JPWO2005116104A1

JPWO2005116104A1 - 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置

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Publication number: JPWO2005116104A1
Application number: JP2006513959A
Authority: JP
Inventors: 洋史黒田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2025-05-27
Also published as: MY141988A; KR101076977B1; CN1957013B; WO2005116104A1; US7431990B2; US20050267237A1; KR20070032697A; TWI361200B; TW200605374A; CN1957013A; JP5326210B2

Abstract

耐半田クラック性、耐燃性を損なうことなく流動性・成形性に優れた特性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。本発明は、所定の構造を有するエポキシ樹脂（Ａ）と、所定の構造を有するフェノール系樹脂（Ｂ）と、無機充填剤（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）と、シランカップリング剤（Ｅ）と、芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）と、を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物である。

Description

本発明は、半導体封止用樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置に関するものである。

近年、半導体装置は生産性、コスト、信頼性等のバランスに優れることからエポキシ樹脂組成物を用いて封止されるのが主流となっている。半導体装置の小型化、薄型化に伴い、封止用エポキシ樹脂組成物に対しては、より一層の低粘度化、高強度化が要求されている。また、環境問題からＢｒ化合物や酸化アンチモン等の難燃剤を使わずに難燃化する要求が高まってきている。このような背景から、最近のエポキシ樹脂組成物の動向は、より低粘度の樹脂を適用し、より多くの無機充填剤を配合する傾向が強くなっている。また新たな動きとして、半導体装置を実装する際、従来よりも融点の高い無鉛半田の使用が高まってきている。この半田の適用により実装温度を従来に比べ約２０℃高くする必要があり、実装後の半導体装置の信頼性が現状に比べ著しく低下する問題が生じている。このようなことからエポキシ樹脂組成物のレベルアップによる半導体装置の信頼性の向上要求が加速的に強くなってきており、樹脂の低粘度化と無機充填剤の高充填化に拍車がかかっている。

成形時に低粘度で高流動性を維持するためには、溶融粘度の低い樹脂を用いたり（例えば、特許文献１参照）、また無機充填材の配合量を高めるために無機充填剤をシランカップリング剤で表面処理する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。しかし、これらの方法だけでは実装時の耐半田クラック性、流動性、および難燃性のすべてを満足する手法は未だ見出されていない。

そこで本出願人は、耐半田クラック性、難燃性に優れたビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型硬化剤を用いたエポキシ樹脂組成物を提案している（例えば、特許文献３参照）。このエポキシ樹脂組成物は分子骨格に芳香族環を多く含むことから燃焼時、成形物表層に炭化層を形成することにより、さらなる燃焼を抑え、優れた耐燃性を示す。また、芳香族環構造含有による疎水性の向上、架橋点間距離増大による熱時低弾性率化が耐半田クラック性向上に寄与している。
特開平７−１３０９１９号公報特開平８−２０６７３号公報特開平１１−１４０２７７号公報発明の開示

しかしながら、難燃剤フリーでかつ半導体装置の信頼性向上に対する要求が高度化し、さらなる耐半田クラック性、耐燃性の向上が望まれている。その対策としては無機充填剤の配合量を高めることで解決できると考えられるが、ビフェニレン骨格含有エポキシ樹脂、硬化剤は溶融粘度が低くなく、流動性、硬化性が損なわれる可能性が高い。流動性と硬化性も併せて満足する技術が求められていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐半田クラック性、耐燃性に優れ、且つ流動性、硬化性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置を提供することにある。

本発明は、
［１］下記一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ａ）と、下記一般式（２）で示されるフェノール系樹脂（Ｂ）と、無機充填剤（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）と、シランカップリング剤（Ｅ）と、芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）と、を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。

（ただし、上記一般式（１）において、Ｒはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、水素または炭素数４以下の炭化水素であり、ｎは平均値で、１以上５以下の正数である。）

（ただし、上記一般式（２）において、Ｒ１はフェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基であり；Ｒ２はＯＨ基と一緒になってフェノール、α−ナフトール又はβ−ナフトール骨格を形成し；Ｒ３，Ｒ４はそれぞれＲ２、Ｒ１に導入される基であり、水素又は炭素数１０以下の炭化水素基であり、これらは互いに同一でも異なっていてもよく；ｎは平均値で、１以上１０以下の正数である。）

