エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
【課題】 成形時の離型性、連続成形性が良好で、且つ耐半田性に優れた特性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）酸化ポリエチレンワックス、（Ｆ）シランカップリング剤及び（Ｇ）芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物を必須成分とし、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂のうちの少なくとも片方が、主鎖にビフェニレン骨格を有するノボラック構造の樹脂であり、（Ｅ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含み、かつ（Ｇ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）酸化ポリエチレンワックス、（Ｆ）シランカップリング剤及び（Ｇ）芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物を必須成分とし、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂のうちの少なくとも片方が、主鎖にビフェニレン骨格を有するノボラック構造の樹脂であり、（Ｅ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含み、かつ（Ｇ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置に関するものであり、特に流動性、離型性、連続成形性に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田性に優れた半導体装置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樹脂組成物への要求は益々厳しくなっ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、金型とエポキシ樹脂組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った問題が生じている。また、環境問題に端を発した有鉛半田から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よる耐半田性が、従来以上に大きな問題となってきている。
【０００３】
このため耐半田性を向上させるための種々の提案がされている。例えば、無機充填材の高充填化が可能な低粘度型エポキシ樹脂であるビフェニル型エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物が提案されているが（特許文献１、２参照。）、無機充填材の高充填化により、流動性の低下が懸念される。そこで流動性、離型性、連続成形性に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田性に優れた半導体装置の開発が求められている。
【０００４】
【特許文献１】特公平７−３７０４１号公報（第１〜９頁）
【特許文献２】特開平８−２５３５５５号公報（第２〜９頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低吸湿、低応力の樹脂成分、特定の離型剤及び特定の化合物を用いた流動性、離型性、連続成形性に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田性に優れた半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
［１］ （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）酸化ポリエチレンワックス、（Ｆ）シランカップリング剤及び（Ｇ）芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物を必須成分とし、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂のうちの少なくとも片方が、一般式（１）で示される樹脂であり、（Ｅ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含み、かつ（Ｇ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
【０００７】
【化２】
（ただし、上記一般式（１）において、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基から選択される基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。Ｘはグリシジルエーテル基又は水酸基。ｎは平均値で、１〜３の正数）
【０００８】
［２］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの滴点が１００〜１４０℃である第［１］項記載のエポキシ樹脂組成物、
［３］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの平均粒径が２０〜７０μｍであり、全酸化ポリエチレンワックス中における粒径１０６μｍ以上の粒子の含有比率が０．１重量％以下である第［１］又は［２］項記載のエポキシ樹脂組成物、
［４］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの酸価が１０〜５０ｍｇ／ＫＯＨである第［１］、［２］又は［３］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
［５］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの数平均分子量が５００〜５０００である第［１］ないし［４］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
［６］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの密度が０．９４〜１．０３ｇ／ｃｍ3である第［１］ないし［５］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
［７］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスが低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、及び高密度ポリエチレンポリマーの酸化物から選ばれる少なくとも一つである第［１］ないし［６］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
［８］ 第［１］ないし［７］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置、
である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に従うと、成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつ低吸湿、低応力性、金属系部材との密着力に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物、並びに耐半田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】
【００１０】
本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）酸化ポリエチレンワックス、（Ｆ）シランカップリング剤及び（Ｇ）芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物を必須成分とし、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂のうちの少なくとも片方が、主鎖にビフェニレン骨格を有するノボラック構造の樹脂であり、（Ｅ）成分及び（Ｇ）成分を特定量含むことにより、成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつ低吸湿、低応力性、金属系部材との密着力に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物、並びに耐半田性に優れた半導体装置が得られるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明で用いられる一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ｘはグリシジルエーテル基）は、樹脂骨格中に疎水性の構造を多く含むことから、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は吸湿率が低く、また架橋密度が低いため、ガラス転移温度以上の高温域での弾性率が小さいといった特徴を有している。これを用いたエポキシ樹脂組成物の樹脂硬化物は低い吸湿性を有し、半田処理時における水分の気化による爆発的な応力を低減できる。また熱時に低弾性率であることから半田処理時に発生する熱応力が小さくなり、結果として耐半田性に優れる。
