JP2009132791A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐燃性、流動性、耐半田性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の提供。
【解決手段】下記一般式（１）の構造を有するエポキシ樹脂、フェノール性水酸基を２個以上含む化合物、無機充填剤とを含み、ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準じた前記エポキシ樹脂の溶液粘度が６５ｍｍ２／ｓ以上、１１０ｍｍ２／ｓ以下である半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
Figure 2009132791

（ｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。）
【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及び半導体装置に関するものである。
近年、集積回路（ＩＣ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）等の電子部品や半導体装置の高密度化、高集積化に伴い、それらの実装方式は、挿入実装から表面実装に移り変わりつつある。それに伴い、リードフレームの多ピン化及びリードの狭ピッチ化が要求されており、小型・軽量でかつ多ピン化に対応できる表面実装型のＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）等が各種の半導体装置に用いられている。そしてその半導体装置は、生産性、コスト、信頼性等のバランスに優れることからエポキシ樹脂組成物を用いて封止されるのが主流となっている。
従来、難燃性を付与する目的から、半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、臭素含有エポキシ樹脂、酸化アンチモンが一般的に使用されてきたが、近年、環境保護の観点からダイオキシン類似化合物を発生する危惧のある含ハロゲン化合物や毒性の高いアンチモン化合物の使用を規制する動きが高まっている。こうした中、ブロム化エポキシ樹脂やアンチモン化合物代替の水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム等の金属酸化物の難燃剤が使用されてきているが、溶融樹脂粘度の増加による流動性の低下、や耐半田性の低下という課題があった。
上記のような状況から、難燃性付与剤を添加せずとも良好な難燃性が得られる半導体エポキシ樹脂組成物として、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を用いたエポキシ樹脂組成物が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。これらのエポキシ樹脂組成物は、低吸水性、熱時低弾性率、高接着性で、難燃性に優れ、信頼性の高い半導体装置を得ることができるものの、これらの樹脂の製造には、コストがかかるという難点があった。
特開２００４−２０３９１１号公報 特開２００４−１５５８４１号公報
本発明は、ブロム化エポキシ樹脂、アンチモン化合物を使用せずに、低コストながらも耐燃性に優れ、かつ流動性、耐半田性が良好な半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその硬化物により半導体素子を封止してなる信頼性に優れた半導体装置を提供するものである。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）下記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール性水酸基を２個以上含む化合物と、（Ｃ）無機充填剤とを含み、ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準じてキャノンフェンスケ型粘度計にて測定した前記エポキシ樹脂（Ａ）の６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度が６５ｍｍ２／ｓ以上、１１０ｍｍ２／ｓ以下であることを特徴とする。
Figure 2009132791
 （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ３は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数であり、ｂは０〜３の整数である。ｍは０〜２０の整数であり、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。アルコキシ基を有するｍ個の繰り返し単位とグリシジルエーテル基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−ＣＨ２−を有する構造をとる。）
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）が、フェノール類、アルデヒド類、下記一般式（２）で表される化合物とを共縮合して得られたフェノール樹脂類をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂であるものとすることができる。
Figure 2009132791
 （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ３は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数である。）
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準じてキャノンフェンスケ型粘度計にて測定した前記エポキシ樹脂（Ａ）の６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度が７０ｍｍ２／ｓ以上、１００ｍｍ２／ｓ以下であるものとすることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）の−ＯＲ３が、メトキシ基であるものとすることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）の−Ｒ２が、メチル基であるものとすることができる。
本発明の半導体装置は、前述の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止してなることを特徴とする。
本発明に従うと、ブロム化エポキシ樹脂、アンチモン化合物を使用せずに、低コストながらも耐燃性に優れ、かつ流動性、耐半田性が良好な半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
本発明は、（Ａ）一般式（１）で表される構造を有し、かつ溶液粘度が特定範囲であるエポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール性水酸基を２個以上含む化合物と、（Ｃ）無機充填剤とを含むことにより、低コストながらも耐燃性に優れ、かつ流動性、連続成形性、耐半田性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び信頼性に優れた半導体装置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。
