半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
【課題】反り温度依存性が低減され、パウダーブロッキング性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する。
【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分とともに、下記の（Ｄ）および（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記（Ｄ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％である。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）無機質充填剤。（Ｄ）エチレングリコール骨格を有するオリゴマー（Ｅ）下記の（α）および（β）の少なくとも一方からなる離型剤。（α）数平均分子量が５５０〜８００である直鎖飽和カルボン酸。（β）酸化ポリエチレンワックス。
【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分とともに、下記の（Ｄ）および（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記（Ｄ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％である。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）無機質充填剤。（Ｄ）エチレングリコール骨格を有するオリゴマー（Ｅ）下記の（α）および（β）の少なくとも一方からなる離型剤。（α）数平均分子量が５５０〜８００である直鎖飽和カルボン酸。（β）酸化ポリエチレンワックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反り発生の抑制および成形性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程において、基板へのボンディングが終了した半導体素子は、外部との接触を避けるため、熱硬化性樹脂等のモールド樹脂を用いて封止される。上記モールド樹脂としては、例えば、シリカ粉末を主体とする無機質充填剤をエポキシ樹脂に混合分散したもの等が用いられる。このモールド樹脂を用いた封止方法としては、例えば、基板にボンディングされた半導体素子を成形金型に入れ、これにモールド樹脂を圧送してモールド樹脂を熱硬化して成形するトランスファーモールド法等が実用化されている。
【０００３】
従来、半導体素子をモールド樹脂によって封止した樹脂封止型半導体装置は、信頼性、量産性およびコスト等の面において優れており、セラミックを構成材料とするセラミック封止型半導体装置と共に普及している。
【０００４】
そして、ボールグリッドアレイ(ＢＧＡ)等の片面封止構造の半導体装置では、樹脂硬化物からなる封止層と基板の収縮量の違いから封止層と基板との間で応力が発生し、この応力によりパッケージに反りが発生するという問題が生じる。この反りの発生を抑制するために、封止層である樹脂硬化物のガラス転移温度を高くして基板との収縮量の差を小さくすることが検討されている(特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように樹脂硬化物のガラス転移温度を高くした封止用樹脂組成物では、その架橋点密度の高さゆえに難燃性が低下するという問題がある。したがって、樹脂硬化物のガラス転移温度を高くするという手法には限界があることから、他の方法によって、パッケージの反り発生が抑制された、さらには反りの温度依存性に関しても低く、しかも、流動性や連続成形性、パウダーブロッキング性においても良好な封止材料が要望されているのが実情である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、パッケージの反りを抑えるだけでなく、その温度の依存性も低減し、流動性、連続成形性およびパウダーブロッキング性にも優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分とともに、下記の（Ｄ）および（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記（Ｄ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％であ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）エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノール樹脂。
（Ｃ）無機質充填剤。
（Ｄ）下記の一般式（１）で表される化合物。
【化１】
（Ｅ）下記の（α）および（β）の少なくとも一方からなる離型剤。
（α）数平均分子量が５５０〜８００の直鎖飽和カルボン酸。
（β）酸化ポリエチレンワックス。
【０００９】
そして、本発明は、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置を第２の要旨とする。
【００１０】
本発明者らは、パッケージの反りを抑えるだけでなく、その反り温度の依存性も低減し、流動性、連続成形性に加えてパウダーブロッキング性にも優れた半導体封止材料を得るために鋭意検討を重ねた。その結果、上記一般式（１）で表されるエチレングリコール系化合物〔（Ｄ）成分〕を特定量用い、かつ上記特定の離型剤〔（Ｅ）成分〕を併せて用いると、これらの相乗効果により、反り発生を抑制することができ、かつ反り温度依存性も低減され、しかも優れた成形性およびパウダーブロッキング性をも得られるようになることを見出し本発明に到達した。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明は、エポキシ樹脂〔（Ａ）成分〕、フェノール樹脂〔（Ｂ成分）〕および無機質充填剤〔（Ｃ）成分〕とともに、上記一般式（１）で表される特定のエチレングリコール系化合物〔（Ｄ）成分〕を特定量用い、これと特定の離型剤〔（Ｅ）成分〕を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であり、またこれを用いて封止されてなる半導体装置である。このため、パッケージの反りが抑制され、なおかつ反り温度依存性も低減される。しかも、優れた流動性，連続成形性に加えてパウダーブロッキング性にも優れたものである。したがって、高信頼性を備えた半導体装置を生産性良く製造することができる。
【００１２】
そして、エポキシ樹脂〔（Ａ）成分〕として、後述のビフェニル基を有する一般式（２）で表される特定のエポキシ樹脂を用いると、より一層優れた流動性に加えて優れた難燃性の向上効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】片面樹脂封止型パッケージを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１５】
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」と略すことがある）は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、無機質充填剤（Ｃ成分）と、特定の化合物（Ｄ成分）と、特定の離型剤（Ｅ成分）とを用いて得られるものであって、通常、粉末状、顆粒状もしくはこれを打錠したタブレット状になっている。
【００１６】
＜Ａ：エポキシ樹脂＞
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、各種エポキシ樹脂を用いることができるが、例えば、２官能エポキシ樹脂を用いることが好ましく、中でも、下記の一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂を用いることが特に好ましい。
【００１７】
【化２】
【００１８】
上記式（２）において、炭素数１〜１０の置換または非置換の一価の炭化水素基としては、飽和炭化水素基であっても不飽和炭化水素基であってもよい。また、直鎖状、分岐状、または環状のいずれであってもよい。特に好ましくは、Ｒ11〜Ｒ18はメチル基またはエチル基である。
【００１９】
