JPH09216939A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 リードフレームとの接着性、耐湿信頼性に優
れ、低吸水率の硬化物を与え、半導体装置封止用樹脂と
して好適なるエポキシ樹脂組成物を得る。 【解決手段】 エポキシ樹脂、および硬化剤として下式
（１）のベンゼン環含有エポキシ官能性シランカップリ
ング剤とフェノール樹脂とを反応させた変性フェノール
樹脂と、下式（２）のメルカプト基含有シランカップリ
ング剤とフェノール樹脂とを反応させた変性フェノール
樹脂とを配合する。 （Ｒ¹はグリシジル基、Ｒ²はＨ、Ｃ１〜６の炭化水素
基、アルコキシ基、アルケニロキシ基、アリーロキシ基
又はハロゲン原子、Ｒ³は二価の有機基、Ｒ⁴、Ｒ⁵はＣ
１〜６の炭化水素基、ａは０〜２、ｂは０〜４） （Ｒ⁶、Ｒ⁷はＣ１〜６の炭化水素基、Ｒ⁸は二価の有機
基、ａは０〜２。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームと
の接着性、耐湿信頼性に優れ、しかも低吸水率の硬化物
を与えるエポキシ樹脂組成物及びこの組成物の硬化物で
封止された半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】トラン
ジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子は、通常セラミッ
クパッケージや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。このうちセラミックパッ
ケージは、構成材料そのものが耐熱性を有し、耐浸透性
にも優れているため温度、湿度に対して強く、しかも中
空パッケージであることから機械的強度も高く、信頼性
の高い封止が可能である。しかし、セラミックパッケー
ジは、構成材料は比較的高価なものであること、量産性
に劣る等の欠点があるため、最近ではプラスチックパッ
ケージを用いた樹脂封止が主流になってきており、この
プラスチックパッケージを用いた樹脂封止には、従来か
らエポキシ樹脂組成物が使用されており、良好な成績を
収めている。

【０００３】しかしながら、従来用いられているエポキ
シ樹脂組成物により封止された半導体装置は、従来のセ
ラミックパッケージ等により封止された半導体装置に比
べ、封止操作が簡単で経済性、作業性等に優れるという
利点がある反面、封止された半導体装置のアルミ配線あ
るいはアルミ電極が吸湿によって腐食し、この腐食によ
りアルミ配線が断線し、不良が発生するという欠点を有
していた。

【０００４】これは、封止樹脂とリードフレームとの界
面又は封止樹脂表面から半導体装置内に水が浸入し、そ
の浸入した水が封止樹脂中を通過する際に封止樹脂中の
イオン性不純物の運び役となり、このイオン性不純物が
アルミ配線又はアルミ電極の腐食を発生させるものと考
えられている。

【０００５】そこで、これら問題点の改善策として、半
導体装置内に水が浸入しない耐湿信頼性に優れた半導体
装置の開発が進められ、例えば樹脂組成物中にシランカ
ップリング剤を含有させたもの、無機質充填剤に表面処
理を施したもの、無機質充填剤を増量させたものや、シ
ランカップリング剤とフェノール樹脂との反応生成物を
エポキシ樹脂組成物の成分として使用したもの（特開昭
６２−１０１０５５号、特開平３−１７４７４５号、同
４−５１５４８号公報）、更には基板やリードフレーム
との接着性を向上させるために金属被着体との親和性の
高いメルカプト基を含有するシランカップリング剤を使
用したもの（特開昭５９−１８１０３６号公報）等が提
案されている。

