JPH10279665A

JPH10279665A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH10279665A
Application number: JP9082999A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Niwa; 勝弘丹羽; Masayuki Tanaka; 正幸田中; Atsuto Tokunaga; 淳人徳永
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】耐半田クラック性、耐剥離性などの信頼
性、および成形時の流動性、硬化性、金型からの離型
性、ボイド抑制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。【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、前記エポキ
シ樹脂（Ａ）が、エポキシ基を２個以上有し、少なくと
も２個のエポキシ基の間に２個以上の芳香族環を有し、
少なくとも２個の芳香族環の間に、１個以上の炭素−炭
素二重結合を有する構造を持つものを含有し、かつ前記
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（Ｄ−２）を含有するこ
とを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。

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、硬化性）などに
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きた。例
えば、エポキシ樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂を用
い、スチレン系ブロック共重合体ゴムやシリコーンゴム
を配合する方法（特開昭６３−２５１４１９号公報）、
エポキシ樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂、充填剤に特
定の粒径を有するシリカを用いる方法（特開平１−８７
６１６号公報）、エポキシ樹脂にビフェニル型エポキシ
樹脂、硬化剤にフェノールアラルキル樹脂を用い、充填
剤を８６〜９５重量％を配合する方法（特開平６−８０
７６３号公報）などが提案されている。

【００１６】しかしながら、最近、表面実装型のＩＣパ
ッケージは、さらに進展し、多ピン化、薄型化、小型
化、高性能化が進んでいる。すなわちメモリー用途のＩ
Ｃで主に使用されるＳＯＰ（スモール・アウトライン・
パッケージ）やＴＳＯＰ（シン・スモール・アウトライ
ン・パッケージ）においては、ＩＣチップの多機能化に
伴い、ＩＣチップが大型化し、多ピン化するにもかかわ
らず、より薄く小型のＩＣパッケージが必要とされてい
る。またリードフレームの材料も鉄系の４２アロイから
銅に変わりつつある。さらにＢＧＡ（ボール・グリッド
・アレイ）やＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）な
どのエリアアレイ型のパッケージも出現している。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このような状況に鑑み
て、本発明が解決しようとする課題は、耐半田クラック
性、耐剥離性などの信頼性、および成形時の流動性、硬
化性、金型からの離型性、ボイド抑制などの成形性がす
ぐれた半導体封止用樹脂組成物を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】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、達成されたものでり、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。

【００１９】すなわち、本発明は、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、前記エポキシ樹脂
（Ａ）が、エポキシ基を２個以上有し、少なくとも２個
の前記エポキシ基の間に２個以上の芳香族環を有し、少
なくとも２個の前記芳香族環の間に、１個以上の炭素−
炭素二重結合を有する構造を持つものを含有し、かつ前
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／またはアミノ基が結合した有機基を有し、アミノ基
すべてが２級であるシランカップリング剤（Ｄ−２）を
含有す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．「前記エポキシ樹脂（Ａ）が、化学式（Ｉ）で表さ
れる化合物を含有することを特徴とする前記の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物。

【化３】（ただし、芳香族環及び二重結合炭素に結合した水素原
子は、一価の有機基によって置換されていてもよ
い。）」、３．「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％であることを特徴とする前
記いずれかの半導体封止用エポキシ樹脂組成物。」４．「シランカップリング剤（Ｄ−１）および（Ｄ−
２）の和がシランカップリング剤（Ｄ）に対して、１０
重量％以上である前記いずれかの半導体封止用エポキシ
樹脂組成物。」、５．「無機充填剤（Ｃ）がエポキシ樹脂組成物全体の８
６〜９５重量％である前記いずれかの半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物。」、６．「組成物全体に対して、エポキシ樹脂（Ａ）が２〜
１０重量％、、硬化剤（Ｂ）が２〜１０重量％である前
記いずれかの半導体封止用エポキシ樹脂組成物。

【００２０】７．「臭素原子及びアンチモン原子の含有
量がそれぞれ０．１％以下であることを特徴とする前記
いずれかの半導体封止用エポキシ樹脂組成物。」、８．「フェノール系硬化剤（Ｂ）が化学式（II）で表
される化合物を含有することを特徴とする請求項１〜７
いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。

