WO2019124391A1 - 封止組成物及び半導体装置 - Google Patents

封止組成物及び半導体装置 Download PDF

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東哲 姜
健太 石橋
拓也 児玉
実佳 田中
慧地 堀
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日立化成株式会社
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    • C08G59/40—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Definitions

  • the present invention relates to a sealing composition and a semiconductor device.
  • Patent 4188634 gazette
  • One embodiment of the present invention is made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and provides a sealing composition having high thermal conductivity and suppressing the occurrence of warpage, and a semiconductor device using the same. With the goal.
  • the specific means for achieving the said subject are as follows.
  • ⁇ 2> The sealing composition according to ⁇ 1>, wherein the average circularity of the particles of the inorganic material having a Mohs hardness of 5 or less is 0.6 or more.
  • the sealing composition as described in ⁇ 1> or ⁇ 2> whose ratio of the particle
  • ⁇ 4> The sealing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the content of the inorganic filler is 88 volume% or less.
  • a semiconductor device comprising: a semiconductor element; and a cured product of the sealing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the semiconductor element is sealed.
  • the present invention is not limited to the following embodiments.
  • the constituent elements including element steps and the like
  • the constituent elements are not essential unless otherwise specified.
  • numerical values described before and after “to” are included in the numerical range indicated using “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or the lower limit value described in one numerical value range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the other stepwise description numerical value range in the numerical value range described stepwise in the present disclosure. .
  • each component may contain a plurality of corresponding substances.
  • the content or content of each component is the total content or content of the plurality of substances present in the composition unless otherwise specified.
  • particles corresponding to each component may contain a plurality of types. When there are a plurality of particles corresponding to each component in the composition, the particle diameter of each component means the value for the mixture of the plurality of particles present in the composition unless otherwise specified.
  • the sealing composition of the present disclosure is referred to as particles of an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic material having a Mohs hardness of 8 or more (hereinafter, may be referred to as “hard material”) (hereinafter, “hard particles”). And inorganic fillers including particles of inorganic materials (hereinafter sometimes referred to as “soft materials”) having Mohs hardness of 5 or less (hereinafter sometimes referred to as “soft particles”) And.
  • the sealing composition of the present disclosure has high thermal conductivity, and the occurrence of warpage is suppressed. Although the reason is not clear, it is guessed as follows.
  • the sealing composition contains hard particles and soft particles as inorganic fillers.
  • the sealing composition of the present disclosure which contains hard particles and soft particles as inorganic fillers, has high thermal conductivity.
  • cured material falls in the sealing composition of this indication which contains soft particle
  • the sealing composition of the present disclosure contains an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler, and may contain other components as needed.
  • the sealing composition contains an epoxy resin.
  • the type of epoxy resin is not particularly limited, and known epoxy resins can be used. Specifically, for example, it is selected from the group consisting of phenol compounds (for example, phenol, cresol, xylenol, resorcine, catechol, bisphenol A and bisphenol F) and naphthol compounds (for example, ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and dihydroxynaphthalene) Epoxidized novolak resin obtained by condensation or cocondensation of at least one of the following compounds with an aldehyde compound (eg, formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde and salicylaldehyde) under an acidic catalyst (eg, phenol Novolac type epoxy resin and ortho cresol novolac type epoxy resin); bisphenol (for example, bisphenol A, bisphenol AD, bisphenol F and bisphenol) At least one diglycidy
  • the purity of the epoxy resin is preferably high, and the amount of hydrolyzable chlorine is preferably small.
  • the amount of hydrolyzable chlorine is preferably 500 ppm or less on a mass basis.
  • the amount of hydrolyzable chlorine is a value determined by potentiometric titration after dissolving 1 g of the epoxy resin as a sample in 30 mL of dioxane, adding 5 mL of 1N-KOH methanol solution and refluxing for 30 minutes.
  • the content of the epoxy resin in the sealing composition is preferably 1.5% by mass to 20% by mass, more preferably 2.0% by mass to 15% by mass, and 3.0% by mass or more More preferably, it is 10% by mass.
  • the content of the epoxy resin in the sealing composition excluding the inorganic filler is preferably 30% by mass to 65% by mass, more preferably 35% by mass to 60% by mass, and 40% by mass to 55% by mass. More preferably, it is mass%.
  • the sealing composition contains a curing agent.
  • the type of curing agent is not particularly limited, and known curing agents can be used. Specifically, for example, it is selected from the group consisting of phenol compounds (eg, phenol, cresol, resorcine, catechol, bisphenol A and bisphenol F) and naphthol compounds (eg, ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and dihydroxynaphthalene)
  • Novolak resin obtained by condensation or cocondensation of at least one type and an aldehyde compound (eg, formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde and salicylaldehyde) under an acidic catalyst; phenol / aralkyl resin; biphenyl / aralkyl resin; And triphenylmethane type phenol resins; and naphthol / aralkyl resins.