【０００６】しかしながら、上記の特開昭６２−１０１
０５５号公報等に記載のシランカップリング剤として
は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン等が、また、特開昭５９−
１８１０３６号公報に記載のメルカプト基含有シランカ
ップリング剤としては、γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン等が使用され、両者共親水性の高いシラン
カップリング剤を主成分として用いているが、いずれの
エポキシ樹脂組成物も基板やリードフレームとの接着性
は向上するものの、半導体装置内への水分の浸入を効果
的に遮断することは難しく、最近の益々高度化した半導
体装置の封止に対する要求を完全に満たすことは困難で
あった。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、リードフレームとの接着性、耐湿信頼性に優れ、し
かも低吸水率の硬化物を与え、表面実装半導体装置用と
して好適に使用することができるエポキシ樹脂組成物及
び半導体装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、エポキシ樹脂及び硬化剤を含有するエポキシ樹脂組
成物において、硬化剤として下記一般式（１）で示され
るベンゼン環含有エポキシ官能性シランカップリング剤
とフェノール樹脂とを反応させることにより得られるベ
ンゼン環含有エポキシ官能性シランカップリング剤変性
フェノール樹脂と、下記一般式（２）で示されるメルカ
プト基含有シランカップリング剤とフェノール樹脂とを
反応させることにより得られるメルカプト基含有シラン
カップリング剤変性フェノール樹脂とを組み合わせて配
合することにより、分子内に疎水性を示すベンゼン環含
有エポキシ官能性シランカップリング剤と、リードフレ
ーム等の金属被着体との親和性が高いメルカプト基含有
シランカップリング剤とが相乗的に作用して、上記した
従来の親水性の高いシランカップリング剤を単独で又は
組み合わせて用いた場合に比べ、半導体装置内への水分
の浸入を効果的に遮断することができ、かつ基板やリー
ドフレームとの接着性も向上し、リードフレームとの接
着性及び耐湿信頼性に優れ、更には吸水率も従来のもの
より低い硬化物が得られること、それ故、このエポキシ
樹脂組成物は半導体封止用樹脂として非常に有用である
ことを知見し、本発明をなすに至った。

【０００９】

【化３】 （但し、式中Ｒ¹はグリシジル基、Ｒ²は水素原子、炭素
数１〜６の置換もしくは非置換の一価炭化水素基、アル
コキシ基、アルケニロキシ基、アリーロキシ基又はハロ
ゲン原子、Ｒ³は二価の有機基、Ｒ⁴、Ｒ⁵はそれぞれ炭
素数１〜６の置換又は非置換の一価炭化水素基であり、
ａは０〜２の整数、ｂは０〜４の整数である。）

【００１０】

【化４】 （但し、式中Ｒ⁶、Ｒ⁷はそれぞれ炭素数１〜６の置換又
は非置換の一価炭化水素基、Ｒ⁸は二価の有機基であ
り、ａは０〜２の整数である。）

【００１１】従って、本発明は、上記一般式（１）で示
されるベンゼン環含有エポキシ官能性シランカップリン
グ剤とフェノール樹脂とを反応させることにより得られ
るベンゼン環含有エポキシ官能性シランカップリング剤
変性フェノール樹脂と、上記一般式（２）で示されるメ
ルカプト基含有シランカップリング剤とフェノール樹脂
とを反応させることにより得られるメルカプト基含有シ
ランカップリング剤変性フェノール樹脂とを含有してな
ることを特徴とするエポキシ樹脂組成物、及びこの組成
物の硬化物で封止された半導体装置を提供する。

【００１２】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂及び
硬化剤を含有するものである。

【００１３】ここで、エポキシ樹脂としては、１分子中
にエポキシ基を少なくとも２個以上有するエポキシ樹脂
を配合することができ、具体的にはビスフェノール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、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、トリフェノールアルカン
型エポキシ樹脂及びその重合体、ビフェニル型エポキシ
樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノー
ルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキ
シ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキ
シ樹脂等を例示することができる。

【００１４】これらのエポキシ樹脂の中では、特に下記
式で示されるナフタレン環含有エポキシ樹脂やビフェニ
ル型エポキシ樹脂が低吸湿性、高接着性を得るために望
ましく使用される。

【００１５】

【化５】

【００１６】

【化６】

【００１７】なお、ナフタレン環含有エポキシ樹脂中の
α−ナフトールやα，β−ナフトールのエポキシ化物
（ナフタレン環単核体化合物）の含有割合は、１０重量
％以下、特に耐熱性や耐湿性の面から７重量％以下であ
ることが好ましい。この他にフェノールのみからなる二
核体やフェニルグリシジルエーテルの含有割合は、０．
５重量％以下、特に０．２重量％以下であることが好ま
しい。

【００１８】これらエポキシ樹脂は、軟化点が５０〜１
２０℃でエポキシ当量が１００〜４００を有するものが
望ましい。軟化点が５０℃未満のエポキシ樹脂を用いる
と、硬化物のガラス転移温度が低下するばかりか、成形
時にバリやボイドが発生し易いといった場合があり、軟
化点が１２０℃を超えると、粘度が高くなり過ぎて成形
できなくなる場合がある。

【００１９】なお、ナフタレン環含有エポキシ樹脂の場
合は、その軟化点がナフタレン環含有エポキシ樹脂中の
α−ナフトールやα，β−ナフトールのエポキシ化物含
有量に影響されるが、α−ナフトールやα，β−ナフト
ールのエポキシ化物含有量が１０重量％以下であり、か
つ軟化点が５０〜１２０℃、特に７０〜１１０℃のもが
好ましく使用される。

