JP2002348353A

JP2002348353A - エポキシ系樹脂組成物及び半導体装置

Info

Publication number: JP2002348353A
Application number: JP2002079671A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tabata; 昭弘田畑; Tomohiro Kitamura; 友弘北村; Atsuto Tokunaga; 淳人徳永
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】半田耐熱性、密着性などの信頼性、および成型
時の充填性、硬化性などの成形性が優れたエポキシ樹脂
組成物を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
材（Ｃ）を配合してなるエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂（Ａ）が、下記化学式（Ｉ）で表され
るエポキシ樹脂（ａ）、下記化学式（II）で表されるエ
ポキシ樹脂（ｂ）を含有し、充填材（Ｃ）の割合が樹脂
組成物全体の８５〜９６重量％であることを特徴とする
エポキシ系樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形性、耐リフロ
ー信頼性、及び連続成形性に優れ、特に半導体封止用と
して好適なエポキシ系樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特
性および接着性などに優れており、さらに配合処方によ
り種々の特性が付加できるため、塗料、接着剤、電気絶
縁材料など工業材料として利用されている。

【０００３】例えば、半導体装置などの電子回路部品の
封止方法として、従来より金属やセラミックスによるハ
ーメッチックシールとフェノール樹脂、シリコーン樹
脂、エポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されてお
り、一般にこのような封止に使用される樹脂を封止材樹
脂と呼んでいる。その中でも、経済性、生産性、物性の
バランスの点からエポキシ樹脂による樹脂封止が最も盛
んに行われている。そして、エポキシ樹脂による封止方
法は、エポキシ樹脂に硬化剤、充填材などを添加した組
成物を用い、半導体素子を金型にセットしてトランスフ
ァー成型法などにより封止する方法が一般的に行われて
いる。

【０００４】半導体封止用エポキシ系樹脂組成物に要求
される特性としては、信頼性および成形性などがあり、
信頼性としては耐湿性などが、成形性としては流動性、
熱時硬度、バリなどがあげられる。

【０００５】ここでいう耐湿性とは、高温、高湿環境下
に樹脂封止半導体を放置した場合に、封止樹脂や封止樹
脂とリードフレームとの界面を通って水分が侵入するこ
とにより、半導体が故障するのを防止することであり、
近年半導体の集積度が向上するとともに、より高度の耐
湿性が要求されるようになった。

【０００６】最近はプリント基板への半導体装置パッケ
ージの実装において高密度化、自動化が進められてお
り、従来のリードピンを基板の穴に挿入する“挿入実装
法式”に代わり、基板表面に半導体装置パッケージを半
田付けする“表面実装方式”が盛んになってきた。それ
に伴い、半導体装置パッケージも従来のＤＩＰ（デュア
ル・インライン・パッケージ）から、高密度実装・表面
実装に適した薄型のＦＰＰ（フラット・プラスチック・
パッケージ）に移行しつつある。その中でも最近では、
微細加工技術の進歩により、厚さ２ｍｍ以下のＴＳＯ
Ｐ、ＴＱＦＰ、ＬＱＦＰが主流となりつつある。そのた
め湿度や温度など外部からの影響をいっそう受けやすく
なり、半田耐熱性、高温信頼性、耐熱信頼性などの信頼
性が今後ますます重要となってくる。

【０００７】表面実装においては、通常半田リフローに
よる実装が行われる。この方法では、基板の上に半導体
装置パッケージを乗せ、これらを２００℃以上の高温に
さらし、基板にあらかじめつけられた半田を溶融させて
半導体装置パッケージを基板表面に接着させる。このよ
うな実装方法では半導体装置パッケージ全体が高温にさ
らされるために封止樹脂の耐湿性が悪いと吸湿した水分
が半田リフロー時に爆発的に膨張し、クラックが生じる
という現象が起こる。従って半導体用封止樹脂において
耐湿性は非常に重要となる。

【０００８】更に、近年では環境保護の点から鉛を含ん
でいない鉛フリー半田の使用が進んでいる。鉛フリー半
田は融点が高く、そのためリフロー温度も上がることに
なりこれまで以上の半田耐熱性、耐湿性が求められてい
る。

