WO2022168694A1 - 封止用樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

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encapsulating
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瞭 ▲高▼木
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住友ベークライト株式会社
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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
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    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape

Definitions

  • the present invention relates to an encapsulating resin composition and a semiconductor device.
  • Thermosetting resin compositions are known as materials for sealing semiconductor packages and the like.
  • Patent Document 1 proposes a resin-sealed semiconductor device in which a GaAs chip is sealed with resin.
  • Patent Document 2 discloses a sealing resin composition containing a specific epoxy resin, a curing agent, an inorganic filler, and the like.
  • the present inventors have found that the above problems can be solved by using an encapsulating resin composition having a specific range of die shear strength measured under predetermined conditions, and have completed the present invention. That is, the present invention can be shown below.
  • a sealing resin composition used for sealing a GaAs chip Provided is a sealing resin composition having a die shear strength of 1.5 N/mm 2 or more as measured under Condition 1 below.
  • the sealing resin composition is applied to the surface of a GaAs test piece having a surface roughness Ra of 15 nm so as to have a circular area of 10 mm 2 , heat treated at 175 ° C. for 4 hours, and cured to a height of 3 mm with the GaAs test piece.
  • a test piece consisting of a product is obtained, and the distance of the tester from the surface of the GaAs test piece is 0.125 mm, and the speed of the tester is 0.3 mm / sec.
  • the die shear strength at 260°C is measured.
  • a GaAs chip a GaAs chip; a cured product of the sealing resin composition for sealing the GaAs chip; A semiconductor device is provided.
  • the present invention it is possible to provide a semiconductor device containing a sealing resin composition having excellent reflow resistance and a cured product of the sealing resin composition.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device different from FIG. 1;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device
  • the encapsulating resin composition of this embodiment is used for encapsulating a GaAs chip.
  • the encapsulating resin composition has a die shear strength of 1.5 N/mm 2 or more, preferably 1.7 N/mm 2 or more, more preferably 2.0 N/mm 2 or more, measured under Condition 1 below. Although the upper limit is not particularly limited, it is about 3.0 N/mm 2 or less.
  • the sealing resin composition is applied to the surface of a GaAs test piece having a surface roughness Ra of 15 nm so as to have a circular area of 10 mm 2 , heat treated at 175 ° C. for 4 hours, and cured to a height of 3 mm with the GaAs test piece.
  • a test piece consisting of a product is obtained, and the distance of the tester from the surface of the GaAs test piece is 0.125 mm, and the speed of the tester is 0.3 mm / sec.
  • the die shear strength at 260°C is measured.
  • the reflow resistance is excellent. Reflow resistance is evaluated by leaving a semiconductor device containing a GaAs chip sealed with a sealing resin composition under heating and humidifying conditions for a predetermined time, and then performing a reflow treatment to evaluate the adhesiveness between the sealing resin and the chip.
  • the die shear strength and reflow resistance are both common from the viewpoint of the adhesive strength between the sealing resin and the GaAs chip.
  • the reflow resistance confirms the adhesion against thermal stress between the encapsulation resin and the GaAs chip in the reflow process, whereas the die shear strength determines the adhesion against shear stress between the encapsulation resin and the GaAs chip. It is different in that it confirms the gender.
  • the die shear strength and the reflow resistance are caused by adhesion to different stresses, the present inventors have found that the die shear strength is an index of the reflow resistance, and have completed the present invention.
  • the die shear strength measured under Condition 1 can be adjusted by appropriately selecting the types and amounts of the components contained.
  • the encapsulating resin composition of the present embodiment has a 260° C. die shear strength after humidification measured under the following condition 2 of 1.3 N/mm or more, preferably 1.4 N/mm 2 1.5 N/mm 2 or more, more preferably 1.5 N/mm 2 or more.
  • the upper limit is not particularly limited, it is about 2.5 N/mm 2 or less.
  • Test piece obtained under condition 1 is allowed to absorb moisture at a temperature of 85° C. and a humidity of 85% for 24 hours, and the die shear strength at 260° C. between the GaAs test piece and the cured product is measured in the test piece after moisture absorption.
  • the die shear strength of Condition 1 and the die shear strength of Condition 2 are within a predetermined range, so that the resin composition for sealing has more excellent reflow resistance. can be provided.
  • the die shear strength after humidification measured under condition 2 can be adjusted by appropriately selecting the types and amounts of the components contained.
  • the encapsulating resin composition of the present embodiment is used for encapsulating GaAs chips, but it can also be used for encapsulating Si chips and other members together with GaAs chips, and is suitable for SIP (System in Package). can be applied. Components contained in the encapsulating resin composition of the present embodiment are described below.
  • the encapsulating resin composition of the present embodiment can contain an epoxy resin.
  • the epoxy resin those generally used for encapsulating resin compositions can be used as long as the effect of the present invention is exhibited.
  • epoxy resins general monomers, oligomers, and polymers having two or more epoxy groups in one molecule (that is, polyfunctional) can be used.
  • Epoxy resins include, for example, biphenyl type epoxy resins; bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, tetramethylbisphenol F type epoxy resins; stilbene type epoxy resins; phenol novolak type epoxy resins, cresol novolak novolac type epoxy resins such as triphenolmethane type epoxy resins; polyfunctional epoxy resins such as triphenolmethane type epoxy resins and alkyl-modified triphenolmethane type epoxy resins; phenol aralkyl type epoxy resins having a phenylene skeleton, phenol aralkyl type epoxy resins having a biphenylene skeleton Phenolic aralkyl type epoxy resins such as resins; Naphthol type epoxy resins such as dihydroxynaphthalene type epoxy resins and epoxy resins obtained by glycidyl-etherifying dimers of dihydroxynaphthalene; Triglycidyl isocyanurate, monoallyl dig
  • Epoxy resins include at least one of bisphenol-type epoxy resins, biphenyl-type epoxy resins, novolak-type epoxy resins (such as o-cresol novolak epoxy resins), phenol-aralkyl-type epoxy resins, and triphenol-methane-type epoxy resins.
  • it contains at least one of a phenol aralkyl type epoxy resin and a biphenyl type epoxy resin.
  • the number molecular weight of the epoxy resin is not particularly limited, and may be selected as appropriate from the viewpoint of fluidity, curability, and the like. As an example, the number molecular weight is about 100-700.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin is preferably 100-400 g/eq, more preferably 150-350 g/eq.
  • the epoxy equivalent weight of the plurality of epoxy resins as a whole is the above numerical value.
  • the epoxy resin can be contained in an amount of preferably 1 to 20% by mass, more preferably 2 to 15% by mass, based on 100% by mass of the sealing resin composition.
  • the encapsulating resin composition of the present embodiment can contain a phenol curing agent.
