JP2001040186A - Epoxy resin composition for sealing semiconductor and semiconductor apparatus using the same - Google Patents

Epoxy resin composition for sealing semiconductor and semiconductor apparatus using the same

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JP2001040186A
JP2001040186A JP11220483A JP22048399A JP2001040186A JP 2001040186 A JP2001040186 A JP 2001040186A JP 11220483 A JP11220483 A JP 11220483A JP 22048399 A JP22048399 A JP 22048399A JP 2001040186 A JP2001040186 A JP 2001040186A
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phenolic resin
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semiconductor
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Minoru Nakao
稔 中尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a composition excellent in adhesion, low hygroscopicity and stiffness against the surface of a semiconductor element by compounding a modified phenolic resin, a silane coupling agent having a glycidoxy group, an accelerator and an inorganic filler to an epoxy resin. SOLUTION: A modified phenolic resin used is obtained by melt-reacting a mixture of a phenolic resin composed of an epoxy resin represented by Formula I and a phenolic resin represented by Formulas II and III with a silane coping agent having a mercapto group. In Formula I, R is a 1-6C alkyl or a halogen; each (m) and (n) is 0-4; R' is H or a 1-4C alkyl, in Formula II, R is H, a 1-4C alkyl or a halogen; each (p) and (q) is a positive integer, and in Formula III, (r) is a positive number. A mixing ratio of the phenolic resin of the Formulas II and III is 8/2-2/8 (based on weight), and the silane coupling agent having the mercapto group is preferably 0.1-10 pts.wt. to 100 pts.wt. of the phenolic resin mixture.

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、半導体素子表面に
対する接着性、特に素子表面にポリイミド系コーティン
グ剤を使用した素子表面に対する接着性が著しく向上
し、かつ封止樹脂硬化物の低吸湿性および強靱性に優れ
た半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用い
た、特に超薄型パッケージにおいても高い耐半田信頼性
を有する半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is intended to significantly improve the adhesiveness to the surface of a semiconductor element, particularly to the element surface using a polyimide-based coating agent on the element surface. The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation having excellent toughness, and a semiconductor device using the same, particularly having high soldering resistance even in an ultra-thin package.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、トランジスタ,IC,LSI
等の半導体素子は、外部環境からの保護および半導体素
子のハンドリングを簡易にする観点から、プラスチック
パッケージ等により封止され半導体装置化されている。
そして、上記プラスチックパッケージに用いられる封止
材料としては、一般にエポキシ樹脂組成物が使用され、
近年では、優れた低吸湿性を得るためにエポキシ樹脂と
してビフェニル系エポキシ樹脂を用いた封止材料が用い
られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, transistors, ICs, and LSIs have been used.
Semiconductor elements such as are sealed with a plastic package or the like to form a semiconductor device from the viewpoint of protection from the external environment and easy handling of the semiconductor elements.
And, as a sealing material used for the plastic package, an epoxy resin composition is generally used,
In recent years, a sealing material using a biphenyl-based epoxy resin as an epoxy resin has been used to obtain excellent low moisture absorption.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置では、封止樹脂
である硬化体と半導体素子面との接着性に劣り、半田実
装時に半導体素子と封止樹脂との界面に剥離が生じると
いう欠点を有していた。特に最近では、半導体装置もよ
り一層薄型化傾向にあり、例えば、TSOP(シンスモ
ールアウトラインパッケージ)やTQFP(シンクワッ
ドフラットパッケージ)等の超薄型パッケージにおいて
は、封止材料となるエポキシ樹脂組成物の耐半田性に対
する要求が高く、より低吸湿で高接着を備えた封止材料
が求められており、従来のビフェニル系エポキシ樹脂を
用いた封止材料では、上記要求に充分に応えることが困
難であった。
However, in a semiconductor device using a conventional epoxy resin composition, the adhesiveness between the cured body as a sealing resin and the surface of the semiconductor element is poor, and the semiconductor element is not sealed during solder mounting. There was a disadvantage that peeling occurred at the interface with the resin. Particularly in recent years, semiconductor devices are also becoming thinner. For example, in ultra-thin packages such as TSOP (Thin Small Outline Package) and TQFP (Think Quad Flat Package), an epoxy resin composition serving as a sealing material is used. The demand for soldering resistance is high, and there is a demand for a sealing material with lower moisture absorption and high adhesion. It is difficult for conventional sealing materials using a biphenyl-based epoxy resin to sufficiently meet the above requirements. Met.

【0004】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、半導体素子面に対する接着性と、低吸湿性およ
び強靱性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物およ
びそれを用いて得られる耐半田信頼性に優れた半導体装
置の提供をその目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation having excellent adhesiveness to a semiconductor element surface, low hygroscopicity and toughness, and an epoxy resin composition using the same are obtained. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having excellent solder resistance reliability.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、下記の(A)〜(E)成分を含有する半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を第1の要旨とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides, as a first gist, an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation containing the following components (A) to (E).

【0006】(A)下記の一般式(1)で表されるエポ
キシ樹脂。
(A) An epoxy resin represented by the following general formula (1).

【0007】[0007]

【化4】 Embedded image

【0008】(B)下記の一般式(2)で表されるフェ
ノール樹脂と下記の一般式(3)で表されるフェノール
樹脂とからなるフェノール樹脂混合物と、メルカプト基
を有するシランカップリング剤とを溶融反応させてなる
変性フェノール樹脂硬化剤。
(B) a phenolic resin mixture comprising a phenolic resin represented by the following general formula (2) and a phenolic resin represented by the following general formula (3), and a silane coupling agent having a mercapto group: Is a modified phenolic resin curing agent obtained by a melt reaction of

【0009】[0009]

【化5】 Embedded image

【0010】[0010]

【化6】 Embedded image

【0011】(C)グリシドキシ基を有するシランカッ
プリング剤。 (D)硬化促進剤。 (E)無機質充填剤。
(C) A silane coupling agent having a glycidoxy group. (D) a curing accelerator. (E) an inorganic filler.

【0012】また、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を用いて半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置を
第2の要旨とする。
A second aspect of the present invention is a semiconductor device in which a semiconductor element is resin-sealed using the above-described epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.

【0013】本発明者は、半導体素子との接着性ととも
に、低吸湿性および強靱性に優れた封止材料となるエポ
キシ樹脂組成物を得るために一連の研究を重ねた。その
結果、従来から用いられているビフェニル系エポキシ樹
脂よりもさらに低吸湿性を示す上記一般式(1)で表さ
れるエポキシ樹脂を用いると、封止樹脂硬化体と半導体
素子およびリードフレームとの接着性が向上することを
突き止めた。そして、さらに研究を重ねた結果、上記式
(1)で表されるエポキシ樹脂とともに、前記2種類の
特定のフェノール樹脂からなる混合物とメルカプト基を
有するシランカップリング剤を溶融混合し反応させてな
る変性フェノール樹脂硬化剤を組み合わせて用いると、
優れた強靱性等上記の目的が達成され、結果、耐半田信
頼性に優れた半導体装置が得られるようになることを見
出し本発明に到達した。すなわち、上記変性フェノール
樹脂硬化剤のうち、上記式(2)で表されるフェノール
樹脂の有する低吸湿性と上記式(3)で表されるフェノ
ール樹脂の有する強靱性が任意に架橋することにより、
低吸湿性と強靱性の交互作用が得られ、さらにメルカプ
ト基を有するシランカップリング剤による接着性の補強
という作用効果が得られるようになり、上記優れた強靱
性および接着性、低吸湿性が得られるようになると考え
られる。
The present inventors have conducted a series of studies to obtain an epoxy resin composition which is a sealing material having excellent adhesion to a semiconductor element and low moisture absorption and excellent toughness. As a result, when the epoxy resin represented by the general formula (1), which exhibits a lower hygroscopic property than the conventionally used biphenyl-based epoxy resin, is used, the sealing resin cured body and the semiconductor element and the lead frame can be separated. It was found that the adhesion was improved. As a result of further study, a mixture of the two specific phenolic resins and a silane coupling agent having a mercapto group are melt-mixed and reacted together with the epoxy resin represented by the above formula (1). When used in combination with a modified phenolic resin curing agent,
The inventors have found that the above-mentioned objects such as excellent toughness are achieved, and as a result, a semiconductor device having excellent soldering resistance can be obtained, and have reached the present invention. That is, of the modified phenol resin curing agent, the low hygroscopicity of the phenol resin represented by the above formula (2) and the toughness of the phenol resin represented by the above formula (3) are arbitrarily crosslinked. ,
The interaction between low hygroscopicity and toughness is obtained, and the effect of reinforcing the adhesiveness with a silane coupling agent having a mercapto group is obtained, and the above excellent toughness and adhesiveness, low hygroscopicity are obtained. It is thought that it will be able to be obtained.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.

