JP2002294028A

JP2002294028A - エポキシ系樹脂組成物及び半導体装置

Info

Publication number: JP2002294028A
Application number: JP2001097040A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tabata; 昭弘田畑; Tomohiro Kitamura; 友弘北村; Takashi Otsu; 貴史大津
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP4783994B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リフロー時の信頼性、および成形時の充填性が
すぐれたエポキシ樹脂組成物を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
材（Ｃ）、ポリアミド樹脂（Ｄ）を含有することを特徴
とするエポキシ系樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐リフロー信頼性
及び成形性に優れ、特に半導体封止用として好適なエポ
キシ系樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特
性および接着性などに優れており、さらに配合処方によ
り種々の特性が付加できるため、塗料、接着剤、電気絶
縁材料など工業材料として利用されている。

【０００３】例えば、半導体装置などの電子回路部品の
封止方法として、従来より金属やセラミックスによるハ
ーメッチックシールとフェノール樹脂、シリコーン樹
脂、エポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されてお
り、一般にこのような封止に使用される樹脂を封止材樹
脂と呼んでいる。その中でも、経済性、生産性、物性の
バランスの点からエポキシ樹脂による樹脂封止が最も盛
んに行われている。そして、エポキシ樹脂による封止方
法は、エポキシ樹脂に硬化剤、充填材などを添加した組
成物を用い、半導体素子を金型にセットしてトランスフ
ァー成型法などにより封止する方法が一般的に行われて
いる。

【０００４】最近はプリント基板への半導体装置パッケ
ージの実装において高密度化、自動化が進められてお
り、従来のリードピンを基板の穴に挿入する“挿入実装
法式”に代わり、基板表面に半導体装置パッケージを半
田付けする“表面実装方式”が盛んになってきた。それ
に伴い、半導体装置パッケージも従来のＤＩＰ（デュア
ル・インライン・パッケージ）から、高密度実装・表面
実装に適した薄型のＦＰＰ（フラット・プラスチック・
パッケージ）に移行しつつある。その中でも最近では、
微細加工技術の進歩により、厚さ２ｍｍ以下のＴＳＯ
Ｐ、ＴＱＦＰ、ＬＱＦＰが主流となりつつある。そのた
め湿度や温度など外部からの影響をいっそう受けやすく
なり、半田耐熱性、高温信頼性、耐熱信頼性などの信頼
性が今後ますます重要となってくる。

【０００５】表面実装においては、通常半田リフローに
よる実装が行われる。この方法では、基板の上に半導体
装置パッケージを乗せ、これらを２００℃以上の高温に
さらし、基板にあらかじめつけられた半田を溶融させて
半導体装置パッケージを基板表面に接着させる。このよ
うな実装方法では半導体装置パッケージ全体が高温にさ
らされるため封止樹脂の吸湿性が高いと封止樹脂と半導
体チップ、あるいは封止樹脂とリードフレームの間の剥
がれが生じたり、吸湿した水分が半田リフロー時に爆発
的に膨張してクラックが生じるという現象が起こる。ま
た薄型パッケージの場合、銀ペースト層が吸湿してリフ
ロー時にシリコンチップまたはリードフレームとの界面
から剥離し、パッケージ底部が押し下げられてパッケー
ジ底部が膨らむ現象（膨れ特性）が起こり問題になって
いる。

【０００６】かかる実情に基づき、従来から半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の改良が種々検討されてきた。例
えば、エポキシ樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂を用
い、スチレン系ブロック共重合体ゴムやシリコーンゴム
を配合する方法（特開昭６３−２５１４１９号公報）、
エポキシ樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂、充填剤に特
定の粒径を有するシリカを用いる方法（特開平１−８７
６１６号公報）、エポキシ樹脂にビフェニル型エポキシ
樹脂、硬化剤にフェノールアラルキル樹脂を用い、充填
剤を８６〜９５重量％を配合する方法（特開平６−８０
７６３号公報）などが提案されている。

