JPH10182949A - エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】貯蔵時の保存安定性に優れたエポキシ樹脂組成
物を提供する。 【解決手段】下記の（Ａ），（Ｂ）成分を含有し、か
つ、（Ｃ），（Ｄ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物
である。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の条件（α）を満たす金属元素を有する酸性
金属元素化合物からなる充填剤。 （α）上記金属元素の酸化物の解離熱ΔＨを、陽イオン
数ｍと、酸素原子に対する配位数Ｃとの積で除した値
（ΔＨ／ｍＣ）が、４００〜１５００ｋｃａｌである。 （Ｄ）硬化促進剤からなるコア部が、熱可塑性樹脂から
なるシェル部で被覆されたコア／シェル構造を有する硬
化促進剤含有マイクロカプセル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貯蔵安定性に優れ
たエポキシ樹脂組成物およびそれを用いた信頼性の高い
半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体
素子は、一般にエポキシ樹脂組成物を用いて封止され半
導体装置化されている。この種のエポキシ樹脂組成物に
は、通常、エポキシ樹脂とともに、各種硬化剤、硬化促
進剤、さらに、無機質充填剤が含有される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような無機質充填剤を、他の成分とともに配合し混練し
てエポキシ樹脂組成物を製造すると、組成物の系内で反
応が生起し貯蔵時の保存安定性に劣るという問題が生じ
る。また、これを半導体封止材料として用いた場合、流
動性が不安定なために、均一な樹脂封止によるパッケー
ジが得られ難いという問題が発生する。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、貯蔵時の保存安定性に優れたエポキシ樹脂組成
物と、それを用いて得られる信頼性の高い半導体装置の
提供をその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、下記の（Ａ），（Ｂ）成分を含有し、か
つ、（Ｃ），（Ｄ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物
を第１の要旨とし、さらに、このエポキシ樹脂組成物を
用いて半導体素子を封止してなる半導体装置を第２の要
旨とする。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の条件（α）を満たす金属元素を有する酸性
金属元素化合物からなる充填剤。 （α）上記金属元素の酸化物の解離熱ΔＨを、陽イオン
数ｍと、酸素原子に対する配位数Ｃとの積で除した値
（ΔＨ／ｍＣ）が、４００〜１５００ｋｃａｌである。 （Ｄ）硬化促進剤からなるコア部が、熱可塑性樹脂から
なるシェル部で被覆されたコア／シェル構造を有する硬
化促進剤含有マイクロカプセル。

【０００６】すなわち、本発明者らは、エポキシ樹脂組
成物の製造工程において生起する反応に着目し、この反
応の原因を追求すべく鋭意研究を重ねた。その研究の過
程で、各種無機質充填剤の中でも金属元素を有する酸性
金属元素化合物からなる充填剤と、硬化促進剤を用いて
混練すると、上記充填剤中の金属元素と硬化促進剤が反
応し硬化反応が遅延するという知見を得た。そして、こ
の知見に基づき研究を続けた結果、上記特定の金属元素
を有する酸性金属元素化合物からなる充填剤（Ｃ成分）
と、硬化促進剤からなるコア部が、熱可塑性樹脂からな
るシェル部で被覆されたコア／シェル構造を有する硬化
促進剤含有マイクロカプセル（Ｄ成分）とを併用する
と、上記充填剤中の金属元素と硬化促進剤との反応を抑
制でき、貯蔵後でも硬化安定性に優れたエポキシ樹脂組
成物が得られることを見出し本発明に到達した。

【０００７】そして、上記充填剤（Ｃ成分）における酸
性金属元素化合物として、酸化アルミニウム、二酸化ケ
イ素、炭化ケイ素、四窒化三ケイ素、窒化ホウ素および
炭化ホウ素からなる群から選ばれた少なくとも一つの充
填剤を用いると、上記充填剤中の金属元素と硬化促進剤
との反応を効果的に抑制できることを突き止めた。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。

【０００９】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ成分）とともに、
さらに特定の充填剤（Ｃ成分）と硬化促進剤含有マイク
ロカプセル（Ｄ成分）を用いて得られるものであって、
通常、粉末状もしくはそれを打錠したタブレット状にな
っている。

