JP2022019065A - 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子、特に、パワー半導体素子の封止工程に用いられる、耐トラッキング特性に優れるとともに、高い熱伝導性を有する半導体封止用樹脂組成物、およびこのような半導体封止用樹脂組成物を用いて製造された、信頼性に優れる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、結晶性シリカ粒子と、を含む半導体封止用樹脂組成物であって、前記結晶性シリカ粒子は、前記結晶性シリカ粒子全体に対して、結晶相が９０質量％以上であり、石英結晶相が、３０質量％以上であり、前記エポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、およびナフトール型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む、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それを用いた半導体装置に関する。

現在、半導体デバイスは、樹脂封止型のダイオード、トランジスター、ＩＣ、ＬＳＩ、超ＬＳＩが主流であり、エポキシ樹脂が他の熱硬化性樹脂に比べて成形性、接着性、電気特性、機械特性などの点で優れているため、エポキシ樹脂組成物で半導体を封止することが一般的である。近年、半導体デバイスは、車、電車、風力発電、太陽光発電等の高圧電力環境下で使用される頻度が高くなり、それに伴って優れた耐トラッキング特性（高ＣＴＩ（Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｉｎｄｅｘ））が重視されている。特に、パワー半導体デバイスと呼ばれる半導体の封止材には、耐トラッキング特定が優れた材料が要求されている。

さらに使用されるパッケージは軽薄短小化が進み、絶縁距離も十分に確保することが難しくなるという状況下で、これまで使用されてきた一般的なエポキシ樹脂組成物では必ずしも電気特性、特に絶縁特性が十分ではない場合があった。

このような要求に対して特許文献１には、エポキシ樹脂そのもので耐トラッキング性を高める目的でジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を必須成分とする組成物が開示されているが、耐トラッキング性を高めるためには、ジシクロペンタジエン系エポキシ樹脂の単独使用だけでは十分ではない。

特許文献２には、エポキシ樹脂組成物中に球状のクリストバライトを添加することによって耐トラッキング性を改善しようとした組成物が開示されているが、熱伝導性や耐熱性が所望の程度ではなく、耐トラッキング性が不十分なままであり、耐トラッキング性及び他の特性を満足するものではなかった。

特開２００５－２１３２９９号公報 特開２０１３－１１２７１０号公報

本発明者は、従来のエポキシ樹脂組成物は、耐トラッキング性と熱伝導性との両立においてさらなる改善の余地を有することを見出した。

本発明者は鋭意検討を重ねた結果、無機充填材として特定の石英結晶相含有率を有する結晶性シリカ粒子を、特定のエポキシ樹脂と組み合わせて用いることにより、耐トラッキング性に優れるとともに、高い熱伝導性を有する硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物と、その樹脂組成物の硬化物で封止された信頼性に優れた半導体装置とが得られることを見出し、本発明を完成させた。

本発明によれば、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
結晶性シリカ粒子と、を含む半導体封止用樹脂組成物であって、
前記結晶性シリカ粒子は、前記結晶性シリカ粒子全体に対して、結晶相が９０質量％以上であり、石英結晶相が、３０質量％以上であり、
前記エポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、およびナフトール型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む、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、
基板と、
前記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、
前記封止部材は、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、耐トラッキング性に優れるとともに、高い熱伝導性を有する硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物と、その樹脂組成物の硬化物で封止された信頼性に優れた半導体装置とが提供される。

本実施形態における半導体装置の一例を示す断面図である。 本実施形態における構造体の一例を示す断面図である。

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。

［半導体封止用樹脂組成物］
本実施形態に係る半導体封止用樹脂組成物について説明する。
本実施形態の半導体封止用樹脂組成物（本明細書中、「樹脂組成物」または「封止用樹脂組成物」と称する場合がある）は、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）硬化剤と、（Ｃ）結晶性シリカ粒子とを含む。本実施形態の樹脂組成物において、（Ａ）エポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、およびナフトール型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１つであり、（Ｃ）結晶性シリカ粒子は、当該結晶性シリカ粒子全体に対して、結晶相が９０質量％以上であり、石英結晶相が、３０質量％以上である。

本実施形態の半導体封止用樹脂組成物は、基板上に搭載された半導体素子（半導体チップ）を封止する封止樹脂層を形成するために用いられる。当該封止樹脂層は、半導体封止用樹脂組成物の硬化体で構成される。

ここで、薄型の半導体パッケージにおける封止材には、高い熱伝導性とともに、優れた耐トラッキング特性が求められる。これに対して、本発明者は、上述の特定の石英結晶相含有率を有する結晶性シリカ粒子と、上述の種のエポキシ樹脂とを組み合わせて用いることにより、高い熱伝導性と高ＣＴＩとを両立できることを見出した。

本実施形態の封止用半導体樹脂組成物においては、特定の石英結晶相含有率を有する結晶性シリカ粒子を用いることにより、基材に対する密着性を改善できるという効果も得られる。これは、特定の結晶性シリカ粒子を用いることにより、ガラス転移温度以上の熱時（封止時）における線膨張が低減され、よって封止後の冷却による熱収縮が低減されることによると考えられる。また封止樹脂層のガラス転移温度未満の温度における線膨張係数を、銅基板やシリコン基板といった基材の線膨張係数と同程度になるように制御することができる。