【００１２】
本発明で用いられる一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ｘはグリシジルエーテル基）を用いることによる効果が損なわない範囲で、他のエポキシ樹脂と併用することができる。併用する場合の他のエポキシ樹脂としては、例えば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、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル（フェニレン骨格を含む）型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、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があり、これらは単独でも混合して用いてもよい。一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ｘはグリシジルエーテル基）の具体例を式（２）に示すが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
【化３】
（ただし、上記式（２）において、ｎは平均値で１〜３の正数。）
【００１４】
本発明で用いられる一般式（１）で示されるフェノール樹脂（Ｘは水酸基）は、樹脂骨格中に疎水性の構造を多く含むことから、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は吸湿率が低く、また架橋密度が低いため、ガラス転移温度以上の高温域での弾性率が小さいといった特徴を有している。これを用いたエポキシ樹脂組成物の樹脂硬化物は低吸湿率を示し、半田処理時における水分の気化による爆発的な応力を低減できる。また熱時に低弾性率であることから半田処理時に発生する熱応力が小さくなり、結果として耐半田性に優れる。
【００１５】
本発明で用いられる一般式（１）で示されるフェノール樹脂（Ｘは水酸基）を用いることによる効果が損なわない範囲で、他のフェノール樹脂と併用することができる。併用する場合の他のフェノール樹脂としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂（フェニレン骨格を含む）、ナフトールアラルキル樹脂等があり、これらは単独でも混合して用いてもよい。一般式（１）を基本骨格とするフェノール樹脂（Ｘは水酸基）の具体例を式（３）に示すが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
【化４】
（ただし、上記式（３）において、ｎは平均値で１〜３の正数。）
【００１７】
本発明に用いられる全エポキシ樹脂のエポキシ基と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基の当量比としては、好ましくは０．５〜２であり、特に好ましくは０．７〜１．５である。上記範囲を外れると耐湿性、硬化性等が低下する恐れがあるので好ましくない。
【００１８】
本発明で用いられる硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応の触媒となり得るものを指し、例えばトリブチルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のアミン系化合物、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。またこれらの硬化促進剤は単独でも混合して用いてもよい。
【００１９】
本発明で用いられる無機質充填材としては、例えば溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機質充填材の配合量を特に多くする場合は、溶融シリカを用いるのが一般的である。溶融シリカは破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカの配合量を高め、かつエポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えるためには、球状のものを主に用いる方が好ましい。更に球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布がより広くなるように調整することが望ましい。
【００２０】
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックスは、一般的にカルボン酸等からなる極性基と長い炭素鎖からなる非極性基を有しているため、成形時に極性基は樹脂硬化物側に配向し、逆に非極性基は金型側に配向することにより離型剤として作用する。本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックスの滴点は、１００〜１４０℃であり、好ましくは１１０〜１３０℃である。下限値未満だと熱安定性が十分でないため、連続成形時に酸化ポリエチレンワックスの焼き付きが発生し、離型性が悪化し、連続成形性を損なう恐れがある。上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化の際、酸化ポリエチレンワックスが十分に溶融しないことにより、酸化ポリエチレンワックスの分散性が低下し、酸化ポリエチレンワックスの硬化物表面への偏析による金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。酸価は１０〜５０ｍｇ／ＫＯＨであり、好ましくは１５〜４０ｍｇ／ＫＯＨである。酸価は樹脂硬化物との相溶性に影響し、下限値未満だと酸化ポリエチレンワックスはエポキシ樹脂マトリックスと相分離を起こし、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。上限値を越えるとエポキシ樹脂マトリックスとの相溶性がよすぎるため、硬化物表面に染み出すことが出来ず、十分な離型性を確保することができない恐れがある。数平均分子量は５００〜５０００であり、好ましくは１０００〜４０００である。数平均分子量が下限値未満だと酸化ポリエチレンワックスはエポキシ樹脂マトリックスとの親和性が高まり、十分な離型性を得ることができない恐れがある。上限値を越えると相分離を起こし、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。密度は０．９４〜１．０３ｇ／ｃｍ3であり、好ましくは０．９７〜０．９９ｇ／ｃｍ3である。下限値未満だと熱安定性が十分でないため、連続成形時に酸化ポリエチレンワックスの焼き付きが発生し、離型性が悪化し、連続成形性を損なう恐れがある。上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化の際、酸化ポリエチレンワックスが十分に溶融しないことにより、酸化ポリエチレンワックスの分散性が低下し、酸化ポリエチレンワックスの硬化物表面への偏析による金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。平均粒径は２０〜７０μｍ以下であり、好ましくは３０〜６０μｍである。下限値未満だと酸化ポリエチレンワックスがエポキシ樹脂マトリックスとの相溶性がよすぎるため、硬化物表面に染み出すことが出来ず、十分な離型付与効果が得られない恐れがある。上限値を越えると酸化ポリエチレンワックスが偏析し、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。また、エポキシ樹脂組成物の硬化の際、酸化ポリエチレンワックスが十分に溶融しないことにより、流動性を阻害する恐れがある。また、全酸化ポリエチレンワックス中における粒径１０６μｍ以上の粒子の含有比率は０．１重量％以下であることが好ましい。上限値を越えると酸化ポリエチレンワックスが偏析し、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。また、エポキシ樹脂組成物の硬化の際、酸化ポリエチレンワックスが十分に溶融しないことにより、流動性を阻害する恐れがある。酸化ポリエチレンワックスの含有量はエポキシ樹脂組成物中に、０．０１〜１重量％であり、好ましくは０．０３〜０．５重量％である。下限値未満だと離型性不足となり、上限値を越えるとリードフレーム部材との密着性が損なわれ、半田処理時に部材との剥離が発生する恐れがある。また、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。
