JP2005320446A - 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

【課題】 耐ヒートサイクル性や耐吸湿半田特性を向上させた環境に優しい半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いてなる半導体装置を提供すること。
【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）シリカ系無機充填材、（Ｅ）２５℃で固形のシリコーンゴム、及び（Ｆ）２５℃で液状のシリコーンオイルを含むエポキシ樹脂組成物であって、上記（Ａ）エポキシ樹脂又は上記（Ｂ）フェノール樹脂の少なくとも一方が主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造の樹脂を含み、かつブロム含有化合物及びアンチモン含有化合物を配合上含まないことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。

Description

本発明は、半導体封止要樹脂組成物及びそれを用いてなる半導体装置に関するものである。特に耐ヒートサイクル性や耐吸湿半田特性を向上させた環境に優しい半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いてなる半導体装置に関するものである。

従来、半導体封止用エポキシ樹脂組成物中には、難燃性を付与するために臭素含有化合物等のハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物が配合されてきた。
近年、地球環境への配慮を目的として、有害性のおそれのある物質の削減・撤廃の動きがあり、ハロゲン系難燃剤、アンチモン化合物を使用しない、難燃性に優れたエポキシ樹脂組成物の開発が要求されている。ハロゲン系難燃剤、アンチモン化合物を使用しないで、難燃性を付与する手法としては、これらに代わる環境対応の難燃剤である、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物やその固溶体、又は種々の金属酸化物を用いる手法（例えば、特許文献１参照。）や、難燃剤は使用しないものの、可燃性のエポキシ樹脂成分を減らす為にシリカ系無機充填材を高充填にすることで難燃性を確保する手法、多芳香環エポキシ樹脂や多芳香環フェノール樹脂を使用することで難燃性を得る手法（例えば、特許文献２参照。）等が提案されている。

一方、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℃が必要とされる。鉛を含まない半田対応のための半田リフロー温度の変更により、エポキシ樹脂組成物の硬化物とパッド界面での剥離、半導体素子と半導体樹脂ペースト界面での剥離に起因する半導体装置のクラックの問題が大きな課題となっている。ハロゲン系難燃剤、アンチモン化合物を使用しないで、難燃性を付与する手法を用いたエポキシ樹脂組成物においても、これらに対応する為に、シリカ系無機充填材の更なる高充填化が必要となり、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の弾性率は大きくなり、ヒートサイクル試験等で問題が発生することが新たな課題となっている。

特許第３０４５７７５号公報（第１〜１５頁） 特開平１１−１４０２７７号公報（第２〜１１頁）

本発明は、上記ような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは耐ヒートサイクル性や耐吸湿半田特性を向上させた環境に優しい半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いてなる半導体装置を提供することにある。

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）シリカ系無機充填材、（Ｅ）２５℃で固形のシリコーンゴム、及び（Ｆ）２５℃で液状のシリコーンオイルを含むエポキシ樹脂組成物であって、上記（Ａ）エポキシ樹脂又は上記（Ｂ）フェノール樹脂の少なくとも一方が主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造の樹脂を含み、かつブロム含有化合物及びアンチモン含有化合物を配合上含まないことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、

［２］上記（Ａ）エポキシ樹脂が一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を含む第［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、

（式中、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なっていてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜５の正数。）

［３］上記（Ｂ）フェノール樹脂が一般式（２）で表されるフェノール樹脂を含む第［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、

（式中、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なっていてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜５の正数。）

［４］上記（Ａ）エポキシ樹脂が一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を含み、かつ上記（Ｂ）フェノール樹脂が一般式（２）で表されるフェノール樹脂を含む第［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、

（式中、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なっていてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜５の正数。）

（式中、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なっていてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜５の正数。）

