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JP4973177B2 - 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、半導体封止用樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置に関するものである。
近年の電子機器の小型化、軽量化、高機能化の市場動向において、半導体の高集積化が年々進み、また、半導体パッケージの表面実装化が促進されるなかで、新規にエリア表面実装のパッケージが開発され、従来構造のパッケージから移行し始めている。
エリア表面実装型半導体パッケージとしてはボール・グリッド・アレイ（以下、「ＢＧＡ」という。）、あるいは更に小型化を追求したチップ・サイズ・パッケージ（以下、「ＣＳＰ」という。）が代表的であるが、これらは従来のＱＦＰ、ＳＯＰに代表される表面実装パッケージでは限界に近づいている多ピン化・高速化への要求に対応するために開発されたものである。構造としては、ビスマレイミド・トリアジン（以下、「ＢＴ」という。）樹脂／銅箔回路基板に代表される硬質回路基板、あるいはポリイミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板の片面上に半導体素子を搭載し、その素子搭載面、即ち基板の片面のみが樹脂組成物などで成形・封止されている。また基板の素子搭載面の反対面には半田ボールを格子状に並列して形成し、パッケージを実装する回路基板との接合を行う特徴を有している。更に、素子を搭載する基板としては、上記有機回路基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用いる構造も考案されている。
これらエリア表面実装型半導体パッケージの構造は基板の素子搭載面のみを樹脂組成物で封止し、半田ボール形成面側は封止しないという片面封止の形態をとっている。ごく希に、リードフレーム等の金属基板などでは、半田ボール形成面でも数十μｍ程度の封止樹脂層が存在することもあるが、素子搭載面では数百μｍから数ｍｍ程度の封止樹脂層が形成されるため、実質的に片面封止となっている。このため、有機基板や金属基板と樹脂組成物の硬化物との間での熱膨張・熱収縮の不整合、あるいは樹脂組成物の成形・硬化時の硬化収縮による影響により、これらのパッケージでは成形直後から反りが発生しやすい。また、これらのパッケージを実装する回路基板上に半田接合を行う場合、２００℃以上の加熱工程を経るが、この際にパッケージの反りが発生し、多数の半田ボールが平坦とならず、パッケージを実装する回路基板から浮き上がってしまい、電気的接合信頼性が低下する問題も起こる。
基板上の実質的に片面のみを樹脂組成物の硬化物で封止したパッケージにおいて、反りを低減するには、樹脂組成物の硬化収縮を小さくすること、及び基板の線膨張係数と樹脂組成物の硬化物の線膨張係数を近づける２つの方法が重要である。
前記有機基板では、ＢＴ樹脂やポリイミド樹脂のような高いガラス転移温度（以下、「Ｔｇ」という。）の樹脂が広く用いられており、これらは樹脂組成物の成形温度である１７０℃近辺よりも高いＴｇを有する。従って、樹脂組成物の成形温度から室温までの冷却過程では、有機基板はそのα１の領域のみで収縮する。従って、樹脂組成物の硬化物もＴｇが樹脂組成物の成形温度より高く、且つα１が回路基板と同等であり、更に硬化収縮がゼロであれば反りはほぼゼロであると考えられる。このため、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂とトリフェノールメタン型フェノール樹脂との組合せて用いることによりＴｇを高くし、樹脂組生物の硬化収縮を小さくする手法が既に提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、溶融粘度の低い樹脂を用いて無機充填剤の配合量を高めることにより、α１を基板に合わせる手法が既に提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
また、半導体装置を実装する際、赤外線リフローなどの手段での半田処理による半田接合を行う場合、樹脂組成物の硬化物及び有機基板からの吸湿によりパッケージ内部に蓄積された水分が高温で急激に気化することによる応力で、パッケージにクラックが発生したり、基板の素子搭載面と樹脂組成物の硬化物との界面で剥離が発生したりすることがある。
さらに新たな動きとして、環境問題により従来よりも融点の高い無鉛半田の使用が高まってきている。この無鉛半田の適用に伴い、実装温度を従来に比べ約２０℃高くする必要があり、実装後の半導体装置の信頼性が従来に比べ著しく低下する問題が生じてきている。また、もう一つの環境問題対応として、Ｂｒ化合物や酸化アンチモン等の難燃剤を使わずに難燃化する要求が増えてきている。このような背景から、樹脂硬化物の高強度化、低応力化、低吸湿化、難燃剤フリー化が求められている。
従来のＢＧＡやＣＳＰなどのエリア表面実装型半導体パッケージには、反りの低減のために特許文献１や特許文献２の樹脂組成物が用いられてきたが、これらではエリア表面実装型半導体パッケージの反りは小さくできるものの、樹脂硬化物の吸水率が高いため、半田処理時にクラックや剥離が生じ易かった。また、耐燃性も難燃剤を用いないと実用には耐えられないものであった。
特開平１１−１４７９０号公報 特開平１１−１５４１号公報
本発明は、難燃剤を用いずに、エリア表面実装型半導体パッケージでの低反り性、耐半田リフロー性、耐燃性に優れる半導体封止用樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置を提供するものである。
本発明は、
［１］下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）を含むエポキシ樹脂（Ａ）と、フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物（Ｂ）と、無機充填剤（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）と、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）と、シランカップリング剤（Ｆ）と、芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｇ）と、を含み、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）の配合割合が全エポキシ樹脂（Ａ）に対して３０重量％以上であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の滴点が１００℃以上、１４０℃以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の平均粒径が２０μｍ以上、７０μｍ以下であり、全酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）中における粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合が０．１重量％以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の数平均分子量が５００以上、５０００以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上、１．０３ｇ／ｃｍ３以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、及び高密度ポリエチレンポリマーの酸化物から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
（ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２は水素又は炭素数４以下の炭化水素基でそれらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ１の平均値は０又は５以下の正数である。）
［２］ 前記第［１］項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記硬化促進剤（Ｄ）が、下記式（２）で表される化合物（ｄ１）、下記一般式（３）で表される化合物（ｄ２）及び下記一般式（４）で表される化合物（ｄ３）から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
