JP2000017046A - Epoxy resin composition and resin-sealed type semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition and resin-sealed type semiconductor device

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JP2000017046A
JP2000017046A JP10184449A JP18444998A JP2000017046A JP 2000017046 A JP2000017046 A JP 2000017046A JP 10184449 A JP10184449 A JP 10184449A JP 18444998 A JP18444998 A JP 18444998A JP 2000017046 A JP2000017046 A JP 2000017046A
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JP
Japan
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group
epoxy resin
resin
integer
formula
Prior art date
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Pending
Application number
JP10184449A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromichi Takami
博道 高見
Akira Takayama
暁 高山
Toshinori Yoshioka
俊典 吉岡
Kazutaka Matsumoto
一高 松本
Tetsuo Okuyama
哲生 奥山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject composition excellent in resistance to reflow by compounding a specific epoxy resin and a specific curing agent and a specific curing accelerator and a specific inorganic filler. SOLUTION: The objective composition comprises an epoxy resin comprising at least 50 wt.% of an epoxy resin of formula I being solid at 25 deg.C, a curing agent comprising at least 50 wt.% of a phenol resin represented by formula II or III, a curing accelerator and an inorganic filler, where 2-20 wt.% of the total resin components, that is, the sum of the epoxy resin and the curing agent is a polyfunctional phenol resin or a polyfunctional epoxy resin represented by formula IV or V. In formula I, R1-10 are each H, an alkyl, a cycloalkyl, an aryl or a halogen; and A is CH2 or (CH3)2C. In formulae II and III, r is R1; (x) is 0-3; (y) is 0-5; (n) is 1-50; and A is a divalent group represented by formulae VI-X. In formulae IV-V, G is H or glycidyl; R is an alkyl, a cycloalkyl, an aryl or a halogen; (m) is 0-4; (p) is 0-2; (q) is 2-4; and (n) is 1-50.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はエポキシ樹脂組成物
およびそれを用いた樹脂封止型半導体装置に関する。
The present invention relates to an epoxy resin composition and a resin-sealed semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、メモリをはじめとする各種半導体
デバイスは、生産性が高く安価なエポキシ樹脂を主成分
とする封止樹脂で封止されている。また最近では、電子
部品の高密度実装や組立工程の自動化の要求に応じて、
半導体の実装方式として表面実装が主流になってきてい
る。表面実装では半田浸漬や赤外線リフローなどの処理
が行われるため、パッケージ全体に高温の熱が加わる。
2. Description of the Related Art At present, various semiconductor devices such as memories are sealed with a sealing resin mainly composed of an inexpensive epoxy resin with high productivity. Recently, in response to demands for high-density mounting of electronic components and automation of the assembly process,
Surface mounting has become mainstream as a semiconductor mounting method. In the surface mounting, high-temperature heat is applied to the entire package because processes such as solder immersion and infrared reflow are performed.

【0003】従来の封止樹脂を用いた場合、表面実装時
の熱により、樹脂とリードフレーム材との熱膨張の差か
ら樹脂とベッドとの間で剥離が起こり、樹脂内部に存在
していた水が急激に気化し、パッケージ内部の高い水蒸
気内圧に耐えきれず、樹脂がクラック破壊を起こすこと
があった。さらに、チップの大型化やパッケージの薄型
化に伴い、封止樹脂に対して要求される特性は従来より
も厳しくなってきている。
In the case where a conventional sealing resin is used, heat is generated at the time of surface mounting to cause separation between the resin and the bed due to a difference in thermal expansion between the resin and the lead frame material, and the resin is present inside the resin. Water evaporates rapidly, and cannot withstand the high internal pressure of water vapor inside the package, causing the resin to crack. Further, as the size of the chip increases and the thickness of the package decreases, the characteristics required for the sealing resin are becoming stricter than before.

【0004】そこで、封止樹脂の耐湿性、耐クラック性
および成形性の改善が検討され、エポキシ樹脂、硬化
剤、触媒などの樹脂マトリックス成分や、フィラーなど
様々な方向から改良が行われている。
Therefore, improvements in moisture resistance, crack resistance, and moldability of the sealing resin have been studied, and improvements have been made from various directions such as a resin matrix component such as an epoxy resin, a curing agent, and a catalyst, and a filler. .

【0005】たとえば、マトリックス樹脂としてビフェ
ニル型エポキシ樹脂やジフェニルメタン型エポキシ樹脂
を用い、フィラーを高充填することにより、樹脂の吸水
率および熱膨張率を低下させ、耐リフロー性を高めた封
止樹脂が広く使われるようになってきている。しかし、
ビフェニル型エポキシ樹脂やジフェニルメタン型エポキ
シ樹脂を用いた封止樹脂でも耐リフロー性が十分である
とはいえない。
For example, a biphenyl-type epoxy resin or a diphenylmethane-type epoxy resin is used as a matrix resin, and by filling the filler with a high amount, a sealing resin having reduced water absorption and thermal expansion coefficient and improved reflow resistance can be obtained. It is becoming widely used. But,
Even a sealing resin using a biphenyl-type epoxy resin or a diphenylmethane-type epoxy resin cannot be said to have sufficient reflow resistance.