【０００７】しかしながら、最近、表面実装型のＩＣパ
ッケージは、さらに進展し、多ピン化、薄型化、小型
化、高性能化が進んでいる。すなわちメモリー用途のＩ
Ｃで主に使用されるＳＯＰ（スモール・アウトライン・
パッケージ）やＴＳＯＰ（シン・スモール・アウトライ
ン・パッケージ）においては、ＩＣチップの多機能化に
伴い、ＩＣチップが大型化し、多ピン化するにもかかわ
らず、より薄く小型のＩＣパッケージが必要とされてい
る。またリードフレームの材料も鉄系の４２アロイから
銅に変わりつつある。さらにＢＧＡ（ボール・グリッド
・アレイ）やＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）な
どのエリアアレイ型のパッケージも出現しておりさらに
耐リフロー信頼性に優れた樹脂組成物が求められてい
る。

【０００８】更に、近年では環境保護の点から鉛を含ん
でいない鉛フリー半田の使用が進んでいるが、鉛フリー
半田は融点が高く、そのためリフロー温度も上がること
になる。その点からもこれまで以上の耐リフロー信頼性
が求められている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
のような事情に鑑みてなされたものであり、より高温の
リフロー温度において、耐リフロー信頼性、成形性に優
れるエポキシ系樹脂組成物、及び該エポキシ系樹脂組成
物で封止してなる半導体装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意検討した結果、本発明に到達し
た。すなわち本発明は、主として次の構成を有する。
すなわち、「エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
材（Ｃ）、ポリアミド樹脂（Ｄ）を含有することを特徴
とする半導体封止用エポキシ系樹脂組成物。」である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明のエポキシ系樹脂組成物がエポキシ
樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填材（Ｃ）、ポリアミド
樹脂（Ｄ）を含有する。

【００１３】本発明におけるエポキシ樹脂（Ａ）は１分
子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物であれば特
に限定されず、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般で
ある。例えば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、４，４´−ビス
（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル、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、４，４´−ビス
（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´
−テトラエチルビフェニル、４，４´−ビス（２，３−
エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラブ
チルビフェニルなどのビフェニル型エポキシ樹脂、フェ
ノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキ
シ樹脂、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、テトラメチルビスフェノールＦ
型エポキシ樹脂、トリフェノール型エポキシ樹脂、ジシ
クロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェニル
メタン型エポキシ樹脂、およびハロゲン化エポキシ樹脂
などが挙げられ、これらを単独で用いても２種類以上併
用してもよい。

【００１４】エポキシ樹脂（Ａ）の配合量はエポキシ樹
脂組成物全体に対して通常１〜２５重量％、特に２〜１
０重量％が好ましい。

【００１５】エポキシ樹脂（Ａ）として、一般式
（Ｉ）で表されるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ
１）または下記一般式（II）で表されるビフェニル型エ
ポキシ樹脂（ａ２）の少なくともいずれかを含有するの
が好ましい。

【００１６】

【化６】

【００１７】ここで、一般式（Ｉ）中、Ｒ¹〜Ｒ⁸は水素
原子、ハロゲン原子または炭素数１〜４の低級アルキル
基であり、同一であっても異なっていてもよい。好まし
い具体例としては、４，４’−ビス（２，３−エポキシ
プロポキシフェニル）メタン、２，４’−ビス（２，３
−エポキシプロポキシフェニル）メタン、２，２’−ビ
ス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタン、
３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ビス
（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタンなどが
挙げられる。

【００１８】

【化７】

【００１９】上記一般式（II）中、Ｒ¹〜Ｒ⁸は水素原
子、ハロゲン原子または炭素数１〜４の低級アルキル基
であり、同一であっても異なっていてもよい。アルキル
基の好ましい具体例としてはメチル基、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、ｓ
ｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などが挙げられ
る。

【００２０】一般式（Ｉ）で表されるビスフェノールＦ
型エポキシ樹脂（ａ１）または一般式（II）で表される
ビフェニル型エポキシ樹脂（ａ２）の少なくともいずれ
かを含有することにより優れた耐リフロー信頼性が得ら
れる。

