(57)【要約】【課題】銀（Ａｇ）を主成分とするボンディングワイヤを備えた半導体装置の耐湿信頼性を向上させる封止技術を提供する。【解決手段】基板上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＡｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤと、を封止してなる半導体装置において封止材を形成するために用いる樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、硬化剤と、を含み、前記樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１２０℃以上２００℃以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＡｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤと、を封止してなる半導体装置において封止材を形成するために用いる樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
を含み、
前記樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１２０℃以上２００℃以下である、封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
２６０℃で測定した当該封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率が、３００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下である、請求項１に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂がビフェニル型エポキシ樹脂を含む、請求項１または２に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
前記硬化剤が多官能型フェノール樹脂を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
当該封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物を、１２５℃、相対湿度１００％ＲＨ、２０時間の条件で抽出した抽出液中の塩素イオン濃度が、前記硬化物１ｇあたり１０ｐｐｍ以下である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
無機充填材をさらに含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項７】
前記エポキシ樹脂の含有量が、当該封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、３質量％以上２０質量％以下である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項８】
前記硬化剤の含有量が、当該封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、２質量％以上１５質量％以下である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項９】
当該封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物中の硫黄含有量が、前記硬化物全量に対して、１ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１０】
基板上に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子に接続され、かつＡｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤと、
前記半導体素子と、前記ボンディングワイヤとを封止する封止材と、
を有し、
前記封止材が、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物を含む、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および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボンディングワイヤを備えた半導体装置における耐湿信頼性を向上するため、かかる半導体装置を製造するために用いる封止用樹脂組成物について様々な検討がなされている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、加水分解性塩素量が１０〜２０ｐｐｍのビフェニル型エポキシ樹脂を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物が記載されている。同文献には、上記樹脂組成物により封止材を形成することが、銅（Ｃｕ）を主成分とする銅ワイヤを備えた半導体装置の耐湿信頼性を向上させるために有用であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６７６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
銅ワイヤを用いて作製した半導体装置については、かかる半導体装置を長期間使用した場合に、上記銅ワイヤや、上記銅ワイヤと電極との接合部に、腐食が生じるという不都合が生じる場合があった。そこで、本発明者らは、銅ワイヤよりも腐食しにくく、かつ金ワイヤより安価である銀（Ａｇ）を主成分とする銀ワイヤを用いて、上述した不都合が生じることを抑制した半導体装置を作製すべく鋭意検討した。その結果、本発明者らは、銀ワイヤを備えた半導体装置における封止材を、特許文献１に記載されている樹脂組成物により形成した場合、得られた半導体装置を高温高湿環境下で使用した時に、依然として、銀ワイヤが腐食してしまう等の不都合が生じる可能性があることを知見した。具体的には、本発明者らは、銀ワイヤを備えた従来の半導体装置を高温高湿環境下で使用した際に、該半導体装置に電気的接続性の観点において不都合が生じる場合があることを見出した。このことから、本発明者らは、銀ワイヤを備えた従来の半導体装置について、高温高湿環境下での耐湿信頼性という観点において改善の余地があることを見出した。また、上述した不都合は、銀純度の低い銀ワイヤを備えた半導体装置においてより顕在化する傾向にあることが確認された。
【０００６】
以上を踏まえ、本発明は、銀（Ａｇ）を主成分とするボンディングワイヤを備えた半導体装置の耐湿信頼性を向上させる封止技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、基板上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＡｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤと、を封止してなる半導体装置において封止材を形成するために用いる樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
を含み、
前記樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１２０℃以上２００℃以下である、封止用エポキシ樹脂組成物が提供される。
