JP2002348438A

JP2002348438A - 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: JP2002348438A
Application number: JP2001154112A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Mizushima; 英典水嶋; Kazutoshi Tomiyoshi; 和俊富吉; Toshio Shiobara; 利夫塩原
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】（修正有）【解決手段】配線回路基板の半導体装置において、半
導体素子を封止する半導体封止用エポキシ樹脂組成物
が、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、
（Ｃ）平均粒径が１〜１５μｍ、最大粒径が３２μｍ以
下、ロジン・ラムラーのＮ値が１．０〜１．２、及び真
円度が０．７０以上である無機質充填剤、（Ｄ）平均粒
径が０．５〜３２μｍであるマイクロカプセル触媒を含
有してな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】基板と半導体素子との空隙部に封止樹脂を確
実に充填し得て、ボイド等の発生もなく、また半田ボー
ルを破損することもなく、しかも短時間で半導体素子全
体を封止でき、更に耐湿性、保存性にも優れ、信頼性の
高い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、硬化性が良好でか
つ潜在性が高い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ものである。特に、基板と
半導体素子との空隙部への充填性が良好であり、パッケ
ージの反りを大幅に低減できる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
るものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】最近の
半導体デバイスは、性能の向上に伴い、Ｉ／Ｏピンが増
加している。またパッケージサイズの小型化に伴い、従
来の金線を使用して半導体素子からリードフレームに接
続する方法は採用されなくなってきており、最近では半
田を介して半導体素子を基板に実装するフリップチップ
方式と呼ばれる方法が多数用いられるようになってき
た。この種の接続方法においては、素子の信頼性を向上
させるため、半導体素子と基板の空隙部に液状のエポキ
シ樹脂組成物を注入し硬化させた後、エポキシ樹脂組成
物で半導体素子を封止している。

【０００３】しかしながら、この方法は毛管現象を利用
して半導体素子と基板の空隙部に液状のエポキシ樹脂組
成物を充填することから、充填に非常に長い時間を要す
ること、また、上記工程の後、半導体素子全体をエポキ
シ樹脂組成物で封止するため、工程が複雑となり、生産
性が低下してしまうといった問題があった。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、基板と半導体素子との空隙部に封止樹脂を確実に充
填し得て、ボイド等の発生もなく、また半田ボールを破
損することもなく、しかも短時間で半導体素子全体を封
止でき、更に耐湿性に優れ、信頼性の高い半導体装置を
得ることができる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。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、粒度分布が最適
化された無機質充填剤及びマイクロカプセル型硬化触媒
を含有したエポキシ樹脂組成物を用いることにより、基
板と半導体素子との空隙部に封止樹脂を確実に充填する
と同時に半導体素子全体を封止し得、そのパッケージの
反りを著しく低減することができることを見出した。

【０００６】また、このエポキシ樹脂組成物は、速硬化
性、潜在性及び保存性にも優れ、更には硬化物強度にも
優れるために、半導体封止用として非常に有効であるこ
とを知見し、本発明をなすに至ったものである。

【０００７】従って、本発明は、配線回路基板の配線電
極に半田を介して半導体素子の電極部を当接し、半田を
加熱溶融して基板に半導体素子を接合し、次いでこの半
導体素子の搭載された基板を金型キャビティー部にセッ
トし、この半導体素子を上記基板と半導体素子との空隙
部を含めて封止することにより製造される半導体装置に
おいて、上記半導体素子を封止する半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物であって、そのエポキシ樹脂組成物が、
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）平
均粒径が１〜１５μｍ、最大粒径が３２μｍ以下、ロジ
ン・ラムラー（ＲｏｓｉｎＲａｍｍｌｅｒ）のＮ値が
１．０〜１．２、及び真円度が０．７０以上である無機
質充填剤：（Ａ），（Ｂ）成分の合計１００重量部に対
して１００〜１０００重量部、（Ｄ）硬化触媒として、
平均粒径が０．５〜３２μｍであるマイクロカプセル触
媒：（Ａ），（Ｂ）成分の合計１００重量部に対して
０．５〜１５重量部を含有してなることを特徴とする半
導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこのエポキシ樹脂
組成物の硬化物で封止された上記半導体装置を提供す
る。

