JP2001253930A - Epoxy resin composition and semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition and semiconductor device

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JP2001253930A
JP2001253930A JP2000065951A JP2000065951A JP2001253930A JP 2001253930 A JP2001253930 A JP 2001253930A JP 2000065951 A JP2000065951 A JP 2000065951A JP 2000065951 A JP2000065951 A JP 2000065951A JP 2001253930 A JP2001253930 A JP 2001253930A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin
general formula
resin composition
phenol
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JP2000065951A
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Inventor
Takeshi Mori
健 森
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition for semiconductor sealing use, exhibiting small warpage in solder treatment, having a low elastic modulus, high adhesivity and excellent soldering crack resistance and moldability. SOLUTION: The epoxy resin composition for semiconductor sealing use contains an epoxy resin (A) produced by mixing (a) a polyfunctional phenolic resin with (b) 4,4-dihydroxy-3,3',5,5'-tetramethylbiphenyl to effect the glycidyl etherification, a phenol aralkyl resin hardener having phenylene and diphenylene skeletons, an inorganic filler and a cure accelerator as essential components. The weight ratio (a/b) is 1-19, the softening point of the epoxy resin (A) is 70-120 deg.C, the equivalent ratio of the phenolic hydroxyl group of the total phenolic resin hardener to the epoxy group of the total epoxy resin is 0.5-2.0 and the content of the inorganic filler is 250-1,400 pts.wt. based on 100 pts.wt. of the sum of the total epoxy resin and the total phenolic resin hardener.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エリア実装型半導
体装置での半田処理時の反りが小さく、耐半田クラック
性に優れ、かつ成形性に優れる半導体封止用エポキシ樹
脂組成物、及びこれを用いた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 relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, which has a small warpage during soldering in an area mounting type semiconductor device, has excellent solder crack resistance, and has excellent moldability. The present invention relates to a semiconductor device used.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の電子機器の小型化、軽量化、高機
能化の市場動向において、半導体素子の高集積化が年々
進み、又半導体装置の表面実装化が促進される中で、新
規にエリア実装型半導体装置が開発され、従来構造の半
導体装置から移行し始めている。エリア実装型半導体装
置としては、ボールグリッドアレイ(以下、BGAとい
う)、或いは、更に小型化を追求したチップサイズパッ
ケージ(以下、CSPという)が代表的であるが、これ
らは、従来のQFP、SOPに代表される表面実装型半
導体装置では限界に近づいている多ピン化・高速化への
要求に対応するために開発されたものである。構造とし
ては、ビスマレイミド・トリアジン(以下、BTとい
う)樹脂/銅箔回路基板に代表される硬質回路基板、或
いはポリイミド樹脂フィルム/銅箔回路基板に代表され
るフレキシブル回路基板の片面上に、半導体素子を搭載
し、その半導体素子搭載面、即ち基板の片面のみが樹脂
組成物等で成形・封止されている。又基板の半導体素子
搭載面の反対面には半田ボールを2次元的に並列して形
成し、半導体装置を実装する基板との接合を行う特徴を
有している。更に半導体素子を搭載する基板としては、
上記有機基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用
いる構造も考案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the market trend of miniaturization, weight reduction and high functionality of electronic devices, high integration of semiconductor elements has been progressing year by year, and surface mounting of semiconductor devices has been promoted. Area-mounted semiconductor devices have been developed and have begun to shift from semiconductor devices having conventional structures. A ball grid array (hereinafter, referred to as BGA) or a chip size package (hereinafter, referred to as CSP) pursuing further miniaturization is typical of the area mounting type semiconductor device. The surface-mount type semiconductor device represented by is developed to meet the demand for multi-pin and high-speed which is approaching the limit. The structure is as follows: a bismaleimide-triazine (hereinafter referred to as BT) resin / copper foil circuit board as a rigid circuit board or a polyimide resin film / copper foil circuit board as a flexible circuit board, and a semiconductor An element is mounted, and only the semiconductor element mounting surface, that is, one side of the substrate is molded and sealed with a resin composition or the like. Also, on the surface opposite to the semiconductor element mounting surface of the substrate, solder balls are formed two-dimensionally in parallel, and are characterized in that they are joined to the substrate on which the semiconductor device is mounted. Further, as a substrate on which semiconductor elements are mounted,
In addition to the organic substrate, a structure using a metal substrate such as a lead frame has been devised.

【0003】これらエリア実装型半導体装置の構造は、
基板の半導体素子搭載面のみをエポキシ樹脂組成物で封
止し、半田ボール形成面側は封止しないという片面封止
の形態が多い。中にはボードオンチップ(以下、BOC
という)に見られるように半田ボール形成面でも封止樹
脂層が形成されることもあるが、この封止樹脂層は半導
体素子搭載面の封止樹脂層より薄い。このため、有機基
板や金属基板と樹脂組成物の硬化物との間での熱膨張・
熱収縮の不整合、或いは樹脂組成物の成形・硬化時の硬
化収縮による影響により、これらの半導体装置では成形
直後から反りが発生しやすい。又これらの半導体装置を
実装する基板上に半田接合を行う場合、200℃以上の
加熱工程を経るが、この際に半導体装置の反りが発生
し、多数の半田ボールが平坦とならず、半導体装置を実
装する基板から浮き上がってしまい、電気的接合信頼性
が低下する問題も起こる。
The structure of these area-mounted semiconductor devices is as follows:
In many cases, only the semiconductor element mounting surface of the substrate is sealed with the epoxy resin composition, and the solder ball forming surface is not sealed. Inside, a board-on-chip (hereinafter, BOC)
In some cases, a sealing resin layer is also formed on the surface on which the solder balls are formed, but this sealing resin layer is thinner than the sealing resin layer on the semiconductor element mounting surface. For this reason, thermal expansion and expansion between the organic substrate or metal substrate and the cured product of the resin composition
In these semiconductor devices, warpage is likely to occur immediately after molding due to mismatch of thermal shrinkage or influence of curing shrinkage during molding and curing of the resin composition. When soldering is performed on a substrate on which these semiconductor devices are mounted, a heating step of 200 ° C. or more is performed. At this time, the semiconductor devices are warped, and many solder balls are not flattened. Is raised from the substrate on which the semiconductor chip is mounted, and the reliability of the electrical connection decreases.

【0004】これらエリア実装型半導体装置において、
反りを低減するには、基板の線膨張係数と樹脂組成物の
硬化物の線膨張係数を近づけること、及び樹脂組成物の
硬化収縮を小さくすることの二つの方法が重要である。
基板としては、有機基板では、BT樹脂やポリイミド樹
脂のようなガラス転移温度(以下、Tgという)の高い
樹脂が広く用いられており、これらは樹脂組成物の成形
温度である170℃近辺よりも高いTgを有する。従っ
て、成形温度から室温までの冷却過程では有機基板のα
1の領域のみで収縮する。従って、樹脂組成物の硬化物
もTgが高く、かつα1が基板と同じであり、更に硬化
収縮がゼロであれば反りはほぼゼロであると考えられ
る。このため、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂と
トリフェノールメタン型フェノール樹脂との組合せによ
りTgを高くし、無機充填材の配合量でα1を合わせる
手法が既に提案されている。
In these area-mounted semiconductor devices,
In order to reduce the warpage, two methods of bringing the linear expansion coefficient of the substrate close to the linear expansion coefficient of the cured product of the resin composition and reducing the curing shrinkage of the resin composition are important.
As the substrate, in the case of an organic substrate, resins having a high glass transition temperature (hereinafter referred to as Tg) such as BT resin and polyimide resin are widely used. Has a high Tg. Therefore, during the cooling process from the molding temperature to room temperature, the α
It contracts only in the region of 1. Therefore, if the cured product of the resin composition also has a high Tg, α1 is the same as that of the substrate, and if the curing shrinkage is zero, the warpage is considered to be almost zero. For this reason, a method has been proposed in which Tg is increased by a combination of a triphenolmethane-type epoxy resin and a triphenolmethane-type phenol resin, and α1 is adjusted by the blending amount of the inorganic filler.

