JP2000336243A - Epoxy resin composition and semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition and semiconductor device

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JP2000336243A
JP2000336243A JP14952999A JP14952999A JP2000336243A JP 2000336243 A JP2000336243 A JP 2000336243A JP 14952999 A JP14952999 A JP 14952999A JP 14952999 A JP14952999 A JP 14952999A JP 2000336243 A JP2000336243 A JP 2000336243A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
phosphorus
phosphorus compound
atom
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Hikari Mizumo
光 水藻
Takeshi Shimizu
健 清水
Masayuki Tanaka
正幸 田中
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Toray Industries Inc
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
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  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a composition excellent in flame retardancy, curability, adhesion and high-temperature reliability by using as the constituents an epoxy resin, a curing agent, a filler, and a phosphorus compound having a phosphorus atom of a specified valence directly bonded to a carbon atom. SOLUTION: The resin composition contains 0.5-20 wt.% epoxy resin represented by formula I, such as 4,4'-bis(2,3-epoxypropoxy)biphenyl, 0.5-20 wt.% curing agent represented by formula II, such as a phenol aralkyl resin, with the chemical equivalent ratio of the curing agent to the epoxy resin being (0.5 to 1.5):1,75-97 wt.% filler comprising an amorphous silica with a mean particle diameter of 3-40 μm, and a phosphorus compound with a mean particle diameter of 2-50 μm, in an amount of 0.01-10 wt.% in terms of phosphorus atoms based on the components except for the filler. The phosphorus compound used comprises a compound having a structure represented by formula I or formula II wherein a pentavalent phosphorus atom is directly bonded to at least one carbon atom. In the formulas, R1 to R8 are each H or a 1-4C alkyl; n is 1 to 3; X1 is an aryl or the like; X2 is alkyl or the like; and R is H, amino, hydroxy or the like.

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、難燃性、硬化性、
密着性、高温信頼性に優れるエポキシ樹脂組成物、詳し
くは半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置
に関するものである。
[0001] The present invention relates to flame retardant, curable,
The present invention relates to an epoxy resin composition having excellent adhesion and high-temperature reliability, and more particularly to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置などの電子回路部分の封止方
法としては、経済性・生産性・物性等のバランスの点か
らエポキシ樹脂、硬化剤、無機質充填剤からなる封止用
樹脂を用いた樹脂封止が一般的になっている。近年の半
導体装置の薄型化・高密度化にしたがって、封止用樹脂
に対する成形性、信頼性等の要求特性が高まっている。
2. Description of the Related Art As a method of sealing an electronic circuit portion such as a semiconductor device, a sealing resin comprising an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler is used in view of the balance between economy, productivity, and physical properties. Resin sealing has become common. As semiconductor devices become thinner and higher in density in recent years, required characteristics such as moldability and reliability of a sealing resin are increasing.

【0003】さらにこれら半導体などの電子部品には、
安全性確保のためUL規格により難燃性の付与が義務づ
けられている。よって従来の封止用樹脂には、難燃剤と
して臭素化エポキシ樹脂などのハロゲン化物系難燃剤
が、また難燃助剤として三酸化アンチモンなどのアンチ
モン化合物が添加されていた。
Further, these electronic components such as semiconductors include:
In order to ensure safety, provision of flame retardancy is required by UL standards. Therefore, conventional sealing resins have been added with a halide-based flame retardant such as a brominated epoxy resin as a flame retardant and an antimony compound such as antimony trioxide as a flame retardant aid.

【0004】しかし、これら難燃剤・難燃助剤は半導体
の信頼性を低下させる原因となるばかりでなく、燃焼時
にハロゲンガスを発生することや、難燃剤・難燃助剤を
含有する封止用樹脂の廃棄物処理問題等を抱えている。
However, these flame retardants and flame retardant auxiliaries not only cause a decrease in the reliability of the semiconductor, but also generate halogen gas at the time of burning, and contain a flame retardant and a flame retardant auxiliaries. There is a problem of waste disposal of resin.

【0005】上記のような課題に対し、発明者らは、す
でに特開平9−235449号公報でリン系難燃剤を添
加することを提案した。
To solve the above problems, the inventors have already proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-235449 to add a phosphorus-based flame retardant.

