JP7247563B2 - 封止用樹脂組成物およびパワーモジュール - Google Patents
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Description
本発明は、封止用樹脂組成物およびパワーモジュールに関する。
半導体パッケージの電気特性を向上させるための技術として、特許文献１（特開２００７－１６１９９０号公報）に記載ものがある。同文献には、エポキシ樹脂、硬化剤およびあらかじめ樹脂と電気比抵抗が特定の範囲にある着色剤とを混合した着色剤樹脂混合物を含有する封止用エポキシ樹脂成形材料について記載されている。同文献によれば、かかる封止用エポキシ樹脂成形材料は、流動性、硬化性及び着色性が良好であり、パッド間やワイヤー間距離が狭い電子部品装置に封止用材料として用いた場合でも電気特性に優れる電子部品装置が得られるとされている。
ここで、パワー半導体素子の封止材には、高い信頼性を確保することが求められ、具体的には、優れた絶縁特性が求められる。
この点、上述した特許文献１に記載の技術について本発明者が検討した結果、優れた絶縁特性を有するパワー半導体装置を得るという点で改善の余地があった。
そこで、本発明は、絶縁特性に優れるパワー半導体装置を得るための封止技術を提供する。
この点、上述した特許文献１に記載の技術について本発明者が検討した結果、優れた絶縁特性を有するパワー半導体装置を得るという点で改善の余地があった。
そこで、本発明は、絶縁特性に優れるパワー半導体装置を得るための封止技術を提供する。
以下の成分（Ａ）～（Ｃ）：
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）無機充填材、および
（Ｃ）アセチレンブラック
を含み、以下の条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子の封止に用いられる、封止用樹脂組成物が提供される。
（ｉ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子
（ｉｉ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ2Ｏ3およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子
（ｉｉｉ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子
（ｉｖ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ3以上の半導体素子
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）無機充填材、および
（Ｃ）アセチレンブラック
を含み、以下の条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子の封止に用いられる、封止用樹脂組成物が提供される。
（ｉ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子
（ｉｉ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ2Ｏ3およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子
（ｉｉｉ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子
（ｉｖ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ3以上の半導体素子
また、本発明によれば、
前記本発明における封止用樹脂組成物の硬化物により、前記条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子が封止されている、パワーモジュールが提供される。
前記本発明における封止用樹脂組成物の硬化物により、前記条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子が封止されている、パワーモジュールが提供される。
本発明によれば、絶縁特性に優れるパワー半導体装置を得るための封止技術を提供することができる。
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは必ずしも一致していない。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、以下の成分（Ａ）～（Ｃ）を含む。
（Ａ）エポキシ樹脂
（Ｂ）無機充填材
（Ｃ）アセチレンブラック
そして、封止用樹脂組成物は、以下の条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子の封止に用いられるものである。
（ｉ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子
（ｉｉ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ2Ｏ3およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子
（ｉｉｉ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子
（ｉｖ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ3以上の半導体素子
はじめに、封止用樹脂組成物に含まれる各成分について説明する。
（Ａ）エポキシ樹脂
（Ｂ）無機充填材
（Ｃ）アセチレンブラック
そして、封止用樹脂組成物は、以下の条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子の封止に用いられるものである。
（ｉ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子
（ｉｉ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ2Ｏ3およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子
（ｉｉｉ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子
（ｉｖ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ3以上の半導体素子
はじめに、封止用樹脂組成物に含まれる各成分について説明する。
（成分（Ａ））
成分（Ａ）のエポキシ樹脂としては、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；フェニレン骨格およびビフェニレン骨格からなる群から選択される１または２の骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格およびビフェニレン骨格からなる群から選択される１または２の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フェノール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。
