(57)【要約】【課題】高誘電率で、流動性を有することで、封止時のワイヤ変形を低減できるとともに、チップ上の未充填の発生を抑制し、封止した際の封止材表面が平滑となる樹脂組成物及び該樹脂組成物を用いた樹脂封止型半導体装置を提供する。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）硬化促進剤と、（Ｄ）球状無機充填材と、を含有する樹脂組成物であって、（Ｄ）球状無機充填材は、その無機充填材中に（Ｄ１）平均粒子径１〜１０μｍのチタン酸バリウムを１０〜９０質量％含有するものであり、かつ、（Ｄ）球状無機充填材の配合量が、樹脂組成物中に８０質量％以上９５質量％未満である樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）硬化促進剤と、（Ｄ）球状無機充填材と、を含有する樹脂組成物であって、
前記（Ｄ）球状無機充填材は、前記（Ｄ）球状無機充填材中に（Ｄ１）平均粒子径１〜１０μｍのチタン酸バリウムを１０〜９０質量％含有するものであり、かつ、
前記（Ｄ）球状無機充填材の配合量が、前記樹脂組成物中に８０質量％以上９５質量％未満であることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
前記（Ｄ）球状無機充填材は、（ｄ−１）平均粒子径１μｍ未満の球状無機充填材が５〜２５質量％、（ｄ−２）平均粒子径１μｍ以上１０μｍ未満の球状無機充填材が５０〜９０質量％、（ｄ−３）平均粒子径１０μｍ以上の球状無機充填材が０〜２５質量％、含有することを特徴とする請求項１記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記（ｄ−２）平均粒子径１μｍ以上１０μｍ未満の球状無機充填材のうち、前記（Ｄ１）球状チタン酸バリウムが１０〜９０質量％であることを特徴とする請求項２記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記（Ｄ）球状無機充填材が、球状シリカ及び／又は球状アルミナを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記（ｄ−１）平均粒子径１μｍ未満の球状無機充填材のうち、球状シリカが８０〜１００質量％であり、（ｄ−３）平均粒子径１０μｍ以上の球状無機充填材の内、球状アルミナが７０〜１００質量％であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の樹脂組成物。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に固定され、ボンディングワイヤにより回路を形成している半導体素子と、
前記半導体素子および前記ボンディングワイヤを封止している、請求項１〜５のいずれか１項記載の樹脂組成物の硬化物と、
を有することを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項７】
前記半導体素子が指紋認証センサであることを特徴とする請求項６記載の樹脂封止型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電率が高く、流動性に優れ、かつ機械的特性に優れた半導体封止に好適な樹脂組成物及びこれを用いた樹脂封止型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等の電子部品は、一般的に熱硬化性樹脂を用いて封止されている場合が多い。このとき用いる封止材料としては、エポキシ樹脂をベースとし、これに硬化剤、硬化促進剤、無機充填材等を配合した樹脂組成物が、信頼性、成形性、価格等の観点から多用されている。
【０００３】
近年、個人情報保護の観点から指紋認証センサの需要が高まっている。この指紋認証センサの方式の一つとして、静電容量方式がある。その原理は基板上に半導体素子（センサ素子）を設け、指紋の微細な凹凸と半導体素子との間の距離によって発生する静電容量の違いを検出し、指紋を読み取る方式である。この構造としては、指紋検出部である半導体素子に指が直接接触する構造（特許文献１）と、基板上に半導体素子およびボンディングワイヤを封止する封止材を有し、指が直接接触しない構造（特許文献２）と、がある。
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の構造では、半導体素子が外部に露出しているため、電気的及び物理的な影響を受けやすい。一方、特許文献２に記載の構造では、封止材の厚みによる検出感度の低下や、封止材の表面形状による検出精度の低下が懸念される。
