封止材とは？半導体のチップを包むエポキシ樹脂・シリカ・硬化剤の中身と、封止材料メーカー

封止材とは、半導体のチップとワイヤーを包んで、湿気・熱・衝撃から守る樹脂の材料です。主流は、エポキシ樹脂に硬化剤と細かい球状のシリカを混ぜた「エポキシ樹脂成形材料」で、チップを包む黒い樹脂の正体がこれです。

ただのプラスチックではありません。熱・湿気・電気・力に耐えるよう、何種類もの材料を細かく配合しています。AI向けの大きなパッケージでは反りを抑えること、SiCのパワー半導体では高い温度に耐えることが、新しい課題です。

知りたいところから 封止材の中身/固形と液状・成形の方式/SiC向けの耐熱/封止材料のメーカー

半導体の封止材とは

封止材に求められる5つの性質

封止材は、チップを包んだあと、製品として使われる何年もの間、チップを守り続けます。そのために、次のような性質が求められます。

住友ベークライトは、封止用のエポキシ樹脂成形材料について、絶縁性・耐薬品性・耐湿性・耐熱性・パッケージの保護・放熱性を特長に挙げ、臭素やアンチモンを使った難燃剤なしで、燃えにくさの基準を満たすとしています。

品質保証の目で見ると、封止材の弱点は出荷の検査では見えにくい所にあります。湿気を吸ったパッケージをはんだ付けの熱にかけると、中の水分が一気にふくらんで割れることがある。そのため、決めた条件で吸湿させてから、はんだ付けと同じ熱を通して確かめる。電子部品の信頼性試験の定番の型です。

封止材の中身：何をどう混ぜているのか

封止材は、役割の違う材料を組み合わせて作られます。主な中身は次のとおりです。

主役は「丸いシリカ」

封止材の中で、量の多くを占めるのがシリカの粒です。樹脂だけでは、熱による伸び縮みがチップや基板よりずっと大きく、固めて冷ますと反ったり、ひびが入ったりします。シリカを混ぜると、伸び縮みを小さくできます。

このシリカは、丸い形にしておくのがポイントです。デンカは、粉砕した珪石を高温の炎の中で溶かし、表面張力で球状にしたシリカを作っています。丸い粒は、樹脂の中で転がりやすく、溶かした封止材の流れがよくなり、たくさん詰め込める（高充てん）ため、封止材の用途で長く使われています。

固形と液状の封止材：成形方式の違い

封止材は、使う方式に合わせて、固形と液状の形で作られます。

固形の2つの形は、成形の方式に合わせたものです。トランスファモールドは、溶かした樹脂を通り道（ランナー・ゲート）から金型の中へ流し込みます。コンプレッションモールドは、金型の中に置いた樹脂を上から押しつぶして広げます。装置メーカーの TOWA は、コンプレッション方式には通り道がないため樹脂の使用率がほぼ100%になり、チップやワイヤーへの樹脂の流れの影響も抑えられると説明しています。

液状の封止材は、大きなパッケージやパネルの封止、チップの下のすき間を埋める用途で出番が増えています。住友ベークライトは2026年5月18日、AI向けに大型化・複雑化するパッケージに向けて、反りを抑えた液状封止材「EME-L シリーズ」の供試を4月に始めたと発表し、2027年の認定採用を目指すとしています。

同じ会社の2026年のお知らせを並べて読むと、5月に先端パッケージ用の液状封止材、6月にSiC向けの高耐熱の固形封止材の量産、10月にはモールドアンダーフィル用と圧縮成形用の顆粒の封止材を中国とシンガポールで増産、と発表が続いていました。AIのパッケージとパワー半導体の両方に向けて、形の違う封止材を同時に広げている。筆者には、この記事の表の3つの形がそのまま並んで見えました。

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AI向けのパッケージで、封止材に求められること

1. 反りを抑える

GPUとHBMを並べたAI向けのパッケージは大きく、材料どうしの伸び縮みの差で反りやすくなります。封止材の伸び縮みや、固まるときの縮み方を、チップと基板に合わせて調整することが求められます。

2. 細いすき間まで流れる

チップを積み重ねたり、チップの下のすき間を一度に埋めたりする（モールドアンダーフィル）ため、細いすき間の奥まで流れ込む性質が求められます。シリカの粒の大きさや形の作り込みが、ここで効いてきます。

3. 熱を逃がす

大量の電力を使うAI向けのチップは発熱が大きく、封止材にも熱を逃がしやすい性質が求められるようになっています。

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SiCのパワー半導体では「熱さ」に耐える

データセンターの電源や電気自動車で使うSiC（炭化ケイ素）のパワー半導体は、シリコンより高い温度で動かせます。そのぶん、包む封止材にも、高い温度で性質が変わらないことが求められます。

住友ベークライトは2026年、SiCのパワーモジュール向けに、ガラス転移温度（Tg）を230度Cまで高めた固形のエポキシ樹脂の封止材の量産を始めたと発表しました。SiCは200度C以上の高い温度で動かせる一方、従来の封止材ではその熱に対応しにくかったとしています。熱に強くすると硬く、内部に力がかかりやすくなるため、熱への強さと、力のかかりにくさの両立が課題でした。

封止材料を支える企業：樹脂・フィラー・封止材

封止材は、樹脂・硬化剤・シリカといった原料のメーカーから、配合して封止材に仕上げるメーカー、それを使って封止する会社まで、日本企業がそれぞれの段階に並んでいます。原料の品質が、最終の封止材の性能を左右する分野です。

封止材を知ると、何が見えてくるか

よくある誤解

まとめ

よくある質問

この記事で見た封止材について、本書（技術評論社）の「半導体材料の市場と技術動向」の章では「モールド樹脂の役割と最新動向」が取り上げられ、ダイアタッチ材やボンディングワイヤー、基板など、後工程の材料も並んでいます。