(57)【要約】【課題】成形時の流動性、連続成形性が良好で、且つ反り特性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること。【解決手段】エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）、シランカップリング剤（Ｃ）、及び芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂（Ａ）がビフェニル型エポキシ樹脂及び／又はビスフェノール型エポキシ樹脂を含み、前記フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）が下記一般式（２）で表されるフェノール樹脂を含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。    【化２】2008163138.tif 000024【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂（Ａ）、
フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）、
シランカップリング剤（Ｃ）、
及び芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）
を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂（Ａ）が下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を含み、
前記フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）が下記一般式（２）で表されるフェノール樹脂を含む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】
2008163138.tif 000020
（ただし、上記一般式（１）において、Ｘは単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｒ２ＣＲ２−の中から選択される基である。Ｒ１は炭素数１〜６のアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。ａは０〜４の整数である。Ｒ２は水素又は炭素数１〜４のアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。）
【化２】
2008163138.tif 000021
（ただし、上記一般式（２）において、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は炭素数１〜４のアルキル基から選択される基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。ｂは０〜３の整数、ｃは０〜４の整数、ｄは０〜３の整数である。ｍ、ｎはモル比を表し、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１で、ｍ＋ｎ＝１である。）
【請求項２】
前記一般式（２）で表されるフェノール樹脂において、式（２）中のｍとｎとのモル比（ｍ／ｎ）が１／５〜５／１の範囲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】
前記シランカップリング剤（Ｃ）が全エポキシ樹脂組成物に対し０．０１重量％以上、１重量％以下の割合で含まれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
前記芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）が全エポキシ樹脂組成物に対し０．０１重量％以上、１重量％以下の割合で含まれることを特徴とする請求項１ないし請求項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。
【請求項５】
前記芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）が、少なくとも下記一般式（３）で表される化合物又は下記一般式（４）で表される化合物から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項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。
【化３】
2008163138.tif 000022
（ただし、上記一般式（３）において、Ｒ６、Ｒ１０はどちらか一方が水酸基であり、一方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基である。Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。）
【化４】
2008163138.tif 000023
（ただし、上記一般式（４）において、Ｒ１１、Ｒ１７はどちらか一方が水酸基であり、一方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基である。Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、１Ｒ５、１Ｒ６は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。）
【請求項６】
更に、硬化促進剤（Ｅ）を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項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。
【請求項７】
更に、無機充填剤（Ｆ）を全エポキシ樹脂組成物中に対し８０重量％以上、９２重量％以下の割合で含むことを特徴とする請求項１ないし請求項６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８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、回路基板の片面に半導体素子が搭載された回路基板面側の片面のみを封止してな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それを用いた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、軽量化、高機能化の市場動向において、半導体の高集積化が年々進み、また半導体装置の表面実装化が促進されるなかで、新規にエリア実装型半導体装置が開発され、従来構造の半導体装置から移行し始めている。エリア実装型半導体装置としては、ボール・グリッド・アレイ（以下、「ＢＧＡ」という。）、あるいは更に小型化を追求したチップ・サイズ・パッケージ（以下、「ＣＳＰ」という。）が代表的であるが、これらは従来のクワッド・フラット・パッケージ（以下、「ＱＦＰ」という。）、スモール・アウトライン・パッケージ（以下、「ＳＯＰ」という。）に代表される表面実装型半導体装置では限界に近づいている多ピン化・高速化への要求に対応するために開発されたものである。エリア実装型半導体装置の構造としては、ビスマレイミド・トリアジン（以下、「ＢＴ」という。）樹脂／銅箔回路基板に代表される硬質回路基板あるいはポリイミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板の片面上に半導体素子を搭載し、その素子搭載面、即ち回路基板の片面のみが半導体封止用樹脂組成物等で成形・封止されている。また回路基板の素子搭載面の反対面には半田ボールを２次元的に並列して形成し、半導体装置を実装するマザーボードとの接合を行う特徴を有している。更に素子を搭載する回路基板としては、上記有機回路基板以外にもリードフレーム等の金属回路基板を用いる構造も考案されている。
