半導体封止用樹脂シートおよび樹脂封止型半導体装置
【課題】取扱性や成形性の良好な半導体封止用樹脂シートおよび反りが少なく信頼性の高い半導体封止装置を提供する。
【解決手段】（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂と、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｄ）硬化促進剤と、（Ｅ）シリカ粉末と、を必須成分とし、（Ｂ）成分が、（Ａ）成分１００質量部に対して１０〜１００質量部、（Ｃ）成分が、（Ａ）成分が有するエポキシ基数（ａ）と（Ｂ）成分が有するエポキシ基数（ｂ）との合計数と（Ｃ）成分が有するフェノール性水酸基数（ｃ）との比〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５〜１．５となる割合で、（Ｄ）成分が、エポキシ樹脂組成物中に０．１〜５質量％、（Ｅ）成分が、エポキシ樹脂組成物中に８０質量％以上９４質量％未満、の割合で含有されている半導体封止用樹脂シート。
【解決手段】（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂と、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｄ）硬化促進剤と、（Ｅ）シリカ粉末と、を必須成分とし、（Ｂ）成分が、（Ａ）成分１００質量部に対して１０〜１００質量部、（Ｃ）成分が、（Ａ）成分が有するエポキシ基数（ａ）と（Ｂ）成分が有するエポキシ基数（ｂ）との合計数と（Ｃ）成分が有するフェノール性水酸基数（ｃ）との比〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５〜１．５となる割合で、（Ｄ）成分が、エポキシ樹脂組成物中に０．１〜５質量％、（Ｅ）成分が、エポキシ樹脂組成物中に８０質量％以上９４質量％未満、の割合で含有されている半導体封止用樹脂シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を製造する際に用いられる半導体素子の封止材料である半導体封止用樹脂シートおよびそれを用いて圧縮成形して得られる樹脂封止型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に用いられる電子部品として、半導体素子を樹脂封止して得られた半導体パッケージがあるが、この半導体パッケージは、固形のエポキシ樹脂封止材をトランスファー成形法により成形して得られることが多い。
【０００３】
一方、近年になって、電子機器の小型化・軽量化が進められ、これに伴い基板への高密度実装が要求されるようになり、電子機器に搭載する半導体パッケージの小型化、薄型化、軽量化の研究が進められている。具体的には、ＬＯＣ（Ｌｅａｄ ｏｎ Ｃｈｉｐ）やＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）等と呼ばれる半導体パッケージや、ＬＯＣやＱＦＰ等のパッケージよりも、さらに小型化・軽量化したＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等の半導体パッケージも開発されている。
【０００４】
また、最近では、半導体素子の回路面が半導体配線基板側に向けられている、いわゆるフェイスダウン型パッケージであるフリップチップ、ウェハレベルＣＳＰなども開発されてきている。
【０００５】
このように半導体パッケージの薄型化の進展に伴い、従来のトランスファー成形による封止においては、例えば、パッケージが薄型または大型の場合になると、トランスファー成形によっては成形が難しくなる面が指摘されるようになってきている。すなわち、溶融時の粘度や樹脂硬化後の特性を考慮して配合している無機充填材は比較的多量となるため、この無機充填材により、トランスファー成形時の樹脂の溶融粘度が高くなり、成形物のボイドの残存、キャビティ充填不良、ワイヤフローおよびステージシフトの増大等と成形品の品質が低下するなどの問題が発生し易くなっている。
【０００６】
そこで、エポキシ樹脂、無機フィラーを配合しながら、半導体封止の操作を効率良く行うことができ、成形性も良好な成形素材として、半導体素子が固定された基板の両面に配置して、その両面から圧縮成形することにより半導体パッケージを製造することを可能としたフィルム状の半導体封止用樹脂シートが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、７０〜１５０℃で軟化または溶融する熱硬化性樹脂組成物からなる厚さ３．０ｍｍ以下のシート状に成形したコンプレッション成形材料を使用することで、ワイヤ流れが小さく、かつ充填性が高い封止を行うことができる改良したフィルム状の半導体封止用樹脂シートも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
さらに、樹脂シートを使用して被成形品をモールドする半導体封止において、被成形品の外周縁部に沿った押さえ突起がクランプ面に設けられた金型を使用することにより、被成形品を確実に封止しようとするモールド装置および方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法では、特に、薄い樹脂シートは冷却すると非常に脆くなってしまうため、吸着パッドをヒータで加温することによって、シート樹脂をしなやかに保ち、破損しないように保持する工夫もなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−７３６２１号公報
【特許文献２】特開２００６−２１６８９９号公報
【特許文献３】特開２００７−３０７８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１記載の発明のようなフィルム状の半導体封止用樹脂シートにおいて、パッケージやウェハが大きくなった場合には、成形後のパッケージの反りが大きくなるなどの課題を有している。この課題に対しては、より線膨張係数を小さくするために、通常、樹脂よりも線膨張係数の小さいシリカなどの無機充填材を多量に充填すればよいが、このような対処をすると、フィルムの可とう性を低下させ、かつ、溶融粘度を増大させ、流動性が低下してしまうため、ボイドの残存、充填不良等による成形品の品質が低下する問題が出てくると考えられる。
【００１１】
また、特許文献２記載の発明は、より薄型化、大型化にも対応しようとした半導体封止用樹脂シートであり、樹脂封止領域に合わせた形状に形成することにより、圧縮成形によって容易に樹脂封止できるものであるが、さらなる薄型化に対応するために、例えば、使用する樹脂シートの厚さが０．５ｍｍ未満のようにすると、やはり割れやすくなってしまい、わずかに外力が作用しただけでも簡単に破損してしまうという取り扱い上の困難さは解消されず、シート樹脂を金型内に搬入して供給するといった操作も困難であり、その結果、被成形品が損傷し易くなっていた。
【００１２】
そして、このような半導体封止用樹脂シートは、特に、冷凍または低温で保管されており、冷却されて脆くなっているため、その取り扱い性の改善には、特許文献３のように装置側での改良では対応が困難であり、さらなる取扱性および成形性が良好な半導体封止用樹脂シートが求められていた。
【００１３】
そこで、本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、薄型化した際にも、成形時の取扱性や成形性が良好で、半導体の封止を効率良く行うことができる半導体封止用樹脂シートおよびそれを用いて得られる信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成すべく、本発明者らは、鋭意検討した結果、特定のエポキシ樹脂と無機充填剤とを組み合わせて用いることで、良好な取扱い性、成形性、低反り、高耐熱性を有する半導体封止用樹脂シートが得られることを見出し、本発明を完成したものである。
