JP2003261646A

JP2003261646A - エポキシ樹脂組成物と樹脂封止型半導体装置

Info

Publication number: JP2003261646A
Application number: JP2002062658A
Authority: JP
Inventors: Tomonari Osawa; 智成大沢
Original assignee: Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】封止用エポキシ樹脂組成物において、成形性
や硬度などの特性を満足させた上で、耐湿信頼性や耐リ
フロー性などの向上を図る。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂成分、（Ｂ）フェノ
ール樹脂硬化剤、および（Ｃ）無機質充填剤を必須成分
として含有するエポキシ樹脂組成物であって、（Ａ）成
分のエポキシ樹脂成分は、【化１１】で表される骨格を有するエポキシ樹脂を含み、かつ
（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、【化１２】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子などの
電子部品の封止材料として使用されるエポキシ樹脂組成
物とそ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】半導体素子などの電子部品については、
一般的に熱硬化性樹脂を用いて封止することが行われて
いる。このような封止材料にはエポキシ樹脂をベースと
し、これに硬化剤や硬化促進剤、さらにはシリカ粉末の
ような無機質充填剤や顔料などを配合した組成物が、信
頼性、成形性、価格などの点から多用されている。

【０００３】ところで、近年、半導体集積回路の分野に
おいては、半導体素子の高集積化と共に、素子サイズの
大型化が進められている。一方、パッケージデザインに
ついても、従来のピン挿入実装型のＤＩＰ（Dual-In Li
ne Package）から、表面実装型のＳＯＰ（Small Outlin
e Package）、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＪ
（Small Outline J-lead Package）、ＴＳＯＰ（Thin
ＳＯＰ）、ＬＱＦＰ（Large ＱＦＰ）、ＴＱＦＰ（Thin
ＱＦＰ）などへと変化している。

【０００４】このような半導体パッケージの実装方式の
変更に伴って、従来のピン挿入実装型パッケージではあ
まり問題とならなかった、半田付け工程時の不具合が問
題になってきている。すなわち、表面実装型パッケージ
の場合、プリント基板などへの実装時にパッケージ全体
が半田に直接浸漬され、急激に230〜270℃程度の高温に
晒されるため、樹脂封止したパッケージの封止樹脂部に
クラックが生じたり、また半導体素子と封止樹脂部との
間やリードフレームなどの基板と封止樹脂部との間に剥
離が生じるというような問題が発生している。これらは
半導体パッケージの製造歩留りや信頼性の低下要因とな
っている。

【０００５】一方、電子部品の封止用途に用いられるエ
ポキシ樹脂組成物は、そのままでは非常に燃えやすいこ
とから、安全性を確保する上でＵＬ規格により難燃性を
付与することが求められている。エポキシ樹脂組成物に
おいては、塩素や臭素などのハロゲン元素を含むハロゲ
ン系難燃剤とアンチモン化合物（例えば三酸化アンチモ
ン）などの難燃助剤とを併用して難燃化することが一般
的である。

【０００６】しかしながら、これらのハロゲン系難燃剤
やアンチモン化合物などの難燃助剤は、電子部品の信頼
性を低下させるという問題に加えて、近年の環境問題に
対する意識の高まりに伴って、環境への影響が問題視さ
れはじめている。例えば、一部のハロゲン系難燃剤を含
む材料は、燃焼時に毒性の強いダイオキシン化合物を発
生させるのではないかと指摘されている。また、アンチ
モン化合物は水に溶出しやすく、水質環境に著しく影響
を与える。このように、ハロゲン系難燃剤やアンチモン
化合物はいずれも環境衛生上の問題を有している。

