(57)【要約】【課題】成形性状を損なうことなく、耐湿信頼性を高く得ることができるハロゲンフリー及びアンチモンフリーの半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、難燃剤を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。エポキシ樹脂として、下記の式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を用いる。難燃剤として、下記の式（２）で示される有機リン化合物を用いる。式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂によって、耐湿信頼性を高く得ることができる。また、式（２）で示される有機リン化合物によって、ハロゲン化合物やアンチモン化合物を用いなくても、成形性状を損なうことなく難燃性を高く得ることができる。【化１】2004231703.tif 000008【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、難燃剤を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂として、下記の式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を用いると共に、難燃剤として、下記の式（２）で示される有機リン化合物を用いて成る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】
2004231703.tif 000006
【請求項２】
式（２）で示される有機リン化合物の含有量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１０質量％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】
無機充填材の含有量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して７０〜９２質量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
硬化剤として、下記の式（３）で示されるナフトール樹脂を用いて成ることを特徴とする請求項１乃至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。
【化２】
2004231703.tif 000007
【請求項５】
硬化促進剤として、有機リン系硬化促進剤を用いて成ることを特徴とする請求項１乃至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】
請求項１乃至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を用いて半導体素子を封止成形して成ることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を封止するために用いられるエポキシ樹脂組成物及びこの半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エポキシ樹脂は、接着性や電気的性質に優れているため、これを配合する組成物は、現在、半導体装置の製造において半導体素子を機械的、電気的に保護するための封止材として主流となっている。封止材としてのエポキシ樹脂組成物は、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、フェノールノボラック樹脂等の硬化剤、無機充填材及び硬化促進剤を主成分とし、これに難燃剤を配合して調製されている。そしてこの難燃剤として、従来からハロゲン含有エポキシ樹脂等のハロゲン化合物や三酸化アンチモン等のアンチモン化合物が主として用いられているが（例えば、特許文献１−３参照。）、ハロゲン化合物を用いた場合には半導体装置の燃焼時にダイオキシンを発生するおそれがあり、またアンチモン化合物を用いた場合には半導体装置の廃棄後に水質汚濁等の環境問題が発生するおそれがある。従って、ハロゲン化合物やアンチモン化合物を配合していない、いわゆるハロゲンフリーやアンチモンフリーのエポキシ樹脂組成物のニーズが高まっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２２７６５６号公報（段落番号［００２２］等）
【特許文献２】
特開平１１−６０９１１号公報（段落番号［００２３］等）
【特許文献３】
特開平１１−６０９１４号公報（段落番号［００２５］等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハロゲンフリーやアンチモンフリーのエポキシ樹脂組成物においてＵＬ−９４Ｖ−０を達成するには無機充填材の量を増加させる手法や金属水酸化物を多量に添加するなどの手法が必要であり、成形性状が損なわれたり、耐湿信頼性が低下したりするという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、成形性状を損なうことなく、耐湿信頼性を高く得ることができるハロゲンフリー及びアンチモンフリーの半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、難燃剤を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂として、下記の式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を用いると共に、難燃剤として、下記の式（２）で示される有機リン化合物を用いて成ることを特徴とするものである。
【０００７】
【化３】
2004231703.tif 000002
【０００８】
また請求項２の発明は、請求項１において、式（２）で示される有機リン化合物の含有量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１０質量％であることを特徴とするものである。
【０００９】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、無機充填材の含有量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して７０〜９２質量％であることを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、硬化剤として、下記の式（３）で示されるナフトール樹脂を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
【化４】
2004231703.tif 000003
【００１２】
また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、硬化促進剤として、有機リン系硬化促進剤を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項６に係る半導体装置は、請求項１乃至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を用いて半導体素子を封止成形して成ることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