【０００５】
そこで、封止材を用いた指紋センサの感度を上げる方法として、封止材の誘電率の向上が求められている。この誘電率の向上は、エポキシ樹脂に様々な高誘電無機充填材を充填することで実現している（特許文献３、特許文献４）。しかし、これらの高誘電無機充填材は高温で焼成したのち粉砕しているため、流動性やワイヤ流れ等に課題があった。また、無機充填材の形状が不規則であったため、チップ上に未充填部分が発生し、指紋センサの精度の低下が生じる懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０４０５４号公報
【特許文献２】特開２０１６−７６６１７号公報
【特許文献３】特開２００３−６４２４０号公報
【特許文献４】特開２０１５−３６４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の課題に対処してなされたもので、高誘電率で、流動性を有することで、封止時のワイヤ変形を低減できるとともに、チップ上の未充填の発生を抑制し、封止した際の封止材表面が平滑となる樹脂組成物及び当該樹脂組成物を用いて半導体素子を封止した樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の平均粒子径を所定量含有する球状無機充填材を、樹脂組成物中に所定量含有することで、高誘電率を維持しつつ、流動性が良好なものとして、封止時のワイヤ変形及び未充填を抑制でき、封止材の表面を平滑にした半導体装置が製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）硬化促進剤と、（Ｄ）球状無機充填材と、を含有する樹脂組成物であって、前記（Ｄ）球状無機充填材は、その無機充填材中に（Ｄ１）平均粒子径１〜１０μｍのチタン酸バリウムを１０〜９０質量％含有するものであり、かつ、前記（Ｄ）球状無機充填材の配合量が、前記樹脂組成物中に８０質量％以上９５質量％未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の樹脂組成物によれば、流動性が良好で、封止の際に、ワイヤの変形が抑制されるとともに充填性に優れるため成形性に優れており、また、得られる樹脂硬化物の表面平滑性が良好で、かつ、誘電率が高いものとできる。
【００１１】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置によれば、上記樹脂組成物を用いて封止しているため、誘電率が高く、ワイヤの変化や樹脂漏れがなく、さらに、指紋認証センサを搭載したときに、センサが他の物理的影響をうけにくいものとでき、高い信頼性を備えたものとできる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を一実施形態を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の樹脂組成物は、上記したように、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）硬化促進剤と、（Ｄ）球状無機充填材と、を必須成分として含有するものである。
【００１３】
本実施形態で使用する（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば、分子構造、分子量等に制限されることなく一般に電子部品の封止材料として使用されているものを広く用いることができる。なかでも、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、すなわちビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。なお、本実施形態におけるビフェニル骨格には、ビフェニル環のうち少なくとも一方の芳香族環が水素添加されているものも含まれる。
【００１４】
ビフェニル型エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラメチルビフェニル、エピクロルヒドリンと４，４´−ビフェノールまたは４，４´−（３，３´，５，５´−テトラメチル）ビフェノール等のビフェノール化合物とを反応させて得られるエポキシ樹脂等が挙げられる。なかでも、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラメチルビフェニル、４，４´−ジヒドロキシ−３，３´，５，５´−テトラメチルビフェニルのグリシジルエーテルが好ましい。
