JP2001226453A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エリア実装型半導体装置での半田処理時の反
りが小さく、低弾性率、高密着性で、耐半田クラック性
に優れ、且つ成形性に優れるエポキシ樹脂組成物を提供
すること。 【解決手段】 多官能フェノール樹脂（ａ）と、結晶性
エポキシ樹脂の前駆体であるフェノール類（ｂ）とを混
合しグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂硬化剤、無機充填材、及び硬化促進剤を必須成分
とし、（ａ）と（ｂ）との重量比（ａ／ｂ）が１〜１９
で、エポキシ樹脂（Ａ）の軟化点が７０〜１２０℃であ
り、全エポキシ樹脂のエポキシ基に対する全フェノール
樹脂硬化剤のフェノール性水酸基の当量比が０．５〜
２．０であり、無機充填材の含有量が全エポキシ樹脂と
全フェノール樹脂硬化剤の合計量１００重量部当たり２
５０〜１４００重量部であることを特徴とする半導体封
止用エポキシ樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エリア実装型半導
体装置での半田処理時の反りが小さく、低弾性率、高密
着性で、耐半田クラック性に優れ、且つ成形性に優れる
半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いた半
導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化、軽量化、高機
能化の市場動向において、半導体素子の高集積化が年々
進み、又半導体装置の表面実装化が促進される中で、新
規にエリア実装型半導体装置が開発され、従来構造の半
導体装置から移行し始めている。エリア実装型半導体装
置としては、ボールグリッドアレイ（以下、ＢＧＡとい
う）、或いは、更に小型化を追求したチップサイズパッ
ケージ（以下、ＣＳＰという）が代表的であるが、これ
らは、従来のＱＦＰ、ＳＯＰに代表される表面実装型半
導体装置では限界に近づいている多ピン化・高速化への
要求に対応するために開発されたものである。構造とし
ては、ビスマレイミド・トリアジン（以下、ＢＴとい
う）樹脂／銅箔回路基板に代表される硬質回路基板、或
いはポリイミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表され
るフレキシブル回路基板の片面上に、半導体素子を搭載
し、その素子搭載面、即ち基板の片面のみが樹脂組成物
等で成形・封止されている。又、基板の素子搭載面の反
対面には半田ボールを２次元的に並列して形成し、半導
体装置を実装する基板との接合を行う特徴を有してい
る。更に、半導体素子を搭載する基板としては、上記有
機基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用いる構
造も考案されている。

【０００３】これらエリア実装型半導体装置の構造は、
基板の素子搭載面のみをエポキシ樹脂組成物で封止し、
半田ボール形成面側は封止しないという片面封止の形態
が多い。中にはボードオンチップ（以下、ＢＯＣとい
う）に見られるように半田ボール形成面でも封止樹脂層
が形成されることもあるが、この封止樹脂層は素子搭載
面の封止樹脂層より薄い。このため、有機基板や金属基
板と樹脂組成物の硬化物との間での熱膨張・熱収縮の不
整合、或いは樹脂組成物の成形・硬化時の硬化収縮によ
る影響により、これらの半導体装置では成形直後から反
りが発生しやすい。又、これらの半導体装置を実装する
基板上に半田接合を行う場合、２００℃以上の加熱工程
を経るが、この際に半導体装置の反りが発生し、多数の
半田ボールが平坦とならず、半導体装置を実装する基板
から浮き上がってしまい、電気的接合信頼性が低下する
問題も起こる。

【０００４】これらエリア実装型半導体装置において、
反りを低減するには、基板の線膨張係数と樹脂組成物の
硬化物の線膨張係数を近づけること、及び樹脂組成物の
硬化収縮を小さくすることの二つの方法が重要である。
基板としては、有機基板では、ＢＴ樹脂やポリイミド樹
脂のようなガラス転移温度（以下、Ｔｇという）の高い
樹脂が広く用いられており、これらは樹脂組成物の成形
温度である１７０℃近辺よりも高いＴｇを有する。従っ
て、成形温度から室温までの冷却過程では有機基板のα
１の領域のみで収縮する。従って、樹脂組成物の硬化物
もＴｇが高く、且つα１が基板と同じであり、更に硬化
収縮がゼロであれば反りはほぼゼロであると考えられ
る。このため、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂と
トリフェノールメタン型フェノール樹脂との組合せによ
りＴｇを高くし、無機充填材の配合量でα１を合わせる
手法が既に提案されている。

