半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそのタブレット、ならびにその製法、それにより得られる半導体装置
【課題】成形後には、金属との接着性とともに、半田耐熱性にも優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそのタブレット、ならびにその製法、それにより得られる半導体装置を提供する。
【解決手段】下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有し、さらに下記（Ｃ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（Ａ）スルフィド系エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノールアラルキル樹脂。
（Ｃ）酸化ポリオレフィンワックス（イ）と水酸基含有ワックス（ロ）とのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体。
【解決手段】下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有し、さらに下記（Ｃ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（Ａ）スルフィド系エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノールアラルキル樹脂。
（Ｃ）酸化ポリオレフィンワックス（イ）と水酸基含有ワックス（ロ）とのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそのタブレット、ならびにその製法、それにより得られる半導体装置に関するものであって、詳しくは、それ自体の成形後には、金属との接着性とともに、半田耐熱性にも優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそのタブレット、ならびにその製法、それにより得られる半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トランジスター，ＩＣ等の半導体素子は、外部環境からの保護の観点および半導体素子のハンドリングを簡易にする観点から、プラスチックパッケージ等により樹脂封止され、半導体装置化されている。そして、この素子封止の分野では、生産性、コストに加え、電気特性、耐湿性、耐熱性、機械特性、等の諸特性のバランスがとれていることから、エポキシ樹脂組成物が広く用いられている。
【０００３】
一方、近年では、半導体素子、電気部品などをリードフレームに搭載し、金属ワイヤーによる接続を行う際に、金属ワイヤーの接続信頼性を高めるために、ニッケルメッキや、パラジウム、銀、金等の金属メッキがなされるリードフレームが多くなっている。そこで、このような金属メッキがなされたリードフレームに対し、樹脂封止がなされているのが現状である。
【０００４】
しかし、これまでのエポキシ樹脂組成物は、ニッケルメッキ等の金属を最外層に持つリードフレームに対し、接着性が不充分であることから、現在では、金属との接着性の向上のため、スルフィド系エポキシ樹脂等を用いること等が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１５５６５号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記技術の接着性は、充分に満足のいくものはなく、未だ改良の余地がある。また、近年の鉛フリー半田の使用拡大により、半田付け温度が上昇する傾向にあり、この温度上昇に伴って、封止樹脂と金属との熱膨張係数の差が大きくなるため、金属と封止樹脂との間の剥がれが生じやすく、金属との接着性はさらに低下するものとなっている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、成形後には、金属との接着性とともに、半田耐熱性にも優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそのタブレット、ならびにその製法、それにより得られる半導体装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有し、さらに下記（Ｃ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を第１の要旨とする。
（Ａ）スルフィド系エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノールアラルキル樹脂。
（Ｃ）酸化ポリオレフィンワックス（イ）と水酸基含有ワックス（ロ）とのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体。
【０００８】
また、本発明は、上記第１の要旨の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、加圧成形してなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレットを第２の要旨とする。
【０００９】
さらに、本発明は、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法であって、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとを溶融混合し上記（Ｃ）成分である加熱溶融体を得る工程と、この（Ｃ）成分と残部の成分とを混合する工程とを備える半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法を第３の要旨とする。
【００１０】
また、本発明は、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物またはそのタブレットを用いて、半導体素子を封止してなる半導体装置を第４の要旨とする。
【００１１】
すなわち、本発明者らは、成形後には、金属との接着性および半田耐熱性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るため、鋭意検討を行った。その過程で、スルフィド系エポキシ樹脂等の樹脂成分の改良だけでは、接着性の向上に限界があったことから、ワックスを入れることにより応力を低減し、接着性を向上させることを想起した。しかしながら、一般にワックスは離型性に富むため、単にワックスを配合するだけでは、接着性が低下してしまう。このため、本発明者らは、この点についてさらに研究を進めた。その結果、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとを併せてフェノールアラルキル樹脂中において加熱溶融体とし、これをスルフィド系エポキシ樹脂とフェノールアラルキル樹脂とともに用いることにより、上記目的を達成できることを見いだし、本発明に到達した。
【００１２】
この機構について詳細ははっきりしないが、次のように考えられる。本発明では、樹脂中のワックスが金属面に分離析出することを防ぐため、ポリオレフィンワックスを酸化処理した酸化ポリオレフィンワックスを用いている。しかしながら、この分子中のカルボキシル基が、金属界面に配向すると、樹脂と金属との接合を阻害する要因となる。その際に、酸化ポリオレフィンワックスに、水酸基含有ワックスを加え併用すると、各々のワックスに存在するカルボキシル基と水酸基とが相互作用を生じ、カルボキシル基が金属界面に配向することを防止するものと考えられる。したがって、本発明のように上記２種のワックスを加熱溶融体とし、これを、スルフィド系エポキシ樹脂とフェノールアラルキル樹脂との系に用いるため、上記ワックスが、リードフレーム等の金属面に分離析出すること等を防止して接着性の低下を防ぐとともに、ワックスにより低応力化が実現されることから、接着力が向上するものと推察される。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明は、スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）およびフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）を含有し、さらに酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体（Ｃ成分）を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。このため、形成後の硬化体は金属との接着性とともに、半田耐熱性にも優れるようになる。さらに、半導体封止用エポキシ樹脂組成物またはそのタブレットで樹脂封止する場合、得られる半導体装置は、信頼性の高いものとなる。
【００１４】
また、上記（イ）成分の酸価が、５〜２０であると、相溶性が一層向上し、成形後の硬化体の接着性により優れるようになる。
【００１５】
さらに、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、加圧成形して半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレットにする場合には、保存性および取り扱い等作業性に優れるようになる。