【０００３】
これらエリア実装型半導体装置の構造は回路基板の素子搭載面のみを樹脂組成物で封止し、半田ボール形成面側は封止しないという片面封止の形態をとっている。ごく希に、リードフレーム等の金属回路基板等では、半田ボール形成面でも数十μｍ程度の封止樹脂層が存在することもあるが、素子搭載面では数百μｍから数ｍｍ程度の封止樹脂層が形成されるため、実質的に片面封止となっている。このため有機回路基板や金属回路基板と樹脂組成物の硬化物との間での熱膨張・熱収縮の不整合あるいは樹脂組成物の成形・硬化時の硬化収縮による影響により、これらの半導体装置では成形直後から反りが発生しやすい。また、樹脂組成物の流動性不足及び高粘度により、成形時に金線が流れて、金線接触が起こる。このようなことからエポキシ樹脂組成物のレベルアップによる半導体装置の信頼性向上要求が加速的に強くなってきており、無機充填剤の高充填化と樹脂の高流動化が進んでいる。
成形時に低粘度で高流動性を維持するために、溶融粘度の低い樹脂の使用する手法（例えば、特許文献１参照。）や、無機充填剤の配合量を高めるために無機充填剤をシランカップリング剤で表面処理する手法（例えば、特許文献２参照。）が知られている。しかし、これらは種々ある要求特性のいずれかのみを満足するものが多く、成形時の高流動化と実装時の反り特性とを両立する手法は未だ見出されておらず、成形時に低粘度で高流動であり、成形性、反り特性に優れた更なる技術が求められていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３０９１９号公報
【特許文献２】特開平８−２０６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、流動性、連続成形性、反り特性に優れたエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
（１）  エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）、シランカップリング剤（Ｃ）、及び芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂（Ａ）が下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を含み、前記フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）が下記一般式（２）で表されるフェノール樹脂を含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
【０００７】
【化１】
2008163138.tif 000002
（ただし、上記一般式（１）において、Ｘは単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｒ２ＣＲ２−の中から選択される基である。Ｒ１は炭素数１〜６のアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。ａは０〜４の整数である。Ｒ２は水素又は炭素数１〜４のアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。）
【０００８】
【化２】
2008163138.tif 000003
（ただし、上記一般式（２）において、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は炭素数１〜４のアルキル基から選択される基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。ｂは０〜３の整数、ｃは０〜４の整数、ｄは０〜３の整数である。ｍ、ｎはモル比を表し、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１で、ｍ＋ｎ＝１である。）
【０００９】
（２）  前記一般式（２）で表されるフェノール樹脂において、式（２）中のｍとｎとのモル比（ｍ／ｎ）が１／５〜５／１の範囲であることを特徴とする第（１）項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
（３）  前記シランカップリング剤（Ｃ）が全エポキシ樹脂組成物に対し０．０１重量％以上、１重量％以下の割合で含まれることを特徴とする第（１）項又は第（２）項に記載の半導体封止用記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
（４）  前記芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）が全エポキシ樹脂組成物に対し０．０１重量％以上、１重量％以下の割合で含まれることを特徴とする第（１）項ないし第（３）項のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
（５）  前記芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）が、少なくとも下記一般式（３）で表される化合物又は下記一般式（４）で表される化合物から選ばれる１種以上であることを特徴とする第（１）項ないし第（４）項のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
【００１０】
【化３】
2008163138.tif 000004
（ただし、上記一般式（３）において、Ｒ６、Ｒ１０はどちらか一方が水酸基であり、一方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基である。Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。）
【化４】
2008163138.tif 000005
（ただし、上記一般式（４）において、Ｒ１１、Ｒ１７はどちらか一方が水酸基であり、一方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基である。Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、１Ｒ５、１Ｒ６は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。）
【００１１】