【0015】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は、特定のエポキシ樹脂(A成分)と、2種類の特定の
フェノール樹脂混合物と特定のシランカップリング剤と
を溶融反応させてなる変性フェノール樹脂硬化剤(B成
分)と、上記シランカップリング剤とは異なる特定のシ
ランカップリング剤(C成分)と、硬化促進剤(D成
分)と、無機質充填剤(E成分)とを用いて得られるも
のであり、通常、粉末状あるいはこれを打錠したタブレ
ット状になっている。
The epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor according to the present invention is a modified phenol obtained by melting and reacting a specific epoxy resin (component A), a mixture of two specific phenolic resins and a specific silane coupling agent. Obtained using a resin curing agent (B component), a specific silane coupling agent (C component) different from the above silane coupling agent, a curing accelerator (D component), and an inorganic filler (E component). It is usually in the form of a powder or a tablet obtained by compressing the powder.

【0016】上記特定のエポキシ樹脂(A成分)は、下
記の一般式(1)で表されるエポキシ樹脂である。
The specific epoxy resin (component A) is an epoxy resin represented by the following general formula (1).

【0017】[0017]

【化7】 Embedded image

【0018】なお、上記一般式(1)において、n,m
がそれぞれ0の場合は、下記の一般式(1a)で表され
るエポキシ樹脂である。
In the general formula (1), n, m
Are each 0, it is an epoxy resin represented by the following general formula (1a).

【0019】[0019]

【化8】 Embedded image

【0020】そして、上記一般式(1)で表されるエポ
キシ樹脂のなかでも、式(1)中のR′がHであるもの
が好ましく、さらには低吸湿性という観点から、下記の
式(4)で表されるエポキシ樹脂、下記の式(4)で表
されるエポキシ樹脂と下記の式(5)で表されるエポキ
シ樹脂の混合物を用いることが好ましい。上記式(4)
で表されるエポキシ樹脂と式(5)で表されるエポキシ
樹脂の混合物において、その混合比率はモル比で〔式
(4)で表されるエポキシ樹脂〕/〔式(5)で表され
るエポキシ樹脂〕=7/3〜5/5の範囲が好ましい。
Among the epoxy resins represented by the general formula (1), those in which R 'in the formula (1) is H are preferable, and from the viewpoint of low moisture absorption, the following formula (1) It is preferable to use an epoxy resin represented by the following formula (4) and a mixture of an epoxy resin represented by the following formula (4) and an epoxy resin represented by the following formula (5). Equation (4) above
In the mixture of the epoxy resin represented by the formula (5) and the epoxy resin represented by the formula (5), the mixing ratio is represented by a molar ratio [the epoxy resin represented by the formula (4)] / [the formula (5) Epoxy resin] = 7/3 to 5/5 is preferred.

【0021】[0021]

【化9】 Embedded image

【0022】[0022]

【化10】 Embedded image

【0023】そして、このような一般式(1)で表され
るエポキシ樹脂としては、エポキシ当量が200〜22
0の範囲であることが好ましく、特に好ましくはエポキ
シ当量が205〜215の範囲である。また、融点は1
35〜145℃の範囲であることが好ましく、特に好ま
しくは融点が130〜140℃の範囲である。
The epoxy resin represented by the general formula (1) has an epoxy equivalent of 200 to 22.
It is preferably in the range of 0, and particularly preferably the epoxy equivalent is in the range of 205 to 215. The melting point is 1
The melting point is preferably in the range of 35 to 145 ° C, particularly preferably in the range of 130 to 140 ° C.

【0024】そして、本発明の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物においては、エポキシ樹脂成分を上記一般式
(1)で表されるエポキシ樹脂(A成分)のみで構成し
てもよいし、式(1)で表されるエポキシ樹脂(A成
分)とともに従来公知のエポキシ樹脂を併用してなるエ
ポキシ樹脂成分で構成してもよい。この従来公知のエポ
キシ樹脂を併用する場合の併用割合は、上記一般式
(1)で表されるエポキシ樹脂(A成分)がエポキシ樹
脂成分全体中少なくとも70重量%の割合となるよう設
定することが好ましい。特に好ましくはエポキシ樹脂成
分全体の少なくとも80重量%である。上記従来公知の
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポ
キシ樹脂、トリフェニルメタン系エポキシ樹脂等があげ
られ、単独でもしくは2種以上併せて用いられる。なか
でも、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン
系エポキシ樹脂を用いることが好ましく、例えば、下記
の一般式(6)で表されるビフェニル型エポキシ樹脂、
下記の一般式(7)で表されるトリフェニルメタン系エ
ポキシ樹脂が用いられる。
In the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention, the epoxy resin component may be composed of only the epoxy resin (component A) represented by the general formula (1), An epoxy resin component obtained by using a conventionally known epoxy resin together with the epoxy resin (component A) represented by 1) may be used. When the conventionally known epoxy resin is used in combination, the combination ratio is set so that the epoxy resin (A component) represented by the above general formula (1) accounts for at least 70% by weight of the entire epoxy resin component. preferable. Particularly preferred is at least 80% by weight of the entire epoxy resin component. Examples of the conventionally known epoxy resins include, for example, bisphenol A type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin and the like. Used together. Among them, it is preferable to use a biphenyl type epoxy resin and a triphenylmethane type epoxy resin, for example, a biphenyl type epoxy resin represented by the following general formula (6),
A triphenylmethane-based epoxy resin represented by the following general formula (7) is used.

【0025】[0025]

【化11】 Embedded image

【0026】[0026]

【化12】 Embedded image

【0027】上記一般式(6)中のR1 〜R4 で表され
る、−H(水素)または炭素数1〜5のアルキル基のう
ち、上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、n
−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブ
チル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等の直
鎖状または分岐状の低級アルキル基があげられ、特にメ
チル基が好ましく、上記R1 〜R4 は互いに同一であっ
ても異なっていてもよい。なかでも、低吸湿性および反
応性という観点から、上記R1 〜R4 が全てメチル基で
ある下記の式(6a)で表される構造のビフェニル型エ
ポキシ樹脂、上記R1 〜R4 が全てメチル基である下記
の式(6a)で表される構造のビフェニル型エポキシ樹
脂と上記R1 〜R4 が全て水素である構造のビフェニル
型エポキシ樹脂が混合重量比1:1の割合で混合された
混合物を用いることが特に好適である。
Of the alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms represented by R 1 to R 4 in the general formula (6), the alkyl groups include a methyl group, an ethyl group, n
- propyl group, an isopropyl group, n- butyl group, isobutyl group, sec- butyl group, a linear or branched lower alkyl group such as a tert- butyl group are exemplified, particularly preferably a methyl group, the R 1 ~ R 4 may be the same or different. Among them, from the viewpoint of low hygroscopicity and reactivity, the R 1 to R 4 are all biphenyl type epoxy resin having a structure represented by the following formula is a methyl group (6a), the R 1 to R 4 are all A biphenyl type epoxy resin having a structure represented by the following formula (6a), which is a methyl group, and a biphenyl type epoxy resin having a structure in which all of R 1 to R 4 are hydrogen are mixed at a mixing weight ratio of 1: 1. It is particularly preferred to use a mixture of the two.

