JP2008201906A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無機質充填剤の含有量が高いにもかかわらず、成形流動時の粘度が低く、成形性に優れ、成形後における硬化物は、耐湿性および熱伝導性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物の提供。
【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）樹脂組成物全体に対し８０重量％を超え、９０重量％未満の無機質充填剤。（Ｄ）エポキシ当量５０００〜１５０００のポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物。（Ｅ）モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミドの少なくとも一方。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置に関するものであって、詳しくは、無機質充填量が多いにもかかわらず、成形流動時には低粘度で成形性に優れ、成形後においては、耐湿性、熱伝導性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置に関するものである。

従来から、トランジスター，ＩＣ等の半導体素子は、外部環境からの保護の観点および半導体素子のハンドリングを簡易にする観点から、プラスチックパッケージ等により封止され、半導体装置化されている。そして、上記プラスチックパッケージの代表例としては、ＴＯ−２２０パッケージがあげられる。このＴＯ−２２０パッケージは、一般に、３ピンの端子を有し、ヒートシンクへの接続用の孔付き金属タブを上部に持つものであり、トランジスターなど発熱の大きな半導体素子の封止形態として利用されている。このようなパッケージでは、高い熱伝導性が求められるため、一般に、無機質充填剤の量を多くすることにより対応することがなされている。そして、上記プラスチックパッケージに用いられる封止材料としては、一般に、エポキシ樹脂組成物が使用されている（特許文献１参照）。
特開２００４−３９６７０号公報

この種のエポキシ樹脂組成物に、上記のように、無機質充填剤を高充填すると、樹脂組成物の流動性が低下し、成形時に気泡が残存等し、成形性に劣るようになる。また、これらの空隙への透湿で水分が入り、絶縁抵抗が低下してしまう不具合もあった。

そのため、流動性改善のため、シリコーンオイル等の添加が行われているが、その効果は充分なものとは言えない。すなわち、疎水基を多く有するシリコーンオイルには、上記組成物の粘度を下げることができ、離型性にも優れるようにすることができるが、その組成物の硬化体自体の強度を下げ、接着性を損なう傾向がみられる。また、アルキレンエーテル鎖など極性の高い基を有するシリコーンオイルを用いた組成物は、リードフレーム，半導体素子等に対する接着性を向上させることができるが、樹脂組成物自体の粘度の上昇を招き、離型性を損なう傾向がみられるからである。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、無機質充填剤の含有量が高いにもかかわらず、成形流動時の粘度が低く、成形性に優れ、成形後における硬化体は、耐湿性および熱伝導性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を第一の要旨とする。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノール樹脂。
（Ｃ）樹脂組成物全体に対し８０重量％を超え、９０重量％未満の無機質充填剤。
（Ｄ）エポキシ当量５０００〜１５０００の下記一般式（１）で示されるポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物。

（Ｅ）モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミドの少なくとも一方。

そして、本発明は、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樹脂封止してなる半導体装置を第二の要旨とする。

すなわち、本発明者らは、高熱伝導性を実現するため、無機質充填剤を高含有量にしても、適度な流動性を備えた封止材料を得るために、シリコーンオイルを添加した系について、一連の研究を行った。その初期段階で、疎水基を多く有するシリコーンオイルを用いると、先に述べたように、接着性等の封止材としての機能が劣ること、アルキレンエーテル鎖など極性の高い基を有するシリコーンオイルを用いると、接着性等を向上させることができるが、離型性に欠けることに鑑みて、封止材として不可欠な、接着性等の向上効果を奏するアルキレンエーテル鎖を有するシリコーンオイルを中心に、研究を行うことを想起した。このシリコーンオイルは、アルキレンエーテル鎖のような親水基を多くもつため、それを用いた組成物は、先の離型性の問題に加え、耐湿性の低下も考えられる。このような問題の解決のため、本発明者らは研究を重ねた。その結果、上記のシリコーンオイルとともにモンタン酸エステル等を用いると、成形時の流動性がさらに改善されるとともに、得られる硬化物の離型性も改善され、さらに、耐湿性への影響も防止でき充分な熱伝導性が得られることを見出し、本発明に到達した。

