WO2006075599A1

WO2006075599A1 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Info

Publication number: WO2006075599A1
Application number: PCT/JP2006/300186
Authority: WO
Inventors: Atsushi Nakamura
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2007-07-13
Also published as: KR101317745B1; US7612458B2; CN101090944B; JP5396687B2; TWI365896B; TW200636005A; TW201221576A; KR20070095981A; JPWO2006075599A1; TWI433888B; US20060228561A1; CN101090944A; MY144685A

Abstract

　エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、及び無機充填材を必須成分として含むエポキシ樹脂組成物において、前記無機充填材の成分としてｐＨが３以上５以下の球状溶融シリカ、二酸化珪素と酸化チタンとからなる共融物、又は二酸化珪素とアルミナとからなる共融物を含む流動性、成形性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物が提供される。

Description

明細書

半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

技術分野

[0001] 本発明は、半導体封止用のエポキシ榭脂組成物及びこれを用いた半導体装置に関するものであり、特に流動性、硬化性、成形性、耐半田リフロー性に優れた半導体封止用エポキシ榭脂組成物に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、電子機器の高度化、軽薄短小化が求められる中、半導体素子の高集積化、表面実装化が進んでいる。これに伴い、半導体封止用エポキシ榭脂組成物への要求は益々厳しくなつているのが現状である。特に半導体装置の薄型化に際しては、半導体封止成形時における金型とエポキシ榭脂糸且成物の硬化物との間の離型不足に伴う応力の発生により、半導体装置内部の半導体素子自体にクラックを生じたり、硬化物と半導体素子との界面における密着性が低下したりするといつた問題が生じている。また、半導体装置の表面実装化に際しては、環境問題に端を発した有鉛半田力無鉛半田への移行に伴い、半田処理時の温度が高くなり、半導体装置中に含まれる水分の気化によって発生する爆発的な応力に耐えてクラックを発生させな、耐半田リフロー性力従来以上に大きな問題となってきている。これにカ卩えてリードフレームについても脱鉛の観点から、外装有鉛半田メツキの代わりに予めニッケルメツキ、ニッケル Zパラジウム合金に金メッキが施されたプリプレーティングフレームを用いた半導体装置が増加して、る。これらのメツキはエポキシ榭脂糸且成物の硬化物との密着性が著しく悪いという欠点があり、表面実装時に界面において剥離が発生する等の問題が生じており、耐半田リフロー性の向上が求められて、る。

[0003] 半田処理による信頼性低下やプリプレーティングフレームを用いた半導体装置を使用することによる信頼性低下を改善するために、エポキシ榭脂組成物中の無機質充填材の充填量を増カロさせることで低吸湿化、高強度化、低熱膨張化を達成し耐半田リフロー性を向上させ、低溶融粘度の榭脂を使用して、成形時に低粘度で高流動性を維持させる手法がある（例えば、特許文献 1参照。 ) oこの手法を用いることにより耐半田リフロー性 (耐クラック性ともいう）は改良されるが、無機充填材の充填割合の増カロとともに、流動性が犠牲になりパッケージ内に空隙が生じやすくなる欠点があった。そこで平均粒径の異なる充填材を併用して流動性を維持する手法 (例えば、特許文献 2参照。）が提案されているが、流動性と耐半田リフロー性 (耐クラック性ともいう）を両立するような半導体封止用エポキシ榭脂組成物を得られるに至っていない。

[0004] 特許文献 1 :特開昭 64— 65116号公報（2〜7頁）

特許文献 2：特開平 8 - 20673号公報（2〜6頁）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明は、従来の上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、流動性、成形性に優れた半導体封止用エポキシ榭脂組成物及び耐半田リフロー性に優れた半導体装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0006] 上記課題を解決する本発明は、（A)エポキシ榭脂、（B)フエノール榭脂、（C)硬化促進剤、及び (D)無機充填材を必須成分として含むエポキシ榭脂組成物におヽて、前記 (D)無機充填材として球状溶融シリカ (dl)を含み、前記球状溶融シリカ (dl)が Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含むシリカを溶融してなるものであることを特徴とする半導体封止用ェポキシ榭脂組成物である。

本発明においては、球状溶融シリカ中に、 Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含ませることにより球状溶融シリカの化学構造及び性質を変化させ流動性 '耐半田リフロー性などに優れた特性の半導体榭脂組成物を得るものである。

[0007] (第一の実施形態）

本発明の第一の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物においては、前記球状溶融シリカ（dl)の抽出水の pHが 3以上 5以下であることを特徴とする。

[0008] また第一の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物にお!、ては、前記 Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物中の金属イオンもしくは半金属イオンの価数が 3価以下であることが好ましい。

[0009] また第一の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物にお!、ては、前記球状溶融シリカ（dl)が、 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含むシリカを溶融してなるものであることが好まし、。

[0010] また第一の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物にお!、ては、前記 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物が、 Si以外の金属もしくは半金属の酸ィ匕物力もなる無機金属酸ィ匕物であることが好ましい。

[0011] また第一の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物においては、前記球状溶融シリカ（dl)の含有割合が該エポキシ榭脂組成物全体に対し 40重量

%以上 94重量％以下であることが好まし、。

[0012] また第一の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物にお!、ては、前記 (D)無機充填材全体の含有割合が該エポキシ榭脂組成物全体に対し 78重量

%以上 94重量％以下であることが好まし、。

[0013] また上記本発明の課題は、第一の実施形態に係る半導体封止用エポキシ榭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によって解決される。

[0014] (第二の実施形態）

本発明の第二の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物においては、前記 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物が酸ィヒチタンであり、前記球状溶融シリカ（dl)が二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物 (d2)であることを特徴とする。

[0015] 前記二酸化珪素と酸化チタンとからなる共融物（d2)においては、その組成中の前記二酸ィ匕珪素の割合が 20重量％以上、 99. 8重量％以下であり、前記酸化チタンの割合が 80重量％以下、 0. 2重量％以上であることが好ましい。

[0016] また第二の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物にお!、ては、前記二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物 (d2)の含有割合が、該エポキシ榭脂組成物全体に対し 8重量％以上、 93重量％以下であることが好ま U、。 [0017] また第二の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物においては、前記二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物 (d2)を含む前記 (D)無機充填材全体の含有割合が、該エポキシ榭脂組成物全体に対し 78重量％以上、 93重量％以下であることが好ましい。

[0018] また上記本発明の課題は、第二の実施形態に係る半導体封止用エポキシ榭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によって解決される。

[0019] (第三の実施形態）

上記課題を解決する本発明の第三の実施形態は、前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物において、前記 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物がアルミナであり、前記球状溶融シリカ（dl)が二酸ィ匕珪素とアルミナとからなる共融物 (d3) であり、前記二酸ィ匕珪素とアルミナとからなる共融物 (d3)における前記二酸ィ匕珪素の割合が 80重量％以上 99. 8重量％以下、前記アルミナの割合が 20重量％以下 0 . 2重量％以上であることを特徴とする半導体封止用エポキシ榭脂組成物である。

[0020] また第三の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物にお!、ては、前記二酸化珪素とアルミナとからなる共融物 (d3)の含有割合が、該エポキシ榭脂組成物全体に対し 8重量％以上 93重量％以下であることが好ましい。

[0021] また第三の実施形態に係る前記半導体封止用エポキシ榭脂組成物にお!、ては、前記二酸化珪素とアルミナとからなる共融物 (d3)を含む前記 (D)無機充填材全体の含有割合が、該エポキシ榭脂組成物全体に対し 78重量％以上 93重量％以下であることが好ましい。

[0022] また上記課題は、第三の実施形態に係る半導体封止用エポキシ榭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によって解決される。発明の効果

