JP5365014B2 - 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置に関するものである。
近年、集積回路（ＩＣ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）等の電子部品や半導体装置の高密度化、高集積化に伴い、それらの実装方式は、挿入実装から表面実装に移り変わりつつある。それに伴い、リードフレームの多ピン化及びリードの狭ピッチ化が要求されており、小型・軽量でかつ多ピン化に対応できる表面実装型のＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）等が各種の半導体装置に用いられている。そしてその半導体装置は、生産性、コスト、信頼性等のバランスに優れることから、エポキシ樹脂組成物を用いて封止されるのが主流となっている。
また、更なる多ピン化、高速化に対応し半導体装置の表面実装化が促進されるなかで、半田実装の温度が鉛フリー化に伴い高くなることにより、信頼性のレベルが厳しくなっている。一方で、生産性向上、コスト削減の観点からは半導体装置の封止成形に関し、成形金型のクリーニングの短縮や成形不良による歩留低下を防ぐために連続成形性が重要な課題となっている。連続成形性を改善するためには、以下の特性改善が必要であることが既に知られている。
すなわち、
１）硬化性の向上
２）効果的離型剤の添加
３）成形時の収縮率を大きくする
等である。
１）に関しては、硬化性の高いエポキシ樹脂と硬化剤とを組み合わせる方法や効果的な硬化促進剤を添加する方法がある（例えば、特許文献１参照。）が、硬化性を高くすると硬化する前の樹脂組成物の貯蔵時における保存安定性が低下する問題や、封止成形時において硬化が制御し難くなり、充填不良、ボイド、界面での応力等が発生する問題が起こり、半導体装置の信頼性低下の原因になるといった問題があった。
また、２）に関しては、適切な離型剤の選択、添加量の調整により連続性形成性を向上させることは可能である（例えば、特許文献２参照。）が、相反して離型剤起因により信頼性が低下する等の問題があった。
３）に関しては、成形時の収縮率を大きくすればするほど金型からの離型性が向上し、連続成形性が向上する効果が得られるものである。成形時の収縮率は、金型温度から室温に冷却される間における樹脂成分の反応収縮と、樹脂硬化物の線膨張に係る熱収縮とを合せたものであり、成形時の収縮率を大きくするための１手段として、樹脂成分の反応収縮を大きくする方法が考えられるが、半導体封止材料用途として既知であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤の組み合わせでは、大幅に反応収縮を大きくする組み合わせは見出されていない。また、無機充填剤の含有量を低下させることにより反応収縮及び熱収縮を大きくする方法が考えられ、そうした点を開示している文献もある（例えば、特許文献３参照。）ものの、この方法では線膨張係数の上昇、内部応力の増加等を伴い、半導体装置としての信頼性が低下する恐れがあった。更に、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基との当量比をずらす方法により反応収縮を大きくする方法も考えられるが、従来の樹脂系において所望する反応収縮が得られる程度まで当量比をずらした場合には、相反事象として架橋密度の低下に伴いスティッキング性が増長さ
れることにより、離型が悪くなり好ましくない。以上のような点から、信頼性と連続成形性を両立させることは困難であった。
特開２００３−１２８７５７号公報 特開２００２−２２０４３４号公報 特開２００３−００２９５４号公報
本発明は、半導体封止工程における連続生産性に優れ、且つ信頼性が良好な半導体封止用樹脂組成物及びそれを用いて半導体素子を封止してなる半導体装置を提供するものである。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）下記一般式（１）で表される構造を有する化合物と、（Ｃ）無機充填剤とを含む半導体封止用樹脂組成物であって、前記（Ｃ）無機充填剤が全半導体封止用樹脂組成物中に８６重量％以上、９２重量％以下の割合で含まれ、さらに該半導体封止用樹脂組成物を金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した直径１００ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤状硬化物における下記（イ）式で算出される収縮率が０．４２％以上、０．５８％未満であることを特徴とする。

（ただし、上記一般式（１）において、Ｒ １ 、Ｒ ２ は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ ３ 、Ｒ ４ は水素、炭素数１〜４の炭化水素基又は炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ ５ は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数であり、ｂは０〜３の整数である。ｍは０〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。アルコキシ基を有するｍ個の繰り返し単位と水酸基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−（ＣＲ ３ Ｒ ４ ）−を有する構造をとる。）
収縮率（％）＝｛（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）−（２５℃での円盤状硬化物の外径寸法）｝／（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）×１００（％）
（イ）
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、半導体封止用樹脂組成物を、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した後、１７５℃で４時間後硬化させた、幅４ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定した、成形、後硬化後の硬化物のガラス転移温度より低い領域における線膨張係数が０．６×１０−５／℃以上、１．２×１０−５／℃以下であるものとすることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、前記半導体封止用樹脂組成物を、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した、幅４ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定した、成形後の硬化物のガラス転移温度が９０℃以上、１２５℃以下であるものとすることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、半導体封止用樹脂組成物を、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した、幅４ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定した、成形後の硬化物のガラス転移温度を超える領域における線膨張係数が２．２×１０−５／℃以上、４．０×１０−５／℃以下であるものとすることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した後、１７５℃で４時間後硬化させた、幅４ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定した、成形、後硬化後の硬化物のガラス転移温度が１１０℃以上、１４０℃以下であるものとすることができる。
本発明の半導体封止用脂組成物は、一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）が、フェノール類、アルデヒド類、下記一般式（２）で表される化合物とを共縮合して得られたものとすることができる。

（ただし、上記一般式（２）において、Ｒ １ は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ ５ は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数である。）
本発明の半導体装置は、上述の半導体封止用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。
