JP3976390B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法およびそれによって得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物ならびに半導体装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、均一な低応力性を備えた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法およびそれによって得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、ならびに、信頼性の高い半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トランジスタ，ＩＣ等の半導体装置は、外部環境からの保護および素子のハンダリングを可能にする観点から、セラミックパッケージやプラスチックパッケージにより封止され半導体装置化されている。上記セラミックパッケージは、構成材料そのものが耐湿性に優れ、しかも中空パッケージのため半導体素子にかかる応力を無視することができる。このため、信頼性の高い封止が可能であるが、構成材料が高価であり、量産性に劣るという問題を有している。
【０００３】
このようなことから、最近ではエポキシ樹脂組成物を用いたプラスチックパッケージが主流となっている。このエポキシ樹脂組成物による樹脂封止では、量産性に優れ安価に作製することができるものの、半導体素子に比べて大きい線膨張係数を有するため、低応力性の改良が大きな課題であった。このような課題を解決すべく、例えば、上記エポキシ樹脂組成物中に、ブタジエン系ゴム粒子を配合することにより低応力化を図ることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単に、ブタジエン系ゴム粒子を他の成分とともに配合すると、上記ブタジエン系ゴム粒子の二次凝集物が生成してしまい、ブダジエン系ゴム粒子の一次粒子が均一に分散されたエポキシ樹脂組成物が得られなかった。このような問題を解決するために、例えば、予めエポキシ樹脂組成物の一構成成分であるフェノール樹脂を溶融し、これにブタジエン系共重合樹脂を加えて分散混合させ、ついでこの混合物にエポキシ樹脂および残りの成分を配合することによりエポキシ樹脂組成物を製造する方法が提案されている。しかし、このような方法をもってしても、上記ブタジエン系共重合樹脂を充分均一に分散させることは困難であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、配合成分の二次凝集物が生成せず、均一に分散された半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法およびそれによって得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、ならびに半導体装置の提供をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法であって、予め上記（Ｂ）成分の少なくとも一部に、上記（Ｃ）成分の少なくとも一部および上記（Ｄ）成分の少なくとも一部を配合して溶融混合し、ついで、この溶融混合物に、上記（Ａ）成分を含む残余成分を配合して溶融混合する半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法を第１の要旨とする。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノール樹脂。
（Ｃ）ブタジエン系ゴム粒子。
（Ｄ）シランカップリング剤。
【０００７】
また、下記の（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法であって、予め上記（Ｂ）成分の少なくとも一部に、上記（Ｃ）成分の少なくとも一部および上記（Ｄ）成分の少なくとも一部を配合して溶融混合し、ついで、この溶融混合物に、上記（Ａ）成分および（Ｅ）成分を含む残余成分を配合して溶融混合する半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法を第２の要旨とする。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノール樹脂。
（Ｃ）ブタジエン系ゴム粒子。
（Ｄ）シランカップリング剤。
（Ｅ）下記の一般式（１）で表されるシリコーンオイル。
【０００８】
【化３】

