(57)【要約】      （修正有）【課題】金ワイヤーの変形が少なく、かつ隣接した金ワイヤー間にシリカならびに難燃剤が挟まらないことで、隣接する金ワイヤー間短絡、又は金ワイヤー間抵抗値変化等が妨げられる、ブロムならびにアンチモンを配合上含まないエポキシ樹脂組成物で成形さ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）硬化促進剤、（Ｄ）平均粒径が５μｍ以上であるシリカ基材（Ｄ１）と平均粒径が３μｍ以下であるシリカ基材（Ｄ２）とからなるシリカ系無機充填材、及び（Ｅ）水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体を必須成分とし、ブロム及びアンチモンを配合上含まない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半導体装置。【選択図】なし【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）平均粒径が５μｍ以上であるシリカ基材（Ｄ１）と平均粒径が３μｍ以下であるシリカ基材（Ｄ２）とからなるシリカ系無機充填材、及び（Ｅ）水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体を必須成分とし、ブロム及びアンチモンを配合上含まない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半導体装置であって、半導体素子とリードフレーム、基板等の外部端子を接続する金を主成分とする金ワイヤーの直径をａ（μｍ）、半導体装置内で金ワイヤー間の最短距離をｂ（μｍ）、上記シリカ基材（Ｄ１）の篩分径をｃ（μｍ）、その平均粒径をｄ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量をｅ（重量％）、上記シリカ基材（Ｄ２）の篩分径をｆ（μｍ）、その平均粒径をｇ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量ｈ（重量％）、上記水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体（Ｅ）の篩分径をｉ（μｍ）、その平均粒径をｊ（μｍ）、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量ｋ（重量％）とした時、下記（１）〜（５）式を全て満足することを特徴とする半導体装置。
ｂ−ｃ×０．８  ＞  ０                                      （１）
ｂ−ｉ×０．９５  ＞  ０                                    （２）
ｂ−ａ−ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）−ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）  ＞０        （３）
ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）＋ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）−２．５×ｊ  ＞０    （４）
ｅ／（ｅ＋ｈ＋ｋ）−０．６  ＞  ０                          （５）
【請求項２】
上記エポキシ樹脂（Ａ）がビフェニル構造を有するエポキシ樹脂である請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）平均粒径が５μｍ以上であるシリカ基材（Ｄ１）と平均粒径が３μｍ以下であるシリカ基材（Ｄ２）とからなるシリカ系無機充填材、及び（Ｅ）水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体を必須成分とし、ブロム及びアンチモンを配合上含まない半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみを封止してなる半導体装置であって、半導体素子とリードフレーム、基板等の外部端子を接続する金を主成分とする金ワイヤーの直径をａ（μｍ）、半導体装置内で金ワイヤー間の最短距離をｂ（μｍ）、上記シリカ基材（Ｄ１）の篩分径をｃ（μｍ）、その平均粒径をｄ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量をｅ（重量％）、上記シリカ基材（Ｄ２）の篩分径をｆ（μｍ）、その平均粒径をｇ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量ｈ（重量％）、上記水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体（Ｅ）の篩分径をｉ（μｍ）、その平均粒径をｊ（μｍ）、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量ｋ（重量％）とした時、下記（１）〜（５）式を全て満足することを特徴とするエリア実装半導体装置。
ｂ−ｃ×０．８  ＞  ０                                      （１）
ｂ−ｉ×０．９５  ＞  ０                                    （２）
ｂ−ａ−ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）−ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）  ＞０        （３）
ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）＋ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）−２．５×ｊ  ＞０    （４）
ｅ／（ｅ＋ｈ＋ｋ）−０．６  ＞  ０                          （５）
【請求項４】
