JP2001234037A

JP2001234037A - 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

Info

Publication number: JP2001234037A
Application number: JP2000272125A
Authority: JP
Inventors: Fujio Kitamura; 富士夫北村; Tsutomu Nishioka; 務西岡
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2001-08-28
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JP4477208B2

Abstract

(57)【要約】【課題】難燃性、流動性および耐湿信頼性に優れた半導
体封止用樹脂組成物を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂〔（Ａ）成分〕およびフェノ
ール樹脂〔（Ｂ）成分〕とともに、下記の（Ｃ），
（Ｄ）成分を含有する半導体封止用樹脂組成物である。（Ｃ）下記の一般式（１）で表される金属水酸化物。【化１】（Ｄ）下記の一般式（イ）で表される有機燐化合物。【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、難燃性、耐湿信頼
性および流動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。
この要求に対して、例えば、難燃剤として、金属水酸化
物、硼素化合物、赤燐化合物等を用いることが検討され
てきたが、これら化合物の多くは、不純物の多さによる
耐湿性の低下、流動性の低下による成形性不良により実
用化には至っていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記化合物のなかで、
金属水酸化物に関しては、金属水酸化物と金属酸化物あ
るいはこれらの金属水酸化物とを併用した半導体封止用
エポキシ樹脂組成物を本出願人は提案している（ＷＯ９
５／０６０８５号公報）。さらに、本出願人は、上記提
案において流動性問題を解決した半導体封止用エポキシ
樹脂組成物を提案している（ＷＯ９８／４７９６８号公
報）。しかしながら、上記難燃剤の含有比率の多い半導
体封止用エポキシ樹脂組成物においてはその添加量の多
さから、従来のものに比べると良好な流動性を有しては
いるが、それでも若干の流動性の低下を引き起こす傾向
があった。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、難燃性、流動性および耐湿信頼性に優れた半導
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）で表される金属水酸化物。

【化３】（Ｄ）下記の一般式（イ）で表される有機燐化合物。

【化４】

【０００８】また、上記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を第２の要旨と
する。

【０００９】すなわち、本発明者らは、難燃性はもちろ
ん、流動性および耐湿信頼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、上記金属水酸化物
と上記特定の有機燐化合物とを併用すると、金属水酸化
物のみの使用による弊害、例えば、金属水酸化物のみの
使用では難燃性付与のために添加量を多くしなければな
らず、上記両者の併用ではそれに起因する流動性の低下
を抑制することができるようになることを見出し本発明
に到達した。

【００１０】そして、上記金属水酸化物および特定の有
機燐化合物の含有量をそれぞれ特定の範囲に設定する
と、難燃性を損なうことなく流動性および耐湿性に一層
優れるようになる。

【００１１】さらに、半導体封止用樹脂組成物にフェノ
ール性水酸基を有する窒素含有化合物を含有させた場
合、より優れた難燃性を奏することとなる。

【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、
特定の金属水酸化物（Ｃ成分）と、特定の有機燐化合物
（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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】

【化５】

【００１７】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。

【００１８】

【化６】

【００１９】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。

【００２０】

【化７】

【００２１】そして、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）およ
び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（フェノール水酸基を有する窒素含有化合物を含有
する場合はこの水酸基も含む）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。

【００２２】そして、上記ＡおよびＢ成分とともに用い
られる特定の金属水酸化物（Ｃ成分）は、下記の一般式
（１）で表される。

【００２３】

【化８】

【００２４】そして、上記金属水酸化物のなかでも、結
晶形状が多面体形状を有する金属水酸化物を用いること
が、流動性低下の抑制という観点から特に好ましい。

【００２５】本発明において、上記結晶形状が多面体形
状を有する金属水酸化物とは、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
体形状の金属水酸化物を用いることにより、通常の金属
水酸化物、例えば、上記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一層抑制する
ことができより好ましい。

【００２６】本発明での、多面体形状の金属水酸化物の
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。

【００２７】より詳しく説明すると、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、〔００
１〕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。

【００２８】これに対し、上記多面体形状の金属水酸化
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、上記多面体形状の金属水酸
化物は、正８面体に近い形状のものも含むものである。
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。

【００２９】このように、多面体形状の金属水酸化物
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、多
面体形状の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｛１０
・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。

【００３０】さらに、多面体形状の金属水酸化物は、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
（Ｂ₁₁₀／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、多面体形状の金属水酸化物で
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。

