JP2002180053A - 複合化難燃剤およびこれを含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物、ならびに該組成物を用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 難燃効果に優れたノンハロゲン・ノンアンチ
モン系の難燃剤、および耐湿性や難燃性に優れた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物、並びにこの組成物を用いた
半導体装置を提供する。 【解決手段】 赤燐の表面に水酸化マグネシウムを主成
分とする金属水酸化物層を被覆してなる複合化難燃剤で
あって、金属水酸化物層は水酸化マグネシウムとフェノ
ール樹脂から形成されていることが耐湿性や耐水性の点
から好ましい。この複合化難燃剤をエポキシ樹脂、硬化
剤および充填剤を日趨勢分とする半導体封止用エポキシ
樹脂組成物中に含有させることによって、難燃性と耐湿
性を兼備した組成物とすることができ、このエポキシ樹
脂組成物によって半導体素子を封止することにより、半
導体装置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、難燃効果に優れた
ノンハロゲン・ノンアンチモン系の難燃剤、および耐湿
性および難燃性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成
物、並びに該組成物を用いた半導体装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ダイオード、トランジスタ、ＩＣ、ＬＳ
Ｉなどの電子部品、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て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ＵＬ９４ Ｖ−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に、エポキシ樹脂組成物に臭素化
エポキシ樹脂やハロゲン系難燃剤、酸化アンチモンなど
のアンチモン系難燃剤を添加する方法が採られてきた。

【０００３】ところが、近年の環境保全重視の観点か
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の開発が要求
されている。

【０００４】これらの要求に対して水酸化アルミニウム
や水酸化マグネシウムのような金属水酸化物やホウ素系
化合物を難燃剤として添加することが検討されている
が、これらの化合物は比較的多量に添加しなければ、実
用的に充分な難燃効果を発揮することができず、その結
果、樹脂組成物を溶融した際の粘度が高くなり、流動特
性の点で半導体封止工程において問題を有することがあ
る。

【０００５】一方、他の難燃剤として少量でも充分に難
燃効果を発揮する赤燐系の難燃剤も検討されているが、
微量の水分に対して反応を起こして、ホスフィンや金属
腐食性のリン酸を発生させるので、耐湿信頼性に劣る傾
向を示すものである。半導体封止用途に用いる場合、厳
しい耐湿信頼性を要求される場合が多く、未だ充分に満
足できるものではない。

【０００６】そこで、赤燐の表面を水酸化アルミニウム
で被覆したり、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂で
コーティングすることによって、赤燐の耐湿信頼性を向
上させることも試みられているが、半導体封止用途では
実用的に満足できるところまでは至っていないのが実状
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な実状に鑑みなされたもので、半導体封止用エポキシ樹
脂組成物に優れた流動性と共に、耐湿信頼性および難燃
性を付与した半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るべ
く鋭意検討を行なった結果、赤燐が有する本来の難燃効
果を維持しながら、赤燐と水分との反応によって生じる
ＨＰＯ₃ ^2- イオンやＰＯ₄ ^3- イオンを捕捉するために、
水酸化マグネシウムを赤燐の表面被覆剤として用いるこ
とによって、上記イオンを水に難溶性のリン酸マグネシ
ウムが形成して耐水性を付与することができることを見
い出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、赤燐の
表面に水酸化マグネシウムを主成分とする金属水酸化物
層を被覆してなる複合化難燃剤を提供するものである。

【０００９】また、本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤お
よび充填剤を必須成分として含有する組成物において、
難燃剤として上記複合化難燃剤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を提供するもので
ある。

【００１０】さらに、本発明は、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封止してなる半導
体装置を提供するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物に用いるエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上
のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー
の何れであっても良く、その分子構造や分子量について
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、ビフェニル型エポキシ樹
脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポ
キシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、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、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹
脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含
有エポキシ樹脂などが挙げられる。

