(57)【要約】【課題】  半導体チップの配線のショート、リーク不良等の電気不良の原因となるカーボンブラック等の導電物の粗大凝集物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）フェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）着色剤、（Ｆ）アリルエーテルコポリマーを必須成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物、及び好ましくは前記アリルエーテルコポリマーを全エポキシ樹脂組成物中に対して０．１〜１重量％含むエポキシ樹脂組成物、並びにこれらを用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）着色剤、（Ｆ）アリルエーテルコポリマーを必須成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
前記アリルエーテルコポリマーが、全エポキシ樹脂組成物中に対して０．１〜１重量％含まれる請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してな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、エポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関するものであり、特に半導体チップの配線のショート、リーク不良等の電気不良の原因となるカーボンブラック等の導電物の粗大凝集物がない、電気特性の信頼性に優れた半導体封止用のエポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体封止用に用いられるエポキシ樹脂組成物は、その組成に着色剤として導電性を有するカーボンブラックを含んでいるのが一般的である。これは、半導体素子を遮蔽するためと、半導体装置に品名やロット番号等をマーキングする際、背景が黒だとより鮮明な印字が得られる等の理由からである。また最近では、取り扱いが容易なＹＡＧレーザーマーキングを採用する電子部品メーカーが増加しており、ＹＡＧレーザーの波長を吸収するカーボンブラックは、半導体封止用エポキシ樹脂の必須組成成分となっている。
【０００３】
しかし、最近の半導体装置のファインピッチ化に伴い、導電性着色剤であるカーボンブラック等が、粗大凝集物としてインナーリード間、ワイヤー間に存在する場合、配線のショート不良およびリーク不良といった電気特性不良を生じてしまう。また、カーボンブラック等の粗大凝集物が狭くなったワイヤー間に挟まることで、ワイヤーが応力を受け、これも電気特性不良の原因となる。カーボンブラック等の粗大凝集物がなく、鮮明なＹＡＧレーザーマーキングが可能なエポキシ樹脂組成物の開発が望まれている。
電気特性不良対策として、粒子径の制御されたカーボンブラックが有効であることが報告されている（例えば、特許文献１参照。）。他にも、カーボンブラック凝集物を分散する手法も報告されているが（例えば、特許文献２参照。）、近年のさらなるファインピッチ化に対しては、充分ではなく、配線のショート及びリーク不良の問題が発生している。粗大凝集物がないカーボンブラックを使用したエポキシ樹脂組成物の開発が強く望まれている。
【特許文献１】特開２００１−１９８３３号公報（第２〜４頁）
【特許文献２】特開２０００−１６９６７６号公報（第２〜５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来の背景技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは半導体チップの配線のショート、リーク不良等の電気不良の原因となるカーボンブラック等の導電物の粗大凝集物がない半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いた半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、
［１］（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）着色剤、（Ｆ）アリルエーテルコポリマーを必須成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物、
［２］前記アリルエーテルコポリマーが、全エポキシ樹脂組成物中に対して０．１〜１重量％含まれる第［１］項記載のエポキシ樹脂組成物、
［３］第［１］又は［２］項に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置、
である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に従うと、従来技術では得られなかった半導体チップの配線のショート、リーク不良等の電気不良の原因となるカーボンブラック等の導電物の粗大凝集物がない、電気特性の信頼性に優れたエポキシ樹脂組成物及び半導体装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填材、硬化促進剤、着色剤、アリルエーテルコポリマーを必須成分とし、好ましくはアリルエーテルコポリマーを全エポキシ樹脂組成物中に対して０．１〜１重量％配合することにより、従来技術では得られなかった半導体チップの配線のショート、リーク不良等の電気不良の原因となるカーボンブラック等の導電物の粗大凝集物がない、電気特性の信頼性に優れたエポキシ樹脂組成物及び半導体装置が得られるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００８】
本発明に用いるエポキシ樹脂は、分子中に２個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造は特に限定するものではないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェニレン骨格，ビフェニレン骨格等を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独で用いるかもしくは併用することができる。半導体封止用エポキシ樹脂組成物としての耐湿信頼性を考慮すると、イオン性不純物であるＮａイオンやＣｌイオンが極力少ない方が好ましく、硬化性の点からエポキシ当量としては１００〜５００ｇ／ｅｑが好ましい。
【０００９】
本発明に用いるフェノール樹脂は、分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造は特に限定するものではないが、例えばフェノールノボラック樹脂、フェニレン骨格，ビフェニレン骨格等を有するフェノールアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等が挙げられ、これらは単独で用いるかもしくは併用することができる。硬化性の点から水酸基当量は９０〜２５０ｇ／ｅｑが好ましい。
【００１０】