【0006】このうちジフェニルメタン型(ビスフェノ
ールF型)またはジフェニルプロパン型(ビスフェノー
ルA型)のエポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂
よりもさらに低粘度であるためフィラーの高充填を可能
にし、しかも吸水率を低下させるという特徴を持ってお
り、有望な材料である。しかし、ジフェニルメタン(ま
たはプロパン)型エポキシ樹脂は、高温下での強度が小
さいという欠点を持っている。
Among them, the diphenylmethane type (bisphenol F type) or diphenylpropane type (bisphenol A type) epoxy resin has a lower viscosity than the biphenyl type epoxy resin, so that the filler can be filled at a high level, and the water absorption rate is reduced. It is a promising material with the characteristic of lowering it. However, the diphenylmethane (or propane) type epoxy resin has a drawback of low strength at high temperatures.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐リ
フロー性に優れたエポキシ樹脂組成物、およびこのエポ
キシ樹脂組成物により封止された信頼性の高い樹脂封止
型半導体装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition excellent in reflow resistance and a highly reliable resin-encapsulated semiconductor device sealed with the epoxy resin composition. It is in.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のエポキシ樹脂組
成物は、(a)エポキシ樹脂と、(b)硬化剤と、
(c)硬化促進剤と、(d)無機充填剤とを含有し、前
記(a)成分であるエポキシ樹脂の50wt%以上は、
下記式(1)で表される25℃で固形のエポキシ樹脂で
あり、
The epoxy resin composition of the present invention comprises (a) an epoxy resin, (b) a curing agent,
(C) a curing accelerator, and (d) an inorganic filler, wherein 50% by weight or more of the epoxy resin as the component (a) is:
An epoxy resin solid at 25 ° C. represented by the following formula (1):

【0009】[0009]

【化5】 (式中、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 、R6 、R7
8 、R9 およびR10は水素原子、アルキル基、シクロ
アルキル基、アリール基およびハロゲン原子からなる群
より選択される基であり、同一であっても異なっていて
もよい。Aはメチレン−CH2 −およびイソプロピリデ
ン−(CH32 C−からなる群より選択される2価の
有機基である。)前記(b)成分である硬化剤の50w
t%以上は、下記式(2)または(3)で表されるフェ
ノール樹脂であり、
Embedded image (Wherein, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 ,
R 8 , R 9 and R 10 are groups selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group and a halogen atom, and may be the same or different. A is methylene -CH 2 - is (CH 3) 2 divalent organic radical selected from the group consisting of 2 C-- and isopropylidene. ) 50 w of the curing agent as the component (b)
t% or more is a phenol resin represented by the following formula (2) or (3),

【0010】[0010]

【化6】 (式中、Rは水素原子、アルキル基、シクロアルキル
基、アリール基およびハロゲン原子からなる群より選択
される基であり、同一であっても異なっていてもよい。
また、xは0〜3の整数、yは0〜5の整数、nは1〜
50の整数である。Aは
Embedded image (In the formula, R is a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a halogen atom, and may be the same or different.
Further, x is an integer of 0 to 3, y is an integer of 0 to 5, n is 1 to
It is an integer of 50. A is

【0011】[0011]

【化7】 からなる群より選択される2価の有機基である。)前記
(a)成分および(b)成分を合計した全樹脂成分の2
〜20wt%は、下記式(4)または(5)で表される
多官能フェノール樹脂または多官能エポキシ樹脂である
Embedded image And a divalent organic group selected from the group consisting of ) 2 of the total resin components obtained by summing the components (a) and (b)
-20 wt% is a polyfunctional phenol resin or a polyfunctional epoxy resin represented by the following formula (4) or (5).

【0012】[0012]

【化8】 (式中、Gは水素原子またはグリシジル基である。Rは
アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびハロ
ゲン原子からなる群より選択される基であり、同一であ
っても異なっていてもよい。また、mは0〜4の整数、
pは0〜2の整数、qは2〜4の整数、nは1〜50の
整数である。)ことを特徴とする。
Embedded image (In the formula, G is a hydrogen atom or a glycidyl group. R is a group selected from the group consisting of an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a halogen atom, and may be the same or different. M is an integer of 0 to 4,
p is an integer of 0 to 2, q is an integer of 2 to 4, and n is an integer of 1 to 50. ).