【０００９】一方、生産効率向上の為に成形時の時間を
短くするといった動きがあり、これまで以上の硬化性も
求められている。

【００１０】一般的には、半田耐熱性を向上させるには
封止樹脂中の充填材の割合を上げることが有効であるこ
とが知られている。封止樹脂中の樹脂成分を減らすこと
により耐湿性が向上し、吸水率が低下するからである。
しかしながら、封止樹脂中の充填材の割合が高くなると
流動性がきわめて悪化するという問題があり、パッケー
ジ未充填やステージシフトなどの問題が起こる。

【００１１】耐リフロー信頼性を向上する手段としてテ
トラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を配合する
ことが提案されている（特開平８−１３４１３８号公
報）が、さらに耐リフロー信頼性に優れる樹脂組成物が
求められている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
したエポキシ樹脂組成物が有する問題を解決し、半田耐
熱性などの信頼性および密着性、硬化性などの成形性に
優れた樹脂組成物、及び該エポキシ樹脂組成物で封止し
てなる半導体装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定構造
のエポキシ樹脂を使用し、更に封止樹脂中の充填材の比
率を上げることにより、上記の課題を達成することがで
き、目的に合致したエポキシ系樹脂組成物が得られるこ
とを見いだし、本発明に到達した。

【００１４】本発明は、主として次の構成を有する。す
なわち、「エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填材
（Ｃ）を配合してなるエポキシ樹脂組成物であって、エ
ポキシ樹脂（Ａ）が、化学式（Ｉ）で表されるエポキシ
樹脂（ａ１）および化学式（II）で表されるエポキシ樹
脂（ａ２）のみを含有し、しかもエポキシ樹脂（ａ１）
がエポキシ樹脂（Ａ）中１０〜９０重量％及びエポキシ
樹脂（ａ２）がエポキシ樹脂（Ａ）中１０〜９０重量％
配合し、かつ充填材（Ｃ）の配合割合が樹脂組成物全体
の８５〜９６重量％であることを特徴とするエポキシ系
樹脂組成物。」、「エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤
（Ｂ）、充填材（Ｃ）を配合してなるエポキシ樹脂組成
物であって、エポキシ樹脂（Ａ）が、下記化学式（Ｉ）
で表されるエポキシ樹脂（ａ１）、下記化学式（II）で
表されるエポキシ樹脂（ａ２）および下記化学式（Ｖ）
で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂（ａ
３）のみを含有し、かつ充填材（Ｃ）の配合割合が樹脂
組成物全体の８５〜９６重量％であることを特徴とする
エポキシ系樹脂組成物。」、「エポキシ樹脂（Ａ）、硬
化剤（Ｂ）、充填材（Ｃ）を配合してなるエポキシ樹脂
組成物であって、エポキシ樹脂（Ａ）が、下記化学式
（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）および下記化学
式（II）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）を含有し、か
つジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が含有せず、さ
らに充填材（Ｃ）の配合割合が樹脂組成物全体の８５〜
９６重量％であることを特徴とするエポキシ系樹脂組成
物。」である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１６】本発明は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤
（Ｂ）、充填材（Ｃ）を配合してなるエポキシ系樹脂組
成物である。

【００１７】本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）は化
学式（Ｉ）で表されるテトラメチルビフェニル型エポキ
シ樹脂（ａ１）および化学式（II）で表されるテトラメ
チルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ２）を必須成
分として含有する。エポキシ樹脂（ａ１）を含有するこ
とにより、封止樹脂組成物の硬化性が上がり、成形性が
大幅に向上する。しかし、エポキシ樹脂（ａ１）の単独
使用では樹脂粘度が上がり、十分なパッケージ充填性が
得られない。また、チップ表面との密着性も十分とはい
えない。

【００１８】

【化９】

【００１９】

【化１０】

【００２０】一方、エポキシ樹脂（ａ２）を含有するこ
とにより、半田耐熱性が良くなり、信頼性が向上する。
また、封止樹脂組成物の粘度が下がり、成形性が向上す
る。しかしながらエポキシ樹脂（ａ２）の単独使用では
硬化性が不十分である。

