JP4074796B2

JP4074796B2 - エポキシ樹脂組成物および半導体装置

Info

Publication number: JP4074796B2
Application number: JP2002263758A
Authority: JP
Inventors: 育太郎森川; 博昭庄司
Original assignee: Dow Corning Toray Co Ltd
Current assignee: DuPont Toray Specialty Materials KK
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP2004099751A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン、エポキシ樹脂組成物および半導体装置に関し、更に詳しくは、エポキシ樹脂組成物の機械的強度、密着性、接着性を何ら損なうことなしに、低応力化及び耐熱性を向上させるとともに、難燃性付与効果があり、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の添加剤として有用な新規イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン、それを配合したエポキシ樹脂組成物及びそのエポキシ樹脂組成物により封止されてなる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップ（素子）を封止するために使用される樹脂材料として、ノボラック型エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂および無機質充填剤からなるエポキシ樹脂組成物が知られ、広く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。かかるエポキシ樹脂組成物には、内部応力緩和による歩留まりおよび使用信頼性の向上を目的とし、各種ポリシロキサンが配合される場合が多い。しかし、従来提案されているポリシロキサン配合エポキシ樹脂組成物（例えば、特許文献２参照。）でも、歩留まりや信頼性は充分とは言えず、いっそうの性能向上が望まれていた。
近年、半導体回路の高集積化及び小型化が進み、その使用条件は、過酷になりつつあり、また、加熱成形時の歩留まりを向上させる要求も高まっている。更に、環境保護および作業者の健康への悪影響のため、鉛の含有されないはんだが用いられるようになってきたが、かかるはんだは、従来のものよりリフロー温度を上げる必要があるため、エポキシ樹脂組成物には、よりいっそう、耐熱性が要求されるようになった。また、火災に対する安全性の面から、難燃性も重視されるようになってきた。
そのため、エポキシ樹脂組成物に用いることができる各種耐熱性安定剤や難燃化剤が提案されている（例えば、特許文献３参照。）が、よりいっそう効果のあるものが探し求められている。また、従来のそれらの添加剤は、一般に配合することにより、樹脂の機械的強度、密着性、接着性を悪化させてしまうという問題があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０３９４０号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開２００２−８０５６２号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】
特開２０００−３４４８６７号公報（特許請求の範囲等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、半導体チップの歩留まりおよび使用信頼性が高いエポキシ樹脂組成物用の添加剤として有用であって、樹脂の機械的強度、密着性、接着性を何ら損なうことなしに、低応力化及び耐熱性を向上させるとともに、難燃性付与効果がある、新規イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン、それを配合したエポキシ樹脂組成物及びそのエポキシ樹脂組成物により封止されてなる半導体装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の化学構造を有する新規なイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサンをエポキシ樹脂組成物に配合したところ、上記の課題が解決されることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、エポキシ樹脂（ａ）、フェノール樹脂（ｂ）、下記一般式（１）で示される化合物または一般式（２）で示される繰り返し単位を有する化合物であるイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）、および無機質充填剤（ｄ）を含有してなるエポキシ樹脂組成物が提供される。
【０００７】
【化５】

【０００８】
［式中、Ｒ^１は、互いに独立して炭素原子数１〜２４の炭化水素基、水酸基、水素原子基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表し、Ｑ^１は、次の化学式：
【０００９】
【化６】

【００１０】
（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。）で表される１価の基を表し、Ｒ^２は、互いに独立して前記Ｒ^１またはＱ^１に定義したものと同じ意味を表し、そしてｘ１およびｙは、いずれも０〜５０００の数であり、かつ０≦ｘ１＋ｙ≦５０００であるが、ただしｙが０の場合は、Ｒ^２の少なくとも１つはＱ^１で表される基である。］
【００１１】
【化７】

【００１２】
［式中、Ｒ^３は、互いに独立して炭素原子数１〜２４の炭化水素基、水酸基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表し、Ｑ^２は、次の化学式：
【００１３】
【化８】

