JP2000230109A

JP2000230109A - 半導体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

Info

Publication number: JP2000230109A
Application number: JP3330599A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nakao; 稔中尾
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体素子面あるいはリードフレーム面に対す
る接着性とともに流動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】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半導
体封止用エポキシ樹脂組成物である。（Ａ）下記の一般式（１）で表されるエポキシ樹脂。【化１】（Ｂ）下記の一般式（２）で表されるフェノール樹脂。【化２】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームお
よび半導体素子との接着性および流動性に優れた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた耐半田性
に優れた半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トランジスタ，ＩＣ，ＬＳＩ
等の半導体素子は、外部環境からの保護および半導体素
子のハンドリングを簡易にする観点から、プラスチック
パッケージ等により封止され半導体装置化されている。
そして、上記プラスチックパッケージに用いられる封止
材料としては、一般にエポキシ樹脂組成物が使用され、
さらに上記エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ樹脂成
分として、従来、耐半田性が要求される場合には低吸湿
材であるビフェニル系エポキシ樹脂が用いられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このビ
フェニル系エポキシ樹脂を用いた封止材料からなる封止
樹脂（硬化体）は、半導体素子面あるいはリードフレー
ム面に対する接着性が充分ではなかったため、耐半田性
に関して満足し得るものではなかった。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、半導体素子面あるいはリードフレーム面に対す
る接着性とともに流動性に優れた半導体封止用エポキシ
樹脂組成物およびそれを用いて得られる耐半田性に優れ
た半導体装置の提供をその目的とする。

【０００５】

【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
導体封止用エポキシ樹脂組成物を第１の要旨とする。

【０００６】（Ａ）下記の一般式（１）で表されるエポ
キシ樹脂。

【０００７】

【化３】

【０００８】（Ｂ）下記の一般式（２）で表されるフェ
ノール樹脂。

【化４】

【０００９】（Ｃ）硬化促進剤。（Ｄ）球状無機質充填剤。

【００１０】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樹脂封止してなる半導体装置を
第２の要旨とする。

【００１１】すなわち、本発明者は、半導体素子および
リードフレームとの接着性に優れた封止材料となるエポ
キシ樹脂組成物を得るために一連の研究を重ねた。その
結果、従来から用いられているビフェニル系エポキシ樹
脂よりもさらに低吸湿性を示す上記一般式（１）で表さ
れるエポキシ樹脂を用いると半導体素子およびリードフ
レームとの接着性が向上することを突き止めた。しかし
ながら、上記式（１）で表されるエポキシ樹脂は溶融粘
度が高く流動性に劣ることから、半導体素子の封止時に
おいてワイヤー流れやダイシフト等の問題が発生する傾
向がみられる可能性が高いことを突き止めた。このよう
な問題を解決するために、さらに研究を重ねた結果、上
記式（１）で表されるエポキシ樹脂とともに、溶融粘度
の低い特定の構造を有する上記式（２）で表されるフェ
ノール樹脂を用い、かつ球状の無機質充填剤を併用する
と、優れた耐半田性が得られるとともに、溶融粘度の増
加が抑制され、信頼性の高い半導体装置が得られるよう
になることを見出し本発明に到達した。

【００１２】

【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。

【００１３】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は、特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定のフェノー
ル樹脂（Ｂ成分）と、硬化促進剤（Ｃ成分）と、球状無
機質充填剤（Ｄ成分）と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。

【００１４】上記特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）は、下
記の一般式（１）で表されるエポキシ樹脂である。

【００１５】

【化５】

【００１６】なお、上記一般式（１）において、ｎ，ｍ
がそれぞれ０の場合は、下記の一般式（１ａ）で表され
るエポキシ樹脂である。

【００１７】

【化６】

【００１８】そして、上記一般式（１）で表されるエポ
キシ樹脂のなかでも、式（１）中のＲ′がＨであるもの
が好ましく、さらには低吸湿性という観点から、下記の
式（３）で表されるエポキシ樹脂、下記の式（３）で表
されるエポキシ樹脂と下記の式（４）で表されるエポキ
シ樹脂の混合物を用いることが好ましい。上記式（３）
で表されるエポキシ樹脂と式（４）で表されるエポキシ
樹脂の混合物において、その混合比率はモル比で〔式
（３）で表されるエポキシ樹脂〕／〔式（４）で表され
るエポキシ樹脂〕＝７／３〜３／７の範囲が好ましい。

