JP2001261782A - Epoxy resin composition and semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition and semiconductor device

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JP2001261782A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition which is useful for sealing semiconductors and has excellent moldability, fast curability, flowability, flame retardancy, high temperature storage characteristics, moisture resistance reliability and solder crack resistance. SOLUTION: This epoxy resin composition for sealing semiconductors, characterized y containing an epoxy resin, a phenolic resin, a tetrasubstituted phosphonium compound, an inorganic filler, a metal hydroxide solid solution represented by general formula (1): Mg1-xM2+x(OH)2 [M2+ is at least one divalent metal ion selected from the group consisting of Mn2+, Fe2+, Co2+, Mi2+, Cu2+ and Zn2+; (x) exhibits the number of 0.01<=(x)<=0.5], and zinc borate represented by general formula (2): pZnO.qB2O3.rH2O (2) [(p), (q) and (r) are each the positive number] as essential components.

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、ハロゲン系難燃
剤、アンチモン化合物を含まず、難燃性、高温保管特性
に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体
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 does not contain a halogen-based flame retardant and an antimony compound and has excellent flame retardancy and high-temperature storage characteristics, and a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路等の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物で封止さ
れている。これらのエポキシ樹脂組成物中には、難燃性
を付与するためにハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化
合物が配合されている。ところが、環境・衛生の点から
ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しない
で、難燃性に優れたエポキシ樹脂組成物の開発が要求さ
れている。又、ハロゲン系難燃剤及びアンチモン化合物
を含むエポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を高
温下で保管した場合、これらの難燃剤成分から熱分解し
たハロゲン化物が遊離し、半導体素子の接合部を腐食
し、半導体装置の信頼性を損なうことが知られており、
難燃剤としてハロゲン系難燃剤とアンチモン化合物を使
用しなくても難燃グレードがUL−94のV−0を達成
できるエポキシ樹脂組成物が要求されている。このよう
に、半導体装置を高温下(例えば、185℃等)に保管
した後の半導体素子の接合部(ボンディングパッド部)
の耐腐食性のことを高温保管特性といい、この高温保管
特性を改善する手法としては、五酸化二アンチモンを使
用する方法(特開昭55−146950号公報)や、酸
化アンチモンと有機ホスフィンとを組み合わせる方法
(特開昭61−53321号公報)等が提案され、効果
が確認されているが、最近の半導体装置に対する高温保
管特性の高い要求レベルに対して、エポキシ樹脂組成物
の種類によっては不満足なものもある。又、難燃剤とし
てほう酸亜鉛が提案されており、多量に添加することに
より難燃グレードV−0を達成でき、高温保管特性も問
題ないが、添加量が多いことにより耐湿信頼性、成形
性、耐半田クラック性が低下するという問題がある。前
記欠点を改良した技術として、特定の金属水酸化物と特
定の金属酸化物の併用、或いは特定の金属水酸化物と特
定の金属酸化物の複合化金属水酸化物を用いることによ
り、難燃性と耐湿信頼性を解決する提案がされているが
(特開平10−251486号公報、特開平11−11
945号公報等)、十分な難燃性を発現させるために
は、多量の添加を必要とし、そのため成形性、耐半田ク
ラック性の低下を引きおこす問題がある。又、近年成形
性の点からマルチ成形が増え、成形サイクルも短くなっ
てきており、ほう酸亜鉛を用いたものでは、硬化性が低
下して成形サイクルの短縮がうまくできないといった問
題も発生しはじめてきた。硬化性向上の手段としては、
硬化促進剤の配合量の増加等が挙げられるが、流動性低
下(粘度の上昇)によって充填不良やワイヤー断線とい
った問題が起こってしまう。即ち、難燃性を維持し、成
形性、速硬化性、高温保管特性、耐湿信頼性及び耐半田
クラック性に優れ、ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン
化合物を使用しないエポキシ樹脂組成物が求められてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, electronic components such as diodes, transistors, and integrated circuits are mainly sealed with an epoxy resin composition. These epoxy resin compositions contain a halogen-based flame retardant and an antimony compound in order to impart flame retardancy. However, development of an epoxy resin composition having excellent flame retardancy without using a halogen-based flame retardant and an antimony compound is demanded from the viewpoint of environment and hygiene. Further, when a semiconductor device sealed with an epoxy resin composition containing a halogen-based flame retardant and an antimony compound is stored at a high temperature, a thermally decomposed halide is liberated from these flame retardant components and the semiconductor element is bonded. Is known to corrode the semiconductor device and impair the reliability of the semiconductor device.
There is a demand for an epoxy resin composition that can achieve a flame retardant grade of V-0 of UL-94 without using a halogen-based flame retardant and an antimony compound as the flame retardant. As described above, the junction portion (bonding pad portion) of the semiconductor element after storing the semiconductor device at a high temperature (for example, 185 ° C.).
The high-temperature storage characteristics are referred to as the high-temperature storage characteristics. Examples of a method for improving the high-temperature storage characteristics include a method using diantimony pentoxide (Japanese Patent Laid-Open No. 55-146950) and a method using antimony oxide and organic phosphine. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-53321) and the like have been proposed and their effects have been confirmed. However, with respect to the recent high level of high-temperature storage characteristics required for semiconductor devices, depending on the type of epoxy resin composition, Some are unsatisfactory. In addition, zinc borate has been proposed as a flame retardant, and by adding a large amount thereof, a flame retardant grade V-0 can be achieved, and there is no problem in high-temperature storage characteristics. There is a problem that solder crack resistance is reduced. As a technique for improving the above-mentioned drawbacks, flame retardancy is achieved by using a combination of a specific metal hydroxide and a specific metal oxide, or using a composite metal hydroxide of a specific metal hydroxide and a specific metal oxide. Proposals have been made to solve the problems of the reliability and the humidity resistance (JP-A-10-251486, JP-A-11-11-11).
No. 945), in order to exhibit sufficient flame retardancy, a large amount of addition is required, and therefore, there is a problem that the moldability and the solder crack resistance are lowered. Also, in recent years, multi-molding has increased from the point of moldability, and the molding cycle has been shortened. In the case of using zinc borate, a problem that curability is reduced and the molding cycle cannot be shortened has begun to occur. . As a means of improving curability,
An increase in the amount of the curing accelerator may be mentioned, but problems such as poor filling and wire breakage occur due to a decrease in fluidity (increase in viscosity). That is, an epoxy resin composition which maintains flame retardancy, is excellent in moldability, rapid curing properties, high-temperature storage properties, moisture resistance reliability and solder crack resistance, does not use a halogen-based flame retardant, and does not use an antimony compound is required. I have.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ハロゲン系
難燃剤、及びアンチモン化合物を含まず成形性、速硬化
性、難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性及び耐半田クラ
ック性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び
これを用いて半導体素子を封止してなる半導体装置を提
供するものである。
The present invention does not contain a halogen-based flame retardant and an antimony compound, and has excellent moldability, rapid curing properties, flame retardancy, high-temperature storage characteristics, moisture resistance reliability and solder crack resistance. An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and a semiconductor device obtained by encapsulating a semiconductor element using the same.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者は、ハロゲン系
難燃剤、及びアンチモン化合物を含まず成形性、速硬化
性、難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性及び耐半田クラ
ック性を向上させるべく鋭意検討した結果、特定の難燃
剤と特定の化合物を硬化促進剤として用いたエポキシ樹
脂組成物が極めて優れた特性を示すことを見い出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。本発明
は、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、
(C)テトラ置換ホスホニウム化合物、(D)無機充填
材、(E)一般式(1)で示される金属水酸化物固溶
体、及び(F)一般式(2)で示されるほう酸亜鉛を必
須成分とし、 Mg1-x2+ x(OH)2 (1) (式中M2+は、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu
2+及びZn2+からなる群から選ばれた少なくとも1種の
二価金属イオンを示し、xは0.01≦x≦0.5の数
を示す) pZnO・qB23・rH2O (2) (式中p、q、rは正数) より好ましくは、テトラ置換ホスホニウム化合物が、一
般式(3)で示される化合物、一般式(4)で示される
化合物、(G)テトラ置換ホスホニウム(X)と1分子
内にフェノール性水酸基を2個以上有する化合物(Y)
及び1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有する化
合物(Y)の共役塩基との分子会合体であって、該共役
塩基が前記フェノール性水酸基を1分子内に2個以上有
する化合物(Y)から1個の水素を除いたフェノキシド
型化合物からなるもの、の中から選択される1種以上
で、一般式(1)で示される金属水酸化物固溶体のM2+
がZn 2+又はNi2+で、ほう酸亜鉛が2ZnO・3B2
3・3.5H2O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、及び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る。
Means for Solving the Problems The present inventor has proposed a halogen-based compound.
Moldability, fast curing without flame retardant and antimony compound
, Flame-retardant, high-temperature storage characteristics, moisture-resistant reliability and solder-resistant
As a result of intensive studies to improve
Epoxy resin using curing agent and specific compound as curing accelerator
Fat compositions have been found to exhibit very good properties.
The present invention has been completed on the basis of the findings described above. The present invention
Are (A) epoxy resin, (B) phenolic resin,
(C) tetra-substituted phosphonium compound, (D) inorganic filling
Material, (E) solid solution of metal hydroxide represented by general formula (1)
And (F) zinc borate represented by the general formula (2).
Sub ingredient, Mg1-xM2+ x(OH)Two (1) (where M2+Is Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu
2+And Zn2+At least one member selected from the group consisting of
X is a number satisfying 0.01 ≦ x ≦ 0.5
PZNO · qBTwoOThree・ RHTwoO (2) (where p, q, and r are positive numbers) More preferably, the tetra-substituted phosphonium compound is
Compound represented by general formula (3), represented by general formula (4)
Compound, (G) Tetra-substituted phosphonium (X) and one molecule
Having two or more phenolic hydroxyl groups therein (Y)
Having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule
A molecular association of the compound (Y) with a conjugate base,
The base has two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule.
Phenoxide obtained by removing one hydrogen from a compound (Y),
One or more selected from the group consisting of:
In the formula, M of the metal hydroxide solid solution represented by the general formula (1)2+
Is Zn 2+Or Ni2+And zinc borate is 2ZnO · 3BTwo
OThree・ 3.5HTwoO for semiconductor sealing characterized by being O
Epoxy resin composition and encapsulating semiconductor device using the same
A semiconductor device characterized by being stopped.