【００１２】本発明においては、成形作業性やパッケー
ジ信頼性（耐半田性や耐湿信頼性など）の点から、上記
エポキシ樹脂のうち、ビフェニル型エポキシ樹脂やクレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエ
ン型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有エポキシ樹脂な
を用いることが好ましい。

【００１３】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
に、上記エポキシ樹脂と共に必須成分として含有する硬
化剤は、エポキシ樹脂の硬化剤として自体公知のものを
用いることができるが、実用性の点からフェノール樹脂
を用いることが好ましい。

【００１４】このような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ものが用いられ、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、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テル
ペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン化合
物、フェノールアラルキル樹脂などが挙げられる。これ
らのうち、フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタ
ジエン変性フェノール樹脂、ナフタレン骨格含有フェノ
ール樹脂、フェノールアラルキル樹脂を用いることが、
成形作業性やパッケージ信頼性（耐半田性や耐湿信頼性
など）の点から好ましく、これらは単独で、もしくは二
種以上併用して用いることができる。

【００１５】そして、前記エポキシ樹脂とフェノール樹
脂の配合割合は、前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０．８〜１．２
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。

【００１６】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は、上記各成分と共に、通常、充填剤が用いられる。充
填剤としては、耐熱性の点から無機質充填剤が好まし
く、充填剤形状は、破砕状、磨砕状、球状など特に限定
するものではなく、自体公知の各種充填剤を用いること
ができる。無機質充填剤としては、具体的には、石英ガ
ラス粉末、タルク、溶融シリカ粉末および結晶性シリカ
粉末などのシリカ粉末、アルミナ、窒化珪素、窒化アル
ミニウム、炭化珪素などが挙げられる。これらのうち、
シリコンチップやリードフレームとの熱膨張係数の差が
小さく、また、不純物量が少ないという観点から、溶融
シリカ粉末や結晶性シリカ粉末を用いることが好まし
い。これらの無機質充填剤は単独で、もしくは二種以上
併せて用いられる。また、上記無機質充填剤としては、
流動性や充填性の点からレーザー式粒度測定機による平
均粒径が１０〜７０μｍ、好ましくは１０〜５０μｍの
範囲のものを用いる。特に、無機質充填剤の量を多くす
る場合には、球状溶融シリカ粉末を用いることが好まし
い。

【００１７】上記無機質充填剤の含有量は、成形性と信
頼性とのバランスから、半導体封止用エポキシ樹脂組成
物全体の６５〜９５重量％、好ましくは７０〜９０重量
％となるよう設定することが好ましい。

【００１８】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
には、難燃性を付与するために、難燃剤を含有させる。
含有させる難燃剤としては、本発明の複合化難燃剤を用
いる。本発明の複合化難燃剤は、赤燐の表面に水酸化マ
グネシウムを主成分とする金属水酸化物層を被覆してな
るものである。

【００１９】難燃剤として作用する赤燐は、単独では酸
化され易く、また不安定なために取り扱いに難点があ
り、さらに、雰囲気中の水分や吸湿水分と反応して、Ｈ
ＰＯ₃ ^{2 -} イオンやＰＯ₄ ^3- イオンを生じ、ホスフィンや
腐食性のリン酸を生成する。従って、本発明に用いる難
燃剤では、上記水分と反応した際に生じる陰イオンを捕
捉するために、水酸化マグネシウムを赤燐の表面被覆剤
として用いて金属水酸化物層を形成することを特徴とし
ている。このように水酸化マグネシウムで赤燐表面を被
覆することによって、上記陰イオンを水に難溶性のリン
酸マグネシウムが形成して耐水性を付与することができ
るのである。

【００２０】なお、本発明の複合化難燃剤は、赤燐の表
面を水酸化マグネシウムを主成分とする金属水酸化物層
で被覆してなるものであるが、水酸化マグネシウムと共
にフェノール樹脂を金属水酸化物層の構成要素として用
いることによって、赤燐表面の被覆率向上による耐湿性
や耐水性の改善効果を期待することができるので好まし
いものである。用いるフェノール樹脂としては、特に限
定されるものではなく、自体公知の各種フェノールを用
いることができる。