【0006】しかし従来の難燃剤・難燃助剤を使用する
ことなく、リン系難燃剤(リン酸エステル化合物)によ
り難燃性を確保するためには、樹脂組成物中にリン系難
燃剤(リン酸エステル化合物)を大量配合する必要があ
り、硬化性、密着性、半田耐熱性等については、さらに
向上効果が要求されている。
However, in order to ensure flame retardancy with a phosphorus-based flame retardant (phosphate ester compound) without using a conventional flame retardant or flame retardant auxiliary agent, a phosphorus-based flame retardant (P It is necessary to mix a large amount of a phosphoric acid ester compound), and there is a demand for a further improvement in curability, adhesion, solder heat resistance, and the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、難燃性、硬
化性、密着性、高温信頼性に優れ、従来の難燃剤である
ハロゲン化物系難燃剤、酸化アンチモンを含まない半導
体封止用エポキシ樹脂組成物の提供を課題とするもので
ある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor flame-retardant which is excellent in flame retardancy, curability, adhesion, and high-temperature reliability and does not contain a conventional flame retardant, ie, a halide flame retardant or antimony oxide. It is an object to provide an epoxy resin composition.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明は主として次の構成を有する。すなわち、
「エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、充填剤(C)、
リン系化合物(D)を含有するエポキシ樹脂組成物であ
って、該リン系化合物(D)が、リン原子が5価であ
り、少なくとも1つの炭素原子と直接結合しているリン
系化合物(d)を含有することを特徴とするエポキシ樹
脂組成物。」である。
In order to solve such a problem, the present invention mainly has the following configuration. That is,
"Epoxy resin (A), curing agent (B), filler (C),
An epoxy resin composition containing a phosphorus compound (D), wherein the phosphorus compound (D) has a pentavalent phosphorus atom and is directly bonded to at least one carbon atom (d ). An epoxy resin composition comprising: ".

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を詳述する。
本発明において「重量」とは「質量」を意味する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the present invention will be described below in detail.
In the present invention, “weight” means “mass”.

【0010】本発明におけるエポキシ樹脂(A)は分子
内にエポキシ基を複数個もつものならば特に限定され
ず、これらの具体例としては、たとえばクレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、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Aやレゾルシンなどから合成される各種ノ
ボラック型エポキシ樹脂、直鎖脂肪族エポキシ樹脂、脂
環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含
有エポキシ樹脂およびハロゲン化エポキシ樹脂などが挙
げられる。エポキシ樹脂(A)においては2種類以上の
エポキシ樹脂を併用して含有することができる。
The epoxy resin (A) in the present invention is not particularly limited as long as it has a plurality of epoxy groups in the molecule. Specific examples thereof include cresol novolak epoxy resin, phenol novolak epoxy resin, biphenyl Epoxy resin, bisphenol A
Epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, various novolak epoxy resins synthesized from bisphenol A and resorcin, linear aliphatic epoxy resin, alicyclic epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, spiro ring-containing epoxy resin and Halogenated epoxy resins are exemplified. In the epoxy resin (A), two or more epoxy resins can be used in combination.

【0011】これらのエポキシ樹脂のなかで特に本発明
において好ましく使用されるものは、半田耐熱性が優れ
る点で、下記一般式(III)で表される骨格を有するビ
フェニル型エポキシ樹脂である。
Among these epoxy resins, those which are particularly preferably used in the present invention are biphenyl type epoxy resins having a skeleton represented by the following general formula (III) because of their excellent solder heat resistance.

【0012】[0012]

【化5】 (ただし式中のR1〜R8は、水素原子、炭素数1〜4の
アルキル基を示す)
Embedded image (However, R 1 to R 8 in the formula represent a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

【0013】本発明におけるエポキシ樹脂(A)は上記
式(III)で表される骨格を有するビフェニル骨格を有
するビフェニル型エポキシ樹脂を50重量%以上、さら
に70重量%以上含有することが好ましい。
The epoxy resin (A) in the present invention preferably contains at least 50% by weight, more preferably at least 70% by weight of a biphenyl type epoxy resin having a biphenyl skeleton having a skeleton represented by the above formula (III).

【0014】上記式(III)で表されるビフェニル型エ
ポキシ樹脂の好ましい具体例としては、 4,4'-ビス(2,3-エポキシプロポキシ)ビフェニル 4,4'-ビス(2,3-エポキシプロポキシ)-3,3',5,5'-テト
ラメチルビフェニル 4,4'-ビス(2,3-エポキシプロポキシ)-3,3',5,5'-テト
ラエチルビフェニル 4,4'-ビス(2,3-エポキシプロポキシ)-3,3',5,5'-テト
ラブチルビフェニル などが挙げられ、それぞれ単独でも、または混合系で用
いる場合でも十分に効果を発揮する。
Preferred specific examples of the biphenyl type epoxy resin represented by the above formula (III) include 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) biphenyl 4,4'-bis (2,3-epoxy) Propoxy) -3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3', 5,5'-tetraethylbiphenyl 4,4'-bis ( 2,3-epoxypropoxy) -3,3 ', 5,5'-tetrabutylbiphenyl and the like, and they are sufficiently effective when used alone or in a mixed system.

【0015】本発明において、エポキシ樹脂(A)の配
合量は、成形性および密着性の観点から、エポキシ樹脂
組成物において、通常0.5〜20重量%、さらに好ま
しくは2〜10重量%である。係る範囲内とすることに
より、成形性や密着性が十分なものとなり、また、硬化
物の線膨張係数が大きくなることによる低応力化の阻害
が生じることもない。
In the present invention, the amount of the epoxy resin (A) is usually 0.5 to 20% by weight, more preferably 2 to 10% by weight in the epoxy resin composition from the viewpoint of moldability and adhesion. is there. By setting the content within the above range, the moldability and the adhesiveness are sufficient, and there is no hindrance to lowering the stress due to an increase in the coefficient of linear expansion of the cured product.

