JP2000186183A - Epoxy resin composition for sealing and semiconductor device - Google Patents
Epoxy resin composition for sealing and semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の封
止に使用されるエポキシ樹脂組成物と、これを用いて封
止した半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epoxy resin composition used for sealing a semiconductor element and the like, and a semiconductor device sealed using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】金属などからなるリードフレームに搭載
され、リードフレームとボンディングワイヤーやパンプ
等を用いて電気的に接続された半導体素子(チップ)な
どの電子部品の保護は、例えば、金型を使用して、半導
体素子の全体及びリードフレームの一部を、樹脂で封止
することにより行われる。2. Description of the Related Art For protection of electronic components such as semiconductor elements (chips) mounted on a lead frame made of metal and electrically connected to the lead frame using a bonding wire, a pump, or the like, for example, a metal mold is used. This is performed by sealing the entire semiconductor element and a part of the lead frame with resin.
【0003】この封止に用いられるエポキシ樹脂組成物
は、エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を主成分と
している。無機充填材は粉末状のものであり、エポキシ
樹脂組成物の成形体(樹脂硬化物)の熱膨張率および吸
湿率の低減、もしくは熱伝導率向上等の目的で使用され
ている。近年、電子機器の小型、薄型化が進む中、そこ
に搭載されるIC/LSIの半導体パッケージの実装形
態が従来のDIP(デュアル・インライン・パッケー
ジ)を代表とするピン挿入型パッケージから、SOP
(スモール・アウトライン・パッケージ)やQFP(ク
ゥアッド・フラット・パッケージ)を代表とする表面実
装型パッケージへの移行が急速に進んでいる。[0003] The epoxy resin composition used for the sealing mainly contains an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler. The inorganic filler is in the form of a powder, and is used for the purpose of reducing the coefficient of thermal expansion and the coefficient of moisture absorption of the molded article (cured resin) of the epoxy resin composition, or improving the thermal conductivity. In recent years, as electronic devices have become smaller and thinner, the mounting form of IC / LSI semiconductor packages mounted thereon has changed from a pin insertion type package represented by a conventional DIP (dual in-line package) to an SOP.
(Small outline packages) and QFPs (quad flat packages) are rapidly transitioning to surface mount packages.
【0004】これに伴い、表面実装型パッケージの実装
時の課題としてパッケージ全体が急激にリフロー熱に曝
されるために、封止樹脂(樹脂硬化物)とパッケージ内
部のチップ、インナーリードとの界面で剥離が発生した
り、封止樹脂部にクラックが発生したりするなどの現象
が発生する。これらの現象が半導体装置そのものの機能
的な低下をもたらしたり、長期にわたる信頼性が低下し
たりするといった課題が指摘されていた。As a result, since the entire package is rapidly exposed to reflow heat as a problem when mounting the surface mount type package, the interface between the sealing resin (cured resin) and the chip and inner lead inside the package is required. Phenomena such as peeling or cracking of the sealing resin portion. It has been pointed out that these phenomena cause a functional deterioration of the semiconductor device itself and a long-term decrease in reliability.
【0005】最近では、パッケージに搭載されるチップ
のサイズの大型化が進む方向にあり、耐リフロー性もよ
り厳しくなると共に、温度サイクル試験への耐性を高め
る必要性も高まってきている現状にあり、この分野にお
ける封止樹脂の耐リフロー性と低応力性の両立が最大の
課題とされている。この課題を解決するために、封止樹
脂に用いられるベースエポキシ樹脂にビフェニル型エポ
キシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等の、
低粘度タイプのエポキシ樹脂を用いて無機充填材を多量
に含むような封止樹脂設計を採用することにより、耐リ
フロー性の問題は解決されつつあるが、このような封止
樹脂はボイドが発生しやすい等の2次的な問題が指摘さ
れている。In recent years, the size of chips mounted on packages has been increasing, the reflow resistance has become more severe, and the need to increase the resistance to temperature cycle tests has increased. In this field, it is the greatest challenge to achieve both reflow resistance and low stress of the sealing resin. In order to solve this problem, biphenyl type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, etc.
By adopting a sealing resin design that uses a low-viscosity type epoxy resin and contains a large amount of inorganic filler, the problem of reflow resistance is being solved, but voids occur in such a sealing resin. Secondary problems have been pointed out.