このように、本発明は、無機質充填剤（Ｃ成分）を特定の高含有割合で含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、特定のポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物（Ｄ成分）、および、モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミドの少なくとも一方（Ｅ成分）を含有してなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。すなわち、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記特定のシリコーン化合物とモンタン酸エステル等とを併用することにより、無機質充填剤の含有量が高いにもかかわらず、成形流動時の粘度が低く、成形性に優れるようになる。そして、成形後における硬化体は、耐湿性および熱伝導性に優れるようになり、それによって封止された半導体装置は高い信頼性を奏するようになる。

また、本発明において、上記特定のポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物（Ｄ成分）の配合量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜１．０重量％であると、流動性および成形性により一層優れるようになる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物（以下、「半導体封止用樹脂組成物」という）は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、特定の配合量の無機質充填剤（Ｃ成分）と、特定のポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物（Ｄ成分）と、モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミドの少なくとも一方（Ｅ成分）とを用いて得られるものであって、通常、粉末状もしくはこれを打錠したタブレット状になっている。

上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、特に限定されるものではなく、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、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等の各種エポキシ樹脂があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、これらエポキシ樹脂の中でも、特に融点もしくは軟化点が室温を超えており、室温下では固形状もしくは高粘度の液状を示すものを用いることが好ましい。例えば、上記フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、通常、エポキシ当量１５０〜２５０、軟化点５０〜１３０℃のものが好適に用いられ、また、上記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１８０〜２１０、軟化点６０〜１１０℃のものが好適に用いられる。

上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに用いられるフェノール樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂の硬化剤としての作用を奏するものであれば特に限定するものではなく従来公知の各種フェノール樹脂が用いられる。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等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらフェノール樹脂としては、水酸基当量が７０〜１５０、軟化点が５０〜１１０℃のものを用いることが好ましい。そして、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ成分）との好適な組み合わせとしては、エポキシ樹脂（Ａ成分）としてクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用いる場合は、フェノールノボラック樹脂を用いることが好ましい。

上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ成分）との配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量あたり、フェノール樹脂中の水酸基が０．５〜２．０当量となるように配合することが好ましい。より好ましくは０．８〜１．２当量である。

上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられる上記無機質充填剤（Ｃ成分）としては、特に限定されるものではなく、従来公知のものが用いられる。例えば、石英ガラス粉末、シリカ粉末、カーボンブラック、アルミナ粉末、タルク等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも高熱伝導性が必要な用途では、アルミナ粉末や結晶シリカの破砕粉末を用いることが好ましく、信頼性が重要な場合には、結晶シリカの破砕粉末（以下、「破砕結晶シリカ粉末）という）を用いることが特に好ましい。この種の破砕粉末は、粒子の形状に凸凹があり、そのまま用いると半導体封止用樹脂組成物の粘度が高くなる傾向がみられる。したがって、好適には、破砕結晶シリカ粉末の角部を研磨して除去したり、または、研磨前の破砕結晶シリカ粉末と、球状の無機質粉末とを併用して流動性の改善を実現することが行われている。球状の無機質粉末としては、その入手の容易性、粒子径の多様性、イオン性不純物などが少ない等の点から、球状溶融シリカ粉末が好ましく利用できる。また、静電気対策の点から、カーボンブラックを添加することが好ましい。なかでも、凝集抑制効果の点から、窒素吸着比表面積が３０〜１５０ｍ² ／ｇ、静電気特性やレーザーマーク性の点から、ＤＢＰ吸収量が５〜１５０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックであることが特に好ましい。

上記無機質充填剤（Ｃ成分）の平均粒子径は、５〜１００μｍであることが好ましく、特に好ましくは、１０〜５０μｍであり、さらに好ましくは、１０〜３０μｍである。カーボンブラックは、通常、一次粒子径は微細であるが、凝集して２次粒子となっているため、この２次粒子の粒子径を、上記無機質充填剤の粒子径とする。粒子径が上記下限値未満であると、半導体封止用樹脂組成物の粘度が高くなるため、成形が困難となり、充填できる無機質充填剤の量が少なくなるため、成形品の熱伝導性が低くなってしまう傾向がみられる。逆に、粒子径が上記上限値を超えると、金型の樹脂注入ゲート部に詰まったり、パッケージ中の薄厚部分に進入できなくなったりするため、気泡の発生要因となり、パッケージの外観も流動縞などが生じる傾向がみられ好ましくない。そこで、最大粒子径としては、２５０μｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは２００μｍ以下である。