【０００７】そこで、他の難燃剤としてリン系、金属酸
化物、水酸化物などを使用することが検討されている
が、リン系難燃剤は少量の添加で難燃性を付与すること
ができる反面、やはり水質環境に対して影響を与えると
いう問題を有している。また、金属酸化物や水酸化物な
どの難燃剤は難燃性付与効果が低く、多量に添加する必
要があることから、エポキシ樹脂組成物自体の特性に悪
影響を及ぼすという問題を有している。また、リン系や
無機系の難燃剤を使用すると、ハロゲン系難燃剤とアン
チモン化合物との併用に比べて、長期の耐湿信頼性や高
温信頼性が著しく劣るという問題もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、表面
実装型パッケージは例えば半田付け工程時に急激に高温
に晒されることから、従来のエポキシ樹脂組成物を用い
て樹脂封止したパッケージでは封止樹脂部にクラックや
剥離などが生じやすいという問題がある。このようなこ
とから、表面実装型パッケージなどに適用した際に、例
えば実装時におけるクラックや剥離などの発生を抑制し
得る、信頼性に優れたエポキシ樹脂組成物の開発が望ま
れている。また、封止用のエポキシ樹脂組成物において
も、環境への配慮などから、ハロゲン系難燃剤やアンチ
モン化合物などを用いることなく良好な難燃性を付与し
得る、信頼性の高い難燃化技術の開発が求められてい
る。

【０００９】本発明はこのような従来の課題に対処する
ためになされたもので、成形性や耐湿信頼性などの基本
特性を満足させた上で、耐リフロー性などの高温信頼性
（熱衝撃信頼性）を高めたエポキシ樹脂組成物、さらに
環境への影響を配慮して、ハロゲン系難燃剤やアンチモ
ン化合物などを用いることなく、良好な難燃性を付与し
たエポキシ樹脂組成物、およびそのようなエポキシ樹脂
組成物を用いた樹脂封止型半導体装置を提供することを
目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ビフェニ
レン基を含有する特定構造のエポキシ樹脂と、同様なビ
フェニレン基を含有する特定構造のフェノール樹脂硬化
剤とを使用することによって、成形性や耐湿信頼性など
の特性を満足させた上で、耐リフロー性などの高温信頼
性（熱衝撃信頼性）を高めることができ、さらにこれら
特定構造のエポキシ樹脂とフェノール樹脂の使用に加え
て、無機質充填剤の配合量を制御することによって、難
燃剤を使用することなくエポキシ樹脂組成物に優れた難
燃性を付与することが可能であることを見出した。

【００１１】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たもので、本発明のエポキシ樹脂組成物は請求項１に記
載したように、（Ａ）エポキシ樹脂成分、（Ｂ）フェノ
ール樹脂硬化剤、および（Ｃ）無機質充填剤を必須成分
として含有するエポキシ樹脂組成物であって、前記
（Ａ）成分のエポキシ樹脂成分は、

【化３】で表される骨格を有するエポキシ樹脂を含み、かつ前記
（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、

【化４】で表される骨格を有するフェノール樹脂を含むことを特
徴としている。

【００１２】本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに請
求項４に記載したように、（Ｃ）成分の無機質充填剤を
全組成物量に対して80〜90質量％の範囲で含有し、かつ
実質的に難燃剤を含まないことを特徴としている。

【００１３】本発明の樹脂封止型半導体装置は、上述し
た本発明のエポキシ樹脂組成物を封止材料として用いた
ものであって、請求項５に記載したように、本発明のエ
ポキシ樹脂組成物の硬化物により封止された半導体素子
を具備することを特徴としている。このような樹脂封止
型半導体装置においては、樹脂封止部の耐湿信頼性や高
温信頼性などを高めることができることから、各種実装
方式を採用した場合においても、信頼性の高い実装を実
現することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００１５】本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エ
ポキシ樹脂成分、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、および
（Ｃ）無機質充填剤を必須成分として含有するものであ
る。これらの必須成分のうち、（Ａ）成分のエポキシ樹
脂成分は、

【化５】で表される骨格を有するエポキシ樹脂（以下、ビフェニ
レン基含有エポキシ樹脂と記す）を含んでいる。

【００１６】上記した(1)式で骨格が表されるビフェニ
レン基含有エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂組成物の成形
性などの基本特性を維持した上で、その骨格構造などに
基づいて耐湿信頼性や耐リフロー性などの熱衝撃信頼性
の向上、さらにはエポキシ樹脂組成物の難燃性の向上に
寄与する成分である。このようなビフェニレン基含有エ
ポキシ樹脂としては、エポキシ当量が200〜350の範囲の
ものが好ましく用いられ、さらにエポキシ当量が250〜3
20の範囲のものがより好ましい。また、軟化温度は40〜
100℃の範囲であることが好ましく、さらには50〜75℃
の範囲であることがより好ましい。

