JPH10176099A

JPH10176099A - エポキシ樹脂組成物、およびこれを用いた樹脂封止型半導体装置

Info

Publication number: JPH10176099A
Application number: JP33963596A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Takami; 博道高見; Kazutaka Matsumoto; 一高松本; Akira Takayama; 暁高山; Tetsuo Okuyama; 哲生奥山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】流動性やリードフレームとの密着性に優れる
とともに、成形体におけるボイドが少なく、高い信頼性
を有する樹脂封止型半導体装置を製造可能なエポキシ樹
脂組成物を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂と、硬化剤と、効果促進剤
と、２級または３級アミノ基を有するポリシロキサン
と、無機充填剤とを含有することを特徴とするエポキシ
樹脂組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の封止
材料として好適に用いられるエポキシ樹脂組成物、およ
びこれを用いた樹脂封止型半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トランジスタ、ＩＣおよびＬ
ＳＩ等の各種デバイスの封止材料としてエポキシ樹脂が
広く用いられている。エポキシ樹脂は、安価で生産性が
高く、しかも、電気特性、耐湿性、耐熱性、機械的特
性、インサートとの接着性などの諸特性にバランスがと
れているためである。

【０００３】なお最近では、半導体デバイスの高集積化
に伴なって半導体チップが大型化する傾向があり、この
ために樹脂封止型半導体装置のパッケージの大型化が進
み、その一方で、実装スペースの微細化に伴なって、薄
型化の傾向が強くなっている。さらに、電子部品の高密
度実装化や組立行程の自動化の要求に応じて、半導体装
置の実装方法としては、従来の挿入方式に代わって表面
実装方式が主流になりつつある。この実装方式では、パ
ッケージを回路基板に実装する際には、赤外線リフロ
ー、ベーパーフェイズリフロー、半田浸漬等の工程が採
用されている。

【０００４】これらの工程では、パッケージ全体が高温
（２００〜２６０℃）に曝されるので、従来の樹脂封止
型半導体装置では、樹脂とリードフレーム材との熱膨張
の差から樹脂とベッドとの間での剥離が起こり、樹脂中
に存在していた水分が急激に気化するという現象が生じ
る。その結果、パッケージ内部の高い水蒸気圧に耐えき
れず樹脂がクラック破壊を引き起こしていた。

【０００５】このような不都合を避けるために、半導体
素子の封止に用いられるエポキシ樹脂は、低応力性や優
れた耐ハンダリフロー性等の特性を備えていなければな
らない。さらに、上述したようなチップの大型化やパッ
ケージの薄型化に伴なって、封止樹脂は流動性が高く優
れた成形性を有していることも要求される。これらの特
性を満たすために、近年では、ビフェニル型エポキシ樹
脂などの低粘度エポキシ樹脂を用い、フィラーの高充填
化を行なうことによって樹脂組成物の低吸水化や低熱膨
張化を図って耐湿性や耐リフロークラック性を向上させ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体素子封止用の樹脂には、種々の特性が要求されている
ものの、従来の樹脂を用いて製造された半導体装置にお
ける耐湿性や耐リフロークラック性は未だ十分ではな
い。また、マトリックス樹脂の低粘度化やフィラーの高
充填化によって、パッケージ内の欠陥（巣）の発生が増
加し、半導体装置の信頼性の低下を引き起こしている。

【０００７】そこで本発明は、流動性やリードフレーム
との密着性に優れるとともに、成形体におけるボイドが
少ないエポキシ樹脂組成物、および高い耐熱衝撃性、耐
湿信頼性、耐リフロークラック性を有する樹脂封止型半
導体装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、（ａ）エポキシ樹脂と、（ｂ）硬化剤
と、（ｃ）硬化促進剤と、（ｄ）下記一般式（１）で表
わされるポリシロキサンと、（ｅ）無機充填剤とを含有
することを特徴とするエポキシ樹脂組成物を提供する。

【０００９】

【化３】

【００１０】（上記一般式（１）中、Ｒ¹の少なくとも
１つは、下記一般式（２）で表わされる置換基であり、
残りは同一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキ
ル基、シクロアルキル基、アリール基、およびハロゲン
原子からなる群から選択される置換基である。また、ｎ
は１〜１０００の整数である。）