【００１９】

【化７】

【００２０】

【化８】

【００２１】そして、このような一般式（１）で表され
るエポキシ樹脂としては、エポキシ当量が２００〜２３
０の範囲であることが好ましく、特に好ましくはエポキ
シ当量が２０５〜２１５の範囲である。また、融点は１
２０〜１４０℃の範囲であることが好ましく、特に好ま
しくは融点が１３０〜１４０℃の範囲である。

【００２２】そして、本発明の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物においては、エポキシ樹脂成分を上記一般式
（１）で表されるエポキシ樹脂（Ａ成分）のみで構成し
てもよいし、式（１）で表されるエポキシ樹脂（Ａ成
分）とともに従来公知のエポキシ樹脂を併用してなるエ
ポキシ樹脂成分で構成してもよい。この従来公知のエポ
キシ樹脂を併用する場合の併用割合は、上記一般式
（１）で表されるエポキシ樹脂（Ａ成分）がエポキシ樹
脂成分全体中少なくとも７０重量％の割合となるよう設
定することが好ましい。特に好ましくはエポキシ樹脂成
分全体の少なくとも８０重量％である。上記従来公知の
エポキシ樹脂としては、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、単独でもしくは２種以上併せて
用いられる。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（５）で表
されるビフェニル型エポキシ樹脂が用いられる。

【００２３】

【化９】

【００２４】上記一般式（５）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（６）で表される構造のビフェニル型エポ
キシ樹脂、上記Ｒ₁〜Ｒ₄が全てメチル基である下記の
式（６）で表される構造のビフェニル型エポキシ樹脂と
上記Ｒ₁〜Ｒ₄が全て水素である構造のビフェニル型エ
ポキシ樹脂が混合重量比１：１の割合で混合された混合
物を用いることが特に好適である。

【００２５】

【化１０】

【００２６】上記特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）ととも
に用いられる特定のフェノール樹脂（Ｂ成分）は、エポ
キシ樹脂の硬化剤としての作用を奏するものであって、
下記の一般式（２）で表されるフェノール樹脂である。

【００２７】

【化１１】

【００２８】上記式（２）において、Ｒは水素、炭素数
１〜４のアルキル基、ハロゲン原子のいずれかである。
特に樹脂の低粘度という点から、Ｒは水素であることが
好ましい。

【００２９】また、上記式（２）において、繰り返し数
ｐとしては、１〜１０の範囲であることが好ましく、特
に好ましくは２〜５の範囲である。また、繰り返し数ｑ
としては、１〜１０の範囲であることが好ましく、特に
好ましくは２〜５の範囲である。そして、上記繰り返し
単位ｐ，ｑはランダム重合、交互重合、ブロック重合の
いずれであってもよい。

【００３０】このような一般式（２）で表されるフェノ
ール樹脂としては、水酸基当量が１４０〜１７０の範囲
であることが好ましく、特に好ましくは水酸基当量が１
５０〜１６０の範囲である。また、軟化点は６０〜９０
℃の範囲であることが好ましく、特に好ましくは軟化点
が６５〜８０℃の範囲である。

【００３１】そして、本発明の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物においては、フェノール樹脂成分を上記一般式
（２）で表されるフェノール樹脂（Ｂ成分）のみで構成
してもよいし、式（２）で表されるフェノール樹脂（Ｂ
成分）とともに従来公知のエポキシ樹脂を併用してなる
フェノール樹脂成分で構成してもよい。この従来公知の
フェノール樹脂を併用する場合の併用割合は、上記一般
式（２）で表されるフェノール樹脂（Ｂ成分）がフェノ
ール樹脂成分全体中少なくとも６０重量％の割合となる
よう設定することが好ましい。特に好ましくはフェノー
ル樹脂成分全体の少なくとも７５重量％である。上記従
来公知のフェノール樹脂としては、例えば、フェノール
ノボラック、クレゾールノボラック、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、フェノール
樹脂として下記の一般式（７）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。

【００３２】

【化１２】

【００３３】上記一般式（７）で表されるフェノールア
ラルキル樹脂としては、水酸基当量１６０〜１９０、軟
化点６０〜９０℃のものを用いることが好ましく、特に
好適なのは水酸基当量１６０〜１８０、軟化点７０〜８
０℃のものである。

