JP3836244B2 - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂封止型半導体装置、特に半導体装置の基板部分の片面のみに封止樹脂が成形されている半導体装置、さらに詳しくはその封止樹脂に特徴を有する半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器のダウンサイジング化・小型化に伴い、半導体装置は小型・薄型化、高性能化が進んでいる。従来の半導体装置は、半導体素子とリードフレームを用い、これらをプリント基板に実装するのに必要な部位以外は、樹脂で覆うように両面から樹脂封止されていた。よって、半導体装置小型化の開発は基板となるリードフレームと封止樹脂に関することが主であった。封止樹脂の容積を小さく、薄肉化したＴＳＯＰ（シン・スモール・アウトライン・パッケージ）や、多ピン化に対応したＱＦＰ（クァッド・フラット・パッケージ）などが開発されてきた。
【０００３】
さらに、半導体装置が占める実装面積を小さく、高性能化を図るために、半導体装置の基板の背面に半導体装置とマザーボードを接続する端子を配置した構造の半導体装置が開発されている。この構造の場合、封止樹脂は基板の片面のみに成形されるため、従来の両面成形物とは異なり、半導体装置の反りが発生しやすい。半導体装置の反り量が大きいと、水平なマザーボードに実装することが困難である。また、片面成形であるため、基材や半導体素子との接着界面に剥離が発生すると、サーマルサイクル試験および耐ポップコーン試験での故障原因となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、これまでとは異なる形態の半導体装置に対応した密着性と半導体装置の反り量低減に優れた封止樹脂を提供する必要がある。
【０００５】
すなわち、本発明の課題は、基板の片面のみに封止樹脂が成形されている構造の半導体装置に対応した密着性、半導体装置の反り量低減、サーマルサイクル性、耐ポップコーン性に優れるエポキシ樹脂組成物、および該エポキシ樹脂組成物によって封止された半導体装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、１．「半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物の硬化物３とを具備する半導体装置であって、該基板に対して片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されており、該エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）およびシラン変性重合体（Ｄ）を含有するものであり、前記シラン変性重合体（Ｄ）が、α，β−不飽和カルボン酸由来の構造単位の含有量が０．０１〜９９重量％であるエチレン／α、β−不飽和カルボン酸エステル共重合体に対してケイ素原子を分子中に有する重合性不飽和化合物をグラフト重合したものである樹脂封止型半導体装置。」、
２．「エポキシ樹脂組成物の硬化物が下記特性を有するものである前記の樹脂封止型半導体装置。
(イ)２３℃での曲げ弾性率が、１０ＧＰａを超え、３０ＧＰａ以下
(ロ)２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数が４×１０- 6 〜１０×１０- 6 ／Ｋ
(ハ)（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数）が２×１０- 4 ＧＰａ／Ｋ以下」、
３．「シラン変性重合体（Ｄ）が付加重合体である前記いずれかの樹脂封止型半導体装置。」、
４．「シラン変性重合体（Ｄ）がエラストマーである前記いずれかの樹脂封止型半導体装置。」、
５．「エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）を０．１〜６５重量％、硬化剤（Ｂ）を０．１〜６５重量％、無機充填剤（Ｃ）を３０〜９６重量％およびシラン変性重合体（Ｄ）が０．０１〜４０重量％含有するものである前記いずれかの樹脂封止型半導体装置。」、
６．「半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基板２と、エポキシ樹脂組成物３とを具備するもので、該基板に対して片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されている半導体装置の封止用のエポキシ樹脂組成物であって、該エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）およびおよびシラン変性重合体（Ｄ）を含有するものであり、前記シラン変性重合体（Ｄ）が、α，β−不飽和カルボン酸由来の構造単位の含有量が０．０１〜９９重量％であるエチレン／α、β−不飽和カルボン酸エステル共重合体に対してケイ素原子を分子中に有する重合性不飽和化合物をグラフト重合したものであるエポキシ樹脂組成物。」、
７．「シラン変性重合体（Ｄ）が付加重合体である前記のエポキシ樹脂組成物。」、
８．「シラン変性重合体（Ｄ）がエラストマーである前記いずれかのエポキシ樹脂組成物。」、
９．「エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）を０．１〜６５重量％、硬化剤（Ｂ）を０．１〜６５重量％、無機充填剤（Ｃ）を３０〜９６重量％およびシラン変性重合体（Ｄ）が０．０１〜４０重量％含有するものであるいずれかののエポキシ樹脂組成物。」を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を詳述する。
【０００８】
本発明における半導体装置は、図１または図２に示すように、半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物３とを具備し、該基板の半導体素子搭載面側である片面にのみエポキシ樹脂組成物３が成形されている。必要に応じて半導体素子１と基板２との間に接着層４を持つことも可能である。また基板２は通常、基板基材２ａ、パターン形成された金属配線２ｃ（図１及び図２ではパターンは図示していない）および外部との電気的導通をとるために、基板基材２ｂに貫通して部分的に通電部２ｂが設けられる。また半導体素子１と金属配線２ｃをつなぐリード配線５を設けることもできる。
【０００９】
本発明の半導体装置は、基板２上に半導体素子１が搭載された半導体装置予備装置を準備し、予備装置を配置した金型内でエポキシ樹脂組成物を成形することにより得られる。成形にあたってエポキシ樹脂組成物は通常粉末またはタブレット状態のものが使用される。そして、エポキシ樹脂組成物を、たとえば１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トランスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方法で、成形することによって製造される。また必要に応じて、追加熱処理（たとえば、１５０〜１８０℃、２〜１６時間）を行うこともできる。
【００１０】