【0006】一方、封止樹脂部の弾性率を低下させて低
応力性にするために、シリコーンゴムパウダーを配合す
ることが提案されているが、耐リフロー性が低下すると
いう問題がある。すなわち、リフロー時に封止樹脂部と
チップ・インナーリードとの間が剥離したり、封止樹脂
部にクラックが発生したりしやすくなるのである。On the other hand, it has been proposed to incorporate silicone rubber powder in order to lower the elasticity of the sealing resin portion to lower the stress, but there is a problem that the reflow resistance is reduced. That is, at the time of reflow, the space between the sealing resin portion and the chip / inner lead is easily separated, and cracks are easily generated in the sealing resin portion.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記のような諸課題を
鑑みて、本発明の目的は、耐リフロー性、低応力性に優
れることを特徴としつつ、成形時にボイドの発生が少な
い封止用のエポキシ樹脂組成物、および、耐リフロー
性、低応力性に優れ、ボイドが少ない半導体装置を提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a sealing material which is characterized by having excellent reflow resistance and low stress, and which is free from voids during molding. An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition, and a semiconductor device which is excellent in reflow resistance and low stress property and has few voids.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】発明者らは、耐リフロー
性と低応力性の両立を図るために種々研究を行った結
果、低応力性を出すために配合するシリコーンゴムパウ
ダーに問題があることを見いだした。この知見によれ
ば、シリコーンゴムパウダーは、1次粒子が2次凝集し
やすく、また、ベース樹脂であるエポキシ樹脂との相溶
性が低いことが影響してコンパウンド化しても2次凝集
粒子がそのまま残ってしまいやすいという欠点がある。
そのため、リフロー時に封止樹脂部とチップ・インナー
リードとの間で剥離が発生したり、封止樹脂部にクラッ
クが発生したりするのである。そこで、シリコーンゴム
パウダーが2次凝集しにくくなるようにすることを種々
検討した結果、本発明を完成させた。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted various studies to achieve both reflow resistance and low stress, and as a result, there is a problem in the silicone rubber powder to be blended for low stress. I found something. According to this finding, in silicone rubber powder, primary aggregates are liable to secondary agglomeration, and the secondary agglomerated particles remain intact even when compounded due to the low compatibility with the epoxy resin as the base resin. There is a drawback that it tends to remain.
For this reason, peeling occurs between the sealing resin portion and the chip / inner lead during reflow, and cracks occur in the sealing resin portion. Therefore, as a result of various studies to make the silicone rubber powder less likely to undergo secondary aggregation, the present invention was completed.
【0009】すなわち、本発明にかかる封止用のエポキ
シ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化剤と硬化促進剤と
無機充填材とを含み、さらにシリコーンゴムパウダーを
も含むエポキシ樹脂組成物において、前記シリコーンゴ
ムパウダーがシリコーンレジンで表面を被覆されている
ことを特徴とする。上記課題を解決するために、本発明
にかかる半導体装置は、半導体素子がエポキシ樹脂組成
物を用いて封止されている半導体装置において、前記エ
ポキシ樹脂組成物として上記本発明にかかるエポキシ樹
脂組成物を用いることを特徴とする。That is, the epoxy resin composition for sealing according to the present invention comprises an epoxy resin composition comprising an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, an inorganic filler, and further comprising a silicone rubber powder. It is characterized in that the surface of the silicone rubber powder is coated with a silicone resin. In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which a semiconductor element is sealed using an epoxy resin composition, wherein the epoxy resin composition according to the present invention is used as the epoxy resin composition. Is used.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】(エポキシ樹脂組成物)エポキシ
樹脂としては、封止材に一般的に使用可能なエポキシ樹
脂を使用することができる。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持っているものであれ
ば特に制限はないが、例えば、オルソクレゾールノボラ
ックエポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシク
ロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック
エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、トリフ
ェノールメタン型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有エ
ポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらは単独で用いても併用してもよい。エポキシ樹脂
の全部または一部(たとえば20〜100wt%、好まし
くは50〜100wt%)がビフェニル型エポキシ樹脂お
よび/またはジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂であ
ることが好ましい。ビフェニル型エポキシ樹脂およびジ
シクロペンタジエン型エポキシ樹脂はそれぞれ下記一般
式(1)および(2):BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Epoxy resin composition) As an epoxy resin, an epoxy resin generally usable for a sealing material can be used. As epoxy resin, 1
There is no particular limitation as long as it has two or more epoxy groups in the molecule. For example, ortho-cresol novolak epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, phenol novolak epoxy resin, bisphenol type Epoxy resins, triphenolmethane-type epoxy resins, naphthalene skeleton-containing epoxy resins, bromide-containing epoxy resins, and the like.
