JP5206643B2 - エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物および半導体装置に関するものである。

ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の封止方法として、エポキシ樹脂組成物による成形封止が低コスト、大量生産に適しており、採用されている。さらに、信頼性の点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフェノール樹脂の改良により特性の向上が図られてきた。
しかし、近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向において、半導体の高集積化も年々進み、また半導体装置の表面実装化が促進されるなかで、半導体封止用エポキシ樹脂組成物への要求は益々厳しいものとなってきている。このため、従来からのエポキシ樹脂組成物では解決出来ない問題点も出てきている。

例えば、表面実装の採用により半導体装置が半田浸漬或いは半田リフロー工程で急激に２００℃以上の高温にさらされ、吸湿した水分が爆発的に気化する際の応力により、半導体装置内、特に半導体素子、リードフレーム、インナーリード上の金メッキや銀メッキ等の各種メッキされた各接合部分とエポキシ樹脂組成物の硬化物の界面で剥離が生じたりして、信頼性が著しく低下する現象である。
さらに、環境問題に端を発した有鉛半田から無鉛半田への移行に伴い、半田処理時の温度が高くなり、半導体装置中に含まれる水分の気化によって発生する爆発的な応力による耐半田性が、従来以上に大きな課題となってきている。

半田処理による信頼性低下を改善するために、エポキシ樹脂組成物中の無機質充填材の充填量を増加させることで低吸湿化、高強度化、低熱膨張化を達成し耐半田性を向上させ、低溶融粘度の樹脂を使用して、成形時に低粘度で高流動性を維持させる手法がある（例えば、特許文献１参照。）。この手法を用いることにより耐半田性がかなり改良されるが、無機充填材の充填割合の増加と共に、流動性が犠牲になり、エポキシ樹脂組成物がパッケージ内に十分に充填されず、空隙が生じやすくなる欠点があった。
また、メッキ部とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面での剥離を防止する為、ジスルフィド化合物によって金属と樹脂の密着性を高めることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）が、十分な耐半田性を達成するには至っていない。このようなことから、無鉛半田に対応する高温の半田処理によっても剥離やクラックが発生しない良好な耐半田性を達成するための、更なる技術が求められている。

特開平０５−１３１４８６号公報 特開２００６−２８４７７号公報

本発明の目的は、耐半田性に優れたエポキシ樹脂組成物および半導体装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（７）に記載の本発明により達成される。
（１）（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材と、（Ｄ）ジチオアルコール化合物と、を含む半導体封止に用いるエポキシ樹脂組成物であって、
前記（Ｄ）ジチオアルコール化合物が、下記一般式（１）で示されるものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。

（２）前記（Ｄ）ジチオアルコール化合物が、２，２’−ジチオジエタノール、３，３’−ジチオジプロパノールおよびそれらの誘導体の中から選ばれる１種以上のジチオアルコール化合物である上記（１）に記載のエポキシ樹脂組成物。
（３）前記（Ｄ）ジチオアルコール化合物の含有量は、前記エポキシ樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下である上記（１）または（２）に記載のエポキシ樹脂組成物。
（４）さらに（Ｅ）硬化促進剤を含むものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
（５）前記（Ａ）エポキシ樹脂が、下記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。

（６）前記（Ｂ）硬化剤が、下記一般式（３）で表されるフェノール樹脂である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。

（７）上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で、半導体素子が封止されていることを特徴とする半導体装置。

本発明によると、耐半田性に優れたエポキシ樹脂組成物および半導体装置を得ることができる。

本発明に係るエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。

以下、本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体装置について詳細に説明する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材と、（Ｄ）ジチオアルコール化合物と、を含む半導体封止に用いるエポキシ樹脂組成物であって、前記（Ｄ）ジチオアルコール化合物が、下記一般式（１）で示されるものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。

本発明の半導体装置は、上記に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で、半導体素子が封止されていることを特徴とする。

（エポキシ樹脂組成物）
まず、エポキシ樹脂組成物について説明する。本発明のエポキシ樹脂組成物は、半導体素子を封止するために用いられるものである。
前記エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂（Ａ）を含む。
前記（Ａ）エポキシ樹脂は、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造は特に限定するものではないが、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、フェノール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、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種以上を併用しても差し支えない。このようなエポキシ樹脂の中でも下記一般式（２）で表されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、耐燃性、耐半田性を特に向上することができる。