【0005】又、赤外線リフロー、ベーパーフェイズソ
ルダリング、半田浸漬等の手段で半田処理を行う場合、
樹脂組成物の硬化物並びに有機基板からの吸湿により、
半導体装置内部に存在する水分が高温で急激に気化する
ことによる応力で半導体装置にクラックが発生したり、
基板の素子搭載面と樹脂組成物の硬化物との界面で剥離
が発生することもあり、硬化物の高強度化、低応力化、
低吸湿化とともに、基板との高密着性も求められる。従
来のBGAやCSP等のエリア実装型半導体装置には、
反りの低減のためにトリフェノールメタン型エポキシ樹
脂とトリフェノールメタン型フェノール樹脂を樹脂成分
とする樹脂組成物が用いられてきた。この樹脂組成物の
硬化物は、Tgが高く、硬化性、熱時曲げ強度に優れた
特性を有しているが、硬化物の吸湿率が高く、又樹脂組
成物の溶融粘度が比較的高いため、無機充填材の高充填
化には限界があり、低吸湿化が不十分で、耐半田クラッ
ク性には問題があった。
When soldering is performed by means such as infrared reflow, vapor phase soldering, and solder immersion,
Due to moisture absorption from the cured product of the resin composition and the organic substrate,
Cracks may occur in the semiconductor device due to stress caused by the rapid vaporization of moisture present inside the semiconductor device at high temperatures,
Separation may occur at the interface between the element mounting surface of the substrate and the cured product of the resin composition, and the cured product has higher strength, lower stress,
Along with low moisture absorption, high adhesion to the substrate is also required. In conventional area-mounted semiconductor devices such as BGA and CSP,
In order to reduce warpage, resin compositions containing a triphenolmethane-type epoxy resin and a triphenolmethane-type phenol resin as resin components have been used. The cured product of this resin composition has a high Tg, curability, and properties having excellent flexural strength when heated, but has a high moisture absorption rate of the cured product and a relatively high melt viscosity of the resin composition. Therefore, there is a limit to increasing the amount of the inorganic filler, and insufficient moisture absorption is required, and there is a problem in solder crack resistance.

【0006】一方従来のQFPやSOP等の表面実装型
半導体装置では、半田実装時のクラックや各素材界面で
の剥離防止のために、ビフェニル型エポキシ樹脂に代表
されるような結晶性エポキシ樹脂を使用しているが、ト
リフェノールメタン型エポキシ樹脂を用いた樹脂組成物
の硬化物と比較すると熱時曲げ強度が低く、かつ硬化が
遅いのが問題であった。そこで、反りが小さく、硬化
性、熱時曲げ強度に優れ、且つ低吸湿性、低弾性率、高
密着性で、耐半田クラック性に優れる樹脂組成物を得る
ため、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂と結晶性エ
ポキシ樹脂の特徴を生かすべく、樹脂組成物の製造時に
両方のエポキシ樹脂を適正量併用したり、予め両方のエ
ポキシ樹脂を溶融混合したものを用いても、トリフェノ
ールメタン型エポキシ樹脂を用いた時の反りが小さく、
硬化性、熱時曲げ強度に優れるという特徴と、結晶性エ
ポキシ樹脂を用いた時の低吸湿性、低弾性率、高密着性
で、耐半田クラック性に優れるという特徴を両立するこ
とはできておらず、不十分であった。
On the other hand, in a conventional surface mount type semiconductor device such as QFP or SOP, a crystalline epoxy resin typified by a biphenyl type epoxy resin is used to prevent cracks at the time of solder mounting and peeling at the interface of each material. Although it is used, there is a problem that the bending strength at the time of heating is low and the curing is slow as compared with a cured product of a resin composition using a triphenolmethane epoxy resin. Therefore, in order to obtain a resin composition having a small warpage, excellent curability, excellent bending strength when heated, and low hygroscopicity, low elastic modulus, high adhesion, and excellent solder crack resistance, a triphenolmethane epoxy resin is used. In order to take advantage of the characteristics of crystalline epoxy resin, triphenolmethane epoxy resin can be used even when both epoxy resins are used together in an appropriate amount during the production of the resin composition, or when both epoxy resins are melt-mixed in advance. Warpage is small when
It is possible to combine the characteristics of excellent curability and bending strength under heat with the characteristics of low moisture absorption, low elastic modulus, high adhesion and excellent solder crack resistance when using a crystalline epoxy resin. Not enough.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、エリア実装
型半導体装置での半田処理時の反りが小さく、低弾性
率、高密着性で、耐半田クラック性に優れ、かつ成形性
に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用
いた半導体装置を提供するところにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device having a small warpage, a low elastic modulus, a high adhesion, an excellent solder crack resistance and an excellent moldability at the time of soldering in an area mounting type semiconductor device. It is an object of the present invention to provide a sealing epoxy resin composition and a semiconductor device using the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、(A)一般式
(1)及び/又は一般式(2)で示される多官能フェノ
ール樹脂(a)と、結晶性エポキシ樹脂の前駆体である
フェノール類(b)とを混合しグリシジルエーテル化し
たエポキシ樹脂、(B)一般式(3)で示されるフェノ
ール樹脂硬化剤、(C)無機充填材、及び(D)硬化促
進剤を必須成分とし、(a)と(b)との重量比(a/
b)が1〜19で、エポキシ樹脂(A)の軟化点が70
〜120℃であり、全エポキシ樹脂のエポキシ基に対す
る全フェノール樹脂硬化剤のフェノール性水酸基の当量
比が0.5〜2.0であり、無機充填材の含有量が全エ
ポキシ樹脂と全フェノール樹脂硬化剤の合計量100重
量部当たり250〜1400重量部であることを特徴と
する半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
The present invention provides (A) a precursor of a polyfunctional phenol resin (a) represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) and a crystalline epoxy resin. An epoxy resin mixed with phenol (b) and glycidyl etherified, (B) a phenol resin curing agent represented by the general formula (3), (C) an inorganic filler, and (D) a curing accelerator are essential components. , (A) and (b) weight ratio (a /
b) is 1 to 19, and the softening point of the epoxy resin (A) is 70
120120 ° C., the equivalent ratio of the phenolic hydroxyl groups of all phenolic resin curing agents to the epoxy groups of all epoxy resins is 0.5 to 2.0, and the content of inorganic filler is all epoxy resin and all phenolic resin. An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, which is 250 to 1400 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of the curing agent.

【化7】 (R1、R2は、炭素数1〜5のアルキル基で、それら
は互いに同一であっても異なっていてもよい。a=0〜
3の整数、b=0〜4の整数、kは平均値で、1〜10
の正数)
Embedded image (R1 and R2 are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different from each other; a = 0 to 0)
Integer of 3, integer of b = 0 to 4, k is an average value of 1 to 10
Positive number of

【0009】[0009]

【化8】 (R3は、炭素数1〜5のアルキル基で、それらは互い
に同一であっても異なっていてもよい。c=0〜4の整
数)
Embedded image (R3 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different from each other; c = an integer of 0 to 4)

【0010】[0010]

