(57)【要約】【課題】半導体装置の信頼性を向上させる。【解決手段】封止用樹脂組成物は、半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、硬化剤と、を含み、条件１で測定されるｐＨ（１）と、条件２で測定されるｐＨ（２）と、の差（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が１．１以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
を含み、
以下の条件１で測定されるｐＨ（１）と、以下の条件２で測定されるｐＨ（２）と、の差（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が１．１以下である封止用樹脂組成物。
（条件１：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、粉砕直後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（１））を測定する）
（条件２：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、前記粉砕物を、１７５℃で５００時間保管する。次いで、保管後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（２））を測定する）
【請求項２】
請求項１に記載の封止用樹脂組成物において、
ｐＨ（１）が５以上７以下である封止用樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の封止用樹脂組成物において、
イオン捕捉剤をさらに含む封止用樹脂組成物。
【請求項４】
請求項３に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物の固形分全体に対する前記イオン捕捉剤の含有量は、０．０５質量％以上１質量％以下である封止用樹脂組成物。
【請求項５】
半導体素子と、
前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、
請求項１〜４いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物により構成され、かつ前記半導体素子と前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂と、
を備える半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止用樹脂組成物、および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボンディングワイヤを備える半導体装置における信頼性向上のため、封止用樹脂組成物について様々な検討がなされている。このような技術としては、たとえば特許文献１に記載のものが挙げられる。
【０００３】
特許文献１には、加水分解性塩素量が１０〜２０ｐｐｍのビフェニル型エポキシ樹脂を含有する半導体封止用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】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６７６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体素子と、半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、を封止用樹脂組成物の硬化物により封止してなる半導体装置について、その信頼性を向上させることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
を含み、
以下の条件１で測定されるｐＨ（１）と、以下の条件２で測定されるｐＨ（２）と、の差（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が１．１以下である封止用樹脂組成物が提供される。
（条件１：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、粉砕直後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（１））を測定する）
（条件２：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、前記粉砕物を、１７５℃で５００時間保管する。次いで、保管後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（２））を測定する）
【０００７】
本発明によれば、
半導体素子と、
前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、
上述の封止用樹脂組成物の硬化物により構成され、かつ前記半導体素子と前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂と、
を備える半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る半導体装置１００を示す断面図である。
本実施形態に係る封止用樹脂組成物は、半導体素子と、上記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、硬化剤と、を含む。また、封止用樹脂組成物は、以下の条件１で測定されるｐＨ（１）と、以下の条件２で測定されるｐＨ（２）と、の差（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が１．１以下である。
（条件１：上記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、粉砕直後の上記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（１））を測定する）
（条件２：上記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、上記粉砕物を、１７５℃で５００時間保管する。次いで、保管後の上記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（２））を測定する）
【００１２】
半導体装置の信頼性を示す指標の一つとして、高温保管特性が挙げられる。高温保管特性は、たとえばＣｕを主成分とするボンディングワイヤと半導体素子との接続部についての、高温環境下で保管した後の接続性に基づいて評価され得る。しかしながら、たとえば１０００時間という長時間の高温保管時においては、ボンディングワイヤと半導体素子との良好な接続性を維持することが困難となることが懸念される。このため、とくに長時間の高温保管時であっても良好な接続性を維持し得るよう、高温保管特性のさらなる向上が求められていた。
【００１３】
本発明者は、高温保管特性を向上させることが可能な封止用樹脂組成物について、鋭意検討した。その結果、上記条件１で測定されるｐＨ（１）と、上記条件２で測定されるｐＨ（２）と、の差（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））を制御することによって、高温保管特性の向上を図ることができることを新たに知見した。本実施形態は、このような知見に基づいて、（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が１．１以下である封止用樹脂組成物を実現するものである。これにより、封止用樹脂組成物を用いて製造される半導体装置の高温保管特性を向上させることができる。したがって、半導体装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【００１４】
以下、本実施形態に係る封止用樹脂組成物、および封止用樹脂組成物の硬化物により構成される封止樹脂５０を備える半導体装置１００について詳細に説明する。
【００１５】
まず、封止用樹脂組成物について説明する。
