(57)【要約】【課題】耐リフロークラック性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する。【解決手段】  エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填材及びフェノチアジンを必須成分として含有することとする。【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、無機充填材及びフェノチアジンを必須成分として含有す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】
フェノチアジンの含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜２．０質量％の範囲である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】
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（例えば、特許文献１−２参照）。ところで、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したりするなど問題になっていた。このため、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】
この問題を解決するために、例えば、無機充填材を高充填化した封止材料を用いてパッケージの吸湿を抑えることが考えられる。しかしながら、無機充填材の高充填化は、成形時、封止材料の流動性の低下を招き、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。
【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、耐リフロークラック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、フェノール樹脂、無機充填材及びフェノチアジンを必須成分として含有することを特徴とする。
【０００７】
第２に、上記第１の封止用エポキシ樹脂組成物において、フェノチアジンの含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜２．０質量％の範囲であることを特徴とする。
【０００８】
第３に、半導体装置として、第１又は第２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】
【０００９】
上記第１の発明によれば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填材及びフェノチアジンを必須成分として含有することにより、成形後の硬化物（例えば、パッケージ）の吸湿リフロー後の耐湿性と密着性を高め、耐リフロークラック性を向上させることができる。
【００１０】
上記第２の発明によれば、フェノチアジンの含有量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜２．０質量％の範囲であることにより、上記第１の発明の効果をより一層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３の発明の半導体装置として実際上大きく実現され、耐リフロークラック性に優れたものとすることができる。
【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、フェノール樹脂、無機充填材及びフェノチアジンを必須成分する。
【００１４】
本発明に使用されるエポキシ樹脂は、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、例えば、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、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、ビフェニル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。このようなエポキシ樹脂は、一般的にはエポキシ樹脂組成物全量に対して２〜１５質量％、特に７〜１５質量％の割合で配合される。
【００１５】
本発明において使用さ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、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、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。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明に使用されるフェノチアジンは次式
【００１８】
【化１】
2009286842.tif 000002
【００１９】
で表される化合物である。このものは、例えば試薬として市販されているものを使用することができ、後述する本実施例では和光純薬工業（株）より入手したものを使用している。本発明ではフェノチアジンを添加することによって、エポキシ樹脂組成物の成形時の流動性を高めるとともに、成形後の硬化物の吸湿リフロー後の耐湿性と密着性を高めて耐リフロークラック性を効果的に向上させることができる。フェノチアジンの含有量は、エポキシ樹脂組成物全量に対して、好適には０．１〜２．０質量％の範囲とすることができる。フェノチアジンの配合量が過少であると、フェノチアジンの効果を十分に発揮することができない場合がある。逆に過剰であると、エポキシ樹脂組成物の吸湿性に悪影響を及ぼし、耐リフロークラック性が低下する場合がある。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、上記エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填材及びフェノチアジン、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。
【００２３】
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。このようにして得られる半導体装置は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の半導体素子やリードフレームに対する密着性が高く、吸湿も抑制されているため、耐リフロークラック性に優れたものとなる。
【００２４】
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】
【００２５】
＜実施例１〜４及び比較例＞
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。
【００２６】
なお、エポキシ樹脂としては、ナフタレン型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）ＥＸＡ−７３２０  エポキシ当量２５５）を使用し、フェノール樹脂としては、フェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）ミレックスＸＬ−２２５  水酸基当量１７６）を使用した。
【００２７】
また、無機充填材としては、溶融シリカ（電気化学工業（株）  ＦＢ８２０）を使用し、フェノチアジンとしては和光純薬工業（株）製のものを使用した。
【００２８】
さらに、カップリング剤として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）ＫＢＭ４０３）を使用し、離型剤としてカルナバワックス（大日化学工業（株）Ｆ１−１００）を使用し、着色剤としてカーボンブラック（三菱化学（株）４０Ｂ）を使用し、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン（北興化学工業（株）ＴＰＰ）を使用した。
【００２９】
以上の半導体封止用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、以下の測定方法によりその特性を評価した。
＜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
＜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。
＜耐リフロークラック性＞
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７２ｈ、９６ｈ、１６８ｈ吸湿させた後、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。
【００３０】
結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2009286842.tif 000003
【００３２】
表１にみられるように、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填材及びフェノチアジンを必須成分として含有するエポキシ樹脂組成物（実施例１〜４）は、流動性が良好であり、吸湿リフロー後（７２ｈ）の耐リフロークラック性が良好であることが確認できた。特にフェノチアジンが半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜２．０質量％の範囲で含有されているエポキシ樹脂組成物（実施例１〜３）は、耐リフロークラック性の評価において９６ｈ、１６８ｈの条件で吸湿させた場合でも耐リフロークラック性が良好であることが確認できた。
【００３３】
他方、フェノチアジンを用いてない半導体封止用エポキシ樹脂組成物（比較例）では、流動性が劣るとともに、耐リフロークラック性も劣ることが確認できた。
【００３４】
以上より、本発明によって耐リフロークラック性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物が提供されることが確認された。