JPH02174146A - 半導体封止材用充填材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体封止材用充填材に関し、特に封止材の
耐熱衝撃性を向上させるとともに、熱応力を低減化する
ことができる半導体封止材用充填材に関するものである
。

（従来の技術） 従来、この種の半導体素子の封止に用いられている封止
材料としては、主に、エポキシ系樹脂とシリカ系材料を
主成分とするものが知られている。

このうち、シリカ系粉末は充填材であり、特にシリカガ
ラスは５ｘｌＯ−７／’Ｃ程度といわれる小さな熱膨張
係数を有しているため、その特性を利用して、主に封止
材の熱膨張収縮を小さくし、電気的な絶縁性を向上させ
るために用いられている。

前記したシリカ系充填材と樹脂から成る封止材は、通常
１６０〜１９０℃程度の高温で成形されて半導体素子を
封止するが、成形後室温まで冷却する間の封止材と半導
体素子の収縮量に差があると、封止材中に残留応力を生
じてこれが半導体素子に応力歪みを与える。このような
応力歪みは半導体素子に変形、割れ、クラック等を生じ
させ、配線のスライドや甚だしい場合には、断線などの
損傷の原因となる。

この対策のために、一般に樹脂の熱収縮は半導体素子の
それより遥かに大きいことから熱収縮の極力小さい充填
材を加えることにより、封止材を低応力化することが提
供されている。

しかしながら、昨今の記録容量の飛躍的な増大のもとて
集積回路の高集積度化が進み、半導体素子自体が大型、
高精度化する一方で、半導体素子のパッケージ（封止）
技術が従来の挿入型から表面実装型へと変遷しつつあり
、従来の改良技術では限界にきている。即ち、封止材が
半田熱にざらにより大きな熱衝撃を受けるようになるな
ど、封止材に対する低応力化への要求は、ざらに厳しい
ものとなりつつある。

封止材中、最も大きな体積を占めるのは充填材であり、
低応力化への対応技術として、この充填材部分の改良方
法が各種提案されている。

■　充填剤の占める体積を大きくすればするほど封止材
の熱膨張率が小さくなって、熱応力も小さくなるが、逆
に封止材の成形性が低下してしまう。これを充填剤粒子
の形状や粒度分布により改良する技術（特開昭５８−１
４５６１３号、同５８−２１９２４号、同６１−６４７
５４号、特公昭６２−７２１１号公報）が提案されてい
るが、その効果は十分とはいえない。

■　現在、多用されている高純度シリカより熱膨張率の
低いＬ　１２０−Ａｎ２０３−３　ｉ０２系材料を使用
する技術（特開昭６１−７８１４７号公報）が提案され
ているが、これらは本質的にＬｉ＋イオンを高濃度で含
有するため、封止材の耐湿性を著しく劣化させてしまう
ため、充填剤としての使用には耐え冑ないものである。

■　カルシウムシリケートの使用で封止材の弾性率を低
下させることにより応力の低減化を図る技術（特開昭５
５−１１８９５２号公報）なども提案されているが、カ
ルシウムシリケートはシリカより熱膨張率が大きいため
、低弾性率化の効果は相殺されて、低熱応力化の問題に
対して本質的な解決策とはなっていない。

このほか、封止材の低応力化技術として、シリコーン樹
脂やポリイミド樹脂でチップを被覆するバッファコート
と呼ばれる技術も低応力化効果は認められるものの工数
の増加や生産性歩留まりの低下を招き、肉薄パッケージ
ではバッファコートのスペースがとりにくいなどの問題
がある。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来の技術では、半導体技術の著しい進
歩に対して十分な対応がとれず、今後の発展を考える上
で大きな技術的問題となっている。

