JPS60229945A - Epoxy resin sealing material - Google Patents

Epoxy resin sealing material

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JPS60229945A
JPS60229945A JP8663084A JP8663084A JPS60229945A JP S60229945 A JPS60229945 A JP S60229945A JP 8663084 A JP8663084 A JP 8663084A JP 8663084 A JP8663084 A JP 8663084A JP S60229945 A JPS60229945 A JP S60229945A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin
filler
organopolysilsesquioxane
sealing material
Prior art date
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Pending
Application number
JP8663084A
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Japanese (ja)
Inventor
Kota Nishii
耕太 西井
Yasuhiro Yoneda
泰博 米田
Masashi Miyagawa
昌士 宮川
Shunichi Fukuyama
俊一 福山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain the titled material having improved adhesivity between the filler and the resin, high moisture resistance, and remarkably improved corrosion resistance, and suitable for the sealing of a semiconductor device such as IC, by compounding an epoxy resin with an organic filler coated with an organopolysilsesquioxane. CONSTITUTION:An inorganic filler (e.g. crystalline silica powder, quartz glass powder, etc.) is immersed and mixed in a silicon resin solution having a concentration of 1-50wt% and composed of an organopolysilsesquioxane of formula (R1 and R2 are methyl, phenyl, etc.) and an organic solvent (e.g. benzene, toluene, etc.), and the mixture is filtered and dried. The product is compounded in an epoxy resin at a ratio of 60-70wt%.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐湿性を向上したエポキシ系封止材料の構成に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the construction of an epoxy encapsulant material with improved moisture resistance.

電子部品は湿度の影響を顕著に受けるので保証信頼度に
合わせ各種の防湿外装が施されている。
Since electronic components are significantly affected by humidity, various moisture-proof exteriors are applied to them depending on their guaranteed reliability.

そこで従来より高信頼度が要求される部品については金
属ケースとガラス端子を使用するハーメチックシール外
装や磁器ケースを共晶ノ\ンダで封止するハーメチック
シール外装などが使用されている。
Therefore, for parts that require high reliability, hermetically sealed exteriors that use a metal case and glass terminals, or hermetically sealed exteriors that seal a porcelain case with a eutectic solder, have been used.

一方、樹脂モールド外装も存在するが従来は耐湿性が劣
るため使用対象はラジオ・テレビ用部品などに限られ高
い信頼度が要求される部品には使用されなかった。
On the other hand, resin molded exteriors also exist, but due to their poor moisture resistance, their use has been limited to radio and television parts, and has not been used for parts that require high reliability.

然し、ケースに封入される素子自体について不動体化(
パフシヘーション)処理などの防湿処理が進み、また封
止用樹脂も改良が進んだ結果、樹脂モールドの信頼度が
向上し、広い分野で樹脂モールド外装が使用されるよう
になった。
However, the element itself enclosed in the case must be made immobile (
As a result of progress in moisture-proofing treatments such as puffing and other improvements in sealing resins, the reliability of resin molds has improved, and resin mold exteriors have come to be used in a wide range of fields.

特に量産化が進んでおり、コスト低減が必要な半導体装
置においてはより耐湿性の向上した樹脂封止材料の開発
がめられている。
Particularly in semiconductor devices where mass production is progressing and cost reduction is required, there is a need to develop resin encapsulating materials with improved moisture resistance.

(、b)従来の技術 電子部品特にICやLSIなどの半導体素子を樹脂外装
するに当たっての必要条件は 1、成形時の収縮率が少なく、リードフレームとの密着
性が良いこと。
(, b) Conventional technology When packaging electronic components, particularly semiconductor elements such as ICs and LSIs, with resin, the following requirements are: 1. The shrinkage rate during molding must be small and the adhesiveness with the lead frame must be good.

2、 イオン伝導するような不純物の含有が少ないこと
2. Contains few impurities that conduct ions.

3、成型時の流動性が良く、ポンディングワイヤを変形
したり、損傷を与えないこと。
3. Good fluidity during molding, without deforming or damaging the bonding wire.

