本発明の非晶質シリカ質粉末は、15μm以� �70μm未満の粒度域のAl含有量が酸化物換算で1 00~30000ppm、3μm以上15μm未満の粒度域のAl含有� �が酸化物換算で100~7000ppmであり、全粒度域の Al含有量が酸化物換算で100~25000ppmである。各� ��度域、及び全粒度域のAl含有量を上述の範� �にすることにより、流動性、粘度特性、成� �性に優れた封止材を調製することが可能と� �る。

 本発明による効果の発現理由を説明すれ� ��以下のとおりである。すなわち、シリカの� ��造中、例えば-O-Si-O-Al-O-Si-O-のように、Siの� �置にAlが置換すると、Siの配位数とAlの配位� �との違いから、その点が強力な固体酸点と� �る。半導体封止材には、非晶質シリカ質粉� �以外に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬� �剤、硬化促進剤が使用される。半導体封止� �を一般的な熱硬化温度(成形温度)150℃~200℃� �度に加熱すると、硬化促進剤によりフェノ� �ル樹脂硬化剤のプロトンが引き抜かれ、エ� �キシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤とのアニ� �ン重合連鎖反応が進行し、封止材が熱硬化� �ていく。本発明の非晶質シリカ質粉末を使� �した場合、加熱により、固体酸点に配位し� �いたプロトンが放出される。このプロトン� �アニオン重合末端に結合し、重合連鎖反応� �一時停止する結果、封止材における熱硬化� �応が遅延するという現象が起こる。すなわ� �、本発明の非晶質シリカ質粉末により、封� �材中の樹脂の熱硬化反応を遅延させること� �可能となり、成型時の流動性、粘度特性に� �れた封止材を調製することができる。

 15μm以上70μm未満の粒度域のAl含有量が酸化� ��換算で100ppm未満であると、固体酸点の形成� ��が少なくなるために、樹脂の熱硬化反応を� ��延させる効果が不十分となる。一方、Al含� �量が酸化物換算で30000ppmを超えると、非晶質 シリカ質粉末表面がほぼ完全にAl ₂ O ₃ で覆われる状態となるため、やはり固体酸点 の形成量が少なくなり、樹脂の熱硬化反応を 遅延させる効果が不十分となる。15μm以上70μ m未満の粒度域の好ましいAl含有量は酸化物換 算で500~20000ppm、さらに好ましくは1000~15000ppm� �ある。

 3μm以上15μm未満の粒度域のAl含有量が酸� �物換算で100ppm未満であると、固体酸点の形� �量が少なくなるために、樹脂の熱硬化反応� �遅延させる効果が不十分となる。一方、7000p pmを超えると、非晶質シリカ質粉末表面に配� ��したエポキシ鎖の数が多くなるため、非晶� ��シリカ質粉末の転がり抵抗が大きくなり、� ��形時の流動性、粘度特性が悪化する。なお� ��15μm以上70μm未満の粒度域においても非晶質 シリカ質粉末表面にエポキシ鎖が配位するが 、粒子自体の質量が大きいため、エポキシ鎖 の配位による転がり抵抗の影響を無視するこ とが出来るのに対し、3μm以上15μm未満の粒度 域においては、粒子の質量が小さいためにエ ポキシ鎖の配位による転がり抵抗の影響を大 きく受ける。すなわち、エポキシ鎖の配位に よる転がり抵抗の増大の影響よりも、固体酸 形成による樹脂の熱硬化反応を遅延させる効 果がより大きく発現するように、3μm以上15μm 未満の粒度域においては、Al含有量を酸化物� ��算で100~7000ppmにすることが重要である。3μm� ��上15μm未満の粒度域の好ましいAl含有量は酸 化物換算で200~5000ppm、さらに好ましくは350~300 0ppmである。

 全粒度域のAl含有量が酸化物換算で100ppm� �満であると、固体酸点の形成量が少なくな� �ために、樹脂の熱硬化反応を遅延させる効� �が不十分となる。25000ppmを超えると、樹脂等 に高充填させたときに増粘し、流動性と成形 性が悪化する。更に、樹脂との混合時に使用 するニーダー、ロールや、成型時に用いる金 型の磨耗も激しくなるので好ましくない。全 粒度域の好ましいAl含有量は300~18000ppm、さら� ��好ましくは500~12000ppmである。

