JP6303451B2 - 半導体パッケージおよび構造体 - Google Patents

Description

本発明は、半導体パッケージおよび構造体に関する。

半導体パッケージにおいて、半導体素子を封止する封止樹脂の上面には、製品名等のマークが捺印される場合がある。このようなマークに関する技術としては、たとえば特許文献１に記載のものが挙げられる。

特許文献１は、レーザーマーキングによる封止樹脂表面への印字に関する技術である。特許文献１には、カーボン含有量が９９．５重量％以上、水素含有量が０．３重量％以下であるカーボンブラックを着色剤として含む熱硬化性樹脂組成物が記載されている。

特開平２−１２７４４９号公報

半導体パッケージの封止樹脂上面に捺印されるマークについては、その視認性を確保する観点から十分な深さを有するものであることが好ましい。しかしながら、マークの深さプロファイルにばらつきが生じると、特に最近の樹脂厚の薄いパッケージにおいては、上述のようにマークの視認性を確保しつつ、さらなる信頼性向上を実現することが困難となる場合がある。

本発明によれば、
基板と、
基板上に設けられた半導体素子と、
前記半導体素子を封止し、かつ上面にマークが捺印された封止樹脂と、
を備え、
前記マークの平均深さをＤ_ａｖとし、最大深さをＤ_ｍａｘとし、Ｄ_ｍａｘ／Ｄ_ａｖをＲ_１とした場合において、Ｒ_１は１．９以下である半導体パッケージが提供される。

また、本発明によれば、
基板と、
基板上に配列された複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を封止し、かつ上面のうちの各前記半導体素子と重なる部分それぞれにマークが捺印された封止樹脂と、
を備え、
前記マークの平均深さをＤ_ａｖとし、最大深さをＤ_ｍａｘとし、Ｄ_ｍａｘ／Ｄ_ａｖをＲ_１とした場合において、Ｒ_１は１．９以下である構造体が提供される。

本発明によれば、マーク視認性と信頼性とのバランスに優れた半導体パッケージを実現することができる。

本実施形態に係る半導体パッケージを示す断面図である。 本実施形態に係る半導体パッケージの上面を示す平面図である。 本実施形態に係る構造体を示す断面図である。 実施例および比較例におけるマークの深さプロファイルを示す図である。

以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る半導体パッケージ１００を示す断面図である。図２は、図１に示す半導体パッケージ１００の上面を示す平面図である。図２中の破線は、封止樹脂３０により封止された半導体素子２０の外形線を示している。
本実施形態に係る半導体パッケージ１００は、基板１０と、基板１０上に設けられた半導体素子２０と、半導体素子２０を封止し、かつ上面にマーク３２が捺印された封止樹脂３０と、を備えている。また、マーク３２の平均深さをＤ_ａｖとし、最大深さをＤ_ｍａｘとし、Ｄ_ｍａｘ／Ｄ_ａｖをＲ_１とした場合において、Ｒ_１は１．９以下である。

本実施形態によれば、平均深さＤ_ａｖに対する最大深さＤ_ｍａｘのばらつきを抑えることができる。すなわち、封止樹脂３０の上面に捺印されたマーク３２の深さプロファイルにおけるばらつきを抑えることができる。これにより、マークの視認性を確保しつつ、優れた信頼性を有する半導体パッケージを得ることができる。

以下、本実施形態に係る半導体パッケージ１００について詳細に説明する。

半導体パッケージ１００は、基板１０と、半導体素子２０と、封止樹脂３０と、を備えている。本実施形態における半導体パッケージ１００としては、とくに限定されないが、たとえばＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＦ−ＢＧＡ（Ｌｅａｄ Ｆｌａｍｅ ＢＧＡ）が挙げられる。図１においては、半導体パッケージ１００がＢＧＡである場合が例示されている。

基板１０は、たとえばインターポーザ等の配線基板、またはリードフレームである。図１においては、基板１０がインターポーザである場合が例示されている。この場合、基板１０のうち半導体素子２０を搭載する表面と反対側の裏面には、たとえば複数のバンプ５０が設けられる。
半導体素子２０は、基板１０の表面上に搭載されている。図１に示す例において、半導体素子２０は、ボンディングワイヤ４０を介して基板１０に電気的に接続されている。しかしながら、これに限られず、半導体素子２０は、基板１０に対してフリップチップ実装されていてもよい。

封止樹脂３０は、半導体素子２０を封止している。図１に示す例においては、半導体素子２０とボンディングワイヤ４０を封止するように封止樹脂３０が設けられている。

封止樹脂３０の上面には、マーク３２が捺印されている。マーク３２は、直線または曲線からなる文字、数字、または記号の少なくとも１種類以上により構成される。また、マーク３２は、たとえば半導体パッケージ１００の製品名、製品番号、ロット番号、またはメーカー名等を示すものである。マーク３２の捺印方法としては、たとえばＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー、または炭酸レーザー等を用いたレーザーマーキング方法が挙げられる。