【００１０】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、特
に限定するものではなく、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、ノボラックビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン系
エポキシ樹脂等があげられる。なかでも、低粘度で低吸
湿性を備えているという点から、下記の一般式（１）で
表されるビフェニル型エポキシ樹脂を用いることが好ま
しい。

【００１１】

【化１】

【００１２】上記一般式（１）において、Ｒ₁ 〜Ｒ₄ と
して、水素原子、メチル基を有するものが、低吸湿性お
よび反応性の点から一層好ましい。

【００１３】上記一般式（１）で表されるビフェニル型
エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１６０〜３５０、
軟化点５０〜１５０℃のものが好ましい。

【００１４】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに用い
られるフェノール樹脂（Ｂ成分）としては、特に限定す
るものではなく従来からエポキシ樹脂の硬化剤として作
用する各種フェノール樹脂が用いられる。なかでも、フ
ェノールアラルキル樹脂を用いることが好ましく、具体
的には下記の一般式（２）で表されるフェノールアラル
キル樹脂を用いることが特に好ましい。

【００１５】

【化２】

【００１６】上記一般式（２）において、繰り返し数ｎ
は、０〜４０の範囲が好ましく、特に好ましくは、ｎ＝
０〜３０の範囲である。

【００１７】上記一般式（２）で表されるフェノールア
ラルキル樹脂は、水酸基当量１５０〜２２０、軟化点４
０〜１１０℃が好ましく、より好ましくは水酸基当量１
５０〜２００、軟化点５０〜９０℃である。

【００１８】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール
樹脂（Ｂ成分）の配合割合は、上記エポキシ樹脂成分中
のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が
０．８〜１．２当量となるように配合することが好適で
ある。より好適なのは０．９〜１．１当量である。

【００１９】上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられ
る特定の充填剤（Ｃ成分）としては、特定の金属元素を
有する酸性金属元素化合物からなるものが用いられる。
そして、上記特定の金属元素は、この金属元素の酸化物
の解離熱ΔＨ（ｋｃａｌ）を、陽イオン数ｍと、酸素原
子（Ｏ^2-）に対する配位数Ｃとの積で除した値（ΔＨ／
ｍＣ）が、４００〜１５００ｋｃａｌであることが必要
である。すなわち、上記金属元素において、ΔＨ／ｍＣ
の値が４００ｋｃａｌを下回ると、もともと酸性度が弱
いため、硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｄ成分）を
用いた場合との差が顕著でなく、逆に、ΔＨ／ｍＣの値
が１５００ｋｃａｌを超えると、理由は明らかではない
が、硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｄ成分）を用い
たとしても硬化反応の遅延が大きくなるからである。お
そらく、これら酸性金属元素化合物は、窒素やリンのよ
うに不対電子を持った硬化促進剤を配位するため、硬化
遅延を引き起こすものと思われる。

【００２０】そして、このような特定の金属元素を有す
る酸性金属元素化合物としては、例えば、酸化鉄（Ｆｅ
₂ Ｏ₃ 、ΔＨ／ｍＣ＝４５６ｋｃａｌ）、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ΔＨ／ｍＣ＝４５６ｋｃａｌ）、酸
化クロム（Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、ΔＨ／ｍＣ＝４５６ｋｃａ
ｌ）、酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ 、ΔＨ／ｍＣ＝７５４ｋｃ
ａｌ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ 、ΔＨ／ｍＣ＝７７７
ｋｃａｌ）、酸化リン（Ｐ ₂ Ｏ₃ 、ΔＨ／ｍＣ＝１２１
４ｋｃａｌ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ、ΔＨ／ｍＣ＝７６
０ｋｃａｌ）、四窒化三ケイ素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ΔＨ／ｍ
Ｃ＝７７０ｋｃａｌ）、窒化ホウ素（ＢＮ、ΔＨ／ｍＣ
＝７５０ｋｃａｌ）、炭化ホウ素（Ｂ₄ Ｃ、ΔＨ／ｍＣ
＝７４５ｋｃａｌ）等があげられる。これらは単独でも
しくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、
硬化促進剤との硬化反応を効果的に抑制できるという点
で、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＣ、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、Ｂ
Ｎ、Ｂ₄Ｃを用いることが特に好ましい。このように炭
化物や窒化物が酸性を示すのは、粒子表面に酸化物層が
形成されるためと思われる。

