JP4572866B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物と半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物と半導体装置に関するものである。

トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子は、従来、セラミックスや樹脂によって封止され半導体装置化されている。最近では、コスト、量産性の観点から樹脂封止が主流になっており、なかでも、耐熱性、耐湿性等の良好なエポキシ樹脂の組成物による封止が重要視されてきている。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物については、信頼性や半田性、成形性等を向上するためにその成分、組成比等についての検討が様々に進められてきている。あとえば、近年では、各種の金属水酸化物を配合した封止用組成物（特許文献１−３）が提案されてきている。

そして、エポキシ樹脂の組成物を封止材とする場合、一般的にはその色調が黒色とされており、そのための着色材としてカーボンブラックや黒色染料が組成物に配合されている。

だが、半導体装置の識別性、差別化等の観点から、黒色に代わる色調として黄色の封止材が求められる場合がある。そこで黄色とするために黄色の顔料や染料を配合することが考えられる。しかしながら、これらの手段による場合には黄色には着色するが、半導体装置に対して通常に行われている成形パッケージ後の識別等のためのＹＡＧレーザーやＣＯ₂レーザーでの表面マーキングで発色せず、マークした文字や記号が見えないという問題がある。
特開２０００−５３８７５号公報 特開２００２−５３６４２号公報 特開２００４−１８６０２号公報

本発明は、以上のとおりの背景から、エポキシ樹脂組成物をもっての半導体封止について、黄色に着色できるとともに、レーザーマーキング性にも優れた新しいエポキシ樹脂組成物と、このものにより封止した半導体装置を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するものとして、以下の特徴を有する半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を提供する。

第１：次の成分、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、並びに（Ｃ）無機充填材とともに、着色剤として（Ｄ）α−オキシ水酸化第二鉄及び（Ｅ）酸化チタンが含有されており、（Ｄ）α−オキシ水酸化第二鉄の含有量が組成物全体量の０．２〜５．０ｗｔ％の範囲内、（Ｅ）酸化チタンの含有量が組成物全体量の０．５〜５．０ｗｔ％の範囲内である。

そして本発明は、上記の特徴を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により封止された半導体装置と、黄色封止され、レーザーマーキングされているその半導体装置をも提供する。

上記のとおりの第１の発明のエポキシ樹脂組成物によれば、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材を必須成分とし、かつ、着色剤として（Ｄ）α−オキシ水酸化第二鉄及び（Ｅ）酸化チタンを含有し、さらに（Ｄ）α−オキシ水酸化第二鉄の含有量及び、（Ｅ）酸化チタンの含有量を特定範囲内とすることにより、レーザーマーキングにおいてレーザー光が照射された封止材部分が茶色のように鮮明に発色（変色）するため、結果として、印字された文字等を視認することができ、レーザーマーキング性に優れた黄色封止材を良好な成形性のもとに実現することができる。

そして、本発明の半導体装置では、上記のとおりの優れた効果を有する封止材によって封止されたものとなる。

本発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。

本発明の封止用エポキシ樹脂においては、その成分として（Ａ）エポキシ樹脂の使用を必須としているが、この場合のエポキシ樹脂としては、従来より半導体封止に使用されているものをはじめ各種のものでよい。たとえば代表的なものとしては、Ｏ−クレゾ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、ジシクロペンタジエニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂等を挙げることができる。

これらのエポキシ樹脂は、封止材に望まれる耐熱性、耐湿性、強度、成形性等の観点から、そして黄色の封止材とし、レーザーマーキング性を良好とするとのことから、組成物全体量の５〜３５ｗｔ％の範囲内において配合することが望ましい。

また、（Ｂ）硬化剤の配合も必須である。この硬化剤としては、同様に各種のものであってよいが、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、ナフトールアラルキル等の各種のフェノール化合物あるいはナフトール化合物を用いることが好適に考慮される。これらの（Ｂ）硬化剤の配合については、上記のような所要の特性を封止を付与するため、上記（Ａ）エポキシ樹脂との当量比が、Ｂ／Ａ＝０．５〜１．５、より好ましくは０．８〜１．２の範囲内となるようにすることが考慮される。

（Ｂ）硬化剤については、各種の硬化促進剤（硬化助剤）を併用してもよい。たとえば、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、ジアザビシクロウンデセン等の三級アミン類２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダアゾール類を好適に用いることができる。その配合割合は、通常は、硬化剤に対しての重量比として０．０１〜０．５の範囲とすることができる。