  • the curing agent may be used alone
  • the curing agent is blended such that the equivalent of the functional group of the curing agent (for example, phenolic hydroxyl group in the case of novolak resin) is 0.5 equivalent to 1.5 equivalents to 1 equivalent of epoxy group of the epoxy resin.
  • the curing agent is preferably blended so as to be 0.7 equivalents to 1.2 equivalents.
  • the sealing composition contains an inorganic filler including particles of an inorganic material having a Mohs hardness of 8 or more and particles of an inorganic material having a Mohs hardness of 5 or less.
  • an inorganic filler including particles of an inorganic material having a Mohs hardness of 8 or more and particles of an inorganic material having a Mohs hardness of 5 or less.
  • the content of the inorganic filler is preferably 60% by volume or more, and 65% by volume or more, based on the entire sealing composition, from the viewpoints of hygroscopicity, reduction of linear expansion coefficient, strength improvement, and solder heat resistance. Is more preferably 70% by volume or more.
  • the content of the inorganic filler is preferably 88% by volume or less, and more preferably 85% by volume or less.
  • alumina Mohs hardness: 9
  • aluminum nitride silicon carbide, diamond and the like
  • alumina is preferable from the viewpoint of thermal conductivity, fluidity and reliability.
  • the Mohs hardness of the hard material is 8 or more, preferably 9 or more.
  • the Mohs hardness of the hard material may be 10 or less.
  • the average particle diameter of the hard particles is preferably 0.1 ⁇ m to 80 ⁇ m, more preferably 0.3 ⁇ m to 50 ⁇ m, and still more preferably 1 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the average particle size of the inorganic filler can be measured by the following method.
  • An inorganic filler to be measured is added to a solvent (pure water) in the range of 0.01% by mass to 0.05% by mass, and it is vibrated for 1 to 5 minutes with a 110 W ultrasonic cleaner, and the inorganic filler Distribute. About 10 mL of the dispersion is injected into the measuring cell and measured at 25 ° C.
  • the measuring apparatus measures the particle size distribution based on volume using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus (for example, LA920 (trade name) manufactured by Horiba, Ltd.).
  • the average particle size is determined as the particle size (D 50%) at which the accumulation from the small diameter side in the volume-based particle size distribution is 50%.
  • the proportion of hard particles in the inorganic filler is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and still more preferably 70% by mass or more.
  • the proportion of hard particles in the inorganic filler may be 95% by mass or less.
  • the average circularity of the hard particles is preferably 0.80 or more, more preferably 0.85 or more, and still more preferably 0.90 or more.
  • the circularity of the inorganic filler is the circumference measured from the projected image of the inorganic filler, as the circle equivalent diameter calculated from the equivalent circle diameter which is the diameter of a circle having the same area as the projected area of the inorganic filler It is a numerical value obtained by dividing by the length (length of contour line), and is obtained by the following equation. The roundness is 1.00 for a true circle.
  • Circularity (perimeter of equivalent circle) / (perimeter of particle cross-sectional image) Specifically, the average circularity is observed by a scanning electron microscope at a magnification of 1000 times, an image of 10 inorganic fillers is arbitrarily selected, and the circularity of each inorganic filler is measured by the above method. And the value calculated as the arithmetic mean value.
  • the degree of circularity, the circumferential length of the equivalent circle, and the circumferential length of the projected image of particles can be determined by commercially available image analysis software.
  • the soft material examples include boehmite (Mohs hardness: 3.5 to 4), dolomite, mica, hexagonal boron nitride and the like. Among these, boehmite and dolomite are preferable from the viewpoint of fluidity.
  • the Mohs hardness of the soft material is 5 or less, preferably 4 or less.
  • the Mohs hardness of the soft material may be 2 or more.
  • the average particle diameter of the soft particles is preferably 0.1 ⁇ m to 20 ⁇ m, more preferably 0.3 ⁇ m to 10 ⁇ m, and still more preferably 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the proportion of the soft particles in the inorganic filler is preferably less than 30% by mass, more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less.
  • the proportion of the soft particles in the inorganic filler may be 5% by mass or more.
  • the average circularity of the soft particles is preferably 0.6 or more, more preferably 0.7 or more, and still more preferably 0.8 or more.
  • the inorganic filler may include particles of other inorganic materials having a Mohs hardness of more than 5 and less than 8 other than hard particles and soft particles.
  • Other inorganic materials include silica (Mohs hardness: 7), magnesium oxide, zinc oxide and the like.
  • the proportion of particles of other inorganic materials in the inorganic filler may be 10% by mass or less, or 1% by mass or less.
  • the sealing composition may further contain a curing accelerator.
  • a hardening accelerator is not restrict
  • the content of the curing accelerator is preferably 0.1% by mass to 8% by mass with respect to the total amount of the epoxy resin and the curing agent.
