JPH0931160A - エポキシ樹脂系組成物及び樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低吸湿であるとともにリードフレーム等との
高い密着性が得られ、かつ成形性も良好で封止樹脂とし
て非常に好適なエポキシ樹脂系組成物、及び極めて信頼
性に優れた樹脂封止型半導体装置の提供 【構成】 （ａ）下記一般式（１）で表されるビフェニ
ル型のエポキシ樹脂と、（ｂ）エポキシ樹脂の硬化剤と
を必須成分として含有するエポキシ樹脂系組成物を用い
て半導体素子を樹脂封止する。 【化１】 （式中、Ｒは互いに同一であっても異なっていてもよ
く、それぞれ水素原子、クロル原子、ブロム原子、メチ
ル基、エチル基、イソプロピル基またはフェニル基を示
し、ｎは０〜１０の整数である。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エポキシ樹脂を主剤と
するエポキシ樹脂系組成物及びこのエポキシ樹脂系組成
物を用いた樹脂封止型半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年樹脂封止型半導体装置の分野におい
ては、半導体素子の高集積化に伴って素子上の各機能単
位の微細化、素子自体の大型化が急速に進んでいる。従
って、樹脂封止型半導体装置のパッケージについても大
型化が進む一方、実装スペースの微細化に応じて薄型化
の傾向を強めており、この傾向は今後益々強くなってい
くと考えられる。

【０００３】一方、ＡＳＩＣ（Application Specific I
C)といわれるゲートアレイやスタンダードセル方式ＬＳ
Ｉに代表される表面実装型のパッケージを実装する際に
は、赤外線リフロー、ベーパーフェイズリフロー、半田
浸漬等の工程が採用されているが、これらの工程ではパ
ッケージが約２１５〜２６０℃の高温にさらされる。こ
こで、従来のエポキシ樹脂系組成物を用いて樹脂封止さ
れた樹脂封止型半導体装置においては、樹脂を透過して
内部に侵入した微量の水分が急激に気化し、封止樹脂に
クラックがはいることがあり、クラックが外部まで達す
ると樹脂封止型半導体装置の信頼性を著しく低下させて
しまう。また、封止樹脂が半導体素子やリードフレーム
から剥離することでパッケージの膨れが生じ、パッケー
ジを実装することができないという現象も発生する。さ
らに半導体素子内部でも、アルミニウム等の配線層のパ
ッシベーション膜に用いられているＰＳＧ（リンケイ酸
ガラス）やＳｉＮ（チッ化ケイ素）にクラックが生じた
り、Ａｕボンディングワイヤーの断線が生じることがあ
り、上述したような問題はいずれもパッケージの大型
化、薄型化が進むほど顕著になることが予想される。

【０００４】従ってこれらの対策として、（１）封止樹
脂の内部封入物に対する応力を小さくし、かつ封止樹脂
と素子上のＰＳＧ、ＳｉＮ、ポリイミド膜やリードフレ
ーム等との密着性を向上させることや、（２）封止樹脂
に、表面実装温度に対応した高温強度及び吸湿高温強度
を付与し、かつ吸湿量を低減させることが以前より検討
されている。例えば特公平４−７３６５号等には、下記
一般式で表される低粘度でかつ疎水的な骨格を有するビ
フェニル型のエポキシ樹脂を主剤とし、こうしたエポキ
シ樹脂に対して無機質充填剤を高充填させることでその
低熱膨張化、低吸湿化を図った半導体封止用エポキシ樹
脂系組成物が開示されている。

