(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填材として結晶シリカを含有すると共に、表面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴムパウダーと、下記構造式（Ａ）に示す構造を有し、式中のｘ、ｙ、ｚの値がそれぞれ５以上の整数であるシリコーンオイルとを含有し、表面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴムパウダーを封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％含むことを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。
【化１】
0004058849.tif 000006
【請求項２】
シリコーンオイルを封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％含むことを特徴とする請求項１に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
硬化促進剤としてイミダゾール類を含有して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品、半導体装置などの封止用エポキシ樹脂組成物に関し、詳しくは、成形時の金型脱型性に優れる封止用エポキシ樹脂組成物及びこの封止用エポキシ樹脂組成物にて封止されてなる半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子等の電子部品の封止用材料として、セラミックや熱硬化性樹脂が一般的に用いられてきた。なかでもエポキシ樹脂組成物を封止材に用いる方法が経済性と性能のバランスの点で好ましく、従来より広く用いられていた。エポキシ樹脂組成物を封止材として半導体を樹脂封止するにあたっては、例えばリードフレーム用の金属上に半導体素子を搭載し、その半導体素子とリードフレームをボンディングワイヤ等を用いて電気的に接続し、金型を使用してエポキシ樹脂組成物を硬化成形して封止樹脂を成形することによりこの封止樹脂にて半導体素子全体及びリードフレームの一部を封止していた。
【０００３】
ここで、半導体封止用のエポキシ樹脂組成物には、相応の強度を付与する目的で様々な無機充填材が配合され、一般的には純度の高いシリカが広く用いられていた。特に封止する半導体の種類により、高い熱放散性が必要とされる場合は、結晶シリカ等がよく用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、結晶シリカは数ある無機充填材のなかでも比較的硬度が高いので、連続成形すると、金型が徐々に摩耗してしまうものであった。この金型摩耗の現象は、特に充填材配合量の高い樹脂組成物において顕著に現れるものであった。その結果、成形された封止樹脂やランナ部の金型からの脱型性が悪化し、作業性を損ねたり、歩留まりが低下することとなり、またその結果、金型交換を頻繁に行わなければならないものであった。
【０００５】
本願は上記の点に鑑みてなされたものであり、結晶シリカを封止用エポキシ樹脂組成物の充填材として用い、このエポキシ樹脂組成物の金型成形にて封止樹脂を成形して半導体素子等の樹脂封止を行うにあたり、金型交換を行う目安となる現象、すなわちランナ部の脱型性の低下とそれに伴う成形不良を防ぎ、金型交換周期を向上させることができる封止用エポキシ樹脂組成物を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、充填材として結晶シリカを含有すると共に、表面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴムパウダーと、下記構造式（Ａ）に示す構造を有し、式中のｘ、ｙ、ｚの値がそれぞれ５以上の整数であるシリコーンオイルとを含有し、表面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴムパウダーを封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％含むことを特徴とするものである。
【０００７】
【化２】
0004058849.tif 000002
【０００８】
また本発明の請求項２に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、請求項１の構成に加えて、シリコーンオイルを封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％含むことを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明の請求項３に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、請求項１又は２の構成に加えて、硬化促進剤としてイミダゾール類を含有して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書中で封止用エポキシ樹脂組成物の加熱硬化成形物のことを硬化成形体ということがあり、また半導体装置等を樹脂封止するために成形された硬化成形体のことを封止樹脂ということがある。
【００１１】
本発明に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂成分、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材等を含有する。ここで無機充填材としては、結晶シリカを必須成分として配合するものである。また無機充填材として更に、溶融シリカ、窒化ケイ素等を併用することもできる。無機充填材の配合量は、封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して６０〜９３重量％の割合で配合することが好ましい。
【００１２】
