(57)【要約】【課題】臭素系難燃剤、アンチモン化合物の含有量が極微量であるか、あるいは全く含有しない、成形性、信頼性、難燃性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置を提供すること。【解決手段】（Ａ）１５０℃におけるＩＣＩ粘度が１ｐｏｉｓｅ以下であるエポキシ樹脂、（Ｂ）水酸基当量が１４０以上である硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、および（Ｄ）無機充填材を必須成分とし、充填材量が８７〜９５ｗｔ％であって、且つ臭素及びアンチモン化合物の含有量がそれぞれ組成物全体に対して、０．０１ｗｔ％以下とした半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）１５０℃におけるＩＣＩ粘度が１ｐｏｉｓｅ以下であるエポキシ樹脂、（Ｂ）水酸基当量が１４０以上である硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、および（Ｄ）無機充填材を必須成分とし、充填材量が８７〜９５ｗｔ％であって、且つ臭素及びアンチモン化合物の含有量がそれぞれ組成物全体に対して、０．０１ｗｔ％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】
（Ａ）のエポキシ樹脂が、一般式（１）で表わされるビフェニル型エポキシ樹脂である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化１】
2007131861.tif 000009
式中、ｍは０〜６の整数。ｎは２８以下の整数。Ｒ１〜Ｒｎは水素原子または炭素数１０以下のアルキル基を示し、同一であっても異なってもよい。
【請求項３】
（Ａ）のエポキシ樹脂が、一般式（２）で表わされるエポキシ化合物である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化２】
2007131861.tif 000010
【請求項４】
（Ｂ）の硬化剤が、一般式（３）で表わされるアラルキル型フェノ−ル樹脂である請求項１又は２又は３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化３】
2007131861.tif 000011
式中、ｎは０以上の整数。
【請求項５】
（Ｂ）の硬化剤が、一般式（４）で表わされるフェノ−ル樹脂である請求項１又は２又は３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化４】
2007131861.tif 000012
式中、ｎ＝０〜６の整数。ｍは３６以下の整数。Ｒ１〜Ｒｍは水素原子、または炭素数１０以下のアルキル基を示し、同一であっても異なってもよい。
【請求項６】
（Ｂ）の硬化剤が、一般式（５）で表わされるフェノ−ル樹脂である請求項１又は２又は３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化５】
2007131861.tif 000013
式中、ｎは１以上の整数。
【請求項７】
（Ｂ）の硬化剤が、一般式（６）で表わされるフェノ−ル樹脂である請求項１又は２又は３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化６】
2007131861.tif 000014
式中、ｍ、ｎは１以上の整数。
【請求項８】
（Ｃ）の硬化促進剤が、一般式（７）で表わされるトリフェニルホスフィンとベンゾキノンの付加物である請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化７】
2007131861.tif 000015
【請求項９】
（Ｄ）の無機充填材量が全組成物の９０〜９５ｗｔ％である請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１０】
硬化剤の配合量がエポキシ樹脂に対し、当量比で１．０〜１．４である請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１１】
酸化モリブデンまたは酸化タングステンを全組成物に対し０．１〜１０．０ｗｔ％添加した請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１２】
メラミンを全組成物に対し０．０１〜５．０ｗｔ％添加した請求項１乃至１１のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに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樹脂封止型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃性、成形性、信頼性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の封止は、生産性、コスト等の面から樹脂封止が主流となっている。この封止用樹脂は、電気的特性、コスト、作業性等に優れるエポキシ樹脂組成物が主に用いられている。しかし、エポキシ樹脂は、難燃性が不充分なので通常臭素化エポキシ樹脂を添加して難燃性を向上させている。また、臭素系難燃剤と相乗効果のあるアンチモン化合物（三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等）を併用している。近年環境保護の観点から、燃焼時にダイオキシンの生成が疑われる臭素系難燃剤、及び発癌性の可能性が指摘されているアンチモン化合物に対する使用規制の要求が強まりつつある。
【０００３】
この要求に対し、種々の代替難燃剤が検討されてきた。例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物は、充分な難燃性を発揮させるためには多量に添加せねばならず、樹脂組成物の硬化性、強度等の劣化を招いてしまう。また、燐酸エステル系難燃剤（窒素との併用も含む）も種々の製品が提案されているが、成形性、信頼性において半導体封止用途の要求に堪えるものはない。また、Ｂｒ化合物、アンチモン化合物の割合を、それぞれ全体の０〜０．３重量％としたエポキシ樹脂組成物が提案されている（特開平７−８２３４３号公報）。しかし、Ｂｒ化合物、アンチモン化合物の含有量が０．０１ｗｔ％以上では、環境問題の点から不充分であり、０．０１ｗｔ％未満の場合には特に硬化剤の当量が、少なくとも１４０以上なければ必要とする難燃性が得られない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、臭素系難燃剤、アンチモン化合物の含有量が極微量であるか、あるいは全く含有しない、成形性、信頼性、難燃性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明は、エポキシ樹脂、フェノール硬化剤及び無機充填材を主成分とする封止材において、１５０℃におけるＩＣＩ粘度が１．