JP4121674B2 - 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、半導体素子を樹脂硬化体で封止した半導体装置に関するものであり、詳しくは、反りの発生が抑制されて信頼性に優れ、かつ環境汚染に対しても良好な特徴を示す半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体装置分野における半導体素子のパッケージ（封止）技術は、半導体素子の高集積化および小形化に伴い、益々複雑なものになっている。従来から、樹脂硬化体を用いて半導体素子を封止するプラスチックパッケージは、その量産性やコスト性が優れることから賞用されている。このプラスチックパッケージにおいて、デュアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）が広く用いられていたが、この他にも、プラスチックリード付チップキャリア（ＰＬＣＣ），４方向フラットパッケージ（ＱＦＰ），薄型４方向フラットパッケージ（ＴＱＦＰ），薄型スモールアウトラインパッケージ（ＴＳＯＰ）などの表面実装用パッケージが用いられるようになってきた。さらに、最近の入出力（Ｉ／Ｏ）電気特性の著しい向上およびパッケージ技術の容易さから、いわゆる片面封止が注目され、一部において実用化されている。
【０００３】
上記片面封止の具体例としては、図１に示すようなＢＧＡ（ボールグリッドアレー，Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）と通称されるパッケージ形態の半導体装置があげられる。図示のように、この半導体装置１は、半導体素子３が基板４上に搭載され、上記半導体素子３が、樹脂硬化体２により封止されている。この樹脂硬化体２による封止は、基板４の半導体素子３を搭載している側面のみの封止（片面封止）である。そして、この基板の封止面と反対側の面に、略球形状の半田端子５が設けられている。なお、図１において、１０ａはワイヤーである。
【０００４】
この他の片面封止の例としては、図２に示すように、ヒートシンク１２を設けた半導体装置があげられる。このヒートシンク１２は、半導体素子３から発生する熱を放熱するためのものである。同図に示すように、基板４ａの所定部にヒートシンク１２が配置され、このヒートシンク１２上に位置するように半導体素子３が基板４ａ上に搭載されている。そして、この半導体素子３は、樹脂硬化体２により封止されており、この封止も、上記と同様に、基板４ａの半導体素子３を搭載している側面のみの片面封止である。また、図２において、１０ａは図１と同様にワイヤーである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、樹脂硬化体で半導体素子を封止した半導体装置は、量産性に優れ、かつ低コストのものであり、さらに上記片面封止の半導体装置は、半導体素子の高集積化による高性能化が可能なものである。しかしながら、これら従来の樹脂硬化体を用いたプラスチックパッケージ半導体装置は、セラミックパッケージの半導体装置と比較して、熱サイクルテスト（ＴＣＴテスト）特性や半田浸漬時の耐クラック性（以下適宜「耐クラック性」ともいう）が充分でなく、また、半導体装置において反りが発生するという問題がある。すなわち、プラスチックパッケージ半導体装置の製造の際、樹脂硬化体による封止工程後（常温）からリフロー工程にいたるまでに種々の加熱処理工程を経るが、上記樹脂硬化体や基板等の線膨張係数等の物性が各々相違するため、半導体装置が、線膨張係数が小さい側に反ってしまうのである。このような反りが発生した半導体装置は、樹脂硬化体，基板，半導体素子等の部品間に隙間が生じるため、半導体装置内部への水分の浸入等により著しく信頼性に欠けるものとなる。特に、この反りの問題は、上記片面封止の半導体装置やヒートシンクを有する半導体装置において深刻であり、半導体装置の高性能化を図っても、信頼性が伴わないのが実情である。
【０００６】
しかも、このような半導体装置における樹脂硬化体においては、通常、難燃性が要求されることから、例えば、アンチモン化合物やブロム化合物等の従来公知の難燃剤が使用されてきた。しかし、このような従来公知の難燃剤の使用は、アンチモンやブロム等を含むことから近年問題となっている環境汚染を考慮した場合、決して望ましいものではなく、このような点から、環境汚染の点からも問題のない、かつ優れた難燃性が付与された樹脂硬化体が望まれている。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ＴＣＴテスト特性および耐クラック性に優れ、かつ反りの発生が抑制され、しかも環境汚染問題に対して問題のない優れた難燃性が付与された信頼性に優れた半導体装置の提供をその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、下記の樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物からなる樹脂硬化体で半導体素子が封止された半導体装置であって、上記樹脂硬化体が、熱機械分析測定による線膨張曲線の樹脂硬化体の状態変移点であるガラス転移点に対応する二次微分ピークを２つ以上有し、これらの二次微分ピークのうち、両端に位置する２つのピーク間隔が２０℃以上であるという構成をとる。
【０００９】
（ａ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１７０〜２５０℃である、下記のエポキシ樹脂成分（ａ１）、フェノール樹脂成分（ａ２）および下記の（Ｘ）成分を含有する樹脂組成物。
（ａ１）下記の一般式（２）で表されるエポキシ樹脂、一般式（３）で表されるエポキシ樹脂、一般式（４）で表されるエポキシ樹脂および一般式（５）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つのエポキシ樹脂。
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
（ａ２）フェノールノボラック樹脂，クレゾールノボラック樹脂およびナフトールノボラック樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つのフェノール樹脂。
【００１０】
（ｂ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１００〜１４０℃である、下記のエポキシ樹脂成分（ｂ１）、フェノール樹脂成分（ｂ２）および下記の（Ｘ）成分を含有する樹脂組成物。
（ｂ１）下記の一般式（７）で表されるエポキシ樹脂、一般式（８）で表されるエポキシ樹脂および一般式（９）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つのエポキシ樹脂。
【化１６】
【化１７】
【化１８】
（ｂ２）下記の一般式（１０）で表されるフェノール樹脂、一般式（１１）で表されるフェノール樹脂および一般式（１２）で表されるフェノール樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つのフェノール樹脂。
【化１９】
【化２０】
【化２１】
【００１１】
（Ｘ）下記の一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物。
【００１２】
【化２２】
ｍ（Ｍa Ｏb ）・ｎ（Ｑd Ｏe ）・ｃＨ2 Ｏ ・・・（１）
〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であって、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。〕
【００１３】
すなわち、本発明者らは、上記ＴＣＴテスト特性，耐クラック性，反りの問題に加えて、優れた難燃性を付与しつつ環境汚染問題を解決するために、封止用の樹脂硬化体を中心に一連の研究を重ねた。その過程で、まず、封止用樹脂硬化体の組成や物性を検討し、種々の樹脂硬化体を試作したところ、熱機械分析（ＴＭＡ）測定による線膨張曲線の二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらのピークのうち、両端に位置する２つのピークの間隔が２０℃以上で、上記特定の樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物からなる樹脂硬化体を用いて半導体素子を封止し半導体装置を作製すれば、所期の課題のうち、ＴＣＴテスト特性，耐クラック性，反りの問題を解決することができ、これら目的を満たした半導体装置を得ることができることを突き止めた。つぎに、残りの課題である優れた難燃性を付与しつつ環境汚染問題を解決するために、さらに研究を重ねた結果、難燃剤として、上記一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物を用い、これを含有する封止用樹脂組成物で樹脂硬化体を形成すると、この複合化金属水酸化物は従来のような毒性を有する化合物ではないため、環境汚染問題に対して何ら問題が発生せず、しかも優れた難燃性を付与することができることを見出し本発明に到達した。このように、本発明により、環境問題に対し対応し、かつ信頼性に優れた半導体装置を提供することができ、特に、半導体装置の高性能化が可能な片面封止の半導体装置に高い信頼性を付与することが可能となる。
【００１４】
本発明において、上記ＴＭＡ測定は、ＪＩＳ Ｋ ７１９７に準じて行った。ただし、ＪＩＳ Ｋ ７１９７の３．に示された試験片の状態調節については、硬化樹脂体の吸湿による線膨張係数の二次微分ピークへのノイズを抑えるため、樹脂硬化体〔通常は、標準硬化条件、即ち、１７５℃，７０ｋｇ／ｃｍ2 （プランジャー圧）で２分間トランスファー予備成形を行った後、１７５℃で５時間ポストキュアーして作製する〕を、９５℃で２４時間乾燥させ、さらに１５０℃で２０分間予備加熱後、２５℃に冷却した樹脂硬化体について行った（ＪＩＳ Ｋ ７１９７の５．に示された試験片は、２０ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍの形状のものを用いた）。また、上記ＴＭＡ測定の二次微分ピークとは、つぎのものをいう。すなわち、樹脂硬化体についてＴＭＡ測定を行うと、図６（Ａ）に示すように、樹脂硬化体の長さ変化率（％）と測定温度（℃）との関係を示す曲線が得られる。通常、この曲線において、樹脂硬化体の状態変化に対応する点（変曲点）が現れる。そして、この樹脂硬化体の長さ変化率（％）と測定温度（℃）との関係を示す曲線について、測定温度（℃）で一回微分し〔図６（Ｂ）参照〕、さらにもう一回微分（二次微分）すると、図６（Ｃ）に示すように、上記変曲点に対応する測定温度で、極大値（ピーク）が得られ、このピークを、本発明において、二次微分ピークというのである。
【００１５】
また、本発明における上記（Ｘ）成分である、多面体形状の複合化金属水酸化物とは、図１０に示すような、六角板形状を有するもの、あるいは、鱗片状等のように、いわゆる厚みの薄い平板形状の結晶形状を有するものではなく、縦，横とともに厚み方向（ｃ軸方向）への結晶成長が大きい、例えば、板状結晶のものが厚み方向（ｃ軸方向）に結晶成長してより立体的かつ球状に近似させた粒状の結晶形状、例えば、略１２面体，略８面体，略４面体等の形状を有する複合化金属水酸化物をいい、通常、これらの混合物である。もちろん、上記多面体形状は、結晶の成長のしかた以外にも、粉砕や摩砕等によっても多面体の形は変化し、より立体的かつ球状に近似させることが可能となる。この多面体形状の複合化金属水酸化物の結晶形状を表す走査型電子顕微鏡写真（倍率５００００倍）の一例を図９に示す。このように、本発明では、上記多面体形状の複合化金属水酸化物を用いることにより、従来のような六角板形状を有するもの、あるいは、鱗片状等のように、平板形状の結晶形状を有するものに比べ、樹脂組成物の流動性の低下を抑制することができる。
【００１６】
本発明の複合化金属水酸化物の形状について、略８面体形状のものを例にしてさらに詳細に説明する。すなわち、本発明の複合化金属水酸化物の一例である８面体形状のものは、平行な上下２面の基底面と外周６面の角錐面とからなり、上記角錐面が上向き傾斜面と下向き傾斜面とが交互に配設された８面体形状を呈している。
【００１７】
より詳しく説明すると、従来の厚みの薄い平板形状の結晶形状を有するものは、例えば、結晶構造としては六方晶系であり、図１１に示すように、ミラー・ブラベー指数において（００・１）面で表される上下２面の基底面１０と、｛１０・０｝の型面に属する６面の角筒面１１で外周が囲まれた六角柱状である。そして、〔００１〕方向（ｃ軸方向）への結晶成長が少ないため、薄い六角柱状を呈している。
【００１８】
これに対し、本発明の複合化金属水酸化物は、図１２に示すように、結晶成長時の晶癖制御により、（００・１）面で表される上下２面の基底面１２と、｛１０・１｝の型面に属する６面の角錘面１３で外周が囲まれている。そして、上記角錘面１３は、（１０・１）面等の上向き傾斜面１３ａと、（１０・−１）面等の下向き傾斜面１３ｂとが交互に配設された特殊な晶癖を有する８面体形状を呈している。また、ｃ軸方向への結晶成長も従来のものに比べて大きい。図１２に示すものは、板状に近い形状であるが、さらにｃ軸方向への結晶成長が進み、晶癖が顕著に現れて等方的になったものを図１３に示す。このように、本発明の複合化金属水酸化物は、正８面体に近い形状のものも含むものである。すなわち、基底面の長軸径と基底面間の厚みとの比率（長軸径／厚み）は、１〜９が好適である。この長軸径と厚みとの比率の上限値としてより好適なのは、７である。なお、上記ミラー・ブラベー指数において、「１バー」は、「−１」と表示した。
