(57)【要約】【課題】原料であるシリカ粉末が、金属等の導電性異物が混入しているシリカ粉末であっても、これを用いて製造した封止材料が、充分な信頼性を確保し得る封止材料の製造方法及びこの製造方法で製造された封止材料を提供する。【解決手段】シリカ粉末と、熱硬化性樹脂とを用いてなる封止材料の製造方法において、シリカ粉末を、大気中、７００〜１５００℃の温度領域で加熱した後に、前記熱硬化性樹脂と配合するようにするので、原料であるシリカ粉末が、金属等の導電性異物が混入しているシリカ粉末であっても、シリカ粉末中のこれらの金属等の導電性異物を酸化、除去し得るため、かかるシリカ粉末を用いて製造した封止材料が、充分な信頼性を確保し得る封止材料が得られる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ粉末と、熱硬化性樹脂とを用いてなる封止材料の製造方法であって、前記シリカ粉末を、大気中、７００〜１５００℃の温度領域で加熱した後に、前記熱硬化性樹脂と配合することを特徴とする封止材料の製造方法。
【請求項２】
前記シリカ粉末が、粒径５μｍ以上の金属粒子を含むシリカ粉末であることを特徴とする請求項１記載の封止材料の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の封止材料の製造方法によって製造された封止材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属等の導電性異物の低減を図った封止材料の製造方法及びこの製造方法で製造された封止材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＩＣとエポキシ樹脂等との熱膨張係数の差異を緩和することを目的として、封止材料中の構成成分として、一般的にシリカ等の無機充填材が使用されている。一方、近年の携帯電話、パソコン等の電子機器の軽薄短小化のトレンドに伴い、これらに組み込まれる電子デバイスについても軽薄短小化が進展している。その結果、封止材料中に金属等の導電性異物の混入があると、端子間、ワイヤ間等でリーク不良等が発生することがある。これらの原因は、多くの場合、封止材料の製造工程中に入るものと、封止材料の原材料に混入している場合とがある。後者の場合、特に、金属と接触する工程を経た無機充填材、特に、シリカに混入していた金属等の導電性異物に由来するものが大半である。
【０００３】
当然のことながら、従来より、シリカの製造工程の最終段階で、永久磁石、電磁石等を用いた除鉄の作業は行われている。例えば、特開平１１−４７６３３号公報には、除鉄能力の維持、向上を図った金属除去装置が、開示されている。ところが、近年の上記軽薄短小化の波を受け、封止材料中のシリカも、粒度の細かい物が広範に使用されるようになり、その結果、シリカそのもののが、金属等の導電性異物を含めた形で凝集しやすくなっていることに加えて、金属等の導電性異物そのものの粒径も細かくなっており、従来からの除鉄工程のみでは、満足し得る品質の封止材料用のシリカ粉末を得るのが、いよいよ困難な状況となりつつある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−４７６３３号公報  （第２頁  ［特許請求の範囲］、第２頁  段落［０００８］〜第３頁  段落［００２１］）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、原料であるシリカ粉末が、金属等の導電性異物が混入しているシリカ粉末であっても、これを用いて製造した封止材料が、充分な信頼性を確保し得る封止材料の製造方法及びこの製造方法で製造された封止材料を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の封止材料の製造方法にあっては、シリカ粉末と、熱硬化性樹脂とを用いてなる封止材料の製造方法であって、前記シリカ粉末を、大気中、７００〜１５００℃の温度領域で加熱した後に、前記熱硬化性樹脂と配合することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に係る発明の封止材料の製造方法にあっては、請求項１記載の封止材料の製造方法において、前記シリカ粉末が、粒径５μｍ以上の金属粒子を含むシリカ粉末であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に係る発明の封止材料にあっては、請求項１または請求項２記載の封止材料の製造方法によって製造されたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を実施例を交えて説明する。すなわち、本発明の封止材料の製造方法は、シリカ粉末と、熱硬化性樹脂とを用いてなる封止材料の製造方法において、シリカ粉末を、大気中、７００〜１５００℃の温度領域で加熱した後に、熱硬化性樹脂と配合することにより、原料であるシリカ粉末が、金属等の導電性異物が混入しているシリカ粉末であっても、シリカ粉末中のこれらの金属等の導電性異物を酸化、除去し得るため、かかるシリカ粉末を用いて製造した封止材料が、充分な信頼性を確保し得る封止材料が得られるというものである。