封止用樹脂組成物は、半導体素子と、半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる。本実施形態においては、半導体素子およびボンディングワイヤを、封止用樹脂組成物の硬化物により構成される封止樹脂により封止することにより、半導体パッケージが形成される場合が例示される。
【００１６】
半導体素子は、たとえばリードフレームを構成するダイパッドもしくは有機基板等の基材上、または他の半導体素子上に搭載される。このとき、半導体素子は、ボンディングワイヤを介して、リードフレームを構成するアウターリード、有機基板または他の半導体素子と電気的に接続することとなる。ボンディングワイヤは、たとえば半導体素子に設けられる電極パッドに接続される。半導体素子の電極パッドは、たとえば少なくとも表面がＡｌを主成分とする金属材料により構成される。
【００１７】
ボンディングワイヤは、Ｃｕを主成分とする金属材料により構成される。このような金属材料としては、たとえばＣｕ単体からなる金属材料、またはＣｕを主成分として他の金属を含む合金材料が挙げられる。
本実施形態においては、Ｃｕの含有量が９９．９質量％以上である金属材料により構成されるボンディングワイヤを用いることが、低コスト化等の観点から好ましい態様の一例として挙げられる。一般的に、このようなＣｕワイヤを用いる場合、半導体装置の高温保管特性を向上させることが困難となることが懸念される。しかしながら、本実施形態によれば、後述するように（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））を制御することによって、上述のようなＣｕワイヤを用いた場合であっても優れた高温保管特性を実現することができる。
【００１８】
封止用樹脂組成物は、以下の条件１で測定されるｐＨ（１）と、以下の条件２で測定されるｐＨ（２）と、の差（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が１．１以下である。これにより、上述のように、半導体装置の高温保管特性を向上させることができる。
【００１９】
（条件１）
上記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、粉砕直後の上記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（１））を測定する。
【００２０】
（条件２）
上記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、上記粉砕物を、１７５℃で５００時間保管する。次いで、保管後の上記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（２））を測定する。
【００２１】
上記条件１および上記条件２において、硬化物の粉砕処理は、たとえばＴＩ−１００（（株）シー・エム・ティー製）を用いて、硬化物５．２ｇを粉砕釜に入れて、２分間粉砕することにより行うことができる。また、上記条件１および上記条件２において、熱水抽出処理は、たとえば内容器がポリテトラフルオロエチレン製であり、外容器が金属製である耐圧容器を使用して行うことができる。また、上記条件２において、粉砕物の保管は、とくに限定されないが、たとえば温度１７５℃に保ったクリーンオーブン内に、上記封止用樹脂組成物を入れた密閉容器を載置することにより行うことが可能である。
【００２２】
半導体装置の高温保管特性をより効果的に向上させる観点からは、（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が０．８以下であることがより好ましく、０．６以下であることがとくに好ましい。（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））の下限値は、とくに限定されないが、たとえば０．１とすることができる。
【００２３】
本実施形態においては、封止用樹脂組成物の上記条件１により測定されるｐＨ（１）が、５以上７以下であることが好ましく、５以上６．５以下であることがより好ましい。これにより、高温保管特性や耐リフロー性等の封止用樹脂組成物に求められる諸特性のバランスをより効果的に向上させることができる。したがって、封止用樹脂組成物を用いて得られる半導体装置の信頼性向上に寄与することも可能となる。
【００２４】
本実施形態において、封止用樹脂組成物のｐＨ（１）、ｐＨ（２）、および（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））は、たとえば封止用樹脂組成物に含まれる各成分の種類や含有量、および封止用樹脂組成物の調製方法等を適切に調整することにより制御することが可能である。この封止用樹脂組成物の調製方法の一例としては、後述する充填剤（Ｃ）に対するカップリング剤（Ｄ）による表面処理が挙げられる。
【００２５】
封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）と、硬化剤（Ｂ）と、を含む。これにより、封止用樹脂組成物を用いて、ボンディングワイヤおよび半導体素子を封止するための封止樹脂を形成することが可能となる。
【００２６】
（（Ａ）エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂（Ａ）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（Ａ）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タレン型エポキシ樹脂；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選択される一種類または二種類以上を含むことができる。これらの中でも、ナフタレン型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、およびビフェニル型エポキシ樹脂のうちの一種または二種以上を含むことがより好ましく、アラルキル型エポキシ樹脂を含むことがとくに好ましい。なお、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。
【００２７】
エポキシ樹脂（Ａ）としては、下記式（１）で表されるエポキシ樹脂、下記式（２）で表されるエポキシ樹脂、下記式（３）で表されるエポキシ樹脂、および下記式（４）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含有するものを用いることがより好ましい。これらの中でも、下記式（１）で表されるエポキシ樹脂、下記式（２）で表されるエポキシ樹脂、および下記式（４）で表されるエポキシ樹脂のうちの少なくとも一種を含有するものを用いることがとくに好ましい。
【００２８】
【化１】
2019039016.tif 000003
（式（１）中、Ａｒ１はフェニレン基またはナフチレン基を表し、Ａｒ１がナフチレン基の場合、グリシジルエーテル基はα位、β位のいずれに結合していてもよい。Ａｒ２はフェニレン基、ビフェニレン基またはナフチレン基のうちのいずれか１つの基を表す。ＲａおよびＲｂは、それぞれ独立に炭素数１〜１０の炭化水素基を表す。ｇは０〜５の整数であり、ｈは０〜８の整数である。ｎ３は重合度を表し、その平均値は１〜３である）
【００２９】
【化２】
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（式（２）中、複数存在するＲｃは、それぞれ独立に水素原子または炭素数１〜４の炭化水素基を表す。ｎ５は重合度を表し、その平均値は０〜４である）
【００３０】
【化３】
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（式（３）中、複数存在するＲｄおよびＲｅは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数１〜４の炭化水素基を表す。ｎ６は重合度を表し、その平均値は０〜４である）
【００３１】
【化４】
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（式（４）中、Ｒｆはそれぞれ独立して水素または炭素数１〜４の炭化水素基を表し、Ｒｇはそれぞれ独立して炭素数１〜４の炭化水素基を表す。ａおよびｂは０または１の整数であり、ｃは０〜５の整数である）
【００３２】