【0028】[0028]

【化13】 Embedded image

【0029】上記式(7)で表されるトリフェニルメタ
ン系エポキシ樹脂において、Rは水素原子または炭素数
1〜3のアルキル基であり、特に好ましくはRは水素原
子である。また、繰り返し数nは0〜5の整数であり、
特に好ましくは0〜3の整数である。上記式(7)で表
されるトリフェニルメタン系エポキシ樹脂としては、エ
ポキシ当量が160〜180の範囲であることが好まし
く、特に好ましくはエポキシ当量が162〜175の範
囲である。また、軟化点は50〜80℃の範囲であるこ
とが好ましく、特に好ましくは軟化点が55〜65℃で
ある。
In the triphenylmethane epoxy resin represented by the above formula (7), R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably, R is a hydrogen atom. The number of repetitions n is an integer of 0 to 5,
Particularly preferably, it is an integer of 0 to 3. The triphenylmethane epoxy resin represented by the above formula (7) preferably has an epoxy equivalent in the range of 160 to 180, and particularly preferably has an epoxy equivalent in the range of 162 to 175. Further, the softening point is preferably in the range of 50 to 80C, and particularly preferably the softening point is 55 to 65C.

【0030】上記特定のエポキシ樹脂(A成分)ととも
に用いられる、B成分は2種類の特定のフェノール樹脂
混合物と特定のシランカップリング剤とを溶融反応させ
てなる変性フェノール樹脂硬化剤である。
The component B used together with the specific epoxy resin (component A) is a modified phenol resin curing agent obtained by melting and reacting a mixture of two specific phenol resins with a specific silane coupling agent.

【0031】上記2種類の特定のフェノール樹脂混合物
は、下記の一般式(2)で表されるフェノール樹脂と下
記の一般式(3)で表されるフェノール樹脂とからなる
フェノール樹脂混合物である。
The above two specific phenolic resin mixtures are phenolic resin mixtures comprising a phenolic resin represented by the following general formula (2) and a phenolic resin represented by the following general formula (3).

【0032】[0032]

【化14】 Embedded image

【0033】[0033]

【化15】 Embedded image

【0034】上記式(2)において、繰り返し数pとし
ては、1〜10の範囲であることが好ましく、特に好ま
しくは1〜4の範囲である。また、繰り返し数qとして
は、1〜10の範囲であることが好ましく、特に好まし
くは1〜4の範囲である。また、式(2)のRはHが好
ましい。そして、上記繰り返し単位p,qはランダム重
合、交互重合、ブロック重合のいずれであってもよい。
好ましくは交互重合である。
In the above formula (2), the number of repetitions p is preferably in the range of 1 to 10, and particularly preferably in the range of 1 to 4. The number of repetitions q is preferably in the range of 1 to 10, and particularly preferably in the range of 1 to 4. Further, R in the formula (2) is preferably H. The repeating units p and q may be any of random polymerization, alternating polymerization, and block polymerization.
Preferably, it is an alternate polymerization.

【0035】このような一般式(2)で表されるフェノ
ール樹脂としては、水酸基当量が150〜170の範囲
であることが好ましく、特に好ましくは水酸基当量が1
50〜165の範囲である。また、軟化点は60〜90
℃の範囲であることが好ましく、特に好ましくは軟化点
が70〜80℃の範囲である。
The phenolic resin represented by the general formula (2) preferably has a hydroxyl equivalent in the range of 150 to 170, and particularly preferably has a hydroxyl equivalent of 1 to 1.
The range is 50 to 165. The softening point is 60 to 90
It is preferable that the softening point is in the range of 70 to 80 ° C.

【0036】また、上記式(3)において、繰り返し数
rとしては、1〜10の範囲であることが好ましく、特
に好ましくは1〜4の範囲である。
In the above formula (3), the number of repetitions r is preferably in the range of 1 to 10, particularly preferably in the range of 1 to 4.

【0037】上記一般式(3)で表されるフェノール樹
脂としては、水酸基当量160〜190、軟化点60〜
90℃のものを用いることが好ましく、特に好適なのは
水酸基当量160〜180、軟化点70〜85℃のもの
である。
The phenolic resin represented by the general formula (3) includes a hydroxyl equivalent of 160 to 190 and a softening point of 60 to 190.
It is preferable to use one having a temperature of 90 ° C, and particularly preferably one having a hydroxyl equivalent of 160 to 180 and a softening point of 70 to 85 ° C.

【0038】上記一般式(2)で表されるフェノール樹
脂と一般式(3)で表されるフェノール樹脂とからなる
フェノール樹脂混合物と溶融反応させる特定のシランカ
ップリング剤は、メルカプト基を有するシランカップリ
ング剤であって、具体的には、γ−メルカプトプロピル
トリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジ
メトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシ
シラン等があげられる。これらは単独でもしくは2種以
上併せて用いられる。なかでも、より高い接着性が得ら
れるという点から、γ−メルカプトプロピルトリメトキ
シシランを用いることが特に好ましい。
The specific silane coupling agent to be melt-reacted with a phenol resin mixture comprising the phenol resin represented by the general formula (2) and the phenol resin represented by the general formula (3) is a silane having a mercapto group. Specific examples of the coupling agent include γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, it is particularly preferable to use γ-mercaptopropyltrimethoxysilane from the viewpoint that higher adhesiveness can be obtained.

【0039】そして、上記フェノール樹脂混合物とメル
カプト基を有するシランカップリング剤の溶融反応させ
てなる変性フェノール樹脂硬化剤は、例えば、つぎのよ
うにして作製される。すなわち、上記一般式(2)で表
されるフェノール樹脂と一般式(3)で表されるフェノ
ール樹脂、およびメルカプト基を有するシランカップリ
ング剤を、溶融釜に投入し、溶融混合して、冷却固化し
た後、必要に応じて粉砕することにより作製される。な
お、この際、上記各成分とともに後述の硬化促進剤(D
成分)を投入し溶融混合することが、硬化剤の架橋性を
上げるという点から好ましい。
The modified phenolic resin curing agent obtained by a melting reaction of the phenolic resin mixture with a silane coupling agent having a mercapto group is prepared, for example, as follows. That is, the phenol resin represented by the general formula (2), the phenol resin represented by the general formula (3), and the silane coupling agent having a mercapto group are charged into a melting pot, melt-mixed, and cooled. After solidification, it is produced by crushing as necessary. At this time, a curing accelerator (D
Ingredient) and melt-mixing are preferred from the viewpoint of increasing the crosslinking property of the curing agent.

【0040】上記溶融混合条件としては、例えば、17
5℃の温度で1〜2時間攪拌混合することがあげられ
る。
The melt mixing conditions include, for example, 17
Stir-mixing at a temperature of 5 ° C. for 1 to 2 hours can be mentioned.

【0041】上記一般式(2)で表されるフェノール樹
脂と一般式(3)で表されるフェノール樹脂の混合割合
は、重量基準で、〔式(2)のフェノール樹脂〕/〔式
(3)のフェノール樹脂〕=8/2〜2/8の範囲に設
定することが好ましく、特に好ましくは6/4〜4/6
である。すなわち、両者の混合割合が上記範囲を外れる
と、低吸湿性と強靱性とのバランスが悪くなる傾向がみ
られるからである。
The mixing ratio of the phenolic resin represented by the general formula (2) and the phenolic resin represented by the general formula (3) is expressed by weight based on [phenol resin of the formula (2)] / [formula (3) ))] = 8/2 to 2/8, particularly preferably 6/4 to 4/6
It is. That is, when the mixing ratio of the two is out of the above range, the balance between low moisture absorption and toughness tends to be deteriorated.

