(57)【要約】【課題】遮光性に優れていることはもちろん、絶縁性にも優れたものであって、さらに低コストで生産することができる電子部品封止用樹脂組成物及びその樹脂組成物を用いた樹脂封止型電子部品装置を提供する。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂と、（Ｃ）アニリンブラック及びアントラキノン系有機黒色色素から選ばれた少なくとも１種の色素を有する第１の黒色色素と、（Ｄ）無機質充填材とを必須成分とし、硬化形成により、遮光性、絶縁性、さらに流動性にも優れた電子部品とすることができる封止用樹脂組成物及びその封止用樹脂組成物を用いて製造されたことを特徴とする樹脂封止型電子部品装置。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂と、（Ｃ）アニリンブラック及びアントラキノン系有機黒色色素から選ばれた少なくとも１種の色素を有する第１の黒色色素と、（Ｄ）無機質充填材とからなることを特徴とする封止用樹脂組成物。
【請求項２】
さらに、（Ｅ）カーボンブラック及び複合酸化物系黒色色素から選ばれた少なくとも１種の色素を有する第２の黒色色素を含有することを特徴とする請求項１記載の封止用樹脂組成物。
【請求項３】
前記（Ｃ）第１の黒色色素、又は前記（Ｃ）第１の黒色色素及び前記（Ｅ）第２の黒色色素を合わせた黒色色素が、樹脂組成物に対して０．０１〜２．０重量％含有することを特徴とする請求項１又は２記載の封止用樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の封止用樹脂組成物を用いて製造されたことを特徴とする樹脂封止型電子部品装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エポキシ樹脂を主成分とし、遮光性、電気特性、流動性の優れた半導体集積回路等の電子部品の封止用樹脂組成物及びこれを用いて封止された樹脂封止型電子部品装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等の電子部品は、その内部を機械的、化学的作用から保護するために、セラミック、樹脂等で封止され、この封止材料としては、コストや生産性の面から無機質充填材を含有させた合成樹脂組成物によるものが普及している。
【０００３】
この合成樹脂組成物のほとんどは、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂とシリカ等の無機質充填材とから構成されており、このような樹脂組成物には、さらに種々の添加剤が加えられる。
【０００４】
この添加剤として、硬化後の成型品を着色し、紫外から赤外領域に渡る波長領域の光を吸収して、外部環境を原因とする半導体の誤動作を防止するために、従来から、カーボンブラックが使用されてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−６７９１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この着色剤として使用されるカーボンブラックの粒子は、その粒径が１０〜１００ｎｍと小さいものの、これがそれぞれ単体で存在するのではなく、単体が凝集した凝集物として存在している。
【０００７】
このカーボンブラックの凝集物は、カーボンブラックの種類、銘柄によって異なり、その最大粒径は１μｍ〜５ｍｍ程度のものまで幅広く混在する。そのため、使用されるカーボンブラックの種類と添加量は成型品に要求される性能に応じて適宜選択されるものであった。
【０００８】
また、半導体装置等は益々ファインピッチ化し、そのインナーリード間やワイヤー間の間隔は加速度的に狭くなってきており、それらの間隙にカーボンブラックの凝集物が入り込んでインナーリード間やワイヤー間でリーク電流が発生し、絶縁性が取れないという問題が発生していたため、その改善が求められていた。
【０００９】
これに対し、カーボンブラックをふるいにかけ粒度を小さくして使用したり、カーボンブラックを絶縁性の大きい材料でグラフト化したりして問題の解決を図ろうとしてきたが、これらの方法はいずれも製造のコストアップに繋がるものであった。
【００１０】
さらに、前者の場合は、半導体のファインピッチ化が進展しインナーリードやワイヤー間の間隔がよりいっそう狭くなった場合はそれに対応する粒度にすることが困難であり、エポキシ樹脂の製造工程においてカーボンブラックが再凝集するという問題もあった。
【００１１】
また、後者の場合は、グラフト化材料が半導体へ悪影響を及ぼすことや、完全にグラフト化されないことにより導通するといった問題があり、十分な解決がなされていなかった。
【００１２】
したがって、カーボンブラックは半導体封止用樹脂組成物に対し分散しにくいことから、フリップチップ、ウエハーレベルＣＳＰ等の突起状電極部が配設された半導体素子に使用した場合、配線ピッチ間にカーボンが詰まってショートしたり、アンダーフィル剤として使用する場合は、半導体素子と配線基板との界面に充填できないといった問題が生じていた。