【００３１】このような結晶形状が多面体形状を有する
金属水酸化物は、例えば、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
の形状を有する金属水酸化物を得ることができる。

【００３２】上記多面体形状の金属水酸化物は、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、金
属酸化物を作製する。この金属酸化物は、ｍ（ＭｇＯ）
・ｎ（ＺｎＯ）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金属酸化
物に対して約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、Ｍｇ_1-XＺｎ_X（ＯＨ）₂（Ｘは０．０１〜
０．５の正の数）で示される、多面体形状を有する金属
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金属水酸化物の具
体的な代表例としては、Ｍｇ_1-XＮｉ_X（ＯＨ）
₂〔０．０１＜Ｘ＜０．５〕、Ｍｇ_1-XＺｎ_X（ＯＨ）
₂〔０．０１＜Ｘ＜０．５〕等があげられる。これら金
属水酸化物の市販品の例としては、例えば、タテホ化学
工業社製のエコーマグがあげられる。

【００３６】そして、上記多面体形状を有する金属水酸
化物としては、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１０〜６０重量
％。（ｃ２）粒径１．３〜２．０μｍ未満のものが３０〜６
５重量％。（ｃ３）粒径２．０μｍ以上のものが５〜３０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６０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）の粒径２．０μｍ以上の
ものが５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】そして、上記多面体形状の金属水酸化物で
は、上記粒度分布（ｃ１）〜（ｃ３）に加えて、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。すなわち、最大粒
径が１０μｍを超えると、難燃性を有するために多くの
量を必要とするようになる傾向がみられるからである。

【００３９】さらに、上記多面体形状の金属水酸化物の
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。

【００４０】また、上記多面体形状を有する金属水酸化
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、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。

【００４１】なお、上記Ｃ成分として、多面体形状の金
属水酸化物を用いる場合、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、金属水酸化物（Ｃ成分）全体中多面体形状の金
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
傾向がみられるからである。

【００４２】上記金属水酸化物（Ｃ成分）の含有量は、
樹脂組成物全体の０．１〜３０重量％、特には０．５〜
２５重量％の範囲に設定することが好ましい。すなわ
ち、上記金属水酸化物が０．１重量％未満では、後述の
特定の有機燐化合物（Ｄ成分）と併用してもその併用に
よる難燃効果は不充分であることから特定の有機燐化合
物（Ｄ成分）を多量に用いる必要が生じ、その結果、耐
湿性の低下を引き起こす傾向がみられる。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。

【００４３】上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる特定の
有機燐化合物（Ｄ成分）は、下記の一般式（イ）で表さ
れる化合物である。

【００４４】

【化９】

【００４５】上記一般式（イ）で表される有機燐化合物
として、具体的には、例えば、下記の式（ａ）〜（ｃ）
で表される化合物があげられる。

【００４６】

【化１０】

【００４７】

【化１１】

【００４８】

【化１２】

【００４９】上記特定の有機燐化合物（Ｄ成分）の含有
量は、半導体封止用樹脂組成物全体の０．１〜５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．
１〜３重量％である。すなわち、０．１重量％未満では
目的とする難燃性を得るためには相対的に前記金属水酸
化物（Ｃ成分）の添加量が増大して流動性の低下を引き
起こす傾向がみられ、５重量％を超えると耐湿性低下の
傾向がみられるからである。

【００５０】そして、本発明の半導体封止用樹脂組成物
には、上記Ａ〜Ｄ成分、および場合により、従来の薄平
板形状の金属水酸化物とともに無機質充填剤を用いるこ
とができる。上記無機質充填剤としては、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。そして、上記無機質充填剤として、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シリカ粉末を用
いることが好ましい。なかでも、シリカ粉末として溶融
シリカ粉末、とりわけ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、上記無機質充填剤において、その平均粒径が
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、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。ま
た、上記シリカ粉末としては、場合によりシリカ粉末を
摩砕処理してなる摩砕シリカ粉末を用いることもでき
る。

【００５１】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。

【００５２】さらに、本発明の半導体封止用樹脂組成物
では、上記Ａ〜Ｄ成分および無機質充填剤に加えて、フ
ェノール性水酸基を有する窒素含有化合物を併用しても
よい。上記フェノール性水酸基を有する窒素含有化合物
は難燃剤としての作用を奏するものであって、例えば、
下記の一般式（ロ）で表される繰り返し単位を主要構成
成分とする化合物があげられる。

