(57)【要約】      （修正有）【課題】無機充填材を高充填しても優れた充填性を有し、また、優れた耐リフロークラック性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いて封止した半導体装置の提供。【解決手段】エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、無機充填材を必須の成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂が、少なくとも下記式（１）で表される構造を有するビスフェノール型エポキシ樹脂を含み、それと特定構造のフェノール樹脂、硬化促進剤、無機充填材を必須の成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物。2013203898.tif 000007【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、無機充填材を必須の成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂が、少なくとも下記式（１）で表される構造を有するビスフェノール型エポキシ樹脂を含み、前記フェノール樹脂が、少なくとも下記式（２）で表される構造を有するフェノール樹脂を含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化１】
2013203898.tif 000005
【化２】
2013203898.tif 000006
【請求項２】
前記エポキシ樹脂が、前記式（１）で表される構造を有するビスフェノール型エポキシ樹脂と、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の混合溶融物を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止されてい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、半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、薄型化、高集積化にともない表面実装型パッケージが増加している。そして表面実装型パッケージの封止材料としては、従来より密着性、耐湿性、電気絶縁性、耐熱性、透明性等の点で優れ、大量生産可能なエポキシ樹脂組成物が用いられている。
【０００３】
一方、この表面実装型パッケージは、直接はんだ温度にさらされるため、パッケージが吸湿した場合、はんだ付け時に吸湿水分が急激に膨張してパッケージ内部で剥離が発生したりパッケージクラックが発生する等の問題があった。
【０００４】
そのため、はんだ付け時のクラック耐性、いわゆる耐リフロークラック性が良好な封止材料が求められていた。
【０００５】
この問題を解決するため、これまでに、パッケージの吸湿を抑えるために無機充填材を高充填した半導体封止用エポキシ樹脂組成物が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３５１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、無機充填材の高充填は、成形時に充填性の悪化を招き、結果として耐リフロークラック性の大幅な向上が望めないという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、無機充填材を高充填しても優れた充填性を有し、また、優れた耐リフロークラック性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いて封止した半導体装置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】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【００１０】
即ち、本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、フェノール樹脂、硬化促進剤、無機充填材を必須の成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂が、少なくとも下記式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂を含み、前記フェノール樹脂が、少なくとも下記式（２）で表される構造を有するフェノール樹脂を含むことを特徴とする。
【化１】
2013203898.tif 000002
【化２】
2013203898.tif 000003
【００１１】
また、この半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、前記エポキシ樹脂が、前記式（１）のエポキシ樹脂と、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の混合溶融物を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の半導体装置は、前記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物によれば、無機充填材を高充填しても優れた充填性を有し、また、優れた耐リフロークラック性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物とすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物（以下、単にエポキシ樹脂組成物という）は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、無機充填材を必須の成分とする。
