JPH09235452A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐ハンダクラック性（ハンダ耐熱性）およ
び耐湿信頼性を向上させ、しかも成形時の流動性、硬化
性にすぐれ、成形時のボイドやバリの発生がない外観の
すぐれた半導体封止用組成物を提供する。 【解決手段】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機
充填剤（Ｃ）およびシランカップリング剤（Ｄ）を含有
せしめてなるエポキシ樹脂組成物であって、前記シラン
カップリング剤（Ｄ）が、エポキシ基が結合した有機基
を有するシランカップリング剤（Ｄ−１） 、および／
またはすべてが２級であるアミノ基が結合した有機基を
有するシランカップリング剤 １０〜９５重量％，なら
びにＤ−１以外のシランカップリング剤（Ｄ−２）
９０〜１０重量％からなるものであり、前記無機充填剤
（Ｃ）の配合割合が、全組成物に対し８５〜９５重量％
である半導体封止用樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を封止
するために使用する半導体封止用エポキシ樹脂組成物に
関する。さらに詳しくは、樹脂封止半導体装置を実装す
る際のハンダ付け工程において封止樹脂にクラックが発
生するのを防止した半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
特に耐湿信頼性および成形性（流動性、硬化速度、充填
性）にすぐれた半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特
性および接着性などにすぐれており、さらに配合処方に
より種々の特性が付与できるため、塗料、接着剤および
電気絶縁材料などの工業材料として利用されている。

【０００３】たとえば、半導体装置などの電子回路部品
の封止方法としては、従来より金属やセラミックスによ
るハーメチックシールと、フェノール樹脂、シリコーン
樹脂およびエポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案され
ているが、近年では、経済性、生産性および物性のバラ
ンスの点から、エポキシ樹脂による樹脂封止が中心にな
っている。

【０００４】一方、最近はプリント基板への部品実装に
おいても高密度化、自動化が進められており、従来のリ
ードピンを基板の穴に挿入する“挿入実装方式”に代
り、基板表面に部品を半田付けする“表面実装方式”が
盛んになってきた。

【０００５】それに伴い、パッケージも従来のＤＩＰ
（デュアル・インライン・パッケージ）から、高密度実
装、表面実装に適した薄型のＦＰＰ（フラット・プラス
チック・パッケージ）に移行しつつある。

【０００６】そして、表面実装方式への移行に伴い、従
来あまり問題にならなかった半田付け工程が大きな問題
になってきた。

【０００７】すなわち、従来のピン挿入実装方式では、
半田付け工程はリード部が部分的に加熱されるだけであ
ったが、表面実装方式では、パッケージ全体が熱媒に浸
され加熱される。

【０００８】この表面実装方式における半田付け方法と
しては、半田浴浸漬、不活性ガスの飽和蒸気による加熱
（ベーパーフェイズ法）や赤外線リフロー法などが用い
られるが、いずれの方法でもパッケージ全体が２１０〜
２７０℃の高温に加熱されることになるため、従来の封
止樹脂で封止したパッケージにおいては、半田付け時に
樹脂部分にクラックが発生したり、チップと樹脂との間
に剥離が生じたりして、信頼性が低下して製品として使
用できないという問題がおきるのである。

【０００９】半田付け工程におけるクラックの発生は、
後硬化してから実装工程の間までに吸湿した水分が、半
田付け加熱時に爆発的に水蒸気化、膨脹することに起因
するといわれており、その対策としては、後硬化したパ
ッケージを完全に乾燥し密封した容器に収納して出荷す
る方法が用いられている。

【００１０】しかるに、乾燥パッケージを容器に封入す
る方法は、製造工程および製品の取扱作業が繁雑になる
うえ、製品価格が高価になる欠点がある。

【００１１】また、エポキシ樹脂による封止方法として
は、エポキシ樹脂に硬化剤および無機充填剤などを配合
した組成物を用い、半導体素子を金型にセットして、低
圧トランスファー成形機により封止する方法が一般的に
用いられている。

【００１２】そして、使用する成形機もまた、近年のパ
ッケージの薄型化・小型化と成形の自動化にともなっ
て、従来のコンベンショナル方式からマルチプランジャ
ー方式に変りつつある。ここで、コンベンショナル方式
とは１ポットで多数のデバイスを一括成形するものであ
り、成形性にすぐれるのに対し、マルチプランジャー方
式は、基本的に１ポットで１〜２デバイスを成形する方
式であり、自動化はできるもの、生産性の点ではコンベ
ンショナル方式よりも劣っている。

