(57)【要約】【課題】所要の難燃性を得るために無機充填材を高充填化しても成形時の流動特性を良好なものとすることができる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。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、およびカップリング剤を必須成分とする封止用エポキシ樹脂組成物であって、無機充填材として、６４〜６６質量％のＳｉＯ２、２４〜２６質量％のＡｌ２Ｏ３、および９〜１１質量％のＭｇＯの３成分からなる球状ガラスを含有することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、およびカップリング剤を必須成分とする封止用エポキシ樹脂組成物であって、無機充填材として、６４〜６６質量％のＳｉＯ２、２４〜２６質量％のＡｌ２Ｏ３、および９〜１１質量％のＭｇＯの３成分からなる球状ガラスを含有することを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体チップ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、封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体封止材料としてエポキシ樹脂組成物が使用されているが（特許文献１、２参照）、近年では、半導体封止材料は、環境負荷低減のために難燃元素であるハロゲン、アンチモンを使用しないというグリーン化の一途を辿っており、封止用エポキシ樹脂組成物ではその難燃代替手法として無機充填材を高充填化する傾向にある。
【特許文献１】特開２００８-０３１２２１号公報
【特許文献２】特開２００８-００７５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、封止用エポキシ樹脂組成物には、成形時の流動特性などの各種の特性を満足することが要求されているが、難燃代替手法として無機充填材を高充填化した場合、無機充填材の高充填化と成形時の流動特性とは互いにトレードオフの関係にあり、成形時の溶融粘度が上昇して流動特性が低下するなどの不具合が生じる場合があった。
【０００４】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、所要の難燃性を得るために無機充填材を高充填化しても成形時の流動特性を良好なものとすることができる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、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、およびカップリング剤を必須成分とする封止用エポキシ樹脂組成物であって、無機充填材として、６４〜６６質量％のＳｉＯ２、２４〜２６質量％のＡｌ２Ｏ３、および９〜１１質量％のＭｇＯの３成分からなる球状ガラスを含有することを特徴とする。
【０００７】
第２に、本発明の半導体装置は、上記第１の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体チップが封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記第１の発明によれば、無機充填材として特定の組成をもつ球状ガラスを用いているので、所要の難燃性を得るために無機充填材を高充填化しても成形時の流動特性を良好なものとすることができる。
【０００９】
上記第２の発明によれば、上記第１の発明の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止されているので、パッケージは難燃性の高い環境性を備えたものとされており、さらに、成形時の流動特性が良好であるため、高品質な半導体装置を高い歩留まりで得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明において、エポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば特に制限なく使用することができる。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、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、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂などが挙げられる。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。
【００１２】
本発明において、硬化剤としては、フェノール性水酸基を有する硬化剤が好ましく用いられる。フェノール性水酸基を有する硬化剤としては、多価フェノール化合物、多価ナフトール化合物などが挙げられる。多価フェノール化合物の具体例としては、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などが挙げられる。多価ナフトール化合物の具体例としては、ナフトールアラルキル樹脂などが挙げられる。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。
【００１３】
フェノール性水酸基を有する硬化剤の配合量は、好ましくは、フェノール性水酸基とエポキシ基との当量比（ＯＨ基当量／エポキシ基当量）が０．５〜１．５となる量であり、より好ましくは当量比が０．８〜１．２となる量である。当量比が小さ過ぎると封止用エポキシ樹脂組成物の硬化特性が低下する場合があり、当量比が大き過ぎると耐湿信頼性が不十分になる場合がある。
【００１４】
本発明に用いられる硬化促進剤の具体例としては、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、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第三級アミン類、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などが挙げられる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用して用いてもよい。
【００１５】
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０．１〜５．０質量％が好ましい。硬化促進剤の配合量が少な過ぎると、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化特性が低下する場合があり、硬化促進剤の配合量が多過ぎると、耐湿性が不十分になる場合がある。
【００１６】
本発明では、無機充填材として、６４〜６６質量％のＳｉＯ２、２４〜２６質量％のＡｌ２Ｏ３、および９〜１１質量％のＭｇＯの３成分からなる球状ガラスが用いられる。
【００１７】
無機充填材として上記の球状ガラスを用いることで、難燃剤を用いずとも高い難燃性を付与することができる。そして所要の難燃性を付与するために高充填化しても、成形時の流動特性を良好なものとすることができる。なお、上記の球状ガラスとして、市販されている「Ｔガラス」を使用することができる。
【００１８】
球状ガラスの平均粒子径は、成形時の流動特性などの点から５〜４０μｍのものが好ましい。平均粒子径は、たとえばレーザー光散乱法で求めることができる。球状ガラスの平均粒子径が小さ過ぎると、封止用エポキシ樹脂組成物の流動特性が低下する場合があり、球状ガラスの平均粒子径が大き過ぎると、成形時のゲート詰まりが生じる場合がある。
【００１９】
本発明の封止用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内において、上記の球状ガラスと共に他の無機充填材を配合することができる。このような無機充填材の具体例としては、溶融シリカ、破砕シリカ、微細シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素などが挙げられる。
【００２０】