【０００８】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）フェノール樹脂、（Ｃ）上記無機質
充填剤、（Ｄ）上記マイクロカプセル触媒を含有するも
のである。

【０００９】本発明で使用するエポキシ樹脂組成物中の
エポキシ樹脂（Ａ）としては、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、アラルキル型エポキシ樹
脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型エポキシ樹脂、ビ
フェニル型エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ナフ
タレン環含有エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキ
シ化合物、ビスフェノールＦ型エポキシ化合物等のビス
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、これらのうち１種又は２種以上を併用す
ることができる。中でも、パッケージの反り対策には多
官能型エポキシ樹脂を使用することが好ましい。多官能
型エポキシ樹脂としては下記構造のものが例示される。
中でも、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が好ましい。また、これら多官能
型エポキシ樹脂と上記に例示されているエポキシ樹脂を
併用して使用してもよい。

【００１０】

【化１】（式中、Ｒは水素原子又はメチル基、エチル基、プロピ
ル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、
ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアル
キル基等に代表される炭素数１〜６の一価炭化水素基で
ある。Ｒ’は水素原子、メチル基又はエチル基であり、
好ましくは水素原子である。また、ｎは０〜６の整数で
ある。）

【００１１】なお、上記エポキシ樹脂は、液状のものか
ら固形のものまでいずれのものも使用可能であるが、軟
化点が５０〜１２０℃でエポキシ当量が１００〜４００
を有するものが好ましい。軟化点が５０℃より低いエポ
キシ樹脂を用いた場合、硬化物のガラス転移温度が低下
するばかりか、成形時にバリやボイドが発生し易くな
り、軟化点が１２０℃より高い場合には、粘度が高くな
りすぎて成形できなくなるおそれがある。

【００１２】また、上記エポキシ樹脂を半導体封止用に
用いる場合、加水分解性塩素が１，０００ｐｐｍ以下、
特に５００ｐｐｍ以下、ナトリウム及びカリウムはそれ
ぞれ１０ｐｐｍ以下とすることが好適である。加水分解
性塩素が１，０００ｐｐｍを超えたり、ナトリウム及び
カリウムが１０ｐｐｍを超える樹脂で半導体装置を封止
し、長時間高温高湿下に該半導体装置を放置すると、耐
湿性が劣化する場合がある。

【００１３】次に、エポキシ樹脂の硬化剤であるフェノ
ール樹脂（Ｂ）としては、１分子中にフェノール性水酸
基を少なくとも２個、好ましくは３〜１０個有するもの
が好ましい。このような硬化剤として具体的には、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、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樹脂、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
性フェノール樹脂などが例示され、いずれのフェノール
樹脂も使用可能である。

【００１４】これらのフェノール樹脂の中で耐熱性やパ
ッケージの反り、成形性を考慮した場合、フェノールノ
ボラック樹脂、或いはトリフェノールアルカン型樹脂及
びその重合体などの使用が好ましい。また、アミン系硬
化剤や酸無水物系硬化剤を上記フェノール樹脂と併用し
て用いてもよい。

【００１５】なお、これらの硬化剤は、軟化点が６０〜
１５０℃、特に７０〜１３０℃であるものが好ましい。
また、水酸基当量としては９０〜２５０のものが好まし
い。更に、このようなフェノール樹脂を半導体封止用に
用いる場合、ナトリウム、カリウムは１０ｐｐｍ以下と
することが好ましく、１０ｐｐｍを超えたものを用いて
半導体装置を封止し、長時間高温高湿下で半導体装置を
放置した場合、耐湿性の劣化が促進される場合がある。

【００１６】上記硬化剤の配合量は特に制限されず、エ
ポキシ樹脂の硬化量である。なお、フェノール樹脂を用
いる場合、エポキシ樹脂中のエポキシ基に対する硬化剤
中のフェノール性水酸基のモル比を０．５〜１．５の範
囲、特に０．８〜１．２の範囲にすることが好適であ
る。