[0023] 本発明によれば、流動性、成形性に優れた半導体封止用エポキシ榭脂組成物及び耐半田リフロー性に優れた半導体装置を得ることができる。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 以下、本発明について詳細に説明する。本発明は、（A)エポキシ榭脂、（B)フエノール榭脂、（C)硬化促進剤、及び (D)無機充填材を必須成分として含むエポキシ榭脂組成物にお、て、前記 (D)無機充填材として球状溶融シリカ（dl)を含み、前記球状溶融シリカ（dl)が Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含むシリ力を溶融してなるものであることにより、流動性、成形性に優れた半導体封止用ェポキシ榭脂組成物及び耐半田リフロー性に優れた半導体装置を提供することができるものである。

[0025] 本発明におけるエポキシ榭脂 (A)は、 1分子内にエポキシ基を 2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造は特に限定するものではないが、例えばビフエ-ル型エポキシ榭脂、ビスフエノール型エポキシ榭脂、スチルベン型エポキシ榭脂、フエノールノボラック型エポキシ榭脂、クレゾ一ルノボラック型エポキシ榭脂、トリフエノールメタン型エポキシ榭脂、アルキル変性トリフエノールメタン型エポキシ榭脂、トリアジン核含有エポキシ榭脂、ジシクロペンタジェン変性フエノール型エポキシ榭脂、フエノールァラルキル型エポキシ榭脂（フエ-レン骨格、ビフェ-レン骨格等を有する)等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。

[0026] 本発明におけるフエノール榭脂（B)は、 1分子内にフエノール性水酸基を 2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えばフエノールノボラック榭脂、クレゾ一ルノボラック榭脂、ジシクロペンタジェン変性フエノール榭脂、テルペン変性フエノール榭脂、トリフエノールメタン型榭脂、フエノールァラルキル榭脂（フエ-レン骨格、ビフエ-レン骨格等を有する）等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。

[0027] エポキシ榭脂とフエノール榭脂の含有量としては、全エポキシ榭脂のエポキシ基数と全フエノール榭脂のフエノール性水酸基数の比が 0. 7以上、 1. 3以下であることが好ましい。上記範囲内であると、エポキシ榭脂組成物の硬化性の低下、或いは硬化物のガラス転移温度の低下、耐湿信頼性の低下、耐半田リフロー性の低下等を抑えることがでさる。

[0028] 本発明における硬化促進剤 (C)としては、エポキシ基とフエノール性水酸基の反応を促進するものであれば特に限定しないが、例えば、 1, 8 ジァザビシクロ（5, 4, 0 )ゥンデセン 7等のジァザビシクロアルケン及びその誘導体、トリブチルァミン、ベンジルジメチルァミン等のアミン系化合物、 2—メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフエ-ルホスフィン、メチルジフエ-ルホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフエ-ルホスホ-ゥム'テトラフエ-ルポレート、テトラフエ-ルホスホ-ゥム'テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニゥム'テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフエ-ルホスホ-ゥム'テトラナフトイルォキシボレート、テトラフエ-ルホスホ-ゥム'テトラナフチルォキシボレート等のテトラ置換ホスホ-ゥム 'テトラ置換ボレート等が挙げられ、これらは 1種類を単独で用いても 2種類以上を併用してもよい。

[0029] また本発明における硬化促進剤 (C)として、ホスフィンィ匕合物とキノンィ匕合物との付加物を使用することもできる。ホスフィンィ匕合物としては、例えば、トリフエ-ルホスフィン、トリ一 ρ トリフエニルホスフィン、ジフエニルシクロへキシルホスフィン、トリシクロへキシルホスフィン、トリブチルホスフィンなどが挙げられる。キノン化合物としては 1, 4 一べンゾキノン、メチルー 1, 4一べンゾキノン、メトキシ 1, 4一べンゾキノン、フエ二ルー 1, 4 ベンゾキノン、 1, 4 ナフトキノンなどが挙げられる。これらホスフィン化合物とキノン化合物との付カ卩物のうち、トリフエ-ルホスフィンと 1, 4一べンゾキノンとの付加物が好まヽ。ホスフィンィ匕合物とキノンィ匕合物との付加物の製造方法としては特に制限はないが、例えば、原料として用いられるホスフィンィ匕合物とキノンィ匕合物とを両者が溶解する有機溶媒中で付加反応させて単離すればよ!ヽ。ホスフィンィ匕合物とキノンィ匕合物との付加物は、 1種を単独で用、ても 2種以上を組み合わせて用、てちょい。

[0030] 本発明のエポキシ榭脂組成物には、必要に応じてカップリング剤を使用することができる。カップリング剤とは、通常無機物質の表面処理に用いられているカップリング剤を指す。例えばアミノシラン、エポキシシラン、メルカプトシラン、アルキルシラン、ゥレイドシラン、ビニルシラン、シラザン等のシランカップリング剤や、チタネートカツプリング剤、アルミニウムカップリング剤、アルミニウム zジルコニウムカップリング剤等が挙げられるが、最も好適に使用されるものとしてはシランカップリング剤であり、より好ましく使用されるものとしてはアミノシラン、エポキシシラン、メルカプトシラン、ウレイドシランが挙げられ、これらを例示すると、 γ—ァミノプロピルトリエトキシシラン、 γ—ァミノプロピルトリメトキシシラン、 Ν- β (アミノエチル） y—ァミノプロピルトリメトキシシラン、 N— j8 (アミノエチル） _Ί—ァミノプロピルメチルジメトキシシラン、 Ν フエ-ル γ —ァミノプロピルトリエトキシシラン、 Ν フエ二ノレ γ—ァミノプロピルトリメトキシシラン、 N— j8 (アミノエチノレ） γ—ァミノプロピルトリエトキシシラン、 Ν— 6— (ァミノへキシベンゼンジメタナン、 γ—グリシドキシプロピノレトリエトキシシラン、 γ—グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、 γ グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、 j8 (3 , 4エポキシシクロへキシル）ェチルトリメトキシシラン、 γ メルカプトプロピルトリメトキシシラン、 γ—ウレイドプロピルトリエトキシシラン、へキサメチルジシラザンなどが挙げられ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。また、カップリング剤は、予め水或いは必要に応じて酸又はアルカリを添加して、加水分解処理して用いてもよい。

[0031] 本発明における無機充填材 (D)は、球状溶融シリカを含有してなり、更にその球状溶融シリカ中に、 Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含ませることにより球状溶融シリカの化学構造及び性質を変化させ流動性 ·耐半田リフロー性などに優れた特性の半導体榭脂組成物を得るものである。

無機充填材 (D)についての詳細は、第一の実施形態から第三の実施形態に分けて、以下個別具体的に説明する。

[0032] 本発明のエポキシ榭脂組成物は、（A)〜（D)成分を必須とし、必要に応じてカップリング剤を添加する力更にこれ以外に、カーボンブラック等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及び、ゴム等の低応力添加剤、臭素化エポキシ榭脂ゃ三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ほう酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤等の添加剤を適宜配合しても差し支えな、。

[0033] 本発明のエポキシ榭脂組成物は、 (A)〜（D)成分の他、必要に応じて添加する添加物をミキサー等で充分に均一に混合した後、更に熱ロール又は-一ダ一等で溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。 [0034] 本発明のエポキシ榭脂組成物を用いて、半導体素子等の各種の電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレツシヨンモールド、インジェクションモールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよい。