【０００５】又、赤外線リフロー、ベーパーフェイズソ
ルダリング、半田浸漬等の手段で半田処理を行う場合、
樹脂組成物の硬化物並びに有機基板からの吸湿により、
半導体装置内部に存在する水分が高温で急激に気化する
ことによる応力で半導体装置にクラックが発生したり、
基板の素子搭載面と樹脂組成物の硬化物との界面で剥離
が発生することもあり、硬化物の高強度化、低応力化、
低吸湿化とともに、基板との高密着性も求められる。従
来のＢＧＡやＣＳＰ等のエリア実装型半導体装置には、
反りの低減のためにトリフェノールメタン型エポキシ樹
脂とトリフェノールメタン型フェノール樹脂を樹脂成分
とする樹脂組成物が用いられてきた。この樹脂組成物の
硬化物は、Ｔｇが高く、硬化性、熱時曲げ強度に優れた
特性を有しているが、硬化物の吸湿率が高く、又樹脂組
成物の溶融粘度が比較的高いため、無機充填材の高充填
化には限界があり、低吸湿化が不十分で、耐半田クラッ
ク性には問題があった。

【０００６】一方、従来のＱＦＰやＳＯＰ等の表面実装
型半導体装置では、半田実装時のクラックや各素材界面
での剥離防止のために、ビフェニル型エポキシ樹脂に代
表されるような結晶性エポキシ樹脂を使用しているが、
トリフェノールメタン型エポキシ樹脂を用いた樹脂組成
物の硬化物と比較すると熱時曲げ強度が低く、且つ硬化
が遅いのが問題であった。そこで、反りが小さく、硬化
性、熱時曲げ強度に優れ、且つ低吸湿性、低弾性率、高
密着性で、耐半田クラック性に優れる樹脂組成物を得る
ため、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂と結晶性エ
ポキシ樹脂の特徴を生かすべく、樹脂組成物の製造時に
両方のエポキシ樹脂を適正量併用したり、予め両方のエ
ポキシ樹脂を溶融混合したものを用いても、トリフェノ
ールメタン型エポキシ樹脂を用いた時の反りが小さく、
硬化性、熱時曲げ強度に優れるという特徴と、結晶性エ
ポキシ樹脂を用いた時の低吸湿性、低弾性率、高密着性
で、耐半田クラック性に優れるという特徴を両立するこ
とはできておらず、不十分であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、エリア実装
型半導体装置での半田処理時の反りが小さく、低弾性
率、高密着性で、耐半田クラック性に優れ、且つ成形性
に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを
用いた半導体装置を提供するところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、［１］（Ａ）
一般式（１）及び／又は一般式（２）で示される多官能
フェノール樹脂（ａ）と、結晶性エポキシ樹脂の前駆体
であるフェノール類（ｂ）とを混合しグリシジルエーテ
ル化したエポキシ樹脂、（Ｂ）一般式（３）で示される
フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）無機充填材、及び（Ｄ）
硬化促進剤を必須成分とし、（ａ）と（ｂ）との重量比
（ａ／ｂ）が１〜１９であり、エポキシ樹脂（Ａ）の軟
化点が７０〜１２０℃であり、全エポキシ樹脂のエポキ
シ基に対する全フェノール樹脂硬化剤のフェノール性水
酸基の当量比が０．５〜２．０であり、無機充填材の含
有量が全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂硬化剤の合計
量１００重量部当たり２５０〜１４００重量部であるこ
とを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、

【化７】 （ただし、式中のＲ¹、Ｒ²は、炭素数１〜５の炭化水素
で、それらは互いに同一であっても異なっていてもよ
い。ａ＝０〜３及びｂ＝０〜３の整数。ｌは平均値で、
１〜１０の正数。）

【０００９】

【化８】 （ただし、式中のＲ³は炭素数１〜５の炭化水素で、そ
れらは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｃ＝
０〜３の整数。）

【００１０】

【化９】 （ただし、式中のＲ⁴は炭素数１〜５の炭化水素で、そ
れらは互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｘ
は、フェノール類又はナフトールの芳香族環から１個の
水素を除いた残基であり、互いに同一であっても異なっ
ていてもよい。ｄ＝０〜３の整数。ｍ、ｎは平均値で、
いずれも１〜１０の正数。）