（６）  更に、硬化促進剤（Ｅ）を含むことを特徴とする第（１）項ないし第（５）項のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
（７）  更に、無機充填剤（Ｆ）を全エポキシ樹脂組成物中に対し８０重量％以上、９２重量％以下の割合で含むことを特徴とする第（１）項ないし第（６）項のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
（８）  第（１）項ないし第（７）項のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置、
（９）  第（１）項ないし第（７）項のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、回路基板の片面に半導体素子が搭載された回路基板面側の片面のみを封止してなることを特徴とする半導体装置、
である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に従うと、成形封止する時の流動性、連続成形性が良好で、且つ反り特性に優れたエポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた半導体装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）、シランカップリング剤（Ｃ）、及び芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）を含むエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂（Ａ）が一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を含み、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）が一般式（２）で表されるフェノール樹脂を含むことによって、成形封止する時の流動性、成形性に優れ、かつ反り特性に優れたエポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた半導体装置が得られるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
本発明では、エポキシ樹脂（Ａ）として、下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を用いる。本発明で用いられる下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂は、結晶性で低分子量の樹脂であるため溶融粘度が低く、これを用いたエポキシ樹脂組成物は流動性に優れ、即ち封止成形時に金流れを発生し難くする効果を充分に得ることができる。また、下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂は２官能であるため、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は架橋密度が低く抑えられ、高温での弾性率が低く、半田処理時等の応力緩和に適しており、耐半田性も良好となる。
【００１５】
【化１】
2008163138.tif 000006
（ただし、上記一般式（１）において、Ｘは単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｒ２ＣＲ２−の中から選択される基である。Ｒ１は炭素数１〜６のアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。ａは０〜４の整数である。Ｒ２は水素又は炭素数１〜４のアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。）
【００１６】
本発明で用いられる一般式（１）で表されるエポキシ樹脂の内では、作業性、実用性のバランスの取れた４，４’−ジグリシドキシビフェニル、あるいは３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジグリシドキシビフェニル及びこの両者の溶融混合物等が好ましい。一般式（１）で表されるエポキシ樹脂の具体例を下記式（５）に示すが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
【化５】
2008163138.tif 000007
【００１８】
本発明では、エポキシ樹脂（Ａ）として、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を配合することによる特徴を損なわない範囲で、他のエポキシ樹脂を併用することができる。併用する場合、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂の配合割合は、全エポキシ樹脂中の少なくとも５０重量％以上が好ましく、更に好ましくは８０重量％以上である。上記範囲内であると、樹脂組成物の流動性と成形性の向上を図ることができ、また、樹脂硬化物の耐半田性の向上を図ることができる。併用可能なエポキシ樹脂としては特に限定はしないが、例えば、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、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、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型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、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が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。併用するエポキシ樹脂は、成形時の溶融粘度が非常に低い一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を配合することによる特徴を損なわないよう、極力粘度の低いものを使用することが望ましい。
【００１９】
また、本発明に用いるエポキシ樹脂（Ａ）全体の配合割合としては、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中に、３重量％以上、１３重量％以下であることが好ましく、５重量％以上、１１重量％以下であることがより好ましい。エポキシ樹脂（Ａ）全体の配合割合が上記範囲内であると、耐半田性、耐湿性、硬化性、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
【００２０】
