JP2003261647A

JP2003261647A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Info

Publication number: JP2003261647A
Application number: JP2002063056A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Tanimura; 寧昭谷村; Akihiro Tabata; 昭弘田畑; Takashi Otsu; 貴史大津
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】半田耐熱性及び膨れ特性に優れ、同時に優れた
成形性を有するエポキシ樹脂組成およびそれを用いて封
止した半導体装置を提供すること。【解決手段】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
材（Ｃ）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）が化学式（Ｉ）で示されるテトラメチル
ビスフェノールＦ型エポキシを含有し、さらに充填剤
（Ｃ）がアルミナを含有しかつアルミナが全エポキシ樹
脂組成物中に２％〜２４重量％の割合であることを特徴
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、半田耐熱性および
膨れ特性に優れ、同時に成形性（特に内部ボイド、流動
性）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、封止材で封止した半導体装置の内部
にボイドが生じることがある。このボイドを通じて外部
から水分が侵入することにより、封止材が吸湿しやすく
なり、耐リフロー信頼性が悪化するということが報告さ
れている。このことから、半導体装置のボイドを低減す
る方法が必要となっている。このボイドは、封止材が溶
融した際、含有される揮発分により発生する気泡が原因
になる場合と、金型内の屈曲した場所や半導体装置内の
インナーリード部を溶融した封止材が通過する際に気体
を巻き込んで、封止材内部に気泡を生じる場合がある。
前者の原因に関しては封止材の組成中に、揮発分が発生
しない材料を用いることが有効である。次に後者に関し
ては、金型内に圧気を送り込んで溶融状態の封止材中の
気泡を圧力でつぶし、ボイド発生を低減する方法がある
ものの、金型の構造を大きく変更する必要が生じ、過大
な設備投資が必要である。

【０００７】

【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、かつボイドの低減に優れた、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。

【０００８】

【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。

【０００９】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）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）が化学式（Ｉ）で示される
テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシを含有し、さ
らに充填剤（Ｃ）がアルミナを含有しかつ該アルミナが
全エポキシ樹脂組成物中に２％〜２４重量％の割合であ
ることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。

【００１０】

【化２】」である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を詳述する。

【００１２】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）を配合してなる。

【００１３】まず、本発明のエポキシ樹脂組成物におけ
る充填材（Ｃ）中の必須成分のアルミナについて説明す
る。

【００１４】本発明で用いるアルミナの製造方法は特に
規定しないが、通常は水酸化アルミを焼結させて作製さ
れたアルミナを用いている。アルミナとしては破砕アル
ミナと溶融アルミナがあるが、後に述べる球形度と関連
して、溶融アルミナの方が望ましい。これは溶融アルミ
ナの方が球形度が良いからである。

【００１５】アルミナの平均粒径については、粒径が大
きすぎると金型のゲート部につまりを発生させたり、流
動性を悪化させたりするので好ましくない。また、粒径
が小さすぎても逆に流動性を低下させることから粒径は
０．１μｍ〜５０μｍの間であることが望ましい。さら
に望ましくは０．２μｍ〜２０μｍであることが望まし
い。また、粒径が異なるアルミナを混合して使うことも
可能である。最大粒径は同様の理由で好ましくは１００
μｍ以下が好ましく、さらに望ましくは５０μｍ以下が
望ましい。これにより、流動性を向上でき、あるいはア
ルミナを含めた無機充填剤を多く充填できるからであ
る。

【００１６】アルミナの含有量については、含有量が多
すぎると半導体封止樹脂としてリフロー信頼性が大きく
低下し、また流動性等の成形性も大きく悪化する。この
ため含有量は全エポキシ樹脂組成物に対して２〜２４重
量％が望ましい。実用上さらに好ましくは３〜１５重量
％が良い。

【００１７】またアルミナの球形度は特に規定しない
が、球形度が低い破砕アルミナなどを用いると、高硬度
のアルミナが流動中に金型を摩耗させてしまうことや半
導体チップ表面を破壊してしまうなどの悪影響が発生す
る。このことから封止材が溶融時の流動性の観点から、
アルミナの球形度は高い程良い。

【００１８】アルミナ中の不純物に関しては、一般的に
問題となるものがウランとハロゲンである。ウランに関
しては放射性元素であるウランの核崩壊に伴い発生する
α線により半導体装置が誤動作を引き起こすからであ
る。このため、ウランの濃度は低ければ低い程良く、実
用的には１ｐｐｂ以下、さらには０．１ｐｐｂ以下が望
ましい。またハロゲンに関しては、特に塩素や臭素が問
題となるが、これは半導体基板上にもうけられた金属配
線を腐食させ導通不良を引き起こすからである。このた
め、塩素や臭素の濃度は低ければ低い程良く、それぞれ
実用的には２ｐｐｍ以下、さらには１ｐｐｍ以下が望ま
しい。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】

【化３】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】

【化４】（式（IV）中、−ＯＧはグリシジル基を示し、ｎは０ま
たは１以上の整数。）

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】硬化剤（Ｂ）としてはリフロー信頼性の点
から下記一般式（II）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
（III）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。

【００２９】

【化５】（但し式中ｎは０または１以上の整数を示す。）

【００３０】

【化６】（但し式中ｎは０または１以上の整数を示す。）

【００３１】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。

【００３２】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（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％以上であることがよ
り好ましい。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】本発明における充填材（Ｃ）は前述のよう
に必須成分としてアルミナを含有するが、その他の成分
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、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。