図２においては、封止樹脂３０の上面に設けられるマーク３２が模式的に示されている。本実施形態において、マーク３２は、封止樹脂３０の上面のうちの任意の箇所に設けることができる。ボンディングワイヤ４０の露出を抑制して半導体パッケージ１００の信頼性を向上させる観点からは、ボンディングワイヤ４０と重ならないようにマーク３２が設けられることが好ましい。一方で、半導体パッケージ１００の小型化を容易とする観点から、ボンディングワイヤ４０と重なるようにマーク３２が設けられていてもよい。

マーク３２の平均深さをＤ_ａｖとし、最大深さをＤ_ｍａｘとし、Ｄ_ｍａｘ／Ｄ_ａｖをＲ_１とした場合において、Ｒ_１は１．９以下である。これにより、平均深さＤ_ａｖに対する最大深さＤ_ｍａｘのばらつきを抑えることができるため、マーク３２の深さプロファイルにおけるばらつきが低減される。このため、マークの視認性を確保しつつ、優れた信頼性を有する半導体パッケージを得ることができる。本実施形態において、半導体パッケージの信頼性は、たとえば耐リフロー性等に基づいて評価することが可能である。
最大深さＤ_ｍａｘ≧平均深さＤ_ａｖであることから、Ｒ_１は１．０以上となる。なお、マーク３２の深さプロファイルは、たとえばレーザー顕微鏡を用いて測定することができる。また、Ｄ_ｍａｘおよびＤ_ａｖは、たとえばレーザー顕微鏡を用いて得られる深さプロファイルから算出することができる。

本実施形態においては、マーク３２のうちの任意の一断面の深さプロファイルにおいてＲ_１が上述の条件を満たすようマーク３２を形成することにより、マーク視認性を確保しつつ、半導体パッケージ１００の信頼性を向上させることができる。ここでは、マーク３２を構成する直線に直交する断面、およびマーク３２を構成する曲線の接線に直交する断面から、深さプロファイルを算出するための一断面を選択することができる。
なお、マーク３２のうち断面長が短い部分において深さのばらつきが大きくなる傾向があるため、マーク３２における深さプロファイルのばらつきをより効果的に低減する観点からは、マーク３２を構成する上記断面のうちの最短の断面長を有する一断面の深さプロファイルにおいて、Ｒ_１が上述の条件を満たしていることがより好ましい。ここで、断面長とは、半導体素子２０の上面に平行な方向における断面の長さを指す。また、マーク３２が複数の記号等を含む場合には、全ての記号等を構成する断面のうちの最短の断面長を有する一断面の深さプロファイルにおいて、Ｒ_１が上述の条件を満たしていることがとくに好ましい。

また、図１に示すように、半導体素子２０の上面から、封止樹脂３０の上面のうちのマーク３２が形成されていない部分までの最短距離をＡとし、Ｄ_ｍａｘ／ＡをＲ_２とする。この場合において、Ｒ_２が０．１以上０．７以下であることが好ましい。Ｒ_２が上記下限値以上である場合、半導体素子２０上に位置する封止樹脂３０の高さに対するマーク３２の深さを十分なものとすることができることから、マーク視認性を効果的に向上させることができる。一方で、Ｒ_２を上記上限値以下とすることにより、封止樹脂３０の半導体素子２０上における厚みを確保して、半導体パッケージ１００の信頼性をより効果的に向上させることができる。また、マーク視認性と半導体パッケージ１００の信頼性とのバランスを向上させる観点からは、Ｒ_２が０．２以上０．６以下であることがより好ましい。
また、距離Ａは、とくに限定されないが、５０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、７０μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。これにより、半導体パッケージ１００の小型化を図りつつ、信頼性をさらに向上させることができる。本実施形態においては、半導体素子２０上における封止樹脂３０の厚さがこのような数値範囲である半導体パッケージ１００においても、マーク視認性と信頼性とのバランスのさらなる向上を図ることが可能となる。

また、図１に示すように、ボンディングワイヤ４０のループ頂点Ｐから、封止樹脂３０の上面のうちのマーク３２が形成されていない部分までの最短距離をＴとし、Ｄ_ａｖ／ＴをＲ_３とする。この場合において、Ｒ_３が０．２以上１．２以下であることが好ましい。Ｒ_３を上記上限値以下とすることにより、たとえばレーザーを用いてマーク３２を形成する場合に、レーザーによるボンディングワイヤ４０への影響を確実に抑制することができる。このため、半導体パッケージ１００の信頼性をさらに向上させることが可能となる。一方で、Ｒ_３を上記下限値以上とすることにより、マーク３２の深さを十分なものとし、マーク視認性を向上させることができる。また、マーク視認性と半導体パッケージ１００の信頼性とのバランスを向上させる観点からは、Ｒ_３が０．３以上１．０以下であることがより好ましい。
なお、複数のボンディングワイヤ４０が設けられる場合には、たとえば複数のループ頂点Ｐのうちの最も封止樹脂３０の上面に近いものから、封止樹脂３０の上面のうちのマーク３２が形成されていない部分までの最短距離をＴとすることができる。

