JP2009167380A - 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】 成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつ耐半田リフロー性に優れた半導体装置を得ることができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】 （Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂（ａ１）及び／又はビスフェノール型エポキシ樹脂（ａ２）を含むエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）、並びに（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）、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。
【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それを用いた半導体装置に関するものであり、特に、成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつ低吸湿性、低応力性、金属系部材との密着力に優れた特性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田リフロー性に優れた半導体装置に関するものである。
近年、電子機器の高度化、軽薄短小化が求められる中、半導体素子の高集積化、半導体装置の表面実装化が進んでいる。これに伴い、半導体封止用エポキシ樹脂組成物への要求は益々厳しくなっているのが現状である。特に半導体装置の薄型化に際しては、封止成形時における金型と半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物との間の離型不足に伴う応力の発生により、半導体装置内部の半導体素子自体にクラックを生じたり、樹脂組成物の硬化物と半導体素子との界面における密着性が低下したりするといった問題が生じている。また、環境問題に端を発した有鉛半田から無鉛半田への移行に伴い、半田処理時の温度が高くなり、半導体装置中に含まれる水分の気化によって発生する爆発的な応力による耐半田リフロー性が、従来以上に大きな問題となってきている。また、リードフレームについても脱鉛の観点から、外装有鉛半田メッキの代わりに予めニッケルメッキ、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を用いた半導体装置が増加している。これらのメッキは半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物との密着性が著しく悪いという欠点があり、表面実装時に界面において剥離が発生する等の問題が生じており、耐半田リフロー性の向上が求められている。
このため、上記耐半田リフロー性を向上させるための種々の提案がされている。例えば、無機質充填材の高充填化が可能な低粘度型エポキシ樹脂であるビフェニル型エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物が提案されているが（特許文献１、２参照。）、更なる無機質充填材の高充填化により、流動性の低下が懸念される。そこで流動性、離型性、連続成形性に優れた特性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田リフロー性に優れた半導体装置の開発が求められている。
特開平５−１３１４８６号公報 特開平８−２５３５５５号公報
本発明は、成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつ低吸湿性、低応力性、金属系部材との密着力に優れた特性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田リフロー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）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）及び／又は下記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）を含むエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）、並びに（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）、を含むことを特徴とする。
Figure 2009167380
 （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１は水素又は炭素数４以下の炭化水素基で、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ１の平均値は０又は５以下の正数である。）
Figure 2009167380
 （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ２は水素又は炭素数４以下の炭化水素基で、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ２の平均値は０又は５以下の正数である。）
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記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（ｃ１）と、前記トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び前記トリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の合計量との重量比Ｗ（ｃ１）／（Ｗ（ｄ１）＋Ｗ（ｄ２））が３／１から１／５までの範囲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、前記トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）と前記トリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）との合計量が全半導体封止用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、前記トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）がトリメチロールプロパンと炭素数２２以上、３６以下の飽和脂肪酸とのトリエステル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、前記トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）がトリメチロールプロパントリモンタン酸エステル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、前記トリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）が下記一般式（３）で表される化合物であるものとすることができる。
Figure 2009167380
 （ただし、上記一般式（３）において、Ｒ３は炭素数２１以上、３５以下の炭化水素基であり、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ３は１以上、８以下の整数。ｍ３の平均値は０又は５以下の正数である。）
本発明の半導体装置は、上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が封止されてなることを特徴とする。
本発明に従うと、成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつ低吸湿性、低応力性、リードフレーム等の金属系部材との密着性、特にメッキを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）との密着力に優れた特性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物、並びに耐半田リフロー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）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）及び／又は一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）を含むエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）、並びに（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）、を含むことにより、成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつ低吸湿、低応力性、リードフレーム等の金属系部材との密着性、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）との密着力に優れた特性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物、並びに耐半田リフロー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、本発明の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、（Ａ）エポキシ樹脂として、下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）及び／又は下記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）を含むエポキシ樹脂を含むことが好ましい。