(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の成分（Ａ）〜（Ｃ）：
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）無機充填材、および
（Ｃ）黒色系着色剤
を含み、半導体素子の封止に用いられる封止用樹脂組成物であって、
前記成分（Ｃ）がアセチレンブラックを含み、
当該封止用樹脂組成物中の前記成分（Ｂ）の含有量が８０質量％以上であり、
当該封止用樹脂組成物が粒子状またはシート状であり、
以下の作製方法で得られる試験片を以下の方法で測定することにより得られる、当該封止用樹脂組成物の硬化物中のＳの含有量が、前記硬化物全体に対して１０ｐｐｍ以下である、封止用樹脂組成物（前記成分（Ｂ）が前記成分（Ａ）よりも比誘電率が高い高誘電率粉末と前記高誘電率粉末以外の無機充填材とを含むものを除く。）。
（試料作製方法）
トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間２分で、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、１７５℃、４時間で後硬化して円板状の試料を得る。
（Ｓの含有量の測定方法）
波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（島津製作所社製、ＸＲＦ−１８００）を用いて、管電圧４０ｋＶ、管電流９５ｍＡの条件にて前記試料中の硫黄濃度を測定する。
【請求項２】
当該封止用樹脂組成物中の前記アセチレンブラックの含有量が、当該封止用樹脂組成物全体に対して０．１０質量％以上１．０質量％以下である、請求項１に記載の封止用樹脂組成物。
【請求項３】
前記アセチレンブラックの２次粒子の平均粒径ｄ５０が、１μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１または２に記載の封止用樹脂組成物。
【請求項４】
当該封止用樹脂組成物がファーネスブラックを含まない、請求項１乃至３いずれか１項に記載の封止用樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか１項に記載の封止用樹脂組成物で半導体素子を封止してなる、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
半導体パッケージの電気特性を向上させるための技術として、特許文献１（特開２００７−１６１９９０号公報）に記載ものがある。同文献には、エポキシ樹脂、硬化剤およびあらかじめ樹脂と電気比抵抗が特定の範囲にある着色剤とを混合した着色剤樹脂混合物を含有する封止用エポキシ樹脂成形材料について記載されている。同文献によれば、かかる封止用エポキシ樹脂成形材料は、流動性、硬化性及び着色性が良好であり、パッド間やワイヤー間距離が狭い電子部品装置に封止用材料として用いた場合でも電気特性に優れる電子部品装置が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６１９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体パッケージにおいて、チップとリードフレームを導通させるために従来はＡｕワイヤを用いてきたが、低コスト化のために近年、Ｃｕワイヤが多く採用されてきている。
Ｃｕワイヤは、Ａｕワイヤと比して、安価であるものの化学的安定性が劣っており、封止材に含まれるハロゲンイオン、ｐＨ、硫黄系不純物により劣化することが考えられている。殊に、半導体パッケージの適用範囲が拡がり、高温環境下での使用も増えてきていることから、高温動作時での硫黄系不純物による高温保管特性（High Temperature Storage Life：ＨＴＳＬ）の悪化がＣｕワイヤを用いる際の課題として挙げられる。
そこで、本発明者らが検討したところ、従来の封止材を用いた場合、Ｃｕワイヤを含む半導体装置に適用される場合にも、得られる半導体装置のＨＴＳＬ特性に優れるとともに、レーザー捺印性に優れる半導体装置を得るという点で、なお改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、
以下の成分（Ａ）〜（Ｃ）：
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）無機充填材、および
（Ｃ）黒色系着色剤
を含み、半導体素子の封止に用いられる封止用樹脂組成物であって、
前記成分（Ｃ）がアセチレンブラックを含み、
当該封止用樹脂組成物中の前記成分（Ｂ）の含有量が８０質量％以上であり、
当該封止用樹脂組成物が粒子状またはシート状であり、
以下の作製方法で得られる試験片を以下の方法で測定することにより得られる、当該封止用樹脂組成物の硬化物中のＳの含有量が、前記硬化物全体に対して１０ｐｐｍ以下である、封止用樹脂組成物（前記成分（Ｂ）が前記成分（Ａ）よりも比誘電率が高い高誘電率粉末と前記高誘電率粉末以外の無機充填材とを含むものを除く。）が提供される。
（試料作製方法）
トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間２分で、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、１７５℃、４時間で後硬化して円板状の試料を得る。
（Ｓの含有量の測定方法）
波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（島津製作所社製、ＸＲＦ−１８００）を用いて、管電圧４０ｋＶ、管電流９５ｍＡの条件にて前記試料中の硫黄濃度を測定する。
【０００６】
