JPH1160898A - 半導体封止用樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性
樹脂の特長となる機械特性や低吸水率等の諸特性を低下
させることなく硬化性を向上させ、且つ一般のエポキシ
樹脂封止材の問題点である難燃剤の低減及び保存安定性
に優れる半導体封止用樹脂組成物及び樹脂封止型半導体
装置を提供すること。 【解決手段】ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬
化性樹脂２〜８７重量％、エポキシ樹脂３〜６７重量％
及びフェノール樹脂１０〜３１重量％からなり、且つこ
れら３成分の混合物の１５０℃での溶融粘度が２Ｐ以下
となる熱硬化性樹脂組成物を必須成分として含有し、こ
の熱硬化性樹脂組成物１００重量部に対し、硬化促進
剤、離型剤、接着性付与剤、着色剤及び難燃剤から選ば
れる少なくとも１種からなる添加剤０．０１〜３５重量
部、及び無機質充填材２００〜１２００重量部からなる
半導体封止用樹脂組成物により樹脂封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体封止用樹脂
組成物及び樹脂封止型半導体装置に関し、特に従来一般
に用いられているエポキシ樹脂封止材を難燃性、電気特
性、耐リフロー性、保存安定性等において、総合的に陵
駕するジヒドロベンゾオキサジン系樹脂の半導体封止用
樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂封止型半導体装置には、従来エポキ
シ樹脂がそのバランスのとれた機械特性、耐熱性、生産
性の高い成形性等により広く用いられている。しかし、
半導体装置の薄型高密度化や表面実装方式の普及により
半導体装置に求められる特性はより厳しくなり、それに
伴ってエポキシ樹脂にもより優れた上記特性やより多く
の機能が必要とされるようになった。そのような要求に
応じるためにとられてきたエポキシ樹脂の改質方法とし
ては、具体的には、可撓化剤での変成・アロイ化による
低弾性率化、官能基密度の増加等が挙げられるが、これ
らの手法による改質も限界に近づきつつある。また更に
近年は、環境保全の観点から、難燃性を維持する上で不
可欠とされてきたアンチモン及びハロゲン化物の添加量
の低減が進められており、この点からも新しい樹脂系の
組成物が求められている。上記の要求を達成する方法と
して、いくつかの試みが為されている。例えば、特開平
２−３４４５号公報にはポリイミド樹脂を用いた組成物
が半導体封止用樹脂組成物として例示されている。しか
し、ポリイミド樹脂には可撓性、接着性が不十分である
ことに加え、極めて高価であり成形性も劣るという欠点
がある。そこで、新規の樹脂系としてジヒドロベンゾオ
キサジン化合物が提案されている（特開昭４９−４７３
８７号公報、米国特許５１５２９３９号明細書）。この
化合物の硬化反応は、エポキシ樹脂と類似の、ジヒドロ
ベンゾオキサジン環の開環重合反応を利用するものであ
るため、揮発分の発生を殆ど伴わない特長がある。一
方、開環重合反応を利用したジヒドロベンゾオキサジン
化合物の硬化物は、従来知られている熱硬化性樹脂と比
較して耐熱性が良好であり、しかも高強度且つ可撓性に
優れている。しかし、特開昭４９−４７３８７号公報に
記載されている樹脂組成物では、硬化に長時間を要する
という欠点があり、封止材用途としての十分な樹脂組成
についての開示はない。また、特開平６−３２２１２１
号公報に記載されている半導体封止用樹脂組成物では、
硬化物の架橋密度が低くモールド成形直後の成形品の硬
度が低く、抜型が難しいという欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ジヒドロベ
ンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂の特長となる機
械特性や低吸水率等の諸特性を低下させることなく硬化
性を向上させ、且つ一般のエポキシ樹脂封止材の問題点
である難燃剤の低減及び保存安定性に優れる半導体封止
用樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ジヒドロベン
ゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂、１分子中にエポ
キシ基を３個以上有するエポキシ樹脂及びフェノール樹
脂、及び特定量の無機質充填材を配合し、必要に応じて
ハロゲン化エポキシ樹脂を配合することにより、ジヒド
ロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂とフェノー
ル樹脂あるいはジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱
硬化性樹脂とエポキシ樹脂の組成物では、達し得なかっ
た硬化性すなわち硬化速度、及びモールド成形直後の成
形品の硬度を飛躍的に向上することができた。ジヒドロ
ベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂２〜８７重量
％、エポキシ樹脂３〜６７重量％及びフェノール樹脂１
０〜３１重量％からなる熱硬化性樹脂組成物であり、且
つこの熱硬化性樹脂組成物の溶融粘度が２Ｐ以下とな
し、封止材用途として要求される無機質充填材の高充填
化を可能とした。すなわち、ジヒドロベンゾオキサジン
環を有する熱硬化性樹脂に対して、多官能エポキシ樹脂
とフェノール樹脂は架橋材として作用するが、エポキシ
樹脂だけの配合組成では十分な硬化速度が得られず、フ
ェノール樹脂だけの配合組成では十分な架橋密度が得ら
れないため、これら３種の成分をバランス良く配合する
ことにより十分な硬化性が得られ、しかも機械特性、低
吸水率等の諸特性が低下することなく、難燃性及び保存
安定性が良好であることを見出し、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。本発明は、上記熱硬化性樹
脂組成物を必須成分として含有し、この熱硬化性樹脂組
成物１００重量部に対し、硬化促進剤、離型剤、接着性
付与剤、着色剤及び難燃剤から選ばれる少なくとも１種
からなる添加剤０．０１〜３５重量部及び無機質充填材
２００〜１２００重量部からなる半導体封止用樹脂組成
物及びそれを用いて得られる樹脂封止型半導体装置に関
するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明に用いられるジヒドロベン
ゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂としては、ジヒド
ロベンゾオキサジン環を有し、ジヒドロベンゾオキサジ
ン環の開環重合反応により硬化する樹脂であれば特に限
定されるものではなく、例えば、フェノール性水酸基を
有する化合物と、１級アミンと、ホルマリンから下式の
ように合成される。