【0013】本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体
素子と、該半導体素子を封止する樹脂層とを具備した樹
脂封止型半導体装置において、前記樹脂層が上記エポキ
シ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする。
A resin-encapsulated semiconductor device according to the present invention is a resin-encapsulated semiconductor device comprising a semiconductor element and a resin layer for encapsulating the semiconductor element, wherein the resin layer is formed by curing the epoxy resin composition. It is characterized by being a thing.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明において、(a)成分であるエポキシ樹脂
の50wt%以上は、式(1)で表される、いわゆるビ
スフェノールF型(またはA型)エポキシ樹脂である。
式(1)のエポキシ樹脂は、ジフェニルメタンまたはジ
フェニルプロパンからなる骨格の両末端に2個のグリシ
ジル基を有するモノマーであるが、室温(25℃)で固
形であるという性質を持つ。式(1)中の置換基R1
10は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ア
リール基およびハロゲン原子からなる群より選択される
基である。アルキル基としてはメチル基、エチル基、プ
ロピル基などが挙げられる。シクロアルキル基としては
シクロヘキシル基、シクロペンチル基などが挙げられ
る。アリール基としてはフェニル基、ナフチル基、アニ
シル基などが挙げられる。式(1)中の置換基R1 〜R
10のうち水素原子が少ないほど、室温で固形になりやす
い。式(1)のエポキシ樹脂はモノマーであるため、低
粘度であるためフィラーの高充填を可能にする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the present invention, 50% by weight or more of the epoxy resin as the component (a) is a so-called bisphenol F type (or A type) epoxy resin represented by the formula (1).
The epoxy resin of the formula (1) is a monomer having two glycidyl groups at both ends of a skeleton composed of diphenylmethane or diphenylpropane, but has a property of being solid at room temperature (25 ° C.). Substituents R 1 to R 1 in the formula (1)
R 10 is a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a halogen atom. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. Examples of the cycloalkyl group include a cyclohexyl group and a cyclopentyl group. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, and an anisyl group. Substituents R 1 to R in the formula (1)
The smaller the number of hydrogen atoms out of 10, the more likely it is to form a solid at room temperature. Since the epoxy resin of the formula (1) is a monomer and has a low viscosity, it allows high filling of the filler.

【0015】(a)成分であるエポキシ樹脂のうち式
(1)で表されるもの以外のエポキシ樹脂としては、1
分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであれば使
用することができる。エポキシ樹脂を具体的に例示する
と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノール
F型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、
ビフェニル型エポキシ樹脂、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、ナ
フトールタイプのノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェ
ノールAのノボラック型エポキシ樹脂、フェノールまた
はアルキルフェノールとヒドロキシベンズアルデヒドと
の縮合物をエポキシ化して得られるトリス(ヒドロキシ
フェニル)アルカンのエポキシ化物、テトラ(ヒドロキ
シフェニル)アルカンのエポキシ化物、2,2’,4,
4’−テトラグリシドキシベンゾフェノン、パラアミノ
フェノールのトリグリシジルエーテル、ポリアリルグリ
シジルエーテル、1,3,5−トリグリシジルエーテル
ベンゼン、1,2,3−トリグリシジルエーテルベンゼ
ン、フェノールアラルキル樹脂のグリシジルエーテルな
どが挙げられる。これらのうち1種または2種以上を用
いることができる。
The epoxy resin other than the one represented by the formula (1) among the epoxy resins as the component (a) includes 1
Any compound having two or more epoxy groups in the molecule can be used. Specific examples of epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin,
Biphenyl-type epoxy resin, phenol novolak-type epoxy resin, cresol novolak-type epoxy resin, naphthol-type novolak-type epoxy resin, bisphenol-A novolak-type epoxy resin, tris obtained by epoxidizing a condensate of phenol or alkylphenol with hydroxybenzaldehyde Epoxidized (hydroxyphenyl) alkane, epoxidized tetra (hydroxyphenyl) alkane, 2,2 ′, 4
4'-tetraglycidoxybenzophenone, triglycidyl ether of paraaminophenol, polyallyl glycidyl ether, 1,3,5-triglycidyl ether benzene, 1,2,3-triglycidyl ether benzene, glycidyl ether of phenol aralkyl resin, etc. Is mentioned. One or more of these can be used.

【0016】本発明において、(b)成分である硬化剤
の50wt%以上は、式(2)または(3)で表され
る、いわゆるフェノールアラルキル樹脂またはナフトー
ルアラルキル樹脂である。式(2)または(3)中の置
換基Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、
アリール基およびハロゲン原子からなる群より選択され
る基である。アルキル基としてはメチル基、エチル基、
プロピル基などが挙げられる。シクロアルキル基として
はシクロヘキシル基、シクロペンチル基などが挙げられ
る。アリール基としてはフェニル基、ナフチル基、アニ
シル基などが挙げられる。式(2)または(3)のフェ
ノール樹脂を用いれば、封止樹脂の吸水率を低下させる
ことができる。
In the present invention, 50% by weight or more of the curing agent as the component (b) is a so-called phenol aralkyl resin or naphthol aralkyl resin represented by the formula (2) or (3). The substituent R in the formula (2) or (3) is a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group,
It is a group selected from the group consisting of an aryl group and a halogen atom. As the alkyl group, a methyl group, an ethyl group,
And a propyl group. Examples of the cycloalkyl group include a cyclohexyl group and a cyclopentyl group. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, and an anisyl group. If the phenol resin of the formula (2) or (3) is used, the water absorption of the sealing resin can be reduced.