【化４】

【００１１】（上記一般式（２）中、Ｒ²の少なくとも
１つは、アルキル基またはアリール基であり、残りは同
一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シ
クロアルキル基、アリール基、およびハロゲン原子から
なる群から選択される置換基であり、Ｘは２価の有機基
である。）また本発明は、半導体素子と、前記半導体素子を封止す
る樹脂層とを具備し、前記樹脂層は、前述の樹脂組成物
の硬化物を用いることを特徴とする樹脂封止型半導体装
置を提供する。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明のエポキシ樹脂組成物に配合され得
る（ａ）成分としてのエポキシ樹脂は、１分子中に２個
以上のエポキシ基を有するものであれば任意の化合物を
使用することができ、特に限定されない。具体的には、
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、ビスレノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、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、ナフトー
ルタイプのノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール
Ａのノボラック型エポキシ樹脂、フェノールまたはアル
キルフェノールとヒドロキシベンズアルデヒドとの縮合
物をエポキシ化して得られるトリス（ヒドロキシフェニ
ル）アルカンのエポキシ化物、テトラ（ヒドロキシフェ
ニル）アルカンのエポキシ化物、２，２´，４，４´−
テトラグリシドキシベンゾフェノン、パラアミノフェノ
ールのトリグリシジルエーテル、ポリアルカングリシジ
ルエーテル、１，３，５−トリグリシジルエーテルベン
ゼン、１，２，３−トリグリシジルエーテルベンゼン、
フェノールアラルキル樹脂のグリシジルエーテルなどが
挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独でまたは２
種以上混合して使用することができる。

【００１４】特に、下記一般式（３）または（４）で表
わされるエポキシ樹脂を配合すると、フィラーを高充填
化したエポキシ樹脂組成物を調製することが可能であ
る。したがって、かかる樹脂組成物を用いることにより
半導体装置の耐湿性や耐リフロークラック性を向上させ
ることができる。

【００１５】

【化５】

【００１６】上記一般式中、Ｒ¹¹は同一でも異なってい
てもよく、水素原子；メチル基、エチル基、プロピル基
などのアルキル基；シクロヘキシル基、シクロペンチル
基などのシクロアルキル基；フェニル基、ナフチル基、
アニシル基などのアリール基；ハロゲン原子からなる群
から選択される。またＡ¹は、２価の有機基であり、例
えば、−Ｏ−，−Ｓ−，−Ｓｅ−，−Ｔｅ−および以下
に示す基が挙げられる。

【００１７】

【化６】

【００１８】上述したようなエポキシ樹脂は、硬化剤で
ある（ｂ）成分との組み合わせによって適宜選択するこ
とができる。また樹脂組成物中におけるエポキシ樹脂の
配合量は、溶融粘度を調整したり、成形品の熱膨張率等
に応じて適宜決定することができるが、通常、樹脂組成
物全体の３〜２０ｗｔ％程度である。

【００１９】本発明のエポキシ樹脂組成物において、
（ｂ）成分である硬化剤としては、フェノール樹脂が挙
げられ、具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレ
ゾールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹
脂、ビスフェノールＦ型ノボラック樹脂、ビスフェノー
ルＡ型ノボラック樹脂、ナフトール系ノボラック樹脂な
どのノボラック型フェノール樹脂；２，２´−ジメトキ
シ−ｐ−キシレンとフェノールモノマーとの縮合重合化
合物のフェノールアラルキル樹脂、ビフェニル型フェノ
ールアラルキル樹脂、ナフタレン型フェノールアラルキ
ル樹脂、ジシクロペンタジエン・フェノール重合体、ヒ
ドロキノン、レゾルシノール、カテコール、１，２，３
−トリヒドロキシベンゼン、１，３，５−トリヒドロキ
シベンゼンなどのフェノール樹脂のうち１種または２種
以上を使用することができる。特に、下記一般式（５）
または（６）で表わされるフェノール樹脂を用いると耐
熱性を向上させることができるので好ましい。