【０００９】
さらに、上記第１の要旨である半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法によって得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を第３の要旨とする。一方、上記第２の要旨である半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法によって得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を第４の要旨とする。
【００１０】
さらに、上記第３の要旨または第４の要旨である半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる半導体装置を第５の要旨とする。
【００１１】
すなわち、本発明者らは、低応力化剤として作用を奏するブタジエン系ゴム粒子の配合に際して二次凝集物が生成せず、均一に分散された半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るために一連の研究を重ねた。その結果、上記ブタジエン系ゴム粒子を他の成分と同時に配合するのではなく、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）に、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）を配合するとともに、シランカップリング剤（Ｄ成分）を配合して溶融混合する。ついで、この溶融混合物に、エポキシ樹脂（Ａ成分）を含む残余成分を配合して溶融混合すると、上記予めフェノール樹脂にブタジエン系ゴム粒子とともに併用したシランカップリング剤の作用である、有機成分に対する相溶性の向上、および、その相溶した状態で凝次架橋すること等の作用により、上記ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）が凝集物を形成することなく均一に分散されることを見出し本発明に到達した。
【００１２】
一方、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造において、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）に、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）を配合するとともに、シランカップリング剤（Ｄ成分）を配合して溶融混合する。ついで、この溶融混合物に、エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに前記特定の構造を有するシリコーンオイル（Ｅ成分）を用い、これらを含む残余成分を配合して溶融混合すると、先に述べた作用効果から上記ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）が凝集物を形成することなく均一に分散されるとともに、得られる樹脂硬化体の耐湿性が向上することを見出した。
【００１３】
そして、上記製法により得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物のうち、上記Ａ〜Ｄ成分を含有するエポキシ樹脂組成物では、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）が均一に分散されているため、これを用いて樹脂封止される半導体装置の大幅な低応力性の向上効果が得られるようになる。
【００１４】
さらに、上記製法により得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物のうち、上記Ａ〜Ｅ成分を含有するエポキシ樹脂組成物では、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の均一分散による低応力性の向上効果に加えて、一層優れた耐湿信頼性が得られるようになる。
【００１５】
そして、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）がビフェニル型エポキシ樹脂を含有し、しかもこのビフェニル型エポキシ樹脂の含有割合をＡ成分中特定範囲とすることにより、上記ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の配合による系全体の粘度の上昇に伴う流動性の低下傾向を抑制して、大幅な流動性の向上効果が得られるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１７】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）と、シランカップリング剤（Ｄ成分）とを用いて得ることができる、またはこれらＡ〜Ｄ成分に加えて特定のシリコーンオイル（Ｅ成分）を用いて得ることができるものであって、通常、粉末状もしくはそれを打錠したタブレット状になっている。
【００１８】
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、特に限定するものではなく各種のエポキシ樹脂が用いられる。例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、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等があげられる。これらエポキシ樹脂のなかでも、特に融点が室温を超えており、室温下では固形状もしくは高粘度の液状を示すものを用いることが好ましい。なかでも、常温で固体を示し、融点以上で粘度が極端に低い結晶性樹脂という点から、ビフェニル型エポキシ樹脂が特に好ましく用いられる。また、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂も好ましく用いられる。
【００１９】
上記ビフェニル型エポキシ樹脂としては、下記の一般式（２）で表されるものがあげられる。
【００２０】
【化４】

【００２１】
上記一般式（２）中のＲ₁ 〜Ｒ₄ で表される炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の直鎖状または分岐状の低級アルキル基があげられ、特にメチル基が好ましく、上記Ｒ₁ 〜Ｒ₄ は互いに同一であっても異なっていてもよい。なかでも、上記Ｒ₁ 〜Ｒ₄ が全てメチル基である下記の式（３）で表される構造のビフェニル型エポキシ樹脂を用いることが特に好適である。
【００２２】
【化５】

