JP2001288253A - Epoxy resin composition and semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition and semiconductor device

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JP2001288253A
JP2001288253A JP2000107537A JP2000107537A JP2001288253A JP 2001288253 A JP2001288253 A JP 2001288253A JP 2000107537 A JP2000107537 A JP 2000107537A JP 2000107537 A JP2000107537 A JP 2000107537A JP 2001288253 A JP2001288253 A JP 2001288253A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
represented
general formula
formula
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JP2000107537A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Ikeda
雅之 池田
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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 a semiconductor sealing epoxy resin composition being excellent in moldability such as fluidity and curability, adhesion, giving a cured product excellent in high-temperature low-stress properties and soldering resistance, and being excellent in high-temperature storability owing to its excellent flame retardancy exhibited in spite of the absence of a bromine compound and an antimony compound. SOLUTION: There is provided a semiconductor sealing epoxy resin composition consisting essentially of (A) epoxy resins represented by general formulae (1) and/or (2), (B) a phenolic resin represented by general formula (3), (C) an inorganic filler, and (D) a cure accelerator.

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、流動性、硬化性等
の成形性とともに耐半田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 having excellent moldability such as fluidity and curability and excellent solder resistance, and a semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】IC、LSI等の半導体素子の封止方法
として、エポキシ樹脂組成物のトランスファー成形によ
る方法が、低コスト、大量生産に適した方法として採用
されて久しく、信頼性もエポキシ樹脂や硬化剤であるフ
ェノール樹脂の改良により向上が図られてきた。しか
し、近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場
動向において、半導体の高集積化も年々進み、又、半導
体装置の表面実装化が促進されるなかで、半導体封止用
エポキシ樹脂組成物への要求は益々厳しいものとなって
きている。このため、従来からのエポキシ樹脂組成物で
は解決できない問題点も出てきている。その最大の問題
点は、半導体装置の表面実装の採用により半導体装置が
半田浸漬、あるいはリフロー工程で急激に200℃以上
の高温にさらされ、半導体装置が吸湿した水分が爆発的
に気化する際の応力により、半導体装置が割れたり、半
導体素子、リードフレーム、インナーリード上の各種メ
ッキされた接合部分との各界面で、剥離が生じ信頼性が
著しく低下する現象である。更に、近年半導体装置の薄
型化に伴い、半導体装置中に占めるエポキシ樹脂組成物
の硬化物の厚みが一段と薄くなってきており、64M、
256MDRAM用の半導体装置は、1mm厚のTSO
Pが主流となりつつある。これら薄型半導体装置には、
エポキシ樹脂組成物の成形時の充填性が良好で、金線変
形が少なく、半導体素子やリードフレームの変形(チッ
プシフトやダイパッドシフトと呼ぶ)がないことが要求
され、そのためエポキシ樹脂組成物には、成形時の流動
性に優れることが必要である。一方、半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物には難燃剤成分として、臭素含有の化合
物、及び三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化
アンチモン等のアンチモン化合物が配合されている。し
かしながら、世界的環境保護の意識の高まりのなか、臭
素含有の有機化合物や、アンチモン化合物を使用せずに
難燃性を有するエポキシ樹脂組成物の要求が大きくなっ
てきている。更に、半導体装置を150〜200℃での
高温で長時間保管すると、難燃剤である臭素化合物やア
ンチモン化合物は、半導体素子の抵抗値の増加や、金線
の断線を引き起こすことが知られている。この観点から
も、臭素化合物やアンチモン化合物を使用しない高温保
管特性に優れるエポキシ樹脂組成物の開発が待たれてい
た。
2. Description of the Related Art As a method for encapsulating semiconductor elements such as ICs and LSIs, a method by transfer molding of an epoxy resin composition has been employed for a long time as a method suitable for low cost and mass production, and the reliability of epoxy resin or epoxy resin has been long. Improvements have been made by improving phenolic resins as curing agents. However, in the recent market trend of miniaturization, weight reduction and high performance of electronic devices, the integration of semiconductors has been increasing year by year, and the surface mounting of semiconductor devices has been promoted. Demands for resin compositions are becoming more stringent. For this reason, a problem that cannot be solved by the conventional epoxy resin composition has appeared. The biggest problem is that the adoption of the surface mounting of the semiconductor device causes the semiconductor device to be rapidly exposed to a high temperature of 200 ° C. or more in the solder immersion or reflow process, and the moisture absorbed by the semiconductor device explosively evaporates. This is a phenomenon in which a semiconductor device is cracked due to stress, or peeling occurs at each interface with various plated joint portions on a semiconductor element, a lead frame, and inner leads, and reliability is significantly reduced. Further, in recent years, as semiconductor devices have become thinner, the thickness of a cured product of the epoxy resin composition occupying in the semiconductor device has become much thinner.
The semiconductor device for 256MDRAM is a 1 mm thick TSO
P is becoming mainstream. These thin semiconductor devices include:
It is required that the filling property of the epoxy resin composition during molding is good, the gold wire deformation is small, and there is no deformation of semiconductor elements and lead frames (referred to as chip shift or die pad shift). It is necessary to have excellent fluidity during molding. On the other hand, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation contains a compound containing bromine and an antimony compound such as antimony trioxide, antimony pentoxide and antimony pentoxide as a flame retardant component. However, with the increasing awareness of global environmental protection, there is an increasing demand for epoxy resin compositions having flame retardancy without using bromine-containing organic compounds or antimony compounds. Further, when a semiconductor device is stored at a high temperature of 150 to 200 ° C. for a long time, a bromine compound or an antimony compound as a flame retardant is known to cause an increase in the resistance value of a semiconductor element or a break in a gold wire. . From this viewpoint, development of an epoxy resin composition having excellent high-temperature storage characteristics without using a bromine compound or an antimony compound has been awaited.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、流動性、硬
化性等の成形性に優れ、半導体素子、リードフレーム等
の各種部材との接着性の向上、硬化物の高温時における
低弾性率化による低応力化により、基板実装時における
半導体装置の耐半田性を著しく向上させ、更に難燃性に
優れるため、臭素化合物、アンチモン化合物を削減もし
くは削除して、高温保管特性を向上させた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いた半導体装置を提
供するものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is excellent in moldability such as fluidity and curability, has improved adhesiveness to various members such as semiconductor elements and lead frames, and has a low elastic modulus of a cured product at a high temperature. Semiconductors that have significantly improved the soldering resistance of the semiconductor device when mounted on the board due to the reduction in stress due to the development, and also have excellent flame retardancy, so bromine compounds and antimony compounds have been reduced or eliminated to improve high-temperature storage characteristics. An epoxy resin composition for sealing, and a semiconductor device using the same.

