(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を、総エポキシ樹脂量に対して３０〜１００重量％含むエポキシ樹脂、
【化１】
0003568654.tif 000009
（式中のＲ1は水素、アルキル基、ハロゲン類の中から選択される、同一もしくは異なる原子または基）
（Ｂ）式（２）で示されるジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤を、総樹脂硬化剤量に対して３０〜１００重量％含む樹脂硬化剤、
【化２】
0003568654.tif 000010
（式中のＲ2はＳＯ2、Ｓ、Ｏ、ＣＯ、Ｃ1〜Ｃ20の２価の炭化水素の中から選択される、同一もしくは異なる原子または基、ｎ＝０〜２０）
（Ｃ）無機充填材、
（Ｄ）硬化促進剤
を必須成分とす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】
式（１）が式（３）、式（５）又は式（６）である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化３】
0003568654.tif 000011
【化４】
0003568654.tif 000012
【化５】
0003568654.tif 000013
【請求項３】
式（２）が式（４）である請求項１、又は請求項２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化６】
0003568654.tif 000014
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの表面実装化における耐半田ストレス性と耐湿性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路等の電子部品を、熱硬化性樹脂で封止しているが、特に集積回路では、耐熱性、耐湿性に優れたオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をフェノールノボラック樹脂で硬化させ、充填材として溶融シリカ、結晶シリカ等の無機充填材を配合したエポキシ樹脂組成物が用いられている。
ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチップが徐々に大型化し、かつパッケージは従来のＤＩＰタイプから表面実装化された小型、薄型のＱＦＰ、ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ、ＰＬＣＣに変わってきている。即ち、大型チップを小型で薄いパッケージに封入することになり、熱応力によりクッラクが発生し、これらのクラックによる耐湿性低下等の問題が大きくクローズアップされている。特に半田付け工程において、急激に２００℃以上の高温にさらされることにより、パッケージの割れや樹脂とチップの剥離により耐湿性が劣化してしまうといった問題点がでてきている。従って、これらの大型チップを封止するのに適した、信頼性の高い半導体封止用樹脂組成物の開発が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この様な問題点に対して、エポキシ樹脂として式（１）に示されるエポキシ化合物を用い、樹脂硬化剤として式（２）で示されるジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤を用いることにより、基板実装時における半導体パッケージの耐半田ストレス性と耐湿性を著しく向上させた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供するところにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（Ａ）式（１）で示されるエポキシ樹脂を、総エポキシ樹脂量に対して３０〜１００重量％含むエポキシ樹脂、
【０００５】
【化７】
0003568654.tif 000002
（式中のＲ1は水素、アルキル基、ハロゲン類の中から選択される、同一もしくは異なる原子または基）
【０００６】
（Ｂ）式（２）で示されるジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤を総樹脂硬化剤量に対して３０〜１００重量部含む樹脂硬化剤、
【０００７】
【化８】
0003568654.tif 000003
（式中のＲ２はＳＯ２、Ｓ、Ｏ、ＣＯ、Ｃ１〜Ｃ２０の２価の炭化水素の中から選択される、同一もしくは異なる原子または基、ｎ＝０〜２０）
【０００８】
（Ｃ）無機充填材、
（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であり、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ優れた信頼性として耐半田ストレス性と耐湿性を有する。
【０００９】
【発明の属する技術分野】
本発明で用いる式（１）の分子構造で示されるエポキシ樹脂は、オレフィン２重結合を含んでいるため、硬化物の強度が高いという特性を有している。また溶融時には低粘度である。このエポキシ樹脂は公知物質である。このエポキシ樹脂の使用量は、これを調節することにより、耐半田ストレス性を最大限に引き出すことができる。耐半田ストレス性の効果を引き出すためには、式（１）で示されるエポキシ樹脂を、総エポキシ樹脂量に対して３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上の使用が望ましい。３０重量％未満であると、目標とした耐半田ストレス性が不充分である。
式（１）で示されるエポキシ樹脂以外に他のエポキシ樹脂を併用する場合は、例えば、ビフェニル型エポキシ化合物、ビスフェノール型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ化合物、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ化合物等を用いればよい。
【００１０】
式（２）の分子構造で示されるジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤は、ジヒドロキシベンゼンとＳＯ２、Ｓ、Ｏ、ＣＯ、Ｃ１〜Ｃ２０の２価の炭化水素の中から選択される、同一もしくは異なる原子または基を導入させることにより得られる樹脂硬化剤で、従来のフェノールノボラック樹脂に比べ、ジヒドロキシベンゼンの効果としてゴム領域における高温時の強度が向上する。また、Ｒ２は、Ｃ６以上の炭化水素が好ましく、炭化水素基の影響により比較的吸湿量が抑えられ、リードフレーム等の金属類及びシリコンチップとの接着性に優れている。
このジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤の使用量は、これを調節することにより、耐半田ストレス性を最大限に引き出すことができる。耐半田ストレス性の効果を引き出すためには、式（２）で示されるジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤を、総樹脂硬化剤量に対して３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上の使用が望ましい。３０重量％未満であると、目標とした耐半田ストレス性が不充分である。
【００１１】
