JP2008195874A - エポキシ樹脂組成物、及び半導体装置 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物、及び半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 半導体素子を成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性のバランスに優れ、かつ耐半田性に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体、及び（Ｆ）ポリカプロラクトン基を有する有機基を少なくとも１つ以上含有するシリコーンオイルを含むエポキシ樹脂組成物であって、前記（Ｅ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、１重量％以下の割合で含み、前記（Ｆ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、３重量％以下の割合で含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いた半導体装置に関するものでである。
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、半導体の高集積化が年々進み、また半導体パッケージの表面実装化が促進されてきている。更に地球環境へ配慮した企業活動が重要視され、有害物質である鉛を特定用途以外で全廃することが求められている。しかしながら、鉛フリー半田の融点は従来の鉛／スズ半田に比べて高いため、赤外線リフロー、半田浸漬等の半田実装時の温度も従来の２２０〜２４０℃から、２４０℃〜２６０℃へと推移してきている。このような実装温度の上昇により、実装時に樹脂部にクラックが入り易くなり、信頼性を保証することが困難になってきているという問題が生じている。更にリードフレームについても、外装半田メッキも脱鉛する必要があるとの観点から、外装半田メッキの代わりに事前にニッケル・パラジウムメッキを施したリードフレームの適用が進められている。このニッケル・パラジウムメッキは一般的な封止材料との密着性が低く、実装時に界面において剥離が生じ易く、樹脂部にクラックも入り易い。
このような課題に対し、半田耐熱性の向上に対して低吸水性のエポキシ樹脂や硬化剤を適用することにより（例えば、特許文献１、２、３参照。）、実装温度の上昇に対して対応が取れるようになってきた。その半面、このような低吸水・低弾性率を示すエポキシ樹脂組成物は架橋密度が低く、硬化直後の成形物は軟らかく、連続生産では金型への樹脂トラレ等の成形性での不具合が生じ、生産性を低下させる問題があった。
また、生産性向上への取り組みとしては、離型効果の高い離型剤の適用が提案されている（例えば、特許文献４参照。）が、離型効果の高い離型剤は必然的に成形品の表面に浮き出しやすく、連続生産すると樹脂硬化物の外観を著しく汚してしまう欠点があった。樹脂硬化物の外観に優れるエポキシ樹脂組成物として特定の構造を有するシリコーン化合物を添加する手法等が提案されている（例えば、特許文献５、６参照。）が、離型性は不十分で連続成形においてエアベント部分で樹脂が付着してエアベントを塞ぐことにより、未充填等の成形不具合を生じさせる等、生産性の低下を引き起こす問題があった。以上より、半田耐熱性、離型性、連続成形性、樹脂硬化物の外観、金型汚れ全ての課題に対応したエポキシ樹脂組成物が要求されている。
特開平９−３１６１号公報 特開平９−２３５３５３号公報 特開平１１−１４０２７７号公報 特開２００２−８０６９５号公報 特開２００２−９７３４４号公報 特開２００１−３１０９３０号公報
本発明は、半導体素子を成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性のバランスに優れ、かつ低吸湿性、低応力性、及びプレプリーティングフレームとの密着性に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田性に優れた半導体装置を提供するものである。
本発明は、
［１］ （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体、及び（Ｆ）下記一般式（１）で表されるシリコーンオイルを含むエポキシ樹脂組成物であって、前記（Ｅ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、１重量％以下の割合で含み、前記（Ｆ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、３重量％以下の割合で含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物、
Figure 2008195874
 （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１は水素、メチル基、フェニル基、又はＲ２から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ２で表されるポリカプロラクトン基を有する有機基である。ｎ１の平均値は１以上、５０以下の正数である。上記Ｒ２において、ａの平均値は１以上、２０以下の正数であり、Ｒ３は炭素数１〜３０の有機基である。）
［２］ 前記（Ｅ）カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体が下記一般式（２）で表される化合物である第［１］項記載のエポキシ樹脂組成物、
Figure 2008195874
 （ただし、上記一般式（２）において、ｘ、ｙはモル比を表し、ｘは１未満の正数、ｙは１未満の正数で、ｘ＋ｙ＝１。ｚは５０〜８０の整数。）
［３］ 第［１］項又は第［２］項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。
本発明に従うと、半導体素子を成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性のバランスに優れ、かつ低吸湿性、低応力性、及びプレプリーティングフレームとの密着性に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物を得ることができる。また、本発明に従うと、耐半田性及び半田処理後の信頼性に優れた半導体装置を高い生産性で得ることができる。