【００２１】また、赤燐の表面を被覆する金属水酸化物
層は、金属水酸化物層中の水酸化マグネシウム量が、５
〜９５重量％、好ましくは１０〜５０重量％とすること
が好ましい。水酸化マグネシウム量が５重量％に満たな
い場合には、高湿下においてリン酸イオンが溶出した場
合に、その捕捉効果が低く、パッケージとしての耐湿信
頼性が低下する傾向を示し好ましくなく、また、水酸化
マグネシウム量が５０重量％を超えると、赤燐表面の水
酸化マグネシウムの被覆率が低下するので、高湿下にお
いてリン酸イオンが溶出した際のパッケージとしての耐
湿信頼性が低下する傾向を示すので好ましくない。

【００２２】また、上記複合化難燃剤における赤燐と金
属水酸化物の含有比率（重量比）は、７０：３０〜９
８：２、好ましくは９０：１０〜９５：５の範囲とする
ことが望ましい。含有比率をこの範囲に調整することに
よって、赤燐単独系の難燃剤の問題点である耐湿信頼性
を向上させることができるのである。つまり、赤燐の含
有比が７０重量％未満では、複合化難燃剤を多量に添加
しなければ目的とする難燃性を得ることが難しく、９８
重量％を超える含有比では、その被覆効果が低下して、
耐湿信頼性および純度の点で問題が生じる傾向が現れる
からである。

【００２３】また、上記複合化難燃剤は、レーザー式粒
度測定機による平均粒径が１〜５０μｍ、好ましくは２
〜３０μｍの範囲のものを用いることが望ましい。即
ち、上記複合化難燃剤の平均粒径が５０μｍを超える場
合には、複合化難燃剤をエポキシ樹脂組成物中などに含
有させた場合の分散性が低下する傾向が見られ、１μｍ
に満たない場合には、難燃剤粒子の凝集が起こり、エポ
キシ樹脂組成物中などに含有させた場合に、溶融時の流
動性が低下する傾向を示すからである。

【００２４】上記複合化難燃剤を本発明の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物中に含有させる場合、組成物総量に
対して０．０３〜５重量％の範囲に設定することが好ま
しく、特に好ましくは０．０４〜３重量％である。複合
化難燃剤の含有量が０．０３重量％に満たないと、目的
とする難燃性を得られない場合があり、また、５重量％
を超えて含有させると、組成物中の不純物が多くなっ
て、耐湿信頼性の低下を招いたり、また、環境汚染が増
大する可能性が生じることがありこのましくないのであ
る。

【００２５】さらに、本発明の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物には、イオン捕捉剤を含有させることができ
る。イオン捕捉剤を含有させると、発生するイオン物質
の捕捉が効果的に行われて、優れた耐湿性が得られると
共に、成形時のパッケージに汚れなども生じにくくなる
のである。

【００２６】このようなイオン捕捉剤としては、例え
ば、水酸化ビスマス、協和化学社製のＤＨＴ−４Ａに代
表されるハイドロタルサイト類化合物、五酸化アンチモ
ンなどを用いることができる。これらは単独で、もしく
は二種以上併用することができる。これらのうち、陰イ
オンを選択的に捕捉し、ノンアンチモン系であるとの観
点から、水酸化ビスマス、ハイドロタルサイト類化合物
を用いることが好ましく、特にハイドロタルサイト類化
合物が好ましく用いられる。また、このようなイオン捕
捉剤は、エポキシ樹脂組成物を溶融させた場合の流動性
の観点から、レーザー式粒度測定機による平均粒径０．
１〜５０μｍ、好ましくは０．５〜３５μｍの範囲のも
のを用いることが好ましい。