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられる下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）、及び下記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）は、いずれも結晶性エポキシ樹脂であり、常温時には固体で取り扱い性に優れ、かつ成形時の溶融粘度が非常に低い特長を有する。これらのエポキシ樹脂は溶融粘度が低いことにより、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の高流動化を得ることができ、無機質充填材を高充填化することができる。また、下記一般式（１）で表される
エポキシ樹脂（ａ１）、及び／又は下記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）を用いると、（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｄ）成分との相溶性が最も適正な状態になることから、後述する（Ｃ）成分と（Ｄ）成分とを併用することで得られる、成形時における樹脂硬化物表面の外観と離型性とを両立させる効果を、理想的に得ることができる。
Figure 2009167380
 （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１は水素又は炭素数４以下の炭化水素基で、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ１の平均値は０又は５以下の正数である。）
Figure 2009167380
 （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ２は水素又は炭素数４以下の炭化水素基で、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ２の平均値は０又は５以下の正数である。）
一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）の内では、作業性、実用性のバランスの取れた４，４’−ジグリシジルビフェニル、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジグリシジルビフェニル及びこの両者の溶融混合物等が好ましい。
一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）の内では、ｎ２＝０体の成分を９０重量％以上含むビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が好ましい。また、その場合の融点としては、３５℃以上、１００℃以下が好ましく、４０℃以上、９０℃以下がより好ましい。融点が上記範囲内であると、常温で樹脂がブロッキングを起こすことによる取り扱い作業性の低下や樹脂組成物の常温保存性の低下を抑えることができ、また、無機質充填材の高充填化を阻害する粘度の上昇を抑えることができる。
尚、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物でのエポキシ樹脂の融点とは、示差走査熱量計（セイコー電子工業（株）製）を用い、常温から昇温速度５℃／分で測定したときの、融解ピークの頂点の温度を言う。
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一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）、一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）を含むエポキシ樹脂を用いることによる効果が損なわれない範囲で、他のエポキシ樹脂と併用することができる。併用することができるエポキシ樹脂は、１分子内にエポキシ基を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型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフト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；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型エポキシ樹脂、フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格等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；スチルベン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；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；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）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）と一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）との合計の配合比率としては、全エポキシ樹脂中に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％以上であることが更に好ましい。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられる（Ａ）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、（Ａ）エポキシ樹脂全体の配合割合の上限値については、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、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。
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（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤とは、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、ナフトールノボラック樹脂等のノボラック型樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；トリフェノールメタン型樹脂等の多官能型フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格等を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格等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。耐半田リフロー性の向上という観点からは、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂が好ましく、下記一般式（４）で表されるフェノール樹脂（ｂ１）がより好ましい。粘度上昇を抑える観点から、下記一般式（４）において、ｎ４の平均値は１以上、１０以下の正数であることが好ましく、１以上、６以下の正数であることがより好ましい。
Figure 2009167380
 （ただし、上記一般式（４）において、ｎ４の平均値は１以上、１０以下の正数である。）