封止用樹脂組成物を用いて得られるパワーモジュールの絶縁特性を向上させる観点から、エポキシ樹脂は、好ましくはｏ－クレゾール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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびビフェニル型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種または２種以上である。
成分（Ａ）のエポキシ樹脂としては、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；フェニレン骨格およびビフェニレン骨格からなる群から選択される１または２の骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格およびビフェニレン骨格からなる群から選択される１または２の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フェノール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。
封止用樹脂組成物を用いて得られるパワーモジュールの絶縁特性を向上させる観点から、エポキシ樹脂は、好ましくはｏ－クレゾール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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびビフェニル型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種または２種以上である。
封止用樹脂組成物中の成分（Ａ）の含有量は、成形時に好適な流動性を得て充填性や成形性の向上を図る観点から、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは２質量％以上であり、より好ましくは３質量％以上、さらに好ましくは４質量％以上である。
封止用樹脂組成物を用いて得られるパワーモジュールの絶縁特性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の成分（Ａ）の含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは４０質量％以下であり、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下、さらにより好ましくは１０質量％以下である。
封止用樹脂組成物を用いて得られるパワーモジュールの絶縁特性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の成分（Ａ）の含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは４０質量％以下であり、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下、さらにより好ましくは１０質量％以下である。
（成分（Ｂ））
成分（Ｂ）の無機充填材としては、一般的に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。無機充填材の具体例として、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ；アルミナ；タルク；酸化チタン；窒化珪素；窒化アルミニウムが挙げられる。これらの無機充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
成分（Ｂ）の無機充填材としては、一般的に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。無機充填材の具体例として、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ；アルミナ；タルク；酸化チタン；窒化珪素；窒化アルミニウムが挙げられる。これらの無機充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
成分（Ｂ）は、汎用性に優れている観点から、好ましくはシリカを含む。シリカの具体例として、溶融シリカ等の球状シリカ、破砕シリカが挙げられる。封止用樹脂組成物の機械的強度向上の観点から、成分（Ｂ）は、より好ましくは破砕シリカを含む。
封止用樹脂組成物中の成分（Ｂ）の含有量は、封止用樹脂組成物を用いて形成される封止材の低吸湿性および低熱膨張性を向上させ、得られる半導体装置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観点から、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは５０質量％以上であり、より好ましくは６０質量％以上、さらに好ましくは６５質量％以上である。
また、封止用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観点から、封止用樹脂組成物中の成分（Ｂ）の含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは９５質量％以下であり、より好ましくは９０質量％以下である。
また、封止用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観点から、封止用樹脂組成物中の成分（Ｂ）の含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは９５質量％以下であり、より好ましくは９０質量％以下である。
また、成分（Ｂ）が破砕シリカを含むとき、封止用樹脂組成物中の破砕シリカの含有量は、封止用樹脂物の機械的強度向上の観点から、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは１質量％以上であり、より好ましくは３質量％以上、さらに好ましくは５質量％以上である。
また、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観点から、封止用樹脂組成物中の破砕シリカの含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは９０質量％以下であり、より好ましくは８５質量％以下、さらにより好ましくは１０質量％以下である。
また、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観点から、封止用樹脂組成物中の破砕シリカの含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは９０質量％以下であり、より好ましくは８５質量％以下、さらにより好ましくは１０質量％以下である。
（成分（Ｃ））
成分（Ｃ）は、アセチレンブラックである。
封止用樹脂組成物中の成分（Ｃ）の含有量は、優れたレーザー捺印性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは０．１０質量％以上であり、より好ましくは０．２０質量％以上である。また、封止用樹脂組成物を用いて得られるパワーモジュールの絶縁特性を向上する観点から、封止用樹脂組成物中の成分（Ｃ）の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは１．０質量％以下であり、より好ましくは０．８質量％以下、さらに好ましくは０．６質量％以下、さらにより好ましくは０．５質量％以下である。
成分（Ｃ）は、アセチレンブラックである。
