JP2021024945A - 顆粒状半導体封止用樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体封止時の融け性が改善されるとともに、その硬化物の耐湿信頼性が改善された半導体封止用樹脂組成物を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機フィラーと、分散剤と、カップリング剤と、を含む顆粒状の半導体封止用樹脂組成物であって、前記分散剤は、グラフトポリマーである、半導体封止用樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、顆粒状の半導体封止用樹脂組成物、およびこれを封止材として用いた半導体装置に関する。

近年、電子部品のプリント配線板への高密度実装化に伴い、半導体装置は従来よく用いられているピン挿入型のパッケージから、表面実装型のパッケージが主流に変わってきている。表面実装型のＩＣ、ＬＳＩ等は、高実装密度化した薄型、小型のパッケージになっており、素子のパッケージに対する占有体積も大きくなり、パッケージの肉厚は非常に薄くなってきている。また、素子の多機能化、大容量化によって、チップ面積の増大、多ピン化が進み、さらにはパッド数の増大によって、パッドピッチの縮小化とパッド寸法の縮小化、いわゆる狭パッドピッチ化も進んでいる。

しかし、半導体素子を搭載する基板においては半導体素子ほどの電極間隔の狭ピッチ化ができないため、半導体素子から引き出すワイヤ長を長くするか、またはワイヤを紐線化することにより多端子化に対応している。しかし、ワイヤが細くなると、後の樹脂封止工程において、ワイヤが樹脂の注入圧力により流され易くなる。特に、サイド・ゲート方式ではこの傾向が著しい。

そのため、半導体チップなどの電子素子を樹脂封止する方法として、いわゆる圧縮成形法が用いられるようになってきている。この圧縮成形法においては、金型内に保持された被封止物（例えば、半導体チップなどの電子素子が設けられた基板など）に対向させるようにして粉粒状樹脂組成物を供給し、被封止物と粉粒状樹脂組成物とを圧縮することで樹脂封止が行われる。

このような圧縮成形法によれば、溶融した粉粒状樹脂が被封止物の主面と略平行な方向に流動するため、流動量を少なくすることができ、樹脂の流れによる被封止物の破損を低減させることができる。特に、ワイヤボンディングされた配線などが樹脂の流れによる破損を低減させることに有効である。

圧縮成形法に用いられる封止材として、例えば、特許文献１で提案された樹脂組成物がある。特許文献１では、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、融点が７０℃以下の脂肪酸、および沸点が２００℃以上のシランカップリング剤を含み、特定の粒子径を有する粒子状のエポキシ樹脂組成物は、封止時の樹脂組成物の融け性が改善され、封止後の離型性が改善されたことが記載されている。

特開２０１１−１５３１７３号公報

しかしながら、本発明者が検討した結果、特許文献１に記載される樹脂組成物においては、その硬化物の耐湿信頼性においてさらなる改善の余地があることが見出された。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、半導体封止時の融け性が改善されるとともに、その硬化物の耐湿信頼性が改善された半導体封止用樹脂組成物を提供することを目的とする。また、当該半導体封止用樹脂組成物を封止材として用いた、信頼性に優れた半導体装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、無機フィラーを含む封止用樹脂組成物に、特定の分散剤とカップリング剤とを組み合わせて配合することにより、無機フィラーが樹脂中に高度に分散されて樹脂組成物の融け性が向上するとともに、樹脂組成物の硬化物の耐湿信頼性が改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
無機フィラーと、
分散剤と、
カップリング剤と、を含む顆粒状の半導体封止用樹脂組成物であって、
前記分散剤は、グラフトポリマーである、半導体封止用樹脂組成物が提供される。

また本発明によれば、
基板上に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止部材と、を備える半導体装置であって、
前記封止部材が、上記半導体封止用樹脂組成物の硬化物からなる、半導体装置が提供される。

本発明によれば、優れた融け性を有し、圧縮成形法に用いる半導体封止材料として好適に使用できる半導体封止用樹脂組成物が提供される。また本発明によれば、当該半導体封止用樹脂組成物を用いて作製された、信頼性に優れた半導体装置が提供される。

