JPH10168285A - 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】各成分が均一に混合分散され、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）〜（Ｃ）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、下記（イ）のポリ
ウレア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。 （イ）キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）とトリレ
ンジイソシアネート（ＴＤＩ）からなる混合イソシアネ
ート化合物により形成されたポリウレアであって、上記
キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）とトリレンジイ
ソシアネート（ＴＤＩ）のモル比〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
Ｉ）〕が８０／２０〜５０／５０に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各成分が均一に分
散さ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してエポキシ樹脂組成物を製造す
る場合、その混練温度は、通常、１００℃前後（樹脂温
度）に設定されるため、系全体の粘度が低く充分な混練
ができなかった。そのため、得られたエポキシ樹脂組成
物は各成分の分散性に劣るという問題がある。特に、無
機質充填剤の割合がエポキシ樹脂組成物全体の８０重量
％を超える高充填系のものにあっては、得られたエポキ
シ樹脂組成物は無機質充填剤の分散性が特に悪くなる。
したがって、このようなエポキシ樹脂組成物を用いて半
導体素子を封止すると、ボイドが発生し、耐半田性が劣
るという問題が生じる。

【０００６】そこで、混練温度を１００℃よりも高くし
て系全体の粘度を下げ、混練を充分に行うことが考えら
れるが、混練温度を上げすぎると、上記硬化促進剤含有
マイクロカプセルのシェル部（壁膜）が溶解してしま
い、内包された硬化促進剤が放出される。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
応が進行してしまい、貯蔵時の保存安定性に劣るという
問題が生じる。一方、混練温度を１００℃よりも低くし
た場合は、上記シェル部（壁膜）の溶解の問題は解消で
きるが、系全体の粘度が低くなり、より一層充分な混練
ができなくなるため、得られたエポキシ樹脂組成物の分
散性に一層劣るという問題が生じる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、各成分が均一に混合分散され、保存安定性に優
れた熱硬化性樹脂組成物と、ボイドの発生が抑制され、
耐半田性に優れた半導体装置の提供をその目的とする。

【０００８】

【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）〜（Ｃ）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、下記（イ）のポリ
ウレア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。 （イ）キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）とトリレ
ンジイソシアネート（ＴＤＩ）からなる混合イソシアネ
ート化合物により形成されたポリウレアであって、上記
キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）とトリレンジイ
ソシアネート（ＴＤＩ）のモル比〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
Ｉ）〕が８０／２０〜５０／５０に設定されている。

【０００９】本発明者らは、先に述べた従来の熱硬化性
樹脂組成物が有する問題を解決するため、まず、硬化促
進剤含有マイクロカプセルのシェル部（壁膜）形成材料
を中心に研究を重ねた。そして、１３０℃前後の高温で
溶融混合を行う場合でも、溶解することがなく、かつ、
トランスファー成形の際（１７５℃）には、容易に溶解
するシェル部（壁膜）形成材料を得るべく研究を続け
た。その結果、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）
とトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）からなる混合イ
ソシアネート化合物により形成されたポリウレアであっ
て、上記ＸＤＩとＴＤＩのモル比〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
Ｉ）〕が８０／２０〜５０／５０に設定された特定のポ
リウレア（イ）をシェル部（壁膜）の形成に用いると、
得られるポリウレアの破壊温度が１５０±１５℃前後に
なることを突き止めた。すなわち、上記特定のポリウレ
ア（イ）をシェル部（壁膜）形成材料として用いると、
１３０℃程度の高温での溶融混合が可能となり、系全体
の粘度が低くなるため、混練が充分に行われ、各成分、
特に無機質充填剤が均一に分散された熱硬化性樹脂組成
物が得られることを見出した。また、この均一分散され
た熱硬化性樹脂組成物を半導体封止材料として用いた場
合には、ボイドの発生が抑制され、耐半田性に優れた半
導体装置が得られることを見出し本発明に到達した。

【００１０】

【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。

【００１１】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、特定の硬化促
進剤含有マイクロカプセル（Ｃ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。