【００１９】
このように、本発明の複合化金属水酸化物が、外周を囲む６つの面が、｛１０・１｝に属する角錘面であることは、つぎのことからわかる。すなわち、本発明の複合化金属水酸化物の結晶を、ｃ軸方向から走査型電子顕微鏡で観察すると、この結晶は、ｃ軸を回転軸とする３回回転対称を呈している。また、粉末Ｘ線回折による格子定数の測定値を用いた（１０・１）面と｛１０・１｝の型面との面間角度の計算値が、走査型電子顕微鏡観察における面間角度の測定値とほぼ一致する。
【００２０】
さらに、本発明の複合化金属水酸化物は、粉末Ｘ線回折における（１１０）面のピークの半価幅Ｂ110 と、（００１）面のピークの半価幅Ｂ001 との比（Ｂ110 ／Ｂ001 ）が、１．４以上である。このことからも、ｃ軸方向への結晶性が良いことと、厚みが成長していることが確認できる。すなわち、従来の水酸化マグネシウム等の結晶では、ｃ軸方向への結晶が成長しておらず、（００１）面のピークがブロードで半価幅Ｂ001 も大きくなる。したがって（Ｂ110 ／Ｂ001 ）の価は、小さくなる。これに対し、本発明の複合化金属水酸化物では、ｃ軸方向の結晶性が良いために、（００１）面のピークが鋭く、細くなり、半価幅Ｂ001 も小さくなる。したがって（Ｂ110 ／Ｂ001 ）の価が大きくなるのである。
【００２１】
【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。
【００２２】
本発明の半導体装置は、半導体素子を、特定の複合化金属水酸化物を含有する封止用樹脂組成物からなる特殊な樹脂硬化体で封止したものである。
【００２３】
上記特殊な樹脂硬化体は、ＴＭＡ測定による線膨張曲線の二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらのピークのうち、両端に位置する２つのピークの間隔が２０℃以上の樹脂硬化体である。このような樹脂硬化体としては、それぞれ異なる特定範囲のガラス転移点（Ｔｇ）を有する２種類の樹脂組成物の混合物を硬化させたものがあげられる。このような樹脂組成物の混合物として、下記の樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物があげられる。
（ａ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１７０〜２５０℃である、特定の複合化金属水酸化物を含有する樹脂組成物。
（ｂ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１００〜１４０℃である、特定の複合化金属水酸化物を含有する樹脂組成物。
【００２４】
上記ガラス転移点（Ｔｇ）が、１７０〜２５０℃である樹脂組成物（ａ）としては、主剤としてエポキシ樹脂が用いられ、硬化剤としてフェノール樹脂が用いられ、かつ、特殊な難燃剤である特定の複合化金属水酸化物が用いられるエポキシ樹脂−フェノール樹脂硬化系のエポキシ樹脂組成物があげられる。
【００２５】
上記樹脂組成物（ａ）のエポキシ樹脂（主剤）としては、下記の一般式（２），（３）で表されるエポキシ樹脂があげられる。
【００２６】
【化２３】
【００２７】
【化２４】
【００２８】
上記一般式（２），（３）で表されるエポキシ樹脂は、通常、軟化点が４０〜１２０℃、エポキシ当量が１２０〜２５０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩコーンプレート粘度計（コーディックス社製）による粘度（以下「ＩＣＩ粘度〕という）が０．１〜１０ポイズの範囲にある。
【００２９】
また、上記エポキシ樹脂の他に、下記の一般式（４），（５）で表されるエポキシ樹脂があげられる。
【００３０】
【化２５】
【００３１】
【化２６】
【００３２】
上記一般式（４），（５）で表されるエポキシ樹脂は、通常、軟化点が５０〜１２０℃、１５０℃でのＩＣＩ粘度が０．５〜２．０ポイズのものである。
【００３３】
これらのエポキシ樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上併用してもよい。また、これらのエポキシ樹脂のなかで、上記一般式（４），（５）で表されるものを使用することが好ましい。これは、上記エポキシ樹脂は低粘度であるため、得られる樹脂組成物が高流動となるからである。
【００３４】
そして、上記樹脂組成物（ａ）の硬化剤であるフェノール樹脂としては、フェノールノボラック樹脂，クレゾールノボラック樹脂，ナフトナールノボラック樹脂があげられる。これらのフェノール樹脂は、通常、軟化点が４０〜１２０℃、水酸基当量が、７０〜２８０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．１〜１５ポイズである。これらのフェノール樹脂のなかで、好ましいものは、軟化点が５０〜９０℃、水酸基当量が９０〜１５０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．１〜１．０ポイズの範囲のものであり、例えば、下記の一般式（６）で表されるフェノール樹脂である。
【００３５】
【化２７】
【００３６】
そして、上記樹脂組成物（ａ）に用いられる、特殊な難燃剤となる複合化金属水酸化物は、下記の一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物である。
【００３７】
【化２８】
ｍ（Ｍa Ｏb ）・ｎ（Ｑd Ｏe ）・ｃＨ2 Ｏ ・・・（１）
〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であって、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。〕
【００３８】
上記一般式（１）で表される複合化金属水酸化物に関して、式（１）中の金属元素を示すＭとしては、Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ等があげられる。
【００３９】
また、上記一般式（１）で表される複合化金属水酸化物中のもう一つの金属元素を示すＱは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属である。例えば、鉄，コバルト，ニッケル，パラジウム，銅，亜鉛等があげられ、単独でもしくは２種以上併せて選択される。
【００４０】
このような結晶形状が多面体形状を有する複合化金属水酸化物は、例えば、複合化金属水酸化物の製造工程における各種条件等を制御することにより、縦，横とともに厚み方向（ｃ軸方向）への結晶成長が大きい、所望の多面体形状、例えば、略１２面体、略８面体、略４面体等の形状を有する複合化金属水酸化物を得ることができる。
【００４１】
本発明に用いられる多面体形状の複合化金属水酸化物は、その一例として結晶外形が略８面体の多面体構造を示し、アスペクト比が１〜８程度、好ましくは１〜７、特に好ましくは１〜４に調整されたもので、例えば、式（１）中の、Ｍ＝Ｍｇ，Ｑ＝Ｚｎの場合について述べると、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、水酸化マグネシウム水溶液に硝酸亜鉛化合物を添加し、原料となる部分複合化金属水酸化物を作製する。ついで、この原料を、８００〜１５００℃の範囲で、より好ましくは１０００〜１３００℃の範囲で焼成することにより、複合化金属酸化物を作製する。この複合化金属酸化物は、ｍ（ＭｇＯ）・ｎ（ＺｎＯ）の組成で示されるが、さらにカルボン酸、カルボン酸の金属塩、無機酸および無機酸の金属塩からなる群から選ばれた少なくとも一種を上記複合化金属酸化物に対して約０．１〜６ｍｏｌ％共存する水媒体中の系で強攪拌しながら４０℃以上の温度で水和反応させることにより、ｍ（ＭｇＯ）・ｎ（ＺｎＯ）・ｃＨ2 Ｏで示される、本発明の多面体形状を有する複合化金属水酸化物を作製することができる。
【００４２】
上記製法において、原料としては、上述した方法で得られる部分複合化金属水酸化物だけでなく、例えば、共沈法によって得られる複合化金属水酸化物，水酸化マグネシウムとＺｎの混合物，酸化マグネシウムとＺｎ酸化物の混合物，炭酸マグネシウムとＺｎ炭酸塩との混合物等も用いることができる。また、水和反応時の攪拌は、均一性や分散性の向上、カルボン酸、カルボン酸の金属塩、無機酸および無機酸の金属塩からなる群から選ばれた少なくとも一種との接触効率向上等のため、強攪拌が好ましく、さらに強力な高剪断攪拌であればなお好ましい。このような攪拌は、例えば、回転羽根式の攪拌機において、回転羽根の周速を５ｍ／ｓ以上として行うのが好ましい。
【００４３】
上記カルボン酸としては、特に限定されるものではないが、好ましくはモノカルボン酸、オキシカルボン酸（オキシ酸）等があげられる。上記モノカルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、アクリル酸、クロトン酸等があげられ、上記オキシカルボン酸（オキシ酸）としては、例えば、グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、サリチル酸、安息香酸、没食子酸等があげられる。また、上記カルボン酸の金属塩としては、特に限定されるものではないが、好ましくは酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛等があげられる。そして、上記無機酸としては、特に限定されるものではないが、好ましくは硝酸、塩酸等があげられる。また、上記無機酸の金属塩としては、特に限定されるものではないが、好ましくは硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛等があげられる。
【００４４】
上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物の具体的な代表例としては、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）ＮｉＯ・ｃＨ2 Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１〕、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）ＺｎＯ・ｃＨ2 Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１〕、ｓＡｌ2 Ｏ3 ・（１−ｓ）Ｆｅ2 Ｏ3 ・ｃＨ2 Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦３〕等があげられる。なかでも、酸化マグネシウム・酸化ニッケルの水和物、酸化マグネシウム・酸化亜鉛の水和物が特に好ましく用いられる。
【００４５】
そして、上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）は、レーザー式粒度測定機による平均粒径０．５〜１０μｍの範囲のものを用いることが好ましく、より好ましくは０．６〜６μｍである。すなわち、上記複合化金属水酸化物の平均粒径が１０μｍを超え大きくなると、難燃効果が低下する傾向がみられるからである。
【００４６】
また、上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）のアスペクト比は、通常、１〜８、好ましくは１〜７、特に好ましくは１〜４である。ここでいうアスペクト比とは、複合化金属水酸化物の長径と短径との比で表したものである。すなわち、アスペクト比が８を超えると、この複合化金属水酸化物を含有する樹脂組成物が溶融したときの粘度低下に対する効果が乏しくなる。
【００４７】
そして、上記樹脂組成物（ａ）には、上記特定のエポキシ樹脂、特定のフェノール樹脂、多面体形状の複合化金属水酸化物、および場合により無機質充填剤を用いることができる。上記無機質充填剤としては、特に限定するものではなく従来公知の各種充填剤があげられる。例えば、石英ガラス粉末、タルク、シリカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素およびカーボンブラック粉末等があげられる。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、上記無機質充填剤として、得られる硬化物の線膨張係数を低減できるという点からシリカ粉末を用いることが好ましい。なかでも、シリカ粉末として溶融シリカ粉末、とりわけ球状溶融シリカ粉末を用いることが樹脂組成物の良好な流動性という点から特に好ましい。また、上記無機質充填剤において、その平均粒径が１０〜７０μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは１０〜５０μｍである。すなわち、先に述べたように、複合化金属水酸化物の平均粒径が前記範囲内であるとともに、無機質充填剤の平均粒径が上記範囲内であると、樹脂組成物の良好な流動性が得られる。また、上記シリカ粉末としては、場合によりシリカ粉末を摩砕処理してなる摩砕シリカ粉末を用いることもできる。
【００４８】