【００２３】
また、上記ビフェニル型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１５０〜２５０、軟化点５０〜１３０℃のものが好適に用いられる。
【００２４】
そして、本発明において、上記ビフェニル型エポキシ樹脂の含有割合を、エポキシ樹脂（Ａ成分）成分中、１０〜７０重量％（以下「％」と略す）に設定することが好ましい。特に好ましくは５０〜７０％である。すなわち、上記ビフェニル型エポキシ樹脂の含有割合が１０％未満では、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度を低くするという効果が得られ難く、７０％を超えると、硬化性が低下し、成形時における金型内での強度が得られ難くなる傾向がみられるからである。
【００２５】
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに用いられるフェノール樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）の硬化剤として作用するものであり、特に限定するものではなく、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等があげられる。これらフェノール樹脂としては、水酸基当量が７０〜１５０、軟化点が５０〜１１０℃のものを用いることが好ましい。
【００２６】
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ成分）の配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量あたり、フェノール樹脂中の水酸基当量が０．５〜２．０当量となるように配合することが好ましい。より好ましくは０．８〜１．２当量である。
【００２７】
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）およびフェノール樹脂（Ｂ成分）とともに用いられるブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）は、メタクリル酸アルキル、アクリル酸アルキル、ブタジエン、スチレン等の共重合反応によって得られるものを用いることもできる。好適には、ブタジエンの組成比率が７０％以下、メタクリル酸メチルの組成比率が１５％以上のものが好ましく、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等が用いられる。また、平均粒径が０．１〜５０μｍのものが好ましく、特に好ましくは０．１〜５μｍである。このブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜５％の割合に設定することが好ましく、より好ましくは０．１〜２％である。すなわち、０．１％未満では、エポキシ樹脂組成物の充分な低応力化効果が得られ難く、５％を超えると、エポキシ樹脂組成物の粘度が極端に上昇する傾向がみられるからである。
【００２８】
上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられるシランカップリング剤（Ｄ成分）は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂と反応し、接着性を向上させることより信頼性を向上させるという効果を奏するものであって、例えば、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング剤、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト系シランカップリング剤等があげられる。なかでも、半導体素子と封止樹脂との接着性の向上という点を考慮すると、エポキシ系シランカップリング剤を用いることが好ましく、リードフレームと封止樹脂との接着性の向上という点を考慮すると、メルカプト系シランカップリング剤を用いることが好ましい。
【００２９】
上記シランカップリング剤の含有割合は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１％の範囲に設定することが好ましい。より好ましくは０．２〜０．５％である。すなわち、０．１％未満では、接着力向上の効果が乏しく、１％を超えると、粘度の上昇やゲル状物が生じる傾向がみられるからである。
【００３０】
さらに、本発明では、上記Ａ〜Ｄ成分に加えてシリコーンオイル（Ｅ成分）を用いることができる。このシリコーンオイルは、下記の一般式（１）で表されるものであって、このシリコーンオイルを用いることにより優れた耐湿信頼性を得ることができる。これは、上記シリコーンオイルが表面処理剤的な作用を奏し、エポキシ樹脂組成物硬化体と半導体素子の接着性がより一層向上するとともに、撥水性を有することに起因して耐湿性が向上するものであると考えられる。
【００３１】
【化６】

【００３２】
上記一般式（１）で表されるシリコーンオイルは、従来公知の製法により得ることができ、その配合量は、エポキシ樹脂組成物全体の０．０１〜１．０％の割合に設定することが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．３％である。すなわち、上記シリコーンオイルの配合量が０．０１％未満では半導体装置の耐湿信頼性の充分な向上効果がみられず、また１．０％を超えるとエポキシ樹脂組成物の成形性が低下する傾向がみられるからである。上記シリコーンオイルとしては、分子量３００〜２０００程度のものが用いられ、具体的には上記一般式（１）で表されるシリコーンオイルにおいて、通常０〜４０量体のジメチルシロキサンが用いられる。好ましくは０〜２０量体のものが用いられる。また、上記式（１）中のＲは、アミノ基を有する一価の有機基であるが、より好ましくはアミノ基を有する炭素数１〜８のアルキル基である。そして、特に好ましくは下記の構造式（４）で表される両末端アミノプロピル基変性ジメチルシロキサンがあげられる。
【００３３】
【化７】

