TWI477551B - 半導體密封用樹脂組成物及半導體裝置 - Google Patents

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Description

半導體密封用樹脂組成物及半導體裝置
本發明係關於半導體密封用樹脂組成物及半導體裝置。
半導體裝置係基於半導體元件之保護、電絕緣性之確保、操作性之容易化等目的，而進行密封，由於生產性或成本、可靠性等優越，故藉環氧樹脂組成物進行之轉移成形成為主流。為了因應電子機器之小型化、輕量化、高性能之市場要求，不僅是半導體元件之高積體化、半導體裝置之小型‧高密度化，如表面安裝般之新穎的接合技術亦開始開發、實用化。此種技術動向亦波及至半導體密封用樹脂組成物，要求性能正逐年高度化、多樣化。
例如，關於表面安裝所使用之焊錫，係在環境問題之背景下朝無鉛焊錫的轉換進展著。無鉛焊錫的融點係較習知之鉛/錫焊錫高，迴焊安裝溫度由習知的220~240℃變高為240~260℃，而有容易發生半導體裝置內之樹脂裂痕或剝離、以習知之密封用樹脂組成物則耐焊性不足的情形。
另外，習知之密封用樹脂組成物中，在賦予難燃性之目的下，係使用含溴環氧樹脂與氧化銻作為難燃劑，但近年來由環境保護、安全性提升之觀點而言，廢除此等化合物的聲勢高漲。
再者，近年來，汽車或行動電話等以屋外使用為前提的電子機器普及，在此等用途上，要求於較習知個人電腦或家電製品更嚴苛之環境下的動作可靠性。尤其在車載用途上，係要求高溫保管特性作為必要要求項目之一，在150~180℃之高溫下半導體裝置必須能維持其動作、機能。
作為習知技術，雖提案有組合具有萘骨架之環氧樹脂、具有萘骨架之酚樹脂硬化劑，以提高高溫保管特性與耐焊性的手法(專利文獻1、2)，或藉由調配含磷酸化合物，以提高高溫保管特性與耐燃性的手法(專利文獻3、4)，但此等均有耐燃性、連續成形性、耐焊性之均衡難以稱得上充分的情形。如上述，在車載用電子機器之小型化與普及時，係要求均衡佳地滿足了耐燃性、耐焊性、高溫保管特性、連續成形性的密封用樹脂組成物。
專利文獻1：日本專利特開2007-31691號公報
專利文獻2：日本專利特開平06-216280號公報
專利文獻3：日本專利特開2003-292731號公報
專利文獻4：日本專利特開2004-43613號公報
本發明係提供一種耐燃性、耐焊性、高溫保管特性及連續成形性之均衡優越的半導體密封用樹脂組成物，以及使用該半導體密封用樹脂組成物的半導體裝置。
此種目的係藉由下述[1]~[6]記載之本發明所達成。
[1]一種半導體密封用樹脂組成物，其特徵為含有：含有下述一般式(1)所示之成分之酚樹脂(A)；環氧樹脂(B)；與無機填充劑(C)。
[化1]
(一般式(1)中，鍵結於同一萘基上之2個羥基係鍵結於萘環上之不同碳原子，R1彼此獨立為碳數1~60之烴基，a彼此獨立為0~5之整數，b彼此獨立為0~4之整數。n為1~10之整數。)
[2]如[1]之半導體密封用樹脂組成物，其中，上述酚樹脂(A)係含有上述一般式(1)中之R1為下述一般式(2)所示之基的成分。
[化2]
(一般式(2)中，R2及R3彼此獨立為氫原子、碳數1~3之烴基，R4彼此獨立為碳數1~3之烴基，c彼此獨立為0~4之整數，m為1~5之整數。)
[3]如[1]或[2]之半導體密封用樹脂組成物，其中，上述酚樹脂(A)係於總酚樹脂(A)中，含有上述一般式(1)中n=0~2之成分50質量%以上且100質量%以下。
[4]如[1]至[3]中任一項之半導體密封用樹脂組成物，其中，上述酚樹脂(A)係於總酚樹脂(A)中，含有上述一般式(1)中n=0之成分25質量%以上且70質量%以下。
[5]如[2]至[4]中任一項之半導體密封用樹脂組成物，其中，上述酚樹脂(A)係於凝膠滲透層析(GPC)測定方法之面積換算法中，於總酚樹脂(A)中，含有R1為上述一般式(2)所示之基之成分20面積%以上且80面積%以下。
[6]一種半導體裝置，其係使用[1]至[5]中任一項之半導體密封用樹脂組成物，對半導體元件進行密封而成。
根據本發明，可提供耐燃性、耐焊性、高溫保管特性及連續成形性之均衡優越的半導體密封用樹脂組成物，以及使用該半導體密封用樹脂組成物的半導體裝置。
上述目的及其他目的、特徵及優點係可根據下述較佳的實施形態及隨附圖式而進一步了解。
使用圖式，針對本發明之半導體密封用樹脂組成物及半導體裝置的較佳實施形態進行詳細說明。又，圖式說明中係對同一元件標示同一符號，並省略重複的說明。
本發明之半導體密封用樹脂組成物的特徵在於含有：下述一般式(1)所示之酚樹脂(A)；環氧樹脂(B)；與無機填充劑(C)。
[化3]
上述一般式(1)中，鍵結於同一萘基上之2個羥基係鍵結於萘環上之不同碳原子，R1彼此獨立為碳數1~60之烴基，a彼此獨立為0~5之整數，b彼此獨立為0~4之整數。n為1~10之整數。本發明之酚樹脂(A)係含有上述一般式(1)中n為1~10之整數的第1成分與上述一般式(1)中n為0之整數的第2成分。
本發明係使用一般式(1)所示之酚樹脂(A)(以下有時稱為「酚樹脂(A)」)。該酚樹脂係於分子中含有萘骨架與伸聯苯基骨架。藉此，提升耐燃性，並使硬化物彈性係數維持為較低，並提升疏水性，藉此亦使耐焊性提升。此認為係因芳香族構造之每重複單位的含有率變高所致。
另外，酚樹脂(A)由於在構造中之萘環上具有2個酚性羥基，故該羥基與環氧樹脂之環氧基反應，交聯點間距離局部性地變短，故半導體密封用樹脂組成物之硬化物的玻璃轉移溫度變高，表現優越的硬化性特性。
習知，提高高溫保管特性與耐燃性之手法，可舉例如組合具有萘骨架之環氧樹脂與具有萘骨架之酚樹脂硬化劑，或調配含磷酸之化合物(專利文獻3、4)，但有此等樹脂組成物的硬化性降低、連續成形性降低的情形。
另一方面，該使用了酚樹脂(A)之半導體密封用樹脂組成物，係藉由於酚樹脂(A)之構造中含有伸聯苯基芳烷基骨架與萘二醇骨架，而使由使用該酚樹脂(A)之半導體密封用樹脂組成物所形成的硬化物具有具備高耐焊性與耐燃性，且兼具高溫保管性與連續成形性的特徵。
本發明之上述酚樹脂(A)係於半導體密封用樹脂組成物中，上述酚樹脂(A)之重複單位數n若為0~10則無特別限定。更佳係n為0~5。若為此範圍，則在將半導體密封用樹脂組成物進行加熱熔融混合或混練時，可良好地進行混練。特佳係n=0~2。若為此範圍，則可得到流動性亦優越的半導體密封用樹脂組成物。
酚樹脂(A)之n=0~2之成分的含量並無特別限定，較佳係於總酚樹脂(A)中含有n=0~2之成分50~100質量%(以下，在未特別明示之下，「~」表示包括上限值與下限值)。再者，酚樹脂(A)中之n=0~2之成分的含量，係相對於總酚樹脂(A)，較佳為60質量%以上、更佳70%以上。藉由將酚樹脂(A)中之n=0~2之成分的含量設為上述範圍內，則可得到流動性優越的半導體密封用樹脂組成物。
酚樹脂(A)之n=0之成分的含有比例的上限值並無特別限定，相對於酚樹脂(A)總量，較佳為70質量%以下、更佳60質量%以下。若n=0成分之含有比例為上述上限值內，則可得到耐燃性及耐焊性優越的半導體密封用樹脂組成物。酚樹脂(A)之n=0成分之含有比例的下限值並無特別限定，較佳為25質量%以上、更佳35質量%以上。若n=0成分之含有比例為上述下限值內，則不易發生酚樹脂單獨的黏連，且使用該酚樹脂(A)之半導體密封用樹脂組成物可表現優越的流動特性、耐固黏性及低吸水性。為了使n=0成分之含有比例設為上述較佳範圍，可藉後述方法進行調整。
