JP2009029919A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、耐湿信頼性に優れた半導体装置を与える半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびこれを用いた半導体装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、半焼成ハイドロタルサイトと、前記半焼成ハイドロタルサイトと異なる無機充填材とを含むことを特徴とする。また、本発明の半導体装置は、上記に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で、半導体素子が封止されてなることを特徴とする。
【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半導体装置に関する。

従来から半導体装置に搭載する半導体素子は、耐熱性・耐湿信頼性に優れたエポキシ樹脂に、フェノール樹脂等の硬化剤、溶融シリカ、結晶シリカ等の無機充填材を配合したエポキシ樹脂組成物を用いて封止されている。
近年、集積回路の高集積化に伴い半導体素子が大型化し、かつ半導体装置はＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ、ＢＧＡ等の表面実装型に変わってきている。そのため、半田をリフローする際の熱応力は従来よりも厳しくなっている。表面実装型半導体装置では、実装時の熱応力により半導体装置のクラック、半導体素子やその他の構成部材とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面での剥離と言った問題が生じ易く、耐熱性に優れたエポキシ樹脂組成物が強く求められてきた。
更に、近年の環境問題より半導体装置の実装に用いる半田に含まれる鉛を低減する方向になってきており、それに伴い、半田リフロー処理の温度が高くなり、より高い耐半田リフロー性が必要になっている。そのため、これら表面実装型半導体装置に使用されるエポキシ樹脂組成物に用いられている従来の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樹脂系よりも低応力性、低吸湿性に優れた樹脂系が使用されるようになった。

しかし、これらのエポキシ樹脂を使用すると、その化学構造からエポキシ樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が従来のエポキシ樹脂を使用した場合よりも低くなるため、多湿下ではエポキシ樹脂組成物に含まれるＣｌ⁻等のイオン性不純物が動きやすくなる影響により半導体回路の腐食が進み易く、半導体装置がその機能を維持できる耐湿信頼性に難点があった。耐湿信頼性の不良原因となるエポキシ樹脂組成物に含まれるイオン性不純物を捕捉するために、Ｂｉ系無機化合物を含んだイオン捕捉剤を配合する提案（例えば、特許文献１参照。）、酸化Ｍｇ、Ａｌ系イオン捕捉剤を配合する提案（例えば、特許文献２参照。）、ジルコニウム系イオン捕捉剤を配合する提案（例えば、特許文献３参照。）がなされているが、耐湿信頼性の向上が認められるものの必ずしも充分でなかった。

特開平１１−２４０９３７号公報（第２〜１１頁） 特開昭６０−４２４１８号公報（第２〜４頁） 特開２００２−３７１１９４号公報（第２〜６頁）

本発明の目的は、耐湿信頼性に優れた半導体装置を与える半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびこれを用いた半導体装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（８）に記載の本発明により達成される。
（１）エポキシ樹脂と、硬化剤と、半焼成ハイドロタルサイトと、前記半焼成ハイドロタルサイトと異なる無機充填材とを含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（２）前記半焼成ハイドロタルサイトは、熱重量分析による２５０℃での重量減少をＡ［重量％］とし、２００℃での重量減少をＢ［重量％］としたとき、Ａ−Ｂ≦５重量％を満足し、かつ４５０℃での重量減少をＣ［重量％］としたとき、Ｃ−Ａ≧５重量％を満足するものである上記（１）に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（３）前記半焼成ハイドロタルサイトは、層間の水分量が５重量％以下であり、かつ層間の炭酸イオン量が５重量％以上である上記（１）または（２）に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（４）前記半焼成ハイドロタルサイトは、未焼成のハイドロタルサイトを予め２００〜４００℃で、３０分間〜２４時間熱処理したものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（５）前記半焼成ハイドロタルサイトの比表面積が、３０〜６０ｍ^２／ｇである上記（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）前記半焼成ハイドロタルサイトの含有量が、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０１〜５重量％である上記（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）半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱水抽出液のｐＨが、４〜７である上記（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（１）ないし（７）のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で、半導体素子が封止されてなることを特徴とする半導体装置。

本発明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すると、耐湿信頼性が優れている半導体装置を得ることができるものである。

以下、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置について説明する。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、半焼成ハイドロタルサイトと、前記半焼成ハイドロタルサイトと異なる無機充填材とを含むことを特徴とする。
また、本発明の半導体装置は、上記に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で、半導体素子が封止されてなることを特徴とする。

