JP2004083662A - エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体チップの歩留まりおよび使用信頼性が高く、無機質充填剤が高度に配合されて、高密度化されているにも係わらず、流動性が改良されたエポキシ樹脂組成物および半導体装置を提供する。
【解決手段】エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂（Ｂ）、特定の構造を有するポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）、無機質充填剤（Ｄ）および酸化防止剤（Ｅ）を含有してなるエポキシ樹脂組成物、および半導体装置などを提供した。
【選択図】 なし
【解決手段】エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂（Ｂ）、特定の構造を有するポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）、無機質充填剤（Ｄ）および酸化防止剤（Ｅ）を含有してなるエポキシ樹脂組成物、および半導体装置などを提供した。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エポキシ樹脂組成物および半導体装置に関し、更に詳しくは、無機質充填剤が高度に配合され、高密度化されているにも係わらず、流動性が改良されたエポキシ樹脂組成物および半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップ（素子）を封止するために使用される樹脂材料として、ノボラック型エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂および無機質充填剤などからなるエポキシ樹脂組成物が知られ、広く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。かかるエポキシ樹脂組成物には、内部応力緩和による歩留まりおよび使用信頼性の向上を目的とし、各種ポリシロキサンが配合される場合が多い。しかし、従来提案されているポリシロキサン配合エポキシ樹脂組成物（例えば、特許文献２参照。）でも、歩留まりや信頼性は充分とは言えず、いっそうの性能向上が望まれていた。
また、近年、半導体チップ封止用エポキシ樹脂組成物は、吸水性を下げることを主な目的として無機質充填剤を高度に配合することが望まれているが、その場合、高密度化するために、流動性が悪化し、その結果、成形加工が困難となるという問題が生じていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０３９４０号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開２００２−８０５６２号公報（特許請求の範囲等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、半導体チップの歩留まりおよび使用信頼性が高く、無機質充填剤が高度に配合されて、高密度化されているにも係わらず、流動性が改良されたエポキシ樹脂組成物および半導体装置を提供することにある。
【０００５】
【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、鋭意研究を重ねた結果、エポキシ樹脂、フェノール樹脂および無機質充填剤とともに、特定の構造のポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン及び酸化防止剤を配合することにより、エポキシ樹脂組成物の流動性を著しく改善することが可能であり、該エポキシ樹脂組成物は、半導体チップ封止材として有用であることを見出し、かかる知見に基いて本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂（Ｂ）、下記一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）、無機質充填剤（Ｄ）および酸化防止剤（Ｅ）を含有してなるエポキシ樹脂組成物が提供される。
【０００７】
【化４】
【０００８】
［式中、Ｒ１は互いに独立して水素原子基、炭素原子数１〜２４の炭化水素基、水酸基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表し、Ｑは一般式：
−Ｒ３Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍ（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎＲ４
（式中、Ｒ３は直接結合または炭素原子数２〜６のアルキレン基を表し、Ｒ４は水素原子基、炭素原子数１〜６のアルキル基または炭素原子数１〜３のアセトキシ基から選択される基を表し、ｍは平均で１〜１００の数を表し、ｎは平均で０〜１００の数を表す）で表される基を表し、Ｒ２は互いに独立して前記Ｒ１またはＱに定義したものと同じ意味を表し、そしてｘおよびｙはいずれも平均で０〜１０の数で、かつ０≦ｘ＋ｙ≦１０であるが、ただしｙ＝０の場合はＲ２の少なくとも１つはＱである。］
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）は、下記一般式（２）で示されるものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物が提供される。
【０００９】
【化５】
【００１０】
［式中、Ｒ１及びＱは、一般式（１）で定義したものと同じ意味を表し、ｙは平均で１〜１０の数を表す。］
さらに、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、前記ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）は、下記一般式（３）で示されるものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物が提供される。
【００１１】
【化６】
【００１２】
［式中、Ｒ１及びＱは、一般式（１）で定義したものと同じ意味を表す。］
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、組成物全量基準で、前記エポキシ樹脂（Ａ）を０．１〜８０質量％、前記フェノール樹脂（Ｂ）を０．１〜４０質量％、前記ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）を０．０１〜１０．０質量％、前記無機質充填剤（Ｄ）を１５〜９８質量％の割合で含有し、および前記酸化防止剤（Ｅ）を無機質充填剤（Ｄ）１００質量部あたり０．０５〜５．０質量部の割合で含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物が提供される。
さらに、本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが封止されてなる半導体装置が提供される。
【００１３】
本発明は、上記した如く、エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂（Ｂ）、一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）、無機質充填剤（Ｄ）および酸化防止剤（Ｅ）を含有してなるエポキシ樹脂組成物などに係るものであるが、その好ましい態様として、次のものが包含される。
【００１４】
（１）第１の発明において、酸化防止剤（Ｅ）は、トコフェロール類であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
（２）第４の発明において、無機質充填剤（Ｄ）を８０〜９５質量％の割合で含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
