JP2001329146A

JP2001329146A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Info

Publication number: JP2001329146A
Application number: JP2000178904A
Authority: JP
Inventors: Haruyoshi Kuwabara; 治由桑原; Miyuki Wakao; 幸若尾; Toshio Shiobara; 利夫塩原; Kazutoshi Tomiyoshi; 和俊富吉
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-11-27

Abstract

(57)【要約】【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、
（Ｃ）無機質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成
物において、上記無機質充填剤の一部に球状カーボンを
用いることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。【効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は、非常に信頼性の高いものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信頼性の高い半導
体封止用エポキシ樹脂組成物及びその硬化物で封止され
た半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電気機
器の小型、軽量化、高機能化に伴い、半導体の実装方法
もピン挿入タイプから表面実装が主流になっている。そ
して、ベアチップ実装の一つにフリップチップ（ＦＣ）
実装がある。ＦＣ実装とは、ＬＳＩチップの配線パター
ン面に高さ１０〜１００μｍ程度のバンプといわれる電
極を数個から数千個形成し、基板の電極を導電ペースト
或いは半田等で接合する方式である。このため、ＦＣの
保護に用いる封止材料は、基板とＬＳＩチップのバンプ
等による数１０μｍ程度（通常４０μｍから２０μｍ程
度）の隙間に浸透させる必要がある。

【０００３】従来のフリップチップ用アンダーフィル材
として使用される液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂と硬化剤及び無機質充填剤を配合し、侵入度を赤外
線センサー等で認識するためにカーボン添加等により黒
色化が施されている。従来、これに用いているカーボン
は一次粒子としてサブミクロン以下の微粉ではあるが、
その製法に由来する粒子の凝集が生じるため、凝集粒径
（見掛け粒径）の平均粒子径は２０〜３０μｍ程度と大
きいのが現実であり、このようなフリップチップ用アン
ダーフィル材においては、狭ギャップ（４０μｍ〜２０
μｍ程度）に対して侵入しにくく、また、電気的特性が
劣化するといった問題点が提示されており、この改善が
望まれる。

【０００４】一方、加熱溶融モールディングタイプの樹
脂封止型半導体装置においては、半導体装置の高密度実
装化・軽薄短小化に伴って配線数が増大し、チップ表面
のアルミパターン配線・金線間のピッチ等がファイン化
されてきており、特に金線間のピッチは従来１００μｍ
以上であったものが５０μｍ、さらには４０μｍ以下に
なろうとしている。

【０００５】このようなファインピッチ配線デバイスを
封止材で成形する際、封止材の流動時に金線にダメージ
を与え、金線流れや、金線変形、断線などの成形性不良
がしばしば発生する。

【０００６】このため、ファインピッチ配線デバイスに
おいて、成形時の金線流れ、金線切れを防止し、かつ金
線間のリーク不良発生の少ない半導体封止用組成物及び
半導体装置の開発が望まれている。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、信頼性の高い半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び
その硬化物で封止された半導体装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機質
充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、
無機質充填剤の一部に球状カーボン、好ましくは、０．
７〜１．０のワーデルの球形度を有し、平均粒子径が１
μｍ以上１０μｍ以下である球状カーボンを用いること
により、信頼性に優れたエポキシ樹脂組成物が得られる
ことを見出した。

【０００９】即ち、このエポキシ樹脂組成物を、特に液
状エポキシ樹脂組成物として構成し、半導体装置のポッ
ティング材やコーティング材、とりわけフリップチップ
用アンダーフィル材として用いた場合、隙間侵入性が良
好で、分散性に優れていることを見出した。

【００１０】特に、無機質充填剤として、ギャップより
大きいカーボンの凝集粒子を含有していると、ゲートで
粒子が引っかかり、侵入断面積を狭くし、侵入性に影響
を及ぼし、また、硬化後の信頼性テストでも、電気的に
不良を生じることが本発明者の検討により判明している
が、球状カーボン、特に０．７〜１．０のワーデルの球
形度を有し、平均粒子径が１μｍ以上１０μｍ以下であ
る球状カーボンを用いることにより、狭ギャップヘも良
好に侵入させることができること、また、凝集性が改善
され、分散性が良好となり、かかる半導体封止用液状エ
ポキシ樹脂組成物は、非常に隙間侵入性が良好で、かつ
分散性に優れ、その硬化物は非常に信頼性の高いもので
あることを見出した。