本実施形態の樹脂組成物を用いて、リードフレームに搭載した半導体素子を封止して得られる半導体装置の断面構造を示した図である。 本実施形態の樹脂組成物を用いて、回路基板に搭載した半導体素子を封止して得られる半導体装置の断面構造を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態の半導体封止用樹脂組成物（以下、単に「樹脂組成物」と称する）は、顆粒状であり、エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機フィラーと、分散剤と、カップリング剤とを含み、上記分散剤はグラフトポリマーである。

本実施形態の樹脂組成物は、分散剤を含むことにより、無機フィラーの分散性が高められ、得られる樹脂組成物の融け性が改善される。このような樹脂組成物は、封止工程における加熱時に溶融粘度の増加を抑制した状態で十分に溶融させることができる。そのため、この樹脂組成物を封止材として用いて基板に搭載された半導体素子を圧縮成形で封止した場合、ワイヤ流れやワイヤ変形を低減できる。また、このような融け性が改善された樹脂組成物は、流動性が良好であるため、チップ上の未充填の発生を抑制することができる。

本発明者は、無機フィラーの分散性を改善するために分散剤を配合した樹脂組成物を封止材料として用いた場合、この分散剤に起因して、基板上の配線間でマイグレーションが発生し、得られる半導体装置の信頼性の低下につながる場合があることを知見した。本発明者は、分散剤に加えカップリング剤を用いることにより、配線間のマイグレーション発生を抑制できることを見出した。この理由は必ずしも明らかではないが、マイグレーション発生の原因となる分散剤が、カップリング剤を介して無機フィラーに固定されることにより、分散剤の電極に対する作用が抑制されるためと考えられる。このように、本実施形態の樹脂組成物は、分散剤とカップリング剤とを組み合わせて含むことにより、良好な融け性と耐マイグレーション性とを備える。

以下、封止材として用いる樹脂組成物について説明する。

本実施形態の樹脂組成物は、顆粒状であり、その粒子径分布が１００μｍ〜３ｍｍの範囲内に８５質量％以上を占めることが好ましい。前記粒子径範囲外の粒子が上記範囲より多い場合、圧縮成形で半導体素子を好適に封止できない傾向がある。具体的には、例えば、粒子径が上記範囲より小さい樹脂組成物が多すぎると、その小粒径の樹脂組成物が優先的に溶融して、封止材として用いる樹脂組成物が、圧縮成形時に均一に溶融せず、半導体素子を好適に封止できない傾向がある。また、粒子径が上記範囲より大きい樹脂組成物が多すぎると、小粒径の樹脂組成物が、溶融しにくく、圧縮成形時に溶融した樹脂組成物中に、溶融せずに残存する顆粒状の樹脂組成物が存在し、半導体素子を好適に封止できない場合がある。なお、顆粒状の樹脂組成物の粒子径分布は、一般的な粒度計で測定することができる。または、種々の目開きの篩を、目開きの小さい順に下から重ねたもので、顆粒状の樹脂組成物を篩い、各篩に残存する粒子の質量から算出することができる。

本実施形態の半導体封止用樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂としては、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、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、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等の結晶性エポキシ樹脂；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、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；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、アルコキシナフタレン骨格含有フェノールアラルキルエポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；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等の３官能型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール型エポキシ樹脂等の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等の複素環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種類以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、溶融粘度を最適範囲に維持することができ、成形性が良好であり、低コストであることから、ビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。前記エポキシ樹脂のエポキシ当量としては、９０〜３００であることが好ましい。エポキシ当量が小さすぎると、硬化剤との反応性がやや低下するという傾向がある。また、エポキシ当量が大きすぎると、樹脂組成物の硬化物の強度が低下するという傾向がある。

エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体に対して、２質量％以上であることが好ましく、４質量％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、封止工程において流動性の低下等が生じにくい。また、樹脂組成物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、樹脂組成物全量に対して、２２質量％以下であることが好ましく、２０質量％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、樹脂組成物のガラス転移温度の低下が少なく、互着を適正に抑制することができる。また、流動性および融け性を向上させるため、用いるエポキシ樹脂の種類に応じて配合割合を適宜調整することが望ましい。