無機質充填剤（Ｃ成分）の中でも、特に、破砕結晶シリカ粉末の平均粒子径は、５〜８０μｍであることが好ましく、特に好ましくは１０〜６０μｍである。また、上記破砕結晶シリカ粉末とともに好ましく用いられる球状溶融シリカ粉末の平均粒子径は、最密充填構造の点から、０．５〜１０μｍであることが好ましい。また、カーボンブラックの２次粒子の平均粒子径は、１〜３０μｍであることが好ましく、特に好ましくは３〜１０μｍである。なお、１次粒子の平均粒子径としては、１５〜７０ｎｍ、好ましくは２０〜６０ｎｍである。

上記無機質充填剤（Ｃ成分）の平均粒子径の測定は、母集団から任意の測定試料を取り出し、市販のレーザー式の粒度分布測定装置を用いて、レーザー光が横断する細管に、無機質充填剤を水に分散させたものを通過させて、光の遮断状況から求める方法で測定することが行われる。より好ましくは、粒子形状写真から画像処理で平均粒子径を算出する顕微鏡型の装置を用いる。この装置では、粒子形状を画像として見ることができるため、破砕結晶シリカ粉末などを観察するのに有用である。また、上記無機質充填剤（Ｃ成分）の最大粒子径は、上記レーザー式の粒度分布図から概数を把握することができるが、好ましくは開口サイズの決まった篩を利用して、篩上に残るものの有無で判断する。

上記無機質充填剤（Ｃ成分）を２種以上併せて用いる場合には、均一性を確保するため、事前に無機質充填剤同士のみを混合しておくことが好ましい。

そして、上記無機質充填剤（Ｃ成分）全体の配合量は、半導体封止用樹脂組成物全体の８０重量％を超え、９０重量％未満の範囲に設定する。すなわち、Ｃ成分の配合量が上記下限値以下であると、熱伝導性に劣り、逆に、Ｃ成分の配合量が上記上限値以上であると、半導体封止用樹脂組成物の流動性が著しく低下し成形性に問題が生じるからである。

破砕結晶シリカ粉末と溶融球状シリカ粉末とを併用する場合において、これらの配合割合は、上記範囲内において自由に選択可能であるが、熱伝導性および流動性のバランスのの点から、重量比で、破砕結晶シリカ粉末／溶融球状シリカ粉末＝９８／２〜８０／２０の範囲が好ましく、特に好ましくは９５／５〜８５／１５の範囲である。

上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられるＤ成分である特定のポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物（以下、「シリコーン化合物」という）は、下記一般式（１）で示されるものである。通常、ポリアルキレンエーテル骨格（上記一般式（１）中、「Ａ」で示される部分）と、ポリジメチルシロキサン骨格（上記一般式（１）中、「−Ｓｉ（ＣＨ₃ ）₂ −０−」で示される部分）との分子量比の関係から、エポキシ当量５０００〜１５０００のエポキシ−ポリエーテル変性シリコーンが用いられる。エポキシ当量が、上記下限値未満であると、離型性が低下し、逆に、エポキシ当量が上記上限値を超えると、上記Ｄ成分のシリコーン化合物が、硬化体から脱離しやすくなり、成形物の外観を悪化させるからである。また、分子量は、４０００〜５００００であることが好ましい。

上記シリコーン化合物（Ｄ成分）は、従来公知の製法により得られるものである。例えば、末端を形成するトリメチルメトキシシラン、エポキシ基成分であるγ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、ジメチルシロキサン骨格を形成するため環状のオクタメチルシクロ−１，３，５，７−テトラシロキサン、および、メチルジメトキシハイドロジェンシランを所定の配合比率で配合し、開環・脱アルコール縮重合することにより、１次生成物を得る。この１次生成物にアリルポリアルキレンエーテルを加え、白金触媒の存在下にＳｉ−ＨとＣ＝Ｃ結合とを付加反応させ、ポリアルキレンエーテル骨格を上記１次生成物の側鎖に導入して目的生成物を得るという方法等があげられる。