【００１６】
また、本発明の上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法によれば、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとを溶融混合し上記（Ｃ）成分である加熱溶融体をつくり、これと残部の成分とを混合するため、各工程を一連の連続的な流れとすることができ、作業性に優れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物（以下、「エポキシ樹脂組成物」という）は、スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）と、フェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）と、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体（Ｃ成分）とを用いて得られるものであって、通常、粉末状もしくはこれを打錠したタブレット状になっている。まず、これらの各成分について詳しく説明する。
【００１８】
《スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）》
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）を含有するものであり、通常、それ以外に汎用のエポキシ樹脂が併用される。
【００１９】
上記スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）とは、分子中にチオエーテル結合を有するエポキシ樹脂のことをいい、好ましくは、ビスヒドロキシアリールチオエーテル骨格を有したものである。このような樹脂としては、例えば、４，４’−ジグリシドキシビフェニルチオエーテル、２，２’−ジメチル−５，５’−ジターシャリーブチル−４，４’−ジグリシドキシビフェニルチオエーテル、６，６’−ジグリシジル−１，１’−ナフタレンチオエーテル等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、２，２’−ジメチル−５，５’−ジターシャリーブチル−４，４’−ジグリシドキシビフェニルチオエーテルが接着性の点で好ましい。このように、エポキシ樹脂がイオウ元素を有するため、金属への接着性が高められると考えられる。
【００２０】
汎用のエポキシ樹脂と併用する場合、スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）の配合量は、エポキシ樹脂全体（スルフィド系エポキシ樹脂と汎用エポキシ樹脂との合計、以下同じ）に対して２０重量％以上とすることが好ましく、より好ましくは３０重量％以上であり、さらに好ましくは４０重量％以上である。
【００２１】
上記スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）と併用する汎用のエポキシ樹脂としては、例えば、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、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各種のエポキシ樹脂があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２２】
上記汎用のエポキシ樹脂の中でも、ビフェニル型エポキシ樹脂が、低応力性の点から好ましい。ビフェニル型エポキシ樹脂を併用する場合、そのビフェニル型エポキシ樹脂の配合量は、エポキシ樹脂全体に対して２０重量％以上とすることが好ましく、より好ましくは３０重量％以上であり、さらに好ましくは４０重量％以上である。
【００２３】
そして、上記スルフィド系エポキシ樹脂および汎用のエポキシ樹脂は、室温下で固形状もしくは高粘度の液状を示すものを用いることが好ましい。例えば、通常、エポキシ樹脂当量１５０〜３５０、軟化点５０〜１３０℃のものが好適に用いられる。
【００２４】
《フェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）》
上記Ａ成分とともに用いられるフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂の硬化剤としての作用を奏するものであり、フェノール類とアラルキル化合物とを反応して得られるフェノールキシリレン樹脂に代表される一群のフェノール樹脂である。
【００２５】
上記フェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、１，４−ジヒドロキシベンゼン、α−ナフトール、β−ナフトール、１，４−ジヒドロキシナフタレン、２，７−ジヒドロキシナフタレン、１，５−ジヒドロキシナフタレン、ビスフェノール、ビスフェノールＡ等をあげることができる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２６】
上記アラルキル化合物としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ビフェニル、２，２−プロピリデンビフェニル等の芳香族化合物に、ヒドロキシメチル基、ハロメチル基、アルコキシメチル基が２個以上結合した化合物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２７】
上記フェノール類とアラルキル化合物との配合比（フェノール類／アラルキル化合物）はモル基準で０．５〜０．８５であることが好ましく、より好ましくは０．５５〜０．７である。配合比が上記０．５〜０．８５であると耐熱性や流動性向上により寄与しやすくなり、配合比が上記０．５５〜０．７であるとより一層耐熱性や流動性向上に寄与しやすくなる傾向がみられるからである。
【００２８】
上記フェノール類とアラルキル化合物との反応は、例えば、フェノール類とアラルキル化合物の原料と、必要に応じて触媒等を適宜配合して、加熱混合し、脱水，脱塩酸，脱アルコール反応等により行われる。
【００２９】
このようにして得られるフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）は、水酸基当量が、１００〜３５０であることが好ましく、より好ましくは１５０〜２５０である。また、軟化点は、５０〜１３０℃のものが好ましい。
【００３０】
このようなフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）を用いると、得られる硬化体の応力を低減することができ、接着性の向上を図ることができる。
【００３１】
前記エポキシ樹脂全体（スルフィド系エポキシ樹脂および任意成分としての汎用のエポキシ樹脂の合計）に対するフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）の配合割合は、未反応分を少なく抑えるため、エポキシ樹脂全体中のエポキシ基数に対するフェノールアラルキル樹脂中の水酸基数の比率（水酸基数／エポキシ基数）が、０．５〜２．０となるように配分することが好ましく、より好ましくは、０．８〜１．２である。
【００３２】
《酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとの加熱溶融体（Ｃ成分）》
上記ＡおよびＢ成分とともに用いられる、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとの加熱溶融体（Ｃ成分）とは、フェノールアラルキル樹脂中において、酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）と、水酸基含有ワックス（ロ成分）とを加熱し溶融させることにより得られる加熱溶融体をいう。
【００３３】
〈酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）〉
上記酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）とは、酸化処理されたポリオレフィンワックスのことをいい、例えば、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。中でも、酸化ポリエチレンワックスが好適に用いられる。
【００３４】
また、上記酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）の酸価は、５〜２０であることが好ましい。上記下限値未満であると、樹脂への相溶性が悪く、分離析出して、成形物の表面を汚したり、金属面に対する接着力が若干低下する傾向がみられ、逆に、上記上限値を超えると、樹脂組成物の粘度を上昇させてしまい、流動性を低下させ、成形時に樹脂組成物の未充填が起こりやすい傾向がみられるからである。
【００３５】
さらに、目的とする酸価が得やすい点から、分岐の少ないポリオレフィンを酸価処理したものが好ましい。
【００３６】
酸価５〜２０の酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）は、通常、カルボキシル基当量が２８００〜１１２００程度のものに相当する。
【００３７】