【００１５】
本発明で用いられるエポキシ樹脂は、少なくとも前記式（１）で示される構造のビスフェノール型エポキシ樹脂を含むものである。
【００１６】
また本発明では、前記式（１）で表される構造を有するビスフェノール型エポキシ樹脂と、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を混合、溶融したものを用いることもできる。
【００１７】
さらに本発明では、上記エポキシ樹脂と共に、一般的にエポキシ樹脂組成物に用いられる各種のエポキシ樹脂を配合することもでき、その具体例としては、以下のようなものが例示される。
【００１８】
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等。
【００１９】
これらの前記式（１）で表される構造を有するビスフェノール型エポキシ樹脂及び、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂は、これらのうちの１種を追加して用いてもよく、２種以上を追加して用いてもよい。
【００２０】
本発明で用いられるフェノール樹脂は、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられものであり、少なくとも前記式（２）で表される構造を有するフェノール樹脂を含むものである。
【００２１】
また、本発明では、前記式（２）で表される構造を有するフェノール樹脂のほか、エポキシ樹脂と反応するフェノール性水酸基を有する樹脂であればこれと併用することができ、その具体例としては、以下のようなものが例示される。
【００２２】
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、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等、各種の多価フェノール化合物やナフトール化合物等。
【００２３】
これらの前記式（２）で示されるフェノール樹脂以外のフェノール樹脂は、これらのうちの１種を併用して用いてもよく、２種以上を併用して用いてもよい。
【００２４】
フェノール樹脂の配合量は、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂とフェノール樹脂との当量比（水酸基当量／エポキシ当量）が０．５〜１．５の範囲、好ましくは０．８〜１．２の範囲となるように配合することができる。
【００２５】
当量比がこの範囲内であると、硬化不足、硬化物の耐熱性低下、硬化物の強度低下、硬化物の吸湿量の増加等を生じることがないため好ましい。
【００２６】
また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、エポキシ樹脂の硬化反応を促進させるために上記フェノール樹脂とともに硬化促進剤を配合する。
硬化促進剤としては、エポキシ基とフェノール性水酸基の反応を促進するものであれば特に制限されるものではなく、その具体例としては、以下のようなものが例示される。
【００２７】
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートやトリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、ジアザビシクロウンデセン等の三級アミン類、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類。
【００２８】
これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２９】
硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量に対して０．１〜５質量％の範囲である。硬化促進剤の配合量がこの範囲内であると、設定した加熱条件下で、適正な硬化を行うことができるため好ましい。
【００３０】
本発明で用いられる無機充填材としては、通常、エポキシ樹脂組成物の無機充填材として用いられるものであれば特に制限なく用いることができ、その具体例としては、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。
【００３１】
これらの中でも、溶融シリカは、熱膨張率が小さい点、優れた熱衝撃性の点から、特に好適に用いることができる。
【００３２】
これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
無機充填材の平均粒子径は０．２〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍである。なお、平均粒子径はレーザー回折散乱法等により測定することができる。
【００３４】
無機充填材の配合量は、エポキシ樹脂組成物全量に対して５０質量％以上、好ましくは６０〜９５質量％である。
【００３５】
無機充填材の配合量がこの範囲内であると、熱膨張係数を小さくすることができるため、半導体装置の高信頼性の点で好ましい。
【００３６】
さらに本発明のエポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、さらに他の添加剤を配合することができる。
【００３７】
このような添加剤の具体例としては、例えば、カーボンブラック等の着色剤、カルナバワックス等の離型剤、各種シラン系のカップリング剤、シリコーンオイル、シリコーンゲル、シリコーンゴム等のシリコーン可とう剤、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤燐等の難燃剤等を挙げることができる。
【００３８】
本発明のエポキシ樹脂組成物を製造するには、まず、上記のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、無機充填材及び必要に応じて他の成分を配合し、ミキサー、ブレンダー等を用いて十分均一に混合する。