【００１７】本発明の無機質充填剤（Ｃ）としては、粒
度分布が最適化された無機質充填剤を用いることが必要
であり、本発明においては、平均粒径が１〜１５μｍ、
最大粒径が３２μｍ以下、ロジン・ラムラー（Ｒｏｓｉ
ｎＲａｍｍｌｅｒ）のＮ値が１．０〜１．２、及び真
円度が０．７０以上のものを使用する。

【００１８】このような無機質充填剤としては、例え
ば、ボールミルなどで粉砕した溶融シリカや火炎溶融す
ることで得られる球状シリカ、ゾルゲル法などで製造さ
れる球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイト
ライド、チッ化アルミ、チッ化珪素、マグネシア、マグ
ネシウムシリケートなどが挙げられ、これらは単独で用
いても、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、
球状の無機質充填剤、特に溶融シリカが好ましく、熱伝
導性が要求される場合には、アルミナやチッ化アルミ等
を用いることが好ましい。また、半導体素子が発熱の大
きい素子の場合、熱伝導率ができるだけ大きく、かつ膨
張係数の小さなアルミナ、ボロンナイトライド、チッ化
アルミ、チッ化珪素などを使用することが望ましい。

【００１９】本発明で使用するシリカ等の無機質充填剤
は、平均粒径が１〜１５μｍ、好ましくは２〜１０μ
ｍ、より好ましくは３〜８μｍのものであり、また充填
剤の２０〜６０重量％が５μｍ以下の粒径であるものを
用いることが好ましい。ここで、５μｍ以下の粒径が２
０重量％未満では、半導体素子と基板間の空隙に対する
充填性が悪く、ボイドや半田バンプの破損といった問題
を引き起こすおそれがある。また６０重量％より多い
と、微粉が多くなりすぎて樹脂と充填剤表面が十分に濡
れないため、逆に組成物の粘度が高くなってしまい、成
型時に圧力を上げる必要が生じ、場合によっては半田バ
ンプの破損を招く場合がある。望ましくは、５μｍ以下
の粒径である充填剤が３０〜５０重量％の範囲で含まれ
ることがよい。

【００２０】なお、本発明において、平均粒径は、例え
ばレーザー光回折法などによる粒度分布測定機を用い
て、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。また、本発明の無機質充填剤は、最大粒径が
３２μｍ以下、望ましくは２０μｍ以下のものである。
一般に無機質充填剤の最大粒径は、基板と半導体素子の
距離の１／５以下、好ましくは１／１０以下に設定すれ
ば、充填性に問題が発生しない。本発明の無機質充填剤
の比表面積は、３．５〜６．０ｍ²／ｇであることが好
ましく、望ましくは４．０〜５．０ｍ²／ｇであること
が好ましい。

【００２１】ここで、本発明の無機質充填剤は、ロジン
・ラムラー（ＲｏｓｉｎＲａｍｍｌｅｒ）のＮ値に換
算すると１．０〜１．２のものである。ロジン・ラムラ
ーのＮ値が１．０未満では、十分な最密充填ができず、
パッケージにボイド等が発生してしまい、一方、１．２
より多いと粘度が高くなりすぎ、充填性が悪くなり、未
充填不良が発生してしまう。

【００２２】また、シリカ等の無機質充填剤の真円度は
０．７０以上（即ち、０．７０〜１．００）であり、望
ましくは０．７５以上（０．７５〜１．００）が好まし
い。無機質充填剤の真円度が０．７０未満では粘度が高
くなりすぎ、充填性が悪くなり、未充填不良が発生して
しまう。ここで、真円度とは、粒子の投影面積をＡ、粒
子投影像の周囲長さをＰＭとしたとき、

【数１】で示される指数で、真円度の値が１に近い程、粒子が真
球状に近い形状であることを示すものである。

【００２３】上記無機質充填剤の配合量は、（Ａ）成分
のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分の硬化剤との合計１００重
量部に対して１００〜１，０００重量部、好ましくは２
５０〜１，０００重量部、更に好ましくは３５０〜９０
０重量部である。

