JP5115098B2 - 樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂組成物および半導体装置に関するものである。

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ている。このような状況の下で、半導体を封止するための樹脂組成物への要求は益々厳しいものとなってきている。特に、半導体装置の表面実装化が一般的になってきている現状では、吸湿した半導体装置が半田処理時に高温にさらされ、気化した水蒸気の爆発的応力により半導体装置にクラックが発生したり、半導体素子やリードフレームと半導体封止用樹脂組成物の硬化物との界面に剥離が発生したりする場合があった。このようなクラックの発生または剥離の発生により、半導体装置の電気的信頼性を大きく損なう不良が生じ、これらの不良の防止、即ち信頼性の向上が大きな課題となっている。

さらに近年では環境問題により、鉛含有半田および臭素化合物・酸化アンチモンの使用低減・撤廃といった要求が高まっている。
そこで、鉛を含有しない半田を使用すると、実装温度を従来に比べ約２０℃高くする必要があり、それにより半導体装置の信頼性がさらに低下する場合があった。この半導体装置の信頼性を向上する方法として、低粘度の結晶性エポキシ樹脂を適用し、より多くの無機充填剤を配合する方法が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、臭素化合物・酸化アンチモン等に変わる代替難燃化手法としては、リン酸エステル化合物を用いる方法（例えば、特許文献３参照）、ホスファゼン化合物を用いる方法（例えば、特許文献４参照）、金属水酸化物を用いる方法（例えば、特許文献５参照）等が挙げられる。
しかし、いずれの方法においても難燃性・信頼性・流動性の全てを満足するものは得られていなかった。

特開平７−１３０９１９号公報 特開平８−２０６７３号公報 特開平９−２３５４４９号公報 特開平８−２２５７１４号公報 特開平９−２４１４８３号公報

本発明の目的は、流動性に優れ、かつ半導体素子を封止した際に耐燃性と信頼性の高い封止用の樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（２）に記載の本発明により達成される。
（１）エポキシ樹脂（Ａ）と、硬化剤（Ｂ）と、無機充填材（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）と、を含み、半導体を封止するのに用いられる樹脂組成物であって、
前記樹脂組成物全体に対して、エポキシ樹脂（Ａ）の含有量が２重量％以上、１２重量％以下であり、硬化剤（Ｂ）の含有量が２重量％以上、１０重量％以下であり、無機充填剤（Ｃ）の含有量が７８重量％以上、９２重量％以下であり、硬化促進剤（Ｄ）の含有量が０．０５重量％以上、１．０重量％以下であり、
前記硬化剤（Ｂ）が、一分子中にフェノール性水酸基を平均３個以上含むフェノール樹脂（Ｂ１）および下記一般式（１）で示される化合物（Ｂ２）を含有し、硬化剤（Ｂ）全体に対して、化合物（Ｂ２）の含有量が１５重量％以上、８０重量％以下であり、硬化剤（Ｂ）中におけるフェノール樹脂（Ｂ１）と化合物（Ｂ２）との併用比（Ｂ１／Ｂ２）が０．７〜１．３であり、化合物（Ｂ２）において、一般式（１）で示されるｎ＝０の成分の含有量が２０％以上、６５％以下であり、
前記硬化促進剤（Ｄ）が、下記一般式（２）で表される化合物、下記一般式（３）で表される化合物、下記一般式（４）で表される化合物から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする樹脂組成物。

（ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ水素原子または炭素数１〜５の炭化水素基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。Ｒ５は、それぞれ炭素数１〜６の炭化水素基または芳香族基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。ｎは０〜１０の整数を、ｍは０〜４の整数を示す。）

（ただし、上記一般式（２）において、Ｐはリン原子である。Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ芳香族基またはアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。Ａは、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびチオール基から選ばれる官能基のい
ずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸のアニオンである。ＡＨは、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびチオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸である。ａ、ｂは１〜３の整数、ｃは０〜３の整数であり、かつａ＝ｂである。）

（ただし、上記一般式（３）において、Ｐはリン原子である。Ｘ１は炭素数１〜３のアルキル基、Ｙ１はヒドロキシル基である。ｄ、ｅは０〜３の整数。）

（ただし、上記一般式（４）において、Ｐはリン原子である。Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ炭素数１〜１２のアルキル基または炭素数６〜１２のアリール基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。Ｒ１３、Ｒ１４およびＲ１５は、それぞれ水素原子または炭素数１〜１２の有機基であり、互いに同一であっても異なっていても良く、Ｒ１３とＲ１４が結合して環状構造となっていても良い。）