【００１２】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、ビフェニル型エポキシ樹脂、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
（２）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。

【００１３】

【化２】

【００１４】上記式（２）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。

【００１５】上記一般式（２）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１５０〜３５０、
軟化点５０〜１５０℃のものが好ましい。

【００１６】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（３）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。

【００１７】

【化３】

【００１８】上記式（３）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。

【００１９】上記一般式（３）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。

【００２０】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。

【００２１】上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられ
る特定の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、特定のポリウレア
（イ）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。

【００２２】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。

【００２３】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、上記有機リン系化合物が好適
に用いられる。

【００２４】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。

【００２５】そして、上記シェル部（壁膜）を形成する
特定のポリウレア（イ）は、キシリレンジイソシアネー
ト（ＸＤＩ）とトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）か
らなる混合イソシアネート化合物により形成されたもの
である。

【００２６】上記ＸＤＩとしては、一般に、キシリレン
−１，４−ジイソシアネートが用いられる。また、上記
ＴＤＩとしては、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、さらに、上記２，
４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイ
ソシアネートの混合物があげられる。

【００２７】上記ＸＤＩとＴＤＩの両者のモル比〔（Ｘ
ＤＩ）／（ＴＤＩ）〕は８０／２０〜５０／５０に設定
される必要がある。特に好ましくは両者のモル比〔（Ｘ
ＤＩ）／（ＴＤＩ）〕は７０／３０である。すなわち、
ＸＤＩが８０を越える（ＴＤＩが２０未満）と、シェル
の破壊開始温度が１３５℃以下になり、混練が不充分に
なったり、場合により内包する触媒が作用し反応してし
まうからであり、逆に、ＸＤＩが５０を下回る（ＴＤＩ
が５０を越える）と、シェルの破壊開始温度が１６５℃
以上の高温となり、半導体素子の成形時の硬化反応が劣
るからである。

【００２８】そして、上記ＸＤＩとＴＤＩのモル比を上
記範囲内とすることにより、シェル部（壁膜）の破壊温
度を好適な範囲（１５０±１５℃）に設定することが可
能となる。例えば、上記ＸＤＩとＴＤＩの両者のモル比
が〔（ＸＤＩ）／（ＴＤＩ）〕＝７０／３０の場合は、
シェル部（壁膜）の破壊温度を１５０℃付近に設定する
ことが可能となる。そのため、前記Ａ〜Ｃ成分を配合し
て熱硬化性樹脂組成物を作製する際に、従来まで困難で
あった１３０℃程度の高温での溶融混合が可能となり、
系全体の粘度が低く、かつ剪断力も小さくなり、混練が
充分に行われる結果、得られた熱硬化性樹脂組成物は、
各成分、特に無機質充填剤が均一に混合分散されたもの
となる。

【００２９】上記ＸＤＩとＴＤＩからなる混合イソシア
ネート化合物により形成されたポリウレア（イ）として
は、下記の一般式（１）で表される繰り返し単位を主要
構成成分とするものが好適である。

【００３０】

【化４】

【００３１】上記のように、式（１）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価の有機基が好ましく、特に好ましくは、Ｒ₁ ，Ｒ
₂ がともに水素原子の場合である。

【００３２】上記一般式（１）で表される繰り返し単位
を主要構成成分とする特定のポリウレア（イ）は、一般
には、上記ＸＤＩとＴＤＩからなる混合イソシアネート
化合物と、水との反応によって得られる。すなわち、Ｘ
ＤＩとＴＤＩからなる混合イソシアネート化合物の加水
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
ることによって形成される。なお、上記特定のポリウレ
ア（イ）の作製は、このような自己重付加反応に限定さ
れるものではなく、例えば、上記ＸＤＩとＴＤＩからな
る混合イソシアネート化合物と、多価アミン類との重付
加反応によっても得ることができる。

【００３３】上記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】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。

【００３５】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ＸＤＩとＴＤＩからなる混合イソシアネート
化合物を溶解させる。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０．０５〜５０
μｍ、好ましくは０．０５〜２０μｍ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。

