JP2021147560A - 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー捺印性が改善された半導体封止用樹脂組成物、および当該樹脂組成物を封止材として備える、信頼性に優れた半導体装置を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、顔料粒子と、を含む半導体封止用樹脂組成物であって、前記顔料粒子が、酸化チタン粒子と窒化チタン粒子とを含む、半導体封止用樹脂組成物。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体封止用樹脂組成物、およびこれを封止材として備える半導体装置に関する。

半導体集積回路等の半導体部品は、その内部を機械的、化学的作用から保護するために、樹脂組成物で封止されている。近年、半導体装置の軽薄短小化が進み、半導体パッケージの縮小が要求され、更にその薄型化が所望されている。このパッケージの軽薄短小化の要求に応えるために、封止材料にも高機能化が求められている。封止用樹脂組成物は一般に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂とシリカ等の無機質充填材とから構成されているが、上述の高性能化に応じるため、封止用樹脂組成物に種々の添加剤を配合する技術が提案されている。この添加剤としては、硬化後の封止部材を着色し、紫外から赤外領域に渡る波長領域の光を遮蔽することにより、外部環境を原因とする半導体の誤動作を防止するために、従来から、カーボンブラックが使用されている（例えば、特許文献１）。

半導体パッケージの表面には、品番や成形ロット番号等を表示するための捺印が施されるが、この捺印方法は、従来のインク捺印から炭酸ガスレーザー捺印やＹＡＧレーザー捺印に変わりつつある。特に、捺印に炭酸ガスレーザーまたはＹＡＧレーザーを用いる方法は、捺印後の発色を確保するため、封止用樹脂組成物にはカーボンブラックに代えて、発色性の良好なアジン系染料、アゾ系染料等が用いられている。しかし、カーボンブラック等の顔料系着色剤は光を遮断する作用があるのに対して、染料は特定の波長しか吸収しない。即ち、カーボンブラックに代えて染料を用いると光遮断性が低下し、このため封止された半導体素子の光による誤作動が懸念される。

さらに、前述の半導体パッケージの軽薄短小化のために封止部材の厚みを薄くすると、半導体素子に光があたり素子の誤作動が生じる場合がある。特に最近のパッケージでは、半導体素子上の樹脂組成物の硬化物（封止材）の厚さが０．５ｍｍ以下と薄く、染料だけでは光から半導体素子を充分に保護することができない。しかし、光遮断するに充分な量のカーボンブラックを添加すると、ガスレーザーによる捺印性が低下する場合がある。

特開平１０−６７９１８号公報

本発明者が検討した結果、従来の封止用樹脂組成物において、レーザー捺印性の点で改善の余地があることが分かった。また、カーボンブラックは高価であるため、製造コストの観点より、カーボンブラックを用いない封止材が所望されている。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究をかさねた結果、封止用樹脂組成物に、酸化チタン粒子と窒化チタン粒子との混合物からなる顔料粒子を配合することにより、その硬化物のレーザー捺印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、
無機充填材と、
顔料粒子と、を含む半導体封止用樹脂組成物であって、
前記顔料粒子が、酸化チタン粒子と窒化チタン粒子とを含む、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、
半導体素子と、前記半導体素子を封止する封止材とを備える半導体装置であって、
前記封止材が、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、レーザー捺印性が改善された半導体封止用樹脂組成物、および当該樹脂組成物を封止材として備える、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製造される、両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。 本実施形態の樹脂組成物を用いて製造される、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。

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。また、すべての図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。本明細書中、数値範囲における「ａ〜ｂ」との表記は、特に断らない限り、「ａ以上ｂ以下」を表す。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

＜半導体封止用樹脂組成物＞
本実施形態の半導体封止用樹脂組成物（本明細書中、単に「樹脂組成物」と称する場合がある）は、基板上に搭載された半導体素子を封止するための封止材として用いられる樹脂材料であり、エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、顔料粒子とを含む。本実施形態で用いられる顔料粒子は、酸化チタン粒子と窒化チタン粒子とを含む。

