JP2003268079A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 難燃性、耐半田リフロー性、成形性に優れ、
ハロゲン系難燃剤及びアンチモン化合物をほとんど使用
しない環境にやさしい半導体封止用エポキシ樹脂組成物
を提供する。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）Ｎｉ，Ｚｎ等の金属か
らなる金属水酸化物固溶体、及び、または金属水酸化物
の１種類以上からなる難燃剤、及び（Ｅ）金属水酸化物
固溶体、金属水酸化物を除く無機充填材を必須成分と
し、（Ａ）エポキシ樹脂、及び、または（Ｂ）フェノー
ル樹脂が下記一般式で示される構造を含むことを特徴と
する半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 （式中、Ｒ、Ｘは水素又は炭素数１〜４のアルキル基を
表し、互いに同一もしくは異なっていてもよいが、Ｘは
少なくとも１つ以上はＨ以外のものを含む。ａは０〜３
の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜１０の
正数、Ｙは水素またはグリシジル基。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、難燃性、耐半田リ
フロー性、成形性に優れ、ハロゲン系難燃剤及びアンチ
モン化合物をほとんど使用しない環境にやさしい半導体
封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来からダイオード、トランジスタ、集
積回路等の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物を用い
て封止されている。特に集積回路では、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、及び溶融シリカ、結晶シリカ等の無機
充填材を配合した耐熱性、耐湿性に優れたエポキシ樹脂
組成物が用いられている。ところが近年、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
子の高集積化が年々進み、又半導体装置の表面実装化が
促進されるなかで、半導体素子の封止に用いられている
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。特に半導体装置の表面実装化が一般的になっ
てきている現状では、吸湿した半導体装置が半田リフロ
ー処理時に高温にさらされ、半導体素子やリードフレー
ムとエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面に剥離が発生
し、ひいては半導体装置にクラックを生じる等、半導体
装置の信頼性を大きく損なう不良が生じ、これらの不良
の防止、即ち耐半田性の向上が大きな課題となってい
る。更に、環境負荷物質の撤廃の一環として、鉛を含ま
ない半田への代替が進められている。鉛を含まない半田
では、従来の半田に比べ融点が高いため表面実装時のリ
フロー温度は、従来より２０℃程度高く、２６０℃が必
要とされ、より高い耐半田性が要求されている。耐半田
性の低下の要因の一つとしては、半田リフロー処理前の
半導体装置自身が吸湿し、半田リフロー処理時の高温下
でその水分が水蒸気爆発を起こすことによって生じると
考えられており、それを防ぐためにエポキシ樹脂組成物
に低吸湿性を付与する等の手法が用いられている。その
低吸湿化の手法の一つとして、例えば、低吸湿性のエポ
キシ樹脂、及びフェノール樹脂を用いて、エポキシ樹脂
組成物の硬化物の低吸湿化を図る方法がある。しかしな
がら、この低吸湿性の樹脂成分を使用したエポキシ樹脂
組成物といえども、鉛を含まない半田に対応のエポキシ
樹脂組成物としては不十分であった。このため、２６０
℃表面実装時の耐半田クラック性向上を目的とするには
エポキシ樹脂組成物の硬化物の更なる低吸水化を含む改
良が望まれている。

【０００３】また、これらのエポキシ樹脂組成物中に
は、難燃性を付与するために、通常臭素原子含有難燃
剤、及び三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化
アンチモンなどのアンチモン化合物が配合されている。
しかしながら、世界的な環境保護の意識の高まりの中、
ハロゲン系難燃剤やアンチモン化合物を使用しないで、
難燃性を有するエポキシ樹脂組成物の要求が大きくなっ
てきている。これらの要求に対して、種々の難燃剤が検
討されている。例えば、水酸化アルミニウムや水酸化マ
グネシウム等の金属水酸化物が盛んに検討されてきた
が、これらは多量に配合しないと難燃性の効果が発現せ
ず、しかも硬化性を低下させるおそれがある。又、半導
体装置の表面実装化が一般的になってきている現状で
は、吸湿した半導体装置が半田処理時に高温にさらさ
れ、気化した水蒸気の爆発的応力によりパッケージにク
ラックが発生したり、あるいは半導体素子やリードフレ
ームと半導体封止材料との界面に剥離が発生することに
より、電気的信頼性を大きく損なう不良が生じ、これら
の不良の防止、即ち耐半田性の向上が大きな課題となっ
ている。

