JPH08124956A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流動性，耐金型摩耗性，熱伝導性および低応力
性に優れた封止樹脂による半導体素子の封止により充分
な信頼性を備えている半導体装置を提供する。 【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含み、（Ｃ）
成分の含有量がエポキシ樹脂組成物全体の５５〜９０重
量％に設定されているエポキシ樹脂組成物を用いて半導
体素子を封止した半導体装置である。 （Ａ）エポキシ樹脂組成物。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）摩砕処理されたものが２０重量％以上含有されて
いる無機質充填剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流動性，耐金型
摩耗性に優れた樹脂組成物により樹脂封止された半導体
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ，ＩＣ，ＬＳＩ，ＶＬＳＩ
等の半導体素子は、通常、セラミックパッケージもしく
はプラスチックパッケージ等により封止され、半導体装
置化されている。上記セラミックパッケージは、構成材
料そのものが耐熱性を有し、また熱放散性および耐湿性
にも優れているため、温度，湿度に対して強く、信頼性
の高い封止が可能である。しかしながら、構成材料が比
較的高価なものであること、量産性に劣る欠点があるた
め、最近では上記プラスチックパッケージを用いた樹脂
封止が主流になっている。この種の樹脂封止には、従来
から無機質充填剤を含有した熱硬化性樹脂組成物、特に
エポキシ樹脂組成物が使用されており、上記エポキシ樹
脂組成物を用いてトランスファー成形による樹脂封止が
行われており良好な成績を収めている。上記トランスフ
ァー成形による樹脂封止は、封止樹脂を加熱溶融して低
圧で金型のキャビティに流入させ、硬化させる方法であ
り、規格化されたパッケージを大量生産するのに適して
いる。このような状況下において、近年、半導体装置の
量産性向上のために、つぎのような方法が行われてい
る。トランスファー成形時に用いる金型を大形のもの
に変えて一度の成形で多数の半導体素子を樹脂封止す
る。成形方式のインライン化，成形サイクルの短縮，
封止樹脂の歩留の面で有利なマルチプランジャーモール
ド方式を採用する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記方法の中でも、例
えばの方法では、大形の金型を用いてトランスファー
成形する場合、末端のキャビティまで封止樹脂を充填さ
せるため、流動性に優れた封止樹脂でなければならな
い。しかしながら、従来から用いられている樹脂組成物
は、流動性向上のためには、樹脂粘度を低くしなければ
ならず、その結果、バリが生じるという問題を有してい
る。また、高流動性を確保するために樹脂の硬化性を低
下させると、成形サイクルが長くなり生産性が低下する
という問題が生じる。さらに、大形金型を用いてトラン
スファー成形する際、末端キャビティまで無機質充填剤
含有の封止樹脂を充填しなければならず、そのため高圧
で金型内に封止樹脂を充填することになる。その結果、
金型が著しく摩耗するという問題が生じる。また、の
方法において、成形時間を短縮させる場合、封止樹脂の
構成成分である硬化促進剤の添加量を多くすることによ
り硬化性を速めて時間短縮がなされている。しかし、硬
化促進剤の添加量を増やすことで硬化性を速めた場合、
封止樹脂のゲル化時間が短くなるため、封止樹脂の粘度
が上昇し、流動性が低下してしまう。その結果、封止樹
脂内部にボイドが発生したり、半導体装置内のワイヤー
が切断するという問題が生じている。

【０００４】ところで、半導体素子の高集積化，大形化
に伴い半導体装置の使用時に発生する熱による障害およ
び半導体素子のパッシベーション膜にクラックが発生し
たりアルミ配線が変形したりする不良が発生し易い状態
になっており、半導体装置の信頼性という点で不安があ
る。このため、上記封止樹脂の熱伝導性の向上ならびに
熱応力の低減について強い要請があり、そのような特性
を有する樹脂の開発が一方では望まれている。

