JP2009275109A - 半導体封止用樹脂組成物およびその製法、ならびにそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型半導体パッケージにおける、機械強度、バリ除去性に優れ、かつ、成形性、保存安定性および難燃性にも優れた半導体封止用樹脂組成物を提供する。
【解決手段】下記の寸法（ｘ）以下の大きさの半導体装置の封止材料として用いられる半導体封止用樹脂組成物である。そして、上記半導体封止用樹脂組成物は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を用いる。
（ｘ）縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ１ｍｍ。
（Ａ）比表面積１〜２ｍ² ／ｇの水酸化金属化合物。
（Ｂ）上記（Ａ）成分以外の無機質充填剤。
（Ｃ）エポキシ樹脂。
（Ｄ）フェノールノボラック樹脂と下記の離型剤（ｄ）とを溶融混合してなる溶融混合物。
（ｄ）酸価５５〜９５で、重量平均分子量２０００〜６０００の離型剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、小型の半導体パッケージの封止用途において、流動性，離型性および難燃性等の信頼性に優れた半導体封止用樹脂組成物およびその製法、ならびにそれを用いて半導体素子を封止してなる半導体装置に関するものである。

従来から、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子が、樹脂組成物を用いて樹脂封止され半導体装置化されている。近年では、携帯電話等のように小型化、薄型化された電子機器が多用されており、これに伴い、半導体装置自身も小型化されたものが多用されている。このような小型の半導体パッケージを樹脂組成物を用いて樹脂封止する際の重要な特性として、パッケージの成形性があげられる。例えば、半導体パッケージが小型製品であるため、通常、多数個のパッケージを同一金型にて成形することから、良好な流動性とともに、短時間での成形サイクルの可能性が要求される。

しかしながら、流動性の向上を図るために、例えば、低分子量の樹脂を用いると、硬化性が低下することから、この硬化性を高めるために硬化促進剤の配合量を増加したり、樹脂の多官能度を高めたりすることが考えられるが、今度は、封止材料となる樹脂組成物の保存安定性が低下するという問題が生ずる。このように、流動性が不足したり、機械強度が低かったりすると、小型パッケージでは、角部の欠け、封止材料の充填不足等がパッケージサイズに対して相対的に多くなるため、問題となっていた。

また、小型パッケージのように、パッケージ自体の厚みが薄くなると、成形時に形成されるバリの厚みがパッケージの厚みに対して相対的に大きくなり、結果、バリの除去時に大きな力がかかり、バリ除去部がもぎ取られて深い凹部が形成される場合や、パッケージに欠け等が発生する場合がある。そして、機械強度が極端に大きいと、リードフレームと封止樹脂部との界面剥離を生じさせることになり、半導体装置の電気的信頼性が低下するという問題がある。

一方、半導体装置においては、難燃性も要求されており、上記難燃性を付与するために、従来から封止材料に各種難燃剤を配合することが行なわれているが、近年、環境問題等の観点から、ハロゲン原子や有毒元素を含まない難燃剤の使用による難燃性付与が要望されており、例えば、水酸化金属化合物の使用が注目されている。

しかし、上記水酸化金属化合物の使用は、半導体封止用樹脂組成物において、硬化性に悪影響を与えることから、例えば、事前に水酸化金属化合物を他の無機質充填剤と混合するとともに、イミダゾール系化合物やジアザビシクロアルケン類化合物等の硬化促進剤を用いて硬化性の向上を図ることが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００６−２４１４１１号公報

しかしながら、上記特許文献１のような方法では、従来のような大きなサイズのパッケージに対しては、ある程度の有効性は備えているが、より小型化の図られた半導体パッケージにおいては、充分な硬化性を備えたものであるとは言い難いものである。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、小型半導体パッケージにおける、流動性に基づく成形性、難燃性および離型性に優れ、かつ保存安定性およびバリ除去性にも優れた半導体封止用樹脂組成物およびその製法、ならびにそれを用いた半導体装置の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、下記の寸法（ｘ）以下の大きさの半導体装置の封止材料として用いられる半導体封止用樹脂組成物であって、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を用いる半導体封止用樹脂組成物を第１の要旨とする。
（ｘ）縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ１ｍｍ。
（Ａ）比表面積１〜２ｍ² ／ｇの水酸化金属化合物。
（Ｂ）上記（Ａ）成分以外の無機質充填剤。
（Ｃ）エポキシ樹脂。
（Ｄ）フェノールノボラック樹脂と下記の離型剤（ｄ）とを溶融混合してなる溶融混合物。
（ｄ）酸価５５〜９５で、重量平均分子量２０００〜６０００の離型剤。

