JP2023033936A - 封止用樹脂組成物および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形時において流動性が高く成形性に優れるとともに、硬化時において熱伝導率が高く放熱性に優れた封止用樹脂組成物、およびこれを用いて製造される信頼性に優れた電子装置を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、硬化促進剤と、第一の無機フィラーと第二の無機フィラーとを含む無機フィラーと、を含む封止用樹脂組成物であって、前記第一の無機フィラーは、アルミナ粒子であり、前記第二の無機フィラーは、酸化アルミニウムとホウ酸アルミニウムとを含む複合体粒子である、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、および当該封止用樹脂組成物を封止材として用いて製造される電子装置に関する。

近年、ＩＣ等の発熱性電子部品の高機能化と高速化の進展に伴い、それが搭載された電子機器の発熱量が増大しており、半導体封止材においても高い放熱特性が求められている。樹脂組成物の熱伝導性を向上させるためには、窒化アルミニウムや窒化ホウ素、アルミナ、結晶性シリカなどの無機フィラーを充填することが一般的である。中でも、熱伝導性、化学的な安定性、コストのバランスに優れているアルミナは、放熱フィラーとして最も多く使用されている。

しかしながら、樹脂に配合するアルミナ粉末の充填量が多くなると、樹脂組成物の粘度が上昇して成形性が悪くなり、その結果、生産性が低下するといった問題が生じる。さらに、アルミナはモース硬度が高いため、粘度が高い状態で金型の金属部分と接触することにより容易に装置が磨耗してしまうという問題がある。これらの問題を解決するためには、アルミナ粉末を充填した樹脂組成物の粘度を低下させる必要がある。組成樹脂組成物の粘度を調整するための方法としては、破砕形状やカッティングエッジを持たない不定形状ではなく真球状に近いアルミナを用いる方法、数種類の平均粒子径を持つアルミナ粒子を組み合わせて樹脂に配合する方法等が提案されてきた（たとえば、引用文献１）。

引用文献１には、粒度域３～４０μｍの構成粒子である無機粉末の真円度が０．８０以上の球状無機粉末と、粒度域０．１～１．５μｍの構成粒子である無機粉末の真円度が０．３０以上０．８０未満である球状または非球状の無機粉末とを混合した高熱伝導性無機粉末が開示されている。また、実施例には、平均粒子径０．５μｍもしくは０．３μｍの非球状酸化アルミニウム粉末と平均粒子径１５μｍもしくは８μｍの球状酸化アルミニウム粉末とのアルミナ混合粉末が開示されている。

特開２００３－１３７６２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、アルミナ粉末を高充填した場合に、樹脂組成物の著しい増粘現象が生じるため、樹脂組成物の成形性や得られる電子機器の信頼性において改善の余地があった。

本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、成形時において流動性が高く成形性に優れるとともに、硬化時において熱伝導率が高く放熱性に優れた封止用樹脂組成物、およびこれを用いて製造される信頼性に優れた電子装置を提供することを目的とするものである。

本発明者は、無機フィラーとして、アルミナ粒子と、酸化アルミニウム／ホウ酸アルミニウムとの複合体粒子とを組み合わせて用いることにより、成形時において流動性が高く、硬化時において熱伝導性が高い封止上樹脂組成物が得られることを見出し、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、
フェノール樹脂硬化剤と、
硬化促進剤と、
第一の無機フィラーと第二の無機フィラーとを含む無機フィラーと、
を含む封止用樹脂組成物であって、
前記第一の無機フィラーは、アルミナ粒子であり、
前記第二の無機フィラーは、酸化アルミニウムとホウ酸アルミニウムとを含む複合体粒子である、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、を備える電子装置であって、
前記封止材は、上記封止用樹脂組成物の硬化物からなる、電子装置が提供される。

本発明によれば、成形時において流動性が高く成形性に優れるとともに、硬化時において熱伝導率が高く放熱性に優れた封止用樹脂組成物、およびこれを用いて製造される信頼性に優れた電子装置が提供される。

本実施形態の樹脂組成物を用いて製造される、両面封止型の電子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、片面封止型の電子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、数値範囲の説明における「ａ～ｂ」との表記は、特に断らない限り、「ａ以上ｂ以下」のことを表す。例えば、「５～９０質量％」とは「５質量％以上９０質量％以下」を意味する。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態の封止用樹脂組成物（以下、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、フェノール樹脂硬化剤と、硬化促進剤と、第一の無機フィラーと第二の無機フィラーとを含む無機フィラーと、を含み、ここで、第一の無機フィラーは、アルミナ粒子であり、第二の無機フィラーは、酸化アルミニウムとホウ酸アルミニウムとを含む複合体粒子である。