【００１３】しかるにこの成形方式の移行に併ない、樹
脂組成物への成形性の要求特性も一層厳しくなってきて
いる。具体的には、パッケージの薄型化・小型化の要求
からはこれまで以上の流動性が要求され、また自動化と
生産性の点からは、成形時においてすぐれた硬化性と離
型性および低バリ性が、かなり厳しく要求されるように
なってきた。

【００１４】また、デバイスの高集積化に応じたアルミ
配線の微細化にともない、高温高湿環境下に樹脂封止半
導体装置を放置した場合に、封止樹脂自体や、封止樹脂
とリードフレームとの界面を通って水分が侵入すること
によって、半導体が故障するのを防止する性能、つまり
耐湿信頼性にも、より高いものが要求されるようになっ
てきた。

【００１５】かかる実情に基づき、従来から半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の改良が種々検討されており、例
えば、耐湿信頼性の向上を目的としてエポキシシラン系
カップリング剤を添加する方法（特公昭６２−１７６４
０号公報）、一級のアミノ基を有するアミノシラン系カ
ップリング剤を添加する方法（特開昭５７−１５５７５
３号公報）およびウレイドシラン系カップリング剤を添
加する方法（特開昭６３−１１０２１２号公報）などが
提案されている。

【００１６】また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の
耐ハンダクラック性を向上させる目的では、ビフェニル
型エポキシ樹脂を用いる方法（特開昭６３−２５１４１
９号公報）などが提案されている。

【００１７】しかしながら、耐湿信頼性を改良するため
に、エポキシシラン系カップリング剤、アミノシラン系
カップリング剤およびウレイドシラン系カップリング剤
を添加する方法では、これらシラン系カップリング剤の
添加による耐湿信頼性やハンダ耐熱性の向上効果がいま
だに十分ではないばかりか、硬化性、流動性およびバ
リ、ボイドなどの成形性の点でも、その改良効果が不満
足であった。

【００１８】また、ビフェニル型エポキシ樹脂を用いる
方法では、耐ハンダクラック性は向上するものの、いま
だに満足できるレベルではないばかりか、成形時の硬化
性およびバリが悪く、生産性が低下したり、流動性およ
びボイドなどの点でもいまだに問題を残していた。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の半導体封止用樹脂組成物が有する問題点の解決を課
題として検討した結果、達成されたものである。

【００２０】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、耐ハンダクラック性、耐湿信頼性などの信頼性、
および成形時の流動性、硬化性、ボイド、バリなどの成
形性がすぐれた半導体封止用樹脂組成物を提供すること
にある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は以下の構成をとる。第１の発明として「エ
ポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）お
よびシランカップリング剤（Ｄ）を含有せしめてなるエ
ポキシ樹脂組成物であって、前記シランカップリング剤
（Ｄ）が、（Ｄ−１）エポキシ基が結合した有機基を有
するシランカップリング剤および／またはすべてが２級
であるアミノ基が結合した有機基を有するシランカップ
リング剤 １０〜９０重量％，ならびに（Ｄ−２） Ｄ
−１に定義される以外のシランカップリング剤 ９０〜
１０重量％からなるものであり、前記無機充填剤（Ｃ）
の配合割合が、全組成物に対し８５〜９５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。」
ならびに第２の発明として、「エポキシ樹脂（Ａ）、硬
化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）及びシランカップリング
剤（Ｄ）を含有せしめてなるエポキシ樹脂組成物であっ
て、シランカップリング剤（Ｄ）が全てが２級であるア
ミノ基が結合した有機基を有するシランカップリング剤
（Ｄ−１´）及びエポキシ基が結合した有機基を有する
シランカップリング剤（Ｄ−１”）を含有するものであ
り、前記充填剤（Ｃ）の配合割合が、全樹脂組成物に対
し８５〜９５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。」からなる。

【００２２】本発明によれば、特定のシランカップリン
グ剤を特定の割合で混合して使用する場合に限って、耐
ハンダクラック性および耐湿信頼性を向上することがで
き、かつ成形時の流動性、硬化性にすぐれ、ボイドやバ
リの発生がない外観のすぐれた成形品を与え得る半導体
封止用樹脂組成物を得ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を詳述する。
なお本発明において「重量」とは「質量」を意味する。
また特に示さない限り、以下の説明は第１の発明及び第
２の発明に共通するものである。

【００２４】本発明で用いるエポキシ樹脂（Ａ）は、１
分子中に２個以上のエポキシ基を有するものでとくに限
定されず、これらの具体例としては、例えばクレゾール
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、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複
素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂および
ハロゲン化エポキシ樹脂などが挙げられる。

