(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）式（１）で示されるエポキシ樹脂、（Ｂ）式（１）で示されるエポキシ樹脂を除く平均エポキシ基が２以上の液状エポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤、（Ｄ）無機フィラーからなり、該硬化剤がアルキル化ジアミノジフェニルメタンであることを特徴とする液状封止樹脂組成物。
【化１】
0003622951.tif 000004
（ｎは１から５０までの整数）
【請求項２】
請求項１記載の液状封止樹脂組成物を用いて半導体素子を封止して製作された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の封止に用いられる液状封止樹脂組成物に関するものであり、その樹脂組成物を用いた半導体装置である。
【０００２】
【従来の技術】
近年半導体チップの大型化、パッケージの多ピン化、多様化に伴い周辺材料である樹脂材料に対する信頼性の要求は年々厳しいものとなってきている。従来はリードフレームに半導体チップを接着しモールド樹脂で封止したパッケージが主流であったが、多ピン化の限界からボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）の様なパッケージがかなり増えてきている。
【０００３】
ＢＧＡはモールド樹脂又は液状樹脂により封止されるが、基板、ソルダーレジスト、及び金、ニッケル等のメッキ部分から構成されているためそれらに対する接着性が重要である。また表面実装方式でマザーボードと接合するため耐半田クラック性が必要である。更に信頼性の一環として温度サイクル試験（Ｔ／Ｃ試験）があり、パッケージには高い信頼性が要求される。
【０００４】
例えば、その要求される信頼性の条件としては、
・耐半田クラック性：３０℃、６０％ＲＨの条件でパッケージを一週間吸湿させた後リフロー処理し剥離、クラックのないこと
・Ｔ／Ｃ試験：−５５℃〜１２５℃（各温度さらし時間３０分）、１０００サイクル以上の処理をした後、剥離、クラックのないことなどである。
【０００５】
しかし、より厳しい要求は、例えば、
・耐半田クラック性：８５℃、８５％ＲＨでパッケージを一週間吸湿させた後リフロー処理し剥離、クラックのないこと
・Ｔ／Ｃ試験：−６５℃〜１５０℃（各さらし時間３０分）、１０００サイクル以上の処理をした後、剥離、クラックのないことなどリードフレーム型パッケージと同等のより厳しい条件が要求されている。
しかし、半導体を封止する液状封止樹脂組成物においてこのような信頼性を満足する材料はなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
液状封止樹脂組成物において、前記の耐半田クラック性、Ｔ／Ｃ試験等を満足する信頼性の高い液状封止樹脂組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来のこのような問題を解決するために鋭意検討を重ねてきた結果、液状エポキシ樹脂、式（１）で示されるエポキシ樹脂、硬化剤、シリカからなる液状封止樹脂組成物が低応力性を有し信頼性に優れていることを見出し本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、（Ａ）式（１）で示されるエポキシ樹脂、（Ｂ）式（１）で示されるエポキシ樹脂を除く平均エポキシ基が２以上の液状エポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤、（Ｄ）シリカからなり、該硬化剤がアルキル化ジアミノジフェニルメタンである液状封止樹脂組成物である。
【化２】
0003622951.tif 000002
（ｎは１から５０までの整数）
また、半導体素子が上記の液状封止樹脂組成物を用いて封止された半導体装置である。
【０００９】
【発明の実施の態様】