なお、Ｒ_２およびＲ_３は、マーク３２のうちの任意の一断面の深さプロファイルにおける最大深さＤ_ｍａｘおよび平均深さＤ_ａｖに基づいて算出することができる。ここでは、マーク３２を構成する直線に直交する断面、およびマーク３２を構成する曲線の接線に直交する断面から、深さプロファイルを算出するための一断面を選択することができる。
マーク視認性と半導体パッケージ１００の信頼性とのバランスをより効果的に向上させる観点からは、マーク３２を構成する上記断面のうちの最短の断面長を有する一断面の深さプロファイルにおける最大深さＤ_ｍａｘおよび平均深さＤ_ａｖに基づいて、Ｒ_２およびＲ_３を算出することがより好ましい。ここで、断面長とは、半導体素子２０の上面に平行な方向における断面の長さをさす。

Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３は、たとえば封止樹脂３０を形成するための後述するエポキシ樹脂組成物に含まれる成分の種類および含有量、エポキシ樹脂組成物の粒度分布、およびレーザーマーキング条件等をそれぞれ適切に調整することにより制御することができる。本実施形態においては、たとえばエポキシ樹脂組成物に含まれる着色剤（Ｄ）の種類や含有量を調整することが、Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３を制御する方法の一例として挙げられる。

封止樹脂３０は、たとえばエポキシ樹脂組成物の硬化物により構成される。
エポキシ樹脂組成物は、たとえばタブレット状または粉粒体である。エポキシ樹脂組成物がタブレット状である場合、たとえばトランスファー成形法を用いてエポキシ樹脂組成物を成形することができる。また、エポキシ樹脂組成物が粉粒体である場合には、たとえば圧縮成形法を用いてエポキシ樹脂組成物を成形することができる。エポキシ樹脂組成物が粉粒体であるとは、粉末状または顆粒状のいずれかである場合を指す。

粉粒体であるエポキシ樹脂組成物は、ＪＩＳ標準篩を用いて篩分により測定した粒度分布において、エポキシ樹脂組成物全体に対する粒径１０６μｍ未満の微粉の割合が、５質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることがより好ましい。粒径１０６μｍ未満の微粉の割合を上記上限値以下とすることにより、部分ゲルや硬化むらを抑制することができる。このため、レーザーマーキング時におけるマーク３２の深さプロファイルのばらつきを、より効果的に抑制することが可能となる。
また、粉粒体であるエポキシ樹脂組成物は、ＪＩＳ標準篩を用いて篩分により測定した粒度分布において、エポキシ樹脂組成物全体に対する粒径２ｍｍ以上の粗粒の割合が、３質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましい。粒径２ｍｍ以上の粗粒の割合を上記上限値以下とすることにより、成形時における充填性の向上を図ることができる。また、部分ゲルや硬化むらを抑制することもできる。

上述のようなエポキシ樹脂組成物の粒度分布を測定する方法としては、ロータップ型篩振動機に備え付けた目開き２．００ｍｍ、１．００ｍｍおよび１０６μｍのＪＩＳ標準篩を用い、これらの篩を２０分間に亘って振動（ハンマー打数：１２０回／分）させながら４０ｇの試料を篩に通して分級し、分級前の全試料質量に対する、２．００ｍｍ、１．００ｍｍの篩に残る粒子の割合（質量％）、および１０６μｍの篩を通過する微粉の割合（質量％）を求める方法が一例として挙げられる。なお、この方法を用いる場合、アスペクト比の高い粒子は、それぞれの篩を通過する可能性がある。このため、上記方法による粒度分布の測定においては、たとえば便宜上、上記一定条件により分級した各成分の質量％を、各成分に該当する粒径を有する粒子の、エポキシ樹脂組成物全体に対する割合として定義することができる。

なお、エポキシ樹脂組成物は、各成分を混合混練した後、粉砕、造粒、押出切断および篩分等の各種の手法を単独または組み合わせることにより、粉粒体とすることができる。粉粒体を得る方法としては、たとえば各原料成分をミキサーで予備混合し、これをロール、ニーダーまたは押出機等の混練機により加熱混練した後、複数の小孔を有する円筒状外周部と円盤状の底面から構成される回転子の内側に溶融混練された樹脂組成物を供給し、その樹脂組成物を、回転子を回転させて得られる遠心力によって小孔を通過させて得る方法（遠心製粉法）；前記と同様に混練した後、冷却、粉砕工程を経て粉砕物としたものを、篩を用いて粗粒と微紛の除去を行って得る方法（粉砕篩分法）；各原料成分をミキサーで予備混合した後、スクリュー先端部に小径を複数配置したダイを設置した押出機を用いて、加熱混練を行うとともに、ダイに配置された小孔からストランド状に押し出されてくる溶融樹脂をダイ面に略平行に摺動回転するカッターで切断して得る方法（以下、「ホットカット法」とも言う。）等が挙げられる。いずれの方法においても、混練条件、遠心条件、篩分条件および切断条件等を選択することにより、所望の粒度分布を有するエポキシ樹脂組成物を得ることができる。