封止用樹脂組成物中におけるエポキシ樹脂（Ａ）の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して、１質量％以上であることが好ましく、２質量％以上であることがより好ましく、５質量％以上であることがとくに好ましい。エポキシ樹脂（Ａ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止用樹脂組成物の流動性を向上させることができる。また、封止用樹脂組成物の粘度上昇に起因したボンディングワイヤ切れをより確実に抑制することも可能となる。一方で、封止用樹脂組成物中におけるエポキシ樹脂（Ａ）の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して５０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、２０質量％以下であることがとくに好ましい。エポキシ樹脂（Ａ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、半導体装置の耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。
【００３３】
（（Ｂ）硬化剤）
封止用樹脂組成物に含まれる硬化剤（Ｂ）としては、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の３タイプに大別することができる。
【００３４】
硬化剤（Ｂ）に用いられる重付加型の硬化剤としては、たとえばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）など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、ポリビニルフェノールなどのフェノール樹脂系硬化剤；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など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などの有機酸類などが挙げられる。
【００３５】
硬化剤（Ｂ）に用いられる触媒型の硬化剤としては、たとえばベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２，４，６−トリスジメチルアミノメチルフェノール（ＤＭＰ−３０）などの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（ＥＭＩ２４）などのイミダゾール化合物；ＢＦ３錯体などのルイス酸などが挙げられる。
【００３６】
硬化剤（Ｂ）に用いられる縮合型の硬化剤としては、たとえばレゾール型フェノール樹脂；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などが挙げられる。
【００３７】
これらの中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、および保存安定性等についてのバランスを向上させる観点から、フェノール樹脂系硬化剤が好ましい。フェノール樹脂系硬化剤としては、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、ポリマー全般を用いることができ、その分子量、分子構造は特に限定されない。
硬化剤（Ｂ）として用いられるフェノール樹脂系硬化剤は、たと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、ビスフェノールノボラック等のノボラック型樹脂；ポリビニルフェノール；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、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から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、耐リフロー性や高温保管特性のバランスを向上させる観点からは、アラルキル型樹脂および多官能型フェノール樹脂のうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。
【００３８】
硬化剤（Ｂ）としては、下記式（５）で表される化合物、および下記式（６）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１種の硬化剤を含むことがとくに好ましい。
【００３９】
【化５】
2019039016.tif 000007
（式（５）中、Ａｒ３はフェニレン基またはナフチレン基を表し、Ａｒ３がナフチレン基の場合、水酸基はα位、β位のいずれに結合していてもよい。Ａｒ４は、フェニレン基、ビフェニレン基またはナフチレン基のうちのいずれか１つの基を表す。ＲｎおよびＲｍは、それぞれ独立に炭素数１〜１０の炭化水素基を表す。ｉは０〜５の整数であり、ｊは０〜８の整数である。ｎ４は重合度を表し、その平均値は１〜３である）
【００４０】
【化６】
2019039016.tif 000008
（式（６）中、複数存在するＲｈは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数１〜４の炭化水素基を表す。ｎ８は重合度を表し、その平均値は０〜４である）
【００４１】
封止用樹脂組成物中における硬化剤（Ｂ）の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して２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く、４質量％以上であることがとくに好ましい。硬化剤（Ｂ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、十分な流動性を有する封止用樹脂組成物を実現し、成型性の向上を図ることができる。一方で、封止用樹脂組成物中における硬化剤（Ｂ）の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して１５質量％以下であることが好ましく、１３質量％以下であることがより好ましく、１１質量％以下であることがとくに好ましい。硬化剤（Ｂ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、半導体装置の耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。
【００４２】
（（Ｃ）充填剤）
封止用樹脂組成物は、たとえば充填剤（Ｃ）をさらに含むことができる。充填材（Ｃ）としては、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができ、たとえば溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、チタンホワイト、窒化珪素等の無機充填材、オルガノシリコーンパウダー、ポリエチレンパウダー等の有機充填材が挙げられる。これらのうち、溶融球状シリカを用いることがとくに好ましい。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。
また、充填材（Ｃ）の形状としては、とくに限定されないが、封止用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。
【００４３】
封止用樹脂組成物中における充填剤（Ｃ）の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して、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％以上であることがとくに好ましい。充填剤（Ｃ）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。一方で、封止用樹脂組成物中における充填剤（Ｃ）の含有量は、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％以下であることがとくに好ましい。充填剤（Ｃ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、封止用樹脂組成物の流動性の低下にともなう成型性の低下や、高粘度化に起因したボンディングワイヤ流れ等を抑制することが可能となる。
