JPH10279813A - 半導体封止用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】 （修正有） 【課題】安全性、耐湿信頼性、難燃性、離型性、成形作
業性に優れた半導体封止用樹脂組成物を提供する。 【解決手段】熱硬化性樹脂、硬化剤、無機質充填剤とと
もに下記の（ハ）成分および（ニ）成分を含有する半導
体封止用樹脂組成物。しかも、上記（ハ）成分である金
属水酸化物が平均粒子径０．６〜２０μｍを有するとと
もに、上記無機質充填剤の一部が上記（ハ）成分である
金属水酸化物よりも小さな粒径であって平均粒子径０．
５〜１０μｍである。 （ハ）下記の一般式（１）で表される金属水酸化物。 ｍ（Ｍ_a Ｏ_b ）・ｃＨ₂ Ｏ ・・・（１） 〔上記式（１）において、Ｍは金属元素であり、ａ，
ｂ，ｃは正数、ｍは１以上の正数である。〕 （ニ）下記の一般式（２）で表される金属酸化物。 ｍ′（Ｑ_d Ｏ_e ） ・・・（２） 〔上記式（２）において、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖ
ａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に
属する金属元素であり、かつ上記式（１）のＭとは異な
る金属元素である。また、ｄ，ｅは正数、ｍ′は１以上
の正数である。〕

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、難燃性および耐湿
信頼性に優れ、かつ成形作業性にも優れた半導体封止用
樹脂組成物およびそれを用いた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、従来セラミック等によって封止され半導体装置
化されていたが、最近では、コスト，量産性の観点か
ら、プラスチックを用いた樹脂封止型の半導体装置が主
流になっている。この種の樹脂封止には、従来からエポ
キシ樹脂組成物が用いられており良好な成績を収めてい
る。しかし、半導体分野の技術革新によって集積度の向
上とともに素子サイズの大形化，配線の微細化が進み、
パッケージも小形化，薄形化する傾向にあり、これに伴
って封止材料に対してより以上の信頼性の向上が要望さ
れている。

【０００３】一方、半導体装置等の電子部品は、難燃性
の規格であるＵＬ９４ Ｖ−０に適合することが必要不
可欠であり、従来から、半導体封止用樹脂組成物に難燃
作用を付与する方法として、臭素化エポキシ樹脂および
酸化アンチモンを添加する方法が一般的に行われてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記難
燃化付与技術に関して２つの大きな問題があった。

【０００５】第１の問題点として、三酸化アンチモン自
身の有害性，燃焼時に臭化水素，ブロム系ガス，臭素化
アンチモン等の発生による人体への有害性や機器への腐
食性と、半導体素子封止過程で産出する産業廃棄物や使
用後の半導体装置の処分の問題等環境上の安全性が問題
となっている。

【０００６】第２の問題点としては、上記難燃化付与技
術を採用した半導体装置を高温で長時間放置すると、遊
離した臭素の影響で半導体素子上のアルミニウム配線が
腐食し、半導体装置の故障の原因となり高温信頼性の低
下が問題となっている。

【０００７】上記の問題点を解決するために、難燃剤と
してノンハロゲン−ノンアンチモン系である金属水酸化
物を無機難燃剤として添加する方法が提案されている。
しかしながら、この方法では大量の（例えば４０重量％
以上の）金属水酸化物を使用せねばならず、結果、新た
な問題が生じることとなる。

【０００８】第１の問題点は、半田付け時に半導体装置
の膨れや、クラックが発生しやすい点である。近年、半
導体装置の実装方法として表面実装が主流になってお
り、半田付け時には半田浸漬、赤外リフロー、ベーパー
フェイズリフロー等の半田処理方法が選択されて使用さ
れる。いずれの処理を採用しても、半導体装置が高温
（通常２１５〜２６０℃）に曝されるため、従来の金属
水酸化物が添加された樹脂組成物を用いた樹脂封止によ
る半導体装置では、金属水酸化物の吸水量が多いため、
吸湿した水分の急激な気化により半導体装置の膨れやク
ラックが発生するという、いわゆる、耐半田性の低下と
いう問題が生じている。

【０００９】第２の問題点として、耐湿信頼性に関して
８０〜２００℃、相対湿度７０〜１００％の高温高湿環
境下での半導体素子機能が低下するという点である。ま
た、発熱量の大きい半導体素子や自動車のエンジン周り
に搭載する半導体装置等では、長期間の使用により脱水
反応が生起するため、耐湿信頼性が低下するという問題
が生じる可能性がある。

【００１０】このように、従来の難燃化技術では、上記
のような問題が生じるため、燃焼時に有害ガスの発生の
ない、安全かつ無公害な材料であって、半導体装置の半
田付け時において金属水酸化物の脱水による半導体装置
の膨れやクラックを起こさず、長期間の高温高湿雰囲気
下での放置によっても半導体素子上のアルミニウム配線
の腐食や耐湿信頼性の低下の生起しない難燃化技術の開
発が強く望まれている。そこで、本出願人は、熱硬化性
樹脂および硬化剤とともに、金属水酸化物と金属酸化物
とを併用した半導体封止用熱硬化性樹脂組成物を提案し
上記課題の解決を図った（特願平７−５０７４６６号公
報）。この半導体封止用熱硬化性樹脂組成物を用いるこ
とにより確かに難燃性および耐湿信頼性の向上効果は得
られたが、近年の半導体分野の技術革新に伴い、高い難
燃性とともにより一層の耐湿信頼性の向上が望まれその
要望に応える必要性が出ている。一方、上記金属水酸化
物と金属酸化物とを併用した半導体封止用熱硬化性樹脂
組成物を用いて半導体素子を樹脂封止すると、成形金型
から成形物を離型する際、成形物の金型からの離型性が
悪く、結果、成形作業性に劣るという問題が生じた。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、安全性はもちろん、耐湿信頼性および難燃性に
優れるとともに、離型性にも優れ、結果、成形作業性に
優れた半導体封止用樹脂組成物およびそれを用いた半導
体装置の提供を目的とする。

