(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体封止用エポキシ樹脂組成物の粘度と硬化温度を低く維持し、硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）を高くすることができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いて封止した半導体装置を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、添加剤、無機充填材を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記添加剤が、特定のイミダゾールシラン化合物であり、前記添加剤を、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０１〜３質量％の範囲で添加することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【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、硬化促進剤、添加剤、無機充填材を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記添加剤が、下記一般式（１）又は（２）で表されるイミダゾールシラン化合物であり、前記添加剤を、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０１〜３質量％の範囲で添加することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化１】
2015086271.tif 000004
（式中Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はＨ、又はＣＨ３を表す）
【請求項２】
前記硬化剤が、チオール化合物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】
前記無機充填材が、シリカ又はアルミナ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】
請求項１から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を用いて封止されてい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、半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いて封止した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は高密度化、高集積化及び動作の高速化の傾向にあり、パッケージ形態はピン挿入型から表面実装型に移行するとともに小型、薄型化が積極的に行われている。
【０００３】
そして、具体的な表面実装として、半導体チップ等のベアチップを直接プリント配線板に実装する、いわゆるベアチップ実装が主流となっている。このベアチップ実装を行う方法としては、例えば、半導体チップをプリント配線板に直接搭載してワイヤボンディングにより接続する、いわゆるＣＯＢ（Chip on Board：チップ・オン・ボード）等が挙げられる。
【０００４】
このようなＣＯＢ等の半導体封止に用いられる封止材料としては、常温で液状のエポキシ樹脂に硬化剤、無機充填材等を配合した液状の半導体封止用エポキシ樹脂組成物が提案され用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
一方、上記の半導体封止に用いる半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、半導体装置の信頼性や半導体封止の作業性等の観点から低温で硬化することが望ましい。そのため、特定の硬化剤を用いるなどして硬化温度を低くすることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８６９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特定の硬化剤を用いて半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化温度を低くすると、硬化物の寸法安定性や耐熱性の指標となるガラス転移温度（Ｔｇ）が低くなり、半導体装置の信頼性が低下するといった問題があった。
【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、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の粘度と硬化温度を低く維持し、硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）を高くすることができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いて封止した半導体装置を提供することを課題としている。
【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】
即ち、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、硬化促進剤、添加剤、無機充填材を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記添加剤が、下記一般式（１）又は（２）で表されるイミダゾールシラン化合物であり、前記添加剤を、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０１〜３質量％の範囲で添加することを特徴とする。
【００１１】
【化１】
2015086271.tif 000002
【００１２】
（式中Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はＨ、又はＣＨ３を表す）
また、この半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、前記硬化剤が、チオール化合物であることが好ましい。
【００１３】
また、この半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、前記無機充填材が、シリカ又はアルミナであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の粘度と硬化温度を低く維持し、硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）を高くすることができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いて封止した半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、硬化促進剤、添加剤、無機充填材を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。そして、添加剤が、上記一般式（１）又は（２）で表されるイミダゾールシラン化合物であり、添加剤を、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０１〜３質量％の範囲で添加したものである。
【００１７】
エポキシ樹脂には、常温で液状のエポキシ樹脂が使用される。なお、本明細書において「常温で液状」とは、大気圧下での５〜２８℃の温度範囲、特に室温１８℃前後において流動性を持つことを意味する。
【００１８】
常温で液状のエポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するものであれば、その分子量、分子構造は特に限定されず各種のものを用いることができる。具体的には、例えば、グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、オレフィン酸化型（脂環式）等の各種の液状のエポキシ樹脂を用いることができる。さらに具体的には、例えば、以下に例示するものを用いることができる。
【００１９】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等の水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂。また、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂。また、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用して用いてもよい。
【００２０】
硬化剤としては、用いるエポキシ樹脂に対応する硬化剤を適宜用いることができ、例えば、アミン類、イミダゾール類、フェノール類、酸無水物類、ヒドラジド類、ポリメルカプタン類、ルイス酸−アミン錯体、チオール化合物等を用いることができる。中でも、低粘度化、保存安定性、低温硬化性等を考慮した場合、チオール化合物を用いることが好ましい。
【００２１】
上記チオール化合物としては、例えば、以下のものを挙げることができる。トリメチロールプロパントリス（チオグリコレート）、ペンタエリスリトールテトラキス（チオグリコレート）、エチレングリコールジチオグリコレート、トリメチロールプロパントリス（β−チオプロピオネート）、ペンタエリスリトールテトラキス（β−チオプロピオネート）、ジペンタエリスリトールポリ（β−チオプロピオネート）等のポリオールとメルカプト有機酸のエステル化反応によって得られるチオール化合物。また、１，４−ブタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，１０−デカンジチオール等のアルキルポリチオール化合物、末端チオール基含有ポリエーテル、末端チオール基含有ポリチオエーテル、エポキシ化合物と硫化水素の反応によって得られるチオール化合物、ポリチオールとエポキシ化合物との反応によって得られる末端チオール基を有するチオール化合物等。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用して用いてもよい。
