(57)【要約】【課題】  エポキシ樹脂組成物のトランスファー成形時に発する独特の臭気による成形作業者の不快感を軽減することができるとともに、金型のクリーニングサイクルを向上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。【解決手段】  エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材とともにピネンが必須成分として含有されていることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材とともにピネンが必須成分として含有されてい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】
エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材とともにピネンおよび次式（１）
【化１】
2007002139.tif 000010
（ただし、Ｒ1は同一または別異に、メチル基またはエチル基であり、Ｒ2は、次式（２）
【化２】
2007002139.tif 000011
で表される置換基であり、Ｒ３は、次式（３）
【化３】
2007002139.tif 000012
（ただし、Ｒはメチル基、エチル基、またはプロピル基である）
で表される置換基であり、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ１〜５０までの整数である）
で表されるポリシロキサン重付加物が必須成分として含有されてい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】
ピネンは、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．００３〜０．５質量％の範囲で含有されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
ピネンおよびポリシロキサン重付加物は、その合計量が半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０５〜１．０質量％の範囲で含有されていることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
ピネンとポリシロキサン重付加物は、その質量比が１０：１〜１：１の範囲であることを特徴とする請求項２から４のいずれかに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】
本願発明は、電気・電子部品、汎用半導体装置、光半導体装置等における半導体を封止するため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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気・電子部品、汎用半導体装置、光半導体装置等の封止方法として、エポキシ樹脂組成物やシリコン樹脂組成物等による封止方法や、ガラス、金属、セラミック等を用いたハーメチックシール法が知られている。特に、エポキシ樹脂は、密着性、耐湿性、電気絶縁性、耐熱性、透明性等の点で優れており、さらに、大量生産可能でありコストメリットがあるため、近年ではエポキシ樹脂組成物を用いた封止方法が主流となっている。そして、エポキシ樹脂組成物を用いた封止方法としては、トランスファー成形により封止する方法が汎用されている。たとえば、タブレット状に加工したエポキシ樹脂組成物からなる封止材料をトランスファー成形機に取り付けられた金型に備えたポットに装填し、加熱して溶融させた後、プランジャーで加圧して、前記金型が備えるランナー及びゲートを経由して、半導体素子等が配置された樹脂成形用のキャビティーに封止材料が送られ、さらに加熱することにより封止材料を硬化させて封止している。金型温度は、たとえば１７５℃程度あるいは封止材料の硬化性に応じてさらに加温している。
【０００３】
ここで用いられるエポキシ樹脂組成物は、反応性に優れ、硬化速度を大きくするために、特定のフェノール樹脂に硬化剤を配合したもの（たとえば、特許文献１参照）や、半導体素子に対する発生応力が小さく、耐衝撃性、成形性を向上させるために、特定のオルガノポリシロキサンを原料とした固形状のシリコーン重合体微粒子を配合したもの（たとえば、特許文献２参照）などが提案されており、封止材料として要求される特性を向上させるために一般的には各種の添加剤を配合したエポキシ樹脂組成物を用いている。
【特許文献１】特開平０６−０４９１８１号公報
【特許文献２】特開平０５−１７５３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のような各種の添加剤を配合したエポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形する際、エポキシ樹脂組成物によっては１７５℃程度の温度で独特の臭気を放出するものが存在した。この臭気は成形作業者に不快感を与えるためその改善が強く求められていた。また、エポキシ樹脂組成物の中には金型を汚染しやすく金型のクリーニングサイクルを短くするものが存在し、作業効率の点から金型のクリーニングサイクルを向上させることも望まれてもいた。
【０００５】