【化3】 (式中のR1〜R4は炭素数1〜8のアルキル基、フェニ
ル基又は置換フェニル基の中から選択される同一もしく
は異なる基)
Embedded image (Wherein R 1 to R 4 are the same or different groups selected from an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a phenyl group or a substituted phenyl group)

【0005】[0005]

【化4】 (ここで、R5はアルキル基、フェニル基、又はナフチ
ル基である。)
Embedded image (Here, R 5 is an alkyl group, a phenyl group, or a naphthyl group.)

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明に用いるエポキシ樹脂とし
ては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
スチルベン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹
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、トリフェノールメタン型エ
ポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポ
キシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペ
ンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、フェノール
アラルキル型エポキシ樹脂(フェニレン骨格、ジフェニ
レン骨格等を有する)等が挙げられ、これらは単独でも
混合して用いても差し支えない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The epoxy resin used in the present invention refers to all monomers, oligomers and polymers having two or more epoxy groups in one molecule, and their molecular weight and molecular structure are not particularly limited. For example, biphenyl type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin,
Stilbene epoxy resin, naphthol epoxy resin, phenol novolak epoxy resin, cresol novolak epoxy resin, triphenolmethane epoxy resin, alkyl-modified triphenolmethane epoxy resin, epoxy resin containing triazine nucleus, dicyclopentadiene-modified phenol resin An epoxy resin, a phenol aralkyl type epoxy resin (having a phenylene skeleton, a diphenylene skeleton and the like) and the like can be used, and these may be used alone or in combination.

【0007】本発明に用いるフェノール樹脂としては、
1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、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、テルペン変性フ
ェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェノー
ルアラルキル樹脂(フェニレン骨格、ジフェニレン骨格
等を有する)、ナフトールアラルキル樹脂等が挙げら
れ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
これらの内では特に、フェノ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、フェノールアラ
ルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等が好まし
い。これらの配合量としては、全エポキシ樹脂のエポキ
シ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基数の比
が0.8〜1.3が好ましい。
The phenolic resin used in the present invention includes:
Monomers, oligomers and polymers generally having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule are not particularly limited in molecular weight and molecular structure. For example, phenol novolak resin, cresol novolak resin, dicyclopentadiene-modified phenol Resins, terpene-modified phenolic resins, triphenolmethane-type resins, phenol aralkyl resins (having a phenylene skeleton, diphenylene skeleton, and the like), naphthol aralkyl resins, and the like, may be used alone or in combination.
Of these, phenol novolak resins, dicyclopentadiene-modified phenol resins, phenol aralkyl resins, terpene-modified phenol resins, and the like are particularly preferable. The ratio of the number of epoxy groups in all epoxy resins to the number of phenolic hydroxyl groups in all phenolic resins is preferably 0.8 to 1.3.

【0008】本発明に用いる硬化促進剤は、テトラ置換
ホスホニウム化合物であり、潜伏性を有するものであ
る。この硬化促進剤は、比較的低温域においては触媒活
性を示さないので、エポキシ樹脂組成物の硬化反応が進
むことがない。即ち、各成分の加熱混練時に、一部の架
橋反応が速やかに進むことがなく所定の流動性を保持
し、又、同じ理由からエポキシ樹脂組成物の常温保存特
性にも優れる。しかも成形時の高温域では従来の硬化促
進剤よりも強い触媒活性を示し、エポキシ樹脂組成物を
高度に硬化させる。本発明のテトラ置換ホスホニウム化
合物としては、一般式(3)で示されるテトラフェニル
ホスホニウム・テトラ置換ボレート、一般式(4)で示
される化合物、(G)テトラ置換ホスホニウム(X)と
1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有する化合物
(Y)及び1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有
する化合物(Y)の共役塩基との分子会合体であって、
該共役塩基が前記フェノール性水酸基を1分子内に2個
以上有する化合物(Y)から1個の水素を除いたフェノ
キシド型化合物からなるもの、の中から選択される1種
以上が好ましい。
[0008] The curing accelerator used in the present invention is a tetra-substituted phosphonium compound and has a latent property. Since this curing accelerator does not show catalytic activity in a relatively low temperature range, the curing reaction of the epoxy resin composition does not proceed. That is, when the components are heated and kneaded, a part of the crosslinking reaction does not proceed promptly, so that a predetermined fluidity is maintained, and for the same reason, the epoxy resin composition also has excellent room temperature storage characteristics. In addition, in the high temperature range during molding, the epoxy resin composition exhibits higher catalytic activity than conventional curing accelerators, and highly cures the epoxy resin composition. The tetra-substituted phosphonium compound of the present invention includes a tetraphenylphosphonium-tetra-substituted borate represented by the general formula (3), a compound represented by the general formula (4), and (G) a tetra-substituted phosphonium (X) in one molecule. A molecular assembly of the compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups and the compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule with a conjugate base,
The conjugate base is preferably at least one selected from the group consisting of phenoxide-type compounds obtained by removing one hydrogen from the compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule.

