(57)【要約】【課題】圧縮成形してなる半導体装置において、ワイヤ流れ率が低く、樹脂漏れの少ない、成形性に優れた粉粒状半導体封止用樹脂組成物および半導体装置を提供する。【解決手段】（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）球状シリカを必須成分とする粉粒状半導体封止用樹脂組成物であって、（Ｄ）球状シリカが、樹脂組成物中に８０質量％以上９５質量％未満含有されており、かつ、その粒度分布を所定の範囲とし、粉粒状半導体封止用樹脂組成物を、加熱溶融させた後の溶融表面から得られた輝度値のヒストグラムにおいて、歪度が０以上２．５未満であり、尖度が０以上５未満である粉粒状半導体封止用樹脂組成物および該樹脂組成物を用いて得られる半導体装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）球状シリカを必須成分とする粉粒状半導体封止用樹脂組成物であって、
前記（Ｄ）球状シリカが、樹脂組成物中に８０質量％以上９５質量％未満含有されており、かつ、その含有量の内訳が、（Ｄ１）粒径５μｍ未満の球状シリカが１５〜３０質量％、（Ｄ２）粒径５μｍ以上５０μｍ未満の球状シリカが５５〜８０質量％、（Ｄ３）粒径５０μｍ以上の球状シリカが５〜２０質量％であり、
さらに、前記（Ｄ１）粒径５μｍ未満の球状シリカと、前記（Ｄ２）粒径５μｍ以上５０μｍ未満の球状シリカの含有量の比率｛（Ｄ１）の含有量／（Ｄ２）の含有量｝が０．１５から０．５０であって、
前記粉粒状半導体封止用樹脂組成物を、加熱溶融させた後の溶融表面のデジタル画像から得られた輝度値のヒストグラムにおいて、歪度が０以上２．５未満であり、尖度が０以上５未満であることを特徴とする粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
【請求項２】
前記ヒストグラムから得られた次の数式（Ａ）で表わされる最頻値と中央値間の傾きａが、−０．７５％以上−０．１５％以下であることを特徴とする請求項１記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
ａ＝（最頻値頻度（％）−中央値頻度（％））／（最頻値輝度−中央値輝度）      …（Ａ）
（式中、最頻値輝度、中央値輝度は、それぞれ、出現頻度の最も多い値（最頻値）における輝度、輝度値を大きい順又は小さい順に並べたときの真ん中になる値（中央値）における輝度であり、最頻値頻度（％）および中央値頻度（％）は、それぞれ、各輝度の頻度の総数を１００％としたときの、最頻値における出現頻度の相対値（％）、中央値における出現頻度の相対値（％）、である。）
【請求項３】
前記（Ｂ）フェノール樹脂が、次の一般式（１）で表される窒素含有フェノール樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
【化１】
2014118461.tif 000010
（式中、Ｒ１は次の一般式（１−１）又は（１−２）で表される基であり、
【化２】
2014118461.tif 000011
Ｒ２は次の一般式（１−３）又は（１−４）で表される基であり、
【化３】
2014118461.tif 000012
これらＲ１およびＲ２は互いに同じ骨格の一価と二価の基であってもよいし、異なる骨格の一価と二価の基であってもよい。また、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ、水素原子、アルキル基またはアルコキシル基であり、互いに同一であっても異なってもよい。また、ｎは１〜５の整数である。）
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を使用し、半導体素子を圧縮成形により封止してなることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を製造する際に用いられる半導体素子の封止材料である粉粒状半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いて得られる樹脂封止型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品のプリント配線板への高密度実装化に伴い、半導体装置は従来よく用いられているピン挿入型のパッケージから、表面実装型のパッケージが主流に変わってきている。表面実装型のＩＣ、ＬＳＩ等は、高実装密度化した薄型、小型のパッケージになっており、素子のパッケージに対する占有体積も大きくなり、パッケージの肉厚は非常に薄くなってきている。また、素子の多機能化、大容量化によって、チップ面積の増大、多ピン化が進み、さらにはパッド数の増大によって、パッドピッチの縮小化とパッド寸法の縮小化、いわゆる狭パッドピッチ化も進んでいる。
【０００３】
しかし、半導体素子を搭載する基板においては半導体素子ほどの電極間隔の狭ピッチ化ができないため、半導体素子から引き出すワイヤ長を長くするか、またはワイヤを紐線化することにより多端子化に対応している。しかし、ワイヤが細くなると、後の樹脂封止工程において、ワイヤが樹脂の注入圧力により流され易くなる。特に、サイド・ゲート方式ではこの傾向が著しい。
【０００４】
そのため、半導体チップなどの電子素子を樹脂封止する方法として、いわゆる圧縮成形法が用いられるようになってきている（特許文献１、２参照）。この圧縮成形法においては、金型内に保持された被封止物（例えば、半導体チップなどの電子素子が設けられた基板など）に対向させるようにして粉粒状樹脂組成物を供給し、被封止物と粉粒状樹脂組成物とを圧縮することで樹脂封止を行うようにしている。
