(57)【要約】【課題】リフロー時の封止材の破壊等を抑制でき、信頼性に優れた半導体装置とすることができる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】混合カップリング剤で表面処理された無機充填材に、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤および／または硬化触媒を加えてなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記混合カップリング剤は（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤および（Ｃ）純水から主としてなり、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤１００重量部に対して前記（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤が２０重量部以上、５００重量部以下、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤および（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の合計量１００重量部に対して前記（Ｃ）純水が２重量部以上、２０重量部以下であり、かつ、前記混合カップリング剤の前記エポキシ樹脂組成物中の含有量は０．０２重量％以上、０．８０重量％以下であるもの。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合カップリング剤で表面処理された無機充填材に、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤および／または硬化触媒を加えてなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
前記混合カップリング剤は（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤および（Ｃ）純水から主としてなり、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤１００重量部に対して前記（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤が２０重量部以上、５００重量部以下、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤および（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の合計量１００重量部に対して前記（Ｃ）純水が２重量部以上、２０重量部以下であり、かつ、前記混合カップリング剤の前記エポキシ樹脂組成物中の含有量は０．０２重量％以上、０．８０重量％以下であ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】
混合カップリング剤で表面処理された無機充填材に、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤および／または硬化触媒を加えてなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
前記混合カップリング剤は（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤、（Ｃ）純水および（Ｄ）液状アルコールから主としてなり、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤１００重量部に対して前記（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤が２０重量部以上、５００重量部以下、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤および（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の合計量１００重量部に対して前記（Ｃ）純水が２重量部以上、２０重量部以下、前記（Ｄ）液状アルコールが２０重量部以上、１００重量部以下であり、かつ、前記混合カップリング剤の前記エポキシ樹脂組成物中の含有量は０．０５重量％以上、２．００重量％以下であ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３】
前記混合カップリング剤は、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤および（Ｃ）純水、または、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤、（Ｃ）純水および（Ｄ）液状アルコールを配合、混合した後、１時間以上、２４時間以下の範囲内で前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤または（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤と（Ｃ）純水との反応を進行させたものであることを特徴とする請求項１または２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路、大規模集積回路等をはじめとする半導体素子の樹脂封止に好適に用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路、大規模集積回路等の半導体素子の樹脂封止には、通常、エポキシ樹脂を主体とするエポキシ樹脂組成物からなる封止材が用いられている。近年、このような封止材によって半導体素子が封止された半導体装置について、高密度実装等の観点から、従来のピン挿入型から表面実装型へと移行している。表面実装型の半導体装置としては、例えばSOP(Small Outline Package)、SOJ(Small Outline J-leaded)、TSOP(Thin Small Outline Package)、QFP(Quad Flat Package)、TQFP(Thin Quad Flat Pack)、BGA(Ball Grid Array)等が挙げられる。
【０００３】
表面実装型の半導体装置は、従来のようにピンを実装基板に挿入せず、実装基板に仮止めした後、ＩＲリフローやベーパーリフロー等のリフロー方法ではんだを溶融し、その機能素子と実装基板上の配線とを接続している。
【０００４】
近年、このような半導体装置の接続において、従来の鉛ハンダに代わり、鉛フリーハンダが用いられるようになっており、リフロー温度は従来の２４０℃近傍から、２６０℃近傍へと上昇している。このようなリフロー温度の上昇に伴い、エポキシ樹脂組成物からなる封止材によって封止された半導体装置については、実装後の信頼性を確保することが困難となっている。
【０００５】
