JP2000191888A

JP2000191888A - 半導体封止用樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置

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Publication number: JP2000191888A
Application number: JP23074399A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nishioka; 務西岡; Yoshio Yamaguchi; 美穂山口
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2000-07-11
Anticipated expiration: 2019-08-17
Also published as: JP3585780B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐湿性および難燃性に優れた半導体封止用樹脂
組成物を提供する。【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半導
体封止用樹脂組成物である。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）下記の一般式（１）で表される多面体形状の複合
化金属水酸化物。【化１】ｍ（Ｍ_aＯ_b）・ｎ（Ｑ_dＯ_e）・ｃＨ₂Ｏ …（１）〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元
素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VII
ａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素
である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であ
って、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であ
ってもよい。〕（Ｄ）イオン補足剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐湿性および難燃
性に優れた半導体封止用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。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ，ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
素子は、従来からエポキシ樹脂組成物を用いて封止され
電子部品化されている。この電子部品は、難燃性の規格
であるＵＬ９４Ｖ−０に適合することが必要不可欠で
あり、これまでは、その難燃作用を付与するため、臭素
化エポキシ樹脂や酸化アンチモン等のアンチモン化合物
を添加する方法が採られてきた。

【０００３】ところが、最近、環境保全の観点から、ハ
ロゲン系難燃剤、酸化アンチモンを使用せずに難燃性を
付与した難燃性エポキシ樹脂組成物が要求されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この要求に対して、例
えば、難燃剤として、金属酸化物、硼素化合物、赤燐化
合物等を用いることが検討されているが、これら化合物
には不純物を多く含有しており、これに起因した耐湿性
の低下や、流動性の低下による成形性不良の発生等によ
り実用化されていないのが実状である。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、良好な流動性とともに耐湿性および難燃性に優
れた半導体封止用樹脂組成物およびそれを用いて得られ
る信頼性の高い半導体装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半
導体封止用樹脂組成物を第１の要旨とする。

【０００７】（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）下記の一般式（１）で表される多面体形状の複合
化金属水酸化物。

【化２】ｍ（Ｍ_aＯ_b）・ｎ（Ｑ_dＯ_e）・ｃＨ₂Ｏ …（１）〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元
素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VII
ａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素
である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であ
って、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であ
ってもよい。〕（Ｄ）イオン補足剤。

【０００８】また、上記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してなる半導体装置を第２
の要旨とする。

【０００９】なお、本発明の半導体封止用樹脂組成物に
おける（Ｃ）成分の、多面体形状の複合化金属水酸化物
とは、図２に示すような、六角板形状を有するもの、あ
るいは、鱗片状等のように、いわゆる厚みの薄い平板形
状の結晶形状を有するものではなく、縦，横とともに厚
み方向（ｃ軸方向）への結晶成長が大きい、例えば、板
状結晶のものが厚み方向（ｃ軸方向）に結晶成長してよ
り立体的かつ球状に近似させた粒状の結晶形状、例え
ば、略１２面体，略８面体，略４面体等の形状を有する
複合化金属水酸化物をいい、通常、これらの混合物であ
る。もちろん、上記多面体形状は、結晶の成長のしかた
以外にも、粉砕や摩砕等によっても多面体の形は変化
し、より立体的かつ球状に近似させることが可能とな
る。この多面体形状の複合化金属水酸化物の結晶形状を
表す走査型電子顕微鏡写真（倍率５００００倍）の一例
を図１に示す。このように、本発明では、上記多面体形
状の複合化金属水酸化物を用いることにより、従来のよ
うな六角板形状を有するもの、あるいは、鱗片状等のよ
うに、平板形状の結晶形状を有するものに比べ、樹脂組
成物の流動性の低下を抑制することができる。

【００１０】本発明の複合化金属水酸化物の形状につい
て、略８面体形状のものを例にしてさらに詳細に説明す
る。すなわち、本発明の複合化金属水酸化物の一例であ
る８面体形状のものは、平行な上下２面の基底面と外周
６面の角錐面とからなり、上記角錐面が上向き傾斜面と
下向き傾斜面とが交互に配設された８面体形状を呈して
いる。

【００１１】より詳しく説明すると、従来の厚みの薄い
平板形状の結晶形状を有するものは、例えば、結晶構造
としては六方晶系であり、図３に示すように、ミラー・
ブラベー指数において（００・１）面で表される上下２
面の基底面１０と、｛１０・０｝の型面に属する６面の
角筒面１１で外周が囲まれた六角柱状である。そして、
〔００１〕方向（ｃ軸方向）への結晶成長が少ないた
め、薄い六角柱状を呈している。