また、本発明によれば、前記本発明における封止用樹脂組成物で半導体素子を封止してなる、半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、Ｃｕワイヤを含む半導体装置に適用される場合にも、得られる半導体装置のＨＴＳＬ特性に優れるとともに、レーザー捺印性に優れる半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【０００９】
【図１】本実施形態における半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは必ずしも一致していない。また、数値範囲の「Ａ〜Ｂ」は断りがなければ、「Ａ以上Ｂ以下」を表す。
【００１１】
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、以下の成分（Ａ）〜（Ｃ）を含む。
（Ａ）エポキシ樹脂
（Ｂ）無機充填材、および
（Ｃ）黒色系着色剤
そして、以下の作製方法で得られる試験片を以下の方法で測定することにより得られる、封止用樹脂組成物の硬化物中のＳ（硫黄）の含有量が、硬化物全体に対して１０ｐｐｍ以下である。
（試料作製方法）
トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間２分で、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、１７５℃、４時間で後硬化して円板状の試料を得る。
（Ｓの含有量の測定方法）
波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（島津製作所社製、ＸＲＦ−１８００）を用いて、管電圧４０ｋＶ、管電流９５ｍＡの条件にて上記試料中の硫黄濃度を測定する。
【００１２】
本実施形態においては、封止用樹脂組成物中に成分（Ａ）〜（Ｃ）を組み合わせて用いるとともに、封止用樹脂組成物の硬化物中のＳの含有量を上述した特定の範囲とする。かかる封止用樹脂組成物を用いることにより、Ｃｕワイヤを含む半導体装置に適用される場合にも、ＨＴＳＬ特性およびレーザー捺印性に優れる半導体装置を得ることができる。
【００１３】
以下、本実施形態における封止用樹脂組成物および半導体装置についてさらに詳細に説明する。
【００１４】
封止用樹脂組成物は、たとえば粒子状またはシート状である。
粒子状の封止用樹脂組成物として、具体的には、タブレット状または粉粒体のものが挙げられる。このうち、封止用樹脂組成物がタブレット状である場合、たとえば、トランスファー成形法を用いて封止用樹脂組成物を成形することができる。また、封止用樹脂組成物が粉粒体である場合には、たとえば、圧縮成形法を用いて封止用樹脂組成物を成形することができる。ここで、封止用樹脂組成物が粉粒体であるとは、粉末状または顆粒状のいずれかである場合を指す。
基材は、たとえば、インターポーザ等の配線基板、またはリードフレームである。また、半導体素子は、ワイヤボンディングまたはフリップチップ接続等により、基材に電気的に接続される。
【００１５】
封止用樹脂組成物を用いた封止成形により半導体素子を封止して得られる半導体装置としては、限定されないが、たとえば、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded Package）、ＬＦ−ＢＧＡ（Lead Flame BGA）等が挙げられる。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、近年これらのパッケージの成形に多く適用されるＭＡＰ（Mold Array Package）成形により形成される構造体にも適用できる。この場合、基材上に搭載される複数の半導体素子を、封止用樹脂組成物を用いて一括して封止することによりパッケージが得られる。
【００１６】
また、上記半導体素子としては、たとえば、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が、これらに限定されない。なお、本実施形態において、封止用樹脂組成物の封止対象となる半導体素子は、受光素子および発光素子（発光ダイオード等）等の光半導体素子を除く、いわゆる、光の入出を伴わない素子をいう。
【００１７】
本実施形態において、封止用樹脂組成物の硬化物中のＳの含有量は、Ｃｕワイヤとともに用いられる場合にもＨＴＳＬ特性およびレーザー捺印性に優れる半導体装置を得る観点から、上記硬化物全体に対して１０ｐｐｍ以下であり、好ましくは９ｐｐｍ以下、より好ましくは８．５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは７．５ｐｐｍである。
上記硬化物中のＳの含有量の下限値は０ｐｐｍ以上であるが、たとえば検出限界値以上であってもよく、具体的には１ｐｐｍ以上であってもよい。
【００１８】
本実施形態において、封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）は、硬化物の耐熱性を向上させる観点から、好ましくは１１０℃以上であり、より好ましくは１１５℃以上、さらに好ましくは１２５℃以上、さらにまた好ましくは１３５℃以上である。
また、硬化物のガラス転移温度の上限に制限はないが、硬化物の靭性を向上させる観点から、好ましくは２３０℃以下であり、より好ましくは２００℃以下、さらに好ましくは１８０℃以下である。
ここで、硬化物のガラス転移温度は、熱機械分析（Thermal Mechanical Analysis：ＴＭＡ）装置（セイコーインスツル社製、ＴＭＡ１００）を用いて測定温度範囲０℃〜３２０℃、昇温速度５℃／分の条件で測定される。ガラス転移温度のさらに具体的な測定方法は、実施例の項で後述する。
【００１９】
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、上記成分（Ａ）〜（Ｃ）を含む。以下、封止用樹脂組成物の構成成分について説明する。
【００２０】
（成分（Ａ）：エポキシ樹脂）
