(57)【要約】【課題】成形時の離型性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置を実装する際の実装温度の上昇に適応できる耐半田性等の信頼性に優れた半導体装置を提供すること。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）硬化促進剤、及び（Ｅ）一般式（１）で示される化合物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。【化１】2005047997.tif 000009
【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）無機充填材、（Ｄ）硬化促進剤及び（Ｅ）一般式（１）で示される化合物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。
【化１】
2005047997.tif 000007
【請求項２】
一般式（１）で示される化合物を全エポキシ樹脂組成物中０．０１〜３重量％含む請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化２】
2005047997.tif 000008
【請求項３】
請求項１又は２記載の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。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置は生産性、コスト、信頼性等のバランスに優れることからエポキシ樹脂組成物を用いて封止されるのが主流となっている。半導体装置の小型化、薄型化に伴い、封止用エポキシ樹脂組成物に対し、より一層の低粘度化、高強度化が要求されている。このような背景から、最近のエポキシ樹脂組成物の動向は、より低粘度の樹脂を適用し、より多くの無機充填材を配合する傾向が強くなっている。又新たな動きとして、半導体装置を実装する際、従来よりも融点の高い無鉛半田の使用が強まってきている。この半田の適用により実装温度を従来に比べ約２０℃高くする必要があり、実装後の半導体装置の信頼性が現状に比べ著しく低下する問題が生じている。このようなことからエポキシ樹脂組成物のレベルアップによる半導体装置の信頼性の向上要求が加速的に強くなってきており、樹脂の低粘度化と無機充填材の高充填化に拍車がかかっている。又エポキシ樹脂組成物の硬化物の強度のみならず、硬化物と半導体装置の構成部材との密着性も重視され、高充填化と同時に高密着化の手法もとられているのが通常である。
【０００３】
一方で、半導体装置の生産方式は、より生産コストを低減するため短成形サイクル化、多数個取り化が進み、エポキシ樹脂組成物に対しては、より速硬化でかつ高離型性が要求されている。これらの要求に対し、これまでに多くの研究がなされ多数の報告があるが、種々ある要求特性のいずれかのみを満足するものが多く、全ての要求を満足させ広い範囲で適用可能な手法は未だ見出されていない。
従来の添加剤を用いて密着性を向上させる手法の場合（例えば、特許文献１参照）、添加量の増加により逆に離型性が悪化し生産性の点で不満足であり、更に速硬化性を向上させる手法の場合、逆に流動性が損なわれることから無機充填材の配合量を高めることができず信頼性の点から不満足である。このような状況から、より生産性と半導体装置の信頼性が高いレベルで両立できる手法の開発が強く望まれていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２０５１１号公報（第２〜９項）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、成形時の離型性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び耐半田性等の信頼性に優れた半導体装置を提供するものである。
【０００６】
【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）フェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）硬化促進剤及び（Ｅ）一般式（１）で示される化合物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］一般式（１）で示される化合物を全エポキシ樹脂組成物中０．０１〜３重量％含む第［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
【０００７】
【化３】
2005047997.tif 000002
【０００８】
［３］第［１］又は［２］項記載の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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填材、硬化促進剤及び一般式（１）で示される化合物を必須成分とするエポキシ樹脂組成物であって、成形時の離型性に優れ、耐半田性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置についてである。
【化４】
2005047997.tif 000003
以下、各成分について説明する。
【００１０】
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、分子構造を特に限定するものではないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独で用いるか併用することができる。半導体封止用エポキシ樹脂組成物としての耐湿信頼性を考慮すると、イオン性不純物であるＮａイオンやＣｌイオンが極力少ない方が好ましく、硬化性の点からエポキシ当量としては１００〜５００ｇ／ｅｑが好ましい。
【００１１】
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、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、これらは単独で用いるか併用することができる。硬化性の点から水酸基当量は９０〜２５０ｇ／ｅｑが好ましい。
【００１２】
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いが、一般に封止材料に用いられている溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填材の粒径としては、金型への充填性を考慮すると１５０μｍ以下であることが望ましい。又、無機充填材の配合量としては、全エポキシ樹脂組成物に対して８０〜９４重量％が好ましく、下限値を下回るとエポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水量が増加し、強度が低下するため耐半田クラック性が不満足で、上限値を越えると流動性が損なわれるために成形性に不具合を生じ好ましくない。