封止用樹脂組成物中の成分（Ｃ）の含有量は、優れたレーザー捺印性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは０．１０質量％以上であり、より好ましくは０．２０質量％以上である。また、封止用樹脂組成物を用いて得られるパワーモジュールの絶縁特性を向上する観点から、封止用樹脂組成物中の成分（Ｃ）の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは１．０質量％以下であり、より好ましくは０．８質量％以下、さらに好ましくは０．６質量％以下、さらにより好ましくは０．５質量％以下である。
成分（Ｃ）が粒子状であるとき、その大きさについては、２次粒子の平均粒径ｄ50が、作業性向上の観点から、好ましくは０．１μｍ以上であり、より好ましくは０．１５μｍ以上である。
また、成形時の峡部充填性を高める観点から、成分（Ｃ）の２次粒子の平均粒径ｄ50は、好ましくは成分（Ｃ）２０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下である。
ここで、アセチレンブラックの２次粒子の平均粒径ｄ50は、レーザー回折法により測定される。
また、成形時の峡部充填性を高める観点から、成分（Ｃ）の２次粒子の平均粒径ｄ50は、好ましくは成分（Ｃ）２０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下である。
ここで、アセチレンブラックの２次粒子の平均粒径ｄ50は、レーザー回折法により測定される。
成分（Ｃ）中の金属の含有量は、封止用樹脂組成物を用いて得られるパワーモジュールの絶縁特性を向上する観点から、好ましくは１０ｐｐｍ以下であり、より好ましくは５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３ｐｐｍ以下であり、よりいっそう好ましくは０ｐｐｍである。同様の観点から、成分（Ｃ）中の金属の含有量は、好ましくは以下の測定方法における検出限界以下である。
成分（Ｃ）が金属を含むとき、その含有量はたとえば０．０１ｐｐｍ以上であってもよい。
ここで、成分（Ｃ）中の金属の含有量は、以下の方法で測定される。
（測定方法）
１．成分（Ｃ）の試料を目開き７５μｍの篩に通し、篩下画分を取得する。
２．上記１．で取得される篩下画分中の金属の含有量を、以下の方法および条件で測定し、成分（Ｃ）中の金属の含有量とする。
測定方法：誘導結合高周波プラズマ発光分光分析（Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectro-metry：ＩＰＣ）法
成分（Ｃ）が金属を含むとき、その含有量はたとえば０．０１ｐｐｍ以上であってもよい。
ここで、成分（Ｃ）中の金属の含有量は、以下の方法で測定される。
（測定方法）
１．成分（Ｃ）の試料を目開き７５μｍの篩に通し、篩下画分を取得する。
２．上記１．で取得される篩下画分中の金属の含有量を、以下の方法および条件で測定し、成分（Ｃ）中の金属の含有量とする。
測定方法：誘導結合高周波プラズマ発光分光分析（Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectro-metry：ＩＰＣ）法
成分（Ｃ）中のＳＯ4
2-イオンの含有量は、封止用樹脂組成物を用いて得られるパワーモジュールの絶縁特性を向上する観点から、好ましくは２ｐｐｍ以下であり、より好ましくは１ｐｐｍ以下、さらに好ましくは０．５ｐｐｍ以下であり、よりいっそう好ましくは０ｐｐｍである。同様の観点から、成分（Ｃ）中のＳＯ4
2-イオンの含有量は、好ましくは以下の測定方法における検出限界以下である。
成分（Ｃ）がＳＯ4 2-イオンを含むとき、その含有量はたとえば０．０１ｐｐｍ以上であってもよい。
ここで、成分（Ｃ）中のＳＯ4 2-イオンの含有量は、以下の方法で測定される。
（測定方法）
１．成分（Ｃ）の試料を燃焼分解ユニット内に設置し、酸素を含む燃焼ガス気流中で燃焼させて、発生したガスを吸収液（過酸化水素水溶液）に捕集する。
２．吸収液に捕集したＳＯ4 2-イオンをイオンクロマトグラフィーにて分離、定量する。
成分（Ｃ）がＳＯ4 2-イオンを含むとき、その含有量はたとえば０．０１ｐｐｍ以上であってもよい。
ここで、成分（Ｃ）中のＳＯ4 2-イオンの含有量は、以下の方法で測定される。
（測定方法）
１．成分（Ｃ）の試料を燃焼分解ユニット内に設置し、酸素を含む燃焼ガス気流中で燃焼させて、発生したガスを吸収液（過酸化水素水溶液）に捕集する。
２．吸収液に捕集したＳＯ4 2-イオンをイオンクロマトグラフィーにて分離、定量する。
成分（Ｃ）の窒素吸着比表面積は、絶縁特性向上の観点から、好ましくは３０ｍ2／ｇ以上であり、より好ましくは３２ｍ2／ｇ以上、さらに好ましくは３４ｍ2／ｇ以上である。
また、樹脂への分散性を向上する観点から、成分（Ｃ）の窒素吸着比表面積は、好ましくは１５０ｍ2／ｇ以下であり、より好ましくは１３０ｍ2／ｇ以下、さらに好ましくは１００ｍ2／ｇ以下である。
ここで、成分（Ｃ）中の窒素吸着比表面積は、以下の方法で測定される。
（測定方法）
１．成分（Ｃ）の試料を脱気する。
２．脱気後の試料を液体窒素に浸漬し、平衡時におけるカーボン表面に吸着した窒素量をＢＥＴ法により測定し、得られた測定値から比表面積（ｍ2／ｇ）を算出する。
また、樹脂への分散性を向上する観点から、成分（Ｃ）の窒素吸着比表面積は、好ましくは１５０ｍ2／ｇ以下であり、より好ましくは１３０ｍ2／ｇ以下、さらに好ましくは１００ｍ2／ｇ以下である。
ここで、成分（Ｃ）中の窒素吸着比表面積は、以下の方法で測定される。
（測定方法）
１．成分（Ｃ）の試料を脱気する。
２．脱気後の試料を液体窒素に浸漬し、平衡時におけるカーボン表面に吸着した窒素量をＢＥＴ法により測定し、得られた測定値から比表面積（ｍ2／ｇ）を算出する。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、成分（Ａ）～（Ｃ）以外の成分を含んでもよい。
たとえば、封止用樹脂組成物は、硬化剤をさらに含んでもよい。
たとえば、封止用樹脂組成物は、硬化剤をさらに含んでもよい。
（硬化剤）
硬化剤は、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、これらの１種または２種以上を用いることができる。
硬化剤は、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、これらの１種または２種以上を用いることができる。
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。
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。
縮合型の硬化剤としては、たとえばフェノール樹脂；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、フェノール樹脂硬化剤が好ましい。フェノール樹脂硬化剤としては、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、分子構造は限定されない。
硬化剤に用いられるフェノール樹脂硬化剤としては、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；フェノール・ヒドロキシベンズアルデヒド樹脂、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、封止用樹脂組成物を用いて得られるパワーモジュールの絶縁特性を向上させる観点から、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂およびフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂からなる群から選択される１種または２種以上を用いることがより好ましい。
