JP2001335681A

JP2001335681A - 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: JP2001335681A
Application number: JP2000272126A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nishioka; 務西岡; Masahiro Hata; 昌宏畑; Kazuhiro Ikemura; 和弘池村
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2001-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】難燃性、流動性および耐湿信頼性に優れ、環境
汚染が抑制さ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。
しかも、上記（Ｄ）成分の含有量が０．０１重量％以上
０．２重量％未満に設定されている。（Ｃ）下記の一般式（１）で表される金属水酸化物。【化１】

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、環境汚染が抑制された半導体封
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】また、上記赤燐化合物は、少量の添加量で
あってもその難燃効果を示し有用であるが、ホスフィン
や燐酸等の不純物が生成し信頼性が低下するという問題
があり、封止材料として有用なものではなかった。した
がって、このような問題を解決するために、赤燐を金属
水酸化物およびフェノール樹脂で被覆したものを用いる
方法が提案されている（特開平８−１５１５０５号）
が、この被覆された赤燐を使用する際には、量的に多く
添加する必要があることから、不純物として燐酸が依然
として多く抽出され、結果、耐湿性の低下を招く問題が
あった。

【０００６】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。

【０００７】

【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であって、上記（Ｄ）成分の含有
割合が、樹脂組成物全体中０．０１重量％以上０．２重
量％未満の範囲に設定されている半導体封止用樹脂組成
物を第１の要旨とする。

【０００８】（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２】（Ｄ）赤燐系難燃剤。

【０００９】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。

【００１０】すなわち、本発明者らは、満足のいく難燃
性および良好な流動性はもちろん、より燐化合物に起因
した耐湿信頼性の低下を抑制し、しかも環境上良好な封
止材料を得るために一連の研究を重ねた。その結果、上
記金属水酸化物とともに、特定量となる赤燐系難燃剤と
を併用すると、難燃性付与のための赤燐系難燃剤の添加
量を少量に抑制することができ、片方のみの使用による
弊害、例えば、金属水酸化物のみの使用による、難燃性
の付与にはその添加量の多さに起因する流動性の低下を
抑制することができ、また、赤燐系難燃剤のみの使用に
よる、燐酸等の不純物量が減少して耐湿性の低下を抑制
することができるとともに、上記赤燐系難燃剤の少量の
含有量の設定により環境汚染を抑制することができるよ
うになることを突き止めた。さらに、上記金属水酸化物
はイオン捕獲作用を有するため、上記赤燐系難燃剤に起
因した燐酸等の不純物を捕獲し、しかも赤燐系難燃剤が
少量であることから系全体の不純物量が低減され、さら
なる耐湿性の向上効果が得られるようになり、優れた難
燃性とともに、上記問題を解決することができることを
見出し本発明に到達した。

【００１１】そして、上記赤燐系難燃剤として、金属水
酸化物およびフェノール樹脂で赤燐を被覆したものを用
いる場合、赤燐の酸化が防止され、また安定性を有する
ため取り扱い性が良好となる。

【００１２】また、上記金属水酸化物の含有量を特定の
範囲に設定した場合、流動性および耐湿性に一層優れる
ようになる。

【００１３】

【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。

【００１４】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、特定量の赤燐系難燃
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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】

【化３】

【００１８】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。

【００１９】

【化４】

【００２０】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。

【００２１】

【化５】

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】

【化６】

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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、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（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
記複合化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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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％。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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、金属水酸化物全体中の、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。

【００４３】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、赤燐系
難燃剤と併用してもその併用による難燃効果は不充分で
あることから赤燐系難燃剤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。

【００４４】上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる赤燐系
難燃剤（Ｄ成分）は、赤燐単独からなるものを含むが、
この赤燐単独のものは酸化され易く、また不安定なため
に取り扱いに難点がある。このため、金属水酸化物およ
びフェノール樹脂の少なくとも一方で赤燐表面を予め被
覆したものを用いることが好ましい。上記被覆材料とな
る金属水酸化物としては、例えば、水酸化マグネシウ
ム、水酸化アルミニウム等があげられる。また、フェノ
ール樹脂としては、特に限定するものではなく従来公知
の各種フェノール樹脂があげられる。このように被覆さ
れた赤燐系難燃剤における赤燐の含有量は４５〜９５重
量％であることが好ましく、特に好ましくは７０〜９５
重量％である。すなわち、赤燐の含有量が４５重量％未
満ではこの赤燐系難燃剤そのものを多量に添加しなけれ
ば目的とする難燃性を得ることが困難となり、９５重量
％を超えるとその被覆効果が低下して、安定性および純
度の点で問題が生じる傾向がみられるからである。

【００４５】さらに、上記赤燐系難燃剤では、レーザー
式粒度測定機による平均粒径が５〜７０μｍの範囲のも
のを用いることが好ましく、より好ましくは１０〜４５
μｍである。すなわち、上記赤燐系難燃剤の平均粒径が
７０μｍを超えて大きくなると、赤燐系難燃剤の分散性
が低下する傾向がみられ、５μｍ未満では流動性の低下
を引き起こす傾向がみられるからである。