本発明は、充填剤として有害なアルカリ金属成分を含ま
ず、かつ、封止材の低応力化に優れた特性を発現する半
導体封止材用充填材を提供することを目的とするもので
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明を概説すれば、本発明は第一に、酸化物換算で、 ３１０２　　　　３８〜４６．６ｗｔ％Ａｎ２０３　　
３２〜４０ｗｔ％ Ｍに１０　　　　　１１〜１８Ｗ、ｔ％Ｔ　ｉ　０２　
　　　２．５〜９ｗｔ％の組成を含み、室温から３００
’Ｃにおける熱膨張係数（α）が、 α＜　０．１ｘ　１０−’／　℃ であり、かつ、主結晶相がα−コーディエライトである
物質を有効成分として含んで成ることを特徴とする半導
体封止材用充填材に関し、第二に前記半導体封止用充填
材が、前記組成のガラスを生成し、これを７００〜８５
０℃の温度範囲に保持し、続いて５℃／分より遅い昇温
速度で昇温して９００〜１０５０’Ｃの温度範囲に保持
する方法で製造された充填材に関するものである。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

本発明における充填材の組成は、酸化物換算で、３１０
２　　　　３８〜４６．６ｗｔ％ＡＰ２０３　　　３２
〜４０ｗｔ％ Ｍ　ＣＩ　Ｑ　　　　　　１１〜１８ｗｔ％１ｉＱ２　
　　２．５〜９ｗｔ％ を含、むことを必須の条件とするものであるが、他の組
成については特に排除したり制限したりするものではな
い。

しかしながら、半導体封止材用充填材としての用途を考
えれば、アルカリ金属やハロゲンを含むことはあまり好
ましくない。好ましくは、これらの不純物総量が２００
ｐｐｍ以下、更に好ましくは１１００ｐｐ以下、特に好
ましくは５０ｐｐｍ以下である。

また、鉄、銅、ニッケル、クロム、アルミニウムなどの
各種金属類等の導電性の不純物の混入も、半導体素子の
封止の際のリーク不良の原因となるためあまり好ましく
ない。これら導電性不純物の混入は好ましくは０．１ｗ
ｔ％以下、更に好ましくは０、０５ｗｔ％以下、特に好
ましくは０．０１ｗｔ％以下に管理される。

その他の好ましくない不純物としては、溶解時にお（プ
るカーボンや炭化物などの還元性物質が挙げられる。こ
れらは、Ｔ　ｉ　０２成分に悪影響を及ぼし、熱膨張係
数が小さな物質が生成されにくくなるためである。但し
、十分に酸化雰囲気で合成する場合はこの限りではない
。

これらの不純物を含まない充填材は前記組成において、
室温〜３００’Ｃの熱膨張係数（α）が、α＜　０，１
ｘ１０　’／’Ｃ となる。各成分が各々の組成範囲にないと低熱膨張性が
得られにくい。このような観点から、前記組成において
、好ましくは、 Ｓ　Ｉ　０２　　　　３９〜４５．５ｗｔ％Ａｆｆ２０
３　　３３〜３９．５ｗｔ％ＭｇＯ１３〜１６．５ｗｔ
％ Ｔ　１０２　　　　３．５〜８．５ｗｔ％の組成のもの
く以下、組成Ａという）、更に好ましくは、 ３　ｉ　Ｑ２　　　　４０〜４５ｗｔ％ＡＩｂ０３　　
３４〜３９ｗｔ％ Ｍ　ＣＩ　Ｏ１３，５〜１６ｗｔ％ ＴｌＯ２５〜ａｗｔ％ の組成のもの（以下、組成りという）、である。

前記組成Ａ、組成りにおいては各々 α＜Ｏ／’Ｃ，α＜　−０，５ｘｌＯ−’／’Ｃが得ら
れ易く、本発明の充填材として大きな効果が得られる。

次に、本発明の充填材の製造法について説明する。本発
明の充填材の原料は、特に制限されるものではなく、最
終的に前記組成物が得られればいずれでもよい。例えば
、前記組成を考慮して、原料としてＳ　！　０２　、Ａ
Ｒ２０３，Ｍ（ＪＯ。