（ただし、上記一般式（２）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は芳香族基、又はアルキル基を表す。Ａはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸のアニオンを表す。ＡＨはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸を表す。ａ、ｂは１以上、３以下の整数、ｃは０以上、３以下の整数であり、かつａ＝ｂである。）
（ただし、上記一般式（３）において、Ｐはリン原子を表す。Ｘは炭素数１以上、３以下のアルキル基を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｙはヒドロキシル基を表す。ｍ３、ｎ３は０以上、３以下の整数。）
（ただし、上記一般式（４）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は炭素数１以上、１２以下のアルキル基又は炭素数６以上、１２以下のアリール基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２は水素原子又は炭素数１以上、１２以下の炭化水素基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｒ１１とＲ１２が結合して環状構造となっていてもよい。）
［３］ 前記第［１］項又は第［２］項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［４］ 前記第［１］項ないし第［３］項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｇ）は、芳香環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［５］ 前記第［１］項ないし第［４］項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｇ）は、ナフタレン環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［６］ 前記第［１］項ないし第［５］項にに記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｇ）は、ナフタレン環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［７］ 前記第［１］項ないし第［６］項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｇ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［８］ 前記第［１］項ないし第［７］項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記シランカップリング剤（Ｆ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［９］ 前記第［１］項ないし第［８］項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記無機充填剤（Ｃ）を当該樹脂組成物全体の８０重量％以上、９４重量％以下の無機充填剤（Ｃ）を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
［１０］ 基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板両側の実質的に片面のみが前記第［１］項ないし第［９］項に記載の半導体封止用樹脂組成物を用いて封止されてなることを特徴とする半導体装置、
である。
本発明に従うと、難燃剤を用いずに、エリア表面実装型半導体パッケージにおける低反り性を損なうことなく、従来技術では得られなかった耐半田リフロー性、耐燃性に優れた半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。
本発明は、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）を含むエポキシ樹脂（Ａ）と、フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物（Ｂ）と、無機充填剤（Ｃ）と、硬化促進剤（Ｄ）と、を含むことにより、エリア表面実装型半導体パッケージにおける低反り性を損なうことなく、耐半田リフロー性、耐燃性に優れ、且つ流動性、成形性に優れた半導体封止用樹脂組成物が得られるものである。
以下、各成分について詳細に説明する。
本発明で用いられる下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）は、エポキシ基間に疎水性で剛直なアントラセンに似た骨格を有しており、且つ分子構造的に脂肪族骨格よりも芳香族骨格が多い。これを用いた樹脂組成物の硬化物は芳香族骨格が多いことから吸湿率が低く、耐燃性が高くなる。また、その剛直なアントラセン様の骨格からガラス転移温度（以下、「Ｔｇ」という。）は高くなるが、低分子量体であることから架橋密度が低いため、Ｔｇを越えた高温域での弾性率が低いという特徴を有している。また、下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）におけるｎ１の平均値は、０又は５以下の正数であることが好ましく、０又は１以下の正数であることがより好ましい。ｎ１の平均値が０又は１以下の正数である場合、分子量サイズが小さくなるため、低粘度樹脂としての挙動を示す。本発明で用いられる下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）としては、例えば、下記式（５）で表されるエポキシ樹脂が挙げられるが、式（１）の構造であれば特に限定するものではない。また、本発明で用いられる下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（Ａ）の製法については、特に限定するものではないが、例えば、原料化合物として１，４−ジヒドロアントラハイドロキノン、１，４−ジヒドロ−２，３−ジメチルアントラハイドロキノン等を用い、エピクロルヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリン等をエポキシ化剤として用いて、公知のエポキシ化製法に従って合成する方法などにより得ることができる。
（ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２は水素又は炭素数４以下の炭化水素基でそれらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ１の平均値は０又は５以下の正数である。）
（ただし、式（５）において、ｎ５の平均値は０又は５以下の正数である。）
本発明では、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）を用いることによる効果が損なわれない範囲で、他のエポキシ樹脂を併用することができる。併用できるエポキシ樹脂としては、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、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、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、ナフトール型エポキシ樹脂、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等が挙げられる。半導体封止用樹脂組成物の硬化物としての耐湿信頼性を考慮すると、イオン性不純物であるＮａイオンやＣｌイオンが極力少ない方が好ましく、硬化性の点からエポキシ当量としては１００ｇ／ｅｑ以上、５００ｇ／ｅｑ以下が好ましい。
併用する場合における一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）の配合割合としては、全エポキシ樹脂（Ａ）に対して、好ましくは１０重量％以上であり、更に好ましくは３０重量％以上、特に好ましくは５０重量％以上である。一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）の配合割合上記範囲内であると、低反り効果、低吸湿化効果、低粘度化効果を得ることができる。
本発明で用いられるフェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物（Ｂ）（以下、「フェノール性水酸基含有化合物」ともいう。）は、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、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂、ビスフェノール化合物等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種以上併用しても差し支えない。硬化性の点から、フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物（Ｂ）の水酸基当量は９０ｇ／ｅｑ以上２５０ｇ／ｅｑ以下が好ましい。