【０００４】即ち、難燃性、耐半田リフロー性、成形性
に優れ、ハロゲン系難燃剤及びアンチモン化合物をほと
んど使用しない環境にやさしいエポキシ樹脂組成物が求
められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、難燃性、耐
半田リフロー性、成形性に優れ、ハロゲン系難燃剤及び
アンチモン化合物を使用しない環境にやさしいエポキシ
樹脂組成物、及びこれを用いて半導体素子を封止してな
る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）硬化促進
剤、（Ｄ）一般式（１）で示される金属水酸化物固溶
体、及び、または金属水酸化物の１種類以上からなる難
燃剤、及び（Ｅ）金属水酸化物固溶体、金属水酸化物を
除く無機充填材を必須成分とし、（Ａ）エポキシ樹脂、
及び、または（Ｂ）フェノール樹脂が一般式（２）で示
される構造を含むことを特徴とする半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物、 Ｍｇ_1-xＭ_x（ＯＨ）₂ （１） （式中ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＮｉから
なる群から選ばれた少なくとも１種の二価金属イオンを
示し、ｘは０．０１≦ｘ≦０．５の数を示す。）

【０００７】

【化２】 （式中、Ｒ、Ｘは水素又は炭素数１〜４のアルキル基を
表し、互いに同一もしくは異なっていてもよいが、Ｘは
少なくとも１つ以上はＨ以外のものを含む。ａは０〜３
の整数、bは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜１０の
正数、Ｙは水素またはグリシジル基。）

【０００８】［２］一般式（１）で示される金属水酸化
物固溶体のＭがＺｎ、又はＮｉである第［１］項記載の
半導体封止用エポキシ樹脂組成物、［３］金属水酸化
物、及び金属水酸化物固溶体の成分総重量をＰ、エポキ
シ樹脂とフェノール樹脂の合計重量Ｑとした場合のＰ/
Ｑの値が０．０５〜２である第［１］項及び第［２］項
記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、［４］全エポ
キシ樹脂組成物中に含有される臭素原子及びアンチモン
原子が、それぞれ０．１重量％未満である第［１］項〜
第［３］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
［５］第［１］項〜第［４］項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。上記半導
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
してなる半導体装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に用いる一般式（２）で示
されるエポキシ樹脂は、硬化物の架橋点間距離が長くな
るため半田リフロー温度での弾性率が低い特長を有し、
このため発生する応力が低く密着性にも優れるため、耐
半田リフロー性が良好であり好ましい。又、一般式
（２）でＸが共にＨであるエポキシ樹脂を用いたエポキ
シ樹脂組成物の硬化物と比較しても疎水性の構造を多く
含むことから吸湿率がより低いという特徴があり、この
ことにより２６０℃での表面実装の半田付け時における
熱応力にも耐え得るという特徴を発現できるものであ
る。また、エポキシ基間の疎水性構造により架橋点間距
離が長いことで、エポキシ樹脂組成物の硬化物は燃焼時
の温度では非常に軟らかくなっているため、燃焼時に硬
化物の内部で発生する熱分解ガスが、硬化物の層をゴム
のように膨張させて発泡層を形成し、この発泡層による
未燃焼部への酸素の遮断と断熱作用によって、難燃性が
非常に高いという特徴を有している。この場合、燃焼時
の温度域での弾性率が重要であり、硬化物の層が硬すぎ
ると硬化物の内部で発生する熱分解ガスにより発泡層が
形成されずに硬化物中に亀裂が発生してしまい、逆に硬
化物の層が軟らかすぎると発泡層は形成されるものの発
泡層が容易に壊れてしまうため、難燃性が低下するもの
と考えられる。更に、樹脂骨格に占める芳香族環含有率
が高いために、樹脂そのものの難燃性も高く、難燃剤の
配合量を低く抑えることができるという特長を有する。

【００１０】

【化３】 （式中、Ｒ、Ｘは水素又は炭素数１〜４のアルキル基を
表し、互いに同一もしくは異なっていてもよいが、Ｘは
少なくとも１つ以上はＨ以外のものを含む。ａは０〜３
の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜１０の
正数、Ｙは水素またはグリシジル基。）

【００１１】また、これら本発明で用いられる一般式
（２）で示されるエポキシ樹脂は、その他のエポキシ樹
脂と併用することができる。併用するエポキシ樹脂とし
ては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、特に、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、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、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、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポ
キシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（ビフ
ェニレン骨格等を有する）、ナフトール型エポキシ樹脂
等が挙げられる。