そして、本発明は、上記寸法（ｘ）以下の大きさの半導体装置の封止材料として用いられる半導体封止用樹脂組成物の製造方法であって、予め、フェノールノボラック樹脂と上記離型剤（ｄ）とを溶融混合することにより溶融混合物を作製した後、上記溶融混合物と上記（Ａ）〜（Ｃ）成分を溶融混練する半導体封止用樹脂組成物の製法を第２の要旨とする。

また、本発明は、上記第１の要旨の半導体封止用樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止してなる、下記の寸法（ｘ）以下の大きさの半導体装置を第３の要旨とする。
（ｘ）縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ１ｍｍ。

本発明者らは、小型半導体パッケージの封止に際して、発生するバリ除去性に優れ、かつ、成形性、保存安定性および難燃性にも優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るために一連の研究を重ねた。その結果、成形性および保存安定性の向上を図るために、上記特定の水酸化金属化合物および特定の離型剤を用いるとともに、従来のように各成分を単に配合したものを用いるのではなく、フェノールノボラック樹脂と特定の離型剤とを予め溶融混合して溶融混合物を作製し、この溶融混合物と他の配合成分とを用いると、効果的であることを突き止めた。すなわち、フェノールノボラック樹脂と特定の離型剤とを溶融混合することにより、フェノールノボラック樹脂中のフェノール性水酸基が水酸化金属化合物の水酸基と相互作用するのを抑制する。そして、酸性度の高い離型剤が優先的に水酸化金属化合物と相互作用するために、フェノールノボラック樹脂の反応性が低下せず、フェノールノボラック樹脂とエポキシ樹脂との反応性が阻害され難く硬化性の低下を抑制することが可能となる。さらに、離型剤がフェノールノボラック樹脂中に微細分散するために、水酸化金属化合物に対して均一に接触し易く、樹脂組成物の均質性が保持され、水酸化金属化合物の流動性の向上が図られ、成形性が向上する。このようなことから、形成されたバリ部分の除去作業が容易となり、しかも各種信頼性や樹脂封止時の成形性および保存安定性に優れたもの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、前記特定の寸法（ｘ）以下の大きさの半導体装置の封止用樹脂組成物であり、特定の比表面積を有する水酸化金属化合物〔（Ａ）成分〕とともに、フェノールノボラック樹脂と特定の離型剤とを溶融混合してなる溶融混合物〔（Ｄ）成分〕を用いた半導体封止用樹脂組成物である。このため、成形性や保存安定性の低下を招くことなく、優れた離型性および難燃性を有し、かつ発生したバリの除去作業が容易となり、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。

上記特定の離型剤として、酸化ポリエチレンワックスを用いると、離型性に優れ、小型パッケージ成形等の多数パッケージを一度に成形する場合においても、金型への樹脂組成物の付着を効果的に抑制することができる。

また、上記水酸化金属化合物に対する特定の離型剤の使用割合を、３〜１０重量％に設定すると、離型性に優れるとともに、水酸化金属化合物の樹脂組成物中への分散性が良好となり、樹脂成分との密着性も維持され、脱離や水による溶出等が抑制される。

このような半導体封止用樹脂組成物は、予め、フェノールノボラック樹脂と特定の離型剤とを溶融混合して溶融混合物を作製した後、この溶融混合物と特定の水酸化金属化合物〔（Ａ）成分〕、無機質充填剤〔（Ｂ）成分〕およびエポキシ樹脂〔（Ｃ）成分〕を溶融混練することにより得られる。このため、フェノールノボラック樹脂のフェノール性水酸基と水酸化金属化合物の水酸基の相互作用が抑制され、フェノールノボラック樹脂の反応性が低下せず、硬化性の低下を抑制することができる。したがって、成形性、保存安定性および硬化性のバランスに優れた封止材料が得られるのである。

つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。

本発明では、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置の大きさが、下記の寸法（ｘ）以下となるものを対象とするものである。
（ｘ）縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ１ｍｍ。

