JP4759994B2 - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関するものであり、特に、プリント配線板や金属リードフレームの片面に半導体素子を搭載し、その搭載面側の実質的に片面のみが樹脂封止されたエリア実装型半導体装置に好適に用いられるものである。

近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向において、半導体素子の高集積化が年々進み、また、半導体装置の表面実装化が促進されるなかで、新規にエリア実装型半導体装置が開発され、従来構造の半導体装置から移行し始めている。半導体装置の小型化、薄型化に伴い、封止用エポキシ樹脂組成物に対しては、より一層の低粘度化、高強度化が要求されている。また、環境問題から臭素化合物、酸化アンチモン等の難燃剤を使わずに難燃化する要求が増えてきている。このような背景から、最近のエポキシ樹脂組成物の動向は、より低粘度の樹脂を適用し、より多くの無機充填材を配合する傾向が強くなっている。また新たな動きとして、半導体装置を実装する際、従来よりも融点の高い無鉛半田の使用が高まってきている。この半田の適用により実装温度を従来に比べ約２０℃高くする必要があり、実装後の半導体装置の信頼性が現状に比べ著しく低下する問題が生じている。このようなことからエポキシ樹脂組成物のレベルアップによる半導体装置の信頼性の向上要求が加速的に強くなってきており、樹脂の低粘度化と無機充填材の高充填化に拍車がかかっている。

エリア実装型半導体装置としては、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）、或いは更に小型化を追求したＣＳＰ（チップスケールパッケージ）等が代表的であるが、これらは従来のＱＦＰ、ＳＯＰ等に代表される表面実装型半導体装置では限界に近づいている多ピン化・高速化への要求に対応するために開発されたものである。構造としては、ＢＴ樹脂／銅箔回路基板（ビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板）に代表される硬質回路基板、或いはポリイミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板の片面上に半導体素子を搭載し、その半導体素子搭載面、即ち基板の片面のみがエポキシ樹脂組成物等で成形・封止されている。また、基板の半導体素子搭載面の反対面には半田ボールを２次元的に並列して形成し、半導体装置を実装する回路基板との接合を行う特徴を有している。更に、半導体素子を搭載する基板としては、上記の有機回路基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用いる構造も開発されている。

これらエリア実装型半導体装置の構造は、基板の半導体素子搭載面のみをエポキシ樹脂組成物で封止し、半田ボール形成面側は封止しないという片面封止の形態をとっている。リードフレーム等の金属基板等では、半田ボール形成面でも数十μｍ程度の封止樹脂層が存在することもあるが、半導体素子搭載面では数百μｍから数ｍｍ程度の封止樹脂層が形成されるため、実質的に片面封止となっている。このため、有機基板や金属基板とエポキシ樹脂組成物の硬化物との間での熱膨張・熱収縮の不整合、或いはエポキシ樹脂組成物の成形硬化時の硬化収縮による影響で、これらの半導体装置では成形直後から反りが発生しやすい。
更に、これらの半導体装置を実装する回路基板上に半田接合を行う場合、２００℃以上の加熱工程を経るが、この際に半導体装置の反りが発生し、多数の半田ボールが平坦とならず、半導体装置を実装する回路基板から浮き上がってしまい、電気的接合の信頼性が低下する問題も起こる。

基板上の実質的に片面のみをエポキシ樹脂組成物で封止した半導体装置において、反りを低減するには、基板の熱膨張係数とエポキシ樹脂組成物の硬化物の熱膨張係数とを近づけること、及びエポキシ樹脂組成物の成形硬化時の硬化収縮を小さくすることの二つの方法が重要である。
基板としては、有機基板ではＢＴ樹脂やポリイミド樹脂のような高いガラス転移温度（以下、Ｔｇという）を有する樹脂が広く用いられており、これらはエポキシ樹脂組成物の成形温度である１７０℃近辺よりも高いＴｇを有する。従って、成形温度から室温までの冷却過程では有機基板のガラス領域、換言すると線膨張係数がα１の領域のみで収縮する。よって、エポキシ樹脂組成物の硬化物も、Ｔｇが成形温度より高く且つα１が有機基板と同じで、更に成形硬化時の硬化収縮がゼロとなれば、反りはほぼゼロとなると考えられる。このため、多官能型エポキシ樹脂と多官能型フェノール樹脂との組み合わせによりＴｇを高くし、無機充填材の配合量でα１を合わせる手法が既に提案されている。しかし多官能型エポキシ樹脂と多官能型フェノール樹脂との組み合わせでは流動性が低下し金線変形が生じる等の不具合があった。