先ず、半導体封止用エポキシ樹脂組成物について説明する。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、エポキシ樹脂として下記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）を用いる。該エポキシ樹脂（Ａ）は、分子内に芳香族環炭素が多く、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は耐燃性に優れ、吸水率が低くなるという特徴を有している。また、下記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）におけるｍは０〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数を表す。ｍ／ｎの平均値の下限値としては、１／１０であることが好ましく、１／９であることがより好ましい。ｍ／ｎの平均値の下限値が上記範囲内であると、耐燃性向上効果を得ることができる。また、ｍ／ｎの平均値の上限値としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂の粘度、樹脂組成物の流動性という観点からは、１／１であることが好ましく、１／２であることがより好ましい。
Figure 2009132791
 （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ３は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数であり、ｂは０〜３の整数である。ｍは０〜２０の整数であり、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。アルコキシ基を有するｍ個の繰り返し単位とグリシジルエーテル基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−ＣＨ２−を有する構造をとる。）
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられる一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準じてキャノンフェンスケ型粘度計にて測定した６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度の上限値が１１０ｍｍ２／ｓ以下であるものが好ましく、１００ｍｍ２／ｓ以下であるものがより好ましく、９５ｍｍ２／ｓ以下であるものが特に好ましい。一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）としては、従来より、例えば、下記一般式（３）で表される構造を有する化合物が入手可能であったが、従来のものは溶液粘度が１１０ｍｍ２／ｓを超えるものであった。このため、エポキシ樹脂組成物の硬化物とリードフレームやチップとの密着性が不充分となる場合があり、結果として、半導体装置における耐半田性が劣る傾向にあった。これに対し、一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）の溶液粘度が上記上限値以下のものであれば、リードフレームやチップとの密着性に優れたエポキシ樹脂組成物を得ることができ、それによって、耐半田性に特に優れた半導体装置を得ることができる。溶液粘度が上記上限値以下の場合にリードフレームやチップとの密着性が良好となる理由は明確ではないが、例えば、粘度低下による濡れ性の向上効果、又は、増加した低分子量成分の官能基による密着性向上効果等が発現しているものと考えられる。また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられる一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準じてキャノンフェンスケ型粘度計にて測定した６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度の下限値が６５ｍｍ２／ｓ以上であるものが好ましく、７０ｍｍ２／ｓ以上であるものがより好ましく、７５ｍｍ２／ｓ以上であるものが特に好ましい。一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）の溶液粘度が上記下限値以上であれば、エポキシ樹脂（Ａ）の低分子量成分が過剰になることがなく、耐熱性、耐湿性、硬化性に優れたエポキシ樹脂組成物を得ることができる。一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）の、溶液粘度を従来よりも低い上記の範囲とするためには、後述する方法により、エポキシ樹脂（Ａ）の分子量分布を適正な範囲とすることにより調整することができる。尚、ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準じて測定したエポキシ樹脂（Ａ）の６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度は、下記の方法により測定することができる。エポキシ樹脂２４ｇを試薬特級１，４−ジオキサン１６ｇに溶解し、６０％ジオキサン希釈溶液とする。この希釈溶液をキャノンフェンスケ型粘度計（日本理化学器械（株）製、Ａ型キャノンフェンスケ粘度計、型式２３００−Ａ３３０、粘度計番号３００、粘度計定数０．２５）内に注入し、粘度計を２５±０.０１℃に制御した恒温水槽内に３０分程度浸したのち、毛細管内で落下する時間（ｔ秒）を測定し、下記式より溶液粘度を算出する。
溶液粘度（ｍｍ２／ｓ）＝粘度計定数（ｍｍ２／ｓ２）×落下時間ｔ（ｓ）
Figure 2009132791
 （ただし、上記一般式（３）において、ｍは０〜２０の整数であり、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。アルコキシ基を有するｍ個の繰り返し単位とグリシジルエーテル基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−ＣＨ２−を有する構造をとる。）
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられる一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）は、フェノール類、アルデヒド類、下記一般式（２）で表される化合物を共縮合して得られたフェノール樹脂類をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化することにより得ることができる。下記一般式（２）で表される化合物は、グルシジルエーテル基が結合していないナフタレン環にアルコキシ基（−ＯＲ３）が結合している点を特徴とするものである。アルコキシ基が結合していることで下記一般式（２）で表される化合物は極性を有し、これにより反応性が向上するため、フェノール類、アルデヒド類からなるノボラック樹脂の構造中に該化合物の構造を導入することができるものである。該エポキシ樹脂（Ａ）は、同様に耐燃性に優れ、低吸水性である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よりも原料コストが安く、原料も入手し易いといった利点があるため、低コストで製造又は入手することができるものである。
Figure 2009132791
 （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ３は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数である。）