【００４４】
（（Ｄ）カップリング剤）
充填剤（Ｃ）には、カップリング剤（Ｄ）を用いて表面処理が施すことができる。カップリング剤（Ｄ）としては、たとえばエポキシシラン、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、メタクリ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−ジメチルーブチリデン）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、耐リフロー性等の半導体装置の信頼性を向上させる観点からは、メルカプトシランを用いることがとくに好ましい。
【００４５】
充填剤（Ｃ）に対するカップリング剤（Ｄ）による表面処理は、たとえば次のように行うことができる。まず、充填剤（Ｃ）をミキサーに投入した後、撹拌を開始し、そこにさらにカップリング剤（Ｄ）を投入してこれらを１〜５分間撹拌し、充填剤（Ｃ）およびカップリング剤（Ｄ）の混合物を得る。次いで、この混合物をミキサーから取り出して放置する。放置時間は、適宜選択することができ、たとえば３分〜１時間とすることができる。これにより、カップリング剤（Ｄ）により表面処理が施された充填剤（Ｃ）が得られる。また、放置処理後の充填剤（Ｃ）に対して、さらに熱処理を施してもよい。熱処理は、たとえば３０〜８０℃、０．１〜１０時間の条件下において行うことができる。さらに、本実施形態においては、ミキサー内の充填剤（Ｃ）に対して噴霧器を用いてカップリング剤（Ｄ）を噴霧しながら、充填剤（Ｃ）を撹拌することにより、充填剤（Ｃ）およびカップリング剤（Ｄ）の混合物を得てもよい。噴霧器としては、たとえば二流体ノズル等を備えた微細な液滴を噴霧し得る装置を用いることができる。このような噴霧器を使用することにより、充填剤（Ｃ）表面がより均一にカップリング剤（Ｄ）で処理され好ましい。
本実施形態においては、たとえば上記表面処理の条件を調整することにより、封止用樹脂組成物のｐＨ（１）、ｐＨ（２）、および（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））を制御することができる。この表面処理の条件としては、たとえば噴霧器の使用の有無、放置時間、熱処理の有無および熱処理条件等が挙げられる。
【００４６】
なお、カップリング剤（Ｄ）は、充填剤（Ｃ）に対して上記表面処理を行うことにより封止用樹脂組成物に含まれる場合以外に、ミキサー内に直接投入して他の成分と混合することにより封止用樹脂組成物内に含まれていてもよい。
【００４７】
封止用樹脂組成物中におけるカップリング剤（Ｄ）の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して、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く、０．１５質量％以上であることがとくに好ましい。カップリング剤（Ｄ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止用樹脂組成物中における充填剤（Ｃ）の分散性を良好なものとすることができる。このため、耐湿信頼性や耐リフロー性等をより効果的に向上させることが可能となる。一方で、封止用樹脂組成物中におけるカップリング剤（Ｄ）の含有量は、たとえば２質量％以下であることが好ましく、１質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることがとくに好ましい。カップリング剤（Ｄ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、封止用樹脂組成物の流動性を良好なものとし、成形性の向上を図ることができる。
【００４８】
（（Ｅ）イオン捕捉剤）
封止用樹脂組成物は、たとえばイオン捕捉剤（Ｅ）をさらに含むことができる。
イオン捕捉剤（Ｅ）としては、とくに限定されないが、たとえばハイドロタルサイト類および多価金属酸性塩等の無機イオン交換体が挙げられる。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、高温保管特性を向上させる観点からは、ハイドロタルサイト類を用いることがとくに好ましい。
【００４９】
封止用樹脂組成物中におけるイオン捕捉剤（Ｅ）の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して、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く、０．１５質量％以上であることがとくに好ましい。イオン捕捉剤（Ｅ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、高温保管特性をより効果的に向上させることができる。また、ボンディングワイヤと半導体素子との間における腐食を確実に抑制し、接続信頼性を良好に保つことができる。一方で、封止用樹脂組成物中におけるイオン捕捉剤（Ｅ）の含有量は、たとえば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く、０．５質量％以下であることがとくに好ましい。イオン捕捉剤（Ｅ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、半導体装置の耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。
【００５０】
（硬化促進剤（Ｆ））
封止用樹脂組成物は、たとえば硬化促進剤（Ｆ）を含むことができる。硬化促進剤（Ｆ）は、エポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ基と、硬化剤（Ｂ）（たとえば、フェノール樹脂系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、たとえば一般の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。
【００５１】
本実施形態において、硬化促進剤（Ｆ）は、たとえば有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、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、前記アミジンやアミンの４級塩等の窒素原子含有化合物から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、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潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。
【００５２】
封止用樹脂組成物で用いることができる有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第１ホスフィン；ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第２ホスフィン；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、トリフェニルホスフィン等の第３ホスフィンが挙げられる。
【００５３】
封止用樹脂組成物で用いることができるテトラ置換ホスホニウム化合物としては、例えば下記一般式（７）で表される化合物等が挙げられる。
【００５４】
【化７】
2019039016.tif 000009
（上記一般式（７）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７は芳香族基またはアルキル基を表す。Ａはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸のアニオンを表す。ＡＨはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸を表す。ｘ、ｙは１〜３の数、ｚは０〜３の数であり、かつｘ＝ｙである。）
【００５５】