【００２１】上記特定の充填剤（Ｃ成分）の平均粒径
は、０．５〜４０μｍが好ましく、特に好ましくは２〜
３０μｍである。なお、充填剤（Ｃ成分）を使用する際
には、平均粒径が異なるものを混合して使用するのが通
常である。この場合、種類の異なる充填剤（Ｃ成分）を
混合して用いることが好適である。

【００２２】上記特定の充填剤（Ｃ成分）の配合量は、
エポキシ樹脂組成物全体の７０〜９５重量％に設定する
ことが好ましく、特に好ましくは８５〜９０重量％であ
る。

【００２３】上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる硬化促
進剤含有マイクロカプセル（Ｄ成分）は、硬化促進剤か
らなるコア部が、熱可塑性樹脂からなるシェル部で被覆
されたコア／シェル構造を有するマイクロカプセルであ
る。

【００２４】上記コア部として内包される硬化促進剤と
しては、特に限定するものではなく従来公知のものが用
いられる。そして、この場合、マイクロカプセルを調製
する際の作業性や得られるマイクロカプセルの特性の点
から、常温で液状を有するものが好ましい。なお、常温
で液状とは、硬化促進剤自身の性状が常温で液状を示す
場合の他、常温で固体であっても任意の有機溶剤等に溶
解もしくは分散させて液状にしたものをも含む。

【００２５】そして、上記硬化促進剤としては、例え
ば、アミン系、イミダゾール系、リン系、ホウ素系、リ
ン−ホウ素系等の硬化促進剤があげられる。具体的に
は、エチルグアニジン、トリメチルグアニジン、フェニ
ルグアニジン、ジフェニルグアニジン等のアルキル置換
グアニジン類、３−（３，４−ジクロロフェニル）−
１，１−ジメチル尿素、３−フェニル−１，１−ジメチ
ル尿素、３−（４−クロロフェニル）−１，１−ジメチ
ル尿素等の３−置換フェニル−１，１−ジメチル尿素
類、２−メチルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリ
ン、２−ウンデシルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイ
ミダゾリン等のイミダゾリン類、２−アミノピリジン等
のモノアミノピリジン類、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２
−ヒドロキシ−３−アリロキシプロピル）アミン−Ｎ′
−ラクトイミド等のアミンイミド系類、エチルホスフィ
ン、プロピルホスフィン、ブチルホスフィン、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、トリオクチルホスフィ
ン、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホス
フィン、トリフェニルホスフィン／トリフェニルボラン
錯体、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレ
ート等の有機リン系化合物、１，８−ジアザビシクロ
〔５，４，０〕ウンデセン−７、１，４−ジアザビシク
ロ〔２，２，２〕オクタン等のジアザビシクロウンデセ
ン系化合物等があげられる。これらは単独でもしくは２
種以上併せて用いられる。なかでも、マイクロカプセル
の作製の容易さ、また取扱い性の容易さという点から、
上記イミダゾール系化合物や有機リン系化合物が好適に
用いられる。

【００２６】また、上記硬化促進剤含有マイクロカプセ
ル（Ｄ成分）のシェル部（壁膜）内に内包することがで
きる有機溶剤としては、常温で液状であれば特に限定す
るものではないが、少なくともシェル部（壁膜）を溶解
しないものを選択する必要がある。具体的には、酢酸エ
チル、メチルエチルケトン、アセトン、塩化メチレン、
キシレン、トルエン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤
の他、フェニルキシリルエタン、ジアルキルナフタレン
等のオイル類を用いることができる。

