JP2013067694A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】銅ワイヤを用いた場合に耐湿信頼性を向上することができ、成形時の銅ワイヤの変形とパッケージの反りも抑制することができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物と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、および無機充填剤を必須成分として含有し、半導体素子の電気接続に銅ワイヤを用いたエリア実装型パッケージの成形材料として用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂として、次の式（I）：
【化１】

で表わされ、加水分解性塩素量が１０〜２０ｐｐｍのビフェニル型エポキシ樹脂を含有することを特徴としている。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体封止のための成形材料として用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置に関する。

集積回路などの半導体素子は、これを外部環境から保護して各種信頼性を確保するとともに基板への実装を容易にするためパッケージが必要である。パッケージには種々の形態があるが、一般には低圧トランスファ成形法で封止したパッケージが広く用いられている。

このパッケージの封止材料としてセラミックや熱硬化性樹脂が一般に用いられているが、近年では生産性、コストなどの面から樹脂封止が主流となり、エポキシ樹脂組成物が封止材料として広く用いられている。この理由としては、エポキシ樹脂組成物は電気特性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着性などの諸特性のバランスが良く、経済性と性能とのバランスにも優れている点などが挙げられる。

従来、このようなエポキシ樹脂組成物として、エポキシ樹脂と、フェノールノボラック樹脂などのフェノール樹脂硬化剤と、溶融シリカなどの無機充填剤とを配合したものが一般に用いられている（特許文献１、２参照）。

近年では、電子機器の小型化、薄型化に伴い、パッケージはプリント配線基板の表面に実装される表面実装型が主流になっている。また、表面実装型パッケージの中でも、実装密度の高いエリア実装型パッケージが広く用いられている。

エリア実装型パッケージは、例えば、回路基板上に半導体素子が固定され、半導体素子の電極パッドと回路基板上の電極パッドとの間は金ワイヤにより電気的に接続される。そしてエポキシ樹脂組成物の硬化物により、回路基板の半導体素子が搭載された片面側のみが封止される。回路基板上の電極パッドは回路基板上の非封止面側の半田ボールと内部で接合される。

このようなエリア実装型パッケージは、多湿下ではエポキシ樹脂組成物に含まれるＣｌイオンなどのイオン性不純物が動きやすくなる影響により、回路の腐食が進みやすくなる。そのため、半導体装置がその機能を維持できる耐湿信頼性が要求されている。

また、近年の電子機器の小型化、薄型化に伴い、回路基板と半導体素子とを電気接続するワイヤの細線化が進んでいる。その結果、低圧トランスファ成形時にキャビティ内を流動する溶融したエポキシ樹脂組成物から圧力を受けてワイヤが変形する現象（ワイヤスイープ）が起こりやすくなっている。このワイヤスイープを低減するために、成形時の溶融したエポキシ樹脂組成物の流動性は欠くことのできない特性である。

また、エリア実装型パッケージは、半導体素子が搭載された回路基板の片面のみがエポキシ樹脂組成物で封止された片面封止型パッケージであるため、回路基板とエポキシ樹脂組成物との熱膨張率の差に起因するパッケージの反りの問題がある。このパッケージの反りは、特に成形後の冷却時や高温に曝されるリフロー時に起こりやすい。

特開２００８−１４３９５０号公報 特開２０１０−０３１１２６号公報

しかしながら、近年の金の価格高騰により、従来の半導体装置に用いられてきた金ワイヤをより安価な銅ワイヤに切り替えることが検討され始めている。

ところが、銅ワイヤは金ワイヤよりも耐湿信頼性に劣り、銅ワイヤを用いた半導体装置には従来以上に高い耐湿信頼性が求められる。しかしながら、本発明者らの検討によれば、銅ワイヤを用いた半導体装置において従来のエポキシ樹脂を用いた場合には十分な耐湿信頼性を得ることができない。さらに、前記したように成形時の銅ワイヤの変形とパッケージの反りも抑制することが求められているが、これらの全てを満足するものは得られていない。