本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体、及び（Ｆ）特定構造のシリコーンオイルを含むことにより、半導体素子を成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性のバランスに優れ、かつ低吸湿性、低応力性、高密着性であり、耐半田性に優れたエポキシ樹脂組成物が得られるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で用いられるエポキシ樹脂（Ａ）は、分子中に２個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、例えば、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、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、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、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るが、これらに限定されるものではない。これらのエポキシ樹脂（Ａ）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。これらの内で特に耐半田性が求められる場合、常温では結晶性の固体であるが、融点以上では極めて低粘度の液状となり、無機質充填材を高充填化できる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等が好ましい。その他のエポキシ樹脂も極力粘度の低いものを使用することが望ましい。また、耐半田性、可撓性、低吸湿化が求められる場合には、エポキシ基が結合した芳香環の間にエポキシ基を有さず、疎水性を示すフェニレン骨格やビフェニレン骨格等を有することで、低吸湿性や実装時の高温域において低弾性を示すフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂が好ましい。しかしながら、上記のような低粘度や可撓性を有するエポキシ樹脂を用いた場合には、樹脂硬化物の架橋密度が低くなるため、樹脂硬化物の金型からの離型性が低下するという問題点もあり、後述の（Ｅ）成分と（Ｆ）成分との併用により離型性を改善する必要がある場合もある。
本発明で用いられるエポキシ樹脂（Ａ）全体の配合割合は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中に、２重量％以上、１２重量％以下であることが好ましく、２重量％以上、１０重量％以下であることがより好ましい。エポキシ樹脂（Ａ）全体の配合割合が上記範囲内であると、耐半田性の低下、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
本発明で用いられるフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）は、分子中に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、ポリマー全般であり、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、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、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）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。これらの内で特に耐半田性が求められる場合、エポキシ樹脂と同様に、低粘度の樹脂が無機質充填材の高充填化できるという点で好ましく、更に可撓性、低吸湿性が求められる場合には、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂の使用が好ましい。しかしながら、低粘度や可撓性を有するフェノール樹脂系硬化剤は、架橋密度が低くなるため離型性が低下するという問題点もあり、後述の（Ｅ）成分と（Ｆ）成分との併用により離型性を改善する必要がある場合もある。
本発明で用いられるフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）の配合割合は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中に、２重量％以上、１０重量％以下であることが好ましく、３重量％以上、８重量％以下であることがより好ましい。フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）全体の配合割合が上記範囲内であると、耐半田性の低下、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
本発明で用いられる全エポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ基数（ＥＰ）と全フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）のフェノール性水酸基数（ＯＨ）の当量比（ＥＰ／ＯＨ）としては、耐湿性、硬化性等の低下を抑える観点から０．５以上、２以下が好ましく、特に好ましくは０．７以上、１．５以下である。
本発明で用いられる硬化促進剤（Ｃ）としては、エポキシ樹脂中（Ａ）のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤中（Ｂ）のフェノール性水酸基との硬化反応の触媒となり得るものを指し、例えばトリブチルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のアミン系化合物；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。またこれらの硬化促進剤（Ｃ）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。
本発明で用いられる硬化促進剤（Ｃ）の配合量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の０．１重量％以上、１重量％以下が好ましい。配合量が上記範囲内であると、流動性を損なうことなく、良好な硬化性を得ることができる。
本発明で用いられる無機質充填材（Ｄ）としては、一般にエポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。これらの無機質充填材（Ｄ））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。無機質充填材（Ｄ）の配合量を特に多くする場合は、溶融シリカを用いるのが一般的である。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、溶融シリカの配合量を高め、か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、球状のものを主に用いる方が好ましい。更に球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布がより広くなるように調整することが望ましい。