【化9】 (R4、R5は、炭素数1〜5のアルキル基で、それら
は互いに同一であっても異なっていてもよい。d=0〜
3の整数、e=1〜4の整数、m、nは平均値で、いず
れも1〜10の正数) これを用いて半導体素子を封止してなることを特徴とす
る半導体装置であり、エリア実装型半導体装置での半田
処理時の反りが小さく、耐半田クラック性に優れてい
る。
Embedded image (R4 and R5 are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different. D = 0 to 0
An integer of 3; an integer of e = 1 to 4; m and n are average values, each of which is a positive number of 1 to 10). In addition, the warpage of the area mounting type semiconductor device during the soldering process is small, and the solder cracking resistance is excellent.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明に用いる一般式(1)及び
/又は一般式(2)で示される多官能フェノール樹脂
(a)と結晶性エポキシ樹脂の前駆体であるフェノール
類(b)との重量比(a/b)を1〜19とした混合物
(以下、混合多価フェノールという)をグリシジルエー
テル化したエポキシ樹脂(A)は、結晶性エポキシ樹脂
に由来する低粘度化が図られており、これにより無機充
填材の高充填化、ひいては樹脂組成物の硬化物の低吸湿
化が可能となり樹脂組成物の硬化物のTgが殆ど低下せ
ず、又多官能エポキシ樹脂を用いた樹脂組成物の硬化物
の熱時曲げ強度と較べても遜色なく、かつ低弾性率で、
硬化性も同等の特性を有している。この方法で得られた
エポキシ樹脂(A)は、多官能エポキシ樹脂と結晶性エ
ポキシ樹脂がより均一化されることにより、結晶性エポ
キシ樹脂を使用する場合の問題点である硬化反応性も向
上するものと考えられる。従って、本発明の樹脂組成物
を用いた半導体装置は、実装時の半田処理下でも高い信
頼性を得ることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The polyfunctional phenol resin (a) represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) used in the present invention and a phenol (b) which is a precursor of a crystalline epoxy resin are used. The epoxy resin (A) obtained by glycidyl etherifying a mixture having a weight ratio (a / b) of 1 to 19 (hereinafter, referred to as a mixed polyphenol) has a low viscosity derived from a crystalline epoxy resin. This makes it possible to increase the filling of the inorganic filler, and thereby reduce the moisture absorption of the cured product of the resin composition, so that the Tg of the cured product of the resin composition hardly decreases, and the resin composition using a polyfunctional epoxy resin is used. Compared with the bending strength of the cured product when heated, it has a low elastic modulus,
The curability has the same characteristics. The epoxy resin (A) obtained by this method improves the curing reactivity, which is a problem when using a crystalline epoxy resin, by making the polyfunctional epoxy resin and the crystalline epoxy resin more uniform. It is considered something. Therefore, a semiconductor device using the resin composition of the present invention can achieve high reliability even under soldering during mounting.

【0012】一般式(1)、一般式(2)で示される多
官能フェノール樹脂としては、例えば式(7)、式
(8)、式(9)、式(10)、式(11)等が挙げら
れるが、入手のし易さ、性能、原料価格等の点から式
(7)、式(10)の多官能フェノール樹脂が好まし
い。
The polyfunctional phenolic resins represented by the general formulas (1) and (2) include, for example, the formulas (7), (8), (9), (10) and (11). However, the polyfunctional phenol resins of the formulas (7) and (10) are preferable from the viewpoints of availability, performance, raw material price and the like.

【化10】 (kは平均値で、1〜10の正数)Embedded image (K is an average value and a positive number from 1 to 10)

【0013】[0013]

【化11】 (kは平均値で、1〜10の正数)Embedded image (K is an average value and a positive number from 1 to 10)

【0014】[0014]

【化12】 (kは平均値で、1〜10の正数)Embedded image (K is an average value and a positive number from 1 to 10)

【0015】[0015]

【化13】 Embedded image

【0016】[0016]

【化14】 Embedded image

【0017】本発明に用いる結晶性エポキシ樹脂の前駆
体であるフェノール類(b)としては、例えば、一般式
(4)のビフェニル型、一般式(5)のビスフェノール
型、一般式(6)のスチルベン型等が挙げられる。
Examples of the phenols (b) which are precursors of the crystalline epoxy resin used in the present invention include, for example, a biphenyl type of the general formula (4), a bisphenol type of the general formula (5), and a phenol of the general formula (6). Stilbene type and the like can be mentioned.

【0018】一般式(4)のビフェニル型フェノール類
としては、例えば、4,4’−ジヒドロキシビフェニ
ル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’,5,5’−テ
トラメチルビフェニル、4,4’−ジヒドロキシ−3,
3’−ジターシャリブチル−6,6’−ジメチルビフェ
ニル、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジターシャ
リブチル−6,6’−ジメチルビフェニル、4,4’−
ジヒドロキシ−3,3’−ジターシャリブチル−5,
5’−ジメチルビフェニル、4,4’−ジヒドロキシ−
3,3’,5,5’−テトラターシャリブチルビフェニ
ル等(置換位置の異なる異性体を含む)が挙げられる。
一般式(5)のビスフェノール型フェノール類として
は、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、
ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、
ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メ
タン、ビス(2,3,5−トリメチル−4−ヒドロキシ
フェニル)メタン、1,1−ビス(3’,5’−ジメチ
ル−4’−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス
(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス
(3’−メチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン、2,2−ビス(3’,5’−ジメチル−4’−ヒド
ロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3’−ター
シャリブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、
ビス(2−ターシャリブチル−5−メチル−4−ヒドロ
キシフェニル)スルフィド等が挙げられる。
Examples of the biphenyl type phenols of the general formula (4) include 4,4'-dihydroxybiphenyl, 4,4'-dihydroxy-3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl, 4,4 '-Dihydroxy-3,
3′-ditert-butyl-6,6′-dimethylbiphenyl, 2,2′-dihydroxy-3,3′-ditert-butyl-6,6′-dimethylbiphenyl, 4,4′-
Dihydroxy-3,3'-ditert-butyl-5,
5'-dimethylbiphenyl, 4,4'-dihydroxy-
3,3 ′, 5,5′-tetratert-butylbiphenyl and the like (including isomers having different substitution positions).
Examples of bisphenol-type phenols of the general formula (5) include bis (4-hydroxyphenyl) methane,
Bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) methane,
Bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methane, bis (2,3,5-trimethyl-4-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (3 ′, 5′-dimethyl-4′-hydroxy Phenyl) ethane, 2,2-bis (4′-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3′-methyl-4′-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3 ′, 5′-dimethyl) -4'-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3'-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl) propane,
Bis (2-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) sulfide and the like can be mentioned.

【0019】一般式(6)のスチルベン型フェノール類
としては、例えば、3−ターシャリブチル−4,4’−
ジヒドロキシ−5,3’−ジメチルスチルベン、3−タ
ーシャリブチル−4,4’−ジヒドロキシ−3’,6−
ジメチルスチルベン、3−ターシャリブチル−2,4’
−ジヒドロキシ−3’,5’,6−トリメチルスチルベ
ン、3−ターシャリブチル−4,4’−ジヒドロキシ−
3’,5’,6−トリメチルスチルベン、3−ターシャ
リブチル−4,4’−ジヒドロキシ−3’,5,5’−
トリメチルスチルベン、4,4’−ジヒドロキシ−3,
3’−ジメチルスチルベン、4,4’−ジヒドロキシ−
3,3’,5,5’−テトラメチルスチルベン、4,
4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジターシャリブチルス
チルベン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジター
シャリブチル−6,6’−ジメチルスチルベン、2,
2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジターシャリブチル−
6,6’−ジメチルスチルベン、2,4’−ジヒドロキ
シ−3,3’−ジターシャリブチル−6,6’−ジメチ
ルスチルベン、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’,
5,5’−テトラメチルスチルベン、4,4’−ジヒド
ロキシ−3,3’−ジターシャリブチル−5,5’−ジ
メチルスチルベン、4,4’−ジヒドロキシ−3,
3’,5,5’−テトラターシャリブチルスチルベン等
(置換位置の異なる異性体を含む)が挙げられる。
The stilbene type phenols of the general formula (6) include, for example, 3-tert-butyl-4,4'-
Dihydroxy-5,3'-dimethylstilbene, 3-tert-butyl-4,4'-dihydroxy-3 ', 6-
Dimethyl stilbene, 3-tert-butyl-2,4 '
-Dihydroxy-3 ', 5', 6-trimethylstilbene, 3-tert-butyl-4,4'-dihydroxy-
3 ′, 5 ′, 6-trimethylstilbene, 3-tert-butyl-4,4′-dihydroxy-3 ′, 5,5′-
Trimethylstilbene, 4,4'-dihydroxy-3,
3'-dimethylstilbene, 4,4'-dihydroxy-
3,3 ′, 5,5′-tetramethylstilbene, 4,
4'-dihydroxy-3,3'-ditertiarybutylstilbene, 4,4'-dihydroxy-3,3'-ditertiarybutyl-6,6'-dimethylstilbene, 2,
2'-dihydroxy-3,3'-ditert-butyl-
6,6′-dimethylstilbene, 2,4′-dihydroxy-3,3′-ditert-butyl-6,6′-dimethylstilbene, 2,2′-dihydroxy-3,3 ′,
5,5′-tetramethylstilbene, 4,4′-dihydroxy-3,3′-ditert-butyl-5,5′-dimethylstilbene, 4,4′-dihydroxy-3,
3 ', 5,5'-tetratert-butylstilbene and the like (including isomers having different substitution positions).

