JP2000191749A - Epoxy resin composition and device for sealing semiconductor - Google Patents

Epoxy resin composition and device for sealing semiconductor

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JP2000191749A
JP2000191749A JP37236198A JP37236198A JP2000191749A JP 2000191749 A JP2000191749 A JP 2000191749A JP 37236198 A JP37236198 A JP 37236198A JP 37236198 A JP37236198 A JP 37236198A JP 2000191749 A JP2000191749 A JP 2000191749A
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JP
Japan
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resin composition
epoxy resin
epoxy
alumina powder
particle size
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JP37236198A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Asami
賢治 浅見
Tetsuo Uchikawa
哲夫 内川
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Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an epoxy resin composition capable of being highly charged without deteriorating flowability, giving improved interfacial strengths between organic components and inorganic components, and excellent in moisture resistance, or the like, by compounding an epoxy compound, a phenolic compound, a specific titanate- based coupling agent, alumina powder and a curing accelerator. SOLUTION: This epoxy resin composition comprises (A) a solid epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule, (B) a solid phenolic compound having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, (C) a titanate-based coupling agent of the formula [R1, R2 are each an alkyl; (x), (y) are each an integer of >=1, provided that (x)+(y) = 4] (D) alumina powder having the maximum particle diameter of <100 μm and an average particle diameter of <=60 μm, and (E) a curing accelerator as essential components. Therein, the component D is contained in an amount of 25-90 wt.% based on the total amount of the resin composition. In the epoxy resin composition, the components C and E are preferably contained in amounts of 0.01-5 wt.% and 0.01-5 wt.%, respectively, based on the total amount of the resin composition.

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、耐湿性、耐熱性、
成形性、特に薄肉部の充填性、耐金型磨耗性に優れ、熱
伝導率、熱放散性がよく、機械的特性にも優れるとい
う、特性バランスのとれた信頼性の高いエポキシ樹脂組
成物および半導体封止装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to moisture resistance, heat resistance,
Moldability, especially excellent filling property of thin part, excellent abrasion resistance of mold, good thermal conductivity, good heat dissipation, excellent mechanical properties, highly reliable epoxy resin composition with balanced properties and The present invention relates to a semiconductor sealing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路等の電子部品を熱硬化性樹脂を用いて封止する方法
が行われてきた。この樹脂封止は、ガラス、金属、セラ
ミックを用いたハーメチックシール方式に比較して経済
的に有利なため、広く実用化されている。封止樹脂とし
ては、熱硬化性樹脂のなかでも信頼性と価格の点からエ
ポキシ樹脂が最も一般的に用いられている。エポキシ樹
脂には、酸無水物、芳香族アミン、ノボラック型フェノ
ール樹脂などの硬化剤が用いられるが、これらのなかで
もノボラック型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ
樹脂は、他の硬化剤を利用したものに比べて、成形性、
信頼性に優れ、毒性が少なく、かつ安価であるため、半
導体封止用樹脂として広く使用されている。また、充填
剤としては、一般的に溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉
末が前述の硬化剤とともに使用されている。そして、近
年、半導体部品の表面実装化と更なる大電力化に伴い、
熱放散性がよく、半田耐熱性のある半導体封止樹脂の開
発が要望されてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of sealing electronic components such as diodes, transistors, and integrated circuits with a thermosetting resin has been used. This resin sealing is economically advantageous as compared with the hermetic sealing method using glass, metal, and ceramic, and is therefore widely used. As a sealing resin, epoxy resin is most commonly used among thermosetting resins in terms of reliability and price. For the epoxy resin, a curing agent such as an acid anhydride, an aromatic amine, and a novolak phenol resin is used. Among these, the epoxy resin using the novolac phenol resin as a curing agent uses other curing agents. Moldability,
Because of its excellent reliability, low toxicity and low cost, it is widely used as a resin for semiconductor encapsulation. As the filler, generally, fused silica powder or crystalline silica powder is used together with the above-mentioned curing agent. In recent years, with the surface mounting of semiconductor parts and further increase in power,
There has been a demand for the development of a semiconductor sealing resin having good heat dissipation and solder heat resistance.

【0003】しかしながら、ノボラック型フェノール樹
脂を硬化剤としたエポキシ樹脂と溶融シリカ粉末とから
なる樹脂組成物は、熱膨張係数が小さく、耐湿性がよ
く、また、温寒サイクル試験によるボンディングワイヤ
のオープン、樹脂クラック、ペレットクラック等に優れ
ているという利点を有するものの、熱伝導率が小さいた
めに、熱放散性が悪く、消費電力の大きいパワー半導体
では、その機能が果たせなくなるという欠点がある。
However, a resin composition comprising an epoxy resin using a novolak type phenolic resin as a curing agent and a fused silica powder has a small coefficient of thermal expansion, good moisture resistance, and an open bond wire by a warm-cold cycle test. Although it has the advantage of being excellent in resin cracks, pellet cracks, and the like, it has a drawback that power semiconductors have poor heat dissipation due to low thermal conductivity and thus cannot perform their functions in power semiconductors with large power consumption.

