半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
【解決手段】回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止するのに用いられる液状エポキシ樹脂組成物であって、
（Ａ）液状エポキシ樹脂
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤
（Ｃ）硬化促進剤
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【効果】本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、特に形状維持特性、保存安定性に優れており、この封止材を用いた半導体装置は、非常に信頼性の高いものである。
（Ａ）液状エポキシ樹脂
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤
（Ｃ）硬化促進剤
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【効果】本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、特に形状維持特性、保存安定性に優れており、この封止材を用いた半導体装置は、非常に信頼性の高いものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物及びその硬化物にて樹脂封止された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子部品を回路基板へ実装した混成集積回路装置が知られている。図５は、この混成集積回路装置における電子部品の実装構造を示した断面図である。この図に示されるように、この混成集積回路装置では、リードＪ１が延設された電子部品Ｊ２とパッドＪ３が備えられた回路基板Ｊ４とを用意し、回路基板Ｊ４上に電子部品Ｊ２を搭載したのち、リードＪ１とパッドＪ３とがはんだ等の接合材料Ｊ５を介して接合されるようになっている。
【０００３】
このような混成集積回路装置において、回路基板上の接合材料Ｊ５の耐熱性、熱疲労向上のために、特殊な表面処理を実施することで、高温環境下での合金層の成長を押さえ、強度を確保する（例えば特許文献１：特開２００３−１９８１１６号公報参照）ことが提案されている。
また、リードＪ１と回路基板Ｊ４の隙間に、従来公知のフリップチップ用アンダーフィル材として使用可能な液状エポキシ樹脂組成物を適用する構造においては、はんだを十分に覆うことができないために信頼性に大きな問題が生じる（特許文献２：特許第３７０７５３１号公報）。
【０００４】
しかしながら、はんだ接合部の強度確保や寿命の確保のためには、電子部品の端子の表面処理を行ったり、特殊な材料を用いなければならないという問題がある。このため、表面処理を行うという製造工程増加や特殊な材料が必要になるための材料コストの増大により、混成集積回路装置の製造コストが多大になるという問題がある。
【０００５】
さらに、近年、はんだ接合材料における鉛（Ｐｂ）フリー化が進められていることから、接合材料として鉛フリーはんだを用いた場合、上記のような手法を採用したとしても、高温環境下での強度劣化やはんだ接合寿命の低下を防止できない可能性がある。
【０００６】
また、樹脂で覆う構造においては、従来の樹脂材料を用いる場合、樹脂の厚みを確保するためには、樹脂の広がり率を０．１以上とすることが重要であるが、従来の材料では、０．１を安定して得ることは難しく、信頼性の上で大きな問題となっていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９８１１６号公報
【特許文献２】特許第３７０７５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、信頼性の高い半導体装置の封止材となり得る液状エポキシ樹脂組成物、及びこの組成物の硬化物で封止された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】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、回路基板上に表面実装（以下ＳＭＤという（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ））部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドとＳＭＤ部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、少なくともリードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する第１の構造、或いは少なくともリードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する第２の構造について、上記第１の構造の樹脂部材、第２の構造の第２樹脂部材を下記（Ａ）〜（Ｅ）成分を必須成分とする液状エポキシ樹脂組成物の硬化物とすることにより、落下試験や熱衝撃試験など耐久試験に有効で、高信頼性の封止材となること、特に、（Ｃ）成分の硬化促進剤として、下記一般式（１）で表される硬化促進剤を用いたものとすることにより、この液状エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止した樹脂部材が、更に落下試験や熱衝撃試験など耐久試験に有効であることを知見した。
なお従来、液状エポキシ樹脂組成物においては、硬化剤として酸無水物が広く用いられている。しかし、酸無水物は吸湿し易いため、硬化前では吸湿による粘度上昇により侵入性がばらついたり途中でとまってしまう現象が見られ、また、未硬化の酸無水物は容易に水を取り込み、硬化後もエステル結合のため加水分解が促進され、吸湿により体積膨張が起こり、リード界面で剥離が発生し抵抗値を増大させてしまうというような信頼性の問題が生じており、そこで本発明者は飽和吸湿量をいかに下げるかが信頼性向上のための重要なファクターの一つと考え、エステル結合よりも加水分解しにくいエポキシ自己縮合（エーテル結合）を持つ樹脂組成物を検討した。この硬化系を用いることによって湿度による特性の劣化、例えば吸水後の接着力低下、吸水後のＴｇ（ガラス転移温度）の低下等を抑えることが可能なものである。
【００１０】
従って、本発明は、下記半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供する。
［Ｉ］ 回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止するのに用いられる液状エポキシ樹脂組成物であって、
（Ａ）液状エポキシ樹脂：１００質量部
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤：１００〜１，０００質量部
（Ｃ）硬化促進剤：１〜１５質量部
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材：０．５〜１０質量部
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子：１〜５０質量部
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
［ＩＩ］ 回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止するに際し、上記第２樹脂部材に用いられる液状エポキシ樹脂組成物であって、
（Ａ）液状エポキシ樹脂：１００質量部
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤：１００〜１，０００質量部
（Ｃ）硬化促進剤：１〜１５質量部
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材：０．５〜１０質量部
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子：１〜５０質量部
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
［ＩＩＩ］ （Ｃ）成分の硬化促進剤が、下記一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1及びＲ2は水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、Ｒ4はメチル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、Ｒ3は水素原子又は下記式（２）
【化２】
で示される基である。）で表わされる硬化促進剤であることを特徴とする［Ｉ］又は［ＩＩＩ］記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＩＶ］ （Ｅ）成分の熱可塑性樹脂粒子が、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ブタジエン樹脂、ポリスチレン、又はこれらの共重合体から選択される熱可塑性樹脂であることを特徴とする［Ｉ］〜［ＩＩＩ］のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［Ｖ］ （Ｅ）成分の熱可塑性樹脂粒子が、ポリスチレン換算の数平均分子量１０，０００〜１００，０００及び重量平均分子量１００，０００〜１，０００，０００を有することを特徴とする［Ｉ］〜［ＩＶ］のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＶＩ］ （Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の表面が、シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする［Ｉ］〜［Ｖ］のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＶＩＩ］ エポキシ樹脂組成物が、樹脂の広がり率が０．１以上であることを特徴とする［Ｉ］〜［ＶＩ］のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＶＩＩＩ］ エポキシ樹脂組成物の粘度が、２５℃において１，０００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする［Ｉ］〜［ＶＩＩ］のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＩＸ］ 回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する構造において、上記樹脂部材が［Ｉ］，［ＩＩＩ］〜［ＶＩＩＩ］のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