本発明で用いられる無機質充填材（Ｄ）の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の７５重量％以上、９４重量％以下が好ましく、特に７８重量％以上、９２重量％以下が好ましい。含有量が上記範囲内であると、耐半田性の低下や流動性の低下を引き起こす可能性が低い。
本発明で用いられるカルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）は、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体であり、樹脂硬化物の低応力性を向上させる効果を有するとともに、樹脂組成物の成形時における離形性を向上させるという特徴をも有している。本発明で用いられるカルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）は、カルボキシル基を有するものであれば特に限定されるものではなく、１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。本発明で用いられるカルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）としては、その構造の両端にカルボキシル基を有する化合物が好ましく、下記一般式（２）で表される化合物がより好ましい。これらの化合物中の末端に有するカルボキシル基が極性を有しているため、封止用エポキシ樹脂組成物のエポキシ樹脂（Ａ）中でのブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）の分散性が良好となり、金型表面汚れや成形品表面の汚れの進行を抑えることができ、また連続成形性を向上させることができる。下記一般式（２）のｘ、ｙはモル比を表し、ｘは１未満の正数、ｙは１未満の正数、かつｘ＋ｙ＝１である。また、ｚは５０〜８０の整数である。ｚが上記範囲内であると、半導体素子を成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性のバランスに優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物が得られる。
Figure 2008195874
 （ただし、上記一般式（２）において、ｘ、ｙはモル比を表し、ｘは１未満の正数、ｙは１未満の正数で、ｘ＋ｙ＝１。ｚは５０〜８０の整数。）
本発明で用いられるブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）の配合量は、全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上、１重量％以下が好ましく、０．０５重量％以上、０．５重量％以下がより好ましく、０．１重量％以上、０．３重量％以下が特に好ましい。上記範囲にすることで、流動性の低下による成形時における充填不良の発生や高粘度化による金線流れ等の不具合の発生を抑えることができる。
本発明で用いられる下記一般式（１）で表されるシリコーンオイル（Ｆ）はカルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）と併用することにより、樹脂硬化物の外観と離型性を両立でき、連続成形性が良好になる。また、本発明において下記一般式（１）で表されるシリコーンオイル（Ｆ）は、下記一般式（１）で表されるものであれば特に限定されるものではなく、１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。また、本発明で用いられる下記一般式（１）で表されるシリコーンオイル（Ｆ）は、例えば、ポリカプロラクトンとＳｉ−Ｈ基を１つ以上有するオルガノポリシロキサンを混合し、白金触媒下８０℃で反応させることにより得ることができる。
Figure 2008195874
 （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１は水素、メチル基、フェニル基、又はＲ２から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ２で表されるポリカプロラクトン基を有する有機基である。ｎ１の平均値は１以上、５０以下の正数である。上記Ｒ２において、ａの平均値は１以上、２０以下の正数であり、Ｒ３は炭素数１〜３０の有機基である。）
本発明で用いられる（Ｆ）成分の配合量は、全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上、３重量％以下が好ましく、０．０５重量％以上、０．５重量％以下がより好ましい。配合量を上記範囲にすることで、離型剤や過剰のシリコーンオイルによる樹脂硬化物の外観汚れを抑え、良好な連続成形性を得ることができる。
また、本発明においては、一般式（１）で表されるシリコーンオイル（Ｆ）を添加する効果を損なわない範囲で、他のシリコーンオイルを併用することもできる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分以外に、必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、リン化合物、金属水酸化物等の難燃剤；γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤；カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤；カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤；酸化ビスマス水和物等の酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。更に、必要に応じて無機質充填材をカップリング剤やエポキシ樹脂もしくはフェノール樹脂系硬化剤で予め表面処理して用いてもよく、表面処理の方法としては、溶媒を用いて混合した後に溶媒を除去する方法や、直接無機質充填材に添加し、混合機を用いて処理する方法等がある。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分及びその他の添加剤等を、ミキサー等を用いて混合したもの、更にその後、加熱ニーダ、熱ロール、押し出し機等の混練機を用いて加熱混練し、続いて冷却、粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子等の電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、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。