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、上記一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂を単独で用いることが好ましいが、構造の異なる他のエポキシ樹脂を併用することも可能である。他のエポキシ樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、クレソールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型等の各種のエポキシ樹脂を用いることができる。そして、これらエポキシ樹脂の中でも、特に融点または軟化点が室温（２５±１０℃）を超えていることが好ましい。例えば、クレソールノボラック型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１８０〜２１０、軟化点６０〜１１０℃のものが好適に用いられる。特にワイヤー流れ性に関して要求の厳しい半導体装置では２官能エポキシ樹脂を用いることが好ましいが、流動性および難燃性の観点からでは上記一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂を用いることが好ましい。したがって、上記一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂とともに構造の異なる他のエポキシ樹脂を併用する場合は、上記一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂をエポキシ樹脂成分全体の６０重量％以上となるよう配合することが好ましい。
【００２０】
＜Ｂ：フェノール樹脂＞
上記フェノール樹脂（Ｂ成分）は、エポキシ樹脂（Ａ成分）の硬化剤として作用するものであり、例えば、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレソールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂等があげられる。これらフェノール樹脂は単独で用いてもよいし２種以上併用してもよい。
【００２１】
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ成分）との配合割合は、エポキシ樹脂（Ａ成分）を硬化させるに充分な量に設定することが好ましい。具体的には、エポキシ樹脂（Ａ成分）中のエポキシ基１当量に対して、フェノール樹脂（Ｂ成分）中の水酸基の合計が０．６〜１．２当量となるように配合することが好ましい。より好ましくは０．７〜１．０当量である。
【００２２】
＜Ｃ：無機質充填剤＞
上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられる無機質充填剤（Ｃ成分）としては、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、得られる硬化物の線膨張係数を低減できるという点から上記シリカ粉末を用いることが好ましく、上記シリカ粉末の中でも溶融球状シリカ粉末を用いることが、高充填性、高流動性という点から特に好ましい。
【００２３】
また、無機質充填剤（Ｃ成分）としては、平均粒径５〜４０μｍの範囲のものを用いることが、流動性を良好にするという点から好ましい。なお、上記無機質充填剤（Ｃ成分）の平均粒径は、例えば、母集団から任意の測定試料を取り出し、市販のレーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
【００２４】
そして、上記無機質充填剤（Ｃ成分）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の６０〜９３重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは７０〜９１重量％である。すなわち、無機質充填剤（Ｃ成分）の含有量が少なすぎると、エポキシ樹脂組成物の粘度が低くなりすぎて成形時の外観不良（ボイド）が発生しやすくなる傾向がみられ、逆に含有量が多すぎると、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、ワイヤー流れや未充填が発生する傾向がみられるからである。
【００２５】
＜Ｄ：特定の化合物＞
上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる特定の化合物（Ｄ成分）は、下記の一般式（１）で表される化合物である。
【００２６】
【化３】
【００２７】
上記式（１）中、Ｒ1はヒドロキシ基またはアルコキシ基であり、Ｒ2は水素原子または一価の炭化水素基である。そして、反り温度依存性に加えてパウダーブロッキング性を考慮した総合的な観点から、好ましくは、Ｒ1はアルコキシ基であり、Ｒ2は水素原子またはアルキル基である。特に好ましくは、Ｒ1は炭素数１〜５のアルコキシ基であり、Ｒ2は水素原子または１〜３のアルキル基である。また、繰り返し数ｎは好ましくは２〜４の整数である。
【００２８】
上記一般式（１）で表される化合物（Ｄ成分）は、公知の製造方法によって合成することができる。例えば、ポリエチレングリコールは、エチレングリコールやジエチレングリコールに対して、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ触媒の存在下、加圧，加湿状態でエチレンオキシドを付加重合させることにより合成することができる。なお、原料であるエチレングリコールは、エチレンオキシドを高温，中圧で水を付加させることにより合成することができる。また、このような化合物（Ｄ成分）としては、市販品（例えば、東邦化学工業社製等）を用いることもできる。
【００２９】
上記Ｄ成分の含有量は、反りの抑制効果の観点から、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％に設定する必要がある。そして、反りの抑制効果に加えてパウダーブロッキング性を考慮すると、特に好ましくは０．４〜１．５重量％である。すなわち、Ｄ成分の含有量が少な過ぎると、反り発生の抑制効果および反り温度依存性の低減効果が得られず、Ｄ成分の含有量が多過ぎると、良好なパウダーブロッキング性の確保が困難となるからである。
【００３０】
＜Ｅ：特定の離型剤＞
上記Ａ〜Ｄ成分とともに用いられる特定の離型剤（Ｅ成分）は、本発明において連続成形性の向上を確保するために用いられるものであり、下記の（α）および（β）の少なくとも一方からなる。さらに、上記特定の離型剤(Ｅ成分)の中でも、樹脂の粘度悪化を生起させないという観点から、下記の（α）である直鎖飽和カルボン酸を用いることが特に好ましい。一方で、連続成形性（耐ステイン性）を向上させるという観点からは、下記の（α）および（β）を併用することが好ましい。
（α）数平均分子量が５５０〜８００の直鎖飽和カルボン酸。
（β）酸化ポリエチレンワックス。
【００３１】
上記（α）の直鎖飽和カルボン酸は、具体的には、下記の一般式（３）で表されるものである。
【００３２】
【化４】
【００３３】
上記式（３）において、繰り返し数ｎは３２〜５２であるが、実質的には数平均分子量が５５０〜８００を満たす値となるよう適宜選択される。このような直鎖飽和カルボン酸（α）としては、具体的には、ベーカー・ペトロライト社製のＵｎｉｃｉｄ（ユニシッド）等が用いられる。
【００３４】
上記直鎖飽和カルボン酸（α）は、数平均分子量が５５０〜８００のものを用いる必要があり、特に好ましくは数平均分子量６００〜８００である。すなわち、数平均分子量が小さ過ぎると、離型剤がパッケージの表面に染み出し、パッケージ表面が汚れる傾向がみられる。一方で、数平均分子量が上記範囲を超え大きいものは、実質的に入手・製造が困難であり使用に際して現実的ではない。
【００３５】
上記数平均分子量は、例えば、つぎのようにして測定することができる。すなわち、試料〔直鎖飽和カルボン酸（α）〕をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に０．１重量％にて溶解させ、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）を用いてポリスチレン換算により数平均分子量を測定することができる。この場合の測定条件を下記に示す。
（測定条件）
ＧＰＣ装置：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー社製）
カラム：〔（ＧＭＨＨＲ−Ｈ）＋（ＧＭＨＨＲ−Ｈ）＋（Ｇ２０００ＨＨＲ）〕（東ソー社製）
流量：０．８ｍｌ／ｍｉｎ
濃度：０．１重量％
注入量：１００μｌ
カラム温度：４０℃
溶離液：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
【００３６】
上記（β）の酸化ポリエチレンワックスとしては、滴点、酸価、数平均分子量、密度、平均粒径等の数値を適宜選定して用いることが好ましい。具体的には、滴点としては１００〜１３０℃、酸価としては１０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量としては８００〜３０００、密度としては０．８〜１．１ｇ／ｃｍ3の範囲であることが好ましい。このような物性を備えた酸化ポリエチレンワックス（β）としては、例えば、クラリアント社製のＰＥＤ−１３６、ＰＥＤ−５２１等を用いることができる。