【０００８】
さらに、本発明によれば、基板上に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子に接続され、かつＡｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤと、
前記半導体素子と、前記ボンディングワイヤとを封止してなる封止材と、
を有し、
前記封止材が、上記封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物を含む、半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、銀（Ａｇ）を主成分とするボンディングワイヤを備えた半導体装置の耐湿信頼性を向上させる封止技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る半導体装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
＜封止用エポキシ樹脂組成物＞
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物（以下、本樹脂組成物ともいう。）は、基板上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつＡｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤと、を封止してなる半導体装置において封止材を形成するために用いる樹脂組成物である。かかる樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、を含み、当該樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１２０℃以上２００℃以下である。こうすることで、Ａｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤを備えた半導体装置の高温高湿環境下における耐湿信頼性を改善できる。そのため、結果として、Ａｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤを備えた半導体装置に関し、高温高湿環境下での電気的接続信頼性が改善される。なお、本実施形態において半導体装置の耐湿信頼性は、たとえば、ＨＡＳＴ試験等により評価することができる。本樹脂組成物を用いて作製した半導体装置については、実施例にて後述するように、１３０℃、８５％ＲＨ、印加電圧２０Ｖで２４０時間という条件でＨＡＳＴ試験を実施した場合においても該半導体装置中に電気的接続性の不良が発生しないものであることが確認された。
【００１３】
すなわち、本樹脂組成物は、以下の２つの条件を共に満たす構成を採用したものである。
第１の条件は、Ａｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤを備える半導体装置において封止材を形成するために用いることを想定していることである。
第２の条件は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、を必須成分として含む樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１２０℃以上２００℃以下となるように制御されたものであることである。
本発明者らは、上述した２つの条件を共に満たす構成を備えた本樹脂組成物を用いて半導体装置を作製した場合、得られた半導体装置を高温高湿環境下で使用した時に、銀（Ａｇ）を主成分として含む銀合金により構成されたボンディングワイヤに腐食が発生することを防止できるという点において、耐湿信頼性を改善できることを見出した。特に、上述した耐湿信頼性の改善効果は、半導体装置が備えるボンディングワイヤの銀純度が、８５質量％以上９８質量％以下である場合に顕著に現れる。
この点については、後述の実施例において、実施例１〜５と比較例１〜３の比較データを示す。
【００１４】
ここで、本樹脂組成物を適用する半導体装置に備わるボンディングワイヤの銀純度は、８５質量％以上９８質量％以下であるが、好ましくは、８７質量％以上９６質量％以下である。ここで、ボンディングワイヤの上記銀純度とは、該ボンディングワイヤを構成する物質中に、その主成分である銀（Ａｇ）が占める割合のことを指す。
本実施形態に係るボンディングワイヤは、銀を主成分として他の金属を含む銀合金により構成されたものである。上記他の金属としては、パラジウム等が挙げられる。
【００１５】
また、本樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）は、１２０℃以上２００℃以下であるが、好ましくは、１２５℃以上１９０℃以下であり、さらに好ましくは、１３０℃以上１８０℃以下である。このように本樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）が上記数値範囲内となるように制御した場合、上記純度の銀ワイヤを備えた半導体装置について、高温高湿環境下での電気的接続信頼性を向上させることができる。特に、本実施形態においては、本樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）が上記上限値以下となるように制御したことにより、結果として、該樹脂組成物を用いて形成された封止材の吸水性を低減できる。そのため、該樹脂組成物を用いて作製した半導体装置を高温高湿環境下で使用した場合に、該半導体装置の耐湿信頼性が低下することを効果的に抑制することができる。
【００１６】
また、本樹脂組成物は、たとえば１７５℃、３分で熱処理した後、１７５℃、４時間で熱処理することにより得られる硬化物の、ガラス転移温度Ｔｇ以下における線膨張係数ＣＴＥ１が、３ｐｐｍ／℃以上１００ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、５ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。これにより、本樹脂組成物を用いて作製した半導体装置において、その使用時に反りが発生することを抑制できる。
【００１７】
また本樹脂組成物は、たとえば１７５℃、３分で熱処理した後、１７５℃、４時間で熱処理することにより得られる硬化物の、ガラス転移温度Ｔｇを超過する温度領域における線膨張係数ＣＴＥ２が、５ｐｐｍ／℃以上１５０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、１０ｐｐｍ／℃以上１００ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。これにより、とくに高温環境下、本樹脂組成物を用いて作製した半導体装置を使用している際に反りが発生することを抑制できる。
【００１８】
上記ガラス転移温度Ｔｇ、上記線膨張係数ＣＴＥ１、および上記線膨張係数ＣＴＥ２は、たとえば次にように測定することができる。まず、トランスファー成形機を用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分で封止用樹脂組成物を注入成形し、１５ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍの試験片を得る。次いで、得られた試験片を１７５℃、４時間の条件で熱処理して後硬化する。次いで、後硬化後の上記試験片に対し熱機械分析装置を用いた測定を行い、測定結果からガラス転移温度Ｔｇ、ガラス転移温度Ｔｇ以下における線膨張係数ＣＴＥ１、ガラス転移温度Ｔｇを超過する温度領域における線膨張係数ＣＴＥ２を算出する。
