JP4952283B2 - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関するものである。
近年、電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向において、半導体の高集積化が年々進み、またパッケージの表面実装化が促進されてきている。更に地球環境へ配慮した企業活動が重要視され、有害物質である鉛を特定用途以外で全廃することが求められている。しかしながら、鉛フリー半田の融点は従来の鉛／スズ半田に比べて高いため、赤外線リフロー、半田浸漬等の半田実装時の温度も従来の２２０〜２４０℃から、２４０℃〜２６０℃へと高くなる。このような実装温度の上昇により、実装時に樹脂部にクラックが入り易くなり、信頼性を保証することが困難になってきているという問題が生じている。更にリードフレームについても、外装半田メッキも脱鉛する必要があるとの観点から、外装半田メッキの代わりに事前にニッケル・パラジウムメッキを施したリードフレームの適用が進められている。このニッケル・パラジウムメッキは一般的な封止材料との密着性が低く、実装時に界面において剥離が生じ易く、樹脂部にクラックも入り易い。
このような課題に対し、半田耐熱性の向上に対して低吸水性のエポキシ樹脂や硬化剤を適用することにより（例えば、特許文献１、２、３参照。）、実装温度の上昇に対して対応が取れるようになってきた。その半面、このような低吸水・低弾性率を示すエポキシ樹脂組成物は架橋密度が低く、硬化直後の成形物は軟らかく、連続生産では金型への樹脂トラレ等の成形性での不具合が生じ、生産性を低下させる問題があった。
また、連続成形性向上への取り組みとしては、離型効果の高い離型剤の適用が提案されている（例えば、特許文献４参照。）が、離型効果の高い離型剤は必然的に樹脂硬化物の表面に浮き出しやすく、連続生産すると樹脂硬化物表面の外観及び金型表面を著しく汚してしまう欠点があった。樹脂硬化物表面の外観に優れるエポキシ樹脂組成物として、特定の構造を有するシリコーン化合物を添加する手法等が提案されている（例えば、特許文献５、６参照。）が、離型性は不充分で連続成形においてエアベント部分で樹脂が付着してエアベントを塞ぐことにより、未充填等の成形不具合を生じさせる等、連続成形性の低下を引き起こす問題があった。以上より、半田耐熱性、離型性、連続成形性、樹脂硬化物表面の外観、金型汚れ全ての課題に対応したエポキシ樹脂組成物が求められている。
特開平９−３１６１号公報 特開平９−２３５３５３号公報 特開平１１−１４０２７７号公報 特開２００２−８０６９５号公報 特開２００２−９７３４４号公報 特開２００１−３１０９３０号公報
本発明は、半田耐熱性が良好で、成形時における離型性、連続成形性、樹脂硬化物表面の外観、又は金型汚れ性等とのバランスに優れるエポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供するものである。
本発明は、
［１］ （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）、並びに（Ｄ）下記一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンを含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物、
Figure 0004952283
 （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１は水素、メチル基、フェニル基、及びＲ２から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ２で表されるアルキル基である。ｎ１の平均値は１以上、５０以下の正数である。上記Ｒ２において、ａの平均値は１以上、２０以下の正数である。）
［２］ 前記ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）が下記一般式（２）で表されるオルガノポリシロキサンである第［１］項に記載のエポキシ樹脂組成物、
Figure 0004952283
 （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ３は水素、メチル基、フェニル基、及びＲ４から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ４で表されるポリカプロラクトン基を有する有機基である。ｎ２の平均値は１以上、５０以下の正数である。上記Ｒ４において、ｂの平均値は１以上、２０以下の正数であり、Ｒ５は炭素数１〜３０の有機基である。）
［３］ 前記（Ａ）エポキシ樹脂が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を含む第［１］項又は第［２］項に記載のエポキシ樹脂組成物、
［４］ 前記（Ａ）エポキシ樹脂が下記一般式（３）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）を含む第［１］項又は第［２］項に記載のエポキシ樹脂組成物、
Figure 0004952283
 （ただし、上記一般式（３）において、ｎ３の平均値は１以上、１０以下の正数である。）
［５］ 前記（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤がビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂を含む第［１］項ないし第［４］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
［６］ 前記（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤が下記一般式（４）で表されるフェノール樹脂（ｂ１）を含む第［１］項ないし第［４］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
Figure 0004952283
 （ただし、上記一般式（４）において、ｎ４の平均値は１以上、１０以下の正数である。）
［７］ 半導体封止用である第［１］項ないし第［６］項のいずれかに記載半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［８］ 第［７］項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置、
である。
本発明に従うと、半導体装置実装時において優れた半田耐熱性を示すとともに、半導体素子の封止成形時における離型性、連続成形性、樹脂硬化物表面の外観、金型汚れ性等のバランスに優れるエポキシ樹脂組成物が得られるものである。
