(57)【要約】【課題】ファインピッチ化された半導体素子を有するパッケージからなる半導体装置に対応し、カーボンブラックの分散性が良好で絶縁性に優れ、かつ低コストの封止用エポキシ樹脂組成物、また、それにより封止された信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】（Ａ）１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０２〜０．２０Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂、（Ｂ）１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０６〜０．３Ｐａ・ｓのフェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）球状シリカおよび（Ｅ）平均粒子径が１０〜４０ｎｍであり、水で抽出したときの抽出液のｐＨが６．０以下であるカーボンブラックを含む、封止用樹脂組成物及びそれを用いて半導体素子を封止してなる半導体装置である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０２〜０．２０Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂、（Ｂ）１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０６〜０．３Ｐａ・ｓのフェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）球状シリカおよび（Ｅ）平均粒子径が１０〜４０ｎｍであり、水で抽出したときの抽出液のｐＨが６．０以下であるカーボンブラックを含む、封止用樹脂組成物。
【請求項２】
前記（Ａ）エポキシ樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂である、請求項１に記載の封止用樹脂組成物。
【請求項３】
前記（Ｂ）フェノール樹脂がザイログ型フェノール樹脂である、請求項１又は２に記載の封止用樹脂組成物。
【請求項４】
前記（Ｃ）硬化促進剤が２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールである、請求項１〜３のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
【請求項５】
前記封止用樹脂組成物が、さらに（Ｆ）ハイドロタルサイトを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
【請求項６】
前記封止用樹脂組成物の全量に対する、
（Ａ）成分の含有量が３〜２０質量％、（Ｂ）成分の含有量が１〜１１質量％、（Ｃ）成分の硬化促進剤が０．０１〜５質量％、（Ｄ）成分の含有量が７０〜９４質量％および（Ｅ）成分の含有量が０．０５〜１．０質量％である、請求項１〜５のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の封止用樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の封止に関し、特にファインピッチ化された半導体素子の封止に用いるエポキシ樹脂組成物及びこの組成物を用いて半導体素子を封止してなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子等の電気・電子部品には、熱硬化性樹脂による封止が広く行われており、封止用樹脂としては、エポキシ樹脂が一般に用いられている。特に、フェノール樹脂を硬化剤とし、シリカ粉末のような無機充填剤などを配合したエポキシ樹脂組成物は、成形性や信頼性に優れ、かつ安価であることから、広く用いられている。一方、このような封止用エポキシ樹脂組成物においては、外光による半導体素子等の動作不良を防止する目的で、それらを吸収又は隠蔽するカーボンブラック等の着色剤が配合されている。
【０００３】
ところで、近年、半導体素子の高集積化、高速化、小型化、多機能化等が求められていることに加えて、設計技術や製造技術が進歩したことにより、配線の微細化（ファインピッチ化）が進められており、その結果、着色剤として封止材に含有される力−ボンブラックが、インナーリード間や接続ピン間またはワイヤー間などに挟まり、リーク不良などの絶縁不良を引き起こすという問題が生じてきている。
【０００４】
そこで、このようなカーボンブラックに起因する絶縁不良を防止するために、カーボンブラックの代替物質としてアゾ染料等の有機染料を使用することが検討されている。しかしながら、通常、有機染料は耐熱性が低いため、封止後の半導体組み立て工程における熱処理により分解し、外光の隠ぺい率が大幅に低下するという問題があった。
