JP2018123245A

JP2018123245A - 封止用樹脂組成物及び半導体装置

Info

Publication number: JP2018123245A
Application number: JP2017016811A
Authority: JP
Inventors: 美里竹村; Misato Takemura; 隆宏堀江; Takahiro Horie
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2018-08-09
Anticipated expiration: 2037-02-01
Also published as: JP7172019B2

Abstract

【課題】応力緩和性に優れ、半導体装置に適用した場合の反り量を低減することが可能な封止用樹脂組成物、及びその封止用樹脂組成物を用いて封止された半導体装置を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤、及び無機充填材を含有し、硬化物の１０Ｈｚにおける損失正接（ｔａｎδ）が０．３５以上である、封止用樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、封止用樹脂組成物及び半導体装置に関する。

電子機器の小型化及び薄型化による高密度実装の要求が、近年、急激に増加している。このため、半導体パッケージは、従来のピン挿入型に代わり、高密度実装に適した表面実装型が主流になっている。表面実装型の半導体パッケージは、プリント基板等に直接はんだ付けすることにより実装される。一般的な実装方法としては、赤外線リフロー法、ベーパーフェーズリフロー法、はんだディップ法等により、半導体パッケージ全体を加熱して実装する方法が挙げられる。

近年、実装密度をより高めるため、表面実装型の半導体パッケージの中でも、ＣＳＰ（Chip Size Package）を含めたＢＧＡ（Ball Grid Array）等のエリア実装パッケージが広く用いられている。ＢＧＡ等の半導体パッケージは、基板の半導体素子搭載面が樹脂封止された片面樹脂封止型パッケージとなっている。

片面樹脂封止型パッケージは、その形状が片面封止であるために、封止樹脂、基板等のパッケージ構成部材間の線膨張係数の差、弾性率の差等を反映して発生する熱応力により、成形後に常温にて反りが発生し、搬送性の問題、リフロー工程時の実装信頼性の低下等の問題を引き起こしている（例えば、特許文献１参照）。

このような問題の発生により、封止樹脂の線膨張係数の低減及び高弾性化、並びに成型収縮率の低減が要望されている。

特開２０１４−４７３０６号公報

ところで、最近の半導体パッケージでは、電子機器をより小型化及び薄型化するため、封止樹脂層の厚みが薄くなりつつある。このため、半導体素子の上部側に封止樹脂層が形成されているパッケージ形態において、常温時に凸状の反り（以下、「クライ（cry）反り」ともいう。）が発生し、リフロー時に凹状の反り（以下、「スマイル（smile）反り」ともいう。）が発生する問題が生じている。

また、半導体素子の薄型化が進むにつれて、半導体素子に対する熱応答挙動の影響（反り、膨張等）が大きくなっている。これは一般的に基板等の熱膨張係数の方が半導体素子の熱膨張係数よりも大きいことに起因する。特に、半導体素子と基板とを接続するはんだバンプ等の接続部材には、半導体素子及び基板の熱応答挙動の相違に起因する応力が集中しやすく、場合によっては接合部に破断が生じることがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、応力緩和性に優れ、半導体装置に適用した場合の反り量を低減することが可能な封止用樹脂組成物、及びその封止用樹脂組成物を用いて封止された半導体装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞エポキシ樹脂、硬化剤、及び無機充填材を含有し、
硬化物の１０Ｈｚにおける損失正接（ｔａｎδ）が０．３５以上である、封止用樹脂組成物。

＜２＞前記無機充填材がシリカを含む、＜１＞に記載の封止用樹脂組成物。

＜３＞前記エポキシ樹脂が、分子内に芳香環を有するエポキシ樹脂を含む、＜１＞又は＜２＞に記載の封止用樹脂組成物。

＜４＞前記無機充填材の含有率が８０質量％〜９０質量％である、＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の封止用樹脂組成物。

＜５＞半導体素子と、前記半導体素子を封止する＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する半導体装置。