【０００５】
このように圧縮成形法によれば、溶融した粉粒状樹脂が被封止物の主面と略平行な方向に流動するため、流動量を少なくすることができ、樹脂の流れによる被封止物の破損を低減させることができる。特に、ワイヤボンディングされた配線などが樹脂の流れによる破損を低減させることに有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７９５９９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５３１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電子部品パッケージの肉厚が薄くなり、長く、細線化したワイヤによって接続された半導体素子では、ワイヤ変形発生のおそれが大きくなり、より融け性や流動性の良好な粉粒状半導体封止用樹脂組成物が求められていた。
【０００８】
ところが、粉粒状半導体封止用樹脂組成物の融け性や流動性を向上させることによって、ワイヤ変形発生は抑制されるが、粉粒状半導体封止用樹脂組成物の融け性や流動性が向上すると、半導体装置成形時の減圧下において、加熱溶融した樹脂の飛散による、いわゆる「樹脂漏れ」という不具合現象の発生する可能性が高くなる。
【０００９】
そこで、本発明は、融け性や流動性に優れながら、かつ、樹脂漏れを防止できる新規な粉粒状半導体封止用樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、粉粒状半導体封止用樹脂組成物の融け性の指標を定め、融け性を特定の範囲に規定することによって、ワイヤ変形の低減や樹脂漏れを抑制することを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物は、（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）球状シリカを必須成分とする粉粒状半導体封止用樹脂組成物であって、前記（Ｄ）球状シリカが、樹脂組成物中に８０質量％以上９５質量％未満含有されており、かつ、その含有量の内訳が、（Ｄ１）粒径５μｍ未満の球状シリカが１５〜３０質量％、（Ｄ２）粒径５μｍ以上５０μｍ未満の球状シリカが５５〜８０質量％、（Ｄ３）粒径５０μｍ以上の球状シリカが５〜２０質量％であり、さらに、前記（Ｄ１）粒径５μｍ未満の球状シリカと、前記（Ｄ２）粒径５μｍ以上５０μｍ未満の球状シリカの含有量の比率｛（Ｄ１）の含有量／（Ｄ２）の含有量｝が０．１５から０．５０であって、前記粉粒状半導体封止用樹脂組成物を、加熱溶融させた後の溶融表面のデジタル画像から得られた輝度値のヒストグラムにおいて、歪度が０以上２．５未満であり、尖度が０以上５未満であることを特徴とする。
【００１２】
ここで、さらに、次の式（Ａ）で表わされる最頻値と中央値間の傾きａが、−０．７５％以上−０．１５％以下であることが好ましい。
ａ＝（最頻値頻度（％）−中央値頻度（％））／（最頻値輝度−中央値輝度）      …（Ａ）
（式中、最頻値輝度、中央値輝度は、それぞれ、出現頻度の最も多い値（最頻値）における輝度、輝度値を大きい順又は小さい順に並べたときの真ん中になる値（中央値）における輝度であり、最頻値頻度（％）および中央値頻度（％）は、それぞれ、各輝度の頻度の総数を１００％としたときの、最頻値における出現頻度の相対値（％）、中央値における出現頻度の相対値（％）、である。）
【００１３】
また、本発明の半導体装置は、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を使用し、半導体素子を圧縮成形により封止してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物によれば、樹脂組成物の融け性、および流動性を所望の特性とし、成形時、溶融樹脂によるワイヤ流れ率が極めて低く、また樹脂漏れが少ない、成形性に優れた封止を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置によれば、上記粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて封止しているため、信頼性の良好な樹脂封止型の半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の輝度値のヒストグラムを示した図である。
【図２】実施例２の輝度値のヒストグラムを示した図である。
【図３】実施例３の輝度値のヒストグラムを示した図である。
【図４】比較例１の輝度値のヒストグラムを示した図である。
【図５】比較例２の輝度値のヒストグラムを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明で使用する（Ａ）成分のビフェニル型エポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂であれば特に限定されずに用いることができる。なお、本発明におけるビフェニル骨格には、ビフェニル環のうち少なくとも一方の芳香族環を水素添加してなるものも含まれる。
【００１９】