［２］上記第［１］項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｆ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［３］上記第［１］項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、シランカップリング剤（Ｅ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上１重量％以下含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［４］上記第［１］項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｆ）は、前記芳香環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［５］上記第［１］項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｆ）の芳香環がナフタレン環であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［６］上記第［５］項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｆ）は、前記ナフタレン環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［７］上記第［１］項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、無機充填剤（Ｃ）の含有量が８０重量％以上９２重量％以下であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［８］上記第［１］項に記載の半導体封止用樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置、
である。

なお、上記一般式（２）の化合物には、下記一般式（２’）のような態様が含まれる。

（ただし、上記一般式（２’）において、Ｒ５はフェニレン基又はビフェニレン基であり、Ｒ６はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、水素または炭素数４以下の炭化水素であり、ｎは平均値で、１以上５以下の正数である。）

本発明によれば、従来技術では得るのが困難であった耐半田クラック性、耐燃性を損なうことなく成形時の流動性・成形性に優れ、表面実装型の半導体装置パッケージ用として好適なエポキシ樹脂組成物を得ることができる。

以下、本発明の半導体封止用樹脂組成物の実施形態について詳細に説明する。
前記半導体封止用樹脂組成物の実施形態であるエポキシ樹脂組成物は、下記の一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ａ）と、下記の一般式（２）で示されるフェノール系樹脂（Ｂ）と、無機充填剤（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）と、シランカップリング剤（Ｅ）と、芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）と、を含み、これにより耐半田クラック性、耐燃性に優れ、且つ流動性、硬化性に優れた半導体封止用樹脂組成物が得られるものである。

以下、各成分について詳細に説明する。
本実施形態で用いられるエポキシ樹脂（Ａ）は、一般式（１）で示される構造を有する。

一般式（１）において、Ｒはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、水素または炭素数４以下の炭化水素であり、例えばメチル基、エチル基、ｔ−ブチル基である。また、ｎは分子鎖中のフェニレン骨格部分およびオキシフェニレン骨格部分からなるユニット数の平均値で、１以上５以下、好ましくは１以上３以下の正数である。

このようなエポキシ樹脂（Ａ）を用いた半導体封止用樹脂組成物は、従来より用いられているビフェニレン骨格構造と比べると芳香族環の含有率が低くなることから、若干の耐燃性の低下が見られるものの、分子構造が小さくなることによる低粘度性、高い硬化性、高いガラス転移温度Ｔｇ、加熱時曲げ強度に優れた特性を有する。低粘度化により、無機充填剤の配合量を高めることができるため、樹脂自体の耐燃性の低下をカバーしつつ、低吸水化による優れた耐半田クラック性を有するものである。また、高いガラス転移温度Ｔｇを有することにより、半導体装置の長期信頼性の一つである高温保管特性が良好になる。

ここで一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ａ）の具体例を下記式（３）に示すが、エポキシ樹脂（Ａ）はこれらに限定されるものではない。

（ただし、上記式（３）において、ｎは平均値で、１以上５以下の正数である。）
また、一般式（１）で示されるエポキシ樹脂を用いることによる効果が損なわれない範囲で、他のエポキシ樹脂と併用することができる。併用できるエポキシ樹脂としては、エポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指し、例えばフェノールビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂等が挙げられる。またこれらのエポキシ樹脂は、単独もしくは混合して用いても差し支えない。

半導体封止用エポキシ樹脂組成物としての耐湿信頼性を考慮すると、エポキシ樹脂（Ａ）にはイオン性不純物であるＮａイオンやＣｌイオンが極力少ない方が好ましく、一方で硬化性の点からエポキシ当量は１００ｇ／ｅｑ以上５００ｇ／ｅｑ以下であることが好ましい。

本実施形態で用いられるフェノール系樹脂（Ｂ）は、一般式（２）で示される構造を有する。

一般式（２）において、Ｒ１はフェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基である。また、Ｒ２はＯＨ基と一緒になってフェノール、α−ナフトール又はβ−ナフトール骨格を形成し、各Ｒ２は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｒ３，Ｒ４はそれぞれＲ２，Ｒ１に導入される基であり、これらはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、水素または炭素数１０以下の炭化水素であり、例えばメチル基、エチル基、ｔ−ブチル基である。また、ｎは分子鎖中のフェニレン、ビフェニレン又はナフチレン骨格部分およびオキシフェニレン、オキシナフチレン骨格部分からなるユニット数の平均値で、１以上１０以下、好ましくは１以上５以下の正数である。