その理由としては、エポキシ樹脂組成物からなる封止材は水分を吸収しやすく、このようなものからなる半導体装置を上記したような高温のリフロー温度に晒すと、封止材に吸収された水分が一気に蒸発、ガス化することにより封止材が破壊し、また、封止された半導体素子も損傷し、信頼性が低下することが挙げられる。
【０００６】
このようなリフロー時における信頼性の低下を抑制するため、リフロー方法の検討が行われるとともに、半導体装置を封止するエポキシ樹脂組成物についても検討が行われている。このようなエポキシ樹脂組成物における試みとしては、例えばエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材およびシランカップリング剤を含むものとし、シランカップリング剤を２種の特定のシランカップリング剤からなるものとすることが知られている。このようなものとすることで、耐ハンダクラック性、耐熱温度サイクル性に優れたエポキシ樹脂組成物とできることが明らかになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３３１７１１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、エポキシ樹脂組成物においては、例えばシランカップリング剤を含有させ、このシランカップリング剤として２種の特定のシランカップリング剤を用いることで、耐ハンダクラック性、耐熱温度サイクル性に優れたものとできることが知られている。
【０００８】
しかしながら、このようなものによっても、未だリフロー時の半導体装置における封止材の破壊や半導体素子の損傷等を十分に抑制できておらず、半導体装置の信頼性が十分に確保されているとは言い難い。
【０００９】
本発明は、上記したような課題を解決するためになされたものであって、リフロー時の半導体装置における封止材の破壊等を抑制でき、信頼性に優れた半導体装置とすることができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題の解決に向け鋭意検討を進めた結果、無機充填材を特定の表面処理剤で処理することによって、半導体封止用エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ樹脂と無機充填材との親和性を向上させ、また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物中にこのような特定の表面処理剤を存在させることによって、半導体封止用エポキシ樹脂組成物とこれにより封止される半導体素子等との親和性を向上させ、信頼性に優れた半導体装置とできることを見出し、本発明を完成させたものである。
【００１１】
すなわち、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、混合カップリング剤で表面処理された無機充填材に、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤および／または硬化触媒を加えてなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記混合カップリング剤は（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤および（Ｃ）純水から主としてなり、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤１００重量部に対して前記（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤が２０重量部以上、５００重量部以下、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤および（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の合計量１００重量部に対して前記（Ｃ）純水が２重量部以上、２０重量部以下であり、かつ、前記混合カップリング剤の前記エポキシ樹脂組成物中の含有量は０．０２重量％以上、０．８０重量％以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、混合カップリング剤で表面処理された無機充填材に、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤および／または硬化触媒を加えてなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記混合カップリング剤は（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤、（Ｃ）純水および（Ｄ）液状アルコールから主としてなり、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤１００重量部に対して前記（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤が２０重量部以上、５００重量部以下、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤および（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の合計量１００重量部に対して前記（Ｃ）純水が２重量部以上、２０重量部以下、前記（Ｄ）液状アルコールが２０重量部以上、１００重量部以下であり、かつ、前記混合カップリング剤の前記エポキシ樹脂組成物中の含有量は０．０５重量％以上、２．００重量％以下であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物における前記混合カップリング剤は、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤および（Ｃ）純水、または、前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤、（Ｃ）純水および（Ｄ）液状アルコールを配合、混合した後、１時間以上、２４時間以下の範囲内で前記（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤または（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤と（Ｃ）純水との反応を進行させたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体封止用エポキシ樹脂組成物における無機充填材として特定の表面処理剤で処理されたものを用いるとともに、半導体封止用エポキシ樹脂組成物にこのような特定の表面処理剤を存在させることにより、エポキシ樹脂と無機充填材との親和性を向上させるとともに、半導体封止用エポキシ樹脂組成物とこれにより封止される半導体素子等との親和性を向上させることができ、半導体装置を製造した場合に、リフロー時の封止材や半導体素子等の損傷が抑制され、信頼性に優れたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、混合カップリング剤で表面処理された無機充填材に、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤および／または硬化触媒を加えてなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
