(57)【要約】【課題】耐熱性に優れた半導体封止材を形成し得る半導体封止用樹脂組成物および、かかる半導体封止用樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止してなる半導体装置を提供すること。【解決手段】本発明の半導体封止用樹脂組成物は、下記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、下記式（２−１）および下記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種と、芳香族ジアミンと、イミダゾール化合物と、有機過酸化物とを含有することを特徴とする。なお、下記一般式（１）中、Ｘは、炭素数１〜１０のアルキレン基、酸素原子、または単結合を表す。2015078320.tif 0000102015078320.tif 000011【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、
下記式（２−１）および下記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種と、
芳香族ジアミンと、
イミダゾール化合物と、
有機過酸化物とを含有することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
【化１】
2015078320.tif 000008
［一般式（１）中、Ｘは、炭素数１〜１０のアルキレン基、酸素原子、または単結合を表す。］
【化２】
2015078320.tif 000009
【請求項２】
前記芳香族ジアミンは、メタフェニレンジアミンである請求項１に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項３】
前記イミダゾール化合物は、２−メチルイミダゾールである請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項４】
前記有機過酸化物は、ジクミルパーオキシドである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項５】
前記マレイミド化合物と、前記イソシアヌル化合物との配合比率は、重量比で３．０：１．０〜３．０：０．１である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項６】
前記マレイミド化合物と、前記芳香族ジアミンとの配合比率は、重量比で３．０：１．０〜３．０：０．１である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項７】
前記イミダゾール化合物の含有量は、前記マレイミド化合物と前記イソシアヌル化合物との合計１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項８】
前記有機過酸化物の含有量は、前記マレイミド化合物と前記イソシアヌル化合物との合計１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物の硬化物により、半導体素子を封止してなるものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体素子がＳｉＣ（炭化ケイ素）および／またはＧａＮ（窒化ガリウム）を用いたものである請求項９に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体封止用樹脂組成物および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気エネルギーの有効活用等の観点から、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やＧａＮ（窒化ガリウム）を用いた素子を搭載するＳｉＣ／ＧａＮパワー半導体装置が注目されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
これらの素子は、従来のＳｉを用いた素子に比べて、電力損失を大幅に低減できるばかりでなく、より高い電圧や大電流、３００℃に達する高温下であっても動作することが可能であるため、従来のＳｉパワー半導体装置では適用が難しかった用途への展開が期待されている。
【０００４】
このように、ＳｉＣ／ＧａＮを用いた素子（半導体素子）自体が前述のような過酷な状況下で動作可能となるため、これらの素子を保護するために半導体装置に設けられる半導体封止材に対しても従来以上の耐熱性が求められている。
【０００５】
ここで、従来のＳｉパワー半導体装置では、半導体封止材として、接着性、電気的安定性等の観点から、エポキシ系の樹脂組成物の硬化物を主材料として構成したものが一般的に用いられている。
【０００６】
このようなエポキシ系の樹脂組成物において、その構成材料であるエポキシ樹脂のエポキシ当量、または、硬化剤（フェノール樹脂硬化剤）の水酸基当量を下げて架橋密度を上げたり、または、それら官能基（エポキシ基および水酸基）間を繋ぐ構造を剛直な構造にする等の手法を用いて、かかる樹脂組成物を用いて得られる半導体封止材の耐熱性を向上させることが検討されている。
【０００７】
しかしながら、このような検討によっても、エポキシ系の樹脂組成物を用いて得られる半導体封止材では、その耐熱性が十分に向上しているとは言えなかった。
【０００８】
そこで、エポキシ系の樹脂組成物に代えて、ビスマレイミドとアリル化合物とを含有する樹脂組成物の硬化物を半導体封止材として用いることが検討されている（例えば、非特許文献１）。
【０００９】
樹脂組成物をかかる構成のものとすることで、エポキシ系の樹脂組成物と比較して、その耐熱性を向上させることができるが、Ｓｉパワー半導体装置の使用条件により適した耐熱性を備える半導体封止材を形成することができる樹脂組成物について、現在、さらなる検討がなされているのが実状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１６７０３５号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】大塚恵子他、第６２回高分子学会年次大会予稿（２０１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、耐熱性に優れた半導体封止材を形成し得る半導体封止用樹脂組成物および、かかる半導体封止用樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止してなる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的は、下記（１）〜（１０）に記載の本発明により達成される。