エポキシ樹脂（Ａ）の製造に用いられるフェノール類としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、フェニルフェノール、エチルフェノール、ｎ−プロピルフェノール、ｉｓｏ−プロピルフェノール、ｔ−ブチルフェノール、キシレノール、メチルプロピルフェノール、メチルブチルフェノール、ジプロピルフェノール、ジブチルフェノール、ノニルフェノール、メシトール、２，３，５−トリメチルフェノール、２，３，６−トリメチルフェノール等が挙げられる。これらの中でも、フェノール、ｏ−クレゾールが好ましく、更にｏ−クレゾールがより好ましい。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。
エポキシ樹脂（Ａ）の製造に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドが挙げられる。
エポキシ樹脂（Ａ）の製造に用いられる一般式（２）で表される化合物としては、一般式（２）の構造であれば特に限定されるものではないが、例えば、１−メトキシナフタレン、２−メトキシナフタレン、１−メチル−２−メトキシナフタレン、１−メトキシ−２−メチルナフタレン、１，３，５−トリメチル−２−メトキシナフタレン、１−エトキシナフタレン、２−エトキシナフタレン、１−ｔ−ブトキシナフタレン、１，４−ジメトキシナフタレン、２，６−ジメトキシナフタレン、２，７−ジメトキシナフタレン等が挙げられる。これらの中でも、耐燃性、低吸水性等を考慮すると、一般式（２）中の−ＯＲ３がメトキシ基であるものがより好ましい。
本発明で用いられるエポキシ樹脂（Ａ）の前駆体であるフェノール樹脂類の合成方法については特に限定しないが、例えば、フェノール類とアルデヒド類と一般式（２）で表される化合物とを共存下で酸性触媒を用いて共縮合させる方法が挙げられる。ここで、本発明で規定する従来よりも低い範囲の溶液粘度となるエポキシ樹脂（Ａ）を得るために、たとえば一般式（２）で表される化合物の配合量を増やす、酸触媒の配合量を減らす、アルデヒド類の配合量を減らす、共縮合温度を下げるなどの手法によって高分子量成分を低減させることによって調整することが出来る。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられる一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）の合成方法については特に限定しないが、例えば、エポキシ樹脂（Ａ）の前駆体であるフェノール樹脂類を過剰のエピクロルヒドリンに溶解した後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の存在下で５０〜１５０℃、好ましくは６０〜１２０℃で１〜１０時間反応させる方法等が挙げられる。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物をトルエン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解し、濾過し、水洗して無機塩を除去し、次いで溶剤を留去することによりエポキシ樹脂（Ａ）を得ることができる。ここで、本発明で規定する溶液粘度となるエポキシ樹脂（Ａ）を得るために、たとえば合成して得られたエポキシ樹脂を分子量分別・分級によって高分子量成分を低減する方法や、所望の分子量分布を有するオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を配合する方法等によって調整してもよい。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）を用いることによる効果が損なわれない範囲で、他のエポキシ樹脂を併用することができる。併用できるエポキシ樹脂としては、例えば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；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；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等の多官能エポキシ樹脂；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、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、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等のアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ヒドロキシナフタレン及び／又はジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等の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の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂が挙げられる。半導体封止用エポキシ樹脂組成物としての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く、硬化性の点からエポキシ当量としては１００ｇ／ｅｑ以上５００ｇ／ｅｑ以下が好ましい。
他のエポキシ樹脂を併用する場合における一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）の配合割合としては、全エポキシ樹脂に対して、１０重量％以上であることが好ましく、３０重量％以上であることがより好ましく、５０重量％以上であることが特に好ましい。配合割合が上記範囲内であると、耐燃性、低吸水性等を向上させる効果を得ることができる。
エポキシ樹脂全体の配合割合の下限値については、特に限定されないが、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に、２重量％以上であることが好ましく、４重量％以上であることがより好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。また、エポキシ樹脂全体の配合割合の上限値についても、特に限定されないが、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に、１５重量％以下であることが好ましく、１３重量％以下であることがより好ましい。配合割合の上限値が上記範囲内であると、耐半田性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、硬化剤として、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性等の点からフェノール性水酸基を２個以上含む化合物（Ｂ）を用いる。このフェノール性水酸基を２個以上含む化合物（Ｂ）は、１分子内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、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等のノボラック型樹脂；トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂；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の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び／又は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；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物等が挙げられ、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。これらのうち、硬化性の点から水酸基当量は９０ｇ／ｅｑ以上２５０ｇ／ｅｑ以下のものが好ましい。