【００１２】これに対し、本発明の複合化金属水酸化物
は、図４に示すように、結晶成長時の晶癖制御により、
（００・１）面で表される上下２面の基底面１２と、
｛１０・１｝の型面に属する６面の角錘面１３で外周が
囲まれている。そして、上記角錘面１３は、（１０・
１）面等の上向き傾斜面１３ａと、（１０・−１）面等
の下向き傾斜面１３ｂとが交互に配設された特殊な晶癖
を有する８面体形状を呈している。また、ｃ軸方向への
結晶成長も従来のものに比べて大きい。図４に示すもの
は、板状に近い形状であるが、さらにｃ軸方向への結晶
成長が進み、晶癖が顕著に現れて等方的になったものを
図５に示す。このように、本発明の複合化金属水酸化物
は、正８面体に近い形状のものも含むのである。すなわ
ち、基底面の長軸径と基底面間の厚みとの比率（長軸径
／厚み）は、１〜９が好適である。この長軸径と厚みと
の比率の上限値としてより好適なのは、７である。な
お、上記ミラー・ブラベー指数において、「１バー」
は、「−１」と表示した。

【００１３】このように、本発明の複合化金属水酸化物
が、外周を囲む６つの面が、｛１０・１｝に属する角錘
面であることは、つぎのことからわかる。すなわち、本
発明の複合化金属水酸化物の結晶を、ｃ軸方向から走査
型電子顕微鏡で観察すると、この結晶は、ｃ軸を回転軸
とする３回回転対称を呈している。また、粉末Ｘ線回折
による格子定数の測定値を用いた（１０・１）面と｛１
０・１｝の型面との面間角度の計算値が、走査型電子顕
微鏡観察における面間角度の測定値とほぼ一致する。

【００１４】さらに、本発明の複合化金属水酸化物は、
粉末Ｘ線回折における（１１０）面のピークの半価幅Ｂ
₁₁₀と、（００１）面のピークの半価幅Ｂ₀₀₁との比
（Ｂ₁₁ ₀／Ｂ₀₀₁）が、１．４以上である。このことか
らも、ｃ軸方向への結晶性が良いことと、厚みが成長し
ていることが確認できる。すなわち、従来の水酸化マグ
ネシウム等の結晶では、ｃ軸方向への結晶が成長してお
らず、（００１）面のピークがブロードで半価幅Ｂ₀₀₁
も大きくなる。したがって（Ｂ₁₁₀／Ｂ₀₀₁）の価は、
小さくなる。これに対し、本発明の複合化金属水酸化物
では、ｃ軸方向の結晶性が良いために、（００１）面の
ピークが鋭く、細くなり、半価幅Ｂ₀₀₁も小さくなる。
したがって（Ｂ₁₁₀／Ｂ₀₀₁）の価が大きくなるのであ
る。

【００１５】すなわち、本発明者らは、良好な流動性と
ともに、耐湿性および難燃性に優れる封止材料を得るた
めに一連の研究を重ねた。その結果、上記多面体形状を
有する複合化金属水酸化物〔（Ｃ）成分〕とともにイオ
ン補足剤〔（Ｄ）成分〕を併用することにより、優れた
流動性および難燃性が付与され、しかも封止材料中の不
純物となるものを上記イオン補足剤〔（Ｄ）成分〕によ
り補足することにより上記不純物に起因した耐湿性低下
の発生を抑制し高い信頼性を有する半導体装置を得るこ
とのできる封止材料が得られることを見出し本発明に到
達した。

【００１６】そして、上記複合化金属水酸化物〔（Ｃ）
成分〕として、前記粒度分布（ｃ１）〜（ｃ３）を有す
るものを用いる場合、流動性および難燃性に一層優れる
ようになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。

【００１８】本発明の半導体封止用樹脂組成物は、エポ
キシ樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、
特定の多面体形状の複合化金属水酸化物（Ｃ成分）と、
イオン補足剤（Ｄ成分）を用いて得られるものであり、
通常、粉末状あるいはこれを打錠したタブレット状にな
っている。または、樹脂組成物を溶融混練した後、略円
柱状等の顆粒体に成形した顆粒状、さらにシート状に成
形したシート状の封止材料となっている。

【００１９】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、特
に限定するものではなく従来公知の各種エポキシ樹脂が
用いられる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、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
等があげられる。

【００２０】そして、上記エポキシ樹脂のなかでも、ビ
フェニル型エポキシ樹脂を用いることが好ましく、例え
ば、下記の一般式（２）で表されるビフェニル型エポキ
シ樹脂が用いられる。

【００２１】

【化３】

【００２２】上記一般式（２）中のＲ₁〜Ｒ₄で表され
る、−Ｈ（水素）または炭素数１〜５のアルキル基のう
ち、上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ
−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブ
チル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の直
鎖状または分岐状の低級アルキル基があげられ、特にメ
チル基が好ましく、上記Ｒ₁〜Ｒ₄は互いに同一であっ
ても異なっていてもよい。なかでも、低吸湿性および反
応性という観点から、上記Ｒ₁〜Ｒ₄が全てメチル基で
ある下記の式（３）で表される構造のビフェニル型エポ
キシ樹脂を用いることが特に好適である。