These may be used alone or in combination. It is preferable that all or a part (for example, 20 to 100 wt%, preferably 50 to 100 wt%) of the epoxy resin is a biphenyl type epoxy resin and / or a dicyclopentadiene type epoxy resin. The biphenyl type epoxy resin and the dicyclopentadiene type epoxy resin are represented by the following general formulas (1) and (2), respectively:
【0011】[0011]
【化1】 Embedded image
【0012】ビフェニル型エポキシ樹脂 (式中、Ra 〜Rh は、それぞれ独立に、水素原子また
は炭素数1〜5のアルキル基である。)Biphenyl type epoxy resin (wherein, R a to R h are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)
【0013】[0013]
【化2】 Embedded image
【0014】ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂 (式中、nは0〜6の整数である。)で示されるもので
あり、いずれも、粘度が低く、密着性が高く、吸湿性が
低く、リフロー時のクラック発生が少ないという点で他
のエポキシ樹脂よりも優れている。ビフェニル型エポキ
シ樹脂および/またはジシクロペンタジエン型エポキシ
樹脂の割合が20wt%未満であると吸湿率が高くなり耐
リフロー性のレベルが不十分になるおそれがある。A dicyclopentadiene type epoxy resin (where n is an integer of 0 to 6), each having a low viscosity, a high adhesiveness, a low hygroscopicity, and a Is superior to other epoxy resins in that the occurrence of cracks is small. If the proportion of the biphenyl-type epoxy resin and / or the dicyclopentadiene-type epoxy resin is less than 20% by weight, the moisture absorption rate may increase and the reflow resistance level may be insufficient.
【0015】硬化剤としては、一般的に封止材に使用可
能であり上記エポキシ樹脂の硬化剤として使用可能なも
のであれば特に限定はなく、たとえば、フェノールノボ
ラック樹脂、ナフタレン骨格含有フェノール樹脂、クレ
ゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナ
フトールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン型フェ
ノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂など
の多価フェノール化合物;無水ヘキサヒドロフタル酸等
の酸無水物;キシレノール、レゾルシン等とホルムアル
デヒドとを縮合反応して得られるノボラック樹脂;アミ
ン系硬化剤等が挙げられる。これらは単独で用いても併
用してもよい。The curing agent is not particularly limited as long as it can be generally used for a sealing material and can be used as a curing agent for the epoxy resin. For example, a phenol novolak resin, a phenol resin having a naphthalene skeleton, Polyhydric phenol compounds such as cresol novolak resin, phenol aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, dicyclopentadiene-type phenol resin, triphenylmethane-type phenol resin; acid anhydrides such as hexahydrophthalic anhydride; xylenol, resorcinol and formaldehyde And a novolak resin obtained by a condensation reaction with an amine. These may be used alone or in combination.
【0016】前記硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂1
当量に対して硬化剤0.5〜1.5当量の範囲に設定す
ることが好ましく、より好ましくは0.8〜1.2当量
である。硬化剤の配合割合が上記範囲を外れると信頼性
が劣ると共に成形時の剛性が下がり作業性に悪影響を与
える傾向がある。エポキシ樹脂組成物では、硬化促進の
ために、通常、硬化促進剤が用いられる。硬化促進剤と
しては、一般的に封止材に使用可能でありエポキシ樹脂
と硬化剤の反応を促進させる作用があるものであれば特
に制限はないが、たとえば、トリフェニルホスフィン
(TPP)、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフ
ィン等の有機ホスフィン類;2−メチルイミダゾール
(2MZ)、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、
2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類;1,8
−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DB
U)、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミン
等の三級アミン類などが挙げられる。これらは単独で用
いてもよく、併用してもよい。The mixing ratio of the curing agent is as follows:
The curing agent is preferably set in the range of 0.5 to 1.5 equivalents, more preferably 0.8 to 1.2 equivalents. When the compounding ratio of the curing agent is out of the above range, the reliability is deteriorated, the rigidity at the time of molding is reduced, and the workability tends to be adversely affected. In the epoxy resin composition, a curing accelerator is usually used for promoting the curing. The curing accelerator is not particularly limited as long as it can be generally used for a sealing material and has an action of accelerating the reaction between the epoxy resin and the curing agent. For example, triphenylphosphine (TPP), tributyl Organic phosphines such as phosphine and trimethylphosphine; 2-methylimidazole (2MZ), 2-phenyl-4-methylimidazole,
Imidazoles such as 2-phenylimidazole; 1,8
-Diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (DB
U), tertiary amines such as triethanolamine and benzyldimethylamine. These may be used alone or in combination.
【0017】前記硬化促進剤の配合割合は、封止用樹脂
組成物全体に対して硬化促進剤0.03〜1.0wt%で
あることが好ましい。硬化促進剤の配合量が0.03wt
%未満では、ゲル化時間が長くなり、硬化時の剛性の低
下により作業性を低下させる傾向がみられ、逆に1.0
wt%を超えると、成形中に硬化してしまい、未充填が発
生しやすくなる傾向にある。It is preferable that the mixing ratio of the curing accelerator is 0.03 to 1.0% by weight based on the whole sealing resin composition. 0.03wt of curing accelerator
%, The gelation time is prolonged and the workability tends to decrease due to the decrease in rigidity during curing.
If the content exceeds wt%, the composition is cured during molding, and unfilling tends to occur.
