(57)【要約】【課題】  半導体封止用エポキシ樹脂において、低温での保管を必要とせず、室温に設置したままで、長期間、良好な流動性や硬化性を維持する。【解決手段】  その２５〜１００質量％が融点１４０℃以上の結晶性のものであるエポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）、融点が２３０℃以上のイミダゾール系硬化触媒（Ｃ）並びに無機充填材（Ｄ）を含む組成物とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）、イミダゾール系硬化触媒（Ｃ）並びに無機充填材（Ｄ）を含有するエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂（Ａ）は、その２５〜１００質量％が融点１４０℃以上の結晶性エポキシ樹脂であり、イミダゾール系硬化触媒（Ｃ）は、融点が２３０℃以上のものであることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
前記エポキシ樹脂（Ａ）と無機充填材（Ｄ）の各々の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体量に対して、３〜２８質量％及び７０〜９５質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
ＥＭＭＩ−１−６６の規格に準じて１７５℃×７０ｋｇ／ｃｍ2で測定したスパイラルフローが１５０ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止されてい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】
本発明は半導体封止用エポキシ樹脂組成物と、これにより封止されている半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体封止用エポキシ樹脂組成物として、流動性や硬化性等の観点を考慮した様々な配合成分を含有したものが知られている。例えば、エポキシ樹脂とともに、フェノール樹脂系硬化剤、イミダゾール系硬化触媒、並び無機充填材を含むものが知られている（たとえば特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６７９８２号公報
【特許文献２】特開平１１−１５８３５１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８０８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
封止材としての諸特性が改善されてきている半導体封止用エポキシ樹脂組成物ではあるが、従来の場合には、流動性や硬化性等を維持するためには、約０〜５℃程度の低温での保管が必須であるという制約があった。すなわち、従来では、室温で使用を開始した時点からその流動性や硬化性は徐々に低下していく。このため、長期間保管するには冷蔵庫などの設備を必要としていた。
【０００５】
そこで、本発明は、従来のように低温での保管を必要とせずに、室温に設置したままでも長期間、良好な流動性や硬化性等の特性を維持し、従来の特性の変化も懸念されることのない半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）、イミダゾール系硬化触媒（Ｃ）並びに無機充填材（Ｄ）を含有するエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂（Ａ）は、その２５〜１００質量％が融点１４０℃以上の結晶性エポキシ樹脂であり、イミダゾール系硬化触媒（Ｃ）は、融点が２３０℃以上のものであることを特徴としている。
【０００７】
この半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、前記エポキシ樹脂（Ａ）と無機充填材（Ｄ）の各々の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体量に対して、３〜２８質量％及び７０〜９５質量％の範囲内であることが好ましい。
【０００８】
また、ＥＭＭＩ−１−６６の規格に準じて１７５℃×７０ｋｇ／ｃｍ2で測定したスパイラルフローが１５０ｃｍ以上であることも好ましい。
【０００９】
そして、本発明は、以上の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止されている半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物によれば、従来のように低温での保管を必要とせず、室温に放置したままでも長期間、良好な流動性や硬化性等の特性を維持し、従来との特性の変化も懸念されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物をその組成において構成するエポキシ樹脂（Ａ）としては、一分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば各種のものが考慮されてよい。例えば、クレゾールノボラック型、フェノールノボラック型、ビスフェノール型、ビフェニル型、トリフェニルメタン型、ジシクロペンタジエン型、ナフタレン型、ブロム含有型等のエポキシ樹脂が挙げられる。ただ、前記エポキシ樹脂（Ａ）においては、その質量の２５〜１００質量％が、融点１４０℃以上の結晶性エポキシ樹脂であることが欠かせない。ここでの融点１４０℃以上の結晶性エポキシ樹脂については、市販品であってもよいし、合成したものであってもよい。例えば、ベンゼン環にかさ高いターシャルブチル基等を結合したエポキシ樹脂等として知られているものを１種または２種以上を用いることができる。