【００１１】また、一方、加熱溶融モールディングタイ
プの樹脂封止型半導体装置において、ファインピッチ配
線の半導体デバイス用として使用した場合、金線流れ、
リーク不良などの電気特性不良発生の少ない硬化物を与
え、信頼性、成形性に優れたものであることを知見し
た。即ち、通常、着色剤として半導体封止用樹脂組成物
の必須の成分であるカーボンブラックの一次粒子はサブ
ミクロン以下と超微細であるが、グリッドと呼ばれる４
５μｍ以上の粗粒塊、４５μｍ以上の二次凝集物などの
粗粒が含まれている。これらカーボンブラックの粗粒が
金線の間に留まった場合、カーボンブラックは導電性で
あるために、金線間でリーク不良などの特性不良が発生
するといった問題があるが、球状カーボンを使用するこ
とにより、かかる問題を解決し得ることを知見した。

【００１２】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エ
ポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機質充填剤を必須
成分として含有する。

【００１３】本発明に用いられる上記（Ａ）成分のエポ
キシ樹脂組成物は、一分子中に２個以上のエポキシ基を
有するものであれば、分子構造、分子量等は特に限定さ
れないが、例えば、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、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等のノボラック型
エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、
トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂等のトリフェノ
ールアルカン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型
エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、
スチルベン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹
脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型
エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は
１種単独で又は２種以上混合して用いることができる。

【００１４】この場合、液状エポキシ樹脂組成物に使用
する液状エポキシ樹脂としては、一分子中に２個以上の
エポキシ基を有し、室温（例えば２５℃）で液状のもの
であればいかなるものでも使用可能であるが、特にビス
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が望まし
い。これらのエポキシ樹脂には、下記構造で示されるエ
ポキシ樹脂を侵入性に影響を及ぼさない範囲で添加して
も何ら問題はない。

【００１５】

【化１】

【００１６】上記液状エポキシ樹脂中の全塩素含有量
は、１，５００ｐｐｍ以下、望ましくは１，０００ｐｐ
ｍ以下であることが好ましい。また、１００℃で５０％
エポキシ樹脂濃度における２０時間での抽出水塩素が１
０ｐｐｍ以下であることが好ましい。全塩素含有量が
１，５００ｐｐｍを超え、抽出水塩素が１０ｐｐｍを超
えると、半導体素子の信頼性、特に耐湿性に悪影響を与
えるおそれがある。

【００１７】次に、本発明に用いられる（Ｂ）成分の硬
化剤としては、（Ａ）成分のエポキシ樹脂中のエポキシ
基と反応可能な官能基（例えば、フェノール性水酸基、
アミノ基、酸無水物基など）を２個以上（但し、酸無水
物基は１個以上）有する化合物であれば、分子構造、分
子量等は特に限定されず、公知のものを使用することが
できる。例えば、１分子中にフェノール性水酸基を少な
くとも２個以上有するフェノール樹脂、具体的には、フ
ェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等
のノボラック型フェノール樹脂、パラキシリレン変性ノ
ボラック樹脂、メタキシリレン変性ノボラック樹脂、オ
ルソキシリレン変性ノボラック樹脂等のキシリレン変性
ノボラック樹脂、ビスフェノールＡ型樹脂、ビスフェノ
ールＦ型樹脂等のビスフェノール型フェノール樹脂、ビ
フェニル型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹
脂、フェノールアラルキル型樹脂、ビフェニルアラルキ
ル型樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、トリフェノー
ルプロパン型樹脂等のトリフェノールアルカン型樹脂及
びその重合体等のフェノール樹脂、ナフタレン環含有フ
ェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹
脂等のいずれのフェノール樹脂も使用可能であるほか、
アミン系、酸無水物系等の硬化剤を使用し得る。

【００１８】なお、加熱溶融モールディングタイプの樹
脂封止型半導体装置におけるファインピッチ配線デバイ
スに使用する場合は、特に低吸湿性のフェノール樹脂硬
化型が信頼性に優れているため好ましい。