【００５３】

【化１３】

【００５４】上記式（ロ）において、繰り返し単位ｍと
繰り返し単位ｎとの重合態様は、ランダム、ブロック、
交互のいずれであってもよい。さらに、Ｒ₂のアミノ基
としては、１級，２級および３級アミノ基のいずれであ
ってもよい。

【００５５】上記一般式（ロ）で表される化合物は、フ
ェノール性水酸基を有する化合物とトリアジン環を有す
る化合物の共縮合物であって、具体的には下記の式
（ｄ）で表される化合物があげられる。なお、式（ｄ）
中のｍ，ｎは上記一般式（ロ）と同様である。

【００５６】

【化１４】

【００５７】さらに、上記式（ｄ）の繰り返し単位ｎ中
の−ＮＨ₂に代えて、メチル基、フェニル基を有するも
の等があげられる。

【００５８】また、上記フェノール性水酸基を有する窒
素含有化合物中の窒素原子含有量は５〜３０重量％であ
ることが好ましい。特に好ましくは５〜２０重量％であ
る。すなわち、窒素原子含有量が５重量％未満では充分
な難燃性効果を得ることが困難となり、３０重量％を超
えると組成物中への分散性が低下して、流動性や熱時硬
度等が低下する傾向がみられるからである。さらに、上
記フェノール性水酸基を有する窒素含有化合物として
は、軟化点が５０〜１１０℃の範囲のものを用いること
が好ましく、より好ましくは６０〜１００℃である。す
なわち、５０℃未満ではブロッキング性が悪く、また成
形に際してボイド等を発生する傾向がみられ、１１０℃
を超えると組成物中への分散性が低下して、流動性や熱
時硬度等が低下する傾向がみられるからである。

【００５９】そして、上記フェノール性水酸基を有する
窒素含有化合物の含有量は、樹脂組成物全体に対して窒
素原子の量が０．０２〜１．５重量％の範囲となるよう
に設定することが好ましい。特に好ましくは０．０５〜
１．０重量％である。すなわち、０．０２重量％未満で
は、上記フェノール性水酸基を有する窒素含有化合物を
配合した目的の難燃性効果を得るには不充分であり、
１．５重量％を超えると成形性や耐湿性の低下を引き起
こす傾向がみられるからである。

【００６０】さらに、本発明の半導体封止用樹脂組成物
には、上記Ａ〜Ｄ成分、無機質充填剤およびフェノール
性水酸基を有する窒素含有化合物以外に、硬化促進剤、
顔料、離型剤、表面処理剤、可撓性付与剤等を必要に応
じて適宜に添加することができる。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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、前
記金属水酸化物（Ｃ成分）として、多面体形状の金属水
酸化物、特に前述の粒度分布や最大粒径を有する多面体
形状の金属水酸化物を用いることが好ましく、これら各
成分とともに、無機質充填剤として球状溶融シリカ粉末
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。

【００６５】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）、金属水酸化物（Ｃ成分）、特定の有機燐化合物
（Ｄ成分）および無機質充填剤ならびに必要に応じてフ
ェノール性水酸基を有する窒素含有化合物や他の添加剤
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樹脂組成物を製造すること
ができる。

【００６６】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に連続的に成形するという一連の工
程によって顆粒状の半導体封止用樹脂組成物を製造する
ことができる。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００７１】まず、下記に示す各材料を準備した。

【００７２】〔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

【００７３】〔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（軟化点７０℃、水酸基当
量１７５）

【００７４】〔有機燐化合物〕下記の構造式（ハ）で表
される有機燐化合物

【００７５】

【化１５】

【００７６】〔フェノール性水酸基を有する窒素含有化
合物〕下記の構造式（ニ）で表される繰り返し単位を主
要構成成分とする化合物（窒素含有量１５重量％、軟化
点１００℃）

【００７７】

【化１６】

【００７８】〔ブロム化エポキシ樹脂〕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
℃）

【００７９】〔シリカ粉末〕溶融シリカ粉末（球形、平
均粒径２５μｍ、比表面積１．４ｍ²／ｇ）

【００８０】〔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

【００８１】〔硬化促進剤〕トリフェニルホスフィン

【００８２】〔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金属水酸化物を
準備した。なお、多面体形状の金属水酸化物は、先に述
べた多面体形状の金属水酸化物の製造方法に準じて作製
した。