【００２０】また、これらナフタレン環含有エポキシ樹
脂やビフェニル型エポキシ樹脂を半導体封止用に用いる
場合、加水分解性塩素が１０００ｐｐｍ以下、特に５０
０ｐｐｍ以下、ナトリウム、カリウムは１０ｐｐｍ以下
であることが好ましい。加水分解性塩素が１０００ｐｐ
ｍを超えたり、ナトリウム、カリウムが１０ｐｐｍを超
える樹脂で半導体装置を封止すると、この半導体装置を
長時間高温高湿下に放置した時に耐湿性が劣化する場合
がある。

【００２１】本発明では、上記エポキシ樹脂の硬化剤と
して、ベンゼン環含有エポキシ官能性シランカップリン
グ剤とフェノール樹脂とを反応させることにより得られ
るベンゼン環含有エポキシ官能性シランカップリング剤
変性フェノール樹脂（Ａと称す。）と、メルカプト基含
有シランカップリング剤とフェノール樹脂とを反応させ
ることにより得られるシランカップリング剤変性フェノ
ール樹脂（Ｂと称す。）とを組み合わせたものをフェノ
ール樹脂成分として使用する。

【００２２】ここで、ベンゼン環含有エポキシ官能性シ
ランカップリング剤変性フェノール樹脂Ａは、下記一般
式（１）で示される分子内にベンゼン環（即ち、非置換
又は置換のフェニレン骨格）を有するエポキシ官能性シ
ランカップリング剤とフェノール樹脂とを反応させるこ
とにより得ることができる。

【００２３】

【化７】

【００２４】上記式（１）において、Ｒ²は水素原子、
炭素数１〜６の置換又は非置換の一価炭化水素基、アル
コキシ基、アルケニロキシ基、アリーロキシ基又はハロ
ゲン原子であり、例えば水素原子、メチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−
ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基
等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等
のアルケニル基、フェニル基等のアリール基などの非置
換の一価炭化水素基や、これらの炭素原子に結合した水
素原子の一部又は全部をハロゲン原子で置換したクロロ
メチル基、ブロモエチル基、クロロプロピル基、トリフ
ルオロプロピル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコ
キシ基で置換したメトキシエチル基、メトキシメチル
基、エトキシメチル基、エトキシエチル基等の置換の一
価炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基、メトキシメトキ
シ基、エトキシメトキシ基、エトキシエトキシ基等の非
置換又はアルコキシ基置換の通常炭素数１〜４のアルコ
キシ基、ビニルオキシ基、アリルオキシ基、プロペノキ
シ基、イソプロペノキシ基等の通常炭素数２〜６のアル
ケニロキシ基、フェノキシ基等の通常炭素数６〜１０の
アリーロキシ基等、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原
子などが挙げられるが、これらの中では通常、水素原子
や炭素数１〜４の低級アルキル基、低級アルコキシ基が
好適である。

【００２５】Ｒ³は二価の有機基であり、特に炭素数１
〜６の直鎖状又は分岐状のアルキレン基、例えばメチレ
ン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、
ヘキサメチレン基、メチルエチレン基等が挙げられる
が、特にエチレン基、プロピレン基等が好適である。Ｒ
⁴、Ｒ⁵はそれぞれ炭素数１〜６の置換又は非置換の一価
炭化水素基であり、上記したＲ²と同様の基、特に炭素
数１〜６のアルキル基等が挙げられる。また、ａは０〜
２の整数、ｂは０〜４の整数である。

【００２６】上記式（１）のエポキシ官能性シランカッ
プリング剤は、分子中に１〜３個のＲ⁵Ｏ−で示される
ケイ素原子に結合したアルコキシ基等の加水分解性基
と、下記式で示されるベンゼン環を介してケイ素原子に
結合したグリシジルオキシ基とを有するオルガノシラン
化合物であり、例えばフェノール誘導体をアリルエーテ
ル化し、アリル転移を行ってアリル化フェノール誘導体
を得、次いでエポキシ化後、ハイドロシリル化すること
により合成することができる。

【００２７】

【化８】

【００２８】この場合、原料のフェノール誘導体として
は、目的のシランカップリング剤に応じたものが使用で
き、例えばメトキシフェノール等が好適である。次に、
フェノール誘導体のアリル化は、例えばメトキシフェノ
ールを公知の方法によりアリルエーテル化した後にクラ
イゼン転移することで行うことができる。また、エポキ
シ化は、エピクロルヒドリンとＮａＯＨ等のアルカリ金
属水酸化物を用いる公知の方法により行うことができ
る。更に、ハイドロシリル化は、公知の方法により例え
ばアリル基変性（メトキシ）フェノールのアリル基（ア
ルケニル基）とオルガノヒドロキシシランなどを白金触
媒存在下でハイドロシリル化することにより行うことが
でき、これにより目的とする上記式（１）のシランカッ
プリング剤を合成することができる。