【００３７】
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物では、上記特定の離型剤（Ｅ成分）とともに一般的な離型剤を併用することも可能である。上記一般的な離型剤としては、通常の高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸カルシウム等の化合物があげられ、例えば、カルナバワックスやポリエチレン系ワックス等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なお、離型剤成分としては、上記特定の離型剤（Ｅ成分）を単独で用いることが好ましいが、上記一般的な離型剤を併用する場合は、上記特定の離型剤（Ｅ成分）を離型剤成分全体の２０重量％以上となるよう配合することが好ましい。
【００３８】
上記特定の離型剤（Ｅ成分）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜２．０重量％であることが好ましく、特に好ましくは０．１〜０．５重量％である。すなわち、Ｅ成分の含有量が少な過ぎる、あるいは多過ぎると、難燃性、流動性、およびパウダーブロッキング性を維持しつつ、反りの抑制に寄与し、連続成形性をより一層確実に確保することが困難となるからである。
＜各種添加剤＞
本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｅ成分以外に、必要に応じて、硬化促進剤、シランカップリング剤、難燃剤、イオントラップ剤、低応力化剤、カーボンブラック等の顔料や着色剤等の各種添加剤を適宜配合することができる。
【００３９】
上記硬化促進剤としては、各種硬化促進作用を奏する化合物を用いることができ、例えば、リン系化合物、三級アミン、四級アンモニウム塩、イミダゾール類、ホウ素化合物等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、下記の一般式（４）で表されるようなイミダゾール化合物を用いることが、成形性・硬化性の点から好ましい。このようなイミダゾール化合物としては、具体的には、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール等があげられる。
【００４０】
【化５】
【００４１】
上記硬化促進剤の含有量は、上記フェノール樹脂（Ｂ成分）に対して１．０〜１２．０重量％に設定することが好ましく、より好ましくは３．０〜１０．０重量％である。
【００４２】
上記シランカップリング剤としては、２個以上のアルコキシ基を有するものが好適に用いられる。具体的には、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００４３】
上記難燃剤としては、ノボラック型ブロム化エポキシ樹脂や金属水酸化物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００４４】
上記イオントラップ剤としては、イオントラップ能力を有する公知の化合物全てが使用でき、例えば、ハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス、イットリウム酸化物等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００４５】
上記低応力化剤としては、例えば、アクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等のブタジエン系ゴムやシリコーン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。
【００４６】
本発明の半導体封止用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。すなわち、上記Ａ〜Ｅ成分、さらに必要に応じて他の添加剤を常法に準じて適宜配合し、ミキシングロール機等の混練機にかけ加熱状態で溶融混練する。ついで、これを室温下にて冷却固化させた後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠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。
【００４７】
＜半導体装置＞
このようにして得られるエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止方法は、特に制限するものではなく、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。また、上記打錠工程を経由せず、粉砕して顆粒状態のパウダーにしたものを、圧縮成形のモールド方法に適用することも可能である。このようにして得られる半導体装置としては、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置等があげられる。
【００４８】
このようにして得られる本発明の半導体装置として、例えば、図１に示すような片面樹脂封止型パッケージがあげられる。上記片面樹脂封止型パッケージは、ビスマレイミド−トリアジンレジン（ＢＴレジン）等の半導体素子搭載基板１上に、半導体素子（Ｓｉチップ）２が搭載され、この搭載面側のみを封止樹脂３にて樹脂封止された形態である。図１において、４は半導体素子２と半導体素子搭載基板１上の回路部分（図示せず）とを接続するボンディングワイヤーであり、５は半導体素子搭載基板１の他面に形成された接続用の半田端子である。
【実施例】
【００４９】
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。
【００５０】
まず、実施例に先立って下記に示す各成分を準備した。
【００５１】
〔エポキシ樹脂〕
前記式（２）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂〔式（２）中、Ｒ11〜Ｒ18はメチル基、ｎは０：エポキシ当量１９２、融点１０５℃〕
【００５２】
〔フェノール樹脂ｂ１〕
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂（水酸基当量２０３、軟化点６５℃）
〔フェノール樹脂ｂ２〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点６０℃）
〔フェノール樹脂ｂ３〕
トリフェニルメタン型フェノール樹脂（水酸基当量９７、軟化点１１１℃）
【００５３】
〔硬化促進剤〕
２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール
【００５４】
〔エチレングリコール系化合物ｄ１〕（実施例）
モノエチレングリコール〔数平均分子量６２、式（１）中、ｎ＝１、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ２〕（実施例）
ジエチレングリコール〔数平均分子量１０６、式（１）中、ｎ＝２、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ３〕（実施例）
ポリエチレングリコール〔数平均分子量１９４〜２３８、式（１）中、ｎ＝４、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ４〕（実施例）
ポリエチレングリコール〔数平均分子量２８２〜３２６、式（１）中、ｎ＝６、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ５〕（実施例）
トリエチレングリコールジメチルエーテル〔数平均分子量１７８、式（１）中、ｎ＝３、Ｒ1＝ＣＨ3Ｏ、Ｒ2＝ＣＨ3〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ６〕（実施例）
ジエチレングリコールモノブチルエーテル〔数平均分子量１６２、式（１）中、ｎ＝２、Ｒ1＝Ｃ4Ｈ9Ｏ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ７〕（比較例）
ポリエチレングリコール〔数平均分子量３７０〜４１４、式（１）中、ｎ＝８、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ８〕（比較例）
ポリエチレングリコール〔数平均分子量５９０〜６３４、式（１）中、ｎ＝１３、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
【００５５】