本願発明は、以上の通りの背景から、エポキシ樹脂組成物のトランスファー成形時に発する独特の臭気による成形作業者の不快感を軽減することができるとともに、金型のクリーニングサイクルを向上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課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明は、前記の課題を解決するものとして、第１には、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材とともにピネンが必須成分として含有されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本願発明は、前記の課題を解決するものとして、第２には、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材とともにピネンおよび次式（１）
【０００８】
【化４】
2007002139.tif 000002
（ただし、Ｒ1は同一または別異に、メチル基またはエチル基であり、Ｒ2は、次式（２）
【０００９】
【化５】
2007002139.tif 000003
で表される置換基であり、Ｒ３は、次式（３）
【００１０】
【化６】
2007002139.tif 000004
（ただし、Ｒはメチル基、エチル基、またはプロピル基である）
で表される置換基であり、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ１〜５０までの整数である）
で表されるポリシロキサン重付加物が必須成分として含有されていることを特徴とする。
【００１１】
そして、第３には、上記第１または第２の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、ピネンは、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．００３〜０．５質量％の範囲で含有されていることを特徴とする。
【００１２】
そして、第４には、上記第２または第３の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、ピネンおよびポリシロキサン重付加物は、その合計量が半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０５〜１．０質量％の範囲で含有されていることを特徴とし、第５には、上記第２から第４のいずれかの半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、ピネンとポリシロキサン重付加物は、その質量比が１０：１〜１：１の範囲であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
前記のとおりの上記の第１の発明によれば、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材とともにピネンが必須成分として含有されていることにより、トランスファー成形時に発する独特の臭気による成形作業者の不快感を軽減することができるとともに、金型のクリーニングサイクルを向上することができる。
【００１４】
上記の第２の発明によれば、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材とともにピネンおよび前記式（１）で表されるポリシロキサン重付加物が必須成分として含有されていることにより、上記第１の発明の効果に加え、より一層金型のクリーニングサイクルを向上することができる。
【００１５】
上記の第３の発明によれば、ピネンが半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．００３〜０．５質量％の範囲で含有されていることにより、上記の第１または第２の発明の効果をより一層向上させることができる。
【００１６】
また、上記の第４の発明によれば、ピネンおよびポリシロキサン重付加物は、その合計量が半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０５〜１．０質量％の範囲で含有されていることにより、上記の第２または第３の発明の効果をより一層向上させることができる。
【００１７】
上記の第５の発明によれば、ピネンとポリシロキサン重付加物は、その質量比が１０：１〜１：１の範囲であることにより、臭気軽減効果の持続性が向上するとともに連続成形性（ショット数）が向上し、金型のクリーニングサイクルを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本願発明は前記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１９】
本願発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、前記のとおり、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材とともに、ピネン単体、あるいは、ポリシロキサン重付加物が必須成分として含有されているものである。
【００２０】
本願発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂は、一般的に半導体封止用として使用される各種のエポキシ樹脂であってよく、特に限定されない。たとえば、ｏ−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、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂等を挙げることができる。これらを単独もしくは複数種併用してもよい。
