(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）式（１）で示されるエポキシ樹脂、（Ｂ）式（４）で示されるフェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤及び（Ｄ）溶融シリカ粉末を必須成分とし、式（２）で示される硬化促進剤を全硬化促進剤中に５０重量％以上含み、エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の配合割合が、フェノール性水酸基１に対しエポキシ基が１．２７〜１．４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。
【化１】
0004794706.tif 000013
（Ｒ１は、メチル基である。）
【化８】
0004794706.tif 000014
【化２】
0004794706.tif 000015
【請求項２】
全硬化促進剤中に、式（２）で示される硬化促進剤が５０〜９０重量％、且つトリフェニルホスフィンが１０〜５０重量％有する請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
全樹脂組成物中のＵ及びＴｈの合計量が、２ｐｐｂ以下である請求項１又は２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物によって封止されてい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、樹脂組成物の常温保存特性、成形性、信頼性に優れた表面実装対応の半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれによって封止された半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ本体を機械的、化学的作用から保護するためにエポキシ樹脂系封止樹脂組成物が開発、生産されてきた。この樹脂組成物に要求される項目は、ＩＣチップの種類、封止されるパッケージの構造、使用される環境等によって変化しつつあるが、現在最も大きな要求項目は、パッケージを実装する際に発生するクラックである。この要求に対し種々検討した結果、結晶性エポキシ樹脂であるビフェニル型エポキシ樹脂を使用し、エポキシ樹脂を理論当量より多く含む樹脂組成物で耐半田クラック性はかなり改善された。この結晶性エポキシ樹脂は単体では常温で結晶性であるが、樹脂組成物としたときには結晶性が一部損なわれるため、樹脂混練時や常温保管時に架橋反応により粘度が上昇し、成形性に不具合を生じたり、また、エポキシ樹脂を理論当量より過剰に加えるため、硬化性が低くなり、作業性に支障をきたしていた。
【０００３】
上記の問題を解決するために、例えば、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン（以下ＴＰＰという）を使用し添加量を抑える方法やテトラホスホニウム・テトラフェニルボレート（以下ＴＰＰ−Ｋという）（特公昭５１−２４３９９号公報）を用い常温保存特性と硬化性を改善する方法があるが、常温保管特性と硬化性を両立することはできず、効果的であるとは言い難かった。特に、常温保存特性に関して言えば、ＴＰＰは言うに及ばずＴＰＰ−Ｋでさえも良好な特性を有していない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決するために種々の検討の結果なされたものであり、ビフェニル型エポキシ樹脂に対して特定の硬化促進剤を使用し、エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の配合割合を、フェノール性水酸基に対しエポキシ基の割合を多くすることにより、耐半田クラック性に優れ、成形時の硬化性を維持しながら常温保管特性を改善できる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれによって封止され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、式（１）で示されるエポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤及び溶融シリカ粉末を必須成分とし、式（２）で示される硬化促進剤を全硬化促進剤中に５０重量％以上含み、エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の配合割合が、フェノール性水酸基１に対しエポキシ基が１．２７〜１．４であり、好ましくは全硬化促進剤中に、式（２）で示される硬化促進剤が５０〜９０重量％、且つトリフェニルホスフィンが１０〜５０重量％含み、全樹脂組成物中のＵ及びＴｈの合計量が２ｐｐｂ以下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である。また、これらのエポキシ樹脂組成物によって封止されていることを特徴とする半導体装置である。
【０００６】
【化３】
0004794706.tif 000002