本実施形態の樹脂組成物に用いられる硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定されず、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数２〜２０の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、４，４'−ジアミノジフェニルメタン、４，４'−ジアミノジフェニルプロパン、４，４'−ジアミノジフェニルエーテル、４，４'−ジアミノジフェニルスルホン、４，４'−ジアミノジシクロヘキサン、ビス（４−アミノフェニル）フェニルメタン、１，５−ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、１，１−ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミン類；アニリン変性レゾール樹脂やジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂；フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂；ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；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）などの脂環族酸無水物、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）などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物等；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなど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など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などの有機酸類が例示される。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの内、半導体封止材料に用いる硬化剤としては、耐湿性、信頼性等の点から、１分子内に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂、トリスフェノールメタンノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；レゾール型フェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等が例示される。また、分子構造にフェニレン及び／又はビフェニル骨格を持ち水酸基当量が１６０以上であるものを用いることが好ましい。

硬化剤全体の配合割合の下限値は、樹脂組成物全体に対して、２質量％以上であることが好ましく３質量％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、充分な流動性を得ることができる。また、硬化剤の配合割合の上限値は、樹脂組成物全体に対して、１６質量％以下であることが好ましく、１５質量％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、互着を適正に抑制することができ。また、流動性および融け性を向上させるため、用いる硬化剤の種類に応じて配合割合を適宜調整することが望ましい。

また、硬化剤としてフェノール樹脂系硬化剤を用いる場合においては、エポキシ樹脂全体とフェノール樹脂系硬化剤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）とフェノール樹脂系硬化剤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。当量比がこの範囲内であると、樹脂組成物の成形時に充分な硬化性を得ることができる。また、当量比がこの範囲内であると、樹脂硬化物における良好な物性を得ることができる。流動性および融け性を向上させるため、用いるエポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤および硬化剤の種類に応じてエポキシ樹脂全体のエポキシ基数（Ｅｐ）と硬化剤全体のフェノール性水酸基数（Ｐｈ）との当量比（Ｅｐ／Ｐｈ）を調整することが望ましい。

本実施形態の樹脂組成物は、硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤としては、硬化反応を促進することができるものであれば、特に制限することなく使用することができ、例えば、２−メチルイミダゾールや２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフィン等の有機ホスフィン類、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の三級アミン類等が挙げられる。これらは、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量に対して、０．１質量％以上２質量％以下であることが好ましい。硬化促進剤の含有量が上記下限値より少ないと、硬化促進効果を高めることができない傾向にある。また、上記上限値より多いと、流動性や成形性に不具合を生じる傾向があり、また、製造コストの増加につながる場合がある。

本実施形態の樹脂組成物に用いられる無機フィラーとしては、本発明の樹脂組成物としたとき融け性が良好であれば特に制限はなく、例えば、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶性シリカ、２次凝集シリカ等のシリカ；アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化チタン、炭化ケイ素、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チタンホワイト、タルク、クレー、マイカ、ガラス繊維等が挙げられる。粒子形状は限りなく真球状であることが好ましく、また、粒子の大きさの異なるものを混合することにより充填量を多くすることができる。また、樹脂組成物の融け性を向上させるため、シリカまたはアルミナを用いることが好ましく、シリカとしては溶融球状シリカを用いるのが好ましい。

無機フィラーの含有量は、樹脂組成物全量の８６質量％以上であることが好ましい。無機フィラーの含有量が少なすぎると、樹脂組成物の硬化物の耐熱性等が低下し、得られた半導体装置の信頼性が低下する傾向がある。また、無機フィラーの含有量が多いと、樹脂組成物の硬化物の耐熱性等を高め、得られた半導体装置の信頼性が向上する。しかしながら、無機フィラーの含有量が多くなるにつれ、一般的には、樹脂組成物の融け性は低下し、換言すると、溶融されにくくなり、ワイヤ流れが発生しやすくなる傾向がある。本実施形態では、後述する、分散剤を含有することにより、樹脂組成物の硬化物の耐熱性等の性能を維持しつつ、樹脂組成物の融け性を高め、ワイヤ流れの発生を抑制することができる。