（１）  下記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、
下記式（２−１）および下記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種と、
芳香族ジアミンと、
イミダゾール化合物と、
有機過酸化物とを含有することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
【化１】
2015078320.tif 000002
［一般式（１）中、Ｘは、炭素数１〜１０のアルキレン基、酸素原子、または単結合を表す。］
【化２】
2015078320.tif 000003
【００１４】
（２）  前記芳香族ジアミンは、メタフェニレンジアミンである上記（１）に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【００１５】
（３）  前記イミダゾール化合物は、２−メチルイミダゾールである上記（１）または（２）に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【００１６】
（４）  前記有機過酸化物は、ジクミルパーオキシドである上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【００１７】
（５）  前記マレイミド化合物と、前記イソシアヌル化合物との配合比率は、重量比で３．０：１．０〜３．０：０．１である上記（１）ないし（４）のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【００１８】
（６）  前記マレイミド化合物と、前記芳香族ジアミンとの配合比率は、重量比で３．０：１．０〜３．０：０．１である上記（１）ないし（５）のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【００１９】
（７）  前記イミダゾール化合物の含有量は、前記マレイミド化合物と前記イソシアヌル化合物との合計１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部である上記（１）ないし（６）のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【００２０】
（８）  前記有機過酸化物の含有量は、前記マレイミド化合物と前記イソシアヌル化合物との合計１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部である上記（１）ないし（７）のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【００２１】
（９）  上記（１）ないし（８）のいずれか１項に記載の半導体封止用樹脂組成物の硬化物により、半導体素子を封止してなるものであることを特徴とする半導体装置。
【００２２】
（１０）  前記半導体素子がＳｉＣ（炭化ケイ素）および／またはＧａＮ（窒化ガリウム）を用いたものである上記（９）に記載の半導体装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、半導体封止用樹脂組成物中に、上記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、上記式（２−１）および上記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種と、芳香族ジアミンと、イミダゾール化合物と、有機過酸化物とを含有することに起因して、その硬化物で構成される半導体封止材の耐熱性を向上させることができる。さらに、この半導体封止材を、高い破壊靭性値を有し、難燃性および金属密着性に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の半導体封止用樹脂組成物を用いた半導体装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】半導体封止用樹脂組成物の製造方法の一例を示す工程概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の半導体封止用樹脂組成物および半導体装置を好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
まず、本発明の半導体封止用樹脂組成物を説明するのに先立って、本発明の半導体封止用樹脂組成物を用いた半導体装置（本発明の半導体装置）について説明する。
【００２７】
＜半導体装置＞
図１は、本発明の半導体封止用樹脂組成物を用いた半導体装置の一例を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００２８】
図１に示す半導体装置１０は、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体パッケージであり、半導体チップ（半導体素子）２０と、半導体チップ２０を接着層６０を介して支持するダイパッド３０と、半導体チップ２０と電気的に接続されたリード４０と、半導体チップ２０を封止するモールド部（封止部）５０とを有している。
【００２９】
ダイパッド３０は、金属基板で構成され、半導体チップ２０を支持する支持体として機能を有するものである。
【００３０】
このダイパッド３０は、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉやこれらの合金（例えば、Ｃｕ系合金や、Ｆｅ−４２Ｎｉのような鉄・ニッケル系合金）等の各種金属材料で構成される金属基板や、この金属基板の表面に銀メッキや、Ｎｉ−Ｐｄメッキが施されているもの、さらにＮｉ−Ｐｄメッキの表面にＰｄ層の安定性を向上するために設けられた金メッキ（金フラッシュ）層が設けられているもの等が用いられる。
【００３１】
また、ダイパッド３０の平面視形状は、通常、半導体チップ２０の平面視形状に対応し、例えば、正方形、長方形等の四角形とされる。
【００３２】
ダイパッド３０の外周部には、複数のリード４０が、放射状に設けられている。
このリード４０のダイパッド３０と反対側の端部は、モールド部５０から突出（露出）している。
【００３３】
リード４０は、導電性材料で構成され、例えば、前述したダイパッド３０の構成材料と同一のものを用いることができる。
【００３４】
また、リード４０には、その表面に錫メッキ等が施されていてもよい。これにより、マザーボードが備える端子に半田を介して半導体装置１０を接続する場合に、半田とリード４０との密着性を向上させることができる。
【００３５】
ダイパッド３０には、接着層６０を介して半導体チップ２０が固着（固定）されている。