そして、本発明の半導体封止用樹脂組成物は、特定の水酸化金属化合物（Ａ成分）と、上記Ａ成分以外の無機質充填剤（Ｂ成分）と、エポキシ樹脂（Ｃ成分）と、フェノールノボラック樹脂と特定の離型剤（ｄ）とを溶融混合してなる溶融混合物（Ｄ成分）を用いて得られ、通常、粉末状もしくはこれを打錠したタブレット状として使用に供される。

上記特定の水酸化金属化合物（Ａ成分）は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を除く金属の、水酸化物および酸化物の水和物である。

上記水酸化金属化合物の比表面積は、１〜２ｍ² ／ｇでなければならない。すなわち、比表面積を上記範囲に設定することにより、硬化性の低下を防止するとともに、難燃性にも優れたものが得られることとなる。上記比表面積は、例えば、窒素吸着法（ＢＥＴ法）を用いて求めることができ、ＪＩＳ−Ｚ−８８３０に準じた測定装置を用いて測定することができる。

また、上記水酸化金属化合物の平均粒子径は、１〜３０μｍであることが好ましい。より好ましくは３〜２０μｍ、特に好ましくは１０〜１５μｍである。すなわち、平均粒子径を下限値未満では、樹脂組成物の粘度が高くなり、流動性が低下する傾向がみられ、上限値を超えると、小型半導体パッケージであっても、ゲート部での目詰まり、金属ワイヤー間に挟まってワイヤーの変形を引き起こす等の傾向がみられるからである。さらに、上記水酸化金属化合物の最大粒子径は、１００μｍ以下に設定することが好ましい。このような上限値に設定することにより、流動部の挟隙に挟まる可能性が低減されるからである。なお、上記平均粒子径および最大粒子径は、例えば、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導出することができる。

上記水酸化金属化合物は、アルカリ性を有するものが多く、酸性を有する硬化剤の硬化性を低下させ、フェノール性水酸基を有する硬化剤であっても、その影響がみられるが、上記のように比表面積を特定の範囲となるよう小さく設定することにより硬化性に対する影響を小さくすることが可能となる。

そして、上記比表面積は、水酸化金属化合物の燃焼時の水の放出速度に影響し、比表面積の大きい方が水の放出が生起しやすくなり、温度低下、空気の遮断が効率的になされ、難燃性が向上する。しかし、上記比表面積が大きくなると、樹脂組成物の粘度が上昇し、流動性が低下するため、充填不良等の成形時の不具合が発生しやすくなる。このような点を鑑みた結果、上記特定の範囲の比表面積に設定することにより、難燃性と成形性のバランスがとられることとなる。

上記水酸化金属化合物としては、周期律表の１３族の典型金属である、アルミニウム，ガリウム，インジウム，タリウム、１４族の鉛，半金属元素の錫、１５族の半金属のビスマス、遷移金属のチタニウム，バナジウム，クロム，マンガン，鉄，コバルト，ニッケル，銅，亜鉛等、２族のアルカリ類元素であるベリリウム，マグネシウム，カルシウム，ストロンチウム，バリウム等を例示することができる。

特に、上記金属のなかでも、マグネシウム等のアルカリ土類元素は、水に溶解しやすいため、表面を疎水性材料で被覆したものを用いることが好ましい。上記マグネシウムは水の放出温度が高く、水酸化物としての熱安定性に優れている。しかし、水の放出が高温で生起するため、難燃性の点では不充分となる。したがって、水の放出温度の低い他の水酸化金属化合物との併用が好ましい。

そして、上記水酸化金属化合物のなかでも、水の放出温度が比較的低く、単位重量当たりの吸熱量が大きいという点を考慮すると、水酸化アルミニウムを用いることが好ましい。

なお、上記水酸化金属化合物は、一般に使用されるシリカ粉末等の金属酸化物である無機質充填剤に比べて柔らかく、金型面間の隙間に挟まると変形して流路を塞ぐ効果を有する。このことから、生ずるバリの長さを短くするとともに、金型合わせ面に水酸化金属化合物が多く存在するようになる。したがって、上記バリの機械強度が低下するため、このバリの除去を効率的に行なうことができるとともに、樹脂成分のみが濾されてバリ部分の充填剤含有量は必然的に減少するために、バリの除去は容易となる。