（２）上記（１）に記載の樹脂組成物の硬化物により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。

本発明によると流動性を損なうことなく、耐燃性と信頼性に優れる樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置を得ることができる。

以下、本発明の樹脂組成物および半導体装置について説明する。
本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）と、硬化剤（Ｂ）と、無機充填材（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）と、を含み、半導体を封止するのに用いられる樹脂組成物であって、前記硬化剤が、一分子中にフェノール性水酸基を平均３個以上含むフェノール樹脂（Ｂ１）および下記一般式（１）で示される化合物（Ｂ２）を含有することを特徴とする。

（ここで、Ｒ1、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ水素原子、炭素数１〜５の炭化水素基から選ばれ、それぞれ同一でも異なっていても良い。Ｒ５は炭素数１〜６の炭化水素基または芳香族基から選ばれ、それぞれ同一でも相互に異なっていても良い。ｎは０〜１０の整数を、ｍは０〜４の整数を示す。）
また、本発明の半導体装置は、上記に記載の樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止してなることを特徴とする。

本発明の樹脂組成物は、例えば、図１に示すような半導体装置１００に用いられるものである。半導体装置１００は、半導体素子１が、ダイボンド材硬化体２を介して、ダイパッド３と接合されている。半導体素子１の上面（図１の上側面）と、リードフレーム５とは、金線４で電気的に接続されている。そして、半導体素子１、ダイボンド硬化体２、ダイパッド３、金線４およびリードフレーム５の一部が、樹脂組成物の硬化物（封止材６）で封止されている。

前記樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む。
前記エポキシ樹脂（Ａ）としては、一分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に分子量や構造は限定されるものではない。例えば、フェノール、クレゾール、１−ナフトール、２−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のフェノール類、ナフトール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド化合物と、を酸触媒下において反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂のエポキシ化樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、オキシジフェノール、チオビスフェノール、ビフェノール等のエポキシ化樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のエポキシ化樹脂；フェニレン骨格やビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化樹脂；フェニレン骨格やビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂のエポキシ化樹脂；トリフェノールメタン型フェノール樹脂のエポキシ化樹脂；アルキル変性トリフェノールメタン型フェノール樹脂のエポキシ化樹脂；トリアジン核含有エポキシ樹脂；ジヒドロアントラヒドロキノンのグリシジルエーテル化エポキシ樹脂、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルトルイジン、ジアミノジフェニルメタン型グリシジルアミン、アミノフェノール型グリシジルアミンのような芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、ビフェノールのエポキシ化樹脂、ビスフェノールＦのエポキシ化樹脂、チオビスフェノールのエポキシ化樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂のエポキシ化樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化樹脂、ノボラック型フェノール樹脂のエポキシ化樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のエポキシ化樹脂およびジヒドロアントラヒドロキノンのグリシジルエーテル化エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましい。これにより、耐湿性、耐半田性を向上することができる。

更にその中でも、ビフェノールのエポキシ化樹脂（ビフェニル型エポキシ樹脂）やビスフェノールＡのエポキシ化樹脂（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＦのエポキシ化樹脂（ジフェニルメタン型エポキシ樹脂）を適用すると流動性に優れる半導体封止用樹脂組成物となり、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化樹脂（フェノールアラルキル型エポキシ樹脂）、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化樹脂（フェノールアラルキル型エポキシ樹脂）を適用すると耐半田性に優れた樹脂組成物を得ることができる。また、トリフェノールメタン型フェノール樹脂のエポキシ化樹脂（トリフェノールメタン型エポキシ樹脂）、ナフトールアラルキル樹脂のエポキシ化樹脂（ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂）、ジヒドロアントラヒドロキノンのグリシジルエーテル化エポキシ樹脂等を適用すると低反り性に優れた樹脂組成物を得ることができる。

樹脂組成物としての耐湿信頼性を考慮すると、イオン性不純物であるＮａイオンやＣｌイオンが極力少ない方が好ましい。具体的に樹脂中に含まれるこれらのイオンは３０ｐｐｍ以下、さらに１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、また、可けん化塩素量としては１，０００ｐｐｍ以下、さらに５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。硬化性の点からエポキシ当量としては、１００ｇ／ｅｑ以上、５００ｇ／ｅｑ以下のものが好ましい。