【００１９】
以下、本樹脂組成物、および本樹脂組成物の硬化物により構成される封止材を備える半導体装置について詳細に説明する。
【００２０】
まず、本樹脂組成物について説明する。
本樹脂組成物は、半導体素子と、半導体素子に接続され、かつＡｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤと、を封止するために用いられる。本実施形態においては、半導体素子と、上記ボンディングワイヤとを、本樹脂組成物の硬化物を用いて封止することにより、半導体パッケージが形成される場合が例示される。
上記半導体素子は、たとえばリードフレームを構成するダイパッドもしくは有機基板等の基材上、または他の半導体素子上に搭載される。このとき、半導体素子は、ボンディングワイヤを介して、リードフレームを構成するアウターリード、有機基板または他の半導体素子と電気的に接続される。また、上記ボンディングワイヤは、たとえば半導体素子に設けられる電極パッドに接続される。半導体素子の電極パッドは、たとえば少なくとも表面がＡｌを主成分とする金属材料により構成される。
【００２１】
本実施形態において、２６０℃で測定した本樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率は、好ましくは、３００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは、４００ＭＰａ以上１４００ＭＰａ以下であり、最も好ましくは、４５０ＭＰａ以上１４００ＭＰａ以下である。上述した熱時弾性率の値が上記数値範囲内となるように制御することにより、本樹脂組成物を用いて作製した半導体装置において、封止材の界面剥離やクラック等の不都合が生じることを効果的に防ぐことができる。
なお、２６０℃で測定した樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率は、たとえば、動的粘弾性測定器を用いて、ＪＩＳ  Ｋ−６９１１の三点曲げモードに準じて、周波数１０Ｈｚ、測定温度２６０℃の条件で測定することができる。なお、単位は、ＭＰａである。
【００２２】
また、本樹脂組成物は、当該樹脂組成物の硬化物を１２５℃、相対湿度１００％ＲＨ、２０時間の条件で抽出した抽出液中の塩素イオン濃度が、硬化物１ｇあたり、好ましくは、１０ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは、９ｐｐｍ以下であり、最も好ましくは、８ｐｐｍ以下である。本実施形態において、上述した塩素イオン濃度が上記上限値以下となるように制御した場合、本樹脂組成物を用いて形成された封止材の吸水性を低減することができる。そのため、本実施形態において、上述した塩素イオン濃度が上記上限値以下である場合には、該樹脂組成物を用いて作製した半導体装置の耐湿信頼性が低下することを効果的に抑制することができる。また、上述した塩素イオン濃度が上記上限値以下となるように制御した場合には、上述した純度の銀ワイヤを備えた半導体装置であったとしても、かかる銀ワイヤと電極パッドとの接合部に腐食が生じることも抑制できる。そのため、上述した塩素イオン濃度が上記上限値以下である場合、結果として、該半導体装置の高温動作特性と高温保管特性とのバランスを向上させることもできる。
なお、上述した塩素イオン濃度は、たとえば、以下の方法で測定することができる。
まず、半導体装置の封止材を構成する封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物を粉砕ミルによって３分間粉砕し、２００メッシュの篩で篩分して通過した粉を試料とする。得られた試料５ｇと蒸留水５０ｇとをテフロン（登録商標）製耐圧容器に密閉し、１２５℃、相対湿度１００％ＲＨ、２０時間の処理（プレッシャークッカー処理）を行う。室温まで冷却した後、抽出水を遠心分離、２０μｍフィルターにてろ過し、キャピラリー電気泳動装置（例えば、大塚電子株式会社製ＣＡＰＩ−３３００）を用いて塩素イオン濃度を測定する。ここで測定された塩素イオン濃度の値は、試料５ｇ中から抽出された塩素イオンを１０倍に希釈した数値であるため、下記式（ａ）により硬化物１ｇあたりの塩素イオン量に換算する。なお、単位は、ｐｐｍである。
式（ａ）：試料単位質量あたりの塩素イオン濃度＝（キャピラリー電気泳動装置で求めた塩素イオン濃度）×５０÷５
【００２３】
また、本樹脂組成物は、当該樹脂組成物の硬化物中の硫黄含有量が、かかる硬化物全量に対して、好ましくは、１ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは、１ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下であり、最も好ましくは、１ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下である。本実施形態においては、上述した硫黄含有量が上記数値範囲内となるように制御することで、当該樹脂組成物を用いて形成される封止材と、ボンディングワイヤや、リードフレーム等の基材、半導体素子に対する密着性を向上させることができる。また、上述した硫黄含有量が上記数値範囲内となるように制御した場合、上述した純度の銀ワイヤを用いたとしても、得られた半導体装置において、上記銀ワイヤや、上記銀ワイヤと電極との接合部に腐食が生じることを抑制できる。そのため、上述した硫黄含有量が上記数値範囲内となるように制御した場合、結果として、耐リフロー性、耐湿信頼性および高温動作特性という観点において信頼性に優れた半導体装置とすることができる。さらに、硬化物中の硫黄含有量が上記数値範囲内となるように制御することにより、半導体装置における高温保管特性の向上を図ることができる。かかる高温保管特性としては、たとえば、ボンディングワイヤと半導体素子との接続部についての、高温条件下における接続信頼性の維持が挙げられる。
なお、上述した硫黄含有量は、たとえば、以下の方法で測定することができる。
本樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、当該粉砕物に対して１５０℃、８時間の条件下で熱処理を施した際に生じるガスを過酸化水素水により捕集する。次いで、当該過酸化水素水中の硫酸イオン量から、本樹脂組成物全量に対する硫黄含有量を算出する。なお、単位は、ｐｐｍである。
【００２４】
また、本樹脂組成物の１７５℃におけるゲルタイムは、好ましくは、３０秒以上８０秒以下であり、さらに好ましくは、３５秒以上６０秒以下である。このようにゲルタイムが上記下限値以上となるように制御することで、半導体装置作製時に封止材中にボイドが発生することを効果的に抑制することができる。一方、ゲルタイムが上記上限値以下となるように制御することで、半導体装置の製造効率が低下することを抑制することができる。
【００２５】
本樹脂組成物は、ＥＭＭＩ−１−６６法により測定したスパイラルフローが、８０ｃｍ以上２５０ｃｍ以下であることが好ましく、１００ｃｍ以上２３０ｃｍ以下であるとさらに好ましく、１１０ｃｍ以上２００ｃｍ以下であると最も好ましい。こうすることで、半導体装置の作製時に、封止材の未充填や金線流れといった不具合の発生を抑えることができる。