（３）第４の発明において、エポキシ樹脂（Ａ）とフェノール樹脂（Ｂ）の含有割合は、エポキシ樹脂（Ａ）の有するエポキシ基のモル数を（ａ）とし、フェノール樹脂（Ｂ）の有するフェノール性水酸基のモル数を（ｂ）とするとき、その比［（ａ）／（ｂ）］の値が０．０１〜２０となる割合であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、各項目毎に詳細に説明する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂（Ｂ）、前記一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）、無機質充填剤（Ｄ）および酸化防止剤（Ｅ）を、必須の成分として含有してなることを特徴とする。
【００１６】
１．エポキシ樹脂（Ａ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有されるエポキシ樹脂（Ａ）は、少なくとも２個のエポキシ基を分子中に有する化合物である。エポキシ樹脂の構造および分子量などは特に制限されるものではなく、半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を構成するものとして従来公知のエポキシ樹脂をすべて使用することができる。
具体的には、脂肪族型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂などの芳香族型エポキシ樹脂、シクロヘキサン誘導体などの脂環式型エポキシ樹脂、又はノボラック型エポキシ樹脂などを挙げることができ、これらの中から選ばれたエポキシ樹脂を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。本発明のエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂（Ａ）の含有割合としては、組成物全量基準で、０．１〜８０質量％であることが好ましく、更に好ましくは１．０〜６０質量％である。
【００１７】
２．フェノール樹脂（Ｂ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有されるフェノール樹脂（Ｂ）は、特に制限されるものではなく、半導体封止用の樹脂組成物を構成するものとして従来公知のフェノール樹脂をすべて使用することができる。
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、ノニルフェノールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＦのノボラック樹脂、ナフトールのノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、ビスフェノールＡのノボラック樹脂、ポリパラオキシスチレンなどのポリオキシスチレン、２，２’−ジメトキシ−ｐ−キシレンとフェノールモノマーとの縮合重合化合物などのフェノールアラルキル樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）アルカンベースの化合物などを挙げることができ、これらの中から選ばれたフェノール樹脂を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１８】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、フェノール樹脂（Ｂ）の含有割合としては、組成物全量基準で、０．１〜４０質量％であることが好ましく、更に好ましくは１．０〜３０質量％である。
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂（Ａ）とフェノール樹脂（Ｂ）との使用割合としては、エポキシ樹脂（Ａ）の有するエポキシ基のモル数を（ａ）とし、フェノール樹脂（Ｂ）の有するフェノール性水酸基のモル数を（ｂ）とするとき、その比［（ａ）／（ｂ）］の値が０．０１〜２０となる割合であることが好ましく、更に好ましくは、この値が０．０５〜１０となる割合である。比［（ａ）／（ｂ）］の値が０．０１未満または２０を超える場合には、得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物が良好な電気特性を有するものとならず、また、当該エポキシ樹脂組成物を使用して製造された半導体装置の耐熱性や耐湿性が低下する傾向がある。
【００１９】
３．ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）
本発明のエポキシ樹脂組成物は、次の一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）を含有している点に最大の特徴を有する。
【００２０】
【化７】
【００２１】
上記一般式（１）において、Ｒ１は、互いに独立して水素原子基、炭素原子数１〜２４の炭化水素基、水酸基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表し、メチル基、エチル基またはフェニル基であることが好ましく、特に好ましくはメチル基である。
また、Ｑは、一般式：
−Ｒ３Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍ（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎＲ４
（式中、Ｒ３は直接結合または炭素原子数２〜６のアルキレン基を表し、Ｒ４は水素原子基、炭素原子数１〜６のアルキル基または炭素原子数１〜３のアセトキシ基から選択される基を表し、ｍは平均で１〜１００の数を表し、ｎは平均で０〜１００の数を表す）で表される基を表す。Ｒ３の好ましい例として、−（Ｃ２Ｈ４）３−または−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−が挙げられる。ｍの平均数の好ましい範囲は１〜５０で、特に好ましくは５〜１５である。また、ｎの平均数の好ましい範囲は０〜２０で、特に好ましくは０である。Ｒ２は、互いに独立して前記Ｒ１またはＱに定義したものと同じ意味を表すが、Ｒ１と同じ場合が好ましく、好ましいものもＲ１と同様である。
そして、ｘおよびｙはいずれも平均で０〜１０の数で、かつ０≦ｘ＋ｙ≦１０である。ｘの平均数の好ましい範囲は０〜５であり、特にｘの値が０である場合が好ましい。また、ｙの平均数の好ましい範囲は１〜５であり、特にｙが１である場合が好ましい。ただしｙが０の場合は、Ｒ２の少なくとも１つはＱである。
【００２２】
従って、ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）の好ましいものは、次式（２）で表されるものであり、最も好ましいものは、次式（３）で表されるものである。
【００２３】
【化８】
【００２４】
［式中、Ｒ１及びＱは、一般式（１）で定義したものと同じ意味を表し、ｙは平均で１〜１０の数を表す。］
【００２５】
【化９】
【００２６】
［式中、Ｒ１及びＱは、一般式（１）で定義したものと同じ意味を表す。］
【００２７】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）の含有割合としては、組成物全量基準で、０．０１〜１０．０質量％であることが好ましく、更に好ましくは０．０５〜１質量％であり、最も好ましくは０．１〜０．５質量％である。ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）の含有割合が０．０１質量％未満であるエポキシ樹脂組成物によっては、エポキシ樹脂組成物の流動性改善効果が充分に得られないため、成形性が劣り、一方、この含有割合が１０．０質量％を超えるエポキシ樹脂組成物は樹脂の機械的強度が悪化する。
【００２８】