本発明によれば、応力緩和性に優れ、半導体装置に適用した場合の反り量を低減することが可能な封止用樹脂組成物、及びその封止用樹脂組成物を用いて封止された半導体装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。

本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
本明細書において組成物中の各成分の粒子径は、組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本明細書において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本明細書において「常温」とは、２０℃±１５℃の範囲を意味する。

＜封止用樹脂組成物＞
本実施形態の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、及び無機充填材を含有し、硬化物の１０Ｈｚにおける損失正接（ｔａｎδ）が０．３５以上である。本実施形態の封止用樹脂組成物は、必要に応じて、他の成分を含有していてもよい。本実施形態の封止用樹脂組成物は、応力緩和性に優れ、半導体装置の封止材として用いた場合に、半導体装置の反り量を低減することが可能である。

本実施形態の封止用樹脂組成物は、保存安定性の観点から、常温常圧下において固体であることが好ましい。固体の形状に制限はなく、例えば、粉状、粒状、及びタブレット状が挙げられる。

（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂としては、特に制限されず、封止用樹脂組成物に一般に使用されているものから適宜選択することができる。エポキシ樹脂としては、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等のノボラック型エポキシ樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、置換又は非置換のビフェノール等とエピクロロヒドリンとの反応により得られるジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂；スチルベン型エポキシ樹脂；ハイドロキノン型エポキシ樹脂；フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロロヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂；ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエンとフェノール化合物との共縮合樹脂のエポキシ化物；ナフタレン型エポキシ樹脂；アントラセン型エポキシ樹脂；フェノールアラルキル樹脂のエポキシ化物；及びナフトールアラルキル樹脂のエポキシ化物が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

エポキシ樹脂は、応力緩和性の観点から、分子内に芳香環を有するエポキシ樹脂を含むことが好ましく、アントラセン骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、及びビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含むことがより好ましく、アントラセン骨格を有するエポキシ樹脂及びナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが更に好ましく、アントラセン骨格を有するエポキシ樹脂を含むことが特に好ましい。

アントラセン骨格を有するエポキシ樹脂としては、例えば、下記一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。

一般式（Ｉ）中、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、又はアリル基を示す。ｘは、それぞれ独立に、０〜６の整数を示す。ｙ及びｎは、それぞれ独立に、０〜４の整数を示す。

Ｒ^１及びＲ^２で表されるアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。アルキル基の炭素数は、例えば、１〜１４が好ましい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、及びｎ−ブチル基が挙げられる。
Ｒ^１及びＲ^２で表されるアルコキシ基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。アルコキシ基の炭素数は、例えば、１〜１４が好ましい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、及びｎ−ブトキシ基が挙げられる。
Ｒ^１及びＲ^２で表されるアリール基の炭素数は、例えば、６〜１４が好ましい。アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、及びビフェニル基が挙げられる。

一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂としては、例えば、商品名ＹＸ８８００（三菱化学株式会社製）が市販品として入手可能である。

エポキシ樹脂がアントラセン骨格を有するエポキシ樹脂を含む場合、その含有率は、応力緩和性の観点から、エポキシ樹脂の全量に対して、例えば、３０質量％〜１００質量％であることが好ましく、５０質量％〜１００質量％であることがより好ましく、８０質量％〜１００質量％であることが更に好ましい。

ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂としては、例えば、下記一般式（ＩＩ）で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。

一般式（ＩＩ）中、Ｒ^３〜Ｒ^５は、それぞれ独立に、置換又は非置換の炭素数１〜１２の１価の炭化水素基を示す。ｐは、０又は１を示す。ｌ及びｍは、それぞれ独立に、０〜１１の整数を示す。但し、ｌ＋ｍは、１〜１１の整数であり、ｌ＋ｐは、１〜１２の整数である。ｉは、それぞれ独立に、０〜３の整数を示し、ｊは、それぞれ独立に、０〜２の整数を示し、ｋは、それぞれ独立に、０〜４の整数を示す。