  • the sealing composition may further contain an ion trapping agent.
  • the ion trap agent that can be used in the present disclosure is not particularly limited as long as it is a generally used ion trap agent in a sealing material used for semiconductor device manufacturing applications, and hydrotalcite etc. It can be mentioned.
  • As the ion trapping agent for example, a compound represented by the following general formula (II-1) or the following general formula (II-2) may be used.
  • Ion trap agents are commercially available.
  • DHT-4A Korean Chemical Industry Co., Ltd., trade name
  • IXE 500 Toagosei Co., Ltd., trade name
  • ion trap agents other than the above, hydrous oxides of elements selected from magnesium, aluminum, titanium, zirconium, antimony and the like can be mentioned.
  • the ion trap agent may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the ion trap agent is 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin in the sealing composition from the viewpoint of achieving sufficient moisture resistance reliability. It is preferable that it is more than. From the viewpoint of sufficiently exhibiting the effects of the other components, the content of the ion trap agent is preferably 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin in the sealing composition.
  • the average particle size of the ion trap agent is preferably 0.1 ⁇ m to 3.0 ⁇ m, and the maximum particle size is preferably 10 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the ion trapping agent can be measured in the same manner as in the case of the inorganic filler.
  • the sealing composition may further contain a coupling agent.
  • the type of coupling agent is not particularly limited, and known coupling agents can be used.
  • As a coupling agent a silane coupling agent and a titanium coupling agent are mentioned, for example.
  • the coupling agent may be used alone or in combination of two or more.
  • silane coupling agent for example, vinyltrichlorosilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris ( ⁇ -methoxyethoxy) silane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ - (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane ⁇ -Glycidoxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, ⁇ -mercaptopropyltrimethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ - [bis ( ⁇ -hydroxyethyl)] aminopropyltriethoxysilane, N - ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, ⁇ - ( ⁇ -aminoethyl) aminopropyldimethoxymethylsilane, N- (trimethoxysilylpropyl)
  • titanium coupling agent for example, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate, isopropyl tri (N-aminoethyl-aminoethyl) titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphite) titanate, tetra ( 2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (ditridecyl phosphite) titanate, bis (dioctyl pyrophosphate) oxyacetate titanate, bis (dioctyl pyrophosphate) ethylene titanate, isopropyl trioctanoyl titanate, isopropyl dimethacrylic iso Stearoyl titanate, isopropyl tridodecyl benzene sulfonyl titanate, isopropyl isostearoyl titanate
  • the content of the coupling agent is preferably 3% by mass or less based on the whole of the sealing composition, and from the viewpoint of exerting the effect, 0
  • the content is preferably 1% by mass or more.
  • the sealing composition may further contain a release agent.
  • a mold release agent is not restrict
  • the mold release agent may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the release agent is preferably 10% by mass or less based on the total amount of the epoxy resin and the curing agent, and from the viewpoint of exerting the effect Is preferably 0.5% by mass or more.
  • the sealing composition may contain a colorant (eg, carbon black).
  • the sealing composition may also contain modifiers such as silicone and silicone rubber.
  • the colorant and the modifier may be used alone or in combination of two or more.
  • electroconductive particles such as carbon black
  • electroconductive particles are 1 mass% or less in content rate of particle
  • the content of the conductive particles is preferably 3% by mass or less based on the total amount of the epoxy resin and the curing agent.
  • the method for producing the sealing composition is not particularly limited, and can be carried out by a known method. For example, after a mixture of raw materials of a predetermined compounding amount is sufficiently mixed by a mixer or the like, it can be manufactured by kneading by a heat roll, an extruder or the like, and subjecting to processing such as cooling or crushing.
  • the state of the sealing composition is not particularly limited, and may be powder, solid, liquid or the like.
  • a semiconductor device of the present disclosure includes a semiconductor element and a cured product of the sealing composition of the present disclosure formed by sealing the semiconductor element.
  • the method for sealing the semiconductor element using the sealing composition is not particularly limited, and a known method can be applied.
  • transfer molding is generally used, but compression molding, injection molding, etc. may be used.
  • the semiconductor device of the present disclosure is suitable as an IC, a large scale integration (LSI) circuit, or the like.
  • LSI large scale integration
  • Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 2 The materials of the formulations shown in Table 1 were premixed (dry blended) and then kneaded for about 15 minutes with a twin-screw roll (roll surface temperature: about 80 ° C.), and cooled and ground to produce a powdered sealing composition .