【０００５】しかしながら、これまで用いられてきたエ
ポキシ樹脂組成物では、組成物の５０体積％程度を占め
る充填剤として、結晶性ないし溶融性シリカの粉砕物が
用いられている。この結晶性シリカは熱応力性に劣り、
溶融シリカは熱伝導性に劣るため、従来のエポキシ樹脂
組成物では上記要請に応ずることは困難である。充填剤
の選択使用という観点から離れて、封止樹脂に低応力性
を付与するため、エポキシ樹脂組成物中にゴム状物質を
分散させ、熱膨張係数や弾性率を低下させ、低熱応力性
を付与することが提案されている。しかし、この方法に
よっても、成形直後の高温における硬度や強度の低下現
象が生じる。また、この方法に使用するエポキシ樹脂組
成物についても、結晶性または溶融シリカの粉砕物が用
いられているため、熱伝導性の改善と低応力性の双方を
満足させることができないでいるのが実情である。ま
た、高熱伝導性を付与するため、充填剤として、シリカ
粉末に代えてアルミナ粉末を使用する提案もなされてい
る。しかし、アルミナ粉末は硬度が高いため成形用金型
の摩耗が激しく、またその使用によって封止樹脂の熱応
力が高くなるため実用化には問題がある。

【０００６】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、流動性，耐金型摩耗性，熱伝導性および低応
力性に優れた封止樹脂による半導体素子の封止により充
分な信頼性を備えている半導体装置の提供をその目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の半導体装置は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成
分を含み、（Ｃ）成分の含有量がエポキシ樹脂組成物全
体の５５〜９０重量％に設定されているエポキシ樹脂組
成物を用いて半導体素子を封止するという構成をとる。 （Ａ）エポキシ樹脂組成物。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）摩砕処理されたものが２０重量％以上含有されて
いる無機質充填剤。

【０００８】すなわち、本発明者らは、流動性，耐金型
摩耗性，熱伝導性および低応力性に優れたエポキシ樹脂
組成物を得るための一連の研究の過程で、まず、封止樹
脂組成物の成分原料である無機質充填剤の形状によって
エポキシ樹脂組成物の流動性が変化することに着目し、
これを中心に研究を重ねた。その結果、無機質充填剤と
して、単なる粉砕物を用いるのではなく、さらに機械で
摩砕処理（角を落とした状態）したものを所定量以上使
用すると、流動性が向上するのはもちろんのこと、優れ
た耐金型摩耗性，熱伝導性および低応力性が得られるよ
うになることを見出しこの発明に到達した。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明に用いられるエポキシ樹
脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、硬化剤（Ｂ成
分）と、特定の無機質充填剤（Ｃ成分）とを用いて得ら
れるものであり、通常、粉末状もしくはそれを打錠した
タブレット状になっている。上記エポキシ樹脂組成物の
Ａ成分となるエポキシ樹脂は、特に制限するものではな
く、ノボラック系，ビスフェノール系等各種のものがあ
げられるが、特に軟化点（ＪＩＳ落球法による）６０〜
８５℃のものが好ましい。上記ノボラツク系エポキシ樹
脂の代表例としては、フェノールノボラックエポキシ樹
脂，クレゾールノボラックエポキシ樹脂，ハロゲン化フ
ェノールノボラックエポキシ樹脂があげられ、ビスフェ
ノール系エポキシ樹脂の代表例としては、グリシジルエ
ーテル型エポキシ樹脂，グリシジルエステル型エポキシ
樹脂があげられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよ
いし２種以上を併用してもよい。

【００１０】上記Ａ成分のエポキシ樹脂とともに用いら
れるＢ成分の硬化剤としては、フェノール樹脂（ノボラ
ック系エポキシ樹脂のみ），酸無水物，アミン類等があ
げられる。このうち、フェノール樹脂硬化剤としては、
フェノールノボラック樹脂，クレゾールノボラック樹
脂，ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂等があ
げられ、酸無水物としては、無水フタル酸，無水テトラ
ヒドロフタル酸，無水ヘキサヒドロフタル酸等があげら
れる。また、アミン類としては、ジアミノジフェニルエ
タン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミ
ン、ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノ
ジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルスル
ホン等があげられる。上記化合物は、単独でもしくは併
せて用いられる。

