JP6025043B2

JP6025043B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置

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Publication number: JP6025043B2
Application number: JP2012245419A
Authority: JP
Inventors: 小川　和人; 和人小川; 絵美岩谷; 照詞堀井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: JP2014094979A

Description

本発明は、半導体封止のための成形材料として用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、ニッケルメッキまたは銀メッキリードフレームを用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。

従来、集積回路等の半導体素子の封止材料としてセラミックや熱硬化性樹脂が一般に用いられている。トランジスタ、ＩＣ等の半導体素子の封止の分野では生産性、コスト等の面から樹脂封止が主流となり、エポキシ樹脂組成物が成形材料として広く用いられている。この理由としては、エポキシ樹脂組成物は電気特性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との密着性等の諸特性のバランスが良く、経済性と性能とのバランスにも優れている点等が挙げられる。

特に集積回路では、エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤、および溶融シリカや結晶シリカ等の無機充填剤を配合した耐熱性、耐湿性に優れたエポキシ樹脂組成物が用いられている（特許文献１、２参照）。

半導体素子は、これを外部環境から保護して各種信頼性を確保するとともに基板への実装を容易にするためパッケージが必要である。パッケージには種々の形態があるが、一般には低圧トランスファ成形法で封止したパッケージが広く用いられている。このパッケージは、金属製リードフレームに半導体素子が固着され、半導体素子表面の電極とインナーリードとが金ワイヤで電気的に接続される。そして半導体素子、金ワイヤ、およびリードフレームの一部が封止樹脂を用いて低圧トランスファ成形法で封止される。

エポキシ樹脂組成物を用いる封止法においては、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を樹脂成分とし、かつフェノールノボラック樹脂を硬化剤成分とする成形材料が最も一般的に用いられている。

この封止樹脂は、リードフレームに用いられる金属との密着性が求められる。リードフレームの材質は、電気特性、放熱特性に優れた銅が主流であるが、銅は酸化されやすく、それにより生じる様々な問題を避けるため、リードフレームにニッケルや銀等のメッキで処理することが多くなってきている。

ところが、リードフレームをメッキ処理すると、封止樹脂とリードフレームとの密着性が低下するという問題が生じる。

そこで、ニッケルメッキのリードフレームと封止樹脂との密着力を向上させる手段として、芳香族系酸無水物を樹脂組成物に配合することが知られている。

しかしながら、単に芳香族系酸無水物を樹脂組成物に配合しただけでは、トランスファ成形等の封止成形での金型からの離型性や保存安定性の面から不適当であった。

また、多官能酸無水物化合物を用いると、金属密着性の高い樹脂組成物が期待できるが、融点が高いため、樹脂組成物に均一に溶融分散することが困難である。

特許文献３には、トリメリット酸エステル化合物を使用したエポキシ樹脂組成物が提案されている。

特開２００８−１４３９５０号公報特開２０１０−０３１１２６号公報特許第３０９４８２９号公報

しかしながら、トリメリット酸エステル化合物のみをエポキシ樹脂の硬化剤として用いた場合、耐湿信頼性、連続成形性、保存安定性の面で半導体封止材料の硬化剤としては不適当である。

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、封止樹脂と金型との離型性を維持しつつ、保存安定性も良好で、表面がニッケルメッキまたは銀メッキで形成されたリードフレームと封止樹脂との密着性が高く、吸湿半田特性を向上させることができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、および無機充填剤を必須成分として含有しニッケルメッキまたは銀メッキリードフレームに搭載された半導体を封止するための成形材料として用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、前記硬化剤として、トリメリット酸無水物エステル混合物およびフェノール樹脂を含有することを特徴とする。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、常温で固体であることが好ましい。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、トリメリット酸無水物エステル混合物は、以下の（ａ）〜（ｅ）を満足することが好ましい。
（ａ）トリメリット酸無水物と多価アルコールとのエステルである。
（ｂ）前記（ａ）のエステル化に際して多価アルコール１分子に対して平均１．５分子以上のトリメリット酸無水物がエステル化している。
（ｃ）トリメリット酸無水物そのものを１〜２５質量％含有する。
（ｄ）（ａ）および（ｂ）の条件を満足する混合物の軟化点が６０〜１７５℃の範囲内である。
（ｅ）トリメリット酸無水物エステルの含有量が５０〜９０質量％の範囲内である。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、多価アルコールがエチレングリコールまたはグリセリンであることが好ましい。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、トリメリット酸無水物エステル混合物の含有量は、硬化剤全量に対して１〜５０質量％の範囲内であることが好ましい。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、フェノール樹脂は、軟化点５０〜１２０℃でかつ水酸基当量が９０〜２２０ｇ／ｅｑの範囲内であることが好ましい。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、トリメリット酸無水物エステル混合物の軟化点は、６０〜１００℃の範囲内であることが好ましい。