【００１５】
すなわち、本発明の半導体封止用樹脂シートは、（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂と、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｄ）硬化促進剤と、（Ｅ）シリカ粉末と、を必須成分とするエポキシ樹脂組成物から形成された半導体封止用樹脂シートであって、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂 １００質量部に対して１０質量部以上１００質量部未満、（Ｃ）フェノール樹脂が、エポキシ樹脂成分である（Ａ）成分が有するエポキシ基数（ａ）と（Ｂ）成分が有するエポキシ基数（ｂ）との合計数とフェノール樹脂である（Ｃ）成分が有するフェノール性水酸基数（ｃ）との比〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５〜１．５、（Ｄ）硬化促進剤が、エポキシ樹脂組成物中に０．１〜５質量％、（Ｅ）シリカ粉末が、エポキシ樹脂組成物中に８０質量％以上９４質量％未満、の割合で含有されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置は、本発明の半導体封止用樹脂シートを、基板に固定した半導体素子に被せた後、圧縮成形することにより半導体素子を封止して得られたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体封止用樹脂シートによれば、樹脂シート自体の取扱性、成形性が良好で、これを用いて半導体素子を圧縮成形する際に、シートの破損が起こりにくく、容易に位置合わせを行うことができ、効率良く圧縮成形を行うことができる。
【００１８】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置は、本発明の半導体封止用樹脂シートを用いているため、その製造において、効率的に製造することができ、かつ、得られた半導体素子の反り等も抑制されているため、信頼性の高いものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明で使用する（Ａ）ビフェニル型のエポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂であれば特に限定されずに用いることができ、液状のものであることが好ましく用いられる。なお、本発明におけるビフェニル骨格には、ビフェニル環のうち少なくとも一方の芳香族環を水素添加してなるものも含まれるものである。
【００２１】
この（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂の具体的例としては、ジャパンエポキシレジン社製のＹＸ−４０００（エポキシ当量１８５）、ＹＸ−４０００Ｋ（エポキシ当量１８５）、ＹＸ−４０００Ｈ（エポキシ当量１９３）、ＹＸ−４０００ＨＫ（エポキシ当量１９３）、ＹＬ−６１２１Ｈ（エポキシ当量１７２）などが好ましく使用される。ビフェニル型エポキシ樹脂の採用によって無機充填材を高充填しても溶融粘度を最適範囲に維持し易くすることができ、さらに耐熱性に優れた樹脂シートを得ることができる。
【００２２】
本発明に使用する（Ｂ）成分の柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂であって、その主鎖に柔軟性骨格および極性骨格を有するものである。ここで、柔軟性骨格としては、エチレンオキシエチル基、ジ（エチレンオキシ）エチル基、トリ（エチレンオキシ）エチル基、プロピレンオキシプロピル基、ジ（プロピレンオキシ）プロピル基、トリ（プロピレンオキシ）プロピル基、炭素原子数２〜１５のアルキレン基等が挙げられ、これら柔軟性骨格は炭素数１〜４のアルキル基を置換基として有していてもよい。また、極性骨格としては、下記化学式で示される基
【化１】
を有するものである。
【００２３】
ここで、この（Ｂ）成分の具体的な製品例としては、ＤＩＣ株式会社製、商品名：ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ−４８５０等の下記化学式（Ｉ）〜（III）に示したような分子骨格を有するエポキシ樹脂が好ましいものとして挙げられる。
【００２４】
【化２】
【化３】
【化４】
（式中、ｍは１〜１０の整数を表す。）
【００２５】
これら（Ｂ）成分の柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の配合割合は、（Ａ）成分のビフェニル型のエポキシ樹脂１００質量部に対して、１０質量部以上１００質量部未満の範囲で配合することが好ましく、２０質量部以上８０質量部未満であることがより好ましい。
【００２６】
このような配合割合にすることによって、形成する樹脂シートが薄くなっても割れにくくなり、取扱性、成形性を良好なものとすることができる共に、耐はんだリフロー性を良好なものとすることもできる。
【００２７】
ここで、（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂１００質量部に対して、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の含有量が１０質量部よりも少ないと柔軟性が不十分となり、取扱い時に割れやすくなり、１００質量部以上含有すると、半導体封止用樹脂シートがべたついて取扱い性に劣り、またガラス転移温度が低くなり、耐リフロー性が低下するおそれがある。
【００２８】
さらに、樹脂組成物中に占める、（Ｂ）成分の柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の比率は０．５質量％以上５質量％未満が好ましい。この比率が０．５質量％未満では可とう性に劣ってしまい、５質量％を超えると半導体封止用樹脂シートがべたついて、離型フィルムとの剥離性が劣るおそれがある。
【００２９】
また、本発明で使用するフェノール樹脂（Ｃ）としては、上記（Ａ）および（Ｂ）のエポキシ樹脂成分中のエポキシ基と反応し得るフェノール性水酸基を分子中に２個以上有するものであれば、特に制限されることなく使用できる。具体的には、フェノール、アルキルフェノールなどのフェノール類とホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドを反応させて得られる、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、このノボラック型フェノール樹脂をエポキシ化またはブチル化したこれらの変性樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシレン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂など、トリフェノールメタン化合物、多官能型フェノール樹脂などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００３０】