このようなフェノール系樹脂（Ｂ）は、オキシフェニレン骨格、あるいはオキシナフチレン骨格間に疎水性のフェニレン基又は疎水性でありかつ剛直なビフェニレン骨格、ナフチレン骨格を有する。このため、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物はノボラック型フェノール樹脂を用いた場合と比べて、架橋点間距離が長いため、高温下において低弾性率化され、半導体素子、有機基板及び金属基板との密着性に優れる。また、芳香族骨格が疎水性であり、かつ、フェノール性水酸基が少ないことから、低吸水化を実現することができる。それらの特性の発現により、耐半田性向上が可能になる。さらにナフチレン骨格を含有する化合物においては、ナフタレン環に起因する剛直性によるガラス転移温度Ｔｇの上昇やその平面構造に起因する分子間相互作用による線膨張係数の低下により、エリア表面実装型半導体パッケージにおける低反り性を向上させることができる。また、フェノール性水酸基を含有する芳香族基（−Ｒ２（ＯＨ）−）としては、フェノール、あるいはα−ナフトール、β−ナフトールのいずれでもよいが、特にナフトールである場合は前述のナフチレン骨格を含有する化合物と同様に、ガラス転移温度Ｔｇの上昇や線膨張係数の低下により、低反り性を向上させる効果が得られる上に、さらに分子中に芳香族炭素を多く存在させることから耐燃性の向上も実現することができる。

一般式（２）で表されるフェノール系樹脂（Ｂ）としては、例えばフェニレン骨格を含有するフェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を含有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を含有するナフトールアラルキル樹脂が挙げられるが、式（２）の構造を有する範囲であれば特に限定するものではない。

また、一般式（２）で表されるフェノール系樹脂（Ｂ）による効果が損なわれない範囲で、他のフェノール樹脂と併用することができる。併用できるフェノール樹脂としては、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、トリフェノールメタン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等が挙げられる。併用されるフェノール樹脂において、硬化性の点から水酸基当量は９０〜２５０ｇ／ｅｑであることが好ましい。

本実施形態で用いられる無機充填剤（Ｃ）としては、一般に封止材料に用いられている溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填剤の粒径としては、金型への充填性を考慮すると０．０１μｍ以上１５０μｍ以下であることが望ましい。また無機充填剤（Ｃ）の充填量としてはエポキシ樹脂組成物全体の８０重量％以上９２重量％以下が好ましい。無機充填剤の充填量が小さすぎると、エポキシ樹脂組成物の硬化物の反りが増加し、且つ吸水量が増加し、強度が低下するため耐半田性が不満足になる一方で、大きすぎると、エポキシ樹脂組成物の流動性が損なわれるために成形性に不具合を生じるところ、無機充填剤の充填量を上記の範囲にすることで、両者のバランスに優れたエポキシ樹脂組成物を得ることができる。

本実施形態で用いられる硬化促進剤（Ｄ）は、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール系樹脂の水酸基との反応を促進するものであればよく、一般に半導体素子の封止に用いられるエポキシ樹脂組成物に使用されているものを利用することができる。具体例として有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物等のリン原子含有化合物、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等の窒素原子含有化合物が挙げられる。

有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第１ホスフィン、ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第２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、トリフェニルホスフィン等の第３ホスフィンが挙げられる。

テトラ置換ホスホニウム化合物としては、一般式（４）に示す化合物が挙げられる。

一般式（４）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０は置換もしくは無置換の芳香族基、例えばモノメチル置換フェニル基、モノエチル置換フェニル基等、またはアルキル基、例えばエチル基、ブチル基、ヘキシル基等を表す。Ａはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸のアニオンを表す。ＡＨはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸を表す。ａ、ｂは１以上３以下の整数、ｃは０以上３以下の整数であり、かつａ＝ｂである。