本発明の半導体装置は、前記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子が封止されていることを特徴とする。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置によれば、封止樹脂と金型との離型性を維持しつつ、保存安定性も良好で、表面がニッケルメッキまたは銀メッキで形成されたリードフレームと封止樹脂との密着性が高く、吸湿半田特性を向上させることができる。

以下に、本発明について詳細に説明する。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂としては、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、分子構造は特に限定されず各種のものを用いることができる。

具体的には、例えば、グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、オレフィン酸化型（脂環式）等の各種のエポキシ樹脂を用いることができる。

さらに具体的には、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等のアルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、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、ビフェニレン骨格等を有するナフトール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型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラキスフェノールエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型ブロム含有エポキシ樹脂等のブロム含有エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

半導体封止用エポキシ樹脂組成物としての耐湿信頼性を考慮すると、エポキシ樹脂中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。

中でも、次のトリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂を好適に用いることができる。

トリフェニルメタン型エポキシ樹脂としては、例えば、下記式（I）で表わされるエポキシ樹脂等が挙げられる。

（式中、Ｒ¹は水素原子および炭素数１〜１０の置換または非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、ａは１〜１０の整数を示す。）
ビフェニル型エポキシ樹脂としては、例えば、下記式（II）で示されるエポキシ樹脂等が挙げられる。

（式中、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁸は水素原子および炭素数１〜１０の置換または非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、全てが同一でも異なっていてもよい。ｂは０〜３の整数を示す。）
ノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、下記式（III）で表わされるエポキシ樹脂等が挙げられる。

（式中、Ｒ²¹は水素原子および炭素数１〜１０の置換または非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、ｃは０〜１０の整数を示す。）
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ樹脂の含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して好ましくは７〜３５質量％である。このような範囲で用いると、封止樹脂の流動性や成形品の物性等を高めることができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、硬化剤として、トリメリット酸無水物エステル混合物およびフェノール樹脂が配合される。これらを併用することで、封止樹脂と金型との離型性を維持しつつ、保存安定性も良好で、表面がニッケルメッキまたは銀メッキで形成されたリードフレームと封止樹脂との密着性が高く、吸湿半田特性を向上させることができる。これらの点から、トリメリット酸無水物エステル混合物は、以下の（ａ）〜（ｅ）を満足することが好ましい。
（ａ）トリメリット酸無水物と多価アルコールとのエステルである。
（ｂ）前記（ａ）のエステル化に際して多価アルコール１分子に対して平均１.５分子以上のトリメリット酸無水物がエステル化している。
（ｃ）トリメリット酸無水物そのものを１〜２５質量％含有する。
（ｄ）（ａ）および（ｂ）の条件を満足する混合物の軟化点が６０〜１７５℃の範囲内である。なお、ここで軟化点は、ＪＩＳＫ７２３１（エポキシ樹脂及び硬化剤の試験方法通則）に準拠し、軟化点測定器を用いて環球法によって測定することができる。
（ｅ）トリメリット酸無水物エステルの含有量が５０〜９０質量％の範囲内である。

なお、多価アルコールは、エチレングリコールまたはグリセリンであることが好ましい。また、トリメリット酸無水物エステル混合物の含有量は、硬化剤全量に対して１〜５０質量％の範囲内であることが好ましい。この範囲内で用いると、封止樹脂と金型との離型性を維持しつつ、保存安定性も良好で、表面がニッケルメッキまたは銀メッキで形成されたリードフレームと封止樹脂との密着性が高く、吸湿半田特性を向上させることができる。

トリメリット酸無水物エステル混合物の軟化点は、特に６０〜１００℃の範囲内であることが好ましい。この範囲内にすると、混練性を高めることができる。

フェノール樹脂としては、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、ナフトールノボラック樹脂等のノボラック型樹脂、フェニレン骨格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、トリフェノールメタン型樹脂等の多官能型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトールノボラック樹脂等のジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、テルペン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型樹脂、ビスフェノールＳ等の硫黄原子含有型フェノール樹脂、トリアジン変性ノボラック樹脂等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

