(57)【要約】【課題】カーボンブラックの二次凝集物によるリード間、ワイヤー間のリーク不良が発生しないファインピッチ化に対応可能な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、（Ｄ）無機充填材及び（Ｅ）炭化ホウ素を含む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）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材及び（Ｅ）炭化ホウ素を含む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】
請求項１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、及びこれを用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファー成形したＬＳＩのパッケージング手法は、低コスト、大量生産に適した方法として採用されており、信頼性の点でも主剤である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、特性の向上が図られてきた。現在ＬＳＩ集積度の急激な上昇に伴う接続端子数の拡大に対処するため、パッケージの同一面積内でパッケージのピン数を増加させる方法がとられている。その結果、リードピッチは１５０μｍ以下、ワイヤーボンディングピッチに至っては、今や５０μｍ以下になりつつある。
【０００３】
一方、半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、従来から着色剤としてカーボンブラックが使用されてきた。カーボンブラックの一次粒子の平均粒径は１０〜１００ｎｍと非常に小さいが、粒径が０．１μｍ程度から最大５ｍｍ程度の二次凝集物が存在することがあり、内部接続のピッチが広かった以前には何の問題も無かった。ファインピッチ化が進んだ現在、内部のリード間やワイヤー間に導電性のカーボンブラックの凝集物が入り込み、その間を導通させてしまうリーク不良がしばしば発生するようになってきた。そこで、このような不具合が発生しないエポキシ樹脂組成物が望まれている。これまで、カーボンブラックの平均粒径や比表面積を管理する方法（例えば、特許文献１参照）や、カーボンブラックの凝集物の最大粒径を管理する方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されているが、完全に凝集物の発生を防ぐことは困難であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１６９６７５号公報（第２頁〜５頁）
【特許文献２】
特開２００１−１９８３３号公報（第２頁〜５頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、カーボンブラックの二次凝集物によるリード間、ワイヤー間のリーク不良が発生しないファインピッチ化に対応可能な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。
【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）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材及び（Ｅ）炭化ホウ素を含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［２］  第［１］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。
【０００７】
【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、硬化促進剤、無機充填材及び炭化ホウ素を含むことを特徴とするリード間、ワイヤー間のリーク不良が発生しないファインピッチ化に対応可能な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。
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、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等が挙げられ、通常半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されるエポキシ樹脂を用いればよい。これらは単独で用いても併用しても差し支えない。
【０００８】
本発明に用いるフェノール樹脂としては、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等が挙げられ、通常半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されるフェノール樹脂を用いればよい。これらは単独で用いても併用しても差し支えない。
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としては０．８〜１．３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用いることができる。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。
【００１０】
本発明に用いる無機充填材としては、一般に封止材料に使用されているものを用いることができる。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、これらは単独でも併用しても差し支えない。無機充填材の配合量は、成形性と耐半田性のバランスから、全エポキシ樹脂組成物中６０〜９５重量％とすることが好ましく、更に好ましくは７０〜９２重量％である。下限値を下回ると、吸水率の上昇に伴う耐半田性が低下し、上限値を越えると、ワイヤースイープ及びパッドシフト等の成形性の問題が生じ好ましくない。
【００１１】
本発明に用いる炭化ホウ素は、酸化ホウ素と炭素を高温で焼成した炭化物の一種である。炭化ホウ素は、カーボンブラックに代わる着色剤であり、カーボンブラックと比べて凝集しにくく、導電性も低い。炭化ホウ素の配合量は、全エポキシ樹脂組成物中０．１〜１．０重量％とすることが好ましい。下限値を下回るとエポキシ樹脂組成物の硬化物の外観色が灰色に近くなり、実用上の不具合となる。上限値を超えると、凝集物の発生確率が高くなり、リーク不良が発生しやすくなる。
【００１２】
本発明では、（Ａ）〜（Ｅ）成分の他、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、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、ゴム等の低応力剤等の添加剤を適宜配合しても差し支えない。
本発明でのエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子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成形方法で硬化成形すればよい。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらにより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
2005015583.tif 000002
をヘンシェルミキサーを用いて常温で混合した後、表面温度が９５℃と４５℃の２本ロールを用いて混練し、冷却後粉砕して、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。
【００１４】
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の金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で測定した。単位はｃｍ。
リーク不良：４５μｍピッチでボンディングした１６０ｐＬＱＦＰを低圧トランスファー成形機にて金型温度１７５℃、注入圧力９．３ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で成形し、パッド間のリークの有無を判定した。２０個のパッケージについて不良個数で示した。
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（厚さ２．０ｍｍ、チップサイズ９．０ｍｍ×９．０ｍｍ）を低圧トランスファー成形機にて１７５℃、注入圧力８．３ＭＰａ、硬化時間６０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〇、ピックアップ不良等により搬送に支障があるものを離型性×とした。
耐半田性：離型性評価用に成形した８０ｐＱＦＰを１７５℃で４時間ポストキュアした後、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽に１６８時間放置し、その後２４０℃のＩＲリフロー処理してクラック及び内部剥離の発生数を調べた。処理後のクラック、内部剥離の発生がないものを合格とした（ｎ＝２０）。
【００１５】
実施例２〜７、比較例１〜４
表１の配合に従い、実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物を得て、実施例１と同様にして評価を行った。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。
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点５５℃、エポキシ当量２００）
フェノールノボラック樹脂（軟化点８１℃、水酸基当量１０５）
カーボンブラックＡ（一次粒子径８５ｎｍ）
カーボンブラックＢ（一次粒子径１５ｎｍ）
複合酸化物系顔料（大日精化工業（株）製、Ｂｌａｃｋ＃３５５０、一次粒子径４０ｎｍ、）
【００１６】
溶融混合物の製造例
溶融混合物Ａ：ビフェニル型エポキシ樹脂（融点１０５℃、エポキシ当量１９１）７．１重量部とフェノールアラルキル樹脂（軟化点７１℃、水酸基当量１７４）６．４重量部と炭化ホウ素０．３重量部と溶融球状シリカＢ１０重量部をヘンシェルミキサーを用いて常温で混合した後、得られた混合物を二軸混練機を用いて溶融混合し、冷却後粉砕して溶融混合物Ａとした。
溶融混合物Ｂ：ビフェニル型エポキシ樹脂（融点１０５℃、エポキシ当量１９１）７．１重量部とフェノールアラルキル樹脂（軟化点７１℃、水酸基当量１７４）６．４重量部とカーボンブラックＢ０．３重量部と溶融球状シリカＢ１０重量部をヘンシェルミキサーを用いて常温で混合した後、得られた混合物を二軸混練機を用いて溶融混合し、冷却後粉砕して溶融混合物Ｂとした。
【００１７】
【表１】
2005015583.tif 000003
【００１８】
【発明の効果】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、カーボンブラックの二次凝集物を含まず、これを用いて封止された半導体装置は、リード間やワイヤー間のリーク不良が発生せず、信頼性に優れている。