【0004】[0004]

【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)で示されるエポキシ樹
脂、(B)一般式(3)で示されるフェノール樹脂、
(C)無機充填材、及び(D)硬化促進剤を必須成分と
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、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。
The present invention provides (A) an epoxy resin represented by the general formula (1) and / or (2), (B) a phenolic resin represented by the general formula (3),
An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, comprising (C) an inorganic filler and (D) a curing accelerator as essential components, and a semiconductor element encapsulated with the epoxy resin composition. Semiconductor device.

【0005】[0005]

【化4】 (式(1)中のRは炭素数1〜4のアルキル基の中から
選択される同一もしくは異なる基、aは0〜3の整数、
bは1〜2の整数、m、nは平均値であり、1〜10の
正数)
Embedded image (R in the formula (1) is the same or different group selected from alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, a is an integer of 0 to 3,
b is an integer of 1 to 2, m and n are average values, and a positive number of 1 to 10)

【0006】[0006]

【化5】 (式(2)中のRは炭素数1〜4のアルキル基の中から
選択される同一もしくは異なる基、aは0〜4の整数、
bは1〜2の整数、nは平均値であり、1〜10の正
数)
Embedded image (R in the formula (2) is the same or different group selected from alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, a is an integer of 0 to 4,
b is an integer of 1 to 2, n is an average value, and a positive number of 1 to 10)

【0007】[0007]

【化6】 (式(3)中のm、nは平均値であり、1〜10の正
数)
Embedded image (M and n in the formula (3) are average values and positive numbers of 1 to 10)