【００１７】さらに、ビフェニレン基含有エポキシ樹脂
の樹脂溶融粘度については、150℃におけるＩＣＩ粘度
計（コーンアンドプレート型）により測定される樹脂溶
融粘度が0.1〜3.0ポイズの範囲であることが好ましい。
ビフェニレン基含有エポキシ樹脂の150℃における樹脂
溶融粘度が3.0ポイズを超えると、エポキシ樹脂組成物
の成形性の低下などを招くおそれがある。一方、150℃
における樹脂溶融粘度が0.1ポイズ未満であると、硬化
物の硬度や耐リフロー性などの特性が低下するおそれが
ある。ビフェニレン基含有エポキシ樹脂の150℃におけ
る樹脂溶融粘度は0.5〜1.5ポイズの範囲であることがよ
り好ましい。

【００１８】上述したようなビフェニレン基含有エポキ
シ樹脂の具体例としては、日本化薬株式会社製のＮＣ−
３０００Ｐ（商品名；エポキシ当量=272、軟化温度=57
℃、樹脂溶融粘度（150℃）=0.7ポイズ）、ＮＣ−３０
００Ｓ（商品名；エポキシ当量=273、軟化温度=59℃、
樹脂溶融粘度（150℃）=0.9ポイズ）などが挙げられる
が、これらに限定されるものではない。これらのビフェ
ニレン基含有エポキシ樹脂は1種を単独で使用してもよ
いし、また2種以上を混合して使用してもよい。

【００１９】（Ａ）成分のエポキシ樹脂成分において
は、上記したビフェニレン基含有エポキシ樹脂に加え
て、必要に応じて他のエポキシ樹脂を併用してもよい。
併用するエポキシ樹脂としては、例えばノボラック型エ
ポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ト
リフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポ
キシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エ
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、スチルベン型エポキシ樹
脂、縮合多環芳香族炭化水素変性エポキシ樹脂などが挙
げられ、これらの1種または2種以上を併用することがで
きる。

【００２０】上記したような他のエポキシ樹脂を併用す
る場合、その配合量は全エポキシ樹脂量（エポキシ樹脂
成分の総質量＝ビフェニレン基含有エポキシ樹脂の質量
＋他のエポキシ樹脂の質量）に対して50質量％未満とす
ることが好ましい。言い換えると、(1)式で骨格が表さ
れるビフェニレン基含有エポキシ樹脂を全エポキシ樹脂
量に対して50質量％以上含むことが好ましい。ビフェニ
レン基含有エポキシ樹脂の配合量が全エポキシ樹脂量に
対して50質量％未満であると、上記した耐湿信頼性や耐
リフロー性などの向上効果を十分に得ることができない
おそれがある。ビフェニレン基含有エポキシ樹脂の配合
量は全エポキシ樹脂量に対して80質量％以上であること
がより好ましい。

【００２１】（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、
（Ａ）成分のエポキシ樹脂成分中のエポキシ基と反応し
て硬化させるものであって、

【化６】で表される骨格を有するフェノール樹脂（以下、ビフェ
ニレン基含有フェノール樹脂と記す）を含んでいる。こ
のビフェニレン基含有フェノール樹脂は、その骨格構造
などに基づいて硬化物の耐湿信頼性や耐リフロー性など
の熱衝撃信頼性の向上に寄与し、さらに難燃性を高める
成分である。

【００２２】このようなビフェニレン基含有フェノール
樹脂としては、フェノール性水酸基当量が100〜250の範
囲のものが好ましく用いられ、さらには150〜230の範囲
であることがより好ましい。また、樹脂溶融粘度につい
ては、150℃におけるＩＣＩ粘度計（コーンアンドプレ
ート型）により測定される樹脂溶融粘度が0.1〜1.2ポイ
ズの範囲であることが好ましい。ビフェニレン基含有フ
ェノール樹脂の150℃における樹脂溶融粘度が1.2ポイズ
を超えると、エポキシ樹脂組成物の成形性の低下などを
招くおそれがある。一方、150℃における樹脂溶融粘度
が0.1ポイズ未満であると、硬化物の硬度や耐リフロー
性などの特性が低下するおそれがある。ビフェニレン基
含有フェノール樹脂の150℃における樹脂溶融粘度は0.5
〜1.0ポイズの範囲であることがより好ましい。