本実施形態の樹脂組成物は、無機フィラーとして、アルミナ粒子と、酸化アルミニウム／ホウ酸アルミニウム複合体粒子とを組み合わせて含むことにより、成形時における高い流動性と、硬化物の高い熱伝導性とを両立して備える。

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。

エポキシ樹脂は、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、ノボラック型エポキシ樹脂（例えばｏ－クレゾールノボラックエポキシ樹脂）、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、およびトリフェノールメタン型エポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含むことがより好ましい。高温の弾性率を制御するためには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がとくに好ましい。

エポキシ樹脂としては、例えば下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂、下記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂、下記一般式（３）で表されるエポキシ樹脂、下記一般式（４）で表されるエポキシ樹脂、および下記一般式（５）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含有するものを用いることができる。これらの中でも、下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂、および下記一般式（４）で表されるエポキシ樹脂から選択される一種以上を含むものがより好ましい態様の一つとして挙げられる。

一般式（１）中、
Ａｒ^１はフェニレン基またはナフチレン基を表し、Ａｒ^１がナフチレン基の場合、グリシジルエーテル基はα位、β位のいずれに結合していてもよい。
Ａｒ^２はフェニレン基、ビフェニレン基またはナフチレン基のうちのいずれか１つの基を表す。
Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、それぞれ独立に炭素数１～１０の炭化水素基を表す。
ｇは０～５の整数であり、ｈは０～８の整数である。ｎ^３は重合度を表し、その平均値は１～３である。

一般式（２）中、
複数存在するＲｃは、それぞれ独立に水素原子または炭素数１～４の炭化水素基を表す。
ｎ^５は重合度を表し、その平均値は０～４である。

一般式（３）中、
複数存在するＲ_ｄおよびＲ_ｅは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数１～４の炭化水素基を表す。
ｎ^６は重合度を表し、その平均値は０～４である。

一般式（４）中、
複数存在するＲ_ｆは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数１～４の炭化水素基を表す。
ｎ^７は重合度を表し、その平均値は０～４である。

一般式（５）中、
複数存在するＲ_ｇ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。

エポキシ樹脂の数分子量は特に限定されず、流動性、硬化性などの観点から適宜選択すればよい。一例として数分子量は１００～７００程度である。また、流動性などの観点から、エポキシ樹脂の、１５０℃でのＩＣＩ粘度は、０．１～５．０ｐｏｉｓｅであることが好ましい。
エポキシ樹脂は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは１００～４００ｇ／ｅｑ、より好ましくは１５０～３５０ｇ／ｅｑである。なお、封止用樹脂組成物が複数種のエポキシ樹脂を含む場合、複数種のエポキシ樹脂の全体としてのエポキシ当量が、上記数値範囲内となることが好ましい。

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、１質量％以上であることが好ましく、２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を引き起こす恐れが少ない。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、２０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、樹脂組成物のガラス転移温度の低下が少ない。

（フェノール樹脂硬化剤）
本実施形態の樹脂組成物に用いられるフェノール樹脂硬化剤としては、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。フェノール樹脂系硬化剤としては、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。フェノール樹脂系硬化剤としては、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、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、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、樹脂組成物の流動性および融け性を所望の範囲とすることができる。

また、エポキシ樹脂とフェノール樹脂系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）とフェノール樹脂系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および融け性を所望の範囲とすることができる。

（硬化促進剤）
本実施形態の樹脂組成物に用いられる硬化促進剤としては、上述のフェノール樹脂と上述のフェノール樹脂硬化剤との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、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、エポキシ樹脂とフェノール樹脂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。

（無機フィラー）
本実施形態の樹脂組成物は、第一の無機フィラーとしてのアルミナ粒子と、第二の無機フィラーとしての複合酸化物粒子とを組み合わせて含む。以下、各無機フィラーについて説明する。

（アルミナ粒子）
本実施形態の樹脂組成物に用いられるアルミナ粒子は、樹脂組成物に熱伝導性を付与する作用を有する。アルミナ粒子は、例えば、シリカ粒子のような他の無機フィラーに比べ、熱伝導性が高く、封止材として用いる際に熱設計が容易である。また、アルミナ粒子は、シリカ粒子よりも熱伝導率が高い他の無機フィラー（例えば、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミ、ダイヤモンドなど）に比べて低コストであり、また真球度を高くしやすく、耐熱性に優れる。