上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）の含有量に関しては、この多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）に上記無機質充填剤を加算した無機物全体の合計量が、樹脂組成物（ａ）全体の６０重量％以上となるよう設定することが好ましい。特に好ましくは７０〜９３重量％である。すなわち、無機物の含有量が６０重量％未満では、難燃性が低下する傾向がみられるからである。
【００４９】
そして、樹脂組成物全体中の、多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）の占める割合は、１〜３０重量％の範囲に設定されることが好ましく、特に好ましくは２〜２８重量％である。すなわち、上記複合化金属水酸化物の占める割合が１重量％未満では、難燃化効果が不充分となり、３０重量％を超えると、樹脂組成物硬化体中の塩素イオン濃度が高くなる傾向がみられるからである。
【００５０】
つぎに、上記ガラス転移点（Ｔｇ）が、１００〜１４０℃である樹脂組成物（ｂ）としては、先に述べた上記樹脂組成物（ａ）と同様の、前記一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物を含有するエポキシ樹脂−フェノール樹脂硬化系のエポキシ樹脂組成物があげられる。
【００５１】
上記樹脂組成物（ｂ）のエポキシ樹脂（主剤）は、軟化点が５０〜１５０℃、エポキシ当量が１２０〜２１０ｇ／ｅｑ、１５０℃でのＩＣＩ粘度が０．０１〜０．２ポイズの範囲のものであり、下記の一般式（７）〜（９）で表されるものである。
【００５２】
【化２９】
【００５３】
【化３０】
【００５４】
【化３１】
【００５５】
これらのエポキシ樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上併用してもよい。
【００５６】
そして、上記樹脂組成物（ｂ）の硬化剤であるフェノール樹脂としては、下記の一般式（１０）〜（１２）で表されるものがあげられる。
【００５７】
【化３２】
【００５８】
【化３３】
【００５９】
【化３４】
【００６０】
これらのフェノール樹脂は、通常、軟化点が４０〜１２０℃、水酸基当量が７０〜３４０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．１〜１５ポイズの範囲のものである。このなかで、好ましいのは、軟化点が５０〜９０℃、水酸基当量が１４０〜２８０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．１〜２．０の範囲のものである。
【００６１】
上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）において、各エポキシ樹脂（主剤）とフェノール樹脂（硬化剤）との配合割合は、両樹脂組成物とも、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が０．８〜１．２当量となるようにすることが好ましい。特に好ましくは、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が、０．９〜１．１当量である。
【００６２】
上記主剤（エポキシ樹脂）および硬化剤（フェノール樹脂）とともに用いられる多面体形状の複合化金属水酸化物は、前記樹脂組成物（ａ）で述べたものと同様のものがあげられる。
【００６３】
さらに、上記多面体形状の複合化金属水酸化物とともに、前記樹脂組成物（ａ）と同様、場合により無機質充填剤を用いることができる。上記無機質充填剤としては、先に述べた樹脂組成物（ａ）と同様のものがあげられる。
【００６４】
そして、上記多面体形状の複合化金属水酸化物および無機質充填剤の含有量も、先に述べた樹脂組成物（ａ）の設定と同様の割合に設定することが好ましい。
【００６５】
そして、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）には、それぞれ、主剤（エポキシ樹脂）および硬化剤（フェノール樹脂）の他に、必要に応じて各種添加剤が配合される。
【００６６】
上記添加剤の一つとして、低応力化剤があげられる。この低応力化剤の配合により、得られる半導体装置の反りがより効果的に防止されるようになる。また、ＴＣＴテスト特性や耐クラック性も極めて良好なものとなる。この低応力化剤としては、シリコーンゴムやオレフィンゴム等があげられるが、好ましくは、下記の一般式（１３），（１４）で表されるシリコーン化合物である。
【００６７】
【化３５】
【００６８】
【化３６】
【００６９】
上記シリコーン化合物の配合割合は、それぞれの樹脂組成物全体に対し、３０％以下が好ましい。特に好ましくは、０．３〜１５％の範囲である。
【００７０】
また、その他の添加剤として、硬化促進剤があげられる。この硬化促進剤は、特に制限するものではなく、例えば、三級アミン，四級アンモニウム塩，イミダゾール類，ホウ素化合物があげられる。これらは、単独でもしくは二種類以上併用される。このなかでも、リン系化合物が好ましい。
【００７１】
さらに、上記添加剤として、三酸化アンチモンやリン系化合物等の難燃剤、カーボンブラックや酸化チタン等の顔料、パラフィンや脂肪族エステル等の離型剤、シランカップリング剤等のカップリング剤を用いることができる。また、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）は、各々またはいずれか一方を複数の組成物で用いることもできる。この時の上記（ａ），（ｂ）のピーク間隔の判定は、後述において説明する。
【００７２】
つぎに、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物は、例えば、以下のようにして作製される。
【００７３】
すなわち、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）ごとに、その主剤と硬化剤、および前記多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）、さらに必要に応じて無機質充填剤，低応力化剤，他の難燃剤，顔料，離型剤，カップリング剤をそれぞれ所定量で配合する。ついで、これらの各混合物を、ミキシングロール機等の混練機を用いて加熱状態でそれぞれ溶融混練した後室温まで冷却し、公知の手段でそれぞれ粉砕することにより、各樹脂組成物（ａ），（ｂ）を作製する。このとき、これら樹脂組成物（ａ），（ｂ）は、Ｂステージ（半硬化状態）であることが好ましい。その後、これら樹脂組成物（ａ），（ｂ）の粉砕物を所定の配合比で配合して混合し、この混合物をこのまま使用するか好ましくは必要に応じてタブレット等に打錠するという一連の工程により、目的とする樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物を得ることができる。なお、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）の配合比（重量比）は、通常、ａ／ｂ＝１／４〜４／１、好ましくはａ／ｂ＝１／３〜３／１である。なお、この樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物は、その有機樹脂成分が、５〜２５重量％であることが好ましく、特に好ましくは５〜１５重量％である。すなわち、５重量％未満であると、得られる樹脂組成物の流動性が悪くなり、半導体素子封止において成形不良が発生するおそれがあり、逆に、２５重量％を超えると、得られる樹脂硬化体において反りが発生するおそれがあるからである。なお、上記有機樹脂成分とは、エポキシ樹脂（主剤），硬化剤，触媒（硬化促進剤），離型剤，低応力化剤，カップリング剤，顔料をいう。
【００７４】
また、上記方法の他に、樹脂組成物ごとに調製せずに、最初から混合物として上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物を調製する方法がある。すなわち、主剤と硬化剤、および前記多面体形状の複合化金属水酸化物（Ｘ成分）、さらに必要に応じて無機質充填剤，低応力化剤，他の難燃剤，顔料，離型剤，カップリング剤を、樹脂組成物（ａ），（ｂ）の最終的な上記所定の配合比となるように配合する。ついで、この混合物をミキシングロール機等の混練機を用いて加熱溶融状態で溶融混練して、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という一連の工程によっても、目的とする上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物を得ることができる。なお、この場合も、その有機樹脂成分は、５〜２５重量％であることが好ましく、特に好ましくは５〜１５重量％である。
【００７５】
つぎに、この樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物を硬化させて半導体素子を封止する方法は、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法によって行うことができる。このようにして、本発明の半導体装置を作製することができる。なお、本発明において、上記樹脂組成物の硬化は、通常、加熱によるものであるが、これに限定されず、例えば、紫外線による硬化も含めるものである。また、本発明の半導体装置において、半導体素子を基板に搭載する場合の基板としては、繊維補強基板（繊維補強ポリイミド樹脂板，高Ｔｇエポキシ樹脂積層板等）を使用することが好ましく、特に好ましくは、ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン／ガラスクロス基板）レジンである。
【００７６】
そして、本発明の半導体装置は、図１に示す片面封止のＢＧＡ形状のものに限定されない。この他に、図２に示すように、基板４ａの所定位置にヒートシンク１２を配置し、この上に半導体素子３を搭載して片面封止したものがあげられる。
【００７７】
上記のような片面封止の半導体装置において、そのサイズは下記に示す通りである。すなわち、図１のＢＧＡ形状の半導体装置を例にとると、基板４としてＢＴ基板等の繊維補強基板を用いた場合、その片面の面積を、１００〜１００００ｍｍ2 の範囲にすることが好ましく、特に好ましくは６２５〜３６００ｍｍ2 の範囲である。また、基板４の形状が方形の場合、正方形であることが好ましい。基板の形状が長方形の場合は、通常、短辺の長さを１とすると、長辺の長さを１〜３程度の割合とされる。そして、基板４の厚みｂは、好ましくは、０．０５〜３ｍｍであり、特に好ましくは０．１〜１．０ｍｍである。そして、樹脂硬化体２の専有面（半導体素子３底面を含む樹脂硬化体２底面）の形状が方形の場合は、正方形が好ましく、またこの占有面の面積は、１００〜１００００ｍｍ2 の範囲が好ましく、特に好ましくは、６２５〜３６００ｍｍ2 の範囲である。また、樹脂硬化体２の厚みａは、０．２〜３ｍｍの範囲が好ましく、特に好ましくは、０．２〜１．４ｍｍの範囲である。このように、基板および樹脂硬化体のサイズ等を所定の好適条件とすることにより、より効果的に樹脂硬化体の反りの発生が防止されるようになる。
【００７８】
また、本発明の半導体装置において、片面封止の他の態様としては、図７に示すような、薄板状ヒートシンク１２ｂの上に半導体素子３を直接搭載し、この半導体素子３を樹脂硬化体２ａで封止した半導体装置があげられる。図示のように、樹脂硬化体２ａによる封止は、薄板状ヒートシンク１２ｂの底面を除いた全体を封止したものである。このような半導体装置において、薄板状ヒートシンク１２ｂとしては、銅，アルミニウム等の金属板があげられ、その形状が方形である場合は、正方形であることが好ましい。また、薄板状ヒートシンク１２ｂの片面の面積は、１００〜１００００ｍｍ2 の範囲が好ましい。また、薄板状ヒートシンク１２ｂの厚みｂは、０．０５〜３ｍｍの範囲が好ましい。また、樹脂硬化体２ａの専有面（ヒートシンク１２ｂ底面を含む樹脂硬化体２ａ底面）の形状が方形である場合は、正方形が好ましく、この占有面の面積は、１００〜１４４００ｍｍ2 の範囲が好ましい。専有面の形状が長方形の場合は、通常、短辺の長さを１とすると長辺の長さを１〜３程度の割合とされる。そして、樹脂硬化体２ａの厚みａは、０．２５〜４ｍｍの範囲が好ましく、特に好ましくは、０．８〜３ｍｍの範囲である。
【００７９】
そして、この他に、本発明の半導体装置として、図３に示すように、リードフレーム１１の上に半導体素子３が搭載され、この半導体素子３搭載部の略真下の部分にヒートシンク１２ａが上記リードフレーム１１と接触するように配置され、これらが、リードフレーム１１のリード部先端を除き、樹脂硬化体２で封止された半導体装置があげられる。なお、本発明において、図３に示すような封止形態も片面封止に含める趣旨である。これは、ヒートシンク１２ａの底面が、封止されずに露出しているため、両面封止とは言えないからである。なお、同図において、１０ａは、半導体素子３とリードフレーム１１とを接続するためのワイヤーである。さらに、本発明の半導体装置のその他の例として、図４に示すような形態のものをあげることができる。図４において、図１と同一部分には、同一符号を付している。
【００８０】
