JP2003105174A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた成形性を有するエポキシ樹脂組成群を提
供すること。 【解決手段】 エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、
充填剤（Ｃ）およびハイドロタルサイト類（Ｄ）を含有
するエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂（Ａ）
が一般式（Ｉ）で表されるテトラメチルビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂を含有し、かつハイドロタルサイト類
（Ｄ）が一般式（II）で表されるハイドロタルサイト類
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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温信頼性及び半
田耐熱性、さらにはポリイミド密着に優れた、半導体封
止用として好適なエポキシ樹脂組成物を用いてトランス
ファ成形により得られる半導体装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】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として
は、エポキシ樹脂に硬化剤、充填材（フィラー）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
トランスファー成形法などにより封止する方法が一般的
に行われている。

【０００３】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
方式”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、耐リフロー信頼性、高温信頼性、耐湿信頼性など
の信頼性が今後ますます重要となってくる。特に最近で
はＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ等厚さ１ｍｍ以下のパッケージに
おける耐リフロー信頼性の向上が求められている。

【０００４】半導体封止用エポキシ系樹脂組成物に要求
される特性としては、信頼性および成形性などがあり、
信頼性としては高温信頼性・半田耐熱性などが、成形性
としてはパッケージ充填性などがあげられる。

【０００５】半田耐熱性に関しては以下の問題が指摘さ
れる。例えば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
装置パッケージを載せ、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
導体チップの間、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。このためふくれ率は実用上８０μｍ以下で
あることが望ましい。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
がることになりこれまで以上の耐リフロー信頼性が求め
られている。

【０００６】また高温信頼性とは、高温かつ高湿環境下
に樹脂封止半導体を放置した場合に、封止樹脂や封止樹
脂とリードフレームとの界面を通って水分が侵入するこ
とにより、封止樹脂中のハロゲンイオン等の不純物イオ
ンが半導体上の金属電極を腐食して導通不良を起こした
りするが、この現象に抗する性能が高温信頼性である。

【０００７】一般的には、高温信頼性を向上させるに
は、原料に含まれる加水分解性塩素を主とするハロゲン
類の濃度を低下させることが望ましい。しかし、この低
塩素化技術にも限界があり、十分な高温信頼性を達成で
きない。このため高温信頼性向上のため樹脂組成物中の
フィラー量を増大させたり、低吸水率や低弾性の樹脂を
用いたりして高温信頼性を向上する処方がとられてきた
（特開平８−１３４１８３号公報）。しかしながら、こ
れらの処方では樹脂中に含まれるイオン性不純物を抑制
することはできず、十分な高温信頼性は得られなかっ
た、また、高温高湿の状態に放置された半導体装置では
ポリイミドと樹脂の間が剥離を引き起こすなどの問題が
起こっているが、この問題に対する解決策は見いだされ
ていなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような状況に鑑み
て、本発明が解決しようとする課題は、リフロー信頼性
が良好であり、高温信頼性とポリイミド密着に優れた、
トランスファー成形用タブレット及びそのタブレットで
成形された半導体装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、本課題を
解決するために検討した結果、本発明に至った。

【００１０】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）、充填剤（Ｃ）およびハイドロタルサイト類
（Ｄ）を含有するエポキシ樹脂組成物であって、エポキ
シ樹脂（Ａ）が下記一般式（Ｉ）で表されるテトラメチ
ルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有し、かつハイ
ドロタルサイト類（Ｄ）が下記一般式（II）で表される
ハイドロタルサイト類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。

【００１１】

【化３】

【００１２】

【化４】 」である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を詳述する。

【００１４】本発明は必須成分として、エポキシ樹脂
（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填材（Ｃ）およびハイドロタ
ルサイト類（Ｄ）を含有する。