このため、カーボンブラックを樹脂被覆することにより絶縁化する方法、あるいは、篩により粗粒分をカットする方法、予備混練による粗粒壊砕等の方法でカーボンブラックを微細化する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−００２８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カーボンブラックを樹脂被覆する方法は、製造工程が複雑である。また、カーボンブラックの粗粒分をカットする方法は、カット工程に非常に時間がかかる。そのため、いずれも前記処理工程を含めた封止用樹脂組成物の製造コストが割高になるという問題があった。一方、カーボンブラックを予備混練する方法では、予備混練により得られる組成物（マスターバッチ）の溶融粘度が非常に高くなるため、封止用エポキシ樹脂組成物の調製工程においてマスターバッチをエポキシ樹脂に均一分散させることが難しいという問題があった。さらに、ファインピッチ化された半導体素子を有するパッケージにおいては、接続ピンやパッド、ワイヤーなどの間隔が狭くなるため、樹脂を加熱溶融し流動させた際に、前記半導体素子の各構成部品間に充分に前記樹脂がいきわたるように、封止材として、溶融粘度の低い樹脂を主剤とするエポキシ樹脂組成物を使用しているため、このような低粘度のエポキシ樹脂組成物の調製に際しては、混練時に樹脂組成物にトルクがかかりにくくなり、カーボンブラックの分散の均一性がより得られ難くなっていた。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、ファインピッチ化された半導体素子を有するパッケージからなる半導体装置に対応し、カーボンブラックの分散性が良好で絶縁性に優れ、かつ低コストの封止用エポキシ樹脂組成物、また、それにより封止された信頼性の高い半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の低粘度領域のエポキシ樹脂およびフェノール樹脂を用いた封止樹脂において、水を用いた抽出液が特定のｐＨ、かつ特定の粒径を有するカーボンブラックを配合することにより、カーボンブラックの分散性を大幅に向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下の封止用樹脂組成物及び半導体装置を提供するものである。
（１）（Ａ）１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０２〜０．２０Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂、（Ｂ）１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０６〜０．３Ｐａ・ｓのフェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）球状シリカおよび（Ｅ）平均粒子径が１０〜４０ｎｍであり、水で抽出したときの抽出液のｐＨが６．０以下であるカーボンブラックを含む、封止用樹脂組成物。
（２）前記（Ａ）エポキシ樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂である、上記（１）に記載の封止用樹脂組成物。
（３）前記（Ｂ）フェノール樹脂がザイログ型フェノール樹脂である、上記（１）又は（２）に記載の封止用樹脂組成物。
（４）前記（Ｃ）硬化促進剤が２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールである、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
（５）前記封止用樹脂組成物が、さらに（Ｆ）ハイドロタルサイトを含む、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
（６）前記封止用樹脂組成物の全量に対する、（Ａ）成分の含有量が３〜２０質量％、（Ｂ）成分の含有量が１〜１１質量％、（Ｃ）成分の硬化促進剤が０．０１〜５質量％、（Ｄ）成分の含有量が７０〜９４質量％および（Ｅ）成分の含有量が０．０５〜１．０質量％である、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の封止用樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる、半導体装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の封止用樹脂組成物は、樹脂組成物の溶融粘度が低くカーボンブラックの分散性が高いため、ファインピッチ化された半導体素子の封止材として使用した場合、樹脂封止時のワイヤー流れの発生、リーク不良などの絶縁不良の発生が抑制され、かつＨＡＳＴ試験等の苛酷な試験にも耐えうる信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を歩留まり良く提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［封止用樹脂組成物］
本発明の封止用樹脂組成物は、（Ａ）１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０２〜０．２０Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂、（Ｂ）１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０６〜０．３Ｐａ・ｓのフェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）球状シリカおよび（Ｅ）平均粒子径が１０〜４０ｎｍであり、水で抽出したときの抽出液のｐＨが６．０以下であるカーボンブラックを含む、封止用樹脂組成物である。
【００１１】
（Ａ）成分であるエポキシ樹脂としては、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０２〜０．２０Ｐａ・ｓであり、好ましくは０．０３〜０．１２Ｐａ・ｓ、より好ましくは０．０４〜０．０７Ｐａ・ｓである。１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０２Ｐａ・ｓ未満であると、ブロッキングや成形品のバリの発生の観点からプロセスマージンが狭くなるため好ましくない。０．２０Ｐａ・ｓを越えると、流動性が悪くなり、ワイヤー流れ不良が発生しやすくなるため好ましくない。上記（Ａ）成分および後述する（Ｂ）成分の１５０℃のＩＣＩ粘度は、ＩＣＩ粘度計（ＡＳＴＭ  Ｄ４２８７、米国試験材料協会規格に準拠）として知られるコーンプレート粘度計（東亜工業社製、型名：ＣＶ−１）で測定した。