【００１４】
（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。）で表される２価の基を表し、ｘ２は、１〜５０００の数を表し、ｎは、１〜１００の数を表す。］
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、組成物全量基準で、前記エポキシ樹脂（ａ）を０．１〜８０質量％、前記フェノール樹脂（ｂ）を０．１〜４０質量％、前記イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）を０．０１〜１０．０質量％、および前記無機質充填剤（ｄ）を１５〜９８質量％の割合で含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物が提供される。
さらに、本発明の第３の発明によれば、第１または２のいずれかの発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが封止されてなる半導体装置が提供される。
【００１５】
本発明は、（Ａ）Ｓｉ−Ｈ基を持つオルガノポリシロキサンと（Ｂ）脂肪族不飽和含有基を持つイソシアヌル酸誘導体とのヒドロシリル化による付加反応物からなるイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサンなどに係るものであるが、その好ましい態様として、次のものが包含される。
【００１６】
（１）上記において、（Ａ）Ｓｉ−Ｈ基を持つオルガノポリシロキサンは、ジメチルポリシロキサン−メチルハイドロジェンポリシロキサン共重合体であり、（Ｂ）脂肪族不飽和含有基を持つイソシアヌル酸誘導体は、１−アリル−３，５−ビス（２，３−エポキシプロパン−１−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン（別名、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸またはモノアリルジグリシジルイソシアヌレート）であることを特徴とするイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン。
（２）上記において、（Ａ）Ｓｉ−Ｈ基を持つオルガノポリシロキサンは、両末端ハイドロジェン封鎖ジメチルポリシロキサンであり、（Ｂ）脂肪族不飽和含有基を持つイソシアヌル酸誘導体は、１，３−ジアリル−５−（２，３−エポキシプロパン−１−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン（別名、ジアリルモノグリシジルイソシアヌル酸またはジアリルモノグリシジルイソシアヌレート）であることを特徴とするイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン。
（３）第２の発明において、無機質充填剤（ｄ）を８０〜９５質量％の割合で含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
（４）第２の発明において、エポキシ樹脂（ａ）とフェノール樹脂（ｂ）の含有割合は、エポキシ樹脂（ａ）の有するエポキシ基のモル数を（ａ’）とし、フェノール樹脂（ｂ）の有するフェノール性水酸基のモル数を（ｂ’）とするとき、その比［（ａ’）／（ｂ’）］の値が０．０１〜２０となる割合であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン、エポキシ樹脂組成物および半導体装置について、各項目毎に、詳細に説明する。
【００１８】
１．イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン
本発明のイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサンは、（Ａ）Ｓｉ−Ｈ基を持つオルガノポリシロキサンと（Ｂ）脂肪族不飽和含有基を持つイソシアヌル酸誘導体とのヒドロシリル化による付加反応物であり、具体的には、下記の一般式（１）で表される化合物または一般式（２）で表される繰り返し単位を有する化合物を挙げることができる。
【００１９】
【化９】

【００２０】
【化１０】

【００２１】
最初に一般式（１）で表される化合物について説明する。
一般式（１）において、Ｒ^１は、互いに独立して炭素原子数１〜２４の炭化水素基、水酸基、水素原子基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表すが、メチル基、エチル基またはフェニル基が好ましいものとして挙げられ、特にメチル基が好ましい。Ｒ^２は、互いに独立して前記Ｒ^１または次の化学式のＱ^１で表される１価の基を表し、その好ましいものも、Ｒ^１と同じかまたはＱ^１で表される基である。
【００２２】
【化１１】