なお、上述したＥＭＭＩ−１−６６法により測定したスパイラルフローは、たとえば、以下の方法で測定することができる。低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製「ＫＴＳ−１５」）を用いて、ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用の金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、本樹脂組成物を注入し、流動長をスパイラルフローとして測定する。なお、単位は、ｃｍである。
【００２６】
ここで、本樹脂組成物を用いた半導体装置の封止成形方法としては、トランスファー成形法、圧縮成形法、インジェクション成形法等が挙げられる。中でも、当該樹脂組成物の充填性を良好にする観点から、トランスファー成形法または圧縮成形法を採用することが好ましい。そのため、本樹脂組成物の形態は、粉粒状、顆粒状、タブレット状またはシート状であることが好ましい。
【００２７】
次に、本樹脂組成物の配合組成について説明する。本樹脂組成物は、上述した通り、エポキシ樹脂と、硬化剤と、を必須成分として含むものである。
【００２８】
（エポキシ樹脂）
本樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂として、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマーを使用することが可能である。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、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、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，３−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，４−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂（４，４'−シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂）、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂、縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂；キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などのアラルキル型エポキシ樹脂；ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、２官能ないし４官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂などのナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂；アントラセン型エポキシ樹脂；フェノキシ型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂；ノルボルネン型エポキシ樹脂；アダマンタン型エポキシ樹脂；フルオレン型エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどの複素環式エポキシ樹脂；Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラグリシジルメタキシレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリンなどのグリシジルアミン類や、グリシジル（メタ）アクリレートとエチレン性不飽和二重結合を有する化合物との共重合物；ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂；ビスフェノールのジグリシジルエーテル化物；ナフタレンジオールのジグリシジルエーテル化物；フェノール類のグリシジルエーテル化物などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、アラルキル型エポキシ樹脂、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、およびテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ならびにスチルベン型エポキシ樹脂は結晶性を有するものであってもよい。中でも、高温高湿環境下における耐湿信頼性を向上させる観点から、ビフェニル型エポキシ樹脂を含むことが好まし��。
【００２９】
本実施形態において、エポキシ樹脂の含有量は、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは、３質量％以上であり、より好ましくは、５質量％以上である。エポキシ樹脂の含有量を上記下限値以上とすることにより、本樹脂組成物を用いて作製した封止材を備える半導体装置において、封止材と半導体素子との密着性を向上させることができる。一方で、エポキシ樹脂の含有量は、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは、２０質量％以下であり、より好ましくは、１７質量％以下である。エポキシ樹脂の含有量を上記上限値以下とすることにより、本樹脂組成物を用いて形成される封止材の耐熱性や耐湿性の向上を図ることができる。そのため、エポキシ樹脂の含有量が上記数値範囲内にある場合、本樹脂組成物を用いて作製した封止材を備える半導体装置に関し、その耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。
【００３０】
（硬化剤）
本樹脂組成物中には、上述した通り、硬化剤が必須成分として含まれている。これにより、当該樹脂組成物の流動性およびハンドリング性を向上させることができる。
ここで、本実施形態に係る硬化剤は、重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の３タイプに大別することができる。
【００３１】
重付加型の硬化剤としては、たとえばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミン、およびジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどのポリアミン化合物；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物；ノボラック型フェノール樹脂、ポリビニルフェノールなどのフェノール樹脂系硬化剤；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類などが挙げられる。
【００３２】
触媒型の硬化剤としては、たとえばベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２，４，６−トリスジメチルアミノメチルフェノール（ＤＭＰ−３０）などの３級アミン化合物；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール（ＥＭＩ２４）などのイミダゾール化合物；ＢＦ３錯体などのルイス酸などが挙げられる。
【００３３】
縮合型の硬化剤としては、たとえばレゾール型フェノール樹脂；メチロール基含有尿素樹脂のような尿素樹脂；メチロール基含有メラミン樹脂のようなメラミン樹脂などが挙げられる。