【００３４】そして、上記Ａ成分を主要成分とするエポ
キシ樹脂成分と上記Ｂ成分を主要成分とするフェノール
樹脂の配合割合は、通常、上記エポキシ樹脂成分中のエ
ポキシ基１当量当たりフェノール樹脂成分中の水酸基が
０．７〜１．３当量となるように設定され、特に０．８
〜１．２当量となるよう設定することが好ましい。

【００３５】上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられ
る硬化促進剤（Ｃ成分）としては、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、アミン
類、イミダゾール類、リン系、ホウ素系、リン−ホウ素
系等の硬化促進剤があげられる。具体的には、エチルグ
アニジン、トリメチルグアニジン、フェニルグアニジ
ン、ジフェニルグアニジン等のアルキル置換グアニジン
類、３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメ
チル尿素、３−フェニル−１，１−ジメチル尿素、３−
（４−クロロフェニル）−１，１−ジメチル尿素等の３
−置換フェニル−１，１−ジメチル尿素類、２−メチル
イミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン、２−ウンデ
シルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイミダゾリン等の
イミダゾリン類、２−アミノピリジン等のモノアミノピ
リジン類、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−
３−アリロキシプロピル）アミン−Ｎ′−ラクトイミド
等のアミンイミド系類、エチルホスフィン、プロピルホ
スフィン、ブチルホスフィン、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、トリオクチルホスフィン、トリフェニル
ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェ
ニルホスフィン／トリフェニルボラン錯体、テトラフェ
ニルホスホニウムテトラフェニルボレート等の有機リン
系化合物、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等のジアザビシクロアルケン系化合物等があげ
られる。なかでも、トリフェニルホスフィン等の有機リ
ン系化合物やイミダゾール系化合物が好適に用いられ
る。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられ
る。

【００３６】上記硬化促進剤（Ｃ成分）の配合量は、半
導体封止用エポキシ樹脂組成物全体中、０．０５〜１．
０重量％の範囲となるように設定することが好ましく、
特に好ましくは０．１〜０．３重量％である。すなわ
ち、硬化促進剤の配合量が０．０５重量％未満のように
少な過ぎると、充分な硬化促進効果を得ることが困難で
あり、逆に１．０重量％を超えて多過ぎると、樹脂の流
動性が低下する傾向がみられるからである。

【００３７】上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる球状無
機質充填剤（Ｄ成分）としては、球状を有するものであ
れば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、例えば、石英ガラス粉末、タルク、シリカ粉
末、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉
末等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併
せて用いられる。上記シリカ粉末としては、溶融シリカ
粉末、結晶性シリカ粉末等があげられる。なかでも、得
られる硬化物の線膨張係数を低減できるという点から上
記シリカ粉末を用いることが好ましい。さらに、上記シ
リカ粉末のなかでも球状溶融シリカ粉末を用いることが
樹脂組成物の良好な流動性という点から特に好ましい。
また、上記球状無機質充填剤において、その平均粒径が
１０〜４０μｍの範囲であることが好ましく、より好ま
しくは１５〜３０μｍである。この平均粒径は、レーザ
ー回折散乱式粒度分布測定装置により測定される。

【００３８】そして、上記球状無機質充填剤（Ｄ成分）
における球状とは、角張ったものではなく、例えば、平
均の真円度が０．７以上の値を有するものをいう。なか
でも、特に好ましくは真円度０．８以上のものをいう。
すなわち、無機質充填剤全体が真円度０．７以上の球状
を示すことにより、エポキシ樹脂組成物全体の流動性が
向上し、ワイヤー流れやダイシフト等が発生せず、良好
な成形性が得られる傾向がみられるからである。

【００３９】なお、上記真円度は、つぎのようにして算
出される。すなわち、図１（ａ）に示すように、真円度
の測定対象となる対象物の投影像１において、その実面
積をαとし、上記投影像１の周囲の長さをＰＭとした場
合、図１（ｂ）に示すように、上記投影像１と周囲の長
さが同じＰＭとなる真円の投影像２を想定する。そし
て、上記投影像２の面積α′を算出する。その結果、上
記投影像１の実面積αと投影像２の面積α′の比（α／
α′）が真円度を示し、この値（α／α′）は下記の数
式（Ａ）により算出される。したがって、真円度が１．
０とは、この定義からも明らかなように、真円であると
いえる。そして、対象物の外周に凹凸が多ければ多いほ
どその真円度は１．０よりも順次小さくなる。なお、本
発明において、上記球状無機質充填剤の真円度とは、測
定対象となる球状無機質充填剤から一部を抽出し上記方
法にて測定して得られる値であり、通常、平均の真円度
をいう。