【０００５】

【化２】

【０００６】（式中、Ｒ⁰ は水素原子またはメチル基、
Ｒ¹ 〜Ｒ⁸ は水素原子、クロル原子、ブロム原子、メチ
ル基、エチル基、イソプロピル基またはフェニル基を示
し、ｍは０〜５の整数である。） しかしながら、このようなエポキシ樹脂系組成物では吸
湿量を著しく低減させることは困難で、得られるパッケ
ージの耐クラック性はいまだ不充分であるうえ、成形性
が非常に悪いという問題点がある。さらに最近では、マ
レイミド系樹脂組成物やＰＰＳ（ポリフェニレンスルフ
ィド）樹脂、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）樹脂、
液晶ポリマー等を封止樹脂として用いることも試みられ
ているが、いずれの場合もリードフレーム等との密着
性、低吸湿性、成形性等のすべてについては満足できな
いのが現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように樹脂封
止型半導体装置においては、パッケージの大型化、薄型
化等の進展に伴い、パッケージのクラック等に起因する
信頼性の低下が問題となりつつあり、このような問題を
回避し得る封止樹脂の開発が要望されている。本発明
は、こうした要望に応えるためになされたものであり、
低吸湿であるとともにリードフレーム等との高い密着性
が得られ、かつ成形性も良好で封止樹脂として非常に好
適なエポキシ樹脂系組成物を提供することを目的として
いる。また本発明の別の目的は、パッケージが大型化、
薄型化されても実装時におけるクラックの発生等が抑制
され、極めて信頼性に優れた樹脂封止型半導体装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するためになされた本願第１の発明は、（ａ）下記一般
式（１）で表されるエポキシ樹脂と、（ｂ）エポキシ樹
脂の硬化剤とを必須成分として含有するエポキシ樹脂系
組成物である。さらに本願第２の発明は、このエポキシ
樹脂系組成物の硬化物で半導体素子が封止されてなる樹
脂封止型半導体装置である。

【０００９】

【化３】

【００１０】（式中、Ｒは互いに同一であっても異なっ
ていてもよく、それぞれ水素原子、クロル原子、ブロム
原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはフェ
ニル基を示し、ｎは０〜１０の整数である。） すなわち本発明は、上記一般式（１）で表されるビフェ
ニル型のエポキシ樹脂をエポキシ樹脂系組成物の主剤と
した点が特徴的である。本発明においては、こうしたエ
ポキシ樹脂を主剤とすることで、比較的低粘度のエポキ
シ樹脂系樹脂組成物を調製することができ、ひいては無
機質充填剤の高充填化が可能となる。従って、エポキシ
樹脂系組成物の低熱膨張化が容易であり、半導体素子等
を樹脂封止した際に、封止樹脂の内部封入物に対する応
力を小さくすることができる。またここでの封止樹脂
は、リードフレーム等との高い密着性を有しており、上
記一般式（１）で表されるビフェニル型のエポキシ樹脂
の骨格が疎水的であることと相俟って、樹脂封止型半導
体装置における高温高湿条件での吸湿量が低く抑えられ
得る。しかも、本発明のエポキシ樹脂系組成物は成形性
も良好で、成形時間の短縮、金型汚れの低減が図られる
とともに、外観の良いパッケージを成形することが可能
である。

【００１１】本発明において、上述したようなビフェニ
ル型のエポキシ樹脂を合成するには、まずメトキシメチ
ルベンゼンハロゲン化合物の脱ハロゲン化カップリング
反応によりビス（メトキシメチル）ビフェニルを得る。
次いで、このビス（メトキシメチル）ビフェニルとフェ
ノール化合物を酸性触媒の存在下加熱し、脱アルコール
によりビフェニル型のフェノール樹脂を得た後、エピク
ロルヒドリン化合物を苛性ソーダ等のアルカリ存在下ク
ロルヒドリンエーテルを経由して脱塩酸反応させればよ
い。ここで、上記一般式（１）で表されるビフェニル型
のエポキシ樹脂の具体例を示す。

【００１２】

【化４】

【００１３】なお本発明では、上記一般式（１）で表さ
れるビフェニル型のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を
併用することも可能である。こうしたエポキシ樹脂とし
ては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するもので
あればいかなるものであってもよく、例えばフェノール
ノボラック型、クレゾールノボラック型、ナフトールノ
ボラック型、ビスフェノールＡのノボラック型、３官能
型の各エポキシ樹脂等を挙げることができる。ただし、
これら上記一般式（１）で表されるビフェニル型のエポ
キシ樹脂以外のエポキシ樹脂の配合量は、全エポキシ樹
脂中５０重量％以下とすることが好ましい。