【００１１】［２］一般式（１）及び／又は一般式
（２）で示される多官能フェノール樹脂（ａ）と、結晶
性エポキシ樹脂の前駆体であるフェノール類（ｂ）とを
混合し、グリシジルエーテル化したエポキシ樹脂（Ａ）
において、融解熱量が５〜３５ｍＪ／ｍｇである第
［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［３］結晶性エポキシ樹脂の前駆体であるフェノール類
（ｂ）が、一般式（４）、一般式（５）、又は一般式
（６）から選ばれる一種以上である第［１］、又は
［２］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、

【化１０】 （ただし、式中のＲ⁵は炭素数１〜５の炭化水素で、そ
れらは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｅ＝
０〜４の正数。）

【００１２】

【化１１】 ［４］第［１］、［２］、又は［３］項記載のいずれか
のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してな
ることを特徴とする半導体装置、を提供するものであ
り、エリア実装型半導体装置での半田処理時の反りが小
さく、耐半田クラック性に優れ、且つ成形性に優れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に用いる一般式（１）及び
／又は一般式（２）で示される多官能フェノール樹脂
（ａ）と結晶性エポキシ樹脂の前駆体であるフェノール
類（ｂ）との重量比（ａ／ｂ）を１〜１９とした混合物
（以下、混合多価フェノールという）をグリシジルエー
テル化したエポキシ樹脂（Ａ）は、結晶性エポキシ樹脂
に由来する低粘度化が図られており、これにより無機充
填材の高充填化、ひいては樹脂組成物の硬化物の低吸湿
化が可能となり樹脂組成物の硬化物のＴｇが殆ど低下せ
ず、又、多官能エポキシ樹脂を用いた樹脂組成物の硬化
物の熱時曲げ強度と較べても遜色なく、且つ低弾性率
で、硬化性も同等の特性を有している。この方法で得ら
れたエポキシ樹脂（Ａ）は、多官能エポキシ樹脂と結晶
性エポキシ樹脂がより均一化されることにより、結晶性
エポキシ樹脂を使用する場合の問題点である硬化反応性
も向上するものと考えられる。従って、本発明の樹脂組
成物を用いた半導体装置は、実装時の半田処理下でも高
い信頼性を得ることができる。

【００１４】一般式（１）、一般式（２）で示される多
官能フェノール樹脂としては、例えば式（７）、式
（８）、式（９）、式（１０）、式（１１）等が挙げら
れるが、入手のし易さ、性能、原料価格等の点から式
（７）、式（１０）の多官能フェノール樹脂が好まし
い。

【化１２】 （ｌは平均値で、１〜１０の正数）

【００１５】

【化１３】 （ｌは平均値で、１〜１０の正数）

【００１６】

【化１４】 （ｌは平均値で、１〜１０の正数）

【００１７】

【化１５】

【００１８】

【化１６】

【００１９】本発明に用いる結晶性エポキシ樹脂の前駆
体であるフェノール類（ｂ）としては、例えば、一般式
（４）のビフェニル型、一般式（５）のビスフェノール
型、一般式（６）のスチルベン型等が挙げられる。一般
式（４）のビフェニル型フェノール類としては、例え
ば、４，４’−ジヒドロキシビフェニル、４，４’−ジ
ヒドロキシ−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェ
ニル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャ
リブチル−６，６’−ジメチルビフェニル、２，２’−
ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−６，
６’−ジメチルビフェニル、４，４’−ジヒドロキシ−
３，３’−ジターシャリブチル−５，５’−ジメチルビ
フェニル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，
５’−テトラターシャリブチルビフェニル等（置換位置
の異なる異性体を含む）が挙げられる。一般式（５）の
ビスフェノール型フェノール類としては、例えば、ビス
（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（３−メチル
−４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（３，５−ジ
メチル−４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（２，
３，５−トリメチル−４−ヒドロキシフェニル）メタ
ン、１，１−ビス（３’，５’−ジメチル−４’−ヒド
ロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４’−ヒドロ
キシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３’−メチル
−４’−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス
（３’，５’−ジメチル−４’−ヒドロキシフェニル）
プロパン、２，２−ビス（３’−ターシャリブチル−
４’−ヒドロキシフェニル）プロパン、ビス（２−ター
シャリブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）
スルフィド等が挙げられる。

