(57)【要約】【課題】金型のクリーニング周期を大幅に向上させる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、及び離型剤を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、離型剤が、高級脂肪酸とアミノ基含有ポリシロキサンとの反応生成物であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、及び離型剤を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、離型剤が、高級脂肪酸とアミノ基含有ポリシロキサンとの反応生成物であ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】
高級脂肪酸が、炭素数１６から２４の範囲内の飽和又は不飽和脂肪酸のうちの１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
高級脂肪酸が、ステアリン酸、ベヘン酸及びオレイン酸のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
アミノ基含有ポリシロキサンは、下記式（１）で表され、式中のｍが５〜５００の範囲内であることを特徴とする請求項１から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。
【化１】
2011153196.tif 000009
【請求項５】
反応生成物の配合量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜２質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
カルナバワックスを配合することを特徴とする請求項１から５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】
本発明は、半導体を封止するため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る。
【背景技術】
【０００２】
半導体等の電子部品の封止材料として、セラミックや熱硬化性樹脂が一般に用いられている。なかでもエポキシ樹脂を封止材料に用いる方法は、経済性と性能のバランスの点で好ましく、従来より広く使用されている。
【０００３】
通常、半導体の樹脂封止は、半導体素子と、これに電気的に接続されたリードフレームの一部を樹脂で封止することにより行われる。
【０００４】
このような樹脂封止は、金型を用いてのトランスファー成形等によって連続的に行われる。この際、樹脂封止された成形品の金型からの離型を良好にする目的で、封止用の樹脂組成物には離型剤が配合されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
ただ、この離型剤の配合は、連続成形によって樹脂組成物中の離型剤や、その分解成分が少しずつ金型表面に蓄積して金型表面を汚し、その結果、樹脂封止された半導体パッケージ表面の外観不良を引き起こす原因となっていた。
【０００６】
これを避けるため、通常、一定時間の間隔で金型のクリーニングをおこなっているが、その都度、成形機を止める必要があるため、生産性が低下するという問題がある。このため、クリーニング周期を長くすることが生産性向上のための大きな課題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３１４６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、離型剤を含有する樹脂組成物であっても、金型のクリーニング周期を大幅に向上させることのできる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【００１０】
第１に、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、及び離型剤を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、離型剤が、高級脂肪酸とアミノ基含有ポリシロキサンとの反応生成物である。
【００１１】
第２に、上記第１の発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、高級脂肪酸が、炭素数１６から２４の範囲内の飽和又は不飽和脂肪酸のうちの１種又は２種以上である。
【００１２】
第３に、上記第１又は第２の発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、高級脂肪酸が、ステアリン酸、ベヘン酸及びオレイン酸のうちのいずれかである。
【００１３】
第４に、上記第１から第３の発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、アミノ基含有ポリシロキサンは、下記式（１）で表され、式中のｍが５〜５００の範囲内である。
【００１４】
【化１】
2011153196.tif 000002
【００１５】
第５に、上記第１から第４の発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、反応生成物の配合量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜２質量％の範囲内である。
【００１６】
第６に、上記第１から第５の発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、カルナバワックスを配合する。
【発明の効果】
【００１７】
上記第１の発明によれば、離型剤として、高級脂肪酸とアミノ基含有ポリシロキサンとの反応生成物を用いたので、金型のクリーニング周期を大幅に向上させることができる。
【００１８】
上記第２から第５の発明によれば、上記第１の発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、高級脂肪酸を限定し、アミノ基含有ポリシロキサンを特定のものとし、また、反応生成物の配合量を特定したので、上記第１の発明の効果を、さらに確実に顕著なものと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。
【００１９】
上記第６の発明によれば、上記第１から第５の発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、カルナバワックスを配合したので、金型のクリーニング周期をさらに向上させることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態をあげて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２１】