また、酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）は、重量平均分子量が１０００〜５０００程度のものを用いることが好ましい。分子量が上記下限値未満であると、離型性が低下する傾向がみられ、逆に、上記上限値を超えると、樹脂中への分散性が不均一となり、物性のばらつきが生じる傾向がみられるからである。
【００３８】
〈水酸基含有ワックス（ロ成分）〉
前記水酸基含有ワックス（ロ成分）としては、例えば、ポリアルキレングリコール変性ポリオレフィン、シリコーン、天然系ワックスであるカルナバワックス等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００３９】
ポリアルキレングリコール型の化合物は、樹脂との相溶性が高く、高分子量のものが一般に市販されている。しかしながら、高分子量であるため、金型面に移行すると金型面の平滑性を低下させ、成形物に曇りを発生させてしまう傾向がみられる。
【００４０】
そこで、好適に用いられる水酸基含有ワックス（ロ成分）としては、天然系ワックスであり、特にエステル構造のワックスが共存するものを用いることが好ましい。これは、ワックスの安定性が高まり、水酸基が保護され、ミセル様形態を形成しやすくなるためである。
【００４１】
そして、上記天然系ワックスの中でも、脂肪族カルボン酸脂肪族エステルを主成分とするカルナバワックスが好ましい。具体的には、上記主成分である脂肪族カルボン酸脂肪族エステルとともに、脂肪族アルコールを５〜２０重量％含有し、ヒドロキシ酸エステル構造を２０〜４０重量％含有するものが好ましい。また、上記脂肪族カルボン酸脂肪族エステルは、Ｃ２４〜４０の鎖長を有する長鎖カルボン酸と、Ｃ２６〜４２の鎖長を有する長鎖アルコールエステルからなることが好ましく、その分子量は、５００〜２０００であることがさらに好ましい。
【００４２】
上記水酸基含有ワックス（ロ成分）は、重量平均分子量が５００〜２０００であることが好ましく、水酸基当量が１０００〜３０００程度のものが好ましい。
【００４３】
酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）と水酸基含有ワックス（ロ成分）との重量比率は、それぞれの重量をカルボキシル基当量または水酸基当量で割った、水酸基数／カルボキシル基数（モル比）が、０．５〜２．０となるように設定することが好ましい。
【００４４】
前記加熱溶融体（Ｃ成分）は、フェノールアラルキル樹脂中において、上記イ成分と、ロ成分とを適宜配合し、混練機等を用いて加熱状態で溶融混練することにより得ることができる。
【００４５】
なお、Ｃ成分中のフェノールアラルキル樹脂としては、前記のフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）の全部または一部を用いてもよいし、Ｂ成分とは別のフェノールアラルキル樹脂を用いてもよい。作業性の点から、Ｂ成分の全部を用いて加熱溶融体を調製することが好ましい。別のフェノールアラルキル樹脂を用いる場合には、エポキシ樹脂を配合する際、Ｂ成分と合算したフェノールアラルキル樹脂の水酸基数を考慮して、目的とする水酸基数／エポキシ基数となるように配分すればよい。
【００４６】
このようにして得られる加熱溶融体（Ｃ成分）は、酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）のカルボキシル基と水酸基含有ワックス（ロ成分）の水酸基とが相互作用しカルボキシル基の金属面への配向を制御すると推察される。このため、樹脂成分に、この加熱溶融体（Ｃ成分）を配合することにより、リードフレーム等の金属面へ、酸化ポリオレフィンワックス等の析出等を抑えながら、ワックスによる低応力化を図ることができ、金属との接着性を高めることができるものと考えられる。
【００４７】
《その他の成分》
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｃ成分、および任意成分である汎用のエポキシ樹脂以外に、必要に応じて、硬化促進剤、無機質充填剤、シランカップリング剤、顔料、イオン捕捉剤、ブロム化エポキシ樹脂等のハロゲン系の難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、表面処理剤等の他の添加剤を適宜配合することができる。
【００４８】
〈硬化促進剤〉
上記硬化促進剤としては、例えば、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートやトリフェニルホスフィン等の有機リン系、２−メチルイミダゾールやフェニルイミダゾール等のイミダゾール系、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等の三級アミン系等の化合物があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。中でも、硬化性の点から、イミダゾール系、三級アミン系の硬化促進剤が好ましく、電気的信頼性の点から、有機リン系の硬化促進剤が好ましく用いられ、特に好ましくはテトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートである。
【００４９】
上記硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜１．０重量％に設定することが好ましい。エポキシ樹脂組成物の流動性の観点から、特に好ましくは、０．１〜０．３重量％である。すなわち、配合量が少なすぎると、目的とするエポキシ樹脂とフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）との硬化反応が進み難いため、必要とする硬化性を得ることが困難となる傾向がみられ、配合量が多すぎると、硬化反応が速過ぎて成形性を損なう傾向がみられるからである。
【００５０】
〈無機質充填剤〉
上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる無機質充填剤としては、従来公知の各種充填剤が用いられる。例えば、石英ガラス、タルク、シリカ粉末（溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末等）、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末等があげられる。これら無機質充填剤は、破砕状、球状、あるいは摩砕処理したもの等いずれのものでも使用可能である。そして、これら無機質充填剤は単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、高熱伝導性が必要な用途では、アルミナ粉末、シリカ粉末を用いることが好ましく、より好ましくは、結晶性シリカの破砕粉末である。樹脂の流動性の観点からは、粉末の角を研磨して除去したものや、結晶性シリカを火炎中に噴霧して溶融させて球状にしたもの（以下、「溶融球状シリカ粉末」という）を用いることが好ましい。また、得られる硬化物の線膨張係数を低減できる点から、溶融させて非晶質にしたシリカ粉末（以下「溶融シリカ粉末」という）を用いることも好ましい。
【００５１】
また、無機質充填剤の平均粒子径は、５〜３０μｍの範囲であることが好ましく、特に好ましくは５〜２５μｍの範囲のものである。平均粒子径が小さすぎると、エポキシ樹脂組成物の流動性に劣る傾向がみられ、逆に、平均粒子径が大きすぎると、金属ゲート部での目詰まり等が起こりやすい傾向がみられるからである。さらに、最大粒子径は、５４μｍ以下にすることが、小型の半導体パッケージの場合、成形外観に優れて平滑であり、ゲート部への無機質充填剤の引っかかりによる流動不良、ワイヤー間に挟まることによるワイヤーの変形、ワイヤー部のボイド等が発生しないことから、特に好ましい。
【００５２】
上記無機質充填剤の平均粒子径および最大粒子径の測定は、例えば、母集団から任意の測定試料を取り出し、市販のレーザー式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
【００５３】
そして、上記無機質充填剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の７０〜９５重量％の範囲に設定することが好ましい。すなわち、上記下限値未満であると、エポキシ樹脂組成物中の有機成分の占める割合が多くなり、硬化物の難燃効果に乏しくなる傾向がみられ、逆に、上記上限値を超えると、エポキシ樹脂組成物の流動性が著しく低下する傾向がみられるからである。
【００５４】
〈シランカップリング剤〉
上記シランカップリング剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング剤、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト系シランカップリング剤等があげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。
【００５５】
シランカップリング剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜５．０重量％の割合に設定することが好ましい。接着力の点から、特に、０．１〜２．０重量％の割合に設定することがより好ましい。
【００５６】
〈顔料〉