本実施形態の樹脂組成物は、酸化チタン粒子と窒化チタン粒子を顔料粒子として含むことにより、優れたレーザー捺印性を有する。より詳細には、本実施形態の樹脂組成物は、上記顔料粒子を含むことにより、レーザーマークの捺印深さを小さくする効果、およびレーザーマークの視認性を向上させる効果を含むレーザー捺印性を、良好なバランスで有する。

以下、本実施形態の樹脂組成物に用いられる成分について説明する。
（エポキシ樹脂）
本実施形態の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、樹脂組成物全量に対して、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が生じない。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小さい。

（硬化剤）
本実施形態の樹脂組成物に用いられる硬化剤としては、重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤等が挙げられる。

上記重付加型の硬化剤としては、具体的には、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン；ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミン；ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどのポリアミン化合物；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の酸無水物；ノボラック型フェノール樹脂、ポリビニルフェノール、アラルキル型フェノール樹脂などのフェノール樹脂硬化剤；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などが挙げられる。重付加型の硬化剤としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記触媒型の硬化剤としては、具体的には、ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２
，４，６−トリスジメチルアミノメチルフェノール（ＤＭＰ−３０）などの３級アミン化合物；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール（ＥＭＩ２４）などのイミダゾール化合物；ＢＦ３錯体などのルイス酸などが挙げられる。触媒型の硬化剤としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記縮合型の硬化剤としては、具体的には、レゾール型フェノール樹脂；メチロール基含有尿素樹脂などの尿素樹脂；メチロール基含有メラミン樹脂などのメラミン樹脂などが挙げられる。縮合型の硬化剤としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

硬化剤としては、上記具体例のうち、フェノール樹脂硬化剤を含むことが好ましい。フェノール樹脂硬化剤としては、一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、ポリマー全般を用いることができ、その分子量、分子構造は限定されない。

フェノール樹脂硬化剤としては、具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック、フェノール‐ビフェニルノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；ポリビニルフェノール；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含有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含有ナフトールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル型フェノール樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦなどのビスフェノール化合物などが挙げられる。フェノール樹脂硬化剤としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

フェノール樹脂硬化剤としては、上記具体例のうち、フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を含むことが好ましい。これにより封止用樹脂組成物において、エポキシ樹脂を良好に硬化することができる。

フェノール樹脂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、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、エポキシ樹脂を良好に硬化することができる。また、硬化剤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、エポキシ樹脂を良好に硬化することができる。

また、エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤との配合比率としては、エポキシ樹脂のエポキシ基数（ＥＰ）とフェノール樹脂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、樹脂組成物の流動性を所望の範囲とすることができる。

（無機充填剤）
本実施形態の樹脂組成物に用いられる無機充填剤としては、無機酸化物、無機窒化物、無機炭化物及び無機水酸化物などが挙げられる。
無機酸化物としては、具体的には、シリカ、アルミナ、酸化チタン、タルク、クレー、
マイカ、ガラス繊維（石英ガラス）などが挙げられる。なお、シリカとしては、具体的には、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、微粉シリカなどを用いることができる。
無機窒化物としては、具体的には、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などが挙げられる。
無機炭化物としては、具体的には、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ホウ素、炭化タンタルなどが挙げられる。
無機水酸化物としては、具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられる。

無機充填材としては上記具体例のうち、例えば、無機酸化物または無機水酸化物を用いることが好ましく、シリカ、アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群より選択される１種以上を用いることがより好ましい。

無機充填剤の含有量は、樹脂組成物全体に対して８０．０質量％以上９７．０質量％以下であることが好ましい。無機充填剤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、無機充填剤の含有量が多いと、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、無機充填剤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。

（顔料粒子）
本実施形態の樹脂組成物は、当該樹脂組成物に黒色性を付与するための黒色着色剤として、酸化チタン粒子と窒化チタン粒子との混合物からなる顔料粒子を含む。

顔料粒子における窒化チタンと酸化チタンとの質量比（窒化チタン／酸化チタン）は、好ましくは、０．１以上、より好ましくは、０．２以上、さらに好ましくは、０．２５以上、０．３以上、０．３５以上、０．４以上、特に好ましくは、０．４５以上、０．５以上、０．５５以上、さらに好ましくは、０．６以上である。該質量比の上限は、通常、０．８以下、０．７５以下である。