【００１２】
エポキシ樹脂（Ａ）に占めるこのような融点１４０℃以上の結晶性エポキシ樹脂の割合が２５質量％未満では、封止材としてのエポキシ樹脂組成物を室温で使用を開始した時点から流動性や硬化性が低下するため、低温での保管が必要となる。このため、本発明の目的、効果を実現することは難しい。より好ましくは、融点１４０℃以上の結晶性エポキシ樹脂の占める割合は４０質量％以上、さらには５０質量％以上であることが考慮される。
【００１３】
また、本発明での必須の配合成分としてのフェノール樹脂系硬化材（Ｂ）については、これまでに知られているものをはじめとして各種のものであってよい。例えば、フェノール性水酸基を有する硬化剤として、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトール樹脂、ナフトールアラルキル樹脂などが挙げられる。これは１種単独で用いてよく、２種以上を併用してもよい。
【００１４】
このようなフェノール性水酸基を有する硬化剤の配合量は、好ましくは、フェノール性水酸基とエポキシ基との当量比（水酸基当量／エポキシ基当量）が０．５〜１．５となる量であり、より好ましくは当量比が０．８〜１．２となる量である。当量比が当該範囲外でると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化特性が低下し、あるいは半導体封止材としての特性が低下する場合がある。
【００１５】
また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、イミダゾール系硬化触媒（Ｃ）として融点２３０℃以上のものを配合する。このようなイミダゾール系硬化触媒は、フェニルイミダゾール型、ベンズイミダゾール型、イミダゾリン型等の各種のものであってよい。また、市販品でもよいし、合成したものであってもよい。
【００１６】
無機充填材（Ｄ）については、特に制限なく適宜のものを用いることができるが、その具体例としては、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素などが挙げられる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用して用いてもよい。中でも、低粘度化や流動特性などの点からは、無機充填材として平均粒子径が５〜４０μｍの範囲のものを用いることが好ましい。なお、平均粒子径はレーザー回折・散乱法などにより測定することができる。
【００１７】
以上の配合成分の組成物全体量に対しての配合割合については、まず、エポキシ樹脂（Ａ）は３〜２８質量％が、また無機充填材（Ｄ）は７０〜９５質量％が好ましく考慮される。
【００１８】
無機充填材の配合量が過少であると、熱伝導性、熱膨張率などの特性が低下する場合がある。  一方、無機充填材の配合量が過剰であると、成形時の流動性と金型充填性が低下する場合がある。
【００１９】
フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）とイミダゾール系硬化触媒（Ｃ）については、その合計量が、組成物全体量の１〜１０質量％の範囲内とすることが好ましい。過少であると硬化促進作用が不十分となる場合があり、過剰であると硬化特性が低下する場合がある。
【００２０】
そして、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、ＥＭＭＩ−１−６６の規格に準じて１７５℃×７０ｋｇ／ｃｍ2で測定したスパイラルフローが１５０ｃｍ以上であることが好ましい。
【００２１】
また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内において、上記以外の添加成分を配合することができる。このような添加成分の具体例としては、カルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸、モンタン酸エステル、リン酸エステル等の離型剤、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン等のシランカップリング剤、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、シリコーン可とう剤などが挙げられる。さらには、イオン補足剤として、ハイドロタルサイト系イオン交換体を配合してもよい。
【００２２】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、および必要に応じて他の添加成分を配合し、これらの各配合成分をミキサー、ブレンダーなどを用いて十分均一に混合し、次いでニーダーや熱ロールなどを用いて加熱混練し、室温に冷却した後、粉砕することにより製造することができる。なお、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、取り扱いを容易にするために、成形条件に合うような寸法と質量を有するタブレットとしてもよい。
【００２３】
