採用した試験例１−１〜１−１３、２−２〜２−５は、シリカ粒子を採用した試験例２−１と比較して熱伝導度が高くなっている。例えば、試験例２−１と、試験例２−１のシリカ粒子をほぼ同じ粒度分布のアルミナ粒子に置き換えた試験例１−１とを比べると、試験例１−１は試験例２−１よりも熱伝導度が０．８／０．３と２．５倍程度であった。また試験例２−６から通常の高純度アルミナＡＯ-８０２はウラン量が７倍以上、トリウム量が２０倍以上多く、α線生成量が０．０２ｃ／ｃｍ2・ｈとＡＯ−９０２の１０倍高いため、本用途には使用することができない。
【００４７】
また、同じアルミナ粒子であっても粒度分布に２つのピークがあるＡＯ−９０９Ｈ（図３参照）のみ、又は、ＡＯ−９０９Ｈを含む場合には熱伝導度が大きくなることが分かった。ＡＯ−９０２Ｈを採用した試験例１−１（表面処理無し）、１−２（フェニルアミノシラン処理）と、ＡＯ−９０９Ｈを採用した試験例１−４（表面処理無し）、１−８（フェニルアミノシラン処理）とを比べると、流動性が大きく向上している。また、表面処理としてフェニルシラン処理を行うとフェニルアミノシラン処理よりも流動性が向上することが分かった。なお、ＡＯ−９０２ＨとＡＯ−９０９Ｈとを混合すると、ＡＯ−９０９Ｈの量が大きい方が熱伝導性及び流動性に優れていることが分かった。ここで、ＡＯ−９０２ＨはＡＯ−９０９Ｈの粒度分布における２つのピークのうちの粒径の小さい側と同程度の粒度分布をもつため、ＡＯ−９０２Ｈの割合が大きくなると、２つのピークのうちの相対的に小さなピークの大きさ（面積）が大きくなる。
【００４８】
試験例１−１〜１−１３は２０μｍ以上の粗粒が０ｐｐｍ（検出限界以下）であり、１０μｍ以上の粗粒も１００ｐｐｍ以下になっている。詳細は示さないが、粗粒の量を少なくすることにより伝熱介装材を介して配設される半導体デバイスの間隔を小さくすることができ、放熱特性が向上される。
【００４９】
なお、ウラン含有量及びトリウム含有量が大きい試験例２−６についてはウラン及びトリウムの含有量以外は試験例２−２と同程度の物理特性を示した。
【図１】
2014197649.tif 000005
【図２】
2014197649.tif 000006
【図３】
2014197649.tif 000007
【図４】
2014197649.tif 000008
【図５】
2014197649.tif 000009
【図６】
2014197649.tif 000010
【図７】
2014197649.tif 000011
【図８】
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【図９】
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