本実施形態において、顔料粒子の体積基準の累積分布における１０％累積時の粒径Ｄ_１０は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、好ましくは、０．２μｍ以上０．９μｍ以下であり、より好ましくは、０．３μｍ以上０．８μｍ以下である。Ｄ_１０の値が上記範囲の顔料粒子を用いることにより、顔料粒子の分散性を高めることができる。

ここで、顔料粒子の粒径は、たとえば、レーザ回折式粒度分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＡ−５００）を用いて測定することが可能である。

樹脂組成物中の顔料粒子の含有量の下限は、樹脂組成物全体に対して、例えば、０．１質量％以上であり、好ましくは０．５質量％以上、より好ましくは１．０質量％以上である。これにより、レーザ捺印性を向上できる。また、流動性の向上とコスト増加の抑制とのバランスの観点から、樹脂組成物中の顔料粒子の含有量の上限は、樹脂組成物全体に対して、例えば、３．０質量％以下であり、好ましくは２．５質量％以下、より好ましくは２．０質量％以下である。

本実施形態の樹脂組成物は、酸化チタン粒子と窒化チタン粒子との混合物からなる顔料粒子以外の着色剤を実質的に含まないことが好ましい。酸化チタン粒子と窒化チタン粒子との混合物以外の着色剤としては、カーボンブラック、ベンガラ等が挙げられる。本実施形態の樹脂組成物は、これらの着色剤を実質的に含まない。特に、本実施形態の樹脂組成物は、カーボンブラックを実質的に含まない。これにより、カーボンブラックを使用することにともなう製造コストの上昇を抑制することができる。なお、本明細書中において、「カーボンブラックを実質的に含まない」とは、樹脂組成物全体に多雨するカーボンブラックの含有量が、０．００１質量％以下、好ましくは、０質量％であることをいう。

（その他の成分）
エポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、たとえば硬化促進剤、カップリング剤、離型剤、イオン捕捉剤、低応力成分、難燃剤、および酸化防止剤等の各種添加剤のうち１種以上を適宜配合することができる。

硬化促進剤としては、オニウム塩化合物；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；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；スホニウム化合物とシラン化合物との付加物；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール（ＥＭＩ２４）、２−フェニル−４−メチルイミダゾール（２Ｐ４ＭＺ）、２−フェニルイミダゾール（２ＰＺ）、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシイミダゾール（２Ｐ４ＭＨＺ）、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール（１Ｂ２ＰＺ）などのイミダゾール化合物；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との合計量に対して、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場合がある。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。

カップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン；２−（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、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシシラン；ｐ−スチリルトリメトキシシランなどのスチリルシラン；３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのメタクリルシラン；３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリルシラン；Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノシラン；イソシアヌレートシラン；アルキルシラン；３−ウレイドプロピルトリアルコキシシランなどのウレイドシラン；３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン；３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネートシラン；チタン系化合物；アルミニウムキレート類；アルミニウム／ジルコニウム系化合物などが挙げられる。カップリング剤としては、上記具体例のうち１種または２種以上を配合することができる。

離型剤としては、たとえばカルナバワックス等の天然ワックス、モンタン酸エステルワックス等の合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸およびその金属塩類、ならびにパラフィンが挙げられる。

イオン捕捉剤としては、たとえばハイドロタルサイトが挙げられる。低応力成分としては、たとえばシリコーンゴムが挙げられる。

難燃剤としては、たとえば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼンが挙げられる。

本実施形態の樹脂組成物は、上記成分を含むことにより、その硬化物におけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色座標が以下を満たす。
明度Ｌ^＊の値が、２９．０〜３３．５である。
ａ^＊の値が、−２．０〜−０．１である。
ｂ^＊の値が、−５．０〜−２．５である。

ここで、Ｌ^＊、ａ^＊およびｂ^＊の値は、国際照明委員（ＣＩＥ）の１９７６年の定義下での値である。Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊は、市販の測色計を用いることで測定することができる。
また、樹脂組成物の硬化物は、例えば、成形温度１７５℃、硬化時間１００秒、成形圧力８ＭＰａの条件で硬化させて得る。