尚且，如專利文獻1所記載般組合習知之具有萘骨架的環氧樹脂與具有萘骨架之酚樹脂硬化劑，以提高高溫保管特性與耐焊性的手法中，在黏度高而流動性降低、或黏度減低的情況，則有於成型裝置內(25℃~30℃)待機中樹脂組成物彼此固黏、發生搬送不良的問題。
相對於此，本發明之使用了酚樹脂(A)的半導體密封用樹脂組成物，係流動性與耐固黏性之均衡優越。
一般式(1)所示之酚樹脂(A)中的R1為碳數1~60之烴基，彼此可為相同或相異。藉由將碳數設為60以下，則可使半導體密封用樹脂組成物之熔融黏度變低、提升流動性。a表示鍵結於同一萘環上之取代基R1的數，a彼此獨立為0~5之整數。更佳係a為0~3。b表示鍵結於苯環上之取代基R1的數，b彼此獨立為0~4之整數。更佳係b為0~2。
一般式(1)中之R1若為碳數1~60則無特別限制。可舉例如甲基、乙基、丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、第三戊基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、2,4-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、3,4-二甲基丁基、4,4-二甲基丁基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、環己基、苯基、苄基、甲基苄基、乙基苄基、萘基、聯苯基等，可為此等羥基之重複鍵結者，或2種以上之羥基鍵結者。較佳係具有苯基、苄基、甲基苄基、乙基苄基、萘基、聯苯基等之芳香族環構造，更佳係相當於下述一般式(2)所示之基的苄基、甲基苄基、乙基苄基。在將取代基R1設為具有芳香族環構造的情況，由提升半導體密封用樹脂組成物之耐濕性的觀點而言為較佳；進而在將取代基R1設為一般式(2)構造的情況，由可依低成本導入取代基的觀點而言為較佳。取代基R1之鍵結位置並無特別限制，但在鍵結於萘環上之碳原子的情況，由可抑制羥基之自動氧化現象、提高保存穩定性的觀點而言屬較佳。
[化4]
一般式(2)中，R2及R3彼此獨立為氫原子或碳數1~3之烴基，R4彼此獨立為鍵結於苯環上任一位置之碳數1~3的烴基，c為0~4之整數，重複單位數m為1~5之整數。更佳係c為0~3之整數。又，更佳係m為1~3之整數。於此，上述一般式(1)中之一般式(2)之m合計數，較佳為1~5之整數、更佳1~3之整數。
酚樹脂(A)中之屬於一般式(2)所示之基的成分的含有比例並無特別限定，於後述凝膠滲透層析(GPC)測定的面積換算法中，相對於酚樹脂(A)總量，含有比例之上限值較佳為80面積%以下、更佳65面積%以下。若為上述上限值內，則可得到與環氧樹脂之反應性、流動性優越的半導體用樹脂組成物。下限值較佳為20面積%以上、更佳40面積%以上。若為上述下限值範圍內，則耐濕性與保存性優越。
相對於酚樹脂(A)總量，屬於R1為一般式(2)所示之基的成分的比例，例如可如下述般算出。
進行酚樹脂(A)之凝膠滲透層析(GPC)測定，藉由聚苯乙烯換算求得對應於所檢測出之波峰的各成分分子量，由所檢測出之波峰面積之比算出對應於所檢測出之波峰的各成分含有比例。
尚且，由GPC測定所得之圖表的各波峰構造，可分離為各分餾物後藉由NMR分析或FD-MS分析予以確認。
本發明之凝膠滲透層析(GPC)測定係如下述般進行。GPC裝置係由泵、注射器、保護管柱、管柱及檢測器所構成。測定時，使用四氫呋喃(THF)作為溶媒。泵之流速為0.5ml/分鐘。保護管柱係市售之保護管柱(例如，東曹(股)製TSK GUARDCOLUMN HHR-L：徑6.0mm、管長40mm)，管柱係市售之聚苯乙烯凝膠管柱(東曹(股)製TSK-GELGMHHR-L：徑7.8mm、管長30mm)複數根直列連接。檢測器使用示差折射率計(RI檢測器。例如WATERS公司製示差折射率(RI)檢測器W2414)。於測定前，使保護管柱、管柱及檢測器內部穩定於40℃。試料係準備調整為濃度3~4mg/ml之酚樹脂的THF溶液，將其藉注射器注入約50~150μl進行測定。在試料解析時，使用藉單分散聚苯乙烯(以下稱為PS)標準試料所作成的標準曲線。標準曲線係繪出PS分子量之對數值與PS波峰測出時間(保持時間)，使用回歸3次式者。作為標準曲線作成用之標準PS試料，係使用昭和電工(股)製Shodex Stander SL-105系列之型號S-1.0(波峰分子量1060)、S-1.3(波峰分子量1310)、S-2.0(波峰分子量1990)、S-3.0(波峰分子量2970)、S-4.5(波峰分子量4490)、S-5.0(波峰分子量5030)、S-6.9(波峰分子量6930)、S-11(波峰分子量10700)、S-20(波峰分子量19900)。
本發明之半導體密封用樹脂組成物所使用的酚樹脂(A)，例如可藉由將下述一般式(3)所示之伸聯苯化合物與下述一般式(4)所示之萘二醇化合物，於酸性觸媒下進行反應而獲得。在R1為具有一般式(2)所示構造的情況，係於酚樹脂之反應中、或酚樹脂之反應後，將下述一般式(5)或下述一般式(6)所示之苄基化合物使用酸性觸媒而導入取代基。
[化5]
式中之X表示羥基、鹵原子、碳數1~4之烷氧基。R1彼此獨立為碳數1~60之烴基，b彼此獨立為0~4之整數。於此，一般式(3)之R1、b係與上述一般式(1)相同。
[化6]
式中鍵結於同一萘基之2個羥基係鍵結於萘環上之不同碳原子，R1彼此獨立為碳數1~60之烴基，a彼此獨立為0~5之整數。於此，一般式(4)之R1、a係與上述一般式(1)相同。
[化7]
式中之Y若為可與萘環反應之取代基則無特別限定。例如表示羥基、鹵原子、碳數1~4之烷氧基。R2、R3彼此獨立為氫原子、碳數1~3之羥基，R4彼此獨立為碳數1~3之羥基，c彼此獨立為0~4之整數。於此，一般式(5)之R2、R3、R4、c係與上述一般式(2)相同。
[化8]
式中之R2及R3彼此獨立為氫原子、碳數1~3之烴基，R4彼此獨立為碳數1~3之烴基，c彼此獨立為0~4之整數。於此，一般式(6)之R2、R3、R4、c係與上述一般式(2)相同。
酚樹脂(A)之原料所使用的伸聯苯基化合物，若為一般式(3)所示之化學構造則無特別限定。可舉例如4,4’-雙氯甲基聯苯、4,4’-雙溴甲基聯苯、4,4’-雙碘甲基聯苯、4,4’-雙羥甲基聯苯、4,4’-雙甲氧基甲基聯苯、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-雙氯甲基聯苯、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-雙溴甲基聯苯、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-雙碘甲基聯苯、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-雙羥甲基聯苯、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-雙甲氧基甲基聯苯等。此等可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
此等之中，由取得容易性的觀點而言，較佳為4,4’-雙甲氧基甲基聯苯，由可削減聚合觸媒、可減少雜質之觀點而言，較佳為4,4’-雙氯甲基聯苯。
尚且，在X為鹵原子的情況，由於反應時所副產生之鹵化氫發揮作為酸性觸媒的作用，故無需於反應系中添加酸性觸媒，可藉由添加少量水而使反應迅速開始。