前記（Ａ）エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の２重量％以上、１０重量％以下であることが好ましく、２．５重量％以上、８重量％以下であることがより好ましい。前記（Ａ）エポキシ樹脂の含有量が前記範囲内であると流動性を損なうことなく、耐半田性を向上する効果に優れる。

前記エポキシ樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、１００〜２，０００が好ましく、特に２００〜１，０００が好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、特に流動性に優れる。
前記重量平均分子量は、例えばＧ．Ｐ．Ｃを用いて、次のような条件で評価することができる。
ＧＰＣ装置は、ポンプ、インジェクター、ガードカラム、カラム及び検出器から構成され、溶媒にはテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用いる。ポンプの流速は０．５ｍｌ／分にて測定を行なう。これよりも高い流速では目的の分子量の検出精度が低くなるため好ましくない。また、上記の流速で精度よく測定を行なうためには流量精度のよいポンプを使用することが必要であり、流量精度は０．１０％以下が好ましい。ガードカラムには市販のガードカラム（例えば、東ソー（株）製ＴＳＫ ＧＵＡＲＤＣＯＬＵＭＮ ＨＨＲ−Ｌ：径６．０ｍｍ、管長４０ｍｍ）、カラムには市販のポリスチレンジェルカラム（東ソー（株）製ＴＳＫ−ＧＥＬ ＧＭＨＨＲ−Ｌ：径７．８ｍｍ、管長３０ｍｍ）を複数本直列接続させる。検出器には示差屈折率計（ＲＩ検出器。例えば、ＷＡＴＥＲＳ社製示差屈折率（ＲＩ）検出器Ｗ２４１４）を用いる。測定に先立ち、ガードカラム、カラム及び検出器内部は４０℃に安定させておく。試料には、濃度３〜４ｍｇ／ｍｌに調整したエポキシ樹脂（Ａ）のＴＨＦ溶液を用意し、これを約５０〜１５０μｌインジェクターより注入して測定を行なう。試料の解析にあたっては、単分散ポリスチレン(以下、ＰＳ)標準試料により作成した検量線を用いる。検量線はＰＳの分子量の対数値とＰＳのピーク検出時間（保持時間）をプロットし、３次式に回帰したものを用いる。検量線作成用の標準ＰＳ試料としては、昭和電工（株）製ＳｈｏｄｅｘスタンダードＳＬ−１０５シリーズの品番Ｓ−１．０（ピーク分子量１，０６０）、Ｓ−１．３（ピーク分子量１，３１０）、Ｓ−２．０（ピーク分子量１，９９０）、Ｓ−３．０（ピーク分子量２，９７０）、Ｓ−４．５（ピーク分子量４，４９０）、Ｓ−５．０（ピーク分子量５，０３０）、Ｓ−６．９（ピーク分子量６，９３０）、Ｓ−１１（ピーク分子量１０，７００）、Ｓ−２０（ピーク分子量１９，９００）を使用する。

前記エポキシ樹脂組成物は、（Ｂ）硬化剤を含む。前記（Ｂ）硬化剤は、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定されないが、それらの具体例としてはフェノール系樹脂、ビスフェノールＡなどのビスフェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族アミンなどが挙げられこれらを単独で用いても、２種以上の硬化剤を併用しても良い。

これらの硬化剤の中でも特にフェノール系樹脂を用いることが好ましい。本発明に用いるフェノール系樹脂は、１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、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、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェノールアラルキル樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種以上を併用しても差し支えない。このようなフェノール系樹脂の中でも下記一般式（３）で表されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂が好ましい。これにより、耐燃性、耐半田性を特に向上することができる。

前記（Ｂ）硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の１重量％以上、８重量％以下であることが好ましく、２重量％以上、６重量％以下であることがより好ましい。前記（Ｂ）硬化剤の含有量が前記範囲内であると、流動性を損なうことなく、耐半田性を向上する効果に優れる。

前記（Ａ）エポキシ樹脂と前記（Ｂ）硬化剤であるフェノール系樹脂の配合割合としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数（Ｅｐ）と全フェノール系樹脂のフェノール性水酸基数（Ｐｈ）との比（Ｅｐ／Ｐｈ）が０．８以上、１．３以下であることが好ましく、特に０．９以上、１．２５以下であることが好ましい。比が上記範囲内であると、エポキシ樹脂組成物の硬化性を向上することができ、硬化物のガラス転移温度を高くすることができる。また、耐湿信頼性にも優れる。