一般式（７）で表される化合物は、例えば以下のようにして得られるがこれに限定されるものではない。まず、テトラ置換ホスホニウムハライドと芳香族有機酸と塩基を有機溶剤に混ぜ均一に混合し、その溶液系内に芳香族有機酸アニオンを発生させる。次いで水を加えると、一般式（７）で表される化合物を沈殿させることができる。一般式（７）で表される化合物において、リン原子に結合するＲ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７がフェニル基であり、かつＡＨはヒドロキシル基を芳香環に有する化合物、すなわちフェノール類であり、かつＡは該フェノール類のアニオンであるのが好ましい。上記フェノール類としては、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコールなどの単環式フェノール類、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、アントラキノールなどの縮合多環式フェノール類、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなどのビスフェノール類、フェニルフェノール、ビフェノールなどの多環式フェノール類などが例示される。
【００５６】
封止用樹脂組成物で用いることができるホスホベタイン化合物としては、例えば、下記一般式（８）で表される化合物等が挙げられる。
【００５７】
【化８】
2019039016.tif 000010
（上記一般式（８）において、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ９はヒドロキシル基を表す。ｆは０〜５の数であり、ｇは０〜３の数である。）
【００５８】
一般式（８）で表される化合物は、例えば以下のようにして得られる。まず、第三ホスフィンであるトリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩とを接触させ、トリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩が有するジアゾニウム基とを置換させる工程を経て得られる。しかしこれに限定されるものではない。
【００５９】
封止用樹脂組成物で用いることができるホスフィン化合物とキノン化合物との付加物としては、例えば、下記一般式（９）で表される化合物等が挙げられる。
【００６０】
【化９】
2019039016.tif 000011
（上記一般式（９）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ１２は炭素数１〜１２のアルキル基または炭素数６〜１２のアリール基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｒ１３、Ｒ１４およびＲ１５は水素原子または炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｒ１４とＲ１５が結合して環状構造となっていてもよい。）
【００６１】
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるホスフィン化合物としては、例えばトリフェニルホスフィン、トリス（アルキルフェニル）ホスフィン、トリス（アルコキシフェニル）ホスフィン、トリナフチルホスフィン、トリス（ベンジル）ホスフィン等の芳香環に無置換またはアルキル基、アルコキシル基等の置換基が存在するものが好ましく、アルキル基、アルコキシル基等の置換基としては１〜６の炭素数を有するものが挙げられる。入手しやすさの観点からはトリフェニルホスフィンが好ましい。
【００６２】
また、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるキノン化合物としては、ベンゾキノン、アントラキノン類が挙げられ、中でもｐ−ベンゾキノンが保存安定性の点から好ましい。
【００６３】
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物の製造方法としては、有機第三ホスフィンとベンゾキノン類の両者が溶解することができる溶媒中で接触、混合させることにより付加物を得ることができる。溶媒としてはアセトンやメチルエチルケトン等のケトン類で付加物への溶解性が低いものがよい。しかしこれに限定されるものではない。
【００６４】
一般式（９）で表される化合物において、リン原子に結合するＲ１０、Ｒ１１およびＲ１２がフェニル基であり、かつＲ１３、Ｒ１４およびＲ１５が水素原子である化合物、すなわち１，４−ベンゾキノンとトリフェニルホスフィンを付加させた化合物が封止用樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率を低下させる点で好ましい。
【００６５】
封止用樹脂組成物で用いることができるホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物としては、例えば下記一般式（１０）で表される化合物等が挙げられる。
【００６６】
【化１０】
2019039016.tif 000012
（上記一般式（１０）において、Ｐはリン原子を表し、Ｓｉは珪素原子を表す。Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８およびＲ１９は、それぞれ、芳香環または複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。式中Ｒ２０は、基Ｙ２およびＹ３と結合する有機基である。式中Ｒ２１は、基Ｙ４およびＹ５と結合する有機基である。Ｙ２およびＹ３は、プロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基Ｙ２およびＹ３が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｙ４およびＹ５はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基Ｙ４およびＹ５が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｒ２０およびＲ２１は互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４およびＹ５は互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｚ１は芳香環または複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基である。）
【００６７】
一般式（１０）において、Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８およびＲ１９としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基、ベンジル基、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｎ−オクチル基およびシクロヘキシル基等が挙げられ、これらの中でも、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基等のアルキル基、アルコキシ基、水酸基などの置換基を有する芳香族基もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。
【００６８】