【００２０】一般式（６）のスチルベン型フェノール類
としては、例えば、３−ターシャリブチル−４，４’−
ジヒドロキシ−５，３’−ジメチルスチルベン、３−タ
ーシャリブチル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，６−
ジメチルスチルベン、３−ターシャリブチル−２，４’
−ジヒドロキシ−３’，５’，６−トリメチルスチルベ
ン、３−ターシャリブチル−４，４’−ジヒドロキシ−
３’，５’，６−トリメチルスチルベン、３−ターシャ
リブチル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，５，５’−
トリメチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，
３’−ジメチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−
３，３’，５，５’−テトラメチルスチルベン、４，
４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチルス
チルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジター
シャリブチル−６，６’−ジメチルスチルベン、２，
２’−ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−
６，６’−ジメチルスチルベン、２，４’−ジヒドロキ
シ−３，３’−ジターシャリブチル−６，６’−ジメチ
ルスチルベン、２，２’−ジヒドロキシ−３，３’，
５，５’−テトラメチルスチルベン、４，４’−ジヒド
ロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−５，５’−ジ
メチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，
３’，５，５’−テトラターシャリブチルスチルベン等
（置換位置の異なる異性体を含む）が挙げられる。

【００２１】これらの内では、入手のし易さ、性能、原
料価格等の点から、４，４’−ジヒドロキシビフェニ
ル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’−テ
トラメチルビフェニル、ビス（３，５−ジメチル−４−
ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（２，３，５−トリ
メチル−４−ヒドロキシフェニル）メタン、２，２−ビ
ス（３’−メチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロパ
ン、２，２−ビス（３’，５’−ジメチル−４’−ヒド
ロキシフェニル）プロパン、ビス（２−ターシャリブチ
ル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）スルフィド
（以上７種のフェノール類を、以下ａ群という）、３−
ターシャリブチル−２，４’−ジヒドロキシ−３’，
５’，６−トリメチルスチルベン、３−ターシャリブチ
ル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，５’，６−トリメ
チルスチルベン、３−ターシャリブチル−４，４’−ジ
ヒドロキシ−３’，５，５’−トリメチルスチルベン
（以上３種のフェノール類を、以下ｂ群という）、４，
４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’−テトラメチ
ルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ
ターシャリブチル−６，６’−ジメチルスチルベン、
２，２’−ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチ
ル−６，６’−ジメチルスチルベン、２，４’−ジヒド
ロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−６，６’−ジ
メチルスチルベン、２，２’−ジヒドロキシ−３，
３’，５，５’−テトラメチルスチルベン、又は４，
４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−
５，５’−ジメチルスチルベン（以上６種のフェノール
類を、以下ｃ群という）から選択される１種以上が好ま
しい。

【００２２】ａ群の内、ビフェニル型フェノール類で
は、４，４’−ジヒドロキシビフェニル、４，４’−ジ
ヒドロキシ−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェ
ニルががに特に好ましい。その他のａ群では、ビス
（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）メタ
ン、２，２−ビス（３’，５’−ジメチル−４’−ヒド
ロキシフェニル）プロパン、ビス（２−ターシャリブチ
ル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）スルフィド
が特に好ましい。又、スチルベン型フェノール類では、
ｂ群から選ばれる１種以上と、ｃ群から選ばれる１種以
上との混合物が、融点が低くなるため好ましい。これら
の混合比、混合方法等は特に限定しない。

【００２３】本発明の多官能フェノール樹脂（ａ）と結
晶性エポキシ樹脂の前駆体のフェノール類（ｂ）の重量
比（ａ／ｂ）としては、１〜１９が好ましく、特に、
１．５〜９が好ましい。重量比が１未満だと、グリシジ
ルエーテル化したときに生成した多官能エポキシ樹脂に
由来する高いＴｇ、熱時曲げ強度を十分に発現できない
ので好ましくない。又、重量比が１９を越えると、グリ
シジルエーテル化したときに生成した結晶性エポキシ樹
脂に由来する低粘度、低弾性率、高密着性、耐半田クラ
ック性に優れるという特性を十分に発現できないので好
ましくない。本発明のエポキシ樹脂（Ａ）の合成方法に
ついては特に限定しないが、例えば、混合多価フェノー
ルを過剰のエピクロルヒドリンに溶解した後、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の
存在下で５０〜１５０℃、好ましくは６０〜１２０℃で
１〜１０時間反応させる方法等が挙げられる。反応終了
後、過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物をトル
エン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解し、濾過
し、水洗して無機塩を除去し、次いで溶剤を留去するこ
とにより得ることができる。生成したエポキシ樹脂
（Ａ）の塩素イオン、ナトリウムイオン、その他フリー
のイオンは極力少ないことが望ましい。本発明のエポキ
シ樹脂（Ａ）の軟化点としては、７０〜１２０℃の範囲
にあることが好ましく、特に、８０〜１１０℃が好まし
い。７０℃未満だと、常温で液状又は半固形状であり、
グリシジルエーテル化処理後の作業性の問題や、これを
用いた樹脂組成物の常温保存性の低下、或いはその硬化
物のＴｇ及び熱時曲げ強度の低下のおそれがあるので好
ましくない。１２０℃を越えると、グリシジルエーテル
化したときに生成した多官能エポキシ樹脂自体の粘度が
高くなり、同時に生成した結晶性エポキシ樹脂成分の低
粘度化の効果が薄くなるので好ましくない。エポキシ樹
脂（Ａ）の軟化点の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ ７２３４
に準じた。