【0016】本発明における硬化剤(B)は、エポキシ
樹脂(A)と反応して硬化させるものであれば特に限定
されない。通常はフェノール性水酸基を有する化合物、
酸無水物を有する化合物、アミン類等が使用される。こ
れらのうち、フェノール系硬化剤、すなわちフェノール
性水酸基を2個以上分子内に有する化合物の具体例とし
ては、たとえばフェノールノボラック樹脂、クレゾール
ノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビスフェ
ノールAやレゾルシンなどから合成される各種ノボラッ
ク樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン、ジヒド
ロビフェニルなどの多種多価フェノール化合物、ポリビ
ニルフェノールが挙げられる。
The curing agent (B) in the present invention is not particularly limited as long as it reacts with the epoxy resin (A) to cure. Usually a compound having a phenolic hydroxyl group,
Compounds having acid anhydrides, amines and the like are used. Among these, specific examples of the phenolic curing agent, that is, the compound having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule include, for example, phenol novolak resin, cresol novolak resin, phenol aralkyl resin, bisphenol A, resorcin, and the like. Examples include various novolak resins, various polyhydric phenol compounds such as tris (hydroxyphenyl) methane and dihydrobiphenyl, and polyvinyl phenol.

【0017】また酸無水物を有する化合物としては、無
水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸など
が例示される。
Examples of the compound having an acid anhydride include maleic anhydride, phthalic anhydride, pyromellitic anhydride and the like.

【0018】またアミン類としてはメタフェニレンジア
ミン、ジ(アミノフェニル)メタン(通称ジアミノジフ
ェニルメタン)、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳
香族アミンなどが例示される。半導体封止用としては耐
熱性、耐湿性および保存性に優れる点から、フェノール
系硬化剤が好ましく用いられ、用途によっては2種類以
上の硬化剤を併用してもよい。
Examples of the amines include aromatic amines such as metaphenylenediamine, di (aminophenyl) methane (commonly called diaminodiphenylmethane) and diaminodiphenylsulfone. For semiconductor encapsulation, a phenolic curing agent is preferably used from the viewpoint of excellent heat resistance, moisture resistance and storage stability, and two or more curing agents may be used in combination depending on the application.

【0019】これらの硬化剤(B)のなかで特に本発明
において好ましく使用されるものは、低吸水および半田
耐熱性が優れる点で、下記一般式(IV)で表されるフェ
ノールアラルキル樹脂があげられる。さらにこのフェノ
ールアラルキル樹脂を硬化剤(B)中に50重量%以上
含有することが好ましい。
Among these curing agents (B), those which are particularly preferably used in the present invention include phenol aralkyl resins represented by the following general formula (IV) because of their low water absorption and excellent solder heat resistance. Can be Further, the phenol aralkyl resin is preferably contained in the curing agent (B) in an amount of 50% by weight or more.

【0020】[0020]

【化6】 (ただしnは整数であり、nが1〜3である成分を約9
0重量%含有する)本発明において、硬化剤(B)の配
合量は、通常0.5〜20重量%、好ましくは1〜10
重量%である。さらに、エポキシ樹脂(A)と硬化剤
(B)の配合比は、機械的性質および耐湿信頼性の点か
ら、エポキシ樹脂(A)に対する硬化剤(B)の化学当
量比が0.5〜1.5、特に0.8〜1.2の範囲にあ
ることが好ましい。
Embedded image (Where n is an integer and n is 1 to 3
In the present invention, the amount of the curing agent (B) is usually 0.5 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight.
% By weight. Furthermore, the mixing ratio of the epoxy resin (A) and the curing agent (B) is such that the chemical equivalent ratio of the curing agent (B) to the epoxy resin (A) is 0.5 to 1 in view of mechanical properties and moisture resistance reliability. 0.5, particularly preferably in the range of 0.8 to 1.2.

【0021】また本発明においてエポキシ樹脂(A)と
硬化剤(B)の硬化反応を促進するために硬化触媒を用
いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものならば
特に限定されず、例えば、2−メチルイミダゾール、
2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチ
ルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェ
ニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミ
ン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメ
チルアミン、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、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデ
セン−7などの三級アミン化合物、ジルコニウムテトラ
メトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラ
キス(アセチルアセト)ジルコニウム、トリ(アセチル
アセト)アルミニウムなどの有機金属化合物およびトリ
フェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチ
ルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−メチ
ルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホス
フィンなどの有機ホスフィン化合物が挙げられる。なか
でも耐湿性に優れる点から、有機ホスフィン化合物が好
ましく用いられる。これらの硬化触媒は、用途によって
は2種類以上を併用してもよく、その添加量は、エポキ
シ樹脂(A)100重量部に対して0.1〜10重量部
の範囲が好ましい。
In the present invention, a curing catalyst may be used to accelerate the curing reaction between the epoxy resin (A) and the curing agent (B). The curing catalyst is not particularly limited as long as it promotes the curing reaction. For example, 2-methylimidazole,
Imidazole compounds such as 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole, triethylamine, benzyldimethylamine, α-methylbenzyl Tertiary amine compounds such as dimethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, zirconium tetra Organometallic compounds such as methoxide, zirconium tetrapropoxide, tetrakis (acetylaceto) zirconium, tri (acetylaceto) aluminum and triphenylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, trib Le phosphine, tri (p- methylphenyl) phosphine, an organic phosphine compound such as tri (nonylphenyl) phosphine. Among them, an organic phosphine compound is preferably used because of its excellent moisture resistance. Two or more of these curing catalysts may be used in combination depending on the application, and the addition amount thereof is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin (A).

