(57)【要約】【課題】Ｎｉのプリプレーティングフレームとの密着性に優れ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得ること。【解決手段】（Ａ）一般式（１）で表されるエポキシ樹脂、【化１】2005105022.tif 000010（式（１）において、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、又はアリル基であり、ｎは０又は１以上の整数を表す）（Ｂ）一般式（２）で示されるフェノール樹脂、【化２】2005105022.tif 000011（式（２）において、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは０又は１以上の整数を表す）（Ｃ）無機質充填剤、（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物を調製する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）一般式（１）で表されるエポキシ樹脂、
【化１】
2005105022.tif 000008
（式（１）において、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、又はアリル基であり、ｎは０又は１以上の整数を表す）
（Ｂ）一般式（２）で示されるフェノール樹脂、
【化２】
2005105022.tif 000009
（式（２）において、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは０又は１以上の整数を表す）
（Ｃ）無機質充填剤、（Ｄ）硬化促進剤を必須成分として含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
一般式（１）におけるＲ1並びに一般式（２）におけるＲ2、Ｒ3及びＲ4が水素原子である請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、Ｎｉのプリプレーティングを施したフレームに搭載された半導体チップが封止され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、Ｎｉのプリプレーティングを施したフレームを用いた半導体パッケージにおいて優れた密着性を与えるエポキシ樹脂組成物および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の半導体装置では、半田メッキに換えて、Ｎｉ等のプリプレーティングを施したフレームを採用した半導体パッケージが増加している。
【０００３】
従来のノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂及び無機質充填剤からなる樹脂組成物によって封止したＮｉ等のプリプレーティングフレームを採用した半導体装置は、インサートと封止樹脂との接着性が著しく悪いという欠点があった。特に吸湿した半導体装置を赤外線（ＩＲ）リフロー方式で表面実装すると、封止樹脂とリードフレーム、あるいは封止樹脂と半導体チップとの間の剥がれや、内部樹脂クラックが生じて著しい耐湿劣化を起こし、電極の腐食による断線や水分によるリーク電流を生じ、その結果、半導体装置は、長期間の信頼性を保証することができないという欠点があった。このため、プリプレーティングフレームに対する密着性のよい材料の開発が強く要望されていた。これに対してはアミノ基やアミド結合などを有するシランカップリング剤およびそのシランカップリング剤の加水分解物を添加する方法がなされている。（特許文献１、同２を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０５１７２号公報（第２−３頁）
【特許文献２】特開２００３−１０５０５９号公報（第２−３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、添加剤を添加することによるエポキシ樹脂組成物の硬化物とプリプレーティングフレーム等の基材との界面の密着性を向上させることにも、添加量を多くすると耐熱性など他の特性が低下するために限度がある。本発明は、Ｎｉのプレプレーティングフレームとの密着性が高いエポキシ樹脂組成物および半導体装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のエポキシ樹脂および特定のフェノール樹脂を用いるとによって、Ｎｉのプリプレーティングフレームとの接着力が高い組成物が得られることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
即ち、本発明は
（１）（Ａ）一般式（１）で表されるエポキシ樹脂、
【０００８】
【化１】
2005105022.tif 000002
【０００９】
（式（１）において、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、又はアリル基であり、ｎは０又は１以上の整数を表す）
（Ｂ）一般式（２）で示されるフェノール樹脂、
【００１０】
【化２】
2005105022.tif 000003
【００１１】
（式（２）において、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは０又は１以上の整数を表す）
（Ｃ）無機質充填剤、（Ｄ）硬化促進剤を必須成分として含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物、
（２）一般式（１）におけるＲ1並びに一般式（２）におけるＲ2、Ｒ3及びＲ4が水素原子である（１）に記載のエポキシ樹脂組成物、
（３）（１）又は（２）に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、Ｎｉのプリプレーティングを施したフレームに搭載された半導体チップが封止されてなることを特徴とする半導体装置