４．無機質充填剤（Ｄ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有される無機質充填剤（Ｄ）としては、シリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、クレー、窒化ケイ素粉末、三酸化アンチモン、マイカ、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ベンガラ、ガラス繊維などを挙げることができ、これらの中から選ばれた無機質充填剤を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
ここに、使用する無機質充填剤（Ｄ）は、不純物の濃度が低いものであることが好ましい。
【００２９】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、無機質充填剤（Ｄ）の含有割合としては、組成物全量基準で、１５〜９８質量％であることが好ましく、更に好ましくは８０〜９５質量％である。無機質充填剤（Ｄ）の含有割合が１５質量％未満であるエポキシ樹脂組成物は、成形性に劣り、更に、耐熱性、耐湿性、半田耐熱性、機械的特性の良好な硬化物を得ることが困難となる。また、８０質量％未満では、吸水性が高く、好ましくない。一方、この含有割合が９８質量％を超えるエポキシ樹脂組成物では、流動性が低くて、成形性に劣るものとなる。
【００３０】
５．酸化防止剤（Ｅ）
本発明のエポキシ樹脂組成物に用いられる酸化防止剤（Ｅ）としては、通常ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサンの酸化防止剤として用いられるものであれば、その種類に何ら制限はない。
具体的には、トリフェニルホスフェート、フェニルイソデシルホスファイトなどの有機リン系酸化防止剤、ジステアリル−３，３’−チオジプロピネートなどの有機イオウ系酸化防止剤、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）、ブチル化ヒドロキシアニゾール（ＢＨＡ）、２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、テトラキス−［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、トコフェロール類などのフェノール系酸化防止剤、２−ｔ−ブチルヒドロキノンなどのヒドロキノン系酸化防止剤などが例示される。
本発明の樹脂系で、少量の添加量でも効果を得るためには、前記フェノール系の酸化防止剤を用いることが好ましく、特にはポリフェノール型のものが好ましい。具体的には、トコフェロール類が挙げられ、更に具体的にはｄｌ−α−トコフェロールが挙げられる。
【００３１】
酸化防止剤（Ｅ）は、予めポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）と混合してから、他の成分と混合すると、効果的にポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）の劣化を防止することができる。
酸化防止剤（Ｅ）の配合量は、ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）１００質量部に対し、０．０１〜５質量部が好ましく、０．０１〜１質量部がより好ましく、０．０２〜０．１質量部が最も好ましい。
【００３２】
６．その他の任意成分
本発明のエポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、各種の任意成分が含有されていてもよい。
かかる任意成分としては、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィン類などの離型剤、塩素化パラフィン、ブロム化トルエン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤、カーボンブラック、ベンガラなどの着色剤、ゴム系の低応力付与剤、シリコーン系の低応力付与剤、シランカップリング剤、等を挙げることができる。
【００３３】
７．エポキシ樹脂組成物の調製方法
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製する方法としては、特に限定されるものではなく、半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を調製する従来公知の方法を採用することができる。
代表的な調製方法としては、エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノール樹脂（Ｂ）と、無機質充填剤（Ｄ）および予め混合したポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）と酸化防止剤（Ｅ）とを配合し、これをミキサーなどで十分均一に混合した後、熱ロールによる溶融混合処理またはニーダなどによる混合処理を行い、続いてこれを冷却固化させ、粉砕する方法を挙げることができる。
【００３４】
このようにして得られたエポキシ樹脂組成物は、保存安定性に優れ、半導体装置、電気素子の封止、被覆、絶縁などに好適に使用することができる。
前記一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）及び酸化防止剤（Ｅ）などが含有された本発明のエポキシ樹脂組成物を用いることにより、半導体チップの歩留まりおよび使用信頼性が高く、流動性が著しく改善されているという顕著な作用効果が得られる。特に、従来加工が極めて困難であった、無機質充填剤が高度に配合された高密度のエポキシ樹脂組成物の流動性が著しく改善されていることは、驚くべきことである。
この理由としては明らかではないが、本発明者らによれば、エポキシ樹脂組成物に用いられるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサンは、そのポリシロキサン鎖が比較的短いものであるため、粘度が低く、シロキサンの分布が比較的狭い、均一な組成の高分子であり、更に、酸化防止剤が配合されているため、加工時及び使用時に、ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサンが分解してできる不純成分の発生が押さえられるため、応力緩和作用及び流動性改善効果が発現されるものと、推察されている。
【００３５】
８．半導体装置
本発明に係る半導体装置は、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって半導体チップが封止されて、構成されていることを特徴とする。
本発明に係る半導体装置を構成する半導体チップとしては、特に限定されるものではなく、大規模集積回路、集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオードなど、電気素子全般が含まれる。
半導体チップを封止する方法としても、特に限定されるものではなく、トランスファー成形法、射出成形法、圧縮成形法、注型法など従来公知の方法を、採用することができる。これらの方法のうち、低圧トランスファー成形法を採用することが好ましい。半導体チップを封止する際におけるエポキシ樹脂組成物の加熱温度（硬化温度）としては、１４０℃以上であることが好ましい。また、成形後において後硬化処理を行うことが好ましい。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明について、実施例に基き説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３７】
［実施例１］