  • a phenol curing agent those commonly used in encapsulating resin compositions can be used as long as the effects of the present invention are achieved.
  • Phenol curing agents include, for example, phenol novolak resins, cresol novolac resins, phenols, cresols, resorcinols, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol, aminophenol, ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol, dihydroxynaphthalene, and the like.
  • Novolak resins obtained by condensation or co-condensation of phenols and formaldehyde or ketones in the presence of an acidic catalyst phenol aralkyl resins having a biphenylene skeleton synthesized from the above phenols and dimethoxyparaxylene or bis(methoxymethyl)biphenyl , phenol aralkyl resins such as phenol aralkyl resins having a phenylene skeleton, and phenol resins having a trisphenylmethane skeleton. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the encapsulating resin composition of the present embodiment contains the epoxy resin and the phenolic curing agent, and the ratio d/c of the epoxy equivalent d of the epoxy resin to the hydroxyl group equivalent c of the phenolic curing agent is 1.3 or more. , preferably 1.4 or more.
  • the phenol curing agent can be contained in an amount of preferably 1 to 15% by mass, more preferably 2 to 10% by mass, based on 100% by mass of the sealing resin composition.
  • the encapsulating resin composition of the present embodiment can contain a coupling agent.
  • a coupling agent those commonly used in encapsulating resin compositions can be used as long as the effects of the present invention are exhibited.
  • Coupling agents include secondary amines such as aminopropylmethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, ureidopropyltriethoxysilane, N-phenylaminopropyltrimethoxysilane, and N-2(aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane.
  • Mercaptosilane-based coupling agents such as mercaptopropyltrimethoxysilane and mercaptopropyltriethoxysilane; Epoxysilane couplings such as glycidoxypropyltrimethoxysilane, glycidoxypropyltriethoxysilane, glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, glycidylbutyltrimethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, etc.
  • Silane coupling agents such as methyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, imidazolesilane, and triazinesilane;
  • Organosilazane compounds such as hexamethyldisilazane, hexaphenyldisilazane, trisilazane, cyclotrisilazane, 1,1,3,3,5,5-hexamethyldisilazane;
  • Butyl titanate dimer titanium octylene glycolate, diisopropoxytitanium bis(triethanolamine), dihydroxytitanium bislactate, dihydroxybis(ammonium lactate) titanium, bis(dioctylpyrophosphate)ethylene titanate, bis(dioctylpyrophosphate)oxyacetate Titanate, tri-n-butoxytitanium mono
  • the coupling agent preferably contains at least one selected from secondary amine coupling agents, mercaptosilane coupling agents, and epoxysilane coupling agents.
  • the coupling agent is preferably 0.01 to 2.0% by mass, more preferably 0.05 to 1.0% by mass, relative to 100% by mass of the sealing resin composition.
  • the encapsulating resin composition of the present embodiment can contain an inorganic filler.
  • the inorganic filler those commonly used in encapsulating resin compositions can be used as long as the effects of the present invention are achieved.
  • the inorganic filler is not limited, and specific examples include inorganic oxides, inorganic nitrides, inorganic carbides and inorganic hydroxides.
  • specific examples of inorganic oxides include silica, alumina, titanium oxide, talc, clay, mica, and glass fiber (quartz glass).
  • Specific examples of silica that can be used include fused crushed silica, fused spherical silica, crystalline silica, secondary aggregated silica, finely divided silica, and the like.
  • specific examples of inorganic nitrides include silicon nitride, aluminum nitride, and boron nitride.
  • specific examples of inorganic carbides include silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, boron carbide, and tantalum carbide.
  • specific examples of inorganic hydroxides include aluminum hydroxide and magnesium hydroxide.
  • the inorganic filler among the above specific examples, it is preferable to use, for example, inorganic oxides or inorganic hydroxides, and it is more preferable to use one or more selected from the group consisting of silica, alumina and aluminum hydroxide. , silica is more preferred, and fused spherical silica is particularly preferred.
  • the particle shape of the inorganic filler is preferably substantially spherical.
  • the median diameter of the inorganic filler is not particularly limited. It is typically 0.1 to 200 ⁇ m, preferably 0.1 to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 to 50 ⁇ m. By having an appropriate median diameter, it is possible to further improve fluidity during molding, and to further improve filling properties.
  • the median diameter of the inorganic filler is obtained by measuring the volume-based particle size distribution of the inorganic filler using, for example, a commercially available laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-7500nano manufactured by Shimadzu Corporation), and determining the particle size distribution. median value can be adopted. This measurement can usually be performed by a wet method using water (usually distilled water) as a dispersion medium.
  • SALD-7500nano manufactured by Shimadzu Corporation
  • the amount of the inorganic filler can be preferably 75 to 95% by mass, more preferably 80 to 92% by mass with respect to 100% by mass of the sealing resin composition.
  • the encapsulating resin composition of the present embodiment can contain a curing accelerator.
  • a curing accelerator those commonly used in encapsulating resin compositions can be used as long as the effects of the present invention are achieved.
  • Curing accelerators include phosphorus atom-containing compounds such as organic phosphines, tetrasubstituted phosphonium compounds, phosphobetaine compounds, adducts of phosphine compounds and quinone compounds, adducts of phosphonium compounds and silane compounds; 5.4.0]-7-undecene, benzyldimethylamine, 2-methylimidazole, amidines or tertiary amines, quaternary salts of amidines or amines, and nitrogen atom-containing compounds.
  • phosphorus atom-containing compounds such as organic phosphines, tetrasubstituted phosphonium compounds, phosphobetaine compounds, adducts of phosphine compounds and quinone compounds, adducts of phosphonium compounds and silane compounds. 5.4.0]-7-undecene, benzyldimethylamine, 2-methylimidazole, amidines or tertiary amines,
  • phosphorus atom-containing compounds such as phosphonium salts are preferable from the viewpoint of improving curability.
  • tetrasubstituted phosphonium compounds, phosphobetaine compounds, adducts of phosphine compounds and quinone compounds, adducts of phosphonium compounds and silane compounds, etc. have latent properties. It is more preferable to include
  • a curing accelerator When a curing accelerator is used, its amount is preferably 0.01 to 2.0% by mass, more preferably 0.01 to 2.0% by mass, based on 100% by mass of the sealing resin composition, considering the balance with other components. It can be 0.05 to 1.0% by mass.
  • the encapsulating resin composition of the present embodiment may contain components other than the components described above. Specific examples of other components include release agents, ion scavengers, flame retardants, low-stress agents, antioxidants, colorants, and the like. When the encapsulating resin composition contains other components, it may contain only one component, or may contain two or more components.