【００１３】
そこで、本発明は、遮光性に優れていることはもちろん、絶縁性にも優れ、さらに低コストで生産することができる電子部品封止用樹脂組成物及びその樹脂組成物を用いた樹脂封止型電子部品装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討した結果、アニリンブラック及びアントラキノン系有機黒色色素から選ばれた少なくとも１種の色素を有する第１の黒色色素を使用したエポキシ樹脂組成物が、半導体の封止用樹脂組成物として優れた特性を有することを見出し本発明を完成したものである。
【００１５】
また、本発明者は、黒色色素として、第１の黒色色素に加え、カーボンブラック及び複合酸化物系黒色色素から選ばれた少なくとも１種の色素を有する第２の黒色色素を含有したものを用いることにより、樹脂組成物の遮光性を改善することができることも見出した。
【００１６】
なお、本明細書において色素とは顔料及び染料を含むものである。
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１８】
すなわち、本発明の封止用樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂と、（Ｃ）アニリンブラック及びアントラキノン系有機黒色色素から選ばれた少なくとも１種の色素を有する第１の黒色色素と、（Ｄ）無機質充填材とからなることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂が挙げられ、例えば、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、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、多官能型エポキシ樹脂、各種ノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して使用することができる。
【００２０】
また、本発明で用いる（Ｂ）フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂が挙げられ、例えば、多官能型フェノール樹脂、脂環型フェノール樹脂、ビフェノール樹脂等が挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して使用することができる。
【００２１】
これらのエポキシ樹脂とフェノール樹脂との配合は、（Ａ）エポキシ樹脂のエポキシ基の数（ａ）と（Ｂ）フェノール樹脂のフェノール性水酸基の数（ｂ）との当量比（ａ）／（ｂ）が０．１〜２．０の範囲内にあることが好ましく、０．６〜１．５の範囲であることがより好ましい。さらには、当量比（ａ）／（ｂ）が０．７〜１．３の範囲であることが特に好ましい。
【００２２】
当量比が０．１未満又は２．０を超えている場合は、耐熱性、耐湿性、成形作業性及び電気特性が非常に低下してしまう。
【００２３】
本発明に用いる（Ｃ）黒色色素は、アニリンブラック及びアントラキノン系有機黒色色素から選ばれる少なくとも１種を含んでなる黒色色素であり、この黒色色素は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂と相溶性が高く、樹脂組成物中での分散性に優れており、さらに導電性が低いものであれば、その種類等は特に制限されない。
【００２４】
アニリンブラックは、アニリンを酸化縮合してつくられる黒色粉末の色素であって、アニリン誘導体等の酸化縮合混合物である。酸化縮合の反応条件により、数種の中間体や副生成物との混合物となるものである。
【００２５】
また、アニリンブラックとしては、ダイアモンドブラックＳ（野間化学株式会社製、商品名）、ダイアモンドブラックＳ（大東化成株式会社製、商品名）、モノライトブラックＢ、モノライトブラックＢＸ、モノライトブラックＸＢＥ−ＨＤ（以上、ＩＣＩ社製、商品名）、Ｎｏ．２スーパーブラック、Ｎｏ．２アニリンブラック、Ｎｏ．２５アニリンブラック（以上、東京色材工業株式会社、商品名）、ダイアモンドブラック＃３００、パリオトールブラックＤ００８０、パリオトールブラックＫ００８０、パリオトールブラックＬ００８０、セグナールライトブラックＳＮＴ、ターモソリッドスープラブラックＳＮＴ、ピグメントブラックＡ（以上、ＢＡＳＦ社製、商品名）等の市販されているものを使用することができる。
【００２６】
アントラキノン系有機黒色色素は、アントラキノンを基本骨格に有するアントラキノン誘導体からなる黒色色素であって、電子部品の封止において遮光効果を発揮するものを用いることができ、複数のアントラキノン系有機色素を混合したものであってもよい。
【００２７】
アントラキノン系有機黒色色素としては、プラストブラック（有本化学株式会社製、商品名）等の市販されているものを挙げることができる。