【0009】一般式(3)で示されるテトラフェニルホ
スホニウム・テトラ置換ボレート化合物としては、例え
ば、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ
ート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニ
ルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラエチ
ルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラブチ
ルボレート等が挙げられ、これらの中では、テトラフェ
ニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフ
ェニルホスホニウム・テトラブチルボレートが好まし
い。一般式(4)で示される化合物としては、R5がア
ルキル基、フェニル基、又はナフチル基であるものが好
ましく、特に、R5がナフチル基であるものが好まし
い。
Examples of the tetraphenylphosphonium / tetrasubstituted borate compound represented by the general formula (3) include, for example, tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium / ethyltriphenylborate, tetraphenylphosphonium / tetraethylborate, tetraphenyl Examples thereof include phosphonium tetrabutyl borate, and among these, tetraphenyl phosphonium tetraphenyl borate and tetraphenyl phosphonium tetrabutyl borate are preferable. As the compound represented by the general formula (4), a compound in which R 5 is an alkyl group, a phenyl group, or a naphthyl group is preferable, and a compound in which R 5 is a naphthyl group is particularly preferable.

【0010】本発明の分子会合体は、テトラ置換ホスホ
ニウム(X)と1分子内にフェノール性水酸基を2個以
上有する化合物(Y)及び1分子内にフェノール性水酸
基を2個以上有する化合物(Y)の共役塩基との分子会
合体であって、該共役塩基は、前記フェノール性水酸基
を1分子内に2個以上有する化合物(Y)から1個の水
素を除いたフェノキシド型化合物である。本発明の分子
会合体の構成成分の一つであるテトラ置換ホスホニウム
(X)の置換基としては、何ら限定されず、置換基は互
いに同一であっても異なっていてもよい。例えば、置換
又は無置換のアリール基やアルキル基を置換基に有する
テトラ置換ホスホニウムイオンが、熱や加水分解に対し
て安定であり好ましい。具体的には、テトラフェニルホ
スホニウム、テトラトリルホスホニウム、テトラエチル
フェニルホスホニウム、テトラメトキシフェニルホスホ
ニウム、テトラナフチルホスホニウム、テトラベンジル
ホスホニウム、エチルトリフェニルホスホニウム、n−
ブチルトリフェニルホスホニウム、2−ヒドロキシエチ
ルトリフェニルホスホニウム、トリメチルフェニルホス
ホニウム、メチルジエチルフェニルホスホニウム、メチ
ルジアリルフェニルホスホニウム、テトラ−n−ブチル
ホスホニウム等を例示できる。
The molecular aggregate of the present invention comprises a tetrasubstituted phosphonium (X) and a compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule and a compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule. ), Which is a phenoxide-type compound obtained by removing one hydrogen from the compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule. The substituent of the tetra-substituted phosphonium (X), which is one of the components of the molecular assembly of the present invention, is not limited at all, and the substituents may be the same or different. For example, a tetra-substituted phosphonium ion having a substituted or unsubstituted aryl or alkyl group as a substituent is preferable because it is stable against heat and hydrolysis. Specifically, tetraphenylphosphonium, tetratolylphosphonium, tetraethylphenylphosphonium, tetramethoxyphenylphosphonium, tetranaphthylphosphonium, tetrabenzylphosphonium, ethyltriphenylphosphonium, n-
Examples thereof include butyltriphenylphosphonium, 2-hydroxyethyltriphenylphosphonium, trimethylphenylphosphonium, methyldiethylphenylphosphonium, methyldiallylphenylphosphonium, and tetra-n-butylphosphonium.

【0011】本発明の分子会合体の構成成分である、1
分子内にフェノール性水酸基を2個以上有する化合物
(Y)としては、例えば、ビス(4−ヒドロキシ−3,
5−ジメチルフェニル)メタン(通称テトラメチルビス
フェノールF)、4,4’−スルホニルジフェノール、
4,4’−イソプロピリデンジフェノール(通称ビスフ
ェノールA)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタ
ン、ビス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、(2−ヒ
ドロキシフェニル)−(4−ヒドロキシフェニル)メタ
ン及びこれらの内ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタ
ン、ビス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、(2−ヒ
ドロキシフェニル)−(4−ヒドロキシフェニル)メタ
ンの3種の混合物(例えば、本州化学工業(株)・製、
ビスフェノールF−D)等のビスフェノール類、1,2
−ベンゼンジオール、1,3−ベンゼンジオール、1,
4−ベンゼンジオール等のジヒドロキシベンゼン類、
1,2,4−ベンゼントリオール等のトリヒドロキシベ
ンゼン類、1,6−ジヒドロキシナフタレン等のジヒド
ロキシナフタレン類の各種異性体、2,2’−ビフェノ
ール、4,4’−ビフェノール等のビフェノール類の各
種異性体等の化合物が挙げられる。更に、他の構成成分
である共役塩基は、上記の化合物(Y)から1個の水素
を除いたフェノキシド型化合物である。
[0011] The constituent component of the molecular aggregate of the present invention, 1
As the compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, for example, bis (4-hydroxy-3,
5-dimethylphenyl) methane (commonly known as tetramethylbisphenol F), 4,4′-sulfonyldiphenol,
4,4′-isopropylidene diphenol (commonly known as bisphenol A), bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (2-hydroxyphenyl) methane, (2-hydroxyphenyl)-(4-hydroxyphenyl) methane, and these Inner bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (2-hydroxyphenyl) methane, and a mixture of three kinds of (2-hydroxyphenyl)-(4-hydroxyphenyl) methane (for example, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.
Bisphenols such as bisphenol FD);
-Benzenediol, 1,3-benzenediol, 1,
Dihydroxybenzenes such as 4-benzenediol,
Trihydroxybenzenes such as 1,2,4-benzenetriol; various isomers of dihydroxynaphthalenes such as 1,6-dihydroxynaphthalene; various kinds of biphenols such as 2,2′-biphenol and 4,4′-biphenol Examples include compounds such as isomers. Further, the conjugate base as another component is a phenoxide-type compound obtained by removing one hydrogen from the compound (Y).