  • mold release agents include natural waxes such as carnauba wax, synthetic waxes such as oxidized polyethylene wax and montan acid ester wax, higher fatty acids such as zinc stearate and metal salts thereof, and paraffin.
  • Hydrotalcite for example, can be used as an ion trapping agent (also called ion catcher, ion trapping agent, etc.).
  • ion trapping agent also called ion catcher, ion trapping agent, etc.
  • Bismuth oxide and yttrium oxide are also known as ion scavengers.
  • ion trapping agent only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
  • flame retardants include magnesium hydroxide, zinc borate, zinc molybdate, phosphazene, and the like.
  • low-stress agents include silicone oil, silicone rubber, carboxyl group-terminated butadiene acrylonitrile rubber, and the like.
  • antioxidants include hindered phenol-based compounds, hindered amine-based compounds, and thioether-based compounds. Carbon black etc. can be mentioned as a coloring agent.
  • the properties of the encapsulating resin composition of the present embodiment are, for example, particle-like or sheet-like.
  • Specific examples of the particulate encapsulating resin composition include those in the form of tablets or granules.
  • the encapsulating resin composition can be molded, for example, using a transfer molding method.
  • the encapsulating resin composition when the encapsulating resin composition is in the form of powder, for example, the encapsulating resin composition can be molded using a compression molding method.
  • the encapsulating resin composition is powder means that it is either in the form of powder or granules.
  • the method for producing the encapsulating resin composition of the present embodiment is not particularly limited.
  • the pulverized material may be formed into a sheet by, for example, vacuum lamination molding or compression molding. If necessary, the degree of dispersion, fluidity, etc. of the obtained encapsulating resin composition may be adjusted.
  • a semiconductor device comprising a cured product of the encapsulating resin composition of the present embodiment, such as by encapsulating a semiconductor element (such as a power semiconductor element) on a substrate using the encapsulating resin composition of the present embodiment ( power devices, etc.) can be manufactured.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device 100.
  • a semiconductor device 100 includes a GaAs chip 20 mounted on a substrate 30 and a sealing material 50 that seals the GaAs chip 20 .
  • the encapsulating material 50 is composed of a cured product obtained by curing the encapsulating resin composition of the present embodiment.
  • FIG. 1 illustrates the case where the board 30 is a circuit board.
  • a plurality of solder balls 60 are formed on the other surface of the substrate 30 opposite to the surface on which the GaAs chip 20 is mounted.
  • GaAs chip 20 is mounted on substrate 30 and electrically connected to substrate 30 via wires 40 .
  • the GaAs chip 20 may be flip-chip mounted on the substrate 30 .
  • the wire 40 is made of copper, for example.
  • the sealing material 50 seals the GaAs chip 20 so as to cover, for example, the other surface of the GaAs chip 20 opposite to the surface facing the substrate 30 .
  • a sealing material 50 is formed so as to cover the other surface and the side surface of the GaAs chip 20 .
  • the encapsulating material 50 can be formed, for example, by encapsulating the encapsulating resin composition using a known method such as transfer molding or compression molding.
  • FIG. 2 shows an example of a semiconductor device 100 different from that of FIG.
  • the semiconductor device 100 of FIG. 2 uses a lead frame as the substrate 30 .
  • the GaAs chip 20 is mounted, for example, on a die pad 32 of the substrate 30 and electrically connected to the outer leads 34 via wires 40 .
  • the GaAs chip 20 is a power semiconductor element preferably made of SiC, GaN, Ga 2 O 3 , diamond, or the like, as in the example of FIG.
  • the encapsulating material 50 is formed using the encapsulating resin composition of the present embodiment, as in the example of FIG. 1 and 2 show an example in which a GaAs chip is sealed with the sealing resin composition of the present embodiment, but a Si chip and other members can be sealed together with the GaAs chip, and SIP ( System in Package).
  • Inorganic filler ⁇ Inorganic filler 1: Silica (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials, product name: TS-6021, average diameter 10.0 ⁇ m) ⁇ Inorganic filler 2: Silica (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials, product name: TS-6026, average diameter 9.0 ⁇ m) Inorganic filler 3: silica (manufactured by Admatechs, product name: SC-2500-SQ, average diameter 0.5 ⁇ m) Inorganic filler 4: silica (manufactured by Admatechs, product name: SC-5500-SQ, average diameter 1.5 ⁇ m)
  • Carbon black 1 ERS-2001 (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.)
  • Silane coupling agent - Silane coupling agent 1: N-phenylaminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd., CF-4083)
  • Silane coupling agent 2 ⁇ -mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM803P)
  • Silane coupling agent 3 Hydrolyzate of ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., product name: KE-GS)
  • Silane coupling agent 4 ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Chisso, GPS-M)
  • Epoxy resin (Epoxy resin) - Epoxy resin 1: biphenyl skeleton-containing phenol aralkyl type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000) ⁇ Epoxy resin 2: biphenyl type epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, YX-4000K)
  • Curing agent 1 biphenyl aralkyl type phenolic resin (manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., MEH-7851SS)
  • Curing accelerator ⁇ Curing accelerator 1: tetraphenylphosphonium tetra(1-naphthoic acid) borate ⁇ Curing accelerator 2: 2,3-dihydroxynaphthalene ⁇ Curing accelerator 3: tetraphenylphosphonium 4,4′-sulfonyl diphenolate ⁇ Curing accelerator Agent 4: Tetraphenylphosphonium 2,3-dihydroxynaphthalate Curing accelerator 5: Tetraphenylphosphonium bis(naphthalene-2,3-dioxy)phenylsilicate
  • Ion scavenger 1 magnesium aluminum hydroxide carbonate hydrate (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., DHT-4H)
  • Ion scavenger 2 Hydroxytalcite (manufactured by Toagosei Chemical Co., Ltd.)
  • Silicone compound 1 Epoxy/polyether-modified silicone oil (FZ-3730, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.)
  • GaAs adhesion condition 1
  • the encapsulating resin compositions obtained in Examples and Comparative Examples were applied to the surface of a GaAs test piece having a surface roughness Ra of 15 nm so as to have a circular area of 10 mm 2 and heat-treated at 175° C. for 4 hours to form a GaAs test piece.
  • a test piece consisting of a test piece and a cured product having a height of 3 mm was obtained.
  • DAGE4000 automatic die shear measurement device
  • the distance of the tester from the surface of the GaAs test piece is 0.125 mm
  • the speed of the tester is 0.3 mm / sec
  • the temperature is 260 ° C.
