(57)【要約】【課題】フラックス残渣を相溶して封止材内に取り込むことが可能な固形の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に係る技術を提供する。【解決手段】基板と、前記基板上に搭載される半導体素子との、少なくとも一方あるいは両方にフラックス残渣が付着した状態にある構造体において、前記半導体素子を封止するために用いる、固形の半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物が、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、を含み、前記エポキシ樹脂および前記フェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群のＦｅｄｏｒｓ法に基づく平均溶解度パラメーターＳＰ１と、前記エポキシ樹脂および前記フェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１との間に、Ｍｎ１≧−１２７×ＳＰ１＋２０７４の関係が成り立つ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に搭載される半導体素子との、少なくとも一方あるいは両方にフラックス残渣が付着した状態にある構造体において、前記半導体素子を封止するために用いる、固形の半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物が、
エポキシ樹脂と、
フェノール樹脂硬化剤と、
を含み、
前記エポキシ樹脂および前記フェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群のＦｅｄｏｒｓ法に基づく平均溶解度パラメーターＳＰ１と、
前記エポキシ樹脂および前記フェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１との間に、
Ｍｎ１≧−１２７×ＳＰ１＋２０７４の関係が成り立つ、半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
前記平均溶解度パラメーターＳＰ１が１０［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以上１７．５［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以下である、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】
前記数平均分子量Ｍｎ１が３００以上５５０以下である、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】
前記平均溶解度パラメーターＳＰ１と前記数平均分子量Ｍｎ１との間に、−１２７×ＳＰ１＋２２２４≧Ｍｎ１≧−１２７×ＳＰ１＋２０７４の関係が成り立つ、請求項１乃至３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。
【請求項５】
当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対する前記エポキシ樹脂の含有量が、７質量％以上１９質量％以下である、請求項１乃至４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。
【請求項６】
当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物中の前記フェノール樹脂硬化剤の含有量が、当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、２．５質量％以上１０．５質量％以下である、請求項１乃至５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。
【請求項７】
前記エポキシ樹脂が多官能エポキシ樹脂を含む、請求項１乃至６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。
【請求項８】
当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、充填材をさらに含む、請求項１乃至７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。
【請求項９】
前記充填材の平均粒径ｄ５０は、０．０１μｍ以上１５０μｍ以下である、請求項８に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１０】
当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物中の前記充填材の含有量が、当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、３５質量％以上９５質量％以下である、請求項８または９に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１１】
前記フラックス残渣は、カルボキシル基またはフェノール性水酸基を含む化合物である、請求項１乃至１０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。
【請求項１２】
当該封止用エポキシ樹脂組成物は、カップリング剤をさらに含む、請求項１乃至１１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。
【請求項１３】
前記カップリング剤がＮ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシランである、請求項１２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１４】
基板と、
前記基板上に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止材と、
を有し、
前記封止材が、請求項１乃至１３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の硬化物を含む、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および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の代表的な半導体装置の製造プロセスにおいては、通常、半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを接続した後、基板上に残存しているフラックス剤（フラックス残渣）を溶剤で洗浄することにより除去してから、半導体封止用樹脂組成物を用いて上記半導体素子を封止していた（特許文献１等）。
【０００３】
しかし、近年においては、半導体装置の狭ピッチ化や狭ギャップ化に対応するため要求水準が高まってきている傾向にあることから、フラックス残渣の洗浄除去処理を経る必要のない、半導体封止用樹脂組成物の実現が求められている。このような、フラックス残渣の洗浄除去処理を経る必要のない半導体封止用樹脂組成物に係る技術としては、たとえば、以下のものが挙げられる。
【０００４】
特許文献２には、フラックス残渣の洗浄除去処理を経る必要のない半導体封止用樹脂組成物として、エポキシ樹脂と、フラックス活性剤を含む硬化剤と、球状アルミナと、を含む液状のエポキシ樹脂組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２６９２６号公報
【特許文献２】特開２００８−２７４０８３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．，１４，Ｎｏ．２，１４７−１５４，１９７４
【非特許文献２】塗料の研究，Ｎｏ．１５２  Ｏｃｔ，４１−４６，２０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２等に記載された従来の液状のエポキシ樹脂組成物を用いた場合、充填剤の配合量等といった製造条件に制限が加わることになるため、結果として半田リフロー時に剥離が生じる、未充填領域が発生する、さらには、耐湿信頼性の低下に伴い、結果として、硬化性能が阻害される、基板に対する密着性が低下する等といった不都合が生じる可能性を有していた。
【０００８】