【0042】そして、上記メルカプト基を有するシラン
カップリング剤の配合量は、変性フェノール樹脂硬化剤
(B成分)中のフェノール樹脂混合物〔式(2)および
式(3)で表されるフェノール樹脂合計量〕全量100
重量部(以下「部」と略す)に対して0.1〜10部の
範囲に設定することが好ましい。特に好ましくは0.5
〜5部の範囲である。すなわち、上記範囲より少ないと
接着力向上の効果が少なく、また多過ぎると硬化剤の異
常反応が進行し、ゲル状態になる傾向がみられるからで
ある。
The amount of the silane coupling agent having a mercapto group is determined by the amount of the phenolic resin mixture in the modified phenolic resin curing agent (component B) [the total amount of the phenolic resins represented by the formulas (2) and (3)]. Amount] 100
It is preferable that the amount be set in the range of 0.1 to 10 parts by weight (hereinafter abbreviated as "part"). Particularly preferably 0.5
~ 5 parts. That is, when the amount is less than the above range, the effect of improving the adhesive strength is small, and when the amount is too large, an abnormal reaction of the curing agent proceeds, and a tendency to be in a gel state is observed.

【0043】そして、上記A成分であるエポキシ樹脂成
分と上記B成分である変性フェノール樹脂硬化剤の配合
割合は、通常、上記エポキシ樹脂成分中のエポキシ基1
当量当たり変性フェノール樹脂成分中の水酸基が0.7
〜1.3当量となるように設定され、特に0.8〜1.
2当量となるよう設定することが好ましい。
The mixing ratio of the epoxy resin component as the component A and the modified phenolic resin curing agent as the component B is usually one of the epoxy groups in the epoxy resin component.
The hydroxyl group in the modified phenolic resin component per equivalent is 0.7
To 1.3 equivalents, especially 0.8 to 1.
It is preferable to set to be 2 equivalents.

【0044】上記A成分およびB成分とともに用いられ
るグリシドキシ基を有するシランカップリング剤(C成
分)としては、グリシドキシ基を有するものであれば特
に限定するものではなく、例えば、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
メチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルト
リエトキシシラン等があげられる。これらは単独でもし
くは2種以上併せて用いられる。なかでも、ポリイミド
コート材との接着力という点から、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランを用いることが特に好まし
い。
The silane coupling agent having a glycidoxy group (component C) used together with the above-mentioned components A and B is not particularly limited as long as it has a glycidoxy group. For example, γ-glycidoxypropyl Trimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, it is particularly preferable to use γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane from the viewpoint of adhesive strength with the polyimide coating material.

【0045】上記グリシドキシ基を有するシランカップ
リング剤(C成分)の含有量は、エポキシ樹脂組成物全
体中0.01〜1重量%の範囲に設定することが好まし
く、特に好ましくは0.05〜0.5重量%である。す
なわち、0.01重量%未満のように少なく過ぎると、
接着力の向上効果が少なく、1重量%を超え多過ぎる
と、エポキシ樹脂組成物の流動性の低下傾向がみられる
からである。
The content of the silane coupling agent having a glycidoxy group (component C) is preferably set in the range of 0.01 to 1% by weight, particularly preferably 0.05 to 1% by weight, based on the whole epoxy resin composition. 0.5% by weight. That is, if it is too small, such as less than 0.01% by weight,
This is because the effect of improving the adhesive strength is small, and if it exceeds 1% by weight, the flowability of the epoxy resin composition tends to decrease.

【0046】上記A〜C成分とともに用いられる硬化促
進剤(D成分)としては、特に限定するものではなく、
従来公知のものが用いられる。例えば、アミン類、イミ
ダゾール類、リン系、ホウ素系、リン−ホウ素系等の硬
化促進剤があげられる。具体的には、エチルグアニジ
ン、トリメチルグアニジン、フェニルグアニジン、ジフ
ェニルグアニジン等のアルキル置換グアニジン類、3−
(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿
素、3−フェニル−1,1−ジメチル尿素、3−(4−
クロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素等の3−置換
フェニル−1,1−ジメチル尿素類、2−メチルイミダ
ゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2−ウンデシルイ
ミダゾリン、2−ヘプタデシルイミダゾリン等のイミダ
ゾリン類、2−アミノピリジン等のモノアミノピリジン
類、N,N−ジメチル−N−(2−ヒドロキシ−3−ア
リロキシプロピル)アミン−N′−ラクトイミド等のア
ミンイミド系類、エチルホスフィン、プロピルホスフィ
ン、ブチルホスフィン、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、トリオクチルホスフィン、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、トリフェニルホ
スフィン/トリフェニルボラン錯体、テトラフェニルホ
スホニウムテトラフェニルボレート等の有機リン系化合
物、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン
−7、1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−
5等のジアザビシクロアルケン系化合物等があげられ
る。なかでも、トリフェニルホスフィン等の有機リン系
化合物やジアザビシクロアルケン系化合物が好適に用い
られる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いら
れる。
The curing accelerator (component D) used together with the above components A to C is not particularly limited.
Conventionally known ones are used. Examples thereof include amines, imidazoles, phosphorus-based, boron-based, and phosphorus-boron-based curing accelerators. Specifically, alkyl-substituted guanidines such as ethylguanidine, trimethylguanidine, phenylguanidine, and diphenylguanidine;
(3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea, 3-phenyl-1,1-dimethylurea, 3- (4-
3-substituted phenyl-1,1-dimethylureas such as (chlorophenyl) -1,1-dimethylurea, imidazolines such as 2-methylimidazoline, 2-phenylimidazoline, 2-undecylimidazoline and 2-heptadecylimidazoline; Monoaminopyridines such as 2-aminopyridine, amine imides such as N, N-dimethyl-N- (2-hydroxy-3-allyloxypropyl) amine-N'-lacimide, ethylphosphine, propylphosphine, butylphosphine , Phenylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, tributylphosphine, trioctylphosphine, triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, triphenylphosphine / triphenylborane complex, tetraphenylphosphonium tetra Organophosphorus compounds such Eniruboreto, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, 1,5-diazabicyclo (4,3,0) nonene -
And 5 diazabicycloalkene compounds. Among them, organic phosphorus compounds such as triphenylphosphine and diazabicycloalkene compounds are preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.

【0047】上記硬化促進剤(D成分)の含有量は、エ
ポキシ樹脂組成物全体中、0.1〜0.5重量%の範囲
となるように設定することが好ましく、特に好ましくは
0.1〜0.3重量%である。すなわち、硬化促進剤の
配合量が0.1重量%未満のように少な過ぎると、充分
な硬化促進効果を得ることが困難であり、逆に0.5重
量%を超えて多過ぎると、ゲル化時間の短化により流動
性が低下する傾向がみられるからである。
The content of the above-mentioned curing accelerator (component D) is preferably set so as to be in the range of 0.1 to 0.5% by weight, particularly preferably 0.1 to 0.5% by weight in the whole epoxy resin composition. ~ 0.3% by weight. That is, if the amount of the curing accelerator is too small, such as less than 0.1% by weight, it is difficult to obtain a sufficient curing promoting effect. This is because there is a tendency for the fluidity to decrease due to the shortening of the sintering time.

