JPH10168284A - 熱硬化性樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】貯蔵時の保存安定性に優れた熱硬化性樹脂組成
物を提供する。 【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する熱硬
化性樹脂組成物である。 （Ａ）熱硬化性樹脂。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）硬化促進剤からなるコア部が、熱可塑性樹脂から
なるシェル部で被覆されたコア／シェル構造を有する硬
化促進剤含有マイクロカプセル。 （Ｄ）無機質充填剤中少なくとも８０重量％を下記の
（ｄ）成分が占める無機質充填剤。 （ｄ）球状無機質充填剤および摩砕処理済み無機質充填
剤の少なくとも一方。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貯蔵安定性に優れ
た熱硬化性樹脂組成物およびそれを用いた信頼性の高い
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等の半導体
素子は、一般にエポキシ樹脂組成物を用いて封止され半
導体装置化されている。この種のエポキシ樹脂組成物に
は、通常、エポキシ樹脂とともに、各種硬化剤、無機質
充填剤、さらに、硬化促進剤が含有される。

【０００３】しかしながら、上記エポキシ樹脂組成物
は、予め、硬化促進剤を配合しておくと、硬化反応が進
行するために、通常は、使用する直前に硬化促進剤を混
合して用いられる。このようなエポキシ樹脂組成物は、
硬化促進剤を別に保存しておき必要に応じて配合し混合
するが、混合後の可使時間が比較的短いため多量に混合
することができず、従って、多量に使用する場合は、少
量ずつ複数回に分けて配合しなければならず、作業能率
が極めて悪いものである。

【０００４】一方、このような問題を解決するものとし
て、例えば、エポキシ樹脂をシェル部（壁膜）形成材料
として用いたマイクロカプセル内に硬化促進剤を封入し
た、硬化促進剤含有マイクロカプセルを含有するエポキ
シ樹脂組成物が提案されている（特開平１−２４２６１
６号公報）。さらに、上記マイクロカプセルのシェル部
（壁膜）形成材料として、上記エポキシ樹脂以外に、ポ
リスチレン、ポリメタクリル酸メチルエステル、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルトルエン、アクリ
ルゴム等の各種重合体や、塩化ビニリデンやアクリロニ
トリル、メタクリル酸等のエチレン系単量体を主成分の
単量体として得られる重合体を用いた硬化促進剤含有マ
イクロカプセルを含有するエポキシ樹脂組成物が種々提
案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような各種の硬化促進剤含有マイクロカプセルを他の成
分とともに配合し混練するエポキシ樹脂組成物の製造工
程の際に、その溶融混練時に上記硬化促進剤含有マイク
ロカプセルが破壊されてしまい、内包された硬化促進剤
が放出されるという問題が生じる。その結果、得られた
エポキシ樹脂組成物に硬化促進剤が放出され、反応が進
行してしまうため、従来のように貯蔵時の保存安定性に
劣る。また、これを半導体封止材料として用いた場合、
流動性に劣るために、均一な樹脂封止によるパッケージ
が得られ難いという問題が発生する。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、貯蔵時の保存安定性に優れた熱硬化性樹脂組成
物と、それを用いて得られる信頼性の高い半導体装置の
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、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する熱
硬化性樹脂組成物を第１の要旨とし、さらに、この熱硬
化性樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる半導
体装置を第２の要旨とする。 （Ａ）熱硬化性樹脂。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）硬化促進剤からなるコア部が、熱可塑性樹脂から
なるシェル部で被覆されたコア／シェル構造を有する硬
化促進剤含有マイクロカプセル。 （Ｄ）無機質充填剤中少なくとも８０重量％を下記の
（ｄ）成分が占める無機質充填剤。 （ｄ）球状無機質充填剤および摩砕処理済み無機質充填
剤の少なくとも一方。

【０００８】すなわち、本発明者らは、先に述べた貯蔵
時の保存安定性に優れた熱硬化性樹脂組成物を得るた
め、まず、上記各成分の溶融混合時における、上記硬化
促進剤含有マイクロカプセルのシェル部（壁膜）の破壊
の原因を追求すべく一連の研究を重ねた。そして、上記
エポキシ樹脂組成物の作製に用いられる無機質充填剤の
形状に特に着目した結果、上記各成分の溶融混合時に、
上記無機質充填剤に含まれる角ばった破砕状の無機質充
填剤と、上記硬化促進剤含有マイクロカプセルとが接触
し、上記無機質充填剤の角ばった破砕状の部分によって
上記硬化促進剤含有マイクロカプセルのシェル部（壁
膜）が傷つけられて、上記シェル部（壁膜）が破壊され
ることを突き止めた。そして、この知見に基づき研究を
重ねた結果、無機質充填剤として、球状無機質充填剤お
よび摩砕処理済み無機質充填剤の少なくとも一方（ｄ成
分）を用い、かつ、そのｄ成分の含有割合を無機質充填
剤の少なくとも８０重量％に設定した無機質充填剤（Ｄ
成分）を用いると、無機質充填剤（Ｄ成分）との接触に
よる硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）のシェ
ル部（壁膜）の破壊が防止され、貯蔵時の保存安定性に
優れた熱硬化性樹脂組成物が得られることを見出し本発
明に到達した。