【0018】封止部分の樹脂硬化物の、熱膨張率および
吸湿率を低減させたり、熱伝導率(熱放散性)を向上さ
せたり、信頼性を向上させたり、強度を高めたりするた
めに、通常は、エポキシ樹脂組成物中に無機充填材を配
合することができる。無機充填材としては、一般的に封
止材に使用可能であり粉末状のものであれば特に限定す
る訳ではないが、溶融シリカ(非晶質シリカとも言
う。)、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ
ニウム等を挙げることができる。これらは単独で使用さ
れるほか、併用されることもある。無機充填材の粉末
は、封止材に通常用いられる程度の平均粒径、たとえ
ば、平均粒径1〜30μmの範囲のもの、であればよ
い。無機充填材の配合割合は、特に限定されないが、従
来よりも高充填、たとえば、組成物全体の75〜92wt
%であることが好ましい。この範囲を下回ると吸湿が大
きくなり耐リフロー性が低下するおそれがあり、上回る
と流動性の低下をもたらし充填不良(未充填部を生じる
こと)、ワイヤースイープまたは断線(ワイヤーボンデ
ィングされている場合のみ)のおそれがある。In order to reduce the coefficient of thermal expansion and the rate of moisture absorption, to improve the thermal conductivity (heat dissipation), to improve the reliability, and to increase the strength of the cured resin of the sealing portion. Usually, an inorganic filler can be compounded in the epoxy resin composition. The inorganic filler is not particularly limited as long as it can be generally used as an encapsulant and is in the form of a powder. However, fused silica (also referred to as amorphous silica), crystalline silica, alumina, nitrided Silicon, aluminum nitride, and the like can be given. These may be used alone or in combination. The powder of the inorganic filler may have an average particle size that is generally used for a sealing material, for example, an average particle size in the range of 1 to 30 μm. The mixing ratio of the inorganic filler is not particularly limited, but is higher than before, for example, 75 to 92 wt% of the whole composition.
%. Below this range, moisture absorption may increase and reflow resistance may decrease. Above this range, fluidity may decrease, resulting in poor filling (causing unfilled portions), wire sweep or wire breakage (only when wire bonding is performed). ).
【0019】本発明のエポキシ樹脂組成物には、樹脂硬
化物の弾性率を低下させて低応力性が十分になるように
シリコーンゴムパウダーを配合するのであるが、このシ
リコーンゴムパウダーとしてシリコーンレジンで表面を
被覆されているものを用いるのである。シリコーンレジ
ンで表面を被覆されているシリコーンゴムパウダーは、
2次凝集を起こしにくくなり、エポキシ樹脂との相溶性
に優れたものとなる。このため、これを配合したエポキ
シ樹脂組成物の硬化物は、リフロー時にチップやインナ
ーリードとの間で剥離しにくくなり、また、クラックを
発生しにくくなる。シリコーンレジンで表面を被覆され
ているシリコーンゴムパウダーとしては、たとえば市販
品を使用することができる。この表面被覆シリコーンゴ
ムパウダーは、封止材に通常用いられる程度の平均粒
径、たとえば、平均粒径0.5〜20μmの範囲のも
の、であればよい。The epoxy resin composition of the present invention is blended with a silicone rubber powder so as to reduce the elastic modulus of the cured resin and to provide a low stress property. The silicone rubber powder is a silicone resin. The one whose surface is coated is used. Silicone rubber powder whose surface is coated with silicone resin,
Secondary aggregation is less likely to occur, and the compatibility with the epoxy resin is excellent. For this reason, the cured product of the epoxy resin composition containing the same is less likely to peel off from the chip or inner lead during reflow, and is less likely to crack. As the silicone rubber powder whose surface is coated with the silicone resin, for example, a commercially available product can be used. The surface-coated silicone rubber powder may have an average particle size that is generally used for a sealing material, for example, an average particle size in the range of 0.5 to 20 μm.
【0020】前記シリコーンレジンで表面を被覆されて
いるシリコーンゴムパウダーの配合割合は、封止用樹脂
組成物全体に対して、0.3〜5.0wt%であることが
好ましい。その配合量が0.3wt%未満では、樹脂硬化
物の弾性率の低下が少なく低応力性が不十分になるとと
もに成形時にボイドが発生しやすくなる傾向がみられ、
逆に5.0wt%を超えると、樹脂硬化物自体の強度低下
が大きく、リフロー時にクラックが発生しやすくなると
共に、金型からの離型不良が発生しやすくなる傾向がみ
られる。The compounding ratio of the silicone rubber powder whose surface is coated with the silicone resin is preferably 0.3 to 5.0% by weight based on the whole sealing resin composition. If the compounding amount is less than 0.3 wt%, a decrease in the elastic modulus of the cured resin material is small, the low stress property is insufficient, and a tendency that voids are easily generated at the time of molding is observed.
Conversely, if the content exceeds 5.0 wt%, the strength of the cured resin itself is greatly reduced, cracks are likely to occur during reflow, and mold release failure from the mold tends to occur.