【００２８】
また、この黒色色素としては、１又は２以上のアントラキノン系有機色素を混合することによって黒色を呈するものを用いることもできる。
【００２９】
これら第１の黒色色素には、さらに、（Ｅ）カーボンブラック及び複合酸化物系黒色色素から選ばれる少なくとも１種の黒色色素を含有することができ、黒色色素をこのような構成とした場合には、第１の黒色色素のみ用いた場合と比べ、遮光性を改善することができる。
【００３０】
ただし、カーボンブラックを用いた場合には、遮光性が極めて良好になるが、帯電する性質を有することとなるため注意する必要がある。
【００３１】
なお、ここで用いるカーボンブラックは、その大部分が粒径１〜４５μｍ程度の小さいものであって、粒径４５μｍより大きい粒子が封止用樹脂組成物に対して３０ｐｐｍ以下の濃度になるものであることが好ましい。
【００３２】
粒径が４５μｍより大きい粒子の濃度が高いと、カーボンブラック粒子の分散性が低下し、配線間のショートを引き起こす可能性が大きくなる。
【００３３】
また、複合酸化物系黒色色素は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂と相溶性が高く、樹脂組成物中での分散性に優れており、さらに導電性が低いものであれば、その種類等に特に制限されない。
【００３４】
複合酸化物系黒色色素は、コバルト、鉄、クロム、マンガン及びニッケルのなかから選ばれた２種以上の金属の金属酸化物を含有する複合酸化物からなる色素である。
【００３５】
この複合酸化物系黒色色素としては、コバルト、鉄、クロムの３種の金属酸化物、例えばＣｏＯ−Ｆｅ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３、が複合した複合酸化物系黒色色素が好ましい。
【００３６】
本発明の（Ｄ）無機質充填材としては、例えば、タルク、クレー、マイカ、石英粉末、シリカ、軽石粉末、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、ガラスビーズ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等が挙げられる。これらの無機質充填材は、単独又は２種以上を混合して使用することができる。
【００３７】
ここで用いる無機質充填材の、最大粒径は２００μｍ以下で、平均粒径が１〜６０μｍの範囲であることが好ましい。
【００３８】
この無機質充填材の配合割合としては、樹脂組成物に対し、２５〜９５重量％であることが好ましく、５０〜９３重量％であることがより好ましい。さらに、７０〜９１重量％の範囲であることが特に好ましい。
【００３９】
配合割合が２５重量％未満であったり、９５重量％を超えた場合は、強度、成形作業性、電気特性が悪くなってしまう。
【００４０】
また、本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、黒色色素及び無機質充填材を主成分とするものであるが、必要に応じて、触媒、溶剤、カップリング剤、その他の添加剤を配合することができる。
【００４１】
本発明の封止用樹脂組成物を成形材料として調整する場合の一般的な方法としては、前述したエポキシ樹脂、フェノール樹脂、第１及び／又は第２の黒色色素並びに無機質充填材を配合し、ミキサー等によって十分に均一に混合した後、さらにロールミルによる混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して成形材料とすることができる。
【００４２】
こうして得られた成形材料は、半導体封止をはじめとする電子部品又は電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用すれば、優れた特性と信頼性を付与することができる。
【００４３】
本発明の樹脂封止型電子部品装置は、このようにして得られた成形材料を用いて、半導体チップを封止することにより容易に製造することができる。
【００４４】
この封止の方法としては、硬化性樹脂を用いたもっとも一般的な方法である、低圧トランスファー成形法が挙げられるが、射出成形、圧縮成形及び注型等によっても可能である。
【００４５】
また、樹脂封止型電子部品装置は、成形材料を加熱し硬化させることで、この硬化物によって封止されるが、この硬化の際の加熱温度は、１５０℃以上であることが好ましい。
【００４６】
この封止用樹脂組成物によって封止される電子部品としては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等、さまざまな電子部品が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例を参照しながら本発明について説明する。
【００４８】
（実施例１）