式（２）で示されるジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤以外に、他の樹脂硬化剤を併用する場合は、水酸基を有するポリマー全般を用いればよい。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、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシリレン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン化合物等が挙げられ、特にフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシリレン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂及びこれらの混合物が好ましい。また、これらの硬化剤の配合量としては、エポキシ化合物のエポキシ基数と硬化剤の水酸基数を合わせるように配合することが好ましい。
【００１２】
本発明で用いる無機充填材としては、溶融シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、二次凝集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、アルミナ等が挙げられ、特に球状シリカ粉末、及び溶融シリカ粉末と球状シリカ粉末との混合物が好ましい。また、無機充填材の配合量としては、耐半田ストレス性から総エポキシ樹脂組成物量に対して７０〜９０重量％が好ましい。無機充填材量が７０重量％未満だと低熱膨張化、低吸水化が得られず、耐半田ストレス性が不充分である。また、無機充填材量が９０重量％を越えると高粘度化による半導体パッケージ中のダイパット、金線ワイヤーのずれ等の不都合が生じる。
本発明で用いる硬化促進剤としては、エポキシ基と水酸基との硬化反応を促進させるものであればよく、一般に封止材料に用いられているものを広く用いることができる。例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、、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が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。
【００１３】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤、無機充填材及び硬化促進剤を必須成分とするが、これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、ブロム化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキサブロムベンゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及びシリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。
また、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を成形材料として製造するには、エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機充填剤、その他の添加剤をミキサー等によって充分に均一に混合した後、更に熱ロールまたは、ニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して封止材料とすることができる。これらの成形材料は、電気部品あるいは電子部品であるトランジスタ、集積回路等の被覆、絶縁、封止等に適用することができる。
【００１４】
以下本発明を実施例で具体的に説明する。
実施例１
下記組成物
式（３）で示されるエポキシ樹脂
（融点１５０℃，エポキシ当量１６９ｇ／ｅｑ）          ３．１６重量部
【００１５】
【化９】
0003568654.tif 000004
【００１６】
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点５８℃，エポキシ当量２
００ｇ／ｅｑ）                                            ５．８８重量部
式（４）で示されるジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤（軟化点８０℃，水酸基
当量８８ｇ／ｅｑ）                                        １．６７重量部
【００１７】
【化１０】
0003568654.tif 000005
（ｎの値は０から３を示す混合物である。その重量割合はｎ＝０が１に対し、ｎ＝１が、０．６２、ｎ＝２が０．４３、ｎ＝３が０．１９である。）
【００１８】
0003568654.tif 000006
を常温においてミキサーで混合し、７０〜１００℃で２軸ロールにより混練し、冷却後粉砕して成形材料とした。得られた成形材料をタブレット化し、低圧トランスファー成形機にて１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ２、１２０秒の条件で、半田ストレス試験用として６×６ｍｍのチップを５２ｐＱＦＰに封止し、また半田耐湿性試験用として３×６ｍｍのチップを１６ｐＳＯＰに封止した。評価結果を表１に示す。
【００１９】
封止したテスト用素子について、下記の半田ストレス試験及び半田耐湿性試験を行った。
半田ストレス試験：封止したテスト用素子を、８５℃、８５％ＲＨの環境下で２４時間、４８時間、７２時間及び１２０時間処理し、その後２６０℃の半田槽に１０秒間浸漬させた後、顕微鏡で外部クラックを観察し、（クラック発生数／総数）で表した。
半田耐湿性試験：封止したテスト用素子を、８５℃、８５％ＲＨの環境下で２４時間処理し、その後２６０℃の半田槽に１０秒間浸漬させた後、プレッシャークッカー試験（１２５℃、１００％ＲＨ）を行い、回路のオープン不良を測定した。
曲げ強度試験：ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に準じ、２４０℃で測定。
【００２０】
実施例２〜８
表１の処方に従って配合し、実施例１と同様にして成形材料を得た。これらの成形材料で試験用の封止した成形品を得、これらの成形品を用いて実施例１と同様に半田ストレス試験及び半田耐湿性試験を行った。
なお、実施例５、６に用いた式（５）で示されるエポキシ化合物は、融点１２４℃、エポキシ当量１７５ｇ／ｅｑであり、実施例７、８に用いた式（６）で示されるエポキシ化合物は、融点９６℃、エポキシ当量２０４ｇ／ｅｑである。評価結果を表１に示す。
【００２１】
比較例１〜５
表２の処方に従って配合し、実施例１と同様にして成形材料を得た。これらの成形材料で試験用の封止した成形品を得、これらの成形品を用いて実施例１と同様に半田ストレス試験及び半田耐湿性試験を行った。評価結果を表２に示す。
【００２２】
【表１】
0003568654.tif 000007
【００２３】
【表２】
0003568654.tif 000008
【００２４】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物で封止された、半導体パッケージは、基板への実装時におけるパッケージの耐半田ストレス性が著しく向上し、かつ耐湿性も向上する。