【００２１】
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックスとしては、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物が好ましい。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックスを用いることによる効果を損なわない範囲で他の離型剤を併用することもできる。併用できる離型剤としては、例えばカルナバワックス等の天然ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸の金属塩類等が挙げられる。
【００２２】
本発明に用いるシランカップリング剤（Ｆ）は、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等特に限定せず、エポキシ樹脂組成物と無機充填剤との間で反応し、エポキシ樹脂組成物と無機充填剤の界面強度を向上させるものであればよい。芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｇ）（以下化合物（Ｇ）と称する）はシランカップリング剤（Ｆ）との相乗効果により、粘度特性と流動特性を著しく改善させるため、シランカップリング剤（Ｆ）は化合物（Ｇ）の効果を充分に得るためには必須である。これらのシランカップリング剤（Ｆ）は単独でも併用してもよい。本発明に用いるシランカップリング剤（Ｆ）の配合量は、全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上１重量％以下、好ましくは０．０５重量％以上０．８以下、特に好ましくは０．１重量％以上０．６重量％以下であり、下限値未満だと化合物（Ｇ）の効果が充分に得られず、また半導体パッケージにおける耐半田クラック性が低下する恐れがある。また、上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の吸水性が大きくなり、やはり半導体パッケージにおける耐半田クラック性が低下する恐れがある。
【００２３】
本発明に用いる芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｇ）（以下化合物（Ｇ）と称する）は、水酸基以外の置換基を有していてもよい。化合物（Ｇ）としては、式（４）又は式（５）で表される化合物が好ましく、例えば、カテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル、１、２−ジヒドロキシナフタレン、２、３−ジヒドロキシナフタレンおよびこれらの誘導体が挙げられる。そのうち流動性と硬化性の制御のしやすさ、低揮発性の点から母核はナフタレン環である化合物（１、２−ジヒドロキシナフタレン、２、３−ジヒドロキシナフタレンおよびその誘導体）がより好ましい。これらの化合物（Ｇ）は２種以上併用してもよい。かかる化合物（Ｇ）の配合量は全エポキシ樹脂組成物中０．０１〜１重量％、好ましくは０．０３〜０．８重量％、特に好ましくは０．０５〜０．５重量％である。下限値未満だとシランカップリング剤（Ｆ）との相乗効果による期待するような粘度特性および流動特性が得られない可能性がある。上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化が阻害され、また硬化物の物性が劣り、半導体封止樹脂としての性能が悪化する可能性があるので好ましくない。
【００２４】
【化５】
（ただし、上記式（４）において、Ｒ１、Ｒ５はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。）
【００２５】
【化６】
（ただし、上記式（５）において、Ｒ１、Ｒ７はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。）
【００２６】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、リン化合物、金属水酸化物等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム、合成ゴム等の低応力剤、酸化ビスマス水和物等の酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成分及びその他の添加剤等をミキサー等を用いて混合後、加熱ニーダ、熱ロール、押し出し機等を用いて加熱混練し、続いて冷却、粉砕して得られる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子等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、コンプレッションモールド、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。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例で具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
実施例１
式（２）のエポキシ樹脂（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）［日本化薬製、ＮＣ３０００Ｐ、軟化点５８℃、エポキシ当量２７３］
７．３６重量部
【化７】
【００２８】
式（６）のフェノール樹脂（フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂［三井化学（株）製、ＸＬＣ−４Ｌ、軟化点６５℃、水酸基当量１７４］
４．６９重量部
【化８】
【００２９】
１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、「ＤＢＵ」という）
０．２０重量部
球状溶融シリカ（平均粒径３０．０μｍ） ８７．００重量部
酸化ポリエチレンワックス１（滴点１２０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度０．９８ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物） ０．１０重量部
γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン ０．３０重量部
２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬） ０．０５重量部
カーボンブラック ０．３０重量部
をミキサーを用いて混合した後、表面温度が９５℃と２５℃の２軸ロールを用いて２０回混練し、得られた混練物シートを冷却後粉砕して、エポキシ樹脂組成物とした。得られたエポキシ樹脂組成物の特性を以下の方法で評価した。
【００３０】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰa、硬化時間１２０秒で測定した。単位はｃｍ。
【００３１】
金線変形率：低圧トランスファー自動成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．６ＭＰａ、硬化時間７０秒で、１６０ｐＬＱＦＰ（ＣｕＬ／Ｆ、パッケージ外寸：２４ｍｍ×２４ｍｍ×１．４ｍｍ厚、パッドサイズ：８．５ｍｍ×８．５ｍｍ、チップサイズ７．４ｍｍ×７．４ｍｍ）を成形した。成形した１６０ｐＬＱＦＰパッケージを軟Ｘ線透視装置で観察し、金線の変形率を（流れ量）／（金線長）の比率で表した。判定基準は５％未満を○、５％以上を×とした。
【００３２】