【００１２】
具体的には、一般に半導体素子の封止用に使用されているエポキシ樹脂を使用することができるが、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものが好ましく、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂や、下記一般式（１）で示されるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、一般式（２）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、一般式（３）で示されるビフェニル型エポキシ樹脂、一般式（４）で示されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、一般式（５）で示される多官能型エポキシ樹脂、さらに一般式（６）〜（８）で示されるナフタレン骨格含有エポキシ樹脂等が好ましく使用される。この中で、より耐熱性の高いビスフェノールＡ型エポキシ樹脂がより好ましく用いられる。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【化１】
2014152189.tif 000002
（式中、ｎは１以上の整数を表す。）
【化２】
2014152189.tif 000003
（式中、ｎは１以上の整数を表す。）
【化３】
2014152189.tif 000004
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は水素原子またはアルキル基を表す。）
【化４】
2014152189.tif 000005
（式中、ｎは１以上の整数を表す。）
【化５】
2014152189.tif 000006
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は水素原子またはアルキル基を表し、ｎは１以上の整数を表す。）
【化６】
2014152189.tif 000007
（式中、ｎは０以上の整数を表す。）
【化７】
2014152189.tif 000008
（式中、ｎは０以上の整数を表す。）
【化８】
2014152189.tif 000009
（式中、ｎは０以上の整数を表す。）
【００１３】
（Ａ）成分の含有量は、封止用樹脂組成物の全量に対して、好ましくは３〜２０質量％であるが、より好ましくは５〜１０質量％、よりさらに好ましくは７〜９質量％である。前記の範囲であれば、成形品のそりや信頼性の観点から成形収縮率の調整がしやすく、吸水量が低くなるため好ましい。
【００１４】
（Ｂ）成分であるフェノール樹脂（硬化剤）としては、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０６〜０．３Ｐａ・ｓであり、好ましくは１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０７〜０．２Ｐａ・ｓ、より好ましくは０．０８〜０．１Ｐａ・ｓである。１５０℃のＩＣＩ粘度が０．０６Ｐａ・ｓ未満であると、ブロッキングや成形品のバリの発生の観点からプロセスマージンが狭くなるため好ましくない。０．３Ｐａ・ｓを越えると、流動性が悪くなり、ワイヤー流れ不良が発生しやすくなるため好ましくない。
【００１５】
（Ｂ）成分であるフェノール樹脂（硬化剤）は、（Ａ）成分であるエポキシ樹脂中のエポキシ基と反応して硬化させ得るものであれば、特に制限されることなく使用できるが、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するものが好ましく、かつ耐湿信頼性などの点から、以下に示すものを使用することが好ましい。
すなわち、例えば、下記一般式（９）で示されるフェノールノボラック樹脂、一般式（１０）で示されるクレゾールノボラック樹脂、一般式（１１）で示されるジシクロペンタ
ジエン変性フェノール樹脂、一般式（１２）で示されるフェノールアラルキル樹脂（ザイログ型フェノール樹脂）、又は一般式（１３）で示される多官能型フェノール樹脂などが好ましく使用される。この中で、フェノールアラルキル樹脂（ザイログ型フェノール樹脂）が特に好ましく用いられる。これらのフェノール樹脂硬化剤は、１種を単独で使用しても、２種以上を混合して使用してもよい。また、本発明に用いるフェノール樹脂には、ナフトールアラルキル樹脂のような公知のフェノール樹脂を併用することができる。
【００１６】
（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の配合割合は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂が有するエポキシ基数（ｐ）と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤が有するフェノール性水酸基数（ｑ）との比［（ｐ）／（ｑ）］が０．５〜１．５となる範囲が好ましく、０．６〜１．２となる範囲であるとより好ましい。［（ｐ）／（ｑ）］が上記範囲であれば、成形作業性を含め耐熱性、硬化物の電気特性等が良好である。
【化９】
2014152189.tif 000010
（式中、ｎは１以上の整数を表す。）
【化１０】