【００２９】このような式（１）の分子内にベンゼン環
を有するエポキシ官能性シランカップリング剤として具
体的には、下記構造式（３）〜（８）のものが好適に用
いられる。

【００３０】

【化９】

【００３１】一方、本発明で用いる、前記式（１）で示
されるベンゼン環含有エポキシ官能性シランカップリン
グ剤と反応させるフェノール樹脂としては、１分子中に
フェノール性水酸基を少なくとも２個有するフェノール
樹脂であれば如何なるものも使用することができる。具
体的には、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フ
ェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、トリフェノ
ールアルカン型樹脂及びその重合体、ナフタレン環含有
フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール
樹脂や、特に下記式で示されるナフタレン環含有フェノ
ール樹脂やフェノールアラルキル樹脂などが例示され
る。

【００３２】

【化１０】

【００３３】本発明では、特にナフタレン環含有フェノ
ール樹脂を併用することで低吸湿性でかつより接着性に
優れたエポキシ樹脂組成物が得られる。

【００３４】これらのフェノール樹脂は、軟化点が６０
〜１５０℃、特に７０〜１３０℃を有することが好まし
く、水酸基当量としては、９０〜２５０のものが望まし
い。また、このフェノール樹脂を半導体封止用に用いる
場合、ナトリウム、カリウムは１０ｐｐｍ以下であるこ
とが望ましく、ナトリウム、カリウムが１０ｐｐｍを超
える樹脂で半導体装置を封止し、長時間高温高湿下に半
導体装置を放置すると、耐湿性の劣化が促進される場合
がある。

【００３５】上記式（１）のエポキシ官能性シランカッ
プリング剤と上記したフェノール樹脂とからなるシラン
カップリング剤変性フェノール樹脂Ａは、例えば次のよ
うにして得ることができる。即ち、上記式（１）のシラ
ンカップリング剤と上記したフェノール樹脂を撹拌装置
付きの反応容器に適宜配合し、１２０〜１６０℃、特に
１３０〜１５０℃に昇温させ、反応時間１〜６時間、特
に３〜５時間両者を反応させてシランカップリング剤変
性フェノール樹脂を得る。次に、この反応で副生成した
アルコールを反応装置にディーン−スターク装置（Ｄｅ
ａｎ−Ｓｔａｒｋ装置）を付けて１２０〜１６０℃の条
件で系外に除去する方法が好適に採用される。

【００３６】上記反応において、上記式（１）のベンゼ
ン環含有エポキシ官能性シランカップリング剤のフェノ
ール樹脂に対する配合割合は、０．１〜５０重量％、特
に１〜３０重量％が好適であり、この数値範囲外では得
られる半導体装置の高温高湿下での信頼性が乏しくなる
場合がある。

【００３７】このようなシランカップリッグ剤とフェノ
ール樹脂との反応率は、８０モル％以上、特に９０モル
％以上であることが好適である。

【００３８】ここで、上記式（４）のシランカップリッ
グ剤を用いたフェノール樹脂との反応例を示すと、下記
の通りである。

【００３９】

【化１１】

【００４０】次に、シランカップリング剤変性フェノー
ル樹脂Ｂは、下記一般式（２）で示されるメルカプト基
含有シランカップリング剤とフェノール樹脂とを反応さ
せることにより得ることができる。

【００４１】

【化１２】 （但し、式中Ｒ⁶、Ｒ⁷はそれぞれ炭素数１〜６の置換又
は非置換の一価炭化水素基、Ｒ⁸は二価の有機基であ
り、ａは０〜２の整数である。）

【００４２】上記式（２）において、Ｒ⁶、Ｒ⁷はそれぞ
れ炭素数１〜６の非置換又は置換の一価炭化水素基であ
り、前記したＲ²と同様のものが挙げられ、例えばメチ
ル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブ
チル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シク
ロヘキシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プ
ロペニル基等のアルケニル基、フェニル基等のアリール
基などの非置換の一価炭化水素基や、これらの炭化水素
結合水素原子の一部又は全部をハロゲン原子や低級アル
コキシ基で置換したクロロメチル基、ブロモエチル基、
トリフルオロプロピル基、メトキシエチル基、エトキシ
エチル基等の置換の一価炭化水素基などが挙げられる。