 本発明の非晶質シリカ質粉末は、Si及びAlの 酸化物換算の含有率が99.5質量%以上である。S i及びAlの酸化物換算の含有率が99.5質量%未満� ��すなわち、SiO ₂ 及びAl ₂ O ₃ 以外の含有率が0.5質量%を超えると、半導体� �止材とした際に、必要でない不純物となる� �質が増えてしまうため、好ましくない。例� �ば不純物の一部がイオンとなり溶出し成形� �に悪影響を与えるおそれがある。Si及びAlの� ��化物換算の含有率は、好ましくは99.6質量%� �上、さらに好ましくは99.7質量%以上である。

 本発明の非晶質シリカ質粉末のAl、及びSiの 酸化物換算の含有率は、例えば蛍光X線分析� �で測定することが出来る。すなわち、非晶� �シリカ質粉末1gに四ホウ酸リチウム5g及び剥� ��剤(50%臭化リチウム水溶液)30μlを加えて、110 0℃で20分間溶融し、ガラスビードを作成する 。これを蛍光X線装置(例えば理学電機工業社� ��「Primus2」)を用いて測定し、SiO ₂ 又はAl ₂ O ₃ の標準試料から作成した検量線からそれぞれ の含有率の定量を行った。X線管球としてロ� �ウム(Rh)を使用し、直径30mmの照射径、3.0kWの� ��力で測定を行った。なお、各粒度域のAl含� �量を測定する際は、目開き70μmの篩、目開き 15μmの篩を用いた篩い操作、及び孔径3μmのメ ンブランフィルターを用いたろ過操作の組合 せによって15μm以上70μm未満の粒度域、及び� �3μm以上15μm未満の粒度域の非晶質シリカ質� �末を回収し、それぞれの粒度域における定� �を行った。

 本発明の非晶質シリカ質粉末は、3μm以上 15μm未満の粒度域のAl含有量(B)に対する15μm以 上70μm未満の粒度域のAl含有量(A)の比、(A)/(B)� ��1.0~20であることがより好ましい。(A)/(B)が1.0 未満であると15μm以上70μm未満の粒度域のAl含 有量よりも3μm以上15μm未満の粒度域のAl含有� ��の方が多いことを意味し、この場合、上述� ��た3μm以上15μm未満の粒度域の粒子のエポキ� ��鎖の配位による転がり抵抗の増大の影響が� ��著となり好ましくない。(A)/(B)が20を超える� ��、15μm以上70μm未満の粒度域のAl含有量の方� ��3μm以上15μm未満の粒度域のAl含有量よりも20 倍を超えて多くなることを意味し、各粒度域 の固体酸点の偏析により、半導体封止材とし た際の非晶質シリカ質粉末の分散性が悪くな り、成形性を悪化させるおそれがあるため好 ましくない。好ましい(A)/(B)比は1.5~17、さら� �好ましくは2.0~15である。

 本発明の非晶質シリカ質粉末は、頻度粒� ��分布において少なくとも二つの山を持つ多� ��性の粒度分布を有するものであることがよ� ��好ましい。すなわち、レーザー回折散乱式� ��度分布測定機(「モデルLS-230」(ベックマン� �ールター社製))にて測定された粒度において 、少なくとも二つの山を持つ多峰性の粒度分 布を有し、第一の山の極大値が15~70μmの粒度� ��内、第二の山の極大値が3~10μmの粒度域内に あることが好ましい。これによって、非晶質 シリカ質粉末の密充填構造の形成が容易とな り、成型時の流動性、粘度特性を向上するこ とが更に容易となる。また、本発明の非晶質 シリカ質粉末は、平均粒子径が5~50μmである� �とが好ましい。平均粒子径が5μm未満である� ��成形性が悪化するので好ましくない。一方� ��50μmを超えると半導体チップの損傷、ワイ� �ー切断、金型ゲート部詰まりなどを起こす� �れが高くなる。好ましい平均粒子径は8~40μm� ��特に10~35μmである。また、最大粒子径は、21 3μm以下であることが好ましく、更に好まし� �は134μm以下である。