【００２１】さらには、一般式（Ｉ）で表されるビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂(ａ１）と一般式（II）で表
されるビフェニル型エポキシ樹脂（ａ２）をともに含有
することが好ましい。エポキシ樹脂(ａ１）とエポキシ
樹脂（ａ２）を併用することで、耐リフロー信頼性、成
形性に優れた組成物硬化体が得られる。

【００２２】エポキシ樹脂(ａ１）とエポキシ樹脂（ａ
２）の合計含有量はエポキシ樹脂（Ａ）に対して５０〜
１００重量％が好ましい。

【００２３】本発明における硬化剤（Ｂ）は、エポキシ
樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば特に限定
されず、それらの具体例としては、例えばフェノールノ
ボラック、クレゾールノボラック、ナフトールノボラッ
クなどのノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹
脂、、ビフェニル骨格含有フェノールアラルキル樹脂、
ジシクロペンタジエン骨格含有フェノール樹脂、、ナフ
トールアラルキル樹脂、ビスフェノールＡなどのビスフ
ェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水
ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジ
アミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニ
ルスルホンなどの芳香族アミンなどがあげられこれらを
単独で用いても、２種以上の硬化剤を併用しても良い。
硬化剤（Ｂ）の溶融粘度はＩＣＩ（１５０℃）粘度で６
Ｐａ・s以下、さらには４Ｐａ・ｓ以下のものが特に好
ましく使用される。

【００２４】硬化剤（Ｂ）としてはリフロー信頼性の点
から下記化学式（III）で表されるフェノールアラルキ
ル樹脂が特に好ましく使用される。

【００２５】

【化８】

【００２６】硬化剤（Ｂ）の配合量はエポキシ樹脂組成
物全体に対して通常０．５〜１０重量％、特に１〜６重
量％が好ましい。さらにはエポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤
（Ｂ）の配合比機械的性質、及び耐湿性も点からエポキ
シ樹脂（Ａ）に対する硬化剤（Ｂ）の化学当量比が０．
５〜１．５、特に０．８〜１．２の範囲にあることが好
ましい。

【００２７】また、本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）
と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するため硬化触媒を用
いても良い。硬化触媒は硬化反応を促進するものであれ
ば特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、
２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチ
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−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミ
ン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルメチ
ルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、
２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノー
ル、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン
−７などの３級アミン化合物、ジルコニウムテトラメト
キシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス
（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ（アセチル
アセトナト）アルミニウムなどの有機金属化合物および
トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリ
エチルホスフィン、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）
ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物があげられる。
なかでも信頼性および成形性の点から有機ホスフィン化
合物が好ましく、トリフェニルホスフィンが特に好まし
く用いられる。

【００２８】これらの硬化触媒は、用途によっては二種
以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂
（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲
が望ましい。

【００２９】本発明における充填材（Ｃ）としては、無
機充填材が好ましく、具体的には非晶性シリカ、結晶性
シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミ
ナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、
酸化チタンや酸化アンチモンなどの金属酸化物、アスベ
スト、ガラス繊維およびガラス球などが挙げられるが、
中でも非晶性シリカは線膨脹係数を低下させる効果が大
きく、低応力化に有効ななため好ましく用いられる。形
状としては、破砕状のものや球状のものが用いられ、流
動性の点から球状のものが好ましく使用される。

【００３０】ここでいう非晶性シリカは、一般的には真
比重が２．３以下のものを意味する。この非晶性シリカ
の製造においては石英を溶融して製造される（溶融シリ
カ）のが一般的であるが必ずしも溶融状態を経る必要は
なく、公知の任意の製造方法を用いることができ、例え
ば結晶性シリカを溶融する方法および金属ケイ素の酸化
による方法、アルコキシシランの加水分解など、各種原
料からの合成方法が使用できる。