エポキシ樹脂組成物を、組成物全量基準で、クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１５）を９．４質量％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）を３．９質量％、次式（４）で表されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン１００．０質量部とｄｌ−α−トコフェロール０．０５質量部との均一混合物を０．５質量％、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを０．３質量％、トリフェニルホスフィンを０．１重量％、溶融シリカ粉末を８５．０重量％およびエステル系ワックス類を１．０重量％の割合にて、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練して、これを冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００３８】
【化１０】
【００３９】
［実施例２］
上記式（４）の化合物の代わりに、前記一般式（１）においてＲ１、Ｒ２およびＲ４が全てメチル基であり、Ｒ３がプロピレン基であり、ｘが平均で７であり、ｙが平均で２であり、ｍが平均で７であり、ｎが平均で４である化合物を使用した以外は、実施例１と同様にして、成形材料を製造した。
【００４０】
［実施例３］
エポキシ樹脂組成物を、組成物全量基準で、ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９３）を８．０質量％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）を４．５質量％、上記式（４）で表されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン１００．０質量部とｄｌ−α−トコフェロール０．０５質量部との均一混合物を０．５質量％、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを１．０質量％、トリフェニルホスフィンを０．１質量％、溶融シリカ粉末を８５．０質量％およびエステル系ワックス類を１．０重量％の割合にて、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練して、これを冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００４１】
［比較例１］（ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン不使用）
エポキシ樹脂組成物を、組成物全量基準で、ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９３）を８．８質量％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）を４．９質量％、トリフェニルホスフィンを０．１質量％、溶融シリカ粉末を８５．０質量％およびエステル系ワックス類を１．１重量％の割合にて、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００４２】
［比較例２］（実施例１との比較。規定外のポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン使用）
前記式（４）の化合物の代わりに、一般式（１）においてＲ１、Ｒ２およびＲ４が全てメチル基であり、Ｒ３がプロピレン基であり、ｘが平均で６であり、ｙが平均で５であり、ｍが平均で８であり、ｎが０である化合物を使用した以外は、実施例１と同様にして、成形材料を製造した。
【００４３】
こうして製造した実施例１〜３および比較例１〜２の成形材料を用いて、１８０℃、８時間アフターキュアした成形試験片を作製した。これらの成形材料と成形試験片について、成形性、スパイラルフロー、高架式フローテスターによる溶融粘度、吸水率（ＰＣＴ）、ガラス転移温度、フレーム材であるＰｄ、Ｐｄ−Ａｕとの接着強さ、ＰＣＴおよび耐リフロー性を測定、評価した。尚、これらの測定方法の概要は、次のとおりである。
【００４４】
吸水率：成形材料を１７５℃、３分間の条件でトランスファー成形し、１８０℃、８時間アフターキュアをして、成形品を作製した。これを１２７℃、２気圧の飽和水蒸気中に２４時間放置し、増加した重量によって求めた。
ガラス転移温度：吸水率の試験と同様な成形品から、２．５×２．５×１５．０〜２０．０の寸法のサンプルを作製し、熱機械分析装置ＤＬ−１５００Ｈ（真空理工社製、商品名）を用い、昇温速度５℃／分で測定した。
接着強さ：：トランスファー成形によって接着面積４ｍｍ２の成形品をつくり、これを１７５℃、８時間、後硬化した後、剪断接着力を求めた。
ＰＣＴ：成形材料を用いて、２本のアルミニウム配線を有するシリコン製チップを、通常の４２アロイフレームに接着し、１７５℃で２分間トランスファー成形した後、１７５℃で８時間の後硬化を行った。こうして得た成形品を予め、４０℃、９０％ＲＨ、１００時間の吸湿処理した後、２５０℃の半田浴に１０秒間浸漬した。その後、１３５℃、３気圧の飽和水蒸気中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐食による５０％断線（不良発生）の起こる時間を評価した。
耐リフロー性：成形材料を１７５℃、３分間の条件で、１５ｍｍ×１５ｍｍの評価用素子を封止し、１８０℃で８時間アフターキュアを行った。次いでこのパッケージを８５℃、相対湿度６０％の雰囲気中に１６８時間放置して吸湿処理を行った後、これを最高温度２４０℃のＩＲリフロー炉に３回通した。この時点でパッケージのクラック発生を調べた。さらに、このＩＲリフロー後のパッケージをプレッシャークッカー内で１２７℃の飽和水蒸気雰囲気中に１００〜１０００時間放置し、不良発生率を調べた。
【００４５】
これらの測定結果を表１にまとめて示す。表１の結果から明らかなように、本発明のエポキシ樹脂組成物の顕著な効果を確認することができた。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【発明の効果】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、無機質充填剤が高度に配合され、高密度化されているにも係わらず、流動性が改良されたものである。従って、容易に成形可能であり、耐湿性に優れている。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物により形成された硬化物は、耐リフロー性に優れ、ＩＲリフロー方式による表面実装処理を行っても、良好な耐湿性を維持することができる。
本発明に係る半導体装置は、金属・合金に対する接着性、耐湿性・耐リフロー性に優れた封止樹脂（本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物）を備えているので、電極の腐食による断線や水分によるリーク電流を発生させることがなく、長期にわたり高い信頼性を維持することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エポキシ樹脂組成物および半導体装置に関し、更に詳しくは、無機質充填剤が高度に配合され、高密度化されているにも係わらず、流動性が改良されたエポキシ樹脂組成物および半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップ（素子）を封止するために使用される樹脂材料として、ノボラック型エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂および無機質充填剤などからなるエポキシ樹脂組成物が知られ、広く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。かかるエポキシ樹脂組成物には、内部応力緩和による歩留まりおよび使用信頼性の向上を目的とし、各種ポリシロキサンが配合される場合が多い。しかし、従来提案されているポリシロキサン配合エポキシ樹脂組成物（例えば、特許文献２参照。）でも、歩留まりや信頼性は充分とは言えず、いっそうの性能向上が望まれていた。