【００２７】上記シェル部（壁膜）を形成する熱可塑性
樹脂としては、例えば、ポリウレア、ポリウレタン、ア
ミノ樹脂、アクリル樹脂等があげられる。なかでも、貯
蔵時の安定性を考慮した場合、ポリウレアが好適であ
る。

【００２８】上記ポリウレアとしては、特に下記の一般
式（３）で表される繰り返し単位を主要構成成分とする
重合体が好ましい。

【００２９】

【化３】

【００３０】上記のように、一般式（３）において、Ｒ
₁ ，Ｒ₂ としては、水素原子または１価の有機基であ
り、Ｒは２価の有機基である。

【００３１】上記一般式（３）で表される繰り返し単位
を主要構成成分とする重合体は、例えば、多価イソシア
ネート類と多価アミン類との重付加反応によって得られ
る。あるいは、多価イソシアネート類と水との反応によ
って得られる。

【００３２】上記多価イソシアネート類としては、分子
内に２個以上のイソシアネート基を有する化合物であれ
ばよく、具体的には、ｍ−フェニレンジイソシアネー
ト、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，４−トリレ
ンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネー
ト、ナフタレン−１，４−ジイソシアネート、ジフェニ
ルメタン−４，４′−ジイソシアネート、３，３′−ジ
メトキシ−４，４′−ビフェニルジイソシアネート、
３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４′−ジイ
ソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネー
ト、４，４′−ジフェニルプロパンジイソシアネート、
トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソ
シアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、
ブチレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレ
ン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−
１，４−ジイソシアネート等のジイソシアネート類、ｐ
−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−１，
４−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシア
ネート等のトリイソシアネート類、４，４′−ジメチル
ジフェニルメタン−２，２′，５，５′−テトライソシ
アネート等のテトライソシアネート類、ヘキサメチレン
ジイソシアネートとヘキサントリオールとの付加物、
２，４−トリレンジイソシアネートとプレンツカテコー
ルとの付加物、トリレンジイソシアネートとヘキサント
リオールとの付加物、トリレンジイソシアネートとトリ
メチロールプロパンの付加物、キシリレンジイソシアネ
ートとトリメチロールプロパンの付加物、ヘキサメチレ
ンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加
物、トリフェニルジメチレントリイソシアネート、テト
ラフェニルトリメチレンテトライソシアネート、ペンタ
フェニルテトラメチレンペンタイソシアネート、リジン
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の
脂肪族多価イソシアネートの三量体のようなイソシアネ
ートプレポリマー等があげられる。これらは単独でもし
くは２種以上併せて用いられる。

【００３３】上記多価イソシアネート類のなかでもマイ
クロカプセルを調製する際の造膜性や機械的強度の点か
ら、トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパ
ンの付加物、キシリレンジイソシアネートとトリメチロ
ールプロパンの付加物、トリフェニルジメチレントリイ
ソシアネート等のポリメチレンポリフェニルイソシアネ
ート類に代表されるイソシアネートプレポリマーを用い
ることが好ましい。

【００３４】一方、上記多価イソシアネート類と反応さ
せる多価アミン類としては、分子内に２個以上のアミノ
基を有する化合物であればよく、具体的にはジエチレン
トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレン
ペンタミン、１，６−ヘキサメチレンジアミン、１，８
−オクタメチレンジアミン、１，１２−ドデカメチレン
ジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジ
アミン、ｐ−フェニレンジアミン、ｏ−キシリレンジア
ミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミ
ン、メンタンジアミン、ビス（４−アミノ−３−メチル
シクロヘキシル）メタン、イソホロンジアミン、１，３
−ジアミノシクロヘキサン、スピロアセタール系ジアミ
ン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併
せて用いられる。

【００３５】また、上記多価イソシアネート類と水との
反応では、まず、多価イソシアネート類の加水分解によ
ってアミンが形成され、このアミンが未反応のイソシア
ネート基と反応（いわゆる自己重付加反応）することに
よって、前記一般式（３）で表される繰り返し単位を主
要構成成分とする重合体が形成される。