【００４３】Ｒ⁸は二価の有機基であり、特に炭素数１
〜６の直鎖状又は分岐状のアルキレン基、例えばメチレ
ン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、
ヘキサメチレン基、メチルエチレン基等が挙げられる
が、特にエチレン基、プロピレン基等が好適である。ａ
は０〜２の整数である。

【００４４】なお、上記式（２）のメルカプト基含有シ
ランカップリング剤は、分子中に１〜３個のＲ⁷Ｏ−で
示されるケイ素原子に結合したアルコキシ基等の加水分
解性基と、メルカプト官能性基とを有するオルガノシラ
ン化合物であり、原料として例えば塩化アリル等の相当
するアルケニルハライドと、ＨＳｉ（ＯＲ⁷）
_3-a（Ｒ⁶）_aで示されるヒドロシランとを脱ハロゲン化
水素によりシリル化し、次いで硫化水素等によりアルケ
ニル基をチオール化することにより合成することができ
る。

【００４５】このような上記式（２）のメルカプト基含
有シランカップリング剤として具体的には、下記構造式
（９）〜（１２）で示されるものが例示され、特に式
（９）、（１１）のものが好適に用いられる。

【００４６】

【化１３】

【００４７】また、メルカプト基含有シランカップリン
グ剤と反応させるフェノール樹脂としては、上記ベンゼ
ン環含有シランカップリング剤と反応させるフェノール
樹脂の場合と同様のものを使用することができる。

【００４８】上記式（２）のメルカプト基含有シランカ
ップリング剤とフェノール樹脂とを反応させてシランカ
ップリング剤変性フェノール樹脂Ｂを得るには、例えば
次のようにアミン系触媒の存在下で反応させることが好
ましい。即ち、上記式（２）のメルカプト基含有シラン
カップリング剤とアミン系触媒及び上記フェノール樹脂
をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋ装置を付けた撹拌装置付きの反
応容器に適宜配合し、１２０〜１６０℃、特に１３０〜
１５０℃に昇温させ、反応時間１〜６時間、特に３〜５
時間両者を反応させ、副生したアルコールを逐次系外に
除去することにより、メルカプト基含有シランカップリ
ング剤変性フェノール樹脂Ｂを得ることができる。

【００４９】上記反応において、上記式（２）のメルカ
プト基含有シランカップリング剤のフェノール樹脂に対
する配合割合は、０．１〜５０重量％、特に１〜３０重
量％が好ましく、この数値範囲外では得られる半導体装
置の高温高湿下での信頼性が乏しくなる場合がある。

【００５０】また、アミン系触媒としては、分子量８０
〜８００の第３級アミン、第３級アミン塩、イミダゾー
ル類が好適に使用できる。具体例としては、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、
２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノー
ルやそのトリ−２−エチルヘキシル酸塩、１，８−ジア
ザビシクロ（５．４．０）−ウンデセン−７やそのフェ
ノール塩、２−エチルヘキサン塩、２−メチルイミダゾ
ール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等を挙げる
ことができる。

【００５１】このような式（２）のメルカプト基含有シ
ランカップリング剤とフェノール樹脂との反応率は、８
０モル％以上であることが好ましく、特に９０モル％以
上であることが好適である。

【００５２】上記式（９）のメルカプト基含有シランカ
ップリング剤を用いたフェノール樹脂との反応例を示す
と、下記のとおりである。

【００５３】

【化１４】

【００５４】上記式（１）のベンゼン環含有エポキシ官
能性シランカップリング剤、上記式（２）のメルカプト
基含有シランカップリング剤のフェノール樹脂に対する
配合割合は、それぞれ０．１〜５０重量％、特に１〜３
０重量％が好適である。シランカップリング剤変性フェ
ノール樹脂Ａ及びＢをエポキシ樹脂組成物の一成分とし
て使用する際にベンゼン環含有エポキシ官能性シランカ
ップリング剤とメルカプト基含有シランカップリング剤
のフェノール樹脂に対するそれぞれの配合割合が０．１
重量％未満の場合は、エポキシ樹脂組成物硬化剤の接着
性及び耐湿信頼性の向上効果が見られなくなる場合があ
り、５０重量％を超えるとエポキシ樹脂組成物で半導体
装置を封止する際の金型汚れ等が発生する場合がある。