エポキシ樹脂組成物は、たとえばエポキシ樹脂（Ａ）と、硬化剤（Ｂ）と、無機充填剤（Ｃ）と、着色剤（Ｄ）と、を含む。

（（Ａ）エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂（Ａ）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、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。
本実施形態において、エポキシ樹脂（Ａ）としては、たとえばビフェニル型エポキシ樹脂；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、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；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等の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等の多官能エポキシ樹脂；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等のアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、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；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。これらのうち、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、およびテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ならびにスチルベン型エポキシ樹脂は結晶性を有するものであることが好ましい。

エポキシ樹脂（Ａ）としては、下記式（１）で表されるエポキシ樹脂、下記式（２）で表されるエポキシ樹脂、および下記式（３）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含有するものを用いることがとくに好ましい。

（式（１）中、Ａｒ^１はフェニレン基またはナフチレン基を表し、Ａｒ^１がナフチレン基の場合、グリシジルエーテル基はα位、β位のいずれに結合していてもよい。Ａｒ^２はフェニレン基、ビフェニレン基またはナフチレン基のうちのいずれか１つの基を表す。Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、それぞれ独立に炭素数１〜１０の炭化水素基を表す。ｇは０〜５の整数であり、ｈは０〜８の整数である。ｎ^３は重合度を表し、その平均値は１〜３である）

（式（２）中、複数存在するＲ_ｃは、それぞれ独立に水素原子または炭素数１〜４の炭化水素基を表す。ｎ^５は重合度を表し、その平均値は０〜４である）

（式（３）中、複数存在するＲ_ｄおよびＲ_ｅは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数１〜４の炭化水素基を表す。ｎ^６は重合度を表し、その平均値は０〜４である）

本実施形態において、エポキシ樹脂組成物中におけるエポキシ樹脂（Ａ）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して２質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがより好ましく、４質量％以上であることがとくに好ましい。エポキシ樹脂（Ａ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、成形時において、十分な流動性を実現し、充填性や成形性の向上を図ることができる。
一方で、エポキシ樹脂組成物中におけるエポキシ樹脂（Ａ）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがとくに好ましい。エポキシ樹脂（Ａ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、エポキシ樹脂組成物の硬化物を封止樹脂３０として用いる半導体パッケージ１００について、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。

（（Ｂ）硬化剤）
エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤（Ｂ）としては、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の３タイプに大別することができる。

硬化剤（Ｂ）に用いられる重付加型の硬化剤としては、たとえばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物；ノボラック型フェノール樹脂、ポリビニルフェノールなどのフェノール樹脂系硬化剤；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類などが挙げられる。

硬化剤（Ｂ）に用いられる触媒型の硬化剤としては、たとえばベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２，４，６−トリスジメチルアミノメチルフェノール（ＤＭＰ−３０）などの３級アミン化合物；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール（ＥＭＩ２４）などのイミダゾール化合物；ＢＦ３錯体などのルイス酸などが挙げられる。

硬化剤（Ｂ）に用いられる縮合型の硬化剤としては、たとえばレゾール型フェノール樹脂；メチロール基含有尿素樹脂のような尿素樹脂；メチロール基含有メラミン樹脂のようなメラミン樹脂などが挙げられる。

これらの中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、および保存安定性等についてのバランスを向上させる観点から、フェノール樹脂系硬化剤が好ましい。フェノール樹脂系硬化剤としては、一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、ポリマー全般を用いることができ、その分子量、分子構造は特に限定されない。
硬化剤（Ｂ）に用いられるフェノール樹脂系硬化剤としては、たと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、ビスフェノールノボラック等のノボラック型フェノール樹脂；ポリビニルフェノール；トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂；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等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又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、フェニレン及び／又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。これらの中でも、圧縮成形用モールドアンダーフィル材料の硬化性を向上させる観点からは、アラルキル型フェノール樹脂を用いることがより好ましい。

本実施形態において、エポキシ樹脂組成物中における硬化剤（Ｂ）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して１質量％以上であることが好ましく、２質量％以上であることがより好ましく、３質量％以上であることがとくに好ましい。硬化剤（Ｂ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、成形時において、優れた流動性を実現し、充填性や成形性の向上を図ることができる。
一方で、エポキシ樹脂組成物中における硬化剤（Ｂ）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して２５質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがとくに好ましい。硬化剤（Ｂ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、エポキシ樹脂組成物の硬化物を封止樹脂３０として用いる半導体パッケージ１００について、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。