【0004】一方、ノボラック型フェノール樹脂を硬化
剤としたエポキシ樹脂と結晶性シリカ粉末とからなる樹
脂組成物は、結晶性シリカ粉末の配合割合を上げると熱
伝導率が大きくなって、熱放散も良好となるが、熱膨張
係数が大きく、耐湿性に対する信頼性も悪くなるという
欠点がある。さらに、この樹脂組成物から得られる封止
品は、機械的特性が低下し、また、成形時に金型の磨耗
が大きいという欠点があった。従って、結晶性シリカ粉
末を用いる封止樹脂組成物の高熱伝導化には、おのずか
ら限界があった。
On the other hand, a resin composition comprising an epoxy resin using a novolak type phenol resin as a curing agent and crystalline silica powder has an increased thermal conductivity and increased heat dissipation when the proportion of the crystalline silica powder is increased. Although good, the thermal expansion coefficient is large, and there is a drawback that the reliability with respect to moisture resistance is deteriorated. Furthermore, the sealed product obtained from this resin composition has the disadvantages that the mechanical properties are deteriorated and that the mold is greatly worn during molding. Therefore, there is naturally a limit in increasing the thermal conductivity of the sealing resin composition using the crystalline silica powder.

【0005】また、ノボラック型フェノール樹脂を硬化
剤としたエポキシ樹脂と窒化ケイ素粉末とからなる樹脂
組成物も、熱伝導率が大きく、熱放散性が良いという特
徴をもつ反面、シリカ粉末を用いた材料に比べ、機械的
特性が低下し、また、成形時に金型の磨耗が非常に大き
いという点で大きなデメリットがあった。
A resin composition comprising an epoxy resin using a novolak-type phenol resin as a curing agent and silicon nitride powder has a characteristic of high thermal conductivity and good heat dissipation, but uses silica powder. As compared with the material, there is a major demerit in that the mechanical properties are deteriorated and the mold is extremely worn during molding.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消するためになされたもので、流動性を損なわず、
高充填ができ、有機分と無機分の界面強度が向上し、耐
湿性、半田耐熱性、成形性、特に薄肉部の充填性、耐金
型磨耗性に優れ、熱伝導率、熱放散性がよく、機械的特
性にも優れるという、特性バランスのとれた、信頼性の
高いエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置を提供し
ようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and does not impair the fluidity.
High filling, improved interfacial strength of organic and inorganic components, excellent moisture resistance, solder heat resistance, moldability, especially excellent filling of thin-walled parts, abrasion resistance of molds, thermal conductivity and heat dissipation An object of the present invention is to provide a highly reliable epoxy resin composition and a semiconductor encapsulation device that are well-balanced in characteristics and excellent in mechanical characteristics.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決しようと、鋭意研究を重ねた結果、特定のチタネ
ートカップリング剤を用いることによって、樹脂などの
有機分とアルミナ粉末などの無機分の双方との反応性を
高める特定のカップリング剤で処理した最大粒径100
μm以下で平均粒径60μm以下のアルミナ粉末を用い
ることにより、上記の課題を解決し、目的を達成できる
ことを見いだし、本発明を完成させたものである。
Means for Solving the Problems The present inventor has conducted intensive studies in an attempt to solve the above-mentioned problems, and as a result, by using a specific titanate coupling agent, an organic component such as a resin and alumina powder have been obtained. Maximum particle size of 100 treated with a specific coupling agent that enhances reactivity with both inorganic components
It has been found that the use of alumina powder having an average particle size of 60 μm or less solves the above-mentioned problems and achieves the object, thereby completing the present invention.

【0008】即ち、本発明は、(A)エポキシ基を1分
子中に2個以上有する固形のエポキシ化合物、(B)フ
ェノール性水酸基を1分子中に2個以上有する固形のフ
ェノール性化合物、(C)次の一般式で示されるチタネ
ート系カップリング剤、
That is, the present invention provides (A) a solid epoxy compound having two or more epoxy groups in one molecule, (B) a solid phenolic compound having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, C) a titanate-based coupling agent represented by the following general formula:

【0009】[0009]

【化3】 (但し、式中、R1 、R2 はアルキル基を表し、x、y
は1以上の整数で、x+y=4を満たす。) (D)最大粒径100μm以下で平均粒径60μm以下
のアルミナ粉末および(E)硬化促進剤を必須成分と
し、全体の樹脂組成物に対して前記(D)のアルミナ粉
末を25〜90重量%の割合で含有してなることを特徴
とするエポキシ樹脂組成物であ。また、そのエポキシ樹
脂組成物の硬化物によって半導体チップが封止されてな
ることを特徴とする半導体封止装置である。
Embedded image (Wherein, R 1 and R 2 represent an alkyl group, and x and y
Is an integer of 1 or more and satisfies x + y = 4. (D) Alumina powder having a maximum particle size of 100 μm or less and an average particle size of 60 μm or less and (E) a curing accelerator are essential components, and the alumina powder of (D) is 25 to 90 wt. % Of the epoxy resin composition. Further, there is provided a semiconductor sealing device wherein a semiconductor chip is sealed with a cured product of the epoxy resin composition.