以下、第一から第三の実施形態について個別具体的に説明する。

[0035] (第一の実施形態）

本発明の第一の実施形態は、（A)エポキシ榭脂、（B)フノール榭脂、（C)硬化促進剤、及び (D)無機充填材を必須成分として含むエポキシ榭脂組成物において、前記 (D)無機充填材として球状溶融シリカ (dl)を含み、前記球状溶融シリカ (dl)が Si 以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含むシリカを溶融してなるものであり、かつ該球状溶融シリカ（dl)の抽出水の pHが 3以上 5以下であることを特徴とする。

(A)〜（D)成分、必要に応じて添加する成分等については、上記の通りである。

[0036] なお本発明における抽出水とは、試料となるシリカ 30gをイオン交換水 120gと共に室温で 1分間振とうさせた結果得られる溶出液を意味し、抽出水の pH値とは、そのように得られた抽出水の pH値を pHメーター等で測定したものを意味する。

[0037] 従来一般に半導体封止用榭脂組成物に使用されている無機充填材としては、熱溶融された球状溶融シリカ、及び金属シリコンを酸素と反応させて得られた球状シリカ等のシリカフィラーを挙げることができる。特に球状溶融シリカは、流動性、金線変形率、耐半田リフロー性等の観点力広く用いられている。このような球状溶融シリカの抽出水の pH値は、通常、 5以上 6.5以下の範囲にある。

[0038] 本発明にお、ては、球状溶融シリカ中に、 Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含ませることにより球状溶融シリカの化学構造及び性質を変化させ流動性 '耐半田リフロー性などに優れた特性の半導体榭脂組成物を得るものである。

また球状溶融シリカの化学構造及び性質を変化させることにより、その抽出水の pH 値を 3以上 5以下の範囲に低下させたときに、流動性 *耐半田リフロー性などに特に優れた特性の半導体榭脂組成物を得ることができる。

[0039] 抽出水の pH値を 3以上 5以下の範囲に低下させることを目的として、球状溶融シリ力中に含ませる si以外の金属もしくは半金属及び Z又は si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物（以下、単に「不純物」ともいう）としては、金属イオンもしくは半金属イオンの価数が 3価以下である Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物が好ましぐより好ましくは金属イオンもしくは半金属イオンの価数が 3価以下である Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物であり、特に好ましくは金属イオンもしくは半金属イオンの価数が 3価以下である Si以外の金属もしくは半金属の酸ィ匕物力もなる無機金属酸ィ匕物である。

[0040] 球状溶融シリカ中に含ませることが好ま、3価以下のイオン価を持つ Si以外の金属もしくは半金属としては、特に限定するものではないが、 Al、 Zn、 Ga、 In、 Cu、 Ag 、 Co、 Ni、 B、 Zr、 Ti、等が挙げられ、これらの中ではイオンマイグレーションや磁性の観点から、 Al、 Zn、 Ga、 Zr、 B、 Tiが好ましい。

[0041] なお、球状溶融シリカなどシリカフイラ一中の Si以外の金属もしくは半金属及び Z 又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物の含有比率につ!、ては、フッ化水素酸で溶解させた後、高周波プラズマ発光分析装置で測定して算出する方法等によって求めることができる。

[0042] 本発明の第一の実施形態においては、球状溶融シリカに意図的に不純物を含ませることにより、その抽出水の pH値を 3以上 5以下の範囲、好ましくは 4以上 5以下の範囲に低下させたとき、流動性 *耐半田リフロー性などに特に優れた特性の半導体榭脂組成物を得ることができるものである。 pH値が通常の球状溶融シリカより低、ことでシリカの表面処理剤、特に塩基性の表面処理剤との反応性が向上すると考えられる。これにより、シリカと榭脂との濡れ性が向上し、流動特性ゃ耐半田リフロー性などの優れた半導体榭脂組成物を得ることができると考えられる。抽出水の pH値が 5を上回ると、流動性ゃ耐半田リフロー性の改善効果の点で、抽出水の pH値が 5以上である従来一般の球状溶融シリカとの差が確認できない。また抽出水の pH値が 3を下回ると、強酸性のためにカップリング剤等との反応性が強くなりすぎるために好ましくない。また、 Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物は、一種類に限定されるものではなぐ複数種を用いることができる。 [0043] 本発明の第一の実施形態で用いる球状溶融シリカ (dl)の平均粒子径は、特に限定するものではないが、 0. 以上、 50 m以下であることが好ましい。平均粒子径が上記範囲内であると、榭脂中の充填性が著しく低下することによる耐半田リフロ一性の低下を抑えることができ、また、粒子同士の凝集を抑えることができる。本発明に用いる無機充填材の平均粒径は、レーザー式粒度分布計 (例えば、（株）島津製作所製、 SALD— 7000等）を用いて測定することができる。

[0044] 本発明の第一の実施形態における無機充填材 (D)としては、前記不純物を意図的に含ませて化学構造を変化させた球状溶融シリカの他に、一般に半導体封止用ェポキシ榭脂組成物に使用されている無機充填材を併用することができる。併用することができる無機充填材としては、例えば、抽出水の pHが従来どおり 5以上である溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものは、抽出水の pHが従来どおり 5以上である球状の溶融シリカである。これらの併用する無機充填材は、単独で用いても混合して用いても差し支えない。なお、抽出水の pHが 3以上 5以下の球状溶融シリカ（dl)と、抽出水の pHが 5以上の球状溶融シリカとを併用する場合、その比率は、 6 :4以上 (抽出水の pHが 3以上 5以下の球状溶融シリカ（dl)の比率が 6割以上）とすることが好ま、。

[0045] 本発明の第一の実施形態における球状溶融シリカ（dl)の含有割合としては、当該エポキシ榭脂組成物全体に対し 40重量％以上 94重量％以下であることが好ましぐより好ましくは 60重量％以上 93重量％以下、更に好ましくは 75重量％以上 93重量 %以下である。含有割合が上記範囲内であると、流動性 *耐半田リフロー性の向上効果を充分に得ることができる。

本発明の第一の実施形態における球状溶融シリカ（dl)を含む無機充填材の全体の含有割合としては、当該エポキシ榭脂組成物全体に対し 78重量％以上 94重量％以下であるであることが好ましい。含有割合が上記範囲内であると、充分な耐半田リフロー性及び流動性を得ることができる。

[0046] (第二の実施形態）

以下、本発明における第二の実施形態について説明するが、第二の実施形態における多くの部分は第一の実施形態と共通するので、第一の実施形態と異なる部分を重点的に説明する。

[0047] 本発明に係る第二の実施形態は、（A)エポキシ榭脂、（B)フエノール榭脂、（C)硬化促進剤、及び (D)無機充填材を必須成分として含むエポキシ榭脂組成物であって、前記 (D)無機充填材として球状溶融シリカ (dl)を含み、前記球状溶融シリカ (dl) が Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含む半導体封止用エポキシ榭脂組成物において、前記 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物が酸ィ匕チタンであり、前記球状溶融シリカ (dl)が、二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物 (d2)であることにより、流動性、成形性に優れた半導体封止用エポキシ榭脂組成物及び耐半田リフロー性に優れた半導体装置を提供することができるものである

[0048] 本発明に係る第二の実施形態におけるエポキシ榭脂 (A)、フエノール榭脂 (B)、及び硬化促進剤 (C)は、第一の実施形態と同様である。

またエポキシ榭脂とフエノール榭脂の含有量も第一の実施形態と同様である。

[0049] 本発明に係る第二の実施形態では無機充填材 (D)の一成分として二酸化珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物 (d2)を使用する。第一の実施形態でも記載したように、従来一般に半導体封止用榭脂組成物に使用されている無機充填材としては、熱溶融された球状溶融シリカ、及び金属シリコンを酸素と反応させて得られた球状シリカ等のシリカフィラーであり、通常その組成の 99. 8重量％を超える成分が二酸ィ匕珪素からなる。