【００３９】
次に、これを熱ロールやニーダー等の混練機により加熱状態で溶融混合し、室温に冷却した後、公知の手段によって粉砕して本発明のエポキシ樹脂組成物とすることができる。
【００４０】
なお、エポキシ樹脂組成物は、取り扱いを容易にするために、成形条件に合うような寸法と質量を有するタブレットとしてもよい。
【００４１】
本発明の半導体装置は、上記のようにして得られたエポキシ樹脂組成物で半導体素子を封止することによって製造することができる。この封止には、トランスファー成形（トランスファーモールド）を適用することができる。
【００４２】
例えば、ＩＣ等の半導体素子を多数搭載したリードフレームをトランスファー成形用金型のキャビティに配置した後、キャビティにエポキシ樹脂組成物を充填し、これを加熱して硬化させることで、半導体素子をエポキシ樹脂組成物で封止した半導体装置を製造することができる。
【００４３】
このトランスファー成形の条件は、エポキシ樹脂組成物の材料の種類や製造される半導体装置の種類等によって適宜に設定することができるが、通常、金型温度は１７０〜１８０℃、成形時間は３０〜１２０秒に設定することができる。
【００４４】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００４５】
実施例１〜６及び比較例１〜４について、表１に示す配合割合（質量％）で各成分を配合し、ブレンダーで３０分間混合して均一化した後、８０℃に加熱した２本ロールで混練溶融させて押し出し、冷却した後、粉砕機で所定粒度に粉砕して粉粒状のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００４６】
表１に示す配合成分として、以下のものを使用した。
エポキシ樹脂１：ビスフェノール型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）社製  ＹＬ６８１０  エポキシ当量１７５）
エポキシ樹脂２：ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住友化学（株）社製  ＥＳＣＮ  １９５ＸＬ  エポキシ当量１９５）
【００４７】
硬化剤１：キシレン樹脂変性フェノール樹脂（三菱瓦斯化学（株）社製  ニカノールＧＬＰ  水酸基当量１６３）
硬化剤２：フェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）社製  ＸＬ−２２５  水酸基当量１７６）
硬化剤３：フェノールノボラック樹脂（荒川化学（株）社製  タマノール７５２  水酸基当量１０４）
【００４８】
無機充填材：溶融シリカ（電気化学工業（株）社製  ＦＢ８２０、平均粒径２５μｍ）
シリコーン可とう剤：シリコーンゴム（東レダウシリコーン（株）社製  Ｅ６０１）
カップリング剤：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）社製  ＫＢＭ４０３）
【００４９】
離型剤：カルナバワックス（大日化学（株）社製  Ｆ１−１００）
着色剤：カーボンブラック（三菱化学（株）社製  ４０Ｂ）
硬化促進剤：トリフェニルホスフィン（北興化学（株）製  ＴＰＰ）
【００５０】
上記のようにして得た実施例１〜６及び比較例１〜４の各エポキシ樹脂組成物を下記成形条件でトランスファー成形し、以下の評価を行った。
【００５１】
＜成形条件＞
金型温度：１７５℃
注入圧力：７０ｋｇｆ／ｃｍ２
成形時間：９０秒
後硬化：１７５℃／６ｈ
【００５２】
＜スパイラルフロー＞
ＡＳＴＭ Ｄ３１２３に準じたスパイラルフロー測定金型を用いて上記成形条件で成形し、流動距離（ｃｍ）を測定した。
【００５３】
＜充填性１＞
Ｃｕリードフレームに寸法８×９×０.４ｍｍのテスト用チップを銀ペーストを用いて搭載した、外形寸法２８×２８×３．２ｍｍの１６０ｐｉｎＱＦＰのパッケージを上記成形条件で成形した後、実体顕微鏡による外観検査により、０．１ｍｍ以上の未充填ボイドの有無を確認し、試験パッケージ数に対する未充填発生パッケージ数で評価した。
【００５４】
＜充填性２＞
充填性１で評価したパッケージを、軟Ｘ線装置を用いて未充填ボイドの大きさの最大値を測定した。単位はｍｍを表す。
【００５５】
＜耐リフロークラック性１＞
Ｃｕリードフレームに寸法８×９×０.４ｍｍのテスト用チップを銀ペーストを用いて搭載した、外形寸法２８×２８×３．２ｍｍの１６０ｐｉｎＱＦＰのパッケージを上記成形条件で成形し、それを８５℃、８５％ＲＨの条件で１６８時間吸湿させた後、ＩＲリフロー装置により、２４０℃、１０秒の条件でリフロー処理を行い、クラックの有無を確認した。試験パッケージ数に対するクラック発生パッケージ数で耐リフロークラック性を評価した。
【００５６】
＜耐リフロークラック性２＞
吸湿時間を７２時間、９６時間、１６８時間とし、ＩＲリフロー装置により、２６０℃、１０秒の条件でリフロー処理を行った以外は上記耐リフロークラック性１と同様にして評価した。
【００５７】
上記スパイラルフロー、充填性１、２、耐リフロークラック性１、２の結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2013203898.tif 000004
【００５９】
表１より、本発明の必須の成分であるエポキシ樹脂１と硬化剤１を用いた実施例１〜６は、全ての項目において良好な結果であり、無機充填材を高充填しても優れた充填性を有し、また、優れた耐リフロークラック性を有することが確認された。
【００６０】
これに対し、エポキシ樹脂１と硬化剤１を共に用いない比較例１〜４は、充填性、耐リフロークラック性の何れも実施例１〜６より劣っており、特にエポキシ樹脂１と硬化剤１を用いていない比較例１に関しては、全ての項目において最も劣っていることが確認された。