【００１４】また本発明のエポキシ樹脂系組成物は、耐
湿信頼性の優れた樹脂封止型半導体装置を得る観点か
ら、エポキシ樹脂中のイオン性不純物量ができるだけ少
ないことが望まれる。このためには、エポキシ樹脂の水
洗、真空蒸留等が有効である。特に、イオン性不純物の
うち加水分解性塩素の量は７００ｐｐｍ以下であること
が好ましい。

【００１５】一方、本発明におけるエポキシ樹脂の硬化
剤としては、フェノール樹脂が特に好ましく用いられ得
る。ここでのフェノール樹脂は、１分子中に２個以上の
フェノール水酸基を有するものであればいかなるもので
あってもよく、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、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノ
ボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂、フェ
ノールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエンフェノー
ルノボラック樹脂、ナフタレン型ノボラック樹脂、ビフ
ェニル型ノボラック樹脂等が挙げられる。また、これら
のフェノール樹脂にアミノ基、ビニル基、アリル基、ア
クリル基等の反応性基を導入したものであっても構わな
い。

【００１６】さらにエポキシ樹脂の硬化剤として、下記
一般式（２）で表されるｐ−キシリレン型のフェノール
ノボラック樹脂や、下記一般式（３）で表されるビフェ
ニル型のフェノールノボラック樹脂は、エポキシ樹脂系
組成物におけるリードフレーム等との密着性、低吸湿
性、成形性の一層の向上を期待できる点で、特に好まし
い。具体的には、ＸＬ−２２５−Ｌ、ＸＬ−２２５−Ｌ
Ｌ、ＸＬ−２２５−３Ｌ、ＸＬ−２２５−４Ｌ、ＸＬ−
２２５−４ＬＳ、ＸＬ−２４（三井東圧社製）、ＭＥＨ
−７８００Ｌ、ＭＥＨ−７８００ＬＬ（明和化成社製）
等のｐ−キシリレン型のフェノールノボラック樹脂や、
ＭＥＨ−７８５０、ＭＥＨ−７８５１、ＭＥＨ−７８６
０（明和化成社製）等のビフェニル型のフェノールノボ
ラック樹脂が例示される。

【００１７】

【化５】

【００１８】（式中、Ｒは互いに同一であっても異なっ
ていてもよく、それぞれ水素原子、クロル原子、ブロム
原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはフェ
ニル基を示し、ｎは０〜１０の整数である。） 本発明のエポキシ樹脂系組成物において、上述したよう
なエポキシ樹脂と硬化剤としてのフェノール樹脂との配
合比は、フェノール樹脂のフェノール性水酸基数とエポ
キシ樹脂のエポキシ基数の比（フェノール性水酸基数／
エポキシ基数）が０．５〜１．５の範囲内となるように
設定されることが好ましい。すなわち、この値が０．５
未満だとエポキシ樹脂系組成物の硬化反応が充分には進
行しにくく、１．５を越えると硬化物の吸湿量が増大す
るおそれが生じる。なお、エポキシ樹脂とフェノール樹
脂との最も好ましい配合比は、フェノール性水酸基数／
エポキシ基数がほぼ１となる場合である。

【００１９】また本発明のエポキシ樹脂系組成物では、
エポキシ樹脂とともにマレイミド化合物を併せて主剤と
することで、封止樹脂としての高温強度の向上を図るこ
とができる。ここでマレイミド化合物の好ましい配合量
は、エポキシ樹脂系組成物中５〜６０重量％程度であ
る。何となれば、マレイミド化合物の配合量が５重量％
未満だと、封止樹脂における高温強度の向上が小さい一
方、マレイミド化合物の配合量が６０重量％を越える
と、封止樹脂のリードフレーム等との密着性や低吸湿性
が損なわれるおそれがある。本発明において、このよう
なマレイミド化合物については特に限定されないが、例
えば下記一般式（４）で表されるＮ，Ｎ´−置換ビスマ
レイミド化合物や、下記一般式（５）で表されるポリ
（フェニレンメチレン）ポリマレイミド等が用いられ得
る。