【００３４】
本実施形態に係る硬化剤は、得られる封止材の耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、および保存安定性等についてのバランスを向上させる観点から、フェノール樹脂系硬化剤が好ましい。フェノール樹脂系硬化剤としては、一分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量、分子構造は特に限定されない。
このようなフェノール樹脂系硬化剤としては、たと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、ビスフェノールノボラック等のノボラック型樹脂；ポリビニルフェノール；ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂やトリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂；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の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物等が挙げられ、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。中でも、高温高湿環境条件下における半導体装置の耐湿信頼性を向上させる観点から、多官能型フェノール樹脂を含むことが好ましい。
【００３５】
本実施形態において硬化剤の含有量は、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは、２質量％以上１５質量％以下であり、さらに好ましくは、３質量％以上１３質量％以下であり、最も好ましくは、４質量％以上１１質量％以下である。硬化剤の含有量を上記下限値以上とすることにより、樹脂組成物の流動性を良好なものとし、成形性の向上を図ることができる。一方、硬化剤の含有量を上記上限値以下とすることにより、本樹脂組成物を用いて形成される封止材の耐湿特性を向上させることができる。そのため、硬化剤の含有量を上記上限値以下とした場合には、結果として、半導体装置の耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。
【００３６】
（充填材）
本樹脂組成物は、たとえば充填材をさらに含むことができる。かかる充填材としては、一般に半導体封止材料に用いられている無機充填材または有機充填材を用いることができる。具体的には、上記無機充填材としては、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ、２次凝集シリカ等のシリカ；アルミナ；チタンホワイト；水酸化アルミニウム；タルク；クレー；マイカ；ガラス繊維等が挙げられる。また、かかる有機充填材としては、オルガノシリコーンパウダー、ポリエチレンパウダー等が挙げられる。これらの充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。中でも、無機充填材が好ましく、溶融球状シリカを用いることがとくに好ましい。
また、充填材の形状としては、封止用樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えつつ、充填材の含有量を高める観点から、できるだけ真球状であり、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。
また、粒子の大きさの異なるものを混合することにより充填量を多くすることができるが、その平均粒子径ｄ５０は、半導体素子周辺への充填性の観点から、０．０１μｍ以上、１５０μｍ以下であることが望ましい。こうすることで、良好な流動性と、半導体素子周辺への充填性とを両立することができる。
なお、無機充填材の平均粒子径ｄ５０は、たとえばレーザー回折式粒度分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＡ−５００）を用いて測定することが可能である。
【００３７】
本実施形態において充填材の含有量は、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは、３５質量％以上９５質量％以下であり、さらに好ましくは、５０質量％以上９３質量％以下であり、最も好ましくは６５質量％以上９０質量％以下である。充填材の含有量を上記下限値以上とすることにより、低吸湿性および低熱膨張性を向上させ、耐湿信頼性や耐リフロー性をより効果的に向上させることができる。また、充填材の含有量を上記上限値以下とすることにより、樹脂組成物の流動性が低下することにより生じる成形性の低下や、高粘度化に起因したボンディングワイヤ流れ等を抑制することが可能となる。
【００３８】
（カップリング剤）
充填材には、カップリング剤を用いて表面処理が施すことができる。カップリング剤としては、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、メタクリルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を用いることができる。これらを例示すると、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−［ビス（β−ヒドロキシエチル）］アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（β−アミノエチル）アミノプロピルジメトキシメチルシラン、Ｎ−（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ−（ジメトキシメチルシリルイソプロピル）エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチルーブチリデン）プロピルアミンの加水分解物等のシラン系カップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート等のチタネート系カップリング剤等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシランまたはビニルシランのシラン系化合物がより好ましい。また、耐リフロー性等の観点において半導体装置の信頼性を向上させるため、メルカプトシランを用いることがとくに好ましい。
【００３９】
充填材に対するカップリング剤による表面処理は、たとえば次のように行うことができる。まず、充填材をミキサーに投入した後、撹拌を開始し、そこにさらにカップリング剤を投入してこれらを１〜５分間撹拌し、充填材およびカップリング剤の混合物を得る。次いで、この混合物をミキサーから取り出して放置する。放置時間は、適宜選択することができ、たとえば３分〜１時間とすることができる。これにより、カップリング剤により表面処理が施された充填材が得られる。また、放置処理後の充填材に対して、さらに熱処理を施してもよい。熱処理は、たとえば３０〜８０℃、０．１〜１０時間の条件下において行うことができる。さらに、本実施形態においては、ミキサー内の充填材に対して噴霧器を用いてカップリング剤を噴霧しながら、充填材を撹拌することにより、充填材およびカップリング剤の混合物を得てもよい。噴霧器としては、たとえば二流体ノズル等を備えた微細な液滴を噴霧し得る装置を用いることができる。このような噴霧器を使用することにより、充填材表面がより均一にカップリング剤で処理され好ましい。