また、近年、半導体チップ封止用エポキシ樹脂組成物は、吸水性を下げることを主な目的として無機質充填剤を高度に配合することが望まれているが、その場合、高密度化するために、流動性が悪化し、その結果、成形加工が困難となるという問題が生じていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０３９４０号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開２００２−８０５６２号公報（特許請求の範囲等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、半導体チップの歩留まりおよび使用信頼性が高く、無機質充填剤が高度に配合されて、高密度化されているにも係わらず、流動性が改良されたエポキシ樹脂組成物および半導体装置を提供することにある。
【０００５】
【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、鋭意研究を重ねた結果、エポキシ樹脂、フェノール樹脂および無機質充填剤とともに、特定の構造のポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン及び酸化防止剤を配合することにより、エポキシ樹脂組成物の流動性を著しく改善することが可能であり、該エポキシ樹脂組成物は、半導体チップ封止材として有用であることを見出し、かかる知見に基いて本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂（Ｂ）、下記一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）、無機質充填剤（Ｄ）および酸化防止剤（Ｅ）を含有してなるエポキシ樹脂組成物が提供される。
【０００７】
【化４】
［式中、Ｒ１は互いに独立して水素原子基、炭素原子数１〜２４の炭化水素基、水酸基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表し、Ｑは一般式：
−Ｒ３Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍ（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎＲ４
（式中、Ｒ３は直接結合または炭素原子数２〜６のアルキレン基を表し、Ｒ４は水素原子基、炭素原子数１〜６のアルキル基または炭素原子数１〜３のアセトキシ基から選択される基を表し、ｍは平均で１〜１００の数を表し、ｎは平均で０〜１００の数を表す）で表される基を表し、Ｒ２は互いに独立して前記Ｒ１またはＱに定義したものと同じ意味を表し、そしてｘおよびｙはいずれも平均で０〜１０の数で、かつ０≦ｘ＋ｙ≦１０であるが、ただしｙ＝０の場合はＲ２の少なくとも１つはＱである。］
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）は、下記一般式（２）で示されるものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物が提供される。
【０００９】
【化５】
［式中、Ｒ１及びＱは、一般式（１）で定義したものと同じ意味を表し、ｙは平均で１〜１０の数を表す。］
さらに、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、前記ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）は、下記一般式（３）で示されるものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物が提供される。
【００１１】
【化６】
［式中、Ｒ１及びＱは、一般式（１）で定義したものと同じ意味を表す。］
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、組成物全量基準で、前記エポキシ樹脂（Ａ）を０．１〜８０質量％、前記フェノール樹脂（Ｂ）を０．１〜４０質量％、前記ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）を０．０１〜１０．０質量％、前記無機質充填剤（Ｄ）を１５〜９８質量％の割合で含有し、および前記酸化防止剤（Ｅ）を無機質充填剤（Ｄ）１００質量部あたり０．０５〜５．０質量部の割合で含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物が提供される。
さらに、本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが封止されてなる半導体装置が提供される。
【００１３】
本発明は、上記した如く、エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂（Ｂ）、一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）、無機質充填剤（Ｄ）および酸化防止剤（Ｅ）を含有してなるエポキシ樹脂組成物などに係るものであるが、その好ましい態様として、次のものが包含される。
【００１４】
（１）第１の発明において、酸化防止剤（Ｅ）は、トコフェロール類であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
（２）第４の発明において、無機質充填剤（Ｄ）を８０〜９５質量％の割合で含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
（３）第４の発明において、エポキシ樹脂（Ａ）とフェノール樹脂（Ｂ）の含有割合は、エポキシ樹脂（Ａ）の有するエポキシ基のモル数を（ａ）とし、フェノール樹脂（Ｂ）の有するフェノール性水酸基のモル数を（ｂ）とするとき、その比［（ａ）／（ｂ）］の値が０．０１〜２０となる割合であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、各項目毎に詳細に説明する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂（Ｂ）、前記一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）、無機質充填剤（Ｄ）および酸化防止剤（Ｅ）を、必須の成分として含有してなることを特徴とする。
【００１６】
１．エポキシ樹脂（Ａ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有されるエポキシ樹脂（Ａ）は、少なくとも２個のエポキシ基を分子中に有する化合物である。エポキシ樹脂の構造および分子量などは特に制限されるものではなく、半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を構成するものとして従来公知のエポキシ樹脂をすべて使用することができる。
具体的には、脂肪族型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂などの芳香族型エポキシ樹脂、シクロヘキサン誘導体などの脂環式型エポキシ樹脂、又はノボラック型エポキシ樹脂などを挙げることができ、これらの中から選ばれたエポキシ樹脂を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。本発明のエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂（Ａ）の含有割合としては、組成物全量基準で、０．１〜８０質量％であることが好ましく、更に好ましくは１．０〜６０質量％である。
【００１７】
２．フェノール樹脂（Ｂ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有されるフェノール樹脂（Ｂ）は、特に制限されるものではなく、半導体封止用の樹脂組成物を構成するものとして従来公知のフェノール樹脂をすべて使用することができる。
