JP2002206021A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱時強度に優れ、半導体素子、リードフレー
ム等の各種部材との接着性、基板実装時の耐半田性、特
に半田処理温度が従来よりも高い場合の耐半田性に優
れ、又Ｎｉ、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ等のプリプ
レーティングフレームとの密着性に優れた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）シラノール基とイソシアネート基を同一分
子内に有する有機化合物及び／又は該有機化合物の加水
分解物、（Ｄ）無機充填材、及び（Ｅ）硬化促進剤を必
須成分と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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐半田性に優れる
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】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の封止方法
としてエポキシ樹脂組成物のトランスファー成形が低コ
スト、大量生産に適しており、採用されて久しく、信頼
性の点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフェノール樹脂
の改良により特性の向上が図られてきた。しかし、近年
の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向にお
いて、半導体素子の高集積化も年々進み、又、半導体装
置の表面実装化が促進されるなかで、半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物への要求は益々厳しいものとなってきて
いる。このため、従来からのエポキシ樹脂組成物では解
決できない問題点も出てきている。その最大の問題点
は、表面実装の採用により半導体装置が半田浸漬、ある
いはリフロー工程で急激に２００℃以上の高温にさらさ
れ、吸湿した水分が爆発的に気化する際の応力により、
半導体装置にクラックが発生したり、半導体素子、リー
ドフレーム、インナーリード上の各種メッキされた各接
合部分とエポキシ樹脂組成物の硬化物の界面で剥離が生
じ、信頼性が著しく低下する現象である。

【０００３】半田処理による信頼性低下を改善するため
に、エポキシ樹脂組成物中の無機充填材の充填量を増加
させることで低吸湿化、高強度化、低熱膨張化を達成し
耐半田性を向上させるとともに、低溶融粘度の樹脂成分
を使用して、成形時に低粘度で高流動性を維持させる手
法が一般的となりつつある。一方、半田処理による信頼
性において、エポキシ樹脂組成物の硬化物と半導体装置
内部に存在する半導体素子やリードフレーム等の基材と
の界面の接着性は非常に重要になってきている。この界
面の接着力が弱いと、半田処理後の基材との界面で剥離
が生じ、更にはこの剥離に起因し半導体装置にクラック
が発生する。

【０００４】従来から耐半田性の向上を目的として、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシランやγ―アミ
ノプロピルトリエトキシシラン等のカップリング剤がエ
ポキシ樹脂組成物中に添加されてきた。しかし近年、鉛
フリー化による半田処理温度の上昇や、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｐ
ｄ、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ等のプリプレーティングフレーム
の出現等で、益々厳しくなっている耐半田性に対する要
求に対して、これらのカップリング剤では充分に対応で
きなくなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、吸湿後の半
田処理においても硬化物の半導体装置にクラックや基材
との剥離が発生しない耐半田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
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、［１］（Ａ）
エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）シラノー
ル基とイソシアネート基を同一分子内に有する有機化合
物及び／又は該有機化合物の加水分解物、（Ｄ）無機充
填材、及び（Ｅ）硬化促進剤を必須成分とすることを特
徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、［２］シラ
ノール基とイソシアネート基を同一分子内に有する有機
化合物が一般式（１）で示される化合物から選ばれる１
種以上である第［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物、

【化４】 （式中、Ｒ１炭素数１〜５のアルコキシ基、Ｒ２は炭素
数１〜５のアルキル基又は炭素数１〜５のアルコキシ基
である。ｍは平均値で１〜３の正数、ｎは１〜１０の整
数である。）

【０００７】［３］エポキシ樹脂が、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
型エポキシ樹脂から選ばれる１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、
［４］エポキシ樹脂が、一般式（２）から選ばれる１種
以上である第［１］、［２］、又は［３］項記載の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物、

【化５】 （式中、Ｒ３、Ｒ４は炭素数１〜６のアルキル基で、そ
れらは同一もしくは異なっていても良い。ｎは０〜３の
整数、ｍは０〜４の整数。ｐは平均値で１〜１０の正
数。）

【０００８】［５］フェノール樹脂が、一般式（３）か
ら選ばれる１種以上である第［１］、［２］、［３］、
又は［４］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、

