(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、成形封止する時の流動性、成形性に優れ、かつ添加型難燃剤を含まなくとも難燃性に優れた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を提供することにある。【解決手段】  本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、硬化剤と、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とを有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、  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が上述の一般式（１）または（２）で示されるものを含むことを特徴とする。  また、本発明の半導体装置は、半導体体素子の周囲が、上記に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止してなることを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、硬化剤と、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とを有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
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が下記一般式（１）または一般式（２）で示されるもの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】
2008063371.tif 000013
【化２】
2008063371.tif 000014
【請求項２】
前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量が、エポキシ樹脂全体の５重量％以上、４０重量％以下である請求項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の含有量は、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下である請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
前記アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂は、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を含むものである請求項１ないし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】
前記硬化剤は、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂を含むものである請求項１ないし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。
【請求項６】
さらに、無機充填材を含むものである請求項１ないし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】
半導体素子の周囲を、請求項１ないし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の硬化物で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半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産性、コスト、信頼性等のバランスに優れる点よりエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止することが主流となっている。この封止用エポキシ樹脂組成物は、半導体装置の小型化、薄型化に伴い、より一層の低粘度化、高強度化が要求されている。このような背景から、最近のエポキシ樹脂組成物は、より低粘度の樹脂を適用し、より多くの無機充填剤を配合する傾向が強くなっている。
また、従来よりも融点の高い無鉛半田の使用して、半導体素子を実装することが多くなっている。この無鉛半田の適用により、実装温度を従来に比べ約２０℃高くする必要があり、実装後の半導体装置の信頼性が低下してしまう場合がある。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の向上要求が加速的に強くなってきており、樹脂の低粘度化と無機充填剤の高充填化に拍車がかかっている。
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（例えば、特許文献１参照）や、また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方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また、通常、エポキシ樹脂組成物中には十分な難燃性を付与するために、臭素含有有機化合物及び三酸化アンチモン、四酸化アンチモン等のアンチモン化合物が配合されている事が多い。
しかしながら、近年、地球環境に配慮した企業活動の重視によって臭素含有有機化合物、アンチモン化合物を使用しないで、難燃性に優れたエポキシ樹脂組成物の開発が要求されている。これらに代わる環境対応難燃剤として、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物を含むエポキシ樹脂組成物が提案されている。しかし、これらの難燃剤を含むエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置は、難燃性試験ＵＬ−９４垂直試験（試験片厚さ３．２ｍｍ、１．６ｍｍ共）Ｖ−０を達成するものの、成形性が低下する場合があった。
こうした中、成形封止する時の流動性、成形性に優れ、かつ添加型難燃剤を含まなくとも難燃性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の開発が求められていた。
【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】
本発明の目的は、成形封止する時の流動性、成形性に優れ、かつ添加型難燃剤を含まなくとも難燃性に優れた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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記（１）〜（７）に記載の本発明により達成される。
（１）アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、硬化剤と、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とを有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
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が下記一般式（１）または一般式（２）で示されるもの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】
2008063371.tif 000002
【化２】
2008063371.tif 000003
（２）前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量が、エポキシ樹脂全体の５重量％以上、４０重量％以下である上記（１）に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（３）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の含有量は、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下である上記（１）または（２）に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（４）前記アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂は、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を含むものである上記（１）ないし（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。
（５）前記硬化剤は、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂を含むものである上記（１）ないし（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。
（６）さらに、無機充填材を含むものである上記（１）ないし（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。