【００３６】
この接着層６０は、特に限定されないが、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ポリイミド系接着剤およびシアネート系接着剤等の各種接着剤を用いて形成される。
【００３７】
また、半導体チップ２０は、例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やＧａＮ（窒化ガリウム）を用いたもので構成される。
【００３８】
この半導体チップ２０は、電極パッド２１を有しており、この電極パッド２１とリード４０とが、ワイヤー２２で電気的に接続されている。これにより、半導体チップ２０と各リード４０とが電気的に接続されている。
【００３９】
このワイヤー２２の材質は、特に限定されないが、ワイヤー２２は、例えば、Ａｕ線やＡｌ線で構成することができる。
【００４０】
そして、ダイパッド３０、ダイパッド３０の上面側に設けられた各部材およびリード４０の内側の部分は、モールド部５０により封止されている。その結果として、リード４０の外側の端部がモールド部５０から突出している。
【００４１】
このモールド部（半導体封止材）５０が、本発明の半導体封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。
【００４２】
以下、この半導体封止用樹脂組成物（以下、単に「樹脂組成物」と言うこともある。）について説明する。
【００４３】
＜半導体封止用樹脂組成物＞
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、下記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、下記式（２−１）および下記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種と、芳香族ジアミンと、イミダゾール化合物と、有機過酸化物とを含有するものである。
【００４４】
【化３】
2015078320.tif 000004
［一般式（１）中、Ｘは、炭素数１〜１０のアルキレン基、酸素原子、または単結合を表す。］
【００４５】
【化４】
2015078320.tif 000005
【００４６】
前述のとおり、半導体チップ２０を、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やＧａＮ（窒化ガリウム）を用いたものとすると、半導体チップ２０は３００℃に達する高温下であっても動作することが可能である。そのため、モールド部５０としては、優れた耐熱性を有することが求められるが、モールド部５０を、かかる構成の樹脂組成物の硬化物とすることにより、モールド部５０は、優れた耐熱性を発揮することとなる。さらに、このモールド部５０を、高い破壊靭性値を有し、難燃性および金属密着性に優れたものとすることができる。
【００４７】
［マレイミド化合物］
マレイミド化合物は、前記一般式（１）で表される化合物（以下、単に「化合物（１）」と言うこともある。）であり、樹脂組成物に含まれる主材料のうちの１つである。
【００４８】
マレイミド化合物として、化合物（１）を用いることにより、樹脂組成物から得られる硬化物で構成されるモールド部５０は、優れた耐熱性および耐燃性を発揮するものとなる。
【００４９】
この前記一般式（１）で表される化合物において、Ｘは、炭素数１〜１０のアルキレン基、酸素原子、または単結合を表す。
【００５０】
Ｘにおける炭素数１〜１０のアルキレン基としては、特に限定されないが、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましい。
【００５１】
この直鎖状のアルキレン基としては、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デカニレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられる。
【００５２】
また、分岐鎖状のアルキレン基としては、具体的には、−Ｃ（ＣＨ３）２−（イソプロピレン基）、−ＣＨ（ＣＨ３）−、−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）２−のようなアルキルメチレン基；−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ（ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ３）ＣＨ２−、−Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）２−ＣＨ２−のようなアルキルエチレン基等が挙げられる。
【００５３】
なお、Ｘにおけるアルキレン基の炭素数は、１〜１０であればよいが、１〜３であることが好ましく、１または２であることがより好ましい。具体的には、このような炭素数を有するアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基が挙げられる。これにより、Ｘとしてかかる基を備える樹脂組成物から得られる硬化物で構成されるモールド部５０は、より優れた耐熱性を発揮するものとなる。
【００５４】
したがって、前記一般式（１）で表される化合物の好ましい具体例としては、例えば、下記式（１−１）、（１−２）に示すものが挙げられる。
【００５５】
【化５】
2015078320.tif 000006
【００５６】
［イソシアヌル化合物］
イソシアヌル化合物は、前記式（２−１）で表される化合物（以下、単に「化合物（２−１）」と言うこともある。）および前記式（２−２）で表される化合物（以下、単に「化合物（２−２）」と言うこともある。）のうちの少なくとも１種で構成されるものであり、樹脂組成物に含まれる主材料のうちの１つである。
【００５７】
イソシアヌル化合物として、化合物（２−１）および／または化合物（２−２）を含むものを用いることにより、樹脂組成物から得られる硬化物で構成されるモールド部５０は、優れた耐熱性を発揮するものとなる。さらに、モールド部５０を、高い破壊靭性値を有し、難燃性および金属密着性に優れたものとすることができる。
【００５８】
また、樹脂組成物中において、上記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、上記式（２−１）および／または上記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物との配合比率は、重量比で３．０：１．０〜３．０：０．１であるのが好ましく、３．０：０．８〜３．０：０．３であるのがより好ましい。これにより、樹脂組成物から得られる硬化物で構成されるモールド部５０の耐熱性をより優れたものとすることができるとともに、モールド部５０を、高い破壊靭性値を有するものとすることができる。