［Ｘ］ 回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する構造において、上記第２樹脂部材が［ＩＩ］〜［ＶＩＩＩ］のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、特に形状維持特性、保存安定性に優れており、この封止材を用いた半導体装置は、非常に信頼性の高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、
（Ａ）液状エポキシ樹脂
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤
（Ｃ）硬化促進剤
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子
を必須成分とするもので、以下これらの成分について詳しく説明する。
【００１３】
［（Ａ）液状エポキシ樹脂］
本発明の半導体装置用封止材（半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物）において、（Ａ）成分の液状のエポキシ樹脂は、一分子中に２個以上のエポキシ基があればいかなるものでも使用可能であるが、特に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂などや下記構造式で示されるエポキシ樹脂が例示される。この中でも室温で液状のエポキシ樹脂を使用する。
【００１４】
【化３】
【００１５】
上記液状エポキシ樹脂中の全塩素含有量は、１，５００ｐｐｍ以下、望ましくは１，０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、１００℃で５０％エポキシ樹脂濃度における２０時間での抽出水塩素が１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。全塩素含有量が１，５００ｐｐｍを超え、抽出水塩素が１０ｐｐｍを超えると、半導体素子の信頼性、特に耐湿性に悪影響を与えるおそれがある。
【００１６】
［（Ｂ）無機質充填剤］
本発明においては、膨張係数を小さくする目的から、公知の各種無機質充填剤（Ｂ）を添加することができる。無機質充填剤として具体的には、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライド、窒化アルミニウム、窒化珪素、マグネシア、マグネシウムシリケートなどが挙げられる。中でも真球状の溶融シリカが低粘度化のため望ましい。
【００１７】
無機質充填剤は、樹脂と無機質充填剤との結合強度を強くするため、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤で予め表面処理したものを配合することが好ましい。このようなカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、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等のエポキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−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、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトシラン等のメルカプトシランなどのシランカップリング剤を用いることが好ましい。ここで表面処理に用いるカップリング剤の配合量及び表面処理方法については、特に制限されるものではない。
【００１８】
本発明の組成物を使用する場合、無機質充填剤は、平均粒径が２〜２０μｍであり、最大粒径が７５μｍ以下、特に５０μｍ以下のものが望ましい。平均粒径が２μｍ未満では粘度が高くなり、多量に充填できない場合があり、一方、２０μｍを超えると粗い粒子が多くなり、リード線につまり、ボイドとなるおそれがある。なお、この平均粒径、最大粒径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置等によって求めることができ、平均粒径は重量平均値（又はメジアン径）等として得ることができる。
【００１９】
この場合、（Ｂ）無機質充填剤の配合量としては、（Ａ）液状エポキシ樹脂総量１００質量部に対して１００〜１，０００質量部、特に２００〜８００質量部の範囲が好ましい。１００質量部未満では、膨張係数が大きく冷熱試験においてクラックの発生を誘発させる。１，０００質量部を超えると、粘度が高くなり、流動性の低下をもたらす。
【００２０】
［（Ｃ）硬化促進剤］
本発明においては、上記エポキシ樹脂の硬化促進剤（反応促進剤）として、エポキシ樹脂に対する溶解度が１質量％以下で、融点が１７０℃以上であり、平均粒径が１〜５μｍ、最大粒径が２０μｍ以下である、下記一般式（１）のイミダゾール化合物を用いることが好ましい。
【００２１】
【化４】
（式中、Ｒ1及びＲ2は水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、Ｒ4はメチル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、Ｒ3は水素原子又は下記式（２）
【化５】
で示される基である。）
【００２２】
具体的に硬化促進剤としては、融点が１７０℃以上の２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジンイソシアヌール酸付加物、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−アリール−４，５−ジフェニルイミダゾール、２，４，５−トリフェニルイミダゾールなどのイミダゾール誘導体が最も適している。
これらイミダゾール誘導体は常温で固体であり、平均粒径が５μｍ以下、最大粒径が２０μｍ以下のものを使用する。好ましくは平均粒径１〜５μｍ、特に２〜５μｍかつ最大粒径が１５μｍ以下のものである。硬化促進剤の平均粒径が小さすぎると、比表面積が大きくなり、混合した時の粘度が高くなるおそれがある。５μｍを超えると、エポキシ樹脂との分散が不均一になり、信頼性の低下を引き起こす場合がある。
【００２３】
更に、この硬化促進剤の粒度、比表面積は、無機質充填剤の粒度、比表面積に比べ大きくすることが好ましい。小さいと混合、混練時に硬化促進剤が不均一に分散され、硬化性が悪くなり、信頼性に悪影響を及ぼすおそれがある。例えば、シリカ充填剤が平均粒径１〜３μｍ、比表面積２．５ｍ2／ｇの場合、硬化促進剤の平均粒径は３〜５μｍ、比表面積は２．５〜１０ｍ2／ｇが好ましい。また、純度は、９０％以上、好ましくは９３％以上であり、９０％未満では反応性にばらつきが生じ、硬化性、侵入特性にばらつきが生じるおそれがある。
なお、本発明において、平均粒径は、上述したように、レーザー光回折法等による重量平均値（又はメディアン径）等として求めることができる。
【００２４】
上記硬化促進剤の配合量は、（Ａ）液状エポキシ樹脂１００質量部に対して１〜１５質量部、特に２〜７質量部とすることが好ましい。配合量が少なすぎると硬化性が低下し、多すぎると保存性が低下するおそれがある。
【００２５】
［（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された無機質充填材］
本発明においては、形状を維持するに当たり、非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された、平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材を用いる。この場合、前記表面処理は、この無機質充填材の分散性を向上させるために行われる。この無機質充填材の平均粒径が０．０１μｍ未満であるとエポキシ樹脂組成物の粘度が高くなるおそれがあり、作業性が著しく悪くなるおそれがある。また、０．１μｍを超えると硬化前の封止物の形状維持が困難となるという問題がある。なお、この平均粒径は動的光散乱法／レーザートラップ法により測定することができる。
【００２６】
平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材としては、例えば、アエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル３００（商品名、日本アエロジル社製）等のフュームドシリカ；ニプシルＶＮ−３−ＬＰ（商品名、日本シリカ工業社製）等の湿式シリカ；等のシリカが好適に用いられる。
【００２７】
また、非反応性有機ケイ素化合物としては、例えば、ＣＨ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、（ＣＨ3）3ＳｉＯＣＨ3、ＰｈＳｉ（ＯＣＨ3）3、ＰｈＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2、｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3等（なお、前記「Ｐｈ」はフェニル基を意味する）が挙げられる。
【００２８】
また、前記無機質充填材の表面処理方法としては、前記無機質充填材を予め前記非反応性有機ケイ素化合物を用いて処理しておいてもよく、また、本発明の液状エポキシ樹脂組成物の調製時に前記非反応性有機ケイ素化合物を添加・配合するインテグラルブレンド法によって表面処理をおこなってもよいが、前記非反応性有機ケイ素化合物の使用量を抑制する点から、前者の方法の方が好ましい。
【００２９】
この成分の使用量は、（Ａ）成分の液状エポキシ樹脂１００質量部に対し、通常、０．５〜１０質量部、好ましくは２〜７質量部の範囲とするのがよい。前記使用量が少なすぎると、液状成分のブリードの発生を抑制することが困難となり、また、逆に、多すぎるとチキソ性が高くなり過ぎるため、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、実質上液状のエポキシ樹脂組成物を得ることが困難となるおそれがある。
【００３０】
［（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子］
本発明の組成物は、粒子状の（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子を含むことを特徴とする。該熱可塑性樹脂は、２５℃で固体状である。即ち、保存中及び基板上に塗布される温度において、エポキシ樹脂（Ａ）と相溶された樹脂相を形成しない。該熱可塑性樹脂としては公知の樹脂であってよく、例えばＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、各種のフッ素樹脂、各種シリコーン樹脂、ポリアセタール、各種のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等が挙げられる。これらの中でも、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ブタジエン樹脂、ポリスチレンもしくはこれらの共重合体が望ましい。或いは、粒子の内核（コア）部と外皮（シェル）部で樹脂が異なるコア・シェル構造のものであっても良い。その場合、コアはシリコーン樹脂、フッ素樹脂、又はブタジエン樹脂等からなるゴム粒子であり、シェルは線状分子鎖からなる上記各種の熱可塑性樹脂であることが望ましい。