【００２１】本発明においては、エポキシ樹脂（ａ１）
とエポキシ樹脂（ａ２）を併用することにより極めて優
れた効果が得られることを見出した。すなわちエポキシ
樹脂（ａ１）とエポキシ樹脂（ａ２）を併用して初め
て、信頼性、密着性、硬化性、成形性すべてにおいて優
れる樹脂組成物を得ることができる。

【００２２】エポキシ樹脂（ａ１）の含有量はエポキシ
樹脂（Ａ）中５〜９５重量％が好ましく、１０〜９０重
量％がさらに好ましい。また、エポキシ樹脂（ａ２）の
含有量はエポキシ樹脂（Ａ）中９５〜５重量％が好まし
く、９０〜１０重量％がさらに好ましい。さらにはエポ
キシ樹脂（Ａ）がエポキシ樹脂（ａ１）とエポキシ樹脂
（ａ２）のみからなることが好ましく、この場合、エポ
キシ樹脂（ａ１）のエポキシ樹脂（ａ２）に対する配合
比率は重量比で（ａ１）／（ａ２）＝１０／９０〜９０
／１０が好ましく、さらに好ましくは２０／８０〜８０
／２０が良い。

【００２３】用途によっては上記エポキシ樹脂（ａ１）
および（ａ２）以外のエポキシ樹脂を併用しても良い。
その他のエポキシ樹脂としては１分子中に２個以上のエ
ポキシ基を有する化合物であれば特に限定されず、モノ
マー、オリゴマー、ポリマー全般である。例えばクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック
型エポキシ樹脂、４，４´−ビス（２，３−エポキシプ
ロポキシ）ビフェニル、４，４´−ビス（２，３−エポ
キシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラエチル
ビフェニル、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポ
キシ）−３，３´，５，５´−テトラブチルビフェニル
などのビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールアラルキ
ル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、トリフェノール型エポキシ
樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、ト
リフェニルメタン型エポキシ樹脂、およびハロゲン化エ
ポキシ樹脂などが挙げられる。その他のエポキシ樹脂と
して２種以上用いても良い。なかでも、式（Ｖ）で表さ
れるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂（ａ３）が第
３のエポキシ樹脂成分として好ましく用いられる。エポ
キシ樹脂（ａ１）、エポキシ樹脂（ａ２）およびエポキ
シ樹脂（ａ３）の３種を用いる場合の好ましい配合割合
は（ａ１）と（ａ２）の合計量に対する（ａ３）の配
合比率は重量比で（（ａ１）＋（ａ２））／（ａ３）＝
９０／１０〜１０／９０が好ましく、さらに好ましくは
９０／１０〜５０／５０が良い。また、これら３種を用
いる場合においても、エポキシ樹脂（ａ１）のエポキシ
樹脂（ａ２）に対する配合比率は重量比で（ａ１）／
（ａ２）＝１０／９０〜９０／１０が好ましく、さらに
好ましくは２０／８０〜８０／２０が良い。

【００２４】

【化１１】

【００２５】本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）の配合
量は全樹脂組成物に対して通常２〜２５重量％、特に２
〜１０重量％が好ましい。

【００２６】本発明における硬化剤（Ｂ）は、エポキシ
樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば特に限定
されず、それらの具体例としては、例えばフェノールノ
ボラック、クレゾールノボラック、ナフトールノボラッ
クなどのノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、
ビフェニル骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ジシク
ロペンタジエン骨格含有フェノール樹脂、、ナフトール
アラルキル樹脂、ビスフェノールＡなどのビスフェノー
ル化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメ
リット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミ
ン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルス
ルホンなどの芳香族アミンなどがあげられこれらを単独
で用いても、２種以上の硬化剤を併用しても良い。

【００２７】硬化剤（Ｂ）としてはリフロー信頼性の点
からフェノールアラルキル樹脂が特に好ましく使用され
る。

【００２８】本発明において、硬化剤（Ｂ）の配合量
は、全樹脂組成物に対して通常１．５〜６．０％重量で
ある。さらには、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の
配合比は、機械的性質および耐湿性の点から（Ａ）に対
する（Ｂ）の化学当量比が０．５〜１．３、特に０．６
〜１．０の範囲にあることが好ましい。

