JPH09235449A

JPH09235449A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH09235449A
Application number: JP34471696A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shimizu; 健清水; Atsuto Tokunaga; 淳人徳永; Masayuki Tanaka; 正幸田中
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ハロゲン系難燃剤、アンチモン系難燃剤を必ず
しも使用することなく、難燃性、成形性、信頼性および
半田耐熱性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
提供すること。【解決手段】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機
質充填剤（Ｃ）、リン酸エステル化合物（Ｄ）を含有
し、無機質充填剤（Ｃ）の含有量が組成物に対して８０
重量％以上であるエポキシ樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、難燃性、高温信頼
性および半田耐熱性に優れるエポキシ樹脂組成物、詳し
くは半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置
に関するものである。

【０００２】半導体装置などの電子回路部分の封止方法
としては、経済性、生産性、物性のバランスの点からエ
ポキシ樹脂、硬化剤、無機質充填剤からなる封止用樹脂
を用いた封止方法が中心になっている。近年の半導体装
置の薄型・高密度化により、半導体装置に対する半田耐
熱性・高温信頼性・耐湿信頼性などの要求は高まってお
り、それに従って封止用樹脂への要求もより高まってい
る。

【０００３】これら半導体装置などの電子部品には安全
性確保のために、ＵＬ規格により難燃性の付与が義務づ
けられている。このため、これまで封止用樹脂には、難
燃剤として臭素化エポキシ樹脂などのハロゲン化物系難
燃剤が、また難燃助剤として三酸化アンチモンなどのア
ンチモン化合物が添加されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、環境問題に対す
る意識が高まってきており、半導体封止用樹脂に難燃剤
として使用される種々の化合物に対しても課題が指摘さ
れている。

【０００５】一方、ハロゲン化物難燃剤が配合されたエ
ポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を高温環境に
おいた場合に、半導体装置の信頼性が低下するという問
題があった。

【０００６】またアンチモン化合物を含有させた場合、
樹脂の廃棄物の処理の手間が憂慮されている。

【０００７】さらに半導体装置の半田耐熱性および高温
信頼性、また半導体素子を封止する際のパッケージ充填
性に対して、さらなる改良が要望されていた。

【０００８】本発明は、従来の難燃剤であるハロゲン化
物系難燃剤、アンチモン化合物を必ずしも使用しなくと
も難燃性、高温信頼性、半田耐熱性、パッケージ充填性
に代表される成形性に優れたエポキシ樹脂組成物の提供
を課題とするものであり、さらに耐湿信頼性が要求され
る場合には、その特性を向上させるエポキシ樹脂組成物
の提供を課題ともするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
（１）エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機質充
填剤（Ｃ）、リン酸エステル化合物（Ｄ）を含有し、無
機質充填剤（Ｃ）の含有量が組成物に対して８０重量％
以上であるエポキシ樹脂組成物、（２）エポキシ樹脂組
成物中の、エポキシ樹脂（Ａ）の割合が０．０５〜１５
重量％、硬化剤（Ｂ）の割合が、（Ａ）成分のエポキシ
基に対する（Ｂ）成分の硬化性官能基の化学当量比が
０．５〜１．５となる量、リン酸エステル化合物（Ｄ）
の割合が、それが有するリン原子が、無機質充填剤を除
く成分の０．０１〜１０重量％となる量である前記
（１）記載のエポキシ樹脂組成物、（３）リン酸エステ
ル化合物のリン原子が５価のものである前記（１）また
は（２）記載のエポキシ樹脂組成物、（４）リン酸エス
テル化合物が、芳香族基を有するものである前記（１）
〜（３）いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、（５）
リン酸エステル化合物（Ｄ）が下記化学式（Ｉ）の構造
を分子中に有するものである請求項１〜４いずれかに記
載のエポキシ樹脂組成物、

【化４】（式中、Ｘは同一でも異なっていてもよく、１価以上の
芳香族基を意味する。）（６）エポキシ樹脂組成物がイオン捕捉剤を含有するも
のである前記（１）〜（５）いずれかに記載のエポキシ
樹脂組成物、（７）イオン捕捉剤がハイドロタルサイト
系化合物である前記（６）記載のエポキシ樹脂組成物、
（８）エポキシ樹脂（Ａ）が下記化学式（II）の構造
を有するビフェニル型エポキシ成分を必須成分とする前
記（１）〜（７）いずれかに記載のエポキシ樹脂組成
物。