また、本実施形態において、成分（Ａ）とフェノール樹脂硬化剤との組み合わせとして、好ましくは、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂／ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂の組み合わせ、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂／ノボラック型フェノール樹脂の組み合わせ、および、ビフェニル型エポキシ樹脂／フェノールアラルキル樹脂の組み合わせが挙げられる。
本実施形態において、封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、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観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは１質量％以上であり、より好ましくは２質量％以上、さらに好ましくは３質量％以上である。
また、封止用樹脂組成物を用いて得られる半導体装置について、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは２５質量％以下であり、より好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。
また、封止用樹脂組成物を用いて得られる半導体装置について、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは２５質量％以下であり、より好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。
また、封止用樹脂組成物は、低応力剤をさらに含んでもよい。
低応力剤の具体例として、シリコーンオイル、シリコーンゴム、カルボキシル基末端ブタジエンアクリロニトリルゴムが挙げられる。樹脂流動性向上の観点から、低応力剤は、好ましくはシリコーンオイルおよびカルボキシル基末端ブタジエンアクリロニトリルゴムからなる群から選択される１種以上を含む。
封止用樹脂組成物中の低応力剤の含有量は、パワーモジュールの接続信頼性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０２質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
また、封止用樹脂組成物は、上述した成分以外の成分を含んでもよく、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、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。
硬化促進剤は、たとえば、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、上記アミジンやアミンの４級塩等の窒素原子含有化合物から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、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ものを含むことがより好ましい。
封止用樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、封止用樹脂組成物の硬化特性を高める観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
封止用樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、封止用樹脂組成物の硬化特性を高める観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
カップリング剤は、たとえば、エポキシシラン、メルカプトシラン、フェニルアミノ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、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から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。これらの中でも、本発明の効果をより効果的に発現するものとして、エポキシシランまたはアミノシランを含むことがより好ましく、２級アミノシランを含むことが流動性等の観点からさらに好ましい。好ましいカップリング剤として、たとえばフェニルアミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
封止用樹脂組成物中のカップリング剤の含有量は、封止用樹脂組成物の成形時に好ましい流動性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
封止用樹脂組成物中のカップリング剤の含有量は、封止用樹脂組成物の成形時に好ましい流動性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
離型剤は、たとえばカルナバワックス等の天然ワックス；酸化ポリエチレンワックス、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から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。
封止用樹脂組成物中の離型剤の含有量は、硬化物の好ましい離型特性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
封止用樹脂組成物中の離型剤の含有量は、硬化物の好ましい離型特性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
イオン捕捉剤は、たとえば、ハイドロタルサイトを含む。
封止用樹脂組成物中のイオン捕捉剤の含有量は、半導体装置の信頼性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０３質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
封止用樹脂組成物中のイオン捕捉剤の含有量は、半導体装置の信頼性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０３質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上であり、また、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である。
難燃剤は、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、ホスファゼンから選択される１種または２種以上を含むことができる。
酸化防止剤は、たとえば、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物およびチオエーテル系化合物から選択される１種または２種以上を含む。
次に、封止用樹脂組成物の形状について説明する。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、たとえば粒子状またはシート状である。