【００１５】
市販品を例示すると、例えば、三菱化学（株）製のＹＸ−４０００（エポキシ当量  １８５）、同ＹＸ−４０００Ｈ（エポキシ当量  １９３）、日本化薬（株）製のＮＣ−３０００（エポキシ当量２７３）、同ＮＣ−３０００Ｈ（エポキシ当量２８８）（以上、いずれも商品名）等が挙げられる。
【００１６】
ビフェニル型エポキシ樹脂の使用によって、（Ｄ）成分の球状無機充填材を多量に配合しても溶融粘度を最適範囲に維持することができ、またその硬化物が耐熱性に優れたものとできる。なお、エポキシ樹脂は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１７】
本実施形態で使用する（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、１分子当たり２個以上のフェノール性水酸基を有し、上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂を硬化させることができるものであって、電子部品の封止材料として一般に用いられるものであれば特に制限されることなく使用できる。
【００１８】
フェノール樹脂硬化剤の具体例としては、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、アラルキル型フェノール樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、シクロペンタジエン型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂等が挙げられる。硬化性の観点よりトリフェニルメタン型のフェノール樹脂が好ましい。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１９】
本実施形態の樹脂組成物における（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の配合比は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂中のエポキシ基１個に対して、（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤中のフェノール性水酸基が、好ましくは０．５〜１．６個、より好ましくは０．６〜１．４個となるように選定される。上記の配合比を（Ｂ）成分のフェノール性水酸基が０．５個以上となるようにすれば、硬化物のガラス転移温度が良好となり、一方１．６個以下となるようにすれば、反応性が良好となるとともに、十分な架橋密度を有し、強度の高い硬化物を得ることができる。
【００２０】
本実施形態で使用される（Ｃ）成分の硬化促進剤は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤との反応を促進するものであり、かかる作用を有するものであれば特に制限されることなく使用できる。
【００２１】
硬化促進剤の具体例としては、例えば、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−エチルイミダゾール、２−フェニル−４−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−［２′−メチルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２′−エチル−４′−メチルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２′−メチルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジン、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾリン等のイミダゾール類；１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］ノネン、５，６−ジブチルアミノ−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化合物およびこれらの塩；トