(57)【要約】【課題】  エポキシ樹脂組成物中にジフェニルホスフィニルハイドロキノン（ＰＰＱ）を融解しやすくすることにより、ＰＰＱの添加量が少量でも充分な難燃性を発揮することができ、またＰＰＱの融け残りによって半導体パッケージの外観不良を引き起こすことがない半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること。【解決手段】  （ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）無機充填材、（ｄ）ジフェニルホスフィニルハイドロキノンとフェノールノボラック樹脂からなるフェノールノボラック塩、が含有されてなることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）無機充填材、（ｄ）ジフェニルホスフィニルハイドロキノンとフェノールノボラック樹脂からなるフェノールノボラック塩、が含有されてな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】
前記フェノールノボラック塩の軟化点が１１０℃以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
前記フェノールノボラック塩を構成するフェノールノボラック樹脂の軟化点が１１０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
前記フェノールノボラック塩を構成するフェノールノボラック樹脂とジフェニルホスフィニルハイドロキノンが、
ジフェニルホスフィニルハイドロキノンの水酸基１当量に対して、フェノールノボラック樹脂が有する水酸基が５当量以上となるように配合されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体装置の封止に用いら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り、さらに詳しくは難燃性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子部品・半導体装置などの封止用樹脂組成物には、その取り扱い及び機械的物性の高さからエポキシ樹脂が多用されている。このような封止用樹脂組成物に難燃性を付与するためには、従来ハロゲンや三酸化アンチモン等の難燃剤を添加する手法が用いられてきた。しかしながら昨今の産業廃棄物中に含まれるハロゲン・アンチモンなどの物質が環境負荷物質として規制される傾向にあり、世界的に法制化される動きがある。それに伴いハロゲンや三酸化アンチモン以外の物質を難燃剤として添加することが求められ、新たにリンやリン化合物、或いは金属水酸化物などが上記に代わる難燃剤として広く検討されている。その様な中でジフェニルホスフィニルハイドロキノン（Diphenylphosphinyl hydroquinone、以下ＰＰＱという）は難燃効果を有し、難燃剤として用いることができる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、その軟化点が２００℃以上と高温であるため、エポキシ樹脂組成物の製造工程において充分に融解せず、充分な難燃性が得られないことがあった。また、充分な難燃性を得るためにＰＰＱの配合量を多くすると、ＰＰＱが融け残って塊状となり半導体パッケージの外観不良を引き起こすことがあった。
【特許文献１】特開平５−２１４０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、エポキシ樹脂組成物中にＰＰＱを融解しやすくすることにより、ＰＰＱの添加量が少量でも充分な難燃性を発揮することができ、またＰＰＱの融け残りによって半導体パッケージの外観不良を引き起こすことが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目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）無機充填材、及び、（ｄ）ジフェニルホスフィニルハイドロキノンとフェノールノボラック樹脂からなるフェノールノボラック塩、が含有されてなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、前記フェノールノボラック塩の軟化点が１１０℃以下であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、前記フェノールノボラック塩を構成するフェノールノボラック樹脂の軟化点が１１０℃以下であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、前記フェノールノボラック塩を構成するフェノールノボラック樹脂とジフェニルホスフィニルハイドロキノンが、ジフェニルホスフィニルハイドロキノンの水酸基１当量に対して、フェノールノボラック樹脂が有する水酸基が５当量以上となるように配合されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記本発明の請求項１に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物によると、エポキシ樹脂組成物中にＰＰＱを融解しやすくすることができ、その結果ＰＰＱの添加量が少量でも充分な難燃性を発揮させることができ、またＰＰＱの融け残りによって半導体パッケージの外観不良を引き起こすことがない半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。
【００１０】