〔無機質充填剤〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ）。
【００５６】
〔顔料〕
カーボンブラック。
【００５７】
〔難燃剤〕
水酸化マグネシウム。
【００５８】
〔シランカップリング剤〕
３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
【００５９】
〔離型剤ｅ１〕（α：実施例）
ＣＨ3−（ＣＨ2）n−ＣＯＯＨ〔ｎ＝２４（平均）〕〔ベーカー・ペトロライト社製、ユニシッド−７００（数平均分子量７８９）〕
〔離型剤ｅ２〕（β：実施例）
クラリアント社製、ＰＥＤ−１３６（酸化ポリエチレンワックス：酸価６０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
〔離型剤ｅ３〕（β：実施例）
クラリアント社製、ＰＥＤ−５２１（酸化ポリエチレンワックス：酸価１７ｍｇＫＯＨ／ｇ）
〔離型剤ｅ４〕（β：比較例）
クラリアント社製、ＰＥＤ−１９０（ポリエチレンワックス）
〔離型剤ｅ５〕（β：比較例）
クラリアント社製、ＰＥＤ−５２０（ポリエチレンワックス）
【００６０】
〔実施例１〜１８、比較例１〜１２〕
後記の表１〜表４に示す各成分を同表に示す割合で同時に配合し、ミキシングロール機（１００℃）にて３分間溶融混練した。つぎに、この溶融物を冷却した後、粉砕し、さらにタブレット状に打錠することにより目的とする半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を作製した。
【００６１】
このようにして得られた実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、下記に示す方法に従って、測定し評価した。これらの結果を後記の表１〜表４に併せて示す。
【００６２】
１）連続成形性
成形金型を予めクリーニングしておき、実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファー成形（成形温度１７５℃、成形時間９０秒）にてパッケージを封止することを繰り返し、エポキシ樹脂組成物が成形金型に張り付く（スティッキング）まで、またはステインを形成するまでの成形ショット数を測定し、停止ショット数を記載した。
なお、上記パッケージは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）基板（３５ｍｍ×３５ｍｍ×厚み０．５ｍｍ）に、半導体素子（１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み０．３ｍｍ）を金線ワイヤー（直径０．０２ｍｍ×長さ４．５ｍｍ）でワイヤーボンディングしたものである。
【００６３】
２）反り温度依存性
実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファー成形（成形温度１７５℃、成形時間９０秒）にてパッケージを封止し、１７５℃×３時間で後硬化することにより成形物（片面封止型パッケージ）を得た。上記パッケージは、ソルダーレジスト（太陽インキ製造社製、ＰＳＲ−４０００ ＡＵＳ３０８）を塗工した基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚み０．２２ｍｍ、三菱ガス化学社製、ＣＣＬ−ＨＬ８３２）に、シリコンチップ（１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み０．３７ｍｍ）を１０ｍｍ間隔で縦３個×横３個（計９個）をダイボンディング材（日東電工社製、ＥＭ−７００Ｊ）で実装したものである。
得られた成形物の反りを２５℃から１０℃間隔で２６０℃まで測定し、その間の最大値と最小値の差（μｍ）を算出した。
【００６４】
３）流動性
〔スパイラルフロー（ＳＦ）値〕
スパイラルフロー測定用金型を用い、１７５±５℃，１２０秒，７０ｋｇ／ｃｍ2の条件でＥＭＭＩ １−６６の方法に準じて、スパイラルフロー（ＳＦ）値（ｃｍ）を測定した。
【００６５】
〔ゲル化時間（ＧＴ）〕
１７５℃の熱平板上に実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を約０．１〜０．５ｇ載せ、直径１．５ｍｍのガラス棒で撹拌しながら、樹脂の糸引きが見られなくなるまでの時間をゲル化時間（秒）とした。なお、硬化性を考慮した場合、一般に、ゲル化時間は６０秒以下が妥当である。
【００６６】
４）パウダーブロッキング性
実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を粉砕して、２５℃／６０ＲＨ％の条件にて２４時間放置した後、これを網目ｌｍｍの篩にかけた。そして、その篩上に２０重量％以上残存したものをＮＧ判定として×、５重量％未満の割合で残存したものを○、５重量％以上２０重量％未満の割合で残存したものを△として評価した。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
【表３】
【００７０】
【表４】
【００７１】
上記結果から、全ての実施例品は、本発明のＡ〜Ｅ成分の全てを用いているものであり、比較例品に比べて反り温度依存性が改善されており、またそれ以外の評価項目（成形性，流動性，パウダーブロッキング性）に関しても良好な評価結果が得られていることから、実用的にも優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られたことがわかる。
【００７２】
そして、Ｄ成分であるエチレングリコール系化合物の配合量に関しては、反りの抑制効果を考慮すると、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％でなければならないが、反りの抑制効果とパウダーブロッキング性の両方の観点から、０．４〜１．５重量％とすることが好ましいことがわかる。さらに、Ｄ成分のエチレングリコール系化合物において、反り温度依存性とともにパウダーブロッキング性の観点から、式（１）のＲ1がＯＨ基ではなくアルコキシ基である方がより好ましいことが実施例１３，１４の測定結果からわかる。
【００７３】
一方、Ｄ成分として比較例用となるエチレングリコール系化合物ｄ７，ｄ８を用いた比較例２〜５品、およびエチレングリコール系化合物を用いていない比較例１，１０品は、反り温度依存性が高く、反りの抑制効果が確保できていないことが明らかである。
【００７４】
また、Ｄ成分であるエチレングリコール系化合物の配合量が特定の範囲を外れ、下限値を下回る構成の比較例８品は、反りの抑制効果が確保できず、逆にＤ成分であるエチレングリコール系化合物の配合量が特定の範囲を外れ、上限値を上回る構成の比較例９品は、良好なパウダーブロッキング性が確保できていないことが明らかである。
【００７５】
そして、離型剤として、本発明のＥ成分の（α），（β）以外の離型剤となるポリエチレンワックスを用いた比較例６，７品は、連続成形性の測定結果が著しく低く、連続成形性に劣ることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、成形性および高温高湿信頼性に優れた特性を示すものであり、各種半導体装置、例えば、片面樹脂封止型パッケージにおける封止材料として有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 半導体素子搭載基板（ＢＴレジン）
２ 半導体素子（Ｓｉチップ）
３ 封止樹脂
４ ボンディングワイヤー
５ 半田端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反り発生の抑制および成形性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程において、基板へのボンディングが終了した半導体素子は、外部との接触を避けるため、熱硬化性樹脂等のモールド樹脂を用いて封止される。上記モールド樹脂としては、例えば、シリカ粉末を主体とする無機質充填剤をエポキシ樹脂に混合分散したもの等が用いられる。このモールド樹脂を用いた封止方法としては、例えば、基板にボンディングされた半導体素子を成形金型に入れ、これにモールド樹脂を圧送してモールド樹脂を熱硬化して成形するトランスファーモールド法等が実用化されている。
【０００３】
従来、半導体素子をモールド樹脂によって封止した樹脂封止型半導体装置は、信頼性、量産性およびコスト等の面において優れており、セラミックを構成材料とするセラミック封止型半導体装置と共に普及している。
【０００４】