【0017】(b)成分である硬化剤のうち式(2)ま
たは(3)で表されるもの以外のフェノール樹脂として
は、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック
樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂、ビスフェノー
ルF型ノボラック樹脂、ビスフェノールA型ノボラック
樹脂、ビフェニル型ノボラック樹脂、ナフトール系ノボ
ラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、ヒドロ
キノン、レゾルシノール、カテコール、1,2,3−ト
リヒドロキシベンゼン、1,3,5−トリヒドロキシベ
ンゼンなどが挙げられる。これらのうち1種または2種
以上を用いることができる。
Among the curing agents as the component (b), phenol resins other than those represented by the formula (2) or (3) include phenol novolak resins, cresol novolak resins, nonylphenol novolak resins, and bisphenol F type novolak resins. Novolak type phenolic resins such as bisphenol A type novolak resin, biphenyl type novolak resin, naphthol type novolak resin, hydroquinone, resorcinol, catechol, 1,2,3-trihydroxybenzene, 1,3,5-trihydroxybenzene and the like. No. One or more of these can be used.

【0018】また、全樹脂成分((a)成分であるエポ
キシ樹脂および(b)成分である硬化剤の合計)の2〜
20wt%は、式(4)または(5)で表される多官能
フェノール樹脂または多官能エポキシ樹脂である。式
(4)または(5)中のGは水素原子(フェノール樹
脂)またはグリシジル基(エポキシ樹脂)である。式
(4)または(5)中のRはアルキル基、シクロアルキ
ル基、アリール基およびハロゲン原子からなる群より選
択される基である。アルキル基としてはメチル基、エチ
ル基、プロピル基などが挙げられる。シクロアルキル基
としてはシクロヘキシル基、シクロペンチル基などが挙
げられる。アリール基としてはフェニル基、ナフチル
基、アニシル基などが挙げられる。
Further, 2 to 2 of the total resin components (total of the epoxy resin (a) component and the curing agent (b) component)
20 wt% is a polyfunctional phenol resin or a polyfunctional epoxy resin represented by the formula (4) or (5). G in the formula (4) or (5) is a hydrogen atom (phenol resin) or a glycidyl group (epoxy resin). R in the formula (4) or (5) is a group selected from the group consisting of an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group and a halogen atom. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. Examples of the cycloalkyl group include a cyclohexyl group and a cyclopentyl group. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, and an anisyl group.

【0019】式(4)または(5)で表される多官能フ
ェノール樹脂または多官能エポキシ樹脂を添加すること
により、封止樹脂の熱時強度を高め、耐リフロー性を改
善することができる。多官能フェノール樹脂または多官
能エポキシ樹脂の含有量が2wt%未満では封止樹脂の
耐リフロー性を改善する効果が得られない。一方、含有
量が20wt%を超えると、樹脂強度の向上は飽和する
のに対し弾性率は含有量に応じて大きくなることから樹
脂硬化物がもろくなり、しかも吸水率が増大するため、
やはり封止樹脂の耐リフロー性を改善する効果が得られ
ない。
By adding a polyfunctional phenol resin or a polyfunctional epoxy resin represented by the formula (4) or (5), it is possible to increase the heat strength of the sealing resin and improve the reflow resistance. When the content of the polyfunctional phenol resin or the polyfunctional epoxy resin is less than 2 wt%, the effect of improving the reflow resistance of the sealing resin cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 20 wt%, the improvement in resin strength is saturated, but the elastic modulus increases according to the content, so that the cured resin becomes brittle, and the water absorption rate increases.
Again, the effect of improving the reflow resistance of the sealing resin cannot be obtained.

【0020】本発明において、エポキシ樹脂と硬化剤で
あるフェノール樹脂との配合比は、フェノール樹脂のフ
ェノール性ヒドロキシル基の数とエポキシ樹脂のエポキ
シ基の数との比(フェノール性ヒドロキシル基数/エポ
キシ基数)が0.5〜1.5の範囲となるように調整す
ることが望ましい。この値が0.5未満では硬化反応が
十分に起こりにくくなり、一方1.5を超えると樹脂硬
化物の特性、特に耐湿性が劣化しやすくなる。
In the present invention, the mixing ratio of the epoxy resin to the phenol resin as a curing agent is determined by the ratio of the number of phenolic hydroxyl groups of the phenol resin to the number of epoxy groups of the epoxy resin (the number of phenolic hydroxyl groups / the number of epoxy groups). ) Is desirably adjusted to fall within the range of 0.5 to 1.5. If this value is less than 0.5, the curing reaction is unlikely to occur sufficiently, while if it exceeds 1.5, the properties of the cured resin, especially the moisture resistance, tend to deteriorate.