【００２３】上述したようなビフェニレン基含有フェノ
ール樹脂の具体例としては、明和化成株式会社製のＭＥ
Ｈ−７８５１Ｓ（商品名；フェノール性水酸基当量=19
9、樹脂溶融粘度（150℃）=0.9ポイズ）、ＭＥＨ−７８
５１Ｌ（商品名；フェノール性水酸基当量=199、樹脂溶
融粘度（150℃）=0.8ポイズ）などが挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。これらのビフェニレン
基含有フェノール樹脂は1種を単独で使用してもよい
し、また2種以上を混合して使用してもよい。

【００２４】（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤におい
ては、上記したビフェニレン基含有フェノール樹脂に加
えて、必要に応じて他のフェノール樹脂を併用してもよ
い。併用するフェノール樹脂としては、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、ジシク
ロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシレン変性
フェノール樹脂、フェノール類とベンズアルデヒドやナ
フチルアルデヒドとの縮合物、トリフェノールメタン化
合物などが挙げられ、これらの1種または2種以上を併用
することができる。

【００２５】併用する他のフェノール樹脂としては、特
にパラキシレン変性フェノール樹脂を使用することが好
ましい。パラキシレン変性フェノール樹脂の具体例とし
ては、三井化学株式会社製のＸＬ−２２５−３Ｌ、ＸＬ
Ｃ−ＬＬ、ＸＬＣ−３Ｌ、ＸＬＣ−４Ｌ（商品名）、明
和化成株式会社製のＭＥＨ−７８００Ｍ、ＭＥＨ−７８
００Ｓ、ＭＥＨ−７８００ＳＳ（商品名）、住金ケミカ
ル株式会社製のＨＥ１００Ｃ−１０、ＨＥ１００Ｃ−１
５、ＨＥ１００Ｃ−３０（商品名）などが挙げられる。

【００２６】上記したような他のフェノール樹脂を併用
する場合、その配合量は全フェノール樹脂量（フェノー
ル樹脂成分の総質量＝ビフェニレン基含有フェノール樹
脂の質量＋他のフェノール樹脂の質量）に対して40質量
％未満とすることが好ましい。言い換えると、(2)式で
骨格が表されるビフェニレン基含有フェノール樹脂を全
フェノール樹脂量に対して60質量％以上含むことが好ま
しい。ビフェニレン基含有フェノール樹脂の配合量が全
フェノール樹脂量に対して60質量％未満であると、上記
した耐湿信頼性や耐リフロー性などの向上効果を十分に
得ることができないおそれがある。

【００２７】（Ａ）成分のエポキシ樹脂成分と（Ｂ）成
分のフェノール樹脂硬化剤との配合比は特に限定される
ものではないが、それぞれの未反応成分を少なく抑える
ために、（Ａ）成分の全エポキシ樹脂のエポキシ基数に
対する（Ｂ）成分の全フェノール樹脂のフェノール性水
酸基数の比（フェノール性水酸基数／エポキシ基数）で
表される配合比を0.5〜1.2の範囲に設定することが好ま
しく、さらに好ましくは0.7〜0.9の範囲である。

【００２８】（Ｃ）成分の無機質充填剤は、硬化物の熱
膨張係数、熱伝導率、吸水性、弾性率、難燃性などの特
性を改善する目的で配合されるものであり、例えば溶融
シリカ、結晶シリカ、アルミナ、タルク、チタンホワイ
ト、ベンガラ、炭化珪素などの粉末、これらを球形化し
たビーズ、または単結晶繊維やガラス繊維などが挙げら
れ、これらは1種または2種以上の混合物として使用され
る。これらの無機質充填剤のうち、例えば熱膨張の低減
の観点からは溶融シリカを使用することが好ましく、ま
た高熱伝導の観点からは結晶シリカやアルミナが好まし
い。さらに、難燃性の付与という観点からは、溶融シリ
カ、結晶シリカなどが好ましく用いられる。