【００１６】
本発明に用いられる主剤であるエポキン樹脂としては特に限定されるものではなく、公知の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂を広く用いることができる。このようなエポキシ樹脂としては、例えばクレゾールノボラック型のエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型のエポキシ樹脂、ビフェニル型のエポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂等を使用することができ、これらのエポキシ樹脂は１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体におけるエポキシ樹脂の配合量は必ずしも制限されるものではないが、３重量％以上、３０重量％以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明に用いられる硬化剤としては特に限定されるものではなく、一般にエポキシ樹脂を硬化させるために用いられるものを広く用いることができる。このような硬化剤としては、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、ナフトール型のフェノール樹脂、有機酸無水物、アミン系硬化剤等を使用することができ、これらの硬化剤は１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体における硬化剤の配合量は必ずしも制限されるものではないが、１．５重量％以上、２０重量％以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明に用いられる硬化触媒としては、主剤であるエポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進することができるものであれば特に制限されるものではなく、上記したような硬化剤に適した触媒を適宜選択して使用できる。例えば、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂、フェノールノボラック樹脂のエポキシ基と水酸基との反応を促進する触媒としては、トリフェニルフォスフィン等の各種燐化合物、環状アミン等の各種アミン類、芳香族、脂肪族系の各種のイミダゾール等を使用することができる。これらの硬化触媒は１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体における硬化触媒の配合量は必ずしも制限されるものではないが、０．０５重量％以上、１．０重量％以下であることが好ましい。
【００１９】
なお、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、変則的に硬化剤を加えず、硬化触媒のみを用いてエポキシ樹脂単独で重合硬化させるようにしてもよい。例えば、脂環式エポキシ樹脂に少量のアルミニウムキレートとシラノール類とをそれぞれ加えて、三次元硬化させるようにしてもよい。
【００２０】
本発明に用いられる無機充填材（後述する混合カップリング剤により表面処理が行われる無機充填材）としては、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に一般に配合される無機充填材を広く用いることができる。このような無機充填材としては、結晶性シリカ粉、破砕状あるいは球状の溶融シリカ粉、酸化アルミナ粉、酸化チタン粉、酸化アンチモン粉、酸化マグネシウム粉、窒化ケイ素粉、窒化ホウ素粉、ガラス粉、ガラスバルーン、短ガラス繊維、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等が使用できる。これらの無機充填材は１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体における無機充填材の配合量は必ずしも制限されるものではないが、７０重量％以上、９５重量％以下とすれば好ましい。なお、ここでの無機充填材の配合量は無機充填材単独での配合量を指し、無機充填材が混合カップリング剤により表面処理されている場合には、この表面処理に用いられた混合カップリング剤の重量を除いたものである。
【００２１】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、このような無機充填材が特定の混合カップリング剤によって表面処理されたものであることを特徴とする。本発明における混合カップリング剤は、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤および（Ｃ）純水から主としてなるものである。また、本発明における混合カップリング剤は、このようなものに液状アルコールを加えたものであってもよく、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤、（Ｃ）純水および（Ｄ）液状アルコールから主としてなるものであってもよい。
【００２２】
（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤としては、メルカプト基（−ＳＨ）を含むカップリング剤もしくはそれに類似した構造を有する低分子化合物であれば特に制限されるものではない。なお、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤は、カップリング剤としての機能を発揮させる為、分子内にモノアルコキシシラン基、ジアルコキシシラン基あるいはトリアルコキシシラン基を有する必要があり、例えばトリアルコキシシラン基としてトリメトキシシラン基あるいはトリエトキシシラン基等を有する必要がある。なお、メルカプト基は末端にあっても分岐して結合していてもよい。
【００２３】
このような（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤としては、例えば下記一般式（１）で示されるものを用いることができる。
【化１】
2007051198.tif 000002
（なお、式（１）中、Ｒ１は炭素数１〜１２の二価の炭化水素基、Ｒ２、Ｒ３は水素または炭素数１〜１２の一価の炭化水素基、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２４】