本発明に従うと、連続成形性に優れ、信頼性が良好な半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置を得ることができる。
本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）一般式（１）で表される構造を有する化合物と、（Ｃ）無機充填剤とを含む半導体封止用樹脂組成物であり、前記（Ｃ）無機充填剤が全半導体封止用樹脂組成物中に８６重量％以上、９２重量％以下の割合で含まれ、さらに該半導体封止用樹脂組成物を金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した直径１００ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤状硬化物における収縮率）＝｛（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）−（２５℃での円盤状硬化物の外径寸法）｝
／（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）×１００（％）が０．４２％以上、０．５８％未満であることにより、連続成形性に優れ、信頼性が良好な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。
先ず、本発明の半導体封止用樹脂組成物について説明する。本発明の半導体封止用樹脂組成物にはエポキシ樹脂（Ａ）を用いる。本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いるエポキシ樹脂（Ａ）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、カテコール等のフェノール類、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をグリシジルエーテル化して得られるノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；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の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂；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、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、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂；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等の多官能エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ヒドロキシナフタレン及び／又はジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；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して得られるエポキシ樹脂等のジヒドロアントラヒドロキノン型エポキシ樹脂エポキシ樹脂；一般式（１）で表される構造を有する化合物をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂；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、イソシアヌル酸型ポリアミンのグリシジルエーテル化物のような芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂などが挙げられる。
更にその中でも、ビフェニル型エポキシ樹脂やビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等の結晶性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型エポキシ樹脂や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等の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エポキシ樹脂、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の剛直な構造を有するエポキシ樹脂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、エポキシ樹脂（Ａ）に含まれる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量は３０ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。また、可けん化塩素量としては、１，０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、５００ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。また、硬化性の観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。
本発明の半導体封止用樹脂組成物におけるエポキシ樹脂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、全半導体封止用樹脂組成物中に、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、エポキシ樹脂全体の配合割合の上限値についても、特に限定されないが、全半導体封止用樹脂組成物中に、１５重量％以
下であることが好ましく、１３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。
本発明の半導体封止用樹脂組成物では、硬化剤として下記一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）を用いる。下記一般式（１）で表される化合物（Ｂ）を用いると、同じ無機充填剤含有量とした樹脂組成物での従来の硬化剤との比較において、成形時の収縮率が大きい硬化物を得ることができる。このため、硬化剤として下記一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）を用い、かつ無機充填剤の配合量を後述する特定範囲とすることにより、封止成形時における優れた連続成形性と半導体装置における良好な信頼性とを得ることができる。また、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）は、分子内に芳香族環炭素が多く、これを用いた樹脂組成物の硬化物は耐燃性に優れ、吸水率が低くなるという特徴も有している。

（ただし、上記一般式（１）において、Ｒ １ 、Ｒ ２ は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ ３ 、Ｒ ４ は水素、炭素数１〜４の炭化水素基又は炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ ５ は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数であり、ｂは０〜３の整数である。ｍは０〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。アルコキシ基を有するｍ個の繰り返し単位と水酸基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−（ＣＲ ３ Ｒ ４ ）−を有する構造をとる。）