【００４６】そして、上記赤燐系難燃剤（Ｄ成分）の含
有量は、樹脂組成物全体中の０．０１重量％以上０．２
重量％未満の範囲に設定する必要がある。すなわち、
０．０１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からである。また、
０．２重量％以上では、環境汚染が増大する可能性が生
じることがあるからである。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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、
イオントラップ剤等を必要に応じて適宜に添加すること
ができる。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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を併用
してもよい。上記有機系難燃剤としては、含窒素有機化
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。

【００５４】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。

【００５５】上記有機系難燃剤は、前記金属水酸化物と
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、赤
燐系難燃剤（Ｄ成分）として金属水酸化物およびフェノ
ール樹脂で赤燐粉末表面が被覆されたものを用いること
が好ましい。さらに、前記特定の金属水酸化物（Ｃ成
分）とともに、無機質充填剤として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。

【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）、特定の金属水酸化物（Ｃ成分）、赤燐系難燃剤
（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。

【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。

【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（軟化点７０℃、水酸基当
量１７５）

【００６６】〔赤燐系難燃剤〕水酸化マグネシウムおよ
びフェノール樹脂で赤燐粉末表面が被覆されたもの（赤
燐含有率９３重量％、平均粒径３０μｍ：ノーバエクセ
ル、燐化学工業社製）

【００６７】〔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）

【００６８】〔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

【００６９】〔硬化促進剤〕トリフェニルホスフィン

【００７０】〔金属水酸化物〕つぎに、実施例に先立っ
て下記の表１〜表２に示す金属水酸化物を準備した。な
お、上記金属水酸化物は、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。

【００７１】

【表１】

【００７２】

【表２】

【００７３】

【実施例１〜５、比較例１〜３】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。

【００７４】

【表３】

【００７５】

【表４】

【００７６】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。さらに、上記試験片を
粉砕した後、１６０℃×２０時間の抽出条件で、燐酸イ
オンを抽出してそのイオン量をイオンクロマト分析にて
測定した。これらの結果を後記の表５〜表６に併せて示
す。

【００７７】〔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。

【００７８】〔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。

【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】

【表５】

【００８１】

【表６】

【００８２】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、しかも燐酸イオン量も非常に少な
く、かつ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。

【００８３】これに対して、比較例１品は、流動性およ
び耐湿性に関しては良好な結果が得られたが、赤燐系難
燃剤の含有量が０．０１重量％未満と極端に少ないた
め、難燃性試験（ＵＬ９４Ｖ−０規格）が不合格であ
った。また、比較例２品は金属水酸化物単独の系であ
り、流動性は良好であり、かつ燐酸イオンが検出されず
耐湿性に問題は無かったが、難燃性試験が不合格であっ
た。また、比較例３品は、金属水酸化物単独の系である
が、比較例２品よりも金属水酸化物の配合量を多く設定
しているため、良好な難燃性を有し、しかも燐酸イオン
が検出されず耐湿性に関しては問題が無かったが、ワイ
ヤー流れで問題が発生し流動性に劣っていることがわか
る。

【００８４】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。

【００８５】

【発明の効果】以上のように、本発明は、前記一般式
（１）で表される金属水酸化物（Ｃ成分）と、赤燐系難
燃剤（Ｄ成分）を含有し、しかも上記赤燐系難燃剤（Ｄ
成分）を特定量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
化物と特定量の赤燐系難燃剤とを併用するため、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、片方のみの使用によ
る弊害、例えば、上記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、また、上記赤燐系難燃剤のみの使用では、燐
酸等の不純物量が多くこれに起因した耐湿性の低下があ
げられるが、これら流動性の低下および耐湿性の低下を
抑制することができ、しかも上記赤燐系難燃剤の少量の
使用量の設定により環境汚染を抑制することができるよ
うになる。さらに、上記金属水酸化物のイオン捕獲効果
により上記燐酸等の不純物が低減され、しかも上記赤燐
系難燃剤が少量であることから系全体の不純物量が低減
され耐湿性の低下の抑制効果が一層効果的となる。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、環境的にも良好なものが得られる。

【００８６】そして、上記赤燐系難燃剤（Ｄ成分）とし
て、金属水酸化物およびフェノール樹脂で赤燐を被覆し
たものを用いると、赤燐の酸化が防止され、また安定性
を有するため取り扱い性が良好となる。

【００８７】また、上記特定の金属水酸化物（Ｃ成分）
の含有量を特定の範囲に設定することにより、一層優れ
た流動性および耐湿性が得られる。

【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５
００００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】本発明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】本発明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 23/31 (72)発明者池村和弘大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 4J002 CC03X CD04W CD05W CD06W DA057 DE046 FB077 FB267 FD136 FD137 FD14X GQ05 4J036 AD07 AD08 AF06 AF08 DC40 DC46 DD07 FA01 FA02 FB07 JA07 KA05 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB07 EC01 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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って、上記（Ｄ）成分の含有
割合が、樹脂組成物全体中０．０１重量％以上０．２重
量％未満の範囲に設定されてい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）赤燐系難燃剤。
【請求項２】上記（Ｄ）成分である赤燐系難燃剤が、
金属水酸化物およびフェノール樹脂で赤燐を被覆したも
のである請求項１記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項３】上記（Ｃ）成分である金属水酸化物の含
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であって、含窒素有機化合物を含
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。