顔料 としては、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、オラゾールブラック等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００５７】
〈イオン捕捉剤〉
イオン捕捉剤 としては、例えば、水酸化ビスマス、協和化学社製のＤＨＴ−４Ａに代表されるハイドロタルサイト類化合物、五酸化アンチモン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００５８】
上記成分を用いることにより、本発明のエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
【００５９】
《エポキシ樹脂組成物の製法》
本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。まず、上記Ａ〜Ｃ成分等の混合に先立って、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）と水酸基含有ワックス（ロ成分）とを溶融混合し上記Ｃ成分である加熱溶融体を調製する。その際に用いるフェノールアラルキル樹脂としては、前記Ｂ成分の全部を用いることが作業性および溶融性の点から好ましい。また、硬化促進剤を用いる場合には、上記フェノールアラルキル樹脂とともに硬化促進剤も併せて溶解することも好ましい。
【００６０】
つぎに、このＢ成分等を含む加熱溶融体（Ｃ成分）に残りの必須成分（Ａ成分等）、および他の添加剤等の任意成分を、常法に準じて適宜配合した後混合する。ついで、混合したものをミキシングロールや押し出し式の混練機等を用いて加熱状態で溶融混練した後、これを室温下で冷却固化させる。その後、公知の手段によって粉砕するという一連の工程により目的とするエポキシ樹脂組成物を製造することができる。
【００６１】
また、必要に応じて上記エポキシ樹脂組成物を打錠することにより、エポキシ樹脂組成物タブレットを製造することができる。また、得られるエポキシ樹脂組成物タブレットの形状は、作業性の点から、厚肉円板状であることが好ましい。
【００６２】
このようなエポキシ樹脂組成物等を用いての半導体素子の封止方法は、例えば、通常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行うことができ、半導体装置化することができる。
【００６３】
このようにして得られる半導体装置は、前記エポキシ樹脂、ＢおよびＣ成分を含有するエポキシ樹脂組成物等からなるため、金属との接着性とともに、半田耐熱性にも優れる半導体パッケージとなり、信頼性の高いものとなる。
【００６４】
そして、得られる半導体装置としては、トランジスタ、サイリスタ等の電源用、メモリ、ＣＰＵ、信号処理用（Ｄ／Ａコンバーター，画像処理，通信処理）等の半導体装置があげられる。
【実施例】
【００６５】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【００６６】
まず、実施例および比較例に先立って下記に示す各成分を準備した。
【００６７】
〔エポキシ樹脂ａ１（Ａ成分）〕
スルフィド系エポキシ樹脂：２，２’−ジメチル−５，５’−ジターシャリーブチル−４，４’−ジグリシドキシビフェニルチオエーテル（エポキシ当量２４４、融点１１３℃）。
【００６８】
〔エポキシ樹脂ａ２〕
ビフェニル型エポキシ樹脂：３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−グリシドキシビフェニル（エポキシ当量１９５、融点１０５℃）。
【００６９】
〔フェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）〕
フェノールキシリレン樹脂（水酸基当量１７４、軟化点７５℃）。
【００７０】
〔酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）〕
酸化ポリエチレンワックス（酸価１８、重量平均分子量４２００）。
【００７１】
〔水酸基含有ワックス（ロ成分）〕
カルナバワックス（水酸基当量２５００相当）。
【００７２】
〔硬化促進剤〕
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート。
【００７３】
〔無機質充填剤〕
平均粒径２４μｍの溶融球状シリカ粉末。
【００７４】
〔加熱溶融体ｃ１（Ｃ成分）〕
フェノールアラルキル樹脂、酸化ポリオレフィンワックス、水酸基含有ワックス、硬化促進剤として、それぞれ上記に記載の成分材料を下記の表１に示す成分割合で準備する。そして、このフェノールアラルキル樹脂を加熱溶融し、１７０℃で硬化促進剤を添加し１時間撹拌羽根のついた混練機で混合した後、１５０℃にて、酸化ポリオレフィンワックスと上記水酸基含有ワックスとを加え、さらに３０分混合する。これを冷却し、固化物を粉砕したものを、加熱溶融体ｃ１とする。
【００７５】
〔加熱溶融体ｃ２〜ｃ５（比較例用）〕
上記加熱溶融体ｃ１の調製に用いる各成分を、下記の表１に示す各成分割合で配合する以外は、加熱溶融体ｃ１と同様にして、加熱溶融体ｃ２〜ｃ５を調製する。
【００７６】
【表１】
【００７７】
〔実施例１、比較例１〜３〕
下記の表２に示す各成分を同表に示す割合で配合し、約１００℃に加熱したロール混練機に３分間かけて溶融混練することにより溶融物を作製した。つぎに、この溶融物を冷却固化した後粉砕して、エポキシ樹脂組成物を調製し、これを、さらに２０℃にて加圧成形することにより、汎用のタブレット状（厚肉円板状）にした。これにより目的とする実施例・比較例用のエポキシ樹脂組成物タブレットを得た。
【００７８】
【表２】
【００７９】
このようにして得られた各エポキシ樹脂組成物タブレットを用い、下記の試験方法にしたがって、その性能を測定・評価した。これらの結果を後記の表３に示す。また、結果に伴うこれらの評価も表３に併せて示す。
【００８０】
〔接着性および半田耐熱性〕
Ｎｉメッキリードフレーム板上に、底面面積１０ｍｍ２（直径３．６ｍｍ）、高さ約５ｍｍの円錐台状に形成した上記エポキシ樹脂組成物タブレットを載置し、１７５℃、２時間加熱移送成形により成形物を作製した。これを半田付け温度に相当する２６０℃の雰囲気に１分間保持して、試験片を作製した。ついで、図１に示すように、サンプル固定治具３内に、上記Ｎｉメッキフレーム板１と接着したエポキシ樹脂組成物の硬化体２を嵌め込み、試験機（オートグラフ、島津製作所社製）のロードセルから延びるチャック４で、Ｎｉメッキリードフレーム板１の端部を狭持し、フレーム表面の平行方向にフレームを引っ張った。そして、円錐台の硬化体２が、Ｎｉメッキリードフレーム板１から剥離する際の最大力を測定し、その実測値（接着力値）（ＭＰａ）をフレーム接着性および半田耐熱性の評価対象とした。
【００８１】
【表３】
【００８２】
上記の結果から、実施例１のように、本発明のＡおよびＢ成分とともに、酸化ポリエチレンワックスと水酸基含有ワックスとをフェノールアラルキル樹脂中で加熱溶融した加熱溶融体（Ｃ成分）を用いると、Ｎｉメッキリードフレームとの接着性が著しく向上することが分かる。また、上記試験に用いた試験片は、半田付け温度である２６０℃という高温を経由したにもかかわらず優れた接着性を示すことから、半田耐熱性にも優れることが分かる。そして、実施例１のエポキシ樹脂組成物タブレットから得られる半導体装置においても、封止樹脂部分の剥離等が生じず、信頼性に優れたものが得られる。
【００８３】
これに対し、比較例１〜３は、フェノールアラルキル樹脂、酸化ポリエチレンワックス、および水酸基含有ワックスの各成分の使用割合について、実施例１と同様であるにもかかわらず、接着性に劣るものであった。これは、酸化ポリエチレンワックスと水酸基含有ワックスとを別々に加熱溶融したことから、酸化ポリエチレンワックスのカルボキシル基と、水酸基含有ワックスの水酸基との相互作用が働かなかったためであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】接着性の試験方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ Ｎｉメッキリードフレーム板
２ エポキシ樹脂組成物の硬化体
３ サンプル固定治具
４ チャック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそのタブレット、ならびにその製法、それにより得られる半導体装置に関するものであって、詳しくは、それ自体の成形後には、金属との接着性とともに、半田耐熱性にも優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそのタブレット、ならびにその製法、それにより得られる半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トランジスター，ＩＣ等の半導体素子は、外部環境からの保護の観点および半導体素子のハンドリングを簡易にする観点から、プラスチックパッケージ等により樹脂封止され、半導体装置化されている。そして、この素子封止の分野では、生産性、コストに加え、電気特性、耐湿性、耐熱性、機械特性、等の諸特性のバランスがとれていることから、エポキシ樹脂組成物が広く用いられている。
【０００３】