【0012】本発明の分子会合体は、前述のようにホス
ホニウム−フェノキシド型の塩を構造中に有するが、従
来の技術におけるホスホニウム−有機酸アニオン塩型の
化合物と異なる点は、本発明の分子会合体では水素結合
による高次構造がイオン結合を取り囲んでいる点であ
る。従来の技術における塩では、イオン結合の強さのみ
により反応性を制御しているのに対し、本発明の分子会
合体では、常温ではアニオンの高次構造による囲い込み
が活性点の保護を行う一方、成形の段階においては、こ
の高次構造が崩れることで活性点がむき出しになり、反
応性を発現する、いわゆる潜伏性が付与されている。
Although the molecular aggregate of the present invention has a phosphonium-phenoxide type salt in its structure as described above, the difference from the conventional phosphonium-organic acid anion salt type compound is that In the aggregate, the higher-order structure due to the hydrogen bond surrounds the ionic bond. In the salt of the prior art, the reactivity is controlled only by the strength of the ionic bond, whereas in the molecular aggregate of the present invention, the enclosing by the higher-order structure of the anion protects the active site at normal temperature, while In the molding stage, the active sites are exposed due to the collapse of the higher-order structure, and so-called latency, which expresses reactivity, is imparted.

【0013】本発明の分子会合体の製造方法としては、
何ら限定されないが、代表的な2方法を挙げることがで
きる。1つ目は、テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換
ボレート(Z)と、1分子内にフェノール性水酸基を2
個以上有する化合物(Y)とを、高温下で反応させた
後、更に沸点60℃以上の溶媒中で熱反応させる方法で
ある。2つ目は、1分子内にフェノール性水酸基を2個
以上有する化合物(Y)と、無機塩基又は有機塩基と、
テトラ置換ホスホニウムハライドとを反応させる方法で
ある。用いるテトラ置換ホスホニウムハライドの置換基
については、何ら限定されることはなく、置換基は互い
に同一であっても異なっていてもよい。例えば、置換又
は無置換のアリール基やアルキル基を置換基に有するテ
トラ置換ホスホニウムイオンが、熱や加水分解に対して
安定であり好ましい。具体的には、テトラフェニルホス
ホニウム、テトラトリルホスホニウム、テトラエチルフ
ェニルホスホニウム、テトラメトキシフェニルホスホニ
ウム、テトラナフチルホスホニウム、テトラベンジルホ
スホニウム、エチルトリフェニルホスホニウム、n−ブ
チルトリフェニルホスホニウム、2−ヒドロキシエチル
トリフェニルホスホニウム、トリメチルフェニルホスホ
ニウム、メチルジエチルフェニルホスホニウム、メチル
ジアリルフェニルホスホニウム、テトラ−n−ブチルホ
スホニウム等を例示できる。ハライドとしてはクロライ
ドやブロマイドを例示でき、テトラ置換ホスホニウムハ
ライドの価格や吸湿等の特性、及び入手のし易さから選
択すれば良く、いずれを用いても差し支えない。
The method for producing the molecular aggregate of the present invention includes:
Although not limited at all, two typical methods can be mentioned. The first is a tetra-substituted phosphonium / tetra-substituted borate (Z) and two phenolic hydroxyl groups in one molecule.
This is a method in which a compound (Y) having at least one compound is reacted at a high temperature and then thermally reacted in a solvent having a boiling point of 60 ° C. or more. The second is a compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, an inorganic base or an organic base,
This is a method of reacting with a tetra-substituted phosphonium halide. The substituent of the tetra-substituted phosphonium halide to be used is not limited at all, and the substituents may be the same or different from each other. For example, a tetra-substituted phosphonium ion having a substituted or unsubstituted aryl or alkyl group as a substituent is preferable because it is stable against heat and hydrolysis. Specifically, tetraphenylphosphonium, tetratolylphosphonium, tetraethylphenylphosphonium, tetramethoxyphenylphosphonium, tetranaphthylphosphonium, tetrabenzylphosphonium, ethyltriphenylphosphonium, n-butyltriphenylphosphonium, 2-hydroxyethyltriphenylphosphonium, Examples include trimethylphenylphosphonium, methyldiethylphenylphosphonium, methyldiallylphenylphosphonium, tetra-n-butylphosphonium and the like. Examples of the halide include chloride and bromide. The halide may be selected from the properties of the tetra-substituted phosphonium halide, such as the price and moisture absorption, and the availability thereof, and any of them may be used.

【0014】又、本発明のテトラ置換ホスホニウム化合
物の特性を損なわない範囲で、他の硬化促進剤を併用し
ても良い。併用できるものとしては、例えば、1,8−
ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリフ
ェニルホスフィン、2−メチルイミダゾール等が挙げら
れ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
本発明の硬化促進剤の配合量としては、全エポキシ樹脂
と全フェノール樹脂の合計量100重量部あたり1.0
〜2.5重量部が好ましく、通常70〜150℃で混合
することができる。配合量が1.0重量部未満だと、加
熱成形時に充分な硬化性が得られないおそれがあり、一
方、2.5重量部を越えると、硬化が速すぎて成形時に
流動性の低下による充填不良等を生じるおそれがあるの
で好ましくない。
Further, other curing accelerators may be used together as long as the properties of the tetra-substituted phosphonium compound of the present invention are not impaired. For example, 1,8-
Examples thereof include diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, triphenylphosphine, 2-methylimidazole and the like, and these may be used alone or as a mixture.
The amount of the curing accelerator of the present invention is 1.0 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of all epoxy resins and all phenolic resins.
-2.5 parts by weight is preferred, and it can be usually mixed at 70-150 ° C. If the amount is less than 1.0 part by weight, sufficient curability may not be obtained at the time of heat molding. On the other hand, if it exceeds 2.5 parts by weight, the curing is too fast and the flowability during molding decreases. It is not preferable because there is a possibility that poor filling may occur.

【0015】本発明に用いる無機充填材としては、一般
に封止材料に使用されているものを使用することができ
る。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミ
ナ、窒化珪素等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いても差し支えない。無機充填材の配合量としては、
金属水酸化物固溶体及びほう酸亜鉛と前記の無機充填材
との合計量が、成形性と耐半田クラック性のバランスか
ら、全エポキシ樹脂組成物中に60〜95重量%である
ことが好ましい。60重量%未満だと、吸水率の上昇に
伴う耐半田クラック性が低下し、95重量%を越える
と、ワイヤースィープ及びパッドシフト等の成形性の問
題が生じ、好ましくない。
As the inorganic filler used in the present invention, those generally used for a sealing material can be used. For example, fused silica, crystalline silica, talc, alumina, silicon nitride and the like can be mentioned, and these may be used alone or in combination. As the compounding amount of the inorganic filler,
The total amount of the metal hydroxide solid solution, zinc borate, and the inorganic filler is preferably 60 to 95% by weight in the total epoxy resin composition in view of the balance between moldability and solder crack resistance. If it is less than 60% by weight, the solder cracking resistance decreases with an increase in water absorption, and if it exceeds 95% by weight, problems such as wire sweep and pad shift are caused, which is not preferable.