本発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、必須成分としてエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材及び難燃剤を配合して得られるものである。
【００１６】
エポキシ樹脂としては、式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を用いるものである。このエポキシ樹脂を用いることによって、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の耐湿信頼性を高く得ることができるものである。またエポキシ樹脂としては、式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂のほか、その他のエポキシ樹脂を併用することができる。その他のエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂等を用いることができる。なお、式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂の含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して２〜１５質量％であることが好ましく、３〜１１質量％であることがより好ましい。
【００１７】
硬化剤としては、特に限定されるものではないが、式（３）で示されるナフトール樹脂を用いることが好ましい。この硬化剤を用いることによって、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の耐湿信頼性をさらに高く得ることができるものである。また硬化剤としては、式（３）で示されるナフトール樹脂のほか、その他の硬化剤を併用することができる。その他の硬化剤としては、１分子中に２個以上の水酸基を有するものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、フェノールアラルキル樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、テルペル系骨格を有する硬化剤、ジシクロ骨格を有する硬化剤、あるいは各種多価フェノール化合物を用いることができる。なお、エポキシ樹脂と硬化剤のモル比は０．８〜１．３であることが好ましい。このモル比が０．８未満であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の取扱い性が悪化するおそれがあり、逆に１．３を超えると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化が不十分となったり、硬化物の耐湿信頼性が低下したりするおそれがある。
【００１８】
無機充填材としては、特に限定されるものではないが、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素等を用いることができる。中でも溶融シリカ、結晶シリカを用いるのが好ましい。また無機充填材の含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して７０〜９２質量％であることが好ましく、８０〜９０質量％であることがより好ましい。無機充填材の含有量が７０質量％未満であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の耐湿信頼性が低下するおそれがあり、逆に無機充填材の含有量が９２質量％を超えると、半導体封止用エポキシ樹脂の成形性が低下するおそれがある。
【００１９】
難燃剤としては、式（２）で示される有機リン化合物を用いるものである。この難燃剤を用いることによって、ハロゲン化合物やアンチモン化合物を用いなくても、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の難燃性（耐炎性）を高く得ることができるものである。また、このようにして半導体封止用エポキシ樹脂組成物をハロゲンフリー及びアンチモンフリーとすることによって、ハロゲン化合物やアンチモン化合物が原因となる環境問題を未然に防止することができるものである。また、式（２）で示される有機リン化合物を用いると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形性状を損なわない上に、式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂による耐湿信頼性向上の効果をも損なわないものである。
【００２０】
式（２）で示される有機リン化合物の含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１０質量％であることが好ましい。この含有量であると、難燃性をさらに高く得ることができるものである。式（２）で示される有機リン化合物の含有量が０．１質量％未満であると、十分な難燃性を得ることができないおそれがあり、逆に式（２）で示される有機リン化合物の含有量が１０質量％を超えると、耐湿信頼性が低下するおそれがある。
【００２１】
硬化促進剤としては、特に限定されるものではないが、有機リン系硬化促進剤を用いることが好ましい。この硬化促進剤を用いることによって、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の難燃性をさらに高く得ることができるものである。有機リン系硬化促進剤の具体例としては、トリフェニルホスフィン等を挙げることができる。また硬化促進剤としては、有機リン系硬化促進剤のほか、その他の硬化促進剤を併用することができる。その他の硬化促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７等の第三級アミン類、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類等を用いることができる。なお、硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して０．２〜５質量部であることが好ましく、１〜３質量部であることがより好ましい。
【００２２】
半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、上記の必須成分のほか、任意成分としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラック等の顔料、天然カルナバ等のワックスを配合することができる。
【００２３】
そして、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、難燃剤、必要に応じてその他の成分を配合し、これをミキサーやブレンダー等で均一に混合した後、さらにニーダーやロール等で加熱混練することによって、本発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物を調製することができる。なお、上記のように混練した後、必要に応じて冷却固化し、これを粉砕することによって粉状等にしてもよい。
【００２４】