【０００６】

【化１】 （式中のＲ１はメチル基、フェニル基、又は少なくとも
１つの炭素数１〜３のアルキル基若しくはアルコキシル
基で置換されたフェニル基である。） フェノール性水酸基を有する化合物としては、多官能フ
ェノール、ビフェノール、ビスフェノール化合物、トリ
スフェノール化合物、フェノール樹脂等が挙げられる。
多官能フェノールとしては、カテコール、ヒドロキノ
ン、レゾルシノールが挙げられる。ビスフェノール化合
物としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ及び
その位置異性体、ビスフェノールＳ、テトラフルオロビ
スフェノールＡ等が挙げられる。フェノール樹脂として
は、３核体以下のノボラック型フェノール樹脂が挙げら
れる。

【０００７】１級アミンとしては、具体的にはメチルア
ミン、アニリン、トルイジン、アニシジン等の置換アニ
リン等が挙げられる。脂肪族アミンであると、得られた
熱硬化性樹脂は硬化は速いが耐熱性に劣る。アニリンの
ような芳香族アミンであると、得られた熱硬化性樹脂を
硬化させた硬化物の耐熱性はよいが、硬化が遅くなる。
上記のジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹
脂は、ヒドロキシル基のオルト位の少なくとも１つが水
素であるヒドロキシフェニレン基を、１分子中に２以上
有する化合物（以下反応しうるヒドロキシフェニレン基
を有する化合物という。）と、１級アミンとの混合物
を、７０℃以上に加熱したホルマリン等のホルムアルデ
ヒド類中に添加して、７０〜１１０℃、好ましくは、９
０〜１００℃で、２０分〜２時間反応させ、その後、１
２０℃以下の温度で減圧乾燥することによって得られ
る。