【００２９】また、本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）
と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するため硬化触媒を用
いても良い。硬化触媒は硬化反応を促進するものであれ
ば特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、
２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチ
ルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェ
ニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミ
ン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルメチ
ルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、
２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノー
ル、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン
−７などの３級アミン化合物、ジルコニウムテトラメト
キシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス
（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ（アセチル
アセトナト）アルミニウムなどの有機金属化合物および
トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリ
エチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−
メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）
ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物があげられる。
なかでも信頼性および成形性の点から有機ホスフィン化
合物が好ましく、トリフェニルホスフィンが特に好まし
く用いられる。

【００３０】これらの硬化触媒は、用途によっては二種
以上を併用してもよく、その配合量はエポキシ樹脂
（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲
が望ましい。

【００３１】本発明における充填材（Ｃ）としては、無
機充填材が好ましく、具体的には非晶性シリカ、結晶性
シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミ
ナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、
酸化チタンや酸化アンチモンなどの金属酸化物、アスベ
スト、ガラス繊維およびガラス球などが挙げられるが、
中でも非晶性シリカは線膨脹係数を低下させる効果が大
きく、低応力化に有効ななため好ましく用いられる。形
状としては、破砕状のものや球状のものが用いられ、流
動性の点から球状のものが好ましく使用される。

【００３２】ここでいう非晶性シリカは、一般的には真
比重が２．３以下のものを意味する。この非晶性シリカ
の製造においては石英を溶融して製造される（溶融シリ
カ）のが一般的であるが必ずしも溶融状態を経る必要は
なく、公知の製造方法を用いることができ、例えば結晶
性シリカを溶融する方法および金属ケイ素の酸化による
方法、アルコキシシランの加水分解など、各種原料から
の合成方法が使用できる。

【００３３】充填材の粒径および粒度分布については、
特に限定はないが、流動性、成形時のバリ低減の点か
ら、平均粒径（メディアン径を意味する。以下同じ。）
が５〜３０μｍの範囲にあることが特に好ましい。ま
た、平均粒径または粒度分布の異なる充填材を２種以上
組み合わせることもできる。

【００３４】本発明において、充填材（Ｃ）の割合が全
樹脂組成物に対して、８５〜９６重量％であることが必
要である。充填剤（Ｃ）の配合量が８５重量％未満であ
ると封止樹脂の吸湿性が増加する傾向があり、良好な半
田耐熱性が得られない。また９６重量％を超えると密着
性やパッケージ充填性が低下してしまう。

【００３５】また得られる半導体装置のソフトエラーの
問題を回避するために、エポキシ樹脂組成物中のウラ
ン、トリウムなどα線放出物質の濃度を、極めて少な
く、具体的にはそれぞれ１０ｐｐｂ以下とすることが好
ましい。

【００３６】本発明では、シランカップリング剤、チタ
ンカップリング剤などのカップリング剤を配合すること
ができる。これらのカップリング剤で充填材を他の構成
成分とブレンドする以前に処理しておくことがより好ま
しい。カップリング剤としては、シランカップリング剤
が好ましく使用され、シランカップリング剤としては、
アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基などの加水分解
性基および有機基がケイ素原子に直結したもの、および
その部分加水分解縮合物が一般的に用いられる。シラン
カップリング剤中の有機基としては、窒素原子、酸素原
子、ハロゲン原子、硫黄原子などによって置換された炭
化水素基のものが使用される。シランカップリング剤
の具体的な例としては、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメ
トキシシシラン、γ−（２，３−エポキシシクロヘキシ
ル）プロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−フェニル
アミノ）プロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−フェ
ニルアミノ）プロピルメチルジメトキシシラン、γ−
（Ｎ−メチルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、γ
−（Ｎ−メチルアミノプロピル）メチルジメトキシシラ
ン、γ−（Ｎ−エチルアミノ）プロピルトリメトキシシ
ラン、γ−（Ｎ−エチルアミノ）プロピルメチルジメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−（Ｎ−エチルアミノ）プロピルメチルトリメ
トキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ−メルカトプロピルトリメトキシシラン、
γ−メルカトプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β
−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）
−γ−アミノプロピルトリエチルシラン、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチル
ジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ
−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピルトリメトキシシ
ランなどが挙げられる。