  • the shear strength die shear strength
  • the rectangular flow path pressure (rectangular pressure) of the sealing resin composition obtained in each example was measured as follows. First, the encapsulating resin composition (pulverized material) was preheated and softened by heating at 175° C. for 3 seconds in a plunger (plunger size ⁇ 18 mm). Using a low-pressure transfer molding machine (manufactured by NEC Corporation, 40t manual press), a rectangular shape with a width of 13 mm, a thickness of 0.5 mm, and a length of 175 mm was obtained under the conditions of a mold temperature of 175 ° C. and an injection speed of 24.7 mm / sec. The softened encapsulating resin composition obtained above was injected into the channel of .
  • a pressure sensor embedded at a position 25 mm from the upstream end of the flow channel was used to measure the change in pressure over time, and the minimum pressure (kgf/cm 2 ) during flow of the sealing resin composition was measured. is the rectangular pressure. Rectangular pressure is a parameter of melt viscosity, and a smaller numerical value indicates a lower melt viscosity.
  • gel time The encapsulating resin composition of each example or comparative example was placed on a hot plate set at 175°C. After the sample was melted, while kneading it with a spatula, the time until it hardened (until it could no longer be kneaded with a spatula) was measured. A shorter gel time indicates a faster curing speed.
  • the glass transition temperature (Tg) and linear expansion coefficients (CTE1, CTE2) of the cured product of the obtained encapsulating resin composition were measured as follows. First, using a low-pressure transfer molding machine (“KTS-15” manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.), the encapsulating resin composition was injection molded at a mold temperature of 175° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 120 seconds. A test piece of 10 mm x 4 mm x 4 mm was obtained. Then, after post-curing the obtained test piece at 175 ° C.
  • KTS-15 low-pressure transfer molding machine
  • thermomechanical analyzer manufactured by Seiko Electronics Industries Co., Ltd., TMA100
  • the measurement temperature range is 0 ° C. to 320 ° C.
  • the heating rate is Measurement was performed under the condition of 5°C/min. From these measurement results, the glass transition temperature (Tg), the coefficient of linear expansion below the glass transition temperature (CTE1), and the coefficient of linear expansion above the glass transition temperature (CTE2) were calculated.
  • (flexural modulus) Tablets were obtained by compressing the encapsulating resin composition of each Example or Comparative Example. Using a transfer molding machine, the obtained tablet was injection-molded with a sealing resin composition under the conditions of a mold temperature of 175° C., an injection pressure of 9.8 MPa, and a curing time of 120 seconds. A cured product having a length of 80 mm was obtained. After that, the obtained test piece was post-cured at 175° C. for 4 hours to obtain a test piece for evaluation. The flexural modulus of the obtained test piece at room temperature and 260° C. was measured according to JIS K 6911.
  • the mold shrinkage rate of the obtained encapsulating resin composition was measured for each example and comparative example.
  • the measurement was performed using a low-pressure transfer molding machine ("KTS-15" manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.) under the conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 120 seconds. It was carried out according to JIS K 6911. (Production of semiconductor device for MSL evaluation) For various performance evaluations, a semiconductor device was produced as follows. For the evaluation described later, 12 semiconductor packages were produced for each example/comparative example.
  • a GaAs chip (4 mm long, 4 mm wide, 0.35 mm thick) was mounted on the die pad of a lead frame whose surface was plated with Ag.
  • the structure obtained in (1) was sealed under the conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 10.0 MPa, and a curing time of 2 minutes.
