(57)【要約】      （修正有）【課題】難燃性と高温放置特性に優れると共に、難燃剤及びイオントラップ剤に臭素化合物やビスマスのような環境負荷物質を含まない半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することである。【解決手段】（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）硬化促進剤（ｄ）無機充填剤、（ｅ）水酸化マグネシウム、（ｆ）非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤を含有し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であり、好ましくは、前記（ｆ）非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤としてマグネシウム−アルミニウム系イオントラップ剤を用いた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、更に好ましくは、（ｇ）カップリング剤として二級アミノシランを２質量％以下含有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る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）硬化促進剤（ｄ）無機充填剤、（ｅ）水酸化マグネシウム、（ｆ）非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤を含有し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（ｆ）非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤としてマグネシウム−アルミニウム系イオントラップ剤を用いた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】
（ｇ）カップリング剤として下記式（１）又は（２）で示される二級アミノシランを２質量％以下含有す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。
【化１】
2006299206.tif 000005
（ｌ，ｍ，ｎは１〜１０の整数）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置等の電子回路部品の封止剤として、半導体封止用エポキシ樹脂組成物が用いられてきた。この半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、及び溶融シリカや結晶シリカ等の無機充填剤を主成分とし、これに難燃性を付加するために難燃剤を配合して調整される。この難燃剤としては主に、臭素等のハロゲン化合物や、酸化アンチモン等のアンチモン化合物が用いられているが、これらのハロゲン系難燃剤やアンチモン系難燃剤は環境面等から削減が求められている。
【０００３】
このため、上記難燃剤の代替として、リン酸エステル等の有機リン系難燃剤や水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムのような金属水酸化物が提案されている。例えば、特開２００３−１４７０５０号公報には、難燃剤として有機リン系難燃剤であるホスファゼン化合物と、難燃助剤である金属水酸化物とを共に含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物が開示されている。
【０００４】
一方、電子回路部品におけるアルミニウム配線等の金属部分が、ハロゲン等のイオン性不純物により腐食されることを防ぐため、半導体封止用エポキシ樹脂組成物にイオントラップ剤を配合することがある。このイオントラップ剤としては、主にアンチモン−ビスマス系イオントラップ剤が用いられるが、このアンチモン−ビスマス系イオントラップ剤は、アンチモンやビスマスといった重金属を含み、これら重金属もまた環境面等から削減が求められている。
【特許文献１】特開２００３−１４７０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明の課題は、難燃性と高温放置特性に優れると共に、難燃剤及びイオントラップ剤に臭素化合物やアンチモンのような環境負荷物質を含まない半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願発明の請求項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）硬化促進剤（ｄ）無機充填剤、（ｅ）水酸化マグネシウム、（ｆ）非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤を含有してなることを特徴とする。
【０００７】
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（ｆ）非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤としてマグネシウム−アルミニウム系イオントラップ剤を用いたことを特徴とする。
【０００８】
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、更に、カップリング剤として下記式（１）又は（２）で示される二級アミノシランを２質量％以下含有することを特徴とする。
【０００９】
【化２】
2006299206.tif 000002
【００１０】
（ｌ，ｍ，ｎは１〜１０の整数）
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の請求項１に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物によると、難燃剤として水酸化マグネシウムを用い、イオントラップ剤として非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤を用いているため、難燃性を保持すると共にイオン性不純物を捕捉し、高温放置特性を高めている。又、アンチモンやビスマス等の環境負荷物質である重金属を含有していないため、環境に調和した半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。
【００１２】
又、本願発明の請求項２に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物によると、非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤としてマグネシウム−アルミニウム系イオントラップ剤を用いているので、更にイオン性不純物の捕捉を良好に行うことができる。
【００１３】
又、本願発明の請求項３に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物によると、カップリング剤として二級アミノシランを用いているため、高温放置特性が保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施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）硬化促進剤（ｄ）無機充填剤、（ｅ）水酸化マグネシウム、（ｆ）非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤、が含有されてなるものである。
【００１５】
（ａ）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２〜３５質量％とすることが好ましい。
【００１６】
（ｂ）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。
【００１７】
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。
【００１８】
（ｃ）硬化促進剤としては特に限定されないが、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誘導体や、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級アミン類を用いることができる。