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の三級アミン類；トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ（ｐ‐メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、１，２‐ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン等の有機ホスフィン化合物；テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィントリフェニルボラン等のテトラ‐またはトリフェニルボロン塩等が挙げられる。
【００２２】
これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。（Ｃ）成分の硬化促進剤としては、なかでも、流動性、成形性が良好である等の観点から、イミダゾール類が好ましい。
【００２３】
この（Ｃ）成分の硬化促進剤の配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の合計量１００質量部に対して、通常０．１〜１０質量部、好ましくは０．５〜５質量部、より好ましくは０．５〜３質量部の範囲で選定される。配合量が（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計量１００質量部に対して、０．１質量部未満では、硬化性の向上にあまり効果がなく、また１０質量部を超えると、樹脂組成物の流動性、成形性等が低下するおそれがある。
【００２４】
本実施形態で使用する（Ｄ）成分の球状無機充填材は、（Ｄ１）平均粒子径１〜１０μｍの球状チタン酸バリウムと、（Ｄ２）それ以外の球状無機充填材と、を含有してなる無機充填材である。なお、（Ｄ２）成分の球状無機充填材は、電子部品の封止材料として一般に用いられるものであれば特に制限されることなく使用できる。なお、本明細書において、「球状」とは、粒子の長径（ａ）と短径（ｂ）の比（ｂ／ａ）が０．８〜１．０であることを意味し、真球でなくてもよい。
【００２５】
（Ｄ１）成分の球状チタン酸バリウムは、平均粒子径が１〜１０μｍの範囲であれば特に調製方法に制限はなく、従来公知の方法に従って得られるものであればよい。例えば、湿式反応、固相反応などにより合成したものを使用することができる。
【００２６】
（Ｄ１）成分の球状チタン酸バリウムは、（Ｄ）成分の球状無機充填材を１００質量％としたとき、その配合割合が１０〜９０質量％であることが好ましい。このような配合割合で球状チタン酸バリウムを含有することにより、樹脂硬化物の誘電率を向上させることができる。この配合割合は、より好ましくは２０〜８０質量％であり、さらに好ましくは３０〜７０質量％であり、より一層好ましい割合は４０〜６０質量％である。（Ｄ１）成分の球状チタン酸バリウムが、（Ｄ）成分の球状無機充填材全体の１０質量％未満では所望の誘電率を得られない場合があり、９０質量％を超えると強度が低下する可能性がある。
【００２７】
（Ｄ２）成分のその他の球状無機充填材は、（Ｄ１）成分以外の球状無機充填材である。この（Ｄ２）成分の球状無機充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化チタン、ガラス繊維等からなる球状のものが挙げられる。中でも流動性と寸法安定性、チップ上の未充填の低減の観点よりシリカ類及びアルミナが好ましい。なお、球状チタン酸バリウムでも、上記平均粒子径を満たさないものは、（Ｄ２）の球状無機充填材とする。
【００２８】
（Ｄ２）成分のその他の球状無機充填材は、（Ｄ）成分の球状無機充填材を１００質量％としたとき、（Ｄ１）成分と併用して構成されるものであり、（Ｄ）成分中（Ｄ１）成分以外はこの（Ｄ２）成分となる。したがって、その配合割合が１０〜９０質量％であることが好ましく、より好ましくは２０〜８０質量％であり、さらに好ましくは３０〜７０質量％である。
【００２９】
（Ｄ）成分の球状無機充填材の配合割合は、樹脂組成物全体の８０質量％以上９５質量％未満であり、この範囲を外れると本実施形態で求める上記効果が得られないうえ、成型品の寸法精度、耐湿性、機械的強度等が低下してしまう。すなわち、（Ｄ）成分の球状無機充填材の配合割合が樹脂組成物全体の８０質量％未満では十分な誘電特性が得られず、また、線膨張係数が増大して成形品の寸法精度、耐湿性、機械的強度等が低下するおそれがある。逆に、この配合割合が９５質量％以上では、溶融粘度が増大して流動性や成形性が低下するおそれがある。
