半导体密封用树脂组合物和半导体装置.pdf

本发明的半导体密封用树脂组合物的特征在于，含有：由下述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物、由下述通式(2-1)和下述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物中的至少1种、固化催化剂、以及无机填充材料。另外，通式(1)、(2-1)、(2-2)中，X2、X3和X4各自独立地为碳原子数1～10的亚烷基、由下述通式(3)表示的基团、由式“-SO2-”或“-CO-”表示的基团、氧原子、或单键。

1.一种半导体密封用树脂组合物，其特征在于，含有：
由下述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物、
由下述通式(2-1)和下述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物中
的至少1种、
固化催化剂、以及
无机填充材料，


所述通式(1)、(2-1)、(2-2)中，X²、X³和X⁴各自独立地为碳原
子数1～10的亚烷基、由下述通式(3)表示的基团、由式“-SO₂-”或“-CO-”
表示的基团、氧原子、或单键，R²、R³和R⁴各自独立地为碳原子数1～
6的烃基，b、d和e各自独立地为0～4的整数，c为0～3的整数，n₁
为1以上的整数，

所述通式(3)中，Y为具有芳香族环的碳原子数6～30的烃基，
n₂为0以上的整数。
2.如权利要求1所述的半导体密封用树脂组合物，其中，所述通
式(1)中的所述n₁为1～4。
3.如权利要求1或2所述的半导体密封用树脂组合物，其中，由
所述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物与所述苯并嗪系化合物的
配合比率以当量比计为1∶0.1～1∶4。
4.如权利要求1～3中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，其
中，所述固化催化剂为咪唑系化合物。
5.如权利要求1～4中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，其
中，所述固化催化剂的含量相对于所述马来酰亚胺系化合物和所述苯并
嗪系化合物的合计100质量份为0.1～5.0质量份。
6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，其
中，将通过使该半导体密封用树脂组合物固化而得到的固化物在25℃的
弹性模量设为A[GPa]、将所述固化物在250℃的弹性模量设为B[GPa]
时，满足成为0.1≤(A-B)/A≤0.9的关系。
7.如权利要求1～6中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，其
中，通过使该半导体密封用树脂组合物固化而得到的固化物在25℃的弹
性模量A为10～50GPa。
8.如权利要求1～7中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，其
中，通过使该半导体密封用树脂组合物固化而得到的固化物在250℃的
弹性模量B为1～30GPa。
9.如权利要求1～8中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，其
中，通过使该半导体密封用树脂组合物固化而得到的固化物的5％减量
温度T_d5为450℃以上。
10.如权利要求1～9中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，
其中，进一步含有密合助剂。
11.一种半导体装置，其特征在于，是利用权利要求1～10中任一
项所述的半导体密封用树脂组合物的固化物将半导体元件密封而成的。
12.如权利要求11所述的半导体装置，其中，所述半导体元件是
使用SiC(碳化硅)和/或GaN(氮化镓)而得到的。

半导体密封用树脂组合物和半导体装置

技术领域

本发明涉及半导体密封用树脂组合物和半导体装置。

本申请基于2013年6月21日在日本提出申请的日本特愿
2013-131198号主张优先权，将其内容援引于此。

背景技术

近年来，从电能的有效活用等观点出发，搭载有使用了SiC(碳化
硅)、GaN(氮化镓)的元件的SiC/GaN功率半导体装置受到注目(例
如，参照专利文献1)。

这些元件与以往的使用了Si的元件相比，不仅可以大幅度减少电功
率损耗，而且即使在更高的电压、大电流、达到300℃的高温下也能够
操作，因此期待向在以往的Si功率半导体装置中难以应用的用途中开
展。

如此，使用了SiC/GaN的元件(半导体元件)自身能够在如上所述
的苛刻的状况下操作，因此对于为了保护这些元件而在半导体装置中设
置的半导体密封材料，也要求超过以往的耐热性。

这里，以往的Si功率半导体装置中，作为半导体密封材料，从粘接
性、电稳定性等观点出发，通常使用以环氧系树脂组合物的固化物为主
材料而构成的材料。

对于这种环氧系树脂组合物，正在进行如下研究：使用降低作为其
构成材料的环氧树脂的环氧基当量或固化剂(酚醛树脂固化剂)的羟基
当量而提高交联密度、或使连接这些官能团(环氧基和羟基)间的结构
成为刚直的结构等方法，而提高使用该树脂组合物而得到的半导体密封
材料的耐热性。

然而，即使通过这样的研究，也不能说使用环氧系树脂组合物而得
到的半导体密封材料的耐热性充分地提高。

因此，正在研究代替环氧系树脂组合物而将含有双马来酰亚胺和苯
并嗪的树脂组合物的固化物用作半导体密封材料(例如，非专利文献
1)。

通过使树脂组合物成为该构成，与环氧系树脂组合物相比，可以使
其耐热性提高，但对于能够形成具备更适于Si功率半导体装置的使用
条件的耐热性的半导体密封材料的树脂组合物，实情是目前尚在进一步
研究中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-167035号公报

非专利文献

非专利文献1：Takeichiet.al，Polymer.，第49卷，第1173～1179
页(2008)

发明内容

本发明提供能够形成耐热性优异的半导体密封材料的半导体密封
用树脂组合物以及利用该半导体密封用树脂组合物的固化物将半导体
元件密封而成的可靠性优异的半导体装置。

本发明包含以下方式。

(1)一种半导体密封用树脂组合物，其特征在于，含有：

由下述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物、

由下述通式(2-1)和下述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物中
的至少1种、

固化催化剂、以及

无机填充材料。

上述通式(1)、(2-1)、(2-2)中，X²、X³和X⁴各自独立地为碳原
子数1～10的亚烷基、由下述通式(3)表示的基团、由式“-SO₂-”或“-CO-”
表示的基团、氧原子、或单键。R²、R³和R⁴各自独立地为碳原子数1～
6的烃基。b、d和e各自独立地为0～4的整数，c为0～3的整数。n₁
为1以上的整数。