本発明では、フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物（Ｂ）として、下記一般式（６）で表される化合物（ｂ１）を含むことが好ましい。下記一般式（６）で表される化合物（ｂ１）は、フェニレン、ビフェニレン、ナフチレン骨格を含むアラルキル基（−ＣＨ２−Ｒ１３−ＣＨ２−）を有することから、ノボラック型フェノール樹脂と比べて、架橋点間距離が長いため、これらを用いた樹脂組成物の硬化物は高温下において低弾性率化され、且つフェノール性水酸基が少ないことから、低吸水化を実現することができる。それらの特性の発現により、耐半田リフロー性向上に寄与することができる。さらにナフチレン骨格を含有する化合物においては、ナフタレン環に起因する剛直性によるＴｇの上昇やその平面構造に起因する分子間相互作用による線膨張係数の低下により、エリア表面実装型半導体パッケージにおける低反り性を向上させることができる。また、下記一般式（６）で表される化合物（ｂ１）において、フェノール性水酸基を含有する芳香族基（−Ｒ１４（ＯＨ）−）としては、ヒドロキシフェニレン基、又は１−ヒドロキシナフチレン基、２−ヒドロキシナフチレン基のいずれでもよいが、特にヒドロキシナフチレン基である場合は前述のナフチレン骨格を含有する化合物と同様に、Ｔｇの上昇や線膨張係数の低下により、低反り性を向上させる効果が得られ、さらに芳香族炭素を多く有することから耐燃性の向上も実現することができる。
本発明で用いられる下記一般式（６）で表される化合物（ｂ１）としては、例えば、フェニレン骨格を含有するフェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を含有するフェノールアラルキル樹脂、ナフチレン骨格を含有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を含有するナフトールアラルキル樹脂が挙げられるが、式（６）の構造であれば特に限定するものではない。
（ただし、上記一般式（６）において、−Ｒ１３−はフェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基。−Ｒ１４（ＯＨ）−はヒドロキシフェニレン基、又は１−ヒドロキシナフチレン基、２−ヒドロキシナフチレン基。Ｒ１５、Ｒ１６は、それぞれＲ１４、Ｒ１３に導入される基で、炭素数１以上、１０以下の炭化水素基であり、それらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ６の平均値は１以上、１０以下の正数、ｋ６は０から５の整数、ｍ６は０から８の整数である。）
フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物（Ｂ）の全体における一般式（６）で表される化合物（ｂ１）の配合割合としては、好ましくは１０重量％以上、更に好ましくは３０重量％以上、特に好ましくは５０重量％以上である。一般式（６）で表される化合物（ｂ１）の配合割合が上記範囲内であると、耐半田リフロー性、低反り性を向上させる効果を得ることができる。
本発明に用いられる無機充填剤（Ｃ）としては、一般に封止材料に用いられている溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填剤（Ｃ）の粒径としては、金型への充填性を考慮すると０．０１μｍ以上、１５０μｍ以下であることが望ましい。また無機充填剤（Ｃ）の配合割合としては、樹脂組成物全体の８０重量％以上、９４重量％以下が好ましく、８４重量％以上、９２重量％以下がより好ましく、８６重量％以上、９０重量％以下が特に好ましい。無機充填剤（Ｃ）の配合割合が上記範囲内であると、流動性が損なわれることによる成形性の不具合を生じることなく、低反り性、抵吸水性、強度、耐半田リフロー性を向上させる効果を得ることができる。
本発明に用いられる硬化促進剤（Ｄ）は、エポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ基とフェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物（Ｂ）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、また樹脂組成物の硬化物の熱時低弾性率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。
本発明で用いられる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。
本発明で用いられる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（２）で表される化合物（ｄ１）が挙げられる。
（ただし、上記一般式（２）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は芳香族基、又はアルキル基を表す。Ａはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸のアニオンを表す。ＡＨはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸を表す。ａ、ｂは１以上、３以下の整数、ｃは０以上、３以下の整数であり、かつａ＝ｂである。）
一般式（２）で表される化合物（ｄ１）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（２）で表される化合物（ｄ１）を沈殿させることができる。一般式（２）で表される化合物（ｄ１）において、リン原子に結合するＲ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６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。
本発明で用いられるホスホベタイン化合物としては、例えば、下記一般式（３）で表される化合物（ｄ２）が挙げられる。
（ただし、上記一般式（３）において、Ｐはリン原子を表す。Ｘは炭素数１以上、３以下のアルキル基を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｙはヒドロキシル基を表す。ｍ３、ｎ３は０以上、３以下の整数。）
一般式（３）で表される化合物（ｄ２）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。
本発明で用いられる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（４）で表される化合物（ｄ３）が挙げられる。
（ただし、上記一般式（４）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は炭素数１以上、１２以下のアルキル基又は炭素数６以上、１２以下のアリール基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２は水素原子又は炭素数１以上、１２以下の炭化水素基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｒ１１とＲ１２が結合して環状構造となっていてもよい。）
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、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以上、６以下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、ｏ−ベンゾキノン、ｐ−ベンゾキノン、１，４−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。
本発明で用いられる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ベンゾキノン類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（４）で表される化合物（ｄ３）において、リン原子に結合するＲ７、Ｒ８及びＲ９がフェニル基であり、Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２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より好ましい。