【０００９】また、上記ｄ成分を構成する球状無機質充
填剤、摩砕処理済み無機質充填剤において、それぞれ、
上記球状無機質充填剤としては球状溶融シリカが、ま
た、摩砕処理済み無機質充填剤としては摩砕処理済み結
晶性シリカが好適に用いられる。

【００１０】そして、上記無機質充填剤（Ｄ成分）の粒
度分布を、前記（ａ）〜（ｃ）に設定すると、上記Ａ〜
Ｄ成分の混練の際に無機質充填剤（Ｄ成分）の流動性が
向上し、熱硬化性樹脂組成物中に無機質充填剤（Ｄ成
分）が均一に分散するようになる。このため、この熱硬
化性樹脂組成物を用いて、例えば、トランスファー成形
等の半導体装置の封止作業を行うと、高強度で信頼性の
高い半導体装置を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。

【００１２】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性
樹脂（Ａ成分）と、硬化剤（Ｂ成分）と、硬化促進剤含
有マイクロカプセル（Ｃ成分）と、特定の無機質充填剤
（Ｄ成分）を用いて得られるものであって、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。

【００１３】上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）としては、特
に限定するものではなく、エポキシ樹脂、マレイミド化
合物等の従来公知の各種熱硬化性樹脂があげられ、用途
によって適宜に選択される。例えば、半導体封止用材料
としては、一般には、エポキシ樹脂が汎用されている。
上記エポキシ樹脂としては、特に限定するものではな
く、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、ノボラックビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂、ジシクロペンタジエン系エポキシ樹脂等があげ
られる。なかでも、低粘度で低吸湿性を備えているとい
う点から、下記の一般式（１）で表されるビフェニル型
エポキシ樹脂を用いることが好ましい。

【００１４】

【化１】

【００１５】上記式（１）において、Ｒ₁ 〜Ｒ₄ とし
て、水素原子、メチル基を有するものが、低吸湿性およ
び反応性の点から一層好ましい。

【００１６】上記一般式（１）で表されるビフェニル型
エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１６０〜３５０、
軟化点５０〜１５０℃のものが好ましい。

【００１７】上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）とともに用い
られる硬化剤（Ｂ成分）としては、上記熱硬化性樹脂
（Ａ成分）に対して硬化作用を奏するものであれば特に
限定するものではなく各種硬化剤が用いられる。上記熱
硬化性樹脂（Ａ成分）としてエポキシ樹脂を使用する場
合には、硬化剤（Ｂ成分）としてフェノール樹脂が一般
に用いられる。上記フェノール樹脂としては、特に限定
するものではなく従来からエポキシ樹脂の硬化剤として
作用する各種フェノール樹脂が用いられる。なかでも、
フェノールアラルキル樹脂を用いることが好ましく、具
体的には下記の一般式（２）で表されるフェノールアラ
ルキル樹脂を用いることが特に好ましい。

【００１８】

【化２】

【００１９】上記式（２）において、繰り返し数ｎは、
０〜４０の範囲が好ましく、特に好ましくは、ｎ＝０〜
３０の範囲である。

【００２０】上記一般式（２）で表されるフェノールア
ラルキル樹脂は、水酸基当量１５０〜２２０、軟化点４
０〜１１０℃が好ましく、より好ましくは水酸基当量１
５０〜２００、軟化点５０〜９０℃である。

【００２１】上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）と硬化剤（Ｂ
成分）の配合割合は、例えば、熱硬化性樹脂（Ａ成分）
としてエポキシ樹脂を用い、かつ、硬化剤（Ｂ成分）と
してフェノール樹脂を用いた場合、上記エポキシ樹脂成
分中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸
基が０．８〜１．２当量となるように配合することが好
適である。より好適なのは０．９〜１．１当量である。

【００２２】上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられ
る硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）は、硬化
促進剤からなるコア部が、熱可塑性樹脂からなるシェル
部で被覆されたコア／シェル構造を有するマイクロカプ
セルである。

【００２３】上記コア部として内包される硬化促進剤と
しては、特に限定するものではなく従来公知のものが用
いられる。そして、この場合、マイクロカプセルを調製
する際の作業性や得られるマイクロカプセルの特性の点
から、常温で液状を有するものが好ましい。なお、常温
で液状とは、硬化促進剤自身の性状が常温で液状を示す
場合の他、常温で固体であっても任意の有機溶剤等に溶
解もしくは分散させて液状にしたものをも含む。