本発明において、基板基材２ａに用いる材料は特に限定されないが、半導体素子が駆動することによって発生する熱を逃がすことから、放熱特性の良好な材料を用い、かつ絶縁性のものであることが好ましい。このような材料としては、合成樹脂、さらにポリイミドが好ましい。また、半導体装置の内部応力が緩和されるため、該基板が可撓性材料であることが好ましい。
【００１１】
本発明におけるエポキシ樹脂組成物には、エポキシ樹脂（Ａ）が通常配合される。このようなものとしては、１分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に限定されない。
【００１２】
たとえば、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡやレゾルシンなどから合成される各種ノボラック型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂などがあげられる。
【００１３】
用途によっては二種以上のエポキシ樹脂を併用してもよいが、耐熱性および耐湿性の点から、ビフェニル型エポキシ樹脂を前エポキシ樹脂中に５０％以上含むことが好ましい。
【００１４】
本発明においてはエポキシ樹脂（Ａ）の配合量は、前記の量が好ましいが、さらに全組成物中２〜１５重量％、また２〜１２重量％の範囲が好ましい。
【００１５】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、硬化剤（Ｂ）が配合される。このようなものとしては、エポキシ樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば特に限定されず、これらの具体例としては、たとえばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、テルペン骨格含有フェノール樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン、ビスフェノールＡやレゾルシンから合成される各種ノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノールなどの各種多価フェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェンルスルホンなどの芳香族アミンなどがあげられる。なかでも、密着性の点から１分子中に水酸基を２個以上有するフェノール化合物が好ましく、なかでもフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂などが好ましい。
【００１６】
本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比に関しては特に制限はないが、得られるエポキシ樹脂の硬化物および半導体装置の機械的性質および密着性の点から（Ａ）に対する（Ｂ）の化学当量比が０．５〜１．５、特に０．８〜１．２の範囲にあることが好ましい。本発明においては硬化剤（Ｂ）の配合量は、前記の量が好ましいが、さらに全組成物中２〜１５重量％、さらに２〜１２重量％の範囲が好ましい。
【００１７】
また、本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するための硬化触媒を用いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものならば特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−メチル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５などの３級アミン化合物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ（アセチルアセトナト）アルミニウムなどの有機金属化合物およびトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレートなどの有機ホスフィン化合物があげられる。なかでも反応性の点からトリフェニルホスフィンやテトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレートや１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７が特に好ましく用いられる。これらの硬化触媒は、用途によっては２種以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．０１〜１０重量部の範囲が好ましい。
【００１８】
本発明のエポキシ樹脂組成物においては通常充填剤（Ｃ）が配合され、非晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベスト、ガラス繊維なおがあげられるが、中でも非晶性シリカは線膨張係数を低下させる効果が大きく、低応力化に有効なため好ましく用いられる。非晶性シリカの例としては、石英を溶融して製造した溶融シリカや、各種合成法で製造された合成シリカがあげられ、破砕状のものや球状のものが用いられる。
【００１９】
本発明において、充填剤（Ｃ）の配合量は、特に限定されないが、エポキシ樹脂組成物全体の ３０〜９６重量％、さらに５０〜９６重量％、さらに８０〜９５重量％、さらに８５〜９３重量％であることが好ましい。
【００２０】
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤を配合することができ、なかでも、これらカップリング剤で前もって充填剤を表面処理しておくことが信頼性の点で好ましい。シランカップリング剤として、アルコキシ基および「エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、などの官能基が結合した炭化水素基」がケイ素原子に結合したシランカップリング剤が好ましく用いられる。なかでも、流動性の点から、アミノ基を有するシランカップリング剤を用いることが特に好ましい。
【００２１】
本発明のエポキシ樹脂組成物はシラン変性重合体（Ｄ）を含有する。シラン変性重合体とは分子中にケイ素原子を有する有機ポリマーである。なかでも付加重合体、すなわち重合性不飽和化合物の重合体であることが好ましく、またエラストマーであることが好ましい。さらにシラン変性重合体のケイ素原子にはアルコキシ基、カルボキシル基などの加水分解性基またはそれの加水分解によって生じるシラノール基が直結しているものが本発明の効果が発揮されることから好ましい。
【００２２】
このようなシラン変性重合体を構成するモノマーのうち、ケイ素原子を有しないモノマーとしてはエチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテンなどのオレフィン、ブタジエン、イソプレンなどのジエン、メタクリル酸、アクリル酸などの不飽和カルボン酸、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸グリシジルなどの不飽和カルボン酸エステル、スチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニルが例示される。
【００２３】
本発明のシラン変性重合体では、分子内にケイ素原子を有するものであれば制限はない。ケイ素原子の量としては、シラン変性重合体中、０．００５〜５０重量％、さらに０．０１〜４０重量％、特に０．０５〜３０重量％の範囲が好ましい。