一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）におけるｍは０〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数であり、ｍ／ｎの平均値の下限値としては、１／１０以上であることが好ましく、１／９以上であることがより好ましい。ｍ／ｎの値が小さいほど、エポキシ樹脂の架橋密度が増大することにより反応収縮は大きくなるものの、逆にガラス転移温度が高くなり、また線膨張率も低くなることで熱収縮は小さくなるため、結果として成形時の収縮率全体としては小さくなることとなる。このため、ｍ／ｎの値が小さいほど、連続成形性を向上させる効果が得られ難くなり好ましくない。一方、一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）におけるｍ／ｎの平均値の上限値としては、１／１以下であることが好ましく、１／２以下であることがより好ましい。ｍ／ｎの値が大きいほど、先の効果と逆になり、成形時の収縮率は大きくなるものの、分子中における可塑的構造が増大するため、成形時に金型へのスティッキングが起き易すくなり好ましくない。ｍ／ｎが上記範囲内であると、スティッキング等の問題を起こすことなく、成形時の収縮率が大きな硬化物を得ることができるため、優れた連続成形性を得ることができる。また、ｍ／ｎが上記範囲内であると、耐燃性向上効果を得ることができる。また、上記範囲内であれば、樹脂粘度が高くなることによる樹脂組成物の流動性の低下を引き起こす恐れが少ない。
本発明で用いられる一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）としては、特に限定するものではないが、例えば、下記一般式（３）で表される構造を有する化合物、下記一般式（４）で表される構造を有する化合物、下記一般式（５）で表される構造を有す
る化合物が挙げられる。流動性の観点からは、一般式（３）で表される構造を有する化合物が好ましく、連続成形性の観点からは、一般式（４）で表される構造を有する化合物が好ましく、耐燃性の観点からは、下記一般式（５）で表される構造を有する化合物が好ましい。
（ただし、上記一般式（３）において、ｍは０〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。メトキシ基を有するｍ個の繰り返し単位と水酸基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−ＣＨ２−を有する構造をとる。）
（ただし、上記一般式（４）において、ｍは０〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。メトキシ基を有するｍ個の繰り返し単位と水酸基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−ＣＨ２−を有する構造をとる。）
（ただし、上記一般式（５）において、ｍは０〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。メトキシ基を有するｍ個の繰り返し単位と水酸基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−ＣＰｈＨ−を有する構造をとる。）
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いられる一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）は、フェノール類、アルデヒド類、下記一般式（２）で表される化合物を共縮合することにより得ることができる。下記一般式（２）で表される化合物は、水酸基が結合していないナフタレン環にアルコキシ基（−ＯＲ ５ ）が結合している点を特徴とするものである。アルコキシ基が結合していることで下記一般式（２）で表される化合物は極性を有し、これにより反応性が向上するため、フェノール類、アルデヒド類からなるノボラック樹脂の構造中に該化合物の構造を導入することができるものである。該化合物（Ｂ）は、同様に耐燃性に優れ、低吸水性であるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型樹脂よりも原料コストが安く、原料も入手し易いといった利点があるため、低コストで製造又は入手することができるものである。

（ただし、上記一般式（２）において、Ｒ １ は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ ５ は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数である。）
化合物（Ｂ）の製造に用いられるフェノール類としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、フェニルフェノール、エチルフェノール、ｎ−プロピルフェノール、ｉｓｏ−プロピルフェノール、ｔ−ブチルフェノール、キシレノール、メチルプロピルフェノール、メチルブチルフェノール、ジプロピルフェノール、ジブチルフェノール、ノニルフェノール、メシトール、２，３，５−トリメチルフェノール、２，３，６−トリメチルフェノール等が挙げられる。これらの中でも、フェノール、ｏ−クレゾールが好ましく、更にｏ−クレゾールがより好ましい。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。
化合物（Ｂ）の製造に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドが挙げられる。
化合物（Ｂ）の製造に用いられる一般式（２）で表される化合物としては、一般式（２）の構造であれば特に限定されるものではないが、例えば、１−メトキシナフタレン、２−メトキシナフタレン、１−メチル−２−メトキシナフタレン、１−メトキシ−２−メチルナフタレン、１，３，５−トリメチル−２−メトキシナフタレン、１−エトキシナフタレン、２−エトキシナフタレン、１−ｔ−ブトキシナフタレン、１，４−ジメトキシナフタレン、２，６−ジメトキシナフタレン、２，７−ジメトキシナフタレン等が挙げられる。これらの中でも、耐燃性、低吸水性等を考慮すると、一般式（２）中の−ＯＲ３がメトキシ基であるものがより好ましい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いられる化合物（Ｂ）の合成方法については特に限定しないが、例えば、フェノール類とアルデヒド類と一般式（２）で表される化合物とを共存下で酸性触媒を用いて共縮合させる方法が挙げられる。ここで、化合物（Ｂ）におけるｍ／ｎ値を増減させるためには、フェノール類と一般式（２）で表される化合物との
仕込みモル比等を変えることにより調整することができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物では、一般式（１）で示される化合物（Ｂ）を用いることによる効果が損なわれない範囲で、他の硬化剤を併用することができる。併用できる硬化剤としては、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等のノボラック型樹脂；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等のアラルキル型樹脂；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等の有橋炭化水素化合物変性フェノール樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等の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。
他の硬化剤を併用する場合における一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）の配合割合としては、全硬化剤中、２０重量％以上であることが好ましく、４０重量％以上であることがより好ましい。上記範囲内であると、成形時の収縮性が大きい硬化物となる効果が得られ、（Ｃ）無機充填剤の配合割合を特定範囲とすることと相俟って優れた連続成形性を発現することができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物における硬化剤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、全半導体封止用樹脂組成物中に、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、硬化剤全体の配合割合の上限値についても、特に限定されないが、全半導体封止用樹脂組成物中に、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。
本発明の半導体封止用樹脂組成物におけるエポキシ樹脂と硬化剤との構成比は、エポキシ樹脂全体のエポキシ基数（Ｅｐ）と硬化剤全体のフェノール性水酸基数（Ｐｈ）との当量比（Ｅｐ／Ｐｈ）が０．８以上、１．３以下であることが好ましく、０．９以上、１．２５以下であることがより好ましい。この範囲内であれば、半導体封止用樹脂組成物の封止成形時における硬化性の低下、スティッキングの悪化、樹脂硬化物におけるガラス転移温度の低下、並びに、半導体装置における耐湿信頼性の低下等を引き起こす可能性が低い。