そこで、本発明は、フラックス残渣を相溶して封止材内に取り込むことが可能な固形の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に係る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、基板と、前記基板上に搭載される半導体素子との、少なくとも一方あるいは両方にフラックス残渣が付着した状態にある構造体において、前記半導体素子を封止するために用いる、固形の半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物が、
エポキシ樹脂と、
フェノール樹脂硬化剤と、
を含み、
前記エポキシ樹脂および前記フェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群のＦｅｄｏｒｓ法に基づく平均溶解度パラメーターＳＰ１と、
前記エポキシ樹脂および前記フェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１との間に、
Ｍｎ１≧−１２７×ＳＰ１＋２０７４の関係が成り立つ、半導体封止用エポキシ樹脂組成物が提供される。
【００１０】
さらに、本発明によれば、基板と、
前記基板上に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止材と、
を有し、
前記封止材が、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物を含む、半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フラックス残渣を相溶して封止材内に取り込むことが可能な固形の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に係る技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る半導体装置の一例を示す図である。
【図２】本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】実施例及び比較例に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に含まれているエポキシ樹脂およびフェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群の平均溶解度パラメーターＳＰ１と、該樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１との関係性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
＜半導体装置＞
図１は、本実施形態に係る半導体装置１００の一例を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１００は、基板１０と、上記基板１０上に搭載された半導体素子２０と、半導体素子２０を封止する封止材５０と、を有するものである。なお、図１に示す半導体装置１００は、半導体素子２０と基板１０とが半田バンプ３０を介して電気的に接続されたものであるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
以下、本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法について図２を参照して説明する。なお、図２は、本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法を説明するための図である。
【００１６】
まず、図２（ａ）に示すように、半田バンプ３０を有する半導体素子２０を準備する。ここで、本実施形態に係る半導体素子２０としては、たとえば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等が挙げられる。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体素子２０に設けられた半田バンプ３０にフラックス剤２００を塗布する。具体的には、準備した半導体素子２０における半田バンプ３０が設けられている側の面を、フラックス剤２００が塗布された台上に接触させることにより、半導体素子２０に設けられた半田バンプ３０にフラックス剤２００を付着させる。なお、上記フラックス剤２００の詳細については、後述する。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように、フラックス剤２００が半田バンプ３０に付着した状態にある半導体素子２０を、基板１０上における所望の位置に配置する。具体的には、基板１０上に露出している導体部と、半田バンプ３０とがフラックス剤２００を介して当接するように、半導体素子２０を基板１０上に配置する。
【００１９】
次に、半田リフロー処理を施すことにより、図２（ｄ）に示す構造体を得る。具体的には、図２（ｃ）に示す構造体に対して、半田リフロー処理を施すことにより、半田バンプ３０を介して、半導体素子２０と、基板１０とを電気的に接続させた図２（ｄ）に示す構造体を得る。ここで、図２（ｄ）に示す構造体においては、通常、半田バンプ３０の近傍領域にフラックス残渣３００が付着している。具体的には、図２（ｄ）に示す構造体においては、通常、基板１０と、基板１０上に搭載される半導体素子２０と、半導体素子２０が備える半田バンプ３０との、少なくとも一つあるいは全てにフラックス残渣３００が付着している。
【００２０】
次に、図２（ｄ）に示す構造体に備わる半導体素子２０を、後述する半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止することにより、封止材５０を形成する。こうすることで、図２（ｅ）に示す本実施形態に係る半導体装置１００を得ることができる。本実施形態においては、フラックス残渣３００が付着した状態にある図２（ｄ）に示す構造体を、そのままの状態で封止材５０の成形に使用することができる。つまり、本実施形態においては、図２（ｄ）に示す構造体から、フラックス残渣３００を除去することなく、封止材５０の成形を実施することができる。
【００２１】
本実施形態において、上記封止材５０の成形方法としては、トランスファー成形法、圧縮成形法、インジェクション成形法等が挙げられる。中でも、本樹脂組成物の充填性を良好にする観点から、トランスファー成形法または圧縮成形法を採用することが好ましい。そのため、本樹脂組成物の形態は、作業性の観点から、粉粒状、顆粒状、タブレット状またはシート状に加工されたものであることが好ましい。
【００２２】
次に、上記フラックス剤２００の含有成分について説明する。ここで、上述したフラックス残渣３００は、フラックス剤２００の残存物であるため、フラックス剤２００と同一成分を含むものである。
【００２３】
本実施形態に係るフラックス剤２００は、半田接合に使用できるものであれば公知のものを使用することができる。上記フラックス剤２００の具体例としては、分子構造中にカルボキシル基またはフェノール性水酸基を含む化合物を活性種として含むものが挙げられる。
【００２４】
上記分子構造中にカルボキシル基を含む化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。そして、上記脂肪族酸無水物の具体例としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。上記脂環式酸無水物の具体例としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。上記芳香族酸無水物の具体例としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。上記脂肪族カルボン酸の具体例としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。上記芳香族カルボン酸の具体例としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体、フェノールフタリン、ジフェノール酸等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２５】
上記分子構造中にフェノール性水酸基を含む化合物としては、フェノール類が挙げられる。かかるフェノール類の具体例としては、フェノール、ｏ−クレゾール、２，６−キシレノール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、ｍ−エチルフェノール、２，３−キシレノール、メジトール、３，５−キシレノール、ｐ−ターシャリブチルフェノール、カテコール、ｐ−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