この一般式（４）に示す化合物は、例えば以下のようにして得られる。まず、テトラ置換ホスホニウムブロマイドと芳香族有機酸と塩基を有機溶剤に混ぜ均一に混合し、その溶液系内に芳香族有機酸アニオンを発生させる。次いで水を加える。すると、上記一般式（４）に示す化合物を沈殿させることができる。また、一般式（４）に示す化合物の使用に際して、リン原子に結合するＲ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０がフェニル基であり、かつＡＨはヒドロキシル基を芳香環に有する化合物、すなわちフェノール類であり、かつＡは該フェノール類のアニオンに相当するものであることが好ましい。

ホスホベタイン化合物としては、下記一般式（５）に示す化合物が挙げられる。

一般式（５）において、Ｘは水素または炭素数１以上３以下のアルキル基であり、Ｙは水素またはヒドロキシル基を表す。ｍ、ｎは１以上３以下の整数である。

この一般式（５）に示す化合物は、例えば以下のようにして得られる。まず、第３ホスフィンであるトリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩とを接触させ、前記トリ芳香族置換ホスフィンと前記ジアゾニウム塩が有するジアゾニウム基とのジアゾ反応を行う工程を経て得られる。しかしこれに限定されるものではない。

本実施形態で用いられる硬化促進剤（Ｄ）の含有量は、全エポキシ樹脂組成物中０．１重量％以上１重量％以下が好ましい。硬化促進剤（Ｄ）の含有量が、小さすぎると、エポキシ樹脂組成物に対して目的とする硬化性が得られないことがある一方で、大きすぎると、エポキシ樹脂組成物の流動性が損なわれることがあるところ、硬化促進剤の含有量を上記の範囲にすることで、両者のバランスに優れるエポキシ樹脂組成物を得ることができる。

本実施形態で用いられるシランカップリング剤（Ｅ）は、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等であり、特に限定されることはなく、エポキシ樹脂組成物と無機充填剤との間で反応し、エポキシ樹脂組成物と無機充填剤との界面強度を向上させるものであればよい。また、後述する化合物（Ｆ）は、シランカップリング剤（Ｅ）と併せて用いたときの相乗効果により、粘度特性および流動特性を著しく改善させることができるため、化合物（Ｆ）の利用による効果を充分に得るためにも、シランカップリング剤（Ｅ）の使用は必須である。これらのシランカップリング剤（Ｅ）は単独でも併用してもよい。本実施形態におけるシランカップリング剤（Ｅ）の含有量は、全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上１重量％以下、好ましくは０．０５重量％以上０．８重量％以下、特に好ましくは０．１重量％以上０．６重量％以下である。ここで、シランカップリング剤（Ｅ）の含有量が、小さすぎると、化合物（Ｆ）との相乗効果が充分に得られない一方で、大きすぎると、エポキシ樹脂組成物の吸水性が大きくなり、いずれの場合においてもエポキシ樹脂組成物の半導体のパッケージングにおける耐半田性が低下することがあるところ、シランカップリング剤（Ｅ）の含有量を上記の範囲にすることで、半導体のパッケージングにおける耐半田性が良好なエポキシ樹脂組成物を得ることができる。

本実施形態で用いられる芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）（以下化合物（Ｆ）と称する）は、水酸基以外の置換基を有していてもよい。化合物（Ｆ）としては、下記一般式（６）で示される単環式化合物または下記一般式（７）で示される多環式化合物を用いることができる。

一般式（６）において、Ｒ１１、Ｒ１５はどちらか一方が水酸基である。すなわち、片方が水酸基のとき他方は水素、水酸基または水酸基以外の置換基であり、水酸基以外の置換基としては例えばアルキル基が挙げられる。Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４は水素、水酸基または水酸基以外の置換基である。

一般式（７）において、Ｒ１６、Ｒ２２はどちらか一方が水酸基である。すなわち、片方が水酸基のとき他方は水素、水酸基または水酸基以外の置換基であり、水酸基以外の置換基としては例えばアルキル基が挙げられる。Ｒ１７、Ｒ１８、Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１は水素、水酸基または水酸基以外の置換基である。