本発明の半導体封止用樹脂組成物では、無機充填剤（Ｃ）を用いる。本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いられる無機充填剤（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、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填剤（Ｃ）の粒径としては、金型への充填性を考慮すると０．０１μｍ以上、１５０μｍ以下であることが望ましい。また、無機充填剤（Ｃ）の含有量としては、樹脂組成物全体の８６重量％以上、９２重量％以下であることが好ましく、８６重量％以上、９０重量％以下であることがより好ましい。無機充填剤（Ｃ）の含有量が上記下限値以上であると、前述した成形時の収縮性が大きい硬化物を与える効果を有する一般式（１）で示される化合物（Ｂ）を用いること
と相俟って、信頼性に影響を及ぼすような離型効果の強い離型剤を用いずとも、スティッキング等の不具合が発生し難く、優れた連続成形性を得ることができる。また、無機充填剤（Ｃ）の含有量が上記上限値以下であると、流動性が損なわれることによる充填不良やボイドの発生等の成形面での不具合を引き起こす恐れが少ない。更に、無機充填剤（Ｃ）の含有量が上記範囲内であると、半導体装置における信頼性も満足させることができる。無機充填剤（Ｃ）は信頼性を向上させるために予め表面にカップリング剤等による表面処理をすることも可能である。
本発明の半導体封止用樹脂組成物では、更に硬化促進剤（Ｄ）を用いることができる。本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができる硬化促進剤（Ｄ）は、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール性水酸基を２個以上含む化合物のフェノール性水酸基との反応を促進するものであればよく、一般の半導体封止用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。具体例としては、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の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、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等の窒素原子含有化合物が挙げられる。これらのうち、硬化性の観点からは、リン原子含有化合物が好ましく、流動性と硬化性のバランスの観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有する触媒がより好ましい。流動性という点を考慮するとテトラ置換ホスホニウム化合物が特に好ましく、また半導体封止用樹脂組成物の硬化物熱時低弾性率という点を考慮するとホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が特に好ましく、また潜伏的硬化性という点を考慮すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が特に好ましい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができる有機ホスフィンとしては、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ホスフィンが挙げられる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができるテトラ置換ホスホニウム化合物としては、例えば下記一般式（６）で示される化合物等が挙げられる。

（ただし、上記一般式（６）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ ６ 、Ｒ ７ 、Ｒ ８ 及びＲ ９ は芳香族基又はアルキル基を表す。Ａはヒドロキシル基、カルボキシル基、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を表す。ＡＨはヒドロキシル基、カルボキシル基、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を表す。ｘ、ｙは１〜３の整数、ｚは０〜３の整数であり、かつｘ＝ｙである。）
一般式（６）で示される化合物は、例えば以下のようにして得られるがこれに限定され
るものではない。まず、テトラ置換ホスホニウムハライドと芳香族有機酸と塩基を有機溶剤に混ぜ均一に混合し、その溶液系内に芳香族有機酸アニオンを発生させる。次いで水を加えると、一般式（６）で示される化合物を沈殿させることができる。一般式（６）で示される化合物において、リン原子に結合するＲ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９がフェニル基であり、かつＡＨはヒドロキシル基を芳香環に有する化合物、すなわちフェノール類であり、かつＡは該フェノール類のアニオンであるのが好ましい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができるホスホベタイン化合物としては、例えば下記一般式（７）で示される化合物等が挙げられる。

（ただし、上記一般式（７）において、Ｘ １ は炭素数１〜３のアルキル基、Ｙ １ はヒドロキシル基を表す。ｃは０〜５の整数であり、ｄは０〜３の整数である。）
一般式（７）で示される化合物は、例えば以下のようにして得られる。まず、第三ホスフィンであるトリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩とを接触させ、トリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩が有するジアゾニウム基とを置換させる工程を経て得られる。しかしこれに限定されるものではない。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができるホスフィン化合物とキノン化合物との付加物としては、例えば下記一般式（８）で示される化合物等が挙げられる。

（ただし、上記一般式（８）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ １０ 、Ｒ １１ 及びＲ １２ は炭素数１〜１２のアルキル基又は炭素数６〜１２のアリール基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｒ １３ 、Ｒ １４ 及びＲ １５ は水素原子又は炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｒ １３ とＲ １４ が結合して環状構造となっていてもよい。）
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いる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、トリス（アルキルフェニル）ホスフィン、トリス（アルコキシフェニル）ホスフィン、トリナフチルホスフィン、トリス（ベンジル）ホスフィン等の芳香環に無置換あるいはアルキル基、アルコキシル基等の置換基が存在するものが好ましく、アルキル基、アルコキシル基等の置換基としては１〜６の炭素数を有するものが挙げられる。入手しやすさの観点からはトリフェニルホスフィンが好ましい。
またホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるキノン化合物としては、ｏ−ベンゾキノン、ｐ−ベンゾキノン、アントラキノン類が挙げられ、中でもｐ−ベンゾキノンが保存安定性の点から好ましい。
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、有機第三ホスフィンとベンゾキノン類の両者が溶解することができる溶媒中で接触、混合させることにより付加物を得ることができる。溶媒としてはアセトンやメチルエチルケトン等のケトン類で付加物への溶解性が低いものがよい。しかしこれに限定されるものではない。