【００２４】そして、上記硬化促進剤としては、例え
ば、アミン系、イミダゾール系、リン系、ホウ素系、リ
ン−ホウ素系等の硬化促進剤があげられる。具体的に
は、エチルグアニジン、トリメチルグアニジン、フェニ
ルグアニジン、ジフェニルグアニジン等のアルキル置換
グアニジン類、３−（３，４−ジクロロフェニル）−
１，１−ジメチル尿素、３−フェニル−１，１−ジメチ
ル尿素、３−（４−クロロフェニル）−１，１−ジメチ
ル尿素等の３−置換フェニル−１，１−ジメチル尿素
類、２−メチルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリ
ン、２−ウンデシルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイ
ミダゾリン等のイミダゾリン類、２−アミノピリジン等
のモノアミノピリジン類、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２
−ヒドロキシ−３−アリロキシプロピル）アミン−Ｎ′
−ラクトイミド等のアミンイミド系類、エチルホスフィ
ン、プロピルホスフィン、ブチルホスフィン、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、トリオクチルホスフィ
ン、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホス
フィン、トリフェニルホスフィン／トリフェニルボラン
錯体、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレ
ート等の有機リン系化合物、１，８−ジアザビシクロ
〔５，４，０〕ウンデセン−７、１，４−ジアザビシク
ロ〔２，２，２〕オクタン等のジアザビシクロウンデセ
ン系化合物等があげられる。これらは単独でもしくは２
種以上併せて用いられる。なかでも、硬化促進剤含有マ
イクロカプセル（Ｃ成分）の作製の容易さ、また取扱い
性の容易さという点から、上記イミダゾール系化合物や
有機リン系化合物が好適に用いられる。

【００２５】また、上記硬化促進剤含有マイクロカプセ
ル（Ｃ成分）のシェル部（壁膜）内に内包することがで
きる有機溶剤としては、常温で液状であれば特に限定す
るものではないが、少なくともシェル部（壁膜）を溶解
しないものを選択する必要がある。具体的には、酢酸エ
チル、メチルエチルケトン、アセトン、塩化メチレン、
キシレン、トルエン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤
の他、フェニルキシリルエタン、ジアルキルナフタレン
等のオイル類を用いることができる。

【００２６】上記シェル部（壁膜）を形成する熱可塑性
樹脂としては、例えば、ポリウレア、ポリウレタン、ア
ミノ樹脂、アクリル樹脂等があげられる。なかでも、貯
蔵時の安定性を考慮した場合、ポリウレアが好適であ
る。

【００２７】上記ポリウレアとしては、特に下記の一般
式（３）で表される繰り返し単位を主要構成成分とする
重合体が好ましい。

【００２８】

【化３】

【００２９】上記のように、式（３）において、Ｒ₁ ，
Ｒ₂ としては、水素原子または１価の有機基であり、Ｒ
は２価の有機基である。

【００３０】上記式（３）で表される繰り返し単位を主
要構成成分とする重合体は、例えば、多価イソシアネー
ト類と多価アミン類との重付加反応によって得られる。
あるいは、多価イソシアネート類と水との反応によって
得られる。

【００３１】上記多価イソシアネート類としては、分子
内に２個以上のイソシアネート基を有する化合物であれ
ばよく、具体的には、ｍ−フェニレンジイソシアネー
ト、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，４−トリレ
ンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネー
ト、ナフタレン−１，４−ジイソシアネート、ジフェニ
ルメタン−４，４′−ジイソシアネート、３，３′−ジ
メトキシ−４，４′−ビフェニルジイソシアネート、
３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４′−ジイ
ソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネー
ト、４，４′−ジフェニルプロパンジイソシアネート、
トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソ
シアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、
ブチレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレ
ン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−
１，４−ジイソシアネート等のジイソシアネート類、ｐ
−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−１，
４−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシア
ネート等のトリイソシアネート類、４，４′−ジメチル
ジフェニルメタン−２，２′，５，５′−テトライソシ
アネート等のテトライソシアネート類、ヘキサメチレン
ジイソシアネートとヘキサントリオールとの付加物、
２，４−トリレンジイソシアネートとプレンツカテコー
ルとの付加物、トリレンジイソシアネートとヘキサント
リオールとの付加物、トリレンジイソシアネートとトリ
メチロールプロパンの付加物、キシリレンジイソシアネ
ートとトリメチロールプロパンの付加物、ヘキサメチレ
ンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加
物、トリフェニルジメチレントリイソシアネート、テト
ラフェニルトリメチレンテトライソシアネート、ペンタ
フェニルテトラメチレンペンタイソシアネート、リジン
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の
脂肪族多価イソシアネートの三量体のようなイソシアネ
ートプレポリマー等があげられる。これらは単独でもし
くは２種以上併せて用いられる。

【００３２】上記多価イソシアネート類のなかでもマイ
クロカプセルを調製する際の造膜性や機械的強度の点か
ら、トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパ
ンの付加物、キシリレンジイソシアネートとトリメチロ
ールプロパンの付加物、トリフェニルジメチレントリイ
ソシアネート等のポリメチレンポリフェニルイソシアネ
ート類に代表されるイソシアネートプレポリマーを用い
ることが好ましい。