酚樹脂(A)原料所使用之羥基萘化合物，若為一般式(4)所示之化學構造則無特別限定。較佳係2個羥基之鍵結位置位於萘骨架上不鄰接之位置上的二羥基萘化合物。在羥基鍵結位置不鄰接時，半導體用樹脂組成物可表現良好的硬化性與強度。作為羥基鍵結位置不鄰接之二羥基萘化合物的具體例，可舉例如2,7-二羥基萘、1,5-二羥基萘、1,4-二羥基萘、2,6-二羥基萘、1,6-二羥基萘等。此等可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
此等之中，由所得酚樹脂之軟化點較低、容易與環氧樹脂熔融混練之觀點而言，較佳為1,6-二羥基萘。
酚樹脂(A)製造中使用之一般式(5)所示之化合物並無特別限定，可舉例如苄基醇、苄基氯化物、苄基溴化物、苄基甲基醚、苄基乙基醚、甲基苄基氯化物、乙基苄基氯化物、異丙基苄基氯化物、2-苯基-2-氯丙烷、1-苯基乙基氯化物。此等可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
此等之中，由可不併用酸性觸媒的觀點而言，較佳為苄基氯化物、苄基溴化物。
製造酚樹脂(A)時所使用的一般式(6)所示之化合物並無特別限定，可舉例如二苄基醚、二(甲基苄基)醚、二(乙基苄基)醚、二(異丙基苄基)醚等。此等可單獨使用1種，亦可併用2種以上，亦可併用上述一般式(5)所示之化合物。
在使一般式(3)所示之伸聯苯基化合物、一般式(4)所示之萘二醇化合物進行反應時所使用的酸性觸媒並無特別限定，可舉例如甲酸、草酸、對甲苯磺酸、鹽酸、硫酸、磷酸、醋酸、路易斯酸等。
本發明所使用之酚樹脂(A)的合成方法並無特別限定，例如可相對於上述二羥基萘化合物1莫耳，將伸聯苯基化合物類合計0.1~0.8莫耳、苄基化合物0~2莫耳、酸性觸媒0.01~0.05莫耳，於80~170℃之溫度下，一邊藉氮氣流將發生之氣體及水分排出至系統外，一邊進行反應1~20小時，反應結束後對殘留之未反應單體(例如苄基化合物或二羥基萘化合物)、反應副產物(例如鹵化氫、水分、甲醇)、觸媒藉減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾等方法予以餾除而獲得。
另外，亦可藉由對事先合成之酚樹脂中加入苄基化合物與上述酸性觸媒，一邊藉氮氣流將發生之氣體及水份排出至系統外，一邊於80~170℃之溫度進行反應1~20小時後，對殘留之未反應單體(例如苄基化合物或二羥基萘化合物)、反應副產物(例如鹵化氫、水分、甲醇)、觸媒藉減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾等方法予以餾除而獲得。
另外，在伸聯苯基化合物中之X或苄基化合物之Y為鹵原子時，係藉由對反應系中加入若干水分，而即使不使用酸觸媒亦可將所發生的酸性氣體使用作為觸媒，藉此可得到酚樹脂(A)。
控制酚樹脂(A)中之n=0成分之含量的合成方法並無特別限定，例如可於上述合成方法中，藉由調整酸觸媒之調配量、改變二羥基萘化合物/伸聯苯基化合物之填裝比率、調整反應溫度、於反應中逐次添加二羥基萘化合物等方法而予以控制。
具體而言，在使酚樹脂(A)中之n=0成分之成分比率增高時，可舉例如減少酸觸媒調配量、增加二羥基萘化合物/伸聯苯基化合物之填裝比率、降低反應溫度、或於反應中逐次添加二羥基萘化合物等方法。或可於反應後之酚樹脂中添加二羥基萘化合物、或在樹脂組成物之混合的時點調配二羥基萘化合物。此時，二羥基萘化合物可成為酚樹脂(A)之n=0體成分。
控制酚樹脂(A)中所含之具有一般式(2)構造之酚樹脂(A)比例的方法，並無特別限定，例如可藉由改變使酚樹脂與苄基化合物反應之上述酸性觸媒的調配量、調整酚樹脂/苯基化合物之填裝比率、或改變反應溫度等方法，調整具有式(2)所示構造單位之酚樹脂(A)的比例。
具體而言，作為使酚樹脂(A)中所含之具有一般式(2)構造之酚樹脂(A)比例增高的方法，可藉由增加酸觸媒調配量、降低酚化合物/苄基化合物之填裝比率、提高反應溫度等方法，而增高具有式(2)所示構造單位之酚樹脂(A)的比例。
尚且，藉由採取此方法，有時亦同時使酚樹脂(A)之n之平均值降低。作為將n之平均值維持為一定值的方法並無特別限定，可舉例如在酚樹脂(A)之合成反應的中盤至快結束前，於系統內逐次添加苄基化合物的方法。
本發明之半導體密封用樹脂組成物係在不損及使用上述酚樹脂(A)所得效果的範圍內，可併用其他硬化劑。
作為可併用之硬化劑並無特別限定，可舉例如聚加成型之硬化劑、觸媒型之硬化劑、縮合型之硬化劑等。
作為聚加成型之硬化劑，可舉例如包括二乙三胺、三乙四胺、甲基茬二胺等之脂肪族多胺，二胺基二苯基甲烷、間苯二胺、二胺基二苯基碸等之芳香族多胺，二氰二醯胺、有機酸二肼等之多胺化合物；包括六氫酞酸酐、甲基四氫酞酸酐等之脂環族酸酐、偏苯三甲酸酐、苯均四酸、二苯基酮四羧酸等之芳香族酸酐等的酸酐；酚醛清漆型酚樹脂、酚聚合物等之聚酚化合物；多硫化物、硫酯、硫醚等之多巰化合物；異氰酸酯預聚物、嵌段化異氰酸酯等之異氰酸酯化合物；含有羧酸之聚酯樹脂等之有機酸類等。
作為觸媒型之硬化劑，可舉例如苄基二甲基胺(BDMA)、2,4,6-參二甲基胺基甲基酚等之3級胺化合物；2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等之咪唑化合物；BF3 錯合物等之路易斯酸等。
作為縮合型之硬化劑，可舉例如酚醛清漆型酚樹脂、可溶酚醛型酚樹脂等之酚樹脂系硬化劑；含羥甲基之尿素樹脂般之尿素樹脂；含羥甲基之三聚氰胺樹脂般之三聚氰胺樹脂等。
此等之中，由耐燃性、耐濕性、電特性、硬化性、保存穩定性等之均衡的觀點而言，較佳為酚樹脂系硬化劑。酚樹脂系硬化劑係指一分子內具有2個以上酚性羥基之單體、寡聚物、聚合物整體，其分子量、分子構造並無特別限定，可舉例如酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、萘酚酚醛清漆樹脂等之酚醛清漆型樹脂；三酚甲烷型酚樹脂等之多官能型酚樹脂；萜烯改質酚樹脂、二環戊二烯改質酚樹脂等之改質酚樹脂；具有伸苯基骨架及/或伸聯苯基骨架之酚芳烷基樹脂、具有伸苯基及/或伸聯苯基骨架之萘酚芳烷基樹脂等之芳烷基型樹脂；雙酚A、雙酚F等之雙酚化合物；此等可單獨使用1種或並用2種以上。此等之中，由硬化性之觀點而言，羥基當量較佳為90g/eq以上、250g/eq以下。
在併用此種其他硬化劑的情況，作為酚樹脂(A)之調配比例之下限值，係相對於總硬化劑，較佳為15質量%以上、更佳25質量%以上、特佳35質量%以上。另一方面，酚樹脂(A)之調配比例之上限值係相對於總硬化劑，較佳為100質量%以下、更佳100質量%以下、特佳100質量%以下。若調配比例為上述範圍內，則可保持良好之流動性與硬化性，並可得到提升耐燃性、耐焊性的效果。
關於硬化劑整體之調配比例的下限值並無特別限定，於總半導體密封用樹脂組成物中，較佳為0.8質量%以上、更佳1.5質量%以上。若調配比例之下限值為上述範圍內，則可得到充分的流動性。又，關於硬化劑整體之調配比例之上限值亦無特別限定，於總半導體密封用樹脂組成物中，較佳為10質量%以下、更佳8質量%以下。若調配比例之上限值為上述範圍內，可得到良好的耐焊性。