本実施形態において、成分（Ａ）のエポキシ樹脂としては、たとえば、ビフェニル型エポキシ樹脂；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、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；スチルベン型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の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、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂；フェニレン骨格およびビフェニレン骨格からなる群から選択される１または２の骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格およびビフェニレン骨格からなる群から選択される１または２の骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等の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の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂が挙げられ、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。
半導体装置のＨＴＳＬ特性およびレーザー捺印性のバランスを向上させる観点から、エポキシ樹脂は、好ましくはフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂およびビフェニル型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種または２種以上である。
【００２１】
封止用樹脂組成物中の成分（Ａ）の含有量は、成形時に好適な流動性を得て充填性や成形性の向上を図る観点から、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは２質量％以上であり、より好ましくは３質量％以上、さらに好ましくは４質量％以上である。
また、封止用樹脂組成物を用いて形成される封止材を備える半導体装置のＨＴＳＬ特性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の成分（Ａ）の含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは４０質量％以下であり、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下、さらにより好ましくは１０質量％以下である。
【００２２】
（成分（Ｂ）：無機充填材）
本実施形態において、成分（Ｂ）の無機充填材としては、一般的に半導体封止用樹脂組成物に使用されているものを用いることができる。無機充填材の具体例として、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ；アルミナ；タルク；酸化チタン；窒化珪素；窒化アルミニウムが挙げられる。これらの無機充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、汎用性に優れている観点から、シリカを用いることが好ましく、溶融シリカを用いることがより好ましい。また、シリカの形状は好ましくは球状である。
【００２３】
封止用樹脂組成物中の成分（Ｂ）の含有量は、封止用樹脂組成物を用いて形成される封止材の低吸湿性および低熱膨張性を向上させ、得られる半導体装置の耐湿信頼性や耐リフロー性をより効果的に向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは５０質量％以上であり、より好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上である。
また、封止用樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の成分（Ｂ）の含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは９５質量％以下であり、より好ましくは９３質量％以下、さらに好ましくは９０質量％以下である。
【００２４】
（成分（Ｃ）：黒色系着色剤）
成分（Ｃ）の黒色系着色剤の具体例として、アセチレンブラック、黒色酸化チタン（チタンブラック）等が挙げられる。
ここで、黒色酸化チタンは、ＴｉnＯ(2n-1)（ｎは正の整数）として存在する。本実施形態において用いられる黒色酸化チタンＴｉnＯ(2n-1)としては、ｎが４以上６以下であるものを用いることが好ましい。ｎを４以上とすることにより、封止用樹脂組成物中での黒色酸化チタンの分散性を向上させることができる。一方、ｎを６以下とすることにより、ＹＡＧレーザー等のレーザーの捺印性を向上させることができる。ここでは、黒色酸化チタンとしてＴｉ4Ｏ7、Ｔｉ5Ｏ9、およびＴｉ6Ｏ11のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。より好ましくは、黒色酸化チタンはＴｉ4Ｏ7である。
【００２５】
成分（Ｃ）は、Ｃｕワイヤとともに用いられる場合にも、ＨＴＳＬ特性に優れる半導体装置を得る観点から、好ましくはアセチレンブラックを含み、より好ましくはアセチレンブラックからなる。
同様の観点から、封止用樹脂組成物は、成分（Ｃ）中に不可避的に含まれる原料由来の硫黄の含有量を低減させてＣｕワイヤを含む半導体装置のＨＴＳＬ特性をさらに高める観点から、好ましくはファーネスブラックを実質的に含まず、より好ましくはアセチレンブラックを含むとともにファーネスブラックを実質的に含まない。
ここで、封止用樹脂組成物がファーネスブラックを実質的に含まないとは、封止用樹脂組成物に意図的にファーネスブラックが配合されないことをいう。