【００３４】
さらに、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｄ成分あるいはＡ〜Ｅ成分に加えて、必要に応じ無機質充填剤、硬化促進剤、難燃剤、難燃助剤、カーボンブラック等の顔料等、他の添加剤を適宜に用いることができる。
【００３５】
上記無機質充填剤としては、従来から用いられている各種無機質充填剤、例えば、シリカ粉末，アルミナ，タンカル，チタン白等があげられる。なかでも、球状シリカ粉末，摩砕処理シリカ粉末，破砕状シリカ粉末が好ましく用いられ、特に溶融球状シリカ粉末を用いることが好ましい。上記無機質充填剤の含有割合は、エポキシ樹脂組成物全体の７０〜９５％の範囲に設定することが好ましく、より好ましくは７０〜９０％である。
【００３６】
上記硬化促進剤としては、アミン系、リン系等があげられ、例えば、アミン系硬化促進剤としては、２−イミダゾール等のイミダゾール類、トリエタノールアミン、ジアザビシクロウンデセン等の三級アミン類等があげられる。また、リン系硬化促進剤としては、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、この硬化促進剤の含有割合は、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜０．５％の割合に設定することが好ましく、エポキシ樹脂組成物の流動性等を考慮すると特に好ましくは０．０５〜０．３５％である。
【００３７】
上記難燃剤としては、ブロム化エポキシ樹脂等のハロゲン系難燃剤等があげられ、難燃助剤としては、三酸化アンチモン等があげられる。
【００３８】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、より一層優れた低応力性が得られ、かつ、高い耐湿信頼性が得られるという点を考慮した場合、各成分としてつぎのような組み合わせが特に好ましい。すなわち、エポキシ樹脂（Ａ成分）としてｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を、フェノール樹脂（Ｂ成分）としてフェノールノボラック樹脂を、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）としてメタクリル酸ブチル−ブタジエン−スチレン共重合体を、シランカップリング剤（Ｄ成分）として、先に述べたアミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤をそれぞれ用い、さらに、これらに他の添加剤として、硬化促進剤であるジアザビシクロウンデセンを用い、さらに難燃剤であるブロム化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、カーボンブラック、無機質充填剤である球状溶融シリカ粉末を用いた組み合わせが上記に述べた理由から特に好適である。
【００３９】
一方、上記Ａ〜Ｄ成分に加えてさらに特定のシリコーンオイル（Ｅ成分）を用いる場合の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の好ましい組み合わせとしては、上記Ａ〜Ｄ成分および他の添加剤の好ましい組み合わせに加えて、特定のシリコーンオイル（Ｅ成分）として、前記構造式（４）で表される両末端アミノプロピル基変性ジメチルシロキサンを用いた組み合わせが、優れた低応力性および耐湿性等の観点から特に好ましい。
【００４０】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして得ることができる。すなわち、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）の一部または全部、好ましくは全部に、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の一部または全部、好ましくは全部、および、シランカップリング剤（Ｄ成分）の一部または全部、好ましくは全部をミキシングロール機等の混練機に投入し溶融混合する。ついで、この溶融混合物に、エポキシ樹脂（Ａ成分）および他の添加剤を含む残余成分の全てを配合して溶融混合する。これを室温に冷却した後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠することにより得ることができる。
【００４１】
また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、上記Ａ〜Ｄ成分に加えてさらに特定のシリコーンオイル（Ｅ成分）を必須成分として用いる場合は、つぎのようにして得ることができる。すなわち、上記と同様、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）の一部または全部、好ましくは全部に、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の一部または全部、好ましくは全部、および、シランカップリング剤（Ｄ成分）の一部または全部、好ましくは全部をミキシングロール機等の混練機に投入し溶融混合する。ついで、この溶融混合物に、エポキシ樹脂（Ａ成分）および特定のシリコーンオイル（Ｅ成分）、ならびに他の添加剤を含む残余成分の全てを配合して溶融混合する。これを室温に冷却した後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠することにより得ることができる。
【００４２】
上記製造工程での、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）に、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）、および、シランカップリング剤（Ｄ成分）を溶融混合する工程としては、例えば、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）の一部または全部を加熱して熱溶融し、これに、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の一部または全部、および、シランカップリング剤（Ｄ成分）の一部または全部を順次添加して溶融混合する工程があげられる。
【００４３】
上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造工程に関して、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）の一部または全部にブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の一部または全部、および、シランカップリング剤（Ｄ成分）の一部または全部をそれぞれ配合して溶融混合物を作製する予備混合工程における、フェノール樹脂（Ｂ成分）、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）およびシランカップリング剤（Ｄ成分）の好ましい使用量は、それぞれつぎのように設定することが好ましい。すなわち、予備混合工程でのフェノール樹脂（Ｂ成分）の使用量は、製造工程全体で使用するフェノール樹脂量の全量を使用することが好ましい。つぎに、予備混合工程でのブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の使用量は、製造工程全体で使用するブタジエン系ゴム粒子の全量を使用することが好ましい。また、予備混合工程でのシランカップリング剤（Ｄ成分）の使用量は、製造工程全体で使用するシランカップリング剤の全量を使用することが好ましい。
【００４４】
なお、上記Ａ〜Ｄ成分を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造工程において、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）の一部または全部に、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の一部または全部、および、シランカップリング剤（Ｄ成分）の一部または全部を溶融混合し、ついで、この溶融混合物に、エポキシ樹脂（Ａ成分）および他の添加剤を含む残余成分を配合するとあるが、この残余成分とは、上記Ａ成分および他の添加剤はもちろん、予めフェノール樹脂にブタジエン系ゴム粒子およびシランカップリング剤を溶融混合する際に、このフェノール樹脂の使用量が全使用量の一部であった場合は、残りのフェノール樹脂を含み、上記ブタジエン系ゴム粒子の使用量が全使用量の一部であった場合は、残りのブタジエン系ゴム粒子を含み、さらに上記シランカップリング剤の使用量が全使用量の一部であった場合は、残りのシランカップリング剤を含む。
【００４５】
同様に、上記Ａ〜Ｅ成分を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造工程において、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）の一部または全部に、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の一部または全部、および、シランカップリング剤（Ｄ成分）の一部または全部を溶融混合し、ついで、この溶融混合物に、エポキシ樹脂（Ａ成分）および特定のシリコーンオイル（Ｅ成分）ならびに他の添加剤を含む残余成分を配合するとあるが、この残余成分とは、上記Ａ成分およびＥ成分ならびに他の添加剤はもちろん、予めフェノール樹脂にブタジエン系ゴム粒子およびシランカップリング剤を溶融混合する際に、このフェノール樹脂の使用量が全使用量の一部であった場合は、残りのフェノール樹脂を含み、上記ブタジエン系ゴム粒子の使用量が全使用量の一部であった場合は、残りのブタジエン系ゴム粒子を含み、さらに上記シランカップリング剤の使用量が全使用量の一部であった場合は、残りのシランカップリング剤を含む。
【００４６】
このような製造工程を経由して得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物としては、エポキシ樹脂としてビフェニル型エポキシ樹脂を使用した場合、スパイラルフロー値は好ましくは１００〜２００ｃｍ、より好ましくは１１０〜１５０ｃｍに設定される。一方、ビフェニル型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を使用した場合は、スパイラルフロー値は７０ｃｍ以上、通常、７０〜１００ｃｍとなる。このスパイラルフロー値は、ＥＭＭＩ規格に準じた金型を用いて、成形温度１７５℃、成形圧力７０ｋｇ／ｃｍ² にて測定される。
【００４７】
このような製造工程を経由して得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）が５０μｍ以上の２次凝集物を形成せず、系内に均一に分散されたエポキシ樹脂組成物が得られる。
【００４８】
このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止は、特に制限するものではなく、通常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行うことができる。
【００４９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００５０】
下記に示す成分を準備した。
【００５１】
〔エポキシ樹脂ａ１〕
下記の構造式（５）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂
【００５２】
【化８】