【００１５】まず、本発明のエポキシ樹脂組成物におけ
るハイドロタルサイト類（Ｄ）について説明する。

【００１６】本発明におけるハイドロタルサイト類
（Ｄ）は一般式（II）で示されるハイドロタルサイト類
を含有する。

【００１７】

【化５】

【００１８】ここでアルミニウムとマグネシウムの組成
比は連続的に変化させることが可能である。この物質が
イオン捕捉剤として用いられるのは、このハイドロタル
サイト類が陰イオン交換体であり、ハロゲン等の陰イオ
ンを炭酸と置換するためである。このため樹脂組成物中
のハロゲンイオンなどの金属を腐食させる陰イオンを捕
捉するのに大変有効な物質である。このため低応力であ
るビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とハイドロタルサイ
ト類を配合することで、それぞれ単体で用いるより大き
な高温信頼性が達成できる。しかし一般的にハイドロタ
ルサイト類をはじめとして、陰イオン交換体は塩基性を
示し、ポリイミド等塩基性物質の存在化で分解される特
徴を持つ物質に対しては悪影響を与える。このためポリ
イミド剥離に関してはハロゲンイオンを取り除く良い効
果と、ポリイミドを直接分解する悪い効果が相殺して、
高温高湿下ではポリイミド剥離が大きく改善されない可
能性がある。このためポリイミドとの密着性が重要とな
る半導体装置に関しては本発明における有機被膜を被覆
したハイドロタルサイトを用いることが重要となる。

【００１９】「表面を有機被膜で被覆したハイドロタル
サイト類」とは、ハイドロタルサイト類の表面を有機被
膜で被覆したものであり、式（II）で表されるハイドロ
タルサイト類を有機被膜で被覆したものが好ましい。被
覆する有機物は特に規定しないが、ポリエチレン、ポリ
プロピレン等のポリマーやその変性物が望ましい。これ
はハイドロタルサイト類が直接半導体の部材に接触して
反応することを防ぎ、かつ有機被膜が安定に存在するか
らである。有機被膜の膜厚に関しては特に規定しない
が、下限に関しては、ハイドロタルサイト類が直接他物
質にふれることがない程度の厚さが望ましく、上限につ
いては有機被膜が中をイオン類が通過できることが望ま
しいので、０．０５μｍ〜１０μｍが好ましく、さらに
好ましくは０．１μｍ〜５μｍである。

【００２０】本発明におけるハイドロタルサイト類の有
機被膜の被覆方法は特に限定しないが、被覆樹脂を溶融
しハイドロタルサイト類と混合し、その混合物を冷却後
に粉砕する方法や溶媒中に被覆樹脂を溶かし、ハイドロ
タルサイト類と混合した後に溶媒を揮発させるなどの方
法がある。コスト的には前者の方が有利であり、有機被
膜の膜厚制御を行う必要がある場合は後者が望ましい。
また、本発明におけるハイドロタルサイト類の具体的な
商品名としては協和化学の”ＤＨＴ−４Ｈ”、富田製薬
の”ＡＤ５００”が例としてあげられ、また、表面に有
機被膜を施したハイドロタルサイト類としては”ＺＨＴ
−４Ａ”があげられる。しかし、式（II）に示されるハ
イドロタルサイト類であればこれらの商品でなくとも本
発明の効果が得られる。

【００２１】ハイドロタルサイト類（Ｄ）の配合量は配
合量が少ないとイオン捕捉が十分行われず、逆に過多に
なると樹脂の流動性が低下するので０．０１〜１重量％
の範囲で用いることが望ましい。また、ハイドロタルサ
イト類（Ｄ）の樹脂組成物への添加方法は特に規定しな
いが、通常は直接添加し混合することが低コストで高温
信頼性を向上できるので望ましい。

【００２２】ハイドロタルサイト類（Ｄ）の粒径につい
ても特に規定しないが、イオン捕捉効率を上げるために
は表面積が大きい方がよく、粒径が大きいと流動性を悪
化させることがあることから、通常において粒径は０．
１μｍ〜４０μｍの間が望ましい。