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、銅ワイヤを用いた場合に耐湿信頼性を向上することができ、成形時の銅ワイヤの変形とパッケージの反りも抑制することができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物と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。

上記の課題を解決するために、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、および無機充填剤を必須成分として含有し、半導体素子の電気接続に銅ワイヤを用いたエリア実装型パッケージの成形材料として用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂として、次の式（I）：

で表わされ、加水分解性塩素量が１０〜２０ｐｐｍのビフェニル型エポキシ樹脂を含有することを特徴としている。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、ビフェニル型エポキシ樹脂は、二量体以上の多量体成分の含有量が０．０１〜５質量％であることが好ましい。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、イオントラップ剤としてマグネシウム・アルミニウム系イオン交換体を含有することが好ましい。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、無機充填剤の含有量が７０〜９２質量％であることが好ましい。

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り半導体素子が封止されていることを特徴とする。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置によれば、銅ワイヤを用いた場合に耐湿信頼性を向上することができ、成形時の銅ワイヤの変形とパッケージの反りも抑制することができる。

以下に、本発明について詳細に説明する。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、エポキシ樹脂として、前記の式（I）で表わされ、加水分解性塩素量が１０〜２０ｐｐｍのビフェニル型エポキシ樹脂が配合される。

このビフェニル型エポキシ樹脂を配合することにより、銅ワイヤを用いた場合に耐湿信頼性を向上することができる。すなわち、加水分解性塩素量が１０〜２０ｐｐｍの範囲内であると、ハロゲンイオンを発生させる不純物が少ないため、銅ワイヤに対する耐湿信頼性が向上する。前記の式（I）で表わされる化学構造のビフェニル型エポキシ樹脂自体は知られているが、従来は加水分解性塩素量１００ｐｐｍ以上のものが用いられている。ところが、この従来のビフェニル型エポキシ樹脂では銅ワイヤを用いた場合に十分な耐湿信頼性を得ることができない。

式（I）で表わされるビフェニル型エポキシ樹脂は結晶性エポキシ樹脂であり、非常に強い結晶性を示すため、融点未満の温度では固体であるが、融点以上の温度では低粘度の液状物質となる。そのため溶融シリカなどの無機充填剤を高充填化しても、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形時の溶融粘度を低くすることができる。また、剛直な分子骨格を有しており、かつ結晶化する性質、すなわち分子同士が配向しやすいという特徴も有している。そのため、成形時の銅ワイヤの変形とパッケージの反りも抑制することができる。

なお、加水分解性塩素量は、例えば、次の方法で測定することができる。まずビフェニル型エポキシ樹脂の一部を試料として抜き取り、この試料２ｇを１，４−ジオキサンに溶解し、これに１ＮのＫＯＨを５ｍｌ加え、煮沸還流を３０分間行う。次に、メタノール５ｍｌおよび８０％アセトン水６０ｍｌで洗浄した後に酢酸を３ｍｌ加え、これを検体とする。そしてこの検体を１／１００Ｎ硝酸銀溶液（標準）で電位差滴定することによって、加水分解性塩素量を測定することができる。

ビフェニル型エポキシ樹脂は、二量体以上の多量体成分の含有量が０．０１〜５質量％が好ましい。これにより、成形時の溶融粘度を下げて銅ワイヤの変形を抑制することができる。

なお、多量体成分の含有量は、例えば、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）により単量体に由来する部分と二量体以上の多量体成分に由来する部分との面積比から測定することができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、前記の式（I）で表わされるビフェニル型エポキシ樹脂以外に、他のエポキシ樹脂を配合することができる。このような他のエポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造は特に限定されず各種のものを用いることができる。

具体的には、例えば、グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、オレフィン酸化型（脂環式）などの各種のエポキシ樹脂を用いることができる。

さらに具体的には、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などのアルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格などを有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格などを有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂などの多官能型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラキスフェノールエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型ブロム含有エポキシ樹脂などのブロム含有エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸などの多塩基酸とエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂などを用いることができる。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。