4. 熱伝導性の良いこと。4. Good thermal conductivity.

5、成型時間が短く、また離型性のよいこと。5. Short molding time and good mold releasability.

などを挙げることができる。etc. can be mentioned.

封止用樹脂としてはこれらの条件を完全に備えないまで
もバランス良く兼ね備えていることが必要である。
It is necessary for the sealing resin to satisfy these conditions in a well-balanced manner, if not completely.

このような特性を備えた樹脂としてシリコーン樹脂とエ
ポキシ樹脂を挙げることができる。
Examples of resins with such characteristics include silicone resins and epoxy resins.

ここでシリコーン樹脂は耐熱性や高温における電気的特
性が優れているために高周波デバイスやパワーデバイス
の封止用材料として適しているが、リードフレームのシ
ール性が悪く、耐湿性が不充分であり、またエポキシ樹
脂に較べて高価であるなどの理由から利用分野は限定さ
れている。
Silicone resin is suitable as a sealing material for high-frequency devices and power devices because it has excellent heat resistance and electrical properties at high temperatures, but it has poor sealing properties for lead frames and insufficient moisture resistance. Furthermore, the field of application is limited because it is more expensive than epoxy resins.

一方ユポキシ樹脂はリードフレームに対するシール性が
優れており、また電気的特性が良く、且つ廉価なため半
導体素子の封止材料として広く用いられている。
On the other hand, upoxy resin has excellent sealing properties for lead frames, good electrical properties, and is inexpensive, so it is widely used as a sealing material for semiconductor devices.

さて、IC,LSIなどの半導体素子の封止法としては
エポキシ樹脂によるトランスファモールドが一般的に行
われているが耐湿性については従来のハーメチックシー
ル品と較べて遜色がある。
Transfer molding using epoxy resin is commonly used as a sealing method for semiconductor devices such as ICs and LSIs, but its moisture resistance is inferior to conventional hermetically sealed products.

すなわちエポキシ樹脂からなる成型体に外部から湿気が
浸入すると樹脂の絶縁性が低下してリーク電流の増加を
きたし、半導体素子の機能が低下するが、これ以外にエ
ポキシ樹脂は原料にエピクロルヒドリンを用いているた
め、塩素イオンを完全に除去することは難しく、またナ
トリウムイオンのようなアルカリイオンも樹脂や充填剤
の中に含まれており、樹脂が吸湿して高温で電界が加わ
った状態で長時間経過すると、これらのイオンが遊離し
、アルミニウムからなる配線を腐食して信幀性の低下を
招くことになる。
In other words, when moisture enters a molded body made of epoxy resin from the outside, the insulation properties of the resin decrease, causing an increase in leakage current, and the functionality of the semiconductor device decreases. Therefore, it is difficult to completely remove chlorine ions, and alkaline ions such as sodium ions are also contained in resins and fillers, and resins absorb moisture and are exposed to high temperatures and electric fields for long periods of time. Over time, these ions become liberated and corrode the wiring made of aluminum, resulting in a decrease in reliability.

この解決策として不純物含有量の少ない材料を選定した
り、硬化促進剤に有機燐酸化合物や有機硼酸化合物を使
用し、アルミニウム導体バクーンの表面を不動体化する
などの方法がとられているが何れも充分な効果を挙げて
いない。
As a solution to this problem, methods have been taken such as selecting materials with low impurity content, using organic phosphoric acid compounds or organic boric acid compounds as curing accelerators, and making the surface of the aluminum conductor Bakoon a passivation material. has not been sufficiently effective.