【００５５】本発明において、ベンゼン環含有エポキシ
官能性シランカップリング剤変性フェノール樹脂Ａとメ
ルカプト基含有シランカップリング剤変性フェノール樹
脂Ｂとの配合割合は、シランカップリング剤変性フェノ
ール樹脂Ａ、Ｂそれぞれに含まれる上記式（１）のベン
ゼン環含有エポキシ官能性シランカップリング剤又はそ
の残基と上記式（２）のメルカプト基含有シランカップ
リング剤又はその残基との割合が重量比或いはモル比で
１：０．１〜１：０．７、特に１：０．２〜１：０．５
となる範囲が好ましい。ベンゼン環含有エポキシ官能性
シランカップリング剤に対するメルカプト基含有シラン
カップリング剤の割合が０．１未満では基板、リードフ
レームとの接着性の向上効果が十分に得られない場合が
あり、０．７を超えると吸水率が高くなり、耐湿性が低
下する場合がある。

【００５６】シランカップリング剤変性フェノール樹脂
Ａ及びＢの組成物中への配合割合は、変性フェノール樹
脂Ａ及びＢの合計量が組成物中の全フェノール樹脂の１
００〜５重量％、特に１００〜２０重量％であることが
好ましく、この範囲外では得られる硬化物が耐湿性に劣
る場合がある。

【００５７】本発明では、上記シランカップリング剤変
性フェノール樹脂に加え、エポキシ樹脂組成物に通常用
いられるフェノール樹脂、例えばノボラック型フェノー
ル樹脂（フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラ
ック樹脂等）、レゾール型フェノール樹脂、フェノール
アラルキル樹脂、トリフェノールアルカン型樹脂及びそ
の重合体、ナフタレン環含有フェノール樹脂、ジシクロ
ペンタジエン変性フェノール樹脂等の１分子中にフェノ
ール性水酸基を少なくとも２個有するフェノール樹脂等
の硬化剤を本発明の目的を損なわない範囲で配合するこ
とができる。

【００５８】本発明において、上記したシランカップリ
ング剤変性フェノール樹脂Ａ及びＢと必要に応じて配合
する上記その他のフェノール樹脂との合計量は組成物中
のエポキシ樹脂のエポキシ基１モルに対し、組成物中に
配合した全フェノール樹脂中に存在、残存しているＯＨ
基を０．５〜１．５モルとする量、又は上記全フェノー
ル樹脂中に存在、残存しているＯＨ基及び上記両シラン
カップリング剤とそれぞれ反応したＯＨ基との合計量を
０．５〜１．５モルとする量となるように配合すること
が、硬化性、耐湿性等の点で好ましい。

【００５９】本発明のエポキシ樹脂組成物には、半導体
装置の封止において、封止材の膨張係数を小さくし、半
導体素子に加わる応力を低下させるため無機質充填剤を
配合することができる。無機質充填剤としては、通常エ
ポキシ樹脂組成物に配合されるものを用いることがで
き、例えば破砕状、球状の形状を持った溶融シリカ、結
晶性シリカ等が好適に用いられる。この他にアルミナ、
窒化珪素、窒化アルミ、炭化ケイ素、ボロンナイトライ
ド、ガラス繊維なども使用可能であるが、中でも溶融シ
リカが好適である。

【００６０】更に上記無機質充填剤は、硬化物の低膨張
化と成形性を両立させるためには球状品と破砕品のブレ
ンド、あるいは球状品のみを用いたほうが良い。また、
これら無機質充填剤の平均粒径や形状は特に限定されな
いが、溶融シリカとしては、平均粒径が５〜２０μｍで
あるものが好ましい。

【００６１】なお、無機質充填剤は、樹脂と無機質充填
剤表面との結合強度を強くするため、予めシランカップ
リング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理し
たものを使用することが低吸水性、耐衝撃性、耐クラッ
ク性を向上させる点で好ましい。

【００６２】上記無機質充填剤は１種を単独で使用して
も２種以上を併用してもよく、その配合量は特に制限さ
れないが、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計量１
００部（重量部、以下同様）に対して１００〜１２００
部、特に５００〜１０００部の範囲とすることが好まし
く、１００部未満では膨張係数が大きくなり、半導体素
子に加わる応力が増大し、素子特性の劣化を招く場合が
あり、１２００部を超えると成形時の粘度が高くなり、
成形性が悪くなる場合がある。

【００６３】更に、本発明組成物には、例えばトリフェ
ニルホスフィン及びその誘導体、１，８−ジアザビシク
ロ（５．４．０）−ウンデセン−７及びその誘導体等の
リン系又はアミン系の硬化促進剤を配合することが望ま
しい。なお、硬化促進剤の配合量は特に制限されない
が、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計量１００部
に対して０．２〜２部、特に０．４〜１．２部とするこ
とが好ましい。

