(57)【要約】【課題】耐湿信頼性に優れていると共に、廃棄されても水質汚染や土壌汚染などの環境汚染を引き起こさない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、無機充填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式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂を用いる。式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂がアルミ配線腐食や電気特性劣化などの原因となるＣｌ−等のハロゲンイオンをキャッチングすることによって、耐湿信頼性を高めることができる。従来の有害なイオン捕捉剤を用いる必要がなくなり、水質汚染や土壌汚染などの環境汚染を防止することができる。【化１】2004083764.tif 000005【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、無機充填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式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂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】
2004083764.tif 000004
【請求項２】
上記式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂の含有量がエポキシ樹脂全量に対して１０〜３０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】
上記式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂とこれ以外のエポキシ樹脂とを予め溶融混合することによってマスターバッチ化して成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】
加熱成形して得られる成形品のガラス転移温度が１７０℃以上であ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。
【請求項５】
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を用いて半導体素子を封止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半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いて製造される半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ダイオード、トランジスター集積回路などの電気、電子部品や半導体装置などの封止方法として、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などによる封止方法やガラス、金属、セラミックなどを用いたハーメチックシール法が採用されてきているが、近年では、信頼性の向上と共に大量生産やコストメリットのあるエポキシ樹脂組成物を用いた低圧トランスファー成形による樹脂封止が主流を占めている。
【０００３】
上記低圧トランスファー成形による樹脂封止においては、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を樹脂成分とし、フェノールノボラック型樹脂を硬化成分とするエポキシ樹脂組成物からなる成形材料が最も一般的に使用されている。しかし、上記エポキシ樹脂組成物は不純物として加水分解性Ｃｌ−等のハロゲンイオンを含有しているため、このようなハロゲンイオンがアルミ配線腐食や電気特性劣化などを引き起こして、耐湿信頼性を低下させるおそれがある。そこで、従来においては、上記エポキシ樹脂組成物にアンチモンビスマス系のイオントラップ剤（イオン捕捉剤、イオンキャッチャーとも呼ばれる）を添加して、このイオントラップ剤でハロゲンイオンをキャッチング（捕捉）することによって、耐湿信頼性を確保していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のイオントラップ剤にあっては、上記のように有害なアンチモンを含有しているため、産業廃棄物として廃棄された半導体装置などからアンチモンが流出することによって、水質汚染や土壌汚染などの環境汚染を引き起こすおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、耐湿信頼性に優れていると共に、廃棄されても水質汚染や土壌汚染などの環境汚染を引き起こさない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、無機充填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式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂を用いて成ることを特徴とするものである。
【０００７】
【化２】
2004083764.tif 000002
【０００８】
また請求項２の発明は、請求項１において、上記式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂の含有量がエポキシ樹脂全量に対して１０〜３０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、上記式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂とこれ以外のエポキシ樹脂とを予め溶融混合することによってマスターバッチ化して成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、加熱成形して得られる成形品のガラス転移温度が１７０℃以上であることを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項５に係る半導体装置は、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を用いて半導体素子を封止して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明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、無機充填剤を必須成分とするものである。
【００１４】
本発明においてエポキシ樹脂としては、上記式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂（以下「式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂」ともいう）を用いるものである。式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂は、ハロゲンイオンをキャッチングすることによってハロゲンイオンをアルミ配線などに触れさせないようにするイオン捕捉剤と同様の働きを有しており、しかもアンチモンのような有害物質ではない。よって、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂を用いれば、アルミ配線腐食や電気特性劣化などの原因となるＣｌ−等のハロゲンイオンをキャッチングすることによって耐湿信頼性を高めることができると共に、従来の有害なイオン捕捉剤を用いる必要がなくなり、水質汚染や土壌汚染などの環境汚染を防止することができるものである。なお、式（Ａ）中、ｍの実質上の上限は１５である。