【0010】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0011】本発明に用いる(A)エポキシ化合物は、
1分子中にエポキシ基を2個以上有する固形のものであ
ればよい。この固形のエポキシ化合物としては、ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、
トリフェニルメタン系エポキシ樹脂、ジシクロペンタジ
エン型エポキシ樹脂、フェノール系多官能エポキシ樹脂
等が挙げられるが、なかでもフェノールノボラック樹脂
の水酸基をエポキシ化したノボラック型エポキシ樹脂や
フェノール系多官能エポキシ樹脂が好適である。
The epoxy compound (A) used in the present invention comprises:
What is necessary is just a solid thing which has two or more epoxy groups in one molecule. As this solid epoxy compound, bisphenol type epoxy resin, novolak type epoxy resin,
Examples include a triphenylmethane-based epoxy resin, a dicyclopentadiene-type epoxy resin, and a phenol-based multifunctional epoxy resin. Of these, a novolak-type epoxy resin obtained by epoxidizing the hydroxyl group of a phenol novolak resin and a phenol-based multifunctional epoxy resin are preferable. It is.

【0012】本発明に用いる(B)フェノール性化合物
は、1分子中にフェノール性水酸基を2個以上有する固
形のものであればよい。この固形の有機化合物として
は、フェノールノボラック樹脂が好適である。
The phenolic compound (B) used in the present invention may be a solid compound having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule. As the solid organic compound, a phenol novolak resin is preferable.

【0013】本発明に用いる(C)チタネート系カップ
リング剤としては、前記の一般式化3で示されるものが
使用される。具体的なものとして、例えば、
As the titanate-based coupling agent (C) used in the present invention, those represented by the aforementioned general formula (3) are used. Specifically, for example,

【0014】[0014]

【化4】 やチタネート系表面処理剤チタコートシリーズのC−1
51(日本曹達株式会社製、商品名)等が挙げられ、こ
れらは単独又は2種以上混合して使用することができ
る。また、公知のシランカップリング剤と併用して使用
することもできる。チタネート系カップリング剤の配合
割合は、全体の樹脂組成物に対して0.01〜5重量%
含有するように配合することが望ましい。その割合が、
0.01重量%未満では有機分と無機分の界面強度の向
上が図れず、また、5重量%を超えると極端に硬化性や
成形性に劣り好ましくない。
Embedded image And titanate surface treatment agent Titacoat series C-1
51 (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), and these can be used alone or in combination of two or more. Further, it can be used in combination with a known silane coupling agent. The mixing ratio of the titanate-based coupling agent is 0.01 to 5% by weight based on the entire resin composition.
It is desirable to mix them so as to contain them. The ratio is
If it is less than 0.01% by weight, the interface strength between the organic and inorganic components cannot be improved, and if it exceeds 5% by weight, the curability and moldability are extremely poor, which is not preferable.

【0015】本発明に用いる(D)最大粒径100μm
以下で平均粒径60μm以下のアルミナ粉末としては、
不純物濃度が低いものが使用される。平均粒径60μm
を超えると耐湿性および成形性が劣り好ましくない。ア
ルミナ粉末の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して2
5〜90重量%含有するように配合することが好まし
い。その割合が、25重量%未満では樹脂組成物の吸湿
性が高く、半田浸漬後の耐湿性に劣り、また90重量%
を超えると極端に流動性が悪くなり、成形性に劣り好ま
しくない。
(D) Maximum particle size 100 μm used in the present invention
Below, as an alumina powder having an average particle size of 60 μm or less,
A material having a low impurity concentration is used. Average particle size 60μm
If it exceeds 300, the moisture resistance and the moldability will be poor, which is not preferable. The mixing ratio of the alumina powder is 2 to the entire resin composition.
It is preferable to mix them in an amount of 5 to 90% by weight. When the proportion is less than 25% by weight, the resin composition has high hygroscopicity, is inferior in moisture resistance after solder immersion, and has a proportion of 90% by weight.
If it exceeds, the fluidity becomes extremely poor and the moldability is poor, which is not preferable.

【0016】本発明に用いる(E)硬化促進剤として
は、(A)のエポキシ化合物(ノボラック型エポキシ樹
脂)のエポキシ基と、(B)のフェノール性化合物(フ
ェノールノボラック樹脂)の水酸基の硬化反応を促進す
るものであればよく、リン系硬化促進剤、イミダゾール
系硬化促進剤、DBU系硬化促進剤、その他の硬化促進
剤等を広く使用することができ、これらは単独又は2種
以上混合して使用することができる。特に軟化点100
℃以上のアミン化合物、イミダゾール化合物、もしくは
リン化合物が好適である。
As the (E) curing accelerator used in the present invention, a curing reaction between the epoxy group of the epoxy compound (A) (novolak type epoxy resin) and the hydroxyl group of the phenolic compound (phenol novolak resin) (B) is used. Any type can be used as long as it promotes the use of phosphorus-based curing accelerators, imidazole-based curing accelerators, DBU-based curing accelerators, and other curing accelerators. These can be used alone or in combination of two or more. Can be used. Especially softening point 100
An amine compound, an imidazole compound, or a phosphorus compound having a temperature of not less than ° C is suitable.