上記図１，図２，図４に示す半導体装置において、半導体チップ３へのインプットおよびアウトプット信号は、マザーボードへの接続端子となる略球状の半田端子（ボール）５，基板４，ワイヤー１０ａを介して行われる。ボール、一般には半田ボール５から入ったインプット信号は、基板、一般にはＢＴ基板４の内部に形成された回路、スルーホールを介してワイヤーボンバッドに到達する。このワイヤーボンバッドによりワイヤー、一般には金ワイヤー１０ａを介して半導体チップ３上に到達する。半導体チップ３よりのアウトプット信号については、このルートと全く逆の流れで外部に情報が供給される。
【００８１】
そして、本発明の樹脂硬化体は、ＴＭＡ測定による線膨張曲線の二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらのピークのうち、両端に位置する２つのピーク間隔が２０℃以上となる。従来の樹脂硬化体について、ＴＭＡ測定をすれば、図６（Ａ）に示すように、ＴＭＡによる線膨張曲線の状態変移点は一つである。このＴＭＡの線膨張曲線を温度で一次微分すると図６（Ｂ）のような、階段状の曲線が得られ、さらにこれを温度で二次微分すると、図６（Ｃ）に示すように、上記状態変移点に相当する部分が一つのピークとして現れる。これに対し、本発明の樹脂硬化体は、例えば、図８（Ａ）に示すように、そのＴＭＡの線膨張曲線の状態変移点は、２つであり、これを温度で二次微分すると、図８（Ｂ）に示すように、２つのピークが得られ、この二つのピークの間隔Ｄが、２０℃以上となる。なお、図８において、二次微分ピークが２つの場合を例としたが、本発明の樹脂硬化体は、これに限らず、３つの二次微分ピーク、４つの二次微分ピーク、あるいはそれ以上の二次微分ピークをもつ場合にも適用される。この場合には、両端に位置する２つのピーク間隔が２０℃以上であればよい。好ましくは相隣接するピークの間隔の少なくとも１つが２０℃以上のものである。なお、上記ピーク間隔は、前記したように、通常、２０℃以上であるが、好ましくは３０〜１５０℃であり、特に好ましくは３０〜１００℃の範囲である。
【００８２】
このように、特殊な熱物性を有する樹脂硬化体で半導体素子を封止した半導体装置は、加熱による反りが防止され、かつＴＣＴテスト特性および半田浸漬時の耐クラック性が優れるようになる。この理由について、明確な説明をすることができないが、本発明者らは、半導体装置に関する一連の研究により得た知見に基づき、つぎのように推察している。すなわち、樹脂硬化体において、そのガラス転移点（Ｔｇ）領域では、応力緩和能が発現され、このガラス転移点領域の範囲を広げることにより、樹脂硬化体において、広い温度範囲で応力緩和能が発現するようになる。したがって、このような物性を有する樹脂硬化体を用いた半導体装置では、樹脂硬化体の加熱等による反りが発生しないものと推察される。
【００８３】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００８４】
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す、エポキシ樹脂Ａ〜Ｆ、フェノール樹脂Ｇ〜Ｊ、シリコーン化合物Ｋを準備した。
【００８５】
〔エポキシ樹脂Ａ〕
式（１５）で表されるエポキシ樹脂。
【化３７】
【００８６】
〔エポキシ樹脂Ｂ〕
式（１６）で表されるエポキシ樹脂。
【化３８】
【００８７】
〔エポキシ樹脂Ｃ〕
式（１７）で表されるエポキシ樹脂。
【化３９】
【００８８】
〔エポキシ樹脂Ｄ〕
式（１８）で表されるエポキシ樹脂。
【化４０】
【００８９】
〔エポキシ樹脂Ｅ〕
式（１９）で表されるエポキシ樹脂。
【化４１】
【００９０】
〔エポキシ樹脂Ｆ〕
式（２０）で表されるエポキシ樹脂。
【化４２】
【００９１】
〔フェノール樹脂Ｇ〕
式（２１）で表されるフェノール樹脂。
【化４３】
【００９２】
〔フェノール樹脂Ｈ〕
式（２２）で表されるフェノール樹脂。
【化４４】
【００９３】
〔フェノール樹脂Ｉ〕
式（２３）で表されるフェノール樹脂。
【化４５】
【００９４】
〔フェノール樹脂Ｊ〕
式（２４）で表されるフェノール樹脂。
【化４６】
【００９５】
〔シリコーン化合物Ｋ〕
式（２５）で表されるシリコーン化合物。
【化４７】
【００９６】
さらに、実施例に先立って下記の表１に示す各種複合化金属水酸化物を準備した。なお、下記の表１中の複合化金属水酸化物は、先に述べた多面体形状の複合化金属水酸化物の製造方法に準じて作製した。
【００９７】
【表１】
【００９８】
【実施例１〜３８、比較例１〜４】
上記の各原料および後記の表２〜表８に示すその他の原料を、同表に示す割合で配合し、ミキシングロール機（温度１００℃）で３分間溶融混練を行い、冷却固化後粉砕して目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物を得た。なお、実施例３３〜３８については、後記の表７に示す配合割合によりエポキシ樹脂組成物ａ〜ｈを作製し、これを後記の表８に示す比率（重量比）で配合した他は、その他の実施例と同様にして所定の粉末状エポキシ樹脂組成物を得た。また、後記の表９に、上記エポキシ樹脂Ａ〜Ｆとフェノール樹脂Ｇ〜Ｊの組合わせによるエポキシ樹脂組成物のガラス転移点（Ｔｇ）を示す。
【００９９】
【表２】
【０１００】
【表３】
【０１０１】
【表４】
【０１０２】
【表５】
【０１０３】
【表６】
【０１０４】
【表７】
【０１０５】
【表８】
【０１０６】
【表９】
【０１０７】
つぎに、上記実施例１〜３８、比較例１〜４のエポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスファー成形（条件：１７５℃×２分、１７５℃×５時間後硬化）することにより図２に示すようなヒートシンク付片面封止半導体装置を得た。なお、この半導体装置の条件は、以下の通りである。
樹脂硬化体サイズ：４０×４０×２ｍｍ
半導体素子サイズ：１２×１２×０．４ｍｍ
基板サイズ：４８×４８×０．８ｍｍ
基板材料：ビスマレイミドトリアジン／ガラスクロス基板（ＢＴ）レジン
〔三菱瓦斯化学社製〕
【０１０８】
このようにして得られた実施例品１〜３８，比較例品１〜４の半導体装置について、その樹脂硬化体のＴＭＡ測定および半導体装置の反りの測定を行った。この結果を、後記の表１０〜表２１に示す。なお、上記ＴＭＡ測定および反りの測定は、下記に示す方法により行った。
【０１０９】
〔ＴＭＡ測定〕
ＴＭＡ測定装置（ＭＪ−８００ＧＭ，理学社製）を用い、上記所定の硬化条件で処理した樹脂硬化体（４×３×２０ｍｍ）を９５℃で２４時間乾燥させ、その後、３０〜２５０℃の温度領域で、上記樹脂硬化体の伸びを測定した。なお、この測定条件は、昇温速度２℃／分である。
【０１１０】
〔半導体装置の反りの測定〕
室温からリフロー温度の範囲（２５〜２６０℃）においての半導体装置の反りを測定した。この反りの測定は、図５に示す反り量Ｌをマイクロディプスメータを用いて行った。
【０１１１】
〔難燃性〕
各エポキシ樹脂組成物を用いて厚み１／１６インチの試験片を成形し、ＵＬ９４ Ｖ−０規格の方法に従って難燃性を評価した。なお、合格とは９４−Ｖ０合格を意味する。
【０１１２】
【表１０】
【０１１３】
【表１１】
【０１１４】
【表１２】
【０１１５】
【表１３】
【０１１６】
【表１４】
【０１１７】
【表１５】
【０１１８】
【表１６】
【０１１９】
【表１７】
【０１２０】
【表１８】
【０１２１】
【表１９】
【０１２２】
【表２０】
【０１２３】
【表２１】
【０１２４】
上記表１０〜表２１から、実施例の樹脂硬化体は、ＴＭＡ測定の二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらピークの間隔が２０℃以上であった。そして、このような樹脂硬化体を用いた実施例品の半導体装置は、従来の樹脂硬化体を使用した比較例品の半導体装置に比較して、反り量が極めて僅かであった。
【０１２５】
つぎに、上記実施例品および比較例品の半導体装置について、ＴＣＴテストおよび耐クラック性テストを行った。この結果を、下記の表２２〜表２８に示す。なお、上記ＴＣＴテストおよび耐クラック性テストについては下記に示す条件により半導体装置５個中においてクラックが発生した個数で表した。
【０１２６】
〔ＴＣＴテスト〕
−６５℃（５分）〜１５０℃（５分）の条件で行った。
【０１２７】
〔耐クラック性テスト〕
半田溶融液（２６０℃）中に、半導体装置を４８時間，７２時間，９６時間の各時間浸漬した後、半導体装置のクラック発生の有無を確認した。
【０１２８】
【表２２】
【０１２９】
【表２３】
【０１３０】
【表２４】
【０１３１】
【表２５】
【０１３２】
【表２６】
【０１３３】
【表２７】
【０１３４】
【表２８】
【０１３５】
上記表２２〜表２８の結果から、実施例品の半導体装置は、優れたＴＣＴテスト特性および耐クラック性を備えていることがわかる。これに対し、比較例品の半導体装置は、ＴＣＴテストおよび耐クラック性テストにおいて、全ての半導体装置（５個）に不良が発生した。
【０１３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半導体装置は、ＴＭＡ測定による線膨張曲線の樹脂硬化体の状態変移点であるガラス転移点に対応する二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらのピークのうち、両端に位置する２つのピークの間隔が２０℃以上の、前記樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物からなる樹脂硬化体を用いて半導体素子を封止したものである。このように、特殊な樹脂硬化体を用いた半導体装置は、ＴＣＴテスト特性および耐クラック性が優れるようになり、また、常温からリフロー温度までの領域での反りの発生がなくなり、信頼性が優れたものとなる。しかも、上記樹脂硬化体が、前記一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物を含有する封止用樹脂組成物を用いて形成されているため、この複合化金属水酸化物は従来のような毒性を有する化合物ではないため、環境汚染問題に対して何ら問題が発生せず、しかも優れた難燃性を付与することができる。
【０１３７】
このように、本発明により、環境問題に対し対応し、かつ信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。特に、反りの問題が深刻であった片面封止の半導体装置やヒートシンクを設けた半導体装置において、この反りを有効に防止することが可能となるため、本発明の適用により、集積度が極めて高い高性能半導体装置に、高い信頼性を付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 片面封止半導体装置の一例を示す構成図である。
【図２】 上記片面封止半導体装置において、ヒートシンクを設けた例を示す構成図である。
【図３】 リードフレームおよびヒートシンクを用いた片面封止半導体装置の一例を示す構成図である。
【図４】 片面封止半導体装置のその他の例を示す構成図である。
【図５】 半導体装置の反りを測定する状態を示す説明図である。
【図６】 （Ａ）は、従来の半導体装置に使用される樹脂硬化体のＴＭＡ測定の結果の一例を示すグラフ図であり、（Ｂ）は、上記ＴＭＡ測定の測定結果を一次微分したグラフ図であり、（Ｃ）は、上記ＴＭＡ測定の測定結果を二次微分したグラフ図である。
【図７】 ヒートシンクの上に半導体素子を搭載した半導体装置の一例を示す構成図である。
【図８】 （Ａ）は、本発明の半導体装置に使用される樹脂硬化体のＴＭＡ測定の結果の一例を示すグラフ図であり、（Ｂ）は、上記ＴＭＡ測定の測定結果を二次微分したグラフ図である。
【図９】 本発明で用いられる多面体形状の複合化金属水酸化物の結晶形状の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（倍率５００００倍）である。
【図１０】 従来の複合化金属水酸化物の結晶形状の一つである六角板状形状を示す斜視図である。
【図１１】 従来の複合化金属水酸化物の外形を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】 本発明の複合化金属水酸化物の外形の一例を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１３】 本発明の複合化金属水酸化物の外形の他の例を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を樹脂硬化体で封止した半導体装置に関するものであり、詳しくは、反りの発生が抑制されて信頼性に優れ、かつ環境汚染に対しても良好な特徴を示す半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体装置分野における半導体素子のパッケージ（封止）技術は、半導体素子の高集積化および小形化に伴い、益々複雑なものになっている。従来から、樹脂硬化体を用いて半導体素子を封止するプラスチックパッケージは、その量産性やコスト性が優れることから賞用されている。このプラスチックパッケージにおいて、デュアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）が広く用いられていたが、この他にも、プラスチックリード付チップキャリア（ＰＬＣＣ），４方向フラットパッケージ（ＱＦＰ），薄型４方向フラットパッケージ（ＴＱＦＰ），薄型スモールアウトラインパッケージ（ＴＳＯＰ）などの表面実装用パッケージが用いられるようになってきた。さらに、最近の入出力（Ｉ／Ｏ）電気特性の著しい向上およびパッケージ技術の容易さから、いわゆる片面封止が注目され、一部において実用化されている。
