JP4876365B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温信頼性及び半田耐熱性、さらにはポリイミド密着に優れた、半導体封止用として好適なエポキシ樹脂組成物を用いてトランスファ成形により得られる半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置などの電子回路部品の封止方法として、従来より金属やセラミックスによるハーメッチックシールとフェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されており、一般にこのような封止に使用される樹脂を封止材樹脂と呼んでいる。その中でも、経済性、生産性、物性のバランスの点からエポキシ樹脂による樹脂封止が最も盛んに行われている。そして、エポキシ樹脂による封止方法としては、エポキシ樹脂に硬化剤、充填材（フィラー）などを添加した組成物を用い、半導体素子を金型にセットしてトランスファー成形法などにより封止する方法が一般的に行われている。
【０００３】
最近はプリント基板への半導体装置パッケージの実装において高密度化、自動化が進められており、従来のリードピンを基板の穴に挿入する“挿入実装方式”に代わり、基板表面に半導体装置パッケージを半田付けする“表面実装方式”が盛んになってきた。それに伴い、半導体装置パッケージも従来のＤＩＰ（デュアル・インライン・パッケージ）から、高密度実装・表面実装に適した薄型のＦＰＰ（フラット・プラスチック・パッケージ）に移行しつつある。その中でも最近では、微細加工技術の進歩により、厚さ２ｍｍ以下のＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ、ＬＱＦＰが主流となりつつある。そのため湿度や温度など外部からの影響をいっそう受けやすくなり、耐リフロー信頼性、高温信頼性、耐湿信頼性などの信頼性が今後ますます重要となってくる。特に最近ではＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ等厚さ１ｍｍ以下のパッケージにおける耐リフロー信頼性の向上が求められている。
【０００４】
半導体封止用エポキシ系樹脂組成物に要求される特性としては、信頼性および成形性などがあり、信頼性としては高温信頼性・半田耐熱性などが、成形性としてはパッケージ充填性などがあげられる。
【０００５】
半田耐熱性に関しては以下の問題が指摘される。例えば表面実装においては、通常半田リフローによる実装が行われる。この方法では、基板の上に半導体装置パッケージを載せ、これらを２００℃以上の高温にさらし、基板にあらかじめつけられた半田を溶融させて半導体装置パッケージを基板表面に接着させる。このような実装方法では半導体装置パッケージ全体が高温にさらされるため、封止樹脂の吸湿性が高いと封止樹脂と半導体チップの間、あるいは封止樹脂とリードフレームの間の剥がれが生じたり、吸湿した水分が半田リフロー時に爆発的に膨張してクラックが生じるという現象が起こる。また薄型パッケージの場合、銀ペースト層が吸湿してリフロー時にシリコンチップまたはリードフレームとの界面から剥離し、パッケージ底部が押し下げられてパッケージ底部が膨らむ現象（膨れ特性）が起こり問題になっている。このためふくれ率は実用上８０μｍ以下であることが望ましい。更に、近年では環境保護の点から鉛を含んでいない鉛フリー半田の使用が進んでいるが、鉛フリー半田は融点が高く、そのためリフロー温度も上がることになりこれまで以上の耐リフロー信頼性が求められている。
【０００６】
また高温信頼性とは、高温かつ高湿環境下に樹脂封止半導体を放置した場合に、封止樹脂や封止樹脂とリードフレームとの界面を通って水分が侵入することにより、封止樹脂中のハロゲンイオン等の不純物イオンが半導体上の金属電極を腐食して導通不良を起こしたりするが、この現象に抗する性能が高温信頼性である。
【０００７】
一般的には、高温信頼性を向上させるには、原料に含まれる加水分解性塩素を主とするハロゲン類の濃度を低下させることが望ましい。しかし、この低塩素化技術にも限界があり、十分な高温信頼性を達成できない。このため高温信頼性向上のため樹脂組成物中のフィラー量を増大させたり、低吸水率や低弾性の樹脂を用いたりして高温信頼性を向上する処方がとられてきた（特開平８−１３４１８３号公報）。しかしながら、これらの処方では樹脂中に含まれるイオン性不純物を抑制することはできず、十分な高温信頼性は得られなかった、また、高温高湿の状態に放置された半導体装置ではポリイミドと樹脂の間が剥離を引き起こすなどの問題が起こっているが、この問題に対する解決策は見いだされていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況に鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、リフロー信頼性が良好であり、高温信頼性とポリイミド密着に優れた、トランスファー成形用タブレット及びそのタブレットで成形された半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、本課題を解決するために検討した結果、本発明に至った。
【００１０】
すなわち本発明は、主として次の構成を有する。すなわち、
「エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填剤（Ｃ）およびハイドロタルサイト類（Ｄ）を含有するエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂（Ａ）が下記一般式（Ｉ）で表されるテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有し、かつハイドロタルサイト類（Ｄ）が下記一般式（II）で表されるハイドロタルサイト類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。
【００１１】
【化３】
【００１２】
【化４】
」である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を詳述する。
【００１４】
本発明は必須成分として、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填材（Ｃ）およびハイドロタルサイト類（Ｄ）を含有する。
【００１５】
まず、本発明のエポキシ樹脂組成物におけるハイドロタルサイト類（Ｄ）について説明する。
【００１６】
本発明におけるハイドロタルサイト類（Ｄ）は一般式（II）で示されるハイドロタルサイト類を含有する。
【００１７】
【化５】
【００１８】
ここでアルミニウムとマグネシウムの組成比は連続的に変化させることが可能である。この物質がイオン捕捉剤として用いられるのは、このハイドロタルサイト類が陰イオン交換体であり、ハロゲン等の陰イオンを炭酸と置換するためである。このため樹脂組成物中のハロゲンイオンなどの金属を腐食させる陰イオンを捕捉するのに大変有効な物質である。このため低応力であるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とハイドロタルサイト類を配合することで、それぞれ単体で用いるより大きな高温信頼性が達成できる。しかし一般的にハイドロタルサイト類をはじめとして、陰イオン交換体は塩基性を示し、ポリイミド等塩基性物質の存在化で分解される特徴を持つ物質に対しては悪影響を与える。このためポリイミド剥離に関してはハロゲンイオンを取り除く良い効果と、ポリイミドを直接分解する悪い効果が相殺して、高温高湿下ではポリイミド剥離が大きく改善されない可能性がある。このためポリイミドとの密着性が重要となる半導体装置に関しては本発明における有機被膜を被覆したハイドロタルサイトを用いることが重要となる。
【００１９】
「表面を有機被膜で被覆したハイドロタルサイト類」とは、ハイドロタルサイト類の表面を有機被膜で被覆したものであり、式（II）で表されるハイドロタルサイト類を有機被膜で被覆したものが好ましい。被覆する有機物は特に規定しないが、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリマーやその変性物が望ましい。これはハイドロタルサイト類が直接半導体の部材に接触して反応することを防ぎ、かつ有機被膜が安定に存在するからである。有機被膜の膜厚に関しては特に規定しないが、下限に関しては、ハイドロタルサイト類が直接他物質にふれることがない程度の厚さが望ましく、上限については有機被膜が中をイオン類が通過できることが望ましいので、０．０５μｍ〜１０μｍが好ましく、さらに好ましくは０．１μｍ〜５μｍである。
【００２０】
本発明におけるハイドロタルサイト類の有機被膜の被覆方法は特に限定しないが、被覆樹脂を溶融しハイドロタルサイト類と混合し、その混合物を冷却後に粉砕する方法や溶媒中に被覆樹脂を溶かし、ハイドロタルサイト類と混合した後に溶媒を揮発させるなどの方法がある。コスト的には前者の方が有利であり、有機被膜の膜厚制御を行う必要がある場合は後者が望ましい。また、本発明におけるハイドロタルサイト類の具体的な商品名としては協和化学の”ＤＨＴ−４Ｈ”、富田製薬の”ＡＤ５００”が例としてあげられ、また、表面に有機被膜を施したハイドロタルサイト類としては”ＺＨＴ−４Ａ”があげられる。しかし、式（II）に示されるハイドロタルサイト類であればこれらの商品でなくとも本発明の効果が得られる。
【００２１】
ハイドロタルサイト類（Ｄ）の配合量は配合量が少ないとイオン捕捉が十分行われず、逆に過多になると樹脂の流動性が低下するので０．０１〜１重量％の範囲で用いることが望ましい。また、ハイドロタルサイト類（Ｄ）の樹脂組成物への添加方法は特に規定しないが、通常は直接添加し混合することが低コストで高温信頼性を向上できるので望ましい。
【００２２】
ハイドロタルサイト類（Ｄ）の粒径についても特に規定しないが、イオン捕捉効率を上げるためには表面積が大きい方がよく、粒径が大きいと流動性を悪化させることがあることから、通常において粒径は０．１μｍ〜４０μｍの間が望ましい。
【００２３】
次に本発明のエポキシ樹脂組成物のその他の構成成分について説明する。
【００２４】
エポキシ樹脂（Ａ）は一般式（Ｉ）で表されるテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有する。
【００２５】
【化６】
【００２６】
エポキシ樹脂（Ａ）に一般式（Ｉ）で表されるテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有させることによりリフロー時の膨れ特性が向上する。また、本エポキシ樹脂は連続成形時のパッケージ表面外観に優れる。さらには、粘度を下げ成形性を向上する効果も得られる。一般式（Ｉ）で表されるテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の含有量は、膨れ特性改良の観点から、エポキシ樹脂（Ａ）全量に対して１０重量％以上が好ましく、エポキシ樹脂（Ａ）全量に対して５０重量％以上であることががさらに好ましい。