【００６４】本発明の組成物には、更に必要に応じてそ
の他の各種常用成分を配合することができる。例えば熱
可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、有機合成ゴム、シ
リコーン系の金属塩等の低応力剤、カルナバワックス等
のワックス類、ステアリン酸等の脂肪酸やそのエステ
ル、金属塩等の離型剤（中でも接着剤、離型性の面から
カルナバワックスが好適に用いられる）、有機ゴム等の
可とう性付与剤（例えばエポキシ基、アミノ基、カルボ
キシル基、水酸基、ヒドロシリル基、ビニル基、ＳｉＨ
基等を有するシリコーンオイル、シリコーンレジン、シ
リコーンゴム等やこれらシリコーンポリマーとエポキシ
樹脂やフェノール樹脂との共重合体、例えばオルガノポ
リシロキサンと置換又は非置換のフェノールノボラック
樹脂との共重合体など）、カーボンブラック、コバルト
ブルー、ベンガラ等の顔料、酸化アンチモン、ハロゲン
化合物等の難燃化剤、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン等の表面処理剤、エポキシシラン、ホウ素
化合物、アルキルチタネート等のシラン又はチタン系な
どのカップリング剤、老化防止剤、その他の添加剤の１
種又は２種以上を配合することができる。なお、これら
任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通
常量とすることができる。

【００６５】本発明のエポキシ樹脂組成物は、その製造
に際して上述した成分の所定量を均一に撹拌、混合し、
予め７０〜９５℃に加熱してあるニーダー、ロール、エ
クストルーダーなどにより混練、冷却し、粉砕するなど
の方法で得ることができるが、特にミキシングロール、
押し出し機を用いた溶融混合方法が好適に採用される。
ここで、成分の配合順序に特に制限はない。

【００６６】このようにして得られる本発明のエポキシ
樹脂組成物は、成形性に優れているため、ＩＣ、ＬＳ
Ｉ、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等の半導体
装置の封止用に有効に使用でき、その他プリント回路板
の製造等にも有効に使用できる。

【００６７】この場合、半導体装置の封止を行う場合
は、従来より採用されている成形法、例えばトランスフ
ァー成形、注型法などを採用して行うことができる。な
お、本発明のエポキシ樹脂組成物の成形温度は１５０〜
１８０℃で３０〜１８０秒、ポストキュアーは１５０〜
１８０℃で２〜１６時間行うことが望ましい。

【００６８】

【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、リード
フレームとの接着性、耐湿信頼性に優れ、しかも低吸水
率の硬化物を与えるもので、この組成物の硬化物で封止
された半導体装置は、高い信頼性を有するものである。

【００６９】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。なお、各例中の部はいずれも重量部であ
る。

【００７０】〔実施例１〜７、比較例１，２〕（１）ベンゼン環含有エポキシ官能性シランカップリン
グ剤変性フェノール樹脂Ａの合成 表１に示す配合割合で下記のフェノール樹脂（１）、
（２）、シランカップリング剤（１）、（２）を配合
し、撹拌装置付きの反応容器に投入し、１５０℃で４時
間反応させた後、反応装置にＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋ装置
を付け、１５０℃で２時間かけて副生するアルコールの
除去を行い、シランカップリング剤変性フェノール樹脂
Ａ１〜４を得た。また、比較のために分子中にベンゼン
環を含有しないエポキシ官能性シランカップリング剤
（５）を表１に示す配合割合で、同様にしてシランカッ
プリング剤変性フェノール樹脂８を得た。（２）メルカプト基含有シランカップリング剤変性フェ
ノール樹脂Ｂの合成 表１に示す配合割合で下記のフェノール樹脂（１）、
（２）、メルカプト基含有シランカップリング剤
（３）、（４）、１，８−ジアザビシクロ（５．４．
０）−ウンデセン−７を配合し、撹拌装置付きの反応容
器に投入し、１５０℃で４時間反応させることにより、
メルカプト基含有シランカップリング剤変性フェノール
樹脂Ｂ５〜７を得た。