【００１３】
本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール樹脂の水酸基との反応を促進するものであればよく、一般に半導体素子の封止材であるエポキシ樹脂組成物に使用されているものを利用することができる。具体例として有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物等のリン原子含有化合物、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等の窒素原子含有化合物が挙げられる。有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第１ホスフィン、ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第２ホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、更に１個が長鎖アルキル基であるトリアルキルホスフィン、トリフェニルホスフィン、アルキルジフェニルホスフィン、ジアルキルフェニルホスフィン等の第３ホスフィンが挙げられる。テトラ置換ホスホニウム化合物としては、テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレートがあり、具体例としてテトラブチルホスホニウム・テトラフェニルボレート、ｎ−ブチルトリフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラブチルボレート等が挙げられ、これらに限定されるものではない。
【００１４】
これらの内では、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、更に１個が長鎖アルキル基であるトリアルキルホスフィン、トリフェニルホスフィン、アルキルジフェニルホスフィン、ジアルキルフェニルホスフィン等の第３ホスフィンが好ましく、特に硬化性等のバランスからトリフェニルホスフィンが望ましい。これらの硬化促進剤は単独で用いても併用してもよい。
本発明に用いる硬化促進剤の配合量は、全エポキシ樹脂組成物中０．１〜１重量％が好ましく、下限値を下回ると目的とする硬化性が得られず、上限値を越えると流動性が損なわれるおそれがあり好ましくない。
【００１５】
本発明に用いる一般式（１）で示される化合物は、樹脂成分との相溶性が非常に良好であり、かつエポキシ基との反応が選択的かつ他の配合物より速いため、配合量に応じて樹脂硬化物の架橋密度が低下し、樹脂硬化物の高温での弾性率を定量的に下げることができる。従って、この化合物はエポキシ樹脂組成物の硬化を促進するものではないが、金型から引き剥がす時に適度な柔らかさと靱性を付与することができ、密着性を低下させることなく離型性を向上させる作用をするものである。
配合量としては、全エポキシ樹脂組成物中０．０１〜３重量％が好ましく、より好ましくは０．１〜２．５重量％であり、下限値を下回ると期待するような離型効果が得られず好ましくない。上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化が阻害され、逆に離型性を悪化させるので好ましくない。一般式（１）で示される化合物は単独でも使用できるが、その効果を最大限発現するには封止材料に一般に使用されているカルナバワックス等の離型剤と併用するのが望ましい。
【化５】
2005047997.tif 000004
【００１６】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤、臭素化エポキシ樹脂、酸化アンチモン等の難燃剤、離型剤、カーボンブラック等の着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤、無機イオン交換体等の添加剤を適宜配合してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分及びその他の添加剤等をミキサー等を用いて常温で均一に混合した後、加熱ロール又はニーダー、押出機等で溶融混練し、冷却後粉砕して製造することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止し、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成形方法で成形硬化すればよい。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例にて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。
2005047997.tif 000005
をミキサーにて常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練、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。評価結果を表１に示す。
【００１８】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を用い、前記エポキシ樹脂組成物を低圧トランスファー成形機にて金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で成形し測定した。単位はｃｍ。スパイラルフロー判定基準は、７０ｃｍ未満を不合格、７０ｃｍ以上を合格とした。
離型性：タブレット化した前記エポキシ樹脂組成物を用い、８０ｐＱＦＰ（２．７ｍｍ厚）を低圧トランスファー成形機にて、金型温度１７５℃、注入圧力８．３ＭＰａ、硬化時間５０秒の条件で成形し、離型性の評価を行った。得られた成形品が自動成形機で支障なく搬送できるものを離型性○、ピックアップ不良等により搬送に支障のあるものを離型性×とした。
耐半田性：離型性用に成形した８０ｐＱＦＰを１７５℃で４時間ポストキュアした後、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽で１６８時間加湿処理し、その後ピーク温度２６０℃のＩＲリフロー処理を３回実施してクラック及び内部剥離の発生数を調べた。処理後にクラック、内部剥離の発生がないものを合格とした（ｎ＝３６）。
実施例２〜８、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、同様にして評価した。評価結果を表１に示す。実施例１以外に用いた成分を以下に示す。
１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート
【００１９】
【表１】
2005047997.tif 000006
【００２０】
【発明の効果】
本発明に従うと、従来技術では得られなかった成形時の離型性に優れたエポキシ樹脂組成物及び耐半田性等の信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。