本実施形態によれば、樹脂組成物の硬化物のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色座標における、Ｌ^＊値、ａ^＊値、ｂ^＊値が適切な数値範囲内となるように設計することで、この硬化物のレーザー捺印性を向上できるとともに、この硬化物の体積抵抗率の低下を抑制することができる。

本実施形態の樹脂組成物の硬化物の、室温２５℃における体積抵抗率は、例えば、１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１８Ω・ｃｍ以下であり、好ましくは、５．０×１０^１４Ω・ｃｍ以上、５．０×１０^１７Ω・ｃｍ以下、より好ましくは、１．０×１０^１５Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１７Ω・ｃｍ以下である。

本実施形態の硬化物の、１５０℃における体積抵抗率は、例えば、１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上、５．０×１０^１４Ω・ｃｍ以下であり、好ましくは、５．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以下、より好ましくは、１．０×１０^１１Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１３Ω・ｃｍ以下である。

本実施形態の樹脂組成物は、上記の酸化チタン粒子と窒化チタン粒子との混合物からなる顔料粒子を用いることにより、Ｌ^＊、ａ^＊およびｂ^＊の値および体積抵抗率を所望の範囲に調整することが可能である。

（樹脂組成物の製造方法）
本実施形態の樹脂組成物は、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ことにより製造することができる。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して顆粒状としてもよい。さらに必要に応じて、粉砕後にタブレット状に打錠成形してもよい。または必要に応じて、粉砕後に例えば真空ラミネート成形または圧縮成形によりシート状にしてもよい。

＜半導体装置＞
上述の樹脂組成物を用いて、半導体装置を製造することができる。
具体的には、半導体素子と、半導体素子を封止する封止材（この封止材は、上述の樹脂組成物の硬化物である）とを備える半導体装置を得ることができる。

以下、半導体装置の一例を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、半導体装置１００の構成を示す断面図である。図１に記載の半戸津愛装置１００は、基板３０上に搭載された半導体素子２０と、その半導体素子２０を封止する封止材５０と、を備える。
封止材５０は、本実施形態の樹脂組成物を硬化して得られる硬化物により構成される。

図１には、基板３０が回路基板である場合が示されている。この場合、図１に示されるように、基板３０のうちの半導体素子２０を搭載する一面とは反対側の他面には、例えば複数の半田ボール６０が形成される。半導体素子２０は基板３０上に搭載され、かつ、ワイヤ４０を介して基板３０と電気的に接続される。一方で、半導体素子２０は、基板３０に対してフリップチップ実装されてもよい。ここで、ワイヤ４０は、例えば銅で構成される。

封止材５０は、例えば半導体素子２０のうちの基板３０と対向する一面とは反対側の他面を覆うように半導体素子２０を封止する。図１においては、半導体素子２０の他面と側面を覆うように封止材５０が形成されている。封止材５０は、例えば封止用樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて成形することにより形成することができる。

上記半導体装置１００の製造方法としては、例えば、
基板３０上に半導体素子２０を搭載する工程と、
本実施形態の封止用樹脂組成物を用いて、半導体素子２０を封止する封止工程と、
を含む製造方法が挙げられる。

また、半導体装置１００を、さらに他の基板と電気的に接合した半導体装置を製造方法するため、封止工程の後に、リフロー工程を行ってもよい。

図２は、図１とは異なる、半導体装置１００の構成を示す断面図である。
図２の半導体装置１００は、基板３０としてリードフレームが用いられている。この場合、半導体素子２０は、例えば基板３０のうちのダイパッド３２上に搭載され、かつワイヤ４０を介してアウターリード３４へ電気的に接続される。また、封止材５０は、図１の例と同様にして、本実施形態の封止用樹脂組成物を用いて形成される。

封止材５０は、たとえば、封止用樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて封止成形することにより形成される。

封止材５０の上面には、たとえば、ＹＡＧレーザー等のレーザーによりマークが捺印される。このマークは、たとえば、直線または曲線からなる文字、数字、または記号の少なくとも１種類以上により構成される。また、上記マークは、たとえば、半導体パッケージの製品名、製品番号、ロット番号、またはメーカ名等を示すものである。また、上記マークは、たとえば、ＹＶＯ４レーザー、炭酸レーザー等により捺印されてもよい。