前記エポキシ樹脂組成物は、（Ｃ）無機充填材を含む。前記（Ｃ）無機充填材としては、一般に半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができる。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものとしては、球状の溶融シリカである。これらの無機充填材は、１種類を単独で用いても２種以上を併用しても差し支えない。

前記（Ｃ）無機充填材の平均粒子径は、特に限定されないが、５μｍ以上、５０μｍ以下が好ましく、特に１０μｍ以上、４５μｍ以下が好ましい。平均粒子径が上記範囲内であると、前記エポキシ樹脂組成物の流動性に優れる。また、平均粒子径が前記下限値を下回ると流動性が低下する場合があり、前記上限値を上回ると成形時の充填性が低下する場合がある。
また、前記平均粒子径は、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置で評価することができる。（島津製作所製、ＳＡＬＤ−７０００）

前記（Ｃ）無機充填材の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の７５重量％以上、９４重量％以下が好ましく、特に８０重量％以上、９２重量％以下が好ましい。含有量が上記範囲内であると、流動性の低下を招くことなく、耐半田性の向上効果に優れる。

前記エポキシ樹脂組成物は、前記一般式（１）で示されるジチオアルコール化合物を含む。これにより、耐半田性を向上することができる。

このような一般式（１）で示されるジチオアルコール化合物を用いることにより、耐半田性を向上することができる理由は、以下のように考えられる。
前記ジチオアルコール化合物は、エポキシ樹脂組成物を製造する過程では安定で反応せず、成形時リードフレーム金属（特に、表面が金の場合）へ接近した場合にＳ−Ｓ結合が解裂して、金属と結合する。したがって、効率良くエポキシ樹脂組成物とリードフレームとの界面で作用することができる。したがって、金属との界面での密着性をより向上することができる。これに対して、例えばチオールを有するような化合物の場合、エポキシ樹脂組成物を製造する過程で樹脂と反応するため、金属表面での効果が低下してしまう。
また、アルコール性水酸基は、他に用いられるようなアミノ基、カルボキシル基、シラノール基等のように樹脂と強固に結合するものと比較して、初期の密着性には劣るが、熱や吸湿等による樹脂の動き（応力）により、密着性の低下が小さい。

前記ジチオアルコール化合物の炭素数ｍは２〜１０の整数であるが、より好ましくは、２〜５の整数であり、最も好ましくは２〜３の整数である。炭素数が前記上限値を超えると、分子量が高くなることにより粘度が向上し、流動性が低下する場合がある。また、炭素数が前記下限値未満であると、溶融混練する際に揮発してしまう場合がある。

また、前記ジチオアルコール化合物の炭素数ｎは、１〜１０の整数であるが、より好ましくは、１〜５の整数であり、最も好ましくは１〜３の整数である。炭素数が前記上限値を超えると、分子量が高くなることにより粘度が向上し、流動性が低下する場合がある。また、炭素数が前記下限値未満であると、溶融混練する際に揮発してしまう場合がある。

また、より具体的には、前記ジチオアルコール化合物の炭素数ｍが２〜４であり、かつｎが１〜４であることが好ましく、特にｍが２〜３であり、ｎが２〜３であることが好ましい。炭素数が前記範囲内であると、特にリードフレームへの接着性（又は耐半田性）を向上する効果に優れる。

前記ジチオアルコール化合物は、より具体的には２，２’−ジチオジエタノール、３，３’−ジチオジプロパノールおよびそれらの誘導体の中から選ばれる１種以上のジチオアルコール化合物であることが好ましい。これにより、リードフレームへの接着性（又は耐半田性）を向上することができる。

前記（Ｄ）ジチオアルコール化合物の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下が好ましく、特に０．１重量％以上、０．４重量％以下が好ましい。前記ジチオアルコール化合物の含有量が前記下限値を下回ると密着性を向上する効果が低下する場合があり、上限値を超えると成形物の強度を低下させ、パッケージの信頼性を向上する効果が低下する場合がある。

前記エポキシ樹脂組成物は、特に限定されないが、さらに（Ｅ）硬化促進剤を含むことが好ましい。これにより、エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進することができ、良好な流動性と硬化性を併せ持つことができる。
前記（Ｅ）硬化促進剤としては、エポキシ樹脂のエポキシ基と硬化剤（例えば、フェノール系樹脂のフェノール性水酸基）との反応を促進するものであればよく、一般に半導体素子の封止材であるエポキシ樹脂組成物に使用されているものを利用することができる。具体例としては、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物等のリン原子含有化合物、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等の窒素原子含有化合物が挙げられる。これらの硬化促進剤は、１種類を単独で用いても２種以上を併用して差し支えない。これらのうち、リン原子含有化合物が好ましく、特に流動性という点を考慮するとテトラ置換ホスホニウム化合物が好ましく、またエポキシ樹脂組成物の硬化物の高温下における低弾性率化という点を考慮するとホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物がより好ましい。