【００１５】
式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂に加えて、これ以外のエポキシ樹脂を用いることができる。式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ｏ−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、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、多官能型エポキシ樹脂、ブロム含有型エポキシ樹脂などを用いることができる。
【００１６】
式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂とこれ以外のエポキシ樹脂とを併用する場合に、耐湿信頼性をより高く得るためには、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂の含有量はエポキシ樹脂全量に対して１０〜３０質量％であることが好ましい。式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂の含有量が１０質量％未満であると、イオン捕捉剤としての働きを十分に発揮させることができないおそれがあり、逆に３０質量％を超えると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形性等に不具合が生じるおそれがある。
【００１７】
また、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂とこれ以外のエポキシ樹脂とを併用する場合には、これらのエポキシ樹脂を予め溶融混合することによってマスターバッチ（ＭＢ）化するのが好ましい。このようにＭＢ化しておくと、半導体封止用エポキシ樹脂組成物において式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂の分散性を向上させることができるものである。よって、半導体封止用エポキシ樹脂組成物においてＣｌ−等のハロゲンイオンが分散して存在していても、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂も分散して存在しているため、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂にイオン捕捉剤としての働きを十分に発揮させることができ、その結果、優れた耐湿信頼性を一層確実に得ることができるものである。
【００１８】
また硬化剤としては、特に限定されるものではないが、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、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂など各種の多価フェノール化合物やナフトール化合物を用いることができる。エポキシ樹脂と硬化剤との当量比は０．５〜１．５であることが好ましく、０．８〜１．２であることがより好ましい。
【００１９】
また無機充填剤としては、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、窒化珪素などを用いることができる。無機充填剤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６０〜９０質量％であることが好ましい。
【００２０】
本発明においては硬化促進剤を用いることができる。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、トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）等の有機ホスフィン類、ジアザビシクロウンデセン等の三級アミン類、２−メチルイミダゾールや２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類を用いることができる。
【００２１】
また本発明においては離型剤を用いることができる。離型剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、カルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有ポリオレフィンなどを用いることができる。
【００２２】
さらに必要に応じて、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、シリコーン可撓剤などを用いることができる。
【００２３】
本発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤を必須成分とし、さらに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に、ニーダーやロールで加熱混練することによって調製することができるものである。混練物を必要に応じて冷却固化し、粉砕して粉状等にして使用するようにしてもよい。
【００２４】
こ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加熱成形して得られる成形品のガラス転移温度（Ｔｇ）は１７０℃以上（実質上の上限は２２０℃）であることが好ましい。このようにガラス転移温度が１７０℃以上である成形品であれば、耐湿信頼性をさらに高めることができるものである。ここで、成形品のガラス転移温度を１７０℃以上に調整するにあたっては、例えば、低分子量フェノールノボラック樹脂（２核体など）の含有量が少ない硬化剤を用いたり、多官能・多核体のエポキシ樹脂を用いたりすることによって行うことができる。なお、成形品のガラス転移温度が１７０℃未満であると、プレッシャクッカー試験（ＰＣＴ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｏｋｅｒ　Ｔｅｓｔ）や高温高湿バイアス試験（ＴＨＢ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｈｕｍｉｄｉｔｙ　Ｂｉａｓｔｅｓｔ）等の各種の促進試験において著しい性能劣化がみられるおそれがある。
【００２５】
そして、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で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。
【００２６】
このようにして製造した半導体装置にあって、半導体素子を封止する成形品には式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂が含有されているので、環境汚染の原因となる有害なイオン捕捉剤を用いなくても、耐湿信頼性を高く得ることができるものである。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２８】