【0021】本発明において、(c)成分である硬化促
進剤としては、アミン系、リン系、ホウ素系、リン−ホ
ウ素系などの硬化促進剤が用いられる。特にリン系の硬
化促進剤を用いた場合に、封止樹脂の耐湿性が良好にな
る。硬化促進剤の配合割合は、樹脂成分全体の0.05
〜5wt%であることが好ましい。
In the present invention, as the curing accelerator as the component (c), an amine-based, phosphorus-based, boron-based, phosphorus-boron-based curing accelerator or the like is used. In particular, when a phosphorus-based curing accelerator is used, the moisture resistance of the sealing resin is improved. The compounding ratio of the curing accelerator is 0.05% of the entire resin component.
It is preferably about 5% by weight.

【0022】本発明において、(d)成分である無機充
填剤としては、シリカ粉末などが用いられる。無機充填
剤は樹脂組成物全体の50〜95wt%であることが望
ましい。50wt%未満では機械的強度が劣り、95w
t%を超えると流動性を十分に保つことが困難になり混
練などの作業性が劣る。また、ソフトエラー防止の観点
から、無機充填剤中のウラン(U)およびトリウム(T
h)の含有量が、それぞれ0.5ppb以下であること
が好ましい。
In the present invention, silica powder or the like is used as the inorganic filler as the component (d). The amount of the inorganic filler is desirably 50 to 95% by weight of the entire resin composition. If it is less than 50 wt%, the mechanical strength is poor, and 95 w
If it exceeds t%, it is difficult to maintain sufficient fluidity, and workability such as kneading is inferior. From the viewpoint of preventing soft errors, uranium (U) and thorium (T
Preferably, the content of h) is 0.5 ppb or less.

【0023】本発明のエポキシ樹脂組成物には、添加剤
として、シリコーンオイル、シリコーンゲル、シリコー
ンゴム、ABS樹脂およびMBS樹脂からなる群より選
択される1種または2種以上を用いてもよい。これらの
成分は、樹脂硬化物の弾性率を小さくし、耐リフローク
ラック性を改善する作用を有する。
In the epoxy resin composition of the present invention, one or more selected from the group consisting of silicone oil, silicone gel, silicone rubber, ABS resin and MBS resin may be used as additives. These components have the effect of reducing the elastic modulus of the cured resin and improving the reflow crack resistance.

【0024】本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記の
成分のほかにも、離型剤、顔料、フィラー表面処理剤、
難燃助剤などを適宜添加してもよい。離型剤としては、
天然ワックス、合成ワックス、直鎖脂肪酸およびその金
属塩、酸アミド、エステル、パラフィンなどが挙げられ
る。顔料としては、カーボンブラック、二酸化チタンな
どが挙げられる。フィラー表面処理剤としては、シラン
カップリング剤などが挙げられる。難燃助剤としては、
三酸化アンチモンなどが挙げられる。
The epoxy resin composition of the present invention contains, in addition to the above components, a releasing agent, a pigment, a filler surface treating agent,
A flame retardant aid or the like may be appropriately added. As a release agent,
Natural wax, synthetic wax, linear fatty acid and its metal salt, acid amide, ester, paraffin and the like can be mentioned. Examples of the pigment include carbon black and titanium dioxide. Examples of the filler surface treatment agent include a silane coupling agent. As flame retardant aids,
And antimony trioxide.

【0025】また、変性剤の添加方法は、たとえば樹脂
成分または充填剤に変性剤を添加して攪拌する、いわゆ
るインテグラルブレンド法でもよいが、加熱溶融した樹
脂組成物に変性剤を添加した後、攪拌・混合する方法が
望ましい。
The method of adding the modifier may be, for example, a so-called integral blending method in which the modifier is added to the resin component or the filler, followed by stirring. And a method of stirring and mixing is desirable.

【0026】本発明のエポキシ樹脂組成物は、上述した
各成分を加熱ロール、ニーダーまたは押出機によって溶
融混練したり、微粉砕可能な特殊混合機によって混合し
たり、これらの各方法を適宜組み合わせて容易に製造す
ることができる。
In the epoxy resin composition of the present invention, the above-mentioned components are melt-kneaded by a heating roll, a kneader or an extruder, mixed by a special mixer capable of pulverization, or by appropriately combining these methods. It can be easily manufactured.

【0027】本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記の
エポキシ樹脂組成物とリードフレームを用い、常法によ
って半導体チップを樹脂封止することにより、容易に製
造することができる。樹脂封止の一般的な方法は低圧ト
ランスファー成形であるが、インジェクション成形、圧
縮成形、注型などの方法も用いることができる。また、
175℃以上でアフターキュアすることが望ましい。な
お、本発明において封止される半導体素子(チップ)は
特に限定されない。
The resin-encapsulated semiconductor device of the present invention can be easily manufactured by encapsulating a semiconductor chip with a resin using the above-described epoxy resin composition and a lead frame in a conventional manner. A general method of resin sealing is low pressure transfer molding, but methods such as injection molding, compression molding, and casting can also be used. Also,
It is desirable to perform after-curing at 175 ° C. or higher. The semiconductor element (chip) sealed in the present invention is not particularly limited.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。 実施例1〜8および比較例1〜5 原料として、以下に示す各成分を用いた。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 The following components were used as raw materials.