【００２６】
封止用樹脂組成物中のアセチレンブラックの含有量は、好ましい封止材の外観を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは０．１０質量％以上であり、より好ましくは０．２０質量％以上である。また、半導体装置の絶縁信頼性を高める観点から、封止用樹脂組成物中のアセチレンブラックの含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは１．０質量％以下であり、より好ましくは０．８質量％以下、さらに好ましくは０．６質量％以下である。
【００２７】
封止用樹脂組成物中の成分（Ｃ）の含有量は、好ましい封止材の外観を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは０．１０質量％以上であり、より好ましくは０．２０質量％以上である。また、半導体装置の絶縁信頼性を高める観点から、封止用樹脂組成物中の成分（Ｃ）の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは１．０質量％以下であり、より好ましくは０．８質量％以下、さらに好ましくは０．６質量％以下である。
【００２８】
また、アセチレンブラックの２次粒子の平均粒径ｄ５０は、レーザー捺印性を向上させる観点から、好ましくは１μｍ以上であり、より好ましくは３μｍ以上である。
また、レーザー捺印性を向上させる観点から、アセチレンブラックの２次粒子の平均粒径ｄ５０は、好ましくは２０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下である。
ここで、アセチレンブラックの２次粒子の平均粒径ｄ５０は、レーザー回折法により測定される。
【００２９】
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂および無機充填材以外の成分を含んでもよい。
たとえば、封止用樹脂組成物は、硬化剤をさらに含んでもよい。
【００３０】
（硬化剤）
硬化剤は、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の３タイプに大別することができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００３１】
重付加型の硬化剤としては、たと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、ポリビニルフェノールなどのフェノール樹脂硬化剤；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。
【００３２】
触媒型の硬化剤としては、たと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。
【００３３】
縮合型の硬化剤としては、たとえばフェノール樹脂；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。
【００３４】
これらの中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、および保存安定性等についてのバランスを向上させる観点から、フェノール樹脂硬化剤が好ましい。フェノール樹脂硬化剤としては、一分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量、分子構造は限定されない。
【００３５】
硬化剤に用いられるフェノール樹脂硬化剤としては、たとえばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック等のノボラック型フェノール樹脂；ポリビニルフェノール；フェノール・ヒドロキシベンズアルデヒド樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂；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等の変性フェノール樹脂；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樹脂、フェニレン及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物等が挙げられ、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。これらの中でも、Ｃｕワイヤを含む半導体装置に適用される場合に、ＨＴＳＬ特性およびレーザー捺印性に優れる半導体装置を得る観点から、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂およびフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂からなる群から選択される１種または２種以上を用いることがより好ましい。
【００３６】
また、本実施形態において、成分（Ａ）とフェノール樹脂硬化剤との組み合わせとして、好ましくは、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂／ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂の組み合わせ、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂／ノボラック型フェノール樹脂の組み合わせ、および、ビフェニル型エポキシ樹脂／フェノールアラルキル樹脂の組み合わせが挙げられる。
【００３７】