【００２４】本発明のエポキシ樹脂（Ａ）としては、特
に融解熱量が５〜３５ｍＪ／ｍｇであるものが好まし
い。この融解熱量は、使用するフェノール類（ｂ）のグ
リシジルエーテル化により生成する結晶性エポキシ樹脂
に由来している。５ｍＪ／ｍｇ未満だと、エポキシ樹脂
（Ａ）は低軟化点となり作業性が著しく低下するので好
ましくない。３５ｍＪ／ｍｇを越えると、結晶性エポキ
シ樹脂のような挙動を示し、多官能エポキシ樹脂に由来
する高いＴｇや硬化反応性を維持することができなくな
るため好ましくない。本発明での融解熱量は、示差走査
熱量計（セイコー電子工業（株）・製）を用いて、常温
から昇温速度５℃／分で昇温したときの吸熱ピークの熱
量を示す。又、本発明のエポキシ樹脂（Ａ）の特性を損
なわない範囲で、他のエポキシ樹脂を併用できる。併用
できるエポキシ樹脂としては、例えば、ノボラック型エ
ポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペン
タジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙げられ、
これらは単独でも混合して用いても良い。

【００２５】本発明で用いられる一般式（３）で示され
るフェノール樹脂硬化剤は、１分子中にナフトール構造
とフェノール類構造を共に有しており、従来のフェノー
ル類ノボラック樹脂に比べ、ナフトール構造の導入によ
り耐熱性、熱時曲げ強度が高く、低吸湿性、低熱膨張性
を有するため、これを用いたエポキシ樹脂組成物で封止
された半導体装置の吸湿半田処理後に発生する応力を低
減することができ、且つ高強度であることにより吸湿半
田処理後の密着性、耐クラック性に優れている。一方、
ナフトールのみをホルムアルデヒドに代表されるアルデ
ヒド類で縮合したナフトールノボラック樹脂は、分子中
のナフタレン構造がパッキングし易いため溶融粘度が高
く、しかも立体障害によりナフトールの水酸基の反応性
が低く、これを用いたエポキシ樹脂組成物は成形時の流
動性が劣り、硬化性も低い。これに対し、一般式（３）
で示されるフェノール樹脂硬化剤は、分子中のフェノー
ル類構造によりナフタレン構造のパッキングが阻害され
ることにより低溶融粘度を示し、又硬化性に優れ、更に
ナフトールノボラック樹脂とフェノール類ノボラック樹
脂との単なる併用では両者の相溶性が低く、且つ硬化性
の差が大きいため均一な硬化物が得られず、このため熱
時曲げ強度が低下し、更に成形時の金型汚れや離型性低
下が発生する。

【００２６】一般式（３）のフェノール樹脂硬化剤のｍ
／ｎの比率は、１０／９０〜９０／１０、好ましくは２
５／７５〜７５／２５である。ｍの占める比率が、１０
／９０よりも小さいと耐熱性、低吸湿性、低熱膨張性、
低弾性率性の効果が低くなり、半導体装置の吸湿半田処
理後の特性が劣る。一方、ｍの占める比率が、９０／１
０よりも大きいとエポキシ樹脂組成物の成形時の流動性
が劣り、硬化性が低くなるので好ましくない。一般式
（３）で示されるフェノール樹脂硬化剤の例として、以
下の構造のものが挙げられる。