【００１２】

【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（イ）〜（ホ）成分を含有する半
導体封止用樹脂組成物であって、上記（ハ）成分である
金属水酸化物が平均粒子径０．６〜２０μｍを有すると
ともに、上記（ホ）成分である無機質充填剤の一部が上
記（ハ）成分である金属水酸化物よりも小さな粒径であ
って平均粒子径０．５〜１０μｍである半導体封止用樹
脂組成物を第１の要旨とする。 （イ）熱硬化性樹脂。 （ロ）硬化剤。 （ハ）下記の一般式（１）で表される金属水酸化物。

【化５】ｍ（Ｍ_a Ｏ_b ）・ｃＨ₂ Ｏ ・・・（１） 〔上記式（１）において、Ｍは金属元素であり、ａ，
ｂ，ｃは正数、ｍは１以上の正数である。〕 （ニ）下記の一般式（２）で表される金属酸化物。

【化６】ｍ′（Ｑ_d Ｏ_e ） ・・・（２） 〔上記式（２）において、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖ
ａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に
属する金属元素であり、かつ上記式（１）のＭとは異な
る金属元素である。また、ｄ，ｅは正数、ｍ′は１以上
の正数である。〕 （ホ）無機質充填剤。

【００１３】また、下記の（イ），（ロ），（ハ′），
（ホ）成分を含有する半導体封止用樹脂組成物であっ
て、上記（ハ′）成分である複合化金属水酸化物が平均
粒子径０．６〜２０μｍを有するとともに、上記（ホ）
成分である無機質充填剤の一部が上記（ハ′）成分であ
る複合化金属水酸化物よりも小さな粒径であって平均粒
子径０．５〜１０μｍである半導体封止用樹脂組成物を
第２の要旨とする。 （イ）熱硬化性樹脂。 （ロ）硬化剤。 （ハ′）下記の一般式（１）で表される金属水酸化物
と、下記の一般式（２）で表される金属酸化物とが複合
化した複合化金属水酸化物。

【化７】ｍ（Ｍ_a Ｏ_b ）・ｃＨ₂ Ｏ ・・・（１） 〔上記式（１）において、Ｍは金属元素であり、ａ，
ｂ，ｃは正数、ｍは１以上の正数である。〕

【化８】ｍ′（Ｑ_d Ｏ_e ） ・・・（２） 〔上記式（２）において、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖ
ａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に
属する金属元素であり、かつ上記式（１）のＭとは異な
る金属元素である。また、ｄ，ｅは正数、ｍ′は１以上
の正数である。〕 （ホ）無機質充填剤。

【００１４】そして、本発明は、上記半導体封止用樹脂
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３の要旨とする。

【００１５】すなわち、本発明者らは、安全性はもちろ
ん耐湿信頼性および難燃性に優れるとともに、離型性に
も優れた半導体封止用樹脂組成物を得るために一連の研
究を行った。この研究を行うに際して、まず、前記金属
水酸化物と金属酸化物を併用した半導体封止用樹脂組成
物を用いた際の離型性の低下原因を突き止めるべく研究
を重ねた。その結果、上記難燃剤として作用する金属水
酸化物が成形金型との強い親和性を示すため、この金属
水酸化物が成形金型に一旦転写され付着すると、この付
着した汚れ部分が次の成形時に成形物との接着性を増加
させる作用を奏するようになり、その結果、成形物の離
型性が悪化するのではないかという知見を得た。この知
見に基づき上記作用を抑制するための手段を中心に検討
を行い、上記金属水酸化物の成形金型表面への付着を防
止することを目的にさらに研究を行った。そして、その
結果、難燃剤として優れた作用を奏する、上記一般式
（１）で表される金属水酸化物と、上記一般式（２）で
表される金属酸化物とを併用するとともに、上記難燃作
用を奏する金属水酸化物の平均粒子径よりも小さい粒径
を有する無機質充填剤を一部含有した無機質充填剤を用
いると、この小粒径の無機質充填剤が上記金属水酸化物
を覆うように分散して、成形時に金属水酸化物と成形金
型との直接的な接触が防止され、金属水酸化物が金型表
面に転写されず、金型汚れの基点が形成され難くなり、
良好な離型性を奏し、成形作業性の向上が図れることを
見出し本発明に到達した。

【００１６】また、上記一般式（１）で表される金属水
酸化物および上記一般式（２）で表される金属酸化物に
代えて、この金属水酸化物と金属酸化物とが複合化した
複合形態である複合化金属水酸化物を用いても、上記と
同様、難燃作用を奏する複合化金属水酸化物の平均粒子
径よりも小さい粒径を有する無機質充填剤を一部含有し
た無機質充填剤を用いると、先に述べたと同様の作用を
奏し、結果、良好な離型性を奏し、成形作業性の向上が
図れる。

【００１７】

【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。

【００１８】本発明に係る半導体封止用樹脂組成物は、
大別して２つの態様に分けられる。まず、第１の態様と
なる半導体封止用樹脂組成物について述べる。この第１
の態様の半導体封止用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（イ
成分）と、硬化剤（ロ成分）と、特定の金属水酸化物
（ハ成分）と、特定の金属酸化物（ニ成分）と、特定の
無機質充填剤（ホ成分）を用いて得られるものであり、
通常、粉末状あるいはこれを打錠したタブレット状にな
っている。