【００３１】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子は、略球状、円柱もしくは角柱状、不定形状、破砕状、及び燐片状等であってよく、ダイボンド剤用途には、略球状、及び、鋭角部を有しない不定形状が好ましい。
【００３２】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の平均粒径は、用途に応じて適宜選択されるが、通常は最大粒径が１０μｍ以下、特に５μｍ以下であることが望ましく、平均粒径は０．１〜５μｍ、特に０．１〜２μｍであることが望ましい。最大粒径が前記上限値より大きい、或いは平均粒径が５μｍより大きい場合は、粒子熱可塑性樹脂の一部が十分に膨潤或いは溶解せずに残り、硬化後の組成物の特性を損なうおそれがある。一方、平均粒径が前記下限値よりも小さい場合、組成物の粘度が大きくなり、作業性が著しく悪くなるおそれがある。なお、粒径の測定は、電子顕微鏡観察により行うことができる。
【００３３】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子は、架橋構造を有していてもよい。しかし、熱可塑性樹脂（Ｅ）がエポキシ樹脂網目構造中に均一に分散された構造を形成することが好ましいと考えられることから、架橋度は低い方が好ましく、より好ましくは架橋の無い線状分子鎖である。
【００３４】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の分子量は、樹脂の種類に依存して適宜選択される。典型的には、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算の数平均分子量が１，０００〜１０，０００，０００が好ましく、より好ましくは１０，０００〜１００，０００、重量平均分子量が１０，０００〜１００，０００，０００が好ましく、より好ましくは１００，０００〜１，０００，０００である。数平均分子量が上記下限値より小さい、或いは重量平均分子量が上記下限値より小さい場合は、形状維持性が安定的に得られない場合が生じる。一方、数平均分子量が上記上限値より大きい、或いは重量平均分子量が上記上限値より大きい場合は、樹脂粘度が著しく高くなり、作業性が悪くなる可能性がある。
【００３５】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の含有量は、（Ａ）エポキシ樹脂１００質量部に対して１〜５０質量部、より好ましくは５〜３０質量部である。含有量が前記下限値より少ない場合は、形状が維持できなくなる可能性がある。一方含有量が前記上限値よりも多い場合は、粘度が高くなり、作業性が著しく悪くなるおそれがある。
【００３６】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子は、表面処理することが好ましい。表面処理は、公知の表面処理剤を用いて公知の方法により行うことができる。表面処理剤としては、シランカップリング剤が好ましく、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）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−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）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、Ｎ−フェニル−γ−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トリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられ、特にビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ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−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−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トリメトキシシランが好適に使用される。表面処理方法は、湿式処理或いは乾式処理のいずれによってもよい。表面処理に使用するシランカップリング剤の量は、熱可塑性樹脂粒子の表面積にも依存するが、典型的には、熱可塑性樹脂粒子１００質量部に対して０．１〜５質量部である。
【００３７】
［その他添加剤］
本発明のエポキシ樹脂組成物には、応力を低下させる目的でシリコーンゴム、シリコーンオイルや液状のポリブタジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンよりなる熱可塑性樹脂などを配合してもよい。好ましくは、アルケニル基含有エポキシ樹脂又はフェノール樹脂のアルケニル基と下記平均組成式（３）で示される１分子中の珪素原子の数が２０〜４００であり、珪素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）の数が１〜５であるオルガノポリシロキサンのＳｉＨ基との付加反応により得られる共重合体を配合することが好ましい。
ＨaＲ5bＳｉＯ(4-a-b)/2 （３）
（但し、式中Ｒ5は置換又は非置換の一価の炭化水素基、ａは０．０１〜０．１、ｂは１．８〜２．２、１．８１≦ａ＋ｂ≦２．３である。）
【００３８】
なお、Ｒ5の一価炭化水素基としては、炭素数１〜１０、特に炭素数１〜８のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、へキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、キシリル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などや、これらの炭化水素基の水素原子の一部又は全部を塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子で置換したフロロメチル基、ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換一価炭化水素基を挙げることができる。
【００３９】
上記共重合体としては、中でも下記構造式（４）のものが望ましい。
【００４０】
【化６】
【００４１】
上記式（４）中、Ｒ5は上記と同じであり、Ｒ6は−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−、−ＯＣＨ2−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−又は−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−であり、Ｒ7は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である。ｎは４〜１９９、好ましくは１９〜１０９の整数、ｐは１〜１０の整数、ｑは１〜１０の整数である。
【００４２】
上記共重合体をジオルガノポリシロキサン量が、（Ａ）成分１００質量部に対して０〜２０質量部、特には２〜１５質量部含まれるように配合することで応力をより一層低下させることができ、密着性も向上する。ここで、ジオルガノポリシロキサン量は、下記式で示される。
ポリシロキサン量＝（ポリシロキサン部分の分子量／共重合体の分子量）×添加量
【００４３】
本発明の封止材には、更に必要に応じ、接着向上用炭素官能性シラン、カーボンブラックなどの顔料、染料、酸化防止剤、表面処理剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなど）、その他の添加剤を配合することができる。また、必要により本発明の効果を妨げない範囲で、公知の他の硬化剤、硬化促進剤を配合することができるが、酸無水物硬化剤の使用は避けることが望ましい。
【００４４】
［液状エポキシ樹脂組成物の調製等］
本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、エポキシ樹脂、無機質充填剤などと硬化促進剤を同時に又は別々に必要により加熱処理を加えながら撹拌、溶解、混合、分散させることによって製造することができる。これらの混合物の混合、撹拌、分散等の装置は特に限定されないが、撹拌、加熱装置を備えたライカイ機、３本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー等を用いることができる。これら装置を適宜組み合わせて使用してもよい。
【００４５】
なお、本発明において、封止材として用いる液状エポキシ樹脂組成物の粘度は、上記した成分の種類及び配合量を適宜選定することにより、Ｅ型回転粘度計を用いて１ｒｐｍの回転数で測定した２５℃の粘度で１，０００Ｐａ・ｓ以下、特に５００Ｐａ・ｓ以下とすることが好ましい。なお、その下限は特に制限されないが、通常１０Ｐａ・ｓ以上である。
また、この封止材の成形方法、成形条件は、常法とすることができるが、好ましくは４０〜１００℃で成形硬化後、１５０〜１８０℃で１〜３時間ポストキュアーすることが好ましく、例えば、１５０℃で１時間以上熱オーブンにてポストキュアーすることが望ましい。ポストキュアーが１５０℃で１時間未満では十分な硬化物特性が得られない場合がある。
この場合、本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、樹脂の広がりを０．１以上、より好ましくは０．１〜０．５、更に好ましくは０．１〜０．３とすることが好ましい。広がり率が０．１より小さいとはんだ部を十分覆うことがでず、冷熱サイクルにおいてはんだクラックが発生するおそれがある。なお、広がり率は、後述する方法によって測定された値である。
【００４６】
ここで、本発明に用いる半導体装置としては、例えば図１〜３に示すものが挙げられる。
この場合、図１は、本発明のエポキシ樹脂組成物による封止が適用された混成集積回路装置における電子部品の実装構造を示す断面図である。また、図２は、混成集積回路装置における電子部品の実装構造の上面図であり、図１の紙面上方から見たときの図に相当する。以下、これらの図を参照して、本発明の樹脂材料を用いた混成集積回路装置における電子部品の実装構造について説明する。
【００４７】
図１に示されるように、混成集積回路装置は、回路基板１上に表面実装（以下ＳＭＤという（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ））部品２を搭載したのち、回路基板１内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッド１ａとＳＭＤ部品２から引き延ばされた複数本のリード２ａとが接合材料３を介して電気的に接続されることで構成されている。
【００４８】