【００３６】上記硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｄ
成分）は、マイクロカプセル化することができるならば
特に限定するものではなく従来公知の各種方法にて調製
することができる。特に界面重合法を用いて、シェル部
（壁膜）を形成しマイクロカプセル化することが、シェ
ル部（壁膜）の均質化や壁膜厚みの調整という観点から
好ましい。

【００３７】上記界面重合法による硬化促進剤含有マイ
クロカプセル（Ｄ成分）は、例えば、つぎのようにして
得られる。すなわち、液状の硬化促進剤をコア成分とし
て、ここに多価イソシアネート類を溶解させる。このよ
うにして得られる溶液は油状であって、これを水相中に
油相として油滴状に分散させてＯ／Ｗ型（油相／水相
型）のエマルジョンを作製する。このとき、分散した各
油滴の粒径は０．０５〜５０μｍ、好ましくは０．０５
〜１０μｍ程度とすることが、重合中のエマルジョンの
安定性の点から好ましい。

【００３８】一方、固体状の硬化促進剤を有機溶剤に溶
解してコア成分とする場合には、Ｓ／Ｏ／Ｗ（固相／油
相／水相）タイプのエマルジョンとなる。また、このエ
マルジョンタイプは硬化促進剤が親油性の場合であり、
硬化促進剤が親水性を有する場合には上記エマルジョン
タイプに形成され難いが、この場合には溶解度の調整を
行うことによりＯ／Ｏ（油相／油相）型のエマルジョン
タイプや、Ｓ／Ｏ／Ｏ（固相／油相／油相）型のエマル
ジョンタイプとして界面重合を行えばよい。

【００３９】ついで、上記エマルジョンの水相に、多価
アミンや多価アルコールを添加することによって、油相
中の多価イソシアネートとの間で界面重合させ重付加反
応を行い、好ましくはポリウレア系の重合体をシェル部
（壁膜）とする、硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｄ
成分）が得られる。

【００４０】このようにして得られた硬化促進剤含有マ
イクロカプセル（Ｄ成分）は、コア／シェル構造の形態
をとり、シェル部内にコア成分として硬化促進剤を内包
してなるものである。そして、この硬化促進剤含有マイ
クロカプセル（Ｄ成分）は、従来からの公知の手段、例
えば、遠心分離後に乾燥したり、噴霧乾燥したりする手
段によって単離することができる。また、上記エポキシ
樹脂やフェノール樹脂中に溶解混合させることができ
る。この際、必要に応じてマイクロカプセル中の有機溶
剤を減圧乾燥等の手段を併用して除去することもでき
る。

【００４１】この硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｄ
成分）の平均粒径は、後述のように、エポキシ樹脂組成
物の製造の際に加わる剪断力を考慮して０．０５〜１０
μｍ、好ましくは０．１〜４μｍの範囲に設定すること
がマイクロカプセルの安定性および分散性の点から好ま
しい。なお、本発明において、この硬化促進剤含有マイ
クロカプセル（Ｄ成分）の形状としては球状が好ましい
が楕円状であってもよい。そして、このマイクロカプセ
ルの形状が真球状ではなく楕円状や偏平状等のように一
律に粒径が定まらない場合には、その最長径と最短径と
の単純平均値を平均粒径とする。

【００４２】この硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｄ
成分）において、内包される硬化促進剤の量は、マイク
ロカプセル全量の５〜７０重量％に設定することが好ま
しく、特に好ましくは１０〜５０重量％である。すなわ
ち、硬化促進剤の内包量が５重量％未満では、硬化反応
の時間が長過ぎて、反応性に乏しくなり、逆に硬化促進
剤の内包量が７０重量％を超えるとシェル部（壁膜）の
厚みが薄過ぎて内包される硬化促進剤（コア成分）の隔
離性や機械的強度に乏しくなる恐れがあるからである。

【００４３】また、上記硬化促進剤含有マイクロカプセ
ル（Ｄ成分）の粒径に対するシェル部（壁膜）の厚みの
比率は３〜２５％に設定することが好ましく、特に好ま
しくは５〜２５％に設定される。すなわち、上記比率が
３％未満ではエポキシ樹脂組成物製造時の混練工程にお
いて加わる剪断力（シェア）に対して充分な機械的強度
が得られず、また、２５％を超えると内包される硬化促
進剤の放出が不充分となる傾向がみられるからである。