【００１２】本発明に用いる一般式（２）で示されるフ
ェノール樹脂は、硬化物の架橋点間距離が長くなるため
半田リフロー温度での弾性率が低い特長を有し、このた
め発生する応力が低く密着性にも優れるため、耐半田リ
フロー性が良好であり好ましい。又、一般式（２）でＸ
が共にＨであるフェノール樹脂を用いたフェノール樹脂
組成物の硬化物と比較しても疎水性の構造を多く含むこ
とから吸湿率がより低いという特徴があり、このことに
より２６０℃での表面実装の半田付け時における熱応力
にも耐え得るという特徴を発現できるものである。ま
た、フェノール基間の疎水性構造により架橋点間距離が
長いことで、フェノール樹脂組成物の硬化物は燃焼時の
温度では非常に軟らかくなっているため、燃焼時に硬化
物の内部で発生する熱分解ガスが、硬化物の層をゴムの
ように膨張させて発泡層を形成し、この発泡層による未
燃焼部への酸素の遮断と断熱作用によって、難燃性が非
常に高いという特徴を有している。この場合、燃焼時の
温度域での弾性率が重要であり、硬化物の層が硬すぎる
と硬化物の内部で発生する熱分解ガスにより発泡層が形
成されずに硬化物中に亀裂が発生してしまい、逆に硬化
物の層が軟らかすぎると発泡層は形成されるものの発泡
層が容易に壊れてしまうため、難燃性が低下するものと
考えられる。更に、樹脂骨格に占める芳香族環含有率が
高いために、樹脂そのものの難燃性も高く、難燃剤の配
合量を低く抑えることができるという特長を有する。一
般式（２）で示されるフェノール樹脂は、樹脂骨格が疎
水性を示すので硬化物が低吸湿性を示すと共に、硬化物
の架橋点間距離が長くなるため半田リフロー温度での弾
性率が低い特長を有し、このため発生する応力が低く密
着性にも優れるため、耐半田リフロー性が良好であり好
ましい。またこれらのフェノール樹脂は樹脂骨格に占め
る芳香族環含有率が高いために、樹脂そのものの難燃性
も高く、難燃剤の配合量を低く抑えることができるとい
う特長も有する。

【００１３】

【化４】 （式中、Ｒ、Ｘは水素又は炭素数１〜４のアルキル基を
表し、互いに同一もしくは異なっていてもよいが、Ｘは
少なくとも１つ以上はＨ以外のものを含む。ａは０〜３
の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜１０の
正数、Ｙは水素またはグリシジル基。）

【００１４】また、これら本発明で用いられる一般式
（２）で示されるフェノール樹脂は、その他のフェノー
ル樹脂と併用することができる。併用するフェノール樹
脂としては、１分子内にフェノール性水酸基を２個以上
有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、そ
の分子量、分子構造を特に限定するものではないが、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、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テ
ルペ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（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等が挙げられる。

【００１５】本発明におけるエポキシ樹脂ならびにフェ
ノール樹脂に関しては、エポキシ樹脂、及び、またはフ
ェノール樹脂が一般式（２）で示される構造を１種類以
上含有することが必須である。これらの樹脂を1種類以
上含有することにより、良好な耐半田性や難燃性を発現
させることができ、性能良好な半導体封止樹脂組成物を
得ることが可能となる。本発明の効果を得るためには、
全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂の合計量に対する一
般式（２）で示されるエポキシ樹脂とフェノール樹脂の
合計量は、好ましくは２５重量％以上、より好ましく４
０重量％以上である。また、全エポキシ樹脂のエポキシ
基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基数の比が
０．８〜１．３の範囲にあるのが好ましい。比が下限値
を下回ると硬化性と硬化物の耐熱性が低下し、吸湿率が
増大するという問題があり、上限値を越えると硬化物の
耐熱性と耐燃性が低下するという問題がある。エポキシ
樹脂は全エポキシ樹脂組成物中に３〜１２重量％が好ま
しく、更に好ましくは４〜８重量％、フェノール樹脂は
全エポキシ樹脂組成物中に３〜１０重量％が好ましく、
更に好ましくは４〜７重量％配合される。エポキシ樹脂
またはフェノール樹脂が下限値を下回ると、成形時の樹
脂組成物の流動性が低下し、成形品の未充填、金線変形
が起こる。エポキシ樹脂またはフェノール樹脂が上限値
を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化後の吸水率が増大
するとともに、難燃性が低下する。