【００３１】充填材の粒径および粒度分布については、
特に限定はないが、流動性、成形時のバリ低減の点か
ら、平均粒径（メディアン径を意味する。以下同じ。）
が５〜３０μｍの範囲にあることが特に好ましい。ま
た、平均粒径または粒度分布の異なる充填材を２種以上
組み合わせることもできる。

【００３２】充填材（Ｃ）の割合は全樹脂組成物に対し
て８８〜９６重量％であることが好ましい。充填剤
（Ｃ）の含有量が８８重量％未満であると封止樹脂の吸
湿性が増加する傾向があり、また良好な耐リフロー信頼
性が得られない。また９６重量％を超えると接着性やパ
ッケージ充填性が低下してしまう。耐リフロ−性の向上
のためには充填剤（Ｃ）の含有量は９０〜９６重量％で
あることが特に好ましい。

【００３３】なお、得られる半導体装置のソフトエラー
の問題を回避するために、エポキシ樹脂組成物中のウラ
ン、トリウムなどα線放出物質の濃度を、極めて少な
く、具体的にはそれぞれ１０ｐｐｂ以下とすることが好
ましい。

【００３４】本発明では必須成分としてポリアミド樹脂
（Ｄ）を含有することを特徴とする。本発明で使用され
るポリアミド樹脂（Ｄ）は重合可能なアミノカルボン酸
類もしくはそのラクタム類またはジカルボン酸類、ジア
ミン類などを原料とし、これらの開環重合または重縮合
により得られるものであり、公知の種々のものが使用で
きる。

【００３５】ポリアミド樹脂の原料の具体例を以下に記
す。

【００３６】アミノカルボン酸類の具体例としては、６
−アミノカプロン酸、７−アミノヘプタン酸、９−アミ
ノノナン酸、１１−アミノウンデカン酸、１２−アミノ
ドデカン酸などが挙げられる。なお、これらのアミノ酸
類は2種以上の混合物で使用することもできる。

【００３７】ラクタム類としては、バレロラクタム、カ
プロラクタム、エナントラクタム、カプリルラクタム、
ラウロラクタムなどを例として挙げることができ、これ
らのラクタム類は２種以上の混合物で使用することもで
きる。

【００３８】ジカルボン酸類としては、シュウ酸、マロ
ン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン
酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカ
ン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン
二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸などの脂肪
族ジカルボン酸；シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマ
ー酸などの脂環式ジカルボン酸；フタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香
族ジカルボン酸などが挙げられる。これらのジカルボン
酸の中で、特に低吸水率のため耐リフロー信頼性にすぐ
れる炭素数が３６であるジカルボン酸（いわゆるダイマ
ー酸）を含むものが特に好適である。なお、これらのジ
カルボン酸は２種以上の混合物で使用することもでき
る。

【００３９】ジアミン類としては１，２−ジアミノエタ
ン、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタ
ン、１，６−ジアミノヘキサン、２−メチル−１，５−
ジアミノペンタン（ＭＤＰ）、１，７−ジアミノヘプタ
ン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナ
ン、１，１０−ジアミノデカン、１，１１−ジアミノウ
ンデカン、１，１２−ジアミノドデカン、１，１３−ジ
アミノトリデカン、１，１４−ジアミノテトラデカン、
１，１５−ジアミノペンタデカン、１，１６−ジアミノ
ヘキサデカン、１，１７−ジアミノヘプタデカン、１，
１８−ジアミノオクタデカン、１，１９−ジアミノノナ
デカン、１，２０−ジアミノエイコサンなどの脂肪族ジ
アミン；シクロヘキサンジアミン、ビス−（４−アミノ
ヘキシル）メタンなどの脂環式ジアミン；キシリレンジ
アミンなどの芳香族ジアミンなどが挙げられる。これら
のジアミンは２種以上の混合物で使用することもでき
る。