(C)発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は従来と較べて耐湿性が向上したエポキシ
樹脂系封止材料の組成を提供するにあり、この目的はエ
ポキシ樹脂に60乃至70重量%混入されている充填剤
の樹脂に対する密着性を向上することにより耐湿性を高
め、湿気の浸透を阻止し、これにより腐食性イオンの遊
離が生じないように本発明の目的は電子部品封止用エポ
キシ樹脂に混入して使用する無機フィラーが予め該フィ
ラーにオルガノポリシルセスキオキサンの薄膜を被覆し
て使用することにより達成することができる。
(C) Problems to be Solved by the Invention The purpose of the present invention is to provide a composition of an epoxy resin sealing material that has improved moisture resistance compared to the conventional one. The purpose of the present invention is to improve moisture resistance by improving the adhesion of the mixed filler to the resin, to prevent the penetration of moisture, and thereby to prevent the release of corrosive ions. This can be achieved by coating the inorganic filler mixed with the epoxy resin with a thin film of organopolysilsesquioxane beforehand.

<e>作用 本発明は次の構造式で示されるオルガノポリシルセスキ
オキサンおよび有機溶媒からなるシリコーン樹脂液を無
機フィラーの表面に塗布することにより無機フィラーと
エポキシ樹脂との密着性を向上するものである。
<e> Effect The present invention improves the adhesion between the inorganic filler and the epoxy resin by applying a silicone resin liquid consisting of an organopolysilsesquioxane represented by the following structural formula and an organic solvent to the surface of the inorganic filler. It is something.

ここでオルガノポリシロキサンとしてはメチルポリシル
セスキオキサン、フェニルポリシルセスキオキサン、メ
チルフェニルポリシルセスキオキサンなどがある。
Examples of the organopolysiloxane include methylpolysilsesquioxane, phenylpolysilsesquioxane, and methylphenylpolysilsesquioxane.

また有機溶媒としては上記のシリコーン化合物を溶解す
る溶媒或いは分散媒の何れでも良いが、好ましくは溶解
する溶媒例えばベンゼン、トルエン、メチルイソブチル
ケトン、ブチルセロソルブアセテートなどを挙げること
ができる。
The organic solvent may be any solvent or dispersion medium that dissolves the silicone compound, but preferable examples include benzene, toluene, methyl isobutyl ketone, and butyl cellosolve acetate.

1 ここでR1,R2はメチル、フェニルなどの有機基を表
す。
1 Here, R1 and R2 represent an organic group such as methyl or phenyl.

本発明のシリコーン樹脂液の濃度は1乃至50重量%の
範囲に限定され、1重量%以下の場合は充分な効果を示
さず、一方50重量%以上の場合は形成されるシリコー
ンの膜厚が過大となり膜にクラックが発生した。
The concentration of the silicone resin liquid of the present invention is limited to a range of 1 to 50% by weight, and if it is less than 1% by weight, sufficient effects will not be exhibited, while if it is more than 50% by weight, the thickness of the silicone film formed will be reduced. It became too large and cracks occurred in the film.

本発明に係るシリコーン樹脂液の塗布方法としては無機
フィラーをシリコーン樹脂液に完全に浸漬して充分に混
合した後、これを濾過し、250乃至350℃で乾燥し
、エポキシ樹脂成型材料の充填材とする。
The method for applying the silicone resin liquid according to the present invention is to completely immerse the inorganic filler in the silicone resin liquid and mix it thoroughly, then filter it, dry it at 250 to 350°C, and fill the epoxy resin molding material. shall be.

次ぎに本発明で使用するエポキシ樹脂としては例えばビ
スフェノールA型エポキシ、ノボラック型エポキシ、複
素環型エポキシなどの何れでもよく、これに適当な硬化
剤、硬化促進剤、離型剤。
Next, the epoxy resin used in the present invention may be, for example, bisphenol A epoxy, novolac epoxy, heterocyclic epoxy, etc., and an appropriate curing agent, curing accelerator, and mold release agent.

着色剤などを加えて使用する。Use with addition of coloring agents, etc.

また本発明において使用する無機充填剤としては結晶性
シリカ粉1石英ガラス粉、珪酸カルシウム、ガラス繊維
なとを挙げることができる。
Examples of the inorganic filler used in the present invention include crystalline silica powder, quartz glass powder, calcium silicate, and glass fiber.