本実施形態の封止用樹脂組成物が含み得る成分、および本実施形態の封止用樹脂組成物の形態について以下に説明する。

（エポキシ樹脂（Ａ））
本実施形態の封止用樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂（Ａ）は、ビフェニル型エポキシ樹脂；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型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；スチルベン型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、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；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；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、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等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、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ナフチルエーテル型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；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である。

本実施形態では、エポキシ樹脂（Ａ）は、特に、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフチルエーテル型エポキシ樹脂およびトリスフェニルメタン型エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種のエポキシ樹脂を含むことがより好ましい。また、これら２種のエポキシ樹脂を併用してもよい。エポキシ樹脂（Ａ）がこれらのいずれかを含むことにより、硬化成形時の適度な流動性を得つつ、得られる樹脂組成物の硬化物の機械強度や耐熱性などをより高めることができ、また得られる樹脂組成物の耐トラッキング特性を向上することができる。

ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂としては、例えば、以下の式（１）で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。

式（１）中、
複数存在するＲ^ａは、それぞれ独立に水素原子または炭素数１～４の炭化水素基を表し、
ｎは重合度を表し、その平均値は０～６である。

ビフェニル型エポキシ樹脂としては、例えば、以下の式（２）で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。

式（２）中、
Ｒ_１～Ｒ_８は、独立して、水素原子または炭素数１～４の直鎖または分枝鎖のアルキル基を表し、
ｎ^５は重合度を表し、その平均値は０～４である。
式（２）中のＲ_１～Ｒ_８は、好ましくは、Ｒ_１、Ｒ_４、Ｒ_５、およびＲ_８が炭素数１～４のアルキル基であり、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_６、およびＲ_７が水素原子である基である。中でも、式（２）においてＲ_１、Ｒ_４、Ｒ_５、およびＲ_８が炭素数１のアルキル基であり、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_６、およびＲ_７が水素原子であるエポキシ樹脂が、得られる樹脂組成物の熱伝導性と耐トラッキング性とを優れたバランスで両立できる点で好ましい。

式（２）で表されるエポキシ樹脂は、Ｒ_１、Ｒ_４、Ｒ_５、およびＲ_８がメチル基であり、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_６、およびＲ_７が水素原子であってもよい。このようなエポキシ樹脂を用いることにより、得られる樹脂組成物は、熱伝導性と耐トラッキング性とを優れたバランスで有する。

ナフチルエーテル型エポキシ樹脂として具体的には、下記一般式（３）で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。

式（３）中、
Ｒ^１は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を示し、
Ａｒ^１及びＡｒ^２は、それぞれ独立して、ナフチレン基又はフェニレン基を示し、両基はそれぞれ炭素数１～４のアルキル基又はフェニレン基を置換基として有してもよく、
Ｒ^２は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１～４のアルキル基又はアラルキル基を示し、
ｐ及びｑは、それぞれ独立して、０～４の整数であり、ただし、ｐとｑの何れか一方は１以上であり、
Ｒ^３は、それぞれ独立して、水素原子、アラルキル基又はエポキシ基含有芳香族炭化水素基を示す。

トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂としては、トリスフェニルメタン構造を含むエポキシ樹脂全般を用いることができる。より具体的には、例えば、以下式（４）で表されるものを用いることができる。

式（４）中、複数存在するＲｇは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数１～４の炭化水素基（例えばメチル基）を表す。ｎ^８は重合度を表し、その平均値は０～４である。

エポキシ樹脂（Ａ）の分子量は、８００以下であることが好ましく、５００以下であることがより好ましく、３００以下であることがさらに好ましい。また、エポキシ樹脂（Ａ）の分子量は、１００以上が好ましく、１５０以上が好ましく、２００以上がさらに好ましい。なお、ここでの「分子量」は、エポキシ樹脂（Ａ）の分子量に分布がある場合には、数平均の値を表す。

本実施形態の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）を１種のみ含んでもよいし、２種以上含んでもよい。封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂（Ａ）の含有量の下限値は、例えば、封止用樹脂組成物全体に対して、１質量％以上、好ましくは２質量％以上である。これにより、成形時の封止用樹脂組成物の流動性を適切に設定でき、よって充填性を向上できる。

封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂（Ａ）の含有量の上限値は、例えば、封止用樹脂組成物全体に対して、１５質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。通常、樹脂の線膨張率は、後述の無機充填材（Ｃ）のそれよりも大きい。よって、エポキシ樹脂（Ａ）の量を比較的少なくすることで、熱収縮をより低減されることができると考えられる。つまり、基材の反りを一層低減できると考えられる。

（硬化剤（Ｂ））
本実施形態の封止用樹脂組成物は、硬化剤（Ｂ）を含む。
硬化剤（Ｂ）としては、エポキシ樹脂を硬化させる性質を有する各種の化合物を使用することができる。

硬化剤（Ｂ）は、好ましくは、フェノール系硬化剤を含む。フェノール系硬化剤は、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性等のバランスの点から好ましい。

フェノール系硬化剤としては、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、ポリマー等を挙げることができる。分子量、分子構造等は特に限定されない。

フェノール系硬化剤は、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；トリスフェニ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を有する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を有する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、等のビスフェノール化合物などが挙げられる。

フェノール系硬化剤としては、上記のうち、ノボラック型フェノール樹脂及び多官能型フェノール樹脂からなる群より選択される１種または２種以上を含むことが好ましい。

ノボラック型フェノール樹脂としては、上記のうち、フェノールノボラック樹脂を用いることが好ましい。多官能型フェノール樹脂としては、上記のうち、トリスフェニルメタン型フェノール樹脂を含むことが好ましい。これにより、成形時における流動性を適切に調整することができる。したがって、充填性を向上させることができる。