【００２１】
また、硬化剤としては、一般的に半導体封止用として使用される各種のものを適用できる。具体的には、フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のナフタレン骨格含有フェノール樹脂、多価フェノール化合物が例示される。これらは一種に限定されず、複数種を組み合わせて使用してもよい。このとき、エポキシ樹脂と硬化剤の含有量は特に限定されないが、たとえば、エポキシ樹脂と硬化剤との当量比が０．５〜１．５、好ましくは０．８〜１．２となるように配合することができる。
【００２２】
さらに、無機充填材としては、一般的に半導体封止用として使用されるものであればよく、その種類は特に限定されない。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等が挙げられる。無機充填材の含有量も特に限定されないが、たとえば、半導体封止用樹脂組成物全量に対して６０〜９３重量％とすることができる。
【００２３】
さらに、本願発明の半導体封止用樹脂組成物において必須成分として含有されるピネンとしては、α‐ピネンとβ‐ピネンが挙げられる。それらは併用していてもよい。これらのうち、特にα‐ピネンを使用した場合に、半導体封止用エポキシ樹脂組成物のトランスファー成形時に発する独特の臭気による成形作業者の不快感を軽減することができるため好ましい。
【００２４】
また、ポリシロキサン重付加物は、下記式（１）で表され、ピネン骨格が導入されているとともにポリエーテル基を有しているものである。
【００２５】
【化７】
2007002139.tif 000005
ここで、式（１）中のＲ1は、メチル基またはエチル基であり、それぞれ同一または別異であってもよい。Ｒ2は、次式（２）
【００２６】
【化８】
2007002139.tif 000006
で表されるピネン骨格を有する置換基であり、Ｒ３は、次式（３）
【００２７】
【化９】
2007002139.tif 000007
で表される置換基である。ここで、Ｒはメチル基、エチル基、プロピル基のいずれかであってもよい。また、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ１〜５０までの整数である。
【００２８】
このようなポリシロキサン重付加物としては、具体的には、Ｒ1をメチル基、Ｒをエチル基とした次式（４）
【００２９】
【化１０】
2007002139.tif 000008
（式中のＲ2は前記式（２）であり、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ１〜５０までの整数である。）で表されるポリシロキサン重付加物を挙げることができる。このポリシロキサン重付加物は、トランスファー成形時に発する独特の臭気による成形作業者の不快感の軽減や金型のクリーニングサイクルの向上の点からも特に好ましい。
【００３０】
ピネンの含有量としては、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．００３〜０．５質量％の範囲で含有されていることが好ましい。０．００３質量％未満の場合には、成形作業者の不快感を十分に軽減することができないため好ましくない。また、０．５質量％を超える場合には、ピネンの臭気が強くなってしまい成形作業者に不快感を与えてしまう場合があるため好ましくない。
【００３１】
ポリシロキサン重付加物を用いた場合には、ピネンおよびポリシロキサン重付加物の合計量が半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０５〜１．０質量％の範囲で含有されていることが好ましい。０．０５質量％未満の場合には、成形作業者の不快感を十分に軽減することができないため好ましくない。また、１．０質量％を超える場合には、金型を汚す原因となり金型のクリーニングサイクルを十分に向上させることができないため好ましくない。また、臭気軽減効果の持続性、連続成形性（ショット数）等を向上させるために、ピネンとポリシロキサン重付加物の質量比を１０：１〜１：１の範囲とすることが好ましい。
【００３２】
本願発明は、さらに硬化促進剤を併用してもよく、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進させる作用があるものであれば特に制限されるものではない。たとえば、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾールなどのイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフィン等の有機ホスフィン類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミンなどの３級アミンなどを用いることができる。これらを単独もしくは複数種併用してもよい。
【００３３】
また、本願発明は、カップリング剤を配合することができる。カップリング剤としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのグリシドキシシラン、アミノシランなどのシランカップリング剤を用いることができる。これらを単独もしくは複数種併用してもよい。
【００３４】
本願発明は、さらに必要に応じて、カーボンブラックなどの着色剤、天然カルナバ、脂肪酸アミド、ステアリン酸、モンタン酸アミド、脂肪酸エステル、カルボキシル基含有ポリオレフィンなどの離型剤、シリコーン可とう剤、ブロム化エポキシ樹脂などの難燃剤、三酸化アンチモンなどの難燃助剤などを添加することができる。