【０００８】上記反応においては、通常、反応し得るヒ
ドロキシフェニレン基を有する化合物の全フェノール性
ヒドロキシル基１モルに対し、１級アミンを０．５〜
１．０モル、好ましくは０．６〜１．０モル、１級アミ
ン１モルに対し、ホルムアルデヒド２モル以上の比で反
応させる。１級アミンが０．５モルより少ないと、架橋
密度の低下を招き、耐熱性が不十分となる場合がある。
上記のジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹
脂は、１５０℃以上、望ましくは１７０〜２２０℃に加
熱することにより、触媒や硬化剤を用いないで、副生成
物を生じることなく硬化する。本発明に用いられるジヒ
ドロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂は、１５
０℃での溶融粘度が３Ｐ以下好ましくは２Ｐ以下のもの
が用いられ２種類以上を組み合わせて用いることもでき
る。本発明に用いられるエポキシ樹脂として、１５０℃
での溶融粘度が６Ｐ以下のもの好ましくは３Ｐ以下のエ
ポキシ樹脂が用いられる。特に好ましくは１分子中にエ
ポキシ基を３個以上有するエポキシ樹脂が用いられ、ノ
ボラック系エポキシ樹脂やクレゾールノボラック系エポ
キシ樹脂が挙げられる。また、１分子中にエポキシ基を
２個有するエポキシ樹脂を併用することもでき、例えば
ビフェニル系エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ系エポキ
シ樹脂が挙げられる。また場合によってはハロゲン化エ
ポキシが用いられる。難燃性の点から臭素含有量が３０
〜５０重量％の臭素化エポキシ樹脂が用いられ、特に好
ましくは臭素化ノボラック系エポキシ樹脂、テトラブロ
モビスフェノールＡ系エポキシ樹脂が用いられる。

【０００９】上記エポキシ樹脂の配合割合は３〜６７重
量％、更に好ましくは５〜５８重量％である。３重量％
未満であると架橋密度が低く、成形直後の成形品に十分
な硬度が得られず、６７重量％以上では吸水率が上昇す
る。エポキシ樹脂の内、ハロゲン化エポキシ樹脂の配合
割合は１０重量％以下が適当であり、一般のエポキシ樹
脂封止材に比べハロゲンの量が少なくなるだけでなく、
三酸化アンチモンを使用せずに良好な難燃性が得られ
る。

【００１０】本発明において、前記熱硬化性樹脂に配合
されるフェノール樹脂としては、１５０℃での溶融粘度
が３Ｐ以下、特に好ましくは２Ｐ以下のノボラック型フ
ェノール樹脂やキシリレン型フェノール樹脂が用いられ
る。ノボラック型フェノール樹脂としては、フェノール
ノボラック樹脂やビスフェノールノボラック樹脂、フェ
ノール変性キシレン樹脂、アルキルフェノール樹脂等が
挙げられる。ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬
化性樹脂は、自硬化性である硬化反応が遅い。そこで、
フェノール樹脂を１０〜３１重量％、好ましくは１３〜
２５重量％配合することにより、機械特性を低下させず
に硬化性を向上させることができる。フェノール樹脂が
１０重量％未満の場合十分な硬化性が得られず、３１重
量％を超えると硬化性は向上するが吸水率が増加し、機
械特性が低下することがある。

【００１１】本発明では、上記ジヒドロベンゾオキサジ
ン環を有する熱硬化性樹脂、多官能エポキシ樹脂及びフ
ェノール樹脂をそれぞれ所定量配合させて成る熱硬化性
樹脂組成物であり、且つこの熱硬化性樹脂の１５０℃で
の溶融粘度が２Ｐ以下となることが良好な硬化性及び成
形性を得るために重要である。溶融粘度が２Ｐを超える
と無機質充填材の充填が困難となり、成形不良を生じる
ことになる。本発明において用いられる無機質充填材と
しては、溶融性二酸化珪素粉末、硼酸亜鉛、及び水酸化
アルミニウム等が挙げられる。これらは、１種または２
種以上の混合物として用いられる。溶融性二酸化珪素粉
末は、球状のもの又は破砕状のものの何れをも用いるこ
とができ、あるいは両者を併用することも可能である。
その粒径は０．５〜３０μｍが適当であり、この範囲を
逸脱すると強度の低下あるいは成形不良が生じる。ま
た、予め所定のカップリング剤で表面処理した無機質充
填材を使用することもできる。無機質充填材料の配合量
は、熱硬化性樹脂１００重量部に対し、２００〜１２０
０重量部、更に好ましくは３００〜８００重量部が適当
である。２００重量部未満では強度の低下及び熱膨張係
数の低減効果の低下が見られ、１２００重量部を超える
と成形が困難となる。