【００１６】本発明に用いる硬化促進剤としては、エポ
キシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる
ものであればよく、一般に封止材料に使用するものを使
用することができる。例えば、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリフェニ
ルホスフィン、２−メチルイミダゾール、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が挙げら
れ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
硬化促進剤は全エポキシ樹脂組成物中に０．０５〜１．
０が好ましく、更に好ましくは０．１５〜０．６重量％
配合される。硬化促進剤量が下限値を下回ると硬化が遅
いため、成形性が低下し、離型時に成形品が破損した
り、金型内に樹脂組成物が残ってしまい、生産性を著し
く低下させる。一方、硬化促進剤量が上限値を越えると
エポキシ樹脂組成物の硬化性が著しく増大するために、
樹脂組成物の加熱混練中に反応が進行し、ゲル化物を生
成したり、樹脂組成物の成形時の流動性が著しく低下す
るため、成形品の未充填、金線変形が起こる。

【００１７】本発明に用いる難燃剤は、一般式（１）で
表される金属水酸化物固溶体、または金属水酸化物から
選択される１種以上の金属化合物である。 Ｍｇ_1-XＭ_X（ＯＨ）₂ （１） （式中ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎから
なる群から選ばれた少なくとも１種の二価金属を示し、
ｘは０．０１≦ｘ≦０．５の数を示す） これら金属水酸化物固溶体、または金属水酸化物の難燃
機構としては、燃焼時に金属水酸化物固溶体、または金
属水酸化物が脱水を開始し、吸熱することによって燃焼
反応を阻害するものである。又、硬化した樹脂成分の炭
化を促進することが知られており、硬化物表面に酸素を
遮断する難燃層を形成すると考えられる。更に、これら
の金属水酸化物固溶体、または金属水酸化物は、吸熱開
始温度を適度に下げ、難燃性能を向上する効果がある。
吸熱開始温度が低いと成形性、信頼性に悪影響を及ぼ
し、又、吸熱開始温度が樹脂成分の分解温度より高いと
難燃性が低下するが、本発明の金属水酸化物固溶体、ま
たは金属水酸化物の吸熱開始温度は、２５０〜３５０℃
が適度な値である。一般式（１）の金属水酸化物固溶体
として特に好ましいＭとしては、Ｎｉ、Ｚｎが挙げられ
る。また、金属水酸化物としては、水酸化アルミニウム
や水酸化マグネシウム等が挙げられるが、難燃効果が大
きなことから水酸化アルミニウムがより好ましい。

【００１８】本発明の金属水酸化物、及び金属水酸化物
固溶体の総重量をＰ、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の
合計重量Ｑとした場合、Ｐ／Ｑの値は０．０５〜２であ
ることが好ましく、更に好ましくは０．１〜１重量％で
ある。下限値を下回ると難燃性が不足し、上限値を越え
ると耐半田性、成形性が低下するので好ましくない。本
発明の金属水酸化物の平均粒径としては、０．５〜３０
μｍが好ましく、更に好ましくは０．５〜１０μｍであ
る。下限値を下回ると流動性が不足するのに加えイオン
性不純物量が増加し耐湿信頼性の低下を招き、上限値を
越えると難燃性が低下する。本発明に用いる金属水酸化
物固溶体、金属水酸化物を除く無機充填材としては、一
般に封止材料に使用されているものを使用することがで
きる。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アル
ミナ、窒化珪素等が挙げられ、これらは単独でも混合し
て用いても差し支えない。金属水酸化物固溶体、金属水
酸化物も含めた無機充填材全体の配合量としては、成形
性と耐半田性のバランスから、全エポキシ樹脂組成物中
に６０〜９５重量％含有することが好ましい。下限値を
下回ると、吸湿率の上昇に伴う耐半田性が低下し、上限
値を越えると、ワイヤースィープ及びパッドシフト等の
成形性の問題が生じ好ましくない。

【００１９】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、三
酸化アンチモン等の難燃剤を含有することは差し支えな
いが、半導体装置の１５０〜２００℃の高温下での電気
特性の安定性が要求される用途では、臭素原子、アンチ
モン原子の含有量が、それぞれ全エポキシ樹脂組成物中
に０．１重量％未満であることが好ましく、完全に含ま
れない方がより好ましい。臭素原子、アンチモン原子の
いずれかが０．１重量％以上だと、高温下に放置したと
きに半導体装置の抵抗値が時間と共に増大し、最終的に
は半導体素子の金線が断線する不良が発生する可能性が
ある。又環境保護の観点からも、臭素原子、アンチモン
原子のそれぞれの含有量が０．１重量％未満で、極力含
有されていないことが望ましい。

