專利名稱：二氧化硅質(zhì)粉末、其制造方法以及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化硅質(zhì)粉末、其制造方法以及用途。
背景技術(shù)：
根據(jù)電子儀器的小型化、輕量化、高性能化的要求，半導(dǎo)體的小型化、薄型化、高密
度化迅速發(fā)展。另外，半導(dǎo)體的安裝方法中，適于在布線基板等進行高密度安裝的表面安裝 正在成為主流。近年來，該表面安裝型的半導(dǎo)體由于能夠降低安裝在布線基板上時的安裝 高度，因而使用超薄型的半導(dǎo)體封裝，封裝的壁厚變得非常薄。進而，最近在半導(dǎo)體上安裝 另一層半導(dǎo)體的PoP (Package on Package，堆疊封裝)安裝法已實現(xiàn)實用化，半導(dǎo)體的薄型 化進一步發(fā)展。另一方面，由于目前對環(huán)境問題的意識提高，在將半導(dǎo)體安裝在布線基板上時，使 用不含環(huán)境負荷大的鉛的無鉛焊接，安裝時的溫度比以往高幾十攝氏度。即，半導(dǎo)體封裝 的安裝厚度與以往相比更薄，并且安裝時的溫度與以往相比更高，因而，封裝經(jīng)常會出現(xiàn)裂 紋，對于半導(dǎo)體封裝材料要求進一步提高彎曲強度、提高耐焊接裂紋性等。為了滿足該要求，已經(jīng)開發(fā)出了通過改良用于半導(dǎo)體封裝材料的環(huán)氧樹脂、酚醛 樹脂固化劑等的方法等來使彎曲強度提高、實現(xiàn)低應(yīng)力化等的方法(參照專利文獻1和專 利文獻2)。然而，這些方法中，彎曲強度的提高效果不充分，還沒有開發(fā)出厚度比以往更薄， 能夠承受無鉛焊接時的安裝溫度，并且耐焊接裂紋性得到顯著提高的半導(dǎo)體封裝材料。另外，作為將陶瓷粉末改性的方法，可列舉出出于改善半導(dǎo)體封裝材料的高溫放 置特性(可靠性)的目的，而控制氨的化學(xué)吸附量，捕獲半導(dǎo)體封裝材料中的雜質(zhì)的例子 等。(參照專利文獻3)專利文獻1 日本特開2001-233937號公報專利文獻2 日本特開平10-279669號公報專利文獻3 :W0/2007/132771 號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明的目的在于，提供適于調(diào)制提高彎曲強度且進一步提高耐焊接裂紋性的半 導(dǎo)體封裝材料等的二氧化硅質(zhì)粉末。用于解決問題的方案本發(fā)明人為了實現(xiàn)上述目的進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了能夠?qū)崿F(xiàn)該目的的二氧化硅 質(zhì)粉末。本發(fā)明基于該見解，包括以下方案。(1) 一種二氧化硅質(zhì)粉末，其特征在于，吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K為1.3 5. 0。(2)上述(1)所述的二氧化硅質(zhì)粉末，SiO2, Al2O3以及B2O3的含有率(氧化物換 算)的總計為99. 5質(zhì)量％以上，Al2O3以及B2O3的含有率的總計為0. 1 20質(zhì)量％。
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(3)上述⑴或⑵所述的二氧化硅質(zhì)粉末，其比表面積為0. 5 5m2/g，并且平 均粒徑為1 60 μ m。(4) 一種無機質(zhì)粉末，其特征在于，其含有上述⑴ (3)任一項所述的二氧化硅 質(zhì)粉末。(5)上述(4)所述的無機質(zhì)粉末，無機質(zhì)粉末為二氧化硅質(zhì)粉末和/或氧化鋁質(zhì)粉末。(6)上述(1) (3)任一項所述的二氧化硅質(zhì)粉末的制造方法，其特征在于，將至 少兩根燃燒器以相對于爐體的中心軸為2 10°的角度配置到爐體中，從一根燃燒器向火 焰噴射原料二氧化硅質(zhì)粉末，從至少一根燃燒器向火焰噴射鋁源物質(zhì)和/或硼源物質(zhì)。(7)上述(6)所述的二氧化硅質(zhì)粉末的制造方法，鋁源物質(zhì)為氧化鋁粉末，原料二 氧化硅質(zhì)粉末的Al2O3的含有率為1質(zhì)量％以下。(8)上述(7)所述的二氧化硅質(zhì)粉末的制造方法，氧化鋁粉末的平均粒徑為 0. 01 ΙΟμ 。(9) 一種樹脂組合物，其特征在于，其含有上述(1) (3)任一項所述的二氧化硅 質(zhì)粉末、或上述(4)或(5)所述的無機質(zhì)粉末。(10)上述(9)所述的樹脂組合物，樹脂組合物的樹脂為環(huán)氧樹脂。(11) 一種半導(dǎo)體封裝材料，其使用上述(9)或(10)所述的樹脂組合物。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可提供提高了彎曲強度、耐焊接裂紋性的樹脂組合物、特別是作為半 導(dǎo)體封裝材料的樹脂組合物以及適合調(diào)制該樹脂組合物的二氧化硅質(zhì)粉末。