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（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤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、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤の配合割合の上限値については、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、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、（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤との配合比率としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数（ＥＰ）と全フェノール樹脂系硬化剤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、更に（Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）を用いる。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（ｃ１）は、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体であり、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の低応力性を向上させる効果を有するものである。また、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（ｃ１）中のカルボキシル基、アクリロニトリル基が極性を有しているため、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の原料として含まれるエポキシ樹脂との相溶性が適正な状態となり、封止用エポキシ樹脂組成物中での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（ｃ１）の分散性が良好となる。このため、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（ｃ１）は、成形時の金型表面の汚れや樹脂硬化物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効果も有するものである。
更に、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（ｃ１）の全量又は一部を、エポキシ樹脂と硬化促進剤により予め溶融・反応させた反応生成物（ｃ２）を用いることにより、半導体封止用エポキシ樹脂組成物中での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（ｃ１）の分散性をより向上させることができ、連続成形後の金型表面の汚れがより発生し難く、連続成形性を極めて良好にすることができる。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができ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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）の製法については、特に限定するものではないが、例えば、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（ｃ１）とエポキシ樹脂とを、硬化促進剤の存在
下で溶融・反応させて得ることができる。ここで言う、エポキシ樹脂とは、１分子内にエポキシ基を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く、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）、一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）及びこれらと併用することができるエポキシ樹脂として前述したものと同じものを用いることができる。また、ここで言う硬化促進剤とは、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体中のカルボキシル基とエポキシ樹脂中のエポキシ基との硬化反応を促進させるものであればよく、後述する（Ａ）エポキシ樹脂のエポキシ基と（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる硬化促進剤と同じものも用いることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、（Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）と、（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）と、を併用する。これにより、エポキシ樹脂マトリックスと（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）とを適正な状態に相溶化させることができるため、これらを併用した半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、その成形時において、樹脂硬化物表面の外観と離型性とを両立させることができ、連続成形性が良好になる。
一方、（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）を使用せずに、（Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）のみを使用した場合では、離型性が不充分となり、連続成形性が低下する。また、（Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）を使用せずに、（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）のみを使用した場合では、エポキシ樹脂マトリックス中における（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の相溶化が不充分となり、樹脂硬化物表面の外観が悪化する。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（ｃ１）としての正味の配合量Ｗ（ｃ１）と、トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）の配合量Ｗ（ｄ１）及びトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の配合量Ｗ（ｄ２）の合計量との重量比Ｗ（ｃ１）／（Ｗ（ｄ１）＋Ｗ（ｄ２））としては、３／１から１／５までの範囲が好ましく、この範囲内にあるときが最も両者を併用する効果が高くなる。尚、（Ｃ）成分として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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）を用いる場合の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（ｃ１）としての正味の配合量Ｗ（ｃ１）とは、エポキシ樹脂と反応させる前の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（ｃ１）としての全半導体封止用エポキシ樹脂組成物に対する配合量を意味する。
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（ｃ１）としては、特に限定するものではないが、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（５）で表される化合物がより好ましい。
Figure 2009167380
 （ただし、上記一般式（５）において、ｉは１未満の正数、ｊは１未満の正数で、かつｉ＋ｊ＝１。ｋは５０〜８０の整数。）
一般式（５）において、ｉは１未満の正数、ｊは１未満の正数で、かつｉ＋ｊ＝１。ｋは５０〜８０の整数である。一般式（５）で表される化合物におけるアクリロニトリル含量ｊとしては、０．０５以上、０．３０以下が好ましく、０．１０以上、０．２５以下がより好ましい。アクリロニトリル含量ｊは、エポキシ樹脂マトリックスとの相溶性に影響し、アクリロニトリル含量ｊが上記範囲内であると、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体（ｃ１）はエポキシ樹脂マトリックスと適正な相溶状態となり、金型表面の汚れや樹脂硬化物の外観の悪化を引き起こす恐れが少ない。また、アクリロニトリル含量ｊが上記範囲内であると、流動性の低下による充填不良等の発生や、高粘度化による電子部品装置内における金線流れ等の不都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用いることができる（Ｃ）成分の総配合量は、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（ｃ１）としての配合量で、全半導体封止用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ワイヤー流れ等の不具合の発生を抑えることができる。
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（ｃ１）の数平均分子量は、２０００以上、５０００以下が好ましく、３０００以上、４０００以下がより好ましい。上記範囲内にすることで、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。