【００２０】

【化６】 （式中、Ｘは２価の有機基を示す。）

【００２１】

【化７】

【００２２】（式中、ｋは１〜５の整数である。） ここでのマレイミド化合物の具体例としては、Ｎ，Ｎ´
−フェニレンマレイミド、Ｎ，Ｎ´−ヘキサメチレンビ
スマレイミド、Ｎ，Ｎ´−ジフェニルメタンビスマレイ
ミド、Ｎ，Ｎ´−オキシ−ジ−ｐ−フェニルビスマレイ
ミド、Ｎ，Ｎ´−４，４−ヘンゾフェノンビスマレイミ
ド、Ｎ，Ｎ´−ｐ−ジフェニルスルホンビスマレイミ
ド、Ｎ，Ｎ´−（３，３−ジメチル）メチレン−ジ−ｐ
−フェニレンビスマレイミド、ポリ（フェニルメチレ
ン）ポリマレイミド、２，２−ビス（フェノキシフェニ
ル）プロパン−Ｎ，Ｎ´−ビスマレイミド、ビス（４−
フェノキシフェニル）スルフォン−Ｎ，Ｎ´−ビスマレ
イミド、１，４−ビス（４−フェノキシ）ベンゼン−
Ｎ，Ｎ´−ビスマレイミド、１，３−ビス（４−フェノ
キシ）ベンゼン−Ｎ，Ｎ´−ビスマレイミド、１，３−
ビス（３−フェノキシ）ベンゼン−Ｎ，Ｎ´−ビスマレ
イミド等が挙げられる。これらは１種または２種以上で
用いることができる。

【００２３】なお上述したようなマレイミド化合物に
は、微量の有機酸が含有される場合がある。こうした有
機酸は、マレイミド化合物の精製が不充分であるため残
存したものであり、具体的には酢酸、マレイン酸、フマ
ル酸、脂肪酸等である。然るに、精製が不充分で有機酸
が多量に残存したマレイミド化合物が本発明のエポキシ
樹脂系組成物に配合されると、このエポキシ樹脂系組成
物を用いて半導体素子を樹脂封止した際、半導体素子上
のＡｌ配線層の腐食が促進されて樹脂封止型半導体装置
の信頼性の低下を招きやすい。従って、本発明で用いら
れるマレイミド化合物中の有機酸の含有量は、０．２重
量％以下さらには０．１重量％以下であることが好まし
い。ただしマレイミド化合物中の有機酸量は、マレイミ
ド化合物を９５℃／２０時間以上の条件で熱水処理して
有機酸を抽出した後、イオンクロマトグラフィーや液体
クロマトグラフィー等によって分析すればよい。

【００２４】またマレイミド化合物の製造方法として
は、一般的には反応溶媒中でビスマレインアミック酸を
合成し、得られたビスマレインアミック酸を無水酢酸と
反応させることで脱水閉環せしめてビスマレイミド化合
物を得た後、これを精製する。さらに無水酢酸を用い
ず、ビスマレインアミック酸を反応溶媒中で触媒存在下
加熱することで直接脱水閉環せしめ、得られたビスマレ
イミド化合物を精製してもよく、この方法は有機酸量を
極力低減するうえで有利である。