［５］上記（Ｅ）２５℃で固形状のシリコーンゴムの平均粒径が１μｍ以上、１５μｍ以下である第［１］ないし［４］項のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［６］上記（Ｆ）２５℃で液状のシリコーンオイルがその末端又は側鎖にカルボキシル基、エポキシ基及びポリエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上の基を有する第［１］ないし［５］項のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［７］上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物が、更に（Ｇ）水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及びこれらの固溶体、並びに金属酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を全樹脂組成物に対し１０重量％以下含む請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［８］上記金属酸化物が酸化アルミニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上である第［７］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［９］ 第［１］ないし［８］項のいずれかに記載の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。

本発明によれば、ハロゲン系難燃剤、アンチモン化合物を使用せずに良好な難燃性が得られ、かつ従来にない優れた耐ヒートサイクル性と無鉛半田にも対応可能な優れた耐吸湿半田特性とを合わせ持つ環境に優しい半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いてなる半導体装置が得られるので、工業的な半導体装置の製造用として好適である。

本発明者らは鋭意検討を進めた結果、耐ヒートサイクル性等を向上させる為に、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の低弾性率化をするために種々の試みの中から、燃焼性と低弾性率化を考慮した低応力成分を用いること、ならびに特定のエポキシ樹脂および特定の硬化剤さらには特定の難燃剤を組合せることが有効であることを見出し、従来にない耐ヒートサイクル性ならびに耐吸湿半田特性等に優れた環境に優しい半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することができるに至ったものである。
以下、本発明について詳細に説明する。

本発明で用いるエポキシ樹脂（Ａ）又はフェノール樹脂（Ｂ）は、そのうち少なくとも一方が主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造の樹脂を含むことが必須である。これらの樹脂は、主鎖に疎水性で剛直なビフェニレン骨格を有することで、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は吸湿率が低く、ガラス転移温度（以下、Ｔｇという）を越えた高温域での弾性率が低く、半導体素子、有機基板、及び金属基板との密着性に優れる。また架橋密度が低い割には耐熱性が高いという特徴を有している。更にこれらの樹脂は、芳香族環を多く含んでおり分子間の結合エネルギーが大きいため、燃焼による分解が起こりにくく難燃性に優れるという特徴も有している。

本発明に使用する主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造のエポキシ樹脂としては、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂が好ましく、特に下記一般式（３）で表されるエポキシ樹脂

（式中のＲ₁は炭素数１〜４のアルキル基から選択される基であり、互いに同一であっても、異なっていても良い。ｍは０〜４の整数、ｎは平均値で、１〜５の正数）
がより好ましい。

本発明においては、エポキシ樹脂（Ａ）として、主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造のエポキシ樹脂又はフェノール樹脂を用いることによる効果を損なわない範囲で、他のエポキシ樹脂を使用することができる。使用できるエポキシ樹脂は、１分子内に２個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、及びポリマー全般であり、その分子量、分子構造は特に限定するものではないが、例えば、オルソ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、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、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（フェニレン骨格等を含む）、ナフトール型エポキシ樹脂、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等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。

本発明に使用する主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造のフェノール樹脂としては、一般式（２）で表されるエポキシ樹脂が好ましく、特に下記一般式（４）で表されるフェノール樹脂

（式中のＲ₃は炭素数１〜４のアルキル基から選択される基であり、互いに同一であっても、異なっていても良い。ｍは０〜４の整数、ｎは平均値で、１〜５の正数）
であることがより好ましい。

本発明においては、フェノール樹脂（Ｂ）として、主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造のエポキシ樹脂又はフェノール樹脂を用いることによる効果を損なわない範囲で、他のフェノール樹脂を使用することができる。使用できるフェノール樹脂は、１分子内に２個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、及び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、フェノールアラルキル樹脂（フェニレン骨格等を含む）、ナフトールアラルキル樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を含む）、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。

難燃性と低弾性率化の両立という観点からは、エポキシ樹脂（Ａ）とフェノール樹脂（Ｂ）の合計量に対し、主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造のエポキシ樹脂と主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造のフェノール樹脂との合計量が多いことが好ましい。好ましくは５０重量％以上、より好ましくは７５重量％以上であるが特に限定されるものではない。