【００１９】上記熱硬化性樹脂（イ成分）としては、エ
ポキシ樹脂，ポリマレイミド樹脂，不飽和ポリエステル
樹脂，フェノール樹脂等があげられる。特に、本発明に
おいてはエポキシ樹脂，ポリマレイミド樹脂を用いるこ
とが好ましい。

【００２０】上記エポキシ樹脂としては、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。例えば、ビ
スフェノールＡ型，フェノールノボラック型，クレゾー
ルノボラック型，ビフェニル型等があげられる。

【００２１】また、上記ポリマレイミド樹脂としては、
特に限定するものではなく従来公知のものが用いられ、
１分子中に２個以上のマレイミド基を有するものであ
る。例えば、Ｎ，Ｎ′−４，４′−ジフェニルメタンビ
スマレイミド、２，２−ビス−〔４−（４−マレイミド
フェノキシ）フェニル〕プロパン等があげられる。

【００２２】上記熱硬化性樹脂（イ成分）とともに用い
られる硬化剤（ロ成分）としては、例えば、フェノール
樹脂，酸無水物，アミン化合物等従来公知のものが用い
られる。そして、上記熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂
を用いる場合、フェノール樹脂が好適に用いられる。上
記フェノール樹脂としては、フェノールノボラック、ク
レゾールノボラック、ビスフェノールＡ型ノボラック、
ナフトールノボラックおよびフェノールアラルキル樹脂
等があげられる。

【００２３】また、熱硬化性樹脂としてポリマレイミド
樹脂を用いる際の硬化剤としては、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。例えば、上記エポ
キシ樹脂用硬化剤をハロゲン化アリルとアルカリの存在
下で反応させて得られるアルケニルフェノール類やアミ
ン類があげられる。

【００２４】上記熱硬化性樹脂（イ成分）および硬化剤
（ロ成分）とともに用いられる特定の金属水酸化物（ハ
成分）は、下記の一般式（１）で表される金属水酸化物
である。

【００２５】

【化９】ｍ（Ｍ_a Ｏ_b ）・ｃＨ₂ Ｏ ・・・（１） 〔上記式（１）において、Ｍは金属元素であり、ａ，
ｂ，ｃは正数、ｍは１以上の正数である。〕

【００２６】上記一般式（１）で表される金属水酸化物
に関して、式（１）中の金属元素を示すＭとしては、Ａ
ｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｔｉ，Ｂ等があげられる。

【００２７】上記式（１）で表される金属水酸化物の具
体的な代表例としては、Ａｌ₂ Ｏ₃・ｃＨ₂ Ｏ（０＜ｃ
≦３）、ＭｇＯ・ｃＨ₂ Ｏ（０＜ｃ≦１）、ＣａＯ・ｃ
Ｈ₂Ｏ（０＜ｃ≦１）、Ｎｉ_a Ｏ・ｃＨ₂ Ｏ（０．５＜
ａ≦２、０＜ｃ≦２）、ＣｏＯ_b ・ｃＨ₂ Ｏ（１≦ｂ≦
２，０＜ｃ≦２）、ＰｂＯ_b ・ｃＨ₂ Ｏ（０．５≦ｂ≦
２，０＜ｃ≦２）、ＳｎＯ_b ・ｃＨ₂ Ｏ（１≦ｂ≦２，
０＜ｃ≦２）、ＺｎＯ・ｃＨ₂ Ｏ（０＜ｃ≦１）、Ｆｅ
Ｏ_b ・ｃＨ₂ Ｏ（１≦ｂ≦１．５，０．５≦ｃ≦１．
５）、ＣｕＯ_b ・ｃＨ₂ Ｏ（０．５≦ｂ≦１，０＜ｃ≦
１）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。特に２種以上併せて用いる際に、機
械的に混合して用いることも有効である。

【００２８】上記一般式（１）で表される金属水酸化物
の熱的性質において、脱水開始温度が２００℃以上であ
ることが好ましい。特に好ましくは脱水開始温度が２６
０℃以上のものである。なお、上記脱水開始温度とは、
熱天秤を使用した熱重量法（大気中にて測定）により昇
温速度１０℃／ｍｉｎで測定される値であり、加熱減量
が５重量％に達したときの温度、および微分加熱減量値
（加熱減量を時間で一次微分した値、すなわち加熱減量
速度）が０．５重量％／ｍｉｎを超えたときの温度のい
ずれか低い方の温度とする。

【００２９】上記一般式（１）で表される金属水酸化物
のなかでも、単位重量あたりの脱水に伴う吸熱エネルギ
ーが大きく、脱水開始温度が２００℃以上である金属水
酸化物が好適に用いられる。具体的にはＭｇＯ・ｃＨ₂
Ｏ（０＜ｃ≦１）、Ａｌ₂ Ｏ ₃ ・ｃＨ₂ Ｏ（０＜ｃ≦
３）を用いることが特に好ましい。

【００３０】そして、上記式（１）で表される金属水酸
化物は一般に粒状物であって、レーザー式粒度測定機に
よる平均粒子径０．６〜２０μｍの範囲のものを用いる
必要がある。すなわち、金属水酸化物の平均粒子径が２
０μｍを超え大きくなると、比表面積が小さくなり、難
燃化の効率が低くなるからである。特に好適なのは平均
粒子径１〜１５μｍである。

【００３１】上記熱硬化性樹脂（イ成分），硬化剤（ロ
成分）および特定の金属水酸化物（ハ成分）とともに用
いられる特定の金属酸化物（ニ成分）は下記の一般式
（２）で表されるものである。