【００２５】本発明のエポキシ樹脂系組成物において
は、上述したようなエポキシ樹脂、マレイミド化合物と
いった主剤やその硬化剤とともに、通常硬化触媒が配合
される。ここでの硬化触媒は、樹脂成分の硬化反応を促
進するものであれば特に限定されず、例えばアミン類、
イミダゾール類、ジアザビシクロアルケン類、有機ホス
フィン類、金属キレート類等を用いることができる。具
体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ
−メチルジシクロヘキシルアミン、トリエチレンジアミ
ン、ジアミノジフェニルスルホン、ジメチルアミノメチ
ルフェノール、ベンジルジメチルアミン、トリスジメチ
ルアミノメチルフェノール等のアミン類；２−メチルイ
ミダゾール、２−フェニルイミダゾール、ヘプタデシル
イミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エ
チルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾー
ル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やそのフェノール塩等のジアザ
ビシクロアルケン類；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、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、１，２−ビス（ジフェニルホスフィ
ン）エタン、ビス（ジフェニルホスフィン）メタン等の
有機ホスフィン類；Ａｌキレート、Ｚｒキレート等の金
属キレート類が挙げられる。これらは１種または２種以
上で用いることができる。ただし、本発明のエポキシ樹
脂系組成物を用いて半導体素子を樹脂封止したとき、電
気特性及び耐湿信頼性の特に優れた樹脂封止型半導体装
置が得られる点で、トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）
等の有機ホスフィン類あるいはヘプタデシルイミダゾー
ル等のイミダゾール類を用いることが好ましい。

【００２６】本発明で上述したような硬化触媒の配合量
は、エポキシ樹脂系組成物中０．１〜１０重量％に設定
されることが好ましい。この理由は硬化触媒の配合量が
０．１重量％未満だと、樹脂成分の硬化反応を充分に促
進させることが困難であり、逆に１０重量％を越える
と、エポキシ樹脂系組成物の硬化物における吸湿量の増
大や、耐熱衝撃性の低下等を招くおそれがあるためであ
る。

【００２７】さらに、本発明のエポキシ樹脂系組成物に
マレイミド化合物が配合されている場合には、樹脂成分
の硬化反応を促進させるうえで過酸化物を硬化触媒とし
て併用することもできる。具体的には、ジ−ｔ−ブチル
パーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−
ブチルパーオキシヘキサン等のジアリルパーオキサイド
類；ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパー
オキシフタレート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエー
ト、２，５−ジメチル−２，５−ベンゾイルパーオキシ
ヘキサン、ｔ−ブチルパオキシ−２−エチルヘキサノエ
イト等のパーオキシエステル類；アセチルパーオキサイ
ド、イソブチリルパーオキサイド、デカノイルパーオキ
サイド、ラウロイルパーオキサイド、３，５，５−トリ
メチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオ
キサイド、ジ−２−エチルヘキシルパオキシジカーボネ
ート等のジアシルパーオキサイド類；ｔ−ブチルハイド
ロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、パ
ラメタンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキ
サイド類；メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロ
ヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド
類；１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキ
サン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，
３，５−トリメチルシクロヘキサン等のパーオキシケタ
ール類等の過酸化物が挙げられる。これらについても、
１種または２種以上で用いることができる。

【００２８】ここで上述したような過酸化物の配合量
は、エポキシ樹脂系組成物中０．１〜５重量％に設定さ
れることが好ましい。この理由は過酸化物の配合量が
０．１重量％未満だと、樹脂成分中特にマレイミド化合
物の硬化反応を充分に促進させることが困難であり、逆
に５重量％を越えると、エポキシ樹脂系組成物の硬化物
における吸湿量の増大や、耐熱衝撃性の低下等を招くお
それがあるからである。

【００２９】また本発明のエポキシ樹脂系組成物では、
無機質充填剤として石英ガラス、溶融シリカ、結晶性シ
リカ、ガラス、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、
炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム素、酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、雲母等が配合
されてもよく、特に溶融シリカ、結晶性シリカはエポキ
シ樹脂系組成物の低熱膨張化に有利である点で好まし
い。このような無機質充填剤の形状は、繊維状、燐ペン
状、破砕状、球状、亜球状等特に制限されるものではな
いが、本発明のエポキシ樹脂系組成物を用いて半導体素
子を樹脂封止したときの半導体素子へのダメージを考慮
すると、球状、亜球状であることが好ましく、かつ平均
粒径が３０μｍ以下であることが望まれる。