【００３６】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。

【００３７】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
中の混合イソシアネート化合物との間で界面重合させ重
付加反応を行い、上記特定のポリウレア（イ）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。

【００３８】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（壁膜）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。

【００３９】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０．０５〜２０
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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】また、本発明の熱硬化性樹脂組成物には、
その用途に応じて、上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる
無機質充填剤を適宜に配合することができる。上記無機
質充填剤としては、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。

【００４４】上記無機質充填剤の配合量は、熱硬化性樹
脂組成物全体の７０〜９５重量％に設定することが好ま
しい。特に好ましくは８０〜９５重量％である。

【００４５】なお、本発明の熱硬化性樹脂組成物には、
上記Ａ〜Ｃ成分および無機質充填剤以外に、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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。この混練時の温度設定を従来
よりも高く設定することができる。そして、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、マイクロカプセルのシェル部（壁膜）の
破壊温度が従来よりも高いため、この段階では熱安定性
が良好であり、混練温度も高くマイクロカプセルにかか
る剪断力も小さくできる。このマイクロカプセルには、
熱硬化性樹脂組成物を用いた樹脂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特定
のポリウレア（イ）がシェル部（壁膜）形成材料として
用いられている。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
〜２０μｍ、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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】このようにして得られる半導体装置は、硬
化促進剤からなるコア部が、特定のポリウレア（イ）か
らなるシェル部（壁膜）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（Ｃ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、各成分が均一に分散された熱硬化性樹脂組成物に
よる樹脂封止によって、ボイドの発生が抑制され、耐半
田性に優れた半導体パーケージが得られる。

【００５５】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００５６】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。

【００５７】〔硬化促進剤含有マイクロカプセルＣ１〕
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（ＸＤＩ）６モ
ルと、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）４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。

【００５８】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、シェル部の破壊温度１６０℃）。

【００５９】〔硬化促進剤含有マイクロカプセルＣ２〕
ＸＤＩとＴＤＩのモル比を、〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
Ｉ）〕＝７／３に設定した。それ以外は、実施例１と同
様にして硬化促進剤含有マイクロカプセルを製造した
（シェル部の破壊温度１５０℃）。

【００６０】〔硬化促進剤含有マイクロカプセルＣ３〕
ＸＤＩとＴＤＩのモル比を、〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
Ｉ）〕＝３／７に設定した。それ以外は、実施例１と同
様にして硬化促進剤含有マイクロカプセルを製造した
（シェル部の破壊温度１７５℃）。

【００６１】〔硬化促進剤含有マイクロカプセルＣ４〕
ＸＤＩとＴＤＩのモル比を、〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
Ｉ）〕＝９／１に設定した。それ以外は、実施例１と同
様にして硬化促進剤含有マイクロカプセルを製造した
（シェル部の破壊温度１２０℃）。

【００６２】〔硬化促進剤含有マイクロカプセルＣ５〕
ＸＤＩとＴＤＩのモル比を、〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
Ｉ）〕＝４／６に設定した。それ以外は、実施例１と同
様にして硬化促進剤含有マイクロカプセルを製造した
（シェル部の破壊温度１７０℃）。

【００６３】〔硬化促進剤含有マイクロカプセルＣ６〕
ＸＤＩとＴＤＩのモル比を、〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
Ｉ）〕＝５／５に設定した。それ以外は、実施例１と同
様にして硬化促進剤含有マイクロカプセルを製造した
（シェル部の破壊温度１６５℃）。

【００６４】〔硬化促進剤含有マイクロカプセルＣ７〕
ＸＤＩとＴＤＩのモル比を、〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
Ｉ）〕＝８／２に設定した。それ以外は、実施例１と同
様にして硬化促進剤含有マイクロカプセルを製造した
（シェル部の破壊温度１３５℃）。

【００６５】一方、下記に示す各成分を準備した。

【００６６】〔熱硬化性樹脂Ａ１〕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）

【００６７】〔熱硬化性樹脂Ａ２〕クレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９８）

【００６８】〔硬化剤Ｂ１〕前記一般式（３）で表され
るフェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７５：式
（３）中、ｎ＝０〜２１）