中でも、ノボラック型フェノール樹脂や、次のトリフェニルメタン型フェノール樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂を好適に用いることができる。

トリフェニルメタン型フェノール樹脂としては、たとえば下記式（IV）で表わされるフェノール樹脂等が挙げられる。

（式中、Ｒ³¹は水素原子および炭素数１〜１０の置換または非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、ｄは１〜１０の整数を示す。）
ビフェニルアラルキル樹脂としては、例えば、下記式（V）で表わされるフェノール樹脂等が挙げられる。

（式中、Ｒ⁴¹〜Ｒ⁴⁹は全てが同一でも異なっていてもよく、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基等の炭素数１〜１０のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜１０のアルコキシル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等の炭素数６〜１０のアリール基、および、ベンジル基、フェネチル基等の炭素数６〜１０のアラルキル基から選ばれ、中でも水素原子とメチル基が好ましい。ｅは０〜１０の整数を示す。）
中でも、フェノール樹脂は、軟化点５０〜１２０℃でかつ水酸基当量が９０〜２２０ｇ／ｅｑの範囲内であることが好ましい。
なお、ここで軟化点は、ＪＩＳＫ７２３１（エポキシ樹脂及び硬化剤の試験方法通則）に準拠し、軟化点測定器を用いて環球法によって測定することができる。

この範囲内のものを用いると、上記のトリメリット酸無水物エステル混合物と併用することで、封止樹脂と金型との離型性を維持しつつ、保存安定性も良好で、表面がニッケルメッキまたは銀メッキで形成されたリードフレームと封止樹脂との密着性が高く、吸湿半田特性を向上させることができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ樹脂と硬化剤との化学量論上の当量比（硬化剤／エポキシ樹脂）は、０．５〜１．５の範囲内が好ましく、当量比が０．６〜１．４となる量がより好ましい。この当量比が１．５以下であると、硬化不足や硬化物の耐熱性や強度の低下を抑制することができ、また当量比が０．５以上であると、接着強度の低下や硬化物の耐熱性や吸湿量の増加も抑制することができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、硬化促進剤を配合することができる。硬化促進剤としては、例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５、５，６−ジブチルアミノ−１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７等のシクロアミジン類、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の第３級アミン類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（４−メチルフェニル）ホスフィン、ジフェニルホスフィン、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・エチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウム・テトラブチ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、２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、無機充填剤が配合される。無機充填剤を配合することで、硬化物の熱膨張係数を調整することができる。無機充填剤としては、特に制限されず、例えば公知のものを用いることができる。具体的には、例えば、溶融球状シリカ等の溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

これらの中でも、充填性や流動性を考慮すると、溶融球状シリカが好ましく、特に真球に近いものが好ましい。熱伝導性を考慮すると、アルミナ、結晶シリカ、窒化珪素等が好ましい。

無機充填剤の平均粒径は、特に限定されないが、例えば０．２〜７０μｍの範囲のものを用いることができる。中でも流動性の向上等の観点からは、平均粒径が０．５〜１０μｍの範囲のものが好ましい。なお、ここで平均粒径は、市販のレーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて、レーザー回折・散乱法による粒度分布の測定値から、累積分布によるメディアン径（ｄ５０、体積基準）として求めることができる。

さらに、粘度や硬化物の物性を調整するために、粒径の異なる無機充填剤を２種以上組み合わせて用いてもよい。

無機充填剤の含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して６０〜９３質量％が好ましい。無機充填剤の含有量が少な過ぎると、線膨張が大きくなるため、リフロー時の反りの変化量が大きくなる場合がある。無機充填剤の含有量が多過ぎると、十分な流動性が確保されず、ワイヤースイープが大きくなる場合がある。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、カップリング剤を配合することができる。カップリング剤は、無機充填剤と樹脂の濡れ、被着体との接着性を改善する。

カップリング剤としては、例えば、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エトキシシラン、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のグリシドキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン、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、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等のアミノシラン、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、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を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物におけるカップリング剤の含有量は、無機充填剤とカップリング剤の合計量に対して０．１〜２．０質量％が好ましい。この範囲内にすると、硬化物の密着性を向上させることができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内において、さらに他の添加剤を配合することができる。このような添加剤としては、例えば、離型剤、カップリング剤、難燃剤、着色剤、低応力化剤、イオントラップ剤等を用いることができる。

離型剤としては、カルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有ポリオレフィン等を用いることができる。