また、赤外線リフロー、ベーパーフェイズソルダリング、半田浸漬等の手段での半田処理による半田接合を行う場合、エポキシ樹脂組成物の硬化物並びに有機基板からの吸湿により、半導体装置内部に存在する水分が高温で急激に気化することによる応力で、半導体装置にクラックが発生することや、有機基板の半導体素子搭載面とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面で剥離が発生することもあり、エポキシ樹脂組成物の低応力化・低吸湿化とともに、有機基板との接着性も求められる。
更に、有機基板とエポキシ樹脂組成物の硬化物との間の熱膨張の不整合により、信頼性テストの代表例である温度サイクル試験でも、有機基板／エポキシ樹脂組成物の硬化物との界面の剥離やクラックが発生する。
従来のＱＦＰやＳＯＰ等の表面実装型半導体装置において、成形時に低粘度で高流動性を維持するためには、溶融粘度の低い樹脂を用いる方法や（例えば、特許文献１参照。）、また無機充填材の配合量を高めるために無機充填材をシランカップリング剤で表面処理する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしこれらは種々ある要求特性のいずれかのみを満足するものが多い。
また耐温度サイクル性と耐半田性の両立を達成するためには、無機質充填材を多量に配合した系においても弾性率の増大を押さえる必要がある。その具体的な手法の一つとして、従来から低応力特性を付与するために種々の低応力改質剤を添加するという方法が知られている。しかしながら、従来の低応力改質剤だと粒子の凝集力が強く混練時に均一に分散しないため、エポキシ樹脂組成物が不均一となり、特性のばらつきが大きくなった。また低応力改質剤の凝集物が大きいと溶融状態での粘度が増大することによる流動性の低下や、半田処理時に凝集物を起点としてクラックが発生する等の不良が生じることがあった。
エリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、高流動、低弾性、低反りに優れた樹脂を用い、更に無機充填材の配合量を高めて信頼性を満足させる技術が求められている。

特開平７−１３０９１９号公報（第２〜５頁） 特開平８−２０６７３号公報（第２〜４頁）

本発明は、従来の背景技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは硬化性及び他の諸特性を低下させることなく高流動性、成形後や半田処理後の低そり、耐半田特性、耐温度サイクル特性が著しく優れたエリア実装型半導体封止用に適したエポキシ樹脂組成物、及びこれを用いた半導体装置を提供することにある。

本発明は、
［１］基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみが封止されたエリア実装型半導体装置に用いるものであって、結晶性エポキシ樹脂（Ａ）、下記一般式（１）で表されるフェノール樹脂（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）、無機充填材（Ｄ）、平均粒径が０．３μｍ以上、５μｍ以下であり、最大粒径が１０μｍ以下である低応力改質剤（Ｅ）、及び芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）を必須成分として含むことを特徴とするエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記低応力改質剤（Ｅ）が全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、５重量％以下の割合で含まれ、前記芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）が全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、０．５重量％以下の割合で含まれ、前記無機充填材（Ｄ）が全エポキシ樹脂組成物中に８５重量％以上、９５重量％以下の割合で含まれるエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物、

（ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２は水素又は炭素数４以下のアルキル基で互いに同一でも異なっていても良い。ａは０〜４の整数、ｂは０〜４の整数、ｃは０〜３の整数。ｎは平均値で０〜１０の数。）

［２］前記硬化促進剤（Ｃ）がホスフィン化合物とキノン化合物との付加物を含むものである第［１］項記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［３］前記硬化促進剤（Ｃ）がトリフェニルホスフィンと１，４−ベンゾキノンとの付加物を含むものである第［１］又は［２］項記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［４］前記低応力改質剤（Ｅ）がシリコーンゴム粒子及び／又はシリコーン樹脂粒子である第［１］ないし［３］項のいずれかに記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［５］前記低応力改質剤（Ｅ）が分子内に少なくとも１個以上のフェニル基を有するものである第［１］ないし［４］項のいずれかに記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［６］基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみが第［１］ないし［５］項のいずれかに記載のエリア実装型エポキシ樹脂組成物を用いて封止されていることを特徴とするエリア実装型半導体装置、
である。