連続成形性：低圧トランスファー自動成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．６ＭＰａ、硬化時間７０秒で、８０ｐＱＦＰ（ＣｕＬ／Ｆ、パッケージ外寸：１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ厚、パッドサイズ：６．５ｍｍ×６．５ｍｍ、チップサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ）を連続で５００ショットまで成形した。判定基準は未充填等全く問題なく５００ショットまで連続成形できたものを○、それ以外を×とした。
【００３３】
成形品外観及び金型汚れ：上記連続成形において５００ショット経過後のパッケージ及び金型について、目視で汚れを評価した。パッケージ外観判断及び金型汚れ基準は、汚れているものを×、５００ショットまで汚れていないものを○で表す。
【００３４】
半田耐熱性：上記連続成形性の評価において成形したパッケージを１７５℃、８時間で後硬化し、得られたパッケージを８５℃、相対湿度８５％で１６８時間加湿処理後、２６０℃の半田槽にパッケージを１０秒間浸漬した。顕微鏡でパッケージを観察し、クラック発生率［（クラック発生率）＝（外部クラック発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を算出した。単位は％。評価したパッケージの数は２０個。また、半導体素子とエポキシ樹脂組成物界面の密着状態を超音波探傷装置により観察した。評価したパッケージの数は２０個。耐半田クラック性判断基準は、クラック発生率が０％で、かつ剥離なし：○、クラックもしくは剥離が発生したものは×とした。
【００３５】
実施例２〜２３、比較例１〜９
表１、表２、表３に示す割合で各成分を配合し、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果を表１、表２、表３に示す。
実施例１以外で用いた成分について、以下に示す。
式（３）のフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂）［明和化成（株）製、ＭＥＨ７８５１ＳＳ、軟化点６７℃、水酸基当量２０３］
【化９】
【００３６】
式（７）のエポキシ樹脂（ビフェニル型エポキシ樹脂）［ジャバンエポキシレジン（株）製、ＹＸ−４０００Ｈ、融点１０５℃、エポキシ当量１９１］
【化１０】
【００３７】
酸化ポリエチレンワックス２（滴点１０５℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量１１００、密度０．９７ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス３（滴点１３５℃、酸価２５ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量３０００、密度０．９９ｇ／ｃｍ3、平均粒径４０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス４（滴点１１０℃、酸価１２ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量１２００、密度０．９７ｇ／ｃｍ3、平均粒径５０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス５（滴点１１０℃、酸価４５ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度０．９７ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス６（滴点１１０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量７５０、密度０．９８ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス７（滴点１３０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量４５００、密度０．９９ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス８（滴点１１０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量１１００、密度０．９５ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス９（滴点１１０℃、酸価２５ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度１．０２ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス１０（滴点１２０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度０．９８ｇ／ｃｍ3、平均粒径３０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス１１（滴点１２０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度０．９８ｇ／ｃｍ3、平均粒径６０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
【００３８】
ポリエチレンワックス１（滴点１３５℃、酸価０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量５５００、密度０．９３ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックス）
ポリエチレンワックス２（滴点１１５℃、酸価０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量１８００、密度０．９３ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックス）
【００３９】
１，２−ジヒドロキシナフタレン（試薬）
カテコール（試薬）
ピロガロール（試薬）
１，６−ジヒドロキシナフタレン（試薬）
レゾルシノール（試薬）
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、離型性、低吸湿、低応力性に優れた特性を有しており、これを用いて半導体素子を成形封止する時の離型性、連続成形性に優れ、且つリードフレーム等の金属系部材に対し密着力が高く、耐半田性に優れた半導体装置を得ることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置に関するものであり、特に流動性、離型性、連続成形性に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田性に優れた半導体装置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樹脂組成物への要求は益々厳しくなっ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、金型とエポキシ樹脂組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った問題が生じている。また、環境問題に端を発した有鉛半田から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よる耐半田性が、従来以上に大きな問題となってきている。
【０００３】
このため耐半田性を向上させるための種々の提案がされている。例えば、無機充填材の高充填化が可能な低粘度型エポキシ樹脂であるビフェニル型エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物が提案されているが（特許文献１、２参照。）、無機充填材の高充填化により、流動性の低下が懸念される。そこで流動性、離型性、連続成形性に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田性に優れた半導体装置の開発が求められている。
【０００４】
【特許文献１】特公平７−３７０４１号公報（第１〜９頁）
【特許文献２】特開平８−２５３５５５号公報（第２〜９頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低吸湿、低応力の樹脂成分、特定の離型剤及び特定の化合物を用いた流動性、離型性、連続成形性に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田性に優れた半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