上記１次生成物に添加するアリルポリアルキレンエーテルは、アリルアルコールと、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフランなどの環状エーテルとの開環付加反応で得られ、アリルエーテルを末端にしたそれぞれの単体重合体、あるいは、ランダム共重合体、ブロック共重合体よりなる。一般的には、エチレンオキサイド重合体、プロピレンオキサイド重合体、あるいは、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのランダム共重合体を付加したアリルエーテル化合物が主に市販されている。その市販品の分子量は、３５０〜３０００程度である。また、耐水性の点から、側鎖メチル基を有するプロピレンオキサイドの重合体構造を有するものが好ましいが、耐水性と粘度の双方を満たす点からは、このプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドとの共重合体がより好ましい。

この際のシリコーン化合物（Ｄ成分）は、その同一分子中に、ポリアルキレンエーテル側鎖を複数有するものが好ましい。半導体封止用樹脂組成物中への固定や、半導体封止用樹脂組成物の流動性の制御に有効だからである。

上記シリコーン化合物（Ｄ成分）におけるポリジメチルシロキサン骨格は、通常、環状のジメチルシロキサン化合物の開環により作られる。このため、テトラシロキサン等が主鎖中に分散あるいは連続的に分布することとなり、それを用いた半導体封止用樹脂組成物において、離型性が均一に分布するようになる。また、その半導体封止用樹脂組成物の金型内での流れもスムーズにすることができる。

上記シリコーン化合物（Ｄ成分）の一分子中における１つのポリアルキレンエーテル骨格の分子量は、５００〜１５００が好ましい。上記下限値未満であると樹脂成分との相溶性が悪くなる傾向がみられ、逆に、上記上限値を超えると、離型性が低下したり、半導体封止用樹脂組成物の粘度が高くなる傾向がみられるからである。そして、一分子中のジメチルシロキサン骨格の合算分子量は、ポリアルキレンエーテル骨格の合算分子量の１〜１０倍であることが好ましい。特に好ましくは２〜５倍である。すなわち、ジメチルシロキサン骨格の合算分子量が、上記下限値未満であると、離型性が悪くなる傾向がみられるとともに、シリコーン化合物（Ｄ成分）の粘度が高くなる傾向がみられる。そのため、これに付随して半導体封止用樹脂組成物の粘度も高くなる傾向がみられる。逆に、ジメチルシロキサン骨格の合算分子量が、上記上限値を超えると、エポキシ樹脂との相溶性が低下して分離するため、成形物の外観が悪くなる傾向がみられるからである。

上記シリコーン化合物（Ｄ成分）の配合量は、半導体封止用樹脂組成物全体の０．０５〜１．０重量％の割合に設定することが好ましく、より好ましくは０．１〜０．５重量％である。すなわち、上記シリコーン化合物（Ｄ成分）の配合量が、上記下限値未満であると、流動性が低下する傾向がみられる。また、上記上限値を超えると、半導体封止用樹脂組成物の粘度が上昇し、成形物の外観が不良となる傾向がみられるだけでなく、半導体封止用樹脂組成物の電気抵抗が低下することから、半導体装置の信頼性が低下する傾向がみられるからである。

上記シリコーン化合物（Ｄ成分）は、半導体封止用樹脂組成物を構成する有機成分と予備反応させて用いてもよいし、また、各成分の混合時にそのまま添加してもよい。

本発明においては、上記Ａ〜Ｄ成分とともに、モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミドの少なくとも一方（Ｅ成分）が用いられる。上記モンタン酸エステルとしては、例えば、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステルワックスの部分ケン化物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。本発明においてモンタン酸エステルとは、古代の植物が地中で変質した鉱物ワックスを酸化精製してエステル化したものをいう。工業的には、モンタン酸と、エチレングリコール，ブチレングリコール等の２価のアルコール、あるいは３価のアルコール等とを脱水縮合反応させたモンタン酸エステル化物、さらにこれとカルシウム等でケン化したものとの混合物等が市販されている。

一方、上記モンタン酸アミドとは、古代の植物が地中で変質した鉱物ワックスを酸化精製してアミド化したものをいう。工業的には、通常モンタン酸と、アミンとを脱水縮合反応させたモンタン酸アミド化物等が市販されている。