（Ｒ1 は、水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基又はハロゲン原子であって、Ｒ1 同士は同じであっても異なっていてもよい。）
【０００７】
【化４】
0004794706.tif 000003
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる（Ａ）成分の式（１）で示されるエポキシ樹脂は、メソゲン骨格を主鎖に持ち比較的低分子であるため結晶性を有している。このエポキシ樹脂は結晶性を示し、１分子中にエポキシ基を２個有するジエポキシ化合物であるため、融点未満の温度では固体であるが、融点以上の温度で低粘度の液状物質となる。このためこれらを用いたエポキシ樹脂組成物は溶融状態で低粘度を示すため成形時に樹脂組成物の流動性が高く、薄型パッケージへの充填性に優れ、成形性が良好である。また、２官能エポキシ樹脂であるため、架橋密度が抑えられ、高温での弾性率が抑えられリフロー時などの応力緩和に適しており、成形性と耐半田クラック性とを一挙に解決するものである。
【０００９】
【化５】
0004794706.tif 000004
（Ｒ1 は、水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基又はハロゲン原子であって、Ｒ1 同士は同じであっても異なっていてもよい。）
【００１０】
本発明では、式（１）のエポキシ樹脂の特性を損なわない範囲でオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等の他のエポキシ樹脂を添加しても構わない。
【００１１】
本発明で用いられる（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、上記のエポキシ樹脂と硬化反応を行い架橋構造を形成することができる少なくとも２個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指し、例えばフェノールノボラック樹脂、パラキシリレン変性フェノール樹脂、メタキシリレン・パラキシリレン変性フェノール樹脂等のフェノールアラルキル樹脂、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等が挙げられ、これらは単独でも併用で混合して用いても差し支えない。軟化点、水酸基当量等も特に規定するものではないが、樹脂中の塩素含有量は極力低い方が長期信頼性の点から好ましい。
【００１２】
エポキシ樹脂とフェノール硬化剤の配合割合は、成形性と耐半田クラック性の兼ね合いから、フェノール性水酸基１に対しエポキシ基が１．１〜１．４の割合が好ましい。従来の配合ではフェノール性水酸基１に対しエポキシ基１の割合が最もバランスが良いが、本発明の組成物配合では、フェノール性水酸基１に対しエポキシ基が１．１未満であると、半田クラック性が劣り、１．４を越えると、硬化性の低下を生じ、１．１〜１．４の範囲が最もバランスが良い。
【００１３】
本発明に用いられる（Ｃ）成分の硬化促進剤は、式（２）で示される硬化促進剤が好ましく、その使用量は全硬化促進剤中５０重量％以上用いることが必須であり、硬化促進剤は常温において活性が低く、高温において活性が高く、融点が２００℃〜２５０℃のものが常温保管性、反応性、分散性の点で好ましく、これらの点で、式（２）の構造の硬化促進剤は優れている。しかし、式（２）の硬化促進剤のみでは、混練温度域での反応性の極端な低さにつながり、混練時の低分子量の反応まで抑制され、成形時のウスバリが発生しやすくなる。式（２）の硬化促進剤と比べて常温保存性や流動性は劣るが、低温での反応促進作用があるトリフェニルホスフィンを併用することによって、バランスをとることができる。
【００１４】
【化６】
0004794706.tif 000005
【００１５】
本発明に用いる硬化促進剤は、式（２）の硬化促進剤を５０〜１００重量％含むものものであり、他の硬化促進剤と併用しても構わない。全硬化促進剤中に占める式（２）の硬化促進剤量は５０〜９０重量％で、かつトリフェニルホスフィン量は１０〜５０重量％が好ましい。式（２）の硬化促進剤が５０重量％未満だと、上記の効果が充分に発現されず、従来の硬化促進剤系と同様の結果となる。トリフェニルホスフィンが、１０重量％未満だと成形時のウスバリ特性が低下する。その他の併用できる硬化促進剤としては、例えばテトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、２−メチルイミダゾール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等が挙げられる。
【００１６】
本発明で用いられる（Ｄ）成分の溶融シリカ粉末は、破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカ粉末の配合量を高め、かつ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えるためには、球状シリカを主に用いる方が好ましい。更に球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布をより広くとるよう調整することが望ましい。また、メモリー系のチップでは放射性物質による誤動作が問題となる。そのため、本発明に用いられるシリカはＵ及びＴｈの合計量が２ｐｐｂ以下であることが望ましい。