Ｒ^３〜Ｒ^５としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｎ−ドデシル基等の鎖状アルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の環状アルキル基；ベンジル基、フェネチル基等のアリール基置換アルキル基；メトキシ基置換アルキル基、エトキシ基置換アルキル基、ｎ−ブトキシ基置換アルキル基等のアルコキシ基置換アルキル基；アミノアルキル基、ジメチルアミノアルキル基、ジエチルアミノアルキル基等のアミノ基置換アルキル基；水酸基置換アルキル基；フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等の無置換アリール基；トリル基、ジメチルフェニル基、エチルフェニル基、ｎ−ブチルフェニル基、ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、ジメチルナフチル基等のアルキル基置換アリール基；メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、ｎ−ブトキシフェニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基、メトキシナフチル基等のアルコキシ基置換アリール基；ジメチルアミノフェニル基、ジエチルアミノフェニル基等のアミノ基置換アリール基；及び水酸基置換アリール基が挙げられる。中でも、Ｒ^３〜Ｒ^５としては、水素原子又はメチル基が好ましい。

一般式（ＩＩ）で表されるエポキシ樹脂としては、ｌ個の構造単位及びｍ個の構造単位をランダムに含むランダム共重合体、交互に含む交互共重合体、規則的に含む共重合体、及びブロック状に含むブロック共重合体が挙げられ、これらのいずれか１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

一般式（ＩＩ）で表されるエポキシ樹脂としては、例えば、商品名ＨＰ−５０００（ＤＩＣ株式会社製）が市販品として入手可能である。

エポキシ樹脂がナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂を含む場合、その含有率は、応力緩和性の観点から、エポキシ樹脂の全量に対して、例えば、３０質量％〜１００質量％であることが好ましく、５０質量％〜１００質量％であることがより好ましい。

ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂としては、例えば、下記一般式（ＩＩＩ）で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。

一般式（ＩＩＩ）中、Ｒ^６〜Ｒ^１３は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換若しくは非置換の炭素数１〜１０の１価の炭化水素基を示す。ｑは、０〜３の整数を示す。

Ｒ^６〜Ｒ^１３としては、例えば、水素原子；メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基等の鎖状アルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の環状アルキル基；ベンジル基、フェネチル基等のアリール基置換アルキル基；メトキシ基置換アルキル基、エトキシ基置換アルキル基、ｎ−ブトキシ基置換アルキル基等のアルコキシ基置換アルキル基；アミノアルキル基、ジメチルアミノアルキル基、ジエチルアミノアルキル基等のアミノ基置換アルキル基；水酸基置換アルキル基；フェニル基、ナフチル基等の無置換アリール基；トリル基、ジメチルフェニル基、エチルフェニル基、ｎ−ブチルフェニル基、ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基等のアルキル基置換アリール基；メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、ｎ−ブトキシフェニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基等のアルコキシ基置換アリール基；ジメチルアミノフェニル基、ジエチルアミノフェニル基等のアミノ基置換アリール基；及び水酸基置換アリール基が挙げられる。中でも、Ｒ^６〜Ｒ^１３としては、メチル基が好ましい。

一般式（ＩＩＩ）で表されるエポキシ樹脂としては、例えば、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル及び４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニルが挙げられる。中でも、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニルが好ましい。

一般式（ＩＩＩ）で表されるエポキシ樹脂としては、例えば、商品名ＹＸ４０００Ｈ（三菱化学株式会社製）が市販品として入手可能である。

また、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル骨格を有するフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化物も挙げられる。ビフェニル骨格を有するフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化物としては、例えば、商品名ＮＣ−３０００（日本化薬株式会社製）が市販品として入手可能である。

エポキシ樹脂がビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂を含む場合、その含有率は、応力緩和性の観点から、エポキシ樹脂の全量に対して、例えば、５０質量％〜１００質量％であることが好ましい。

エポキシ樹脂のエポキシ当量は特に制限されない。エポキシ樹脂のエポキシ当量は、成形性及び耐リフロー性の観点から、例えば、１５０ｇ／ｅｑ〜２５０ｇ／ｅｑであることが好ましい。
エポキシ樹脂の軟化点（融点）は特に制限されない。エポキシ樹脂の軟化点（融点）は、成形性及び耐リフロー性の観点から、例えば、５０℃〜１３０℃であることが好ましく、５０℃〜１１０℃であることがより好ましい。