に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に従うと、Ｎｉのプリプレーティングフレームとの密着性に優れ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が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、前記の式（１）で示されるものが使用される。式（１）において、Ｒ1の具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｓｅｃーブチル基、ｔｅｒｔーブチル基、アリル基等が挙げられる。これらのうち好ましいものは水素原子である。前記の式（１）で示されるエポキシ樹脂は例えば、「ＮＣー３０００」（商品名  日本化薬（株）製）等として市場から入手可能である。
なお、この（Ａ）エポキシ樹脂には、その特性を損なわない限り、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、トリス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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、その他一般の公知のエポキシ樹脂を併用することができる。
【００１４】
本発明に用いる（Ｂ）フェノール樹脂としては、前記の式（２）で示されるフェノール樹脂を使用する。式（２）で示されるフェノール樹脂におけるＲ2、Ｒ3及びＲ4の具体例として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｓｅｃーブチル基、ｔｅｒｔーブチル基等が挙げられる。これらのうちＲ2、Ｒ3及びＲ4のすべてが水素原子であるものが好ましい。式（２）で示されるフェノール樹脂は、例えば、「カヤハードＴＰＭ」（商品名  日本化薬（株）製）等として市場から入手可能である。
なお、この（Ｂ）フェノール樹脂には、その特性を損なわない限り、エポキシ樹脂のエポキシ基と反応し得るフェノール性水酸基を分子中に２個以上有する公知のフェノール樹脂を併用することができる。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、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、トリフェノールメタン型樹脂、フェニレン又はビフェニレン骨格を含むフェノールアラルキル樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、式（２）で示されるフェノール樹脂は硬化剤として働くが、その使用量はエポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対して０．７から１．２当量が好ましい。エポキシ基１当量に対して、０．７当量に満たない場合、あるいは１．２当量を超える場合、いずれも硬化が不完全となり良好な硬化物が得られない恐れがある。
【００１６】
本発明に用いる（Ｃ）無機質充填剤としては、種類については特に制限はなく、一般に封止材料に用いられているものを使用することができる。例えば、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ、２次凝集シリカ、アルミナ、チタンホワイト、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、ガラス繊維等が挙げられ、特に溶融球状シリカが好ましい。形状は限りなく真球状であることが好ましく、又、粒子の大きさの異なるものを混合することにより充填量を多くすることができる。無機充填材の配合量としては、全エポキシ樹脂組成物中に３０〜９４重量％が好ましい。３０重量％未満だと、無機充填材による補強効果が十分に発現せず、且つ吸湿要因である樹脂成分の配合量が多くなるので、エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸湿量が増大してしまうため、半田処理時に半導体装置にクラックが発生しやすくなるため好ましくない。９４重量％を越えると、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、成形時に充填不良やチップシフト、パッドシフト、ワイヤースイープが発生しやすくなるため好ましくない。
【００１７】
本発明に用いる（Ｄ）硬化促進剤としては、前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応を促進するものであれば良く、例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のアミン系化合物、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。又、これらは単独でも混合して用いても良い。硬化促進剤はエポキシ樹脂１００重量部に対して０．１から５．０重量部が必要に応じて用いられる。
【００１８】
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、本発明の目的に反しない限度において、また必要に応じて、例えば天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィン類等の離型剤、塩素化パラフィン、ブロム化トルエン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、シランカップリング剤、ゴム系やシリコーン系の低応力付与剤等を適宜、添加配合することができる。
【００１９】
本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料として調製する場合の一般的な方法としては、前述した特定のエポキシ樹脂、特定のフェノール樹脂、無機質充填剤およびその他の成分を配合し、ミキサー等によって十分均一に混合した後、さらに熱ロールによる溶融混合処理又はニーダ等による混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して成形材料とすることができる。こうして得られた成形材料は、半導体装置をはじめとする電子部品あるいは電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用すれば、優れた特性と信頼性を付与させることができる。