【００７１】

【化１５】

【００７２】

【化１６】

【００７３】

【表１】

【００７４】次に、表２に示す量で下記のエポキシ樹脂
（１）又は（２）、上記シランカップリング剤変性フェ
ノール樹脂Ａ、Ｂ並びに比較用のシランカップリング剤
変性フェノール樹脂８、上記フェノール樹脂（１）、ブ
ロム化エポキシ樹脂（ＢＲＥＮ−Ｓ、日本化薬（株）
製）、上記シランカップリング剤（１）を用い、更に球
状シリカ５５０部、三酸化アンチモン１０部、ワックス
Ｅ１．５部、カーボンブラック１．０部、トリフェニル
ホスフィン０．８部を加えて得られた配合物を熱二本ロ
ールで均一に溶融混練して、エポキシ樹脂組成物を製造
した（実施例１〜７、比較例１，２）。 エポキシ樹脂（１） ナフタレン型エポキシ樹脂 ＮＣ７０００ 日本化薬（株）製 エポキシ樹脂（２） ビフェニル型エポキシ樹脂 ＹＸ−４０００ＨＫ 油化シェル（株）製

【００７５】得られたエポキシ樹脂組成物について、下
記の（イ）〜（ホ）の諸特性を測定した。結果を表２に
示す。 （イ）スパイラルフロー ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用して１７５℃、７０ｋ
ｇ／ｃｍ²の条件で測定した。 （ロ）機械的強度（曲げ強度、曲げ弾性率） ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じて１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ
²、成形時間２分の条件で１０×１００×４ｍｍの抗折
棒を成形し、１８０℃で４時間ポストキュアーしたもの
について２１５℃で強度を測定した。 （ハ）ガラス転移温度、膨張係数 １７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ²、成形時間２分の条件で４
×４×１５ｍｍの試験片を成形し、１８０℃で４時間ポ
ストキュアーしたものを用い、ディラトメーターにより
毎分５℃で昇温させることにより測定した。 （ニ）吸湿後の吸湿量と半田クラック性及び耐湿性 １７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ²、成形時間２分の条件でア
ルミニウム配線腐食測定用の耐湿性試験用半導体装置を
厚さ２ｍｍのフラットパッケージに封止し、１８０℃で
４時間ポストキュアーした。このパッケージを８５℃／
８５％ＲＨの雰囲気に７２時間放置して吸湿処理を行っ
た後、吸湿量を測定し、これを赤外線リフロー炉を通過
させた。この時に発生するパッケージのクラック発生数
を確認した後、良品のみを１２０℃の飽和水蒸気雰囲気
中に所定時間放置し、不良発生数を調べた。 （ホ）接着性 ４２アロイ板に直径１５ｍｍ、高さ５ｍｍの円筒成形品
を１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ²、成形時間２分の条件で
成形し、１８０℃で４時間ポストキュアーした後、１２
１℃、２．１気圧の条件で１６時間放置し、次いで２１
５℃のペーパーフェーズリフロー中に１分間浸漬した。
その後、４２アロイとの接着性を引っ張り強度で調べ
た。

【００７６】表２の結果より、本発明のエポキシ樹脂組
成物の硬化物は、半導体封止用樹脂として接着性、耐湿
信頼性に優れ、更には低吸水性であることが確認され
た。

【００７７】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩原 利夫 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エポキシ樹脂及び硬化剤を含有してなる
   エポキシ樹脂組成物において、硬化剤として下記一般式
   （１）で示されるベンゼン環含有エポキシ官能性シラン
   カップリング剤とフェノール樹脂とを反応させることに
   より得られるベンゼン環含有エポキシ官能性シランカッ
   プリング剤変性フェノール樹脂と、下記一般式（２）で
   示されるメルカプト基含有シランカップリング剤とフェ
   ノール樹脂とを反応させることにより得られるメルカプ
   ト基含有シランカップリング剤変性フェノール樹脂とを
   配合することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 【化１】 （但し、式中Ｒ¹はグリシジル基、Ｒ²は水素原子、炭素
   数１〜６の置換もしくは非置換の一価炭化水素基、アル
   コキシ基、アルケニロキシ基、アリーロキシ基又はハロ
   ゲン原子、Ｒ³は二価の有機基、Ｒ⁴、Ｒ⁵はそれぞれ炭
   素数１〜６の置換又は非置換の一価炭化水素基であり、
   ａは０〜２の整数、ｂは０〜４の整数である。） 【化２】 （但し、式中Ｒ⁶、Ｒ⁷はそれぞれ炭素数１〜６の置換又
   は非置換の一価炭化水素基、Ｒ⁸は二価の有機基であ
   り、ａは０〜２の整数である。）
2. 【請求項２】 無機質充填剤をエポキシ樹脂と硬化剤と
   の合計量１００重量部に対して１００〜１２００重量部
   配合した請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のエポキシ樹脂組成
   物の硬化物で封止された半導体装置。