また本発明に係る封止用エポキシ樹脂組成物に、上記の成分に加えて、表面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴムパウダー（以下、「被覆シリコーンゴムパウダー」ということがある。）を配合するものである。この被覆シリコーンゴムパウダーとしては、例えば信越化学工業株式会社製の商品名「ＭＫＰ６００」等を用いることができる。この被覆シリコーンゴムパウダーの配合割合は、封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％とするものである。
【００１３】
また更に本発明に係る封止用エポキシ樹脂組成物には、上記構造式（Ａ）に示す構造を有し、式中のｘ，ｙ，ｚの値が５以上の整数であるシリコーンオイルを配合するものである。ここで式中のｘ，ｙ，ｚの値の上限はそれぞれ４０とすることが好ましい。またこのシリコーンオイルの配合割合は、封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％とすることが好ましい。
【００１４】
このように充填材として結晶シリカを含有する封止用エポキシ樹脂組成物に被覆シリコーンゴムパウダー及び上記構造式（Ａ）に示すシリコーンオイルを配合することにより、封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファ成形等の金型成形にて封止樹脂を成形する場合に、金型の摩耗を抑制することができ、同一の金型にて繰り返し成形を行っても成形後の封止樹脂やランナ部の脱型性の低下を抑制することができて、作業性を向上すると共に金型交換の周囲を延長することができるものである。しかもこのとき被覆シリコーンゴムパウダーの配合割合を、封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％とすることにより、金型の摩耗を抑制すると共に成形時の封止用エポキシ樹脂組成物の良好な流動性を確保し、成形時の金型内の未充填を抑制して歩留まりの低下を抑制することができるものである。ここで被覆シリコーンゴムパウダーの配合割合が０．１重量％に満たないと、金型の摩耗を抑制する効果が不充分でランナ部等の脱型性が悪化するおそれがあり、また１．０重量％を超えると成形時の封止用樹脂組成物の流動性が悪化するおそれがある。
【００１５】
また更に上記構造式（Ａ）に示すシリコーンオイルの配合割合を、封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％とすると、金型の摩耗を抑制する効果と、成形時の封止用エポキシ樹脂組成物の流動性を確保する効果とを、更に向上することができるものである。ここで上記構造式（Ａ）に示すシリコーンオイルの配合割合が０．１重量％未満であると、シリコーンオイルによる金型の摩耗の抑制効果が充分に得られないおそれがあり、１．０重量％を超えると封止樹脂の成形時において封止樹脂の表面にシリコーンオイルが浸み出すブリード現象により、封止樹脂の外観が悪化したり、あるいは封止樹脂の成形に用いる金型が汚染されたりするおそれがある。
【００１６】
またエポキシ樹脂組成物としては、エポキシ樹脂成分として、例えばｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型、Ｆ型、Ｓ型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ブロム含有型エポキシ樹脂等を用いることができる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。エポキシ樹脂成分の配合量は、封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して７〜３５重量％の範囲とすることが好ましい。
【００１７】
また、このエポキシ樹脂成分の硬化剤としては、例えばフェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル、ナフトールアラルキル等の多種の多価フェノール化合物あるいはナフトール化合物を用いることができる。これらの硬化剤は、単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。硬化剤の配合量としては、エポキシ樹脂成分に対して、当量比で０．５〜１．５の範囲とすることが好ましく、より好ましくは当量比で０．８〜１．２の範囲とするものである。
【００１８】
また、硬化促進剤としては、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を配合することが好ましく、この場合、成形時の金型の摩耗を更に抑制すると共に、成形時の封止用エポキシ樹脂組成物の流動性を更に向上することができる。また更に、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、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の三級アミン等を併用することができる。
【００１９】
また、離型剤としては、カルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有ポリオレフィン、脂肪酸アミド等を配合することができる。
【００２０】
またその他必要に応じて、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、種々の難燃剤、着色剤、シリコーン可撓剤等を配合することができる。
【００２１】
封止用エポキシ樹脂組成物を調製するにあたっては、上記の各成分を所望の割合で配合したものをミキサー、ブレンダー等で均一に混合した後、ニーダーやロール等で加熱・混練することにより、目的とする封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。また必要に応じて冷却固化した後粉砕して粉末状の封止用エポキシ樹脂組成物を得ることもできる。
【００２２】
このようにして得られたエポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置の製造を行う際には、例えば先ず４２アロイや銅等の金属製のリードフレーム上に、半導体素子をダイボンディングする。次にＡｕ等の細線ワイヤを用いたワイヤボンディング法等でリードフレームと半導体素子を結線する。
【００２３】
次に本発明のエポキシ樹脂組成物を用いてトランスファ成形等により封止樹脂を成形し、半導体素子とワイヤを封止するものである。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳述する。