【００２０】

【化７】

【００２１】上記一般式中、Ｒ¹²は、同一でも異なって
いてもよく、それぞれ水素原子；メチル基、エチル基、
プロピル基などのアルキル基；シクロヘキシル基、シク
ロペンチル基などのシクロアルキル基；フェニル基、ナ
フチル基、アニシル基などのアリール基；ハロゲン原子
などから選択され、Ａ²は、２価の有機基である。ま
た、ｊは０〜３の整数、ｋは１〜５０の整数である。な
お、Ａ²として導入され得る２価の有機基としては、例
えば、以下に示す有機基が挙げられる。

【００２２】

【化８】

【００２３】本発明のエポキシ樹脂組成物において、エ
ポキシ樹脂成分とフェノール樹脂成分との配合比は、硬
化剤であるフェノール樹脂のフェノール性水酸基と、エ
ポキシ樹脂のエポキシ基数との比（フェノール性水酸基
数／エポキシ基数）が０．５〜１．５の範囲となるよう
に調製することが好ましい。この値が０．５未満では、
硬化反応を十分に生じさせることが困難となり、一方
１．５を越えると、硬化の特性、特に耐湿性が劣化しや
すくなる。

【００２４】本発明において、（ｃ）成分である硬化促
進剤としては、アミン系、リン系、ホウ素系、およびリ
ン−ホウ素系等を用いることができるが、これらのなか
でも、特にリン系の硬化剤促進を配合した樹脂組成物
は、硬化後の耐湿性が優れているので、半導体素子の封
止用として好適である。硬化促進剤の配合量は、樹脂成
分全体の０．０５〜５ｗｔ％であることが好ましい。こ
れは、硬化促進剤の配合量が０．０５ｗｔ％未満の場合
には、その効果を十分に発揮することが困難となり、一
方５ｗｔ％を越えると、ゲル時間が短くなりすぎ、未充
填が起こるおそれがあるからである。

【００２５】本発明のエポキシ樹脂組成物において、
（ｄ）成分であるポリシロキサンは、前記一般式（１）
で表わされる化合物である。一般式（１）中、Ｒ¹の少
なくとも１つは、上記一般式（２）で表わされるような
２級または３級アミノ基であり、残りは、水素原子；メ
チル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基；シク
ロヘキシル基、シクロペンチル基などのシクロアルキル
基；フェニル基、ナフチル基、アニシル基などのアリー
ル基；およびハロゲン原子からなる群から選択される。

【００２６】本発明においてポリシロキサンの分子量
は、１００，０００以下であることが好ましく、１０，
０００以下であることがより好ましい。１００，０００
を越えると、樹脂組成物の溶融粘度が大きくなるおそれ
がある。

【００２７】また、リードフレーム等との密着性を考慮
すると、かかるポリシロキサンにおけるアミン当量は、
１，０００以下程度であることが好ましく、１，０００
を越えると、密着効果が少なくなるおそれがある。

【００２８】なお、前記一般式（２）における２価の有
機基Ｘとしては、例えば、メチレン、エチレンなどのア
ルキレン；フェニレン等が挙げられる。

【００２９】一般式（２）で表わされる置換基として
は、例えば、下記一般式（７）で表わされるものが挙げ
られる。

【００３０】

【化９】

【００３１】上記一般式（７）中、Ｒ³は、同一でも異
なっていてもよく、水素原子；メチル基、エチル基、プ
ロピル基などのアルキル基；シクロヘキシル基、シクロ
ペンチル基などのシクロアルキル基；フェニル基、ナフ
チル基、アニシル基などのアリール基；ハロゲン原子か
らなる群から選択される基であり、Ｘは上述したような
２価の有機基である。

【００３２】本発明のエポキシ樹脂組成物に（ｄ）成分
として配合されるポリシロキサンは、上述したような特
定のアミノ基が導入された化合物である。ポリシロキサ
ンは、成形体におけるボイドの抑制に寄与し、一方アミ
ノ基は、樹脂組成物とリードフレーム材である４２アロ
イとの接着性を向上させる作用を有している。特に、こ
のアミノ基が２級または３級であるため、樹脂組成物の
流動性を損なうことなく保存安定性も優れている。した
がって、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装
置は、耐熱性、耐湿性、耐リフロークラック性がよい。

【００３３】なお、本発明のエポキシ樹脂組成物に配合
されるポリシロキサンが、メルカプト基を有している場
合には、リードフレーム中の銀メッキ部分に対する樹脂
組成物の接着性が向上するので、半導体装置の信頼性が
さらに高められる。具体的には、前記一般式（１）にお
けるＲ¹の少なくとも１つにメルカプト基が導入された
ポリシロキサンを配合すれば、樹脂組成物と銀メッキと
の接着性を高めることが可能である。