【００２３】
（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、好ましくは水素原子基またはメチル基、特に好ましくは水素原子基である。）
また、一般式（１）において、ｘ１およびｙは、いずれも０〜５０００の数であり、かつ０≦ｘ１＋ｙ≦５０００であるが、ｘ１の好ましい範囲は０〜５００で、特に好ましくは１〜１００であり、また、ｙの好ましい範囲は０〜２０００で、特に好ましくは１〜５００であり、特に好ましくは１〜１０である。ただしｙが０の場合は、Ｒ^２の少なくとも１つはＱ^１で表される基である。ｘ１を大きくすると、エポキシ樹脂の熱履歴の応力緩和効果が充分に発揮され、好ましいが、あまりｘ１が大きすぎても、耐熱性および難燃性の向上効果が充分に発揮されなくなる。また、ｙは大きい方が、エポキシ樹脂の耐熱性および難燃性付与効果が充分に得ることができ、好ましいが、あまり大きすぎては、エポキシ樹脂の加工性に悪影響が出る。さらに、ｘ＋ｙの値が大きいと、高粘度になりすぎ、エポキシ樹脂組成物中へ均一に分散させるのが難しくなる。
【００２４】
上記の一般式（１）で表される化合物は、下記の一般式（ａ）で表されるヒドロポリシロキサンと、１−アリル−３，５−ビス（２，３−エポキシプロパン−１−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオンとのヒドロシリル化反応により製造可能である。
【００２５】
【化１２】

【００２６】
上記一般式（ａ）中、Ｒ^１、ｘ１およびｙは、一般式（１）で定義したのと同じ意味を表すが、Ｒ^１の少なくとも１つは水素原子基である。この一般式（ａ）で表されるヒドロポリシロキサンとしては、例えば、ジメチルポリシロキサン−メチルハイドロジェンポリシロキサン共重合体が挙げられる。
【００２７】
また、１−アリル−３，５−ビス（２，３−エポキシプロパン−１−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオンは、公知の物質であり、別名、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸またはモノアリルジグリシジルイソシアヌレート（または１−アリル−３，５−ジグリシジルイソシアヌレート）とも呼ばれ、四国化成工業株式会社よりＭＡ−ＤＧＩＣとして市販されているものが使用可能である。さらに、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート（ＭＡ−ＤＧＩＣ）の代わりに、すなわち、（Ｂ）脂肪族不飽和含有基を持つイソシアヌル酸誘導体として、１−アリル−３，５−（２−メチルエポキシプロピル）イソシアヌレート、１−（２−メチルプロペニル）−３，５−ジグリシジルイソシアヌレート、１−（２−メチルプロペニル）−３，５−（２−メチルエポキシプロピル）イソシアヌレートなどを用いることもできる。これらモノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物の一般式は、次の通りである。
【００２８】
【化１３】

【００２９】
（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、好ましくは水素原子基またはメチル基、特に好ましくは水素原子基である。）
ヒドロシリル化反応は、触媒の不存在下で行っても良いが、触媒の存在下に行うと、低温で短時間で反応するので好ましい。
また、ヒドロシリル化反応の触媒としては、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム等の化合物が挙げられ、その触媒活性が高いことから白金化合物が特に有効である。白金化合物の例としては、塩化白金酸；金属白金；アルミナ、シリカ、カーボンブラック等の坦体に金属白金を坦持させたもの；または、白金−ビニルシロキサン錯体、白金−ホスフィン錯体、白金−ホスファイト錯体、白金アルコラート触媒等の白金錯体が挙げられる。触媒の使用量は、白金触媒を使用する場合、金属白金として０．０００１〜０．１質量％程度である。
【００３０】
ヒドロシリル化反応には、必要に応じて溶媒を用いてもよい。使用可能な溶媒としては、チオフェン、硫化ジエチルなどの硫黄化合物；アセトニトリル、ジエチルアミン、アニリンなどの窒素化合物；エーテル；アセタール、シクロヘキサノンなどのケトン；エステル；フェノール；トルエン、キシレンなどの芳香族を含む炭化水素；ハロゲン化炭化水素；または、ジメチルポリシロキサンなどを挙げることができる。
【００３１】
ヒドロシリル化反応の反応温度としては、通常、室温〜１５０℃、好ましくは４０〜１２０℃である。
反応時間は、通常１０分間〜２４時間、好ましくは１〜１０時間である。
【００３２】
次に、一般式（２）で表される繰り返し単位を有する化合物について、説明する。
一般式（２）において、Ｒ^３は、一般式（１）のＲ^１の選択肢から水素原子基を除かれた群から選択される基を表し、好ましいものはＲ^１と同様である。
また、Ｑ^２は、次の化学式で表される２価の基を表す。
【００３３】
【化１４】