本発明は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン及び一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンを配合することにより、半導体素子の封止成形時において離型性、連続成形性、樹脂硬化物表面の外観が良好で金型汚れも発生し難いという優れた成形性を示すとともに、半導体装置実装時の半田耐熱性に優れたエポキシ樹脂組成物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（Ａ）エポキシ樹脂とは、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、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、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、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する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、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有するナフトールアラルキ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。耐半田性の向上という観点からは、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が好ましく、下記一般式（３）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）がより好ましい。粘度上昇を抑える観点から、下記一般式（３）において、ｎ３の平均値は１以上、１０以下の正数であることが好ましく、１以上、６以下の正数であることがより好ましく、１以上、４以下の正数であることが特に好ましい。
Figure 0004952283
 （ただし、上記一般式（３）において、ｎ３の平均値は１以上、１０以下の正数である。）
本発明で用いられるエポキシ樹脂（Ａ）全体の配合割合の下限値については、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中に、３重量％以上であることが好ましく、５重量％以上であることがより好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。また、エポキシ樹脂（Ａ）全体の配合割合の上限値については、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中に、１２重量％以下であることが好ましく、１０重量％以下であることがより好ましい。配合割合の上限値が上記範囲内であると、耐半田性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
本発明で用いられる（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤とは、１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、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、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有するフェノールアラルキル樹脂、ナフトールノボラック樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有するナフト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。耐半田性の向上という観点からは、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂が好ましく、下記一般式（４）で表されるフェノール樹脂（ｂ１）がより好ましい。粘度上昇を抑える観点から、下記一般式（４）において、ｎ４の平均値は１以上、１０以下の正数であることが好ましく、１以上、６以下の正数であることがより好ましく、１以上、４以下の正数であることが特に好ましい。
Figure 0004952283
 （ただし、上記一般式（４）において、ｎ４の平均値は１以上、１０以下の正数である。）
本発明で用いられるフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）の配合割合の下限値については、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中に、２重量％以上であることが好ましく、４重量％以上であることがより好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。また、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）の配合割合の上限値については、１０重量％以下であることが好ましく、８重量％以下であることがより好ましい。配合割合の上限値が上記範囲内であると、耐半田性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
また、（Ａ）エポキシ樹脂及び（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤の配合比率としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数（ＥＰ）と全フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基数（ＯＨ）との比（ＥＰ）／（ＯＨ）が０．８以上、１．３以下であることが好ましい。当量比がこの範囲であると、エポキシ樹脂組成物の硬化性の低下、又は樹脂硬化物の物性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
本発明では、（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）と、（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンと、を併用することが好ましい。これにより、エポキシ樹脂マトリックスと（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンとを適正な状態に相溶化させることができるため、これらを併用したエポキシ樹脂組成物は、その成形時において、樹脂硬化物表面の外観と離型性とを両立させることができ、連続成形性が良好になる。