【００３０】
なお、この（Ｄ）成分の球状無機充填材の粒度分布は、レーザ回折・散乱法により求めることができ、例えば、（株）堀場製作所製のレーザ回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−９２０（製品名）により取得できる。
【００３１】
また、（Ｄ）成分の球状無機充填材について、上記（Ｄ１）成分と（Ｄ２）成分とが混合された粒度分布の観点から言及すると、（ｄ−１）粒径１μｍ未満、（ｄ−２）粒径１μｍ以上１０μｍ未満、（ｄ−３）粒径１０μｍ以上、という３つの領域に分けたとき、それぞれ（ｄ−１）粒径１μｍ未満の球状無機充填材は好ましくは５〜２５質量％、より好ましくは７〜２３質量％、さらに好ましくは１０〜２０質量％であり、（ｄ−２）粒径１μｍ以上１０μｍ未満の球状無機充填材は好ましくは５０〜９０質量％、より好ましくは５５〜８５質量％、さらに好ましくは６０〜８０質量％であり、（ｄ−３）粒径１０μｍ以上の球状無機充填材は好ましくは０〜２５質量％、より好ましくは３〜２３質量％、さらに好ましくは５〜２０質量％である。
【００３２】
このような範囲を満たすと、流動性が良好であり、チップ上の未充填箇所を低減する、等の観点から好ましいものとなる。特に、トランスファー成形法を適用した場合、ワイヤ流れ及びチップ上の未充填箇所の低減が可能となる。また、圧縮成形法を適用した場合に、融け性が良好となり封止材を薄くした場合でもチップ上の未充填箇所を低減することができる。
【００３３】
さらに、（Ｄ１）成分の球状チタン酸バリウムが、（ｄ−２）粒径１μｍ以上１０μｍ未満の球状無機充填材中に３０〜９０質量％、より好ましくは４０〜８０質量％、さらに好ましくは５０〜７５質量％からなると、成形性と高誘電率が良好なバランスとなり好ましい。
【００３４】
通常、（Ｄ１）成分のチタン酸バリウムは高誘電材料であるため、多量に加えると誘電率の向上は見込まれる反面、比重が大きいため、流動性および樹脂強度の低下が考えられるが、上記範囲を満たすと、成形性と高誘電率のバランスが良好となる。
【００３５】
さらに、球状シリカと球状アルミナとを次のような割合で配合することが好ましい。すなわち、（ｄ−１）粒子径１μｍ未満の球状無機充填材中に球状シリカを８０〜１００質量％、より好ましくは８３〜１００質量％、さらに好ましくは８５〜１００質量％、含有させる。さらに、（ｄ−３）粒子径１０μｍ以上の無機充填材中に球状アルミナを７０〜１００質量％、より好ましくは８０〜１００質量％、さらに好ましくは８５〜９９質量％、含有させる。このようにすることで、より無機充填材の高密度充填が可能になり、流動性及び成形性と誘電率上昇を両立させることができる。
【００３６】
また、本実施形態において、上記のようにチタン酸バリウム、シリカ、アルミナを組み合わせることにより、充填材間の比重差による樹脂の流動性低下が無くなり、充填が均質化することで、チップ上の未充填発生を抑制することができる。
【００３７】
さらに、一般に小粒子径の粒子は熱容量が小さいことから、大粒子径の粒子よりも早く溶融させることができる。そこで、上記のように粒子径の大きい順に熱伝導率の高い球状無機充填材を用いることにより、粒子径の差による溶融速度差が小さくなり、均質に溶融するため融け性が良好となり、ワイヤ流れの低減、樹脂漏れの抑制、および未充填部の低減の効果が得られる。
【００３８】
また、本実施形態の樹脂組成物には、（Ｄ）成分の球状無機充填材以外にも充填材を含有させることができる。ただし、上記（Ｄ）成分以外の充填材が多くなると、本実施形態で求める特性が得られなくなるため、（Ｄ）成分以外の充填材の配合量は、無機充填材１００質量％に対して０〜１０質量％とする。（Ｄ）成分以外の充填材が１０質量％より多いと、樹脂組成物全体の無機充填材量が多くなり、溶融粘度が増大して流動性や成形性が低下するおそれがある。また、（Ｄ）成分の球状無機充填材と（Ｄ）成分以外の充填材との合計量は、樹脂組成物中に９５質量％未満とすることが好ましい。
【００３９】
本実施形態の樹脂組成物には、以上の各成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合される、カップリング剤、充填材（球状シリカ等）、離型剤（合成ワックス、天然ワックス、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩等）、着色剤（カーボンブラック、コバルトブルー等）、改質剤（シリコーンオイル、シリコーンゴム等）、ハイドロタルサイト類、イオン捕捉剤等の添加剤を必要に応じて配合することができる。これらの各添加剤はいずれも１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００４０】