【００３２】

【化１０】ｍ′（Ｑ_d Ｏ_e ） ・・・（２） 〔上記式（２）において、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖ
ａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に
属する金属元素であり、かつ上記式（１）のＭとは異な
る金属元素である。また、ｄ，ｅは正数、ｍ′は１以上
の正数である。〕

【００３３】本発明は、先に述べた特殊な金属水酸化物
（ハ成分）とこの金属酸化物（ニ成分）とを併用するこ
とが一つの特徴であり、その際には、前記式（１）で表
される金属水酸化物の式（１）中の金属元素Ｍと、上記
式（２）で表される金属酸化物の式（２）中の金属元素
Ｑとは異なるものでなければならない。

【００３４】上記一般式（２）で表される金属酸化物中
の金属元素を示すＱは、周期律表のIVａ，Ｖａ，VIａ，
VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に属する金属
である。例えば、鉄，コバルト，ニッケル，パラジウ
ム，銅，亜鉛，カドミウム等があげられ、単独でもしく
は２種以上併せて選択される。

【００３５】具体的な代表例としては、ＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＮｉＯ_b （０．５≦ｂ≦２）、ＣｏＯ_b （１≦ｂ≦
２）、ＰｂＯ_b （０．５≦ｂ≦２）、ＳｎＯ_b （１≦ｂ
≦２）、ＺｎＯ、ＦｅＯ_b （１≦ｂ≦１．５）、ＣｕＯ
_b （０．５≦ｂ≦１）、ＴｉＯ _b （１≦ｂ≦２）、Ｐｄ
Ｏ_b （１≦ｂ≦２）等があげられる。

【００３６】さらに、上記式（２）で表される金属酸化
物は一般に粒状物であって、レーザー式粒度測定機によ
る平均粒径０．１〜３０μｍの範囲のものが好適に用い
られる。特に好適なのは平均粒子径０．５〜２０μｍで
ある。

【００３７】上記一般式（１）で表される金属水酸化物
（ハ成分）と、一般式（２）で表される金属酸化物（ニ
成分）との好適な組み合わせとしては、例えば、ＭｇＯ
・Ｈ ₂ Ｏ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ｃＨ₂ Ｏ（０＜ｃ≦３）の金属
水酸化物と、ＦｅＯ_b （１≦ｂ≦１．５），ＮｉＯ，Ｚ
ｎＯの金属酸化物との組み合わせがあげられる。

【００３８】上記イ〜ニ成分とともに用いられる無機質
充填剤（ホ成分）としては、特に限定するものではなく
従来公知の各種充填剤があげられる。例えば、石英ガラ
ス粉末、タルク、シリカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カル
シウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素およびカーボンブラッ
ク粉末等があげられる。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、シリカ粉末を用いるこ
とが特に好適である。

【００３９】そして、本発明においては、上記無機質充
填剤の一部（ｘ）として前記金属水酸化物の粒径よりも
小さな粒径を有するものを用いることが最大の特徴であ
り、前記金属水酸化物よりも小さな粒径を有する上記無
機質充填剤の一部（ｘ）としては、平均粒子径が０．５
〜１０μｍを有するものでなければならない。すなわ
ち、無機質充填剤の一部（ｘ）の平均粒子径が０．５μ
ｍ未満のように小さ過ぎると、流動性が低下し、また平
均粒子径が１０μｍを超え大きくなると、金属水酸化物
と成形金型との接触を防止する効果が低下するからであ
る。そして、前記金属水酸化物（ハ成分）とこの無機質
充填剤の一部（ｘ）との配合割合〔（ハ）／（ｘ）〕
は、重量比で、（ハ）／（ｘ）＝１／０．１〜１／１に
設定することが好ましい。すなわち、上記両者の配合割
合（ハ）／（ｘ）において、無機質充填剤の一部（ｘ）
が金属水酸化物（ハ成分）に対して０．１未満では、金
属水酸化物と成形金型との接触を防止する効果が低下
し、逆に１を超えると流動性が低下する傾向がみられる
からである。

【００４０】なお、本発明において、金属水酸化物（ハ
成分）の粒径よりも小さな粒径を有する上記無機質充填
剤の一部（ｘ）の含有割合は、無機質充填剤（ホ成分）
全体中の１〜２０重量％となるように設定することが好
ましい。すなわち、上記無機質充填剤の一部（ｘ）が無
機質充填剤（ホ成分）全体の１重量％未満では、成形金
型と金属水酸化物との接触を防止する効果が低下し、２
０重量％を超えると、流動性が低下する傾向がみられる
からである。

【００４１】上記無機質充填剤（ホ成分）の配合量は、
この無機質充填剤に前述の金属水酸化物（ハ成分）と金
属酸化物（ニ成分）を加算した無機物全体の合計量が、
半導体封止用樹脂組成物全体の６０〜９２重量％に設定
することが好ましい。特に好ましくは７０〜９０重量％
である。すなわち、無機物全体量が６０重量％を下回る
と難燃性が低下する傾向がみられるからである。

【００４２】そして、そのうち上記金属水酸化物（ハ成
分）と金属酸化物（ニ成分）の含有量は、半導体封止用
樹脂組成物全体の４〜４０重量％の範囲に設定すること
が好ましい。特に好ましくは１０〜３０重量％である。
すなわち、金属水酸化物と金属酸化物の含有量が４重量
％未満では、難燃効果に乏しく、４０重量％を超える
と、耐半田性および耐湿信頼性が低下する傾向がみられ
るからである。このとき、併用する一般式（２）で表さ
れる金属酸化物は、一般式（１）で表される金属水酸化
物に対して１０〜５０重量％の割合で用いられる。すな
わち、金属酸化物が金属水酸化物に対して１０重量％未
満では、金属酸化物の炭化促進効果が少なく充分な難燃
化効果が得られ難く、また５０重量％を超えると、金属
水酸化物量が相対的に少なくなるため、難燃効果が得ら
れ難くなるからである。