具體實施例方式以下，詳細說明本發(fā)明。本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末是吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K為1. 3 5. 0的二氧 化硅質(zhì)粉末。堿性物質(zhì)吡啶吸附在二氧化硅質(zhì)粉末表面的酸位(acid point)，因而該物質(zhì) 的吸附常數(shù)K的值越大則意味著二氧化硅質(zhì)粉末表面的酸位的數(shù)目越多。二氧化硅質(zhì)粉末 的酸位多時，與氨基硅烷、苯基氨基硅烷等堿性硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)合點變多。因此，半導(dǎo)體封 裝材料中的環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等樹脂成分與二氧化硅質(zhì)粉末表面的密合性變得更牢固， 在提高彎曲強度的同時，水分難以進入樹脂成分與二氧化硅質(zhì)粉末的界面，因而耐焊接裂 紋性也飛躍性地提高。吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K不足1.3時，硅烷偶聯(lián)劑與二氧化硅質(zhì)粉末的結(jié) 合點變少，因而不能顯著改善半導(dǎo)體封裝材料的彎曲強度和耐焊接裂紋性。另一方面，吡啶 的弗羅因德利希吸附常數(shù)K超過5. 0時，二氧化硅質(zhì)粉末表面的酸位的數(shù)目變得過多，使環(huán) 氧樹脂固化。因此，使用半導(dǎo)體封裝材料封裝半導(dǎo)體時封裝材料的粘度上升，所以會產(chǎn)生成 形性受損這樣的不良情況。優(yōu)選吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K的值為1. 5 4. 5、特別優(yōu) 選為2. 0 4. 3。這些值與現(xiàn)有的二氧化硅質(zhì)粉末的弗羅因德利希吸附常數(shù)K的值0. 07 0.8比較，是優(yōu)異的。吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K可以按照以下順序進行測定。(1)吡啶標準溶液的調(diào)制將分光分析用吡啶0. Imol放入500ml容量瓶，用分光分析用正庚烷進行定容。接著，分別將0. 25ml,0. 50mlU. OOml的前述吡啶溶液放入200ml 容量瓶中，用正庚烷定容，調(diào)制0. 25mmol/l、0. 50mmol/l、1. OOmmo 1/1的吡啶標準溶液。(2)在二氧化硅質(zhì)粉末上的吸附將預(yù)先在200°C下加熱2小時進行干燥、在干 燥器中冷卻的二氧化硅質(zhì)粉末各4. 00g，準確稱量到3個25ml容量瓶中。將0. 25mmol/l、 0. 50mmol/lU. 00mmol/l的吡啶標準溶液20ml放入該各容量瓶中，振蕩混合3分鐘。將該 容量瓶放入設(shè)定在25°C的恒溫槽中2小時，使吡啶吸附到二氧化硅質(zhì)粉末上。(3)吡啶吸附量的測定從上述容量瓶內(nèi)的吡啶標準溶液和二氧化硅質(zhì)粉末的混 合物中，分別取上清液，放入紫外可見分光光度計的測定池中，通過吸光度對未吸附而殘留 的殘留吡啶濃度進行定量。(4)吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K的算出通過IogA = IogK+(1/n) IogC的弗 羅因德利希吸附式，算出吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K。S卩，制作以IogA為Y軸且以(1/ n) IogC為X軸的曲線圖后，從Y軸截距求出logK，能夠算出K。這里，A為吸附到二氧化硅 質(zhì)粉末Ig的吡啶量(ymol/g)，C為上清液中的殘留吡啶濃度(ym0l/ml)，K、n為常數(shù)。另外，若例示用于測定的紫外可見分光光度計的話，則為島津制作所公司制商品 名“紫外可見分光光度計型號UV-1800”。若例示用于調(diào)制吡啶標準溶液的試劑的話，為和 光純藥工業(yè)公司制的吡啶(分光分析用等級)以及正庚烷(分光分析用等級)。另外，吸光 度的測定波長為251nm，僅測定正庚烷來進行背景校正。標準曲線的制作使用0. OOmmol/1、 0. 25mmol/l、0. 50mmol/l、l. OOmmo 1/1 的吡啶標準溶液。另外，本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末的特征在于，Si02、Al2O3以及B2O3的含有率(氧 化物換算)的總計為99. 5質(zhì)量％以上，Al2O3和B2O3的含有率的總計為0. 1 20質(zhì)量％。 SiO2^Al2O3以及B2O3的含有率的總計不足99. 5質(zhì)量％時，也即Si02、Al203以及B2O3以外物 質(zhì)的含有率超過0.5質(zhì)量％時，在作為半導(dǎo)體封裝材料時，會增加不必要的雜質(zhì)物質(zhì)，故不 優(yōu)選。例如Na2CKFe2O3等的一部分成為離子而溶出，會給半導(dǎo)體芯片、布線帶來故障。MgO、 K2O, CaO等使二氧化硅質(zhì)粉末的熱膨脹率變大，給耐焊接裂紋性帶來不良影響。SiO2^Al2O3以及B2O3的含有率的總計優(yōu)選為99. 6質(zhì)量％以上、進一步優(yōu)選為99. 7 質(zhì)量％以上。