また、一般式（１０）において、Ｒ２０は、Ｙ２およびＹ３と結合する有機基である。同様に、Ｒ２１は、基Ｙ４およびＹ５と結合する有機基である。Ｙ２およびＹ３はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Ｙ２およびＹ３が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。同様にＹ４およびＹ５はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Ｙ４およびＹ５が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。基Ｒ２０およびＲ２１は互いに同一であっても異なっていてもよく、基Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、およびＹ５は互いに同一であっても異なっていてもよい。このような一般式（１０）中の−Ｙ２−Ｒ２０−Ｙ３−、および−Ｙ４−Ｒ２１−Ｙ５−で表される基は、プロトン供与体が、プロトンを２個放出してなる基で構成されるものであり、プロトン供与体としては、分子内にカルボキシル基、または水酸基を少なくとも２個有する有機酸が好ましく、さらには芳香環を構成する隣接する炭素にカルボキシル基または水酸基を少なくとも２個有する芳香族化合物が好ましく、芳香環を構成する隣接する炭素に水酸基を少なくとも２個有する芳香族化合物がより好ましく、例えば、カテコール、ピロガロール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン、２，２'−ビフェノール、１，１'−ビ−２−ナフトール、サリチル酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、２−ヒドロキシベンジルアルコール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，２−プロパンジオールおよびグリセリン等が挙げられるが、これらの中でも、カテコール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレンがより好ましい。
【００６９】
また、一般式（１０）中のＺ１は、芳香環または複素環を有する有機基または脂肪族基を表し、これらの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基およびオクチル基等の脂肪族炭化水素基や、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基およびビフェニル基等の芳香族炭化水素基、グリシジルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基等のグリシジルオキシ基、メルカプト基、アミノ基を有するアルキル基およびビニル基等の反応性置換基等が挙げられるが、これらの中でも、メチル基、エチル基、フェニル基、ナフチル基およびビフェニル基が熱安定性の面から、より好ましい。
【００７０】
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物の製造方法としては、メタノールを入れたフラスコに、フェニルトリメトキシシラン等のシラン化合物、２，３−ジヒドロキシナフタレン等のプロトン供与体を加えて溶かし、次に室温攪拌下ナトリウムメトキシド−メタノール溶液を滴下する。さらにそこへ予め用意したテトラフェニルホスホニウムブロマイド等のテトラ置換ホスホニウムハライドをメタノールに溶かした溶液を室温攪拌下滴下すると結晶が析出する。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が得られる。しかし、これに限定されるものではない。
【００７１】
封止用樹脂組成物中における硬化促進剤（Ｆ）の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して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（Ｆ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止用樹脂組成物の硬化性が低下することを抑制できる。一方で、封止用樹脂組成物中における硬化促進剤（Ｆ）の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して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（Ｆ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、封止用樹脂組成物の流動性が低下することを抑制できる。
【００７２】
封止用樹脂組成物には、さらに必要に応じて、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤；シリコーンゴム等の低応力成分；カルナバワックス等の天然ワックス、合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼン等の難燃剤；酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。
【００７３】
封止用樹脂組成物としては、たとえば前述の各成分を、公知の手段で混合し、さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却した後に粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。
【００７４】
次に、本実施形態に係る半導体装置１００について説明する。
半導体装置１００は、半導体素子２０と、ボンディングワイヤ４０と、封止樹脂５０と、を備えている。ボンディングワイヤ４０は、半導体素子２０に接続され、かつＣｕを主成分とする。また、封止樹脂５０は、上述した封止用樹脂組成物の硬化物により構成され、半導体素子２０およびボンディングワイヤ４０を封止する。
【００７５】
半導体素子２０は、基材３０上に搭載される。基材３０は、たとえばリードフレームまたは有機基板である。また、基材３０は、ボンディングワイヤ４０に接続される。図２では、リードフレームである基材３０のうちのダイパッド３２上に、ダイアタッチ材１０を介して半導体素子２０が搭載される場合が例示される。リードフレームである基材３０は、たとえばＣｕまたは４２アロイを主成分とする金属材料により構成される。なお、半導体素子２０は、他の半導体素子上に配置されていてもよい。
【００７６】
半導体素子２０の上面には、たとえば複数の電極パッド２２が形成されている。半導体素子２０に設けられた電極パッド２２の少なくとも表面層は、たとえばＡｌを主成分とする金属材料により構成されている。これにより、Ｃｕを主成分とするボンディングワイヤ４０と電極パッド２２との接続信頼性を向上させることができる。
図１においては、ボンディングワイヤ４０が、半導体素子２０の電極パッド２２と、基材３０のうちのアウターリード３４と、を電気的に接続する場合が例示されている。
【００７７】
封止樹脂５０は、上述の封止用樹脂組成物の硬化物により構成されている。このため、基材３０やボンディングワイヤ４０に対する密着性が良好であり、耐リフロー性や耐湿信頼性、高温動作特性に優れた半導体装置１００が得られることとなる。この効果は、ボンディングワイヤ４０がＣｕを主成分とする金属材料により構成され、かつ基材３０がＣｕまたは４２アロイを主成分とする金属材料により構成される場合に、とくに顕著に得られる。また、半導体装置１００の高温保管特性の向上を図ることも可能である。
【００７８】
半導体装置１００は、たとえば次のように製造される。
まず、基材３０上に、半導体素子２０を搭載する。次いで、基材３０と半導体素子２０を、Ｃｕを主成分とするボンディングワイヤ４０により互いに接続させる。次いで、半導体素子２０と、ボンディングワイヤ４０と、を上述の封止用樹脂組成物により封止する。封止成形の方法としては、とくに限定されないが、たとえばトランスファー成形法または圧縮成形法が挙げられる。これにより、半導体装置１００が製造されることとなる。
【００７９】
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。
【実施例】
【００８０】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００８１】
（封止用樹脂組成物）
実施例１〜１４および比較例１〜２のそれぞれについて、以下のように封止用樹脂組成物を調整した。まず、充填剤（Ｃ）に対して、表１に示す配合量のカップリング剤（Ｄ）により表面処理を施した。次いで、表１に示す配合に従い、各成分を、ミキサーを用いて１５〜２８℃で混合した。次いで、得られた混合物を、７０〜１００℃でロール混練した。次いで、混練後の混合物を冷却し、粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。なお、表１中における各成分の詳細は下記のとおりである。また、表１中の単位は、質量％である。
【００８２】
（Ａ）エポキシ樹脂
エポキシ樹脂１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００Ｐ、日本化薬（株）製）
エポキシ樹脂２：ビフェニル型エポキシ樹脂（ＹＸ４０００Ｋ、三菱化学（株）製）