  • Hard particles HF1 alumina filler (average particle size: 10 ⁇ m)
  • HF2 Alumina filler (average particle size: 0.7 ⁇ m)
  • Soft particles SF1 boehmite (average particle size: 1.7 ⁇ m, average circularity: 0.95)
  • Silica average particle size: 1.4 ⁇ m
  • ⁇ Evaluation of thermal conductivity> Using the sealing composition obtained above, a semiconductor device is sealed by a compression molding machine under the conditions of a mold temperature of 175 ° C. to 180 ° C., a molding pressure of 7 MPa, and a curing time of 150 seconds for thermal conductivity evaluation. The test piece of was produced. Next, the thermal conductivity of the test piece was measured by the xenon flash (Xe-flash) method. The thermal conductivity is 4.0 W / (m ⁇ K) or more as A, and less than 4.0 W / (m ⁇ K) as B.
  • the thermal conductivity can be improved by containing hard particles and soft particles as the inorganic filler. This is estimated that, when the hard particles and the soft particles are in contact, the soft particles in contact with the hard particles are deformed at the places where the hard particles are in contact with the hard particles and the hard particles and the soft particles form surface contact. Be done. Furthermore, since the filler ratio of highly elastic alumina can be reduced, it is surmised that the elastic modulus of the cured product is reduced, the distortion generated in the cured product is alleviated, and the occurrence of warpage is suppressed.

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Abstract

封止組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、モース硬度が８以上の無機材料の粒子及びモース硬度が５以下の無機材料の粒子を含む無機充填材と、を含有する。

Description

封止組成物及び半導体装置
　本発明は、封止組成物及び半導体装置に関する。
　近年、半導体パッケージの小型化及び高集積化に伴い、半導体パッケージ内部の発熱が懸念されている。発熱により、半導体パッケージを有する電気部品又は電子部品の性能低下が生じる恐れがある。そのため、半導体パッケージに使用される部材には、高い熱伝導性が求められている。例えば、半導体パッケージの封止材を高熱伝導化することが求められている。
　封止材を高熱伝導化する手法の一つとして、封止材に含まれる無機充填材として、シリカ及び高熱伝導性フィラーであるアルミナを用いる方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
　また、半導体パッケージを封止材により封止する場合、封止後の反りが問題となることがある。この問題は、大判で一括封止となるコンプレッションモールド成形の場合に顕著となりやすい。そのほかにも、封止後の半導体パッケージが様々な熱履歴を受けた際に、半導体パッケージの反り挙動が変わってしまうことがある。その結果、他工程での半導体パッケージのハンドリングが困難になってしまうという懸念が存在する。
特許第４１８８６３４号公報
　特許文献１に記載の方法では、アルミナに比較して熱伝導率の低いシリカが無機充填材の一部として用いられることから、充分な熱伝導性を得られない場合がある。
　また、シリカ及びアルミナは共に硬質のフィラーであることから、硬化物の弾性率が上昇しやすい。硬化物の弾性率が上昇することで、封止後の半導体パッケージに、他工程でのハンドリングが困難になるほどの反りの発生する場合がある。
　本発明の一形態は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、高い熱伝導性を有し、反りの発生が抑制される封止組成物及びそれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
　前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
　　＜１＞　エポキシ樹脂と、硬化剤と、モース硬度が８以上の無機材料の粒子及びモース硬度が５以下の無機材料の粒子を含む無機充填材と、を含有する封止組成物。
　　＜２＞　前記モース硬度が５以下の無機材料の粒子の平均円形度が、０．６以上である＜１＞に記載の封止組成物。
　　＜３＞　前記無機充填材に占める前記モース硬度が５以下の無機材料の粒子の割合が、３０質量％未満である＜１＞又は＜２＞に記載の封止組成物。
　　＜４＞　前記無機充填材の含有率が、８８体積％以下である＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の封止組成物。