【００２４】本発明においては、充填剤の最密充填化、
チキソ性付与による組成物の低粘度化、及び樹脂組成物
の流動性制御のために、上記無機質充填剤以外に平均粒
径が３μｍから超微粉シリカ（０．３μｍ以下）に至る
（ｃ）成分以外の充填剤を配合してもよい。例えば、ア
エロジルに代表される比表面積が５０〜３００ｍ²／ｇ
（通常、平均粒径が０．０１〜０．３μｍ、特に０．０
１〜０．１μｍ程度に相当する）の超微粉シリカと平均
粒径が０．５〜３μｍ、特に０．５〜１．５μｍ程度の
（ｃ）成分以外の充填剤を適宜混合して用いることがで
きる。これら充填剤の混合量としては、例えば充填剤全
量に対して超微粉シリカが０〜１５重量％、好ましくは
０〜５重量％、平均粒径が０．５〜３μｍのシリカが０
〜２０重量％、好ましくは１〜１５重量％程度とするこ
とができる。

【００２５】本発明において、無機質充填剤は組成物全
体の５０〜９０重量％、特に７０〜８５重量％含有する
ことが好ましい。５０重量％より少ないと組成物として
の粘度は低くなるものの、膨張係数が大きくなり、パッ
ケージの反りを小さくすることができないと同時に、温
度サイクル試験などで封止材が半導体素子表面で剥離す
るという問題が発生するおそれがあり、また９０重量％
より多いと組成物の粘度が高くなりすぎて、充填性が悪
くなり、未充填不良が発生してしまう場合がある。

【００２６】また、上記無機質充填剤は、あらかじめシ
ランカップリング剤、チタネートカップリング剤などの
カップリング剤で表面処理して使用することが好まし
い。

【００２７】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。

【００２８】本発明のエポキシ樹脂組成物には、硬化触
媒（Ｄ）として、平均粒径が０．５〜３２μｍであるマ
イクロカプセル触媒を配合する。このマイクロカプセル
触媒において、マイクロカプセル内の硬化触媒として
は、従来から公知のエポキシ樹脂の硬化触媒であればい
かなるものでも使用可能であるが、中でもイミダゾール
化合物や有機リン化合物が好適に使用される。

【００２９】ここで、イミダゾール化合物としては、下
記一般式（１）で示されるものを使用することができ
る。

【化２】

【００３０】（式中、Ｒ¹及びＲ²は水素原子、又はメチ
ル基、エチル基、ヒドロキシメチル基、フェニル基等の
アルキル基、置換アルキル基、アリール基などの炭素数
１〜１２、好ましくは１〜６の置換もしくは非置換の一
価炭化水素基、Ｒ³はメチル基、エチル基、フェニル
基、アリル基等のアルキル基、アルケニル基、アリール
基などの炭素数１〜１２、好ましくは１〜６の置換もし
くは非置換の一価炭化水素基を示し、Ｒ⁴は水素原子、
メチル基、エチル基、シアノエチル基、ベンジル基等の
アルキル基、置換アルキル基、アラルキル基などの炭素
数１〜１２、好ましくは１〜６の置換もしくは非置換の
一価炭化水素基、又は下記式（２）で示される基であ
る。なお、置換一価炭化水素基としては、ヒドロキシ置
換、シアノ置換などのものを挙げることができる。）

【００３１】

【化３】

【００３２】具体的には、２−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、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、
１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シア
ノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−ベンジル
−２−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、２−アリル−４，５−
ジフェニルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−
［２’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ
−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル
−４’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ
−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチル
イミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジンイ
ソシアヌール酸付加物、２−フェニル−４−メチル−５
−ヒドロキシメチルイミダゾールなどが挙げられる。

【００３３】有機リン系化合物としては、例えば、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、ジフェニルトリルホスフィン等のトリ
オルガノホスフィン、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とトリオルガ
ノボランとの塩、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テトラオルガノホスホニウムとテ
トラオルガノボレートとの塩などのオルガノホスフィン
類が挙げられる。これらの中で特に下記一般式（３）で
示されるものが好ましい。