【0016】本発明に用いる一般式(1)で示される金
属水酸化物固溶体は、難燃剤として作用し、その難燃機
構としては、燃焼時に金属水酸化物固溶体が脱水を開始
し、吸熱することによって燃焼反応を阻害し、又、硬化
した樹脂成分の炭化が促進して硬化物表面に酸素を遮断
する難燃層を形成すると考えられる。更に、本発明の金
属水酸化物固溶体は、吸熱開始温度を適度に下げ、難燃
性能を向上する効果がある。吸熱開始温度が低いと成形
性、信頼性に悪影響を及ぼし、又、吸熱開始温度が樹脂
成分の分解温度より高いと難燃性が低下するが、本発明
の金属水酸化物固溶体の吸熱開始温度は、300〜35
0℃近辺で適度な値である。これらの内で特に好ましい
2+としては、Ni2+、Zn2+である。本発明の金属水
酸化物固溶体の配合量としては、全エポキシ樹脂組成物
中に1〜15重量%が好ましく、更に好ましくは1〜1
0重量%である。1重量%未満だと難燃性が不足し、1
5重量%を越えると耐半田クラック性、成形性が低下す
るので好ましくない。本発明の金属水酸化物固溶体の平
均粒径としては、0.5〜30μmが好ましく、更に好
ましくは0.5〜10μmである。
The metal hydroxide solid solution represented by the general formula (1) used in the present invention acts as a flame retardant. Its flame retarding mechanism is that the metal hydroxide solid solution starts dehydration and absorbs heat during combustion. It is considered that the combustion reaction is thereby inhibited, and the carbonization of the cured resin component is promoted to form a flame-retardant layer that blocks oxygen on the surface of the cured product. Further, the metal hydroxide solid solution of the present invention has an effect of appropriately lowering the endothermic onset temperature and improving the flame retardancy. If the endothermic start temperature is low, the moldability and reliability are adversely affected, and if the endothermic start temperature is higher than the decomposition temperature of the resin component, the flame retardancy decreases, but the endothermic start temperature of the metal hydroxide solid solution of the present invention is reduced. Is 300-35
It is a moderate value around 0 ° C. Of these, particularly preferred M 2+ are Ni 2+ and Zn 2+ . The amount of the metal hydroxide solid solution of the present invention is preferably 1 to 15% by weight, more preferably 1 to 1% by weight, based on the total epoxy resin composition.
0% by weight. If it is less than 1% by weight, the flame retardancy is insufficient and
If the content exceeds 5% by weight, the solder crack resistance and the moldability are undesirably reduced. The average particle size of the metal hydroxide solid solution of the present invention is preferably 0.5 to 30 μm, and more preferably 0.5 to 10 μm.

【0017】本発明に用いる一般式(2)で示されるほ
う酸亜鉛は、金属水酸化物固溶体と同様に、難燃剤とし
て作用する。一般式(2)で示されるほう酸亜鉛は、難
燃性と耐湿信頼性との兼ね合いから2ZnO・3B23
・3.5H2Oや4ZnO・B23・H2O等が挙げら
れ、特に、2ZnO・3B23・3.5H2Oが高い難
燃性を示す。ほう酸亜鉛の配合量としては、全エポキシ
樹脂組成物中に1〜20重量%が好ましく、更に好まし
くは1〜10重量%である。1重量%未満だと難燃性が
不足し、20重量%を越えると耐湿信頼性、成形性が低
下するので好ましくない。平均粒径としては1〜30μ
mが好ましく、更に好ましくは5〜20μmである。
The zinc borate represented by the general formula (2) used in the present invention acts as a flame retardant similarly to the metal hydroxide solid solution. Zinc borate represented by the general formula (2) is 2ZnO.3B 2 O 3 from the viewpoint of a balance between flame retardancy and moisture resistance reliability.
· 3.5 H 2 O and 4ZnO · B 2 O 3 · H 2 O and the like, in particular, 2ZnO · 3B 2 O 3 · 3.5H 2 O exhibits a high flame retardancy. The amount of zinc borate is preferably from 1 to 20% by weight, more preferably from 1 to 10% by weight, based on the whole epoxy resin composition. If it is less than 1% by weight, the flame retardancy is insufficient, and if it exceeds 20% by weight, the moisture resistance reliability and the moldability are undesirably reduced. 1 to 30μ as average particle size
m is preferable, and more preferably, 5 to 20 μm.

【0018】金属水酸化物固溶体及びほう酸亜鉛は、各
々単独でも難燃性を付与する性質があるが、十分な難燃
性を発現させるには、多量の配合量が必要となる。しか
し多量に配合すると、成形性及び強度の低下、吸水率の
増加を引き起こす傾向にあり、耐半田クラック性が低下
する。これらの諸物性の低下を防ぐためにも配合量は極
力少なくする必要がある。本発明者は、金属水酸化物固
溶体とほう酸亜鉛とを併用することにより、その相乗効
果として更に難燃性が向上し、配合量を低減できること
を見いだした。各々の難燃剤とも燃焼時の吸熱作用があ
り、更に金属水酸化物固溶体は、硬化した樹脂成分の炭
化を促進させ、ほう酸亜鉛はガラス状被膜形成による炭
化層の強度を向上させる作用がある。理由は定かでない
が、両者を併用することにより、互いの能力を補い合
い、その相乗効果として高い難燃性を得ることができ
る。その結果として、配合量を少なくしても難燃性を維
持し、成形性及び強度の低下、吸水率の増加等を防ぐこ
とができる。
Each of the metal hydroxide solid solution and zinc borate has a property of imparting flame retardancy even when used alone, but a large amount of compounding is required to express sufficient flame retardancy. However, if it is blended in a large amount, the moldability and strength tend to decrease, and the water absorption tends to increase, and the solder crack resistance decreases. In order to prevent these physical properties from deteriorating, it is necessary to reduce the compounding amount as much as possible. The present inventor has found that by using a metal hydroxide solid solution and zinc borate in combination, the flame retardancy is further improved as a synergistic effect, and the blending amount can be reduced. Each of the flame retardants has an endothermic effect at the time of combustion, the metal hydroxide solid solution promotes the carbonization of the cured resin component, and the zinc borate enhances the strength of the carbonized layer by forming a glassy film. Although the reason is not clear, the combined use of both makes it possible to complement each other's abilities and obtain high flame retardancy as a synergistic effect. As a result, flame retardancy can be maintained even if the blending amount is reduced, and a decrease in moldability and strength, an increase in water absorption, and the like can be prevented.

【0019】本発明のエポキシ樹脂組成物は、(A)〜
(F)成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じ
てシランカップリング剤、カーボンブラック等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤、及びシリ
コーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤
を適宜配合しても差し支えない。又、本発明のエポキシ
樹脂組成物は、(A)〜(F)成分、及びその他の添加
剤等をミキサー等を用いて充分に均一に混合した後、更
に熱ロール又はニーダー等で溶融混練し、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
導体素子等の各種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従来からの
成形方法で硬化成形すればよい。
The epoxy resin composition of the present invention comprises (A)
The component (F) is an essential component, but if necessary, a silane coupling agent, a coloring agent such as carbon black, a release agent such as natural wax and synthetic wax, and a low stress such as silicone oil and rubber. Various additives such as additives may be appropriately compounded. In addition, the epoxy resin composition of the present invention is prepared by mixing the components (A) to (F) and other additives sufficiently and uniformly using a mixer or the like, and then melt-kneading with a hot roll or a kneader. , After cooling and pulverized. Various electronic components such as semiconductor elements are encapsulated using the epoxy resin composition of the present invention, and semiconductor devices are manufactured by curing and molding using conventional molding methods such as transfer molding, compression molding, and injection molding. do it.