作為本發明之半導體密封用樹脂組成物所使用的環氧樹脂，可舉例如聯苯型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、茋型環氧樹脂等之結晶性環氧樹脂；苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等之酚醛清漆型環氧樹脂；三苯酚甲烷型環氧樹脂、烷基改質三苯酚甲烷型環氧樹脂等之多官能環氧樹脂；具有伸苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂、具有伸聯苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂等之芳烷基型環氧樹脂；二羥基萘型環氧樹脂、將二羥基萘之2聚物進行環氧丙基醚化而得的環氧樹脂等之萘酚型環氧樹脂；三環氧丙基三聚異氰酸酯、單烯丙基二環氧丙基三聚異氰酸酯等之含三核之環氧樹脂；二環戊二烯改質苯酚型環氧樹脂等之有橋環狀烴化合物改質酚型環氧樹脂；但並不限定於此等。由耐焊性、耐燃性及連續成形性之均衡優良之觀點而言，較佳為具有伸苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂、具有伸聯苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂等之芳烷基型環氧樹脂等之環氧樹脂；再者，由流動性優越的觀點而言，較佳為結晶性環氧樹脂。又，由所得之半導體密封用樹脂組成物之耐濕可靠性的觀點而言，較佳係此等環氧樹脂最好儘量不含屬於離子性雜質之Na離子或Cl離子，由半導體樹脂組成物之硬化性的觀點而言，環氧樹脂之環氧當量較佳為100g/eq以上、500g/eq以下。
半導體密封用樹脂組成物中之環氧樹脂的調配量，係相對於半導體密封用樹脂組成物之總質量，較佳為2質量%以上、更佳4質量%以上。若下限值為上述範圍內，則所得之樹脂組成物具有良好的流動性。又，半導體密封用樹脂組成物中之環氧樹脂的量，係相對於半導體密封用樹脂組成物之總質量，較佳為15質量%以下、更佳13質量%以下。若上限值為上述範圍內，則所得之樹脂組成物具有良好之耐焊性。
尚且，酚樹脂與環氧樹脂較佳係依總環氧樹脂之環氧基數(EP)、與總酚樹脂之酚性羥基數(OH)的當量比(EP)/(OH)為0.8以上、1.3以下之方法進行調配。若當量比為上述範圍內，則在成形所得之樹脂組成物時，可得到充分的硬化特性。
作為本發明之半導體密封用樹脂組成物所使用的無機填充劑並無特別限定，可使用該領域一般使用的無機填充劑。可舉例如熔融二氧化物、球狀二氧化矽、結晶二氧化矽、氧化鋁、氮化矽、氮化鋁等。
由對金屬模具腔之填充性的觀點而言，無機填充劑之粒徑最好為0.01μm以上且150μm以下。
無機填充劑的含有量並無特別限定，較佳係相對於半導體密封用樹脂組成物之總質量，較佳為80質量%以上、更佳83質量%以上、再更佳86質量%以上。若下限值為上述範圍內，則可抑制所得半導體密封用樹脂組成物之硬化物的吸濕量、或減少強度的降低，因而可得到具有良好耐焊裂性之硬化物。又，半導體密封用樹脂組成物中之無機填充劑量之上限值，係相對於半導體密封用樹脂組成物之總質量，較佳為93質量%以下、更佳91質量%以下、再更佳90質量%以下。若上限值為上述範圍內，則所得樹脂組成物具有良好流動性，並具備良好成形性。
尚且，在使用後述之氫氧化鋁、氫氧化鎂等之金屬氫氧化物、或硼酸鋅、鉬酸鋅、三氧化銻等之無機系難燃劑的情況，最好將此等無機系難燃劑與上述無機填充劑之合計量設為上述範圍內。
本發明之半導體密封用樹脂組成物亦可進一步使用選自由四取代鏻化合物、磷甜菜化合物、膦化合物與醌化合物之加成物、鏻化合物與矽烷化合物之加成物所組成群的至少一種之化合物(D)。化合物(D)除了具有促進環氧樹脂與硬化劑間之交聯反應的作用以外，亦可抑制半導體密封用樹脂組成物硬化時之流動性與硬化性的均衡，進而改質硬化物之硬化特性。作為化合物(D)之具體例，可舉例如有機膦、四取代鏻化合物、磷甜菜化合物、膦化合物與醌化合物之加成物、鏻化合物與矽烷化合物之加成物等的含磷原子硬化促進劑；1,8-二氮雜聯環(5,4,0)十二烯-7、苄基二甲基胺、2-甲基咪唑等之化合物等；此等之中，含磷原子硬化促進劑可得到較佳的硬化性。由流動性與硬化性之均衡的觀點而言，更佳為四取代鏻化合物、磷甜菜化合物、膦化合物與醌化合物之加成物、鏻化合物與矽烷化合物之加成物等之具有潛伏性的含磷原子硬化促進劑。在重視流動性觀點的情況，特佳為四取代鏻化合物；在重視半導體密封用樹脂組成物之硬化物熱時低彈性係數的觀點時，特佳為磷甜菜化合物、膦化合物與醌化合物之加成物；又，在重視潛伏硬化性的觀點時，特佳為鏻化合物與矽烷化合物之加成物。
作為本發明之半導體密封用樹脂組成物中可使用的有機膦，可舉例如：乙基膦、苯基膦等之1級膦；二甲基膦、二苯基膦等之2級膦；三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三苯基膦等之3級膦。
作為本發明之半導體密封用樹脂組成物中可使用的四取代鏻化合物，可舉例如下述一般式(7)所示之化合物等。
[化9]
(其中，上述一般式(7)中，P表示磷原子。R5、R6、R7及R8表示芳香族基或烷基。A表示於芳香環上具有至少1個選自羥基、羧基、硫醇基之任一官能基的芳香族有機酸的陰離子。AH表示於芳香環上具有至少1個選自羥基、羧基、硫醇基之任一官能基的芳香族有機酸。x、y為1~3之整數，z為0~3之整數，且x=y。)
一般式(7)所示之化合物，例如可如以下般進行而獲得，但並不限定於此。首先，將四取代氯化鏻與芳香族有機酸與鹼，混合於有機溶劑並均勻地混合，使該溶液系統內發生芳香族有機酸陰離子。其次，加入水時，可使一般式(7)所示之化合物沉澱。於一般式(7)所示之化合物中，鍵結於磷原子上之R6、R6、R7及R8為苯基，且AH係於芳香環上具有羥基之化合物、亦即酚類，且A較佳為該酚類之陰離子。
作為本發明之半導體密封用樹脂組成物中可使用的磷甜菜化合物，可舉例如以下述一般式(8)所示之化合物等。
[化10]
(其中，上述一般式(8)中，X1表示碳數1~3之烷基；Y1表示羥基；f為0~5之整數，g為0~4之整數。)
一般式(8)所示之化合物，例如可如以下般進行而獲得。首先，使三級膦之三芳香族取代膦與重氮鹽接觸，經由使三芳香族取代膦與重氮鹽所具有之重氮基進行取代的步驟而獲得。然而，並不限定於此。
作為本發明之半導體密封用樹脂組成物中可使用的膦化合物與醌化合物之加成物，可舉例如下述一般式(9)所示之化合物等。
[化11]
(其中，上述一般式(9)中，P表示磷原子。R9、R10及R11為碳數1~12之烷基或碳數6~12之芳基，彼此可為相同或相異。R12、R13及R14為氫原子或碳數1~12之烴基，彼此可為相同或相異；R12與R13彼此亦可鍵結成為環狀構造。)
作為於膦化合物與醌化合物之加成物中所使用之膦化合物，較佳係三苯基膦、參(烷基苯基)膦、參(烷氧基苯基)膦、三萘基膦或參(苄基)膦等之於芳香環為未取代或存在烷基、烷氧基等取代基者，作為烷基、烷氧基等取代基，可舉例如具有1~6碳數者。由取得容易度的觀點而言，較佳為三苯基膦。
另外，作為於膦化合物與醌化合物之加成物中所使用之醌化合物，可舉例如鄰苯醌、對苯醌、蒽醌類，其中，由保存穩定性之觀點而言，較佳為對苯醌。
作為膦化合物與醌化合物之加成物的製造方法，可舉例如：於可溶解有機三級膦與苯醌類兩者之溶媒中，使該等接觸、混合，藉此得到加成物的方法。作為溶媒，可為丙酮或甲基乙基酮等酮類般之對加成物的溶解性較低者。但並不限定於此等。
一般式(9)所示之化合物，係鍵結於磷原子上之R9、R10及R11為苯基，且R12、R13及R14為氫原子的化合物，亦即，使1,4-苯醌與三苯基膦加成之化合物由於可使半導體密封用樹脂組成物之硬化物熱時彈性係數維持得較低，故較佳。
作為本發明之半導體密封用樹脂組成物可使用的鏻化合物與矽烷化合物之加成物，可舉例如下述一般式(10)所示之化合物等。
[化12]