一方、（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンを使用せずに、（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）のみを使用した場合では、離型性が不充分となり、連続成形性が低下する。また、（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）を使用せずに、（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンのみを使用した場合では、エポキシ樹脂マトリックス中における（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンの相溶化が不充分となり、樹脂硬化物表面の外観が悪化する。
本発明で用いられるポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）は、ポリカプロラクトンとオルガノポリシロキサンを混合し、白金触媒下５０〜１００℃で反応させることで得られる。ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）としては、特に限定するものではないが、下記一般式（２）で表されるオルガノポリシロキサンが好ましい。
Figure 0004952283
 （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ３は水素、メチル基、フェニル基、及びＲ４から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ４で表されるポリカプロラクトン基を有する有機基である。ｎ２の平均値は１以上、５０以下の正数である。上記Ｒ４において、ｂの平均値は１以上、２０以下の正数であり、Ｒ５は炭素数１〜３０の有機基である。）
一般式（２）において、Ｒ３は水素、メチル基、フェニル基及びＲ４から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ２で表されるポリカプロラクトン基を有する有機基である。Ｒ４において、ｂの平均値は１以上、２０以下の正数であり、Ｒ３は炭素数１〜３０の有機基である。ポリカプロラクトン基を有する有機基の炭素数が上記範囲内であると、エポキシ樹脂マトリックスとの相溶性が適正な状態となり、樹脂硬化物表面の外観悪化を抑えることができる。また、一般式（２）において、ｎ２の平均値は１以上、５０以下の正数である。ｎ２の平均値が上記範囲内であると、オルガノポリシロキサン自体の粘度が適正な範囲となるため、流動性の悪化を引き起こす恐れが少ない。
（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）を使用すると、流動性の低下を引き起こさず、（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンとの相溶性が特に悪いエポキシ樹脂マトリックスを用いた場合においても、樹脂硬化物表面の外観を良好にすることができる。
ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）の製法については、特に限定するものではないが、例えば、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）をエポキシ樹脂と硬化促進剤により溶融・反応させることで得ることができる。ここで言う硬化促進剤とは、オルガノポリシロキサン（ｃ１）のポリカプロラクトン基とエポキシ化合物のエポキシ基との硬化反応を促進させるものであればよく、後述するエポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）のフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる硬化促進剤と同じものを用いることができる。また、ここで言うエポキシ化合物とは、１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、前述したエポキシ樹脂（Ａ）と同じものを用いることができる。ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）を使用すると、更に、連続成形後の型汚れが発生し難く、連続成形性が極めて良好になる。
（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）の配合量は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）での配合量として、全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上、３重量％以下であることが好ましい。配合量が上記範囲内であると、（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンによる樹脂硬化物表面の外観汚れを抑えることができる。また、配合量が上記範囲内であると、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）自体による樹脂硬化物表面の外観悪化を抑えることができる。
また、本発明に用いられる（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）を添加する効果を損なわない範囲で、他のオルガノポリシロキサンを併用することができる。
本発明に用いられる（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンは、単独で使用した場合、成形品の外観を低下させる場合があるが、（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンと（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）とを併用することにより、成形品の外観と離型性を両立でき、成形品の外観が良好になる。また、本発明において一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンは、一般式（１）で表されるものであれば特に限定されるものではなく、他のオルガノポリシロキサンを併用してもよい。
Figure 0004952283
 （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１は水素、メチル基、フェニル基、及びＲ２から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ２で表されるアルキル基である。ｎ１の平均値は１以上、５０以下の正数である。上記Ｒ２において、ａの平均値は１以上、２０以下の正数である。）