【００１２】本発明の半導体封止用樹脂組成物には、必
要に応じ、硬化促進剤、離型剤、接着付与剤、着色剤、
難燃剤等の添加剤を配合することができる。硬化促進剤
としては、カテコール、ビスフェノールＡ等の多官能フ
ェノール化合物、ｐ−トルエンスルホン酸、ｐ−フェノ
ールスルホン酸等のスルホン酸類、安息酸、サリチル
酸、シュウ酸、アジピン酸等のカルボン酸類、コバルト
（II）アセチルアセトネート、アルミニウム(III) アセ
チルアセトネートジルコニウム（IV）アセチルアセトネ
ート等の金属錯体、酸化カルシウム、酸化コバルト、酸
化マグネシウム、酸化鉄等の金属酸化物、水酸化カルシ
ウム、特に好ましくはイミダゾール及びその誘導体、ジ
アザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン等の第
三級アミン及びこれらのフェノールノボラック塩、トリ
フェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン・ベンゾ
キノン誘導体、トリフェニルホスフィン・トリフェニル
ボロン塩、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニ
ルボレート等のリン系化合物及びその誘導体が挙げられ
る。これらは１種で又は２種以上の混合物として用いら
れる。硬化促進剤の配合量は、熱硬化性樹脂組成物１０
０重量部に対し、５重量部以下、更に好ましくは３重量
部以下であり、５重量部を超えると吸水率の増加及び保
存安定性が悪化する。

【００１３】離型剤としては、モンタン酸エステルワッ
クスやカルナバワックス等が、着色剤としてカーボンブ
ラック等が用いることができる。接着付与剤としては、
シランカップリング剤、例えばアミノシラン、ジアミノ
シラン、トリアミノシラン、ウレイド変性アミノシラ
ン、ビニルシラン、ビニルベンジルアミノシラン、ベン
ジルアミノシラン、カチオニックシラン、エポキシシラ
ン、アニリノシラン等が挙げられる。これら１種で又は
２種以上の混合物として用いられる。また、必要に応じ
て三酸化アンチモンを難燃剤として用いることもでき
る。本発明において、必要に応じて前記熱硬化性樹脂組
成物に配合されるエラストマーとしては、特に限定され
ないが、主鎖の構造単位の一部が構造単位同志で架橋さ
れたエラストマー及びジヒドロベンゾオキサジン環を有
する熱硬化性樹脂及びジヒドロベンゾオキサジン環が開
環して生成するフェノール性水酸基と反応し得る官能基
を有する液状エラストマーが好ましく用いられる。

【００１４】主鎖の構造単位の一部が構造単位同志で架
橋されたエラストマーの場合、特に好ましくは、アクリ
ロニトリル−ブタジエン共重合体エラストマーやシロキ
サン結合を有するモノマーを出発原料として合成された
シリコ−ンゲル（例えば特開昭６３−２４１０２０号公
報に示されるエポキシ及びアミノ変性シリコ−ンの混合
物をフェノ−ルノボラックを分散媒且つ触媒として分散
後ゲル化させたもの）が用いられる。また、エラストマ
ー中にジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹
脂及びジヒドロベンゾオキサジン環が開環して生成する
フェノール性水酸基と反応し得る、例えば、エポキシ基
のような官能基、水酸基やカルボキシル基等の溶解度パ
ラメーターの高い官能基を有するものが特に好ましい。
これらのエラストマーの粒子径は０．２ｍｍ以下が好ま
しい。これら架橋構造を有するエラストマーは、ジヒド
ロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂と混合、硬
化する際、粒子の凝集が起こらない限り、選択した粒子
径をそのまま維持した海島型分散構造を容易に得ること
ができ靭性が向上する。これに対して架橋構造を有しな
いエラストマーを用いた場合のスピノーダル分解等の熱
硬化性樹脂組成物中にエラストマーを析出分散させる方
法では、エラストマーの粒子径の制御が難しく、均一な
海島構造ができないことがある。ジヒドロベンゾオキサ
ジン環を有する熱硬化性樹脂及びジヒドロベンゾオキサ
ジン環が開環して生成するフェノール性水酸基と反応し
得る官能基を有する液状エラストマーの官能基として
は、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、フェノー
ル性水酸基が挙げられる。