【００４０】ポリアミド樹脂（Ｄ）の形状については特
に限定されないが、エポキシ系樹脂組成物への分散性を
向上するため、２０００μｍ以下、さらに好ましくは１
０００μｍ以下のの粉体にしてから配合することがより
好ましい。

【００４１】さらに分散性を高めるためポリアミド樹脂
（Ｄ）は融点が１５０℃以下であることが好ましく、１
３０℃以下であることがより好ましい。ここでいう融点
は示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて試料重量約８ｍ
ｇ、昇温速度２０℃／ｍｉｎで測定されたものをいう。
本発明で使用されるポリアミド樹脂（Ｄ）の分子量に
は特に制限はないが、５０００〜１００万のものが好ま
しく、より好ましくは１万〜５０万が良い。

【００４２】融点の低いポリアミドを得るため３元以上
の共重合体ポリアミドがより好ましく使用される。例え
ば、カプロアミド単位、ヘキサメチレンアジパミド単
位、ヘキサメチレンセバカミド単位およびラウロアミド
単位、すなわちナイロン６／６６／６１０／１２を有す
る４元共重合ポリアミドが好ましい例として挙げられ
る。

【００４３】本発明で使用されるポリアミド樹脂（Ｄ）
は、必要に応じてカルボン酸化合物またはアミン化合物
で末端を封鎖されたものを使用することができる。ま
た、ポリアミド樹脂（Ｄ）として、複数のポリアミド樹
脂を用いることもできる。

【００４４】ポリアミド樹脂（Ｄ）の配合量はエポキシ
樹脂組成物全体に対して通常０．２〜１０重量％、特に
０．５〜３重量％が好ましい。

【００４５】本発明のエポキシ系樹脂組成物には、カッ
プリング剤（Ｅ）を配合することが好ましい。これらの
カップリング剤で充填材を、他の構成成分とブレンドす
る以前に処理しておくことがより好ましい。カップリン
グ剤としてはシランカップリング剤が好ましく使用さ
れ、シランカップリング剤としては、アルコキシ基、ハ
ロゲン原子、アミノ基などの加水分解性基および有機基
がケイ素原子に直結したもの、およびその部分加水分解
縮合物が一般的に用いられる。シランカップリング剤中
の有機基としては、窒素原子、酸素原子、ハロゲン原
子、硫黄原子などによって置換された炭化水素基のもの
が使用される。シランカップリング剤の具体的な例と
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メトキシシシラ
ン、γ−（２，３−エポキシシクロヘキシル）プロピル
トリメトキシシラン、γ−（Ｎ−フェニルアミノ）プロ
ピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−フェニルアミノ）
プロピルメチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ−メチルア
ミノ）プロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−メチル
アミノプロピル）メチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ−
エチルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ
−エチルアミノ）プロピルメチルジメトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ
−エチルアミノ）プロピルメチルトリメトキシシラン、
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−
メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
メルカトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカトプ
ロピルメチルジメトキシシラン、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−β
−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメト
キシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプ
ロピルトリエチルシラン、γ−アミノプロピルトリエト
キシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミ
ノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノ）プロピルトリメトキシシランなどが挙げ
られ、用途によっては２種類以上を添加してもよい。。

【００４６】なかでもアミノ基を含有し、かつ該アミノ
基がすべて二級アミノ基であるシラン化合物（ｅ）を使
用することが好ましい。アミノ基を含有し、かつ該アミ
ノ基がすべて二級アミノ基であるシラン化合物（ｅ）の
具体例としては、下記式（IV）または（Ｖ）で表される
ものがあげられる。

【００４７】

【化９】（Ｒ⁹、Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹は炭素数１〜３０の一価の炭化水素
基、Ｒ¹²は炭素数１〜２０の二価の炭化水素基である。
ｎは１〜３の整数を各々示す。）

【００４８】

【化１０】（Ｒ⁹、Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹は炭素数１〜３０の一価の炭化水素
基、Ｒ¹²、Ｒ¹³は炭素数１〜２０の二価の炭化水素基、
ｎは１〜３の整数を各々示す。）