エポキシ樹脂の含有率は、封止用樹脂組成物の全量に対して、例えば、６質量％〜１２質量％であることが好ましく、６質量％〜１０質量％であることがより好ましく、６質量％〜８質量％であることが更に好ましい。

（硬化剤）
硬化剤としては、特に制限されず、封止用樹脂組成物に一般に使用されているものから適宜選択することができる。硬化剤としては、例えば、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール硬化剤が挙げられる。フェノール硬化剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール化合物及びα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール化合物からなる群より選択される少なくとも１種と、ホルムアルデヒド又はアセトアルデヒドとを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂（フェノールノボラック樹脂）；フェノール化合物と、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるトリフェニルメタン型フェノール樹脂；フェノール化合物及びナフトール化合物からなる群より選択される少なくとも１種と、ジメトキシパラキシレン又はビス（メトキシメチル）ビフェニルとから合成される、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂；フェノール化合物及びナフトール化合物からなる群より選択される少なくとも１種と、シクロペンタジエンとから共重合により合成される、ジシクロペンタジエン型フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトールノボラック樹脂等のジシクロペンタジエン型フェノール樹脂；及びフェノールキシリレン樹脂が挙げられる。中でも、応力緩和性の観点から、ノボラック型フェノール樹脂及びフェノールアラルキル樹脂が好ましい。これらの硬化剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

硬化剤としてフェノール硬化剤を用いる場合、フェノール硬化剤の水酸基当量は特に制限されない。フェノール硬化剤の水酸基当量は、成形性及び耐リフロー性の観点から、例えば、８０ｇ／ｅｑ〜２００ｇ／ｅｑであることが好ましい。
硬化剤の軟化点（融点）は特に制限されない。硬化剤の軟化点（融点）は、成形性及び耐リフロー性の観点から、例えば、５０℃〜１３０℃であることが好ましく、５０℃〜１１０℃であることがより好ましい。

硬化剤の含有率は特に制限されない。硬化剤としてフェノール硬化剤を用いる場合、エポキシ樹脂とフェノール硬化剤との当量比、すなわち、エポキシ樹脂中のエポキシ基数に対するフェノール硬化剤中のフェノール性水酸基数の比（フェノール硬化剤中のフェノール性水酸基数／エポキシ樹脂中のエポキシ基数）は、それぞれの未反応分を少なく抑える観点から、例えば、０．５〜２．０の範囲に設定することが好ましく、０．６〜１．３の範囲に設定することがより好ましく、成形性及び耐リフロー性の観点から、０．８〜１．２の範囲に設定することが更に好ましい。

（無機充填材）
無機充填材としては、特に制限されず、封止用樹脂組成物に一般に使用されているものから適宜選択することができる。無機充填材としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、及びチタニアの粒子が挙げられる。これらの無機充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なお、無機充填材を２種以上併用する態様としては、例えば、同じ成分で平均粒径が異なる無機充填材を２種以上併用する態様、平均粒径が同じで成分の異なる無機充填材を２種以上併用する態様、並びに平均粒径及び種類の異なる無機充填材を２種以上併用する態様が挙げられる。

無機充填材は、熱膨張率が低い点から、シリカを含むことが好ましい。シリカとしては、溶融シリカ、結晶シリカ等が挙げられ、充填性及び流動性の観点から、溶融シリカが好ましい。溶融シリカとしては、球状溶融シリカ、破砕溶融シリカ等が挙げられ、流動性の観点から、球状溶融シリカが好ましい。なお、本明細書において、「球状」とは、真球度が０．７以上の条件を満たすことをいう。真球度の測定方法としては、例えば、電子顕微鏡で画像処理を行い、観察される粒子の面積及び周囲長から、（真球度）＝｛４π×（面積）÷（周囲長）^２｝で算出される値とする方法を用いることができる。