【００１５】上記のエラストマーの配合割合は、前記熱
硬化性樹脂組成物１００重量部に対して、好ましくは１
〜５０重量部、更に好ましくは２〜４０重量部である。
１重量部未満であると、靭性を向上させることが難しく
なり、５０重量部を超えると機械的特性が低下すること
がある。また、本発明は上記樹脂組成物により、半導体
素子を封止した樹脂封止型半導体装置も提供するもので
ある。上記の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、特に
限定はされないが、加熱ロール等により６０〜１２０℃
で混練して樹脂組成物を調整し、然る後に金型内に半導
体素子を配置し、次いで得られた樹脂組成物を１６０〜
２２０℃、成形圧２０〜１２０ｋｇｆ／ｃｍ² で１〜１
０分間圧縮成形または移送成形することにより硬化さ
せ、更に１６０〜２２０℃で１〜６時間後硬化させるこ
とにより、より良好な特性を有する樹脂封止型半導体装
置が得られる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例によっ
て、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。

【００１７】実施例１〜１１、比較例１〜８ ［１］ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹
脂の合成（Ｉ） ビスフェノールＦ１．０ｋｇ（５ｍｏｌ相当）、アニリ
ン０．９３ｋｇ（１０ｍｏｌ相当）をメチルエチルケト
ン０．５ｋｇ中で混合し、８０℃で５時間撹拌し、均一
な混合溶液を調整した。５リットルフラスコ中に、ホル
マリン１．６２ｋｇを仕込み９０℃に加熱し、ここへビ
スフェノールＦ／アニリン／メチルエチルケトン混合溶
液を３０分間かけて少しずつ添加した。添加終了後３０
分間、還流温度に保ち、然る後に１００℃で２時間６６
６６．１Ｐａ以下に減圧して縮合水を除去し、反応し得
るヒドロキシル基の７５％がジヒドロベンゾオキサジン
化された熱硬化性樹脂を得た（溶融粘度：０．８Ｐ／１
５０℃）。 ［２］ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹
脂の合成（II） （１）フェノールノボラック樹脂の合成 フェノール１．９ｋｇ、ホルマリン（３７％水溶液）
１．１５ｋｇ、シュウ酸４ｇを５リットルフラスコに仕
込み、還流温度で６時間反応させた。引き続き、内部を
６６６６．１Ｐａ以下に減圧して未反応のフェノール及
び水を除去した。得られた樹脂は軟化点８９℃（環球
法）、３〜多核体／２核体比８９／１１（ゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィーによるピーク面積比）であ
った。 （２）ジヒドロベンゾオキサジン環の導入 上記により合成したフェノールノボラック樹脂１．７ｋ
ｇ（ヒドロキシル基１６ｍｏｌ相当）をアニリン０．９
３ｋｇ（１０ｍｏｌ相当）と混合し８０℃で５時間撹拌
し、均一な混合溶液を調整した。５リットルフラスコ中
に、ホルマリン１．６２ｋｇを仕込み９０℃に加熱し、
ここへノボラック／アニリン混合溶液を３０分間かけて
少しずつ添加した。添加終了後３０分間、還流温度に保
ち、然る後に１００℃で２時間６６６６．１Ｐａ以下に
減圧して縮合水を除去し、反応し得るヒドロキシル基の
７５％がジヒドロベンゾオキサジン化された熱硬化性樹
脂を得た（溶融粘度：３５Ｐ／１５０℃）。

【００１８】［３］ノボラック型フェノール樹脂の合成
（Ａ） フェノール２．４ｋｇ、ホルマリン（３７％水溶液）
０．１３ｋｇ、パラホルムアルデヒド０．５ｋｇ、シュ
ウ酸３ｇを５リットルフラスコに仕込み、還流温度で４
時間反応させた。引き続き、内部を６６６６．１Ｐａ以
下に減圧して未反応のフェノール及び水を除去した。
（溶融粘度：２Ｐ／１５０℃） ［４］ノボラック型フェノール樹脂の合成（Ｂ） フェノール２．８ｋｇ、ホルマリン（３７％水溶液）
０．２５ｋｇ、パラホルムアルデヒド０．８ｋｇ、８％
塩酸１１ｇ、シュウ酸８ｇを５リットルフラスコに仕込
み、還流温度で６時間反応させた。引き続き、内部を６
６６６．１Ｐａ以下に減圧して未反応のフェノール及び
水を除去した。（溶融粘度：１０Ｐ／１５０℃） ［５］エポキシ樹脂 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（油化シェ
ルエポキシ株式会社製商品名ＥＳＣＮ−１９５ エポキ
シ当量：２００ｇ／ｅｑ溶融粘度：２．２Ｐ） ビフェニル型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ樹脂株
式会社製商品名ＹＸ−４０００Ｈ エポキシ当量：１９
２ｇ／ｅｑ 溶融粘度：１．４Ｐ） 臭素化ノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製
商品名 ＢＲＥＮ−Ｓエポキシ当量：２８０ｇ／ｅｑ
溶融粘度：２．６Ｐ 臭素含有率：３６％） ［６］その他の配合物 エラストマーとしては、粒子径７０ｎｍの架橋アクリロ
ニトリル−ブタジエン共重合体（日本合成ゴム株式会社
製商品名ＸＥＲ−９１、液状アクリロニトリル−ポリブ
タジエン共重合体（宇部興産株式会社製商品名ＡＴＢＮ
１３００Ｘ１６、ＡＮ量１．６５重量％、アミノ基含
量、アミン当量９００）を使用した。