【００１９】また、フリップチップ型半導体装置用のア
ンダーフィル材などに適用される液状エポキシ樹脂組成
物に用いられる硬化剤としては、特に酸無水物が好まし
い。酸無水物としては、テトラヒドロ無水フタル酸、メ
チルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無
水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハ
イミック酸、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノン
テトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカ
ルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−
ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、２，２−ビス
（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物な
どの、好ましくは分子中に脂肪族環又は芳香族環を１個
又は２個有すると共に、酸無水物基（即ち、−ＣＯ−Ｏ
−ＣＯ−基）を１個又は２個有する、炭素原子数４〜２
５個、好ましくは８〜２０個程度の酸無水物が好適であ
る。

【００２０】なお、液状エポキシ樹脂組成物に用いられ
る硬化剤としては、上記の他にジシアンジアミド、アジ
ピン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド等のカルボ
ン酸ヒドラジドも使用することができる。

【００２１】上記硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂を硬
化させる有効量であり、適宜選定されるが、フェノール
樹脂の場合、エポキシ樹脂中に含まれるエポキシ基１モ
ルに対して硬化剤中に含まれるフェノール性ＯＨ基のモ
ル比が０．５〜１．５であることが好ましい。また、硬
化剤として酸無水物を用いる場合は、エポキシ樹脂中の
エポキシ基１モルに対し、硬化剤中の酸無水物基（−Ｃ
Ｏ−Ｏ−ＣＯ−基）の比を０．３〜０．７モルの範囲と
することが望ましい。硬化剤中の酸無水物基の比が０．
３モル未満では硬化性が不十分であり、０．７モルを超
えると、未反応の酸無水物が残存し、ガラス転移温度の
低下となるおそれがある。より望ましくは０．４〜０．
６モルの範囲である。

【００２２】更に、必要により、本発明の組成物には、
（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）硬化剤との硬化反応を促進
するため、硬化触媒を用いることが好ましい。この硬化
触媒は、硬化反応を促進させるものならば特に限定され
ず、例えば、イミダゾール誘導体、３級アミン化合物、
有機リン系化合物から選ばれる１種又は２種以上を配合
することができる。ここで、イミダゾール誘導体として
は、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾー
ル、４−メチルイミダゾール、４−エチルイミダゾー
ル、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メ
チルイミダゾール、２−フェニル−４−ヒドロキシメチ
ルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾー
ル、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、２−
フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾ
ール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミ
ダゾール等が挙げられる。また、３級アミン化合物とし
ては、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ベ
ンジルトリメチルアミン、α−メチルベンジルジメチル
アミン等の窒素原子に結合する置換基としてアルキル基
やアラルキル基を有するアミン化合物、１，８−ジアザ
ビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７及びそのフェノ
ール塩、オクチル酸塩、オレイン酸塩などのシクロアミ
ジン化合物やその有機酸との塩、或いは下記式の化合物
などのシクロアミジン化合物と４級ホウ素化合物との塩
又は錯塩などが挙げられる。

【００２３】

【化２】

【００２４】また、有機リン系化合物としては、トリフ
ェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−
メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）
ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボ
ラン等のトリオルガノホスフィン化合物やテトラフェニ
ルホスホニウム・テトラフェニルボレート等の４級ホス
ホニウム塩などが挙げられる。

【００２５】これらの硬化触媒（硬化促進剤）の配合量
は、上記エポキシ樹脂と硬化剤との合計１００重量部に
対して、通常１０重量部以下（０〜１０重量部）、望ま
しくは０．０１〜１０重量部、より望ましくは０．５〜
５重量部程度が好ましい。配合量が１０重量部より多い
と硬化性に優れるが、保存安定性が低下する傾向となる
場合がある。

【００２６】次に、本発明に用いられる（Ｃ）成分の無
機質充填剤としては、球状カーボンを配合することを特
徴とするものである。この球状カーボンは、無機質充填
剤の一部として添加するものであり、特に０．７〜１．
０のワーデルの球形度を有し、平均粒子径が１μｍ以上
１０μｍ以下である球状カーボンを用いることがよい。