【００２９】無機質充填剤の形状については、流動性、
成形性、金型磨耗性の観点から、球状または球状に近い
形状が好ましい。さらに、無機質充填剤には最大粒径が
100μm以下、さらには75μm以下の粉末を用いることが
好ましい。無機質充填剤の最大粒径が100μmを超える
と、狭部への充填性が低下するなどして成形性が劣化し
やすくなるためである。また、無機質充填剤の平均粒径
は1〜50μmの範囲であることが好ましい。無機質充填剤
粉末の平均粒径が1μm未満であるとエポキシ樹脂組成物
の粘度が上昇し、一方50μmを超えると樹脂成分と充填
剤との分散性が低下して、例えば成形品が不均一になっ
たり、また狭部への充填性が低下するなどの不具合が生
じる。無機質充填剤粉末の平均粒径は5〜30μmの範囲で
あることがさらに好ましい。

【００３０】（Ｃ）成分の無機質充填剤の配合量は全組
成物量に対して65〜92質量％の範囲とすることが好まし
く、さらに好ましくは75〜92質量％の範囲である。無機
質充填剤は上述したように硬化物の熱膨張係数、熱伝導
率、吸水性、弾性率、難燃性などの特性を改善するもの
であり、このような無機質充填剤の配合量が65質量％未
満であると上記したような特性の改善効果を十分に得る
ことができない。一方、無機質充填剤の配合量が92質量
％を超えるとエポキシ樹脂組成物の流動性が著しく低下
し、成形性に劣ることから実用に適さない。

【００３１】本発明のエポキシ樹脂組成物においては、
特に（Ｃ）成分の無機質充填剤として溶融シリカ、結晶
シリカなどの難燃性の付与性が高い充填剤から選ばれる
1種または2種以上を使用すると共に、その配合量を全組
成物量に対して80〜90質量％の範囲とすることが望まし
い。すなわち、上記したような無機質充填剤を80質量％
以上の範囲で配合することによって、エポキシ樹脂組成
物に実質的に難燃剤を配合することなく、良好な難燃性
を付与することが可能となる。無機質充填剤の配合量は
85質量％以上とすることがさらに望ましい。なお、エポ
キシ樹脂組成物の成形性をより良好に保つ上で、無機質
充填剤の配合量は90質量％以下とすることがより好まし
い。

【００３２】本発明のエポキシ樹脂組成物には、上述し
た（Ａ）〜（Ｃ）の必須成分以外に、本発明の効果を阻
害しない範囲で、必要に応じて他の添加剤を配合するこ
とができる。例えば、本発明のエポキシ樹脂組成物には
硬化促進剤として、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデ
セン（ＤＢＵ）、トリエチレンジアミン、ベンジルジメ
チルアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類、2-
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などのイミダゾール類、ト
リブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェ
ニルホスフィンなどの有機ホスフィン類などを配合する
ことが好ましく、これらのうちでもアミン系硬化促進材
を使用することがより好ましい。

【００３３】上述した硬化促進剤以外にも、この種のエ
ポキシ樹脂組成物に一般的に配合される、アミノシラン
系、エポキシシラン系、ビニルシラン系、アルキルシラ
ン系、メルカプトシラン系などのシランカップリング
剤、カーボンブラック、コバルトブルーなどの着色剤、
アルキルチタネートなどの表面処理剤、天然ワックス、
合成ワックスなどの離型剤、シリコーンオイルやシリコ
ーンゴムなどの低応力化剤などを配合することができ
る。

【００３４】本発明のエポキシ樹脂組成物を製造する一
般的な方法としては、上記した（Ａ）〜（Ｃ）の必須成
分および必要に応じて他の添加成分をミキサーなどで十
分に均一混合（ドライブレンド）し、さらに熱ロール、
ニーダ、押出し機などで溶融混練し、冷却後に粉砕する
方法が挙げられる。

【００３５】このようにして得られる本発明のエポキシ
樹脂組成物は、半導体素子などの電子部品の封止材料と
して有用である。すなわち、前述した(1)式で骨格が表
されるビフェニレン基含有エポキシ樹脂を含む（Ａ）エ
ポキシ樹脂成分と、前述した(2)式で骨格が表されるビ
フェニレン基含有フェノール樹脂を含む（Ｂ）フェノー
ル樹脂硬化剤とを組合せて使用することによって、これ
ら樹脂成分の骨格構造などに基づいて、成形性などの基
本特性を維持した上で、耐湿信頼性や耐リフロー性など
の熱衝撃信頼性を向上させることができる。