半導体封止用エポキシ樹脂組成物としての耐湿信頼性を考慮すると、エポキシ樹脂中に含まれるイオン性不純物であるＮａイオンやＣｌイオンが極力少ない方が好ましく、硬化性等を考慮すると、エポキシ樹脂のエポキシ当量は１００〜５００ｇ／ｅｑが好ましい。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物における前記の式（I）で表わされるビフェニル型エポキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂全量に対して１０〜１００質量％が好ましい。この範囲内にすると、銅ワイヤを用いた場合に耐湿信頼性を向上することができ、成形時の銅ワイヤの変形とパッケージの反りも抑制することができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ樹脂の全体としての含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して５〜２０質量％が好ましい。この範囲内にすると、封止樹脂の流動性や成形品の物性等を高めることができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、硬化剤が配合される。硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂硬化剤、酸無水物硬化剤、アミン硬化剤などを用いることができる。中でも、硬化性や硬化物の物性などを考慮すると、フェノール樹脂硬化剤が好ましい。

フェノール樹脂硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂などのノボラック型樹脂、フェニレン骨格またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂などのアラルキル型樹脂、トリフェノールメタン型樹脂などの多官能型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトールノボラック樹脂などのジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦなどのビスフェノール型樹脂、ビスフェノールＳなどの硫黄原子含有型フェノール樹脂、トリアジン変性ノボラック樹脂などを用いることができる。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。

フェノール樹脂硬化剤は、硬化性などを考慮すると、水酸基当量は７０〜２５０ｇ／ｅｑが好ましく、軟化点は５０〜１１０℃が好ましい。

フェノール樹脂硬化剤の含有量は、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。当量比がこのような範囲内であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化性を高め、ガラス転移温度の低下を抑制し、耐湿信頼性を高めることができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、硬化促進剤を配合することが好ましい。硬化促進剤としては、例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５、５，６−ジブチルアミノ−１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７などのシクロアミジン類、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなどの第３級アミン類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（４−メチルフェニル）ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウム・テトラブチルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリン・テトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩などを用いることができる。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。

硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量に対して０．１〜５質量％が好ましい。この範囲内とすることにより、他の特性を損なうことなく硬化を促進することができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、無機充填剤が配合される。無機充填剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、窒化珪素、タルク、炭酸カルシウム、クレーなどを用いることができる。

無機充填剤のシリカとしては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカなどを用いることができる。シリカは、得られる硬化物の線膨張係数を低減することができる。

シリカの中でも、溶融シリカを用いることが、高充填性および高流動性という点から好ましい。

溶融シリカとしては、球状溶融シリカ、破砕溶融シリカなどを用いることができる。中でも、流動性を考慮すると、球状溶融シリカを用いることが好ましい。

溶融シリカは、平均粒径が５〜７０μｍの範囲のものを用いることが好ましい。さらに、平均粒径が０．５〜２μｍの範囲のものを併用すると、流動性の向上という観点からさらに好ましい。

なお、平均粒径は、例えば、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。そして、平均粒径は、母集団から任意に抽出される試料を用い、上記測定装置を利用して測定し導出される値である。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物における無機充填剤の含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して７０〜９２質量％が好ましい。無機充填剤の含有量をこのような範囲内とすることで、成形時の流動特性を損なうことなく熱膨張などを抑制し耐半田性を高めることができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、イオントラップ剤としてマグネシウム・アルミニウム系イオン交換体を配合することが好ましい。これにより、半導体封止用エポキシ樹脂組成物中における腐食の原因となるイオン性不純物を捕捉し、耐湿信頼性の低下を防止することができる。

マグネシウム・アルミニウム系イオン交換体として、具体的には次式で表わされるものが例示される。
Ｍｇ_xＡｌ_y（ＯＨ）_2x+3y-2z（ＣＯ₃）_z・ｍＨ₂Ｏ
（式中、ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ０＜ｙ／ｘ≦１，０≦ｚ／ｙ＜１．５を満足し、ｍは正の整数を示す。）