 レーザー回折散乱式粒度分布測定用試料� ��調製は、媒体に水を用い、PIDS(Polarization Int ensity Differential Scattering)濃度を45~55質量%に調 整し、200W出力の超音波ホモジナイザーに1分� ��かけて行った。粒度分布の解析は0.04~2000μm� ��範囲を粒子径チャンネルがlog(μm)=0.04の幅で 116分割にして行った。水の屈折率には1.33を� �い、非晶質シリカ質粉末の屈折率には1.46を� ��いた。測定した粒度分布において、累積質� ��が50%となる粒子径が平均粒子径、累積質量� ��100%となる粒子径が最大粒子径である。

 本発明の非晶質シリカ質粉末は、下記方� ��で測定された非晶質率が95%以上であること� ��好ましい。非晶質率は、粉末X線回折装置(� �えばRIGAKU社製商品名「モデルMini Flex」)を用 い、CuKα線の2θが26°~27.5°の範囲においてX線� ��折分析を行い、特定回折ピークの強度比か� ��測定した。シリカ粉末の場合、結晶質シリ� ��は、26.7°に主ピークが存在するが、非晶質� ��リカではピークは存在しない。非晶質シリ� ��と結晶質シリカが混在していると、結晶質� ��リカの割合に応じた26.7°のピーク高さが得� ��れるので、結晶質シリカ標準試料のX線強度 に対する試料のX線強度の比から、結晶質シ� �カ混在比(試料のX線回折強度/結晶質シリカ� �X線回折強度)を算出し、式、非晶質率(%)=(1-� �晶質シリカ混在比)×100から非晶質率を求め� �。

 本発明の非晶質シリカ質粉末の平均球形度� ��0.80以上であることが好ましい。これによっ て、半導体封止材中の転がり抵抗が小さくな り、流動性、成形性を向上させることができ る。平均球形度は、実体顕微鏡(例えばニコ� �社製商品名「モデルSMZ-10型」)等にて撮影し� ��粒子像を画像解析装置(例えばマウンテック 社製商品名「MacView」)に取り込み、写真から� ��子の投影面積(A)と周囲長(PM)から測定する。 周囲長(PM)に対応する真円の面積を(B)とする� �、その粒子の球形度はA/Bとなるので、試料� �周囲長(PM)と同一の周囲長を持つ真円を想定� ��ると、PM=2πr、B=πr ² であるから、B=π×(PM/2π) ² となり、個々の粒子の球形度は、球形度=A/B=A ×4π/(PM) ² となる。このようにして得られた任意の粒子 200個の球形度を求め、その平均値を平均球形 度とした。球形度の上記以外の測定方法とし て、粒子像分析装置(例えばシスメックス社� �商品名「モデルFPIA-3000」)にて定量的に自動� ��測された個々の粒子の円形度を用い、式、� ��形度=(円形度) ² に基づいて換算して求めることも挙げられる 。

 次に、本発明の非晶質シリカ質粉末の製� ��方法について説明する。本発明の製造方法� ��、可燃ガスと助燃ガスとによって形成され� ��高温火炎中に、Al源物質を含む原料シリカ� �粉末を噴射して製造する非晶質シリカ質粉� �の製造方法であって、Al源物質のAl含有量が� ��化物換算で100~30000ppmである平均粒子径が15~7 0μmの原料シリカ質粉末と、Al源物質のAl含有� ��が酸化物換算で100~7000ppmである平均粒子径� �3~10μmの原料シリカ質粉末を別々のバーナー� ��ら噴射することを特徴とする非晶質シリカ� ��粉末の製造方法である。本発明の製造方法� ��得られる非晶質シリカ質粉末の平均粒子径� ��Al源物質のAl含有量は、原料シリカ質粉末の 平均粒子径、及びAl含有量と、ほぼ同程度と� ��る。そのため、原料シリカ質粉末の平均粒� ��径とAl源物質のAl含有量は上述した範囲を逸 脱すると、本発明の非晶質シリカ質粉末を製 造することが困難となる。また、平均粒子径 が15~70μm及び3~10μmの原料シリカ質粉末が上述 した範囲のAl含有量のAl源物質を含んでいて� �、それらを同じバーナーから噴射すると、Al 源物質の拡散により、15μm以上70μm未満の粒� �域のAl含有量が酸化物換算で100~30000ppm、3μm� �上15μm未満の粒度域のAl含有量が酸化物換算� ��100~7000ppmである本発明の非晶質シリカ質粉� �の要件を満足することが困難となる。