【化１７】 （Ｘは、フェノール類又はナフトールの芳香族環から１
個の水素を除いた残基であり、互いに同一であっても異
なっていてもよい。ｍ、ｎは平均値で、いずれも０〜１
０の正数）

【００２７】一般式（３）で示されるフェノール樹脂硬
化剤の特性を損なわない範囲内で、他のフェノール樹脂
と併用してもよい。併用する場合のフェノール樹脂とし
ては、フェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマ
ー、ポリマー全般を指し、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、フェノールアラル
キル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペン
タジエン変性フェノール樹脂、ビスフェノールＡ、トリ
フェノールメタン等が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。又これらの樹脂は、単独もしくは混合
して併用しても差し支えない。一般式（３）で示される
フェノール樹脂硬化剤の特性を最大限引き出すために
は、全樹脂硬化剤量に対して３０〜１００重量％、好ま
しくは５０〜１００重量％、更に好ましくは７０〜１０
０重量％が望ましい。３０重量％未満だと吸湿量の低下
が少なく、耐半田性が不十分である。全エポキシ樹脂の
エポキシ基数と全フェノール樹脂硬化剤のフェノール性
水酸基数との当量比は、０．５〜２．０が好ましく、こ
の範囲を外れると、樹脂組成物の硬化性の低下、或いは
硬化物のＴｇの低下等のおそれがあるので好ましくな
い。

【００２８】本発明に用いる無機充填材の種類について
は特に制限はなく、一般に封止材料に用いられているも
のを使用することができる。例えば、溶融破砕シリカ、
溶融球状シリカ、結晶シリカ、２次凝集シリカ、アルミ
ナ、チタンホワイト、水酸化アルミニウム等が挙げら
れ、特に溶融球状シリカが好ましい。球状シリカの形状
としては、流動性改善のために限りなく真球状であり、
且つ粒度分布がブロードであることが好ましい。この無
機充填材の配合量としては、全エポキシ樹脂と全フェノ
ール樹脂硬化剤との合計量１００重量部当たり２５０〜
１４００重量部が好ましい。２５０重量部未満だと、低
熱膨張化、低吸湿性が得られず、耐半田クラック性が不
十分となり、１４００重量部を越えると、流動性が低下
し、成形時に充填不良等が生じたり、高粘度化による半
導体装置内の金線変形等の不都合が生じるおそれがある
ので好ましくない。これらの無機充填材は、予め十分に
混合しておくことが好ましい。又、必要に応じて無機充
填材をカップリング剤やエポキシ樹脂或いはフェノール
樹脂硬化剤で予め処理して用いても良く、処理の方法と
しては、溶剤を用いて混合した後に溶媒を除去する方法
や直接無機充填材に添加し、混合機を用いて処理する方
法等がある。

【００２９】本発明に用いる硬化促進剤としては、エポ
キシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤との架橋反応を促進す
るものであれば良く、例えば、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７等のアミジン系化合物、
トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウ
ム・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、
２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。これら
の硬化促進剤は単独でも混合して用いても良い。

【００３０】本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜
（Ｄ）成分の他、必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、酸
化アンチモン、リン化合物等の難燃剤、酸化ビスマス水
和物等の無機イオン交換体、γ-グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラ
ック、ベンガラ等の着色剤、シリコーンオイル、シリコ
ーンゴム等の低応力化成分、天然ワックス、合成ワック
ス、高級脂肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等
の離型剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合しても
差し支えない。本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）
〜（Ｄ）成分、及びその他の添加剤等をミキサーを用い
て常温混合し、ロール、ニーダー、押出機等の混練機で
溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。本発明のエポキ
シ樹脂組成物を用いて、半導体素子等の電子部品を封止
し、半導体装置を製造するには、トランスファーモール
ド、コンプレッションモールド、インジェクションモー
ルド等の成形方法で硬化成形すればよい。

【００３１】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定
されるものではない。配合割合は重量部とする。実施例
及び比較例のエポキシ樹脂Ａ〜Ｅの合成に使用した式
（１２）のフェノール樹脂（水酸基当量９８ｇ／ｅ
ｑ）、式（１３）のフェノール樹脂の構造を以下に示
す。