【化６】 （式中、Ｒ５、Ｒ６は炭素数１〜６のアルキル基で、そ
れらは同一もしくは異なっていても良い。ｎは０〜３の
整数、ｍは０〜４の整数。ｐは平均値で１〜１０の正
数。） ［６］シラノール基とイソシアネート基を同一分子内に
有する有機化合物及び／又は該有機化合物の加水分解物
が、エポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂の全部又は
一部に予め加熱混合されている第［１］、［２］、
［３］、［４］、又は［５］項記載の半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物、［７］無機充填材が、シラノール基と
イソシアネート基を同一分子内に有する有機化合物及び
／又は該有機化合物の加水分解物で予め表面処理された
ものである第［１］、［２］、［３］、［４］、
［５］、又は［６］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物、［８］第［１］〜［７］記載のいずれかの半導
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
してなることを特徴とする半導体装置、である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に用いられるエポキシ樹脂
は、エポキシ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、ビフェニル型エポキシ樹脂、ス
チルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等の結晶性エポキ
シ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノール
アラルキル型エポキシ樹脂（フェニレン骨格、ビフェニ
レン骨格等を有する）、オルソクレゾールノボラック型
エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、
ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、
トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性ト
リフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有
エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂等が挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。又、これらは
単独でも２種類以上併用して用いても良い。耐湿信頼性
向上のために、本発明に使用されるエポキシ樹脂中に含
まれる塩素イオン、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。これらの内で
は、無機充填材の充填量を増加できる結晶性エポキシ樹
脂、又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキ
ル型エポキシ樹脂が好ましい。

【００１０】結晶性エポキシ樹脂の内では、融点が１５
０℃以下のものが好ましい。１５０℃を越えると、溶融
混練時に十分に融解しないので均一分散できず、この溶
融混合物を用いたエポキシ樹脂組成物の成形品は不均一
となり、強度が各部分によって異なるために半導体装置
の性能が低下する可能性がある。これらの条件を満たす
結晶性エポキシ樹脂としては、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
ン型エポキシ樹脂等が挙げられる。

【００１１】ビフェニル型エポキシ樹脂としては、例え
ば、一般式（４）で示されるものが挙げられる。

【化７】 （式中、Ｒ７は炭素数１〜６のアルキル基で、それらは
同一もしくは異なっていてもよい。ｍは０〜４の整数）
具体例としては、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、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、又は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）のグリシジルエ
ーテル化物が挙げられる。

【００１２】ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、
例えば、一般式（５）で示されるものが挙げられる。

【化８】 具体例としては、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、又はビス（２−ターシャリブチル−５−メチル−４
−ヒドロキシフェニル）スルフィド等のグリシジルエー
テル化物が挙げられる。

【００１３】スチルベン型エポキシ樹脂としては、例え
ば、一般式（６）で示されるものが挙げられる。

【化９】 （式中、Ｒ１０は水素原子、又は炭素数１〜６のアルキ
ル基で、それらは同一もしくは異なっていてもよい。Ｒ
１１は炭素数１〜６のアルキル基で、それらは同一もし
くは異なっていてもよい。ｍは０〜４の整数） 具体例としては、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、又は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）のグリシジルエーテ
ル化物が挙げられる。

【００１４】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
のグリシジルエーテル化物（以上７種のエポキシ樹脂
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のグリシジルエーテル化物
（以上３種のエポキシ樹脂を、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のグリシジルエーテル化
物（以上６種のエポキシ樹脂を、以下ｃ群という）から
選ばれる１種以上が好ましい。

【００１５】ａ群の内、ビフェニル型エポキシ樹脂で
は、低粘度化効果が大きく、且つ反応性に富む４，４’
−ジヒドロキシビフェニルの骨格が含まれているものが
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）スルフィドのグリシジルエー
テル化物が特に好ましい。又、スチルベン型エポキシ樹
脂では、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。例
えば、スチルベン型エポキシ樹脂の原料であるスチルベ
ン型フェノール類をグリシジルエーテル化する前に混合
しておいたり、両方のスチルベン型エポキシ樹脂を溶融
混合する方法等がある。