【００２３】次に本発明のエポキシ樹脂組成物のその他
の構成成分について説明する。

【００２４】エポキシ樹脂（Ａ）は一般式（Ｉ）で表さ
れるテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含
有する。

【００２５】

【化６】

【００２６】エポキシ樹脂（Ａ）に一般式（Ｉ）で表さ
れるテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含
有させることによりリフロー時の膨れ特性が向上する。
また、本エポキシ樹脂は連続成形時のパッケージ表面外
観に優れる。さらには、粘度を下げ成形性を向上する効
果も得られる。一般式（Ｉ）で表されるテトラメチルビ
スフェノールＦ型エポキシ樹脂の含有量は、膨れ特性改
良の観点から、エポキシ樹脂（Ａ）全量に対して１０重
量％以上が好ましく、エポキシ樹脂（Ａ）全量に対して
５０重量％以上であることががさらに好ましい。

【００２７】用途によっては一般式（Ｉ）で表されるエ
ポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を併用しても良い。その
他のエポキシ樹脂としては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。例えばアルキル
置換基を持たないビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、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、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る。その他のエポキシ樹脂とし
て２種以上用いても良い。

【００２８】２種以上のエポキシ樹脂を併用する場合、
一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂の他のエポキシ樹
脂として特に好ましいものとしては例えば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、アルキル置換基を持たな
いビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、一般式（IV）で表
されるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等が挙げられ
る。

【００２９】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０．５〜１５重量％、特に１
〜１０重量％が好ましい。

【００３０】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などのノボラック樹
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る。なかでも、半導体封止用
としては、耐熱性、耐湿性および保存性に優れる点か
ら、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど
のノボラック樹脂が好ましく用いられる。また、２種以
上の硬化剤を併用しても良い。

【００３１】本発明における硬化剤（Ｂ）は、エポキシ
樹脂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１Ｐａ・
s以下、さらには０．３Ｐａ・ｓ以下のものが特に好ま
しく使用される。

【００３２】硬化剤（Ｂ）としてはリフロー信頼性の点
から下記一般式（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、そのなかでも下記一般
式（IV）で表されるp-キシレン型フェノールアラルキル
樹脂がさらに好ましい。

【００３３】

【化７】

【００３４】

【化８】

【００３５】２種以上の硬化剤を併用する場合、一般式
（III）で表される硬化剤の含有量は硬化剤（Ｂ）全量
に対して１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上で
あることがさらに好ましい。

【００３６】２種以上の硬化剤を併用する場合、さらに
好ましくは膨れ特性改良の観点から一般式（IV）で表さ
れる硬化剤の含有量は硬化剤（Ｂ）全量に対して１０重
量％以上が好ましく、２０重量％以上であることがより
好ましい。

【００３７】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０．５〜１５重量％、特に１〜１０
重量％が好ましい。さらにはエポキシ樹脂（Ａ）と硬化
剤（Ｂ）の配合比は、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０．７〜１．３の範囲にあるこ
とが好ましい。 本発明において、硬化剤（Ｂ）の配合
量は、全樹脂組成物に対して通常２．５〜５．０重量％
であることが好ましい。さらには、エポキシ樹脂（Ａ）
と硬化剤（Ｂ）の配合比としては、機械的性質および耐
湿性の点から（Ａ）に対する（Ｂ）の化学当量比が０．
５〜１．３が好ましく、特に０．６〜１．０の範囲にあ
ることが好ましい。

【００３８】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促進剤を
用いても良い。硬化促進剤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。

【００３９】これらの硬化促進剤は、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
が好ましい。

【００４０】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、具体的には溶融シリカ、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、アスベスト、ガラス繊維などがあげられる。な
かでも溶融シリカは線膨張係数を低下させる効果が大き
く、低応力化に有効なために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特に好ましく使用される。

【００４１】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
は公知の任意の方法で製造方法でき、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。

【００４２】非晶性シリカのなかでも石英を溶融して製
造される球状溶融シリカが特に好ましく使用され、球状
溶融シリカを全充填材（Ｃ）中に９０重量％以上含有す
ることが特に好ましい。