本発明の半導体装置は、上記のようにして得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いてＩＣチップ、ＬＳＩチップ、ダイオード、トランジスタなどの半導体部品を封止することにより製造することができる。この封止には、トランスファー成形、コンプレッション成形、インジェクション成形などの従来より用いられている成形方法を適用することができる。
【００２４】
トランスファー成形を適用する場合、たとえば、ＩＣチップなどの半導体部品を搭載したリードフレームを成形金型のキャビティに配置した後、キャビティに半導体封止用エポキシ樹脂組成物を充填し、これを加熱下にて硬化させることで、半導体部品を半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止した半導体装置を製造することができる。
【００２５】
トランスファー成形を適用する場合、たとえば、金型温度１７０〜１８０、成形時間３０〜１２０秒に設定することができるが、金型温度、成形時間およびその他の成形条件は。半導体封止用エポキシ樹脂組成物の配合組成などに応じて適宜に変更すればよい。
【００２６】
半導体装置を封止する際には一般に、成形後にたとえば１７０〜１８０℃の温度で４〜１２時間のアフターキュアを行っているが、本発明では成形後にアフターキュアを行わずに半導体装置を製造する。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いることにより、アフターキュアを行わずとも信頼性と成形性に優れた半導体装置を得ることができるので、低コスト化と省エネルギー化を図ることができる。
【００２７】
本発明の半導体装置におけるパッケージ形態の具体例としては、リードフレーム上に半導体装置を固定し、ボンディングパッドなどの半導体部品の端子部と、リードフレームのリード部とをワイヤボンディングやパンプで接続した後、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形などにより封止してなる、ＤＩＰ（Dual Inline Package)、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＳＯＪ（Small Outline J-Lead Package）、ＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）、ＴＱＦＰ（Thin Quad Flat Package）、ＬＱＦＰ（Lowprofile Quad flat Package）などが挙げられる。その他の具体例としては。半導体封止用エポキシ樹脂組成物で半導体部品を封止したＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）などが挙げられる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されることはない。
【００２９】
表１に示す各配合成分を所定の割合（質量部）で配合し、ミキサーとブレンダーを用いて混合して均一化した後、ニーダーと熱ロールを用いて１００〜１４０℃で加熱混練し、冷却後、粉砕機で所定粒度に粉砕し、さらにタブレット状に打錠成形することにより半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００３０】
表１に示す配合成分は以下のものとした。
【００３１】
エポキシ樹脂（１）：
日本化薬(株)製  ＮＣ３０００（エポキシ当量２７６、融点６０℃）
エポキシ樹脂（２）：
東都化成（株）製  ＹＤＣ−１３１２（エポキシ当量１７５、融点１４５℃）
エポキシ樹脂（３）：
ジャパンエポキシレジン（株）製  ＹＸ４０００Ｈ（エポキシ当量１９６、融点１０５℃）
フェノールノボラック：
明和化成(株)製  Ｈ−３(エポキシ当量１０５、融点７０℃)
イミダゾール系硬化触媒：
四国化成  ２ＰＨＺ（融点２３０℃）
得られた組成物を以下により評価し、その結果を表２に示した。
＜スパイラルフロー：ＳＦ（ｃｍ）＞
スパイラルフロー測定用金型を用い、１７５℃、１２０秒、７０ｋｇ／ｃｍ2の条件でＥＭＭＩ−１−６６の方法に準じて、スパイラルフロー値を測定した。
＜ゲル化時間：ＧＴ（ｓｅｃ）＞
１７５℃の熱平板上に組成物を約２００〜５００ｍｇ載せ、１．５ｍｍ径のガラス棒で攪拌しながら、樹脂の糸引きが見られなくなるまでの時間をゲル化時間とした。
＜溶融粘度（Ｐａ・ｓ＞
スリット粘度測定金型を用いて、１７５℃における溶融粘度を測定した。
【００３２】
また、以上の評価を、室温（２５℃）一ヶ月保管後についても行った。
【００３３】
【表１】
2014019717.tif 000002
【００３４】
【表２】
2014019717.tif 000003
【００３５】
表２の結果からは、本発明の実施例の場合には、一ヶ月保管後においても、スパイラルフロー値、ゲル化時間、溶融粘度がいずれも変化がないか、実質的に変化がないと認められる。一方、従来組成物としての比較例では、上記特性はいずれも大きく低下していることがわかる。
【００３６】
また、実施例の組成物について以下の信頼性評価（耐湿リフロー評価）を行った。実施例のいずれの組成物についてもその評価は良好であった。
＜耐湿フロー評価＞
チップ８ｍｍ×９ｍｍ×０．３５ｍｍｔ、封止２９ｍｍ×２９ｍｍ×１．７ｍｍｔ、基板厚み０．５０ｍｍ
金型温度  １７５℃、成形圧力  １０ＭＰａ、注入時間  １３ｓ、キュア時間  ９０ｓ  後硬化(１７５℃×４ｈｒ)  
ＪＥＤＥＣ  ＬＥＶＥＬ３  にてチップ剥離なし。