【００４０】

【数１】

【００４１】上記球状無機質充填剤（Ｄ成分）の配合量
は、エポキシ樹脂組成物全体の７５重量％以上であるこ
とが好ましく、より好ましくは８０〜９０重量％の範囲
であり、特に好ましくは８５〜９０重量％である。すな
わち、７５重量％未満のように少なすぎると、封止樹脂
の吸湿量が増大し、かつ樹脂強度が低下するため、半導
体パッケージのリフロー時にクラックや剥離が発生し易
くなる傾向がみられるからである。

【００４２】また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物には、上記Ａ〜Ｄ成分以外に、シリコーン化合物
を用いることができる。上記シリコーン化合物として
は、例えば、下記の一般式（８）で表されるシリコーン
化合物があげられる。

【００４３】

【化１３】

【００４４】上記式（８）において、Ｒとして好適には
メチル基等があげられる。また、Ａとして好適にはメチ
ル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、イソプロピル基等があげら
れる。そして、上記一般式（８）で表されるシリコーン
化合物の一例として、下記の構造式（９）で表されるシ
リコーン化合物があげられる。

【００４５】

【化１４】

【００４６】上記式（８）で表されるシリコーン化合物
を用いることにより、成形性に優れたものが得られるよ
うになる。このようなシリコーン化合物の配合量は、エ
ポキシ樹脂組成物全体中、０．１〜１．０重量％の範囲
に設定することが好ましく、特に好ましくは０．２〜
０．５重量％の範囲である。すなわち、上記シリコーン
化合物の配合量が少な過ぎると、成形時のボイドの発生
等の成形性が低下し、逆にシリコーン化合物の配合量が
多過ぎると、成形金型の汚れが生じる傾向がみられるか
らである。

【００４７】さらに、本発明の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物には、上記Ａ〜Ｄ成分およびシリコーン化合物
以外に、顔料、離型剤、可撓性付与剤、シランカップリ
ング剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
等）等のカップリング剤、イオントラップ剤、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。

【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】また、上記可撓性付与剤としては、アクリ
ロニトリル−ブタジエンゴム等があげられる。

【００５０】上記イオントラップ剤としては、水酸化ビ
スマス、ハイドロタルサイト類化合物等があげられる。

【００５１】そして、上記他の添加剤以外に、ノボラッ
ク型ブロム化エポキシ樹脂等のハロゲン系難燃剤や三酸
化アンチモン等の難燃助剤を用いることができる。

【００５２】さらに、上記ハロゲン系難燃剤以外に、下
記の一般式（１０）で表される多面体形状の複合化金属
水酸化物を用いることができる。この複合化金属水酸化
物は、結晶形状が多面体形状を有するものであり、従来
の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
う。

【００５３】

【化１５】ｍ（Ｍ_aＯ_b）・ｎ（Ｑ_dＯ_e）・ｃＨ₂Ｏ …（１０）〔上記式（１０）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。〕

【００５４】上記一般式（１０）で表される複合化金属
水酸化物に関して、式（１０）中の金属元素を示すＭと
しては、Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，
Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｂ等があげられる。

【００５５】また、上記一般式（１０）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。

【００５６】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、通常、これらの混合物からなる。

【００５７】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、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・酸化銅の水和物等があげられ
る。

【００５８】そして、上記多面体形状の複合化金属水酸
化物では、その最大粒径が１０μｍ以下であることが好
ましい。特に好ましくは最大粒径が６μｍ以下である。
さらに、上記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、上記多面体形状の複合化金属水酸化物の比表
面積の測定は、ＢＥＴ吸着法により測定される。

【００５９】また、上記多面体形状を有する複合化金属
水酸化物のアスペクト比は、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エポキシ樹脂
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。