本実施形態に係るフラックス剤２００は、基板１０と半導体素子２０との電気的接続信頼性を確保する観点から、ジヒドロキシ安息香酸、アジピン酸、フマル酸およびグルタン酸からなる群より選択される１種以上の化合物を活性種含むものが好ましい。
【００２７】
上述した活性種を含むフラックス剤２００の市販品としては、具体的には、千住金属工業社製のデルタラックスＧＴＮ−６８などがあげられる。
【００２８】
＜半導体封止用エポキシ樹脂組成物＞
以下においては、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を本樹脂組成物ともいう。
本実施形態に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、基板１０と、基板１０上に搭載される半導体素子２０との、少なくとも一方あるいは両方にフラックス残渣３００が付着した状態にある構造体において、半導体素子２０を封止するために用いることを想定したものであり、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、を含む固形の樹脂組成物である。そして、本樹脂組成物は、次の条件を満たすことを特徴としたものである。具体的には、本樹脂組成物は、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群のＦｅｄｏｒｓ法に基づく平均溶解度パラメーターＳＰ１と、上記樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１との間に、Ｍｎ１≧−１２７×ＳＰ１＋２０７４の関係が成り立つことを特徴としたものである。これにより、フラックス残渣３００を相溶して封止材５０内に取り込むことが可能であり、かつ成形作業性に優れた樹脂組成物とすることができる。
【００２９】
まず、上述したエポキシ樹脂およびフェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群のＦｅｄｏｒｓ法に基づく平均溶解度パラメーターＳＰ１について説明する。ここで、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群とは、本樹脂組成物中に必須成分として含まれている樹脂成分の内、１種以上のエポキシ樹脂および１種以上のフェノール樹脂硬化剤により構成される樹脂材料からなる群のことを指す。また、Ｆｅｄｏｒｓ法に基づく溶解度パラメーターとは、ある物質が他のある物質に対してどのくらい溶けるのかという溶解性を定量的に表す指標であり、化合物の分子構造中に含まれている官能基の種類や数を考慮し、凝集エネルギー密度とモル分子容に基づいて非特許文献１に記載されているＦｅｄｏｒｓによって提案された推算法により算出されるものである。
【００３０】
上記平均溶解度パラメーターＳＰ１は、以下の式１により算出することができる。
式１：平均溶解度パラメーターＳＰ１＝Σ（Ａ（ｎ）×Ｃａ（ｎ））＋Σ（Ｂ（ｎ）×Ｃｂ（ｎ））
（上記式１において、Ａ（ｎ）は、本樹脂組成物中に含まれているｎ種のエポキシ樹脂それぞれに関するＦｅｄｏｒｓ法に基づいて算出された溶解度パラメーターを指す。Ｃａ（ｎ）は、本樹脂組成物中における全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂硬化剤の合計含有量に対するｎ種のエポキシ樹脂それぞれの含有量を指す。Ｂ（ｎ）は、本樹脂組成物中に含まれているｎ種のフェノール樹脂硬化剤それぞれに関するＦｅｄｏｒｓ法に基づいて算出された溶解度パラメーターを指す。Ｃｂ（ｎ）は、本樹脂組成物中における全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂硬化剤の合計含有量に対するｎ種のフェノール樹脂硬化剤それぞれの含有量を指す。なお、上記ｎは、１以上の整数である。）
【００３１】
つまり、本樹脂組成物中に含まれている上記樹脂群が、互いに異なる２種のエポキシ樹脂と、互いに異なる２種のフェノール樹脂硬化剤とにより構成されている場合、上記平均溶解度パラメーターＳＰ１は、以下の式２で算出されることになる。以下、互いに異なる２種のエポキシ樹脂を第１のエポキシ樹脂、第２のエポキシ樹脂という。また、互いに異なる２種のフェノール樹脂硬化剤を第１の硬化剤、第２の硬化剤という。
なお、下記式２において、Ａ１は、第１のエポキシ樹脂に関するＦｅｄｏｒｓ法に基づいて算出された溶解度パラメーターの値を指す。Ａ２は、第２のエポキシ樹脂に関するＦｅｄｏｒｓ法に基づいて算出された溶解度パラメーターの値を指す。Ｂ１は、第１の硬化剤に関するＦｅｄｏｒｓ法に基づいて算出された溶解度パラメーターの値を指す。Ｂ２は、第２の硬化剤に関するＦｅｄｏｒｓ法に基づいて算出された溶解度パラメーターの値を指す。Ｃａ１は、樹脂群全量に対する第１のエポキシ樹脂の含有量を指す。Ｃａ２は、樹脂群全量に対する第２のエポキシ樹脂の含有量を指す。Ｃｂ１は、樹脂群全量に対する第１の硬化剤の含有量を指す。Ｃｂ２は、樹脂群全量に対する第２の硬化剤の含有量を指す。
式２：平均溶解度パラメーターＳＰ１＝Ａ１×Ｃａ１＋Ａ２×Ｃａ２＋Ｂ１×Ｃｂ１＋Ｂ２×Ｃｂ２
【００３２】
次に、上述したエポキシ樹脂およびフェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１の算出方法について説明する。具体的には、樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１の算出方法は、以下の式３により算出することができる。
式３：樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１＝Σ（ａ（ｎ）×Ｃａ（ｎ））＋Σ（ｂ（ｎ）×Ｃｂ（ｎ））
（上記式３において、ａ（ｎ）は、本樹脂組成物中に含まれているｎ種のエポキシ樹脂それぞれに関する数平均分子量の値を指す。Ｃａ（ｎ）は、本樹脂組成物中における全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂硬化剤の合計含有量に対するｎ種のエポキシ樹脂それぞれの含有量を指す。ｂ（ｎ）は、本樹脂組成物中に含まれているｎ種のフェノール樹脂硬化剤それぞれに関する数平均分子量の値を指す。Ｃｂ（ｎ）は、本樹脂組成物中における全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂硬化剤の合計含有量に対するｎ種のフェノール樹脂硬化剤それぞれの含有量を指す。なお、上記ｎは、１以上の整数である。）
【００３３】
つまり、本樹脂組成物中に含まれている上記樹脂群が、互いに異なる２種のエポキシ樹脂と、互いに異なる２種のフェノール樹脂硬化剤とにより構成されている場合、上記樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１は、以下の式４で算出されることになる。以下、互いに異なる２種のエポキシ樹脂を第１のエポキシ樹脂、第２のエポキシ樹脂という。また、互いに異なる２種のフェノール樹脂硬化剤を第１の硬化剤、第２の硬化剤という。
なお、下記式４において、ａ１は、第１のエポキシ樹脂の数平均分子量を指す。ａ２は、第２のエポキシ樹脂の数平均分子量を指す。ｂ１は、第１の硬化剤の数平均分子量を指す。ｂ２は、第２の硬化剤の数平均分子量を指す。Ｃａ１は、樹脂群全量に対する第１のエポキシ樹脂の含有量を指す。Ｃａ２は、樹脂群全量に対する第２のエポキシ樹脂の含有量を指す。Ｃｂ１は、樹脂群全量に対する第１の硬化剤の含有量を指す。Ｃｂ２は、樹脂群全量に対する第２の硬化剤の含有量を指す。
式４：平均溶解度パラメーターＳＰ１＝ａ１×Ｃａ１＋ａ２×Ｃａ２＋ｂ１×Ｃｂ１＋ｂ２×Ｃｂ２
【００３４】
また、Ｆｅｄｏｒｓ法に基づく本実施形態に係るエポキシ樹脂固有の溶解度パラメーターの値や、Ｆｅｄｏｒｓ法に基づく本実施形態に係るフェノール樹脂硬化剤固有の溶解度パラメーターの値は、たとえば、対象となるエポキシ樹脂やフェノール樹脂硬化剤の分子構造情報に基づき、非特許文献２に記載されている方法により推算することができる。また、実用的には「新版プラスチック配合剤―基礎と応用―（大成社刊）」などの公知の文献に記載されている値を用いることもできる。
【００３５】
