JP7002866B2 - 粉粒状半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒状半導体封止用樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置に関する。

電子機器の高集積化・高機能化・高速化に伴い、電子部品にも小型化・高密度化が進んでいる。これに伴い、半導体パッケージや半導体素子を封止する樹脂組成物にも様々な要求がなされている。例えば、近年、個人情報保護の観点から指紋認証センサの需要が高まっている。この指紋認証センサの方式の一つである静電容量方式用パッケージには、感度を上げる試みとして、半導体素子（センサ素子）を封止する封止材の厚みを薄くする方法や、比較的誘電率の高い無機充填材を高充填し誘電率を上げることが提案されている（特許文献１）。

一方、一つの半導体素子搭載パッケージ内に複数の半導体素子を搭載したＳｉＰ（システムインパッケージ）が考案されている。ＳｉＰでは複数の半導体素子がパッケージ内部に存在している為、パッケージ内部の発熱量が大きく、効率よい放熱性が要求されている。そのため、ＳｉＰを封止する半導体封止用樹脂組成物には高い熱伝導性が必要となる。一般に、半導体封止用樹脂組成物の熱伝導率を挙げる方法としては、比較的粒子径が大きく熱伝導性の高い無機充填材を高充填することが提案されている（例えば、特許文献２）。

また、ＳｉＰでは半導体素子間及び半導体素子と基板間が非常に狭く、その狭小部への充填が要求される。しかし、半導体封止用樹脂組成物に無機充填材を高充填すると粘度が上昇し流動性が低下する為、狭小部への充填性に問題が発生してしまう。無機充填材の充填量をあげても粘度上昇を抑える試みとしては、特定粒度域の少なくとも２領域に極大径を示す多峰性の頻度粒度分布を有する球状無機質粉末を樹脂に含有させることが提案されている（特許文献３）。

さらに、ワイヤボンディング技術では、半導体素子から引き出すワイヤ長を長くしたり、またはワイヤを細線化したりすることにより狭パッドピッチ化等に対応している。パッケージの信頼性を上げる為、ワイヤボンディングされた配線の破損を低減させる必要がある。
そのため、半導体素子等の電子素子の樹脂封止方法として、いわゆる圧縮成形法が用いられるようになってきている（例えば、特許文献４、５参照）。この圧縮成形法においては、金型内に被封止物（例えば、半導体素子等の電子素子が設けられた基板等）を保持し、これに対向させるように粉粒状樹脂組成物を供給し、被封止物と粉粒状樹脂組成物とを圧縮することで樹脂封止が行われる。

圧縮成形法によれば、溶融した粉粒状樹脂組成物が被封止物の主面に略平行な方向に流動するため、流動量を少なくすることができ、樹脂の流れによる被封止物の破損、特に、ワイヤボンディングされた配線の破損を低減させることができる。

特開２０１５－０３６４１０号公報 特開２０１４－２４０３５１号公報 特開２００５－１１９９２９号公報 特開２００８－２７９５９９号公報 特開２０１１－１５３１７３号公報

特許文献１に記載の方法では、比較的粒子径の大きな無機充填材を高充填すると、小型・薄型パッケージの場合、封止材厚みを薄くしている為、金型と半導体素子間で未充填部が発生してしまう。また、特許文献３に記載の特定の球状無機質粉末を含有した液状封止材や、特許文献５に記載の従来の粉粒状樹脂組成物では、半導体素子間、半導体素子と基板間、及び金型と半導体素子間などの狭小部への充填が十分なものではなかった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、熱伝導性及び／又は誘電率が高く、融け性、流動性に優れ、封止時のワイヤの変形を低減できるとともに、狭小部への充填性が良好な粉粒状半導体封止用樹脂組成物、及び該粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて封止された、高熱伝導性及び／又は高誘電率で、かつワイヤの変形や狭小部への未充填部がなく、高い信頼性を備えた半導体装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の粒度分布を有する球状アルミナを特定量含有させた粉粒状半導体封止用樹脂組成物が、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。