本発明で用いられる（Ｄ）成分の配合量は、全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上、３重量％以下が好ましい。配合量を上記範囲にすることで、離型剤や過剰のオルガノポリシロキサンによる成形品の外観汚れを抑え、良好な連続成形性を得ることができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）、並びに（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンを含むものであるが、更に（Ｅ）硬化促進剤、（Ｆ）無機充填材等を配合することができる。
本発明に用いることができる（Ｅ）硬化促進剤としては、（Ａ）エポキシ樹脂のエポキシ基と（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基との硬化反応を促進させるものであればよく、一般にエポキシ樹脂組成物に使用するものを用いることができる。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；２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニル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差し支えない。
本発明に用いることができる（Ｅ）硬化促進剤の配合割合の下限値については、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中０．０５重量％以上であることが好ましく、０．１重量％以上であることがより好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、硬化性の低下等を引き起こす恐れが少ない。また、（Ｅ）硬化促進剤の配合割合の上限値については、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中１重量％以下であることが好ましく、０．５重量％以下であることがより好ましい。配合割合の上限値が上記範囲内であると、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
本発明に用いることができる（Ｆ）無機充填材としては、一般に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、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものは、球状の溶融シリカである。これらの（Ｆ）無機充填材は、１種類を単独で用いても、２種類以上を併用しても差し支えない。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。（Ｆ）無機充填材の形状としては、流動性の観点から、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。
本発明に用いることができる（Ｆ）無機充填材の含有量の下限値については、全エポキシ樹脂組成物中７８重量％以上であることが好ましく、８０重量％以上であることがより好ましい。含有量の下限値が上記範囲内であると、実装時における良好な耐半田性を得ることができる。また、（Ｆ）無機充填材の含有量の上限値については、全エポキシ樹脂組成物中９３重量％以下であることが好ましく、９１重量％以下であることがより好ましい。含有量の上限値が上記範囲内であると、成形時における充分な流動性を得ることができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記（Ａ）〜（Ｆ）成分以外に、更に必要に応じて、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；カーボンブラック等の着色剤；シリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤；臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ほう酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤；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；酸化ビスマス水和物等の酸化防止剤等の添加剤を適宜配合しても差し支えない。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記（Ａ）〜（Ｆ）成分、その他の添加剤等を、ミキサー等を用いて充分に均一に混合したもの、その後、更に熱ロール、ニーダー、押出機等の混練機で溶融混練し、冷却後粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。
封止を行う半導体素子としては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等で特に限定されるものではなく、半導体装置の形態も特に限定されない。低圧トランスファー成形などの方法で封止された半導体装置は、そのまま、或いは８０〜２００℃の温度で１５秒〜１０時間かけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。
本発明の半導体装置の形態としては、特に限定されないが、例えば、デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ（ＰＬＣＣ）、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）、スモール・アウトライン・パッケージ（ＳＯＰ）、スモール・アウトライン・Ｊリード・パッケージ（ＳＯＪ）、薄型スモール・アウトライン・パッケージ（ＴＳＯＰ）、薄型クワッド・フラット・パッケージ（ＴＱＦＰ）、テープ・キャリア・パッケージ（ＴＣＰ）、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）等が挙げられる。
図１は、本発明に係るエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド３上に、ダイボンド材硬化体２を介して半導体素子１が固定されている。半導体素子１の電極パッドとリードフレーム５との間は金線４によって接続されている。半導体素子１は、エポキシ樹脂組成物の硬化体６によって封止されている。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止し、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。