また、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（ｃ１）のカルボキシル基当量は、１２００以上、３０００以下が好ましく、１７００以上、２５００以下がより好ましい。上記範囲内にすることで、樹脂組成物の成形時における流動性や離型性を低下させることなく、金型や樹脂硬化物の汚れがより発生し難く、連続成形性が特に良好となる効果が得られる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いられる（Ｃ）成分に含まれるナトリウムイオン量、塩素イオン量は、（ｃ１）換算量に対して、それぞれ、１０ｐｐｍ以下、４５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。ナトリウムイオン量及び塩素イオン量は以下の方法で求めることができる。（Ｃ）成分を乾式分解・灰化後酸溶解し、ＩＣＰ発光分析法にてナトリウムイオン量を測定する。また塩素イオン量は燃焼管式酸素法−ＩＣ法にて測定する。ナトリウムイオン量や塩素イオン量が上記範囲内であると、耐湿信頼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では、離型剤として、（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）を用いる。
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トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）は、トリメチロールプロパンと飽和脂肪酸より得られるフルエステルであり、離型性が非常に優れている。フルエステルではない場合、残存する水酸基の影響により半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の耐湿性が低下し、その結果として耐半田リフロー性に悪影響を及ぼす場合があるところ、フルエステルであるトリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）では、上記のような悪影響が生じないため、半導体封止用樹脂組成物に用いる離型剤として好適である。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トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）としては、具体的にはトリメチロールプロパントリカプロン酸エステル、トリメチロールプロパントリカプリル酸エステル、トリメチロールプロパントリカプリン酸エステル、トリメチロールプロパントリラウリン酸エステル、トリメチロールプロパントリミリスチン酸エステル、トリメチロールプロパントリパルミチン酸エステル、トリメチロールプロパントリステアリン酸エステル、トリメチロールプロパントリアラキン酸エステル、トリメチロールプロパントリベヘン酸エステル、トリメチロールプロパントリリグノセリン酸エステル、トリメチロールプロパントリセロチン酸エステル、トリメチロールプロパントリモンタン酸エステル、トリメチロールプロパントリメリシン酸エステル等が挙げられる。中でもトリメチロールプロパンと炭素数２２以上、３６以下の飽和脂肪酸とのトリエステルが、離型性と樹脂硬化物外観の観点から、好ましい。さらにトリメチロールプロパントリモンタン酸エステルがより好ましい。尚、飽和脂肪酸の炭素数とは飽和脂肪酸中のアルキル基とカルボキシル基の炭素数を合計したものを指す。
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トリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）は、トリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸により得られるフルエステル（トリメチロールプロパンのアルコール性水酸基の８５％以上がエステル化したもの）であり、離型性が非常に優れている。フルエステルではない場合、残存する水酸基の影響により半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の耐湿性が低下し、その結果として耐半田リフロー性に悪影響を及ぼす場合があるところ、フルエステルであるトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）では、上記のような悪影響が生じないため、半導体封止用樹脂組成物に用いる離型剤として好適である。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いるトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）は、下記一般式（３）で示されるが、具体的にはトリメチロールプロパンマロン酸カプロン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸カプロン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸カプロン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸カプロン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸カプロン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸カプロン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸カプロン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸カプロン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸カプリル酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸カプリル酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸カプリル酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸カプリル酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸カプリル酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸カプリル酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸カプリル酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸カプリル酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸カプリン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸カプリン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸カプリン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸カプリン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸カプリン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸カプリン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸カプリン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸カプリン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸ラウリン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸ラウリン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸ラウリン酸エステル、トリメチロールプロパンア
ジピン酸ラウリン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸ラウリン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸ラウリン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸ラウリン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸ラウリン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸ミリスチン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸ミリスチン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸ミリスチン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸ミリスチン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸ミリスチン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸ミリスチン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸ミリスチン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸ミリスチン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸パルミチン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸パルミチン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸パルミチン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸パルミチン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸パルミチン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸パルミチン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸パルミチン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸パルミチン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸ステアリン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸ステアリン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸ステアリン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸ステアリン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸ステアリン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸ステアリン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸ステアリン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸ステアリン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸アラキン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸アラキン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸アラキン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸アラキン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸アラキン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸アラキン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸アラキン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸アラキン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸ベヘン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸ベヘン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸ベヘン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸ベヘン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸ベヘン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸ベヘン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸ベヘン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸ベヘン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸リグノセリン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸リグノセリン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸リグノセリン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸リグノセリン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸リグノセリン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸リグノセリン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸リグノセリン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸リグノセリン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸セロチン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸セロチン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸セロチン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸セロチン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸セロチン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸セロチン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸セロチン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸セロチン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸モンタン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸モンタン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸モンタン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸モンタン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸モンタン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸モンタン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸モンタン酸エステル、トリメチロールプロパンセバシン酸モンタン酸エステル、トリメチロールプロパンマロン酸メリシン酸エステル、トリメチロールプロパンコハク酸メリシン酸エステル、トリメチロールプロパングルタル酸メリシン酸エステル、トリメチロールプロパンアジピン酸メリシン酸エステル、トリメチロールプロパンピメリン酸メリシン酸エステル、トリメチロールプロパンスベリン酸メリシン酸エステル、トリメチロールプロパンアゼライン酸メリシン酸エステル、トリメチロールプロパンセ
バシン酸メリシン酸エステル等が挙げられる。中でもトリメチロールプロパンと炭素数２２以上、３６以下の飽和脂肪酸と脂肪族飽和ジカルボン酸との複合フルエステルが、離型性と樹脂硬化物の外観の観点から、好ましい。さらにトリメチロールプロパンとモンタン酸とアジピン酸との複合フルエステルがより好ましい。尚、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物中の飽和脂肪酸の炭素数とは飽和脂肪酸中のアルキル基とカルボキシル基の炭素数を合計したものを示す。
Figure 2009167380
 （ただし、上記一般式（３）において、Ｒ３は炭素数２１以上、３５以下の炭化水素基であり、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ３は１以上、８以下の整数。ｍ３の平均値は０又は５以下の正数である。）