【００１１】上記のようなＡ成分のエポキシ樹脂および
Ｂ成分のフェノール樹脂としては、片方または双方が、
下記の特殊なポリジメチルシロキサンと反応しているも
のを用いることが好ましい。

【００１２】上記特殊なポリジメチルシロキサンとして
は、エポキシ基，水酸基，カルボキシル基，アミノ基お
よびメルカプト基からなる群から選択された少なくとも
一種の官能基を分子鎖中に２個以上有するものがあげら
れる。このようなシロキサン変性エポキシ樹脂とシロキ
サン変性フェノール樹脂を単独でもしくは併用すること
によって、耐クラック性（低応力性）等が一層向上す
る。さらに、上記ポリジメチルシロキサンに加えてシリ
コーン樹脂を主成分とするゴム微細粉末状物を加えると
より一層耐クラック性（低応力性）等が向上する。

【００１３】上記のようにポリジメチルシロキサンを用
いて変性する場合、ならびにシリコーン樹脂を主成分と
するゴム微細粉末状物を使用する場合において、シロキ
サン変性に使用するポリジメチルシロキサンと上記ゴム
微細粉末状物との総量がエポキシ樹脂組成物全体の５〜
２５重量％（以下「％」と略す）となるよう設定するの
が好ましい。すなわち、上記ポリジメチルシロキサンの
使用量が５％を下回ると充分な低応力効果が少なくな
り、逆に２５％を上回ると樹脂封止成形時に金型の汚れ
や捺印性の劣化傾向がみられるようになるからである。
なお、上記シロキサン変性エポキシ樹脂，シロキサン変
性フェノール樹脂およびシリコーン樹脂を主成分とする
ゴム微細粉末状物は必ずしも併用する必要はなく、いず
れか一つを用いることにより実用上充分な熱応力低減効
果が得られる。

【００１４】また、上記Ａ成分，Ｂ成分とともに用いら
れるＣ成分の無機質充填剤は、摩砕処理され角がとれた
特殊なものを含むものである。この発明は、これを使用
することを特徴としている。すなわち、上記Ｃ成分の無
機質充填剤は、特に封止樹脂の流動性，耐金型摩耗性お
よび低応力性の向上に有効に作用するものであり、その
含有量はエポキシ樹脂組成物全体の５０〜９０％の範囲
に設定される。すなわち、上記無機質充填剤の含有量が
５０％未満では成形時にバリが多発し作業性に問題が生
じるとともにそれが原因でコストが高くなり、逆に９０
％を超えると封止樹脂の流動性が低下し成形時に未充填
部分が生じることになるからである。そして、上記Ｃ成
分は、摩砕処理された特殊な無機質充填剤が全体の２０
％以上含有されている。すなわち、摩砕処理された無機
質充填剤の含有量が２０％未満ではエポキシ樹脂組成物
の流動性の改善効果が得られにくいからである。上記無
機質充填剤としては、例えばシリカ粉末，ケイ酸カルシ
ウム，炭酸カルシウム，アルミナ，クレー，タルク等が
あげられ、これらのなかで摩砕処理を施す無機質充填剤
としては、シリカ粉末、特に溶融性シリカ粉末および結
晶性シリカ粉末を用いることが好ましい。また、結晶性
シリカ粉末を摩砕処理し、溶融性シリカ粉末は通常用い
られる粉砕物をそのまま使用するという組み合わせでも
よい。この場合、摩砕処理した結晶性シリカ粉末と粉砕
物である溶融性シリカ粉末の使用割合は、前者がシリカ
粉末全体の４０〜８５体積％となるように設定するのが
一般的である。上記摩砕処理された無機質充填剤の主成
分となるものとしては、粒径１２０μｍ以下のものが好
ましく、かつその粒度分布が下記の（ａ）〜（ｃ）に示
すような割合に設定されているのが好適である。