【００３３】一方、上記多価イソシアネート類と反応さ
せる多価アミン類としては、分子内に２個以上のアミノ
基を有する化合物であればよく、具体的にはジエチレン
トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレン
ペンタミン、１，６−ヘキサメチレンジアミン、１，８
−オクタメチレンジアミン、１，１２−ドデカメチレン
ジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジ
アミン、ｐ−フェニレンジアミン、ｏ−キシリレンジア
ミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミ
ン、メンタンジアミン、ビス（４−アミノ−３−メチル
シクロヘキシル）メタン、イソホロンジアミン、１，３
−ジアミノシクロヘキサン、スピロアセタール系ジアミ
ン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併
せて用いられる。

【００３４】また、上記多価イソシアネート類と水との
反応では、まず、多価イソシアネート類の加水分解によ
ってアミンが形成され、このアミンが未反応のイソシア
ネート基と反応（いわゆる自己重付加反応）することに
よって、前記一般式（３）で表される繰り返し単位を主
要構成成分とする重合体が形成される。

【００３５】上記硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ
成分）は、マイクロカプセル化することができるならば
特に限定するものではなく従来公知の各種方法にて調製
することができる。特に界面重合法を用いて、シェル部
（壁膜）を形成しマイクロカプセル化することが、シェ
ル部（壁膜）の均質化や壁膜厚みの調整という観点から
好ましい。

【００３６】上記界面重合法による硬化促進剤含有マイ
クロカプセル（Ｃ成分）は、例えば、つぎのようにして
得られる。すなわち、液状の硬化促進剤をコア成分とし
て、ここに多価イソシアネート類を溶解させる。このよ
うにして得られる溶液は油状であって、これを水相中に
油相として油滴状に分散させてＯ／Ｗ型（油相／水相
型）のエマルジョンを作製する。このとき、分散した各
油滴の粒径は０．０５〜５０μｍ、好ましくは０．０５
〜１０μｍ程度とすることが、重合中のエマルジョンの
安定性の点から好ましい。

【００３７】一方、固体状の硬化促進剤を有機溶剤に溶
解してコア成分とする場合には、Ｓ／Ｏ／Ｗ（固相／油
相／水相）タイプのエマルジョンとなる。また、このエ
マルジョンタイプは硬化促進剤が親油性の場合であり、
硬化促進剤が親水性を有する場合には上記エマルジョン
タイプに形成され難いが、この場合には溶解度の調整を
行うことによりＯ／Ｏ（油相／油相）型のエマルジョン
タイプや、Ｓ／Ｏ／Ｏ（固相／油相／油相）型のエマル
ジョンタイプとして界面重合を行えばよい。

【００３８】ついで、上記エマルジョンの水相に、多価
アミンや多価アルコールを添加することによって、油相
中の多価イソシアネートとの間で界面重合させ重付加反
応を行い、好ましくはポリウレア系の重合体をシェル部
（壁膜）とする、硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ
成分）が得られる。

【００３９】このようにして得られた硬化促進剤含有マ
イクロカプセル（Ｃ成分）は、コア／シェル構造の形態
をとり、シェル部内にコア成分として硬化促進剤を内包
してなるものである。そして、この硬化促進剤含有マイ
クロカプセル（Ｃ成分）は、従来からの公知の手段、例
えば、遠心分離後に乾燥したり、噴霧乾燥したりする手
段によって単離することができる。また、上記熱硬化性
樹脂や硬化剤中に溶解混合させることができる。この
際、必要に応じてマイクロカプセル中の有機溶剤を減圧
乾燥等の手段を併用して除去することもできる。

【００４０】この硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ
成分）の平均粒径は、後述のように、熱硬化性樹脂組成
物の製造の際に加わる剪断力を考慮して０．０５〜１０
μｍ、好ましくは０．１〜４μｍの範囲に設定すること
がマイクロカプセルの安定性および分散性の点から好ま
しい。なお、本発明において、この硬化促進剤含有マイ
クロカプセル（Ｃ成分）の形状としては球状が好ましい
が楕円状であってもよい。そして、このマイクロカプセ
ルの形状が真球状ではなく楕円状や偏平状等のように一
律に粒径が定まらない場合には、その最長径と最短径と
の単純平均値を平均粒径とする。

【００４１】この硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ
成分）において、内包される硬化促進剤の量は、マイク
ロカプセル全量の５〜７０重量％に設定することが好ま
しく、特に好ましくは１０〜５０重量％である。すなわ
ち、硬化促進剤の内包量が５重量％未満では、硬化反応
の時間が長過ぎて、反応性に乏しくなり、逆に硬化促進
剤の内包量が７０重量％を超えるとシェル部（壁膜）の
厚みが薄過ぎて内包される硬化促進剤（コア成分）の隔
離性や機械的強度に乏しくなる恐れがあるからである。

【００４２】また、上記硬化促進剤含有マイクロカプセ
ル（Ｃ成分）の粒径に対するシェル部（壁膜）の厚みの
比率は３〜２５％に設定することが好ましく、特に好ま
しくは５〜２５％に設定される。すなわち、上記比率が
３％未満では熱硬化性樹脂組成物製造時の混練工程にお
いて加わる剪断力（シェア）に対して充分な機械的強度
が得られず、また、２５％を超えると内包される硬化促
進剤の放出が不充分となる傾向がみられるからである。