【００３０】ここで無機質充填剤の好ましい配合量は、
エポキシ樹脂系組成物中５０〜９５重量％、さらには８
２〜９３重量％である。すなわち、５０重量％未満だと
硬化物の熱膨張率が大きく充分な耐熱衝撃性を得難く、
９５重量％を越えるとエポキシ樹脂系組成物の流動性が
不充分で、半導体素子を樹脂封止する際にワイヤー流
れ、ベッド移動、未充填等が発生することがある。

【００３１】さらに本発明においては、エポキシ樹脂系
組成物の弾性率を低減する低応力付与剤として、シリコ
ーンゴム、各種プラスチック粉末、各種エンジニアリン
グプラスチック粉末、ＡＢＳ粉末、ＭＢＳ粉末等の熱可
塑性樹脂を配合することも可能である。ただしこれらの
成分は、最大粒子径が１００μｍ以下さらには５０μｍ
以下であることが好ましい。この理由は、粒子径の極度
に大きな低応力付与剤が配合されると、無機質充填剤の
平均粒径が大きすぎる場合と同様、樹脂封止に供するに
当って半導体素子やボンディングワイヤー等にダメージ
を与え、樹脂封止型半導体装置の信頼性を著しく低下さ
せてしまうおそれがあるからである。また本発明のエポ
キシ樹脂系組成物では、シリコーンオイル等の密着性付
与剤を配合して、４２アロイ、Ｃｕ合金等からなるリー
ドフレームや半導体素子表面のポリイミド膜等との密着
性を向上させることもできる。

【００３２】一方本発明において、炭化水素系ワック
ス、脂肪酸系ワックス、脂肪酸アミド系ワックス、エス
テル系ワックス等の離型剤の配合は、エポキシ樹脂系組
成物の成形時における金型との離型性を高めるうえで有
効である。なおこのような離型剤は、エポキシ樹脂系組
成物に配合するかわりに金型に塗布してもよい。離型剤
の具体例としては、カルナバワックス、モンタンワック
ス等のエステル系ワックスが耐湿信頼性の優れた樹脂封
止型半導体装置が得られる点で特に好ましく、ステアリ
ン酸、パルミチン酸、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及びその金属塩や低分子
ポリエチレンワックス等も好ましい成分である。これら
は１種または２種以上で用いることができる。さらに、
本発明のエポキシ樹脂系組成物においてはこの他必要に
応じて、ハロゲン化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン等
の難燃剤、カーボン粉末等の着色剤やカップリング剤等
を適宜配合することもできる。

【００３３】本発明のエポキシ樹脂系組成物は、例えば
上述したような各成分をすべて微粉砕して粉体化しヘン
シェルミキサー等で混合後、加熱ロールによる溶融混
練、ニーダーによる溶融混練、押し出し機による溶融混
練、特殊混合機による混合、あるいはこれら各方法の適
切な組み合わせに供することで容易に調製される。また
本発明の樹脂封止型半導体装置は、リードフレーム等に
アッセンブリされた半導体素子を、このエポキシ樹脂系
組成物を用いて常法に従い樹脂封止することで、容易に
製造することができる。

【００３４】ここで、樹脂封止の最も一般的な方法は低
圧トランスファ成形であるが、インジェクション成形、
圧縮成形、注型等による樹脂封止も可能である。また、
本発明のエポキシ樹脂系組成物からなる未硬化樹脂シー
トを所定のサイズに切断した後、半導体素子の上下から
圧着封止することで半導体素子を樹脂封止してもよい。
さらに、エポキシ樹脂系組成物の硬化物の各種特性を充
分なものとする観点からは、上述したように成形を行な
った後に１７５℃以上のアフターキュアーを施すことが
好ましい。なお本発明において、エポキシ樹脂系組成物
の硬化物によって封止される半導体素子の種類、パッケ
ージの形態等は特に限定されない。