【0017】具体的には、例えば、2−(ジメチルアミ
ノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(ジメチル
アミノメチル)フェノール、ベンジルジメチルアミン、
アルファメチルベンジルジメチルアミン、1,8−ジア
ザビシクロウンデセン等のアミン類、2−メチルイミダ
ゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ヘプタデシル
イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等
のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、トリシク
ロヘキシルホスフィン、トリブチルホスフィン、メチル
ジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、
ジフェニルブチルホスフィン、トリス(パラメトキシフ
ェニル)ホスフィン、トリ(メタトリル)ホスフィン、
トリナフチルホスフィン、トリス(2,6−ジメトキシ
フェニル)ホスフィン等のリン化合物等が挙げられる。
更にこれらの硬化促進剤は、予め軟化点100℃以上の
滑剤加熱混練し、その後粉砕して表面被覆型の固形の硬
化促進剤として使用するのが好ましい。
Specifically, for example, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, benzyldimethylamine,
Amines such as alphamethylbenzyldimethylamine and 1,8-diazabicycloundecene; imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-heptadecylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole; Phenylphosphine, tricyclohexylphosphine, tributylphosphine, methyldiphenylphosphine, dibutylphenylphosphine,
Diphenylbutylphosphine, tris (paramethoxyphenyl) phosphine, tri (methatyl) phosphine,
And phosphorus compounds such as trinaphthylphosphine and tris (2,6-dimethoxyphenyl) phosphine.
Further, it is preferable that these hardening accelerators are previously heated and kneaded with a lubricant having a softening point of 100 ° C. or higher, and then pulverized to be used as a surface coating type solid hardening accelerator.

【0018】硬化促進剤の配合割合は、全体の樹脂組成
物に対して0.01〜5重量%含有するように配合する
ことが望ましい。その割合が0.01重量%未満では、
樹脂組成物のゲルタイムが長く、硬化特性も悪くなり、
また5重量%を超えると、極端に流動性が悪くなって成
形性に劣り、さらに電気特性も悪くなり、耐湿性に劣り
好ましくない。
It is desirable that the curing accelerator be blended so as to contain 0.01 to 5% by weight based on the whole resin composition. If the proportion is less than 0.01% by weight,
The gel time of the resin composition is long and the curing properties are poor,
On the other hand, if it exceeds 5% by weight, the fluidity becomes extremely poor and the moldability is inferior, the electrical properties also deteriorate, and the moisture resistance is inferior.

【0019】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、特定のチタネート系シ
ランカップリング剤、最大粒径100μm以下で平均粒
径60μm以下のアルミナ粉末および硬化促進剤を必須
成分とするが、本発明の目的に反しない限度において、
また、必要に応じて、例えば天然ワックス類、合成ワッ
クス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、
パラフィン等の離型剤、三酸化アンチモン等の難燃剤、
カーボンブラック等の着色剤、ゴム系やシリコーン等の
低応力付与剤等を適宜添加配合することができる。
The epoxy resin composition of the present invention comprises the above-mentioned epoxy resin, phenolic resin, a specific titanate-based silane coupling agent, alumina powder having a maximum particle size of 100 μm or less and an average particle size of 60 μm or less, and a curing accelerator as essential components. However, to the extent not contrary to the object of the present invention,
If necessary, for example, natural waxes, synthetic waxes, metal salts of straight-chain fatty acids, acid amides, esters,
Release agents such as paraffin, flame retardants such as antimony trioxide,
A coloring agent such as carbon black and a low-stress imparting agent such as rubber and silicone can be appropriately added and blended.

【0020】本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料と
して調製する場合の一般方法は、前述したエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、特定のチタネート系シランカップ
リング剤、最大粒径100μm以下で平均粒径60μm
以下のアルミナ粉末および硬化促進剤その他の成分を配
合し、ミキサー等によって十分均一に混合し、更に熱ロ
ールによる溶融混合処理またはニーダ等による混合処理
を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して
成形材料とすることができる。こうして得られた成形材
料は、半導体装置をはじめとする電子部品あるいは電気
部品の封止、被覆、絶縁等に適用すれば、優れた特性と
信頼性を付与させることができる。
A general method for preparing the epoxy resin composition of the present invention as a molding material is as follows: the epoxy resin, the phenol resin, the specific titanate-based silane coupling agent, the maximum particle diameter of 100 μm or less, and the average particle diameter of 60 μm.
The following alumina powder, a hardening accelerator and other components are blended, mixed sufficiently uniformly by a mixer or the like, and further subjected to a melt-mixing process using a hot roll or a mixing process using a kneader or the like, and then cooled and solidified to obtain an appropriate size. It can be pulverized into a molding material. If the molding material thus obtained is applied to sealing, coating, insulating, etc. of electronic parts or electric parts such as semiconductor devices, excellent properties and reliability can be imparted.