【００４０】
本実施形態においてカップリング剤の含有量は、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは、０．０５質量％以上２質量％以下であり、さらに好ましくは、０．１質量％以上１質量％以下であり、最も好ましくは、０．１質量％以上０．５質量％以下である。カップリング剤の含有量を上記下限値以上とすることにより、本樹脂組成物中における充填材の分散性を良好なものとすることができる。このため、耐湿信頼性や耐リフロー性等をより効果的に向上させることが可能となる。一方、カップリング剤の含有量を上記上限値以下とすることにより、本樹脂組成物の流動性を良好なものとし、成形性の向上を図ることができる。
【００４１】
（イオン捕捉剤）
本樹脂組成物は、たとえばイオン捕捉剤をさらに含むことができる。かかるイオン捕捉剤を含有させた場合、本樹脂組成物中に含まれる不純物イオンをイオン交換することができるため、結果として、耐リフロー性、耐湿信頼性および高温動作特性という観点において信頼性に優れた半導体装置とすることができる。
イオン捕捉剤としては、たとえば、ハイドロタルサイト類や、多価金属酸性塩等の無機イオン交換体が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、本樹脂組成物を用いて作製した半導体装置の高温保管特性を向上させる観点からは、ハイドロタルサイト類を用いることがとくに好ましい。
【００４２】
本実施形態においてイオン捕捉剤の含有量は、封止用樹脂組成物全量に対して、好ましくは、０．０５質量％以上１質量％以下であり、さらに好ましくは、０．１質量％以上０．８質量％以下であり、最も好ましくは、０．１５質量％以上０．５質量％以下である。イオン捕捉剤の含有量を上記下限値以上とすることにより、本樹脂組成物を用いて得られる半導体装置の高温保管特性をより効果的に向上させることができる。一方、イオン捕捉剤の含有量を上記上限値以下とすることにより、本樹脂組成物を用いて作製した半導体装置の耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。
【００４３】
（硬化促進剤）
本樹脂組成物は、たとえば硬化促進剤をさらに含むことができる。
硬化促進剤は、エポキシ樹脂のエポキシ基と、硬化剤（たとえば、フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基）と、の架橋反応を促進させるものであればよく、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用するものを用いることができる。硬化促進剤としては、たとえば有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや３級アミン、さらには前記アミジン、アミンの４級塩等の窒素原子含有化合物等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種以上を併用しても差し支えない。
【００４４】
硬化促進剤の含有量は、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは、０．０５質量％以上１質量％以下であり、さらに好ましくは、０．１質量％以上０．８質量％以下である。硬化促進剤の含有量を上記下限値以上とすることにより、本樹脂組成物の硬化性が低下することを抑制できる。また、硬化促進剤の含有量を上記上限値以下とすることにより、本樹脂組成物の流動性が低下することを抑制できる。
【００４５】
硬化促進剤の含有量は、本樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂と硬化剤の合計量に対して、好ましくは、０．１質量％以上２質量％以下であり、さらに好ましくは、０．２質量％以上１．５質量％以下である。硬化促進剤の含有量を上記下限値以上とすることにより、本樹脂組成物の硬化性が低下することを抑制できる。また、硬化促進剤の含有量を上記上限値以下とすることにより、本樹脂組成物の流動性が低下することを抑制できる。
【００４６】
本樹脂組成物には、さらに必要に応じて、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤；シリコーンオイルやシリコーンゴム等の低応力成分；カルナバワックス等の天然ワックス、合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の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；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼン等の難燃剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。
【００４７】
＜半導体装置＞
次に、本実施形態に係る半導体装置１００について説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体装置の一例を示す図である。
図１に示すように、半導体装置１００は、基板３０上に搭載された半導体素子２０と、半導体素子２０に接続され、かつＡｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤ４０と、半導体素子２０と、ボンディングワイヤ４０を封止し、かつ本樹脂組成物の硬化物からなる封止材５０と、を備えている。ボンディングワイヤ４０は、半導体素子２０に接続され、かつ上述した通りＡｇを主成分とする合金により形成されている。また、封止材５０は、本樹脂組成物の硬化物により構成され、半導体素子２０およびボンディングワイヤ４０を封止する。
【００４８】
半導体素子２０は、基板３０上に搭載される。基板３０は、たとえばリードフレームまたは有機基板である。また、基板３０は、ボンディングワイヤ４０に接続される。図１では、リードフレームである基板３０のうちのダイパッド３２上に、ダイアタッチ材１０を介して半導体素子２０が搭載される場合が例示される。リードフレームである基板３０は、たとえばＣｕまたは４２アロイを主成分とする金属材料により構成される。なお、半導体素子２０は、他の半導体素子上に配置されていてもよい。
【００４９】
半導体素子２０の上面には、たとえば複数の電極パッド２２が形成されている。半導体素子２０に設けられた電極パッド２２の少なくとも表面層は、たとえばＡｌを主成分とする金属材料により構成されている。これにより、ボンディングワイヤ４０と電極パッド２２との接続信頼性を向上させることができる。
図１においては、ボンディングワイヤ４０が、半導体素子２０の電極パッド２２と、基板３０のうちのアウターリード３４と、を電気的に接続する場合が例示されている。
【００５０】
封止材５０は、本樹脂組成物の硬化物により構成されている。このため、基板３０やボンディングワイヤ４０に対する密着性が良好であり、耐リフロー性や耐湿信頼性、高温動作特性に優れた半導体装置１００が得られることとなる。また、半導体装置１００の高温保管特性の向上を図ることも可能である。
【００５１】
半導体装置１００は、たとえば次のように製造される。
まず、基板３０上に、半導体素子２０を搭載する。次いで、基板３０と半導体素子２０を、ボンディングワイヤ４０により互いに接続させる。次いで、半導体素子２０と、ボンディングワイヤ４０と、を本樹脂組成物により封止する。封止成形の方法としては、とくに限定されないが、たとえばトランスファー成形法または圧縮成形法が挙げられる。これにより、半導体装置１００が製造されることとなる。