【0020】これらの内では、入手のし易さ、性能、原
料価格等の点から、4,4’−ジヒドロキシビフェニ
ル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’,5,5’−テ
トラメチルビフェニル、ビス(3,5−ジメチル−4−
ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,5−トリ
メチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビ
ス(3’−メチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン、2,2−ビス(3’,5’−ジメチル−4’−ヒド
ロキシフェニル)プロパン、ビス(2−ターシャリブチ
ル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)スルフィド
(以上7種のフェノール類を、以下a群という)、3−
ターシャリブチル−2,4’−ジヒドロキシ−3’,
5’,6−トリメチルスチルベン、3−ターシャリブチ
ル−4,4’−ジヒドロキシ−3’,5’,6−トリメ
チルスチルベン、3−ターシャリブチル−4,4’−ジ
ヒドロキシ−3’,5,5’−トリメチルスチルベン
(以上3種のフェノール類を、以下b群という)、4,
4’−ジヒドロキシ−3,3’,5,5’−テトラメチ
ルスチルベン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジ
ターシャリブチル−6,6’−ジメチルスチルベン、
2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジターシャリブチ
ル−6,6’−ジメチルスチルベン、2,4’−ジヒド
ロキシ−3,3’−ジターシャリブチル−6,6’−ジ
メチルスチルベン、2,2’−ジヒドロキシ−3,
3’,5,5’−テトラメチルスチルベン、又は4,
4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジターシャリブチル−
5,5’−ジメチルスチルベン(以上6種のフェノール
類を、以下c群という)から選択される1種以上が好ま
しい。
Of these, 4,4'-dihydroxybiphenyl and 4,4'-dihydroxy-3,3 ', 5,5'-tetramethyl are preferred in view of availability, performance, raw material price and the like. Biphenyl, bis (3,5-dimethyl-4-
Hydroxyphenyl) methane, bis (2,3,5-trimethyl-4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (3′-methyl-4′-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3 ′, 5'-dimethyl-4'-hydroxyphenyl) propane, bis (2-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) sulfide (the above seven phenols are hereinafter referred to as group a), 3-
Tert-butyl-2,4'-dihydroxy-3 ',
5 ', 6-trimethylstilbene, 3-tert-butyl-4,4'-dihydroxy-3', 5 ', 6-trimethylstilbene, 3-tert-butyl-4,4'-dihydroxy-3', 5 5′-trimethylstilbene (the above three phenols are hereinafter referred to as group b), 4,
4′-dihydroxy-3,3 ′, 5,5′-tetramethylstilbene, 4,4′-dihydroxy-3,3′-ditert-butyl-6,6′-dimethylstilbene,
2,2′-dihydroxy-3,3′-ditert-butyl-6,6′-dimethylstilbene, 2,4′-dihydroxy-3,3′-di-tert-butyl-6,6′-dimethylstilbene, 2, 2'-dihydroxy-3,
3 ', 5,5'-tetramethylstilbene, or 4,
4'-dihydroxy-3,3'-ditert-butyl-
One or more selected from 5,5'-dimethylstilbene (the above six phenols are hereinafter referred to as group c) are preferred.

【0021】a群の内、ビフェニル型フェノール類で
は、低粘度化効果が大きく、かつ反応性に富む4,4’
−ジヒドロキシビフェニル骨格を含むものが好ましく、
その他のa群では、ビス(3,5−ジメチル−4−ヒド
ロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(3’,5’−
ジメチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス
(2−ターシャリブチル−5−メチル−4−ヒドロキシ
フェニル)スルフィドが好ましい。又スチルベン型フェ
ノール類では、b群から選ばれる1種以上と、c群から
選ばれる1種以上との混合物が、軟化点が低くなるため
好ましい。これらの混合比、混合方法等は特に限定しな
い。
Of the group a, biphenyl-type phenols have a high viscosity reducing effect and a high reactivity of 4,4 '.
Those containing a dihydroxybiphenyl skeleton are preferred,
In other group a, bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (3 ′, 5′-)
Dimethyl-4'-hydroxyphenyl) propane and bis (2-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) sulfide are preferred. In the case of stilbene-type phenols, a mixture of at least one selected from the group b and at least one selected from the group c is preferable because the softening point is low. The mixing ratio, mixing method, and the like are not particularly limited.

【0022】本発明の多官能フェノール樹脂(a)と結
晶性エポキシ樹脂の前駆体のフェノール類(b)の重量
比(a/b)としては、1〜19が好ましく、特に、
1.5〜9が好ましい。重量比が1未満だと、グリシジ
ルエーテル化したときに生成した多官能エポキシ樹脂に
由来する高いTg、熱時曲げ強度を十分に発現できない
ので好ましくない。又重量比が19を越えると、グリシ
ジルエーテル化したときに生成した結晶性エポキシ樹脂
に由来する低粘度、低弾性率、高密着性、耐半田クラッ
ク性に優れるという特性を十分に発現できないので好ま
しくない。本発明のエポキシ樹脂(A)の合成方法につ
いては、特に限定しないが、例えば、混合多価フェノー
ルを過剰のエピクロルヒドリンに溶解した後、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の
存在下で50〜150℃、好ましくは60〜120℃で
1〜10時間反応させる方法等が挙げられる。反応終了
後、過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物をトル
エン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解し、濾過
し、水洗して無機塩を除去し、次いで溶剤を留去するこ
とにより得ることができる。生成したエポキシ樹脂
(A)の塩素イオン、ナトリウムイオン、その他フリー
のイオンは極力少ないことが望ましい。本発明のエポキ
シ樹脂(A)の軟化点としては、70〜120℃の範囲
にあることが好ましく、特に、80〜110℃が好まし
い。70℃未満だと、常温で液状又は半固形状であり、
グリシジルエーテル化処理後の作業性の問題や、これを
用いた樹脂組成物の常温保存性の低下、或いはその硬化
物のTg及び熱時曲げ強度の低下のおそれがあるので好
ましくない。120℃を越えると、グリシジルエーテル
化したときに生成した多官能エポキシ樹脂自体の粘度が
高くなり、同時に生成した結晶性エポキシ樹脂成分の低
粘度化の効果が薄くなるので好ましくない。エポキシ樹
脂(A)の軟化点の測定方法は、JIS K 7234
に準じた。
The weight ratio (a / b) of the polyfunctional phenolic resin (a) of the present invention to the phenols (b) as a precursor of the crystalline epoxy resin is preferably from 1 to 19, and in particular,
1.5 to 9 is preferred. If the weight ratio is less than 1, high Tg derived from the polyfunctional epoxy resin formed upon glycidyl etherification and bending strength at the time of heating cannot be sufficiently exhibited, which is not preferable. On the other hand, when the weight ratio is more than 19, the properties such as low viscosity, low modulus of elasticity, high adhesion, and excellent solder crack resistance derived from the crystalline epoxy resin produced when glycidyl etherified cannot be sufficiently exhibited. Absent. The method for synthesizing the epoxy resin (A) of the present invention is not particularly limited. For example, after dissolving a mixed polyhydric phenol in an excess of epichlorohydrin, the presence of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc. A method in which the reaction is carried out at 50 to 150 ° C, preferably 60 to 120 ° C for 1 to 10 hours, may be mentioned. After completion of the reaction, excess epichlorohydrin is distilled off, and the residue is dissolved in a solvent such as toluene or methyl isobutyl ketone, filtered, washed with water to remove inorganic salts, and then obtained by distilling off the solvent. it can. It is desirable that the generated epoxy resin (A) has as few chlorine ions, sodium ions and other free ions as possible. The softening point of the epoxy resin (A) of the present invention is preferably in the range of 70 to 120C, particularly preferably 80 to 110C. If it is less than 70 ° C., it is liquid or semi-solid at room temperature,
It is not preferable because there is a problem of workability after the glycidyl etherification treatment, a decrease in the room temperature storage stability of the resin composition using the same, or a decrease in Tg and hot bending strength of the cured product. If the temperature exceeds 120 ° C., the viscosity of the polyfunctional epoxy resin itself produced during glycidyl etherification increases, and the effect of lowering the viscosity of the crystalline epoxy resin component produced at the same time becomes undesirably low. The method for measuring the softening point of the epoxy resin (A) is described in JIS K 7234.
According to.