【００５９】
［芳香族ジアミン］
芳香族ジアミンは、樹脂組成物に含まれる主材料のうちの１つであり、前記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、前記式（２−１）および／または前記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種との重合反応において、硬化剤としての機能を有するものである。
【００６０】
このような芳香族ジアミンが含まれることにより、樹脂組成物から得られる硬化物中において、前記マレイミド化合物と前記イソシアヌル化合物とが重合反応することにより生成されるネットワークの形成をより緻密なものとすることができる。
【００６１】
芳香族ジアミンとしては、特に限定されず、例えば、メタフェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）、４，４’−ジアミノビフェニル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）、２，２’−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン（Ｂｉｓ−Ａ−ＡＦ）、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でもメタフェニレンジアミンが好ましい。これにより、前記ネットワークをより緻密なものとすることができ、得られる硬化物すなわちモールド部５０をより優れた強度を有するものとすることができる。
【００６２】
なお、これら芳香族ジアミンが備える芳香族環は、メチル基、エチル基のようなアルキル基および水酸基等の置換基を備えるものであってもよい。
【００６３】
また、樹脂組成物中において、マレイミド化合物と、芳香族ジアミンとの配合比率は、重量比で３．０：１．０〜３．０：０．１であるのが好ましく、３．０：０．８〜３．０：０．３であるのがより好ましい。これにより、樹脂組成物から得られる硬化物で構成されるモールド部５０の耐熱性をより優れたものとすることができる。
【００６４】
［イミダゾール化合物］
イミダゾール化合物は、樹脂組成物に含まれる主材料のうちの１つであり、前記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、前記式（２−１）および／または前記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種との重合反応を促進する硬化触媒（硬化促進剤）としての機能を有するものである。
【００６５】
イミダゾール化合物としては、特に限定されず、例えば、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、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、１−ベンジル−２−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−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、１−ビニル−２−メチルイミダゾール、１−プロピル−２−メチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、１−シアノメチル−２−メチル−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等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合せて用いることができる。これらの中でも、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾールおよび２−エチル−４−メチルイミダゾールであることが好ましく、特に、２−メチルイミダゾール（２ＭＺ）であることが好ましい。これらの化合物は、特に優れた前記硬化触媒としての機能を有するものであることから、前記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、前記式（２−１）および／または前記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種との重合反応をより確実に促進させることができる。その結果、モールド部５０の成形加工性が向上するとともに、モールド部５０の耐熱性が向上するという利点が得られる。
【００６６】
イミダゾール化合物の含有量は、上記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と上記式（２−１）および／または上記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物の少なくとも１種との合計１００質量部に対し、０．１〜５．０質量部であることが好ましく、０．１〜３．０質量部であることがより好ましい。イミダゾール化合物の含有量をかかる範囲内に設定することにより、樹脂組成物から得られる硬化物で構成されるモールド部５０の耐熱性をより優れたものとすることができる。
【００６７】
［有機過酸化物］
有機過酸化物は、一般式：Ｒ−Ｏ−Ｏ−Ｒ（２つのＲは、それぞれ、独立した有機基である。）で表されるものであり、このものが分解することでラジカルを発生させて、前記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、前記式（２−１）および／または前記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種との重合反応を促進する硬化触媒（硬化促進剤）としての機能を有するものである。
【００６８】
なお、本発明では、硬化触媒として機能するものとして、この有機過酸化物と、前述したイミダゾール化合物との双方を含有するが、このように２つの硬化触媒を含有する構成とすることにより、前記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、前記式（２−１）および／または前記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種との重合反応、さらには、硬化剤としての芳香族ジアミンを介した重合反応をより確実に進行させることができる。
【００６９】