 原料シリカ質粉末には、高純度珪石、高� ��度珪砂、石英、水晶など天然に産出するシ� ��カ含有鉱物の粉末や、沈降シリカ、シリカ� ��ルなど合成法により製造された高純度シリ� ��粉末などを使用することができるが、コス� ��や入手のしやすさを考慮すると、珪石粉末� ��最も好ましい。珪石粉末は、振動ミル、ボ� ��ルミルなどの粉砕機で粉砕された、様々な� ��子径のものが市販されており、所望の平均� ��子径の珪石粉末を適宜選択すればよい。

 本発明においては、Al源物質が酸化アル� �ニウム粉末であることが好ましい。Al源物質 としては、酸化アルミニウム、水酸化アルミ ニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウ ム、アルミニウム有機化合物などが挙げられ るが、酸化アルミニウムが原料シリカ質粉末 の融点と近いため、バーナーから噴射した際 に原料シリカ質粉末の表面に融着しやすく、 不純物含有率も少ないため最も好ましい。ま た、酸化アルミニウム粉末の平均粒子径は0.0 1~10μmであることが好ましい。平均粒子径が0. 01μm未満だと粉末が凝集しやすく、シリカ質� ��末と融着した際の組成が不均質になる傾向� ��あり、同様に10μmを超えてもシリカ質粉末� �融着した際の組成が不均質になる。好まし� �平均粒子径の範囲は、0.03~8μm、さらに好ま� �くは0.05~5μmである。

 可燃ガスと助燃ガスとによって形成され� ��高温火炎中に、Al源物質を含む原料シリカ� �粉末を噴射して製造する装置としては、例� �ばバーナーを備えた炉体に捕集装置が接続� �れたものが使用される。炉体は、開放型ま� �は密閉型、あるいは縦型、横型のいずれで� �っても良い。捕集装置には、重力沈降室、� �イクロン、バッグフィルター、電気集塵機� �の一つ以上が設けられ、その捕集条件を調� �することによって、製造した非晶質シリカ� �粉末を捕集することができる。その一例を� �せば、特開平11-57451号公報、特開平11-71107号� ��報などである。

 本発明の樹脂組成物は、本発明の非晶質� ��リカ質粉末と、樹脂とを含有してなる樹脂� ��成物である。樹脂組成物中の非晶質シリカ� ��粉末の含有率は10~95質量%であり、さらに好� ��しくは30~90質量%である。

 樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコー� ��樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユ� ��ア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂� ��ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエー� ��ルイミド等のポリアミド、ポリブチレンテ� ��フタレート、ポリエチレンテレフタレート� ��のポリエステル、ポリフェニレンスルフィ� ��、芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液� ��ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカ� ��ボネイト、マレイミド変成樹脂、ABS樹脂、A AS(アクリロニトリルーアクリルゴム・スチレ ン)樹脂、AES(アクリロニトリル・エチレン・� ��ロピレン・ジエンゴム-スチレン)樹脂等を� �用することができる。

 これらの中、半導体封止材を調製するた� ��には、1分子中にエポキシ基を2個以上有す� �エポキシ樹脂が好ましい。それを例示すれ� �、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、� �ルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂� �フェノール類とアルデヒド類のノボラック� �脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールA� ��ビスフェノールF及びビスフェノールSなど� �グリシジルエーテル、フタル酸やダイマー� �などの多塩基酸とエポクロルヒドリンとの� �応により得られるグリシジルエステル酸エ� �キシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環� �エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ア� �キル変性多官能エポキシ樹脂、β-ナフトー� �ノボラック型エポキシ樹脂、1,6-ジヒドロキ� ��ナフタレン型エポキシ樹脂、2,7-ジヒドロキ シナフタレン型エポキシ樹脂、ビスヒドロキ シビフェニル型エポキシ樹脂、更には難燃性 を付与するために臭素などのハロゲンを導入 したエポキシ樹脂等である。中でも、耐湿性 や耐ハンダリフロー性の点からは、オルソク レゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスヒ ドロキシビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタ レン骨格のエポキシ樹脂等が好適である。