【００６９】〔硬化剤Ｂ２〕フェノールノボラック樹脂
（水酸基当量１０５）

【００７０】〔無機質充填剤〕平均粒径１５μｍの破砕
状溶融シリカ

【００７１】〔ブロム化エポキシ樹脂〕エポキシ当量２
７５でブロム含有量３６％

【００７２】

【実施例１〜５、比較例１〜４】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。なお、上記
混練温度を下記の表１および表２に併せて示した。

【００７３】

【表１】

【００７４】

【表２】

【００７５】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。

【００７６】〔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。

【００７７】〔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。

【００７８】〔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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】

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

【００８２】〔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。

【００８３】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。

【００８４】〔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。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。

【００８５】〔耐半田クラック発生率〕そして、得られ
た半導体装置を用い、１２０℃×１時間のプリベーク
後、これを８５℃／８５％ＲＨ×１６８時間吸湿させた
後、２１５℃のＶａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｓｏｌｄｅｒ
ｉｎｇ（ＶＰＳ）で９０秒の評価試験（耐クラック性）
を行った。その結果を下記の表３および表４に併せて示
す。

【００８６】

【表３】

【００８７】

【表４】

【００８８】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。さら
に、ＰＣＴテストおよび耐クラック性試験において良好
な結果が得られた。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ボイ
ドの発生が抑制され信頼性の高い半導体装置が得られ
る。これに対して、比較例１品はスパイラルフロー保持
率は高いものの、成形物の不良発生率が高く、ＰＣＴテ
ストおよび耐クラック性試験結果が悪かった。また、比
較例２〜４品はスパイラルフロー保持率が低く、ＰＣＴ
テストおよび耐クラック性試験結果も悪かった。

【００８９】

【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、特定の硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）
とを用いて得られるものである。そして、上記特定の硬
化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）のシェル部
（壁膜）形成材料として、上記特定のポリウレア（イ）
を用いるため、形成されるシェル部（壁膜）の破壊温度
が１５０±１５℃前後になり、１３０℃程度の高温での
溶融混合が可能となる。その結果、系全体の粘度が低く
なり、混練が充分に行われるため、各成分が均一に混合
分散された熱硬化性樹脂組成物を得ることができる。特
に、無機質充填剤の割合が、熱硬化性樹脂組成物全体の
８０重量％を越える高充填系のものであっても、無機質
充填剤が均一に混合分散された熱硬化性樹脂組成物を得
ることができる。

【００９０】また、上記各成分が均一に混合分散された
熱硬化性樹脂組成物を半導体封止材料として用いた場合
には、ボイドの発生が抑制され、耐半田性に優れた半導
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 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 (72)発明者 原田 忠昭 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の（Ａ）〜（Ｃ）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、下記（イ）のポリ
   ウレア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。 （イ）キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）とトリレ
   ンジイソシアネート（ＴＤＩ）からなる混合イソシアネ
   ート化合物により形成されたポリウレアであって、上記
   キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）とトリレンジイ
   ソシアネート（ＴＤＩ）のモル比〔（ＸＤＩ）／（ＴＤ
   Ｉ）〕が８０／２０〜５０／５０に設定されている。
2. 【請求項２】 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記載の熱硬化性樹脂組
   成物。
3. 【請求項３】 上記エポキシ樹脂がビフェニル型エポキ
   シ樹脂である請求項２記載の熱硬化性樹脂組成物。
4. 【請求項４】 上記フェノール樹脂がフェノールアラル
   キル樹脂である請求項２または３記載の熱硬化性樹脂組
   成物。
5. 【請求項５】 上記シェル部を構成するポリウレア
   （イ）が、下記の一般式（１）で表される繰り返し単位
   を主要構成成分とするものである請求項１〜４のいずれ
   か一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。 【化１】
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱
   硬化性樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる半
   導体装置。