【００５３】
〔エポキシ樹脂ａ２〕
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点８５℃）
【００５４】
〔フェノール樹脂〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０５、軟化点８５℃）
【００５５】
〔ブタジエン系ゴム粒子〕
メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体（平均粒径０．２μｍ）
【００５６】
〔シランカップリング剤ｄ１〕
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
【００５７】
〔シランカップリング剤ｄ２〕
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
【００５８】
〔シリカ粉末〕
球状溶融シリカ粉末
【００５９】
〔硬化促進剤〕
１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７
【００６０】
〔難燃剤〕
ビスフェノールＡ型ブロム化エポキシ樹脂
【００６１】
〔難燃助剤〕
三酸化アンチモン
【００６２】
〔着色剤〕
カーボンブラック
【００６３】
〔離型剤〕
カルナバワックス
【００６４】
〔シリコーンオイル〕
下記の構造式（６）で表される両末端アミノプロピル変性ジメチルシロキサン
【化９】

【００６５】
まず、実施例に先立って、下記の方法にしたがって予備混練による溶融混合物を作製した。
【００６６】
〔溶融混合物〕
下記の表１に示す各成分を同表に示す割合で用い、つぎのようにして予備混練を行った。すなわち、下記の表１に示す成分のうち、フェノール樹脂全部をミキシングロール機（温度１５０℃）上で溶融し、これに残りの成分を順次添加し、３０分間溶融混合した。つぎに、これを冷却した後、粉砕することにより溶融混合物を得た。
【００６７】
【表１】

【００６８】
【実施例１〜１６、比較例１〜５】
下記の表２〜表４に示す各成分を、同表に示す割合で配合し、ミキシングロール機（温度１００℃）にかけて１０分間溶融混練した。つぎに、この溶融物を冷却した後粉砕し、さらにタブレット状に打錠することにより半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００６９】
【表２】