まず、半導体封止用エポキシ樹脂組成物（以下、エポキシ樹脂組成物とする）について説明する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む。
前記エポキシ樹脂としては、１分子中にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマーおよびポリマー全般を指し、特に限定するものではない。具体的には、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、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等のノボラック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。これらの中でも特に耐半田性が求められる場合には、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の結晶性エポキシ樹脂が好ましい。
また、無機質充填材の高充填化という観点からは、その他のエポキシ樹脂の場合も極力粘度の低いものを使用することが望ましい。
また、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、疎水性を示すジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が望ましい。
さらに高い耐半田性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疎水性と高い耐熱性を併せ持つフェニレン骨格やビフェニレン骨格等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。

半導体封止用に用いるために、耐湿信頼性を考慮すると、イオン性不純物であるＮａイオンやＣｌイオンが極力少ない方が好ましい。具体的には、イオン性不純物の含有量が前記エポキシ樹脂全体の２重量％以下であることが好ましく、特に１重量％以下であることが好ましい。これにより、より優れた耐湿信頼性を得ることができる。

前記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の１重量％以上、３０重量％以下が好ましく、特に３重量％以上、２０重量％以下が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に流動性、硬化性に優れる。

前記エポキシ樹脂組成物は、硬化剤を含む。
前記硬化剤としては、例えば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、縮合型の硬化剤の３タイプに大別される。
重付加型の硬化剤としては例えば、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）等の脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）等の芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジド等を含むポリアミン化合物、ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）等の脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）等の芳香族酸無水物等を含む酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂、フェノールポリマー等のポリフェノール化合物、ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテル等のポリメルカプタン化合物、イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネート等のイソシアネート化合物、カルボン酸含有ポリエステル樹脂等の有機酸類等が挙げられる。

触媒型の硬化剤としては、例えば、ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２，４，６−トリスジメチルアミノメチルフェノール（ＤＭＰ−３０）等の３級アミン化合物、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール（ＥＭＩ２４）等のイミダゾール化合物、ＢＦ３錯体等のルイス酸等が挙げられる。

縮合型の硬化剤としては、例えばフェノール樹脂、メチロール基含有尿素樹脂のような尿素樹脂、メチロール基含有メラミン樹脂のようなメラミン樹脂等が挙げられる。
これらの硬化剤を、用いるエポキシ樹脂の種類や目的とする硬化物の物性により、単独または２種類以上組み合わせて使用することができる。これらの硬化剤の中でもフェノール樹脂が好ましい。

前記フェノール樹脂としては、１分子中にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマーおよびポリマー全般を指し、特に限定するものではない。例えばジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂等が挙げられ、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。

配合量としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基数との当量比で０．８以上、１．４以下が好ましく、特に０．９５以上、１．３以下が好ましく、最も１．０〜１．２５が好ましい。当量比が前記範囲内であると、特に耐半田クラック性に優れる。

前記エポキシ樹脂組成物は、半焼成ハイドロタルサイトを含む。これにより、耐湿信頼性を向上することができる。
この半焼成ハイドロタルサイトを含むことにより耐湿信頼性を向上できる理由は、次のように考えられる。
耐湿信頼性の低下は、半導体回路（Ａｌ配線）の腐食が原因であり、その腐食は主にエポキシ樹脂組成物中の塩素イオンに起因しているものである。そこで、エポキシ樹脂組成物中に半焼成ハイドロタルサイトを用いると、塩素イオンの吸着性を高くすることができ、腐食の原因となる塩素イオンを捕捉（トラップ）でき、腐食防止効果に優れることができる。ここで、半焼成ハイドロタルサイトは、半焼成処理により層間の吸着水が除去されるため、吸着力が向上しているため塩素イオンをより多く吸着することができるものである。さらに、比表面積を従来のものよりも高くすることができるので、吸着能力を向上することができるものである。

ここで、半焼成ハイドロタルサイトとは、表面および表面付近の吸着水が熱処理によって除去され、塩素イオンの吸着能力が向上したものである。具体的には、熱重量分析による２５０℃での重量減少をＡ［重量％］とし、２００℃での重量減少をＢ［重量％］としたとき、Ａ−Ｂ≦５重量％となるものが好ましく、より３重量％以下であることが好ましい。

また、半焼成ハイドロタルサイトは、アルミニウム、マグネシウムにイオン結合し層を形成する水酸化物イオン、層内の炭酸イオンにより塩素イオンを捕捉するための空間を形成している。具体的には４５０℃での重量減少をＣ［重量％］としたとき、Ｃ−Ａ≧５重量％が成立するようなものが好ましく、より８重量％以上であることが好ましい。これにより、塩素イオンの吸着性能に特に優れる。