前記有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第１ホスフィン、ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第２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、トリフェニルホスフィン等の第３ホスフィンが挙げられる。

前記テトラ置換ホスホニウム化合物としては、例えば、下記一般式（４）で表される化合物が挙げられる。

一般式（４）で表される化合物は、例えば以下のようにして得られる。まず、テトラ置換ホスホニウムブロマイドと芳香族有機酸と塩基を有機溶剤に混ぜ均一に混合し、その溶液系内に芳香族有機酸アニオンを発生させる。次いで水を加える。すると、一般式（４）で表される化合物を沈殿させることができる。一般式（４）で表される化合物において、リン原子に結合するＲ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０がフェニル基であり、かつＡＨはヒドロキシル基を芳香環に有する化合物、すなわちフェノール類であり、かつＡは該フェノール類のアニオンであるのが好ましい。

前記ホスホベタイン化合物としては、例えば下記一般式（５）で表される化合物が挙げられる。

一般式（５）で表される化合物は、例えば以下のようにして得られる。まず、第三ホスフィンであるトリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩とを接触させ、トリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩が有するジアゾニウム基とを置換させる工程を経て得られる。しかしこれに限定されるものではない。一般式（５）で表される化合物としては、例えば、Ｘが水素又はメチル基であり、かつＹが水素又はヒドロキシル基であるものが好ましい。

前記ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物としては、例えば、下記一般式（６）で表される化合物等が挙げられる。

ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるホスフィン化合物としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリス（アルキルフェニル）ホスフィン、トリス（アルコキシフェニル）ホスフィン、トリナフチルホスフィン、トリス（ベンジル）ホスフィン等の芳香環に無置換あるいはアルキル基、アルコキシル基等の置換基が存在するものが好ましく、アルキル基、アルコキシル基の有機基としては１〜６の炭素数を有するものが挙げられる。入手しやすさの観点からはトリフェニルホスフィンが好ましい。
またホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるキノン化合物としては、例えば、ｏ−ベンゾキノン、ｐ−ベンゾキノン、アントラキノン類が挙げられ、中でもｐ−ベンゾキノンが保存安定性の点から好ましい。
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物の製造方法としては、有機第三ホスフィンとキノン化合物の両者が溶解することができる溶媒中で接触、混合させることにより付加物を得ることができる。溶媒としてはアセトンやメチルエチルケトン等のケトン類で付加物への溶解性が低いものがよい。しかしこれに限定されるものではない。
一般式（６）で表される化合物において、リン原子に結合するＲ１１、Ｒ１２およびＲ１３がフェニル基であり、かつＲ１４、Ｒ１５およびＲ１６が水素原子である化合物、すなわち１,４−ベンゾキノンとトリフェニルホスフィンを付加させた化合物が好ましい。

前記硬化促進剤（Ｅ）の配合量は、特に限定されないが、エポキシ樹脂組成物全体の０．１重量％以上、１重量％以下が好ましい。配合量が上記範囲内であると、流動性を損なうことなく、良好な硬化性を得ることができる。

また、前記エポキシ樹脂組成物には、必要に応じてエポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等のシランカップリング剤を用いることが出来る。具体的な化合物としては、例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（６−アミノヘキシル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ベンゼンジメタナミン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシランン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどが挙げられる。これらのうちエポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシランが好ましく、アミノシランとしては、１級アミノシラン又はアニリノシランが好ましい。またこれらは２種以上併用した方がより効果が高く、特にアニリノシランとエポキシシラン又はメルカプトシラン又は１級アミノシランを併用するのが好ましく、エポキシシラン、メルカプトシラン、１級アミノシラン、アニリノシラン４種類併用するのが最も好ましい。

このようなシランカップリング剤の配合量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１．５重量％以下が好ましく、特に０．０３重量％以上、１重量％以下が好ましい。シランカップリング剤の配合量が上記範囲内であると、さらなる低粘度化と流動性向上効果が期待できる。また、上記範囲内であれば、硬化性を低下することなく、密着性の向上効果に優れる。また、これらシランカップリング剤は、予め水或いは必要に応じて酸又はアルカリを添加して、加水分解処理して用いてもよく、また予め無機充填材に処理されていてもよい。