（７）半導体素子の周囲を、上記（１）ないし（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の硬化物で封止してなることを特徴とする半導体装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、成形封止する時の流動性、成形性に優れ、かつ添加型難燃剤を含まなくとも難燃性に優れた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を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置について詳細に説明する。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、硬化剤と、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とを有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
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が下記一般式（１）または一般式（２）で示されるものを含むことを特徴とする。
【０００９】
【化１】
2008063371.tif 000004
【００１０】
【化２】
2008063371.tif 000005
【００１１】
また、本発明の半導体装置は、半導体体素子の周囲が、上記に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止してなることを特徴とする。
【００１２】
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂を含む。これにより、前記樹脂組成物の硬化物の難燃性を向上することができる。
前記アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば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、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも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が好ましい。これにより、難燃性を特に向上することができる。
【００１３】
前記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としては、例えば下記式（３）で示されるものを用いることができる。
【００１４】
【化３】
2008063371.tif 000006
【００１５】
このような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は、エポキシ基間に疎水性で剛直なビフェニレン骨格を有しており、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は吸水率が低く、ガラス転移温度（以下、Ｔｇという）を越えた高温域での弾性率が低くなる。さらに、半導体素子、有機基盤、及び金属基盤との密着性にも優れる。さらに、架橋密度が低い割には耐熱性が高く、結果とし半田処理時における水分の気化による爆発的な応力を低減でき、熱時に低弾性率であることから半田処理時に発生する熱応力が小さくなり耐半田リフロー性に優れるという特徴を有している。
また、エポキシ基間の疎水性構造により架橋点間距離が長いことで、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物は燃焼時の温度では非常に軟らかくなっているため、燃焼時に硬化物の内部で発生する熱分解ガスが、硬化物の層をゴムのように膨張させて発泡層を形成し、この発泡層による未燃焼部への酸素の遮断と断熱作用によって、難燃性が非常に高いという特徴を有している。
【００１６】
前記アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂中の６０重量％以上、９５重量％以下であることが好ましく、特に７５重量％以上、９０重量％以下が好ましい。含有量が前記下限値未満であると難燃性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると成形性が低下する場合がある。
【００１７】
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を含む。これにより、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形性を向上することができる。
前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、メタクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、パラクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂が挙げられるが、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、成形性を向上する効果に特に優れる。オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、例えば一般式（４）で示される。
【００１８】
【化４】
2008063371.tif 000007
【００１９】
このように、アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂とを併用することにより、優れた難燃性を維持した状態で、成形性に優れる。これは、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、一般に樹脂骨格の架橋点間距離が短く、架橋密度が高くなるため、アラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂を単独で使用した場合と比較して高Ｔｇ、低粘度とすることができ、それによって良好な流動性を得ることができるからだと考えられる。
【００２０】
前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂中の５重量％以上、４０重量％以下であることが好ましく、特に１０重量％以上、２５重量％以下であることが好ましい。含有量が前記範囲内であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の流動性に優れるため封止成形時に金線変形を発生し難くできる。さらに、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水性が高くなることによる耐半田リフロー性の低下を引き起こす恐れが少なく、また、難燃性の低下を引き起こす恐れも少なくなる。
【００２１】
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上述したアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂およびクレゾールノボラック型エポキシ樹脂以外に、他のエポキシ樹脂を併用しても構わない。他のエポキシ樹脂としては、例えばビフェニル型エポキシ樹脂、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、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、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種以上を併用してもよい。
【００２２】
このようなエポキシ樹脂全体（例えばアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂との合計量）の含有量は、特に限定されないが、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の３重量％以上、３０重量％以下であることが好ましく、特に４重量％以上、１５重量％以下であることが好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に流動性と成形性とのバランスに優れる。
【００２３】
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、硬化剤を含む。
前記硬化剤としては、例えば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、縮合型の硬化剤の３タイプに大別される。
重付加型の硬化剤としては例えば、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、フェノールポリマーなどのポリフェノール化合物、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。
【００２４】