【００１６】ビフェニレン骨格を有するフェノールアラ
ルキル型エポキシ樹脂の内では、一般式（２）で示され
るものが好ましい。一般式（２）のエポキシ樹脂は、１
分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂であ
り、エポキシ基間にビフェニレン骨格を有することを特
徴とする。一般式（２）のエポキシ樹脂とフェノール樹
脂とを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は、架橋密度
が低いため可撓性が高く、かつ疎水性の構造を多く含む
ことから吸湿率が低いため、エポキシ樹脂組成物の成形
時の熱応力、あるいは成形品である半導体装置の吸湿後
の半田処理における発生応力が低減されるので、耐半田
性が向上する。一方、エポキシ基間の疎水性構造が剛直
なビフェニレン骨格であることから、架橋密度が低い割
には耐熱性の低下が少ないという特徴を有しているの
で、熱時強度の低下が少ない。一般式（２）のエポキシ
樹脂の具体例を以下に示すが、これらに限定されるもの
ではない。

【化１０】

【００１７】本発明に用いられるフェノール樹脂として
は、分子内に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、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、トリフェノールメタン型樹脂、フェノールアラ
ルキル樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有
する）、ナフトールアラルキル樹脂（フェニレン骨格、
ビフェニレン骨格等を有する）等が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。又、これらは単独でも２
種類以上併用して用いても良い。耐湿信頼性向上のため
には、フェノール樹脂中に含まれる塩素イオン、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。

【００１８】これらの内では、一般式（３）で示される
フェノール樹脂が好ましい。一般式（３）のフェノール
樹脂は、１分子中にフェノール性水酸基を２個以上有す
るフェノール樹脂であり、フェノール性水酸基間にビフ
ェニレン骨格を有することを特徴とする。エポキシ樹脂
と一般式（３）のフェノール樹脂とを用いたエポキシ樹
脂組成物の硬化物は、架橋密度が低いため可撓性が高
く、かつ疎水性の構造を多く含むことから吸湿率が低い
ため、エポキシ樹脂組成物の成形時の熱応力、あるいは
成形品である半導体装置の吸湿後の半田処理における発
生応力が低減されるので、耐半田性が向上する。一方、
フェノール性水酸基間の疎水性構造が剛直なビフェニレ
ン骨格であることから、架橋密度が低い割には耐熱性の
低下が少ないという特徴を有しているので、熱時強度の
低下が少ない。一般式（３）で示されるフェノール樹脂
の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものでは
ない。

【化１１】 全エポキシ樹脂のエポキシ基と全フェノール樹脂のフェ
ノール性水酸基との当量比としては、好ましくは０．５
〜２．０、特に好ましくは０．７〜１．５である。０．
５〜２．０の範囲を外れると、硬化性、耐湿信頼性等が
低下する可能性がある。

【００１９】本発明のシラノール基とイソシアネート基
を同一分子内に有する有機化合物と、シラノール基とイ
ソシアネート基を同一分子内に有する有機化合物の加水
分解物からなる群から選ばれる１種以上は、シランカッ
プリング剤として用いられる。一般的にシランカップリ
ング剤はシラノール基と有機官能基を同一分子内に有す
ることを特徴とする化合物であるが、本発明のシラノー
ル基とイソシアネート基を同一分子内に有する有機化合
物は、有機官能基としてイソシアネート基を有すること
を特徴とする。イソシアネート基はリードフレーム等の
基材、特に銅リードフレームやＮｉ、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｎｉ
−Ｐｄ−Ａｕ等のプリプレーティングフレーム等と反応
し易いため、半導体装置内部の各種基材とエポキシ樹脂
組成物の硬化物との密着性を向上させるので耐半田クラ
ック性が改善される。従来からアミノ基を有する化合物
を使用すると耐半田クラック性が向上することが知られ
ているが、アミノ基は反応性が高いため、エポキシ樹脂
組成物の保存性を低下させるという欠点があった。しか
し本発明のシランカップリング剤では、各種基材との反
応性がアミノ基と同等ながら、エポキシ樹脂組成物の保
存性が損なわれないといった特徴を持つ。シラノール基
とイソシアネート基を同一分子内に有する有機化合物と
しては、シラノール基の加水分解性や保存性の観点か
ら、一般式（１）で示される化合物から選ばれる１種以
上が好ましい。