本発明に用いられる硬化促進剤（Ｄ）の配合割合は、全樹脂組成物中０．１重量％以上、１重量％以下であることが好ましい。硬化促進剤（Ｄ）の配合割合が上記範囲内であると、樹脂組成物の流動性を損なうことなく、充分な硬化性を得ることができる。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）は、一般的にカルボン酸等からなる極性基と長い炭素鎖からなる非極性基を有しているため、成形時に極性基は樹脂硬化物側に配向し、逆に非極性基は金型側に配向することにより離型剤として作用する。また、本発明者は酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が離型剤としての作用以外に、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）と併用することにより、新たにエリア表面実装型半導体装置の反りを低減する効果を有することを見出した。本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）としては、特に限定するものではないが、例えば、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、及び高密度ポリエチレンポリマーの酸化物が挙げられる。中でも高密度ポリエチレンポリマーの酸化物がより好ましい。これらの酸化ポリエチレンワックスは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の滴点は、１００℃以上、１４０℃以下が好ましく、より好ましくは１１０℃以上、１３０℃以下である。滴点は、ＡＳＴＭ Ｄ１２７に準拠した方法により測定することができる。具体的には、金属ニップルを用いて、溶融したワックスが金属ニップルから最初に滴下するときの温度として測定される。以下の例においても、同様の方法により測定することができる。酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の滴点が上記範囲内であると、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）は熱安定性に優れ、連続成形時に酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が焼き付きにくい。そのため、金型からの樹脂硬化物の離型性に優れるとともに、連続成形性にも優れる。さらに、上記範囲内であると、樹脂組成物を硬化させる際、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が十分に溶融する。これにより、樹脂硬化物中に酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が略均一に分散する。そのため、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の樹脂硬化物表面への偏析が抑制され、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を低減することができる。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の酸価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、より好ましくは１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。酸価は樹脂硬化物との相溶性に影響を及ぼす。酸価は、ＪＩＳ Ｋ ３５０４に準拠した方法により測定することができる。具体的には、ワックス類１ｇ中に含有する遊離脂肪酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数として測定される。以下の例においても、同様の方法により測定することができる。酸価が上記範囲内にあると、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）は、樹脂硬化物中において、エポキシ樹脂マトリックスと好ましい相溶状態となる。これにより、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）と、エポキシ樹脂マトリックスとが、相分離を起こすことがない。そのため、樹脂硬化物表面における酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の偏析が抑制され、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を低減することができる。さらに、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が樹脂硬化物表面に存在するため、金型からの樹脂硬化物の離型性に優れる。一方、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）とエポキシ樹脂マトリックスとの相溶性が高すぎると、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が樹脂硬化物表面に染み出すことができず、十分な離型性を確保することができない場合がある。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の数平均分子量は、反りの低減効果の観点から、５００以上、５０００以下が好ましく、より好ましくは１０００以上、４０００以下である。数平均分子量は、例えば東ソー（株）製のＨＬＣ−８１２０などのＧＰＣ装置を用いて、ポリスチレン換算により算出することができる。以下の例においても、同様の方法により測定することができる。数平均分子量が上記範囲内であると、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）と、エポキシ樹脂マトリックスとが、好ましい相溶状態となる。そのため、樹脂硬化物は、金型からの離型性に優れる。一方、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）と、エポキシ樹脂マトリックスとの相溶性が高いと、十分な離型性を得ることができない場合がある。逆に、相溶性が低いと相分離を起こし、金型の汚れや樹脂硬化物外観の悪化を引き起こす場合がある。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の密度は、０．９４ｇ／ｃｍ３以上、１．０３ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、より好ましくは０．９７ｇ／ｃｍ３以上、０．９９ｇ／ｃｍ３以下である。密度は、例えばＡＳＴＭ Ｄ１５０５に準拠した浮遊法にて、２０℃における密度測定により算出することができる。以下の例においても、同様の方法により測定することができる。密度が上記範囲内であると、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）は熱安定性に優れ、連続成形時に酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が焼き付きにくい。そのため、金型からの樹脂硬化物の離型性に優れるとともに、連続成形性にも優れる。さらに、上記範囲内であると、樹脂組成物が硬化する際、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が十分に溶融する。これにより、樹脂硬化物中に酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が略均一に分散する。そのため、樹脂硬化物表面における酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の偏析が抑制され、金型の汚れや樹脂硬化物の外観の悪化を低減することができる。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の平均粒径は、２０μｍ以上、７０μｍ以下が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上、６０μｍ以下である。平均粒径は、例えば（株）島津製作所製のＳＡＬＤ−７０００などのレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて、溶媒を水として、重量基準の５０％粒子径を平均粒径として測定することができる。以下の例においても、同様の方法により測定することができる。平均粒径が上記範囲内にあると、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）は、樹脂硬化物中において、エポキシ樹脂マトリックスと好ましい相溶状態となる。これにより、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が樹脂硬化物表面に存在し、金型からの樹脂硬化物の離型性に優れる。