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、ノニルフェノールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＦのノボラック樹脂、ナフトールのノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、ビスフェノールＡのノボラック樹脂、ポリパラオキシスチレンなどのポリオキシスチレン、２，２’−ジメトキシ−ｐ−キシレンとフェノールモノマーとの縮合重合化合物などのフェノールアラルキル樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）アルカンベースの化合物などを挙げることができ、これらの中から選ばれたフェノール樹脂を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１８】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、フェノール樹脂（Ｂ）の含有割合としては、組成物全量基準で、０．１〜４０質量％であることが好ましく、更に好ましくは１．０〜３０質量％である。
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂（Ａ）とフェノール樹脂（Ｂ）との使用割合としては、エポキシ樹脂（Ａ）の有するエポキシ基のモル数を（ａ）とし、フェノール樹脂（Ｂ）の有するフェノール性水酸基のモル数を（ｂ）とするとき、その比［（ａ）／（ｂ）］の値が０．０１〜２０となる割合であることが好ましく、更に好ましくは、この値が０．０５〜１０となる割合である。比［（ａ）／（ｂ）］の値が０．０１未満または２０を超える場合には、得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物が良好な電気特性を有するものとならず、また、当該エポキシ樹脂組成物を使用して製造された半導体装置の耐熱性や耐湿性が低下する傾向がある。
【００１９】
３．ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）
本発明のエポキシ樹脂組成物は、次の一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）を含有している点に最大の特徴を有する。
【００２０】
【化７】
上記一般式（１）において、Ｒ１は、互いに独立して水素原子基、炭素原子数１〜２４の炭化水素基、水酸基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表し、メチル基、エチル基またはフェニル基であることが好ましく、特に好ましくはメチル基である。
また、Ｑは、一般式：
−Ｒ３Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍ（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎＲ４
（式中、Ｒ３は直接結合または炭素原子数２〜６のアルキレン基を表し、Ｒ４は水素原子基、炭素原子数１〜６のアルキル基または炭素原子数１〜３のアセトキシ基から選択される基を表し、ｍは平均で１〜１００の数を表し、ｎは平均で０〜１００の数を表す）で表される基を表す。Ｒ３の好ましい例として、−（Ｃ２Ｈ４）３−または−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−が挙げられる。ｍの平均数の好ましい範囲は１〜５０で、特に好ましくは５〜１５である。また、ｎの平均数の好ましい範囲は０〜２０で、特に好ましくは０である。Ｒ２は、互いに独立して前記Ｒ１またはＱに定義したものと同じ意味を表すが、Ｒ１と同じ場合が好ましく、好ましいものもＲ１と同様である。
そして、ｘおよびｙはいずれも平均で０〜１０の数で、かつ０≦ｘ＋ｙ≦１０である。ｘの平均数の好ましい範囲は０〜５であり、特にｘの値が０である場合が好ましい。また、ｙの平均数の好ましい範囲は１〜５であり、特にｙが１である場合が好ましい。ただしｙが０の場合は、Ｒ２の少なくとも１つはＱである。
【００２２】
従って、ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）の好ましいものは、次式（２）で表されるものであり、最も好ましいものは、次式（３）で表されるものである。
【００２３】
【化８】
［式中、Ｒ１及びＱは、一般式（１）で定義したものと同じ意味を表し、ｙは平均で１〜１０の数を表す。］
【００２５】
【化９】
［式中、Ｒ１及びＱは、一般式（１）で定義したものと同じ意味を表す。］
【００２７】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）の含有割合としては、組成物全量基準で、０．０１〜１０．０質量％であることが好ましく、更に好ましくは０．０５〜１質量％であり、最も好ましくは０．１〜０．５質量％である。ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）の含有割合が０．０１質量％未満であるエポキシ樹脂組成物によっては、エポキシ樹脂組成物の流動性改善効果が充分に得られないため、成形性が劣り、一方、この含有割合が１０．０質量％を超えるエポキシ樹脂組成物は樹脂の機械的強度が悪化する。
【００２８】
４．無機質充填剤（Ｄ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有される無機質充填剤（Ｄ）としては、シリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、クレー、窒化ケイ素粉末、三酸化アンチモン、マイカ、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ベンガラ、ガラス繊維などを挙げることができ、これらの中から選ばれた無機質充填剤を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
ここに、使用する無機質充填剤（Ｄ）は、不純物の濃度が低いものであることが好ましい。
【００２９】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、無機質充填剤（Ｄ）の含有割合としては、組成物全量基準で、１５〜９８質量％であることが好ましく、更に好ましくは８０〜９５質量％である。無機質充填剤（Ｄ）の含有割合が１５質量％未満であるエポキシ樹脂組成物は、成形性に劣り、更に、耐熱性、耐湿性、半田耐熱性、機械的特性の良好な硬化物を得ることが困難となる。また、８０質量％未満では、吸水性が高く、好ましくない。一方、この含有割合が９８質量％を超えるエポキシ樹脂組成物では、流動性が低くて、成形性に劣るものとなる。
【００３０】
５．酸化防止剤（Ｅ）
本発明のエポキシ樹脂組成物に用いられる酸化防止剤（Ｅ）としては、通常ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサンの酸化防止剤として用いられるものであれば、その種類に何ら制限はない。
具体的には、トリフェニルホスフェート、フェニルイソデシルホスファイトなどの有機リン系酸化防止剤、ジステアリル−３，３’−チオジプロピネートなどの有機イオウ系酸化防止剤、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）、ブチル化ヒドロキシアニゾール（ＢＨＡ）、２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、テトラキス−［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、トコフェロール類などのフェノール系酸化防止剤、２−ｔ−ブチルヒドロキノンなどのヒドロキノン系酸化防止剤などが例示される。
本発明の樹脂系で、少量の添加量でも効果を得るためには、前記フェノール系の酸化防止剤を用いることが好ましく、特にはポリフェノール型のものが好ましい。具体的には、トコフェロール類が挙げられ、更に具体的にはｄｌ−α−トコフェロールが挙げられる。
【００３１】