（（Ｃ）無機充填剤）
無機充填剤（Ｃ）の構成材料としては、とくに限定されないが、たとえば溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられ、これらのうちいずれか１種以上を使用できる。これらの中でも、汎用性に優れている観点から、シリカを用いることがより好ましく、溶融シリカを用いることがとくに好ましい。また、無機充填剤（Ｃ）は、球状であることが好ましく、さらには球状シリカであることが好ましい。これにより、成形時におけるエポキシ樹脂組成物の流動性を向上させることができる。

本実施形態において、エポキシ樹脂組成物中における無機充填剤（Ｃ）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましい。無機充填剤（Ｃ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、低吸湿性および低熱膨張性を向上させ、半導体パッケージ１００の耐湿信頼性や耐リフロー性をより効果的に向上させることができる。
一方で、エポキシ樹脂組成物中における無機充填剤（Ｃ）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して９５質量％以下であることが好ましく、９３質量％以下であることがより好ましい。無機充填剤（Ｃ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、エポキシ樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させることが可能となる。

（（Ｄ）着色剤）
着色剤（Ｄ）としては、たとえば黒色酸化チタンおよびピッチが挙げられ、これらのうちの１種以上を用いることができる。これらを用いることにより、レーザーマーキングの際において、着色剤（Ｄ）によるレーザーのエネルギーの吸収が過度に大きくなることを抑えることができる。このため、レーザーによる着色剤（Ｄ）の消失に起因して、マーク３２に過度に深い部分が生じることを抑制できる。すなわち、平均深さに対する最大深さのばらつきを抑え、マーク３２の深さプロファイルのばらつきを低減することが可能となる。また、着色剤（Ｄ）として上述のものを用いることにより、ワイヤー間におけるショート、リーク不良等の電気不良を抑制することもできる。なお、耐リフロー性等の半導体パッケージの信頼性を向上させる観点からは、着色剤（Ｄ）として少なくとも黒色酸化チタンを含むことがより好ましい。

黒色酸化チタンは、Ｔｉ_ｎＯ_{（２ｎ−１）}（ｎは正の整数）として存在する。本実施形態において用いられる黒色酸化チタンＴｉ_ｎＯ_{（２ｎ−１）}としては、ｎが４以上６以下であるものを用いることが好ましい。ｎを４以上とすることにより、樹脂組成物中における着色剤（Ｄ）の分散性を向上させることができる。一方、ｎを６以下とすることにより、レーザーマーキング性を向上させることができる。ここでは、着色剤（Ｄ）は、黒色酸化チタンとしてＴｉ_４Ｏ_７、Ｔｉ_５Ｏ_９、およびＴｉ_６Ｏ_１１のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。
また、ピッチは、石油、石炭、木材等の有機物質の乾留によって得られるタールを蒸留したときの残留物である。着色剤（Ｄ）としてのピッチは、とくに限定されないが、たとえば石油ピッチまたは石炭ピッチである。また、ピッチとしては、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ、またはメソフェーズピッチを冷却することにより生成され、キノリンの不溶分として分離されるメソフェーズ小球体を用いることができる。これらの中でも、レーザーマーキング性や、エポキシ樹脂組成物中における分散性を向上させる観点からは、メソフェーズ小球体を用いることがより好ましい。

本実施形態において、エポキシ樹脂組成物中における着色剤（Ｄ）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して０．１質量％以上であることが好ましく、０．３質量％以上であることがより好ましく、０．４質量％以上であることがとくに好ましい。着色剤（Ｄ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、着色性を向上させることができる。一方で、エポキシ樹脂組成物中における着色剤（Ｄ）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して５質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることがより好ましく、２質量％以下であることがとくに好ましい。着色剤（Ｄ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、レーザーマーキング性をより効果的に向上させることができる。
本実施形態においては、着色剤（Ｄ）の含有量を上記範囲内とすることで、レーザーマーキング性や着色性を向上させつつ、マーク３２の深さプロファイルのばらつきをより効果的に低減して、マーク視認性と信頼性とのバランスをさらに向上させることができる。
なお、本実施形態において、エポキシ樹脂組成物の硬化物全体に対する着色剤（Ｄ）の含有量は、硬化前のエポキシ樹脂組成物全体に対する着色剤（Ｄ）の含有量に通常一致する。

エポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、たとえば硬化促進剤、カップリング剤、離型剤、イオン捕捉剤、低応力成分、難燃剤、および酸化防止剤等の各種添加剤のうち１種以上を適宜配合することができる。
硬化促進剤としては、たとえばトリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン、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が例示されるアミジンや３級アミン、さらには前記アミジン、アミンの４級塩等の窒素原子含有化合物等が挙げられるが、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が、本願の効果を奏するには効果的である。カップリング剤としては、たとえばエポキシシラン、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、メタクリルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を用いることができるが、エポキシシラン、アミノシランがより好ましく、アミノシランである２級アミノシランが本願の効果をより発現し得るものであることからとくに好ましい。離型剤としては、たとえばカルナバワックス等の天然ワックス、モンタン酸エステルワックス等の合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸およびその金属塩類、ならびにパラフィンが挙げられる。イオン捕捉剤としては、たとえばハイドロタルサイトが挙げられる。低応力成分としては、たとえばシリコーンゴムが挙げられる。難燃剤としては、たとえば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼンが挙げられる。