Ｔ！０２あるいは、３Ａｆｉ２０３・２ＳｆＯ２゜ＭＱ
Ｏ−ＡＩ１２０３．２ＭｑＯ−３！０２゜Ａｌ１ｚ　０
３・ＴｉＯ２，２Ｍｇ０−ＴｉＯ２、ＭｇＯ・ＴｉＯ２
、Ｍｑｏ・２Ｔ！Ｏｚなどをはじめとした各成分化合物
等の酸化物を使用する態様に限定されない。

本発明の充填材を原料から合成する際には均一な混合物
の方が反応が容易であるが、これも通常の粉砕混合を十
分に行えばよい。他にもゾルーゲル法等化学的な混合法
も有用でおる。

合成法については、原料を溶融−冷却して得られたガラ
スを加熱再結晶化する方法（結晶化ガラス法）によれば
、本発明の充填剤が得られるが、これに限定されるもの
ではない。例えば均一沈殿物やゲル乾燥物からの結晶化
等であってもよい。

結晶化ガラス法による合成の場合は、先づ原料を１５５
０’Ｃ以上でほぼ均一に溶融する。この際には酸化性の
雰囲気下がより好ましいが、還元性雰囲気ならば再結晶
化工程を酸化性雰囲気下にするのが好ましい。次に溶融
物を冷却してガラスを１ｑ、これを加熱結晶化して結晶
化ガラスとする。

前記した加熱条件としては以下に示す加熱パターンが好
ましい。即ち、先づ７００〜８５０’Ｃの温度範囲に昇
温後保持し、続いて５°Ｃ／ｍｉｎより遅い昇温速度で
昇温して９００〜１０５０’Ｃの温度範囲に保持するも
のである。保持時間は温度によっても異なるが０．１〜
２０時間、好ましくは０．３〜１５時間、特に好ましく
は０．５〜１０時間で必る。７００〜８５０°Ｃの保持
の場合は、これより長時間であってもかまわないが、９
００〜１０５０°Ｃでは２０時間以上保持すると熱膨張
係数の増大を招き易い。又０．１時間より短時間でも同
様に、熱膨張係数が大きくなり易いためあまり好ましく
ない。第一段目から第二段目への昇温速度は遅い方が好
ましいが、あまり遅いと長時間を要して経済性に欠ける
ため、好ましくはＯ１１〜５℃／ｍｉｎ更に好ましくは
０．２〜ｂ／ｍｉｎ　、特に好ましくはＯ１４〜３°Ｃ
／ｍｉｎである。

以上のようにして生成された結晶化ガラスが本発明の充
填材として適当でおるか否かは専ら次の２点により判断
される。

１）粉末Ｘ線回折によって確認される主生成相がα−コ
ーディエライト（六方晶系）であること。

２）室温〜３００’Ｃ平均熱膨張係数（α）が０．１ｘ
ｌＯ−６／’Ｃより小さいこと。

前記１）については、ガラス層ヤβ−石英層などの結晶
層は低熱膨張性を示さず、封止材用充填材として使用し
た際に耐湿信頼性が低下するなど好ましくないことから
、α−コーディエライトに規定されるものでおり、また
２）については、低熱膨張性か低応力性の発現へ及ぼす
効果を考えれば低い値程好ましく、好ましくはα＜　Ｑ
　ｘ　１０−６／’Ｃ１更に好ましくはα＜　−０，１
ｘｌＯ’／’Ｃ１特に好ましくはα＜−０，２ｘｌＯ−
６／℃である。

本発明の充填材は以上のようにして１ｑられた粉末やよ
り大きなバルクをそのまま、あるいは粒度ヤ粒子形状を
調整して用いる。粉砕・造粒・分級解砕等は、必要に応
じて行なえばよく、例えば結晶化の前１変において行な
うか、あるいはその両者で行なえばよい。粒子形状は、
通常の破砕形状以外に球状、繊維状、鱗片状など種々の
ものを用いることができる。これらは、ゾル−ゲル法で
カラスを作る際に、門や温度を調節したり、溶融したガ
ラスの粘度や温度を調節してノズルから噴き飛ばしたり
、あるいはガラスや原料を火炎、プラズマ炎、アーク等
の高温帯を通過させるなどの手法により得られ、アスペ
クト比を変化させることもできる。