【００２０】本発明のシラノール基とイソシアネート基
を同一分子内に有する有機化合物の加水分解物は、予め
アルコキシ基が加水分解されているため、容易に無機充
填材や各種基材表面の水酸基と水素結合あるいは共有結
合を形成し、耐半田性を向上させることが可能となる。
加水分解の方法としては、特に限定するものではない
が、例えば、シラノール基とイソシアネート基を同一分
子内に有する有機化合物と純水を混合し、混合物が２層
に分離しなくなるまで十分攪拌混合する方法等が挙げら
れる。

【００２１】本発明のシランカップリング剤は、他のシ
ランカップリング剤と併用できる。併用できるシランカ
ップリング剤としては、１分子中にアルコキシシリル基
と、エポキシ基等の有機官能基を有するシラン化合物全
般を指し、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシ
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、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキ
シシラン等のアミノ基を有するシラン、γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、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等のエポ
キシ基を有するシラン、γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン等のメルカプト基を有するシラン、ビニル
トリメトキシシラン等のビニル基を有するシラン、γ−
（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン等のメ
タクリル基を有するシラ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、これらは単独でも２種類
以上併用して用いても良い。本発明のシランカップリン
グ剤の配合量としては、全エポキシ樹脂組成物中に０．
０５〜２重量％が好ましく、特に０．１〜０．４重量％
が好ましい。

【００２２】通常、カップリング剤はインテグラルブレ
ンドによりエポキシ樹脂組成物中に混合されるが、本発
明のシランカップリング剤は、予めエポキシ樹脂やフェ
ノール樹脂の全部又は一部に加熱混合しても良い。本発
明のシランカップリング剤は、半導体装置の内部に存在
する各種基材とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面で
の親和性の向上や、化学結合の形成による界面の接着性
の向上にも効果がある。この場合は、配合されたシラン
カップリング剤が、エポキシ樹脂組成物の成形時に各種
基材との界面に効率的に移行しやすいことが必要にな
る。このために有効な手法が、本発明のシランカップリ
ング剤を予め樹脂成分に加熱混合させる方法である。

【００２３】又、本発明のシランカップリング剤は、無
機充填材表面に存在することにより、無機充填材とエポ
キシ樹脂組成物中の有機成分を化学的に結合させ、界面
の接着性の向上に有効であると考えられる。このように
無機充填材と有機成分との界面の接着性を向上させるた
めには、本発明のシランカップリング剤が無機充填材表
面に存在すること、より好ましくは吸着又は固定化して
いることが必要で、このため、本発明のシランカップリ
ング剤で無機充填材表面を処理すると、界面の接着性が
向上するので、熱時強度や耐半田性の向上に効果があ
る。無機充填材表面に本発明のシランカップリング剤を
処理する方法としては、例えば、攪拌している無機充填
材にシランカップリング剤、あるいはそのアルコール等
の溶液を噴霧し、更に攪拌を行った後、室温に放置した
り、あるいは加熱することにより表面処理無機充填材を
得る方法等を挙げることができる。又、表面処理した無
機充填材を用いる他に、本発明のシランカップリング剤
をインテグラルブレンド又は樹脂成分と予め加熱混合す
る手法とを併用しても良い。

【００２４】本発明に用いられ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、タル
ク、クレー、ガラス繊維等が挙げられ、これらは単独で
も２種類以上併用して用いても良い。特に溶融球状シリ
カが好ましい。形状は限りなく真球状であることが好ま
しく、又、粒子の大きさの異なるものを混合することに
より充填量を多くすることができる。無機充填材の含有
量としては、全エポキシ樹脂組成物中に６５〜９４重量
％が好ましく、より好ましくは７５〜９１重量％であ
る。６５重量％未満だと、無機充填材による補強効果が
十分に発現せず、且つ吸湿要因である樹脂成分の配合量
が多くなるので、エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸湿量
が増大してしまうため、半田処理時に半導体装置にクラ
ックが発生しやすくなる可能性がある。９４重量％を越
えると、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、成形時
に充填不良やチップシフト、パッドシフト、ワイヤース
イープが発生しやすくなる可能性がある。

【００２５】本発明に用いられる硬化促進剤としては、
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂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。又、こ
れらは単独でも２種類以上併用して用いても良い。