上記エポキシ樹脂（Ａ）がビフェニル構造を有するエポキシ樹脂である請求項３記載のエリア実装半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関するものである。特に、金ワイヤーにより接続する半導体装置でそのファインピッチ化に伴い発生する電気的不良を未然に解決することに適した半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向において、半導体素子の高集積化が年々進むなかで、半導体素子はますます小さくなる傾向にあるものの外部への接続数は逆に増加傾向にある。このため半導体素子から外部への電気的な接続は金ワイヤーにて接続されることがほとんどであるが、金ワイヤー長は長く、金ワイヤー径も細くなる傾向にある。さらにこれらの対応をとっても、隣接する金ワイヤーとの間隔は狭まり、封止樹脂成形時の圧力で変形が生じて短絡が発生したり、シリカが金ワイヤー間に挟まったりして問題になる場合がでてきた。このため素子からの接続を千鳥上に配列し、かつワイヤー接続の高さを変化させるような金ワイヤーを接続する技術も開発されているが、小型化、軽量化、高性能化の要求はますます増加する傾向であり、問題解決には至っていない。
【０００３】
一方、エリア実装型半導体装置が開発され、従来構造の半導体装置から移行し始めている。エリア実装型半導体装置としては、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）或いは更に小型化を追求したＣＳＰ（チップスケールパッケージ）等が代表的であるが、これらは従来ＱＦＰ、ＳＯＰ等に代表される表面実装型半導体装置では限界に近づいている多ピン化・高速化への要求に対応するために開発されたものである。構造としては、ＢＴ樹脂／銅箔回路基板（ビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板）に代表される硬質回路基板或いはポリイミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板の片面上に半導体素子を搭載し、その半導体素子搭載面、即ち基板の片面のみがエポキシ樹脂組成物等で成形・封止されている。また基板の半導体素子搭載面の反対面には半田ボールを２次元的に並列して形成し、半導体装置を実装する回路基板との接合を行う特徴を有している。更に半導体素子を搭載する基板としては、上記の有機回路基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用いる構造も開発されている。このエリア実装型半導体装置は多ピンとなるために余計に隣接する金ワイヤー間の距離が狭くなる傾向があり、短絡等の問題が指摘される傾向が強まっていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、エポキシ樹脂組成物中には、難燃性を付与するために、通常臭素原子含有難燃剤、及び三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンなどのアンチモン化合物が配合されている。しかしながら、世界的な環境保護の意識の高まりの中、ハロゲン系難燃剤やアンチモン化合物を使用しないで、難燃性を有するエポキシ樹脂組成物の要求が大きくなってきている。これらファインピッチ化の傾向と共にハロゲン及びアンチモンを含まない環境にやさしい封止樹脂が求められている。その一つの解決策として水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムやこれらの固溶体を難燃剤として使用することで難燃性を得ながらもハロゲン及びアンチモンを含まない環境にやさしい封止樹脂が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、これらの水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムやこれらの固溶体を難燃剤とする場合、これら難燃剤が固形でかつエポキシ樹脂に溶解する性質を有さない為、ファインピッチな半導体装置に適用するとシリカと同様に封止樹脂成形時の圧力で変形が生じて短絡が発生したり、これらの難燃剤が金ワイヤー間に挟まることによる短絡や抵抗値の変化が生じたりする問題が考慮されていなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−６７８０８号公報（第２〜７頁）
【特許文献２】
特許第３０４５７７５号公報（第１〜１５頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金ワイヤーの変形が少なく、かつ隣接した金ワイヤー間にシリカ及び難燃剤が挟まらないことにより、隣接する金ワイヤー間短絡、又は金ワイヤー間抵抗値変化等が妨げられる、ブロム及びアンチモンを配合上含まないエポキシ樹脂組成物で成形された半導体装置を提供するものである。
【０００７】
【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）平均粒径が５μｍ以上であるシリカ基材（Ｄ１）と平均粒径が３μｍ以下であるシリカ基材（Ｄ２）とからなるシリカ系無機充填材、及び（Ｅ）水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体を必須成分とし、ブロム及びアンチモンを配合上含まない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半導体装置であって、半導体素子とリードフレーム、基板等の外部端子を接続する金を主成分とする金ワイヤーの直径をａ（μｍ）、半導体装置内で金ワイヤー間の最短距離をｂ（μｍ）、上記シリカ基材（Ｄ１）の篩分径をｃ（μｍ）、その平均粒径をｄ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量をｅ（重量％）、上記シリカ基材（Ｄ２）の篩分径をｆ（μｍ）、その平均粒径をｇ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量ｈ（重量％）、上記水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体（Ｅ）の篩分径をｉ（μｍ）、その平均粒径をｊ（μｍ）、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量ｋ（重量％）とした時、下記（１）〜（５）式を全て満足することを特徴とする半導体装置、