そして、ボールグリッドアレイ(ＢＧＡ)等の片面封止構造の半導体装置では、樹脂硬化物からなる封止層と基板の収縮量の違いから封止層と基板との間で応力が発生し、この応力によりパッケージに反りが発生するという問題が生じる。この反りの発生を抑制するために、封止層である樹脂硬化物のガラス転移温度を高くして基板との収縮量の差を小さくすることが検討されている(特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように樹脂硬化物のガラス転移温度を高くした封止用樹脂組成物では、その架橋点密度の高さゆえに難燃性が低下するという問題がある。したがって、樹脂硬化物のガラス転移温度を高くするという手法には限界があることから、他の方法によって、パッケージの反り発生が抑制された、さらには反りの温度依存性に関しても低く、しかも、流動性や連続成形性、パウダーブロッキング性においても良好な封止材料が要望されているのが実情である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、パッケージの反りを抑えるだけでなく、その温度の依存性も低減し、流動性、連続成形性およびパウダーブロッキング性にも優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分とともに、下記の（Ｄ）および（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記（Ｄ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％であ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）エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノール樹脂。
（Ｃ）無機質充填剤。
（Ｄ）下記の一般式（１）で表される化合物。
【化１】
（Ｅ）下記の（α）および（β）の少なくとも一方からなる離型剤。
（α）数平均分子量が５５０〜８００の直鎖飽和カルボン酸。
（β）酸化ポリエチレンワックス。
【０００９】
そして、本発明は、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置を第２の要旨とする。
【００１０】
本発明者らは、パッケージの反りを抑えるだけでなく、その反り温度の依存性も低減し、流動性、連続成形性に加えてパウダーブロッキング性にも優れた半導体封止材料を得るために鋭意検討を重ねた。その結果、上記一般式（１）で表されるエチレングリコール系化合物〔（Ｄ）成分〕を特定量用い、かつ上記特定の離型剤〔（Ｅ）成分〕を併せて用いると、これらの相乗効果により、反り発生を抑制することができ、かつ反り温度依存性も低減され、しかも優れた成形性およびパウダーブロッキング性をも得られるようになることを見出し本発明に到達した。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明は、エポキシ樹脂〔（Ａ）成分〕、フェノール樹脂〔（Ｂ成分）〕および無機質充填剤〔（Ｃ）成分〕とともに、上記一般式（１）で表される特定のエチレングリコール系化合物〔（Ｄ）成分〕を特定量用い、これと特定の離型剤〔（Ｅ）成分〕を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であり、またこれを用いて封止されてなる半導体装置である。このため、パッケージの反りが抑制され、なおかつ反り温度依存性も低減される。しかも、優れた流動性，連続成形性に加えてパウダーブロッキング性にも優れたものである。したがって、高信頼性を備えた半導体装置を生産性良く製造することができる。
【００１２】
そして、エポキシ樹脂〔（Ａ）成分〕として、後述のビフェニル基を有する一般式（２）で表される特定のエポキシ樹脂を用いると、より一層優れた流動性に加えて優れた難燃性の向上効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】片面樹脂封止型パッケージを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１５】
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」と略すことがある）は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、無機質充填剤（Ｃ成分）と、特定の化合物（Ｄ成分）と、特定の離型剤（Ｅ成分）とを用いて得られるものであって、通常、粉末状、顆粒状もしくはこれを打錠したタブレット状になっている。
【００１６】
＜Ａ：エポキシ樹脂＞
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、各種エポキシ樹脂を用いることができるが、例えば、２官能エポキシ樹脂を用いることが好ましく、中でも、下記の一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂を用いることが特に好ましい。
【００１７】
【化２】
【００１８】
上記式（２）において、炭素数１〜１０の置換または非置換の一価の炭化水素基としては、飽和炭化水素基であっても不飽和炭化水素基であってもよい。また、直鎖状、分岐状、または環状のいずれであってもよい。特に好ましくは、Ｒ11〜Ｒ18はメチル基またはエチル基である。
【００１９】
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、上記一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂を単独で用いることが好ましいが、構造の異なる他のエポキシ樹脂を併用することも可能である。他のエポキシ樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、クレソールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型等の各種のエポキシ樹脂を用いることができる。そして、これらエポキシ樹脂の中でも、特に融点または軟化点が室温（２５±１０℃）を超えていることが好ましい。例えば、クレソールノボラック型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１８０〜２１０、軟化点６０〜１１０℃のものが好適に用いられる。特にワイヤー流れ性に関して要求の厳しい半導体装置では２官能エポキシ樹脂を用いることが好ましいが、流動性および難燃性の観点からでは上記一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂を用いることが好ましい。したがって、上記一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂とともに構造の異なる他のエポキシ樹脂を併用する場合は、上記一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂をエポキシ樹脂成分全体の６０重量％以上となるよう配合することが好ましい。
【００２０】
＜Ｂ：フェノール樹脂＞
上記フェノール樹脂（Ｂ成分）は、エポキシ樹脂（Ａ成分）の硬化剤として作用するものであり、例えば、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレソールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂等があげられる。これらフェノール樹脂は単独で用いてもよいし２種以上併用してもよい。
【００２１】
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ成分）との配合割合は、エポキシ樹脂（Ａ成分）を硬化させるに充分な量に設定することが好ましい。具体的には、エポキシ樹脂（Ａ成分）中のエポキシ基１当量に対して、フェノール樹脂（Ｂ成分）中の水酸基の合計が０．６〜１．２当量となるように配合することが好ましい。より好ましくは０．７〜１．０当量である。
【００２２】
＜Ｃ：無機質充填剤＞
上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられる無機質充填剤（Ｃ成分）としては、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、得られる硬化物の線膨張係数を低減できるという点から上記シリカ粉末を用いることが好ましく、上記シリカ粉末の中でも溶融球状シリカ粉末を用いることが、高充填性、高流動性という点から特に好ましい。
【００２３】
また、無機質充填剤（Ｃ成分）としては、平均粒径５〜４０μｍの範囲のものを用いることが、流動性を良好にするという点から好ましい。なお、上記無機質充填剤（Ｃ成分）の平均粒径は、例えば、母集団から任意の測定試料を取り出し、市販のレーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
【００２４】