【００３４】上述したような（ｄ）成分の配合量は、
（ａ）成分であるエポキシ樹脂と（ｂ）成分である硬化
剤との合計量に対し、０．５〜１０ｗｔ％であることが
好ましい。０．５ｗｔ％未満では、ボイドを抑制すると
いう効果が十分でなく、一方１０ｗｔ％を越えると、樹
脂層の曲げ強度が著しく低下するおそれがある。

【００３５】なお、（ｄ）成分であるポリシロキサン
は、ヘンシェルミキサー中で他の成分と混合してもよい
が、組成物中における分散性を高めるためには、溶融し
たエポキシ樹脂あるいはフェノール樹脂に添加・攪拌す
るという手法を採用することが好ましい。

【００３６】本発明において、（ｅ）成分である無機充
填剤としては、溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、
窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素および雲母
等が挙げられ、これらは単独でまたは２種以上混合して
使用することができる。なお、低吸湿性でしかも低溶融
粘度の組成物が得られることから、溶融シリカや結晶性
シリカ等が特に好ましく用いられる。溶融シリカや結晶
性シリカの形状は、破砕状シリカおよび球状シリカなど
があり、これらを組み合わせて配合してもよい。

【００３７】いずれの無機充填剤の場合も、ソフトエラ
ー防止するために、充填剤中のウラン（Ｕ）およびトリ
ウム（Ｔｈ）の含有量は、ともに０．５ｐｐｂ以下であ
ることが望まれる。

【００３８】無機充填剤の形状および粒径は、特に限定
されない。ただし、その形状が破砕状である場合には、
充填剤の鋭角部が素子表面に接触して局部に大きな応力
を与えて、半導体素子の誤動作を引き起こすおそれがあ
る。これを防止する観点から、破砕状無機充填剤の最大
粒径は、７５μｍ以下であることが好ましい。

【００３９】上述したような無機充填剤の配合量は、樹
脂組成物全体に対して５０〜９４ｗｔ％、さらには７０
〜９４ｗｔ％とすることが好ましい。５０ｗｔ％未満で
は十分な耐熱衝撃性を得ることが困難となり、一方９４
ｗｔ％を越えると、樹脂組成物の溶融粘度が増大して成
形性が低下するおそれがある。

【００４０】さらに、上述の成分に加えて、天然ワック
ス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸やその金属塩、酸ア
ミド類、エステル類、パラフィン類などの離型剤；カー
ボンブラック、二酸化チタンなどの顔料；シランカップ
リング剤などのフィラー表面処理剤；三酸化アンチモン
などの難燃助剤などを適宜添加してもよい。

【００４１】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
各成分を加熱ロール、ニーダー、または押出機によって
溶融混練したり、微粉砕可能な特殊混合機によって混合
したり、あるいはこれらの各方法を適宜組み合わせるこ
とにより容易に調製することができる。

【００４２】本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて半導
体素子を封止するに当たっては、最も一般的には、低圧
トランスファー成形が用いられるが、これに限定される
ものではない。すなわち、インジェクション成形、圧縮
成形および注型などの任意の方法で半導体素子を封止す
ることができる。封止後には、１７５℃以上の温度でア
フターキュアすることが望ましい。

【００４３】なお、本発明において封止される半導体チ
ップは特に限定されず、目的や用途等に応じた任意のチ
ップを封止することができる。

【００４４】本発明のエポキシ樹脂組成物には、２級ま
たは３級アミノ基を有するポリシロキサンが配合されて
いるので、流動性を損なうことなく高い保存安定性を有
しており、リードフレーム材との密着性も著しく高めら
れ、しかも成形体中におけるボイドの発生は抑制され
る。加えて、電気特性や耐湿性等のエポキシ樹脂の特性
は何等損なわれることないので、かかるエポキシ樹脂組
成物で半導体素子を封止することにより高い信頼性を有
する樹脂封止型半導体装置を製造することができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例によってさ
らに詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定
されるものではない。