前記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の２重量％以上、１２重量％以下が好ましく、特に４重量％以上、１０重量％以下が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に耐半田性と流動特性に優れる。

前記樹脂組成物は、硬化剤（Ｂ）を含み、一分子中にフェノール性水酸基を平均３個以上含むフェノール樹脂（Ｂ１）および前記一般式（１）で示される化合物（Ｂ２）を含有することを特徴とする。これにより、硬化性を損なうことなく流動性を向上し、良好な耐半田特性と耐燃性とを得ることができる。一分子中にフェノール性水酸基を平均３個以上含むフェノール樹脂（Ｂ１）だけでは、硬化性は優れるものの耐半田性・耐燃性を両立することができず、一方、前記一般式（１）で示される化合物（Ｂ２）だけでは流動特性は優れるものの、硬化性が低下し耐半田性、耐燃性さらには金型成型性が低下する。Ｂ１とＢ２とを組み合わせることによって、良好な硬化性と流動性を維持しながら、耐燃性と耐半田性とを向上することができる。

前記一分子中にフェノール性水酸基を平均３個以上含むフェノール樹脂（Ｂ１）としては、前記一般式（１）で示される化合物（Ｂ２）以外の硬化剤であり、例えばフェノール、クレゾール、カテコール、フェニルフェノール、ビフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のフェノール類、１−ナフトール、２−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド化合物とを酸性触媒下で反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂、ノボラック型ナフトール樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂；フェノール類、またはナフトール類とジメトキシパラキシリレン、ジクロロパラキシリレンやビス（メトキシメチル）ビフェニル、ビス（クロロメチル）ビフェニル等を酸性触媒下で反応させて得られるフェニレン骨格および／また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、フェニレン骨格および／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂；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；ビスフェノール化合物、等が挙げられ、これらのうち、硬化性の点から水酸基当量は９０ｇ／ｅｑ以上、３００ｇ／ｅｑ以下のものが好ましい。

これらのうち、粘度や硬化性の観点からはノボラック型フェノール樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂が好ましく、反り性の観点からフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂が好ましく、耐半田性の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、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂が好ましく、耐燃性の観点からはフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂が好ましい。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。

前記フェノール樹脂（Ｂ１）の含有量は、特に限定されないが、硬化剤（Ｂ）全体の１０重量％以上、８０重量％以下であることが好ましく、特に２５重量％以上、６５重量％以下であることが好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に硬化性に優れる。

また、前記化合物（Ｂ２）は、下記一般式（１）で示される化合物である。

式中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ水素原子、炭素数１〜５の炭化水素基であり、互いに同一あっても異なっていても良い。Ｒ５は、それぞれ炭素数１〜６の炭化水素基または芳香族基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。ｎは０〜１０の整数を、ｍは０〜４の整数を示す。前記芳香族基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、アントリル等が挙げられる。
市販品では、東都化成社製、商品名：ＺＸ７６７（Ｒ１〜Ｒ４がメチル基であり、ｍ＝０、水酸基当量４００、ｎ＝０含有量１６％）、同社製ＺＸ７９８（Ｒ１〜Ｒ４がメチル基であり、ｍ＝０、水酸基当量７２０、ｎ＝０含有量５％）、ジャパンエポキシレジン社製、商品名：ＹＬＨ１３０２（Ｒ１〜Ｒ４がメチル基であり、ｍ＝０、水酸基当量２１２、ｎ＝０含有量３５％）、同ＹＬＨ１３０２Ｌ（Ｒ１〜Ｒ４がメチル基であり、ｍ＝０、水酸基当量１８２、ｎ＝０含有量４５％）等が挙げられる。

前記化合物（Ｂ２）の水酸基当量は、特に限定されないが、１６０ｇ／ｅｑ以上、４５０ｇ／ｅｑ以下のものが好ましく、１８０ｇ／ｅｑ以上、２２０ｇ／ｅｑ以下のものがさらに好ましい。水酸基当量が前記範囲内であると、硬化性および耐熱性のバランスに優れる。