本実施形態において、上述した平均溶解度パラメーターＳＰ１の下限値は、例えば、１０［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以上であることが好ましく、１１．５［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以上であることがより好ましく、１２．０［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以上であることが更に好ましい。こうすることで、フラックス残渣３００中に含まれている活性種と、エポキシ樹脂やフェノール樹脂硬化剤の分子構造中に含まれている官能基との間に生じる相互作用が促進され、結果として、封止材５０のフラックス残渣３００に対する相溶性を向上させることができる。具体的には、ＳＰ１の値が上記下限値以上となることで、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖同士の相互作用が大きくなり、フラックス残渣３００の分子の相互作用と同程度となるために、両者の相互作用が強くなり、相溶性が向上すると考えられる。
また、上述した平均溶解度パラメーターＳＰ１の上限値は、例えば、１７．５［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以下であることが好ましく、１５．０［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以下であることがより好ましく、１３．５［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以下であることが更に好ましい。こうすることで、フラックス残渣３００中に含まれている活性種と、エポキシ樹脂やフェノール樹脂硬化剤の分子構造中に含まれている官能基との間に生じる相互作用が促進され、結果として、封止材５０のフラックス残渣３００に対する相溶性を向上させることができる。具体的には、ＳＰ１の値が上記上限値以下となることで、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖同士の相互作用が小さくなり、フラックス残渣３００の分子同士の相互作用と同程度となるために、両者の相互作用が強くなり、相溶性が向上すると考えられる。
以上より、上述した平均溶解度パラメーターＳＰ１の値が上記数値範囲内となるように制御した場合には、フラックス残渣３００との相溶性により一層優れた封止材５０を形成することが可能となる。
なお、上記相互作用とは、具体的には、水素結合、分散力、双極子相互作用などが挙げられる。ここで、上述した活性種を含むフラックス剤２００は、例えば、同程度のＳＰ値を持つと考えられる。
【００３６】
本実施形態において、上述した数平均分子量Ｍｎ１の下限値は、例えば、２００以上であることが好ましく、３００以上であることがより好ましく、４１０以上であることが更に好ましい。こうすることで、フラックス残渣３００中に含まれている活性種と、エポキシ樹脂やフェノール樹脂硬化剤の分子構造を構成する主鎖との間に生じる相互作用が促進され、結果として、封止材５０のフラックス残渣３００に対する相溶性を向上させることができる。具体的には、数平均分子量Ｍｎ１が上記下限値以上となることで、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖同士の絡み合いが大きくなる。これにより、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖同士の運動性制限される。したがって、フラックス残渣が、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤に対して相互作用しやすくなり、相溶性を向上できると考えられる。
また、上述した数平均分子量Ｍｎ１の上限値は、例えば、６５０以下であることが好ましく、５５０以下であることがより好ましく、５２０以下であることがさらに好ましい。こうすることで、フラックス残渣３００中に含まれている活性種と、エポキシ樹脂やフェノール樹脂硬化剤の分子構造を構成する主鎖との間に生じる相互作用が促進され、結果として、封止材５０のフラックス残渣３００に対する相溶性を向上させることができる。
具体的には、数平均分子量Ｍｎ１が上記上限値以下である場合、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖同士の絡み合いが適切になり、フラックス剤の分子鎖が侵入するのにより好適な物理的性質を発現すると考えられる。以上より、数平均分子量Ｍｎ１が上記上限値以下であることにより、フラックス残渣が、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤に対して相互作用しやすくなり、相溶性を向上できると考えられる。
以上より、上述した数平均分子量Ｍｎ１の値が上記数値範囲内となるように制御した場合には、フラックス残渣３００との相溶性により一層優れた封止材５０を形成することが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態において、上述した平均溶解度パラメーターＳＰ１と、上述した数平均分子量Ｍｎ１との間には、−１２７×ＳＰ１＋２２２４≧Ｍｎ１≧−１２７×ＳＰ１＋２０７４の関係が成り立つことが好ましい。フラックス残渣３００中に含まれている活性種と、エポキシ樹脂やフェノール樹脂硬化剤の分子構造を構成する主鎖や、エポキシ樹脂やフェノール樹脂硬化剤の分子構造中に含まれている官能基との間に生じる相互作用が促進され、結果として、封止材５０のフラックス残渣３００に対する相溶性を向上させることができる。そのため、上述した数平均分子量Ｍｎ１の値が上記数値範囲内となるように制御した場合には、フラックス残渣３００との相溶性により一層優れた封止材５０を形成することが可能となる。
【００３８】
本発明者らは、フラックス残渣を相溶して封止材内に取り込むことが可能な半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るために、半導体封止用エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤との組み合わせについて検討した。その結果、水素結合、分散力、双極子相互作用といった分子鎖の化学的相性であるＳＰ１と、分子鎖の形状といった物理的な相性であるＭｎ１が、それぞれ特定の数値以上となることで、半導体封止用エポキシ樹脂組成物と、フラックス残渣とを相溶させることができることを見出した。具体的には、Ｍｎ１≧−１２７×ＳＰ１＋２０７４の関係が成り立つことが好ましい。これは、図３に示すように、Ｍｎ１−ＳＰ１でプロットした時に、Ｍｎ１＝−１２７×ＳＰ１＋２０７４の直線上、あるいは、それよりもＭｎ１またはＳＰ１が大きくなることを示す。
詳細なメカニズムは定かではないが、半導体封止用エポキシ樹脂組成物と、フラックス残渣とを相溶させることができる理由は以下のように推測される。
まず、Ｍｎ１の値が大きくなることで、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖の絡み合いが適切に制御されると推測される。これにより、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖が、フラックス残渣３００中に含まれている活性種の分子鎖を取り込みやすくなる。
また、ＳＰ１の値が大きくなることで、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖と、フラックス残渣３００との分子鎖との相互作用を向上できると推測される。従来の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、フラックス残渣３００の分子鎖同士の相互作用が、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖と、フラックス残渣３００の分子鎖との相互作用より遥かに大きかった。しかしながら、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖と、フラックス残渣３００の分子鎖との相互作用を強めることによって、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤の分子鎖が、フラックス残渣３００中に含まれている分子鎖を取り込みやすくなる。
以上より、Ｍｎ１及びＳＰ１が、共に適切な数値範囲となることで、半導体封止用エポキシ樹脂組成物と、フラックス残渣とを相溶させることができると推測される。
なお、ＳＰ１及びＭｎ１は、基本的に大きくなるほど、半導体封止用エポキシ樹脂組成物と、フラックス残渣３００との相溶性を向上できる。ＳＰ１及びＭｎ１の上限値としては、例えば、−１２７×ＳＰ１＋２２２４≧Ｍｎ１とすることができる。これは、図３に示すように、Ｍｎ１−ＳＰ１でプロットした時に、Ｍｎ１＝−１２７×ＳＰ１＋２２２４の直線上、あるいは、それよりもＭｎ１またはＳＰ１が小さくなることを示す。なお、ＳＰ１及びＭｎ１の上限値としては、例えば、−１２７×ＳＰ１＋２２２４≧Ｍｎ１としてもよく、−１２７×ＳＰ１＋２１４９≧Ｍｎ１としてもよい。