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トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の滴点は、６０℃以上、１００℃以下が好ましく、７０℃以上、９０℃以下がより好ましい。滴点は、ＡＳＴＭ Ｄ１２７に準拠した方法により測定することができる。具体的には、金属ニップルを用いて、溶融したワックスが金属ニップルから最初に滴下するときの温度として測定される。以下の例においても、同様の方法により測定することができる。滴点が上記範囲内であると、トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）は熱安定性に優れ、成形時にトリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）が焼き付きにくい。そのため、金型からの樹脂硬化物の離型性に優れるとともに、連続成形性にも優れる。さらに、上記範囲内であると、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を硬化させる際、トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）が十分に溶融する。これにより、樹脂硬化物中にトリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）が略均一に分散する。そのため、樹脂硬化物表面におけるトリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の偏析が抑制され、金型の汚れや樹脂硬化物の外観の悪化を低減することができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられるトリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の酸価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がより好ましい。酸価は樹脂硬化物との相溶性に影響を及ぼす。酸価は、ＪＩＳ Ｋ ３５０４に準拠した方法により測定することができる。具体的には、ワックス類１ｇ中に含有する遊離脂肪酸を中和する
のに要する水酸化カリウムのミリグラム数として測定される。以下の例においても、同様の方法により測定することができる。酸価が上記範囲内にあると、トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）は、樹脂硬化物中において、エポキシ樹脂マトリックスと好ましい相溶状態となる。これにより、トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）と、エポキシ樹脂マトリックスとが、相分離を起こすことがない。そのため、樹脂硬化物表面におけるトリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の偏析が抑制され、金型の汚れや樹脂硬化物の外観の悪化を低減することができる。さらに、トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）が樹脂硬化物表面に存在するため、樹脂硬化物は金型からの離型性に優れる。一方、エポキシ樹脂マトリックスとの相溶性が高すぎると、トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）が樹脂硬化物表面に染み出すことができず、十分な離型性を確保することができない場合がある。
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トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及びトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の合計の配合量は半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に、０．０１重量％以上、１重量％以下であることが好ましく、０．０３重量％以上、０．５重量％以下がより好ましい。配合量が上記範囲内であると、金型からの樹脂硬化物の離型性に優れる。さらに、リードフレーム部材との密着性に優れるため、半田処理時において、リードフレーム部材と樹脂硬化物との剥離を抑制することができる。また、金型の汚れや樹脂樹脂硬化物の外観の悪化を抑制することもできる。
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トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の製法については、特に限定するものではないが、例えば、原料化合物としてトリメチロールプロパン、脂肪酸、複合フルエステルの場合は更にジカルボン酸を用い、公知の方法に従ってエステル反応させる方法などにより得ることができる。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トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）は、クラリアントジャパン（株）製、リコルブ（登録商標）ＷＥ４０、リコモント（登録商標）ＥＴ１３２等、市販のものを入手し、必要に応じて回転円板型ミル（ピンミル）、スクリーンミル（ハンマーミル）、遠心分離型ミル（ターボミル）、ジェットミル等の粉砕機を用い、粉砕し粒度調整して使用することができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられるトリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）を用いることによる効果を損なわない範囲で他の離型剤を併用することもできる。併用できる離型剤としては、例えばカルナバワックス等の天然ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸の金属塩類等が挙げられる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）及び／又は下記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）を含むエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）、並びに（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロ
パンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）を含むものであるが、その他の主要構成成分として（Ｅ）硬化促進剤、（Ｆ）無機質充填材等を配合することができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いることができる（Ｅ）硬化促進剤としては、（Ａ）エポキシ樹脂のエポキシ基と（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤の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；トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類；２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；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のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート等が挙げられ、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差し支えない。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いることができる（Ｅ）硬化促進剤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０．０５重量％以上であることが好ましく、０．１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、硬化性の低下等を引き起こす恐れが少ない。また、（Ｅ）硬化促進剤の配合割合の上限値については、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１重量％以下であることが好ましく、０．５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、流動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に用いることができる（Ｆ）無機質充填材としては、一般に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用いることができる。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものは、球状の溶融シリカである。これらの（Ｆ）無機質充填材は、１種類を単独で用いても、２種類以上を併用しても差し支えない。またこれらがカップリング剤により表面処理されていてもかまわない。（Ｆ）無機質充填材の形状としては、流動性の観点から、できるだけ真球状であり、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。
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（Ｆ）無機質充填材の含有量の下限値については、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中８４重量％以上であることが好ましく、８６重量％以上であることがより好ましい。含有量の下限値が上記範囲内であると、実装時における良好な耐半田リフロー性を得ることができる。また、（Ｆ）無機質充填材の含有量の上限値については、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中９２重量％以下であることが好ましく、９０重量％以下であることがより好ましい。含有量の上限値が上記範囲内であると、成形時における充分な流動性を得ることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記（Ａ）〜（Ｆ）成分以外に、更に必要に応じて、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等のシランカップリング剤や、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、アルミニウム／ジルコニウムカップリング剤等のカップリング剤；カーボンブラック等の着色剤；シリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤；臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ほう酸亜鉛、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差し支えない。