なお、ハイドロタルサイトを半焼成後に、室温放置で一部再吸湿が見られるが、これらゆるやかな吸着水は、塩素イオンの捕捉効果に大きな影響は無い。

一般にハイドロタルサイトには、未焼成ハイドロタルサイトと、未焼成ハイドロタルサイトを十分に焼成した焼成ハイドロタルサイトとが存在する。これに対して、本発明では、上記未焼成ハイドロタルサイトおよび焼成ハイドロタルサイトの何れでも無い、半焼成ハイドロタルサイトを用いる。この半焼成ハイドロタルサイトを用いることで、上述したような優れた塩素イオンの吸着力を発揮することができるものである。一方、未焼成ハイドロタルサイトは、表面および表面付近に吸着水を多く含むために、塩素イオンをトラップする能力が不十分となりやすく、焼成ハイドロタルサイトは、アルミニウム、マグネシウムにイオン結合した層を形成する水酸化物イオン、層内の炭酸イオンが失われ、塩素イオンを捕捉するための空間が失われているため塩素イオンをトラップする能力が不足しやすくなるため、塩素イオンの吸着力に劣るものである。

ここで、半焼成ハイドロタルサイトは、例えば未焼成のハイドロタルサイトを２００〜４００℃で、３０分間〜２４時間熱処理して得ることができる。さらに、好ましくは、通常のハイドロタルサイトを２５０〜３５０℃で３０分間〜２４時間熱処理して得ることができる。

このようなハイドロタルサイトは、例えば下記式（１）で示すことができる。

前記半焼成ハイドロタルサイトの比表面積は、特に限定されないが、３０〜６０ｍ^２／ｇであることが好ましく、特に３５〜５８ｍ^２／ｇであることが好ましく、最も３７〜５５ｍ^２／ｇであることが好ましい。比表面積が前記範囲内であると、特に塩素イオンの吸着性に優れる。
前記比表面積は、例えば市販の比表面積計（例えば、（株）マウンテック製ＭＡＣＳＯＲＢ ＨＭ−ＭＯＤＥＬ−１２０１）を用いて測定することができる。

前記半焼成ハイドロタルサイトの含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の０．０１〜５重量％が好ましく、特に０．０５〜３重量％が好ましい。含有量が前記下限値を下回るとアルミニウム腐食防止効果が小さく耐湿信頼性を向上する効果が不充分となる場合があり、前記上限値を超えると吸湿率が大きくなり、耐半田クラック性が低下する場合がある。
なお、前記半焼成ハイドロタルサイトと、アルミニウム腐食防止剤等を併用しても良い。

前記エポキシ樹脂組成物は、前記ハイドロタルサイトと異なる無機充填材を含む。これにより、低吸水性、強度および寸法の安定性を向上することができる。
前記無機充填材としては、タルク、焼成クレー等のケイ酸塩、シリカ、溶融シリカ等の酸化物および水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物等が挙げられる。より具体的に前記ケイ酸塩としては、タルク、焼成クレー以外に、未焼成クレー、マイカ、ガラス等が挙げられる。前記酸化物としては、シリカ、溶融シリカ以外に球状シリカ、結晶シリカ、２次凝集シリカ、多孔質シリカ、２次凝集シリカまたは多孔質シリカを粉砕したシリカ、酸化チタン、アルミナ等が挙げられる。
また、前記水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム以外に水酸化カルシウム等が挙げられる。これを１種または２種以上を併用しても構わない。
これらの中でもシリカ、溶融シリカに代表される酸化物が好ましい（特に溶融シリカが好ましい）。これにより、成形時の流動性を向上することができる。

前記無機充填材の形状としては、破砕状でも球状でもかまわないが、流動特性、機械強度及び熱的特性のバランスの点から球状溶融シリカが好ましい。更に、カップリング剤等で予め表面処理をしたものを用いても差し支えない。

前記無機充填材の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の７０〜９８重量％が好ましく、特に７５〜９５重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、成形性と信頼性のバランスに優れる。

無機充填材の最大粒径とその量については、特に限定されないが、無機充填材の粗大粒子が狭くなったワイヤー間に挟まることによって生じるワイヤー流れ等の不具合の防止を考慮すると、１０５μｍ以上の粒子が１％以下であることが好ましく、７５μｍ以下の粒子が１％以下であることがより好ましい。