【化１８】

【００３２】又、結晶性エポキシ樹脂の前駆体であるフ
ェノール類として４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，
５，５’−テトラメチルビフェニル、３−ターシャリブ
チル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，５’，６−トリ
メチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，
３’，５，５’−テトラメチルスチルベンを用いた。実
施例及び比較例で使用したエポキシ樹脂Ａ〜Ｅについ
て、その特性を表１に示す。エポキシ樹脂Ａ〜Ｅは、表
１の配合で、常法に従いグリシジルエーテル化して得
た。配合割合は重量部とする。軟化点、融解熱量は、前
述した方法で測定した。

【表１】

【００３３】 実施例１ エポキシ樹脂Ａ ５１．０重量部 式（１４）のフェノール樹脂硬化剤（Ｘは、フェノール類又はナフトールの芳 香族環から１個の水素を除いた残基。平均値のｍ／ｎは、２／３。水酸基当量１ ３６ｇ／ｅｑ。） ４９．０重量部

【化１９】 溶融球状シリカ（平均粒径１５μｍ） ９１０．５重量部 １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵという ） ４．２重量部 臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２７５ｇ／ｅｑ） １０．５重量部 三酸化アンチモン １０．５重量部 無機イオン交換体 ５．３重量部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ３．２重量部 カーボンブラック ３．２重量部 カルナバワックス ５．３重量部 を、常温でミキサーを用いて混合し、７０〜１２０℃で
２軸ロールを用いて混練し、冷却後粉砕して樹脂組成物
を得た。得られた樹脂組成物を以下の方法で評価した。
結果を表２に示す。

【００３４】・スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６
に準じたスパイラルフロー測定用の金型を用い、金型温
度１７５℃、注入圧力７０ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分
で測定した。単位はｃｍ。 ・硬化トルク：キュラストメータ（（株）オリエンテッ
ク・製、ＪＳＲキュラストメータＩＶＰＳ型）を用い、
金型温度１７５℃、加熱開始９０秒後のトルクを求め
た。キュラストメータにおけるトルクは硬化性のパラメ
ータであり、数値の大きい方が硬化性が良好である。単
位はｋｇｆ・ｃｍ。 ・吸湿率：トランスファー成形機を用いて、金型温度１
７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分で直
径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、ポストキュ
アーとして１７５℃、８時間処理した後、得られた成形
品を３０℃、相対湿度６０％の環境下で６９６時間放置
し、重量変化を測定して吸湿率を求めた。単位は重量
％。 ・熱時強度、熱時弾性率：ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じ
て（２４０℃で）測定した。単位はいずれもＮ／ｍ
ｍ²。 ・パッケージ反り量：トランスファー成形機を用いて、
金型温度１７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ²、硬化時
間２分で２２５ｐＢＧＡ（基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビ
スマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板、パ
ッケージサイズは２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、
シリコンチップはサイズ９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍ
ｍ、チップと回路基板のボンディングパッドとを２５μ
ｍ径の金線でボンディングしている。）を成形した。更
にポストキュアとして１７５℃で８時間処理した。室温
に冷却後パッケージのゲートから対角線方向に、表面粗
さ計を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大
きい値を反り量とした。単位はμｍ。 ・基材密着性：トランスファー成形機を用いて、金型温
度１７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分
で成形品を成形した。この成形品をポストキュアとして
１７５℃で８時間処理した後、引っ張り試験器を用いて
成形品部と基材部を治具で挟み、成形品部を固定し、雰
囲気温度２４０℃中で基材部を上方に引っ張り基材密着
性を測定した。対象となる基材は、４２合金フレーム及
び４２合金フレームの表面にポリメチルメタクリレート
・ソルダーレジスト（ＰＭＭＡという）を塗布したも
の。単位はＮ／ｍｍ²。 ・耐半田クラック性：トランスファー成形機を用いて、
金型温度１７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ²、硬化時
間２分で２２５ｐＢＧＡ（基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビ
スマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板、パ
ッケージサイズは２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、
シリコンチップはサイズ９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍ
ｍ、チップと回路基板のボンディングパッドとを２５μ
ｍ径の金線でボンディングしている。）を成形した。ポ
ストキュアとして１７５℃で８時間処理したパッケージ
８個を、３０℃、相対湿度６０％で６９６時間処理した
後、ＩＲリフロー処理（２４０℃）を行った。処理後の
内部の剥離、及びクラックの有無を超音波探傷機で観察
し、不良パッケージの個数を数えた。不良パッケージの
個数がｎ個であるとき、ｎ／８と表示する。