このようなマグネシウム・アルミニウム系イオン交換体の市販品としては、ＩＸＥ７００Ｆ（東亞合成（株）製）などを挙げることができる。

イオントラップ剤の含有量は、十分なイオン捕捉作用が得られ、かつ硬化性や流動性の不良を抑制することを考慮すると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して０．１〜３．０質量％が好ましい。

本発明の半導体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、以上に例示した成分以外に、さらに他の成分を配合することができる。このような成分としては、例えば、カップリング剤、離型剤、着色剤などを挙げることができる。

カップリング剤としては、例えば、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エトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどのグリシドキシシラン、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、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、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などのアミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシランなどのシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、アルミニウム／ジルコニウムカップリング剤などを用いることができる。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。

離型剤としては、例えば、カルナバワックスなどの天然ワックス、ポリエチレンワックスなどの合成ワックス、ステアリン酸、モンタン酸、ステアリン酸亜鉛などの高級脂肪酸およびその金属塩、パラフィンなどを用いることができる。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。

着色剤としては、例えば、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン、フタロシアニン、ペリレンブラックなどを用いることができる。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。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、次のようにして製造することができる。例えば、前記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、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する。その後、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、公知の手段により粉砕することにより半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造することができる。

なお、半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、粉末状であってもよいが、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に打錠したタブレットとしてもよい。

本発明の半導体装置は、以上のようにして得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止することにより製造することができる。

半導体素子としては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子などを用いることができる。

本発明の半導体装置のパッケージ形態としては、例えば、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）などのエリア実装型パッケージを挙げることができる。このようなエリア実装型パッケージは、例えば、回路基板上にダイボンド材料の硬化物を介して半導体素子が固定される。半導体素子の電極パッドと回路基板上の電極パッドとの間は銅ワイヤにより電気的に接続される。そして本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により、回路基板の半導体素子が搭載された片面側のみが封止される。回路基板上の電極パッドは回路基板上の非封止面側の半田ボールと内部で接合される。

本発明の半導体装置は、例えば次のようにして製造される。例えば、半導体素子を搭載した回路基板などを金型キャビティ内に設置した後、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を低圧トランスファ成形法、コンプレッション成形法、インジェクション成形法などの方法で成形硬化することができる。

低圧トランスファ成形法の場合は、半導体素子が搭載された回路基板などを金型のキャビティ内に配置した後、このキャビティ内に溶融状態の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を所定の圧力で注入し、溶融した半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、回路基板上の半導体素子を包み込みながらキャビティ内を流動し、キャビティ内に充満する。

このときの注入圧力は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物や半導体装置の種類に応じて適宜に設定することができるが、例えば４〜７ＭＰａ、金型温度は、例えば１６０〜１９０℃、成形時間は、例えば３０〜３００秒に設定することができる。

次に、金型を閉じたまま後硬化（ポストキュア）を行った後、型開きして成形物すなわち半導体装置（パッケージ）を取り出す。このときの後硬化条件は、例えば１６０〜１９０℃で２〜８時間に設定することができる。

以下に、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。

表１に示す配合成分として、以下のものを用いた。
（エポキシ樹脂）
ビフェニル型エポキシ樹脂(1)、前記の式（I）で表わされるビフェニル型エポキシ樹脂、加水分解性塩素量１０〜２０ｐｐｍ、二量体以上の多量体成分の含有量５質量％以下
ビフェニル型エポキシ樹脂(2)、前記の式（I）で表わされるビフェニル型エポキシ樹脂、三菱化学（株）製「ＹＸ４０００Ｈ」、加水分解性塩素量１００ｐｐｍ以上、エポキシ当量 １８７〜１９７ｇ／ｅｑ、融点１０５℃
（硬化剤）
フェノールノボラック樹脂、明和化成工業（株）製「Ｈ−１」、水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ、軟化点８６℃
（硬化促進剤）
テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、北興化学工業（株）製「ＴＰＰ−Ｋ」
２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、四国化成工業（株）製「キュアゾール ２Ｐ４ＭＨＺ」
（無機充填剤）
溶融シリカ
（イオントラップ剤）
マグネシウム・アルミニウム系イオン交換体、東亜合成（株）製「ＩＸＥ７００Ｆ」
（カップリング剤）
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」
（離型剤）
カルナバワックス
（着色剤）
カーボンブラック