前記エポキシ樹脂組成物には、特に限定されないが、硬化促進剤を含むことが好ましい。
前記硬化促進剤としては、エポキシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させるものであれば良く、一般に封止材料に使用されているものを広く使用することができる。例えば１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、２−メチルイミダゾール、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が挙げられるが、これらに限定するものではない。硬化促進剤は１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、上述のエポキシ樹脂、硬化剤、半焼成ハイドロタルサイトと、前記半焼成ハイドロタルサイトと異なる無機充填材等の他に、必要に応じてシランカップリング剤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、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤、シリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤、等の種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。

なお、本発明のエポキシ樹脂組成物は、ミキサー等を用いて原料を充分に均一に混合したもの、更にその後、熱ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕したもの等、必要に応じて適宜分散度等を調整したものを用いることができる。これらのエポキシ樹脂組成物は、電気部品あるいは電子部品であるトランジスタ、集積回路等の被覆、絶縁、封止等に適用することができる。

このようにして得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物の熱水抽出液のｐＨは、特に限定されないが、４〜９であることが好ましく、特に５〜７であることが好ましい。ｐＨが前記範囲内であると、耐アルミ配線腐食に優れる。
このように、本発明では、半焼成ハイドロタルサイトを用いているので塩素イオンの吸着性に優れており、熱水抽出液のｐＨを前記範囲内とすることができるものである。
ここで、熱水抽出液のｐＨは、次のように評価した。エポキシ樹脂組成物を１７５℃、８ｈｒで硬化させた後、粉砕した。得られた粉砕品５ｇに純水を加え５０ｇとし、これを耐圧容器に入れＰＣＴ（１２５℃、圧力２．２×１０⁵Ｐａ）２０ｈｒで熱水抽出した。得られた抽出液のｐＨをｐＨメーター（東亜電波工業社製、ＨＭ−３０Ｓ）で測定した。

次に、半導体装置について簡単に説明する。
上述のエポキシ樹脂組成物を、例えばミキサー等を用いて混合後、加熱ニーダー、熱ロール、押し出し機等を用いて加熱混練し、続いて冷却、粉砕してエポキシ樹脂成形材料を得る。
このエポキシ樹脂成形材料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良い。

以下に本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、配合は、重量部とする。
（実施例１）
エポキシ樹脂成形材料の製造
エポキシ樹脂としてオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（Ｅ−１：日本化薬（株）製、ＥＯＣＮ１０２０、軟化点５５℃、エポキシ当量１９６）１５．６１重量部と、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（Ｈ−１：住友ベークライト（株）製、ＰＲ−ＨＦ−３軟化点８０℃、水酸基当量１０４）８．１９重量部と、半焼成ハイドロタルサイトとして未焼成のハイドロタルサイトを２５０℃で８時間処理した半焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−１：Ｍｇ_４．３Ａｌ_２（ＯＨ）_１２．６（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが５．９８重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが４．０５重量％、Ａ−Ｂ＝１．９３重量％、熱重量分析による４５０℃での重量減少Ｃ２８．３重量％、Ｃ−Ａ＝２２．３２重量％、比表面積１３ｍ^２／ｇ）０．０５重量部と、無機充填材として溶融球状シリカ（平均粒径２６．５μｍ、１０５μｍ以上の粒子１％以下）７５．００重量部と、カーボンブラック０．３０重量部と、シランカップリング剤（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）０．２０重量部と、硬化促進材としてトリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）０．２５重量部と、カルナバワックス０．４０重量部と、を常温でミキサーを用いて混合し、次に７０〜１００℃でロール混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂成形材料を得た。

（実施例２〜１９）
エポキシ樹脂成形材料を表１に記載の配合とした以外は、実施例１と同様にした。下記に使用したエポキシ樹脂等について説明する。
エポキシ樹脂：
ビフェニル型エポキシ樹脂（Ｅ−２：ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＸ−４０００、エポキシ当量１９０、融点１０５℃）
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（Ｅ−３日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４）

硬化剤
フェノールアラルキル樹脂（Ｈ−２：三井化学（株）製、ＸＬＣ−４Ｌ、軟化点６２℃、水酸基当量１６８）
ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（Ｈ−３：明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３）