(f)実施例 1 粒径が数lOμmの石英ガラスをメチルポリシルセ
スキオキサンのトルエン溶液(濃度30%)に浸漬して
充分に混合したのち濾過し、250乃至350℃の温度
で1時間乾燥した。
(f) Example 1 Quartz glass with a particle size of several 10 μm was immersed in a toluene solution of methylpolysilsesquioxane (concentration 30%), thoroughly mixed, filtered, and heated at a temperature of 250 to 350°C for 1 hour. Dry.

この充填剤350gにタレゾールノホランク型エポキシ
樹脂100g、臭素化エポキシ樹脂15g、三酸化アン
チモン15g’、 フェノールノボラック樹脂50g、
2−メチルイシダゾール2g、カーホンブラック2g、
カルナハヮソクス2gをニーダで混合し、良く混練して
エポキシ樹脂系成型材料を調製した。
To 350 g of this filler, 100 g of Talezol noholanc type epoxy resin, 15 g of brominated epoxy resin, 15 g of antimony trioxide, 50 g of phenol novolac resin,
2-methylisidazole 2g, carphone black 2g,
2 g of Karnahawasox was mixed in a kneader and kneaded well to prepare an epoxy resin molding material.

次いでこの材料を使用し、170℃、3分間の条件で半
導体集積回路を封止した。
Next, using this material, a semiconductor integrated circuit was sealed at 170° C. for 3 minutes.

このようにして得られた試験試料40個について121
 ’C,2気圧、湿度95%、直流15V印加の条件で
のプレッシャークツカーバイアステストを実施して耐湿
性と耐蝕性を調べた。
121 for the 40 test samples obtained in this way.
A pressure puller bias test was carried out under the conditions of 'C, 2 atmospheres, humidity 95%, and DC 15V applied to examine the moisture resistance and corrosion resistance.

この評価法は幅10μm、厚さ1μmのアルミニウム試
験片が腐食して断線を生じたものを不良とするもので、
時間経過により発生する不良発生個数を調べた。
In this evaluation method, an aluminum test piece with a width of 10 μm and a thickness of 1 μm is judged to be defective if it corrodes and breaks.
The number of defects that occurred over time was investigated.

その結果不良発生率は50時間経過後では0個。As a result, the defect rate was 0 after 50 hours.

100時間経過後では1個、150時間経過後で1個。1 item after 100 hours and 1 item after 150 hours.

200時間経過後では3個であった。After 200 hours, there were 3 pieces.

一方充填剤として無処理の石英ガラスを使用し、同し方
法で同一個数についてプレッシャークツカーバイアステ
ストを行った結果は50時間経過後の不良発生率は15
個、100時間経過後で38個であり、顕著な相違を示
した。
On the other hand, when untreated quartz glass was used as a filler and the same number of pieces were subjected to a pressure puller bias test using the same method, the failure rate after 50 hours was 15.
After 100 hours, the number was 38, showing a remarkable difference.

(g)発明の詳細 な説明したようにオルガノポリシルセスキオキサンを無
機充填材に被覆し、かかる充填材を用いて樹脂封止を行
うことにより、従来と較べ電子部品特に半導体部品の耐
蝕性を著しく向上させることができる。
(g) As described in the detailed description of the invention, by coating an inorganic filler with organopolysilsesquioxane and sealing with a resin using such a filler, the corrosion resistance of electronic components, especially semiconductor components, is improved compared to conventional methods. can be significantly improved.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電子部品封止用エポキシ樹脂に混入して使用する無機充
填材が予め該充填材にオルガノポリシルセスキオキサン
の薄膜を被覆して混合し、使用することを特徴とする識
孕囃恭卦半排エポキシ樹脂系封止材料。
An inorganic filler mixed into an epoxy resin for encapsulating electronic components is used by coating the filler with a thin film of organopolysilsesquioxane and mixing. Exhaust epoxy resin sealing material.
JP8663084A 1984-04-28 1984-04-28 Epoxy resin sealing material Pending JPS60229945A (en)

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Cited By (5)

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