酸化防止剤（Ｅ）は、予めポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）と混合してから、他の成分と混合すると、効果的にポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）の劣化を防止することができる。
酸化防止剤（Ｅ）の配合量は、ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）１００質量部に対し、０．０１〜５質量部が好ましく、０．０１〜１質量部がより好ましく、０．０２〜０．１質量部が最も好ましい。
【００３２】
６．その他の任意成分
本発明のエポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、各種の任意成分が含有されていてもよい。
かかる任意成分としては、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィン類などの離型剤、塩素化パラフィン、ブロム化トルエン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤、カーボンブラック、ベンガラなどの着色剤、ゴム系の低応力付与剤、シリコーン系の低応力付与剤、シランカップリング剤、等を挙げることができる。
【００３３】
７．エポキシ樹脂組成物の調製方法
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製する方法としては、特に限定されるものではなく、半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を調製する従来公知の方法を採用することができる。
代表的な調製方法としては、エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノール樹脂（Ｂ）と、無機質充填剤（Ｄ）および予め混合したポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）と酸化防止剤（Ｅ）とを配合し、これをミキサーなどで十分均一に混合した後、熱ロールによる溶融混合処理またはニーダなどによる混合処理を行い、続いてこれを冷却固化させ、粉砕する方法を挙げることができる。
【００３４】
このようにして得られたエポキシ樹脂組成物は、保存安定性に優れ、半導体装置、電気素子の封止、被覆、絶縁などに好適に使用することができる。
前記一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）及び酸化防止剤（Ｅ）などが含有された本発明のエポキシ樹脂組成物を用いることにより、半導体チップの歩留まりおよび使用信頼性が高く、流動性が著しく改善されているという顕著な作用効果が得られる。特に、従来加工が極めて困難であった、無機質充填剤が高度に配合された高密度のエポキシ樹脂組成物の流動性が著しく改善されていることは、驚くべきことである。
この理由としては明らかではないが、本発明者らによれば、エポキシ樹脂組成物に用いられるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサンは、そのポリシロキサン鎖が比較的短いものであるため、粘度が低く、シロキサンの分布が比較的狭い、均一な組成の高分子であり、更に、酸化防止剤が配合されているため、加工時及び使用時に、ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサンが分解してできる不純成分の発生が押さえられるため、応力緩和作用及び流動性改善効果が発現されるものと、推察されている。
【００３５】
８．半導体装置
本発明に係る半導体装置は、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって半導体チップが封止されて、構成されていることを特徴とする。
本発明に係る半導体装置を構成する半導体チップとしては、特に限定されるものではなく、大規模集積回路、集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオードなど、電気素子全般が含まれる。
半導体チップを封止する方法としても、特に限定されるものではなく、トランスファー成形法、射出成形法、圧縮成形法、注型法など従来公知の方法を、採用することができる。これらの方法のうち、低圧トランスファー成形法を採用することが好ましい。半導体チップを封止する際におけるエポキシ樹脂組成物の加熱温度（硬化温度）としては、１４０℃以上であることが好ましい。また、成形後において後硬化処理を行うことが好ましい。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明について、実施例に基き説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３７】
［実施例１］
エポキシ樹脂組成物を、組成物全量基準で、クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１５）を９．４質量％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）を３．９質量％、次式（４）で表されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン１００．０質量部とｄｌ−α−トコフェロール０．０５質量部との均一混合物を０．５質量％、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを０．３質量％、トリフェニルホスフィンを０．１重量％、溶融シリカ粉末を８５．０重量％およびエステル系ワックス類を１．０重量％の割合にて、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練して、これを冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００３８】
【化１０】
［実施例２］
上記式（４）の化合物の代わりに、前記一般式（１）においてＲ１、Ｒ２およびＲ４が全てメチル基であり、Ｒ３がプロピレン基であり、ｘが平均で７であり、ｙが平均で２であり、ｍが平均で７であり、ｎが平均で４である化合物を使用した以外は、実施例１と同様にして、成形材料を製造した。
【００４０】
［実施例３］
エポキシ樹脂組成物を、組成物全量基準で、ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９３）を８．０質量％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）を４．５質量％、上記式（４）で表されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン１００．０質量部とｄｌ−α−トコフェロール０．０５質量部との均一混合物を０．５質量％、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを１．０質量％、トリフェニルホスフィンを０．１質量％、溶融シリカ粉末を８５．０質量％およびエステル系ワックス類を１．０重量％の割合にて、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練して、これを冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００４１】
［比較例１］（ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン不使用）
エポキシ樹脂組成物を、組成物全量基準で、ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９３）を８．８質量％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）を４．９質量％、トリフェニルホスフィンを０．１質量％、溶融シリカ粉末を８５．０質量％およびエステル系ワックス類を１．１重量％の割合にて、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００４２】