【００３９】
次に、本樹脂組成物の配合組成について説明する。なお、以下の説明においては、符号を省略して説明する。
本樹脂組成物は、上述した通り、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、を必須成分として含む固形の樹脂組成物である。このように、本樹脂組成物は、固形状であるが故に、液状の形態にある従来の樹脂組成物を用いる場合と比べて、所望の半導体装置における封止材の製造効率を向上させることができる。そして、本樹脂組成物の形態は、上述した通り、作業性の観点から、粉粒状、顆粒状、タブレット状またはシート状に加工されたものであることが好ましい。
【００４０】
ここで、本樹脂組成物を得るためには、例えば、以下の２つの条件を、それぞれ適切に調整することが重要である。
（１）使用するエポキシ樹脂の種類と、使用するフェノール樹脂硬化剤の種類との組み合わせ
（２）使用するエポキシ樹脂自体の配合量比と、使用するフェノール樹脂硬化剤自体の配合量比とのバランス
具体的には、実施例にて後述する。
【００４１】
（エポキシ樹脂）
本実施形態に係るエポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。本実施形態において、エポキシ樹脂は、たとえばビフェニル型エポキシ樹脂；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；スチルベン型エポキシ樹脂；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等の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樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等に例示されるトリスフェノール型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂；フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂からなる群から選択される一種類または二種類以上を含む。これらのうち、ビフェニル型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、およびテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ならびにスチルベン型エポキシ樹脂は結晶性を有するものであることが好ましい。
本実施形態においては、成形性や耐熱性等を向上させる観点から、アラルキル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、またはトリスフェノール型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。
また、フラックス残渣との相溶性を向上させる観点から、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂を単独で含む、または、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂及びトリフェノールメタン型エポキシ樹脂を共に含むことが好ましい。
【００４２】
エポキシ樹脂の含有量は、たとえば本樹脂組成物全量に対して７質量％以上であることが好ましく、９質量％以上であることがより好ましい。エポキシ樹脂の含有量を上記下限値以上とすることにより、本樹脂組成物を用いて形成される封止材と半導体素子との密着性の向上に寄与することができる。一方で、エポキシ樹脂の含有量は、たとえば本樹脂組成物全量に対して１９質量％以下であることが好ましく、１８．５質量％以下であることがより好ましい。エポキシ樹脂の含有量を上記上限値以下とすることにより、本樹脂組成物を用いて形成される封止材の耐熱性や耐湿性の向上を図ることができる。
【００４３】
（フェノール樹脂硬化剤）
本樹脂組成物中には、上述した通り、フェノール樹脂硬化剤が必須成分として含まれている。これにより、当該樹脂組成物の流動性およびハンドリング性を向上させることができる。かかるフェノール樹脂硬化剤は、一分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造については特に限定されるものではない。このようなフェノール樹脂硬化剤の具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリスフェノールメタン型フェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂等のノボラック型樹脂；トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂；テルペン変性フェノール樹脂、ホルムアルデヒドで変性したトリフェニルメタン型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂、フェニルアラルキル型フェノール樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂等のアラルキル型樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。このようなフェノール樹脂硬化剤を配合させることにより、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性等のバランスを良好なものとすることができる。特に、硬化性の点から、フェノール樹脂硬化剤の水酸基当量は９０ｇ／ｅｑ以上２５０ｇ／ｅｑ以下であることが好ましい。
【００４４】
また、本実施形態においては、エポキシ樹脂と反応して硬化させる硬化剤であれば、後述する重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、縮合型の硬化剤等の硬化剤を、フェノール樹脂硬化剤と併用することも可能である。
【００４５】
上記重付加型の硬化剤の具体例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシレンジアミン等の脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、ｍ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドララジド等を含むポリアミン化合物；ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等の脂環族酸無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の芳香族酸無水物などを含む酸無水物；ノボラック型フェノール樹脂、フェノールポリマー等のポリフェノール化合物；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネート等のイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂等の有機酸類などが挙げられる。
【００４６】
上記触媒型の硬化剤の具体例としては、ベンジルジメチルアミン、２，４，６−トリスジメチルアミノメチルフェノール等の３級アミン化合物；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；ＢＦ３錯体等のルイス酸などが挙げられる。
【００４７】
上記縮合型の硬化剤の具体例としては、メチロール基含有尿素樹脂のような尿素樹脂；メチロール基含有メラミン樹脂のようなメラミン樹脂等が挙げられる。
【００４８】
本樹脂組成物中にフェノール樹脂硬化剤と上述した他の硬化剤とを併用する場合、フェノール樹脂硬化剤の含有量は、すべての硬化剤に関する合計含有量に対して、好ましくは、２０質量％以上９５質量％以下であり、さらに好ましくは、３０質量％以上９５質量％以下であり、より好ましくは、５０質量％以上９５質量％以下である。こうすることで、耐燃性、耐半田性を保持しつつ、良好な流動性を発現させることができる。
【００４９】
また、本樹脂組成物全量に対する、樹脂組成物のフェノール樹脂硬化剤の含有量の下限値は、例えば、２．５質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがより好ましい。こうすることで、硬化特性と耐半田性のバランスに優れた樹脂組成物を得ることができる。また、Ｍｎ１及びＳＰ１を適切に制御することができる。