０ｐｏｉｓｅ以下のエポキシ樹脂と水酸基当量が１４０以上である硬化剤、及び８７〜９５ｗｔ％の無機充填材を組み合わせることにより、上記の課題を達成する半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られることを見出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、エポキシ樹脂、フェノール硬化剤及び無機充填材を主成分とする半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物において、臭素系難燃剤、アンチモン化合物を含有することなく難燃性ＵＬ９４Ｖ−０を満足し、信頼性、成形性に優れ、且つ環境に対する影響が極めて小さい成形材料を得ることができる。また、この成形材料を用いて半導体素子を封止することで、信頼性、難燃性に優れた半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明で用いられるエポキシ樹脂としては、１５０℃でのＩＣＩ粘度が１．０ｐｏｉｓｅ以下であれば他に特に制限はないが、特に一般式（１）または（２）で表されるエポキシ樹脂が好適に用いられる。粘度が１．０ｐｏｉｓｅより高いと必要とする流動性が得られない。
【化１】
2007131861.tif 000002
【０００８】
硬化剤としては、水酸基当量が１４０以上であれば他に特に制限はないが、好ましくは水酸基当量１７０以上、特に好ましくは１９０以上のものが好適に用いられる。特に、一般式（３）または（４）または（５）または（６）で表される硬化剤が好適に用いられる。
【化２】
2007131861.tif 000003
【０００９】
硬化促進剤としては、特に制限はないが、テトラフェニルホスホニウム−テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンとベンゾキノンの付加物、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）−ウンデセン−７，２−フェニル−４メチル−イミダゾール、トリフェニルホスホニウム−トリフェニルボラン等を単独又は併用して用いることが出来るが、特にトリフェニルホスフィンとベンゾキノンの付加物（一般式（７））が好適である。
【化３】
2007131861.tif 000004
【００１０】
カップリング剤は、特に制限はないが、エポキシシラン、アニリノシランが好適に用いられる。離型剤は、特に制限はないが、高級脂肪酸、例えばカルナバワックス等とポリエチレン系ワックスを単独又は併用して用いることが出来るが、特に併用が好適である。無機充填材は、８７〜９５ｗｔ％配合され、充填材形状は５０％以上球状であることが好ましく、特に制限はないが、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ等を単独及び併用して用いることが出来る。特に、球状溶融シリカが好適である。充填材量が８７ｗｔ％未満では、難燃性が低下するし、９５ｗｔ％以上では、流動性に問題が出易い。特に９０〜９５％の範囲が好適である。
【００１１】
樹脂組成物中の、臭素及びアンチモン化合物含有量は、それぞれ０．０１ｗｔ％以下であることが必要である。特に０．００１ｗｔ％以下であることが好ましい。必要に応じて低発煙化剤である酸化タングステン、酸化モリブデンを用いてもよい。好ましくは、三酸化タングステンまたは三酸化モリブデンを用いる。樹脂組成物中の酸化タングステン、酸化モリブデンの含有量としては、０．１〜１０．０ｗｔ％が好ましい。０．１ｗｔ％よりも少なければ効果が得られないし、１０．０ｗｔ％よりも多ければ成形性に問題が出易い。特に０．４〜５．０ｗｔ％の範囲が好適に用いられる。
【００１２】
窒素含有化合物を添加することで、更に難燃性レベルを向上させることができる。特にメラミン（Ｈ６Ｃ３Ｎ６）が、成形性に対する影響も少なく好適に用いられる。樹脂組成物中のメラミン含有量としては、０．０１〜５．０ｗｔ％が好ましい。０．０１ｗｔｗ％よりも少なければ効果が得られないし、５．０ｗｔ％よりも多ければ成形性に問題が出易い。特に０．１〜２．０ｗｔ％の範囲が好適に用いられる。その他の添加物として、着色剤（カーボンブラック等）、改質剤（シリコーン、シリコーンゴム等）、イオントラッパー（ハイドロタルサイト、他）を用いることが出来る。
【００１３】
以上のような原材料を用いて成形材料を作製する一般的な方法としては、所定の配合量の原材料混合物をミキサー等によって充分混合した後、熱ロール、押出機等によって混練し、冷却、粉砕、することによって成形材料を得ることが出来る。本発明で得られるエポキシ樹脂組成物を用いて電子部品を封止する方法としては、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形、圧縮成形、注型等の方法によっても可能である。上記した手段を用いて製造したエポキシ樹脂組成物は、臭素系難燃剤、アンチモン化合物を含有しないため環境に優しく、且つ成形性、信頼性に優れておりトランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等の封止に好適に用いることができる。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
実施例１〜５、比較例１〜５
まず、表１〜２に示す各種の素材を用い、実施例１〜５及び比較例１〜５は各素材を予備混合（ドライブレンド）した後、二軸ロール（ロール表面温度約８０℃）で１０分間混練し、冷却粉砕して製造した。
【表１】
2007131861.tif 000005
【表２】
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【００１６】
この封止材を用い、トランスファー成形機を用い、金型温度１８０℃、成形圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ２、硬化時間９０秒の条件で各試験を行った。スパイラルフローは、ＥＭＭＩ１−６６により測定した。熱時硬度はショア硬度計にて測定した。また、この封止材を用いて、半導体素子をトランスファー成形機で同様の条件で成形し、ポストキュア（１７５℃／５ｈ）後、高温放置性と半田耐熱性を評価した。高温放置性に用いた半導体装置はＳＯＰ−２８ピンであり、１７５℃に設定した恒温槽中に所定の時間放置した後、ファーストボンディング側の金線とアルミパッドの断線の有無を評価した。半田耐熱性に用いた半導体装置は、ＱＦＰ８０ピンの樹脂封止型半導体装置（外形寸法２０×１４×２．０ｍｍ）であり、リードフレームは４２アロイ材（加工なし）で８×１０ｍｍのチップサイズを有するものである。このようにして得られた樹脂封止用半導体装置について、半田耐熱性を以下に示す方法で測定した。１２５℃／２４ｈベーキング後、８５℃／８５％ＲＨで所定の時間吸湿した後、２４０℃／１０ｓｅｃの処理を行った時の樹脂封止型半導体装置のクラック発生率を求めた。上記の試験結果をまとめて表３に示す。
【表３】
2007131861.tif 000007
【表４】
2007131861.tif 000008