【００２２】
硬化促進剤としては、通常、半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられる硬化促進剤を用いることができる。具体的には、２−フェニル−４−ヒドロキシメチル−５−メチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、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類が挙げられる。また、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、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類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の第三級アミン類等が挙げられる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用して用いてもよい。
【００２３】
硬化促進剤の配合量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．１〜５質量％の範囲である。
【００２４】
添加剤としては、上記一般式（１）又は（２）で表されるイミダゾールシラン化合物を用いる。具体的には以下のものが市販品として入手可能である。
【００２５】
イミダゾール系シランカップリング剤として、四国化成工業株式会社製、２ＭＳＩＺ、２ＰＳＩＺ等。
【００２６】
これらの配合量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０１〜３質量％、好ましくは０．１〜３質量％の範囲である。添加剤をこの範囲で配合することにより、ガラス転移温度（Ｔｇ）を高くすることができる。
【００２７】
無機充填材としては、通常、半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられる無機充填材であれば特に制限なく適宜のものを用いることができる。具体的には、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ボロン（ＢＮ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等が挙げられる。中でも、放熱性の高いシリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）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く、２種以上を併用して用いてもよい。
【００２８】
無機充填材の形状は、破砕状、針状、リン片状、球状等特に限定されないが、分散性や粘度制御の観点から、球状のものを用いることが好ましい。
【００２９】
無機充填材のサイズは、ＣＯＢ等の際の半導体チップと、ワイヤボンディングのワイヤの間の空隙よりも平均粒径が小さいものであれば特に制限はないが、充填密度や粘度制御の観点から、平均粒径３０μｍ以下のものが好ましい。なお、平均粒径はレーザー回折・散乱法により測定することができる。
【００３０】
無機充填材の配合量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して９０質量％以下、好ましくは０質量％を超えて９０質量％以下の範囲である。無機充填材の配合量がこの範囲であると、良好な充填性を得ることができる。
【００３１】
半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内において、上記必須成分以外の成分を配合することができる。このような成分としては、離型剤、上記添加剤以外のシランカップリング剤、難燃剤、無機イオントラップ剤、着色剤、シリコーン可とう剤等を挙げることができる。
【００３２】
離型剤としては、天然カルナバ、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用いることができる。シランカップリング剤としては、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キシシラン、アミノシラン等を用いることができる。難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤燐等を用いることができる。また着色剤としては、カーボンブラック等を用いることができる。また、シリコーン可とう剤としては、シリコーンオイル、シリコーンゲル、シリコーンゴム等を用いることができる。シリコーン可とう剤を配合することにより、高密着性と耐リフロークラック性を向上させることができる。
【００３３】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、以下の手順で製造することができる。エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、添加剤等を同時に、又は別々に配合し、必要に応じて加熱処理や冷却処理を行いながら、撹拌、溶解、混合、分散を行う。次に、この混合物に無機充填材を加え、必要に応じて加熱処理や冷却処理を行いながら、再度、撹拌、混合、分散を行うことにより、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。この撹拌、溶解、混合、分散には、ディスパー、プラネタリーミキサー、ボールミル、３本ロール等を組み合わせて用いることができる。
【００３４】
半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、作業性や加工性の観点から、２５℃で液状であることが好ましい。また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の粘度は、２５℃において４０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。粘度をこの範囲にすると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の注入を行う際の作業性の低下を抑制することができる。
【００３５】
本発明の実施形態の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、プリント配線板と半導体チップをワイヤボンディングにより接続するＣＯＢ等の半導体封止に適用可能である。
【００３６】
このＣＯＢ等の半導体封止を行う場合には、通常、プリント配線板の配線回路パターン上の所定の位置に、ベアチップである半導体チップを接着剤により接着固定する。そして、半導体チップの電極と配線回路パターン中の電極間をワイヤボンディングにより接続して半導体チップと配線回路パターンを電気的に接続する。続いて、上記半導体チップ及びワイヤボンディングのワイヤを保護するために、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止し加熱硬化させることにより、半導体チップを実装するとともに半導体装置を製造することができる。
【００３７】
本発明の実施形態の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、添加剤として特定のイミダゾールシラン化合物を、特定の配合範囲内で用いることにより、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の粘度と硬化温度を低く維持し、硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）を高くすることができる。
【実施例】
【００３８】
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。
【００３９】
表１に示す各配合成分として以下のものを用いた。
エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製、８４０）
硬化剤：チオール化合物（ＪＥＲ株式会社製、ＱＸ６０）
硬化促進剤：イミダゾール化合物（四国化成工業株式会社製、２Ｅ４ＭＺ）
添加剤１：イミダゾール系シランカップリング剤（四国化成工業株式会社製、２ＭＳＩＺ）
添加剤２：イミダゾール系シランカップリング剤（四国化成工業株式会社製、２ＰＳＩＺ）
無機充填材：シリカ（ＳｉＯ２）（電気化学工業株式会社製、ＦＢ２１０、平均粒径２０〜３０μｍ）
着色剤：カーボンブラック（三菱ガス化学株式会社製、ＭＡ１００）
上記の各成分を表１に示す割合で配合し、ブレンダーで３０分間混合して実施例１、２及び比較例１〜３の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。なお、表１に示す配合割合は質量部を表す。
【００４０】
得られた実施例１、２及び比較例１〜３の半導体封止用エポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。
【００４１】
また、各半導体封止用エポキシ樹脂組成物を８０℃、６０分の条件で硬化させ、その硬化物から切り出した試験片（３０×３×３ｍｍ）を、横型熱膨張計のホルダーに載せガラス転移温度（Ｔｇ）を測定した。それらの結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2015086271.tif 000003
【００４３】
表１より、添加剤として本発明で規定したイミダゾールシラン化合物を用いた実施例１、２は、これらの添加剤を用いなかった比較例１に比べてガラス転移温度（Ｔｇ）が高いことが確認された。
【００４４】
また、添加剤を本発明で規定する範囲外で用いた比較例２、３は、実施例１、２に比べて粘度が高く、ゲルタイムが長く、さらにガラス転移温度（Ｔｇ）が低いことが確認された。
【００４５】
これらの結果から、添加剤として本発明で規定したイミダゾールシラン化合物を、本発明の配合範囲内で用いることにより、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の粘度と硬化温度を低く維持し、硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）を高くできることが確認された。