【００２７】ここで、ワーデルの球形度（化学工学便
覧、丸善株式会社発行参照）とは、粒子の球形度を、
（粒子の投影面積に等しい円の直径）／（粒子の投影像
に外接する最小円の直径）で測る指数であり、この指数
が１．０に近いほど真球体に近い粒子であることを意味
する。本発明の無機質充填剤の一部として配合する球状
カーボンの球状度は、ワーデルの球形度が０．７〜１．
０、好ましくは０．９〜１．０、より好ましくは０．９
５〜１．０の真球状であることが望ましい。ワーデルの
球形度が０．７未満であると、ゲートで粒子が侵入しに
くくなり、結果として組成物が隙間侵入性に劣ったもの
となったり、またカーボン微粒子が凝集し易く分散性に
劣ったものとなる場合がある。

【００２８】また、球状カーボンの平均粒子径（凝集し
た２次粒子を含む平均粒子径）の上限は、１０μｍ以下
であることが好ましく、より好ましくは７μｍ以下であ
る。更に、粒子径４５μｍ以上の粒子含有量が１重量％
以下であることが好ましく、より好ましくは０．５重量
％以下にコントロールすることがよい。また、球状カー
ボンの平均粒子径の下限は１μｍ以上であることが好ま
しく、より好ましくは１．２μｍ以上のものを使用す
る。平均粒子径が１０μｍを超えたり、粒子径４５μｍ
以上の含有量が１重量％を超えるとフリップチップ型半
導体装置のアンダーフィル材として使用する場合、ゲー
トで粒子が侵入しにくくなる場合があり、また、加熱溶
融モールディングタイプのファインピッチ配線デバイス
を封止する際、金線間にカーボン粒子が留まり、金線と
接触し、カーボンブラックを通してショート不良が発生
したり、またリーク不良が発生するおそれがある。特に
加熱溶融モールディングタイプのファインピッチ配線デ
バイス用としては、粒子径４５μｍ以上の含有量が５０
ｐｐｍ以下、特に３０ｐｐｍ以下であることが望まし
い。また、平均粒子径の下限が１μｍ未満であると粘度
が上がりすぎて侵入性に悪影響を及ぼすおそれがある。

【００２９】なお、本発明において、平均粒子径は、例
えばレーザー光回折法による重量平均値（又はメジアン
径）等として求めることができる。

【００３０】本発明の球状カーボンの添加量は、上記エ
ポキシ樹脂と硬化剤（並びに後述する可撓性付与剤を配
合する場合には、これを含めた全樹脂成分）の合計１０
０重量部に対して０．０１〜５０重量部、好ましくは
０．１〜２５重量部程度とすることができる。

【００３１】ここで、フリップチップ型半導体装置用の
アンダーフィル材等に適用される液状エポキシ樹脂組成
物においては、この球状カーボンの添加量は、上記エポ
キシ樹脂と硬化剤（並びに後述する可撓性付与剤を配合
する場合には、これを含めた全樹脂成分）の合計１００
重量部に対して１〜５０重量部、特には３〜２５重量部
程度とすることが望ましい。球状カーボンの配合量が１
重量部未満であると液状エポキシ樹脂組成物の着色度が
低下する場合があり、また５０重量部を超えると電気的
特性が低下する場合がある。また、特に液状エポキシ樹
脂組成物の場合には、球状カーボンの無機質充填剤中の
含有率は、好ましくは１〜４０重量％であり、より好ま
しくは３〜２０重量％であることが望ましい。球状カー
ボンの含有量が１重量％未満であると液状エポキシ樹脂
組成物の着色度が低下する場合があり、また４０重量％
を超えると電気的特性が低下する場合がある。

【００３２】一方、加熱溶融モールディングタイプの樹
脂封止型半導体装置におけるファインピッチ配線デバイ
ス用のエポキシ樹脂組成物としては、本発明の球状カー
ボンの添加量は、上記エポキシ樹脂と硬化剤との合計１
００重量部に対して０．０１〜５重量部、特に０．１〜
３重量部が好ましい。添加量が０．０１重量部より少な
いと、硬化物の色調が黒色になりにくく、また５重量部
より多いと、成形時の流動性が低下することがある。