【0021】また、本発明の半導体装置は、上述の成形
材料を用いて半導体チップを封止することにより容易に
製造することができる。封止を行う半導体チップとして
は、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジス
タ、サイリスタ、ダイオード等で特に限定されるもので
はない。封止の最も一般的な方法は、低圧トランスフア
ー成形法があるが、射出成形、圧縮成形、注形等による
封止も可能である。成形材料で封止後、加熱して硬化さ
せ、最終的にはこの硬化物によって封止された半導体装
置が得られる。加熱による硬化は、150℃以上に加熱
して硬化させることが望ましい。
Further, the semiconductor device of the present invention can be easily manufactured by sealing a semiconductor chip using the above-mentioned molding material. The semiconductor chip to be sealed is not particularly limited to, for example, an integrated circuit, a large-scale integrated circuit, a transistor, a thyristor, a diode, and the like. The most common sealing method is a low pressure transfer molding method, but sealing by injection molding, compression molding, casting, or the like is also possible. After sealing with a molding material, the mixture is heated and cured, and finally a semiconductor device sealed with the cured product is obtained. Curing by heating is desirably performed by heating to 150 ° C. or higher.

【0022】[0022]

【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止
装置は、前述したエポキシ樹脂とフェノール樹脂、そし
て特定のアルミナ粉末に対して、特定のチタネート系シ
ランカップリング剤を用いることによって樹脂界面を強
化し、その結果、機械的特性が向上し、耐湿性、耐熱
性、成形性、特に薄肉部の充填性、耐金型磨耗性に優
れ、熱伝導率、熱放散性が良く、それらの特性バランス
のとれた信頼性の高いものである。
The epoxy resin composition and the semiconductor encapsulation device of the present invention strengthen the resin interface by using a specific titanate-based silane coupling agent with respect to the above-described epoxy resin, phenol resin, and specific alumina powder. As a result, the mechanical properties are improved, and the moisture resistance, heat resistance, moldability, especially the filling properties of thin-walled parts, the abrasion resistance of the mold are excellent, the thermal conductivity and heat dissipation are good, and their properties are balanced. It is reliable and reliable.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】つぎに、本発明を実施例によって
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって
限定されるものではない。以下、実施例および比較例に
おいて「%」とは「重量%」を意味する。
Next, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Hereinafter, “%” means “% by weight” in Examples and Comparative Examples.

【0024】実施例1 最大粒径100μm以下のアルミナ粉末85.0%をヘ
ンシェルミキサーに入れ、攪拌しながら前述した化3の
チタネート系カップリング剤であるチタネート系表面処
理剤チタコートシリーズのC−151(日本曹達株式会
社製、商品名)0.4%を加えて、上記のアルミナ粉末
の表面処理をした。次に、ノボラック型エポキシ樹脂
(エポキシ当量200)7.6%、フェノールノボラッ
ク樹脂(水酸基当量104)3.8%、トリフェニルホ
スフィン0.5%、カルナバワックス類0.4%、カー
ボンブラック0.3%および三酸化アンチモン2.0%
を常温で混合し、さらに90〜110℃で混練、冷却し
た後、粉砕して成形材料を製造した。
Example 1 85.0% of alumina powder having a maximum particle size of 100 μm or less was placed in a Henschel mixer, and stirred with stirring. 151 (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd., trade name) was added to perform surface treatment of the above alumina powder. Next, 7.6% of novolak type epoxy resin (epoxy equivalent: 200), 3.8% of phenol novolak resin (hydroxyl equivalent: 104), 0.5% of triphenylphosphine, 0.4% of carnauba wax, and 0.4% of carbon black. 3% and antimony trioxide 2.0%
Was mixed at room temperature, kneaded and cooled at 90 to 110 ° C., and then pulverized to produce a molding material.

【0025】実施例2 最大粒径100μm以下のアルミナ粉末85.0%をヘ
ンシェルミキサーに入れ、攪拌しながら前述した化3の
チタネート系カップリング剤であるチタネート系表面処
理剤チタコートシリーズのC−151(日本曹達株式会
社製、商品名)0.4%を加えて、上記のアルミナ粉末
の表面処理をした。次に、フェノール系多官能エポキシ
樹脂(エポキシ当量215)7.6%、フェノールノボ
ラック樹脂(水酸基当量104)3.8%、トリフェニ
ルホスフィン0.5%、カルナバワックス類0.4%、
カーボンブラック0.3%および三酸化アンチモン2.
0%を常温で混合し、さらに90〜110℃で混練、冷
却した後、粉砕して成形材料を製造した。
Example 2 85.0% of alumina powder having a maximum particle size of 100 μm or less was placed in a Henschel mixer, and stirred with stirring. 151 (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd., trade name) was added to perform surface treatment of the above alumina powder. Next, 7.6% of a phenolic polyfunctional epoxy resin (epoxy equivalent: 215), 3.8% of a phenol novolak resin (hydroxyl equivalent: 104), 0.5% of triphenylphosphine, 0.4% of carnauba wax,
1. 0.3% carbon black and antimony trioxide
0% was mixed at room temperature, kneaded and cooled at 90 to 110 ° C., and then pulverized to produce a molding material.