(其中，上述一般式(10)中，P表示磷原子；Si表示矽原子。R15、R16、R17及R18分別為具有芳香環或雜環之有機基或脂肪族基，彼此可為相同或相異。式中X2為與基Y2及Y3鍵結之有機基。式中X3為與基Y4及Y5鍵結之有機基。Y2及Y3表示使質子供給性取代基釋出質子而成之基，同一分子內之基Y2及Y3與矽原子鍵結形成嵌合構造。Y4及Y5表示使質子供給性取代基釋出質子而成之基，同一分子內之基Y4及Y5與矽原子鍵結形成嵌合構造。X2及X3彼此可為相同或相異，Y2、Y3、Y4及Y5彼此可為相同或相異。Z1為具有芳香環或雜環之有機基或脂肪族基。)
一般式(10)中，作為R15、R16、R17及R18可舉例如苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、萘基、羥基萘基、苄基、甲基、乙基、正丁基、正辛基及環己基等。此等之中，較佳為苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、羥基萘基等之具有取代基之芳香族基，或未取代之芳香族基。
另外，一般式(10)中，X2為與基Y2及Y3鍵結之有機基。同樣地，X3為與基Y4及Y5鍵結之有機基。Y2及Y3為使質子供給性取代基釋出質子而成之基，同一分子內之基Y2及Y3與矽原子鍵結形成嵌合構造。同樣地，Y4及Y5為使質子供給性取代基釋出質子而成之基，同一分子內之基Y4及Y5與矽原子鍵結形成嵌合構造。基X2及X3彼此可為相同或相異，基Y2、Y3、Y4及Y5彼此可為相同或相異。此種一般式(10)中之-Y2-X2-Y3-及-Y4-X3-Y5所示之基，係由使質子供給體釋出2個質子而成之基所構成，作為質子供給體，可舉例如：鄰苯二酚、五倍子酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘、2,2’-聯苯、1,1’-聯-2-萘酚、柳酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、氯冉酸、單寧酸、2-羥基苄基醇、1,2-環己二醇、1,2-丙二醇及甘油等。此等之中，更佳為鄰苯二酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘。
又，一般式(10)中之Z1表示具有芳香環或雜環之有機基或脂肪族基。作為此等之具體例，可舉例如：甲基、乙基、丙基、丁基、己基及辛基等之脂肪族烴基；苯基、苄基、萘基及聯苯基等之芳香族烴基；環氧丙基氧基丙基、巰基丙基、胺基丙基及乙烯基等之反應性取代基等；此等之中，由提升一般式(10)之熱穩定性的觀點而言，更佳為甲基、乙基、苯基、萘基及聯苯基。
鏻化合物與矽烷化合物之加成物的製造方法，可如以下般進行而獲得：於放入了甲醇之燒瓶中，加入苯基三甲氧基矽烷等之矽烷化合物、2,3-二羥基萘等之質子供給體並使其溶解，其次於室溫攪拌下滴下甲氧化鈉-甲醇溶液。進而於其中將事先準備之使四苯基溴化鏻等之四取代鹵化鏻溶解於甲醇的溶液，於室溫攪拌下進行滴下，使結晶析出。將析出之結晶過濾、水洗，進行真空乾燥，得到鏻化合物與矽烷化合物之加成物。然而，並不限定於此。
本發明之半導體密封用樹脂組成物中可使用之化合物(D)之調配比例，較佳係總樹脂組成物中之0.1質量%以上且1質量%以下。若化合物(D)之調配量為上述範圍內，則可得到充分之硬化性、流動性。
本發明之半導體密封用樹脂組成物中，可進一步使用在構成芳香環之2個以上鄰接之碳原子上分別鍵結了羥基的化合物(E)(以下有時亦簡稱為「化合物(E)」)。藉由使用化合物(E)，則即使在使用不具潛伏性之含磷原子硬化促進劑作為促進酚樹脂(A)與環氧樹脂間之交聯反應的化合物(D)，仍可抑制樹脂調配物於熔融混練中的反應，可穩定得到半導體密封用樹脂組成物。
又，化合物(E)亦具有使半導體密封用樹脂組成物之熔融黏度下降、提升流動性的效果。作為化合物(E)，可使用下述一般式(11)所示之單環式化合物、或下述一般式(12)所示之多環式化合物等，此等化合物亦可具有羥基以外之取代基。
[化13]
(其中，上述一般式(11)中，R19及R23之任一者為羥基，在一者為羥基時，另一者為氫原子、羥基或羥基以外之取代基。R20、R21及R22為氫原子、羥基或羥基以外之取代基。)
[化14]
(其中，上述一般式(12)中，R24及R30之任一者為羥基，在一者為羥基時，另一者為氫原子、羥基或羥基以外之取代基。R25、R26、R27、R28及R29為氫原子、羥基或羥基以外之取代基。)
作為一般式(11)所示之單環式化合物的具體例，可舉例如鄰苯二酚、五倍子酚、沒食子酸、沒食子酸酯或此等之衍生物。又，作為一般式(12)所示之多環式化合物的具體例，可舉例如1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘及此等之衍生物。此等之中，由流動性與硬化性之控制容易度而言，較佳係於構成芳香環之2個鄰接之碳原子上分別鍵結了羥基的化合物。又，在考慮到混練步驟時之揮發的情況，更佳係母核呈低揮發性且秤量穩定性高之屬於萘環的化合物。此時，可將化合物(E)具體設為例如1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘及此等衍生物等的具有萘環之化合物。此等化合物(E)可單獨使用1種或並用2種以上。
化合物(E)之調配量較佳係於總樹脂組成物中為0.01質量%以上且1質量%以下、更佳0.03質量%以上且0.8質量%以下、特佳0.05質量%以上且0.5質量%以下。若化合物(E)之調配量之下限值為上述範圍內，則可得到半導體密封用樹脂組成物之充分低黏度化與流動性提升效果。又，若化合物(E)之調配量的上限值為上述範圍內，則發生半導體密封用樹脂組成物之硬化性或連續成形性之降低或於焊錫迴焊溫度發生裂痕的虞慮較少。
尚且，化合物(E)之一部分有時相當於上述一般式(1)所示之酚樹脂(A)。
此時，化合物(E)中，相當於酚樹脂(A)之化合物(E)係包括於酚樹脂(A)中，視為酚樹脂(A)的調配量。
本發明之半導體密封用樹脂組成物中，為了提升環氧樹脂(B)與無機填充劑(C)的密黏性，可添加矽烷偶合劑等之密黏助劑。
作為其例並無特別限定，可舉例如環氧基矽烷、胺基矽烷、脲矽烷、巰基矽烷等，若為在環氧樹脂與無機填充劑之間進行反應，提升環氧樹脂與無機填充劑之界面強度者即可。又，藉由併用矽烷偶合劑與上述之化合物(E)，則亦可提高化合物(E)之樹脂組成物之熔融黏度降低、提升流動性的效果。
作為環氧基矽烷，可舉例如γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等。
又，作為胺基矽烷，可舉例如：γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-苯基γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-6-(胺基己基)3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(3-(三甲氧基矽烷基丙基)-1,3-苯二甲烷等。又，作為脲矽烷，可舉例如γ-脲丙基三乙氧基矽烷、六甲基二矽氮等。
另外，作為巰基矽烷，可舉例如γ-巰基丙基三甲氧基矽烷等。此等之矽烷偶合劑可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