【００８３】

【表１】

【００８４】

【表２】

【００８５】

【実施例１〜７、比較例１〜４】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。

【００８６】

【表３】

【００８７】

【表４】

【００８８】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℃，６８６×１０⁴Ｐａ，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
ＬＱＦＰ−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、ワイヤー流
れおよび耐湿性を測定評価した。これらの結果を後記の
表５〜表６に併せて示す。

【００８９】〔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。

【００９０】〔ワイヤー流れ〕上記パッケージについ
て、まず、軟Ｘ線装置により、パッケージ内部の透過画
像を観察することにより、金ワイヤーの変形等の不良の
発生を測定した。測定した結果、金ワイヤーの変形が確
認されたものを×、金ワイヤーの変形が確認されず良好
なパッケージが得られたものを○として評価し表示し
た。

【００９１】〔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。

【００９２】

【表５】

【００９３】

【表６】

【００９４】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すことはもちろん、ワイヤー流れに
おいて問題が生じず、しかも耐湿性においても良好な結
果が得られた。これらのことから、難燃性、流動性およ
び耐湿性の全てにおいて優れていることがわかる。これ
に対して、比較例１品は難燃剤が有機燐化合物単独の系
であり、難燃性および流動性に関しては良好な結果が得
られたが、耐湿性に関して劣る結果となった。また、比
較例２品は難燃剤が金属水酸化物単独の系でありその配
合量を少なく設定しているため、流動性および耐湿性に
関しては問題は無かったが、難燃性試験において不合格
となった。さらに、比較例３品は難燃剤が金属水酸化物
単独の系であるが比較例２品よりもその配合量を多く設
定しているため良好な難燃性を示した。しかし、ワイヤ
ー流れで問題が発生していることから流動性に劣ってい
ることがわかる。そして、比較例４品は、難燃剤が金属
水酸化物とノボラック型ブロム化エポキシ樹脂との併用
であり、難燃性，流動性および耐湿性に関しては実施例
品と略同等の特性を示しており問題はなかったが、ハロ
ゲン元素を含むノボラック型ブロム化エポキシ樹脂を難
燃剤として用いたため、廃棄物処理炉等で燃焼するとダ
イオキシン類等が発生するという懸念があり、いわゆる
環境保全という点から好ましいものではない。

【００９５】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。

【００９６】

【発明の効果】以上のように、本発明は、前記特定の金
属水酸化物（Ｃ成分）と、前記特定の有機燐化合物（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、難燃剤成分として上記特定の金属水酸化物と特
定の有機燐化合物とを併用するため、難燃性付与のため
の上記Ｃ成分およびＤ成分の個々の添加量を抑制するこ
とができる。すなわち、金属水酸化物のみの使用では、
難燃性の付与におけるその添加量の多さに起因した流動
性の低下があげられるが、この流動性の低下を抑制する
ことができるようになる。したがって、優れた難燃性と
ともに、優れた流動性および耐湿信頼性を備えたものが
得られる。

【００９７】そして、上記特定の金属水酸化物（Ｃ成
分）および上記特定の有機燐化合物（Ｄ成分）の含有量
をそれぞれ特定の範囲に設定すると、一層優れた流動性
および耐湿性が得られる。

【００９８】さらに、半導体封止用樹脂組成物にフェノ
ール性水酸基を有する窒素含有化合物を含有させると、
より優れた難燃性を奏するようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多面体形状の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】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】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】多面体形状の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】多面体形状の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。

───────────────────────────────────────────────────── 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 CC03X CD04W CD05W CD06W DE076 DE086 DE096 DE136 EU188 EW047 4J036 AA01 AD07 AD08 AF06 DB06 FA02 FA12 FB07 JA07 4M109 AA01 EA02 EB03 EB04 EB06 EB08 EB09 EB13

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）で表される金属水酸化物。【化１】（Ｄ）下記の一般式（イ）で表される有機燐化合物。【化２】
【請求項２】上記（Ｃ）成分の含有量が、樹脂組成物
全体の０．１〜３０重量％である請求項１記載の半導体
封止用樹脂組成物。
【請求項３】上記（Ｄ）成分の含有量が、樹脂組成物
全体の０．１〜５重量％である請求項１または２記載の
半導体封止用樹脂組成物。
【請求項４】フェノール性水酸基を有する窒素含有化
合物を含有してなる請求項１〜３のいずれか一項に記載
の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項５】請求項１〜４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。