【００３５】実施例２、３、比較例１〜５ 表２、表３の配合に従い、実施例１と同様にして樹脂組
成物を得て、実施例１と同様にして評価した。結果を表
２、表３に示す。比較例１、５ではフェノールノボラッ
ク樹脂硬化剤（水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ）を用いた。
比較例４、５では式（１５）のエポキシ樹脂（エポキシ
当量１５４ｇ／ｅｑ）を用いた。比較例４では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を主成分とするエポ
キシ樹脂（エポキシ当量１９７ｇ／ｅｑ。以下、エポキ
シ樹脂（Ｅ−１）という）を用いた。

【００３６】

【化２０】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】

【発明の効果】本発明に従うと、成形性に優れるエポキ
シ樹脂組成物が得られ、これを用いたエリア実装型半導
体装置は半田処理時の反りが小さく、低弾性率、高密着
性で、耐半田クラック性に優れている。

───────────────────────────────────────────────────── 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 CC032 CD001 CD031 CD041 CD051 CD071 CE002 DE136 DE146 DJ016 EU097 EU117 EW017 EW177 EY017 FA086 FD016 FD142 FD157 GQ05 4J036 AC02 AC03 AD01 AD07 AD08 AD10 AD15 AD20 DA02 DA04 DC41 DC46 DD07 DD09 FA01 FA03 FA05 FB08 JA07 4M109 AA01 BA03 CA21 EA04 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB19 EC03 EC04 EC09 EC20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）一般式（１）及び／又は一般式
   （２）で示される多官能フェノール樹脂（ａ）と、結晶
   性エポキシ樹脂の前駆体であるフェノール類（ｂ）とを
   混合しグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂、（Ｂ）
   一般式（３）で示されるフェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）
   無機充填材、及び（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、
   （ａ）と（ｂ）との重量比（ａ／ｂ）が１〜１９で、エ
   ポキシ樹脂（Ａ）の軟化点が７０〜１２０℃であり、全
   エポキシ樹脂のエポキシ基に対する全フェノール樹脂硬
   化剤のフェノール性水酸基の当量比が０．５〜２．０で
   あり、無機充填材の含有量が全エポキシ樹脂と全フェノ
   ール樹脂硬化剤の合計量１００重量部当たり２５０〜１
   ４００重量部であることを特徴とする半導体封止用エポ
   キシ樹脂組成物。 【化１】 （ただし、式中のＲ¹、Ｒ²は、炭素数１〜５の炭化水素
   で、それらは互いに同一であっても異なっていてもよ
   い。ａ＝０〜３及びｂ＝０〜３の整数。ｌは平均値で、
   １〜１０の正数。） 【化２】 （ただし、式中のＲ³は炭素数１〜５の炭化水素で、そ
   れらは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｃ＝
   ０〜３の整数。） 【化３】 （ただし、式中のＲ⁴は炭素数１〜５の炭化水素で、そ
   れらは互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｘ
   は、フェノール類又はナフトールの芳香族環から１個の
   水素を除いた残基であり、互いに同一であっても異なっ
   ていてもよい。ｄ＝０〜３の整数。ｍ、ｎは平均値で、
   いずれも１〜１０の正数。）
2. 【請求項２】 一般式（１）及び／又は一般式（２）で
   示されるフェノール樹脂（ａ）と、結晶性エポキシ樹脂
   の前駆体であるフェノール類（ｂ）とを混合し、グリシ
   ジルエーテル化したエポキシ樹脂（Ａ）において、融解
   熱量が５〜３５ｍＪ／ｍｇである請求項１記載の半導体
   封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 結晶性エポキシ樹脂の前駆体であるフェ
   ノール類（ｂ）が、一般式（４）、一般式（５）、又は
   一般式（６）から選ばれる一種以上である請求項１、又
   は２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化４】 （ただし、式中のＲ⁵は炭素数１〜５の炭化水素で、そ
   れらは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｅ＝
   ０〜４の正数。） 【化５】 【化６】 （ただし、式中のＲ⁷は炭素数１〜５の炭化水素で、そ
   れらは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｇ＝
   ０〜４の正数、Ｒ⁸は水素、炭素数１〜５の炭化水素
   で、それらは互いに同一であっても異なっていてもよ
   い。）
4. 【請求項４】 請求項１、２、又は３記載のいずれかの
   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
   ことを特徴とする半導体装置。