【００４３】そして、上記硬化促進剤含有マイクロカプ
セル（Ｃ成分）の配合量は、熱硬化性樹脂（Ａ成分）と
して、エポキシ樹脂を使用する場合には、エポキシ樹脂
１００重量部（以下「部」と略す）に対して０．１〜３
０部に設定することが好ましい。特に好ましくは５〜１
５部の割合である。すなわち、上記硬化促進剤含有マイ
クロカプセル（Ｃ成分）の配合量が、０．１部未満で
は、硬化速度が遅過ぎて強度の低下を引き起こし、逆に
３０部を超えると、硬化速度が速過ぎて流動性が損なわ
れるからである。

【００４４】上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる特定の
無機質充填剤（Ｄ成分）としては、シリカ、クレー、石
膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸
化ベリリウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等があげられ
る。そして、これら無機質充填剤（Ｄ成分）中におい
て、球状無機質充填剤および摩砕処理済み無機質充填剤
の少なくとも一方（ｄ成分）が、無機質充填剤（Ｄ成
分）全体の少なくとも８０重量％を占める必要がある。
特に好ましくは８５〜９５重量％である。すなわち、上
記ｄ成分の占める割合が無機質充填剤（Ｄ成分）全体の
８０重量％未満では、上記ｄ成分以外の角ばった破砕状
無機質充填剤の占める割合が多くなりすぎ、上記Ａ〜Ｄ
成分の混練時に、上記無機質充填剤（Ｄ成分）と硬化促
進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）とが接触し、上記
硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）のシェル部
（壁膜）が破壊される。その結果、上記硬化促進剤含有
マイクロカプセル（Ｃ成分）内に内包された硬化促進剤
がシェル部（壁膜）外に放出され、上記硬化剤（Ｂ成
分）との硬化反応が促進するため、貯蔵安定性に劣るよ
うになるからである。このように、本発明では、無機質
充填剤（Ｄ成分）中に上記球状無機質充填剤および摩砕
処理済み無機質充填剤の少なくとも一方（ｄ成分）が少
なくとも８０重量％を占めるよう設定することにより、
上記ｄ成分以外の角ばった破砕状無機質充填剤の占める
割合が極めて少なくなり、上記Ａ〜Ｄ成分の混練時にお
ける上記硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）の
シェル部（壁膜）の破壊を防止でき、内包された硬化促
進剤が放出されることがないため、貯蔵時の保存安定性
が向上するという優れた効果を奏するようになる。

【００４５】上記ｄ成分を構成する球状無機質充填剤、
摩砕処理済み無機質充填剤において、それぞれ、上記球
状無機質充填剤としては球状溶融シリカが、また、摩砕
処理済み無機質充填剤としては摩砕処理済み結晶性シリ
カが好適に用いられる。

【００４６】さらに、上記無機質充填剤（Ｄ成分）の粒
度分布は、下記の（ａ）〜（ｃ）に設定するのが好まし
い。 （ａ）平均粒径１５〜５０μｍの無機質充填剤が全体の
５０〜９０重量％。 （ｂ）平均粒径４〜１４μｍの無機質充填剤が全体の１
０〜４０重量％。 （ｃ）平均粒径３μｍ以下の無機質充填剤が全体の０〜
１０重量％。

【００４７】このように、上記無機質充填剤（Ｄ成分）
の粒度分布を設定することにより、上記Ａ〜Ｄ成分の混
練の際に無機質充填剤（Ｄ成分）の流動性が向上し、熱
硬化性樹脂組成物中に無機質充填剤（Ｄ成分）が均一に
分散するようになる。そのため、この熱硬化性樹脂組成
物を用いて、例えば、トランスファー成形等の半導体装
置の封止作業を行うと、高強度で信頼性の高い半導体装
置を得ることができる。

【００４８】そして、上記無機質充填剤（Ｄ成分）の粒
度分布において、球状無機質充填剤が、上記（ａ）およ
び（ｃ）に分布していることが特に好ましい。すなわ
ち、上記球状無機質充填剤が、上記（ａ）および（ｃ）
の粒度分布に分布することにより、流動性の優れた熱硬
化性樹脂を得ることができる。

【００４９】このような特徴を有する無機質充填剤（Ｄ
成分）の配合量は、熱硬化性樹脂組成物全体の７０〜９
５重量％に設定することが好ましい。特に好ましくは８
５〜９０重量％である。

【００５０】なお、本発明の熱硬化性樹脂組成物には、
上記Ａ〜Ｄ成分以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜
に配合することができる。

【００５１】上記他の添加剤としては、例えば、難燃
剤、ワックス等があげられる。

【００５２】上記難燃剤としては、ノボラック型ブロム
化エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等があげら
れ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられ
る。

【００５３】上記ワックスとしては、高級脂肪酸、高級
脂肪酸エステル、高級脂肪酸カルシウム等の化合物があ
げられ、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