本発明で封止を行う半導体素子としては、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、固体撮像素子等が挙げられる。
本発明の半導体装置の形態としては、特に限定されないが、例えば、デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ（ＰＬＣＣ）、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）、スモール・アウトライン・パッケージ（ＳＯＰ）、スモール・アウトライン・Ｊリード・パッケージ（ＳＯＪ）、薄型スモール・アウトライン・パッケージ（ＴＳＯＰ）、薄型クワッド・フラット・パッケージ（ＴＱＦＰ）、テープ・キャリア・パッケージ（ＴＣＰ）、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）等が挙げられる。
上記トランスファーモールドなどの成形方法で封止された半導体装置は、そのまま、或いは８０℃から２００℃程度の温度で、１０分から１０時間程度の時間をかけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。
図１は、本発明に係るエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド３上に、ダイボンド材硬化体２を介して半導体素子１が固定されている。半導体素子１の電極パッドとリードフレーム５との間は金線４によって接続されている。半導体素子１は、封止用樹脂組成物の硬化体６によって封止されている。
以下に本発明の実施例を示すが、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（３）で表されるエポキシ樹脂（日本化薬（株）製、ＮＣ３０００Ｐ、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４） ７．５０重量部
Figure 2008195874
フェノール樹脂系硬化剤１：下記式（４）で表されるフェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点１０７℃、水酸基当量２０３） ５．５５重量部
Figure 2008195874
１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵという）
０．１５重量部
球状溶融シリカ（平均粒径２１μｍ） ８５．００重量部
ブタジエン・アクリロニトリル共重合体１（宇部興産（株）製、ＨＹＣＡＲ ＣＴＢＮ １００８−ＳＰ、下記一般式（２）において、ｘ＝０．８２、ｙ＝０．１８、ｚの平均値は６２） ０．２０重量部
Figure 2008195874
シリコーンオイル１：下記式（５）で示されるシリコーンオイル（ポリカプロラクトンと両末端にＳｉ−Ｈ基を１つずつ有するジメチルポリシロキサンを混合し、白金触媒下８０℃で反応させることで得た。下記式（５）においてｎ５の平均値は１８．０。）
１．００重量部
Figure 2008195874
カップリング剤：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ０．２０重量部
カーボンブラック ０．２０重量部
カルナバワックス ０．２０重量部
を混合し、熱ロールを用いて、９５℃で８分間混練して冷却後粉砕し、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。
評価方法
スパイラルフロー：低圧トランスファー成形機（コータキ精機株式会社製、ＫＴＳ−１５）を用いて、ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰa、保圧時間１２０秒の条件でエポキシ樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。単位はｃｍ。判定基準は７０ｃｍ未満を不合格、７０ｃｍ以上を合格とした。
連続成形性：低圧トランスファー自動成形機（第一精巧製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間７０秒の条件で、エポキシ樹脂組成物によりシリコンチップ等を封止して８０ピン・クワッド・フラット・パッケージ（８０ｐＱＦＰ；Ｃｕ製リードフレーム、パッケージ外寸：１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ厚、パッドサイズ：６．５ｍｍ×６．５ｍｍ、チップサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ×０．３５ｍｍ厚）を得る成形を、連続で７００ショットまで行なった。判定基準は未充填等全く問題なく７００ショットまで連続成形できたものを◎で、未充填等全く問題なく５００ショットまで連続成形できたものを○で、未充填等全く問題なく３００ショットまで連続成形できたものを△で、それ以外のものを×で表す。
パッケージ外観及び金型汚れ性：上記連続成形性の評価において、３００、５００及び７００ショット成形後のパッケージ表面及び金型表面について、目視で汚れを評価した。パッケージ外観判断及び金型汚れ基準は、７００ショットまで汚れていないものを◎で、５００ショットまで汚れていないものを○で、３００ショットまで汚れていないものを△で、汚れているものを×で表す。また、上記連続成形性において、３００ショットまで連続成形できなかったものについては、連続成形を断念した時点でのパッケージ外観及び金型汚れ状況で判断し、汚れていないものを△で、汚れているものを×とした。
金線流れ率：低圧トランスファー成形機（第一精巧製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、成形温度１７５℃、注入圧力９．３ＭＰa、硬化時間１２０秒の条件で、エポキシ樹脂組成物によりシリコンチップ等を成形封止して１６０ピン・ロー・プロファイルＱＦＰ（１６０ｐＬＱＦＰ；ＰＰＦフレーム、パッケージサイズ２４ｍｍ×２４ｍｍ×１．４ｍｍ、チップサイズ７．０ｍｍ×７．０ｍｍ、金線の太さ２５μｍ、金線の長さ３ｍｍ）を作製した。作製した１６０ｐＱＦＰパッケージを軟Ｘ線透視装置（ソフテックス株式会社製 ＰＲＯ−ＴＥＳＴ １００）で観察し、金線の流れ率を（流れ量）／（金線長）の比率で算出した。判定基準は、流れ率２％未満のものを◎、流れ率２％以上、４％未満のものを○、流れ率４％以上、５％未満ものを△、流れ率５％以上のものを×とした。