  • a sealing resin composition was used to produce a semiconductor package.
  • the obtained semiconductor package was post-cured at 175° C. for 4 hours to obtain a semiconductor device.
  • the encapsulating resin compositions of Examples having a GaAs adhesion (die shear strength) measured under Condition 1 of 1.5 N/mm 2 or more had better reflow resistance than Comparative Examples. Furthermore, the gel time was long and the fluidity was also excellent.
  • GaAs chip 100 semiconductor device 20 GaAs chip 30 substrate 32 die pad 34 outer lead 40 wire 50 sealing material 60 solder ball

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Abstract

本発明の封止用樹脂組成物は、ＧａＡｓチップを封止するために用いられ、　下記条件１で測定されたダイシェア強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上である。 （条件１）　前記封止用樹脂組成物を、表面粗さＲａが１５ｎｍのＧａＡｓテストピース表面に円面積１０ｍｍ２となるように塗布し、１７５℃、４時間熱処理して、ＧａＡｓテストピースと高さ３ｍｍの硬化物とからなる試験片を得て、前記ＧａＡｓテストピース表面からのテスターの距離０．１２５ｍｍ、当該テスターの速度０．３ｍｍ／ｓｅｃにて、当該試験片において前記ＧａＡｓテストピースと前記硬化物との２６０℃におけるダイシェア強度を測定する。

Description

封止用樹脂組成物および半導体装置
　本発明は、封止用樹脂組成物および半導体装置に関する。
　半導体パッケージ等を封止するための材料として、熱硬化性の樹脂組成物（封止用樹脂組成物）が知られている。例えば、特許文献１には、ＧａＡｓチップを樹脂で封止した樹脂封止型の半導体装置が提案されている。
　特許文献２には、特定のエポキシ樹脂、硬化剤、および無機充填剤等を含有する封止用樹脂組成物が開示されている。
特開昭６０－１６７４３２号公報 特開２０１０－０８４０９１号公報
　しかしながら、特許文献２に記載の封止用樹脂組成物においては、耐リフロー性に改善の余地があった。
　本発明者らは、所定の条件で測定されたダイシェア強度が特定の範囲となる封止用樹脂組成物を用いることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
　すなわち、本発明は、以下に示すことができる。
　本発明によれば、
　ＧａＡｓチップを封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、
　下記条件１で測定されたダイシェア強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上である、封止用樹脂組成物が提供される。
（条件１）
　前記封止用樹脂組成物を、表面粗さＲａが１５ｎｍのＧａＡｓテストピース表面に円面積１０ｍｍ２となるように塗布し、１７５℃、４時間熱処理して、ＧａＡｓテストピースと高さ３ｍｍの硬化物とからなる試験片を得て、前記ＧａＡｓテストピース表面からのテスターの距離０．１２５ｍｍ、当該テスターの速度０．３ｍｍ／ｓｅｃにて、当該試験片において前記ＧａＡｓテストピースと前記硬化物との２６０℃におけるダイシェア強度を測定する。
　本発明によれば、
　ＧａＡｓチップと、
　前記ＧａＡｓチップを封止する前記封止用樹脂組成物の硬化物と、
を備える半導体装置が提供される。
　本発明によれば、耐リフロー性に優れた封止用樹脂組成物および当該封止用樹脂組成物の硬化物を含む半導体装置が提供することができる。
半導体装置の一例を示す断面図である。 図１とは異なる半導体装置の一例を示す断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、「～」は特に断りがなければ「以上」から「以下」を表す。
　本実施形態の封止用樹脂組成物は、ＧａＡｓチップを封止するために用いられる。当該封止用樹脂組成物は、下記条件１で測定されたダイシェア強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは１．７Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは２．０Ｎ／ｍｍ２以上である。上限値は特に限定されないが３．０Ｎ／ｍｍ２以下程度である。
（条件１）
　前記封止用樹脂組成物を、表面粗さＲａが１５ｎｍのＧａＡｓテストピース表面に円面積１０ｍｍ２となるように塗布し、１７５℃、４時間熱処理して、ＧａＡｓテストピースと高さ３ｍｍの硬化物とからなる試験片を得て、前記ＧａＡｓテストピース表面からのテスターの距離０．１２５ｍｍ、当該テスターの速度０．３ｍｍ／ｓｅｃにて、当該試験片において前記ＧａＡｓテストピースと前記硬化物との２６０℃におけるダイシェア強度を測定する。
　本実施形態の封止用樹脂組成物の前記ダイシェア強度が上記範囲にあることにより、耐リフロー性に優れる。耐リフロー性は封止用樹脂組成物で封止されたＧａＡｓチップを含む半導体装置を加熱加湿条件下で所定時間放置した後にリフロー処理を行って封止樹脂と当該チップとの接着性を評価するものであり、ダイシェア強度と耐リフロー性は何れも封止樹脂とＧａＡｓチップとの接着強度の観点からは共通している。しかしながら、耐リフロー性が、リフロー工程における封止樹脂とＧａＡｓチップとの間の熱応力に対する接着性を確認するのに対して、ダイシェア強度は封止樹脂とＧａＡｓチップとの間のせん断応力に対する接着性を確認する点で異なるものである。本発明者は、ダイシェア強度と耐リフロー性とが異なる応力に対する接着性に起因するものの、ダイシェア強度が耐リフロー性の指標となることを見出して本発明を完成させた。
　本実施形態の封止用樹脂組成物において、含有成分の種類や添加量等を適切に選択することにより、条件１で測定されたダイシェア強度を調整することができる。
　本実施形態の封止用樹脂組成物は、本発明の効果の観点から、下記条件２で測定された加湿後の２６０℃ダイシェア強度が１．３Ｎ／ｍｍ以上、好ましくは１．４Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは１．５Ｎ／ｍｍ２以上である。上限値は特に限定されないが２．５Ｎ／ｍｍ２以下程度である。
（条件２）
　前記条件１で得られた試験片を、温度８５℃、湿度８５％で２４時間吸湿させ、吸湿後の当該試験片において前記ＧａＡｓテストピースと前記硬化物との２６０℃におけるダイシェア強度を測定する。
　耐リフロー性試験は加熱加湿条件下で行われることから、条件１のダイシェア強度とともに、さらに条件２のダイシェア強度が所定の範囲であることにより、より耐リフロー性に優れた封止用樹脂組成物を提供することができる。
　本実施形態の封止用樹脂組成物において、含有成分の種類や添加量等を適切に選択することにより、条件２で測定された加湿後のダイシェア強度を調整することができる。
　なお、本実施形態の封止用樹脂組成物は、ＧａＡｓチップを封止するために用いられるが、ＧａＡｓチップとともに、Ｓｉチップやその他部材を封止することができ、ＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｐａｃｋａｇｅ）に適用することができる。
　以下、本実施形態の封止用樹脂組成物に含まれる成分について以下に説明する。
［エポキシ樹脂］
　本実施形態の封止用樹脂組成物はエポキシ樹脂を含むことができる。
　エポキシ樹脂としては、本発明の効果を奏する範囲で封止用樹脂組成物に一般に使用されるものを用いることができる。エポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を２個以上有する（つまり、多官能の）モノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができる。
　エポキシ樹脂としては、たとえばビフェニル型エポキシ樹脂；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；スチルベン型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂；フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂などを挙げることができる。
　エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂（例えばｏ－クレゾールノボラックエポキシ樹脂）、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、およびトリフェノールメタン型エポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含むことが好ましく、フェノー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のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