【００２３】

【化４】

【００２４】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに用い
られるフェノール樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂
の硬化剤として作用するものであって、特に限定するも
のではなく従来公知のものが用いられる。例えば、フェ
ノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノ
ールＡ型ノボラック、ナフトールノボラックおよびフェ
ノールアラルキル樹脂等があげられる。なかでも、上記
エポキシ樹脂（Ａ成分）としてビフェニル型エポキシ樹
脂を用いる場合には、フェノール樹脂として下記の一般
式（４）で表されるフェノールアラルキル樹脂を用いる
ことが好ましい。

【００２５】

【化５】

【００２６】そして、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）と上
記フェノール樹脂（Ｂ成分）の配合割合は、上記エポキ
シ樹脂中のエポキシ基１当量当たり、フェノール樹脂中
の水酸基が０．７〜１．３当量となるように設定するこ
とが好ましく、なかでも０．９〜１．１当量となるよう
設定することが特に好ましい。

【００２７】そして、上記Ａ〜Ｂ成分とともに用いられ
る特定の多面体形状の複合化金属水酸化物（Ｃ成分）
は、下記の一般式（１）で表され、かつ結晶形状が多面
体形状を有するものである。

【００２８】

【化６】ｍ（Ｍ_aＯ_b）・ｎ（Ｑ_dＯ_e）・ｃＨ₂Ｏ …（１）〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元
素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VII
ａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素
である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であ
って、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であ
ってもよい。〕

【００２９】上記一般式（１）で表される複合化金属水
酸化物に関して、式（１）中の金属元素を示すＭとして
は、Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃ
ｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｂ等があげられる。

【００３０】また、上記一般式（１）で表される複合化
金属水酸化物中のもう一つの金属元素を示すＱは、周期
律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂか
ら選ばれた族に属する金属である。例えば、Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｚｎ等があげられ、単独でもし
くは２種以上併せて選択される。

【００３１】このような結晶形状が多面体形状を有する
複合化金属水酸化物は、例えば、複合化金属水酸化物の
製造工程における各種条件等を制御することにより、
縦，横とともに厚み方向（ｃ軸方向）への結晶成長が大
きい、所望の多面体形状、例えば、略１２面体、略８面
体、略４面体等の形状を有する複合化金属水酸化物を得
ることができる。

【００３２】本発明に用いられる多面体形状の複合化金
属水酸化物は、その一例として結晶外形が略８面体の多
面体構造を示し、アスペクト比が１〜８程度、好ましく
は１〜７、特に好ましくは１〜４に調整されたもので、
例えば、式（１）中の、Ｍ＝Ｍｇ，Ｑ＝Ｚｎの場合につ
いて述べると、つぎのようにして作製することができ
る。すなわち、まず、水酸化マグネシウム水溶液に硝酸
亜鉛化合物を添加し、原料となる部分複合化金属水酸化
物を作製する。ついで、この原料を、８００〜１５００
℃の範囲で、より好ましくは１０００〜１３００℃の範
囲で焼成することにより、複合化金属酸化物を作製す
る。この複合化金属酸化物は、ｍ（ＭｇＯ）・ｎ（Ｚｎ
Ｏ）の組成で示されるが、さらにカルボン酸、カルボン
酸の金属塩、無機酸および無機酸の金属塩からなる群か
ら選ばれた少なくとも一種を上記複合化金属酸化物に対
して酢酸が約０．１〜６ｍｏｌ％共存する水媒体中の系
で強攪拌しながら４０℃以上の温度で水和反応させるこ
とにより、ｍ（ＭｇＯ）・ｎ（ＺｎＯ）・ｃＨ₂Ｏで示
される、本発明の多面体形状を有する複合化金属水酸化
物を作製することができる。

【００３３】上記製法において、原料としては、上述し
た方法で得られる部分複合化金属水酸化物だけでなく、
例えば、共沈法によって得られる複合化金属水酸化物，
水酸化マグネシウムとＺｎの混合物，酸化マグネシウム
とＺｎ酸化物の混合物，炭酸マグネシウムとＺｎ炭酸塩
との混合物等も用いることができる。また、水和反応時
の攪拌は、均一性や分散性の向上、カルボン酸、カルボ
ン酸の金属塩、無機酸および無機酸の金属塩からなる群
から選ばれた少なくとも一種との接触効率向上等のた
め、強攪拌が好ましく、さらに強力な高剪断攪拌であれ
ばなお好ましい。このような攪拌は、例えば、回転羽根
式の攪拌機において、回転羽根の周速を５ｍ／ｓ以上と
して行うのが好ましい。

【００３４】上記カルボン酸としては、特に限定される
ものではないが、好ましくはモノカルボン酸、オキシカ
ルボン酸（オキシ酸）等があげられる。上記モノカルボ
ン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪
酸、吉草酸、カプロン酸、アクリル酸、クロトン酸等が
あげられ、上記オキシカルボン酸（オキシ酸）として
は、例えば、グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、
α−オキシ酪酸、グリセリン酸、サリチル酸、安息香
酸、没食子酸等があげられる。また、上記カルボン酸の
金属塩としては、特に限定されるものではないが、好ま
しくは酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛等があげられる。そ
して、上記無機酸としては、特に限定されるものではな
いが、好ましくは硝酸、塩酸等があげられる。また、上
記無機酸の金属塩としては、特に限定されるものではな
いが、好ましくは硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛等があげ
られる。