すなわち、本発明は、以下の[１]～[７]を提供する。
［１］（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、及び（Ｄ）球状アルミナを含有する粉粒状半導体封止用樹脂組成物であって、
前記（Ｄ）球状アルミナは、該樹脂組成物中に７５質量％以上９５質量％未満含まれるとともに、（Ｄ）球状アルミナ中に（Ｄ１）粒径２μｍ未満の球状アルミナを０～１５質量％、（Ｄ２）粒径２μｍ以上１０μｍ未満の球状アルミナを２０～８０質量％、（Ｄ３）粒径１０μｍ以上２０μｍ以下の球状アルミナを２０～８０質量％、及び（Ｄ４）粒径２０μｍを超える球状アルミナを０～１質量％含有し、質量基準の粒度分布において、粒径２μｍ以上１０μｍ未満の領域及び粒径１０μｍ以上２０μｍ以下の領域に、それぞれ１つ以上の極大値を有することを特徴とする粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
［２］さらに、平均粒子径２μｍ未満の（Ｅ）微細シリカを（Ｄ）球状アルミナと（Ｅ）微細シリカの合計量に対し０．１～２０質量％含有することを特徴とする上記［１］に記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
［３］さらに、（Ｆ）可塑剤として、融点が１００～１７０℃の有機リン化合物を０．１～１質量％含有することを特徴とする上記［１］又は［２］のいずれかに記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
［４］前記粉粒状半導体封止用樹脂組成物の硬化物の熱伝導率が３～６Ｗ／ｍｋ、及び／又は誘電率が５～８であることを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
［５］上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の粉粒状半導体封止用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。
［６］前記半導体装置が指紋センサを備えることを特徴とする上記［５］に記載の半導体装置。
［７］前記半導体装置がシステムインパッケージを備えることを特徴とする上記［５］に記載の半導体装置。

本発明によれば、熱伝導性及び／又は誘電率が高く、融け性、流動性に優れ、封止時のワイヤの変形を低減できるとともに、狭小部への充填性が良好な粉粒状半導体封止用樹脂組成物、及び該粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて封止された、高熱伝導性及び／又は高誘電率で、かつワイヤの変形や狭小部への未充填部がなく、高い信頼性を備えた半導体装置を提供することができる。

実施例及び比較例で使用した球状アルミナ（複数種の球状アルミナの混合物）の質量基準の粒度分布を示した図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
［粉粒状半導体封止用樹脂組成物］
本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物（以下、単に樹脂組成物ともいう）は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、及び（Ｄ）球状アルミナを含有する粉粒状半導体封止用樹脂組成物であって、前記（Ｄ）球状アルミナは、該樹脂組成物中に７５質量％以上９５質量％未満含まれるとともに、（Ｄ）球状アルミナ中に（Ｄ１）粒径２μｍ未満の球状アルミナを０～１５質量％、（Ｄ２）粒径２μｍ以上１０μｍ未満の球状アルミナを２０～８０質量％、（Ｄ３）粒径１０μｍ以上２０μｍ以下の球状アルミナを２０～８０質量％、及び（Ｄ４）粒径２０μｍを超える球状アルミナを０～１質量％含有し、質量基準の粒度分布において、粒径２μｍ以上１０μｍ未満の領域及び粒径１０μｍ以上２０μｍ以下の領域に、それぞれ１つ以上の極大値を有することを特徴とする。

〔（Ａ）エポキシ樹脂〕
本発明で使用する（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば、分子構造、分子量等に制限されることなく一般に電子部品の封止材料として使用されているものを広く用いることができる。なかでも、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、すなわちビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。
なお、本発明におけるビフェニル骨格には、ビフェニル環のうち少なくとも一方の芳香族環が水素添加されているものも含まれる。

ビフェニル型エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、４，４’－ビス（２，３－エポキシプロポキシ）ビフェニル、４，４’－ビス（２，３－エポキシプロポキシ）－３，３’，５，５’－テトラメチルビフェニル、エピクロルヒドリンと４，４’－ビフェノールまたは４，４’－（３，３’，５，５’－テトラメチル）ビフェノール等のビフェノール化合物とを反応させて得られるエポキシ樹脂等が挙げられる。なかでも、４，４’－ビス（２，３－エポキシプロポキシ）－３，３’，５，５’－テトラメチルビフェニル、４，４’－ジヒドロキシ－３，３’，５，５’－テトラメチルビフェニルのグリシジルエーテルが好ましい。