　エポキシ樹脂の数分子量は特に限定されず、流動性、硬化性などの観点から適宜選択すればよい。一例として数分子量は１００～７００程度である。
　エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは１００～４００ｇ／ｅｑ、より好ましくは１５０～３５０ｇ／ｅｑである。なお、封止用樹脂組成物が複数のエポキシ樹脂を含む場合、複数のエポキシ樹脂全体としてのエポキシ当量が、上記数値となることが好ましい。
　エポキシ樹脂は、本発明の効果の観点から、封止用樹脂組成物１００質量％に対して、好ましくは１～２０質量％、より好ましくは２～１５質量％の量で含むことができる。
［フェノール硬化剤］
　本実施形態の封止用樹脂組成物はフェノール硬化剤を含むことができる。
　フェノール硬化剤としては、本発明の効果を奏する範囲で封止用樹脂組成物に一般に使用されるものを用いることができる。
　フェノール硬化剤は、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をはじめとするフェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェニルフェノール、アミノフェノール、α－ナフトール、β－ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のフェノール類とホルムアルデヒドやケトン類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、上記したフェノール類とジメトキシパラキシレン又はビス（メトキシメチル）ビフェニルから合成されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂などのフェノールアラルキル樹脂、トリスフェニルメタン骨格を有するフェノール樹脂などが挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　本実施形態の封止用樹脂組成物は、前記エポキシ樹脂および前記フェノール硬化剤を含み、前記フェノール硬化剤の水酸基当量ｃに対する、前記エポキシ樹脂のエポキシ当量ｄの比ｄ／ｃが１．３以上、好ましくは１．４以上とすることができる。
　当該範囲となるように前記エポキシ樹脂および前記フェノール硬化剤を用いることにより、耐リフロー性がさらに向上し、充填性もより優れる。
　フェノール硬化剤は、本発明の効果の観点から、封止用樹脂組成物１００質量％に対して、好ましくは１～１５質量％、より好ましくは２～１０質量％の量で含むことができる。
［カップリング剤］
　本実施形態の封止用樹脂組成物はカップリング剤を含むことができる。
　カップリング剤としては、本発明の効果を奏する範囲で封止用樹脂組成物に一般に使用されるものを用いることができる。
　カップリング剤としては、アミノプロピルメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－２（アミノエチル）アミノプロビルトリメトキシシラン等の２級アミン系カップリング剤；
メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のメルカプトシラン系カップリング剤；
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、グリシジルブチルトリメトキシシラン、（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等のエポキシシラン系カップリング剤；
メチルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メタクロキシプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールシラン、トリアジンシラン等のシラン系カップリング剤；
ヘキサメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、トリシラザン、シクロトリシラザン、１，１，３，３，５，５－ヘキサメテルシクロトリシラザン等のオルガノシラザン化合物；
ブチルチタネートダイマー、チタンオクチレングリコレート、ジイソプロポキシチタンビス（トリエタノールアミネート）、ジヒドロキシチタンビスラクテート、ジヒドロキシビス（アンモニウムラクテート）チタニウム、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、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、トリ－ｎ－ブトキシチタンモノステアレート、テトラ－ｎ－ブチルチタネート、テトラ（２－エチルヘキシル）チタネート、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、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、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、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（ジオクチルホスフェート）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－アミドエチル・アミノエチル）チタネート等のチタネート系カップリング剤；等が挙げられる。これらは１種または２種以上組み合わせて使用してもよい。
　本実施形態においては、カップリング剤として、２級アミン系カップリング剤、メルカプトシラン系カップリング剤、およびエポキシシラン系カップリング剤から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
　カップリング剤は、本発明の効果の観点から、封止用樹脂組成物１００質量％に対して、好ましくは０．０１～２．０質量％、より好ましくは０．０５～１．０質量％とすることができる。
［無機充填剤］
　本実施形態の封止用樹脂組成物は無機充填剤を含むことができる。
　無機充填剤としては、本発明の効果を奏する範囲で封止用樹脂組成物に一般に使用されるものを用いることができる。
　無機充填材としては限定されず、具体的には、無機酸化物、無機窒化物、無機炭化物及び無機水酸化物などが挙げられる。
　無機酸化物としては、具体的には、シリカ、アルミナ、酸化チタン、タルク、クレー、マイカ、ガラス繊維（石英ガラス）などが挙げられる。なお、シリカとしては、具体的には、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶性シリカ、２次凝集シリカ、微粉シリカなどを用いることができる。
　また、無機窒化物としては、具体的には、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などが挙げられる。
　また、無機炭化物としては、具体的には、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ホウ素、炭化タンタルなどが挙げられる。
　また、無機水酸化物としては、具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられる。
　無機充填材としては上記具体例のうち、例えば、無機酸化物または無機水酸化物を用いることが好ましく、シリカ、アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群より選択される１種以上を用いることがより好ましく、シリカを用いることがさらに好ましく、特に溶融球状シリカが好ましい。
　無機充填材の粒子形状は、略真球状であることが好ましい。
　無機充填材のメジアン径は、特に限定されない。典型的には０．１～２００μｍ、好ましくは０．１～１００μｍ、より好ましくは０．１～５０μｍである。メジアン径が適当であることにより、成形時の流動性の一層の向上等を図ることができ、充填性をさらに改善することができる。
　無機充填材のメジアン径は、例えば、市販のレーザ回折式粒度分布測定装置（島津製作所社製のＳＡＬＤ－７５００ｎａｎｏ）など用いて、体積基準での無機充填材の粒度分布を測定し、その粒度分布の中央値を採用することができる。この測定は、通常、水（通常は蒸留水）を分散媒とした湿式で行うことができる。
　無機充填材の量は、本発明の効果の観点から、封止用樹脂組成物１００質量％に対して、好ましくは７５～９５質量％、より好ましくは８０～９２質量％とすることができる。
［硬化促進剤］
　本実施形態の封止用樹脂組成物は硬化促進剤を含むことができる。
　硬化促進剤としては、本発明の効果を奏する範囲で封止用樹脂組成物に一般に使用されるものを用いることができる。
　硬化促進剤としては、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、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］－７－ウンデセン、ベンジルジメチルアミン、２－メチルイミダゾール等のアミジンまたは３級アミン、アミジンまたはアミンの４級塩、などの窒素原子含有化合物を挙げることができる。