【００７０】
【表３】

【００７１】
【表４】

【００７２】
このようにして得られた実施例品および比較例品について、つぎのような測定を行った。まず、ゴム粒子の凝集物形成の有無の確認および形成された場合の凝集物の計測を下記の方法に従って行った。すなわち、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用い、２８ピン−スモールアウトラインＪリードパッケージ（ＳＯＪ−２８ｐ）の半導体パッケージを成形した。このパッケージを超音波探傷装置を用いてスキャンして、ゴム粒子の凝集体である黒点の個数をカウントした。
【００７３】
また、各半導体封止用エポキシ樹脂組成物のスパイラルフロー値を前述の方法に従って測定した。
【００７４】
さらに、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体特性（強度、弾性率、撓み量）を、つぎのようにして測定した。
【００７５】
〔強度、弾性率、撓み量〕
ＪＩＳ Ｋ−６９１１に準拠した曲げ試験を行い、そのチャートより曲げ強度および撓み量を求めた。さらに、チャートの傾きから曲げ弾性率を求めた。
【００７６】
つぎに、各半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて樹脂封止により半導体装置を作製した。そして、上記半導体装置における信頼性テスト（低応力性、耐湿性）を下記のようにして行った。
【００７７】
〔低応力性〕
８０ピン四方向フラットパッケージ（ＱＦＰ−８０ｐ・サイズ：２０ｍｍ×１４ｍｍ×厚み２．７ｍｍ）にチップ（サイズ：１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み３７０μｍ）を搭載し、１７５℃×２分間の成形条件により半導体パッケージを作製した。さらに、１７５℃×５時間のポストキュアを行った。そして、得られたパッケージを−６５℃／３０分〜１５０℃／３０分の温度サイクル試験に供した。その後、パッケージを開封し、パッシベーションクラック数をカウントした。
【００７８】
〔耐湿信頼性〕
デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ−１６ｐ）に電食ＴＥＧ〔テスト・エレメント・グループ（test element group，サイズ：６ｍｍ×３ｍｍ×３７０μｍ〕を搭載し、上記低応力性評価試験と同様にして半導体パッケージを得た。得られたパッケージを１３０℃×８５％ＲＨ×２．３ａｔｍの環境下に放置し、５Ｖのバイアスを印加した。そして、３００時間放置（実施例１１〜１６についてはさらに５００時間放置）した後の断線不良の発生数をカウントした。
【００７９】
これらの結果を下記の表５〜表８に併せて示した。
【００８０】
【表５】