另外，二氧化硅質(zhì)粉末的Al2O3以及B2O3的含有率的總計優(yōu)選為0. 1 20質(zhì)量％。 二氧化硅質(zhì)粉末中存在A1、B時，A1、B的位置成為強酸位。由于該酸位，堿性硅烷偶聯(lián)劑與 二氧化硅質(zhì)粉末表面的結(jié)合點增加，因而彎曲強度、耐焊接裂紋性得以改善。Al2O3和B2O3的 含有率的總計不足0. 1質(zhì)量％時，酸位的增加不充分，相反，超過20質(zhì)量％時，二氧化硅質(zhì) 粉末的熱膨脹率變得過大，給耐焊接裂紋性帶來不良影響。更優(yōu)選Al2O3以及B2O3的含有率 的總計為0.2 18質(zhì)量％、進一步優(yōu)選為0.3 15質(zhì)量％。本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末的SiO2含有率(氧化物換算)可使用質(zhì)量減少法、Al2O3 含有率(氧化物換算)可使用原子吸收分析法、B2O3含有率(氧化物換算)可使用ICP發(fā) 射光譜分析法按照下述步驟進行測定。(I)SiO2含有率的測定將二氧化硅質(zhì)粉末2. 5g準確稱量到鉬金皿中，分別加入 20ml試劑特級氫氟酸、Iml試劑特級硫酸、Iml純水。將該鉬金皿在被加熱到300°C的砂浴 上靜置15分鐘，將粉末溶解、使其干固。接著，將鉬金皿放入被加熱到1000°C的馬弗爐中， 加熱10分鐘，使氟硅酸蒸發(fā)。在干燥器內(nèi)冷卻到室溫后，準確稱量鉬金皿的質(zhì)量，由質(zhì)量減少率算出二氧化硅質(zhì)粉末的SiO2的含有率。(2)Al2O3含有率的測定將二氧化硅質(zhì)粉末Ig準確稱量到鉬金皿中，分別加入 20ml試劑特級氫氟酸、Iml試劑特級高氯酸。將該鉬金皿在被加熱到300°C的砂浴上靜置15 分鐘，然后冷卻到室溫，移入25ml容量瓶并用純水定容。使用原子吸收光度計，通過標準曲 線法對該溶液中的Al量進行定量。將該Al量換算成Al2O3，并算出其在二氧化硅質(zhì)粉末中 的含有率。若例示原子吸收光度計的話，則為Nippon Jarrell-Ash Co. Ltd.制商品名“原 子吸收光度計Model AA-969”。若例示用于制作標準曲線的標準液的話，則為關(guān)東化學(xué)公司 制原子吸光用Al標準液(濃度IOOOppm)。另外，測定時的火焰使用乙炔-氧化亞氮火焰， 測定波長309. 3nm處的吸光度，進行定量。(3)B2O3含有率的測定將二氧化硅質(zhì)粉末Ig準確稱量到鉬金皿中，分別加入20ml 試劑特級氫氟酸、Iml試劑特級硝酸、Iml試劑特級甘露醇的水溶液，在被加熱到300°C 的砂浴上靜置15分鐘，將粉末溶解、并使其干固。接著，向鉬金皿的干固物中分別加入各 Iml的試劑特級硝酸、純水，再次溶解后，移入25ml容量瓶中，用純水定容。使用ICP發(fā)射光 譜分析裝置通過標準曲線法，對該溶液中的B量進行定量。將該B量換算成B2O3，并算出其在 二氧化硅質(zhì)粉末中的含有率。若例示ICP發(fā)射光譜分析裝置的話，則為Seiko Instruments Inc.制商品名“Model SPS-1700R”，測定249. 8nm的波長的發(fā)光強度。若例示用于制作標 準曲線的標準液的話，則為關(guān)東化學(xué)公司制原子吸光用B標準液(濃度IOOOppm)。在二氧化硅質(zhì)粉末的比表面積為0. 5 5m2/g的范圍、平均粒徑為1 60 μ m的范 圍時，進一步有助于本發(fā)明的樹脂組合物的彎曲強度以及耐焊接裂紋性的提高效果。比表 面積不足0. 5m2/g時，硅烷偶聯(lián)劑與二氧化硅質(zhì)粉末表面的結(jié)合面積過小，不易改善彎曲強 度、耐焊接裂紋性。另一方面，比表面積超過5m2/g時，意味著二氧化硅質(zhì)粉末大量包含小 顆粒，或者在顆粒表面的一部分或全部中具有凹凸，由于使用半導(dǎo)體封裝材料對半導(dǎo)體進 行封裝時封裝材料的粘度上升，因而成形性受損。優(yōu)選的比表面積的范圍為0. 6 4. 8m2/ g、進一步優(yōu)選為0.7 4. 7m2/g。另外，二氧化硅質(zhì)粉末的平均粒徑不足Iym時，同樣，使用半導(dǎo)體封裝材料對半 導(dǎo)體進行封裝時封裝材料的粘度上升，因而成形性受損，故不優(yōu)選。相反，平均粒徑超過 60 μ m時，半導(dǎo)體封裝的壁厚變得非常薄，因而會產(chǎn)生給半導(dǎo)體芯片帶來損傷的問題、以及 產(chǎn)生不能得到?jīng)]有凹凸的均勻的封裝這樣的問題。優(yōu)選的平均粒徑的范圍為2 55 μ m，進 一步優(yōu)選的范圍為3 50 μ m的范圍。另外，最大粒徑優(yōu)選為196 μ m以下，進一步優(yōu)選為 128 μ m以下。本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末的平均粒徑基于利用激光衍射散射法的粒度測定進行 測定。作為使用的測定機，使用例如CILAS公司制商品名“CILAS Granulometer Model 920”，使二氧化硅質(zhì)粉末分散到水中，進一步用超聲波勻質(zhì)機以200W的輸出功率進行1分 鐘分散處理，然后進行測定。另外，粒度分布測定在粒徑通道為0. 3、1、1. 5、2、3、4、6、8、12、 16、24、32、48、64、96、128、1964111下進行。測定的粒度分布中，累計質(zhì)量達到50%的粒徑為 平均粒徑，累計質(zhì)量達到100%的粒徑為最大粒徑。本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末的比表面積基于利用BET法的比表面積測定進行測 定。若例示比表面積測定機的話，則為Mountech Co.，Ltd.制商品名“Macsorb Model HM-1208”。