市販品を例示すると、例えば、三菱化学（株）製のＹＸ－４０００（エポキシ当量１８５）、同ＹＸ－４０００Ｈ（エポキシ当量１９３）、日本化薬（株）製のＮＣ－３０００（エポキシ当量２７３）、同ＮＣ－３０００Ｈ（エポキシ当量２８８）（以上、いずれも商品名）等が挙げられる。
ビフェニル型エポキシ樹脂の使用によって、（Ｄ）成分の球状アルミナを多量に配合しても溶融粘度を最適範囲に維持することができ、また耐熱性に優れる粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。
なお、エポキシ樹脂は、１種を使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

〔（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤〕
本発明で使用する（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、１分子当たり２個以上のフェノール性水酸基を有し、上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂を硬化させることができるものであって、電子部品の封止材料として一般に用いられるものであれば特に制限されることなく使用できる。

（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の具体例としては、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、アラルキル型フェノール樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、シクロペンタジエン型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂等が挙げられる。なかでも、アラルキル型フェノール樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂が好ましい。これらは１種を使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物における（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤との配合比は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂中のエポキシ基１個に対して、（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤中のフェノール性水酸基が、好ましくは０．５～１．６個、より好ましくは０．６～１．４個となるように選定される。（Ａ）エポキシ樹脂中のエポキシ基１個に対して（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤中のフェノール性水酸基が、０．５個以上であれば硬化物のガラス転移温度が良好となり、１．６個以下であれば反応性が良好となるとともに、十分な架橋密度を有し、強度の高い硬化物を得ることができる。

また、粉粒状半導体封止用樹脂組成物中における（Ａ）成分のエポキシ樹脂及び（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の合計含有量は、好ましくは３～１５質量％、より好ましくは５～１０質量％である。

〔（Ｃ）硬化促進剤〕
本発明で使用する（Ｃ）成分の硬化促進剤は、前記（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤との反応を促進するものであり、かかる作用を有するものであれば特に制限されることなく使用できる。

（Ｃ）成分の硬化促進剤の具体例としては、例えば、２－ヘプタデシルイミダゾール、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－フェニル－４－メチルイミダゾール、４－メチルイミダゾール、４－エチルイミダゾール、２－フェニル－４－ヒドロキシメチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール、２－フェニル－４－メチル－５－ヒドロキシメチルイミダゾール、２－フェニル－４，５－ジヒドロキシメチルイミダゾール、２－ウンデシルイミダゾール、１－ベンジル－２－メチルイミダゾール、１－ベンジル－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－エチル－４－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾール、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４－ジアミノ－６－［２’－メチルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２’－ウンデシルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２’－エチル－４’－メチルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２’－メチルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジン、２－フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２－メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２－フェニルイミダゾリン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（ＤＢＵ）、１，５－ジアザビシクロ［４，３，０］ノネン、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等のジアザビシクロ化合物およびこれらの塩；トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、α－メチル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）フェノール等の三級アミン類；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、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ（ｐ－メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メタン、１，２－ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン等の有機ホスフィン化合物；テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィントリフェニルボラン等のテトラまたはトリフェニルボロン塩等が挙げられる。なかでも、流動性、成形性が良好である等の観点から、イミダゾール類が好ましい。これらは１種を使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

（Ｃ）成分の硬化促進剤の配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の合計量１００質量部に対して、通常３～１０質量部、好ましくは４～９質量部、より好ましくは５～８質量部の範囲で選定される。配合量が（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計量１００質量部に対して、３質量部以上であれば硬化性が向上し、１０質量部以下であれば樹脂組成物の流動性、成形性等の低下を抑制することができる。

〔（Ｄ）球状アルミナ〕
本発明で使用する（Ｄ）成分の球状アルミナは、（Ｄ１）粒径２μｍ未満の球状アルミナを０～１５質量％、（Ｄ２）粒径２μｍ以上１０μｍ未満の球状アルミナを２０～８０質量％、（Ｄ３）粒径１０μｍ以上２０μｍ以下の球状アルミナを２０～８０質量％、及び（Ｄ４）粒径２０μｍを超える球状アルミナを０～１質量％含有するものである。
（Ｄ１）成分、（Ｄ２）成分、（Ｄ３）成分、及び（Ｄ４）成分の配合割合がそれぞれ上記範囲内であれば球状アルミナが最密充填され、流動性、溶融粘度、融け性が良好となり、さらに誘電率が向上する。一方、上記配合割合を逸脱し、（Ｄ１）成分が１５質量％より多いと溶融粘度が上昇し、（Ｄ２）成分が８０質量％より多いと融け性が不十分となり、（Ｄ３）成分が８０質量％より多いと溶融粘度が上昇し、ワイヤ流れが生じる可能性がある。また、（Ｄ４）成分が１質量％より多く含まれると狭小部の充填性が不十分となるおそれがある。
熱伝導率は粒子径に依存する為、大粒子径ほど高熱伝導となる傾向にあるが、（Ｄ３）成分の含有量が上記範囲内であると２０μｍを超える大粒子径の球状アルミナを含有しなくても十分な熱伝導性が得られる。