【００３５】上記多面体形状を有する複合化金属水酸化
物の具体的な代表例としては、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）Ｎ
ｉＯ・ｃＨ₂Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１〕、ｓＭｇＯ
・（１−ｓ）ＺｎＯ・ｃＨ₂Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦
１〕、ｓＡｌ₂Ｏ₃・（１−ｓ）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｃＨ₂Ｏ
〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦３〕等があげられる。なかで
も、酸化マグネシウム・酸化ニッケルの水和物、酸化マ
グネシウム・酸化亜鉛の水和物、酸化マグネシウム・酸
化銅の水和物が特に好ましく用いられる。

【００３６】そして、上記多面体形状を有する複合化金
属水酸化物（Ｃ成分）としては、下記に示す粒度分布
（ｃ１）〜（ｃ３）を有することが好ましい。なお、下
記に示す粒度分布の測定には、レーザー式粒度測定機を
使用する。（ｃ１）粒径１．３μｍ未満のものが１０〜３５重量
％。（ｃ２）粒径１．３〜２．０μｍ未満のものが５０〜６
５重量％。（ｃ３）粒径２．０μｍ以上のものが１０〜３０重量
％。

【００３７】上記粒度分布において、粒度分布（ｃ１）
の粒径１．３μｍ未満のものが１０重量％未満の場合
は、難燃性の効果が乏しくなり、逆に３５重量％を超え
多くなると、流動性が損なわれる傾向がみられるように
なる。また、粒度分布（ｃ３）の２．０μｍ以上のもの
が１０重量％未満では、流動性が低下し、逆に３０重量
％を超え多くなると、難燃性の効果が乏しくなる傾向が
みられる。なお、上記粒度分布（ｃ１）における粒径の
通常の下限値は０．１μｍであり、上記粒度分布（ｃ
３）における粒径の通常の上限値は１５μｍである。

【００３８】さらに、上記（Ｃ）成分である多面体形状
の複合化金属水酸化物の比表面積が２．０〜４．０ｍ²
／ｇの範囲であることが好ましい。なお、上記（Ｃ）成
分の比表面積の測定は、ＢＥＴ吸着法により測定され
る。

【００３９】また、上記多面体形状を有する複合化金属
水酸化物（Ｃ成分）のアスペクト比は、通常１〜８、好
ましくは１〜７、特に好ましくは１〜４である。ここで
いうアスペクト比とは、複合化金属水酸化物の長径と短
径との比で表したものである。すなわち、アスペクト比
が８を超えると、この複合化金属水酸化物を含有する樹
脂組成物が溶融したときの粘度低下に対する効果が乏し
くなる。そして、本発明の半導体封止用樹脂組成物の構
成成分として用いられる場合には、一般的に、アスペク
ト比が１〜４のものが用いられる。

【００４０】なお、本発明においては、上記（Ｃ）成分
である多面体形状の複合化金属水酸化物とともに従来の
薄平板形状の複合化金属水酸化物を併用することができ
る。そして、本発明の半導体封止用樹脂組成物が溶融し
たときの粘度低下および流動性の効果の発現という点か
ら、用いられる複合化金属水酸化物全体（従来の薄平板
形状を含む）中の、多面体形状の複合化金属水酸化物の
占める割合を３０〜１００重量％の範囲に設定すること
が好ましい。すなわち、多面体形状の複合化金属水酸化
物の占める割合が３０重量％未満では樹脂組成物の粘度
低下の効果および流動性の向上効果が乏しくなる。

【００４１】上記多面体形状を有する複合化金属水酸化
物（Ｃ成分）を含む複合化金属水酸化物の含有量は、樹
脂組成物全体の１〜３０重量％、特には３〜２５重量％
の範囲に設定することが好ましい。すなわち、上記複合
化金属水酸化物が１重量％未満では、充分な難燃効果を
得ることが困難であり、また、３０重量％を超えると、
流動性が低下し、ワイヤー流れ等の不良を引き起こす傾
向がみられるからである。

【００４２】上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられるイオン
補足剤（Ｄ成分）としては、例えば、水酸化ビスマス、
協和化学社製のＤＨＴ−４Ａに代表されるハイドロタル
サイト類化合物、五酸化アンチモン等があげられる。こ
れらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なか
でも、陰イオンを選択的に補足するという観点およびノ
ンアンチモンの観点から、水酸化ビスマス、ハイドロタ
ルサイト類化合物が好ましく用いられる。また、上記イ
オン補足剤（Ｄ成分）としては、流動性の観点からレー
ザー式粒度測定機による平均粒径０．１〜５０μｍの範
囲のものを用いることが好ましい。