一方、近年では、半導体素子、電気部品などをリードフレームに搭載し、金属ワイヤーによる接続を行う際に、金属ワイヤーの接続信頼性を高めるために、ニッケルメッキや、パラジウム、銀、金等の金属メッキがなされるリードフレームが多くなっている。そこで、このような金属メッキがなされたリードフレームに対し、樹脂封止がなされているのが現状である。
【０００４】
しかし、これまでのエポキシ樹脂組成物は、ニッケルメッキ等の金属を最外層に持つリードフレームに対し、接着性が不充分であることから、現在では、金属との接着性の向上のため、スルフィド系エポキシ樹脂等を用いること等が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１５５６５号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記技術の接着性は、充分に満足のいくものはなく、未だ改良の余地がある。また、近年の鉛フリー半田の使用拡大により、半田付け温度が上昇する傾向にあり、この温度上昇に伴って、封止樹脂と金属との熱膨張係数の差が大きくなるため、金属と封止樹脂との間の剥がれが生じやすく、金属との接着性はさらに低下するものとなっている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、成形後には、金属との接着性とともに、半田耐熱性にも優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそのタブレット、ならびにその製法、それにより得られる半導体装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有し、さらに下記（Ｃ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を第１の要旨とする。
（Ａ）スルフィド系エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノールアラルキル樹脂。
（Ｃ）酸化ポリオレフィンワックス（イ）と水酸基含有ワックス（ロ）とのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体。
【０００８】
また、本発明は、上記第１の要旨の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、加圧成形してなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレットを第２の要旨とする。
【０００９】
さらに、本発明は、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法であって、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとを溶融混合し上記（Ｃ）成分である加熱溶融体を得る工程と、この（Ｃ）成分と残部の成分とを混合する工程とを備える半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法を第３の要旨とする。
【００１０】
また、本発明は、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物またはそのタブレットを用いて、半導体素子を封止してなる半導体装置を第４の要旨とする。
【００１１】
すなわち、本発明者らは、成形後には、金属との接着性および半田耐熱性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るため、鋭意検討を行った。その過程で、スルフィド系エポキシ樹脂等の樹脂成分の改良だけでは、接着性の向上に限界があったことから、ワックスを入れることにより応力を低減し、接着性を向上させることを想起した。しかしながら、一般にワックスは離型性に富むため、単にワックスを配合するだけでは、接着性が低下してしまう。このため、本発明者らは、この点についてさらに研究を進めた。その結果、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとを併せてフェノールアラルキル樹脂中において加熱溶融体とし、これをスルフィド系エポキシ樹脂とフェノールアラルキル樹脂とともに用いることにより、上記目的を達成できることを見いだし、本発明に到達した。
【００１２】
この機構について詳細ははっきりしないが、次のように考えられる。本発明では、樹脂中のワックスが金属面に分離析出することを防ぐため、ポリオレフィンワックスを酸化処理した酸化ポリオレフィンワックスを用いている。しかしながら、この分子中のカルボキシル基が、金属界面に配向すると、樹脂と金属との接合を阻害する要因となる。その際に、酸化ポリオレフィンワックスに、水酸基含有ワックスを加え併用すると、各々のワックスに存在するカルボキシル基と水酸基とが相互作用を生じ、カルボキシル基が金属界面に配向することを防止するものと考えられる。したがって、本発明のように上記２種のワックスを加熱溶融体とし、これを、スルフィド系エポキシ樹脂とフェノールアラルキル樹脂との系に用いるため、上記ワックスが、リードフレーム等の金属面に分離析出すること等を防止して接着性の低下を防ぐとともに、ワックスにより低応力化が実現されることから、接着力が向上するものと推察される。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明は、スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）およびフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）を含有し、さらに酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体（Ｃ成分）を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。このため、形成後の硬化体は金属との接着性とともに、半田耐熱性にも優れるようになる。さらに、半導体封止用エポキシ樹脂組成物またはそのタブレットで樹脂封止する場合、得られる半導体装置は、信頼性の高いものとなる。
【００１４】
また、上記（イ）成分の酸価が、５〜２０であると、相溶性が一層向上し、成形後の硬化体の接着性により優れるようになる。
【００１５】
さらに、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、加圧成形して半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレットにする場合には、保存性および取り扱い等作業性に優れるようになる。
【００１６】
また、本発明の上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法によれば、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとを溶融混合し上記（Ｃ）成分である加熱溶融体をつくり、これと残部の成分とを混合するため、各工程を一連の連続的な流れとすることができ、作業性に優れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物（以下、「エポキシ樹脂組成物」という）は、スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）と、フェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）と、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体（Ｃ成分）とを用いて得られるものであって、通常、粉末状もしくはこれを打錠したタブレット状になっている。まず、これらの各成分について詳しく説明する。
【００１８】
《スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）》
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）を含有するものであり、通常、それ以外に汎用のエポキシ樹脂が併用される。
【００１９】
上記スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）とは、分子中にチオエーテル結合を有するエポキシ樹脂のことをいい、好ましくは、ビスヒドロキシアリールチオエーテル骨格を有したものである。このような樹脂としては、例えば、４，４’−ジグリシドキシビフェニルチオエーテル、２，２’−ジメチル−５，５’−ジターシャリーブチル−４，４’−ジグリシドキシビフェニルチオエーテル、６，６’−ジグリシジル−１，１’−ナフタレンチオエーテル等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、２，２’−ジメチル−５，５’−ジターシャリーブチル−４，４’−ジグリシドキシビフェニルチオエーテルが接着性の点で好ましい。このように、エポキシ樹脂がイオウ元素を有するため、金属への接着性が高められると考えられる。
【００２０】
汎用のエポキシ樹脂と併用する場合、スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）の配合量は、エポキシ樹脂全体（スルフィド系エポキシ樹脂と汎用エポキシ樹脂との合計、以下同じ）に対して２０重量％以上とすることが好ましく、より好ましくは３０重量％以上であり、さらに好ましくは４０重量％以上である。