【００２７】
用途によっては一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を併用しても良い。その他のエポキシ樹脂としては１分子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物であれば特に限定されず、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般である。例えばアルキル置換基を持たないビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル、 ４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラメチルビフェニル、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラエチルビフェニル、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラブチルビフェニルなどのビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリフェノール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、およびハロゲン化エポキシ樹脂などが挙げられる。その他のエポキシ樹脂として２種以上用いても良い。
【００２８】
２種以上のエポキシ樹脂を併用する場合、一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂の他のエポキシ樹脂として特に好ましいものとしては例えば４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラメチルビフェニル、アルキル置換基を持たないビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、一般式（IV）で表されるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２９】
エポキシ樹脂（Ａ）の配合量はエポキシ樹脂組成物全体に対して通常０．５〜１５重量％、特に１〜１０重量％が好ましい。
【００３０】
本発明における硬化剤（Ｂ）は、エポキシ樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば特に限定されず、それらの具体例としては、例えばフェノールノボラック、クレゾールノボラックなどのノボラック樹脂、ビスフェノールＡなどのビスフェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族アミンなどがあげられる。なかでも、半導体封止用としては、耐熱性、耐湿性および保存性に優れる点から、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどのノボラック樹脂が好ましく用いられる。また、２種以上の硬化剤を併用しても良い。
【００３１】
本発明における硬化剤（Ｂ）は、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定されず、それらの具体例としては、例えばフェノールノボラック、クレゾールノボラック、ナフトールノボラックなどのノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニル骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノール樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビスフェノールＡなどのビスフェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族アミンなどがあげられ、これらを単独で用いても、２種以上の硬化剤を併用しても良い。硬化剤（Ｂ）の溶融粘度はＩＣＩ（１５０℃）粘度で１Ｐａ・s以下、さらには０．３Ｐａ・ｓ以下のものが特に好ましく使用される。
【００３２】
硬化剤（Ｂ）としてはリフロー信頼性の点から下記一般式（III）で表されるフェノールアラルキル樹脂が特に好ましく使用され、そのなかでも下記一般式（IV）で表されるp-キシレン型フェノールアラルキル樹脂がさらに好ましい。
【００３３】
【化７】
【００３４】
【化８】
【００３５】
２種以上の硬化剤を併用する場合、一般式（III）で表される硬化剤の含有量は硬化剤（Ｂ）全量に対して１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上であることがさらに好ましい。
【００３６】
２種以上の硬化剤を併用する場合、さらに好ましくは膨れ特性改良の観点から一般式（IV）で表される硬化剤の含有量は硬化剤（Ｂ）全量に対して１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上であることがより好ましい。
【００３７】