ｂ−ｃ×０．８  ＞  ０                                      （１）
ｂ−ｉ×０．９５  ＞  ０                                    （２）
ｂ−ａ−ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）−ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）  ＞０        （３）
ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）＋ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）−２．５×ｊ  ＞０    （４）
ｅ／（ｅ＋ｈ＋ｋ）−０．６  ＞  ０                          （５）
［２］  上記エポキシ樹脂（Ａ）がビフェニル構造を有するエポキシ樹脂である第［１］項記載の半導体装置、
［３］  （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）平均粒径が５μｍ以上であるシリカ基材（Ｄ１）と平均粒径が３μｍ以下であるシリカ基材（Ｄ２）とからなるシリカ系無機充填材、及び（Ｅ）水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体を必須成分とし、ブロム及びアンチモンを配合上含まない半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみを封止してなる半導体装置であって、半導体素子とリードフレーム、基板等の外部端子を接続する金を主成分とする金ワイヤーの直径をａ（μｍ）、半導体装置内で金ワイヤー間の最短距離をｂ（μｍ）、上記シリカ基材（Ｄ１）の篩分径をｃ（μｍ）、その平均粒径をｄ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量をｅ（重量％）、上記シリカ基材（Ｄ２）の篩分径をｆ（μｍ）、その平均粒径をｇ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量ｈ（重量％）、上記水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体（Ｅ）の篩分径をｉ（μｍ）、その平均粒径をｊ（μｍ）、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量ｋ（重量％）とした時、下記（１）〜（５）式を全て満足することを特徴とするエリア実装半導体装置、
ｂ−ｃ×０．８  ＞  ０                                      （１）
ｂ−ｉ×０．９５  ＞  ０                                    （２）
ｂ−ａ−ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）−ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）  ＞０        （３）
ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）＋ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）−２．５×ｊ  ＞０    （４）
ｅ／（ｅ＋ｈ＋ｋ）−０．６  ＞  ０                          （５）
［４］  上記エポキシ樹脂（Ａ）がビフェニル構造を有するエポキシ樹脂である第［３］項記載のエリア実装半導体装置、
である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは鋭意検討を進めた結果、半導体装置において、半導体素子と外部端子を接続する金ワイヤーの設計とエポキシ樹脂組成物の設計を考慮すること、すなわち金ワイヤーの直径及び隣接する金ワイヤー間の最短距離とエポキシ樹脂組成物のシリカ基材及び難燃剤の篩分径、平均粒径、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量との関係を最適合化することで、ワイヤースイープが発生し難く、隣接する金ワイヤー間にシリカ基材又は難燃剤が挟まらないため、隣接する金ワイヤー間短絡、又は金ワイヤー間抵抗値変化等を防ぐことができることから、信頼性の高い半導体装置を提供することができるように至ったものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００９】
本発明に用いられる半導体装置は、半導体素子と外部端子を接続する為の金ワイヤー及びそれを保護するエポキシ樹脂封止材等からなる。
半導体素子とリードフレーム、基板等の外部端子を接続する金を主成分とする金ワイヤーは主成分が金であれば良くその柔軟性、ボンデイング性能等を高める為にパラジウム等を少量添加されることが知られているが、金成分が主成分である限りなんら差し支えない。金ワイヤーの直径ａ（μｍ）は、本発明において、ワイヤー変形の大きな要因となるので重要なパラメータである。通常は１５〜３０（μｍ）程度の直径の金ワイヤーが使用されるが、これに限定されるものではない。金ワイヤー間の最短距離ｂ（μｍ）もまたワイヤー変形の大きな要因となるので重要なパラメータである。金ワイヤー間の最短距離ｂ（μｍ）とは、半導体装置内で半導体素子と外部端子を接続する金ワイヤーの隣接する最短距離だが、これは隣接する金ワイヤーを円柱状とした時の中心線同士の最短距離を指す。通常は３５〜８０（μｍ）程度が最短距離となる場合が多いが、これに限定されるものではない。これら２つの金ワイヤーの直径Ａ（μｍ）及び金ワイヤー間の最短距離をＢ（μｍ）は、エポキシ樹脂組成物のシリカ基材及び難燃剤の篩分径、平均粒径、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量との最適な関係が必要となる。