【００４９】なかでも、式（IV）、（Ｖ）においてＲ⁹
がフェニル基、Ｒ¹⁰およびＲ¹¹がメチル基／またはエチ
ル基、Ｒ¹²がプロピレン基でｎは２または３のシラン化
合物が成形性および信頼性の改良効果が大きく、更に流
動性が良好であるため、好ましく用いられる。

【００５０】カップリング剤（Ｅ）の添加量は、成形性
と信頼性の点から通常、充填材１００重量部に対して
０．１〜５重量部、好ましくは０．２〜３重量部、特に
好ましくは０．３〜１．５重量部である。本発明におい
て充填材（Ｃ）をカップリング剤（Ｅ）であらかじめ表
面処理することが、信頼性、接着性、流動性の向上の点
で好ましい。

【００５１】本発明のエポキシ系樹脂組成物には、必須
成分ではないが難燃性を向上させる目的でブロム化合物
を配合できる。ブロム化合物は、通常、エポキシ樹脂組
成物に難燃剤として添加されるものであれば、特に限定
されない。ブロム化合物の好ましい具体例としては、
ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポ
キシ樹脂、ブロム化ポリカーボネート樹脂、ブロム化ポ
リスチレン樹脂、ブロム化ポリフェニレンオキサイド樹
脂、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジフェ
ニルエーテルなどがあげられ、なかでも、ブロム化ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ樹脂が、
成形性の点から特に好ましい。

【００５２】同様に、本発明のエポキシ樹脂組成物で
は、必須成分ではないがアンチモン化合物を配合でき
る。これは通常半導体封止用エポキシ樹脂組成物に難燃
助剤として添加されるもので、特に限定されず、公知の
ものが使用できる。アンチモン化合物の好ましい具体例
としては、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸
化アンチモンがあげられる。

【００５３】これら難燃剤、難燃助剤を添加する場合、
エポキシ樹脂組成物から発生する不要物の廃棄の容易
さ、および半導体装置の信頼性の観点からハロゲン原子
およびアンチモン原子それぞれが、エポキシ樹脂組成物
に対して０．２重量％以下が好ましい。

【００５４】本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに次
に挙げる各種添加剤を任意に含有することができる。カ
ーボンブラックおよび酸化鉄などの各種着色剤や各種顔
料、シリコーンゴム、オレフィン系共重合体、変性ニト
リルゴム、変性ポリブタジエンゴムなどの各種エラスト
マー、シリコーンオイル、ポリエチレンなどの各種熱可
塑性樹脂、フッ素系、シリコーン系などの界面活性剤、
長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステ
ル、長鎖脂肪酸のアミドおよびパラフィンワックスなど
の各種離型剤およびハイドロタルサイト類などのイオン
捕捉剤、有機過酸化物などの架橋剤。

【００５５】本発明のエポキシ樹脂組成物は上記各成分
を溶融混練によって製造することが好ましい。たとえば
各種原料をミキサーなどの公知の方法で混合した後、バ
ンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二
軸の押出機およびコニーダーなどの公知の混練方法を用
いて溶融混練することにより製造される。溶融混練時の
樹脂温度としては、通常７０〜１５０℃の範囲が使用さ
れる。

【００５６】本発明のエポキシ樹脂組成物は、加熱混練
で溶融し、冷却さらに粉砕した粉末の形状、粉末を打錠
して得られるタブレットの形状、加熱混練で溶融し型内
で冷却固化したタブレットの形状、加熱混練で溶融し押
し出ししてさらに切断したペレットの形状などの状態で
使用できる。

【００５７】そしてこれらの形状から半導体素子の封止
に供され半導体装置の製造が行われる。半導体を基板に
固定した部材に対して、本発明のエポキシ樹脂組成物
を、例えば１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２０
０℃の温度で、トランスファ成形、インジェクション成
形、注型法などの方法で成形して、エポキシ樹脂組成物
の硬化物によって封止された半導体装置が製造される。
また必要に応じて追加熱処理（例えば、１５０〜２００
℃、２〜１６時間）を行うことができる。