【００５２】
また、本樹脂組成物を用いて半導体素子を封止する方法としては、たとえば、以下の方法が挙げられる。
【００５３】
以下、本樹脂組成物を用いて半導体素子を封止する方法の一例について、まずは、顆粒状の本樹脂組成物を用いて圧縮成形することにより半導体素子を封止する場合を例に挙げて説明する。
【００５４】
まず、圧縮成形金型の上型と下型の間に、顆粒状の本樹脂組成物が収容された樹脂材料供給容器を設置する。次いで、半導体装置を、クランプ、吸着のような固定手段により圧縮成形金型の上型と下型の一方に固定する。以下では、半導体素子を搭載した側の面が樹脂材料供給容器に対面するように半導体装置を圧縮成形金型の上型に固定した場合を例に挙げて説明する。
【００５５】
次に、減圧下、金型の上型と下型の間隔を狭めながら、樹脂材料供給容器の底面を構成するシャッター等の樹脂材料供給機構により、秤量された顆粒状の本樹脂組成物を下型が備える下型キャビティ内へ供給する。これにより、顆粒状の本樹脂組成物は、下型キャビティ内で所定温度に加熱され、溶融状態となる。次いで、金型の上型と下型を結合させることにより、溶融状態の本樹脂組成物を上型に固定された半導体装置に搭載された半導体素子に対して押し当てる。こうすることで、半導体素子と基板との間の領域を溶融状態の本樹脂組成物で埋めることができる。その後、金型の上型と下型を結合させた状態を保持しながら、所定時間をかけて本樹脂組成物を硬化させる。ここで、圧縮成形を行う場合には、金型内を減圧下にしながら樹脂封止を行うことが好ましく、真空条件下で行うとさらに好ましい。これにより、少なくとも半導体素子と基板との間の領域については本樹脂組成物の未充填部分なく良好に充填することができる。
【００５６】
また、顆粒状の本樹脂組成物を用いて圧縮成形する場合における成形温度は、５０〜２５０℃が好ましく、５０〜２００℃がさらに好ましく、８０〜１８０℃が特に好ましい。また、成形圧力は、０．５〜１２ＭＰａであることが好ましく、１〜１０ＭＰａが特に好ましい。成形温度および圧力を上記範囲とすることで、溶融状態の樹脂組成物が充填されない部分が発生することと半導体素子が位置ずれしてしまうことの両方を防止することができる。
【００５７】
次に、本樹脂組成物を用いて半導体素子を封止する方法の一例について、シート状の本樹脂組成物を用いて圧縮成形することにより半導体素子を封止する場合を例に挙げて説明する。
【００５８】
まず、半導体装置を、クランプ、吸着のような固定手段により圧縮成形金型の上型と下型の一方に固定する。以下では、半導体素子を搭載した側の面が樹脂材料供給容器に対面するように半導体装置を圧縮成形金型の上型に固定した場合を例に挙げて説明する。
【００５９】
次に、金型の上型に固定した半導体素子に対応する位置となるように、金型の下型キャビティ内にシート状の本樹脂組成物を配置する。次いで、減圧下、金型の上型と下型の間隔を狭めることにより、シート状の本樹脂組成物は、下型キャビティ内で所定温度に加熱され、溶融状態となる。その後、金型の上型と下型を結合させることにより、溶融状態の本樹脂組成物を上型に固定された半導体装置に搭載された半導体素子に対して押し当てる。こうすることで、半導体素子と基板との間の領域を溶融状態の本樹脂組成物で埋めることができる。その後、金型の上型と下型を結合させた状態を保持しながら、所定時間をかけて本樹脂組成物を硬化させる。ここで、圧縮成形を行う場合には、金型内を減圧下にしながら樹脂封止を行うことが好ましく、真空条件下で行うとさらに好ましい。これにより、少なくとも半導体素子と基板との間の領域については本樹脂組成物の未充填部分を残さずに良好に充填することができる。
【００６０】
また、シート状の本樹脂組成物を用いて圧縮成形する場合における成形温度は、５０〜２５０℃が好ましく、５０〜２００℃がさらに好ましく、８０〜１８０℃が特に好ましい。また、成形圧力は、０．５〜１２ＭＰａであることが好ましく、１〜１０ＭＰａが特に好ましい。成形温度および圧力を上記範囲とすることで、溶融状態の樹脂組成物が充填されない部分が発生することと半導体素子が位置ずれしてしまうことの両方を防止することができる。
【００６１】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００６２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６４】
＜封止用エポキシ樹脂組成物の作製＞
実施例１〜５、比較例１〜３のそれぞれについて、次のように封止用樹脂組成物を調製した。まず、表１に従い配合された各原材料を常温でミキサーを用いて混合した後、７０〜１００℃でロール混練した。次いで、得られた混練物を冷却した後、これを粉砕することにより、粉粒状の封止用樹脂組成物を得た。表１中における各成分の詳細は下記のとおりである。また、表１中の単位は、質量％である。
【００６５】
（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＸ４００ＨＫ）
・エポキシ樹脂２：トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂（三菱化学社製、１０３２Ｈ−６０）
・エポキシ樹脂３：ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ―３０００Ｌ）
【００６６】
（硬化剤）
・硬化剤１：トリフェノールメタン型フェノール樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ７５００）
・硬化剤２：ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ）
【００６７】
（無機充填材）
・無機充填材１：溶融球状シリカ（電気化学工業社製、ＦＢ−９５０、平均粒径ｄ５０：２３μｍ）
・無機充填材２：溶融球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＯ−２５Ｒ、平均粒径ｄ５０：０．５μｍ）
【００６８】
（その他）
・硬化促進剤：トリフェニルホスフィン（ケイアイ化成社製、ＴＰＰ）
・低応力剤：シリコーンオイル（東レ・ダウコーニング社製、ＦＺ−３７３０）
・着色剤：カーボンブラック（三菱化学社製、＃５）
・シランカップリング剤：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（チッソ社製、Ｓ５１０）
・離型剤：カルナバワックス（東亜化成社製）
・イオン捕捉剤：ハイドロタルサイト（協和化学社製、ＤＨＴ−４Ｈ）
【００６９】
実施例１〜５および比較例１〜３において、無機充填材に対するシランカップリング剤による表面処理は、次のように行った。
まず、無機充填材１および無機充填材２をミキサーに投入した後、撹拌を開始し、そこにさらにシランカップリング剤を投入してこれらを３．０分間撹拌して、無機充填材１、無機充填材２およびシランカップリング剤の混合物を得た。次いで、この混合物をミキサーから取り出し、所定時間放置した。これにより、シランカップリング剤により表面処理が施された無機充填材を得た。
【００７０】
＜実施例１〜５および比較例３に係る半導体装置の作製＞
実施例１〜５および比較例３のそれぞれについて、次のように半導体装置を作製した。