【００２４】
このようなポリマーの製造方法としてはケイ素原子を有しないモノマーとケイ素原子を有するモノマーを共重合する方法やケイ素原子を有しないモノマーからなる重合体に対して、ケイ素原子を有する化合物をグラフトさせる方法があげられる。ケイ素を有する化合物をグラフトさせる場合、その骨格となるポリマーとしては、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンースチレンブロック共重合体およびその水添物、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレンーグリシジルメタクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが使用できる。
【００２５】
またケイ素原子を有する化合物としては、まずγ−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、 γ−（メタ）アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルジメチルメトキシシランなどの（メタ）アクリル酸とアルコキシシリル基を有するアルコールとのエステル化物、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランなどのビニル基がケイ素原子に直結した化合物が例示される。これらの化合物は重合性の不飽和結合を持っていることから、先に説明したケイ素原子をもたないモノマーと共重合させて本発明のシラン変性重合体とすることや、先に説明した骨格となるポリマーに対して、グラフトさせることによって本発明のシラン変性重合体とすることができる。グラフト反応させる場合には、例えば上記の骨格ポリマーおよび重合性不飽和結合を有する化合物およびラジカル開始剤を押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどを用いて溶融混練することにより製造することができる。またこの反応は溶液中で行うこともできる。
【００２６】
また別にケイ素原子を有する化合物として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのごときエポキシ基を有するケイ素化合物のエポキシ基を利用して、例えば骨格ポリマーの構造単位にアミノ基やカルボキシル基を有するものに対して、付加反応させる方法もある。また水素原子がケイ素原子に直結したケイ素化合物を、骨格ポリマーの構造単位に炭素−炭素不飽和結合を有するものに対して、付加反応させる方法もある。その他アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基を有するケイ素化合物を用いて、それと反応しうる官能基を有する骨格ポリマーと反応させることによっても本発明のシラン変性重合体を製造することができる。
【００２７】
本発明のシラン変性重合体においては、ケイ素原子を提供する構造以外の重合単位としてオレフィンを、１重量％以上、２０重量％以上、さらに５０重量％以上含有するものであることが好ましい。一方、オレフィン由来の構造単位に合わせてα，β−不飽和カルボン酸エステル由来の構造単位を含有することが好ましい。その場合、その含有量は０．０１〜９９重量％、さらに０．１〜８０重量％、特に、１〜５０重量％が好ましい。
【００２８】
α，βー不飽和カルボン酸エステルとしては、通常アクリル酸またはメタクリル酸のエステルが使用される。たとえば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルが例示される。これらのエステルは２種以上用いることもできる。
【００２９】
骨格ポリマーへ重合性のケイ素原子を有する不飽和化合物をグラフトさせる場合、その構造によって若干異なることはあるが、通常は０．００１〜１００重量％、好ましくは０．０１〜５０重量％、特に好ましくは０．１〜３０重量％である。
【００３０】
シラン変性重合体の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、０．０１〜４０重量％、さらに０．１〜３０重量％、特に０．５〜２０重量％、さらに０．５〜１０重量％の範囲が好ましい。この配合量が少ないと十分な密着性、半田耐熱性、耐温度サイクル性が得られないことがあり、また多い場合にも成形性が劣る場合やエポキシ樹脂の特性を損失する場合がある。
【００３１】
本発明のエポキシ樹脂樹脂組成物においては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤を配合することができ、なかでも、これらのカップリング剤で前もって充填剤を表面処理しておくことが信頼性の点で好ましい。カップリング剤として、アルコキシ基および「エポキシ基、アミノ基、メルカプト基などの官能基が結合した炭化水素基」がケイ素原子に直結したシランカップリング剤が好ましく用いられる。なかでも流動性の点から、アミノ基を有するシランカップリング剤の利用が好ましい。
【００３２】
本発明のエポキシ樹脂組成物にはハロゲン化エポキシ樹脂などのハロゲン化合物、リン化合物などの難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、カーボンブラック、酸化鉄などの着色剤、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸金属塩、長鎖脂肪酸エステル、長鎖脂肪酸アミド、パラフィンワックスなどの離型剤、および有機過酸化物などの架橋剤を任意に添加することができる。
【００３３】
本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物は２３℃での曲げ弾性率が１０をＧＰａ超え３０ＧＰａ以下、２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数が４×１０-6〜１０×１０-6／Ｋであることが好ましく、かつ、（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数）２×１０-4ＧＰａ／Ｋ以下であることが好ましい。この範囲ではさらに密着性が良好で、半導体装置の内部応力が小さく、信頼性の高い半導体装置が得られる。ここでいう硬化物とは、本発明のエポキシ樹脂組成物を、たとえば１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トランスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方法で成型し、必要に応じて、追加熱処理（たとえば、１５０〜１８０℃、２〜１６時間）を行って得られ、通常はエポキシ基の化学反応またはエポキシ樹脂組成物の物理的物性がほぼ飽和に達したものである。
【００３４】
本発明のエポキシ樹脂組成物は配合される材料を加熱混練することによって製造するのが好ましく、たとえばバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押し出し機およびコニーダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練することにより、製造される。溶融混練の温度としては、通常７０〜１５０℃の範囲が使用される。