【００１５】 （ａ）粒径５μm 以下の粒度のものが２０〜３５％。 （ｂ）粒径６〜１０μm の粒度のものが１０〜２０％。 （ｃ）粒径１１〜５０μm の粒度のものが３０〜５５
％。 （ｄ）粒径５０μm 以上の粒度のものが１５％以下。

【００１６】上記摩砕処理は、無機質充填剤をボールミ
ル等で粉砕し粒度分布調整したものをさらにフレットミ
ルあるいはローラーミル等に掛けて粒子の角を取ること
により行われる。

【００１７】なお、この発明では、上記各成分以外に必
要に応じて硬化促進剤，難燃剤，離型剤，カップリング
剤および顔料等が用いられる。

【００１８】上記硬化促進剤としては、下記の三級アミ
ン，四級アンモニウム塩，イミダゾール類およびホウ素
化合物を好適な例としてあげることができる。

【００１９】三級アミン トリエタノールアミン、テトラメチルヘキサジアミン、
トリエチレンジアミン、ジメチルアニリン、ジメチルア
ミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、２，４，
６−トリス（ジメチルアミノエチル）フェノール、Ｎ，
Ｎ′−ジメチルピペラジン、ピリジン、ピコリン、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−（ジメチルアミノ）メチ
ルフェノール

【００２０】四級アンモニウム塩 ドデシルトリメチルアンモニウムアイオダイド，セチル
トリメチルアンモニウムクロライド，ベンジルジメチル
テトラブチルアンモニウムクロライド，ステアリルトリ
メチルアンモニウムクロライド

【００２１】イミダゾール類 ２−メチルイミダゾール，２−ウンデシルイミダゾー
ル，２−エチルイミダゾール，１−ベンジル−２−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

【００２２】ホウ素化合物 テトラフェニルボロン，トリフェニルホスフィン，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

【００２３】上記難燃剤としては、カーボンブラック，
三酸化アンチモン等をあげることができる。

【００２４】また、離型剤としては、従来公知のステア
リン酸，パルミチン酸等の長鎖カルボン酸、ステアリン
酸亜鉛，ステアリン酸カルシウム等の長鎖カルボン酸の
金属塩、カルナバワックス，モンタンワックス等のワッ
クス類等を用いることができる。

【００２５】上記カップリング剤としては、シランカッ
プリング剤等が用いられる。

【００２６】上記硬化促進剤，難燃剤，離型剤およびカ
ップリング剤として例示した化合物は、単独でもしくは
併せて用いることができる。

【００２７】この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、
例えばつぎのようにして製造することができる。すなわ
ち、上記Ａ〜Ｃ成分ならびに上記その他の添加剤を適宜
配合し、この混合物をミキシングロール機等の混練機に
掛け加熱状態で混練して溶融混合し、これを室温に冷却
した後公知の手段により粉砕し、必要に応じて打錠する
という一連の工程により、目的とするエポキシ樹脂組成
物を得ることができる。

【００２８】このようなエポキシ樹脂組成物を用いての
半導体素子の封止は、特に制限するものではなく、通常
のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行
うことができる。

【００２９】このようにして得られる半導体装置は、エ
ポキシ樹脂組成物中に含まれる特定の無機質充填剤（Ｃ
成分）の作用により、優れた流動性および耐金型摩耗性
を有する封止樹脂により半導体素子が封止されるため未
充填部分等が生じず、性能的に問題がなく、また熱伝導
性，低応力性に優れている。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置
は、特定の無機質充填剤（Ｃ成分）を含む特殊なエポキ
シ樹脂組成物を用いて封止されている。すなわち、上記
半導体装置は、優れた流動性および耐金型摩耗性を有す
る封止樹脂による樹脂封止の結果、製造過程において生
じる、未充填部分等に起因する性能の低下が生じず良好
な特性を備えている。さらに、低応力性，耐熱衝撃性に
おいても優れた信頼性を有している。特に、上記特殊な
エポキシ樹脂組成物による封止により、大形の金型を用
いて一度に多数の半導体素子を封止するという作業に充
分対応できるようになる。また、トランスファー成形時
のバリの発生も低減できる。