【0022】本発明における充填剤(C)としては、非
晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケ
イ酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベ
スト、ガラス繊維などがあげられるが、なかでも非晶性
シリカが線膨張係数を低下させる効果が大きく、低応力
化に有効なために本発明の充填剤として好ましい。
As the filler (C) in the present invention, amorphous silica, crystalline silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesia, clay, talc, calcium silicate, titanium oxide, antimony oxide, asbestos, glass Fibers and the like can be mentioned, and among them, amorphous silica is preferable as the filler of the present invention because it has a large effect of lowering the linear expansion coefficient and is effective in reducing stress.

【0023】本発明に用いる非晶性シリカとは、結晶性
シリカと異なり、シリカの構成元素であるケイ素原子と
酸素原子が規則正しく配列されておらず、結晶状態とな
っていないアモルファス状態のシリカである。非晶性シ
リカは、例えば結晶性シリカを一旦熔融した後、急冷す
ることによって得ることが出来る(熔融シリカ)。非晶
性シリカは結晶性シリカと比較して、線膨張率が小さく
低応力化に有効である。
The amorphous silica used in the present invention is different from crystalline silica in that it is amorphous silica in which silicon and oxygen atoms constituting the silica are not regularly arranged and are not in a crystalline state. is there. Amorphous silica can be obtained, for example, by melting crystalline silica and then rapidly cooling it (fused silica). Amorphous silica has a smaller coefficient of linear expansion than crystalline silica and is effective in reducing stress.

【0024】非晶性シリカは公知の製造方法で製造する
ことができる。たとえば結晶性シリカを溶融する方法、
各種原料から合成する方法などがあげられる。
The amorphous silica can be produced by a known production method. For example, a method of melting crystalline silica,
Examples include a method of synthesizing from various raw materials.

【0025】本発明における充填剤(C)の形状および
粒径は特に限定されないが、平均粒径3μm以上かつ4
0μm以下の球状粒子を充填剤(C)中に50重量%以
上含有することが、流動性に優れたものとする点から好
ましい。
The shape and particle size of the filler (C) in the present invention are not particularly limited, but the average particle size is 3 μm or more and 4 or more.
It is preferable that the filler (C) contains 50% by weight or more of spherical particles having a particle size of 0 μm or less from the viewpoint of excellent fluidity.

【0026】ここでいう平均粒子径とは累積重量50%
になる粒径(メジアン径)を意味する。本発明において
無機質充填剤の(C)の割合は難燃性、成形性(流動
性)および低応力性の点から樹脂組成物全体の75〜9
7重量%、好ましくは80〜95重量%、さらに好まし
くは85〜93重量%である。
The average particle size referred to here is a cumulative weight of 50%
(Median diameter). In the present invention, the proportion of the inorganic filler (C) is from 75 to 9 based on the entire resin composition in view of flame retardancy, moldability (flowability) and low stress.
It is 7% by weight, preferably 80-95% by weight, more preferably 85-93% by weight.

【0027】本発明において、充填材をシランカップリ
ング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカッ
プリング剤などのカップリング剤であらかじめ表面処理
することが信頼性の点で好ましい。
In the present invention, it is preferable from the standpoint of reliability that the filler is previously surface-treated with a coupling agent such as a silane coupling agent, a titanate coupling agent, or an aluminate coupling agent.

【0028】本発明に用いるリン系化合物(D)は、分
子中にリン原子を含む化合物である。リン系化合物は通
常、リン原子が3価のものまたは5価のものが存在す
る。3価のものとしては、ホスファイト(Phosphite)、
ホスホナイト(Phosphonite)、ホスフィナイト(Phosp
hinite)、ホスフィン(Phosphine)がある。一方、5価
のリン原子を有するものとしては、ホスフェート(Phosp
hate)、ホスホネート(Phosphonate)、ホスフィネート
(Phosphinate)、ホスフィンオキシド(Phosphine oxide)
がある。
The phosphorus compound (D) used in the present invention is a compound containing a phosphorus atom in the molecule. The phosphorus compound usually has a trivalent or pentavalent phosphorus atom. Phosphite (Phosphite),
Phosphonite, Phosphite
hinite) and phosphine (Phosphine). On the other hand, those having a pentavalent phosphorus atom include phosphate (Phosp
hate), phosphonate (Phosphonate), phosphinate
(Phosphinate), Phosphine oxide
There is.