【００２５】これらのエポキシ樹脂（Ａ）のなかで特に
本発明において好ましく使用されるものは、ハンダ耐熱
性がすぐれる点で、下記一般式（Ｉ）で表される骨格を
有するビフェニル型エポキシ樹脂を必須成分として含有
するものである。

【００２６】

【化５】 （ただし、式中のＲ1 〜Ｒ8 は、水素原子、炭素数１〜
４のアルキル基またはハロゲン原子を示す）。

【００２７】そして、エポキシ樹脂（Ａ）は、上記一般
式一般式（Ｉ）で表される骨格を有するビフェニル型エ
ポキシ樹脂を５０重量％以上、特に７０重量％以上含有
することが好ましい。

【００２８】上記式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂骨格
の好ましい具体例としては、４，４´−ビス（２，３−
エポキシプロポキシ）ビフェニル、４，４´−ビス
（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´
テトラメチルビフェニル、４，４´−ビス（２，３−エ
ポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラメチ
ル−２−クロロビフェニル、４，４´−ビス（２，３−
エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラメ
チル−２−ブロモビフェニル、４，４´−ビス（２，３
−エポキシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラ
エチルビフェニル、４，４´−ビス（２，３−エポキシ
プロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラブチルビフ
ェニル、４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキ
シ）ビフェニル、および４，４´−ビス（２，３−エポ
キシプロポキシ）−３，３´，５，５´−テトラメチル
ビフェニルなどが挙げられ、それぞれ単独でも、または
混合系で用いる場合でも十分に効果を発揮する。

【００２９】本発明において、上記エポキシ樹脂（Ａ）
の配合量は、通常３〜１５重量％、好ましくは３〜１０
重量％である。エポキシ樹脂（Ａ）の配合量が３重量％
未満では成形性や接着性が不十分であり、また１５重量
％を越えると線膨脹係数が大きくなり、低応力化が困難
になる傾向がある。

【００３０】本発明で使用される硬化剤（Ｂ）は、エポ
キシ樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば特に
限定されず、これらの具体例としては、例えばフェノー
ルノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、下記式
（II）で示されるフェノールｐ−キシリレンコポリマ
ー、ビスフェノールＡやレゾルシンから合成される各種
ノボラック樹脂、ポリビニルフェノールなどの各種多価
フェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無
水ピロメリット酸などの酸無水物、およびメタフェニレ
ンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフ
ェニルスルホンなどの芳香族ジアミンなどが挙げられ
る。

【化６】 （ただし、式中のＲは同一でも異なっていても良く、そ
れぞれ水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはハロ
ゲン原子を示す。ｍは０以上の整数を示す。） エポキシ樹脂組成物の硬化剤としては、耐熱性、耐湿性
および保存性の点から、フェノールノボラック樹脂、ク
レゾールノボラック樹脂およびフェノールｐ−キシリレ
ンコポリマーが好ましく用いられ、用途によっては二種
以上の硬化剤を併用してもよい。また、封止剤の流動性
の点から、硬化剤の溶融粘度がＩＣＩ（５０℃）粘度で
６poise （６Pa・s) 以下、さらに４poise （4Pa ・s)
下、さらに２poise （２Pa・s) 以下のものが好ましく使
用される。

【００３１】本発明において、硬化剤（Ｂ）の配合量は
通常２〜１５重量％、好ましくは２〜１０重量％、さら
に好ましくは２〜８重量％である。

【００３２】さらには、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤
（Ｂ）の配合比は、機械的性質および耐湿信頼性の点か
らエポキシ樹脂（Ａ）に対する硬化剤（Ｂ）の化学当量
比が０．５〜１．６、特に０．８〜１．３の範囲にある
ことが好ましい。

【００３３】また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物においては、上記エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤
（Ｂ）との反応を促進させるための硬化促進剤を含有す
ることができる。

【００３４】硬化促進剤は硬化反応を促進するものなら
ば特に限定されず、その具体例としては、例えば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およ
び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、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α
−メチルベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミ
ノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチル
アミノメチル）フェノールおよび１，８−ジアザビシク
ロ（５，４，０）ウンデセン−７などの３級アミン化合
物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテト
ラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセトナト）ジ
ルコニウムおよびトリ（アセチルアセトナト）アルミニ
ウムなどの有機金属化合物、およびトリフェニルホスフ
ィン、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（ｐ−メチルフェニル）ホ
スフィンおよびトリ（ノニルフェニル）ホスフィンなど
の有機ホスフィン化合物などが挙げられる。