無機充填材の平均粒径は、流動性の観点から、例えば、５μｍ〜４０μｍであることが好ましく、５μｍ〜２０μｍであることがより好ましい。なお、本明細書において、「平均粒径」とは、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて小径側から体積累積分布曲線を描いた場合に、累積５０％となる体積平均粒径（Ｄ５０）を意味する。

無機充填材の含有率は、封止用樹脂組成物の全量に対して、例えば、８０質量％〜９０質量％であることが好ましく、８２質量％〜８８質量％であることがより好ましく、８５質量％〜８８質量％であることが更に好ましい。無機充填材の含有率が８０質量％以上であると、吸水率が小さくなり、高温高湿信頼性が向上する傾向にある。また、無機充填材の含有率が９０質量％以下であると、封止用樹脂組成物の応力緩和性がより向上し、半導体装置の封止材として用いた場合に、半導体装置の反り量がより低減される傾向にある。

（その他の成分）
本実施形態の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、及び無機充填材以外に、必要に応じて、カップリング剤、硬化促進剤、シリコーン化合物、離型剤、低応力化剤、難燃剤、着色剤等の成分を含有していてもよい。

カップリング剤としては、例えば、シラン化合物、チタン化合物、及びアルミニウムキレート化合物が挙げられ、流動性の観点から、シラン化合物が好ましい。シラン化合物としては、例えば、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン；３−メルカプトプロプルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン；メチルトリメトキシシラン等のアルキルシラン；エポキシシラン；ウレイドシラン；及びビニルシランが挙げられる。これらのカップリング剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

本実施形態の封止用樹脂組成物がカップリング剤を含有する場合、カップリング剤の含有率は、封止用樹脂組成物の全量に対して、例えば、０．３質量％〜０．９質量％であることが好ましい。

硬化促進剤としては、例えば、有機リン化合物及びアミン化合物が挙げられ、成形性の観点から、有機リン化合物が好ましい。有機リン化合物としては、例えば、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート及びトリフェニルホスフィンが挙げられる。これらの硬化促進剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

本実施形態の封止用樹脂組成物が硬化促進剤を含有する場合、硬化促進剤の含有率は、封止用樹脂組成物の全量に対して、例えば、０．０５質量％〜０．５質量％であることが好ましい。

シリコーン化合物としては、例えば、シリコーンオイル及びシリコーンゴムが挙げられる。シリコーン化合物の重量平均分子量は、例えば、１０００〜５０００であることが好ましく、封止用樹脂組成物の溶融粘度、及び常温での反り（クライ反り）の抑制効果の観点から、１２００〜３５００であることがより好ましい。シリコーン化合物の重量平均分子量が１０００以上であると、相分離が抑制され、常温での反り量の抑制効果の低下が抑えられる傾向にある。シリコーン化合物の重量平均分子量が５０００以下であると、溶融粘度の大幅な上昇が抑えられ、ワイヤー流れの発生が抑えられる傾向にある。なお、シリコーン化合物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いた通常の方法により、ポリスチレン換算値として測定される。

離型剤としては、例えば、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、及び高級脂肪酸金属塩が挙げられる。具体的には、例えば、モンタン酸エステルワックス、カルナバワックス、及びポリエチレン系ワックスが挙げられる。これらの離型剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

低応力化剤としては、例えば、アクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等のブタジエン系ゴムが挙げられる。これらの低応力化剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

難燃剤としては、例えば、有機リン化合物、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムが挙げられる。これらの難燃剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

着色剤としては、例えば、カーボンブラック、有機染料、有機顔料、及び酸化チタンが挙げられる。これらの着色剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

更に、本実施形態の封止用樹脂組成物は、耐湿信頼性テストにおける信頼性向上を目的として、ハイドロタルサイト類、水酸化マグネシウム等のイオントラップ剤を含有していてもよい。