【００１０】
本発明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）平均粒径が５μｍ以上であるシリカ基材（Ｄ１）と平均粒径が３μｍ以下であるシリカ基材（Ｄ２）とからなるシリカ系無機充填材、及び（Ｅ）水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体を必須成分とし、ブロム及びアンチモンを配合上含まない半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
【００１１】
本発明に使用するエポキシ樹脂（Ａ）は、１分子内に２個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、及び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が、例えば、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、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、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、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含む）、ナフトール型エポキシ樹脂、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等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
これらの内では、特に、溶融粘度が低く、無機充填材を高充填化することができるビフェニル構造を有することを特徴とするエポキシ樹脂が好ましい。
【００１２】
本発明に用いられるフェノール樹脂（Ｂ）は、１分子内に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、及び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、クレゾールノボラック樹脂、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含む）、ナフト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含む）、トリフェノールメタン樹脂、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１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
【００１３】
本発明に用いられる硬化促進剤（Ｃ）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の触媒となり得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等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン化合物、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・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。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
【００１４】
本発明に用いられるシリカ系無機充填材（Ｄ）は、一般に封止材料に用いられている溶融シリカ、結晶シリカ等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよいが、特に溶融シリカが好ましい。溶融シリカは、破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、配合量を高め、且つエポキシ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より好ましい。
また、シリカ系無機充填材（Ｄ）は、平均粒径が５μｍ以上であるシリカ基材（Ｄ１）と平均粒径が３μｍ以下であるシリカ基材（Ｄ２）からなる必要がある。平均粒径が５μｍ以上であるシリカ基材（Ｄ１）はシリカ基材中の主成分であり、５〜３０μｍの平均粒径がより好ましい。上記下限値を下回ると流動性が得られず、好ましくない。また、上記上限値を超えると金ワイヤーとの関係で関係式が成立する範囲が限られるようになり好ましくない。平均粒径が３μｍ以下であるシリカ基材（Ｄ２）は流動性を調整する為に添加され、０．１〜３μｍであることがより好ましい。上記範囲を外れると流動性が得られず好ましくない。
シリカ基材（Ｄ１）の篩分径ｃ（μｍ）、その平均粒径ｄ（μｍ）、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量ｅ（重量％）、及びシリカ基材（Ｄ２）の篩分径ｆ（μｍ）、その平均粒径ｇ（μｍ）、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量ｈ（重量％）は、金ワイヤーの直径、半導体装置内で金ワイヤー間の最短距離と難燃剤の篩分径、平均粒径、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量との関係が必要となる。またシリカ基材（Ｄ１）及び（Ｄ２）は２種類以上の混合物を使用することも可能である。この場合の平均粒径はその混合物の平均粒径を言う。また篩分径は混合物中最大の篩分径を示す。
【００１５】