上述通式(3)中，Y为具有芳香族环的碳原子数6～30的烃基，
n₂为0以上的整数。

(2)上述(1)所述的半导体密封用树脂组合物，其中，上述通
式(1)中的上述n₁为1～4。

(3)上述(1)或(2)所述的半导体密封用树脂组合物，其中，
由上述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物与上述苯并嗪系化合物
的配合比率以当量比计为1：0.1～1：4。

(4)上述(1)～(3)中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，
其中，上述固化催化剂为咪唑系化合物。

(5)上述(1)～(4)中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，
其中，上述固化催化剂的含量相对于上述马来酰亚胺系化合物和上述苯
并嗪系化合物的合计100质量份为0.1～5.0质量份。

(6)上述(1)～(5)中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，
其中，将通过使该半导体密封用树脂组合物固化而得到的固化物在25℃
的弹性模量设为A[GPa]、将上述固化物在250℃的弹性模量设为B
[GPa]时，满足成为0.1≤(A-B)/A≤0.9的关系。

(7)上述(1)～(6)中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，
其中，通过使该半导体密封用树脂组合物固化而得到的固化物在25℃的
弹性模量A为10～50GPa。

(8)上述(1)～(7)中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，
其中，通过使该半导体密封用树脂组合物固化而得到的固化物在250℃的
弹性模量B为1～30GPa。

(9)上述(1)～(8)中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，
其中，通过使该半导体密封用树脂组合物固化而得到的固化物的5％减
量温度T_d5为450℃以上。

(10)上述(1)～(9)中任一项所述的半导体密封用树脂组合物，
其中，进一步含有密合助剂。

(11)一种半导体装置，其特征在于，是利用上述(1)～(10)
中任一项所述的半导体密封用树脂组合物的固化物将半导体元件密封
而成的。

(12)上述(11)所述的半导体装置，其中，上述半导体元件是使
用SiC(碳化硅)和/或GaN(氮化镓)而得到的。

根据本发明，由于含有由上述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合
物、由上述通式(2-1)和上述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物中
的至少1种、固化催化剂、以及无机填充材料，可以提高由该固化物构
成的半导体密封材料的耐热性。

附图说明

图1是表示使用本发明的半导体密封用树脂组合物的半导体装置的
一个例子的纵截面图。

图2是表示半导体密封用树脂组合物的制造方法的一个例子的工序
概略图。

具体实施方式

以下，基于优选实施方式对本发明的半导体密封用树脂组合物和半
导体装置详细地进行说明。

首先，在说明本发明的半导体密封用树脂组合物之前，对使用本发
明的半导体密封用树脂组合物的半导体装置(本发明的半导体装置)进
行说明。

＜半导体装置＞

图1是表示使用本发明的半导体密封用树脂组合物的半导体装置的
一个例子的纵截面图。应予说明，以下说明中，将图1中的上侧称为“上”，
将下侧称为“下”。

图1所示的半导体装置10是QFP(QuadFlatPackage：四侧引脚
扁平封装)型的半导体封装体，具有：半导体芯片(半导体元件)20、
介由粘接层60支撑半导体芯片20的晶片垫(diepad)30、与半导体芯
片20电连接的引线40、以及密封半导体芯片20的模制部(密封部)50。

晶片垫30由金属基板构成，具有作为支撑半导体芯片20的支撑体
的功能。

该晶片垫30可使用例如由Cu、Fe、Ni或它们的合金(例如，Cu
系合金、如Fe-42Ni的铁·镍系合金)等各种金属材料构成的金属基板，
在该金属基板的表面施行镀银、镀Ni-Pd的晶片垫，进一步在镀Ni-Pd
的表面设置有为了提高Pd层的稳定性而设置的镀金(goldflash)层的
晶片垫等。

此外，晶片垫30的俯视形状通常对应于半导体芯片20的俯视形状，
例如为正方形、长方形等四边形。

在晶片垫30的外周部放射状地设置有多个引线40。

与该引线40的晶片垫30为相反侧的端部从模制部50突出(露出)。

引线40由导电性材料构成，例如可以使用与上述晶片垫30的构成
材料相同的材料。

此外，也可以对引线40在其表面施行镀锡等。由此，介由焊料将
半导体装置10连接于母板所具备的端子时，可以提高焊料与引线40的
密合性。

介由粘接层60将半导体芯片20固着(固定)于晶片垫30。

该粘接层60没有特别限定，例如，使用环氧系粘接剂、丙烯酸系
粘接剂、聚酰亚胺系粘接剂和氰酸酯系粘接剂等各种粘接剂而形成。

此外，半导体芯片20例如由使用了SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)
的材料构成。

该半导体芯片20具有电极垫21，该电极垫21和引线40由线22电
连接。由此，将半导体芯片20与各引线40电连接。

该线22的材质没有特别限定，线22例如可以由Au线、Al线构成。

而且，晶片垫30、被设置于晶片垫30的上表面侧的粘接剂层60、
半导体芯片20、电极垫21、线22、以及引线40的一部分(内侧的部分)
由模制部50进行密封。其结果，引线40的其余部分(外侧的端部)从
模制部50突出。

该模制部(半导体密封材料)50由本发明的半导体密封用树脂组合
物的固化物构成。

以下，对该半导体密封用树脂组合物(以下有时也简称为“树脂组
合物”)进行说明。

＜半导体密封用树脂组合物＞

本发明的半导体密封用树脂组合物(聚苯并嗪改性马来酰亚胺树
脂组合物)含有由下述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物、由下述
通式(2-1)和下述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物中的至少1种、
固化催化剂、以及无机填充材料。