作為本發明之半導體密封用樹脂組成物中可使用之偶合劑之調配比例的下限值，係於總半導體密封用樹脂組成物中，較佳為0.01質量%以上，更佳為0.05質量%以上，特佳為0.1質量%以上。若偶合劑之調配比例的下限值為上述範圍內，則環氧樹脂與無機填充劑間之界面強度不致降低，可得到半導體裝置之良好耐焊裂性。又，作為偶合劑之調配比例的上限值，較佳為總半導體密封用樹脂組成物中之1質量%以下、更佳0.8質量%以下、特佳0.6質量%以下。若偶合劑之調配比例之上限值為上述範圍內，則環氧樹脂與無機填充劑間之界面強度不致降低，可得到半導體裝置之良好耐焊裂性。又，若偶合劑之調配比例為上述範圍內，則樹脂組成物之硬化物吸水性不增大，可得到半導體裝置之良好耐焊裂性。
本發明之半導體密封用樹脂組成物係除了上述成分以外，亦可適當調配：碳黑、鐵丹、氧化鈦等之著色劑；棕櫚蠟等之天然蠟、聚乙烯蠟等之合成蠟，硬脂酸或硬脂酸鋅等之高級脂肪酸或其金屬鹽，或石蠟等之離型劑；聚矽氧油、聚矽氧橡膠等之低應力添加劑；氧化鉍水合物等之無機離子交換體；氫氧化鋁、氫氧化鎂等之金屬氫氧化物，或硼酸鋅、鉬酸鋅、磷腈、三氧化銻等之難燃劑等添加劑。
本發明之半導體密封用樹脂組成物，係藉由將酚樹脂(A)、環氧樹脂(B)及無機填充劑(C)、以及上述之其他成分等，例如使用混合機等於常溫下均勻混合。
其後，視需要使用加熱輥、捏合機或擠出機等之混練機進行熔融混練，接著視需要進行冷卻、粉碎，藉此可調整為所需之分散度或流動性等。
其次，針對本發明之半導體裝置進行說明。
作為使用本發明之半導體密封用樹脂組成物製造半導體裝置的方法，可舉例如將搭載了半導體元件之引線框架或電路基板等設置於金屬模具腔內後，將半導體密封用樹脂組成物以轉移模製、壓縮模製、噴射模製等之成形方法進行成形、硬化，藉此對該半導體裝置進行密封的方法。
作為所密封的半導體元件，可舉例如集成電路、大規模集成電路、電極體、閘流體、二極體、固體攝影元件等，但並不限定於此等。
作為所得之半導體裝置之形態，並無特別限定，可舉例如：雙排型封裝(DIP)、塑料引線晶粒承載封裝(PLCC)、四面扁平封裝(QFP)、微型四邊平面封裝(LQFP)、小外型封裝(SOP)、小外型J引線封裝(SOJ)、薄型小外型封裝(TSOP)、薄型四邊平坦封裝(TQFP)、捲帶式封裝(TCP)、閘球陣列(BGA)、晶片尺寸封裝(CSP)等，但並不限定於此等。
藉由半導體密封用樹脂組成物之轉移模製等成形方法密封了半導體元件的半導體裝置，係直接、或於80℃至200℃左右的溫度下，歷時10分鐘至10小時左右的時間使該樹脂組成物完全硬化後，搭載於電子機器等上。
圖1為針對使用本發明之半導體密封用樹脂組成物之半導體裝置的一例，表示其剖面構造的圖。於晶粒座3上，透過黏晶材硬化體2固定半導體元件1。半導體元件1之電極墊與引線框架5之間係藉由金屬線4所連接。半導體元件1係藉由密封用樹脂組成物之硬化體6而密封。
圖2為針對使用本發明之半導體密封用樹脂組成物之單面密封型半導體裝置的一例，表示其剖面構造的圖。於基板8表面上，經由形成有阻焊劑7層之積層體的阻焊劑7上經由黏晶材硬化體2固定半導體元件1。
尚且，為了得到半導體元件1與基板8間之導通，而將電極熱上之阻焊劑7藉顯影法予以去除，使電極墊露出。因此，圖2之半導體裝置係設計成使半導體元件1之電極墊與基板8上之電極墊之間藉由金屬線4所連接。
藉密封用樹脂組成物對半導體裝置進行密封，形成硬化體6，藉由可得到僅對基板8之搭載了半導體元件1的單面側進行了密封的半導體裝置。基板8上之電極墊係與基板8上之非密封面側之焊球9於內部接合著。
(實施例)
以下，使用實施例詳細說明本發明，但本發明並不限定於此等實施例之記載。以下記載之各成分的調配量在未特別記載之下均設為質量份。
酚樹脂(A)係使用以下之酚樹脂1~3。
酚樹脂1：於分離燒瓶中秤量1,6-萘二醇(東京化成工業股份有限公司製，融點136℃，分子量160.2，純度99.5%)100質量份、4,4’-雙氯甲基聯苯(和光純藥工業(股)製，純度97.5%，分子量251)31.5質量份、純水0.6質量份，於氮置換下進行加熱，於熔融開始時一併開始攪拌。將系統內溫度維持在150℃至160℃之範圍並反應2小時。在上述反應期間，將系統內因反應而發生的鹽酸藉氮氣流排出至系統外。反應結束後，依150℃、2mmHg之減壓條件將殘留的鹽酸與水分餾除，得到下式(13)所示之酚樹脂1(羥基當量102，軟化點75℃，150℃下之ICI黏度1.15dPa‧s，GPC面積法所算出之n=0含有比例51%，n=0~2含有比例95%，n平均值0.72)。將其GPC圖表示於圖3、FD-MS圖表示於圖4。
酚樹脂2：於酚樹脂1之合成中，將1,6-萘二醇設為115質量份並進行與酚樹脂1相同的操作，得到下式(13)所示之酚樹脂2(羥基當量98，軟化點84℃，150℃下之ICI黏度0.9dPa‧s，GPC面積法所算出之n=0含有比例55%，n=0~2含有比例95%，n平均值0.65)。將其GPC圖表示於圖5。
酚樹脂3：於分離燒瓶中秤量1,6-萘二醇(東京化成工業股份有限公司製，融點136℃，分子量160.2，純度99.5%)100質量份、4,4’-雙氯甲基聯苯(和光純藥工業(股)製，雙氯甲基聯苯，純度96%，分子量251)35.4質量份、純水0.6質量份，於氮置換下進行加熱，於熔融開始時一併開始攪拌。將系統內溫度維持在150℃至160℃之範圍並反應15分鐘後，於反應系內滴下苄基氯化物(關東化學(股)製特級試藥，沸點179℃，分子量126.6，純度99.5%)40質量份、純水0.6質量份，再反應2小時。在上述反應期間，將系統內因反應而發生的鹽酸藉氮氣流排出至系統外。反應結束後，依150℃、2mmHg之減壓條件將殘留的鹽酸與水分餾除，得到下式(14)所示之構造、h1~h4之和最大為3的酚樹脂3(羥基當量129，軟化點67℃，150℃下之ICI黏度1.8dPa‧s，GPC面積法所算出之n=0含有比例52%，n=0~2含有比例93%，n平均值0.70，酚樹脂3中之具有苄基之成分的含有比例於GPC面積法中為50面積%)。將其GPC圖表示於圖6、FD-MS圖表示於圖7。
[化15]
[化16]
作為酚樹脂(A)以外之酚樹脂，使用酚樹脂4~7。
酚樹脂4：下式(15)所示之具有萘骨架之萘二醇芳烷基樹脂(新日鐵化學(股)製，SN-375。羥基當量99，軟化點70℃，150℃下之ICI黏度0.7dPa‧s。)
酚樹脂5：具有伸聯苯基骨架之酚芳烷基樹脂(明和化成(股)製，MEH-7851SS。羥基當量203，軟化點67℃，150℃下之ICI黏度0.7dPa‧s。)
酚樹脂6：三苯基甲烷型酚樹脂(明和化成(股)製，MEH-7500。羥基當量97，軟化點110℃，150℃下之ICI黏度5.8dPa‧s。)
酚樹脂7：苯酚酚醛清漆樹脂(住友BAKELITE(股)製，PR-HF-3。羥基當量104，軟化點80℃，150℃下之ICI黏度5.8dPa‧s。)
[化17]
酚樹脂1之GPC測定係如下述條件進行。於酚樹脂1之試料20mg中添加溶劑四氫呋喃(THF)6ml使其充分溶解並供於GPC測定。GPC系統係使用將東曹(股)製TSK GUARDCOLUMN HHR-L(徑6.0mm、管長40mm，保護管柱)、東曹(股)製TSK-GEL GMHHR-L(徑7.8mm、管長30mm，聚苯乙烯凝膠管柱)2根、WATERS公司製示差折射率(RI)檢測器W2414直列連接者。泵之流速為0.5ml/分鐘，管柱及示差折射率計內溫度設為40℃，將測定溶液藉注射器注入100μl進行測定。
酚樹脂1之FD-MS測定係依下述條件進行。於酚樹脂1之試料10mg中加入溶劑二甲基亞碸1g並使其充分溶解後，在塗佈至FD發射體上後，供於測定。FD-MS系統係將離子化部之日本電子(股)製MS-FD15A、檢測器之日本電子(股)製MS-700(機種名：二重收束型質量分析裝置)連接使用，依檢測質量範圍(m/z)50~2000進行測定。