触媒型の硬化剤としては、例えば、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。
【００２５】
縮合型の硬化剤としては、例えば、レゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂、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。
これらの硬化剤を、用いるエポキシ樹脂の種類や目的とする硬化物の物性により、単独または２種類以上組み合わせて使用することができる。これらの中でもフェノール樹脂（系硬化剤）を含むことが好ましく、特に下記一般式（５）で示されるフェノール樹脂系硬化剤が好ましい。下記一般式（５）で示されるフェノール樹脂は、フェノール性水酸基間に疎水性のフェニレン骨格、又は疎水性で剛直なビフェニレン骨格を有しており、これらを用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物は吸湿率が低く、Ｔｇを越えた高温域での弾性率が低く、かつ半導体素子、有機基板、及び金属基板等との密着性に優れるからである。さらに、難燃性にも優れ、架橋密度が低い割には耐熱性が高く、結果とし半田処理時における水分の気化による爆発的な応力を低減でき、熱時に低弾性率であることから半田処理時に発生する熱応力が小さくなり
耐半田リフロー性に優れるという特徴を有しているからである。さらに、エポキシ基間の疎水性構造により架橋点間距離が長いことで、エポキシ樹脂組成物の硬化物は燃焼時の温度では非常に軟らかくなっているため、燃焼時に硬化物の内部で発生する熱分解ガスが、硬化物の層をゴムのように膨張させて発泡層を形成し、この発泡層による未燃焼部への酸素の遮断と断熱作用によって、難燃性が非常に高いからである。
【００２６】
【化５】
2008063371.tif 000008
【００２７】
上記一般式（５）の具体例としては、例えば下記式（６）で示されるフェノール樹脂を挙げることができる。
【００２８】
【化６】
2008063371.tif 000009
【００２９】
前記硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体（一般式（５）のビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂と、その他のフェノール樹脂との合計量）の２重量％以上、３０重量％以下であることが好ましく、特に３重量％以上、１５重量％以下であることが好ましい。含有量が前記範囲内であると、流動性と成形性とのバランスに優れる。
【００３０】
前記硬化剤として、一般式（５）に示されるフェノール樹脂系硬化剤を用いる場合、他のフェノール樹脂系硬化剤と併用しても構わない。他のフェノール樹脂系硬化剤としては、例えばフェノールノボラック型フェノール樹脂、クレゾールノボラック型フェノール樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂、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、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。
【００３１】
このように、一般式（５）で示されるフェノール樹脂系硬化剤と他のフェノール樹脂系硬化剤とを併用する場合、一般式（５）で示されるフェノール樹脂系硬化剤の併用割合は特に限定されないが、前記硬化剤全体の５０重量％以上が好ましく、特に８０重量％以上が好ましい。併用割合が前記範囲内であると、樹脂成形材料の弾性率の低減、密着性、難燃性の向上を図ることができ、また、樹脂硬化物の耐半田リフロー性の向上を図ることができる。
【００３２】
前記硬化剤としてフェノール樹脂系硬化剤を用いる場合、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）は、特に限定されないが、０．５以上２以下であることが好ましく、特に０．７以上１．５以下であることが好ましい。当量比が前記範囲内であると、耐湿性、硬化性等の低下を引き起こす恐れが少ない。
【００３３】
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、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として、下記一般式（１）または一般式（２）で示されるものを含む。これにより、前述したエポキシ樹脂の硬化速度を制御することが可能となり、流動性を向上することができる。
【００３４】
【化１】
2008063371.tif 000010
【００３５】
【化２】
2008063371.tif 000011
【００３６】
上記一般式（１）で表される化合物の具体例としては、例えばカテコール、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、一般式（２）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、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、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。これにより、硬化性の制御が容易となり適切な流動性を確保することができる。
【００３７】
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の含有量は、特に限定されないが、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０１重量％以上１重量％以下が好ましく、特に０．０３重量％以上０．３重量％以下が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に優れた流動特性を得ることができる。さらに、含有量が前記範囲内であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化性や成形性の低下、或いは、硬化物の物性の低下を引き起こす恐れが少ない。
【００３８】
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、特に限定されないが、無機充填材を併用することが好ましい。これにより、信頼性を向上することができる。さらに、前述したアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂との組み合わせにより、添加型難燃剤を配合することなく難燃性に優れる。なお、この半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、添加型難燃剤を配合することなく難燃性に優れるが、金属水酸化物等の添加型難燃剤を配合しても構わない。
【００３９】
前記無機充填材としては、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。無機充填材の含有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。この溶融シリカは、破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカの含有量を高め、かつ半導体封止用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。
【００４０】
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。
無機充填材の含有量は、特に限定されないが、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の７５重量％以上、９６重量％以下が好ましく、特に８０重量％以上、９２重量％以下が好ましい。含有量が前記範囲内であると、耐半田リフロー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変形等の不都合が生じたりするのを抑えることができる。
【００４１】
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、特に限定されないが、シランカップリング剤を用いることが好ましい。
前記シランカップリング剤としては、例えばエポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等の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良い。
前記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る。
【００４２】
前記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る。
【００４３】
前記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は１種類を単独で用いても２種以上を併用してもよい。
