(57)【要約】【課題】密着性が良好で耐半田クラック性に優れた特性を有する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。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、及び（Ｅ）炭素数１〜４０のカルボキシル基を有する一価の有機基を含む特定構造のオルガノポリシロキサンを必須成分とし、上記の炭素数１〜４０のカルボキシル基を有する一価の有機基を含む特定構造のオルガノポリシロキサンが全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜５重量％含まれることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、及び（Ｅ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンを必須成分とし、上記の一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンが全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜５重量％含まれ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】
2004300327.tif 000029
（Ｒは少なくとも１つ以上が炭素数１〜４０のカルボキシル基を有する一価の有機基であり、残余の基は水素、フェニル基、又はメチル基から選ばれる一価の基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。ｎは平均値で、１〜５０の正数である。）
【請求項２】
エポキシ樹脂が、一般式（２）で表されるエポキシ樹脂である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化２】
2004300327.tif 000030
（ｎは平均値で、１〜１０の正数）
【請求項３】
フェノール樹脂が、一般式（３）で表されるフェノール樹脂である請求項１又は２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化３】
2004300327.tif 000031
（ｎは平均値で、１〜１０の正数）
【請求項４】
請求項１〜３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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高度化、軽薄短小化が求められる中、半導体素子の高集積化、表面実装化が進んでいる。これに伴い、半導体封止用エポキシ樹脂組成物への要求は、益々過酷なものとなっているのが現状である。特に半導体装置の表面実装に際しては、吸湿した水分が半田処理時の昇温過程で急激に膨張し、半導体素子とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面における密着性を低下させ、半導体装置の信頼性を損なうといった問題が生じている。このためエポキシ樹脂組成物の硬化物と半導体素子間の密着性の改善、ひいては耐半田性の向上は、封止材料にとって重要な課題となっている。
【０００３】
エポキシ樹脂組成物の硬化物と半導体素子間の耐半田性を向上させる方法としては、ポリジメチルシロキサンを添加するする手法（例えば、特許文献１、２参照。）が検討されており、樹脂成分に相溶させるためポリアルキレンオキサイド成分を導入しているが、このポリアルキレンオキサイド成分は親水基のため耐水性に劣り、このオルガノポリシロキサンを配合したエポキシ樹脂組成物を用いて封止された半導体装置は、吸水率が高くなり耐半田クラック性が低下する。このような状況から、耐半田クラック性が向上できる手法の開発が強く望まれていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−３１６３０５号公報（１〜８頁）
【特許文献２】
特開平１１−１８１０５６号公報（１〜６頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、密着性が良好で耐半田クラック性に優れた特性を有する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ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］  （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、及び（Ｅ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンを必須成分とし、上記の一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンが全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜５重量％含まれ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４】
2004300327.tif 000002
（Ｒは少なくとも１つ以上が炭素数１〜４０のカルボキシル基を有する一価の有機基であり、残余の基は水素、フェニル基、又はメチル基から選ばれる一価の基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。ｎは平均値で、１〜５０の正数である。）
【０００７】
［２］  エポキシ樹脂が、一般式（２）で表されるエポキシ樹脂である第［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
【化５】
2004300327.tif 000003
（ｎは平均値で、１〜１０の正数）
【０００８】
［３］  フェノール樹脂が、一般式（３）で表されるフェノール樹脂である第［１］又は［２］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
【化６】
2004300327.tif 000004
（ｎは平均値で、１〜１０の正数）
【０００９】
［４］  第［１］〜［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、
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に用いるエポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、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、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、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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）、ナフトール型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。耐半田クラック性の向上という点からは、一般式（２）に示されるエポキシ樹脂が好ましい。
【化７】
2004300327.tif 000005
（ｎは平均値で、１〜１０の正数）
【００１１】
本発明に用いるフェノール樹脂としては、１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、ポリマー全般を言い、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例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、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェノールアラルキル樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）、ナフトールアラルキル樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。耐半田クラック性の向上という点からは、一般式（３）に示されるフェノール樹脂が好ましい。またフェノール樹脂の配合量としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基数の比が０．８〜１．３であることが好ましい。
【化８】
2004300327.tif 000006
（ｎは平均値で、１〜１０の正数）
【００１２】
本発明に用いる硬化促進剤としては、エポキシ基と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よく、一般に封止材料に使用するものを用いることができる。例えば１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリフェニルホスフィン、２−メチルイミダゾール、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
【００１３】
本発明に用いる無機充填材としては、一般に半導体封止用エポキシ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。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものとしては、球状の溶融シリカである。これらの無機充填剤は、単独でも混合して用いても差し支えない。またこれらがカップリング剤により表面処理されていてもかまわない。無機充填材の配合量は、全エポキシ樹脂組成物中７８〜９３重量％が好ましい。下限値を下回ると十分な耐半田性が得られず、上限値を超えると十分な流動性が得られない恐れがある。