【００２５】
〔実施例１乃至８、比較例１乃至８〕
各実施例及び比較例について、各成分を下記の表１、２に示す割合にて配合したものをミキサーで均一に混合した後、ニーダーで加熱・混練し、更に冷却固化した後粉砕して粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００２６】
ここで表１中に示す各成分の詳細は次の通りである。
・エポキシ樹脂Ａ  ：  ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、住友化学工業株式会社製、品番「ＥＳＣＮ１９５ＸＬ  エポキシ当量１９５」
・エポキシ樹脂Ｂ  ：  ビフェニル型エポキシ樹脂、油化シェルエポキシ株式会社製、品番「ＹＸ４０００Ｈ」
・エポキシ樹脂Ｃ  ：  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式会社製、品番「ＨＰ７２００」
・フェノール樹脂Ｄ  ：  フェノールノボラック型樹脂、荒川化学株式会社製、品番「タマノール７５４」、水酸基当量１０５
・ブロム化エポキシ樹脂  ：  日本化薬株式会社製、品番「ＢＮＥＮ−Ｓ」、エポキシ当量２８１
・被覆シリコーンゴムパウダーＸ  ：  信越化学工業株式会社製、品番「ＫＭＰ６００」
・シリコーンゴムパウダーＹ  ：  信越化学工業株式会社製、品番「ＫＭＰ５９４」
・シリコーンオイルα  ：  構造式（Ａ）で示され、式中のｘ，ｙ，ｚの値がそれぞれ５以上の整数であるシリコーンオイル、信越化学工業株式会社製、品番「Ｘ２２−２０００」
・シリコーンオイルβ  ：  下記の構造式（Ｂ）で示され、式中のｘ，ｙがそれぞれ整数であるシリコーンオイル、東レダウコーニングシリコーン株式会社製、品番「ＳＦ８４１７」
・無機充填材Ｅ  ：  結晶シリカ、株式会社龍森製、品番「３Ｋ」
・無機充填材Ｆ  ：  溶融シリカ、株式会社龍森製、品番「ＲＤ８」
・硬化促進剤Ｇ  ：  ２−フェニルイミダゾール（２ＰＺ）、四国化成工業株式会社製
・硬化促進剤Ｈ  ：  トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）、北興化学工業株式会社製
【００２７】
【化３】
0004058849.tif 000003
【００２８】
リードフレーム上に、半導体素子をダイボンディングし、ワイヤボンディング法にてリードフレームと接続した。次に各実施例及び比較例の封止用エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファ成形により封止樹脂を成形して半導体素子とワイヤを封止し、評価用のＴＯＰ３Ｆパッケージを作製した。
【００２９】
ここで半導体装置のパッケージの作製にあたっては、１６０個のキャビティーを有し、一度に１６０個のパッケージが作製できる金型を用い、この金型を用いて繰り返しパッケージの作製を行った。また封止樹脂の成形条件は、注入圧力１４０ｋｇ／ｃｍ２、金型温度１７５℃、保持時間１２０秒間とした。
〔評価試験〕
半導体装置のパッケージ成形時に、金型のキャビティーに接続される１６本のランナ部に圧力センサを埋め込み、同一の金型にてパッケージの成形を１０回繰り返した後の、封止樹脂の成形後の型開き直後のランナの脱型抵抗を測定した。この結果を表１、２の脱型抵抗の欄に示す。
【００３０】
また封止樹脂の外面のピンホール及びひけの有無を目視にて観察し、１６０個のサンプルのうち、これらの不良の発生数（不良の発生したサンプルの数）が０の場合を「○」、不良の発生数が１〜３個の場合を「△」、不良の発生数が４個以上の場合を「×」として充填性を評価した。この結果を表１、２の充填性の欄に示す。
【００３１】
【表１】
0004058849.tif 000004
【００３２】
【表２】
0004058849.tif 000005
【００３３】
表１、２に示すように、実施例１乃至８では脱型抵抗及び充填性が共に良好なものであった。それに対して比較例１乃至８では脱型抵抗と充填性とが共に良好なものは得られなかった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、充填材として結晶シリカを含有すると共に、表面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴムパウダーと、上記構造式（Ａ）に示す構造を有し、式中のｘ、ｙ、ｚの値がそれぞれ５以上の整数であるシリコーンオイルとを含有し、表面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴムパウダーを封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％含むものであり、この封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファ成形等の金型成形にて封止樹脂を成形する場合に、金型の摩耗を抑制することができ、同一の金型にて繰り返し成形を行っても成形後の封止樹脂やランナ部の脱型性の低下を抑制することができて、作業性を向上すると共に金型交換の周期を延長することができるものであり、しかも成形時の封止用エポキシ樹脂組成物の良好な流動性を確保し、成形時の金型内の未充填を抑制して歩留まりの低下を抑制することができるものである。
【００３５】
また本発明の請求項２に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、請求項１の構成にくわえて、シリコーンオイルを封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％含むものであり、成形時の金型の摩耗を更に抑制すると共に、成形時の封止用エポキシ樹脂組成物の流動性を更に向上することができるものである。
【００３６】
また本発明の請求項３に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、請求項１又は２の構成に加えて、硬化促進剤としてイミダゾール類を含有するものであり、成形時の金型の摩耗を更に抑制すると共に、成形時の封止用エポキシ樹脂組成物の流動性を更に向上することができるものである。