上述通式(1)、(2-1)、(2-2)中，X²、X³和X⁴各自独立地为碳原
子数1～10的亚烷基、由下述通式(3)表示的基团、由式“-SO₂-”或“-CO-”
表示的基团、氧原子、或单键。R²、R³和R⁴各自独立地为碳原子数1～
6的烃基。b、d和e各自独立地为0～4的整数，c为0～3的整数。n₁
为1以上的整数。

上述通式(3)中，Y为具有芳香族环的碳原子数6～30的烃基，
n₂为0以上的整数。

如上所述，若将半导体芯片20制成使用了SiC(碳化硅)、GaN(氮
化镓)的半导体芯片，则半导体芯片20即使在达到300℃的高温下也能
够操作。因此，作为模制部50，要求具有优异的耐热性，而通过将模制
部50制成该构成的树脂组合物的固化物，模制部50会发挥优异的耐热
性。

[马来酰亚胺系化合物]

马来酰亚胺系化合物以由上述通式(1)表示的化合物(以下有时
也简称为“化合物(1)”)构成，是树脂组合物所含的主材料中的1种。

这些由上述通式(1)表示的化合物中，X²表示碳原子数1～10的
亚烷基、由上述通式(3)表示的基团、由式“-SO₂-”或”-CO-”表示的基
团、氧原子、或单键。

作为X²中的碳原子数1～10的亚烷基，没有特别限定，优选为直链
状或支链状的亚烷基。

作为该直链状的亚烷基，具体而言，可举出亚甲基、亚乙基、亚丙
基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、三
亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基等。

此外，作为支链状的亚烷基，具体而言，可举出如-C(CH₃)₂-(异
亚丙基)、-CH(CH₃)-、-CH(CH₂CH₃)-、-C(CH₃)(CH₂CH₃)-、
-C(CH₃)(CH₂CH₂CH₃)-、-C(CH₂CH₃)₂-的烷基亚甲基；如-CH
(CH₃)CH₂-、-CH(CH₃)CH(CH₃)-、-C(CH₃)₂CH₂-、-CH(CH₂CH₃)
CH₂-、-C(CH₂CH₃)₂-CH₂-的烷基亚乙基等。

另外，X²中的亚烷基的碳原子数只要是1～10即可，优选为1～7，
更优选为1～3。具体而言，作为具有这种碳原子数的亚烷基，例如，可
举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丙基。

此外，R²是碳原子数1～6的烃基，优选为碳原子数1或2的烃基，
具体而言，例如，甲基或乙基。

进而，b为0～4的整数，优选为0～2的整数，更优选为2。此外，
c为0～3的整数，优选为0～1的整数，更优选为1。

此外，由上述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物中，n₁为1以
上的整数，优选为1～20，更优选为1～4。由此，由从树脂组合物得到
的固化物构成的模制部50发挥更优异的耐热性。

进而，对于由上述通式(3)表示的基团，基团Y为具有芳香族环
的碳原子数6～30的烃基，n₂为0以上的整数。

具有该芳香族环的碳原子数6～30的烃基可以仅由芳香族环构成，
也可以具有除芳香族环以外的烃基。基团Y所具有的芳香族环可以是1
个，也可以是2个以上，在2个以上的情况下，这些芳香族环可以相同，
也可以不同。此外，上述芳香族环可以是单环结构和多环结构中的任一
者。

具体而言，作为具有芳香族环的碳原子数6～30的烃基，例如，可举
出从苯、联苯、萘、蒽、芴、菲、苯并二茚、联三苯、苊烯、非那烯等具
有芳香族性的化合物的核去除2个氢原子而成的2价的基团。

此外，这些芳香族烃基也可以具有取代基。这里，所谓芳香族烃基
具有取代基，是指构成芳香族烃基的氢原子的一部分或全部被取代基取
代。作为取代基，例如，可举出烷基。

作为成为该取代基的烷基，优选为链状的烷基。此外，其碳原子数
优选为1～10，更优选为1～6，特别优选为1～4。具体而言，可举出甲
基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、仲丁基等。

这种基团Y优选具有从苯或萘去除2个氢原子而成的基团，作为由
上述通式(3)表示的基团，优选为由下述式(i)、(ii)中的任一者表
示的基团。由此，由从具备该基团的树脂组合物得到的固化物构成的模
制部50发挥更优异的耐热性。

上述式中，R⁵各自独立地为碳原子数1～6的烃基。f各自独立地为
0～4的整数，更优选为0。

进而，由上述通式(3)表示的基团中，n₂只要是0以上的整数即
可，优选为0～5的整数，更优选为1～3的整数，特别优选为1或2。

由以上，由上述通式(1)表示的化合物优选上述X²是碳原子数1～
3的直链状或支链状的亚烷基，R²是1或2的烃基，b是0～2的整数，
n₁为1～4。或者，优选上述X²为由上述式(i)、(ii)中的任一者表示
的基团，f为0。由此，由从具备该基团的树脂组合物得到的固化物构
成的模制部50发挥更优异的耐热性。

因此，作为由上述通式(1)表示的化合物的优选具体例，例如，
可举出如下述式(1a)、(1b)、(1c)，(1d)所示的例子。这些之中，更
优选使用由下述式(1a)表示的化合物。

[苯并嗪系化合物]

苯并嗪系化合物以由上述通式(2-1)表示的化合物(以下有时也
简称为“化合物(2-1)”)和由上述通式(2-2)表示的化合物(以下有
时也简称为“化合物(2-2)”)中的至少1种构成，是树脂组合物所含
的主材料中的1种。

这些由上述通式(2-1)表示的化合物和由上述通式(2-2)表示的
化合物中，X³和X⁴各自独立地表示碳原子数1～10的亚烷基、由上述
通式(3)表示的基团、由式“-SO₂-”或“-CO-”表示的基团、氧原子、或
单键。