【００２７】上記イオン捕捉剤の含有割合は、本発明の
半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に、０．０１〜１０
重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましく
は０．０５〜２．０重量％の範囲に調整する。イオン捕
捉剤の含有量が、０．０１重量％に満たない場合には、
不純物であるイオン物質の捕捉が効果的に行われないこ
とがあり、その結果、優れた耐湿信頼性が得られ難くな
る。一方、イオン捕捉剤の含有量が１０重量％を超える
と、成形時のパッケージに汚れが生じる傾向が現れるの
である。

【００２８】さらに、本発明の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物には、上記各成分以外に、硬化促進剤、顔料、
離型剤、表面処理剤、可撓性付与剤、接着付与剤などを
必要に応じて適宜添加することができる。

【００２９】上記硬化促進剤としては、エポキシ基と水
酸基の反応を促進するものであれば特に限定されるもの
ではなく、例えば、１，８−ジアザビシクロ［５，４，
０］ウンデセン−７など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などの三級アミン類、２−
メチルイミダゾールなどのイミダゾール類、トリフェニ
ルホスフィンなどのリン系化合物などが挙げられる。こ
れら化合物は単独で、もしくは二種以上併せて用いるこ
とができる。

【００３０】上記顔料としては、カーボンブラック、酸
化チタン、ベンガラなどが挙げられる。

【００３１】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、脂肪酸塩などが挙げられる。

【００３２】さらに、上記表面処理剤としては、シラン
カップリング剤、例えば、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などのカップリ
ング剤が挙げられる。

【００３３】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な
どが挙げられる。

【００３４】また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物には、前記複合化難燃剤に加えて下記一般式
（１）で表される多面体形状の金属水酸化物を無機質難
燃剤として含有させてもよい。

【００３５】

【化２】

【００３６】上記一般式（１）にて示される金属水酸化
物は、六角板形状のような板状を有するものや、鱗片状
などのように、所謂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、横と共に厚み方向への結晶成長
が大きい、例えば、板状結晶のものが厚み方向に結晶成
長してより立体的かつ球状に近づけた粒状の結晶形状、
例えば、略１２面体、略８面体、略４面体などの形状を
有する金属水酸化物をいい、通常、これらの種々の多面
体形状物の混合物である。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、粉砕や磨砕などによ
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。このような多面体形状の金属
水酸化物を用いることによって、平板形状の結晶形状を
有する金属水酸化物に比べて、樹脂組成物の流動性の低
下を抑制することができるのである。

【００３７】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って、縦、横と共に
厚み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面体などの形状を有す
る金属水酸化物を得ることができる。

【００３８】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-X Ｎｉ_X （ＯＨ）
₂ 〔０．０１＜Ｘ＜０．５〕、Ｍｇ_1-X Ｚｎ_X （ＯＨ）
₂ 〔０．０１＜Ｘ＜０．５〕などが挙げられる。このよ
うな金属水酸化物の市販品としては、例えば、タテホ化
学工業社製のエコーマグが挙げられる。

【００３９】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、アスペクト比が大きくなると、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ので、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。

【００４０】上記多面体形状を有する金属水酸化物（Ｃ
成分）を含む金属水酸化物の含有量は、樹脂組成物全体
の１〜３０重量％、特には３〜２５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１
重量％に満たないと、充分な併用効果を得ることが困難
であり、また、３０重量％を超えると、流動性が低下
し、ワイヤー流れなどの不良を引き起こす傾向が見られ
るからである。

【００４１】さらに、本発明の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物には、上記した難燃剤の他、耐湿信頼性を損な
わない範囲で、有機系難燃剤を併用してもよい。有機系
難燃剤を用いることにより、上記複合化難燃剤や多面体
形状を有する金属水酸化物の使用量を低減させることが
できる。このような有機系難燃剤としては、含窒素有機
化合物、含リン有機化合物、ホスファゼン系化合物など
が挙げられるが、特に含窒素有機化合物を用いることは
好ましい。

【００４２】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
ト誘導体などの複素環骨格を有する化合物が挙げられ
る。これら有機系難燃剤は単独で、もしくは二種以上併
用することができる。