【００３６】上述したように、エポキシ樹脂組成物の耐
リフロー性などの熱衝撃信頼性を高めることによって、
例えばエポキシ樹脂組成物を表面実装型パッケージの封
止材料として用いた際に、半田付け工程時におけるパッ
ケージの封止樹脂部のクラックや、封止樹脂部と半導体
素子もしくはリードフレームなどの基板との間の剥離の
発生を抑制することが可能となる。すなわち、パッケー
ジの実装方式にかかわらず、実装工程（半田付け工程）
時の信頼性を大幅に向上させることができる。

【００３７】さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物は、
その成形性などの特性を維持した上で、比較的多量の無
機質充填剤を含むことが可能であることから、例えばハ
ロゲン系難燃剤やアンチモン化合物などの難燃助剤を用
いることなく、良好な難燃性を付与することができる。
このようなエポキシ樹脂組成物の難燃性の向上には樹脂
成分の骨格構造なども寄与している。前述したように、
ハロゲン系難燃剤やアンチモン化合物などは環境への影
響が問題視されはじめていることから、そのような難燃
剤などを使用することなく、エポキシ樹脂組成物に良好
な難燃性を付与することの意義は大きい。

【００３８】本発明の半導体装置は、上述した本発明の
エポキシ樹脂組成物を封止材料として用いたものであっ
て、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物により封止さ
れた半導体チップを具備するものである。半導体装置を
構成する半導体素子は特に限定されるものではなく、例
えば集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリ
スタ、ダイオードなどの種々の半導体素子に対して適用
可能である。上述したように、本発明のエポキシ樹脂組
成物は耐湿信頼性や熱衝撃信頼性などに優れることか
ら、パッケージ自体の長期信頼性などの向上に加えて、
パッケージの実装工程時における不良発生や信頼性の低
下を抑制することができる。これらによって、半導体パ
ッケージなどのパッケージ部品の製造歩留りや信頼性を
高めることが可能となる。

【００３９】半導体素子の封止方法としては、低圧トラ
ンスファー成形法が一般的であるが、射出成形、圧縮成
形、注型などにより封止することも可能である。エポキ
シ樹脂組成物で封止した後、加熱して硬化させることに
よって、最終的にその硬化物で封止された半導体装置が
得られる。加熱による硬化は150℃以上の温度で熱硬化
させることが好ましい。さらに、半導体素子を搭載する
基板としては、セラミック基板、プラスチック基板、ポ
リイミドフィルム、リードフレームなどが挙げられる
が、特にこれらに限定されるものではない。

【００４０】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について説明する。ただし、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。

【００４１】実施例１まず、下記の(3)式の構造式を有するパラビフェニレン
基含有エポキシ樹脂・ＮＣ−３０００Ｐ（商品名、日本
化薬株式会社製；エポキシ当量=272、軟化温度=57℃、
樹脂溶融粘度（150℃）=0.7ポイズ）8.5質量％と、下記
の(4)式の構造式を有するパラビフェニレン基含有フェ
ノール樹脂・ＭＥＨ−７８５１Ｌ（商品名、明和化成株
式会社社製；フェノール性水酸基当量=199、樹脂溶融粘
度（150℃）=0.8ポイズ）5.0質量％と、無機質充填剤と
して溶融球状シリカ粉末（最大粒径=75μm、平均粒径=1
8μm）85質量％と、硬化促進剤として1,8-ジアザビシク
ロ[5,4,0]ウンデセン（ＤＢＵ）0.2質量％と、アミノシ
ランカップリング剤としてＮ-フェニル-γ-アミノプロ
ピルトリメトキシシラン・Ｙ−９６６９（商品名、日本
ユニカー社製）0.7質量％と、カルナバワックス0.1質量
％と、カーボンブラック0.3質量％とを常温で混合し、
次いで70〜90℃で加熱溶融混練した。冷却後、適当な大
きさに粉砕して、目的とするエポキシ樹脂組成物を得
た。なお、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合比（フ
ェノール性水酸基数／エポキシ基数）は0.9である。