一実施形態において、アルミナ粒子は、レーザー解析散乱法により測定した場合の５０％体積累積粒径Ｄ５０が、１０～５０μｍの第一のアルミナ粒子を含む。

好ましい実施形態において、アルミナ粒子は、上記第一のアルミナ粒子に加え、５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１０μｍ以下である第二のアルミナ粒子を含む。

アルミナ粒子の５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．１μｍ未満である場合、樹脂組成物の粘度が非常に高くなるため、充填性、封止工程における作業性が悪化する。また、アルミナ粒子の５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．１μｍ未満である場合、樹脂組成物の硬化物の弾性率が下がり、結果として得られるパッケージの反りが生じる。一方、アルミナ粒子の５０％体積累積粒径Ｄ５０が５０μｍを超える場合、充填不良が発生するおそれがある。また充填できたとしても充填時にボイドを巻き込むため、不適切である。上記の第一および第二のアルミナ粒子を組み合わせて含むことにより、本発明の封止用樹脂組成物は、充填性と封止工程における作業性とを両立して備え得る。

５０％体積累積粒径Ｄ５０が、１０～５０μｍの第一のアルミナ粒子と、５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１０μｍ以下である第二のアルミナ粒子とを組み合わせて用いる場合、アルミナ粒子全体に対する第一のアルミナ粒子の割合は、６０～１００体積％であり、好ましくは、８０～１００体積％である。

上記の粒径分布を有するアルミナ粒子を用いることにより、流動性が改善され、よって封止工程における作業性が良好であるとともに、充填不良が低減された、封止材として好適な樹脂組成物を得ることができる。

アルミナ粒子の形状は特に限定されず、球状、鱗片状、粒状、粉末状のいずれであってもよい。

好ましい実施形態において、アルミナ粒子は、真球度が０．８以上、好ましくは０．９以上の球状アルミナ粒子を含むことが好ましい。このような球状アルミナ粒子は、封止材中で最密充填状態に近い状態で存在し、よって得られる封止材の熱伝導性が改善される。また、このような球状アルミナを含む樹脂組成物は、流動性が改善され、封止工程における取り扱い性が良好である。

ここで、本明細書中において、「真球度」は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した二次元像における「粒子の最大径に対する最小径の比」と定義する。すなわち、本実施形態において、アルミナ粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した二次元像における最大径に対する最小径の比が、０．８以上であることを指す。

（複合体粒子）
本実施形態の封止用樹脂組成物は、第二の無機フィラーとして、酸化アルミニウムとホウ酸アルミニウムとを含む複合体粒子を含む。複合体粒子としては、例えば、酸化アルミニウムとホウ酸アルミニウムと二酸化チタンから構成される複合体粒子、または酸化アルミニウムとホウ酸アルミニウムと三酸化タングステンから構成される複合体粒子、あるいはこれらの組み合わせを使用することができる。このような複合体粒子の市販品としては、大日精化工業社製のダイピロキサイド＃７３２１、＃７３２３、＃７３３０が挙げられる。

第二の無機フィラーである複合体粒子の５０％体積累積粒径Ｄ５０は、例えば、０．５μｍ以上２０μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ以上１５μｍ以下である。

一実施形態において、第二の無機フィラーである複合体粒子の体積基準の頻度分布を表す粒度分布曲線は、０．５～２０μｍの間に２つのピークを有し、好ましくは、０．５～１５μｍの間位に２つのピークを有する。

第二の無機フィラーである複合体粒子は、特に限定されず、球状、鱗片状、粒状、粉末状のいずれであってもよいが、角のない丸みを帯びた形状を有することが好ましく、球状に近い形状であるほどより好ましい。これにより、流動性が改善され、封止工程における取り扱い性が良好な樹脂組成物を得ることができる。

複合体粒子の配合量は、無機フィラー全体（第一および第二の無機フィラーの合計）に対して、例えば、１～３０体積％であり、好ましくは、５～２０体積％である。このような粒径分布を有する無機フィラーを用いることにより、流動性が改善され、よって封止工程における作業性が良好であるとともに、充填不良が低減された、封止材として好適な樹脂組成物を得ることができる。