【００３７】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。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７０重量％以
上含有することが特に好ましい。球状溶融シリカの粒径
に関しては特に規定しないが、最大粒径は１００μｍ以
下が望ましい。これは成形金型の最狭部に対して粒径が
大きすぎると金型に樹脂詰まりを引き起こすからであ
る。球状溶融シリカの平均粒径は、通常５〜４０μｍが
望ましい。平均粒径が小さすぎると流動性やリフロー信
頼性が悪化するからである。

【００３８】上述の通り、充填剤（Ｃ）としては、アル
ミナとシリカの組み合わせが好ましいが、アルミナとシ
リカを混合して最良の流動性を得るための、適切な粒度
分布に関しては、粗粒成分（粒子径２０μｍ以上）にシ
リカを用い、細流・微粒成分（粒子径１０μｍ以下）に
アルミナを用いることが望ましい。これは細流・微粒成
分にアルミナを用いることで、流動性・充填剤の高充填
化を保ちつつ、エポキシ樹脂組成物全体の吸水量を抑え
ることができるからである。

【００３９】アルミナを含めた充填材（Ｃ）全体の平均
粒径については４０μｍ以下の粒径が望ましい。

【００４０】本発明において、本発明のアルミナを含む
充填材（Ｃ）の割合は、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８６〜９６重量％である。

【００４１】充填材（Ｃ）中に本発明に記載の通りアル
ミナを混合使用することにより、大幅に良い半田耐熱性
を達成することができる。アルミナはシリカと同時に混
合処理することができ、プロセスをほとんど変更せずに
大幅な半田耐熱性を向上できることから、アルミナとシ
リカの組み合わせはコストパフォーマンスに優れた処方
である。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】

【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。

【００５１】表１に示す原料を用いた。

【００５２】つぎに表２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（組成物ａ〜ｉ）を作製した。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【化７】

【００５５】

【化８】

【００５６】

【化９】

【００５７】

【表２】

【００５８】実施例及び比較例で評価する物性として以
下のような評価方法を用いた。

【００５９】＜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。
また得られた１４４ｐｉｎＴＱＦＰ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、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℃／６０％ＲＨで４８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１
０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、８０μｍ以下であることが特に好
ましい。

【００６０】＜クラック評価＞膨れ特性評価済みのパッ
ケージに対して超音波探傷機を用いて内部を観察し、パ
ッケージ内部にクラックが発生しているパッケージを計
測した。クラックが発生しないことが望ましい。

【００６１】＜内部ボイド特性評価＞得られた樹脂組成
物について１６０ｐｉｎＱＦＰ（外形：２８ｍｍ×２８
ｍｍ×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。なお評価用のチップとしてはシリコンの模擬素子を
搭載した、チップサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍ
ｍのものを用いた。このパッケージ内部を超音波探傷機
により観察し、観察された内部ボイドのうち超音波探傷
機により見かけの直径が２００μｍ以上のものの個数を
数えた。各パッケージで観察された内部ボイドの数（個
／パッケージ）の平均値により、次の５段階で評価し
た。Ａ：０〜１０（個／パッケージ）Ｂ：１１〜２０（個／パッケージ）Ｃ：２１〜３０（個／パッケージ）Ｄ：３１〜４０（個／パッケージ）Ｅ：４１以上（個／パッケージ）

【００６２】[実施例１〜４、比較例１〜５]表３に実施
例と比較例の評価結果を示す。

【００６３】

【表３】

【００６４】実施例に示したアルミナを含みかつテトラ
メチルビスフェノールＦ型エポキシを含むエポキシ樹脂
組成物においては膨れ特性、耐クラック特性、内部ボイ
ド特性ともに優れたエポキシ樹脂であることがわかる。
これに対し、アルミナのみを含むエポキシ樹脂組成物や
テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシのみを含むエ
ポキシ樹脂組成物では、総合的に優れたものが存在しな
いことがわかる。

【００６５】このことから、アルミナとテトラメチルビ
スフェノールＦ型エポキシをともに組み合わせて用いる
ことにより、大きくリフロー信頼性（膨れ特性と耐クラ
ック特性）と成形性（内部ボイド）を向上できることが
わかる。また、充填材量が８６重量％以下の樹脂組成物
においては、大きく半田耐熱性が劣ることがわかる。

【００６６】また、アルミナ充填量が７７重量％の場合
では本発明のアルミナ充填材量を大きく超えるため、リ
フロー性が大きく向上していることがわかる。

【００６７】

【発明の効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は優れたリフロー信頼性と成形性をともに有し、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 CC04X CC05X CC06X CD05W CE00X DE146 EL137 EL147 EN077 EV227 FD010 FD016 FD090 FD130 FD14X FD140 FD147 FD150 FD160 FD200 GJ02 GQ02 4J036 AD04 AD08 DA01 FA01 FB06 JA07 4M109 AA01 CA21 EA02 EB12

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）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）が下記式（Ｉ）で示されるテトラメチル
ビスフェノールＦ型エポキシを含有し、さらに充填剤
（Ｃ）がアルミナを含有しかつ該アルミナの割合が全エ
ポキシ樹脂組成物中に２％〜２４重量％の割合であるこ
とを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【化１】
【請求項２】充填材（Ｃ）が全エポキシ樹脂組成物に対
し８６〜９６重量％の割合で含まれ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。
【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を用いて得られる半導体装
置。