トリスフェニルメタン型フェノール樹脂としては、トリスフェニルメタン構造を含むフェノール樹脂全般を用いることができる。より具体的には、例えば前述の一般式（ＥＰ２）において、芳香環に結合しているグリシジルオキシ基（－Ｏ－ＣＨ_２－エポキシ基の構造部分）をヒドロキシ基に換えた構造の樹脂などを挙げることができる。

フェノール系硬化剤以外の硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、メルカプタン系硬化剤、触媒型の硬化剤などを挙げることができる。
アミン系硬化剤として具体的には、脂肪族ポリアミンや芳香族ポリアミンなどが挙げられる。
酸無水物系硬化剤としては、例えば、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が挙げられる。
メルカプタン系硬化剤としては、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が挙げられる。
触媒型の硬化剤としては、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などのイミダゾール化合物；ＢＦ_３錯体などのルイス酸等が挙げられる。

封止用樹脂組成物は、硬化剤（Ｂ）を１種のみ含んでもよいし、２種以上含んでもよい。硬化剤（Ｂ）の含有量の下限値は特に無いが、例えば、封止用樹脂組成物全体に対して０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましく、１．５質量％以上であることがさらに好ましい。これにより、成形時に優れた流動性となり、充填性や成形性が改善される。硬化剤（Ｂ）の含有量の上限値は特に無いが、例えば、封止用樹脂組成物全体に対して９質量％以下であることが好ましく、８質量％以下であることがより好ましく、７質量％以下であることがさらに好ましい。これにより、電子装置としての耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。

（結晶性シリカ粒子（Ｃ））
本実施形態の封止用樹脂組成物は、結晶性シリカ粒子（Ｃ）を含む、本実施形態において、結晶性シリカとは、結晶化度９０％以上、換言すると、結晶相含有率が、全体の９０％以上であるシリカをいう。本実施形態において用いたれる結晶性シリカ粒子は、結晶相含有率が、好ましくは全体の９５質量％以上であり、より好ましくは全体の９６質量％以上である。

封止用樹脂組成物に上記範囲の結晶相含有率を有する結晶性シリカ粒子（Ｃ）を用いることにより、得られる樹脂組成物の熱膨張率を基材に近づけることができ、結果として、基材との密着性を改善することができる。さらに結晶性シリカ粒子（Ｃ）は、その規則的かつ緻密な結晶構造に起因して高い熱伝導性を有する。そのため得られる封止樹脂層は高い熱伝導性を備え、よって発熱量の大きいパワー半導体素子を封止するための封止材として好適に使用することができる。

一実施形態において、結晶性シリカ粒子（Ｃ）は、石英結晶相が、全体に対して、３０質量％以上である。結晶性シリカ粒子（Ｃ）の石英結晶相含有率の下限値は、結晶性シリカ粒子（Ｃ）全体に対して、好ましくは、４０質量％以上であり、より好ましくは、５０質量％以上であり、さらにより好ましくは、６０質量％以上であり、特に好ましくは、６５質量％以上である。結晶性シリカ粒子の石英結晶相含有率の上限値は、特に限定されないが、結晶性シリカ粒子（Ｃ）全体に対して、例えば、９９質量％以下であり、好ましくは、９８質量％以下であり、より好ましくは、９５質量％以下である。一実施形態において、石英結晶相は、好ましくは、α－石英結晶相である。

封止用樹脂組成物に上記範囲の石英結晶相含有率を有する結晶性シリカ粒子を用いることにより、得られる樹脂組成物を封止工程に用いた際に、樹脂の硬化過程における加熱や冷却時に生じる変形（熱膨張、熱収縮）を抑制することができ、結果として、基材の反りを抑制することができる。またこのような結晶性シリカ粒子（Ｃ）を用いることにより、樹脂組成物の熱膨張率を基材に近づけることができ、結果として、基材との密着性を改善することができる。さらに結晶性シリカ粒子（Ｃ）は、その規則的かつ緻密な構造に起因して高い熱伝導性を有する。そのため得られる封止樹脂層は高い熱伝導性を備え、よって発熱量の大きいパワー半導体素子を封止するための封止材として好適に使用することができる。

シリカの結晶構造として、α－石英、β－石英、クリストバライト、トリディマイト等がある。クリストバライトやトリディマイトは、それぞれ、２００℃～２５０℃、１２０℃～２００℃の温度域で相転移が起こり、相転移による体積膨張が起こるため、これを封止材として用いた場合は、封止工程やリフローなどの過熱過程で、封止材と基材との界面でクラックや割れが発生する場合がある。そのため、石英結晶相を多く含み、クリストバライトやトリディマイトの含有量を少なくすることが好ましい。

本実施形態において、結晶性シリカ粒子（Ｃ）は、例えば、結晶性シリカ粒子（Ｃ）全体に対して、３０質量％以上９０質量％以下の石英結晶相、０質量％以上１０質量％以下のクリストバライト、０質量％以上５質量％以下のトリディマイト、および０質量％以上１０質量％以下の非晶相から構成される。結晶性シリカ粒子（Ｃ）中の石英結晶相の含有率の下限値は、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、さらにより好ましくは６０質量％以上、なおさらにより好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは８０質量％以上である。結晶性シリカ粒子（Ｃ）中のクリストバライトの含有率の上限値は、好ましくは８質量％以下、より好ましくは６質量％以下、さらにより好ましくは４質量％以下である。結晶性シリカ粒子（Ｃ）中のトリディマイトの含有率の上限値は、好ましくは４質量％以下、より好ましくは３質量％以下、さらにより好ましくは２質量％以下である。結晶性シリカ粒子（Ｃ）中の非晶相の含有率の上限値は、好ましくは８質量％以下、より好ましくは６質量％以下、さらにより好ましくは４質量％以下である。このような結晶性シリカ粒子（Ｃ）を用いることにより、高い熱伝導性を有し、加熱時の熱膨張が抑制された封止用樹脂組成物を得ることができる。