一実施形態における樹脂組成物中の無機フィラーは、例えば、以下の配合例とすることができる。以下の配合例における配合量は、使用する無機フィラー全体に対する割合（体積％）である。
（配合例１）
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が１０～５０μｍの第一のアルミナ粒子：７０～９０体積％
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上２０μｍ以下の複合体粒子：１０～３０体積％
（配合例２）
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が１０～５０μｍの第一のアルミナ粒子：７０～８５体積％
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１０μｍ以下の第二のアルミナ粒子：５～１５体積％
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上２０μｍ以下の複合体粒子：５～１５体積％
（配合例３）
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が１０～５０μｍの第一のアルミナ粒子：７０～８５
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上２０μｍ以下の小粒径複合体粒子：５～１５体積％
（配合例４）
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が１０～５０μｍの第一のアルミナ粒子：６０～８０体積％
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１０μｍ以下の第二のアルミナ粒子：５～２０体積％
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上５μｍ以下の小粒径複合体粒子：５～１５体積％
・５０％体積累積粒径Ｄ５０が５μｍ以上２０μｍ以下の大粒径複合体粒子：５～１５体積％

（他の無機フィラー）
本実施形態の樹脂組成物は、上述のアルミナ粒子および複合酸化物粒子に加え、他の無機フィラーを含んでもよい。他の無機フィラーとしては、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶性シリカ、２次凝集シリカ等のシリカ；炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、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。これらのむきフィラーの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。
他の無機フィラーを使用する場合、その配合量は、無機フィラー全体に対して、０．５～５体積％の量であることが好ましい。

無機フィラーの含有量は、樹脂組成物全体に対して、例えば、８０～９５質量％であり、好ましくは、８５～９５質量％であり、より好ましくは、８８～９５質量％である。なお、無機フィラーの量は、上述の第一の無機フィラー、第二の無機フィラー、および用いられる場合には上記の他の無機フィラーの合計量を指す。無機フィラーを上記配合量で用いることにより、得られる樹脂組成物は、高い熱伝導性を有するとともに、優れた作業性を有する。

（他の添加剤）
本実施形態の樹脂組成物は、必要に応じて、上述の成分に加えて他の添加剤をさらに含んでもよい。他の添加剤としては、カップリング剤、流動性付与剤、離型剤、イオン捕捉剤、低応力剤、着色剤、難燃剤等が挙げられる。以下、代表成分について説明する。

（カップリング剤）
カップリング剤としては、具体的には、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。

（流動性付与剤）
流動性付与剤は、リン原子含有硬化促進剤などの潜伏性を有さない硬化促進剤が樹脂組成物の溶融混練時に反応するのを抑制するように働く。これにより、樹脂組成物の生産性を向上できる。流動性付与剤としては、具体的には、カテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル、１，２－ジヒドロキシナフタレン、２，３－ジヒドロキシナフタレン及びこれらの誘導体などの芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物などが挙げられる。

（離型剤）
離型剤としては、具体的には、カルナバワックスなどの天然ワックス；モンタン酸エステルワックス、酸化ポリエチレンワックスなどの合成ワックス；ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩；パラフィン；エルカ酸アミドなどのカルボン酸アミドなどが挙げられる。離型剤としては、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。

（イオン捕捉剤）
上記イオン捕捉剤は、具体的には、ハイドロタルサイト、ハイドロタルサイト状物質などのハイドロタルサイト類；マグネシウム、アルミニウム、ビスマス、チタン、ジルコニウムから選ばれる元素の含水酸化物などが挙げられる。イオン捕捉剤としては、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。

（低応力剤）
低応力剤としては、具体的には、シリコーンオイル、シリコーンゴムなどのシリコーン化合物；ポリブタジエン化合物；アクリロニトリル－カルボキシル基末端ブタジエン共重合化合物などのアクリロニトリル－ブタジエン共重合化合物などを挙げることができる。低応力剤としては、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。

（着色剤）
着色剤としては、具体的には、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタンなどを挙げることができる。着色剤としては、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。

（難燃剤）
難燃剤としては、具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼン、カーボンブラックなどを挙げることができる。難燃剤としては、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。

（封止用樹脂組成物の製造）
本実施形態の樹脂組成物は、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フェノール樹脂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。

上述のようにして製造された本実施形態の樹脂組成物は、その硬化物のレーザーフラッシュ法により測定した場合の熱拡散率が、２．５２ｍｍ^２／ｓｅｃ以上であり、好ましくは、２．５５ｍｍ^２／ｓｅｃ以上であり、より好ましくは、２．５７ｍｍ^２／ｓｅｃ以上である。

また本実施形態の樹脂組成物は、その硬化物のレーザーフラッシュ法により測定した場合の熱伝導率が、８．３２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、好ましくは、８．４２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、より好ましくは、８．４８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、特に好ましくは、８．５８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。