【００３１】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３２】

【実施例１〜６、比較例１，２】まず、下記の表１に示
すような無機質充填剤（溶融シリカ粉末および結晶性シ
リカ粉末）を準備した。

【００３３】

【表１】 ＊：エポキシ樹脂組成物全体に対する割合を示す。

【００３４】つぎに、上記表１に示した無機質充填剤、
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２
１０，軟化点８０℃）１００部、フェノールノボラック
樹脂（水酸基当量１１０，軟化点７８℃）５７部、２−
メチルイミダゾール（硬化促進剤）０．３部、カルナバ
ワックス４部を配合し、温度９０〜１００℃の熱ロール
機に掛けて１０分間混練し冷却した後粉砕して粉末状の
エポキシ樹脂組成物を得た。

【００３５】このようにして得られたエポキシ樹脂組成
物の流動性，耐金型摩耗性を調べ下記の表２に示した。
また、半導体素子をトランスファー成形によって樹脂封
止して半導体装置を組み立てその熱伝導性を調べ下記の
表２に併せて示した。なお、表２において、各特性の評
価は下記に示す方法により測定し行った。

【００３６】 スパイラルフロー 得られたエポキシ樹脂組成物の粉末を用いてＥＭＭＩ規
格に準じた金型を使用し、金型温度１７０℃，プランジ
ャー圧力７０ｋｇ／ｃｍ² で成形したときの流れ値を測
定した。

【００３７】 耐金型摩耗性

【００３８】図１に示すような金型を準備し、トランス
ファー成形機のゲート部３の摩耗度合いを表面粗さ計に
て測定した。図において、１は上型、２は下型である。

【００３９】

【表２】

【００４０】上記表２の結果から、実施例品はスパイラ
ルフローの値から流動性に優れ、かつ耐金型摩耗性にも
優れていることがわかる。さらに、実施例品は比較例品
に比べて熱伝導率に優れている。

【００４１】

【実施例７〜１1 、比較例３，４】無機質充填剤を下記
の表３に示すものに代えた。それ以外は実施例１と同様
にしてエポキシ樹脂組成物を得た。

【００４２】このようにして得られたエポキシ樹脂組成
物の流動性，耐金型摩耗性を上記と同様の方法で調べ下
記の第４表に示した。

【００４３】

【表３】 ＊：エポキシ樹脂組成物全体に対する割合を示す。

【００４４】

【表４】

【００４５】上記表４の結果から、実施例品は比較例品
に比べて流動性および耐金型摩耗性の双方に優れている
ことがわかる。

【００４６】

【実施例１２〜１６、比較例５，６】下記の表５にした
がって、各原料を配合し熱ロール機（ロール温度１２０
℃）で５分間溶融混練を行い、冷却固化した後粉砕し粉
末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

【００４７】

【表５】

【００４８】得られたエポキシ樹脂組成物の流動性を評
価するため、１７５℃におけるスパイラルフロー，ゲル
化時間および粘度を調べその結果を下記の表６に示し
た。

【００４９】

【表６】

【００５０】上記表６の結果から、実施例品は比較例品
に比べて流動性に優れていることがわかる。

【００５１】

【実施例１７】２−メチルイミダゾールを除去した。そ
れ以外は実施例１２と同様にして粉末状のエポキシ樹脂
組成物を得た。

【００５２】

【比較例７】２−メチルイミダゾールを除去した。それ
以外は比較例５と同様にして粉末状のエポキシ樹脂組成
物を得た。

【００５３】このようにして得られたエポキシ樹脂組成
物を用いて、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すような摩耗
性検討用金型に上記エポキシ樹脂組成物を流し込みゲー
ト部５の摩耗量を測定することで耐金型摩耗性を評価し
下記の表７に示した。３は上型、４は下型である。な
お、評価条件は、通常のトランスファー成形と同様の条
件である金型温度１７５℃，注入時間２０秒，高周波予
熱により７５℃とし総樹脂量１ｋｇに設定して行った。