たとえば、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニルまたは４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラメチルビフェニルを主成分とするエポキシ樹脂、エピクロルヒドリンと４，４´−ビフェノールまたは４，４´−（３，３´，５，５´−テトラメチル）ビフェノールのようなビフェノール化合物とを反応させて得られるエポキシ樹脂等が挙げられる。なかでも、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラメチルビフェニル、４，４´−ジヒドロキシ−３，３´，５，５´−テトラメチルビフェニルのグリシジルエーテルを主成分とするエポキシ樹脂が好ましい。
【００２０】
具体的には、ビフェニル型エポキシ樹脂として、三菱化学株式会社製のＹＸ−４０００（エポキシ当量１８５）、ＹＸ−４０００Ｈ（エポキシ当量１９３）や、両端にアラルキル骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂として、日本化薬社製のビフェニル型エポキシ樹脂であるＮＣ−３０００（エポキシ当量２７３）、ＮＣ−３０００Ｈ（エポキシ当量２８８）などが挙げられる。
【００２１】
ビフェニル型エポキシ樹脂の採用によって、後述する（Ｄ）成分の球状シリカを高い含有量で配合しても溶融粘度を最適範囲に維持することができ、さらに耐熱性に優れる半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。
【００２２】
次に、本発明で使用する（Ｂ）成分のフェノール樹脂としては、１分子当たり２個以上のフェノール性水酸基を有し、上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂を硬化させることができるものであって、半導体素子の封止用材料として一般に用いられるものであれば特に制限されるものではない。
【００２３】
このような（Ｂ）成分のフェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、アラルキル型フェノール樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、シクロペンタジエン型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組合わせて用いてもよい。これらの中でも、流動注、難燃性の観点から、次の一般式（１）で表される窒素含有フェノール樹脂が好適なものとして挙げられる。
【００２４】
【化１】
2014118461.tif 000002
（式中、Ｒ１は次の一般式（１−１）又は（１−２）で表される基であり、
【化２】
2014118461.tif 000003
Ｒ２は次の一般式（１−３）又は（１−４）で表される基であり、
【化３】
2014118461.tif 000004
これらＲ１およびＲ２は互いに同じ骨格の一価と二価の基であってもよいし、異なる骨格の一価と二価の基であってもよい。また、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ、水素原子、アルキル基またはアルコキシル基であり、互いに同一であっても異なってもよい。また、ｎは１〜５の整数である。）
【００２５】
上記化学式（１）で表される化合物は、たとえば、Ｒ１が上記（１−１）、Ｒ２が（１−３）でＲ３及びＲ４が共に水素原子の場合、酸性触媒の存在下、イミダゾリジリノン、フェノール、およびホルムアルデヒドを原料として下記の反応式のように合成することができる。
【００２６】
【化４】
2014118461.tif 000005
【００２７】
上記置換基としては、原料の入手のし易さという観点から、Ｒ１が（１−１）、Ｒ２が（１−３）が好ましく、さらに、Ｒ３、Ｒ４が水素原子であることが好ましい。また、Ｒ３、Ｒ４がアルキル基の場合は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられ、メチル基であることが好ましい。Ｒ３、Ｒ４がアルコキシ基の場合は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられ、メトキシ基であることが好ましい。ｎは、１〜５の整数である。ｎがこの範囲内であることにより、難燃性と成形性のバランスの点で優れる。
【００２８】
また、一般式（１）で表わされる化合物は市販品を使用することができる。市販品としては、昭和電工社製の窒素変性フェノール化合物であるＴＡＭ−００５等が挙げられる。
【００２９】
本発明の成形材料における（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂の含有割合は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂中のエポキシ基１個に対して、（Ｂ）成分のフェノール樹脂中のフェノール性水酸基が好ましくは０．５個以上１．６個以下、より好ましくは０．６個以上１．４個以下となるように選定される。（Ａ）エポキシ樹脂中のエポキシ基１個に対して（Ｂ）フェノール樹脂中のフェノール性水酸基が０．５個以上であれば硬化物のガラス転移温度が良好となり、一方１．６個以下であれば、反応性が良好となると共に、充分な架橋密度を有し、強度の高い硬化物を得ることができる。
【００３０】