なお、本明細書において、「球状」とは、粒子の長径（ａ）と短径（ｂ）の比（ｂ／ａ）が０．８～１．０であることを意味し、真球でなくてもよい。
また、本明細書において、「粒径」とは、特に限定しない限り、レーザ回折・光散乱法に基づく粒度分布測定によって得られた体積基準の粒径をいう。本明細書において「平均粒子径」とは、特に限定しない限り、レーザ回折・光散乱法に基づく体積基準の粒度分布において、粒径が小さい微粒子側からの累積頻度５０体積％に相当する粒径（Ｄ５０、メジアン径ともいう。）をいう。

（Ｄ）成分の球状アルミナは、質量基準の粒度分布において、粒径２μｍ以上１０μｍ未満の領域及び粒径１０μｍ以上２０μｍ以下の領域に、それぞれ１つ以上の極大値を有する。各領域に１つ以上の極大値を有することで、（Ｄ）成分の球状アルミナは、大小２つ以上の粒径の異なる球状アルミナを含むこととなり、この粒径の異なる球状アルミナによるベアリング効果により、溶融粘度が下がり、ワイヤ流れが低減し、狭小部への充填性が良好となる。
なお、本明細書において、「ベアリング効果」とは、粒径の大きな粒子の間に粒径の小さな粒子が入り込むことにより、粒径の大きな粒子の移動をより自由にし、樹脂組成物全体としての流動性を向上させるものである。

（Ｄ）成分の球状アルミナの粒度分布は、レーザ回折・散乱法により求めることができ、例えば、（株）堀場製作所製のレーザ回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ－９２０（製品名）により取得できる。

また、（Ｄ）成分の球状アルミナを分級することで、混在している寸法の大きなアルミナを予め除去しておくことができる。球状アルミナの平均粒子径を２～２０μｍにする時、例えば、粒径２５μｍで分級することで、寸法の大きなアルミナを予め除去することができる。これにより、狭小部への充填性が良好となる。

（Ｄ）成分の球状アルミナの配合量は、樹脂組成物全体の７５質量％以上９５質量％未満であり、この範囲を外れると上記効果が得られないうえ、成型品の寸法精度、耐湿性、機械的強度等が低下する。すなわち、（Ｄ）成分の球状アルミナの配合量が樹脂組成物全体の７５質量％未満では十分な熱伝導性及び／又は誘電率が得られず、また、線膨張係数が増大して成形品の寸法精度、耐湿性、機械的強度等が低下するおそれがある。また、９５質量％以上では、溶融粘度が増大して流動性や成形性が低下するおそれがある。このような観点から、（Ｄ）成分の配合量は、樹脂組成物全体の７５～９０質量％であることが好ましく、７５～８５質量％であることがより好ましい。

〔（Ｅ）微細シリカ〕
本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物は、さらに（Ｅ）成分の微細シリカを含有することで、溶融粘度を低下させ、流動性を高めることができる。（Ｅ）成分の微細シリカの形状は特に制限されないが、球状であることが好ましい。また、（Ｅ）成分の微細シリカの平均粒子径は２μｍ未満であることが好ましい。平均粒子径が２μｍ未満の微細シリカを加えることにより（Ｄ）成分の球状アルミナとの最密充填性が高まる。更に、シリカ成分であることにより、後述するカップリング剤との親和性が高まり樹脂組成物の機械的強度が上昇する。また、（Ｄ）成分の球状アルミナと比較し、熱伝導率が低い為、外部より加えられた熱を放出することなく樹脂内部に伝えることができる。その為、溶融粘度を低下させ、流動性を高めることができ、ワイヤ流れの低減に効果がある。