【００４３】本発明において、充填剤（Ｃ）の形状は特
に限定しないが、好ましくは球形である。特に、充填剤
（Ｃ）のうちの４５μｍ以上の粒子は円形度が０．７以
上であることが好ましい。

【００４４】本発明において、充填材（Ｃ）の割合は特
に限定はないが、耐熱性、耐湿性等の点から好ましくは
全樹脂組成物に対して８０〜９８重量％、より好ましく
は８６〜９５重量％である。

【００４５】本発明では、シランカップリング剤、チタ
ンカップリング剤などのカップリング剤を配合すること
ができる。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る。

【００４６】カップリング剤の配合割合としてはエポキ
シ樹脂組成物全量に対して０．１〜２重量％添加するこ
とが流動性及び充填性の点で好ましい。

【００４７】本発明のエポキシ樹脂組成物では、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。

【００４８】本発明のエポキシ樹脂組成物では、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。

【００４９】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。例
えば、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有機過酸化物などの架橋
剤、などが挙げられる。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】

【実施例】以下、実施例と比較例によりにより本発明を
具体的に説明する。

【００５４】表１に示す原料を用いた。なお、本発明に
おける有機被膜を被覆したハイドロタルサイトは、協和
化学”ＤＨＴ−４Ｈ”のハイドロタルサイト８０重量％
に対して、被覆用樹脂（実施例ではポリエチレン、ポリ
プロピレン）２０重量％を２５０℃で溶融混合した後粉
砕を行った。

【００５５】つぎに表２および表３に示した組成比（重
量比）で、ミキサーによりドライブレンドした。これら
の混合物を、ロール表面温度９０℃のミキシングロール
を用いて５分間加熱混練後、冷却、粉砕して半導体封止
用の１２種のエポキシ樹脂組成物（ａ〜ｌ）を作製し
た。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【化９】

【００５８】

【化１０】

【００５９】

【化１１】

【００６０】

【化１２】

【００６１】

【表２】

【００６２】

【表３】

【００６３】実施例及び比較例で注目する物性として以
下のような評価方法を用いている。

【００６４】＜膨れ特性（耐リフロー信頼性）評価＞得
られた樹脂組成物について１４４ｐｉｎＴＱＦＰ（外
形：２０ｍｍ×２０ｍｍ×１．０ｍｍ、フレーム材料：
４２アロイ）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
面にポリイミド膜を被覆した模擬素子を搭載した、チッ
プサイズ８ｍｍ×８ｍｍ×０．３ｍｍのものを用いた。

【００６５】上記成形により得られた１４４ｐｉｎＴＱ
ＦＰ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、マイクロメーターにてパッケージ
中央部の厚みＩ（μm）を計測した。これを８５℃／６
０％ＲＨで２４時間加湿後、最高温度２６０℃のＩＲリ
フロー炉で１０秒間加熱処理した直後、リフロー出５秒
後再びパッケージの中央部の厚みII（μm）を計測し
た。さらに１０個それぞれのパッケージについて（厚み
II−厚みＩ）を算出し、この１０個の平均値を「膨れ」
（μm）とした。なお、膨れは小さい方が好ましく、８
０μｍ以下であることが特に好ましい。

【００６６】＜ＰＣＴ（高温信頼性）評価＞４４pinＰ
ＬＣＣ（外形：１６ｍｍ×１６ｍｍ×２．４ｍｍ、フレ
ーム材料：４２アロイ）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。このとき回路断線評
価用としてアルミニウム配線（配線幅８μｍ、配線間隔
８μｍ）が１チップにつき４回路分を施されたチップを
用いた。このパッケージを８個成形し、１４３℃／１０
０％ＲＨで加湿後、半導体回路配線の電極間の抵抗が初
期値の２倍になった時点で断線と判断し、断線箇所の割
合が６３．５％に達したときの時間をもって故障時間と
した。実用上は１０００時間以上が望ましい。