この（Ｃ）成分のフェノール樹脂の配合量は、本発明の樹脂組成物におけるエポキシ樹脂成分（Ａ）が有するエポキシ基数（ａ）と（Ｂ）が有するエポキシ基数（ｂ）との合計数と（Ｃ）成分のフェノール樹脂が有するフェノール性水酸基数（ｃ）との比〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５〜１．５となる範囲が好ましく、０．８〜１．２となる範囲であるとより好ましい。〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５未満では、硬化物の耐湿信頼性が低下し、逆に１．５を超えると、硬化物の強度が低下してしまう。
【００３１】
本発明で使用する（Ｄ）硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の硬化反応を促進するものであれば、分子構造、分子量などは特に限定されるものではない。なお、この硬化促進剤としては、本発明の効果を失わない範囲で、２種類以上の硬化促進剤を併用することができる。
【００３２】
この（Ｄ）硬化促進剤としては、例えば、ＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７）、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニルホスフィン）、メチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロへキシルホスフィン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メタンなどの有機ホスフィン化合物、２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、またはこれらの誘導体などが挙げられる。
【００３３】
これら硬化促進剤の配合割合は、それぞれの触媒活性が異なるため一概にその好適量は決められないが、樹脂組成物全体に対し、０．１〜５質量％の範囲で加えることが好ましい。これは、０．１質量％未満では硬化性能が劣り、一方、５質量％を超えると耐湿信頼性が劣化する傾向があるためである。
【００３４】
本発明で使用する（Ｅ）シリカ粉末は、結晶シリカ、溶融シリカ、合成シリカなどの樹脂に充填するものとして通常用いられているものが用いられ、このうち溶融シリカを用いることが好ましい。
【００３５】
その（Ｅ）シリカ粉末の質量平均粒径は、２５ｎｍ〜４０μｍであるものが用いられる。その平均粒径が２５ｎｍ未満では、流動性が低下し、成形性が損なわれ、また、平均粒径が４０μｍを超えた場合には、反り、寸法精度が低下するため好ましくない。
【００３６】
この（Ｅ）シリカ粉末における溶融シリカ粉末の割合は、８０〜１００質量％のものであることが好ましく、８０質量％以下では流動性、成形性が低下してしまう。なお、溶融シリカ粉末以外には、結晶シリカ、微細合成シリカを配合することができる。このとき、シリカ粉末中に含まれる溶融シリカ粉末の最大粒径が１０５μｍ以下であることが好ましく、これにより、良好な成形性を保持することができる。
【００３７】
さらに、（Ｅ）シリカ粉末の全樹脂組成物中の配合量は８０質量％以上、９４質量％未満とするものであり、シリカ粉末の配合量が樹脂組成物全体の８０質量％未満では、成形品の寸法精度、耐湿性、機械的強度、などが低下し、反りが生じ易くなってしまう。逆に、９４質量％以上となると、半導体封止用樹脂シートが割れやすくなったり、流動性が低下したり、成形性が低下し実用が困難になってしまう。
【００３８】
また、本発明の樹脂組成物中には、以上の各成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合される、カップリング剤、合成ワックス、天然ワックス、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩等の離型剤、カーボンブラック、コバルトブルーなどの着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴムなどの改質剤、ハイドロタルサイト類、イオン捕捉剤などを配合することができる。
【００３９】
カップリング剤としては、エポキシシラン系、アミノシラン系、ウレイドシラン系、ビニルシラン系、アルキルシラン系、有機チタネート系、アルミニウムアルコレート系などのカップリング剤が使用される。これらは単独または２種以上混合して使用することができる。難燃性および硬化性の観点からは、なかでも、アミノシラン系カップリング剤が好ましく、特に、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシランなどが好ましい。
【００４０】
本発明の成形用樹脂組成物を調製するにあたっては、上記したような（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）シリカ粉末、および、前述した必要に応じて配合される各種成分とを、ミキサーなどによって十分に混合した後、熱ロール、ニーダ等により加熱溶融混合処理を行い、ついで冷却固化させ適当な大きさに粉砕した後、当該材料を加圧部材間で８０℃から１５０℃で加熱溶融し、圧縮して所定の形状に成形する。
【００４１】
また、本発明の半導体封止用樹脂シートの溶融粘度は２〜５０Ｐａ・ｓが好ましい、溶融粘度が２Ｐａ・ｓよりも小さいとバリが大きくなり、５０Ｐａ・ｓよりも大きいと充填性が不十分となり、ボイド発生のおそれがあるため好ましくない。
【００４２】
本発明の半導体封止用樹脂シートの製造方法は、耐熱性フィルム上に上記樹脂組成物を供給して均一な厚さにならした後、この耐熱性フィルム上の樹脂を加熱して軟化せしめながらロールおよび熱プレスにより圧延して目的の厚さのシート状樹脂を成形し、このシート状樹脂を冷却固化後、耐熱性フィルムを剥すと共にシート状樹脂を所望の樹脂ペレット形状に切断することで得られる。
【００４３】
本発明の半導体封止用樹脂シートのその他の製造方法は、円筒状の圧縮成形部を有しており、移動して上記樹脂組成物を圧縮する加圧部材として上杵および下杵が、圧縮成形部内の成形空間を上下から挟むように配置されている構造の圧縮成形体製造装置等の使用が挙げられる。
【００４４】
本発明の半導体封止用樹脂シートは半導体装置に応じた所要の形状に切断されてから封止工程に供される。上記半導体封止用樹脂シートを切断する方法としては、ダイシングカッターを用いる方法や、切断の容易化のため半導体封止用樹脂シートを加熱しつつカッター等の刃物を用いて手作業により切断する等、公知の方法が使用できる。
【００４５】
本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記した本発明の半導体封止用樹脂シートを用い、基板に固定された半導体素子を半導体封止用樹脂シートで挟み込んだ後、一般的な圧縮成形法で樹脂封止することによって製造することができる。この場合の成形は、成形温度１６０〜１８５℃、成形圧力４．０〜１２．０ＭＰａの低圧圧縮成形によって封止することが好ましい。
【００４６】
なお、このとき半導体封止用樹脂シートによって封止される半導体チップの種類は、特に限定されるものではないが、樹脂封止後の半導体装置の厚さが０．２〜１．５ｍｍとなるようなものが好ましい。
【００４７】
このように、本発明の半導体封止用樹脂シートを用いて圧縮成形法で成形することで、そりが小さく、未充填、巣のない樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