【００３７】良好な連続成形性を得るためシランカップ
リング剤がアミノ基含有シランカップリング剤またはエ
ポキシ基含有シランカップリング剤を含有していること
が好ましく、さらに好ましくはアミノ基含有シランカッ
プリング剤が良い。

【００３８】エポキシ基含有シランカップリング剤また
はアミノ基含有シランカップリング剤の含有量はシラン
カップリング剤全体に対して５０重量％以上であること
が特に好ましい。

【００３９】カップリング剤の配合割合としてはエポキ
シ樹脂組成物全量に対して０．１〜２重量％添加するこ
とが流動性及び充填性の点で好ましい。

【００４０】本発明のエポキシ樹脂組成物では、必須成
分ではないが難燃性を向上させる目的でブロム化合物を
配合できる。ブロム化合物は、通常、エポキシ樹脂組成
物に難燃剤として添加されるものであれば、特に限定さ
れない。ブロム化合物の好ましい具体例としては、ブロ
ム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ
樹脂、ブロム化ポリカーボネート樹脂、ブロム化ポリス
チレン樹脂、ブロム化ポリフェニレンオキサイド樹脂、
テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジフェニル
エーテルなどがあげられ、なかでも、ブロム化ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ樹脂が、成形
性の点から特に好ましい。

【００４１】同様に、本発明のエポキシ樹脂組成物で
は、必須成分ではないがアンチモン化合物を配合でき
る。これは通常半導体封止用エポキシ樹脂組成物に難燃
助剤として添加されるもので、特に限定されず、公知の
ものが使用できる。アンチモン化合物の好ましい具体例
としては、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸
化アンチモンがあげられる。

【００４２】これら難燃剤、難燃助剤を添加する場合、
エポキシ樹脂組成物から発生する不要物の廃棄の容易
さ、および半導体装置の信頼性の観点からＢｒ（臭
素）、Ｃｌ（塩素）等のハロゲン原子が、エポキシ樹脂
組成物全体に対して０．１重量％以下であることがが好
ましい。またＳｂ（アンチモン）原子の含有量は組成物
全体に対して０．０５重量％以下であることが好まし
い。本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに次に挙げ
る各種添加剤を任意に含有することができる。カーボン
ブラックおよび酸化鉄などの各種着色剤や各種顔料、シ
リコーンゴム、オレフィン系共重合体、変性ニトリルゴ
ム、変性ポリブタジエンゴムなどの各種エラストマー、
シリコーンオイル、ポリエチレンなどの各種熱可塑性樹
脂、フッ素系、シリコーン系などの界面活性剤、長鎖脂
肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステル、長
鎖脂肪酸のアミドおよびパラフィンワックスなどの各種
離型剤およびハイドロタルサイト類などのイオン捕捉
剤、有機過酸化物などの架橋剤。

【００４３】本発明のエポキシ樹脂組成物は上記各成分
を溶融混練によって製造することが好ましい。たとえば
各種原料をミキサーなどの公知の方法で混合した後、バ
ンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二
軸の押出機およびコニーダーなどの公知の混練方法を用
いて溶融混練することにより製造される。溶融混練時の
樹脂温度としては、通常７０〜１５０℃の範囲が使用さ
れる。

【００４４】本発明のエポキシ樹脂組成物は、加熱混練
で溶融し、冷却さらに粉砕した粉末の形状、粉末を打錠
して得られるタブレットの形状、加熱混練で溶融し型内
で冷却固化したタブレットの形状、加熱混練で溶融し押
し出ししてさらに切断したペレットの形状などの状態で
使用できる。

【００４５】そしてこれらの形状から半導体素子の封止
に供され半導体装置の製造が行われる。半導体を基板に
固定した部材に対して、本発明のエポキシ樹脂組成物
を、例えば１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２０
０℃の温度で、トランスファ成形、インジェクション成
形、注型法などの方法で成形して、エポキシ樹脂組成物
の硬化物によって封止された半導体装置が製造される。
また必要に応じて追加熱処理（例えば、１５０〜２００
℃、２〜１６時間）を行うことができる。