【００３５】これら硬化促進剤の中でも、特に耐湿信頼
性の点からは、有機ホスフィン化合物が好ましく、特に
トリフェニルホスフィンが好ましく用いられる。

【００３６】なお、これらの硬化促進剤は、用途によっ
ては二種以上を併用してもよく、その添加量は、エポキ
シ樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部
の範囲が好ましい。

【００３７】本発明で使用する無機充填剤（Ｃ）として
は、溶融シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸
マグネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タル
ク、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモンな
どの金属酸化物、アスベスト、ガラス繊維およびガラス
球などが挙げられるが、中でも非晶性シリカは線膨脹係
数を低下させる効果が大きく、低応力化に有効ななため
好ましく用いられる。非晶性シリカの例としては、石英
を溶融して製造した溶融シリカがあげられ、破砕状のも
のや球状のものが用いられる。

【００３８】ここでいう溶融シリカとは、一般的には真
比重が２．３以下の非晶性シリカを意味する。この溶融
シリカの製造においては必ずしも溶融状態を経る必要は
なく、任意の製造方法を用いることができ、例えば結晶
性シリカを溶融する方法および各種原料から合成する方
法などで製造することができる。

【００３９】さらに好ましくは、無機充填剤（Ｃ）が無
機充填剤（Ｃ）中に粒子径０．１〜３μｍの球状シリカ
２０〜９５重量％と粒子径３〜５０μｍの球状シリカ５
〜８０重量％の混合物からなり、得られる半導体封止用
エポキシ樹脂組成物の流動性と耐ハンダクラック性がす
ぐれる点で好ましい。

【００４０】無機充填剤（Ｃ）の配合割合は、得られる
半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形性および低応力
性を考慮して、組成物全体の８５〜９５重量％の範囲と
することが好ましい。

【００４１】次に、本発明で使用するシランカップリン
グ剤（Ｄ）とは、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ
基などの加水分解性基および有機基がケイ素原子に直結
したもの、およびその部分加水分解縮合物が一般的に用
いられる。加水分解性の基としてはアルコキシ基、なか
でも、メトキシ基、エトキシ基が好ましく用いられる。
有機基としては、炭化水素基や窒素原子、酸素原子、ハ
ロゲン原子、硫黄原子などによって置換された炭化水素
基のものが使用され、さらに上記原子によって置換され
た炭化水素基が好ましく使用される。

【００４２】第１の発明のシランカップリング剤の特徴
は、（Ｄ−１）「エポキシ基が結合した有機基を有する
シランカップリング剤および／またはすべてが２級であ
るアミノ基が結合した有機基を有するシランカップリン
グ剤」（前記２種類のシランカップリング剤の和が）１
０〜９０重量％，ならびにＤ−１に定義されるもの以外
のシランカップリング剤（Ｄ−２）が ９０〜１０重量
％からなるものである。これを換言すると、シランカッ
プリング剤（Ｄ）は「エポキシ基が結合した有機基を有
するシランカップリング剤を必須成分とし、必須成分で
はなく任意成分であるすべてが２級であるアミノ基が結
合した有機基を有するシランカップリング剤との和が、
シランカップリング剤（Ｄ）に対して１０〜９０重量
％」または「すべてが２級であるアミノ基が結合した有
機基を有するシランカップリング剤を必須成分とし、必
須成分ではなく任意成分であるエポキシ基が結合した有
機基を有するシランカップリング剤との和が、シランカ
ップリング剤（Ｄ）に対して１０〜９０重量％」にあ
る。さらに（Ｄ−１）と（Ｄ−２）との混合割合は、重
量比で６０／４０〜９０／１０の範囲とするのがより好
ましいシランカップリング剤（Ｄ−１）および（Ｄ−
２）のいずれかを単独使用する場合には、ハンダ付け工
程におけるクラックの防止効果および流動性、硬化性、
ボイド、バリなどの成形性向上効果が発揮されず、また
（Ｄ−１）に区分されるの両者のいずれも使用しない場
合は、ハンダ付け工程におけるクラックの防止効果およ
び硬化性、バリなどの成形性向上効果はある程度発揮さ
れるものの十分ではないばかりか、充填性特にボイドが
多数発生するなどの成形性が著しく低下する。特にすべ
てが２級であるアミノ基が結合した有機基を有するシラ
ンカップリング剤を必須成分とすることが好ましい。