［１］ （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）酸化ポリエチレンワックス、（Ｆ）シランカップリング剤及び（Ｇ）芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物を必須成分とし、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂のうちの少なくとも片方が、一般式（１）で示される樹脂であり、（Ｅ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含み、かつ（Ｇ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
【０００７】
【化２】
（ただし、上記一般式（１）において、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基から選択される基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。Ｘはグリシジルエーテル基又は水酸基。ｎは平均値で、１〜３の正数）
【０００８】
［２］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの滴点が１００〜１４０℃である第［１］項記載のエポキシ樹脂組成物、
［３］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの平均粒径が２０〜７０μｍであり、全酸化ポリエチレンワックス中における粒径１０６μｍ以上の粒子の含有比率が０．１重量％以下である第［１］又は［２］項記載のエポキシ樹脂組成物、
［４］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの酸価が１０〜５０ｍｇ／ＫＯＨである第［１］、［２］又は［３］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
［５］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの数平均分子量が５００〜５０００である第［１］ないし［４］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
［６］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの密度が０．９４〜１．０３ｇ／ｃｍ3である第［１］ないし［５］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
［７］ 前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスが低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、及び高密度ポリエチレンポリマーの酸化物から選ばれる少なくとも一つである第［１］ないし［６］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
［８］ 第［１］ないし［７］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置、
である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に従うと、成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつ低吸湿、低応力性、金属系部材との密着力に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物、並びに耐半田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】
【００１０】
本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）酸化ポリエチレンワックス、（Ｆ）シランカップリング剤及び（Ｇ）芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物を必須成分とし、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂のうちの少なくとも片方が、主鎖にビフェニレン骨格を有するノボラック構造の樹脂であり、（Ｅ）成分及び（Ｇ）成分を特定量含むことにより、成形封止する時の流動性、離型性、連続成形性に優れ、かつ低吸湿、低応力性、金属系部材との密着力に優れた特性を有するエポキシ樹脂組成物、並びに耐半田性に優れた半導体装置が得られるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明で用いられる一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ｘはグリシジルエーテル基）は、樹脂骨格中に疎水性の構造を多く含むことから、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は吸湿率が低く、また架橋密度が低いため、ガラス転移温度以上の高温域での弾性率が小さいといった特徴を有している。これを用いたエポキシ樹脂組成物の樹脂硬化物は低い吸湿性を有し、半田処理時における水分の気化による爆発的な応力を低減できる。また熱時に低弾性率であることから半田処理時に発生する熱応力が小さくなり、結果として耐半田性に優れる。
【００１２】
本発明で用いられる一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ｘはグリシジルエーテル基）を用いることによる効果が損なわない範囲で、他のエポキシ樹脂と併用することができる。併用する場合の他のエポキシ樹脂としては、例えば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、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル（フェニレン骨格を含む）型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、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があり、これらは単独でも混合して用いてもよい。一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（Ｘはグリシジルエーテル基）の具体例を式（２）に示すが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
【化３】
（ただし、上記式（２）において、ｎは平均値で１〜３の正数。）
【００１４】
本発明で用いられる一般式（１）で示されるフェノール樹脂（Ｘは水酸基）は、樹脂骨格中に疎水性の構造を多く含むことから、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は吸湿率が低く、また架橋密度が低いため、ガラス転移温度以上の高温域での弾性率が小さいといった特徴を有している。これを用いたエポキシ樹脂組成物の樹脂硬化物は低吸湿率を示し、半田処理時における水分の気化による爆発的な応力を低減できる。また熱時に低弾性率であることから半田処理時に発生する熱応力が小さくなり、結果として耐半田性に優れる。
【００１５】
本発明で用いられる一般式（１）で示されるフェノール樹脂（Ｘは水酸基）を用いることによる効果が損なわない範囲で、他のフェノール樹脂と併用することができる。併用する場合の他のフェノール樹脂としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂（フェニレン骨格を含む）、ナフトールアラルキル樹脂等があり、これらは単独でも混合して用いてもよい。一般式（１）を基本骨格とするフェノール樹脂（Ｘは水酸基）の具体例を式（３）に示すが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
【化４】
（ただし、上記式（３）において、ｎは平均値で１〜３の正数。）
【００１７】
本発明に用いられる全エポキシ樹脂のエポキシ基と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基の当量比としては、好ましくは０．５〜２であり、特に好ましくは０．７〜１．５である。上記範囲を外れると耐湿性、硬化性等が低下する恐れがあるので好ましくない。
【００１８】