【００３５】
本発明のエポキシ樹脂組成物は通常粉末またはタブレットの常置で半導体素子の封止に供される。本発明の半導体装置の前駆体となる半導体素子、基板など固定した部材に対して、本発明のエポキシ樹脂組成物を、例えば１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トランスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方法で成形することにより、エポキシ樹脂の硬化物によって封止された半導体装置が製造される。また必要に応じて追加熱処理（例えば、１５０〜２００℃、２〜１６時間）を行うことができる。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例中の％は、重量％を示す。
【００３７】
実施例１〜６、比較例１〜１０
表１に示した成分を、表２に示した組成比でミキサーによりドライブレンドした。これを、ロール表面温度９０℃のミキシングロールを用いて５分間加熱混練後、冷却粉砕してエポキシ樹脂組成物を製造した。
【００３８】
【表１】
【化１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
この組成物を用い、低圧トランスファー成形法により成形温度１７５℃、成形時間２分、トランスファー圧力７ＭＰａの条件で成形し、１８０℃×５時間の条件でポストキュアして、各組成物の曲げ弾性率、線膨張係数を測定した。線膨張係数はＴＭＡを用い、 ２３℃とガラス転移温度との間の熱膨張曲線から平均値を求めた。曲げ弾性率は、室温下で３点曲げ試験を行い、荷重−たわみ曲線から求めた。この結果を表３に示す。
【００４１】
また組成物を用い、図３に示す形状の半導体装置予備装置を金型内に設けて、上述と同じ条件でトランスファー成形およびポストキュアーし、図２に示すような模擬半導体装置を組み立てた。次の物性測定法により、各組成物、半導体装置の物性を測定した。模擬半導体装置は図２において、半導体素子１と該半導体素子が搭載される基板２とこの組成物を用いた半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物３とを具備し、該基板２はＰＩフィルムによって形成されている。
【００４２】
なお図２の半導体装置の各部分の寸法は以下のとおりである。
【００４３】
半導体素子１： ７×７×０．５mm
接着層４厚み： ０．１mm
エポキシ樹脂３：２０×２０×1.0 mm
金属配線２ｃ厚み：０．１mm
基板基材厚み： ０．１５mm
ＰＩフィルム剥離強度：上記の成形方法で、縦１０×横１０ｍｍ、高さ５ｍｍの四角柱をＰＩフィルム上に成形し、１８０度剥離試験により剥離強度を測定した。この値は基板と封止樹脂との密着性を反映する。
【００４４】
パッケージ反り量：模擬半導体装置平面部の対角線上を表面あらさ計を用いて表面の凹凸を測定し、水平方向から見た場合の最下点と最上点との間の距離を垂直方向で測定した。
【００４５】
サーマルサイクル性：模擬半導体装置を−６５℃×３０ｍｉｎ、常温×１０ｍｉｎ、１５０℃×３０ｍｉｎ、常温×１０ｍｉｎを１サイクルとして、半導体装置２０個を用いて放置試験を行った。３００ｃｙｃｌｅ放置後に、半導体装置を分解して内部を目視で観察し、樹脂部分のクラックの発生、半導体素子の割れを故障として判定し、故障率を求めた。
【００４６】
ポップコーン試験：模擬半導体装置２０個を８５℃／８５％ＲＨで７２時間加湿後、最高温度２４５℃のＩＲリフロー炉で加熱処理し、半導体装置のＰＩフィルム基板と樹脂界面の剥離の有無を目視で観察した。故障率として、剥離の発生したパッケージの割合を求めた。
【００４７】
これらの結果を表３に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
表３に見られるように本発明のエポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置は密着性、パッケージ反り量、サーマルサイクル性および耐ポップコーン性の全てに優れる。これに対しエポキシ樹脂組成物がシラン変性重合体（Ｄ）を含有しない場合（比較例１〜１０）には、密着性、半導体装置の反り量、サーマルサイクル性、耐ポップコーン性のいずれか、またはすべての特性が劣る。重合体を含んだとしても、ケイ素によって変性されていない場合（比較例２、３、５〜１０）は、実施例ほどの効果が十分発生しない。すなわち本発明ではシラン変性重合体（Ｄ）を含んで本発明の効果が著しく発生する。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物によれば密着性、パッケージ反り量の低減に優れ、該樹脂組成物を用いた該半導体装置はサーマルサイクル性、耐ポップコーン性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の一態様を示す模式図（断面）。
【図２】本発明の半導体装置の一態様を示す模式図（断面）。
【図３】本発明の実施例に使用した半導体装置予備装置の模式図（断面）。
【符号の説明】
１：半導体素子
２：基板
２ａ：基板基材
２ｂ：通電部
２ｃ：金属配線
３：エポキシ樹脂組成物
４：接着層
５：リード線
６：半田ボール
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂封止型半導体装置、特に半導体装置の基板部分の片面のみに封止樹脂が成形されている半導体装置、さらに詳しくはその封止樹脂に特徴を有する半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器のダウンサイジング化・小型化に伴い、半導体装置は小型・薄型化、高性能化が進んでいる。従来の半導体装置は、半導体素子とリードフレームを用い、これらをプリント基板に実装するのに必要な部位以外は、樹脂で覆うように両面から樹脂封止されていた。よって、半導体装置小型化の開発は基板となるリードフレームと封止樹脂に関することが主であった。封止樹脂の容積を小さく、薄肉化したＴＳＯＰ（シン・スモール・アウトライン・パッケージ）や、多ピン化に対応したＱＦＰ（クァッド・フラット・パッケージ）などが開発されてきた。
【０００３】
さらに、半導体装置が占める実装面積を小さく、高性能化を図るために、半導体装置の基板の背面に半導体装置とマザーボードを接続する端子を配置した構造の半導体装置が開発されている。この構造の場合、封止樹脂は基板の片面のみに成形されるため、従来の両面成形物とは異なり、半導体装置の反りが発生しやすい。半導体装置の反り量が大きいと、水平なマザーボードに実装することが困難である。また、片面成形であるため、基材や半導体素子との接着界面に剥離が発生すると、サーマルサイクル試験および耐ポップコーン試験での故障原因となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、これまでとは異なる形態の半導体装置に対応した密着性と半導体装置の反り量低減に優れた封止樹脂を提供する必要がある。
【０００５】