【0023】本発明のエポキシ樹脂(A)としては、特
に融解熱量が5〜35mJ/mgであるものが好まし
い。この融解熱量は、使用するフェノール類(b)のグ
リシジルエーテル化により生成する結晶性エポキシ樹脂
に由来している。5mJ/mg未満だと、エポキシ樹脂
(A)は低軟化点となり作業性が著しく低下するので好
ましくない。35mJ/mgを越えると、結晶性エポキ
シ樹脂のような挙動を示し、多官能エポキシ樹脂に由来
する高いTgや硬化反応性を維持することができなくな
るため好ましくない。本発明での融解熱量は、示差走査
熱量計(セイコー電子工業(株)・製)を用いて、常温
から昇温速度5℃/分で昇温したときの吸熱ピークの熱
量を示す。又本発明のエポキシ樹脂(A)の特性を損な
わない範囲で、他のエポキシ樹脂を併用できる。併用で
きるエポキシ樹脂としては、例えば、クレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシ
クロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙
げられ、これらは単独でも混合して用いても良い。
The epoxy resin (A) of the present invention preferably has a heat of fusion of 5 to 35 mJ / mg. This heat of fusion originates from the crystalline epoxy resin generated by glycidyl etherification of the phenols (b) used. If it is less than 5 mJ / mg, the epoxy resin (A) has a low softening point, and the workability is remarkably reduced, which is not preferable. If it exceeds 35 mJ / mg, it exhibits a behavior like a crystalline epoxy resin, and cannot maintain high Tg and curing reactivity derived from the polyfunctional epoxy resin, which is not preferable. The heat of fusion in the present invention indicates the calorific value of the endothermic peak when the temperature is raised from room temperature at a temperature rising rate of 5 ° C./min using a differential scanning calorimeter (manufactured by Seiko Instruments Inc.). Further, other epoxy resins can be used in combination as long as the properties of the epoxy resin (A) of the present invention are not impaired. Examples of the epoxy resin that can be used in combination include a cresol novolak type epoxy resin, a naphthalene type epoxy resin, and a dicyclopentadiene-modified phenol type epoxy resin. These may be used alone or in combination.

【0024】又本発明に用いる一般式(3)で示される
フェノール樹脂硬化剤は、例えばビス(メトキシメチ
ル)ビフェニル及びビス(メトキシメチル)ベンゼンと
フェノール類をフリーデル・クラフツ化反応により重合
させて得られる。一般式(3)で示されるフェノール樹
脂硬化剤を用いた樹脂組成物の硬化物は、Tgを越えた
高温域での弾性率が低く、低吸湿性であるため表面実装
の半田付け時における熱ストレスを低減させることがで
き耐半田クラック性、半田処理後の基材との密着性に優
れるという特徴を有している。この樹脂は、ジフェニレ
ン骨格のみを含むフェノールアラルキル樹脂に比べ、樹
脂組成物の硬化性が向上し成形性に優れている。又フェ
ニレン骨格のみを含むフェノールアラルキル樹脂に比
べ、樹脂組成物の硬化物は低吸湿性、熱時低弾性の特徴
を有し、接着強度、耐半田クラツク性に優れている。ジ
フェニレン骨格のみを含むフェノールアラルキル樹脂と
フェニレン骨格のみを含むフェノールアラルキル樹脂を
単に混合した場合は、硬化性の高いフェニレン骨格のみ
を含むフェノールアラルキル樹脂が硬化網目構造を先に
形成し、硬化性の低いジフェニレン骨格のみを含むフェ
ノールアラルキル樹脂が硬化時に取り残されるため、成
形品表面と金型との界面にジフェニレン骨格のみを含む
フェノールアラルキル樹脂がブリードし、金型や成形品
表面に汚れを発生したり、硬化網目構造が不均一なため
曲げ強度等の機械的特性が低下する。これに対し1分子
中にジフェニレン構造とフェニレン構造の両者を有する
一般式(3)で示されるフェノール樹脂硬化剤は、両方
の樹脂の特徴をバランス良く有しており、均一な硬化挙
動と均一な硬化物構造を形成する。
The phenolic resin curing agent represented by the general formula (3) used in the present invention is obtained, for example, by polymerizing bis (methoxymethyl) biphenyl and bis (methoxymethyl) benzene with phenols by Friedel-Crafts reaction. can get. The cured product of the resin composition using the phenolic resin curing agent represented by the general formula (3) has a low modulus of elasticity in a high temperature range exceeding Tg, and has a low hygroscopic property. It has features of being able to reduce stress, being excellent in solder crack resistance, and being excellent in adhesion to a substrate after soldering. This resin has improved curability of the resin composition and is excellent in moldability as compared with a phenol aralkyl resin containing only a diphenylene skeleton. Further, as compared with a phenol aralkyl resin containing only a phenylene skeleton, a cured product of the resin composition has characteristics of low hygroscopicity and low elasticity when heated, and is excellent in adhesive strength and solder crack resistance. When a phenol aralkyl resin containing only a diphenylene skeleton and a phenol aralkyl resin containing only a phenylene skeleton are simply mixed, a phenol aralkyl resin containing only a phenylene skeleton having a high curability forms a cured network structure first and has a low curability. Since the phenol aralkyl resin containing only the diphenylene skeleton is left behind during curing, the phenol aralkyl resin containing only the diphenylene skeleton bleeds at the interface between the surface of the molded product and the mold, causing stains on the mold and the surface of the molded product, Since the cured network structure is not uniform, mechanical properties such as bending strength are reduced. On the other hand, the phenolic resin curing agent represented by the general formula (3) having both a diphenylene structure and a phenylene structure in one molecule has the characteristics of both resins in a well-balanced manner, and has a uniform curing behavior and a uniform curing behavior. Form a cured product structure.