一般式（８）で示される化合物において、リン原子に結合するＲ １０ 、Ｒ １１ 及びＲ １２ がフェニル基であり、かつＲ １３ 、Ｒ １４ 及びＲ １５ が水素原子である化合物、すなわち１，４−ベンゾキノンとトリフェニルホスフィンを付加させた化合物が半導体封止用樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率を低下させる点で好ましい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができるホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物としては、例えば下記一般式（９）で示される化合物等が挙げられる。

（ただし、上記一般式（９）において、Ｐはリン原子を表し、Ｓｉは珪素原子を表す。Ｒ １６ 、Ｒ １７ 、Ｒ １８ 及びＲ １９ は、それぞれ、芳香環又は複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。式中Ｘ ２ は、基Ｙ ２ 及びＹ ３ と結合する有機基である。式中Ｘ ３ は、基Ｙ ４ 及びＹ ５ と結合する有機基である。Ｙ ２ 及びＹ ３ は、プロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基
Ｙ ２ 及びＹ ３ 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。Ｙ ４ 及びＹ ５ はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基Ｙ ４ 及びＹ ５ 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。Ｘ ２ 、及びＸ ３ は互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｙ ２ 、Ｙ ３ 、Ｙ ４ 、及びＹ ５ は互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｚ １ は芳香環又は複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基である。）
一般式（９）において、Ｒ １６ 、Ｒ １７ 、Ｒ １８ 及びＲ １９ 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、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基、ベンジル基、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｎ−オクチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられ、これらの中でも、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基等の置換基を有する芳香族基もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。
また、一般式（９）において、Ｘ ２ は、Ｙ ２ 及びＹ ３ と結合する有機基である。同様に、Ｘ ３ は、基Ｙ ４ 及びＹ ５ と結合する有機基である。Ｙ ２ 及びＹ ３ はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Ｙ ２ 及びＹ ３ 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。同様にＹ ４ 及びＹ ５ はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Ｙ ４ 及びＹ ５ 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。基Ｘ ２ 及びＸ ３ は互いに同一であっても異なっていてもよく、基Ｙ ２ 、Ｙ ３ 、Ｙ ４ 、及びＹ ５ は互いに同一であっても異なっていてもよい。このような一般式（９）中の−Ｙ ２ −Ｘ ２ −Ｙ ３ −、及び−Ｙ ４ −Ｘ ３ −Ｙ ５ −で示される基は、プロトン供与体が、プロトンを２個放出してなる基で構成されるものであり、プロトン供与体としては、例えば、カテコール、ピロガロール、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、２，２’−ビフェノール、１，１’−ビ−２−ナフトール、サリチル酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、２−ヒドロキシベンジルアルコール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，２−プロパンジオール及びグリセリン等が挙げられるが、これらの中でも、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がより好ましい。
また、一般式（９）中のＺ １ は、芳香環または複素環を有する有機基または脂肪族基を表し、これらの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキ
シル基およびオクチル基等の脂肪族炭化水素基や、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基およびビフェニル基等の芳香族炭化水素基、グリシジルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基およびビニル基等の反応性置換基などが挙げられるが、これらの中でも、メチル基、エチル基、フェニル基、ナフチル基およびビフェニル基が熱安定性の面から、より好ましい。
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物の製造方法としては、メタノールを入れたフラスコに、フェニルトリメトキシシラン等のシラン化合物、２，３−ジヒドロキシナフタレン等のプロトン供与体を加えて溶かし、次に室温攪拌下ナトリウムメトキシド−メタノール溶液を滴下する。さらにそこへ予め用意したテトラフェニルホスホニウムブロマイド等のテトラ置換ホスホニウムハライドをメタノールに溶かした溶液を室温攪拌下滴下すると結晶が析出する。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が得られる。しかし、これに限定されるものではない。
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いることができる硬化促進剤（Ｄ）の配合割合は、全樹脂組成物中０．１重量％以上、１重量％以下であることが好ましい。硬化促進剤（Ｄ）の配合量の下限値が上記範囲内であると、硬化性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、硬化促進剤（Ｄ）の配合量の上限値が上記範囲内であると、流動性の低下を引き起こす恐れが少ない。
本発明の半導体封止用樹脂組成物においては、エポキシ樹脂と無機充填剤との密着性を向上させるため、シランカップリング剤等の密着助剤（Ｅ）を添加することができる。その例としては特に限定されないが、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挙げられ、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よい。
より具体的には、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る。また、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る。また、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る。また、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。
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いることができるシランカップリング剤等の密着助剤（Ｅ）の配合割合としては、全樹脂組成物中０．０１重量％以上、１重量％以下であることが好ましく、０．０５重量％以上、０．８重量％以下であることがより好ましく、０．１重量％以上、０．６重量％以下であることが特に好ましい。シランカップリング剤等の密着助剤（Ｅ）の配合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クラック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等の密着助剤（Ｅ）の配合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クラック性の低下も引き起こす恐れが少ない。