一方、エポキシ樹脂マトリックスとの相溶性が高すぎると、樹脂硬化物表面に染み出すことができず、十分な離型性を確保することができない。さらに、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）と、エポキシ樹脂マトリックスとが好ましい相溶状態にあるため、樹脂硬化物表面における酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の偏析が抑制され、金型の汚れや樹脂硬化物の外観の悪化を低減することができる。またさらに、上記範囲にあると、樹脂組成物を硬化させる際、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が十分に溶融する。そのため、樹脂組成物は流動性に優れる。また、全酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）中における粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合は、０．１重量％以下であることが好ましい。この含有比率は、例えばＪＩＳ Ｚ ８８０１の目開き１０５μmの標準篩を用いて測定することができる。以下の例においても、同様の方法により測定することができる。上記の含有割合であれば、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が略均一に分散し、金型の汚れや樹脂硬化物の外観の悪化を抑制することができる。また、樹脂組成物を硬化させる際、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が十分に溶融するため、流動性に優れる。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の配合割合は、樹脂組成物中に、０．０１重量％以上、１重量％以下が好ましく、より好ましくは０．０３重量％以上、０．５重量％以下である。上記の配合割合であると、金型からの樹脂硬化物の離型性に優れる。また、上記範囲内であると、樹脂硬化物とリードフレーム部材との密着性が損なわれることがなく、半田処理時における樹脂硬化物とリードフレーム部材との剥離の発生を抑制することができる。さらに、上記範囲内であると、金型汚れや樹脂硬化物外観の悪化を抑制することができる。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の製法については、特に限定するものではないが、例えば、低圧重合法、高圧重合法等の公知の方法によって製造されたポリエチレンワックス、高密度ポリエチレンポリマーを公知の酸化法に従って酸化させ、得ることができる。また、本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）は、市販のものを入手し、必要により回転円板型ミル（ピンミル）、スクリーンミル（ハンマーミル）、遠心分離型ミル（ターボミル）、ジェットミル等の粉砕機を用い、粉砕し粒度調整して使用することができる。
本発明で用いられる酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）を用いることによる効果を損なわない範囲で、他の離型剤を併用することもできる。併用できる離型剤としては、例えばカルナバワックス等の天然ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸の金属塩類等が挙げられる。
本発明に用いられるシランカップリング剤（Ｆ）は、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等特に限定せず、エポキシ樹脂（Ａ）と無機充填剤（Ｃ）との間で反応し、エポキシ樹脂（Ａ）と無機充填剤（Ｃ）の界面強度を向上させるものであればよい。後述する芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｇ）（以下、「化合物（Ｇ）」とも称する。）は、シランカップリング剤（Ｆ）との相乗効果により、粘度特性と流動特性を著しく改善させる効果を高めることができるため、シランカップリング剤（Ｆ）は化合物（Ｇ）の効果を充分に得るためにも必要不可欠である。これらのシランカップリング剤（Ｆ）は１種類を単独で用いても２種以上併用してもよい。本発明に用いられるシランカップリング剤（Ｆ）の配合割合は、全樹脂組成物中０．０１重量％以上、１重量％以下、好ましくは０．０５重量％以上、０．８以下、特に好ましくは０．１重量％以上、０．６重量％以下である。シランカップリング剤（Ｆ）の配合割合が上記範囲内であると、後述する化合物（Ｇ）の効果が充分に得られ、また半導体パッケージにおける耐半田クラック性が向上する。また、さらに、樹脂組成物の硬化物の吸水性が抑制され、半導体パッケージにおける耐半田クラック性が向上する。
本発明に用いられる芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｇ）（以下、「化合物（Ｇ）」と称する。）は、水酸基以外の置換基を有していてもよい。化合物（Ｇ）としては、下記一般式（７）で表される単環式化合物又は下記一般式（８）で表される多環式化合物を用いることができる。
（ただし、上記一般式（７）において、Ｒ１７、Ｒ２１はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。Ｒ１８、Ｒ１９、Ｒ２０は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。）
（ただし、上記一般式（８）において、Ｒ２２、Ｒ２８はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７は水素、水酸基又は水酸基以外の置換基。）
一般式（７）で表される単環式化合物の具体例としては、例えば、カテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル又はこれらの誘導体が挙げられる。また、一般式（８）で表される多環式化合物の具体例としては、例えば、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン及びこれらの誘導体が挙げられる。これらの化合物（Ｇ）を用いると、樹脂組成物の成形時の粘度を低くし、流動性を向上させることができる。これらのうち、流動性と硬化性の制御のしやすさから、芳香環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物が好ましい。また、混練工程での揮発を考慮した場合、母核は低揮発性で秤量安定性の高いナフタレン環である化合物とすることがより好ましい。この場合、化合物（Ｇ）を、具体的には、例えば、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン及びその誘導体等のナフタレン環を有する化合物とすることができる。これらの化合物（Ｇ）は１種類を単独で用いても２種以上を併用してもよい。
かかる化合物（Ｇ）の配合割合は、全樹脂組成物中０．０１重量％以上、１重量％以下、好ましくは０．０３重量％以上、０．８重量％以下、特に好ましくは０．０５重量％以上、０．５重量％以下である。化合物（Ｇ）の配合割合が上記範囲内であると、樹脂組成物の成形時の粘度を低くし、流動性を向上させる効果を得ることができる。また、上記範囲内であると、樹脂組成物の硬化性の低下や、樹脂硬化物の物性の低下を引き起こすことがない。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成分を主成分とするが、これ以外に必要に応じてカーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤、酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体等、種々の添加剤を適宜配合してもよい。更に、必要に応じて無機充填剤をカップリング剤やエポキシ樹脂あるいはフェノール系樹脂で予め処理して用いてもよく、処理の方法としては、溶媒を用いて混合した後に溶媒を除去する方法や、直接無機充填剤に添加し、混合機を用いて処理する方法等がある。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成分及びその他の添加剤等を、例えば、ミキサー等を用いて常温で均一に混合したもの、更にその後、加熱ロール、ニーダー、又は押出機等で溶融混練し、冷却後粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。
本発明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、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成形方法で成形硬化すればよい。