すなわち、本発明の課題は、基板の片面のみに封止樹脂が成形されている構造の半導体装置に対応した密着性、半導体装置の反り量低減、サーマルサイクル性、耐ポップコーン性に優れるエポキシ樹脂組成物、および該エポキシ樹脂組成物によって封止された半導体装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、１．「半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物の硬化物３とを具備する半導体装置であって、該基板に対して片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されており、該エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）およびシラン変性重合体（Ｄ）を含有するものであり、前記シラン変性重合体（Ｄ）が、α，β−不飽和カルボン酸由来の構造単位の含有量が０．０１〜９９重量％であるエチレン／α、β−不飽和カルボン酸エステル共重合体に対してケイ素原子を分子中に有する重合性不飽和化合物をグラフト重合したものである樹脂封止型半導体装置。」、
２．「エポキシ樹脂組成物の硬化物が下記特性を有するものである前記の樹脂封止型半導体装置。
(イ)２３℃での曲げ弾性率が、１０ＧＰａを超え、３０ＧＰａ以下
(ロ)２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数が４×１０- 6 〜１０×１０- 6 ／Ｋ
(ハ)（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数）が２×１０- 4 ＧＰａ／Ｋ以下」、
３．「シラン変性重合体（Ｄ）が付加重合体である前記いずれかの樹脂封止型半導体装置。」、
４．「シラン変性重合体（Ｄ）がエラストマーである前記いずれかの樹脂封止型半導体装置。」、
５．「エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）を０．１〜６５重量％、硬化剤（Ｂ）を０．１〜６５重量％、無機充填剤（Ｃ）を３０〜９６重量％およびシラン変性重合体（Ｄ）が０．０１〜４０重量％含有するものである前記いずれかの樹脂封止型半導体装置。」、
６．「半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基板２と、エポキシ樹脂組成物３とを具備するもので、該基板に対して片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されている半導体装置の封止用のエポキシ樹脂組成物であって、該エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）およびおよびシラン変性重合体（Ｄ）を含有するものであり、前記シラン変性重合体（Ｄ）が、α，β−不飽和カルボン酸由来の構造単位の含有量が０．０１〜９９重量％であるエチレン／α、β−不飽和カルボン酸エステル共重合体に対してケイ素原子を分子中に有する重合性不飽和化合物をグラフト重合したものであるエポキシ樹脂組成物。」、
７．「シラン変性重合体（Ｄ）が付加重合体である前記のエポキシ樹脂組成物。」、
８．「シラン変性重合体（Ｄ）がエラストマーである前記いずれかのエポキシ樹脂組成物。」、
９．「エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）を０．１〜６５重量％、硬化剤（Ｂ）を０．１〜６５重量％、無機充填剤（Ｃ）を３０〜９６重量％およびシラン変性重合体（Ｄ）が０．０１〜４０重量％含有するものであるいずれかののエポキシ樹脂組成物。」を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を詳述する。
【０００８】
本発明における半導体装置は、図１または図２に示すように、半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物３とを具備し、該基板の半導体素子搭載面側である片面にのみエポキシ樹脂組成物３が成形されている。必要に応じて半導体素子１と基板２との間に接着層４を持つことも可能である。また基板２は通常、基板基材２ａ、パターン形成された金属配線２ｃ（図１及び図２ではパターンは図示していない）および外部との電気的導通をとるために、基板基材２ｂに貫通して部分的に通電部２ｂが設けられる。また半導体素子１と金属配線２ｃをつなぐリード配線５を設けることもできる。
【０００９】
本発明の半導体装置は、基板２上に半導体素子１が搭載された半導体装置予備装置を準備し、予備装置を配置した金型内でエポキシ樹脂組成物を成形することにより得られる。成形にあたってエポキシ樹脂組成物は通常粉末またはタブレット状態のものが使用される。そして、エポキシ樹脂組成物を、たとえば１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トランスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方法で、成形することによって製造される。また必要に応じて、追加熱処理（たとえば、１５０〜１８０℃、２〜１６時間）を行うこともできる。
【００１０】
本発明において、基板基材２ａに用いる材料は特に限定されないが、半導体素子が駆動することによって発生する熱を逃がすことから、放熱特性の良好な材料を用い、かつ絶縁性のものであることが好ましい。このような材料としては、合成樹脂、さらにポリイミドが好ましい。また、半導体装置の内部応力が緩和されるため、該基板が可撓性材料であることが好ましい。
【００１１】
本発明におけるエポキシ樹脂組成物には、エポキシ樹脂（Ａ）が通常配合される。このようなものとしては、１分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に限定されない。
【００１２】
たとえば、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡやレゾルシンなどから合成される各種ノボラック型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂などがあげられる。
【００１３】
用途によっては二種以上のエポキシ樹脂を併用してもよいが、耐熱性および耐湿性の点から、ビフェニル型エポキシ樹脂を前エポキシ樹脂中に５０％以上含むことが好ましい。
【００１４】
本発明においてはエポキシ樹脂（Ａ）の配合量は、前記の量が好ましいが、さらに全組成物中２〜１５重量％、また２〜１２重量％の範囲が好ましい。
【００１５】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、硬化剤（Ｂ）が配合される。このようなものとしては、エポキシ樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば特に限定されず、これらの具体例としては、たとえばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、テルペン骨格含有フェノール樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン、ビスフェノールＡやレゾルシンから合成される各種ノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノールなどの各種多価フェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェンルスルホンなどの芳香族アミンなどがあげられる。なかでも、密着性の点から１分子中に水酸基を２個以上有するフェノール化合物が好ましく、なかでもフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂などが好ましい。
【００１６】
本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比に関しては特に制限はないが、得られるエポキシ樹脂の硬化物および半導体装置の機械的性質および密着性の点から（Ａ）に対する（Ｂ）の化学当量比が０．５〜１．５、特に０．８〜１．２の範囲にあることが好ましい。本発明においては硬化剤（Ｂ）の配合量は、前記の量が好ましいが、さらに全組成物中２〜１５重量％、さらに２〜１２重量％の範囲が好ましい。
【００１７】
また、本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するための硬化触媒を用いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものならば特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−メチル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５などの３級アミン化合物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ（アセチルアセトナト）アルミニウムなどの有機金属化合物およびトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレートなどの有機ホスフィン化合物があげられる。なかでも反応性の点からトリフェニルホスフィンやテトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレートや１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７が特に好ましく用いられる。これらの硬化触媒は、用途によっては２種以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．０１〜１０重量部の範囲が好ましい。
【００１８】
本発明のエポキシ樹脂組成物においては通常充填剤（Ｃ）が配合され、非晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベスト、ガラス繊維なおがあげられるが、中でも非晶性シリカは線膨張係数を低下させる効果が大きく、低応力化に有効なため好ましく用いられる。非晶性シリカの例としては、石英を溶融して製造した溶融シリカや、各種合成法で製造された合成シリカがあげられ、破砕状のものや球状のものが用いられる。
【００１９】
本発明において、充填剤（Ｃ）の配合量は、特に限定されないが、エポキシ樹脂組成物全体の ３０〜９６重量％、さらに５０〜９６重量％、さらに８０〜９５重量％、さらに８５〜９３重量％であることが好ましい。
【００２０】
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤を配合することができ、なかでも、これらカップリング剤で前もって充填剤を表面処理しておくことが信頼性の点で好ましい。シランカップリング剤として、アルコキシ基および「エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、などの官能基が結合した炭化水素基」がケイ素原子に結合したシランカップリング剤が好ましく用いられる。なかでも、流動性の点から、アミノ基を有するシランカップリング剤を用いることが特に好ましい。
【００２１】
本発明のエポキシ樹脂組成物はシラン変性重合体（Ｄ）を含有する。シラン変性重合体とは分子中にケイ素原子を有する有機ポリマーである。なかでも付加重合体、すなわち重合性不飽和化合物の重合体であることが好ましく、またエラストマーであることが好ましい。さらにシラン変性重合体のケイ素原子にはアルコキシ基、カルボキシル基などの加水分解性基またはそれの加水分解によって生じるシラノール基が直結しているものが本発明の効果が発揮されることから好ましい。
【００２２】
このようなシラン変性重合体を構成するモノマーのうち、ケイ素原子を有しないモノマーとしてはエチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテンなどのオレフィン、ブタジエン、イソプレンなどのジエン、メタクリル酸、アクリル酸などの不飽和カルボン酸、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸グリシジルなどの不飽和カルボン酸エステル、スチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニルが例示される。
【００２３】
本発明のシラン変性重合体では、分子内にケイ素原子を有するものであれば制限はない。ケイ素原子の量としては、シラン変性重合体中、０．００５〜５０重量％、さらに０．０１〜４０重量％、特に０．０５〜３０重量％の範囲が好ましい。
【００２４】
このようなポリマーの製造方法としてはケイ素原子を有しないモノマーとケイ素原子を有するモノマーを共重合する方法やケイ素原子を有しないモノマーからなる重合体に対して、ケイ素原子を有する化合物をグラフトさせる方法があげられる。ケイ素を有する化合物をグラフトさせる場合、その骨格となるポリマーとしては、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンースチレンブロック共重合体およびその水添物、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレンーグリシジルメタクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが使用できる。
【００２５】
またケイ素原子を有する化合物としては、まずγ−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、 γ−（メタ）アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルジメチルメトキシシランなどの（メタ）アクリル酸とアルコキシシリル基を有するアルコールとのエステル化物、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランなどのビニル基がケイ素原子に直結した化合物が例示される。これらの化合物は重合性の不飽和結合を持っていることから、先に説明したケイ素原子をもたないモノマーと共重合させて本発明のシラン変性重合体とすることや、先に説明した骨格となるポリマーに対して、グラフトさせることによって本発明のシラン変性重合体とすることができる。グラフト反応させる場合には、例えば上記の骨格ポリマーおよび重合性不飽和結合を有する化合物およびラジカル開始剤を押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどを用いて溶融混練することにより製造することができる。またこの反応は溶液中で行うこともできる。