本発明に言うシリカ基材の平均粒径は、（株）島津製作所のレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００（レーザー波長：４０５ｎｍ）を用いて測定したものである。本発明に用いるシリカ基材は篩分装置を用いて篩分を行うものであり、本発明に言うシリカ基材の篩分径とは、シリカ基材の篩分に使用する篩のサイズ（μｍ）又はそれに相当する値を示す。シリカ基材を篩分する方法については、特に限定されるものではないが、従来から行われている超音波を印加しながら振動によりシリカ基材をステンレス製の篩分で篩分する方法や、最近一般的に行われている空気分級等の方法を用いることができる。すなわち、本発明に言うシリカ基材の篩分径はそれ以上の大きさのシリカ基材がある一定量に制限されるべく設定される設定値であり、通常、工業的に生産されるシリカ基材には篩分径以上のシリカ基材は０．０１〜５重量％程度の含有は差し支えないが、より精密に制御されることが好ましく０．０１〜０．５重量％程度のものが一般的に使用される。また通常、工業的に生産されるシリカ基材には篩分径以上のシリカのシリカ径は通常その篩分径の１．５倍の粒径がおおよそ限りなく０に近づくような分布をしている場合が多い。
【００１６】
本発明に使用する（Ｅ）水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体は、ブロム又はアンチモンの替わりに使用する環境にやさしい難燃剤である。上記の固溶体とは、水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムのそれぞれ金属原子の一部が他の金属と取り変わった化学構造の物を指し、
Ｍｇ１−ｘＺｎｘ（ＯＨ）２
Ｍｇ１−ｘＮｉｘ（ＯＨ）２
Ａｌ１−ｘＺｎｘ（ＯＨ）３
Ａｌ１−ｘＮｉｘ（ＯＨ）３
（式中ｘは０．０１≦ｘ≦０．５の数を示す。）
等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
これらの水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体は、ブロム又はアンチモンの替わりに使用することで難燃の規格であるＵＬのＶ−０をエポキシ樹脂組成物として達成することができる。また、水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体は、１種類でも２種類以上併用しても構わない。本発明に使用する（Ｅ）水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体の篩分径ｉ（μｍ）、その平均粒径ｊ（μｍ）は、シリカ基材と同じ方法で測定又は設定される。また水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体の篩分径ｉ（μｍ）、その平均粒径ｊ（μｍ）そのエポキシ樹脂組成物中の配合量ｋ（重量％）は、金ワイヤーの直径、半導体装置内で隣接する金ワイヤー間の最短距離とシリカ基材の篩分径、平均粒径、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量との適切な関係が必要となる。またこれらの水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体を２種類以上併用した場合は、平均粒径はその混合物の平均粒径を言う。また篩分径は混合物中最大の篩分径を示す。
【００１７】
本発明の半導体装置において、半導体素子とリードフレーム、基板等の外部端子を接続する金を主成分とする金ワイヤーの直径をａ（μｍ）、半導体装置内で金ワイヤー間の最短距離をｂ（μｍ）、シリカ基材（Ｄ１）の篩分径をｃ（μｍ）、その平均粒径をｄ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量をｅ（重量％）、上記シリカ基材（Ｄ２）の篩分径をｆ（μｍ）、その平均粒径をｇ（μｍ）、その全エポキシ樹脂組成物中の配合量ｈ（重量％）、水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウム或いはこれらの固溶体（Ｅ）の篩分径をｉ（μｍ）、その平均粒径をｊ（μｍ）、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量ｋ（重量％）とした時、下記（１）〜（５）式を全て満足する必要がある。
ｂ−ｃ×０．８  ＞  ０                                      （１）
ｂ−ｉ×０．９５  ＞  ０                                    （２）
ｂ−ａ−ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）−ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）  ＞０        （３）
ｄ×ｅ／（ｅ＋ｈ）＋ｇ×ｈ／（ｅ＋ｈ）−２．５×ｊ  ＞０    （４）
ｅ／（ｅ＋ｈ＋ｋ）−０．６  ＞  ０                          （５）
式（１）と式（３）はシリカ基材に関するもので、式（１）は金ワイヤー間の最短距離とシリカ基材（Ｄ１）の篩分径との関係を規定する式であり、式（３）は正味の金ワイヤー間の最短距離とシリカ基材（Ｄ１）、シリカ基材（Ｄ２）の平均粒径との関係を規定する式であるが、これらの式が満たされないと成形時に金ワイヤーが変形して短絡したり、シリカ基材が隣接する金ワイヤーに挟まりこのましくない。式（２）は金ワイヤー間の最短距離と難燃剤の篩分径の関係を規定する式であるが、この式が満たされないと難燃剤が隣接する金ワイヤーに挟まりこのましくない。式（４）は、シリカ基材の平均粒径と難燃剤の平均粒径の関係を規定する式であるが、この式が満たされないと流動性が低下し、金ワイヤーが変形して短絡したり、難燃剤が隣接する金ワイヤーに挟まりこのましくない。式（５）は無機充填材中の平均粒径が５μｍ以上であるシリカ基材（Ｄ１）の含有比率に関わるが、この式が満たされないと流動性が低下し、金ワイヤーが変形して短絡したり、シリカ基材が隣接する金ワイヤーに挟まりこのましくない。すなわちこれら５つの式が全て満たされることにより、ワイヤースイープが発生し難く、隣接する金ワイヤー間にシリカ基材又は難燃剤が挟まらないため、隣接する金ワイヤー間短絡、又は金ワイヤー間抵抗値変化等が妨げられることから、信頼性の高い半導体装置を提供することができるように至ったものである。