粒子状の封止用樹脂組成物として、具体的には、タブレット状または粉粒体のものが挙げられる。このうち、封止用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封止用樹脂組成物を成形することができる。また、封止用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封止用樹脂組成物を成形することができる。ここで、封止用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。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、たとえば粒子状またはシート状である。
粒子状の封止用樹脂組成物として、具体的には、タブレット状または粉粒体のものが挙げられる。このうち、封止用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封止用樹脂組成物を成形することができる。また、封止用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封止用樹脂組成物を成形することができる。ここで、封止用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。
（封止用樹脂組成物の製造方法）
次に、封止用樹脂組成物の製造方法を説明する。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、たとえば、上述した各成分を、公知の手段で混合し、さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却した後に粉砕する方法により得ることができる。また、必要に応じて、上記方法における粉砕後にタブレット状に打錠成型して粒子状封止用樹脂組成物を得てもよい。また、上記方法における粉砕後にたとえば真空ラミネート成形または圧縮成形によりシート状封止用樹脂組成物を得てもよい。また得られた封止用樹脂組成物について、適宜分散度や流動性等を調整してもよい。
次に、封止用樹脂組成物の製造方法を説明する。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、たとえば、上述した各成分を、公知の手段で混合し、さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却した後に粉砕する方法により得ることができる。また、必要に応じて、上記方法における粉砕後にタブレット状に打錠成型して粒子状封止用樹脂組成物を得てもよい。また、上記方法における粉砕後にたとえば真空ラミネート成形または圧縮成形によりシート状封止用樹脂組成物を得てもよい。また得られた封止用樹脂組成物について、適宜分散度や流動性等を調整してもよい。
本実施形態において得られる封止用樹脂組成物は、成分（Ａ）～（Ｃ）を含むため、パワー半導体素子の封止用として好適であり、パワー半導体素子の封止に用いて絶縁特性に優れるパワー半導体装置を得ることができる。
（半導体装置）
本実施形態における半導体装置は、上述した本実施形態における封止用樹脂組成物の硬化物によりパワー半導体素子が封止されているパワー半導体装置であり、好ましくはパワーモジュールである。パワー半導体素子は、以下の条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たす。
（ｉ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子
（ｉｉ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ2Ｏ3およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子
（ｉｉｉ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子
（ｉｖ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ3以上の半導体素子
本実施形態における半導体装置は、上述した本実施形態における封止用樹脂組成物の硬化物によりパワー半導体素子が封止されているパワー半導体装置であり、好ましくはパワーモジュールである。パワー半導体素子は、以下の条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たす。
（ｉ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子
（ｉｉ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ2Ｏ3およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子
（ｉｉｉ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子
（ｉｖ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ3以上の半導体素子
半導体装置の基材は、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。また、半導体素子は、ワイヤボンディングまたはフリップチップ接続等により、基材に電気的に接続される。
封止用樹脂組成物を用いた封止成形により半導体素子を封止して得られる半導体装置としては、たとえば、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、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）、ＴＯ－２２０、ＴＯ－２４７等が挙げられる。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、近年これらのパッケージの成形に多く適用されるＭＡＰ（Mold Array Package）成形により形成される構造体にも適用できる。この場合、基材上に搭載される複数の半導体素子を、封止用樹脂組成物を用いて一括して封止することによりパッケージが得られる。
以下、図面を参照してさらに具体的に説明する。
封止用樹脂組成物を用いた封止成形により半導体素子を封止して得られる半導体装置としては、たとえば、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、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）、ＴＯ－２２０、ＴＯ－２４７等が挙げられる。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、近年これらのパッケージの成形に多く適用されるＭＡＰ（Mold Array Package）成形により形成される構造体にも適用できる。この場合、基材上に搭載される複数の半導体素子を、封止用樹脂組成物を用いて一括して封止することによりパッケージが得られる。
以下、図面を参照してさらに具体的に説明する。
図１および図２は、いずれも、半導体装置の構成を示す断面図である。なお、本実施形態において、半導体装置の構成は、図１および図２に示すものには限られない。
まず、図１に示した半導体装置１００は、具体的にはパワーモジュールであり、基板３０上に搭載された半導体素子２０と、半導体素子２０を封止してなる封止材５０と、を備えている。半導体素子２０は、具体的にはパワー半導体素子である。