【0026】実施例3 最大粒径100μm以下のアルミナ粉末85.0%をヘ
ンシェルミキサーに入れ、攪拌しながら前述した化3の
チタネート系カップリング剤であるチタネート系表面処
理剤チタコートシリーズのC−151(日本曹達株式会
社製、商品名)0.4%を加えて、上記のアルミナ粉末
の表面処理をした。次に、フェノール系多官能エポキシ
樹脂(エポキシ当量170)7.6%、多官能ノボラッ
ク樹脂(水酸基当量97)3.8%、トリフェニルホス
フィン0.5%、カルナバワックス類0.4%、カーボ
ンブラック0.3%および三酸化アンチモン2.0%を
常温で混合し、さらに90〜110℃で混練、冷却した
後、粉砕して成形材料を製造した。
Example 3 85.0% of alumina powder having a maximum particle size of 100 μm or less was put into a Henschel mixer, and stirred while stirring. 151 (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd., trade name) was added to perform surface treatment of the above alumina powder. Next, 7.6% of a phenolic polyfunctional epoxy resin (epoxy equivalent 170), 3.8% of a polyfunctional novolak resin (hydroxyl equivalent 97), 0.5% of triphenylphosphine, 0.4% of carnauba wax, carbon 0.3% of black and 2.0% of antimony trioxide were mixed at room temperature, kneaded and cooled at 90 to 110 ° C, and then pulverized to produce a molding material.

【0027】比較例1 最大粒径100μm以下のアルミナ粉末85.0%をヘ
ンシェルミキサーに入れ、攪拌しながらエポキシシラン
系カップリング剤0.4%を加えて、上記のアルミナ粉
末の表面処理をした。次に、ノボラック型エポキシ樹脂
(エポキシ当量200)7.6%、フェノールノボラッ
ク樹脂(水酸基当量104)3.8%、トリフェニルホ
スフィン0.5%、カルナバワックス類0.4%、カー
ボンブラック0.3%および三酸化アンチモン2.0%
を常温で混合し、さらに90〜110℃で混練、冷却し
た後、粉砕して成形材料を製造した。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 85.0% of alumina powder having a maximum particle size of 100 μm or less was placed in a Henschel mixer, and 0.4% of an epoxysilane coupling agent was added with stirring to perform the above surface treatment on the alumina powder. . Next, 7.6% of novolak type epoxy resin (epoxy equivalent: 200), 3.8% of phenol novolak resin (hydroxyl equivalent: 104), 0.5% of triphenylphosphine, 0.4% of carnauba wax, and 0.4% of carbon black. 3% and antimony trioxide 2.0%
Was mixed at room temperature, kneaded and cooled at 90 to 110 ° C., and then pulverized to produce a molding material.

【0028】比較例2 最大粒径100μm以下の溶融シリカ粉末85.0%を
ヘンシェルミキサーに入れ、攪拌しながら前述した化3
のチタネート系カップリング剤であるチタネート系表面
処理剤チタコートシリーズのC−151(日本曹達株式
会社製、商品名)0.4%を加えて、上記の溶融シリカ
粉末の表面処理をした。次に、ノボラック型エポキシ樹
脂(エポキシ当量200)7.6%、フェノールノボラ
ック樹脂(水酸基当量104)3.8%、トリフェニル
ホスフィン0.5%、カルナバワックス類0.4%、カ
ーボンブラック0.3%および三酸化アンチモン2.0
%を常温で混合し、さらに90〜110℃で混練、冷却
した後、粉砕して成形材料を製造した。
Comparative Example 2 85.0% of a fused silica powder having a maximum particle size of 100 μm or less was put into a Henschel mixer, and the mixture was stirred as described above.
The above-mentioned fused silica powder was surface-treated by adding 0.4% of C-151 (trade name, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) of a titanate-based surface treating agent, titacoat series, which is a titanate-based coupling agent. Next, 7.6% of novolak type epoxy resin (epoxy equivalent: 200), 3.8% of phenol novolak resin (hydroxyl equivalent: 104), 0.5% of triphenylphosphine, 0.4% of carnauba wax, and 0.4% of carbon black. 3% and antimony trioxide 2.0
% At room temperature, kneaded and cooled at 90 to 110 ° C., and then pulverized to produce a molding material.

【0029】比較例3 最大粒径110μm、平均粒径80μmのアルミナ粉末
85.0%をヘンシェルミキサーに入れ、攪拌しながら
前述した化3のチタネート系カップリング剤であるチタ
ネート系表面処理剤チタコートシリーズのC−151
(日本曹達株式会社製、商品名)0.4%を加えて、上
記のアルミナ粉末の表面処理をした。次に、ノボラック
型エポキシ樹脂(エポキシ当量200)7.6%、フェ
ノールノボラック樹脂(水酸基当量104)3.8%、
トリフェニルホスフィン0.5%、カルナバワックス類
0.4%、カーボンブラック0.3%および三酸化アン
チモン2.0%を常温で混合し、さらに90〜110℃
で混練、冷却した後、粉砕して成形材料を製造した。
Comparative Example 3 85.0% of alumina powder having a maximum particle size of 110 μm and an average particle size of 80 μm was placed in a Henschel mixer, and the above-mentioned titanate-based surface treatment agent Titacoat, which is a titanate-based coupling agent of Chemical Formula 3, was stirred. Series C-151
The surface treatment of the alumina powder was performed by adding 0.4% (trade name, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.). Next, 7.6% of novolak type epoxy resin (epoxy equivalent 200), 3.8% of phenol novolak resin (hydroxyl equivalent 104),
0.5% of triphenylphosphine, 0.4% of carnauba wax, 0.3% of carbon black and 2.0% of antimony trioxide are mixed at room temperature, and further mixed at 90 to 110 ° C.
After kneading and cooling, the mixture was pulverized to produce a molding material.