【００３４】

【化４】（式中、Ｒ⁵は水素原子、又は炭素数１〜４のアルキル
基もしくはアルコキシ基である。）

【００３５】このアルキル基としては、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、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられ、アルコキシ
基としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
Ｒ⁵としては、好ましくは水素原子又はメチル基であ
る。式（３）の化合物としては、下記のものが挙げられ
る。

【００３６】

【化５】

【００３７】これら硬化触媒は、１種を単独で用いて
も、２種以上を併用してもよい。また、これらの中で
も、成形したパッケージの反りを低く抑えるためにガラ
ス転移温度を１７５℃以上、特に１８５℃以上にするこ
とが好適であることから、イミダゾール化合物を用いる
ことがより望ましい。

【００３８】本発明で使用するマイクロカプセルは（メ
タ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸エステル、イ
タコン酸エステル、メタクリル酸エステル、クロトン酸
エステル等の炭素数１〜８のアルキルエステルやこのア
ルキルエステルのアルキル基がアリル基等の置換基を有
するもの、また、スチレン、α−メチルスチレン、アク
リロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル等の単
官能性オレフィン系（又はビニル系）単量体及びエチレ
ングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレング
リコールジ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、
ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、メチレンビ
ス（メタ）アクリルアミド等の多官能性オレフィン系
（又はビニル系）単量体等のポリマー中にイミダゾール
化合物又は有機リン系化合物等の硬化触媒が閉じこめら
れたものである。なお、上記ポリマーの中では、（メ
タ）アクリレート系単量体の重合物が好ましい。

【００３９】本発明の上記イミダゾール化合物や有機リ
ン化合物等の硬化触媒を含有するマイクロカプセルの製
造方法としては、様々な方法が挙げられるが、生産性及
び球状度が高いマイクロカプセルを製造するためには、
通常、懸濁重合法及び乳化重合法などの従来から公知の
方法で製造することができる。

【００４０】この場合、一般的に使用されている触媒の
分子構造から高濃度マイクロカプセル触媒を得るために
は、硬化触媒１０重量部に対して使用する上記単量体の
総量は２０〜２００重量部程度でよく、望ましくは２５
〜１００重量部である。２０重量部未満では潜在性を十
分に付与することが困難となることがあり、２００重量
部を超えると、触媒の比率が低くなり、十分な硬化性を
得るためには多量に使用しなければならなくなり、経済
的に不利となる場合がある。即ち、マイクロカプセル中
に含有される硬化触媒の濃度としては、約５〜５０重量
％、好ましくは約９〜５０重量％、より好ましくは約１
７〜３３重量％程度のものを使用することができる。

【００４１】このような方法で得られるマイクロカプセ
ルの平均粒径は、０．５〜３２μｍであり、望ましくは
３〜２５μｍである。０．５μｍ未満では粒径が小さす
ぎて多量にマイクロカプセルを配合すると粘度が高くな
る上、場合によっては潜在性が不十分になる。また、３
２μｍを超えると粒径が大きすぎて成形時にゲートづま
りなどを引き起こしてしまう。

【００４２】また、上記マイクロカプセルとしては、下
記性能を有するものを使用することが好ましい。即ち、
硬化触媒を含有するマイクロカプセルを１ｇ秤取り、こ
れをｏ−クレゾール３０ｇに混合した後、３０℃で放置
し、溶出する触媒をガスクロマトグラフで定量した場
合、マイクロカプセルから溶出する触媒が３０℃，１５
分でマイクロカプセル中に含まれる全触媒量の７０重量
％以上（即ち、７０〜１００重量％）であるものを用い
ることが好ましい。７０重量％未満では、エポキシ樹脂
組成物を用い、半導体装置を成形する際、１７５℃で１
分以上の成形時間が必要となり、生産性が低下する場合
がある。より望ましくは、溶出量が７５重量％以上（即
ち、７５〜１００重量％）である。

【００４３】エポキシ樹脂組成物への本発明のマイクロ
カプセル型硬化触媒の配合量としては、（Ａ），（Ｂ）
成分の合計１００重量部に対して０．５〜１５重量部で
あり、好ましくは１〜１０重量部である。０．５重量部
未満では十分な硬化性が得られず、１５重量部を超える
と硬化性は十分であるが、コストアップとなり不利とな
ってしまう。