本発明の半導体封止用樹脂組成物では、前述した成分以外に、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン等の着色剤；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；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤；酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体；ハイドロタルサイト等のＰＨ調整剤；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物や、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物では、封止成形時において、スティッキングの問題や、充填不良、ボイド等の不具合を起こさずに、優れた連続成形性を発現させ、かつ半導体装置における良好な信頼性を得るために、無機充填剤（Ｃ）が全組成物中に８６重量％以上、９２重量％以下の割合で高充填されていながら、樹脂組成物の成形時の収縮率が０．４２％以上、０．５８％未満の範囲と、高い値になるようにすることが好ましい。成形時の収縮率の下限値については、０．４４％以上であることがより好ましい。成形時の収縮率がこの範囲内であれば、優れた連続成形性、信頼性を維持することができる。図１に、従来技術、並びに本発明の実施例及び比較例における無機充填剤配合割合と成形時の収縮率の関係を示した。図１に示すとおり、無機充填剤（Ｃ）が全組成物中に８６重量％以上、９２重量％以下の割合で高充填されていながら、樹脂組成物の成形時の収縮率が０．４２％以上、０．５８％未満という高い範囲となるような技術は今までにはなかったものであり、エポキシ樹脂（Ａ）と一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）を含む硬化剤との構成比、硬化剤中における一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）の配合割合、一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）におけるｍ／ｎ値、等を本発明の範囲内で適宜調整することで実現させることができる。尚、本発明において、樹脂組成物の成形時の収縮率は、以下のようにして測定する。すなわち、トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で、直径１００ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状の硬化物を成形し、１７５℃での金型キャビティの内径寸法と、室温（２５℃）での円盤状の硬化物の外径寸法とを測定し、下記（イ）式で算出する。
収縮率（％）＝｛（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）−（２５℃での円盤の硬化物の外径寸法）｝／（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）×１００（％）
（イ）
本発明の半導体封止用樹脂組成物の硬化物性として好ましい態様は、成形後の硬化物のガラス転移温度が９０℃以上、１２５℃以下であり、より好ましくは成形後の硬化物のガラス転移温度を超える領域における線膨張係数が２．２×１０−５／℃以上、４．０×１０−５／℃以下である。成形後の硬化物の物性は、成形性を示す指標として重要である。成形後の硬化物のガラス転移温度に関しては、上記下限以上では、硬化物のスティッキン
グが起き難く、上記上限以下では成形時の収縮率を好ましい範囲に調整することが容易となる。また、成形後の硬化物のガラス転移温度を超える領域における線膨張係数に関しては、この範囲に制御することにより、本発明の半導体封止用樹脂組成物の成形時の収縮率を好ましい範囲に調整することが容易となる。尚、本発明の半導体封止用樹脂組成物において、成形後の硬化物のガラス転移温度及びガラス転移温度を超える領域における線膨張係数は、以下のようにして測定する。すなわち、トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した、幅４ｍｍ、厚さ３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、圧縮荷重５ｇ、昇温速度１０℃／分、測定範囲−６５℃〜３００℃の条件下で、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定する。熱機械分析装置としては、例えば、セイコーインスツル（株）製、ＴＭＡ−１２０／ＳＳＣ６２００等を用いることができる。尚、ガラス転移温度を超える領域における線膨張係数とは、測定によって得られる温度と試料寸法とのグラフにおいて、ガラス転移温度を越える領域でその傾きがほぼ一定となった部分における平均値を持ってその値とするものである。
本発明の半導体封止用樹脂組成物の硬化物性として更に好ましい態様は、成形、後硬化後の硬化物のガラス転移温度が１１０℃以上、１４０℃以下であり、ガラス転移温度より低い領域における線膨張係数が０．６×１０−５／℃以上、１．２×１０−５／℃以下である。成形後、更に後硬化することで完全硬化に近い状態となった後における硬化物の物性は、半導体装置としての信頼性を示す指標として重要である。成形、後硬化後の硬化物のガラス転移温度、及びガラス転移温度より低い領域における線膨張係数が上記範囲内であれば、半導体装置として優れた信頼性を得ることができる。尚、本発明の半導体封止用樹脂組成物において、成形、後硬化後の硬化物のガラス転移温度及びガラス転移温度より低い領域における線膨張係数は、以下のようにして測定する。すなわち、トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した後、１７５℃で４時間後硬化させた、幅４ｍｍ、厚さ３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、圧縮荷重５ｇ、昇温速度１０℃／分、測定範囲−６５℃〜３００℃の条件下で、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定する。熱機械分析装置としては、例えば、セイコーインスツル（株）製、ＴＭＡ−１２０／ＳＳＣ６２００等を用いることができる。尚、ガラス転移温度より低い領域における線膨張係数とは、測定によって得られる温度と試料寸法とのグラフにおいて、ガラス転移温度より低い領域でその傾きがほぼ一定となった部分における平均値を持ってその値とするものである。
本発明の半導体封止用樹脂組成物が、無機充填剤（Ｃ）が全組成物中に８６重量％以上、９２重量％以下の割合で高充填されていながら、成形時の収縮率が０．４２％以上、０．５８％未満の範囲と高い値となり、好ましくは成形後の硬化物のガラス転移温度が９０℃以上、１２５℃以下となり、好ましくは成形後の硬化物のガラス転移温度を超える領域における線膨張係数が２．２×１０−５／℃以上、４．０×１０−５／℃以下となり、好ましくは成形、後硬化後の硬化物のガラス転移温度が１１０℃以上、１４０℃以下となり、好ましくはガラス転移温度より低い領域における線膨張係数が０．６×１０−５／℃以上、１．２×１０−５／℃以下となるようなものとするには、エポキシ樹脂（Ａ）と、一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）を含む硬化剤と、無機充填剤（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）との種類と配合割合を調整することで達成することができる。特に、硬化剤中における一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）の配合割合、及び全組成物中における無機充填剤（Ｃ）の配合割合の選択が重要である。また、離型剤や各種添加剤を適宜選択して用いることにより、上記特性を更に向上させることもできる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分、及びその他の添加剤等を、例えば、ミキサー等を用いて常温で均一に混合したもの、更にその後、加熱ロール、ニーダー又は押出機等の混練機を用いて溶融混練し、続いて冷却、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。
