JP2005200533A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、高熱伝導性充填剤に基づいて熱伝導性の向上を図った上で、高熱伝導性充填剤の配合に起因する流動性や耐半田リフロー性等の低下を抑制する。
【解決手段】半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）球状アルミナ等の高熱伝導性充填剤を含む無機質充填剤を必須成分として含有する。（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、エポキシ当量が120〜220の結晶性の固体または半固体であり、かつ150℃における溶融粘度が3ポイズ以下であると共に、140℃以下の融点を有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品の封止材料として使用されるエポキシ樹脂組成物とそれを用いた樹脂封止型半導体装置に関する。

半導体素子等の電子部品においては、一般的に熱硬化性樹脂を用いて封止することが行われている。このような封止材料にはエポキシ樹脂をベースとし、これに硬化剤や硬化促進剤、さらには無機質充填剤等を配合した組成物が、信頼性、成形性、価格等の観点から多用されている。ところで、近年、半導体素子は高集積化や小型化等が急速に進められており、それに伴って半導体素子からの発熱量はさらに増加する傾向にある。このため、半導体素子内部で発生した熱を外部に効率的に放熱するために、半導体素子に放熱フィンや放熱ファン等を取り付けた高放熱化構造が実用化されている。

また、半導体素子等の封止材料に関しては、無機質充填剤として結晶性シリカを配合して放熱性を高めた封止用エポキシ樹脂組成物が実用化されている。ここで、結晶性シリカは溶融シリカ等に比べて熱伝導性に優れるものの、必ずしも十分な放熱性を付与するまでには至っていない。高い熱伝導性および放熱性を封止材料に付与するためには、無機質充填剤の熱伝導性を高めることが重要である。このような高放熱性の付与を可能にする無機質充填剤としては、それ自体が高い熱伝導性を有するアルミナを用いることが検討されている（例えば特許文献１参照）。また、高熱伝導性の無機質充填剤として、窒化アルミニウムや窒化ケイ素等を使用することも検討されている。

ところで、上述したアルミナ等の高熱伝導性充填剤は、封止用エポキシ樹脂組成物の高放熱化に対して有効に寄与するものの、その反面封止樹脂の流動性を低下させるという問題を有している。封止樹脂の流動性が低下すると、成形時（樹脂封止時）に例えば半導体素子の接続ワイヤにダメージを与えたり、さらに接続ワイヤに変形等を生じさせるおそれがある。また、流動性の低下は未充填部の発生を招くおそれがある。一方、封止樹脂の流動性を高めて成形性の向上を図ると、本来の高放熱性を得ることができなくなる。さらに、アルミナ等の高熱伝導性充填剤を配合した封止樹脂は、耐半田リフロー性が溶融シリカを配合した封止樹脂に比べて見劣りするという欠点を有している。
特開平8-245755号

上述したように、アルミナ等の高熱伝導性充填剤は、封止用エポキシ樹脂組成物の高放熱化に対して有効に寄与するものの、その反面封止樹脂の流動性を低下させるという問題を有しており、また耐半田リフロー性等の信頼性に関しても従来の溶融シリカ等に比べて見劣りする。このようなことから、アルミナ等の高熱伝導性充填剤を用いて放熱性を高めた上で、流動性や耐半田リフロー性等の信頼性（高温信頼性）の低下を抑制した半導体封止用エポキシ樹脂組成物が求められている。

本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、アルミナ等の高熱伝導性充填剤を用いて放熱性を高めた上で、流動性や耐半田リフロー性等の低下を抑制することを可能にした半導体封止用エポキシ樹脂組成物、およびそのようなエポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止型半導体装置を提供することを目的としている。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）高熱伝導性充填剤を含む無機質充填剤とを必須成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記（Ａ）成分のエポキシ樹脂はエポキシ当量が120〜220の結晶性の固体または半固体であり、かつ150℃における溶融粘度が3ポイズ以下であると共に、融点が140℃以下であることを特徴としている。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、（Ｃ）成分の無機質充填剤は80〜95質量％の範囲で含有することが好ましい。また、（Ｃ）成分の無機質充填剤は特に高熱伝導性充填剤として球状アルミナを含むことが好ましく、このような球状アルミナは（Ｃ）成分の無機質充填剤の全量に対して75体積％以上の範囲で含むことが好ましい。さらに、（Ｃ）成分の無機質充填剤はその全量に対して80体積％以上の球状アルミナと4体積％以上の球状シリカとを含むことが好ましい。またさらに、（Ｃ）成分の無機質充填剤はその全体としての平均粒子径ｄ₅₀が20μm以下であると共に、比表面積が1.5m²/g以上であることが好ましい。