【００４６】本実施例のエポキシ樹脂組成物に配合され
る各成分を以下に示す。

【００４７】エポキシ樹脂Ａ：ビフェニル型エポキシ樹
脂（ＹＸ−４０００Ｈ、油化シェルエポキシ製エポキシ
当量１９３）エポキシ樹脂Ｂ：ジフェニルメタン型エポキシ樹脂（Ｅ
ＳＬＶ−８０ＸＹ、新日鐵化学製、エポキシ当量１９
６）エポキシ樹脂Ｃ：ジフェニルメタン型エポキシ樹脂（Ｇ
Ｋ−８００１、新日鐵化学製、エポキシ当量２０５）エポキシ樹脂Ｄ：ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂
（ＧＫ−４１３７、新日鐵化学製、エポキシ当量１７
０）硬化剤Ａ：フェノールアラルキル樹脂（ＸＬ−２２５−
４Ｌ、三井東圧化学製、水酸基当量１７０）硬化剤Ｂ：ナフトール型フェノールアラルキル樹脂（Ｓ
Ｎ−１８０、新日鐵化学製、水酸基当量１９１）硬化剤Ｃ：ビフェニル型フェノールアラルキル樹脂（Ｍ
ＥＨ−７８５１、明和化成製、水酸基当量１９１）硬化促進剤：トリフェニルホスフィンポリシロキサンＡ：両端末アミノ変成ポリシロキサン
（分子量約１０００、アミン当量４８０）

【化１０】

【００４８】ポリシロキサンＢ：アミノ変成ポリシロキ
サン（分子量約１３００、アミン当量３００）

【化１１】

【００４９】ポリシロキサンＣ：アミノ・メルカプト変
成ポリシロキサン（分子量約１３００、アミン当量６６
０）

【化１２】

【００５０】ポリシロキサンＤ：両末端アミノ変成ポリ
シロキサン（分子量約１０００、アミン当量５１０）

【化１３】

【００５１】ポリシロキサンＥ：アミノ変成ポリシロキ
サン（分子量約１３００、アミン当量６３０）

【化１４】

【００５２】ポリシロキサンＦ：エポキシ変成ポリシロ
キサン（分子量約１０００）

【化１５】

【００５３】ポリシロキサンＧ：カルボキシ変成ポリシ
ロキサン（分子量約１０００）

【化１６】

【００５４】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離型剤：エステル系ワックス顔料：カーボンブラック無機充填剤：溶融シリカ粉末これらの成分を、下記表１〜３に示す処方で配合して実
施例１〜１３、比較例１〜７、および参考例１，２のエ
ポキシ樹脂組成物を調製した。なお、表中の配合量は重
量部である。

【００５５】エポキシ樹脂組成物の製造に当たっては、
まず、ヘンシェルミキサー中でカップリング剤を用いて
無機充填剤に表面処理を施した。さらに、エポキシ樹
脂、硬化剤等の他の成分をそれぞれ配合して６０〜１３
０℃の加熱ロールで混練し、冷却した後、粉砕すること
によりエポキシ樹脂組成物を得た。添加剤は、１４０℃
であらかじめ溶融させたエポキシ樹脂あるいはフェノー
ル樹脂に添加、混合した後に冷却、粉砕して得られたエ
ポキシ混合物あるいはフェノール樹脂混合物として添加
した。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】次いで、これらの実施例１〜１３、比較例
１〜７および参考例１，２のエポキシ樹脂組成物につい
て、以下の評価試験を行なった。

【００６０】（１）溶融粘度各エポキシ樹脂組成物の粉体材料２．５ｇを用いて底面
積１ｃｍ²の円柱状タブレットを作製し、フローテスタ
により測定した。フローテスタＣＦＴ−５００Ａ型（島
津製作所製）を用い、測定条件１８０℃、ノズル０．５
ｍｍφ×１ｍｍ、荷重１０ｋｇで測定した。また、タブ
レットを室温で放置して所定日数経過後の粘度も測定
し、保存安定性を調べた。