2014152189.tif 000011
（式中、ｎは１以上の整数を表す。）
【化１１】
2014152189.tif 000012
（式中、ｎは１以上の整数を表す。）
【化１２】
2014152189.tif 000013
（式中、ｎは１以上の整数を表す。）
【化１３】
2014152189.tif 000014
（式中、ｎは１以上の整数を表す。）
【００１７】
（Ｂ）成分の含有量は、封止用樹脂組成物の全量に対して、好ましくは１〜１１質量％、より好ましくは３〜９質量％、よりさらに好ましくは５〜７質量％である。前記の範囲であれば、成形品のそりや信頼性の観点から成形収縮率の調整がしやすく、吸水量が低くなるため好ましい。
【００１８】
（Ｃ）成分である硬化促進剤は、主として（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤との反応を促進するものである。当該（Ｃ）成分としては、特に制限はないものの、不純物濃度の低いものが好ましい。具体的には、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、メチルジフェニルホスフィン。ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロへキシルホスフィン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メタン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、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、トリフェニルホスフィントリフェニルボランなどの有機リン系の硬化促進剤；１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５等のジアザビシクロアルケン化合物系の硬化促進剤；２−ヘプタデシルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−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、４−メチルイミダゾール、４−エチルイミダゾール、２−フェニル−４−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチルー２−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−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール系硬化促進剤などが挙げられる。流動性及び成形性が良好であるという観点からは、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールがより好ましい。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。
【００１９】
（Ｃ）成分の硬化促進剤の含有量は、封止用樹脂組成物の全量に対して、好ましくは０．０１〜５質量％、より好ましくは０．１〜３質量％、さらに好ましくは０．２〜２質量％、よりさらに好ましくは０．３〜１質量％である。配合割合が前記範囲であれば、樹脂封止された半導体装置の生産サイクル、ポットライフに係る作業性、さらにエポキシ樹脂組成物の易流動性の観点から好ましい。
【００２０】
（Ｄ）成分である球状シリカとしては，溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。前記（Ｄ）成分の球状シリカに対する溶融シリカ粉末の含有量は、好ましくは７０〜９４質量％、より好ましくは８０〜９０質量％である。前記範囲であれば、上下非対称である半導体パッケージの反り特性が確保できるため好ましい。
なお、前記溶融シリカ粉末以外には、結晶シリカ、微細合成シリカを配合することができる。前記微細合成シリカを適量配合することにより、流動性、成形性が、さらに良好となる。
球状シリカの平均粒子径は、特に制限はないが、好ましくは５〜７５μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍであり、よりさらに好ましくは１０〜１８μｍである。平均粒子径が上記範囲であれば、流動性、成形性および充填性が良好となり好ましい。
【００２１】
（Ｄ）成分の球状シリカの含有量は、封止用樹脂組成物の全量に対して、好ましくは７０〜９４質量％、より好ましくは８０〜９０質量％である。球状シリカの含有量が前記の範囲であれば、成形品の寸法精度、耐湿性、機械的強度、充填性が優れ好ましい。
【００２２】
（Ｅ）成分のカーボンブラックとしては、市販のものを使用することができ、製品例としては、三菱化学製ＭＡ１００、ＭＡ７、ＭＡ２３０などが挙げられる。当該カーボンブラックの一次粒子としての平均粒子径は１０〜４０ｎｍ、好ましくは１５〜３５ｎｍであり、さらに好ましくは２０〜３０ｎｍである。カーボンブラックの一次粒子としての粒子径が、１０ｎｍ未満であると、分散性が悪くなるため好ましくない。また、４０ｎｍを超えると、成形品の導電性が増すため好ましくない。
なお、本発明において、カーボンブラックの平均粒子径は、対象となる粒子の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で２５０００倍にて撮像した画面において、無作為に１０個のカーボンブラックの粒子を抽出し、各々の粒子径を算出した後、その数平均値を平均粒子径とする。各粒子の粒子径は、粒子の断面において、最も長い径と最も短い径との平均値とする。
【００２３】