フェノール性水酸基を２個以上含む化合物（Ｂ）全体の配合割合の下限値については、特に限定されないが、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に、２重量％以上であることが好ましく、４重量％以上であることがより好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。また、フェノール性水酸基を２個以上含む化合物（Ｂ）全体の配合割合の上限値についても、特に限定されないが、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に、１０重量％以下であることが好ましく、８重量％以下であることがより好ましい。配合割合の上限値が上記範囲内であると、耐半田リフロー性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
また、エポキシ樹脂全体とフェノール性水酸基を２個以上含む化合物（Ｂ）全体との配合比率としては、エポキシ樹脂全体のエポキシ基数（ＥＰ）とフェノール性水酸基を２個以上含む化合物（Ｂ）全体のフェノール性水酸基数（ＯＨ）との当量比（ＥＰ）／（ＯＨ）が０．８以上、１．３以下であることが好ましい。当量比がこの範囲であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化性の低下、又は樹脂硬化物の物性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、（Ｃ）無機充填剤を用いる。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物用いる無機充填剤（Ｃ）としては、一般に半導体封止用樹脂組成物に用いられているものを使用することができ、例えば、溶融シリカ、球状シリカ、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。無機充填剤（Ｃ）の粒径としては、金型への充填性を考慮すると０．０１μｍ以上、１５０μｍ以下であることが望ましい。
無機充填剤（Ｃ）の含有割合の下限値としては、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の８０重量％以上であることが好ましく、８２重量％以上であることがより好ましく、８４重量％以上であることが特に好ましい。無機充填剤（Ｃ）の含有割合の下限値が上記範囲内であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸湿量が増加して強度が低下することによる耐半田クラック性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、無機充填剤（Ｃ）の含有割合の上限値としては、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の９２重量％以下であることが好ましく、９１重量％以下であることがより好ましく、９０重量％以下であることが特に好ましい。無機充填剤（Ｃ）の含有割合の上限値が上記範囲内であると、流動性が損なわれることによる成形面での不具合の発生を引き起こす恐れが少ない。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、更に硬化促進剤（Ｄ）を用いることができる。硬化促進剤（Ｄ）は、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール性水酸基を２個以上含む化合物のフェノール性水酸基との反応を促進するものであればよく、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを利用することができる。具体例としては、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等の窒素原子含有化合物が挙げられる。これらのうち、リン原子含有化合物が好ましく、流動性と硬化性のバランスの観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有する触媒がより好ましい。流動性という点を考慮するとテトラ置換ホスホニウム化合物が特に好ましく、また半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物熱時低弾性率という点を考慮するとホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が特に好ましく、また潜伏的硬化性という点を考慮すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が特に好ましい。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができる有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第１ホスフィン、ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第２ホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の第３ホスフィンが挙げられる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができるテトラ置換ホスホニウム化合物としては、例えば下記一般式（４）で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2009132791
 （ただし、上記一般式（４）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は芳香族基又はアルキル基を表す。Ａはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸のアニオンを表す。ＡＨはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸を表す。ｘ、ｙは１〜３の整数、ｚは０〜３の整数であり、かつｘ＝ｙである。）
一般式（４）で表される化合物は、例えば以下のようにして得られるがこれに限定されるものではない。まず、テトラ置換ホスホニウムハライドと芳香族有機酸と塩基を有機溶剤に混ぜ均一に混合し、その溶液系内に芳香族有機酸アニオンを発生させる。次いで水を加えると、一般式（４）で表される化合物を沈殿させることができる。一般式（４）で表される化合物において、リン原子に結合するＲ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７がフェニル基であり、かつＡＨはヒドロキシル基を芳香環に有する化合物、すなわちフェノール類であり、かつＡは該フェノール類のアニオンであるのが好ましい。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができるホスホベタイン化合物としては、例えば下記一般式（５）で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2009132791