さらに、本樹脂組成物全量に対する、樹脂組成物のフェノール樹脂硬化剤の含有量の上限値は、例えば、１０．５質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。こうすることで、硬化特性と耐半田性のバランスに優れた樹脂組成物を得ることができる。また、Ｍｎ１及びＳＰ１を適切に制御することができる。
【００５０】
本樹脂組成物は、充填材を含んでいてもよい。かかる充填材としては、一般に半導体封止材料に用いられている無機充填材または有機充填材であればよい。具体的には、上記無機充填材として、溶融破砕シリカ、球状溶融シリカ、結晶シリカ、２次凝集シリカ等のシリカ；アルミナ；チタンホワイト；水酸化アルミニウム；タルク；クレー；マイカ；ガラス繊維等が挙げられる。また、かかる有機充填材としては、オルガノシリコーンパウダー、ポリエチレンパウダー等が挙げられる。これらの充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。中でも、無機充填材が好ましく、溶融球状シリカを用いることがとくに好ましい。
また、充填材の形状としては、本樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えつつ、充填材の含有量を高める観点から、できるだけ真球状であり、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。
また、粒子の大きさの異なるものを混合することにより充填材の充填量を多くすることができる。
充填材の平均粒径ｄ５０の下限値は、例えば、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．１μｍ以上であることがより好ましく、０．２μｍ以上であることが更に好ましい。これにより、平均粒径の大きな充填材が詰まることで、充填性が低下することを抑制できる。
また、充填材の平均粒径ｄ５０の上限値は、例えば、１５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることが更に好ましい。これにより、充填材の比表面積が大きくなり過ぎて、組成物の粘度が増加しすぎることを抑制できる。したがって、樹脂組成物の流動性が良好な状態となるように制御することができる。
また、本実施形態における充填材は、本樹脂組成物の流動性を向上させつつ、作製する半導体装置の機械的強度を向上させる観点から、平均粒径ｄ５０が５μｍ以下の充填材と、平均粒径ｄ５０が１０μｍ以上の充填材とを併用することが好ましい。
なお、無機充填材の平均粒径ｄ５０は、たとえばレーザー回折式粒度分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＡ−５００）を用いて測定することが可能である。
【００５１】
本樹脂組成物全量に対する充填材の含有量の下限値は、例えば、３５質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましく、６５質量％以上であることがさらに好ましい。充填材の含有量を上記下限値以上とすることにより、低吸湿性および低熱膨張性を向上させ、耐湿信頼性や耐リフロー性をより効果的に向上させることができる。
また、本樹脂組成物全量に対する充填材の含有量の上限値は、例えば、９５質量％以下であることが好ましく、９３質量％以下であることがより好ましく、９０質量％以下であることがさらに好ましい。充填材の含有量を上記上限値以下とすることにより、本樹脂組成物の流動性の低下にともなう成形性の低下等を抑制することが可能となる。
【００５２】
また、本樹脂組成物は、硬化促進剤を含んでいてもよい。
硬化促進剤は、エポキシ樹脂のエポキシ基と、フェノール樹脂硬化剤のフェノール性水酸基との架橋反応を促進させるものであればよく、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用するものを用いることができる。かかる硬化促進剤の具体例としては、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、トリフェニルホスフィン等のホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや３級アミン、さらには前記アミジン、アミンの４級塩等の窒素原子含有化合物等が挙げられる。これらは、１種類を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５３】
本樹脂組成物全量に対する硬化促進剤の含有量の下限値は、例えば、０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましい。硬化促進剤の含有量を上記下限値以上とすることにより、本樹脂組成物の硬化性が低下することを抑制できる。
本樹脂組成物全量に対する硬化促進剤の含有量の上限値は、例えば、１質量％以下であることが好ましく、０．８質量％以下であることがより好ましい。硬化促進剤の含有量を上記上限値以下とすることにより、本樹脂組成物の流動性が低下することを抑制できる。
【００５４】
また、本樹脂組成物は、該樹脂組成物の硬化物により構成される封止材と、封止対象物である半導体素子や基板との密着性を向上させる観点から、カップリング剤をさらに含むことが好ましい。
本実施形態に係るカップリング剤としては、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を用いることができる。これらを例示すると、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−［ビス（β−ヒドロキシエチル）］アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（β−アミノエチル）アミノプロピルジメトキシメチルシラン、Ｎ−（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ−（ジメトキシメチルシリルイソプロピル）エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミンの加水分解物等のシラン系カップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート等のチタネート系カップリング剤が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシランまたはビニルシランのシラン系化合物がより好ましい。また、充填性や成形性をより効果的に向上させる観点からは、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシランに代表される２級アミノシランを用いることがとくに好ましい。
【００５５】
本樹脂組成物全量に対するカップリング剤の含有量の下限値は、例えば、０．１質量％以上であることが好ましく、０．１５質量％以上であることがより好ましい。こうすることで、封止成形時における本樹脂組成物の流動性を向上させ、充填性や成形性の向上を図ることができる。
本樹脂組成物全量に対するカップリング剤の含有量の上限値は、例えば、１．０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以下であることがより好ましい。
【００５６】
本樹脂組成物には、上記各成分以外に、必要に応じてレベリング剤、着色剤、離型剤、低応力剤、感光剤、消泡剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、およびイオン捕捉剤等から選択される一種または二種以上の添加物を添加してもよい。レベリング剤としては、アクリル系共重合物等が挙げられる。着色剤としては、カーボンブラック等が挙げられる。離型剤としては、カルナバワックス等の天然ワックス、モンタン酸エステル等の合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等が挙げられる。低応力剤としては、シリコーンオイル、シリコーンゴム等が挙げられる。イオン捕捉剤としては、ハイドロタルサイト等が挙げられる。難燃剤としては、水酸化アルミニウム等が挙げられる。
【００５７】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００５８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、参考形態の例を付記する。