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明に用いられるエポキシ樹脂
は、一般式(1)、一般式(2)で示されるエポキシ樹
脂からなる群から選ばれる1種以上である。一般式
(1)、一般式(2)で示されるエポキシ樹脂は、分子
中にナフトール類のエポキシ化物を含むことを特徴とし
ている。一般式(1)で示されるエポキシ樹脂として
は、例えば、フェノール類とナフトール又はナフタレン
ジオール類をホルムアルデヒドで共縮合して得られるノ
ボラック樹脂を、更にグリシジルエーテル化したもの等
が挙げられ、フェノール類と、ナフトール又はナフタレ
ンジオール類とが、ランダム共重合したものが一般的で
ある。又、ナフトールとしては、α−ナフトール、β−
ナフトールのいずれでも良い。又、n/(m+n)の比
率は、0.25以上であることが本目的からは望まし
い。一般式(2)で示されるエポキシ樹脂としては、例
えば、ビス(メトキシメチル)ベンゼンとナフトール又
はナフタレンジオールをフリーデル・クラフツ・アルキ
ル化反応により重合させたナフトール樹脂を、更にグリ
シジルエーテル化したもの等が挙げられる。又、ナフト
ールとしては、α−ナフトール、β−ナフトールのいず
れでも良い。一般式(1)、一般式(2)で示されるエ
ポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は、従
来のオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用い
た場合に比べ、ガラス転移温度を越えた高温時での強度
が高く、又、吸湿率が低い。従って表面実装の吸湿後の
半田付け時における耐半田性に優れている。又、ナフタ
レン骨格は芳香環を多く有するため難燃性に優れ、硬化
剤との組合せによっては難燃剤を配合しなくても良好な
難燃性を発現できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The epoxy resin used in the present invention is at least one selected from the group consisting of epoxy resins represented by the general formulas (1) and (2). The epoxy resins represented by the general formulas (1) and (2) are characterized in that epoxides of naphthols are contained in the molecule. Examples of the epoxy resin represented by the general formula (1) include those obtained by co-condensing a phenol and a naphthol or a naphthalene diol with formaldehyde, and further glycidyl etherizing the novolak resin. , Naphthol or naphthalene diols are generally random copolymerized. As naphthol, α-naphthol, β-
Any of naphthols may be used. In addition, the ratio of n / (m + n) is desirably 0.25 or more for this purpose. As the epoxy resin represented by the general formula (2), for example, a naphthol resin obtained by polymerizing bis (methoxymethyl) benzene with naphthol or naphthalene diol by a Friedel-Crafts alkylation reaction and further glycidyl etherizing the naphthol resin is used. Is mentioned. As the naphthol, either α-naphthol or β-naphthol may be used. The cured product of the epoxy resin composition using the epoxy resin represented by the general formula (1) or (2) has a higher temperature than the glass transition temperature as compared with the case of using the conventional ortho-cresol novolak type epoxy resin. High strength at the time and low moisture absorption. Therefore, it is excellent in solder resistance at the time of soldering after moisture absorption of surface mounting. Further, the naphthalene skeleton has many aromatic rings and thus has excellent flame retardancy. Depending on the combination with the curing agent, good flame retardancy can be exhibited without blending a flame retardant.