　これらの中でも、硬化性の向上の点からは、ホスホニウム塩などのリン原子含有化合物が好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。
　硬化促進剤を用いる場合、その量は、他の成分とのバランス等を考慮し、封止用樹脂組成物１００質量％に対して、好ましくは０．０１～２．０質量％、より好ましくは０．０５～１．０質量％とすることができる。
（その他成分）
　本実施形態の封止用樹脂組成物は、上述の成分以外の他の成分を含んでもよい。その他の成分として具体的には、離型剤、イオン捕捉剤、難燃剤、低応力剤、酸化防止剤、着色剤等を挙げることができる。封止用樹脂組成物がその他の成分を含む場合は、一種のみを含んでもよいし、二種以上を含んでもよい。
　離型剤としては、カルナバワックス等の天然ワックス、酸化ポリエチレンワックス、モンタン酸エステルワックス等の合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸およびその金属塩類、パラフィン、等を挙げることができる。
　イオン捕捉剤（イオンキャッチャー、イオントラップ剤などとも呼ばれる）としては、例えば、ハイドロタルサイトを用いることができる。また、ビスマス酸化物やイットリウム酸化物などもイオン捕捉剤として知られている。
　イオン捕捉剤を用いる場合、１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　難燃剤としては、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼンなどを挙げることができる。
　低応力剤としては、シリコーンオイル、シリコーンゴム、カルボキシル基末端ブタジエンアクリロニトリルゴム等を挙げることができる。
　酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、チオエーテル系化合物などを挙げることができる。着色剤としてはカーボンブラック等を挙げることができる。
（封止用樹脂組成物の性状）
　本実施形態の封止用樹脂組成物の性状は、例えば粒子状またはシート状である。
　粒子状の封止用樹脂組成物として具体的には、タブレット状または粉粒体のものが挙げられる。
　封止用樹脂組成物がタブレット状である場合は、例えばトランスファー成形法を用いて封止用樹脂組成物を成形することができる。
　封止用樹脂組成物が粉粒体である場合には、例えば、圧縮成形法を用いて封止用樹脂組成物を成形することができる。ここで、封止用樹脂組成物が粉粒体であるとは、粉末状または顆粒状のいずれかである場合を指す。
（封止用樹脂組成物の製造方法）
　本実施形態の封止用樹脂組成物の製造方法は特に限定されない。
　例えば、上述の各成分を、公知の手段で混合し、さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却し、その後に粉砕する方法により得ることができる。
　必要に応じて、粉砕後にタブレット状に打錠成形してもよい。
　必要に応じて、粉砕後に例えば真空ラミネート成形または圧縮成形によりシート状にしてもよい。
　必要に応じて、得られた封止用樹脂組成物の分散度や流動性等を調整してもよい。
＜半導体装置＞
　本実施形態の封止用樹脂組成物を用いて基板上の半導体素子（パワー半導体素子等）を封止するなどして、本実施形態の封止用樹脂組成物の硬化物を備える半導体装置（パワーデバイス等）を製造することができる。
　図１は、半導体装置１００の一例を示す断面図である。
　半導体装置１００は、基板３０上に搭載されたＧａＡｓチップ２０と、ＧａＡｓチップ２０を封止する封止材５０とを備えている。封止材５０は、本実施形態の封止用樹脂組成物を硬化して得られる硬化物により構成されている。
　図１においては、基板３０が回路基板である場合が例示されている。この場合、図１に示されるように、基板３０のうちのＧａＡｓチップ２０を搭載する一面とは反対側の他面には、例えば複数の半田ボール６０が形成される。ＧａＡｓチップ２０は、基板３０上に搭載され、かつワイヤ４０を介して基板３０と電気的に接続される。
　一方、ＧａＡｓチップ２０は、基板３０に対してフリップチップ実装されていてもよい。ここで、ワイヤ４０は、例えば銅で構成される。
　封止材５０は、例えばＧａＡｓチップ２０のうちの基板３０と対向する一面とは反対側の他面を覆うようにＧａＡｓチップ２０を封止する。図１においては、ＧａＡｓチップ２０の上記他面と側面を覆うように封止材５０が形成されている。封止材５０は、例えば封止用樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて封止成形することにより形成することができる。
　図２は、図１とは異なる半導体装置１００の例を示すものである。
　図２の半導体装置１００は、基板３０としてリードフレームを使用している。この場合、ＧａＡｓチップ２０は、例えば基板３０のうちのダイパッド３２上に搭載され、かつワイヤ４０を介してアウターリード３４へ電気的に接続される。ＧａＡｓチップ２０は、図１の例と同様に、好ましくはＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ２Ｏ３、ダイヤモンド等により構成されたパワー半導体素子である。また、封止材５０は、図１の例と同様に、本実施形態の封止用樹脂組成物を用いて形成される。
　図１および２においては、本実施形態の封止用樹脂組成物によりＧａＡｓチップが封止される例によって示したが、ＧａＡｓチップとともに、Ｓｉチップやその他部材を封止することができ、ＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｐａｃｋａｇｅ）に適用することができる。
　以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の様々な構成を採用することができる。
　以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜比較例１、実施例１～５（封止用樹脂組成物の製造）＞
　表１に記載された各成分を記載された量比で混合し、混合物を得た。混合は、常温でヘンシェルミキサーを用いて行った。
　その後、その混合物を、加熱二軸混練機（東洋精機社製、ラボプラストミル）で混練した。混練条件は、温調を８０～１００℃とし、混練物の温度が１００～１１０℃となるように混練強度と混練時間を調節した。混練時間は１～５分程度であった。得られた混練物を常温まで冷却し、その後、粉砕し、封止用樹脂組成物を得た。なお、比較例１および実施例１～５の封止用樹脂組成物において、フェノール硬化剤の水酸基当量ｃに対する、エポキシ樹脂のエポキシ当量ｄの比ｄ／ｃは、比較例１が１．２、実施例１～５が全て１．５であった。表１に記載の各成分は以下の通り。
（無機充填材）
・無機充填材１：シリカ（日鉄ケミカル＆マテリアル社製、製品名：ＴＳ－６０２１、平均径１０．０μｍ）
・無機充填材２：シリカ（日鉄ケミカル＆マテリアル社製、製品名：ＴＳ－６０２６、平均径９．０μｍ）
・無機充填材３：シリカ（アドマテックス社製、製品名：ＳＣ－２５００－ＳＱ、平均径０．５μｍ）
・無機充填材４：シリカ（アドマテックス社製、製品名：ＳＣ－５５００－ＳＱ、平均径１．５μｍ）
（着色剤）
・カーボンブラック１：ＥＲＳ－２００１（東海カーボン社製）
（シランカップリング剤）
・シランカップリング剤１：Ｎ－フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製、ＣＦ－４０８３）
・シランカップリング剤２：γ－メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製、ＫＢＭ８０３Ｐ）
・シランカップリング剤３：γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシランの加水分解物（住友ベークライト社製、製品名：ＫＥ－ＧＳ）
・シランカップリング剤４：γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（チッソ社製、ＧＰＳ－Ｍ）
（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：ビフェニル骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ－３０００）
・エポキシ樹脂２：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱ケミカル株式会社、ＹＸ－４０００Ｋ）
（硬化剤）
・硬化剤１：ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ－７８５１ＳＳ）
（硬化促進剤）
・硬化促進剤１：テトラフェニルホスホニウムテトラ（１－ナフトエ酸）ボレート
・硬化促進剤２：２，３－ジヒドロキシナフタレン
・硬化促進剤３：テトラフェニルホスホニウム４，４'－スルフォニルジフェノラート
・硬化促進剤４：テトラフェニルホスホニウム２，３－ジヒドロキシナフタレート
・硬化促進剤５：テトラフェニルホスホニウムビス（ナフタレン－２，３－ジオキシ）フェニルシリケート
（離型剤）
・離型剤１：カルナバワックス
（イオン捕捉剤）
・イオン捕捉剤１：マグネシウム・アルミニウム・ハイドロオキサイド・カーボネート・ハイドレート（協和化学工業社製、ＤＨＴ－４Ｈ）
・イオン捕捉剤２：ハイドロキシタルサイト（東亞合成化学社製）
（シリコーン化合物）