【0048】上記A〜D成分とともに用いられる無機質
充填剤(E成分)としては、特に限定するものではなく
従来公知の各種充填剤があげられ、例えば、石英ガラス
粉末、タルク、シリカ粉末、アルミナ粉末、窒化アルミ
ニウム粉末、窒化珪素粉末等があげられる。これらは単
独でもしくは2種以上併せて用いられる。上記シリカ粉
末としては、溶融シリカ粉末、結晶性シリカ粉末等があ
げられる。なかでも、得られる硬化物の線膨張係数を低
減できるという点から上記シリカ粉末を用いることが好
ましい。さらに、上記シリカ粉末のなかでも球状溶融シ
リカ粉末を用いることが高充填、高流動性という点から
特に好ましい。また、上記無機質充填剤において、その
平均粒径が10〜40μmの範囲であることが好まし
く、より好ましくは15〜30μmである。この平均粒
径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置により測定
される。
The inorganic filler (component E) used together with the components A to D is not particularly limited, and includes various conventionally known fillers, for example, quartz glass powder, talc, silica powder, and alumina powder. , Aluminum nitride powder, silicon nitride powder and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the silica powder include a fused silica powder and a crystalline silica powder. Among them, it is preferable to use the above silica powder from the viewpoint that the coefficient of linear expansion of the obtained cured product can be reduced. Further, among the above silica powders, it is particularly preferable to use spherical fused silica powder from the viewpoint of high filling and high fluidity. Further, in the above-mentioned inorganic filler, the average particle diameter is preferably in the range of 10 to 40 μm, more preferably 15 to 30 μm. The average particle size is measured by a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring device.

【0049】上記無機質充填剤(E成分)の配合量は、
エポキシ樹脂組成物全体の75重量%以上であることが
好ましく、より好ましくは80〜90重量%の範囲であ
り、特に好ましくは85〜90重量%である。すなわ
ち、75重量%未満のように少なすぎると、封止樹脂の
吸湿量が増大し、かつ樹脂強度が低下するため、半導体
パッケージのリフロー時にクラックや剥離が発生し易く
なる傾向がみられるからである。
The amount of the inorganic filler (component E) is as follows:
It is preferably at least 75% by weight of the entire epoxy resin composition, more preferably in the range of 80 to 90% by weight, particularly preferably 85 to 90% by weight. That is, if the amount is too small, such as less than 75% by weight, the amount of moisture absorption of the sealing resin increases, and the resin strength decreases, so that cracks and peeling tend to occur easily during reflow of the semiconductor package. is there.

【0050】さらに、本発明の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物には、上記A〜E成分以外に、難燃剤、難燃助
剤、離型剤、カーボンブラック等の顔料や着色料、低応
力化剤、粘着付与剤等他の添加剤を適宜配合することが
できる。
Further, in addition to the above-mentioned components A to E, the epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor according to the present invention contains a flame retardant, a flame retardant auxiliary, a release agent, a pigment such as carbon black, a coloring agent, a low stress. Other additives such as an agent and a tackifier can be appropriately compounded.

【0051】上記難燃剤としては、ノボラック型ブロム
化エポキシ樹脂等のハロゲン系難燃剤があげられ、さら
に上記難燃助剤として、三酸化二アンチモンや五酸化二
アンチモン等が用いられる。これらは単独でもしくは2
種以上併せて用いられる。
Examples of the flame retardant include halogen-based flame retardants such as novolak type brominated epoxy resin, and diantimony trioxide and diantimony pentoxide are used as the flame retardant aid. These can be used alone or 2
Used in combination of more than one species.

【0052】さらに、上記ハロゲン系難燃剤以外に、下
記の一般式(8)で表される多面体形状の複合化金属水
酸化物を用いることができる。この複合化金属水酸化物
は、結晶形状が多面体形状を有するものであり、従来の
六角板形状を有するもの、あるいは、鱗片状等のよう
に、いわゆる厚みの薄い平板形状の結晶形状を有するも
のではなく、縦、横とともに厚み方向(c軸方向)への
結晶成長が大きい、例えば、板状結晶のものが厚み方向
(c軸方向)に結晶成長してより立体的かつ球状に近似
させた粒状の結晶形状、例えば、略12面体、略8面
体、略4面体等の形状を有する複合化金属水酸化物をい
う。
Further, in addition to the halogen-based flame retardant, a polyhedral complex metal hydroxide represented by the following general formula (8) can be used. The composite metal hydroxide has a polyhedral crystal shape, and has a conventional hexagonal plate shape, or a so-called thin plate-like crystal shape such as a scale-like shape. Rather, crystal growth in the thickness direction (c-axis direction) is large both vertically and horizontally. For example, a plate-like crystal grows in the thickness direction (c-axis direction) to make it more three-dimensional and spherical. A composite metal hydroxide having a granular crystal shape, for example, a substantially dodecahedral, substantially octahedral, or substantially tetrahedral shape.

【0053】[0053]

【化16】 Embedded image

【0054】上記一般式(8)で表される複合化金属水
酸化物に関して、式(8)中の金属元素を示すMとして
は、Al,Mg,Ca,Ni,Co,Sn,Zn,C
u,Fe,Ti,B等があげられる。
Regarding the composite metal hydroxide represented by the general formula (8), M representing the metal element in the formula (8) is Al, Mg, Ca, Ni, Co, Sn, Zn, C
u, Fe, Ti, B and the like.

【0055】また、上記一般式(8)で表される複合化
金属水酸化物中のもう一つの金属元素を示すQは、周期
律表のIVa,Va,VIa, VIIa,VIII,Ib,IIbか
ら選ばれた族に属する金属である。例えば、Fe,C
o,Ni,Pd,Cu,Zn等があげられ、単独でもし
くは2種以上併せて選択される。
Q representing another metal element in the composite metal hydroxide represented by the general formula (8) is IVa, Va, VIa, VIIa, VIII, Ib, IIb in the periodic table. Metals belonging to the group selected from For example, Fe, C
o, Ni, Pd, Cu, Zn, etc., and are selected alone or in combination of two or more.

【0056】このような結晶形状が多面体形状を有する
複合化金属水酸化物は、例えば、複合化金属水酸化物の
製造工程における各種条件等を制御することにより、
縦,横とともに厚み方向(c軸方向)への結晶成長が大
きい、所望の多面体形状、例えば、略12面体、略8面
体、略4面体等の形状を有する複合化金属水酸化物を得
ることができ、通常、これらの混合物からなる。
The composite metal hydroxide having such a polyhedral crystal shape can be obtained, for example, by controlling various conditions in the production process of the composite metal hydroxide.
Obtaining a composite metal hydroxide having a desired polyhedral shape, such as a substantially dodecahedral, a substantially octahedral, or a substantially tetrahedral shape, in which crystal growth in the thickness direction (c-axis direction) is large both vertically and horizontally. And usually consists of these mixtures.

【0057】上記多面体形状を有する複合化金属水酸化
物の具体的な代表例としては、酸化マグネシウム・酸化
ニッケルの水和物、酸化マグネシウム・酸化亜鉛の水和
物、酸化マグネシウム・酸化銅の水和物等があげられ
る。
Specific representative examples of the composite metal hydroxide having the above-mentioned polyhedral shape include hydrates of magnesium oxide / nickel oxide, hydrates of magnesium oxide / zinc oxide, and hydrates of magnesium oxide / copper oxide. Japanese products.

【0058】また、上記多面体形状を有する複合化金属
水酸化物のアスペクト比は、通常1〜8、好ましくは1
〜7、特に好ましくは1〜4である。ここでいうアスペ
クト比とは、複合化金属水酸化物の長径と短径との比で
表したものである。すなわち、アスペクト比が8を超え
ると、この複合化金属水酸化物を含有するエポキシ樹脂
組成物が溶融したときの粘度低下に対する効果が乏しく
なる。
The aspect ratio of the composite metal hydroxide having the polyhedral shape is usually 1 to 8, preferably 1 to 8.
To 7, particularly preferably 1 to 4. The term “aspect ratio” as used herein refers to the ratio of the major axis to the minor axis of the composite metal hydroxide. That is, when the aspect ratio exceeds 8, the effect of lowering the viscosity when the epoxy resin composition containing the composite metal hydroxide is melted becomes poor.