【００５８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はここに掲げた実施例によって限定される
ものではない。なお、実施例中の％は重量％を示す。参
考例（ポリアミド樹脂の合成）

【００５９】＜ポリアミド樹脂Ａ＞市販品ヘンケル白水
（株）製、“マクロメルト”６９００（ジカルボン酸成
分の炭素数３６、いわゆるダイマー酸）を使用した。配
合前にはミキサーにより最大径１０００μｍの粉体にし
て使用した。＜ポリアミド樹脂Ｂ＞ヘキサメチレンジアミン−アジピ
ン酸の等モル塩、ヘキサメチレンジアミン−セバシン酸
の等モル塩、ε−カプロラクタムおよび１２−アミノド
デカン酸の水溶液を常法により重合して、共重合比率６
／６６／６１０／１２＝２５／１５／２０／４０のポリ
アミド樹脂Ｂを得た（融点９０℃）。配合前にはミキサ
ーにより最大径１０００μｍの粉体にして使用した。＜ポリアミド樹脂Ｃ＞ヘキサメチレンジアミン−アジピ
ン酸の等モル塩、ヘキサメチレンジアミン−セバシン酸
の等モル塩、ε−カプロラクタムおよび１２−アミノド
デカン酸の水溶液を常法により重合して、共重合比率６
／６６／６１０／１２＝４５／２５／２５／５ポリアミ
ド樹脂Ｂを得た（融点１３５℃）。配合前にはミキサー
により最大径１０００μｍの粉体にして使用した

【００６０】[実施例１〜１１、比較例１〜２]表１に示
した成分を表２〜３に示す組成比（重量比）で、ミキサ
ーによりドライブレンドした後、バレル温度１００℃の
二軸押出機ミキシングロールを用いて５分間加熱混練
後、冷却、粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。

【００６１】

【表１】

【００６２】＜耐剥離性（耐リフロー信頼性）評価＞得
られた樹脂組成物について１６０ｐｉｎＱＦＰ（外形：
２８ｍｍ×２８ｍｍ×３．４ｍｍ、フレーム材料：銅）
用金型を用いて、低圧トランスファー成形機で金型温度
１７５℃、キュアータイム１分間の条件でパッケージを
成形した。なお評価用のチップとしては表面に窒化珪素
膜を被覆した模擬素子を搭載した、チップサイズ１２ｍ
ｍ×１２ｍｍ×０．５ｍｍのものを用いた。

【００６３】上記成形により得られた１６０ｐｉｎＱＦ
Ｐのパッケージ１０個を１８０℃、６時間の条件でポス
トキュアーした後、８５℃／８５％ＲＨで４８時間加湿
した。これを温度２６０℃のＩＲリフロー炉で１０秒間
加熱処理した後、サンプルを超音波探傷機を用いて、チ
ップ表面からの剥離を観察した。剥離が発生した不良パ
ッケージを除く、良好に得られたパッケージ数を求め
た。

【００６４】＜耐クラック性（耐リフロー信頼性）評価
＞得られた樹脂組成物について１６０ｐｉｎＱＦＰ（外
形：２８ｍｍ×２８ｍｍ×３．４ｍｍ、フレーム材料：
銅）用金型を用いて、低圧トランスファー成形機で金型
温度１７５℃、キュアータイム１分間の条件でパッケー
ジを成形した。なお評価用のチップとしては表面に窒
化珪素膜を被覆した模擬素子を搭載した、チップサイズ
１２ｍｍ×１２ｍｍ×０．５ｍｍのものを用いた。

【００６５】上記成形により得られた１６０ｐｉｎＱＦ
Ｐのパッケージ１０個を１８０℃、６時間の条件でポス
トキュアーした後、８５℃／８５％ＲＨで４８時間加湿
した。これを温度２６０℃のＩＲリフロー炉で１０秒間
加熱処理した後、サンプルを超音波探傷機を用いて、ク
ラックの有無を観察した。クラックが発生した不良パッ
ケージを除く、良好に得られたパッケージ数を求めた。