【００５４】さらに、本発明の熱硬化性樹脂組成物に
は、上記他の添加剤以外にシリコーンオイルおよびシリ
コーンゴム、合成ゴム等の成分を配合して低応力化を図
ったり、耐湿信頼性テストにおける信頼性向上を目的と
してハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等のイオン
トラップ剤を配合してもよい。

【００５５】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、例えば、
つぎのようにして製造することができる。まず、先に述
べたように、界面重合法にて、硬化促進剤含有マイクロ
カプセル（Ｃ成分）を作製する。

【００５６】ついで、上記硬化促進剤含有マイクロカプ
セル（Ｃ成分）とともに、残りの他の成分を全て混合し
た後、ミキシングロール機等の混練機にかけ加熱状態で
混練りして溶融混合する。このとき、硬化促進剤含有マ
イクロカプセル（Ｃ成分）には熱と剪断力が働くが、こ
の段階では熱安定性が良好であり、このマイクロカプセ
ルには封止成形時に簡単にシェル部（壁膜）が熱により
破壊される性質を有する熱可塑性樹脂がシェル部（壁
膜）形成材料として用いられている。特にこの熱可塑性
樹脂としては、先に述べたようにポリウレアが好適に用
いられる。また、マイクロカプセルに加わる剪断力に対
しては、マイクロカプセルの平均粒径を０．０５〜１０
μｍ、好ましくは０．１〜４μｍの範囲に設定すること
がマイクロカプセルの安定性および分散性の点から好ま
しい。

【００５７】つぎに、これを室温にて冷却した後、公知
の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠するという一
連の工程を経由することにより目的とする熱硬化性樹脂
組成物を製造することができる。

【００５８】本発明において、上記熱硬化性樹脂組成物
を用いてなる半導体素子の封止は、特に限定するもので
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。

【００５９】このようにして得られる半導体装置は、前
記硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）ととも
に、球状無機質充填剤および摩砕処理済み無機質充填剤
の少なくとも一方（ｄ成分）を特定割合含有する無機質
充填剤（Ｄ成分）を用いた熱硬化性樹脂組成物によって
樹脂封止されているため、保存安定性に優れた熱硬化性
樹脂組成物による樹脂封止によって、パッケージ製造時
の流動性の低下も生ずることなく均一な半導体パッケー
ジが得られる。

【００６０】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００６１】実施例に先立ち、下記に示す方法に従って
硬化促進剤含有マイクロカプセルを作製した。

【００６２】〔硬化促進剤含有マイクロカプセル〕前述
の界面重合法にて作製した。すなわち、より詳しく述べ
ると、キシリレンジイソシアネート３モルと、トリメチ
ロールプロパン１モルとの付加物１０部を、硬化剤とし
てのトリフェニルホスフィン４部に均一に溶解させて油
相を調製した。また、蒸留水９５部とポリビニルアルコ
ール５部からなる水相を別途調製し、このなかに上記調
製した油相を添加してホモミキサー（８０００ｒｐｍ）
にて乳化しエマルジョン状態にし、これを還流管、攪拌
機、滴下ロートを備えた重合反応器に仕込んだ。

【００６３】一方、トリエチレンテトラミン３部を含む
水溶液１３部を調製し、これを上記重合反応器に備えた
滴下ロート内に入れ、反応器中のエマルジョンに滴下し
て７０℃で３時間重合を行い、マイクロカプセルを作製
した。このようにしてトリフェニルホスフィンを内包し
たポリウレアシェル（粒径に対するシェル厚み比率２０
％）構造のマイクロカプセルを製造した（平均粒径２μ
ｍ）。

【００６４】一方、下記に示す各成分を準備した。

【００６５】〔熱硬化性樹脂〕４，４′−ビス（２，３
−エポキシプロポキシ）−３，３′，５，５′−テトラ
メチルビフェニルエポキシ樹脂（エポキシ当量２００）

【００６６】〔硬化剤Ｂ１〕フェノールノボラック樹脂
（水酸基当量１０５）

【００６７】〔硬化剤Ｂ２〕前記一般式（２）で表され
るフェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７５：式
（２）中、ｎ＝０〜２１）

【００６８】〔無機質充填剤Ｄ１〕平均粒径３０μｍの
球状溶融シリカ粉末

【００６９】〔無機質充填剤Ｄ２〕平均粒径１８μｍの
摩砕処理済み結晶性シリカ粉末

【００７０】〔無機質充填剤Ｄ３〕平均粒径１２μｍの
破砕状結晶性シリカ粉末

【００７１】〔無機質充填剤Ｄ４〕平均粒径５μｍの球
状溶融シリカ粉末

【００７２】〔無機質充填剤Ｄ５〕平均粒径２２μｍの
破砕状結晶性シリカ粉末

【００７３】

【実施例１〜４、比較例１〜３】下記の表１および表２
に示す各成分を同表に示す割合で配合し、ミキシングロ
ール機（１００℃）で混練りして冷却した後粉砕するこ
とにより目的とする粉末状の熱硬化性樹脂組成物を得
た。