環氧樹脂係使用以下環氧樹脂1~9。
環氧樹脂1：具有伸聯苯基骨架之酚芳烷基型環氧樹脂(日本化藥(股)製，NC3000。環氧當量276，軟化點58℃，150℃下之ICI黏度1.11dPa‧s)
環氧樹脂2：具有伸苯基骨架之酚芳烷基型環氧樹脂(日本化藥(股)製，NC2000。環氧當量238，軟化點52℃，150℃下之ICI黏度1.2dPa‧s)
環氧樹脂3：改質鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(DIC(股)製，HP-5000。環氧當量251，軟化點58℃，150℃下之ICI黏度0.85dPa‧s)
環氧樹脂4：二環戊二烯型環氧樹脂(DIC(股)製，HP-7200L。環氧當量244，軟化點56℃，150℃下之ICI黏度0.24dPa‧s)
環氧樹脂5：鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(DIC(股)製，N660。環氧當量210，軟化點62℃，150℃下之ICI黏度2.34dPa‧s)
環氧樹脂6：雙酚F型環氧樹脂(東都化成(股)製，YSLV-80XY。環氧當量190，融點80℃，150℃下之ICI黏度0.03dPa‧s)
環氧樹脂7：雙酚A型環氧樹脂(Japan Epoxy Resin(股)製，YL6810。環氧當量172，融點45℃，150℃下之ICI黏度0.03dPa‧s)
環氧樹脂8：聯苯型環氧樹脂(Japan Epoxy Resin(股)製，YX4000K。環氧當量185，融點107℃，150℃下之ICI黏度0.1dPa‧s)
環氧樹脂9：三苯基甲烷型環氧樹脂(Japan Epoxy Resin(股)製，1032H-60。環氧當量171，軟化點60℃，150℃下之ICI黏度1.3dPa‧s)
作為無機填充劑，係使用電氣化學工業(股)製熔融球狀二氧化矽FB560(平均粒徑30μm)100質量份、Admatechs公司製合成球狀二氧化矽SO-C2(平均粒徑0.5μm)6.5質量份、Admatechs公司製合成球狀二氧化矽SO-C5(平均粒徑30μm)7.5質量份的摻合物。
化合物(D)係使用以下4種。
化合物(D1)：下式(16)所示之化合物(D)
[化18]
化合物(D2)：下式(17)所示之化合物(D)
[化19]
化合物(D3)：下式(18)所示之化合物(D)
[化20]
化合物(D4)：下式(19)所示之化合物(D)
[化21]
使用三苯基膦作為其他磷化合物。
化合物E係使用下式(20)所示之化合物(東京化成工業(股)製，2,3-萘二醇，純度98%)。
[化22]
矽烷偶合劑係使用以下之矽烷偶合劑1~3。
矽烷偶合劑1：γ-巰基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業(股)製，KBM-803)
矽烷偶合劑2：γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業(股)製，KBM-403)
矽烷偶合劑3：N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業(股)製，KBM-573)
金屬氫氧化物係使用以下之金屬氫氧化物1及2。
金屬氫氧化物-1：氫氧化鎂‧氫氧化鋅固溶物複合金屬氫氧化物(TATEHO化學工業(股)製，ECOMAG Z-10)
金屬氫氧化物-2：氫氧化鋁(住友化學(股)製，CL310)
磷腈化合物：環磷腈(大塚化學(股)製，SPE-100)。
著色劑係使用三菱化學(股)製之碳黑(MA600)。
離型劑係使用日興FINE(股)製之棕櫚蠟(Nikko Carnauba，融點83℃)。
(實施例1)
將以下成分以混合機於常溫下進行混合，以80℃~100℃之加熱輥進行熔融混練，冷卻後進行粉碎，得到半導體密封用樹脂組成物。
酚樹脂1　3.25質量份
環氧樹脂1　9.25質量份
無機填充劑　86.50質量份
硬化促進劑1(D1)　0.40質量份
矽烷偶合劑1　0.10質量份
矽烷偶合劑2　0.05質量份
矽烷偶合劑3　0.05質量份
著色劑　0.30質量份
離型劑　0.10質量份
對所得之半導體密封用樹脂組成物針對以下項目進行評價。將評價結果示於表1。
螺旋流動：使用低壓轉移成形機(KOHTAKI精機股份有限公司製，KTS-15)，於根據EMMI-1-66的螺旋流動測定用之金屬模具中，依175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件注入半導體密封用樹脂組成物，測定流動長度。螺旋流動係流動性之參數，數值較大者為流動性良好。單位為cm。
耐燃性：使用低壓轉移成形機(KOHTAKI精機股份有限公司製，KTS-30)，依金屬模具溫度175℃、注入時間15秒、硬化時間120秒、注入壓力9.8MPa之條件，注入樹脂組成物而製作3.2mm厚之耐燃試驗片，並於175℃下加熱處理4小時。針對所得之試驗片，依UL94垂直法之規格進行耐燃試驗。於表中表示Fmax、ΣF及判定後之耐燃等級。上述所得之半導體密封用樹脂組成物係顯示Fmax：7秒、ΣF：24秒、耐燃等級：V-0的良好耐燃性。
連續成形性：將上述所得之半導體密封用樹脂組成物以旋轉式打錠機填裝至重量7.5g、尺寸Φ 16mm之打錠模具中，以打錠壓力600Pa進行打錠而得到錠。將錠填充至錠供給匣並安裝於成形裝置內部。使用低壓轉移自動成形機(SCINEX(股)製，SY-COMP)，依金屬模具溫度175℃、注入壓力9.8MPa、硬化時間60秒之條件，藉半導體密封用樹脂組成物之錠將矽晶片等密封而得到208引腳QFP(Cu製引線框架，封裝外尺寸：28mm×28mm×3.2mm厚，墊尺寸：15.5mm×15.5mm，晶片尺寸15.0mm×15.0mm×0.35mm厚)之半導體裝置的成形，連續進行此成形直到300次射出為止。此時，每25次射出確認半導體裝置之成形狀態(有無未填充)，於表中記載最初確認到未填充之射出數。上述所得之半導體密封用樹脂組成物係顯示300次射出以上的良好的連續成形性。
耐固黏性：將上述錠15個依成為垂直重疊之狀態安裝於匣中，在25℃及30℃之恒溫槽內靜置，8小時後確認錠之固黏狀態。在上述14處的錠接觸面中，點數化為：固黏且無法以手予以分離的接觸面1、雖固黏但可輕易分離之接觸面0.5、未固黏之接觸面0；將其合計得點記載於表4中耐固黏性的項目中。於一般之連續成形步驟中，錠係處於在成形裝置之自動搬送單位內之匣內垂直重疊為最大20~40cm高度的狀態，並在被成型為止前的期間，處於表面溫度約20~30℃、最大8~12小時左右的待機狀態。成形裝置內之錠的供給搬送，係藉由從匣最下部使突出銷上升，而使最上段的錠從匣上部擠出，由機械式臂提起，搬送至轉移成型用罐。此時，在匣內待機中的錠若發生上下固黏，則發生搬送不良、損及生產性。
煮沸吸水率：使用低壓轉移成形機(KOHTAKI精機股份有限公司製，KTS-30)，依175℃、注入壓力9.8MPa、硬化時間120秒成形出直徑50mm、厚3mm之圓盤狀試驗片，以175℃進行加熱處理4小時。測定試驗片之吸濕處理前、與於純水中24小時煮沸處理後的重量變化，依百分比表示試驗片的吸水率。單位為%。上述所得之半導體密封用樹脂組成物顯示0.27%以下之低吸水性(參考例1)。