【００６７】＜ポリイミド剥離評価＞１６０pinＱＦＰ
（外形：２８ｍｍ×２８ｍｍ×３．４ｍｍ、フレーム材
料：４２アロイ）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。評価用のチップとしては表
面にポリイミド膜を被覆した模擬素子を搭載し、チップ
サイズ１０．４ｍｍ×１０．４ｍｍ×０．５ｍｍのもの
を用いた。このパッケージにおいて１４３℃／１００％
ＲＨの加湿を行った際、６５時間おきに超音波探傷機に
より内部の剥離の様子を観察した。このときの半導体チ
ップ表面のポリイミド膜と封止樹脂組成物との剥離が発
生した時間を、ポリイミド剥離発生時間とした。

【００６８】＜実施例１〜６＞表４に実施例を示す。

【００６９】

【表４】

【００７０】＜比較例１〜６＞公知の処方を用いた場合
の比較例を表５に示す。

【００７１】

【表５】

【００７２】表４に示した実施例ではハイドロタルサイ
ト類とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有するエポ
キシ樹脂組成物ではＰＣＴ故障時間、膨れ率ともに大き
く改善していることがわかる。さらにハイドロタルサイ
トの表面を有機膜で被覆することにより、ＰＣＴ故障時
間、膨れ率は良好なまま、ポリイミド剥離発生時間をさ
らに長くすることができる。

【００７３】これに対し、エポキシ樹脂としてクレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂のみ、かつハイドロタルサ
イト類を添加しない場合はＰＣＴ故障時間、膨れ率、お
よびポリイミド剥離発生時間はともに実用上十分でな
く、ハイドロタルサイトを配合した場合でも膨れ率、ポ
リイミド剥離発生時間ともに変化せず、ＰＣＴ故障時間
は改善するものの実用上の要求を満たさない。また、ビ
スフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有していてもハイド
ロタルサイト類を配合しないものは膨れ率は改善してい
るものの、ＰＣＴ故障時間、ポリイミド剥離が短く、こ
れもＰＣＴを含めた高温信頼性とポリイミド剥離信頼性
は両立できていない。

【００７４】このことから、ビスフェノールＦ型エポキ
シとハイドロタルサイト類をともに含有させるという処
方が大変有効であり、エポキシ樹脂組成物の封止材の信
頼性を大幅に向上することができる。さらにハイドロタ
ルサイト類の表面を有機被膜で被覆することにより、ポ
リイミド剥離信頼性をさらに大幅に向上できることがわ
かる。

【００７５】

【発明の効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は優れた高温信頼性と半田信頼性とポリイミド密着性
をともに有し、これを用いて半導体素子を封止すること
により信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 CC043 CD032 CD051 CD052 CD062 CD072 CE003 DE077 DE137 DE147 DE237 DE288 DJ007 DJ017 DJ027 DJ037 DJ047 EJ036 EL136 EL146 EN076 FD017 FD143 FD146 FD150 GQ05 4J036 AA05 AC03 AD04 AD07 AD08 AF05 AF06 DA02 DB15 DB22 DC03 DC10 DC41 DD04 DD07 FA01 FA05 FB06 FB07 GA03 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA03 EB02 EB12 EB18 EC05 EC09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
   剤（Ｃ）およびハイドロタルサイト類（Ｄ）を含有する
   エポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂（Ａ）が下
   記一般式（Ｉ）で表されるテトラメチルビスフェノール
   Ｆ型エポキシ樹脂を含有し、かつハイドロタルサイト類
   （Ｄ）が下記一般式（II）で表されるハイドロタルサイ
   ト類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。 【化１】 【化２】
2. 【請求項２】一般式（II）で表されるハイドロタルサイ
   ト類がその表面を有機被膜で被覆されていることを特徴
   とする請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
   物。
3. 【請求項３】請求項１または２のいずれかに記載の半導
   体封止用エポキシ樹脂組成物によって封止されて得られ
   る半導体装置。