[0050] また球状溶融シリカは、流動性、金線変形率、耐半田リフロー性等の観点力広く用いられて、るが、この熱溶融された球状溶融シリカも微量のアルミナ等の不純物を含んで、る場合がある。アルミナ等の不純物の混入経路は採掘されたシリカ質原料自体に極微量含有している場合や製造'粉砕の際に混入することなどが考えられる。しかし、通常そのように製造された熱溶融シリカはアルミナ等の不純物は 0. 2重量％未満の物であり、本発明に用いられる二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物とは異なる物である。本発明に用いられる二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物は、意図的に酸ィ匕チタン又はチタンを加えて熱溶融した物であり、その混入比率を 0. 2 重量％以上としたものである。本発明にお、ては酸ィ匕チタンとして主に酸ィ匕数 IVの二酸化チタン (TiO )について議論する力酸ィ匕チタンとしては上記二酸ィ匕チタンの

2

他、マグネリ相の Ti 0 (n=4〜9)、ほぼ定比化合物である Ti 0および Ti 0、およ n 2n-l 2 5 2 3 び不定比化合物 TiO(Ti 0、 x= 0.23〜+ 0.25)、また金属チタンの六方最密構造

1+x

の 8面体孔に〇原子の入った Ti〇（x< 0.5)相、 Ti〇、 Ti〇、 Ti〇などの相も本発明に

6 3 2

おける酸ィ匕チタンに含まれる。酸ィ匕チタンの割合を変える手法として、シリカ質原料の熱溶融前にシリカ質原料と酸化チタンを混合する、あるいは予め酸ィ匕チタンの不純物量の多いシリカ質原料を溶融するなどの手法が考えられる。また、この二酸化珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物はシリカ質原料を熱溶融したものに限らず、金属シリコンと金属チタンを酸素と反応させて得られるもの等でも構わない。この二酸化珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物を用いると、一般に添加されるシランカップリング剤等といった表面処理剤との反応性がよくなり、流動性 *耐半田リフロー性に優れた半導体封止榭脂を得ることができる。

[0051] 本発明に係る第二の実施形態における二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物（ d2)は、その組成中の二酸化珪素の割合が 20重量％以上、 99. 8重量％以下、酸化チタンの割合が 80重量％以下、 0. 2重量％以上であることが好ましい。また、二酸化珪素の割合の下限値は、 80重量％がより好ましぐ 95重量％が特に好ましい。酸化チタンの割合の上限値は、 20重量％がより好ましぐ 5重量％が特に好ましい。二酸ィ匕珪素の割合が上限値を上回ると、流動性ゃ耐半田リフロー性の改善効果の点で、従来一般の球状溶融シリカとの差が確認できない。また、下限値を下回ると半導体装置封止用榭脂に要求される流動性が低下する可能性がある。これに加えて、二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物の組成において、他にアルミナ (Al O )、ジ

2 3 ルコユア (_ZrO )、三酸化二鉄 (Fe O )等が含まれていても構わない。溶融シリカや

2 2 3

二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物（d2)における酸ィ匕チタンの割合については、フッ化水素酸で溶解させた後、高周波プラズマ発光分析装置で測定して算出することがでさる。

[0052] 本発明に係る第二の実施形態における二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物（ d2)の平均粒径は、特に限定するものではないが、第一の実施形態同様、 0. 2 μ χη 以上、 50 m以下であることが好ましい。上記上限値を超えると、榭脂中の充填性が著しく低下するために耐半田リフロー性の低下を招く可能性があり、上記下限値を下回ると、粒子同士の凝集を抑えることが困難となる可能性があるので好ましくない。本発明に用いる無機充填材の平均粒径は、レーザー式粒度分布計（ (株)島津製作所製、 SALD - 7000)等を用いて測定することができる。

[0053] 本発明に係る第二の実施形態における無機充填材 (D)としては、二酸化珪素と酸化チタンとからなる共融物 (d2)の他に、一般に半導体封止用エポキシ榭脂組成物に使用されているものを併用することができる。併用することができるものとしては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものは、球状の溶融シリカである。これらの併用する無機充填材は、単独でも混合して用いても差し支えな、。

[0054] 本発明に係る第二の実施形態における二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物（ d2)の含有割合としては、エポキシ榭脂組成物全体に対し 8重量％以上、 93重量％以下であることが好ましぐより好ましくは 40重量％以上、 93重量％以下、更に好ましくは 65重量％以上、 91重量％以下、特に好ましくは 80重量％以上、 90重量％以下である。上記下限値を下回ると二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物を用いる効果が薄れ、流動性 '耐半田リフロー性の向上効果が充分に得られない可能性がある。また、上記上限値を超えると充分な流動性が得られない可能性がある。

[0055] 本発明に係る第二の実施形態における二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物（ d2)を含む無機充填材 (D)の全体の含有割合としては、エポキシ榭脂組成物全体に対し 78重量％以上、 93重量％以下であることが好ましぐより好ましくは 83重量％以上、 91重量％以下である。上記下限値を下回ると充分な耐半田リフロー性が得られなヽ可能性があり、上記上限値を超えると充分な流動性が得られな、可能性がある

[0056] (第三の実施形態）

以下、本発明における第三の実施形態について説明するが、第三の実施形態における多くの部分は第一、第二の実施形態と共通するので、第一、第二の実施形態と異なる部分を重点的に説明する。

[0057] 本発明に係る第三の実施形態は、（A)エポキシ榭脂、（B)フエノール榭脂、（C)硬化促進剤、及び (D)無機充填材を必須成分として含むエポキシ榭脂組成物であって、前記 (D)無機充填材として球状溶融シリカ (dl)を含み、前記球状溶融シリカ (dl) が Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含む半導体封止用エポキシ榭脂組成物において、前記 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物がアルミナであり、前記球状溶融シリカ (dl)が、二酸ィ匕珪素とアルミナとからなる共融物（d3)であり、前記二酸化珪素とアルミナとからなる共融物（d3)における前記二酸化珪素の割合を 80重量％以上 99. 8重量％以下、前記アルミナの割合を 20重量％以下 0. 2重量％以上とすることにより、流動性、成形性に優れた半導体封止用エポキシ榭脂組成物及び耐半田リフロー性に優れた半導体装置を提供することができるものである

[0058] 本発明に係る第三の実施形態におけるエポキシ榭脂 (A)、フエノール榭脂 (B)、及び硬化促進剤 (C)は、第一、第二の実施形態と同様である。

またエポキシ榭脂とフエノール榭脂の含有量も第一、第二の実施形態と同様である

[0059] 本発明に係る第三の実施形態では、無機充填材の一成分として二酸ィ匕珪素（SiO

2

)とアルミナ (Al O )とからなる共融物 (d3)を使用する。第一、第二の実施形態でも

2 3

記載したように、従来一般に半導体封止用榭脂組成物に使用されている無機充填材としては、熱溶融された球状溶融シリカ、及び金属シリコンを酸素と反応させて得られた球状シリカ等のシリカフィラーであり、通常その糸且成の 99. 8重量％を超える成分が二酸化珪素からなる。

[0060] また球状溶融シリカは、流動性、金線変形率、耐半田リフロー性等の観点力広く用いられて、るが、この熱溶融された球状溶融シリカも微量のアルミナ等の不純物を含んでいる場合がある。アルミナ (Al O )等の不純物の混入経路は採掘されたシリカ