【００１０】
すなわち、かかるシリカ中の導電性異物は、これが、除去されることなく封止材料中に混入すると、封止された電子デバイス等の端子間、ワイヤ間等にこれらの導電性異物が介在し、リーク不良が発生する等、封止された電子デバイス等の信頼性低下の原因となる。
【００１１】
一方、かかる導電性異物の大半が、シリカの製造設備等に由来するステンレス（ＳＵＳ）粒子等、鉄を含有する金属粒子であるため、これを高温の酸化的雰囲気下で加熱、酸化し、事実上、導電性のない酸化物とすることにより、上記した信頼性低下の原因を除去できることとなる。
【００１２】
本発明は、かかる観点よりなされたものであって、鋭意、検討の結果、本発明を完成するに至ったものである。即ち、本発明の封止材料の製造方法は、シリカ粉末と、熱硬化性樹脂とを用いてなる封止材料の製造方法において、シリカ粉末を、大気中、高温で加熱した後に、熱硬化性樹脂と配合するというものである。
【００１３】
シリカ粉末は、具体的には、５００〜２０００℃の温度領域で、さらに好適には、７００〜１５００℃の温度領域で加熱することにより、鉄含有金属等の導電性異物を酸化し、事実上、導電性のない酸化物に変化せしめることができる。
【００１４】
すなわち、５００℃以下の温度領域では、酸化反応の進行が不充分である一方、２０００℃以上の温度領域では、シリカ粉末自身が、溶融、粒成長等を起してしまうからである。
【００１５】
本発明の封止材料の製造方法は、封止材料用途に使用される天然（破砕状）シリカ、結晶シリカ、溶融シリカ、合成シリカ等の各種シリカを使用した封止材料に適用することにより、リーク不良発生の低減等、封止された電子デバイス等の信頼性の向上に寄与しうる。上記各種シリカは、多くの場合、その製造工程（粉砕工程、金属配管中の輸送工程等）で金属と接触した結果、導電性異物を含有するからである。
【００１６】
本発明の封止材料の製造方法において使用可能な熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等が例示できるが、特に、エポキシ樹脂が好適である。かかるエポキシ樹脂として、具体的には、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂、ｏ‐クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等が例示可能である。さらに、選択した樹脂材料の特性に応じて、カップリング剤、顔料、染料、消泡剤、改質剤等を用いる事ができる。
【００１７】
天然（破砕状）シリカ、結晶シリカ、溶融シリカ、合成シリカ等の各種シリカ以外の無機充填材としては、アルミナ、窒化珪素等をも使用する事ができる。かかる無機充填材（上記各種シリカを含む。）の配合量は、２０〜９３質量％の範囲で使用することができる。
【００１８】
本発明の封止材料の製造方法に使用可能な樹脂組成物は、前述した各成分を配合し、これをミキサーやブレンダー等で均一に混合した後に、ニーダーやロールで加熱混練することによって調製することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明に係る封止材料の製造方法において、封止材料に使用される典型的な熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いた樹脂組成物を用いた場合の評価を行なった。これを以下の実施例及び比較例に基き具体的に説明する。なお、以下の実施例及び比較例においては、本発明の製造方法の効果を明瞭且つ再現容易に評価するため、市販のシリカ粉末に導電性粉末として所定量のステンレス（ＳＵＳ）粒子を添加したシリカ粉末（シリカ粉末Ａ）を調製し、これを擬似的に”導電性異物混入シリカ粉末”として使用した。
【００２０】
（シリカ粉末の調製）
シリカとしては、天然シリカ（破砕状シリカ）である（株）龍森製「ＲＤ−８」に０．１質量％のステンレス粉末（大同特殊鋼（株）製        ＤＡＰ３１６Ｌ［平均粒径２０μｍ、５０μｍ篩パス品］）を添加し、ステンレス（ＳＵＳ）粒子を含有するシリカ粉末Ａを調製した。次に、このシリカ粉末Ａを石英皿に乗せ、大気中、開放した石英管中で、所定時間、所定温度で加熱して、高温加熱処理を施したシリカ粉末Ｂ〜Ｄを調製した。すなわち、シリカ粉末Ｂは、シリカ粉末Ａを５００℃で３時間加熱処理したもの、シリカ粉末Ｃは、シリカ粉末Ａを１１００℃で０．３時間加熱処理したもの、シリカ粉末Ｄは、シリカ粉末Ａを１１００℃で３時間加熱処理したものである。
【００２１】
（樹脂組成物の調製）
エポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート８２８」（エポキシ当量１８９）を用いた。硬化剤としては、ジャパンエポキシレジン（株）製「エピキュアＹＨ−３０６」を用いた。更に、硬化促進剤として、旭化成エポキシ（株）製「ノバキュアＨＸ−３６１３」を用いた。また、シリカとしては、上記シリカ粉末Ａ〜Ｄを用い、着色剤としては、カーボンブラックを用いた。