【００２６】
また別にケイ素原子を有する化合物として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのごときエポキシ基を有するケイ素化合物のエポキシ基を利用して、例えば骨格ポリマーの構造単位にアミノ基やカルボキシル基を有するものに対して、付加反応させる方法もある。また水素原子がケイ素原子に直結したケイ素化合物を、骨格ポリマーの構造単位に炭素−炭素不飽和結合を有するものに対して、付加反応させる方法もある。その他アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基を有するケイ素化合物を用いて、それと反応しうる官能基を有する骨格ポリマーと反応させることによっても本発明のシラン変性重合体を製造することができる。
【００２７】
本発明のシラン変性重合体においては、ケイ素原子を提供する構造以外の重合単位としてオレフィンを、１重量％以上、２０重量％以上、さらに５０重量％以上含有するものであることが好ましい。一方、オレフィン由来の構造単位に合わせてα，β−不飽和カルボン酸エステル由来の構造単位を含有することが好ましい。その場合、その含有量は０．０１〜９９重量％、さらに０．１〜８０重量％、特に、１〜５０重量％が好ましい。
【００２８】
α，βー不飽和カルボン酸エステルとしては、通常アクリル酸またはメタクリル酸のエステルが使用される。たとえば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルが例示される。これらのエステルは２種以上用いることもできる。
【００２９】
骨格ポリマーへ重合性のケイ素原子を有する不飽和化合物をグラフトさせる場合、その構造によって若干異なることはあるが、通常は０．００１〜１００重量％、好ましくは０．０１〜５０重量％、特に好ましくは０．１〜３０重量％である。
【００３０】
シラン変性重合体の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、０．０１〜４０重量％、さらに０．１〜３０重量％、特に０．５〜２０重量％、さらに０．５〜１０重量％の範囲が好ましい。この配合量が少ないと十分な密着性、半田耐熱性、耐温度サイクル性が得られないことがあり、また多い場合にも成形性が劣る場合やエポキシ樹脂の特性を損失する場合がある。
【００３１】
本発明のエポキシ樹脂樹脂組成物においては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤を配合することができ、なかでも、これらのカップリング剤で前もって充填剤を表面処理しておくことが信頼性の点で好ましい。カップリング剤として、アルコキシ基および「エポキシ基、アミノ基、メルカプト基などの官能基が結合した炭化水素基」がケイ素原子に直結したシランカップリング剤が好ましく用いられる。なかでも流動性の点から、アミノ基を有するシランカップリング剤の利用が好ましい。
【００３２】
本発明のエポキシ樹脂組成物にはハロゲン化エポキシ樹脂などのハロゲン化合物、リン化合物などの難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、カーボンブラック、酸化鉄などの着色剤、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸金属塩、長鎖脂肪酸エステル、長鎖脂肪酸アミド、パラフィンワックスなどの離型剤、および有機過酸化物などの架橋剤を任意に添加することができる。
【００３３】
本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物は２３℃での曲げ弾性率が１０をＧＰａ超え３０ＧＰａ以下、２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数が４×１０-6〜１０×１０-6／Ｋであることが好ましく、かつ、（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数）２×１０-4ＧＰａ／Ｋ以下であることが好ましい。この範囲ではさらに密着性が良好で、半導体装置の内部応力が小さく、信頼性の高い半導体装置が得られる。ここでいう硬化物とは、本発明のエポキシ樹脂組成物を、たとえば１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トランスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方法で成型し、必要に応じて、追加熱処理（たとえば、１５０〜１８０℃、２〜１６時間）を行って得られ、通常はエポキシ基の化学反応またはエポキシ樹脂組成物の物理的物性がほぼ飽和に達したものである。
【００３４】
本発明のエポキシ樹脂組成物は配合される材料を加熱混練することによって製造するのが好ましく、たとえばバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押し出し機およびコニーダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練することにより、製造される。溶融混練の温度としては、通常７０〜１５０℃の範囲が使用される。
【００３５】
本発明のエポキシ樹脂組成物は通常粉末またはタブレットの常置で半導体素子の封止に供される。本発明の半導体装置の前駆体となる半導体素子、基板など固定した部材に対して、本発明のエポキシ樹脂組成物を、例えば１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トランスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方法で成形することにより、エポキシ樹脂の硬化物によって封止された半導体装置が製造される。また必要に応じて追加熱処理（例えば、１５０〜２００℃、２〜１６時間）を行うことができる。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例中の％は、重量％を示す。
【００３７】
実施例１〜６、比較例１〜１０
表１に示した成分を、表２に示した組成比でミキサーによりドライブレンドした。これを、ロール表面温度９０℃のミキシングロールを用いて５分間加熱混練後、冷却粉砕してエポキシ樹脂組成物を製造した。
【００３８】
【表１】
【表２】
この組成物を用い、低圧トランスファー成形法により成形温度１７５℃、成形時間２分、トランスファー圧力７ＭＰａの条件で成形し、１８０℃×５時間の条件でポストキュアして、各組成物の曲げ弾性率、線膨張係数を測定した。線膨張係数はＴＭＡを用い、 ２３℃とガラス転移温度との間の熱膨張曲線から平均値を求めた。曲げ弾性率は、室温下で３点曲げ試験を行い、荷重−たわみ曲線から求めた。この結果を表３に示す。
【００４１】