上記本発明の請求項２に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物によると、エポキシ樹脂組成物中にＰＰＱを融解しやすくすることができ、その結果半導体パッケージの外観不良をさらに防止することができる。
【００１１】
上記本発明の請求項３に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物によると、フェノールノボラック樹脂とＰＰＱの融解性をより高めることができ、ＰＰＱのフェノールノボラック塩をより容易に作製することができる。
【００１２】
上記本発明の請求項４に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物によると、ＰＰＱのフェノールノボラック塩をより容易に作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態における半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）無機充填材、（ｄ）ジフェニルホスフィニルハイドロキノンとフェノールノボラック樹脂からなるフェノールノボラック塩、が含有されてなるものである。
【００１４】
エポキシ樹脂としては特に限定されないが、例えば、ｏ-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂等を用いることができる。ここで、エポキシ樹脂の配合量は、樹脂組成物中７〜３５重量％とすることが好ましい。
【００１５】
硬化剤としては特に限定されないが、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、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等、各種多価フェノール樹脂あるいは各種ナフトール樹脂を用いることができる。
【００１６】
エポキシ樹脂と硬化剤との当量比は適宜決定できるが、エポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対し、硬化剤中の水酸基が０.５〜１.５当量、好ましくは、０.８〜１.２当量の範囲が良い。
【００１７】
無機充填材としては、従来から公知の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用される無機充填材を使用することができ、例えば結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、窒化珪素等を使用することができる。ここで、無機充填材の配合量は、樹脂組成物中６０〜９３重量％、好ましくは７５〜９０重量％の範囲で使用することができる。
【００１８】
本発明においては、上記のような樹脂組成物中にＰＰＱとフェノールノボラック樹脂からなるフェノールノボラック塩を配合する。ここで、ＰＰＱは下記化学式（１）で示されるものである。
【００１９】
【化１】
2006265487.tif 000002
【００２０】
フェノールノボラック塩とは、ＰＰＱとフェノールノボラック樹脂を融解、混合して得られるものであり、その軟化点が１１０℃以下であることが好ましい。フェノールノボラック塩の軟化点が１１０℃を超えると、樹脂組成物中にフェノールノボラック塩が完全に融解しない恐れがある。また、フェノールノボラック塩の軟化点は、混練時の取り扱い性の点から６０℃以上であることが好ましい。
【００２１】
また、上記フェノールノボラック塩を構成するフェノールノボラック樹脂の軟化点が１１０℃以下であることが好ましい。フェノールノボラック樹脂の軟化点が１１０℃を超えると、フェノールノボラック樹脂とＰＰＱが完全に融解しない恐れがある。また、フェノールノボラック樹脂の軟化点は、フェノールノボラック樹脂とＰＰＱの混練時の取り扱い性の点から６０℃以上であることが好ましい。
【００２２】
フェノールノボラック塩の製法としては、例えば窒素パージ下でフェノールノボラック樹脂を１３０〜１６０℃に加熱し、攪拌しながらＰＰＱを除々に投入して混合し、約３０分攪拌して混合物が完全に透明になったら取り出して冷却固化する方法等が挙げられる。
【００２３】
フェノールノボラック塩を構成するフェノールノボラック樹脂とＰＰＱの配合比率については、ＰＰＱの水酸基１当量に対して、フェノールノボラック樹脂が有する水酸基が５当量以上であることが好ましく、１０当量以上であることがより好ましい。
【００２４】
フェノールノボラック樹脂が有する水酸基が５当量よりも小さいと、ＰＰＱが完全にフェノールノボラック塩化しない恐れがある。
【００２５】
また、本発明では、任意成分として例えば硬化促進剤、離型剤、シランカップリング剤、難燃剤、着色剤、シリコーン可撓剤等を配合することができる。
【００２６】
硬化促進剤としては、例えば２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類の他、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフィン等の有機ホスフィン類、１,８−ジアザビシクロ（５,４,０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の３級アミン等の１種以上を用いることができる。
【００２７】
離型剤としては、例えば天然カルナバ、脂肪酸アミド、ステアリン酸、モンタン酸アミド、脂肪酸エステル、カルボキシル基含有ポリオレフィン等を用いることができる。
【００２８】
さらに、シランカップリング剤としては、例えばγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシランの他、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のグリシドキシシラン、またアミノシラン等の１種以上を用いることができる。