本発明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、無機充填剤、及び離型剤を含有するものである。
【００２２】
本発明で用いることができるエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、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。さらにこれらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。
【００２３】
エポキシ樹脂の配合量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して７〜３５質量％の範囲で配合することができる。
【００２４】
本発明に用いることができる硬化剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル、ナフトールアラルキル等、各種多価フェノール化合物、あるいはナフトール化合物を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。
【００２５】
ここで、エポキシ樹脂と硬化剤との化学量論上の当量比（硬化剤当量／エポキシ基当量）は０．５〜１．５、好ましくは０．８〜１．２である。当量比が０．５未満であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化特性が低下する場合があり、当量比が１．５を超えると、耐湿性が不十分になる場合がある。
【００２６】
本発明で用いられる無機充填剤としては、一般にエポキシ樹脂組成物に用いられるものであれば特に限定することなく用いることができる。例えば、溶融シリカ、球状シリカ、破砕シリカ、結晶シリカ、球状アルミナ、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、チタン酸バリウム、酸化チタン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、グアニジン塩、ホウ酸亜鉛、モリブデン化合物、スズ酸亜鉛、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、雲母粉等を用いることができる。そして、これらの無機充填剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。
【００２７】
無機充填剤の配合量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して６０〜９３質量％の範囲で用いることができる。
【００２８】
無機充填剤の配合量が６０質量％未満であると耐吸湿リフロー性が悪くなるおそれがあり、９３質量％を超えると成形が困難になるおそれがある。
【００２９】
本発明で用いる離型剤としては、高級脂肪酸とアミノ基含有ポリシロキサンとの反応生成物を用いる。
【００３０】
本発明の離型剤となる前記反応生成物を形成する高級脂肪酸は、一般に「高級」の用語を意味している炭素数１２以上の飽和又は不飽和脂肪酸である。炭素数１２未満の場合には所定の本発明の効果を得ることは難しい。本発明においては、高級脂肪酸の炭素数は、好ましくは１４以上であり、より好ましくは１７〜２２の範囲内である。なお、炭素数の上限については、その入手、製造、取扱いの現実性の観点より選択される。
【００３１】
上記高級脂肪酸のうち、飽和脂肪酸としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラギン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等を挙げることができ、なかでもステアリン酸、ベヘン酸を好適に用いることができる。
【００３２】
また、不飽和脂肪酸としては、α−リノレン酸、ステアリドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、リノール酸、γ−リノレン酸、ジホモ−γ−リノレン酸、アラキドン酸、オレイン酸、エライジン酸、エルカ酸、ネルボン酸等を挙げることができ、なかでもオレイン酸を好適に用いることができる。
【００３３】
また、アミノ基含有ポリシロキサンは、下記化学式（１）で示されるものであり、式中ｍは５〜５００の範囲である。
【００３４】
【化２】
2011153196.tif 000003
【００３５】
上記飽和脂肪酸、または不飽和脂肪酸と、アミノ基含有ポリシロキサンとの反応生成物の製造方法の一例を以下に示す。
【００３６】
飽和脂肪酸、または不飽和脂肪酸と、アミノ基含有ポリシロキサンを、ＣＯＯＨ当量：ＮＨ２当量＝１：１の割合で溶媒（例えば、アセトン）に溶解させ、煮沸還流にて約３時間攪拌をおこなう。
【００３７】
その後、溶媒を減圧除去して反応生成物を得る。
【００３８】
以下に、ステアリン酸とアミノ基含有ポリシロキサンによる反応生成物の反応、ベヘン酸とアミノ基含有ポリシロキサンによる反応生成物の反応、オレイン酸とアミノ基含有ポリシロキサンによる反応生成物の反応を示す。
（ステアリン酸とアミノ基含有ポリシロキサンによる反応）
【００３９】
【化３】
2011153196.tif 000004
【００４０】
（ベヘン酸とアミノ基含有ポリシロキサンによる反応）
【００４１】
【化４】
2011153196.tif 000005
【００４２】
（オレイン酸とアミノ基含有ポリシロキサンによる反応）
【００４３】
【化５】
2011153196.tif 000006
【００４４】
上記の反応生成物よりなる離型剤の配合量は、０．０５〜２質量％、好ましくは０．１〜１．０質量％の範囲である。０．０５質量％未満であると、離型剤としての効果を得ることができないおそれがあり、２質量％を超えるとブリード等が発生して金型が汚れやすくなり、連続性形成が低下するおそれがある。
【００４５】
本発明で用いられる離型剤としては、上記の反応生成物による離型剤以外に、通常公知の離型剤をあわせて用いることができる。
【００４６】
これらのものとしては、例えば、カルナバワックス、脂肪酸アミド、ステアリン酸、モンタン酸、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挙げることができ、なかでもカルナバワックスを好適に用いることができる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。