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本発明の半導体装置は、そのまま、或いは８０℃から２００℃程度の温度で、１０分から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、本発明に係る樹脂組成物を用いた片面封止型の半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。基板６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の電極パッドと基板６上の電極パッドとの間は金線３によって接続されている。封止用樹脂組成物の硬化体４によって、基板６の半導体素子１が搭載された片面側のみが封止されている。基板６上の電極パッドは基板６上の非封止面側の半田ボール７と内部で接合されている。
以下、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
実施例１
エポキシ樹脂１：前述の方法により作成した下記式（５）で表されるエポキシ樹脂（エポキシ当量１８０、融点１０５℃、下記式（５）においてｎ５の平均値は０．１。）
６．６６重量部
フェノール性水酸基含有化合物１：フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−４Ｌ。軟化点６５℃、水酸基当量１６５。）
６．０９重量部
無機充填剤１：溶融球状シリカ（平均粒径３０μｍ） ８６．００重量部
硬化促進剤１：下記式（９）で表される硬化促進剤 ０．２０重量部
離型剤１：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１２０℃、酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量２０００、密度０．９８ｇ／ｃｍ３、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。） ０．１０重量部
シランカップリング剤１：γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン
０．６０重量部
化合物Ｇ１：２，３−ジヒドロキシナフタレン ０．０５重量部
着色剤１：カーボンブラック ０．３０重量部
をミキサーにて常温混合し、８０から１００℃の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を用いて、以下の方法で評価を行った。評価結果を表１に示す。
スパイラルフロー：低圧トランスファー成形機（コータキ精機株式会社製、ＫＴＳ−１５）を用いて、ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型に、樹脂組成物を１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒の条件で注入し、流動長を測定した。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が流動性が良好である。単位はｃｍ。
耐燃性：低圧トランスファー成形機（コータキ精機株式会社製、ＫＴＳ−３０）を用いて、金型温度１７５℃、注入時間１５秒、硬化時間１２０秒、注入圧力９．８ＭＰａの条件で、樹脂組成物を注入成形して、３．２ｍｍ厚の耐燃試験片を作製した。得られた試験片について、ＵＬ９４の規格に則り耐燃試験を行った。表には、耐燃ランクを示した。
パッケージ反り量：低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ製、Ｙシリーズ）を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、樹脂組成物によりシリコンチップを搭載した回路基板等を封止成形して、２２５ピンＢＧＡ（基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビスマレイミド・トリアジン／ガラスクロス基板、パッケージサイズは２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、シリコンチップサイズは９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、チップと回路基板のボンディングパッドとを２５μｍ径の金線でボンディングしている。）を作製した。得られたパッケージを、更にポストキュアとして１７５℃で４時間加熱処理した。室温に冷却後、パッケージのゲートから対角線方向に、表面粗さ計を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値を反り量とした。単位はμｍ。
連続成形性：低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ製、Ｙシリーズ）を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、樹脂組成物によりシリコンチップ等を封止して、２２５ピンＢＧＡ（基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビスマレイミド・トリアジン／ガラスクロス基板、パッケージサイズは２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、シリコンチップサイズは９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、チップと回路基板のボンディングパッドとを２５μｍ径の金線でボンディングしている。）を得る成形を、連続で５００ショットまで行った。判定基準は未充填等の問題が全く発生せずに５００ショットまで連続成形できたものを○、それ以外を×とした。
パッケージ外観及び金型汚れ性：上記連続成形性の評価において、５００ショット経過後のパッケージ及び金型について、目視で汚れを評価した。パッケージ外観判断及び金型汚れ性の判定基準は、５００ショットまでに汚れが発生したものを×、５００ショットまで汚れていないものを○で表す。また、上記連続成形性において、５００ショットまで問題なく成形できなかったものについては、連続成形を断念した時点でのパッケージ外観及び金型汚れ状況で判断した。
耐半田リフロー性：低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ製、Ｙシリーズ）を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力７．４ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、樹脂組成物によりシリコンチップを搭載した回路基板等を封止成形して、２２５ピンＢＧＡ（基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビスマレイミド・トリアジン／ガラスクロス基板、パッケージサイズは２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、シリコンチップサイズは９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、チップと回路基板のボンディングパッドとを２５μｍ径の金線でボンディングしている。）を作製した。ポストキュアとして１７５℃で８時間加熱処理したパッケージ２４個を、８５℃、相対湿度６０％で１６８時間加湿処理した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、ＪＥＤＥＣ・Ｌｅｖｅｌ２条件に従う）を行った。処理後の内部の剥離を超音波傷機（日立建機ファインテック製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ１０）で観察し、剥離発生率［（剥離発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を算出した。単位は％。耐半田リフロー性の判断基準は、剥離が発生しなかったものは○、剥離発生率が２０％未満のものは△、剥離発生率が２０％以上のものは×とした。
実施例２〜２７、比較例１〜５
表１、表２、表３及び表４の配合に従い、実施例１と同様にして樹脂組成物を製造し、実施例１と同様にして評価した。評価結果を表１、表２、表３及び表４に示す。
実施例１以外で用いた成分について、以下に示す。
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、ＹＸ−４０００Ｈ、融点１０５℃、エポキシ当量１９１。）
エポキシ樹脂３：トリフェノールメタン型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、Ｅ−１０３２Ｈ６０、軟化点６０℃、エポキシ当量１７１。）