【００２９】
併用できる難燃剤としては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、リン酸エステル、ホウ酸亜鉛などを挙げることができる。着色剤としては、例えばカーボンブラック、酸化チタン、コバルトブルーなどを用いることができ、シリコーン可塑剤としては、例えばシリコーンオイル、シリコーンゴムなどを用いることができる。
【００３０】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を調製するに当たっては、一般的な製法を適宜採用することができる。例えば、調製される樹脂組成物は、各成分を配合した後にミキサーやブレンダーなどで均一に混合した後に、ニーダーやロール等で加熱混練したものを、冷却固化した後、粉砕して粉末状の樹脂組成物を得ることができる。またさらに必要に応じて粉末状の樹脂組成物をタブレット状に打錠することもできる。
【００３１】
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半導体を封止するにあたっては、一般的な手法を適宜採用することができる。ここで、半導体装置を製造する方法についての一例を述べる。まず、リードフレーム上に半導体素子をダイボンディングした後、Ａｕ等の細線ワイヤを用いたワイヤボンディング法などでリードフレームと半導体素子を結線する。次に、上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体装置と結線部分とを樹脂封止する。ここで、樹脂封止を行うにあたっては、粉末状またはタブレット状の半導体封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファ成形等により金型成形することができる。また必要に応じて、アフターキュアを施すようにしてもよい。
【実施例】
【００３２】
以下に実施例、比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［ＰＰＱのフェノールノボラック塩の作製］
フラスコにフェノールノボラック樹脂１９０ｇを計り取り、窒素パージ下で１３０ 〜１６０℃で融解する。融解したらフェノールノボラック樹脂をディスパーで攪拌しながらＰＰＱ１０ｇを除々に投入して混合する。約３０分攪拌し、混合物が完全に透明になったら取り出して冷却固化する。
【００３３】
実施例１〜３、及び比較例１
［樹脂組成物の組成］
実施例及び比較例で用いた各成分は次の通りである。
【００３４】
・エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＸ４０００Ｈ、
エポキシ当量１９５
・フェノールノボラック樹脂：軟化点８０℃、水酸基当量１０５
・ＰＰＱのフェノールノボラック塩Ａ：軟化点９１℃、
フェノールノボラック樹脂の水酸基／ＰＰＱの当量比=２６．５
・ＰＰＱのフェノールノボラック塩Ｂ：軟化点１０７℃、
フェノールノボラック樹脂の水酸基／ＰＰＱの当量比=３５
・ＰＰＱのフェノールノボラック塩Ｃ：軟化点１０５℃、
フェノールノボラック樹脂の水酸基／ＰＰＱの当量比=６
・トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）：北興化学工業（株）製、ＴＰＰ
・脂肪酸アミド（離型剤）：オレイン酸アミド
・カルナバワックス（離型剤）
・溶融シリカ（無機充填剤）：平均粒径 １５μｍ、球状シリカ
・γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン：信越化学工業（株）製、ＫＢＭ４０３
・γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン：信越化学工業（株）製、ＫＢＭ８０３
・ＰＰＱ：北興化学工業（株）製、ＰＰＱ（Diphenylphosphinyl hydroquinone）、
分子量３１０、ｍ.ｐ.２１４〜２１５℃
上記ＰＰＱのフェノールノボラック塩、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材及びその他の成分を表１に示す組成で配合し、ミキサーで均一に混合した後、ニーダーやロールで９０℃、５分間、加熱・混練し、２０〜３０℃まで冷却固化したものをカッターミルにより粉砕して粒状の樹脂組成物を得た。
【００３５】
以上のようにして作製した各エポキシ樹脂組成物を用い、金型温度１７０℃、注入圧力７ＭＰａ、成形時間１００秒の条件でトランスファ成形を行い、評価用の試験片金型で試験片を作製した。
【００３６】
上記のように作製した樹脂組成物及び試験片について、下記の耐炎性試験及び流動性の評価を行った。この結果を表２に示す。
（１）耐炎性試験
ＵＬ９４の垂直燃焼９４Ｖ−０の試験方法に準じて各試験片の難燃性を評価した。
（２）流動性スパイラルフロー試験
ＥＭＭＩ型評価用金型を用い、トランスファ成型で金型温度１７０℃、移送圧力７ＭＰａ、注入時間３〜４秒、成形時間１００秒の条件で成形を行ない、流れて成型された成型品の長さを測定し、流動性の指標として評価した。
【００３７】
また、スパイラルフロー試験後のカル表面を顕微鏡を用いて２００倍にて観察し、ＰＰＱの有無を調べた。ここで、ＰＰＱが確認されなかったものを「○」、ＰＰＱが確認されたものを「×」とした。
【００３８】
上記の試験結果を表１に示す
【００３９】
【表１】
2006265487.tif 000003
【００４０】
表１にみられるように、各実施例のものは難燃性に優れるとともに、カル表面にＰＰＱの融け残りが存在しないことが確認される。