JPH10189832A

JPH10189832A - エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置

Info

Publication number: JPH10189832A
Application number: JP34225896A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nishioka; 務西岡; Takashi Taniguchi; 剛史谷口; Toshitsugu Hosokawa; 敏嗣細川; Tadaaki Harada; 忠昭原田; Kazuhiro Ikemura; 和弘池村; Sadahito Misumi; 貞仁三隅
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】貯蔵時の保存安定性に優れ、しかも硬化性およ
びその硬化物特性にも優れたエポキシ樹脂組成物と、そ
れを用いて得られる信頼性の高い半導体装置を提供す
る。【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有するエポ
キシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止して得られる
半導体装置である。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（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）ゴム粒子。（Ｅ）無機質充填剤。

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
たエポキシ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、硬化促進剤が含有され、さらには低応力化剤が
適宜配合されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記低応力化剤の一つ
として、従来から、ゴム粒子が用いられている。しかし
ながら、上記封止材料となるエポキシ樹脂組成物中に上
記ゴム粒子を配合した場合、このゴム粒子に硬化促進剤
が溶解するため、得られるエポキシ樹脂組成物の貯蔵時
の保存安定性の面で問題となっている。そのため、上記
エポキシ樹脂組成物によって樹脂封止された半導体装置
は、当然、信頼性に劣るという欠点を有する。

【０００４】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、しかも硬化性およ
びその硬化物特性にも優れたエポキシ樹脂組成物と、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。

【０００５】

【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）〜（Ｅ）成分を含有するエ
ポキシ樹脂組成物を第１の要旨とし、さらに、このエポ
キシ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）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（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）ゴム粒子。（Ｅ）無機質充填剤。

【０００６】本発明者らは、先に述べた貯蔵時の保存安
定性、硬化性、および硬化物特性に優れたエポキシ樹脂
組成物を得るために一連の研究を重ねた。その結果、低
応力化剤であるゴム粒子とともに、従来用いられている
硬化促進剤をそのまま含有するのではなく、特殊なマイ
クロカプセルに内包させる態様で、すなわち、硬化促進
剤からなるコア部を、熱可塑性樹脂からなるシェル部で
被覆したコア／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）を用いると、貯蔵時の保存安定
性に優れ、かつ硬化性および得られる硬化物特性に優れ
たエポキシ樹脂組成物が得られることを見出し本発明に
到達した。

【０００７】すなわち、硬化促進剤を熱可塑性樹脂から
なるシェル部で封入してマイクロカプセル化とすること
により、低応力化剤であるゴム粒子との、配合・混合時
および保存時での両者の直接的な接触による硬化促進剤
が活性化されないため良好な貯蔵安定性を奏するように
なる。そして、例えば、これを含有するエポキシ樹脂組
成物を半導体封止材料として用いた場合、封止工程時に
は、マイクロカプセルが破壊されて硬化促進作用が発揮
され硬化物特性の信頼性が向上して、上記ゴム粒子を用
いてなる低応力性の向上との相乗効果により信頼性の高
い半導体装置が得られるようになる。

【０００８】上記硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ
成分）のシェル部を形成する熱可塑性樹脂としては、安
定性等の点から、ポリウレアが好ましい。

【０００９】

【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。

【００１０】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、硬化
促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）と、ゴム粒子
（Ｃ成分）と、無機質充填剤（Ｅ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。

【００１１】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）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。

【００１２】

【化１】

【００１３】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。

【００１４】このような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５０〜１５
０℃のものが好ましい。

【００１５】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに用い
られるフェノール樹脂（Ｂ成分）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。

【００１６】

【化２】

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール
樹脂（Ｂ成分）との配合割合は、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。

【００２０】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、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マイクロカプセ
ルである。

【００２１】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。

【００２２】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。なかでも、硬化促進剤含有マイクロカプセルの
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、イミダゾール系化合物が好適に用
いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用い
られる。

【００２３】また、マイクロカプセルのシェル部（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。

【００２４】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
蔵時の安定性と、硬化物成形時のシェル部の破壊容易性
という点を考慮した場合、ポリウレアが好適である。

【００２５】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。

【００２６】

【化３】

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】上記硬化促進剤含有マイクロカプセルは、
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。

【００３４】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、分散した各油滴の平均粒
径は０．０５〜５０μｍ、好ましくは０．０５〜１０μ
ｍ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。

【００３５】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。

【００３６】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が得
られる。

【００３７】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、上記エポキシ樹脂やフェ
ノール樹脂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。

【００３８】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、エポキシ樹脂組成
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。

【００３９】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。

【００４０】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）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
％未満ではエポキシ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。