【００１０】

【化５】（ただし、式中のＲ1 〜Ｒ8 は、水素原子、炭素数１〜
４のアルキル基またはハロゲン原子を示す）（９）硬化剤が下式に示されるフェノール化合物(VI)を
必須成分とする前記（１）〜（８）いずれかに記載のエ
ポキシ樹脂組成物。

【００１１】

【化６】（式VI においてｍは０以上の整数、Ｘは同一でも異な
っていてもよい２価の芳香族基、Ｙは同一でも異なって
いてもよく、フェノール基を有する１価または２価の芳
香族基）、（１０）リン酸エステル化合物の５０重量％
以上が分子量３００以上のものである前記（１）〜
（９）いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、（１１）
無機質充填剤（Ｃ）の含有量が、樹脂組成物の８５〜９
８重量％であることを特徴とする前記（１）〜（１０）
いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。

【００１２】（１２）硬化後の組成物の酸素指数が４２
％以上である前記（１）〜（１１）いずれかに記載のエ
ポキシ樹脂組成物、（１３）半導体封止用である前記
（１）〜（１２）いずれかのエポキシ樹脂組成物、（１
４）前記（１３）に記載のエポキシ樹脂組成物で、半導
体素子が封止された半導体装置、および製造方法の発明
として、（１５）エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、
無機質充填剤（Ｃ）、リン酸エステル化合物（Ｄ）を溶
融混合することを特徴とするエポキシ樹脂組成物の製造
方法（ただし無機質充填剤（Ｃ）の配合量が組成物に対
して８０重量％以上である）、（１６）エポキシ樹脂
（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機質充填剤（Ｃ）、リン酸エ
ステル化合物（Ｄ）およびイオン捕捉剤を溶融混合する
ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製
造方法。（ただし無機質充填剤（Ｃ）の配合量が組成物
に対して８０重量％以上である）（１７）イオン捕捉剤
がハイドロタルサイト系化合物である前記（１６）の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法、からなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を詳述する。
本発明において「重量」とは「質量」を意味する。

【００１４】本発明におけるエポキシ樹脂（Ａ）は分子
内にエポキシ基を複数個もつものならば特に限定され
ず、これらの具体例としては、例えばクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ
樹脂、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、線状
脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エ
ポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂およびハロゲン
化エポキシ樹脂などが挙げられる。

【００１５】これらのエポキシ樹脂（Ａ）のなかで特に
本発明において好ましく使用されるものは、ハンダ耐熱
性が優れるという点で、下記一般式（II）で表される骨
格を有するビフェニル型エポキシ樹脂を必須成分として
含有するものである。

【００１６】

【化７】（ただし、式中のＲ1 〜Ｒ8 は、同一でも異なっていて
もよく、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはハ
ロゲン原子を示す）。

【００１７】そして、エポキシ樹脂（Ａ）は、上記化学
式（Ｉ）で表される骨格を有するビフェニル型エポキシ
樹脂を５０重量％以上、特に７０重量％以上含有するこ
とが好ましい。

【００１８】上記式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂骨格
の好ましい具体例としては、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、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−２−クロロビフェニル、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−２−ブロモビフェニル、４，４´−ビス（２，３
−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラ
エチルビフェニル、４，４´−ビス（２，３−エポキシ
プロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラブチルビフ
ェニル、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキ
シ）ビフェニル、および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
ビフェニルなどが挙げられ、それぞれ単独でも、または
混合系で用いる場合でも十分に効果を発揮する。また上
記エポキシ樹脂においては、そのエポキシ基の開環によ
る重合体も範囲に含まれる。

【００１９】本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）の配
合量は、成形性および接着性の観点から、エポキシ樹脂
組成物において、通常０．０５〜１５重量％、さらに好
ましくは２〜１５重量％、またさらに好ましくは２〜９
重量％である。少ないと成形性や接着性が不十分になっ
たり、多いと硬化物の線膨張係数が大きくなり、硬化物
の低応力化が困難となる傾向がある。