前記した形状の粒子は各々、その目的によって使い分ら
れ、単独であるいは混合して用いられる。

例えば、封止材としてより高い流動性が特に樹脂組成物
に求められている場合には、長短径比の平均値が１〜１
．５、好ましくは１〜１．４、特に好ましくは１〜１．
３である球状粉末を富配合することが好ましい。また、
リードピン曲げ時の樹脂クラックを防止するために曲げ
強度や曲げ弾性等の機械的強度の高い樹脂組成物が必要
な場合には繊維状の粉末を加えることが好ましい。更に
機械的強度と共に耐湿信頼性を更に高めたい場合には、
鱗片状の粉末を併用することもできる。

前記した繊維状充填材の直径は０．０１〜１５ＪＩＩＩ
ｔ、好ましくは０．０５〜１０Ｉｉ！ｎ特に好ましくは
ｏ、ｉ〜５ｐであり、長さは０．５〜５００−１好まし
くは１〜１５０ｐ、特に好ましくは３〜７５ＪＪＪＩｔ
である。また前記した鱗片状充填材の厚みとしては０．
０１〜１０ｊ１１ｎ、好ましくは０．０３〜５＃ｎ１特
に好ましくは０．０５〜３Ｎ１であり、アスペクト比は
５以上、好ましくは８以上、特に好ましくは１０以上で
ある。

これらのｍ紐状及び鱗片状の粉末の充填剤中の割合は０
〜７０ｗｔ％、好ましくは０〜５０ｗｔ％、特に好まし
くは０〜３０ｗｔ％である。７０ｗＬ％を超えると、素
子表面や素子保護膜を傷つけたり、ボンディングワイヤ
の変形や切断をおこしたり、ざらには、成形異方性が大
きくなって局部的に大きな応力が発生したり、かえって
耐熱衝撃性や耐湿信頼性の低下、粉度分布の調整困難、
流動性の低下、成形時のパリの増加、気泡の巻き込みな
どの欠点があられれるようになる。

本発明の充填材の粒径としては、小さいほど成型時にお
ける素子表面の配線、パッシベーション膜、ボンディン
グワイヤ等に傷をつけたり破損をさせたりすることが少
なくなるため好ましいが、１〜ランスフア一成形時のゲ
ート詰りを考慮すると最大粒径は、５００−以下、好ま
しくは１４９−以下、待くに好ましくは７４ＪｉＩｎ以
下である。なお、ダイポンデイグ接着用や銅箔接着用に
は、４４ＪｉＩＩｔ以下ざらに必要により２０ＪＪＩｎ
以下とすることにより、平滑性と接着性を向上させた樹
脂組成物とすることができる。

また、本発明の充填材の平均粒径としては、０．３〜１
００ｐ好ましくは１〜７０ｔｍさらに好ましくは３〜５
０−であり。また、粒度分布としては、ボールミル、振
動ミル、アトライター、ローラーミル、ジェットミル、
ロールクラッシャー等による粉砕品をそのまま篩で粗粒
子を除去したり必要に応じて分級したものでもよいが、
好ましくは、ＲＲ３粒度線図において最大粒径からの累
積重量％の１０〜３０重量％の１点と７０〜９０重量％
の１点とを結んだ直線の勾配（以下、ＲＲ３−ｎ値とい
う。）が１．１以下であり、特に好ましくは０．９５以
下であるものである。ＲＲ３−ｎ値が１．１以下特に０
．９５以下であると、成形時のパリの発生が少ないので
パリ取り工程の自動化が容易となる。さらには、流動性
が良好でかつ成形物への気泡の巻きこみも少ないため、
充填材をより高充填することにより、−段と低熱膨張性
、耐熱衝撃性及び耐湿信頼性を高めることができ、しか
もピンホール等に起因する電気絶縁不良等を抑制するこ
とができる。