【0009】一般式(1)、一般式(2)で示されるエ
ポキシ樹脂は、その特性が損なわれない範囲で他のエポ
キシ樹脂と併用してもかまわないが、これらのエポキシ
樹脂の配合量を調節することにより、耐半田性と難燃性
を最大限に引き出すことができる。これらの効果を引き
出すためには、一般式(1)、一般式(2)で示される
エポキシ樹脂の合計量は、総エポキシ樹脂中に30重量
%以上が好ましく、特に50重量%以上が好ましい。3
0重量%未満だと、高温時の強度や低吸湿性が十分に得
られず、耐半田クラック性が不十分となるおそれがあ
り、又、難燃性も低下する傾向にあるので好ましくな
い。一般式(1)、一般式(2)で示されるエポキシ樹
脂と併用できる他のエポキシ樹脂としては、分子内にエ
ポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般
を指し、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフ
ェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾール
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、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポ
キシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、フェノール
アラルキル型エポキシ樹脂(フェニレン骨格、ビフェニ
レン骨格等を有する)等が挙げられ、これらは単独でも
混合して用いても良い。
The epoxy resins represented by the general formulas (1) and (2) may be used in combination with other epoxy resins as long as their properties are not impaired. By adjusting, solder resistance and flame retardancy can be maximized. In order to obtain these effects, the total amount of the epoxy resins represented by the general formulas (1) and (2) is preferably at least 30% by weight, more preferably at least 50% by weight in the total epoxy resin. Three
If the content is less than 0% by weight, sufficient strength at low temperatures and low hygroscopicity may not be obtained, and the solder crack resistance may be insufficient, and the flame retardancy tends to decrease. Other epoxy resins that can be used in combination with the epoxy resins represented by the general formulas (1) and (2) include all monomers, oligomers and polymers having an epoxy group in the molecule, such as bisphenol-type epoxy resins and biphenyls Epoxy resin, stilbene epoxy resin, phenol novolak epoxy resin, orthocresol novolak epoxy resin, triphenolmethane epoxy resin, alkyl-modified triphenolmethane epoxy resin, dicyclopentadiene-modified phenol epoxy resin, containing triazine nucleus Examples include an epoxy resin and a phenol aralkyl type epoxy resin (having a phenylene skeleton, a biphenylene skeleton, and the like), and these may be used alone or in combination.

【0010】本発明に用いられる一般式(3)で示され
るフェノール樹脂としては、例えば、キシレングリコー
ルとナフトアルデヒドをフェノールと酸触媒下で共縮合
して得られるもの等が挙げられる。一般式(3)で示さ
れるフェノール樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物の硬化
物は、ガラス転移温度を越えた高温域での弾性率が低
く、又、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接着性に優れた特徴を有
している。又、分子中に含有される構造は難燃性が高
く、一般式(1)、一般式(2)で示されるナフタレン
骨格含有のエポキシ樹脂との組合せで難燃剤を削減もし
くは配合しないでも良好な難燃性を発現する。一般式
(3)中のm、nは平均値であり、1〜10の正数であ
る。より好ましくはm、n=1〜5である。m、nのい
ずれかが10を越えると、流動性に劣るので好ましくな
い。m/(m+n)の比率は、0.1〜0.9が好まし
い。0.1未満だと、高温時の低弾性率化や低吸湿化の
効果が小さく、又、難燃性が低下し、0.9を越える
と、硬化性が低下する傾向にある。一般式(3)で示さ
れるフェノール樹脂の150℃での溶融粘度としては、
0.1〜1.5ポイズが好ましい。0.1ポイズ未満だ
と、架橋性に問題が生じるので好ましくない。1.5ポ
イズを越えると、溶融時の流動性が低下するので好まし
くない。本発明の一般式(3)で示されるフェノール樹
脂の150℃での溶融粘度は、ICI粘度計(コーン&
プレート型)を用いて測定したものである。一般式
(3)で示されるフェノール樹脂は、その特性が損なわ
れない範囲で他のフェノール樹脂と併用してもかまわな
いが、これらのフェノール樹脂の配合量を調節すること
により、耐半田クラック性を最大限に引き出すことがで
きる。耐半田クラック性の効果を引き出すためには、一
般式(3)で示されるフェノール樹脂を総フェノール樹
脂中に30重量%以上、好ましくは50重量%以上の使
用が望ましい。30重量%未満だと高温時の低弾性化や
低吸湿化及び接着性が十分に得られず、耐半田クラック
性が不十分となるおそれがあり、又、難燃性が低下す
る。一般式(3)で示されるフェノール樹脂と併用でき
るフェノール樹脂としては、分子内にフェノール性水酸
基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指
し、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、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、ジシクロペンタジエン変性フェノー
ル樹脂、トリフェノールメタン型樹脂等が挙げられ、こ
れらは単独でも混合して用いても良い。
The phenolic resin represented by the general formula (3) used in the present invention includes, for example, those obtained by co-condensing xylene glycol and naphthaldehyde with phenol under an acid catalyst. The cured product of the epoxy resin composition using the phenolic resin represented by the general formula (3) has a low modulus of elasticity in a high temperature region exceeding the glass transition temperature, and has low moisture absorption. Thermal stress during attachment can be reduced, and it has features that are excellent in solder crack resistance and adhesion to a substrate after soldering. In addition, the structure contained in the molecule has high flame retardancy, and is good even when the flame retardant is not reduced or blended in combination with the naphthalene skeleton-containing epoxy resin represented by the general formulas (1) and (2). Expresses flame retardancy. M and n in the general formula (3) are average values and are positive numbers of 1 to 10. More preferably, m and n = 1 to 5. If either m or n exceeds 10, the fluidity is poor, which is not preferable. The ratio of m / (m + n) is preferably from 0.1 to 0.9. If it is less than 0.1, the effect of lowering the elastic modulus and moisture absorption at high temperatures is small, and the flame retardancy is reduced. If it exceeds 0.9, the curability tends to be reduced. The melt viscosity of the phenol resin represented by the general formula (3) at 150 ° C. is as follows:
0.1 to 1.5 poise is preferred. If it is less than 0.1 poise, a problem occurs in the crosslinking property, which is not preferable. If it exceeds 1.5 poise, the fluidity at the time of melting is undesirably reduced. The melt viscosity at 150 ° C. of the phenolic resin represented by the general formula (3) of the present invention was measured using an ICI viscometer (Cone & Co.).
(Plate type). The phenolic resin represented by the general formula (3) may be used in combination with other phenolic resins as long as its properties are not impaired. However, by adjusting the amount of these phenolic resins, the solder crack resistance is improved. Can be maximized. In order to bring out the effect of the solder crack resistance, it is desirable to use the phenol resin represented by the general formula (3) in an amount of 30% by weight or more, preferably 50% by weight or more in the total phenol resin. If it is less than 30% by weight, low elasticity, low moisture absorption, and sufficient adhesiveness at high temperatures may not be obtained, and the solder crack resistance may be insufficient, and the flame retardancy may be reduced. The phenolic resin that can be used in combination with the phenolic resin represented by the general formula (3) refers to all monomers, oligomers, and polymers having a phenolic hydroxyl group in the molecule, such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, phenol aralkyl resin, and terpene. Modified phenolic resins, dicyclopentadiene-modified phenolic resins, triphenolmethane-type resins, and the like may be mentioned, and these may be used alone or in combination.