本発明で用いられる硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応の触媒となり得るものを指し、例えばトリブチルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のアミン系化合物、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。またこれらの硬化促進剤は単独でも混合して用いてもよい。
【００１９】
本発明で用いられる無機質充填材としては、例えば溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機質充填材の配合量を特に多くする場合は、溶融シリカを用いるのが一般的である。溶融シリカは破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカの配合量を高め、かつエポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えるためには、球状のものを主に用いる方が好ましい。更に球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布がより広くなるように調整することが望ましい。
【００２０】
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックスは、一般的にカルボン酸等からなる極性基と長い炭素鎖からなる非極性基を有しているため、成形時に極性基は樹脂硬化物側に配向し、逆に非極性基は金型側に配向することにより離型剤として作用する。本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックスの滴点は、１００〜１４０℃であり、好ましくは１１０〜１３０℃である。下限値未満だと熱安定性が十分でないため、連続成形時に酸化ポリエチレンワックスの焼き付きが発生し、離型性が悪化し、連続成形性を損なう恐れがある。上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化の際、酸化ポリエチレンワックスが十分に溶融しないことにより、酸化ポリエチレンワックスの分散性が低下し、酸化ポリエチレンワックスの硬化物表面への偏析による金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。酸価は１０〜５０ｍｇ／ＫＯＨであり、好ましくは１５〜４０ｍｇ／ＫＯＨである。酸価は樹脂硬化物との相溶性に影響し、下限値未満だと酸化ポリエチレンワックスはエポキシ樹脂マトリックスと相分離を起こし、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。上限値を越えるとエポキシ樹脂マトリックスとの相溶性がよすぎるため、硬化物表面に染み出すことが出来ず、十分な離型性を確保することができない恐れがある。数平均分子量は５００〜５０００であり、好ましくは１０００〜４０００である。数平均分子量が下限値未満だと酸化ポリエチレンワックスはエポキシ樹脂マトリックスとの親和性が高まり、十分な離型性を得ることができない恐れがある。上限値を越えると相分離を起こし、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。密度は０．９４〜１．０３ｇ／ｃｍ3であり、好ましくは０．９７〜０．９９ｇ／ｃｍ3である。下限値未満だと熱安定性が十分でないため、連続成形時に酸化ポリエチレンワックスの焼き付きが発生し、離型性が悪化し、連続成形性を損なう恐れがある。上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化の際、酸化ポリエチレンワックスが十分に溶融しないことにより、酸化ポリエチレンワックスの分散性が低下し、酸化ポリエチレンワックスの硬化物表面への偏析による金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。平均粒径は２０〜７０μｍ以下であり、好ましくは３０〜６０μｍである。下限値未満だと酸化ポリエチレンワックスがエポキシ樹脂マトリックスとの相溶性がよすぎるため、硬化物表面に染み出すことが出来ず、十分な離型付与効果が得られない恐れがある。上限値を越えると酸化ポリエチレンワックスが偏析し、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。また、エポキシ樹脂組成物の硬化の際、酸化ポリエチレンワックスが十分に溶融しないことにより、流動性を阻害する恐れがある。また、全酸化ポリエチレンワックス中における粒径１０６μｍ以上の粒子の含有比率は０．１重量％以下であることが好ましい。上限値を越えると酸化ポリエチレンワックスが偏析し、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。また、エポキシ樹脂組成物の硬化の際、酸化ポリエチレンワックスが十分に溶融しないことにより、流動性を阻害する恐れがある。酸化ポリエチレンワックスの含有量はエポキシ樹脂組成物中に、０．０１〜１重量％であり、好ましくは０．０３〜０．５重量％である。下限値未満だと離型性不足となり、上限値を越えるとリードフレーム部材との密着性が損なわれ、半田処理時に部材との剥離が発生する恐れがある。また、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす恐れがある。
【００２１】
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックスとしては、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物が好ましい。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックスを用いることによる効果を損なわない範囲で他の離型剤を併用することもできる。併用できる離型剤としては、例えばカルナバワックス等の天然ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸の金属塩類等が挙げられる。
【００２２】
本発明に用いるシランカップリング剤（Ｆ）は、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等特に限定せず、エポキシ樹脂組成物と無機充填剤との間で反応し、エポキシ樹脂組成物と無機充填剤の界面強度を向上させるものであればよい。芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｇ）（以下化合物（Ｇ）と称する）はシランカップリング剤（Ｆ）との相乗効果により、粘度特性と流動特性を著しく改善させるため、シランカップリング剤（Ｆ）は化合物（Ｇ）の効果を充分に得るためには必須である。これらのシランカップリング剤（Ｆ）は単独でも併用してもよい。本発明に用いるシランカップリング剤（Ｆ）の配合量は、全エポキシ樹脂組成物中０．０１重量％以上１重量％以下、好ましくは０．０５重量％以上０．８以下、特に好ましくは０．１重量％以上０．６重量％以下であり、下限値未満だと化合物（Ｇ）の効果が充分に得られず、また半導体パッケージにおける耐半田クラック性が低下する恐れがある。また、上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の吸水性が大きくなり、やはり半導体パッケージにおける耐半田クラック性が低下する恐れがある。
【００２３】
本発明に用いる芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｇ）（以下化合物（Ｇ）と称する）は、水酸基以外の置換基を有していてもよい。化合物（Ｇ）としては、式（４）又は式（５）で表される化合物が好ましく、例えば、カテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル、１、２−ジヒドロキシナフタレン、２、３−ジヒドロキシナフタレンおよびこれらの誘導体が挙げられる。そのうち流動性と硬化性の制御のしやすさ、低揮発性の点から母核はナフタレン環である化合物（１、２−ジヒドロキシナフタレン、２、３−ジヒドロキシナフタレンおよびその誘導体）がより好ましい。これらの化合物（Ｇ）は２種以上併用してもよい。かかる化合物（Ｇ）の配合量は全エポキシ樹脂組成物中０．０１〜１重量％、好ましくは０．０３〜０．８重量％、特に好ましくは０．０５〜０．５重量％である。下限値未満だとシランカップリング剤（Ｆ）との相乗効果による期待するような粘度特性および流動特性が得られない可能性がある。上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化が阻害され、また硬化物の物性が劣り、半導体封止樹脂としての性能が悪化する可能性があるので好ましくない。