【００２６】本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜
（Ｅ）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、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
低応力化剤、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配合することができる。本発明
のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分、及びそ
の他の添加剤等をミキサーを用いて混合後、熱ロール、
加熱ニーダー、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。特に、本発明のエポキシ樹脂組成
物は、半田処理温度が従来よりも高い場合や、Ｎｉ、Ｎ
ｉ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ等のプリプレーティングフ
レームを用いた半導体装置に適している。

【００２７】以下、本発明を実施例で具体的に説明する
が、本発明はこれらに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１ 式（７）のビフェニル型エポキシ樹脂を主成分とする樹脂（エポキシ当量１９ ０、融点１０５℃） ６．２重量部

【化１２】

【００２８】 式（８）のフェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７４、軟化点７５℃） ５．７重量部

【化１３】

【００２９】 式（９）のシランカップリング剤（以下、シランカップリング剤Ａという） ０．４重量部

【化１４】

【００３０】 溶融球状シリカ ８７．０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 ） ０．２重量部 カーボンブラック ０．２重量部 カルナバワックス ０．３重量部 をミキサーを用いて常温で混合した後、表面温度が９０
℃と４５℃の２本ロールを用いて混練し、冷却後粉砕し
て、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂
組成物を以下の方法で評価した。結果を表１に示す。

【００３１】評価方法 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て、金型温度１７５℃、
注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で測定した。
単位はｃｍ。 熱時強度：２４０℃での曲げ強さをＪＩＳ Ｋ ６９１
１に準じて測定した。単位はＮ／ｍｍ²。 耐半田性：トランスファー成形機を用いて、金型温度１
７５℃、射出圧力７．４ＭＰａ、硬化時間１２０秒で１
００ピンＴＱＦＰ（パッケージサイズは１４×１４ｍ
ｍ、厚み１．４ｍｍ、シリコンチップサイズは８．０×
８．０ｍｍ、リードフレームはＮｉ−Ｐｄ−Ａｕ製）を
成形し、１７５℃、８時間で後硬化させた。得られたパ
ッケージを８５℃、相対湿度８５％の環境下で７２時間
又は１６８時間放置し、その後２６０℃の半田槽に１０
秒間浸漬した。顕微鏡で外部クラックを観察し、クラッ
ク発生率［（クラック発生パッケージ数）／（全パッケ
ージ数）×１００］を％で表示した。又、チップとエポ
キシ樹脂組成物の硬化物との剥離面積の割合を超音波探
傷装置を用いて測定し、剥離率［（剥離面積）／（チッ
プ面積）×１００］として、５個のパッケージの平均値
を求め、％で表示した。

【００３２】（実施例２〜９、比較例１〜３）表１の配
合に従い、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を
得、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示
す。なお実施例１以外で用いたエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、加水分解物、加熱混合物、表面処理した無機充
填材の詳細を以下に示す。 ・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキ
シ当量１９６、軟化点５５℃）、 ・式（１０）のスチルベン型エポキシ樹脂を主成分とす
る樹脂（エポキシ当量１８７、融点１１０℃）、

【化１５】

【００３３】・式（１１）のフェノールアラルキル型エ
ポキシ樹脂（エポキシ当量２７２、軟化点５８℃）、

【化１６】

【００３４】・式（１２）のフェノールアラルキル樹脂
（水酸基当量２００、軟化点６５℃）、

【化１７】 ・フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０５、軟化
点１０５℃）

【００３５】・式（１３）のシランカップリング剤（以
下、シランカップリング剤Ｂという）

【化１８】

【００３６】［加水分解物の製造例］シランカップリン
グ剤Ａと純水を重量比８０：２０で混合し、この混合物
が２層に分離しなくなるまで十分攪拌混合し、加水分解
物Ａを得た。

【００３７】［加熱混合物の製造例］ （溶融混合物Ａ）式（７）のビフェニル型エポキシ樹脂
を主成分とする樹脂６．２重量部と式（８）のフェノー
ルアラルキル樹脂５．７重量部を１１０℃で完全に溶融
混合させた後、シランカップリング剤Ａを０．４重量部
加えて溶融混合物Ａを得た。 （溶融混合物Ｂ）式（８）のフェノールアラルキル樹脂
５．７重量部を１１０℃で完全に溶融させた後、シラン
カップリング剤Ｂを０．２重量部加えて溶融混合物Ｂを
得た。