【化４】Ｒ³-(-ＣＨ₂-Ｒ¹-ＣＨ₂-Ｒ²-)_n-ＣＨ₂-Ｒ¹-ＣＨ₂-Ｒ³ （II）（ただし、式中のＲ¹は水酸基を有しない２価の芳香族
基、Ｒ²は水酸基を有する２価の芳香族基、Ｒ³は水酸基
を有する１価の芳香族基、Ｒ¹〜Ｒ³はそれぞれ同一であ
っても異なっていてもよく、ｎは０または１以上の整数
を示す。）」、９．「前記いずれかの半導体封止用エポキシ樹脂組成物
で素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。」
を提供するものである。

【００２１】

【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。
本発明におけるエポキシ樹脂(A)はエポキシ基を２個以
上有し、少なくともその２個のエポキシ基の間に２個以
上の芳香族環を有し、少なくともその２個の芳香族環の
間に、１個以上の炭素−炭素二重結合を有する構造を持
つものがあるエポキシ樹脂を含有する。前記芳香族環に
結合した水素原子は一価の有機基によって置換されてい
てもかまわず、置換基の好ましい例としては、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アクリル基、メ
タクリル基などを挙げることができる。これらの好まし
い例としては、化学式（Ｉ）、さらに化学式（Ｉ−１）
で示される化合物が例示される。

【００２２】

【化５】

【化６】上記（Ｉ）および（Ｉ−１）式で表されるエポキシ樹脂
において、芳香環および二重結合炭素に結合した水素原
子は、一部または全部が１価の有機基で置換されていて
もよい。そして有機基の炭素数としては１〜１０の範囲
が好ましく使用される。置換基の好ましい例としては、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アクリル
基、メタクリル基などを挙げることができる。（Ｉ）お
よび（Ｉ−１）式で表されるエポキシ樹脂において、エ
ポキシ基の付加反応によって、重合したものも使用でき
る。

【００２３】さらに化学式（Ｉ）の構造に対して、炭素
−炭素二重結合と芳香族環との間に、１個以上のメチレ
ン基を有する化合物、炭素−炭素二重結合と芳香族環と
の間に、１個以上のエーテル基を有する化合物、炭素−
炭素二重結合と芳香族環との間に、１個以上のアミド基
を有する化合物、炭素−炭素二重結合と芳香族環との間
に、１個以上のエステル結合を有する化合物、炭素−炭
素二重結合と芳香族環との間に、１個以上のカルボニル
基を有する化合物なども使用できる。本発明において、
エポキシ樹脂（Ａ）の配合量は特に限定はしないが、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。さらに本発明の特徴を
有するエポキシ樹脂(a)はエポキシ樹脂中、５０重量％
以上、さらに７０重量％以上が好ましい。

【００２４】本発明で使用されるフェノール系硬化剤
（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ないが、通常２個以上のフェノ
ール性水酸基を有する化合物が例示される。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、下記化学式（II）で示される化
合物、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。

【００２５】

【化７】Ｒ³-(-ＣＨ₂-Ｒ¹-ＣＨ₂-Ｒ²-)_n-ＣＨ₂-Ｒ¹-ＣＨ₂-Ｒ³ （ＩI）（ただし、式中のＲ¹は水酸基を有しない２価の芳香族
基、Ｒ²は水酸基を有する２価の芳香族基、Ｒ³は水酸基
を有する１価の芳香族基、Ｒ¹〜Ｒ³はそれぞれ同一でも
異なっていてもよい。ｎは０または１以上の整数を示
す。）さらに具体的には下記化学式で表されるフェノー
ル系硬化剤が使用できる。

【化８】

【００２６】（各上式においてｎは０以上の整数。）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、特に好ましくは化学
式(II)で示されるフェノールｐ−キシリレン系コポリマ
ーであり、その好ましい配合量はフェノール系硬化剤に
対して３０重量％以上、さらに５０重量％以上である。
用途によっては前記の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（１５０℃）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。

【００２７】本発明において、フェノール系硬化剤
（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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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、１，８−ジアザビシ
クロ（５，４，０）−７−ウンデセニウムテトラフェニ
ルボレートおよび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、テトラフェニ
ルホスホニウムテトラフェニルボレートなどの有機ホス
フィン化合物などが挙げられる。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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非晶性シリカがあげられ、破砕状の
ものや球状のものが用いられる。

【００３４】ここでいう非晶性シリカは、一般的には真
比重が２．３以下のものを意味する。この非晶性シリカ
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金属ケイ素の酸化による方法、
アルコキシシランの加水分解など、各種原料からの合成
方法が使用できる。