　　＜５＞　半導体素子と、前記半導体素子を封止してなる＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の封止組成物の硬化物と、を含む半導体装置。
　本発明の一形態によれば、高い熱伝導性を有し、反りの発生が抑制される封止組成物及びそれを用いた半導体装置を提供することができる。
　以下、本発明の封止組成物及び半導体装置を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
　本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
　本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
　本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
＜封止組成物＞
　本開示の封止組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、モース硬度が８以上の無機材料（以下、「硬質材料」と称することがある。）の粒子（以下、「硬質粒子」と称することがある。）及びモース硬度が５以下の無機材料（以下、「軟質材料」と称することがある。）の粒子（以下、「軟質粒子」と称することがある。）を含む無機充填材と、を含有する。
　本開示の封止組成物は、高い熱伝導性を有し、反りの発生が抑制される。その理由は明確ではないが、以下のように推察される。
　封止組成物には、無機充填材として硬質粒子及び軟質粒子が含有される。封止組成物の硬化物中において、硬質粒子同士が接する場合、当該粒子が硬質であるが故に硬質粒子同士の接触は粒子表面での点接触となる。一方、封止組成物の硬化物中において、硬質粒子と軟質粒子とが接触する場合、硬質粒子と接触した軟質粒子が硬質粒子と接触する箇所で変形して、硬質粒子と軟質粒子とは面接触となりやすい。粒子同士が点接触の状態である場合に比較して、粒子同士が面接触する状態であるほうが無機充填材間で形成される熱伝導経路が広くなりやすい。そのため、無機充填材として硬質粒子及び軟質粒子が含有される本開示の封止組成物は、高い熱伝導性を有すると推察される。
　また、無機充填材として硬質粒子のみを含有する場合に比較して、硬質粒子と共に軟質粒子を無機充填材として含む本開示の封止組成物では、硬化物の弾性率が低下する。そのため、硬化物内で生じた歪みが緩和されやすく、反りの発生が抑制されると推察される。
　以下、封止組成物を構成する各成分について説明する。本開示の封止組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材とを含有し、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
－エポキシ樹脂－
　封止組成物は、エポキシ樹脂を含有する。エポキシ樹脂の種類は特に限定されず、公知のエポキシ樹脂を使用することができる。
　具体的には、例えば、フェノール化合物（例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦ）並びにナフトール化合物（例えば、α－ナフトール、β－ナフトール及びジヒドロキシナフタレン）からなる群より選択される少なくとも１種と、アルデヒド化合物（例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド及びサリチルアルデヒド）と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したもの（例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂）；ビスフェノール（例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＦ及びビスフェノールＳ）及びビフェノール（例えば、アルキル置換又は非置換のビフェノール）からなる群より選択される少なくとも１種のジグリシジルエーテル；フェノール・アラルキル樹脂のエポキシ化物；フェノール化合物とジシクロペンタジエン及びテルペン化合物からなる群より選択される少なくとも１種との付加物又は重付加物のエポキシ化物；多塩基酸（例えば、フタル酸及びダイマー酸）とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂；ポリアミン（例えば、ジアミノジフェニルメタン及びイソシアヌル酸）とエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂；オレフィン結合を過酸（例えば、過酢酸）で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂；並びに脂環族エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂は１種類を単独で使用しても、２種類以上を併用してもよい。
　集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＩＣ）等の素子上のアルミニウム配線又は銅配線の腐食防止の観点から、エポキシ樹脂の純度は高い方が好ましく、加水分解性塩素量は少ない方が好ましい。封止組成物の耐湿性の向上の観点からは、加水分解性塩素量は質量基準で５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
　ここで、加水分解性塩素量は、試料のエポキシ樹脂１ｇをジオキサン３０ｍＬに溶解し、１Ｎ－ＫＯＨメタノール溶液５ｍＬを添加して３０分間リフラックスした後、電位差滴定により求めた値である。
　封止組成物に占めるエポキシ樹脂の含有率は、１．５質量％～２０質量％であることが好ましく、２．０質量％～１５質量％であることがより好ましく、３．０質量％～１０質量％であることがさらに好ましい。
　無機充填材を除く封止組成物に占めるエポキシ樹脂の含有率は、３０質量％～６５質量％であることが好ましく、３５質量％～６０質量％であることがより好ましく、４０質量％～５５質量％であることがさらに好ましい。
－硬化剤－
　封止組成物は、硬化剤を含有する。硬化剤の種類は特に限定されず、公知の硬化剤を使用することができる。