ここで、ＲＲ３粒度線図とは、Ｒｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌ
ｅｒの次式に従う粒度分布を表わす粒度線図のことであ
る。

Ｒ（Ｄｐ＞　＝１００ｅｘｐ　（−ｂ−Ｄｐ’　）（但
し、式中Ｒ（Ｄｐ＞は最大粒径から粒径Ｄｐまでの累積
重量％、Ｄｐは粒径、ｂ及びｎは定数である） ＲＲ３粒度線図における勾配とは、ＲＲ３粒度線図の最
大粒径からの累積重量％が１０〜３０重■％の１点と７
０〜９０重量％の１点とを結んだ直線で代表されるＲｏ
ｓ　ｉ　ｎ−Ｒａｍｍ　ｌ　ｅｒの式のｎ値のことをい
う。なお、実際の粒度測定において、最大粒径からの累
積重量％の１０〜３０重最％の範囲の１点と７０〜９０
重■％の範囲の１点を結ぶ直線が２本以上引き得る場合
には、これらの直線のうちで最小の勾配で代表させるこ
ととする。

さらに、本発明の充填材の比表面積としては、１５ｍ／
９以下であればよいが好ましくは７ｍ／！１７以下であ
る。１５ｍ／ｇを超えると、充填材が嵩ばるため充填材
の混合に長時間を要しエポキシ樹脂が硬化して成形性が
低下するか、または高充填することができなくなって熱
伝導性や耐熱衝撃性が低下し、高熱膨張化する。

本発明の充填材は、他の充填材との併用も可能であるが
、その際に水溶性や著しい吸湿性を示すもの、アルカリ
金属や塩素、硫酸イオンをはじめとしたイオン性溶出物
を生じやすいもの、絶縁性の低いもの、樹脂中３００℃
以下で不安定なものなどは好ましくない。

本発明の充填材は、要求される封止材の特性に応じて、
その伯の充填材成分を併用すれば種々のム、窒化ホウ素
、サイアロン、シリコンオキシナイトライドなどをはじ
めとした高熱伝導性粉末を併用すればよく、低熱膨張性
が重要であれば溶融シリカやシリカ−チタニア、シリカ
−ジルコニアガラスを併用すればよい。

また、本発明の充填材は、現在、入手の容易やコストの
点からしばしば用いられている典型的な石英粉末の充填
材などに加えることににす、低熱応力化改良剤としても
用いることもできる。

本発明の充填材に含まれるイオン性不純物としては、Ｆ
　ｅ＋十が５０００ｐｐｍ以下、Ｎａ＋　、　Ｌ　ｉ　
十に十等のアルカリ金属の合計量が１１００ｐｐ以下、
Ｃｌ−が５０ｐｐｍ以下であり、好ましくはＦ６　＋　
＋が１１０００ｐｐ以下、アルカリ金属の合計量が３０
ｐｐｍ以下、Ｃｌ２−２０Ｄｐｍ以下、特に好ましくは
Ｆ　ｅ＋十が１　ｏｏｐｐｍ以下、アルカリ金属の合計
量が１０ｐｐｍ以下、Ｃｌ１−が１０ｐｐｍ以下である
。特にＮａ十が１００ｐｐｍを超えたりＣｕ−が５０ｐ
ｐｍを超えたりすると耐湿信頼性が劣る。

本発明の充填材の樹脂組成物中の含有率は、２０〜９７
重量％好ましくは３０〜９５重量％特に好ましくは４０
〜９０重量％である。樹脂充填材の含有率が２０重量％
未満であると、樹脂組成物の成形性は優れるが、熱応力
が大きく耐熱衝撃性や耐湿信頼性が低下する。一方、９
７重量％を超えると、樹脂組成物の成形性、及び／又は
硬化特性が低下する。