【００４１】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、エポキシ樹脂（Ａ成分）１
００重量部（以下「部」と略す）に対して０．１〜３０
部に設定することが好ましい。特に好ましくは５〜１５
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、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。

【００４２】上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられるゴム粒
子（Ｄ成分）は、従来から低応力化剤として用いられて
いるものであれば特に限定するものではなく各種のゴム
粒子が用いられる。例えば、シリコーンパウダー、メチ
ルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体、ア
クリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等があ
げられる。これら単独でもしくは２種以上併せて用いら
れる。上記シリコーンパウダーとしては、線状高分子、
ゴム状であるシリコーンゴム、あるいはゲル状のものが
あげられる。なかでも、一般式（４）で表される構造式
のものが有利に使用することができる。

【００４３】

【化４】

【００４４】さらに、上記ゴム粒子（Ｄ粒子）の平均粒
径としては、０．０１〜４０μｍの範囲のものが好まし
く、特に好ましくは平均粒径０．０１〜５μｍの範囲で
ある。すなわち、平均粒径が０．０１μｍ未満では、分
散が悪くなり、逆に平均粒径が４０μｍを超えると、半
導体封止時にゲート口詰まりを引きおこしやすいからで
ある。

【００４５】上記ゴム粒子（Ｄ成分）の配合量は、エポ
キシ樹脂組成物全体の２〜１５重量％の範囲に設定する
ことが好ましく、特に好ましくは２〜６重量％である。
すなわち、ゴム粒子（Ｄ成分）の配合量が２重量％未満
では、低応力性が不充分であり、逆に１５重量％を超え
ると、成形作業性に劣る傾向にあるからである。

【００４６】上記Ａ〜Ｄ成分とともに用いられる無機質
充填剤（Ｅ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、窒素ケイ素等があげられる。なか
でも、具体的には、結晶性シリカ、溶融シリカが好まし
く用いられる。そして、上記無機質充填剤（Ｅ成分）の
配合量は、エポキシ樹脂組成物全体の７０重量％以上に
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。すなわち、無機質充填剤（Ｅ成分）の配合
量が７０重量％未満では、半田耐熱性が大幅に低下する
傾向がみられるからである。

【００４７】そして、上記無機質充填剤（Ｅ成分）とし
ては、その平均粒径が６〜４０μｍであることが好まし
い。すなわち、平均粒径が４０μｍを超えると半導体封
止時にゲート口詰まりを引き起こし易く、また、平均粒
径が６μｍ未満では流動性が損なわれ、成形時に問題を
発生させるおそれがあるからである。

【００４８】なお、本発明のエポキシ樹脂組成物には、
上記Ａ〜Ｅ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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】上記ワックスとしては、特に限定するもの
ではなく従来公知のものが用いられ、例えば、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、具体的には、カルナバワックス、ポリエチレン系
ワックス等があげられ、単独でもしくは２種以上併せて
用いられる。

【００５２】さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物に
は、上記他の添加剤以外に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。

【００５３】本発明のエポキシ樹脂組成物は、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。

【００５４】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０．０５〜１０μｍ、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。

【００５５】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エポキシ樹脂
組成物を製造することができる。

【００５６】本発明において、上記エポキシ樹脂組成物
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。

【００５７】このようにして得られる半導体装置は、硬
化促進剤を内包した上記マイクロカプセルが成形時に加
熱により破壊されて、硬化促進剤が放出され硬化反応が
促進され素早くパッケージングがなされる。さらに、硬
化促進剤含有マイクロカプセル（Ｃ成分）とゴム粒子
（Ｄ成分）を併用したエポキシ樹脂組成物によって樹脂
封止されているため、樹脂封止部分である硬化物の特性
の信頼性が向上する。

【００５８】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００５９】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。

【００６０】〔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。

【００６１】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）。

【００６２】一方、下記に示す各成分を準備した。

【００６３】〔エポキシ樹脂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）

【００６４】〔エポキシ樹脂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）

【００６５】〔フェノール樹脂Ｂ１〕フェノールノボラ
ック樹脂（水酸基当量１０５）

【００６６】〔フェノール樹脂Ｂ２〕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１７
５：式（３）中、ｎ＝０〜２１）

【００６７】〔ゴム粒子Ｄ１〕シリコーンパウダー（平
均粒径３μｍ、シリコーンゴム）

【００６８】〔ゴム粒子Ｄ２〕メチルメタクリレート−
ブタジエン−スチレン共重合体粒子（平均粒径０．２μ
ｍ）

【００６９】〔ゴム粒子Ｄ３〕アクリロニトリル−ブタ
ジエン−スチレン共重合体（平均粒径２μｍ）

【００７０】〔無機質充填剤〕球状溶融シリカ粉末（平
均粒径：３０μｍ）７０重量％（混合シリカ粉末中の占
める割合）と、破砕状結晶性シリカ粉末（平均粒径：５
μｍ）３０重量％（混合シリカ粉末中の占める割合）か
らなる混合シリカ粉末を用いた。