【００５４】

【表７】

【００５５】上記表７の結果から、実施例品は比較例品
に比べて耐金型摩耗性に優れていることがわかる。

【００５６】

【実施例１８，１９、比較例８，９】下記の表８に示す
ような無機質充填剤（結晶性シリカ粉末）に代えた。そ
れ以外は実施例１と同様にして粉末状のエポキシ樹脂を
得た。

【００５７】

【表８】 ＊：摩砕処理された結晶性シリカ粉末／結晶シリカ粉末
全体

【００５８】このようにして得られたエポキシ樹脂組成
物を用いて、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すような摩耗
性検討用金型に上記エポキシ樹脂組成物を流し込み成形
してゲート部５の摩耗量を測定することで耐金型摩耗性
を評価し、その結果を成形回数を横軸にとり線図にして
図３に示した。曲線Ａは比較例８、曲線Ｂは比較例９、
曲線Ｃは実施例１８、曲線Ｄは実施例１９である。な
お、評価条件は、通常のトランスフアー成形と同様の条
件である金型温度１７５℃，注入時間２０秒，高周波予
熱により７５℃とし総樹脂量１ｋｇに設定して行った。
上記図３から、実施例品は比較例品に比べてゲート部５
の摩耗量が少ないことから耐金型摩耗性に優れているこ
とがわかる。

【００５９】

【実施例２０，２１、比較例１０〜１２】各原料を下記
の表９に示すような割合に代えた。それ以外は実施例１
と同様にして粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

【００６０】

【表９】

【００６１】上記のようにして得られたエポキシ樹脂組
成物を用い、試験用半導体素子を１７５℃×３分の条件
でトランスファー成形し、さらに１７５℃×５時間のポ
ストキュアを行って半導体装置を製造した。また、上記
エポキシ樹脂組成物を用いて封止樹脂を作製し、この封
止樹脂の熱伝導率を測定し、さらに半導体素子−外気間
の熱抵抗も測定し、その結果を下記の表１０に示した。
なお、上記熱伝導率および熱抵抗はつぎのようにして測
定した。

【００６２】〔熱伝導率〕上記エポキシ樹脂組成物を用
い、５０×３０×１０ｍｍの成形物（封止樹脂に相当す
る）を作製し、熱線法により熱伝導率を測定した。

【００６３】〔熱抵抗〕４２アロイフレーム上に半導体
素子をマウントし、１４ｐｉｎＤＩＰを作製した際の半
導体素子−外気間の熱抵抗を測定した。

【００６４】

【表１０】

【００６５】上記表１０の結果から、実施例品は比較例
品に比べて熱伝導率に優れていることがわかる。

【００６６】

【実施例２２，２３】まず、下記の表１１に示すような
粒径分布を有する摩砕処理された無機質充填剤Ａおよび
Ｂを準備した。

【００６７】

【表１１】

【００６８】つぎに、上記無機質充填剤Ａ，Ｂと下記の
表１２に示す原料を同表に示す割合で配合し、この配合
物を熱ロール機（温度９０〜１１０℃）に掛け１０分間
溶融混練し、冷却固化した後粉砕し粉末状のエポキシ樹
脂組成物を得た。

【００６９】得られたエポキシ樹脂組成物の流動性を評
価するため、１７５℃におけるスパイラルフロー，ゲル
化時間および粘度を調べ、その結果を下記の表１２に併
せて示した。