本発明の充填材が使用される樹脂としては、ごスアエノ
ール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ
樹脂、脂環型エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、グ
リシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型
エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂などのエポキシ
樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、
ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、ポリアミノビスマレ
イミド、ジアリルブタレート樹脂、フッ素樹脂、ＴＰＸ
樹脂（メチルペンテンポリマー「三菱瓦斯化学社製商品
名」）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテル
イミド、６ローナイロン及びＨＸＤ−ナイロン等のポリ
アミド、ポリブチレンテレフタレート及びポリエチレン
テレフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスル
フィド、ポリフェニレンエーテルポリアリレート、仝芳
香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリ
エーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリ
カーボネート、マレイミド変性樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡ
Ｓ　　（アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン）
樹脂、ＡＥＳ　　（アクリロニトリル−エチレン・プロ
ピレン・ジエンゴム−スチレン）樹脂等が挙げられるが
、特にエポキシ樹脂、ＢＴ樹脂（三菱瓦斯化学社製商品
名）等のポリアミノビスマレミド、ポリフェニレンスル
フィド等が好ましい。

熱衝撃性を高めるために、ブチルゴム、アクリルゴム、
エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム。

ポリエステルエラストマー、ポリブタジェン等のゴム成
分をこれら樹脂中に含畠させることもできる。

本発明の充填月を使用した樹脂組成物には、必要に応じ
て、２，４−ジヒドラジン−６−メチルアミノ−Ｓ−ト
リアジン、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−
メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−
４−メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、弗化
ホウ素の各種アミン錯体、トリスジメチルアミノメチル
フェノール、１，８−ジアザ・ビシクロ（５，４，Ｏ）
−ウンデセン−７，ベンジルジメチルアミン等の第３級
アミン化合物、ジシアンジアミド、アジピン酸ヒドラジ
ド等の含窒素硬化（促進）剤、フェノールノボラック、
タレゾールノボラック等のフェノール系硬化剤、無水テ
トラヒドロフタル酸。

無水へキサヒドロフタル酸、無水メチルへキサヒドロフ
タル酸等の酸無水物系硬化剤、トリフェニルホスフィン
、トリシクロヘキシルホスフィン。

メチルジフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、
１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、ビス（
ジフェニルホスフィノ）メタン等の有機ホスフィン系硬
化（促進）剤、白金化合物等の重合触媒、カルナバワッ
クス、モンタンワックス、ポリエステルオリゴマー、シ
リコン油、低分子量ポリエチレン、パラフィン、直鎖脂
肪酸の金属塩、酸アミド、エステル等の滑剤・離型剤、
２゜６−ジーｔ−ブチル−４−メチルフェノール、１゜
３．５−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ
−ブチルフェノール）ブタン、ジステアリルチオジプロ
ピオネート、トリノニルフェニルホスファイト、トリデ
シルホスフッイト等の安定剤、２．２′−ジヒドロキシ
−４−メトキシベンゾフェノン、　２　（２”−ヒドロ
キシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、４−
１−プチルフェニルザリチレート、エチル−２−シアノ
−３，３ジフエニルアクリレート等の光安定剤、ベンガ
ラ、カーボンブラック等の着色剤、三酸化アンチモン、
四酸化アンチモン、トリフェニルスチビン。

水和アルミナ、フェロセン、ホスファビン、ヘキサブロ
モベンゼン、テトラブロモフタル酸無水物。

トリクレジルホスフェート、テ１〜ラブロモビスフェノ
ールＡ、臭素化エポキシ誘導体等の難燃剤、ビニルトリ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、
Ｎ−β−（アミノエチル）−Ｔ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、β（３，４−エポキシシクロヘキシル）
エチルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤
、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、ジク
ミルフェニルオキシアセテートチタネート、ビス（ジオ
クチルパイロホスフェート）オキシアセテ−１〜チタネ
ート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルホニルチタ
ネート等のチタン系カップリング剤、アセトアルコキシ
アルミニウムジイソプロピレート等のアルミ系カップリ
ング剤等を配合することができる。なお、カップリング
剤はインテグラルブレンドでもよいが、前もって本発明
の充填材と混合・熱処理しておいた方が耐湿信頼性が向
上する。