本発明に用いられる（Ｂ）液状エポキシ樹脂は、式（１）で示されるエポキシ樹脂を除き、一分子当たりエポキシ基を平均二個以上有するものであり、具体例をあげると、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル型エポキシ、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル型エポキシ、３，３’，５，５’−テトラメチル４，４’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、４，４’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、１，６−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、臭素型クレゾールノボラック型エポキシ、ビスフェノールＤジグリシジルエーテル型エポキシ，１，６ナフタレンジオールのグリシジルエーテル、アミノフェノール類のトリグリシジルエーテル等がある。これらは単独又は混合して用いても差し支えない。
また、信頼性の優れた液状封止樹脂組成物を得るために、エポキシ樹脂のＮａ＋、Ｃｌ−等のイオン性不純物はできるだけ少ないものが好ましい。
【００１０】
本発明に式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ａ）を用いると、硬化物が低弾性率化され、液状封止樹脂に求められる低応力性を有することを見いだした。本発明では、（Ａ）成分と（Ｂ）成分を併用することにより高信頼性の要求を満足できるようになった。（Ａ）成分と（Ｂ）成分の割合は（Ａ）／（（Ａ）＋（Ｂ））＝０．１〜０．９であることが好ましい。更に好ましくは、０．１５〜０．７である。０．１を下回ると式（１）で示されるエポキシ樹脂の効果が発現できず、０．９を越えると硬化物のガラス転移温度の著しい低下を招き好ましくないからである。
【００１１】
（Ｃ）硬化剤としてはアルキル化ジアミノジフェニルメタンである。アルキル化ジアミノジフェニルメタンの例としては、エチル化ジアミノジフェニルメタン、メチル化ジアミノジフェニルメタン等があり、これを用いた場合、特に金属、ソルダーレジスト等ＢＧＡパッケージに必須の被着体への接着性が優れるからである。また、信頼性の優れた液状封止樹脂組成物を得るために、硬化剤のNa+、Cl-等のイオン性不純物はできるだけ少ないものが好ましい。
【００１２】
主剤である全エポキシ樹脂（（Ａ）＋（Ｂ））と、硬化剤との配合モル比は０．８〜１．２が望ましい。０．８未満の場合は、過剰に未反応の硬化剤の反応基が残存することとなり、耐湿性の低下、信頼性の低下に繋がる。逆に１．２を越えると硬化が不十分となり、信頼性の低下に繋がる。
【００１３】
（Ｄ）の無機フィラーとしては、樹脂の充填に用いることができるものなら何れも使用できる。その中でもシリカが好ましく、例えば、結晶シリカ、溶融シリカ等が用いられる。形状は一般に球状、破砕状、フレーク状等があるが、充填材をより多く添加することにより線膨張係数の低減化が図られ、その効果をあげるためには球状の無機充填材が最も良い。
添加量は、最終硬化物に対し、６０ｗｔ％〜９０ｗｔ％が望ましい。６０ｗｔ％未満だと、硬化物の線膨張係数が大きくなり、硬化後のパッケージへの応力蓄積やＴ／Ｃ試験での樹脂クラックを起こす恐れがある。一方、９０ｗｔ％を越えると結果として得られる液状封止樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎ、実用レベルではないため好ましくない。
【００１４】
本発明の液状封止樹脂組成物には、前記の必須成分の他に必要に応じて、硬化促進剤、希釈剤、顔料、カップリング剤、難燃剤、レベリング剤、消泡剤等の添加物を用いても差し支えない。液状封止材料は、各成分、添加物等を３本ロールにて分散混練し、真空下で脱泡処理して製造する。
【００１５】
本発明の液状封止樹脂組成物を用いて半導体装置を製作すると、従来より信頼性の高い半導体装置を得ることが出来る。半導体装置の製造方法は公知の方法を用いることが出来る。
【００１６】
【実施例】
本発明を実施例及び比較例で説明する。
＜実施例１＞