2 3

質原料自体に極微量含有している場合や製造'粉砕の際に混入することなどが考えられる。しかし、通常そのように製造された熱溶融シリカはアルミナ (Al O )等の不純

2 3 物が 0. 2重量％未満の物であり、本発明に用いられている二酸ィ匕珪素（SiO )とァ

2 ルミナ (Al O )とからなる共融物（d3)とは異なるものである。本発明に用いられる二

2 3

酸化珪素（SiO )とアルミナ (Al O )とからなる共融物は、意図的にアルミナ (Al O ) の比率を変えて熱溶融した物であり、その混入比率は 0. 2重量％以上 20重量％以下のものである。アルミナ (Al O )の割合を変える手法としては、シリカ質原料の熱溶

2 3

融前にシリカ質原料とアルミナ (Al O )を混合する、あるいは予めアルミナ (Al O )

2 3 2 3 の不純物量の多いシリカ質原料を溶融するなどの手法が考えられる。また、この二酸化珪素（SiO )とアルミナ (Al O )とからなる共融物はシリカ質原料を熱溶融したもの

2 2 3

に限らず、金属シリコンと金属アルミニウムを酸素と反応させて得られるもの等でも構わない。この二酸化珪素（SiO )とアルミナ (Al O )とからなる共融物を用いると無機

2 2 3

充填材の表面 _PHや表面反応性が変り、流動性 ·耐半田リフロー性などの特性が向上し、また高温環境下での信頼性や耐湿信頼性に優れた半導体封止榭脂を得ることがでさる。

[0061] 本発明に係る第三の実施形態における二酸化珪素（SiO )とアルミナ (Al O )とか

2 2 3 らなる共融物（d3)は、その組成中の二酸ィ匕珪素（SiO )の割合が 80重量％以上、 9

2

9. 8量％以下、アルミナ (Al O )の割合が 20重量％以下、 0. 2重量％以上であるこ

2 3

とが好ましい。二酸化珪素（SiO )の割合が上記上限値を上回ると、流動性ゃ耐半田

2

リフロー性の改善効果の点で、従来一般の球状溶融シリカとの差が確認できない。また、下限値を下回ると半導体装置封止用榭脂に要求される流動性が低下する可能性があるので好ましくない。これに加えて、二酸化珪素（SiO )とアルミナ (Al O )と

2 2 3 力なる共融物の組成において、他に酸化チタン (TiO )、ジルコ-ァ（ZrO )、三酸

2 2 化二鉄 (Fe O )等が含まれていても構わない。溶融シリカや二酸ィ匕珪素（SiO )とァ

2 3 2 ルミナ (Al O )と力もなる共融物におけるアルミナ (Al O )の割合については、フッ

2 3 2 3

化水素酸で溶解させた後、高周波プラズマ発光分析装置で測定して算出することができる。

[0062] 本発明に係る第三の実施形態における二酸化珪素（SiO )とアルミナ (Al O )とか

2 2 3 らなる共融物 (d3)の平均粒径は、特に限定するものではないが、第一、第二の実施形態同様、 0. 2 m以上、 50 m以下であることが好ましい。上記上限値を超えると、榭脂中の充填性が著しく低下するために耐半田リフロー性の低下を招き、上記下限値を下回ると、粒子同士の凝集を抑えることが困難となるので好ましくない。本発明に用いる無機充填材の平均粒径は、レーザー式粒度分布計 (例えば、（株）島津製作所製、 SALD— 7000等)を用いて測定することができる。

[0063] 本発明に係る第三の実施形態における無機充填材 (D)としては、二酸化珪素（Si O )とアルミナ (Al O )とからなる共融物（d3)の他に、一般に半導体封止用ェポキ

2 2 3

シ榭脂組成物に使用されているものと併用することができる。併用するものとしては、第二の実施形態同様、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものは、球状の溶融シリカである。これらの併用する無機充填材は、単独でも混合して用いても差し支えな、。

[0064] 本発明に係る第三の実施形態における二酸ィ匕珪素（SiO )とアルミナ (Al O )とか

2 2 3 らなる共融物（d3)の含有割合としては、エポキシ榭脂組成物全体に対し 8重量％以上 93重量％以下であることが好ましぐより好ましくは 35重量％以上 93重量％以下、より好ましくは 65重量％以上 93重量％以下、特に好ましくは 75重量％以上 93重量 %以下である。上記下限値を下回ると二酸ィ匕珪素（SiO )とアルミナ (Al O )とからな

2 2 3 る共融物（d3)を用いる効果が薄れ、流動性 ·耐半田リフロー性の向上効果が充分に得られない可能性がある。また、上記上限値を超えると充分な流動性が得られない可能性がある。

[0065] 本発明に係る第三の実施形態における二酸化珪素（SiO )とアルミナ (Al O )とか

2 2 3 らなる共融物 (d3)を含む無機充填材 (D)全体の含有割合としては、エポキシ榭脂組成物全体に対し 78重量％以上 93重量％以下であるであることが好ま、。上記下限値を下回ると充分な耐半田リフロー性が得られない可能性があり、上記上限値を超えると充分な流動性が得られない可能性がある。

実施例

[0066] 以下に本発明の実施例を第一の実施形態に係るものから順をおつて示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は特に断りのない限り重量部を基準として示す。

[0067] (第一の実施形態に係る実施例）

第一の実施形態に係る実施例及び比較例で用いた無機充填材の内容につ!、て以下に示す。

尚、球状溶融シリカ、球状シリカ、破砕シリカ等シリカフィラーの抽出水 pHについては、シリカフィラー 30gをイオン交換水 120gと共に、 1分間振とうさせ、それぞれの抽出水の pHを pHメーター（東京電波工業製、 pHメーター、 HM— 30S)で測定した。またシリカフィラーの不純物の比率については、フッ化水素酸で溶解させた後、高周波プラズマ発光分析装置 (島津製作所製、 ICPS-1000IV)で測定して算出した。

[0068] 無機充填材 la(pH=4.8の球状溶融シリカ、平均粒径： 33.4/z m、比表面積： 1 .6m²Zg、 SiO :99.6重量⁰ /₀、 Al O :0.4%)

2 2 3

無機充填材 2a(pH=4.1の球状溶融シリカ、平均粒径： 32.3 m、比表面積： 1 .9m²Zgゝ SiO :95.4重量⁰ /₀、 Al O :4.6%)

2 2 3

無機充填材 3a(pH=4.9の球状溶融シリカ、平均粒径： 31.4 m、比表面積： 1 .6m²Zg、 SiO :99.4重量％、 ZnO:0.6%)

2

無機充填材 4a(pH=4.3の球状溶融シリカ、平均粒径： 29.2 m、比表面積： 1 .8m²Zg、 SiO :88.7重量⁰ /₀、ZnO:ll.3%)

2

無機充填材 5a(pH=4.7の球状溶融シリカ、平均粒径： 33.9 m、比表面積： 1 .7m²Zgゝ SiO :99.4重量⁰ /₀、 B O :0.6%)

2 2 3

無機充填材 6a(pH=4.6の球状溶融シリカ、平均粒径： 33.9 m、比表面積： 1 .7m²Zgゝ SiO :98.4重量⁰ /₀、 Al O :0.9%、 B O :0.7%)

2 2 3 2 3

無機充填材 7a(pH = 5.5の球状溶融シリカ、平均粒径： 32.： m、比表面積： 1 .5m²Zgゝ SiO :99.99重量⁰ /₀)

2

無機充填材 8a(pH = 5.3の球状シリカ、平均粒径: 0. 、比表面積： 6.2m²

Zg、 SiO :99.9重量％、不純物： 0.1%、金属シリコンと酸素と反応させて得た球

2

状シリカ）

無機充填材 9a(pH = 5.8の破砕シリカ、平均粒径： 30. 、比表面積： 1.8m² Zg、 SiO :99.9重量％、不純物： 0.1%)

2

[0069] 実施例 la

エポキシ榭脂 la (ビフエ-ル型エポキシ榭脂、ジャパンエポキシレジン (株)製、 YX —4000、エポキシ当量 190gZeq、融点 105。C) 68重量部

