(57)【要約】【課題】  低誘電率で更に成形性も良好な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、及び（Ｄ）破砕状又は球状の六方晶チッカホウ素を含む無機充填材を必須成分と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、好ましくは前記六方晶チッカホウ素が破砕状又は球状である半導体封止用エポキシ樹脂組成物、並びにこれらの半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止してなることを特徴とする半導体装置。【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、及び（Ｄ）六方晶チッカホウ素を含む無機充填材を必須成分と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】
前記六方晶チッカホウ素が破砕状又は球状である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
該エポキシ樹脂組成物の硬化物の誘電率が１．５以上、３．０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ないし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を用いて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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ、トランジスター等の半導体素子の封止には金属缶、セラミック、エポキシ樹脂組成物等が用いられている。中でもエポキシ樹脂組成物のトランスファー成形は、低コスト且つ大量生産に適しており広く用いられている。また、信頼性の点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフェノール樹脂の改良により、耐湿性の向上や、半田リフローへの対応などが図られてきた。
しかし、近年の電子機器の高速化により、エポキシ樹脂組成物に新たな対応が求められている。つまり電子機器の高速化に伴う、半導体装置が扱う周波数の高周波化への対応である。半導体装置が扱う周波数は年々上昇しており、例えば情報処理分野ではＣＰＵの扱う動作周波数が既に１ＧＨｚを越え、更に年々上昇している。情報通信分野では、携帯電話や無線ＬＡＮ等で既に２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、更に数１０ＧＨｚ等での高周波を利用した通信が実施されようとしており、そこに組み込まれる半導体装置には高周波対応が求められている。
【０００３】
高周波を扱う半導体装置に用いるエポキシ樹脂組成物の誘電率が高い問題に対して、これまでも種々の方策が提案されてきた。誘電率の低いシアネートレジン（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）、或いはエポキシでもＯＨ当量、及びエポキシ当量を上げることで、低誘電率を図ったものが提案されてきた（例えば、特許文献３参照。）。しかし、シアネートレジンは成形性、特に硬化性が悪いため、生産性が著しく低下する。同様に水酸基当量、エポキシ当量を上げたレジンでも当量を上げるに従ってやはり成形性が著しく低下するという問題点があり、十分な対応が取られていない。更に離型性と低誘電率を両立する技術として中空無機充填材の使用が提案されているが（例えば、特許文献４参照。）、中空フィラーは殻破壊が発生するため中空フィラーを用いたエポキシ樹脂組成物には製造中に殻破壊による誘電率の上昇が発生し充分な低誘電率化できない。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０６１６８号公報（第２〜９頁）
【特許文献２】特開２００１−３３９１３０号公報（第２〜２６頁）
【特許文献３】特開２００１−７２７４３号公報（第２〜９頁）
【特許文献４】特開２００１−３５４７５４号広報（第２〜１２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の上述のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは低誘電率で成形性も良好な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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、及び（Ｄ）六方晶チッカホウ素を含む無機充填材を必須成分と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］前記六方晶チッカホウ素が破砕状又は球状である第［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［３］該エポキシ樹脂組成物の硬化物の誘電率が１．５以上、３．０以下である第［１］又は［２］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［４］第［１］又は［３］項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封止してなることを特徴とする半導体装置、
である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に従うと、低誘電率で且つ成形性も良好な半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、及び六方晶チッカホウ素を含む無機充填材を必須成分とするエポキキシ樹脂組成物であることにより、低誘電率で且つ、成形性も良好な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。更に硬化物の誘電率が３．０以下と低いため１ＧＨｚ以上の高周波を扱うデバイスにおいてその素子の特性を十分発揮できるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００９】
本発明に用いるエポキシ樹脂は、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、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造は特に限定するものではない。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、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）等を用いることができる。
また、これらのエポキシ樹脂は単独でも２種類以上混合して用いても良い。
【００１０】
本発明に用いるフェノール樹脂は、１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではない。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、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェノールアラルキル樹脂（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。
【００１１】