封止材５０は、上述した本実施形態における封止用樹脂組成物を硬化して得られる硬化物により構成されている。
まず、図１に示した半導体装置１００は、具体的にはパワーモジュールであり、基板３０上に搭載された半導体素子２０と、半導体素子２０を封止してなる封止材５０と、を備えている。半導体素子２０は、具体的にはパワー半導体素子である。
封止材５０は、上述した本実施形態における封止用樹脂組成物を硬化して得られる硬化物により構成されている。
また、図１には、基板３０が回路基板である場合が例示されている。この場合、図１に示すように、基板３０のうちの半導体素子２０を搭載する一面とは反対側の他面には、たとえば複数の半田ボール６０が形成される。半導体素子２０は、基板３０上に搭載され、かつワイヤ４０を介して基板３０と電気的に接続される。一方で、半導体素子２０は、基板３０に対してフリップチップ実装されていてもよい。ここで、ワイヤ４０としては、限定されないが、たとえば、Ａｕ線、Ａｌ線、Ｃｕ線、Ａｇ線が挙げられ、好ましくはワイヤ４０は銅で構成される。
封止材５０は、たとえば半導体素子２０のうちの基板３０と対向する一面とは反対側の他面を覆うように半導体素子２０を封止する。図１に示す例においては、半導体素子２０の上記他面と側面を覆うように封止材５０が形成されている。
本実施形態において、封止材５０は、上述の封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。このため、半導体装置１００は、優れた絶縁特性を有する。また、半導体装置１００においては、封止材５０の中の成分（Ｃ）の分散性に優れているため、封止材５０における材料の偏りが抑制されている。
封止材５０は、たとえば封止用樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて封止成形することにより形成することができる。
本実施形態において、封止材５０は、上述の封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。このため、半導体装置１００は、優れた絶縁特性を有する。また、半導体装置１００においては、封止材５０の中の成分（Ｃ）の分散性に優れているため、封止材５０における材料の偏りが抑制されている。
封止材５０は、たとえば封止用樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて封止成形することにより形成することができる。
図２は、本実施形態における半導体装置１００の構成を示す断面図であって、図１とは異なる例を示すものである。図２に示す半導体装置１００は、具体的にはパワーモジュールであり、基板３０としてリードフレームを使用している。この場合、半導体素子２０は、たとえば基板３０のうちのダイパッド３２上に搭載され、かつワイヤ４０を介してアウターリード３４へ電気的に接続される。半導体素子２０は、図１に示す例と同様に、具体的にはパワー半導体素子である。また、封止材５０は、図１に示す例と同様にして、本実施形態における封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。
図１および図２に示した半導体装置において、半導体素子２０は、上述した条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子である。半導体素子２０の材料は、好ましくは上述した条件（ｉｉ）のもの、すなわちＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ2Ｏ3およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体である。
また、半導体素子２０の消費電力は、たとえば上述した条件（ｉ）の２．０Ｗ以上であり、好ましくは３．０Ｗ以上であり、また、たとえば４．０Ｗ以下であってもよい。
半導体素子２０の電圧は、たとえば上述した条件（ｉｉｉ）の１．０Ｖ以上であり、好ましくは３．０Ｖ以上であり、また、たとえば５．０Ｖ以上であってもよく、たとえば２０Ｖ以上であってもよい。また、半導体素子２０の電圧は、たとえば２０００Ｖ以下であってもよく、また、たとえば１００Ｖ以下であってもよい。
また、半導体素子２０のパワー密度は、たとえば上述した条件（ｉｖ）の１０Ｗ／ｃｍ3以上であり、好ましく２０Ｗ／ｃｍ3以上であり、また、たとえば３０Ｗ／ｃｍ3以上であってもよい。また、半導体素子２０のパワー密度は、たとえば２００Ｗ／ｃｍ3以下であってもよい。
また、半導体素子２０は、たとえば２００℃以上、好ましくは２６０℃以上という高温環境下で動作することができる。
また、半導体素子２０の消費電力は、たとえば上述した条件（ｉ）の２．０Ｗ以上であり、好ましくは３．０Ｗ以上であり、また、たとえば４．０Ｗ以下であってもよい。
半導体素子２０の電圧は、たとえば上述した条件（ｉｉｉ）の１．０Ｖ以上であり、好ましくは３．０Ｖ以上であり、また、たとえば５．０Ｖ以上であってもよく、たとえば２０Ｖ以上であってもよい。また、半導体素子２０の電圧は、たとえば２０００Ｖ以下であってもよく、また、たとえば１００Ｖ以下であってもよい。
また、半導体素子２０のパワー密度は、たとえば上述した条件（ｉｖ）の１０Ｗ／ｃｍ3以上であり、好ましく２０Ｗ／ｃｍ3以上であり、また、たとえば３０Ｗ／ｃｍ3以上であってもよい。また、半導体素子２０のパワー密度は、たとえば２００Ｗ／ｃｍ3以下であってもよい。
また、半導体素子２０は、たとえば２００℃以上、好ましくは２６０℃以上という高温環境下で動作することができる。
また、半導体素子２０としては、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が、これらに限定されない。なお、本実施形態において、封止用樹脂組成物の封止対象となる半導体素子は、受光素子および発光素子（発光ダイオード等）等の光半導体素子を除く、いわゆる、光の入出を伴わない素子をいう。
半導体素子２０は、好ましくは、基板３０上に設けられたパワー半導体素子であり、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）およびトライアックからなる群から選択される１または２以上の電子部品を含む。
半導体素子２０は、好ましくは、基板３０上に設けられたパワー半導体素子であり、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）およびトライアックからなる群から選択される１または２以上の電子部品を含む。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、参考形態の例を付記する。
１． 以下の成分（Ａ）～（Ｃ）：
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）無機充填材、および
（Ｃ）アセチレンブラック
を含み、以下の条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子の封止に用いられる、封止用樹脂組成物。
（ｉ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子
（ｉｉ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ 2 Ｏ 3 およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子
（ｉｉｉ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子