【００４３】上記の有機系難燃剤は、前記した本発明の
難燃剤と予め機械的に混合した後に配合してもよいし、
別途有機系難燃剤を溶剤に溶解したのち、これに本発明
の難燃剤を添加し、脱溶剤化して表面処理したものを用
いてもよい。

【００４４】上記有機系難燃剤の含有量は、全難燃剤中
０．５〜２０重量％、好ましくは１．０〜１６重量％の
範囲に設定することが望ましい。

【００４５】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
において、最も好適な組み合わせは以下の通りである。
即ち、エポキシ樹脂として流動性に優れるビフェニル系
エポキシ樹脂を用い、また、硬化剤として流動性に優れ
るフェノールアラルキル樹脂を用い、複合化難燃剤とし
て水酸化マグネシウムとフェノール樹脂で被覆した赤
燐、またはこれと前記一般式（１）にて示される多面体
形状の金属水酸化物との併用系、イオン捕捉剤として水
酸化ビスマスおよび／またはハイドロタルサイト類化合
物、無機質充填剤としては、溶融シリカ粉末を用いるこ
とが好ましい。さらに、これらの各成分に加えて、成形
時の金型からの離型性を向上させるために、ワックス類
を含有させることが好ましい。

【００４６】また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物は、例えば以下の方法によってつぎのようにして
製造することができる。

【００４７】即ち、エポキシ樹脂、硬化剤、複合化難燃
剤、充填剤、並びに必要に応じて他の添加剤を所定の割
合で配合して、ミキサーなどを用いて均一になるように
充分に攪拌混合する。

【００４８】次いで、この混合物をミキシングロール機
やニーダーなどの混練機を用いて加熱状態で溶融混練
し、これを室温まで冷却する。そして、公知の手段によ
って粉砕し、必要に応じて打錠、タブレット化するとい
う一連の工程によって，本発明の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。

【００４９】または、上記半導体封止用エポキシ樹脂組
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、これを溶融状態で略円柱状の顆粒体やタブレット状
に連続的に成形するという一連の工程によっても、本発
明の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。

【００５０】さらに、上記半導体封止用エポキシ樹脂組
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などの方法によって、シー
ト状の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造すること
もできる。

【００５１】このようにして得られる本発明の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物（粉末状、タブレット状、顆粒
状）を用いて半導体素子の封止して本発明の半導体装置
を得るには、通常のトランスファー成形などの公知の成
形方法によって行うことができる。

【００５２】また、シート状の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を用いた場合、例えば、以下のようにしてフリ
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。

【００５３】即ち、シート状の半導体封止用エポキシ樹
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、もしく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共に、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ので
ある。

【００５４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を示して具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるも
のではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で種
々の変形や応用ができることは云うまでもない。

【００５５】まず、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に
用いる材料として、以下のものを準備した。

【００５６】［エポキシ樹脂Ａ］クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９８、軟化点７５℃）

【００５７】［エポキシ樹脂Ｂ］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

【００５８】［フェノール樹脂Ｃ］フェノールノボラッ
ク樹脂（水酸基当量１０５、軟化点８０℃）

【００５９】［フェノール樹脂Ｄ］下記一般式にて表さ
れるフェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７０、軟
化点７０℃）

【００６０】

【化３】

【００６１】［金属水酸化物Ｅ］タテホ化学工業社製、
商品名：エコーマグＺ−１０ 組成式 ：Ｍｇ_0.8 Ｚｎ_0.2 （ＯＨ）₂ 平均粒径：１．７μｍ、粒度分布：粒径１．３μｍ未満
１４重量％、粒径１．３μｍ以上２．０μｍ未満６１重
量％、粒径２．０μｍ以上２５重量％

【００６２】［複合化難燃剤Ｆ］水酸化アルミニウムお
よびフェノール樹脂の複合物で赤燐粉末の表面が被覆さ
れたもの（赤燐含有率９４重量％、平均粒径２μｍ、商
品名：ノーバエクセル、燐化学工業社製）