　具体的には、例えば、フェノール化合物（例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦ）並びにナフトール化合物（例えば、α－ナフトール、β－ナフトール及びジヒドロキシナフタレン）からなる群より選択される少なくとも１種と、アルデヒド化合物（例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド及びサリチルアルデヒド）とを、酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂；フェノール・アラルキル樹脂；ビフェニル・アラルキル樹脂；トリフェニルメタン型フェノール樹脂；並びにナフトール・アラルキル樹脂；が挙げられる。硬化剤は、１種類を単独で使用しても、２種類以上を併用してもよい。
　硬化剤の官能基（例えば、ノボラック樹脂の場合にはフェノール性水酸基）の当量がエポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対して０．５当量～１．５当量になるように、硬化剤が配合されることが好ましく、特に、０．７当量～１．２当量になるように硬化剤が配合されることが好ましい。
－無機充填材－
　封止組成物は、モース硬度が８以上の無機材料の粒子及びモース硬度が５以下の無機材料の粒子を含む無機充填材を含有する。封止組成物が無機充填材を含むことで、封止組成物の吸湿性が低減し、硬化状態での強度が向上する傾向にある。
　無機充填材の含有率としては、吸湿性、線膨張係数の低減、強度向上及びはんだ耐熱性の観点から、封止組成物全体に対して６０体積％以上であることが好ましく、６５体積％以上であることがより好ましく、７０体積％以上であることがさらに好ましい。無機充填材の含有率は、８８体積％以下であることが好ましく、８５体積％以下であることがより好ましい。
　硬質材料としては、アルミナ（モース硬度：９）、窒化アルミニウム、炭化珪素、ダイヤモンド等が挙げられる。これらの中でも、熱伝導性、流動性及び信頼性の観点から、アルミナが好ましい。硬質材料のモース硬度は８以上であり、９以上であることが好ましい。硬質材料のモース硬度は、１０以下であってもよい。
　硬質粒子の平均粒子径としては、０．１μｍ～８０μｍであることが好ましく、０．３μｍ～５０μｍであることがより好ましく、１μｍ～４０μｍであることがさらに好ましい。
　無機充填材の平均粒子径は、以下の方法により測定することができる。
　溶媒（純水）に、測定対象の無機充填材を０．０１質量％～０．０５質量％の範囲内で添加し、１１０Ｗの超音波洗浄機で１分～５分振動し、無機充填材を分散する。分散液の約１０ｍＬ程度を測定セルに注入して２５℃で測定する。測定装置は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（例えば、株式会社堀場製作所、ＬＡ９２０（商品名））を用い、体積基準の粒度分布を測定する。平均粒子径は、体積基準の粒度分布において小径側からの累積が５０％となるときの粒子径（Ｄ５０％）として求められる。
　無機充填材に占める硬質粒子の割合は、５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることがさらに好ましい。無機充填材に占める硬質粒子の割合は、９５質量％以下であってもよい。
　硬質粒子の平均円形度は、０．８０以上であることが好ましく、０．８５以上であることがより好ましく、０．９０以上であることがさらに好ましい。
　無機充填材の円形度とは、無機充填材の投影面積と同じ面積を持つ円の直径である円相当径から算出される円としての周囲長を、無機充填材の投影像から測定される周囲長（輪郭線の長さ）で除して得られる数値であり、下記式で求められる。尚、円形度は真円では１．００となる。
　　円形度＝（相当円の周囲長）／（粒子断面像の周囲長）
　具体的に平均円形度は、走査型電子顕微鏡で倍率１０００倍に拡大した画像を観察し、任意に１０個の無機充填材を選択し、上記方法にて個々の無機充填材の円形度を測定し、その算術平均値として算出される値である。なお、円形度、相当円の周囲長及び粒子の投影像の周囲長は、市販されている画像解析ソフトによって求めることが可能である。
　軟質材料としては、ベーマイト（モース硬度：３．５～４）、ドロマイト、マイカ、六方晶窒化ホウ素等が挙げられる。これらの中でも、流動性の観点から、ベーマイト及びドロマイトが好ましい。
　軟質材料のモース硬度は５以下であり、４以下であることが好ましい。軟質材料のモース硬度は、２以上であってもよい。
　軟質粒子の平均粒子径としては、０．１μｍ～２０μｍであることが好ましく、０．３μｍ～１０μｍであることがより好ましく、０．５μｍ～５μｍであることがさらに好ましい。
　無機充填材に占める軟質粒子の割合は、３０質量％未満であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。無機充填材に占める軟質粒子の割合は、５質量％以上であってもよい。
　軟質粒子の平均円形度は、０．６以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましく、０．８以上であることがさらに好ましい。
　無機充填材は、硬質粒子及び軟質粒子以外の、モース硬度が５を超え８未満のその他の無機材料の粒子を含んでもよい。その他の無機材料としては、シリカ（モース硬度：７）、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が挙げられる。
　無機充填材に占めるその他の無機材料の粒子の割合は、１０質量％以下であってもよく、１質量％以下であってもよい。
（硬化促進剤）
　封止組成物は、硬化促進剤をさらに含有してもよい。硬化促進剤の種類は特に制限されず、公知の硬化促進剤を使用することができる。
　具体的には、１，８－ジアザ－ビシクロ［５．４．０］ウンデセン－７、１，５－ジアザ－ビシクロ［４．３．０］ノネン、５，６－ジブチルアミノ－１，８－ジアザ－ビシクロ［５．４．