（ｉｖ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ 3 以上の半導体素子
２． 前記成分（Ｂ）が、破砕シリカを含む、１．に記載の封止用樹脂組成物。
３． 低応力剤をさらに含む、１．または２．に記載の封止用樹脂組成物。
４． 以下の方法で測定される前記成分（Ｃ）中の金属の含有量が１０ｐｐｍ以下である、１．乃至３．いずれか１つに記載の封止用樹脂組成物。
（測定方法）前記成分（Ｃ）の試料を目開き７５μｍの篩に通し、篩下画分を取得する。前記篩下画分中の金属の含有量を、誘導結合高周波プラズマ発光分光分析法にて測定し、前記金属の含有量とする。
５． イオンクロマトグラフィーにより以下の方法で測定される前記成分（Ｃ）中のＳＯ 4 2- イオンの含有量が２ｐｐｍ以下である、１．乃至４．いずれか１つに記載の封止用樹脂組成物。
（測定方法）前記成分（Ｃ）の試料を燃焼分解ユニット内に設置し、酸素を含む燃焼ガス気流中で燃焼させて、発生したガスを吸収液（過酸化水素水溶液）に捕集する。前記吸収液に捕集したＳＯ 4 2- イオンをイオンクロマトグラフィーにて分離、定量する。
６． 以下の方法で測定される前記成分（Ｃ）の窒素吸着比表面積が３０ｍ 2 ／ｇ以上１５０ｍ 2 ／ｇ以下である、１．乃至５．いずれか１つに記載の封止用樹脂組成物。
（測定方法）前記成分（Ｃ）の試料を脱気した後、液体窒素に浸漬し、平衡時におけるカーボン表面に吸着した窒素量をＢＥＴ法により測定し、得られた測定値から比表面積（ｍ 2 ／ｇ）を算出する。
７． １．乃至６．いずれか一つに記載の封止用樹脂組成物の硬化物により、前記条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子が封止されている、パワーモジュール。
以下、参考形態の例を付記する。
１． 以下の成分（Ａ）～（Ｃ）：
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）無機充填材、および
（Ｃ）アセチレンブラック
を含み、以下の条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子の封止に用いられる、封止用樹脂組成物。
（ｉ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子
（ｉｉ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ 2 Ｏ 3 およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子
（ｉｉｉ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子
（ｉｖ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ 3 以上の半導体素子
２． 前記成分（Ｂ）が、破砕シリカを含む、１．に記載の封止用樹脂組成物。
３． 低応力剤をさらに含む、１．または２．に記載の封止用樹脂組成物。
４． 以下の方法で測定される前記成分（Ｃ）中の金属の含有量が１０ｐｐｍ以下である、１．乃至３．いずれか１つに記載の封止用樹脂組成物。
（測定方法）前記成分（Ｃ）の試料を目開き７５μｍの篩に通し、篩下画分を取得する。前記篩下画分中の金属の含有量を、誘導結合高周波プラズマ発光分光分析法にて測定し、前記金属の含有量とする。
５． イオンクロマトグラフィーにより以下の方法で測定される前記成分（Ｃ）中のＳＯ 4 2- イオンの含有量が２ｐｐｍ以下である、１．乃至４．いずれか１つに記載の封止用樹脂組成物。
（測定方法）前記成分（Ｃ）の試料を燃焼分解ユニット内に設置し、酸素を含む燃焼ガス気流中で燃焼させて、発生したガスを吸収液（過酸化水素水溶液）に捕集する。前記吸収液に捕集したＳＯ 4 2- イオンをイオンクロマトグラフィーにて分離、定量する。
６． 以下の方法で測定される前記成分（Ｃ）の窒素吸着比表面積が３０ｍ 2 ／ｇ以上１５０ｍ 2 ／ｇ以下である、１．乃至５．いずれか１つに記載の封止用樹脂組成物。
（測定方法）前記成分（Ｃ）の試料を脱気した後、液体窒素に浸漬し、平衡時におけるカーボン表面に吸着した窒素量をＢＥＴ法により測定し、得られた測定値から比表面積（ｍ 2 ／ｇ）を算出する。
７． １．乃至６．いずれか一つに記載の封止用樹脂組成物の硬化物により、前記条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子が封止されている、パワーモジュール。
以下、本実施形態を、実施例および比較例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
（実施例１～６、比較例１～６）
（封止用樹脂組成物の調製）
各実施例および各比較例のそれぞれについて、以下のように封止用樹脂組成物を調製した。
まず、表１に示す各成分をミキサーにより混合した。次いで、得られた混合物を、ロール混練した後、冷却、粉砕して粉粒体である封止用樹脂組成物を得た。
（封止用樹脂組成物の調製）
各実施例および各比較例のそれぞれについて、以下のように封止用樹脂組成物を調製した。
まず、表１に示す各成分をミキサーにより混合した。次いで、得られた混合物を、ロール混練した後、冷却、粉砕して粉粒体である封止用樹脂組成物を得た。
表１中の各成分の詳細は下記のとおりである。また、表１中に示す各成分の配合割合は、樹脂組成物全体に対する配合割合（質量部）を示している。
（原料）
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂１：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（日本化薬社製、ＮＣ３０００Ｌ）
エポキシ樹脂２：クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製、ＹＤＣＮ－８００－７０）
エポキシ樹脂３：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＬ６８１０）
エポキシ樹脂４：ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、ＹＸ４０００Ｈ）
（硬化剤）
硬化剤１：ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（日本化薬社製、ＧＰＨ－６５）
硬化剤２：フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト社製、ＰＲ－ＨＦ－３）
（無機充填材）
無機充填材１：溶融球状シリカ（電気化学工業社製、ＦＢ－９５０ＦＣ、ｄ50：２２μｍ）
無機充填材２：合成球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＯ－Ｅ２、ｄ50：０．５μｍ、比表面積６．０ｍ2／ｇ）
無機充填材３：破砕シリカ（フミテック社製、Ｆ－１１５、ｄ50：１３μｍ）
（イオン捕捉剤）
イオン捕捉剤１：ハイドロタルサイト（協和化学社製、ＤＨＴ－４Ｈ）
（着色剤）
着色剤１：アセチレンブラック（デンカ社製、Ｌｉ－４００、２次粒子の平均粒径ｄ50：２μｍ、金属含有量：１０ｐｐｍ以下、ＳＯ4 2-イオンの含有量：１ｐｐｍ未満、窒素吸着比表面積：５０ｍ2／ｇ）
着色剤２：カーボンブラック（三菱化学社製、カーボン＃５）
（カップリング剤）
カップリング剤１：フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製、ＣＦ４０８３）