前記エポキシ樹脂組成物には、必要に応じて離型剤が用いられる。離型剤としては、従来公知のものを用いることができるが、例えば、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリエチレン系ワックス等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種以上を併用しても構わない。これらのうちポリエチレン系ワックスが好ましく、ポリエチレン系ワックスとモンタン酸エステル系ワックスを併用した方がより好ましい。離型剤の配合量は、特に制限されないが、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５重量％以上、３重量％以下が好ましく、より好ましくは０.１重量％以上、１重量％以下である。配合量が前記下限値を下回ると離型性が低下する場合があり、前記上限値を上回ると密着性および耐半田性が低下する場合がある。

前記エポキシ樹脂組成物には、必要に応じてイオントラップ剤が用いられる。イオントラップ剤としては従来公知のものを用いることができるが、例えば、ハイドロタルサイト類やマグネシウム、アルミニウム、ビスマス、チタン、ジルコニウムから選ばれる元素の含水酸化物等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種以上を併用しても構わない。これらのうちハイドロタルサイト類が好ましい。イオントラップ剤の配合量は、特に制限されないが、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５重量％以上３重量％以下が好ましく、より好ましくは０.１重量％以上１重量％以下である。配合量が前記範囲内であると、充分なイオン補足作用を発揮し、他の材料特性に対する悪影響も少ない。

前記エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、無機質充填材、ジチオアルコール化合物、シランカップリング剤、離型剤およびイオントラップ剤などの他、カーボンブラック等の着色剤、シリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤、臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ほう酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤等の添加剤を適宜配合しても差し支えない。

なお、前記エポキシ樹脂組成物は、例えばミキサー等を用いて原料を充分に均一に混合したもの、更にその後、熱ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度等を調整したものを用いることができる。

（半導体装置）
上述したようなエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子等の各種の電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の従来からの成形方法で硬化成形して半導体装置を得ることができる。

本発明で封止を行う半導体素子としては、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、固体撮像素子等が挙げられる。
本発明の半導体装置の形態としては、特に限定されないが、例えば、デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ（ＰＬＣＣ）、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）、スモール・アウトライン・パッケージ（ＳＯＰ）、スモール・アウトライン・Ｊリード・パッケージ（ＳＯＪ）、薄型スモール・アウトライン・パッケージ（ＴＳＯＰ）、薄型クワッド・フラット・パッケージ（ＴＱＦＰ）、テープ・キャリア・パッケージ（ＴＣＰ）、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）等が挙げられる。
トランスファーモールドなどの成形方法で封止された半導体装置は、そのまま、或いは８０℃〜２００℃程度の温度で、１０分〜１０時間程度の時間をかけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。

図１は、本発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド３上に、ダイボンド材硬化体２を介して半導体素子１が固定されている。半導体素子１の電極パッドとリードフレーム５との間は金線４によって接続されている。半導体素子１は、封止用樹脂組成物の硬化体６によって封止されている。

以下に本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は重量部とした。
（実施例１）
エポキシ樹脂としてエポキシ樹脂１：一般式（２）で表されるエポキシ樹脂（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂：日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｐ、軟化点５８℃、エポキシ当量２７３、ｎ＝２．３）６．３重量部と、フェノール樹脂としてフェノール樹脂１：一般式（３）で表されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（明和化成（株）製、商品名ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点６５℃、水酸基当量２０４、式（２）においてｍ＝１．６）４．３重量部と、硬化促進剤：トリフェニルホスフィンと１，４−ベンゾキノンとの付加物０．２重量部と、溶融球状シリカ（平均粒径３０μｍ）８８．０重量部と、ジチオアルコール構造を有する化合物（Ｄ）として２，２’−ジチオジエタノール（東京化成工業（株）製、分子量：１５４．２５）０．１重量部と、シランカップリング剤としてカップリング剤１：Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン０．２重量部と、離型剤としてポリエチレン系ワックス（離型剤１）０．３重量部と、イオントラップ剤としてハイドロタルサイト（協和化学工業（株）製、ＤＨＴ−４Ｈ）０．２重量部と、カーボンブラック０．４重量部とをミキサーにて混合し、熱ロールを用いて、９５℃で８分間混練して冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。