【００２０】本発明における硬化剤（Ｂ）は、エポキシ
樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば特に限定
されない。通常はフェノール性水酸基を有する化合物、
酸無水物を有する化合物、アミン類が使用され、フェノ
ール性水酸基を有する化合物が好ましい。このような化
合物、すなわちフェノール性水酸基を２個以上分子内に
有する化合物の具体例としては、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、下記式（V
I）で示されるフェノールｐ−キシリレンコポリマー
（いわゆるフェノールアラルキル樹脂）、ビスフェノー
ルＡやレゾルシンなどから合成される各種ノボラック樹
脂、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン、ジヒドロビ
フェニルなどの多種多価フェノール化合物、ポリビニル
フェノールが例示される。

【化８】（式VIにおいてｍは０以上の整数、Ｘは同一でも異なっ
ていてもよい２価の芳香族基、Ｙは同一でも異なってい
ても良く、フェノール基を有する１価または２価の芳香
族基。）

【００２１】また酸無水物を有する化合物としては、無
水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸など
が例示される。またアミン類としてはメタフェニレンジ
アミン、ジ（アミノフェニル）メタン（通称ジアミノジ
フェニルメタン）、ジアミノジフェニルスルホンなどの
芳香族アミンなどが例示される。半導体封止用としては
耐熱性、耐湿性および保存性の点から、フェノール系硬
化剤が好ましく用いられ、用途によっては２種類以上の
硬化剤を併用してもよい。

【００２２】またフェノール系硬化剤としては、得られ
る半導体装置の吸水性が低く半田耐熱性が優れるという
点で、下記式(III) で表される構造を有するフェノール
アラルキル樹脂を含有するものであることが好ましく、
その配合量としては硬化剤の５０％以上であることが好
ましい。

【００２３】

【化９】

【００２４】（式中のＲは同一でも異なっていてもよ
く、水素原子または有機基を表す。特に水素原子または
メチル基が好ましい。ｍは０以上の整数である。）上記構造式でｍが３以下の構造を９０重量％以下もつも
のがさらに好ましい。

【００２５】本発明において、硬化剤（Ｂ）の配合量
は、樹脂組成物全体に対して通常０．５〜２０重量％、
好ましくは１〜１０重量％、さらに好ましくは１〜９重
量％である。さらには、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤
（Ｂ）の配合比は、機械的性質および耐湿信頼性の点か
ら（Ａ）のエポキシ基に対する（Ｂ）の硬化性の官能基
の化学当量比が０．５〜１．５、特に０．８〜１．２の
範囲にあることが好ましい。

【００２６】また本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）と
硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するために硬化触媒を用
いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものならば
特に限定されず、例えば、２−メチルイミダゾール、
２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチ
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、２−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミ
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、２−（ジメチルアミノメチル）フェノー
ル、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェ
ノール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデ
セン−７などの三級アミン化合物、ジルコニウムテトラ
メトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラ
キス（アセチルアセト）ジルコニウム、トリ（アセチル
アセト）アルミニウムなどの有機金属化合物およびトリ
フェニルホスフィン、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、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
フィンなどの有機ホスフィン化合物があげられる。なか
でも耐湿性の点から、有機ホスフィン化合物が好ましく
用いられる。これらの硬化触媒は、用途によっては２種
類以上を併用してもよく、その添加量は、エポキシ樹脂
（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲
が好ましい。

【００２７】本発明における無機質充填剤（Ｃ）として
は、非晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タル
ク、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、
アスベスト、ガラス繊維などがあげられるが、なかでも
非晶性シリカは線膨張係数を低下させる効果が大きく、
低応力化に有効なため好ましく用いられる。非晶性シリ
カは任意の製造方法で製造することができる。たとえば
結晶性シリカを溶融する方法、各種原料から合成する方
法などがあげられる。

【００２８】本発明における非晶性シリカの形状および
粒径は特に限定されないが、平均粒径３μｍ以上４０μ
ｍ以下の球状粒子を無機質充填剤中に６０重量％以上、
さらに好ましくは９０重量％以上含有することが流動性
の点から好ましい。

【００２９】ここでいう平均粒子径は累積重量５０％に
なる粒径（メジアン径）を意味する。本発明において無
機質充填剤の（Ｃ）の割合は難燃性、成形性および低応
力性の点から樹脂組成物全体の、好ましくは８０〜９８
重量％、さらに好ましくは８５〜９８重量％である。