ここで、一般式（６）で示される単環式化合物の具体例として、例えば、カテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステルまたはこれらの誘導体が挙げられる。また、一般式（７）で示される多環式化合物の具体例として、例えば、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレンおよびこれらの誘導体が挙げられる。そのうち流動性および硬化性の制御のしやすさから、芳香環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物が好ましい。また、混練工程での揮発を考慮した場合、母核は低揮発性で秤量安定性の高いナフタレン環である化合物とすることがより好ましい。この観点からは、化合物（Ｆ）としては、例えば１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレンおよびその誘導体等のナフタレン環を有する化合物を用いることができる。これらの化合物（Ｆ）は２種以上併用してもよい。

化合物（Ｆ）の含有量は全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上、好ましくは０．０１重量％以上１重量％以下、さらに好ましくは０．０３重量％以上０．８重量％以下、特に好ましくは０．０５重量％以上０．５重量％以下である。化合物（Ｆ）の含有量が、小さすぎると、シランカップリング剤（Ｅ）との相乗効果により期待されるような粘度特性および流動特性が得られない一方で、大きすぎると、エポキシ樹脂組成物の硬化反応が阻害され、また得られる硬化物の物性が劣るため、半導体封止樹脂としての性能が低下することがあるところ、化合物（Ｆ）の含有量を上記の範囲にすることで、両者のバランスに優れるエポキシ樹脂組成物を得ることができる。

本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じてカルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤；カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤；酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体；等、種々の添加剤を適宜配合してもよい。

本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分およびその他の添加剤等をミキサー等を用いて常温で均一に混合した後、加熱ロールまたはニーダー、押出機等で溶融混練し、冷却後粉砕して製造することができる。

本実施形態のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止して半導体装置を製造する際には、このエポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の成形方法で成形硬化する。
（実施例１）

以下、本発明を実験例にて具体的に説明するが、本発明はこれらの実験例によりなんら限定されるものではない。なお、配合割合は重量部とする。

（実験例１）
フェノールフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（エポキシ当量２３５、式（１）の「ｎ」＝４．０、融点５２℃）６．８重量部
フェノールビフェニルアラルキル樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、水酸基当量２０３、式（２）の「ｎ」＝２．５、軟化点６６℃、式（２）においてＲ１：ビフェニレン基、Ｒ２（ＯＨ）：フェノール、Ｒ３：水素原子、Ｒ４：水素原子）５．９重量部
球状溶融シリカ（平均粒径３０μｍ）８６．０重量部
トリフェニルホスフィン０．２重量部
γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン０．６重量部
２，３−ジヒドロキシナフタレン０．０５重量部
カルナバワックス０．２重量部
カーボンブラック０．３重量部
をミキサーにて常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。評価結果を表１に示す。

・スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を用い、実験例１のエポキシ樹脂組成物を低圧トランスファー成形機にて１７５℃、成形圧６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒の条件で成形し測定。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が流動性が良好である。単位はｃｍ。

・硬化トルク比：キュラストメーター（オリエンテック（株）製、ＪＳＲキュラストメーターＩＶＰＳ型）を用い、金型温度１７５℃、加熱開始９０秒後、３００秒後のトルクを求め、硬化トルク比：（９０秒後のトルク）／（３００秒後のトルク）を計算した。キュラストメーターにおけるトルクは熱剛性のパラメータであり、硬化トルク比の大きい方が硬化性が良好である。単位は％。

・吸水率：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間２分で、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、１７５℃、８時間で後硬化し、得られた成形品を８５℃、相対湿度８５％の環境下で１６８時間加湿処理し、重量変化を測定して吸水率を求めた。単位は重量％。

・難燃性：金型温度１７５℃、注入時間１５ｓｅｃ、硬化時間１２０ｓｅｃ、注入圧９．８ＭＰａで３．２ｍｍ厚の難燃試験片を成形し、ＵＬ９４の規格に則り難燃試験を行った。

・耐半田クラック性：低圧トランスファー成形機を用いて、ボディーサイズ１４×１４×１．４ｍｍの１００ｐＱＦＰ（Ｃｕフレーム）に６×６×０．３０ｍｍのＳｉチップを接着したフレームを、金型温度１７５℃、注入時間１０ｓｅｃ、硬化時間９０ｓｅｃ、注入圧９．８ＭＰａで成形し、１７５℃８ｈｒの条件で後硬化後、得られた成形品を８５℃、相対湿度８５％の環境下で４８ｈｒ加湿処理し、ピーク温度２６０℃のＩＲリフローに連続３回（２５５℃以上が１０秒×３回）通し、超音波探傷機を用いて内部クラック、剥離の有無を測定し、１０パッケージ中のチップ剥離と内部クラックの数で判定した。