本発明に従うと、従来の技術では得られなかった無機充填材の高充填化、高流動性、低そり、耐半田特性、耐温度サイクル特性の全てに優れた樹脂組成物が得られるので、特にエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置として好適である。

本発明は、結晶性エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、硬化促進剤、無機充填材、特定の粒度分布を有する低応力改質剤を主成分とし、芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物を含むエポキシ樹脂組成物を用いることにより、エポキシ樹脂組成物においては無機充填材の高充填化と高流動性との両立が可能となるため、特にエリア実装型の半導体装置において低そりと耐半田特性等の高信頼性との両立が可能となるという、顕著な効果が得られるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。

本発明で用いられるエポキシ樹脂としては、常温時には固体で取扱い作業性に優れ、かつ成形時の溶融粘度が非常に低い結晶性エポキシ樹脂が必要である。溶融粘度が低いことにより、エポキシ樹脂組成物の高流動化を得ることができ、無機充填材を高充填化できるため、耐湿性の向上や低線膨張化が図れ、成形品としての特性向上が得られる。
結晶性エポキシ樹脂としては、ハイドロキノンのグリシジルエーテル化物、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、一般式（２）で示されるビフェニル型エポキシ樹脂、一般式（３）で示されるスチルベン型エポキシ樹脂等が挙げられる。

（ただし、上記一般式（２）において、Ｒ３〜Ｒ１０は水素又は炭素数４以下のアルキル基で互いに同一でも異なっていても良い。）

（ただし、上記一般式（３）において、Ｒ１１〜Ｒ２０は水素又は炭素数４以下のアルキル基で互いに同一でも異なっていても良い。）

一般式（２）のビフェニル型エポキシ樹脂の内では、作業性、実用性のバランスの取れた４，４’−ジグリシジルビフェニル、あるいは３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジグリシジルビフェニル及びこの両者の溶融混合物が好ましい。
また、一般式（３）のスチルベン型エポキシ樹脂の内では、作業性、実用性のバランスの取れた５−ターシャリブチル−４，４’−グリシジル−２，３’，５’−トリメチルスチルベン、あるいは４，４’−ジグリシジル３，３’，５，５’テトラメチルスチルベン及びこの両者の溶融混合物が好ましい。
本発明の結晶性エポキシ樹脂は、他のエポキシ樹脂と併用することができる。併用する場合、結晶性エポキシ樹脂は全エポキシ樹脂中の少なくとも１０重量％以上が好ましく、より好ましくは３０重量％以上、更に好ましくは５０重量％以上である。上記下限値未満であれば、結晶性エポキシ樹脂を用いることの特徴である流動性が損なわれる恐れがある。併用可能なエポキシ樹脂としては特に限定はしないが、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有する）、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。併用するエポキシ樹脂は、成形時の溶融粘度が非常に低い結晶性エポキシ樹脂の特徴を損なわないよう、極力粘度の低いものを使用することが望ましい。

本発明で用いられる一般式（１）で表されるフェノール樹脂は、フェノール性水酸基間に疎水性で剛直なビフェニレン骨格を有しており、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は低反りの特徴を有し、また吸湿率が低く、Ｔｇを越えた高温域での弾性率が低く、半導体素子、有機基板、及び金属基板との密着性に優れる。また、難燃性にも優れ、架橋密度が低い割には耐熱性が高いという特徴を有している。
一般式（１）のＲ１、Ｒ２は水素又は炭素数４以下のアルキル基、ａは０〜４の整数、ｂは０〜４の整数、ｃは０〜３の整数、ｎは平均値で０〜１０の数であるが、これらの内では硬化性の点から式（４）で示されるフェノール樹脂が好ましい。ｎが上記上限値を越えると樹脂の粘度が増大し、成形時の樹脂組成物の流動性が劣り、より一層の低吸湿化、低そり化のための無機充填材の高充填化が不可能となる恐れがあるので好ましくない。