 （ただし、上記一般式（５）において、Ｘ１は炭素数１〜３のアルキル基、Ｙ１はヒドロキシル基を表す。ｆは０〜５の整数であり、ｇは０〜３の整数である。）
一般式（５）で表される化合物は、例えば以下のようにして得られる。まず、第三ホスフィンであるトリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩とを接触させ、トリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩が有するジアゾニウム基とを置換させる工程を経て得られる。しかしこれに限定されるものではない。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができるホスフィン化合物とキノン化合物との付加物としては、例えば下記一般式（６）で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2009132791
 （ただし、上記一般式（６）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ８、Ｒ９及びＲ１０は炭素数１〜１２のアルキル基又は炭素数６〜１２のアリール基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３は水素原子又は炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｒ１１とＲ１２が結合して環状構造となっていてもよい。）
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるホスフィン化合物としては、例えばトリフェニルホスフィン、トリス（アルキルフェニル）ホスフィン、トリス（アルコキシフェニル）ホスフィン、トリナフチルホスフィン、トリス（ベンジル）ホスフィン等の芳香環に無置換あるいはアルキル基、アルコキシル基等の置換基が存在するものが好ましく、アルキル基、アルコキシル基等の置換基としては１〜６の炭素数を有するものが挙げられる。入手しやすさの観点からはトリフェニルホスフィンが好ましい。
またホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるキノン化合物としては、ｏ−ベンゾキノン、ｐ−ベンゾキノン、アントラキノン類が挙げられ、中でもｐ−ベンゾキノンが保存安定性の点から好ましい。
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物の製造方法としては、有機第三ホスフィンとベンゾキノン類の両者が溶解することができる溶媒中で接触、混合させることにより付加物を得ることができる。溶媒としてはアセトンやメチルエチルケトン等のケトン類で付加物への溶解性が低いものがよい。しかしこれに限定されるものではない。
一般式（６）で表される化合物において、リン原子に結合するＲ８、Ｒ９及びＲ１０がフェニル基であり、かつＲ１１、Ｒ１２及びＲ１３が水素原子である化合物、すなわち１，４−ベンゾキノンとトリフェニルホスフィンを付加させた化合物が半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率を低下させる点で好ましい。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができるホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物としては、例えば下記一般式（７）で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2009132791
 （ただし、上記一般式（７）において、Ｐはリン原子を表し、Ｓｉは珪素原子を表す。Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６及びＲ１７は、それぞれ、芳香環又は複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。式中Ｘ２は、基Ｙ２及びＹ３と結合する有機基である。式中Ｘ３は、基Ｙ４及びＹ５と結合する有機基である。Ｙ２及びＹ３は、プロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基Ｙ２及びＹ３が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｙ４及びＹ５はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基Ｙ４及びＹ５が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｘ２、及びＸ３は互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、及びＹ５は互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｚ１は芳香環又は複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基である。）
一般式（７）において、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６及びＲ１７としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基、ベンジル基、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｎ−オクチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられ、これらの中でも、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基等の置換基を有する芳香族基もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。
また、一般式（７）において、Ｘ２は、Ｙ２及びＹ３と結合する有機基である。同様に、Ｘ３は、基Ｙ４及びＹ５と結合する有機基である。Ｙ２及びＹ３はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Ｙ２及びＹ３が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。同様にＹ４及びＹ５はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Ｙ４及びＹ５が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。基Ｘ２及びＸ３は互いに同一であっても異なっていてもよく、基Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、及びＹ５は互いに同一であっても異なっていてもよい。このような一般式（７）中の−Ｙ２−Ｘ２−Ｙ３−、及び−Ｙ４−Ｘ３−Ｙ５−で表される基は、プロトン供与体が、プロトンを２個放出してなる基で構成されるものであり、プロトン供与体としては、例えば、カテコール、ピロガロール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン、２，２’−ビフェノール、１，１’−ビ−２−ナフトール、サリチル酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、２−ヒドロキシベンジルアルコール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，２−プロパンジオール及びグリセリン等が挙げられるが、これらの中でも、カテコール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレンがより好ましい。