【００３３】また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、
球状カーボン以外に硬化物の膨張係数を小さくする目的
から従来より知られている各種の無機質充填剤を添加す
る。このような無機質充填剤としては、溶融シリカ、結
晶シリカ、球状あるいは破砕状の非晶質シリカ、アルミ
ナ、ボロンナイトライド、アルミニウムナイトライド、
シリコンナイトライド、マグネシア、マグネシウムシリ
ケート、チッ化ケイ素などが使用される。また、目的と
する特性を落とさない範囲で、アセチレンブラック、フ
ァーネスブラックなどの通常のカーボンブラックを使用
でき、これらは２種以上を併用することもできる。な
お、ファインピッチ配線デバイスとして使用する場合、
低線膨張係数、高流動性の面から、球状あるいは破砕状
の非晶質シリカが好ましい。

【００３４】本発明のエポキシ樹脂組成物において、球
状カーボン以外の無機質充填剤の平均粒子径は、通常
０．１〜４０μｍ、好ましくは０．５〜２０μｍ、より
好ましくは１〜１５μｍ程度とすることが望ましい。こ
の場合、特に、フリップチップ型半導体装置のアンダー
フィル材等に適用される液状エポキシ樹脂組成物につい
ては、球状カーボン以外の無機質充填剤の平均粒子径は
０．５〜１０μｍが好ましく、１〜５μｍがより好まし
く、更に好ましくは１．２〜２．５μｍであり、また粒
子径４５μｍ以上の粒子含有率が１重量％以下であるこ
とが好ましく、より好ましくは０．５重量％以下であ
る。平均粒子径が１０μｍを超えると流動に対し抵抗が
大きくなる場合があり、粒子径４５μｍ以上の粒子含有
率が１重量％を超えると、ゲートで粒子が引っかかり、
侵入断面積を狭くし、侵入性に影響を及ぼすおそれがあ
る。また、平均粒子径が０．５μｍ未満であると、高粘
性になるので好ましくない。

【００３５】一方、加熱モールディングタイプのファイ
ンピッチ配線デバイスとして使用する場合においては、
球状カーボン以外の無機質充填剤の粒子径４５μｍ以上
の粒子含有率が２．０重量％以下、好ましくは１．０重
量％以下、特に０．５重量％以下であることが好まし
い。粒子径４５μｍ以上の粒子が２．０重量％より多い
と、半導体デバイスを成形する際に、金線にダメージを
与え、金線流れ、金線の断線などの不良が発生しやすく
なる。また、ＴＳＯＰ，ＴＱＦＰ，ＣＳＰなどの薄型パ
ッケージを成形する時には、狭部への侵入性が悪くな
り、未充填やボイドなどの成形性不良が発生しやすくな
る。なお、粒子径４５μｍ以上の粒子含有率の測定方法
は、湿式篩方法等が用いられる。

【００３６】本発明のエポキシ樹脂組成物において、球
状カーボンを含む無機質充填剤（Ｃ）の配合量は、樹脂
成分（エポキシ樹脂、硬化剤及び後述する任意成分の可
撓性付与剤）の合計１００重量部に対して１００〜１０
００重量部、特に１５０〜９００重量部の範囲で配合す
ることが望ましい。この場合、特にフリップチップ型半
導体装置のアンダーフィル材等に適用する液状エポキシ
樹脂組成物においては、球状カーボンを含む無機質充填
剤の配合量は、樹脂成分（エポキシ樹脂、硬化剤及び後
述する任意成分の可撓性付与剤）の合計１００重量部に
対して１００〜４００重量部、望ましくは１５０〜２５
０重量部の範囲で配合することが好ましい。１００重量
部未満では、膨張係数が大きく、冷熱試験においてクラ
ックの発生を誘発させるおそれがあり、４００重量部を
超えると、粘度が高くなり、薄膜侵入性の低下をもたら
すおそれがある。

【００３７】また、一方、加熱溶融モールディングタイ
プのファインピッチ配線デバイスに使用する場合、球状
カーボンを含む無機質充填剤の配合量は、上記エポキシ
樹脂と硬化剤（並びに可撓性付与剤を配合する場合に
は、これを加えた全樹脂成分）の合計１００重量部に対
し、２５０〜１０００重量部、好ましくは３５０〜９０
０重量部であることが望ましい。２５０重量部未満であ
ると、線膨張係数が大きくなり、また組成物の硬化物の
吸水量が多くなってしまう。また、１０００重量部を超
えると、組成物の流動性が低下してしまい、成形が困難
となるおそれがある。