【０００３】
上記片面封止の具体例としては、図１に示すようなＢＧＡ（ボールグリッドアレー，Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）と通称されるパッケージ形態の半導体装置があげられる。図示のように、この半導体装置１は、半導体素子３が基板４上に搭載され、上記半導体素子３が、樹脂硬化体２により封止されている。この樹脂硬化体２による封止は、基板４の半導体素子３を搭載している側面のみの封止（片面封止）である。そして、この基板の封止面と反対側の面に、略球形状の半田端子５が設けられている。なお、図１において、１０ａはワイヤーである。
【０００４】
この他の片面封止の例としては、図２に示すように、ヒートシンク１２を設けた半導体装置があげられる。このヒートシンク１２は、半導体素子３から発生する熱を放熱するためのものである。同図に示すように、基板４ａの所定部にヒートシンク１２が配置され、このヒートシンク１２上に位置するように半導体素子３が基板４ａ上に搭載されている。そして、この半導体素子３は、樹脂硬化体２により封止されており、この封止も、上記と同様に、基板４ａの半導体素子３を搭載している側面のみの片面封止である。また、図２において、１０ａは図１と同様にワイヤーである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、樹脂硬化体で半導体素子を封止した半導体装置は、量産性に優れ、かつ低コストのものであり、さらに上記片面封止の半導体装置は、半導体素子の高集積化による高性能化が可能なものである。しかしながら、これら従来の樹脂硬化体を用いたプラスチックパッケージ半導体装置は、セラミックパッケージの半導体装置と比較して、熱サイクルテスト（ＴＣＴテスト）特性や半田浸漬時の耐クラック性（以下適宜「耐クラック性」ともいう）が充分でなく、また、半導体装置において反りが発生するという問題がある。すなわち、プラスチックパッケージ半導体装置の製造の際、樹脂硬化体による封止工程後（常温）からリフロー工程にいたるまでに種々の加熱処理工程を経るが、上記樹脂硬化体や基板等の線膨張係数等の物性が各々相違するため、半導体装置が、線膨張係数が小さい側に反ってしまうのである。このような反りが発生した半導体装置は、樹脂硬化体，基板，半導体素子等の部品間に隙間が生じるため、半導体装置内部への水分の浸入等により著しく信頼性に欠けるものとなる。特に、この反りの問題は、上記片面封止の半導体装置やヒートシンクを有する半導体装置において深刻であり、半導体装置の高性能化を図っても、信頼性が伴わないのが実情である。
【０００６】
しかも、このような半導体装置における樹脂硬化体においては、通常、難燃性が要求されることから、例えば、アンチモン化合物やブロム化合物等の従来公知の難燃剤が使用されてきた。しかし、このような従来公知の難燃剤の使用は、アンチモンやブロム等を含むことから近年問題となっている環境汚染を考慮した場合、決して望ましいものではなく、このような点から、環境汚染の点からも問題のない、かつ優れた難燃性が付与された樹脂硬化体が望まれている。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ＴＣＴテスト特性および耐クラック性に優れ、かつ反りの発生が抑制され、しかも環境汚染問題に対して問題のない優れた難燃性が付与された信頼性に優れた半導体装置の提供をその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、下記の樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物からなる樹脂硬化体で半導体素子が封止された半導体装置であって、上記樹脂硬化体が、熱機械分析測定による線膨張曲線の樹脂硬化体の状態変移点であるガラス転移点に対応する二次微分ピークを２つ以上有し、これらの二次微分ピークのうち、両端に位置する２つのピーク間隔が２０℃以上であるという構成をとる。
【０００９】
（ａ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１７０〜２５０℃である、下記のエポキシ樹脂成分（ａ１）、フェノール樹脂成分（ａ２）および下記の（Ｘ）成分を含有する樹脂組成物。
（ａ１）下記の一般式（２）で表されるエポキシ樹脂、一般式（３）で表されるエポキシ樹脂、一般式（４）で表されるエポキシ樹脂および一般式（５）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つのエポキシ樹脂。
【化１２】
【００１０】
（ｂ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１００〜１４０℃である、下記のエポキシ樹脂成分（ｂ１）、フェノール樹脂成分（ｂ２）および下記の（Ｘ）成分を含有する樹脂組成物。
（ｂ１）下記の一般式（７）で表されるエポキシ樹脂、一般式（８）で表されるエポキシ樹脂および一般式（９）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つのエポキシ樹脂。
【化１６】
【化１９】
（Ｘ）下記の一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物。
【００１２】
【化２２】
ｍ（Ｍa Ｏb ）・ｎ（Ｑd Ｏe ）・ｃＨ2 Ｏ ・・・（１）
〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であって、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。〕
【００１３】
すなわち、本発明者らは、上記ＴＣＴテスト特性，耐クラック性，反りの問題に加えて、優れた難燃性を付与しつつ環境汚染問題を解決するために、封止用の樹脂硬化体を中心に一連の研究を重ねた。その過程で、まず、封止用樹脂硬化体の組成や物性を検討し、種々の樹脂硬化体を試作したところ、熱機械分析（ＴＭＡ）測定による線膨張曲線の二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらのピークのうち、両端に位置する２つのピークの間隔が２０℃以上で、上記特定の樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物からなる樹脂硬化体を用いて半導体素子を封止し半導体装置を作製すれば、所期の課題のうち、ＴＣＴテスト特性，耐クラック性，反りの問題を解決することができ、これら目的を満たした半導体装置を得ることができることを突き止めた。つぎに、残りの課題である優れた難燃性を付与しつつ環境汚染問題を解決するために、さらに研究を重ねた結果、難燃剤として、上記一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物を用い、これを含有する封止用樹脂組成物で樹脂硬化体を形成すると、この複合化金属水酸化物は従来のような毒性を有する化合物ではないため、環境汚染問題に対して何ら問題が発生せず、しかも優れた難燃性を付与することができることを見出し本発明に到達した。このように、本発明により、環境問題に対し対応し、かつ信頼性に優れた半導体装置を提供することができ、特に、半導体装置の高性能化が可能な片面封止の半導体装置に高い信頼性を付与することが可能となる。
【００１４】
本発明において、上記ＴＭＡ測定は、ＪＩＳ Ｋ ７１９７に準じて行った。ただし、ＪＩＳ Ｋ ７１９７の３．に示された試験片の状態調節については、硬化樹脂体の吸湿による線膨張係数の二次微分ピークへのノイズを抑えるため、樹脂硬化体〔通常は、標準硬化条件、即ち、１７５℃，７０ｋｇ／ｃｍ2 （プランジャー圧）で２分間トランスファー予備成形を行った後、１７５℃で５時間ポストキュアーして作製する〕を、９５℃で２４時間乾燥させ、さらに１５０℃で２０分間予備加熱後、２５℃に冷却した樹脂硬化体について行った（ＪＩＳ Ｋ ７１９７の５．に示された試験片は、２０ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍの形状のものを用いた）。また、上記ＴＭＡ測定の二次微分ピークとは、つぎのものをいう。すなわち、樹脂硬化体についてＴＭＡ測定を行うと、図６（Ａ）に示すように、樹脂硬化体の長さ変化率（％）と測定温度（℃）との関係を示す曲線が得られる。通常、この曲線において、樹脂硬化体の状態変化に対応する点（変曲点）が現れる。そして、この樹脂硬化体の長さ変化率（％）と測定温度（℃）との関係を示す曲線について、測定温度（℃）で一回微分し〔図６（Ｂ）参照〕、さらにもう一回微分（二次微分）すると、図６（Ｃ）に示すように、上記変曲点に対応する測定温度で、極大値（ピーク）が得られ、このピークを、本発明において、二次微分ピークというのである。
【００１５】
また、本発明における上記（Ｘ）成分である、多面体形状の複合化金属水酸化物とは、図１０に示すような、六角板形状を有するもの、あるいは、鱗片状等のように、いわゆる厚みの薄い平板形状の結晶形状を有するものではなく、縦，横とともに厚み方向（ｃ軸方向）への結晶成長が大きい、例えば、板状結晶のものが厚み方向（ｃ軸方向）に結晶成長してより立体的かつ球状に近似させた粒状の結晶形状、例えば、略１２面体，略８面体，略４面体等の形状を有する複合化金属水酸化物をいい、通常、これらの混合物である。もちろん、上記多面体形状は、結晶の成長のしかた以外にも、粉砕や摩砕等によっても多面体の形は変化し、より立体的かつ球状に近似させることが可能となる。この多面体形状の複合化金属水酸化物の結晶形状を表す走査型電子顕微鏡写真（倍率５００００倍）の一例を図９に示す。このように、本発明では、上記多面体形状の複合化金属水酸化物を用いることにより、従来のような六角板形状を有するもの、あるいは、鱗片状等のように、平板形状の結晶形状を有するものに比べ、樹脂組成物の流動性の低下を抑制することができる。
【００１６】
本発明の複合化金属水酸化物の形状について、略８面体形状のものを例にしてさらに詳細に説明する。すなわち、本発明の複合化金属水酸化物の一例である８面体形状のものは、平行な上下２面の基底面と外周６面の角錐面とからなり、上記角錐面が上向き傾斜面と下向き傾斜面とが交互に配設された８面体形状を呈している。
【００１７】
より詳しく説明すると、従来の厚みの薄い平板形状の結晶形状を有するものは、例えば、結晶構造としては六方晶系であり、図１１に示すように、ミラー・ブラベー指数において（００・１）面で表される上下２面の基底面１０と、｛１０・０｝の型面に属する６面の角筒面１１で外周が囲まれた六角柱状である。そして、〔００１〕方向（ｃ軸方向）への結晶成長が少ないため、薄い六角柱状を呈している。
【００１８】
これに対し、本発明の複合化金属水酸化物は、図１２に示すように、結晶成長時の晶癖制御により、（００・１）面で表される上下２面の基底面１２と、｛１０・１｝の型面に属する６面の角錘面１３で外周が囲まれている。そして、上記角錘面１３は、（１０・１）面等の上向き傾斜面１３ａと、（１０・−１）面等の下向き傾斜面１３ｂとが交互に配設された特殊な晶癖を有する８面体形状を呈している。また、ｃ軸方向への結晶成長も従来のものに比べて大きい。図１２に示すものは、板状に近い形状であるが、さらにｃ軸方向への結晶成長が進み、晶癖が顕著に現れて等方的になったものを図１３に示す。このように、本発明の複合化金属水酸化物は、正８面体に近い形状のものも含むものである。すなわち、基底面の長軸径と基底面間の厚みとの比率（長軸径／厚み）は、１〜９が好適である。この長軸径と厚みとの比率の上限値としてより好適なのは、７である。なお、上記ミラー・ブラベー指数において、「１バー」は、「−１」と表示した。
【００１９】
このように、本発明の複合化金属水酸化物が、外周を囲む６つの面が、｛１０・１｝に属する角錘面であることは、つぎのことからわかる。すなわち、本発明の複合化金属水酸化物の結晶を、ｃ軸方向から走査型電子顕微鏡で観察すると、この結晶は、ｃ軸を回転軸とする３回回転対称を呈している。また、粉末Ｘ線回折による格子定数の測定値を用いた（１０・１）面と｛１０・１｝の型面との面間角度の計算値が、走査型電子顕微鏡観察における面間角度の測定値とほぼ一致する。
【００２０】
さらに、本発明の複合化金属水酸化物は、粉末Ｘ線回折における（１１０）面のピークの半価幅Ｂ110 と、（００１）面のピークの半価幅Ｂ001 との比（Ｂ110 ／Ｂ001 ）が、１．４以上である。このことからも、ｃ軸方向への結晶性が良いことと、厚みが成長していることが確認できる。すなわち、従来の水酸化マグネシウム等の結晶では、ｃ軸方向への結晶が成長しておらず、（００１）面のピークがブロードで半価幅Ｂ001 も大きくなる。したがって（Ｂ110 ／Ｂ001 ）の価は、小さくなる。これに対し、本発明の複合化金属水酸化物では、ｃ軸方向の結晶性が良いために、（００１）面のピークが鋭く、細くなり、半価幅Ｂ001 も小さくなる。したがって（Ｂ110 ／Ｂ001 ）の価が大きくなるのである。
【００２１】
【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。