（離型剤）
離型剤１：カルナバワックス（日興ファイン社製、ニッコウカルナバ）
（低応力剤）
低応力剤１：アクリロニトリルブタジエン共重合体化合物（ＰＴＩジャパン社製、ＣＴＢＮ１００８ＳＰ）
（原料）
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂１：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（日本化薬社製、ＮＣ３０００Ｌ）
エポキシ樹脂２：クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製、ＹＤＣＮ－８００－７０）
エポキシ樹脂３：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＬ６８１０）
エポキシ樹脂４：ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、ＹＸ４０００Ｈ）
（硬化剤）
硬化剤１：ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（日本化薬社製、ＧＰＨ－６５）
硬化剤２：フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト社製、ＰＲ－ＨＦ－３）
（無機充填材）
無機充填材１：溶融球状シリカ（電気化学工業社製、ＦＢ－９５０ＦＣ、ｄ50：２２μｍ）
無機充填材２：合成球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＯ－Ｅ２、ｄ50：０．５μｍ、比表面積６．０ｍ2／ｇ）
無機充填材３：破砕シリカ（フミテック社製、Ｆ－１１５、ｄ50：１３μｍ）
（イオン捕捉剤）
イオン捕捉剤１：ハイドロタルサイト（協和化学社製、ＤＨＴ－４Ｈ）
（着色剤）
着色剤１：アセチレンブラック（デンカ社製、Ｌｉ－４００、２次粒子の平均粒径ｄ50：２μｍ、金属含有量：１０ｐｐｍ以下、ＳＯ4 2-イオンの含有量：１ｐｐｍ未満、窒素吸着比表面積：５０ｍ2／ｇ）
着色剤２：カーボンブラック（三菱化学社製、カーボン＃５）
（カップリング剤）
カップリング剤１：フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製、ＣＦ４０８３）
（離型剤）
離型剤１：カルナバワックス（日興ファイン社製、ニッコウカルナバ）
（低応力剤）
低応力剤１：アクリロニトリルブタジエン共重合体化合物（ＰＴＩジャパン社製、ＣＴＢＮ１００８ＳＰ）
（評価）
各例で得られた樹脂組成物を用いて以下の方法で評価用試料を作製し、得られた試料の絶縁耐性を高温逆バイアス（High Temperature Reverse Bias：ＨＴＲＢ）試験により評価した。
各例で得られた樹脂組成物を用いて以下の方法で評価用試料を作製し、得られた試料の絶縁耐性を高温逆バイアス（High Temperature Reverse Bias：ＨＴＲＢ）試験により評価した。
（ＨＴＲＢ試験：ＨＴＲＢ耐性の評価）
まず、定格電圧１２００ＶのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）素子を、パッケージ仕様：ＴＯ－２４７のフレームに半田を用いてダイボンディングし、そしてＡｌワイヤでワイヤボンディングした。これを、実施例または比較例の封止用樹脂組成物で封止し、ＨＴＲＢ評価用のパッケージを作成した。なお、封止用樹脂組成物の成形条件は１７５℃で２分、アフターキュア条件は１７５℃で４時間とした。
上述の方法で得られた各例の評価試料を、ＨＴＲＢ試験装置にて１５０℃、１２００Ｖの電圧下、１０００時間処理した。処理前後の耐電圧を測定し、以下の基準で評価した。
○：処理前の耐電圧に対する処理後の耐電圧の低下率が５％未満
×：処理前の耐電圧に対する処理後の耐電圧の低下率が５％以上
まず、定格電圧１２００ＶのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）素子を、パッケージ仕様：ＴＯ－２４７のフレームに半田を用いてダイボンディングし、そしてＡｌワイヤでワイヤボンディングした。これを、実施例または比較例の封止用樹脂組成物で封止し、ＨＴＲＢ評価用のパッケージを作成した。なお、封止用樹脂組成物の成形条件は１７５℃で２分、アフターキュア条件は１７５℃で４時間とした。
上述の方法で得られた各例の評価試料を、ＨＴＲＢ試験装置にて１５０℃、１２００Ｖの電圧下、１０００時間処理した。処理前後の耐電圧を測定し、以下の基準で評価した。
○：処理前の耐電圧に対する処理後の耐電圧の低下率が５％未満
×：処理前の耐電圧に対する処理後の耐電圧の低下率が５％以上
表１より、各実施例で得られた封止用樹脂組成物の硬化物は、各比較例のものに対して絶縁特性に優れていた。
２０ 半導体素子
３０ 基板
３２ ダイパッド
３４ アウターリード
４０ ワイヤ
５０ 封止材
６０ 半田ボール
１００ 半導体装置
３０ 基板
３２ ダイパッド
３４ アウターリード
４０ ワイヤ
５０ 封止材
６０ 半田ボール
１００ 半導体装置
Claims (4)
- 以下の成分（Ａ）～（Ｃ）：
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）無機充填材、および
（Ｃ）アセチレンブラック
を含み、以下の条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子の封止に用いられる、封止用樹脂組成物であって、
以下の方法で測定される前記成分（Ｃ）中の金属の含有量が１０ｐｐｍ以下であり、
イオンクロマトグラフィーにより以下の方法で測定される前記成分（Ｃ）中のＳＯ 4 2- イオンの含有量が２ｐｐｍ以下であり、
以下の方法で測定される前記成分（Ｃ）の窒素吸着比表面積が３０ｍ 2 ／ｇ以上１５０ｍ 2 ／ｇ以下である、封止用樹脂組成物。
（金属の含有量の測定方法）前記成分（Ｃ）の試料を目開き７５μｍの篩に通し、篩下画分を取得する。前記篩下画分中の金属の含有量を、誘導結合高周波プラズマ発光分光分析法にて測定し、前記金属の含有量とする。
（ＳＯ 4 2- イオンの含有量の測定方法）前記成分（Ｃ）の試料を燃焼分解ユニット内に設置し、酸素を含む燃焼ガス気流中で燃焼させて、発生したガスを吸収液（過酸化水素水溶液）に捕集する。前記吸収液に捕集したＳＯ 4 2- イオンをイオンクロマトグラフィーにて分離、定量する。
（窒素吸着比表面積の測定方法）前記成分（Ｃ）の試料を脱気した後、液体窒素に浸漬し、平衡時におけるカーボン表面に吸着した窒素量をＢＥＴ法により測定し、得られた測定値から比表面積（ｍ 2 ／ｇ）を算出する。
（ｉ）消費電力２．０Ｗ以上の半導体素子
（ｉｉ）ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ2Ｏ3およびダイヤモンドからなる群から選択される１種以上の半導体からなる半導体素子
（ｉｉｉ）電圧が１．０Ｖ以上の半導体素子
（ｉｖ）パワー密度が１０Ｗ／ｃｍ3以上の半導体素子 - 前記成分（Ｂ）が、破砕シリカを含む、請求項１に記載の封止用樹脂組成物。
- 低応力剤をさらに含む、請求項１または２に記載の封止用樹脂組成物。
- 請求項１乃至３いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物により、前記条件（ｉ）～（ｉｖ）のいずれかを満たすパワー半導体素子が封止されている、パワーモジュール。
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