また組成物を用い、図３に示す形状の半導体装置予備装置を金型内に設けて、上述と同じ条件でトランスファー成形およびポストキュアーし、図２に示すような模擬半導体装置を組み立てた。次の物性測定法により、各組成物、半導体装置の物性を測定した。模擬半導体装置は図２において、半導体素子１と該半導体素子が搭載される基板２とこの組成物を用いた半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物３とを具備し、該基板２はＰＩフィルムによって形成されている。
【００４２】
なお図２の半導体装置の各部分の寸法は以下のとおりである。
【００４３】
半導体素子１： ７×７×０．５mm
接着層４厚み： ０．１mm
エポキシ樹脂３：２０×２０×1.0 mm
金属配線２ｃ厚み：０．１mm
基板基材厚み： ０．１５mm
ＰＩフィルム剥離強度：上記の成形方法で、縦１０×横１０ｍｍ、高さ５ｍｍの四角柱をＰＩフィルム上に成形し、１８０度剥離試験により剥離強度を測定した。この値は基板と封止樹脂との密着性を反映する。
【００４４】
パッケージ反り量：模擬半導体装置平面部の対角線上を表面あらさ計を用いて表面の凹凸を測定し、水平方向から見た場合の最下点と最上点との間の距離を垂直方向で測定した。
【００４５】
サーマルサイクル性：模擬半導体装置を−６５℃×３０ｍｉｎ、常温×１０ｍｉｎ、１５０℃×３０ｍｉｎ、常温×１０ｍｉｎを１サイクルとして、半導体装置２０個を用いて放置試験を行った。３００ｃｙｃｌｅ放置後に、半導体装置を分解して内部を目視で観察し、樹脂部分のクラックの発生、半導体素子の割れを故障として判定し、故障率を求めた。
【００４６】
ポップコーン試験：模擬半導体装置２０個を８５℃／８５％ＲＨで７２時間加湿後、最高温度２４５℃のＩＲリフロー炉で加熱処理し、半導体装置のＰＩフィルム基板と樹脂界面の剥離の有無を目視で観察した。故障率として、剥離の発生したパッケージの割合を求めた。
【００４７】
これらの結果を表３に示す。
【００４８】
【表３】
表３に見られるように本発明のエポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置は密着性、パッケージ反り量、サーマルサイクル性および耐ポップコーン性の全てに優れる。これに対しエポキシ樹脂組成物がシラン変性重合体（Ｄ）を含有しない場合（比較例１〜１０）には、密着性、半導体装置の反り量、サーマルサイクル性、耐ポップコーン性のいずれか、またはすべての特性が劣る。重合体を含んだとしても、ケイ素によって変性されていない場合（比較例２、３、５〜１０）は、実施例ほどの効果が十分発生しない。すなわち本発明ではシラン変性重合体（Ｄ）を含んで本発明の効果が著しく発生する。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物によれば密着性、パッケージ反り量の低減に優れ、該樹脂組成物を用いた該半導体装置はサーマルサイクル性、耐ポップコーン性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の一態様を示す模式図（断面）。
【図２】本発明の半導体装置の一態様を示す模式図（断面）。
【図３】本発明の実施例に使用した半導体装置予備装置の模式図（断面）。
【符号の説明】
１：半導体素子
２：基板
２ａ：基板基材
２ｂ：通電部
２ｃ：金属配線
３：エポキシ樹脂組成物
４：接着層
５：リード線
６：半田ボール
Claims (9)
- 半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物の硬化物３とを具備する半導体装置であって、該基板に対して片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されており、該エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）およびシラン変性重合体（Ｄ）を含有するものであり、前記シラン変性重合体（Ｄ）が、α，β−不飽和カルボン酸由来の構造単位の含有量が０．０１〜９９重量％であるエチレン／α、β−不飽和カルボン酸エステル共重合体に対してケイ素原子を分子中に有する重合性不飽和化合物をグラフト重合したものである樹脂封止型半導体装置。
- エポキシ樹脂組成物の硬化物が下記特性を有するものである請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
(イ)２３℃での曲げ弾性率が、１０ＧＰａを超え、３０ＧＰａ以下
(ロ)２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数が４×１０- 6 〜１０×１０- 6 ／Ｋ
(ハ)（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数）が２×１０- 4 ＧＰａ／Ｋ以下 - シラン変性重合体（Ｄ）が付加重合体である請求項１〜２いずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
- シラン変性重合体（Ｄ）がエラストマーである請求項１〜３いずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
- エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）を０．１〜６５重量％、硬化剤（Ｂ）を０．１〜６５重量％、無機充填剤（Ｃ）を３０〜９６重量％およびシラン変性重合体（Ｄ）が０．０１〜４０重量％含有するものである請求項１〜４いずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
- 半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基板２と、エポキシ樹脂組成物３とを具備するもので、該基板に対して片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されている半導体装置の封止用のエポキシ樹脂組成物であって、該エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）およびおよびシラン変性重合体（Ｄ）を含有するものであり、前記シラン変性重合体（Ｄ）が、α，β−不飽和カルボン酸由来の構造単位の含有量が０．０１〜９９重量％であるエチレン／α、β−不飽和カルボン酸エステル共重合体に対してケイ素原子を分子中に有する重合性不飽和化合物をグラフト重合したものであるエポキシ樹脂組成物。
- シラン変性重合体（Ｄ）が付加重合体である請求項６記載のエポキシ樹脂組成物。
- シラン変性重合体（Ｄ）がエラストマーである請求項６〜７いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
- エポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）を０．１〜６５重量％、硬化剤（Ｂ）を０．１〜６５重量％、無機充填剤（Ｃ）を３０〜９６重量％およびシラン変性重合体（Ｄ）が０．０１〜４０重量％含有するものである請求項６〜８いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
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