本発明の充填材を含有する樹脂組成物は、前記に示した
各成分の所定量をヘンシェルミキサー等により充分混合
後、ロール、バンバリーミキサ−ニーダ−１らいかい機
、アジホモミキサー、２軸押用機、１軸押出機等の混練
手段により加熱混練して接造することができる。

（実施例） 本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以
下の実施例に限定されるものではない。

（ｉ）　　充填材の調製 まず、充填材を以下のようにして調製した。

原料はＳ　！０２分として高純度珪砂（Ｓ　１０２＞　
９９．９９％）、他のＡｆｆｌｚ　０３．ＭｑＯ，Ｔｌ
Ｏ２は高純度試薬（〉９９．９％）を用い、ＡＪ２２０
３は更に高純度化のため、水洗後、１．４００’Ｃで１
０時間仮焼して使用した。

第１表の各組成になるようボールミルで粉砕混合し、白
金堆堝に入れ、電気炉で加熱１６００’Ｃで１時間保持
して溶融した。これを水冷ジャケット上に流し出して冷
却し、ガラスを（ｑだ。

第１表中Ｎｏ、　５及び６は、前記のようにして得たガ
ラスを各々平均径１５ＪｉＩｎまでボールミルで粉砕し
、Ｎα６では更に酸素−水素バーナー中を通過させてほ
ぼ球状粒子のガラス粉とした。

組成とほぼ同じものであることを確認した（螢光Ｘ線法
を採用した。）。なお、サンプルＮα１２のみは、原料
を１４５０’Ｃで３時間加熱後、粉砕を３回繰り返して
製造した。

各充填材はいずれもボールミル粉砕及び乾式によって平
均径１５（±１）　ｐ、　ＲＲ３−ｎ値０１７５〜０．
８０に調整した。

（ｉｉ）　　封止材の調製 この充填材１〜１１を用いて以下封止材を作成した。す
なわち、タレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ
当ｆｆ１２１５＞　　１５０部、臭素化タレゾールノボ
ラックエポキシ樹脂（エポキシ当量３５０〉４５部、フ
ェノールノボラック樹脂（フェノール当量１０７）　８
７部から成る樹脂組成物に１〜１１の充填材（６０体積
部）、三酸化アンチモン５６部、カーボンブラック３部
、カルナバワックス４．４部、及び硬化促進剤として２
−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダ
ゾール２．５部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン５部をミキシングロールで混線後、粉砕して封
止材とした。

（ｉｉｉ）　　評価試験 次に、前記のようにして調製した本発明の充填材の評価
試験を実施した。評価項目は以下の通りである。

（１）平均粒径 レーザー回折式法による粒度測定（シーラス社製Ｇｒａ
ｎｕ　＋　ｏｍｅｔｅｒモデル７１５型）。

（２）比表面積 カンタソープを使用し、ＢＥＴ　１点法で測定（カンタ
ータロム社製比表面積測定ａ）。

（３）　Ｌ　ｉ　＋、　Ｎａ＋、　Ｋ＋不純物粉末の一
定量を純水中に浸漬し１００″Ｃの温度で２４時間放置
した際に水中に抽出されたＮａ＋、に十を原子吸光法に
て測定。

（４）流動性（スパイラルフロー） ＥＨ）ＩＩ規格に準じた金型を使用し成形温度１７０’
Ｃ，成形圧カフ０に３／ｃｔＡで測定した。この値は大
きいほど成形性が優れていることを示すものである。