【００３０】本発明の（Ｄ）成分であるリン酸エステル
化合物とは、化学構造で「Ｐ−Ｏ−Ｒ」（Ｒは有機基）
の結合を有する化合物を言い、通常はリン原子が３価の
ものまたは５価のものが使用される。３価のものとして
は、ホスファイト化合物、ホスホナイト化合物、ホスフ
ィナイト化合物がある。一方５価のリン原子を有するも
のとしては、ホスフェート化合物、ホスホネート化合
物、ホスフィネート化合物がある。そのうちで５価のリ
ン原子を有するリン酸エステル化合物が保存安定性およ
び難燃性の観点から好ましく使用される。

【００３１】さらに、これらのリン酸エステル化合物の
うちエステルを形成する有機基として芳香族基を有する
ものであることが難燃性、耐湿信頼性および半田耐熱性
の観点から好ましい。

【００３２】このようなリン酸エステル化合物として
は、トリフェニルホスフェート、レゾルシノールビス
（ジフェノル）ホスフェート、２ーエチルヘキシルジフ
ェニルホスフェート、および後に説明する化合物が例示
される。

【００３３】さらに、分子中に下式（Ｉ）で表される骨
格を含有するものであることが好ましい。

【化１０】（式中、Ｘは同一でも異なっていてもよく、１価以上の
芳香族基を意味する。）さらに具体的には下式（IV）及び(V) で示される化合物
が示される。

【００３４】

【化１１】（上記式において、Ｒは同一または相異なる水素原子ま
たは炭素数１〜５のアルキル基をあらわす。Ａｒは同一
または相異なる芳香族基、Ｙは直接結合、アルキレン
基、フェニレン基、−Ｓ−、−ＳＯ２−、または−ＣＯ
−を表す。Ａｒは同一または相異なるフェニル基または
有機基で置換されたフェニル基を意味する。ｋ、ｍはそ
れぞれ０以上２以下の整数であり、ｋ＋ｍは０以上２以
下の整数である。ｎは０以上の整数である。）なかでも
IVの構造を有するものが好ましく使用される。

【００３５】本発明におけるリン酸エステル化合物は化
学構造の異なるものや、分子量の異なるものの混合物で
あってもよい。リン酸エステル化合物の添加量は、難燃
性、半田耐熱性および耐湿信頼性の観点から、エポキシ
樹脂組成物中における無機充填剤を除く成分に対して、
リン酸エステル化合物のリン原子の量が、下の量として
好ましくは０．０１重量％、さらに０．１重量％、上の
量として１０重量％さらに５重量％の順に好ましい。

【００３６】またリン酸エステル化合物の分子量として
は、３００以上、さらに５００以上のものを、リン酸エ
ステル中に５０重量％以上もつものであることが、耐湿
性、半田耐熱性の観点から好ましい。また本発明の組成
物では、組成物中に３価のリン原子を有するリン酸エス
テルを配合して、組成物中での酸化によって５価のリン
原子を有するリン酸エステルとしたものでも同様の効果
が得られる。リン酸エステル化合物は、エステル結合が
加水分解し、さらに他のリン原子と結合し、Ｐ−Ｏ−Ｐ
結合をもつもの、すなわち縮合物であってもよい。

【００３７】半導体装置が、より高い耐湿安定性を要求
される場合には、本発明の樹脂組成物にイオン捕捉剤が
配合されるのが好ましい。イオン捕捉剤とはイオンを捕
捉する機能を有するものであり、そのようなものとして
はイオン交換体、ハイドロタルサイト系化合物が例示さ
れる。

【００３８】イオン交換体とは、イオンの交換を行う機
能を有する物質を意味し、例えばイオンを有する溶液が
接触すると、物質中のイオンが溶液中に出る一方、溶液
のイオンが物質の中に取り込まれる機能を有するものを
いう。

【００３９】ハイドロタルサイト系化合物とは、一般的
には下記式（VII ）で示される不定比化合物複合金属化
合物，およびその焼成により水およびＡ^n-基が一部また
は全部脱離した化合物を言う。

【００４０】

【化１２】［Ｍ²⁺ _1-αＭ³⁺ _α（ＯＨ）₂］^α+［Ａ^n- _α/n・ｍＨ₂Ｏ］^α- （VII ）ここでＭ²⁺は金属の２価の正イオンを意味し、マグネシ
ウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅の２価の
正イオンが例示される。