本実施形態で用いる結晶性シリカ粒子（Ｃ）は、平均粒径（Ｄ５０）が１～１００μｍであってもよい。平均粒径が１００μｍを超えると、半導体封止材用のフィラー等として利用する場合に、粒径が粗くなりすぎてゲートづまりや金型摩耗を引き起こしやすくなることがあり、平均粒径が１μｍ未満では粒子が細かくなりすぎて多量に充填することができなくなることがある。なお、ここでの平均粒径は、例えばレーザ回折法による粒度分布測定等により求めることができる。ここで言う平均粒径は、メディアン径と呼ばれるもので、レーザ回折法等の方法で粒径分布を測定して、粒径の頻度の累積が５０％となる粒径を平均粒径（Ｄ５０）とする。結晶性シリカ粒子（ｃ１）の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、原料の非晶質の球状シリカ粒子（結晶化する前の粒子）の粒径を調節することにより、または非晶質シリカ粒子を結晶化して結晶性シリカ粒子を製造する際の条件（例えば、反応温度、反応時間、後処理方法）を調整することにより、制御することができる。

一実施形態において、結晶性シリカ粒子（Ｃ）は、球状、破砕状、または繊維状の形態であってよい。好ましくは、結晶性シリカ粒子（Ｃ）は、球状結晶性シリカ粒子を含む。球状結晶性シリカ粒子を得るための手段は特に制限されるものではなく、粉砕、研磨等の手段を用いてもよい。特に、球状の非晶質シリカ粒子を結晶化することにより、生産性が高く、低コストで球状の結晶質シリカ粒子を得ることができる。この場合、溶射法による球状非晶質シリカ粒子を用いることができる。溶射による非晶質の球状シリカ粒子では、溶射の原料に用いるシリカ粉末の粒径によって得られる球状シリカ粒子の粒径を変えられるため、これを結晶化することにより所望の粒径の球状の結晶質シリカ粒子を得ることができる。球状の結晶質シリカ粒子は、半導体封止材用のフィラー等として利用する場合に、流動性、分散性、充填性が高く、また封止材作製用機器の摩耗も抑えることができる。

一実施形態において、結晶性シリカ粒子（Ｃ）として球状結晶性シリカ粒子を用いる場合、その平均円形度が０．８８以上であってもよく、好ましくは０．９０以上であってもよい。円形度は、市販のフロー式粒子像分析装置により測定することができる。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の顕微鏡写真から画像解析処理ソフトウェアを用いて次のように求めることができる。結晶性シリカ粒子のサンプルの写真を撮影し、結晶性シリカ粒子（二次元投影図）の面積、周囲長さを計測する。結晶性シリカ粒子が真円であると仮定し、計測された面積を有する真円の円周を計算する。円形度＝円周／周囲長さの式により、円形度を求める。円形度＝１のときが、真円である。つまり、円形度が１に近いほど、真円に近いとされる。平均円形度は、１００個以上の粒子について測定した円形度の平均値として算出する。平均円形度が０．８８未満であると、半導体封止材用のフィラー等として利用する場合に、流動性、分散性、充填性が十分でなく、また封止材作製用機器の摩耗が促進される場合がある。円形度の上限は１．０であってもよいが、実際に円形度を１．０にするのは実質的に困難であり、実現しようとする場合、製造コスト、管理コストが高くなる。用途等に応じて、円形度の上限を０．９８、好ましくは０．９５にしてもよい。

結晶性シリカ粒子（Ｃ）の平均円形度は、非晶質の球状シリカ粒子（結晶化する前の粒子）の円形度を調節することにより、制御することが可能となる。溶射手段であれば、得られる結晶性シリカ粒子を容易に円形度の高い粒子にすることができる。

結晶性シリカ粒子（Ｃ）が、破砕状または繊維状の結晶性シリカ粒子を含む場合、破砕状・繊維状のシリカ粒子を得るための手段は特に制限されるものではなく、粉砕、研磨、紡績等の手段を用いてもよい。破砕状の結晶質シリカ粒子は、半導体封止材用のフィラー等として利用する場合に、コストが安く、また粒子の比表面積が大きいため熱伝導性が高くすることができる。また、繊維状の結晶質シリカ粒子は、半導体封止材用のフィラー等として利用する場合に、熱伝導性が高く、機械的強度を優れたものとすることができる。

本実施形態で用いられる結晶性シリカ粒子（Ｃ）は、公知の方法により製造することができるか、または市販の製品を使用することができる。結晶性シリカ粒子（Ｃ）の製造方法としては、例えば、非晶質の球状シリカ粒子を、球状シリカ粒子の質量とアルカリ金属またはアルカリ土類金属を酸化物換算した質量の合計の質量に対して酸化物換算で、０．４～５質量％のアルカリ金属または１～５質量％のアルカリ土類金属の化合物と混合し、混合された球状シリカ粒子を８００～１３００℃で熱処理し、熱処理された球状シリカ粒子を冷却する工程を含む方法が挙げられる。そして、この方法によって製造された球状結晶性シリカ粒子は、９０質量％以上の結晶相を有し、かつ石英結晶相が全体の３０質量％以上である。