【0059】上記離型剤としては、高級脂肪酸、高級脂
肪酸エステル、高級脂肪酸カルシウム等の化合物があげ
られ、例えば、カルナバワックスやポリエチレン系ワッ
クスが用いられ、これらは単独でもしくは2種以上併せ
て用いられる。
Examples of the release agent include compounds such as higher fatty acids, higher fatty acid esters and higher fatty acid calcium. For example, carnauba wax and polyethylene wax are used, and these may be used alone or in combination of two or more. Can be

【0060】また、上記低応力化剤としては、アクリル
酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体、メタクリル
酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等のブタジエ
ン系ゴムやシリコーン化合物があげられる。さらに、耐
湿信頼性テストにおける信頼性向上を目的としてハイド
ロタルサイト類、水酸化ビスマス等のイオントラップ剤
を配合してもよい。
Examples of the stress reducing agent include butadiene rubbers such as methyl acrylate-butadiene-styrene copolymer and methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer, and silicone compounds. Further, an ion trapping agent such as hydrotalcites and bismuth hydroxide may be blended for the purpose of improving the reliability in the moisture resistance reliability test.

【0061】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は、例えば、つぎのようにして製造することができる。
まず、前述のように、上記一般式(2)で表されるフェ
ノール樹脂と一般式(3)で表されるフェノール樹脂か
らなるフェノール樹脂混合物と、メルカプト基を有する
シランカップリング剤を溶融反応させて変性フェノール
樹脂硬化剤(B成分)を作製する。つぎに、この変性フ
ェノール樹脂硬化剤(B成分)と、残りの成分である、
前記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(A成分)、
グリシドキシ基を有するシランカップリング剤(C成
分)、硬化促進剤(D成分)、無機質充填剤(E成分)
ならびに他の添加剤を所定の割合で配合する。つぎに、
この混合物をミキシングロール機等の混練機を用いて加
熱状態で溶融混練し、これを室温に冷却する。そして、
公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠するとい
う一連の工程によって目的とする半導体封止用エポキシ
樹脂組成物を製造することができる。
The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention can be produced, for example, as follows.
First, as described above, a phenolic resin mixture comprising a phenolic resin represented by the general formula (2) and a phenolic resin represented by the general formula (3) is melt-reacted with a silane coupling agent having a mercapto group. To produce a modified phenolic resin curing agent (component B). Next, the modified phenolic resin curing agent (component B) and the remaining components,
An epoxy resin (A component) represented by the general formula (1),
Glycidoxy group-containing silane coupling agent (component C), curing accelerator (component D), inorganic filler (component E)
In addition, other additives are blended in a predetermined ratio. Next,
This mixture is melted and kneaded in a heated state using a kneading machine such as a mixing roll machine, and the mixture is cooled to room temperature. And
The desired epoxy resin composition for semiconductor encapsulation can be produced by a series of steps of pulverizing by a known means and tableting as necessary.

【0062】このようにして得られる半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止方法は、特
に限定するものではなく、通常のトランスファー成形等
の公知の成形方法によって行うことができ、半導体装置
化することができる。
The method for encapsulating a semiconductor device using the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation thus obtained is not particularly limited, and may be performed by a known molding method such as ordinary transfer molding. And a semiconductor device can be obtained.

【0063】そして、本発明の半導体装置は、上記半導
体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて得られる樹脂硬化
体と半導体素子との接着性が向上し、特に素子表面にポ
リイミド系コーティング層が形成された半導体素子表面
に対する接着性が著しく向上し、優れた耐半田信頼性を
有するようになる。
In the semiconductor device of the present invention, the adhesiveness between the cured resin obtained by using the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and a semiconductor element is improved, and in particular, a polyimide coating layer is formed on the element surface. Adhesion to the surface of the semiconductor element thus obtained is remarkably improved, and excellent solder resistance is obtained.

【0064】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
Next, examples will be described together with comparative examples.

【0065】まず、下記に示す各成分を準備した。First, the following components were prepared.

【0066】〔エポキシ樹脂A〕下記の式(a)で表さ
れるエポキシ樹脂(エポキシ当量208、融点135
℃)〔式(a)において、Rがメチル基(M)のエポキ
シ樹脂およびRがtert−ブチル基(B)のエポキシ
樹脂の混合物(モル比M:B=6:4)〕
[Epoxy resin A] An epoxy resin represented by the following formula (a) (epoxy equivalent: 208, melting point: 135)
C] [in the formula (a), a mixture of an epoxy resin in which R is a methyl group (M) and an epoxy resin in which R is a tert-butyl group (B) (molar ratio M: B = 6: 4)]

【0067】[0067]

【化17】 Embedded image

【0068】〔エポキシ樹脂B〕下記の式(b)で表さ
れるビフェニル系エポキシ樹脂(エポキシ当量195、
融点107℃)
[Epoxy resin B] A biphenyl-based epoxy resin represented by the following formula (b) (epoxy equivalent: 195;
(Melting point 107 ° C)

【0069】[0069]

【化18】 Embedded image

【0070】〔エポキシ樹脂C〕下記の式(c)で表さ
れるエポキシ樹脂(エポキシ当量168、軟化点58
℃)
[Epoxy resin C] An epoxy resin represented by the following formula (c) (epoxy equivalent 168, softening point 58
℃)

【0071】[0071]

【化19】 Embedded image

【0072】〔フェノール樹脂A〕下記の式(d)で表
されるフェノール樹脂(水酸基当量154、軟化点78
℃)
[Phenol resin A] A phenol resin represented by the following formula (d) (having a hydroxyl equivalent of 154 and a softening point of 78)
℃)

【0073】[0073]

【化20】 Embedded image

【0074】〔フェノール樹脂B〕下記の式(e)で表
されるフェノール樹脂(水酸基当量170、軟化点83
℃)
[Phenol resin B] A phenol resin represented by the following formula (e) (having a hydroxyl equivalent of 170 and a softening point of 83
℃)

【0075】[0075]

【化21】 Embedded image

【0076】〔硬化促進剤〕トリフェニルホスフィン[Curing accelerator] Triphenylphosphine

【0077】〔シランカップリング剤A〕γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン
[Silane Coupling Agent A] γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane

【0078】〔シランカップリング剤B〕γ−メルカプ
トプロピルトリメトキシシラン
[Silane Coupling Agent B] γ-Mercaptopropyltrimethoxysilane

【0079】〔シリカ粉末〕球状溶融シリカ粉末(平均
粒径30μm)
[Silica Powder] Spherical fused silica powder (average particle size 30 μm)

【0080】〔無機難燃剤〕組成式MgO・ZnO・H
2 Oの多面体結晶形状の複合化金属水酸化物(平均粒径
1.7μm、最大粒径3.7μm、比表面積3.5m2
/g)
[Inorganic Flame Retardant] Composition Formula MgO.ZnO.H
2 O polyhedral crystal composite metal hydroxide (average particle size 1.7 μm, maximum particle size 3.7 μm, specific surface area 3.5 m 2
/ G)

【0081】〔変性フェノール樹脂硬化剤の作製〕下記
の表1に示す各成分を同表に示す割合で配合し、溶融釜
(温度175℃)で1時間溶融混合を行った後、冷却固
化した。その後、粉砕して目的とする予備反応物である
変性フェノール樹脂硬化剤を作製した。
[Preparation of Modified Phenolic Resin Curing Agent] The components shown in Table 1 below were blended in the proportions shown in the table, melt-mixed in a melting pot (at 175 ° C.) for 1 hour, and then cooled and solidified. . Thereafter, the resultant was pulverized to prepare a modified phenol resin curing agent which was a target pre-reaction product.