このような特定の水酸化金属化合物（Ａ成分）の含有量は、樹脂組成物全体の５〜２０重量％に設定することが好ましく、より好ましくは７〜１５重量％である。すなわち、含有量を上記範囲に設定することにより、成形外観に優れたものが得られるようになる。そして、上記含有量が多過ぎると、成形時に発生する水のため、成形物表面に気泡が生じたりする場合がある。一方、含有量が少な過ぎると、難燃性が低下する傾向がみられる。

上記Ａ成分とともに用いられる、Ａ成分以外の無機質充填剤（Ｂ成分）としては、例えば、シリカ粉末、アルミナ粉末、石英ガラス粉末、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。

そして、上記無機質充填剤（Ｂ成分）として、高熱伝導性が必要な用途においては、アルミナ粉末、シリカ粉末、なかでも、結晶性シリカ粉末またはその破砕粉末（以下「破砕結晶シリカ粉末」という）を用いることが好ましい。さらに、樹脂の流動性を高めるために、粉末の角を研磨して除去したものを用いるとより一層好ましい。一方、線膨張係数を下げる目的では、溶融させて非晶質にしたシリカ粉末（以下「溶融シリカ粉末」という）を用いることが好ましい。そして、樹脂の流動性の向上を目的とする場合は、結晶性シリカ粉末を火炎中に噴霧して溶融させ球状にしたものが好ましく用いられる。

上記無機質充填剤（Ｂ成分）の平均粒子径は、５〜３０μｍであることが好ましく、特に好ましくは５〜２５μｍである。すなわち、平均粒子径が下限値未満では、樹脂組成物の流動性が低下し、上限値を超えると、大きな粒径の粒子による金型ゲートでの目詰まり等が生起する傾向がみられるからである。さらに、最大粒子径は６４μｍ以下にすることが、小型の半導体パッケージの場合、成形後の外観に優れ平滑であり、金型ゲート部への無機質充填剤の引っかかりによる流動不良、ワイヤー間に挟まることによるワイヤーの変形、ワイヤー部のボイド等の発生抑制効果が得られ、特に好ましい。なお、本発明において、上記平均粒子径および最大粒子径は、例えば、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導出することができる。

そして、上記無機質充填剤（Ｂ成分）の含有量は、樹脂組成物全体の６０〜８０重量％の範囲に設定することが好ましい。さらに、これに前記特定の水酸化金属化合物（Ａ成分）およびカーボンブラック等の無機質材料を併せた無機質全体の含有量が、樹脂組成物全体の７０〜８５重量％の範囲に設定することが好ましい。このように無機質全体が上記範囲となるように設定することにより、樹脂の機械強度に優れ、流動性等も良好となる。すなわち、無機質全体の含有量が少な過ぎると、機械的強度の低下、線膨張係数の増大による応力の発生等の問題が生じる傾向がみられ、多過ぎると、粘度が高くなり、成形性が低下する傾向がみられるからである。このように、無機質充填剤（Ｂ成分）が多い方が難燃性に優れ、線膨張係数等も低くなるため、成形物の応力が低くなり、例えば、半導体素子に不要な力がかかって、半導体素子やリードフレームと封止樹脂界面での剥離が生起しにくくなる。しかしながら、無機質材料が多くなり過ぎると、樹脂組成物の粘度が上昇し、成形性が低下してしまう。特に、本発明のような小型の半導体パッケージの場合には、成形型において流路の高さだけでなく流路幅が狭くなるため、大型の半導体パッケージに用いるものよりも無機質材料の量が少ないものが用いられる。

上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられるエポキシ樹脂（Ｃ成分）としては、例えば、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型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ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やブロム化エポキシ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。なかでも、成形性の点から、エポキシ当量が１８５〜２０５の範囲のものを用いることが好ましく、より好ましくは１９０〜２００である。すなわち、エポキシ当量が下限値未満では流動性が低下し、上限値を超えると、硬化性が低下する傾向がみられるからである。さらに、樹脂の取り扱い性と成形性の観点から、軟化点が５０〜８０℃の範囲のものを用いることが好ましく、より好ましくは５５〜７５℃である。すなわち、軟化点が低過ぎると樹脂組成物がブロック化を生起しやすく、軟化点が高過ぎると、樹脂組成物の流動性が低下する傾向がみられるからである。具体的には、上記範囲のエポキシ当量および軟化点を有するクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用いることが特に好ましい。