有機過酸化物としては、特に限定されず、例えば、ジクミルパーオキシド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキシド、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合せて用いることができる。これらの中でも、ジクミルパーオキシドであることが好ましい。この化合物は、特に優れた前記硬化触媒としての機能を有するものであることから、前記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、前記式（２−１）および／または前記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種との重合反応をより確実に促進させることができる。その結果、モールド部５０の成形加工性が向上するとともに、モールド部５０の耐熱性が向上するという利点が得られる。
【００７０】
有機過酸化物の含有量は、上記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と上記式（２−１）および／または上記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物の少なくとも１種との合計１００質量部に対し、０．１〜５．０質量部であることが好ましく、０．１〜３．０質量部であることがより好ましい。有機過酸化物の含有量をかかる範囲内に設定することにより、樹脂組成物から得られる硬化物で構成されるモールド部５０の耐熱性をより優れたものとすることができる。
【００７１】
［その他の化合物］
また、本発明の半導体封止用樹脂組成物は、上述した各種化合物の他に、その他の化合物として、必要に応じて、無機充填材、密着助剤およびカップリング剤のうちの少なくとも１種が含まれていてもよい。以下、これらの化合物について説明する。
【００７２】
（無機充填材）
無機充填材は、樹脂組成物の吸湿量の増加や、強度の低下を低減する機能を有するものである。
【００７３】
無機充填材としては、特に限定されず、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素および窒化アルミ等が挙げられ、最も好適に使用されるものとしては、球状の溶融シリカである。これらの無機充填材は、１種類を単独で用いても２種類以上を混合して使用してもよい。またこれらがカップリング剤により表面処理されていてもかまわない。
【００７４】
樹脂組成物中における無機充填材の量の下限値は、樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは６５質量％以上であり、より好ましくは７０質量％以上である。下限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物の硬化に伴う吸湿量の増加や、強度の低下が低減でき、したがって良好な耐半田クラック性を有する硬化物を得ることができる。
【００７５】
また、樹脂組成物中の無機充填材の量の上限値は、樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは９３質量％以下であり、より好ましくは９０質量％以下である。上限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な流動性を有するとともに、良好な成形性を備える。
【００７６】
（密着助剤）
密着助剤は、樹脂組成物を硬化させることにより得られる硬化物で構成されるモールド部５０と、半導体装置１０におけるモールド部５０以外の他の部材（例えば、ダイパット３０や、リード４０）との密着性を向上させる機能を有するものである。
【００７７】
密着助剤としては、特に限定されず、例えば、トリアゾール化合物等が挙げられ、このトリアゾール化合物としては、１，２，４−トリアゾール環を有する化合物、１，２，３−トリアゾール環を有する化合物が挙げられる。具体的な化合物としては、例えば、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、４−アミノ−１，２，３−トリアゾール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール−５−カルボン酸、３−メルカプト−１，２，４−トリアゾール、４−メルカプト−１，２，３−トリアゾール、３，５−ジアミノ−１，２，４−トリアゾール、３，５−ジメルカプト−１，２，４−トリアゾール、４，５−ジメルカプト−１，２，３−トリアゾール、３−アミノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール、４−アミノ−５−メルカプト−１，２，３−トリアゾール、３−ヒドラジノ−４−アミノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾールおよび５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール−３−メタノール等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合せて用いることができる。これらのうち、少なくとも１つのメルカプト基を有する化合物であることが好ましい。
【００７８】
樹脂組成物中における密着助剤の含有量は、樹脂組成物の全質量に対して、０．０１〜２質量部であることが好ましく、０．０３〜１質量部であることがより好ましい。密着助剤の含有量をかかる範囲内に設定することにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
【００７９】
（カップリング剤）
カップリング剤は、樹脂組成物中に含まれる樹脂成分と無機充填材との密着性を向上させる機能を有するものであり、例えば、シランカップリング剤等が用いられる。
【００８０】
シランカップリング剤としては、各種のものを用いることができるが、例えば、エポキシシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン、ビニルシラン等が挙げられる。
【００８１】