（ただし、上記式（４）において、ｎは平均値で０〜１０の数）

本発明の一般式（１）のフェノール樹脂は、他のフェノール樹脂と併用することができる。併用する場合、一般式（１）のフェノール樹脂は全フェノール樹脂中の少なくとも１０重量％以上が好ましく、より好ましくは３０重量％以上、更に好ましくは５０重量％以上である。上記下限値未満であれば、高温時の低弾性化や低吸湿化及び接着性が十分に得られず、また耐燃性が低下する恐れがある。併用するフェノール樹脂は特に限定しないが、例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、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。無機充填材の高充填化のためには、エポキシ樹脂と同様に、低粘度のものが好ましい。
本発明に用いられる全エポキシ樹脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基数の当量比としては、好ましくは０．５以上２以下であり、特に０．７以上１．５以下がより好ましい。上記範囲を外れると、耐湿性、硬化性などが低下する恐れがあるので好ましくない。

本発明で用いられる硬化促進剤としては、エポキシ基とフェノール性水酸基の反応を促進するものであれば特に限定しないが、例えば１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
本発明で用いられる硬化促進剤としては、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が好ましい。ホスフィン化合物としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ−ｐ−トリルホスフィン、ジフェニルシクロヘキシルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリブチルホスフィンなどが挙げられる。キノン化合物としては１，４−ベンゾキノン、メチル−１，４−ベンゾキノン、メトキシ−１，４−ベンゾキノン、フェニル−１，４−ベンゾキノンなどが挙げられる。これらホスフィン化合物とキノン化合物との付加物のうち、トリフェニルホスフィンと１，４−ベンゾキノンとの付加物がより好ましい。ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物の製造方法としては特に制限はないが、例えば、原料として用いられるホスフィン化合物とキノン化合物とを両者が溶解する有機溶媒中で付加反応させて単離すればよい。ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物は、１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明に用いる無機充填材としては、一般に半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができる。例えば、溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、チタンホワイト、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものとしては、溶融球状シリカである。これらの無機充填剤は、単独でも混合して用いても差し支えない。またこれらがカップリング剤により表面処理されていてもかまわない。無機充填材の形状としては、流動性改善のために、できるだけ真球状であり、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。本発明で用いられる無機充填材の含有量は、全エポキシ樹脂組成物中に８５重量％以上、９５重量％以下であることが好ましく、より好ましくは８７重量％以上、９３重量％以下である。下限値未満だと、低吸湿性、低熱膨張性が得られず耐半田性が不十分となったり、反りが大きくなったりする恐れがあるので好ましくない。上限値を越えると、流動性が低下し、成形時に充填不良等が生じたり、高粘度化による半導体装置内の金線変形等の不都合が生じたりする恐れがあるので好ましくない。

本発明では、平均粒径０．３μｍ以上、５μｍ以下、最大粒径１０μｍ以下の低応力改質剤（Ｅ）を用いることを必須とするが、全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、５重量％以下用いることがより好ましい。平均粒径が下限値未満であると低応力改質剤の分散性の低下やエポキシ樹脂組成物の流動性が低下する恐れがあり、また上限値を超えると低応力性が十分に発現されない恐れがあり好ましくない。最大粒径が上限値を超えると低応力性が十分に発現されない恐れがあり好ましくない。配合量が下限値未満であると低応力性が十分に発現されない恐れがあり、また上限値を超えると硬化物の強度の低下や吸水率の増加による耐半田性の低下等、半導体封止樹脂としての性能が悪化するので好ましくない。
本発明における低応力改質剤の平均粒径は、レーザー回折式の粒度分布測定装置等で測定するのが好ましく、例えば、（株）島津製作所のレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００等を用いることができる。