【００４２】

【化７】

【化８】

【００４３】実施例２〜４エポキシ樹脂として、実施例１で用いたパラビフェニレ
ン基含有エポキシ樹脂・ＮＣ−３０００Ｐ（エポキシ当
量=272）を用意し、またフェノール樹脂として、実施例
１で用いたパラビフェニレン基含有フェノール樹脂・Ｍ
ＥＨ−７８５１Ｌ（フェノール性水酸基当量=199）と、
下記の(5)式の構造式を有するパラキシレン変性フェノ
ール樹脂・ＨＥ１００Ｃ−３０（商品名、住金ケミカル
株式会社製；水酸基当量=174）とを用意した。

【００４４】

【化９】

【００４５】また、シランカップリング剤については、
実施例１で用いたＮ-フェニル-γ-アミノプロピルトリ
メトキシシラン（アミノシランカップリング剤）に加え
て、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（エ
ポキシシランカップリング剤）を用意した。さらに、実
施例１と同様に、溶融球状シリカ粉末（最大粒径=75μ
m、平均粒径=18μm）、ＤＢＵ系硬化促進剤、カルナバ
ワックス、およびカーボンブラックを用意した。

【００４６】上記した各成分を表１に示す配合比に基づ
いてそれぞれ常温で混合し、次いで70〜90℃で加熱溶融
混練した。冷却後、それぞれ適当な大きさに粉砕して、
それぞれ目的とするエポキシ樹脂組成物を得た。なお、
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合比（フェノール性
水酸基数／エポキシ基数）はいずれも0.7〜0.9の範囲で
ある。

【００４７】比較例１〜４エポキシ樹脂として、下記の(6)式の構造式を有するオ
ルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂・ＥＳＣＮ−
１９５ＸＬ（商品名、住友化学株式会社製；エポキシ当
量=197）を用意した。また、フェノール樹脂については
実施例と同様に、パラビフェニレン基含有フェノール樹
脂・ＭＥＨ−７８５１Ｌ（フェノール性水酸基当量=19
9）とパラキシレン変性フェノール樹脂・ＨＥ１００Ｃ
−３０（商品名、住金ケミカル株式会社製；水酸基当量
=174）とを用意した。

【００４８】

【化１０】

【００４９】また、硬化促進剤についてはＤＢＵに代え
て、トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）を用意した。さ
らに、実施例と同様に、Ｎ-フェニル-γ-アミノプロピ
ルトリメトキシシラン（アミノシランカップリング
剤）、溶融球状シリカ粉末（最大粒径=75μm、平均粒径
=18μm）、カルナバワックス、およびカーボンブラック
を用意した。上記した各成分を表１に示す配合比で混合
し、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物をそれぞ
れ作製した。

【００５０】

【表１】

【００５１】上述した実施例１〜４および比較例１〜４
で得た各エポキシ樹脂組成物の特性、すなわち吸水率、
硬度、成形性、耐湿信頼性、耐リフロー性、難燃性を以
下のようにして測定、評価した。これらの測定結果を表
２にそれぞれ示す。

【００５２】吸水率については、まず各エポキシ樹脂組
成物を175℃、60秒間の条件でトランスファー成形し
て、直径50mm×厚さ3mmの成形品を作り、175℃、8時間
の条件で後硬化させた後、これら硬化物を127℃、2.5気
圧の飽和水蒸気中に24時間放置した。放置後に増加した
質量に基づいて吸水率（％）を求めた。

【００５３】硬度については、各エポキシ樹脂組成物を
175℃、60秒間の条件でトランスファー成形して、直径5
0mm×厚さ3mmの成形品を作り、金型を開放した直後にバ
ーコール硬度計により成形品の熱時硬度を測定した。ま
た、成形性については、ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使
用し、175℃、120秒の条件でスパイラルフロー(mm)を測
定した。さらに、連続成形性を評価するために、各エポ
キシ樹脂組成物を用いてダミーフレームを使用した連続
成形を実施し、その際の作業性および成形品外観を観
察、評価した。