次に、半導体パッケージ１００の製造方法の一例について説明する。
まず、基板１０上に半導体素子２０を搭載する。半導体素子２０は、たとえばダイアタッチ材等を介して基板１０上に搭載される。次いで、基板１０と半導体素子２０を、ボンディングワイヤ４０により電気的に接続する。なお、半導体素子２０は、基板１０上にフリップチップ実装されてもよい。次いで、半導体素子２０およびボンディングワイヤ４０を、エポキシ樹脂組成物により封止成形する。本実施形態においては、たとえば圧縮成形法、またはトランスファー成形法を用いてエポキシ樹脂組成物の成形を行うことができる。

次に、封止樹脂３０の上面に、マーク３２を捺印する。マーク３２の捺印は、たとえばＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー、または炭酸レーザー等を用いたレーザーマーキング法を用いて行うことができる。この場合、レーザーマーキングの条件は、印加電圧、パルス幅、エネルギー等を適宜調整して決定する。
このようにして、本実施形態に係る半導体パッケージ１００が製造される。

図３は、本実施形態に係る構造体１０２を示す断面図である。構造体１０２は、ＭＡＰ成形により形成された成形品である。このため、構造体１０２を半導体素子毎に個片化することにより、複数の半導体パッケージが得られることとなる。
構造体１０２は、基板１０と、複数の半導体素子２０と、封止樹脂３０と、を備えている。複数の半導体素子２０は、基板１０上に配列されている。図３においては、各半導体素子２０が、ボンディングワイヤ４０を介して基板１０に電気的に接続される場合が例示されている。しかしながら、これに限られず、各半導体素子２０は、基板１０に対してフリップチップ実装されていてもよい。なお、基板１０および半導体素子２０は、半導体パッケージ１００において例示したものと同様のものを用いることができる。

封止樹脂３０は、複数の半導体素子２０を封止している。封止樹脂３０は、たとえば上述したエポキシ樹脂組成物の硬化物により構成される。
封止樹脂３０の上面のうちの各半導体素子２０と重なる部分それぞれには、マークが捺印されている。各マークは、たとえば半導体パッケージ１００において例示したマーク３２の構成と同様の構成を有することができる。すなわち、Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３が半導体パッケージ１００において例示した条件と同様の条件を満たすように、マークを設けることができる。このため、本実施形態に係る構造体１０２によれば、マーク視認性を確保しつつ、得られる半導体パッケージの信頼性を向上させることが可能となる。
以下、参考形態の例を付記する。
１．
基板と、
基板上に設けられた半導体素子と、
前記半導体素子を封止し、かつ上面にマークが捺印された封止樹脂と、
を備え、
前記マークの平均深さをＤ _ａｖ とし、最大深さをＤ _ｍａｘ とし、Ｄ _ｍａｘ ／Ｄ _ａｖ をＲ _１ とした場合において、Ｒ _１ は１．９以下である半導体パッケージ。
２．
１．に記載の半導体パッケージにおいて、
前記半導体素子の上面から、前記封止樹脂の上面のうちの前記マークが形成されていない部分までの最短距離をＡとし、Ｄ _ｍａｘ ／ＡをＲ _２ とした場合において、
Ｒ _２ が０．１以上０．７以下である半導体パッケージ。
３．
１．または２．に記載の半導体パッケージにおいて、
前記基板と前記半導体素子を接続するボンディングワイヤを備え、
前記ボンディングワイヤのループ頂点から、前記封止樹脂の上面のうちの前記マークが形成されていない部分までの最短距離をＴとし、Ｄ _ａｖ ／ＴをＲ _３ とした場合において、
Ｒ _３ が０．２以上１．２以下である半導体パッケージ。
４．
１．〜３．いずれか一つに記載の半導体パッケージにおいて、
前記封止樹脂は、エポキシ樹脂組成物の硬化物により構成されており、
前記エポキシ樹脂組成物は、
エポキシ樹脂（Ａ）と、
硬化剤（Ｂ）と、
無機充填剤（Ｃ）と、
着色剤（Ｄ）と、
を含む半導体パッケージ。
５．
４．に記載の半導体パッケージにおいて、
前記着色剤（Ｄ）は、黒色酸化チタンまたはピッチである半導体パッケージ。
６．
４．または５．に記載の半導体パッケージにおいて、
前記エポキシ樹脂組成物中における前記着色剤（Ｄ）の含有量は、前記エポキシ樹脂組成物の硬化物全体に対して０．１質量％以上５質量％以下である半導体パッケージ。
７．
基板と、
基板上に配列された複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を封止し、かつ上面のうちの各前記半導体素子と重なる部分それぞれにマークが捺印された封止樹脂と、
を備え、
前記マークの平均深さをＤ _ａｖ とし、最大深さをＤ _ｍａｘ とし、Ｄ _ｍａｘ ／Ｄ _ａｖ をＲ _１ とした場合において、Ｒ _１ は１．９以下である構造体。