次に、本発明の半導体装置について説明する。本発明の半導体封止用樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止し半導体装置を製造するには、例えば、半導体素子を搭載したリードフレーム、回路基板等を金型キャビティ内に設置した後、半導体封止用樹脂組成物を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成形方法で成形硬化すればよい。
本発明の半導体装置で封止される半導体素子としては、特に限定されるものではなく、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、固体撮像素子等が挙げられる。
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）、ロー・プロファイル・クワッド・フラット・パッケージ（ＬＱＦＰ）、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。
トランスファーモールドなどの成形方法で半導体封止用樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止した本発明の半導体装置は、そのまま、或いは８０℃から２００℃程度の温度で、１０分から１０時間程度の時間をかけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。
図２は、本発明に係る半導体封止用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、半導体封止用樹脂組成物の硬化体６によって封止されている。
以下、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。以下配合割合は重量部とする。実施例、比較例で用いた成分について、以下に示す。
（エポキシ樹脂）
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）製、ＥＰＩＣＬＯＮ Ｎ−６６０。エポキシ当量２１０、軟化点６２℃）
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、エピコートＹＸ４０００ＨＫ。エポキシ当量１９２、融点１０７℃）
エポキシ樹脂３：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、ＮＣ−３０００。エポキシ当量２７４、軟化点５８℃）
（硬化剤）
硬化剤１：下記一般式（１０）で表される構造を有する化合物（ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂。水酸基当量１６３、軟化点７６℃。下記一般式（１０）においてｍ／ｎの平均値：１／４。）
硬化剤２：下記一般式（１１）で表される構造を有する化合物（フェノールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂。水酸基当量１７０、軟化点６７℃。下記一般式（１１）においてｍ／ｎの平均値：１／３。）
硬化剤３：下記一般式（１２）で示される化合物（ｏ−クレゾールとベンズアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂。水酸基当量２１９、軟化点９９℃。下記一般式（１２）においてｍ／ｎの平均値：１／４。）
硬化剤４：フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト（株）製、ＰＲ−ＨＦ−３。水酸基当量１０４、軟化点８０℃。）
（無機充填剤）
無機充填剤１：溶融球状シリカ（平均粒径３０μｍ）
（硬化促進剤）
硬化促進剤１：下記一般式（１３）で示される硬化促進剤
硬化促進剤２：下記式（１４）で表される硬化促進剤
硬化促進剤３：下記式（１５）で表される硬化促進剤
（シランカップリング剤）
シランカップリング剤１：Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリエトキシシラン
シランカップリング剤２：３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
（離型剤）
離型剤１：モンタン酸エステルワックス（クラリアントジャパン（株）製、リコルブＷＥ−４）
（着色剤）
着色剤１：カーボンブラック
実施例１
エポキシ樹脂１ ７．５４重量部
硬化剤１ ５．５６重量部
無機充填剤１ ８６．００重量部
硬化促進剤１ ０．３０重量部
シランカップリング剤１ ０．１０重量部
シランカップリング剤２ ０．１０重量部
離型剤１ ０．１０重量部
着色剤１ ０．３０重量部
をミキサーにて常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を用いて以下の方法で評価した。評価結果を表１に示す。
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）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、１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒の条件で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。単位はｃｍ。
成形時の収縮率：トランスファー成形機（藤和精機（株）製、ＴＥＰ−５０−３０）を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で、樹脂組成物を注入成形して、直径１００ｍｍ、厚さ３ｍｍの試験片を作製した。１７５℃での金型キャビティの内径寸法と、室温（２５℃）での試験片の外径寸法とを測定し、下記（イ）式により収縮率を算出した。
収縮率（％）＝｛（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）−（２５℃での円盤の硬化物の外径寸法）｝／（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）×１００（％）
（イ）
成形後の硬化物のガラス転移温度及びガラス転移温度を超える領域における線膨張係数：トランスファー成形機（藤和精機（株）製、ＴＥＰ−５０−３０）を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で、樹脂組成物を注入成形して、幅４ｍｍ、厚さ３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片を作製した。得られた試験片の長さ方向について、圧縮荷重５g、昇温速度５℃／分、測定範囲−６５℃〜３００℃の条件下
で、熱機械分析法（ＴＭＡ、熱機械分析装置としてセイコーインスツル（株）製、ＴＭＡ−１２０／ＳＳＣ６２００を使用）により測定した。尚、ガラス転移温度を超える領域における線膨張係数とは、測定によって得られる温度と試料寸法とのグラフにおいて、ガラス転移温度を越える領域でその傾きがほぼ一定となった部分における平均値を持ってその値とするものである。
成形、後硬化後の硬化物のガラス転移温度及びガラス転移温度より低い領域における線膨張係数：トランスファー成形機（藤和精機（株）製、ＴＥＰ−５０−３０）を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で、樹脂組成物を注入成形して、幅４ｍｍ、厚さ３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片を作製し、更に後硬化として１７５℃、４時間加熱処理を行った。成形、後硬化後の試験片の長さ方向について、圧縮荷重５g、昇温速度５℃／分、測定範囲−６５℃〜３００℃の条件下で、熱機械分析法
（ＴＭＡ、熱機械分析装置としてセイコーインスツル（株）製、ＴＭＡ−１２０／ＳＳＣ６２００を使用）により測定した。尚、ガラス転移温度より低い領域における線膨張係数とは、測定によって得られる温度と試料寸法とのグラフにおいて、ガラス転移温度より低い領域でその傾きがほぼ一定となった部分における平均値を持ってその値とするものである。