【００７１】

【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エポキシ樹脂組成物を得
た。

【００７２】

【表１】

【００７３】

【表２】

【００７４】このようにして得られた実施例および比較
例の各粉末状のエポキシ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、３０℃×７日
間放置後の１７５℃におけるゲルタイム、保存性）に供
した。これらの結果を後記の表３〜表５に併せて示す。

【００７５】〔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測定法に従って
測定した。

【００７６】〔３０℃×７日間放置後の１７５℃におけ
るゲルタイム〕各エポキシ樹脂組成物を３０℃×７日間
放置した後、これを用い、上記と同様にして、１７５℃
におけるゲルタイムを測定した。

【００７７】〔保存性〕まず、粉末状エポキシ樹脂組成
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
ャーでエポキシ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秒間注入圧力をか
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（ＥＭＭＩ１−６
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。

【００７８】一方、上記と同様にして粉末状エポキシ樹
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７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７日間保存後のスパイラルフロー値（保
存後ＳＦ値）とした。

【００７９】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。

【００８０】

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

【００８１】さらに、上記各実施例および比較例で得ら
れた粉末状のエポキシ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４０℃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℃×６０
秒）にて作製した。

【００８２】〔ボイド発生率〕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（２０個中）を測
定した。すなわち、自動成形機（ＴＯＷＡ社製、ＶＰＳ
−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。

【００８３】〔ＰＣＴテスト〕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
通電試験を行った。

【００８４】〔半田クラック性〕さらに、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、２１
５℃のＶＰＳで９０秒の評価試験（耐半田クラック性）
を行った。これらの結果を下記の表３〜表４に示す。

【００８５】

【表３】

【００８６】

【表４】

【００８７】上記表３〜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、成形物のボイドの発生もないこと
から、実施例品のエポキシ樹脂組成物は、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
半田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、実施例のエポキシ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、比較例品は保存性に劣る
ため、保存後のエポキシ樹脂組成物を用いて得られる半
導体装置には、ボイドの発生が多く、耐湿信頼性（ＰＣ
Ｔ）、耐半田クラック性で劣る傾向にあった。

【００８８】

【発明の効果】以上のように、本発明のエポキシ樹脂組
成物は、コア／熱可塑性樹脂製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）と、ゴム粒子
（Ｄ成分）を必須成分とするため、保存時での両者の直
接的な接触による反応の進行を防止することができ良好
な貯蔵安定性が得られる。そして、例えば、このエポキ
シ樹脂組成物を半導体封止材料として用いた場合、封止
工程時には、マイクロカプセルが破壊されて硬化促進作
用が発揮されて硬化物特性の信頼性が向上して、上記低
応力化剤を用いてなる低応力性の向上とともに信頼性の
高い半導体装置が得られる。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してなる半
導体装置は、その製造に際して、封止工程時には硬化促
進剤が放出されて硬化反応が促進され高硬度のパッケー
ジが得られるとともに、低応力性にも富んでおり、半田
実装等の実装工程において、剥離やクラックが生じず、
耐剥離性および耐クラック性に優れたものが得られる。

【００８９】そして、上記硬化促進剤含有マイクロカプ
セル（Ｃ成分）のシェル部を形成する熱可塑性樹脂とし
て、安定性等の点からポリウレアが好適に用いられる。

【００９０】本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記のよ
うに半導体装置の封止材料に最適であるが、他の分野、
例えば、接着剤や塗料等の分野においても有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者池村和弘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)発明者三隅貞仁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

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有するこ
とを特徴とするエポキシ樹脂組成物。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（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）ゴム粒子。（Ｅ）無機質充填剤。
【請求項２】上記（Ｃ）成分である硬化促進剤含有マ
イクロカプセルのシェル部を形成する熱可塑性樹脂が、
ポリウレアである請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】上記（Ｄ）成分であるゴム粒子が、シリ
コーンパウダーである請求項１または２記載のエポキシ
樹脂組成物。
【請求項４】上記（Ｄ）成分であるゴム粒子が、メチ
ルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体であ
る請求項１または２記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項５】上記（Ｄ）成分であるゴム粒子が、アク
リロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体である請
求項１または２記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項６】上記（Ｃ）成分のコア部となる硬化促進
剤が、有機リン系化合物およびイミダゾール系化合物の
少なくとも一方である請求項１〜５のいずれか一項に記
載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか一項に記載のエ
ポキシ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。