硬化剤（Ｂ）の配合量はエポキシ樹脂組成物全体に対して通常０．５〜１５重量％、特に１〜１０重量％が好ましい。さらにはエポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比は、機械的性質、及び耐湿性も点からエポキシ樹脂（Ａ）に対する硬化剤（Ｂ）の化学当量比が０．５〜１．５、特に０．７〜１．３の範囲にあることが好ましい。 本発明において、硬化剤（Ｂ）の配合量は、全樹脂組成物に対して通常２．５〜５．０重量％であることが好ましい。さらには、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比としては、機械的性質および耐湿性の点から（Ａ）に対する（Ｂ）の化学当量比が０．５〜１．３が好ましく、特に０．６〜１．０の範囲にあることが好ましい。
【００３８】
また、本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するため硬化促進剤を用いても良い。硬化促進剤は硬化反応を促進するものであれば特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７などの３級アミン化合物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ（アセチルアセトナト）アルミニウムなどの有機金属化合物およびトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物があげられる。なかでも信頼性および成形性の点から有機ホスフィン化合物が好ましく、トリフェニルホスフィンが特に好ましく用いられる。
【００３９】
これらの硬化促進剤は、用途によっては二種以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲が好ましい。
【００４０】
本発明における充填材（Ｃ）としては、無機充填材が好ましく、具体的には溶融シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、アスベスト、ガラス繊維などがあげられる。なかでも溶融シリカは線膨張係数を低下させる効果が大きく、低応力化に有効なために好ましく用いられる。形状としては、破砕状のものや球状のものが用いられ、流動性の点から球状のものが特に好ましく使用される。
【００４１】
ここでいう非晶性シリカは、一般的には真比重が２．３以下のものを意味する。この非晶性シリカは公知の任意の方法で製造方法でき、例えば結晶性シリカを溶融する方法および金属ケイ素の酸化による方法、アルコキシシランの加水分解など、各種原料からの合成方法が使用できる。
【００４２】
非晶性シリカのなかでも石英を溶融して製造される球状溶融シリカが特に好ましく使用され、球状溶融シリカを全充填材（Ｃ）中に９０重量％以上含有することが特に好ましい。
【００４３】
本発明において、充填剤（Ｃ）の形状は特に限定しないが、好ましくは球形である。特に、充填剤（Ｃ）のうちの４５μｍ以上の粒子は円形度が０．７以上であることが好ましい。
【００４４】
本発明において、充填材（Ｃ）の割合は特に限定はないが、耐熱性、耐湿性等の点から好ましくは全樹脂組成物に対して８０〜９８重量％、より好ましくは８６〜９５重量％である。
【００４５】
本発明では、シランカップリング剤、チタンカップリング剤などのカップリング剤を配合することができる。これらのカップリング剤で充填材を、他の構成成分とブレンドする以前に処理しておくことがより好ましい。カップリング剤としてはシランカップリング剤が好ましく使用され、シランカップリング剤としては、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基などの加水分解性基および有機基がケイ素原子に直結したもの、およびその部分加水分解縮合物が一般的に用いられる。シランカップリング剤中の有機基としては、窒素原子、酸素原子、ハロゲン原子、硫黄原子などによって置換された炭化水素基のものが使用される。シランカップリング剤の具体的な例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシシラン、γ−（２，３−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−フェニルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−フェニルアミノ）プロピルメチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ−メチルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−メチルアミノプロピル）メチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ−エチルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−エチルアミノ）プロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−エチルアミノ）プロピルメチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカトプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、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、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエチルシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００４６】