エポキシ樹脂３：ナフタレン型エポキシ樹脂（ＨＰ−４７７０、ＤＩＣ（株）製）
【００８３】
（Ｂ）硬化剤
硬化剤１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、明和化成（株）製）
硬化剤２：フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（ＸＬＣ−４Ｌ、三井化学（株）製）
硬化剤３：トリフェノールメタン型フェノール樹脂（ＭＥＨ−７５００、明和化成（株）製）
【００８４】
（Ｃ）充填剤
充填剤１：シリカ（平均粒径２６μｍ、比表面積２．４ｍｍ２／ｇ）
充填剤２：シリカ（ＳＯ−２５Ｒ、（株）アドマテックス製、平均粒径０．５μｍ、比表面積６．０ｍｍ２／ｇ）
【００８５】
（Ｄ）カップリング剤
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製、ＫＢＭ−８０３）
【００８６】
（Ｅ）イオン捕捉剤
ハイドロタルサイト（ＤＨＴ−４Ｈ、協和化学工業（株）製）
【００８７】
（Ｆ）硬化促進剤
硬化促進剤１：下記式（１１）にて表される化合物
硬化促進剤２：下記式（１２）にて表される化合物
【００８８】
【化１１】
2019039016.tif 000013
【００８９】
（硬化促進剤１の合成方法）
冷却管及び攪拌装置付きのセパラブルフラスコにベンゾキノン６．４９ｇ（０．０６０ｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン１７．３ｇ（０．０６６ｍｏｌ）およびアセトン４０ｍｌを仕込み、攪拌下、室温で反応した。析出した結晶をアセトンで洗浄後、ろ過、乾燥し暗緑色結晶の硬化促進剤１を得た。
【００９０】
【化１２】
2019039016.tif 000014
【００９１】
（硬化促進剤２の合成方法）
冷却管及び攪拌装置付きのセパラブルフラスコに２，３−ジヒドロキシナフタレン１２．８１ｇ（０．０８０ｍｏｌ）、テトラフェニルホスホニウムブロミド１６．７７ｇ（０．０４０ｍｏｌ）およびメタノール１００ｍｌを仕込み攪拌し、均一に溶解させた。予め水酸化ナトリウム１．６０ｇ（０．０４ｍｌ）を１０ｍｌのメタノールに溶解した水酸化ナトリウム溶液をフラスコ内に徐々に滴下すると結晶が析出した。析出した結晶をろ過、水洗、真空乾燥し、硬化促進剤２を得た。
【００９２】
（Ｇ）離型剤
カルナバワックス
【００９３】
実施例１〜４、７〜１４および比較例１〜２において、充填剤（Ｃ）に対するカップリング剤（Ｄ）による表面処理は、次のように行った。まず、充填剤１および充填剤２をミキサーに投入した後、撹拌を開始し、そこにさらにカップリング剤（Ｄ）を投入してこれらを３．０分間撹拌して、充填剤１、充填剤２およびカップリング剤（Ｄ）の混合物を得た。次いで、この混合物をミキサーから取り出し、表１に示す時間（放置時間）放置した。これにより、カップリング剤（Ｄ）により表面処理が施された充填剤（Ｃ）を得た。
実施例５においては、上記混合物を放置した後、５５℃、３時間の条件下で上記混合物に対して熱処理を行う点を除いて、実施例１と同様に表面処理を行った。
実施例６においては、次のようにして充填剤１、充填剤２およびカップリング剤（Ｄ）の混合物を得た点を除いて、実施例１と同様に表面処理を行った。まず、充填剤１および充填剤２をミキサーに投入して、これらを混合した。そして、ミキサー内の充填剤１および充填剤２に対して噴霧器を用いてカップリング剤（Ｄ）を噴霧しながら、これらを３．０分間撹拌し、充填剤１、充填剤２およびカップリング剤（Ｄ）の混合物を得た。次いで、この混合物をミキサーから取り出し、表１に示す時間（放置時間）放置した。
【００９４】
（ｐＨ（１）の測定）
各実施例および各比較例について、得られた封止用樹脂組成物のｐＨ（１）を次のように測定した。まず、封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得た。粉砕処理は、ＴＩ−１００（（株）シー・エム・ティー製）にて、硬化物５．２ｇを粉砕釜に入れて、２分間粉砕することにより行った。次いで、粉砕直後の上記粉砕物５ｇを、純水５０ｍｌ中に入れた。次いで、この純水に対し、１２５℃、２０時間の条件下で内容器がポリテトラフルオロエチレン製であり、外容器が金属製である耐圧容器を使用して熱水抽出処理を行った。これにより得られた抽出液のｐＨをｐＨメータで測定し、これをｐＨ（１）とした。
【００９５】
（ｐＨ（２）の測定）
各実施例および各比較例について、得られた封止用樹脂組成物のｐＨ（２）を次のように測定した。まず、封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得た。粉砕処理は、ＴＩ−１００（（株）シー・エム・ティー製）にて、硬化物５．２ｇを粉砕釜に入れて、２分間粉砕することにより行った。次いで、得られた上記粉砕物を、１７５℃で５００時間保管した。次いで、保管後の上記粉砕物５ｇを、純水５０ｍｌ中に入れた。次いで、この純水に対し、１２５℃、２０時間の条件下で内容器がポリテトラフルオロエチレン製であり、外容器が金属製である耐圧容器を使用して熱水抽出処理を行った。これにより得られた抽出液のｐＨをｐＨメータで測定し、これをｐＨ（２）とした。
【００９６】
（半導体装置の作製）
実施例１〜１４、比較例１〜２のそれぞれについて、次のように半導体装置を作製した。
まず、アルミニウム製電極パッドを備えるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）チップ（３．５ｍｍ×３．５ｍｍ）を、表面がＡｇによりめっきされたリードフレームのダイパッド部上に搭載した。次いで、ＴＥＧチップの電極パッド（以下、電極パッド）と、リードフレームのアウターリード部と、をＣｕ９９．９％の金属材料により構成されるボンディングワイヤを用いて、ワイヤピッチ１２０μｍでワイヤボンディングした。これにより得られた構造体を、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１０．０ＭＰａ、硬化時間２分の条件で封止用樹脂組成物を用いて封止成形し、半導体パッケージを作製した。その後、得られた半導体パッケージを１７５℃、４時間の条件で後硬化し、半導体装置を得た。
【００９７】
（ＭＳＬ（耐リフロー性評価））
実施例１〜１４、比較例１〜２のそれぞれについて、得られた半導体装置１２個に対し８５℃相対湿度６０％の環境下に１６８時間放置した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃）を行った。次いで、処理後の半導体装置内部を超音波探傷装置で観察し、封止樹脂と、リードフレームと、の界面において剥離が生じた面積を算出した。全ての半導体装置について剥離面積が５％未満の場合を◎、５％以上１０％以下の場合を○、１０％を超える場合を×とした。
【００９８】
（ＨＴＳＬ（高温保管特性評価））
実施例１〜１４、比較例１〜２のそれぞれについて、得られた半導体装置を１５０℃の環境下に保管し、２４時間ごとに半導体チップの電極パッドとボンディングワイヤとの間における電気抵抗値を測定し、その値が初期値に対して２０％増加した半導体装置を不良とした。２０００時間保管しても不良が発生しなかったものを◎、１０００〜２０００時間の間に不良が発生したものを○、１０００時間以内に不良が発生したものを×とした。
【００９９】
【表１】
2019039016.tif 000015
【０１００】
表１に示すように、実施例１〜１４においては、耐リフロー性および高温保管特性について良好な結果が得られた。実施例１〜６、８、１０、１２〜１４は、実施例７、９、１１と比較して、さらに優れた高温保管特性を示した。また、実施例２〜１４は、実施例１と比較して、さらに優れた耐リフロー性を示した。
【符号の説明】
【０１０１】
１００  半導体装置
１０  ダイアタッチ材
２０  半導体素子
２２  電極パッド
３０  基材
３２  ダイパッド
３４  アウターリード
４０  ボンディングワイヤ
５０  封止樹脂
【図１】
2019039016.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月3日(2018.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
を含み、
水酸化アルミニウムを含まず、