多官能型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製、商品名：ＮＣ（エポキシ当量２１０））  ６．３重量％、多官能型フェノール樹脂（明和化成株式会社製、商品名：ＭＥＨ（フェノール当量９７））  ３．４重量％、アニリンブラック（野間化学工業株式会社製、商品名：ＮＣＣ）  ０．３重量％、球状シリカ（平均粒径２０μｍ、比表面積４８００ｃｍ２／ｃｍ３）  ８８重量％、ワックス（カルナバ１号）  １重量％及びイミダゾール系硬化促進剤（四国化成工業株式会社製、商品名：キュアゾール（登録商標）Ｃ１７−Ｚ）  １重量％を常温で混合し、９０〜９５℃でロールミルにて混練後、冷却、粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。
【００４９】
（実施例２）
アニリンブラック（野間化学工業株式会社製、商品名：ＮＣＣ）の配合量を０．６重量％と増やし、表１に示した配合でそれぞれ混合し、実施例１と同様の操作によりエポキシ樹脂組成物を得た。
【００５０】
（実施例３〜４）
エポキシ樹脂としてノボラック型エポキシ樹脂（住友化学工業株式会社製、商品名：ＥＳＣＮ−１９５ＸＬ（エポキシ当量１９８））、フェノール樹脂としてノボラック型フェノール樹脂（明和化成株式会社製、商品名：ＴＥＨ（フェノール当量１０４））、無機質充填材として粉砕シリカ（平均粒径２０μｍ、比表面積６３００ｃｍ２／ｃｍ３）を用い、表１に示した配合でそれぞれ混合し、実施例１と同様の操作によりエポキシ樹脂組成物を得た。
【００５１】
（実施例５〜８）
黒色色素としてアントラキノン系有機色素（有本化学工業株式会社製、商品名：Ｐｌａｓｔ  Ｂｌａｃｋ  ＤＡ）を用い、表１〜２に示した配合でそれぞれ混合し、実施例１と同様の操作によりエポキシ樹脂組成物を得た。
【００５２】
（実施例９〜１２）
黒色色素としてアントラキノン系有機黒色色素に、さらにカーボンブラック（三菱化学株式会社製、商品名：ＭＡ−６００）又は複合酸化物系黒色色素（ＣｏＯ−Ｆｅ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３（大日精化工業株式会社製、商品名：ダイピロキサイドカラーブラック＃９５９０））を添加し、表２に示した配合でそれぞれ混合し、実施例１と同様の操作によりエポキシ樹脂組成物を得た。
【００５３】
（比較例１〜３）
表３に示した配合でそれぞれ混合し、実施例１と同様の操作によりエポキシ樹脂組成物を得た。比較例１及び３は黒色色素としてカーボンブラックのみ使用し、比較例２は黒色色素を全く使用しない樹脂について検討したものである。
【００５４】
実施例１〜１２及び比較例１〜３で得られたエポキシ樹脂それぞれについて、１８０℃に加熱した金型内にトランスファー注入し、硬化させて半導体チップを封止して半導体封止装置を製造した。これらの半導体封止装置の粘度、透過率、帯電量を測定し、この結果を表１〜３に示した。
【００５５】
【表１】
2004269649.tif 000002
【００５６】
【表２】
2004269649.tif 000003
【００５７】
【表３】
2004269649.tif 000004
【００５８】
＊１：１７５℃、圧力  ０．９８ＭＰａの条件で流動特性評価装置（株式会社島津製作所製、商品名：フローテスターＣＦＴ５００）を用いて粘度を測定
＊２：厚さ５００ｍｍの硬化成形樹脂について波長３００〜８００ｎｍ領域で分光光度計（日本分光株式会社製、商品名：Ｖ−５７０）を用いて透過率を測定
＊３：１７５℃、１２０秒で硬化成形した直後の硬化成形樹脂について静電気測定器（シムコジャパン株式会社製、商品名：ＦＭＸ−００２）を用いて帯電量を測定
【００５９】
以上の結果から、本発明の樹脂組成物は、遮光性、流動性、電気特性について、非常に優れていることがわかった。
【００６０】
本発明の樹脂組成物の遮光性については、カーボンブラックのみ用いた場合に比べると若干劣るものの、アニリンブラックの配合量を増やすことや、カーボンブラック又は複合酸化物系黒色色素を含有させることでカーボンブラックのみ用いた場合と同程度まで高めることができる。
【００６１】
また、本発明の樹脂組成物の電気特性については、カーボンブラックを用いない場合には全く帯電することなく、また、カーボンブラックを配合した場合でも、その帯電量はカーボンブラックのみ使用した場合の帯電量と比べ、極めて小さいものであり電気特性に非常に優れている。
【００６２】
さらに、本発明の樹脂組成物の流動性については、比較例と比べ粘度が低く、流動性が高いため、硬化後にもある程度の柔軟性が確保され、配線が断線する等の危険性を小さくすることができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の封止用樹脂組成物によれば、これを用いて半導体部品の封止を行うことによって、遮光性、電気特性、さらに流動性にも優れた電子部品を得ることができる。
【００６４】
この電子部品は、外部環境を原因とする誤動作を防止することができ、電極のショートを起こすことがなく、さらに、配線が断線する危険をも小さくすることができる。