(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を必須成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、前記エポキシ樹脂は、次式（１）
【化１】
0005053930.tif 000004
で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含み、前記ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂組成物全量に対して２〜１５質量％の割合で配合され、かつ、エポキシ樹脂全量に対して２５〜１００質量％の割合で含有し、前記硬化剤は、フェノールノボラック樹脂とビフェニルアラルキル樹脂と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。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体で半導体素子が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、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およびそれを用いた半導体装置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、光半導体装置等における半導体の封止材料として、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（例えば、特許文献１−２参照）。そして近年では半導体の高機能化が進んでより緻密なＰＫＧ構造を持つ半導体装置が開発され、それに伴いワイヤーがより細く長くなり、封止材料としては低粘度化した樹脂組成物が要求されている。しかしながら、このような低粘度化した樹脂組成物は、粘度の低下に伴い融点も低下するため封止材料がブロッキングを起こすという問題があった。この問題に対して、現在では、ブロッキングが発生しないように封止材料を適切な温湿度で管理し、ブロッキングが発生した場合には人の手で再粉砕しているのが実情である。
【特許文献１】特開２００８−７４９３０号公報
【特許文献２】特開２００７−１６９４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記ブロッキング問題は封止材料の粉体加工性および作業性を著しく悪化させるため、安定生産性の観点から低粘度樹脂組成物の開発を困難なものにしている。
【０００４】
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、低粘度かつ耐ブロッキング性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用い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】
【０００５】
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。
【０００６】
第１に、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、硬化剤および無機充填材を必須成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、前記エポキシ樹脂は、次式（１）
【０００７】
【化２】
0005053930.tif 000002
【０００８】
で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含み、前記ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂組成物全量に対して２〜１５質量％の割合で配合され、かつ、エポキシ樹脂全量に対して２５〜１００質量％の割合で含有し、前記硬化剤は、フェノールノボラック樹脂とビフェニルアラルキル樹脂とを含むことを特徴とする。
【０００９】
第２に、半導体装置として、第１の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体で半導体素子が封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記第１の発明によれば、エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を必須成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、前記エポキシ樹脂は、前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含むことにより、低粘度化を実現しつつブロッキングを抑制することができる。これによって粉体加工性および作業性がより容易になり、かつ高い成形性を有し、生産性を効果的に向上させることができる。
【００１１】
以上のような顕著な効果は、上記第２の発明の半導体装置として実際上大きく実現され、ワイヤーがより細く長い半導体装置であっても良好な品質のものを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は前記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１３】
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」ともいう）は、エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を必須成分とする。
【００１４】
本発明に使用されるエポキシ樹脂は、必須成分として前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含んでおり、これによってエポキシ樹脂組成物の低粘度化を実現し、さらにブロッキングを抑制することができるのである。この前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は市販品または合成されたものであってもよく、後述する実施例では東都化成（株）製のＹＳＬＶ−８０ＸＹを用いている。
【００１５】
前記エポキシ樹脂は、例えばエポキシ樹脂組成物全量に対して２〜１５質量％、特に６〜１５質量％の割合で配合される。前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ樹脂の全部として、またはその一部として他のエポキシ樹脂とともに用いられ、例えばエポキシ樹脂全量に対して２５〜１００質量％の割合で含有される。前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が過少である場合には、そのビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の効果を十分に発揮できず、エポキシ樹脂組成物の低粘度化やブロッキングを抑制できない場合がある。
【００１６】
前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とともに用いられる他のエポキシ樹脂としては、一般的に半導体封止用として使用される各種のエポキシ樹脂であってよく、特に限定されない。例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂以外のビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等を挙げることができる。これらは１種に限定されず、複数種を組み合わせて使用してもよい。特に耐ブロッキング性の観点からはビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂を併用することが望ましい。
【００１７】