【0029】エポキシ樹脂A:ジフェニルメタン型エポ
キシ樹脂。(1)式中のR1 、R3、R6 、R8 がメチ
ル基、その他の置換基Rが水素原子、Aがメチレン基の
もの。(新日鉄化学製、ESLV−80XY、エポキシ
当量196)。
Epoxy resin A: diphenylmethane type epoxy resin. (1) In the formula, R 1 , R 3 , R 6 , and R 8 are methyl groups, other substituents R are hydrogen atoms, and A is a methylene group. (Nippon Steel Chemical, ESLV-80XY, epoxy equivalent 196).

【0030】エポキシ樹脂B:ジフェニルメタン型エポ
キシ樹脂。(1)式中のR1 、R2、R3 、R5 、R
6 、R8 がメチル基、その他の置換基Rが水素原子、A
がメチレン基のもの。(新日鉄化学製、GK−800
1、エポキシ当量205)。
Epoxy resin B: diphenylmethane type epoxy resin. (1) In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R
6 , R 8 is a methyl group, the other substituent R is a hydrogen atom, A
Is a methylene group. (Nippon Steel Chemical, GK-800
1, epoxy equivalent 205).

【0031】エポキシ樹脂C:多官能エポキシ樹脂。
(住友化学製、ESX−221、エポキシ当量21
6)。 硬化剤A:フェノールアラルキル樹脂。(三井東圧化学
製、XL−225−4L、フェノール当量170)。
Epoxy resin C: polyfunctional epoxy resin.
(Sumitomo Chemical's ESX-221, epoxy equivalent 21
6). Curing agent A: phenol aralkyl resin. (Manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, XL-225-4L, phenol equivalent 170).

【0032】硬化剤B:ナフトール型フェノールアラル
キル樹脂。(新日鉄化学製、SN−180、フェノール
当量191)。 硬化剤C:多官能フェノール樹脂。(油化シェルエポキ
シ製、フェノール当量98)。 硬化剤D:多官能フェノール樹脂。下記式で表されるも
の。
Curing agent B: naphthol type phenol aralkyl resin. (Nippon Steel Chemical, SN-180, phenol equivalent 191). Curing agent C: polyfunctional phenol resin. (Made from oily shell epoxy, phenol equivalent 98). Curing agent D: polyfunctional phenol resin. What is represented by the following formula.

【0033】[0033]

【化9】 Embedded image

【0034】硬化促進剤:トリフェニルホスフィン カップリング剤:γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン 離型剤:エステル系ワックス 顔料:カーボンブラック 無機充填剤:シリカ粉末 これらの成分を表1および表2に示す割合で配合し(表
中の数値は重量部を示す)、以下のようにしてエポキシ
樹脂組成物を調製した。まずヘンシェルミキサー中で充
填剤をシランカップリング剤により表面処理し、次に他
の成分を混合し、60〜130℃の加熱ロールで混練
し、冷却した後、粉砕することによりエポキシ樹脂組成
物を得た。
Curing accelerator: triphenylphosphine Coupling agent: γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane Release agent: ester wax Pigment: carbon black Inorganic filler: silica powder These components are shown in Tables 1 and 2. The components were blended at the indicated ratios (the numerical values in the table indicate parts by weight), and an epoxy resin composition was prepared as follows. First, the filler is surface-treated with a silane coupling agent in a Henschel mixer, then the other components are mixed, kneaded with a heating roll at 60 to 130 ° C., cooled, and then pulverized to obtain an epoxy resin composition. Obtained.

【0035】次いで、実施例1〜8および比較例1〜5
のエポキシ樹脂組成物を用い、以下の評価試験を行っ
た。 [1]曲げ強度および曲げ弾性率 各樹脂組成物を用い、180℃、1分の条件で、トラン
スファー成形により10mm×4mm×80mmの大き
さの試験片を作製し、175℃で8時間アフターキュア
した。3点曲げ試験を行い、曲げ強度および曲げ弾性率
を測定した。測定は、支点間距離64mm、クロスヘッ
ドスピード2mm/minの条件で行った。また、24
0℃での試験は、試験片を240℃で4分間放置した後
に行った。
Next, Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5
The following evaluation test was performed using the epoxy resin composition of (1). [1] Flexural strength and flexural modulus Using each resin composition, a test piece having a size of 10 mm × 4 mm × 80 mm was prepared by transfer molding at 180 ° C. for 1 minute, and after-cured at 175 ° C. for 8 hours. did. A three-point bending test was performed to measure bending strength and flexural modulus. The measurement was performed under the conditions of a distance between supporting points of 64 mm and a crosshead speed of 2 mm / min. Also, 24
The test at 0 ° C. was performed after the test piece was left at 240 ° C. for 4 minutes.