【００２４】
【化５】
（ただし、上記式（４）において、Ｒ１、Ｒ５はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。）
【００２５】
【化６】
（ただし、上記式（５）において、Ｒ１、Ｒ７はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。）
【００２６】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、リン化合物、金属水酸化物等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム、合成ゴム等の低応力剤、酸化ビスマス水和物等の酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成分及びその他の添加剤等をミキサー等を用いて混合後、加熱ニーダ、熱ロール、押し出し機等を用いて加熱混練し、続いて冷却、粉砕して得られる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子等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、コンプレッションモールド、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。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例で具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
実施例１
式（２）のエポキシ樹脂（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）［日本化薬製、ＮＣ３０００Ｐ、軟化点５８℃、エポキシ当量２７３］
７．３６重量部
【化７】
【００２８】
式（６）のフェノール樹脂（フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂［三井化学（株）製、ＸＬＣ−４Ｌ、軟化点６５℃、水酸基当量１７４］
４．６９重量部
【化８】
【００２９】
１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、「ＤＢＵ」という）
０．２０重量部
球状溶融シリカ（平均粒径３０．０μｍ） ８７．００重量部
酸化ポリエチレンワックス１（滴点１２０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度０．９８ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物） ０．１０重量部
γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン ０．３０重量部
２，３−ジヒドロキシナフタレン（試薬） ０．０５重量部
カーボンブラック ０．３０重量部
をミキサーを用いて混合した後、表面温度が９５℃と２５℃の２軸ロールを用いて２０回混練し、得られた混練物シートを冷却後粉砕して、エポキシ樹脂組成物とした。得られたエポキシ樹脂組成物の特性を以下の方法で評価した。
【００３０】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰa、硬化時間１２０秒で測定した。単位はｃｍ。
【００３１】
金線変形率：低圧トランスファー自動成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．６ＭＰａ、硬化時間７０秒で、１６０ｐＬＱＦＰ（ＣｕＬ／Ｆ、パッケージ外寸：２４ｍｍ×２４ｍｍ×１．４ｍｍ厚、パッドサイズ：８．５ｍｍ×８．５ｍｍ、チップサイズ７．４ｍｍ×７．４ｍｍ）を成形した。成形した１６０ｐＬＱＦＰパッケージを軟Ｘ線透視装置で観察し、金線の変形率を（流れ量）／（金線長）の比率で表した。判定基準は５％未満を○、５％以上を×とした。
【００３２】
連続成形性：低圧トランスファー自動成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．６ＭＰａ、硬化時間７０秒で、８０ｐＱＦＰ（ＣｕＬ／Ｆ、パッケージ外寸：１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ厚、パッドサイズ：６．５ｍｍ×６．５ｍｍ、チップサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ）を連続で５００ショットまで成形した。判定基準は未充填等全く問題なく５００ショットまで連続成形できたものを○、それ以外を×とした。
【００３３】
成形品外観及び金型汚れ：上記連続成形において５００ショット経過後のパッケージ及び金型について、目視で汚れを評価した。パッケージ外観判断及び金型汚れ基準は、汚れているものを×、５００ショットまで汚れていないものを○で表す。
【００３４】
半田耐熱性：上記連続成形性の評価において成形したパッケージを１７５℃、８時間で後硬化し、得られたパッケージを８５℃、相対湿度８５％で１６８時間加湿処理後、２６０℃の半田槽にパッケージを１０秒間浸漬した。顕微鏡でパッケージを観察し、クラック発生率［（クラック発生率）＝（外部クラック発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を算出した。単位は％。評価したパッケージの数は２０個。また、半導体素子とエポキシ樹脂組成物界面の密着状態を超音波探傷装置により観察した。評価したパッケージの数は２０個。耐半田クラック性判断基準は、クラック発生率が０％で、かつ剥離なし：○、クラックもしくは剥離が発生したものは×とした。
【００３５】
実施例２〜２３、比較例１〜９
表１、表２、表３に示す割合で各成分を配合し、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果を表１、表２、表３に示す。
実施例１以外で用いた成分について、以下に示す。
式（３）のフェノール樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂）［明和化成（株）製、ＭＥＨ７８５１ＳＳ、軟化点６７℃、水酸基当量２０３］
【化９】
【００３６】
式（７）のエポキシ樹脂（ビフェニル型エポキシ樹脂）［ジャバンエポキシレジン（株）製、ＹＸ−４０００Ｈ、融点１０５℃、エポキシ当量１９１］
【化１０】
【００３７】
酸化ポリエチレンワックス２（滴点１０５℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量１１００、密度０．９７ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス３（滴点１３５℃、酸価２５ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量３０００、密度０．９９ｇ／ｃｍ3、平均粒径４０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス４（滴点１１０℃、酸価１２ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量１２００、密度０．９７ｇ／ｃｍ3、平均粒径５０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス５（滴点１１０℃、酸価４５ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度０．９７ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス６（滴点１１０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量７５０、密度０．９８ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス７（滴点１３０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量４５００、密度０．９９ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス８（滴点１１０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量１１００、密度０．９５ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス９（滴点１１０℃、酸価２５ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度１．０２ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス１０（滴点１２０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度０．９８ｇ／ｃｍ3、平均粒径３０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