上記エポキシ樹脂（Ｃ成分）とともに用いられる、フェノールノボラック樹脂と特定の離型剤（ｄ）とを溶融混合してなる溶融混合物（Ｄ成分）は、フェノールノボラック樹脂と特定の離型剤（ｄ）を準備し、これらを予め溶融混合することにより作製したものである。上記フェノールノボラック樹脂は、フェノール、ナフトール等のフェノール性水酸基を有する化合物と、アルデヒド、ケトン等を酸性雰囲気下にて反応して得られるものであり、広義的には、フェノール化合物とメトキシメチレン基等を有する芳香族化合物とを反応させることにより得られるフェノールアラルキル樹脂をも含む。

本発明においては、封止対象となる半導体装置が上記寸法（ｘ）を有する小型パッケージであるため、樹脂の架橋密度を高めることが重要であり、フェノール性水酸基当量の低いノボラック型のフェノールホルムアルデヒド樹脂が好ましく用いられる。フェノール性水酸基当量が低いものであれば、低分子のものでも３個以上のフェノール性水酸基を有するようになるため、硬化物特性を大きく低下させることなく、低分子の化合物を用いて樹脂組成物の粘度を低下させ、樹脂の流動性を確保することも可能である。

上記フェノールノボラック樹脂としては、フェノール性水酸基当量は１００〜２００のものを用いることが好ましく、硬化性の観点から、特に１００〜１５０のものを用いることが好ましい。また、軟化点は、５０〜１１０℃のものを用いることが好ましい。

なお、上記フェノールノボラック樹脂としては、上記に記載の物性を備えたフェノールノボラック樹脂に限定するものではなく、必要により他のフェノールノボラック樹脂を用いたり、また併用することもできる。

また、上記フェノールノボラック樹脂の使用量は、前記エポキシ樹脂（Ｃ成分）中のエポキシ基１当量当たり、フェノールノボラック樹脂中の水酸基当量が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。

上記特定の離型剤（ｄ）は、酸価５５〜９５で、重量平均分子量２０００〜６０００を備えたものであり、好ましくは、酸価６０〜８０で、重量平均分子量３０００〜５０００である。上記酸価および重量平均分子量を備えることにより、離型性や流動性に優れるという効果を奏する。このような離型剤としては、酸化ポリエチレンワックス、酸化パラフィンワックス、モンタン酸ワックス、酸化クリスタリンワックス、カルナバワックス等を例示することができる。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、低圧製法により得られる高密度ポリエチレンの酸化物を用いることが、分岐が少なく、離型性に優れ、適宜に分子量を幅広く設計変更することができるという点から好ましい。なお、上記重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて、標準ポリスチレン分子量にて換算した値として求めることができる。

なお、上記酸価（ＡＶ）は、離型剤１ｇ中のカルボン酸を中和するのに必要とする水酸化カリウムの重量（ｍｇ）である。

酸性基を有する離型剤は、水酸化金属化合物の流動性を向上させるだけでなく、フェノールノボラック樹脂と事前に溶融混合しておくことにより、弱酸性を有するフェノール性水酸基が水酸化金属化合物の金属水酸基と相互作用することを抑制する効果を奏する。酸性度の高い離型剤が優先的に水酸化金属化合物と相互作用するため、フェノールノボラック樹脂の反応性が低下せずフェノールノボラック樹脂とエポキシ樹脂との反応を阻害しにくくなるという効果を奏するのである。

さらに、酸性の離型剤がフェノールノボラック樹脂中に微細分散するため、水酸化金属化合物に対して均一的に接触しやすくなり、樹脂組成物の均質性も保持される。そして、カルボン酸は二量化した水素結合体を形成しやすいため、フェノールノボラック樹脂中で溶融混合することにより、カルボン酸が内部に閉じ込められた疎水性の微粒子を形成している可能性が高い。このため、エポキシ樹脂とカルボン酸との反応も抑制され、樹脂の保存安定性が保たれる。

上記特定の離型剤（ｄ）の使用量は、前記水酸化金属化合物（Ａ成分）に対して３〜１０重量％の範囲に設定することが好ましい。特に好ましくは５〜１０重量％に設定することである。すなわち、上記使用量が少な過ぎると、離型性が低下する傾向を示し、上記使用量が多過ぎると、硬化物の機械的強度が低下する傾向を示し、水抽出物が多くなる傾向がみられるからである。