【0030】比較例4 最大粒径100μm以下の窒化ケイ素粉末85.0%を
ヘンシェルミキサーに入れ、攪拌しながら前述した化3
のチタネート系カップリング剤であるチタネート系表面
処理剤チタコートシリーズのC−151(日本曹達株式
会社製、商品名)0.4%を加えて、上記の窒化ケイ素
粉末の表面処理をした。次に、ノボラック型エポキシ樹
脂(エポキシ当量200)7.6%、フェノールノボラ
ック樹脂(水酸基当量104)3.8%、トリフェニル
ホスフィン0.5%、カルナバワックス類0.4%、カ
ーボンブラック0.3%および三酸化アンチモン2.0
%を常温で混合し、さらに90〜110℃で混練、冷却
した後、粉砕して成形材料を製造した。
Comparative Example 4 85.0% of a silicon nitride powder having a maximum particle size of 100 μm or less was placed in a Henschel mixer, and the mixture was stirred while stirring.
The above-mentioned silicon nitride powder was surface-treated by adding 0.4% of C-151 (trade name, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), a titanate-based surface treating agent titacoat series, which is a titanate-based coupling agent. Next, 7.6% of novolak type epoxy resin (epoxy equivalent: 200), 3.8% of phenol novolak resin (hydroxyl equivalent: 104), 0.5% of triphenylphosphine, 0.4% of carnauba wax, and 0.4% of carbon black. 3% and antimony trioxide 2.0
% At room temperature, kneaded and cooled at 90 to 110 ° C., and then pulverized to produce a molding material.

【0031】実施例1〜3および比較例1〜4で製造し
た成形材料を用いて170℃に加熱した金型内にトラン
スファー注入、半導体チップを封止し、硬化させて半導
体装置を製造した。これらの半導体装置について、諸試
験を行ったのでその結果を表1に示した。本発明のエポ
キシ樹脂組成物および半導体封止装置は、機械的特性が
向上し、成形性、熱伝導率、耐湿性、半田耐熱性に優
れ、耐金型磨耗性も良好であり、本発明の顕著な効果を
確認することができた。
Using the molding materials produced in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, transfer was injected into a mold heated to 170 ° C., and the semiconductor chip was sealed and cured to produce a semiconductor device. Various tests were conducted on these semiconductor devices, and the results are shown in Table 1. The epoxy resin composition and the semiconductor encapsulation device of the present invention have improved mechanical properties, excellent moldability, thermal conductivity, moisture resistance, excellent solder heat resistance, and good mold wear resistance. A remarkable effect could be confirmed.

【0032】[0032]

【表1】 *1 :120キャビティ取り16ピンP金型を用いて、
成形材料を170℃で3分間のトランスファー成形を
し、充填性を評価した。○印…良好、△印…やや不良、
×印…不良。 *2 :EMMI−I−66に準じて175℃におけるス
パイラルフローを測定した。 *3 :175℃,80kg/cm2 2分間のトランスフ
ァー成形をして、成形品(試験片)をつくり、175
℃,8時間の後硬化を行い、JIS−K−6911に準
じて試験した。 *4 :*2 と同様な成形品をつくり、適当な大きさの試
験品とし、熱分析装置を用いて測定した。 *5 :半導体封止装置を、迅速熱伝導度計QTM−MD
(昭和電工社製、商品名)を用いて室温で測定した。 *6 :5.3×5.3mmチップをVQFP(12×1
2×1.4mm)パッケージに納め、成形材料を用いて
175℃,2分間のトランスファー成形をした後、17
5℃,8時間の後硬化を行った。こうして得た半導体封
止装置を85℃,85%,48時間の吸湿処理をした
後、増加した重量によって計算した。また、これをエア
ーリフローマシン(Max240℃)に通し、外部およ
び内部クラックの有無を調査した。 *7 :成形材料をプレヒートし、径0.5mmの硬質ク
ロムメッキの材料流動穴を設けた金型により、175℃
でトランスファー成形を行う。穴径が5%磨耗したとき
のショット数によって評価した。
[Table 1] * 1: Using a 120-cavity 16-pin P mold,
The molding material was subjected to transfer molding at 170 ° C. for 3 minutes, and the filling property was evaluated. ○: good, △: slightly bad,
X: Bad. * 2: The spiral flow at 175 ° C was measured according to EMMI-I-66. * 3: Transfer molding at 175 ° C, 80 kg / cm 2 for 2 minutes to form molded products (test pieces).
The composition was post-cured at 8 ° C. for 8 hours, and tested according to JIS-K-6911. * 4: A molded product similar to * 2 was made, a test specimen of appropriate size was measured using a thermal analyzer. * 5: The semiconductor encapsulation equipment is a rapid thermal conductivity meter QTM-MD.
(Trade name, manufactured by Showa Denko KK) at room temperature. * 6: A 5.3 × 5.3 mm chip is mounted on a VQFP (12 × 1
(2 × 1.4 mm) package and transfer molding at 175 ° C. for 2 minutes using molding material.
Post-curing was performed at 5 ° C. for 8 hours. The semiconductor encapsulation device thus obtained was subjected to a moisture absorption treatment at 85 ° C., 85% for 48 hours, and then calculated based on the increased weight. Further, this was passed through an air reflow machine (Max240 ° C.), and the presence or absence of external and internal cracks was examined. * 7: 175 ° C by preheating the molding material and using a mold provided with a hard chrome plating material flow hole with a diameter of 0.5 mm
Perform transfer molding. It was evaluated by the number of shots when the hole diameter was worn by 5%.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置
は、機械的特性が向上し、成形性、熱伝導率、耐湿性、
半田耐熱性に優れ、耐金型磨耗性も良好であり、それら
の特性バランスのとれた信頼性の高いものになってい
る。
As apparent from the above description and Table 1, the epoxy resin composition and the semiconductor encapsulation device of the present invention have improved mechanical properties, moldability, thermal conductivity, moisture resistance,
It has excellent solder heat resistance and good mold abrasion resistance, and has high reliability with its properties balanced.