本発明に用いられる低応力改質剤としては、例えばブタジエンスチレンゴム、ブタジエンアクリロニトリルゴム、ポリウレタンゴム、ポリイソプレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、シリコーン樹脂等が上げられるがこれらに限定されるものではなく、また単独で用いても併用しても良い。
これらの内ではシリコーンゴム粒子又はシリコーン樹脂粒子が好ましい。シリコーンゴムの製造方法としては、通常、メチルクロロシラン、トリメチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のオルガノクロロシランを重合させることによりオルガノポリシロキサンを得るがこれらに限定されるものではない。シリコーン樹脂とはオルガノポリシロキサンを三次元架橋した構造を基本骨格としたものである。
またこれらの構造に各種官能基を導入することが可能であり、導入できる官能基としてはエポキシ基、アミノ基、メトキシ基、フェニル基、カルボキシル基、水酸基、アルキル基、ビニル基、メルカプト基等があげられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の特性を損なわない範囲で液状の低応力改質剤を添加しても構わない。液状の低応力改質剤としては、液状オルガノポリシロキサン、液状ポリブタジエン等の液状合成ゴム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明に用いる芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）（以下、化合物（Ｆ）と称する。）は、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度を下げ、流動性を向上する効果を有するものである。化合物（Ｆ）としては、式（５）又は式（６）で表される化合物が好ましく、例えば、カテコール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン及びこれらの誘導体等が挙げられる。そのうち制御のしやすさ、低揮発性の点から母核はナフタレン環である化合物（１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン及びその誘導体）がより好ましい。これらの化合物（Ｆ）は２種以上併用してもよい。かかる化合物（Ｆ）の配合量は全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上、０．５重量％以下が好ましく、より好ましくは０．０２重量％以上、０．３重量％以下である。下限値未満だと期待するような粘度特性及び流動特性が得られない恐れがある。上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化が阻害され、また硬化物の物性が劣り、半導体封止樹脂としての性能が悪化する恐れがあるので好ましくない。

（ただし、上記式（５）において、Ｒ２１、Ｒ２５はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素又は水酸基以外の置換基、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。）

（ただし、上記式（６）において、Ｒ２６、Ｒ３２はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素又は水酸基以外の置換基、Ｒ２７、Ｒ２８、Ｒ２９、Ｒ３０、Ｒ３１は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。）

本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分の他、必要に応じてエポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等のシランカップリング剤や、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、アルミニウム／ジルコニウムカップリング剤等のカップリング剤、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤、酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体、酸化防止剤等の各種添加剤が適宜配合可能である。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分、及びその他の添加剤等を、ミキサー等を用いて常温混合し、ロール、ニーダー、押出機等の混練機で加熱混練、冷却後粉砕して得られる。

本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子等の電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよい。その他の半導体装置の製造方法は、公知の方法を用いることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、これらの実施例に限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
実施例１
エポキシ樹脂１：ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＸ４０００Ｋ、融点１０５℃、エポキシ当量１８５） ４．２７重量部
フェノール樹脂１：ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０３） ４．６８重量部
硬化促進剤１（トリフェニルホスフィン） ０．１５重量部
溶融球状シリカ（平均粒径３０μｍ） ８９．００重量部
低応力改質剤１（平均粒径１μｍ、最大粒径７μｍのシリコーンゴム粒子）
１．００重量部
２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬） ０．２０重量部
γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン ０．２０重量部
カルナバワックス ０．２０重量部
カーボンブラック ０．３０重量部
をミキサーで混合した後、表面温度が９０℃と４５℃の２本ロールを用いて混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成物とした。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で評価した。結果を表１に示す。

評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用の金型を用い、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間２分で測定した。単位はｃｍ。

パッケージ反り量：トランスファー成形機を用い、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間２分で３５２ピンＢＧＡ（基板は厚さ０．５６ｍｍのビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板、パッケージのサイズは３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、半導体素子のサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、半導体素子と回路基板のボンディングパッドを２５μｍ径の金線でボンディングしている）を成形し、１７５℃、２時間で後硬化してサンプルを得た。得られたパッケー各１０個を室温に冷却後、パッケージのゲートから対角線方向に、表面粗さ計を用いて高さ方向の変位を測定し、変異差の最も大きい値を反り量とした。単位はμｍ。

金線変形率：パッケージ反り量の評価で成形した３５２ピンＢＧＡパッケージを軟Ｘ線透視装置で観察し、金線の変形率を（流れ量）／（金線長）の比率で表した。単位は％。

耐半田性：パッケージ反り量の評価と同様にして成形した３５２ピンＢＧＡパッケージを１７５℃、２時間で後硬化し、得られたパッケージ各１０個を、６０℃、相対湿度６０％の環境下で１６８時間、又は８５℃、相対湿度６０％の環境下で１６８時間処理した後、ピーク温度２６０℃のＩＲリフロー処理（２５５℃以上が１０秒）を行った。処理後の内部の剥離及びクラックの有無を超音波探傷機で観察し、不良パッケーの個数を数えた。不良パッケーの個数がｎ個であるとき、ｎ／１０と表示した。