具体的な化合物としては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、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メトキシシラン、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エトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、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−６−（アミノヘキシル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（３−（トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ベンゼンジメタナン、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トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、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−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合せて用いることができる。これらのうちエポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシランが好ましく、アミノシランとしては、１級アミノシラン又はアニリノシランがより好ましい。
【００８２】
シランカップリング剤等のカップリング剤の配合割合の下限値としては、全樹脂組成物中０．０１質量％以上が好ましく、より好ましくは０．０５質量％以上、特に好ましくは０．１質量％以上である。シランカップリング剤等のカップリング剤の配合割合の下限値が上記範囲内であれば、前記樹脂成分と無機充填材との界面強度が低下することがなく、半導体装置における良好な耐半田クラック性を得ることができる。
【００８３】
また、シランカップリング剤等のカップリング剤の配合割合の上限値としては、全樹脂組成物中１質量％以下が好ましく、より好ましくは０．８質量％以下、特に好ましくは０．６質量％以下である。シランカップリング剤の配合割合の上限値が上記範囲内であれば、樹脂成分と無機充填材との界面強度が低下することがなく、半導体装置における良好な耐半田クラック性を得ることができる。
【００８４】
さらに、本発明の半導体封止用樹脂組成物は、上記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、上記式（２−１）および上記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種と、芳香族ジアミンと、イミダゾール化合物と、有機過酸化物とを含むものであるが、上述したその他の化合物の他に、更に必要に応じて、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸とその金属塩類及びパラフィン等の離型剤；カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン、フタロシアニン、ペリレンブラック等の着色剤；ハイドロタルサイト類や、マグネシウム、アルミニウム、ビスマス、チタン、ジルコニウムから選ばれる元素の含水酸化物等のイオントラップ剤；シリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤；臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ほう酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤；ヒンダードフェノール、リン化合物等の酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合しても差し支えない。
【００８５】
以上のような半導体封止用樹脂組成物は、例えば、以下のような半導体封止用樹脂組成物の製造方法を用いて製造することができる。
【００８６】
＜半導体封止用樹脂組成物の製造方法＞
図２は、半導体封止用樹脂組成物の製造方法の一例を示す工程概略図である。
【００８７】
以下、樹脂組成物の製造方法の各工程について、順次説明する。
（混練工程）
本工程は、上記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、上記式（２−１）および上記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種と、芳香族ジアミンと、イミダゾール化合物と、有機過酸化物と、必要に応じてその他の化合物とを混合（分散混合）、加熱溶融、混練することにより混練物を得る工程である。
【００８８】
以下、本工程について詳述する。
＜１＞  まず、上述した樹脂組成物の構成材料、すなわち、上記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、上記式（２−１）および上記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物のうちの少なくとも１種と、芳香族ジアミンと、イミダゾール化合物と、有機過酸化物と、必要に応じてその他の化合物について所定量秤量し、これらを配合することで組成分を調製する。そして、この組成分を、例えば、ミキサー、ジェットミルおよびボールミル等を用いて常温で均一に粉砕、混合（分散混合）する。
【００８９】
＜２＞  次に、混練機を用いて組成分を加温しながら溶融し混練を行い、混練物を得た後、この混練物を冷却する。
【００９０】
混練機としては、特に限定されないが、例えば、加熱ロール、ニーダーおよび押出機等を用いることができる。
【００９１】
また、組成分を溶融させる際の温度は、組成分の構成材料によって若干異なるが、通常、好ましくは５０〜１５０℃、より好ましくは９０〜１３０℃に設定される。これにより、前記一般式（１）で表されるマレイミド化合物と、前記式（２−１）および／または前記式（２−２）で表されるイソシアヌル化合物との双方を溶融状態とすることができるため、組成分に含まれる各樹脂成分が均一に分散されている組成分で構成される混練物を確実に得ることができる。
【００９２】
（粉砕工程）
本工程は、混練工程で得られた前記混練物を粉砕することにより、粉体で構成される樹脂組成物（粉砕物とされた混練物）を得る工程である。
【００９３】
この際、混練物の粉砕は、圧縮、衝撃、剪断、摩擦（摩砕）および冷凍からなる群から選ばれる少なくとも１種類の外力により粉砕を行うことができる。より具体的には、例えば、ウイングミル（三庄インダストリー社製）、マイティーミル（三庄インダストリー社製）、ジェットミル等の気流式粉砕機；振動ボールミル、連続式回転ボールミル、バッチ式ボールミル等のボールミル；湿式ポットミル、遊星ポットミル等のポットミル；ハンマーミル；ローラーミル等の粉砕機が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上のものを組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ジェットミル、ボールミル、ハンマーミルおよびポットミルが好ましく、ジェットミルがより好ましい。これにより、後述するようなメディアン径を有する粉体を確実に得ることができる。