作为上述通式(2-1)和上述通式(2-2)中的X³和X⁴，可举出与上
述通式(1)中的X²中说明的同样的基团。此外，作为上述通式(2-1)
和上述通式(2-2)中的R³和R⁴，可以设为与上述通式(1)中的R²中
说明的同样，进而，作为上述通式(2-1)和上述通式(2-2)中的d和
e，可以设为与上述通式(1)中的b中说明的同样。

作为这种苯并嗪系化合物，在由上述通式(2-1)表示的化合物和
由上述通式(2-2)表示的化合物中，优选为由上述通式(2-1)表示的
化合物。由此，由从树脂组合物得到的固化物构成的模制部50发挥更
优异的耐热性。

此外，由该上述通式(2-1)表示的化合物优选上述X³为碳原子数
1～3的直链状或支链状的亚烷基，R³为1或2的烃基，d为0～2的整
数。或者，优选上述X³为由上述式(i)、(ii)中的任一者表示的基团，
f为0。由此，由从具备该基团的树脂组合物得到的固化物构成的模制
部50发挥更优异的耐热性。

因此，作为由上述通式(2-1)表示的化合物的优选具体例，例如，
可举出如下述式(2-1a)、(2-1b)、(2-1c)、(2-1d)所示的化合物。这
些之中，更优选使用由下述式(2-1a)表示的化合物。

此外，树脂组合物中的、由上述通式(1)表示的马来酰亚胺系化
合物与由上述通式(2-1)和上述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物
中的至少1种的配合比率以当量比计优选为1：0.1～1：4，更优选为1：
0.2～1：3。由此，除了可以使由从树脂组合物得到的固化物构成的模制
部50的耐热性更优异以外，还可以兼具成型加工性和树脂组合物固化
时的固化性。

另外，本说明书中，上述当量比是指树脂组合物中含有的、马来酰
亚胺系化合物所具有的马来酰亚胺的数量与苯并嗪系化合物所具有
的苯并嗪基的数量的比。

[固化催化剂]

固化催化剂是树脂组合物中含有的主材料中的1种，具有作为促进
由上述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物与由上述通式(2-1)和上
述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物中的至少1种的聚合反应的催
化剂(固化促进剂)的功能。

作为固化催化剂，没有特别限定，例如，可举出膦化合物、具有盐
的化合物、咪唑系化合物等，可以组合使用它们之中的1种或2种以上。
这些之中，优选为咪唑系化合物。咪唑系化合物具有特别优异的作为上
述催化剂的功能，因此可以更可靠地促进由上述通式(1)表示的马来
酰亚胺系化合物与由上述通式(2-1)和上述通式(2-2)表示的苯并嗪
系化合物中的至少1种的聚合反应。

作为咪唑系化合物，没有特别限定，例如，可举出2-乙基-4-甲基咪
唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十
七烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-
苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、1-乙烯基-2-
甲基咪唑、1-丙基-2-甲基咪唑、2-异丙基咪唑、1-氰基甲基-2-甲基-咪唑、
1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基乙
基-2-苯基咪唑等，可以组合使用它们之中的1种或2种以上。这些之中，
优选为2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑。
通过使用这些化合物，可得到以下优点：进一步促进上述化合物的反应，
成型加工性提高，并且所得的固化物的耐热性提高。

固化催化剂(咪唑系化合物)的含量相对于由上述通式(1)表示
的咪唑系化合物和由上述通式(2-1)和上述通式(2-2)表示的苯并嗪
系化合物的合计100质量份，优选为0.1～5.0质量份，更优选为0.1～
3.0质量份，特别优选为0.3～1.5质量份。通过将固化催化剂的含量设
定在该范围内，可以使由从树脂组合物得到的固化物构成的模制部50
的耐热性更优异。

另外，作为膦化合物，可举出如乙基膦、丙基膦的烷基膦、苯基膦
等伯膦；如二甲基膦、二乙基膦的二烷基膦、二苯基膦、甲基苯基膦、
乙基苯基膦等仲膦；如三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三辛基膦的三
烷基膦、三环己基膦、三苯基膦、烷基二苯基膦、二烷基苯基膦、三苄
基膦、三甲苯基膦、三-对苯乙烯基膦、三(2,6-二甲氧基苯基)膦、三
-4-甲基苯基膦、三-4-甲氧基苯基膦、三-2-氰基乙基膦等叔膦等。这些
之中，优选使用叔膦。

此外，作为具有盐的化合物，可举出具有四苯基盐、烷基三苯
基盐等的化合物，具体而言，可举出四苯基硫氰酸盐、四苯基四
-对甲基苯基硼酸盐、丁基三苯基硫氰酸盐等。

[无机填充材料]

无机填充材料是树脂组合物中含有的主材料中的1种，具有减少树
脂组合物吸湿量增加、强度下降的功能。

作为无机填充材料，没有特别限定，例如，可举出熔融二氧化硅、
结晶二氧化硅、氧化铝、氮化硅和氮化铝等，优选使用熔融二氧化硅，
更优选使用球状的熔融二氧化硅。这些无机质填充材料可以单独使用1
种，也可以混合使用2种以上。此外，也可以对它们利用进行偶联剂进
行表面处理。

从对金属模腔的填充性的观点出发，无机填充材料的粒径优选为
0.01μm～150μm。对无机填充材料的最大粒径没有特别限定，但是若考
虑防止由于无机填充材料的粗大粒子夹持于变窄的线间而产生的线偏
移等不良情况，则优选为105μm以下，更优选为75μm以下。

树脂组合物中的无机填充材料的量的下限值相对于树脂组合物的
总质量，优选为65质量％以上，更优选为67质量％以上，进一步优选
为70质量％以上。若下限值为上述范围内，则可以减少与所得的树脂
组合物的固化相伴的吸湿量增加、强度下降，因此，可得到具有良好的
耐焊料裂纹性的固化物。