【００３４】
（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、好ましくは水素原子基またはメチル基、特に好ましくは水素原子基である。）
さらに、一般式（２）において、ｘ２は、１〜５０００の数であるが、ｘ２の好ましい範囲は１〜５００で、特に好ましくは１〜５０である。ｘ２を大きくすると、エポキシ樹脂の加工性がよくなり、応力緩和効果が充分に発揮され好ましいが、ｘ２があまり大きすぎては耐熱性と耐火性が充分に発揮できない。
【００３５】
ｎは１〜１００の数であるが、ｎの好ましい範囲は１〜１０で、特に好ましくは１〜５である。ｎを大きくすると、エポキシ樹脂の難燃性向上効果と応力緩和効果が充分に発揮され、好ましいが、ｎがあまり大きすぎるものは、製造が困難となり、また、後述の分子量を好ましい範囲にするためには、ｘ２を小さくしなければならないので好ましくない。
【００３６】
一般式（２）で表される繰り返し単位を有する化合物の分子量は、６５０〜１０万であると好ましい。分子量が小さすぎると、エポキシ樹脂の熱履歴への耐性向上効果、難燃性向上効果及び応力緩和効果が充分に発揮されず、好ましくない。しかし、分子量が大きすぎても、エポキシ樹脂に均一に分散させることが困難となり好ましくない。分子量の特に好ましい範囲は、１，０００〜１０，０００である。
尚、一般式（２）で表される繰り返し単位を有する化合物の末端は、特に限定されない。
例えば、左側の末端としては、水素原子基、水酸基、炭素原子数１〜６のアルコキシ基、次の化学式：
【００３７】
【化１５】

【００３８】
（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、好ましくは水素原子基またはメチル基、特に好ましくは水素原子基である。）のＱ^１で表される１価の基、次の化学式：
【００３９】
【化１６】

【００４０】
（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、好ましくは水素原子基またはメチル基、特に好ましくは水素原子基である。）のＱ^３で表される基、または次の化学式：
【００４１】
【化１７】

【００４２】
（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、好ましくは水素原子基またはメチル基、特に好ましくは水素原子基である。）のＱ^４で表される基を挙げることができる。
また、一般式（２）における右側の末端としては、アリル基、プロピル基、グリシジル基、次の一般式：
【００４３】
【化１８】

【００４４】
［式中、Ｒ^３およびｘ２は、一般式（２）で定義したのと同じ意味を表し、Ｒ^４は、Ｒ^３または水素原子基を表す。］で表される基が挙げられる。
【００４５】
上記の一般式（２）で表される繰り返し単位を有する化合物は、下記の一般式（ｂ）で表されるヒドロポリシロキサンと、１，３−ジアリル−５−（２，３−エポキシプロパン−１−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオンとのヒドロシリル化反応により製造可能である。
【００４６】
【化１９】

【００４７】
上記一般式（ｂ）中、Ｒ^１およびｘ２は、一般式（２）で定義したのと同じ意味を表す。この一般式（ｂ）で表されるヒドロポリシロキサンとして、例えば、両末端ハイドロジェン封鎖ジメチルポリシロキサンが挙げられる。
【００４８】
また、１，３−ジアリル−５−（２，３−エポキシプロパン−１−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオンは、公知の物質であり、別名、ジアリルモノグリシジルイソシアヌル酸またはジアリルモノグリシジルイソシアヌレート（または１，３−ジアリル−５−グリシジルイソシアヌレート）とも呼ばれ、四国化成工業株式会社よりＤＡ−ＭＧＩＣとして市販されているものが使用可能である。さらに、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート（ＤＡ−ＭＧＩＣ）の代わりに、すなわち、（Ｂ）脂肪族不飽和含有基を持つイソシアヌル酸誘導体として、１，３−ジアリル−５−（２−メチルエポキシプロピル）イソシアヌレート、１，３−ジ（２−メチルプロペニル）−５−グリシジルイソシアヌレート、１，３−ジ（２−メチルプロペニル）−５−（２−メチルエポキシプロピル）イソシアヌレートなどを用いることもできる。これらジアリルモノグリシジルイソシアヌレート化合物の一般式は、次の通りである。
【００４９】
【化２０】