（実施例２）
ジチオアルコール構造を有する化合物（Ｄ）として３，３’−ジチオジプロパノールを用いた以外は実施例１と同様にした。

（実施例３）
２，２’−ジチオジエタノールの添加量を減らし、配合を表１のようにした以外は実施例１と同様にした。

（実施例４）
２，２’−ジチオジエタノールの添加量を増やし、配合を表１のようにした以外は実施例１と同様にした。

（実施例５）
エポキシ樹脂として以下のものを用いた以外は実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂２：ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名ＹＸ−４０００、エポキシ当量１９０、融点１０５℃）。

（実施例６）
フェノール樹脂として以下のものを用いた以外は実施例１と同様にした。
フェノール樹脂２： フェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製、商品名ＸＬＣ−ＬＬ、水酸基当量１６５、軟化点７９℃）。

（比較例１）
ジチオアルコール化合物（Ｄ）を除き、配合を表１のようにした以外は実施例１と同様にした。

（比較例２）
ジチオアルコール化合物（Ｄ）の代わりに、ジスルフィドシラン（日本ユニカ−株式会社製：Ａ１２８９）を用いた以外は実施例１と同様にした。

（比較例３）
ジチオアルコール化合物（Ｄ）の代わりに、ジチオグリコール酸（和光純薬（株）社製）を用いた以外は実施例１と同様にした。

各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て、以下の方法で評価した。結果を表１に示す。

１．耐半田性１
低圧トランスファー成形機（第一精工（株）製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、成形温度１７５℃、圧力８．３ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件でエポキシ樹脂組成物によりシリコンチップ等を封止成形して、８０ピンＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ、Ｃｕ製Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕメッキフレーム、パッケージサイズ：１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ厚、チップサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ×０．３５ｍｍ厚）を作製し、アフターベークとして１７５℃、８時間加熱処理した。その後、６０℃、相対湿度６０％で１２０時間の加湿処理を行った後、２６０℃のＩＲリフロー処理をした。パッケージ内部の剥離とクラックを超音波探傷機（日立建機ファインテック株式会社製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ ｈｙｐｅｒ ＩＩ）で確認し、剥離、クラックのいずれか一方でもあったものを不良とした。評価した１０個のパッケージ中の不良パッケージ数を示す。

２．耐半田性２
低圧トランスファー成形機（第一精工（株）製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、成形温度１７５℃、圧力８．３ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件でエポキシ樹脂組成物によりシリコンチップ等を封止成形して、８０ピンＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ、Ｃｕ製Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕメッキフレーム、パッケージサイズ：１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ厚、チップサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ×０．３５ｍｍ厚）を作製し、アフターベークとして１７５℃、８時間加熱処理した。その後、８５℃、相対湿度６０％で１６８時間の加湿処理を行った後、２６０℃のＩＲリフロー処理をした。パッケージ内部の剥離とクラックを超音波探傷機（日立建機ファインテック株式会社製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ ｈｙｐｅｒ ＩＩ）で確認し、剥離、クラックのいずれか一方でもあったものを不良とした。評価した１０個のパッケージ中の不良パッケージ数を示す。

表１から明らかなように、実施例１〜６で得られたエポキシ組成物を用いて成形した半導体パッケージは、耐半田性に優れていた。
特に実施例１および２は、より厳しい条件下での耐半田性にも優れていた。

本発明に従うと、無鉛半田に対応する高温の半田処理によっても剥離やクラックが発生しない良好な耐半田性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られるので、特に表面実装型の半導体装置の製造用として好適に用いることができる。

１ 半導体素子
２ ダイボンド材硬化体
３ ダイパッド
４ 金線
５ リードフレーム
６ 封止用樹脂組成物の硬化体

Claims (7)

1. （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材と、（Ｄ）ジチオアルコール化合物と、を含む半導体封止に用いるエポキシ樹脂組成物であって、
   前記（Ｄ）ジチオアルコール化合物が、下記一般式（１）で示されるものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
   

   
2. 前記（Ｄ）ジチオアルコール化合物が、２，２’−ジチオジエタノール、３，３’−ジチオジプロパノールおよびそれらの誘導体の中から選ばれる１種以上のジチオアルコール化合物である請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
3. 前記（Ｄ）ジチオアルコール化合物の含有量は、前記エポキシ樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下である請求項１または２に記載のエポキシ樹脂組成物。
4. さらに（Ｅ）硬化促進剤を含むものである請求項１ないし３のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
5. 前記（Ａ）エポキシ樹脂が、下記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂である請求項１ないし４のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
   

   
6. 前記（Ｂ）硬化剤が、下記一般式（３）で表されるフェノール樹脂である請求項１ないし５のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
   

   
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で、半導体素子が封止されていることを特徴とする半導体装置。

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