【００８１】
【表６】

【００８２】
【表７】

【００８３】
【表８】

【００８４】
上記表５〜表８から、実施例品は、ゴム粒子の凝集物の形成が非常に少なく、各成分が均一に分散混合されていることがわかる。また、流動性も良好であり、硬化物特性に関して、曲げ強度，曲げ弾性率および撓み量の各測定値からも封止用樹脂として非常に優れた硬化物であることがわかる。さらに、低応力性の評価となるパッシベーションクラック数が少なく、かつ耐湿性評価となる断線不良率が低いことからも、実施例品を用いて得られた半導体装置は信頼性に優れたものが得られたことがわかる。さらに、上記実施例品のなかでも、実施例１３〜１６品に関しては、３００時間放置後の耐湿性評価はもちろん、特に５００時間放置後の耐湿性評価においても、他の実施例品に比べてより一層優れた評価が得られていることは実施例１１〜１２品との比較からも明らかである。したがって、シリコーンオイルを用いることにより低応力性とともに一層優れた耐湿信頼性が得られたことはわかる。
【００８５】
これらに対して、比較例１〜４品は、ゴム粒子の凝集物が多く形成されており、各成分が均一に分散混合されていないのは明らかである。また、全ての比較例品において、曲げ強度の値が低く、撓み量からも封止用樹脂として実施例品よりも劣ることがわかる。さらに、低応力性の評価となるパッシベーションクラック数が多く、かつ耐湿性評価となる断線不良率が高いことからも、比較例品を用いて得られた半導体装置は信頼性に劣っていることは明らかである。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、予め上記フェノール樹脂（Ｂ成分）の少なくとも一部に、ブタジエン系ゴム（Ｃ成分）の少なくとも一部、および、シランカップリング剤（Ｄ成分）の少なくとも一部を配合して溶融混合し、ついで、この溶融混合物に、エポキシ樹脂（Ａ成分）を含む残余成分を配合して溶融混合することにより半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られる。このような製法を経由することにより、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の２次凝集物が形成されず均一に分散されたエポキシ樹脂組成物が得られる。したがって、このような製法により得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記Ａ〜Ｄ成分を含有し、しかもブタジエン系ゴム粒子が均一に分散されているため、これを用いて樹脂封止された半導体装置においては大幅な低応力性の向上が実現し、信頼性に優れた半導体装置が得られる。
【００８７】
また、予めフェノール樹脂（Ｂ成分）の少なくとも一部に、ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の少なくとも一部、および、シランカップリング剤（Ｄ成分）の少なくとも一部を配合して溶融混合し、ついで、この溶融混合物に、エポキシ樹脂（Ａ成分）および特定のシリコーンオイル（Ｅ成分）を含む残余成分を配合して溶融混合することにより半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られる。したがって、このような製法により得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記Ａ〜Ｅ成分を含有し、しかもブタジエン系ゴム粒子が均一に分散されているため、これを用いて樹脂封止された半導体装置においては大幅な低応力性の向上が実現し、信頼性に優れた半導体装置が得られる。しかも、上記特定のシリコーンオイル（Ｅ成分）を含有するため、耐湿信頼性に一層優れた半導体装置が得られる。
【００８８】
そして、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）がビフェニル型エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂成分であって、このビフェニル型エポキシ樹脂の含有割合を、Ａ成分中１０〜７０％に設定することにより、上記ブタジエン系ゴム粒子（Ｃ成分）の配合による系全体の粘度の上昇に伴う流動性の低下傾向を抑制して、大幅な流動性の向上効果が得られるようになる。したがって、これを用いた半導体装置では、成形性に優れているため、例えば、厚み１．４ｍｍ以下の薄型パッケージのような成形時において大幅なダイシフトを低減する効果を奏するようになる。

Claims (8)

1. 下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法であって、予め上記（Ｂ）成分の少なくとも一部に、上記（Ｃ）成分の少なくとも一部および上記（Ｄ）成分の少なくとも一部を配合して溶融混合し、ついで、この溶融混合物に、上記（Ａ）成分を含む残余成分を配合して溶融混合することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法。
   （Ａ）エポキシ樹脂。
   （Ｂ）フェノール樹脂。
   （Ｃ）ブタジエン系ゴム粒子。
   （Ｄ）シランカップリング剤。
2. 下記の（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法であって、予め上記（Ｂ）成分の少なくとも一部に、上記（Ｃ）成分の少なくとも一部および上記（Ｄ）成分の少なくとも一部を配合して溶融混合し、ついで、この溶融混合物に、上記（Ａ）成分および（Ｅ）成分を含む残余成分を配合して溶融混合することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法。
   （Ａ）エポキシ樹脂。
   （Ｂ）フェノール樹脂。
   （Ｃ）ブタジエン系ゴム粒子。
   （Ｄ）シランカップリング剤。
   （Ｅ）下記の一般式（１）で表されるシリコーンオイル。
   

   
3. 予め（Ｂ）成分の少なくとも一部を熱溶融し、これに（Ｃ）成分の少なくとも一部および（Ｄ）成分の少なくとも一部を配合して溶融混合する請求項１または２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法。
4. 請求項１または３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法によって得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
   （Ａ）エポキシ樹脂。
   （Ｂ）フェノール樹脂。
   （Ｃ）ブタジエン系ゴム粒子。
   （Ｄ）シランカップリング剤。
5. 請求項２または３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法によって得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、下記の（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
   （Ａ）エポキシ樹脂。
   （Ｂ）フェノール樹脂。
   （Ｃ）ブタジエン系ゴム粒子。
   （Ｄ）シランカップリング剤。
   （Ｅ）下記の一般式（１）で表されるシリコーンオイル。
   

   
6. 上記（Ａ）成分がビフェニル型エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂成分であって、このビフェニル型エポキシ樹脂の含有割合が、（Ａ）成分中１０〜７０重量％に設定されている請求項４または５記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
7. スパイラルフロー値が１００〜２００ｃｍである請求項４〜６のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
8. 上記請求項４〜７のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる半導体装置。