シランカップリング剤は、前述した芳香環を構成する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との相乗効果により、前記半導体封止用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。したがって、比較的粘度が高い樹脂を多く配合した場合や、無機充填材を多量に配合した場合においても、充分な流動性を得ることが出来る。
【００４４】
前記シランカップリング剤の含有量は、特に限定されないが、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下が好ましく、特に０．０５重量％以上、０．８重量％以下が好ましい。含有量が前記範囲内であると、半導体封止用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、前記範囲内であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水性の増加や、半導体装置における耐半田リフロー性の低下を引き起こす恐れが少ない。
【００４５】
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、特に限定されないが、硬化促進剤を用いることが好ましい。
前記硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と、硬化剤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る。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。
【００４６】
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上述したようなエポキシ樹脂、硬化剤当を含んでいるが、これら以外に必要に応じて、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及びその金属塩類若しくは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材をカップリング剤やエポキシ樹脂あるい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挙げられる。
なお、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、ミキサー等を用いて原料を充分に均一に混合したもの、更にその後、熱ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度等を調整したものを用いることができる。
【００４７】
次に、半導体装置について簡単に説明する。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、例えばミキサー等を用いて混合後、加熱ニーダー、熱ロール、押し出し機等を用いて加熱混練し、続いて冷却、粉砕してエポキシ樹脂成形材料とすることができる。
このエポキシ樹脂成形材料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。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例および比較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。なお、配合割合は重量部とする。
【００４９】
（実施例１）
エポキシ樹脂としてアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂（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）［日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４、繰り返し単位ｎ＝２．３］６．２０重量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂［住友化学（株）製、ＥＳＣＮ１９５ＬＢ、軟化点６５℃、エポキシ当量２００、繰り返し単位ｎ＝４．０］１．５０重量部とを用い、硬化剤としてフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３、繰り返し単位ｎ＝１．６］６．１０重量部と、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として２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）０．１０重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．３０重量部と、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン０．２０重量部と、無機充填材として球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）８５．００重量部と、その他添加剤として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重量部およびカーボンブラック０．３０重量部と、をミキサーで混合した後、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、エポキシ樹脂成形材料とした。
【００５０】
（実施例２）
硬化剤としてビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂と、ノボラック型フェノール樹脂［住友ベークライト（株）製、ＰＲ−ＨＦ−３、軟化点８１℃、水酸基当量１０５、繰り返し単位ｎ＝４．１］とを併用し、配合割合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
配合割合は、エポキシ樹脂としてアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂（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）［日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４、繰り返し単位ｎ＝２．３］７．３０重量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂［住友化学（株）製、ＥＳＣＮ１９５ＬＢ、軟化点６５℃、エポキシ当量２００、繰り返し単位ｎ＝４．０］０．９０重量部とを用い、硬化剤としてフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３、繰り返し単位ｎ＝１．６］４．９０重量部、ノボラック型フェノール樹脂［住友ベークライト（株）製、ＰＲ−ＨＦ−３、軟化点８１℃、水酸基当量１０５、繰り返し単位ｎ＝４．１］０．７０重量部と、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として２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）０．１０重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．３０重量部と、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン０．２０重量部と、無機充填材として球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）８５．００重量部と、その他添加剤として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重量部およびカーボンブラック０．３０重量部とした。
【００５１】
（実施例３）
硬化剤としてビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂と、アラルキル構造を有するノボラック型フェノール樹脂［三井化学（株）製、ＸＬＣ−ＬＬ、軟化点７９℃、水酸基当量１６５、繰り返し単位ｎ＝５．０］とを併用し、配合割合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