【００４６】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はここに掲げた実施例によって限定される
ものではない。

【００４７】[実施例１〜１１、比較例１〜８]なお、本
発明で使用した原材料および、組成物への配合量は以下
の通りである。〈充填材〉平均粒子径が約１５μｍの球状溶融シリカ
（配合量は表１に記載）〈エポキシ樹脂Ｉ〉化学式（Ｉ）で表されるテトラメチ
ルビスフェノール型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９
３）（配合量は表１に記載）

【００４８】

【化１２】

【００４９】〈エポキシ樹脂II〉化学式（II）で表され
るテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポ
キシ当量１９２）（配合量は表１に記載）

【００５０】

【化１３】

【００５１】〈エポキシ樹脂III〉下記化学式（Ｖ）の
Ｒ０が水素原子、ｎ＝１．８のビフェニルノボラック型
エポキシ樹脂（日本化薬（株）”ＮＣ−３０００Ｓ”、
エポキシ当量２８２）、ＩＣＩ粘度（１５０℃）０．０
９）

【００５２】

【化１４】

【００５３】〈エポキシ樹脂IV〉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）ＨＰ７２
０”ＨＰ７２００”、エポキシ当量２６０）、〈エポキシ樹脂Ｖ〉ブロム化エポキシ樹脂（住友化学工
業（株）”ＥＳＢ４００Ｔ”、エポキシ当量４００）、〈硬化剤Ｉ〉化学式（III）で表されるフェノールアラ
ルキル樹脂（水酸基当量１７５、ＩＣＩ粘度（１５０
℃）９０ｍＰａ・Ｓ）（配合量は表１に記載）

【００５４】

【化１５】

【００５５】〈硬化剤II〉化学式（IV）で表されるフェ
ノールノボラック樹脂（水酸基当量１０７、ＩＣＩ粘度
（１５０℃）２５０ｍＰａ・Ｓ）（配合量は表１に記
載）

【００５６】

【化１６】

【００５７】〈シランカップリング剤Ｉ〉Ｎ−フェニル
アミノプロピルトリメトキシシラン〈シランカップリング剤II〉γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン〈シランカップリング剤III〉γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン〈シランカップリング剤IV〉γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン〈硬化促進剤〉トリフェニルホスフィン（配合量：樹脂
組成物に対して０．１重量％） <難燃助剤>三酸化アンチモン〈着色剤〉カーボンブラック（配合量：樹脂組成物に対
して０．２重量％）〈離型剤〉カルナバワックス（配合量：樹脂組成物に対
して０．３重量％）エポキシ樹脂、硬化剤および充填材は表１に示した組成
比（重量比）で、その他の成分は上記の配合量で、各成
分をミキサーによりドライブレンドした後、ロール表面
温度９０℃のミキシングロールを用いて５分間加熱混練
後、冷却、粉砕して半導体封止用のエポキシ樹脂組成物
を得た。

【００５８】

【表１】

【００５９】得られたエポキシ樹脂組成物の評価は以下
の方法により行った。

【００６０】＜半田耐熱性評価＞この樹脂組成物を用い
て、低圧トランスファー成形機で金型温度１７５℃、キ
ュアータイム１分間の条件でパッケージを成形した。な
お評価用のチップとしては表面に窒化珪素膜を被覆した
模擬素子を搭載し、チップサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ×
０．３ｍｍの１７６ｐｉｎＬＱＦＰ（外形：２４ｍｍ×
２４ｍｍ×１．４ｍｍ、フレーム材料：銅）を用いた。

【００６１】上記成形により得られた１７６ｐｉｎＬＱ
ＦＰのパッケージ２０個を１８０℃、６時間の条件でポ
ストキュアーした後、８５℃／６０％ＲＨで２４時間加
湿した。これを温度２６０℃のＩＲリフロー炉で１０秒
間加熱処理した後、サンプルの外部クラックの発生数を
調べた。を超音波探傷機を用いて、チップ表面からの剥
離を観察した。剥離が発生した不良パッケージを除く、
良好に得られたパッケージ数を求めた。