平均粒径１２μｍの球状シリカ粉末 ＦＢ−１００（電気化学工業株式会社製、商品名） ８５質量％、平均粒径１μｍの微細シリカ粉末 ＳＯ−２５Ｒ（株式会社アドマテックス製、商品名） ５質量％、エポキシ樹脂のＹＸ−４０００ＨＫ（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名；エポキシ当量１９３） ４質量％、ノボラック型フェノール樹脂（明和化成株式会社製、商品名：Ｈ−４；水酸基当量１０５） ２．８質量％、柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製、商品名：ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ−４８５０） ２．０質量％、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（四国化成工業株式会社製、商品名：２Ｐ４ＭＨＺ・ＰＷ、；融点１９２℃〜１９７℃） ０．３質量％、カルナバワックス ０．２質量％、カーボンブラック（三菱化学株式会社製、商品名：ＭＡ−１００） ０．２質量％、およびＮ−フェニル−γ−アミノプロピル）トリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製、商品名：Ｙ−９６６９） ０．３質量％を常温で混合し、次いで、８０〜１３０℃で加熱混練した。冷却後、適当な大きさに粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。
【００５０】
次いで、得られた樹脂組成物をポリエステル製離型フィルム（藤森工業株式会社製）で挟み８０℃の熱盤間に１０ＭＰａの圧力で１分間加熱加圧成形し、厚さ０．３５ｍｍの半導体封止用樹脂シートを作成した。
【００５１】
なお、これらの配合量に関しては、表１中にも示した。また、表１中では、配合量の単位である質量％に関する記述は省略した。
【００５２】
（実施例２〜７、比較例１〜７）
実施例は表１中に示した配合量で、比較例は表２中に示した配合量で、実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍの半導体封止用樹脂シートを作成した。使用した原料は以下のとおりである。
配合成分 メーカー 商品名
ノボラック型エポキシ樹脂 日本化薬株式会社 ＥＯＣＮ−１０２０−５５
ノボラック型フェノール樹脂硬化剤 昭和高分子株式会社 ＢＲＧ−５５８
溶融球状シリカ 株式会社龍森 ＭＳＲ−２２１２
【００５３】
上記各実施例および各比較例で得られた封止用樹脂組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。なお、成形は、圧縮成形機により、金型温度１７５℃、成形圧力８．０ＭＰａ、硬化時間１２０分間の条件で行い、その後、１７５℃で４時間の後硬化を行った。
【００５４】
［ゲルタイム］
１７５℃の熱板上におけるゲル化時間を測定した。
［溶融粘度］
島津フローテスターＣＦＴ−５００型（株式会社島津製作所製、商品名）により、１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力 １．２３×１０５Ｐａの環境下）における溶融粘度を測定した。
［取り扱い性］
半導体封止用樹脂シートの取り扱い性について、耐折り曲げ性を下記の方法で評価した。
まず、樹脂シートの一端を折り返し、その上からゴムローラを５００ｇの荷重で通過させた時の外観を観察し、２往復で異常なければ○、実用上問題のない微小な亀裂の発生は△、割れや亀裂が発生した場合、又は折り返した内側で貼りついて開けない場合は×として評価した。
【００５５】
［成形収縮率］
１７５℃で、２分間圧縮成形した後、１７５℃で８時間、後硬化させた際の収縮率を測定した。成形収縮率を調べるため、試験片を成形し、成形直後と１８０℃で４時間アフターキュアを行なった後での寸法変化率を成形収縮率とした。
［吸水率］
下記条件にて吸水率を評価した。
封止用樹脂組成物を１７５℃で、２分間圧縮成形し、次いで１７５℃、８時間の後硬化を行って直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板状の硬化物を得、これを１２７℃、２．５気圧の飽和水蒸気中に２４時間放置して、増加した重量を求め、吸水率を算出した。
［ガラス転移点］
２００℃で１時間加熱成形した硬化物からスティック状サンプルを作製し、ＤＭＡにて昇温１０℃／ｍｉｎの条件で測定し、ガラス転移温度を算出した。
【００５６】
［成形性］
ＦＢＧＡ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ）を、前記半導体封止用樹脂シートを用いて、１７５℃で、２分間圧縮成形した後、成形物の表面巣の発生を観察し、下記判定基準で評価した。
○：巣の発生なし、△：巣がわずかに発生、×：巣が多数発生
［耐リフロー性］
ＦＢＧＡ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ）を、半導体封止用樹脂シートを用いて、１７５℃で、２分間圧縮成形した後、耐リフロー性を下記判定基準で評価した。○：チップおよび基板との剥離またはクラックなし、×：チップおよび基板との剥離またはクラック発生
［パッケージ反り〕
ＦＢＧＡ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ）で半導体封止用樹脂シートを用いて、１７５℃で、２分間圧縮成形した後、パッケージの反りを評価した。
【００５７】
評価方法は、アクロメトリックス社製 サーモレイＰＳ２００を用い、反り量を測定した。このとき、−値は樹脂封止側を凸としての反りを表し、＋値は樹脂封止側を凹としての反りを表す。
【００５８】
これらの結果を組成とともに表１及び表２に示す。
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
この表１及び表２からも明らかなように、実施例の半導体封止用樹脂シートは、折り曲げ性等の取扱性が良好であり、成形性、高寸法精度、低反り、高耐熱性、耐衝撃性などの半導体装置に要求される一般特性にも優れていることが分かった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を製造する際に用いられる半導体素子の封止材料である半導体封止用樹脂シートおよびそれを用いて圧縮成形して得られる樹脂封止型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に用いられる電子部品として、半導体素子を樹脂封止して得られた半導体パッケージがあるが、この半導体パッケージは、固形のエポキシ樹脂封止材をトランスファー成形法により成形して得られることが多い。
【０００３】
一方、近年になって、電子機器の小型化・軽量化が進められ、これに伴い基板への高密度実装が要求されるようになり、電子機器に搭載する半導体パッケージの小型化、薄型化、軽量化の研究が進められている。具体的には、ＬＯＣ（Ｌｅａｄ ｏｎ Ｃｈｉｐ）やＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）等と呼ばれる半導体パッケージや、ＬＯＣやＱＦＰ等のパッケージよりも、さらに小型化・軽量化したＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等の半導体パッケージも開発されている。
【０００４】
また、最近では、半導体素子の回路面が半導体配線基板側に向けられている、いわゆるフェイスダウン型パッケージであるフリップチップ、ウェハレベルＣＳＰなども開発されてきている。
【０００５】
このように半導体パッケージの薄型化の進展に伴い、従来のトランスファー成形による封止においては、例えば、パッケージが薄型または大型の場合になると、トランスファー成形によっては成形が難しくなる面が指摘されるようになってきている。すなわち、溶融時の粘度や樹脂硬化後の特性を考慮して配合している無機充填材は比較的多量となるため、この無機充填材により、トランスファー成形時の樹脂の溶融粘度が高くなり、成形物のボイドの残存、キャビティ充填不良、ワイヤフローおよびステージシフトの増大等と成形品の品質が低下するなどの問題が発生し易くなっている。