（Ｅ）成分の微細シリカの配合量は（Ｄ）成分の球状アルミナと（Ｅ）成分の微細シリカの合計量に対し、０．１～２０質量％であることが好ましく、１～１５質量％であることがより好ましく、５～１２質量％であることが更に好ましい。０．１質量％以上とすることで融け性が良好となり、誘電率及び／又は熱伝導性を高めることができ、２０質量％以下とすることで十分な流動性が得られ、ワイヤ流れが低減し、狭小部の充填性も良好となる。

なお、（Ｅ）成分の微細シリカの粒度分布は、レーザ回折・散乱法により求めることができ、例えば、（株）堀場製作所製のレーザ回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ－９２０（製品名）により取得できる。

〔（Ｆ）可塑剤〕
本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物には、樹脂組成物の融け性を高め、ワイヤ流れの発生を抑制するために、さらに（Ｆ）可塑剤を含有させることができる。（Ｆ）成分の可塑剤としては、特に、融点が１００～１７０℃の有機リン化合物が、分散性が良好で添加による効果が大きいことから好ましく、なかでも、非環状ポリホスファゼン化合物、環状ホスファゼン化合物が好ましい。
（Ｆ）成分の可塑剤として、好ましい市販品を例示すると、例えば、大塚化学（株）製のＳＰＳ－１００、ＳＰＢ－１００、ＳＰＢ－１００Ｌ、ＳＰＥ－１００、（株）伏見製薬所製のＦＰ－１００（以上、いずれも商品名）等が挙げられる。

（Ｆ）成分の可塑剤の配合量は、樹脂組成物全体の０．１～１．０質量％の範囲であることが好ましく、０．２～１．０質量％の範囲であることがより好ましい。可塑剤の配合量を０．１質量％以上とすることで添加による効果、特に融け性に対する改善効果が得られ、１．０質量％以下とすることで硬化性の低下を抑制することができる。

また、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物には、以上の各成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合される、カップリング剤、充填剤（チタン酸バリウム等）、離型剤（合成ワックス、天然ワックス、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩等）、着色剤（カーボンブラック、コバルトブルー等）、改質剤（シリコーンオイル、シリコーンゴム等）、ハイドロタルサイト類、イオン捕捉剤等の添加剤を必要に応じて配合することができる。これらの各添加剤はいずれも１種を使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

カップリング剤としては、エポキシシラン系、アミノシラン系、ウレイドシラン系、ビニルシラン系、アルキルシラン系、有機チタネート系、アルミニウムアルコレート系等のカップリング剤が使用される。難燃性および硬化性等の観点からは、なかでも、アミノシラン系カップリング剤が好ましく、例えば、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３－アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３－フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等が使用される。

上記添加剤の配合量は、粉粒状半導体封止用樹脂組成物中、それぞれ好ましくは０．０１～３質量％程度、より好ましくは０．０５～１質量％程度である。

本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物は、前記（Ａ）～（Ｄ）成分、及び必要に応じて配合される（Ｅ）成分、（Ｆ）成分、及びカップリング剤等の各種添加成分をミキサー等によって予備混合した後、ディスパース、ニーダー、３本ロールミル等により混練処理を行い、次いで、冷却固化させ、適当な大きさに粉砕することにより、調製することができる。

上記粉砕方法は特に制限されず、一般的な粉砕機を用いることができる。例えば、カッティングミル、ボールミル、サイクロンミル、ハンマーミル、振動ミル、カッターミル、グラインダーミル等が好ましく用いられ、スピードミルがより好ましく用いられる。

上記粉砕で得られた粉砕物を、篩い分級、エアー分級等によって所定の粒度分布を持つ粒子集合体に調整する分級を行ってもよい。例えば、７～５００メッシュ程度の篩を用いて分級すると本発明の半導体装置に良好に適用できる。

〔粉粒状半導体封止用樹脂組成物の物性〕
本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物の溶融粘度は、好ましくは３０Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは２０Ｐａ・ｓ以下である。
また、上記粉粒状半導体封止用樹脂組成物の硬化物の熱伝導率は、好ましくは３～６Ｗ／ｍｋとすることができる。
さらに、上記粉粒状半導体封止用樹脂組成物の硬化物の誘電率は、好ましくは５～８、より好ましくは６～８とすることができる。
なお、上記各物性値の測定は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。