配合割合は、エポキシ樹脂としてアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂（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）［日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４、繰り返し単位ｎ＝２．３］６．２０重量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂［住友化学（株）製、ＥＳＣＮ１９５ＬＢ、軟化点６５℃、エポキシ当量２００、繰り返し単位ｎ＝４．０］１．６０重量部とを用い、硬化剤としてフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３、繰り返し単位ｎ＝１．６］５．００重量部、アラルキル構造を有するフェノール樹脂［三井化学（株）製、ＸＬＣ−ＬＬ、軟化点７９℃、水酸基当量１６５、繰り返し単位ｎ＝５．０］１．００重量部と、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として２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）０．１０重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．３０重量部と、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン０．２０重量部と、無機充填材として球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）８５．００重量部と、その他添加剤として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重量部およびカーボンブラック０．３０重量部とした。
【００５２】
（実施例４）
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の配合量を多くし、他の配合割合を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂としてアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂（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）［日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４、繰り返し単位ｎ＝２．３］４．３０重量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂［住友化学（株）製、ＥＳＣＮ１９５ＬＢ、軟化点６５℃、エポキシ当量２００、繰り返し単位ｎ＝４．０］０．５５重量部とを用い、硬化剤としてフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３、繰り返し単位ｎ＝１．６］３．７０重量部と、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として２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）０．４０重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．３０重量部と、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン０．１５重量部と、無機充填材として球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）９０．００重量部と、その他添加剤として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重量部およびカーボンブラック０．３０重量部とした。
【００５３】
（実施例５）
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の配合量を少なくし、他の配合割合を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂としてアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂（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）［日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４、繰り返し単位ｎ＝２．３］７．４０重量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂［住友化学（株）製、ＥＳＣＮ１９５ＬＢ、軟化点６５℃、エポキシ当量２００、繰り返し単位ｎ＝４．０］２．４０重量部とを用い、硬化剤としてフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３、繰り返し単位ｎ＝１．６］７．８８重量部と、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として２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）０．０２重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．３０重量部と、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン０．４０重量部と、無機充填材として球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）８１．００重量部と、その他添加剤として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重量部およびカーボンブラック０．３０重量部とした。
【００５４】
（実施例６）
カップリング剤の配合量を少なくし、他の配合割合を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂としてアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂（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）［日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４、繰り返し単位ｎ＝２．３］６．３５重量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂［住友化学（株）製、ＥＳＣＮ１９５ＬＢ、軟化点６５℃、エポキシ当量２００、繰り返し単位ｎ＝４．０］１．５０重量部とを用い、硬化剤としてフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３、繰り返し単位ｎ＝１．６］６．２０重量部と、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として２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）０．１０重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．０５重量部と、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン０．２０重量部と、無機充填材として球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）８５．００重量部と、その他添加剤として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重量部およびカーボンブラック０．３０重量部とした。
【００５５】
（実施例７）
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として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）に変えて、カテコール（試薬）を用いた。
【００５６】
（実施例８）
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として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）に変えて、ピロガロール（試薬）を用いた。
【００５７】
（比較例１）
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の変わりにビフェニル型エポキシ樹脂［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］を用い、他の配合割合を下記のようにした以外は実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂としてアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂（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）［日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４、繰り返し単位ｎ＝２．３］５．００重量部と、ビフェニル型エポキシ樹脂［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］２．５０重量部とを用い、硬化剤としてフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３、繰り返し単位ｎ＝１．６］６．３０重量部と、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として２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）０．１０重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．３０重量部と、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン０．２０重量部と、無機充填材として球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）８５．００重量部と、その他添加剤として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重量部およびカーボンブラック０．３０重量部とした。