【００９４】
混練物を粉砕して粉体を得る際の温度は、４０℃以下に設定されているのが好ましく、１０〜３０℃であるのがより好ましい。これにより、混練物が粉砕されることにより形成された粉体が溶融状態となり、これに起因して、隣接する粉体同士が凝集してダマを形成してしまうのを確実に防止できるため、粉体が粒子状の形態を維持することとなる。
【００９５】
なお、本発明では混練物を粉砕して粉体を得る際の温度は前記混練物を粉砕した直後の温度である。
【００９６】
また、樹脂組成物中に含まれる各構成材料において、融点の概念がないものを用いる場合については、そのものの「融点」とは、本明細書中では、「軟化点」を意味することとする。
【００９７】
以上のような工程を経ることにより、粉体で構成される樹脂組成物を得ることができる。
【００９８】
なお、樹脂組成物は、前述のように、粉体で構成されるものとして保管、輸送してもよいが、その保管、輸送および成形作業の容易性の観点から樹脂成形体としてもよい。
【００９９】
以下、樹脂成形体として、上述した粉体を用いてタブレットを得る場合を一例に説明する。
【０１００】
（樹脂成形体成形工程）
本工程は、粉砕工程で得られた粉体で構成される樹脂組成物を成形（樹脂成形体成形）してタブレット状とすることにより、タブレット（樹脂成形体）で構成される樹脂組成物を得る工程である。
【０１０１】
タブレット（樹脂成形体）は、例えば、前記粉体を加圧してタブレット状に成形することにより得ることができる。
【０１０２】
以上のような工程を経ることにより、タブレットで構成される樹脂組成物を得ることができる。
【０１０３】
なお、樹脂成形体は、タブレット状のタブレットに限定されず、その他、シート状、短冊状、ペレット状のもの等であってもよい。
【０１０４】
また、以上のような樹脂組成物を用いて、半導体装置１０は、例えば、以下のような半導体装置の製造方法を用いて製造される。
【０１０５】
＜半導体装置の製造方法＞
半導体装置の製造方法には、上述した樹脂組成物で構成される粉体およびタブレットのうちの何れをも用いることができる。
【０１０６】
タブレットを用いて半導体装置を製造する方法としては、例えば、前述した半導体装置１０を構成する各部材のうちモールド部５０を除く各部材を、金型キャビティ内に設置した後、タブレットをトランスファーモールド、コンプレッションモールド等の成形方法で成形、硬化させることにより、モールド部５０を除く各部材を封止する方法が挙げられる。
【０１０７】
粉体を用いて半導体装置を製造する方法としては、例えば、篩分等により粒度を整えた粉体を用いて、コンプレッションモールド法を適用して、粉体で構成される樹脂組成物を成形、硬化させることにより、モールド部５０を除く各部材を封止する方法が挙げられる。
【０１０８】
また、成形温度は、好ましくは１５０〜２５０℃、より好ましくは１６０〜２２０℃、更に好ましくは１７５〜２００℃に設定される。
【０１０９】
さらに、成形時間は、好ましくは３０〜６００秒、より好ましくは４５〜２４０秒、さらに好ましくは６０〜１８０秒に設定される。
【０１１０】
樹脂組成物を成形後にＰＭＣ（ポストモールドキュア）する場合の加熱温度は、特に限定されないが、例えば、１５０〜２５０℃であるのが好ましく、１８０〜２２０℃であるのがより好ましい。
【０１１１】
また、成形後にＰＭＣ（ポストモールドキュア）する場合の加熱時間は、特に限定されないが、例えば、０．５〜１０時間であるのが好ましく、１〜５時間であるのがより好ましい。
【０１１２】
樹脂組成物を成形後にＰＭＣ（ポストモールドキュア）する際の条件を前記範囲内に設定することにより、樹脂組成物をより確実に硬化させることができる。
【０１１３】
なお、本実施形態では、半導体装置１０を、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）に適用する場合について説明したが、かかる場合に限定されず、各種の形態の半導体パッケージに適用することができ、例えば、デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ（ＰＬＣＣ）、ロー・プロファイル・クワッド・フラット・パッケージ（ＬＱＦＰ）、スモール・アウトライン・パッケージ（ＳＯＰ）、スモール・アウトライン・Ｊリード・パッケージ（ＳＯＪ）、薄型スモール・アウトライン・パッケージ（ＴＳＯＰ）、薄型クワッド・フラット・パッケージ（ＴＱＦＰ）、テープ・キャリア・パッケージ（ＴＣＰ）、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）、マトリクス・アレイ・パッケージ・ボール・グリッド・アレイ（ＭＡＰＢＧＡ）、チップ・スタックド・チップ・サイズ・パッケージ等のメモリやロジック系素子に適用されるパッケージに適用できる他、パワートランジスタなどのパワー系素子を搭載するＴＯ−２２０等のパッケージにも適用することができる。
【０１１４】
以上、本発明の半導体封止用樹脂組成物および半導体装置について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０１１５】
例えば、本発明の半導体封止用樹脂組成物には、同様の機能を発揮し得る、任意の成分が添加されていてもよい。
【０１１６】
また、本発明の半導体装置の各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することもできる。
【実施例】
【０１１７】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
なお、本発明はこれらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
１．原材料の準備
まず、各実施例および比較例の樹脂組成物で用いた原材料を以下に示す。
なお、特に記載しない限り、各成分の配合量は、質量部とする。
【０１１８】
（マレイミド化合物１）
マレイミド化合物（ＢＭＩ）１として、前記式（１−１）で表される化合物を用意した。なお、かかる化合物の分子量は３５８である。
【０１１９】
（イソシアヌル化合物１）
イソシアヌル化合物１として、前記式（２−１）で表される化合物を用意した。なお、かかる化合物の分子量は２８１である。
【０１２０】
（イソシアヌル化合物２）
イソシアヌル化合物２として、前記（２−２）で表される化合物を用意した。なお、かかる化合物の分子量は２６５である。
【０１２１】
（アリル化合物１）
アリル化合物１として、フタル酸ジアリル（ｏ−ＤＡＰ）を用意した。
【０１２２】
（エポキシ化合物１）
エポキシ化合物１として、テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学（株）製、ＹＸ４０００Ｋ、エポキシ当量１８５ｇ／ｅｑ）を用意した。