本発明では、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）として、下記一般式（２）で表されるフェノール樹脂を用いる。本発明で用いられる下記一般式（２）で表されるフェノール樹脂は、基本的にフェノールノボラック型とトリフェノールメタン型の構造をあわせもつ。フェノールノボラック型からは、構造面で、樹脂骨格の架橋点間距離が短く、良好な硬化性、成形性を有するといった特徴を有している。また、トリフェノールメタン型からは、一分子中に３個以上の水酸基を有しており、架橋密度が高く、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は、高Ｔｇで線膨張係数が小さく、また強度が大きい特徴がある。そのため、下記一般式（２）で表されるフェノール樹脂を使用したエポキシ樹脂組成物は、良好な硬化性で優れた成形性を持ち、また、成形・硬化後及び熱処理後の熱膨張、熱収縮が比較的小さく、特にエリア実装型半導体装置の構造のような片面封止パッケージにおいて反り量が小さく、優れた反り特性を得ることができる。また、下記一般式（２）中のｍとｎとのモル比（ｍ／ｎ）は、１／５〜５／１が好ましく、より好ましくは１／２〜２／１の範囲である。これはフェノールノボラック型の比率が高くなると硬化性が良くなり成形性は向上するものの、流動性が悪くなり、また、高Ｔｇが得られず反り特性が不十分となる事があり、トリフェノールメタン型の比率が高くなるとＴｇは向上し反り特性は良くなるものの、吸湿性が高くなり耐湿性や耐半田性が低下するためである。本発明で用いられる下記一般式（２）で表されるフェノール樹脂の製法は特に限定するものではないが、例えば、ヒドロキシベンズアルデヒドもしくはその誘導体と、ホルムアルデヒドと、フェノールもしくはその誘導体と、の縮合反応により得ることができ、各原料の配合比を変えることにより、下記一般式（２）中のｍとｎとのモル比（ｍ／ｎ）を調整することができる。
【００２１】
【化２】
2008163138.tif 000008
（ただし、上記一般式（２）において、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は炭素数１〜４のアルキル基から選択される基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。ｂは０〜３の整数、ｃは０〜４の整数、ｄは０〜３の整数である。ｍ、ｎはモル比を表し、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１で、ｍ＋ｎ＝１である。）
【００２２】
本発明で用いられる一般式（２）で表されるフェノール樹脂の具体例として下記式（６）に示すが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
【化６】
2008163138.tif 000009
（ただし、上記式（６）において、ｍ、ｎはモル比を表し、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１で、ｍ＋ｎ＝１である。）
【００２４】
また、本発明では、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）として、一般式（２）で表されるフェノール樹脂を配合することによる特徴を損なわない範囲で、他のフェノール樹脂系硬化剤を併用することができる。併用する場合、一般式（２）で表されるフェノール樹脂の配合割合は、全フェノール樹脂系硬化剤中の少なくとも５０重量％以上が好ましく、更に好ましくは８０重量％以上である。上記範囲内であると、樹脂組成物の成形性、反り特性の向上を図ることができる。併用可能なフェノール樹脂系硬化剤としては特に限定はしないが、例えば、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、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００２５】
本発明で用いられるフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）の配合割合は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中に、２重量％以上、８重量％以下であることが好ましく、２．５重量％以上、６．５重量％以下であることがより好ましい。フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）の配合割合が上記範囲内であると、耐半田性、耐湿性、硬化性、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
【００２６】
本発明に用いられる全エポキシ樹脂のエポキシ基数（Ｅｐ）と全フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基数（Ｐｈ）との当量比（Ｅｐ／Ｐｈ）としては、好ましくは０．５以上２以下であり、特に好ましくは０．７以上１．５以下である。上記範囲内であると、耐湿性、硬化性等の低下を引き起こす恐れが少ない。
【００２７】
本発明で用いられるシランカップリング剤（Ｃ）は、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等、特に限定するものではなく、エポキシ樹脂と無機充填剤との間で反応し、エポキシ樹脂と無機充填剤の界面強度を向上させるものであればよい。エポキシシランとしては、例えば、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などが挙げられ、アミノシランとしては、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などが挙げられ、ウレイドシランとしては、例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザンなどが挙げられ、メルカプトシランとしては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが挙げられる。これらのシランカップリング剤（Ｃ）は１種類を単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００２８】
シランカップリング剤（Ｃ）は、後述する芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）（以下化合物（Ｄ）と称する）との相乗効果により、エポキシ樹脂組成物の粘度を下げ、流動性を向上させる効果を有するため、シランカップリング剤（Ｃ）は化合物（Ｄ）の効果を充分に得るためにも必須である。これにより、比較的粘度が高い樹脂を多く配合した場合や、無機充填剤を多量に配合した場合においても、エポキシ樹脂組成物として充分な流動性を得ることが出来る。
【００２９】
本発明で用いられるシランカップリング剤（Ｃ）の配合量は、全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上１重量％以下が好ましく、より好ましくは０．０５重量％以上０．８以下である。上記範囲内であると、エポキシ樹脂組成物の粘度を下げ、流動性を向上させる効果が充分に得ることができる。また、上記範囲内であると、エポキシ樹脂硬化物の吸水性の増加や、半導体装置における耐半田性の低下を引き起こす恐れが少ない。
【００３０】