【００７４】

【表１】

【００７５】

【表２】

【００７６】このようにして得られた実施例および比較
例の各粉末状の熱硬化性樹脂組成物を用いて下記に示す
評価試験（１７５℃におけるゲルタイム、１７５℃で６
０秒後の硬度、保存性）に供した。これらの結果を後記
の表３および表４に併せて示す。

【００７７】〔１７５℃におけるゲルタイム〕１７５℃
におけるゲルタイムを熱板式ゲルタイムに従って測定し
た。

【００７８】〔１７５℃で６０秒後の硬度〕１７５℃×
６０秒の条件で成形した直後、ショアーＤ硬度計を用い
て、熱時の硬度を測定した。

【００７９】〔保存性〕まず、粉末状熱硬化性樹脂組成
物をタブレット状（直径２４．５ｍｍ×厚み２０ｍｍ）
に予備成形した。このタブレットを予め規定温度（１７
５±５℃）に加熱した渦巻状のスパイラルフロー用金型
のポットの奥まで挿入し、型締めして型締め圧力を２１
０±１０ｋｇ／ｃｍ² まで上げた。つぎに、型締め圧力
が２１０±１０ｋｇ／ｃｍ² に達した時点で、プランジ
ャーで熱硬化性樹脂組成物を注入し、注入圧力７０±５
ｋｇ／ｃｍ² に到達した後、１分５０秒注入圧力をかけ
た。ついで、トランスファー成形機のプランジャー圧力
を抜き、さらに型締め圧を抜いて金型を開いた。そし
て、成形物の渦巻長さを最小２．５ｍｍまで測定するこ
とによりスパイラルフロー値を得た（ＥＭＭＩ １−６
６に準ずる）。これを初期のスパイラルフロー値（初期
ＳＦ値）とした。

【００８０】一方、上記と同様にして粉末状熱硬化性樹
脂組成物をタブレット状（直径２４．５ｍｍ×厚み２０
ｍｍ）に予備成形し、このタブレットを３０℃の温度条
件で３日間放置した。この放置後のタブレットを用い、
上記初期ＳＦ値の測定と同様にしてスパイラルフロー値
を得た。これを３日間保存後のスパイラルフロー値（保
存後ＳＦ値）とした。

【００８１】上記初期ＳＦ値と保存後ＳＦ値から、下記
の式によりスパイラルフロー保持率（％）を算出した。

【００８２】

【数１】スパイラルフロー保持率（％）＝（保存後ＳＦ
値）／（初期ＳＦ値）×１００

【００８３】〔離型性〕まず、図１に示すような３層構
造（上型１０，中型１１，下型１２）の成形型を用い
て、１７５℃×６０秒の条件で成形を行い、エポキシ樹
脂組成物硬化体における離型時の荷重を測定した。図に
おいて、１３はカル、１４はスプルー、１５はランナ
ー、１６はキャビティーである。離型時の荷重の測定
は、図２に示すように、成形型の中型１１を支持台１７
上に載置し、プッシュプルゲージ１８を用いて上方から
中型１１内のエポキシ樹脂組成物硬化体１９を脱型し
た。このときの荷重値を測定した。

【００８４】さらに、上記各実施例および比較例で得ら
れた粉末状の熱硬化性樹脂組成物を用いてタブレット状
（直径２４．５ｍｍ×厚み２０ｍｍ）に予備成形し、こ
のタブレットを３０℃の温度条件で３日間放置した。つ
いで、この放置したタブレットを用いて半導体装置〔８
０ピン四方向フラットパッケージ：ＱＦＰ−８０（１４
ｍｍ×２０ｍｍ×厚み２．７ｍｍ）、リードフレームＭ
Ｆ２０２、半導体素子（８ｍｍ×８ｍｍ×厚み０．３７
ｍｍ）〕をトランスファー成形（条件：１７５℃×２
分）にて作製した。

【００８５】〔成形不良評価〕まず、得られた半導体装
置について、成形不良が発生した個数（１２０個中）を
測定した。すなわち、自動成形機（ＴＯＷＡ社製、ＶＰ
Ｓ−４０）で上記ＱＦＰ−８０（１４ｍｍ×２０ｍｍ×
厚み２．７ｍｍ）を１０ショット成形して、未充填の発
生、ボイドの形成を評価した。なお、上記ボイドの形成
は、軟Ｘ線装置にて測定し、直径０．１ｍｍ以上のもの
が形成されたものを不良とした。

【００８６】また、得られた半導体装置を、１２１℃×
２気圧×１００％ＲＨ放置の条件に供し（ＰＣＴテス
ト）、パッケージ中のテストデバイスの通電試験を行
い、ショートしたものを不良とした。その結果を下記の
表３および表４に示す。