【００１９】
（ｄ）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、溶融シリカの他、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質量％、好ましくは６０〜９０質量％の範囲で使用することができる。
【００２０】
（ｅ）水酸化マグネシウムとしては、合成水酸化マグネシウムや天然水酸化マグネシウムを用いることができる。天然水酸化マグネシウムとは、例えば水酸化マグネシウム鉱石（ブルーサイト鉱石）を粉砕して得ることができるものである。一般的に、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に合成水酸化マグネシウムを配合すると、最終的なパッケージに白化が生じやすいという問題点があるが、この天然水酸化マグネシウムを用いると白化が抑制されるため、より好ましい。
【００２１】
又、この水酸化マグネシウムは、類似の金属水酸化物である水酸化アルミニウムを用いる場合よりも少量の添加で難燃効果を発揮することができる。更に、水酸化アルミニウムを用いる場合、高温放置特性も良好となる。
【００２２】
この天然水酸化マグネシウムは、合成水酸化マグネシウムのような均一な六角柱形状や扁平形状ではなく、不定形であり、この実施形態においては、平均粒径が３０μｍ以下のものを用いることが望ましく、より好ましくは１５μｍ以下である。このような粒径の水酸化マグネシウムを用いることで、樹脂成分との相溶性が高まり、更に白化が抑制される。
【００２３】
ここで水酸化マグネシウムの配合量は、樹脂組成物中１〜４０質量％、好ましくは５〜２０質量％の範囲で使用することができる。
【００２４】
イオントラップ剤として、（ｆ）非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤を用いているため、このエポキシ樹脂組成物により回路部品が封止されたとき、樹脂中に含まれるイオン性不純物によって配線などの金属部分が腐食することを防ぐことができると共に、アンチモンやビスマスといった重金属を用いていないため、環境負荷が少ない。
【００２５】
（ｆ）非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤としては、マグネシウム−アルミニウム系イオントラップ剤を用いることが望ましく、このマグネシウム−アルミニウム系イオントラップ剤は、エポキシ樹脂組成物中の塩素イオンなどの陰イオンを良好に捕捉するため、回路中の配線などの金属部品の腐食を防ぎ、高温放置特性が更に良好になる。ここで非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤の配合量は、樹脂組成物中０．００５〜５質量％、好ましくは０．１〜２質量％の範囲で使用することができる。
【００２６】
（ｇ）カップリング剤としては、例えば、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどの二級アミノシラン誘導体、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのグリシドキシシラン誘導体やγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン誘導体等が挙げられる。これらのカップリング剤は、無機充填剤などの無機成分とエポキシ樹脂などの有機成分との接着性を向上させる効果がある。その中でも、下記式（１）又は（２）で示される二級アミノシラン誘導体が望ましく、樹脂組成物中０．００５〜２質量％、好ましくは０．１〜１質量％の範囲で使用することができる。これよりも少ないと十分に効果が発揮されず、これよりも多いと高温放置特性が低下してしまう。又、これらのカップリング剤を複数併用してもよい。
【００２７】
【化３】
2006299206.tif 000003
【００２８】
（ｌ，ｍ，ｎは１〜１０の整数）
更に、離型剤として、カルナバワックス、オレイン酸アミドなどの脂肪酸アミド、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配合してもよい。
【００２９】
又、更にカーボンブラックなどの着色剤やシリコーン可撓剤などを加えてもよい。
【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。
【実施例】
【００３１】
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。
［半導体封止用エポキシ樹脂組成物の作製］
実施例１〜５、及び比較例１〜３
［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。
【００３２】
・エポキシ樹脂：ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量１９５  
・硬化剤：フェノールノボラック樹脂、明和化成（株）製、Ｈ−１Ｍ
・硬化促進剤：トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）、北興化学（株）製
・無機充填剤：溶融シリカ、平均粒径１５μｍ球状シリカ
・シランカップリング剤Ａ：Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラ  ン、
信越化学工業（株）製、ＫＢＭ  ５７３
・シランカップリング剤Ｂ：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、ＫＢＭ  ４０３
・水酸化マグネシウム：神島化学工業（株）製、ＷＨ−２５
・水酸化アルミニウム：昭和電工(株) 製 、Ｈ−３２Ｉ
・イオントラップ剤Ａ：マグネシウム−アルミニウム系イオントラップ剤、
東亞合成（株）製、ＩＸＥ  ７００Ｆ
・イオントラップ剤Ｂ：アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤、
東亞合成（株）製、ＩＸＥ  ６００
・離型剤：オレイン酸アミド、カルナバワックス
・着色剤：カーボンブラック
上記エポキシ樹脂、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、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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１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。なお、試験片の寸法は、１２７×１２．７×０．８ｍｍである。
（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。
（３）高温放置特性評価試験
１６ＤＩＰ型評価用金型を用い、トランスファ成型で金型温度１７５℃、注入圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ2、注入時間３〜４秒、成形時間１００秒の条件で成形を行ない、形成されたサンプル片を１７５℃で放置し、１００時間ごとに抵抗を測定した。初期抵抗値からの変化率が３０％を超えた時間、この場合抵抗値が初期抵抗値から３０％を超えた時間を、高温放置特性時間とした。
【００３５】
上記の試験結果を表１に示す
【００３６】
【表１】
2006299206.tif 000004
【００３７】
表１に示すように、実施例１〜５の本願発明の水酸化マグネシウムと非アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、難燃性に優れ、且つ、高温放置特性にも優れていることが分かる。難燃剤として水酸化マグネシウムを用いた本願発明の実施例１と難燃剤として水酸化アルミニウムを用いた比較例１とを比較すると、本願発明の実施例１の方が少量で難燃効果を発揮することが分かる。それに加え、高温放置特定も良好である。
【００３８】
又、比較例２及び３と実施例１〜５を比較すると、イオントラップ剤を用いることで高温放置特性が向上し、更に、アンチモン−ビスマス系イオントラップ剤に代わってマグネシウム−アルミニウム系イオントラップ剤を用いると、アンチモンなどの重金属を含まないために環境負荷が少ないだけでなく、高温放置特性も向上することが分かる。