【０００６】
そこで、エポキシ樹脂、無機フィラーを配合しながら、半導体封止の操作を効率良く行うことができ、成形性も良好な成形素材として、半導体素子が固定された基板の両面に配置して、その両面から圧縮成形することにより半導体パッケージを製造することを可能としたフィルム状の半導体封止用樹脂シートが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、７０〜１５０℃で軟化または溶融する熱硬化性樹脂組成物からなる厚さ３．０ｍｍ以下のシート状に成形したコンプレッション成形材料を使用することで、ワイヤ流れが小さく、かつ充填性が高い封止を行うことができる改良したフィルム状の半導体封止用樹脂シートも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
さらに、樹脂シートを使用して被成形品をモールドする半導体封止において、被成形品の外周縁部に沿った押さえ突起がクランプ面に設けられた金型を使用することにより、被成形品を確実に封止しようとするモールド装置および方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法では、特に、薄い樹脂シートは冷却すると非常に脆くなってしまうため、吸着パッドをヒータで加温することによって、シート樹脂をしなやかに保ち、破損しないように保持する工夫もなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−７３６２１号公報
【特許文献２】特開２００６−２１６８９９号公報
【特許文献３】特開２００７−３０７８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１記載の発明のようなフィルム状の半導体封止用樹脂シートにおいて、パッケージやウェハが大きくなった場合には、成形後のパッケージの反りが大きくなるなどの課題を有している。この課題に対しては、より線膨張係数を小さくするために、通常、樹脂よりも線膨張係数の小さいシリカなどの無機充填材を多量に充填すればよいが、このような対処をすると、フィルムの可とう性を低下させ、かつ、溶融粘度を増大させ、流動性が低下してしまうため、ボイドの残存、充填不良等による成形品の品質が低下する問題が出てくると考えられる。
【００１１】
また、特許文献２記載の発明は、より薄型化、大型化にも対応しようとした半導体封止用樹脂シートであり、樹脂封止領域に合わせた形状に形成することにより、圧縮成形によって容易に樹脂封止できるものであるが、さらなる薄型化に対応するために、例えば、使用する樹脂シートの厚さが０．５ｍｍ未満のようにすると、やはり割れやすくなってしまい、わずかに外力が作用しただけでも簡単に破損してしまうという取り扱い上の困難さは解消されず、シート樹脂を金型内に搬入して供給するといった操作も困難であり、その結果、被成形品が損傷し易くなっていた。
【００１２】
そして、このような半導体封止用樹脂シートは、特に、冷凍または低温で保管されており、冷却されて脆くなっているため、その取り扱い性の改善には、特許文献３のように装置側での改良では対応が困難であり、さらなる取扱性および成形性が良好な半導体封止用樹脂シートが求められていた。
【００１３】
そこで、本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、薄型化した際にも、成形時の取扱性や成形性が良好で、半導体の封止を効率良く行うことができる半導体封止用樹脂シートおよびそれを用いて得られる信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成すべく、本発明者らは、鋭意検討した結果、特定のエポキシ樹脂と無機充填剤とを組み合わせて用いることで、良好な取扱い性、成形性、低反り、高耐熱性を有する半導体封止用樹脂シートが得られることを見出し、本発明を完成したものである。
【００１５】
すなわち、本発明の半導体封止用樹脂シートは、（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂と、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｄ）硬化促進剤と、（Ｅ）シリカ粉末と、を必須成分とするエポキシ樹脂組成物から形成された半導体封止用樹脂シートであって、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂 １００質量部に対して１０質量部以上１００質量部未満、（Ｃ）フェノール樹脂が、エポキシ樹脂成分である（Ａ）成分が有するエポキシ基数（ａ）と（Ｂ）成分が有するエポキシ基数（ｂ）との合計数とフェノール樹脂である（Ｃ）成分が有するフェノール性水酸基数（ｃ）との比〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５〜１．５、（Ｄ）硬化促進剤が、エポキシ樹脂組成物中に０．１〜５質量％、（Ｅ）シリカ粉末が、エポキシ樹脂組成物中に８０質量％以上９４質量％未満、の割合で含有されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置は、本発明の半導体封止用樹脂シートを、基板に固定した半導体素子に被せた後、圧縮成形することにより半導体素子を封止して得られたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体封止用樹脂シートによれば、樹脂シート自体の取扱性、成形性が良好で、これを用いて半導体素子を圧縮成形する際に、シートの破損が起こりにくく、容易に位置合わせを行うことができ、効率良く圧縮成形を行うことができる。
【００１８】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置は、本発明の半導体封止用樹脂シートを用いているため、その製造において、効率的に製造することができ、かつ、得られた半導体素子の反り等も抑制されているため、信頼性の高いものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明で使用する（Ａ）ビフェニル型のエポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂であれば特に限定されずに用いることができ、液状のものであることが好ましく用いられる。なお、本発明におけるビフェニル骨格には、ビフェニル環のうち少なくとも一方の芳香族環を水素添加してなるものも含まれるものである。
【００２１】
この（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂の具体的例としては、ジャパンエポキシレジン社製のＹＸ−４０００（エポキシ当量１８５）、ＹＸ−４０００Ｋ（エポキシ当量１８５）、ＹＸ−４０００Ｈ（エポキシ当量１９３）、ＹＸ−４０００ＨＫ（エポキシ当量１９３）、ＹＬ−６１２１Ｈ（エポキシ当量１７２）などが好ましく使用される。ビフェニル型エポキシ樹脂の採用によって無機充填材を高充填しても溶融粘度を最適範囲に維持し易くすることができ、さらに耐熱性に優れた樹脂シートを得ることができる。
【００２２】
本発明に使用する（Ｂ）成分の柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂であって、その主鎖に柔軟性骨格および極性骨格を有するものである。ここで、柔軟性骨格としては、エチレンオキシエチル基、ジ（エチレンオキシ）エチル基、トリ（エチレンオキシ）エチル基、プロピレンオキシプロピル基、ジ（プロピレンオキシ）プロピル基、トリ（プロピレンオキシ）プロピル基、炭素原子数２〜１５のアルキレン基等が挙げられ、これら柔軟性骨格は炭素数１〜４のアルキル基を置換基として有していてもよい。また、極性骨格としては、下記化学式で示される基