【００６６】＜パッケージ充填性（成形性）評価＞上記
成形により得られた１６０ｐｉｎＱＦＰパッケージ１０
個を成形後に目視および断面切断後、２０倍の顕微鏡を
用いて観察し、ステージ変位・未充填の有無を調べた。
ステージ変位・未充填が発生した不良パッケージを除
く、良好に得られたパッケージ数を求めた。

【００６７】

【表２】

【００６８】表２〜３に評価結果を示す。表に見られる
ように本発明のエポキシ樹脂組成物はリフロー時の耐剥
離性、耐クラック性、パッケージ充填性に優れている。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればリ
フロー時の耐剥離性、膨れ特性などの耐リフロー信頼
性、成形時の充填性および硬化性が優れた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物及び該エポキシ系樹脂組成物によっ
て封止してなる半導体装置を得ることができる。

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 CC04Y CC05Y CD02W CD04W CD05W CD05X CD06W CD07W CD12W CE00Y DE077 DE127 DE137 DE147 DE237 DJ007 DJ017 DJ027 DJ037 DJ047 DL007 EL136 EL146 EN076 EV216 EX078 FA047 FA107 FD017 FD14Y FD146 FD150 GQ05 4J036 AA01 AD07 AD08 FA01 FA13 FB07 FB13 GA28 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA03 EA07 EA08 EB03 EB06 EB12 EC05 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
材（Ｃ）、ポリアミド樹脂（Ｄ）を含有することを特徴
とする半導体封止用エポキシ系樹脂組成物。
【請求項２】ポリアミド樹脂（Ｄ）の融点が１３０℃以
下であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ系
樹脂組成物。
【請求項３】エポキシ樹脂（Ａ）中に下記一般式（Ｉ）
で表されるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ１）ま
たは下記一般式（II）で表されるビフェニル型エポキシ
樹脂（ａ２）の少なくともいずれかを含有することを特
徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用エポキ
シ系樹脂組成物。【化１】【化２】
【請求項４】硬化剤（Ｂ）が下記化学式（III）で表さ
れる化合物を含有することを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の半導体封止用エポキシ系樹脂組成物。【化３】
【請求項５】エポキシ樹脂（Ａ）として、一般式（Ｉ）
で表されるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂(ａ１）と
下記一般式（II）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂
（ａ２）をともに含有することを特徴とする請求項１〜
４のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ系樹脂組成
物。
【請求項６】ポリアミド樹脂（Ｄ）が炭素数３６のジカ
ルボン酸を必須成分として含有することを特徴とする請
求項１〜５のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ系
樹脂組成物。
【請求項７】充填材（Ｃ）の割合が樹脂組成物全体の８
８〜９６重量％であることを特徴とする請求項１〜６の
いずれかに記載の半導体封止用エポキシ系樹脂組成物。
【請求項８】必須成分としてシランカップリング剤
（Ｅ）を含有し、シランカップリング剤（Ｅ）がアミノ
基を含有し、かつ該アミノ基が全て二級アミノ基である
下記一般式（IV）または（Ｖ）で表されるシラン化合物
（ｄ）を含有することを特徴とする請求項１〜７のいず
れかに記載の半導体封止用エポキシ系樹脂組成物。【化４】【化５】（Ｒ⁹、Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹は炭素数１〜３０の一価の炭化水素
基、Ｒ¹²は炭素数１〜２０の二価の炭化水素基である。
ｎは１〜３の整数を各々示す。）（Ｒ⁹、Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹は炭素数１〜３０の一価の炭化水素
基、Ｒ¹²、Ｒ¹³は炭素数１〜２０の二価の炭化水素基、
ｎは１〜３の整数を各々示す。）
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の半導体封
止用エポキシ系樹脂組成物の硬化物によって封止された
ことを特徴とする半導体装置。