また、化合物（Ｂ２）において、前記一般式（１）で示されるｎ＝０の成分の含有量は、特に限定されないが、流動性の向上という観点からは２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましい。
また、化合物（Ｂ２）において、前記一般式（１）で示されるｎ＝０の成分の含有量は、特に限定されないが、ブロッキング性の改善および耐燃性向上の観点からは、６５％以下が好ましく、５５％以下がさらに好ましい。

また、例えば一般式（６）に示すようなビスフェノールＡ型エポキシ樹脂にビスフェノールＡを過剰量添加し、触媒としてトリフェニルホスフィンを添加し、１００〜２００℃の範囲で加熱することにより、前記化合物（Ｂ２）を得ることもできる。

式（６）中のｎは、０〜９の整数である。

前記化合物（Ｂ２）の含有量は、特に限定されないが、硬化剤（Ｂ）全体の１５重量％以上、８０重量％以下であることが好ましく、特に２５重量％以上、７０重量％以下であることが好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に耐燃性と耐半田性流動性に優れる。

また、前記フェノール樹脂（Ｂ１）と、前記化合物（Ｂ２）の前記硬化剤中の併用比（Ｂ１／Ｂ２）も特に限定されないが、０．２〜５０が好ましく、特に０．７〜１．３が好ましい。併用比が前記範囲内であると、特に耐燃性と耐半田性に優れる。

前記硬化剤（Ｂ）は、上述したフェノール樹脂（Ｂ１）と、化合物（Ｂ２）以外に、他の硬化剤を併用することもできる。例えばテトラヒドロ酸無水物、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等の酸無水物、ｍ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジエチルトルエンジアミン等の芳香族アミン等を挙げることができる。

前記硬化剤（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、３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、前記硬化剤（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、流動性ならびに保存安定性の低下等を引き起こす恐れが少ない。

前記硬化剤（Ｂ１）は、その１５０℃でのＩＣＩ粘度が０．１０ｄＰａ・ｓ以上、３．０ｄＰａ以下であり、軟化点が５０℃以上、９０℃以下である硬化剤であることが好ましい。ＩＣＩ粘度が上記下限値を下回ると半導体封止用樹脂組成物としたときにブロッキングが生じやすくなり、上記上限値を超えると流動性が低下する場合がある。軟化点が上記下限値を下回ると樹脂としての保管時にブロッキングが生じやすくなり、上記上限値を超えると流動性が低下する場合がある。更に本発明で用いられる硬化剤（Ｂ２）としては、１５０℃でのＩＣＩ粘度が０．１０ｄＰａ・ｓ以上、５．０ｄＰａ・ｓ以下であるものを用いることがより好ましく、０．２０ｄＰａ・ｓ以上、３．０ｄＰａ・ｓ以下であるものを用いることが特に好ましい。エポキシ（Ａ）や硬化促進剤（Ｄ）等の他の成分が同一であれば、１５０℃でのＩＣＩ粘度が低い硬化剤を用いるほど、半導体封止用樹脂組成物の粘度を低くすることができ、結果として流動性に優れる半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。また本発明で用いられる硬化剤（Ｂ）としては、軟化点が５０℃以上、１２０℃以下であるものを用いることがより好ましく、５５℃以上、９０℃以下であるものを用いることが特に好ましい。

前記樹脂組成物は、無機充填材（Ｃ）を含む。これにより、線膨張係数と吸水率を低減することができ、その結果として耐半田性を向上することができる。
前記無機充填材（Ｃ）としては、一般に半導体封止用樹脂組成物に用いられているものを使用することができ、例えば溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ、水酸化アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ等のシリカが好ましい。これにより、線膨張係数の低減と樹脂強度の向上によって耐半田性はさらに向上することができる。

前記無機充填材（Ｃ）の平均粒径は、特に限定されないが、０．０１μｍ以上、１５０μｍ以下であることが好ましく、特に５μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、金型への充填性を向上することができる。
前記平均粒径は、例えばレーザー式粒度分布径で評価することができる。

また、無機充填材（Ｃ）の含有量の特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の７８重量％以上、９２重量％以下が好ましく、より８０重量％以上、９１重量％以下が好ましく、最も８４重量％以上、９０重量％以下が好ましい。無機充填材（Ｃ）の含有量の下限値が上記範囲内であると、前記樹脂組成物の硬化物の吸水量が増加して強度が低下することによる耐半田性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、無機充填材（Ｃ）の含有量の上限値が上記範囲内であると、流動性が損なわれることによる成形上の不具合を引き起こす恐れが少ない。