【0025】一般式(3)中のR4、R5は、炭素数1
〜5のアルキル基で、それらは互いに同一であっても異
なっていてもよく、d=0〜3の整数、e=1〜4の整
数、m、nは平均値で、いずれも1〜10の正数であ
る。いずれかが10を越えると流動性が劣り好ましくな
い。より好ましいm、nは1〜5である。mとnの合計
に対するmの割合は、0.1〜0.9が好ましい。0.
1未満だと高温時の弾性率の低下が小さくなり、0.9
を越えると硬化性が悪くなる傾向にある。更に一般式
(3)の内では、硬化性、流動性、高温時の弾性率等の
バランスから、dが0、eが0の樹脂が好ましい。又本
発明のフェノール樹脂硬化剤の特性を損なわない範囲
で、他のフェノール樹脂硬化剤を併用できる。併用でき
るフェノール樹脂硬化剤としては、例えば、フェノール
ノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロ
ペンタジエン変性フェノール樹脂、ナフトールアラルキ
ル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等が挙げられ、こ
れらは単独でも混合して用いても良い。更に、半導体装
置の長期信頼性の点から、不純物として含有される塩素
イオン、ナトリウムイオン、その他フリーのイオンは極
力少ないことが望ましい。全エポキシ樹脂のエポキシ基
数と全フェノール樹脂硬化剤のフェノール性水酸基数と
の当量比は、0.5〜2.0が好ましく、この範囲を外
れると、樹脂組成物の硬化性の低下、或いは硬化物のT
gの低下等のおそれがあるので好ましくない。
R4 and R5 in the general formula (3) each have 1 carbon atom.
5 to 5 alkyl groups, which may be the same or different, d is an integer of 0 to 3, e is an integer of 1 to 4, m and n are average values, and all are 1 to 10 Is a positive number. If any of them exceeds 10, the fluidity is poor, which is not preferable. More preferred m and n are 1 to 5. The ratio of m to the sum of m and n is preferably 0.1 to 0.9. 0.
If it is less than 1, the decrease in elastic modulus at high temperature is small, and 0.9
If it exceeds, the curability tends to be poor. Further, in the general formula (3), a resin having d of 0 and e of 0 is preferable from the balance of curability, fluidity, elastic modulus at high temperature, and the like. Further, other phenol resin curing agents can be used in combination as long as the properties of the phenol resin curing agent of the present invention are not impaired. Examples of the phenol resin curing agent that can be used in combination include, for example, phenol novolak resin, cresol novolak resin, dicyclopentadiene-modified phenol resin, naphthol aralkyl resin, terpene-modified phenol resin, and the like, and these may be used alone or in combination. . Further, from the viewpoint of long-term reliability of the semiconductor device, it is desirable that chlorine ions, sodium ions, and other free ions contained as impurities be as small as possible. The equivalent ratio between the number of epoxy groups of all epoxy resins and the number of phenolic hydroxyl groups of all phenolic resin curing agents is preferably 0.5 to 2.0. If the equivalent ratio is outside this range, the curability of the resin composition is reduced or cured. Things T
It is not preferable because there is a possibility that g may decrease.

【0026】本発明に用いる無機充填材の種類について
は特に制限はなく、一般に封止材料に用いられているも
のを使用することができる。例えば、溶融破砕シリカ、
溶融球状シリカ、結晶シリカ、2次凝集シリカ、アルミ
ナ、チタンホワイト、水酸化アルミニウム等が挙げら
れ、特に溶融球状シリカが好ましい。球状シリカの形状
としては、流動性改善のために限りなく真球状であり、
かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。この無
機充填材の配合量としては、全エポキシ樹脂と全フェノ
ール樹脂硬化剤との合計量100重量部当たり250〜
1400重量部が好ましい。250重量部未満だと、低
熱膨張化、低吸湿性が得られず、耐半田クラック性が不
十分となり、1400重量部を越えると、流動性が低下
し、成形時に充填不良等が生じたり、高粘度化による半
導体装置内の金線変形等の不都合が生じるおそれがある
ので好ましくない。これらの無機充填材は、予め十分に
混合しておくことが好ましい。又、必要に応じて無機充
填材をカップリング剤やエポキシ樹脂又はフェノール樹
脂硬化剤で予め処理して用いても良く、処理の方法とし
ては、溶剤を用いて混合した後に溶媒を除去する方法や
直接無機充填材に添加し、混合機を用いて処理する方法
等がある。
The type of the inorganic filler used in the present invention is not particularly limited, and those generally used for a sealing material can be used. For example, fused silica,
Examples thereof include fused spherical silica, crystalline silica, secondary aggregated silica, alumina, titanium white, and aluminum hydroxide. Particularly preferred is fused spherical silica. The shape of the spherical silica is indefinitely spherical for improving fluidity,
Preferably, the particle size distribution is broad. The amount of the inorganic filler is 250 to 250 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of all epoxy resins and all phenolic resin curing agents.
1400 parts by weight are preferred. If it is less than 250 parts by weight, low thermal expansion and low moisture absorption cannot be obtained, and solder crack resistance is insufficient. If it exceeds 1400 parts by weight, fluidity is reduced, and poor filling or the like occurs during molding, It is not preferable because inconvenience such as gold wire deformation in the semiconductor device due to the increase in viscosity may occur. It is preferable that these inorganic fillers are sufficiently mixed in advance. Further, if necessary, the inorganic filler may be treated with a coupling agent or an epoxy resin or a phenol resin curing agent in advance, and may be used. As a treatment method, a method of removing the solvent after mixing using a solvent or For example, there is a method of directly adding to an inorganic filler and treating it using a mixer.

【0027】本発明に用いる硬化促進剤としては、エポ
キシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤との架橋反応を促進す
るものであれば良く、例えば、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7等のアミジン系化合物、
トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウ
ム・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、
2−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。これら
の硬化促進剤は単独でも混合して用いても良い。
The curing accelerator used in the present invention may be any as long as it promotes the crosslinking reaction between the epoxy resin and the phenol resin curing agent. For example, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 Amidine compounds such as
Organophosphorus compounds such as triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium and tetraphenylborate salts,
Examples include imidazole compounds such as 2-methylimidazole, but are not limited thereto. These curing accelerators may be used alone or as a mixture.

【0028】本発明のエポキシ樹脂組成物は、(A)〜
(D)成分の他、必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、酸
化アンチモン、リン化合物等の難燃剤、酸化ビスマス水
和物等の無機イオン交換体、γ-グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラ
ック、ベンガラ等の着色剤、シリコーンオイル、シリコ
ーンゴム等の低応力化成分、天然ワックス、合成ワック
ス、高級脂肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等
の離型剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合しても
差し支えない。本発明のエポキシ樹脂組成物は、(A)
〜(D)成分、及びその他の添加剤等をミキサーを用い
て常温混合し、ロール、ニーダー、押出機等の混練機で
溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。本発明のエポキ
シ樹脂組成物を用いて、半導体素子等の電子部品を封止
し、半導体装置を製造するには、トランスファーモール
ド、コンプレッションモールド、インジェクションモー
ルド等の成形方法で硬化成形すればよい。
The epoxy resin composition of the present invention comprises (A)
In addition to component (D), if necessary, brominated epoxy resin, antimony oxide, flame retardant such as phosphorus compound, inorganic ion exchanger such as bismuth oxide hydrate, cup such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane Ring agents, coloring agents such as carbon black and red iron, low-stress components such as silicone oil and silicone rubber, release agents such as natural wax, synthetic wax, higher fatty acids and their metal salts or paraffin, various antioxidants, etc. Additives may be appropriately compounded. The epoxy resin composition of the present invention comprises (A)
-Component (D), other additives, etc. are mixed at room temperature using a mixer, melt-kneaded with a kneader such as a roll, kneader, extruder, etc., cooled and pulverized. In order to manufacture a semiconductor device by encapsulating an electronic component such as a semiconductor element using the epoxy resin composition of the present invention, it is sufficient to cure and mold by a molding method such as a transfer mold, a compression mold, and an injection mold.

【0029】[0029]

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定
されるものではない。配合割合は重量部とする。実施例
及び比較例に用いたエポキシ樹脂A〜Eの合成に使用し
た多官能フェノール樹脂は、前記した式(7)、式(1
0)である。又結晶性エポキシ樹脂の前駆体であるフェ
ノール類として、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’,
5,5’−テトラメチルビフェニル、3−ターシャリブ
チル−4,4’−ジヒドロキシ−3’,5’,6−トリ
メチルスチルベン、4,4’−ジヒドロキシ−3,
3’,5,5’−テトラメチルスチルベンを用いた。合
成したエポキシ樹脂A〜Eは、表1の配合で常法に従い
グリシジルエーテル化して得た。配合割合は重量部とす
る。その特性を表1に示す。軟化点、融解熱量は、前述
した方法で測定した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the present invention. The mixing ratio is by weight. The polyfunctional phenolic resins used in the synthesis of the epoxy resins A to E used in the examples and comparative examples were obtained by using the above formulas (7) and (1).
0). As phenols which are precursors of the crystalline epoxy resin, 4,4′-dihydroxy-3,3 ′,
5,5′-tetramethylbiphenyl, 3-tert-butyl-4,4′-dihydroxy-3 ′, 5 ′, 6-trimethylstilbene, 4,4′-dihydroxy-3,
3 ', 5,5'-tetramethylstilbene was used. The synthesized epoxy resins A to E were obtained by glycidyl etherification according to a conventional method using the formulations shown in Table 1. The mixing ratio is by weight. The characteristics are shown in Table 1. The softening point and heat of fusion were measured by the methods described above.