本実施形態の樹脂組成物に用いられる分散剤として、グラフトポリマーが使用される。本実施形態において分散剤として用いられるグラフトポリマーは、無機フィラーに吸着する性質を有する吸着性基と、エポキシ樹脂に対して相溶性を有する部位とを有し、無機フィラーに吸着して樹脂成分への分散を安定化するよう作用する。グラフトポリマーの主鎖および／または側鎖の骨格としては、例えば、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸（部分）アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルおよびこれらの変性物、ポリ（低級アルキレンイミン）と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩等の油性分散剤、（メタ）アクリル酸−スチレン共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド付加化合物、リン酸エステル系等が用いられ、これらは単独または２種以上を混合して用いることができる。中でも、主鎖および／または側鎖として（メタ）アクリル共重合体を有するものが好ましい。

このグラフトポリマーが有する吸着性基は、塩基性吸着基であることが好ましく、塩基性吸着基としては、アミノ基、アミド基、４級アンモニウム塩、グアニジル基、アミジニル基などの塩基性窒素原子を有する基が挙げられる。

このようなグラフトポリマーの市販品としては、ゼネカ社製のソルスパース３０００、５０００、９０００、１２０００、１３２４０、１３９４０、１７０００、２００００、２４０００、２６０００、２８０００等の各種ソルスパース分散剤、味の素ファインテクノ株式会社製のアジスパーＰＢ−８２１、ＰＢ−８２２、ＰＢ−８８０〔組成（重量比）：ポリアリルアミン／ポリカプロラクトン＝５／９５、Ｍｗ：８，０００〕、三洋化成株式会社製のイソーネットＳ−２０、ビックケミー・ジャパン株式会社製のＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１６１、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−２００１等が挙げられる。

分散剤は、樹脂組成物全体に対して、０．０５質量％以上５質量％以下の量で使用されることが好ましく、０．１質量％以上２質量％以下の量であることがより好ましく、０．２質量％以上１．５質量％以下の量であることがさらにより好ましい。分散剤が上記範囲内の量で配合されることにより、無機フィラーを樹脂組成物中に高度に分散させることができる。

本実施形態の樹脂組成物に用いられるカップリング剤としては、シランカップリング剤を使用することができる。シランカップリング剤としては、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の（メタ）アクリルシラン類、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、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチ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トリエトキシシラン等のエポキシシラン類、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−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、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−フェニル−γ?アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。

カップリング剤は、樹脂組成物全体に対して、０．０１質量％以上１．０質量％以下の量で使用されることが好ましく、０．０５質量％以上０．９質量％以下の量であることがより好ましく、０．０８質量％以上０．８質量％以下の量であることがさらにより好ましい。カップリング剤が上記範囲内の量で配合されることにより、得られる樹脂組成物の融け性の改善と、樹脂組成物の耐マイグレーション性を両立することができる。

本実施形態の樹脂組成物には、上記成分に加え、本発明の目的とする所望の特性を阻害しない範囲で、従来公知の添加剤、例えば、難燃剤、着色剤、シリコーン可とう剤、及びイオントラップ剤等を必要に応じて使用してもよい。

本実施形態の樹脂組成物の調製方法としては、上記成分を含有し、粒子径分布が上記のような範囲となるような粒子状のものが製造できれば、特に限定されない。具体的には、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、上記成分および及び必要に応じて添加剤を所定の含有量となるように、タンブラーミキサーやヘンシェルミキサー等のミキサーやブレンダー等で均一に混合した後、ニーダー、ロール、ディスパー、アジホモミキサー、及びプラネタリーミキサー等で加熱しながら混練する。なお、混練時の温度としては、硬化反応が生じない温度範囲である必要があり、エポキシ樹脂及び硬化剤の組成にもよるが、７０〜１５０℃程度で溶融混練することが好ましい。混練後に冷却固化し、固化された混練物を粉砕機等で粉砕する。これにより、顆粒状の樹脂組成物を製造することができる。その後、粒子径分布が上記のような範囲となるように、樹脂組成物を篩にかけてもよい。

本実施形態の樹脂組成物は、リードフレームまたは回路基板上に搭載された半導体素子を、圧縮成形法を用いて封止するための封止材料として用いられる。

以下に、リードフレーム又は回路基板と、リードフレーム又は回路基板上に積層または並列して搭載された１以上の半導体素子と、リードフレーム又は回路基板と半導体素子とを電気的に接続するボンディングワイヤと、半導体素子とボンディングワイヤを封止する封止材とを備えた半導体装置について、図を用いて詳細に説明するが、本発明はボンディングワイヤを用いたものに限定されるものではない。