【００４３】つぎに、第２の態様となる半導体封止用樹
脂組成物について述べる。この第２の態様の半導体封止
用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（イ成分）と、硬化剤
（ロ成分）と、特定の複合化金属水酸化物（ハ′成分）
と、特定の無機質充填剤（ホ成分）を用いて得られるも
のであり、通常、粉末状あるいはこれを打錠したタブレ
ット状になっている。

【００４４】上記熱硬化性樹脂（イ成分）および硬化剤
（ロ成分）については、前記第１の態様の半導体封止用
樹脂組成物で述べたものと同様のものが用いられる。

【００４５】上記熱硬化性樹脂（イ成分）および硬化剤
（ロ成分）とともに用いられる複合化金属水酸化物
（ハ′成分）は、前記第１の態様における金属水酸化物
（ハ成分）および金属酸化物（ロ成分）に代えて用いら
れるものであって、この金属水酸化物と金属酸化物とが
複合化した複合形態である。すなわち、この第２の態様
で用いられる複合化金属水酸化物（ハ′成分）は、前記
一般式（１）で表される金属水酸化物と、前記一般式
（２）で表される金属酸化物とが複合化した複合化金属
水酸化物である。

【００４６】そして、上記複合化金属水酸化物の具体的
な代表例としては、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）ＮｉＯ・ｃＨ
₂ Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１〕、ｓＭｇＯ・（１−
ｓ）ＺｎＯ・ｃＨ₂ Ｏ〔０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１〕、ｓ
Ａｌ₂ Ｏ₃ ・（１−ｓ）Ｆｅ₂Ｏ₃ ・ｃＨ₂ Ｏ〔０＜ｓ
＜１、０＜ｃ≦３〕等があげられる。なかでも、酸化マ
グネシウム・酸化ニッケルの水和物、酸化マグネシウム
・酸化亜鉛の水和物が特に好ましく用いられる。

【００４７】そして、上記複合化金属水酸化物（ハ′成
分）は一般に粒状物であって、レーザー式粒度測定機に
よる平均粒子径０．６〜２０μｍの範囲のものを用いる
必要がある。すなわち、上記複合化金属水酸化物の平均
粒子径が２０μｍを超え大きくなると、前記第１の態様
と同様、難燃効果が低下するからである。特に好適なの
は平均粒子径１〜１５μｍである。

【００４８】上記複合化金属水酸化物（ハ′成分）の配
合量は、樹脂組成物全体の１〜３０重量％の範囲に設定
することが好ましく、この配合範囲内でその難燃化効果
を発揮することができる。この場合も、前記第１の態様
と同様、この複合化金属水酸化物が１重量％未満では難
燃化効果が不充分となり、３０重量％を超えると耐湿信
頼性が低下する傾向がみられる。

【００４９】上記熱硬化性樹脂（イ成分）、硬化剤（ロ
成分）および複合化金属水酸化物（ハ′成分）とともに
用いられる無機質充填剤（ホ成分）は、前記第１の態様
と同様、特に限定するものではなく従来公知の各種充填
剤があげられる。例えば、石英ガラス粉末、タルク、シ
リカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウム、窒化ホウ
素、窒化ケイ素およびカーボンブラック粉末等があげら
れ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられ
る。なかでも、シリカ粉末を用いることが特に好適であ
る。

【００５０】そして、前記第１の態様と同様、複合化金
属水酸化物（ハ′成分）を用いる場合も、本発明におい
ては、上記無機質充填剤の一部（ｘ）として上記複合化
金属水酸化物（ハ′成分）の粒径よりも小さな粒径を有
するものを用いることが最大の特徴であり、上記複合化
金属水酸化物よりも小さな粒径を有する上記無機質充填
剤の一部（ｘ）としては、平均粒子径が０．５〜１０μ
ｍを有するものでなければならない。すなわち、前記第
１の態様と同様、無機質充填剤の一部（ｘ）の平均粒子
径が０．５μｍ未満のように小さ過ぎると、流動性が低
下し、また平均粒子径が１０μｍを超え大きくなると、
複合化金属水酸化物と成形金型との接触を防止する効果
が低下するからである。そして、上記複合化金属水酸化
物（ハ′成分）とこの無機質充填剤の一部（ｘ）との配
合割合〔（ハ′）／（ｘ）〕は、重量比で、（ハ′）／
（ｘ）＝１／０．１〜１／１に設定する必要がある。す
なわち、上記両者の配合割合（ハ′）／（ｘ）におい
て、無機質充填剤の一部（ｘ）が複合化金属水酸化物
（ハ′成分）に対して０．１未満では、複合化金属水酸
化物と成形金型との接触を防止する効果が低下し、逆に
１を超えると、流動性が低下するからである。

【００５１】なお、この場合も、複合化金属水酸化物
（ハ′成分）の粒径よりも小さな粒径を有する上記無機
質充填剤の一部（ｘ）の含有割合は、無機質充填剤（ホ
成分）全体中の１〜２０重量％となるように設定されて
いることが好ましい。

【００５２】上記無機質充填剤（ホ成分）の配合量は、
この無機質充填剤に前述の複合化金属水酸化物（ハ′成
分）を加算した無機物全体の合計量が、半導体封止用樹
脂組成物全体の６０〜９２重量％に設定することが好ま
しい。特に好ましくは７０〜９０重量％である。すなわ
ち、無機物全体量が６０重量％を下回ると難燃性が低下
する傾向がみられるからである。