此外，树脂组合物中的无机填充材料的量的上限值相对于树脂组合
物的总质量优选为93质量％以下，更优选为91质量％以下，进一步优
选为90质量％以下。若上限值为上述范围内，则所得的树脂组合物具
有良好的流动性，并且具备良好的成型性。

这些之中，无机填充材料的量相对于树脂组合物的总质量优选为65
质量％～93质量％，更优选为70质量％～90质量％。

[其它成分]

此外，本发明的半导体密封用树脂组合物除了含有由上述通式(1)
表示的马来酰亚胺系化合物、由上述通式(2-1)和上述通式(2-2)表
示的苯并嗪系化合物中的至少1种、固化催化剂、以及无机填充材料
以外，还可以进一步根据需要含有如下所示的其它成分。

[密合助剂]

密合助剂具有使由通过使树脂组合物固化而得到的固化物构成的
模制部50与除半导体装置10中的模制部50以外的其它部件的密合性
提高的功能。

作为密合助剂，没有特别限定，例如，可举出三唑系化合物等，作
为该三唑系化合物，可举出具有1,2,4-三唑环的化合物、具有1,2,3-三唑
环的化合物。作为具体的化合物，例如可举出3-氨基-1,2,4-三唑、4-氨
基-1,2,3-三唑、3-氨基-1,2,4-三唑-5-羧酸、3-巯基-1,2,4-三唑、4-巯基
-1,2,3-三唑、3,5-二氨基-1,2,4-三唑、3,5-二巯基-1,2,4-三唑、4,5-二巯基
-1,2,3-三唑、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑、4-氨基-5-巯基-1,2,3-三唑、3-肼
基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑和5-巯基-1,2,4-三唑-3-甲醇等，可以组合使
用它们之中的1种或2种以上。这些之中，优选为至少具有1个巯基的
1,2,4-或1,2,3-三唑化合物，更优选为3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑。

树脂组合物中的密合助剂的含量相对于全部树脂组合物100质量份
优选为0.01～2质量份，更优选为0.03～1质量份。通过将密合助剂的
含量设定为该范围内，可以更显著地发挥上述效果。

另外，使用三唑系化合物作为密合助剂时，三唑系化合物也兼具促
进由上述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物与由上述通式(2-1)和
上述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物中的至少1种的聚合反应的
功能，因此可以使密合助剂发挥作为固化催化剂的功能。

[偶联剂]

偶联剂具有提高树脂组合物中含有的树脂成分与无机填充材料的
密合性，例如，可使用硅烷偶联剂等。

作为硅烷偶联剂，可使用各种硅烷，例如，可举出环氧硅烷、氨基
硅烷、烷基硅烷、酰脲硅烷、巯基硅烷、乙烯基硅烷等。

作为具体的化合物，例如，可举出γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨
基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β
(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基γ-氨基丙基三乙氧
基硅烷、N-苯基γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙
基三乙氧基硅烷、N-6-(氨基己基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(3-
(三甲氧基甲硅烷基丙基)-1,3-苯二甲烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基
硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧
基硅烷、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基
硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-酰脲丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基
硅烷等、可以使用组合使用它们之中的1种或2种以上。这些之中，优
选为环氧硅烷、巯基硅烷、氨基硅烷，作为氨基硅烷，更优选为伯氨基
硅烷或苯胺基硅烷。

作为硅烷偶联剂等偶联剂的配合比例的下限值，在全部树脂组合物
中，优选为0.01质量％以上，更优选为0.05质量％以上，特别优选为
0.1质量％以上。若硅烷偶联剂等的偶联剂的配合比例的下限值为上述
范围内，则可以在上述树脂成分与无机填充材料的界面强度不下降的情
况下得到半导体装置中的良好的耐焊料裂纹性。此外，作为硅烷偶联剂
等偶联剂的配合比例的上限值，在全部树脂组合物中，优选为1质量％
以下，更优选为0.8质量％以下，特别优选为0.6质量％以下。若硅烷
偶联剂的配合比例的上限值为上述范围内，则可以在树脂成分与无机填
充材料的界面强度不下降的情况下得到半导体装置中的良好的耐焊料
裂纹性。这些之中，偶联剂的配合比例在全部树脂组合物中优选为0.01
质量％～1质量％，更优选为0.05质量％～0.8质量％，更进一步优选
为0.1质量％～0.6质量％。

另外，本发明中使用的半导体密封用树脂组合物含有由上述通式
(1)表示的马来酰亚胺系化合物、由上述通式(2-1)和上述通式(2-2)
表示的苯并嗪系化合物中的至少1种、固化催化剂、以及无机填充材
料，但除上述其它成分以外，还可以进一步根据需要适当配合巴西棕榈
蜡等天然蜡、聚乙烯蜡等合成蜡、硬脂酸或硬脂酸锌等高级脂肪酸及其
金属盐类和石蜡等脱模剂；炭黑、铁丹、二氧化钛、酞菁、苝黑等着色
剂；水滑石类、选自镁、铝、铋、钛、锆中的元素的含氢氧化物等离子
捕捉剂；硅油、橡胶等低应力添加剂；溴化环氧树脂或三氧化二锑、氢
氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、钼酸锌、磷腈等阻燃剂；受阻酚、磷化合
物等抗氧化剂等各种添加剂。

通过使树脂组合物由上述构成材料构成，可以使由该通过使树脂组
合物固化而得到的固化物构成的模制部50的耐热性提高，但要求具备
该模制部50的半导体装置10即使在达到300℃的高温下也可操作，因
此模制部(固化物)50的耐热性例如使用如下的指标进行评价。