前記樹脂組成物は、特に限定されないが、硬化促進剤（Ｄ）を含むことが好ましい。これにより、硬化速度を向上することができる。
前記硬化促進剤としては、例えば、エチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第１ホスフィン；ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第２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、トリフェニルホスフィン等の第３ホスフィン；下記一般式（２）で表されるテトラ置換ホスホニウム化合物；下記一般式（３）で表されるホスホベタイン化合物；下記一般式（４）で表されるホスフィン化合物とキノン化合物との付加物；下記一般式（５）で表されるホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物のようなリン原子含有化合物、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７とポリフェノールやカルボン酸との付加塩化合物等のジアザビシクロアルケンおよびその誘導体；ベンジルジメチルアミン、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールのような３級アミン化合物、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−フェニル−４、５−ジヒドロキシ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ゾール化合物のような例えば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およびその誘導体、２―ウンデシルイミダゾール、２―ヘプタデシルイミダゾール、２―フェニルー４、５―ジヒドロキシ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ゾール化合物のような窒素原子含有化合物が挙げられる。これらのうち、リン原子含有化合物が好ましく、特に流動性という点を考慮すると下記一般式（２）で表されるテトラ置換ホスホニウム化合物が好ましく、また半導体封止用樹脂組成物の硬化物の熱時低弾性率という点を考慮すると下記一般式（３）で表されるホスホベタイン化合物；下記一般式（４）で表されるホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が好ましく、また潜伏的硬化性という点を考慮すると、下記一般式（５）で表されるホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が好ましく、これらの化合物から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。

（ただし、上記一般式（２）において、Ｐはリン原子である。Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ芳香族基またはアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。ＡＨは、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびチオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸である。Ａは、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびチオール基から選ばれる官能基のいずれかを、芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸のアニオンである。ａ、ｂは１〜３の整数、ｃは０〜３の整数であり、かつａ＝ｂである。）

前記一般式（２）中のＲ６ないしＲ９のアルキル基としては例えばメチル基、エチル基等が挙げられ、芳香族基としては例えばフェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
前記一般式（２）中の前記芳香族有機酸としては、具体的にビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）メタン（通称テトラメチルビスフェノールＦ）、４，４’−スルホニルジフェノール等が挙げられる。
前記一般式（２）中の前記芳香族有機酸のアニオンとしては、具体的に前記のビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）メタン（通称テトラメチルビスフェノールＦ）、４，４’−スルホニルジフェノールなどから１個の水素を除いたフェノキシド型化合物、テトラ安息香酸ボレートが挙げられる。

（ただし、上記一般式（３）において、Ｐはリン原子である。Ｘ１は炭素数１〜３のアルキル基、Ｙ１はヒドロキシル基である。ｄ、ｅは０〜３の整数。）

（ただし、上記一般式（４）において、Ｐはリン原子である。Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ炭素数１〜１２のアルキル基または炭素数６〜１２のアリール基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。Ｒ１３、Ｒ１４およびＲ１５は、それぞれ水素原子または炭素数１〜１２の有機基であり、互いに同一であっても異なっていても良く、Ｒ１３とＲ１４が結合して環状構造となっていても良い。）

（ただし、上記一般式（５）において、Ａ１は窒素原子またはリン原子である。Ｓｉは珪素原子である。Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８およびＲ１９は、それぞれ脂肪族基、あるいは芳香環、複素環を有する有機基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。Ｘ２は、基Ｙ２およびＹ３と結合する有機基である。Ｘ３は、基Ｙ４およびＹ５と結合する有機基である。Ｙ２およびＹ３は、プロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、それらは互いに同一であっても異なっていてもよく、同一分子内の基Ｙ２、およびＹ３が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｙ４およびＹ５は、プロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Ｙ４およびＹ５が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｘ２、およびＸ３は互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、およびＹ５は互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｚ１は芳香環または複素環を有する有機基或いは脂肪族基である。）

前記一般式（５）中の脂肪族基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−ブチル基などが挙げられ、芳香環、複素環を有する有機基としては、例えばフェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。

前記硬化促進剤（Ｄ）の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の０．０５重量％以上、１．０重量％以下であることが好ましく、特に０．１重量％以上、０．８重量％以下であることが好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に潜在硬化性と流動性に優れる。