【００６２】＜密着性評価＞上記成形により得られた１
７６ｐｉｎＬＱＦＰのパッケージ２０個を１８０℃、６
時間の条件でポストキュアーした後、８５℃／６０％Ｒ
Ｈで２４時間加湿した。これを温度２６０℃のＩＲリフ
ロー炉で１０秒間加熱処理した後、超音波探傷機を用い
て、チップ表面からの剥離を観察した。剥離が発生した
不良パッケージを除く、良好に得られたパッケージ数を
求めた。

【００６３】＜パッケージ充填性評価＞上記成形により
得られた１７６ｐｉｎＬＱＦＰパッケージ２０個を成形
後に目視および断面切断後、２０倍の顕微鏡を用いて観
察し、ステージ変位・未充填の有無を調べた。ステージ
変位・未充填が発生した不良パッケージを除く、良好に
得られたパッケージ数を求めた。

【００６４】＜ランナー折れ評価（硬化性）＞上記成形
により得られたランナー１０個を成形後に目視で観察
し、ランナー折れの有無を調べた。ランナーが金型に付
着、または折れが発生した不良を除く、良好に得られた
ランナー数を求めた。なお、ここでのランナーとは、成
型時のタブレットからパッケージへの樹脂の通り道のこ
とをいい、ランナーの断面は２ｍｍ×１．５ｍｍ、長さ
が２５ｍｍである。

【００６５】＜ＰＣＴ（高温信頼性）評価＞４４pinＰ
ＬＣＣ（外形：１６ｍｍ×１６ｍｍ×２．４ｍｍ、フレ
ーム材料：４２アロイ）用金型を用いて、低圧トランス
ファー成形機で金型温度１７５℃、キュアータイム１分
間の条件でパッケージを成形した。このとき回路断線評
価用としてアルミニウム配線（配線幅８μｍ、配線間隔
８μｍ）が１チップにつき４回路分を施されたチップを
用いた。このパッケージを８個成形し、１４３℃／１０
０％ＲＨで加湿後、半導体回路配線の電極間の抵抗が初
期値の２倍になった時点で断線と判断し、断線箇所の割
合が６３．５％に達したときの時間をもって故障時間と
した。実用上は１０００時間以上が望ましい。

【００６６】＜連続成形性（パッケージ表面汚れ）評価
＞上記と同様の方法でパッケージを成形して連続成形性
の評価を行った。ただし、キュアータイムは４０秒とし
た。金型クリーニングのためメラミン樹脂で１ショット
成形を行い、続いて金型と樹脂の離型性を回復するため
東レ製離型回復材“ＴＲ−４”で２ショット成形をおこ
なった。その後続いて上述の樹脂組成物で連続１０ショ
ット成形を行った後のパッケージ外観を観察し、連続成
形性の評価をおこなった。パッケージ表面汚れを目視で
観察し、その面積がパーケージ表面の３％以上に達した
ものを×、３％未満２％以上のものを△、３％未満１以
上のものを○、１％未満のものを◎の４段階で判定し
た。

【００６７】＜難燃性試験＞５″×１／２″×１／１
６″の燃焼試験片を１７５℃、キュアータイム９０秒間
の条件で成形した。１７５℃、４時間の条件でポストキ
ュアーしたのち、ＵＬ９４規格に従い難燃性を評価し
た。

【００６８】

【表２】

【００６９】表２に評価結果を示す。表２に見られるよ
うに本発明のエポキシ樹脂組成物は半田耐熱性、密着
性、パッケージ充填性、硬化性に優れている。

【００７０】これに対して充填材の割合が低いと耐湿性
が低く、半田耐熱性、密着性について劣っている。充填
材の割合が高い場合は半田耐熱性は良好であるが、特に
パッケージ充填性が悪く、密着性が劣っている。また、
エポキシ樹脂としてテトラメチルビスフェニル型エポキ
シ樹脂単独の使用の場合は、封止樹脂組成物の粘度が高
いことから、パッケージ充填性が悪く、密着性が劣って
いる。テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂単
独の使用の場合は、硬化性が不足していることから、ラ
ンナー折れが発生している。さらに、ジシクロペンタジ
エン型エポキシ樹脂が含まれると評価結果に劣ることが
わかる。