また、一般式（７）中のＺ１は、芳香環または複素環を有する有機基または脂肪族基を表し、これらの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基およびオクチル基等の脂肪族炭化水素基や、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基およびビフェニル基等の芳香族炭化水素基、グリシジルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基およびビニル基等の反応性置換基などが挙げられるが、これらの中でも、メチル基、エチル基、フェニル基、ナフチル基およびビフェニル基が熱安定性の面から、より好ましい。
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物の製造方法としては、メタノールを入れたフラスコに、フェニルトリメトキシシラン等のシラン化合物、２，３−ジヒドロキシナフタレン等のプロトン供与体を加えて溶かし、次に室温攪拌下ナトリウムメトキシド−メタノール溶液を滴下する。さらにそこへ予め用意したテトラフェニルホスホニウムブロマイド等のテトラ置換ホスホニウムハライドをメタノールに溶かした溶液を室温攪拌下滴下すると結晶が析出する。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が得られる。しかし、これに限定されるものではない。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いる硬化促進剤（Ｄ）の配合割合は、全エポキシ樹脂組成物中０．１重量％以上、１重量％以下であることが好ましい。硬化促進剤（Ｄ）の配合量が上記範囲内であると、硬化性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、硬化促進剤（Ｄ）の配合量が上記範囲内であると、流動性の低下を引き起こす恐れが少ない。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、エポキシ樹脂と無機充填剤との密着性を向上させるため、シランカップリング剤等の密着助剤（Ｅ）を添加することができる。その例としては特に限定されないが、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等が挙げられ、エポキシ樹脂と無機充填剤との間で反応し、エポキシ樹脂と無機充填剤の界面強度を向上させるものであればよい。
より具体的には、エポキシシランとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。また、アミノシランとしては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−６−（アミノヘキシル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（３−（トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ベンゼンジメタナン等が挙げられる。また、ウレイドシランとしては、例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。また、メルカプトシランとしては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いることができるシランカップリング剤等の密着助剤（Ｅ）の配合割合としては、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、より好ましくは０．０５重量％以上、０．８重量％以下、特に好ましくは０．１重量％以上、０．６重量％以下である。シランカップリング剤等の密着助剤（Ｅ）の配合量が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂と無機充填剤との界面強度が低下することによる半導体装置における耐半田クラック性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、シランカップリング剤等の密着助剤（Ｅ）の配合量が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水性が増大することによる耐半田クラック性の低下も引き起こす恐れが少ない。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、前述した成分以外に、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン等の着色剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤；酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体；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、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分、及びその他の添加剤等を、例えば、ミキサー等を用いて常温で均一に混合したもの、更にその後、加熱ロール、ニーダー又は押出機等の混練機を用いて溶融混練し、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。
次に、本発明の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の硬化物により半導体素子を封止し半導体装置を製造するには、例えば、半導体素子を搭載したリードフレーム、回路基板等を金型キャビティ内に設置した後、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を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成形方法で成形硬化すればよい。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止される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）、ロー・プロファイル・クワッド・フラット・パッケージ（ＬＱＦＰ）、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。
トランスファーモールドなどの成形方法で半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止した本発明の半導体装置は、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、本発明に係る半導体封止用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、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体６によって封止されている。