上記工程で得られた球状結晶性シリカ粒子は、アルミナ等から製造されたシリカ粒子と反応しない容器に入れて熱処理を行うことが望ましい。熱処理は、例えば、電気炉、ガス炉などを用いて、所定の温度に加熱して行う。冷却は、冷却速度を制御しながら行うことが望ましい。

また、石英結晶相が高含有率の結晶性シリカ粒子を得るための熱処理条件は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の種類および添加量により変わるため、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の種類および添加量に応じて好適な熱処理の温度および保持時間を選択することにより、所望の球状結晶性シリカ粒子を得ることができる。

本実施形態の封止用樹脂組成物中の結晶性シリカ粒子（Ｃ）の含有量の下限値は、封止用樹脂組成物全体に対して、例えば、１０質量％以上であり、好ましくは１５質量％以上であり、より好ましくは２０質量％以上であり、さらにより好ましくは２５質量％以上であり、なおさらにより好ましくは３０質量％以上であり、特に好ましくは３５質量％以上である。本実施形態の封止用樹脂組成物中の結晶性シリカ粒子（Ｃ）の含有量の上限値は、封止用樹脂組成物全体に対して、例えば、５０質量％以下であり、好ましくは４８質量％以下であり、より好ましくは４７質量％以下である。上記範囲内の量で結晶性シリカ粒子（Ｃ）を用いることにより、高い熱伝導性を有し、加熱時の熱膨張が抑制された封止用樹脂組成物を得ることができる。

本実施形態の封止用樹脂組成物は、上述の結晶性シリカ粒子（Ｃ）に加え、非晶質シリカ粒子を含んでもよい。非晶質シリカ粒子としては、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、２次凝集シリカ等を挙げることができる。これらの中でも特に溶融球状シリカを用いることが好ましい。非晶質シリカは、結晶性シリカに比べて熱膨張率が低い。そのため、得られる封止用樹脂組成物の熱膨張率を低減させる効果を有する。これにより、封止用樹脂組成物の熱膨張率を半導体素子に近づけることができる。

本実施形態の封止用樹脂組成物中の非晶質シリカ粒子の含有量の下限値は、封止用樹脂組成物全体に対して、例えば、１０質量％以上であり、好ましくは１５質量％以上であり、より好ましくは２０質量％以上であり、さらにより好ましくは２５質量％以上であり、なおさらにより好ましくは３０質量％以上であり、特に好ましくは３５質量％以上である。本実施形態の封止用樹脂組成物中の非晶質シリカ粒子の含有量の上限値は、封止用樹脂組成物全体に対して、例えば、５０質量％以下であり、好ましくは４８質量％以下であり、より好ましくは４６質量％以下である。上記範囲内の量で非晶質シリカ粒子を用いることにより、加熱時の熱膨張が抑制された封止用樹脂組成物を得ることができる。

本実施形態の封止用樹脂組成物が、結晶性シリカ粒子（Ｃ）と非晶質シリカ粒子を含む場合、結晶性シリカ粒子（Ｃ）と非晶質シリカ粒子との配合割合は、質量比で、例えば、２０：８０～８０：２０であり、好ましくは３０：７０～７０：３０であり、より好ましくは３０：７０～４０：６０である。上記範囲内の割合で結晶性シリカ粒子（Ｃ）と非晶性シリカ粒子を使用することにより、熱膨張性と熱伝導率とを封止材として使用するのに所望される範囲に調整することができる。

また本実施形態において、封止用樹脂組成物は、上記の結晶性シリカ粒子（Ｃ）および非晶質シリカ粒子に加え、アルミナ、チタンホワイト、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、マイカ、ガラス繊維等から選択される少なくとも１つの他の無機フィラーを含んでもよい。他の無機フィラーを用いる場合、その配合量は、封止用樹脂組成物全体に対して、例えば、０．１質量％以上５質量％以下の量である。

結晶性シリカ粒子（Ｃ）、ならびに用いる場合には非晶性シリカ粒子および上述の他の無機フィラーには、シランカップリング剤などのカップリング剤による表面修飾が行われていてもよい。これにより、これらの無機充填材の凝集が抑制され、より良好な流動性を得ることができる。また、無機充填材と他の成分との親和性が高まり、無機充填材の分散性が向上する。このことは、硬化物の機械的強度の向上や、マイクロクラックの発生抑制などに寄与すると考えられる。表面修飾のためのカップリング剤については、後述する。

（その他の成分）
また、本実施形態の封止用樹脂組成物は、上述した成分以外の成分を含んでもよく、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、低応力剤、難燃剤、酸化防止剤、着色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。

硬化促進剤は、たとえば、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、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン－７、ベンジルジメチルアミン、２－メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや３級アミン、上記アミジンやアミンの４級塩等の窒素原子含有化合物から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、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、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。
封止用樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、封止用樹脂組成物の硬化特性を高める観
点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。

カップリング剤は、たとえば、エポキシシラン、メルカプトシラン、フェニルアミノシラン等のアミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、メタクリルシラン等の各種シラン系化合物、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等の公知のカップリング剤から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。これらの中でも、本発明の効果をより効果的に発現するものとして、エポキシシランまたはアミノシランを含むことがより好ましく、２級アミノシランを含むことが流動性等の観点からさらに好ましい。
封止用樹脂組成物中のカップリング剤の含有量は、封止用樹脂組成物の成形時に好ましい流動性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。