【００１９】［硬化］表１及び表２に示す配合組成によ
り原材料を混合し、二軸加熱ロールを用いて８０℃で１
０分間混練後これを粉砕し、粉末状の樹脂組成物を作製
した。なお、樹脂組成物中の溶融性二酸化珪素粉末の充
填量は、標準７０ｖｏｌ％とした。次いで、移送成形機
の金型キャビティ内に半導体素子を配置し、１７５℃、
７０ｋｇｆ／ｃｍ 、９０秒間の条件で上記金型内で
各樹脂組成物の移送成形を行い、ＱＦＰ５４ピン（外寸
２０ｍｍ×１４ｍｍ×２ｍｍ、リードフレーム材質４２
アロイ、半導体素子寸法８ｍｍ×１０ｍｍ）の半導体装
置を得た。また１７５℃、６時間の条件で後硬化を行っ
た。

【００２０】［特性評価］樹脂組成物の機械特性、耐熱
性、難燃性、接着性等の一般特性を知るため、上記と同
条件で板状の硬化物である試験片も作製した。硬化物の
特性は、機械特性・電気特性についてはＪＩＳ Ｋ６９
１１に準じ、難燃性についてはＵＬ−９４に準じて測定
した。溶融粘度については、コーンプレート粘度計を用
い、１５０℃の粘度を測定した。熱時硬度については、
１７５℃で９０秒間モールド成形した直後の成形品の硬
度を測定した。保存安定性については、熱硬化性樹脂測
定を４０℃高温槽中に放置し、３０日経過後のゲル化時
間の変化を調べた。成形品の可撓性は、試験片を−５５
℃及び１５０℃に各３０分間保持するヒートサイクル試
験を行い、所定のサイクル毎のクラック発生率（試験片
１０個当たりのクラックの発生した試験片の数）を求め
て評価した。更に、成形した半導体装置を８５℃、８５
％ＲＨの条件下で吸湿させた後、２１５℃で９０秒間の
熱処理を行い（リフロークラック試験）パッケージクラ
ックの発生率（半導体装置１０個当たりのパッケージク
ラックを生じた半導体装置の数）を求め、半導体装置の
耐湿信頼性を評価した。以下、各実施例、比較例におけ
る配合組成、測定結果を表１〜４に示す。なお、配合組
成はすべて重量部で示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】