本発明に用いられる硬化促進剤（Ｃ）としては、上記エポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応の触媒となり得るものであればよく、一般に封止材料に使用するものを用いることができる。例えば１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン化合物、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。

本発明に用いられるシリカ系無機充填材（Ｄ）は、一般に封止材料に用いられている溶融シリカ、結晶シリカ等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよいが、特に溶融シリカが好ましい。溶融シリカは、破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、配合量を高め、且つエポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えるためには、球状シリカを主に用いる方がより好ましい。また、シリカ系無機充填材（Ｄ）は、平均粒径が１０〜３０μｍであることが好ましいが、限定されるものではない。さらには高流動性を確保する為に、平均粒径が０．２〜５μｍ程度の微粒シリカを併用して配合することがより好ましいが、そのことに限定されるものではない。

本発明に用いられる２５℃で固形のシリコーンゴム（Ｅ）は、オルガノポリシロキサンを三次元架橋した構造を基本骨格としたものである。この固形のシリコーンゴムには各種官能基を導入することが可能であり、導入できる官能基としてはエポキシ基、アミノ基、メトキシ基、フェニル基、カルボキシル基、水酸基、アルキル基、ビニル基、メルカプト基等があげられるが、これらに限定されるものではない。２５℃で固形のシリコーンゴム（Ｅ）は、通常、メチルクロロシラン、トリメチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のオルガノクロロシランを重合させることによりオルガノポリシロキサンを得るがこれに限定されるものではない。またこのシリコーンゴムに各種官能基を導入するには通常、各種官能基を有するアリル化合物を付加反応させることで得るが、オルガノポリシロキサンを得てから付加反応させる場合とオルガノクロロシラン段階で各種官能基を有するアリル化合物を付加反応させる場合があるが、これらに限定されるものではない。
本発明に使用する２５℃で固形のシリコーンゴムの平均粒径は、１μｍ以上、１５μｍ以下であることが好ましい。上記範囲であるとエポキシ樹脂組成物に均一に分散することで、耐ヒートサイクル性がより向上する。
本発明におけるシリコーンの平均粒径は、レーザー回折式の粒度分布測定装置等で測定するのが好ましく、例えば、（株）島津製作所のレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００等を用いることができる。
本発明における２５℃で固形のシリコーンゴム（Ｅ）の含有量は、全樹脂組成物に対し０．１重量％以上、５重量％以下であることが好ましい。この範囲を外れると難燃性と低弾性特性の両立が困難となる恐れがあり好ましくない。

本発明に使用する２５℃で液状のシリコーンオイル（Ｆ）は、ポリオルガノシロキサンを主成分とする化合物である。２５℃で液状のシリコーンオイル（Ｆ）の末端又は側鎖には各種官能基を導入することが可能であり、導入できる官能基としては、エポキシ基、アミノ基、メトキシ基、フェニル基、カルボキシル基、水酸基、アルキル基、ビニル基、メルカプト基等があげられるが、これらに限定されるものではない。特に官能基中、カルボキシル基、エポキシ基、ポリエーテル基がよりエポキシ樹脂との相溶性が良好であり、それを使用した半導体封止用エポキシ樹脂組成物で組み立てた半導体装置の耐ヒートサイクル性が向上するのでより好ましい。２５℃で液状のシリコーンオイル（Ｆ）は、通常、メチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等の３次元架橋性のないオルガノクロロシランを重合させることにより線状のオルガノポリシロキサンを得るがこれに限定されるものではない。またこの線状のオルガノポリシロキサンに各種官能基を導入するには通常、各種官能基を有するアリル化合物を付加反応させることで得るが、オルガノポリシロキサンを得てから付加反応させる場合とオルガノクロロシラン段階で各種官能基を有するアリル化合物を付加反応させる場合があるが、これらに限定されるものではない。
本発明における２５℃で液状のシリコーンオイル（Ｆ）の含有量は、全樹脂組成物に対し０．１％以上５重量％以下であることが好ましい。この範囲を外れると難燃性と低弾性特性の両立が困難となる恐れがあり好ましくない。
本発明では、低応力材として、シリコーンゴム（Ｅ）とシリコーンオイル（Ｆ）とを併用することにより、低弾性で難燃性に優れ、かつ高流動な特性を始めて得ることができるものである。シリコーンゴム（Ｅ）のみの使用では低弾性で難燃性には優れるが、高流動な特性が得られ難い。シリコーンオイル（Ｆ）のみの使用では低弾性で高流動な特性は得られるが、難燃性が低下するので好ましくない。