【００３５】無機充填剤の粒径および組成については、
特に限定はないが、例えば平均粒径（メディアン径を意
味する。以下同じ。）４〜１７μｍの破砕溶融シリカ９
９〜８０重量％と平均粒径０．１〜３μｍの球状溶融シ
リカ１〜２０重量％からなるシリカ組成物、平均粒径４
〜１７μｍの破砕溶融シリカ９５〜４０重量％と平均粒
径５〜３０μｍの球状溶融シリカ５〜６０重量％からな
るシリカ組成物、平均粒径３〜３０μｍの球状溶融シリ
カ９９〜５重量％と平均粒径０．１〜３μｍの球状溶融
シリカ１〜５０重量％からなるシリカ組成物などが好ま
しい。ここでいう重量％は全シリカ量に対するものであ
る。また無機充填剤全体に注目した場合、平均粒径は１
０〜３０μｍの範囲にあることが好ましい。

【００３６】これらの組成物を用いて得られる半導体封
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
が優れるという点で好ましい。また上記の組合せに限ら
ず、平均粒径または粒度分布の異なる無機充填剤を２種
以上組み合わせることもできる。

【００３７】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８６〜９５重量％の範囲と
することが好ましく、より好ましくは８８〜９２重量％
である。一方、流動性に代表される成形性が求められる
場合には、無機充填剤を６０重量％以上８６重量％未満
とすることもできる。また粒度分布の広がりについて
は、特に限定はしないが、好ましくはロジンラムラー分
布におけるｎ値が１．０〜０．６であることが成形性の
点において好ましい。また無機充填剤を水にて煮沸した
際、その水の電気伝導度が低く、また中性となるものが
好ましい。また封止しようとする半導体素子の回路パタ
ーンの大きさより、大きい粒径のものが少ない無機充填
剤の利用が好ましい。

【００３８】また得られる半導体装置のソフトエラーの
問題を回避するために、ウラン、トリウムなどα線放出
物質の濃度が、組成物中極めて少なくすることが好まし
い。

【００３９】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、エポキシ基、二重結合基などの官能基を有する有機
基がケイ素原子に直結し、かつアルコキシ基などの加水
分解性基がケイ素原子に直結した化合物、およびその加
水分解縮合物が一般的に例示される。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。シランカップリング剤中の有
機基としては、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も一般
的に使用可能である。

【００４０】本発明における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（Ｄ−２）を含有することにある。なお、本発明に
おいては（Ｄ−１）および（Ｄ−２）のいずれかを含有
していればよく、両者の併用を必須とするものではな
い。

【００４１】本発明においてシランカップリング剤（Ｄ
−１）および（Ｄ−２）はそれぞれ単独で配合すること
ができる。添加量としてはシランカップリング剤（Ｄ−
１）および（Ｄ−２）の和として、組成物全体に対し
て、０．１〜２重量％の範囲が好ましい。また（Ｄ−
１）および（Ｄ−２）を併用することができる。シラン
カプリング剤（Ｄ−１）および（Ｄ−２）の添加量とし
ては特に限定はしないが、好ましくはシランカップリン
グ剤（Ｄ）に対して１０重量％以上、さらに３０重量％
以上が望ましい。本発明において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０．２〜６重量％であることが好ましい。また、シ
ランカップリング材（Ｄ−１）および（Ｄ−２）のその
和がシランカップリング材（Ｄ）に対して、３０重量％
以上、さらに５０重量％以上であることが好ましい。ま
たシランカップリング材（Ｄ−１）を配合する場合、そ
の配合量は組成物に対して０．２〜５重量％、さらに
０．４〜４重量％、さらに０．４〜１重量％の範囲が好
ましい。またシランカップリング材（Ｄ−２）を配合す
る場合、その配合量は組成物に対して０．２〜５重量
％、さらに０．４〜４重量％、さらに０．４〜１重量％
の範囲が好ましい。

【００４２】前記シランカップリング剤（Ｄ）は他の配
合物と同時に添加してもよく、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や、前もって反応
させて用いることもできる。

【００４３】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（Ｄ−１）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。

【００４４】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（Ｄ−２）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。

【００４５】（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。

【００４６】シランカップリング剤（Ｄ−１）および
（Ｄ−２）以外のシランカップリング剤としては、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。