本実施形態によれば、レーザー捺印性やその捺印視認性に優れた半導体装置を得ることができる。

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ができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

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１）

＜封止用樹脂組成物の調製＞
表１に示す配合比率に従い、各成分を、ミキサーを用いて粉砕混合した後、８０℃で５分間ロール混練した。次いで、これを冷却し、粉砕して封止用樹脂組成物を得た。

（無機充填材）
・無機充填材１：溶融球状シリカ（龍森社製、ＭＳＶ−ＳＦ５４０、平均粒子径Ｄ_５０：１４μｍ）
・無機充填材２：溶融球状シリカ（デンカ社製、ＦＢ−１００ＸＦＤ、平均粒子径Ｄ_５０：１４μｍ）
・無機充填材３：溶融球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＤ２５００−ＳＱ、平均粒子径Ｄ_５０：０．９μｍ）
・無機充填材４：溶融球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＤ５５００−ＳＱ、平均粒子径Ｄ_５０：１．５μｍ）

（顔料粒子）
・顔料粒子１：酸化チタン／窒化チタン（三菱マテリアル社製、１３Ｍ−Ｃ）
・顔料粒子２：カーボンブラック（三菱ケミカル社製、カーボン＃５）
・顔料粒子３：ペリレン系顔料（ＢＡＳＦ社製、Ｌｕｍｏｇｅｎ ｂｌａｃｋ Ｋ００８７）
・顔料粒子４：酸化チタン（赤穂化成株式会社製、ＴＭ−ＨＰＤ）

（カップリング剤）
・カップリング剤１：フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製、ＣＦ４０８３）

（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：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（日本化薬社製、ＮＣ３０００）
・エポキシ樹脂２：トリフェニルメタン型エポキシ樹脂（三菱ケミカル社製、ＹＬ６６７７）

（硬化剤）
・硬化剤１：ｐ−ビフェニレン変性フェノール樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ）
・硬化剤２：ホルムアルデヒド変性トリフェニルメタン型フェノール樹脂（エア・ウオーター社製、ＨＥ９１０−２０）

（難燃剤）
・難燃剤１：水酸化アルミニウム（日本軽金属社製、ＢＥ０４３ＬＡ）
（離型剤）
・離型剤１：カルナウバワックス（東亜化成、ＴＯＷＡＸ−１３２）
（イオン捕捉剤）
・イオン捕捉剤１：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（協和化学工業社製、DHT-4H）

＜封止用樹脂組成物の物性評価＞
得られた封止用樹脂組成物を用いて、以下の項目について評価を行った。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（コータキ精機社製、ＫＴＳ−１５）を用いて、ＡＮＳＩ／ＡＳＴＭ Ｄ ３１２３−７２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秒の条件にて、封止用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。

（ゲルタイム）
１７５℃に設定されたホットプレート上に、各実施例または比較例の封止用樹脂組成物を置いた。試料が溶融した後、ヘラで練りながら、硬化するまでの時間を測定した。ゲルタイムが短いほど、硬化速度が速いことを示す。

＜硬化特性および硬化物の物性評価＞
封止用樹脂組成物としての基本的な性能を確認するため、硬化特性および硬化物の物性に関する以下評価を行った。

（ガラス転移温度）
各例で得られた封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度を以下のように測定した。まず、低圧トランスファー成形機（コータキ精機社製、「ＫＴＳ−１５」）を用いて金型温度１２０℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で封止用樹脂組成物を注入成形し、１０ｍｍ×４ｍｍ×４ｍｍの試験片を得た。次いで、得られた試験片を１２０℃、４時間で後硬化した後、熱機械分析装置（セイコー電子工業社製、ＴＭＡ１００）を用いて、測定温度範囲０℃〜３２０℃、昇温速度５℃／分の条件下で測定をおこなった。そして、この測定結果から、ガラス転移温度（℃）を算出した。