【0082】[0082]

【表1】 [Table 1]

【0083】[0083]

【実施例1〜8、比較例1〜5】下記の表2〜表3に示
す各原料を同表に示す割合で配合し、80℃に加熱した
ロール混練機(10分間)にかけて溶融混練した。つぎ
に、この溶融物を冷却した後粉砕し、さらにタブレット
状に打錠することにより半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を得た。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 The respective raw materials shown in the following Tables 2 and 3 were blended in the proportions shown in the same table, and were melted and kneaded by a roll kneader (10 minutes) heated to 80 ° C. . Next, the melt was cooled, pulverized, and further tableted to obtain an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.

【0084】[0084]

【表2】 [Table 2]

【0085】[0085]

【表3】 [Table 3]

【0086】このようにして得られた実施例および比較
例のエポキシ樹脂組成物を用い、下記の方法に従って、
スパイラルフロー値、フローテスター粘度、吸湿率、接
着性、耐半田性を測定・評価した。その結果を後記の表
4〜表6に併せて示す。
Using the thus obtained epoxy resin compositions of Examples and Comparative Examples, the following method was used.
The spiral flow value, flow tester viscosity, moisture absorption, adhesiveness, and solder resistance were measured and evaluated. The results are shown in Tables 4 to 6 below.

【0087】〔スパイラルフロー値〕スパイラルフロー
測定用金型を用い、175±5℃にてEMMI 1−6
6に準じてスパイラルフロー値を測定した。
[Spiral Flow Value] Using a mold for measuring spiral flow, EMMI 1-6 at 175 ± 5 ° C.
The spiral flow value was measured according to 6.

【0088】〔フローテスター粘度〕上記各エポキシ樹
脂組成物を2g精秤し、タブレット状に成形した。そし
て、これを高化式フローテスターのポット内に入れ、1
0kgの荷重をかけて測定した。溶融したエポキシ樹脂
組成物がダイスの穴(直径1.0mm×10mm)を通
過して押し出されるときのピストンの移動速度からサン
プルの溶融粘度を求めた。
[Flow tester viscosity] 2 g of each of the above epoxy resin compositions was precisely weighed and molded into tablets. Then, put this in the pot of the Koka type flow tester,
The measurement was performed with a load of 0 kg. The melt viscosity of the sample was determined from the moving speed of the piston when the molten epoxy resin composition was extruded through a die hole (diameter 1.0 mm × 10 mm).

【0089】〔吸湿率〕上記実施例および比較例で得ら
れたエポキシ樹脂組成物を用い、直径50mm×厚み1
mmの円板状硬化体を作製した(成形条件:175℃×
2分間+後硬化175℃×5時間)。これを、85℃/
85%RH中で24時間吸湿させた。さらに、引き続き
85℃/85%RH中で合計168時間吸湿させた。こ
のときの吸湿前後の重量からそれぞれ吸湿率を算出し
た。
[Hygroscopicity] Using the epoxy resin compositions obtained in the above Examples and Comparative Examples, a diameter of 50 mm and a thickness of 1
mm-shaped disk-shaped cured product (molding conditions: 175 ° C. ×
2 minutes + post-curing 175 ° C x 5 hours). 85 ° C /
Moisture was absorbed in 85% RH for 24 hours. Furthermore, it was made to absorb moisture for a total of 168 hours at 85 ° C./85% RH. The moisture absorption was calculated from the weight before and after moisture absorption at this time.

【0090】〔接着性〕上記各エポキシ樹脂組成物と金
属フレーム板とを用いて、図1に示すように、金属フレ
ーム板13の左端表面に円錐台形状の樹脂硬化体15が
設けられた接着力測定サンプルを、トランスファーモー
ルド法(175℃×2分間、175℃×5時間後硬化)
によって成形した(接着部の面積は10mm2 )。これ
を用いて、図2に示すように、測定治具16により樹脂
硬化体15を挟持した後、この測定治具16の端部をオ
ートグラフ装置のチャック17で固定するとともに、測
定サンプルの金属フレーム板13の端部を他のオートグ
ラフ装置のチャック18で固定して矢印方向に荷重を加
えながら金属フレーム板13表面の樹脂硬化体15が金
属フレーム板13から剥がれ落ちる際の剪断力を測定し
この値を接着力とした。なお、上記金属フレーム板13
の材質として、42アロイ合金(42ニッケル−鉄合
金)および銅の2種類を用いて測定した。さらに、上記
金属フレーム板13に代えてポリイミドコーティング層
(厚み10μm、感光性ポリイミド膜)を有するシリコ
ンチップを用い、上記と同様にして、ポリイミドコーテ
ィング層が形成されたシリコンチップと樹脂硬化体との
接着力を測定した。
[Adhesiveness] Using each of the above-mentioned epoxy resin compositions and a metal frame plate, as shown in FIG. 1, an adhesive in which a frustoconical resin cured body 15 is provided on the left end surface of a metal frame plate 13. Transfer measurement method (175 ° C x 2 minutes, 175 ° C x 5 hours post-curing)
(The area of the bonded portion was 10 mm 2 ). Using this, as shown in FIG. 2, the resin cured body 15 is sandwiched by the measuring jig 16, the end of the measuring jig 16 is fixed by the chuck 17 of the autograph device, and the metal of the measuring sample is fixed. The end portion of the frame plate 13 is fixed with the chuck 18 of another autograph device, and the shearing force when the cured resin 15 on the surface of the metal frame plate 13 peels off from the metal frame plate 13 while applying a load in the direction of the arrow is measured. This value was taken as the adhesive strength. The metal frame plate 13
Were measured using two kinds of alloys, namely, 42 alloy alloy (42 nickel-iron alloy) and copper. Further, a silicon chip having a polyimide coating layer (thickness: 10 μm, photosensitive polyimide film) is used instead of the metal frame plate 13, and the silicon chip having the polyimide coating layer and the cured resin are formed in the same manner as described above. The adhesion was measured.

【0091】また、上記実施例および比較例で得られた
エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスファ
ー成形(条件:175℃×2分)し、175℃×5時間
で後硬化することにより半導体装置を得た。この半導体
装置は、LQFP−144(ダイパッドサイズ:7.5
×7.5mm、銅製フレーム)である。
Further, the semiconductor element is subjected to transfer molding (conditions: 175 ° C. × 2 minutes) using the epoxy resin compositions obtained in the above Examples and Comparative Examples, and post-cured at 175 ° C. × 5 hours to obtain a semiconductor device. The device was obtained. This semiconductor device is an LQFP-144 (die pad size: 7.5).
× 7.5 mm, copper frame).

【0092】〔耐半田性〕 クラック発生数 上記半導体装置を用い、85℃/85%RH中で168
時間吸湿させた後、240℃×10秒の赤外線(IR)
リフローで半田評価試験を行った。そして、クラックが
発生したパッケージをカウントした。なお、パッケージ
のクラックの解析は超音波顕微鏡を用いた。
[Solder Resistance] Number of Cracks Generated Using the above semiconductor device, 168 in 85 ° C./85% RH.
Infrared (IR) at 240 ° C x 10 seconds after moisture absorption for a time
A solder evaluation test was performed by reflow. Then, the packages in which cracks occurred were counted. In addition, the analysis of the crack of the package used the ultrasonic microscope.