【0021】本発明にかかるエポキシ樹脂組成物には離
型剤が配合されていてもよい。離型剤としては、封止材
に通常使用しているものを使用できる。例えば、天然カ
ルナバ系、長鎖脂肪酸類、およびその金属石鹸類、エス
テル類、アマイド類、または、ポリエチレン系ワックス
等のポリオレフィン類などを用いることができ、単独で
用いても、2種類以上を併用してもよい。具体的には、
カルナバワックス、ステアリン酸及びその誘導体、モン
タン酸及びその誘導体、カルボキシル基含有ポリオレフ
イン等が好ましく用いられる。これらは単独で使用され
るほか、併用されることもある。離型剤の配合割合は組
成物全体の0.05〜1.5wt%であることが好まし
い。離型剤として脂肪酸アミドを用いると、金型汚れが
生じ難くなる。The epoxy resin composition according to the present invention may contain a release agent. As the release agent, those commonly used for a sealing material can be used. For example, natural carnauba-based, long-chain fatty acids, and their metal soaps, esters, amides, or polyolefins such as polyethylene wax can be used. Even when used alone, two or more kinds are used in combination. May be. In particular,
Carnauba wax, stearic acid and its derivatives, montanic acid and its derivatives, carboxyl group-containing polyolefin and the like are preferably used. These may be used alone or in combination. The compounding ratio of the release agent is preferably 0.05 to 1.5 wt% of the whole composition. When fatty acid amide is used as a release agent, mold stains are less likely to occur.
【0022】本発明にかかる封止用エポキシ樹脂組成物
には、必要に応じて、カップリング剤、難燃剤、着色剤
等が適宜量添加されてよい。カップリング剤としては、
例えば、シリカ表面処理用の、γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン等のシランカップリング剤等が挙げられ
る。難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、ブロ
ム化合物などのハロゲン化合物、リン化合物等が挙げら
れる。着色剤としては、例えばカーボンブラック、酸化
チタン、有機染料等が挙げられる。前記カップリング
剤、難燃剤、着色剤等は2種類以上を併用することもで
きる。The sealing epoxy resin composition according to the present invention may optionally contain a coupling agent, a flame retardant, a coloring agent, and the like in an appropriate amount. As a coupling agent,
For example, silane coupling agents such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane and γ-mercaptopropyltrimethoxysilane for silica surface treatment are exemplified. Examples of the flame retardant include halogen compounds such as antimony trioxide and bromo compounds, and phosphorus compounds. Examples of the coloring agent include carbon black, titanium oxide, and organic dyes. The coupling agent, flame retardant, colorant, and the like may be used in combination of two or more.
【0023】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
各成分をミキサー、ブレンダー等によって均一に混合し
たのち、ロール、ニーダー等によって混練することで製
造することができる。成分の配合順序は特に制限はな
い。本発明のエポキシ樹脂組成物は、より具体的には、
例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填
材その他の配合成分を混合分散した後、加熱ロール等で
溶融混練し、この混練物を冷却・固化した後、粉砕して
粉粒状のものにしたり、あるいは、粉砕したものを必要
ならタブレット状に打錠したりすることにより製造する
ことができる。 (半導体装置の封止)このようにして得られたエポキシ
樹脂組成物は、金型を用い、固形の場合は粉粒状または
タブレットをトランスファー成形することにより、半導
体装置のリードフレームに搭載した半導体素子を封止す
ることができる。The epoxy resin composition of the present invention can be produced by uniformly mixing the above-mentioned components with a mixer, a blender or the like, and then kneading with a roll, a kneader or the like. The order of compounding the components is not particularly limited. The epoxy resin composition of the present invention, more specifically,
For example, after mixing and dispersing an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, an inorganic filler, and other components, the mixture is melt-kneaded with a heating roll or the like, and the kneaded product is cooled and solidified, and then pulverized into a powdery and granular material. Or, if necessary, tableting the crushed material into tablets. (Encapsulation of semiconductor device) The epoxy resin composition obtained in this manner is molded by using a mold, and when solid, powder or granules or tablets are transfer-molded to form a semiconductor element mounted on a lead frame of the semiconductor device. Can be sealed.
【0024】上記リードフレームとしては、電気伝導性
の点で銅合金製のリードフレームが、また、熱膨張率の
点で42アロイ合金製のリードフレームが一般に使用さ
れている。As the lead frame, a lead frame made of a copper alloy in terms of electric conductivity and a lead frame made of a 42 alloy alloy in terms of a coefficient of thermal expansion are generally used.