【００４１】またＭ³⁺は金属の３価の正イオンを意味
し、アルミ、鉄、クロム、コバルト、インジウムの３価
の正イオンが例示される。

【００４２】またＡ^n-はｎ価の負イオンを意味し、ＯＨ
^-、Ｂｒ^-、Ｆ^-、Ｃｌ^-、ＮＯ₃ ^-、，ＣＯ₃ ^2-、，
ＳＯ４^-、、Ｆｅ（ＣＮ）₆ ^3-、ＣＨＣＯＯ^-、Ｃ₆Ｈ
₄（ＯＨ）ＣＯＯ^-、酒石酸イオン、シュウ酸イオン、
サリチル酸イオンなどが例示される。

【００４３】αは、イオン捕捉性を有する化学構造とす
るために、通常は０を超え０．３３以下である。ｍは０
以上の数を示す。

【００４４】通常Ｍ²⁺としてマグネシウムイオン、Ｍ³⁺
としてアルミニウムイオン、Ａ^n-としてＣＯ₃ ^2-のもの
が使用できる。

【００４５】ハイドロタルサイト系化合物の好ましい具
体例としては、(VII) 式で表されるものとして、Ｍｇ
_4.5Ａｌ₂（ＯＨ）₁₃ＣＯ₃・３．５Ｈ₂Ｏ、Ｍｇ_4.5
Ａｌ₂（ＯＨ）₁₃ＣＯ₃、Ｍｇ₅Ａｌ_1.5（ＯＨ）₁₃Ｃ
Ｏ₃・３．５Ｈ₂Ｏ、Ｍｇ₅Ａｌ_1.5（ＯＨ）₁₃Ｃ
Ｏ₃、Ｍｇ₆Ａｌ₂（ＯＨ）₁₆ＣＯ₃・４Ｈ₂Ｏ、Ｍｇ
₆Ａｌ₂（ＯＨ）₁₆ＣＯ₃、また(VI)式で表されるもの
から水および負イオンが脱離したものとしてＭｇ_0.65Ａ
ｌ_0.35Ｏ_1.175、Ｍｇ_0.7Ａｌ_0.3Ｏ_1.15、Ｍｇ_0.75Ａ
ｌ_0.25 Ｏ_1.125、Ｍｇ_0.8Ａｌ_0.2Ｏ_1.1などが挙げ
られる。水および負イオンが脱離したハイドロタルサイ
ト系化合物は、（VII ）で表されるハイドロタルサイト
系化合物を、４００〜９００℃、好ましくは５００〜７
００℃で焼成処理することにより得ることができる。

【００４６】本発明において、ハイドロタルサイト系化
合物を配合する場合、その添加量は組成物全体の０．０
１〜５重量％、好ましくは０．０２〜３重量％、特に好
ましくは０．０３〜１重量％である。少ないと添加によ
る効果がなく、多いと半田耐熱性が低下する傾向があ
る。

【００４７】また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、
シランカップリング剤が配合されるのが好ましい。シラ
ンカップリング剤としては、アルコキシ基、ハロゲン原
子、アミノ基などの加水分解性基および有機基がケイ素
原子に直結したもの、ならびにその部分加水分解縮合物
が一般的に用いられる。加水分解性の基としてはアルコ
キシ基、なかでも、メトキシ基、エトキシ基が好ましく
用いられる。有機基としては、炭化水素基や窒素原子、
酸素原子、ハロゲン原子、硫黄原子などによって置換さ
れた炭化水素基が使用することができる。特にアミノ基
を有する有機基を有するシランカップリング剤、エポキ
シ基を有する有機基を有するシランカップリングが好ま
しく用いられ、さらに２級アミノ基を有するシランカッ
プリング剤が好ましい。

【００４８】本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記し
たもの以外に、カーボンブラック、酸化鉄などの着色
剤、シリコーンゴム、オレフィン系共重合体、変性ニト
リルゴム、変性ポリブタジエンゴム、変性シリコーンオ
イルなどのエラストマー、ポリエチレンなどの熱可塑性
樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸の
エステル、長鎖脂肪酸のアミド、パラフィンワックスな
どの離型剤および有機過酸化物などの架橋剤を任意に添
加することができる。