本発明で用いられる芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）（以下化合物（Ｄ）と称する）は、特に限定するものではなく、また水酸基以外の置換基を有していてもよく、例えば、下記一般式（３）で表される化合物、下記一般式（４）で表される化合物等が挙げられる。
【００３１】
【化３】
2008163138.tif 000010
（ただし、上記一般式（３）において、Ｒ６、Ｒ１０はどちらか一方が水酸基であり、一方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基である。Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。）
【００３２】
【化４】
2008163138.tif 000011
（ただし、上記一般式（４）において、Ｒ１１、Ｒ１７はどちらか一方が水酸基であり、一方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基である。Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、１Ｒ５、１Ｒ６は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基から選ばれる基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。）
【００３３】
本発明で用いられる一般式（３）で表される化合物の具体例としては、例えば、下記式（７）で表されるカテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル又はこれらの誘導体が挙げられる。また、本発明で用いられる一般式（４）で表される化合物の具体例としては、例えば、１，２−ジヒドロキシナフタレン、下記式（８）で表される２，３−ジヒドロキシナフタレンおよびこれらの誘導体が挙げられる。これらの化合物（Ｄ）は１種類を単独で用いても２種以上を併用してもよい。これらのうち、流動性と硬化性の制御のしやすさ、低揮発性の点から母核はナフタレン環である化合物（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およびその誘導体）がより好ましい。
【００３４】
【化７】
2008163138.tif 000012
【００３５】
【化８】
2008163138.tif 000013
【００３６】
かかる化合物（Ｄ）の配合量は全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上１重量％以下が好ましく、より好ましくは０．０２重量％以上０．５重量％以下である。上記範囲内であると、シランカップリング剤（Ｃ）との相乗効果による期待するような粘度特性および流動特性を得ることができる。また、上記範囲内であると、エポキシ樹脂組成物の硬化性や成形性の低下、或いは、エポキシ樹脂硬化物の物性の低下を引き起こす恐れが少ない。
【００３７】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｄ）成分の他、硬化促進剤（Ｅ）、無機充填剤（Ｆ）を用いることができる。
【００３８】
本発明に用いることができる硬化促進剤（Ｅ）としては、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基との硬化反応を促進させるものであれば良く、一般に半導体封止用材料に用いられているものを使用することができ、特に限定するものではない。例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体；トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン系化合物；２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類；テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００３９】
硬化促進剤（Ｅ）の配合割合は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中０．０５重量％以上、１重量％以下であることが好ましく、０．１重量％以上、０．５重量％以下であることがより好ましい。硬化促進剤（Ｅ）の配合割合が上記範囲内であると、硬化性の低下や流動性の低下を引き起こす恐れが少ない。
【００４０】
本発明で用いることができる無機充填剤（Ｆ）としては、例えば溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填剤の配合量を特に多くする場合は、溶融シリカを用いるのが好ましい。溶融シリカは破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカの配合量を高め、かつエポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えるためには、球状のものを主に用いる方が好ましい。更に球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布がより広くなるように調整することが望ましい。また、難燃性を向上させるため、三酸化アンチモン、金属水酸化物等の無機系難燃剤・難燃助剤を用いることもできる。
【００４１】
無機充填剤（Ｆ）の配合割合は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中８０重量％以上、９２重量％以下が好ましい。上記範囲内であると、低吸湿性、低熱膨張性が得られずに耐半田性が不十分となるのを抑えることができ、また、流動性が低下して成形時に充填不良等が生じたり、高粘度化による半導体装置内の金線流れ等の不都合が生じたりするのを抑えることができる。
【００４２】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分を主成分とするが、これら以外に必要に応じて、臭素化エポキシ樹脂、リン化合物等の有機系難燃剤；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及びその金属塩類、パラフィン等の離型剤；カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム、合成ゴム等の低応力剤；酸化ビスマス水和物等の酸化防止剤等、の各種添加剤を適宜配合してもよい。更に、必要に応じて無機充填剤をカップリング剤やエポキシ樹脂もしくはフェノール樹脂系硬化剤で予め被覆処理して用いてもよく、被覆処理の方法としては、溶媒を用いて混合した後に溶媒を除去する方法や、直接無機充填剤に添加し、混合機を用いて混合する方法等がある。
【００４３】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分及びその他の添加剤等を、例えば、ミキサー等を用いて混合したもの、更にその後、加熱ニーダ、熱ロール、押し出し機等の混練機を用いて加熱混練し、続いて冷却、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。