前記樹脂組成物には、特に限定されないが、更にシランカップリング剤を用いることが好ましい。シランカップリング剤は、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等が好ましいが、特にこれらに限定されず、エポキシ樹脂と無機充填剤との間で反応し、エポキシ樹脂と無機充填剤の界面強度を向上させるものであれば良い。エポキシシランとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が挙げられ、アミノシランとしては、例えば、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−フェニルγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル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−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−６−（アミノヘキシル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（３−（トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ベンゼンジメタナン等が挙げられ、ウレイドシランとしては、例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられ、メルカプトシランとしては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。

前記シランカップリング剤の含有量は、特に限定されないが、全樹脂組成物中の０．０１重量％以上、１重量％以下が好ましく、より好ましくは０．０５重量％以上、０．８重量％以下、特に好ましくは０．１重量％以上、０．６重量％以下である。シランカップリング剤の含有量の下限値が上記範囲内であると、樹脂組成物の充分な低粘度化と流動性向上効果を得ることができる。また、シランカップリング剤の含有量の下限値が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂と無機充填剤との界面強度が低下することによる半導体装置における耐半田性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、シランカップリング剤の含有量の上限値が上記範囲内であれば、樹脂組成物の硬化物の吸水性が増大することによる耐半田性の低下も引き起こす恐れが少ない。

前記樹脂組成物には、上述のエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填材（Ｃ）等以外に、カーボンブラック等の着色剤、離型剤、低応力添加剤、無機イオン交換体、難燃剤等を添加しても良い。

次に、半導体装置について簡単に説明する。
上述の樹脂組成物を、例えばミキサー等を用いて混合後、加熱ニーダー、熱ロール、押し出し機等を用いて加熱混練し、続いて冷却、粉砕してエポキシ樹脂成形材料を得ることができる。
このエポキシ樹脂成形材料を用いて半導体素子等の電子部品を封止し、図１に示すような半導体装置１００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良い。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例１）
（エポキシ樹脂組成物の製造）
エポキシ樹脂１：オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名ＥＰＩＣＬＯＮ Ｎ−６６０、当量２１０、軟化点６２℃）
７．３７重量部
フェノール硬化剤１：フェノールノボラック型フェノール硬化剤（三井化学株式会社製商品名ＶＲ９３０５ 水酸基当量１０６、軟化点７５℃、一分子中に含まれるフェノール性水酸基の平均数４．２個）
２．１１重量部
化合物Ｂ２−１：一般式（１）で示される２官能フェノール硬化剤でＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４がメチル基、ｍ＝０、ｎ＝２．２（ジャパンエポキシレジン株式会社製商品名ＹＬＨ１３０２Ｌ 水酸基当量１８２、軟化点７０℃）
２．１１重量部
硬化促進剤１：下記式（７）で示される化合物
０．４０重量部

シランカップリング剤−１：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
０．１５重量部
シランカップリング剤−２：γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
０．１５重量部
２，３−ジヒドロキシナフタレン： ０．２０重量部
溶融球状シリカ（平均粒径２５μｍ） ８７．００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
をミキサーにて常温混合し、８０℃以上、１００℃以下の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成物（エポキシ樹脂成形材料）を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を用いて以下の方法で評価した。得られた結果を表１に示す。

１．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秒間の条件で、エポキシ樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が、流動性が良好である。実施例１で得られた樹脂組成物は１３２ｃｍと良好な流動性を示した。

２．耐燃性
低圧トランスファー成形機（コータキ精機株式会社製、ＫＴＳ−３０）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、注入時間１５秒間、硬化時間１２０秒間の条件で、エポキシ樹脂組成物を注入成形して、３．２ｍｍ厚および１．６ｍｍ厚の耐燃試験片を作製した。作製した試験片を１７５℃、８時間、後硬化した後、ＵＬ９４垂直法の規格に則り耐燃試験を行い、耐燃性を判断した。表２には、ΣＦ（フレーミング時間の合計（秒））、Ｆｍａｘ（フレーミングの最大時間（秒））および判定後の耐燃ランクを示した。実施例１で得られた樹脂組成物は３．２ｍｍ厚においてはＶ−０、１．６ｍｍ厚ではＶ−１と良好な耐燃性を示した。