───────────────────────────────────────────────────── 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 23/31 Fターム(参考) 4J002 CC04X CD02W CD05W CD06W CD07W DE147 EC076 EN108 EU118 EU208 EW018 FD017 FD158 GJ02 GQ00 4J036 AA01 AF06 DB06 DC02 DC41 DC46 DD07 FA03 FB08 GA10 HA12 JA07 4M109 AA01 BA01 EA03 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB19 EC01 EC05 EC06 EC20──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 23/31 F term (Reference) 4J002 CC04X CD02W CD05W CD06W CD07W DE147 EC076 EN108 EU118 EU208 EW018 FD017 FD158 GJ02 GQ00 4J036 AA01 AF06 DB06 DC02 DC41 DC46 DD07 FA03 FB08 GA10 HA12 JA07 4M109 AA01 BA01 EA03 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB19 EC01 EC05 EC06 EC20

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)エポキシ基を1分子中に2個以上
有する固形のエポキシ化合物、(B)フェノール性水酸
基を1分子中に2個以上有する固形のフェノール性化合
物、(C)次の一般式で示されるチタネート系カップリ
ング剤、 【化1】 (但し、式中、R1 、R2 はアルキル基を表し、x、y
は1以上の整数で、x+y=4を満たす。) (D)最大粒径100μm以下で平均粒径60μm以下
のアルミナ粉末および(E)硬化促進剤を必須成分と
し、全体の樹脂組成物に対して前記(D)のアルミナ粉
末を25〜90重量%の割合で含有してなることを特徴
とするエポキシ樹脂組成物。
(A) a solid epoxy compound having two or more epoxy groups in one molecule; (B) a solid phenolic compound having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule; A titanate coupling agent represented by the general formula: (Wherein, R 1 and R 2 represent an alkyl group, and x and y
Is an integer of 1 or more and satisfies x + y = 4. (D) Alumina powder having a maximum particle size of 100 μm or less and an average particle size of 60 μm or less and (E) a curing accelerator are essential components, and the alumina powder of (D) is 25 to 90 wt. %. An epoxy resin composition, characterized in that it is contained in a proportion of 0.1%.
【請求項2】 (A)エポキシ基を1分子中に2個以上
有する固形のエポキシ化合物、(B)フェノール性水酸
基を1分子中に2個以上有する固形のフェノール性化合
物、(C)次の一般式で示されるチタネート系カップリ
ング剤、 【化2】 (但し、式中、R1 、R2 はアルキル基を表し、x、y
は1以上の整数で、x+y=4を満たす。)(D)最大
粒径100μm以下で平均粒径60μm以下のアルミナ
粉末および(E)硬化促進剤を必須成分とし、全体の樹
脂組成物に対して前記(D)のアルミナ粉末を25〜9
0重量%の割合で含有するエポキシ樹脂組成物の硬化物
によって半導体チップが封止されてなることを特徴とす
る半導体封止装置。
2. A solid epoxy compound having two or more epoxy groups in one molecule, (B) a solid phenolic compound having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, and A titanate-based coupling agent represented by the general formula: (Wherein, R 1 and R 2 represent an alkyl group, and x and y
Is an integer of 1 or more and satisfies x + y = 4. (D) Alumina powder having a maximum particle size of 100 μm or less and an average particle size of 60 μm or less and (E) a curing accelerator are essential components, and the alumina powder of (D) is used in an amount of 25 to 9 based on the entire resin composition.
A semiconductor sealing device, wherein a semiconductor chip is sealed with a cured product of an epoxy resin composition containing 0% by weight.
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US20090254171A1 (en) * 2003-11-14 2009-10-08 Tundra Compsites Llc Enhanced property metal polymer composite
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