【００７０】

【表１２】

【００７１】上記表１２の結果から、実施例品は比較例
品に比べてゲル化時間は同じであるが、スパイラルフロ
ーおよび粘度の値から流動性に優れていることがわか
る。

【００７２】

【実施例２４〜２６、比較例１３〜１６】まず、変性エ
ポキシ樹脂および変性フェノールノボラック樹脂をつぎ
のようにして製造した。

【００７３】〈変性エポキシ樹脂の製造〉クレゾールノ
ボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量１９５，軟化点７
０℃）１００部を１７０〜１８０℃に加熱して溶融し、
これを撹拌しながらアミノ基を２個分子鎖中に含む分子
量２０００のポリジメチルシロキサン３０部を添加し３
時間撹拌混合してエポキシ樹脂とポリジメチルシロキサ
ンとを反応させ、反応生成物を冷却した後粉砕して変性
エポキシ樹脂を製造した。

【００７４】〈変性フェノール樹脂の製造〉フェノール
ノボラック樹脂（水酸基当量１０５，軟化点８２℃）１
００部を１７０〜１８０℃に加熱して溶融し、撹拌しな
がらエポキシ基を２個分子鎖中に含む分子量１５００の
ポリジメチルシロキサンを６０部添加混合し反応させ、
変性フェノール樹脂を製造した。

【００７５】つぎに、上記のようにして得られた変性エ
ポキシ樹脂，変性フェノール樹脂および通常のエポキシ
樹脂，通常のフェノール樹脂ならびにその他の原料を下
記の表１３に示す割合で配合し熱ロール機（温度１００
℃）に掛けて５分間混練して冷却固化した後、粉砕し粉
末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

【００７６】

【表１３】

【００７７】上記のようにして得られたエポキシ樹脂組
成物を用い、試験用半導体素子を１７５℃×３分の条件
でトランスファー成形し、さらに１７５℃×５時間のポ
ストキュアを行って半導体装置を製造した。

【００７８】このようにして得られた半導体装置の低応
力性をヒートサイクル試験によって測定した。また、上
記エポキシ樹脂組成物を用いて封止樹脂をつくり、この
封止樹脂の熱伝導率を測定し、エポキシ樹脂組成物の流
動性を評価するためスパイラルフローを測定した。その
結果を下記の表１４に示した。なお、上記ヒートサイク
ル試験および熱伝導率の測定はつぎのようにして行われ
た。

【００７９】〈ヒートサイクル試験〉半導体装置を−８
０℃から２００℃に昇温させ、ついで２００℃から−８
０℃に温度降下させこれを１サイクルとし、各５分間の
強制ヒートサイクル試験を行い、所定サイクル数で半導
体装置を取り出し発煙硝酸で封止樹脂を取り除いて半導
体素子表面のパッシベーション膜に生成したクラック数
を数えた。

【００８０】〈熱伝導率〉上記実施例および比較例で得
られたエポキシ樹脂組成物を用い、５０×３０×１０ｍ
ｍの成形物（封止樹脂に相当する）を作製し、熱線法に
より熱伝導率を測定した。

【００８１】

【表１４】

【００８２】上記表１４において、実施例品はヒートサ
イクル試験の結果から低応力性に優れていることがわか
る。また、同表の値から実施例品は熱伝導率および流動
性にも優れていることがわかる。

【００８３】

【実施例２７〜３０、比較例１７，１８】各原料を下記
の表１５に示すような割合に代えた。それ以外は実施例
１と同様にして粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

【００８４】

【表１５】

【００８５】上記のようにして得られたエポキシ樹脂組
成物を用いて、封止樹脂の流動性としてスパイラルフロ
ー，バリテストおよび曲げ強度を調べた。さらに、上記
エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止し低応力
性を調べて、その結果を下記の表１６に示した。なお、
上記スパイラルフロー，バリテスト，曲げ強度および低
応力性はつぎのようにして測定した。

【００８６】〈スパイラルフロー〉金型とトランスファ
ープランジャーの温度を所定の温度に上げ下記，の
成形条件でエポキシ樹脂組成物をトランスファーポット
に入れ、すぐにトランスファー成形を行った。２分の硬
化の後金型を開き、スパイラルフローの連続した最長の
長さを読み取った。