本発明の樹脂封止型半導体装置は、上述した本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を封止材料として用いたものであって、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により封止された半導体チップを具備することを特徴としている。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物によれば、高熱伝導性充填剤を用いて放熱性を高めると共に、流動性や耐半田リフロー性等の低下を抑制することをできる。このようなエポキシ樹脂組成物を封止材料として用いた樹脂封止型半導体装置によれば、樹脂封止時の不良発生や信頼性の低下等を抑制した上で、放熱性の向上さらにはそれに基づく動作特性や信頼性等の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明の一実施形態による半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）高熱伝導性充填剤を含む無機質充填剤とを必須成分として含有する。これらの必須成分のうち、（Ａ）成分のエポキシ樹脂としてはエポキシ当量が120〜220の結晶性の固体または半固体が用いられる。このような（Ａ）成分として用いられる結晶性の固体または半固体からなるエポキシ樹脂は、3ポイズ以下の溶融粘度（150℃）と140℃以下の融点を有している。

上記したような結晶性の固体または半固体からなるエポキシ樹脂は、（Ｃ）成分の無機質充填剤として十分な放熱性が得られる量の高熱伝導性充填剤を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物の流動性や耐半田リフロー性の向上に寄与する成分である。このようなエポキシ樹脂としては、エポキシ当量が120〜220の範囲のものが用いられる。エポキシ樹脂のエポキシ当量が120〜220の範囲から外れると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物としての特性が低下する。（Ａ）成分としてのエポキシ樹脂は、さらにエポキシ当量が140〜210の範囲であることがより好ましい。

また、（Ａ）成分には150℃における溶融粘度が3ポイズ以下であると共に、融点が140℃以下の結晶性の固体または半固体からなるエポキシ樹脂が用いられる。（Ａ）成分の150℃におけるＩＣＩ粘度計（コーンアンドプレート型）で測定される樹脂溶融粘度が3ポイズを超えると、高熱伝導性充填剤を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形時における流動性を十分に高めることができない。（Ａ）成分の150℃における樹脂溶融粘度は1.5ポイズ以下であることがより好ましい。同様に、（Ａ）成分の融点が140℃を超える場合にも、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に十分な流動性を付与することができない。（Ａ）成分の融点は130℃以下がより好ましく、さらに好ましくは120℃以下である。ただし、（Ａ）成分の融点があまり低すぎても硬化後の特性低下等を招くおそれがあるため、（Ａ）成分としてのエポキシ樹脂の融点は70℃以上であることが好ましい。

上述したような特性を有する結晶性の固体または半固体からなるエポキシ樹脂の具体例としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製のＹＸ−４０００（商品名）やＹＬ−６１２１Ｈ（商品名）、東都化成株式会社製のＹＳＬＶ−８０ＸＹ（商品名）、大日本インキ化学工業株式会社製のＨＰ−４０３２Ｄ（商品名）等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は1種を単独で使用してもよいし、また2種以上を混合して使用してもよい。

この実施形態のエポキシ樹脂組成物においては、（Ａ）成分としての結晶性の固体または半固体からなるエポキシ樹脂に加えて、必要に応じて他のエポキシ樹脂を併用してもよい。併用するエポキシ樹脂としては、例えば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、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型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、スチルベンゼン型エポキシ樹脂、縮合多環芳香族炭化水素変性エポキシ樹脂等が挙げられ、これらの1種または2種以上を併用することができる。他のエポキシ樹脂を併用する場合、その配合量は全エポキシ樹脂量（エポキシ樹脂成分の総質量＝（Ａ）成分のエポキシ樹脂の質量＋他のエポキシ樹脂の質量）に対して50質量％以下とすることが好ましく、さらに好ましくは20質量％以下である。

（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂中のエポキシ基と反応して硬化させるものであって、各種のフェノール樹脂を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、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシレン変性フェノール樹脂、フェノール類とベンズアルデヒドやナフチルアルデヒドとの縮合物、トリフェノールメタン化合物、フェノールビフェニルアラルキル樹脂等が用いられ、これらの1種または2種以上を併用して使用する。（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤としては、特に水酸基当量が130以下の多官能型フェノール樹脂を使用することが好ましい。