そして、上記無機質充填剤（Ｃ成分）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の６０〜９３重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは７０〜９１重量％である。すなわち、無機質充填剤（Ｃ成分）の含有量が少なすぎると、エポキシ樹脂組成物の粘度が低くなりすぎて成形時の外観不良（ボイド）が発生しやすくなる傾向がみられ、逆に含有量が多すぎると、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、ワイヤー流れや未充填が発生する傾向がみられるからである。
【００２５】
＜Ｄ：特定の化合物＞
上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる特定の化合物（Ｄ成分）は、下記の一般式（１）で表される化合物である。
【００２６】
【化３】
【００２７】
上記式（１）中、Ｒ1はヒドロキシ基またはアルコキシ基であり、Ｒ2は水素原子または一価の炭化水素基である。そして、反り温度依存性に加えてパウダーブロッキング性を考慮した総合的な観点から、好ましくは、Ｒ1はアルコキシ基であり、Ｒ2は水素原子またはアルキル基である。特に好ましくは、Ｒ1は炭素数１〜５のアルコキシ基であり、Ｒ2は水素原子または１〜３のアルキル基である。また、繰り返し数ｎは好ましくは２〜４の整数である。
【００２８】
上記一般式（１）で表される化合物（Ｄ成分）は、公知の製造方法によって合成することができる。例えば、ポリエチレングリコールは、エチレングリコールやジエチレングリコールに対して、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ触媒の存在下、加圧，加湿状態でエチレンオキシドを付加重合させることにより合成することができる。なお、原料であるエチレングリコールは、エチレンオキシドを高温，中圧で水を付加させることにより合成することができる。また、このような化合物（Ｄ成分）としては、市販品（例えば、東邦化学工業社製等）を用いることもできる。
【００２９】
上記Ｄ成分の含有量は、反りの抑制効果の観点から、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％に設定する必要がある。そして、反りの抑制効果に加えてパウダーブロッキング性を考慮すると、特に好ましくは０．４〜１．５重量％である。すなわち、Ｄ成分の含有量が少な過ぎると、反り発生の抑制効果および反り温度依存性の低減効果が得られず、Ｄ成分の含有量が多過ぎると、良好なパウダーブロッキング性の確保が困難となるからである。
【００３０】
＜Ｅ：特定の離型剤＞
上記Ａ〜Ｄ成分とともに用いられる特定の離型剤（Ｅ成分）は、本発明において連続成形性の向上を確保するために用いられるものであり、下記の（α）および（β）の少なくとも一方からなる。さらに、上記特定の離型剤(Ｅ成分)の中でも、樹脂の粘度悪化を生起させないという観点から、下記の（α）である直鎖飽和カルボン酸を用いることが特に好ましい。一方で、連続成形性（耐ステイン性）を向上させるという観点からは、下記の（α）および（β）を併用することが好ましい。
（α）数平均分子量が５５０〜８００の直鎖飽和カルボン酸。
（β）酸化ポリエチレンワックス。
【００３１】
上記（α）の直鎖飽和カルボン酸は、具体的には、下記の一般式（３）で表されるものである。
【００３２】
【化４】
【００３３】
上記式（３）において、繰り返し数ｎは３２〜５２であるが、実質的には数平均分子量が５５０〜８００を満たす値となるよう適宜選択される。このような直鎖飽和カルボン酸（α）としては、具体的には、ベーカー・ペトロライト社製のＵｎｉｃｉｄ（ユニシッド）等が用いられる。
【００３４】
上記直鎖飽和カルボン酸（α）は、数平均分子量が５５０〜８００のものを用いる必要があり、特に好ましくは数平均分子量６００〜８００である。すなわち、数平均分子量が小さ過ぎると、離型剤がパッケージの表面に染み出し、パッケージ表面が汚れる傾向がみられる。一方で、数平均分子量が上記範囲を超え大きいものは、実質的に入手・製造が困難であり使用に際して現実的ではない。
【００３５】
上記数平均分子量は、例えば、つぎのようにして測定することができる。すなわち、試料〔直鎖飽和カルボン酸（α）〕をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に０．１重量％にて溶解させ、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）を用いてポリスチレン換算により数平均分子量を測定することができる。この場合の測定条件を下記に示す。
（測定条件）
ＧＰＣ装置：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー社製）
カラム：〔（ＧＭＨＨＲ−Ｈ）＋（ＧＭＨＨＲ−Ｈ）＋（Ｇ２０００ＨＨＲ）〕（東ソー社製）
流量：０．８ｍｌ／ｍｉｎ
濃度：０．１重量％
注入量：１００μｌ
カラム温度：４０℃
溶離液：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
【００３６】
上記（β）の酸化ポリエチレンワックスとしては、滴点、酸価、数平均分子量、密度、平均粒径等の数値を適宜選定して用いることが好ましい。具体的には、滴点としては１００〜１３０℃、酸価としては１０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量としては８００〜３０００、密度としては０．８〜１．１ｇ／ｃｍ3の範囲であることが好ましい。このような物性を備えた酸化ポリエチレンワックス（β）としては、例えば、クラリアント社製のＰＥＤ−１３６、ＰＥＤ−５２１等を用いることができる。
【００３７】
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物では、上記特定の離型剤（Ｅ成分）とともに一般的な離型剤を併用することも可能である。上記一般的な離型剤としては、通常の高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸カルシウム等の化合物があげられ、例えば、カルナバワックスやポリエチレン系ワックス等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なお、離型剤成分としては、上記特定の離型剤（Ｅ成分）を単独で用いることが好ましいが、上記一般的な離型剤を併用する場合は、上記特定の離型剤（Ｅ成分）を離型剤成分全体の２０重量％以上となるよう配合することが好ましい。
【００３８】
上記特定の離型剤（Ｅ成分）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜２．０重量％であることが好ましく、特に好ましくは０．１〜０．５重量％である。すなわち、Ｅ成分の含有量が少な過ぎる、あるいは多過ぎると、難燃性、流動性、およびパウダーブロッキング性を維持しつつ、反りの抑制に寄与し、連続成形性をより一層確実に確保することが困難となるからである。
＜各種添加剤＞
本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｅ成分以外に、必要に応じて、硬化促進剤、シランカップリング剤、難燃剤、イオントラップ剤、低応力化剤、カーボンブラック等の顔料や着色剤等の各種添加剤を適宜配合することができる。
【００３９】
上記硬化促進剤としては、各種硬化促進作用を奏する化合物を用いることができ、例えば、リン系化合物、三級アミン、四級アンモニウム塩、イミダゾール類、ホウ素化合物等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、下記の一般式（４）で表されるようなイミダゾール化合物を用いることが、成形性・硬化性の点から好ましい。このようなイミダゾール化合物としては、具体的には、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール等があげられる。
【００４０】
【化５】
【００４１】
上記硬化促進剤の含有量は、上記フェノール樹脂（Ｂ成分）に対して１．０〜１２．０重量％に設定することが好ましく、より好ましくは３．０〜１０．０重量％である。
【００４２】
上記シランカップリング剤としては、２個以上のアルコキシ基を有するものが好適に用いられる。具体的には、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００４３】
上記難燃剤としては、ノボラック型ブロム化エポキシ樹脂や金属水酸化物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００４４】