【００２２】
本発明の半導体装置は、半導体素子を、特定の複合化金属水酸化物を含有する封止用樹脂組成物からなる特殊な樹脂硬化体で封止したものである。
【００２３】
上記特殊な樹脂硬化体は、ＴＭＡ測定による線膨張曲線の二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらのピークのうち、両端に位置する２つのピークの間隔が２０℃以上の樹脂硬化体である。このような樹脂硬化体としては、それぞれ異なる特定範囲のガラス転移点（Ｔｇ）を有する２種類の樹脂組成物の混合物を硬化させたものがあげられる。このような樹脂組成物の混合物として、下記の樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物があげられる。
（ａ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１７０〜２５０℃である、特定の複合化金属水酸化物を含有する樹脂組成物。
（ｂ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１００〜１４０℃である、特定の複合化金属水酸化物を含有する樹脂組成物。
【００２４】
上記ガラス転移点（Ｔｇ）が、１７０〜２５０℃である樹脂組成物（ａ）としては、主剤としてエポキシ樹脂が用いられ、硬化剤としてフェノール樹脂が用いられ、かつ、特殊な難燃剤である特定の複合化金属水酸化物が用いられるエポキシ樹脂−フェノール樹脂硬化系のエポキシ樹脂組成物があげられる。
【００２５】
上記樹脂組成物（ａ）のエポキシ樹脂（主剤）としては、下記の一般式（２），（３）で表されるエポキシ樹脂があげられる。
【００２６】
【化２３】
【化２４】
上記一般式（２），（３）で表されるエポキシ樹脂は、通常、軟化点が４０〜１２０℃、エポキシ当量が１２０〜２５０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩコーンプレート粘度計（コーディックス社製）による粘度（以下「ＩＣＩ粘度〕という）が０．１〜１０ポイズの範囲にある。
【００２９】
また、上記エポキシ樹脂の他に、下記の一般式（４），（５）で表されるエポキシ樹脂があげられる。
【００３０】
【化２５】
【化２６】
上記一般式（４），（５）で表されるエポキシ樹脂は、通常、軟化点が５０〜１２０℃、１５０℃でのＩＣＩ粘度が０．５〜２．０ポイズのものである。
【００３３】
これらのエポキシ樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上併用してもよい。また、これらのエポキシ樹脂のなかで、上記一般式（４），（５）で表されるものを使用することが好ましい。これは、上記エポキシ樹脂は低粘度であるため、得られる樹脂組成物が高流動となるからである。
【００３４】
そして、上記樹脂組成物（ａ）の硬化剤であるフェノール樹脂としては、フェノールノボラック樹脂，クレゾールノボラック樹脂，ナフトナールノボラック樹脂があげられる。これらのフェノール樹脂は、通常、軟化点が４０〜１２０℃、水酸基当量が、７０〜２８０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．１〜１５ポイズである。これらのフェノール樹脂のなかで、好ましいものは、軟化点が５０〜９０℃、水酸基当量が９０〜１５０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．１〜１．０ポイズの範囲のものであり、例えば、下記の一般式（６）で表されるフェノール樹脂である。
【００３５】
【化２７】
そして、上記樹脂組成物（ａ）に用いられる、特殊な難燃剤となる複合化金属水酸化物は、下記の一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物である。
【００３７】
【化２８】
ｍ（Ｍa Ｏb ）・ｎ（Ｑd Ｏe ）・ｃＨ2 Ｏ ・・・（１）
〔上記式（１）において、ＭとＱは互いに異なる金属元素であり、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属元素である。また、ｍ，ｎ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正数であって、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。〕
【００３８】
上記一般式（１）で表される複合化金属水酸化物に関して、式（１）中の金属元素を示すＭとしては、Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ等があげられる。
【００３９】
また、上記一般式（１）で表される複合化金属水酸化物中のもう一つの金属元素を示すＱは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属である。例えば、鉄，コバルト，ニッケル，パラジウム，銅，亜鉛等があげられ、単独でもしくは２種以上併せて選択される。
【００４０】
このような結晶形状が多面体形状を有する複合化金属水酸化物は、例えば、複合化金属水酸化物の製造工程における各種条件等を制御することにより、縦，横とともに厚み方向（ｃ軸方向）への結晶成長が大きい、所望の多面体形状、例えば、略１２面体、略８面体、略４面体等の形状を有する複合化金属水酸化物を得ることができる。
【００４１】
本発明に用いられる多面体形状の複合化金属水酸化物は、その一例として結晶外形が略８面体の多面体構造を示し、アスペクト比が１〜８程度、好ましくは１〜７、特に好ましくは１〜４に調整されたもので、例えば、式（１）中の、Ｍ＝Ｍｇ，Ｑ＝Ｚｎの場合について述べると、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、水酸化マグネシウム水溶液に硝酸亜鉛化合物を添加し、原料となる部分複合化金属水酸化物を作製する。ついで、この原料を、８００〜１５００℃の範囲で、より好ましくは１０００〜１３００℃の範囲で焼成することにより、複合化金属酸化物を作製する。この複合化金属酸化物は、ｍ（ＭｇＯ）・ｎ（ＺｎＯ）の組成で示されるが、さらにカルボン酸、カルボン酸の金属塩、無機酸および無機酸の金属塩からなる群から選ばれた少なくとも一種を上記複合化金属酸化物に対して約０．１〜６ｍｏｌ％共存する水媒体中の系で強攪拌しながら４０℃以上の温度で水和反応させることにより、ｍ（ＭｇＯ）・ｎ（ＺｎＯ）・ｃＨ2 Ｏで示される、本発明の多面体形状を有する複合化金属水酸化物を作製することができる。
【００４２】
上記製法において、原料としては、上述した方法で得られる部分複合化金属水酸化物だけでなく、例えば、共沈法によって得られる複合化金属水酸化物，水酸化マグネシウムとＺｎの混合物，酸化マグネシウムとＺｎ酸化物の混合物，炭酸マグネシウムとＺｎ炭酸塩との混合物等も用いることができる。また、水和反応時の攪拌は、均一性や分散性の向上、カルボン酸、カルボン酸の金属塩、無機酸および無機酸の金属塩からなる群から選ばれた少なくとも一種との接触効率向上等のため、強攪拌が好ましく、さらに強力な高剪断攪拌であればなお好ましい。このような攪拌は、例えば、回転羽根式の攪拌機において、回転羽根の周速を５ｍ／ｓ以上として行うのが好ましい。
【００４３】
上記カルボン酸としては、特に限定されるものではないが、好ましくはモノカルボン酸、オキシカルボン酸（オキシ酸）等があげられる。上記モノカルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、アクリル酸、クロトン酸等があげられ、上記オキシカルボン酸（オキシ酸）としては、例えば、グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、サリチル酸、安息香酸、没食子酸等があげられる。また、上記カルボン酸の金属塩としては、特に限定されるものではないが、好ましくは酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛等があげられる。そして、上記無機酸としては、特に限定されるものではないが、好ましくは硝酸、塩酸等があげられる。また、上記無機酸の金属塩としては、特に限定されるものではないが、好ましくは硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛等があげられる。
【００４４】
上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物の具体的な代表例としては、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）ＮｉＯ・ｃＨ2 Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１〕、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）ＺｎＯ・ｃＨ2 Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１〕、ｓＡｌ2 Ｏ3 ・（１−ｓ）Ｆｅ2 Ｏ3 ・ｃＨ2 Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦３〕等があげられる。なかでも、酸化マグネシウム・酸化ニッケルの水和物、酸化マグネシウム・酸化亜鉛の水和物が特に好ましく用いられる。
【００４５】
そして、上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）は、レーザー式粒度測定機による平均粒径０．５〜１０μｍの範囲のものを用いることが好ましく、より好ましくは０．６〜６μｍである。すなわち、上記複合化金属水酸化物の平均粒径が１０μｍを超え大きくなると、難燃効果が低下する傾向がみられるからである。
【００４６】
また、上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）のアスペクト比は、通常、１〜８、好ましくは１〜７、特に好ましくは１〜４である。ここでいうアスペクト比とは、複合化金属水酸化物の長径と短径との比で表したものである。すなわち、アスペクト比が８を超えると、この複合化金属水酸化物を含有する樹脂組成物が溶融したときの粘度低下に対する効果が乏しくなる。
【００４７】
そして、上記樹脂組成物（ａ）には、上記特定のエポキシ樹脂、特定のフェノール樹脂、多面体形状の複合化金属水酸化物、および場合により無機質充填剤を用いることができる。上記無機質充填剤としては、特に限定するものではなく従来公知の各種充填剤があげられる。例えば、石英ガラス粉末、タルク、シリカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素およびカーボンブラック粉末等があげられる。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、上記無機質充填剤として、得られる硬化物の線膨張係数を低減できるという点からシリカ粉末を用いることが好ましい。なかでも、シリカ粉末として溶融シリカ粉末、とりわけ球状溶融シリカ粉末を用いることが樹脂組成物の良好な流動性という点から特に好ましい。また、上記無機質充填剤において、その平均粒径が１０〜７０μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは１０〜５０μｍである。すなわち、先に述べたように、複合化金属水酸化物の平均粒径が前記範囲内であるとともに、無機質充填剤の平均粒径が上記範囲内であると、樹脂組成物の良好な流動性が得られる。また、上記シリカ粉末としては、場合によりシリカ粉末を摩砕処理してなる摩砕シリカ粉末を用いることもできる。
【００４８】
上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）の含有量に関しては、この多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）に上記無機質充填剤を加算した無機物全体の合計量が、樹脂組成物（ａ）全体の６０重量％以上となるよう設定することが好ましい。特に好ましくは７０〜９３重量％である。すなわち、無機物の含有量が６０重量％未満では、難燃性が低下する傾向がみられるからである。
【００４９】
そして、樹脂組成物全体中の、多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）の占める割合は、１〜３０重量％の範囲に設定されることが好ましく、特に好ましくは２〜２８重量％である。すなわち、上記複合化金属水酸化物の占める割合が１重量％未満では、難燃化効果が不充分となり、３０重量％を超えると、樹脂組成物硬化体中の塩素イオン濃度が高くなる傾向がみられるからである。
【００５０】
つぎに、上記ガラス転移点（Ｔｇ）が、１００〜１４０℃である樹脂組成物（ｂ）としては、先に述べた上記樹脂組成物（ａ）と同様の、前記一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物を含有するエポキシ樹脂−フェノール樹脂硬化系のエポキシ樹脂組成物があげられる。
【００５１】
上記樹脂組成物（ｂ）のエポキシ樹脂（主剤）は、軟化点が５０〜１５０℃、エポキシ当量が１２０〜２１０ｇ／ｅｑ、１５０℃でのＩＣＩ粘度が０．０１〜０．２ポイズの範囲のものであり、下記の一般式（７）〜（９）で表されるものである。
