JP2006241284A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザーマーキング性が良く、また、変色しにくい成形品を得ることができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する。
【解決手段】エポキシ樹脂及び硬化剤を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。硬化剤として下記の式１及び式２で示されるものを併用する。半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対してカーボンブラックを０．０５質量％以下添加する。
【化１】

【選択図】なし

Description

本発明は、半導体素子を封止するのに用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこの組成物で半導体素子を封止成形して得られる半導体装置に関するものである。

エポキシ樹脂は、接着性に優れていると共に低吸湿性を有しているので、半導体素子を始めとして各種電子部品を封止するのに広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。また、ガラス、金属、セラミックを用いるハーメチックシールに比べ、エポキシ樹脂による封止が主流を占めているのは、大量生産性に優れており、大きなコストメリットを得ることができるという点が主な要因となっている。そして、このようなエポキシ樹脂による封止は、一般的には次のような成形材料を用いて行われている。すなわち、この成形材料は、エポキシ樹脂としてＯ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂、無機充填材として溶融シリカ、ワックスとして天然カルナバ、硬化促進剤として有機リン化合物を用いて調製されるエポキシ樹脂組成物からなるものである。
特開２００４−１５６０５３号公報

そして、上述したような成形材料を用いて多種多様な半導体装置（成形品）が製造されるが、これらの成形品には、その種類を判別することができるように、レーザーマーキングが行われている。

しかしながら、上記の成形材料を用いて得られた成形品は、レーザーマーキング性が悪い場合があり、また、成形品が変色してマークを判別するのが困難な場合があるという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、レーザーマーキング性が良く、また、変色しにくい成形品を得ることができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び印字されたマークが鮮明で容易に読み取ることができる半導体装置を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂及び硬化剤を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、硬化剤として下記の式１及び式２で示されるものを併用すると共に、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対してカーボンブラックを０．０５質量％以下添加して成ることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１において、硬化促進剤としてイミダゾール類を添加して成ることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、硬化物表面のＬ値（明度）が４０±５、ａ値（色度）が０±０．５、ｂ値（色度）が０±１．０であることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、硬化物表面のＷＢ値（白度）が１５±３であることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る半導体装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で半導体素子を封止成形して成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物によれば、レーザーマーキング性が良く、また、変色しにくい成形品を得ることができるものである。

請求項２の発明によれば、成形品の変色を十分に防止することができるものである。

請求項３の発明によれば、レーザーマーキング性をさらに向上させることができるものである。

請求項４の発明によれば、レーザーマーキング性をさらに向上させることができるものである。

本発明の請求項５に係る半導体装置によれば、印字されたマークが鮮明で容易に読み取ることができるものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂及び硬化剤を含有するものである。

本発明においてエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂等を用いることができる。

また、本発明において硬化剤としては、上記の式１及び式２で示されるものを併用する。エポキシ樹脂と式１及び式２の硬化剤の当量比は、エポキシ樹脂／式１及び式２の硬化剤＝０．８〜１．２であることが好ましい。式１及び式２の硬化剤のほか、他の硬化剤も併用することができる。他の硬化剤としては、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリフェニルメタン骨格を有する硬化剤、ジシクロ骨格を有する硬化剤、各種多価フェノール化合物あるいはナフトール化合物等を用いることができる。硬化剤全量に対して式１の硬化剤と式２の硬化剤の比率はそれぞれ３０質量％以上であることが好ましい。

また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物には硬化促進剤を添加することができる。硬化促進剤としては、成形品の変色を十分に防止することができる点で、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類を用いるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、例えば、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、ジアザビシクロウンデセン等の三級アミン類を用いてもよい。全樹脂成分（エポキシ樹脂及び硬化剤）１００質量部に対して硬化促進剤の添加量は０．５〜１．５質量部であることが好ましい。

また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物には充填材を添加することができる。充填材としては、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素等を例示することができるが、特に溶融シリカや結晶シリカを用いるのが好ましい。半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、充填材の添加量は６５〜９３質量％に設定することができるが、特に６５〜８５質量％であることが好ましい。

また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、さらに、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤、ブロム含有エポキシ樹脂等の難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、天然カルナバ等のワックス等を添加してもよい。

また、本発明においては、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、着色料であるカーボンブラックを０．０５質量％以下（実質上の下限は０．０００１質量％）添加するようにしている。カーボンブラックの添加量が０．０５質量％より多いと、レーザーマーキング性が悪化するものである。

そして、上述したエポキシ樹脂、硬化剤、必要に応じてその他の成分を配合し、これをミキサーやブレンダー等で均一に混合した後、さらにこの混合物をニーダーやロール等で混練することによって、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を調製することができる。このようにして調製した半導体封止用エポキシ樹脂組成物によれば、レーザーマーキング性が良く、また、変色しにくい成形品を得ることができるものである。なお、上記混練物を冷却固化した後、この固化物を粉砕してペレットやパウダーにしたりタブレット化したりすることができる。