連続成形性：低圧トランスファー自動成形機（第一精工（株）製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、樹脂組成物によりシリコンチップ等を封止して８０ピンＱＦＰ（Ｃｕ製リードフレーム、パッケージ外寸：１４ｍｍ×２０ｍｍ×２．０ｍｍ厚、パッドサイズ：８．０ｍｍ×８．０ｍｍ、チップサイズ７．０ｍｍ×７．０ｍｍ×０．３５ｍｍ厚）を得る成形を、連続で６００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６００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４５０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、４５０及び６００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、６００ショットまで汚れていないものを◎で、４５０ショットまで汚れていないものを○、汚れているものを×で表す。また、上記連続成形性において、４５０ショットまで問題なく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時間で後硬化し、得られたパッケージを８５℃、相対湿度６０％で１６８時間加湿処理後、２６０℃のＩＲリフロー処理をした。パッケージ２０個について、半導体素子と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。単位は％。耐半田性の判断基準は、剥離が発生しなかったものを◎、剥離発生率が２０％未満のものを○、剥離発生率が２０％以上４０％未満のものを△、剥離発生率が４０％以上のものを×とした。
実施例２〜１４、比較例１〜６
表１、表２、表３の配合に従い、実施例１と同様にして樹脂組成物を製造し、実施例１と同様にして評価した。評価結果を表１、表２、表３に示す。
実施例１〜１４は、エポキシ樹脂（Ａ）と、一般式（１）で示される化合物（Ｂ）と、樹脂組成物全体に対して８６重量％以上、９２重量％以下の無機充填剤（Ｃ）無機充填剤を含むものであり、エポキシ樹脂（Ａ）の種類、一般式（１）で示される化合物（Ｂ）の種類、無機充填剤（Ｃ）の配合割合、等を変えたものを含むものであるが、いずれも樹脂組成物の収縮率が０．４２％以上、０．５８％未満の範囲にあるものであり、流動性（スパイラルフロー）、連続成形性、パッケージ外観及び金型汚れ性、耐半田性のバランスに優れる結果が得られた。
一方、一般式（１）で示される化合物（Ｂ）を用いていない比較例１〜３では、樹脂組成物の収縮率が充分に大きな値となっていないため、離型性が低下し、連続成形性、パッケージ外観及び金型汚れ性が劣る結果となった。また樹脂組成物全体に対する無機充填剤（Ｃ）の配合割合が８６重量％を下回る比較例４、５では、樹脂成分が多いことでスティッキングし易くなって離型性が低下し、連続成形性、パッケージ外観及び金型汚れ性が劣る結果となった。逆に、樹脂組成物全体に対する無機充填剤（Ｃ）の配合割合が９２重量％を超える比較例６では、樹脂成分が少ないことで流動性が低下し、充填不良、ボイド等の成形不具合が発生し易くなって、連続成形性、パッケージ外観及び金型汚れ性が劣る結果となった。
本発明に従うと、連続成形性に優れ、信頼性が良好な半導体封止用樹脂組成物を得ることができるため、半導体装置封止用として好適である。
従来技術、並びに本発明の実施例及び比較例における無機充填剤配合割合と成形時の収縮率の関係を示す図である。 本発明に係る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 封止用樹脂組成物の硬化体

Claims (7)

  1. （Ａ）エポキシ樹脂と、
    （Ｂ）下記一般式（１）で表される構造を有する化合物と、
    （Ｃ）無機充填剤と
    （Ｄ）硬化促進剤と
    を含む半導体封止用樹脂組成物であって、
    前記（Ｃ）無機充填剤が全半導体封止用樹脂組成物中に８６重量％以上、９２重量％以下の割合で含まれ、
    （Ｄ）硬化促進剤が、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物、の中から選ばれる１種以上であり、
    さらに該半導体封止用樹脂組成物を金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した直径１００ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤状硬化物における下記（イ）式で算出される収縮率が０．４２％以上、０．５８％未満であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。

    （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ １ 、Ｒ ２ は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ ３ 、Ｒ ４ は水素、炭素数１〜４の炭化水素基又は炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ ５ は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数であり、ｂは０〜３の整数である。ｍは０〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数であり、かつｍ／ｎの平均は１／１０〜１／１である。アルコキシ基を有するｍ個の繰り返し単位と水酸基を有するｎ個の繰り返し単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず−（ＣＲ ３ Ｒ ４ ）−を有する構造をとる。）
    収縮率（％）＝｛（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）−（２５℃での円盤状硬化
    物の外径寸法）｝／（１７５℃での金型キャビティの内径寸法）×１００（％）
    （イ）
  2. 前記半導体封止用樹脂組成物を、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した後、１７５℃で４時間後硬化させた、幅４ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定した、成形、後硬化後の硬化物のガラス転移温度より低い領域における線膨張係数が０．６×１０−５／℃以上、１．２×１０−５／℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体封止用樹脂組成物。
  3. 前記半導体封止用樹脂組成物を、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した、幅４ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定した、成形後の硬化物のガラス転移温度が９０℃以上、１２５℃以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
  4. 前記半導体封止用樹脂組成物を、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した、幅４ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定した、成形後の硬化物のガラス転移温度を超える領域における線膨張係数が２．２×１０−５／℃以上、４．０×１０−５／℃以下であることを特徴とする請求項３に記載の半導体封止用樹脂組成物。
  5. 前記半導体封止用樹脂組成物を、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で成形した後、１７５℃で４時間後硬化させた、幅４ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片の長さ方向について、熱機械分析法（ＴＭＡ）により測定した、成形、後硬化後の硬化物のガラス転移温度が１１０℃以上、１４０℃以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体封止用樹脂組成物。
  6. 前記一般式（１）で表される構造を有する化合物（Ｂ）が、フェノール類、アルデヒド類、下記一般式（２）で表される化合物とを共縮合して得られたものであることを特徴とする請求項５に記載の半導体封止用樹脂組成物。

    （ただし、上記一般式（２）において、Ｒ １ は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ ５ は炭素数１〜４の炭化水素基である。ａは０〜５の整数である。）
  7. 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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