カーボンブラックの水で抽出したときの抽出液のｐＨは６．０以下であり、好ましくは、４．０以下であり、さらに好ましくは、３．５以下である。ｐＨが６．０を越えると樹脂組成物への分散性が悪く、耐湿性が悪くなってしまう。また、体積抵抗の低下とリーク不良の発生を引き起こしてしまう。
なお、実施例で使用した前記カーボンブラックの水で抽出されたときの抽出液のｐＨの測定は、カーボンブラック１０ｇを蒸留水１００ｍｌに加え、ホットプレート上で１５分間沸騰（１００℃）させ、室温（２５℃）まで冷却した後、遠心分離により得られた上澄液（泥状物の抽出液）のｐＨを，ガラス電極ｐＨメーターで測定することにより行ったものである。
【００２４】
カーボンブラックの含有量は、封止用樹脂組成物の全量に対して、０．０５〜１．０質量％、好ましくは０．０８〜０．７質量％であり、さらに好ましくは０．１〜０．４質量％である。カーボンブラックの含有量が、上記範囲であると、外光に対する隠蔽率が高く、半導体素子のリーク不良が発生しにくくなるため好ましい。
【００２５】
本発明の封止用樹脂組成物には、さらに、（Ｆ）ハイドロタルサイトを含んでいてもよい。ハイドロタルサイトは市販のものを使用することができ、例えば、協和化学のＫＷ−２２００、ＤＨＴ−４Ｃ、ＤＨＴ−４Ｈ（商品名）などがある。
（Ｆ）ハイドロタルサイトの含有量は、封止用樹脂組成物の全量に対して、好ましくは０．０１〜２質量％、より好ましくは０．１〜１質量％であり、さらに好ましくは０．１〜０．５質量％である。上記の範囲であれば、成形された半導体パッケージの信頼性の観点から吸湿量が低く抑えられるため好ましい。
また、前記ｐＨ６以下の力−ボンブラックとハイドロタルサイトを併用することによって、カーボンブラックの分散性がさらに良くなり耐湿特性が向上する。
【００２６】
さらに、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、カップリング剤、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪族の金属塩、酸アミド、エステル類などの離型剤、ゴム系やシリコーン系ポリマーのような低応力付与剤などを配合することができる。ただし、分子鎖中にエポキシ基や水酸基を含む低応力添加剤、密着性付与剤等を添加する場合は、配合割合を考慮する必要がある。
また、コバルトブルーなどのカーボンブラック以外の着色剤も、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜配合することができる。さらにまた、（Ｄ）球状シリカ以外の、無機充填剤も配合してもよい。
【００２７】
前記カップリング剤としては、特に限定されないが、モメンティブ社製の商品名Ｙ−９６６９が挙げられる。カップリング剤の含有量は、封止用樹脂組成物の全量に対して、好ましくは０．０１〜２．０質量％、より好ましくは０．１〜１質量％、よりさらに好ましくは０．１〜０．５質量％である。上記の範囲であれば、揮発成分が抑えられ、成形品のボイドが抑えられるため好ましい。
【００２８】
前記無機充填剤としては、結晶シリカ、アルミナ、ジルコニア、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、チタンホワイト、炭化珪素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミなどの粉末が挙げられる。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。
【００２９】
次に、本発明の封止用樹脂組成物を用いて得られる半導体装置について説明する。
［半導体装置］
本発明の封止用樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止して半導体装置を作製することができる。半導体素子としては、特に限定されるものではなく、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等が挙げられる。
【００３０】
半導体装置の作製方法としては、本発明の封止用樹脂組成物からなる成形材料を用い、通常、低圧トランスファー成形法で行う。また、射出成形、圧縮成形などの方法による封止も可能であり、必要に応じて真空下で成形することにより、ワイヤー配線間等の隙間への充填性をさらに向上させることができる。
なお、封止後の樹脂の硬化温度は、適宜調整すればよいが、１５０℃以上とすることが好ましい。
【００３１】
成形材料を作製する方法としては、所定の配合量からなる原材料の混合物をミキサー等により充分混合した後、押出機、熱ロール等により混練し、冷却後粉砕する方法が挙げられる。
【００３２】
本発明の封止用樹脂組成物の硬化物で封止することにより、ファインピッチ化された半導体パッケージ等の半導体装置において、リーク不良などの絶縁不良の発生を防止し、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を歩留まり良く得ることができる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明を実施例および比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、１５０℃のＩＣＩ粘度、カーボンブラックの抽出液のｐＨは以下のように測定した。
（１）ＩＣＩ粘度
（Ａ）成分、（Ｂ）成分について、ＩＣＩ粘度計（ＡＳＴＭ  Ｄ４２８７、米国試験材料協会規格に準拠）である高剪断速度、コーンプレート粘度計を用い測定した。
（２）カーボンブラックの抽出液のｐＨの測定