１．  基板と、前記基板上に搭載される半導体素子との、少なくとも一方あるいは両方にフラックス残渣が付着した状態にある構造体において、前記半導体素子を封止するために用いる、固形の半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物が、
エポキシ樹脂と、
フェノール樹脂硬化剤と、
を含み、
前記エポキシ樹脂および前記フェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群のＦｅｄｏｒｓ法に基づく平均溶解度パラメーターＳＰ１と、
前記エポキシ樹脂および前記フェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１との間に、
Ｍｎ１≧−１２７×ＳＰ１＋２０７４の関係が成り立つ、半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
２．  前記平均溶解度パラメーターＳＰ１が１０［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以上１７．５［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］以下である、１．に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
３．  前記数平均分子量Ｍｎ１が３００以上５５０以下である、１．または２．に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
４．  前記平均溶解度パラメーターＳＰ１と前記数平均分子量Ｍｎ１との間に、−１２７×ＳＰ１＋２２２４≧Ｍｎ１≧−１２７×ＳＰ１＋２０７４の関係が成り立つ、１．乃至３．のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
５．  当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対する前記エポキシ樹脂の含有量が、７質量％以上１９質量％以下である、１．乃至４．のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
６．  当該半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対する前記フェノール樹脂硬化剤の含有量が、２．５質量％以上１０．５質量％以下である、１．乃至５．のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
７．  前記エポキシ樹脂が多官能エポキシ樹脂を含む、１．乃至６．のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
８．  カップリング剤をさらに含む、１．乃至７．のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
９．  前記カップリング剤がＮ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシランである、８．に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
１０．  基板と、
前記基板上に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止材と、
を有し、
前記封止材が、１．乃至９．のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物を含む、半導体装置。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６０】
（半導体封止用エポキシ樹脂組成物の作製）
実施例１〜８および比較例１〜８のそれぞれについて、次の方法で、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を調製した。
まず、表１に従い配合された各原材料を常温でミキサーを用いて混合した後、７０〜１００℃でロール混練した。次いで、得られた混練物を冷却した後、これを粉砕することにより、粉粒状の樹脂組成物を所望の半導体封止用エポキシ樹脂組成物として得た。表１中における各成分の詳細は後述のとおりである。また、表１中の単位は、質量％である。
また、得られた実施例及び比較例に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に含まれているエポキシ樹脂およびフェノール樹脂硬化剤からなる樹脂群の平均溶解度パラメーターＳＰ１と、該樹脂群の数平均分子量Ｍｎ１との関係性は、図３に示すとおりである。
【００６１】
（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ−３０００、数平均分子量Ｍｎ：４６２）
・エポキシ樹脂２：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＬ６６７７、数平均分子量Ｍｎ：２４８）
・エポキシ樹脂３：トリフェノールメタン型エポキシ樹脂（三菱化学社製、Ｅ−１０３２Ｈ６０、数平均分子量Ｍｎ：４１９）
・エポキシ樹脂４：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＸ４０００Ｈ、数平均分子量Ｍｎ：２０２）
・エポキシ樹脂５：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＬ６８１０、数平均分子量Ｍｎ：２２５）
・エポキシ樹脂６：ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ−２０００Ｌ、数平均分子量Ｍｎ：５３５）
【００６２】
上記エポキシ樹脂１〜６それぞれに関するＦｅｄｏｒｓ法に基づく溶解度パラメーターの値（ＳＰ値）は、それぞれ、以下の通りであった。なお、以下に示す溶解度パラメーターの値（ＳＰ値）は、いずれも、各種エポキシ樹脂の分子構造情報に基づいて、非特許文献２に記載されている方法により算出されたものである。
・エポキシ樹脂１の溶解度パラメーター：１２．０［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・エポキシ樹脂２の溶解度パラメーター：１２．４［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・エポキシ樹脂３の溶解度パラメーター：１２．６［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・エポキシ樹脂４の溶解度パラメーター：１１．０［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・エポキシ樹脂５の溶解度パラメーター：１０．９［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・エポキシ樹脂６の溶解度パラメーター：１２．０［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
【００６３】
（フェノール樹脂硬化剤）
・フェノール樹脂硬化剤１：ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂（日本化薬社製、ＧＰＨ−６５、数平均分子量Ｍｎ：４５４）
・フェノール樹脂硬化剤２：ホルムアルデヒドで変性したトリフェニルメタン型フェノール樹脂（エア・ウォーター社製、ＨＥ９１０−２０、数平均分子量Ｍｎ：３１０）
・フェノール樹脂硬化剤３：ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ、数平均分子量Ｍｎ：６４３）
・フェノール樹脂硬化剤４：フェニルアラルキル型フェノール樹脂（三井化学社製、ＸＬＣ−４Ｌ、数平均分子量Ｍｎ：４８８）
・フェノール樹脂硬化剤５：フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト社製、ＰＲ−ＨＦ３、数平均分子量Ｍｎ：３９２）
・フェノール樹脂硬化剤６：トリスフェノールメタン型フェノールノボラック樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ−７５００、数平均分子量Ｍｎ：２９９）
【００６４】
上記フェノール樹脂硬化剤１〜６それぞれに関するＦｅｄｏｒｓ法に基づく溶解度パラメーターの値（ＳＰ値）は、それぞれ、以下の通りであった。なお、以下に示す溶解度パラメーターの値（ＳＰ値）は、いずれも、各種フェノール樹脂硬化剤の分子構造情報に基づいて、非特許文献２に記載されている方法により算出されたものである。