エポキシ樹脂として、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂であるダイセル化学工業（株）製「ＥＨＰＥ−１５０」、オルソ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）製「ＥＳＣＮ１９５ＸＬ」、ブロム含有型エポキシ樹脂（テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）である東都化成（株）製「ＹＤＢ−４００」を用いた。
【００２９】
上記エポキシ樹脂をそれぞれ単独で用いたほか、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂とオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を質量比１５：６２で予め溶融混合することによってＭＢ化したものも用いた。
【００３０】
硬化剤として、フェノールノボラック樹脂である明和化成（株）製「Ｈ−１」、２核体が１０％以下であるフェノールノボラック樹脂である明和化成（株）製「ＤＬ−９２」を用いた。
【００３１】
無機充填剤として、溶融シリカ（平均粒径１０〜１２μｍ）を用いた。
【００３２】
離型剤として、カルナバワックスを用いた。
【００３３】
硬化促進剤として、トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）を用いた。
【００３４】
シランカップリング剤として、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを用いた。
【００３５】
イオントラップ剤として、アンチモンビスマス系であるＳｂＢｉｗＯｘ（ＯＨ）ｙ（ＮＯ３）ｚ・ｎＨ２Ｏ（式中、ｗ＝０．５〜１．０、ｘ＝３．０〜３．５、ｙ＝０．４〜０．７、ｚ＝０．１〜０．５、ｎ＝１〜２）を用いた。
【００３６】
着色剤として、カーボンブラックを用いた。
【００３７】
そして、上記各成分を表１に示す配合量で配合し、これをブレンダーで３０分間混合して均一化した後、８０℃に加熱したニーダーで混練溶融させて押し出し、冷却後、粉砕機で所定粒度に粉砕して、エポキシ樹脂組成物からなる粒状の成形材料を得た。
【００３８】
上記のようにして得た実施例１〜５及び比較例１〜３の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、加熱成形して得た成形品のガラス転移温度（Ｔｇ）をＴＭＡ法で測定すると共に、プレッシャクッカー試験（ＰＣＴ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｏｋｅｒ　Ｔｅｓｔ）及び高温高湿バイアス試験（ＴＨＢ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｈｕｍｉｄｉｔｙ　Ｂｉａｓｔｅｓｔ）を行った。
【００３９】
（ＰＣＴ）
リードフレームに評価用のアルミ回路を形成した半導体素子を搭載し、これを１６ＤＩＰ金型にセットした後、実施例１〜５及び比較例１〜３の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、金型温度１７０℃、キュアータイム９０秒の成形条件でトランスファー成形した。さらに成形品を１７５℃で６時間アフターキュアーすることによって、大きさ７ｍｍ×１９ｍｍ×３．３ｍｍの１６ＤＩＰを得た。この１６ＤＩＰを２０２６．５ｈＰａ（２ａｔｍ）、１２１℃、１００％ＲＨの条件下に１０００時間放置した後、回路の断線不良率を求めた。その結果を表１に示す。
【００４０】
（ＴＨＢ）
リードフレームに評価用のアルミ回路を形成した半導体素子を搭載し、これを１６ＤＩＰ金型にセットした後、実施例１〜５及び比較例１〜３の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、金型温度１７０℃、キュアータイム９０秒の成形条件でトランスファー成形した。さらに成形品を１７５℃で６時間アフターキュアーすることによって、大きさ７ｍｍ×１９ｍｍ×３．３ｍｍの１６ＤＩＰを得た。８５℃、８５％ＲＨの条件下において、上記の１６ＤＩＰの平行する２本の回路間に２５Ｖの電圧を５００時間印加した後、回路の断線不良率を求めた。その結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2004083764.tif 000003
【００４２】
表１にみられるように、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂を用いている実施例１〜５のものはすべて、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂を全く用いていない比較例１〜３のものよりも、ＰＣＴ及びＴＨＢにおいて不良率が低いことが確認される。
【００４３】
【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、無機充填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上記式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂を用いているので、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂がアルミ配線腐食や電気特性劣化などの原因となるＣｌ−等のハロゲンイオンをキャッチングすることによって、耐湿信頼性を高めることができると共に、従来の有害なイオン捕捉剤を用いる必要がなくなり、水質汚染や土壌汚染などの環境汚染を防止することができるものである。
【００４４】
また請求項２の発明は、上記式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂の含有量がエポキシ樹脂全量に対して１０〜３０質量％であるので、成形性等に不具合を生じさせることなく、耐湿信頼性をより高く得ることができるものである。
【００４５】
また請求項３の発明は、上記式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂とこれ以外のエポキシ樹脂とを予め溶融混合することによってマスターバッチ化しているので、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂の分散性が向上することによって、式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂にイオン捕捉剤としての働きを十分に発揮させることができ、その結果、優れた耐湿信頼性を一層確実に得ることができるものである。
【００４６】
また請求項４の発明は、加熱成形して得られる成形品のガラス転移温度が１７０℃以上であるので、耐湿信頼性をさらに高めることができるものである。
【００４７】
また請求項５に係る半導体装置は、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を用いて半導体素子を封止しているので、半導体素子を封止する成形品に含有されている式（Ａ）の脂環式エポキシ樹脂によって、環境汚染の原因となる有害なイオン捕捉剤を用いなくても、耐湿信頼性を高く得ることができるものである。