【００８７】 トランスファー圧力 ７０±２kg／cm² プランジャースピード ６．０±１．０cm／ｓ

【００８８】〈バリテスト〉図４（Ａ）および（Ｂ）に
示すような金型６とトランスファープランジャーを所定
の温度に上げ、エポキシ樹脂組成物をトランスファーポ
ットに入れ、すぐに下記の，の条件でトランスファ
ー成形する。そして、所定のキュア時間を経た後、プレ
スを開けて金型を開き、各溝から出たバリの長さをノギ
スで０．１ｍｍまで測定した。図において、各溝に示し
た数値は溝の幅および深さを表しており、７はピンであ
る。

【００８９】 トランスファー圧力 ７０±５kg／cm² トランスファーラム速度 ３〜６cm／ｓ

【００９０】〈曲げ強度〉得られたエポキシ樹脂組成物
を用いて長さ８０ｍｍ以上、高さｈ４±０．２ｍｍ、幅
Ｗ１０±０．５ｍｍの試験片を作製し、つぎに１６ｈ±
０．５ｍｍの支点間距離Ｌ（６４ｍｍ）で試験片を支
え、図５に示すような方法で、試験片１０の中央部に先
端に５±０．１ｍｍの丸みを有した金属製の加圧楔１１
で荷重を加え、試験片１０が折れた時の荷重Ｐを０．１
ｋｇまで測定した。図において、１２は金属製の支点で
ある。そして、下記の式により曲げ強度を算出した。

【００９１】

【数１】σｆ＝（３ＰＬ）／（２Ｗｈ² ）

【００９２】〈リードピンの折り曲げのクラックテス
ト〉得られたエポキシ樹脂組成物を用いて２６ピンスモ
ールアウトＪラインパッケージ（ＳＯＪ）を封止して半
導体装置を作製し、リードピン折り曲げ機にてリードピ
ンを折り曲げ、その結果生じたクラック数を測定した。

【００９３】〈パッシベーション膜のクラックテスト〉
６×６ｍｍの半導体チップをＨＣｌで温度９０℃×２分
煮沸した後、Ａｌ配線の腐食部を光学顕微鏡で観察し
た。その後、このチップを得られたエポキシ樹脂組成物
で樹脂封止して半導体装置を作製した。そして、発煙Ｈ
ＮＯ₃ ８０℃下で半導体装置を解体しチップのＡｌ配線
部の腐食を光学顕微鏡で観察し、初期の状態より増えた
Ａｌ腐食部を測定した。

【００９４】

【表１６】

【００９５】上記表１６の結果から、実施例品はスパイ
ラルフローおよびバリテストの結果が良好なことから、
流動性に優れていることがわかる。また、曲げ強度に優
れクラック数が少ないことから、実施例品は比較例品に
比べて低応力性等に優れていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】耐金型摩耗性を評価するための試験用金型の縦
断面図である。

【図２】（Ａ）は他の形状の試験用金型の正面図であ
り、（Ｂ）はその試験用金型の縦断面である。

【図３】試験用金型のゲート部の摩耗量を示す曲線図で
ある。

【図４】（Ａ）はバリテスト評価用金型の正面図であ
り、（Ｂ）はその縦断面図である。

【図５】曲げ試験方法の説明図である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29 23/31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含み、
   （Ｃ）成分の含有量がエポキシ樹脂組成物全体の５０〜
   ９０重量％に設定されているエポキシ樹脂組成物を用い
   て半導体素子を封止してなる半導体装置。 （Ａ）エポキシ樹脂組成物。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）摩砕処理されたものが２０重量％以上含有されて
   いる無機質充填剤。
2. 【請求項２】 下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含み、
   （Ｃ）成分の含有量がエポキシ樹脂組成物全体の６５〜
   ９０重量％に設定されている半導体封止用エポキシ樹脂
   組成物。 （Ａ）エポキシ樹脂組成物。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）摩砕処理されたものが２０重量％以上含有されて
   いる無機質充填剤。