(57)【要約】      （修正有）【課題】  半導体封止用エポキシ樹脂において、電気特性（リーク電流）についての信頼性を高め、レーザーマーキング性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物および該組成物の硬化体により封止された半導体装置を提供する。【解決手段】  次の成分（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）を含むものとする。  （Ａ）エポキシ樹脂  （Ｂ）硬化剤  （Ｃ）無機充填材  （Ｄ）あらかじめ混合されているカーボンブラックとアジン系有機染料。カーボンブラックとアジン系有機染料の混合比率は、重量比で１：９〜９：１である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）成分を含むことを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。
（Ａ）エポキシ樹脂
（Ｂ）硬化剤
（Ｃ）無機充填材
（Ｄ）あらかじめ混合されているカーボンブラックとアジン系有機染料
【請求項２】
（Ｄ）あらかじめ混合されているカーボンブラックとアジン系有機染料での両者の混合比率は、重量比で１：９〜９：１の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
（Ｄ）あらかじめ混合されているカーボンブラックとアジン系有機染料は除湿エアー圧１ｋｇｆ／ｃｍ2以上の雰囲下に、回転数２００ｒｐｍ以上で攪拌混合されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の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封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体により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と半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子は、従来、セラミックスや樹脂によって封止され半導体装置化されている。最近では、コスト、量産性の観点から樹脂封止が主流になっており、なかでも、耐熱性、耐湿性等の良好なエポキシ樹脂の組成物による封止が重要視されてきている。
【０００３】
この半導体封止用エポキシ樹脂組成物については、信頼性や半田性、成形性等を向上するためにその成分、組成比等についての検討が様々に進められてきている。
【０００４】
そして、エポキシ樹脂の組成物を封止材とする場合、半導体製品の表面に製品名や製造者名をマークするために熱硬化性インクで捺印する方法が採用されてきた。しかし、このインクによるマークでは有機溶剤によって消えやすく、摩擦にも弱いという欠点があったことから、ＣＯ2等のレーザーを用いたレーザーマーキングを行われるようになってきている。
【０００５】
このレーザーマーキングでは、一般的に、そのための着色材としてカーボンブラックや黒色染料が組成物に配合されている。
【０００６】
しかしながら、カーボンブラックを使用した場合には、レーザーマークの鮮明度が必ずしも十分でない等の問題があった。そこで、着色材として、カーボンブラックと共にアジン染料を用いること（特許文献１）や、さらに酸化チタンを併用すること（特許文献２）が試みられている。
【０００７】
だが一方で、カーボンブラックは導電性であるが故に、パット間、ワイヤー間距離が短い半導体装置等ではショート不良が発生するという問題があった。そこで、カーボンブラックに代えて非導電性内カーボンをアジン系染料等の有機染料と併用すること（特許文献３）が提案されてもいる。しかし、この場合には、レーザーマーキング性が劣るという問題があった。
【特許文献１】特開平９−４０７５６号公報
【特許文献２】特開２０００−１９１８８４号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６０５２号公報イ挿入
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のとおりの背景から、エポキシ樹脂組成物をもっての半導体封止について、電気特性（リーク電流）についての信頼性が良好であって、レーザーマーキング性にも優れた新しいエポキシ樹脂組成物と、このものにより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ものとして、以下の特徴を有する半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を提供する。
【００１０】
第１：次の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）成分を含むエポキシ樹脂組成物である。
【００１１】
（Ａ）エポキシ樹脂
（Ｂ）硬化剤
（Ｃ）無機充填材
（Ｄ）あらかじめ混合されているカーボンブラックとアジン系有機染料
第２：上記の（Ｄ）あらかじめ混合されているカーボンブラックとアジン系有機染料での両者の混合比率は、重量比で１：９〜９：１の範囲内である。
【００１２】
第３：上記の（Ｄ）あらかじめ混合されているカーボンブラックとアジン系有機染料は除湿エアー圧１ｋｇｆ／ｃｍ2以上の雰囲下に、回転数２００ｒｐｍ以上で攪拌混合されたものである。
【００１３】
そして、本発明は、上記の封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体により封止されている半導体装置をも提供する。
【発明の効果】
【００１４】