【００５０】
（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、好ましくは水素原子基またはメチル基、特に好ましくは水素原子基である。）
ヒドロシリル化反応条件は、前記一般式（１）で表される化合物について上述した通りである。
このような方法で製造された化合物は、末端にアリル基及び／又はＳｉＨ基を持つが、それらの反応性の基は、そのままの状態でも良いし、他の化合物と反応させても良い。
【００５１】
２．エポキシ樹脂組成物
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（ａ）、フェノール樹脂（ｂ）、前記のイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）および無機質充填剤（ｄ）を、必須の成分として含有してなることを特徴とする。
【００５２】
（１）エポキシ樹脂（ａ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有されるエポキシ樹脂（ａ）は、少なくとも２個のエポキシ基を分子中に有する化合物である。エポキシ樹脂の構造および分子量などは特に制限されるものではなく、半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を構成するものとして、従来公知のエポキシ樹脂をすべて使用することができる。
具体的には、脂肪族型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂などの芳香族型エポキシ樹脂、シクロヘキサン誘導体などの脂環式型エポキシ樹脂、又はノボラック型エポキシ樹脂などを挙げることができ、これらの中から選ばれたエポキシ樹脂を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂（ａ）の含有割合としては、組成物全量基準で、０．１〜８０質量％であることが好ましく、更に好ましくは１．０〜６０質量％である。
【００５３】
（２）フェノール樹脂（ｂ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有されるフェノール樹脂（ｂ）は、特に制限されるものではなく、半導体封止用の樹脂組成物を構成するものとして、従来公知のフェノール樹脂をすべて使用することができる。
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、ノニルフェノールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＦのノボラック樹脂、ナフトールのノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、ビスフェノールＡのノボラック樹脂、ポリパラオキシスチレンなどのポリオキシスチレン、２，２’−ジメトキシ−ｐ−キシレンとフェノールモノマーとの縮合重合化合物などのフェノールアラルキル樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）アルカンベースの化合物などを挙げることができ、これらの中から選ばれたフェノール樹脂を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００５４】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、フェノール樹脂（ｂ）の含有割合としては、組成物全量基準で、０．１〜４０質量％であることが好ましく、更に好ましくは１．０〜３０質量％である。
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂（ａ）とフェノール樹脂（ｂ）との使用割合としては、エポキシ樹脂（ａ）の有するエポキシ基のモル数を（ａ’）とし、フェノール樹脂（ｂ）の有するフェノール性水酸基のモル数を（ｂ’）とするとき、その比［（ａ’）／（ｂ’）］の値が０．０１〜２０となる割合であることが好ましく、更に好ましくは、この値が０．０５〜１０となる割合である。比［（ａ’）／（ｂ’）］の値が０．０１未満または２０を超える場合には、得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物が良好な電気特性を有するものとならず、また、当該エポキシ樹脂組成物を使用して製造された半導体装置の耐熱性や耐湿性が低下する傾向がある。
【００５５】
（３）イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有されるイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）は、前述の化合物である。
本発明のエポキシ樹脂組成物におけるイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）の含有割合としては、組成物全量基準で、０．０１〜１０質量％であることが好ましく、更に好ましくは０．０５〜１質量％であり、最も好ましくは０．１〜０．５質量％である。イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）の含有割合が少なすぎては、耐熱性及び難燃性が充分発揮されないので好ましくなく、一方、多すぎては、エポキシ樹脂組成物の強度が悪くなる場合があり、好ましくない。
【００５６】
（４）無機質充填剤（ｄ）
本発明のエポキシ樹脂組成物を構成し、必須の成分として含有される無機質充填剤（ｄ）としては、シリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、クレー、窒化ケイ素粉末、三酸化アンチモン、マイカ、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ベンガラ、ガラス繊維などを挙げることができ、これらの中から選ばれた無機質充填剤を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
ここに、使用する無機質充填剤（ｄ）は、不純物の濃度が低いものであることが好ましい。
【００５７】
本発明のエポキシ樹脂組成物における無機質充填剤（ｄ）の含有割合としては、組成物全量基準で、１５〜９８質量％であることが好ましく、更に好ましくは８０〜９５質量％である。無機質充填剤（ｄ）の含有割合が１５質量％未満であるエポキシ樹脂組成物は、成形性に劣り、更に、耐熱性、耐湿性、半田耐熱性、機械的特性の良好な硬化物を得ることが困難となる。また、８０質量％未満では、吸水性が高く、好ましくない。一方、この含有割合が９８質量％を超えるエポキシ樹脂組成物では、流動性が低くて、成形性に劣るものとなる。
【００５８】
（５）その他の任意成分
本発明のエポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、各種の任意成分が含有されていてもよい。
かかる任意成分としては、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィン類などの離型剤、塩素化パラフィン、ブロム化トルエン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤、有機リン系やフェノール系などの酸化防止剤、カーボンブラック、ベンガラなどの着色剤、ゴム系の低応力付与剤、シリコーン系の低応力付与剤、シランカップリング剤、等を挙げることができる。
【００５９】
（６）エポキシ樹脂組成物の調製方法
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製する方法としては、特に限定されるものではなく、半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を調製する従来公知の方法を採用することができる。