【００６３】［複合化難燃剤Ｇ］水酸化アルミニウムお
よびフェノール樹脂の複合物で赤燐粉末の表面が被覆さ
れたもの（赤燐含有率９３重量％、平均粒径３０μｍ、
商品名：ノーバエクセル、燐化学工業社製）

【００６４】［複合化難燃剤Ｈ］赤燐５００ｇを水８０
０ｍｌ中に懸濁させたのち、１０重量％硫酸マグネシウ
ム水溶液３００ｍｌを加え、攪拌しながら５重量％水酸
化ナトリウム水溶液１００ｍｌを滴下し、５０℃に加温
して３０分間放置した。次いで、フェノール１５ｇおよ
び３７重量％ホルマリン３０ｇを添加して、８０℃で１
時間加熱、攪拌したのち、放冷、濾過、水洗し、１４０
℃で３時間乾燥させて、水酸化マグネシウムおよびフェ
ノール樹脂の複合物で赤燐粉末の表面が被覆された複合
化難燃剤５３５ｇを作製した。（赤燐含有率９０重量
％、平均粒径３０μｍ）

【００６５】［イオン捕捉剤Ｉ］ ハイドロタルサイト類化合物：Ｍｇ_4.3 Ａｌ₂ （ＯＨ）
_12.6ＣＯ₃ ・３．５Ｈ ₂ Ｏ（平均粒径２μｍ）（ＤＨＴ
−４Ａ、協和化学社製）

【００６６】［カーボンブラックＪ］

【００６７】［離型剤Ｋ］ ポリエチレン系ワックス ［硬化促進剤Ｌ］ トリフェニルホスフィン ［無機質充填剤Ｍ］ 溶融シリカ粉末（球形、平均粒径２５μｍ、比表面積
１．４ｍ² ／ｇ）

【００６８】実施例１〜３、比較例１〜２ 下記の表１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の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

【００６９】

【表１】

【００７０】上記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について、下記の評価を行
い、その結果を表２に記載した。

【００７１】＜流動性の評価＞（フローテスター粘度、
ゲルタイム） 上記各実施例および比較例にて得た粉末状のエポキシ樹
脂組成物を２ｇ秤量し、タブレット状に成形した。これ
を高化式フローテスターのポット内に入れ、１０ｋｇの
荷重をかけた。１７５℃の温度下で溶融したエポキシ樹
脂組成物はダイスの孔（直径１．０ｍｍ×１０ｍｍ）を
通過して押し出される時のピストンの移動速度から、各
サンプルの溶融粘度を求めた。

【００７２】また、１７５℃の熱平板上に各実施例およ
び比較例にて得た粉末状のエポキシ樹脂組成物の試料を
２００〜５００ｍｇを載せ、攪拌しながら熱平板上に薄
く引き延ばし、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（ゲルタイム）
とした。

【００７３】＜不純物特性＞各実施例および比較例にて
得たエポキシ樹脂組成物を、１７５℃で２分間タブレッ
ト状に成形したのち、さらに１７５℃で５時間のポスト
キュア条件下で硬化させたのち、この硬化物を振動ミル
にて微粉末状に粉砕し、目開き１５０μｍの網に通過さ
せ、５ｇを採取し、外側が金属（ＳＵＳ）で内側がテフ
ロン（登録商標）製の容器に５０ｍｌのイオン交換水と
共に投入し、１６０℃×２０時間にて抽出を行った。

【００７４】その抽出水について不純物量（Ｎａ⁺ 、Ｃ
ｌ^- 、ＨＰＯ₃ ^2- 、ＰＯ₄ ^3- ）をイオンクロマトグラフ
ィにて測定すると共に、上記抽出水についてＥＣ（電気
伝導度）を電気伝導度計（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏ
ｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）にて測定した。併せて、ｐＨメ
ーターでｐＨ値も測定した。