上記モンタン酸は、Ｃ₂₇Ｈ₅₅ＣＯＯＨで表される。このモンタン酸の原料である鉱物ワックスは、褐炭の溶剤抽出で作られ、その組成は長鎖エステルの他、遊離高級脂肪酸やアルコール、レジン質等である。これをクロム酸等で精製して、カルボン酸を得て、さらにエステル化，アミド化により、本発明にかかるモンタン酸エステル，モンタン酸アミドが調製される。

上記モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミド少なくとも一方（Ｅ成分）と上記シリコーン化合物（Ｄ成分）とを併用すると、樹脂組成物の流動性がシリコーン化合物単体の場合と比べ向上する。これは、モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミド少なくとも一方を用いると、シリコーン化合物の分散を微細化し、シリコーン化合物による樹脂分子間、無機質充填剤間の相互作用を低下させるためであると推定される。

また、上記モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミド少なくとも一方（Ｅ成分）と上記シリコーン化合物（Ｄ成分）との併用により、離型性も向上し、さらにシリコーン化合物を単独に使用した場合のポリアルキレンエーテル側鎖による親水性に伴う耐湿性の影響が防止される。そして、ポリアルキレンエーテル側鎖は、酸化層を形成しやすい金属面との接着性に優れるため、銅リードフレーム等への接着性を良好なものとすることができる。

一方、上記モンタン酸エステルとモンタン酸アミドとを併用すると、モンタン酸ワックスの成形品内でのワックス分布を最適にできるようになる。官能基などがある比較的極性が高い部分には、モンタン酸アミドが水素結合などにより集まり、その他の部分には、モンタン酸エステルが分布するようになるためである。このため、樹脂の極性部分を効果的に非極性化して金型への付着を防止でき、離型性の均一性が高い組成物とすることができる。

モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミド少なくとも一方の配合量は、半導体封止用樹脂組成物全体の０．０１〜０．３重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％である。上記下限値未満であると、金型からの離型性に劣る傾向がみられる。逆に、上記上限値を超えると、半導体封止用樹脂組成物の硬化体の強度が低下し、リードフレームに対する接着性が低下し、成形品の外観が悪くなる傾向がみられる。

モンタン酸エステルとモンタン酸アミドとを併用する場合において、これらの配合割合は、上記範囲内において自由に選択可能である。

上記シリコーン化合物（Ｄ成分）とモンタン酸エステルおよびモンタン酸アミド少なくとも一方（Ｅ成分）との配合割合は、上記の個別の範囲内において自由に選択可能であるが、相乗効果が特に大きい配合割合は、重量比で、Ｄ成分／Ｅ成分＝１／１〜５／１の範囲である。

なお、本発明の半導体封止用樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｅ成分以外に必要に応じて、硬化促進剤、シランカップリング剤、ブロム化エポキシ樹脂等のハロゲン系の難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、顔料、表面処理剤等の他の添加剤を適宜配合することができる。

上記硬化促進剤としては、アミン型、リン型等の硬化促進剤があげられる。上記アミン型としては、２−イミダゾール等のイミダゾール類、トリエタノールアミン、ジアザビシクロウンデセン等の３級アミン類等があげられる。塩基性が高いこれらのアミンは、フェノール樹脂と塩を形成させることができ、保存性と硬化性のバランスが良くなることから、好ましい。また、フェノール樹脂と事前に溶融混合して利用することが好ましい。上記リン型としては、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等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

上記硬化促進剤の配合量は、半導体封止用樹脂組成物全体の０．０５〜１．０重量％に設定することが好ましい。半導体封止用樹脂組成物の流動性の観点から、特に好ましくは、０．１〜０．３重量％である。

上記シランカップリング剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング剤、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト系シランカップリング剤等があげられる。これらの中では、接着性が優れるとともに保存安定性に優れ、反応時の樹脂の増粘化を抑えるという観点から、エポキシ系シランカップリング剤やメルカプト系シランカップリング剤が好ましい。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。

シランカップリング剤の配合量は、半導体封止用樹脂組成物全体の０．０５〜５．０重量％の割合に設定することが好ましい。接着力の点から、特に、０．１〜２．０重量％がより好ましい。