【００２２】
そして、上記のエポキシ樹脂を３０．０質量部、硬化剤を３６．０質量部、硬化促進剤を３．０質量部、着色剤を１．０質量部、上記シリカ粉末を３０．０質量部の配合量で配合し、プラネタリーミキサー等により、撹拌、混合、分散を行うことによって、シリカ粉末の種類のみが異なる実施例１〜３及び比較例に使用するエポキシ樹脂組成物を得た。
【００２３】
（封止材料中の溶媒不溶性残留物の評価）
未硬化の封止材料に溶媒を加え、可溶成分を溶解し、超音波による解砕を実施した後、これをロ別し、残留物を電子顕微鏡にて目視により観察した（未酸化ステンレス粉とその酸化物は、光沢の差異等により目視により識別可能。）。具体的には、以下の手順で実施した。
（１）未硬化の上記封止材料２００ｇにメチルエチルケトン２００ｇ（０．５μｍフィルターにて濾過されたもの）を加えた後、非金属製の混合機によって混合した。
（２）得られたものを超音波処理して溶媒不溶の凝集物を解砕した。
（３）開口径が、各々１００μｍ、５０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、１０μｍ、５μｍの有機材料製のフィルターで濾過し、残留物を回収した。
（４）得られた残留物を、電子顕微鏡にて観察し、その材質、粒径等を確認し、導電性異物（未酸化ステンレス粉）の個数をカウントした。
【００２４】
（評価用半導体装置の作成と信頼性評価）
有機基板上にＩＣ（１．０ｍｍ［Ｘ方向］×１．０ｍｍ［Ｙ方向］  ×０．３５ｍｍ［Ｚ方向〔厚み方向〕］）を搭載し、金ワイヤ（太さ２０μｍ）を４０μｍピッチで基板との導通を図り、その上に、上記のようにして得た実施例１〜３及び比較例の封止材料約９ｍｇを塗布し、硬化させた後のリーク不良を確認した。なお、リーク不良の個所は、どことどこのワイヤ間であるかわかるような回路設計を行い、リーク不良が発生したポイントに関しては、研磨し、リーク箇所の異物状況をエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）で定性分析し、金属鉄が検出された場合を不良個数とし、カウントする。このようなパッケージを１種類の封止材料あたり１０００個作成する。１パッケージに複数のリークが発生しても、不良個数としては、１とカウントした。
【００２５】
以上の評価結果を以下の表１に示した。
【００２６】
【表１】
2004175825.tif 000002
【００２７】
表１の結果より以下の事実が明らかとなった。
▲１▼  溶媒不溶性残留物の評価に関しては、実施例１、実施例２については、比較例との顕著な差異が認められない一方、実施例３において完全に導電性異物が消失した。
▲２▼  評価用半導体装置における信頼性評価においても、▲１▼の結果と略同様の評価結果が得られている。すなわち、実施例１、実施例２については、比較例との顕著な差異が認められない一方、実施例３においては、リーク不良が、まったく認められない良好な結果が得られた。
▲３▼  このことから、今回の実験の条件では、少なくとも１１００℃、３時間程度のシリカの加熱を行なえば、導電性異物を酸化、除去するに充分であったといえる。
【００２８】
以上の評価結果より、シリカ粉末と、熱硬化性樹脂とを用いてなる封止材料の製造方法において、シリカ粉末を、大気中、７００〜１５００℃の温度領域で加熱した後に、熱硬化性樹脂と配合することにより、原料であるシリカ粉末が、金属等の導電性異物が混入しているシリカ粉末であっても、かかるシリカ粉末を用いて製造した封止材料が、充分な信頼性を確保し得る封止材料となりうることが判った。
【００２９】
また、上記製造方法によって製造された封止材料は、原料であるシリカ粉末が、金属等の導電性異物が混入しているシリカ粉末であっても、シリカ粉末中のこれらの金属等の導電性異物を酸化、除去し得るため、充分な信頼性を確保し得る封止材料となるということが判った。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜請求項２に係る発明の封止材料の製造方法にあっては、シリカ粉末と、熱硬化性樹脂とを用いてなる封止材料の製造方法であって、前記シリカ粉末を、大気中、７００〜１５００℃の温度領域で加熱した後に、前記熱硬化性樹脂と配合することを特徴とするので、原料であるシリカ粉末が、金属等の導電性異物が混入しているシリカ粉末であっても、シリカ粉末中のこれらの金属等の導電性異物を酸化、除去し得るため、かかるシリカ粉末を用いて製造した封止材料が、充分な信頼性を確保し得る封止材料が得られるという優れた効果を奏する。
【００３１】
請求項３に係る発明の封止材料にあっては、請求項１または請求項２記載の封止材料の製造方法によって製造されたことを特徴とするので、原料であるシリカ粉末が、金属等の導電性異物が混入しているシリカ粉末であっても、シリカ粉末中のこれらの金属等の導電性異物を酸化、除去し得るため、充分な信頼性を確保し得る封止材料となるという優れた効果を奏する。