このような（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤の具体的な例としては、例えばγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトブチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリフェノキシシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシシラン等が挙げられる。
【００２５】
（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤としては、アミノ基（−ＮＨ）を含むカップリング剤もしくはそれに類似する構造を持つ低分子化合物であれば特に制限されるものではない。なお、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤は、カップリング剤としての機能を発揮させる為、分子内にモノアルコキシシラン基、ジアルコキシシラン基あるいはトリアルコキシシラン基を有する必要があり、例えばトリアルコキシシラン基としてトリメトキシシラン基あるいはトリエトキシシラン基等を有する必要がある。なお、アミノ基は末端にあっても分岐して結合していてもよい。
【００２６】
このような（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤としては、例えば下記一般式（２）で示されるものを用いることができる。
【化２】
2007051198.tif 000003
（なお、式（２）中、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ７は水素または炭素数１〜１２の一価の炭化水素基、Ｒ５は炭素数１〜１２の二価の炭化水素基、ｍは１〜３の整数を表す。）
【００２７】
このような（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の具体的な例としては、例えばＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノブチルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリフェノキシシシラン等が挙げられる。
【００２８】
（Ｃ）純水は、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の加水分解反応を促進するために加えられるものである。具体的には、（Ｃ）純水は、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤あるいは（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤のアルコキシル基（−ＯＲ、Ｒはアルキル基）をヒドロキシル基（−ＯＨ）とする加水分解反応を促進するために加えられるものである。
【００２９】
本発明に用いられる（Ｃ）純水としては、不純物である各種イオン等を含まないものであれば特に制限されるものではなく、例えば水道水あるいは工業用水等を蒸留もしくはイオン交換樹脂で処理することにより各種イオン等が除かれた純水を用いることができる。
【００３０】
一般に、シランカップリング剤の加水分解反応は、他の添加物、例えばエポキシ樹脂等に僅かに含まれる水分により行われている。しかしながら、他の添加物に一般に含まれている水分のみでは、上記したような加水分解反応を十分に行うことができない。本発明では、シランカップリング剤として（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤および（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤を併用するとともに、さらに従来に比べて多量の水分（（Ｃ）純水）を用いることにより、これらの加水分解反応を従来に比べて大幅に促進することができる。
【００３１】
そして、本発明ではこのような混合カップリング剤によって表面処理された無機充填材を用いることで半導体封止用エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ樹脂と無機充填材との親和性を向上させるとともに、半導体封止用エポキシ樹脂組成物中にこのような混合カップリング剤を存在させることができるため、半導体封止用エポキシ樹脂組成物とこれにより封止される半導体素子等との親和性を向上させることができ、半導体装置を製造した場合に、リフロー時の封止材や半導体素子等の損傷を抑制でき、信頼性に優れたものとすることができる。
【００３２】
また、（Ｄ）液状アルコールは、（Ｃ）純水による加水分解の度合いを制御するために必要に応じて加えられるものである。本発明に用いられる（Ｄ）液状アルコールとしては、例えばメチルアルコール（メタノール）、エチルアルコール（エタノール）、プロピルアルコール（プロパノール）、ブチルアルコール（ブタノール）、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコールおよびノニルアルコール等が挙げられ、これらに異性体が存在する場合には異性体を用いてよい。また、これらの液状アルコールは１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
さらに、本発明に用いられる（Ｄ）液状アルコールとしては、上記したようなもの以外にも、アルコール残基である−ＣＨ２ＯＨ基を有する化合物も使用できる。このようなものとしては、例えば各種グリセリン、ベンジルアルコール等が挙げられる。
【００３４】
混合カップリング剤における各成分の配合割合は、以下のようである。すなわち、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤の１００重量部に対して、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤が２０重量部以上、５００重量部以下である。さらに、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤および（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の合計量１００重量部に対して、（Ｃ）純水が２重量部以上、２０重量部以下である。
【００３５】
（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤の１００重量部に対して、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤が２０重量部未満あるいは５００重量部を超える場合、エポキシ樹脂と無機充填材との親和性を十分に向上させることができないおそれがあり、また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物とこれにより封止される半導体素子等との親和性も向上させることができないおそれがある。
【００３６】