本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末即使與其他無機質(zhì)粉末混合，也能夠體現(xiàn)該效果。無機 質(zhì)粉末中的本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末的含有率優(yōu)選為0. 5質(zhì)量％以上，進一步優(yōu)選為2質(zhì) 量％以上。作為無機質(zhì)粉末的種類，優(yōu)選為二氧化硅質(zhì)粉末和/或氧化鋁質(zhì)粉末。這些粉 末可以單獨使用，也可以將兩種混合起來使用。在需要使半導(dǎo)體封裝材料的熱膨脹率降低 或者需要使模具的摩耗性降低時，選擇二氧化硅質(zhì)粉末，在需要賦予熱傳導(dǎo)性時，選擇氧化 鋁質(zhì)粉末。另外，二氧化硅質(zhì)粉末的以后述方法測得的無定形率的值優(yōu)選在95%以上。本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末的用下述方法測定的無定形率優(yōu)選為95%以上、特別 優(yōu)選為98%以上。使用粉末X射線衍射裝置(例如RIGAKU公司制商品名“Model Mini Flex”)，在CuK α線的2 θ為26° 27. 5°的范圍進行X射線衍射分析，由特定衍射峰的 強度比測定無定形率。在二氧化硅粉末的情況下，結(jié)晶二氧化硅在26. V存在主峰，無定形 二氧化硅則不存在峰。當無定形二氧化硅與結(jié)晶二氧化硅混雜時，得到相應(yīng)于結(jié)晶二氧化 硅的比例的26. 7°的峰高，因而由試樣的X射線強度相對于結(jié)晶二氧化硅標準試樣的X射 線強度之比，算出結(jié)晶二氧化硅混雜比(試樣的X射線衍射強度/結(jié)晶二氧化硅的X射線 衍射強度)，由式無定形率(％ ) = (1-結(jié)晶二氧化硅混雜比)X 100求出無定形率。本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末、無機質(zhì)粉末以及氧化鋁質(zhì)粉末的平均球形度優(yōu)選為 0. 80以上、特別優(yōu)選為0. 85以上。由此，能夠使樹脂組合物的粘度降低，成形性也提高。平 均球形度如下測定將用立體顯微鏡(例如尼康公司制商品名“ModelSMZ-10型”)等拍攝 的顆粒圖像放入圖像解析裝置(例如Moimtech Co. ,Ltd.制商品名“MacView”)中，由照片 測定顆粒的投影面積㈧和周長(PM)。將與周長(PM)對應(yīng)的真圓(true circle)的面積 設(shè)為(B)時，該顆粒的球形度為A/B，因而在假設(shè)為具有與試樣的周長(PM)同樣的周長的真 圓時，由于PM = 2Jir、B = Jir2^ljB= π X (ΡΜ/2 π )2，各個顆粒的球形度為球形度=Α/Β =ΑΧ4 π /(ΡΜ)2。求出這樣得到的任意的200個顆粒的球形度，將其平均值作為平均球形 度。接著，對于本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末的制造方法進行說明。本發(fā)明的制造方法是二氧化硅質(zhì)粉末的制造方法，其特征在于，將至少兩根燃燒 器以相對于爐體的中心軸為2 10°的角度配置到爐體中，從一根燃燒器向火焰噴射原料 二氧化硅質(zhì)粉末，從至少一根燃燒器向火焰噴射Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)。從同一根燃燒 器向火焰噴射原料二氧化硅質(zhì)粉末和Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)時，噴射的原料一定呈圓錐 狀擴大，因而，熔接到原料二氧化硅質(zhì)粉末的表面的Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)的比例變少， 不能制造Al2O3和B2O3的含有率的總計為0. 1 20質(zhì)量％的本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末。另 外，即使預(yù)先混合原料二氧化硅質(zhì)粉末和Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)，也會在噴射時因圓錐 狀擴大而產(chǎn)生分散和分離，從而導(dǎo)致組成變得不均勻。將至少兩根燃燒器以相對于爐體的中心軸為2 10°的角度配置到爐體中，并使 焦點相連，由一根燃燒器向火焰噴射原料二氧化硅質(zhì)粉末，由至少一根燃燒器向火焰噴射 Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)，從而能夠極其有效地制造本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末。