【００５３】そして、第１の態様および第２の態様の半
導体封止用樹脂組成物としては、いずれにおいても下記
の方法に従って抽出された抽出水中の塩素イオン濃度が
上記樹脂組成物の硬化体１ｇあたり２００μｇ以下であ
ることが好ましい。すなわち、熱硬化性樹脂組成物５ｇ
と蒸留水５０ｃｃを専用の抽出容器に入れ、この容器を
１６０℃の乾燥機内に２０時間放置して抽出水（ｐＨ
６．０〜８．０）を抽出する。そして、上記抽出水をイ
オンクロマト分析して塩素イオン量（α）を測定する。
この塩素イオン量（α）は樹脂組成物硬化体中のイオン
量を１０倍に希釈した値であるため、下記に示す式によ
り樹脂組成物硬化体１ｇあたりの塩素イオン量を算出す
る。なお、上記抽出水のｐＨは６．０〜８．０の範囲が
好ましい。

【００５４】

【数１】樹脂組成物硬化体１ｇあたりの塩素イオン量
（μｇ）＝α×（５０／５）

【００５５】すなわち、樹脂組成物硬化体の抽出水中に
含有される塩素イオン濃度が２００μｇを超えて高い
と、半導体素子，リードフレーム等の腐食が発生した
り、耐湿性が劣化する傾向がみられるようになる。

【００５６】なお、本発明に係る、第１の態様および第
２の態様の半導体封止用樹脂組成物には、上記イ，ロ，
ハ，ニ，ホ成分、あるいは、上記イ，ロ，ハ′，ホ成分
以外に、いずれにも硬化促進剤、顔料、離型剤、可撓性
付与剤等を必要に応じて適宜に添加することができる。

【００５７】上記硬化促進剤としては、従来公知のも
の、例えば、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）
ウンデセン−７、トリエチレンジアミン等の三級アミノ
類、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリ
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等のリン系硬化促進剤等があげられ
る。

【００５８】上記顔料としては、カーボンブラック、酸
化チタン等があげられる。また、上記離型剤としては、
ポリエチレンワックス、パラフィンや脂肪酸エステル、
脂肪酸塩等があげられる。

【００５９】さらに、上記可撓性付与剤としては、シラ
ンカップリング剤等のカップリング剤およびシリコーン
樹脂やブタジエン−アクリロニトリルゴム等があげられ
る。

【００６０】また、本発明に係る半導体封止用樹脂組成
物（第１の態様および第２の態様とも）では、上記各成
分に加えてさらに有機系難燃剤を併用すると、上記金属
水酸化物の使用量を低減させることができ好ましい。代
表的な有機系難燃剤としては、複素環骨格を有する化合
物があげられる。

【００６１】上記複素環骨格を有する化合物としては、
例えば、メラミン誘導体、シアヌレート誘導体、イソシ
アヌレート誘導体等の複素環骨格を有する化合物があげ
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。

【００６２】上記有機系難燃剤は、前記金属水酸化物、
金属酸化物、複合化金属水酸化物と予め機械的に混合し
た後配合してもよいし、有機系難燃剤を溶剤に溶解して
これに前記金属水酸化物、金属酸化物、複合金属水酸化
物を添加して脱溶剤し表面処理したものを用いてもよ
い。

【００６３】そして、上記有機系難燃剤の含有量は、前
記金属水酸化物および金属酸化物の合計使用量、あるい
は複合化金属水酸化物の使用量の１〜１０重量％の範囲
に設定することが好ましい。特に好ましくは１〜５重量
％である。

【００６４】本発明に係る半導体封止用樹脂組成物は、
第１の態様および第２の態様のいずれにおいても、例え
ばつぎのようにして製造することができる。すなわち、
熱硬化性樹脂（イ成分），硬化剤（ロ成分）とともに、
第１の態様では、金属水酸化物（ハ成分）と金属酸化物
（ニ成分）および無機質充填剤（ホ成分）、第２の態様
では、複合化金属水酸化物（ハ′成分）および無機質充
填剤（ホ成分）ならびに必要に応じて他の添加剤を所定
の割合で配合する。つぎに、この混合物をミキシングロ
ール機等の混練機を用いて加熱状態で溶融混練し、これ
を室温に冷却する。そして、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によって目
的とする半導体封止用樹脂組成物を製造することができ
る。

【００６５】このようにして得られる半導体封止用樹脂
組成物を用いての半導体素子の封止方法は、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
成形方法によって行うことができる。

【００６６】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００６７】下記に示す各材料を準備した。 〔エポキシ樹脂ａ〕 クレゾールノボラック系エポキシ樹脂（エポキシ当量２
００）

【００６８】〔エポキシ樹脂ｂ〕 ビフェニル系エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５）

【００６９】〔フェノール樹脂ｃ〕 フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０７）

【００７０】〔フェノール樹脂ｄ〕 フェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７４）

【００７１】〔無定形シリカｅ〕 平均粒子径３０μｍ

【００７２】〔微粒子充填剤ｆ〕 シリカ粉末、平均粒子径０．１μｍ

【００７３】〔微粒子充填剤ｇ〕 シリカ粉末、平均粒子径０．７μｍ

【００７４】〔微粒子充填剤ｈ〕 シリカ粉末、平均粒子径１０μｍ

【００７５】〔リン系硬化促進剤〕 トリフェニルホスフィン

【００７６】〔エステル系ワックス〕 カルナバワックス

【００７７】〔オレフィン系ワックス〕 ポリエチレン系ワックス

【００７８】（１）金属水酸化物および金属酸化物を併
用した第１の態様における実施例について述べる。

【００７９】まず、実施例に先立って下記の表１に示す
金属水酸化物および金属酸化物を準備した。

【００８０】

【表１】

【００８１】

【実施例１〜７、比較例１〜３】まず、下記の表２〜表
３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（温度１００℃）で３分間溶融混練を行い、冷
却固化した後粉砕して目的とする粉末状エポキシ樹脂組
成物を得た。