カップリング剤としては、エポキシシラン系、アミノシラン系、ウレイドシラン系、ビニルシラン系、アルキルシラン系、有機チタネート系、アルミニウムアルコレート系等のカップリング剤が使用される。難燃性および硬化性等の観点からは、なかでも、アミノシラン系カップリング剤が好ましく、例えば、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−（フェニルアミノ）プロピルトリメトキシシラン等が使用される。
【００４１】
上記カップリング剤の配合量は、樹脂組成物中、それぞれ０．０１〜３質量％程度、好ましくは０．０５〜１質量％程度である。
【００４２】
本実施形態の樹脂組成物は、前記した（Ａ）〜（Ｄ）成分、及び必要に応じて配合されるカップリング剤等の各種添加成分をミキサー等によって十分均一に混合した後、ディスパース、ニーダー、３本ロールミル等により混練処理を行い、次いで、冷却固化させ、カッティングミル、ボールミル、サイクロンミル、ハンマーミル、振動ミル、カッターミル、グラインダーミル等により適当な大きさに粉砕して得ることができる。
【００４３】
本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、基板と、基板上に固定され、ボンディングワイヤにより回路を形成している半導体素子と、半導体素子およびボンディングワイヤを、上記のようにして得られた樹脂組成物の硬化物によって封止したものである。この樹脂封止型半導体装置は、半導体チップを上記樹脂組成物で封止することにより容易に製造することができる。
【００４４】
封止の最も一般的な方法としては低圧トランスファー成形があるが、射出成形、注型成形、圧縮成形などによる封止も可能である。
【００４５】
圧縮成形を用いる場合、上記粉砕工程ではスピードミルを用いることが好ましい。得られた粉砕物を、篩い分級、エアー分級等によって所定の粒度分布を持つ粒子集合体に調整する分級工程を行ってもよい。例えば、７〜５００メッシュ程度の篩を用いて分級して、樹脂組成物を得ると半導体素子の封止に良好に適用できる。
【００４６】
次に、本実施形態の樹脂封止型半導体装置について説明する。
本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、本実施形態の樹脂組成物を用いて、次のように製造することができる。すなわち、基板を用意し、これに半導体素子を固定する。半導体素子は、ボンディングワイヤにより基板上に形成されている配線と接続され回路を形成する。このように基板上に固定された半導体素子を、上記の本実施形態の樹脂組成物により封止して、樹脂封止型の半導体装置が得られる。なお、封止には、公知の封止方法が特に限定されずに用いられる。
【００４７】
例えば、トランスファー成形法の場合、トランスファー成形機により成形金型内で温度１５０〜２００℃、時間２０〜２００秒間加熱処理を行い、成形金型から成型品を取り出し、硬化を完了させるための加熱処理を、温度１５０〜２００℃、２〜１２時間行うことにより、樹脂封止型半導体装置が得られる。
【００４８】
また、圧縮成形法の場合、まず、成形型の上型に半導体素子を実装した基板を供給するとともに、下型のキャビティ内に本実施形態の樹脂組成物を供給する。次いで、上下両型を所要の型締圧力にて型締めすることにより、下型キャビティ内で加熱溶融された樹脂組成物に半導体素子を実装した基板を浸漬する。その後、下型キャビティ内の加熱溶融された樹脂組成物をキャビティ底面部材で押圧し、減圧下、所要の圧力を加え、圧縮成形する。成形条件は、好ましくは、温度１２０〜２００℃、圧力２〜２０ＭＰａである。このような成形条件で圧縮成形することにより、樹脂封止型半導体装置が得られる。
【００４９】
なお、本実施形態の樹脂組成物によって封止される半導体素子の種類は、特に限定されるものではないが、指紋認証センサ用の半導体素子が好ましい。また、圧縮成形を用いた場合、樹脂封止後の半導体装置の厚さが０．２〜１．５ｍｍとなるようなものが好ましい。
【００５０】