図１は、本実施形態の樹脂組成物を用いて、リードフレームに搭載した半導体素子を封止して得られる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４０３上に、ダイボンド材硬化体４０２を介して半導体素子４０１が固定されている。半導体素子４０１の電極パッドとリードフレーム４０５との間はワイヤ４０４によって接続されている。半導体素子４０１は、本実施形態の樹脂組成物の硬化体で構成される封止材４０６によって封止されている。

図２は、本実施形態の樹脂組成物を用いて、回路基板に搭載した半導体素子を封止して得られる半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。回路基板４０８上にダイボンド材硬化体４０２を介して半導体素子４０１が固定されている。半導体素子４０１の電極パッド４０７と回路基板４０８上の電極パッド４０７との間はワイヤ４０４によって接続されている。本実施形態の樹脂組成物の硬化体で構成される封止材４０６によって、回路基板４０８の半導体素子４０１が搭載された面が封止されている。回路基板４０８上の電極パッド４０７は回路基板４０８上の非封止面側の半田ボール４０９と内部で接合されている。

本実施形態の樹脂組成物を封止材として備える半導体装置は、その封止工程においてワイヤ流れやワイヤの破損が生じないため、またこの封止材は耐マイグレーション性に優れるため、優れた信頼性を有する。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例、比較例で用いた成分を以下に示す。
（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシ株式会社製、エピコート ＹＸ４０００Ｋ）
・エポキシ樹脂２：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製、ＮＣ３０００Ｌ）

（硬化剤）
・フェノール樹脂１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（明和化成株式会社製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ）
・フェノール樹脂２：α−ナフトール骨格含有フェノールアラルキル樹脂（東都化成株式会社製、ＳＮ−４８５）

（無機フィラー）
・球状無機フィラー１：球状アルミナ（平均粒径１３μｍ、比表面積１．４ｍ^２／ｇ）
・微球無機フィラー１：球状アルミナ（平均粒径２．７μｍ、比表面積０．６ｍ^２／ｇ）

（硬化促進剤）
・硬化促進剤１：テトラフェニルフォスフォニウム ４，４'−スルフォニルジフェノラート
・硬化促進剤２：テトラフェニルホスホニウムビス（ナフタレン−２，３−ジオキシ）フェニルシリケート

（分散剤）
・分散剤１：アジスパーＰＢ−８２１（味の素ファインテクノ株式会社製、主鎖：ポリアリルアミン、側鎖：ポリカプロラクトンであるグラフトポリマー）

（着色剤）
着色剤１：カーボンブラック（東海カーボン株式会社製、ＥＲＳ−２００１）

（カップリング剤）
・カップリング剤１：下記式（Ｓ１）で表されるＮ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング株式会社製、ＣＦ−４０８３）

（離型剤）
・離型剤１：カルナバワックス（東亜化成株式会社製、ＴＯＷＡＸ−１３２）

（イオン捕捉剤）
・イオン捕捉剤１：ハイドロキシタルサイト（東亜合成株式会社製）

（シリコーンオイル）
・シリコーンオイル１：有機官能性シロキサン（東レ・ダウコーニング株式会社製、ＦＺ−３７３０）

＜実施例１〜４、比較例１〜２＞
表１で示す配合の封止用エポキシ樹脂組成物の原材料をスーパーミキサーにより５分間粉砕混合したのち、この混合原料を直径６５ｍｍのシリンダー内径を持つ同方向回転二軸押出機にてスクリュー回転数４００ｒｐｍ、１００℃の樹脂温度で溶融混練した。次に、直径２０ｃｍの回転子の上方より溶融混練された樹脂組成物を２ｋｇ／ｈｒの割合で供給し、回転子を３０００ｒｐｍで回転させて得られる遠心力によって、１１５℃に加熱された円筒状外周部の複数の小孔（孔径１．２ｍｍ）を通過させた。その後、冷却することで顆粒状の封止用エポキシ樹脂組成物を得た。得られた顆粒状の封止用エポキシ樹脂組成物は、１５℃で相対湿度を５５％ＲＨに調整した空気気流下３時間撹拌した。得られた封止用エポキシ樹脂組成物を、以下の項目について評価した。