０］ウンデセン－７等のシクロアミジン化合物；シクロアミジン化合物に無水マレイン酸、１，４－ベンゾキノン、２，５－トルキノン、１，４－ナフトキノン、２，３－ジメチルベンゾキノン、２，６－ジメチルベンゾキノン、２，３－ジメトキシ－５－メチル－１，４－ベンゾキノン、２，３－ジメトキシ－１，４－ベンゾキノン、フェニル－１，４－ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂などのπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物；ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の３級アミン化合物、３級アミン化合物の誘導体；２－メチルイミダゾール、２－フェニルイミダゾール、２－フェニル－４－メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、イミダゾール化合物の誘導体；トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（４－メチルフェニル）ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物；有機ホスフィン化合物に無水マレイン酸、上記キノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物；テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、２－エチル－４－メチルイミダゾールテトラフェニルボレート、Ｎ－メチルモルホリンテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩、テトラフェニルボロン塩の誘導体；トリフェニルホスホニウム－トリフェニルボラン、Ｎ－メチルモルホリン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ホスフィン化合物とテトラフェニルボロン塩との付加物などが挙げられる。硬化促進剤は、１種類を単独で使用しても、２種類以上を併用してもよい。
　硬化促進剤の含有率は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量に対して、０．１質量％～８質量％であることが好ましい。
（イオントラップ剤）
　封止組成物は、イオントラップ剤をさらに含有してもよい。
　本開示において使用可能なイオントラップ剤は、半導体装置の製造用途に用いられる封止材において、一般的に使用されているイオントラップ剤であれば特に制限されるものではなく、ハイドロタルサイト等が挙げられる。イオントラップ剤としては、例えば、下記一般式（ＩＩ－１）又は下記一般式（ＩＩ－２）で表される化合物を用いてもよい。
Ｍｇ１－ａＡｌａ（ＯＨ）２（ＣＯ３）ａ／２・ｕＨ２Ｏ　（ＩＩ－１）
（一般式（ＩＩ－１）中、ａは０＜ａ≦０．５であり、ｕは正数である。）
ＢｉＯｂ（ＯＨ）ｃ（ＮＯ３）ｄ　（ＩＩ－２）
（一般式（ＩＩ－２）中、ｂは０．９≦ｂ≦１．１、ｃは０．６≦ｃ≦０．８、ｄは０．２≦ｄ≦０．４である。）
　イオントラップ剤は、市販品として入手可能である。一般式（ＩＩ－１）で表される化合物としては、例えば、「ＤＨＴ－４Ａ」（協和化学工業株式会社、商品名）が市販品として入手可能である。また、一般式（ＩＩ－２）で表される化合物としては、例えば、「ＩＸＥ５００」（東亞合成株式会社、商品名）が市販品として入手可能である。
　また、上記以外のイオントラップ剤として、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、アンチモン等から選ばれる元素の含水酸化物などが挙げられる。
　イオントラップ剤は、１種類を単独で使用しても、２種類以上を併用してもよい。
　封止組成物がイオントラップ剤を含有する場合、イオントラップ剤の含有量は、充分な耐湿信頼性を実現する観点からは、封止組成物中のエポキシ樹脂１００質量部に対し、１質量部以上であることが好ましい。他の成分の効果を充分に発揮する観点からは、イオントラップ剤の含有量は、封止組成物中のエポキシ樹脂１００質量部に対し、１５質量部以下であることが好ましい。
　また、イオントラップ剤の平均粒子径は０．１μｍ～３．０μｍであることが好ましく、最大粒子径は１０μｍ以下であることが好ましい。イオントラップ剤の平均粒子径は、無機充填材の場合と同様にして測定することができる。
（カップリング剤）
　封止組成物は、カップリング剤をさらに含有してもよい。カップリング剤の種類は、特に制限されず、公知のカップリング剤を使用することができる。カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤及びチタンカップリング剤が挙げられる。カップリング剤は、１種類を単独で使用しても、２種類以上を併用してもよい。
　シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β－メトキシエトキシ）シラン、γ－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、γ－［ビス（β－ヒドロキシエチル）］アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－（β－アミノエチル）アミノプロピルジメトキシメチルシラン、Ｎ－（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ－（ジメトキシメチルシリルイソプロピル）エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、Ｎ－β－（Ｎ－ビニルベンジルアミノエチル）－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、γ－アニリノプロピルトリメトキシシラン（Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン）、ビニルトリメトキシシラン及びγ－メルカプトプロピルメチルジメトキシシランが挙げられる。
　チタンカップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ－アミノエチル－アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２－ジアリルオキシメチル－１－ブチル）ビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート及びテトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネートが挙げられる。
　封止組成物がカップリング剤を含有する場合、カップリング剤の含有率は、封止組成物の全体に対して３質量％以下であることが好ましく、その効果を発揮させる観点からは、０．１質量％以上であることが好ましい。
（離型剤）
　封止組成物は、離型剤をさらに含有してもよい。離型剤の種類は特に制限されず、公知の離型剤を使用することができる。具体的には、例えば、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、カルナバワックス及びポリエチレン系ワックスが挙げられる。離型剤は、１種類を単独で使用しても、２種類以上を併用してもよい。