【００４４】そして、上記硬化促進剤含有マイクロカプ
セル（Ｄ成分）の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部
（以下「部」と略す）に対して０．１〜３０部に設定す
ることが好ましい。特に好ましくは５〜１５部の割合で
ある。すなわち、上記硬化促進剤含有マイクロカプセル
（Ｄ成分）の配合量が、０．１部未満では、硬化速度が
遅過ぎて強度の低下を引き起こし、逆に３０部を超える
と、硬化速度が速過ぎて流動性が損なわれるからであ
る。

【００４５】なお、本発明のエポキシ樹脂組成物には、
上記Ａ〜Ｄ成分以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜
に配合することができる。

【００４６】上記他の添加剤としては、例えば、難燃
剤、ワックス等があげられる。

【００４７】上記難燃剤としては、ノボラック型ブロム
化エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等があげら
れ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられ
る。

【００４８】上記ワックスとしては、高級脂肪酸、高級
脂肪酸エステル、高級脂肪酸カルシウム等の化合物があ
げられ、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

【００４９】さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物に
は、上記他の添加剤以外にシリコーンオイルおよびシリ
コーンゴム、合成ゴム等の成分を配合して低応力化を図
ったり、耐湿信頼性テストにおける信頼性向上を目的と
してハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等のイオン
トラップ剤を配合してもよい。

【００５０】本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、
つぎのようにして製造することができる。まず、先に述
べたように、界面重合法にて、硬化促進剤含有マイクロ
カプセル（Ｄ成分）を作製する。

【００５１】ついで、上記硬化促進剤含有マイクロカプ
セル（Ｄ成分）とともに、残りの他の成分を全て混合し
た後、ミキシングロール機等の混練機にかけ加熱状態で
混練りして溶融混合する。このとき、硬化促進剤含有マ
イクロカプセル（Ｄ成分）には熱と剪断力が働くが、こ
の段階では熱安定性が良好であり、このマイクロカプセ
ルには封止成形時に簡単にシェル部（壁膜）が熱により
破壊される性質を有する熱可塑性樹脂がシェル部（壁
膜）形成材料として用いられている。特にこの熱可塑性
樹脂としては、先に述べたようにポリウレアが好適に用
いられる。また、マイクロカプセルに加わる剪断力に対
しては、マイクロカプセルの平均粒径を０．０５〜１０
μｍ、好ましくは０．１〜４μｍの範囲に設定すること
がマイクロカプセルの安定性および分散性の点から好ま
しい。

【００５２】つぎに、これを室温にて冷却した後、公知
の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠するという一
連の工程を経由することにより目的とするエポキシ樹脂
組成物を製造することができる。

【００５３】本発明において、上記エポキシ樹脂組成物
を用いてなる半導体素子の封止は、特に限定するもので
はなく、通常のトランスファー成形等の公知のモールド
方法により行うことができる。

【００５４】このようにして得られる半導体装置は、前
記特定の金属元素を有する酸性金属元素化合物からなる
充填剤（Ｃ成分）を用いたエポキシ樹脂組成物ととも
に、前記硬化促進剤含有マイクロカプセル（Ｄ成分）に
よって樹脂封止されているため、硬化安定性に優れたエ
ポキシ樹脂組成物による樹脂封止によって、パッケージ
製造時の流動性の低下も生ずることなく均一な半導体パ
ッケージが得られる。

【００５５】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００５６】実施例に先立ち、下記に示す方法に従って
硬化促進剤含有マイクロカプセルを作製した。