【0011】本発明に用いられる無機充填材としては、
例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、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良
い。特に、無機充填材を高充填化するためには、球状溶
融シリカを用い、この球状溶融シリカの粒度分布を広く
することにより、成形時のエポキシ樹脂組成物の溶融粘
度を低減できるので好ましい。又、無機充填材は、予め
シランカップリング剤で表面処理されているものを用い
ても良い。無機充填材の配合量としては、全エポキシ樹
脂組成物中に75〜93重量%が好ましい。75重量%
未満だと、成形して得られた半導体装置の吸湿量が増加
し、半田処理温度での強度が低下し、半田処理時に半導
体装置にクラックが発生し易くなるので好ましくない。
一方、93重量%を越えると、エポキシ樹脂組成物の成
形時の流動性が低下し、未充填やチップシフト、パッド
シフトが発生し易くなるので好ましくない。
The inorganic filler used in the present invention includes:
For example, fused silica, crystalline silica, alumina, silicon nitride and the like can be mentioned, and these may be used alone or in combination. In particular, in order to highly fill the inorganic filler, it is preferable to use spherical fused silica and to broaden the particle size distribution of the spherical fused silica because the melt viscosity of the epoxy resin composition during molding can be reduced. Further, as the inorganic filler, a material which has been previously surface-treated with a silane coupling agent may be used. The blending amount of the inorganic filler is preferably from 75 to 93% by weight in the entire epoxy resin composition. 75% by weight
If the value is less than the above range, the moisture absorption of the semiconductor device obtained by molding increases, the strength at the solder processing temperature decreases, and cracks easily occur in the semiconductor device during the solder processing, which is not preferable.
On the other hand, if the content exceeds 93% by weight, the fluidity of the epoxy resin composition during molding decreases, and unfilling, chip shift, and pad shift tend to occur, which is not preferable.