次に、（Ｃ）成分の硬化促進剤は、エポキシ樹脂−フェノール硬化系に用いられる硬化促進剤が挙げられ、例えば、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の３級アミン類、２−へプタデシルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩等が挙げられる。なかでも、流動性および成形性が良好であるという観点からイミダゾール類が好ましく、例えば、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−べンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−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、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２´−メチルイミダゾリル−（１´）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２´−ウンデシルイミダゾリル−（１´）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２´−エチル−４´−メチルイミダゾリル−（１´）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２´−メチルイミダゾリル−（１´）］−エチル−ｓ−トリアジン、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、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−フェニルイミダゾリン、１−シアノエチル−２−フェニル−４，５−ジ（２−シアノエトキシ）メチルイミダゾール、１−ドデシル−２−メチル−３−ベンジルイミダゾリウムクロライド、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール塩酸塩および１−ベンジル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト等を挙げることができる。これらイミダゾール類は単独または２種以上混合して使用することができる。
【００３１】
この（Ｃ）成分の硬化促進剤の配合量は、（Ａ）成分のビフェニル型エポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂の合計量１００質量部に対して、通常、３．０〜１０．０質量部程度、好ましくは４．０〜９．０質量部、より好ましくは５．０〜８．０質量部の範囲で選定される。
【００３２】
次に、本発明における（Ｄ）成分の球状シリカは、エポキシ樹脂に配合される無機充填材としての球状シリカであればよい。この（Ｄ）成分の球状シリカの全樹脂組成物中の配合割合は８０質量％〜９５質量％であることを要し、好ましくは、８５質量％〜９３質量％である。球状シリカの配合割合が樹脂組成物全体の８０質量％未満では、線膨張係数が増大して成形品の寸法精度、耐湿性、機械的強度、などが低下する。逆に、９５質量％を超えると、溶融粘度が増大して流動性が低下したり、成形性が低下したりと実用が困難になってしまう。
【００３３】
また、本発明における（Ｄ）成分の球状シリカは、（Ｄ１）粒径５μｍ未満の球状シリカ、（Ｄ２）粒径５μｍ以上５０μｍ未満の球状シリカ、（Ｄ３）粒径５０μｍ以上の球状シリカ、の３種類の粒径範囲のものが含有され、これらの球状シリカを樹脂組成物中に所定の配合割合としている。
【００３４】
すなわち、（Ｄ）球状シリカ全体としては上記配合割合であるが、その内訳は、樹脂組成物中に（Ｄ１）粒径５μｍ未満の球状シリカを１５〜３０質量％、（Ｄ２）粒径５μｍ以上５０μｍ未満の球状シリカを５５〜８０質量％、（Ｄ３）粒径５０μｍ以上の球状シリカを５〜２０質量％含有するものである。このような粒径範囲のものが混合された球状シリカとしては、例えば、ＦＢ−９４０、ＦＢ−８７５、ＦＢ−１０５（以上、電気化学工業社製、商品名）、ＭＳＲ８０３０（龍森（株）社製、商品名）等が挙げられる。また、上記配合割合を満たすものであれば、上記の市販品の２種以上を混合したり、単一の粒度を有する球状シリカを混合したり、してもよい。
【００３５】
（Ｄ）球状シリカの粒径による配合割合が上記の範囲にあると、粉粒状半導体封止用樹脂組成物は良好な融け性を示し、このような粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いることで、ワイヤ流れや樹脂漏れ等の不具合の発生を抑制した半導体装置を得ることができる。
【００３６】
（Ｄ１）粒径５μｍ未満の球状シリカが１５質量％より少なく、かつ、（Ｄ３）粒径５０μｍ以上の球状シリカが２０質量％よりも多く含有すると、粉粒状樹脂組成物を加熱溶融させた後の溶融表面のデジタル画像から得られた輝度値のヒストグラムは歪度と尖度が大きくなる傾向にあり、粉粒状樹脂組成物の融解性が高過ぎて、下型のキャビティ内に供給する際や、減圧下において加熱溶融化された樹脂が飛散する、いわゆる「樹脂漏れ」が発生しやすくなるおそれがあるため好ましくない。
【００３７】
また、（Ｄ１）粒径５μｍ未満の球状シリカが３０質量％よりも多く、かつ、（Ｄ３）粒径５０μｍ以上の球状シリカが５質量％よりも少ないと、上記輝度値のヒストグラムは歪度が大きく、尖度が小さくなる傾向にあり、粉粒状半導体封止用樹脂組成物の融解性が低いためワイヤ流れ性が悪化する傾向にある。
【００３８】