耐焊性試驗1：使用低壓轉移模形機(第一精工(股)製，GP-ELF)，依金屬模具溫度180℃、注入壓力7.4MPa、硬化時間120秒之條件，注入半導體密封用樹脂組成物將搭載了半導體元件(矽晶片)之引線框架等進行密封成形，製作80pQFP(Quad Flat Package，Cu製引線框架，尺寸為14×20mm×厚度2.0mm、半導體元件為7×7mm×厚0.35mm，半導體元件與引線框架之內部引線部係以25μm徑之金屬線進行焊接)的半導體裝置。將經於175℃加熱處理4小時之6個半導體裝置，於60℃、相對濕度60%進行處理120小時後，進行IR迴焊處理(260℃，依照JEDEC‧Level2條件)。以超音波探傷機(日立建機FineTech製，mi-scope10)觀察此等半導體裝置內部有無剝離及裂痕，將發生了剝離或裂痕之任一者視為不良。不良半導體裝置之個數為n個時，以n/6表示。上述所得之半導體密封用樹脂組成物顯示0/6的良好可靠性。
耐焊性試驗2：除了將上述耐焊性試驗1之經175℃加熱處理4小時的6個半導體裝置，改為於85℃、相對濕度60%處理168小時外，其餘實施與耐焊性試驗1相同的試驗。以上述所得之半導體密封用樹脂組成物所製作的半導體裝置係顯示0/6的良好可靠性。
高溫保管特性試驗：使用低壓轉移成形機(第一精工(股)製，GP-ELF)，依金屬模具溫度180℃、注入壓力6.9±0.17MPa、90秒之條件，注入半導體密封用樹脂組成物將搭載了半導體元件(矽晶片)之引線框架等進行密封成形，製作16引腳型DIP(Dual Inline Package，42合金製引線框架，尺寸為7mm×11.5mm×厚度1.8mm、半導體元件為5×9mm×厚0.35mm，半導體元件係於表面上形成厚5μm之氧化層，再於其上形成線/間距10μm之鋁佈線圖案者，元件上之鋁佈線墊與引線框架墊部係以25μm徑之金屬線進行焊接)的半導體裝置。對經後熟化之於175℃加熱處理4小時之10個半導體裝置測定初期電阻值，並於185℃進行高溫保管處理1000小時。於高溫處理後測定半導體裝置之電阻值，將成為初期電阻值之130%的半導體裝置視為不良，不良半導體裝置之個數為n個時，以n/10表示。上述所得之半導體密封用樹脂組成物顯示0/10的良好可靠性。
(實施例2~11、比較例1~4)
依照表1~表3之調配，如同實施例1般製造半導體密封用樹脂組成物，並如實施例1般進行評價。評價結果示於表1~表3。
實施例1~11係含有具有一般式(1)及一般式(2)所示構造單位之酚樹脂(A)、環氧樹脂(B)與無機填充劑(C)的樹脂組成物；雖屬變更了酚樹脂(A)之構造單位之比例者、變更了環氧樹脂(B)種類者、變更了化合物(D)種類者、含有化合物(E)者或變更了難燃劑者，但任一者均得到流動性(螺旋流動)、耐燃性、連續成形性、耐焊性、高溫保管特性之均衡優越的結果。
另一方面，於硬化劑中使用了具有伸苯基骨架之萘二醇芳烷基樹脂的比較例1，被認為由於羥基密度高而容易吸濕，結果係耐焊性不足，再者，由於與具有伸聯苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂間的相溶性不足，故連續成型性為不足之結果。於硬化劑中使用具有伸聯苯基骨架之苯酚芳烷基樹脂的比較例2，由於低硬化性且高親油性，故於連續成型時樹脂成分容易蓄積於金屬模具表面上，結果連續成型性不足，再者，由於玻璃轉移點溫度較低，故高溫保管特性亦不足。於硬化劑中使用了三苯基甲烷型苯酚樹脂的比較例3，由於交聯密度高而於燃燒時樹脂表面發生裂痕，耐燃性不足，並由於羥基密度與交聯密度高，故吸水性高且焊錫迴焊溫度下之熱應力亦較高，故耐焊性不足。
如上述結果，僅有在利用使用了本案發明之酚樹脂(A)的樹脂組成物的情況，可得到流動性(螺旋流動)、耐燃性、連續成形性、耐焊性及高溫保管特性之均衡優越的結果，成為超過可預期範疇的顯著效果。
尚且，以下表示作為參考例而使用實施例1至3之樹脂組成物所進行的固黏性及吸水性的評價結果。
如參考例1及2所闡明般，使用實施例1及2之樹脂組成物者除了上述特性優越均衡以外，亦具有耐固黏性優越的結果。
另一方面，示於參考例3之實施例3所使用的樹脂組成物，由於低吸水性優越，故可期待在更加嚴酷條件下的耐焊性亦優越。
因此，推判可適合應用於要求更高可靠性的半導體密封材料上。
依照本發明，由於可得到具有流動性(螺旋流動)、耐燃性、耐焊性且連續成形性與高溫保管特性優越的半導體密封用樹脂組成物，故適合作為半導體裝置密封用。
尚且，上述實施形態及複數之變形例，當然可在不違反其內容的範圍內進行組合。又，上述實施形態及變形例中，雖具體說明了各部構造等，但該構造等可於滿足本案發明之範圍內進行各種變更。
此申請案係以平成21年6月22日申請之日本專利申請案特願2009-148048為基礎並主張其優先權，其揭示內容全部引用至此。
1．．．半導體元件
2．．．黏晶材硬化體
3．．．晶粒座
4．．．金線
5．．．引線框架
6．．．硬化體
7．．．阻焊劑
8．．．基板
9．．．焊球
圖1係針對使用了本發明之半導體密封用樹脂組成物的半導體裝置的一例，表示剖面構造的圖。
圖2係針對使用了本發明之半導體密封用樹脂組成物的單面密封型半導體裝置的一例，表示剖面構造的圖。
圖3係實施例、比較例所使用之酚樹脂1的GPC圖表。
圖4係實施例、比較例所使用之酚樹脂1的FD-MS圖表。
圖5係實施例、比較例所使用之酚樹脂2的GPC圖表。
圖6係實施例、比較例所使用之酚樹脂3的GPC圖表。
圖7係實施例、比較例所使用之酚樹脂3的FD-MS圖表。
1．．．半導體元件
2．．．黏晶材硬化體
3．．．晶粒座
4．．．金線
5．．．引線框架
6．．．硬化體

Claims (6)

  1. 一種半導體密封用樹脂組成物，其特徵為含有：含有下述一般式(1)所示之成分之酚樹脂(A)；環氧樹脂(B)；與無機填充劑(C)； (一般式(1)中，鍵結於同一萘基上之2個羥基係鍵結於萘環上之不同碳原子，R1彼此獨立為碳數1~60之烴基，a彼此獨立為0~5之整數，b彼此獨立為0~4之整數；n為0~10之整數)。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體密封用樹脂組成物，其中，上述酚樹脂(A)係含有上述一般式(1)中之R1為下述一般式(2)所示之基的成分； (一般式(2)中，R2及R3彼此獨立為氫原子、碳數1~3之烴基，R4彼此獨立為碳數1~3之烴基，c彼此獨立為0~4之整數，m為1~5之整數)。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體密封用樹脂組成物，其中，上述酚樹脂(A)係於總酚樹脂(A)中，含有50質量%以上且100質量%以下的n=0~2之成分。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體密封用樹脂組成物，其中，上述酚樹脂(A)係於總酚樹脂(A)中，含有25質量%以上且70質量%以下的n=0之成分。
  5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之半導體密封用樹脂組成物，其中，上述酚樹脂(A)係於凝膠滲透層析(GPC)測定方法之面積換算法中，於總酚樹脂(A)中，含有20面積%以上且80面積%以下的R1為上述一般式(2)所示之基之成分。
  6. 一種半導體裝置，其係使用申請專利範圍第1至5項中任一項之半導體密封用樹脂組成物，對半導體元件進行密封而成。
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