通過設(shè)置 多根噴射Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)的燃燒器，能夠更進一步提高本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末 的組成的均勻性。優(yōu)選的燃燒器的根數(shù)是，相對于1根原料二氧化硅質(zhì)粉末的噴射燃燒器， Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)的噴射燃燒器為2根。另外，燃燒器的配置角度需要相對于爐體 的中心軸為2 10°。當燃燒器的配置角度不足2°時，焦點相連的位置在火焰之外，Al源
7物質(zhì)和/或B源物質(zhì)熔接到原料二氧化硅質(zhì)粉末的表面的比例變少。另一方面，即使燃燒 器配置角度超過10 °，在Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)熔接到原料二氧化硅質(zhì)粉末的表面之前 焦點相連，故不優(yōu)選。更優(yōu)選的燃燒器的配置角度在3 8°的范圍內(nèi)。本發(fā)明中，優(yōu)選Al源物質(zhì)為氧化鋁粉末。作為Al源物質(zhì)，可列舉出氧化鋁、氫氧 化鋁、硫酸鋁、氯化鋁、鋁有機化合物等，由于氧化鋁與原料二氧化硅質(zhì)粉末的熔點接近，因 而在由燃燒器噴射時容易熔接到原料二氧化硅質(zhì)粉末的表面，雜質(zhì)含有率也少，故最優(yōu)選。 另外，優(yōu)選氧化鋁粉末的平均粒徑為0. 01 10 μ m。當平均粒徑不足0. Olym時，存在粉末 容易聚集、與二氧化硅質(zhì)粉末熔接時組成變得不均勻的傾向，同樣地，超過10 μ m時，與二 氧化硅質(zhì)粉末熔接時組成也變得不均勻。優(yōu)選的平均粒徑的范圍為0. 03 8 μ m、進一步優(yōu) 選為0. 05 5μπι。本發(fā)明中，優(yōu)選原料二氧化硅質(zhì)粉末的Al2O3含有率為1質(zhì)量％以下。二氧化硅質(zhì) 粉末中的Al、B中，只有位于粉末表面的Al和B會形成強酸位，能夠與堿性硅烷偶聯(lián)劑結(jié) 合。因此，原來存在于原料二氧化硅質(zhì)粉末內(nèi)部的Al2O3會產(chǎn)生使二氧化硅質(zhì)粉末的熱膨脹 率上升等的不良影響。原料二氧化硅質(zhì)粉末的Al2O3含有率優(yōu)選為0. 8質(zhì)量％以下，進一步 優(yōu)選為0.5質(zhì)量％以下。原料二氧化硅質(zhì)粉末中除了含有前述Al2O3以外，還可以含有Fe203、Na20、Mg0、 Ca0、B203等，原料二氧化硅質(zhì)粉末的SiO2含有率優(yōu)選為97質(zhì)量％以上、進一步優(yōu)選為98質(zhì)
量％以上。作為將原料二氧化硅質(zhì)粉末和Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)向火焰噴射、使其熔接并 對其進行捕集的裝置，可以使用例如在具備燃燒器的爐體連接有捕集裝置的裝置。爐體可 以是開放型或密閉型或者縱型、橫型中的任一個。捕集裝置中設(shè)有重力沉降室、旋流器、袋 式過濾器、電集塵機等中的1個以上，通過調(diào)節(jié)其捕集條件，從而能夠捕集所制造的二氧化 硅質(zhì)粉末。若示出其一個例子的話，為日本特開平11-57451號公報、日本特開平11-71107 號公報等。另外，本發(fā)明中，二氧化硅質(zhì)粉末的吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K可以根據(jù)熔 接到原料二氧化硅質(zhì)粉末的表面的Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)的尺寸、二氧化硅質(zhì)粉末中的 Al2O3含量以及B2O3含量、二氧化硅質(zhì)粉末的比表面積以及平均粒徑等進行增減。二氧化硅 質(zhì)粉末中的Al2O3含有率以及B2O3含有率可以通過調(diào)節(jié)原料二氧化硅質(zhì)粉末和Al源物質(zhì) 和/或B源物質(zhì)對燃燒器的噴射量的比例，分別進行增減。二氧化硅質(zhì)粉末的比表面積、平 均粒徑等能夠通過原料二氧化硅質(zhì)粉末的粒度組成或火焰溫度等進行調(diào)節(jié)。另外，平均球 形度、無定形率能夠通過原料二氧化硅質(zhì)粉末對火焰的供給量或火焰溫度等進行調(diào)節(jié)。進 而，預(yù)先制造比表面積、平均粒徑、Al2O3含有率、B2O3含有率等互不相同的各種二氧化硅質(zhì) 粉末，適當將它們的2種以上混合，從而能夠制造弗羅因德利希吸附常數(shù)K、A1A含量、B2O3 含量、比表面積、平均粒徑等進一步得到限定的二氧化硅質(zhì)粉末。本發(fā)明的樹脂組合物是含有本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末或無機質(zhì)粉末的樹脂組合 物。