【表1】 [Table 1]

【0030】 実施例1 エポキシ樹脂A 41.6重量部 式(12)のフェノール樹脂硬化剤(mは、3.2、nは1.2。水酸基当量 196g/eq) 58.4重量部 溶融球状シリカ(平均粒径15μm) 910.5重量部 1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(以下、DBUという ) 4.2重量部 臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量275g/eq) 10.5重量部 三酸化アンチモン 10.5重量部 カーボンブラック 3.2重量部 カルナバワックス 5.3重量部 その他添加物 8.5重量部 を、常温でミキサーを用いて混合し、70〜120℃で
2軸ロールを用いて混練し、冷却後粉砕して樹脂組成物
を得た。得られた樹脂組成物を以下の方法で評価した。
結果を表2に示す。
Example 1 Epoxy resin A 41.6 parts by weight Phenolic resin curing agent of formula (12) (m is 3.2, n is 1.2. Hydroxyl equivalent 196 g / eq) 58.4 parts by weight Melted sphere Silica (average particle size: 15 μm) 910.5 parts by weight 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (hereinafter referred to as DBU) 4.2 parts by weight Brominated phenol novolak type epoxy resin (epoxy equivalent: 275 g / eq) 10.5 parts by weight Antimony trioxide 10.5 parts by weight Carbon black 3.2 parts by weight Carnauba wax 5.3 parts by weight Other additives 8.5 parts by weight were mixed at room temperature using a mixer, The mixture was kneaded at 120 ° C. using a biaxial roll, cooled and pulverized to obtain a resin composition. The obtained resin composition was evaluated by the following method.
Table 2 shows the results.

【化15】 Embedded image

【0031】・スパイラルフロー:EMMI−1−66
に準じたスパイラルフロー測定用の金型を用い、金型温
度175℃、注入圧力70kg/cm2、硬化時間2分
で測定した。単位はcm。 ・硬化トルク:キュラストメータ((株)オリエンテッ
ク・製、JSRキュラストメータIVPS型)を用い、
金型温度175℃、加熱開始90秒後のトルクを求め
た。キュラストメータにおけるトルクは硬化性のパラメ
ータであり、数値の大きい方が硬化性が良好である。単
位はkgf・cm。 ・吸湿率:トランスファー成形機を用いて、金型温度1
75℃、注入圧力75kg/cm2、硬化時間2分で直
径50mm、厚さ3mmの成形品を成形し、ポストキュ
アーとして175℃、8時間処理した後、得られた成形
品を30℃、相対湿度60%の環境下で696時間放置
し、重量変化を測定して吸湿率を求めた。単位は重量
%。 ・熱時強度、熱時弾性率:熱時曲げ強度、熱時曲げ弾性
率をJIS K 6911に準じて(240℃で)測定
した。単位はいずれもN/mm2。 ・パッケージ反り量:トランスファー成形機を用いて、
金型温度175℃、注入圧力75kg/cm2、硬化時
間2分で225pBGA(基板は厚さ0.36mm、ビ
スマレイミド・トリアジン樹脂/ガラスクロス基板、パ
ッケージサイズは24×24mm、厚さ1.17mm、
シリコンチップはサイズ9×9mm、厚さ0.35m
m、チップと回路基板のボンディングパッドとを25μ
m径の金線でボンディングしている。)を成形した。更
にポストキュアとして175℃、8時間処理した。室温
に冷却後パッケージのゲートから対角線方向に、表面粗
さ計を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大
きい値を反り量とした。単位はμm。
Spiral flow: EMMI-1-66
The measurement was performed at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 70 kg / cm 2 , and a curing time of 2 minutes using a mold for spiral flow measurement according to the above. The unit is cm. Curing torque: Using a curast meter (manufactured by Orientec Co., Ltd., JSR curast meter IVPS type)
The torque was determined at a mold temperature of 175 ° C. and 90 seconds after the start of heating. The torque in the curast meter is a parameter of curability, and the larger the numerical value, the better the curability. The unit is kgf · cm. -Moisture absorption: mold temperature 1 using a transfer molding machine
A molded product having a diameter of 50 mm and a thickness of 3 mm was formed at 75 ° C., an injection pressure of 75 kg / cm 2 , and a curing time of 2 minutes, and was treated as a post cure at 175 ° C. for 8 hours. It was left for 696 hours in an environment with a humidity of 60%, and the change in weight was measured to determine the moisture absorption. The unit is% by weight. -Hot strength, hot elastic modulus: The hot flexural strength and the hot flexural modulus were measured (at 240 ° C) according to JIS K 6911. The unit is N / mm 2 .・ Package warpage: Using a transfer molding machine
225 pBGA with a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 75 kg / cm 2 and a curing time of 2 minutes (substrate is 0.36 mm thick, bismaleimide / triazine resin / glass cloth substrate, package size is 24 × 24 mm, thickness is 1.17 mm) ,
Silicon chip is 9 × 9mm in size and 0.35m in thickness
m, 25 μm between the chip and the bonding pad of the circuit board
It is bonded with a gold wire of m diameter. ) Was molded. Further, post-curing was performed at 175 ° C. for 8 hours. After cooling to room temperature, the displacement in the height direction was measured diagonally from the gate of the package using a surface roughness meter, and the largest value of the displacement difference was defined as the amount of warpage. The unit is μm.

【0032】・基材密着性:トランスファー成形機を用
いて、金型温度175℃、注入圧力75kg/cm2
硬化時間2分で成形品を成形した。この成形品をポスト
キュアとして175℃、8時間処理した後、引っ張り試
験器を用いて成形品部と基材部を治具で挟み、成形品部
を固定し、雰囲気温度240℃中で基材部を上方に引っ
張り基材密着性を測定した。対象となる基材は、42合
金フレーム及び42合金フレームの表面にポリメチルメ
タクリレート・ソルダーレジスト(PMMAという)を
塗布したもの。単位はN/mm2。 ・耐半田クラック性:トランスファー成形機を用いて、
金型温度175℃、注入圧力75kg/cm2、硬化時
間2分で225pBGA(基板は厚さ0.36mm、ビ
スマレイミド・トリアジン樹脂/ガラスクロス基板、パ
ッケージサイズは24×24mm、厚さ1.17mm、
シリコンチップはサイズ9×9mm、厚さ0.35m
m、チップと回路基板のボンディングパッドとを25μ
m径の金線でボンディングしている。)を成形した。ポ
ストキュアとして175℃、8時間処理したパッケージ
8個を、30℃、相対湿度60%で696時間処理した
後、IRリフロー処理(240℃)を行った。処理後の
内部の剥離、及びクラックの有無を超音波探傷機で観察
し、不良パッケージの個数を数えた。不良パッケージの
個数がn個であるとき、n/8と表示する。
Substrate adhesion: using a transfer molding machine, mold temperature 175 ° C., injection pressure 75 kg / cm 2 ,
A molded article was molded with a curing time of 2 minutes. This molded product was post-cured at 175 ° C. for 8 hours, and then the molded product portion and the base material portion were sandwiched by a jig using a tensile tester, and the molded product portion was fixed. The portion was pulled upward to measure the substrate adhesion. The target substrate is a 42 alloy frame and a polymethyl methacrylate solder resist (PMMA) applied to the surface of the 42 alloy frame. The unit is N / mm 2 . -Solder crack resistance: Using a transfer molding machine
225 pBGA with a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 75 kg / cm 2 and a curing time of 2 minutes (substrate is 0.36 mm thick, bismaleimide / triazine resin / glass cloth substrate, package size is 24 × 24 mm, thickness is 1.17 mm) ,
Silicon chip is 9 × 9mm in size and 0.35m in thickness
m, 25 μm between the chip and the bonding pad of the circuit board
It is bonded with a gold wire of m diameter. ) Was molded. Eight packages treated at 175 ° C. for 8 hours as post cure were treated at 30 ° C. and a relative humidity of 60% for 696 hours, and then subjected to IR reflow treatment (240 ° C.). After the treatment, the presence of peeling and cracks in the inside was observed with an ultrasonic flaw detector, and the number of defective packages was counted. When the number of defective packages is n, it is displayed as n / 8.