【００６０】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
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、前記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂
（Ａ成分）、前記一般式（２）で表されるフェノール樹
脂（Ｂ成分）、硬化促進剤（Ｃ成分）、球状無機質充填
剤（Ｄ成分）およびシリコーン化合物ならびに他の添加
剤を所定の割合で配合する。つぎに、この混合物をミキ
シングロール機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エポキシ樹脂組成物を製造
することができる。

【００６１】このようにして得られる半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物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、半導体装置
化することができる。

【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、下記に示す各成分を準備した。

【００６４】〔エポキシ樹脂Ａ〕下記の式（ａ）で表さ
れるエポキシ樹脂（エポキシ当量２０８、融点１３５
℃）〔式（ａ）において、Ｒがメチル基（Ｍ）のエポキ
シ樹脂およびＲがｔｅｒｔ−ブチル基（Ｂ）のエポキシ
樹脂の混合物（モル比Ｍ：Ｂ＝６：４）〕

【００６５】

【化１６】

【００６６】〔エポキシ樹脂Ｂ〕上記式（ａ）で表され
るエポキシ樹脂（エポキシ当量２１０、融点１３３℃）
〔式（ａ）において、Ｒがメチル基（Ｍ）のエポキシ樹
脂およびＲがｔｅｒｔ−ブチル基（Ｂ）のエポキシ樹脂
の混合物（モル比Ｍ：Ｂ＝５：５）〕

【００６７】〔エポキシ樹脂Ｃ〕下記の式（ｂ）で表さ
れるエポキシ樹脂（エポキシ当量２００、融点１３６
℃）

【００６８】

【化１７】

【００６９】〔エポキシ樹脂Ｄ〕下記の式（ｃ）で表さ
れるビフェニル系エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５、
融点１０７℃）

【００７０】

【化１８】

【００７１】〔エポキシ樹脂Ｅ〕ノボラック型ブロム化
エポキシ樹脂（エポキシ当量２７５、軟化点８４℃）

【００７２】〔フェノール樹脂Ａ〕下記の式（ｄ）で表
されるフェノール樹脂（水酸基当量１７０、軟化点８３
℃）

【００７３】

【化１９】

【００７４】〔フェノール樹脂Ｂ〕下記の式（ｅ）で表
されるフェノール樹脂（水酸基当量１５４、軟化点７８
℃）

【００７５】

【化２０】

【００７６】〔球状シリカ粉末〕球状溶融シリカ粉末
（平均粒径３０μｍ、真円度０．８１）

【００７７】〔シランカップリング剤〕γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン

【００７８】

【実施例１〜８、比較例１〜３】下記の表１〜表２に示
す各原料を同表に示す割合で配合し、９０℃に加熱した
ロール混練機（５分間）にかけて溶融混練した。つぎ
に、この溶融物を冷却した後粉砕し、さらにタブレット
状に打錠することにより半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を得た。

【００７９】

【表１】

【００８０】

【表２】

【００８１】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、下記の方法に従って、
スパイラルフロー値、ゲルタイム、フローテスター粘
度、吸湿率、接着性、耐半田性、成形性を測定・評価し
た。その結果を後記の表３〜表４に併せて示す。

【００８２】〔スパイラルフロー値〕スパイラルフロー
測定用金型を用い、１７５±５℃にてＥＭＭＩ１−６
６に準じてスパイラルフロー値を測定した。

【００８３】〔ゲルタイム〕規定温度（１７５℃）の熱
平板上に試料（２００〜５００ｍｇ）を載せ、撹拌しな
がら熱平板上に薄く引き伸ばし、試料が熱平板上に溶融
した時点から硬化するまでの時間を読み取りゲル化時間
とした。

【００８４】〔フローテスター粘度〕上記各エポキシ樹
脂組成物を２ｇ精秤し、タブレット状に成形した。そし
て、これを高化式フローテスターのポット内に入れ、１
０ｋｇの荷重をかけて測定した。溶融したエポキシ樹脂
組成物がダイスの穴（直径１．０ｍｍ×１０ｍｍ）を通
過して押し出されるときのピストンの移動速度からサン
プルの溶融粘度を求めた。

【００８５】〔吸湿率〕上記実施例および比較例で得ら
れたエポキシ樹脂組成物を用い、直径５０ｍｍ×厚み１
ｍｍの円板状硬化体を作製した（成形条件：１７５℃×
２分間＋後硬化１７５℃×５時間）。これを、８５℃／
８５％ＲＨ中で１６８時間吸湿させた。このときの吸湿
前後の重量から吸湿率を算出した。