【００５２】
【化２９】
【化３０】
【化３１】
これらのエポキシ樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上併用してもよい。
【００５６】
そして、上記樹脂組成物（ｂ）の硬化剤であるフェノール樹脂としては、下記の一般式（１０）〜（１２）で表されるものがあげられる。
【００５７】
【化３２】
【化３３】
【化３４】
これらのフェノール樹脂は、通常、軟化点が４０〜１２０℃、水酸基当量が７０〜３４０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．１〜１５ポイズの範囲のものである。このなかで、好ましいのは、軟化点が５０〜９０℃、水酸基当量が１４０〜２８０ｇ／ｅｑ、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．１〜２．０の範囲のものである。
【００６１】
上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）において、各エポキシ樹脂（主剤）とフェノール樹脂（硬化剤）との配合割合は、両樹脂組成物とも、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が０．８〜１．２当量となるようにすることが好ましい。特に好ましくは、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が、０．９〜１．１当量である。
【００６２】
上記主剤（エポキシ樹脂）および硬化剤（フェノール樹脂）とともに用いられる多面体形状の複合化金属水酸化物は、前記樹脂組成物（ａ）で述べたものと同様のものがあげられる。
【００６３】
さらに、上記多面体形状の複合化金属水酸化物とともに、前記樹脂組成物（ａ）と同様、場合により無機質充填剤を用いることができる。上記無機質充填剤としては、先に述べた樹脂組成物（ａ）と同様のものがあげられる。
【００６４】
そして、上記多面体形状の複合化金属水酸化物および無機質充填剤の含有量も、先に述べた樹脂組成物（ａ）の設定と同様の割合に設定することが好ましい。
【００６５】
そして、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）には、それぞれ、主剤（エポキシ樹脂）および硬化剤（フェノール樹脂）の他に、必要に応じて各種添加剤が配合される。
【００６６】
上記添加剤の一つとして、低応力化剤があげられる。この低応力化剤の配合により、得られる半導体装置の反りがより効果的に防止されるようになる。また、ＴＣＴテスト特性や耐クラック性も極めて良好なものとなる。この低応力化剤としては、シリコーンゴムやオレフィンゴム等があげられるが、好ましくは、下記の一般式（１３），（１４）で表されるシリコーン化合物である。
【００６７】
【化３５】
【化３６】
上記シリコーン化合物の配合割合は、それぞれの樹脂組成物全体に対し、３０％以下が好ましい。特に好ましくは、０．３〜１５％の範囲である。
【００７０】
また、その他の添加剤として、硬化促進剤があげられる。この硬化促進剤は、特に制限するものではなく、例えば、三級アミン，四級アンモニウム塩，イミダゾール類，ホウ素化合物があげられる。これらは、単独でもしくは二種類以上併用される。このなかでも、リン系化合物が好ましい。
【００７１】
さらに、上記添加剤として、三酸化アンチモンやリン系化合物等の難燃剤、カーボンブラックや酸化チタン等の顔料、パラフィンや脂肪族エステル等の離型剤、シランカップリング剤等のカップリング剤を用いることができる。また、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）は、各々またはいずれか一方を複数の組成物で用いることもできる。この時の上記（ａ），（ｂ）のピーク間隔の判定は、後述において説明する。
【００７２】
つぎに、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物は、例えば、以下のようにして作製される。
【００７３】
すなわち、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）ごとに、その主剤と硬化剤、および前記多面体形状を有する複合化金属水酸化物（Ｘ成分）、さらに必要に応じて無機質充填剤，低応力化剤，他の難燃剤，顔料，離型剤，カップリング剤をそれぞれ所定量で配合する。ついで、これらの各混合物を、ミキシングロール機等の混練機を用いて加熱状態でそれぞれ溶融混練した後室温まで冷却し、公知の手段でそれぞれ粉砕することにより、各樹脂組成物（ａ），（ｂ）を作製する。このとき、これら樹脂組成物（ａ），（ｂ）は、Ｂステージ（半硬化状態）であることが好ましい。その後、これら樹脂組成物（ａ），（ｂ）の粉砕物を所定の配合比で配合して混合し、この混合物をこのまま使用するか好ましくは必要に応じてタブレット等に打錠するという一連の工程により、目的とする樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物を得ることができる。なお、上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）の配合比（重量比）は、通常、ａ／ｂ＝１／４〜４／１、好ましくはａ／ｂ＝１／３〜３／１である。なお、この樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物は、その有機樹脂成分が、５〜２５重量％であることが好ましく、特に好ましくは５〜１５重量％である。すなわち、５重量％未満であると、得られる樹脂組成物の流動性が悪くなり、半導体素子封止において成形不良が発生するおそれがあり、逆に、２５重量％を超えると、得られる樹脂硬化体において反りが発生するおそれがあるからである。なお、上記有機樹脂成分とは、エポキシ樹脂（主剤），硬化剤，触媒（硬化促進剤），離型剤，低応力化剤，カップリング剤，顔料をいう。
【００７４】
また、上記方法の他に、樹脂組成物ごとに調製せずに、最初から混合物として上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物を調製する方法がある。すなわち、主剤と硬化剤、および前記多面体形状の複合化金属水酸化物（Ｘ成分）、さらに必要に応じて無機質充填剤，低応力化剤，他の難燃剤，顔料，離型剤，カップリング剤を、樹脂組成物（ａ），（ｂ）の最終的な上記所定の配合比となるように配合する。ついで、この混合物をミキシングロール機等の混練機を用いて加熱溶融状態で溶融混練して、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という一連の工程によっても、目的とする上記樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物を得ることができる。なお、この場合も、その有機樹脂成分は、５〜２５重量％であることが好ましく、特に好ましくは５〜１５重量％である。
【００７５】
つぎに、この樹脂組成物（ａ），（ｂ）の混合物を硬化させて半導体素子を封止する方法は、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法によって行うことができる。このようにして、本発明の半導体装置を作製することができる。なお、本発明において、上記樹脂組成物の硬化は、通常、加熱によるものであるが、これに限定されず、例えば、紫外線による硬化も含めるものである。また、本発明の半導体装置において、半導体素子を基板に搭載する場合の基板としては、繊維補強基板（繊維補強ポリイミド樹脂板，高Ｔｇエポキシ樹脂積層板等）を使用することが好ましく、特に好ましくは、ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン／ガラスクロス基板）レジンである。
【００７６】
そして、本発明の半導体装置は、図１に示す片面封止のＢＧＡ形状のものに限定されない。この他に、図２に示すように、基板４ａの所定位置にヒートシンク１２を配置し、この上に半導体素子３を搭載して片面封止したものがあげられる。
【００７７】
上記のような片面封止の半導体装置において、そのサイズは下記に示す通りである。すなわち、図１のＢＧＡ形状の半導体装置を例にとると、基板４としてＢＴ基板等の繊維補強基板を用いた場合、その片面の面積を、１００〜１００００ｍｍ2 の範囲にすることが好ましく、特に好ましくは６２５〜３６００ｍｍ2 の範囲である。また、基板４の形状が方形の場合、正方形であることが好ましい。基板の形状が長方形の場合は、通常、短辺の長さを１とすると、長辺の長さを１〜３程度の割合とされる。そして、基板４の厚みｂは、好ましくは、０．０５〜３ｍｍであり、特に好ましくは０．１〜１．０ｍｍである。そして、樹脂硬化体２の専有面（半導体素子３底面を含む樹脂硬化体２底面）の形状が方形の場合は、正方形が好ましく、またこの占有面の面積は、１００〜１００００ｍｍ2 の範囲が好ましく、特に好ましくは、６２５〜３６００ｍｍ2 の範囲である。また、樹脂硬化体２の厚みａは、０．２〜３ｍｍの範囲が好ましく、特に好ましくは、０．２〜１．４ｍｍの範囲である。このように、基板および樹脂硬化体のサイズ等を所定の好適条件とすることにより、より効果的に樹脂硬化体の反りの発生が防止されるようになる。
【００７８】
また、本発明の半導体装置において、片面封止の他の態様としては、図７に示すような、薄板状ヒートシンク１２ｂの上に半導体素子３を直接搭載し、この半導体素子３を樹脂硬化体２ａで封止した半導体装置があげられる。図示のように、樹脂硬化体２ａによる封止は、薄板状ヒートシンク１２ｂの底面を除いた全体を封止したものである。このような半導体装置において、薄板状ヒートシンク１２ｂとしては、銅，アルミニウム等の金属板があげられ、その形状が方形である場合は、正方形であることが好ましい。また、薄板状ヒートシンク１２ｂの片面の面積は、１００〜１００００ｍｍ2 の範囲が好ましい。また、薄板状ヒートシンク１２ｂの厚みｂは、０．０５〜３ｍｍの範囲が好ましい。また、樹脂硬化体２ａの専有面（ヒートシンク１２ｂ底面を含む樹脂硬化体２ａ底面）の形状が方形である場合は、正方形が好ましく、この占有面の面積は、１００〜１４４００ｍｍ2 の範囲が好ましい。専有面の形状が長方形の場合は、通常、短辺の長さを１とすると長辺の長さを１〜３程度の割合とされる。そして、樹脂硬化体２ａの厚みａは、０．２５〜４ｍｍの範囲が好ましく、特に好ましくは、０．８〜３ｍｍの範囲である。
【００７９】
そして、この他に、本発明の半導体装置として、図３に示すように、リードフレーム１１の上に半導体素子３が搭載され、この半導体素子３搭載部の略真下の部分にヒートシンク１２ａが上記リードフレーム１１と接触するように配置され、これらが、リードフレーム１１のリード部先端を除き、樹脂硬化体２で封止された半導体装置があげられる。なお、本発明において、図３に示すような封止形態も片面封止に含める趣旨である。これは、ヒートシンク１２ａの底面が、封止されずに露出しているため、両面封止とは言えないからである。なお、同図において、１０ａは、半導体素子３とリードフレーム１１とを接続するためのワイヤーである。さらに、本発明の半導体装置のその他の例として、図４に示すような形態のものをあげることができる。図４において、図１と同一部分には、同一符号を付している。
【００８０】
上記図１，図２，図４に示す半導体装置において、半導体チップ３へのインプットおよびアウトプット信号は、マザーボードへの接続端子となる略球状の半田端子（ボール）５，基板４，ワイヤー１０ａを介して行われる。ボール、一般には半田ボール５から入ったインプット信号は、基板、一般にはＢＴ基板４の内部に形成された回路、スルーホールを介してワイヤーボンバッドに到達する。このワイヤーボンバッドによりワイヤー、一般には金ワイヤー１０ａを介して半導体チップ３上に到達する。半導体チップ３よりのアウトプット信号については、このルートと全く逆の流れで外部に情報が供給される。
【００８１】
そして、本発明の樹脂硬化体は、ＴＭＡ測定による線膨張曲線の二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらのピークのうち、両端に位置する２つのピーク間隔が２０℃以上となる。従来の樹脂硬化体について、ＴＭＡ測定をすれば、図６（Ａ）に示すように、ＴＭＡによる線膨張曲線の状態変移点は一つである。このＴＭＡの線膨張曲線を温度で一次微分すると図６（Ｂ）のような、階段状の曲線が得られ、さらにこれを温度で二次微分すると、図６（Ｃ）に示すように、上記状態変移点に相当する部分が一つのピークとして現れる。これに対し、本発明の樹脂硬化体は、例えば、図８（Ａ）に示すように、そのＴＭＡの線膨張曲線の状態変移点は、２つであり、これを温度で二次微分すると、図８（Ｂ）に示すように、２つのピークが得られ、この二つのピークの間隔Ｄが、２０℃以上となる。なお、図８において、二次微分ピークが２つの場合を例としたが、本発明の樹脂硬化体は、これに限らず、３つの二次微分ピーク、４つの二次微分ピーク、あるいはそれ以上の二次微分ピークをもつ場合にも適用される。この場合には、両端に位置する２つのピーク間隔が２０℃以上であればよい。好ましくは相隣接するピークの間隔の少なくとも１つが２０℃以上のものである。なお、上記ピーク間隔は、前記したように、通常、２０℃以上であるが、好ましくは３０〜１５０℃であり、特に好ましくは３０〜１００℃の範囲である。