無機充填材の配合量は、封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して好ましくは６８質量％以上、より好ましくは６８〜８９質量％である。そしてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＭｇＯの３成分からなる上記の球状ガラスは、無機充填材の全量に対して６５〜１００質量％配合される。無機充填材の配合量が少な過ぎると、難燃性が不十分となる場合があり、無機充填材の配合量が多過ぎると、成形時の流動特性が低下する場合がある。
【００２１】
本発明で用いられるカップリング剤の具体例としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、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などが挙げられる。
【００２２】
カップリング剤の配合量は、封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して好ましくは０．０２〜１質量％である。シランカップリング剤の配合量が少な過ぎると、リードフレームや半導体チップに対する十分な密着強度が得られない場合があり、カップリング剤の配合量が多過ぎると、硬化特性などに悪影響を与える場合がある。
【００２３】
本発明の封止用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内において、さらに他の成分を配合することができる。このような成分の具体例としては、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等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤、シリコーン可とう剤、無機イオントラップ剤などが挙げられる。
【００２４】
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、たとえば、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、カップリング剤、および必要に応じて他の成分を配合し、ミキサー、ブレンダーなどを用いて十分均一になるまで混合した後、熱ロールやニーダーなどの混練機により加熱状態で溶融混合し、これを室温に冷却した後、公知の手段によって粉砕することにより製造することができる。なお、封止用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。
【００２５】
本発明の半導体装置は、上記のようにして得られた封止用エポキシ樹脂組成物を用いてＩＣチップ、ＬＳＩチップなどの半導体チップを封止することにより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、コンプレッション成形、インジェクション成形などの従来より用いられている成形方法を適用することができる。
【００２６】
トランスファー成形を適用する場合、たとえば、半導体チップを搭載したリードフレームを成形金型のキャビティに配置した後、キャビティに封止用エポキシ樹脂組成物を充填し、これを加熱下にて硬化させることで、半導体チップを封止用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。
【００２７】
トランスファー成形を適用する場合、たとえば、金型温度１７０〜１８０℃、成形時間３０〜１２０秒に設定することができるが、金型温度、成形時間およびその他の成形条件は、封止用エポキシ樹脂組成物の配合組成などに応じて適宜に変更すればよい。
【００２８】
本発明の半導体装置の具体例としては、リードフレーム上に半導体チップを固定し、ボンディングパッドなどの半導体チップの端子部と、リードフレームのリード部とをワイヤボンディングやバンプで接続した後、封止用エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形などにより封止してなる、ＤＩＰ（Dual Inline Package）、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＳＯＪ（Small Outline J-lead package）、ＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）、ＴＱＦＰ（Thin Quad Flat Package）、ＬＱＦＰ（Lowprofile Quad Flat Package）などが挙げられる。その他の具体例としては、封止用エポキシ樹脂組成物で半導体チップを封止したＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）などが挙げられる。
【実施例】
【００２９】
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。なお、表１に示す配合量は質量部を表す。
【００３０】
表１に示す各配合成分を、表１に示す割合で配合し、ブレンダーで３０分間混合して均一化した後、８０℃に加熱したニーダーで混練溶融させて押し出し、冷却後、粉砕機で所定粒度に粉砕して粒状の封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００３１】
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：ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、大日本インキ化学工業（株）製、エピクロン Ｎ６６３ＥＸＰ
エポキシ樹脂：ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、日本化薬（株）製、ＥＰＰＮ−５０１ＨＹ
硬化剤：フェノールアラルキル樹脂、住金エア・ウォーターケミカル（株）製、ＨＥ１００Ｃ−１５
硬化促進剤：北興化学工業（株）製、ＴＰＰ
無機充填材：ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯの３成分からなる球状ガラス（Ｔガラス）、日東紡マテリアル（株）製、ＳｉＯ２：６４〜６６質量％ Ａｌ２Ｏ３：２４〜２６質量％ ＭｇＯ：９〜１１質量％、平均粒子径 １３〜１６μｍ
無機充填材：溶融シリカ、電気化学工業（株）製、ＦＢ６０
無機充填材：破砕シリカ、電気化学工業（株）製、ＦＳ７６２
無機充填材：微細シリカ、（株）アドマテックス製、ＳＯ２５Ｒ
カップリング剤：信越化学工業（株）製、ＫＢＭ８０２
離型剤：カルナバワックス
着色剤：カーボンブラック
上記のようにして得られた実施例１、２および比較例１の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて下記の評価を行った。
[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、成形温度１７０℃、成形圧力６．９ＭＰａの条件で、金型に封止用エポキシ樹脂組成物を投入し、流動距離（ｃｍ）を測定した。
[耐炎性試験]
封止用エポキシ樹脂組成物を成形した３．２ｍｍ厚のテストピースを用いて、ＵＬ−９４Ｖ−０の条件に準じた試験を行い、難燃性の確認を行った。
【００３２】
評価結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2009203289.tif 000002
【００３４】
表１に示されるように、無機充填材としてＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯの３成分からなる球状ガラスを配合した実施例１、２の封止用エポキシ樹脂組成物を用いた場合には、これに代えて無機充填材として従来から用いられている溶融シリカを同量配合した比較例１に比べて成形時の流動特性の尺度となるスパイラルフローが大幅に向上した。
【００３５】
また、実施例１、２の封止用エポキシ樹脂組成物は難燃剤を配合せずとも封止樹脂に所要の難燃性を付与することができた。