フェノール性水酸基含有化合物２：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、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ。軟化点６６℃、水酸基当量２０３。）
フェノール性水酸基含有化合物３：トリフェノールメタン型フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７５００、軟化点１１０℃、水酸基当量９７。）
硬化促進剤２：下記式（１０）で表される硬化促進剤
硬化促進剤３：トリフェニルホスフィン
離型剤２：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１０５℃、酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１１００、密度０．９７ｇ／ｃｍ３、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤３：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１３５℃、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量３０００、密度０．９９ｇ／ｃｍ３、平均粒径４０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤４：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１１０℃、酸価１２ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１２００、密度０．９７ｇ／ｃｍ３、平均粒径５０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤５：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１１０℃、酸価４５ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量２０００、密度０．９７ｇ／ｃｍ３、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤６：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１１０℃、酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量７５０、密度０．９８ｇ／ｃｍ３、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤７：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１３０℃、酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量４５００、密度０．９９ｇ／ｃｍ３、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤８：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１１０℃、酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１１００、密度０．９５ｇ／ｃｍ３、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤９：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１１０℃、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量２０００、密度１．０２ｇ／ｃｍ３、平均粒径４５μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤１０：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１２０℃、酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量２０００、密度０．９８ｇ／ｃｍ３、平均粒径３０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤１１：前述の方法により作成した酸化ポリエチレンワックス（滴点１２０℃、酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量２０００、密度０．９８ｇ／ｃｍ３、平均粒径６０μｍ、粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合０．０重量％、高密度ポリエチレンポリマーの酸化物をジェットミルにより粒度調整したもの。）
離型剤１２：カルナバワックス
シランカップリング剤２：γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
化合物Ｇ２：１，２−ジヒドロキシナフタレン
化合物Ｇ３：カテコール
化合物Ｇ４：ピロガロール
本発明に従う実施例１〜２７は、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）、シランカップリング剤（Ｆ）、及び芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｇ）の種類や配合割合、並びに、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）、フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物（Ｂ）、及び硬化促進剤（Ｄ）の種類、或いは、無機充填剤（Ｃ）の配合割合等を変えたものを含むものであるが、いずれの場合も、流動性（スパイラルフロー）、耐燃性、エリア表面実装型半導体パッケージにおけるパッケージ反り量、連続成形性、パッケージ外観、金型汚れ性、及び耐半田リフロー性の全てのバランスに優れるという点で、良好な結果が得られた。
一方、エポキシ樹脂として一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）の代わりにトリフェノールメタン型エポキシ樹脂を用い、フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物として一般式（６）で表される化合物（ｂ１）の代わりにトリフェノールメタン型フェノール樹脂を用い、硬化促進剤として一般式（２）、（３）、（４）で表される化合物（ｄ１、ｄ２、ｄ３）の代わりにトリフェニルホスフィンを用い、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の代わりにカルナバワックスを用いた比較例１では、流動性、耐燃性、エリア表面実装型半導体パッケージにおけるパッケージ反り量、連続成形性、パッケージ外観、金型汚れ性、及び耐半田リフロー性の全てに亘って劣る結果となった。また、エポキシ樹脂として一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）の代わりにトリフェノールメタン型エポキシ樹脂を用い、フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物として一般式（６）で表される化合物（ｂ１）の代わりにトリフェノールメタン型フェノール樹脂を用い、硬化促進剤として一般式（２）、（３）、（４）で表される化合物（ｄ１、ｄ２、ｄ３）の代わりにトリフェニルホスフィンを用いた比較例２では、エリア表面実装型半導体パッケージにおけるパッケージ反り量、連続成形性、パッケージ外観、及び金型汚れ性は良好となるものの、流動性、耐燃性、及び耐半田リフロー性が依然として劣る結果となった。また、フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物として一般式（６）で表される化合物（ｂ１）の代わりにトリフェノールメタン型フェノール樹脂を用い、硬化促進剤として一般式（２）、（３）、（４）で表される化合物（ｄ１、ｄ２、ｄ３）の代わりにトリフェニルホスフィンを用い、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の代わりにカルナバワックスを用いた比較例３では、流動性と耐燃性は良好となるものの、エリア表面実装型半導体パッケージにおけるパッケージ反り量、連続成形性、パッケージ外観、金型汚れ性、及び耐半田リフロー性が劣る結果となった。