【００３８】本発明において、無機質充填剤はシランカ
ップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップ
リング剤であらかじめ表面処理することが低吸水性、耐
衝撃性及び耐クラック性をさらに向上させる点で好まし
い。

【００３９】カップリング剤としては、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のようなエ
ポキシ官能性基含有アルコキシシラン、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のようなアミノ
官能性基含有アルコキシシラン、γ−メルカプトプロピ
ルトリメトキシシランのようなメルカプト官能性基含有
アルコキシシランなどのシランカップリング剤を用いる
ことが好ましい。ここで、表面処理に用いるカップリン
グ剤量及び表面処理方法については特に制限されない。

【００４０】本発明の組成物には、応力を低下させる目
的でシリコーンゴム、シリコーンオイルや液状のポリブ
タジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチ
レン共重合体といった熱可塑性樹脂などの可撓性付与剤
を配合してもよい。好ましくは、アルケニル基含有エポ
キシ樹脂又はフェノール樹脂中のアルケニル基と、下記
式（１）で示される一分子中の珪素原子の数が２０〜４
００、好ましくは４０〜２００であり、ＳｉＨ基（即
ち、ケイ素原子に結合した水素原子）の数が１〜５個、
好ましくは２〜４個、特に２個であるオルガノハイドロ
ジェンポリシロキサン中のＳｉＨ基との付加反応により
得られるエポキシ樹脂又はフェノール樹脂とオルガノポ
リシロキサンとの共重合体を配合することがよい。Ｈ_aＲ_bＳｉＯ_(4-a-b)/2 （１）（式中、Ｒは置換又は非置換の一価炭化水素基、ａは
０．００２〜０．１、ｂは１．８〜２．２、１．８１≦
ａ＋ｂ≦２．３を満足する正数を示す。）

【００４１】なお、Ｒの一価炭化水素基としては、炭素
数１〜１０、特に１〜８のものが好ましく、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イ
ソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、ビ
ニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセ
ニル基等のアルケニル基、フェニル基、キシリル基、ト
リル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル
基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などや、これ
らの炭化水素基の水素原子の一部又は全部を塩素、フッ
素、臭素等のハロゲン原子で置換したクロロメチル基、
ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基等のハロゲン
置換一価炭化水素基を挙げることができる。

【００４２】上記共重合体としては、中でも下記構造の
ものが望ましい。

【化３】

【００４３】

【化４】（上記式中、Ｒは上記と同じ、Ｒ¹¹は水素原子又は炭素
数１〜４のアルキル基、Ｒ¹²は−ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂−、
−ＯＣＨ₂−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ₂−Ｏ−ＣＨ₂ＣＨ ₂ＣＨ
₂−又は−Ｏ−ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂−である。ｎは４〜１９
９、好ましくは１９〜９９の整数、ｐは１〜１０の整
数、ｑは１〜１０の整数である。）

【００４４】上記共重合体は、ジオルガノポリシロキサ
ン単位がエポキシ樹脂と硬化剤との合計１００重量部に
対し０〜２０重量部、特には２〜１５重量部含まれるよ
うに配合することで、応力をより一層低下させることが
できる。

【００４５】本発明のエポキシ樹脂組成物には、更に必
要に応じ、接着向上用炭素官能性シラン、酸化防止剤、
ワックス類、有機染料などの着色剤、イオントラップ
剤、界面活性剤、更にはＢｒ化樹脂，アンチモンなどの
難燃剤、その他の添加剤などを本発明の目的を損なわな
い範囲で配合することができる。

【００４６】本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、
エポキシ樹脂、硬化剤、無機質充填剤及び必要に応じて
硬化促進剤、可撓性付与剤などを同時に又は別々に必要
により加熱処理を加えながら撹拌、溶解、混合、分散さ
せることにより製造することができる。これらの混合物
の混合、撹拌、分散等の装置は特に限定されないが、撹
拌、加熱装置を備えたライカイ機、３本ロール、ボール
ミル、プラネタリーミキサー等を用いることができる。
これら装置を適宜組み合わせて使用してもよい。