・シリコーン化合物１：エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル（東レダウコーニング社製、ＦＺ－３７３０）
＜性能評価＞
（ＧａＡｓ密着（条件１））
　実施例、比較例で得られた封止用樹脂組成物を、表面粗さＲａが１５ｎｍのＧａＡｓテストピース表面に円面積１０ｍｍ２となるように塗布し、１７５℃、４時間熱処理して、ＧａＡｓテストピースと高さ３ｍｍの硬化物とからなる試験片を得た。自動ダイシェア測定装置（ノードソン・アドバンスド・テクノロジー社製、ＤＡＧＥ４０００型）を用いて、前記ＧａＡｓテストピース表面からのテスターの距離０．１２５ｍｍ、当該テスターの速度０．３ｍｍ／ｓｅｃにて、２６０℃温度下にてＧａＡｓテストピースと硬化物とのせん断強度（ダイシェア強度）を測定した。
（ＧａＡｓ密着（条件２））
　前記条件１で得られた試験片を、温度８５℃、湿度８５％で２４時間吸湿させ、吸湿後の当該試験片において、条件１と同様にＧａＡｓテストピースと硬化物とのせん断強度（ダイシェア強度）を測定した。
（スパイラルフロー）
　低圧トランスファー成形機（コータキ精機社製、ＫＴＳ－１５）を用いて、ＡＮＳＩ／ＡＳＴＭ　Ｄ　３１２３－７２に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒の条件にて、封止用樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。
　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。
（ＮＧＦＰ）
　各例で得られた封止用樹脂組成物の矩形流路圧（矩形圧）を次のように測定した。
　まず、封止用樹脂組成物（粉砕物）を、プランジャー（プランジャーサイズφ１８ｍｍ）内で、１７５℃で３秒間加熱して予備加熱して軟化させた。
　低圧トランスファー成形機（ＮＥＣ社製、４０ｔマニュアルプレス）を用いて、金型温度１７５℃、注入速度２４．７ｍｍ／ｓｅｃの条件にて、幅１３ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ１７５ｍｍの矩形状の流路に、上記で得られた、軟化した封止用樹脂組成物を注入した。このとき、流路の上流先端から２５ｍｍの位置に埋設した圧力センサーにて圧力の経時変化を測定し、封止用樹脂組成物の流動時における最低圧力（ｋｇｆ／ｃｍ2）を測定し、これを矩形圧とした。矩形圧は、溶融粘度のパラメータであり、数値が小さい方が、溶融粘度が低いことを示す。
（ゲルタイム）
　１７５℃に設定されたホットプレート上に、各実施例または比較例の封止用樹脂組成物を置いた。試料が溶融した後、ヘラで練りながら、硬化するまで（ヘラで練ることができなくなるまで）の時間を測定した。
　ゲルタイムが短いほど、硬化速度が速いことを示す。
（ガラス転移温度、線膨張係数）
　各実施例および比較例について、得られた封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）、線膨張係数（ＣＴＥ１、ＣＴＥ２）を、以下のように測定した。まず、低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製「ＫＴＳ－１５」）を用いて金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒で封止用樹脂組成物を注入成形し、１０ｍｍ×４ｍｍ×４ｍｍの試験片を得た。次いで、得られた試験片を１７５℃、４時間で後硬化した後、熱機械分析装置（セイコー電子工業（株）製、ＴＭＡ１００）を用いて、測定温度範囲０℃～３２０℃、昇温速度５℃／分の条件下で測定を行った。この測定結果から、ガラス転移温度（Ｔｇ）、ガラス転移温度以下における線膨張係数（ＣＴＥ１）、ガラス転移温度超過における線膨張係数（ＣＴＥ２）を算出した。
（曲げ弾性率）
　各実施例または比較例の封止用樹脂組成物を打錠成形してタブレットを得た。得られたタブレットを、トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で封止用樹脂組成物を注入成形し、幅１０ｍｍ×厚さ４ｍｍ×長さ８０ｍｍの硬化物を得た。その後、得られた試験片を１７５℃、４時間で後硬化し、評価用の試験片を得た。得られた試験片の、室温および２６０℃における曲げ弾性率を、ＪＩＳ　Ｋ　６９１１に準じて測定した。
（成形収縮率）
　各実施例および比較例について、得られた封止用樹脂組成物の成形収縮率を測定した。測定は、低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製「ＫＴＳ－１５」）を用いて金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で作製した試験片に対して、ＪＩＳ　Ｋ　６９１１に準じて行った。
（ＭＳＬ評価用の半導体装置の作製）
　各種性能評価のために、次のようにして半導体装置を作製した。後述の評価のため、各実施例／比較例において、１２個ずつの半導体パッケージを作製した。
（１）ＧａＡｓチップ（長さ４ｍｍ×幅４ｍｍ、厚み０．３５ｍｍ）を、表面がＡｇによりめっきされたリードフレームのダイパッド部上に搭載した。
（２）（１）で得られた構造体を、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力１０．０ＭＰａ、硬化時間２分の条件で、各実施例または比較例の封止用樹脂組成物を用いて封止成形し、半導体パッケージを作製した。
（３）その後、得られた半導体パッケージを１７５℃、４時間の条件で後硬化し、半導体装置を得た。
（ＭＳＬ（耐リフロー性）評価））
　まず、得られた半導体装置１２個を、８５℃相対湿度６０％の環境下に１６８時間放置した。その後、ＩＲリフロー処理（２６０℃）を行った。
　処理後の半導体装置内部を、超音波探傷装置で観察した。そして、全ての半導体装置において、封止樹脂と、ＧａＡｓチップと、の界面において剥離が生じなかった場合を○、半導体装置の１個でも界面に剥離が生じた場合を×とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に記載のように、条件１で測定されたＧａＡＳ密着（ダイシェア強度）が１．５Ｎ／ｍｍ２以上である実施例の封止用樹脂組成物は、比較例と比べ、耐リフロー性に優れ、さらにゲルタイムが長く流動性にも優れていた。
　この出願は、２０２１年２月３日に出願された日本出願特願２０２１－０１５６５８号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１００　半導体装置
２０　　ＧａＡｓチップ
３０　　基板
３２　　ダイパッド
３４　　アウターリード
４０　　ワイヤ
５０　　封止材
６０　　半田ボール

Claims (8)

  1. 　ＧａＡｓチップを封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、
    　下記条件１で測定されたダイシェア強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上である、封止用樹脂組成物。
    （条件１）
    　前記封止用樹脂組成物を、表面粗さＲａが１５ｎｍのＧａＡｓテストピース表面に円面積１０ｍｍ２となるように塗布し、１７５℃、４時間熱処理して、ＧａＡｓテストピースと高さ３ｍｍの硬化物とからなる試験片を得て、前記ＧａＡｓテストピース表面からのテスターの距離０．１２５ｍｍ、当該テスターの速度０．３ｍｍ／ｓｅｃにて、当該試験片において前記ＧａＡｓテストピースと前記硬化物との２６０℃におけるダイシェア強度を測定する。
  2. 　下記条件２で測定された加湿後の２６０℃ダイシェア強度が１．３Ｎ／ｍｍ以上である、請求項１に記載の封止用樹脂組成物。
    （条件２）
    　前記条件１で得られた試験片を、温度８５℃、湿度８５％で２４時間吸湿させ、吸湿後の当該試験片において前記ＧａＡｓテストピースと前記硬化物との２６０℃におけるダイシェア強度を測定する。
  3. 　さらにエポキシ樹脂およびフェノール硬化剤を含み、
    　前記フェノール硬化剤の水酸基当量ｃに対する、前記エポキシ樹脂のエポキシ当量ｄの比ｄ／ｃが１．３以上である、請求項１または２に記載の封止用樹脂組成物。
  4. 　２級アミン系カップリング剤、メルカプトシラン系カップリング剤、およびエポキシシラン系カップリング剤から選択される少なくとも１種を含む、請求項１～３のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
  5. 　さらに無機充填剤を含む、請求項１～４のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
  6. 　さらに硬化促進剤を含む、請求項１～５のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
  7. 　顆粒またはタブレットである、請求項１～６のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
  8. 　ＧａＡｓチップと、
    　前記ＧａＡｓチップを封止する請求項１～７のいずれかに記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、
    を備える半導体装置。
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