耐温度サイクル性：パッケージ反り量の評価と同様にして成形した３５２ピンＢＧＡパッケージを１７５℃、２時間で後硬化し、得られたパッケージ１０個を、−６５℃／３０分〜１５０℃／３０分の環境下で繰り返し処理を行い、１００時間毎に外部クラックの有無を観察した。得られたパッケージの５０％以上の個数に外部クラックが生じた時間を測定し、「５０％不良発生時間」で示した。単位はｈｒ。

曲げ強度：トランスファー成形機を用い、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間２分で試験片（８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ）を成形し、１７５℃、４時間で後硬化した後、２５℃又は２６０℃での曲げ強さをＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。単位はＭＰａ。

曲げ弾性率：トランスファー成形機を用い、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間２分で試験片（８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ）を成形し、１７５℃、４時間で後硬化した後、２５℃又は２６０℃での曲げ弾性率をＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。単位はＭＰａ。

実施例２〜１５、比較例１〜７
表１、表２、表３の配合に従い、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、同様に評価した。これらの評価結果を表１、表２、表３に示す。
実施例１以外で用いた成分を以下に示す。
エポキシ樹脂２：ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製、ＮＣ３０００、軟化点６０℃、エポキシ当量２７６）
フェノール樹脂２：フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−ＬＬ、軟化点７５℃、水酸基当量１７５）
フェノール樹脂３：フェノールノボラック樹脂（軟化点８０℃、水酸基当量１０５）
硬化促進剤２：トリフェニルホスフィンと１，４−ベンゾキノンとの付加物
硬化促進剤３：１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７
低応力改質剤２：（平均粒径４μｍ、最大粒径９μｍのフェニル基を有するシリコーン樹脂粒子）
低応力改質剤３：（平均粒径１５μｍ、最大粒径３０μｍのシリコーンゴム粒子）
１，２−ジヒドロキシナフタレン（試薬）
カテコール（試薬）
１，６−ジヒドロキシナフタレン（試薬）
レゾルシノール（試薬）
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、高流動性、低反り、耐半田特性、耐温度サイクル特性に優れたものであり、これらの特性が要求されるエリア実装型半導体装置等への適用が有用である。

Claims (6)

1. 基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみが封止されたエリア実装型半導体装置に用いるものであって、結晶性エポキシ樹脂（Ａ）、下記一般式（１）で表されるフェノール樹脂（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）、無機充填材（Ｄ）、平均粒径が０．３μｍ以上、５μｍ以下であり、最大粒径が１０μｍ以下である低応力改質剤（Ｅ）、及び芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）を必須成分として含むことを特徴とするエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記低応力改質剤（Ｅ）が全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、５重量％以下の割合で含まれ、前記芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）が全エポキシ樹脂組成物中に０．０１重量％以上、０．５重量％以下の割合で含まれ、前記無機充填材（Ｄ）が全エポキシ樹脂組成物中に８５重量％以上、９５重量％以下の割合で含まれるエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
   

   

   （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２は水素又は炭素数４以下のアルキル基で互いに同一でも異なっていても良い。ａは０〜４の整数、ｂは０〜４の整数、ｃは０〜３の整数。ｎは平均値で０〜１０の数。）
2. 前記硬化促進剤（Ｃ）がホスフィン化合物とキノン化合物との付加物を含むものである請求項１記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 前記硬化促進剤（Ｃ）がトリフェニルホスフィンと１，４−ベンゾキノンとの付加物を含むものである請求項１又は２に記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
4. 前記低応力改質剤（Ｅ）がシリコーンゴム粒子及び／又はシリコーン樹脂粒子である請求項１ないし３のいずれかに記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
5. 前記低応力改質剤（Ｅ）が分子内に少なくとも１個以上のフェニル基を有するものである請求項１ないし４のいずれかに記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
6. 基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみが請求項１ないし５のいずれかに記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止されていることを特徴とするエリア実装型半導体装置。