【００４３】上記イオン補足剤（Ｄ成分）の含有割合
は、半導体封止用樹脂組成物中０．０１〜２重量％の範
囲に設定することが好ましく、特に好ましくは０．０１
〜１重量％である。すなわち、０．０１重量％未満のよ
うに少な過ぎると、イオンの補足が効果的に行われず、
結果、優れた耐湿性が得られ難く、逆に２重量％を超え
多くなると、成形時のパッケージの汚れが生じる傾向が
みられるからである。

【００４４】上記Ａ〜Ｄ成分とともに、通常、無機質充
填剤が用いられる。この無機質充填剤としては、破砕
状、摩砕状、球状等特に限定するものではなく従来公知
の各種充填剤があげられる。例えば、石英ガラス粉末、
タルク、溶融シリカ粉末および結晶性シリカ粉末等のシ
リカ粉末、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭
化珪素等があげられる。好ましくは流動性という観点か
ら溶融シリカ粉末、とりわけ球状溶融シリカ粉末が用い
られる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いら
れる。そして、上記無機質充填剤としては、レーザー式
粒度測定機による平均粒径が１０〜７０μｍの範囲であ
ることが好ましく、より好ましくは１０〜５０μｍであ
る。すなわち、先に述べたように、複合化金属水酸化物
が前記粒度分布（ｃ１）〜（ｃ３）を有するとともに、
無機質充填剤の平均粒径が上記範囲内であると、樹脂組
成物の良好な流動性が得られる。

【００４５】上記無機質充填剤の含有量は、半導体封止
用樹脂組成物全体の６０〜９５重量％となるよう設定す
ることが好ましい。

【００４６】なお、本発明に係る半導体封止用樹脂組成
物には、上記Ａ〜Ｄ成分および無機質充填剤以外に、硬
化促進剤、顔料、離型剤、表面処理剤、可撓性付与剤、
接着付与剤等を必要に応じて適宜に添加することができ
る。

【００４７】上記硬化促進剤としては、特に限定するも
のではなくエポキシ基と水酸基の反応を促進するもので
あればよく、例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン系
化合物、トリエチレンジアミン等の三級アミン類、２−
メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニル
ホスフィン等のリン系化合物等があげられる。これら化
合物は単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

【００４８】上記顔料としては、カーボンブラック、酸
化チタン等があげられる。また、上記離型剤としては、
カルナバワックス、ポリエチレンワックス、パラフィン
や脂肪酸エステル、脂肪酸塩等があげられる。

【００４９】さらに、上記表面処理剤としては、シラン
カップリング剤等のカップリング剤があげられる。ま
た、上記可撓性付与剤としては、各種シリコーン化合物
やブタジエン−アクリロニトリルゴム等があげられる。

【００５０】また、本発明に係る半導体封止用樹脂組成
物では、上記各成分に加えてさらに有機系難燃剤あるい
は赤リン系難燃剤を併用すると、上記多面体形状を有す
る複合化金属水酸化物（Ｃ成分）を含有する複合化金属
水酸化物の使用量を低減させることができ好ましい。上
記有機系難燃剤としては、含窒素有機化合物、含リン有
機化合物、ホスファゼン系化合物等があげられるが、特
に含窒素有機化合物が好ましく用いられる。

【００５１】上記含窒素有機化合物としては、例えば、
メラミン誘導体、シアヌレート誘導体、イソシアヌレー
ト誘導体等の複素環骨格を有する化合物があげられる。
これら有機系難燃剤は単独でもしくは２種以上併せて用
いられる。

【００５２】上記有機系難燃剤は、前記複合化金属水酸
化物と予め機械的に混合した後配合してもよいし、有機
系難燃剤を溶剤に溶解してこれに前記複合化金属水酸化
物を添加して脱溶剤し表面処理したものを用いてもよ
い。

【００５３】そして、上記有機系難燃剤の含有量は、前
記複合化金属水酸化物の使用量（多面体形状の複合化金
属水酸化物と場合により使用される従来の薄平板形状の
複合化金属水酸化物の合計量）の１〜１０重量％の範囲
に設定することが好ましい。特に好ましくは１〜５重量
％である。

【００５４】一方、上記赤リン系難燃剤としては、赤リ
ン粉末、あるいはこの赤リン粉末表面を各種有機物，無
機物で保護コートした赤リン粉末をあげることができ
る。そして、上記赤リン系難燃剤の含有量は、上記有機
系難燃剤の場合と同様、前記複合化金属水酸化物の使用
量（多面体形状の複合化金属水酸化物と場合により使用
される従来の薄平板形状の複合化金属水酸化物の合計
量）の１〜１０重量％の範囲に設定することが好まし
く、特に好ましくは１〜５重量％である。

【００５５】上記有機系難燃剤は、前記複合化金属水酸
化物と予め機械的に混合した後配合してもよいし、有機
系難燃剤を溶剤に溶解してこれに前記複合化金属水酸化
物を添加して脱溶剤し表面処理したものを用いてもよ
い。