【化１】
を有するものである。
【００２３】
ここで、この（Ｂ）成分の具体的な製品例としては、ＤＩＣ株式会社製、商品名：ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ−４８５０等の下記化学式（Ｉ）〜（III）に示したような分子骨格を有するエポキシ樹脂が好ましいものとして挙げられる。
【００２４】
【化２】
【化３】
【化４】
（式中、ｍは１〜１０の整数を表す。）
【００２５】
これら（Ｂ）成分の柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の配合割合は、（Ａ）成分のビフェニル型のエポキシ樹脂１００質量部に対して、１０質量部以上１００質量部未満の範囲で配合することが好ましく、２０質量部以上８０質量部未満であることがより好ましい。
【００２６】
このような配合割合にすることによって、形成する樹脂シートが薄くなっても割れにくくなり、取扱性、成形性を良好なものとすることができる共に、耐はんだリフロー性を良好なものとすることもできる。
【００２７】
ここで、（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂１００質量部に対して、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の含有量が１０質量部よりも少ないと柔軟性が不十分となり、取扱い時に割れやすくなり、１００質量部以上含有すると、半導体封止用樹脂シートがべたついて取扱い性に劣り、またガラス転移温度が低くなり、耐リフロー性が低下するおそれがある。
【００２８】
さらに、樹脂組成物中に占める、（Ｂ）成分の柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の比率は０．５質量％以上５質量％未満が好ましい。この比率が０．５質量％未満では可とう性に劣ってしまい、５質量％を超えると半導体封止用樹脂シートがべたついて、離型フィルムとの剥離性が劣るおそれがある。
【００２９】
また、本発明で使用するフェノール樹脂（Ｃ）としては、上記（Ａ）および（Ｂ）のエポキシ樹脂成分中のエポキシ基と反応し得るフェノール性水酸基を分子中に２個以上有するものであれば、特に制限されることなく使用できる。具体的には、フェノール、アルキルフェノールなどのフェノール類とホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドを反応させて得られる、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、このノボラック型フェノール樹脂をエポキシ化またはブチル化したこれらの変性樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシレン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂など、トリフェノールメタン化合物、多官能型フェノール樹脂などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００３０】
この（Ｃ）成分のフェノール樹脂の配合量は、本発明の樹脂組成物におけるエポキシ樹脂成分（Ａ）が有するエポキシ基数（ａ）と（Ｂ）が有するエポキシ基数（ｂ）との合計数と（Ｃ）成分のフェノール樹脂が有するフェノール性水酸基数（ｃ）との比〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５〜１．５となる範囲が好ましく、０．８〜１．２となる範囲であるとより好ましい。〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５未満では、硬化物の耐湿信頼性が低下し、逆に１．５を超えると、硬化物の強度が低下してしまう。
【００３１】
本発明で使用する（Ｄ）硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の硬化反応を促進するものであれば、分子構造、分子量などは特に限定されるものではない。なお、この硬化促進剤としては、本発明の効果を失わない範囲で、２種類以上の硬化促進剤を併用することができる。
【００３２】
この（Ｄ）硬化促進剤としては、例えば、ＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７）、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニルホスフィン）、メチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロへキシルホスフィン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メタンなどの有機ホスフィン化合物、２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、またはこれらの誘導体などが挙げられる。
【００３３】
これら硬化促進剤の配合割合は、それぞれの触媒活性が異なるため一概にその好適量は決められないが、樹脂組成物全体に対し、０．１〜５質量％の範囲で加えることが好ましい。これは、０．１質量％未満では硬化性能が劣り、一方、５質量％を超えると耐湿信頼性が劣化する傾向があるためである。
【００３４】
本発明で使用する（Ｅ）シリカ粉末は、結晶シリカ、溶融シリカ、合成シリカなどの樹脂に充填するものとして通常用いられているものが用いられ、このうち溶融シリカを用いることが好ましい。
【００３５】
その（Ｅ）シリカ粉末の質量平均粒径は、２５ｎｍ〜４０μｍであるものが用いられる。その平均粒径が２５ｎｍ未満では、流動性が低下し、成形性が損なわれ、また、平均粒径が４０μｍを超えた場合には、反り、寸法精度が低下するため好ましくない。
【００３６】
この（Ｅ）シリカ粉末における溶融シリカ粉末の割合は、８０〜１００質量％のものであることが好ましく、８０質量％以下では流動性、成形性が低下してしまう。なお、溶融シリカ粉末以外には、結晶シリカ、微細合成シリカを配合することができる。このとき、シリカ粉末中に含まれる溶融シリカ粉末の最大粒径が１０５μｍ以下であることが好ましく、これにより、良好な成形性を保持することができる。
【００３７】
さらに、（Ｅ）シリカ粉末の全樹脂組成物中の配合量は８０質量％以上、９４質量％未満とするものであり、シリカ粉末の配合量が樹脂組成物全体の８０質量％未満では、成形品の寸法精度、耐湿性、機械的強度、などが低下し、反りが生じ易くなってしまう。逆に、９４質量％以上となると、半導体封止用樹脂シートが割れやすくなったり、流動性が低下したり、成形性が低下し実用が困難になってしまう。
【００３８】
また、本発明の樹脂組成物中には、以上の各成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合される、カップリング剤、合成ワックス、天然ワックス、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩等の離型剤、カーボンブラック、コバルトブルーなどの着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴムなどの改質剤、ハイドロタルサイト類、イオン捕捉剤などを配合することができる。
【００３９】