さらに、（Ｄ１）粒径５μｍ未満の球状シリカと、（Ｄ２）粒径５μｍ以上５０μｍ未満の球状シリカの含有量の比率｛（Ｄ１）の含有量／（Ｄ２）の含有量｝が０．１５〜０．５０の間にあることが好ましい。｛（Ｄ１）の含有量／（Ｄ２）の含有量｝が０．１５よりも小さいと、上記輝度値のヒストグラムは歪度と尖度が大きくなる傾向にあり、粉粒状樹脂組成物の融解性が低くワイヤ流れ性が悪化する傾向にある。また、｛（Ｄ１）の含有量／（Ｄ２）の含有量｝が０．５０よりも大きいと、上記輝度値のヒストグラムは歪度が大きく、尖度が小さくなる傾向にあり、粉粒状樹脂組成物の融解性が高く、下型のキャビティ内に供給する際や、減圧下において加熱溶融化された樹脂が飛散する、いわゆる「樹脂漏れ」が発生しやすくなるおそれがあるため好ましくない。
【００３９】
なお、この（Ｄ）成分の球状シリカの粒径は、レーザー回折・散乱法により求められ、例えば、レーザー回折・散乱式粒度分布測定機（（株）堀場製作所製、商品名：ＬＡ−９２０）により取得できる。
【００４０】
また、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物中には、以上の各成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合されるカップリング剤、合成ワックス、天然ワックス、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩等の離型剤、カーボンブラック、コバルトブルーなどの着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴムなどの改質剤、ハイドロタルサイト類、イオン捕捉剤などの添加成分を配合することができる。
【００４１】
カップリング剤としては、エポキシシラン系、アミノシラン系、ウレイドシラン系、ビニルシラン系、アルキルシラン系、有機チタネート系、アルミニウムアルコレート系などのカップリング剤が使用される。これらは単独または２種以上混合して使用することができる。難燃性および硬化性の観点からは、なかでも、アミノシラン系カップリング剤が好ましく、特に、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシランなどが好ましい。
【００４２】
上記添加成分の配合量は半導体封止用樹脂組成物中、それぞれ、０．０１〜３質量％程度、好ましくは０．０５〜１質量％程度である。
【００４３】
本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を調製するにあたっては、上記したような（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）球状シリカ、および、前述した必要に応じて配合される各種添加成分を、ミキサーなどによって十分に混合した後、熱ロール、ニーダ等により加熱溶融混合処理を行い、ついで冷却固化させ適当な大きさに粉砕した後、粉砕物を篩にかけて分級する。
【００４４】
本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物の粉砕方法については特に制限されず、一般的な粉砕機を用いることができる。好ましくは、カッティングミル、ボールミル、サイクロンミル、ハンマーミル、振動ミル、カッターミル、グラインダーミルであり、さらに好ましくは、スピードミルである。
【００４５】
さらに、上記粉砕によって得られた半導体封止用樹脂組成物の粉砕物を、篩い分級およびエアー分級によって所定の粒度分布を持つ粒子集合体に調整する分級工程を備えてもよい。例えば、７〜５００メッシュ程度の篩を用いて分級すると本発明の樹脂封止型半導体装置に良好に適用できる。
【００４６】
次に本発明の粉粒状半導体封止樹脂組成物の融け性の評価方法について述べる。
【００４７】
まず、粉粒状樹脂組成物をアルミカップなどの所定の容器に入れ、オーブンにて加熱溶融させる。加熱温度は、粉粒状樹脂組成物が溶融する温度以上であれば特に限定されないが、１３０℃以上１８０℃以下が好ましい。
【００４８】
また、加熱時間は粉粒状樹脂組成物が溶融した外観を維持したまま、さらに加熱を続け硬化するまで行うことが好ましい。具体的には、エポキシ樹脂を主成分とする粉粒状半導体封止用樹脂組成物の場合は３分以上１０分以下が好ましい。
【００４９】
次に、粉粒状樹脂組成物を加熱により溶融させた後に、表面状態から輝度情報を取得する。例えば、溶融表面を撮像してデジタル画像を取得し、そのデジタル画像に基づいて輝度情報を取得すればよい。
【００５０】
次いで、撮像した画像の測定対象箇所を複数の小区画に区分し、各区画の輝度情報を取り出し、その輝度情報に基づき輝度のヒストグラムを得る。輝度のヒストグラムは、横軸に輝度をとり、縦軸にその輝度の出現頻度をとる。後述するように、輝度は０から２５５の２５６段階の階調に区分する。縦軸の頻度は、測定対象部位を複数の小区画に区分し、該小区画の総数を標本数としたときの、その輝度の出現頻度を表す。後述するように、デジタル処理によって画像処理を行う場合には、前記の小区画の一つ一つは、一つのピクセル（画素）に相当する。
【００５１】
撮像手段は特に限定されないが、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサ（Coｍplementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）、またはＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）を搭載した撮像機器が好ましい。このような撮像機器としては、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルマイクロスコープ、デジタルスキャナー、などデジタル画像を得られるものならば、特に限定されない。