【００４４】本発明の組成物には、（Ｄ）成分のマイク
ロカプセル型硬化触媒の他に、前記と同様のマイクロカ
プセル化されていない従来より公知の硬化触媒（硬化促
進剤）を併用してもよい。この場合、（マイクロカプセ
ル化されていない硬化触媒／硬化触媒含有マイクロカプ
セル）の重量比としては、０〜０．５、好ましくは０〜
０．２、より好ましくは０〜０．１となる比率で併用す
るのが望ましい。

【００４５】本発明の組成物には、必要に応じて、該組
成物の硬化物に可撓性や強靭性を付与させたり、接着性
を付与するため、シリコーン変性共重合体や各種有機合
成ゴム、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチル共
重合体、スチレン−エチレン−ブテン−スチレン共重合
体などの熱可塑性樹脂、シリコーンゲルやシリコーンゴ
ムなどの微粉末を添加することができる。また、二液タ
イプのシリコーンゴムやシリコーンゲルで無機質充填剤
の表面を処理してもよい。なお、上述したシリコーン変
性共重合体やスチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチ
ル共重合体はエポキシ樹脂の低応力化に効果を発揮す
る。

【００４６】上述した低応力化剤としてのシリコーン変
性共重合体及び／又は熱可塑性樹脂の使用量は、通常エ
ポキシ樹脂組成物全体の０．２〜１０重量％、特に０．
５〜５重量％とすることが好ましい。０．２重量％未満
の配合量では、十分な耐熱衝撃性を付与することができ
ない場合があり、一方１０重量％を超える配合量では、
機械的強度が低下する場合がある。

【００４７】更に、本発明の組成物には、カーボンブラ
ック等の着色剤、ブロム化エポキシ樹脂、三酸化アンチ
モン等の難燃剤、離型剤、カップリング剤などを配合す
ることができる。

【００４８】本発明のマイクロカプセル型硬化触媒を含
むエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、無機質充填剤、硬化触媒及びその他の添加物を所定
の組成比で配合し、これを乾式ミキサー等によって十分
均一に混合した後、熱ロール、ニーダー、エクストルー
ダー等による溶融混練りを行い、次いで冷却固化させ、
適当な大きさに粉砕して成形材料とすることができる。

【００４９】このようにして得られる本発明のマイクロ
カプセル型硬化触媒を含むエポキシ樹脂組成物は、各種
の半導体装置の封止材として有効に利用でき、特に本発
明の組成物は充填性に優れるため、配線回路基板の配線
電極に半田を介して半導体素子の電極部を当接し、半田
を加熱溶融して基板に半導体素子を接合し、次いでこの
半導体素子の搭載された基板を金型キャビティー部にセ
ットし、半導体素子を封止（上記基板と半導体素子との
空隙部を含む）する製造方法による半導体装置の封止材
として有効に利用できる。この場合、封止の最も一般的
な方法としては、低圧トランスファー成形法が挙げられ
る。なお、成形温度は、通常１６０〜１９０℃である。

【００５０】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。

【００５１】［実施例１〜３、比較例１〜５］表１及び
表２に示す成分を用い、常法に従ってエポキシ樹脂組成
物を調製し、下記方法によりその性能を評価した。結果
を表３に示す。《スパイラルフロー》１７５℃，７０ｋｇｆ／ｃｍ²の
成形圧力で成形し、測定した。《ゲル化時間》１７５℃で測定した。《溶融粘度》ノズル径１ｍｍのダイスを装着した高化式
フローテスターを用い、１７５℃でそれぞれのエポキシ
樹脂組成物の溶融粘度を測定した。《３０μｍギャップ侵入性》高さ３０μｍ×幅４ｍｍの
ギャップにそれぞれのエポキシ樹脂組成物をトランスフ
ァー成形した場合の侵入性を測定した。《パッケージの反り》３５ｍｍ×３５ｍｍ×０．６ｍｍ
のＢＴ基板に７ｍｍ×７ｍｍのチップを搭載し、それぞ
れのエポキシ樹脂組成物で封止して、そのパッケージの
反りを測定した。また、これらをポストキュア（１８０
℃、５時間）した後のパッケージの反りを測定した。《保存性》各エポキシ樹脂組成物を密閉容器に入れて３
０℃で９６時間放置した。その後、前記と同様にスパイ
ラルフローを測定して、初期の値から低下率を算出し、
保存性データとした。