ここで、上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を成形硬化して得られる硬化物表面のＬ値（明度）は４０±５、ａ値（色度）は０±０．５、ｂ値（色度）は０±１．０であることが好ましい。Ｌ値（明度）、ａ値（色度）、ｂ値（色度）をそれぞれ上記の範囲に設定するためには、例えば、エポキシ樹脂／式１及び式２の硬化剤（当量比）＝０．８〜１．２、硬化剤全量に対して式１の硬化剤と式２の硬化剤の比率をそれぞれ３０質量％以上に設定しておけばよい。Ｌ値（明度）が３５より小さくても、逆に４５より大きくても、レーザーマーキング性が悪化するおそれがある。また、ａ値（色度）が−０．５より小さくても、逆に０．５より大きくても、レーザーマーキング性が悪化するおそれがある。また、ｂ値（色度）が−１．０より小さくても、逆に１．０より大きくても、レーザーマーキング性が悪化するおそれがある。なお、Ｌ値（明度）、ａ値（色度）、ｂ値（色度）はいずれも色差計（色彩計）を用いて測定することができる。

また、上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を成形硬化して得られる硬化物表面のＷＢ値（白度）は１５±３であることが好ましい。ＷＢ値（白度）をこの範囲に設定するためには、例えば、エポキシ樹脂／式１及び式２の硬化剤（当量比）＝０．８〜１．２、硬化剤全量に対して式１の硬化剤と式２の硬化剤の比率をそれぞれ３０質量％以上に設定しておけばよい。ＷＢ値（白度）が１２より小さくても、逆に１８より大きくても、レーザーマーキング性が悪化するおそれがある。なお、ＷＢ値（白度）は色差計（色彩計）を用いて測定することができる。

次に、上記のようにして得た半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、この組成物で半導体素子を封止成形することによって、本発明に係る半導体装置（成形品）を製造することができる。例えば、ＩＣ等の半導体素子を多数搭載したリードフレームをトランスファー成形用金型にセットし、トランスファー成形を行うことによって、半導体素子を半導体封止用樹脂組成物で封止した半導体装置を製造することができる。

そして、このようにして得た半導体装置にあっては、上述した半導体封止用エポキシ樹脂組成物で半導体素子を封止成形しているので、この成形品の表面に印字されるマークはいずれも鮮明になり、容易に読み取ることができるものである。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（半導体封止用エポキシ樹脂組成物の調製）
エポキシ樹脂として、Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住友化学工業（株）製「ＥＳＣＮ−１９５ＸＬ」）を用いた。

硬化剤として、式１の硬化剤（大日本インキ化学工業（株）製「ＶＨ４１５０」）、式２の硬化剤（明和化成（株）製「ＭＥＨ７８００」）、フェノールノボラック樹脂（荒川化学工業（株）製「タマノール７５２」）を用いた。

充填材として、あらかじめカップリング剤で処理しておいた溶融シリカを用いた。カップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製「ＫＢＭ４０３」）を用いた。

硬化促進剤として、トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）、２−フェニルイミダゾールを用いた。

難燃剤として、ブロム含有エポキシ樹脂（住友化学工業（株）製「ＥＳＢ４００」）を用いた。

難燃助剤として、三酸化アンチモンを用いた。

ワックスとして、天然カルナバを用いた。

着色料として、カーボンブラック（三菱化学（株）製「ＭＡ６００」）を用いた。

そして、上記の各成分を下記［表１］に示す配合量（質量部）で配合し、これをブレンダーで３０分間混合して均一化した。次に、この混合物を８０℃に加熱したニーダーで溶融混練して押し出し、この混練物を冷却した後、粉砕機で所定の粒度に粉砕することによって、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を粒状材料として調製した。

（試験片の作製）
試験片は、上記のようにして得た粒状材料を用いて、次のようにして作製した。すなわち、トランスファー成形によってφ５０ｍｍ×３ｍｍｔの成形品を作製した。この成形品は１７０℃×２分間の条件でキュアーした。

（色差計測定値）
日本電色工業（株）製分光式色彩計を用い、各試験片のＬ値（明度）、ａ値（色度）、ｂ値（色度）、ＷＢ値（白度）を標準物質（白色板）との比較により測定した。結果を下記［表１］に示す。

（レーザーマーキング性）
日本電気（株）製レーザーマーキング装置を用い、各試験片にレーザーマーキングを行って、印字されたマークの鮮明度（レーザーマーキング性）を目視により判定した。結果を下記［表１］に示す。なお、判定基準は以下のとおりである。

「○」：マークを鮮明に確認することができるもの
「△」：一部不鮮明な部分があるもの
「×」：全体的に不鮮明であるもの
また、成形品の変色の有無も目視により判定した。結果を下記［表１］に示す。なお、判定基準は以下のとおりである。

「◎」：ほとんど変色がみられないもの
「○」：一部薄い変色が確認されるもの
「△」：全体的に薄い変色が確認されるもの
「×」：完全に変色しているもの

上記［表１］にみられるように、実施例１〜５の半導体封止用エポキシ樹脂組成物によれば、レーザーマーキング性が良く、また、変色しにくい成形品を得ることができることが確認される。しかも、硬化促進剤としてイミダゾール類を添加した実施例５の半導体封止用エポキシ樹脂によれば、成形品の変色を十分に防止することができることが確認される。

Claims (5)

1. エポキシ樹脂及び硬化剤を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、硬化剤として下記の式１及び式２で示されるものを併用すると共に、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対してカーボンブラックを０．０５質量％以下添加して成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. 硬化促進剤としてイミダゾール類を添加して成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 硬化物表面のＬ値（明度）が４０±５、ａ値（色度）が０±０．５、ｂ値（色度）が０±１．０であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
4. 硬化物表面のＷＢ値（白度）が１５±３であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で半導体素子を封止成形して成ることを特徴とする半導体装置。