このように、本実施形態の樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止、成形することにより、誘電率が高くて、かつワイヤの変化やチップ上に未充填部のない、高い信頼性を備えた半導体装置を得ることができる。
【実施例】
【００５１】
次に、本発明について実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例等に何ら限定されるものではない。これら実施例及び比較例において使用した樹脂組成は表１及び表２に示した通りであるが、「部」は特に断らない限り「質量部」を意味する。
【００５２】
（製造例：球状チタン酸バリウム）
まず、実施例に使用する材料である球状チタン酸バリウムの製造について説明する。
球状チタン酸バリウムは、可燃ガス（外側）と助燃ガス（内側）を形成できる二層構造の火炎溶融装置と接続した原材料容器にチタン酸バリウム粒子（共立マテリアル株式会社製、商品名：ＢＴ−ＨＰ９ＤＨ）を５０質量％の水スラリーにし、超音波振動機を備えたエアロゾル発生器にて霧状にし、噴霧した。同時に助燃ガス（酸素）及び可燃ガス（ＬＰＧ）を適宜流量を調整しながら、それぞれの導入口より導入し、ガス出口に点火し、火炎を発生させた。原料のチタン酸バリウムが火炎中で溶融することにより、球状チタン酸バリウムを形成した。この球状チタン酸バリウムをホッパーにて回収し、その後、２５μｍ目開きの篩にかけ粗粒を取り除いて、以下の実施例に使用した。
【００５３】
得られたチタン酸バリウムの形状はＳＥＭを用いて観察した。平均粒子径は、レーザ散乱方式粒度分布計ＬＡ−９２０（堀場製作所製、商品名）を用いて体積基準の粒度分布を測定し、得られた粒度分布曲線における５０％積算値（５０％粒子径）を指す。この球状チタン酸バリウムの平均粒子径は４μｍであった。
【００５４】
（実施例１）
（Ａ）成分のエポキシ樹脂（三菱化学株式会社製、商品名：ＹＸ−４０００；エポキシ当量１７２）  ６．５０部に、（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤（エアウォーター株式会社製、商品名：ＨＥ−９１０−１０）  ３．３０部、（Ｄ）成分の球状無機充填材として上記参考例で得られた球状チタン酸バリウム  ４５部、球状シリカＡ（株式会社アドマテックス社製、商品名：ＳＣ−４５００−ＳＱ、平均粒子径１．１μｍ）  ３０部、球状アルミナＡ（新日鉄住金マテリアルズ株式会社マイクロンカンパニー製、商品名：ＡＷ１７−２５Ｒ、平均粒子径２０．０μｍ）  １２．５部、（Ｃ）成分の硬化促進剤（四国化成工業株式会社製、商品名Ｃ１７Ｚ−Ｔ）  ０．１１部、及びカーボンブラック（三菱化学社製、商品名：ＭＡ−６００）  １．００部、シランカップリング剤（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社、商品名：Ｙ−９６６９）  ０．５５部、およびカルナバワックス（東洋アドレ株式会社、商品名：Ｎｏ１）  ０．２５部、を配合し、常温で混合、さらに９０〜９５℃で混練して、冷却粉砕することで樹脂組成物１を得た。
【００５５】
（実施例２〜６、比較例１〜５）
表１及び表２に示した配合にした以外は実施例１と同様の操作により樹脂組成物を得た。ここで、実施例２〜６で得られた樹脂組成物をそれぞれ樹脂組成物２〜６と、比較例１〜５で得られた樹脂組成物をそれぞれ樹脂組成物Ｃ１〜Ｃ５と、実施例番号に対応させたものとする。
【００５６】
【表１】
2018141052.tif 000002
【００５７】
【表２】
2018141052.tif 000003
【００５８】
なお、ここで使用した原料（実施例１で使用されているものは除く）は、以下の通りである。
【００５９】
［無機充填材］
非球状チタン酸バリウム（共立マテリアル株式会社、商品名：ＢＴ−ＨＰ５００ＥＳＣ）
球状シリカＢ（デンカ株式会社製、商品名：ＦＢ−３１０ＭＤＸ，平均粒子径  ４．６７μｍ）
球状シリカＣ（デンカ株式会社製、商品名：ＦＢ−５１０，平均粒子径  １８．７μｍ）
球状アルミナＢ（株式会社アドマテックス社製、商品名：ＡＯ−８０２，平均粒子径  ０．４１μｍ）
球状アルミナＣ（株式会社アドマテックス社製、商品名：ＡＸ３−１０Ｒ，平均粒子径  ４．６８μｍ
【００６０】
また、表１〜表２においては、（Ｄ）球状無機充填材における各種成分の割合についても以下のように示した。以下に示した割合は、全て質量における割合（％）である。
「（Ｄ１）／（Ｄ）」：（Ｄ）成分の球状無機充填材中の（Ｄ１）成分の球状チタン酸バリウムの割合