そして、このような構造において、本発明では、少なくともリード２ａとパッド１ａとの電気的接合部を覆うように、樹脂部材（上記液状エポキシ樹脂組成物の硬化物）４の封止を備えた構成としているものである。
また、図３は、図１に示した混成集積回路装置において、樹脂部材４が２層構造とされている。具体的には、樹脂部材４が第１樹脂部材４ａと第２樹脂部材４ｂとによって構成されている。第１樹脂部材４ａは、複数本のリード２ａと回路基板１との間に入り込むように構成されたものであり、第２樹脂部材４ｂは、第１樹脂部材４ａの上層に配置されるように構成されたものである。この場合、本発明の樹脂部材は第２樹脂部材４ｂとして好適に使用される。
【実施例】
【００４９】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００５０】
［実施例、比較例］
下記の成分を表１に示す量で用い、表１に示す成分を３本ロールで均一に混練することにより種々のエポキシ樹脂組成物を得た。これらのエポキシ樹脂組成物を用いて、以下に示す試験を行った。その結果を表１に示す。
【００５１】
（Ａ）液状エポキシ樹脂
ＲＥ３０６：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製）
共重合体：
【化７】
反応性希釈剤ＰＧＥ：フェニルグリシジルエーテル
【００５２】
（Ｂ）無機質充填剤
主シリカ：最大粒径５３μｍ以下で、平均粒径７μｍの球状シリカ処理シリカ（株式会社龍森製）
【００５３】
（Ｃ）硬化促進剤
２ＰＨＺ−ＰＷ：平均粒径４．２μｍ、最大粒径１５μｍ以下の２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール粉末（四国化成（株）製）
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された無機質充填材
シリカＡ：｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3で処理された平均粒径０．００８μｍの処理シリカ
シリカＢ：｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3で処理された平均粒径０．０１μｍの処理シリカ
シリカＣ：｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3で処理された平均粒径０．０８μｍの処理シリカ
シリカＤ：｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3で処理された平均粒径０．１２μｍの処理シリカ
【００５４】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子
熱可塑性粒子Ａ：攪拌羽、滴下漏斗、温度計、還流管を取り付けたフラスコに、粒子状熱可塑性樹脂（ポリメタクリル酸メチル製、数平均分子量５００，０００、重量平均分子量１，５００，０００、平均粒径１μｍ、最大粒径３μｍ）１００ｇと水９００ｇを入れ、２５℃で全体が均一なスラリー状になるまで十分に攪拌した。これとは別に攪拌羽、滴下漏斗、温度計、環流管を取り付けたフラスコに水１００ｇを入れ、攪拌しながらシランカップリング剤（γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン）２ｇを１０分程度で滴下し、更に２５℃／２時間で熟成した。このシランカップリング剤水溶液を、粒子状熱可塑性樹脂／水のスラリーに３０分程度で滴下し、更に２５℃／１２時間で熟成した。これから水を除去し、白色粉末にしたもの。
【００５５】
その他添加剤
シランカップリング剤：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３：信越化学工業株式会社製）
試験
［粘度］Ｅ型回転粘度計を用いて１ｒｐｍの回転数で２５℃における粘度を測定した。
［樹脂の広がり率］
樹脂の広がり率の測定方法は、図４に示すようにガラス板１１（１ｍｍ厚み）に組成物１２の０．１ｇを静置させ、５分後に、事前に１２０℃に設定されたホットプレート上に、前記板を設置する。次に硬化後、冷却させ、硬化物の高さ（ｈ）と直径（ｄ）を測定する。樹脂の広がり率とは、硬化物の高さと直径の比である（ｈ／ｄ）を意味する。
［曲げ強度、曲げ弾性率］ ＪＩＳ−Ｋ−６９１１による方法
［Ｔｇ］：ガラス転移温度
５ｍｍ×５ｍｍ×１５ｍｍの硬化物サンプルを用いてＴＭＡ（熱機械分析装置）により５℃／分の速度で昇温した際の値を測定した。
［ＣＴＥ−１］：Ｔｇ以下の膨張係数
［ＣＴＥ−２］：Ｔｇ以上の膨張係数
上記ガラス転移温度の測定において、ＣＴＥ−１は２０〜５０℃の温度範囲、ＣＴＥ−２は２００〜２３０℃の温度範囲における値を求めた。
［保存安定性試験］２５℃の恒温室に組成物をポリビンに密閉したサンプルに対し、９６時間の粘度変化を測定した。
【００５６】
【表１】
【００５７】
次に、図１に示した混成集積回路の構造で冷熱サイクル試験を行い、上記実施例、比較例のエポキシ樹脂組成物による耐久性を評価した。結果を表２に示す。
この場合、樹脂部材４は、表１に示す樹脂材料を用い、ディスペンサーにて樹脂を塗布し、１００℃×３０分間高温にし、樹脂を低粘度化させ、ＳＭＤの下部に樹脂を流し込み、接合材料３を覆うようにし、１５０℃×２時間を硬化させた混成集積回路装置に対し、冷熱耐久試験を実施し、はんだ接合部の信頼性評価を実施した。
【００５８】
評価として、樹脂の注入性（接合部のカバレージ性）を評価し、また、冷熱耐久試験は、−４０℃／１２５℃を交互に５分間保持し、これを１サイクルとし、繰り返し実施した後の樹脂クラックの有無を確認し、有意判定を実施した。
【００５９】
【表２】
【００６０】
また、図３の混成集積回路装置の構造で同様に冷熱サイクル試験を行った。その結果を表３に示す。
この場合、樹脂部材４ａ，４ｂは、表１に示す樹脂材料を用い、まず、ＳＭＤの下部に樹脂が流し込み易い比較例１の材料をディスペンサーにて塗布し、１００℃×３０分間高温にし、樹脂を低粘度化させ、ＳＭＤの下部に樹脂を流し込んだ。その後、樹脂材料４ｂをディスペンサーにて樹脂を塗布し、接合材料３を覆うようにし、１５０℃×２時間を硬化させた混成集積回路装置に対し、冷熱耐久試験を実施し、はんだ接合部の信頼性評価を実施した。
【００６１】
評価として、樹脂の注入性（接合部のカバレージ性）を評価し、また冷熱耐久試験は、−４０℃／１２５℃を交互に５分間保持し、これを１サイクルとし、繰り返し実施した後の樹脂クラックの有無を確認し、有意判定を実施した。
【００６２】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の混成集積回路装置における電子部品の実装構造の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す混成集積回路装置における電子部品の実装構造の上面図である。
【図３】本発明の混成集積回路装置における電子部品の実装構造の他の例を示す断面図である。
【図４】樹脂の広がり率の測定方法の概略を示す説明図である。
【図５】従来の混成集積回路装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 回路基板
１ａ パッド
２ 表面実装部品
２ａ リード
３ 接合材料
４ 樹脂部材（液状エポキシ樹脂組成物の硬化物）
４ａ 第１樹脂部材
４ｂ 第２樹脂部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物及びその硬化物にて樹脂封止された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子部品を回路基板へ実装した混成集積回路装置が知られている。図５は、この混成集積回路装置における電子部品の実装構造を示した断面図である。この図に示されるように、この混成集積回路装置では、リードＪ１が延設された電子部品Ｊ２とパッドＪ３が備えられた回路基板Ｊ４とを用意し、回路基板Ｊ４上に電子部品Ｊ２を搭載したのち、リードＪ１とパッドＪ３とがはんだ等の接合材料Ｊ５を介して接合されるようになっている。
【０００３】
このような混成集積回路装置において、回路基板上の接合材料Ｊ５の耐熱性、熱疲労向上のために、特殊な表面処理を実施することで、高温環境下での合金層の成長を押さえ、強度を確保する（例えば特許文献１：特開２００３−１９８１１６号公報参照）ことが提案されている。
また、リードＪ１と回路基板Ｊ４の隙間に、従来公知のフリップチップ用アンダーフィル材として使用可能な液状エポキシ樹脂組成物を適用する構造においては、はんだを十分に覆うことができないために信頼性に大きな問題が生じる（特許文献２：特許第３７０７５３１号公報）。
【０００４】
しかしながら、はんだ接合部の強度確保や寿命の確保のためには、電子部品の端子の表面処理を行ったり、特殊な材料を用いなければならないという問題がある。このため、表面処理を行うという製造工程増加や特殊な材料が必要になるための材料コストの増大により、混成集積回路装置の製造コストが多大になるという問題がある。
【０００５】
さらに、近年、はんだ接合材料における鉛（Ｐｂ）フリー化が進められていることから、接合材料として鉛フリーはんだを用いた場合、上記のような手法を採用したとしても、高温環境下での強度劣化やはんだ接合寿命の低下を防止できない可能性がある。
【０００６】
また、樹脂で覆う構造においては、従来の樹脂材料を用いる場合、樹脂の厚みを確保するためには、樹脂の広がり率を０．１以上とすることが重要であるが、従来の材料では、０．１を安定して得ることは難しく、信頼性の上で大きな問題となっていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９８１１６号公報
【特許文献２】特許第３７０７５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、信頼性の高い半導体装置の封止材となり得る液状エポキシ樹脂組成物、及びこの組成物の硬化物で封止された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】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、回路基板上に表面実装（以下ＳＭＤという（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ））部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドとＳＭＤ部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、少なくともリードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する第１の構造、或いは少なくともリードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する第２の構造について、上記第１の構造の樹脂部材、第２の構造の第２樹脂部材を下記（Ａ）〜（Ｅ）成分を必須成分とする液状エポキシ樹脂組成物の硬化物とすることにより、落下試験や熱衝撃試験など耐久試験に有効で、高信頼性の封止材となること、特に、（Ｃ）成分の硬化促進剤として、下記一般式（１）で表される硬化促進剤を用いたものとすることにより、この液状エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止した樹脂部材が、更に落下試験や熱衝撃試験など耐久試験に有効であることを知見した。