本実施形態の樹脂組成物の溶融粘度は、例えば、１～１５０Ｐａ・ｓ以上であり、好ましくは、５～１００Ｐａ・ｓである。上記値未満であると、無機フィラーが沈降し、均一な成形体が得られないおそれがある。上記値を超えると、充填性が低下し、ボイドや未充填部分が発生するおそれがある。ここで、溶融粘度は、高化式フローテスターを用いて、スリット径φ０．５ｍｍ、測定温度１７５℃、荷重４０ｋｇｆで測定した場合の、樹脂組成物の溶融粘度である。

（電子装置）
本実施形態に係る封止用樹脂組成物を封止剤として用いて製造される電子装置の一例について説明する。
図１は本実施形態に係る両面封止型の電子装置１００を示す断面図である。
本実施形態の半導体装置１００は、電子素子２０と、電子素子２０に接続されるボンディングワイヤ４０と、封止材５０と、を備えるものであり、当該封止材５０は、前述の樹脂組成物の硬化物により構成される。

より具体的には、電子素子２０は、基材３０上にダイアタッチ材１０を介して固定されており、電子装置１００は、電子素子２０上に設けられた図示しない電極パッドからボンディングワイヤ４０を介して接続されるアウターリード３４を有する。ボンディングワイヤ４０は用いられる電子素子２０等を勘案しながら設定することができるが、たとえばＣｕワイヤを用いることができる。

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電子素子を封止して得られる片面封止型の電子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上にダイアタッチ材４０２を介して電子素子４０１が固定されている。電子素子４０１の電極パッド４０７と回路基板４０８上の電極パッド４０７との間はボンディングワイヤ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の電子素子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。

以下に、本実施形態に係る封止用樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態に係る半導体装置は、例えば、上述した封止用樹脂組成物の製造方法により、封止用樹脂組成物を得る工程と、基板上に電子素子を搭載する工程と、前記封止用樹脂組成物を用いて、前記電子素子を封止する工程とにより製造される。封止剤を形成するために用いられる手法として、例えば、トランスファー成形法、圧縮成形法、インジェクション成形法等を用いることができる。封止する工程は、樹脂組成物を、８０℃から２００℃程度の温度で１０分から１０時間程度の時間をかけて硬化させることにより実施される。

封止される電子素子の種類としては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子などの半導体素子が挙げられるが、これらに限定されない。得られる電子装置の形態としては、例えば、デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ（ＰＬＣＣ）、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）、ロー・プロファイル・クワッド・フラット・パッケージ（ＬＱＦＰ）、スモール・アウトライン・パッケージ（ＳＯＰ）、スモール・アウトライン・Ｊリード・パッケージ（ＳＯＪ）、薄型スモール・アウトライン・パッケージ（ＴＳＯＰ）、薄型クワッド・フラット・パッケージ（ＴＱＦＰ）、テープ・キャリア・パッケージ（ＴＣＰ）、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、チップサイズ・パッケージ（ＣＳＰ）などが挙げられるが、これらに限定されない。

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：以下構造式を有するビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＸ４０００ＨＫ）

（フェノール樹脂硬化剤）
・硬化剤１：ノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製、ＰＲ－５５６１７）

（アルミナ粒子）
・アルミナ粒子１：球状アルミナ（平均粒子径（Ｄ５０）４２μｍ）
・アルミナ粒子２：球状アルミナ（平均粒子径（Ｄ５０）０．６μｍ）

（複合体粒子）
・複合体粒子１：ダイピロキサイド＃７３２１（大日精化工業社製、酸化アルミニウム９０～９９％／ホウ酸アルミニウム１～５％／二酸化チタン（ルチル）＜１％の構成を有する複合体、平均粒子径（Ｄ５０）１μｍ）
・複合体粒子２：ダイピロキサイド＃７３２３（大日精化工業社製、酸化アルミニウム９０～９９％／ホウ酸アルミニウム１～５％／三酸化タングステン＜１％の構成を有する複合体、平均粒子径（Ｄ５０）３μｍ）
・複合体粒子３：ダイピロキサイド＃７３３０（大日精化工業社製、酸化アルミニウム９０～９９％／ホウ酸アルミニウム１～５％／三酸化タングステン＜１％の構成を有する複合体、平均粒子径（Ｄ５０）１０μｍ）

（カップリング剤）
・カップリング剤１：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）

（硬化促進剤）
・硬化促進剤１：下記式（P1）で表される硬化促進剤（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）