将通过使树脂组合物固化而得到的固化物在25℃的弹性模量设为A
[GPa]、将上述固化物在250℃的弹性模量设为B[GPa]时，优选满
足成为0.1≤(A-B)/A≤0.9的关系，更优选满足成为0.1≤(A-B)/A≤0.7
的关系。

这里，该指标是将固化物在25℃的弹性模量A与固化物在250℃的
弹性模量B的差除以固化物在25℃的弹性模量A而得的值，固化物在
25℃的弹性模量A与固化物在250℃的弹性模量B的差越小，则该值即
[(A-B)/A]越小。进而，固化物在25℃的弹性模量A与固化物在250℃
的弹性模量B的差小时，可以说常温时(半导体芯片未驱动时)的弹性
模量与高温时(半导体芯片驱动时)的弹性模量的差小，具有优异的耐
热性。因此，通过将[(A-B)/A]设定为上述范围内，可以使由通过使
树脂组合物固化而得到的固化物构成的模制部50发挥优异的耐热性。

此外，固化物在25℃的弹性模量A优选为10～50GPa，更优选为
15～25GPa。通过将弹性模量A设定为该范围内，可以将上述[(A-B)
/A]容易地设定为上述范围内，可以更可靠地使上述固化物耐热性优异。

进而，固化物在250℃的弹性模量B优选为1～30GPa，更优选为5～
20GPa。通过将弹性模量B设定为该范围内，可以将上述[(A-B)/A]
容易地设定为上述范围内，可以更可靠地使上述固化物耐热性优异。

另外，在25℃和250℃的弹性模量例如可以通过使用动态粘弹性装
置(TAInstrument公司制，“RSA3”)在-30～300℃以升温速度5℃/分
钟、频率10Hz进行测定，分别读取在25℃和250℃的弹性模量而求出。

进而，对于通过使树脂组合物固化而得到的固化物，其5％减量温
度T_d5优选为450℃以上，更优选为470℃以上。可以说具有这种5％减
量温度T_d5的模制部(固化物)50具有优异的耐热性。

另外，固化物的5％减量温度T_d5是例如通过使用热重量差示热分
析装置(SEIKOInstruments公司制，“EXSTARTG/DTA6200”)在氮
气环境下在升温速度10℃/min的条件下测定重量减少，读取相对于25℃
下的重量减少5％重量的温度而求出。

作为上述25℃和250℃下的弹性模量以及上述5％减量温度T_d5被测
定的上述固化物，使用通过以下方式而得到的固化物：使用低压传递成
型机(KohtakiPrecisionMachine公司制，“KTS-30”)在模具温度200℃、
注入压力9.8MPa、固化时间120s的条件下将树脂组合物注入成型，成
型为10mm×55mm、厚度1.6mm，在250℃使其固化4小时。

如以上的半导体密封用树脂组合物例如可以使用如以下的半导体
密封用树脂组合物的制造方法进行制造。

＜半导体密封用树脂组合物的制造方法＞

图2是表示半导体密封用树脂组合物的制造方法的一个例子的工序
概略图。

以下，依次对树脂组合物的制造方法的各工序进行说明。

(混炼工序)

本工序是通过将由上述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物、由上
述通式(2-1)和上述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物中的至少1
种、固化催化剂、无机填充材料、以及根据需要而定的其它化合物进行
混合(分散混合)、加热熔融、混炼而得到混炼物的工序。

以下，对本工序进行详述。

＜1＞首先，将上述树脂组合物的构成材料，即，将由上述通式(1)
表示的马来酰亚胺系化合物、由上述通式(2-1)和上述通式(2-2)表
示的苯并嗪系化合物中的至少1种、固化催化剂、以及无机填充材料
称量规定量，将它们配合，从而制备组成成分。然后，将该组成成分例
如使用混合机、喷磨机和球磨机等在常温下均匀地粉碎、混合(分散混
合)。

＜2＞接着，使用混炼机，一边将组成成分加温一边进行熔融混炼，
得到混炼物后，冷却该混炼物。

作为混炼机，没有特别限定，例如，可以使用加热辊、捏合机和挤
出机等。

此外，使组成成分熔融时的温度根据组成成分的构成材料而有些不
同，但是通常优选设定为50～150℃，更优选设定为90～130℃。由此，
可以将由上述通式(1)表示的马来酰亚胺系化合物以及由上述通式
(2-1)和/或上述通式(2-2)表示的苯并嗪系化合物这两者制成熔融
状态，因此可以可靠地得到由组成成分中含有的各树脂成分被均匀地分
散的组成成分构成的混炼物。

(粉碎工序)

本工序是通过将在混炼工序中得到的上述混炼物进行粉碎，得到由
粉体构成的树脂组合物(被制成粉碎物的混炼物)的工序。

此时，混炼物的粉碎可以通过选自压缩、冲击、剪切、摩擦(磨碎)
和冷冻中的至少1种外力进行粉碎。更具体而言，例如，可举出侧翼研
磨机(Wingmill，SanshoIndy公司制)、强力研磨机(Mightymill，
SanshoIndy公司制)、喷磨机等气流式粉碎机；振动球磨机、连续式旋
转球磨机、间歇式球磨机等球磨机；湿式罐磨机、行星罐磨机等罐磨机；
锤磨机；辊式研磨机等粉碎机，可以组合使用它们之中的1种或2种以
上。这些之中，优选为喷磨机、球磨机、锤磨机和罐磨机，更优选为喷
磨机。由此，可以可靠地得到如后述的具有中值粒径的粉体。

将混炼物粉碎而得到粉体时的温度优选设定为40℃以下，更优选为
10～30℃。由此，通过将混炼物粉碎而形成的粉体成为熔融状态，可以
可靠地防止由其引起的邻接的粉体彼此凝聚而形成结块的情况，因此粉
体维持粒子状的形态。