【００２１】
上記スルフィド系エポキシ樹脂（Ａ成分）と併用する汎用のエポキシ樹脂としては、例えば、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、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各種のエポキシ樹脂があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２２】
上記汎用のエポキシ樹脂の中でも、ビフェニル型エポキシ樹脂が、低応力性の点から好ましい。ビフェニル型エポキシ樹脂を併用する場合、そのビフェニル型エポキシ樹脂の配合量は、エポキシ樹脂全体に対して２０重量％以上とすることが好ましく、より好ましくは３０重量％以上であり、さらに好ましくは４０重量％以上である。
【００２３】
そして、上記スルフィド系エポキシ樹脂および汎用のエポキシ樹脂は、室温下で固形状もしくは高粘度の液状を示すものを用いることが好ましい。例えば、通常、エポキシ樹脂当量１５０〜３５０、軟化点５０〜１３０℃のものが好適に用いられる。
【００２４】
《フェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）》
上記Ａ成分とともに用いられるフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂の硬化剤としての作用を奏するものであり、フェノール類とアラルキル化合物とを反応して得られるフェノールキシリレン樹脂に代表される一群のフェノール樹脂である。
【００２５】
上記フェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、１，４−ジヒドロキシベンゼン、α−ナフトール、β−ナフトール、１，４−ジヒドロキシナフタレン、２，７−ジヒドロキシナフタレン、１，５−ジヒドロキシナフタレン、ビスフェノール、ビスフェノールＡ等をあげることができる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２６】
上記アラルキル化合物としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ビフェニル、２，２−プロピリデンビフェニル等の芳香族化合物に、ヒドロキシメチル基、ハロメチル基、アルコキシメチル基が２個以上結合した化合物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２７】
上記フェノール類とアラルキル化合物との配合比（フェノール類／アラルキル化合物）はモル基準で０．５〜０．８５であることが好ましく、より好ましくは０．５５〜０．７である。配合比が上記０．５〜０．８５であると耐熱性や流動性向上により寄与しやすくなり、配合比が上記０．５５〜０．７であるとより一層耐熱性や流動性向上に寄与しやすくなる傾向がみられるからである。
【００２８】
上記フェノール類とアラルキル化合物との反応は、例えば、フェノール類とアラルキル化合物の原料と、必要に応じて触媒等を適宜配合して、加熱混合し、脱水，脱塩酸，脱アルコール反応等により行われる。
【００２９】
このようにして得られるフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）は、水酸基当量が、１００〜３５０であることが好ましく、より好ましくは１５０〜２５０である。また、軟化点は、５０〜１３０℃のものが好ましい。
【００３０】
このようなフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）を用いると、得られる硬化体の応力を低減することができ、接着性の向上を図ることができる。
【００３１】
前記エポキシ樹脂全体（スルフィド系エポキシ樹脂および任意成分としての汎用のエポキシ樹脂の合計）に対するフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）の配合割合は、未反応分を少なく抑えるため、エポキシ樹脂全体中のエポキシ基数に対するフェノールアラルキル樹脂中の水酸基数の比率（水酸基数／エポキシ基数）が、０．５〜２．０となるように配分することが好ましく、より好ましくは、０．８〜１．２である。
【００３２】
《酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとの加熱溶融体（Ｃ成分）》
上記ＡおよびＢ成分とともに用いられる、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとの加熱溶融体（Ｃ成分）とは、フェノールアラルキル樹脂中において、酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）と、水酸基含有ワックス（ロ成分）とを加熱し溶融させることにより得られる加熱溶融体をいう。
【００３３】
〈酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）〉
上記酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）とは、酸化処理されたポリオレフィンワックスのことをいい、例えば、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。中でも、酸化ポリエチレンワックスが好適に用いられる。
【００３４】
また、上記酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）の酸価は、５〜２０であることが好ましい。上記下限値未満であると、樹脂への相溶性が悪く、分離析出して、成形物の表面を汚したり、金属面に対する接着力が若干低下する傾向がみられ、逆に、上記上限値を超えると、樹脂組成物の粘度を上昇させてしまい、流動性を低下させ、成形時に樹脂組成物の未充填が起こりやすい傾向がみられるからである。
【００３５】
さらに、目的とする酸価が得やすい点から、分岐の少ないポリオレフィンを酸価処理したものが好ましい。
【００３６】
酸価５〜２０の酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）は、通常、カルボキシル基当量が２８００〜１１２００程度のものに相当する。
【００３７】
また、酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）は、重量平均分子量が１０００〜５０００程度のものを用いることが好ましい。分子量が上記下限値未満であると、離型性が低下する傾向がみられ、逆に、上記上限値を超えると、樹脂中への分散性が不均一となり、物性のばらつきが生じる傾向がみられるからである。
【００３８】
〈水酸基含有ワックス（ロ成分）〉
前記水酸基含有ワックス（ロ成分）としては、例えば、ポリアルキレングリコール変性ポリオレフィン、シリコーン、天然系ワックスであるカルナバワックス等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００３９】
ポリアルキレングリコール型の化合物は、樹脂との相溶性が高く、高分子量のものが一般に市販されている。しかしながら、高分子量であるため、金型面に移行すると金型面の平滑性を低下させ、成形物に曇りを発生させてしまう傾向がみられる。
【００４０】
そこで、好適に用いられる水酸基含有ワックス（ロ成分）としては、天然系ワックスであり、特にエステル構造のワックスが共存するものを用いることが好ましい。これは、ワックスの安定性が高まり、水酸基が保護され、ミセル様形態を形成しやすくなるためである。
【００４１】
そして、上記天然系ワックスの中でも、脂肪族カルボン酸脂肪族エステルを主成分とするカルナバワックスが好ましい。具体的には、上記主成分である脂肪族カルボン酸脂肪族エステルとともに、脂肪族アルコールを５〜２０重量％含有し、ヒドロキシ酸エステル構造を２０〜４０重量％含有するものが好ましい。また、上記脂肪族カルボン酸脂肪族エステルは、Ｃ２４〜４０の鎖長を有する長鎖カルボン酸と、Ｃ２６〜４２の鎖長を有する長鎖アルコールエステルからなることが好ましく、その分子量は、５００〜２０００であることがさらに好ましい。
【００４２】
上記水酸基含有ワックス（ロ成分）は、重量平均分子量が５００〜２０００であることが好ましく、水酸基当量が１０００〜３０００程度のものが好ましい。
【００４３】
酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）と水酸基含有ワックス（ロ成分）との重量比率は、それぞれの重量をカルボキシル基当量または水酸基当量で割った、水酸基数／カルボキシル基数（モル比）が、０．５〜２．０となるように設定することが好ましい。
【００４４】
前記加熱溶融体（Ｃ成分）は、フェノールアラルキル樹脂中において、上記イ成分と、ロ成分とを適宜配合し、混練機等を用いて加熱状態で溶融混練することにより得ることができる。
【００４５】
なお、Ｃ成分中のフェノールアラルキル樹脂としては、前記のフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）の全部または一部を用いてもよいし、Ｂ成分とは別のフェノールアラルキル樹脂を用いてもよい。作業性の点から、Ｂ成分の全部を用いて加熱溶融体を調製することが好ましい。別のフェノールアラルキル樹脂を用いる場合には、エポキシ樹脂を配合する際、Ｂ成分と合算したフェノールアラルキル樹脂の水酸基数を考慮して、目的とする水酸基数／エポキシ基数となるように配分すればよい。