本発明に用いる無機充填材としては、一般に封止材料に用いられている溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填材の粒径としては、金型への充填性を考慮すると１５０μｍ以下であることが望ましい。また無機充填材の充填量としてはエポキシ樹脂組成物全体に対し８０〜９４重量％が好ましく、下限値を下回るとエポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水量が増加し、強度が低下するため耐半田クラック性が劣る恐れがあり、上限値を越えると流動性が損なわれるために成形性に不具合を生じる恐れがあるので好ましくない。
【００１１】
本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ基とフェノール性水酸基の反応を促進するものであればよく、一般に封止材料に使用されているものを利用することができる。例えば１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、ベンジルジメチルアミン等のアミン系化合物、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等があり、これらは単独でも混合して用いてもよい。
【００１２】
本発明に用いる着色剤としては、一般に封止材料に用いられているものを使用することができる。例えば、カーボンブラック、酸化鉄、有機染料等が挙げられる。これらは単独でも混合して用いてもよい。
【００１３】
本発明では、アリルエーテルコポリマーを必須とする。アリルエーテルコポリマーは、カーボンブラック等の導電物に作用し、その分散性を向上させることで粗大凝集物を発生させない効果を有するものである。本発明に用いるアリルエーテルコポリマーとしては、特に限定するものではないが、ケン化価が５０〜３００であるものが望ましい。ケン化価の下限値を下回るとアリルエーテルコポリマー自体の分散性が低下する恐れがあり、上限値を超えるとカーボンブラック等の導電物の分散性が低下する恐れがあるので好ましくない。
また、本発明で用いられるアリルエーテルコポリマーの配合量としては、特に限定するものではないが、全エポキシ樹脂組成物中に０．１〜１重量％含まれることが好ましい。上記下限値を下回るとカーボンブラック等の導電物の十分な分散性が付与されないため、粗大凝集物の減少が見られない恐れがあり、また上記上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の流動性が阻害される恐れがあるので好ましくない。
【００１４】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分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、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、アルミニウム／ジルコニウムカップリング剤等のカップリング剤、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤、酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体等の添加剤を適宜配合してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分及びその他の添加剤等をミキサー等で用いて常温で均一に混合した後、加熱ロール又はニーダー、押出機等で溶融混練し、冷却後粉砕して製造することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の成形方法で成形硬化すればよい。
【００１５】
本発明の最も重要な点は、アリルエーテルコポリマーを含むことにより、エポキシ樹脂組成物中に含まれるカーボンブラック等の導電物の分散性をあげ、粗大凝集物を発生させない点にある。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
実施例１
ビフェニル型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）製、ＹＸ４０００Ｈ、融点１０５℃、エポキシ当量１９５ｇ／ｅｑ）                                ８．１重量部
フェノールノボラック樹脂（軟化点６５℃、水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ）
４．０重量部
球状溶融シリカ（平均粒径３０μｍ）                            ８６．５重量部
トリフェニルホスフィン                                          ０．２重量部
カーボンブラック（粒子径１８ｎｍ  比表面積１４０ｍ２／ｇ）      ０．５重量部
アリルエーテルコポリマーＡ（日本油脂社製、マリアリムＡＫＭ−０５３１、ケン化価１３０）                                                          ０．５重量部
カルナバワックス                                                ０．２重量部
をミキサーにて常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕し、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、以下の方法で評価した。結果を表１に示す。
【００１７】
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒で測定した。単位はｃｍ。スパイラルフロー判定の基準は、１１０ｃｍ未満を不合格、１１０ｃｍ以上を合格とした。
高温リーク特性：低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７．８ＭＰａ、保圧時間９０秒で、６０μｍピッチのテスト用チップに径３０μｍの金線を施した１４４ｐＴＱＦＰを１００個封止成形した。次に、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製の微少電流計８２４０Ａを用いてリーク電流を測定した。判断基準は、１７５℃においてリーク電流が初期のメジアン値より２オーダー高くなった場合を不良とした。不良品の個数がｎ個であるとき、ｎ／１００と表示した。
凝集物評価：低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒で１００ｍｍφの円板を成形した。この円板の表面を研磨し、研磨面を蛍光顕微鏡（オリンパス（株）製、ＢＸ５１Ｍ−５３ＭＦ）にて観察した。８０μｍ以上の凝集物の個数を測定した。８０μｍ以上の凝集物が１個以上あった場合を不良とした。
【００１８】
実施例２〜５、比較例１
実施例１と同様にして、エポキシ樹脂組成物を製造し、同様にして評価した。評価結果を表１に示す。
表１中のアリルエーテルコポリマーＢ（日本油脂社製、マリアリムＡＡＢ−０８５１）はケン化価１６０。
【００１９】
【表１】
2006089670.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は優れた分散性を有しており、これを用いた半導体装置は半導体チップの配線のショート、リーク不良等が発生しない、電気特性の信頼性に優れたものとなるため、電化製品、自動車等に好適に用いることができる。