【００３８】［表面処理した無機充填材の製造例］ （処理シリカＡ）溶融球状シリカ８７重量部をミキサー
で攪拌しながら、シランカップリング剤Ａを０．４重量
部滴下し加えた。そのまま攪拌を１５分間継続したの
ち、室温で８時間放置し、処理シリカＡを得た。 （処理シリカＢ）溶融球状シリカ８７重量部をミキサー
で攪拌しながら、シランカップリング剤Ｂを０．２重量
部滴下し加えた。そのまま攪拌を１５分間継続したの
ち、７０℃で２時間加熱し、処理シリカＢを得た。

【表１】

【００３９】

【発明の効果】本発明に従うと、熱時強度に優れ、半導
体素子、リードフレーム等の各種部材との接着性、基板
実装時の耐半田性、特に半田処理温度が従来よりも高い
場合の耐半田性に優れ、又Ｎｉ、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐ
ｄ−Ａｕ等のプリプレーティングフレームとの密着性に
優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用
いた半導体装置が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０９Ｋ 3/10 Ｃ０９Ｋ 3/10 Ｌ Ｑ Ｇ Ｄ Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4H017 AA04 AA27 AA29 AA31 AB03 AB08 AB15 AC01 AC05 AC16 AE05 4J002 CC04X CC06X CC07W CD02W CD03W CD04W CD05W CD06W CD13W DE136 DE146 DJ016 DJ036 DJ046 DL006 EQ038 EU118 EW018 EW178 EX077 FA046 FB146 FD016 FD14X FD147 FD158 GJ02 GQ05 4J036 AA01 AC01 AC02 AC08 AC18 AD01 AD07 AD08 AE05 AF01 AF06 AF08 DA01 DA04 DA05 DC40 DD07 FA02 FA05 FB07 FB08 GA04 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB06 EC05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）シラノール基とイソシアネート基を同一分
   子内に有する有機化合物及び／又は該有機化合物の加水
   分解物、（Ｄ）無機充填材、及び（Ｅ）硬化促進剤を必
   須成分と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。
2. 【請求項２】 シラノール基とイソシアネート基を同一
   分子内に有する有機化合物が一般式（１）で示される化
   合物から選ばれる１種以上である請求項１記載の半導体
   封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】 （式中、Ｒ１炭素数１〜５のアルコキシ基、Ｒ２は炭素
   数１〜５のアルキル基又は炭素数１〜５のアルコキシ基
   である。ｍは平均値で１〜３の正数、ｎは１〜１０の整
   数である。）
3. 【請求項３】 エポキシ樹脂が、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
   ポキシ樹脂から選ばれる１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。
4. 【請求項４】 エポキシ樹脂が、一般式（２）から選ば
   れる１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２】 （式中、Ｒ３、Ｒ４は炭素数１〜６のアルキル基で、そ
   れらは同一もしくは異なっていても良い。ｎは０〜３の
   整数、ｍは０〜４の整数。ｐは平均値で１〜１０の正
   数。）
5. 【請求項５】 フェノール樹脂が、一般式（３）から選
   ばれる１種以上である請求項１、２、３、又は４記載の
   半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化３】 （式中、Ｒ５、Ｒ６は炭素数１〜６のアルキル基で、そ
   れらは同一もしくは異なっていても良い。ｎは０〜３の
   整数、ｍは０〜４の整数。ｐは平均値で１〜１０の正
   数。）
6. 【請求項６】 シラノール基とイソシアネート基を同一
   分子内に有する有機化合物及び／又は該有機化合物の加
   水分解物が、エポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂の
   全部又は一部に予め加熱混合されている請求項１、２、
   ３、４、又は５記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
   物。
7. 【請求項７】 無機充填材が、シラノール基とイソシア
   ネート基を同一分子内に有する有機化合物及び／又は該
   有機化合物の加水分解物で予め表面処理されたものであ
   る請求項１、２、３、４、５、又は６記載の半導体封止
   用エポキシ樹脂組成物。
8. 【請求項８】 請求項１〜７記載のいずれかの半導体封
   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
   なることを特徴とする半導体装置。