なお従来、液状エポキシ樹脂組成物においては、硬化剤として酸無水物が広く用いられている。しかし、酸無水物は吸湿し易いため、硬化前では吸湿による粘度上昇により侵入性がばらついたり途中でとまってしまう現象が見られ、また、未硬化の酸無水物は容易に水を取り込み、硬化後もエステル結合のため加水分解が促進され、吸湿により体積膨張が起こり、リード界面で剥離が発生し抵抗値を増大させてしまうというような信頼性の問題が生じており、そこで本発明者は飽和吸湿量をいかに下げるかが信頼性向上のための重要なファクターの一つと考え、エステル結合よりも加水分解しにくいエポキシ自己縮合（エーテル結合）を持つ樹脂組成物を検討した。この硬化系を用いることによって湿度による特性の劣化、例えば吸水後の接着力低下、吸水後のＴｇ（ガラス転移温度）の低下等を抑えることが可能なものである。
【００１０】
従って、本発明は、下記半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供する。
［Ｉ］ 回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止するのに用いられる液状エポキシ樹脂組成物であって、
（Ａ）液状エポキシ樹脂：１００質量部
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤：１００〜１，０００質量部
（Ｃ）硬化促進剤：１〜１５質量部
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材：０．５〜１０質量部
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子：１〜５０質量部
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
［ＩＩ］ 回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止するに際し、上記第２樹脂部材に用いられる液状エポキシ樹脂組成物であって、
（Ａ）液状エポキシ樹脂：１００質量部
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤：１００〜１，０００質量部
（Ｃ）硬化促進剤：１〜１５質量部
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材：０．５〜１０質量部
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子：１〜５０質量部
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
［ＩＩＩ］ （Ｃ）成分の硬化促進剤が、下記一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1及びＲ2は水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、Ｒ4はメチル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、Ｒ3は水素原子又は下記式（２）
【化２】
で示される基である。）で表わされる硬化促進剤であることを特徴とする［Ｉ］又は［ＩＩＩ］記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＩＶ］ （Ｅ）成分の熱可塑性樹脂粒子が、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ブタジエン樹脂、ポリスチレン、又はこれらの共重合体から選択される熱可塑性樹脂であることを特徴とする［Ｉ］〜［ＩＩＩ］のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［Ｖ］ （Ｅ）成分の熱可塑性樹脂粒子が、ポリスチレン換算の数平均分子量１０，０００〜１００，０００及び重量平均分子量１００，０００〜１，０００，０００を有することを特徴とする［Ｉ］〜［ＩＶ］のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＶＩ］ （Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の表面が、シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする［Ｉ］〜［Ｖ］のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＶＩＩ］ エポキシ樹脂組成物が、樹脂の広がり率が０．１以上であることを特徴とする［Ｉ］〜［ＶＩ］のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＶＩＩＩ］ エポキシ樹脂組成物の粘度が、２５℃において１，０００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする［Ｉ］〜［ＶＩＩ］のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
［ＩＸ］ 回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する構造において、上記樹脂部材が［Ｉ］，［ＩＩＩ］〜［ＶＩＩＩ］のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
［Ｘ］ 回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する構造において、上記第２樹脂部材が［ＩＩ］〜［ＶＩＩＩ］のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、特に形状維持特性、保存安定性に優れており、この封止材を用いた半導体装置は、非常に信頼性の高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、
（Ａ）液状エポキシ樹脂
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤
（Ｃ）硬化促進剤
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子
を必須成分とするもので、以下これらの成分について詳しく説明する。
【００１３】
［（Ａ）液状エポキシ樹脂］
本発明の半導体装置用封止材（半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物）において、（Ａ）成分の液状のエポキシ樹脂は、一分子中に２個以上のエポキシ基があればいかなるものでも使用可能であるが、特に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂などや下記構造式で示されるエポキシ樹脂が例示される。この中でも室温で液状のエポキシ樹脂を使用する。
【００１４】
【化３】
【００１５】
上記液状エポキシ樹脂中の全塩素含有量は、１，５００ｐｐｍ以下、望ましくは１，０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、１００℃で５０％エポキシ樹脂濃度における２０時間での抽出水塩素が１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。全塩素含有量が１，５００ｐｐｍを超え、抽出水塩素が１０ｐｐｍを超えると、半導体素子の信頼性、特に耐湿性に悪影響を与えるおそれがある。
【００１６】
［（Ｂ）無機質充填剤］
本発明においては、膨張係数を小さくする目的から、公知の各種無機質充填剤（Ｂ）を添加することができる。無機質充填剤として具体的には、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライド、窒化アルミニウム、窒化珪素、マグネシア、マグネシウムシリケートなどが挙げられる。中でも真球状の溶融シリカが低粘度化のため望ましい。
【００１７】
無機質充填剤は、樹脂と無機質充填剤との結合強度を強くするため、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤で予め表面処理したものを配合することが好ましい。このようなカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、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等のエポキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−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、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトシラン等のメルカプトシランなどのシランカップリング剤を用いることが好ましい。ここで表面処理に用いるカップリング剤の配合量及び表面処理方法については、特に制限されるものではない。
【００１８】
本発明の組成物を使用する場合、無機質充填剤は、平均粒径が２〜２０μｍであり、最大粒径が７５μｍ以下、特に５０μｍ以下のものが望ましい。平均粒径が２μｍ未満では粘度が高くなり、多量に充填できない場合があり、一方、２０μｍを超えると粗い粒子が多くなり、リード線につまり、ボイドとなるおそれがある。なお、この平均粒径、最大粒径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置等によって求めることができ、平均粒径は重量平均値（又はメジアン径）等として得ることができる。
【００１９】
この場合、（Ｂ）無機質充填剤の配合量としては、（Ａ）液状エポキシ樹脂総量１００質量部に対して１００〜１，０００質量部、特に２００〜８００質量部の範囲が好ましい。１００質量部未満では、膨張係数が大きく冷熱試験においてクラックの発生を誘発させる。１，０００質量部を超えると、粘度が高くなり、流動性の低下をもたらす。
【００２０】
［（Ｃ）硬化促進剤］
本発明においては、上記エポキシ樹脂の硬化促進剤（反応促進剤）として、エポキシ樹脂に対する溶解度が１質量％以下で、融点が１７０℃以上であり、平均粒径が１〜５μｍ、最大粒径が２０μｍ以下である、下記一般式（１）のイミダゾール化合物を用いることが好ましい。
【００２１】
【化４】
（式中、Ｒ1及びＲ2は水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、Ｒ4はメチル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、Ｒ3は水素原子又は下記式（２）