【００４３】第２の発明においては、シランカップリン
グ剤（Ｄ）はすべてが２級であるアミノ基が結合した有
機基を有するシランカップリング剤（Ｄー１’）、およ
びエポキシ基が結合した有機基を有するシランカップリ
ング剤（Ｄ−１”）を含有するものである。好ましくは
前記シランカップリング剤（Ｄ）の配合割合を無機充填
材（Ｃ）に対して０．５〜２重量％添加することが流動
性及び充填性の点で好ましい。また、エポキシ基が結合
した有機基を有するシランカップリング剤（Ｄ−１）
と、すべてが２級であるアミノ基が結合した有機基を有
するシランカップリング剤（Ｄー１’）の割合が重量比
で７０／３０〜１／９９、さらに６０／４０〜２／９８
であることが耐湿信頼性、充填性、硬化性の点から好ま
しい。

【００４４】以下、第１および第２の発明に共通する説
明に戻る。

【００４５】前記シランカップリング剤（Ｄ）の混合物
は個々に添加してもよく、またあらかじめ樹脂組成物に
含まれる他の成分と混合することも、反応させて用いる
こともできる。

【００４６】ここでエポキシ基が結合した有機基を有す
るシランカップリング剤としては以下のものが例示され
る。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メトキシシシラン、γ
−（２，３−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメ
トキシシラン。

【００４７】またすべてが２級であるアミノ基が結合し
た有機基を有するシランカップリング剤としては、γ−
（Ｎ−フェニルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、
γ−（Ｎ−フェニルアミノ）プロピルメチルジメトキシ
シラン、γ−（Ｎ−メチルアミノ）プロピルトリメトキ
シシラン、γ−（Ｎ−メチルアミノプロピル）メチルジ
メトキシシラン、γ−（Ｎ−エチルアミノ）プロピルト
リメトキシシラン、およびγ−（Ｎ−エチルアミノ）プ
ロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。

【００４８】Ｄ−１に定義されるシランカップリング剤
のなかでも、耐湿信頼性と流動性の点から、特にγ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−エ
チルアミノ）プロピルメチルトリメトキシシランが好ま
しく使用される。

【００４９】シランカップリング剤（Ｄ−１）以外のシ
ランカップリング剤（Ｄ−２）としては、ケイ素原子に
結合した有機基が、炭化水素基、ならびに１級アミノ
基、３級アミノ基、（メタ）アクリロイル基、メルカプ
ト基などを有する炭化水素基であるものが例示される。
その具体例としては、、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
ジメトキシシラン、γ−メルカトプロピルトリメトキシ
シラン、γ−メルカト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エチルシラン、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−アミノプロピルメチルジメトキシ
シラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピルトリ
メトキシシランなどが挙げられる。これらのなかでも、
耐湿信頼性の点から、１級アミノ基を有する有機基がケ
イ素原子に結合したシランカップリング剤が好ましく使
用され、このようなものとしてはγ−アミノプロピルト
リエトキシシランおよびγ−アミノプロピルトリメトキ
シシランが例示される。

【００５０】このシランカップリング剤（Ｄ）の添加量
は、無機充填剤（Ｃ）に対し０．５〜６重量％、特に
０．７〜２重量％であることが好ましく、また組成物に
対して、シランカプリング剤（Ｄ）の配合量が０．２〜
１０重量％であることが好ましい。

【００５１】ハロゲン化エポキシ樹脂などのハロゲン化
合物およびリン化合物などの難燃剤、三酸化アンチモン
などの各種難燃助剤も配合できる。これら難燃剤は充填
材（Ｃ）の添加量が８８重量％を越える領域では、樹脂
組成物から発生する不要物の廃棄の容易さの観点からハ
ロゲン原子およびアンチモン原子それぞれが、樹脂組成
物に対して０．２重量％以下、さらには実質的に配合さ
れていないことが好ましい。

【００５２】本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに次
に挙げる各種添加剤を任意に含有することができる。カ
ーボンブラックおよび酸化鉄などの各種着色剤や各種顔
料、シリコーンゴム、オレフィン系共重合体、変性ニト
リルゴム、変性ポリブタジエンゴムなどの各種エラスト
マー、シリコーンオイル、ポリエチレンなどの各種熱可
塑性樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪
酸のエステル、長鎖脂肪酸のアミドおよびパラフィンワ
ックスなどの各種離型剤およびハイドロタルサイト類な
どのイオン補足剤、有機過酸化物などの架橋剤。

