(57)【要約】【課題】本発明は、ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を含まず、成形性、難燃性、及び、高温下でも変色することのない耐熱性を有する黄色着色材を用い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。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノールノボラック樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）水酸化アルミニウム、（Ｆ）黄色酸化鉄を必須成分とするエポキシ樹脂組成物にあって、全エポキシ樹脂組成物に対して、上記水酸化アルミニウムを１〜２０重量％、上記黄色酸化鉄を０．１〜３重量％含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。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノールノボラック樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）水酸化アルミニウム、（Ｆ）黄色酸化鉄を必須成分とするエポキシ樹脂組成物にあって、全エポキシ樹脂組成物に対して、上記水酸化アルミニウムを１〜２０重量％、上記黄色酸化鉄を０．１〜３重量％含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】
（Ｃ）の硬化促進剤が２メチルイミダゾールである請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
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。例えば、タンタルコンデンサー、ダイオード、トランジスター等に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャパシタ用の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物で封止されている。これらのエポキシ樹脂組成物中には、難燃性を付与するために、通常、ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物が配合されている。ところが、環境・衛生の点からハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しないで、難燃性に優れたエポキシ樹脂組成物の開発が要求されている。
また、キャパシタの製品の中に黄色材の要求があり黄色酸化鉄を使用されている事例がある（例えば、特許文献１参照。）。しかし、昨今の半田耐熱性要求は年々厳しくなり、厳しい場合では２６０℃までに晒される。その結果黄色酸化鉄が酸化され渇色になり、外観検査で不合格になるとともにレーザー捺印性が劣る結果になる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−４１６４７号公報（第２〜８頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を含まず、成形性、難燃性、及び半田耐熱性に優れ、かつ高温下でも変色することのない耐熱性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いて半導体素子を封止してなる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）フェノールノボラック樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）水酸化アルミニウム、（Ｆ）黄色酸化鉄を必須成分とするエポキシ樹脂組成物にあって、全エポキシ樹脂組成物に対して、上記水酸化アルミニウムを１〜２０重量％、上記黄色酸化鉄を０．１〜３重量％含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、
［２］  （Ｃ）の硬化促進剤が２メチルイミダゾールである第［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［３］  第［１］又は［２］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】
本発明は、エポキシ樹脂、フェノールノボラック樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機充填材からなるエポキシ樹脂組成物において、水酸化アルミニウム及び黄色酸化鉄を特定量配合することにより、ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を含まず、流動性や硬化性等の成形性、難燃性、及び半田耐熱性に優れ、かつ高温環境下においても変色することなく印字の鮮明さを損なうことのない半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００７】
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、ナフトール型エポキシ樹脂、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、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）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。
【０００８】
本発明に用いるフェノール樹脂は、分子中にフェノール性水酸基を有するものであれば特に限定しないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、テルペン変性フェノー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。エポキシ樹脂組成物の硬化性のためには、水酸基当量は８０〜２５０が望ましい。
エポキシ樹脂と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フェノール性水酸基を有する化合物のフェノール性水酸基の総数の比が０．８〜１．３であることが好ましい。
【０００９】
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使用することができる。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。成形温度が通常の１７０〜１８５℃に比べ低い温度である１５０〜１６５℃で、かつ３０〜４０秒という比較的短い時間でも充分な硬化性が得られることが求められる場合には、２−メチルイミダゾールを全エポキシ樹脂組成物に対して０．１〜０．５重量％添加するのが好ましい。
【００１０】
本発明に用いる無機充填材としては、特に限定するものではなく、一般に封止材料に使用されているものを使用することができる。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、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。特に、溶融シリカが好ましい。