【００５２】
撮像時の照明については特に限定されないが、得られた輝度データの出現頻度における「最頻値輝度」の値が２０〜６０、より好ましくは３０〜５０の間になるように設定することが好ましい。最頻値輝度の値をこの範囲にすることで正確な歪度や尖度が得られる。
【００５３】
また、照明光源からの照射角度が一方向のみであると、凸部の影により誤差が生じるおそれがあるため、落射照明または複数の照明手段を組み合わせて、影の影響を排除することが好ましい。
【００５４】
また、撮像手段と被測定面との距離は用いるレンズの焦点距離や精度によっても異なるが、２〜５０ｃｍが好ましく、特に５〜２０ｃｍとすることが好ましい。
【００５５】
得られた画像の判定対象箇所を微小区画に区分し、各小区画の輝度データから、ヒストグラムを得る。ここで、画素サイズとしては好ましくは１００ｄｐｉ以上、さらに好ましくは２５０ｄｐｉ以上に区切ることが好ましい。画素サイズが粗いと画素間での輝度の平均化が生ずるために、溶融状態の分布、特に尖度および歪度がヒストグラムに反映されにくくなる傾向にあり、逆に、画素を細かくすると、輝度が細分化されることから、尖度および歪度は大きくなると共に、計算負荷が大きくなる傾向にある。
【００５６】
一般に、画素サイズは粉粒状樹脂組成物の粒径に対して、五分の一程度に設定することが好ましく、これによりヒストグラムを用いて、粉粒状樹脂組成物の溶融状態を適正に把握することができる。
【００５７】
一方、観察する面積としては好ましくは５〜５０ｃｍ２、さらに好ましくは１０〜３０ｃｍ２である。観察面積が狭いと、場所による偏差を拾ってしまい、再現性の良いデータが得られにくい傾向がある。反対に観察面積が広いと、データ量が増え過ぎて解析に時間を要してしまう傾向がある。
【００５８】
複数の小区画に区分された測定対象箇所の輝度情報から得られたヒストグラムを確率分布とみなすと、その形状特徴は平均まわりの一次から四次モーメントとして記述できる。本発明においては、算出されたモーメントの値は、粉粒状樹脂組成物の溶融状態を反映した画像の特徴量として把握することができる。
【００５９】
一次から四次までのモーメントのそれぞれは、「最頻値」および「平均値」、「分散」、「歪度」ならびに「尖度」である。一般に最頻値と平均値との差が大きいほど、「分散」、「歪度」および「尖度」の値は大きくなる。
【００６０】
一般に、粉粒状半導体封止用樹脂組成物の溶融状態のヒストグラムは、最頻値の左側のシャドー側（輝度が０）は、樹脂表面が溶融し、光沢を帯びた部分であり、黒色で表示される。この領域は輝度の頻度値が大きく、分布の幅が急峻な形状となる。
【００６１】
これに対して、最頻値の右側のハイライト側（輝度が２５５）は溶融または濡れ広がりが不十分であり、表面が梨地状に近く、光が乱反射しているため、多段階調の白色系で表示される。この領域は検出される輝度の頻度値が小さく、輝度の幅が広く、右方向に長く裾を引いた形状となっている。
【００６２】
例えば、融け性の良好な粉粒状樹脂組成物（例えば、図２）では、樹脂組成物の表面が溶融し、光沢を帯びた部分であるシャドー側の比率が多くなることによって、分布の形状は最頻値に収斂すると同時に、検出される輝度のレンジは広くなり、頻度値の傾きは大きくなり、特に最頻値から中央値にかけての傾きは急峻となる。
【００６３】
これに対して融け性に劣る粉粒状樹脂組成物（例えば、図５）では、融け性の良好な粉粒状樹脂組成物に比較して、頻度値の傾きが緩やかになり、検出される輝度のレンジも狭くなる傾向にある。
【００６４】
三次のモーメントである歪度は、分布の非対称性を示す指標であり、次の数式（Ｂ）で定義される。この歪度は、上記ヒストグラムにおいて、頻度値が平均のまわりに対称に分布していない度合いを示す尺度である。
【００６５】
【数１】
2014118461.tif 000006
【００６６】
上記定義の式から、頻度値が平均を中心にして対称であれば歪度は０となり、右方遠くに裾が長く伸び左に偏った分布では、歪度は正の方向に大きくなり（正の非対称分布）、逆に、左方遠くに裾が長く伸び右に偏った分布では、歪度は負の方向に大きくなる（負の非対称分布）。
【００６７】
本発明者らの検討の結果、一般に粉粒状樹脂組成物は正の非対称分布を示し、融け性や流動性の良好な粉粒状樹脂組成物では、歪度が正の方向に大きくなり、溶融しにくい粉粒状樹脂組成物では、歪度は小さい値となる。
【００６８】
融け性の良好な粉粒状樹脂組成物（例えば、図２）では、検出される輝度値は比較的広いレンジをもち、シャドー側に位置する最頻値に収斂してくることから、歪度は大きい値となる。
【００６９】
これに対して、融け性に劣る粉粒状樹脂組成物（例えば、図５）では、比較的狭いレンジをもち、最頻値も比較的低い値となり、最頻値からハイライト側へかけての傾きは緩やかとなるため、歪度は小さい値となる。ここで、融け性の程度が特に劣る粉粒状樹脂組成物の場合は、上記と同様に最頻値は低く、頻度値の傾きは緩やかであるが、その一方で検出される輝度のレンジが狭くなることから、歪度は大きな値をとる場合もある。
【００７０】