【００５３】本発明の特徴であるシランカップリング剤
（Ｄ）を配合した場合、組成物中では以下の反応が起き
ている可能性があるが、組成物中でシランカップリング
剤（Ｄ）が化学的に転換していても、本発明の作用は発
揮される。シランカップリング剤の加水分解性基に起因
する加水分解縮合。シランカップリング剤の加水分解性
基と無機充填剤の表層との縮合反応。シランカップリン
グ剤のエポキシ基と硬化剤（Ｂ）との反応。シランカッ
プリング剤のアミノ基とエポキシ樹脂（Ａ）との反応。
シランカップリング剤のエポキシ基と、シランカップリ
ング剤のその他の官能基（例えばアミノ基）との反応。
シランカップリング剤のアミノ基と、シランカップリン
グ剤のその他の官能基との反応。シランカップリング剤
と任意に添加されるシリコーンとの反応。

【００５４】本発明のエポキシ樹脂組成物は、溶融混練
することが好ましく、たとえばバンバリーミキサー、ニ
ーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニ
ーダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練すること
により製造される。

【００５５】かくして構成される本発明の半導体封止用
樹脂組成物は、耐ハンダクラック性および耐湿信頼性が
向上し、かつ成形時の流動性、硬化性にすぐれ、ボイド
やバリの発生がない外観のすぐれた半導体封止装置を与
えることができる。

【００５６】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。

【００５７】［実施例 １〜１２、比較例１〜８］ ［実施例１３〜２０、比較例９〜１３］下記エポキシ樹
脂、硬化剤、無機充填剤、シランカップリング剤および
その他の添加剤を、それぞれ下記および表１および表２
に示した割合でミキサーによってドライブレンドした。 Ａ．エポキシ樹脂 Ｉ……エポキシ当量２００のオルソクレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂 II……４，４´−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）
−３，３´，５，５´−テトラメチルビフェニル Ｂ．硬化剤 下記式（II）で示されるフェノールｐ−キシリレンコポ
リマー（ただし、ｍは数平均で０．３である。）

【化７】 Ｃ．無機充填剤 I ……平均粒子径１μｍの球状シリカ／平均粒子径６μ
ｍの破砕シリカ／平均粒子径３０μｍの球状シリカ（１
０／３０／６０重量比）の混合物 粒子径０．１〜３μｍ／３〜５０μｍの球状シリカが無
機充填剤に占める割合（２０／４０重量％） II……平均粒子径１μｍの球状シリカ／平均粒子径６μ
ｍの破砕シリカ／平均粒子径１２μｍの球状シリカ（１
０／３０／６０重量比）の混合物 粒子径０．１〜３μｍ／３〜５０μｍの球状シリカが無
機充填剤に占める割合（３０／３５重量％） III ……平均粒子径１μｍの球状シリカ／平均粒子径１
２μｍの球状シリカ（１０／９０重量比）の混合物 粒子径０．１〜３μｍ／３〜５０μｍの球状シリカが無
機充填剤に占める割合（４０／５５重量％） Ｄ．シランカップリング剤 I ……Ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシ
ラン II ……γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン III ……γ−アミノプロピルトリメトキシシラン Ｅ．難燃剤……エポキシ当量４００、臭素含量４９％の
臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（［実施例 １
〜１２、比較例１〜８］添加量：それぞれ０．８重量
％） Ｆ．難燃助剤……三酸化アンチモン（［実施例 １〜１
２、比較例１〜８］添加量：それぞれ１．０重量％） Ｇ．その他添加剤 硬化促進剤……トリフェニルフォスフィン（表１、２
に示した量を添加） 離型剤……カルナバワックス（添加量：それぞれ０．
３重量％） 着色剤……カーボンブラック（添加量：それぞれ０．
３重量％）。

【００５８】

【表１】

【００５９】

【表２】

【００６０】これらの混合物を、各々ロール温度９０℃
のミキシングロールを用いて５分間加熱混練後、冷却粉
砕して、１０種類の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
製造した。

【００６１】これらの各封止用樹脂組成物を用い、低圧
トランスファー成形法により、成形温度１７５℃、成形
時間２分、トランスファー圧力７０ｋｇ／ｃｍ² の条件
で成形した、さらに１７５℃×５時間の条件でポストキ
ュアし、次の物性測定法により各組成物の物性を測定し
た結果を表２、４に示す。