上記のとおりの第１の発明のエポキシ樹脂組成物によれば、その成分の一つとして、（Ｄ）あらかじめ混合されているカーボンブラックとアジン系染料という特有のものを採用することで、従来の技術からは予期することのできない顕著な効果、すなわち、電気特性（リーク電流）についての高い信頼性を有し、レーザーマーキング性にも優れた封止材を実現することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、カーボンブラックとアジン系有機染料との割合を特定範囲とすることで、レーザーマーキング性、たとえばＹＡＧレーザーによるマーキング性や電気特性をより確実に顕著なものとして実現することができる。
【００１６】
また、攪拌混合時の除湿エアー圧や回転速度を特定範囲のものとする第３の発明によれば、電気特性（リーク電流）をより確実に良好なものとすることができる。
【００１７】
そして、本発明の半導体装置では、上記のとおりの優れた効果を有する封止材によって封止されたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１９】
本発明の封止用エポキシ樹脂においては、その成分として（Ａ）エポキシ樹脂の使用を必須としているが、この場合のエポキシ樹脂としては、従来より半導体封止に使用されているものをはじめ各種のものでよい。たとえば代表的なものとしては、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ニル型エポキシ樹脂、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挙げることができる。
【００２０】
これらのエポキシ樹脂は、封止材に望まれる耐熱性、耐湿性、強度、成形性等の観点から、そしてレーザーマーキング性を良好とするとのことから、組成物全体量の５〜３５ｗｔ％の範囲内において配合することが望ましい。
【００２１】
また、（Ｂ）硬化剤の配合も必須である。この硬化剤としては、同様に各種のものであってよいが、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル、ナフトールアラルキル等の各種の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好適に考慮される。これらの（Ｂ）硬化剤の配合については、上記のような所要の特性を封止を付与するため、上記（Ａ）エポキシ樹脂との当量比が、Ｂ／Ａ＝０．５〜１．５、より好ましくは０．８〜１．２の範囲内となるようにすることが考慮される。
【００２２】
（Ｂ）硬化剤については、各種の硬化促進剤（硬化助剤）を併用してもよい。たとえば、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、ジアザビシクロウンデセン等の三級アミン類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アゾール類を好適に用いることができる。その配合割合は、通常は、硬化剤に対しての重量比として０．０１〜０．５の範囲とすることができる。
【００２３】
また、本発明の半導体封止用のエポキシ樹脂組成物においては、（Ｃ）充填材の配合も必須である。より好ましくは、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカの配合が考慮される。このシリカ成分については、重量比で０．５以下の範囲内でアルミナ、窒化珪素等を併用してもよい。
【００２４】
無機充填材の配合量は、上記同様に所要の特性を実現するために、組成物全体量の６０〜９３重量％の範囲内とすることが望ましい。また、その平均粒径は１０〜７０μｍの範囲とするのが好ましい。
【００２５】
さらに本発明の組成物においては、（Ｄ）あらかじめ混合されているカーボンブラックとアジン系染料を必須の成分として配合する。封止材として、電気特性（リーク電流）についての高い信頼性を有し、レーザーマーキングを優れたものとするためにこれは欠かせないものである。そして、この（Ｄ）成分については、カーボンブラックとアジン系染料があらかじめ混合されていることが必須である。つまり、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）成分との混合によるエポキシ樹脂組成物の調製に際しては、（Ｄ）成分はすでに十分に混合されて、直ちに分別できない一体のものとして配合使用されるものであることを必須としている。
【００２６】
この（Ｄ）成分の場合、カーボンブラックとアジン系染料の混合に際しての重量比は１：９〜９：１の範囲とすることがより好ましい。カーボンブラックがこの範囲を超えて過剰である場合には電気特性の信頼性が低下する傾向が見られ、一方、過少である場合にはレーキング性、特にＹＡＧレーザーのマーキング性が低下する傾向が見られる。
【００２７】
また、カーボンブラックとアジン系染料の混合については、より好適には、除湿エアー圧１ｋｇｆ／ｃｍ2以上の雰囲気下に、回転数２００ｒｐｍ以上で攪拌混合されたものとすることが考慮される。除湿エアーは、湿度（含水率）を３０％以下とすることが好ましい。また、攪拌については、羽根を内部に備えたミキサー等を使用することが好ましい。
【００２８】
攪拌混合の時間については、全体としての容量にもよるが、一般的には３０分間以下とすることが、そして、２００ｒｐｍ以上の回転数の場合には１分〜１０分間の範囲とすることが好適に考慮される。
【００２９】
なお、回転数（ｒｐｍ）の上限や、エアーの湿度(含水率)の下限については、実際的な効率的、コスト等を考慮して適宜に定めることができる。一般的には、回転数４００ｒｐｍ以下、含水率１０％以上である。