【0020】[0020]

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。まず、実施例、及び比
較例で用いたエポキシ樹脂、フェノール樹脂の略号及び
構造を、以下にまとめて示す。 エポキシ樹脂(E−1):式(E−1)で示されるエポ
キシ樹脂(エポキシ当量265g/eq)
EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these examples. First, the abbreviations and structures of the epoxy resins and phenol resins used in the examples and comparative examples are shown below. Epoxy resin (E-1): an epoxy resin represented by the formula (E-1) (epoxy equivalent: 265 g / eq)

【化5】 Embedded image

【0021】エポキシ樹脂(E−2):式(E−2)で
示される構造を主成分とするエポキシ樹脂(エポキシ当
量190g/eq)
Epoxy resin (E-2): an epoxy resin having a structure represented by the formula (E-2) as a main component (epoxy equivalent: 190 g / eq)

【化6】 Embedded image

【0022】フェノール樹脂(H−1):式(H−1)
で示されるフェノール樹脂(水酸基当量104g/e
q)
Phenol resin (H-1): Formula (H-1)
Phenolic resin (hydroxyl equivalent 104g / e)
q)

【化7】 Embedded image

【0023】フェノール樹脂(H−2):式(H−2)
で示されるフェノール樹脂(水酸基当量165g/e
q)
Phenol resin (H-2): Formula (H-2)
Phenolic resin (hydroxyl equivalent 165 g / e)
q)

【化8】 Embedded image

【0024】[分子会合体の合成例] (合成例1)本州化学工業(株)・製ビスフェノールF
−D[ビス(モノヒドロキシフェニル)メタンの異性体
混合物の商品名。化合物(Y)に相当。]300g
(1.5モル)と、テトラフェニルホスホニウム・テト
ラフェニルボレート(Z)329g(0.5モル)とを
3Lセパラブルフラスコに仕込み、200℃で3時間反
応させた。この反応でのベンゼン留出量は、理論生成量
の97重量%(即ちベンゼン留出率97%)であった。
この反応による粗生成物を微粉砕し、セパラブルフラス
コに仕込み、2−プロパノールを粗生成物の仕込み重量
の3倍量加え、内温82.4℃(2−プロパノールの沸
点温度)で1.5時間攪拌した。その後、2−プロパノ
ールの大部分を除去し、更に加熱減圧下で低沸点分を除
去した。得られた生成物を化合物G1とした。又、溶媒
を重メタノールとして、G1の1H−NMRでの測定を
行った。4.8ppm付近及び3.3ppm付近のピー
クは溶媒のピークで、6.4〜7.1ppm付近のピー
ク群は、原料であるビスフェノールF[(X)1モルに
対するモル数(a)]及びこのビスフェノールFから1
個の水素を除いたフェノキシド型の共役塩基[(X)1
モルに対するモル数(b)]のフェニルプロトン、7.
6〜8.0ppm付近のピーク群は、テトラフェニルホ
スホニウム基のフェニルプロトンと帰属され、それらの
面積比から、モル比が(a+b)/(X)=2.2/1
であると計算された。
[Synthesis Example of Molecular Aggregate] (Synthesis Example 1) Bisphenol F manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.
-D [trade name of an isomer mixture of bis (monohydroxyphenyl) methane. Corresponds to compound (Y). ] 300g
(1.5 mol) and 329 g (0.5 mol) of tetraphenylphosphonium-tetraphenylborate (Z) were charged into a 3 L separable flask and reacted at 200 ° C. for 3 hours. The amount of benzene distilled in this reaction was 97% by weight of the theoretical amount (that is, the benzene distillation rate was 97%).
The crude product of this reaction is pulverized, charged into a separable flask, 2-propanol is added in an amount three times the charged weight of the crude product, and the internal temperature is increased to 82.4 ° C. (boiling point temperature of 2-propanol). Stir for 5 hours. Thereafter, most of the 2-propanol was removed, and a low-boiling component was further removed under heating and reduced pressure. The obtained product was designated as compound G1. Further, G1 was measured by 1 H-NMR using heavy solvent as a solvent. The peaks around 4.8 ppm and 3.3 ppm are the peaks of the solvent, and the peak group around 6.4 to 7.1 ppm is the starting material bisphenol F [the number of moles (a) relative to 1 mole of (X) (X)] From bisphenol F 1
Phenoxide-type conjugated base [(X) 1
6. phenyl protons in moles per mole (b)];
The peak group around 6 to 8.0 ppm is attributed to the phenyl proton of the tetraphenylphosphonium group, and from their area ratio, the molar ratio is (a + b) / (X) = 2.2 / 1.
It was calculated to be

【0025】(合成例2)5Lのセパラブルフラスコ
に、本州化学工業(株)・製ビスフェノールF−D(化
合物(Y)に相当)300g(1.5モル)、北興化学
工業(株)・製テトラフェニルホスホニウムブロマイド
314g(0.75モル)、メタノール3000gを仕
込み、完全に溶解させた。そこに水酸化ナトリウムを3
0g含有するメタノール/水混合溶液を攪拌しながら滴
下した。得られた溶液を多量の水中に滴下する再沈作業
を行い、目的物を固形物として得た。濾過して固形物を
取り出し、乾燥させて得られた生成物を化合物G2とし
た。又、溶媒を重メタノールとして、G2の1H−NM
Rでの測定を行った。4.8ppm付近及び3.3pp
m付近のピークは溶媒のピークで、6.4〜7.1pp
m付近のピーク群は、原料であるビスフェノールF
[(X)1モルに対するモル数(a)]及びこのビスフ
ェノールFから1個の水素を除いたフェノキシド型の共
役塩基[(X)1モルに対するモル数(b)]のフェニ
ルプロトン、7.6〜8.0ppm付近のピーク群は、
テトラフェニルホスホニウム基のフェニルプロトンと帰
属され、それらの面積比から、モル比が(a+b)/
(X)=2/1であると計算された。
(Synthesis Example 2) 300 g (1.5 mol) of bisphenol FD (corresponding to compound (Y)) manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd. was placed in a 5-liter separable flask. 314 g (0.75 mol) of tetraphenylphosphonium bromide and 3000 g of methanol were charged and completely dissolved. Sodium hydroxide 3
A methanol / water mixed solution containing 0 g was added dropwise with stirring. A reprecipitation operation of dropping the obtained solution into a large amount of water was performed to obtain the target substance as a solid. The solid was removed by filtration, and the product obtained by drying was designated as compound G2. The solvent as a heavy methanol, 1 G2 H-NM
Measurements at R were made. Around 4.8 ppm and 3.3 pp
The peak near m is the peak of the solvent, which is 6.4 to 7.1 pp.
The peak group near m is bisphenol F as a raw material.
[(X) 1 mole per mole (a)] and a phenoxide-type conjugate base obtained by removing one hydrogen from this bisphenol F [(X) mole number (b) per 1 mole] phenyl proton, 7.6 The peak group around -8.0 ppm
It is assigned to the phenyl proton of the tetraphenylphosphonium group, and the molar ratio is (a + b) /
It was calculated that (X) = 2/1.