【００６１】（２）曲げ強度および曲げ弾性率各エポキシ樹脂組成物を用いて、１８０℃、１分の条件
で、トランスファー成形により試験片（１０ｍｍ×４ｍ
ｍ×８０ｍｍ）を作製し、１７５℃で８時間アフターキ
ュアして測定用の試料を得た。得られた試料について、
支点間距離６４ｍｍ、クロスヘッドスピード２ｍｍ／ｍ
ｉｎの条件で３点曲げ試験を行なうことにより、室温に
おける曲げ強度および曲げ弾性率を測定した。さらに、
試験片を２４０℃の雰囲気中に４分間放置した後、前述
と同様の条件で曲げ試験を行なって、２４０℃における
曲げ強度を得た。

【００６２】（３）熱膨張率各エポキシ樹脂組成物を用いて、曲げ試験片と同じ試験
片を切り出すことにより試験片（約４ｍｍ×約４ｍｍ×
約１８ｍｍ）を作製した。得られた試験片に３ｇの荷重
をかけた状態で、室温から５℃／分で昇温した際の試験
片の伸びを測定することにより求めた。

【００６３】（４）リードフレームとの密着力各エポキシ樹脂組成物を、４２アロイの板（０．３ｍｍ
厚）の上に１８０℃、１分の条件で一辺が２ｍｍの立方
体状にトランスファー成形した。この試験片を用いて樹
脂組成物と４２アロイとの剪断密着強度を測定した。さ
らに、４２アロイ表面に銀メッキを施した板の上にも、
同様にして試験片を成形し、樹脂組成物と銀メッキとの
剪断密着強度を測定した。

【００６４】（５）ボイドの数まず、各エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成
形により４０ｍｍ×４０ｍｍ×３．６ｍｍのパッケージ
を成形した。得られたパッケージの４０ｍｍ×４０ｍｍ
の面を研磨機により削り、０．３ｍｍを削るごとに０．
１ｍｍ以上の大きさのボイドの数をカウントした。これ
を４回繰り返して、４回分の総計を取った。

【００６５】（６）耐熱衝撃性各エポキシ樹脂組成物を用い、大型の耐熱衝撃性試験用
の半導体チップ（１５ｍｍ×１５ｍｍ）を封止し、パッ
ケージを作製した。このパッケージに対し、まず耐リフ
ロー性を調べるときと同じ条件でアフターキュア、吸
湿、リフロー処理を行なった。その後、−６５℃（３０
分）、室温（５分）、１５０℃（３０分）、室温（５
分）を１サイクルとする冷熱サイクルを５０〜４００サ
イクル繰り返し、デバイスの動作特性チェックにより不
良発生率を調べた。

【００６６】（７）耐リフロークラック性各エポキシ樹脂組成物を用いて、試験用デバイス（１０
ｍｍ×１８ｍｍのチップ）をトランスファー成形により
封止して、１３ｍｍ×２２ｍｍ×１．５ｍｍのパッケー
ジを作製し、１７５℃で８時間アフターキュアした。次
いで、このパッケージを８５℃、相対湿度８５％の雰囲
気中に１６８時間放置して吸湿処理を行なった後、２４
０℃で赤外線リフロー処理を施してクラックの発生を調
べた。

【００６７】（８）耐湿信頼性前述の耐リフロークラック性を調べるものと同様のパッ
ケージを作製し、同様の条件でアフターキュア、吸湿、
リフロー処理を行なった後、１２７℃の飽和水蒸気中に
放置し、不良（リーク不良、オープン不良）の発生率を
調べた。

【００６８】これらの結果を下記表４ないし９に示す。

【００６９】

【表４】

【００７０】

【表５】

【００７１】

【表６】

【００７２】

【表７】

【００７３】

【表８】

【００７４】

【表９】

【００７５】表４および５に示されるように、本発明
（実施例１〜１３）のエポキシ樹脂組成物は、いずれも
適切な溶融粘度を有しており、４２アロイとの接着力は
１６ＭＰａ以上であるとともに成形体中のボイドの数も
少ない。特に、メルカプト基を有する置換基が導入され
たポリシロキサンを配合した樹脂組成物（実施例５）
は、これらの特性に加えて、さらに銀メッキとの密着力
も優れており１８ＭＰａにも及んでいる。しかも、本発
明のエポキシ樹脂組成物を硬化させてなる樹脂層は、高
い曲げ強度を有している。