アルミニウム製電極パッドを備えるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）チップ（３．５ｍｍ×３．５ｍｍ）を、表面がＡｇによりめっきされたリードフレームのダイパッド部上に搭載した。次いで、ＴＥＧチップの電極パッド（以下、電極パッド）と、リードフレームのアウターリード部と、Ａｇを９６質量％含む銀合金により構成されるボンディングワイヤを用いて、ワイヤピッチ１２０μｍでワイヤボンディングした。
これにより得られた構造体を、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力１０．０ＭＰａ、硬化時間２分の条件で封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止成形し、半導体パッケージを作製した。その後、得られた半導体パッケージを１７５℃、４時間の条件で後硬化し、半導体装置を得た。
【００７１】
＜比較例１に係る半導体装置の作製＞
ボンディングワイヤとして、Ｃｕを９９．９質量％含む銅合金（Ａｇを含まない）により構成されるボンディングワイヤを用いた点以外は、実施例１〜５および比較例３と同様の方法で、半導体装置を作製した。
【００７２】
＜比較例２に係る半導体装置の作製＞
ボンディングワイヤとして、Ａｇを９９．５質量％含む銀合金により構成されるボンディングワイヤを用いた点以外は、実施例１〜５および比較例３と同様の方法で、半導体装置を作製した。
【００７３】
得られた各封止用エポキシ樹脂組成物および各半導体装置について、下記に示す測定及び評価を行った。
【００７４】
・スパイラルフロー：低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製「ＫＴＳ−１５」）を用いて、ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用の金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、実施例１〜５、比較例１〜３の封止用エポキシ樹脂組成物をそれぞれ注入し、流動長を測定した。なお、単位は、ｃｍである。
【００７５】
・ゲルタイム：１７５℃に加熱した熱板上で実施例１〜５、比較例１〜３の封止用エポキシ樹脂組成物をそれぞれ溶融後、ヘラで練りながら硬化するまでの時間を測定した。なお、単位は、秒である。
【００７６】
・ガラス転移温度、線膨張係数（ＣＴＥ１、ＣＴＥ２）
各実施例および各比較例について、得られた封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度および線膨張係数を、次のように測定した。まず、トランスファー成形機を用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分で封止用樹脂組成物を注入成形し、１５ｍｍ×４ｍｍ×４ｍｍの試験片を得た。次いで、得られた試験片を１７５℃、４時間で後硬化した後、熱機械分析装置（セイコー電子工業（株）製、ＴＭＡ１００）を用いて、測定温度範囲０℃〜３２０℃、昇温速度５℃／分の条件下で測定を行った。この測定結果から、ガラス転移温度以下における線膨張係数（ＣＴＥ１）、ガラス転移温度超過における線膨張係数（ＣＴＥ２）を算出した。なお、ガラス転移温度の単位は、℃であり、ＣＴＥ１とＣＴＥ２の単位は、ｐｐｍ／℃である。
【００７７】
・２６０℃で測定した樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率：まず、トランスファー成形機を用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分で封止用樹脂組成物を注入成形し、１５ｍｍ×４ｍｍ×４ｍｍの試験片を得た。次に、動的粘弾性測定器を用いて、ＪＩＳ  Ｋ−６９１１の三点曲げモードに準じて、周波数１０Ｈｚ、測定温度２６０℃の条件での貯蔵弾性率を、熱時弾性率として測定した。なお、単位は、ＭＰａである。
【００７８】
・硬化物１ｇあたりの塩素イオン濃度：半導体装置から切り出した封止材を粉砕ミルにより３分間粉砕したものを、２００メッシュの篩で篩分し、篩を通過した粉を試料として調製した。得られた試料５ｇと蒸留水５０ｇとをテフロン（登録商標）製耐圧容器に入れて密閉し、温度１２５℃、相対湿度１００％ＲＨ、２０時間の処理（プレッシャークッカー処理）を行なった。次に、室温まで冷却した後、抽出水を遠心分離し、２０μｍフィルターにてろ過し、キャピラリー電気泳動装置（大塚電子（株）製「ＣＡＰＩ―３３００」）を用いて塩素イオン濃度を測定した。
ここで測定された塩素イオン濃度の値は、試料５ｇ中から抽出された塩素イオンを１０倍に希釈した数値であるため、下記式（ａ）により封止材１ｇあたり、すなわち、硬化物１ｇあたりの塩素イオン量に換算した。なお、単位は、ｐｐｍである。
式（ａ）：試料単位質量あたりの塩素イオン濃度＝（キャピラリー電気泳動装置で求めた塩素イオン濃度）×５０÷５
【００７９】
・樹脂組成物中の硬化物中の硫黄含有量：封止用エポキシ樹脂組成物を１７５℃、４時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得た。次いで、上記粉砕物に対して１５０℃、８時間の条件下で熱処理を施した際に生じるガスを過酸化水素水により捕集した。次いで、上記過酸化水素水中の硫酸イオン量から、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物中の硫黄含有量を算出した。なお、単位は、ｐｐｍである。
【００８０】
・耐湿信頼性：実施例１〜５、比較例１〜３のそれぞれについて、得られた半導体装置をＩＥＣ６８−２−６６に準拠してＨＡＳＴ試験を実施し、試験に用いた５０個の半導体装置に関し、電気接続の観点における不良が発生した割合（不良発生率）として示した。なお、単位は、％である。また、上記ＨＡＳＴ試験における試験条件は、温度を１３０℃とし、８５％ＲＨ、印加電圧２０Ｖで２４０時間処理する条件とした。
【００８１】
【表１】
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【００８２】
上記表１からも分かるとおり、実施例の半導体装置は、いずれも、耐湿信頼性に優れたものであった。また、実施例１の半導体装置と比較例２の半導体装置は、該半導体装置が備える銀ワイヤの銀純度が相違している点以外は、共通の構成を採用したものである。そして、実施例１の半導体装置は、比較例２の半導体装置と比べて、耐湿信頼性に優れたものであった。このことから、本樹脂組成物は、Ａｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤを備えた半導体装置の耐湿信頼性を向上させるために有用であることが分かった。
また、実施例１〜５と比較例３を比較すると分かるように、以下の条件１および条件２を共に満たす構成を採用することにより、半導体装置の耐湿信頼性が向上することが分かった。
条件１：Ａｇを８５質量％以上９８質量％以下含む銀合金により構成されたボンディングワイヤを備えている。
条件２：樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）が１２０℃以上２００℃以下である。
【符号の説明】
【００８３】
１００  半導体装置
１０  ダイアタッチ材
２０  半導体素子
２２  電極パッド
３０  基板
３２  ダイパッド
３４  アウターリード
４０  ボンディングワイヤ
５０  封止材
【図１】
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