【００３０】
湿度（含水率）の高いエアー雰囲気下や低いエアー圧、低い回転数（ｒｐｍ）で混合すると電気信頼性が低下する傾向が見られる。
【００３１】
あらかじめ混合された（Ｄ）成分の配合量は、両者の合計量が組成物全体量の１０ｗｔ％以下とすること、さらには０．５〜１０ｗｔ％の範囲とすることが好ましい。０．５ｗｔ％未満ではレーザーマーキングの発色が薄く、１０ｗｔ％を超える場合には封止材としての成形性が低下する傾向にある。成分（Ａ）や成分（Ｂ）のエポキシ樹脂との合計量に対してのこの成分（Ｄ）の配合割合としては５〜３５ｗｔ％の範囲とすることが好ましい。
【００３２】
ここで、カーボンブラックについては、熱分解法（アセチレンブラック法）、不完全燃焼法（チャンネル法）等の各種の方法で製造されたものでよく、その平均粒径は、好適には１０〜１００ｎｍの範囲とすることが好ましい。
【００３３】
一方、アジン系染料については各種のものであってよいが、分子中にハロゲン原子を含まないものが好ましい。たとえば次式
【００３４】
【化１】
2008156470.tif 000002
【００３５】
【化２】
2008156470.tif 000003
等で表わされるフェナジン環を持つ各種のアジン系染料が使用される。
【００３６】
もちろん本発明の組成物では、上記以外の成分として各種のものを、本発明の目的、効果を阻害しない範囲において配合することができる。たとえば、離型材としてのカルナバワックスや、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有のポリオレフィン等や、難燃剤としての三酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ブロム化エポキシ樹脂等が挙げられる。また、必要に応じて、γ−グリシドキシプロピ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等のシランカップリング剤、シリコーン可とう剤等も加えることができる。
【００３７】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、各種の方法で製造してよく、たとえば、所定割合の各成分を混合し、ミキシングロール機等の混練機を用いて加熱により溶融混練し、冷却後に粉砕し、必要に応じて打錠することで製造することができる。得られた組成物を用いての半導体素子の封止方法については特に限定されるものでなく、通常のトランスファー成形等の公知の成形方法によることができる。レーザーマーキングの方法も同様に公知の方法によるものとしてよく、たとえばマーキングは、ＹＡＧレーザーや、ＣＯ2レーザー等を利用することができる。
【００３８】
そこで以下に実施例を示して、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。
【実施例】
【００３９】
表１、表２に示した配合割合（ｗｔ％）のエポキシ樹脂組成物を、各成分の混合と溶融混練、そして粉砕のプロセスにより製造した。なお、表中の成分は次のものを示している。
【００４０】
エポキシ樹脂１：オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ｅｑ＝１９５）、住友化学（株）製ＥＳＣＮ  １９５ＸＬ
エポキシ樹脂２：フェノールノボラック樹脂（ＯＨ＝１０５）、明和化成製
エポキシ樹脂３：ブロム化エポキシ樹脂
無機充填材：溶融シリカ
カーボンブラック：抵抗値１０-３、平均粒径１８ｎｍ
非導電性カーボン：抵抗値１０-８、平均粒径１０ｎｍ
リン系硬化剤：トリフェニルホスフィン
アジン系染料：前記式［化１］で表わされるアジン化合物染料
また、表中の混合条件は以下のものを示している。
【００４１】
＜混合条件１＞あらかじめカーボンブラックとアジン系染料とを除湿エアー（含水率２０％）の圧力１ｋｇｆ／ｃｍ2の雰囲気下に、羽根を備えたミキサーにて２００ｒｐｍ回転数にて攪拌混合を、５分間行い、次いで、その他の成分と混合してエポキシ樹脂組成物を調製した。
【００４２】
＜混合条件２＞あらかじめカーボンブラックとアジン系染料との混合を除湿エアー圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ2、１００ｒｐｍ回転数で行った意外は混合条件１と同じ。
【００４３】
＜混合条件３＞従来と同様に、全ての成分をほぼ同時に投入して混合し、エポキシ樹脂組成物を調製した。
【００４４】
製造されたエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子をトランスファー成形（条件、１７５℃×２分）し、１７５℃×５時間で後硬化させて樹脂封止半導体装置を得た。
【００４５】
次いで、この樹脂封止半導体装置についてＣＯ2レーザーとＹＡＧレーザーを用いてレーザーマーキングを行った。条件は次のとおりとした。
【００４６】
ＣＯ2レーザー：波長１０．６μｍ、出力１５Ｗ
ＹＡＧレーザー：波長１．０６μｍ、出力１０
これにより、レーザーマークの視認性を目視で判定した。
【００４７】
この目視判定の結果も表１、表２に示した。判定は、Ａ（非常に良好）、Ｂ（若干見えにくい）Ｃ（ほとんど、又は全く見えない）であることを示している。
【００４８】
また、電気特性については、２８□ＬＱＦＰ（２０８Ｐ）にてリーク電流の有無を確認した。その結果も示した。
【００４９】
表１（実施例）、表２（比較例）の結果に示されているように、本発明の封止ようエポキシ樹脂組成物においては優れた効果が実現されていることがわかる。
【００５０】
【表１】
2008156470.tif 000004
【００５１】
【表２】
2008156470.tif 000005