【００７６】これに対して、表６に示されるように、ポ
リシロキサンを配合しない樹脂組成物（比較例１）は、
４２アロイや銀メッキとの密着力が劣っていることに加
えて、成形体に著しく多数のボイドが発生している。ま
た、１級アミノ基を有するポリシロキサンを配合した樹
脂組成物（比較例２，５）は、溶融粘度が大きくその増
大も激しいので、保存安定性が乏しいことがわかる。さ
らに、アミノ基を有しないポリシロキサンを配合した樹
脂組成物（比較例３，４，６，７）は、４２アロイとの
十分な密着力が得られない。なお、ポリシロキサンの配
合量が少ない場合には、ボイドの発生を抑制する効果が
十分でなく、逆に多すぎる場合には充分に高い曲げ強度
が得られないことが、参考例１および２の結果としてそ
れぞれ示されている。

【００７７】このように、比較例の樹脂組成物は、いず
れも良好な溶融特性、リードフレームとの高い密着力、
およびボイドの抑制を同時に満たすことができない。２
級または３級アミノ基を有するポリシロキサンが配合さ
れた場合にのみ、溶融特性に優れ、リードフレームとの
密着力が高く、ボイドの少ない成形体を形成可能な樹脂
組成物が得られることがわかる。

【００７８】かかる特性を有する本発明（実施例１〜１
３）の樹脂組成物で封止された樹脂封止型半導体装置
は、表７および８に示されるように、耐熱衝撃性、耐リ
フロークラック性および耐湿信頼性の試験に供しても不
良はほとんど発生していない。一方、表９に示されるよ
うに、ポリシロキサンを配合しない樹脂組成物（比較例
１）により封止された半導体装置は、いずれの試験にお
いても不良が発生しているが、特に耐湿信頼性が劣って
おり、３００時間で不良が発生して５００時間では試料
の３割近くが不良となっている。１級アミノ基が導入さ
れたポリシロキサンを配合した樹脂組成物（比較例２，
５）は粘度が大きいので、半導体素子を封止する際には
圧力が十分にかからず、得られた半導体装置は耐熱衝撃
性および耐リフロークラック性の低下が顕著である。ア
ミノ基を有しないポリシロキサンを配合した樹脂組成物
（比較例３，４，６，７）は、リードフレームとの接着
力が小さいので、得られる半導体装置は耐湿信頼性が極
めて低く、耐リフロークラック性も悪い。

【００７９】なお、ポリシロキサンの配合量が少ない樹
脂組成物（参考例１）および配合量が多い樹脂組成物
（参考例２）は、上述したような欠点を有しているの
で、これらで封止して得られた半導体装置は、それぞれ
耐湿信頼性および耐熱衝撃性が劣っている。

【００８０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
流動性やリードフレームとの密着性に優れるとともに、
成形体におけるボイドの少ないエポキシ樹脂組成物が提
供される。本発明のエポキシ樹脂組成物で半導体素子を
封止することにより、耐熱衝撃性、耐はんだリフロー性
および耐湿信頼性の信頼性が全て良好な樹脂封止型半導
体装置が得られる。かかる樹脂封止型半導体装置は、電
子機器の高密度化、チップの大型化に対応できるもので
あり、その工業的価値は極めて大きい。

フロントページの続き (72)発明者奥山哲生神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）エポキシ樹脂と、（ｂ）硬化剤と、（ｃ）硬化促進剤と、（ｄ）下記一般式（１）で表わされるポリシロキサン
と、（ｅ）無機充填剤とを含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物【化１】（上記一般式（１）中、Ｒ¹の少なくとも１つは、下記
一般式（２）で表わされる置換基であり、残りは同一で
も異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロ
アルキル基、アリール基、およびハロゲン原子からなる
群から選択される置換基である。また、ｎは１〜１００
０の整数である。）【化２】（上記一般式（２）中、Ｒ²の少なくとも１つは、アル
キル基またはアリール基であり、残りは同一でも異なっ
ていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル
基、アリール基、およびハロゲン原子からなる群から選
択される置換基であり、Ｘは２価の有機基である。）
【請求項２】前記一般式（１）におけるＲ¹の少なく
とも１つが、メルカプト基を有する有機基である請求項
１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】半導体素子と、前記半導体素子を封止す
る樹脂層とを具備し、前記樹脂層は、請求項１または２
に記載の樹脂組成物の硬化物を用いることを特徴とする
樹脂封止型半導体装置。