また、本発明の半導体封止用のエポキシ樹脂組成物においては、（Ｃ）無機充填材の配合も必須である。より好ましくは、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカの配合が考慮される。このシリカ成分については、重量比で０．５以下の範囲内でアルミナ、窒化珪素等を併用してもよい。

無機充填材の配合量は、上記同様に所要の特性を実現するために、組成物全体量の６０〜９３重量％の範囲内とすることが望ましい。また、その平均粒径は１０〜７０μｍの範囲とするのが好ましい。

さらに本発明の組成物においては、（Ｄ）α−オキシ水酸化第二鉄（α−ＦｅＯＯＨ）を必須の成分として配合する。封止材を黄色とし、レーザーマーキングを優れたものとするために（Ｄ）α−オキシ水酸化第二鉄は欠かせないものであって、その配合量は、組成物全体量の１０ｗｔ％以下とすること、さらには０．２〜５．０ｗｔ％の範囲とすることが好ましい。０．２未満ではレーザーマーキングの発色が薄く、５．０％を超える場合には封止材としての成形性が低下する傾向にある。

発色を鮮明にするために、（Ｅ）酸化チタンを配合する。その配合量については、組成物全体量の１０ｗｔ％以下、さらには０．５〜５．０ｗｔ％の範囲内とすることが好ましい。０．５ｗｔ％未満では添加効果が少なく、５．０ｗｔ％を超える場合には成形性が低下する傾向にある。

上記の（Ｄ）α−オキシ水酸化第二鉄、そして（Ｅ）酸化チタンは、市販品として入手されるもの、あるいは公知の方法により調製されたもののいずれであってもよい。その粒径は、特に限定的ではないが、平均粒径が０．５〜１０μｍの範囲のものを用いることが好ましい。

もちろん本発明の組成物では、上記以外の成分として各種のものを、本発明の目的、効果を阻害しない範囲において配合することができる。たとえば、離型材としてのカルナバワックスや、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有のポリオレフィン等や、難燃剤としての三酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ブロム化エポキシ樹脂等が挙げられる。また、必要に応じて、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、シリコーン可とう剤等も加えることができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、各種の方法で製造してよく、たとえば、所定割合の各成分を混合し、ミキシングロール機等の混練機を用いて加熱により溶融混練し、冷却後に粉砕し、必要に応じて打錠することで製造することができる。得られた組成物を用いての半導体素子の封止方法については特に限定されるものでなく、通常のトランスファー成形等の公知の成形方法によることができる。レーザーマーキングの方法も同様に公知の方法によるものとしてよく、たとえばマーキングは、ＹＡＧレーザー（速度４００ｍｍ／ｓ、出力１２Ａ、周波数３０ＭＨｚ等の条件下）、ＣＯ₂レーザー（速度４００ｍｍ／ｓ，出力７Ｗ等の条件下）等を利用することができる。

そこで以下に実施例としての試験例を示して、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。

表１に示した配合割合（ｗｔ％）のエポキシ樹脂組成物を、各成分の混合と溶融混練、そして粉砕のプロセスにより製造した。なお、α−オキシ水酸化第二鉄と酸化チタンの平均粒径は各々２μｍ、４μｍである。

製造されたエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子をトランスファー成形（条件、１７５℃×２分）し、１７５℃×５時間で後硬化させて樹脂封止半導体装置を得た。

次いで、この樹脂封止半導体装置についてＹＡＧレーザーを用いてレーザーマーキング（速度４００ｍｍ／ｓ、出力１２Ａ、周波数３０ＭＨｚ）を行った。黄色封止とレーザーマークの視認性を目視で判定した。

この目視判定の結果も表１に示した。判定は、二重丸（非常に良好）、丸（良好）、三角（やや見えにくいがほぼ良好）であることを示している。

一方、表１の試験例４の配合組成においてα−オキシ水酸化第二鉄を用いるのに代えて黄色顔料（パーマネントイエロー：アゾ系顔料や、カドミウムイエロー：硫化カドミウム、クロムイエロー：黄鉛、イエローオーカー：黄土等）を配合した組成物による封止材の場合には、レーザーマークは全く見えなかった。

Claims (3)

1. 次の成分；（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、並びに（Ｃ）無機充填材とともに、着色剤として（Ｄ）α−オキシ水酸化第二鉄及び（Ｅ）酸化チタンが含有されており、（Ｄ）α−オキシ水酸化第二鉄の含有量が組成物全体量の０．２〜５．０ｗｔ％の範囲内、（Ｅ）酸化チタンの含有量が組成物全体量の０．５〜５．０ｗｔ％の範囲内であることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
2. 請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により封止されていることを特徴とする半導体装置。
3. 黄色封止され、レーザーマーキングされていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。