離型剤は、たとえばカルナバワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス；酸化ポリエチレンワックス、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から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。
封止用樹脂組成物中の離型剤の含有量は、硬化物の好ましい離型特性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。

イオン捕捉剤は、たとえば、ハイドロタルサイトを含む。
封止用樹脂組成物中のイオン捕捉剤の含有量は、半導体装置の信頼性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０３質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。

低応力剤としては、たとえば、シリコーンオイル、シリコーンゴム、カルボキシル基末端ブタジエンアクリロニトリルゴムが挙げられる。
封止用樹脂組成物中の低応力剤の含有量は、半導体装置の接続信頼性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０２質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。

難燃剤は、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、ホスファゼンから選択される１種または２種以上を含むことができる。

酸化防止剤は、たとえば、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物およびチオエーテル系化合物から選択される１種または２種以上を含む。

着色剤は、たとえば、カーボンブラック、ベンガラから選択される１種または２種以上を含む。
封止用樹脂組成物中の着色剤の含有量は、封止材にマーキングが施される際のマークの視認性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０２質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。

（封止用樹脂組成物の製造方法）
本実施形態の封止用樹脂組成物は、上記成分および必要に応じて用いられる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、エポキシ樹脂およ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、混練物を、粉粒状、顆粒状、タブレット状、またはシート状に加工してもよい。

粉粒状の樹脂組成物を得る方法としては、たとえば、粉砕装置により、混練物を粉砕する方法が挙げられる。混練物をシートに成形したものを粉砕してもよい。粉砕装置としては、たとえば、ハンマーミル、石臼式磨砕機、ロールクラッシャーを用いることができる。

顆粒状または粉末状の樹脂組成物を得る方法としては、たとえば、混練装置の出口に小径を有するダイスを設置して、ダイスから吐出される溶融状態の混練物を、カッター等で所定の長さに切断するというホットカット法に代表される造粒法を用いることもできる。この場合、ホットカット法等の造粒法により顆粒状または粉末状の樹脂組成物を得た後、樹脂組成物の温度があまり下がらないうちに脱気を行うことが好ましい。

（封止用樹脂組成物の硬化物）

上記成分を所定の量で含む本実施形態の封止用樹脂組成物は、その硬化物のガラス転移温度が、例えば、１５０℃～２５０℃であり、好ましくは、１８０℃～２５０℃であり、より好ましくは、２００℃～２５０℃であり、特に好ましくは、２２０℃～２５０℃である。

上記成分を所定の量で含む本実施形態の封止用樹脂組成物は、その硬化物のＣＴＩ（ＩＥＣ６０１１２法）が、例えば、５００Ｖ以上であり、好ましくは、５２０Ｖであり、より好ましくは、５４０Ｖ以上である。このような封止用樹脂組成物であれば、より耐トラッキング特性に優れた硬化物を与え、よってこれを封止材として備える半導体装置は信頼性に優れる。

上記成分を所定の量で含む本実施形態の封止用樹脂組成物は、その硬化物の熱伝導率が、例えば、０．９６Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、より好ましくは１．００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、さらにより好ましくは１．２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。このような封止用樹脂組成物であれば、熱伝導性に優れた硬化物を与え、よってこれを封止材として備える半導体装置は信頼性に優れる。

上記成分を所定の量で含む本実施形態の封止用樹脂組成物は、その硬化物のガラス転移温以下における線膨張係数が、例えば、７ｐｐｍ／Ｋ以上２４ｐｐｍ／Ｋ以下であり得る。ガラス転移温度以下における線膨張係数の下限値は、好ましくは８ｐｐｍ／Ｋ以上、より好ましくは１０ｐｐｍ／Ｋ以上であり、上限値は好ましくは２２ｐｐｍ／Ｋ以下、より好ましくは２０ｐｐｍ／Ｋ以下である。ここで本実施形態の封止用樹脂組成物は、銅基板やシリコン基板の封止に用いられる。これらの基板の線膨張係数は、１７ｐｐｍ／Ｋ以下である。本実施形態の封止用樹脂組成物のガラス転移温度以下における線膨張係数は、基板の線膨張係数と近いため、得られる封止樹脂層と基板との界面に割れやクラックが発生することが防止され、よって信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。

上記成分を所定の量で含む本実施形態の封止用樹脂組成物は、その硬化物のガラス転移温以上における線膨張係数が、例えば、４０ｐｐｍ／Ｋ以下であり得る。ガラス転移温度以下における線膨張係数の上限値は、好ましくは３５ｐｐｍ／Ｋ以下、より好ましくは３０ｐｐｍ／Ｋ以下である。本実施形態の封止用樹脂組成物は、熱時における熱膨張係数が抑制されているため、樹脂の硬化過程における加熱や冷却時に生じる変形（熱膨張、熱収縮）を抑制することができ、結果として得られる半導体装置全体としての反りを抑制することができる。

（半導体装置）
本実施形態における半導体装置は、上述した本実施形態における封止用樹脂組成物で半導体素子を封止してなる。半導体装置は、好ましくはパワーモジュールである。
半導体素子は、好ましくはパワー半導体素子であり、より好ましくは以下の条件（Ａ）～（Ｄ）のいずれかを満たすパワー半導体素子である。
（Ａ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子。
（Ｂ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ_２Ｏ_３およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子。
（Ｃ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子。
（Ｄ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ^３以上の半導体素子。