【化５】
で示される基である。）
【００２２】
具体的に硬化促進剤としては、融点が１７０℃以上の２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジンイソシアヌール酸付加物、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−アリール−４，５−ジフェニルイミダゾール、２，４，５−トリフェニルイミダゾールなどのイミダゾール誘導体が最も適している。
これらイミダゾール誘導体は常温で固体であり、平均粒径が５μｍ以下、最大粒径が２０μｍ以下のものを使用する。好ましくは平均粒径１〜５μｍ、特に２〜５μｍかつ最大粒径が１５μｍ以下のものである。硬化促進剤の平均粒径が小さすぎると、比表面積が大きくなり、混合した時の粘度が高くなるおそれがある。５μｍを超えると、エポキシ樹脂との分散が不均一になり、信頼性の低下を引き起こす場合がある。
【００２３】
更に、この硬化促進剤の粒度、比表面積は、無機質充填剤の粒度、比表面積に比べ大きくすることが好ましい。小さいと混合、混練時に硬化促進剤が不均一に分散され、硬化性が悪くなり、信頼性に悪影響を及ぼすおそれがある。例えば、シリカ充填剤が平均粒径１〜３μｍ、比表面積２．５ｍ2／ｇの場合、硬化促進剤の平均粒径は３〜５μｍ、比表面積は２．５〜１０ｍ2／ｇが好ましい。また、純度は、９０％以上、好ましくは９３％以上であり、９０％未満では反応性にばらつきが生じ、硬化性、侵入特性にばらつきが生じるおそれがある。
なお、本発明において、平均粒径は、上述したように、レーザー光回折法等による重量平均値（又はメディアン径）等として求めることができる。
【００２４】
上記硬化促進剤の配合量は、（Ａ）液状エポキシ樹脂１００質量部に対して１〜１５質量部、特に２〜７質量部とすることが好ましい。配合量が少なすぎると硬化性が低下し、多すぎると保存性が低下するおそれがある。
【００２５】
［（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された無機質充填材］
本発明においては、形状を維持するに当たり、非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された、平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材を用いる。この場合、前記表面処理は、この無機質充填材の分散性を向上させるために行われる。この無機質充填材の平均粒径が０．０１μｍ未満であるとエポキシ樹脂組成物の粘度が高くなるおそれがあり、作業性が著しく悪くなるおそれがある。また、０．１μｍを超えると硬化前の封止物の形状維持が困難となるという問題がある。なお、この平均粒径は動的光散乱法／レーザートラップ法により測定することができる。
【００２６】
平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材としては、例えば、アエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル３００（商品名、日本アエロジル社製）等のフュームドシリカ；ニプシルＶＮ−３−ＬＰ（商品名、日本シリカ工業社製）等の湿式シリカ；等のシリカが好適に用いられる。
【００２７】
また、非反応性有機ケイ素化合物としては、例えば、ＣＨ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、（ＣＨ3）3ＳｉＯＣＨ3、ＰｈＳｉ（ＯＣＨ3）3、ＰｈＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2、｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3等（なお、前記「Ｐｈ」はフェニル基を意味する）が挙げられる。
【００２８】
また、前記無機質充填材の表面処理方法としては、前記無機質充填材を予め前記非反応性有機ケイ素化合物を用いて処理しておいてもよく、また、本発明の液状エポキシ樹脂組成物の調製時に前記非反応性有機ケイ素化合物を添加・配合するインテグラルブレンド法によって表面処理をおこなってもよいが、前記非反応性有機ケイ素化合物の使用量を抑制する点から、前者の方法の方が好ましい。
【００２９】
この成分の使用量は、（Ａ）成分の液状エポキシ樹脂１００質量部に対し、通常、０．５〜１０質量部、好ましくは２〜７質量部の範囲とするのがよい。前記使用量が少なすぎると、液状成分のブリードの発生を抑制することが困難となり、また、逆に、多すぎるとチキソ性が高くなり過ぎるため、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、実質上液状のエポキシ樹脂組成物を得ることが困難となるおそれがある。
【００３０】
［（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子］
本発明の組成物は、粒子状の（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子を含むことを特徴とする。該熱可塑性樹脂は、２５℃で固体状である。即ち、保存中及び基板上に塗布される温度において、エポキシ樹脂（Ａ）と相溶された樹脂相を形成しない。該熱可塑性樹脂としては公知の樹脂であってよく、例えばＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、各種のフッ素樹脂、各種シリコーン樹脂、ポリアセタール、各種のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等が挙げられる。これらの中でも、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ブタジエン樹脂、ポリスチレンもしくはこれらの共重合体が望ましい。或いは、粒子の内核（コア）部と外皮（シェル）部で樹脂が異なるコア・シェル構造のものであっても良い。その場合、コアはシリコーン樹脂、フッ素樹脂、又はブタジエン樹脂等からなるゴム粒子であり、シェルは線状分子鎖からなる上記各種の熱可塑性樹脂であることが望ましい。
【００３１】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子は、略球状、円柱もしくは角柱状、不定形状、破砕状、及び燐片状等であってよく、ダイボンド剤用途には、略球状、及び、鋭角部を有しない不定形状が好ましい。
【００３２】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の平均粒径は、用途に応じて適宜選択されるが、通常は最大粒径が１０μｍ以下、特に５μｍ以下であることが望ましく、平均粒径は０．１〜５μｍ、特に０．１〜２μｍであることが望ましい。最大粒径が前記上限値より大きい、或いは平均粒径が５μｍより大きい場合は、粒子熱可塑性樹脂の一部が十分に膨潤或いは溶解せずに残り、硬化後の組成物の特性を損なうおそれがある。一方、平均粒径が前記下限値よりも小さい場合、組成物の粘度が大きくなり、作業性が著しく悪くなるおそれがある。なお、粒径の測定は、電子顕微鏡観察により行うことができる。
【００３３】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子は、架橋構造を有していてもよい。しかし、熱可塑性樹脂（Ｅ）がエポキシ樹脂網目構造中に均一に分散された構造を形成することが好ましいと考えられることから、架橋度は低い方が好ましく、より好ましくは架橋の無い線状分子鎖である。
【００３４】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の分子量は、樹脂の種類に依存して適宜選択される。典型的には、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算の数平均分子量が１，０００〜１０，０００，０００が好ましく、より好ましくは１０，０００〜１００，０００、重量平均分子量が１０，０００〜１００，０００，０００が好ましく、より好ましくは１００，０００〜１，０００，０００である。数平均分子量が上記下限値より小さい、或いは重量平均分子量が上記下限値より小さい場合は、形状維持性が安定的に得られない場合が生じる。一方、数平均分子量が上記上限値より大きい、或いは重量平均分子量が上記上限値より大きい場合は、樹脂粘度が著しく高くなり、作業性が悪くなる可能性がある。
【００３５】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の含有量は、（Ａ）エポキシ樹脂１００質量部に対して１〜５０質量部、より好ましくは５〜３０質量部である。含有量が前記下限値より少ない場合は、形状が維持できなくなる可能性がある。一方含有量が前記上限値よりも多い場合は、粘度が高くなり、作業性が著しく悪くなるおそれがある。
【００３６】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子は、表面処理することが好ましい。表面処理は、公知の表面処理剤を用いて公知の方法により行うことができる。表面処理剤としては、シランカップリング剤が好ましく、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）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−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）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、Ｎ−フェニル−γ−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トリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられ、特にビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ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−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−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トリメトキシシランが好適に使用される。表面処理方法は、湿式処理或いは乾式処理のいずれによってもよい。表面処理に使用するシランカップリング剤の量は、熱可塑性樹脂粒子の表面積にも依存するが、典型的には、熱可塑性樹脂粒子１００質量部に対して０．１〜５質量部である。
【００３７】
［その他添加剤］
本発明のエポキシ樹脂組成物には、応力を低下させる目的でシリコーンゴム、シリコーンオイルや液状のポリブタジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンよりなる熱可塑性樹脂などを配合してもよい。好ましくは、アルケニル基含有エポキシ樹脂又はフェノール樹脂のアルケニル基と下記平均組成式（３）で示される１分子中の珪素原子の数が２０〜４００であり、珪素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）の数が１〜５であるオルガノポリシロキサンのＳｉＨ基との付加反応により得られる共重合体を配合することが好ましい。