また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記（Ａ）〜（Ｆ）成分、その他の添加剤等を、ミキサー等を用いて充分に均一に混合したもの、その後、更に熱ロール、
ニーダー、押出機等の混練機で溶融混練し、冷却後粉砕したものなど、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を用いて、半導体素子等の各種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。
本発明の半導体装置で封止される半導体素子としては、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、固体撮像素子等で特に限定されるものではない。
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。
上記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。
図２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片面封止型の半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。基板８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の電極パッドと基板８上の電極パッドとの間は金線４によって接続されている。半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体６によって、基板８の半導体素子１が搭載された片面側のみが封止されている。基板８上の電極パッドは基板８上の非封止面側の半田ボール９と内部で接合されている。
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（６）で表される化合物を主成分とするエポキシ樹脂（ビフェニル型エポキシ樹脂）［ジャバンエポキシレジン（株）製、ｊＥＲ（登録商標）ＹＸ−４０００ＨＫ。融点１０５℃。エポキシ当量１９１。］ ５．７７重量部
Figure 2009167380
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系硬化剤（ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂）［明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ。軟化点６７℃。水酸基当量２０３。下記式（４）において、ｎ４の平均値は３．５。］
６．１３重量部
Figure 2009167380
Ｃ１−１：カルボキシル基を両末端に有するブタジエン−アクリロニトリル共重合体（宇部興産（株）製、ＣＴＢＮ−１００８ＳＰ。下記一般式（５）において、ｉ＝０．８２、ｊ＝０．１８、ｋの平均値は６２。数平均分子量３５５０、カルボキシル基当量２２００ｇ／ｅｑ。ナトリウムイオン量５ｐｐｍ、塩素イオン量２００ｐｐｍ。）
０．２０重量部
Figure 2009167380
離型剤１：トリメチロールプロパンとモンタン酸とアジピン酸の複合フルエステル（クラリアントジャパン（株）製、リコルブ（登録商標）ＷＥ４０。滴点７６℃、酸価１９ｍｇＫＯＨ／ｇ。） ０．２０重量部
硬化促進剤１：１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７
０．２０重量部
無機質充填材１：球状溶融シリカ（平均粒径３０μｍ） ８７．００重量部
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
０．２０重量部
着色剤１：カーボンブラック ０．３０重量部
をミキサーを用いて混合した後、表面温度が９５℃と２５℃の２軸ロールを用いて２０回混練し、得られた混練物シートを冷却後粉砕して、半導体封止用エポキシ樹脂組成物とした。得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の特性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）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秒の条件で半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を注入し、流動長を測定した。単位はｃｍ。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が良好な流動性を示す。
連続成形性：低圧トランスファー自動成形機（第一精工（株）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、半導体封止用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ＱＦＰ（プリプレーティングフレーム、ニッケル／パラジウム合金に金メッキしたもの、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×３５０μｍ厚）を得る成形を、連続で１０００ショットまで行なった。判定基準は未充填、離型不良等の問題が全く発生せずに１０００ショットまで連続成形できたものを◎、８００ショットまで連続成形できたものを○、５００ショットまで連続成形できたものを△、それ以外を×とした。
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５００ショット経過後、８００ショット経過後及び１０００ショット経過後のパッケージ及び金型について、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、５００ショットまでに汚れているものを×、５００ショットまで汚れていないものを△、８００ショットまで汚れていないものを○、１０００ショットまで汚れていないものを◎で表す。また、上記連続成形性において、５００ショットまで問題なく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た。
耐半田リフロー性：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時間で後硬化し、得られたパッケージを８５℃、相対湿度８５％で１６８時間加湿処理後、ＩＲリフロー（２６０℃、ＪＥＤＥＣ・Ｌｅｖｅｌ１条件に従う）処理を行った。評価したパッケージの数は２０個。半導体素子と半導体封止用エポキシ樹脂組成物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（株）製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ ｈｙｐｅｒ ＩＩ）により観察した。処理後の内部の剥離、及びクラックの有無を超音波傷機で観察し、剥離、クラックのいずれか一方でも発生したものを不良パッケージとした。不良パッケージの個数がｎ個であるとき、ｎ／２０と表示した。
実施例２〜１４、比較例１〜５
表１、２に示す割合で各成分を配合し、実施例１と同様にして半導体封止用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）で表される化合物を主成分とするエポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）［ジャバンエポキシレジン（株）製、ｊＥＲ（登録商標）ＹＬ６８１０。融点４５℃、エポキシ当量１７２。一般式（２）におけるｎ２＝０体の含有比率が９８重量％である。］
Figure 2009167380
エポキシ樹脂３：下記式（８）で表される化合物を主成分とするエポキシ樹脂（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂）［東都化成（株）製、ＹＳＬＶ−８０ＸＹ。融点８０℃、エポキシ当量１９５。一般式（２）におけるｎ２＝０体の含有比率が９４重量％である。］
Figure 2009167380
エポキシ樹脂４：下記式（６）で表される化合物及び下記式（９）で表される化合物を主成分とするエポキシ樹脂（ビフェニル型エポキシ樹脂）［ジャバンエポキシレジン（株）製、ｊＥＲ（登録商標）ＹＬ６１２１Ｈ。エポキシ当量１７２。］
Figure 2009167380
Figure 2009167380
エポキシ樹脂５：オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂［住友化学（株）製、スミエポキシ（登録商標）ＥＳＣＮ−１９５ＬＢ。軟化点６５℃、エポキシ当量２００。］