（５）パリ ２、５．１０．３０譚の所定厚みのスリットを持つ金型
を用い成形温度１７０’Ｃ，成形圧カフ０Ｋｇ／ｃｒＡ
で流動長を測定し、その最大値を示した。

（６）耐熱衝撃性（耐丁／Ｓ性） アイランドサイズ４Ｘ７．５ｒＩＩＩｎの１６ピンリー
ドフレームを各組成物によりトランスファー成形し、そ
の１６ピンＤＩＰ型成形体を一１９６℃の液体と２６０
’Ｃの液体に３０秒ずつ浸漬を繰り返し、２５個以上の
成形体表面にクラックが発生ずるまでの回数を求めた。

試料個数は５０個である。

（７）耐湿信頼性 アルミニウム配線を有する１６ピンモニターＩＣをトラ
ンスファー成形し硬化後２６０’Ｃのハンダ浴に１０秒
間浸漬した後１２０’Ｃ，２気圧の水蒸気中で１０ｖ印
加してアルミニウム配線のオープン不良率（断線率）と
リーク不良率（アルミニウム線間の漏れ電流値が１０ｎ
Ａ以上になった率）との和が５０％以上になるまでの時
間を求めた。試料個数は２０個である。

（８）熱伝導率 熱伝導率測定装置（アグネ社製「ＡＲＣ−ＴＣ型」）を
用い、室温において温度傾斜法で測定した。

（９）生成相 ＮｉミツイルターＣｕ、＜の線を用いた粉末Ｘ線回折法
によって２０で１０から５０°の回折線図形から生成の
同定及び定量を行なった。

（１０）熱膨張率 呂律製作所製　熱機械測定装置を用いて、室温から３０
０’Ｃの熱膨張係数を求めた。

評価結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように、本発明の充填材を用いたサ
ンプル１〜６は、従来技術を用いた１１に比べて、流動
性やバ！ハ耐湿信頼性はほぼ同等以上の値を示すのに対
して、耐熱衝撃性は著しく向上し、高熱伝導化及び低熱
膨張化の傾向が見られた。

一方、比較例７〜１０及び１２はいずれも耐熱衝撃性の
向上は見られず、特に７は著しく劣っている。

又、７，９は耐湿信頼性の劣化も見られ、更に、結晶化
ガラス法によらず固相反応法で製造した比較例１２は１
００％コーディエライトが生成しているにもかかわらず
耐湿信頼性に著しく劣るなど充填材としての特性が十分
ではない。

（以下余白） 〔発明の効果〕 本発明の充填材を使用した半導体封止材は、耐熱衝撃性
に優れ、低熱膨張性及び高熱伝導性を発現し、半田浸漬
後の耐湿信頼性も確保されているなど、半導体用封止材
として優れた特性を示すものである。

特許出願人　電気化学工業株式会社 代理人　弁理士　水　野　喜　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化物換算で、 ＳｉＯ＿２　３８〜４６．６ｗｔ％ Ａｌ＿２Ｏ＿３　３２〜４０ｗｔ％ ＭｇＯ　１１〜１８ｗｔ％ ＴｉＯ　２２．５〜９ｗｔ％ の組成を含み、室温から３００℃における熱膨張係数（
   α）が、 α＜０．１×１０＾−＾６／℃ であり、かつ、主結晶相がα−コーディエライトである
   物質を有効成分として含んで成ることを特徴とする半導
   体封止材用充填材。 ２、酸化物換算で、 ＳｉＯ＿２　３８〜４６．６ｗｔ％ Ａｌ＿２Ｏ＿３　３２〜４０ｗｔ％ ＭｇＯ　１１〜１８ｗｔ％ ＴｉＯ＿２　２．５〜９ｗｔ％ の組成のガラスを生成後、７００〜８５０℃の温度範囲
   に保持し、続いて５℃／ｍｉｎより遅い昇温速度で昇温
   して９００〜１０５０℃の温度範囲に保持することによ
   り製造したことを特徴とする請求項第１項に記載の半導
   体封止材用充填材。