【００８２】
このように、特殊な熱物性を有する樹脂硬化体で半導体素子を封止した半導体装置は、加熱による反りが防止され、かつＴＣＴテスト特性および半田浸漬時の耐クラック性が優れるようになる。この理由について、明確な説明をすることができないが、本発明者らは、半導体装置に関する一連の研究により得た知見に基づき、つぎのように推察している。すなわち、樹脂硬化体において、そのガラス転移点（Ｔｇ）領域では、応力緩和能が発現され、このガラス転移点領域の範囲を広げることにより、樹脂硬化体において、広い温度範囲で応力緩和能が発現するようになる。したがって、このような物性を有する樹脂硬化体を用いた半導体装置では、樹脂硬化体の加熱等による反りが発生しないものと推察される。
【００８３】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００８４】
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す、エポキシ樹脂Ａ〜Ｆ、フェノール樹脂Ｇ〜Ｊ、シリコーン化合物Ｋを準備した。
【００８５】
〔エポキシ樹脂Ａ〕
式（１５）で表されるエポキシ樹脂。
【化３７】
〔エポキシ樹脂Ｂ〕
式（１６）で表されるエポキシ樹脂。
【化３８】
〔エポキシ樹脂Ｃ〕
式（１７）で表されるエポキシ樹脂。
【化３９】
〔エポキシ樹脂Ｄ〕
式（１８）で表されるエポキシ樹脂。
【化４０】
〔エポキシ樹脂Ｅ〕
式（１９）で表されるエポキシ樹脂。
【化４１】
〔エポキシ樹脂Ｆ〕
式（２０）で表されるエポキシ樹脂。
【化４２】
〔フェノール樹脂Ｇ〕
式（２１）で表されるフェノール樹脂。
【化４３】
〔フェノール樹脂Ｈ〕
式（２２）で表されるフェノール樹脂。
【化４４】
〔フェノール樹脂Ｉ〕
式（２３）で表されるフェノール樹脂。
【化４５】
〔フェノール樹脂Ｊ〕
式（２４）で表されるフェノール樹脂。
【化４６】
〔シリコーン化合物Ｋ〕
式（２５）で表されるシリコーン化合物。
【化４７】
さらに、実施例に先立って下記の表１に示す各種複合化金属水酸化物を準備した。なお、下記の表１中の複合化金属水酸化物は、先に述べた多面体形状の複合化金属水酸化物の製造方法に準じて作製した。
【００９７】
【表１】
【実施例１〜３８、比較例１〜４】
上記の各原料および後記の表２〜表８に示すその他の原料を、同表に示す割合で配合し、ミキシングロール機（温度１００℃）で３分間溶融混練を行い、冷却固化後粉砕して目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物を得た。なお、実施例３３〜３８については、後記の表７に示す配合割合によりエポキシ樹脂組成物ａ〜ｈを作製し、これを後記の表８に示す比率（重量比）で配合した他は、その他の実施例と同様にして所定の粉末状エポキシ樹脂組成物を得た。また、後記の表９に、上記エポキシ樹脂Ａ〜Ｆとフェノール樹脂Ｇ〜Ｊの組合わせによるエポキシ樹脂組成物のガラス転移点（Ｔｇ）を示す。
【００９９】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
つぎに、上記実施例１〜３８、比較例１〜４のエポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスファー成形（条件：１７５℃×２分、１７５℃×５時間後硬化）することにより図２に示すようなヒートシンク付片面封止半導体装置を得た。なお、この半導体装置の条件は、以下の通りである。
樹脂硬化体サイズ：４０×４０×２ｍｍ
半導体素子サイズ：１２×１２×０．４ｍｍ
基板サイズ：４８×４８×０．８ｍｍ
基板材料：ビスマレイミドトリアジン／ガラスクロス基板（ＢＴ）レジン
〔三菱瓦斯化学社製〕
【０１０８】
このようにして得られた実施例品１〜３８，比較例品１〜４の半導体装置について、その樹脂硬化体のＴＭＡ測定および半導体装置の反りの測定を行った。この結果を、後記の表１０〜表２１に示す。なお、上記ＴＭＡ測定および反りの測定は、下記に示す方法により行った。
【０１０９】
〔ＴＭＡ測定〕
ＴＭＡ測定装置（ＭＪ−８００ＧＭ，理学社製）を用い、上記所定の硬化条件で処理した樹脂硬化体（４×３×２０ｍｍ）を９５℃で２４時間乾燥させ、その後、３０〜２５０℃の温度領域で、上記樹脂硬化体の伸びを測定した。なお、この測定条件は、昇温速度２℃／分である。
【０１１０】
〔半導体装置の反りの測定〕
室温からリフロー温度の範囲（２５〜２６０℃）においての半導体装置の反りを測定した。この反りの測定は、図５に示す反り量Ｌをマイクロディプスメータを用いて行った。
【０１１１】
〔難燃性〕
各エポキシ樹脂組成物を用いて厚み１／１６インチの試験片を成形し、ＵＬ９４ Ｖ−０規格の方法に従って難燃性を評価した。なお、合格とは９４−Ｖ０合格を意味する。
【０１１２】
【表１０】
【表１１】
【表１２】
【表１３】
【表１４】
【表１５】
【表１６】
【表１７】
【表１８】
【表１９】
【表２０】
【表２１】
上記表１０〜表２１から、実施例の樹脂硬化体は、ＴＭＡ測定の二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらピークの間隔が２０℃以上であった。そして、このような樹脂硬化体を用いた実施例品の半導体装置は、従来の樹脂硬化体を使用した比較例品の半導体装置に比較して、反り量が極めて僅かであった。
【０１２５】
つぎに、上記実施例品および比較例品の半導体装置について、ＴＣＴテストおよび耐クラック性テストを行った。この結果を、下記の表２２〜表２８に示す。なお、上記ＴＣＴテストおよび耐クラック性テストについては下記に示す条件により半導体装置５個中においてクラックが発生した個数で表した。
【０１２６】
〔ＴＣＴテスト〕
−６５℃（５分）〜１５０℃（５分）の条件で行った。
【０１２７】
〔耐クラック性テスト〕
半田溶融液（２６０℃）中に、半導体装置を４８時間，７２時間，９６時間の各時間浸漬した後、半導体装置のクラック発生の有無を確認した。
【０１２８】
【表２２】
【表２３】
【表２４】
【表２５】
【表２６】
【表２７】
【表２８】
上記表２２〜表２８の結果から、実施例品の半導体装置は、優れたＴＣＴテスト特性および耐クラック性を備えていることがわかる。これに対し、比較例品の半導体装置は、ＴＣＴテストおよび耐クラック性テストにおいて、全ての半導体装置（５個）に不良が発生した。
【０１３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半導体装置は、ＴＭＡ測定による線膨張曲線の樹脂硬化体の状態変移点であるガラス転移点に対応する二次微分ピークを２つ以上有し、かつこれらのピークのうち、両端に位置する２つのピークの間隔が２０℃以上の、前記樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物からなる樹脂硬化体を用いて半導体素子を封止したものである。このように、特殊な樹脂硬化体を用いた半導体装置は、ＴＣＴテスト特性および耐クラック性が優れるようになり、また、常温からリフロー温度までの領域での反りの発生がなくなり、信頼性が優れたものとなる。しかも、上記樹脂硬化体が、前記一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物を含有する封止用樹脂組成物を用いて形成されているため、この複合化金属水酸化物は従来のような毒性を有する化合物ではないため、環境汚染問題に対して何ら問題が発生せず、しかも優れた難燃性を付与することができる。
【０１３７】
このように、本発明により、環境問題に対し対応し、かつ信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。特に、反りの問題が深刻であった片面封止の半導体装置やヒートシンクを設けた半導体装置において、この反りを有効に防止することが可能となるため、本発明の適用により、集積度が極めて高い高性能半導体装置に、高い信頼性を付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 片面封止半導体装置の一例を示す構成図である。
【図２】 上記片面封止半導体装置において、ヒートシンクを設けた例を示す構成図である。
【図３】 リードフレームおよびヒートシンクを用いた片面封止半導体装置の一例を示す構成図である。
【図４】 片面封止半導体装置のその他の例を示す構成図である。
【図５】 半導体装置の反りを測定する状態を示す説明図である。
【図６】 （Ａ）は、従来の半導体装置に使用される樹脂硬化体のＴＭＡ測定の結果の一例を示すグラフ図であり、（Ｂ）は、上記ＴＭＡ測定の測定結果を一次微分したグラフ図であり、（Ｃ）は、上記ＴＭＡ測定の測定結果を二次微分したグラフ図である。
【図７】 ヒートシンクの上に半導体素子を搭載した半導体装置の一例を示す構成図である。
【図８】 （Ａ）は、本発明の半導体装置に使用される樹脂硬化体のＴＭＡ測定の結果の一例を示すグラフ図であり、（Ｂ）は、上記ＴＭＡ測定の測定結果を二次微分したグラフ図である。
【図９】 本発明で用いられる多面体形状の複合化金属水酸化物の結晶形状の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（倍率５００００倍）である。
【図１０】 従来の複合化金属水酸化物の結晶形状の一つである六角板状形状を示す斜視図である。
【図１１】 従来の複合化金属水酸化物の外形を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】 本発明の複合化金属水酸化物の外形の一例を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１３】 本発明の複合化金属水酸化物の外形の他の例を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
Claims (8)
- 下記の樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物からなる樹脂硬化体で半導体素子が封止された半導体装置であって、上記樹脂硬化体が、熱機械分析測定による線膨張曲線の樹脂硬化体の状態変移点であるガラス転移点に対応する二次微分ピークを２つ以上有し、これらの二次微分ピークのうち、両端に位置する２つのピーク間隔が２０℃以上であることを特徴とする半導体装置。
（ａ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１７０〜２５０℃である、下記のエポキシ樹脂成分（ａ１）、フェノール樹脂成分（ａ２）および下記の（Ｘ）成分を含有する樹脂組成物。
（ａ１）下記の一般式（２）で表されるエポキシ樹脂、一般式（３）で表されるエポキシ樹脂、一般式（４）で表されるエポキシ樹脂および一般式（５）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つのエポキシ樹脂。
（ｂ）その硬化体のガラス転移点（Ｔｇ）が１００〜１４０℃である、下記のエポキシ樹脂成分（ｂ１）、フェノール樹脂成分（ｂ２）および下記の（Ｘ）成分を含有する樹脂組成物。
（ｂ１）下記の一般式（７）で表されるエポキシ樹脂、一般式（８）で表されるエポキシ樹脂および一般式（９）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つのエポキシ樹脂。
- 二次微分ピークのうち、相隣接するピーク間隔の少なくとも一つが２０℃以上である請求項１記載の半導体装置。
- 二次微分ピークのうち、両端に位置する２つのピーク間隔が３０〜１５０℃の範囲である請求項１または２記載の半導体装置。
- 上記樹脂硬化体が、温度差２０℃以上で相互に異なるガラス転移点（Ｔｇ）を有する２種類以上の樹脂組成物の混合物を硬化させたものである請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 半導体素子が基板上に搭載され、この基板上の上記半導体素子が上記（Ｘ）成分を含有する封止用樹脂組成物からなる樹脂硬化体で封止されており、この樹脂硬化体による上記半導体素子の封止が、上記基板の上記半導体素子を搭載している側面のみの片面封止である請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 上記樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合比（重量比）が、樹脂組成物（ａ）／樹脂組成物（ｂ）＝１／４〜４／１に設定されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 上記樹脂組成物（ａ）および樹脂組成物（ｂ）の混合物の有機樹脂成分濃度が、５〜２５重量％の範囲である請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 上記一般式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物〔（Ｘ）成分〕が、アスペクト比１〜７である請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体装置。
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