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれら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：下記式（３）で表されるエポキシ樹脂（日本化薬（株）製、ＮＣ３０００Ｐ。エポキシ当量２７４、軟化点５８℃。下記式（３）において、ｎ３の平均値３．８。） ８．０１重量部

Figure 0004952283
フェノール樹脂系硬化剤１：下記式（４）で表されるフェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ。水酸基当量２０３、軟化点１０７℃。下記式（４）において、ｎ４の平均値は３．５。） ５．３９重量部
Figure 0004952283
オルガノポリシロキサン１：下記式（５）で表されるオルガノポリシロキサン（ポリカプロラクトンと両末端にクロルを有するオルガノポリシロキサンを混合し、白金触媒下８０℃で反応させることで得た。下記式（５）においてｎ５の平均値は１８．０。）
０．２０重量部
Figure 0004952283
オルガノポリシロキサン３：下記式（６）で表されるオルガノポリシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）製、ＳＩＬＳＯＦＴ０３４。） ０．２０重量部
Figure 0004952283
１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵという）
０．２０重量部
溶融球状シリカ（平均粒径２１μｍ） ８５．００重量部
カップリング剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン） ０．４０重量部
カーボンブラック ０．４０重量部
カルナバワックス ０．２０重量部
を混合し、熱ロールを用いて、９５℃で８分間溶融混練して冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。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：低圧トランスファー成形機（コータキ精機株式会社製、ＫＴＳ−１５）を用いて、ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰa、保圧時間１２０秒の条件でエポキシ樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。単位はｃｍ。判定基準は７０ｃｍ未満を不合格、７０ｃｍ以上を合格とした。
連続成形性：低圧トランスファー自動成形機（第一精巧製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間７０秒の条件で、エポキシ樹脂組成物によりシリコンチップ等を封止して８０ピン・クワッド・フラット・パッケージ（８０ｐＱＦＰ；Ｃｕ製リードフレーム、パッケージ外寸：１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ厚、パッドサイズ：６．５ｍｍ×６．５ｍｍ、チップサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ×０．３５ｍｍ厚）を得る成形を、連続で７００ショットまで行なった。判定基準は未充填等全く問題なく７００ショットまで連続成形できたものを◎、未充填等全く問題なく５００ショットまで連続成形できたものを○、それ以外を×とした。
パッケージ外観及び金型汚れ性：上記連続成形性の評価において、３００、５００及び７００ショット成形後のパッケージ表面及び金型表面について、目視で汚れを評価した。パッケージ外観判断及び金型汚れ基準は、７００ショットまで汚れていないものを◎で、５００ショットまで汚れていないものを○で、３００ショットまで汚れていないものを△で、汚れているものを×で表す。また、上記連続成形性において、３００ショットまで連続成形できなかったものについては、連続成形を断念した時点でのパッケージ外観及び金型汚れ状況で判断し、汚れていないものを△で、汚れているものを×とした。
耐半田性：上記連続成形性の評価において成形したパッケージを、１７５℃、８時間加熱処理を行って後硬化し、次いで８５℃、相対湿度６０％で１６８時間加湿処理後、２６０℃の半田槽にパッケージを１０秒間浸漬した。半田に浸漬させたパッケージ２０個の半導体素子とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面の密着状態を、超音波探傷装置（日立建機ファインテック社製 ｍｉ−ｓｃｏｐｅ １０）により観察し、剥離発生率［（剥離発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を算出した。耐半田性の判断基準は、剥離が発生しなかったものは◎、剥離発生率が５％以上、１０％未満のものは○、１０％以上、２０％未満のものは△、２０％以上のものは×とした。
実施例２〜９、比較例１〜５
表１及び２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て、実施例１と同様にして評価した。結果を表１及び２に示す。
実施例１以外で用いた原材料を以下に示す。
エポキシ樹脂２：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、ＹＸ−４０００。エポキシ当量１９０ｇ／ｅｑ、融点１０５℃。）
エポキシ樹脂３：オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製、ＥＯＣＮ−１０２０ ６２。エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、軟化点６２℃。）
フェノール樹脂系硬化剤２：パラキシリレン変性ノボラック型フェノール樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−４Ｌ。水酸基当量１６８ｇ／ｅｑ、軟化点６２℃。）
オルガノポリシロキサン２：下記式（７）で表されるオルガノポリシロキサン（ポリカプロラクトンと片末端にクロルを有するオルガノポリシロキサンを混合し、白金触媒下８０℃で反応させることで得た。下記式（７）においてｎ７の平均値は１８．０。）
Figure 0004952283