「（ｄ−１）／（Ｄ）」：（Ｄ）成分の球状無機充填材中の（ｄ−１）粒径１μｍ未満の無機充填材の割合
「（ｄ−２）／（Ｄ）」：（Ｄ）成分の球状無機充填材中の（ｄ−２）粒径１μｍ以上１０μｍ未満の無機充填材の割合
「（ｄ−３）／（Ｄ）」：（Ｄ）成分の球状無機充填材中の（ｄ−３）粒径１０μｍ以上の無機充填材の割合
【００６１】
「球状シリカ／（ｄ−１）」：（ｄ−１）粒径１μｍ未満の無機充填材中の球状シリカの割合
「（Ｄ１）／（ｄ−２）」：（ｄ−２）粒径１μｍ以上１０μｍ未満の無機充填材中の（Ｄ１）チタン酸バリウムの割合
「球状アルミナ／（ｄ−３）」：（ｄ−３）粒径１０μｍ以上の無機充填材中の球状アルミナの割合
【００６２】
上記各実施例及び各比較例で得られた半導体封止用樹脂組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。これら評価結果を表３〜４にまとめて示した。
【００６３】
【表３】
2018141052.tif 000004
【００６４】
【表４】
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【００６５】
＜樹脂組成物及び硬化物の特性＞
（１）スパイラルフロー
得られた樹脂組成物を、温度１７５℃及び圧力９．８ＭＰａの条件でトランスファー成形し、スパイラルフローを測定した。１２０ｃｍ未満のスパイラルフローを不合格とした。
【００６６】
（２）溶融粘度
得られた樹脂組成物について、高化式フローテスタ（（株）島津製作所製  ＣＦＴ−５００Ｃ）を用い、ノズル長１．０ｍｍ、ノズル径０．５ｍｍ、温度１７５℃、荷重圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ２（約０．９８ＭＰａ）の条件で、溶融粘度を測定した。１３Ｐａ・ｓ以上の溶融粘度を不合格とした。
【００６７】
（３）成形性
得られた樹脂組成物を用いて、ＦＢＧＡパッケージ（１７５ｍｍ×４９ｍｍ×０．４５ｍｍ）を、１７５℃で、２分間の条件でトランスファー成形、もしくは圧縮成形した後、成形物の表面における外観異常（「巣」またはボイド）の発生を目視にて観察し、下記の基準で評価した。
○：外観異常なし（良好）
×：外観異常あり（不良）
【００６８】
（４）樹脂漏れ
得られた樹脂組成物を用いて、ＦＢＧＡパッケージ（１７５ｍｍ×４９ｍｍ×０．４５ｍｍ）を、１７５℃で、２分間の条件で圧縮成形した後、金型周辺部への樹脂漏れ（飛散）の有無を目視にて観察し、下記の基準で評価した。
○：樹脂漏れなし（良好）
×：樹脂漏れあり（不良）
【００６９】
（５）誘電率
得られた樹脂組成物を成形して直径５０ｍｍ×厚さ３ｍｍの成形品を作り、テストピースは１７５℃／８ｈポストキュア後に横川ヒューレットパッカード株式会社製Ｑメータにて誘電率を周波数１ＭＨｚで測定した。７未満の誘電率を不合格とした。
【００７０】
（６）チップ上の未充填
得られた樹脂組成物を用いて、１７５℃、２分間および１７５℃×８時間の条件でＦＢＧＡパッケージ（１７５ｍｍ×４９ｍｍ×０．４５ｍｍ）を成形した後、チップ上の充填性を目視にて確認した。
○：未充填無し
△：未充填はないがウェルドラインがみられる。
×：未充填有り
【００７１】
（７）ワイヤ流れ性
得られた樹脂組成物を用いて、１７５℃、２分間および１７５℃×８時間の条件でＦＢＧＡパッケージ（１７５ｍｍ×４９ｍｍ×０．４５ｍｍ）を成形した後、Ｘ線検査装置（ポニー工業（株）製）によりワイヤの変形を観察し、最大変形部のワイヤ流れ率を測定した。４．０％以上のワイヤ流れ率を不合格とした。
【００７２】
（８）融け性
得られた樹脂組成物  ５ｇを直径５０ｍｍのアルミカップに入れ、１７５℃のオーブンにて１０分間加熱溶融させた後、溶融した樹脂組成物の中央部直径約４２ｍｍ（１＋２／３インチ）を３００ｄｐｉの解像度でカラー撮像して、直径５００ｐｉｘｅｌの円の輝度情報を取得した。その輝度情報に基づき輝度のヒストグラムを得ることができ、横軸に輝度をとり、縦軸にその輝度の出現頻度を取る。中央値輝度は、輝度値を大きい順又は小さい順に並べたときの真ん中になる値（中央値）における輝度である。この中央値輝度が、３５より小さい又は６５より大きい場合を不合格とした。
【００７３】
以上より、本実施形態の樹脂組成物は、流動性を適正な範囲とすることができ、ワイヤ流れに問題なく、チップ上に未充填箇所を生じさせず、成形性が良好で、その硬化物の誘電率が高く、半導体封止用として好適な特性を有していることがわかった。