【0036】[2]吸水率 各樹脂組成物を用い、180℃、1分の条件で30mm
×30mm×1mmの試験片を作製し、85℃、相対湿
度85%の条件で吸水率の測定を行った。
[2] Water Absorption Percentage of 30 mm at 180 ° C. for 1 minute using each resin composition
A test piece of × 30 mm × 1 mm was prepared, and the water absorption was measured at 85 ° C. and a relative humidity of 85%.

【0037】[3]耐リフロークラック性 各エポキシ樹脂組成物を用い、試験用デバイス(17m
m×17mmのチップ)を封止樹脂のサイズが40mm
×40mm×3mmとなるように封止し、175℃で8
時間アフターキュアした。次に、このパッケージを85
℃、相対湿度85%の雰囲気中に168時間放置して吸
湿処理を行った後、240℃で赤外線リフロー処理し、
クラックの発生率を調べた。
[3] Reflow crack resistance Using each epoxy resin composition, a test device (17 m
m × 17 mm chip) with a sealing resin size of 40 mm
× 40mm × 3mm, sealed at 175 ° C
After hours cure. Next, add this package to 85
C., after leaving it in an atmosphere of 85% relative humidity for 168 hours to perform a moisture absorption process, and an infrared reflow process at 240 ° C.
The incidence of cracks was examined.

【0038】[4]耐湿信頼性 試験用パッケージとして耐リフロークラック性の試験に
用いたものと同様のものを用いた。パッケージを[3]
と同一の条件で吸湿処理および赤外線リフロー処理した
後、127℃の飽和水蒸気雰囲気中に放置し、不良(リ
ーク不良、オープン不良)の発生率を調べた。
[4] Humidity Reliability The same package as that used in the reflow crack resistance test was used as a test package. Package [3]
After the moisture absorption treatment and the infrared reflow treatment under the same conditions as those described above, the sample was left in a saturated steam atmosphere at 127 ° C., and the occurrence rate of defects (leak defect, open defect) was examined.

【0039】[5]耐熱衝撃性 各エポキシ樹脂組成物を用い、耐熱衝撃性試験用の半導
体チップ(15mm×15mm)を封止し、175℃で
8時間アフターキュアした。パッケージを[3]と同一
の条件で吸湿処理および赤外線リフロー処理した後、−
65℃(30分)→室温(5分)→150℃(30分)
→室温(5分)を1サイクルとする冷熱サイクルを50
〜400サイクル繰り返し、デバイスの動作特性チェッ
クにより不良発生率を調べた。
[5] Thermal Shock Resistance A semiconductor chip (15 mm × 15 mm) for a thermal shock resistance test was sealed with each epoxy resin composition, and after-cured at 175 ° C. for 8 hours. After the package is subjected to moisture absorption and infrared reflow treatment under the same conditions as in [3],-
65 ° C (30 minutes) → Room temperature (5 minutes) → 150 ° C (30 minutes)
→ 50 cycles of cooling and heating with one cycle at room temperature (5 minutes)
Up to 400 cycles were repeated, and the failure occurrence rate was examined by checking the operation characteristics of the device.

【0040】これらの結果を表3および表4に示す。表
3および表4の評価は以下の通りである。多官能フェノ
ール樹脂または多官能エポキシ樹脂を含有しない比較例
1、2は熱時強度が小さく、耐リフロー性が劣る。多官
能フェノール樹脂または多官能エポキシ樹脂の添加量が
全樹脂成分の20wt%を超える比較例3〜5は吸水率
が大きい。また、比較例3〜5は、実施例4と比較して
熱時強度は同等であるが、熱時弾性率が大きくなってい
るため、実施例4よりも脆い。このため、比較例3〜5
も耐リフロー性が劣っている。これらの比較例に対し
て、実施例1〜8はいずれも熱時強度、熱時弾性率およ
び吸水率のバランスがよく、優れた耐リフロー性を示
す。
The results are shown in Tables 3 and 4. The evaluations in Tables 3 and 4 are as follows. Comparative Examples 1 and 2, which do not contain a polyfunctional phenol resin or a polyfunctional epoxy resin, have low strength at heat and poor reflow resistance. Comparative Examples 3 to 5 in which the addition amount of the polyfunctional phenol resin or the polyfunctional epoxy resin exceeds 20% by weight of all the resin components have a large water absorption. Further, Comparative Examples 3 to 5 have the same strength at the time of heating as compared with Example 4, but are more brittle than Example 4 because the elastic modulus at the time of heating is large. Therefore, Comparative Examples 3 to 5
Also have poor reflow resistance. In contrast to these comparative examples, Examples 1 to 8 all have a good balance of strength at heat, elastic modulus at heat, and water absorption, and show excellent reflow resistance.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】[0044]