（封止用樹脂組成物の調製方法）
本実施形態の封止用樹脂組成物は、例えば、以下のようにして調製することができる。すなわち、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材、及び必要に応じてその他の成分を常法により配合し、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た後、常温下で冷却固化させる。その後、公知の手段により粉砕し、必要に応じて打錠することにより、目的とする封止用樹脂組成物を調製することができる。

（封止用樹脂組成物の硬化物の損失正接（ｔａｎδ））
本実施形態の封止用樹脂組成物は、硬化物の１０Ｈｚにおける誘電正接（ｔａｎδ）が０．３５以上である。損失正接（ｔａｎδ）が０．３５以上であることにより、応力緩和性に優れ、半導体装置の封止材として用いた場合に、半導体装置の反り量が低減される傾向にある。

なお、本実施形態の封止用樹脂組成物の硬化物は、例えば、トランスファー成形機を用いて、成形温度１７５℃、成形時間９０秒間の条件にて成形した後、１７５℃で５時間の条件にて後硬化を行うことにより、得ることができる。
また、硬化物の損失正接（ｔａｎδ）は、ＪＩＳＫ６９１１：２００６に規定される方法により測定することができる。測定装置としては、例えば、株式会社ユービーエム製のＤＶＥ−Ｖ４を用いることができる。

＜半導体装置＞
本実施形態の半導体装置は、半導体素子と、半導体素子を封止する前述した封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する。半導体素子の封止方法は特に制限されず、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る。

前述した封止用樹脂組成物は、応力緩和性に優れ、半導体装置に適用した場合の反り量を低減することが可能である。このため、本実施形態の半導体装置は、基板の半導体素子搭載面が樹脂封止され、封止樹脂層が形成された片面樹脂封止型パッケージであることが好ましい。好適な半導体装置としては、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）、及びＭＣＰ（Multi Chip Package）が挙げられる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。

［実施例１〜３及び比較例１〜３］
＜封止用樹脂組成物の調製＞
下記表１に示す各成分を同表に示す質量部で配合し、ミキサーにて充分混合した後、２軸混練機を用い９０℃にて２分間溶融混練した。次いで、溶融物を冷却した後、固体状になったものを粉末状に粉砕することにより、目的とする封止用樹脂組成物を調製した。なお、表１中の「−」は、該当する成分を配合していないことを意味する。

表１中の各成分の詳細は以下のとおりである。
（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：アントラセン骨格を有するエポキシ樹脂（三菱化学株式会社製、ＹＸ８８００、エポキシ当量：１８０ｇ／ｅｑ、融点：１０９℃）
・エポキシ樹脂２：ビフェニル骨格を有するフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化物（日本化薬株式会社製、ＮＣ−３０００、エポキシ当量：２８０ｇ／ｅｑ）
・エポキシ樹脂３：ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂（三菱化学株式会社製、ＹＸ４０００Ｈ、エポキシ当量：１９６ｇ／ｅｑ、融点：１０６℃）

（硬化剤）
・硬化剤１：フェノールノボラック樹脂（日立化成株式会社製、ＨＰ−８５０Ｎ、水酸基当量：１０３ｇ／ｅｑ、軟化点：８３℃）
・硬化剤２：フェノールキシリレン樹脂（明和化成株式会社製、ＭＥＨＣ−７８００Ｓ、水酸基当量：１０６ｇ／ｅｑ、軟化点：６６℃）
・硬化剤３：ビフェニル骨格を有するアラルキル型フェノール樹脂（エア・ウォーター株式会社製、ＨＥ２００Ｃ−１０、水酸基当量：２０５ｇ／ｅｑ、軟化点：７０℃）
・硬化剤４：トリフェニルメタン型フェノール樹脂（エア・ウォーター株式会社製、ＨＥ９１０−１０、水酸基当量：１００ｇ／ｅｑ、軟化点：８３℃）
・硬化剤５：フェノールノボラック樹脂（明和化成株式会社製、ＭＨＥ−５０００Ｓ、水酸基当量：１６８ｇ／ｅｑ、軟化点：７３℃）