カーボンブラック１０ｇを蒸留水１００ｍｌに加え、ホットプレート上で１５分間沸騰（１００℃）させ、室温（２５℃）まで冷却した後、遠心分離により得られた上澄液（泥状物の抽出液）のｐＨを，ガラス電極ｐＨメーターにて測定した。
【００３４】
実施例および比較例で得られた封止用樹脂組成物は、以下に示す測定、検査、試験等により評価した。
なお、封止用樹脂組成物の成形は、トランスファー成形機を用い、金型温度１７５℃、成形圧力６ＭＰａ、硬化時間２分間の条件で行った。また、後硬化は、１７５℃で４時間行い、３０ｍｍ角の試験用成形品を得た。さらに、樹脂封止は、２０μｍのワイヤー配線を有するＰＢＧＡ（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ、３５ｍｍ×３５ｍｍ×厚さ１ｍｍ）に対して、前記の成形と同一条件で行い、樹脂封止型半導体装置（パッケージ）を得た。
（１）体積抵抗率（カーボンブラック分散性）
φ１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片に導電性ペーストを両面に塗り、５００Ｖの電圧を印加し、体積抵抗率を求めた。体積抵抗値が大きいほど絶縁性に優れ、カーボブラックの分散性がよく均一な隠蔽効果を奏する。
（２）ワイヤー流れ不良
軟Ｘ線装置（（株）島津製作所製、型名：ＭＳＸ−１０００）を用いて１０個のパッケージのベント部およびコーナー部におけるワイヤーの変形の有無を調べ、最も変形した箇所の変位量をワイヤー変形量とし、ワイヤー変形率〈（ワイヤー変形量）／（ワイヤーの長さ）×１００〉を算出した。ワイヤーはφ１８μｍ、長さ３．５ｍｍの金ワイヤーを用いた。
（３）リーク不良
樹脂封止後の各パッケージ３０個に対し、２０Ｖの電圧を印加し、漏れ電流の発生個数を数えた。
（４）ＨＡＳＴ（Ｈｉｇｈｌｙ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｔｅｓｔ）
樹脂封止後の各パッケージ３０個に対し、ＨＡＳＴ（耐湿性試験：１３０℃、８５％ＲＨ、１９２時間）を行い、ワイヤーと配線間の接合部分の不良の発生個数を数えた。
【００３５】
（実施例１）
前述した各成分を表１に示す割合で配合しエポキシ樹脂組成物を作製した（実施例では、すべて［（ｐ）／（ｑ）］＝０．８としている）。
まず、球状シリカ、カーボンブラックをヘンシェルミキサーに入れ、常温で３０秒間、回転数８７０ｒｐｍで混合分散させた。次に、シリンジに秤量したカップリング剤を滴下し、１２０秒間混合分散させ後、さらにエポキシ樹脂、フェノール硬化剤、硬化促進剤、ワックスを投入し、１２０秒間、回転数８７０ｒｐｍで混合分散させた。その後、加圧型ニーダー（栗本鐵工所社製、型名：ＫＲＣ−Ｔ−２）を用い、７０〜１００℃の温度で３分間加熱混練し、冷却固化させた後、ミル粉砕機（田島化学機械社製、型名：ＮＤ−３０）を用い、平均粒径が１０００±５００μｍになるように粉砕した、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、前述した方法で、成形品および樹脂封止型半導体装置を得た。評価結果を表１に示す。
【００３６】
（実施例２〜５）、（比較例１〜４）
実施例１と同様にして、各成分を表１に示す割合で配合し、エポキシ樹脂組成物を得た。さらに、得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様に、成形品および樹脂封止型半導体装置を得た。評価結果を表１に示す。
【００３７】
実施例および比較例で使用した原材料は以下のとおりである。
・エポキシ樹脂
ビスフェノール型エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、商品名：ＹＳＬＶ−８０ＸＹ、粘度０．０５Ｐａ・ｓ）
オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（日本化薬社製、商品名：ＥＯＣＮ−１０２０−６５、粘度０．３５Ｐａ・ｓ）
・フェノール樹脂
ザイログ型フェノール樹脂（明和化成社製、商品名：ＭＥＨ−７８００ＳＳ、粘度０．０９Ｐａ・ｓ）
ザイログ型フェノール樹脂（明和化成社製、商品名：ＭＥＨ−７８００Ｍ、粘度０．４Ｐａ・ｓ）
・硬化促進剤（モメンティブ社製、商品名：２Ｐ４ＭＨＺ、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシイミダゾール）
・シリカ粉末（電気化学工業社製、商品名：ＦＢ−１０５、粒径１２μｍ）
・カーボンブラック（４種）
（三菱化学社製、商品名：ＭＡ１００、平均粒径２４ｎｍ）
（三菱化学社製、商品名：ＭＡ６００、平均粒径２０ｎｍ）
（三菱化学社製、商品名：＃３０、平均粒径３０ｎｍ）
（三菱化学社製、商品名：ＭＡ１１、平均粒径２９ｎｍ）
・ハイドロタルサイト（協和化学社製、商品名：ＫＷ−２２００）
・エポキシ系シランカップリング剤（モメンティブ社製、商品名：Ｙ−９６６９）
【００３８】
【表１】
2014152189.tif 000015
【００３９】
表１の評価結果から明らかなように、実施例１〜５のエポキシ樹脂組成物を用いた成形品および樹脂封止型半導体用装置においては、カーボンブラックの分散性が良く、リーク不良がいずれも検出されなかった。また、実施例５はハイドロタルサイトとの併用効果によりカーボンブラックの分散性、絶縁信頼性が最も優れていることが確かめられた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の封止用樹脂組成物の硬化物は、絶縁性が高く、外光を隠蔽し、かつ耐湿性が高いものであり、ファインピッチ化された大規模集積回路に代表される種々の半導体素子の封止材として適用することが可能である。