【００３５】こうして得られる樹脂封止型半導体装置で
は、成形性の非常に良好な本発明のエポキシ樹脂系組成
物を用いて半導体素子を樹脂封止しているので、極めて
外観の良いパッケージを成形することができる。しか
も、封止樹脂がリードフレーム等と高い密着性を有しか
つ高温高湿条件での吸湿量が低いことに起因して、大
型、薄型のパッケージを成形した場合でも実装時におけ
るクラックの発生が充分に抑制され得る。ただし本発明
のエポキシ樹脂系組成物は、半導体素子の封止樹脂以外
の例えばマウント剤、耐熱積層板、注型材料、希釈溶媒
を添加した耐熱接着剤や耐熱塗料等に、好ましく適用す
ることができる。

【００３６】

【実施例】まず、主剤のエポキシ樹脂として上述したよ
うな（ＥＰ−１）（エポキシ当量２５７）、（ＥＰ−
２）（エポキシ当量２５９）、下記化学式で表されるＹ
Ｘ−４０００Ｈ（油化シェルエポキシ（株）製；エポキ
シ当量１８７〜１９７、融点１０４〜１１０℃、溶融粘
度（１５０℃）０．０２ｐｓ）及びオルソクレゾールノ
ボラック型のエポキシ樹脂（エポキシ当量１９６）；マ
レイミド化合物としてＮ，Ｎ´−ジフェニルメタンビス
マレイミド（分子量３５８）及びＮ，Ｎ´−ビス（４−
フェノキシフェニル）プロパン−Ｎ，Ｎ´−ビスマレイ
ミド（分子量６００．５）；硬化剤としてフェノールノ
ボラック樹脂（昭和高分子製；水酸基当量１０４）、ビ
フェニル型のフェノールノボラック樹脂（昭和化成製；
水酸基当量１９９）及びｐ−キシリレン型のフェノール
ノボラック樹脂（昭和化成製；水酸基当量１７５）；硬
化触媒としてイミダゾールＣ¹⁷Ｚ（四国化成製）及びト
リフェニルホスフィン；無機質充填剤として球状シリカ
（電気化学社製；平均粒径７μｍ）；離型剤としてカル
ナバワックス；難燃剤として臭素化エポキシ樹脂ＡＥＲ
−７４５（エポキシ当量４６０）及び三酸化アンチモ
ン；カップリング剤としてエポキシシランカップリング
剤Ａ−１８７；着色剤としてカーボンブラックをそれぞ
れ表１に示す処方に従って配合し、１２種のエポキシ樹
脂系組成物を調製した。具体的には、ヘンシェルミキサ
ー中に球状シリカ、三酸化アンチモン及びカーボンブラ
ックをエポキシシランカップリング剤とともに仕込み、
回転数４０００ｒｐｍで混合させてカップリング処理を
行ない、続いてその他の成分を添加してさらに混合し、
均一なエポキシ樹脂系組成物の粉体を得た。なおここで
のエポキシ樹脂のうち、（ＥＰ−１）及び（ＥＰ−２）
が上記一般式（１）で表されるビフェニル型のエポキシ
樹脂であり、それ以外は本発明の範囲外のものである。

【００３７】

【化８】

【００３８】

【表１】

【００３９】次に、得られた各粉体に対し９０℃〜１０
０℃で二本ロールによる混練を行なった後、所定のサイ
ズの金型を使用して樹脂タブレットを作製した。次いで
この樹脂タブレットを用い、ＱＦＰ１８４ｐｉｎ金型の
搭載されたトランスファ成形機により、金型温度１８０
℃、キュアータイム６０秒の条件でテスト用素子（18ｍ
ｍ□チップ）を樹脂封止した。さらに、１７５℃、８時
間のアフターキュアーを施した後リードフレームを切断
せしめ、それぞれ実施例１〜８及び比較例１〜４の樹脂
封止型半導体装置とした。