【００３５】
本願発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材、ピネン、ポリシロキサン重付加物、必要に応じてその他の材料を配合し、ミキサーやブレンダーなどで均一に混合した後、ニーダーやロールなどで加熱・混合して調製することができる。なお、加熱・混合した後で必要に応じて冷却固化し、粉砕して粉状にして使用してもよいし、タブレット状、スティック状に成形して使用してもよい。
【００３６】
ここで、ピネンは常温で液体であるため、たとえば、カップリング剤と一緒に無機充填材に噴霧したり、エポキシ樹脂と予め溶融混合するなどして添加することが考慮される。
【００３７】
そして、上記のようにして調製した半導体封止用エポキシ樹脂組成物を封止成形することによって、半導体装置を作製することができる。たとえば、ＩＣなどの半導体素子を搭載したリードフレームをトランスファー成形金型にセットし、トランスファー成形を行うことによって、半導体素子を上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物による封止樹脂で封止した半導体装置を作製することができる。
【００３８】
以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって本願発明が限定されることはない。
【実施例】
【００３９】
＜実施例１〜７及び比較例１〜２＞
製造室（温度１２℃、湿度１５％）において、表１に示す配合物（配合量の単位は質量部）をブレンダーで混合し均一化した後、加熱したニーダーで混練溶融させて押出し、冷却後、粉砕機で所定粒度に粉砕して、実施例１〜５及び比較例の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を粒状材料として得た。これらの半導体封止用エポキシ樹脂組成物について、成形時の発生臭気、連続成形性について評価した。
【００４０】
なお、表１における半導体封止用エポキシ樹脂組成物の配合材料としては、下記のものを用いた。
ピネン：Ｃ１０Ｈ１６  ４，７，７−トリメチル［３．１．１］−２−ヘプテン
ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂：住友化学工業（株）製「ＥＳＣＮ１９５ＸＬ」エポキシ当量１９５
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂：大日本インキ化学工業（株）製「ＥＸＡ７２００」エポキシ当量１９５
フェノールノボラック樹脂：荒川化学工業（株）製「タマノール７５２」水酸基当量１０４
ブロム化エポキシ樹脂：住友化学工業（株）製「ＥＳＢ４００Ｔ」エポキシ当量４００
トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）：北興化学（株）製ＴＰＰ
溶融シリカ：平均粒径１５μｍ
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン：信越化学工業（株）製「ＫＢＭ４０３」
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン：信越化学工業（株）製「ＫＢＭ８０２」
ポリシロキサン重付加物：前記式（４）で表されるポリシロキサン重付加物
＜成形時の発生臭気の評価＞
放熱フィン付きＴＯ２２０パッケージを成形し、型開き直後の臭気を官能評価した。
【００４１】
ＴＯ２２０リードフレーム：１フレーム＝２０キャビティ  モールド部１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚み４．５ｍｍ
金型温度：１７５℃
注入圧力：６．９ＭＰａ（７０ｋｇｆ／ｃｍ２）
注入時間：１０秒
成形時間：８０秒
ショット数：１ショット
臭気の評価基準：「○」  成形時にほとんど臭いを感じない。
【００４２】
「△」  成形時は臭いを感じるが不快ではない。
【００４３】
「×」  成形時に臭いを感じ、不快である。
＜連続成形性＞
クリーニング後の金型で放熱フィン付きＴＯ２２０パッケージを繰り返し成形し、パッケージに汚れが発生して次の金型のクリーニングが必要になるまでのショット数（クリーニングサイクル）を測定した。
【００４４】
ＴＯ２２０リードフレーム：１フレーム＝２０キャビティ  モールド部１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚み４．５ｍｍ
金型温度：１７５℃
注入圧力：６．９ＭＰａ（７０ｋｇｆ／ｃｍ２）
注入時間：１０秒
成形時間：８０秒
【００４５】
【表１】
2007002139.tif 000009
表１の結果より、実施例１〜７では、ピネン、あるいは、ピネンとポリシロキサン重付加物が必須成分として含有されていることで、成形時に発する独特の臭気による成形作業者の不快感を軽減することができ、金型のクリーニングサイクルを向上することができることが確認された。また、ピネンが半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．００３〜０．５質量％の範囲で、ピネンおよびポリシロキサン重付加物の合計量が半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０５〜１．０質量％の範囲で含有されていることにより（実施例１〜６）、成形作業者の不快感の軽減および金型のクリーニングサイクルの向上はともに良好であることが確認された。