上記イオントラップ剤としては、イオントラップ能力を有する公知の化合物全てが使用でき、例えば、ハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス、イットリウム酸化物等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００４５】
上記低応力化剤としては、例えば、アクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等のブタジエン系ゴムやシリコーン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。
【００４６】
本発明の半導体封止用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。すなわち、上記Ａ〜Ｅ成分、さらに必要に応じて他の添加剤を常法に準じて適宜配合し、ミキシングロール機等の混練機にかけ加熱状態で溶融混練する。ついで、これを室温下にて冷却固化させた後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠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。
【００４７】
＜半導体装置＞
このようにして得られるエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止方法は、特に制限するものではなく、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。また、上記打錠工程を経由せず、粉砕して顆粒状態のパウダーにしたものを、圧縮成形のモールド方法に適用することも可能である。このようにして得られる半導体装置としては、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置等があげられる。
【００４８】
このようにして得られる本発明の半導体装置として、例えば、図１に示すような片面樹脂封止型パッケージがあげられる。上記片面樹脂封止型パッケージは、ビスマレイミド−トリアジンレジン（ＢＴレジン）等の半導体素子搭載基板１上に、半導体素子（Ｓｉチップ）２が搭載され、この搭載面側のみを封止樹脂３にて樹脂封止された形態である。図１において、４は半導体素子２と半導体素子搭載基板１上の回路部分（図示せず）とを接続するボンディングワイヤーであり、５は半導体素子搭載基板１の他面に形成された接続用の半田端子である。
【実施例】
【００４９】
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。
【００５０】
まず、実施例に先立って下記に示す各成分を準備した。
【００５１】
〔エポキシ樹脂〕
前記式（２）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂〔式（２）中、Ｒ11〜Ｒ18はメチル基、ｎは０：エポキシ当量１９２、融点１０５℃〕
【００５２】
〔フェノール樹脂ｂ１〕
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂（水酸基当量２０３、軟化点６５℃）
〔フェノール樹脂ｂ２〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点６０℃）
〔フェノール樹脂ｂ３〕
トリフェニルメタン型フェノール樹脂（水酸基当量９７、軟化点１１１℃）
【００５３】
〔硬化促進剤〕
２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール
【００５４】
〔エチレングリコール系化合物ｄ１〕（実施例）
モノエチレングリコール〔数平均分子量６２、式（１）中、ｎ＝１、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ２〕（実施例）
ジエチレングリコール〔数平均分子量１０６、式（１）中、ｎ＝２、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ３〕（実施例）
ポリエチレングリコール〔数平均分子量１９４〜２３８、式（１）中、ｎ＝４、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ４〕（実施例）
ポリエチレングリコール〔数平均分子量２８２〜３２６、式（１）中、ｎ＝６、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ５〕（実施例）
トリエチレングリコールジメチルエーテル〔数平均分子量１７８、式（１）中、ｎ＝３、Ｒ1＝ＣＨ3Ｏ、Ｒ2＝ＣＨ3〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ６〕（実施例）
ジエチレングリコールモノブチルエーテル〔数平均分子量１６２、式（１）中、ｎ＝２、Ｒ1＝Ｃ4Ｈ9Ｏ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ７〕（比較例）
ポリエチレングリコール〔数平均分子量３７０〜４１４、式（１）中、ｎ＝８、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
〔エチレングリコール系化合物ｄ８〕（比較例）
ポリエチレングリコール〔数平均分子量５９０〜６３４、式（１）中、ｎ＝１３、Ｒ1＝ＯＨ、Ｒ2＝Ｈ〕
【００５５】
〔無機質充填剤〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ）。
【００５６】
〔顔料〕
カーボンブラック。
【００５７】
〔難燃剤〕
水酸化マグネシウム。
【００５８】
〔シランカップリング剤〕
３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
【００５９】
〔離型剤ｅ１〕（α：実施例）
ＣＨ3−（ＣＨ2）n−ＣＯＯＨ〔ｎ＝２４（平均）〕〔ベーカー・ペトロライト社製、ユニシッド−７００（数平均分子量７８９）〕
〔離型剤ｅ２〕（β：実施例）
クラリアント社製、ＰＥＤ−１３６（酸化ポリエチレンワックス：酸価６０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
〔離型剤ｅ３〕（β：実施例）
クラリアント社製、ＰＥＤ−５２１（酸化ポリエチレンワックス：酸価１７ｍｇＫＯＨ／ｇ）
〔離型剤ｅ４〕（β：比較例）
クラリアント社製、ＰＥＤ−１９０（ポリエチレンワックス）
〔離型剤ｅ５〕（β：比較例）
クラリアント社製、ＰＥＤ−５２０（ポリエチレンワックス）
【００６０】
〔実施例１〜１８、比較例１〜１２〕
後記の表１〜表４に示す各成分を同表に示す割合で同時に配合し、ミキシングロール機（１００℃）にて３分間溶融混練した。つぎに、この溶融物を冷却した後、粉砕し、さらにタブレット状に打錠することにより目的とする半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を作製した。
【００６１】
このようにして得られた実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、下記に示す方法に従って、測定し評価した。これらの結果を後記の表１〜表４に併せて示す。
【００６２】
１）連続成形性
成形金型を予めクリーニングしておき、実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファー成形（成形温度１７５℃、成形時間９０秒）にてパッケージを封止することを繰り返し、エポキシ樹脂組成物が成形金型に張り付く（スティッキング）まで、またはステインを形成するまでの成形ショット数を測定し、停止ショット数を記載した。
なお、上記パッケージは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）基板（３５ｍｍ×３５ｍｍ×厚み０．５ｍｍ）に、半導体素子（１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み０．３ｍｍ）を金線ワイヤー（直径０．０２ｍｍ×長さ４．５ｍｍ）でワイヤーボンディングしたものである。
【００６３】
２）反り温度依存性
実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファー成形（成形温度１７５℃、成形時間９０秒）にてパッケージを封止し、１７５℃×３時間で後硬化することにより成形物（片面封止型パッケージ）を得た。上記パッケージは、ソルダーレジスト（太陽インキ製造社製、ＰＳＲ−４０００ ＡＵＳ３０８）を塗工した基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚み０．２２ｍｍ、三菱ガス化学社製、ＣＣＬ−ＨＬ８３２）に、シリコンチップ（１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み０．３７ｍｍ）を１０ｍｍ間隔で縦３個×横３個（計９個）をダイボンディング材（日東電工社製、ＥＭ−７００Ｊ）で実装したものである。