　封止組成物が離型剤を含有する場合、離型剤の含有率は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量に対して、１０質量％以下であることが好ましく、その効果を発揮させる観点からは、０．５質量％以上であることが好ましい。
（着色剤及び改質剤）
　封止組成物は、着色剤（例えば、カーボンブラック）を含有してもよい。また、封止組成物は、改質剤（例えば、シリコーン及びシリコーンゴム）を含有してもよい。着色剤及び改質剤は、それぞれ、１種類を単独で使用しても、２種類以上を併用してもよい。
　着色剤としてカーボンブラック等の導電性粒子を用いる場合、導電性粒子は、粒子径１０μｍ以上の粒子の含有率が１質量％以下であることが好ましい。
　封止組成物が導電性粒子を含有する場合、導電性粒子の含有率は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量に対して３質量％以下であることが好ましい。
＜封止組成物の作製方法＞
　封止組成物の作製方法は特に制限されず、公知の方法により行うことができる。例えば、所定の配合量の原材料の混合物をミキサー等によって充分混合した後、熱ロール、押出機等によって混練し、冷却、粉砕等の処理を経ることによって作製することができる。封止組成物の状態は特に制限されず、粉末状、固体状、液体状等であってよい。
＜半導体装置＞
　本開示の半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子を封止してなる本開示の封止組成物の硬化物と、を含む。
　封止組成物を用いて半導体素子を封止する方法は特に限定されず、公知の方法を適用することが可能である。例えば、トランスファーモールド法が一般的であるが、コンプレッションモールド法、インジェクション成形法等を用いてもよい。
　本開示の半導体装置は、ＩＣ、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ－Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ、大規模集積回路）等として好適である。
　以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、表中の数値は特に断りのない限り「質量部」を意味する。
（実施例１～２及び比較例１～２）
　表１に示す配合の材料を予備混合（ドライブレンド）した後、二軸ロール（ロール表面温度：約８０℃）で約１５分間混練し、冷却粉砕して粉末状の封止組成物を製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１中の材料の詳細は、それぞれ以下の通りである。
（エポキシ樹脂）
Ｅ１：ビフェニル型エポキシ樹脂、エポキシ当量：１９２ｇ／ｅｑ
Ｅ２：ビスフェノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量：１９２ｇ／ｅｑ
　(硬化剤）
Ｈ１：多官能フェノール樹脂、水酸基当量が１０４ｇ／ｅｑのトリフェニルメタン型フェノール樹脂
（硬化促進剤）
リン系硬化促進剤（有機リン化合物）
（カップリング剤）
アニリノシラン(Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン）
（離型剤）
カルナバワックス
(応力緩和剤)
シリコーン樹脂
（着色剤）
カーボン：カーボンブラック
（無機充填材）
・硬質粒子
ＨＦ１：アルミナフィラー（平均粒子径：１０μｍ）
ＨＦ２：アルミナフィラー（平均粒子径：０．７μｍ）
・軟質粒子
ＳＦ１：ベーマイト（平均粒子径：１．７μｍ、平均円形度：０．９５）
・シリカ（平均粒子径：１．４μｍ）
＜熱伝導率の評価＞
　上記で得られた封止組成物を用いて、圧縮成形機により、金型温度１７５℃～１８０℃、成形圧力７ＭＰａ、硬化時間１５０秒の条件で半導体素子を封止して熱伝導率評価用の試験片を作製した。次いで、試験片の熱伝導率をキセノンフラッシュ（Ｘｅ－ｆｌａｓｈ）法により測定した。熱伝導率４．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上をＡとし、４．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満をＢとした。
＜反りの評価＞
　封止組成物の反りの評価は、下記により行った。具体的には、上記で得られた封止組成物を用いて、金型温度１８０℃、成形圧力７ＭＰａ、硬化時間３００秒間の条件でトランスファー成形を行い、４０ｍｍ×４０ｍｍのパッケージを得た。このパッケージについて、レーザー変位計を用いて室温（２５℃）での反り量及び２５０℃で３０分加熱後、高温（２５０℃）での反り量を測定した。また、室温（２５℃）での反り量及び高温加熱後の反り量が、共に４００μｍ以下をＡとし、少なくとも一方が４００μｍを超えた場合をＢとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の結果に示されるように、無機充填材として硬質粒子及び軟質粒子が含有されることで熱伝導率を向上できる。これは、硬質粒子と軟質粒子とが接触する場合、硬質粒子と接触した軟質粒子が硬質粒子と接触する箇所で変形して、硬質粒子と軟質粒子とが面接触を形成しているためと推定される。さらに高弾性のアルミナの充填材比率を低下できるため、硬化物の弾性率が低下して硬化物内で生じた歪みが緩和され、反りの発生が抑制されると推察される。
　２０１７年１２月２２日に出願された日本国特許出願２０１７－２４６５８７号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (5)

  1. 　エポキシ樹脂と、硬化剤と、モース硬度が８以上の無機材料の粒子及びモース硬度が５以下の無機材料の粒子を含む無機充填材と、を含有する封止組成物。
  2. 　前記モース硬度が５以下の無機材料の粒子の平均円形度が、０．６以上である請求項１に記載の封止組成物。
  3. 　前記無機充填材に占める前記モース硬度が５以下の無機材料の粒子の割合が、３０質量％未満である請求項１又は請求項２に記載の封止組成物。
  4. 　前記無機充填材の含有率が、８８体積％以下である請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の封止組成物。
  5. 　半導体素子と、前記半導体素子を封止してなる請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の封止組成物の硬化物と、を含む半導体装置。
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