図１および図２は、いずれも、本実施形態における半導体装置の構成を示す断面図である。なお、本実施形態において、半導体装置の構成は、図１および図２に示すものには限られない。
まず、図１に示した半導体装置１００は、たとえばパワーモジュールであり、基板３０上に搭載された半導体素子２０と、半導体素子２０を封止してなる封止材５０と、を備えている。基板３０は、例えば、銅基板またはシリコン基板である。
封止材５０は、上述した本実施形態における封止用樹脂組成物を硬化して得られる硬化物により構成されている。

また、図１には、基板３０が回路基板である場合が例示されている。この場合、図１に示すように、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、たと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いてもよい。ここで、ワイヤ４０は、たとえば銅で構成される。

封止材５０は、たとえば半導体素子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に示す例においては、半導体素子２０の上記他面と側面を覆うように封止材５０が形成されている。
本実施形態において、封止材５０は、上述の封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。このため、半導体装置１００は、反りが抑制され、また、耐クラック性に優れる。
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することができる。

図２は、本実施形態における半導体装置１００の構成を示す断面図であって、図１とは異なる例を示すものである。図２に示す半導体装置１００は、たとえばパワーモジュールであり、基板３０としてリードフレームを使用している。この場合、半導体素子２０は、たとえば基板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。半導体素子２０は、図１に示す例と同様に、たとえばパワー半導体素子である。また、封止材５０は、図１に示す例と同様にして、本実施形態における封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。

図１および図２に示した半導体装置において、半導体素子２０は、上述した条件（Ａ）～（Ｄ）のいずれかを満たすパワー半導体素子である。半導体素子２０の材料は、好ましくは上述した条件（Ｂ）のもの、すなわちＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ２Ｏ３およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体である。
また、半導体素子２０の消費電力は、たとえば上述した条件（Ａ）の２．０Ｗ以上であり、好ましくは３．０Ｗ以上であり、また、たとえば４．０Ｗ以下であってもよい。
半導体素子２０の電圧は、たとえば上述した条件（Ｃ）の１．０Ｖ以上であり、好ましくは３．０Ｖ以上であり、また、たとえば５．０Ｖ以上であってもよい。また、半導体素子２０の電圧は、たとえば１００Ｖ以下であってもよい。
また、半導体素子２０のパワー密度は、たとえば上述した条件（Ｄ）の１０Ｗ／ｃｍ３以上であり、好ましく２０Ｗ／ｃｍ３以上であり、また、たとえば３０Ｗ／ｃｍ３以上であってもよい。また、半導体素子２０のパワー密度は、たとえば２００Ｗ／ｃｍ３以下であってもよい。
また、半導体素子２０は、たとえば２００℃以上、好ましくは２６０℃以上という高温環境下で動作することができる。

また、半導体素子２０は、好ましくは、基板３０上に設けられたパワー半導体素子であり、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）およびトライアックからなる群から選択される１または２以上の電子部品を含む。

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１～３、比較例１～４）
＜封止用樹脂組成物の調製＞
各実施例、および各比較例のそれぞれについて、以下のように封止用樹脂組成物を調製した。
まず、表１に示す各成分をミキサーにより混合した。次いで、得られた混合物を、ロール混練した後、冷却、粉砕して粉粒体である封止用樹脂組成物を得た。

表１中の各成分の詳細は下記のとおりである。また、表１中に示す処方は、樹脂組成物全体に対する各成分の配合割合（質量部）を示している。

（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（日本化薬株式会社製、ＮＣ３０００Ｌ）
・エポキシ樹脂２：トリフェニルメタン型エポキシ樹脂とビフェニル型エポキシ樹脂の混合物（三菱化学株式会社製、ＹＬ６６７７）

（硬化剤）
・硬化剤１：ビフェニレン型フェノールアラルキル型樹脂（明和化成株式会社製、ＭＥＨ－７８５１ＳＳ）

（結晶性シリカ粒子）
・結晶性シリカ粒子１：球状結晶性シリカ粒子（日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社製、石英結晶相含有率３３質量％、クリストバライト含有率１０質量％以下、トリディマイト含有率１質量％、平均円形度０．８８以上）
・結晶性シリカ粒子２：球状結晶性シリカ粒子（日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社製、石英結晶相含有率７０％、クリストバライト含有率１０質量％以下、トリディマイト含有率１質量％、平均円形度０．８８以上）
・結晶性シリカ粒子３：球状結晶性シリカ粒子（日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社製、石英結晶相含有率１５質量％、クリストバライト含有率１０質量％以下、トリディマイト含有率１質量％、平均円形度０．８８以上）

（非晶質シリカ粒子）
・非晶質シリカ粒子１：溶融球状シリカ（電気化学工業株式会社製、ＦＢ－１０５、平均粒径ｄ５０：１５μｍ）
・非晶質シリカ粒子２：非晶質シリカ（株式会社アドマテックス製、ＳＣ－２５００－ＳＱ、平均粒子径ｄ５０：０．９μｍ）
・非晶質シリカ粒子３：球状溶融シリカ（日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社製、ＴＳ－３１００）
・非晶質シリカ粒子４： 球状溶融シリカ（日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社製、ＴＳ－３１００）