【0012】本発明に用いられる硬化促進剤は、エポキ
シ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応の触媒であり、例
えば、トリブチルアミン、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7等のアミン系化合物、ト
リフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・
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、これらは単独でも混合して用いても良い。
The curing accelerator used in the present invention is a catalyst for a cross-linking reaction between an epoxy resin and a phenol resin. Examples of the curing accelerator include amines such as tributylamine and 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7. Compound, triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium
Organic phosphorus compounds such as tetraphenyl borate salt;
Examples thereof include imidazole compounds such as methylimidazole, and these may be used alone or in combination.

【0013】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、三
酸化アンチモン等の難燃剤を含有することは差し支えな
いが、半導体装置の150〜200℃の高温下での電気
特性の安定性が要求される用途では、臭素原子、アンチ
モン原子の含有量が、それぞれ全エポキシ樹脂組成物中
に0.2重量%未満であることが好ましいく、完全に含
まれない方がより好ましい。いずれかの含有量が0.2
重量%以上だと、高温下に放置すると半導体装置の抵抗
値が時間と共に増大し、最終的には半導体素子の金線が
断線する不良が発生する。又、環境保護の観点からも、
臭素原子、アンチモン原子のそれぞれの含有量が0.2
重量%未満で、極力含有されていないことが望ましい。
臭素原子の含有量は、蛍光X線分析法、イオンクロマト
グラフ分析法等の元素分析で測定することができる。ア
ンチモン原子の含有量は、原子吸光分析法、発光分析
法、蛍光X線分光法、イオンクロマトグラフ分析法等の
元素分析で測定することができる。又、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
て酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体、ポリシロ
キサン化合物に代表される低応力剤、カップリング剤、
カーボンブラックに代表される着色剤、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が適宜
配合可能である。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
ンモールド等の従来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 the component (D), a flame retardant such as a brominated epoxy resin or antimony trioxide may be contained as needed, but the stability of the electrical characteristics of the semiconductor device at a high temperature of 150 to 200 ° C. In required applications, the content of bromine atoms and antimony atoms is preferably less than 0.2% by weight in the total epoxy resin composition, and more preferably not completely contained. Any content is 0.2
If the content is not less than the weight%, the resistance value of the semiconductor device increases with time when left at high temperature, and eventually, a defect that the gold wire of the semiconductor element is broken occurs. Also, from the viewpoint of environmental protection,
Each content of bromine atom and antimony atom is 0.2
It is desirable that the content be less than 10% by weight and not contained as much as possible.
The content of bromine atoms can be measured by elemental analysis such as fluorescent X-ray analysis and ion chromatography. The content of antimony atoms can be measured by elemental analysis such as atomic absorption analysis, emission analysis, X-ray fluorescence spectroscopy, and ion chromatography. In addition to the components (A) to (D), the epoxy resin composition of the present invention may contain, if necessary, an inorganic ion exchanger such as bismuth oxide hydrate, a low stress agent represented by a polysiloxane compound, and a cup. Ring agent,
Colorant represented by carbon black, natural wax,
Various additives such as a synthetic wax, a higher fatty acid and a releasing agent such as a metal salt thereof or paraffin, and an antioxidant can be appropriately compounded. The epoxy resin composition of the present invention,
The components (A) to (D), other additives, and the like are mixed at room temperature using a mixer, melt-kneaded in a kneader such as a roll, kneader, or extruder, cooled, and pulverized. Using the epoxy resin composition of the present invention to seal electronic components such as semiconductor elements and manufacture semiconductor devices, transfer molding, compression molding, and injection molding may be performed by conventional molding methods such as molding. .