【００４７】本発明の組成物では、必須成分ではないが
ブロム化合物、例えば有機臭素物を配合できる。存在す
るブロム化合物は、通常、成形用の樹脂組成物に難燃剤
として添加されるもので、特に限定されず、公知のもの
であってよい。ブロム化合物の好ましい具体例として
は、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム
化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化
エポキシ樹脂、ブロム化ポリカーボネート樹脂、ブロム
化ポリスチレン樹脂、ブロム化ポリフェニレンオキサイ
ド樹脂、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジ
フェニルエーテルなどがあげられ、なかでも、ブロム化
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ樹脂
が、成形性の点から特に好ましい。

【００４８】本発明の組成物では、必須成分ではないが
アンチモン化合物を配合できる。これは通常半導体封止
用エポキシ樹脂組成物に難燃助剤として添加されるもの
で、特に限定されず、公知のものが使用できる。アンチ
モン化合物の好ましい具体例としては、三酸化アンチモ
ン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンがあげられ
る。

【００４９】これら難燃剤、難燃助剤は、樹脂組成物か
ら発生する不要物の廃棄の容易さ、および得られる半導
体装置の信頼性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。

【００５０】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。

【００５１】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、フッ素系、シリコーン系など
の界面活性剤、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。

【００５２】本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記各成
分を加熱混練することによって製造できる。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。溶融混練の温度
としては、通常７０〜１５０℃の範囲が使用される。

【００５３】本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに粉
砕して粉末の形状、粉末を打錠して得られるタブレット
の形状、加熱混練で溶融し、型内で冷却固化したタブレ
ットの形状、加熱混練で溶融し、押し出ししてさらに切
断したペレットの形状などの状態から使用できる。そし
てこれらの形状から半導体素子の封止に供され半導体装
置の製造が行われる。半導体を基板に固定した部材に対
して、本発明のエポキシ樹脂組成物を、例えば１２０〜
２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トラ
ンスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方
法で成形して、エポキシ樹脂の硬化物によって封止され
た半導体装置が製造される。また必要に応じて追加熱処
理（例えば、１５０〜２００℃、２〜１６時間）を行う
ことができる。

【００５４】ここで本発明に好適な半導体装置としては
ＳＯＰ，ＳＯＪ、ＴＳＯＰなどのＳＯ型、圧型ＱＦＰ，
ＢＧＡ，ＣＳＰなどのＩＣパッケージ形態があげられ
る。その他にＤＩＰ型、フラットパック型、ＰＬＣＣ型
などのＩＣパッケージ、さらにプリン配線板あるいはヒ
ートシンクに半導体素子が直接固着されたもの、ハイブ
リッドのＩＣのフルモールドタイプの半導体装置があげ
られる。さらに銅リードフレーム、４２アロイ系フレー
ムの基板にも適用可能である。

【００５５】なお、プリント基板の材質としては、特に
制限はなく、例示すると金属酸化物、ガラス系の無機絶
縁物、フェノール、エポキシ、ポリイミド、ポリエステ
ルなどのシート基材、ガラス布基材、ガラスマット基
材、ポリサルフォン、テフロン、ポリイミドフィルム、
ポリエステルフィルムなどの有機絶縁物、金属ベース基
板、メタルコア基板、ホーロー引き天板などの金属系基
板があげられる。またヒートシンク材料としては、銅
系、鉄系の材料があげられる。

【００５６】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、耐半田クラック性、耐剥離性などの信頼
性、および成形時の流動性、硬化性、金型からの離型性
などの成形性がすぐれた特徴のもとに、半導体封止装置
を与えることができる。

【００５７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、表中で示した配合量は重量部を意味する。

【００５８】＜実施例１〜１０、比較例１〜８＞表１に
示した成分を、表２、表３、表４、表５に示した組成比
でミキサーによりドライブレンドした。これを、ロール
表面温度８０℃のミキシングロールを用いて７分間加熱
混練後、冷却・粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を製造した。