本発明の半導体封止用樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、上記Ａ〜Ｅ成分および必要に応じて、他の添加剤の各成分を常法に準じて適宜配合した後、予備混合する。ついで、予備混合したものをミキシングロールや押し出し式の混練機等を用いて加熱状態で溶融混練した後、これを室温下で冷却固化させる。その後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程により目的とする半導体封止用樹脂組成物を製造することができる。

なお、上記各成分の混合に先立って、シリコーン化合物（Ｄ成分），モンタン酸エステル（Ｅ成分）およびモンタン酸アミド（Ｅ成分）のからな選ばれた少なくとも１つを、エポキシ樹脂（Ａ成分）およびフェノール樹脂（Ｂ成分）の少なくとも一方と、事前に混合させることが、樹脂中での分散性を均一にすることができることから好ましい。特に、シリコーン化合物（Ｄ成分）を、フェノール樹脂（Ｂ成分）と溶融混合を行うことが好ましい。これは、溶融混合により得られたフェノール樹脂が、シリコーン化合物（Ｄ成分）により一部変性された生成物となることから、シリコーン化合物（Ｄ成分）が樹脂から分離しにくくなり、離型性の点から有利となるためである。さらに、上記Ｃ成分とＤ成分とを併用して、事前に樹脂の一部と溶融混合しておくと、分散性がさらに高まりより好ましい。このような事前混合物に残りの各成分を配合した後、上記同様の製法に従い製造することもできる。

このような半導体封止用樹脂組成物を用いての半導体素子の封止方法は、特に限定するものではなく、通常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行うことができ、半導体装置化することができる。

このようにして得られる半導体装置としては、半導体封止用樹脂組成物中に含まれる前記一般式（１）で示されるシリコーン化合物（Ｄ成分）と、モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミドの少なくとも一方（Ｅ成分）との併用により、半導体封止用樹脂組成物が低粘度となり、充填剤が高含有量となっても、成形時の流動性、成形性に優れるようになる。このため、成形品の熱伝導性が高く、発熱量の大きな高電圧、高電流素子等の封止に適している。また、シリコーン化合物（Ｄ成分）において、ポリアルキレンエーテル側鎖を有するため、フレーム等との接着性に優れ、半導体パッケージ内部において剥離が生じにくいものとなる。さらに、吸湿処理しても絶縁抵抗は高く、高温での信頼性に優れた半導体パッケージとなり、得られる半導体装置としては信頼性の高いものとなる。

このようにして得られる半導体装置としては、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置等があげられる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

まず、実施例および比較例に先立って下記に示す各成分を準備した。

〔エポキシ樹脂（Ａ成分）〕
オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点６０℃）

〔フェノール樹脂（Ｂ成分）〕
フェノールノボラック型フェノール樹脂（フェノール性水酸基当量１０５、軟化点８５℃）

〔無機質充填剤ａ（Ｃ成分）〕
破砕結晶シリカ粉末（角取り加工品、平均粒子径２０μｍ、最大粒子径１８０μｍ、粒度分布にて５０μｍ付近と０．９μｍ付近にピーク高さ比５：２の２つの極大を有する）

〔無機質充填剤ｂ（Ｃ成分）〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒子径３０μｍ、最大粒子径１８０μｍ、粒度分布にて４５μｍ付近と１μｍ付近にピーク高さ比２０：１の２つの極大を有する）

〔無機質充填剤ｃ（Ｃ成分）〕
カーボンブラック（平均粒子径２５ｎｍ、窒素吸着比表面積１１０ｍ² ／ｇ、ＤＢＰ吸着量１００ｃｍ³ ／１００ｇ）

〔シリコーン化合物ａ（比較例用）〕
前記一般式（１）で示されるポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物〔重量平均分子量（ＧＰＣ、ポリスチレン換算）（以下、重量平均分子量を「分子量」と略す）：８０００、エポキシ当量４０００（ｙ＝２）、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの１：１ランダム重合体部分の分子量は、平均１０００のものが１分子あたり４個（ｚ＝４）、残りの約４０００がジメチルシロキサン骨格（ｘ＝５２）であり、粘度２Ｐａ・ｓ（２０ｐｏｉｓｅ）〕