得られた成形物の反りを２５℃から１０℃間隔で２６０℃まで測定し、その間の最大値と最小値の差（μｍ）を算出した。
【００６４】
３）流動性
〔スパイラルフロー（ＳＦ）値〕
スパイラルフロー測定用金型を用い、１７５±５℃，１２０秒，７０ｋｇ／ｃｍ2の条件でＥＭＭＩ １−６６の方法に準じて、スパイラルフロー（ＳＦ）値（ｃｍ）を測定した。
【００６５】
〔ゲル化時間（ＧＴ）〕
１７５℃の熱平板上に実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を約０．１〜０．５ｇ載せ、直径１．５ｍｍのガラス棒で撹拌しながら、樹脂の糸引きが見られなくなるまでの時間をゲル化時間（秒）とした。なお、硬化性を考慮した場合、一般に、ゲル化時間は６０秒以下が妥当である。
【００６６】
４）パウダーブロッキング性
実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を粉砕して、２５℃／６０ＲＨ％の条件にて２４時間放置した後、これを網目ｌｍｍの篩にかけた。そして、その篩上に２０重量％以上残存したものをＮＧ判定として×、５重量％未満の割合で残存したものを○、５重量％以上２０重量％未満の割合で残存したものを△として評価した。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
【表３】
【００７０】
【表４】
【００７１】
上記結果から、全ての実施例品は、本発明のＡ〜Ｅ成分の全てを用いているものであり、比較例品に比べて反り温度依存性が改善されており、またそれ以外の評価項目（成形性，流動性，パウダーブロッキング性）に関しても良好な評価結果が得られていることから、実用的にも優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られたことがわかる。
【００７２】
そして、Ｄ成分であるエチレングリコール系化合物の配合量に関しては、反りの抑制効果を考慮すると、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％でなければならないが、反りの抑制効果とパウダーブロッキング性の両方の観点から、０．４〜１．５重量％とすることが好ましいことがわかる。さらに、Ｄ成分のエチレングリコール系化合物において、反り温度依存性とともにパウダーブロッキング性の観点から、式（１）のＲ1がＯＨ基ではなくアルコキシ基である方がより好ましいことが実施例１３，１４の測定結果からわかる。
【００７３】
一方、Ｄ成分として比較例用となるエチレングリコール系化合物ｄ７，ｄ８を用いた比較例２〜５品、およびエチレングリコール系化合物を用いていない比較例１，１０品は、反り温度依存性が高く、反りの抑制効果が確保できていないことが明らかである。
【００７４】
また、Ｄ成分であるエチレングリコール系化合物の配合量が特定の範囲を外れ、下限値を下回る構成の比較例８品は、反りの抑制効果が確保できず、逆にＤ成分であるエチレングリコール系化合物の配合量が特定の範囲を外れ、上限値を上回る構成の比較例９品は、良好なパウダーブロッキング性が確保できていないことが明らかである。
【００７５】
そして、離型剤として、本発明のＥ成分の（α），（β）以外の離型剤となるポリエチレンワックスを用いた比較例６，７品は、連続成形性の測定結果が著しく低く、連続成形性に劣ることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、成形性および高温高湿信頼性に優れた特性を示すものであり、各種半導体装置、例えば、片面樹脂封止型パッケージにおける封止材料として有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 半導体素子搭載基板（ＢＴレジン）
２ 半導体素子（Ｓｉチップ）
３ 封止樹脂
４ ボンディングワイヤー
５ 半田端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分とともに、下記の（Ｄ）および（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記（Ｄ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％であ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）エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノール樹脂。
（Ｃ）無機質充填剤。
（Ｄ）下記の一般式（１）で表される化合物。
【化１】
（Ｅ）下記の（α）および（β）の少なくとも一方からなる離型剤。
（α）数平均分子量が５５０〜８００の直鎖飽和カルボン酸。
（β）酸化ポリエチレンワックス。
【請求項２】
上記（Ａ）成分であるエポキシ樹脂が、下記の一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化２】
【請求項３】
上記（Ｄ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．４〜１．５重量％である請求項１または２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
上記（Ｅ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜２．０重量％である請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
上記（Ｅ）成分である離型剤が、（α）数平均分子量が５５０〜８００の直鎖飽和カルボン酸である請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置。
【請求項１】
下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分とともに、下記の（Ｄ）および（Ｅ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記（Ｄ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜１．５重量％であ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）エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノール樹脂。
（Ｃ）無機質充填剤。
（Ｄ）下記の一般式（１）で表される化合物。
【化１】
（Ｅ）下記の（α）および（β）の少なくとも一方からなる離型剤。
（α）数平均分子量が５５０〜８００の直鎖飽和カルボン酸。
（β）酸化ポリエチレンワックス。
【請求項２】
上記（Ａ）成分であるエポキシ樹脂が、下記の一般式（２）で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化２】
【請求項３】
上記（Ｄ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．４〜１．５重量％である請求項１または２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
上記（Ｅ）成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜２．０重量％である請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
上記（Ｅ）成分である離型剤が、（α）数平均分子量が５５０〜８００の直鎖飽和カルボン酸である請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−６０４８３（Ｐ２０１３−６０４８３Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８１６５（Ｐ２０１１−１９８１６５）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【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２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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