另外，本发明中，将混炼物粉碎而得到粉体时的温度是刚刚将上述
混炼物刚粉碎后的温度。

此外，对于树脂组合物中含有的各构成材料，在使用无熔点概念的
材料的情况下，在本说明书中，该材料的“熔点”是指“软化点”。

通过经过如以上的工序，可以得到由粉体构成的树脂组合物。

另外，如上所述，树脂组合物可以制成由粉体构成的材料而进行保
存、输送，但从其保存、输送和成型操作的容易性的观点出发，也可以
制成树脂成型体。

以下，以使用上述粉体作为树脂成型体而得到饼块的情况为一个例
子进行说明。

(树脂成型体成型工序)

本工序是将由粉碎工序中得到的粉体构成的树脂组合物成型(树脂
成型体成型)而制成饼块状，从而得到由饼块(树脂成型体)构成的树
脂组合物的工序。

饼块(树脂成型体)例如可以通过将上述粉体加压而成型为饼块状
而得到。

通过经过如以上的工序，可以得到由饼块构成的树脂组合物。

另外，树脂成型体不限定于饼块状的饼块，此外，也可以是片状、
长条状、颗粒状等。

使用如以上的树脂组合物，半导体装置10例如使用如以下的半导
体装置的制造方法进行制造。

＜半导体装置的制造方法＞

半导体装置的制造方法可以使用由上述树脂组合物构成的粉体和饼
块中的任一者。

作为使用饼块来制造半导体装置的方法，例如，可举出将构成上述
半导体装置10的各部件中除模制部50以外的各部件设置于模具腔内
后，使饼块通过转移模制、压缩模制等成型方法成型、固化，从而将除
模制部50以外的各部件密封的方法。

作为使用粉体来制造半导体装置的方法，例如，可举出使用通过筛
分等使粒度整齐的粉体，应用压缩模制法，使由粉体构成的树脂组合物
成型、固化，从而将除模制部50的各部件进行密封的方法。

此外，成型温度优选设定为150～250℃，更优选设定为160～220℃，
进一步优选设定为175～200℃。

进而，成型时间优选设定为30～600秒，更优选设定为45～240秒，
进一步优选设定为60～180秒。

将树脂组合物成型后，进行PMC(Postmoldcure：模后固化)时
的加热温度没有特别限定，例如，优选为150～250℃，更优选为180～
220℃。

此外，成型后进行PMC(模后固化)时的加热时间没有特别限定，
例如，优选为0.5～10小时，更优选为1～5小时。

通过将树脂组合物在成型后进行PMC(模后固化)时的条件设定
为上述范围内，可以更可靠地使树脂组合物固化。

另外，本实施方式中，对将半导体装置10应用于四侧引脚扁平封
装(QFP)的情况进行了说明，但不限定于该情况，可以应用于各种形
态的半导体封装，例如，双列直插式封装(DIP)、塑料带引线芯片载体
(PLCC)、薄型四侧引脚扁平封装(LQFP)、小外形封装(SOP)、小
外形J引线封装(SOJ)、薄型小外形封装(TSOP)、薄型四侧引脚扁
平封装(TQFP)、胶带载体封装(TCP)、球栅阵列封装(BGA)、芯片
尺寸封装(CSP)、矩阵阵列封装球栅阵列封装(MAPBGA)、芯片堆积
芯片尺寸封装等存储器或逻辑系元件中应用的封装，除此以外，也可以
应用于搭载功率晶体管等功率系元件的TO-220等封装。

以上，对本发明的半导体密封用树脂组合物和半导体装置进行了说
明，但本发明不限定于此。

例如，本发明的半导体密封用树脂组合物中也可以添加能够发挥同
样功能的任意成分。

此外，本发明的半导体装置的各部分的构成可以与能够发挥同样功
能的任意构成进行置换，或者，也可以附加任意构成的部件。

实施例

接着，对本发明的具体的实施例进行说明。

应予说明，本发明不限定于这些实施例的记载。

1.原材料的准备

首先，以下示出各实施例和比较例的树脂组合物中使用的原材料。

应予说明，只要没有特别说明，各成分的配合量设为质量份。

(马来酰亚胺系化合物1)

准备由上述式(1a)表示的化合物作为马来酰亚胺系化合物(BMI)
1。另外，该化合物的n₁平均为1.6，质均分子量为654，马来酰亚胺当
量为182g/eq。

(马来酰亚胺系化合物2)

准备由上述式(1a')表示的化合物作为马来酰亚胺系化合物(BMI)
2。另外，该化合物的分子量为358，马来酰亚胺当量为179g/eq。

(苯并嗪系化合物1)

准备由上述式(2-1a)表示的化合物作为苯并嗪系化合物(P-d
型苯并嗪)1。另外，该化合物的分子量为434，苯并嗪当量为
217g/eq。

(苯并嗪系化合物2)

准备由下述式(4)表示的化合物作为苯并嗪系化合物(F-a型苯
并嗪)2。另外，该化合物的分子量为436，苯并嗪当量为218g/eq。

(环氧系化合物1)

准备四甲基联苯型环氧树脂(三菱化学株式会社制，YX4000K，环
氧当量185g/eq)作为环氧系化合物1。

(酚系化合物1)

准备苯酚酚醛清漆型酚醛树脂(住友电木株式会社制，PR-51714，
羟基当量104g/eq)作为酚系化合物1。

(咪唑系化合物1)

准备2-甲基咪唑作为咪唑系化合物1。

(咪唑系化合物2)

准备2-十一烷基咪唑作为咪唑系化合物2。

(密合助剂1)

准备3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑作为密合助剂1。

(密合助剂2)

准备4-氨基-1,2,3-三唑作为密合助剂2。

(无机填充材料1)