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の含有量は、全エポキシ樹脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基数の比が０．８〜１．３であることが好ましく、この範囲を外れると、エポキシ樹脂組成物の硬化性の低下、或いは硬化物のガラス転移温度の低下、耐湿信頼性の低下等が生じる可能性がある。
【００１２】
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等の有機ホスフィン類、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、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のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、ベンゾキノンをアダクトしたトリフェニルホスフィン等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
【００１３】
本発明に用いる無機充填材としては、破砕状、球状の六方晶チッカホウ素を必須成分として用いる。ＩＣ等電子部品の封止用に用いられる樹脂組成物には、一般に破砕状、又は球状のシリカを用いる。一方、六方晶チッカホウ素はその結晶性により通常鱗片状の形状をとるが、鱗片状では樹脂組成物中の含有量を上げることが出来ず十分な低誘電化の効果を得ることが出来ない。破砕状又は球状の六方晶チッカホウ素は鱗片状の粉末を破砕状又は球状に賦形後、加熱、溶射により得ることができるが、製造法はこれに限る物ではない。六方晶チッカホウ素の含有量としては、樹脂組成物に対して３５〜９０重量％、望ましくは６０〜９０重量％以上用いる必要がある。六方晶チッカホウ素の含有量が下限値を下回ると十分な低誘電化の効果が得られす、上限値を上回ると流動性が大幅に低下し成形性に問題が発生する。六方晶チッカホウ素をシランカップリング剤等により表面処理をしてもかまわない。表面処理の方法としては、単独に処理した物を用いても或いは他の配合原料との混合時に処理してもかまわない。
【００１４】
また、六方晶チッカホウ素以外に、他種の無機充填材を併用しても差し支えない。併用する無機充填材としては、誘電率の大幅な上昇が無い範囲で一般に半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができる。例えば、球状溶融シリカ、破砕状溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものとしては、誘電率の低い球状溶融シリカ、破砕状溶融シリカである。これらの無機充填剤は、単独でも混合して用いても差し支えない。また、これらがカップリング剤により表面処理されていてもかまわない。
【００１５】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール硬化剤、硬化促進剤、六方晶チッカホウ素を含む無機充填材を必須成分とするが、更にこれ以外に、カーボンブラック等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤、ゴム等の低応力添加剤、臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム等の難燃剤等、種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。
本発明は高周波デバイスの特性を充分引き出すため硬化物の誘電率は１．５以上、３．０以下、望ましくは１．９以上、２．５以下である。３．０を越えると殆どのデバイスでノイズ低減の効果が充分でなく、３．０〜２．５では一部のデバイスのみに充分の効果を発現する。
【００１６】
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、ミキサー等を用いて原料を充分に均一に混合した後、更に熱ロール又はニーダー等の混練機で溶融混練し、冷却、粉砕しパウダー状にする。更に得られたパウダーを加圧してタブレット化する。
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。
【実施例】
【００１７】
以下に本発明の実施例を示すが、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。
実施例１
クレゾールノボラックエポキシ樹脂［エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、軟化点７５℃］
４１．５重量部
フェノールノボラック樹脂Ａ［水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ、軟化点１２０℃］
２１．６重量部
２−メチルイミダゾール（以下、２Ｍｚという）                    ０．４重量部
破砕状六方晶チッカホウ素［平均粒径３５μｍ、最大粒径２１２μｍ］
３５．０重量部
シランカップリング剤(γ-グリシジルトリメトキシシラン）          ０．４重量部
カルナバワックス                                                ０．８重量部
カーボンブラック                                                ０．３重量部
をミキサーにて混合し後、熱ロールを用いて、９５℃で８分間混練して冷却後粉砕し、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。
【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金型を用いて、金型温度１７５℃、圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で測定した。単位はｃｍ。
誘電率：低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度１７５℃、圧力９．８ＭＰa、硬化時間１８０秒で５０φ−３ｍｍのテストピースを成形した。テストピースは１７５℃／４ｈｒにてポストキュアー後、横川ヒューレットパッカード株式会社製Ｑメータｍｏｄｅｌ４３４２Ａにて誘電率を測定した。測定周波数は１ＭＨｚ。
【００１９】
実施例２〜８、比較例１
表１の配合に従い、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得て、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
実施例１以外で用いた成分について、以下に示す。
ビフェニルエポキシ樹脂［エポキシ当量１９５ｇ／ｅｑ、融点１０５℃］
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂［エポキシ当量１９５ｇ／ｅｑ、融点７２℃］
フェノールノボラック樹脂Ｂ［水酸基当量１０５ｇ／ｅｑ、軟化点８０℃］
フェノールノボラック樹脂Ｃ［水酸基当量１０５ｇ／ｅｑ、軟化点６３℃］
トリフェニルホスフィン（以下ＴＰＰという）
球状六方晶チッカホウ素［平均粒径２５μｍ、最大粒径７４μｍ］
溶融球状シリカ（平均粒径２３μｍ）
【００２０】
【表１】
2005314568.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明に従うと、低誘電率で且つ成形性も良好な半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができるので、１ＧＨｚ以上の高周波を扱うデバイスに好適である。