【００５２】

【表１】

【００５３】ＥＰＰＮ５０１：トリフェノールアルカン
型エポキシ樹脂，日本化薬（株）製ＴＤ２０９３：フェノールノボラック樹脂，大日本イン
キ（株）製ＢＲＥＮ−Ｓ：臭素化フェノールノボラック型エポキシ
樹脂，日本化薬（株）製Ｓｂ₂Ｏ₃：三酸化アンチモン，
住友金属鉱山製ＫＢＭ４０３：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン，信越化学工業（株）製２Ｅ４ＭＺ：２−メチル−４−エチルイミダゾール，四
国化成（株）製２Ｅ４ＭＺのマイクロカプセル：２Ｅ４ＭＺを２５％含
有したメタクリル酸メチルの重合体（平均粒径が１４μ
ｍ、ｏ−クレゾール中で３０℃、１５分後におけるマイ
クロカプセルから触媒の溶出量が９０重量％）ＴＰＰ：トリフェニルホスフィン，北興化学（株）製ＴＰＰのマイクロカプセル：ＴＰＰを２５％含有したメ
タクリル酸メチルの重合体（平均粒径が１４μｍ、ｏ−
クレゾール中で３０℃、１５分後におけるマイクロカプ
セルから触媒の溶出量が９０重量％）

【００５４】

【表２】

【００５５】

【表３】

【００５６】

【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、基板と半導体素子との空隙部に封止樹脂を確実に
充填し得て、ボイド等の発生もなく、また半田ボールを
破損することもなく、しかも短時間で半導体素子全体を
封止でき、更に耐湿性、保存性にも優れ、信頼性の高い
半導体装置を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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Ｆターム(参考） 4J002 CC032 CC042 CD041 CD051 CD061 CD071 CE002 DE076 DE146 DF016 DJ006 DJ016 DK006 FD016 FD142 4J036 AC02 AE07 DC41 DD07 FA01 FA04 FA05 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA03 CA05 EA02 EA03 EB03 EB04 EB12 EB16 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線回路基板の配線電極に半田を介して
半導体素子の電極部を当接し、半田を加熱溶融して基板
に半導体素子を接合し、次いでこの半導体素子の搭載さ
れた基板を金型キャビティー部にセットし、この半導体
素子を上記基板と半導体素子との空隙部を含めて封止す
ることにより製造される半導体装置において、上記半導
体素子を封止する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であ
って、そのエポキシ樹脂組成物が、（Ａ）エポキシ樹
脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）平均粒径が１〜１５
μｍ、最大粒径が３２μｍ以下、ロジン・ラムラーのＮ
値が１．０〜１．２、及び真円度が０．７０以上である
無機質充填剤：（Ａ），（Ｂ）成分の合計１００重量部
に対して１００〜１０００重量部、（Ｄ）硬化触媒とし
て、平均粒径が０．５〜３２μｍであるマイクロカプセ
ル触媒：（Ａ），（Ｂ）成分の合計１００重量部に対し
て０．５〜１５重量部を含有してな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】（Ａ）エポキシ樹脂が、置換又は非置換
のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂である請求項
１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】（Ｄ）硬化触媒が、イミダゾール化合物
及び／又は有機リン化合物を（メタ）アクリレート系単
量体のポリマー中に封入してなるマイクロカプセル触媒
である請求項１又は２記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項４】配線回路基板の配線電極に半田を介して
半導体素子の電極部を当接し、半田を加熱溶融して基板
に半導体素子を接合し、次いでこの半導体素子の搭載さ
れた基板を金型キャビティー部にセットし、この半導体
素子を上記基板と半導体素子との空隙部を含めて封止す
ることにより製造される半導体装置において、半導体素
子を請求項１，２又は３記載のエポキシ樹脂組成物の硬
化物にて封止してなることを特徴とする半導体装置。