【００２０】本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜
（Ｅ）成分を必須成分し、これ以外に必要に応じてシラ
ンカップリング剤、カーボンブラック等の着色剤、天然
ワックス、合成ワックス等の離型剤、及びシリコーンオ
イル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤を適宜配
合しても差し支えない。又、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
キサー等を用いて充分に均一に混合した後、更に熱ロー
ル又はニーダー等で溶融混練し、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
等の各種の電子部品を封止する方法は、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
ンモールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよ
い。

【００２１】

【実施例】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＞ エポキシ樹脂１：式（３）で示されるエポキシ樹脂（融点７５℃、１５０℃Ｉ ＣＩ溶融粘度２．５×１０²ｍＰａ・ｓ、エポキシ基当量２５０）６．５重量部

【化５】

【００２２】 フェノール樹脂１：式（４）で示されるフェノール樹脂（軟化点６５℃、１５ ０℃ＩＣＩ溶融粘度１．０×１０²ｍＰａ・ｓ、水酸基当量１７２） ４．５重量部

【化６】

【００２３】 水酸化アルミニウム（平均粒経３．５μｍ、吸熱開始温度２２０℃） ５．０重量部 溶融球状シリカ（平均粒径２０μｍ） ８３．０重量部 トリフェニルホスフィン ０．２重量部 エポキシシラン（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン） ０．２重量部 カーボンブラック ０．３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。

【００２４】＜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。 硬化性：キュラストメーター（（株）オリエンテック
製、ＪＳＲキュラストメーターＩＶＰＳ型）を用い、１
７５℃での５分後のトルクに対し９０％のトルクに達す
るまでの時間を硬化性の指標とした。すなわち、９０％
に達する時間が遅いほど硬化が悪いことになる。 吸湿率：低圧トランスファー成形機を用いて金型温度１
７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒で、
直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板を成形し、１７５℃、
８時間で後硬化した後、８５℃、相対湿度８５％の環境
下で１６８時間放置し、重量変化を測定して吸湿率を求
めた。単位は重量％。 熱時曲げ強度：低圧トランスファー成形機を用いて金型
温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０
秒で長さ８０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ４ｍｍの試験片を
成形し、１７５℃、８時間で後硬化した後、ＪＩＳ Ｋ
６９１１に準じて２４０℃での曲げ強度を測定した。
単位はＮ／ｍｍ²。 難燃性：低圧トランスファー成形機を用いて金型温度１
７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒で、
長さ１２７ｍｍ、幅１２．７ｍｍ、厚み３．２ｍｍの試
験片を成形し、１７５℃、８時間で後硬化した後、ＵＬ
−９４垂直法に準じてΣＦ、Ｆmaxを測定し、難燃性を
判定した。 臭素原子、アンチモン原子の含有量：圧力３．９ＭＰａ
で直径４０ｍｍ、厚さ５〜７ｍｍに圧縮成形し、蛍光Ｘ
線分析装置を用いて、全エポキシ樹脂組成物中の臭素原
子、アンチモン原子の含有量を定量した。単位は重量
％。

【００２５】耐湿信頼性：低圧トランスファー成形機を
用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．３ＭＰａ、硬化
時間１２０秒で、１６ｐＳＯＰ（模擬素子のＴＥＧ３使
用、配線幅２０μｍ）を成形し、１７５℃、８時間で後
硬化した後、耐湿信頼性評価（１４０℃／相対湿度８５
％のプレッシャークッカー釜で１０Ｖの印加電圧をかけ
て処理）を行い、配線間のオープン不良を確認した。１
５個のパッケージについて、処理５００時間後と１００
０時間後での不良パッケージ個数を不良率として百分率
で示した。単位は％。 耐半田性：低圧トランスファー成形機を用いて、金型温
度１７５℃、注入圧力８．３ＭＰａ、硬化時間１２０秒
で、８０ｐＱＦＰ（２ｍｍ厚、チップサイズ９．０ｍｍ
×９．０ｍｍ）を成形し、１７５℃、８時間で後硬化し
た後、８５℃、相対湿度８５％で１６８時間放置し、そ
の後２４０℃の半田槽に１０秒間浸漬した。８個のパッ
ケージについて、顕微鏡で観察し、クラック発生率
［（クラック発生率）＝｛（外部クラック発生パッケー
ジ数）／（全パッケージ数）｝×１００］を求めた。単
位は％。又、半導体素子とエポキシ樹脂組成物硬化物と
の界面の剥離面積を超音波探傷装置を用いて測定し、剥
離率［（剥離率）＝｛（剥離面積）／（半導体素子面
積）｝×１００］を求めた。単位は％。 高温保管特性：低圧トランスファー成形機を用いて金型
温度１７５℃、圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒
で、１６ｐＤＩＰ（チップサイズ３．０ｍｍ×３．５ｍ
ｍ）を成形し、１７５℃、８時間で後硬化した後、高温
保管試験（１８５℃、１０００時間）を行い、配線間の
電気抵抗値が初期値に対し２０％増加したパッケージを
不良と判定した。１５個のパッケージ中の不良なパッケ
ージ個数の率（不良率）を百分率で示した。単位は％。