【００８７】

【表３】

【００８８】

【表４】

【００８９】上記表３および表４の結果から、全ての実
施例品はスパイラルフロー保持率が高く保存性に優れて
いることがわかる。また、離型性にも優れ、成形物の不
良発生率も０％であることから、実施例品の熱硬化性樹
脂組成物は、貯蔵安定性が高く、これを半導体装置の封
止材料として用いるのに適していることがわかる。この
ことから、実施例品の熱硬化性樹脂組成物を半導体装置
の封止材料として用いると高い信頼性を備えた半導体装
置が得られる。これに対して、比較例１〜３品はスパイ
ラルフロー保持率が低いものであった。また、成形物の
不良発生率も高く、特に比較例１品は不良発生率が８５
％と極めて高いものであった。

【００９０】

【発明の効果】以上のように、本発明の熱硬化性樹脂組
成物は、熱硬化性樹脂（Ａ成分）と、硬化剤（Ｂ成分）
と、硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）と、特
定の無機質充填剤（Ｄ成分）を用いて得られるものであ
る。そして、上記特定の無機質充填剤（Ｄ成分）とし
て、球状無機質充填剤および摩砕処理済み無機質充填剤
の少なくとも一方（ｄ成分）を用いるとともに、上記ｄ
成分の含有割合がＤ成分全体の少なくとも８０重量％に
設定されているため、上記ｄ成分以外の角ばった破砕状
無機質充填剤の占める割合が極めて少なくなる。このた
め、上記Ａ〜Ｄ成分の混練時に、上記硬化促進剤含有マ
イクロカプセル（Ｃ成分）と、特定の無機質充填剤（Ｄ
成分）とが接触しても、上記硬化促進剤含有マイクロカ
プセル（Ｃ成分）のシェル部（壁膜）の破壊を防止で
き、内包された硬化促進剤が放出されることがないた
め、貯蔵時の保存安定性が向上する。また、粉末状の熱
硬化性樹脂組成物を打錠してタブレット状に予備成形す
る場合においても、上記硬化促進剤含有マイクロカプセ
ル（Ｃ成分）のシェル部（壁膜）の破壊を防止できるた
め、上記と同様に、貯蔵時の保存安定性が向上する。

【００９１】そして、上記無機質充填剤（Ｄ成分）の粒
度分布を、前記（ａ）〜（ｃ）に設定すると、上記Ａ〜
Ｄ成分を用いた熱硬化性樹脂組成物製造の混練の際に無
機質充填剤（Ｄ成分）の流動性が向上し、熱硬化性樹脂
組成物中に上記硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成
分）および無機質充填剤（Ｄ成分）が均一に分散するよ
うになる。

【００９２】これらのことから、本発明の熱硬化性樹脂
組成物を半導体装置の封止材料として用いると、信頼性
の高い半導体装置を得ることができる。さらに、本発明
の熱硬化性樹脂組成物は、上記のように半導体装置の封
止材料として最適であるが、他の分野、例えば、接着や
塗料等の分野においても有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】離型性の評価方法に用いるエポキシ樹脂組成物
硬化体の成形方法を示す説明図である。

【図２】離型性の評価方法である荷重の測定方法を示す
説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西岡 務 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 谷口 剛史 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 細川 敏嗣 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有するこ
   とを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。 （Ａ）熱硬化性樹脂。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）硬化促進剤からなるコア部が、熱可塑性樹脂から
   なるシェル部で被覆されたコア／シェル構造を有する硬
   化促進剤含有マイクロカプセル。 （Ｄ）無機質充填剤中少なくとも８０重量％を下記の
   （ｄ）成分が占める無機質充填剤。 （ｄ）球状無機質充填剤および摩砕処理済み無機質充填
   剤の少なくとも一方。
2. 【請求項２】 上記（ｄ）成分のなかの球状無機質充填
   剤が、球状溶融シリカである請求項１記載の熱硬化性樹
   脂組成物。
3. 【請求項３】 上記（ｄ）成分のなかの摩砕処理済み無
   機質充填剤が、摩砕処理済み結晶性シリカである請求項
   １または２記載の熱硬化性樹脂組成物。
4. 【請求項４】 上記（Ａ）成分である熱硬化性樹脂がエ
   ポキシ樹脂であり、かつ、上記（Ｂ）成分である硬化剤
   がフェノール樹脂である請求項１〜３のいずれか一項に
   記載の熱硬化性樹脂組成物。
5. 【請求項５】 上記（Ｄ）成分である無機質充填剤の粒
   度分布が、下記の（ａ）〜（ｃ）に設定されている請求
   項１〜４のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。 （ａ）平均粒径１５〜５０μｍの無機質充填剤が全体の
   ５０〜９０重量％。 （ｂ）平均粒径４〜１４μｍの無機質充填剤が全体の１
   ０〜４０重量％。 （ｃ）平均粒径３μｍ以下の無機質充填剤が全体の０〜
   １０重量％。
6. 【請求項６】 上記（Ｄ）成分である無機質充填剤にお
   いて、上記（ｄ）成分のなかの球状無機質充填剤が、平
   均粒径１５〜５０μｍおよび３μｍ以下の範囲に分布し
   ている請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱硬化性樹
   脂組成物。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱
   硬化性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。