次に、本発明の実施例について説明する。

（エポキシ樹脂組成物の調整）
実施例１〜４および比較例１のそれぞれについて、以下のようにエポキシ樹脂組成物を調整した。まず、表１に従い配合された各成分を、ミキサーを用いて混合した。次いで、得られた混合物を、９５℃、８分間の条件でロール混練した。次いで、混練後の混合物を冷却し、粉砕、篩分して粉粒体であるエポキシ樹脂組成物を得た。ここでは、粉粒体全体に対する粒径２ｍｍ以上の粒子の割合が１．５質量％以下となり、粉粒体全体に対する粒径１０６μｍ未満の粒子の割合が３質量％以下となるよう篩分を行った。なお、表１中における各成分の詳細は下記のとおりである。また、表１中の単位は、質量％である。

（Ａ）エポキシ樹脂
エポキシ樹脂１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製、ＮＣ３０００Ｐ、軟化点５８℃、エポキシ当量２７３）
エポキシ樹脂２：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学（株）製、ＹＸ−４０００、融点１０５℃、エポキシ当量１９０）

（Ｂ）硬化剤
フェノール樹脂系硬化剤１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点１０７℃、水酸基当量２０４）
フェノール樹脂系硬化剤２：フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−ＬＬ、軟化点７９℃、水酸基当量１６５）

（Ｃ）無機充填剤
溶融球状シリカ（平均粒径２４μｍ、比表面積３．５ｍ^２／ｇ）
（Ｄ）着色剤
着色剤１：黒色酸化チタン（黒色系酸化チタン（Ｔｉ_４Ｏ_７）、体積抵抗率７．３×１０^４Ω・ｃｍ）
着色剤２：メソフェーズ小球体（大阪ガスケミカル（株）製、ＭＣＭＢグリーン品）
着色剤３：カーボンブラック（三菱化学（株）製、＃５）
（Ｅ）その他の成分
硬化促進剤：下記式（４）で示される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
［硬化促進剤の合成方法］
冷却管及び攪拌装置付きのセパラブルフラスコにベンゾキノン６．４９ｇ（０．０６０ｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン１７．３ｇ（０．０６６ｍｏｌ）およびアセトン４０ｍｌを仕込み、攪拌下、室温で反応した。析出した結晶をアセトンで洗浄後、ろ過、乾燥し暗緑色結晶の上記硬化促進剤を得た。
カップリング剤１：Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製、ＫＢＭ−５７３）
カップリング剤２：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製、ＫＢＭ−４０３）
離型剤：モンタン酸エステル系ワックス（クラリアントジャパン（株）製、リコルブＷＥ−４）

（半導体パッケージの作製）
実施例１〜４および比較例１について、次のように半導体パッケージを作製した。
まず、厚み０．５ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ２１０ｍｍの回路基板上に、厚み０．３ｍｍ、７．５ｍｍ角の複数の半導体素子を銀ペーストにて接着し、径１８μｍ、長さ７ｍｍの金線ワイヤーをピッチ間隔６０μｍで半導体素子と回路基板に接合したものを、圧縮成形機（ＴＯＷＡ（株）製、ＰＭＣ１０４０）により一括で封止成形し、ＭＡＰ成形品を得た。この際の成形条件は、金型温度１７５℃、成形圧力３．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で行った。なお、各実施例および比較例について、半導体素子の上面から封止樹脂の上面までの最短距離Ａは、半導体素子の厚みを一定とし、封止樹脂の厚みを変えることにより調整した。

次に、日本電気（株）製のマスクタイプのＹＡＧレーザー捺印機（印加電圧２．４ｋＶ、パルス幅１２０μｓで１５Ａ、３０ｋＨｚ、３００ｍｍ／ｓｅｃの条件）を用いて、ＭＡＰ成型品上面のうちの各半導体素子が位置する部分それぞれにマークを捺印した。次いで、ＭＡＰ成型品をダイシングにより個片化した。これにより、半導体パッケージを得た。なお、実施例１〜４および比較例１はいずれも、得られた半導体パッケージ上面に捺印されたマークの視認性が良好であった。

（マークの深さプロファイル）
実施例１〜４および比較例１について、半導体パッケージを構成する封止樹脂の上面に形成されたマークの一断面における深さプロファイルを、レーザー顕微鏡（（株）キーエンス製）を用いて測定した。このとき、上記一断面としては、マークを構成する断面のうちの最短の断面長を有するものを選択した。なお、断面長とは、半導体素子の上面に平行な方向における断面の長さを指す。マークの平均深さをＤ_ａｖとし、マークの最大深さをＤ_ｍａｘとし、Ｄ_ｍａｘ／Ｄ_ａｖをＲ_１とし、Ｄ_ｍａｘ／ＡをＲ_２とした。結果を表１に示す。
また、複数のワイヤのループ頂点Ｐのうち最も封止樹脂の上面に近いものから、封止樹脂の上面のうちのマークが形成されていない部分までの最短距離をＴとし、Ｒ_３をＤ_ａｖ／Ｔとした。このとき、各実施例について、Ｒ_３は０．２以上１．２以下であった。