反応生成物Ａ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン製、ＹＬ−６８１０、エポキシ当量１７０ｇ／ｅｑ、融点４７℃）６６．１重量部を１４０℃で加温溶融し、オルガノポリシロキサン１（式（５）で表されるオルガノポリシロキサン）３３．１重量部及びトリフェニルホスフィン０．８重量部を添加して、３０分間溶融混合して反応生成物Ａを得た。
オルガノポリシロキサン４：下記式（８）で表されるオルガノポリシロキサン（エチレン系炭化水素とオルガノポリシロキサンを混合し、白金触媒下８０℃で反応させることで得た。）
Figure 0004952283
オルガノポリシロキサン５：下記式（９）で表されるオルガノポリシロキサン（東レダウコーニング製、Ｌ−４５。下記式（９）においてｎ９の平均値は１８．０。）
Figure 0004952283
Figure 0004952283
Figure 0004952283
実施例１〜９は、（Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）、並びに（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンをともに含むものであり、（Ｃ）成分の配合量や種類を変えたもの、（Ｄ）成分の配合量や種類を変えたもの、或いは、樹脂の種類や無機充填材の配合量を変えたものを含むものであるが、いずれにおいても、流動性（スパイラルフロー）、連続成形性、パッケージ外観、金型汚れ性、耐半田性の全てに亘って、良好な結果が得られた。
一方、比較例１、３は（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンを用いていないものであるが、離型性が不充分なため、連続成形性が低下する結果となった。
また、比較例２、４は（Ｃ）成分を用いていないものであるが、（Ｄ）一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサンの分散が不充分となり、パッケージ表面の外観が悪化し、金型キャビティが汚れる結果となった。
また、比較例５は（Ｃ）成分、（Ｄ）成分をともに用いていないものであるが、離型性が不充分なため、連続成形性が劣る結果となった。
本発明に従うと、半導体装置実装時において優れた半田耐熱性を示すとともに、半導体素子の封止成形時における離型性、連続成形性、樹脂硬化物表面の外観、金型汚れ性等とのバランスに優れるエポキシ樹脂組成物が得られるため、工業的な樹脂封止型半導体装置、特に表面実装用の樹脂封止型半導体装置の製造に好適に用いることができる。
本発明に係るエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。
符号の説明
１ 半導体素子
２ ダイボンド材硬化体
３ ダイパッド
４ 金線
５ リードフレーム
６ エポキシ樹脂組成物の硬化体

Claims (8)

  1. （Ａ）エポキシ樹脂、
    （Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、
    （Ｃ）ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）、及び／又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）とエポキシ樹脂との反応生成物（ｃ２）、
    並びに
    （Ｄ）下記一般式（１）で表されるオルガノポリシロキサン
    を含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
    Figure 0004952283
     （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１は水素、メチル基、フェニル基、及びＲ２から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ２で表されるアルキル基である。ｎ１の平均値は１以上、５０以下の正数である。上記Ｒ２において、ａの平均値は１以上、２０以下の正数である。）
  2. 前記ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン（ｃ１）が下記一般式（２）で表されるオルガノポリシロキサンである請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
    Figure 0004952283
     （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ３は水素、メチル基、フェニル基、及びＲ４から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つ以上がＲ４で表されるポリカプロラクトン基を有する有機基である。ｎ２の平均値は１以上、５０以下の正数である。上記Ｒ４において、ｂの平均値は１以上、２０以下の正数であり、Ｒ５は炭素数１〜３０の有機基である。）
  3. 前記（Ａ）エポキシ樹脂が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を含む請求項１又は請求項２に記載のエポキシ樹脂組成物。
  4. 前記（Ａ）エポキシ樹脂が下記一般式（３）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）を含む請求項１又は請求項２に記載のエポキシ樹脂組成物。
    Figure 0004952283
     （ただし、上記一般式（３）において、ｎ３の平均値は１以上、１０以下の正数である。）
  5. 前記（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤がビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂を含む請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
  6. 前記（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤が下記一般式（４）で表されるフェノール樹脂（ｂ１）を含む請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
    Figure 0004952283
     （ただし、上記一般式（４）において、ｎ４の平均値は１以上、１０以下の正数である。）
  7. 半導体封止用である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  8. 請求項７に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。
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