【0025】[0025]
【実施例】以下に、本発明の実施例と、本発明の範囲を
外れた比較例とを示すが、本発明は下記実施例に限定さ
れない。実施例、比較例で使用した化合物は以下のとお
りである。エポキシ樹脂としては、オルソクレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂(住友化学工業(株)製、品番
ESCN195XL)、2官能ビフェニル型エポキシ樹
脂(油化シェルエポキシ(株)製、品番YX4000
H)、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(大日本イ
ンキ(株)製、品番HP7200)、ブロム化エポキシ
樹脂(住友化学工業(株)製、品番ESB400)を用
いた。EXAMPLES Examples of the present invention and comparative examples outside the scope of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to the following examples. The compounds used in the examples and comparative examples are as follows. As the epoxy resin, ortho-cresol novolak type epoxy resin (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., product number ESCN195XL), bifunctional biphenyl type epoxy resin (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., product number YX4000)
H), a dicyclopentadiene type epoxy resin (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd., product number HP7200), and a brominated epoxy resin (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., product number ESB400) were used.
【0026】硬化剤としては、フェノールノボラック型
硬化剤(荒川化学(株)製、品番タマノール752)を
用いた。硬化促進剤としては、トリフェニルホスフィン
(TPP。北興化学(株)製)を用いた。無機充填材
は、溶融シリカ(平均粒径15μm)を使用した。As the curing agent, a phenol novolak type curing agent (Tamanol 752, manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) was used. As the curing accelerator, triphenylphosphine (TPP; manufactured by Hokuko Chemical Co., Ltd.) was used. As the inorganic filler, fused silica (average particle size: 15 μm) was used.
【0027】シリコーンゴムパウダーとしては、シリコ
ーンレジンで表面を被覆されているシリコーンゴムパウ
ダー(信越化学(株)製、平均粒径5μm、品番X22
−1139K)、シリコーンレジンで表面を被覆されて
いるシリコーンゴムパウダー(信越化学(株)製、平均
粒径12μm、品番X22−1139G)、シリコーン
レジンで表面を被覆されていないシリコーンゴムパウダ
ー(東レダウコーニングシリコーン(株)製、平均粒径
2μm、エポキシ基含有、品番E601)を用いた。As the silicone rubber powder, a silicone rubber powder whose surface is coated with a silicone resin (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., average particle size 5 μm, product number X22
-1139K), silicone rubber powder whose surface is coated with a silicone resin (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., average particle size 12 μm, product number X22-1139G), silicone rubber powder whose surface is not coated with a silicone resin (Toray Dow) Corning Silicone Co., Ltd., average particle size 2 μm, epoxy group-containing, product number E601) was used.
【0028】比較用の低応力化剤として、シリコーンオ
イル(東レダウコーニングシリコーン(株)製、品番S
F8421EG)を用いた。ワックスは天然カルナバワ
ックスを、カップリング剤はγ−グリシドキシプロピル
トリエトキシシランを、難燃剤としては三酸化アンチモ
ンを使用した。 (実施例1〜7および比較例1〜4)表1〜3に示す、
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、及び
その他の成分を配合し、ミキサーで十分攪拌した後、加
熱ロールで約5分間混練を行い、冷却固化し、粉砕機で
粉砕して粒状にした後、タブレット打錠を行ってタブレ
ット状のエポキシ樹脂組成物を得た。Silicone oil (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., product number S
F8421EG) was used. Natural carnauba wax was used as the wax, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane was used as the coupling agent, and antimony trioxide was used as the flame retardant. (Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4)
Mix epoxy resin, curing agent, curing accelerator, inorganic filler, and other components, stir well with a mixer, knead with a heating roll for about 5 minutes, solidify by cooling, pulverize with a pulverizer, and granulate After that, tablet compression was performed to obtain a tablet-like epoxy resin composition.
【0029】実施例および比較例のエポキシ樹脂組成物
及びその成形体の物性評価は以下のようにして行った。 内部ボイド:内部ボイドの評価は、各樹脂組成物ごとに
評価用パッケージ(QFPパッケージ。サイズ:15mm
×19mm×2.4mm)を10個ずつ作製し、これらのパ
ッケージに生じる内部ボイドを観察して行った。評価用
パッケージは、評価用TEGチップ(サイズ:7.6mm
×7.6mm×0.35mm)を搭載した60ピンQFP用
リードフレームを60ピンQFPの金型を用いて各エポ
キシ樹脂組成物でトランスファー成形し、175℃で6
時間アフターキュアー(後硬化)して作製した。成形条
件は、温度170℃、注入時間10秒間、加圧時間12
0秒間、注入圧力70kgf/cm2 であった。得られたパッ
ケージの内部ボイドを、各パッケージの表裏両面から超
音波顕微鏡M−700II((株)キャノン製)で観察
し、得られたチャート中で直径0.2mm以上のボイド像
の発生数をカウントして1パッケージあたりの平均発生
個数を計算して0.5個以上のものを不良(×)と、
0.5個未満のものを良(○)と判定した。いずれも平
均発生個数が少ないほど成形性が良いことを意味する。The evaluation of the physical properties of the epoxy resin compositions of Examples and Comparative Examples and the molded articles thereof were performed as follows. Internal voids: The internal voids are evaluated for each resin composition by using an evaluation package (QFP package. Size: 15 mm)
10 mm × 19 mm × 2.4 mm) were produced, and internal voids generated in these packages were observed. The package for evaluation is a TEG chip for evaluation (size: 7.6 mm
A lead frame for a 60-pin QFP mounted with a 7.6 mm x 0.35 mm) was transfer-molded with each epoxy resin composition using a 60-pin QFP mold, and was molded at 175 ° C for 6 hours.