【００５７】〔硬化促進剤含有マイクロカプセル〕前述
の界面重合法にて作製した。すなわち、より詳しく述べ
ると、キシリレンジイソシアネート３モルと、トリメチ
ロールプロパン１モルとの付加物１０部を、硬化剤とし
てのトリフェニルホスフィン４部に均一に溶解させて油
相を調製した。また、蒸留水９５部とポリビニルアルコ
ール５部からなる水相を別途調製し、このなかに上記調
製した油相を添加してホモミキサー（８０００ｒｐｍ）
にて乳化しエマルジョン状態にし、これを還流管、攪拌
機、滴下ロートを備えた重合反応器に仕込んだ。

【００５８】一方、トリエチレンテトラミン３部を含む
水溶液１３部を調製し、これを上記重合反応器に備えた
滴下ロート内に入れ、反応器中のエマルジョンに滴下し
て７０℃で３時間重合を行い、マイクロカプセルを作製
した。このようにしてトリフェニルホスフィンを内包し
たポリウレアシェル（粒径に対するシェル厚み比率２０
％）構造のマイクロカプセルを製造した（平均粒径２μ
ｍ）。

【００５９】一方、下記に示す各成分を準備した。

【００６０】〔エポキシ樹脂Ａ１〕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エポキシ樹脂（エポキシ当量
２００）

【００６１】〔エポキシ樹脂Ａ２〕クレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９８）

【００６２】〔フェノール樹脂Ｂ１〕フェノールノボラ
ック樹脂（水酸基当量１０５）

【００６３】〔フェノール樹脂Ｂ２〕前記一般式（２）
で表されるフェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７
５：一般式（２）中、ｎ＝０〜２１）

【００６４】〔ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂〕エポキシ当量２７５でブロム含有量３６％

【００６５】

【実施例１〜４、比較例１〜４】下記の表１および表２
に示す各成分を同表に示す割合で配合し、ミキシングロ
ール機（１００℃）で混練りして冷却した後、粉砕する
ことにより目的とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を得
た。なお、用いた充填剤の種類と平均粒径、および（Δ
Ｈ／ｍＣ）値（ｋｃａｌ）を表１および表２に併せて示
した。

【００６６】

【表１】

【００６７】

【表２】

【００６８】このようにして得られた実施例および比較
例の各粉末状のエポキシ樹脂組成物を用いて下記に示す
評価試験（１７５℃における初期ゲルタイムの他は、３
０℃×７日放置後の粉末を用いての１７５℃におけるゲ
ルタイム、１７５℃×６０秒後の硬度および離型性評
価）に供した。これらの結果を後記の表３および表４に
併せて示す。

【００６９】〔１７５℃におけるゲルタイム〕１７５℃
におけるゲルタイムを熱板式ゲルタイムに従って測定し
た。

【００７０】〔３０℃×７日放置後の１７５℃における
ゲルタイム〕３０℃×７日放置した後、上記と同様にし
て１７５℃におけるゲルタイムを測定した。

【００７１】〔１７５℃×６０秒後の硬度〕１７５℃×
６０秒の条件で成形した直後、ショアーＤ硬度計を用い
て、熱時の硬度を測定した。

【００７２】〔離型性〕まず、図１に示すような３層構
造（上型１０，中型１１，下型１２）の成形型を用い
て、１７５℃×６０秒の条件で成形を行い、エポキシ樹
脂組成物硬化体における離型時の荷重を測定した。図に
おいて、１３はカル、１４はスプルー、１５はランナ
ー、１６はキャビティーである。離型時の荷重の測定
は、図２に示すように、成形型の中型１１を支持台１７
上に載置し、プッシュプルゲージ１８を用いて上方から
中型１１内のエポキシ樹脂組成物硬化体１９を脱型し
た。このときの荷重値を測定した。

【００７３】さらに、上記各実施例および比較例で得ら
れた粉末状のエポキシ樹脂組成物を用いてタブレット状
（直径２４．５ｍｍ×厚み２０ｍｍ）に予備成形し、こ
のタブレットを４０℃の温度条件で７日間放置した。つ
いで、この放置したタブレットを用いて半導体装置〔８
０ピン四方向フラットパッケージ：ＱＦＰ−８０（１４
ｍｍ×２０ｍｍ×厚み２．７ｍｍ）、リードフレームＭ
Ｆ２０２、半導体素子（８ｍｍ×８ｍｍ×厚み０．３７
ｍｍ）〕をトランスファー成形（条件：１７５℃×２
分）にて作製した。