【００６２】スパイラルフロー：ＥＭＭＩ型評価用金型
を用いて１７５℃で成形速度２５ｍ／ｓｅｃで測定し
た。

【００６３】ハンダ耐熱性：表面にアルミニウムを蒸着
した模擬半導体素子を搭載したチップサイズ９×９ｍｍ
の１６０ｐｉｎ ＱＦＰ ２０個を成形（２８×２８×
３．４（厚さ）ｍｍ）してポストキュアし半導体装置と
した。さらに８５℃／８５％ＲＨでそれぞれ７２時間、
および１２０時間加湿後、最高温度２４０℃のＩＲリフ
ロー炉で加熱処理し、外部クラック発生数を調べた。 耐湿信頼性：加湿７２時間のハンダ耐熱性評価後のＱＦ
Ｐを用い、１２１℃／１００％ＲＨのＰＣＴ条件下で、
アルミニウム配線の断線を故障として累積故障率５０％
になる時間を求め、寿命とした。 充填性：ハンダ耐熱試験に用いる１６０ｐｉｎ ＱＦＰ
を、成形後に目視および顕微鏡を用いて観察し、未充填
の有無および表面ボイドを観察した。 バリ：低圧トランスファー成形法によりバリ測定金型を
用いて１７５℃×９０秒の条件で成形し、５μｍの幅の
隙間に発生するバリの長さを測定した。 硬化性：低圧トランスファー成形法により直径５ｃｍの
円盤を成形し、１７５℃で処理し、熱時硬度（ショア
Ｄ）が７０を越えるまでのキュアー時間を測定した。

【００６４】

【表３】

【００６５】

【表４】

【００６６】表３の結果から明らかなように、第１発明
の半導体封止用エポキシ樹脂組成物（実施例１〜１２）
は、ハンダ耐熱性および耐湿信頼性にすぐれるばかり
か、充填性、バリおよび硬化性などの成形性にもすぐれ
ており、生産性がきわめて良好である。

【００６７】一方、本発明の範囲外のシランカップリン
グ剤の使用である、比較例１〜３では、ハンダ耐熱性お
よび耐湿信頼性に劣るばかりか、充填性、バリおよび硬
化性などの成形性も極端に低いものである。

【００６８】また、無機充填剤の量が８５重量％以下の
比較例８では、ハンダ耐熱性および耐湿信頼性に劣って
いる。

【００６９】表４の結果から明らかなように、第２の発
明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物（実施例１３〜２
０）は、半田耐熱性、耐湿信頼性など製品特性に優れる
ばかりか、生産性（充填性、硬化性、バリ、スパイラル
フロー）にも優れ工業的に有効である。

【００７０】一方比較例２〜４では特定のシランカップ
リング剤を特定の混合割合で使用していないことから、
半田耐熱性、充填性さらに硬化性、バリに劣るばかり
か、さらに比較例３、４では耐湿信頼性にも劣ってい
る。

【００７１】また、無機充填材の量が８５重量％未満の
比較例８では、半田耐熱性および耐湿信頼性に劣ってい
る。

【００７２】また、シランカップリング剤の添加量が適
切でない、比較例５では成形不能となり、比較例６では
ボイドが多数発生し、充填性が悪化した。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物は、耐ハンダクラック性（ハン
ダ耐熱性）および耐湿信頼性を向上することができ、し
かも成形時の流動性、硬化性にすぐれ、ボイドやバリの
発生がない外観のすぐれた成形品を、すぐれた生産性の
もとに与えることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ０８Ｇ 59/62 ＮＪＲ (Ｃ０８Ｋ 13/02 3:36 5:54）