本発明では、難燃性を向上させる目的で上記（Ａ）〜（Ｆ）成分に加えて、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及びこれらの固溶体、並びに金属酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上の化合物（Ｇ）を使用することができる。上記化合物（Ｇ）は、ブロム又はアンチモンの替わりに使用する環境にやさしい難燃剤である。上記の固溶体とは、水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムのそれぞれ金属原子の一部が他の金属と取り変わった化学構造の物を指し、
Ｍｇ_1-xＺｎ_x（ＯＨ）₂
Ｍｇ_1-xＮｉ_x（ＯＨ）₂
Ａｌ_1-xＺｎ_x（ＯＨ）₃
Ａｌ_1-xＮｉ_x（ＯＨ）₃
（式中ｘは０．０１≦ｘ≦０．５の数を示す。）
等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記の金属酸化物としては特に限定するものではないが、酸化アルミニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化亜鉛等が難燃性と半導体封止用エポキシ樹脂組成物での作業性を低下させず好ましい。これらの水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及びこれらの固溶体、並びに金属酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上の化合物（Ｇ）は、ブロム又はアンチモンの替わりに使用することで難燃の規格であるＵＬのＶ−０をエポキシ樹脂組成物として達成することができる。また、化合物（Ｇ）は、１種類でも２種類以上併用しても構わない。
本発明における水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及びこれらの固溶体、並びに金属酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上の化合物（Ｇ）の含有量は、全樹脂組成物に対し１０重量％以下であることが好ましい。上記上限値を越えると低弾性な効果が得られ難く好ましくない。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成分の他、必要に応じて無機イオン交換体、カップリング剤、カーボンブラックに代表される着色剤、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤、酸化防止剤等の各種添加剤が適宜配合可能である。無機イオン交換体としては硝酸ビスマス誘導体やマグネシウムとアルミニウム複合化合物の誘導体などが好ましく、時には併用使用させるがこれらに限定されない。カップリング材としてはシランカップリング剤が通常使用され、その官能基としては１級アミノ基、２級アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、カルボキシル基、水酸基、シアネート基、メタクリル基等が挙げられ、数種類を併用する場合もあるが限定される物ではない。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成分及びその他の添加剤等をミキサー等を用いて混合後、加熱ニーダ、熱ロール、押し出し機等の混練機で加熱混練し、冷却、粉砕して得られる。

本発明の半導体装置は、半導体素子等の電子部品を、銅、４２アロイ、又は銅上にニッケル・パラジウム・金等をメッキしたリードフレーム、或いはＢＴ樹脂／銅箔回路基板（ビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板）に代表される硬質回路基板又はポリイミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板に搭載後、金ワイヤーを接続し、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子等の電子部品をインジェクション法、コンプレッション法、又はトランスファーモールド法等の従来からの成形方法で封止成形すればよく、条件等は特に制限されるものではない。また半導体装置において耐ヒートサイクル性を向上させる為に、成形後の製品（半導体装置）を１７５℃程度で２〜８時間程度、後硬化することが好ましい。

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：下記式（５）で示されるエポキシ樹脂を主成分とするアラルキル構造を有するエポキシ樹脂（軟化点５８℃、ｎ＝２．５、エポキシ当量２７５）
８．８重量部

フェノール樹脂１：下記式（６）で示されるフェノール樹脂を主成分とするアラルキル構造を有するフェノール樹脂（軟化点６５℃、ｎ＝２．５、水酸基当量２０３）
５．１重量部