（Ｂ）成分としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（当量１６５）８０重量部、式（１）で示されたエポキシ樹脂（等量２２５）２０重量部、硬化剤としてエチル化ジアミノジフェニルメタン（カヤハードＡ−Ａ、日本化薬社製、当量６５）３７重量部、密着性助剤としてγ−グリシジルトリメトキシシラン６重量部、平均粒径６μｍ、最大粒径５０μｍの球状シリカ３３５重量部、希釈剤として、ブチルセロソルブアセテート７．５重量部、カーボンブラック１重量部を秤量し、これらの原材料を３本ロールにて分散混練し、真空下脱泡処理をして液状封止樹脂組成物を得た。次に、得られた液状封止樹脂組成物を用いて接着性、靱性値の尺度として破壊エネルギー及び信頼性試験を行った。
【００１８】
＜比較例１＞
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（当量１６５）１００重量部、硬化剤としてエチル化ジアミノジフェニルメタン（カヤハードＡ−Ａ、日本化薬社製、当量６５）４０重量部、密着性助剤としてγ−グリシジルトリメトキシシラン６重量部、平均粒径６μｍ、最大粒径５０μｍの球状シリカ３５０重量部、希釈剤としてブチルセロソルブアセテート７．５重量部、カーボンブラック１重量部を秤量し、これらの原材料を３本ロールにて分散混練し、真空下脱泡処理をして液状封止樹脂組成物を得た。次に、得られた液状封止樹脂組成物を用いて接着性、靱性値の尺度として破壊エネルギー及び信頼性試験を行った。
【００１９】
＜比較例２＞
式（１）で示されたエポキシ樹脂（等量２２５）１００重量部、硬化剤としてエチル化ジアミノジフェニルメタン（カヤハードＡ−Ａ、日本化薬社製、当量６５）３０重量部、密着性助剤としてγ−グリシジルトリメトキシシラン６重量部、平均粒径６μｍ、最大粒径５０μｍの球状シリカ３２０重量部、希釈剤としてブチルセロソルブアセテート７．５重量部、カーボンブラック１重量部を秤量し、これらの原材料を３本ロールにて、分散混練し真空下脱泡処理をして液状封止樹脂組成物を得た。次に、得られた液状封止樹脂組成物を用いて接着性、靱性値の尺度として破壊エネルギー及び信頼性試験を行った。
【００２０】
各試験の方法は次のとおりである。
１）接着性；ソルダーレジスト（太陽インキ社製、ＰＳＲ４０００ＡＵＳ０５／ＣＡ−４０ＡＵＳ２）が塗布されたガラス−エポキシ基板に液状封止樹脂組成物を塗布し、上から６ｘ６ｍｍのチップをマウントし、１５０℃、３時間で硬化させ、２００℃のホットプレートに載置しダイシェアー強度を測定した。
２）弾性率；幅１０ｍｍ、厚み４ｍｍ、長さ１３ｍｍの試験片を作製し（試験片の硬化条件：１５０℃，３時間）、万能試験機を用いて曲げ試験を行い、ひずみ−応力グラフより計算し求めた。
３）ガラス転移温度；幅４ｍｍ、厚み４ｍｍ、長さ４ｍｍの試験片を作製し（試験片の硬化条件：１５０℃，３時間）、ＴＭＡ（熱機械測定装置）によって測定を行い、温度−熱膨張率のグラフよりガラス転移温度を測定した。
【００２１】
４）信頼性−１；ＢＴ基板製の１５ｍｍ角のシリコンチップがマウントされたＢＧＡ基板に液状封止樹脂組成物を塗布し（キャビティサイズ：２５ｍｍｘ２５ｍｍｘ１ｍｍｔ）、１５０℃、３時間の条件で硬化させて、試験片を作製した。次に、Ｔ／Ｃ処理（−５５℃／３０分←→１２５℃／３０分、１０００サイクル）を施した後、超音波探傷機（ＳＡＴ）にて半導体チップとプリント基板界面との剥離、クラックの有無を確認した。試験に用いたサンプル数は１０個である。
５）信頼性−２；ＢＴ基板製の１５ｍｍ角のシリコンチップがマウントされたＢＧＡ基板に液状封止樹脂組成物を塗布し（キャビティサイズ：２５ｍｍｘ２５ｍｍｘ１ｍｍｔ）、１５０℃、３時間の条件で硬化させて、試験片を作製した。次に、Ｔ／Ｃ処理（−６５℃／３０分←→１５０℃／３０分、１０００サイクル）を施した後、超音波探傷機（ＳＡＴ）にて半導体チップとプリント基板界面との剥離、クラックの有無を確認した。試験に用いたサンプル数は１０個である。
【００２２】
６）信頼性−３；上記の信頼性−１と同じ条件で作製したテストピース１０個を、８５℃、８５％ＲＨの条件で７２時間の湿度処理を施したのち、ＩＲリフロー（最大温度２４０℃、９０秒）にて２回処理した後、ＳＡＴにて剥離、クラックの有無を確認した。
【００２３】
測定した結果を表１に示す。
【表１】
0003622951.tif 000003
【００２４】
【発明の効果】
本発明の液状封止樹脂組成物は、低応力性を有し、耐半田クラック、Ｔ／Ｃ試験を満足し、信頼性の高い液状樹脂組成物であり、半導体装置である。