【0029】本発明に用いるリン系化合物(D)として
は、保存安定性に優れたものとする点から、5価のリン
原子を有し、少なくとも1つの炭素原子と直接結合して
いるリン系化合物(d)を含有することが必要である。
リン−炭素結合が存在せず、例えばリン−酸素結合しか
存在しないホスフェートのみの場合は密着性が低下し、
本発明の課題を解決し得ない。
As the phosphorus compound (D) used in the present invention, a phosphorus compound having a pentavalent phosphorus atom and directly bonded to at least one carbon atom is preferred from the viewpoint of excellent storage stability. It is necessary to contain the compound (d).
In the case where there is no phosphorus-carbon bond, for example, only a phosphate having only a phosphorus-oxygen bond, the adhesion is reduced,
The subject of the present invention cannot be solved.

【0030】リン原子が5価であり、少なくとも1つの
炭素原子と直接結合しているリン系化合物(d)として
は、ホスホネート、ホスフィネート、ホスフィンオキシ
ド等が例示される。
Examples of the phosphorus compound (d) in which the phosphorus atom is pentavalent and directly bonded to at least one carbon atom include phosphonate, phosphinate, phosphine oxide and the like.

【0031】本発明において、リン原子が5価であり、
少なくとも1つの炭素原子と直接結合しているリン系化
合物(d)としては、下記式(I)で表される化合物ま
たは下記式(II)で表される構造を有する化合物である
ことが好ましい。
In the present invention, the phosphorus atom is pentavalent,
The phosphorus compound (d) directly bonded to at least one carbon atom is preferably a compound represented by the following formula (I) or a compound having a structure represented by the following formula (II).

【0032】[0032]

【化7】 (式中、X1はアリール基またはアルキル基を意味す
る。X2は水酸基、アリール基またはアルキル基を意味
し、同一でも異なっていてもよい。)
Embedded image (In the formula, X 1 represents an aryl group or an alkyl group. X 2 represents a hydroxyl group, an aryl group or an alkyl group, which may be the same or different.)

【0033】[0033]

【化8】 (式中、X2は水酸基、アリール基またはアルキル基を
意味し、同一でも異なっていてもよい。Rは水素、アミ
ノ基、水酸基、リン酸基、アリール基またはアルキル基
を意味する。) さらに具体的には下式(V)(VI)で示される化合物な
どが例示される。
Embedded image (In the formula, X 2 represents a hydroxyl group, an aryl group or an alkyl group, which may be the same or different. R represents a hydrogen, an amino group, a hydroxyl group, a phosphate group, an aryl group or an alkyl group.) Specifically, compounds represented by the following formulas (V) and (VI) are exemplified.

【0034】[0034]

【化9】 Embedded image

【0035】[0035]

【化10】 Embedded image

【0036】さらに本発明におけるリン原子が5価であ
り、少なくとも1つの炭素原子と直接結合しているリン
系化合物(d)は、分子内に複数個の水酸基を持ち、金
属あるいは有機物と塩を形成していることが好ましい。
塩を形成することにより、硬化性に優れたものとするこ
とができる。また塩を形成する金属、有機物については
特に限定されないが、ナトリウム等のように半導体の信
頼性を低下させるものは好ましくない。
Further, the phosphorus compound (d) of the present invention, in which the phosphorus atom is pentavalent and is directly bonded to at least one carbon atom, has a plurality of hydroxyl groups in the molecule and forms a salt with a metal or organic substance. Preferably, it is formed.
By forming a salt, it is possible to make the composition excellent in curability. The metal and organic substance forming a salt are not particularly limited, but those which lower the reliability of the semiconductor such as sodium are not preferable.

【0037】本発明におけるリン系化合物(D)の性状
については特に限定されず、液体状、固体(粉末)状い
ずれも使用することができるが、作業性に優れる点で固
体(粉末)状であることが好ましい。
The properties of the phosphorus compound (D) in the present invention are not particularly limited, and any of a liquid form and a solid (powder) form can be used, but the solid (powder) form is excellent in workability. Preferably, there is.

【0038】リン系化合物(D)の性状が固体(粉末)
状である場合は、最大粒径150μm以下、平均粒径2
〜50μmの範囲にあることが好ましい。最大粒径が1
50μm以上の場合は成型時にゲート詰まりを起こす可
能性があり好ましくない。また平均粒径が2〜50μm
の範囲にない場合は流動性が低下し好ましくない。
The property of the phosphorus compound (D) is solid (powder)
In the case of the shape, the maximum particle size is 150 μm or less,
It is preferably in the range of 5050 μm. Maximum particle size is 1
If it is 50 μm or more, the gate may be clogged during molding, which is not preferable. The average particle size is 2 to 50 μm
If it is not within the range, the fluidity is undesirably reduced.