【0093】半導体素子界面の剥離 上記半導体装置を用い、85℃/85%RH中で168
時間吸湿させた後、240℃×10秒の赤外線(IR)
リフローで半田評価試験を行った。そして、半導体素子
と封止樹脂層(硬化体)との界面に剥離が発生したもの
を○、剥離が発生しなかったものを×として評価した。
なお、界面剥離の解析は超音波顕微鏡を用いた。
Peeling of Interface of Semiconductor Element Using the above-described semiconductor device, 168 in 85 ° C./85% RH was used.
Infrared (IR) at 240 ° C x 10 seconds after moisture absorption for a time
A solder evaluation test was performed by reflow. Then, those in which peeling occurred at the interface between the semiconductor element and the sealing resin layer (cured body) were evaluated as ○, and those in which no peeling occurred were evaluated as x.
The analysis of interface separation was performed using an ultrasonic microscope.

【0094】リードフレーム界面の剥離 上記半導体装置を用い、85℃/85%RH中で168
時間吸湿させた後、240℃×10秒の赤外線(IR)
リフローで半田評価試験を行った。そして、リードフレ
ームと封止樹脂層(硬化体)との界面に剥離が発生した
ものを○、剥離が発生しなかったものを×として評価し
た。なお、界面剥離の解析は超音波顕微鏡を用いた。
Separation of Lead Frame Interface Using the above-described semiconductor device, 168 in 85 ° C./85% RH.
Infrared (IR) at 240 ° C x 10 seconds after moisture absorption for a time
A solder evaluation test was performed by reflow. Then, the case where peeling occurred at the interface between the lead frame and the sealing resin layer (cured body) was evaluated as ○, and the case where peeling did not occur was evaluated as x. The analysis of interface separation was performed using an ultrasonic microscope.

【0095】[0095]

【表4】 [Table 4]

【0096】[0096]

【表5】 [Table 5]

【0097】[0097]

【表6】 [Table 6]

【0098】上記表4〜表6において、実施例品は、ス
パイラルフロー値およびゲルタイムの各値が良好であっ
た。しかも、吸湿率が低く、優れた接着性をそなえ、耐
半田性試験においても優れた評価結果が得られているこ
とから信頼性の高い半導体装置が得られたことがわか
る。これに対して、比較例品は、吸湿性が高い、あるい
は接着性が低いため、耐半田性試験において、クラック
が生じたり、界面剥離が発生する等、信頼性の低いもの
であった。
[0098] In Tables 4 to 6, the products of Examples had good values of the spiral flow value and the gel time. In addition, it has a low moisture absorption, has excellent adhesiveness, and has an excellent evaluation result in a soldering resistance test, indicating that a highly reliable semiconductor device has been obtained. On the other hand, since the comparative example product had high hygroscopicity or low adhesiveness, it had low reliability such as cracks and interfacial peeling in the solder resistance test.

【0099】[0099]

【発明の効果】以上のように、本発明は、前記一般式
(1)で表されるエポキシ樹脂(A成分)と、前記一般
式(2)で表されるフェノール樹脂および一般式(3)
で表されるフェノール樹脂からなる混合物とメルカプト
基を有するシランカップリング剤を溶融混合し反応させ
てなる変性フェノール樹脂硬化剤(B成分)と、グリシ
ドキシ基を有するシランカップリング剤(C成分)を含
有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。このた
め、半導体素子との接着性が向上し、これを用いて半導
体素子を封止することにより耐半田性に優れた半導体装
置が得られる。特に、素子表面にポリイミド系コーティ
ング剤を使用した半導体素子表面に対する接着性が著し
く向上し、かつ封止樹脂硬化物が優れた低吸湿性および
強靱性を備えるようになり高信頼性の半導体装置を得る
ことができる。
As described above, the present invention relates to an epoxy resin (component A) represented by the general formula (1), a phenol resin represented by the general formula (2) and a phenol resin represented by the general formula (3).
A modified phenolic resin curing agent (component (B)) obtained by melt-mixing and reacting a mixture of a phenolic resin represented by the formula (1) with a silane coupling agent having a mercapto group, and a silane coupling agent (component (C)) having a glycidoxy group. An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. For this reason, the adhesiveness with the semiconductor element is improved, and a semiconductor device having excellent solder resistance can be obtained by sealing the semiconductor element using this. In particular, the adhesiveness to the semiconductor element surface using a polyimide coating agent on the element surface is remarkably improved, and the cured sealing resin has excellent low moisture absorption and toughness. Obtainable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】エポキシ樹脂組成物からなる樹脂硬化体の接着
性を評価する際に用いられる接着力測定サンプルを示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an adhesive force measurement sample used when evaluating the adhesiveness of a cured resin body made of an epoxy resin composition.

【図2】樹脂硬化体とフレームとの剪断力の測定方法を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for measuring a shearing force between a cured resin body and a frame.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C09K 3/10 C09K 3/10 Q C08K 5/54 E H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 Fターム(参考) 4H017 AA04 AA22 AA27 AA29 AA31 AB08 AB17 AD06 AE05 4J002 CC072 CD045 CD051 CD055 CD065 CD121 CD125 DE148 DF018 DJ008 DJ018 DJ048 EQ017 ER027 ET017 EU017 EU047 EU117 EW137 EW177 EX066 EY017 FD018 FD090 FD130 FD142 FD147 FD160 FD340 GJ02 GQ05 4J036 AA02 AA05 AC02 AD01 AD04 AD05 AD07 AD08 AD10 AF01 AF06 AF08 DA02 DA05 DC02 DC05 DC26 DC34 DC39 DC40 DC42 DC44 DD07 FA03 FA04 FA05 FA11 FA13 FB08 JA07 KA05 4M109 AA01 BA01 CA21 EA03 EA06 EB03 EB04 EB06 EB12 EC01 EC03 EC05 EC09 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C09K 3/10 C09K 3/10 Q C08K 5/54 E H01L 23/29 H01L 23/30 R 23 / 31F Term (Reference) 4H017 AA04 AA22 AA27 AA29 AA31 AB08 AB17 AD06 AE05 4J002 CC072 CD045 CD051 CD055 CD065 CD121 CD125 DE148 DF018 DJ008 DJ018 DJ048 EQ017 ER027 ET017 EU017 EU047 EU117 EW137 EW177 EX066 A02 FD130G02A AD01 AD04 AD05 AD07 AD08 AD10 AF01 AF06 AF08 DA02 DA05 DC02 DC05 DC26 DC34 DC39 DC40 DC42 DC44 DD07 FA03 FA04 FA05 FA11 FA13 FB08 JA07 KA05 4M109 AA01 BA01 CA21 EA03 EA06 EB03 EB04 EB06 EB12 EC01 EC03 EC05 EC09

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記の(A)〜(E)成分を含有するこ
とを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 (A)下記の一般式(1)で表されるエポキシ樹脂。 【化1】 (B)下記の一般式(2)で表されるフェノール樹脂と
下記の一般式(3)で表されるフェノール樹脂とからな
るフェノール樹脂混合物と、メルカプト基を有するシラ
ンカップリング剤とを溶融反応させてなる変性フェノー
ル樹脂硬化剤。 【化2】 【化3】 (C)グリシドキシ基を有するシランカップリング剤。 (D)硬化促進剤。 (E)無機質充填剤。
1. An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, comprising the following components (A) to (E). (A) An epoxy resin represented by the following general formula (1). Embedded image (B) Melt reaction of a phenolic resin mixture comprising a phenolic resin represented by the following general formula (2) and a phenolic resin represented by the following general formula (3) with a silane coupling agent having a mercapto group. Modified phenolic resin curing agent. Embedded image Embedded image (C) a silane coupling agent having a glycidoxy group. (D) a curing accelerator. (E) an inorganic filler.
【請求項2】 請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を用いて半導体素子を樹脂封止してなる半導体
装置。
2. A semiconductor device obtained by resin-sealing a semiconductor element using the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1.
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