【００７４】〔成形不良評価〕まず、得られた半導体装
置について、成形不良が発生した個数（１２０個中）を
測定した。すなわち、自動成形機（ＴＯＷＡ社製、ＶＰ
Ｓ−４０）で上記ＱＦＰ−８０（１４ｍｍ×２０ｍｍ×
厚み２．７ｍｍ）を１０ショット成形して、ボイドの形
成を評価した。なお、上記ボイドの形成は、軟Ｘ線装置
にて測定し、直径０．１ｍｍ以上のものが形成されたも
のを不良とした。その結果を下記の表３および表４に示
す。

【００７５】

【表３】

【００７６】

【表４】

【００７７】上記表３および表４の結果から、全ての実
施例品は、３０℃×７日放置後の１７５℃におけるゲル
タイムが短く、しかも、１７５℃×６０秒後の硬度も高
いことがわかる。また、離型性にも優れ、成形物の不良
発生率も０％であることから、実施例品のエポキシ樹脂
組成物は、貯蔵安定性が高く、これを半導体装置の封止
材料として用いるのに適していることがわかる。このこ
とから、実施例品のエポキシ樹脂組成物を半導体装置の
封止材料として用いると高い信頼性を備えた半導体装置
が得られる。これに対して、比較例品は、３０℃×７日
放置後の１７５℃におけるゲルタイムが長く、しかも、
１７５℃×６０秒後の硬度も低いことがわかる。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、本発明のエポキシ樹脂組
成物は、エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ
成分）を含有し、かつ、特定の金属元素を有する酸性金
属元素化合物からなる充填剤（Ｃ成分）と、硬化促進剤
含有マイクロカプセル（Ｄ成分）を含有するものであ
る。このように、充填剤として、上記特定の金属元素を
有する酸性金属元素化合物を用いるとともに、硬化促進
剤をマイクロカプセル化したものを用いるため、上記充
填剤中の金属元素と硬化促進剤との硬化反応が抑制さ
れ、貯蔵後でも硬化安定性に優れたエポキシ樹脂組成物
が得られる。そして、この硬化安定性に優れたエポキシ
樹脂組成物を半導体装置の封止材料として用いると、信
頼性の高い半導体装置を得ることができる。さらに、本
発明のエポキシ樹脂組成物は、上記のように半導体装置
の封止材料として最適であるが、他の分野、例えば、接
着や塗料等の分野においても有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】離型性の評価方法に用いるエポキシ樹脂組成物
硬化体の成形方法を示す説明図である。

【図２】離型性の評価方法である荷重の測定方法を示す
説明図である。

フロントページの続き (72)発明者 三隅 貞仁 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 西岡 務 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 谷口 剛史 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の（Ａ），（Ｂ）成分を含有し、か
   つ、（Ｃ），（Ｄ）成分を含有することを特徴とするエ
   ポキシ樹脂組成物。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の条件（α）を満たす金属元素を有する酸性
   金属元素化合物からなる充填剤。 （α）上記金属元素の酸化物の解離熱ΔＨを、陽イオン
   数ｍと、酸素原子に対する配位数Ｃとの積で除した値
   （ΔＨ／ｍＣ）が、４００〜１５００ｋｃａｌである。 （Ｄ）硬化促進剤からなるコア部が、熱可塑性樹脂から
   なるシェル部で被覆されたコア／シェル構造を有する硬
   化促進剤含有マイクロカプセル。
2. 【請求項２】 上記（Ｄ）成分である硬化促進剤含有マ
   イクロカプセルのシェル部を構成する熱可塑性樹脂がポ
   リウレアである請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 上記（Ｃ）成分である酸性金属元素化合
   物が、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、
   四窒化三ケイ素、窒化ホウ素および炭化ホウ素からなる
   群から選ばれた少なくとも一つである請求項１または２
   記載のエポキシ樹脂組成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載のエ
   ポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる半
   導体装置。