【００５４】耐湿信頼性については、まず2本のアルミ
ニウム配線を有するシリコンチップを42アロイフレーム
に接着し、各エポキシ樹脂組成物を用いて175℃、90秒
間の条件でトランスファー成形した後、175℃、8時間の
条件で後硬化させた。このようにして得た各成形品に対
して、127℃、2.5気圧の飽和水蒸気中で耐湿信頼性試験
（ＰＣＴ）を行い、アルミニウム腐蝕による50％断線
（不良発生）が起こる時間を評価した。

【００５５】耐リフロー性については、まずダミーチッ
プ（6.0×6.0mm）をＱＦＰパッケージ（14×14×1.4mm
／Ｃｕフレーム）に収納し、各エポキシ樹脂組成物を用
いて175℃、90秒間の条件でトランスファー成形した
後、175℃、8時間の条件で後硬化させた。このようにし
て得た各樹脂封止型半導体装置（ＱＦＰ型半導体パッケ
ージ）に対して、85℃、85％ＲＨの条件で所定時間（48
h、72h、96h、168h）の吸湿処理を施した後、260℃（ma
x）のＩＲリフローを3回行い、室温に冷却した後に実体
顕微鏡および超音波探傷装置でクラック、剥離の発生の
有無を観察した。各吸湿処理時間後において、それぞれ
クラックや剥離の発生による不良発生率を調べた。

【００５６】難燃性については、各エポキシ樹脂組成物
を175℃、90秒間の条件でトランスファー成形し、120×
12×0.8mmおよび120×12×3.2mmの各成形品をそれぞれ
作り、次いで175℃、8時間の後硬化を行った。これら各
硬化物を用いて、ＵＬ−９４耐炎性試験規格に基づく燃
焼試験を行って、難燃性を評価した。

【００５７】

【表２】

【００５８】表２から明らかなように、各実施例による
エポキシ樹脂組成物はいずれも硬度、成形性、連続成形
性、耐湿信頼性、耐リフロー性に優れ、さらに所定量の
無機質充填剤（実施例では溶融球状シリカ）を含有する
ことで、良好な難燃性が付与されていることが分かる。
なお、実施例１の組成比において、無機質充填剤を92質
量％を超えて配合したところ、成形性（スパイラルフロ
ー）の低下が認められ、一方無機質充填剤の配合量を80
質量％未満とした場合には難燃性の低下が認められた。

【００５９】一方、各比較例によるエポキシ樹脂組成物
において、(3)式の構造式を有するパラビフェニレン基
含有エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂のみを使用した比
較例１〜４はいずれも耐湿信頼性や耐リフロー性が実施
例に比べて劣っており、比較例４はさらに硬度や難燃性
についても劣るものであった。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のエポキシ
樹脂組成物によれば、硬度や成形性などの特性を満足さ
せた上で、耐湿信頼性や耐リフロー性などの熱衝撃信頼
性を向上させることができ、さらには難燃剤などを用い
ることなく、良好な難燃性を付与することが可能とな
る。このようなエポキシ樹脂組成物を封止材料として用
いた本発明の樹脂封止型半導体装置によれば、実装時の
信頼性や製造歩留りなどの向上を図ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂成分、（Ｂ）フェノ
ール樹脂硬化剤、および（Ｃ）無機質充填剤を必須成分
として含有するエポキシ樹脂組成物であって、前記（Ａ）成分のエポキシ樹脂成分は、【化１】で表される骨格を有するエポキシ樹脂を含み、かつ前記
（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、【化２】で表される骨格を有するフェノール樹脂を含むことを特
徴とするエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】前記(1)式で表される骨格を有するエポ
キシ樹脂は、150℃におけるＩＣＩ粘度計により測定さ
れる樹脂溶融粘度が0.1〜3.0ポイズの範囲であることを
特徴とする請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】前記(2)式で表される骨格を有するフェ
ノール樹脂は、150℃におけるＩＣＩ粘度計により測定
される樹脂溶融粘度が0.1〜1.2ポイズの範囲であること
を特徴とする請求項１または請求項２記載のエポキシ樹
脂組成物。
【請求項４】前記（Ｃ）成分の無機質充填剤を全組成
物量に対して80〜90質量％の範囲で含有し、かつ実質的
に難燃剤を含まないことを特徴とする請求項１ないし請
求項３のいずれか１項記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか1項
記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物により封止された半
導体素子を具備することを特徴とする樹脂封止型半導体
装置。