(線膨張係数)
各実施例および各比較例について、得られた封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度および線膨張係数を、次のように測定した。まず、トランスファー成形機を用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分で封止用樹脂組成物を注入成形し、１５ｍｍ×４ｍｍ×４ｍｍの試験片を得た。次いで、得られた試験片を１７５℃、４時間で後硬化した後、熱機械分析装置（セイコー電子工業（株）製、ＴＭＡ１００）を用いて、測定温度範囲０℃?３２０℃、昇温速度５℃／分の条件下で測定を行った。この測定結果から、ガラス転移温度、ガラス転移温度以下における線膨張係数（ＣＴＥ１）、ガラス転移温度以上における線膨張係数（ＣＴＥ２）を算出した。表中、ＣＴＥ１とＣＴＥ２の単位はｐｐｍ／Ｋであり、ガラス転移温度の単位は℃である。結果を表に示す。

(成形収縮率)
各実施例および各比較例のそれぞれについて、得られた封止用樹脂組成物の収縮率を次のように測定した。まず、トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分の条件下で封止用樹脂組成物を金型キャビティ内に注入成形して円盤状の試験片を得た。次いで、得られた試験片を１７５℃、４時間で後硬化して試験片を作製した。ここで、１７５℃における金型キャビティの内径寸法と、２５℃における試験片の外形寸法と、から以下のようにして収縮率Ｓ１（％）を算出した。
Ｓ１＝｛（１７５℃における金型キャビティの内径寸法）?（２５℃における試験片の外径寸法）｝／（１７５℃における金型キャビティの内径寸法）×１００

（曲げ強度および曲げ弾性率）
各実施例または比較例の封止用樹脂組成物を打錠成形してタブレットを得た。得られたタブレットを、トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で封止用樹脂組成物を注入成形し、幅１０ｍｍ×厚さ４ｍｍ×長さ８０ｍｍの硬化物を得た。その後、得られた試験片を１７５℃、４時間で後硬化し、評価用の試験片を得た。
得られた試験片の、室温および２６０℃における、曲げ強さ及び曲げ弾性率を、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。

（吸水率）
封止用樹脂組成物を１２０℃で４時間加熱して得られる硬化物を、１５０℃、１６時間乾燥させた。このときの硬化物の質量を吸湿処理前の質量とする。続いて、温度１２５℃、圧力０．２ＭＰａ、相対湿度１００％ＲＨの条件で、２４時間吸湿処理した。このときの硬化物の重量を吸湿処理後の重量とした。以下の式より、吸水率を算出した。
式：（吸水率）＝｛（吸湿処理後の質量−吸湿処理前の質量）／吸湿処理前の質量｝×１００（％）

＜色味の評価＞
各実施例または比較例の組成物を、圧縮成形法により、成形温度１７５℃、硬化時間１００秒、成形圧力８ＭＰａの条件で硬化させて、短冊形状の硬化物を得た。
この硬化物の表面のＬ^＊値、ａ^＊値およびｂ^＊を、カラーリーダーＣＲ−１３（コニカミノルタセンシング社製）を用いて測定した。