It was made after-curing (post-curing) for a time. The molding conditions were a temperature of 170 ° C., an injection time of 10 seconds, and a pressurization time of 12
The injection pressure was 70 kgf / cm 2 for 0 seconds. The internal voids of the obtained package were observed from both front and back surfaces of each package with an ultrasonic microscope M-700II (manufactured by Canon Inc.). Count and calculate the average number of occurrences per package.
Those with less than 0.5 pieces were judged as good (○). In any case, the smaller the average number of generated pieces, the better the moldability.
【0030】耐リフロー性:耐リフロー性の評価は、内
部ボイド評価用に作製したパッケージについて下記の不
良を生じたパッケージ数を数えて行った。パッケージを
125℃×24hの前乾燥処理を行った後、85℃で相
対湿度60%の恒温恒湿機中に168時間放置して吸湿
処理を行った後、リフロー処理(245℃ピークの熱風
併用式遠赤外線式リフロー炉での処理)を行った。この
処理後のパッケージの外観を目視で観察し、外部にクラ
ックが発生しているパッケージの個数をカウントし、パ
ッケージ10個あたりの不良品数を示した。不良品数が
5個以上のものを不良(×)と、5個未満のものを良
(○)と判定した。不良品数が少ないほど、はんだ耐熱
性が良いことを意味しており、パッケージを吸湿状態の
ままリフロー処理しても不良を生じにくい。Reflow resistance: The reflow resistance was evaluated by counting the number of packages having the following defects in the packages prepared for the evaluation of internal voids. After pre-drying the package at 125 ° C. for 24 hours, the package is left in a thermo-hygrostat at 85 ° C. and 60% relative humidity for 168 hours to perform a moisture absorption process, and then a reflow process (using a hot air having a peak of 245 ° C.) Type far-infrared ray reflow furnace). The appearance of the package after this treatment was visually observed, and the number of packages in which cracks had occurred outside was counted to show the number of defective products per 10 packages. Samples with 5 or more defectives were judged as defective (x), and samples with less than 5 defectives were judged as good (O). It means that the smaller the number of defective products, the better the solder heat resistance, and it is unlikely that defects will occur even if the package is subjected to a reflow treatment in a moisture absorbing state.
【0031】低応力指数:内部ボイド評価用に作製した
パッケージについてオートグラフ試験機にて3点曲げ試
験を行い、曲げ弾性率(E)を求めた。又、TMA測定
装置を用いて70〜120℃の線膨張係数(α1)を求
めた。それぞれの値の積(α1×E=低応力指数)を計
算により求めて、2500より高いものを不良(×)
と、2500以下のものを良(○)と判定した。。低応
力指数が小さいほど低応力性が良いことを意味する。Low stress index: A package prepared for evaluating internal voids was subjected to a three-point bending test with an autograph tester to determine a flexural modulus (E). The coefficient of linear expansion (α1) at 70 to 120 ° C. was determined using a TMA measuring device. The product of the respective values (α1 × E = low stress index) is obtained by calculation, and those higher than 2500 are determined as defective (×).
And 2500 or less were judged as good (良). . The smaller the low stress index, the better the low stress property.
【0032】以上の結果を表1〜3に示す。The above results are shown in Tables 1 to 3.
【0033】[0033]
【表1】 [Table 1]
【0034】[0034]
【表2】 [Table 2]
【0035】[0035]
【表3】 [Table 3]
【0036】表1〜3にみるように、実施例のエポキシ
樹脂組成物で封止したパッケージは、比較例のもので封
止したパッケージに比べて、内部ボイドの発生が少な
く、しかも、耐リフロー性が比較例のものとほぼ同等以
上に良く、低応力性であり、優れていた。As shown in Tables 1 to 3, the package sealed with the epoxy resin composition of the example has less internal voids and the reflow resistance than the package sealed with the comparative example. The properties were almost equal to or better than those of the comparative examples, and were low stress properties and excellent.
【0037】[0037]
【発明の効果】請求項1〜4の発明にかかる封止用のエ
ポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を封止すれば、耐
リフロー性、低応力性に優れており、成形時にボイドの
発生が少ない。請求項2または3の発明のエポキシ樹脂
組成物によれば、さらに、耐リフロー性が向上する。According to the present invention, when a semiconductor device is sealed using the epoxy resin composition for sealing according to the present invention, reflow resistance and low stress are excellent, and voids are generated during molding. Less is. According to the epoxy resin composition of the second or third aspect, the reflow resistance is further improved.