【００７５】＜耐湿信頼性＞上記各実施例および比較例
にて得た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℃×６．８６７ＭＰａ×１２０秒間
で難燃性試験用試験片を成形した。一方、ＴＯＷＡ自動
成形機でＬＱＦＰ−１１４（大きさ：２０ｍｍ×２０ｍ
ｍ×厚み１．４ｍｍ）のパッケージ（半導体装置）に成
形した。このようにして得たパッケージを用いて、プレ
ッシャークッカーバイアステスト（ＰＣＢＴ）を、１３
０℃、８５％ＲＨ．、３０Ｖバイアスの条件下で行っ
た。そして、評価に用いたパッケージの５０％が不良モ
ードとなった時間を測定した。なお、不良モードとして
は、リーク不良およびオープン不良を測定した。

【００７６】＜難燃性＞上記耐湿信頼性試験にて得た難
燃性試験用試験片を用いて、ＵＬ９４ Ｖ−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−Ｖ
０合格を意味する。

【００７７】

【表２】

【００７８】上記表２の結果から明らかなように、実施
例品は優れた難燃性を示し、さらに、不純物である各種
イオンの含有量も少なく、流動性に関してもフローテス
ター粘度およびゲルタイムの両値共に良好であることが
わかる。特に、耐湿信頼性については、比較例品と比べ
て格段に向上していることが明確である。

【００７９】

【発明の効果】以上のように、本発明は、赤燐の表面に
水酸化マグネシウムを主成分とする金属水酸化物層を被
覆してなるノンハロゲン、ノンアンチモンタイプの複合
化難燃剤であるので、優れた難燃効果を発揮すると共
に、耐湿性や耐水性を有するものである。

【００８０】従って、上記複合化難燃剤をエポキシ樹脂
組成物に含有させた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してなる半導体装置に、難燃性
や耐湿信頼性を付与することができるという効果を奏す
るものである。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ Ｃ０９Ｃ 3/04 Ｃ０９Ｃ 3/04 3/10 3/10 Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4H028 AA07 AA10 AA42 AB04 BA03 BA06 4J002 CC03X CC04X CC07X CD02W CD04W CD05W CD14W DA057 DE146 DF016 DJ006 DJ016 DJ046 DL006 FB077 FB087 FD016 FD14X GQ01 GQ05 4J037 AA08 CA11 CC22 DD02 EE03 FF30 4M109 AA01 EA02 EB01 EB07 EB18

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤燐の表面に水酸化マグネシウムを主成
   分とする金属水酸化物層を被覆してなる複合化難燃剤。
2. 【請求項２】 金属水酸化物層が、水酸化マグネシウム
   とフェノール樹脂から形成されている請求項１記載の複
   合化難燃剤。
3. 【請求項３】 金属水酸化物層中の水酸化マグネシウム
   量が、５〜９５重量％である請求項１記載の複合化難燃
   剤。
4. 【請求項４】 赤燐と金属水酸化物の含有比率が、７
   ０：３０〜９８：２である請求項１記載の複合化難燃
   剤。
5. 【請求項５】 エポキシ樹脂、硬化剤および充填剤を必
   須成分として含有する組成物において、難燃剤として請
   求項１記載の複合化難燃剤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。
6. 【請求項６】 複合化難燃剤の平均粒径が１〜５０μｍ
   である請求項５記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
   物。
7. 【請求項７】 複合化難燃剤の含有量が、組成物総量に
   対して０．０３〜５重量％である請求項５記載の半導体
   封止用エポキシ樹脂組成物。
8. 【請求項８】 さらにイオン捕捉剤を含有してなる請求
   項５記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
9. 【請求項９】 さらに、下記一般式（１）で表される多
   面体形状の金属水酸化物を含有してなる請求項５または
   ８記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】
10. 【請求項１０】 請求項５、７、８のいずれか一項に記
    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
    子を封止してなる半導体装置。