さらに、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の代わりにカルナバワックスを用いた点のみが実施例２と異なる比較例４でも、流動性と耐燃性は良好となるものの、エリア表面実装型半導体パッケージにおけるパッケージ反り量、連続成形性、パッケージ外観、及び金型汚れ性、及び耐半田リフロー性が劣る結果となった。また、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）の代わりにビフェニル型エポキシ樹脂を用いた比較例５でも、連続成形性、パッケージ外観、及び金型汚れ性は良好となるものの、耐燃性、エリア表面実装型半導体パッケージにおけるパッケージ反り量、及び耐半田リフロー性が劣る結果となった。特に、エリア表面実装型半導体パッケージにおけるパッケージ反り量については、実施例２と、比較例４、比較例５との対比から、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）のいずれか１成分でも欠けると達成することができないものであることが分かった。
本発明に従うと、エリア表面実装型半導体パッケージにおける低反り性、耐半田リフロー性、耐燃性に優れた樹脂組成物を得ることができるため、特にエリア表面実装型の半導体装置パッケージ用として好適である。
本発明に係る半導体封止用樹脂組成物を用いた片面封止型の半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。
符号の説明
１ 半導体素子
２ ダイボンド材硬化体
３ 金線
４ 封止用樹脂組成物の硬化体
５ レジスト
６ 基板
７ 半田ボール

Claims (10)

  1. 下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）を含むエポキシ樹脂（Ａ）と、
    フェノール性水酸基を分子内に２つ以上有する化合物（Ｂ）と、
    無機充填剤（Ｃ）と、
    硬化促進剤（Ｄ）と、
    酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）と、
    シランカップリング剤（Ｆ）と、
    芳香環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物（Ｇ）と、
    を含み、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂（ａ１）の配合割合が全エポキシ樹脂（Ａ）に対して３０重量％以上であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の滴点が１００℃以上、１４０℃以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の平均粒径が２０μｍ以上、７０μｍ以下であり、全酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）中における粒径１０６μｍ以上の粒子の含有割合が０．１重量％以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の数平均分子量が５００以上、５０００以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）の密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上、１．０３ｇ／ｃｍ３以下であり、酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）が低圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、高圧重合法によって製造されたポリエチレンワックスの酸化物、及び高密度ポリエチレンポリマーの酸化物から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
    （ただし、上記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２は水素又は炭素数４以下の炭化水素基でそれらは互いに同じであっても異なっていても良い。ｎ１の平均値は０又は５以下の正数である。）
  2. 請求項１に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記硬化促進剤（Ｄ）が、下記一般式（２）で表される化合物（ｄ１）、下記一般式（３）で表される化合物（ｄ２）及び下記一般式（４）で表される化合物（ｄ３）から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
    （ただし、上記一般式（２）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は芳香族基、又はアルキル基を表す。Ａはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸のアニオンを表す。ＡＨはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも１つ有する芳香族有機酸を表す。ａ、ｂは１以上、３以下の整数、ｃは０以上、３以下の整数であり、かつａ＝ｂである。）
    （ただし、上記一般式（３）において、Ｐはリン原子を表す。Ｘは炭素数１以上、３以下のアルキル基を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｙはヒドロキシル基を表す。ｍ３、ｎ３は０以上、３以下の整数。）
    （ただし、上記一般式（４）において、Ｐはリン原子を表す。Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は炭素数１以上、１２以下のアルキル基又は炭素数６以上、１２以下のアリール基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２は水素原子又は炭素数１以上、１２以下の炭化水素基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｒ１１とＲ１２が結合して環状構造となっていてもよい。）
  3. 請求項１又は請求項２に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記酸化ポリエチレンワックス（Ｅ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
  4. 請求項１ないし請求項３に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｇ）は、芳香環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
  5. 請求項１ないし請求項４に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｇ）は、ナフタレン環を構成する２個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
  6. 請求項１ないし請求項５に記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｇ）は、ナフタレン環を構成する２個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
  7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記化合物（Ｇ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
  8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、前記シランカップリング剤（Ｆ）を当該樹脂組成物全体の０．０１重量％以上、１重量％以下含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
  9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、当該樹脂組成物中に８０重量％以上、９４重量％以下の無機充填剤（Ｃ）を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
  10. 基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板両側の実質的に片面のみが請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物を用いて封止されてなることを特徴とする半導体装置。
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