フェノール樹脂系硬化剤２：下記式（１０）で表される樹脂（フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂）［三井化学（株）製、ミレックス（登録商標）ＸＬＣ−４Ｌ。軟化点６５℃、水酸基当量１６５。下記式（１０）におけるｎ１０の平均値は３．５。］
Figure 2009167380
Ｃ２−1：下記式（７）で表される化合物を主成分とするエポキシ樹脂（ビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂）［ジャバンエポキシレジン（株）製、ｊＥＲ（登録商標）ＹＬ６８１０。融点４５℃、エポキシ当量１７２。一般式（２）におけるｎ２＝０体の含有比率が９８重量％である。］６５重量部を１４０℃で加温溶融し、前記Ｃ１−１を３３重量部、トリフェニルホスフィンを０．８重量部添加して、１４０℃にて３０分間溶融混合して得た溶融反応物
Figure 2009167380
離型剤２：トリメチロールプロパンとモンタン酸とスベリン酸の複合フルエステル（前述の方法により作成したもの。滴点８０℃、酸価２７ｍｇＫＯＨ／ｇ。）
離型剤３：トリメチロールプロパントリモンタン酸エステル（クラリアントジャパン（株）製、リコモント（登録商標）ＥＴ１３２。滴点７８℃、酸価１８ｍｇＫＯＨ／ｇ。）
離型剤４：トリメチロールプロパントリベヘン酸エステル（前述の方法により作成したもの。滴点７５℃、酸価２４ｍｇＫＯＨ／ｇ。）
離型剤５：トリメチロールプロパンモノステアリン酸エステル（前述の方法により作成したもの。滴点５２℃、酸価３ｍｇＫＯＨ／ｇ。）
離型剤６：トリメチロールプロパンモノモンタン酸エステル（前述の方法により作成したもの。滴点７３℃、酸価２ｍｇＫＯＨ／ｇ。）
Figure 2009167380
Figure 2009167380
実施例１〜１４は、いずれも良好な流動性、離型性、連続成形性、パッケージ外観、金型汚れ性が得られ、かつ良好な耐半田リフロー性を有する半導体装置が得られる結果となった。
一方、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）及び／又は一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）と（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）を用いていない比較例１、２、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）及び／又は一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）と（Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）を用いていない比較例３、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）及び／又は一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）を用いていない比較例４、並びに（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）を用いていない比較例５では、流動性、離型性、連続成形性及び耐半田リフロー性のバランスが悪い結果となった。
以上より、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は流動性、離型性、連続成形性のバランスに優れており、これを用いることにより耐半田リフロー性に優れた半導体装置が得られることが判った。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、低吸湿、低応力性に優れた特性を有しており、これを用いて半導体素子を成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつリードフレーム等の金属系部材に対し密着力が高く、耐半田リフロー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。 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片面封止型の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
７ レジスト
８ 基板
９ 半田ボール

Claims (7)

  1. （Ａ）下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）及び／又は下記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ａ２）を含むエポキシ樹脂、
    （Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、
    （Ｃ）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（ｃ１）、及び／又は、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（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）、
    並びに（Ｄ）トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び／又はトリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）、
    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。
    Figure 2009167380
     （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１は水素又は炭素数４以下の炭化水素基で、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ１の平均値は０又は５以下の正数である。）
    Figure 2009167380
     （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ２は水素又は炭素数４以下の炭化水素基で、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ２の平均値は０又は５以下の正数である。）
  2. 前記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（ｃ１）と、前記トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）及び前記トリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）の合計量との重量比Ｗ（ｃ１）／（Ｗ（ｄ１）＋Ｗ（ｄ２））が３／１から１／５までの範囲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。
  3. 前記トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）と前記トリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）との合計量が全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、１重量％以下の割合であることを特徴とする請求項２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  4. 前記トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）がトリメチロールプロパンと炭素数２２以上、３６以下の飽和脂肪酸とのトリエステルであることを特徴とする請求項３に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  5. 前記トリメチロールプロパントリ脂肪酸エステル（ｄ１）がトリメチロールプロパントリモンタン酸エステルであることを特徴とする請求項３に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  6. 前記トリメチロールプロパンと脂肪酸とジカルボン酸の複合フルエステル（ｄ２）が下記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする請求項３に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
    Figure 2009167380
     （ただし、上記一般式（３）において、Ｒ３は炭素数２１以上、３５以下の炭化水素基であり、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ３は１以上、８以下の整数。ｍ３の平均値は０又は５以下の正数である。）
  7. 請求項１ないし請求項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により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。
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