１、８−ジアザビシクロ（５、４、０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵという）
０．２重量部
球状溶融シリカ１（平均粒径１５μｍ） ７３．０重量部
球状溶融シリカ２（平均粒径０．５μｍ） ５．０重量部
シリコーンゴム１（ジメチルシリル基を主成分としたオルガノシリコ〜ンゴム架橋物； 平均粒径４μｍ） １．０重量部
シリコーンオイル１（メチルシリル基側鎖にポリエチレンエーテルならびにポリプロピレンエーテルの重合体がグラフトされ、かつポリエチレンエーテルならびにポリプロピレンエーテルの重合体のメチルシリル基ではない末端がメチル基またはエポキシ基を有し、かつジメチルシリコーン含量が５０％のシリコーンオイル） １．０重量部
水酸化アルミニウム（平均粒径５μｍ） ５．０重量部
ハイドロタルサイト化合物 Ｍｇ_0.7Ａｌ_0.3Ｏ_1.15（４００℃で焼成、スピネル生成量０％） ０．１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
メルカプトシラン（メルカプトプロピルトリメトキシシラン） ０．１重量部
カーボンブラック ０．３重量部
モンタン酸エステル系ワックス ０．２重量部
をミキサーを用いて室温で混合した後、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は、下記に準じ評価した。評価結果を表１に示す。

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秒間で測定した。単位はｃｍ。
難燃性：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６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で試験片（１２７ｍｍ×１２．７ｍｍ×３．２ｍｍ）を成形し、１７５℃で４時間後硬化した後、ＵＬ９４垂直法に準じてΣＦ、Ｆmaxを測定し、難燃性の判定を行った。Ｖ−０に判定されることが好ましい。
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秒で試験片（８０ｍｍ×１０ｍｍ×４．０）を成形し、１７５℃で４時間後硬化した後、２５℃及び２６０℃での曲げ強さをＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。単位はＭＰａ。
曲げ弾性率：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秒で試験片（８０ｍｍ×１０ｍｍ×４．０）を成形し、１７５℃で４時間後硬化した後、２５℃及び２６０℃での曲げ弾性率をＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。単位はＭＰａ。

耐温度サイクル性：２０８ピンＱＦＰパッケージ（パッケージサイズは２８×２８ｍｍ、厚み３．２ｍｍ、シリコンチップのサイズは、８．０×８．０ｍｍ、リードフレームは銅製）を金型温度１７５℃、注入圧力９．３ＭＰａ、硬化時間９０秒間でトランスファー成形し、１７５℃で４時間の後硬化をした。得られたパッケージ１０個を−６０℃／３０分〜１５０℃／３０分の環境下で繰り返し処理を行い、外部クラックの有無を観察した。得られたパッケージの５０％以上の個数に外部クラックが生じた時間を測定し、「５０％不良発生時間」で示した。単位はｈｒ。５０％不良発生時間が長いほど好ましく、１０００時間以上で合格とした。
耐半田性：２０８ピンＱＦＰパッケージ（パッケージサイズは２８×２８ｍｍ、厚み３．２ｍｍ、シリコンチップのサイズは、８．０×８．０ｍｍ、リードフレームは銅製）を金型温度１７５℃、注入圧力９．３ＭＰａ、硬化時間９０秒間でトランスファー成形し、１７５℃で４時間の後硬化をした。得られたパッケージ１０個を６０℃、相対湿度６０％の環境下で１６８時間加湿処理し、その後このパッケージを２６０℃の赤外リフロー炉にて２０秒処理した。顕微鏡で外部クラックを観察し、クラック発生率［（クラック発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を％で表示した。クラック発生しないことが好ましい。またこのパッケージを超音波探傷装置を用いて観察し、チップ（ＳｉＮコート品）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た剥離発生率［（剥離発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を％で表示した。剥離しないことが好ましい。