【表４】

【００２５】

【発明の効果】本発明の半導体封止用樹脂組成物を用い
ることにより、低吸水率で機械特性、耐リフロー性が良
好で且つ、従来のエポキシ樹脂系半導体封止用樹脂組成
物では達成できなかった難燃剤の低減及び長期保存安定
性が実現できた。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年９月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ジヒドロベン
ゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂、１分子中にエポ
キシ基を３個以上有するエポキシ樹脂及びフェノール樹
脂、及び特定量の無機質充填材を配合し、必要に応じて
ハロゲン化エポキシ樹脂を配合することにより、ジヒド
ロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂とフェノー
ル樹脂あるいはジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱
硬化性樹脂とエポキシ樹脂の組成物では、達し得なかっ
た硬化性すなわち硬化速度、及びモールド成形直後の成
形品の硬度を飛躍的に向上することができた。ジヒドロ
ベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂２〜８７重量
％、エポキシ樹脂３〜６７重量％及びフェノール樹脂１
０〜３１重量％からなる熱硬化性樹脂組成物であり、且
つこの熱硬化性樹脂組成物の溶融粘度が２Ｐ以下とな
り、封止材用途として要求される無機質充填材の高充填
化を可能とした。すなわち、ジヒドロベンゾオキサジン
環を有する熱硬化性樹脂に対して、多官能エポキシ樹脂
とフェノール樹脂は架橋材として作用するが、エポキシ
樹脂だけの配合組成では十分な硬化速度が得られず、フ
ェノール樹脂だけの配合組成では十分な架橋密度が得ら
れないため、これら３種の成分をバランス良く配合する
ことにより十分な硬化性が得られ、しかも機械特性、低
吸水率等の諸特性が低下することなく、難燃性及び保存
安定性が良好であることを見出し、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。本発明は、上記熱硬化性樹
脂組成物を必須成分として含有し、この熱硬化性樹脂組
成物１００重量部に対し、硬化促進剤、離型剤、接着性
付与剤、着色剤及び難燃剤から選ばれる少なくとも１種
からなる添加剤０．０１〜３５重量部及び無機質充填材
２００〜１２００重量部からなる半導体封止用樹脂組成
物及びそれを用いて得られる樹脂封止型半導体装置に関
するものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】本発明において、前記熱硬化性樹脂に配合
されるフェノール樹脂としては、１５０℃での溶融粘度
が３Ｐ以下、特に好ましくは２Ｐ以下のノボラック型フ
ェノール樹脂やキシリレン型フェノール樹脂が用いられ
る。ノボラック型フェノール樹脂としては、フェノール
ノボラック樹脂やビスフェノールノボラック樹脂、フェ
ノール変性キシレン樹脂、アルキルフェノール樹脂等が
挙げられる。ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬
化性樹脂は、自硬化性であるが硬化反応が遅い。そこ
で、フェノール樹脂を１０〜３１重量％、好ましくは１
３〜２５重量％配合することにより、機械特性を低下さ
せずに硬化性を向上させることができる。フェノール樹
脂が１０重量％未満の場合十分な硬化性が得られず、３
１重量％を超えると硬化性は向上するが吸水率が増加
し、機械特性が低下することがある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】離型剤としては、モンタン酸エステルワッ
クスやカルナバワックス等が、着色剤としてカーボンブ
ラック等が用いることができる。接着付与剤としては、
シランカップリング剤、例えばアミノシラン、ジアミノ
シラン、トリアミノシラン、ウレイド変性アミノシラ
ン、ビニルシラン、ビニルベンジルアミノシラン、ベン
ジルアミノシラン、カチオニックシラン、エポキシシラ
ン、アニリノシラン等が挙げられる。これらは１種で又
は２種以上の混合物として用いられる。また、必要に応
じて三酸化アンチモンを難燃剤として用いることもでき
る。本発明において、必要に応じて前記熱硬化性樹脂組
成物に配合されるエラストマーとしては、特に限定され
ないが、主鎖の構造単位の一部が構造単位同志で架橋さ
れたエラストマー及びジヒドロベンゾオキサジン環を有
する熱硬化性樹脂及びジヒドロベンゾオキサジン環が開
環して生成するフェノール性水酸基と反応し得る官能基
を有する液状エラストマーが好ましく用いられる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】［３］ノボラック型フェノール樹脂の合成
（Ａ） フェノール２．４ｋｇ、ホルマリン（３７％水溶液）
０．１３ｋｇ、パラホルムアルデヒド０．５ｋｇ、シュ
ウ酸３ｇを５リットルフラスコに仕込み、還流温度で４
時間反応させた。引き続き、内部を６６６６．１Ｐａ以
下に減圧して未反応のフェノール及び水を除去した。
（溶融粘度：２Ｐ／１５０℃） ［４］ノボラック型フェノール樹脂の合成（Ｂ） フェノール２．８ｋｇ、ホルマリン（３７％水溶液）