【００４９】本発明においては、ハロゲン化エポキシ樹
脂などのハロゲン化合物などの難燃剤、三酸化アンチモ
ンなどの各種難燃助剤も配合できるが、半導体装置とし
ての信頼性を低下させる傾向があることから、ハロゲン
原子およびアンチモン原子それぞれが、樹脂組成物に対
して０．２重量％以下、０．１重量％以下、さらに０．
０１重量％以下、さらには実質的に配合されていないこ
とが好ましい。

【００５０】また本発明のエポキシ樹脂組成物において
はエポキシ樹脂の硬化後の状態での酸素指数が４２％以
上であることが、難燃性、高温信頼性、成形性の観点か
ら好ましい。

【００５１】本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記の原
料を混合した後、溶融混練することが好ましく、たとえ
ばバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしく
は二軸の押出機およびコニーダーなどの公知の混練方法
を用いて溶融混練することにより製造される。溶融温度
としては６０〜１３０℃の範囲が好ましい。さらに、本
発明のエポキシ樹脂組成物によって半導体素子を封止し
半導体装置となる。

【００５２】ここで半導体装置とは、トランジスタやダ
イオード、抵抗、コンデンサーなどを半導体素子や基板
の上に集積し配線して作った電子回路（集積回路）のこ
とを指し、広くは本発明のエポキシ樹脂組成物により封
止した電子部品を指す。

【００５３】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例中の％は重量部を示す。

【００５４】実施例比較例表１に示した成分を、表２に示した組成比でミキサーに
よりドライブレンドした。これを、ロール表面温度９０
℃のミキシングロールを用いて５分間加熱混練した後、
冷却・粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造
した。

【００５５】この樹脂組成物を用い、低圧トランスファ
ー成形法により１７５℃，キュアータイム２分間の条件
で成形し、さらに１８０℃，５時間の条件でポストキュ
アーして下記の物性測定法により各樹脂組成物の物性を
評価した。

【００５６】半田耐熱性：表面にＡｌ配線を蒸着した模
擬半導体を搭載した、チップサイズ１２×１２ｍｍの１
６０ｐｉｎＱＦＰ（クアッドフラットパッケージ）を２
０個成形し、８５℃／８５％ＲＴで所定時間加湿後、最
高温度２４５℃のＩＲリフロー炉で加熱処理し、外部ク
ラックの発生数を調べた。

【００５７】吸水率：半田耐熱性試験に用いるのと同じ
１６０ｐｉｎＱＦＰを８５℃／８５％ＲＴで所定時間加
湿後、樹脂組成物の吸水率を測定した。

【００５８】高温信頼性：模擬半導体素子を搭載した１
６ｐｉｎＤＩＰ（デュアルインラインパッケージ）を用
い、２００℃での高温信頼性を評価し累積故障率６３％
になる時間を求め高温特性寿命とした。

【００５９】難燃性試験：５″×１／２″×１／１６″
の燃焼試験片を上記と同様に成形・ポストキュアーし、
ＵＬ９４規格に従い難燃性を評価した。

【００６０】酸素指数：５″×１／２″×１／８″の試
験片を成形・ポストキュアーし、ＪＩＳＫ７２０１に
従い燃焼限界点における各ガスの体積濃度を求めた。酸素指数（％）＝［酸素］／（［酸素］＋［窒素］）

【００６１】ＰＫＧ充填性（パッケージ充填性）：半田
耐熱試験に用いる１６０ｐｉｎＱＦＰを成形後に目視お
よび顕微鏡を用いて観察し、未充填・ボイドの有無を調
べた。

【００６２】結果を表３に示す。

【００６３】

【表１】

【化１３】（式(E) においてＲはメチル基、ｎは０．８）

【００６４】

【表２】

【００６５】

【表３】

【００６６】表３に見られるように、本発明のエポキシ
樹脂組成物は、難燃性、半田耐熱性、高温信頼性、パッ
ケージ充填性に優れている。

【００６７】さらに上記の組成物の一部を選び、耐湿信
頼性試験（ＰＣＢＴ特性寿命測定）を行った。その測定
方法は、模擬素子を搭載した16pin ，ＤＩＰ（デュアル
インラインパッケージ）を用い、１４０℃、８５％Ｒ
Ｈ、ＤＣ２０Ｖ印加下での断線の有無を評価し、累積故
障（断線）率が６３％になる時間を求めるものである。

