(57)【要約】【課題】連続成形時の染み（ステイン））の発生が無く、離型性にも優れる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】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）溶融球状シリカ、及び（Ｅ）離型剤を必須成分とし、上記溶融球状シリカの配合量が全エポキシ樹脂組成物中に８４〜９４重量％であり、上記溶融球状シリカの平均粒径が２５〜４０μｍであり、粒径１．０μｍ以下の溶融球状シリカ粒子が全溶融球状シリカ粒子に対して１４〜２０重量％であ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）溶融球状シリカ、及び（Ｅ）離型剤を必須成分とし、上記溶融球状シリカの配合量が全エポキシ樹脂組成物中に８４〜９４重量％であり、上記溶融球状シリカの平均粒径が２５〜４０μｍであり、粒径１．０μｍ以下の溶融球状シリカ粒子が全溶融球状シリカ粒子に対して１４〜２０重量％である有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
請求項１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、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置では、作業性、量産性、モールド後の信頼性等の点から、エポキシ樹脂組成物に代表されるプラスチックパッケージを用いたトランスファーモールドによる樹脂封止が主流となっている。しかしながら、連続成形時におけるエポキシ樹脂組成物と成形金型との間の離型性不足により、パッケージ内部のＩＣチップを破損してしまうという問題がしばしば発生している。この問題に対し、離型性を向上させるために離型剤を多量に配合するという手法が挙げられるが、パッケージ表面に染み（ステイン）が発生し、印刷あるいは捺印性が悪くなるという不都合が生じる。また、新規離型剤の適用という手法も挙げられるが、耐半田クラック性の低下を招く等の他の不都合が生じることが多い。
従来の技術では、単に新規離型剤を導入している場合が多い（例えば、特許文献１参照）。この場合、樹脂の種類によっては効果が現れず、普遍的に使用可能という離型剤は数少ない。このため離型剤の増量や新規離型剤の適用によらず、連続成形時の染み（ステイン）の発生を抑え、且つ離型性にも優れた手法の開発が求められている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２０４３４号公報（第２〜６頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、連続成形時の染み（ステイン）の発生が無く、離型性にも優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いた半導体装置を提供するものである。
【０００５】
【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）溶融球状シリカ、及び（Ｅ）離型剤を必須成分とし、上記溶融球状シリカの配合量が全エポキシ樹脂組成物中に８４〜９４重量％であり、上記溶融球状シリカの平均粒径が２５〜４０μｍであり、粒径１．０μｍ以下の溶融球状シリカ粒子が全溶融球状シリカ粒子に対して１４〜２０重量％であることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［２］  第［１］項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。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるエポキシ樹脂としては、特に限定しないが、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、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、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェニレン及び／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、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。
【０００７】
本発明で用いられるフェノール樹脂としては、特に限定しないが、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、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。
【０００８】
本発明で用いられ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の反応を促進するものであれば特に限定しないが、例えば１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体、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、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシ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種類以上を併用してもよい。
【０００９】
本発明で用いられる溶融球状シリカは、その配合量が全エポキシ樹脂組成物中に８４〜９４重量％であり、平均粒径が２５〜４０μｍであり、粒径１．０μｍ以下の溶融球状シリカ粒子が全溶融球状シリカ粒子に対して１４〜２０重量％であるものとする必要がある。エポキシ樹脂組成物を混練して成形材料とする際に、適切な流動性、成形性が得られるよう、樹脂組成物の吐出物温度が一定範囲に入るように制御するのが一般的であるが、上記条件を満たす溶融球状シリカを用いたエポキシ樹脂組成物は、シリカ粒子間の摩擦力が小さくなり、摩擦熱による温度上昇を抑制できるため、溶融混練時において混練機の回転数を高くして生産することができ、その結果離型剤成分が充分に分散され、染み（ステイン）の発生が抑えられ、離型性にも優れる。
【００１０】
本発明において溶融球状シリカの平均粒径（メディアン径）及び粒度分布は、ＪＩＳ  Ｍ  ８１００  粉塊混合物−サンプリング方法通則に準じて溶融球状シリカを採取し、ＪＩＳ  Ｒ  １６２２ファインセラミックス原料粒子径分布測定のための試料調製通則に準じて溶融球状シリカを測定用試料として調製し、ＪＩＳ  Ｒ  １６２９ファインセラミックス原料のレーザー回折・散乱法による粒子径分布測定方法に準じて（株）島津製作所・製のレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００（レーザー波長：４０５ｎｍ）を用い、溶媒には水を用いて、溶融球状シリカの屈折率が実数部１．４５、虚数部０．００の条件のもと測定した値である。
さらに、（株）島津製作所・製のレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００はＪＩＳ  Ｒ  １６２９の装置基本構成と完全に一致しており、また、それまで市販された測定装置のレーザーの波長が６００〜８５０ｎｍであるのに対し、４０５ｎｍと最も短い波長の青紫色半導体レーザーを用いており、サブミクロン領域の精度が最も良好であることが知られている（特開２００２−１４５９９５号公報）。
【００１１】
溶融球状シリカの平均粒径が２５μｍ未満か又は１．０μｍ以下の粒子の全溶融球状シリカ粒子に対する割合が２０％を超える場合、シリカ粒子間の摩擦力が大きくなり、摩擦熱による温度上昇のため、混練機での溶融混練時に低回転数での混練をせざるを得ず、離型剤が充分に分散されず連続成形時に染み（ステイン）が発生する恐れがあるので好ましくない。