【００４７】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には上記成分の他、硬化促進剤、シランカップリング剤を配合することができる。
【００４８】
硬化促進剤としては、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系硬化促進剤、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系硬化促進剤、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン７、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の３級アミン系硬化促進剤等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。
【００４９】
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、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シラン、アミノシラン等を用いることができる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。
【００５０】
また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、その他の成分、例えば、難燃剤、着色剤、シリコーン可とう剤等を適宜配合することができる。
【００５１】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤及び離型剤、さらに必要に応じてその他の成分を配合して、ミキサー、ブレンダー等を用いて十分均一に混合し、次いで、熱ロールやニーダー等を用いて加熱状態にて溶融混合し、室温に冷却した後、粉砕することにより製造することができる。なお、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、取り扱いを容易にするために、成形条件に合うような寸法と質量を有するタブレットとしてもよい。
【００５２】
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チップを封止することにより半導体装置を製造することができる。この封止には、トランスファー成形、コンプレッション成形、インジェクション成形等の従来より用いられている成形方法を適用することができる。
【００５３】
トランスファー成形を適用する場合、たとえば、ＩＣチップ、ＬＳＩチップ等の半導体チップを搭載したリードフレームを成形金型のキャビティに配置した後、キャビティに半導体封止用エポキシ樹脂組成物を充填し、これを加熱下にて硬化させることで、半導体チップを半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止した半導体装置を製造することができる。
【００５４】
このとき、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いることにより、連続成形時において金型に汚れがない状態をこれまでより持続させることができ、半導体装置製造の作業効率を飛躍的に高めることができる。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
＜配合成分＞
使用した各配合成分を以下に順に示す。
ｏ−クレゾール型エポキシ樹脂：住友化学（株）製  ＥＳＣＮ  １９５ＸＬ  （エポキシ当量１９５）
フェノールノボラック樹脂：荒川化学（株）製  タマノール７５２  （水酸基当量１０４）
ブロム化エポキシ樹脂：住友化学（株）製  ＥＳＢ４００Ｔ  （エポキシ当量４００）
三酸化アンチモン
ステアリン酸
ベヘン酸
オレイン酸
アミノ基含有ポリシロキサン（ｍ＝５０）
アミノ基含有ポリシロキサン（ｍ＝３）
アミノ基含有ポリシロキサン（ｍ＝１０００）
トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）：北興化学（株）製  ＴＰＰ
カルナバワックス
結晶シリカ（平均粒径２５μｍ）
カーボンブラック
オレイン酸
モンタン酸
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
（高級脂肪酸とアミノ基含有ポリシロキサンの反応生成物の作成）
上記の各高級脂肪酸（ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸）と、アミノ基含有ポリシロキサン（ｍ＝５０、ｍ＝３、ｍ＝１０００）それぞれを、ＣＯＯＨ当量：ＮＨ２当量＝１：１の割合でアセトンに溶解させ、煮沸還流にて約３時間攪拌をおこなった。その後、溶媒を減圧除去して各反応生成物を得た。
＜半導体封止用エポキシ樹脂組成物の作成＞
表１、２に示す実施例及び比較例について、各配合成分を、ブレンダーで３０分間混合し、均一化した後、９０℃に加熱したニーダーで混練溶融させて押し出し、冷却後、粉砕機にて粉砕して粒状の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を作成した。
【００５６】
なお、表中の配合量は質量％である。
＜評価＞
（連続成形ショット数）
上記の実施例、比較例の各半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、ＴＯ−２２０パッケージ（１フレーム、２０キャビティー）にて、８ｍｍ×８ｍｍ角、厚み３．５ｍｍの成形物を連続成形した。
【００５７】
成形条件は、金型温度：１７５℃、注入圧力：７０ｋｇｆ／ｃｍ２、注入時間：９０秒とした。
【００５８】
成形物表面の汚れ具合を目視にて観察し、金型クリーニングが必要になったショット数をカウントした。その結果を表１、２に示す。
【００５９】
【表１】
2011153196.tif 000007
【００６０】
【表２】
2011153196.tif 000008
【００６１】
＜評価結果＞
上記表１に見られるように、高級脂肪酸とアミノ基含有ポリシロキサンとの反応生成物を配合した実施例１〜１７の連続成形ショット数は、これらを配合しない比較例１〜８の連続成形ショット数に比べて飛躍的に優れた数値を示した。
【００６２】
また、実施例中、カルナバワックスを０．３質量％配合した実施例６及び１２は、他の実施例よりも、さらに優れた連続成形ショット数を示した。
【００６３】
上記の結果から、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、金型のクリーニング周期を大幅に向上させる半導体封止用エポキシ樹脂組成物であることが確認された。