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、
   無機充填剤（Ｃ）およびシランカップリング剤（Ｄ）を
   含有せしめてなるエポキシ樹脂組成物であって、前記シ
   ランカップリング剤（Ｄ）が、（Ｄ−１）エポキシ基が
   結合した有機基を有するシランカップリング剤および／
   またはすべてが２級であるアミノ基が結合した有機基を
   有するシランカップリング剤 １０〜９０重量％，なら
   びに（Ｄ−２） Ｄ−１に定義される以外のシランカッ
   プリング剤 ９０〜１０重量％からなるものであり、前
   記無機充填剤（Ｃ）の配合割合が、全組成物に対し８５
   〜９５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。
2. 【請求項２】 エポキシ基が結合した有機基を有する
   シランカップリング剤を必須成分とし、任意に配合され
   るすべてが２級であるアミノ基が結合した有機基を有す
   るシランカップリング剤との和が、シランカップリング
   剤（Ｄ）に対して１０〜９０重量％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。
3. 【請求項３】 すべてが２級であるアミノ基が結合し
   た有機基を有するシランカップリング剤を必須成分と
   し、任意に配合されるエポキシ基が結合した有機基を有
   するシランカップリング剤との和が、シランカップリン
   グ剤（Ｄ）に対して１０〜９０重量％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。
4. 【請求項４】 前記シランカップリング剤（Ｄ−２）が
   １級アミノ基が結合した有機基を有するシランカップリ
   ング剤を必須成分とする請求項１〜３いずれかに記載の
   半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
5. 【請求項５】 エポキシ樹脂（Ａ）の配合割合が、全組
   成物に対し３〜１５重量％であることを特徴とする請求
   項１〜４いずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組
   成物。
6. 【請求項６】 シランカップリング剤（Ｄ）の配合量
   が組成物に対して、０．２〜１０重量％である請求項１
   〜５いずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
7. 【請求項７】 エポキシ樹脂（Ａ）が、下記式（Ｉ）
   で示される構造を有するエポキシ樹脂を少なくとも１種
   類含むことを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の
   半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】 （ただし、式中のＲ１〜Ｒ８は、水素原子、炭素数１〜
   ４のアルキル基またはハロゲン原子を示す。）
8. 【請求項８】 無機充填剤（Ｃ）が、無機充填材
   （Ｃ）中に粒子径０．１〜３μｍの球状シリカ２０〜９
   ５重量％と粒子径３〜５０μｍの球状シリカ５〜８０重
   量％からなることを特徴とする請求項１〜７いずれかに
   記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
9. 【請求項９】 硬化剤（Ｂ）が下記式(II)で示される構
   造を有するフェノール−ｐ−キシリレンコポリマーのう
   ち少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜８
   いずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化２】 （ただし、式中のＲは同一でも異なっていても良く、そ
   れぞれ水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはハロ
   ゲン原子を示す。ｍは０以上の整数を示す。）
10. 【請求項１０】 エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、
    無機充填剤（Ｃ）及びシランカップリング剤（Ｄ）を含
    有せしめてなるエポキシ樹脂組成物であって、シランカ
    ップリング剤（Ｄ）が、全てが２級であるアミノ基が結
    合した有機基を有するシランカップリング剤（Ｄ−１
    ´）及びエポキシ基が結合した有機基を有するシランカ
    ップリング剤（Ｄ−１”）を含有するものであり、前記
    充填剤（Ｃ）の配合割合が、全樹脂組成物に対し８５〜
    ９５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。
11. 【請求項１１】 硬化剤（Ｂ）の配合割合が、エポキ
    シ樹脂（Ａ）に対する硬化剤（Ｂ）の化学当量比が０．
    ５〜１．６の範囲となる量である請求項１０に記載の半
    導体封止用エポキシ樹脂組成物。
12. 【請求項１２】 前記シランカップリング剤（Ｄ）の配
    合割合が無機充填剤（Ｃ）に対して０．５〜２重量％で
    あることを特徴とする請求項１０または１１いずれかに
    記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
13. 【請求項１３】 エポキシ樹脂（Ａ）が、下記式
    （Ｉ）で示される構造を有するエポキシ樹脂を少なくと
    も１種類含むことを特徴とする請求項１０〜１２いずれ
    かに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化３】 （ただし、式中のＲ1 〜Ｒ8 は、水素原子、炭素数１〜
    ４のアルキル基またはハロゲン原子を示す）。
14. 【請求項１４】 前記シランカップリング剤のエポキシ
    基が結合した有機基を有するシランカップリング剤（Ｄ
    −１´）と、全てが２級であるアミノ基が結合した有機
    基を有するシランカップリング剤（Ｄ−１”）の割合が
    重量比で７０／３０〜１／９９であることを特徴とする
    請求項１０〜１３のいずれかに記載の半導体封止用エポ
    キシ樹脂組成物。
15. 【請求項１５】 無機充填材（Ｃ）が粒子径０．１〜３
    μｍの球状シリカ２０〜９５重量％と粒子径３〜５０μ
    ｍの球状シリカ５〜８０重量％からなることを特徴とす
    る請求項１０〜１４いずれかに記載の半導体封止用エポ
    キシ樹脂組成物。
16. 【請求項１６】 硬化剤（Ｂ）が、下記式（II）で示
    される構造を有するフェノールｐ−キシリレンコポリマ
    ーの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１０
    〜１６いずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
    物。 【化４】 （ただし、式中のＲは同一でも異なっていてもよく、そ
    れぞれ水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはハロ
    ゲン原子を示す。ｍは０以上の整数を示す。）。
17. 【請求項１７】 請求項１〜９いずれかに記載の半導
    体封止用エポキシ樹脂組成物によって半導体素子が封止
    された半導体装置。
18. 【請求項１８】 請求項１０〜１６いずれかに記載の
    半導体封止用エポキシ樹脂組成物によって半導体素子が
    封止された半導体装置。