半焼成ハイドロタルサイト：
半焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−２）：未焼成のハイドロタルサイトを２５０℃で６時間熱処理した半焼成ハイドロタルサイト（Ｍｇ_６Ａｌ_２（ＯＨ）_１６（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが１３．２３重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが１２．９１重量％、Ａ−Ｂ＝０．３２重量％、熱重量分析による４５０℃での重量減少Ｃ３３．２重量％、Ｃ−Ａ＝１９．９７重量％、比表面積１１ｍ^２／ｇ）
半焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−３）：未焼成のハイドロタルサイトを３５０℃で４時間熱処理した半焼成ハイドロタルサイト（Ｍｇ_６Ａｌ_２（ＯＨ）_１６（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、ｐＨ緩衝域４．６、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが４．８２重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが４．５４重量％、Ａ−Ｂ＝０．２８重量％、熱重量分析による４５０℃での重量減少Ｃ２３．７重量％、Ｃ−Ａ＝１８．８８重量％、比表面積１５ｍ^２／ｇ）
半焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−４）：未焼成のハイドロタルサイトを２５０℃で１６時間熱処理した半焼成ハイドロタルサイト（Ｍｇ_３ＺｎＡｌ_２（ＯＨ）_１２（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、ｐＨ緩衝域４．３、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが６．０７重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが４．３０重量％、Ａ−Ｂ＝１．７７重量％、熱重量分析による４５０℃での重量減少Ｃ２４．８重量％、Ｃ−Ａ＝１８．７３重量％、比表面積１４ｍ^２／ｇ）
半焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−４．５）：未焼成のハイドロタルサイトを２３０℃で１時間熱処理した半焼成ハイドロタルサイト（Ｍｇ_６Ａｌ_２（ＯＨ）_１６（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、ｐＨ緩衝域５．５、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが８．７６重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが４．１２重量％、Ａ−Ｂ＝４．６４重量％、熱重量分析による４５０℃での重量減少Ｃ３５．４重量％、Ｃ−Ａ＝２６．６４重量％、比表面積１２ｍ^２／ｇ）
半焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−５）：未焼成のハイドロタルサイトを２５０℃で１２時間熱処理した半焼成ハイドロタルサイト（Ｍｇ_６Ａｌ_２（ＯＨ）_１６（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、ｐＨ緩衝域５．３、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが７．９８重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが６．８８重量％、Ａ−Ｂ＝１．１０重量％、熱重量分析による４５０℃での重量減少Ｃ２９．７重量％、Ｃ−Ａ＝２１．７２重量％、比表面積４０ｍ^２／ｇ）

（比較例１）
エポキシ樹脂成形材料の製造
半焼成ハイドロタルサイトを使用せずに、配合を以下のようにした。
エポキシ樹脂として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（Ｅ−３日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点５８℃、エポキシ当量２７４）８．０６重量部と、硬化剤としてビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（Ｈ−３：明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３）４．９４重量部と、無機充填材として溶融球状シリカ（平均粒径２６．５μｍ、１０５μｍ以上の粒子１％以下）８６．００重量部と、カーボンブラック０．３０重量部と、シランカップリング剤（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）０．２０重量部と、硬化促進材としてトリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）０．１０重量部と、カルナバワックス０．４０重量部と、を常温でミキサーを用いて混合し、次に７０〜１００℃でロール混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂成形材料を得た。

（比較例２〜１３）
エポキシ樹脂成形材料を表１に記載の配合とした以外は、実施例１と同様にした。下記に使用したエポキシ樹脂等について説明する（すでに説明済みのものは、省略する）。
ハイドロタルサイト：
焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−５）：５００℃で１０時間熱処理した焼成ハイドロタルサイト（Ｍｇ_４．３Ａｌ_２（ＯＨ）_１２．６（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、ｐＨ緩衝域９．２、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが４．９８重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが３．８９重量％、Ａ−Ｂ＝１．０９重量％、４５０℃での重量減少Ｃ９．１０重量％、Ｃ−Ａ＝４．１２重量％）
焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−６）：５５０℃で１０時間熱処理した焼成ハイドロタルサイト（Ｍｇ_６Ａｌ_２（ＯＨ）_１６（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、ｐＨ緩衝域９．５、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが４．７１重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが３．９７重量％、Ａ−Ｂ＝０．７４重量％、４５０℃での重量減少Ｃ６．３１重量％、Ｃ−Ａ＝１．６０重量％）
焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−７）：４５０℃で３時間熱処理した焼成ハイドロタルサイト（Ｍｇ_３ＺｎＡｌ_２（ＯＨ）_１２（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、ｐＨ緩衝域９．０、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが５．０３重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが４．１４重量％、Ａ−Ｂ＝０．８９重量％、４５０℃での重量減少Ｃ９．３７重量％、Ｃ−Ａ＝４．３４重量％）
未焼成ハイドロタルサイト（Ｐ−８）：１２０℃で２０時間乾燥処理した未焼成ハイドロタルサイト（Ｍｇ_４．３Ａｌ_２（ＯＨ）_１２．６（ＣＯ_３）・ｍＨ_２Ｏ、ｐＨ緩衝域５．３、熱重量分析による２５０℃の重量減少Ａが１３．０４重量％、かつ２００℃での重量減少Ｂが４．０１重量％、Ａ−Ｂ＝９．０３重量％、４５０℃での重量減少Ｃ３３．５重量％、Ｃ−Ａ＝２０．４６重量％）