〔シリコーン化合物ｂ（Ｄ成分）〕
前記一般式（１）で示されるポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物〔分子量：１５０００、エポキシ当量５０００（ｙ＝３）、エチレンオキサイド単独重合体側鎖分の分子量は平均５００のものが１分子あたり１０個（ｚ＝１０）、残りの約１００００がジメチルシロキサン骨格（ｘ＝１３０）であり、粘度２．５Ｐａ・ｓ（２５ｐｏｉｓｅ）〕

〔シリコーン化合物ｃ（Ｄ成分）〕
前記一般式（１）で示されるポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物〔分子量：４００００、エポキシ当量１００００（ｙ＝４）、エチレンオキサイド単独重合体側鎖分の分子量は平均１５００のものが１分子あたり８個（ｚ＝８）、残りの約２８０００がジメチルシロキサン骨格（ｘ＝３８０）であり、粘度５Ｐａ・ｓ（５０ｐｏｉｓｅ）〕

〔シリコーン化合物ｄ（Ｄ成分）〕
前記一般式（１）で示されるポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物〔分子量：３０００、エポキシ当量１５０００（ｙ＝２）、エチレンオキサイド単独重合体側鎖分の分子量は平均１０００のものが１分子あたり５個（ｚ＝５）、残りの約２５０００がジメチルシロキサン骨格（ｘ＝３３０）であり、粘度３．８Ｐａ・ｓ（３８ｐｏｉｓｅ）〕

〔シリコーン化合物ｅ（比較例用）〕
前記一般式（１）で示されるポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物〔分子量：６００００、エポキシ当量２００００（ｙ＝３）、エチレンオキサイド単独重合体側鎖分の分子量は平均２０００のものが１分子あたり２０個（ｚ＝２０）、残りの約２００００がジメチルシロキサン骨格（ｘ＝２６０）であり、粘度１２Ｐａ・ｓ（１２０ｐｏｉｓｅ）〕

〔硬化促進剤〕
１，５−ジアザビシクロ（４．３．０）ノネン−５（ＤＢＮ、サンアプロ社製）

〔シランカップリング剤〕
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン

〔実施例１〜１７、比較例１〜６〕
下記の表１〜３に示す各成分を同表に示す割合で配合し、９０〜１１０℃に加熱したロール混練機に３分間かけて溶融混練することにより溶融物を作製した。つぎに、この溶融物を冷却した後粉砕し、さらにタブレット状に打錠することにより目的とする実施例・比較例用の半導体封止用樹脂組成物を得た。なお、無機質充填剤（Ｃ成分）の配合量について、半導体封止用樹脂組成物全体に対する重量％（小数点以下を四捨五入し、整数値化したもの）を表１〜３に併せて示す。

このようにして得られた実施例・比較例のタブレット状の各半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用い、下記の試験方法にしたがって、測定・評価した。これらの結果を後記の表４〜６に示す。また、結果に伴うこれらの評価を表４〜６に併せて示す。

〔スパイラルフローの測定〕
スパイラルフロー測定用金型を用い、１７５±５℃，１２０秒，７０ｋｇ／ｃｍ² の条件でＥＭＭＩ １−６６の方法に準じて、スパイラルフロー値（ｃｍ）を測定した。そして、スパイラルフロー値が、４１ｃｍ以上であると◎、３１ｃｍ以上４１ｃｍ未満であると○、２６ｃｍ以上３１ｃｍ未満であると△、２６ｃｍ未満であると×として評価した。

〔溶融粘度〕
半導体封止用樹脂組成物を、高化式フローテスター（ＣＦＴ−１００形、島津製作所社製）のポット内に入れ、１７５℃で１０ｋｇの荷重をかけた。溶融した半導体封止用樹脂組成物が直径１．０ｍｍ×長さ１０ｍｍのダイスの孔を通過して押し出されるときのピストンの移動速度から、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）を求めた。そして、溶融粘度が、７０Ｐａ・ｓ未満であると◎、７０Ｐａ・ｓ以上８０Ｐａ・ｓ未満であると○、８０Ｐａ・ｓ以上９０Ｐａ・ｓ未満であると△、９０Ｐａ・ｓ以上であると×として評価した。