３．信頼性試験
低圧トランスファー成形機（第一精工株式会社製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間１２０秒間の条件で、エポキシ樹脂組成物を注入して半導体素子（シリコンチップ）が搭載されたリードフレーム等を封止成形し、８０ｐＱＦＰ（Ｃｕ製リードフレーム、サイズは１４×２０ｍｍ×厚さ２．００ｍｍ、半導体素子は７×７ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍ、半導体素子と回路基板のボンディングパッドとは２５μｍ径の金線でボンディングされている。）なる半導体装置を作製した。ポストキュアとして１７５℃で４時間加熱処理した半導体装置６個を、３０℃、相対湿度６０％で１９２時間加湿処理した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、ＪＥＤＥＣ・Ｌｅｖｅｌ３条件に従う）を行った。さらにこれらの半導体装置を(−６５℃／３０分間)と（１５０℃／３０分間）の冷熱サイクル処理を２５０サイクル施した後の半導体装置内部の剥離およびクラックの有無を超音波探傷装置（日立建機ファインテック製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ１０）で観察し、剥離またはクラックのいずれか一方でも発生したものを不良とした。不良半導体装置の個数がｎ個であるとき、ｎ／６と表示した。実施例１で得られた樹脂組成物は０／６と良好な信頼性を示した。

（参考例２）
実施例１のエポキシ樹脂１を７．８２重量部、フェノール硬化剤１を３．２７重量部、化合物Ｂ２−１を０．５１重量部とした以外は、実施例１同様に評価を行った。表１に示すように、参考例２は良好な流動性、耐燃性、信頼性を示した。

（参考例３）
実施例１のエポキシ樹脂１を６．８４重量部、フェノール硬化剤１を０．７３重量部、化合物Ｂ２−１を４．０３重量部とした以外は、実施例１同様に評価を行った。表１に示すように、参考例３は良好な流動性、耐燃性、信頼性を示した。

（参考例４）
硬化促進剤として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様に評価を行った。
硬化促進剤２として１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７を用いた。表１に示すように、参考例４は良好な耐燃性、信頼性を示した。

（実施例５）
エポキシ樹脂の含有量等およびフェノール硬化剤として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
実施例１のエポキシ樹脂１を６．６２重量部、フェノール硬化剤１に代わってフェノール硬化剤２：フェノールアラルキル型フェノール硬化剤（明和化成株式会社製商品名ＭＥＨ−７８００ＳＳ、当量１７５、軟化点６６．５℃、一分子中に含まれるフェノール性水酸基平均数３．３個）を２．４９重量部、化合物Ｂ２−１を２．４９重量部とした。表１に示すように、実施例５は良好な流動性、耐燃性、信頼性を示した。

（実施例６）
エポキシ樹脂の含有量等およびフェノール硬化剤として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
実施例１のエポキシ樹脂１を７．５２重量部、フェノール硬化剤１に代わってフェノール硬化剤３：トリフェノールメタン型フェノール硬化剤（明和化成株式会社製商品名ＭＥＨ−７５００、当量９７、軟化点１１０℃、一分子中に含まれるフェノール性水酸基平均数３．９個）を２．０４重量部、化合物Ｂ２−１を２．０４重量部とした。表１に示すように、実施例６は良好な耐燃性、信頼性を示した。

（実施例７）
フェノール硬化剤の含有量等およびエポキシ樹脂として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
エポキシ樹脂１に代わってエポキシ樹脂２：トリフェニルメタン型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製商品名Ｅ１０３２Ｈ６０、当量１６９、軟化点６０℃）を５．９５重量部、フェノール硬化剤２を２．８２重量部、化合物Ｂ２−１を２．８２重量部とした。表１に示すように、実施例７は良好な耐燃性、信頼性を示した。

（実施例８）
フェノール硬化剤の含有量等およびエポキシ樹脂として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
エポキシ樹脂１に代わってエポキシ樹脂３：ジヒドロアントラキノン型結晶性エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製商品名ＹＸ８８００、当量１８０、軟化点１０５℃）を６．１５重量部、フェノール硬化剤２を２．７３重量部、化合物Ｂ２−１を２．７３重量部とした。表１に示すように、実施例７は良好な耐燃性、信頼性を示した。