【0033】実施例2、3、比較例1〜5 表2、表3の配合に従い、実施例1と同様にして樹脂組
成物を得て、実施例1と同様にして評価した。結果を表
2、表3に示す。比較例1、5ではフェノールノボラッ
ク樹脂硬化剤(水酸基当量104g/eq)を用いた。
比較例4、5では式(13)のエポキシ樹脂(エポキシ
当量154g/eq)を用いた。比較例4では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を主成分とするエポ
キシ樹脂(エポキシ当量197g/eq。以下、エポキ
シ樹脂(E−1)という)を用いた。
Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 5 Resin compositions were obtained in the same manner as in Example 1 according to the formulations in Tables 2 and 3, and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 2 and 3. In Comparative Examples 1 and 5, a phenol novolak resin curing agent (hydroxyl equivalent: 104 g / eq) was used.
In Comparative Examples 4 and 5, the epoxy resin of the formula (13) (epoxy equivalent: 154 g / eq) was used. In Comparative Example 4, 4,4 ′
-Bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ',
An epoxy resin containing 5,5′-tetramethylbiphenyl as a main component (epoxy equivalent: 197 g / eq; hereinafter, referred to as epoxy resin (E-1)) was used.

【0034】[0034]

【化16】 Embedded image

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】[0036]

【表3】 [Table 3]

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明に従うと、成形性に優れるエポキ
シ樹脂組成物が得られ、これを用いたエリア実装型半導
体装置は半田処理時の反りが小さく、低弾性率、高密着
性で、耐半田クラック性に優れている。
According to the present invention, an epoxy resin composition having excellent moldability can be obtained, and an area-mounted semiconductor device using the same has a small warpage during soldering, a low elastic modulus, a high adhesion, and an excellent resistance. Excellent solder cracking properties.

───────────────────────────────────────────────────── 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 CC27X CD04W CD05W FD016 FD14X FD157 GQ05 4J036 AA02 AC02 AC03 AD04 AD07 AD08 AD10 AD15 AD20 DA04 DA05 FA01 FB08 JA07 4M109 AA01 BA03 BA05 CA21 CA22 EA04 EA06 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB13 EB19 EC03 EC04 EC20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 F-term (Reference) 4J002 CC27X CD04W CD05W FD016 FD14X FD157 GQ05 4J036 AA02 AC02 AC03 AD04 AD07 AD08 AD10 AD15 AD20 DA04 DA05 FA01 FB08 JA07 4M109 AA01 BA03 BA05 CA21 CA22 EA04 EA06 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB13 EB19 EC03 EC04 EC20

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)一般式(1)及び/又は一般式
(2)で示される多官能フェノール樹脂(a)と、結晶
性エポキシ樹脂の前駆体であるフェノール類(b)とを
混合しグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂、(B)
一般式(3)で示されるフェノール樹脂硬化剤、(C)
無機充填材、及び(D)硬化促進剤を必須成分とし、
(a)と(b)との重量比(a/b)が1〜19で、エ
ポキシ樹脂(A)の軟化点が70〜120℃であり、全
エポキシ樹脂のエポキシ基に対する全フェノール樹脂硬
化剤のフェノール性水酸基の当量比が0.5〜2.0で
あり、無機充填材の含有量が全エポキシ樹脂と全フェノ
ール樹脂硬化剤の合計量100重量部当たり250〜1
400重量部であることを特徴とする半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物。 【化1】 (R1、R2は、炭素数1〜5のアルキル基で、それら
は互いに同一であっても異なっていてもよい。a=0〜
3の整数、b=0〜4の整数、kは平均値で、1〜10
の正数) 【化2】 (R3は、炭素数1〜5のアルキル基で、それらは互い
に同一であっても異なっていてもよい。c=0〜4の整
数) 【化3】 (R4、R5は、炭素数1〜5のアルキル基で、それら
は互いに同一であっても異なっていてもよい。d=0〜
3の整数、e=1〜4の整数、m、nは平均値で、いず
れも1〜10の正数)
(A) A polyfunctional phenol resin (a) represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) is mixed with a phenol (b) which is a precursor of a crystalline epoxy resin. Glycidyl etherified epoxy resin, (B)
A phenolic resin curing agent represented by the general formula (3), (C)
Inorganic filler, and (D) curing accelerator as essential components,
The weight ratio (a / b) between (a) and (b) is 1 to 19, the softening point of the epoxy resin (A) is 70 to 120 ° C., and the total phenol resin curing agent with respect to the epoxy group of all epoxy resins. The equivalent ratio of the phenolic hydroxyl groups of the epoxy resin is 0.5 to 2.0, and the content of the inorganic filler is 250 to 1 per 100 parts by weight of the total amount of all epoxy resins and all phenolic resin curing agents.
An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, which is 400 parts by weight. Embedded image (R1 and R2 are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different from each other; a = 0 to 0)
Integer of 3, integer of b = 0 to 4, k is an average value of 1 to 10
The positive number of (R3 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same as or different from each other; c = an integer of 0 to 4) (R4 and R5 are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different. D = 0 to 0
An integer of 3, an integer of e = 1 to 4, m and n are average values, and all are positive numbers of 1 to 10)
【請求項2】 一般式(1)及び/又は一般式(2)で
示されるフェノール樹脂(a)と、結晶性エポキシ樹脂
の前駆体であるフェノール類(b)とを混合し、グリシ
ジルエーテル化したエポキシ樹脂(A)において、融解
熱量が5〜35mJ/mgである請求項1記載の半導体
封止用エポキシ樹脂組成物。
2. A phenol resin (a) represented by the general formula (1) and / or (2) and a phenol (b) which is a precursor of a crystalline epoxy resin are mixed and glycidyl etherified. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the epoxy resin (A) has a heat of fusion of 5 to 35 mJ / mg.
【請求項3】 結晶性エポキシ樹脂の前駆体であるフェ
ノール類(b)が、一般式(4)、一般式(5)、又は
一般式(6)から選ばれる一種以上である請求項1、又
は2記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化4】 (R6は、炭素数1〜5のアルキル基で、それらは互い
に同一であっても異なっていてもよい。f=0〜4の整
数) 【化5】 【化6】 (R9は、水素、炭素数1〜5のアルキル基の中から選
択される原子又は基であり、それらは互いに同一であっ
ても異なっていてもよい。R10は、炭素数1〜5のア
ルキル基、h=0〜4の整数で、それらは互いに同一で
あっても異なっていてもよい)
3. The phenol (b) which is a precursor of the crystalline epoxy resin is at least one selected from the general formula (4), the general formula (5), and the general formula (6). Or the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to 2. Embedded image (R6 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different from each other; f = an integer of 0 to 4) Embedded image (R9 is an atom or group selected from hydrogen and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different from each other. R10 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Group, h = an integer of 0 to 4, which may be the same or different from each other)
【請求項4】 請求項1、2、又は3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封止してな
ることを特徴とする半導体装置。
4. A semiconductor device comprising a semiconductor element encapsulated with the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, 2 or 3.
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