〔ゲル化時間〕
１７５℃の熱平板上に半導体封止用樹脂組成物を約２００〜５００ｍｇ載せ、１．５ｍｍ径のガラス棒で攪拌しながら、樹脂の糸引きが見られなくなるまでの時間をゲル化時間（秒）とした。そして、ゲル化時間が、１５秒以上２５秒未満であると○、１５秒未満、または２５秒以上であると×として評価した。

〔プレッシャークッカー試験後体積抵抗率〕
上記半導体封止用樹脂組成物を用い、ＴＯＷＡ社製トランスファー成形機にて、１７５℃で２分間成形後、乾燥機内で、１７５℃で５時間後硬化して、直径５０ｍｍ×厚さ１ｍｍの円板状試験片となる成形物を作製した。密封容器に水とともに１ｍｍ厚の成形板を設置し、１２１℃まで加熱すると、２気圧の水蒸気雰囲気が形成され、高い温度と水分による強制的吸湿が行われる（プレッシャークッカー状態）。この状態において、水分と高温のために成形樹脂の一部が加水分解する。つぎに、この状態（１２１℃、１００％ＲＨ、２気圧）を２０時間維持した後、取り出し、含水ウエスに挟んで冷却する。冷却後、ウエスで表面の水分を拭き取り、すばやくアルミ箔電極を表面に貼り付け、ＪＩＳ Ｃ２３１８の方法に準拠して、２５℃の試験条件で、体積抵抗率を測定（Ω・ｃｍ）した。耐湿性が低下する場合には、絶縁抵抗が下がるため、上記体積抵抗率を測定することにより耐湿性を評価することができる。そして、プレッシャークッカー試験後の体積抵抗率が、５．７Ω・ｃｍ以上であると◎、５．０Ω・ｃｍ以上５．７Ω・ｃｍ未満であると○、４．１Ω・ｃｍ以上５．０Ω・ｃｍ未満であると△、４．１Ω・ｃｍ未満であると×として評価した。

〔熱伝導率〕
上記半導体封止用樹脂組成物を用い、上記プレッシャークッカー試験後体積抵抗率試験と同様の硬化条件で、熱伝導測定用試験片となる成形物を作製した。熱伝導率測定装置（ＫＥＭＴＨＥＲＭＯＱＴＭ−Ｄ３、京都電子工業社製）を利用して、成型物の熱伝導率を測定した。そして、熱伝導率が２．５以上のものを◎、２．０以上２．５未満のものを○、１．５以上２．０未満のものを△、１．５未満であると×として評価した。

上記の結果から、ほぼ全ての実施例品において、スパイラルフロー値、溶融粘度、ゲル化時間、プレッシャークッカー試験後の体積抵抗率、および熱伝導率において、◎もしくは○の評価となり、良好な結果が得られた。

これに対して、シリコーン化合物が含有されていない比較例１品、および、モンタン酸アミドおよびモンタン酸エステル（Ｅ成分）を含有していない比較例２品では、スパイラルフロー値、溶融粘度、およびプレッシャークッカー試験後の体積抵抗率に劣る結果となり、流動性および耐湿性に劣ることが分かる。また、無機質充填剤の配合量が、下限値未満の比較例３品は、所望の熱伝導性に劣るのみならず、プレッシャークッカー試験後の体積抵抗率、すなわち耐湿性にも劣る結果となった。これに対し、無機質充填剤の配合量が、上限値を超える比較例４では、溶融粘度が高すぎるため混練ができないものとなった。また、シリコーン化合物において、エポキシ当量５０００〜１５０００の範囲外のものを用いる比較例５および６品においては、ともにスパイラルフロー値、および溶融粘度に劣る結果となった。

Claims (3)

1. 下記の（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
   （Ａ）エポキシ樹脂。
   （Ｂ）フェノール樹脂。
   （Ｃ）樹脂組成物全体に対し８０重量％を超え、９０重量％未満の無機質充填剤。
   （Ｄ）エポキシ当量５０００〜１５０００の下記一般式（１）で示されるポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物。
   

   

   （Ｅ）モンタン酸エステルおよびモンタン酸アミドの少なくとも一方。
2. 上記（Ｄ）成分のポリアルキレンエーテル変性シリコーン化合物の配合量が、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜１．０重量％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１または２記載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半導体装置。