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半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて次の評価を行った。

[溶融粘度]
スリット粘度測定金型を用いて、１７５℃における溶融粘度を測定した。

[ワイヤ変形率]
２０μｍφ、５ｍｍ長の銅ワイヤで半導体素子と回路基板を電気接続し、上記の成形条件でパッケージを作製した。得られたパッケージについて、軟Ｘ線装置を用いてワイヤ変形率を測定した。

[パッケージの反り]
３５ｍｍ×３５ｍｍのＰＢＧＡを低圧トランスファ成形法により作製した。半導体素子として８ｍｍ×９ｍｍ×０．３５ｍｍのチップを用い、厚み０．５０ｍｍの回路基板を用いて、２９ｍｍ×２９ｍｍ×１．１７ｍｍｔのサイズに封止した。成形条件は、金型温度１７５℃、成形圧力１０ＭＰａ、注入時間１３ｓ、キュア時間９０ｓとし、成形後、後硬化（１７５℃×４ｈｒ）、リフロー処理（ｍａｘ２６５℃）を行った。

得られたパッケージの封止面の反りを表面形状測定機で測定し、両対角の反り量の平均をパッケージの反りとした。

[耐湿信頼性]
２０μｍφ、５ｍｍ長の銅ワイヤで半導体素子と回路基板を電気接続し、上記の成形条件でパッケージを作製した。得られたパッケージについて、ＩＥＣ６８−２−６６に準拠してＨＡＳＴ（Highly Accelerated temperature and humidity Stress Test）試験を行った。試験条件は１３０℃、８５％ＲＨとした。

信頼性評価(1)として抵抗値１００％上昇までの時間を測定し、信頼性評価(2)として回路のオープン不良発生率が５０％になるまでの時間を測定した。回路のオープン不良発生率は、パッケージ１個当り４つの端子について回路のオープン不良の有無を観察し、５個のパッケージで合計２０回路を観察して不良回路の個数を測定した。

評価結果を表１に示す。

表１より、実施例１〜３では、エポキシ樹脂として、前記の式（I）で表わされ、加水分解性塩素量が１０〜２０ｐｐｍのビフェニル型エポキシ樹脂を用いたが、これにより銅ワイヤを用いた場合に耐湿信頼性を向上することができた。また、成形時の銅ワイヤの変形とパッケージの反りも抑制することができた。

比較例１〜３では、ビフェニル型エポキシ樹脂として加水分解性塩素量が１００ｐｐｍ以上のものを用いた。実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３は、ビフェニル型エポキシ樹脂以外は同条件としたが、これらの対比より実施例１〜３では耐湿信頼性などの各特性が向上していることが分かる。

特に、イオントラップ剤としてマグネシウム・アルミニウム系イオン交換体を用いた実施例２では、耐湿信頼性が大幅に向上した。なお、比較例２では耐湿信頼性に向上が見られたものの、パッケージの反りが大きくなった。

Claims (5)

1. エポキシ樹脂、硬化剤、および無機充填剤を必須成分として含有し、半導体素子の電気接続に銅ワイヤを用いたエリア実装型パッケージの成形材料として用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、前記エポキシ樹脂として、次の式（I）：
   

   

   で表わされ、加水分解性塩素量が１０〜２０ｐｐｍのビフェニル型エポキシ樹脂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。
2. 前記ビフェニル型エポキシ樹脂は、二量体以上の多量体成分の含有量が０．０１〜５質量％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。
3. イオントラップ剤としてマグネシウム・アルミニウム系イオン交換体を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
4. 前記無機充填剤の含有量が７０〜９２質量％であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により前記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。