准备熔融球状二氧化硅(平均粒径30μm)作为无机填充材料1。

(硅烷偶联剂1)

准备γ-巯基丙基三甲氧基硅烷作为硅烷偶联剂1。

2.树脂组合物的制造

[实施例1]

首先，分别称量马来酰亚胺系化合物1(71.43质量份)、苯并嗪
系化合物1(28.57质量份)、咪唑系化合物1(1.00质量份)、无机填充
材料1(365.00质量份)、密合助剂1(1.00质量份)、硅烷偶联剂1(0.50
质量份)，将它们使用混合机进行混合后，使用辊在100℃混炼5分钟，
从而得到混炼物。接着，将该混炼物冷却后进行粉碎，从而得到由粉体
构成的实施例1的树脂组合物。

[实施例2～10、比较例1、2]

以表1所示的方式变更马来酰亚胺系化合物、苯并嗪系化合物、
固化催化剂、密合助剂、无机填充材料、硅烷偶联剂的种类和称量的量，
除此以外，与上述实施例1同样地得到实施例2～10、比较例1、2的树
脂组合物。

[比较例3]

添加环氧系化合物1(64.00质量份)、酚系化合物1(36.00质量份)
来替代马来酰亚胺系化合物1(71.43质量份)和苯并嗪系化合物1
(28.57质量份)，除此以外，与上述实施例1同样地得到比较例3的树
脂组合物。

[比较例4]

省略无机填充材料1(365.00质量份)的添加，除此以外，与上述
实施例1同样地得到比较例4的树脂组合物。

3.评价

用以下方法评价所得的各实施例和比较例的树脂组合物。

3-1.弹性模量的评价

使用低压传递成型机(KohtakiPrecisionMachine公司制，
“KTS-30”)在模具温度200℃、注入压力9.8MPa、固化时间120s的条
件下将各实施例和比较例的树脂组合物注入成型，成型为
10mm×55mm、厚度1.6mm，在250℃使其固化4小时，从而制作各实
施例和比较例的试验片。

接着，对于各实施例和比较例的试验片，通过使用动态粘弹性装置
(TAInstrument公司制，“RSA3”)在-30～300℃以升温速度5℃/分钟、
频率10Hz进行测定，分别读取在25℃的弹性模量A和在250℃的弹性
模量B而求出。

然后，由所得的在25℃的弹性模量A和在250℃的弹性模量B求出
(A-B)/A。

3-2.5％减量温度T_d5的评价

使用低压传递成型机(KohtakiPrecisionMachine公司制，
“KTS-30”)在模具温度200℃、注入压力9.8MPa、固化时间120s的条
件下将各实施例和比较例的树脂组合物注入成型，成型为
10mm×55mm、厚度1.6mm，在250℃使其固化4小时后进行粉碎，从
而制作各实施例和比较例的试验样品。

接着，对于各实施例和比较例的试验样品，使用热重量示差热分析
装置(SEIKOInstruments公司制，“EXSTARTG/DTA6200”)在氮气
环境下在升温速度10℃/min的条件下测定重量减少，读取相对于25℃
下的重量减少5％重量的温度，从而求出5％减量温度T_d5。

3-3.成型加工性的评价

使用低压传递成型机(KohtakiPrecisionMachine株式会社制，
KTS-15)，在按照EMMI-1-66的螺旋流动测定用的模具中，在模具温
度200℃、注入压力6.9MPa、保压时间120秒的条件下注入各实施例和
比较例的密封树脂组合物，使其固化，测定螺旋流动。

此外，判定基准是将螺旋流动为80cm～250cm的树脂组合物作为
A，将小于80cm的树脂组合物或大于250cm的树脂组合物作为B。

3-4.固化性的评价

作为固化性的评价，实施胶凝时间的评价。测定将各实施例和比较
例的树脂组合物从在表面温度200℃的热板上开始到无粘性为止的时
间，作为胶凝时间。

此外，判定基准是将胶凝时间的值为10秒～40秒的树脂组合物作
为A，将小于10秒的树脂组合物或大于40秒的树脂组合物作为B。

3-5.温度循环性试验

使用低压传递成型机(KohtakiPrecisionMachine公司制，
“KTS-30”)在模具温度200℃、注入压力9.8MPa、固化时间120s下成
型为160针LQFP(封装尺寸为24mm×24mm，厚度1.4mm，SiC晶片
尺寸为7.0mm×7.0mm，引线框架为Cu制)，在250℃使其固化4小时，
从而制作测试用元件。将密封的测试用元件在-65℃～250℃反复进行500
个循环或1000个循环，判定有无封装裂纹、部件间剥离(不良数/样品
数)。

3-6.高温保存试验

将通过与3-5同样的方法制作的测试用元件在250℃连续500小时或
1000小时地实施加热处理，判定有无封装裂纹、部件间剥离(不良数/
样品数)。

将以上述方式得到的各实施例和比较例的树脂组合物中的评价结
果分别示于下述表1。

【表1】

【表2】

如表1所示，各实施例中，结果是，温度循环试验和高温保存试验
良好且示出优异的耐热性。此外，各实施例中，结果是，(A-B)/A值
在0.1～0.9以下的范围内，进而，5％减量温度T_d5为450℃以上且成型
加工性和固化性优异。

与此相对，比较例1～3中，结果是，与各实施例相比，在温度循
环试验和高温保存试验中均产生不良情况，耐热性、成型加工性、固化
性差。此外，未配合无机填充材料的比较例4的成型加工性、固化性差，
无法制作试验样品。

产业上的可利用性

根据本发明，可提供能够形成耐热性、成型加工性和固化性优异的
半导体密封材料的半导体密封用树脂组合物。

符号说明

10半导体装置

20半导体芯片

21电极垫

22线

30晶片垫

40引线

50模制部(半导体密封材料)

60粘接层