【００１７】
本発明の樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｄ）までの必須成分以外にも必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン等の難燃剤、カップリング剤、カーボンブラックに代表される着色剤、天然ワックス及び合成ワックス等の離型剤、シリコーンオイル、ゴム等の低応力成分が適宜配合可能である。
樹脂組成物とするには各成分を混合後、加熱ニーダや熱ロールにより加熱混練し、続いて冷却、粉砕することで目的とする樹脂組成物が得られる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体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、本発明を実施例で具体的に説明する。
《実施例１》
・式（３）の構造を主成分とするビフェニル型エポキシ樹脂  １３．２重量部
［油化シェルエポキシ(株)製、商品名ＹＸ−４０００Ｈ、融点１０５℃、エポ
キシ当量１９５］
・式（４）フェノールノボラック樹脂                        ５．６重量部
［軟化点８０℃、水酸基当量１０５］
・式（５）の硬化促進剤Ａ                                  ０．３重量部
・トリフェニルホスフィン                                  ０．１重量部
・球状溶融シリカI                                      ８０．０重量部
［Ｕ量０.１ｐｐｂ、Ｔｈ量０.１ｐｐｂ、平均粒径１５μｍ］
・カルナバワックス                                        ０．５重量部
・カーボンブラック                                        ０．３重量部
上記の全成分をミキサーにより混合した後、表面温度が９０℃と４５℃の２本ロールを用いて３０回混練し、得られた混練物シートを冷却後粉砕して、樹脂組成物とした。得られた樹脂組成物の特性を以下の方法で評価をした。評価結果を表１に示す。
【００１９】
【化７】
0004794706.tif 000006
【００２０】
【化８】
0004794706.tif 000007
【００２１】
【化９】
0004794706.tif 000008
【００２２】
《実施例２、参考例３、実施例４〜８及び比較例１〜５》
表１、表２に従って配合し、実施例１と同様にして樹脂組成物を得、同様に評価した。これらの評価結果を表１、表２に示す。
《実施例９》
実施例１を基本配合として、Ｕ、Ｔｈ量の異なる溶融シリカIIに変えて配合し、実施例１と同様に混合、混練して樹脂組成物を得た。実施例１と同様に評価を行った。配合処方及び評価結果を表１に示す。上記実施例及び比較例で使用した式（６）の硬化促進剤Ｂ、式（７）のエポキシ樹脂、溶融シリカIIの構造及び性状を以下に示す。
【００２３】
【化１０】
0004794706.tif 000009
【００２４】
【化１１】
0004794706.tif 000010
【００２５】
・式（７）クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
［融点５５℃、エポキシ当量２０１］
溶融シリカII
［Ｕ量１．１ｐｐｂ、Ｔｈ量１．６ｐｐｂ］
【００２６】
《評価方法》
・スパイラルフロー：
ＥＭＭＩ−Ｉ−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７０ｋｇ／ｃｍ2 、硬化時間２分で測定した。
・ウスバリ：
１６ｐＤＩＰ成形時のベントバリ長さを測定。
・常温保存性：
樹脂組成物を２５℃にて１週間保存した後、スパイラルフローを測定。初期のスパイラルフロー長さを１００％としたときの割合を％で示す。
・硬化性：
ショアＤ硬度計を用い、金型温度１７５℃、硬化時間２分で測定。
・耐半田性：
８０ｐＱＦＰ（厚さ１．５ｍｍ）を８個、８５℃、相対湿度６０％の環境下に１６８時間放置し、その後ＩＲリフロー（２４０℃）にて１０秒間処理後のパッケージを目視及び超音波探傷機にて観察。
・Ｕ、Ｔｈ量：
組成物を灰化後、弗酸にてシリカを揮散させ、さらに塩酸にてアンチモンを揮散させた残査水溶液をＩＣＰ−ＭＳ（高周波誘導結合プラズマ質量分析）で測定した。
【００２７】
【表１】
0004794706.tif 000011
【００２８】
【表２】
0004794706.tif 000012
【００２９】
【発明の効果】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、常温保管特性に優れ、同時に成形時の硬化性を改善し、これを用いた半導体装置の耐半田クラック性に優れたものである。