カップリング剤の配合割合としてはエポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜２重量％添加することが流動性及び充填性の点で好ましい。
【００４７】
本発明のエポキシ樹脂組成物では、難燃性を向上させる目的でブロム化合物を配合できる。ブロム化合物は、通常、エポキシ樹脂組成物に難燃剤として添加されるものであれば、特に限定されない。ブロム化合物の好ましい具体例としては、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ樹脂、ブロム化ポリカーボネート樹脂、ブロム化ポリスチレン樹脂、ブロム化ポリフェニレンオキサイド樹脂、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジフェニルエーテルなどがあげられ、なかでも、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ樹脂が、成形性の点から特に好ましい。
【００４８】
本発明のエポキシ樹脂組成物では、アンチモン化合物を配合できる。これは通常半導体封止用エポキシ樹脂組成物に難燃助剤として添加されるもので、特に限定されず、公知のものが使用できる。アンチモン化合物の好ましい具体例としては、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンがあげられる。
【００４９】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに次に挙げる各種添加剤を任意に含有することができる。例えば、カーボンブラックおよび酸化鉄などの各種着色剤や各種顔料、シリコーンゴム、オレフィン系共重合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジエンゴムなどの各種エラストマー、シリコーンオイル、ポリエチレンなどの各種熱可塑性樹脂、フッ素系、シリコーン系などの界面活性剤、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のアミドおよびパラフィンワックスなどの各種離型剤および有機過酸化物などの架橋剤、などが挙げられる。
【００５０】
本発明のエポキシ樹脂組成物は上記各成分を溶融混練によって製造することが好ましい。たとえば各種原料をミキサーなどの公知の方法で混合した後、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニーダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練することにより製造される。溶融混練時の樹脂温度としては、通常７０〜１５０℃の範囲が使用される。
【００５１】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、加熱混練で溶融し、冷却さらに粉砕した粉末の形状、粉末を打錠して得られるタブレットの形状、加熱混練で溶融し型内で冷却固化したタブレットの形状、加熱混練で溶融し押し出ししてさらに切断したペレットの形状などの状態で使用できる。
【００５２】
そしてこれらの形状から半導体素子の封止に供され半導体装置の製造が行われる。半導体を基板に固定した部材に対して、本発明のエポキシ樹脂組成物を、例えば１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トランスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方法で成形して、エポキシ樹脂組成物の硬化物によって封止された半導体装置が製造される。また必要に応じて追加熱処理（例えば、１５０〜２００℃、２〜１６時間）を行うことができる。
【００５３】
【実施例】
以下、実施例と比較例によりにより本発明を具体的に説明する。
【００５４】
表１に示す原料を用いた。なお、本発明における有機被膜を被覆したハイドロタルサイトは、協和化学”ＤＨＴ−４Ｈ”のハイドロタルサイト８０重量％に対して、被覆用樹脂（実施例ではポリエチレン、ポリプロピレン）２０重量％を２５０℃で溶融混合した後粉砕を行った。
【００５５】
つぎに表２および表３に示した組成比（重量比）で、ミキサーによりドライブレンドした。これらの混合物を、ロール表面温度９０℃のミキシングロールを用いて５分間加熱混練後、冷却、粉砕して半導体封止用の１２種のエポキシ樹脂組成物（ａ〜ｌ）を作製した。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【化９】
【００５８】
【化１０】
【００５９】
【化１１】
【００６０】
【化１２】
【００６１】
【表２】
【００６２】
【表３】
【００６３】
実施例及び比較例で注目する物性として以下のような評価方法を用いている。
【００６４】
＜膨れ特性（耐リフロー信頼性）評価＞
得られた樹脂組成物について１４４ｐｉｎＴＱＦＰ（外形：２０ｍｍ×２０ｍｍ×１．０ｍｍ、フレーム材料：４２アロイ）用金型を用いて、低圧トランスファー成形機で金型温度１７５℃、キュアータイム１分間の条件でパッケージを成形した。なお評価用のチップとしては表面にポリイミド膜を被覆した模擬素子を搭載した、チップサイズ８ｍｍ×８ｍｍ×０．３ｍｍのものを用いた。