【００８６】〔接着性〕上記各エポキシ樹脂組成物と金
属フレーム板とを用いて、図２に示すように、金属フレ
ーム板１３の左端表面に円錐台形状の樹脂硬化体１５が
設けられた接着力測定サンプルを、トランスファーモー
ルド法（１７５℃×２分間、１７５℃×５時間後硬化）
によって成形した（接着部の面積は１０ｍｍ²）。これ
を用いて、図３に示すように、測定治具１６により樹脂
硬化体１５を挟持した後、この測定治具１６の端部をオ
ートグラフ装置のチャック１７で固定するとともに、測
定サンプルの金属フレーム板１３の端部を他のオートグ
ラフ装置のチャック１８で固定して矢印方向に荷重を加
えながら金属フレーム板１３表面の樹脂硬化体１５が金
属フレーム板１３から剥がれ落ちる際の剪断力を測定し
この値を接着力とした。なお、上記金属フレーム板１３
の材質として、４２アロイ合金（４２ニッケル−鉄合
金）と銅の２種類を用いて測定した。

【００８７】また、上記実施例および比較例で得られた
エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスファ
ー成形（条件：１７５℃×２分）し、１７５℃×５時間
で後硬化することにより半導体装置を得た。この半導体
装置は、ＬＱＦＰ−１４４（ダイパッドサイズ：７．５
×７．５ｍｍ、銅製フレーム）である。

【００８８】〔耐半田性〕クラック発生数上記半導体装置を用い、８５℃／８５％ＲＨ中で１６８
時間吸湿させた後、２４０℃×１０秒の赤外線（ＩＲ）
リフローで半田評価試験を行った。そして、クラックが
発生したパッケージをカウントした。なお、パッケージ
のクラックの解析は超音波顕微鏡を用いた。

【００８９】半導体素子界面の剥離上記半導体装置を用い、８５℃／８５％ＲＨ中で１６８
時間吸湿させた後、２４０℃×１０秒の赤外線（ＩＲ）
リフローで半田評価試験を行った。そして、半導体素子
と封止樹脂層（硬化体）との界面に剥離が発生したもの
を○、剥離が発生しなかったものを×として評価した。
なお、界面剥離の解析は超音波顕微鏡を用いた。

【００９０】リードフレーム界面の剥離上記半導体装置を用い、８５℃／８５％ＲＨ中で１６８
時間吸湿させた後、２４０℃×１０秒の赤外線（ＩＲ）
リフローで半田評価試験を行った。そして、リードフレ
ームと封止樹脂層（硬化体）との界面に剥離が発生した
ものを○、剥離が発生しなかったものを×として評価し
た。なお、界面剥離の解析は超音波顕微鏡を用いた。

【００９１】〔成形性〕ワイヤー流れ上記実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物
を用い、金線を張ったＬＱＦＰ−１４４を、ＴＯＷＡ社
製のオートモールドマシン（ＣＰＳ−４０Ｌ）により成
形（条件：１７５℃×９０秒）し、１７５℃×５時間で
後硬化することにより半導体装置を得た。すなわち、上
記半導体装置の作製時において、図４に示すように、ダ
イパッド１０を有するＬＱＦＰのパッケージフレームに
金線ワイヤー１４（ワイヤー最大長：３ｍｍ）を張り、
これを用い上記エポキシ樹脂組成物により樹脂封止して
パッケージを作製した。図４において、１５は半導体チ
ップ、１６はリードピンである。そして、作製したパッ
ケージを軟Ｘ線解析装置を用いて、金線流れ量を測定し
た。測定は、各パッケージから１０本ずつ金線を選定し
て測定し、図５に示すように、正面方向からの金線ワイ
ヤー１４の流れ量を測定した。そして、金線ワイヤー１
４の流れ量の最大部分となる値をそのパッケージの金線
流れ量の値（ｄｍｍ）とし、金線流れ率〔（ｄ／Ｌ）×
１００〕を算出した。なお、Ｌは金線ワイヤー１４間の
距離（ｍｍ）を示す。そして、上記金線流れ率が５％以
上のものを×、５％未満のものを○として表示した。