また、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤および（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の合計量１００重量部に対して（Ｃ）純水が２重量部未満であると、十分な加水分解反応を行うことができないおそれがあり、また２０重量部程度を配合させれば十分に加水分解反応を行うことができ、それを超えて加えても加水分解反応の大幅な促進は期待できない。
【００３７】
この場合の半導体封止用エポキシ樹脂組成物中の混合カップリング剤の含有量は０．０２重量％以上、０．８０重量％以下である。なお、これは、最終的に得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全体量を１００重量％とした場合、その０．０２重量％以上、０．８０重量％以下となる量の混合カップリング剤によって無機充填材が表面処理されていることを示すものである。混合カップリング剤の含有量が０．０２重量％未満では、リフロー時にこの半導体封止用エポキシ樹脂組成物からなる封止材の損傷等を抑制することができないおそれがあり、また０．８０重量％を超えると封止材の強度が低下するおそれがある。
【００３８】
また、混合カップリング剤に（Ｄ）液状アルコールを配合する場合、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤および（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の合計量１００重量部に対して、（Ｄ）液状アルコールが２０重量部以上、１００重量部以下である。なお、（Ｄ）液状アルコールを配合する場合についても、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤および（Ｃ）純水の配合割合については上記と同様である。
【００３９】
（Ｄ）液状アルコールは（Ｃ）純水による加水分解の度合いを制御するために必要に応じて加えられるものであるが、その配合量が２０重量部未満であると、加水分解の度合いを制御する効果が十分でない場合があり、また１００重量部程度であれば加水分解の度合いを十分に制御でき、それを超えて加えると過度に加水分解を抑制するおそれがある。
【００４０】
このように混合カップリング剤に（Ｄ）液状アルコールを配合する場合、半導体封止用エポキシ樹脂組成物中の混合カップリング剤の含有量は０．０５重量％以上、２．００重量％以下である。なお、上記したように、これは、最終的に得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全体量を１００重量％とした場合、その０．０５重量％以上、２．００重量％以下となる量の混合カップリング剤によって無機充填材が表面処理されていることを示すものである。
【００４１】
本発明に用いられる無機充填材はこのような各成分を配合、混合して調製された混合カップリング剤で表面処理されていればよいが、好ましくは調製後、１時間以上放置された混合カップリング剤により表面処理が行われていることが好ましい。混合カップリング剤の調製後１時間以上放置することで、（Ａ）メルカプト基含有シランカップリング剤、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング剤の加水分解反応をより十分に行わせることができる。
【００４２】
混合カップリング剤の調製後の放置時間は１時間以上であれば必ずしも制限されるものではないが、２４時間程度放置すれば十分に加水分解反応を行わせることができ、それを超えて放置してもそれ以上の加水分解反応は期待できないことから、２４時間以内とすることが好ましい。
【００４３】
このような混合カップリング剤による無機充填材の表面処理は、例えば無機充填材に混合カップリング剤を噴霧して行ってもよいし、混合カップリング剤に無機充填材を浸漬させることにより行ってもよい。具体的には、例えば万能混合機あるいは横型ブレンダー等に、混合カップリング剤と無機充填材とを投入し、十分に混合することで行うことができる。
【００４４】
以上、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の各成分について説明したが、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物においてはこの種のものに一般に配合させる他の添加剤を配合させることができる。他の添加剤としては、例えば滑剤、顔料、接着助剤、低応力化剤、流動性付与剤等が挙げられる。
【００４５】
次に、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法について、一例を挙げて説明する。まず、上記したような混合カップリング剤を用いて無機充填材の表面処理を行う。混合カップリング剤による無機充填材の表面処理は、例えば上記したような万能混合機あるいは横型ブレンダー等に無機充填材と混合カップリング剤とを投入し、十分に混合することにより行うことができる。
【００４６】
そして、この表面処理が行われた無機充填材が入れられた万能混合機あるいは横型ブレンダー等に、さらに他の成分、すなわちエポキシ樹脂、硬化剤、硬化触媒、その他の添加剤等を投入し、十分に混合を行う。この際、投入する成分が固形状である場合、よく粉砕を行った後、投入、混合することが好ましい。
【００４７】
さらに、この混合が行われたものを例えば二軸ロール機、二軸押し出し機等を用いて、９０℃〜１２０℃の温度でせん断力を加えながら溶融混練することにより均一に混練する。そして、混練されたものを急速に冷却した後、粉砕することで、粉末状の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。
【００４８】
このようにして製造された本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、集積回路、大規模集積回路等をはじめとする各種半導体素子の封止に好適に用いることができる。このようなものの封止に本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いることで、リフロー時の封止材や半導体素子等の損傷が抑制され、信頼性に優れた半導体装置とすることができる。封止の方法としては、低圧トランスファー法が一般的であるが、射出成形、圧縮成形、注型等による封止も可能である。
【実施例】
【００４９】
次に、本発明について実施例を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施例１〜６、比較例１〜５は無機充填材を高充填したものである。一方、実施例７〜１２、比較例６〜１０は無機充填材を通常充填したものである。
【００５０】
（実施例１〜６）