（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤との配合比は特に限定されるものではないが、それぞれの未反応成分を少なく抑えるために、（Ａ）成分の全エポキシ樹脂のエポキシ基数に対する（Ｂ）成分の全フェノール樹脂のフェノール性水酸基数の比（フェノール性水酸基数／エポキシ基数）で表される配合比を0.5〜1.5の範囲に設定することが好ましく、より好ましくは0.6〜1.4の範囲、さらに好ましくは0.8〜1.2の範囲である。

（Ｃ）成分の無機質充填剤は、エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱伝導率、熱膨張係数、吸水性、弾性率、難燃性等の特性を改善する目的で配合されるものである。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、（Ｃ）成分として高熱伝導性充填剤を含む無機質充填剤が用いられる。高熱伝導性充填剤としてはアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等が挙げられるが、特に球状アルミナを用いることが好ましい。さらに、（Ｃ）成分の無機質充填剤として球状アルミナを単独で用いると、成形性、流動性、信頼性等が低下するおそれがあるため、球状アルミナと球状シリカとを併用することが望ましい。なお、これら以外にもタルク、チタンホワイト、ベンガラ、炭化珪素、単結晶繊維、ガラス繊維等を必要に応じて配合してもよい。

上記した（Ｃ）成分の無機質充填剤のうち、球状アルミナとしては平均径が30μm以下、最大径が75μm以下のものが好ましく用いられる。球状アルミナの最大径が75μmを超えると、狭部への充填性が劣る等して成形性が低下する。球状アルミナの平均径が30μmを超えると、樹脂成分への分散性が低下して例えば成形品が不均一になったり、また成形性の低下等が生じやすくなる。球状アルミナの平均径は20μm以下であることがより好ましい。ただし、球状アルミナの平均径が小さすぎるとエポキシ樹脂組成物の粘度が上昇しやすいため、球状アルミナの平均径は10μm以上であることが好ましい。

このような球状アルミナは、全無機質充填剤量に対して75体積％以上配合することが好ましい。球状アルミナの配合量が全無機質充填剤量に対して75体積％未満であると、エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱伝導性を効率よく高めることができず、硬化物の放熱性が低下するおそれがある。球状アルミナの配合量は全無機質充填剤量に対して80体積％以上とすることがより好ましく、さらに好ましくは85体積％以上である。特に、球状シリカと併用する場合において、球状アルミナの配合量は全無機質充填剤量に対して80体積％以上とすること好ましい。

また、球状シリカはエポキシ樹脂組成物の成形性、流動性、信頼性等を向上させる上で球状アルミナと併用することが好ましい。球状シリカとしては球状アルミナと同様な理由から、平均径が20μm以下のものが好ましく用いられ、さらに好ましくは15μm以下である。このような球状シリカは球状アルミナと併用するにあたって、全無機質充填剤量に対して4体積％以上配合することが好ましい。球状シリカの配合量が全無機質充填剤量に対して4体積％未満であると、エポキシ樹脂組成物の成形性、流動性、信頼性等を十分に高めることができない。球状シリカの配合量は全無機質充填剤量に対して6体積％以上とすることがより好ましく、さらに好ましくは10体積％以上である。

上述したような球状アルミナの具体例としては、昭和電工株式会社製のＣＢ−Ａ１０、電気化学工業株式会社製のＤＡＭ−１０、ＤＡＭ−０５、ＤＡＷ−１０、ＤＡＷ−０５、株式会社アドマテックス製のＡＯ−５００、ＡＯ−５０２、ＡＯ−５０９等が挙げられる。また、球状シリカの具体例としては、電気化学工業株式会社製のＦＢ−１０５、ＦＢ−９４０、ＦＢ−５７０、株式会社アドマテックス製のＳＯ−２５Ｒ、ＳＯ−３２Ｒ等が挙げられる。さらに、球状アルミナと球状シリカとが予め混合された、電気化学工業株式会社製のＤＡＢ−１０ＳＩ（球状アルミナ：90質量％、球状シリカ：10質量％）、ＤＡＢ−２０ＳＡ（球状アルミナ：95質量％、球状シリカ：5質量％）等を用いてもよい。これらは上記した条件を満足する範囲内で、1種または2種以上の混合物として使用することができる。