図４は、実施例および比較例におけるマークの深さプロファイルを示す図であり、図４（ａ）が実施例１を示し、図４（ｂ）が比較例１を示している。図４（ａ）において、上図はマークの一部を示すＳＥＭ写真であり、下図は当該ＳＥＭ写真中におけるＡ−Ａ'断面の深さプロファイルの一部を示すグラフである。図４（ｂ）において、上図はマークの一部を示すＳＥＭ写真であり、下図は当該ＳＥＭ写真中におけるＢ−Ｂ'断面の深さプロファイルの一部を示すグラフである。図４（ａ）および図４（ｂ）の下図においては、マークの一断面のうち、一端から最大深さＤ_ｍａｘを有する部分までを含む領域の深さプロファイルが示されている。また、図４（ａ）および図４（ｂ）の下図において、縦軸はマークの深さを示している。図４に示すデータからは、実施例１において、比較例１と比較してマークの深さプロファイルにおけるばらつきが抑制できていることがわかる。

（半導体パッケージの信頼性）
実施例１〜４および比較例１について、前記半導体パッケージの作製に記載した方法で得られた半導体装置を１７５℃、８時間で後硬化し、３０℃、相対湿度６０％で１９２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により観察し、パッケージ２０個のうちの剥離発生個数を算出した。耐半田性の判断基準は、剥離が発生しなかったものは◎、剥離発生個数が２個以下のものは○、剥離発生個数が３個以上のものは×とした。

表１に示すように、実施例１〜４では、マーク視認性と信頼性について良好なバランスを実現することができた。これらの中でも、実施例１〜３については、実施例４と比べてとくに優れた信頼性を実現することができた。

１００ 半導体パッケージ
１０２ 構造体
１０ 基板
２０ 半導体素子
３０ 封止樹脂
３２ マーク
４０ ボンディングワイヤ
５０ バンプ

Claims (9)

1. 基板と、
   基板上に設けられた半導体素子と、
   前記半導体素子を封止し、かつ上面にマークが捺印された封止樹脂と、
   を備え、
   前記マークの平均深さをＤ_ａｖとし、最大深さをＤ_ｍａｘとし、Ｄ_ｍａｘ／Ｄ_ａｖをＲ_１とした場合において、Ｒ_１は１．９以下である半導体パッケージ。
2. 請求項１に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記半導体素子の上面から、前記封止樹脂の上面のうちの前記マークが形成されていない部分までの最短距離をＡとし、Ｄ_ｍａｘ／ＡをＲ_２とした場合において、
   Ｒ_２が０．１以上０．７以下である半導体パッケージ。
3. 請求項１または２に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記基板と前記半導体素子を接続するボンディングワイヤを備え、
   前記ボンディングワイヤのループ頂点から、前記封止樹脂の上面のうちの前記マークが形成されていない部分までの最短距離をＴとし、Ｄ_ａｖ／ＴをＲ_３とした場合において、
   Ｒ_３が０．２以上１．２以下である半導体パッケージ。
4. 請求項１〜３いずれか一項に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記封止樹脂は、エポキシ樹脂組成物の硬化物により構成されており、
   前記エポキシ樹脂組成物は、
   エポキシ樹脂（Ａ）と、
   硬化剤（Ｂ）と、
   無機充填剤（Ｃ）と、
   着色剤（Ｄ）と、
   を含む半導体パッケージ。
5. 請求項４に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記着色剤（Ｄ）は、黒色酸化チタンまたはピッチである半導体パッケージ。
6. 請求項５に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記着色剤（Ｄ）は、前記黒色酸化チタンであり、
   前記黒色酸化チタンは、Ｔｉ _ｎ Ｏ _{（２ｎ−１）} （ｎは４以上６以下の整数）である、半導体パッケージ。
7. 請求項４〜６いずれか１項に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記エポキシ樹脂組成物中における前記着色剤（Ｄ）の含有量は、前記エポキシ樹脂組成物の硬化物全体に対して０．１質量％以上５質量％以下である半導体パッケージ。
8. 請求項１〜７いずれか１項に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記Ｄ _ｍａｘ は、２９μｍ以上である、半導体パッケージ。
9. 基板と、
   基板上に配列された複数の半導体素子と、
   前記複数の半導体素子を封止し、かつ上面のうちの各前記半導体素子と重なる部分それぞれにマークが捺印された封止樹脂と、
   を備え、
   前記マークの平均深さをＤ_ａｖとし、最大深さをＤ_ｍａｘとし、Ｄ_ｍａｘ／Ｄ_ａｖをＲ_１とした場合において、Ｒ_１は１．９以下である構造体。