フエノール榭脂 la (フエ-レン骨格を有するフエノールァラルキル榭脂、三井化学（株)製、 XLC— LL、水酸基当量 165gZeq、軟ィ匕点 79°C) 48重量部硬化促進剤 la (1, 8 ジァザビシクロ（5, 4, 0)ゥンデセン

無機充填材 la 770重量部

無機充填材 8a 100重量部

カップリング剤 la (N フエ二ノレ γ—ァミノプロピルトリエトキシシラン)

3重量部

カーボンブラック 3重量部

カルナバワックス 5重量部

を混合し、熱ロールを用いて、 95°Cで 8分間混練して冷却後粉砕し、エポキシ榭脂組成物を得た。得られたエポキシ榭脂組成物を、以下の方法で評価した。結果を表 laに示す。

[0070] 評価方法

スノィラルフロー：低圧トランスファー成形機 (コータキ精機株式会社製「KTS - 15 」）を用いて、 EMMI— 1 66に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度 17 5°C、注入圧力 6. 9MPa、硬化時間 120秒の条件でエポキシ榭脂組成物を注入し、流動長を測定した。単位は cmで、 100cm以上を流動性良好とした。

[0071] 金線変形：低圧トランスファー成形機 (第一精工株式会社製「GP - ELFJ )を用いて、成形温度 175。C、圧力 9. 3MPa、硬ィ匕時間 120秒で、 160p (160ピン） LQFP( Low Profile Quad Flat Pack:薄型表面実装）（PPFフレーム（Pre- Plated Frame)、ノッケージサイズ 24mm X 24mmX l. 4mm、チップサイズ 7. Omm X 7. 0mm、金線の太さ 25 m、金線の長さ 3mm)を成形した。パッケージ成形した 160pLQFPパッケージを軟 X線透視装置 (ソフテックス株式会社製「PRO— TEST 100」 )で観察し、金線の変形率を (流れ量) Z (金線長）の比率で表した。単位は％で、変形率 4%以下を金線変形が少なく良好であるとした。

[0072] 耐半田リフロー性:低圧トランスファー成形機 (第一精工株式会社製「GP - ELFJ ) を用いて、成形温度 175°C、圧力 8. 3MPa、硬化時間 120秒で、 160pLQFP (PP Fフレーム、パッケージサイズ 24mm X 24mm X I. 4mm、チップサイズ 7. 0mm X 7 . 0mm)を成形し、アフターベータとして 175°C、 8時間加熱処理した後、 60°C、相対湿度 60%で 120時間の加湿処理を行った後、 260°Cの IRリフロー処理をした (Hell er社製リフロー装置「1812EXL - Sjを使用）。ノッケージ内部の剥離とクラックを超音波探傷機（日立建機ファインテック社製、「mi— scope 10」）で確認した。 10個のパッケージ中の不良パッケージ数を示す。不良数 0個を耐半田リフロー性良好とした

[0073] 実施例 2a〜14a、比較例 la〜5a

表 la、 2a、 3aの配合に従い、実施例 laと同様にしてエポキシ榭脂組成物を得て、実施例 laと同様に評価した。結果を表 la、 2a、 3aに示す。

実施例 la以外で用いた原材料を以下に示す。

[0074] エポキシ榭脂 2a (ビフエ-レン骨格を有するフエノールァラルキル型エポキシ榭脂、日本化薬 (株)製、 NC3000P、軟化点 58°C、エポキシ当量 273)

フエノール榭脂 2a (ビフヱ-レン骨格を有するフノールァラルキル榭脂、明和化成 (株）製、 MEH— 7851SS、軟化点 107°C、水酸基当量 204)

硬化促進剤 2a (トリフエ-ルホスフィン— 1, 4一べンゾキノン）

カップリング剤 2a ( γ—ァミノプロピルトリエトキシシラン）

[0075] [表 la]

表 1 a

実施例

1 a 2a 3a 4a 5a 6a 7a エポキシ樹脂 1 a 68

エポキシ樹脂 2a 72 72 72 72 72 72 フエノ一ル樹脂 l a 48

フエノール樹脂 2a 44 44 44 44 44 44 硬化促進剤 1 a 3

硬化促進剤 2a 3 3 3 3 3 3 無機充填材 1 a 770 770 870 770

無機充填材 2a 770

無機充填材 3a 770

無機充填材 4a 770 無機充填材 8a 100 100 100 100 100 100 カップリング剤 1 a 3 3 3 3 3 3 3 力一ボンブラック 3 3 3 3 3 3 3 カルナパワックス 5 5 5 5 5 5 5 スパイラルフ口一（cm) 172 103 102 121 1 15 128 104 金線変形（％) 2 4 4 3 4 2 4 耐半田リフロ一性

0 0 0 0 0 0 0

( 1 0個中の不良数） [0076] [表 2a]

表 2a

[0077] [表 3a]

表 3a

[0078] (第一の実施形態に係る榭脂組成物の評価結果）

表 la乃至表 3aから分力るように、本発明実施例に係るエポキシ樹脂組成物は、流動性の指標であるスパイラルフロー値が良好で、且つ、流動性の指標又は (パッケージにおける電気不良を引起す原因となる)成形不具合の指標となる金線変形率も低く良好であった。更に、耐半田リフロー性についても、検査標本中不良パッケージが発見されず良好であった。

[0079] 一方、抽出水の pHが 3以上 5以下の球状溶融シリカを含まない、比較例に係るェポキシ榭脂組成物は、スノィラルフロー値が実施例組成物に比べて一桁から二桁下回る低、値であった。また比較例 la及び 3aのエポキシ榭脂組成物にお、ては流動性が低いため金線変形、耐半田リフロー性とも測定不能であった。比較例 2a、 4a及び 5aのエポキシ榭脂については、金線変形率が許容程度を超えており、耐半田リフロー性も検査標本の過半数力全部に不良が認められる結果となった。

[0080] (第二の実施形態に係る実施例）

第二の実施形態に係る実施例及び比較例で用いた無機充填材の内容につ!、て以下に示す。

尚、溶融シリカや二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物における酸ィ匕チタンの比率については、フッ化水素酸で溶解させた後、高周波プラズマ発光分析装置（島津製作所製、 ICPS— 1000IV)で測定して算出した。

[0081] 無機充填材 lb (二酸化珪素と酸化チタンとからなる共融物、平均粒径 : 30. 4 m 、比表面積： 1. 6m²Zg、二酸化珪素： 99重量％、酸化チタン： 1重量％、シリカ質原料に酸ィ匕チタン粉を添加した後に熱溶融した球状の無機充填材）

無機充填材 2b (二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物、平均粒径 : 26. 2 m 、比表面積： 1. 9m²Zg、二酸化珪素： 75重量％、酸化チタン： 25重量％、シリカ質原料に酸化チタン粉を添加した後に熱溶融した球状の無機充填材）

無機充填材 3b (二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物、平均粒径 : 26. 4 m 、比表面積： 2. 8m²Zg、二酸化珪素： 50重量％、酸化チタン： 50重量％、シリカ質原料に酸化チタン粉を添加した後に熱溶融した球状の無機充填材）

無機充填材 4b (二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物、平均粒径 : 26. 4 m 、比表面積： 2. 8m²Zg、二酸化珪素： 25重量％、酸化チタン： 75重量％、シリカ質原料に酸化チタン粉を添加した後に熱溶融した球状の無機充填材）

無機充填材 5b (二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物、平均粒径 : 26. 2 m 、比表面積： 3. lmVg,二酸化珪素： 10重量％、酸化チタン： 90重量％、シリカ質原料に酸化チタン粉を添加した後に熱溶融した球状の無機充填材）