【0026】[エポキシ樹脂組成物の製造例]配合割合
は重量部とする。 (実施例1) エポキシ樹脂(E−1) 13.3重量部 フェノール樹脂(H−1) 5.2重量部 テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート(以下、TPPKとい う) 0.25重量部 溶融球状シリカ 67.95重量部 金属水酸化物固溶体(Mg0.8Zn0.2(OH)2、平均粒径1μm) 6.0重量部 ほう酸亜鉛(2ZnO・3B23・3.5H2O、平均粒径10μm) 6.0重量部 エポキシシランカップリング剤 0.5重量部 カーボンブラック 0.3重量部 カルナバワックス 0.5重量部 を常温でスーパーミキサーを用いて混合し、70〜10
0℃でロール混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成
物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で
評価した。結果を表1に示す。
[Production Example of Epoxy Resin Composition] The compounding ratio is by weight. (Example 1) Epoxy resin (E-1) 13.3 parts by weight Phenol resin (H-1) 5.2 parts by weight Tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate (hereinafter referred to as TPPK) 0.25 parts by weight Melted sphere Silica 67.95 parts by weight Metal hydroxide solid solution (Mg 0.8 Zn 0.2 (OH) 2 , average particle size 1 μm) 6.0 parts by weight Zinc borate (2ZnO.3B 2 O 3 .3.5H 2 O, average particle size 6.0 parts by weight Epoxy silane coupling agent 0.5 parts by weight Carbon black 0.3 parts by weight Carnauba wax 0.5 parts by weight was mixed at room temperature using a super mixer, and 70 to 10 parts by weight were mixed.
Roll kneading was performed at 0 ° C., followed by cooling and pulverization to obtain an epoxy resin composition. The obtained epoxy resin composition was evaluated by the following method. Table 1 shows the results.

【0027】評価方法 スパイラルフロー:EMMI−1−66に準じたスパイ
ラルフロー測定用金型を用いて、金型温度175℃、圧
力70kg/cm2、硬化時間120秒で測定した。 ショアD硬度:金型温度180℃、注入圧力100kg
/cm2、硬化時間50秒で成形し、型開き10秒後に
測定したショアD硬度の値を硬化性とする。ショアD硬
度は硬化性の指標であり、数値が大きい方が硬化性が良
好である。 難燃性:低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度
175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で
試験片(127mm×12.7mm×3.2mm)を成
形し、アフターベークとして175℃、8時間処理した
後、UL−94垂直法に準じて難燃性を判定した。 熱時強度:低圧トランスファー成形機を用いて、成形温
度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒
で試験片(80mm×10mm×4mm)を成形し、ア
フターベークとして175℃、8時間処理した後、24
0℃での曲げ強度をJIS K 6911に準じて測定
した。単位はN/mm2。 吸水率:低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度
175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で
試験円盤(直径50mm、厚さ4mm)を成形し、アフ
ターベークとして175℃、8時間処理した後、150
℃で16時間乾燥処理を行い、85℃、相対湿度85%
で168時間処理を行ったものについて、初期重量に対
する増加重量の百分率を求めた。単位は%。 耐半田クラック性:低圧トランスファー成形機を用い
て、成形温度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時
間120秒で80pQFP(2mm厚、チップサイズ
9.0mm×9.0mm)を成形し、アフターベークと
して175℃、8時間処理した後、85℃、相対湿度8
5%で96時間の処理を行い、IRリフロー処理(24
0℃、10秒)を行った。超音波探傷機を用いて、パッ
ケージ内部の剥離、クラック等の不良を観察した。6個
のパッケージ中の不良パッケージ数を示す。 高温保管特性:低圧トランスファー成形機を用いて、成
形温度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間12
0秒で16pDIP(チップサイズ3.0mm×3.5
mm)を成形し、アフターベークとして175℃、8時
間処理した後、高温保管試験(185℃、1000時
間)を行い、配線間の電気抵抗値が初期値に対し20%
増加したパッケージを不良と判定した。15個のパッケ
ージ中の不良率を百分率で示す。単位は%。 耐湿性:低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度
175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で
16pDIP(チップサイズ3.0mm×3.5mm)
を成形した。その後プレッシャークッカー試験(125
℃、2.4kg/cm2)を行い、回路のオープン不良
を50時間ごとに測定したときの不良発生時間を測定し
た。単位は時間。 25℃保存性:25℃で7日間保存した後、スパイラル
フローを測定し、調整直後のスパイラルフローに対する
百分率として表した。単位は%。
Evaluation method Spiral flow: Measured using a mold for measuring spiral flow according to EMMI-1-66, at a mold temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 and a curing time of 120 seconds. Shore D hardness: mold temperature 180 ° C, injection pressure 100kg
/ Cm 2 and a curing time of 50 seconds, and the value of Shore D hardness measured 10 seconds after opening the mold is defined as curability. Shore D hardness is an index of curability, and the larger the numerical value, the better the curability. Flame retardancy: A test piece (127 mm × 12.7 mm × 3.2 mm) was molded using a low pressure transfer molding machine at a molding temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 , and a curing time of 120 seconds. After treating for 8 hours, the flame retardancy was determined according to the UL-94 vertical method. Hot strength: A test piece (80 mm × 10 mm × 4 mm) was molded using a low pressure transfer molding machine at a molding temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 and a curing time of 120 seconds, and treated at 175 ° C. for 8 hours as an after-bake. After that, 24
The flexural strength at 0 ° C. was measured according to JIS K 6911. The unit is N / mm 2 . Water absorption: A test disk (diameter 50 mm, thickness 4 mm) was molded using a low-pressure transfer molding machine at a molding temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 , and a curing time of 120 seconds. After that, 150
Dry at 16 ° C for 16 hours, 85 ° C, 85% relative humidity
168 hours, the percentage of increase in weight relative to the initial weight was determined. Units%. Solder crack resistance: 80 pQFP (2 mm thick, chip size 9.0 mm × 9.0 mm) was molded using a low pressure transfer molding machine at a molding temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 , and a curing time of 120 seconds, followed by after-baking. After treatment at 175 ° C for 8 hours, 85 ° C and relative humidity of 8
96 hours processing at 5%, IR reflow processing (24
(0 ° C., 10 seconds). Using an ultrasonic flaw detector, defects such as peeling and cracks inside the package were observed. The number of defective packages in the six packages is shown. High-temperature storage characteristics: using a low-pressure transfer molding machine, molding temperature 175 ° C., pressure 70 kg / cm 2 , curing time 12
16pDIP in 0 seconds (chip size 3.0mm × 3.5
mm), and after-baked at 175 ° C. for 8 hours, subjected to a high-temperature storage test (185 ° C., 1000 hours).
The increased package was determined to be defective. The percentage defective in the 15 packages is shown as a percentage. Units%. Moisture resistance: Using a low-pressure transfer molding machine, 16pDIP (chip size: 3.0 mm × 3.5 mm) at a molding temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 , and a curing time of 120 seconds.
Was molded. Thereafter, a pressure cooker test (125
C., 2.4 kg / cm 2 ), and the failure occurrence time when the open failure of the circuit was measured every 50 hours was measured. The unit is time. Storage at 25 ° C .: After storing at 25 ° C. for 7 days, the spiral flow was measured and expressed as a percentage of the spiral flow immediately after adjustment. Units%.