［半導体装置］
本発明の半導体装置は、基板と、基板上に固定されボンディングワイヤにより回路を形成している半導体素子とを備え、該半導体素子およびボンディングワイヤを、上記粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて封止したものである。

本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いた封止方法として、圧縮成形があるが、低圧トランスファー成形、射出成形、注型成形などによる封止も可能である。

本発明の半導体装置は、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて、次のように製造することができる。
まず、成形型の上型に半導体部品を実装した基板を供給するとともに、下型のキャビティ内に粉粒状にした本発明の半導体封止用樹脂組成物を供給する。次いで、上下両型を所要の型締圧力にて型締めすることにより、下型キャビティ内で加熱溶融された樹脂組成物に半導体部品を浸漬する。この後、下型キャビティ内で加熱溶融された樹脂組成物をキャビティ底面部材で押圧し、減圧下、所要の圧力を加え、圧縮成形する。成形条件は、好ましくは、温度１２０～２００℃、圧力２～２０ＭＰａである。このような成形条件で圧縮成形することにより、本発明の半導体装置が得られる。

なお、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物によって封止される半導体部品の種類は、特に限定されるものではないが、樹脂封止後の半導体装置の厚さが０．１～４．５ｍｍとなるような静電容量方式の指紋認証センサや、複数の半導体素子が封止されているＳｉＰ(システムインパッケージ)が好ましい。

このように、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて成形することにより、高熱伝導性及び／又は高誘電で、かつ融け性が良好でワイヤの変形や狭小部への未充填部がなく、高い信頼性を備えた半導体装置を得ることができる。

次に実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例において使用した材料は表１に示した通りである。また、「部」は特に断らない限り「質量部」を意味する。

（実施例１）
エポキシ樹脂（ａ－１）１．５５部；エポキシ樹脂（ａ－２）３．４０部；フェノール性硬化剤（ｂ）３．１９部；硬化促進剤（ｃ）０．３０部；球状アルミナ（ｄ－２）２０．９６部、球状アルミナ（ｄ－５）５９．７３部および球状の微細シリカ（ｅ）９．８１部の混合物；可塑剤（ｆ）０．５０部；カップリング剤０．２０部、ならびに着色剤０．２５部を常温（２０℃）で混合し、次いで、１２０℃で加熱混練した。冷却後、スピードミルを用いて粉砕した粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得た。

（実施例２、及び比較例１～５）
表２に記載の種類及び配合量の各成分に変更した以外は、実施例１と同様にして粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得た。なお、表２中、空欄は配合なしを表す。

上記各実施例及び各比較例で得られた粉粒状半導体封止用樹脂組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。

＜粉粒状半導体封止用樹脂組成物＞
（１）スパイラルフロー
粉粒状半導体封止用樹脂組成物を金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１５０秒間の条件で、トランスファー成形し、樹脂組成物の流動距離（ｃｍ）を測定した。

（２）溶融粘度
高化式フローテスタ（（株）島津製作所製、ＣＦＴ－５００Ｃ）を用い、ノズル長１．０ｍｍ、ノズル径０．５ｍｍ、温度１７５℃、荷重圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ^２（約０．９８ＭＰａ）の条件で溶融粘度を測定した。

（３）融け性（中央値輝度、歪度、尖度）
粉粒状半導体封止用樹脂組成物７ｇを直径５０ｍｍのアルミカップに入れ、１７５℃のオーブンにて１０分間加熱溶融させた後、溶融した樹脂組成物の中央部直径約４２ｍｍ（１＋２／３インチ）を３００ｄｐｉの解像度でカラー撮像して、直径５００ｐｉｘｅｌの円の輝度情報を取得した。
さらに、演算処理により、下記式より歪度および尖度を求めた。
なお、中央値輝度５０以下、歪度０～３．０、尖度０～３．５を合格とした。

（４）成形性（狭小部充填性）
粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて、ＦＢＧＡパッケージ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ、チップ厚０．３１ｍｍ）を、金型温度１７５℃で、硬化時間２分間の条件で圧縮成形した後、金型と半導体素子間の狭小部の未充填部や突起等の外観不良の発生を目視により観察し、下記の基準で評価した。
○：狭小部への未充填部、及び突起がなく、外観不良なし（良好）
×：狭小部への未充填部、及び／又は突起があり、外観不良あり（不良）