【0039】本発明におけるリン系化合物(D)の添加
量は、難燃性、密着性に優れる点から、エポキシ樹脂組
成物中の充填剤(C)を除いた成分に対して、リン系化
合物(D)中のリン原子の量で0.01〜10重量%が
好ましく、0.1〜5重量%が更に好ましい。
The amount of the phosphorus compound (D) used in the present invention is determined based on the amount of the phosphorus compound (D), excluding the filler (C), in the epoxy resin composition because of its excellent flame retardancy and adhesion. The amount of phosphorus atoms in (D) is preferably from 0.01 to 10% by weight, more preferably from 0.1 to 5% by weight.

【0040】また、本発明におけるリン系化合物(D)
は、組成物を製造するにあたって、配合する時には3価
のリン原子を有するリン系化合物であるが、組成物中で
の酸化によって5価のリン原子を有するリン系化合物と
なるものであってもよい。
The phosphorus compound (D) of the present invention
Is a phosphorus-based compound having a trivalent phosphorus atom at the time of compounding in the production of the composition, but may be a phosphorus-based compound having a pentavalent phosphorus atom by oxidation in the composition. Good.

【0041】本発明に用いるエポキシ樹脂組成物には、
カーボンブラックなどの着色剤、ハイドロタルサイトな
どのイオン捕捉剤、シリコーンゴム、オレフィン系共重
合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジエンゴム、変
性シリコーンオイルなどのエラストマー、ポリエチレン
などの熱可塑性樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属
塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のアミド、パラ
フィンワックスなどの離型剤および有機過酸化物などの
架橋剤を任意に添加することができる。
The epoxy resin composition used in the present invention includes:
Colorants such as carbon black, ion scavengers such as hydrotalcite, elastomers such as silicone rubber, olefin copolymer, modified nitrile rubber, modified polybutadiene rubber, modified silicone oil, thermoplastic resins such as polyethylene, and long-chain fatty acids A releasing agent such as a metal salt of a long-chain fatty acid, an ester of a long-chain fatty acid, an amide of a long-chain fatty acid, paraffin wax, and a crosslinking agent such as an organic peroxide can be optionally added.

【0042】本発明のエポキシ樹脂組成物は溶融混練に
よって製造することが好ましい。たとえばバンバリーミ
キサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機
およびコニーダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混
練することにより製造される。
The epoxy resin composition of the present invention is preferably produced by melt kneading. For example, it is manufactured by melt-kneading using a known kneading method such as a Banbury mixer, a kneader, a roll, a single-screw or twin-screw extruder and a co-kneader.

【0043】ここで半導体装置とは、トランジスタやダ
イオード、抵抗、コンデンサーなどを半導体チップや基
板の上に集積し、配線して作った電子回路(集積回路)
のことを指し、広くは本発明のエポキシ樹脂組成物によ
り封止した電子部品を指す。そして本発明のエポキシ樹
脂組成物を用いて半導体チップからなる半導体素子を封
止することによって半導体装置を得ることができる。
Here, a semiconductor device is an electronic circuit (integrated circuit) formed by integrating transistors and diodes, resistors, capacitors, and the like on a semiconductor chip or substrate and wiring them.
And broadly refers to electronic components sealed with the epoxy resin composition of the present invention. Then, a semiconductor device can be obtained by sealing a semiconductor element formed of a semiconductor chip using the epoxy resin composition of the present invention.

【0044】[0044]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例中の数字は重量%を示す。
The present invention will be described below in detail with reference to examples. In addition, the numbers in the examples indicate% by weight.

【0045】<実施例1〜8、比較例1〜3>表1に示
した成分を、表2に示した組成比でミキサーによりドラ
イブレンドした。これを、ロール表面温度90℃のミキ
シングロールを用いて5分間加熱混練後、冷却・粉砕し
て半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造した。
<Examples 1 to 8, Comparative Examples 1 to 3> The components shown in Table 1 were dry-blended by a mixer at the composition ratios shown in Table 2. This was heated and kneaded for 5 minutes using a mixing roll having a roll surface temperature of 90 ° C., and then cooled and pulverized to produce an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.

【0046】この樹脂組成物を用い、低圧トランスファ
ー成形法により175℃,キュアータイム2分間の条件
で成形し、180℃、5時間の条件でポストキュアーし
て、下記の物性測定法により各樹脂組成物の物性を評価
した。
Using this resin composition, molding was performed by low-pressure transfer molding under the conditions of 175 ° C. and a cure time of 2 minutes, and post-cured at 180 ° C. for 5 hours. The physical properties of the product were evaluated.

【0047】難燃性試験:5″×1/2″×1/16″
の燃焼試験片を上記条件で成形・ポストキュアーし、U
L94規格に従い難燃性を評価した。
Flame retardancy test: 5 "x 1/2" x 1/16 "
Molded and post cured under the above conditions.
Flame retardancy was evaluated according to the L94 standard.