また、上記特定の離型剤（ｄ）の使用量は、前記フェノールノボラック樹脂に対して５〜３０重量％の範囲に設定することが好ましい。特に好ましくは１０〜２５重量％に設定することである。すなわち、上記使用量が少な過ぎると、溶融混合液の粘度が低下しにくく、無機質充填剤との混合作業性が悪くなる傾向がみられ、上記使用量が多過ぎると、離型剤が分離して大粒径の離型剤相が形成され、樹脂組成物として均質性が低下する傾向がみられるからである。

本発明の半導体封止用樹脂組成物では、上記Ａ〜Ｄ成分に加えて、必要に応じて、硬化促進剤、シランカップリング剤、顔料、難燃剤、難燃助剤等を適宜に用いることができる。

上記硬化促進剤としては、例えば、塩基性を示す硬化促進剤が好適に用いられる。すなわち、塩基性硬化促進剤を用いると、酸性の離型剤が塩基性硬化促進剤を保護する作用を有することから、樹脂組成物の保存安定性および樹脂の流動性向上の作用効果を奏する。

このような塩基性硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール系化合物、三級アミン化合物等が好適に用いられる。具体的には、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ〔４．３．０〕ノネン−５等を例示することができる。さらに、その他の硬化促進剤としては、リン系のトリアリールホスフィン、テトラアリールホスフィンのホウ素系の塩等をあげることができる。これらの硬化促進剤は、単独でもしくは２種以上併せて用いられることができる。

上記硬化促進剤の配合量は、フェノールノボラック樹脂１００重量部に対して、１〜１０重量部の割合に設定することが好ましい。特に好ましくは２〜５重量部である。上記範囲に設定することにより、硬化性および保存安定性の双方に優れたものが得られるようになる。

上記シランカップリング剤としては、エポキシ樹脂（Ｃ成分）および溶融混合物（Ｄ成分）中のフェノールノボラック樹脂の少なくとも一方と反応する官能基とアルコキシシラン骨格を有するものであり、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメチルシラン、γ−アミノプロピルトリメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメチルシラン等があげられる。

上記顔料としては、静電除去効果を有するカーボンブラック等があげられる。

上記難燃剤としては、臭素系難燃剤、窒素系難燃剤、リン系難燃剤等があげられる。そして、前述の特定の水酸化金属化合物（Ａ成分）と併用して使用することができる。

上記難燃助剤としては、三酸化アンチモン等があげられ、臭素系の化合物と併用することにより優れた難燃効果を示す。

さらに、このような樹脂組成物を封止材料として用いた場合、イオン性の不純物による金属の腐食が生起するため、イオン交換体を添加し、イオン性不純物による金属腐食の発生を抑制することが行なわれている。このようなイオン交換体としては、無機系のハイドロタルサイト類化合物、ビスマス化合物等があげられる。

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。まず、予め、フェノールノボラック樹脂と特定の離型剤（ｄ）を溶融混合することにより溶融混合物（Ｄ成分）を作製する。この溶融混合時の条件としては、例えば、１００〜２００℃程度に設定することが好ましい。つぎに、残りの成分である、特定の水酸化金属化合物（Ａ成分）、無機質充填剤（Ｂ成分）、エポキシ樹脂（Ｃ成分）、および、必要に応じて、硬化促進剤，シランカップリング剤，難燃剤，難燃助剤，顔料，離型剤等の他の添加剤を所定の割合で配合する。ついで、これらをミキシングロール機等の混練機を用いて加熱状態で溶融混練して、これを冷却した後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じてタブレット状に打錠するという一連の工程によって目的とするエポキシ樹脂組成物を製造することができる。

このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止は、特に制限するものではなく、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なうことができる。

本発明では、半導体封止用樹脂組成物を用いての半導体素子の封止にて得られる半導体装置としては、先に述べたように、下記の寸法（ｘ）以下の大きさの半導体装置を対象とするものである。
（ｘ）縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ１ｍｍ。
すなわち、本発明の半導体封止用樹脂組成物を、上記寸法（ｘ）以下の大きさとなる小型の半導体パッケージの樹脂封止に用いることにより、従来の封止材料を用いてなる小型半導体パッケージでは困難であった、形成されたバリの除去が容易となり、機械強度、成形性、保存安定性および難燃性にも優れた封止樹脂部が形成されることとなる。