代表的な調製方法としては、エポキシ樹脂（ａ）と、フェノール樹脂（ｂ）と、イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）および無機質充填剤（ｄ）とを配合し、これをミキサーなどで十分均一に混合した後、熱ロールによる溶融混合処理、またはニーダなどによる混合処理を行い、続いてこれを冷却固化させ、粉砕する方法を挙げることができる。
このようにして得られるエポキシ樹脂組成物は、保存安定性に優れ、半導体装置、電気素子の封止、被覆、絶縁などに好適に使用することができる。
【００６０】
３．半導体装置
本発明に係る半導体装置は、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって半導体チップが封止されて、構成されていることを特徴とする。
本発明に係る半導体装置を構成する半導体チップとしては、特に限定されるものではなく、大規模集積回路、集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオードなど、電気素子全般が含まれる。
半導体チップを封止する方法としても、特に限定されるものではなく、トランスファー成形法、射出成形法、圧縮成形法、注型法など従来公知の方法を、採用することができる。これらの方法のうち、低圧トランスファー成形法を採用することが好ましい。半導体チップを封止する際におけるエポキシ樹脂組成物の加熱温度（硬化温度）としては、１４０℃以上であることが好ましい。また、成形後において後硬化処理を行うことが好ましい。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明について、実施例に基き説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００６２】
１．イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサンの製造
［合成例１］
１−アリル−３，５−ビス（２，３−エポキシプロパン−１−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン［商品名ＭＡ−ＤＧＩＣ、四国化成工業（株）製］７６質量部、ジメチルポリシロキサン−メチルハイドロジェンポリシロキサン共重合体（平均重合度６６、内メチルハイドロジェンシロキサンの平均重合度は６）２４質量部、およびトルエン１００質量部を、セパラブルフラスコへ仕込み、８０℃に加熱、２００ｍｍＨｇで４時間還流させた後、常圧で触媒として、０．３質量％テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン−白金錯体／トルエン溶液を白金として反応物の１５ｐｐｍ添加し、ヒドロシリル化反応を行った。
１４時間後、未反応のＳｉＨ基が存在しないことを確認し、トルエンを溜去したところ、淡黄色半透明液体を得た。これを共重合体Ａと称する。
【００６３】
［合成例２］
１，３−ジアリル−５−（２，３−エポキシプロパン−１−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン［商品名ＤＡ−ＭＧＩＣ、四国化成工業（株）製］７８質量部、両末端ハイドロジェン封鎖ジメチルポリシロキサン（平均重合度１７）２２質量部、およびトルエン１００質量部を、セパラブルフラスコへ仕込み、８０℃に加熱、２００ｍｍＨｇで２時間還流させた後、常圧で触媒として、０．３質量％テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン−白金錯体／トルエン溶液を白金として反応物の１０ｐｐｍ添加し、ヒドロシリル化反応を行った。
１２時間後、未反応のＳｉＨ基が存在しないことを確認し、トルエンを溜去したところ、淡黄色透明液体を得た。これを共重合体Ｂと称する。
【００６４】
上記の合成例で得られた共重合体Ａと共重合体Ｂについて、エポキシ当量、赤外線吸収スペクトル（ＩＲ）、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）、核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）を測定または分析し、同定を行った。
その結果、例えば、共重合体Ａは、エポキシ当量が理論値５７５に対して測定値５９０であり、共重合体Ｂは、エポキシ当量が理論値１１８０に対して測定値１０８０であり、エポキシ基は開環せず、目的の化合物、すなわち共重合体Ａは、一般式（１）で示されるイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサンであること、また、共重合体Ｂは、一般式（２）で示されるイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサンであることが確認できた。
【００６５】
２．エポキシ樹脂組成物
［実施例１］
エポキシ樹脂組成物を、組成物全量基準で、クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１５）を１８．８質量％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）を７．９質量％、合成例１で得られた共重合体Ａを０．３質量％、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを０．３質量％、トリフェニルホスフィンを０．１質量％、溶融シリカ粉末を７１．０質量％およびエステル系ワックス類を１．０質量％の割合にて、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練して、これを冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００６６】
［実施例２］
共重合体Ａ０．３質量％の代わりに、合成例２で得られた共重合体Ｂ０．３質量％を使用した以外は、実施例１と同様にして、成形材料を製造した。
【００６７】
［比較例１］（イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン不使用）
エポキシ樹脂組成物を、組成物全量基準で、クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１５）を１９．０質量％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）を８．０質量％、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを０．３質量％、トリフェニルホスフィンを０．１質量％、溶融シリカ粉末を７１．０質量％およびエステル系ワックス類を１．０質量％の割合にて、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練して、これを冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００６８】
［比較例２］（エポキシ変性シリコーンと通常の難燃剤使用）
エポキシ樹脂組成物を、組成物全量基準で、クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１５）を１８．８質量％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）を７．９質量％、下記の化学式で表されるエポキシ変性ジメチルポリシロキサンを０．１５質量％、三酸化アンチモンを０．１５質量％、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを０．２質量％、トリフェニルホスフィンを０．１質量％、溶融シリカ粉末を７１．０質量％およびエステル系ワックス類を１．０質量％の割合にて、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練して、これを冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００６９】
【化２１】