メルカプト基含有シランカップリング剤としてγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、アミノ基含有シランカップリング剤としてＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、および、純水を、表１の下段に示すような配合割合で配合、混合して混合カップリング剤（Ａ）〜（Ｃ）とした。なお、実施例１〜５で用いる混合カップリング剤は放置せず、混合直後のものとし、実施例６で用いる混合カップリング剤は、混合後、２４時間放置したものとした。
【００５１】
次に、無機充填材としての球状シリカ粉および破砕シリカ粉と、この混合カップリング剤（Ａ）〜（Ｃ）とを、表１の上段に示すような配合割合となるように配合、混合し、球状シリカ粉および破砕シリカ粉の表面処理を行った。さらに、この表面処理された球状シリカ粉および破砕シリカ粉に、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルナフトール樹脂、アラルキルフェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、硬化触媒としてのトリフェニルフォスフィン、その他の添加剤としてのカルナバワックスおよびカーボンブラックを、表１の上段に示すような配合割合となるように配合、混合して半導体封止用エポキシ樹脂組成物とした。
【００５２】
【表１】
2007051198.tif 000004
【００５３】
（比較例１〜５）
混合カップリング剤として、純水を配合せず、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのみを、表２の下段に示すような配合割合で配合、混合して混合カップリング剤（Ｘ）〜（Ｚ）とした。なお、比較例１〜５で用いる混合カップリング剤はいずれも放置せず、混合直後のものとした。次に、これらの混合カップリング剤（Ｘ）〜（Ｚ）を用い、実施例１と同様の操作により、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造した。なお、各成分の配合割合は表２の上段に示す通りとした。
【００５４】
【表２】
2007051198.tif 000005
【００５５】
（実施例７〜１２）
混合カップリング剤として、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランおよび純水の他に、さらに液状アルコールを、表３の下段に示すような配合割合で配合、混合して混合カップリング剤（Ｅ）〜（Ｉ）とした。なお、実施例７〜１１で用いる混合カップリング剤は放置せず、混合直後のものとし、実施例１２で用いる混合カップリング剤は、混合後、２４時間放置したものとした。
【００５６】
次に、これらの混合カップリング剤（Ｅ）〜（Ｉ）を用い、実施例１と同様の操作により、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造した。なお、各成分の配合割合は表３の上段に示す通りとした。
【００５７】
【表３】
2007051198.tif 000006
【００５８】
（比較例６〜１０）
混合カップリング剤として、純水を配合せず、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのみを、表４の下段に示すような配合割合で配合、混合して混合カップリング剤（Ｘ）〜（Ｚ）とした。なお、比較例６〜１０で用いる混合カップリング剤は放置せず、混合直後のものとした。次に、これらの混合カップリング剤（Ｘ）〜（Ｚ）を用い、実施例１と同様の操作により、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造した。なお、各成分の配合割合は表４の上段に示す通りとした。
【００５９】
【表４】
2007051198.tif 000007
【００６０】
次に、アルミ配線を有するシリコンチップ（テスト素子）を銅フレームに接着し、実施例および比較例の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて１７５℃、２分間のトランスファー成形により封止し、１７５℃で８時間後硬化させてパッケージを作製した。実施例１〜６、比較例１〜５のパッケージについては、耐ハンダリフロー試験を行った後、ＰＣＴ試験、ＴＣＴ試験、高温高湿バイアス試験を行った。結果を表５、６に示す。
【００６１】
また、実施例７〜１２、比較例６〜１０のパッケージについては、耐ハンダリフロー試験を行わずに、ＰＣＴ試験、ＴＣＴ試験、高温高湿バイアス試験を行った。結果を表７、８に示す。なお、各試験の詳細は以下に示すとおりである。
【００６２】
（耐半田リフロー試験）
実施例および比較例のパッケージを、８５℃、６０％ＲＨの雰囲気中に１６８時間放置して吸湿処理を行った後、これをＭＡＸ温度２６０℃のＩＲリフロー炉に３回通し、室温に冷却した後、クラック、剥離等の不良の発生率（試料数１２個中）を調べた。
【００６３】
（ＰＣＴ試験）
実施例および比較例のパッケージを、１２５℃、１００％ＲＨの雰囲気中に１００時間、２００時間、５００時間または１０００時間放置し、放置後の断線による通電不良の発生率（試料数１２個中）を調べた。
【００６４】
（ＴＣＴ試験）
実施例および比較例のパッケージについて、−６５℃×３０分および１５０℃×３０分を１サイクルとする冷熱サイクルを１００サイクル、２００サイクル、５００サイクルまたは１０００サイクル行い、その後の断線による通電不良の発生率（試料数１２個中）を調べた。
【００６５】
（高温高湿バイアス試験）
実施例および比較例のパッケージについて、８５℃、８５％ＲＨの雰囲気中で３．６Ｖの電圧を印加する高温高湿バイアス試験を行い、１００時間、２００時間、５００時間または１０００時間後の断線による通電不良の発生率（試料数１２個中）を調べた。
【００６６】
【表５】
2007051198.tif 000008
【００６７】
【表６】
2007051198.tif 000009
【００６８】
【表７】
2007051198.tif 000010
【００６９】
【表８】
2007051198.tif 000011
【００７０】
表５、表７から明らかなように、メルカプト基含有シランカップリング剤およびアミノ基含有シランカップリング剤とともに、純水を配合した混合カップリング剤を用いて無機充填材の表面処理を行った実施例１〜１２のパッケージについては、各試験において不良がないか、あるいは、不良があっても低く抑制されていることが認められた。また、調製後に所定の時間放置した混合カップリング剤を用いて無機充填材の表面処理を行うことで、より不良の発生が抑制されることが認められた。
【００７１】
これに対して、表６、表８から明らかなように、メルカプト基含有シランカップリング剤およびアミノ基含有シランカップリング剤を配合したものの、純水を配合しない混合カップリング剤を用いて無機充填材の表面処理を行った比較例１〜１０のパッケージについては、試験時間あるいはサイクル数が少ない場合には不良の発生が抑制されているものの、試験時間あるいはサイクル数が増えるに従って不良の発生が多くなることが認められた。