【００４４】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子等の電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよい。
【００４５】
本発明で封止を行う半導体素子としては、特に限定されるものではなく、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等が挙げられる。
本発明の半導体装置の形態としては、特に限定されないが、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）、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）、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）等が挙げられる。
上記トランスファーモールドなどの成形方法で封止された半導体装置は、そのまま、或いは８０℃〜２００℃程度の温度で、１０分〜１０時間程度の時間をかけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。
【００４６】
図１は、本発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド３上に、ダイボンド材硬化体２を介して半導体素子１が固定されている。半導体素子１の電極パッドとリードフレーム５との間は金線４によって接続されている。半導体素子１は、封止用樹脂組成物の硬化体６によって封止されている。
【００４７】
図２は、本発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いた片面封止型の半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。基板８上にダイボンド材硬化体２を介して半導体素子１が固定されている。半導体素子１の電極パッドと基板８上の電極パッドとの間は金線４によって接続されている。封止用樹脂組成物の硬化体６によって、基板８の半導体素子１が搭載された片面側のみが封止されている。基板８上の電極パッドは基板８上の非封止面側の半田ボール９と内部で接合されている。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例で具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
実施例１
【００４９】
エポキシ樹脂Ａ：下記式（５）で表される３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジグリシドキシビフェニルを主成分とするエポキシ樹脂（ジャバンエポキシレジン（株）製、ＹＸ−４０００Ｈ。融点１０５℃、エポキシ当量１９１。）
７．６０重量部
【化５】
2008163138.tif 000014
【００５０】
フェノール樹脂系硬化剤Ａ：下記式（６）で表されるフェノール樹脂（エアウォーター（株）製、ＨＥ９１０−２０。下記式（６）においてｍ／ｎ＝１／１。軟化点８８℃、水酸基当量１０１。）                                              ４．００重量部
【化６】
2008163138.tif 000015
【００５１】
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン                    ０．３０重量部
２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）                        ０．１０重量部
トリフェニルホスフィン                                        ０．４０重量部
球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）                      ８３．００重量部
水酸化アルミニウム（住友化学（株）製、ＣＬ−３０３）          ４．００重量部
ステアリン酸ワックス（日本油脂（株）製、商品名：ＳＲ−サクラ）
０．３０重量部
カーボンブラック                                              ０．３０重量部
をミキサーを用いて混合した後、表面温度が９５℃と２５℃の２軸ロールを用いて２０回混練し、得られた混練物シートを冷却後粉砕して、エポキシ樹脂組成物とした。得られたエポキシ樹脂組成物、並びにこれを用いて得られた樹脂硬化物及び半導体装置の特性を以下の方法で評価した。
【００５２】
評価方法
スパイラルフロー：低圧トランスファー成形機（コータキ精機株式会社製、ＫＴＳ−１５）を用いて、ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰa、保圧時間１２０秒の条件でエポキシ樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。単位はｃｍ。
【００５３】
連続成形性：低圧トランスファー自動成形機（第一精巧製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間７０秒で、エポキシ樹脂組成物により半導体素子等を封止して、８０ピン・クワッド・フラット・パッケージ（ｐＱＦＰ；Ｃｕ製リードフレーム、半導体装置のサイズ：１４ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、パッドサイズ：６．５ｍｍ×６．５ｍｍ、半導体素子のサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ）を得る成形を、連続で５００ショットまで行った。判定基準は、未充填等の不具合が全くなく、５００ショットまで連続成形できたものを○、それ以外を×とした。
【００５４】
金線流れ率：低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ製、Ｙシリーズ）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間９０秒の条件で、エポキシ樹脂組成物により半導体素子等を封止成形して、３５２ピン・ボール・グリッド・アレイ（３５２ｐＢＧＡ；回路基板は厚さ０．５６ｍｍのビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス回路基板、半導体装置のサイズ：３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、半導体素子のサイズ：１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ）を作製し、１７５℃、２時間で後硬化した。室温まで冷却後、軟Ｘ線透視装置（ソフテックス（株）製、ＰＲＯ−ＴＥＳＴ１００）で観察して、金線の流れ率を（流れ量）／（金線長）の比率で評価した。金線流れ率の判断基準は、金線流れ率が、３％以下：◎、３％超〜５％以下：○、５％超〜：×とした。
【００５５】