（Ｃ）成分の無機質充填剤はその全体の特性として、平均粒子径ｄ₅₀が20μm以下であると共に、比表面積が1.5m²/g以上であることが好ましい。無機質充填剤全体の平均粒子径ｄ₅₀が20μmを超えると、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下して成形性等の実用性が低下する。無機質充填剤全体の平均粒子径ｄ₅₀は15μm以下であることがより好ましく、さらに好ましくは10μm以下である。無機質充填剤全体として粒子径に関しては、シーラス920粒度分布での48μm以下の粒子の割合が70％以上であることが好ましく、より好ましくは75％以上、さらに好ましくは80％以上である。同様に、無機質充填剤全体として比表面積が1.5m²/g未満である場合も、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下して成形性等の実用性が低下する。無機質充填剤全体としての比表面積は1.8m²/g以上であることがより好ましく、さらに好ましくは2.0m²/g以上である。

上述したような高熱伝導性充填剤を含む無機質充填剤（（Ｃ）成分）の配合量は、全組成物量に対して80〜95質量％の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは85〜95質量％の範囲である。無機質充填剤は上述したように硬化物の熱伝導率、熱膨張係数、吸水性、弾性率等の特性（特に熱伝導率）を改善するものであり、このような無機質充填剤の配合量が80質量％未満であると上記したような特性の改善効果を十分に得ることができない。一方、無機質充填剤の配合量が95質量％を超えるとエポキシ樹脂組成物の流動性が著しく低下し、成形性に劣ることから実用に適さない。

なお、この実施形態の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、上述した（Ａ）〜（Ｃ）の必須成分以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて他の添加剤を配合することができる。他の添加剤としてはこの種の樹脂組成物に一般的に配合される、リン系、アミン系、イミダゾール系、有機ホスフィン系等の硬化促進剤、カーボンブラックやコバルトブルー等の着色剤、アルキルチタネートシランカップリング剤等の表面処理剤、天然ワックスや合成ワックス等の離型剤、シリコーンオイルやシリコーンゴム等の低応力化剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

上述した実施形態の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造する一般的な方法としては、（Ａ）〜（Ｃ）の必須成分および必要に応じて他の添加成分をミキサー等で均一に混合（ドライブレンド）し、さらに熱ロール、ニーダ、押出し機等で溶融混練して冷却した後に粉砕する方法が挙げられる。このようにして得られるエポキシ樹脂組成物は、半導体素子等の電子部品の封止材料として有用である。すなわち、前述した（Ａ）成分のエポキシ樹脂を使用することによって、アルミナ等の高熱伝導性充電剤を含有するエポキシ樹脂組成物の流動性を高めることができるため、成形時（樹脂封止時）における半導体素子の接続ワイヤへのダメージや接続ワイヤの変形、さらには未充填部の発生等を抑制することが可能となる。

さらに、この実施形態の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ｃ）成分としてアルミナ等の高熱伝導性充電剤を含む無機質充填剤を含有することから、その硬化物に例えば2.8W/m・K以上の熱伝導率、さらには28GPa以上の常温での曲げ弾性率や160℃以上のガラス転移点を付与することができる。このような特性を有する硬化物で半導体素子等を封止することによって、半導体素子から発生した熱を外部に効率よく放散させることが可能となる。エポキシ樹脂組成物の硬化物の放熱性（熱伝導性）の向上は、発熱量が増大傾向にある半導体素子の動作特性や信頼性等の向上に寄与するものである。また、（Ｃ）成分の無機質充填剤としてアルミナとシリカ（特に球状アルミナと球状シリカ）を併用することによって、耐半田リフロー性等の信頼性を高めることが可能となる。

本発明の半導体装置は、上述した本発明のエポキシ樹脂組成物を封止材料として用いたものであって、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物により封止された半導体チップを具備するものである。半導体装置を構成する半導体素子は特に限定されるものではなく、例えば集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等の種々の半導体素子に対して適用可能である。上述したように、本発明のエポキシ樹脂組成物は熱伝導性に優れることから、半導体素子からの放熱性を高めることができ、これによって半導体素子の動作特性や信頼性等を向上させることができる。その上で、半導体装置の成形性や信頼性等を高めることが可能となる。