・フェノール樹脂硬化剤１の溶解度パラメーター：１３．４［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・フェノール樹脂硬化剤２の溶解度パラメーター：１６．７［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・フェノール樹脂硬化剤３の溶解度パラメーター：１３．４［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・フェノール樹脂硬化剤４の溶解度パラメーター：１３．９［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・フェノール樹脂硬化剤５の溶解度パラメーター：１６．４［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
・フェノール樹脂硬化剤６の溶解度パラメーター：１７．０［（ｃａｌ／ｃｍ３）０．５］
【００６５】
（その他の成分）
・硬化促進剤：トリフェニルホスフィン（北興化学工業社製、ＴＰＰ）
・無機充填材：球状溶融シリカ（電気化学工業社製、ＦＢ−９５０ＦＣ、平均粒径ｄ５０：２４μｍ、粒径７５μｍを超える粗大粒子の含有量：０．５重量％以下）
・着色剤：カーボンブラック（三菱化学社製、ＭＡ−６００）
・カップリング剤：Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製、ＫＢＭ−５７３）
・離型剤：カルナバワックス（日興ファイン社製、ニッコウカルナバ）
【００６６】
（後述する評価試験に用いる試験構造体の作製）
まず、フラックス剤（千住金属工業社製、デルタラックスＧＴＮ−６８）を、塗布膜の厚みが３０μｍとなるように、フラックス台上に塗布して、フラックス剤からなる樹脂層をフラックス台上に形成した。次に、バンプサイズ１００μｍ、バンプ間隔２００μｍの半田バンプが設けられた１５ｍｍ角（バンプ数：３８７２個）の半導体素子を準備した。次いで、準備した半導体素子における半田バンプが設けられている側の面を、上述した方法で形成したフラックス剤からなる樹脂層と接触させることにより、半導体素子に設けられた半田バンプにフラックス剤を付着させた。
その後、フラックス剤が半田バンプに付着した状態にある半導体素子を、４２アロイ基板上に押し付けることにより、４２アロイ基板上にフラックス剤を付着させた。フラックスが付着した４２アロイ基板上を３００℃で１０秒間加熱することにより、４２アロイ基板上にフラックス残渣を形成させた。
次に、上述した方法で作製したフラックス残渣が形成された４２アロイ基板上に、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物を成形することにより所望の試験構造体を得た。硬化物の成形は、圧縮成形機を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力８．３ＭＰａ、硬化時間２分の条件で行った。
【００６７】
（後述する評価試験に用いる半導体装置の作製）
上述した方法で作製した各実施例および各比較例に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、図２を参照して実施形態において説明した手順で、図１に示す半導体装置を作製した。
まず、フラックス剤（千住金属工業社製、デルタラックスＧＴＮ−６８）を、塗布膜の厚みが３０μｍとなるように、フラックス台上に塗布して、フラックス剤からなる樹脂層をフラックス台上に形成した。次に、バンプサイズ１００μｍ、バンプ間隔２００μｍの半田バンプが設けられた１５ｍｍ角（バンプ数：３８７２個）の半導体素子を準備した。次いで、準備した半導体素子における半田バンプが設けられている側の面を、上述した方法で形成したフラックス剤からなる樹脂層と接触させることにより、半導体素子に設けられた半田バンプにフラックス剤を付着させた。
その後、フラックス剤が半田バンプに付着した状態にある半導体素子を、基板上における所望の位置に配置してから、３００℃で１０秒間加熱することにより、半田バンプを基板に溶融接合させた。また、このとき、基板と、半導体素子との接合界面近傍にフラックス残渣が付着していることを確認した。
次に、上述した方法で作製した半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、基板上に搭載した半導体素子を封止成形することにより、図１に示す半導体装置を得た。半導体素子の封止成形は、圧縮成形機を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力８．３ＭＰａ、硬化時間２分の条件で行った後、得られた２次パッケージを１７５℃、４時間の条件で後硬化（ポストキュア）することにより実施した。
【００６８】
上述した方法で得られた試験構造体および半導体装置を用いて、以下の評価を実施した。
【００６９】
・半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物とフラックス残渣との相溶性試験：上述した方法で得られた試験構造体について、４２アロイ基板から半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物を剥がすことにより、両者を分離させた。こ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の硬化物の４２アロイ基板と密着していた側の表面および４２アロイ基板の表面について、その外観を以下の基準で評価した。
○：半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の表面および４２アロイ基板の表面にフラックス残渣が存在しておらず、成形前に付着していたフラックス残渣が半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物中に取り込まれたことが確認された。
×：半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の表面および４２アロイ基板の表面にフラックス残渣が存在しており、成形前に付着していたフラックス残渣が半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物中に取り込まれずに残存していることが確認された。
【００７０】
・充填性：上述した方法で作製した半導体装置に備わる封止材について、超音波映像装置（日立建機ファインテック社製、Ｆｉｎｅ  ＳＡＴ  ＦＳ３００）を用いて、該封止材中におけるボイド（未充填部分）の有無を確認した。
評価結果は下記の通りとした。
○：半導体装置に備わる封止材中にはボイドが存在しておらず、該封止材の成形時に未充填部分を発生させることなく、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を所望の領域に完全充填できたことが確認された。
×：半導体装置に備わる封止材中にはボイドが存在しており、該封止材の成形時に未充填部分が発生し、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を所望の領域に対して十分に充填できなかったことが確認された。
【００７１】
・半導体装置の密着性：まず、上述した方法で作製した半導体装置を、温度６０℃、湿度６０％ＲＨの条件下で４０時間静置させた後、該半導体装置に対して温度２６０℃の条件での半田リフロー処理を施した。このようにして得られた半田リフロー処理後の半導体装置について、超音波映像装置（日立建機ファインテック社製、Ｆｉｎｅ  ＳＡＴ  ＦＳ３００）を用いて、該半導体装置が備える封止材中における剥離の有無を確認した。
評価結果は下記の通りとした。
○：半導体装置が備える封止材中には剥離が発生していなかった。
×：半導体装置が備える封止材と、基板および半導体素子との接合界面領域に剥離が発生していた。
【００７２】
上記評価項目に関する評価結果を、以下の表１に各成分の配合比率と共に示す。
【００７３】
【表１】
2018024832.tif 000002
【００７４】
表１からも分かるように、実施例の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、いずれも、フラックス残渣を相溶して封止材内に取り込むことができるものであった。
【符号の説明】
【００７５】
１０  基板
２０  半導体素子
３０  半田バンプ
５０  封止材
１００  半導体装置
２００  フラックス剤
３００  フラックス残渣
【図１】
2018024832.tif 000003
【図２】
2018024832.tif 000004
【図３】
2018024832.tif 000005