【００４６】
このようにして得られる加熱溶融体（Ｃ成分）は、酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）のカルボキシル基と水酸基含有ワックス（ロ成分）の水酸基とが相互作用しカルボキシル基の金属面への配向を制御すると推察される。このため、樹脂成分に、この加熱溶融体（Ｃ成分）を配合することにより、リードフレーム等の金属面へ、酸化ポリオレフィンワックス等の析出等を抑えながら、ワックスによる低応力化を図ることができ、金属との接着性を高めることができるものと考えられる。
【００４７】
《その他の成分》
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｃ成分、および任意成分である汎用のエポキシ樹脂以外に、必要に応じて、硬化促進剤、無機質充填剤、シランカップリング剤、顔料、イオン捕捉剤、ブロム化エポキシ樹脂等のハロゲン系の難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、表面処理剤等の他の添加剤を適宜配合することができる。
【００４８】
〈硬化促進剤〉
上記硬化促進剤としては、例えば、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートやトリフェニルホスフィン等の有機リン系、２−メチルイミダゾールやフェニルイミダゾール等のイミダゾール系、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等の三級アミン系等の化合物があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。中でも、硬化性の点から、イミダゾール系、三級アミン系の硬化促進剤が好ましく、電気的信頼性の点から、有機リン系の硬化促進剤が好ましく用いられ、特に好ましくはテトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートである。
【００４９】
上記硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜１．０重量％に設定することが好ましい。エポキシ樹脂組成物の流動性の観点から、特に好ましくは、０．１〜０．３重量％である。すなわち、配合量が少なすぎると、目的とするエポキシ樹脂とフェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）との硬化反応が進み難いため、必要とする硬化性を得ることが困難となる傾向がみられ、配合量が多すぎると、硬化反応が速過ぎて成形性を損なう傾向がみられるからである。
【００５０】
〈無機質充填剤〉
上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる無機質充填剤としては、従来公知の各種充填剤が用いられる。例えば、石英ガラス、タルク、シリカ粉末（溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末等）、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末等があげられる。これら無機質充填剤は、破砕状、球状、あるいは摩砕処理したもの等いずれのものでも使用可能である。そして、これら無機質充填剤は単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、高熱伝導性が必要な用途では、アルミナ粉末、シリカ粉末を用いることが好ましく、より好ましくは、結晶性シリカの破砕粉末である。樹脂の流動性の観点からは、粉末の角を研磨して除去したものや、結晶性シリカを火炎中に噴霧して溶融させて球状にしたもの（以下、「溶融球状シリカ粉末」という）を用いることが好ましい。また、得られる硬化物の線膨張係数を低減できる点から、溶融させて非晶質にしたシリカ粉末（以下「溶融シリカ粉末」という）を用いることも好ましい。
【００５１】
また、無機質充填剤の平均粒子径は、５〜３０μｍの範囲であることが好ましく、特に好ましくは５〜２５μｍの範囲のものである。平均粒子径が小さすぎると、エポキシ樹脂組成物の流動性に劣る傾向がみられ、逆に、平均粒子径が大きすぎると、金属ゲート部での目詰まり等が起こりやすい傾向がみられるからである。さらに、最大粒子径は、５４μｍ以下にすることが、小型の半導体パッケージの場合、成形外観に優れて平滑であり、ゲート部への無機質充填剤の引っかかりによる流動不良、ワイヤー間に挟まることによるワイヤーの変形、ワイヤー部のボイド等が発生しないことから、特に好ましい。
【００５２】
上記無機質充填剤の平均粒子径および最大粒子径の測定は、例えば、母集団から任意の測定試料を取り出し、市販のレーザー式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
【００５３】
そして、上記無機質充填剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の７０〜９５重量％の範囲に設定することが好ましい。すなわち、上記下限値未満であると、エポキシ樹脂組成物中の有機成分の占める割合が多くなり、硬化物の難燃効果に乏しくなる傾向がみられ、逆に、上記上限値を超えると、エポキシ樹脂組成物の流動性が著しく低下する傾向がみられるからである。
【００５４】
〈シランカップリング剤〉
上記シランカップリング剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング剤、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト系シランカップリング剤等があげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。
【００５５】
シランカップリング剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜５．０重量％の割合に設定することが好ましい。接着力の点から、特に、０．１〜２．０重量％の割合に設定することがより好ましい。
【００５６】
〈顔料〉
顔料 としては、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、オラゾールブラック等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００５７】
〈イオン捕捉剤〉
イオン捕捉剤 としては、例えば、水酸化ビスマス、協和化学社製のＤＨＴ−４Ａに代表されるハイドロタルサイト類化合物、五酸化アンチモン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００５８】
上記成分を用いることにより、本発明のエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
【００５９】
《エポキシ樹脂組成物の製法》
本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。まず、上記Ａ〜Ｃ成分等の混合に先立って、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）と水酸基含有ワックス（ロ成分）とを溶融混合し上記Ｃ成分である加熱溶融体を調製する。その際に用いるフェノールアラルキル樹脂としては、前記Ｂ成分の全部を用いることが作業性および溶融性の点から好ましい。また、硬化促進剤を用いる場合には、上記フェノールアラルキル樹脂とともに硬化促進剤も併せて溶解することも好ましい。
【００６０】
つぎに、このＢ成分等を含む加熱溶融体（Ｃ成分）に残りの必須成分（Ａ成分等）、および他の添加剤等の任意成分を、常法に準じて適宜配合した後混合する。ついで、混合したものをミキシングロールや押し出し式の混練機等を用いて加熱状態で溶融混練した後、これを室温下で冷却固化させる。その後、公知の手段によって粉砕するという一連の工程により目的とするエポキシ樹脂組成物を製造することができる。
【００６１】
また、必要に応じて上記エポキシ樹脂組成物を打錠することにより、エポキシ樹脂組成物タブレットを製造することができる。また、得られるエポキシ樹脂組成物タブレットの形状は、作業性の点から、厚肉円板状であることが好ましい。
【００６２】
このようなエポキシ樹脂組成物等を用いての半導体素子の封止方法は、例えば、通常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行うことができ、半導体装置化することができる。
【００６３】
このようにして得られる半導体装置は、前記エポキシ樹脂、ＢおよびＣ成分を含有するエポキシ樹脂組成物等からなるため、金属との接着性とともに、半田耐熱性にも優れる半導体パッケージとなり、信頼性の高いものとなる。
【００６４】
そして、得られる半導体装置としては、トランジスタ、サイリスタ等の電源用、メモリ、ＣＰＵ、信号処理用（Ｄ／Ａコンバーター，画像処理，通信処理）等の半導体装置があげられる。
【実施例】