本発明において、上記ヒストグラムから得られた歪度が、好ましくは０以上２．５以下であり、さらに好ましくは１以上２以下である。この歪度が０より小さいと粉粒状樹脂組成物の融解性が低くワイヤ流れ性が悪化する傾向にあり、２．５より大きいと粉粒状樹脂組成物の融解性が高く、下型のキャビティ内に供給する際や、減圧下において加熱溶融化された樹脂が飛散する、いわゆる「樹脂漏れ」が発生しやすくなるおそれがあるため好ましくない。
【００７１】
四次のモーメントである尖度の値は、頻度分布の尖り具合を表す指標であり、次の数式（Ｃ）で定義され、頻度値が、正規分布であれば０の値となり、中心への集中度が高く正規分布より尖っている場合には正の値に、裾が広く正規分布より扁平になっている場合には負の値となるものである。
【００７２】
【数２】
2014118461.tif 000007
【００７３】
本発明者らの検討の結果、一般に圧縮成形法に最適な粉粒状樹脂組成物では正の値を示す。
【００７４】
融け性の良好な粉粒状樹脂組成物（例えば、図２）では、検出される輝度値は比較的広いレンジをもち、最頻値に収斂してくることから、尖度は大きい値となる。
【００７５】
これに対して、融け性に劣る粉粒状樹脂組成物（例えば、図５）では、比較的狭いレンジをもち、最頻値も比較的低い値となることから、尖度は小さい値となる。
【００７６】
本発明において、ヒストグラムから得られた尖度が、好ましくは０以上５以下であり、さらに好ましくは１以上４．５以下である。この尖度が０より小さいと粉粒状樹脂組成物の融解性が低くワイヤ流れ性が悪化する傾句にあり、５より大きいと粉粒状樹脂組成物の融解性が高く、下型のキャビティ内に供給する際や、減圧下において加熱溶融化された樹脂が飛散する、いわゆる「樹脂漏れ」が発生しやすくなるおそれがあるため好ましくない。
【００７７】
また、得られたヒストグラムの形状から溶融状態を評価する方法として、頻度値のシャドー側の傾きによって判定することもできる。
【００７８】
例えば、次の式（Ａ）で表わされる最頻値と中央値間の傾きａは、圧縮成形法に最適な粉粒状樹脂組成物の融け性や流動性の指標として有効である。
ａ＝（最頻値頻度（％）−中央値頻度（％））／（最頻値輝度−中央値輝度）      …（Ａ）
（式中、最頻値輝度、中央値輝度は、それぞれ、出現頻度の最も多い値（最頻値）における輝度、輝度値を大きい順又は小さい順に並べたときの真ん中になる値（中央値）における輝度であり、最頻値頻度（％）および中央値頻度（％）は、それぞれ、各輝度の頻度の総数を１００％としたときの、最頻値における出現頻度の相対値（％）、中央値における出現頻度の相対値（％）、である。）
【００７９】
本発明において（Ａ）式で得られる最頻値と中央値間の傾きａは、−０．７５％以上−０．１％以下であることが好ましい。この傾きａが、−０．７５％より小さいと粉粒状樹脂組成物の融解性が高く、下型のキャビティ内に供給する際や、減圧下において加熱溶敵化された樹脂が飛散する、いわゆる「樹脂漏れ」が発生しやすくなるおそれがあり、−０．１％より大きいと粉粒状樹脂組成物の融解性が低くワイヤ流れ性が悪化する傾向にあるため好ましくない。
【００８０】
次に、本発明の粉粒状半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて得られる樹脂封止型半導体装置について述べる。
【００８１】
本発明の樹脂封止型半導体装置は、まず、上型に半導体部品を実装した基板を供給した後、下型のキャビティ内に本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を供給すると共に、上下両型を所要の型締圧力にて型締めすることにより、下型キャビティで加熱溶融化された粉粒状成形材料に半導体部品を浸漬する。次に、下型キャビティ内の加熱溶融化された樹脂をキャビティ底面部材で押圧し、減圧下で、所要の樹脂圧を加えて電子部品を圧縮成形させて樹脂封止を行うことにより得られる。
【００８２】
成形条件は、成形温度１２０〜２００℃、成形圧力２〜２０ＭＰａであることが好ましい。このような成形条件で圧縮成形によって封止することにより本発明の樹脂封止型半導体装置が得られる。
【００８３】
なお、このとき半導体封止用樹脂組成物によって封止される半導体チップの種類は、特に限定されるものではないが、樹脂封止後の半導体装置の厚さが０．２〜１．５ｍｍとなるようなものが好ましい。
【００８４】
このように、本発明の半導体封止用樹脂組成物を用いて圧縮成形法で成形することで、反りが小さく、ワイヤ流れの少ない樹脂封止型の半導体装置を得ることができる。
【実施例】
【００８５】
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００８６】
（実施例１）
［球状シリカ］
粒度分布の異なる球状シリカが混合された５種類の球状シリカ粉末ａ〜ｅを準備し、これらの球状シリカ粉末について、粒度分布をレーザー回折式粒度分布測定装置（（株）島津製作所製のＳＡＬＤ−２２００）を用いて測定し、（Ｄ１）粒径が５μｍ未満の粒子、（Ｄ２）粒径が５μｍ以上５０μｍ以下の粒子および（Ｄ３）粒径が５０μｍを超える粒子の含有割合を質量基準で求め、表１に示した。なお、用意した球状シリカは、球状シリカａ（株式会社電気化学工業社製、商品名：ＦＢ−１０５ＦＣ；メジアン径１６μｍ）、球状シリカｂ（株式会社龍森社製、商品名：ＭＳＲ−８０３０；メジアン径１４μｍ）、球状シリカｃ（株式会社電気化学工業社製、商品名：ＦＢ−８７５ＦＣ；メジアン径２０μｍ）、球状シリカｄ（株式会社マイクロン社製、商品名：Ｓ−１４０；メジアン径３１μｍ）、球状シリカｅ（株式会社電気化学工業社製、商品名：ＦＢ−５６０；メジアン径１７μｍ）、である。