【００７０】
こうして製造した実施例１〜２および比較例１〜２の成形材料を用いて、１８０℃、８時間アフターキュアした成形試験片を作製した。これらの成形材料と成形試験片について、成形性、スパイラルフロー、高架式フローテスターによる溶融粘度、吸水率（ＰＣＴ）、ガラス転移温度、フレーム材であるＰｄ、Ｐｄ−Ａｕとの接着強さ、ＰＣＴ、耐リフロー性および難燃性（ＵＬ−９４）を測定、評価した。尚、これらの測定方法の概要は、次のとおりである。
【００７１】
吸水率：成形材料を１７５℃、３分間の条件でトランスファー成形し、１８０℃、８時間アフターキュアをして、成形品を作製した。これを１２７℃、２気圧の飽和水蒸気中に２４時間放置し、増加した重量によって求めた。
ガラス転移温度：吸水率の試験と同様な成形品から、２．５×２．５×１５．０〜２０．０の寸法のサンプルを作製し、熱機械分析装置ＤＬ−１５００Ｈ（真空理工社製、商品名）を用い、昇温速度５℃／分で測定した。
接着強さ：：トランスファー成形によって接着面積４ｍｍ^２の成形品をつくり、これを１７５℃、８時間、後硬化した後、剪断接着力を求めた。
ＰＣＴ：成形材料を用いて、２本のアルミニウム配線を有するシリコン製チップを、通常の４２アロイフレームに接着し、１７５℃で２分間トランスファー成形した後、１７５℃で８時間の後硬化を行った。こうして得た成形品を予め、４０℃、９０％ＲＨ、１００時間の吸湿処理した後、２５０℃の半田浴に１０秒間浸漬した。その後、１２７℃、２．５気圧の飽和水蒸気中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐食による５０％断線（不良発生）の起こる時間を評価した。
耐リフロー性：成形材料を１７５℃、３分間の条件で、１５ｍｍ×１５ｍｍの評価用素子を封止し、１８０℃で８時間アフターキュアを行った。次いでこのパッケージを８５℃、相対湿度６０％の雰囲気中に１６８時間放置して吸湿処理を行った後、これを最高温度２４０℃のＩＲリフロー炉に３回通した。この時点でパッケージのクラック発生を調べた。さらに、このＩＲリフロー後のパッケージをプレッシャークッカー内で１２７℃の飽和水蒸気雰囲気中に１００〜１０００時間放置し、不良発生率を調べた。
【００７２】
これらの測定結果を表１にまとめて示す。表１の結果から明らかなように、本発明のエポキシ樹脂組成物の顕著な効果を確認することができた。
【００７３】
【表１】