樹脂組合物中的二氧化硅質(zhì)粉末或無機質(zhì)粉末的含有率為10 95質(zhì)量％，進一步優(yōu) 選為30 90質(zhì)量％。作為樹脂，可使用環(huán)氧樹脂，硅酮樹脂，酚醛樹脂，蜜胺樹脂，脲樹脂，不飽和聚酯， 氟樹脂，聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺等聚酰胺，聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯，聚苯硫醚，芳香族聚酯，聚砜，液晶聚合物，聚醚砜，聚碳酸酯，馬來酰 亞胺改性樹脂，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。其中，優(yōu)選環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、酚醛樹脂等。這些中，作為半導(dǎo)體封裝材料，優(yōu)選1分子中具有兩個以上環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂。若 例示的話，有酚醛清漆型環(huán)氧樹脂；鄰甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂；苯酚類與醛類的酚醛清 漆樹脂的環(huán)氧化物；雙酚A、雙酚F以及雙酚S等的縮水甘油醚；鄰苯二甲酸、二聚酸等多元 酸與表氯醇的反應(yīng)而獲得的縮水甘油酯酸環(huán)氧樹脂；線性脂肪族環(huán)氧樹脂；脂環(huán)族環(huán)氧樹 脂；雜環(huán)族環(huán)氧樹脂；烷基改性多官能環(huán)氧樹脂；β “萘酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂；1，6_ 二羥 基萘型環(huán)氧樹脂；2，7- 二羥基萘型環(huán)氧樹脂；雙羥基聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂；以及為賦予阻燃性 而導(dǎo)入了溴等鹵原子的環(huán)氧樹脂；等。其中，從耐濕性和耐回流焊接性的觀點考慮，鄰甲酚 酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、雙羥基聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、萘骨架的環(huán)氧樹脂等是適合的。本發(fā)明中使用的環(huán)氧樹脂包含環(huán)氧樹脂的固化劑、或環(huán)氧樹脂的固化劑與環(huán)氧樹 脂的固化促進劑。作為環(huán)氧樹脂的固化劑，可列舉出例如選自由苯酚、甲酚、二甲苯酚、間苯 二酚、氯酚、叔丁基酚、壬基酚、異丙基酚和辛基酚構(gòu)成的組中的一種或兩種以上物質(zhì)與甲 醛、低聚甲醛或?qū)Χ妆揭黄鹪谘趸呋瘎┫路磻?yīng)而獲得的酚醛清漆型樹脂；聚對羥基苯 乙烯樹脂；雙酚Α、雙酚S等雙酚化合物；連苯三酚、間苯三酚等三官能酚類；馬來酸酐、鄰 苯二甲酸酐、均苯四酸酐等酸酐；間苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜等芳香族 胺；等。為了促進環(huán)氧樹脂與固化劑的反應(yīng)，可以使用例如三苯基膦、芐基二甲基胺、2-甲 基咪唑等固化促進劑。本發(fā)明的樹脂組合物中還可以根據(jù)需要配合以下成分。作為低應(yīng)力化劑，可列舉出硅橡膠、聚硫橡膠、丙烯酸系橡膠、丁二烯系橡膠、苯乙 烯系嵌段共聚物、飽和型彈性體等橡膠狀物質(zhì)；各種熱塑性樹脂、硅酮樹脂等樹脂狀物質(zhì)； 以及環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂的一部分或全部用氨基硅酮、環(huán)氧基硅酮、烷氧基硅酮等改性而成 的樹脂；等。作為硅烷偶聯(lián)劑，可以列舉出Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、β_(3，4-環(huán) 氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷等環(huán)氧基硅烷；氨基丙基三乙氧基硅烷、脲丙基三乙氧基硅 烷、N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷等氨基硅烷；苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、 十八烷基三甲氧基硅烷等疏水性硅烷化合物；巰基硅烷等。作為表面處理劑，可以列舉出ττ螯合物、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁系偶聯(lián)劑等。作為阻燃助劑，可列舉出Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5等。作為阻燃劑，可列舉出鹵素化環(huán)氧樹脂、磷化合物等。作為著色劑，可列舉出炭黑、氧化鐵、染料、顏料等。進而，作為脫模劑，可舉出天然蠟類、合成蠟類、直鏈脂肪酸的金屬鹽、酰胺類、酯 類、石蠟等。本發(fā)明的樹脂組合物可以如下制造通過摻合器或亨舍爾混合機等將規(guī)定量的上 述各種材料共混，然后用加熱輥、捏合機、單螺桿或雙螺桿擠出機等混煉，將混煉物冷卻，然 后粉碎。