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。

下記に示す各成分を準備した。

〔エポキシ樹脂〕
ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９８、軟化点６０℃）

〔フェノール樹脂〕
フェノールホルムアルデヒドノボラック樹脂（水酸基当量１０５、軟化点７１℃）

〔硬化促進剤〕
１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７（ＤＢＵ）

〔無機質充填剤ａ〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒子径１４μｍ、最大粒子径６４μｍ）
〔無機質充填剤ｂ〕
破砕溶融シリカ粉末（平均粒子径５μｍ、最大粒子径３０μｍ）

〔水酸化アルミニウムａ〕
平均粒子径１５μｍ、比表面積１．２ｍ² ／ｇ
〔水酸化アルミニウムｂ〕
平均粒子径３μｍ、比表面積１．６ｍ² ／ｇ
〔水酸化アルミニウムｃ〕
平均粒子径２５μｍ、比表面積０．９ｍ² ／ｇ
〔水酸化マグネシウム〕
平均粒子径１μｍ、比表面積４．０ｍ² ／ｇ

〔離型剤ａ〕
酸化ポリエチレンワックス（酸価６０、重量平均分子量５０００）
〔離型剤ｂ〕
酸化ポリエチレンワックス（酸価８０、重量平均分子量３０００）
〔離型剤ｃ〕
酸化ポリエチレンワックス（酸価５０、重量平均分子量６５００）
〔離型剤ｄ〕
酸化ポリエチレンワックス（酸価１００、重量平均分子量１５００）

〔顔料〕
カーボンブラック（平均粒子径２５ｎｍ、窒素吸着比表面積１２０ｍ² ／ｇ、ＤＢＰ吸着量１２０ｃｍ³ ／１００ｇ、ｐＨ８）

〔実施例１〜７、比較例１〜４〕
上記に示した各成分を後記の表１〜表２に示す割合で配合し、８０〜１２０℃に加熱したロール混練機にかけて５分間溶融混練を行なった。つぎに、この溶融物を冷却後、固体状になったものを粉末状に粉砕した。ついで、得られた粉末を円筒状の金型に充填し、円筒の両端から加圧することにより円柱状のタブレット状エポキシ樹脂組成物を作製した。なお、実施例１〜７および比較例１〜３は、予め、フェノール樹脂と離型剤とを同表に示す割合で溶融混合（１２０℃）し予備混合物を作製し、その後、この予備混合物と他の残りの成分を配合した。一方、比較例４は、予め溶融混合を行なわず、全ての配合成分を同時に配合した。

このようにして得られた実施例および比較例のタブレット状エポキシ樹脂組成物を用いて、低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度１７５℃，注入圧力７ＭＰａ，硬化時間１２０秒の条件にて、２ｍｍ×２ｍｍ×厚み０．７ｍｍの成形物を作製した。つぎに、金型から取り外して、１７５℃×５時間の後硬化を行なうことにより試験片を作製した。そして、これを用いて、成形性、バリ除去性、保存性および難燃性について、下記の方法にしたがって測定し評価した。その結果を後記の表１〜表２に併せて示す。

〔成形性〕
試験片を用い、２ｍｍ×２ｍｍ×０．７ｍｍのキャビティーのゲートの対面に、つぎの２ｍｍ×２ｍｍ×０．７ｍｍのキャビティーに連通する孔（０．１５ｍｍ高さ）を有する１０個連結の列を６つ有する、同時に６０個成形可能な金型にて評価を行なった。そして、未充填が、連結したキャビティーの何個目で生起しているか確認し評価した。その結果、５個目まで未充填がないものを○、それ以外を×として表示した。

〔離型性〕
上記成形性評価時に金型からスムースに成形物が離型できたものを○、ランナー部が金型に密着して剥離し難く、ゲート部で折られるものを△、金型に成形物が密着して成形物が欠ける場合を×として表示した。

〔保存性〕
室温（２５℃）にて１０日間保存したタブレット状エポキシ樹脂組成物を用いて、上記条件にて成形物を作製し、成形性を確認し評価した。その結果、連結キャビティーの５個目まで未充填がないものを○、それ以外を×として表示した。