［比較例２］（実施例１との比較。規定外のポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン使用）
前記式（４）の化合物の代わりに、一般式（１）においてＲ１、Ｒ２およびＲ４が全てメチル基であり、Ｒ３がプロピレン基であり、ｘが平均で６であり、ｙが平均で５であり、ｍが平均で８であり、ｎが０である化合物を使用した以外は、実施例１と同様にして、成形材料を製造した。
【００４３】
こうして製造した実施例１〜３および比較例１〜２の成形材料を用いて、１８０℃、８時間アフターキュアした成形試験片を作製した。これらの成形材料と成形試験片について、成形性、スパイラルフロー、高架式フローテスターによる溶融粘度、吸水率（ＰＣＴ）、ガラス転移温度、フレーム材であるＰｄ、Ｐｄ−Ａｕとの接着強さ、ＰＣＴおよび耐リフロー性を測定、評価した。尚、これらの測定方法の概要は、次のとおりである。
【００４４】
吸水率：成形材料を１７５℃、３分間の条件でトランスファー成形し、１８０℃、８時間アフターキュアをして、成形品を作製した。これを１２７℃、２気圧の飽和水蒸気中に２４時間放置し、増加した重量によって求めた。
ガラス転移温度：吸水率の試験と同様な成形品から、２．５×２．５×１５．０〜２０．０の寸法のサンプルを作製し、熱機械分析装置ＤＬ−１５００Ｈ（真空理工社製、商品名）を用い、昇温速度５℃／分で測定した。
接着強さ：：トランスファー成形によって接着面積４ｍｍ２の成形品をつくり、これを１７５℃、８時間、後硬化した後、剪断接着力を求めた。
ＰＣＴ：成形材料を用いて、２本のアルミニウム配線を有するシリコン製チップを、通常の４２アロイフレームに接着し、１７５℃で２分間トランスファー成形した後、１７５℃で８時間の後硬化を行った。こうして得た成形品を予め、４０℃、９０％ＲＨ、１００時間の吸湿処理した後、２５０℃の半田浴に１０秒間浸漬した。その後、１３５℃、３気圧の飽和水蒸気中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐食による５０％断線（不良発生）の起こる時間を評価した。
耐リフロー性：成形材料を１７５℃、３分間の条件で、１５ｍｍ×１５ｍｍの評価用素子を封止し、１８０℃で８時間アフターキュアを行った。次いでこのパッケージを８５℃、相対湿度６０％の雰囲気中に１６８時間放置して吸湿処理を行った後、これを最高温度２４０℃のＩＲリフロー炉に３回通した。この時点でパッケージのクラック発生を調べた。さらに、このＩＲリフロー後のパッケージをプレッシャークッカー内で１２７℃の飽和水蒸気雰囲気中に１００〜１０００時間放置し、不良発生率を調べた。
【００４５】
これらの測定結果を表１にまとめて示す。表１の結果から明らかなように、本発明のエポキシ樹脂組成物の顕著な効果を確認することができた。
【００４６】
【表１】
【発明の効果】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、無機質充填剤が高度に配合され、高密度化されているにも係わらず、流動性が改良されたものである。従って、容易に成形可能であり、耐湿性に優れている。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物により形成された硬化物は、耐リフロー性に優れ、ＩＲリフロー方式による表面実装処理を行っても、良好な耐湿性を維持することができる。
本発明に係る半導体装置は、金属・合金に対する接着性、耐湿性・耐リフロー性に優れた封止樹脂（本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物）を備えているので、電極の腐食による断線や水分によるリーク電流を発生させることがなく、長期にわたり高い信頼性を維持することができる。
Claims (5)
- エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂（Ｂ）、下記一般式（１）で示されるポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）、無機質充填剤（Ｄ）および酸化防止剤（Ｅ）を含有してなるエポキシ樹脂組成物。
−Ｒ３Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍ（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎＲ４
（式中、Ｒ３は直接結合または炭素原子数２〜６のアルキレン基を表し、Ｒ４は水素原子基、炭素原子数１〜６のアルキル基または炭素原子数１〜３のアセトキシ基から選択される基を表し、ｍは平均で１〜１００の数を表し、ｎは平均で０〜１００の数を表す）で表される基を表し、Ｒ２は互いに独立して前記Ｒ１またはＱに定義したものと同じ意味を表し、そしてｘおよびｙはいずれも平均で０〜１０の数で、かつ０≦ｘ＋ｙ≦１０であるが、ただしｙ＝０の場合はＲ２の少なくとも１つはＱである。］ - 前記ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）は、下記一般式（２）で示されるものであることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
−Ｒ３Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍ（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎＲ４
（式中、Ｒ３は直接結合または炭素原子数２〜６のアルキレン基を表し、Ｒ４は水素原子基、炭素原子数１〜６のアルキル基または炭素原子数１〜３のアセトキシ基から選択される基を表し、ｍは平均で１〜１００の数を表し、ｎは平均で０〜１００の数を表す）で表される基を表し、ｙは平均で１〜１０の数を表す。］ - 前記ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）は、下記一般式（３）で示されるものであることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
−Ｒ３Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍ（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎＲ４
（式中、Ｒ３は直接結合または炭素原子数２〜６のアルキレン基を表し、Ｒ４は水素原子基、炭素原子数１〜６のアルキル基または炭素原子数１〜３のアセトキシ基から選択される基を表し、ｍは平均で１〜１００の数を表し、ｎは平均で０〜１００の数を表す）で表される基を表す。］ - 組成物全量基準で、前記エポキシ樹脂（Ａ）を０．１〜８０質量％、前記フェノール樹脂（Ｂ）を０．１〜４０質量％、前記ポリオキシアルキレン変性ジアルキルポリシロキサン（Ｃ）を０．０１〜１０．０質量％、前記無機質充填剤（Ｄ）を１５〜９８質量％の割合で含有し、および前記酸化防止剤（Ｅ）を無機質充填剤（Ｄ）１００質量部あたり０．０５〜５．０質量部の割合で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エポキシ樹脂組成物。
- 請求項１〜４のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが封止されてなる半導体装置。
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| JP2002243739A JP4045146B2 (ja) | 2002-08-23 | 2002-08-23 | エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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