【００２６】＜実施例２〜１５、比較例１〜３＞実施例
１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得て、実施例１と
同様にして評価を行った。結果を表２に示す。実施例１
以外で使用した成分について、下記に示す。

【００２７】エポキシ樹脂２：式（５）で示されるエポ
キシ樹脂（融点７５℃、１５０℃ＩＣＩ溶融粘度２．５
×１０²ｍＰａ・ｓ、エポキシ基当量２３５）

【化７】

【００２８】エポキシ樹脂３：式（６）で示されるエポ
キシ樹脂（融点１０５℃、１５０℃ＩＣＩ溶融粘度０．
２×１０²ｍＰａ・s、エポキシ基当量１８５）

【化８】

【００２９】フェノール樹脂２：式（７）で示されるフ
ェノール樹脂（軟化点８０℃、１５０℃ＩＣＩ溶融粘度
１．９×１０²ｍＰａ・s、水酸基当量１０５）

【化９】

【００３０】水酸化マグネシウム：平均粒経２．５μ
ｍ、吸熱開始温度３００℃ 金属水酸化物固溶体：化学式Ｍｇ_0.8Ｚｎ_0.2（Ｏ
Ｈ）₂、平均粒径１μｍ、吸熱開始温度３１０℃ 臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：軟化点６２
℃、１５０℃ＩＣＩ溶融粘度１．３×１０²ｍＰａ・s、
エポキシ当量３６５ｇ／ｅｑ．、臭素原子含有率４８重
量％ 三酸化アンチモン １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７
（以下、ＤＢＵという）

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明に従うと、難燃性、耐半田リフロ
ー性、成形性に優れ、ハロゲン系難燃剤及びアンチモン
化合物を使用しない環境にやさしい半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物が得られ、これを用いた半導体装置は、難
燃性、高温保管特性、耐湿信頼性、及び耐半田クラック
性に優れる。

Claims (5)

【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）硬化促進剤、（Ｄ）一般式（１）で示され
   る金属水酸化物固溶体、及び、または金属水酸化物の１
   種類以上からなる難燃剤、及び（Ｅ）金属水酸化物固溶
   体、金属水酸化物を除く無機充填材を必須成分とし、
   （Ａ）エポキシ樹脂、及び、または（Ｂ）フェノール樹
   脂が一般式（２）で示される構造を含むことを特徴とす
   る半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 Ｍｇ_1-xＭ_x（ＯＨ）₂ （１） （式中ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＮｉから
   なる群から選ばれた少なくとも１種の二価金属イオンを
   示し、ｘは０．０１≦ｘ≦０．５の数を示す。） 【化１】 （式中、Ｒ、Ｘは水素又は炭素数１〜４のアルキル基を
   表し、互いに同一もしくは異なっていてもよいが、Ｘは
   少なくとも１つ以上はＨ以外のものを含む。ａは０〜３
   の整数、bは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜１０の
   正数、Ｙは水素またはグリシジル基。）
2. 【請求項２】 一般式（１）で示される金属水酸化物固
   溶体のＭがＺｎ、又はＮｉ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。
3. 【請求項３】 金属水酸化物、及び金属水酸化物固溶体
   の成分総重量をＰ、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の合
   計重量Ｑとした場合のＰ/Ｑの値が０．０５〜２である
   請求項１及び請求項２記載の半導体封止用エポキシ樹脂
   組成物。
4. 【請求項４】 全エポキシ樹脂組成物中に含有される臭
   素原子及びアンチモン原子が、それぞれ０．１重量％未
   満である請求項１〜請求項３記載の半導体封止用エポキ
   シ樹脂組成物。
5. 【請求項５】 請求項１〜４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。