【００９２】ダイシフト上記金線流れと同様の条件にて半導体装置を作製した。
すなわち、図６に示す形状の、半導体チップ１５が搭載
されたダイパッド１０を有するＬＱＦＰのパッケージ１
１を成形し、このパッケージ１１をパッケージ１１のゲ
ート口方向から切断（一点鎖線で切断面を示す）して、
その切断面を観察し、ダイパッドの設計値との差により
ダイパッドの変形量を測定した。すなわち、図７（ａ）
に示すように、ダイパッドシフトが発生した状態のパッ
ケージについて、ダイパッド１０の角の下の樹脂層の厚
み（厚みａμｍ）を測定した。一方、図７（ｂ）に示す
ように、ダイパッドシフトが発生してない正常な状態の
パッケージにおいて、ダイパッド１０の角の下の樹脂層
の厚み（厚みｂμｍ）を測定した。その結果、上記測定
値と上記正常品との差（ａ−ｂ）を絶対値で求めた。そ
して、その差が１００μｍ以上のものを×、１００μｍ
未満のものを○として表示した。

【００９３】

【表３】

【００９４】

【表４】

【００９５】上記表３〜表４において、実施例品は、ス
パイラルフロー値およびゲルタイムの各値、さらにワイ
ヤー流れおよびダイシフトの評価から良好な流動性と成
形性を備えていることがわかる。しかも、低吸湿性を示
しており、優れた接着性を備えている。そして、耐半田
性試験においても優れた評価結果が得られていることか
ら信頼性の高い半導体装置が得られたことがわかる。こ
れに対して、比較例品は、接着力が実施例品より低く、
比較例２，３では成形性の評価においては問題はなかっ
たが、耐半田性試験においてクラックが発生し易く、半
導体素子およびリードフレームの界面の双方ともに剥離
が発生しており半導体装置としての信頼性が低いもので
あった。また、比較例１品は耐半田性試験においては問
題はなかったが、成形性評価結果に劣っていた。

【００９６】

【発明の効果】以上のように、本発明は、前記一般式
（１）で表されるエポキシ樹脂（Ａ成分）と前記一般式
（２）で表されるフェノール樹脂（Ｂ成分）とともに球
状無機質充填剤（Ｄ成分）を含有する半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物である。このため、半導体素子およびリ
ードフレームとの接着性が向上し、これを用いて半導体
素子を封止することにより耐半田性に優れた半導体装置
が得られる。さらに、上記式（２）で表されるフェノー
ル樹脂（Ｂ成分）を用いることにより上記式（１）で表
されるエポキシ樹脂（Ａ成分）に起因した成形性の低下
を抑制して良好な成形性を奏することができる。したが
って、この半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて樹
脂封止された半導体装置は優れた耐半田性および成形性
を備えるようになり高信頼性の半導体装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は球状無機質充填剤の真円
度の測定方法を示す説明図である。

【図２】エポキシ樹脂組成物からなる樹脂硬化体の接着
性を評価する際に用いられる接着力測定サンプルを示す
斜視図である。

【図３】樹脂硬化体とフレームとの剪断力の測定方法を
示す説明図である。

【図４】ワイヤー流れ量を測定するために用いるパッケ
ージを示す平面図である。

【図５】ワイヤー流れ量の測定方法を示す説明図であ
る。

【図６】ダイシフト量を測定するために用いるパッケー
ジを示す平面図である。

【図７】ダイシフトの測定方法を示す説明図であり、
（ａ）はダイシフトが発生した状態を示す断面図であ
り、（ｂ）は正常な状態を示す断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CC04X CC05X CD05W CE00X DE147 DF017 DJ007 DJ017 DJ047 ER026 ET016 EU076 EU096 EU116 EW016 EY016 FA087 FD017 FD090 FD130 FD14X FD156 FD160 GQ05 4J036 AD04 AD05 AD10 DC25 DC26 DC38 DC40 DC41 DC44 DC46 DD07 FA03 FA04 FA05 FB08 GA06 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA03 EA06 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB13 EB16 EB19 EC01 EC03 EC05 EC09

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エポキシ樹脂組成物。（Ａ）下記の一般式（１）で表されるエポキシ樹脂。【化１】（Ｂ）下記の一般式（２）で表されるフェノール樹脂。【化２】（Ｃ）硬化促進剤。（Ｄ）球状無機質充填剤。
【請求項２】請求項１記載の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樹脂封止してなる半導体
装置。