【００６８】結果を表４に示す。

【００６９】

【表４】

【００７０】表４から、リン酸エステル化合物を配合し
た場合、ハイドロタルサイト系化合物を配合することに
よって、リン酸エステル化合物を配合しない場合に比べ
て著しく、耐湿信頼性向上効果を見ることができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物によれば、
従来使用されていた難燃剤、難燃助剤を必ずしも用いる
ことなく、難燃性が付与され、さらに流動性・充填性に
代表される成形性に優れる。さらに封止に用いて、半導
体装置とした場合に、著しく高温信頼性に優れ、また低
吸水であることから半田耐熱性に優れる。またハイドロ
タルサイトをさらに配合することによって耐湿信頼性が
著しく向上する。

───────────────────────────────────────────────────── 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 23/31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機
質充填剤（Ｃ）およびリン酸エステル化合物（Ｄ）を含
有し、無機質充填剤（Ｃ）の含有量が組成物に対して８
０重量％以上であるエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】エポキシ樹脂組成物中の、エポキシ樹脂
（Ａ）の割合が０．０５〜１５重量％、硬化剤（Ｂ）の
割合が、（Ａ）成分のエポキシ基に対する（Ｂ）成分の
硬化性官能基の化学当量比が０．５〜１．５となる量、
リン酸エステル化合物（Ｄ）の割合が、それが有するリ
ン原子が、無機質充填剤を除く成分の０．０１〜１０重
量％となる量である請求項１記載のエポキシ樹脂組成
物。
【請求項３】リン酸エステル化合物のリン原子が５価の
ものである請求項１または２記載のエポキシ樹脂組成
物。
【請求項４】リン酸エステル化合物が、芳香族基を有す
るものである請求項１〜３いずれかに記載のエポキシ樹
脂組成物。
【請求項５】リン酸エステル化合物（Ｄ）が下記化学式
（Ｉ）の構造を分子中に有するものである請求項１〜４
いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。【化１】（式Ｉ中、Ｘは同一でも異なっていてもよく、１価以上
の芳香族基を意味する。）
【請求項６】エポキシ樹脂組成物がイオン捕捉剤を含有
するものである請求項１〜５いずれかに記載のエポキシ
樹脂組成物。
【請求項７】イオン捕捉剤がハイドロタルサイト系化合
物である請求項６記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項８】エポキシ樹脂（Ａ）が下記化学式（II）の
構造を有するビフェニル型エポキシ成分を必須成分とす
る請求項１〜７いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。【化２】（ただし、式中のＲ1 〜Ｒ8 は、水素原子、炭素数１〜
４のアルキル基またはハロゲン原子を示す）
【請求項９】硬化剤が下式に示されるフェノール化合物
(VI)を必須成分とする請求項１〜８いずれかに記載のエ
ポキシ樹脂組成物。【化３】（式III においてｍは０以上の整数、Ｘは同一でも異な
っていてもよく、２価の芳香族基、Ｙは同一でも異なっ
ていてもよく、フェノール基を有する１価または２価の
芳香族基。
【請求項１０】さらにリン酸エステル化合物の５０重量
％以上が分子量３００以上のものである請求項１〜９い
ずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項１１】無機質充填剤（Ｃ）の含有量が、樹脂組
成物の８５〜９８重量％であることを特徴とする請求項
１〜１０いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項１２】硬化後の組成物の酸素指数が４２％以上
である請求項１〜１１いずれかに記載のエポキシ樹脂組
成物。
【請求項１３】半導体封止用である請求項１〜１２いず
れかのエポキシ樹脂組成物。
【請求項１４】請求項１３に記載のエポキシ樹脂組成物
で、半導体素子が封止された半導体装置。
【請求項１５】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無
機質充填剤（Ｃ）、リン酸エステル化合物（Ｄ）を溶融
混合することを特徴とするエポキシ樹脂組成物の製造方
法。（ただし無機質充填剤（Ｃ）の配合量が組成物に対
して８０重量％以上である）
【請求項１６】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無
機質充填剤（Ｃ）、リン酸エステル化合物（Ｄ）および
イオン捕捉剤を溶融混合することを特徴とするエポキシ
樹脂組成物の製造方法。（ただし無機質充填剤（Ｃ）の
配合量が組成物に対して８０重量％以上である）
【請求項１７】イオン捕捉剤がハイドロタルサイト系化
合物である請求項１６記載のエポキシ樹脂組成物の製造
方法。