【0048】高温信頼性:模擬素子を搭載した16pi
nDIP(デュアルインラインパッケージ)を上記条件
で成形・ポストキュアーした。パッケージとした模擬素
子24個を200℃に放置し、模擬素子上のAl配線部
の抵抗が0.2Ω上昇した時点で不良とし、累積不良率
63%になる時間を求め高温特性寿命とした。
High temperature reliability: 16 pi with simulated element
nDIP (dual in-line package) was molded and post-cured under the above conditions. Twenty-four packaged simulated elements were left at 200 ° C., and when the resistance of the Al wiring portion on the simulated element increased by 0.2 Ω, the simulated element was determined to be defective.

【0049】硬化性:36pinTSOP(シンスモー
ルアウトラインパッケージ)を上記成形条件で30ショ
ット成形した後、キャビティー部分の金型汚れの有無を
調べた。硬化性が不十分であると、金型に樹脂組成物が
付着するため、金型汚れのあるものを不良、ないものを
良好と判断した。
Curability: A 36-pin TSOP (Small Small Outline Package) was molded for 30 shots under the above-mentioned molding conditions, and the cavity was inspected for mold contamination. If the curability was insufficient, the resin composition adhered to the mold, so that those with mold contamination were judged to be defective, and those without the stain were judged to be good.

【0050】密着性:表面にポリイミドコートしたシリ
コンチップ(サイズ10×10mm)を搭載した、16
0pinQFP(クアッドフラットパッケージ)を上記
成形条件で12個成形し、上記条件でポストキュアー
後、121℃/100%RH、2気圧の条件で放置し、
チップ表面に剥離が発生するまでの時間を調べた。な
お、剥離は目視によって判断した。
Adhesion: A silicon chip (size 10 × 10 mm) with a polyimide coating on the surface was mounted.
Twelve 0 pin QFPs (quad flat packages) were molded under the above molding conditions, post-cured under the above conditions, and left at 121 ° C./100% RH and 2 atm.
The time until peeling occurred on the chip surface was examined. In addition, peeling was visually determined.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】[0053]

【化11】 Embedded image

【0054】[0054]

【化12】 Embedded image

【0055】[0055]

【化13】 Embedded image

【0056】[0056]

【化14】 Embedded image

【0057】表2に見られるように、本発明のエポキシ
樹脂組成物(実施例1〜8)は、難燃性、硬化性、密着
性、高温信頼性に優れている。これに対して、難燃剤無
添加の比較例1については難燃性に劣る。難燃剤とし
て、リン−炭素結合が存在せず、リン−酸素結合しか存
在しないリン酸エステルのみを含有する比較例2は硬化
性、密着性に劣り、従来の難燃剤、難燃助剤であるハロ
ゲン系難燃剤・酸化アンチモンを含有する比較例3は、
本発明の組成物と比較して高温信頼性に劣ることがわか
る。
As can be seen from Table 2, the epoxy resin compositions of the present invention (Examples 1 to 8) are excellent in flame retardancy, curability, adhesion and high temperature reliability. On the other hand, Comparative Example 1 in which no flame retardant was added was inferior in flame retardancy. Comparative Example 2 containing only a phosphoric acid ester having no phosphorus-carbon bond and only a phosphorus-oxygen bond as a flame retardant is inferior in curability and adhesion, and is a conventional flame retardant and flame retardant auxiliary. Comparative Example 3, which contains a halogen-based flame retardant and antimony oxide,
It can be seen that the high-temperature reliability is inferior to the composition of the present invention.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明の構成を有することにより、難燃
性、硬化性、密着性、および高温信頼性に優れた、特に
半導体封止用として有用な樹脂組成物を提供することが
できる。
According to the constitution of the present invention, it is possible to provide a resin composition having excellent flame retardancy, curability, adhesion, and high-temperature reliability, and particularly useful for semiconductor encapsulation.

───────────────────────────────────────────────────── 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 BC12X CC04X CC05X CD01W CD02W CD05W CD06W CE00X DE077 DE127 DE137 DE147 DE237 DJ007 DJ017 DJ027 DJ037 DJ047 DL007 EJ016 EJ046 EL136 EL146 EN076 EV236 EW128 EW138 EW148 FA047 FD017 FD14X FD146 GQ05 4J036 AA02 AD01 AD07 DA01 DA02 DA04 DB05 DB06 DB17 DB20 DC03 DC06 DC10 DC12 DC40 DC41 DC46 DD04 DD07 DD09 FA02 FA05 FA06 FA12 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA03 EB02 EB03 EB04 EB06 EB07 EB09 EB16 EB17 EB19 EC05 EC09 EC20 ──────────────────────────────────────────────────の 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 BC12X CC04X CC05X CD01W CD02W CD05W CD06W CE00X DE077 DE127 DE137 DE147 DE237 DJ007 DJ017 DJ027 DJ037 DJ047 DL007 EJ016 EJ046 EL136 EL146 EN076 EV236 EW128 EW138 EW148 FA047 FD017 FD14X FD146 GQ05 4J036 AA02 AD01 AD07 DA01 DA02 DA04 DB05 DB06 DB17 DB20 DC03 DC07 DC07 FA06 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA03 EB02 EB03 EB04 EB06 EB07 EB09 EB16 EB17 EB19 EC05 EC09 EC20