【００５６】そして、本発明に係る半導体封止用樹脂組
成物において、前記Ａ〜Ｄ成分を含む各成分の好適な組
み合わせは、つぎのとおりである。すなわち、エポキシ
樹脂（Ａ成分）のなかでも、流動性が良好であるという
点からビフェニル系エポキシ樹脂が好ましく、またフェ
ノール樹脂（Ｂ成分）としては、その流動性という観点
からフェノールアラルキル樹脂が好ましい。そして、イ
オン補足剤（Ｄ成分）として水酸化ビスマス、ハイドロ
タルサイト類化合物が好ましく、さらに無機質充填剤と
しては、溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。さら
に、これら各成分に加えて、上記のような複合化金属水
酸化物を用いた場合、離型性が低下する傾向がみられる
ことから、ワックス類を用いることが好ましい。

【００５７】本発明に係る半導体封止用樹脂組成物は、
例えばつぎのようにして製造することができる。すなわ
ち、エポキシ樹脂（Ａ成分）、フェノール樹脂（Ｂ成
分）、特定の多面体形状の複合化金属水酸化物（Ｃ成
分）、イオン補足剤（Ｄ成分）および無機質充填剤なら
びに必要に応じて他の添加剤を所定の割合で配合しミキ
サー等で充分に混合する。つぎに、この混合物をミキシ
ングロール機やニーダー等の混練機を用いて加熱状態で
溶融混練し、これを室温に冷却する。そして、公知の手
段によって粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の
工程によって目的とする半導体封止用樹脂組成物を製造
することができる。

【００５８】あるいは、上記半導体封止用樹脂組成物の
混合物を混練機に導入して溶融状態で混練した後、これ
を略円柱状の顆粒体やペレット状に連続的に成形すると
いう一連の工程によっても半導体封止用樹脂組成物を製
造することができる。

【００５９】さらに、上記半導体封止用樹脂組成物の混
合物をパレット上に受け入れし、これを冷却後、プレス
圧延，ロール圧延，あるいは溶媒を混合したものを塗工
してシート化する等の方法によりシート状の半導体封止
用樹脂組成物を製造することができる。

【００６０】このようにして得られる半導体封止用樹脂
組成物（粉末状，タブレット状，顆粒状等）を用いての
半導体素子の封止方法は、特に限定するものではなく、
通常のトランスファー成形等の公知の成形方法によって
行うことができる。

【００６１】また、上記シート状の半導体封止用樹脂組
成物を用いて、例えば、つぎのようにしてフリップチッ
プ実装による半導体装置を製造することができる。すな
わち、上記シート状半導体封止用樹脂組成物を、接合用
バンプを備えた半導体素子の電極面側に、あるいは、回
路基板のバンプ接合部側に配置し、上記半導体素子と回
路基板とをバンプ接合するとともに両者を樹脂封止によ
る接着封止を行うことによりフリップチップ実装して半
導体装置を製造することができる。

【００６２】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００６３】まず、下記に示す各材料を準備した。

【００６４】〔エポキシ樹脂〕４，４′−ビス（２，３
−エポキシプロポキシ）−３，３′，５，５′−テトラ
メチルビフェニル

【００６５】〔フェノール樹脂〕前記式（４）で表され
るフェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７４、軟化
点７０℃）

【００６６】〔硬化促進剤〕トリフェニルホスフィン

【００６７】〔水酸化ビスマス〕Ｂｉ（ＯＨ）₃（平均
粒径５μｍ）

【００６８】〔ハイドロタルサイト類化合物〕Ｍｇ_4.3
Ａｌ₂（ＯＨ）_12.6ＣＯ₃・３．５Ｈ₂Ｏ（平均粒径２
μｍ）（ＤＨＴ−４Ａ、協和化学社製）

【００６９】〔無機質充填剤〕溶融シリカ粉末（球形、
平均粒径２５μｍ、比表面積１．４ｍ²／ｇ）

【００７０】〔シランカップリング剤〕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

【００７１】〔複合化金属水酸化物〕つぎに、実施例に
先立って下記の表１〜表２に示す多面体形状の複合化金
属水酸化物を準備した。なお、多面体形状の複合化金属
水酸化物は、先に述べた多面体形状の複合化金属水酸化
物の製造方法に準じて作製した。

【００７２】

【表１】

【００７３】

【表２】

【００７４】

【実施例１〜８、比較例１〜２】ついで、下記の表３〜
表４に示す各成分を同表に示す割合で配合し、ミキシン
グロール機（温度１００℃）で３分間溶融混練を行い、
冷却固化した後粉砕して目的とする粉末状エポキシ樹脂
組成物を得た。

【００７５】

【表３】

【００７６】

【表４】

【００７７】このようにして得られた実施例および比較
例のエポキシ樹脂組成物を用いて、タブレット化し、成
形条件１７５℃×７０ｋｇ／ｃｍ²×１２０秒間で難燃
性用試験片を成形した。また、ＴＯＷＡ自動成形機でＬ
ＱＦＰ−１１４（大きさ：２０ｍｍ×２０ｍｍ×厚み
１．４ｍｍ）のパッケージを成形した。これら難燃性用
試験片およびパッケージを用いて、難燃性および耐湿性
を測定評価した。さらに、上記エポキシ樹脂組成物硬化
体中の塩素イオン含有量を測定した。これらの結果を後
記の表５〜表６に併せて示す。