本実施形態において、封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、成形時において、優れた流動性を実現し、充填性や成形性の向上を図る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは１質量％以上であり、より好ましくは２質量％以上、さらに好ましくは３質量％以上である。
また、封止用樹脂組成物の硬化物を封止材とする半導体装置について、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは２５質量％以下であり、より好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。
【００３８】
また、封止用樹脂組成物には、上述した成分以外の成分を含んでもよく、たとえば硬化促進剤、カップリング剤、離型剤、イオン捕捉剤、低応力成分、難燃剤、および酸化防止剤等の各種添加剤のうち１種以上を適宜配合することができる。
【００３９】
硬化促進剤は、たとえば、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや３級アミン、上記アミジンやアミンの４級塩等の窒素原子含有化合物から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。同様の観点から、硬化促進剤は、より好ましくはトリフェニルホスフィンを含む。
封止用樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、封止用樹脂組成物の硬化特性を高める観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
【００４０】
カップリング剤は、たとえば、エポキシシラン、メルカプトシラン、フェニルアミノシラン等のアミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、メタクリルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。これらの中でも、本発明の効果をより効果的に発現するものとして、エポキシシランまたはアミノシランを含むことがより好ましく、２級アミノシランを含むことが流動性等の観点からさらに好ましい。２級アミノシランの具体例として、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
封止用樹脂組成物中のカップリング剤の含有量は、封止用樹脂組成物の成形時に好ましい流動性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
【００４１】
離型剤は、たとえばカルナバワックス等の天然ワックス；酸化ポリエチレンワックス、モンタン酸エステルワックス等の合成ワックス；ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸およびその金属塩類；ならびにパラフィンから選択される１種類または２種類以上を含むことができる。
封止用樹脂組成物中の離型剤の含有量は、硬化物の好ましい離型特性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
【００４２】
イオン捕捉剤は、たとえば、ハイドロタルサイトを含む。
封止用樹脂組成物中のイオン捕捉剤の含有量は、半導体装置の信頼性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０３質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
【００４３】
低応力成分としては、たとえば、シリコーンオイル、シリコーンゴム、カルボキシル基末端ブタジエンアクリロニトリルゴムが挙げられる。
封止用樹脂組成物中の低応力成分の含有量は、半導体装置の接続信頼性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０２質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
【００４４】
難燃剤は、たとえば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼンから選択される１種または２種以上を含むことができる。
【００４５】
酸化防止剤は、たとえば、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物およびチオエーテル系化合物から選択される１種または２種以上を含む。
【００４６】
（封止用樹脂組成物の製造方法）
次に、封止用樹脂組成物の製造方法を説明する。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、たとえば、上述した各成分を、公知の手段で混合し、さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却した後に粉砕する方法により得ることができる。また、必要に応じて、上記方法における粉砕後にタブレット状に打錠成型して粒子状封止用樹脂組成物を得てもよい。また、上記方法における粉砕後にたとえば真空ラミネート成形または圧縮成形によりシート状封止用樹脂組成物を得てもよい。また得られた封止用樹脂組成物について、適宜分散度や流動性等を調整してもよい。
そして、本実施形態においては、封止用樹脂組成物に含まれる成分および配合を調整することにより、硬化物中のＳの含有量が上述した特定の範囲にある封止用樹脂組成物を得ることができる。
【００４７】
本実施形態において得られる封止用樹脂組成物は、成分（Ａ）〜（Ｃ）を含むとともに、硬化物中のＳの含有量が特定の範囲にあるため、これを用いることにより、Ｃｕワイヤと組み合わせて用いられる場合にも、ＨＴＳＬ特性に優れるとともに、レーザー捺印性に優れる半導体装置を得ることができる。
【００４８】
（半導体装置）
本実施形態における半導体装置は、上述した本実施形態における封止用樹脂組成物で半導体素子を封止してなる。