【００７１】このように、充填材の割合、エポキシ樹脂
の種類が満たされることによってのみ、十分な性能が発
揮されることがわかる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば半
田耐熱性などの信頼性および流動性、硬化性などの成形
性に加え、リードフレームとの密着性に優れた樹脂組成
物、及び該エポキシ樹脂組成物で封止してなる半導体装
置を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 101/04 101/04 Ｃ０８Ｋ 5/54 Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 BC11U CC03Z CC04Z CC05Z CC27Z CD05W CD05X CD06Y CD12U CE00Z CG03U CH07U DE077 DE127 DE137 DE147 DE237 DJ007 DJ017 DJ027 DJ037 DJ047 DL007 ED078 EJ036 EJ058 EL136 EL146 EN076 EV216 EX069 EX079 EX089 FA047 FA087 FD017 FD13U FD138 FD14Z FD146 FD149 FD150 GQ05 4J036 AA05 AA06 AD05 AD07 AD08 AF06 AF10 DB05 DB07 DB20 DB22 DB30 DC03 DC10 DD04 DD05 FA03 FA05 FA13 FB01 FB07 FB08 FB11 FB12 GA28 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA03 EB02 EB06 EC05 EC09 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
材（Ｃ）を配合してなるエポキシ樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂（Ａ）が、化学式（Ｉ）で表されるエポキ
シ樹脂（ａ１）および化学式（II）で表されるエポキシ
樹脂（ａ２）のみを含有し、しかもエポキシ樹脂（ａ
１）がエポキシ樹脂（Ａ）中１０〜９０重量％及びエポ
キシ樹脂（ａ２）がエポキシ樹脂（Ａ）中１０〜９０重
量％配合し、かつ充填材（Ｃ）の配合割合が樹脂組成物
全体の８５〜９６重量％であることを特徴とするエポキ
シ系樹脂組成物。【化１】【化２】
【請求項２】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
材（Ｃ）を配合してなるエポキシ樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂（Ａ）が、下記化学式（Ｉ）で表されるエ
ポキシ樹脂（ａ１）、下記化学式（II）で表されるエポ
キシ樹脂（ａ２）および下記化学式（Ｖ）で表されるビ
フェニルノボラック型エポキシ樹脂（ａ３）のみを含有
し、かつ充填材（Ｃ）の配合割合が樹脂組成物全体の８
５〜９６重量％であることを特徴とするエポキシ系樹脂
組成物。【化３】【化４】【化５】
【請求項３】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
材（Ｃ）を配合してなるエポキシ樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂（Ａ）が、下記化学式（Ｉ）で表されるエ
ポキシ樹脂（ａ１）および下記化学式（II）で表される
エポキシ樹脂（ａ２）を含有し、かつジシクロペンタジ
エン型エポキシ樹脂を含有せず、さらに充填材（Ｃ）の
配合割合が樹脂組成物全体の８５〜９６重量％であるこ
とを特徴とするエポキシ系樹脂組成物。【化６】【化７】
【請求項４】硬化剤（Ｂ）が下記式（III）で表される
化合物を含有することを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載のエポキシ系樹脂組成物。【化８】
【請求項５】Ｂｒ原子の含有量が組成物全体に対し０．
１重量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載のエポキシ系樹脂組成物。
【請求項６】Ｓｂ原子の含有量が組成物全体に対し０．
０５重量％以下であることを特徴とする請求項１〜５の
いずれかに記載のエポキシ系樹脂組成物。
【請求項７】さらにシランカップリング剤（Ｄ）を配合
し、シランカップリング剤（Ｄ）がアミノ基含有シラン
カップリング剤、エポキシ基含有シランカップリング剤
から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とす
る請求項１〜６のいずれかに記載のエポキシ系樹脂組成
物。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載のエポキシ
系樹脂組成物の硬化物によって封止されたことを特徴と
する半導体装置。