(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、硬化剤、無機充填材とともに、チオクレゾールを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、硬化剤、無機充填材とともに、チオクレゾールを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】
チオクレゾールの含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．０１〜０．５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または２に記載の封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物によって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、半導体封止用エポキシ樹脂組成物とそれを用いて封止した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気、電子部品や半導体装置などの封止においては、エポキシ樹脂が他の熱硬化性樹脂に比べて成形性、接着性、電気特性、機械特性、耐湿性等が優れていることから、封止材料としてエポキシ樹脂組成物を用いることが一般的である。そしてこれまでにも、目的とする特性、用途等に応じて、様々な配合組成を有するものが提案されている。例えば、金属製のリードフレームやシリコンチップ、銀や金メッキ表面との接着性を向上させるために、チオフェノール誘導体やイオウ含有化合物を配合したエポキシ樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
ところで、近年、電子機器の小型化、薄型化に伴い、表面実装型パッケージが増加している。この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となる。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。
【０００４】
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により封止材料の成形時の流動性が低下し、成形不良、品質の信頼性や安定性の低下を招くため、無機充填材の使用量には限界がある。したがって、結果として耐リフロークラック性の大幅な向上は望めない。
【特許文献１】特開２００７−６３５４９号公報
【特許文献２】特開２００１−５５４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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】
【０００６】
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。
【０００７】
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、無機充填材とともに、チオクレゾールを含有する。
【０００８】
第２に、上記第１の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、チオクレゾールの含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．０１〜０．５質量％の範囲である。
【０００９】
そして、第３に、本発明の半導体装置は、前記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物によって封止されている。
【発明の効果】
【００１０】
上記第１の発明によれば、チオクレゾールを含有することにより、無機充填材を多量に配合した場合であっても良好な耐リフロークラック性を実現できる。
【００１１】
上記第２の発明によれば、チオクレゾールの配合割合を特定範囲のものとすることにより、上記第１の発明の効果はさらに確実、顕著なものとなる。
【００１２】
上記第３の発明によれば、上記のような耐リフロークラック性に優れた半導体装置が実現されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、前記のとおり、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材とともに、次式
【００１４】
【化１】
2009007415.tif 000002
【００１５】
で表されるチオクレゾールが必須成分として含有されているものである。ｏ−，ｍ−，ｐ−チオクレゾールがあるが、耐湿性を考慮すると好ましくはｐ−チオクレゾールである。
【００１６】
チオクレゾールの含有量としては、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．０１〜０．５質量％が好ましい範囲として考慮される。これにより、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。０．０１質量％未満の場合には、吸湿リフロー後の耐湿性や密着性が十分でなく、０．５質量％を超える場合には、吸湿リフロー後の耐湿性や密着性、流動性を低下させる傾向にあるため好ましくない。
【００１７】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、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、特に限定されない。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、ビフェニル型エポキシ樹脂、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。このエポキシ樹脂は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して５〜３５質量％の範囲で配合することができる。
【００１８】
また、硬化剤としては、一般的に半導体封止用として使用される各種のものを適用できる。具体的には、フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、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、多価フェノール化合物が例示される。これらは一種に限定されず、複数種を組み合わせて使用してもよい。硬化剤の含有量は特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂と硬化剤との当量比が０．５〜１．５、好ましくは０．８〜１．２となるように配合することができる。
【００１９】
さらに、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、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して６０〜９３重量％とすることができる。
【００２０】
本発明は、さらに硬化促進剤を併用してもよく、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進させる作用があるものであれば特に制限されるものではない。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。これらを単独もしくは複数種併用してもよい。
【００２１】
また、本発明は、カップリング剤を配合することができる。カップリング剤としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなど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などのグリシドキシシラン、アミノシランなどのシランカップリング剤を用いることができる。これらを単独もしくは複数種併用してもよい。
【００２２】
本発明は、さらに必要に応じて、カーボンブラックなどの着色剤、カルナバワックス、脂肪酸アミド、ステアリン酸、モンタン酸アミド、脂肪酸エステル、カルボキシル基含有ポリオレフィンなどの離型剤、シリコーン可とう剤、ブロム化エポキシ樹脂などの難燃剤、三酸化アンチモンなどの難燃助剤などを添加することができる。
【００２３】
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、無機充填材、チオクレゾール、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とくに限定されるものではなく、また混練物を必要に応じて冷却固化させ、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。
【００２４】
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とができるものである。このようにして得られる半導体装置では、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。
【００２５】
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】
【００２６】
＜実施例１〜６、比較例１〜４＞
表１に示す配合量で各材料を配合し、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の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００２７】
なお、エポキシ樹脂としては、エポキシ樹脂１：ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住友化学（株）製ＥＳＣＮ１９５ＸＬエポキシ当量１９５）、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製ＹＸ４０００Ｈエポキシ当量１９６）を使用した。
【００２８】
また、硬化剤としては、硬化剤１：フェノールノボラック樹脂（荒川化学（株）製タマノール７５２水酸基当量１０４）、硬化剤２：フェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製ＸＬ−２２５水酸基当量１７６）を使用した。
【００２９】
さらに、無機充填材として溶融シリカ（電気化学（株）製ＦＢ８２０）を、チオクレゾールとしてｐ−チオクレゾール（和光純薬（株）製）を使用した。
【００３０】
また、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）製ＫＢＭ４０３）を、着色剤としてカーボンブラック（三菱化学製４０Ｂ）を、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）製ＴＰＰ）を、離型剤としてカルナバワックス（大日化学Ｆ１−１００）を用いた。
【００３１】
以上の封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファー成形（金型温度：１７５℃、注入圧力：７０ｋｇｆ／ｃｍ２、成形時間：９０秒、後硬化：１７５℃／６ｈ）し、以下の測定方法によりその特性を評価した。
＜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上記トランスファー成形条件で成形し、流動距離（ｃｍ）を測定した。
＜耐リフロークラック性１＞
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１４×１４×２．７ｍｍの１２８ｐｉｎＱＦＰのパッケージを上記トランスファー成形条件で成形し、８５℃、８５％ＲＨの条件で１６８時間吸湿させた後、ＩＲリフロー装置により、２４０℃、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。
＜耐リフロークラック性２＞
吸湿時間を７２ｈ、９６ｈ、１６８ｈとし、ＩＲリフロー装置で２６０℃、１０秒の条件でリフロー処理を行った以外は、上記耐リフロークラック性１と同様にして評価した。
【００３２】
結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2009007415.tif 000003
【００３４】
表１にみられるように、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材、チオクレゾールを含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物（実施例１〜６）は、スパイラルフローによる流動距離に問題がなく、耐リフロークラック性が良好であることが確認された。特に、チオクレゾール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０．０１〜０．５質量％の範囲である半導体封止用エポキシ樹脂組成物（実施例５，６）は、吸湿リフロー後のクラック発生も認められず、耐リフロークラック性に優れていることが確認された。
【００３５】
一方、チオクレゾールを含有しない半導体封止用エポキシ樹脂組成物（比較例１〜４）では、吸湿リフロー後にクラック発生が認められた。
【００３６】
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。