【００５９】

【表１】

【化９】

【００６０】各種物性は以下の方法で行い、結果を表
２、表３、表４、表５に示した。

【００６１】流動性：ＥＭＭＩ型評価用金型を用いて１
７５℃で成形速度２５m/secでスパイラルフローを測定
した。硬化性：成形温度１７５℃、成形時間６０秒の条件で直
径４インチ、厚さ３mmの円板を成形し、成形直後のバー
コル硬度を求めた。７０以上の値があれば、硬化性が十
分と判断される。耐クラック性：１６０ピンＱＦＰ（外形：２８×２８×
２．５mm、模擬半導体素子：１０×１０×０．５mm、フ
レーム材料：銅、チップ表面：ポリイミド膜）を１７５
℃２分の条件で１０個成形し、１８０℃で６時間硬化さ
せた後、８５℃、８５％ＲＨの条件で１５０時間それぞ
れ加湿処理後、ＩＲリフロー炉を用いて２５０℃で１０
秒間加熱処理した。その後外部クラックの有無個数を調
べクラックの入ったパッケージを不良パッケージとし、
その個数をｎとしたとき(1- n/10)×100の値を耐クラッ
ク性を示す数値とした。値が１００％に近いほど耐クラ
ック性に優れことを意味する。一方ＩＲリフロー炉を用
いて２５０℃１０秒間加熱処理したサンプルを超音波探
傷器でリードフレームからの剥離を観察し、剥離したパ
ッケージを不良パッケージとし、その個数をｎとしたと
き(1- n/10)×100の値を耐クラック性を示す数値とし
た。値が１００％に近いほど耐剥離性に優れることを意
味する。金型汚れ：成形温度１７５℃、成形時間９０秒の条件
で、１６０ピンＱＦＰを１０個成形した。パッケージの
上面および下面に対応する金型部の汚れた部分の面積を
調べ、その面積をパッケージの上面および下面に対応す
る金型部の面積で割りさらに１００をかけ、金型汚れの
度合いを％で表示した。

【００６２】表面ボイド：耐クラック性試験に用いる１
６０ピンＱＦＰを成形後、目視および顕微鏡を用いて、
表面ボイドの有無を観察した。

【００６３】

【表２】

【００６４】表２〜３にみられるように、実施例１〜１
０のエポキシ樹脂組成物は、流動性、硬化性、耐クラッ
ク性、耐剥離性、金型汚れ、表面ボイドなどすべての物
性において優れている。

【００６５】

【表３】

【００６６】

【表４】

【００６７】

【表５】

【００６８】これに対して表４、表５に示した比較例１
〜６は表面ボイドが一部発生した。また比較例７、８で
は。耐クラック性および耐剥離性が劣っていることがわ
かる。

【００６９】

【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、耐半田クラック性、耐剥離
性などの信頼性、および成形時の流動性、硬化性、金型
からの離型性、ボイド抑制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ができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【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、前記エ
ポキシ樹脂（Ａ）が、エポキシ基を２個以上有し、少な
くとも２個の前記エポキシ基の間に２個以上の芳香族環
を有し、少なくとも２個の前記芳香族環の間に、１個以
上の炭素−炭素二重結合を有する構造を持つものを含有
し、かつ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／またはアミノ基が結合した有機基を有
し、アミノ基すべてが２級であるシランカップリング剤
（Ｄ−２）を含有することを特徴とする半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物。
【請求項２】前記エポキシ樹脂（Ａ）が、化学式（Ｉ）
で表される化合物を含有することを特徴とする請求項１
記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【化１】（ただし、芳香族環及び二重結合炭素に結合した水素原
子は、一価の有機基によって置換されていてもよい。）
【請求項３】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％であることを特徴と
する請求項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】シランカップリング剤（Ｄ−１）および
（Ｄ−２）の和がシランカップリング剤（Ｄ）に対し
て、１０重量％以上である請求項３記載の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】無機充填剤（Ｃ）エポキシ樹脂組成物全
体の８６〜９５重量％である請求項１〜４いずれか記載
の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項６】組成物全体に対して、エポキシ樹脂
（Ａ）が２〜１０重量％、、硬化剤（Ｂ）が２〜１０重
量％である請求項５記載の半導体封止用エポキシ樹脂組
成物。
【請求項７】臭素原子及びアンチモン原子の含有量がそ
れぞれ０．１％以下である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。
【請求項８】フェノール系硬化剤（Ｂ）が化学式（I
I）で表される化合物を含有することを特徴とする請求
項１〜７いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。【化２】Ｒ³-(-ＣＨ₂-Ｒ¹-ＣＨ₂-Ｒ²-)_n-ＣＨ₂-Ｒ¹-ＣＨ₂-Ｒ³ （II）（ただし、式中のＲ¹は水酸基を有しない２価の芳香族
基、Ｒ²は水酸基を有する２価の芳香族基、Ｒ³は水酸基
を有する１価の芳香族基、Ｒ¹〜Ｒ³はそれぞれ同一であ
っても異なっていてもよく、ｎは０または１以上の整数
を示す。）
【請求項９】請求項１〜８いずれかに記載された半
導体封止用エポキシ樹脂組成物で素子を封止してなるこ
とを特徴とする半導体装置。