（着色剤）
・着色剤１：カーボンブラック（三菱化学株式会社製、カーボンブラック＃５）

（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（東レ・ダウコーニング株式会社、ＣＦ４０８３）
・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（ＪＮＣ社製、Ｓ８１０）
・カップリング剤３：３－グリシドキシプリピルトリメトキシシラン（ＪＮＣ社製、Ｓ５１０））

（硬化促進剤）
・硬化促進剤１：２，３－ヒドロキシナフタレン（エア・ウォーター株式会社製）
・硬化促進剤２：４－ヒドロキシ－２－（トリフェニルホスホニウム）フェノラート（ケイ・アイ化成社製、ＴＰＰ－ＢＱ）

（離型剤）
・離型剤１：１－アルケン（Ｃ＞１０）・マレイン酸無水物の重縮合物とステアリルアルコールとの反応生成物（エアー・ウォーター社製）
・離型剤２：ジエタノールアミン・ジモンタンエステル（クライアント・ジャパン社製、リコモント ＮＣ－１３３）

（イオン捕捉剤）
・イオン捕捉剤１：ブタジエンニトリルゴム（協和化学工業株式会社製、ＤＨＴ－４Ｈ）

（密着助剤）
・密着助剤１：３－アミノ－５－メルカプト－１，２，４－トリアゾール（日本カーバイド社製）

（低応力剤）
・低応力剤１：以下の方法により作成された溶融反応物。
式（８）で表されるエポキシ樹脂（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、軟化点４５℃、エポキシ当量１７２］６６．１重量部を１４０℃で加温溶融し、オルガノポリシロキサン１（式（７）で示されるオルガノポリシロキサン）３３．１重量部及びトリフェニルホスフィン０．８重量部を添加して、３０分間溶融混合して溶融反応物を得た。

・低応力剤２：エポキシ化ポリブタジエン（日本重曹株式会社製）
・低応力剤３：ブタジエンニトリルゴム（宇部興産株式会社製）

＜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、線膨張係数（α１、α２））
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、ならびにガラス転移温度以下における線膨張係数（α１）、およびガラス転移温度以上における線膨張係数（α２）を算出した。表１中、α１とα２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１に示す。

（熱伝導率）
得られた封止用樹脂組成物を１８０℃、１０ＭＰａで４０分間熱処理して硬化物を得た。次いで、レーザーフラッシュ法を用いて上硬化物の厚み方向の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を測定した。結果を表１に示す。

（耐トラッキング特性（ＣＴＩ）試験）
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を、成形温度１７５℃、成形圧力６．９Ｎ／ｍｍ^２、成形時間１２０秒の条件で硬化成形して、厚み３ｍｍ、直径５０ｍｍの硬化物を成形し、該硬化物を１７５℃で４時間ポストキュアーした。その硬化物を用いてＪＩＳ Ｃ ２１３４（ＩＥＣ６０１１２）の方法に基づき、耐トラッキング特性試験を実施した。耐トラッキング特性電圧として、測定個数ｎ＝５の評価において、５０滴以上の塩化アンモニウム０．１％水溶液で、すべての硬化物が破壊しない最大電圧を測定した。この最大電圧が高いほど、耐トラッキング特性が優れることを示す。結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明の組成物の硬化物は、耐トラッキング性が高く、かつ熱伝導率が高い。したがって、本発明の組成物は半導体装置封止用材料として有用である。

符合の説明

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
１００ 半導体装置

Claims (14)

1. エポキシ樹脂と、
   硬化剤と、
   結晶性シリカ粒子と、を含む半導体封止用樹脂組成物であって、
   前記結晶性シリカ粒子は、前記結晶性シリカ粒子全体に対して、結晶相が９０質量％以上であり、石英結晶相が、３０質量％以上であり、
   前記エポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、およびナフトール型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む、
   半導体封止用樹脂組成物。
2. 前記硬化剤が、フェノール系硬化剤を含む、請求項１に記載の半導体封止用樹脂組成物。
3. 前記エポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂を含む、請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
4. 前記硬化剤が、ノボラック型フェノール樹脂、ポリビニル型フェノール樹脂、多官能型フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル型フェノール樹脂、およびビスフェノール型フェノール樹脂からなる群より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. 前記硬化剤が、ビフェニル型フェノール樹脂、トリスフェニルメタン型フェノール樹脂、およびノボラック型フェノール樹脂から選択される少なくとも１つを含む、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. 前記石英結晶相が、α－石英結晶相である、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. 前記結晶性シリカ粒子が、球状結晶性シリカ粒子を含む、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。
8. 前記球状結晶性シリカ粒子の平均円形度が、０．８８以上である、請求項７に記載の半導体封止用樹脂組成物。
9. 前記結晶性シリカ粒子が、
   ３０質量％以上９０質量％以下の石英結晶相、
   ０質量％以上１０質量％以下のクリストバライト、
   ０質量％以上５質量％以下のトリディマイト、および
   ０質量％以上１０質量％以下の非晶相、
   を含む、請求項１～８のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
10. 前記結晶性シリカ粒子の含有量が、当該樹脂組成物全体に対して、１０質量％以上５０質量％以下である、請求項１～９のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
11. 前記シリカ粒子が、非晶質シリカ粒子をさらに含む、請求項１～１０のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
12. 当該半導体封止用樹脂組成物の硬化物の熱伝導率が、１Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１～１１のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
13. 基板と、
    前記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、
    前記封止部材は、請求項１～１２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。
14. 前記半導体素子がパワー半導体素子である、請求項１３に記載の半導体装置。

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