（実験例２〜２９）
表１および表２の配合に従い、実験例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造し、実験例１と同様にして評価した。評価結果を表１および表２に示す。

実験例１以外で用いた成分について、以下に示す。
ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＸ−４０００Ｈ、融点１０５℃、エポキシ当量１９１）
フェノールフェニルアラルキル樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−４Ｌ、軟化点６５℃、水酸基当量１６５、式（２）の「ｎ」＝３．４、式（２）においてＲ１：フェニレン基、Ｒ２（ＯＨ）：フェノール、Ｒ３：水素原子、Ｒ４：水素原子）
ナフトールフェニルアラルキル樹脂（新日鐵化学（株）製、ＳＮ−４８５、軟化点８５℃、水酸基当量２１０。式（２）の「ｎ」＝１．６、式（２）においてＲ１：フェニレン基、Ｒ２（ＯＨ）：β−ナフトール、Ｒ３：水素原子、Ｒ４：水素原子）
フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト（株）製、ＰＲ−ＨＦ−３、軟化点８０℃、水酸基当量１０５）
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵと略す）
式（８）で示される硬化促進剤

式（９）で示される硬化促進剤

１，２−ジヒドロキシナフタレン
カテコール
ピロガロール
１，６−ジヒドロキシナフタレン
レゾルシノール

実験例１〜１７のエポキシ樹脂組成物は、いずれも良好な流動性、硬化性、低吸水性、耐燃性及び耐半田クラック性を有している。一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ａ）を用いていない実験例１９は、流動性は伸びているものの、硬化性が低く、耐燃性が不十分となっている。また、吸水性が高いため、耐半田性が劣る結果となっている。また、一般式（２）で示されるフェノール系樹脂（Ｂ）を用いていない実験例２０は、硬化性は良いものの、流動性が低く、耐燃性も劣る結果となっている。また、吸水性が高いため、耐半田性が劣る結果となっている。更に、一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ａ）、及び一般式（２）で示されるフェノール系樹脂（Ｂ）を用いていない実験例２１は、低吸水性、耐燃性、耐半田クラック性の面で更に劣る結果となっている。また、シランカップリング剤（Ｅ）を用いていない実験例２３及び２４は、有機基板又は金属基板との密着性が低下することにより、耐半田クラック性が劣る結果となっている。また、芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）を用いていないか、又はその配合量が不足している実験例１８、２２、２３、２５、２６、２７、２８及び２９は、流動性が劣る結果となっており、金線変形や充填不良等、半導体封止成形時に不具合を生じる可能性が高いものとなっている。以上より、本発明のエポキシ樹脂組成物を使用することにより、硬化性、流動性、耐燃性、耐半田性のバランスの優れた半導体装置パッケージを提供することができる。

Claims

下記一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ａ）と、下記一般式（２）で示されるフェノール系樹脂（Ｂ）と、無機充填剤（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）と、シランカップリング剤（Ｅ）と、芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｆ）と、を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。

（ただし、上記一般式（１）において、Ｒはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、水素または炭素数４以下の炭化水素であり、ｎは平均値で、１以上５以下の正数である。）

（ただし、上記一般式（２）において、Ｒ１はフェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基であり；Ｒ２はＯＨ基と一緒になってフェノール、α−ナフトール又はβ−ナフトール骨格を形成し；Ｒ３，Ｒ４はそれぞれＲ２、Ｒ１に導入される基であり、水素又は炭素数１０以下の炭化水素基であり、これらは互いに同一でも異なっていてもよく；ｎは平均値で、１以上１０以下の正数である。）
請求の範囲第１項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物（Ｆ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
請求の範囲第１項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
シランカップリング剤（Ｅ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上１重量％以下含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
請求の範囲第１項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物（Ｆ）は、前記芳香環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
請求の範囲第１項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物（Ｆ）の芳香環がナフタレン環であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
請求の範囲第５項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物（Ｆ）は、前記ナフタレン環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
請求の範囲第１項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記無機充填剤（Ｃ）の含有量が８０重量％以上９２重量％以下であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
請求の範囲第１項に記載の半導体封止用樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。