【0028】(実施例2〜11、比較例1〜6)表1、
表2の配合に従い、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂
組成物を得て、実施例1と同様にして評価した。結果を
表1、表2に示す。実施例3〜7、実施例11、比較例
3、比較例5に用いた硬化促進剤は、式(5)で示され
る化合物である比較例2、比較例6に用いた硬化促進剤
は、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン
−7(以下、DBUという)である。比較例1に用いた
臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエポキシ当量
は、365g/eq.である。
(Examples 2 to 11, Comparative Examples 1 to 6)
According to the formulation in Table 2, an epoxy resin composition was obtained in the same manner as in Example 1, and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2. The curing accelerator used in Examples 3 to 7, Example 11, Comparative Example 3, and Comparative Example 5 is a compound represented by Formula (5). The curing accelerator used in Comparative Examples 2 and 6 is: 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (hereinafter referred to as DBU). The epoxy equivalent of the brominated bisphenol A type epoxy resin used in Comparative Example 1 was 365 g / eq. It is.

【化9】 Embedded image

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明に従うと、ハロゲン系難燃剤、及
びアンチモン化合物を含まず、成形性、速硬化性、流動
性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られ、
これを用いた半導体装置は難燃性、高温保管特性、耐湿
信頼性及び耐半田クラック性に優れる。
According to the present invention, an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation which does not contain a halogen-based flame retardant and an antimony compound and has excellent moldability, rapid curability and fluidity can be obtained.
A semiconductor device using this is excellent in flame retardancy, high temperature storage characteristics, moisture resistance reliability, and solder crack resistance.

───────────────────────────────────────────────────── 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 CC02X CC04X CC05X CC06X CC07X CD00W CD04W CD05W CD06W CD07W CD20W DE078 DE098 DE147 DJ007 DJ017 DJ047 DK009 EW176 FD017 FD138 FD139 FD156 FD160 FD200 GQ00 4J036 AA02 AC01 AC02 AC15 AD01 AD18 AF01 AF05 AF06 FA01 FA06 FA12 FB07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB18 EC05 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 CC02X CC04X CC05X CC06X CC07X CD00W CD04W CD05W CD06W CD07W CD20W DE078 DE098 DE147 DJ007 DJ017 DJ047 DK009 EW176 FD017 FD138 FD139 FD156 FD160 FD200 GQ00 4J036 AA02 AC01 AC02 AC15 AD01 AD18 AF01 AF05 AF06 FA01 FA06 FA12 FB07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EC05

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂、(C)テトラ置換ホスホニウム化合物、(D)無
機充填材、(E)一般式(1)で示される金属水酸化物
固溶体、及び(F)一般式(2)で示されるほう酸亜鉛
を必須成分と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。 Mg1-x2+ x(OH)2 (1) (式中M2+は、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu
2+及びZn2+からなる群から選ばれた少なくとも1種の
二価金属イオンを示し、xは0.01≦x≦0.5の数
を示す) pZnO・qB23・rH2O (2) (式中p、q、rは正数)
1. An epoxy resin, (B) a phenolic resin, (C) a tetra-substituted phosphonium compound, (D) an inorganic filler, (E) a solid solution of a metal hydroxide represented by the general formula (1), and (F) An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, comprising zinc borate represented by the general formula (2) as an essential component. Mg 1-x M 2+ x (OH) 2 (1) (where M 2+ is Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu
Represents at least one kind of divalent metal ion selected from the group consisting of 2+ and Zn 2+ , and x represents a number of 0.01 ≦ x ≦ 0.5) pZnO · qB 2 O 3 · rH 2 O (2) (where p, q, and r are positive numbers)
【請求項2】 テトラ置換ホスホニウム化合物が、一般
式(3)で示される化合物、一般式(4)で示される化
合物、(G)テトラ置換ホスホニウム(X)と1分子内
にフェノール性水酸基を2個以上有する化合物(Y)及
び1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有する化合
物(Y)の共役塩基との分子会合体であって、該共役塩
基が前記フェノール性水酸基を1分子内に2個以上有す
る化合物(Y)から1個の水素を除いたフェノキシド型
化合物からなるもの、の中から選択される1種以上であ
る請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 (式中のR1〜R4は炭素数1〜8のアルキル基、フェニ
ル基又は置換フェニル基の中から選択される同一もしく
は異なる基) 【化2】 (ここで、R5はアルキル基、フェニル基、又はナフチ
ル基である。)
2. A compound represented by the general formula (3), a compound represented by the general formula (4), (G) a tetra-substituted phosphonium (X) and a phenolic hydroxyl group in one molecule. And a compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule and a conjugate base, wherein the conjugate base has two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule. 2. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the compound is at least one selected from compounds comprising a phenoxide-type compound obtained by removing one hydrogen from a compound (Y) having at least one compound. 3. Embedded image (Wherein R 1 to R 4 are the same or different groups selected from an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a phenyl group or a substituted phenyl group) (Here, R 5 is an alkyl group, a phenyl group, or a naphthyl group.)
【請求項3】 一般式(1)で示される金属水酸化物固
溶体のM2+がZn2+、又はNi2+である請求項1〜2記
載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
3. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein M 2+ of the metal hydroxide solid solution represented by the general formula (1) is Zn 2+ or Ni 2+ .
【請求項4】 ほう酸亜鉛が、2ZnO・3B23
3.5H2Oである請求項1〜3記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物。
4. Zinc borate is 2ZnO.3B 2 O 3.
3.5 H 2 O at which claims 1-3 semiconductor encapsulating epoxy resin composition.
【請求項5】 1分子内にフェノール性水酸基を2個以
上有する化合物(Y)が、ジヒドロキシベンゼン類、ト
リヒドロキシベンゼン類、ビスフェノール類、ビフェノ
ール類、ジヒドロキシナフタレン類、フェノールノボラ
ック樹脂、フェノールアラルキル樹脂の中から選択され
る1種以上である請求項2〜4記載の半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物。
5. The compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule is selected from dihydroxybenzenes, trihydroxybenzenes, bisphenols, biphenols, dihydroxynaphthalenes, phenol novolak resins and phenol aralkyl resins. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 2, which is at least one selected from the group consisting of:
【請求項6】 分子会合体が、テトラ置換ホスホニウム
・テトラ置換ボレート(Z)と、1分子内にフェノール
性水酸基を2個以上有する化合物(Y)とを、高温下で
反応させた後、更に沸点60℃以上の溶媒中で熱反応さ
せて得られるものである請求項2〜5記載の半導体封止
用エポキシ樹脂組成物。
6. A molecular aggregate comprising reacting a tetra-substituted phosphonium / tetra-substituted borate (Z) with a compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule at a high temperature, and further reacting the compound. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 2, wherein the epoxy resin composition is obtained by a thermal reaction in a solvent having a boiling point of 60 ° C. or higher.
【請求項7】 分子会合体が、1分子内にフェノール性
水酸基を2個以上有する化合物(Y)と、無機塩基又は
有機塩基と、テトラ置換ホスホニウムハライドとを反応
させて得られるものである請求項2〜5記載の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物。
7. A molecular aggregate obtained by reacting a compound (Y) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, an inorganic base or an organic base, and a tetra-substituted phosphonium halide. Item 6. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to Item 2 to 5.
【請求項8】 テトラ置換ホスホニウム(X)が、テト
ラフェニルホスホニウムである請求項2〜7記載の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。
8. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 2, wherein the tetra-substituted phosphonium (X) is tetraphenylphosphonium.
【請求項9】 請求項1〜8記載のいずれかの半導体封
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。
9. A semiconductor device comprising a semiconductor element encapsulated with the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1.
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