【００２０】
本発明の半導体装置は、上述したエポキシ樹脂組成物から得られる成形材料を用いて、ニッケルのプリプレーティングを施したリードフレームに搭載された半導体チップを封止することにより容易に製造することができる。封止を行う半導体チップとしては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等で特に限定されるものではない。封止の最も一般的な方法としては、低圧トランスファー成形法があるが、射出成形、圧縮成形、注型等による封止も可能である。成形材料は封止の際に加熱して硬化させ、最終的にはこの硬化物によって封止された半導体装置が得られる。加熱による硬化は、１５０ ℃以上に加熱して硬化させることが好ましい。又、ニッケルのプリプレーティングを施したリードフレームとは、銅又は４−２アロイ製リードフレームにニッケルメッキを施したものであり、メッキ厚は通常０．０３〜１０μｍである。  
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、実施例中特に断りがない限り、部は重量部を示す。
【００２２】
実施例１、比較例１〜３
表１の配合物の組成の欄に示す配合物をミキシングロール（前９０℃／後８０℃）にて、均一に混合し、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。この組成物を粉砕し、タブレットマシンでタブレットを得た。得られたタブレットをリードフレームにトランスファー成型機で、成型（１７５℃×６０秒）し、更に１６０℃×２時間＋１８０℃×６時間の条件で後硬化し、本発明の半導体装置を得た。尚、リードフレームとしては図１に示すような銅製リードフレームにニッケルでメッキを施した評価用リードフレームを作成、使用した。
【００２３】
接着性試験
図１に示されるニッケルメッキを施した銅製リードフレームに半導体チップを搭載することなく前記実施例１と同様にして本発明又は比較用のエポキシ樹脂組成物で封止を行った。次いで図２で示されるような大きさのサンプルにカッティングした。得られた各サンプルについて、樹脂で封止された部分を固定し、引き抜き部を万能引っ張り試験機（ＲＴＡー５００  株式会社エー・アンド・デイ製）によりクロスヘッドスピード３ｍｍ／分にて引き抜くことにより行なった。この時の接着面積の合計は７４．２５ｍｍ2である。測定結果を接着強度として表１に示す。
【００２４】
表１
実施例１    比較例１    比較例２    比較例３
○配合物の組成
エポキシ樹脂Ａ  （部）      ２１．２    ２１．４    １７．９    １６．８
フェノール樹脂Ｂ（部）        ７．９
フェノール樹脂Ｃ（部）                    ８．０
フェノール樹脂Ｄ（部）                              １１．３
フェノール樹脂Ｅ（部）                                          １２．４
ＴＰＰ          （部）        ０．５      ０．２      ０．４      ０．４
ＭＳＲ−２２１２（部）      ７０．０    ７０．０    ７０．０    ７０．０
離型剤          （部）        ０．４      ０．４      ０．４      ０．４
○評価結果
接着強度（Ｎ／ｍｍ2）        ３．３      ０．４      １．８      １．２
【００２５】
尚、表１において略号等は下記のものを示す。エポキシ樹脂Ａ：式（３）で表されるフェノールアラルキル型エポキシ樹脂（エポキシ当量２７６ｇ／ｅｑ．、軟化点５８℃、ｎ：約１．９）
【００２６】
【化３】
2005105022.tif 000004
【００２７】
フェノール樹脂Ｂ：式（４）で表されるトリスフェノールメタン型フェノール樹脂（水酸基当量１０３ｇ／ｅｑ．、軟化点１０５℃、ｎ：約１．２）
【００２８】
【化４】
2005105022.tif 000005
【００２９】
フェノール樹脂Ｃ：フェノールノボラック（水酸基当量１０３ｇ／ｅｑ．、軟化点８３℃）、フェノール樹脂Ｄ：式（５）で示されるフェノールアラルキル型フェノール樹脂（水酸基当量１７４ｇ／ｅｑ．、軟化点７１℃、ｎ：約２．６）
【００３０】
【化５】
2005105022.tif 000006
【００３１】
フェノール樹脂Ｅ：式（６）で示されるフェノールアラルキル型フェノール樹脂（水酸基当量２０２ｇ／ｅｑ．、軟化点６５℃、ｎ：約１．５）
【００３２】
【化６】
2005105022.tif 000007
【００３３】
ＴＰＰ：トリフェニルフォスフィン（純正化学（株）製）、ＭＳＲ−２２１２：球状シリカ（龍森（株）製）、離型剤：微粉カルナバ（東亜化成（株）製）
【００３４】
表１から明らかなように実施例１と比較例１〜３を比較すると、実施例１における接着強度が特に高い。すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物は表面をＮｉでメッキしたリードフレームに対する信頼性の高い封止用樹脂組成物であることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は実施例１、比較例１〜３で使用したリードフレーム概略図
【図２】図２は引き抜き法での接着強度の測定法の慨略図
【符号の説明】
【００３６】
図１において（１）はニッケルメッキを施したリードフレーム部を、（２）は空洞部をそれぞれ示す。図２において（４）は樹脂封止部を、（３）は引き抜き部（リードフレーム部）をそれぞれ示す。
【図１】
2005105022.tif 000012
【図２】
2005105022.tif 000013