【００８２】

【表２】

【００８３】

【表３】

【００８４】（２）複合化金属水酸化物を用いた第２の
態様における実施例について述べる。

【００８５】まず、実施例に先立って下記の表４に示す
複合化金属水酸化物を準備した。

【００８６】

【表４】

【００８７】

【実施例８〜１１、比較例４〜６】まず、下記の表５〜
表６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（温度１００℃）で３分間溶融混練を行い、
冷却固化した後粉砕して目的とする粉末状エポキシ樹脂
組成物を得た。

【００８８】

【表５】

【００８９】

【表６】

【００９０】このようにして得られた実施例および比較
例のエポキシ樹脂組成物を用い、その硬化体の塩素イオ
ン濃度を測定した。なお、塩素イオン濃度の測定方法
は、前述の方法に従った。さらに、各エポキシ樹脂組成
物を用いて厚み１／１６インチの試験片を成形し、ＵＬ
９４ Ｖ−０規格の方法に従って難燃性を評価した。な
お、合格とは９４−Ｖ０合格を意味する。

【００９１】つぎに、各エポキシ樹脂組成物を用いて下
記に示す評価試験（１７５℃におけるゲルタイム、１７
５℃での熱時硬度、５ショット後の離型荷重試験）に供
した。

【００９２】〔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測定法に従って
測定した。

【００９３】〔１７５℃での熱時硬度〕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。

【００９４】〔離型荷重試験〕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（５ショット
後）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。

【００９５】また、上記実施例および比較例で得られた
エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスファ
ー成形（条件：１７５℃×２分）し、１７５℃×５時間
で後硬化することにより半導体装置を得た。この半導体
装置は、８０ピンＱＦＰ（クワッドフラットパッケー
ジ、サイズ：２０×１４×２ｍｍ）であり、ダイパッド
サイズは８×８ｍｍである。

【００９６】このようにして得られた半導体装置につい
て、超音波探傷装置にて非破壊にて測定した。その測定
後、内部剥離の生じた個数（１０個中）をカウントし
た。そして、上記測定後、良品をつぎに示す半田試験に
供した。すなわち、良品の半導体装置を用いて、１２０
℃×１時間のプリベーク後、これを８５℃／８５％ＲＨ
×１６８時間吸湿させた後、２１５℃のＶＰＳで９０秒
の評価試験（耐半田クラック性）を行った。そして、ク
ラックが発生した個数（１０個中）を測定した。

【００９７】以上の各測定・評価結果を下記の表７〜表
１０に併せて示す。

【００９８】

【表７】

【００９９】

【表８】

【０１００】

【表９】

【０１０１】

【表１０】

【０１０２】上記表７〜表１０から明らかなように、全
ての実施例は高い難燃性レベルを有するとともに、離型
荷重が小さいことから成形性にも優れており、また得ら
れた半導体装置の信頼性に関しても良好な結果が得られ
た。

【０１０３】一方、比較例については、難燃性レベルに
関しては問題はなかったが、そのいくつかにおいては離
型荷重が大きく成形性に問題を有しており、また、得ら
れた半導体装置の信頼性にも劣っていることがわかる。

【０１０４】

【発明の効果】以上のように、本発明は、前記一般式
（１）で表される金属水酸化物（ハ成分）および一般式
（２）で表される金属酸化物（ニ成分）を含有し、かつ
上記金属水酸化物が平均粒子径０．６〜２０μｍを有す
るとともに、前記無機質充填剤（ホ成分）の一部（ｘ）
が上記金属水酸化物よりも小さな粒径であって平均粒子
径０．５〜１０μｍとなる半導体封止用樹脂組成物であ
る。あるいは、前記複合化金属水酸化物（ハ′成分）を
含有し、かつ上記複合化金属水酸化物が平均粒子径０．
６〜２０μｍを有するとともに、前記無機質充填剤（ホ
成分）の一部（ｘ）が上記金属水酸化物よりも小さな粒
径であって平均粒子径０．５〜１０μｍとなる半導体封
止用樹脂組成物である。このように、上記金属水酸化物
および金属酸化物、または複合化金属水酸化物の使用に
より、高温高湿下においても従来の難燃剤である臭素化
エポキシ樹脂と比較すると臭素の影響がなく半導体素子
やアルミニウム配線の腐食等が生じず耐湿信頼性が向上
して長寿命になる。さらに、有害なハロゲン化物や三酸
化アンチモンを使用せずに難燃性の付与が可能となるこ
とから、安全性が非常に高く環境上無公害である。しか
も、無機質充填剤の一部として金属水酸化物もしくは複
合化金属水酸化物よりも小さな粒径のものを用いるた
め、上記金属水酸化物もしくは複合化金属水酸化物の成
形金型表面への付着が抑制され、結果、離型性の向上が
実現する。

【０１０５】したがって、本発明にかかる半導体封止用
樹脂組成物を用いて封止された半導体装置は、無公害な
難燃化技術、および半導体装置の信頼性を格段に向上さ
せる技術を提供するものであり、しかもその成形作業性
においても優れており産業上の利用価値は極めて高いも
のである。