【００８７】
【表１】
2014118461.tif 000008
【００８８】
（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂としてＹＸ−４０００ＨＫ（三菱化学株式会社、商品名；エポキシ当量１９３）５．１質量部、（Ｂ）フェノール樹脂としてＴＡＭ−００５（昭和電工株式会社製、商品名；水酸基当量１４８）３．９質量部、（Ｃ）硬化促進剤として２−フェニル−４−ヒドロキシメチル−５−メチルイミダゾール２Ｐ４ＭＨＺ（四国化成株式会社製、商品名）０．６６質量部、（Ｄ）球状シリカとして無機充填材ａ  ９０質量部、その他成分として、シランカップリング剤３−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン（東レ株式会社製、商品名：Ｚ−６８８３）０．３質量部、カーボンブラック（三菱化学株式会社製、商品名：ＭＡ−１００）０．２５質量部、およびカルナバワックス０．０５質量部、を常温で混合し、次いで、１２０℃で加熱混練した。冷却後、スピードミルを用いて粉砕した後、篩を通過させて粒径０．２〜２．０ｍｍの粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得た。
【００８９】
（実施例２）
（Ｄ）球状シリカとして無機充填材ｂ  ９０質量部、を使用した以外は実施例１と同様にして粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得た。
【００９０】
（実施例３）
（Ｄ）球状シリカとして無機充填材ｃ  ９０質量部、を使用した以外は実施例１と同様にして粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得た。下記特性評価規準に基いて判定した結果を表１に示した。
【００９１】
（比較例１）
（Ｄ）球状シリカとして無機充填材ｄ  ９０質量部を使用した以外は実施例１と同様にして粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得た。下記特性評価規準に基いて判定した結果を表１に示した。
【００９２】
（比較例２）
（Ｄ）球状シリカとして無機充填材ｅ  ９０質量部、を使用した以外は実施例１と同様にして粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得た。下記特性評価規準に基いて判定した結果を表１に示した。
【００９３】
（試験例）
実施例１〜３、比較例１〜２で得られた粉粒状半導体封止用樹脂組成物について、その組成を質量基準で表し、さらに、融け性、成形性、樹脂漏れ、ワイヤ流れの各特性について、下記特性評価規準に基づいて判定し、その結果を併せて表２に示した。
【００９４】
【表２】
2014118461.tif 000009
【００９５】
（特性評価の判定基準）
［融け性］
粉粒状半導体封止用エポキシ樹脂組成物５ｇを直径５０ｍｍのアルミカップに入れ、１７５℃のオーブンにて１０分間加熱溶融させた後、溶融した樹脂組成物の中央部直径約４２ｍｍ（１＋２／３インチ）を３００ｄｐｉの解像度でカラー撮像して、直径５００ｐｉｘｅｌの円の輝度情報を取得する。
【００９６】
演算処理により、歪度、尖度、次の数式（Ａ）で得られる最頻値と中央値間の傾きａを求めた。
ａ＝（最頻値頻度（％）−中央値頻度（％））／（最頻値輝度−中央値輝度）      …（Ａ）
【００９７】
［成形性］
粉粒状半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、ＦＢＧＡ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ）を、１７５℃で、２分間圧縮成形した後、成形物の表面における「巣」の発生を観察し、下記判定基準で評価した。
○：外観異常（ボイドまたは巣）の発生がない
×：外観異常（ボイドまたは巣）の発生がある
【００９８】
［樹脂漏れ］
粉粒状半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、ＦＢＧＡ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ）を、１７５℃で、２分間圧縮成形した後、金型周辺部への樹脂漏れ（飛散）を観察し、下記判定基準で評価した。
○：樹脂漏れの発生なし
×：樹脂漏れの発生あり
【００９９】
［ワイヤ流れ率］
ＦＢＧＡを封止した後、Ｘ線検査装置（ポニー工業株式会社製）にてワイヤの変形を観察し、最大変形部のワイヤ流れ率を測定し、下記判定基準で評価した。
○：３％未満
×：３％以上
【０１００】
以上より、本発明の粉粒状半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、溶融したときの表面状態のヒストグラムの尖度および歪度を所定の範囲となるようにすることで、融け性および流動性を良好な範囲とでき、成形時、溶融樹脂によるワイヤ流れ率が極めて低く、また樹脂漏れが少なく、成形性に優れたものとなることがわかった。
【図１】
2014118461.tif 000013
【図２】
2014118461.tif 000014
【図３】
2014118461.tif 000015
【図４】
2014118461.tif 000016
【図５】
2014118461.tif 000017