次に、上記のようにして調製した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成形することによって、半導体装置を製造することができる。例えば、ＩＣ等の半導体素子を搭載したリードフレームをトランスファー成形用金型にセットし、トランスファー成形を行うことによって、半導体素子を半導体封止用エポキシ樹脂組成物による成形品に封止した半導体装置を製造することができるものである。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２６】
エポキシ樹脂として、式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂である大日本インキ化学工業株式会社製「ＥＰＩＣＬＯＮ  ＨＰ７２００」、ビフェニル型エポキシ樹脂であるジャパンエポキシレジン株式会社製「ＹＸ４０００Ｈ」及びｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂である住友化学工業株式会社製「ＥＳＣＮ  １９５ＸＬ−３」を用いた。
【００２７】
また硬化剤として、式（３）で示されるナフトール樹脂である新日鐵化学株式会社製「ＳＮ１８０」及びフェノールノボラック樹脂である群栄化学工業株式会社製「ＰＳＭ６２００」を用いた。
【００２８】
また硬化促進剤として、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７であるサンアボット株式会社製「ＤＢＵ」を用い、特に有機リン系硬化促進剤として、トリフェニルホスフィンである北興化学工業株式会社製「ＴＰＰ」を用いた。
【００２９】
また無機充填材として、溶融シリカである電気化学工業株式会社製「ＦＢ６０」をγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（カップリング剤）である東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製「ＳＨ６０４０」で表面処理したものを用いた。無機充填材とカップリング剤の質量比は１６７：１とした。
【００３０】
また難燃剤として、式（２）で示される有機リン化合物である北興化学工業株式会社製「ＰＰＱ」、ブロム化エポキシ樹脂である住友化学工業株式会社製「ＥＳＢ４００Ｔ」、三酸化アンチモンを用いた。
【００３１】
さらに顔料としてカーボンブラックを、ワックスとして天然カルナバを用いた。
【００３２】
そして、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材及び難燃剤その他の成分を表１及び表２に示す配合量で配合し、これをミキサーで均一に混合した後、さらにニーダーで加熱混練することによって、実施例１〜１１及び比較例１〜３の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を調製した。このようにして得た半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて以下のような試験を行った。
【００３３】
１．耐炎性試験
耐炎性試験として、ＵＬ規格に基づく方法（ＵＬ−９４）のうち、垂直燃焼試験（９４Ｖ−０，９４Ｖ−１）を行った。まず上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、長さ１２７ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの試験片を成形した。そして、この試験片に炎を１０秒間あててから遠ざけ、その時点からの有炎時間（ｔ１）を測定した。次に、炎が消えたら再び炎を１０秒間あてて遠ざけ、同様に有炎時間（ｔ２）を測定した。その後、炎が消えてからの無炎燃焼時間（ｔ３）を測定した。結果を表１及び表２に示す。
【００３４】
▲１▼第一回接炎後のフレーミング（有炎燃焼）時間ｔ１（秒）
▲２▼第二回接炎後のフレーミング（有炎燃焼）時間ｔ２（秒）
▲３▼第三回接炎後のグローイング（無炎燃焼）時間ｔ３（秒）
２．耐湿信頼性（ＰＣＴ）
まず上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、各実施例及び比較例ごとに１８ＳＯＰを１０個成形した。次に、これらの１８ＳＯＰを８５℃／８５％ＲＨ／７２時間の条件下に放置して吸湿させた後、ＩＲ処理を行った。そして、これらの１８ＳＯＰをさらに０．２０ＭＰａ（２ａｔｍ）／１２１℃／１００％ＲＨの条件下に放置した。放置してから１００時間後及び３００時間後において１８ＳＯＰを観察し、アルミ配線が断線したものの個数を計数した。結果を表１及び表２に示す。
【００３５】
【表１】
2004231703.tif 000004
【００３６】
【表２】
2004231703.tif 000005
【００３７】
表１及び表２にみられるように、実施例１〜１１及び比較例１〜３のものはいずれも難燃性に優れているが、実施例１〜１１のものの方が比較例１〜３のものよりも耐湿信頼性に優れていることが確認される。なお、比較例１及び２のものはハロゲン化合物（ブロム化エポキシ樹脂）及びアンチモン化合物（三酸化アンチモン）を配合しているので、環境問題を解決することはできないものである。
【００３８】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、難燃剤を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂として、式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を用いると共に、難燃剤として、式（２）で示される有機リン化合物を用いるので、式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂によって、耐湿信頼性を高く得ることができるものであり、また、式（２）で示される有機リン化合物によって、環境問題の原因となるハロゲン化合物やアンチモン化合物を用いなくても、成形性状を損なうことなく難燃性を高く得ることができるものである。
【００３９】
また請求項２の発明は、式（２）で示される有機リン化合物の含有量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１０質量％であるので、難燃性をさらに高く得ることができるものである。
【００４０】
また請求項３の発明は、無機充填材の含有量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して７０〜９２質量％であるので、耐湿信頼性の低下及び成形性の低下を防止することができるものである。
【００４１】
また請求項４の発明は、硬化剤として、式（３）で示されるナフトール樹脂を用いるので、耐湿信頼性をさらに高く得ることができるものである。
【００４２】
また請求項５の発明は、硬化促進剤として、有機リン系硬化促進剤を用いるので、難燃性をさらに高く得ることができるものである。
【００４３】
また請求項６に係る半導体装置は、請求項１乃至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を用いて半導体素子を封止成形するので、式（１）で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂によって、耐湿信頼性を高く得ることができるものであり、また、式（２）で示される有機リン化合物によって、ハロゲン化合物やアンチモン化合物を用いなくても、手間を掛けることなく難燃性を高く得ることができるものである。