【表4】 [Table 4]

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、吸
水率が低く熱時強度が大きいため耐リフロー性に優れた
エポキシ樹脂組成物を提供できる。また、このエポキシ
樹脂組成物で半導体素子を封止することにより、信頼性
の高い樹脂封止型半導体装置を提供できる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an epoxy resin composition excellent in reflow resistance due to low water absorption and high strength at hot time. By sealing a semiconductor element with this epoxy resin composition, a highly reliable resin-sealed semiconductor device can be provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 俊典 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 松本 一高 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 奥山 哲生 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 4J002 CC042 CD051 FD018 FD146 FD157 GQ05 4J036 AA01 AA02 AD08 FB07 FB08 JA07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshinori Yoshioka 1st Toshiba R & D Center, Komukai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Kazutaka Matsumoto Komukai, Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Toshiba-cho, Toshiba R & D Center (72) Inventor Tetsuo Okuyama No. 1, Komukai Toshiba-cho, Koyuki-ku, Kawasaki, Kanagawa Pref. Toshiba R & D Center F-term (reference) GQ05 4J036 AA01 AA02 AD08 FB07 FB08 JA07

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)エポキシ樹脂と、(b)硬化剤と、
(c)硬化促進剤と、(d)無機充填剤とを含有するエ
ポキシ樹脂組成物において、前記(a)成分であるエポ
キシ樹脂の50wt%以上は、下記式(1)で表される
25℃で固形のエポキシ樹脂であり、 【化1】 (式中、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 、R6 、R7
8 、R9 およびR10は水素原子、アルキル基、シクロ
アルキル基、アリール基およびハロゲン原子からなる群
より選択される基であり、Aは−CH2 −および−(C
32 C−からなる群より選択される2価の有機基で
ある。)前記(b)成分である硬化剤の50wt%以上
は、下記式(2)または(3)で表されるフェノール樹
脂であり、 【化2】 (式中、Rは水素原子、アルキル基、シクロアルキル
基、アリール基およびハロゲン原子からなる群より選択
される基であり、xは0〜3の整数、yは0〜5の整
数、nは1〜50の整数、Aは 【化3】 からなる群より選択される2価の有機基である。)前記
(a)成分および(b)成分を合計した全樹脂成分の2
〜20wt%は、下記式(4)または(5)で表される
多官能フェノール樹脂または多官能エポキシ樹脂である 【化4】 (式中、Gは水素原子またはグリシジル基であり、Rは
アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびハロ
ゲン原子からなる群より選択される基であり、mは0〜
4の整数、pは0〜2の整数、qは2〜4の整数、nは
1〜50の整数である。)ことを特徴とするエポキシ樹
脂組成物。
(1) an epoxy resin, (b) a curing agent,
In the epoxy resin composition containing (c) a curing accelerator and (d) an inorganic filler, 50% by weight or more of the epoxy resin as the component (a) is 25 ° C. represented by the following formula (1). And a solid epoxy resin, (Wherein, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 ,
R 8 , R 9 and R 10 are groups selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group and a halogen atom, and A represents —CH 2 — and — (C
H 3 ) 2 A bivalent organic group selected from the group consisting of C—. ) 50% by weight or more of the curing agent as the component (b) is a phenol resin represented by the following formula (2) or (3); (Wherein, R is a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group and a halogen atom, x is an integer of 0 to 3, y is an integer of 0 to 5, and n is A is an integer of 1 to 50, and A is And a divalent organic group selected from the group consisting of ) 2 of the total resin components obtained by summing the components (a) and (b)
Up to 20% by weight is a polyfunctional phenol resin or a polyfunctional epoxy resin represented by the following formula (4) or (5). (Wherein, G is a hydrogen atom or a glycidyl group, R is a group selected from the group consisting of an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a halogen atom;
An integer of 4, p is an integer of 0 to 2, q is an integer of 2 to 4, and n is an integer of 1 to 50. A) an epoxy resin composition characterized in that:
【請求項2】半導体素子と、該半導体素子を封止する樹
脂層とを具備した樹脂封止型半導体装置において、前記
樹脂層が、請求項1記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物
であることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
2. A resin-encapsulated semiconductor device comprising a semiconductor element and a resin layer for encapsulating the semiconductor element, wherein the resin layer is a cured product of the epoxy resin composition according to claim 1. A resin-sealed semiconductor device characterized by the above-mentioned.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006274217A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Sumitomo Bakelite Co Ltd Epoxy resin composition and epoxy resin for semiconductor sealing
WO2018080057A1 (en) * 2016-10-31 2018-05-03 주식회사 케이씨씨 Epoxy resin composition for semiconductor encapsulants

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WO2018080057A1 (en) * 2016-10-31 2018-05-03 주식회사 케이씨씨 Epoxy resin composition for semiconductor encapsulants

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