難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤リン等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

着色剤としては、例えば、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン、フタロシアニン、ペリレンブラック等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

低応力化剤としては、例えば、シリコーンエラストマー、シリコーンオイル、アクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等のブタジエン系ゴム等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

イオントラップ剤としては、例えば、ハイドロタルサイト類化合物、アルミニウム、ビスマス、チタン、およびジルコニウムから選ばれる元素の含水酸化物等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、次のようにして製造することができる。例えば、前記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、および必要に応じて他の添加剤を配合し、ミキサー、ブレンダー等を用いて十分均一になるまで混合する。その後、熱ロールやニーダー等の混練機により加熱状態で溶融混合し、これを室温に冷却した後、公知の手段により粉砕することにより半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造することができる。

なお、半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、低圧トランスファ成形法等の成形材料として適切なものである点を考慮すると、常温（５〜３５℃の範囲内、特に１５〜２５℃の範囲内）で固体であることが好ましい。より具体的には、粉末状であってもよいが、取り扱いを容易にするために、成形条件に合うような寸法と質量に打錠したタブレットとしてもよい。

本発明の半導体装置は、前記のようにして得られた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することにより製造することができる。

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、固体撮像素子等を用いることができる。またＳｉＣ、ＧａＮ等の新規のパワーデバイスにも用いることができる。

本発明の半導体装置のパッケージ形態としては、例えば、Ｍｉｎｉ、Ｄパック、Ｄ２パック、Ｔｏ２２０、Ｔｏ３Ｐ、デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）等の挿入型パッケージ、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）等の表面実装型のパッケージ等を挙げることができる。

このようなパッケージにおいては、例えば、リードフレームのダイパッド上に、ダイボンド材硬化物を介して半導体素子が固定される。半導体素子の電極パッドとリードフレームとの間は金線等のワイヤにより電気的に接続される。そして半導体素子は、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により封止される。

本発明の半導体装置は、例えば次のようにして製造される。例えば、半導体素子を搭載したニッケルメッキまたは銀メッキリードフレームを金型キャビティ内に設置した後、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を低圧トランスファ成形法、コンプレッション成形法、インジェクション成形法等の方法で成形硬化することができる。

低圧トランスファ成形法においては、半導体素子が搭載されたニッケルメッキまたは銀メッキリードフレームを金型のキャビティ内に配置した後、このキャビティ内に溶融状態の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を所定の圧力で注入し、溶融した半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、基板上の半導体素子を包み込みながらキャビティ内を流動し、キャビティ内に充満する。

このときの注入圧力は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物や半導体装置の種類に応じて適宜に設定することができるが、例えば４〜７ＭＰａ、金型温度は、例えば１６０〜１９０℃、成形時間は、例えば３０〜３００秒等に設定することができる。

次に、金型を閉じたまま後硬化（ポストキュア）を行った後、型開きして成形物すなわち半導体装置（パッケージ）を取り出す。このときの後硬化条件は、例えば１６０〜１９０℃で２〜８時間に設定することができる。

以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、表１および表２に示す配合量は質量部を表す。

表１および表２に示す配合成分として、以下のものを用いた。
（無機充填剤）
球状溶融シリカ：電気化学工業ＦＢ９４０
（シランカップリング剤）
信越シリコーンＫＢＭ４０３ γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
（エポキシ樹脂）
トリフェニルメタン型エポキシ樹脂日本化薬ＥＰＰＮ−５０２
ビフェニル型エポキシ樹脂三菱化学ＹＸ４０００
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂ＤＩＣＮ−６６５
（フェノール樹脂系硬化剤）
フェノールノボラック樹脂明和化成Ｈ−３Ｍ
トリフェニルメタン型フェノール樹脂明和化成ＭＥＨ−７５００
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂明和化成ＭＥＨ−７８５１ＳＳ
（顔料）
三菱化学ＭＡ６００
（離型剤）
カルナバワックス
（硬化促進剤）
北興化学工業ＴＰＰトリフェニルホスフィン
（酸無水物系硬化剤）
酸無水物Ａ：東京化成トリメリット酸無水物（ｍｐ１６８℃）
酸無水物Ｂ：東京化成ピロメリット酸無水物(ｍｐ２８３℃)
トリメリット酸無水物エステル混合物（Ａ）：新日本理化ＴＭＥＧ−Ｓ（軟化点６４〜７４℃）
トリメリット酸無水物エステル混合物（Ｂ）：新日本理化ＴＭＴＡ−Ｃ（軟化点６５〜８５℃）
表１および表２に示す各配合成分を、表１および表２に示す割合で配合し、ミキサーにより均一に混合分散した後、約１００℃に加熱したニーダーで混練溶融させて押し出し、冷却、粉砕後、圧縮によりタブレット化した半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて次の評価を行った。
[溶融混練後融け残り]
溶融混練後の封止樹脂の概観を目視で確認した。
[保存安定性]
混練直後のスパイラルフロー値を１００として、２５℃／９６ｈｒ後の材料のスパイラルフロー減少率で評価した。