無機充填材 6b (二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物、平均粒径：1. 6 ^ πι, 比表面積: 4. 6m²Zg、二酸化珪素： 99. 0重量％、酸化チタン： 1. 0重量％、金属シリコンと金属チタンを混合し、酸素と反応させて得た球状の無機充填材）

無機充填材 7b (二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物、平均粒径 : 2. 5 ^ πι, 比表面積： 6. 2m²Zg、二酸化珪素： 75. 0重量％、酸化チタン： 25. 0重量％、金属シリコンと金属チタンを混合し、酸素と反応させて得た球状の無機充填材）

無機充填材 8b (二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物、平均粒径 : 2. 7 m、比表面積： 6. 8m²Zg、二酸化珪素： 50. 0重量％、酸化チタン： 50. 0重量％、金属シリコンと金属チタンを混合し、酸素と反応させて得た球状の無機充填材）

無機充填材 9b (球状溶融シリカ、平均粒径： 28. 8 /ζ πι、比表面積： 1. 5m g,二酸化珪素： 99. 9重量％、酸化チタン: 0. 00重量％、球状の溶融シリカ）

無機充填材 10b (球状溶融シリカ、平均粒径： 1. 5 /ζ πι、比表面積: 4. 2m g,二酸化珪素： 99. 9重量％、酸ィ匕チタン: 0. 00重量％、金属シリコンと酸素と反応させて得た球状の無機充填材）

無機充填材 l ib (破砕シリカ、平均粒径： 30. 5 /ζ πι、比表面積： 1. 8m g,二酸化珪素： 99. 9重量％、酸化チタン： 0. 00重量％)

実施例 lb

エポキシ榭脂 lb (ビフエ-ル型エポキシ榭脂、ジャパンエポキシレジン (株)製、 YX —4000、エポキシ当量 190gZeq、融点 105。C) 68重量部

フエノール榭脂 lb (フエ-レン骨格を有するフエノールァラルキル榭脂、三井化学（株)製、 XLC— LL、水酸基当量 165gZeq、軟ィ匕点 79°C) 48重量部

硬化促進剤 lb (l, 8 ジァザビシクロ（5, 4, 0)ゥンデセン 7) 3重量部無機充填材 lb 770重量部

無機充填材 10b 100重量部

カップリング剤 lb ( γ -グリシドキシプロピルトリメトキシシラン） 3重量部カーボンブラック 3重量部カルナバワックス 5重量部を混合し、熱ロールを用いて、 95°Cで 8分間混練して冷却後粉砕し、エポキシ榭脂組成物を得た。得られたエポキシ榭脂組成物を、実施例 laと同様の方法で評価した。結果を表 lbに示す。

[0083] 実施例 2b〜17b、比較例 lb〜5b

表 lb、 2b、 3bの配合に従い、実施例 lbと同様にしてエポキシ榭脂組成物を得て、実施例 lbと同様に評価した。結果を表 lb、 2b、 3bに示す。

実施例 lb以外で用いた原材料を以下に示す。

[0084] エポキシ榭脂 2b (ビフエ-レン骨格を有するフエノールァラルキル型エポキシ榭脂、日本化薬 (株)製、 NC3000P、軟化点 58°C、エポキシ当量 273)

フエノール榭脂 2b (ビフヱ-レン骨格を有するフノールァラルキル榭脂、明和化成 (株)製、 MEH— 7851SS、軟化点 107°C、水酸基当量 204)

硬化促進剤 2b (トリフエニルホスフィン— 1， 4一べンゾキノン）

カップリング剤 2b (N—フエ二ノレ γ -ァミノプロピルトリエトキシシラン）

[0085] [表 lb]

表 1 b

実施例

1 b 2b 3b 4b 5b 6b 7b 8fa 9b エポキシ樹脂 l b 68

エポキシ樹脂 2b 72 72 72 72 72 72 72 72 フノ一ル榭脂 l b 48

フ Iノール樹脂 2b 44 44 44 44 44 44 44 44 硬化促進剤 1 b 3

硬化促進剤 2b 3 3 3 3 3 3 3 3 無機充填材 1 b 770 770 870 770 770 770 無機充墳材 2b 770

無機充填材 3b 770

無機充填材 4b 770

無機充填材 1 0b 100 100 100 100 100 im 100 100 カップリング剤 1 b 3 3 3 3 3 3 3

カップリング剤 2b 3 カップリング剤 3b 3 カーボンブラック 3 3 3 3 3 3 3 3 3 カルナパワックス 5 5 5 5 5 5 5 5 5 スパイラルフロー（cm) 181 131 108 127 123 121 107 135 133 金綠変形 (％) 2 3 4 3 3 3 4 2 2 耐半田リフロー性

0 0 0 0 0 0 0 0 0 ( 10個中の不良数） [0086] [表 2b]

表 2b

[0087] [表 3b]

表 3b

[0088] (第二の実施形態に係る榭脂組成物の評価結果）

表 lb乃至表 3bから分力るように、本発明実施例に係るエポキシ榭脂組成物は、流動性の指標であるスパイラルフロー値が良好で、且つ、流動性の指標又は (パッケージにおける電気不良を引起す原因となる)成形不具合の指標となる金線変形率も低く良好であった。更に、耐半田リフロー性についても、検査標本中不良パッケージが発見されず良好であった。

一方、二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物を含まない、比較例 lb及び 2bに係るエポキシ榭脂組成物は、スパイラルフロー値が実施例組成物に比べて一桁下回る低、値であった。また比較例 lbのエポキシ榭脂組成物にお、ては流動性が低ヽため金線変形、耐半田リフロー性とも測定不能であり、比較例 2bのエポキシ榭脂組成物の耐半田リフロー性は実施例に比べ劣っていた。比較例 3b、 4b及び 5bのェポキシ榭脂組成物にっ、ては、スパイラルフロー値及び金線変形率が許容範囲内であつたものの、耐半田リフロー性が実施例に比べ劣る結果となった。

[0089] (第三の実施形態に係る実施例）

第三の実施形態に係る実施例及び比較例で用いた無機充填材の内容につ!、て以下に示す。

尚、溶融シリカや二酸化珪素（SiO )とアルミナ (Al O )とからなる共融物における

2 2 3

Al Oの比率については、フッ化水素酸で溶解させた後、高周波プラズマ発光分析

2 3

装置 (島津製作所製、 ICPS- 1000IV)で測定して算出した。

[0090] 無機充填材 lc (SiOと Al Oとからなる共融物、平均粒径： 30. 4 m、比表面積：

2 2 3

1. 6m²Zg、SiO : 99. 5重量⁰ /₀、 Al O : 0. 5%、シリカ質原料にアルミナ粉を添カロ

2 2 3

した後に熱溶融した球状の無機充填材）

無機充填材 2c (SiOと Al Oとからなる共融物、平均粒径： 26. 2 /ζ πι、比表面積：

2 2 3

1. 9m²/g、 SiO : 95重量％、 Al O : 5%、シリカ質原料にアルミナ粉を添加した後

2 2 3

に熱溶融した球状の無機充填材）

無機充填材 3c (SiOと Al Oとからなる共融物、平均粒径： 26. 4 /ζ πι、比表面積：

2 2 3

2. 8m²Zg、 SiO : 82重量％、 Al O : 18%、シリカ質原料にアルミナ粉を添カ卩した

2 2 3

後に熱溶融した球状の無機充填材）

無機充填材 4c (SiOと Al Oとからなる共融物、平均粒径: 0. 6 /ζ πι、比表面積： 6

2 2 3

. 6m²Zg、 SiO : 99. 0重量⁰ /₀、 Al O : 1. 0%、金属シリコンと金属アルミニウムを

2 2 3

混合し、酸素と反応させて得た球状の無機充填材）無機充填材 5c (球状溶融シリカ、平均粒径： 28. 8 /ζ πι、比表面積： 1. 5m²Zg、 Si O : 99. 9重量％、球状の溶融シリカ）