【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離型荷重の測定方法を
示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の（イ）〜（ホ）成分を含有する半
   導体封止用樹脂組成物であって、上記（ハ）成分である
   金属水酸化物が平均粒子径０．６〜２０μｍを有すると
   ともに、上記（ホ）成分である無機質充填剤の一部が上
   記（ハ）成分である金属水酸化物よりも小さな粒径であ
   って平均粒子径０．５〜１０μｍであることを特徴とす
   る半導体封止用樹脂組成物。 （イ）熱硬化性樹脂。 （ロ）硬化剤。 （ハ）下記の一般式（１）で表される金属水酸化物。 【化１】ｍ（Ｍ_a Ｏ_b ）・ｃＨ₂ Ｏ ・・・（１） 〔上記式（１）において、Ｍは金属元素であり、ａ，
   ｂ，ｃは正数、ｍは１以上の正数である。〕 （ニ）下記の一般式（２）で表される金属酸化物。 【化２】ｍ′（Ｑ_d Ｏ_e ） ・・・（２） 〔上記式（２）において、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖ
   ａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に
   属する金属元素であり、かつ上記式（１）のＭとは異な
   る金属元素である。また、ｄ，ｅは正数、ｍ′は１以上
   の正数である。〕 （ホ）無機質充填剤。
2. 【請求項２】 上記（ハ）成分である金属水酸化物と、
   上記（ハ）成分である金属水酸化物よりも小さな粒径で
   ある無機質充填剤の一部（ｘ）の配合割合〔（ハ）／
   （ｘ）〕が、重量比で、（ハ）／（ｘ）＝１／０．１〜
   １／１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】 上記一般式（１）で表される金属水酸化
   物中の金属元素を示すＭが、アルミニウム，マグネシウ
   ム，カルシウム，ニッケル，コバルト，スズ，亜鉛，
   銅，鉄，チタンまたはホウ素である請求項１または２記
   載の半導体封止用樹脂組成物。
4. 【請求項４】 上記一般式（２）で表される金属酸化物
   中の金属元素を示すＱが、鉄，コバルト，ニッケル，パ
   ラジウム，銅，亜鉛またはカドミウムである請求項１〜
   ３のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
5. 【請求項５】 上記一般式（１）で表される金属水酸化
   物と一般式（２）で表される金属酸化物との合計含有量
   が、樹脂組成物全体の４〜４０重量％の範囲に設定され
   ている請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体封止
   用樹脂組成物。
6. 【請求項６】 下記の（イ），（ロ），（ハ′），
   （ホ）成分を含有する半導体封止用樹脂組成物であっ
   て、上記（ハ′）成分である複合化金属水酸化物が平均
   粒子径０．６〜２０μｍを有するとともに、上記（ホ）
   成分である無機質充填剤の一部が上記（ハ′）成分であ
   る複合化金属水酸化物よりも小さな粒径であって平均粒
   子径０．５〜１０μｍであることを特徴とする半導体封
   止用樹脂組成物。 （イ）熱硬化性樹脂。 （ロ）硬化剤。 （ハ′）下記の一般式（１）で表される金属水酸化物
   と、下記の一般式（２）で表される金属酸化物とが複合
   化した複合化金属水酸化物。 【化３】ｍ（Ｍ_a Ｏ_b ）・ｃＨ₂ Ｏ ・・・（１） 〔上記式（１）において、Ｍは金属元素であり、ａ，
   ｂ，ｃは正数、ｍは１以上の正数である。〕 【化４】ｍ′（Ｑ_d Ｏ_e ） ・・・（２） 〔上記式（２）において、Ｑは、周期律表のIVａ，Ｖ
   ａ，VIａ， VIIａ，VIII，Ｉｂ，IIｂから選ばれた族に
   属する金属元素であり、かつ上記式（１）のＭとは異な
   る金属元素である。また、ｄ，ｅは正数、ｍ′は１以上
   の正数である。〕 （ホ）無機質充填剤。
7. 【請求項７】 上記（ハ′）成分である複合化金属水酸
   化物と、上記（ハ′）成分である複合化金属水酸化物よ
   りも小さな粒径である無機質充填剤の一部（ｘ）の配合
   割合〔（ハ′）／（ｘ）〕が、重量比で、（ハ′）／
   （ｘ）＝１／０．１〜１／１である請求項６記載の半導
   体封止用樹脂組成物。
8. 【請求項８】 上記（ハ′）成分である複合化金属水酸
   化物が、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）ＮｉＯ・ｃＨ₂ Ｏ〔０＜
   ｓ＜１、０＜ｃ≦１〕である請求項６または７記載の半
   導体封止用樹脂組成物。
9. 【請求項９】 上記（ハ′）成分である複合化金属水酸
   化物が、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）ＺｎＯ・ｃＨ₂ Ｏ〔０＜
   ｓ＜１、０＜ｃ≦１〕である請求項６または７記載の半
   導体封止用樹脂組成物。
10. 【請求項１０】 上記（ハ′）成分である複合化金属水
    酸化物の含有量が、樹脂組成物全体の１〜３０重量％の
    範囲に設定されている請求項６〜９のいずれか一項に記
    載の半導体封止用樹脂組成物。
11. 【請求項１１】 半導体封止用樹脂組成物硬化体の抽出
    液のｐＨが６．０〜８．０の範囲であって、かつ、その
    塩素イオン濃度が、樹脂組成物硬化体１ｇあたり２００
    μｇ以下である請求項１〜１０のいずれか一項に記載の
    半導体封止用樹脂組成物。
12. 【請求項１２】 半導体封止用樹脂組成物の硬化体が、
    厚み１／１６インチでのＵＬ９４燃焼試験において、Ｖ
    −０相当の難燃性を示すものである請求項１〜１１のい
    ずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
13. 【請求項１３】 上記（イ）成分である熱硬化性樹脂が
    エポキシ樹脂である請求項１〜１２のいずれか一項に記
    載の半導体封止用樹脂組成物。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一項に記載
    の半導体封止用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。