 本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂の� ��化剤、又はエポキシ樹脂の硬化剤とエポキ� ��樹脂の硬化促進剤を含むものである。エポ� ��シ樹脂の硬化剤としては、例えばフェノー� ��、クレゾール、キシレノール、レゾルシノ� ��ル、クロロフェノール、t-ブチルフェノー� �、ノニルフェノール、イソプロピルフェノ� �ル、オクチルフェノール等の群から選ばれ� �1種又は2種以上の混合物をホルムアルデヒド 、パラホルムアルデヒド又はパラキシレンと ともに酸化触媒下で反応させて得られるノボ ラック型樹脂、ポリパラヒドロキシスチレン 樹脂、ビスフェノールAやビスフェノールS等� ��ビスフェノール化合物、ピロガロールやフ� ��ログルシノール等の3官能フェノール類、無 水マレイン酸、無水フタル酸や無水ピロメリ ット酸等の酸無水物、メタフェニレンジアミ ン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジ フェニルスルホン等の芳香族アミン等をあげ ることができる。エポキシ樹脂と硬化剤との 反応を促進させるために、上記した例えばト リフェニルホスフィン、ベンジルジメチルア ミン、2-メチルイミダゾール等の硬化促進剤� ��使用することができる。

 本発明の樹脂組成物には、更に以下の成分� ��必要に応じて配合することができる。すな� ��ち、低応力化剤として、シリコーンゴム、� ��リサルファイドゴム、アクリル系ゴム、ブ� ��ジエン系ゴム、スチレン系ブロックコポリ� ��ーや飽和型エラストマー等のゴム状物質、� ��種熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂� ��物質、更にはエポキシ樹脂、フェノール樹� ��の一部又は全部をアミノシリコーン、エポ� ��シシリコーン、アルコキシシリコーンなど� ��変性した樹脂など、シランカップリング剤� ��して、γ-グリシドキシプロピルトリメトキ� ��シラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エ� ��ルトリメトキシシラン等のエポキシシラン� ��アミノプロピルトリエトキシシラン、ウレ� ��ドプロピルトリエトキシシラン、N-フェニ� �アミノプロピルトリメトキシシラン等のア� �ノシラン、フェニルトリメトキシシラン、� �チルトリメトキシシラン、オクタデシルト� �メトキシシラン等の疎水性シラン化合物や� �ルカプトシランなど、表面処理剤として、Zr キレート、チタネートカップリング剤、アル ミニウム系カップリング剤など、難燃助剤と して、Sb ₂ O ₃ 、Sb ₂ O ₄ 、Sb ₂ O ₅ など、難燃剤として、ハロゲン化エポキシ樹 脂やリン化合物など、着色剤として、カーボ ンブラック、酸化鉄、染料、顔料など、更に は離型剤として、天然ワックス類、合成ワッ クス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、 エステル類、パラフィンなどである。

 本発明の樹脂組成物は、上記各材料の所� ��量をブレンダーやヘンシェルミキサー等に� ��りブレンドした後、加熱ロール、ニーダー� ��一軸又は二軸押し出し機等により混練した� ��のを冷却後、粉砕することによって製造す� ��ことができる。

 本発明の半導体封止材は、樹脂組成物が� ��ポキシ樹脂を含有してなるものであり、エ� ��キシ樹脂の硬化剤とエポキシ樹脂の硬化促� ��剤とを含む組成物からなるものである。本� ��明の半導体封止材を用いて半導体を封止す� ��には、トランスファーモールド法、真空印� ��モールド法等の常套の成形手段が採用され� ��。