以下、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。以下配合割合は重量部とする。実施例、比較例で用いた成分について、以下に示す。
尚、エポキシ樹脂の６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準じて下記の方法により測定した。エポキシ樹脂２４ｇを試薬特級１，４−ジオキサン１６ｇに溶解し、６０％ジオキサン希釈溶液とした。この希釈溶液をキャノンフェンスケ型粘度計（日本理化学器械（株）製、Ａ型キャノンフェンスケ粘度計、型式２３００−Ａ３３０、粘度計番号３００、粘度計定数０．２５）内に注入し、粘度計を２５±０.０１℃に制御した恒温水槽内に３０分程度浸したのち、毛細管内で落下する時間（ｔ秒）を測定し、下記式より溶液粘度を算出した。
溶液粘度（ｍｍ２／ｓ）＝粘度計定数（ｍｍ２／ｓ２）×落下時間ｔ（ｓ）
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂１：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。下記一般式（３）において、ｍ／ｎの平均値は１／４。エポキシ当量２４９、軟化点５６℃、６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度８８ｍｍ２／ｓ、１５０℃におけるＩＣＩ粘度０．５５ｄＰａ・ｓ。）
エポキシ樹脂２：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。下記一般式（３）において、ｍ／ｎの平均値は１／４。エポキシ当量２４７、軟化点５７℃、６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度９１ｍｍ２／ｓ、１５０℃におけるＩＣＩ粘度０．６０ｄＰａ・ｓ。
エポキシ樹脂３：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。下記一般式（３）において、ｍ／ｎの平均値は３／２５。エポキシ当量２２０、軟化点５４℃、６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度８７ｍｍ２／ｓ、１５０℃におけるＩＣＩ粘度０．５５ｄＰａ・ｓ）
エポキシ樹脂４：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。下記一般式（３）において、ｍ／ｎの平均値は７／１３。エポキシ当量３０５、軟化点５７℃、６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度９２ｍｍ２／ｓ、１５０℃におけるＩＣＩ粘度０．５８ｄＰａ・ｓ。）
エポキシ樹脂５：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。下記一般式（３）において、ｍ／ｎの平均値は１／４。エポキシ当量２４９、軟化点５８℃、６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度９９ｍｍ２／ｓ、１５０℃におけるＩＣＩ粘度０．６８ｄＰａ・ｓ。）
エポキシ樹脂６：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。下記一般式（３）において、ｍ／ｎの平均値は７／１００。エポキシ当量２０９、軟化点５２℃、６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度８５ｍｍ２／ｓ、１５０℃におけるＩＣＩ粘度０．５０ｄＰａ・ｓ。）
エポキシ樹脂７：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。大日本インキ化学工業（株）製、ＥＸＡ−７３２０。下記一般式（３）において、ｍ／ｎの平均値は１／４。エポキシ当量２５０、軟化点６１℃、６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度１１２ｍｍ２／ｓ、１５０℃におけるＩＣＩ粘度０．８０ｄＰａ・ｓ。）
エポキシ樹脂８：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。下記一般式（３）において、ｍ／ｎの平均値は１／４。エポキシ当量２４９、軟化点６２℃、６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度１３９ｍｍ２／ｓ、１５０℃におけるＩＣＩ粘度１．００ｄＰａ・ｓ。）
Figure 2009132791
エポキシ樹脂９：オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（大日本インキ（株）製、Ｎ６６０。エポキシ当量１９６、軟化点６２℃。）
エポキシ樹脂１０：ビフェニレン骨格を有するビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬製、ＮＣ３０００。エポキシ当量２７６、軟化点５７℃。）
（フェノール性水酸基を２個以上含む化合物）
フェノール樹脂１：フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト（株）製、ＰＲ−ＨＦ−３。水酸基当量１０４、軟化点８０℃。）
フェノール樹脂２：フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８００ＳＳ。水酸基当量１７５、軟化点６７℃。）
（無機充填剤）
無機充填剤１：溶融球状シリカ（平均粒径３０μｍ）
（硬化促進剤）
硬化促進剤１：下記式（８）表される硬化促進剤
Figure 2009132791
（シランカップリング剤）
シランカップリング剤１：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
シランカップリング剤２：γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
（離型剤）
離型剤１：カルナバワックス
（着色剤）
着色剤１：カーボンブラック
実施例１
エポキシ樹脂１ ９．３０重量部
フェノール樹脂１ ３．７０重量部
無機充填剤１ ８６．００重量部
硬化促進剤１ ０．４０重量部
シランカップリング剤１ ０．１０重量部
シランカップリング剤２ ０．１０重量部
離型剤１ ０．１０重量部
着色剤１ ０．３０重量部
をミキサーにて常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練し、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用いて以下の方法で評価した。評価結果を表１に示す。
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）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、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。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が、流動性が良好である。単位はｃｍ。