【００１８】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分の他、必要に応じて無機イオン交換体、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、合成ワックス、高級脂肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤、シリコーンオイル、ゴム等の低応力成分、酸化防止剤等の各種添加剤が適宜配合可能である。
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混合後、加熱ニーダ、熱ロール、押し出し機等の混練機で加熱混練し、冷却、粉砕して得られる。
【００１９】
本発明の半導体装置は、半導体素子を、銅、４２アロイ、若しくは銅上にニッケル・パラジウム・金等をメッキしたリードフレーム、ＢＴ樹脂／銅箔回路基板（ビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板）に代表される硬質回路基板、又はポリイミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板に搭載後、金ワイヤーを接続し、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インジェクション法、コンプレッション法、又はトランスファーモールド法で封止し、従来からの成形方法で硬化成形すればよく、条件等は制限されるものではない。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例で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。またシリカ基材ならびに難燃剤の篩分径平均粒径、そのエポキシ樹脂組成物中の配合量は表１に示した。
【００２１】
実施例１
エポキシ樹脂１：下記式で示されるエポキシ樹脂を主成分とするビフェニル構造を有するエポキシ樹脂（融点１０５℃、エポキシ基当量１９０）
７．３重量部
【化１】
2005032826.tif 000002
【００２２】
フェノール樹脂１：下記式で示されるトリフェノ−ルメタン型樹脂（軟化点１０５℃、水酸基当量９８）                                    ３．７重量部
【化２】
2005032826.tif 000003
【００２３】
2005032826.tif 000004
をミキサーを用いて常温で混合した後、表面温度が９０℃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は、２２５ｐＢＧＡ（厚さ０．３６ｍｍＢＴ樹脂基板、模擬半導体素子；サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍ、パッケージサイズ２４ｍｍ×２４ｍｍ、封止樹脂の厚さ１．１７ｍｍ）において金ワイヤー（ワイヤー径；２５μｍ、ワイヤー間最短距離６０μｍ、最大ワイヤー長３．５ｍｍ）にてワイヤーボンデイングを行い、上記封止樹脂を用いて、成形温度１７５℃、注入圧力１００ｋｇ／ｃｍ２、成形時間９０秒の条件で低圧トランスファ成形を実施した。得られた半導体装置を以下の方法で評価した。結果を表１に示す。
【００２４】
評価方法
１）導通確認試験
半導体装置を軟Ｘ線装置にて金ワイヤーの観察を行い、隣接する金ワイヤー同士が短絡していないか確認した。全ての金ワイヤー同士で短絡が無いことが好ましい。
２）シリカ又は難燃剤の挟み込み確認試験
半導体装置を精密切断機にてワイヤーボンデイング部分が確認できるように切断した後、研磨機で表面を研磨した。２０倍の金属顕微鏡にて隣接する金ワイヤー間にシリカ又は難燃剤が挟まっていないか確認した。金ワイヤーに挟まるとは上記観察方法において、２本の隣接する金ワイヤーに１つのシリカ基材又は難燃剤が両側共に接触している状態を言う。試験は２２の隣接するワイヤー間を評価し１つでも隣接する金ワイヤー間にシリカ又は難燃剤が挟まっている場合は不良と判断した。
【００２５】
実施例２〜１６、比較例１〜８
表１、表２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、表１、表２に従って半導体装置を組み立て、実施例１と同様にして評価した。結果を表１、表２に示す。
実施例１以外で用いた成分について、以下に示す。
エポキシ樹脂２：下式で示されるエポキシ樹脂（軟化点６０℃、エポキシ当量２７５）
【化３】
2005032826.tif 000005
【００２６】
フェノール樹脂２：フェノールノボラック型樹脂（軟化点７８℃、水酸基当量１０４）
【００２７】
フェノール樹脂３：下式で示されるフェノール樹脂（軟化点６５℃、水酸基当量２００）
【化４】
2005032826.tif 000006
【００２８】
溶融球状シリカ２（篩分径７１μｍ、平均粒径１５μｍ）
溶融球状シリカ３（篩分径５５μｍ、平均粒径２２μｍ）
溶融球状シリカ４（篩分径７５μｍ、平均粒径１５μｍ）
溶融球状シリカ５（篩分径１２５μｍ、平均粒径１５μｍ）
溶融球状シリカ６（篩分径５５μｍ、平均粒径３３μｍ）
溶融球状シリカ８（篩分径１２５μｍ、平均粒径２．０μｍ）
水酸化アルミニウム２（篩分径４５μｍ、平均粒径１μｍ）
水酸化マグネシウム（篩分径４５μｍ、平均粒径２μｍ）
水酸化マグネシウム固溶体（Ｍｇ０．８Ｚｎ０．２（ＯＨ）２  、篩分径４５μｍ、平均粒径３μｍ）
【００２９】
【表１】
2005032826.tif 000007
【００３０】
【表２】
2005032826.tif 000008
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、金ワイヤーの変形が少なく、かつ隣接した金ワイヤー間にシリカならびに難燃剤が挟まらないことで、隣接する金ワイヤー間短絡、又は金ワイヤー間抵抗値変化等が妨げられる、ブロム及びアンチモンを配合上含まないエポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を容易に得ることができる。