【００４０】これらの樹脂封止型半導体装置について、
８５℃、８５％で１６８時間の吸湿処理、２４０℃、２
回通しの赤外線リフロー処理を施した後、１２８℃、
２．５ａｔｍのプレッシャークッカーで耐湿信頼性テス
トを実施した。また、同様の吸湿処理、赤外線リフロー
処理を施した試料につき、−６５℃（３０分）〜１５０
℃（３０分）での冷熱サイクルテストを実施した。結果
を表２に示す。

【００４１】一方これとは別に、上述したような１２種
のエポキシ樹脂系組成物からテスト用素子を樹脂封止し
たときと同様の条件で各種試験片を成形し、以下に示す
基準に基づきそれぞれ成形性を評価した。

【００４２】成形時間：カルのふくれの有無、成形体の
金型からの取りだしやすさを基準に判定。 バーコール硬度：バーコール硬度計により成形直後の成
形体の硬度を測定（＃９３５）。

【００４３】離型荷重：離型荷重用金型を使用して成形
体の金型からの離型荷重をプッシュ・プルケージで測
定。 金型汚れ：同一金型において同一品の成形を５０ショッ
ト行ない、その後の金型表面を観察し判定。

【００４４】成形体の外観：パッケージ表面の顕微鏡観
察によりヒケ、外部巣の有無を観察。さらに、各エポキ
シ樹脂系組成物の硬化前の粉体あるいは成形体を用い
て、ゲル・タイム（１８０℃）、ガラス転移点、熱膨張
率、高温曲げ強度（２４０℃）、吸水率（８５℃、８５
％、１６８時間）及びリードフレームとの接着力の各種
特性を測定した。ただし、ここでリードフレームとの接
着力については、基材表面に４ｍｍ² の成形体を形成
し、１７５℃、８時間のアフターキュアーを施した後の
接着強度を測定した。結果を表２に併記する。

【００４５】

【表２】

【００４６】表２に示される通り、実施例１〜８のエポ
キシ樹脂系組成物はいずれも成形性が良好であり、かつ
リードフレームとの密着性が高く、低熱膨張、低吸湿の
成形体が得られている。さらに、耐湿信頼性テスト及び
冷熱サイクルテストの結果から、これらのエポキシ樹脂
系組成物を用いて半導体素子を樹脂封止してなる樹脂封
止型半導体装置は、非常に優れた性能を有することが判
る。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のエポキシ樹
脂系組成物は、低吸湿であるとともにリードフレーム等
との高い密着性が得られ、かつ成形性も良好である。従
って、このようなエポキシ樹脂系組成物を用いて半導体
素子を樹脂封止すれば、今後さらにパッケージが大型
化、薄型化されても実装時におけるクラックの発生等を
抑制でき、ひいては極めて信頼性に優れた樹脂封止型半
導体装置を実現することが可能となる。

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 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 (72)発明者 善積 章 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 太田 英男 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）下記一般式（１）で表されるエポキ
   シ樹脂と、（ｂ）エポキシ樹脂の硬化剤とを必須成分と
   して含有することを特徴とするエポキシ樹脂系組成物。 【化１】 （式中、Ｒは互いに同一であっても異なっていてもよ
   く、それぞれ水素原子、クロル原子、ブロム原子、メチ
   ル基、エチル基、イソプロピル基またはフェニル基を示
   し、ｎは０〜１０の整数である。）
2. 【請求項２】硬化剤がフェノール樹脂であることを特徴
   とする請求項１記載のエポキシ樹脂系組成物。
3. 【請求項３】主剤の樹脂成分としてエポキシ樹脂ととも
   にマレイミド化合物が配合されてなることを特徴とする
   請求項２記載のエポキシ樹脂系組成物。
4. 【請求項４】硬化触媒として有機ホスフィン化合物及び
   イミダゾール化合物の少なくとも１種が配合されてなる
   ことを特徴とする請求項１記載のエポキシ樹脂系組成
   物。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載
   のエポキシ樹脂系組成物の硬化物で半導体素子が封止さ
   れてなることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。