（無機充填材）
・無機充填材：溶融シリカ（電気化学工業株式会社製、ＦＢ−９４５４ＦＣ）

（カップリング剤）
・カップリング剤１：Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５７３）
・カップリング剤２：３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−８０３）
・カップリング剤３：メチルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−１３）

（硬化促進剤）
・硬化促進剤１：トリフェニルホスフィンと１，４−ベンゾキノンとの付加物
・硬化促進剤２：トリ−ｎ−ブチルホスフィンと１，４−ベンゾキノンとの付加物
（離型剤）
・離型剤１：モンタン酸エステルワックス（クラリアント社製、ＨＷ−Ｅ）
・離型剤２：ポリエチレンワックス
（着色剤）
・カーボンブラック（三菱化学株式会社製、ＭＡ−６００ＭＪ）
（イオントラップ剤）
・マグネシウム・アルミニウムハイドロオキサイド・カーボネート・ハイドレート（堺化学工業株式会社製、ＳＴＡＢＩＡＣＥＨＴ−Ｐ）

＜硬化物の作製及び評価＞
実施例１〜３及び比較例１〜３の封止用樹脂組成物を用い、下記に示す方法に従って、測定及び評価した。なお、封止用樹脂組成物の成形は、トランスファー成形機により、成形温度１７５℃、成形時間９０秒間の条件にて行った。また、後硬化は、１７５℃で５時間の条件にて行った。

（１）損失正接（ｔａｎδ）の測定
ＪＩＳＫ６９１１：２００６に規定される方法により、硬化物の１０Ｈｚにおける損失正接（ｔａｎδ）を測定した。測定装置としては、株式会社ユービーエム製のＤＶＥ−Ｖ４を用いた。結果を表２に示す。

（２）室温時熱時反り幅の測定
実施例１〜３及び比較例１〜３の封止用樹脂組成物を用いて、トランスファー成形（成形温度１７５℃、成形時間９０秒）にてパッケージを封止し、１７５℃で５時間の条件で後硬化することにより、片面樹脂封止型パッケージを作製した。上記パッケージは、ソルダーレジスト（太陽インキ製造株式会社製、ＰＳＲ−４０００ＡＵＳ３０８）を塗工した基板（日立化成株式会社製、Ｅ−７７０Ｇ、７４ｍｍ×２４０ｍｍ×０．２６ｍｍ）上に、ダイボンディング材（日立化成株式会社製、ＨＲ−９００シリーズ（２０μｍ厚)）を用いて、縦４個×横４個（計１６個）のシリコンチップ（１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．０５ｍｍ）を１５ｍｍ間隔で実装したものである。

そして、作製した片面樹脂封止型パッケージの室温時（３５℃）及び熱時（２６０℃）における反り量を測定し、以下の式に従って室温時熱時反り幅を求めた。反り量の正負の符号は、封止樹脂層を上側に配置したときに、凸状に反っている場合を「負」、凹状に反っている場合を「正」とした。
室温時熱時反り幅（μｍ）＝熱時の反り量（μｍ）−室温時の反り量（μｍ）
なお、室温時熱時反り幅は、室温時の反り量と熱時の反り量との差を示しており、室温時熱時反り幅が小さいほど、反り抑制に効果的である。結果を表２に示す。

無機充填材の体積基準の含有率が共通する実施例１〜２と比較例１〜２とを比較し、実施例３と比較例３とを比較すると、損失正接の値が大きいほど、反り量の低減に効果的であることが分かる。

Claims

エポキシ樹脂、硬化剤、及び無機充填材を含有し、
硬化物の１０Ｈｚにおける損失正接（ｔａｎδ）が０．３５以上である、封止用樹脂組成物。
前記無機充填材がシリカを含む、請求項１に記載の封止用樹脂組成物。
前記エポキシ樹脂が、分子内に芳香環を有するエポキシ樹脂を含む、請求項１又は請求項２に記載の封止用樹脂組成物。
前記無機充填材の含有率が８０質量％〜９０質量％である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の封止用樹脂組成物。
半導体素子と、前記半導体素子を封止する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する半導体装置。