カップリング剤としては、エポキシシラン系、アミノシラン系、ウレイドシラン系、ビニルシラン系、アルキルシラン系、有機チタネート系、アルミニウムアルコレート系などのカップリング剤が使用される。これらは単独または２種以上混合して使用することができる。難燃性および硬化性の観点からは、なかでも、アミノシラン系カップリング剤が好ましく、特に、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシランなどが好ましい。
【００４０】
本発明の成形用樹脂組成物を調製するにあたっては、上記したような（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）シリカ粉末、および、前述した必要に応じて配合される各種成分とを、ミキサーなどによって十分に混合した後、熱ロール、ニーダ等により加熱溶融混合処理を行い、ついで冷却固化させ適当な大きさに粉砕した後、当該材料を加圧部材間で８０℃から１５０℃で加熱溶融し、圧縮して所定の形状に成形する。
【００４１】
また、本発明の半導体封止用樹脂シートの溶融粘度は２〜５０Ｐａ・ｓが好ましい、溶融粘度が２Ｐａ・ｓよりも小さいとバリが大きくなり、５０Ｐａ・ｓよりも大きいと充填性が不十分となり、ボイド発生のおそれがあるため好ましくない。
【００４２】
本発明の半導体封止用樹脂シートの製造方法は、耐熱性フィルム上に上記樹脂組成物を供給して均一な厚さにならした後、この耐熱性フィルム上の樹脂を加熱して軟化せしめながらロールおよび熱プレスにより圧延して目的の厚さのシート状樹脂を成形し、このシート状樹脂を冷却固化後、耐熱性フィルムを剥すと共にシート状樹脂を所望の樹脂ペレット形状に切断することで得られる。
【００４３】
本発明の半導体封止用樹脂シートのその他の製造方法は、円筒状の圧縮成形部を有しており、移動して上記樹脂組成物を圧縮する加圧部材として上杵および下杵が、圧縮成形部内の成形空間を上下から挟むように配置されている構造の圧縮成形体製造装置等の使用が挙げられる。
【００４４】
本発明の半導体封止用樹脂シートは半導体装置に応じた所要の形状に切断されてから封止工程に供される。上記半導体封止用樹脂シートを切断する方法としては、ダイシングカッターを用いる方法や、切断の容易化のため半導体封止用樹脂シートを加熱しつつカッター等の刃物を用いて手作業により切断する等、公知の方法が使用できる。
【００４５】
本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記した本発明の半導体封止用樹脂シートを用い、基板に固定された半導体素子を半導体封止用樹脂シートで挟み込んだ後、一般的な圧縮成形法で樹脂封止することによって製造することができる。この場合の成形は、成形温度１６０〜１８５℃、成形圧力４．０〜１２．０ＭＰａの低圧圧縮成形によって封止することが好ましい。
【００４６】
なお、このとき半導体封止用樹脂シートによって封止される半導体チップの種類は、特に限定されるものではないが、樹脂封止後の半導体装置の厚さが０．２〜１．５ｍｍとなるようなものが好ましい。
【００４７】
このように、本発明の半導体封止用樹脂シートを用いて圧縮成形法で成形することで、そりが小さく、未充填、巣のない樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
平均粒径１２μｍの球状シリカ粉末 ＦＢ−１００（電気化学工業株式会社製、商品名） ８５質量％、平均粒径１μｍの微細シリカ粉末 ＳＯ−２５Ｒ（株式会社アドマテックス製、商品名） ５質量％、エポキシ樹脂のＹＸ−４０００ＨＫ（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名；エポキシ当量１９３） ４質量％、ノボラック型フェノール樹脂（明和化成株式会社製、商品名：Ｈ−４；水酸基当量１０５） ２．８質量％、柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製、商品名：ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ−４８５０） ２．０質量％、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（四国化成工業株式会社製、商品名：２Ｐ４ＭＨＺ・ＰＷ、；融点１９２℃〜１９７℃） ０．３質量％、カルナバワックス ０．２質量％、カーボンブラック（三菱化学株式会社製、商品名：ＭＡ−１００） ０．２質量％、およびＮ−フェニル−γ−アミノプロピル）トリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製、商品名：Ｙ−９６６９） ０．３質量％を常温で混合し、次いで、８０〜１３０℃で加熱混練した。冷却後、適当な大きさに粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。
【００５０】
次いで、得られた樹脂組成物をポリエステル製離型フィルム（藤森工業株式会社製）で挟み８０℃の熱盤間に１０ＭＰａの圧力で１分間加熱加圧成形し、厚さ０．３５ｍｍの半導体封止用樹脂シートを作成した。
【００５１】
なお、これらの配合量に関しては、表１中にも示した。また、表１中では、配合量の単位である質量％に関する記述は省略した。
【００５２】
（実施例２〜７、比較例１〜７）
実施例は表１中に示した配合量で、比較例は表２中に示した配合量で、実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍの半導体封止用樹脂シートを作成した。使用した原料は以下のとおりである。
配合成分 メーカー 商品名
ノボラック型エポキシ樹脂 日本化薬株式会社 ＥＯＣＮ−１０２０−５５
ノボラック型フェノール樹脂硬化剤 昭和高分子株式会社 ＢＲＧ−５５８
溶融球状シリカ 株式会社龍森 ＭＳＲ−２２１２
【００５３】
上記各実施例および各比較例で得られた封止用樹脂組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。なお、成形は、圧縮成形機により、金型温度１７５℃、成形圧力８．０ＭＰａ、硬化時間１２０分間の条件で行い、その後、１７５℃で４時間の後硬化を行った。
【００５４】
［ゲルタイム］
１７５℃の熱板上におけるゲル化時間を測定した。
［溶融粘度］
島津フローテスターＣＦＴ−５００型（株式会社島津製作所製、商品名）により、１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力 １．２３×１０５Ｐａの環境下）における溶融粘度を測定した。
［取り扱い性］
半導体封止用樹脂シートの取り扱い性について、耐折り曲げ性を下記の方法で評価した。
まず、樹脂シートの一端を折り返し、その上からゴムローラを５００ｇの荷重で通過させた時の外観を観察し、２往復で異常なければ○、実用上問題のない微小な亀裂の発生は△、割れや亀裂が発生した場合、又は折り返した内側で貼りついて開けない場合は×として評価した。
【００５５】
［成形収縮率］
１７５℃で、２分間圧縮成形した後、１７５℃で８時間、後硬化させた際の収縮率を測定した。成形収縮率を調べるため、試験片を成形し、成形直後と１８０℃で４時間アフターキュアを行なった後での寸法変化率を成形収縮率とした。
［吸水率］
下記条件にて吸水率を評価した。
封止用樹脂組成物を１７５℃で、２分間圧縮成形し、次いで１７５℃、８時間の後硬化を行って直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板状の硬化物を得、これを１２７℃、２．５気圧の飽和水蒸気中に２４時間放置して、増加した重量を求め、吸水率を算出した。
［ガラス転移点］