【００６５】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【００６６】
まず、実施例および比較例に先立って下記に示す各成分を準備した。
【００６７】
〔エポキシ樹脂ａ１（Ａ成分）〕
スルフィド系エポキシ樹脂：２，２’−ジメチル−５，５’−ジターシャリーブチル−４，４’−ジグリシドキシビフェニルチオエーテル（エポキシ当量２４４、融点１１３℃）。
【００６８】
〔エポキシ樹脂ａ２〕
ビフェニル型エポキシ樹脂：３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−グリシドキシビフェニル（エポキシ当量１９５、融点１０５℃）。
【００６９】
〔フェノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）〕
フェノールキシリレン樹脂（水酸基当量１７４、軟化点７５℃）。
【００７０】
〔酸化ポリオレフィンワックス（イ成分）〕
酸化ポリエチレンワックス（酸価１８、重量平均分子量４２００）。
【００７１】
〔水酸基含有ワックス（ロ成分）〕
カルナバワックス（水酸基当量２５００相当）。
【００７２】
〔硬化促進剤〕
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート。
【００７３】
〔無機質充填剤〕
平均粒径２４μｍの溶融球状シリカ粉末。
【００７４】
〔加熱溶融体ｃ１（Ｃ成分）〕
フェノールアラルキル樹脂、酸化ポリオレフィンワックス、水酸基含有ワックス、硬化促進剤として、それぞれ上記に記載の成分材料を下記の表１に示す成分割合で準備する。そして、このフェノールアラルキル樹脂を加熱溶融し、１７０℃で硬化促進剤を添加し１時間撹拌羽根のついた混練機で混合した後、１５０℃にて、酸化ポリオレフィンワックスと上記水酸基含有ワックスとを加え、さらに３０分混合する。これを冷却し、固化物を粉砕したものを、加熱溶融体ｃ１とする。
【００７５】
〔加熱溶融体ｃ２〜ｃ５（比較例用）〕
上記加熱溶融体ｃ１の調製に用いる各成分を、下記の表１に示す各成分割合で配合する以外は、加熱溶融体ｃ１と同様にして、加熱溶融体ｃ２〜ｃ５を調製する。
【００７６】
【表１】
【００７７】
〔実施例１、比較例１〜３〕
下記の表２に示す各成分を同表に示す割合で配合し、約１００℃に加熱したロール混練機に３分間かけて溶融混練することにより溶融物を作製した。つぎに、この溶融物を冷却固化した後粉砕して、エポキシ樹脂組成物を調製し、これを、さらに２０℃にて加圧成形することにより、汎用のタブレット状（厚肉円板状）にした。これにより目的とする実施例・比較例用のエポキシ樹脂組成物タブレットを得た。
【００７８】
【表２】
【００７９】
このようにして得られた各エポキシ樹脂組成物タブレットを用い、下記の試験方法にしたがって、その性能を測定・評価した。これらの結果を後記の表３に示す。また、結果に伴うこれらの評価も表３に併せて示す。
【００８０】
〔接着性および半田耐熱性〕
Ｎｉメッキリードフレーム板上に、底面面積１０ｍｍ２（直径３．６ｍｍ）、高さ約５ｍｍの円錐台状に形成した上記エポキシ樹脂組成物タブレットを載置し、１７５℃、２時間加熱移送成形により成形物を作製した。これを半田付け温度に相当する２６０℃の雰囲気に１分間保持して、試験片を作製した。ついで、図１に示すように、サンプル固定治具３内に、上記Ｎｉメッキフレーム板１と接着したエポキシ樹脂組成物の硬化体２を嵌め込み、試験機（オートグラフ、島津製作所社製）のロードセルから延びるチャック４で、Ｎｉメッキリードフレーム板１の端部を狭持し、フレーム表面の平行方向にフレームを引っ張った。そして、円錐台の硬化体２が、Ｎｉメッキリードフレーム板１から剥離する際の最大力を測定し、その実測値（接着力値）（ＭＰａ）をフレーム接着性および半田耐熱性の評価対象とした。
【００８１】
【表３】
【００８２】
上記の結果から、実施例１のように、本発明のＡおよびＢ成分とともに、酸化ポリエチレンワックスと水酸基含有ワックスとをフェノールアラルキル樹脂中で加熱溶融した加熱溶融体（Ｃ成分）を用いると、Ｎｉメッキリードフレームとの接着性が著しく向上することが分かる。また、上記試験に用いた試験片は、半田付け温度である２６０℃という高温を経由したにもかかわらず優れた接着性を示すことから、半田耐熱性にも優れることが分かる。そして、実施例１のエポキシ樹脂組成物タブレットから得られる半導体装置においても、封止樹脂部分の剥離等が生じず、信頼性に優れたものが得られる。
【００８３】
これに対し、比較例１〜３は、フェノールアラルキル樹脂、酸化ポリエチレンワックス、および水酸基含有ワックスの各成分の使用割合について、実施例１と同様であるにもかかわらず、接着性に劣るものであった。これは、酸化ポリエチレンワックスと水酸基含有ワックスとを別々に加熱溶融したことから、酸化ポリエチレンワックスのカルボキシル基と、水酸基含有ワックスの水酸基との相互作用が働かなかったためであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】接着性の試験方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ Ｎｉメッキリードフレーム板
２ エポキシ樹脂組成物の硬化体
３ サンプル固定治具
４ チャック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有し、さらに下記（Ｃ）成分を含有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（Ａ）スルフィド系エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノールアラルキル樹脂。
（Ｃ）酸化ポリオレフィンワックス（イ）と水酸基含有ワックス（ロ）とのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体。
【請求項２】
上記（イ）成分の酸価が、５〜２０である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、加圧成形してなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレット。
【請求項４】
請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法であって、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとを溶融混合し上記（Ｃ）成分である加熱溶融体を得る工程と、この（Ｃ）成分と残部の成分とを混合する工程とを備えることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物または請求項３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレットを用いて、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】
下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有し、さらに下記（Ｃ）成分を含有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（Ａ）スルフィド系エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノールアラルキル樹脂。
（Ｃ）酸化ポリオレフィンワックス（イ）と水酸基含有ワックス（ロ）とのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体。
【請求項２】
上記（イ）成分の酸価が、５〜２０である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、加圧成形してなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレット。
【請求項４】
請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法であって、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックスと水酸基含有ワックスとを溶融混合し上記（Ｃ）成分である加熱溶融体を得る工程と、この（Ｃ）成分と残部の成分とを混合する工程とを備えることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物または請求項３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレットを用いて、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。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１８７３７（Ｐ２０１０−１８７３７Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８１６５７（Ｐ２００８−１８１６５７）
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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