【００７８】〔難燃性〕ＵＬ９４Ｖ−０規格の方法に
従って難燃性を評価した。なお、合格とは９４−Ｖ０合
格を意味する。

【００７９】〔耐湿性〕このようにして作製した半導体
装置を用いて、プレッシャークッカー試験（ＰＣＴテス
ト）をバイアスを印加して行った（条件：１３０℃／８
５％ＲＨ、３０Ｖバイアス）。なお、不良モードはリー
ク不良およびオープン不良を測定し、不良発生までの時
間を求めた。

【００８０】〔硬化物中の塩素イオン含有量〕上記エポ
キシ樹脂組成物硬化体の粉体化物５ｇと蒸留水５０ｃｃ
を専用の抽出容器に入れ、この容器を１６０℃の乾燥機
内に２０時間放置して抽出水（ｐＨ６．０〜８．０）を
抽出した。そして、上記抽出水をイオンクロマト分析し
て塩素イオン量（α）を測定した。この塩素イオン量
（α）は樹脂組成物硬化体中のイオン量を１０倍に希釈
した値であるため、下記に示す式により樹脂組成物硬化
体１ｇあたりの塩素イオン量（μｇ）を算出した。

【００８１】

【数１】樹脂組成物硬化体１ｇあたりの塩素イオン量
（μｇ）＝α×（５０／５）

【００８２】

【表５】

【００８３】

【表６】

【００８４】上記表５および表６の結果から、実施例品
は優れた難燃性を示し、さらに、塩素イオン含有量が少
なく耐湿性においても良好な結果が得られた。これに対
して、比較例品は、耐湿性に劣っていることがわかる。

【００８５】さらに、前記実施例１における、エポキシ
樹脂成分を、前記式（２）中のＲ₁〜Ｒ₄が全て水素と
なるビフェニル型エポキシ樹脂と、前記式（２）中のＲ
₁〜Ｒ₄が全てメチル基となるビフェニル型エポキシ樹
脂を重量比率で１：１となるように配合した混合系のエ
ポキシ樹脂に代えた。それ以外は実施例１と同様の配合
割合に設定してエポキシ樹脂組成物を作製した。このエ
ポキシ樹脂組成物を用いて、前記と同様の測定・評価を
行った結果、上記実施例と略同様の良好な結果が得られ
た。

【００８６】

【発明の効果】以上のように、本発明は、前記一般式
（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物（Ｃ
成分）とともにイオン補足剤（Ｄ成分）を含有する半導
体封止用樹脂組成物である。このように、上記多面体形
状の複合化金属水酸化物（Ｃ成分）を用いるため、優れ
た難燃性および流動性を備えるとともに、イオン補足剤
（Ｄ成分）を含有するため樹脂組成物中の不純物が補足
され、結果、耐湿信頼性にも優れたものが得られる。し
たがって、この半導体封止用樹脂組成物を用いて半導体
素子を封止することにより、耐湿性に優れた高信頼性の
半導体装置を得ることができる。

【００８７】そして、上記多面体形状の複合化金属水酸
化物（Ｃ成分）として、前記粒度分布（ｃ１）〜（ｃ
３）を有するものを用いることにより、流動性および難
燃性に一層優れたものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いられる多面体形状の複合化金属水
酸化物の結晶形状の一例を示す走査型電子顕微鏡写真
（倍率５００００倍）である。

【図２】従来の複合化金属水酸化物の結晶形状の一つで
ある六角板状形状を示す斜視図である。

【図３】従来の複合化金属水酸化物の外形を示す説明図
であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図４】本発明の複合化金属水酸化物の外形の一例を示
す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図であ
る。