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝材料的樹脂組合物含有環(huán)氧樹脂，是由包含環(huán)氧樹脂的固化劑和環(huán)氧樹脂的固化促進劑的組合物形成的。在使用本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝材料對半導(dǎo)體進 行封裝時，采用傳遞模塑法、真空印刷模塑法等常用成形方法。實施例以下，通過本發(fā)明的實施例進一步詳細說明，但本發(fā)明并不限于這些來進行解釋。實施例1 9以及比較例1 7準備平均粒徑、以及Al2O3含有率不同的各種原料二氧化硅質(zhì)粉末、Al源物質(zhì)以及 B源物質(zhì)，使用一種對于日本特開平11-57451號公報記載的裝置將角度被調(diào)節(jié)成相對于爐 體的中心軸為0 15°的多個燃燒器配置在爐體中的裝置，將上述準備的物質(zhì)在火焰中進 行熔融、熔接、球狀化處理，制造如表1所示的各種二氧化硅質(zhì)粉末。另外，適當配合這些粉 末，制造表2所示的二氧化硅質(zhì)粉末以及無機質(zhì)粉末。另外，通過改變?nèi)劢拥皆隙趸栀|(zhì)粉末的表面的Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)的 平均粒徑、二氧化硅質(zhì)粉末中的Al2O3含量以及B2O3含量、二氧化硅質(zhì)粉末的比表面積以及 平均粒徑等，來進行二氧化硅質(zhì)粉末的吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié) 原料二氧化硅質(zhì)粉末和Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)對燃燒器的噴射量的比例來進行二氧化 硅質(zhì)粉末中的Al2O3含有率以及B2O3含有率的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)原料二氧化硅質(zhì)粉末的粒度 組成、火焰溫度等來進行二氧化硅質(zhì)粉末的比表面積、平均粒徑等的調(diào)節(jié)。另外，通過調(diào)節(jié) 原料二氧化硅質(zhì)粉末對火焰的供給量、火焰溫度等來進行二氧化硅質(zhì)粉末的平均球形度、 無定形率等的調(diào)節(jié)。另外，火焰的最高溫度在約2000°C 2300°C的范圍。二氧化硅質(zhì)粉末的無定形率均為99. 5%以上。測定這些二氧化硅質(zhì)粉末的吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K、SiO2含有率、Al2O3 含有率、B2O3含有率、比表面積、平均粒徑、平均球形度等，示于表2。為了評價得到的二氧化硅質(zhì)粉末以及無機質(zhì)粉末作為半導(dǎo)體封裝材料的填充材 料的特性，相對于各粉末86.5份(質(zhì)量份，以下皆同)，加入4，4’ -雙(2，3_環(huán)氧丙氧 基)-3，3’，5，5’-四甲基聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂6. 7份、酚醛樹脂5. 5份、三苯基膦0. 3份、苯基氨 基硅烷0. 6份、炭黑0. 1份以及巴西棕櫚蠟0. 3份，用亨舍爾混合機進行干混。然后，用同向 嚙合的雙螺桿擠出混煉機(螺桿直徑D = 25mm、捏合盤長度lODmm、槳葉轉(zhuǎn)速80 120rpm、 噴出量2. 5kg/Hr、混煉物溫度100 101°C )進行加熱混煉。用擠壓機將混煉物(噴出物) 擠出，冷卻后，粉碎，制造半導(dǎo)體封裝材料，按照以下標準評價彎曲強度、耐焊接裂紋性以及 成形性(螺旋流)。將它們的結(jié)果示于表2。(1)彎曲強度按照以下標準測定上述得到的半導(dǎo)體封裝材料的固化體的彎曲強度。S卩，使用 傳遞模塑成型機在175°C和120秒這一成型條件下，將上述各半導(dǎo)體封裝材料成型為寬 IOmmX長80mmX高4mm的形狀，在175°C的溫度下固化6小時后，制作各5個評價用試驗 片。并且，使用島津制作所公司制商品名“Autograph ModelAG-5000A”，基于JIS K 7171 測定彎曲強度。另外，支點間距離為64mm、加載速度為5mm/分鐘、測定環(huán)境為25°C和50% RH，求出各測定值(η = 5)的平均值，得到彎曲強度。數(shù)值(MPa)越大則意味著越具有彎曲強度性。(2)耐焊接裂紋性上述得到的半導(dǎo)體封裝材料的耐焊接裂紋性按照以下標準進行測定。S卩，將9. 6mmX9. 6mmX0. 4mm的模擬半導(dǎo)體芯片用銀糊劑粘接在實施了厚150 μ m的鍍銀的銅制 的引線框上。接著，使用上述各半導(dǎo)體封裝材料，使用傳遞模塑成型機，在175°C和120秒 這一成型條件下進行封裝后，在175°C的溫度下固化6小時后，制作耐焊接裂紋性評價用 15_\19_父1.8_的60引腳0 (0皿(1 Flat Package，四面扁平封裝)試樣。接著，將該 評價用試樣各10個在85°C、85% RH的環(huán)境條件下處理72小時后，用溫度為250°C的回流 焊接裝置進行加熱。然后，將評價用試樣切成兩半，研磨切斷面后，用顯微鏡觀察產(chǎn)生的裂 紋的大小。裂紋的大小為70μπι以上的試樣評價為不良，求出10個試樣中的不良個數(shù)。將 該結(jié)果示于表2。(3)螺旋流使用安裝了基于 EMMI-I-66(Epoxy Molding Material Institute ；Society of Plastic Industry)的螺旋流測定用模具的傳遞模塑成型機，測定半導(dǎo)體封裝材料的螺旋 流值。傳遞模塑成型條件為模具溫度175°C、成型壓力7. 4MPa、保壓時間120秒。螺旋流值 越大，則表示越具有優(yōu)異的流動性。