【００４７】本発明のエポキシ樹脂組成物は、特に液状
の場合、ポッティング材、コーティング材等として半導
体装置の封止に使用されるが、特にフリップチップ型半
導体装置のアンダーフィル材として好適に用いられる。
また、加熱溶融モールディングタイプのファインピッチ
配線の半導体デバイス用封止材としても好適に使用さ
れ、これら半導体装置をはじめとする電子部品あるいは
電気部品の封止、被覆に用いることができ、この成形材
料を用いることにより、優れた特性と信頼性とを付与さ
せることができる。

【００４８】なお、本発明の液状エポキシ樹脂組成物の
粘度は、２５℃において１０，０００ポイズ以下である
ことが好ましい。

【００４９】本発明の半導体装置は、上述する半導体封
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、容易に製造することができる。本発明の組
成物を用いて半導体を封止する成形方法、成形条件は、
常法とすることができるが、特に液状のアンダーフィル
材としては、ディバイスの空隙に樹脂組成物を侵入させ
て封止する際の温度条件は６０〜１２０℃であることが
好ましく、更に好ましくは７０〜１００℃である。６０
℃未満であると、組成物の粘度が高いため、基板とチッ
プの隙間に侵入させることができず、また、１２０℃を
超えると反応が生起し、やはり侵入を妨げる原因となる
場合がある。

【００５０】なお、樹脂組成物を侵入封止させた後の成
形・硬化条件は、１５０℃で０．５〜２時間程度が好ま
しい。

【００５１】封止を行う半導体素子としては、特に限定
されるものではないが、例えば集積回路、トランジス
タ、サイリスタ、ダイオード等が挙げられ、特にファイ
ンピッチ配線デバイスに用いた場合、優れた特性を発揮
する。

【００５２】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。

【００５３】［実施例１〜４］液状エポキシ樹脂として
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＲＥ３１０：日本化
薬社製）を６０重量部、硬化剤としてメチルテトラヒド
ロ無水フタル酸（ＭＨ７００：新日本理化社製）を４０
重量部、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、ＫＢＭ４０３：信越化学工業
社製）を１重量部、硬化促進剤（１，８−ジアザビシク
ロ［５．４．０］ウンデセン−７と四級ホウ素化合物と
の塩、ＵＣＡＴ５００２：旭化成社製）を１重量部、無
機質充填剤として球状シリカ（ＳＥ６２００、平均粒子
径２μｍ、粒子径４５μｍ以上の含有率０．５重量％未
満：アドマテックス製）と表１に示す各種の平均粒子径
を有する真球状カーボン（三井鉱山製、なお、各真球状
カーボン中の粒子径４５μｍ以上の含有率はいずれも
０．５重量％未満である）とを合計で１３０重量部配合
し、均一に混練することにより室温（２５℃）で液状の
エポキシ樹脂組成物を得た。

【００５４】得られた液状エポキシ樹脂組成物は、４０
μｍのギャップを形成した二枚重ねのガラス板をホット
プレートの上に載せ、１００℃に加熱し、上記ガラス板
の隙間に侵入させた。侵入時間を２ｃｍ侵入するまでの
時間とし、侵入性を評価した。

【００５５】また、上記液状エポキシ樹脂組成物にて９
０ｍｍ径、厚さ５ｍｍの硬化物を作り、電気的特性であ
る室温（２５℃）抵抗値を、ＨＥＷＬＥＴＴＰＡＣＫ
ＡＲＤ製抵抗測定機を用いて測定した。

【００５６】［比較例１，２］無機質充填剤として、実
施例と同様の球状シリカを用い、真球状カーボンの代わ
りにアセチレンブラックを用いた以外は上記実施例と同
様にして評価した。上記実施例、比較例の侵入性及び室
温抵抗値の結果を表１に併記する。

【００５７】

【表１】＊１：レーザー光回折法により測定される重量平均値
（凝集もカウントされる）。＊２：侵入時外観で、分散不良は、上記侵入ディバイス
（４０μｍギャップ）に用いた二枚重ねガラス板内のカ
ーボン粒子の凝集による１００μｍ以上の凝集塊が１個
／ｃｍ²以上存在している場合を指す。