【０１２３】
（フェノール化合物１）
フェノール化合物１として、フェノールノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製、ＰＲ−５１７１４、水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ）を用意した。
【０１２４】
（芳香族ジアミン１）
芳香族ジアミン１として、メタフェニレンジアミンを用意した。
【０１２５】
（芳香族ジアミン２）
芳香族ジアミン２として、４，４’−ジアミノジフェニルメタンを用意した。
【０１２６】
（イミダゾール化合物１）
イミダゾール化合物１として、２−メチルイミダゾールを用意した。
【０１２７】
（イミダゾール化合物２）
イミダゾール化合物２として、２−フェニルイミダゾールを用意した。
【０１２８】
（有機過酸化物１）
有機過酸化物１として、ジクミルパーオキシドを用意した。
【０１２９】
（硬化触媒１）
硬化触媒１として、トリフェニルホスフィンを用意した。
【０１３０】
（無機充填材１）
無機充填材１として、溶融球状シリカ（平均粒径３０μｍ）を用意した。
【０１３１】
２．樹脂組成物の製造
［実施例１］
まず、マレイミド化合物１（１７．２５質量部）、イソシアヌル化合物２（２．８５質量部）と、芳香族ジアミン１（１．７３質量部）、イミダゾール化合物１（０．０４質量部）、有機過酸化物１（０．１３質量部）、無機充填材１（７８．００質量部）をそれぞれ秤量し、これらをミキサーを用いて混合した後、ロールを用いて１００℃、５分混練することにより混練物を得た。次いで、この混練物を、冷却後粉砕することで、粉体で構成される実施例１の樹脂組成物を得た。
【０１３２】
［実施例２〜５、比較例１、２］
マレイミド化合物、イソシアヌル化合物、芳香族ジアミン、イミダゾール化合物、有機過酸化物、無機充填材の種類および秤量する量を表１に示すように変更したこと以外は前記実施例１と同様にして、実施例２〜５、比較例１、２の樹脂組成物を得た。
【０１３３】
［比較例３］
イソシアヌル化合物１に代えて、アリル化合物１（２．８５質量部）を添加するようにしたこと以外は前記実施例１と同様にして、比較例３の樹脂組成物を得た。
【０１３４】
［比較例４］
エポキシ化合物１（１３．８６質量部）、フェノール化合物１（７．７４質量部）、硬化触媒１（０．４０質量部）、無機充填材１（７８．０質量部）を添加するようにしたこと以外は前記実施例１と同様にして、比較例４の樹脂組成物を得た。
【０１３５】
３．評価
得られた各実施例および比較例の樹脂組成物を、以下の方法で評価した。
【０１３６】
３−１．硬化性の評価
硬化性の評価としてゲルタイムの評価を実施した。各実施例および比較例の樹脂組成物を表面温度１７５℃の熱板上においてからタックフリーになるまでの時間を測定しゲルタイムとした。
【０１３７】
また、判定基準はゲルタイムの値が１０秒以上、７０秒以下のものを○、１０秒未満のものまたは７０秒を超えるものを×とした。
【０１３８】
３−２．成形加工性の評価
低圧トランスファー成形機（コータキ精機社製、「ＫＴＳ−３０」）を用いて、ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用の金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０ｓの条件で各実施例および比較例の封止樹脂組成物を注入、硬化させ、スパイラルフローを測定した。
【０１３９】
また、判定基準は、スパイラルフローが８０ｃｍ以上、２５０ｃｍ以下のものを○、８０ｃｍ未満のものまたは２５０ｃｍを超えるものを×とした。
【０１４０】
３−３．ガラス転移温度（Ｔｇ）の評価
各実施例および各比較例の樹脂組成物のガラス転移温度は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。
【０１４１】
すなわち、各実施例および各比較例の樹脂組成物について、低圧トランスファー成形機（コータキ精機社製、「ＫＴＳ−３０」）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０ｓで、８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍの試験片を成形し、２５０℃４時間で後硬化し、動的粘弾性（エーアンドディ社製、「ＤＤＶ−２５ＧＰ」）を測定し（昇温速度：５℃／分、周波数：１０Ｈｚ、荷重：８００ｇ）、ｔａｎδピーク温度をガラス転移温度として読み取った。
【０１４２】
３−４．５％重量減少温度（Ｔｄ５）の評価
低圧トランスファー成形機（コータキ精機社製、「ＫＴＳ−３０」）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０ｓの条件で、各実施例および比較例の樹脂組成物を注入成形して、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状に成形し、２５０℃で４時間硬化させることで各実施例および比較例の耐熱試験片を作製した。
【０１４３】
次に、各実施例および各比較例の試験片について、熱天秤装置（ブルカーエイエックスエス社製、「ＴＧ−ＤＴＡ２０００」）を用いて、大気中の５％重量減少温度（Ｔｄ５）を測定した。
【０１４４】
３−５．耐燃性の評価
低圧トランスファー成形機（コータキ精機社製、「ＫＴＳ−３０」）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０ｓの条件で、各実施例および各比較例の樹脂組成物を注入成形して、３．２ｍｍ厚の耐燃試験片を作製した。
【０１４５】
得られた耐熱試験片について、ＵＬ９４垂直法の規格に則り耐燃試験を行った。
なお、表１には、判定後の耐燃ランク（クラス）を示した。
【０１４６】
以上のようにして得られた各実施例および比較例の樹脂組成物における評価結果を、それぞれ、下記の表１に示す。
【０１４７】
【表１】
2015078320.tif 000007
【０１４８】
表１に示したように、各実施例では、優れた硬化性、成形加工性、耐熱性、耐燃性を示す結果となった。
【０１４９】
これに対して、比較例１、２は硬化性、成形加工性が悪く、試験サンプルを作製する事ができなかった。
また、比較例３、４では、各実施例と比較して耐燃性に劣る結果となった。
【符号の説明】
【０１５０】
１０      半導体装置
２０      半導体チップ
２１      電極パッド
２２      ワイヤー
３０      ダイパッド
４０      リード
５０      モールド部（半導体封止材）
６０      接着層
【図１】
2015078320.tif 000012
【図２】
2015078320.tif 000013