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、充
填剤(C)、リン系化合物(D)を含有するエポキシ樹
脂組成物であって、該リン系化合物(D)が、リン原子
が5価であり、少なくとも1つの炭素原子と直接結合し
ているリン系化合物(d)を含有することを特徴とする
エポキシ樹脂組成物。
1. An epoxy resin composition containing an epoxy resin (A), a curing agent (B), a filler (C), and a phosphorus compound (D), wherein the phosphorus compound (D) is a phosphorus compound. An epoxy resin composition comprising a phosphorus compound (d) having a pentavalent atom and directly bonded to at least one carbon atom.
【請求項2】 リン原子が5価であり、少なくとも1つ
の炭素原子と直接結合しているリン系化合物(d)が下
記式(I)または下記式(II)で表される構造を有する
化合物であることを特徴とする請求項1に記載のエポキ
シ樹脂組成物。 【化1】 (式中、X1はアリール基またはアルキル基を意味す
る。X2は水酸基、アリール基またはアルキル基を意味
し、同一でも異なっていてもよい。) 【化2】 (式中、X2は水酸基、アリール基またはアルキル基を
意味し、同一でも異なっていてもよい。Rは水素、アミ
ノ基、水酸基、リン酸基、アリール基またはアルキル基
を意味する。)
2. A compound in which a phosphorus compound having a pentavalent phosphorus atom and directly bonded to at least one carbon atom has a structure represented by the following formula (I) or (II): The epoxy resin composition according to claim 1, wherein Embedded image (In the formula, X 1 represents an aryl group or an alkyl group. X 2 represents a hydroxyl group, an aryl group or an alkyl group, which may be the same or different.) (In the formula, X 2 represents a hydroxyl group, an aryl group or an alkyl group, which may be the same or different. R represents a hydrogen, an amino group, a hydroxyl group, a phosphate group, an aryl group or an alkyl group.)
【請求項3】 リン原子が5価であり、少なくとも1つ
の炭素原子と直接結合しているリン系化合物(d)が金
属あるいは有機物と塩を形成していることを特徴とする
請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。
3. The compound according to claim 1, wherein the phosphorus atom is pentavalent, and the phosphorus compound (d) directly bonded to at least one carbon atom forms a salt with a metal or an organic substance. 3. The epoxy resin composition according to 2.
【請求項4】 リン系化合物(D)が粉末状であり、最
大粒径150μm以下、平均粒径2〜50μmであるこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のエポキ
シ樹脂組成物。
4. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the phosphorus compound (D) is in the form of a powder and has a maximum particle size of 150 μm or less and an average particle size of 2 to 50 μm. object.
【請求項5】 リン系化合物(D)に起因するリン原子
の含有量が、エポキシ樹脂組成物中の充填剤(C)を除
いた成分(エポキシ樹脂、硬化剤、触媒、離型剤等)に
対して、0.01〜10重量%であることを特徴とする
請求項1〜4のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
5. A component having a phosphorus atom content derived from the phosphorus compound (D) other than the filler (C) in the epoxy resin composition (epoxy resin, curing agent, catalyst, release agent, etc.) The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the content is 0.01 to 10% by weight based on the weight of the epoxy resin composition.
【請求項6】 エポキシ樹脂(A)が下式(III)の構
造を有するビフェニル型エポキシを必含有することを特
徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のエポキシ樹脂
組成物。 【化3】 (ただし式中のR1〜R8は、水素原子、炭素数1〜4の
アルキル基またはハロゲン原子を示す)
6. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the epoxy resin (A) contains a biphenyl type epoxy having a structure represented by the following formula (III). Embedded image (However, R 1 to R 8 in the formula represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a halogen atom.)
【請求項7】 硬化剤(B)が下記化学式(IV)の構造
を有するフェノールアラルキル樹脂を含有することを特
徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のエポキシ樹脂
組成物。 【化4】 (ただしnは整数であり、nが1〜3である成分を約9
0重量%含有する)
7. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the curing agent (B) contains a phenol aralkyl resin having a structure represented by the following chemical formula (IV). Embedded image (Where n is an integer and n is 1 to 3
0% by weight)
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載のエポキ
シ樹脂組成物で半導体素子を封止したことを特徴とする
半導体装置。
8. A semiconductor device wherein a semiconductor element is sealed with the epoxy resin composition according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001200140A (en) * 2000-01-17 2001-07-24 Sumitomo Bakelite Co Ltd Flame-retarded resin composition and prepreg and laminated sheet using the same
JP2003041094A (en) * 2001-07-27 2003-02-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd Resin composition, prepreg and circuit board

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