図１は本実施形態に係る半導体装置１００の一例を示す断面図である。ここで、基材３０は、たとえば、リードフレームである。
本実施形態の半導体装置１００は、半導体素子２０と、半導体素子２０に接続されるボンディングワイヤ４０と、封止部材５０と、を備えるものであり、当該封止部材５０は、上述の封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。
より具体的には、半導体素子２０は、基材３０上にダイアタッチ材１０を介して固定されており、半導体装置１００は、半導体素子２０上に設けられた電極パッド２２からボンディングワイヤ４０を介して接続されるアウターリード３４を有する。ボンディングワイヤ４０は用いられる半導体素子２０に応じて設定することができるが、たとえばＣｕワイヤを用いることができる。
なお、半導体素子２０は、基材３０が備えるダイパッド３２の上にダイアタッチ材１０を介して固定されてもよい。
【００４９】
本実施形態において、封止部材５０は、上述の封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。このため、半導体装置１００において、ボンディングワイヤ４０がＣｕを含む材料により構成されている場合にも、優れたＨＴＳＬ特性を得ることができるとともに、半導体装置１００はＹＡＧレーザー等のレーザーの捺印性に優れる。封止部材５０は、たとえば、封止用樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて封止成形することにより形成される。
【００５０】
また、封止部材５０の上面には、たとえば、ＹＡＧレーザー等のレーザーによりマークが捺印される。このマークは、たとえば、直線または曲線からなる文字、数字、または記号の少なくとも１種類以上により構成される。また、上記マークは、たとえば、半導体パッケージの製品名、製品番号、ロット番号、またはメーカー名等を示すものである。また、上記マークは、たとえば、ＹＶＯ4レーザー、炭酸レーザー等により捺印されてもよい。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【００５２】
以下、本実施形態を、実施例・比較例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。【００５３】
（実施例１〜５、比較例１〜４）
（封止用樹脂組成物の調製）
各実施例、および各比較例のそれぞれについて、以下のように封止用樹脂組成物を調製した。
まず、表１に示す各成分をミキサーにより混合した。次いで、得られた混合物を、ロール混練した後、冷却、粉砕して粉粒体である封止用樹脂組成物を得た。【００５４】
表１中の各成分の詳細は下記のとおりである。また、表１中に示す各成分の配合割合は、樹脂組成物全体に対する配合割合（質量部）を示している。
（原料）
充填材１：溶融球状シリカ（デンカ社製、ＦＢ−９５０ＦＣ、平均粒径ｄ５０＝２２μｍ）
充填材２：合成球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＯ−Ｅ２、平均粒径ｄ５０＝０．５μｍ）
着色剤１：カーボンブラック（三菱化学社製、ＭＡ−６００）
着色剤２：カーボンブラック（三菱化学社製、カーボン＃５）
着色剤３：黒色酸化チタン（Ｔｉ４Ｏ７、体積抵抗率＝７．３×１０4Ω・ｃｍ）
着色剤４：アセチレンブラック（デンカ社製、Ｌｉ−１００、２次粒子の平均粒径ｄ５０＝８μｍ）
着色剤５：アセチレンブラック（デンカ社製、Ｌｉ−４００、２次粒子の平均粒径ｄ５０＝５μｍ）
カップリング剤：Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製、ＣＦ−４０８３）
エポキシ樹脂１：フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ−３０００）
エポキシ樹脂２：ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製、ＹＤＣＮ−８００−７０）
エポキシ樹脂３：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＸ４０００ＨＫ）
硬化剤１：ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂（日本化薬社製、ＧＰＨ−６５）
硬化剤２：ノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト社製、ＰＲ−ＨＦ−３）
硬化剤３：フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（三井化学社製、ＸＬＣ−４Ｌ）
硬化促進剤：トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）
離型剤１：カルナバワックス（日興リカ社製、ニッコウカルナバ）
離型剤２：酸化ポリエチレンワックス（クラリアントケミカルズ社製、リコワックスＰＥＤ５２２）
イオン捕捉剤：ハイドロタルサイト（協和化学工業社製、ＤＨＴ−４Ｈ）
低応力剤１：ポリアルキレンエーテル基、メチル基等を有するシリコーンオイル（東レ・ダウコーニング社製、ＦＺ−３７３０）
低応力剤２：カルボキシル基末端ブタジエンアクリロニトリルゴム（宇部興産社製、ＣＴＢＮ１００８ＳＰ）【００５５】
（評価）
各例で得られた封止用樹脂組成物またはその硬化物について、以下の評価をおこなった。評価結果を表１にあわせて示す。【００５６】
（Ｓ量：蛍光Ｘ線概算（ｐｐｍ））
各例で得られた封止用樹脂組成物について、トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間２分で、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、１７５℃、４時間で後硬化して円板状の試料を得た。