由實施例與比較例的對比可知，根據(jù)本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末 夠制造出彎曲強度、耐焊接裂紋性更優(yōu)異的樹脂組合物、特別是半導(dǎo)體封產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的二氧化硅質(zhì)粉末用作汽車、便攜式電子儀器、個人電腦、家用電氣化制品 等中使用的半導(dǎo)體封裝材料、搭載有半導(dǎo)體的層壓板以及油灰、密封材料、各種橡膠、各種 工程塑料等的填充材料。另外，本發(fā)明的樹脂組合物可以用作浸漬在半導(dǎo)體封裝材料以及 玻璃織布、玻璃無紡布、其他有機基材中并固化而成的如印刷基板用的預(yù)浸料、或各種工程
塑料等。另外，將2008年1月30日申請的日本專利申請2008-018973號的說明書、權(quán)利要 求書以及摘要的全部內(nèi)容援引于此，作為本發(fā)明的說明書的公開內(nèi)容而引入。
權(quán)利要求
一種二氧化硅質(zhì)粉末，其特征在于，吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K為1.3～5.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅質(zhì)粉末，SiO2^Al2O3以及B2O3的以氧化物換算的含 有率的總計為99. 5質(zhì)量％以上，Al2O3和B2O3的含有率的總計為0. 1 20質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二氧化硅質(zhì)粉末，其比表面積為0.5 5m2/g，并且平均 粒徑為1 60 μ m。
4.一種無機質(zhì)粉末，其特征在于，其含有權(quán)利要求1 3任一項所述的二氧化硅質(zhì)粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無機質(zhì)粉末，無機質(zhì)粉末為二氧化硅質(zhì)粉末和/或氧化鋁質(zhì) 粉末。
6.權(quán)利要求1 3任一項所述的二氧化硅質(zhì)粉末的制造方法，其特征在于，將至少兩根 燃燒器以相對于爐體的中心軸為2 10°的角度配置到爐體中，從一根燃燒器向火焰噴射 原料二氧化硅質(zhì)粉末，從至少一根燃燒器向火焰噴射鋁源物質(zhì)和/或硼源物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二氧化硅質(zhì)粉末的制造方法，鋁源物質(zhì)為氧化鋁粉末，原料 二氧化硅質(zhì)粉末的Al2O3的含有率為1質(zhì)量％以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二氧化硅質(zhì)粉末的制造方法，氧化鋁粉末的平均粒徑為 0. 01 ΙΟμ 。
9.一種樹脂組合物，其特征在于，其含有權(quán)利要求1 3任一項所述的二氧化硅質(zhì)粉 末、或權(quán)利要求4或5所述的無機質(zhì)粉末。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的樹脂組合物，樹脂組合物的樹脂為環(huán)氧樹脂。
11.一種半導(dǎo)體封裝材料，其使用權(quán)利要求9或10所述的樹脂組合物。
全文摘要
提供適于調(diào)制半導(dǎo)體封裝材料等的二氧化硅質(zhì)粉末、以及其制造方法。優(yōu)選吡啶的弗羅因德利希吸附常數(shù)K為1.3～5.0的二氧化硅質(zhì)粉末，特別優(yōu)選SiO2、Al2O3、以及B2O3的含有率(氧化物換算)的總計為99.5質(zhì)量％以上，Al2O3和B2O3的含有率的總計為0.1～20質(zhì)量％。進而，提供二氧化硅質(zhì)粉末的制造方法，將至少兩根燃燒器以相對于爐體的中心軸為2～10°的角度配置到爐體中，從一根燃燒器向火焰噴射原料二氧化硅質(zhì)粉末，從至少一根燃燒器向火焰噴射Al源物質(zhì)和/或B源物質(zhì)。另外，提供含有上述二氧化硅質(zhì)粉末或無機質(zhì)粉末的樹脂組合物。
文檔編號H01L23/31GK101925534SQ20098010326
公開日2010年12月22日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者佐佐木修治, 村田弘, 西泰久 申請人:電氣化學(xué)工業(yè)株式會社