【図５】本発明の複合化金属水酸化物の外形の他の例を
示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図で
ある。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月２４日（１９９９．１２．
２４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【化１】ｍ（Ｍ_aＯ_b）・ｎ（Ｑ_dＯ_e）・ｃＨ₂Ｏ …（１）〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元
素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VII
ａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素
である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であ
って、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であ
ってもよい。〕（Ｄ）イオン捕捉剤。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【化２】ｍ（Ｍ_aＯ_b）・ｎ（Ｑ_dＯ_e）・ｃＨ₂Ｏ …（１）〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元
素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VII
ａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素
である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であ
って、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であ
ってもよい。〕（Ｄ）イオン捕捉剤。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】すなわち、本発明者らは、良好な流動性と
ともに、耐湿性および難燃性に優れる封止材料を得るた
めに一連の研究を重ねた。その結果、上記多面体形状を
有する複合化金属水酸化物〔（Ｃ）成分〕とともにイオ
ン捕捉剤〔（Ｄ）成分〕を併用することにより、優れた
流動性および難燃性が付与され、しかも封止材料中の不
純物となるものを上記イオン捕捉剤〔（Ｄ）成分〕によ
り捕捉することにより上記不純物に起因した耐湿性低下
の発生を抑制し高い信頼性を有する半導体装置を得るこ
とのできる封止材料が得られることを見出し本発明に到
達した。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】本発明の半導体封止用樹脂組成物は、エポ
キシ樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、
特定の多面体形状の複合化金属水酸化物（Ｃ成分）と、
イオン捕捉剤（Ｄ成分）を用いて得られるものであり、
通常、粉末状あるいはこれを打錠したタブレット状にな
っている。または、樹脂組成物を溶融混練した後、略円
柱状等の顆粒体に成形した顆粒状、さらにシート状に成
形したシート状の封止材料となっている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられるイオン
捕捉剤（Ｄ成分）としては、例えば、水酸化ビスマス、
協和化学社製のＤＨＴ−４Ａに代表されるハイドロタル
サイト類化合物、五酸化アンチモン等があげられる。こ
れらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なか
でも、陰イオンを選択的に捕捉するという観点およびノ
ンアンチモンの観点から、水酸化ビスマス、ハイドロタ
ルサイト類化合物が好ましく用いられる。また、上記イ
オン捕捉剤（Ｄ成分）としては、流動性の観点からレー
ザー式粒度測定機による平均粒径０．１〜５０μｍの範
囲のものを用いることが好ましい。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】上記イオン捕捉剤（Ｄ成分）の含有割合
は、半導体封止用樹脂組成物中０．０１〜２重量％の範
囲に設定することが好ましく、特に好ましくは０．０１
〜１重量％である。すなわち、０．０１重量％未満のよ
うに少な過ぎると、イオンの捕捉が効果的に行われず、
結果、優れた耐湿性が得られ難く、逆に２重量％を超え
多くなると、成形時のパッケージの汚れが生じる傾向が
みられるからである。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】そして、本発明に係る半導体封止用樹脂組
成物において、前記Ａ〜Ｄ成分を含む各成分の好適な組
み合わせは、つぎのとおりである。すなわち、エポキシ
樹脂（Ａ成分）のなかでも、流動性が良好であるという
点からビフェニル系エポキシ樹脂が好ましく、またフェ
ノール樹脂（Ｂ成分）としては、その流動性という観点
からフェノールアラルキル樹脂が好ましい。そして、イ
オン捕捉剤（Ｄ成分）として水酸化ビスマス、ハイドロ
タルサイト類化合物が好ましく、さらに無機質充填剤と
しては、溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。さら
に、これら各成分に加えて、上記のような複合化金属水
酸化物を用いた場合、離型性が低下する傾向がみられる
ことから、ワックス類を用いることが好ましい。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５７】本発明に係る半導体封止用樹脂組成物は、
例えばつぎのようにして製造することができる。すなわ
ち、エポキシ樹脂（Ａ成分）、フェノール樹脂（Ｂ成
分）、特定の多面体形状の複合化金属水酸化物（Ｃ成
分）、イオン捕捉剤（Ｄ成分）および無機質充填剤なら
びに必要に応じて他の添加剤を所定の割合で配合しミキ
サー等で充分に混合する。つぎに、この混合物をミキシ
ングロール機やニーダー等の混練機を用いて加熱状態で
溶融混練し、これを室温に冷却する。そして、公知の手
段によって粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の
工程によって目的とする半導体封止用樹脂組成物を製造
することができる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７５】

【表３】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７６】

【表４】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８６】

【発明の効果】以上のように、本発明は、前記一般式
（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物（Ｃ
成分）とともにイオン捕捉剤（Ｄ成分）を含有する半導
体封止用樹脂組成物である。このように、上記多面体形
状の複合化金属水酸化物（Ｃ成分）を用いるため、優れ
た難燃性および流動性を備えるとともに、イオン捕捉剤
（Ｄ成分）を含有するため樹脂組成物中の不純物が捕捉
され、結果、耐湿信頼性にも優れたものが得られる。し
たがって、この半導体封止用樹脂組成物を用いて半導体
素子を封止することにより、耐湿性に優れた高信頼性の
半導体装置を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有するこ
とを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）下記の一般式（１）で表される多面体形状の複合
化金属水酸化物。【化１】ｍ（Ｍ_aＯ_b）・ｎ（Ｑ_dＯ_e）・ｃＨ₂Ｏ …（１）〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元
素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VII
ａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素
である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であ
って、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であ
ってもよい。〕（Ｄ）イオン補足剤。
【請求項２】上記（Ｃ）成分である多面体形状の複合
化金属水酸化物が、下記に示す粒度分布（ｃ１）〜（ｃ
３）を有する請求項１記載の半導体封止用樹脂組成物。（ｃ１）粒径１．３μｍ未満のものが１０〜３５重量
％。（ｃ２）粒径１．３〜２．０μｍ未満のものが５０〜６
５重量％。（ｃ３）粒径２．０μｍ以上のものが１０〜３０重量
％。
【請求項３】請求項１または２記載の半導体封止用樹
脂組成物であって、含窒素有機化合物を含有してなる請
求項１または２記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項に記載の半
導体封止用樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してな
る半導体装置。