実施例２〜１１、比較例１〜６
表１、表２の配合に従い、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果を表１、表２に示す。
実施例１以外で用いた成分について、以下に示す。

エポキシ樹脂２：下記式（７）で示されるエポキシ樹脂を主成分とするビフェニル構造を有するエポキシ樹脂（融点１０５℃、エポキシ基当量１９０）

フェノール樹脂２：下記式（８）で示されるフェノールアラルキル樹脂（軟化点７５℃、水酸基当量１７４）

燐系触媒１：下記式（９）で示される化合物

シリコーンゴム２（ジメチルシリル基を主成分としたオルガノシリコ〜ンゴム架橋物；平均粒径１２μｍ）
アクリロニトリル、ブタジエン変性ゴム（アクリロニトリルとブタジエンの変性比率；５０：５０、平均粒径３μｍ）
シリコーンオイル２（メチルシリル基側鎖にポリエチレンエーテルならびにポリプロピレンエーテルの重合体がグラフトされ、かつポリエチレンエーテルならびにポリプロピレンエーテルの重合体のメチルシリル基ではない末端がメチル基またはエポキシ基を有し、かつジメチルシリコーン含量が８０％のシリコーンオイル）
シリコーンオイル３（分子量約１０００の両末端にγ―カルボキシプロピル基を有するジメチルシリコーンオイル）
シリコーンオイル４：（メチルシリル基側鎖にポリエチレンエーテルならびにポリプロピレンエーテルの重合体がグラフトされ、かつポリエチレンエーテルならびにポリプロピレンエーテルの重合体のメチルシリル基ではない末端がメチル基またはエポキシ基を有し、かつジメチルシリコーン含量が２０％のシリコーンオイル）
水酸化マグネシウム（平均粒径２μｍ）
水酸化マグネシウム固溶体 Ｍｇ_0.8Ｚｎ_0.2（ＯＨ）₂（平均粒径３μｍ）
酸化アルミニウム（平均粒径１０μｍ）

本発明によれば、ハロゲン系難燃剤、アンチモン化合物を使用せずに良好な難燃性が得られ、かつ従来にない優れた耐ヒートサイクル性と無鉛半田にも対応可能な優れた耐吸湿半田特性とを合わせ持つ環境に優しい半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いてなる半導体装置が得られるので、特に環境対応用の半導体装置の製造用として好適である。

Claims (9)

1. （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）シリカ系無機充填材、（Ｅ）２５℃で固形のシリコーンゴム、及び（Ｆ）２５℃で液状のシリコーンオイルを含むエポキシ樹脂組成物であって、上記（Ａ）エポキシ樹脂又は上記（Ｂ）フェノール樹脂の少なくとも一方が主鎖にビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型構造の樹脂を含み、かつブロム含有化合物及びアンチモン含有化合物を配合上含まないことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
2. 上記（Ａ）エポキシ樹脂が一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を含む請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
   

   

   （式中、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なっていてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜５の正数。）
3. 上記（Ｂ）フェノール樹脂が一般式（２）で表されるフェノール樹脂を含む請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
   

   

   （式中、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なっていてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜５の正数。）
4. 上記（Ａ）エポキシ樹脂が一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を含み、かつ上記（Ｂ）フェノール樹脂が一般式（２）で表されるフェノール樹脂を含む請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
   

   

   （式中、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なっていてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜５の正数。）
   

   

   （式中、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なっていてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎは平均値で、１〜５の正数。）
5. 上記（Ｅ）２５℃で固形状のシリコーンゴムの平均粒径が１μｍ以上、１５μｍ以下である請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
6. 上記（Ｆ）２５℃で液状のシリコーンオイルがその末端又は側鎖にカルボキシル基、エポキシ基及びポリエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上の基を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
7. 上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物が、更に（Ｇ）水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及びこれらの固溶体、並びに金属酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を全樹脂組成物に対し１０重量％以下含む請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
8. 上記金属酸化物が酸化アルミニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上である請求項７記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の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。