無機充填材の含有量としては、全エポキシ樹脂組成物中に５０〜８５重量％が好ましく、更に好ましくは７０〜８０重量％である。下限値を下回ると、吸水率の上昇に伴い耐半田クラック性の低下を引き起こしたり、難燃性が低下したりする恐れがある。この際、難燃性を確保するために、難燃材である水酸化アルミニウムを多量に添加することが必要となり、その結果硬化性の低下により成形性の問題が発生する恐れがある。また、上限値を越えると、パッケージの未充填不良が生じる恐れがあるので好ましくない。
【００１１】
本発明に用いる水酸化アルミニウムは、難燃剤として作用するものであり、一般式（１）で示されるものである。一般式（１）で示される水酸化アルミニウムは、従来から難燃剤として用いられている結晶水が３つの水酸化アルミニウムである。
Ａｌ２Ｏ３（Ｈ２Ｏ）３          （１）
本発明に用いる水酸化アルミニウムの平均粒径は、特に限定するものではないが、０．０１〜１４μｍであることが好ましい。平均粒径が下限値を下回ると、流動性が低下し、更に硬化物の抽出時の不純物量が増加するために耐湿信頼性の低下が生じる恐れがある。平均粒径が上限値を越えると、充分な難燃性が得られない恐れがある。本発明での粒径は、レーザー回折法で測定した値を用い、平均粒径は５０重量％の累積になった時の粒径である。
水酸化アルミニウムの比表面積としては、０．１〜４０ｍ２／ｇであることが好ましい。下限値を下回ると難燃性に劣る傾向にあり、上限値を越えると硬化性が低下する恐れがあり好ましくない。比表面積は、ＢＥＴ法で窒素ガスを用いて測定したものである。また、粒子の形状は限りなく球状に近いものが流動性の向上に効果があり好ましい。
本発明に用いる水酸化アルミニウムの配合量は、全エポキシ樹脂組成物中に１〜２０重量％である必要があり、より好ましくは３〜１５重量％である。下限値を下回ると難燃性が不足し、上限値を越えると耐半田性、硬化性が低下する恐れがあり好ましくない。
【００１２】
本発明に用いる黄色酸化鉄は、主成分がα−酸化鉄（含水酸化鉄）でその含有量は９７．０重量％以上である。また、３２５メッシュ篩い残分は１重量％未満が好ましく、上限値を超えると半導体封止樹脂の流動性が低下することがある。酸化鉄の添加量としては、全エポキシ樹脂組成物中に０．１〜３重量％である必要があり、より好ましくは０．１〜１重量％である。下限値を下回ると、硬化物の着色性が不足し、硬化物自体の色が淡い黄色になってしまう恐れがあり、また、高温下ではエポキシ樹脂の色の変化の影響が半導体封止装置表面に現れてくる恐れがあるので好ましくない。また、上限値を越えると、半導体封止材エポキシ樹脂の流動性が低下する恐れがあるので好ましくない。
また、本発明では、２２０〜２３０℃位で結晶水が脱水する吸熱反応が生じる水酸化アルミニウムを併用しているため、２６０℃のリフロー処理時等においてもパッケージ表面の温度が下がりパッケージ表面が酸化するのを抑える効果があり、このことにより、黄色酸化鉄の酸化も抑制され、高温環境下においても変色することなく印字の鮮明さを損なうことのないという優れた効果が得られる。
【００１３】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、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等の種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分、及びその他の添加剤等をミキサー等を用いて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。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例で具体的に説明するが、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。
2004352893.tif 000002
をミキサーで常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練し、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１に示す。
【００１５】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒で測定した。単位はｃｍ。スパイラルフロー判定の基準は、３０ｃｍ未満を不合格、３０ｃｍ以上を合格とした。
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６．９ＭＰａ、硬化時間７０秒で、８０ｐＱＦＰ（１４×２０×２．０ｍｍ厚）を成形し、１２個のパッケージを得た。成形後の硬化物の色調を目視で観察した。また、高温下での変色の影響は、１７５℃で７時間のポストモールドキュア（以下、ＰＭＣという）を行った後、炭酸ガスレーザーで捺印を行ったものを、８５℃、相対湿度８５％の環境下で１６８時間加湿処理し、さらに２６０℃のＩＲリフロー（予熱条件：１２５℃、１２０ｓｅｃ、２６０℃保持時間１０秒）に３回通した後、捺印された印字（赤褐色）とのコントラストを目視で観察した。
パッケージ充填性：外観と同様に成形して得たパッケージにおいて、成形品のダム部分の充填有無からパッケージ充填性を確認した。
キュラストトルク比：キュラストメータ（（株）オリエンテック・製、ＪＳＲキュラストメータＩＶＰＳ型）を用いて、ダイスの直径３５ｍｍ、振幅角１°、金型温度１７５℃及び１６５℃、加熱開始６０秒後、３００秒後のトルクを求め、トルク比：（６０秒後のトルク）／（３００秒後のトルク）を計算した。キュラストメータにおけるトルク比は硬化性のパラメータであり、トルク比の大きい方が硬化性が良好である。
難燃性：低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度１７５℃、圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で試験片（縦１２７ｍｍ、横１２．７ｍｍで厚みが３．２ｍｍ）を成形し、アフターベークとして１７５℃、８時間加熱処理した後、ＵＬ−９４垂直法に準じてΣＦ、Ｆｍａｘを測定し、難燃性の判定をした。
【００１６】
実施例２〜９、比較例１〜４
実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造し、実施例１と同様にして評価した。結果を表１、表２に示す。
実施例１以外で用いた成分について、以下に示す。
水酸化アルミニウムＢ：住友化学製、Ｃ−３００５、平均粒径０．５μｍ、比表面積７．９ｍ２／ｇ
水酸化アルミニウムＣ：住友化学製、ＣＬ−３１０、平均粒径１４μｍ、比表面積０．９ｍ２／ｇ
トリフェニルホスフィン
【００１７】
【表１】
2004352893.tif 000003
【００１８】
【表２】
2004352893.tif 000004
【００１９】
【発明の効果】
本発明に従うと、ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を含まず、流動性や硬化性等の成形性に優れ、また、高温環境下においても変色することなく印字の鮮明さを損なうことのない半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られ、これを用いた半導体装置は難燃性、成形性に優れる。