（実施例９）
フェノール硬化剤の含有量等および化合物（Ｂ２）として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
実施例１の化合物Ｂ２−１に代わって化合物Ｂ２−２：式（１）で示される２官能フェノール硬化剤でＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４がメチル基、ｍ＝０、ｎ＝２．３（ジャパンエポキシレジン株式会社製商品名ＹＬＨ１３０２ 水酸基当量２１２、軟化点７７℃）とした。表１に示すように、実施例６は良好な耐燃性、信頼性を示した。

（比較例１）
前記化合物（Ｂ２）を用いずに配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
実施例１のエポキシ樹脂１を７．９６重量部、フェノール硬化剤１を３．６４重量部、化合物Ｂ２−１を０重量部とした。表１に示すように、比較例１は耐燃性、信頼性に劣る結果であった。

（比較例２）
フェノール硬化剤として、フェノール性水酸基が一分子中に２個のフェノール硬化剤を用い、配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
実施例１のエポキシ樹脂１を６．３８重量部、フェノール硬化剤１に代わってフェノール硬化剤４：α−ナフトールアラルキル型フェノール硬化剤（東都化成株式会社製商品名ＳＮ−４８５、当量２１０、軟化点８７℃、一分子中に含まれるフェノール性水酸基平均数２．４個）を２．６１重量部、化合物Ｂ２−１を２．６１重量部とした。表１に示すように、比較例２は耐燃性、信頼性に劣る結果であった。

表１から明らかなように、実施例１、５〜９は、流動性、耐燃性および信頼性に優れる半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。
また、上述の半導体封止用樹脂組成物の硬化物で半導体装置を封止しているので、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。

半導体装置の一例を示す断面図である。

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 封止用樹脂組成物の硬化体（封止材）
１００ 半導体装置

Claims (2)

1. エポキシ樹脂（Ａ）と、硬化剤（Ｂ）と、無機充填材（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）と、を含み、半導体を封止するのに用いられる樹脂組成物であって、
   前記樹脂組成物全体に対して、エポキシ樹脂（Ａ）の含有量が２重量％以上、１２重量％以下であり、硬化剤（Ｂ）の含有量が２重量％以上、１０重量％以下であり、無機充填剤（Ｃ）の含有量が７８重量％以上、９２重量％以下であり、硬化促進剤（Ｄ）の含有量が０．０５重量％以上、１．０重量％以下であり、
   前記硬化剤（Ｂ）が、一分子中にフェノール性水酸基を平均３個以上含むフェノール樹脂（Ｂ１）および下記一般式（１）で示される化合物（Ｂ２）を含有し、硬化剤（Ｂ）全体に対して、化合物（Ｂ２）の含有量が１５重量％以上、８０重量％以下であり、硬化剤（Ｂ）中におけるフェノール樹脂（Ｂ１）と化合物（Ｂ２）との併用比（Ｂ１／Ｂ２）が０．７〜１．３であり、化合物（Ｂ２）において、一般式（１）で示されるｎ＝０の成分の含有量が２０％以上、６５％以下であり、
   前記硬化促進剤（Ｄ）が、下記一般式（２）で表される化合物、下記一般式（３）で表される化合物、下記一般式（４）で表される化合物から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする樹脂組成物。
   

   

   （ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ水素原子または炭素数１〜５の炭化水素基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。Ｒ５は、それぞれ炭素数１〜６の炭化水素基または芳香族基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。ｎは０〜１０の整数を、ｍは０〜４の整数を示す。）
   

   

   （ただし、上記一般式（２）において、Ｐはリン原子である。Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ芳香族基またはアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。Ａは、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびチオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸のアニオンである。ＡＨは、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびチオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸である。ａ、ｂは１〜３の整数、ｃは０〜３の整数であり、かつａ＝ｂである。）
   

   

   （ただし、上記一般式（３）において、Ｐはリン原子である。Ｘ１は炭素数１〜３のアルキル基、Ｙ１はヒドロキシル基である。ｄ、ｅは０〜３の整数。）
   

   

   （ただし、上記一般式（４）において、Ｐはリン原子である。Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ炭素数１〜１２のアルキル基または炭素数６〜１２のアリール基であり、互いに同一であっても異なっていても良い。Ｒ１３、Ｒ１４およびＲ１５は、それぞれ水素原子または炭素数１〜１２の有機基であり、互いに同一であっても異なっていても良く、Ｒ１３とＲ１４が結合して環状構造となっていても良い。）
2. 請求項１に記載の樹脂組成物の硬化物により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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