耐半田性試験−１：低圧トランスファー成形機（第一精工（株）製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間１２０秒間の条件で、エポキシ樹脂組成物を注入して半導体素子（シリコンチップ）が搭載されたリードフレーム等を封止成形し、８０ｐＱＦＰ（Ｃｕ製リードフレーム、サイズは１４×２０ｍｍ×厚さ２．００ｍｍ、半導体素子は７×７ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍ、半導体素子とリードフレームのインナーリード部とは２５μｍ径の金線でボンディングされている。）なる半導体装置を作製した。ポストキュアとして１７５℃で４時間加熱処理した半導体装置６個を、６０℃、相対湿度６０％で１２０時間加湿処理した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、ＪＥＤＥＣ・Ｌｅｖｅｌ３条件に従う）を行った。さらにこれらの半導体装置を（−６５℃／３０分間）と（１５０℃／３０分間）の冷熱サイクル処理を２５０サイクル施した後の半導体装置内部の剥離およびクラックの有無を超音波探傷装置（日立建機ファインテック製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ１０）で観察し、剥離またはクラックのいずれか一方でも発生したものを不良とした。不良半導体装置の個数がｎ個であるとき、ｎ／６と表示した。実施例１で得られたエポキシ樹脂組成物は０／６と良好な信頼性を示した。
耐半田性試験−２：上述の耐半田性試験―１の加湿処理条件を８５℃、相対湿度６０％で１６８時間加湿処理としたほかは、耐半田性試験―１と同様に試験を実施した。実施例１で得られたエポキシ樹脂組成物は０／６と良好な信頼性を示した。
耐燃性：低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製、ＫＴＳ−３０）を用いて、金型温度１７５℃、注入時間１５秒、硬化時間１２０秒、注入圧力９．８ＭＰａの条件で、エポキシ樹脂組成物を注入成形して、３．２ｍｍ厚の耐燃試験片を作製した。得られた試験片について、ＵＬ９４垂直法の規格に則り耐燃試験を行った。表には、Ｆｍａｘ、ΣＦ及び判定後の耐燃ランクを示した。実施例１で得られたエポキシ樹脂組成物は、Ｆｍａｘ：５秒、ΣＦ：４０秒、耐燃ランク：Ｖ−０と良好な耐燃性を示した。
実施例２〜７、比較例１〜５
表１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製造し、実施例１と同様にして評価した。評価結果を表１に示す。
Figure 2009132791
実施例１〜７は、一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）、フェノール性水酸基を２個以上含む化合物（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）を含むものであり、エポキシ樹脂（Ａ）の溶液粘度、フェノール性水酸基を２個以上含む化合物（Ｂ）の種類を変更したものであるが、いずれにおいても、流動性（スパイラルフロー）、耐燃性および信頼性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。また、上述の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で半導体装置を封止しているので、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
本発明に従うと、ブロム化エポキシ樹脂、アンチモン化合物を使用せずに、低コストながらも耐燃性に優れ、かつ流動性、耐半田性が良好なエポキシ樹脂組成物及びその硬化物により半導体素子を封止してなる信頼性に優れた半導体装置を得ることができるため、半導体装置封止用として好適である。
本発明に係る半導体封止用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 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体

Claims (6)

  1. （Ａ）下記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂と、
    （Ｂ）フェノール性水酸基を２個以上含む化合物と、
    （Ｃ）無機充填剤と
    を含み、ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準じてキャノンフェンスケ型粘度計にて測定した前記エポキシ樹脂（Ａ）の６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度が６５ｍｍ２／ｓ以上、１１０ｍｍ２／ｓ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。
    Figure 2009132791
     （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ３は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数であり、ｂは０〜３の整数である。ｍは０〜２０の整数であり、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。アルコキシ基を有するｍ個の繰り返し単位とグリシジルエーテル基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−ＣＨ２−を有する構造をとる。）
  2. 前記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）が、フェノール類、アルデヒド類、下記一般式（２）で表される化合物とを共縮合して得られたフェノール樹脂類をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
    Figure 2009132791
     （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ３は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数である。）
  3. ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準じてキャノンフェンスケ型粘度計にて測定した前記エポキシ樹脂（Ａ）の６０％ジオキサン希釈溶液における２５℃での溶液粘度が７０ｍｍ２／ｓ以上、１００ｍｍ２／ｓ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  4. 前記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）の−ＯＲ３が、メトキシ基であることを特徴とする請求項１ないし請求項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. 前記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）の−Ｒ２が、メチル基であることを特徴とする請求項１ないし請求項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. 請求項１ないし請求項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の硬化物により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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