０．２５ｋｇ、パラホルムアルデヒド０．８ｋｇ、８％
塩酸１１ｇ、シュウ酸８ｇを５リットルフラスコに仕込
み、還流温度で６時間反応させた。引き続き、内部を６
６６６．１Ｐａ以下に減圧して未反応のフェノール及び
水を除去した。（溶融粘度：１０Ｐ／１５０℃） ［５］エポキシ樹脂 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住友化学
工業株式会社製商品名ＥＳＣＮ−１９５ エポキシ当
量：２００ｇ／ｅｑ溶融粘度：２．２Ｐ） ビフェニル型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株式会
社製商品名ＹＸ−４０００Ｈ エポキシ当量：１９２ｇ
／ｅｑ 溶融粘度：１．４Ｐ） 臭素化ノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製
商品名 ＢＲＥＮ−Ｓエポキシ当量：２８０ｇ／ｅｑ
溶融粘度：２．６Ｐ 臭素含有率：３６％） ［６］その他の配合物 エラストマーとしては、粒子径７０ｎｍの架橋アクリロ
ニトリル−ブタジエン共重合体（日本合成ゴム株式会社
製商品名ＸＥＲ−９１、液状アクリロニトリル−ポリブ
タジエン共重合体（宇部興産株式会社製商品名ＡＴＢＮ
１３００Ｘ１６、ＡＮ量１．６５重量％、アミノ基含
量、アミン当量９００）を使用した。また、シリコーン
ゲルについてはアミノシリコーン（信越化学工業株式会
社製商品名ＫＦ−８６ アミン当量２０００）２５ｇと
エポキシシリコーン（信越化学工業株式会社製商品名Ｘ
−２２−１６３Ｂ エポキシ当量１８００）４５ｇを混
合し、温度１２０℃で溶融している上記ノボラック型フ
ェノール樹脂（Ａ）２１０ｇ中に添加して、均一に白濁
するまで攪拌を行い、その後約１２０℃で１時間加熱を
続けてシリコーンゲル含有フェノール樹脂混合物を作製
した。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】［硬化］表１及び表２に示す配合組成によ
り原材料を混合し、二軸加熱ロールを用いて８０℃で１
０分間混練後これを粉砕し、粉末状の樹脂組成物を作製
した。なお、樹脂組成物中の溶融性二酸化珪素粉末の充
填量は、標準７０ｖｏｌ％とした。次いで、移送成形機
の金型キャビティ内に半導体素子を配置し、１７５℃、
７０ｋｇｆ／ｃｍ ² 、９０秒間の条件で上記金型内で各
樹脂組成物の移送成形を行い、ＱＦＰ５４ピン（外寸２
０ｍｍ×１４ｍｍ×２ｍｍ、リードフレーム材質４２ア
ロイ、半導体素子寸法８ｍｍ×１０ｍｍ）の半導体装置
を得た。また１７５℃、６時間の条件で後硬化を行っ
た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 義則 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 鴨志田 真一 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 垣谷 稔 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 沼田 俊一 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 古沢 文夫 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内 (72)発明者 藤井 昌信 茨城県結城市大字鹿窪1772−１ 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 佐藤 愛彦 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬
   化性樹脂２〜８７重量％、エポキシ樹脂３〜６７重量％
   及びフェノール樹脂１０〜３１重量％からなり、且つこ
   れら３成分の混合物の１５０℃での溶融粘度が２Ｐ以下
   となる熱硬化性樹脂組成物を必須成分として含有し、こ
   の熱硬化性樹脂組成物１００重量部に対し、硬化促進
   剤、離型剤、接着性付与剤、着色剤及び難燃剤から選ば
   れる少なくとも１種からなる添加剤０．０１〜３５重量
   部、及び無機質充填材２００〜１２００重量部からなる
   半導体封止用樹脂組成物。
2. 【請求項２】エポキシ樹脂が１分子中に３個以上のエポ
   キシ基を有するもの、又は１分子中にエポキシ基を２個
   有するエポキシ樹脂を併用したものである請求項１記載
   の半導体封止用樹脂組成物。
3. 【請求項３】熱硬化性樹脂組成物に含まれるエポキシ樹
   脂３〜６７重量％の内、ハロゲン化エポキシ樹脂が１０
   重量％以下である請求項２記載の半導体封止用樹脂組成
   物。
4. 【請求項４】硬化促進剤が、第三級アミン、イミダゾー
   ル類、リン系化合物及びこれら化合物の誘導体から選ば
   れる１種または２種以上の混合物で、熱硬化性樹脂１０
   ０重量部に対し、５重量部以下を含有する請求項１また
   は２記載の半導体封止用樹脂組成物。
5. 【請求項５】熱硬化性樹脂１００重量部に対し、更にエ
   ラストマー１〜５０重量部を含有する請求項１または２
   記載の半導体封止用樹脂組成物。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか記載の半導体封止
   用樹脂組成物により封止してなる樹脂封止型半導体装
   置。