〔バリ除去性〕
試験片のバリ部を折って、大きさ２ｍｍ×２ｍｍ×０．７ｍｍの成形物に割れ，０．１ｍｍ以上の凹部が生じていないかを確認し評価した。その結果、成形物に欠けがないものを○、バリ残りを△、それ以外を×として表示した。

〔難燃性〕
低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度１７５℃，注入圧力７ＭＰａ，硬化時間１２０秒の条件にて、厚み３．２ｍｍの試験片（大きさ：１２７ｍｍ×１２．７ｍｍ×３．２ｍｍ）を成形した。そして、金型から取り出し、後硬化１７５℃にて５時間の処理を行なった。これを用いて、ＵＬ−９４垂直法に準じて燃焼時間の合計と、燃焼時間の最長時間を求め、Ｖ−０規格を満足するか否かを評価した。その結果、Ｖ−０規格を満足するものを○、満足しないものを×として表示した。

上記結果から、フェノール樹脂と特定の離型剤との予備混合物を作製し、これと残りの成分を配合してなる実施例品は、成形性，バリ除去性，保存性および難燃性の全てに関して良好な結果が得られた。

これに対して、前記特定の離型剤以外の離型剤を用いてフェノール樹脂との予備混合物を作製してなる比較例１品は、バリ除去性に劣るものであった。また、前記特定範囲を外れた水酸化アルミニウムを用い、かつ前記特定の離型剤以外の離型剤を用いてフェノール樹脂との予備混合物を作製してなる比較例２品は、保存性に劣る結果となった。さらに、水酸化マグネシウムを用いた比較例３品は、成形性，保存性に劣るものであった。また、予備混合物を作製せず、各成分を同時に配合してなる比較例４品は、成形性，バリ除去性および保存性に劣るものであった。

つぎに、上記実施例のタブレット状エポキシ樹脂組成物を用いて、低圧トランスファー成形機を用いて、８ピン小型半導体装置（大きさ：縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ０．７ｍｍ）を作製した。８ピン小型半導体装置（パッケージの大きさ：縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ０．７ｍｍ）を作製した。成形条件は、成形温度１７５℃，注入圧力７ＭＰａ，硬化時間１２０秒の条件で、かつ後硬化を１７５℃で５時間にて行なった。得られた小型半導体装置は、成形性が良好で、かつ高圧水によるバリの除去に際しても外観に損傷も生じず信頼性の高いものであった。

Claims (6)

1. 下記の寸法（ｘ）以下の大きさの半導体装置の封止材料として用いられる半導体封止用樹脂組成物であって、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を用いることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
   （ｘ）縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ１ｍｍ。
   （Ａ）比表面積１〜２ｍ² ／ｇの水酸化金属化合物。
   （Ｂ）上記（Ａ）成分以外の無機質充填剤。
   （Ｃ）エポキシ樹脂。
   （Ｄ）フェノールノボラック樹脂と下記の離型剤（ｄ）とを溶融混合してなる溶融混合物。
   （ｄ）酸価５５〜９５で、重量平均分子量２０００〜６０００の離型剤。
2. 上記（Ａ）成分である水酸化金属化合物が、水酸化アルミニウムである請求項１記載の半導体封止用樹脂組成物。
3. 上記離型剤（ｄ）が、酸化ポリエチレンワックスである請求項１または２記載の半導体封止用樹脂組成物。
4. 上記（Ａ）成分である水酸化金属化合物に対する離型剤の使用割合が、３〜１０重量％である請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
5. 下記の寸法（ｘ）以下の大きさの半導体装置の封止材料として用いられる半導体封止用樹脂組成物の製造方法であって、予め、フェノールノボラック樹脂と下記の離型剤（ｄ）とを溶融混合することにより溶融混合物を作製した後、上記溶融混合物と下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を溶融混練することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物の製法。
   （ｘ）縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ１ｍｍ。
   （Ａ）比表面積１〜２ｍ² ／ｇの水酸化金属化合物。
   （Ｂ）上記（Ａ）成分以外の無機質充填剤。
   （Ｃ）エポキシ樹脂。
   （ｄ）酸価５５〜９５で、重量平均分子量２０００〜６０００の離型剤。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止してなる、下記の寸法（ｘ）以下の大きさの半導体装置。
   （ｘ）縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ１ｍｍ。