逆に、溶融球状シリカの平均粒径が４０μｍを超えるか又は１．０μｍ以下の粒子の全溶融球状シリカ粒子に対する割合が１４％未満の場合、シリカ粒子間の摩擦力が小さくなり過ぎ、溶融混練時の回転数を高く設定しても、吐出物温度が充分に上がらず、耐半田ストレス性の低下を招く恐れがあるので好ましくない。
【００１２】
本発明の溶融球状シリカの含有量が全エポキシ樹脂組成物中に８４重量％未満の場合、低吸湿性が得られず耐半田ストレス性が不十分となるので好ましくない。逆に、９４重量％を越える場合、流動性が低下し、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恐れがあるので好ましくない。
【００１３】
本発明の溶融球状シリカは、予め十分に混合しておくことが好ましい。また、必要に応じて溶融球状シリカをカップリング剤やエポキシ樹脂或いはフェノール樹脂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、溶剤を用いて混合した後に溶媒を除去する方法や直接溶融球状シリカに添加し、混合機を用いて混合する方法等がある。
【００１４】
本発明の離型剤は、成形時においてエポキシ樹脂硬化物と成形金型との間の離型性を向上させ得る離型剤であれば特に限定しないが、例えば、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、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸の金属塩類等が挙げられ、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。
【００１５】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分の他、必要に応じて酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体、ブロム化エポキシ樹脂、酸化アンチモン、ヘキサブロムベンゼン、リン化合物等の難燃剤、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、ベンガラ等の着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力化成分、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合しても差し支えない。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分、及びその他の添加剤等をミキサーを用いて常温混合し、ロール、ニーダー、押出機等の混練機で溶融混練し、冷却後粉砕して得られるが、溶融混練時に高混練が可能な二軸混練機での生産がより好ましい。
本発明の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成形方法で硬化成形すればよい。
【００１６】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
使用した溶融球状シリカの粒度分布を表１に示す。これらの溶融球状シリカの粒度分布は、（株）島津製作所・製レーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００（レーザー波長：４０５ｎｍ）を用いて測定した。
【表１】
2004161833.tif 000002
【００１７】
2004161833.tif 000003
【化１】
2004161833.tif 000004
2004161833.tif 000005
【化２】
2004161833.tif 000006
2004161833.tif 000007
を常温でミキサーを用いて混合し、二軸混練機を用いて吐出物温度が１００℃となるように、混練機設定温度１５℃、混練機回転数１４０ｒｐｍの条件で混練し、冷却後粉砕して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。
【００１８】
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の金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で測定した。単位はｃｍ。
連続成形性：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間９０秒の条件で８０ｐＱＦＰ（パッケージサイズ１４ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ２ｍｍ、半導体素子のサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ）を成形した。染み（ステイン）については２００ショット目のパッケージを観察し、全パッケージ面積に対して染み（ステイン）部面積が５０％以上のものを×、２５〜５０％のものを△、１〜２５％のものを○、１％以下のものを◎とした。離型性については、２００ショット目まで離型不良（スティッキング）が起こらなかったものは○、１００〜２００ショット目までに起こったものは△、１００ショット目までに起こったものは×とした。
耐半田ストレス性：トランスファー成形機を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間９０秒の条件で３５２ｐＢＧＡ（パッケージサイズ３２ｍｍ×３２ｍｍ×厚さ１．２ｍｍ、半導体素子のサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ）を成形し、ポストキュアとして１７５℃で、２時間処理したパッケージ１０個を８５℃、相対湿度６０％の環境下で１６８時間加湿処理し、その後２６０℃の半田槽に１０秒間浸漬した。処理後の内部クラックの有無を超音波探傷機で観察し、不良パッケージの個数を数えた。不良パッケージの個数がｎ個であるときｎ／１０と表示する。
【００１９】
実施例２〜６、比較例１〜６
表２の配合に従い、実施例１と同様に二軸混練機を用い、吐出物温度が１００℃となるよう混練機回転数を調整して混練を行ない、エポキシ樹脂組成物を得た。比較例１、２においては、混練機回転数を１６８ｒｐｍまで上げたが、吐出物温度は１００℃に到達しなかった。得られた樹脂組成物について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
実施例２では溶融球状シリカＢ（平均粒径３９．５μｍ、粒径１．０μ以下の粒子１４．２％）を用いた。
比較例１では溶融球状シリカＣ（平均粒径４２．６μｍ、粒径１．０μ以下の粒子１３．４％）を用いた。
比較例２では溶融球状シリカＤ（平均粒径４５．３μｍ、粒径１．０μ以下の粒子８．８％）を用いた。
比較例３では溶融球状シリカＥ（平均粒径２２．７μｍ、粒径１．０μ以下の粒子２０．８％）を用いた。
比較例４、５、及び６では溶融球状シリカＦ（平均粒径１６．６μｍ、粒径１．０μ以下の粒子２６．８％）を用いた。
実施例４及び比較例６では、エポキシ樹脂としてオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点６２℃、エポキシ当量２１０）、フェノール樹脂としてフェノールノボラック樹脂（軟化点８０℃、エポキシ当量１０４）を用いた。
実施例５では、効果促進剤としてトリフェニルホスフィンを用いた。
実施例６では、離型剤としてグリセリントリモンタン酸エステルを用いた。
【００２０】
【表２】
2004161833.tif 000008
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、連続成形時の染み（ステイン）の発生が無く、離型性にも優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られる。