耐半田性：上記連続成形性の評価において成形したパッケージを、１７５℃、８時間加熱処理を行って後硬化し、次いで８５℃、相対湿度６０％で１６８時間加湿処理後、２６０℃の半田槽にパッケージを１０秒間浸漬した。半田に浸漬させたパッケージ２０個の半導体素子とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面の密着状態を、超音波探傷装置（日立建機ファインテック社製 ｍｉ−ｓｃｏｐｅ １０）により観察し、剥離発生率［（剥離発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を算出した。単位は％。耐半田性の判断基準は、剥離が発生しなかったものは◎、剥離発生率が５％以上、１０％未満のものは○、１０％以上、２０％未満のものは△、２０％以上のものは×とした。
実施例２〜８、比較例１〜５
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て、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以外で用いた原材料を以下に示す。
エポキシ樹脂２：下記式（６）で表される化合物を主成分とするビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＸ−４０００、融点１０５℃、エポキシ当量１８５）
Figure 2008195874
 フェノール樹脂系硬化剤２：下記式（７）で表されるパラキシリレン変性ノボラック型フェノール樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−４Ｌ、軟化点６２℃、水酸基当量１６８）
Figure 2008195874
ブタジエン・アクリロニトリル共重合体２（宇部興産（株）、ＨＹＣＡＲ ＣＴＢＮ １３００Ｘ１３、下記式（２）において、ｘ＝０．７４、ｙ＝０．２６、ｚの平均値は５４）
Figure 2008195874
シリコーンオイル２：下記式（８）で示されるシリコーンオイル（ポリカプロラクトンと片末端にＳｉ−Ｈ基を１つ有すジメチルポリシロキサンを混合し、白金触媒下８０℃で反応させることで得た。下記式（８）においてｎ８の平均値は１８．０。）
Figure 2008195874
シリコーンオイル３：下記式（９）で示されるシリコーンオイル（東レダウコーニング製、Ｌ−４５。下記式（９）においてｎ９の平均値は１８．０。）
Figure 2008195874
Figure 2008195874
Figure 2008195874
実施例１〜８は、カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）及び一般式（１）で表されるシリコーンオイル（Ｆ）をともに含むものであり、（Ｅ）成分の配合量や種類を変えたもの、（Ｆ）成分の配合量や種類を変えたもの、或いは、樹脂の種類や無機充填材の配合量を変えたものを含むものであるが、いずれにおいても、流動性（スパイラルフロー）、連続成形性、パッケージ外観、金型汚れ性、金線流れ率、耐半田性の全てに亘って、良好な結果が得られた。
一方、カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）及び一般式（１）で表されるシリコーンオイル（Ｆ）をともに用いていない比較例１では、連続成形性、パッケージ外観、金型汚れ性、耐半田性が顕著に劣る結果となった。
一般式（１）で表されるシリコーンオイル（Ｆ）を用いていない比較例２、３では、パッケージ外観、金型汚れ性が顕著に劣る結果となった。また、連続成形性、耐半田性も劣る結果となった。
カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）の配合量が過剰である比較例４では、流動性が低下し、金線流れ率が顕著に劣る結果となった。
カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体（Ｅ）を用いていない比較例５では、連続成形性、パッケージ外観、金型汚れ性、耐半田性が劣る結果となった。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、半導体素子を成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性のバランスに優れ、かつ低吸湿性、低応力性、及びリードフレーム、特にメッキが施された銅リードフレーム（銀メッキリードフレーム、ニッケルメッキリードフレーム、ニッケル／パラジウム合金に金メッキが施されたプレプリーティングフレーム等）との密着性に優れており、耐半田性に優れた半導体装置を得ることができるため、無鉛半田を用いて表面実装を行う半導体装置に好適に用いることができる。
本発明に係るエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。
符号の説明
１ 半導体素子
２ ダイボンド材硬化体
３ ダイパッド
４ 金線
５ リードフレーム
６ 封止用樹脂組成物の硬化体

Claims (3)

  1. （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体、及び（Ｆ）下記一般式（１）で表されるシリコーンオイルを含むエポキシ樹脂組成物であって、
    前記（Ｅ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、１重量％以下の割合で含み、前記（Ｆ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、３重量％以下の割合で含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
    Figure 2008195874
     （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１は水素、メチル基、フェニル基、又はＲ２から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ２で表されるポリカプロラクトン基を有する有機基である。ｎ１の平均値は１以上、５０以下の正数である。上記Ｒ２において、ａの平均値は１以上、２０以下の正数であり、Ｒ３は炭素数１〜３０の有機基である。）
  2. 前記（Ｅ）カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体が下記一般式（２）で表される化合物である請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
    Figure 2008195874
     （ただし、上記一般式（２）において、ｘ、ｙはモル比を表し、ｘは１未満の正数、ｙは１未満の正数で、ｘ＋ｙ＝１。ｚは５０〜８０の整数。）
  3. 請求項１又は請求項２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。
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