２００℃で１時間加熱成形した硬化物からスティック状サンプルを作製し、ＤＭＡにて昇温１０℃／ｍｉｎの条件で測定し、ガラス転移温度を算出した。
【００５６】
［成形性］
ＦＢＧＡ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ）を、前記半導体封止用樹脂シートを用いて、１７５℃で、２分間圧縮成形した後、成形物の表面巣の発生を観察し、下記判定基準で評価した。
○：巣の発生なし、△：巣がわずかに発生、×：巣が多数発生
［耐リフロー性］
ＦＢＧＡ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ）を、半導体封止用樹脂シートを用いて、１７５℃で、２分間圧縮成形した後、耐リフロー性を下記判定基準で評価した。○：チップおよび基板との剥離またはクラックなし、×：チップおよび基板との剥離またはクラック発生
［パッケージ反り〕
ＦＢＧＡ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ）で半導体封止用樹脂シートを用いて、１７５℃で、２分間圧縮成形した後、パッケージの反りを評価した。
【００５７】
評価方法は、アクロメトリックス社製 サーモレイＰＳ２００を用い、反り量を測定した。このとき、−値は樹脂封止側を凸としての反りを表し、＋値は樹脂封止側を凹としての反りを表す。
【００５８】
これらの結果を組成とともに表１及び表２に示す。
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
この表１及び表２からも明らかなように、実施例の半導体封止用樹脂シートは、折り曲げ性等の取扱性が良好であり、成形性、高寸法精度、低反り、高耐熱性、耐衝撃性などの半導体装置に要求される一般特性にも優れていることが分かった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂と、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール樹脂と、（Ｄ）硬化促進剤と、（Ｅ）シリカ粉末と、を必須成分とするエポキシ樹脂組成物から形成された半導体封止用樹脂シートであって、
前記（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、前記（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂 １００質量部に対して１０質量部以上１００質量部未満、前記（Ｃ）フェノール樹脂が、前記エポキシ樹脂成分である（Ａ）成分が有するエポキシ基数（ａ）と（Ｂ）成分が有するエポキシ基数（ｂ）との合計数と前記フェノール樹脂である（Ｃ）成分が有するフェノール性水酸基数（ｃ）との比〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５〜１．５、前記（Ｄ）硬化促進剤が、前記エポキシ樹脂組成物中に０．１〜５質量％、前記（Ｅ）シリカ粉末が、前記エポキシ樹脂組成物中に８０質量％以上９４質量％未満、の割合で含有されていることを特徴とする半導体封止用樹脂シート。
【請求項２】
前記（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、次の一般式（Ｉ）で表わされる化合物
【化１】
（式中、ｍは１〜１０の整数を表す。）であることを特徴とする請求項１記載の半導体封止用樹脂シート。
【請求項３】
前記（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、前記エポキシ樹脂組成物中に、０．５質量％以上５質量％未満の割合で配合されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体封止用樹脂シート。
【請求項４】
前記（Ｄ）シリカ粉末中における溶融シリカ粉末の割合が８０〜１００質量％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体封止用樹脂シート。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の半導体封止用樹脂シートで、基板に固定した半導体素子を挟みこんだ後、圧縮成形することにより半導体素子を封止して得られたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項１】
（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂と、（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール樹脂と、（Ｄ）硬化促進剤と、（Ｅ）シリカ粉末と、を必須成分とするエポキシ樹脂組成物から形成された半導体封止用樹脂シートであって、
前記（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、前記（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂 １００質量部に対して１０質量部以上１００質量部未満、前記（Ｃ）フェノール樹脂が、前記エポキシ樹脂成分である（Ａ）成分が有するエポキシ基数（ａ）と（Ｂ）成分が有するエポキシ基数（ｂ）との合計数と前記フェノール樹脂である（Ｃ）成分が有するフェノール性水酸基数（ｃ）との比〔（ａ）＋（ｂ）〕／（ｃ）が０．５〜１．５、前記（Ｄ）硬化促進剤が、前記エポキシ樹脂組成物中に０．１〜５質量％、前記（Ｅ）シリカ粉末が、前記エポキシ樹脂組成物中に８０質量％以上９４質量％未満、の割合で含有されていることを特徴とする半導体封止用樹脂シート。
【請求項２】
前記（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、次の一般式（Ｉ）で表わされる化合物
【化１】
（式中、ｍは１〜１０の整数を表す。）であることを特徴とする請求項１記載の半導体封止用樹脂シート。
【請求項３】
前記（Ｂ）柔軟性骨格および極性骨格を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、前記エポキシ樹脂組成物中に、０．５質量％以上５質量％未満の割合で配合されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体封止用樹脂シート。
【請求項４】
前記（Ｄ）シリカ粉末中における溶融シリカ粉末の割合が８０〜１００質量％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体封止用樹脂シート。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の半導体封止用樹脂シートで、基板に固定した半導体素子を挟みこんだ後、圧縮成形することにより半導体素子を封止して得られたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【公開番号】特開２０１１−１４８９５９（Ｐ２０１１−１４８９５９Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３５０４（Ｐ２０１０−１３５０４）
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（３９００２２４１５）京セラケミカル株式会社 (424)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（３９００２２４１５）京セラケミカル株式会社 (424)
【Ｆターム（参考）】
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