＜評価項目＞
実施例及び比較例における顆粒状の封止用エポキシ樹脂組成物を、下記の方法で評価した。結果を以下の表に示す。

（融け性（充填率））
得られた樹脂組成物の融け性を、以下に記載する「充填率」を指標として評価した。まず、アルミカップ（直径５０ｍｍ、外周高さ１０ｍｍ、厚み７０μｍ）に実施例及び比較例の粉粒状のエポキシ樹脂組成物（７ｇ）を加え、１７５℃に設定したオーブンで３分加熱した。アルミカップから硬化した樹脂組成物を取りだし、アルミカップの底面と接していた樹脂組成物の面をデジタルカメラで撮影し画像化した。得られた画像を二値化し、アルミカップの底面と接していた樹脂組成物の面積（Ａ１）と得られた画像の総面積（Ａ２）を計測し、充填率（％）を式（１）で示すように算出した。充填率（％）の値が大きいほど、樹脂組成物の融け性が優れていることを示す。
充填率［％］＝（Ａ１／Ａ２）×１００・・・（１）
それぞれの結果を、以下の表に示す。

（スパイラルフロー）
低圧トランスファー成形機（コータキ精機株式会社製、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、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、流動性の指標であり、数値が大きい方が、流動性が良好である。単位はｃｍ。

（耐湿信頼性（ＨＡＳＴ試験））
アルミニウム製電極パッドを備えるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）チップ（３．５ｍｍ×３．５ｍｍ）を、表面がＡｇによりめっきされたリードフレームのダイパッド部上に搭載した。次いで、ＴＥＧチップの電極パッド（以下、電極パッド）と、リードフレームのアウターリード部と、Ｃｕを９９．９質量％含む銅合金より構成されるボンディングワイヤを用いて、ワイヤピッチ１２０μｍでワイヤボンディングした。これにより得られた構造体を、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力１０．０ＭＰａ、硬化時間２分の条件で封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止成形し、半導体パッケージを作製した。その後、得られた半導体パッケージを１７５℃、４時間の条件で後硬化し、半導体装置を得た。
得られた半導体装置を、ＩＥＣ６８−２−６６に準拠してＨＡＳＴ試験を実施し、試験に用いた５個の半導体装置に関し、電気接続の観点における不良が発生した個数として示した。なお、単位は、個である。上記ＨＡＳＴ試験における試験条件は、温度を１３０℃とし、８５％ＲＨ、印加電圧２０Ｖで、３６０時間処理する条件とした。各処理時間におけるＨＡＳＴ試験において、電気接続の不良が発生した個数を以下の表に示す。

実施例の樹脂組成物は、優れた融け性を有し、これを封止材として用いた半導体装置は優れた耐湿信頼性を有していた。

４０１ 半導体素子
４０２ ダイボンド材硬化体
４０３ ダイパッド
４０４ ワイヤ
４０５ リードフレーム
４０６ 封止材
４０７ 電極パッド
４０８ 回路基板
４０９ 半田ボール

Claims (7)

1. エポキシ樹脂と、
   硬化剤と、
   無機フィラーと、
   分散剤と、
   カップリング剤と、を含む顆粒状の半導体封止用樹脂組成物であって、
   前記分散剤は、グラフトポリマーである、半導体封止用樹脂組成物。
2. 前記グラフトポリマーが、塩基性吸着基を有する、請求項１に記載の半導体封止用樹脂組成物。
3. 前記カップリング剤が、シランカップリング剤である、請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
4. 前記無機フィラーが、シリカおよびアルミナから選択される少なくとも１つを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
5. 前記分散剤が、当該樹脂組成物全体に対して、０．０５質量％以上５質量％以下の量である、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
6. 前記カップリング剤が、当該樹脂組成物全体に対して、０．０１質量％以上１．０質量％以下の量である、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
7. 基板上に搭載された半導体素子と、
   前記半導体素子を封止する封止部材と、を備える半導体装置であって、
   前記封止部材が、請求項１〜６のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物の硬化物からなる、半導体装置。

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