（５）熱伝導率
粉粒状半導体封止用樹脂組成物を金型温度１７５℃、硬化時間１０分間の条件で円盤状試験片状（直径１００ｍｍ、厚さ２６ｍｍ）の成型品を作成し、迅速熱伝導率計（京都電子工業（株）製、製品名：Ｋｅｍｔｈｅｒｍ ＱＴＭ－３）を用いて熱伝導率を測定した。
なお、熱伝導率３～６Ｗ／ｍｋを合格とした。

（６）誘電率
粉粒状半導体封止用樹脂組成物を金型温度１７５℃、硬化時間１０分間の条件で円盤状試験片状（直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）の成形品（テストピース）を作成し、該テストピースを金型温度１７５℃で８時間ポストキュアした後、日本ヒューレットパッカード（株）製のＱメータにて誘電率を周波数１ＭＨｚで測定した。
なお、誘電率５～８を合格とした。

（７）ワイヤ流れ性
粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて、金型温度１７５℃、硬化時間２分間、次いで金型温度１７５℃、硬化時間８時間の条件でＦＢＧＡパッケージ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ、チップ厚０．３１ｍｍ）を圧縮成形法で成形した後、Ｘ線検査装置（ポニー工業（株）製）によりワイヤの変形を観察し、最大変形部のワイヤ流れ率を測定し、下記の基準で評価した。
○：ワイヤ流れ率３％未満（良好）
×：ワイヤ流れ率３％以上（不良）

＜半導体パッケージ＞
（１）耐半田リフロー性
上記（７）で作製したＦＢＧＡパッケージに、３０℃、相対湿度６０％、１９２時間の吸湿処理を施した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、１０秒）を行い、パッケージの内部クラック（剥離）の発生の有無を超音波探傷装置（ＳＡＴ）で観察し、その発生率（不良数（個）／総数（個））を調べた（ｎ＝２０）。

上記結果を表２下欄に示した。なお、粉粒状半導体封止用樹脂組成物の調製に使用した球状アルミナ（複数種の球状アルミナの混合物）の粒度分布を図１に示した。この粒度分布は、レーザ回折式粒度分布測定装置（（株）島津製作所製のＳＡＬＤ－２２００）を用いて測定し、（Ｄ１）粒径が２μｍ未満の粒子、（Ｄ２）粒径が２μｍ以上１０μｍ未満の粒子、（Ｄ３）粒径が１０μｍ以上２０μｍ以下の粒子、及び（Ｄ４）粒径が２０μｍを超える粒子の含有割合を質量基準で求めたものである。

以上より、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物は、融け性や流動性を適正な範囲とすることができるため、ワイヤ流れや狭小部充填性に問題がなく、かつ熱伝導率及び／又は誘電率が高いものとなることがわかった。

Claims (5)

1. （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、及び（Ｄ）球状アルミナを含有する粉粒状半導体封止用樹脂組成物であって、
   前記（Ｄ）球状アルミナは、該樹脂組成物中に７５質量％以上９５質量％未満含まれるとともに、（Ｄ）球状アルミナ中に（Ｄ１）粒径２μｍ未満の球状アルミナを０～１５質量％、（Ｄ２）粒径２μｍ以上１０μｍ未満の球状アルミナを２０～８０質量％、（Ｄ３）粒径１０μｍ以上２０μｍ以下の球状アルミナを２０～８０質量％、及び（Ｄ４）粒径２０μｍを超える球状アルミナを０～１質量％含有し、質量基準の粒度分布において、粒径２μｍ以上１０μｍ未満の領域及び粒径１０μｍ以上２０μｍ以下の領域に、それぞれ１つ以上の極大値を有し、
   さらに、平均粒子径２μｍ未満の（Ｅ）微細シリカを（Ｄ）球状アルミナと（Ｅ）微細シリカの合計量に対し０．１～２０質量％含有し、
   さらに、（Ｆ）可塑剤として、融点が１００～１７０℃の有機リン化合物を０．１～１質量％含有することを特徴とする粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
2. 前記粉粒状半導体封止用樹脂組成物の硬化物の熱伝導率が３～６Ｗ／ｍｋ、及び／又は誘電率が５～８であることを特徴とする請求項１に記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
3. 請求項１又は２に記載の粉粒状半導体封止用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。
4. 前記半導体装置が指紋センサを備えることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記半導体装置がシステムインパッケージを備えることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。

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