【0038】請求項4の発明のエポキシ樹脂組成物によ
れば、上記効果に加えて、低応力性が十分になり、ボイ
ドが発生しにくく、リフロー時にクラックが発生しにく
く、離型不良が発生しにくくなる。請求項5の発明にか
かる半導体装置は、上記本発明にかかるエポキシ樹脂組
成物を使用して半導体封止を行うため、内部ボイドが少
なく、耐リフロー性、低応力性に優れたものとすること
ができる。According to the epoxy resin composition of the fourth aspect of the present invention, in addition to the above effects, low stress properties are sufficient, voids are hardly generated, cracks are hardly generated during reflow, and mold release defects are generated. It becomes difficult to do. Since the semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention performs semiconductor encapsulation by using the epoxy resin composition according to the present invention, the semiconductor device has few internal voids, and has excellent reflow resistance and low stress. Can be.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 Fターム(参考) 4J002 CC033 CC043 CC053 CC063 CD031 CD041 CD051 CD061 CD071 CD121 CP032 DE147 DF017 DJ007 DJ017 EU116 EU136 EW146 FB092 FB262 FD012 FD017 FD143 FD156 FD170 GQ05 4J036 AD07 AE07 DB21 DC05 DC06 DC12 DC41 DC46 DD07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 EA03 EB17 EB19 EC03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 F term (Reference) 4J002 CC033 CC043 CC053 CC063 CD031 CD041 CD051 CD061 CD071 CD121 CP032 DE147 DF017 DJ007 DJ017 EU116 EU136 EW146 FB092 FB262 FD012 FD017 FD143 FD156 FD170 GQ05 4J036 AD07 AE07 DB21 DC05 DC06 DC12 DC41 DC46 DD07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 EA03 EB17 EB19 EC03
Claims (5)
充填材とを含み、さらにシリコーンゴムパウダーをも含
むエポキシ樹脂組成物において、前記シリコーンゴムパ
ウダーがシリコーンレジンで表面を被覆されていること
を特徴とする、封止用のエポキシ樹脂組成物。1. An epoxy resin composition comprising an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, and an inorganic filler, and further comprising a silicone rubber powder, wherein the surface of the silicone rubber powder is coated with a silicone resin. An epoxy resin composition for sealing, characterized in that:
ェニル型エポキシ樹脂である、請求項1に記載の封止用
のエポキシ樹脂組成物。2. The epoxy resin composition for sealing according to claim 1, wherein at least a part of the epoxy resin is a biphenyl type epoxy resin.
クロペンタジエン型エポキシ樹脂である、請求項1に記
載の封止用のエポキシ樹脂組成物。3. The epoxy resin composition for sealing according to claim 1, wherein at least a part of the epoxy resin is a dicyclopentadiene type epoxy resin.
シリコーンゴムパウダーの割合が前記エポキシ樹脂組成
物固形分に対して0.3〜5.0wt%の範囲である、請
求項1から3までのいずれかに記載の封止用のエポキシ
樹脂組成物。4. The method according to claim 1, wherein the proportion of the silicone rubber powder whose surface is coated with the silicone resin is in the range of 0.3 to 5.0% by weight based on the solid content of the epoxy resin composition. The epoxy resin composition for sealing according to any one of the above.
封止されている半導体装置において、前記エポキシ樹脂
組成物として請求項1から4までのいずれかに記載のエ
ポキシ樹脂組成物が用いられていることを特徴とする半
導体装置。5. A semiconductor device in which a semiconductor element is sealed with an epoxy resin composition, wherein the epoxy resin composition according to claim 1 is used as the epoxy resin composition. A semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10365224A JP2000186183A (en) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | Epoxy resin composition for sealing and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP10365224A JP2000186183A (en) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | Epoxy resin composition for sealing and semiconductor device |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10365224A Pending JP2000186183A (en) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | Epoxy resin composition for sealing and semiconductor device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2000186183A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002037863A (en) * | 2000-07-26 | 2002-02-06 | Matsushita Electric Works Ltd | Epoxy resin composition for sealing and semiconductor device |
JP2005171445A (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Kinyosha Co Ltd | Resin roll for calendering |
JP2005171166A (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Sanyo Chem Ind Ltd | Casting resin composition |
KR100870078B1 (en) | 2006-12-29 | 2008-11-25 | 제일모직주식회사 | Epoxy resin composition for encapsulating?semiconductor device?and semiconductor device using the same |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP10365224A patent/JP2000186183A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005171166A (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Sanyo Chem Ind Ltd | Casting resin composition |
KR100870078B1 (en) | 2006-12-29 | 2008-11-25 | 제일모직주식회사 | Epoxy resin composition for encapsulating?semiconductor device?and semiconductor device using the same |
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