【００５８】
（比較例２）
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用いずに、他の配合割合を下記のようにした以外は実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂としてアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂（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）［日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４、繰り返し単位ｎ＝２．３］８．００重量部と、硬化剤としてフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３、繰り返し単位ｎ＝１．６］５．８０重量部と、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として２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬）０．１０重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．３０重量部と、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン０．２０重量部と、無機充填材として球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）８５．００重量部と、その他添加剤として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重量部およびカーボンブラック０．３０重量部とした。
【００５９】
（比較例３）
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を用いずに、他の配合割合を下記のようにした以外は実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂としてアラルキル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂（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）［日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４、繰り返し単位ｎ＝２．３］６．２５重量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂［住友化学（株）製、ＥＳＣＮ１９５ＬＢ、軟化点６５℃、エポキシ当量２００、繰り返し単位ｎ＝４．０］１．５０重量部とを用い、硬化剤としてフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール樹脂［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３、繰り返し単位ｎ＝１．６］６．１５重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．３０重量部と、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン０．２０重量部と、無機充填材として球状溶融シリカ（平均粒径１０．０μｍ）８５．００重量部と、その他添加剤として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重量部およびカーボンブラック０．３０重量部とした。
【００６０】
（比較例４）
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を用いずに、芳香環を構成する２個以上の隣接しない炭素原子に水酸基が結合した化合物を用いた以外は、実施例１と同様にした。
芳香環を構成する２個以上の隣接しない炭素原子に水酸基が結合した化合物として１，６−ジヒドロキシナフタレン（試薬）を用いた。
【００６１】
各実施例および各比較例で得られたエポキシ樹脂成形材料およびこれを用いて得られた樹脂硬化物および半導体装置の特性を以下の方法で評価した。得られた結果を表１に示す。
評価方法
１．スパイラルフロー
低圧トランスファー成形機を用いて、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、硬化時間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。
【００６２】
２．連続成形性
低圧トランスファー自動成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．６ＭＰａ、硬化時間７０秒で、８０ｐＱＦＰ（Ｃｕリードフレーム、パッケージ外寸：１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ厚、パッドサイズ：６．５ｍｍ×６．５ｍｍ、チップサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ）を連続で５００ショットまで成形した。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。
【００６３】
３．難燃性
低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度１７５℃、圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で試験片（１２７ｍｍ×１２．７ｍｍ×３．２ｍｍ）を成形し、後硬化として１７５℃、８時間加熱処理した後、ＵＬ−９４垂直法に準じて難燃性の判定をした。
【００６４】
４．耐半田リフロー性
上記連続成形性の評価において成形したパッケージを、１７５℃、８時間で後硬化し、得られたパッケージを８５℃、相対湿度８５％で１６８時間加湿処理後、２６０℃の半田槽にパッケージを１０秒間浸漬した。顕微鏡でパッケージを観察し、クラック発生率［（クラック発生率）＝（外部クラック発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を算出した。単位は％。評価したパッケージの数は２０個。また、半導体素子とエポキシ樹脂組成物界面の密着状態を超音波探傷装置により観察した。評価したパッケージの数は２０個。耐半田リフロー性判断基準は、クラック発生率が０％で、かつ剥離なし：○、クラックもしくは剥離が発生したものは×とした。
【００６５】
５．金線変形率
トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間９０秒の条件で、３５２ｐＢＧＡ（基板は厚さ０．５６ｍｍのビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板、半導体装置のサイズは３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、半導体素子のサイズ１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ）を成形し、１７５℃、２時間で後硬化した。室温まで冷却後、軟Ｘ線透視装置で観察し、金線の変形率を（流れ量）／（金線長）の比率で評価した。金線変形率の判断基準は、金線変形率が、３％以下：◎、３％超〜５％以下：○、５％超〜：×とした。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
表１から明らかなように、実施例１〜８で得られたエポキシ樹脂成形材料はスパイラルフロー（流動性）および連続成形性に優れていた。
また、実施例１〜８で得られたエポキシ樹脂成形材料を用いて得られた半導体装置は、難燃性、耐半田性に優れ、かつ金線変形率も小さかった。
これらより、実施例１〜８で得られたエポキシ樹脂成形材料および半導体装置は、流動性、成形性に優れ、かつ添加型難燃剤を含まなくても難燃性に優れていることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、流動性、連続成形性、難燃性、耐半田リフロー性に優れた特性も有することから、各種の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。