＜捺印性についての評価＞
（レーザ捺印視認性）
各例について、色差ΔＥ^＊の測定に用いた構造体中の封止材におけるレーザの捺印性の評価を以下の手順で行った。
レーザ捺印深さの評価に用いたサンプルのレーザ捺印面を以下の方法でスキャンし、得られた画像を以下の条件で２値化した。
（レーザ処理条件）
種類：ファイバーレーザ
波長：１０９０ｎｍ
出力：２．５Ｗ
走査速度：４００ｍｍ／ｓ
（スキャン方法）
コピー機を用いてスキャン機能で画像を取り込んだ。装置および条件を以下に示す。
装置：ＭＸ−５１４０（シャープ社製、コピー・スキャナー・ファックス複合機）
機能：スキャン（ＳＭＢ）
濃度：自動
解像度：６００×６００ｄｐｉ
フォーマット：ＪＰＥＧ
カラーモード：フルカラー
原稿：読み込みサイズ：写真、出力サイズ：自動
（２値化方法）
（１）ＩｍａｇｅＪ（ＮＩＨ Ｉｍａｇｅ社製）を起動し、スキャンしたファイルを開いた。
（２）レーザマークが捺印された範囲を、１２００×５００のピクセルサイズの長方形となるように選択し、選択した範囲の画像を切り抜いた。
（３）切り抜いた領域を以下の条件で帯域フィルタ処理し、ノイズを除去した。
Ｆｉｌｔｅｒ＿ｌａｒｇｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｄｏｗｎ ｔｏ ３０ ｐｉｘｅｌｓ
Ｆｉｌｔｅｒ＿ｓｍａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｕｐ ｔｏ ３ ｐｉｘｅｌｓ
Ｓｕｐｐｒｅｓｓ ｓｔｒｉｐｅｓ： Ｎｏｎｅ
Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ； ５％
Ａｕｔｏｓｃａｌｅ ａｆｔｅｒ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ：有効
Ｓａｔｕｒａｔｅ ｉｍａｇｅ ｗｈｅｎ ａｕｔｏｓｃａｌｉｎｇ：有効
Ｄｉｓｐｌａｙ ｆｉｌｔｅｒ：無効
（４）上記（３）で得られた画像を２値化処理した。閾値色を「Ｂ＆Ｗ」（白黒）とし、２５６階調の６６を閾値として、それ以下を黒とした。
（５）捺印部分を１３５×７５のピクセルサイズに切り取った。

上記（２値化方法）で得られた二値化画像について、切り取った領域のレーザマークの視認性を５名の評価者が目視により以下の基準で評価した。また、表１中に、二値化の数値（％）を示した。
○：視認性が良く、実用上の使用が可能である。
×：実用上の使用が難しい。

＜外観＞
参考例１のカーボンブラックを用いた封止材のレーザー色差系で測定した色座標に対する、各実施例および比較例の封止材のレーザー色差系で測定した色座標（Ｌ，ａ，ｂ）の差（座標間距離ΔＥ）が、２未満の場合を「〇」、２以上２．５未満の場合を「△」、２．５以上の場合を「×」として評価した。ΔＥの値が小さいほど、外観がカーボンブラックの色味に近く、優れることを意味する。
＜コスト＞
参考例１の封止材の原材料費を基準として、参考例１の原材料費の１倍以上１．２倍以下の場合を「〇」、参考例１の原材料費の１．２倍を超え１．５倍以下の場合を「△」、参考例１の原材料費の１．５倍を超える場合を「×」として評価した。

１００ 半導体装置
２０ 半導体素子
３０ 基板
３２ ダイパッド
３４ アウターリード
４０ ワイヤ
５０ 封止材
６０ 半田ボール

Claims (9)

1. エポキシ樹脂と、
   硬化剤と、
   無機充填材と、
   顔料粒子と、を含む半導体封止用樹脂組成物であって、
   前記顔料粒子が、酸化チタン粒子と窒化チタン粒子とを含む、半導体封止用樹脂組成物。
2. 前記顔料粒子の含有量が、当該半導体封止用樹脂組成物全体に対して、０．１質量％以上３質量％以下である、請求項１に記載の半導体封止用樹脂組成物。
3. カーボンブラックを実質的に含まない、請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
4. 当該半導体封止用樹脂組成物の硬化物のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色座標において、
   明度Ｌ^＊の値が、２９．０〜３３．５であり、
   ａ^＊の値が、−２．０〜−０．１であり、
   ｂ^＊の値が、−５．０〜−２．５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. 当該半導体封止用樹脂組成物の硬化物の、室温２５℃における体積抵抗率は、１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１８Ω・ｃｍ以下である、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。
6. 当該半導体封止用樹脂組成物の硬化物の、１５０℃における体積抵抗率は、１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上、５．０×１０^１４Ω・ｃｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
7. 前記顔料粒子の体積基準の累積分布における１０％累積時の粒径Ｄ_１０が、０．１μｍ以上１．０μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
8. 粒子状、顆粒状、タブレット状またはシート状である、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
9. 半導体素子と、前記半導体素子を封止する封止材とを備える半導体装置であって、
   前記封止材が、請求項１〜８のいずれか一項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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