各実施例および各比較例で得られたエポキシ樹脂成形材料について、以下の評価を行った。得られた結果を表１に示す。
１．熱水抽出液のｐＨ
上述のエポキシ樹脂組成物を１７５℃、８ｈｒで硬化させた後、粉砕した。得られた粉砕品５ｇに純水を加え５０ｇとし、これを耐圧容器に入れＰＣＴ（１２５℃、圧力２．２×１０⁵Ｐａ）２０ｈｒで熱水抽出した。得られた抽出液のｐＨをｐＨメーター（東亜電波工業社製、ＨＭ−３０Ｓ）で測定した。

２．吸湿率
得られたエポキシ樹脂成形材料を低圧トランスファー成形機で、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒で直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状試験片を成形した。ポストキュアとして１７５℃で８時間加熱処理した。試験片の吸湿処理前の重量と、８５℃、相対湿度６０％の環境下で１６８時間加湿処理した後の重量を測定し、試験片の吸湿率を百分率で示した。単位は重量％。

３．耐半田クラック性
得られたエポキシ樹脂成形材料を低圧トランスファー成形機で、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒で、８０ｐＱＦＰ（厚さ２．０ｍｍ、チップサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ）を成形した。ポストキュアとして１７５℃で８時間加熱処理したパッケージ６個を、３０℃、相対湿度６０％の環境下で１９２時間加湿処理した後、ＩＲリフロー処理（２４０℃）を行った。処理後の内部の剥離又はクラックの有無を超音波探傷装置で観察し、不良パッケージの個数を数えた。不良パッケージの個数がｎ個であるとき、ｎ／６と表示する。

４．耐湿信頼性
得られたエポキシ成形材料を低圧トランスファー成形機で、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒で、１６ｐＳＯＰ（チップサイズ３．０ｍｍ×３．５ｍｍ）を成形し、ポストキュアとして１７５℃で４時間加熱処理した後、プレッシャークッカー試験（１４０℃、圧力３．１×１０^５Ｐａ、５００時間）を行い、回路のオープン不良を測定した。１５個のパッケージ中の不良個数を示す。

表１から明らかなように、実施例１〜１９は、吸湿率が低く、耐湿信頼性にも優れていた。
また、実施例３〜６、８、９、９’、１２、１３および１５〜１９は、耐半田クラック性にも特に優れていた。

本発明によると、従来技術では得られなかった、耐半田リフロー性、耐湿信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。そのため、高い耐湿信頼性が求められる車載用等の屋外使用機器に使用される半導体装置に好適に用いることができる。

Claims (8)

1. エポキシ樹脂と、
   硬化剤と、
   半焼成ハイドロタルサイトと、
   前記半焼成ハイドロタルサイトと異なる無機充填材とを含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
2. 前記半焼成ハイドロタルサイトは、熱重量分析による２５０℃での重量減少をＡ［重量％］とし、２００℃での重量減少をＢ［重量％］としたとき、Ａ−Ｂ≦５重量％を満足し、かつ４５０℃での重量減少をＣ［重量％］としたとき、Ｃ−Ａ≧５重量％を満足するものである請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 前記半焼成ハイドロタルサイトは、層間の水分量が５重量％以下であり、かつ層間の炭酸イオン量が５重量％以上である請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
4. 前記半焼成ハイドロタルサイトは、未焼成のハイドロタルサイトを予め２００〜４００℃で、３０分間〜２４時間熱処理したものである請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
5. 前記半焼成ハイドロタルサイトの比表面積が、３０〜６０ｍ^２／ｇ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. 前記半焼成ハイドロタルサイトの含有量が、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．０１〜５重量％である請求項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. 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱水抽出液のｐＨが、４〜７である請求項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. 請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で、半導体素子が封止されてなることを特徴とする半導体装置。