（ワックス）
・ワックス１：カルナバワックス（東亞合成社製、ＴＯＷＡＸ－１３２）
・ワックス２：エルカ酸アミド（日油株式会社製、アルフローＰ－１０）

（着色剤）
・着色剤１：カーボンブラック（東海カーボン社製、ＥＲＳ－２００１）
（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）

（低応力剤）
・低応力剤１：エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル（東レ・ダウコーニング社製、ＦＺ－３７３０）

（実施例１～８、比較例１）
表１で示す配合の原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樹脂組成物を得た。得られた顆粒状の封止用樹脂組成物は、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。

（混練性の評価）
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１００℃の樹脂温度で溶融混練した際に、スクリュー回転数２００ｒｐｍで混練できたものを、混練性「〇」、二軸押出機の回転トルクが上昇し回転数２００ｒｐｍを維持できなかったものを、「△」として評価した。結果を表１に示す。

上記方法で得られた封止用樹脂組成物を、以下の項目について、以下に示す方法により評価した。
（流動性（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。

（高化式粘度）
高化式フローテスター（島津製作所社製、ＣＦＴ－５００Ｃ）を用いて、温度１７５℃、荷重４０ｋｇｆ（ピストン面積１ｃｍ^２）、ダイ穴直径０．５０ｍｍ、ダイ長さ１．００ｍｍの試験条件で高化式粘度を測定した。なお、高化式粘度の単位は、Ｐａ・ｓである。

（熱拡散性）
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拡散率（ｍ^２／ｓ）を測定した。結果を表１に示す。

実施例の封止用樹脂組成物は、熱伝導性と流動性とを良好なバランスで備えており、封止材として好適に使用できた。

１０ ダイアタッチ材
２０ 電子素子
３０ 基材
３２ ダイパッド
３４ アウターリード
４０ ボンディングワイヤ
５０ 封止材
１００ 電子装置
４０１ 電子素子
４０２ ダイアタッチ材
４０４ ボンディングワイヤ
４０６ 封止材
４０７ 電極パッド
４０８ 回路基板
４０９ 半田ボール

Claims (13)

1. エポキシ樹脂と、
   フェノール樹脂硬化剤と、
   硬化促進剤と、
   第一の無機フィラーと第二の無機フィラーとを含む無機フィラーと、
   を含む封止用樹脂組成物であって、
   前記第一の無機フィラーは、アルミナ粒子であり、
   前記第二の無機フィラーは、酸化アルミニウムとホウ酸アルミニウムとを含む複合体粒子である、
   封止用樹脂組成物。
2. 前記第二の無機フィラーは、酸化アルミニウムとホウ酸アルミニウムと二酸化チタンから構成される複合体粒子、または酸化アルミニウムとホウ酸アルミニウムと三酸化タングステンから構成される複合体粒子、あるいはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の封止用樹脂組成物。
3. 前記第二の無機フィラーの５０％体積累積粒径Ｄ５０は、０．５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１または２に記載の封止用樹脂組成物。
4. 前記第二の無機フィラーの体積基準の頻度分布を表す粒度分布曲線は、０．５～２０μｍの間に２つのピークを有する、請求項１乃至３のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
5. 前記第二の無機フィラーは、角のない丸みを帯びた形状を有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
6. 前記アルミナ粒子は、球状アルミナを含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
7. 前記アルミナ粒子は、５０％体積累積粒径Ｄ５０が１０μｍ以上５０μｍ以下であるアルミナ粒子を含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
8. 前記アルミナ粒子は、５０％体積累積粒径Ｄ５０が０．１μｍ以上１０μｍ未満であるアルミナ粒子をさらに含む、請求項７に記載の封止用樹脂組成物。
9. 前記無機フィラーは、当該封止用樹脂組成物全体に対して、８０質量％以上９５質量％以下の量である、請求項１乃至８のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
10. 高化式フローテスターを用いて、スリット径φ０．５ｍｍ、測定温度１７５℃、荷重４０ｋｇｆで測定した、当該封止用樹脂組成物の溶融粘度が、１Ｐａ・ｓ以上１５０Ｐａ・ｓ以下である、請求項１乃至９のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
11. 前記無機フィラーは、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、タルク、およびマイカから選択される少なくとも１つをさらに含む、請求項１乃至１０のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
12. 低応力剤をさらに含む、請求項１乃至１１のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
13. 半導体素子と、
    前記半導体素子を封止する封止材と、を備える電子装置であって、
    前記封止材は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の封止用樹脂組成物の硬化物からなる、電子装置。

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