スパイラルフロー値は、ＡＳＴＭＤ３１２３に準拠したスパイラルフロー測定金型を用いて、金型温度１７０℃、注入圧力６．９ＭＰａ、成形時間１２０秒の条件で半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形を行い、流動距離（ｃｍ）を測定した。
[連続成形性の評価]
３５□ＰＢＧＡをマルチトランスファープレス（Ｅ−Ｐｉｎ無）で何Ｓｈｏｔまで金型上部に張り付くことなく連続して成形できるかを評価した(最大５０ｓｈｏｔ）。
[ニッケルメッキ密着性]
Ｃｕ板（ＫＦＣ−Ｈ)にニッケルメッキを施した基材に直径２．５ｍｍφの円柱状に半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形品を低圧トランスファ成形により作製した。成形後、１７５℃で６時間後硬化し、得られたテストピースについてボンドテスターを用いてせん断密着力（円柱状成形品と基材のシェア強度：ＭＰａ）を測定した。
[銀メッキ密着性]
Ｃｕ板（ＫＦＣ−Ｈ)に銀メッキを施した基材に直径２．５ｍｍφの円柱状に半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形品を低圧トランスファ成形により作製した。成形後、１７５℃で６時間後硬化し、得られたテストピースについてボンドテスターを用いてせん断密着力（円柱状成形品と基材のシェア強度：ＭＰａ）を測定した。

評価結果を表１および表２に示す。

表１および表２より、実施例１〜７は、硬化剤としてトリメリット酸無水物エステル混合物およびフェノール樹脂を配合した。これらの実施例では、封止樹脂と金型との離型性を維持しつつ、保存安定性も良好で、表面がニッケルメッキまたは銀メッキで形成されたリードフレームと封止樹脂との密着性を高めることができた。

エポキシ樹脂等の配合を同一にした実施例１と比較例１との対比、実施例４、５と比較例５との対比、実施例６、７と比較例６との対比からもトリメリット酸無水物エステル混合物およびフェノール樹脂の併用による効果が明らかに表れている。

比較例２、３は芳香族系酸無水物を配合したが、樹脂組成物に均一に溶融分散することが困難であった。

比較例４はフェノール樹脂を配合せず硬化剤としてトリメリット酸無水物エステル混合物のみ用いたが、トランスファ成形での金型からの離型性や保存安定性が不十分であった。

Claims

エポキシ樹脂、硬化剤、および無機充填剤を必須成分として含有しニッケルメッキまたは銀メッキリードフレームに搭載された半導体素子を封止するための成形材料として用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、前記硬化剤として、トリメリット酸無水物エステル混合物およびフェノール樹脂を含有し、
前記トリメリット酸無水物エステル混合物は、以下の（ａ）〜（ｅ）を満足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。
（ａ）トリメリット酸無水物と多価アルコールとのエステルである。
（ｂ）前記（ａ）のエステル化に際して多価アルコール１分子に対して平均１．５分子以上のトリメリット酸無水物がエステル化している。
（ｃ）トリメリット酸無水物そのものを１〜２５質量％含有する。
（ｄ）（ａ）および（ｂ）の条件を満足する混合物の軟化点が６０〜１００℃の範囲内である。
（ｅ）トリメリット酸無水物エステルの含有量が５０〜９０質量％の範囲内である。
常温で固体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エポキシ樹脂組成物。
前記多価アルコールがエチレングリコールまたはグリセリンであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
前記トリメリット酸無水物エステル混合物の含有量は、前記硬化剤全量に対して１〜５０質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
前記フェノール樹脂は、軟化点５０〜１２０℃でかつ水酸基当量が９０〜２２０ｇ／ｅｑの範囲内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物によりニッケルメッキまたは銀メッキリードフレームに搭載された半導体素子が封止されていることを特徴とする半導体装置。