半導体素子の封止方法としては、低圧トランスファー成形法が一般的であるが、射出成形、圧縮成形、注型等により封止することも可能である。エポキシ樹脂組成物で封止した後、加熱して硬化させることによって、最終的にその硬化物で封止された半導体装置が得られる。加熱による硬化は150℃以上の温度で熱硬化させることが好ましい。さらに、半導体素子を搭載する基板としては、セラミック基板、プラスチック基板、ポリイミドフィルム、リードフレーム等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１〜１５、比較例１〜４、参考例１〜１０
まず、（Ａ）成分のエポキシ樹脂として、エポキシ樹脂１・ＹＬ−６１２１Ｈ（商品名、ジャパンエポキシレジン株式会社製）、エポキシ樹脂２・ＹＳＬＶ−８０ＸＹ（商品名、東都化成株式会社製）、エポキシ樹脂３・ＨＰ−４０３２Ｄ（商品名、大日本インキ化学工業株式会社製の）を用意した。これらの特性は前述した通りである。さらに、他のエポキシ樹脂として臭素化エポキシ樹脂・ＢＲＥＮ−１０５（商品名、日本化薬株式会社製）を用意した。なお、表中のエポキシ樹脂４は本発明の（Ａ）成分に該当しないものであり、日本化薬株式会社製のＥＯＣＮ−１０２０−５５（商品名）である。また、（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤として、フェノール樹脂１・ＭＥＨ−７５００（商品名、明和化成株式会社製）、フェノール樹脂２・ＨＥ９１０−２０（商品名、住金ケミカル株式会社製）、フェノール樹脂３・ＭＥＨ−７８００Ｍ（商品名、明和化成株式会社製）を用意した。

さらに、（Ｃ）成分の無機質充填剤として、球状アルミナ１・ＣＢ−Ａ１０（商品名、昭和電工株式会社製）、球状アルミナ２・ＡＯ−５０２（商品名、株式会社アドマテックス製）、球状アルミナ３・ＤＡＷ−４５（商品名、電気化学工業株式会社製）、球状シリカ１・ＦＢ−９４０（商品名、電気化学工業株式会社製）、球状シリカ２・ＳＯ−２５Ｒ（商品名、株式会社アドマテックス製）、球状シリカ３・ＦＢ−８２０（商品名、電気化学工業株式会社製）、球状シリカ４・ＦＢ−９５０（商品名、電気化学工業株式会社製）、球状アルミナ−球状シリカ混合物１・ＤＡＢ−１０ＳＩ（商品名、電気化学工業株式会社製）、球状アルミナ−球状シリカ混合物２・ＤＡＢ−２０ＳＩ（商品名、電気化学工業株式会社製）、球状アルミナ−球状シリカ混合物３（電気化学工業株式会社製）、球状アルミナ−球状シリカ混合物４（電気化学工業株式会社製）を用意した。これら各充填剤の特性は表１に示す通りである。

上述した（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂と（Ｃ）成分の無機質充填剤、さらにシランカップリング剤としてγ-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとカルナバワックスと硬化促進剤とを、それぞれ表２および表３に示す割合で常温にてドライブレンドした後、樹脂温度90〜100℃で加熱溶融して混練し、これらを冷却した後に粉砕してエポキシ樹脂組成物をそれぞれ作製した。なお、硬化促進剤としては、硬化促進剤１・２ＭＺ−Ｐ（商品名、四国化成株式会社製）、硬化促進剤２・２ＰＨＺ（商品名、四国化成株式会社製）、硬化促進剤３・トリフェニルフォスフィンを用いた。各エポキシ樹脂組成物の配合比は表２および表３に示す通りである。

上述した実施例１〜１５、比較例１〜４、参考例１〜１０による各エポキシ樹脂組成物の特性以下のようにして測定、評価した。吸水率（＊1）は、エポキシ樹脂組成物を175℃、60秒間の条件でトランスファー成形して、直径50mm×厚さ3mmの成形品を作り、175℃、8時間の条件で後硬化させた後、この硬化物を127℃、2.5気圧の飽和水蒸気中に24時間放置し、放置後の増加質量に基づいて求めた。バーコール硬度（＊2）は、エポキシ樹脂組成物を175℃、60秒間の条件でトランスファー成形して、直径50mm×厚さ3mmの成形品を作り、金型を開放した直後にバーコール硬度計により成形品の熱時硬度を測定した。スパイラルフロー（＊3）は、ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用し、175℃、120秒の条件で測定した。エポキシ樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度は
常法にしたがって測定した。