2

無機充填材 6c (球状シリカ、平均粒径: 0. 、比表面積： 6. 2m²/g, SiO : 9

2

9. 9重量％、金属シリコンと酸素と反応させて得た球状の無機充填材）

無機充填材 7c (破砕シリカ、平均粒径： 30. 5 m、比表面積： 1. 8m g, SiO ：

2

99. 9重量％)

[0091] 実施例 lc

エポキシ榭脂 lc (ビフエ-ル型エポキシ榭脂、ジャパンエポキシレジン (株)製、 YX —4000、エポキシ当量 190gZeq、融点 105。C) 68重量部

フエノール榭脂 lc (フエ-レン骨格を有するフエノールァラルキル榭脂、三井化学（株)製、 XLC— LL、水酸基当量 165gZeq、軟ィ匕点 79°C) 48重量部

硬化促進剤 lc ( l , 8 ジァザビシクロ（5, 4, 0)ゥンデセン 7) 3重量部無機充填材 lc 770重量部

無機充填材 7c 100重量部

カップリング剤 lc ( y - I カーボンブラック

カルナバワックス

を混合し、熱ロールを用いて、 95°Cで 8分間混練して冷却後粉砕し、エポキシ榭脂組成物を得た。得られたエポキシ榭脂組成物を、実施例 laと同様の方法で評価した。結果を表 lcに示す。

[0092] 実施例 2c〜14c、比較例 lc〜5c

表 lc、 2c、 3cの配合に従い、実施例 lcと同様にしてエポキシ榭脂組成物を得て、実施例 lcと同様に評価した。結果を表 lc、 2c、 3cに示す。

実施例 lc以外で用いた原材料を以下に示す。

エポキシ榭脂 2c (ビフエ-レン骨格を有するフエノールァラルキル型エポキシ榭脂、日本化薬 (株)製、 NC3000P、軟化点 58°C、エポキシ当量 273)

フエノール榭脂 2c (ビフヱ-レン骨格を有するフエノールァラルキル榭脂、明和化成 (株）製、 MEH— 7851SS、軟化点 107°C、水酸基当量 204) 硬化促進剤 2c (トリフエ-ルホスフィン一 1 , 4—ベンゾキノン）カップリング剤 2c (N—フエ二ノレ γ -ァミノプロピルトリエトキシシラン)

[表 lc]

衣 1 c

[表 2c]

表 2c

[表 3c]

表 3c

(第三の実施形態に係る榭脂組成物の評価結果）

表 lc乃至表 3cから分力るように、本発明実施例に係るエポキシ榭脂組成物は、流動性の指標であるスパイラルフロー値が良好で、且つ、流動性の指標又は (パッケージにおける電気不良を引起す原因となる)成形不具合の指標となる金線変形率も低く良好であった。更に、耐半田リフロー性についても、検査標本中不良パッケージが発見されず良好であった。

一方、二酸ィ匕珪素とアルミナとからなる共融物を含まない、比較例 lc、 2c及び 5cに係るエポキシ榭脂組成物は、スパイラルフロー値が実施例組成物に比べて一桁下回る低、値であった。また比較例 lcのエポキシ榭脂組成物にお、ては流動性が低ヽため金線変形、耐半田リフロー性とも測定不能であった。また比較例 2c及び 5cに係るエポキシ榭脂組成物については、金線変形率が許容程度を超えており、耐半田リフロー性も検査標本の過半数力全部に不良が認められる結果となった。一方、比較例 3c及び 4cのエポキシ榭脂組成物にっ、ては、スノィラルフロー値及び金線変形率が許容範囲内であったものの、耐半田リフロー性において検査標本の過半数から全部に不良が認められる結果となった。

産業上の利用可能性

第一から第三の実施形態を含む本発明によれば、流動性、成形性に優れた半導体封止用エポキシ榭脂組成物を得ることができるため、より高いレベルの耐半田リフロー性が要求される半導体装置に好適である。

Claims

請求の範囲

[1] (A)エポキシ榭脂、 (B)フエノール榭脂、 (C)硬化促進剤、及び (D)無機充填材を必須成分として含むエポキシ榭脂組成物におヽて、前記 (D)無機充填材として球状溶融シリカ（dl)を含み、前記球状溶融シリカ（dl)が Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含むシリカを溶融してなるものであることを特徴とする半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[2] 前記球状溶融シリカ（dl)の抽出水の pHが 3以上 5以下であることを特徴とする請求項 1に記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[3] 前記 Si以外の金属もしくは半金属及び Z又は Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物中の金属イオンもしくは半金属イオンの価数が 3価以下であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[4] 前記球状溶融シリカ（dl)が、 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物を含むシリカを溶融してなるものであることを特徴とする請求項 1な、し 3の、ずれかに記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[5] 前記 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物が、 Si以外の金属もしくは半金属の酸ィ匕物カゝらなる無機金属酸ィ匕物であることを特徴とする請求項 1ないし 4の V、ずれかに記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[6] 前記球状溶融シリカ（dl)の含有割合が該エポキシ榭脂組成物全体に対し 40重量 %以上 94重量％以下である請求項 1ないし 5のいずれかに記載の半導体封止用ェポキシ榭脂組成物。

[7] 前記 (D)無機充填材全体の含有割合が該エポキシ榭脂組成物全体に対し 78重量％以上 94重量％以下である請求項 1ないし 6のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[8] 前記 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物が酸ィ匕チタンであり、前記球状溶融シリカ（dl)が二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物 (d2)であることを特徴とする請求項 1に記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[9] 前記二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物（d2)において、その組成中の前記二酸ィ匕珪素の割合が 20重量％以上、 99. 8重量％以下であり、前記酸化チタンの割合が 80重量％以下、 0. 2重量％以上である請求項 8に記載の半導体封止用ェポキシ榭脂組成物。

[10] 前記二酸ィ匕珪素と酸ィ匕チタンとからなる共融物 (d2)の含有割合が、該エポキシ榭脂組成物全体に対し 8重量％以上、 93重量％以下である請求項 8又は 9に記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[11] 前記二酸化珪素と酸化チタンとからなる共融物 (d2)を含む前記 (D)無機充填材全体の含有割合が、該エポキシ榭脂組成物全体に対し 78重量％以上、 93重量％以下である請求項 8な、し 10の、ずれかに記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物

[12] 前記 Si以外の金属もしくは半金属を有する無機化合物がアルミナであり、前記球状溶融シリカ（dl)が二酸ィ匕珪素とアルミナとからなる共融物 (d3)であり、前記二酸ィ匕珪素とアルミナとからなる共融物 (d3)における前記二酸ィ匕珪素の割合が 80重量％以上 99. 8重量％以下、前記アルミナの割合が 20重量％以下 0. 2重量％以上であることを特徴とする請求項 1に記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[13] 前記二酸化珪素とアルミナとからなる共融物 (d3)の含有割合が、該エポキシ榭脂組成物全体に対し 8重量％以上 93重量％以下である請求項 12に記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[14] 前記二酸化珪素とアルミナとからなる共融物 (d3)を含む前記 (D)無機充填材全体の含有割合が、該エポキシ榭脂組成物全体に対し 78重量％以上 93重量％以下である請求項 12又は 13に記載の半導体封止用エポキシ榭脂組成物。

[15] 請求項 1な!、し 14の、ずれかに記載の半導体封止用エポキシ榭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。