ガラス転移温度（Ｔｇ）：低圧トランスファー成形機（コータキ精機株式会社製、ＫＴＳ−３０）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、エポキシ樹脂組成物を注入成形して試験片（幅２ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍ）を作製し、１７５℃、４時間で後硬化したものを用いた。測定には、動的粘弾性測定装置（オリエンテック社製、ＲＨＥＯＶＩＶＲＯＮ  ＤＤＶ−２５ＦＰ）を用い、５℃／分の割合で昇温しながら、周波数１０Ｈｚの歪みを与えて動的粘弾性の測定を行い、tanδのピーク値からガラス転移温度（Ｔｇ）を判定した。単位は℃。
【００５６】
パッケージ反り量（後硬化後及びＩＲリフロー処理後）：低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ製、Ｙシリーズ）を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、エポキシ樹脂組成物により半導体素子を搭載した回路基板等を封止成形して、２２５ピンのボール・グリッド・アレイ（２２５ｐＢＧＡ；回路基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビスマレイミド・トリアジン／ガラスクロス回路基板、半導体装置のサイズ：２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、半導体素子のサイズ：９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、半導体素子と回路基板のボンディングパッドとを２５μｍ径の金線でボンディングしている。）を作製した。得られた半導体装置を更に後硬化として１７５℃で８時間加熱処理した。室温に冷却後半導体装置のゲートから対角線方向に、表面粗さ計を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値を反り量とした。さらに、その後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、ＪＥＤＥＣ条件に従う）を行い、同様に室温に冷却後、反り量を測定した。なお、中央部が凹の反り（スマイル反り）は＋、中央部が凸の反り（クライ反り）は−で示し、単位はμｍとした。
【００５７】
実施例１〜１１、比較例１〜５
表１、表２、表３に示す割合で各成分を配合し、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果を表１、表２、表３に示す。
実施例１以外で用いた成分について、以下に示す。
【００５８】
エポキシ樹脂Ｂ：臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製、ＥＰＩＣＬＯＮ１５２−Ｓ。軟化点６０℃、エポキシ当量３５９。）
エポキシ樹脂Ｃ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＬ６８１０。軟化点４５℃、エポキシ当量１７２。）
エポキシ樹脂Ｄ：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（日本化薬（株）製、ＮＣ３０００。軟化点５８℃、エポキシ当量２７４。）
フェノール樹脂系硬化剤Ｂ：ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ。軟化点６５℃、水酸基当量２０３。）
フェノール樹脂系硬化剤Ｃ：下記式（６）で表されるフェノール樹脂（ヒドロキシベンズアルデヒド、ホルムアルデヒド、フェノールを原料として前述の方法により作成したもの、下記式（６）においてｍ／ｎ＝２／１。軟化点８８℃、水酸基当量１０５。）
フェノール樹脂系硬化剤Ｄ：下記式（６）で表されるフェノール樹脂（ヒドロキシベンズアルデヒド、ホルムアルデヒド、フェノールを原料として前述の方法により作成したもの、下記式（６）においてｍ／ｎ＝１／２。軟化点８８℃、水酸基当量１００。）
【００５９】
【化６】
2008163138.tif 000016
カテコール（試薬）
ピロガロール（試薬）
１，６−ジヒドロキシナフタレン（試薬）
三酸化アンチモン（住友金属鉱山（株）製、アンチモンＦＳ）
【００６０】
【表１】
2008163138.tif 000017
【００６１】
【表２】
2008163138.tif 000018
【００６２】
【表３】
2008163138.tif 000019
【００６３】
実施例１〜１１は、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂（Ａ）、一般式（２）で表されるフェノール樹脂を含むフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）、シランカップリング剤（Ｃ）、及び芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、それらの種類及び配合割合を変えたものを含むものであるが、いずれも、流動性（スパイラルフロー）、連続成形性、金線流れ率、ガラス転移温度、パッケージ反り量のバランスに優れた結果が得られた。
一方、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を用いていない比較例１では、流動性が不足して金線流れ率が劣る結果となった。また、ガラス転移温度が低く、後硬化後のパッケージ反り量も若干劣る結果となった。
また、一般式（２）で表されるフェノール樹脂を用いていない比較例２では、連続成形性、ガラス転移温度、パッケージ反り量が劣る結果となった。
また、シランカップリング剤（Ｃ）を用いていない比較例３、及び芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｄ）を用いていない比較例４、５では、流動性が不足して金線流れ率が劣る結果となった。
以上の通り、本発明に従うと、成形封止する時の流動性、連続成形性が良好で、且つ反り特性に優れたエポキシ樹脂組成物を得ることができることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、成形封止する時の流動性、連続成形性に優れ、且つ反り特性に優れることから、特にエリア実装型半導体装置の構造のような片面封止半導体装置の封止用樹脂組成物として広範に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係るエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。
【図２】本発明に係るエポキシ樹脂組成物を用いた片面封止型の半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  半導体素子
２  ダイボンド材硬化体
３  ダイパッド
４  金線
５  リードフレーム
６  封止用樹脂組成物の硬化体
７  レジスト
８  基板
９  半田ボール
【図１】
2008163138.tif 000025
【図２】
2008163138.tif 000026