【００５８】［実施例５〜７、比較例３，４］表２に示
したカーボンブラックを用い、表３に示す成分を熱２本
ロールにて均一に溶融混合し、冷却、粉砕して半導体封
止用樹脂組成物を得た。

【００５９】これらの組成物につき、次の（イ）〜
（ニ）の諸試験を行った。結果を表３に併記する。（イ）スパイラルフロー値ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用して、１７５℃、７０
ｋｇｆ／ｃｍ²の条件で測定した。（ロ）最低溶融粘度高化式フローテスターで、ダイス１ｍｍφ×１０ｍｍ、
プランジャー面積１００ｍｍ²を用いて１７５℃／荷重
１０ｋｇｆで測定を行い、最低溶融粘度を算出した。（ハ）金線流れサイズ６×６×０．３５ｍｍのチップがマウントされた
２０×２０×１．０ｍｍのフラットパッケージを用い、
金線間隔５０μｍ、金線径２５μｍ、金線長さ５ｍｍで
配線したデバイスを、１７５℃、７０ｋｇｆ／ｃｍ²、
１２０秒の成形条件で成形した。成形された成形物の金
線流れ性を軟Ｘ線装置で観察した。成形キャビティのゲ
ート側に最も近い位置の金線流れを測定した。金線が金
線長さに対して３％以上流れているものを不良とした。（ニ）リーク不良上記（ハ）で成形したデバイスを１８０℃で４時間ポス
トキュアーしたものを８５℃／８５％ＲＨの恒温恒湿器
に７２時間放置して吸湿させた後、金線間に流れる電流
値を測定した。電流値が、１０μＡ以上のものを不良と
した。

【００６０】

【表２】

【００６１】

【表３】ビフェニル型エポキシ樹脂：油化シェル製ＹＸ−４００
０ＨＫ（エポキシ当量１９０）硬化剤：フェノールアラルキル樹脂、三井東圧製ＸＬ−
２２５−３Ｌ（フェノール当量１６８）臭素化ノボラック型エポキシ樹脂：日本化薬製ＢＲＥＮ
−１０５（エポキシ当量２８０）シランカップリング剤：γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン、信越化学製ＫＢＭ−８０３シリカ：平均粒径１０μｍの球状シリカ、比表面積０．
８ｍ²／ｇ，４５μｍ以上の粗粒０．４重量％

【００６２】表３の結果より、本発明の半導体封止用樹
脂組成物は、流動性に優れ、かつ本発明の組成物の硬化
物で封止された半導体装置は金線流れがなく、電気特性
不良が少ないことが実証された。

【００６３】

【発明の効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は、非常に信頼性の高いものである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 23/31 (72)発明者塩原利夫群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料技術研究所内 (72)発明者富吉和俊群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料技術研究所内Ｆターム(参考） 4J002 CC04X CC05X CC06X CC07X CD02W CD04W CD05W CD06W CD13W CE00W CE00X DA017 DE078 DE148 DJ008 DJ018 EL136 EN006 FA087 FD017 FD018 FD14X FD146 GQ05 4J036 AA01 AD08 DA01 DB17 FA02 JA07 4M109 AA01 EA02 EB02 EB12 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、
（Ｃ）無機質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成
物において、上記無機質充填剤の一部に球状カーボンを
用いることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。
【請求項２】上記球状カーボンが、０．７〜１．０の
ワーデルの球形度を有し、平均粒子径が１μｍ以上１０
μｍ以下である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。
【請求項３】上記球状カーボンの添加量が、（Ａ）及
び（Ｂ）成分の合計量１００重量部に対して０．０１〜
５０重量部であることを特徴とする請求項１又は２記載
の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】上記エポキシ樹脂組成物が液状であるこ
とを特徴とする請求項１，２又は３記載の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】液状エポキシ樹脂組成物が、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂と酸無水物硬化剤を主成分として含
有するものである請求項４記載の半導体封止用エポキシ
樹脂組成物。
【請求項６】フリップチップ型半導体装置のアンダー
フィル材用である請求項４又は５記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物。
【請求項７】チップ表面のアルミパターン配線又は金
線の間隔が５０μｍ以下の半導体デバイス用である請求
項１，２又は３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか１項記載のエ
ポキシ樹脂組成物の硬化物にて封止された半導体装置。