本発明において使用される硬化剤は、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特に限定されない。具体的には、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、ビフェニルアラルキル樹脂、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が例示される。これらは１種に限定されず、複数種を組み合わせて使用してもよい。フェノール性水酸基を有する樹脂の含有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性水酸基を有する樹脂との当量比（ＯＨ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。当量比が０．５〜１．５の範囲外であると、エポキシ樹脂組成物の硬化特性が低下したり、成形後の硬化物の耐湿性が低下する場合がある。
【００１８】
本発明に使用される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、例えば、エポキシ樹脂組成物全量に対して８０〜９３質量％とすることができる。これによってエポキシ樹脂組成物の吸湿性を効果的に低下させ、耐リフロークラック性を向上させることができる。無機充填材の配合量が過少であると、熱伝導性、熱膨張率等の特性が低下する場合がある。逆に過剰であると、成形時の流動性と金型充填性が低下する場合がある。
【００１９】
また本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂の硬化反応を促進させるために硬化促進剤を含有することが望ましい。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限定されない。例えば、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が挙げられる。これらは１種に限定されず、複数種を組み合わせて使用してもよい。
【００２０】
さらに本発明のエポキシ樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲内において、上記以外の成分を配合することができる。例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシランやＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等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等のグリシドキシシラン等のシランカップリング剤、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、シリコーン可とう剤等が挙げられる。また、カルナバワックス、脂肪酸アミド、ステアリン酸、モンタン酸、脂肪酸エステル、カルボキシル基含有ポリオレフィン等の離型剤が配合されていてもよい。
【００２１】
以上のとおりの本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材、さらに必要に応じて各種の添加剤を配合し、これをミキサーやブレンダーで均一に混合した後に、加熱ロールやニーダー等で混練することによって調製できる。ここで上記の各成分の配合順序は特に限定されるものではない。また混練物を必要に応じて冷却固化し、粉砕してペレットやパウダーにしたり、あるいはタブレット化したりして使用することができる。ここで得られたペレット、パウダー、タブレット等の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、耐ブロッキング性に優れたものとなる。
【００２２】
そして、こ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用いて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。例えば、ＩＣ等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、半導体素子を半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止した半導体装置を作製する。
【００２３】
以下、実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【００２４】
＜実施例１〜５および比較例１〜４＞
表１に示す配合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（パウダー状）の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００２５】
なお、表１における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。
エポキシ樹脂１：前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成（株）  ＹＳＬＶ−８０ＸＹ）
エポキシ樹脂２：ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）  ＹＸ４０００Ｈ）
エポキシ樹脂３：ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）  ＹＬ−６１２１Ｈ）
エポキシ樹脂４：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）  ＹＬ−６８１０）
硬化剤１：フェノールノボラック樹脂（明和化成（株）製  ＤＬ９２）
硬化剤２：フェノールノボラック樹脂（明和化成（株）製  ＤＬ６５）
硬化剤３：ビフェニルアラルキル樹脂（明和化成（株）  ＭＥＨ７８５１ＳＳ）
無機充填材：溶融シリカ（電気化学工業（株）製、ＦＢ９４０）
カップリング剤：信越化学工業（株）製、ＫＢＭ８０２０
離型剤：カルナバワックス（大日化学（株）製、Ｆ１−１００）
着色剤：カーボンブラック（三菱化学（株）製  ＭＡ６００ＭＪ）
硬化促進剤１：明和化成（株）製  ＫＸＭ
硬化促進剤２：四国化成（株）製  ２Ｐ４ＭＨＺ
上記粉粒状の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の評価方法は下記のとおりである。
＜スリット粘度（Ｐａ・ｓ）の測定＞
矩形粘度測定機（松下電工（株）製）を用いてスリット粘度を測定した。幅Ｗ、厚さＤの長尺スリットの上流側と下流側にそれぞれ圧力センサＳ１、Ｓ２を設け（センサ間距離Ｌ）、金型温度を１７５℃として注入圧：１０ＭＰａ、注入速度Ｑ：１．３ｍｍ／ｓ、ポット保持時間：１０ｓの条件で圧力センサＳ１の上流からスリット内に半導体封止用エポキシ樹脂組成物を注入してスリット内を通過させ、圧力センサＳ１、Ｓ２により圧力損失ΔＰを測定し、下記式からスリット粘度η（Ｐａ・ｓ）を求めた。
【００２６】
ΔＰ＝（１２η／ＷＤ３）ＱＬ
＜ブロッキング性評価＞
上記粉粒状の半導体封止用エポキシ樹脂組成物３ｋｇを２５℃（シリカゲル入り）環境下で２４ｈ放置し、その後ブロッキング量を計量し、試験に供した半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対するブロッキング量からブロッキング率（％）を求めた。
【００２７】
結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
0005053930.tif 000003
【００２９】
表１にみられるように、前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を必須成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物（実施例１〜５）は、低粘度でかつ耐ブロッキング性に優れていることが確認できた。
【００３０】
他方、前記式（１）で表される構造のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を用いていない半導体封止用エポキシ樹脂組成物（比較例１〜４）は、低粘度化および耐ブロッキング性のうちの少なくともいずれかを実現することができないことが確認できた。