【００７４】
【発明の効果】
本発明の新規なイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサンは、エポキシ樹脂組成物の機械的強度、密着性、接着性を何ら損なうことなしに、低応力化及び耐熱性を向上させるとともに、難燃性付与効果があり、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の添加剤として有用である。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記のイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサンを配合しているために、機械的強度、密着性、接着性を何ら損なうことなしに、低応力化及び耐熱性を向上させるとともに、難燃性にも優れている。
さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物により形成された硬化物は、耐リフロー性に優れ、ＩＲリフロー方式による表面実装処理を行っても、良好な耐湿性を維持することができる。
本発明に係る半導体装置は、金属・合金に対する接着性、耐湿性・耐リフロー性に優れた封止樹脂（本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物）を備えているので、電極の腐食による断線や水分によるリーク電流を発生させることがなく、長期にわたり高い信頼性を維持することができる。

Claims

エポキシ樹脂（ａ）、フェノール樹脂（ｂ）、下記一般式（１）で示される化合物または一般式（２）で示される繰り返し単位を有する化合物であるイソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）、および無機質充填剤（ｄ）を含有してなるエポキシ樹脂組成物。

［式中、Ｒ^１は、互いに独立して炭素原子数１〜２４の炭化水素基、水酸基、水素原子基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表し、Ｑ^１は、次の化学式：

（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。）で表される１価の基を表し、Ｒ^２は、互いに独立して前記Ｒ^１またはＱ^１に定義したものと同じ意味を表し、そしてｘ１およびｙは、いずれも０〜５０００の数であり、かつ０≦ｘ１＋ｙ≦５０００であるが、ただしｙが０の場合は、Ｒ^２の少なくとも１つはＱ^１で表される基である。］

［式中、Ｒ^３は、互いに独立して炭素原子数１〜２４の炭化水素基、水酸基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表し、Ｑ^２は、次の化学式：

（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、水素原子基または炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。）で表される２価の基を表し、ｘ２は、１〜５０００の数を表し、ｎは、１〜１００の数を表す。］
組成物全量基準で、前記エポキシ樹脂（ａ）を０．１〜８０質量％、前記フェノール樹脂（ｂ）を０．１〜４０質量％、前記イソシアヌル酸誘導体基含有オルガノポリシロキサン（ｃ）を０．０１〜１０．０質量％、および前記無機質充填剤（ｄ）を１５〜９８質量％の割合で含有することを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
請求項１または２のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが封止されてなる半導体装置。