酸化ポリエチレンワックス１１（滴点１２０℃、酸価２０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量２０００、密度０．９８ｇ／ｃｍ3、平均粒径６０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物）
【００３８】
ポリエチレンワックス１（滴点１３５℃、酸価０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量５５００、密度０．９３ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックス）
ポリエチレンワックス２（滴点１１５℃、酸価０ｍｇ／ＫＯＨ、数平均分子量１８００、密度０．９３ｇ／ｃｍ3、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子０．０重量％、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックス）
【００３９】
１，２−ジヒドロキシナフタレン（試薬）
カテコール（試薬）
ピロガロール（試薬）
１，６−ジヒドロキシナフタレン（試薬）
レゾルシノール（試薬）
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、離型性、低吸湿、低応力性に優れた特性を有しており、これを用いて半導体素子を成形封止する時の離型性、連続成形性に優れ、且つリードフレーム等の金属系部材に対し密着力が高く、耐半田性に優れた半導体装置を得ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）酸化ポリエチレンワックス、（Ｆ）シランカップリング剤及び（Ｇ）芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物を必須成分とし、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂のうちの少なくとも片方が、一般式（１）で示される樹脂であり、（Ｅ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含み、かつ（Ｇ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化１】
（ただし、上記一般式（１）において、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基から選択される基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。Ｘはグリシジルエーテル基又は水酸基。ｎは平均値で、１〜３の正数）
【請求項２】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの滴点が１００〜１４０℃である請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの平均粒径が２０〜７０μｍであり、全酸化ポリエチレンワックス中における粒径１０６μｍ以上の粒子の含有比率が０．１重量％以下である請求項１又は２記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの酸価が１０〜５０ｍｇ／ＫＯＨである請求項１、２又は３記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの数平均分子量が５００〜５０００である請求項１ないし４のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの密度が０．９４〜１．０３ｇ／ｃｍ3である請求項１ないし５のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項７】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスが低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、及び高密度ポリエチレンポリマーの酸化物から選ばれる少なくとも一つである請求項１ないし６のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項８】
請求項１ないし８のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機質充填材、（Ｅ）酸化ポリエチレンワックス、（Ｆ）シランカップリング剤及び（Ｇ）芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物を必須成分とし、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂のうちの少なくとも片方が、一般式（１）で示される樹脂であり、（Ｅ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含み、かつ（Ｇ）成分を全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１重量％含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化１】
（ただし、上記一般式（１）において、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基から選択される基であり、互いに同一であっても、異なっていてもよい。Ｘはグリシジルエーテル基又は水酸基。ｎは平均値で、１〜３の正数）
【請求項２】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの滴点が１００〜１４０℃である請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの平均粒径が２０〜７０μｍであり、全酸化ポリエチレンワックス中における粒径１０６μｍ以上の粒子の含有比率が０．１重量％以下である請求項１又は２記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの酸価が１０〜５０ｍｇ／ＫＯＨである請求項１、２又は３記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの数平均分子量が５００〜５０００である請求項１ないし４のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスの密度が０．９４〜１．０３ｇ／ｃｍ3である請求項１ないし５のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項７】
前記（Ｅ）酸化ポリエチレンワックスが低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、及び高密度ポリエチレンポリマーの酸化物から選ばれる少なくとも一つである請求項１ないし６のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項８】
請求項１ないし８のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。
【公開番号】特開２００６−３７００９（Ｐ２００６−３７００９Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２１７８１（Ｐ２００４−２２１７８１）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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