【００１４】
本発明に用いる一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンは、半導体装置内の各種金属との密着性を向上させ、その結果として特に２６０℃での耐半田クラック性を向上させることができるものである。一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサン中のＲは一価の有機基であり、全有機基の内、少なくとも１個以上が炭素数１〜４０のカルボキシル基を有する一価の有機基であり、残余の有機基は、水素、フェニル基、メチル基の群から選ばれる１種以上の基からなる化合物であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。カルボキシル基を有する一価の有機基の炭素数が上限値を超えると、レジンとの相溶性が悪化し、パッケージ外観が悪化する。また、一般式（１）中のｎは平均値で、１〜５０の正数である。ｎの値が上限値を超えるとオイル単体の粘度が高くなり流動性が悪化する。本発明の一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンを使用すると、流動性、パッケージ外観を損なうことなく、またポリアルキレンオキサイドを含まないため吸水率が高くなるという問題は発生せず、エポキシ樹脂組成物の硬化物と半導体素子間の耐半田性を向上できる。
【化９】
2004300327.tif 000007
【００１５】
一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンの配合量は、全エポキシ樹脂組成物中０．０１〜５重量％である。下限値を下回ると十分な密着が得られず、上限値を超えると染み出てくる量が多くパッケージの外観が汚れる。
【００１６】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンを必須成分とし、更にこれ以外に必要に応じて、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等のシランカップリング剤や、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、アルミニウム／ジルコニウムカップリング剤等のカップリング剤、カーボンブラック等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及び、シリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤、臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ほう酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤等の添加剤を適宜配合しても差し支えない。
【００１７】
また、本発明の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後、更に熱ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子等の各種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。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、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、比較例で用いたオルガノポリシロキサン１〜１３について下記に示す。また、オルガノポリシロキサン１〜１２については、一般式（１）におけるＲ及びｎについて、表１にまとめて示す。
【００１９】
オルガノポリシロキサン１：式（４）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１０】
2004300327.tif 000008
【００２０】
オルガノポリシロキサン２：式（５）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１１】
2004300327.tif 000009
【００２１】
オルガノポリシロキサン３：式（６）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１２】
2004300327.tif 000010
【００２２】
オルガノポリシロキサン４：式（７）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１３】
2004300327.tif 000011
【００２３】
オルガノポリシロキサン５：式（８）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１４】
2004300327.tif 000012
【００２４】
オルガノポリシロキサン６：式（９）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１５】
2004300327.tif 000013
【００２５】
オルガノポリシロキサン７：式（１０）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１６】
2004300327.tif 000014
【００２６】
オルガノポリシロキサン８：式（１１）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１７】
2004300327.tif 000015
【００２７】
オルガノポリシロキサン９：式（１２）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１８】
2004300327.tif 000016
【００２８】
オルガノポリシロキサン１０：式（１３）で表されるオルガノポリシロキサン
【化１９】
2004300327.tif 000017
【００２９】
オルガノポリシロキサン１１：式（１４）で表されるオルガノポリシロキサン
【化２０】
2004300327.tif 000018
【００３０】
オルガノポリシロキサン１２：式（１５）で表されるオルガノポリシロキサン
【化２１】
2004300327.tif 000019
【００３１】
オルガノポリシロキサン１３：式（１６）で表されるオルガノポリシロキサン
【化２２】
2004300327.tif 000020
【００３２】
【表１】
2004300327.tif 000021
【００３３】
2004300327.tif 000022
【化２３】
2004300327.tif 000023
【００３４】
2004300327.tif 000024
【化２４】
2004300327.tif 000025
【００３５】
2004300327.tif 000026
を混合し、熱ロールを用いて、９５℃で８分間混練して冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を、以下の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００３６】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で測定した。単位はｃｍ。判定基準は７０ｃｍ未満を不合格、７０ｃｍ以上を合格とした。
パッケージ外観：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９．６ＭＰａ、硬化時間１２０秒で８０ｐＱＦＰ（２ｍｍ厚、チップサイズ９．０ｍｍ×９．０ｍｍ）を成形し、目視でパッケージ外観の汚れを評価した。パッケージ外観判断基準は汚れているものを×、汚れていないものを○で表す。
耐半田クラック性：パッケージ外観で使用したパッケージを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、別々に２４０℃と２６０℃の半田槽に各１０個のパッケージを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の硬化物の剥離面積の割合を、超音波探傷装置を用いて測定し、剥離率［（剥離率）＝（剥離面積）／（半導体素子面積）×１００］を求めた。単位は％。評価したパッケージの数は２０個。耐半田クラック性判断基準は２４０℃ではクラック発生率、剥離率が０％を合格とし、２６０℃ではクラック発生率が０％、剥離率が２０％以下を合格とした。
【００３７】
実施例２〜１４、比較例１〜７
表２及び表３の配合に従い、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得て、実施例１と同様にして評価した。結果を表２及び表３に示す。
【００３８】
【表２】
2004300327.tif 000027
【００３９】
【表３】
2004300327.tif 000028
【００４０】
実施例１以外で用いた原材料を以下に示す。
エポキシ樹脂２：ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＸ−４０００、エポキシ当量１９０ｇ／ｅｑ、融点１０５℃、以下、Ｅ−２という）
フェノール樹脂２：パラキシリレン変性ノボラック型フェノール樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−ＬＬ、水酸基当量１６５ｇ／ｅｑ、軟化点７９℃、以下Ｈ−２という）
【００４１】
【発明の効果】
本発明に従うと、密着性が良好で耐半田クラック性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体装置を得ることができる。