ＨaＲ5bＳｉＯ(4-a-b)/2 （３）
（但し、式中Ｒ5は置換又は非置換の一価の炭化水素基、ａは０．０１〜０．１、ｂは１．８〜２．２、１．８１≦ａ＋ｂ≦２．３である。）
【００３８】
なお、Ｒ5の一価炭化水素基としては、炭素数１〜１０、特に炭素数１〜８のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、へキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、キシリル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などや、これらの炭化水素基の水素原子の一部又は全部を塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子で置換したフロロメチル基、ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換一価炭化水素基を挙げることができる。
【００３９】
上記共重合体としては、中でも下記構造式（４）のものが望ましい。
【００４０】
【化６】
【００４１】
上記式（４）中、Ｒ5は上記と同じであり、Ｒ6は−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−、−ＯＣＨ2−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−又は−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−であり、Ｒ7は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である。ｎは４〜１９９、好ましくは１９〜１０９の整数、ｐは１〜１０の整数、ｑは１〜１０の整数である。
【００４２】
上記共重合体をジオルガノポリシロキサン量が、（Ａ）成分１００質量部に対して０〜２０質量部、特には２〜１５質量部含まれるように配合することで応力をより一層低下させることができ、密着性も向上する。ここで、ジオルガノポリシロキサン量は、下記式で示される。
ポリシロキサン量＝（ポリシロキサン部分の分子量／共重合体の分子量）×添加量
【００４３】
本発明の封止材には、更に必要に応じ、接着向上用炭素官能性シラン、カーボンブラックなどの顔料、染料、酸化防止剤、表面処理剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなど）、その他の添加剤を配合することができる。また、必要により本発明の効果を妨げない範囲で、公知の他の硬化剤、硬化促進剤を配合することができるが、酸無水物硬化剤の使用は避けることが望ましい。
【００４４】
［液状エポキシ樹脂組成物の調製等］
本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、エポキシ樹脂、無機質充填剤などと硬化促進剤を同時に又は別々に必要により加熱処理を加えながら撹拌、溶解、混合、分散させることによって製造することができる。これらの混合物の混合、撹拌、分散等の装置は特に限定されないが、撹拌、加熱装置を備えたライカイ機、３本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー等を用いることができる。これら装置を適宜組み合わせて使用してもよい。
【００４５】
なお、本発明において、封止材として用いる液状エポキシ樹脂組成物の粘度は、上記した成分の種類及び配合量を適宜選定することにより、Ｅ型回転粘度計を用いて１ｒｐｍの回転数で測定した２５℃の粘度で１，０００Ｐａ・ｓ以下、特に５００Ｐａ・ｓ以下とすることが好ましい。なお、その下限は特に制限されないが、通常１０Ｐａ・ｓ以上である。
また、この封止材の成形方法、成形条件は、常法とすることができるが、好ましくは４０〜１００℃で成形硬化後、１５０〜１８０℃で１〜３時間ポストキュアーすることが好ましく、例えば、１５０℃で１時間以上熱オーブンにてポストキュアーすることが望ましい。ポストキュアーが１５０℃で１時間未満では十分な硬化物特性が得られない場合がある。
この場合、本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、樹脂の広がりを０．１以上、より好ましくは０．１〜０．５、更に好ましくは０．１〜０．３とすることが好ましい。広がり率が０．１より小さいとはんだ部を十分覆うことがでず、冷熱サイクルにおいてはんだクラックが発生するおそれがある。なお、広がり率は、後述する方法によって測定された値である。
【００４６】
ここで、本発明に用いる半導体装置としては、例えば図１〜３に示すものが挙げられる。
この場合、図１は、本発明のエポキシ樹脂組成物による封止が適用された混成集積回路装置における電子部品の実装構造を示す断面図である。また、図２は、混成集積回路装置における電子部品の実装構造の上面図であり、図１の紙面上方から見たときの図に相当する。以下、これらの図を参照して、本発明の樹脂材料を用いた混成集積回路装置における電子部品の実装構造について説明する。
【００４７】
図１に示されるように、混成集積回路装置は、回路基板１上に表面実装（以下ＳＭＤという（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ））部品２を搭載したのち、回路基板１内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッド１ａとＳＭＤ部品２から引き延ばされた複数本のリード２ａとが接合材料３を介して電気的に接続されることで構成されている。
【００４８】
そして、このような構造において、本発明では、少なくともリード２ａとパッド１ａとの電気的接合部を覆うように、樹脂部材（上記液状エポキシ樹脂組成物の硬化物）４の封止を備えた構成としているものである。
また、図３は、図１に示した混成集積回路装置において、樹脂部材４が２層構造とされている。具体的には、樹脂部材４が第１樹脂部材４ａと第２樹脂部材４ｂとによって構成されている。第１樹脂部材４ａは、複数本のリード２ａと回路基板１との間に入り込むように構成されたものであり、第２樹脂部材４ｂは、第１樹脂部材４ａの上層に配置されるように構成されたものである。この場合、本発明の樹脂部材は第２樹脂部材４ｂとして好適に使用される。
【実施例】
【００４９】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００５０】
［実施例、比較例］
下記の成分を表１に示す量で用い、表１に示す成分を３本ロールで均一に混練することにより種々のエポキシ樹脂組成物を得た。これらのエポキシ樹脂組成物を用いて、以下に示す試験を行った。その結果を表１に示す。
【００５１】
（Ａ）液状エポキシ樹脂
ＲＥ３０６：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製）
共重合体：
【化７】
反応性希釈剤ＰＧＥ：フェニルグリシジルエーテル
【００５２】
（Ｂ）無機質充填剤
主シリカ：最大粒径５３μｍ以下で、平均粒径７μｍの球状シリカ処理シリカ（株式会社龍森製）
【００５３】
（Ｃ）硬化促進剤
２ＰＨＺ−ＰＷ：平均粒径４．２μｍ、最大粒径１５μｍ以下の２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール粉末（四国化成（株）製）
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された無機質充填材
シリカＡ：｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3で処理された平均粒径０．００８μｍの処理シリカ
シリカＢ：｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3で処理された平均粒径０．０１μｍの処理シリカ
シリカＣ：｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3で処理された平均粒径０．０８μｍの処理シリカ
シリカＤ：｛（ＣＨ3）3Ｓｉ｝2ＮＨ、ＣＨ3ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3で処理された平均粒径０．１２μｍの処理シリカ
【００５４】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子
熱可塑性粒子Ａ：攪拌羽、滴下漏斗、温度計、還流管を取り付けたフラスコに、粒子状熱可塑性樹脂（ポリメタクリル酸メチル製、数平均分子量５００，０００、重量平均分子量１，５００，０００、平均粒径１μｍ、最大粒径３μｍ）１００ｇと水９００ｇを入れ、２５℃で全体が均一なスラリー状になるまで十分に攪拌した。これとは別に攪拌羽、滴下漏斗、温度計、環流管を取り付けたフラスコに水１００ｇを入れ、攪拌しながらシランカップリング剤（γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン）２ｇを１０分程度で滴下し、更に２５℃／２時間で熟成した。このシランカップリング剤水溶液を、粒子状熱可塑性樹脂／水のスラリーに３０分程度で滴下し、更に２５℃／１２時間で熟成した。これから水を除去し、白色粉末にしたもの。
【００５５】
その他添加剤
シランカップリング剤：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３：信越化学工業株式会社製）
試験
［粘度］Ｅ型回転粘度計を用いて１ｒｐｍの回転数で２５℃における粘度を測定した。
［樹脂の広がり率］
樹脂の広がり率の測定方法は、図４に示すようにガラス板１１（１ｍｍ厚み）に組成物１２の０．１ｇを静置させ、５分後に、事前に１２０℃に設定されたホットプレート上に、前記板を設置する。次に硬化後、冷却させ、硬化物の高さ（ｈ）と直径（ｄ）を測定する。樹脂の広がり率とは、硬化物の高さと直径の比である（ｈ／ｄ）を意味する。
［曲げ強度、曲げ弾性率］ ＪＩＳ−Ｋ−６９１１による方法
［Ｔｇ］：ガラス転移温度
５ｍｍ×５ｍｍ×１５ｍｍの硬化物サンプルを用いてＴＭＡ（熱機械分析装置）により５℃／分の速度で昇温した際の値を測定した。
［ＣＴＥ−１］：Ｔｇ以下の膨張係数
［ＣＴＥ−２］：Ｔｇ以上の膨張係数
上記ガラス転移温度の測定において、ＣＴＥ−１は２０〜５０℃の温度範囲、ＣＴＥ−２は２００〜２３０℃の温度範囲における値を求めた。
［保存安定性試験］２５℃の恒温室に組成物をポリビンに密閉したサンプルに対し、９６時間の粘度変化を測定した。
【００５６】
【表１】
【００５７】
次に、図１に示した混成集積回路の構造で冷熱サイクル試験を行い、上記実施例、比較例のエポキシ樹脂組成物による耐久性を評価した。結果を表２に示す。