また、熱伝導率（＊4）は、エポキシ樹脂組成物を成形して直径100mm×厚さ15mmの成形品を作り、リファレンスプレート（標準物質：石英ガラス、1.4W/m・K at32℃）により確認、校正された迅速熱伝導率計を用いて測定した。エポキシ樹脂組成物の硬化物の常温曲げ弾性率は常法にしたがって測定した。ワイヤ変形性については、ヒートシンク付ＰＢＧＡパッケージ（35×35×1.4mm）にダミーチップ（8×8mm）を搭載し、チップ四角に金線ワイヤを張った後、エポキシ樹脂組成物を用いて175℃、120秒の条件でトランスファー成形し、軟Ｘ線装置を用いて金線ワイヤの変形率（＊5）を測定・評価した。その後、175℃、8時間の条件で後硬化させ、超音波探傷装置にて初期の成形品内部の観察を行った後、125℃、20時間の乾燥を行い、さらに60℃、60％ＲＨの条件に設定した恒温恒湿槽に120時間入れ、240℃に設定したＩＲリフロー装置に3回投入した後、超音波探傷装置にて成形品内部を観察（＊6）した。

耐湿信頼性（＊7）は、2本のアルミニウム配線を有するシリコンチップを42アロイフレームに接着し、エポキシ樹脂組成物を用いて175℃、90秒間の条件でトランスファー成形した後、175℃、8時間の条件で後硬化させ、この成形品を用いて127℃、2.5気圧の飽和水蒸気中で耐湿信頼性試験（ＰＣＴ）を行い、アルミニウム腐蝕による50％断線（不良発生）が起こる時間を評価した。耐リフロー性（＊8）については、まずダミーチップ（6.0×6.0mm）をＱＦＰパッケージ（14×14×1.0mm／Ｃｕフレーム）に収納し、エポキシ樹脂組成物を用いて175℃、90秒間の条件でトランスファー成形した後、175℃、8時間の条件で後硬化させた。このようにして得た樹脂封止型半導体装置（ＱＦＰ型半導体パッケージ）に対して、85℃、85％ＲＨの条件で所定時間（168h）の吸湿処理を施した後、260℃（max）のＩＲリフローを3回行い、室温に冷却した後に実体顕微鏡および超音波探傷装置でクラック、剥離の有無を観察して不良発生率を調べた。

表４および表５から明らかなように、各実施例によるエポキシ樹脂組成物はその硬化物に良好な熱伝導率が付与されていることに加えて、成形性（スパイラルフロー）やワイヤの変形防止性に優れると共に、硬化物の耐湿信頼性や耐リフロー性に優れることが分かる。従って、このようなエポキシ樹脂組成物を用いることによって、半導体装置の放熱性や信頼性を高めた上で、成形性並びに成形歩留りの向上を図ることが可能となる。

Claims (8)

1. （Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）高熱伝導性充填剤を含む無機質充填剤とを必須成分として含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
   前記（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、エポキシ当量が120〜220の結晶性の固体または半固体であり、かつ150℃における溶融粘度が3ポイズ以下であると共に、融点が140℃以下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。
2. 前記（Ｃ）成分の無機質充填剤を80〜95質量％の範囲で含有することを特徴とする請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 前記（Ｃ）成分の無機質充填剤は前記高熱伝導性充填剤として球状アルミナを含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
4. 前記（Ｃ）成分の無機質充填剤はその全量に対して75体積％以上の前記球状アルミナを含むことを特徴とする請求項３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
5. 前記（Ｃ）成分の無機質充填剤はその全量に対して80体積％以上の前記球状アルミナと4体積％以上の球状シリカとを含むことを特徴とする請求項３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
6. 前記（Ｃ）成分の無機質充填剤の平均粒子径ｄ₅₀が20μm以下であると共に、比表面積が1.5m²/g以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
7. 前記エポキシ樹脂組成物の硬化物が2.8W/m・K以上の熱伝導率と28GPa以上の曲げ弾性率（常温）と160℃以上のガラス転移点を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか1項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により封止された半導体素子を具備することを特徴とする樹脂封止型半導体装置。