以下の条件１で測定されるｐＨ（１）と、以下の条件２で測定されるｐＨ（２）と、の差（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が１．１以下である封止用樹脂組成物。
（条件１：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、粉砕直後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（１））を測定する）
（条件２：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、前記粉砕物を、１７５℃で５００時間保管する。次いで、保管後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（２））を測定する）
【請求項２】
請求項１に記載の封止用樹脂組成物において、
ｐＨ（１）が５以上７以下である封止用樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の封止用樹脂組成物において、
イオン捕捉剤の含有量が０．５質量%以下である封止用樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１または２に記載の封止用樹脂組成物において、
イオン捕捉剤をさらに含む封止用樹脂組成物。
【請求項５】
請求項４に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物の固形分全体に対する前記イオン捕捉剤の含有量は、０．０５質量％以上１質量％以下である封止用樹脂組成物。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の封止用樹脂組成物において、
前記イオン捕捉剤がハイドロタルサイト類および多価金属酸性塩から選択される少なくとも一種を含む封止用樹脂組成物。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の封止用樹脂組成物において、
カップリング剤をさらに含む封止用樹脂組成物。
【請求項８】
請求項７に記載の封止用樹脂組成物において、
前記カップリング剤はメルカプトシランのみからなる封止用樹脂組成物。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物全体に対する前記カップリング剤は０．３質量％以上である封止用樹脂組成物。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物において、
充填剤をさらに含む封止用樹脂組成物。
【請求項１１】
請求項１０に記載の封止用樹脂組成物において、
前記充填剤が溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、チタンホワイト、および窒化珪素から選択される一種または二種以上を含む封止用樹脂組成物。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物全体に対する前記充填剤の含有量は３５質量％以上９５質量％以下である封止用樹脂組成物。
【請求項１３】
請求項１乃至１２いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物において、
前記ボンディングワイヤがＣｕの含有量が９９．９質量％以上である金属材料により構成されるボンディングワイヤである封止用樹脂組成物。
【請求項１４】
請求項１乃至１３いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物において、
前記エポキシ樹脂はナフタレン型エポキシ樹脂を含む封止用樹脂組成物。
【請求項１５】
請求項１乃至１４いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物全体に対する前記エポキシ樹脂の含有量は１質量％以上５０質量％以下である封止用樹脂組成物。
【請求項１６】
請求項１乃至１５いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物において、
前記硬化剤がフェノール樹脂系硬化剤を含む封止用樹脂組成物。
【請求項１７】
請求項１乃至１６いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物全体に対する前記硬化剤の含有量は２質量％以上１５質量％以下である封止用樹脂組成物。
【請求項１８】
半導体素子と、
前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、
請求項１乃至１７いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物により構成され、かつ前記半導体素子と前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂と、
を備える半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明によれば、
半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
を含み、
水酸化アルミニウムを含まず、
以下の条件１で測定されるｐＨ（１）と、以下の条件２で測定されるｐＨ（２）と、の差（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が１．１以下である封止用樹脂組成物が提供される。
（条件１：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、粉砕直後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（１））を測定する）
（条件２：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、前記粉砕物を、１７５℃で５００時間保管する。次いで、保管後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（２））を測定する）
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
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。
以下、参考形態の例を付記する。
１．  半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
を含み、
以下の条件１で測定されるｐＨ（１）と、以下の条件２で測定されるｐＨ（２）と、の差（ｐＨ（１）−ｐＨ（２））が１．１以下である封止用樹脂組成物。
（条件１：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、粉砕直後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（１））を測定する）
（条件２：前記封止用樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、前記粉砕物を、１７５℃で５００時間保管する。次いで、保管後の前記粉砕物５ｇを純水５０ｍｌ中に入れた後、この純水に対し１２５℃、２０時間の条件下で熱水抽出処理を行い、得られた抽出液のｐＨ（ｐＨ（２））を測定する）
２．  １．に記載の封止用樹脂組成物において、
ｐＨ（１）が５以上７以下である封止用樹脂組成物。
３．  １．または２．に記載の封止用樹脂組成物において、
イオン捕捉剤をさらに含む封止用樹脂組成物。
４．  ３．に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物の固形分全体に対する前記イオン捕捉剤の含有量は、０．０５質量％以上１質量％以下である封止用樹脂組成物。
５．  半導体素子と、
前記半導体素子に接続され、かつＣｕを主成分とするボンディングワイヤと、
１．〜４．いずれか一つに記載の封止用樹脂組成物の硬化物により構成され、かつ前記半導体素子と前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂と、
を備える半導体装置。