波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（島津製作所社製、ＸＲＦ−１８００）を用いて、試料の表面をＸ線（管電圧４０ｋＶ、管電流９５ｍＡの条件）で走査し、蛍光Ｘ線強度を測定した。また、Ｓ量（１〜５０ｐｐｍ）が既知の標準試料から作成したＳ量と蛍光Ｘ線強度の検量線を用いて試料中の硫黄濃度を算出した。【００５７】
（Ｔｇ（℃））
ガラス転移温度：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）をインサート成形に転用して、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間２分の条件で、固定用樹脂組成物を注入成形し、４ｍｍ×４ｍｍ×１５ｍｍの試験片を得た。得られた試験片を、１７５℃、４時間で後硬化した後、熱機械分析装置（セイコー電子工業社製、ＴＭＡ１００）を用いて、測定温度範囲０℃から３２０℃までの温度域において昇温速度５℃／分で測定した時のチャートより、ガラス転移温度以下の領域での線膨張係数（α１）とゴム状相当領域の線膨張係数（α２）とを決定する。このとき、α１及びα２の延長線の交点をガラス転移温度（単位は℃）とした。【００５８】
（捺印性）
トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間２分で、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、１７５℃、４時間で後硬化して円板状の試料を得た。日本電気社製のマスクタイプのＹＡＧレーザー捺印機（印加電圧２．４ｋＶ、パルス幅１２０μｓで１５Ａ、３０ｋＨｚ、３００ｍｍ／ｓｅｃの条件）を用いて、円板上に捺印した。
評価基準を以下に示す。
ＯＫ：比較例１と同等以上の視認性
ＮＧ：比較例１に比べ、視認性が劣る【００５９】
（色味）
各例において捺印性の評価に用いた試料の色味を、１名の評価者が目視にて評価した。
評価基準を以下に示す。
ＯＫ：比較例１に比べ、同等の黒色の色味を有する
△：比較例１に比べ、色味が他の色に近い
ＮＧ：比較例１に比べ、黒色が薄く、さらに他の色に近い
上記「ＯＫ」および「△」のものを合格とした。【００６０】
（ＨＴＳＬ：２００℃、１５００ｈ）
［半導体装置の作製］
実施例１〜５、比較例１〜４のそれぞれについて、次のように半導体装置を作製した。
まず、アルミニウム製電極パッドを備えるＴＥＧ（Test Element Group）チップ（３．５ｍｍ×３．５ｍｍ）を、表面がＡｇによりめっきされたリードフレームのダイパッド部上に搭載した。次いで、ＴＥＧチップの電極パッド（以下、単に「電極パッド」ともよぶ。）と、リードフレームのアウターリード部と、をＣｕ９９．９％の金属材料により構成されるボンディングワイヤを用いて、ワイヤピッチ１２０μｍでワイヤボンディングした。これにより得られた構造体を、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力１０．０ＭＰａ、硬化時間２分の条件で封止用樹脂組成物を用いて封止成形し、半導体パッケージを作製した。その後、得られた半導体パッケージを１７５℃、４時間の条件で後硬化し、半導体装置を得た。【００６１】
［高温保管特性］
得られた半導体装置について、以下の方法によるＨＴＳＬ（高温保管試験）を行った。各半導体装置を、温度２００℃、１５００時間の条件下に保管した。保管後の半導体装置について、ワイヤと電極パッドとの間における電気抵抗値を測定した。各半導体装置の平均値が初期の抵抗値の平均値に対し１１０％未満の電気抵抗値を示すものをＯＫ、１１０％以上電気抵抗値を示すものをＮＧとした。【００６２】
【表１】
0006628010.tif 000002
【００６３】
この出願は、２０１７年１０月１６日に出願された日本出願特願２０１７−２００１１０号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
以下、参考形態の例を付記する。
１．以下の成分（Ａ）〜（Ｃ）：
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）無機充填材、および
（Ｃ）黒色系着色剤
を含む、封止用樹脂組成物であって、
以下の作製方法で得られる試験片を以下の方法で測定することにより得られる、当該封止用樹脂組成物の硬化物中のＳの含有量が、前記硬化物全体に対して１０ｐｐｍ以下である、封止用樹脂組成物。
（試料作製方法）
トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間２分で、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、１７５℃、４時間で後硬化して円板状の試料を得る。
（Ｓの含有量の測定方法）
波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（島津製作所社製、ＸＲＦ−１８００）を用いて、管電圧４０ｋＶ、管電流９５ｍＡの条件にて前記試料中の硫黄濃度を測定する。
２．前記成分（Ｃ）がアセチレンブラックを含む、１．に記載の封止用樹脂組成物。
３．当該封止用樹脂組成物中の前記アセチレンブラックの含有量が、当該封止用樹脂組成物全体に対して０．１０質量％以上１．０質量％以下である、２．に記載の封止用樹脂組成物。
４．前記アセチレンブラックの２次粒子の平均粒径ｄ５０が、１μｍ以上２０μｍ以下である、２．または３．に記載の封止用樹脂組成物。
５．当該封止用樹脂組成物がファーネスブラックを実質的に含まない、１．乃至４．いずれか１項に記載の封止用樹脂組成物。
６．１．乃至５．いずれか１項に記載の封止用樹脂組成物で半導体素子を封止してなる、半導体装置。
【図１】
0006628010.tif 000003