この場合、樹脂部材４は、表１に示す樹脂材料を用い、ディスペンサーにて樹脂を塗布し、１００℃×３０分間高温にし、樹脂を低粘度化させ、ＳＭＤの下部に樹脂を流し込み、接合材料３を覆うようにし、１５０℃×２時間を硬化させた混成集積回路装置に対し、冷熱耐久試験を実施し、はんだ接合部の信頼性評価を実施した。
【００５８】
評価として、樹脂の注入性（接合部のカバレージ性）を評価し、また、冷熱耐久試験は、−４０℃／１２５℃を交互に５分間保持し、これを１サイクルとし、繰り返し実施した後の樹脂クラックの有無を確認し、有意判定を実施した。
【００５９】
【表２】
【００６０】
また、図３の混成集積回路装置の構造で同様に冷熱サイクル試験を行った。その結果を表３に示す。
この場合、樹脂部材４ａ，４ｂは、表１に示す樹脂材料を用い、まず、ＳＭＤの下部に樹脂が流し込み易い比較例１の材料をディスペンサーにて塗布し、１００℃×３０分間高温にし、樹脂を低粘度化させ、ＳＭＤの下部に樹脂を流し込んだ。その後、樹脂材料４ｂをディスペンサーにて樹脂を塗布し、接合材料３を覆うようにし、１５０℃×２時間を硬化させた混成集積回路装置に対し、冷熱耐久試験を実施し、はんだ接合部の信頼性評価を実施した。
【００６１】
評価として、樹脂の注入性（接合部のカバレージ性）を評価し、また冷熱耐久試験は、−４０℃／１２５℃を交互に５分間保持し、これを１サイクルとし、繰り返し実施した後の樹脂クラックの有無を確認し、有意判定を実施した。
【００６２】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の混成集積回路装置における電子部品の実装構造の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す混成集積回路装置における電子部品の実装構造の上面図である。
【図３】本発明の混成集積回路装置における電子部品の実装構造の他の例を示す断面図である。
【図４】樹脂の広がり率の測定方法の概略を示す説明図である。
【図５】従来の混成集積回路装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 回路基板
１ａ パッド
２ 表面実装部品
２ａ リード
３ 接合材料
４ 樹脂部材（液状エポキシ樹脂組成物の硬化物）
４ａ 第１樹脂部材
４ｂ 第２樹脂部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止するのに用いられる液状エポキシ樹脂組成物であって、
（Ａ）液状エポキシ樹脂：１００質量部
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤：１００〜１，０００質量部
（Ｃ）硬化促進剤：１〜１５質量部
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材：０．５〜１０質量部
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子：１〜５０質量部
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止するに際し、上記第２樹脂部材に用いられる液状エポキシ樹脂組成物であって、
（Ａ）液状エポキシ樹脂：１００質量部
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤：１００〜１，０００質量部
（Ｃ）硬化促進剤：１〜１５質量部
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材：０．５〜１０質量部
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子：１〜５０質量部
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
（Ｃ）成分の硬化促進剤が、下記一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1及びＲ2は水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、Ｒ4はメチル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、Ｒ3は水素原子又は下記式（２）
【化２】
で示される基である。）で表わされる硬化促進剤であることを特徴とする請求項１又は２記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
（Ｅ）成分の熱可塑性樹脂粒子が、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ブタジエン樹脂、ポリスチレン、又はこれらの共重合体から選択される熱可塑性樹脂である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
（Ｅ）成分の熱可塑性樹脂粒子が、ポリスチレン換算の数平均分子量１０，０００〜１００，０００及び重量平均分子量１００，０００〜１，０００，０００を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の表面が、シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項７】
エポキシ樹脂組成物が、樹脂の広がり率が０．１以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項８】
エポキシ樹脂組成物の粘度が、２５℃において１，０００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項９】
回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する構造において、上記樹脂部材が請求項１，３乃至８のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する構造において、上記第２樹脂部材が請求項２乃至８のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止するのに用いられる液状エポキシ樹脂組成物であって、
（Ａ）液状エポキシ樹脂：１００質量部
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤：１００〜１，０００質量部
（Ｃ）硬化促進剤：１〜１５質量部
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材：０．５〜１０質量部
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子：１〜５０質量部
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止するに際し、上記第２樹脂部材に用いられる液状エポキシ樹脂組成物であって、
（Ａ）液状エポキシ樹脂：１００質量部
（Ｂ）平均粒径が２〜２０μｍの無機質充填剤：１００〜１，０００質量部
（Ｃ）硬化促進剤：１〜１５質量部
（Ｄ）非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された平均粒径が０．０１〜０．１μｍである無機質充填材：０．５〜１０質量部
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子：１〜５０質量部
を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
（Ｃ）成分の硬化促進剤が、下記一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1及びＲ2は水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、Ｒ4はメチル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、Ｒ3は水素原子又は下記式（２）
【化２】
で示される基である。）で表わされる硬化促進剤であることを特徴とする請求項１又は２記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
（Ｅ）成分の熱可塑性樹脂粒子が、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ブタジエン樹脂、ポリスチレン、又はこれらの共重合体から選択される熱可塑性樹脂である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
（Ｅ）成分の熱可塑性樹脂粒子が、ポリスチレン換算の数平均分子量１０，０００〜１００，０００及び重量平均分子量１００，０００〜１，０００，０００を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
（Ｅ）熱可塑性樹脂粒子の表面が、シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項７】
エポキシ樹脂組成物が、樹脂の広がり率が０．１以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項８】
エポキシ樹脂組成物の粘度が、２５℃において１，０００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項９】
回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードとパッドとの電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する構造において、上記樹脂部材が請求項１，３乃至８のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
回路基板上に表面実装部品を搭載したのち、回路基板内の回路配線に電気的に接続された複数個のパッドと表面実装部品から引き延ばされた複数本のリードとが接合材料を介して電気的に接続されることで構成されている混成集積回路装置において、上記リードと回路基板との間に入り込むように構成された第１樹脂部材と第１樹脂部材の上層に配置されるように構成された第２樹脂部材とで電気的接合部を覆うように樹脂部材で封止する構造において、上記第２樹脂部材が請求項２乃至８のいずれか１項記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−６９２９１（Ｐ２００８−６９２９１Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５０１８８（Ｐ２００６−２５０１８８）
【出願日】平成１８年９月１５日（２００６．９．１５）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１５日（２００６．９．１５）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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