【００６５】
上記成形により得られた１４４ｐｉｎＴＱＦＰのパッケージ１０個を１８０℃、６時間の条件でポストキュアーした後、マイクロメーターにてパッケージ中央部の厚みＩ（μm）を計測した。これを８５℃／６０％ＲＨで２４時間加湿後、最高温度２６０℃のＩＲリフロー炉で１０秒間加熱処理した直後、リフロー出５秒後再びパッケージの中央部の厚みII（μm）を計測した。さらに１０個それぞれのパッケージについて（厚みII−厚みＩ）を算出し、この１０個の平均値を「膨れ」（μm）とした。なお、膨れは小さい方が好ましく、８０μｍ以下であることが特に好ましい。
【００６６】
＜ＰＣＴ（高温信頼性）評価＞
４４pinＰＬＣＣ（外形：１６ｍｍ×１６ｍｍ×２．４ｍｍ、フレーム材料：４２アロイ）用金型を用いて、低圧トランスファー成形機で金型温度１７５℃、キュアータイム１分間の条件でパッケージを成形した。このとき回路断線評価用としてアルミニウム配線（配線幅８μｍ、配線間隔８μｍ）が１チップにつき４回路分を施されたチップを用いた。このパッケージを８個成形し、１４３℃／１００％ＲＨで加湿後、半導体回路配線の電極間の抵抗が初期値の２倍になった時点で断線と判断し、断線箇所の割合が６３．５％に達したときの時間をもって故障時間とした。実用上は１０００時間以上が望ましい。
【００６７】
＜ポリイミド剥離評価＞
１６０pinＱＦＰ（外形：２８ｍｍ×２８ｍｍ×３．４ｍｍ、フレーム材料：４２アロイ）用金型を用いて、低圧トランスファー成形機で金型温度１７５℃、キュアータイム１分間の条件でパッケージを成形した。評価用のチップとしては表面にポリイミド膜を被覆した模擬素子を搭載し、チップサイズ１０．４ｍｍ×１０．４ｍｍ×０．５ｍｍのものを用いた。このパッケージにおいて１４３℃／１００％ＲＨの加湿を行った際、６５時間おきに超音波探傷機により内部の剥離の様子を観察した。このときの半導体チップ表面のポリイミド膜と封止樹脂組成物との剥離が発生した時間を、ポリイミド剥離発生時間とした。
【００６８】
＜実施例１〜６＞
表４に実施例を示す。
【００６９】
【表４】
【００７０】
＜比較例１〜６＞
公知の処方を用いた場合の比較例を表５に示す。
【００７１】
【表５】
【００７２】
表４に示した実施例ではハイドロタルサイト類とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物ではＰＣＴ故障時間、膨れ率ともに大きく改善していることがわかる。さらにハイドロタルサイトの表面を有機膜で被覆することにより、ＰＣＴ故障時間、膨れ率は良好なまま、ポリイミド剥離発生時間をさらに長くすることができる。
【００７３】
これに対し、エポキシ樹脂としてクレゾールノボラック型エポキシ樹脂のみ、かつハイドロタルサイト類を添加しない場合はＰＣＴ故障時間、膨れ率、およびポリイミド剥離発生時間はともに実用上十分でなく、ハイドロタルサイトを配合した場合でも膨れ率、ポリイミド剥離発生時間ともに変化せず、ＰＣＴ故障時間は改善するものの実用上の要求を満たさない。また、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有していてもハイドロタルサイト類を配合しないものは膨れ率は改善しているものの、ＰＣＴ故障時間、ポリイミド剥離が短く、これもＰＣＴを含めた高温信頼性とポリイミド剥離信頼性は両立できていない。
【００７４】
このことから、ビスフェノールＦ型エポキシとハイドロタルサイト類をともに含有させるという処方が大変有効であり、エポキシ樹脂組成物の封止材の信頼性を大幅に向上することができる。さらにハイドロタルサイト類の表面を有機被膜で被覆することにより、ポリイミド剥離信頼性をさらに大幅に向上できることがわかる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は優れた高温信頼性と半田信頼性とポリイミド密着性をともに有し、これを用いて半導体素子を封止することにより信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。

Claims (2)

1. エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填剤（Ｃ）およびハイドロタルサイト類（Ｄ）を含有するエポキシ樹脂組成物であって、前記各成分のエポキシ樹脂組成物に対する配合量は、エポキシ樹脂（Ａ）が０．５〜１５重量％、硬化剤（Ｂ）が０．５〜１５重量％、充填材（Ｃ）が８０〜９８重量％、およびハイドロタルサイト類（Ｄ）が０．０１〜１重量％であり、エポキシ樹脂（Ａ）が下記一般式（Ｉ）で表されるテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有し、かつ前記充填剤（Ｃ）が溶融シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、アスベスト、またはガラス繊維であり、ハイドロタルサイト類（Ｄ）として、下記一般式（II）で表されるハイドロタルサイト類の表面をポリエチレン、又はポリプロピレンで被覆されている前記ハイドロタルサイト類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。
   
2. 請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物によって封止されて得られる半導体装置。