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明を実施例で具体的に説明する。
配合割合は重量部とする。 実施例1 式(4)で示されるエポキシ樹脂A(軟化点70℃、エポキシ当量220、1 50℃での溶融粘度1.0ポイズ) 5.9重量部
The present invention will be specifically described below with reference to examples.
The mixing ratio is by weight. Example 1 5.9 parts by weight of an epoxy resin A represented by the formula (4) (softening point: 70 ° C., epoxy equivalent: 220, melt viscosity at 150 ° C .: 1.0 poise)

【化7】 Embedded image

【0015】 式(5)で示されるフェノール樹脂E(軟化点70℃、水酸基当量175、1 50℃での溶融粘度0.9ポイズ、m:n=66:34) 5.1重量部5.1 parts by weight of a phenolic resin E represented by the formula (5) (softening point 70 ° C., hydroxyl equivalent 175, melt viscosity at 150 ° C. 0.9 poise, m: n = 66: 34)

【化8】 球状溶融シリカ 88.0重量部 トリフェニルホスフィン 0.2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 をミキサーを用いて混合した後、表面温度が90℃と4
5℃の2本ロールを用いて30回混練し、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。
Embedded image 88.0 parts by weight of spherical fused silica 0.2 parts by weight of triphenylphosphine 0.3 parts by weight of carbon black 0.5 parts by weight of carnauba wax were mixed using a mixer.
The mixture was kneaded 30 times using two rolls at 5 ° C., cooled and pulverized to obtain an epoxy resin composition. The obtained epoxy resin composition was evaluated by the following method. Table 1 shows the results.

【0016】評価方法 スパイラルフロー:EMMI−1−66に準じたスパイ
ラルフロー測定用の金型を用いて、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。 硬化性:金型温度175℃、注入圧力70kg/c
2、硬化時間2分で成形し、型開き10秒後のバコー
ル硬度を測定した。 熱時曲げ強度・熱時曲げ弾性率:240℃での曲げ強度
・曲げ弾性率をJISK 6911に準じて測定した。
単位はそれぞれN/mm2。 難燃性:トランスファー成形機を用いて、金型温度17
5℃、注入圧力70kg/cm2、硬化時間2分で試験
片を成形し、UL−94垂直試験(試験片厚さ1/16
inch)を行った。 耐半田性:トランスファー成形機を用いて、金型温度1
75℃、注入圧力70kg/cm2、硬化時間2分で1
00ピンTQFP(パッケージサイズは14×14m
m、厚み1.4mm、シリコンチップのサイズは、8.
0×8.0mm、リードフレームは42アロイ製)を成
形し、175℃、8時間で後硬化した。85℃、相対湿
度85%の環境下で168時間放置し、その後240℃
の半田槽に10秒間浸漬した。顕微鏡で観察し、クラッ
ク発生率[(外部クラック発生パッケージ数)/(全パ
ッケージ数)×100]を%で表示した。又、チップと
エポキシ樹脂組成物の硬化物との剥離面積の割合を超音
波探傷装置を用いて測定し、剥離率[(剥離面積)/
(チップ面積)×100]を%で表示した。 高温保管特性:トランスファー成形機を用いて、金型温
度175℃、注入圧力70kg/cm2、硬化時間2分
で、模擬素子を25μm径の金線で配線した16ピンS
OPを成形し、175℃、8時間で後硬化した。185
℃の恒温槽中に置き、一定時間ごとにピン間の抵抗値を
測定した。初期の抵抗値から10%以上抵抗値が増大し
たパッケージ数が15個中に8個以上になった時の恒温
槽処理時間を高温保管特性として表示した。この時間が
長いと、高温安定性に優れていることを示す。単位はh
r。 臭素原子、アンチモン原子含有量:圧力60kg/cm
2で直径40mm、厚さ5〜7mmに圧縮成形し、得ら
れた成形品を蛍光X線分析装置を用いて、全エポキシ樹
脂組成物中の臭素原子、アンチモン原子の含有量を定量
した。単位は重量%。
Evaluation method Spiral flow: Using a mold for spiral flow measurement in accordance with EMMI-1-66, a mold temperature of 175 ° C.
The measurement was performed at an injection pressure of 70 kg / cm 2 and a curing time of 2 minutes.
The unit is cm. Curability: mold temperature 175 ° C, injection pressure 70kg / c
Molding was performed with m 2 and a curing time of 2 minutes, and the Bacol hardness 10 seconds after the mold opening was measured. Bending strength at heating / bending elastic modulus at heating: The bending strength and flexural modulus at 240 ° C. were measured according to JIS K 6911.
The unit is N / mm 2 . Flame retardancy: Using a transfer molding machine, mold temperature 17
A test piece was molded at 5 ° C., an injection pressure of 70 kg / cm 2 , and a curing time of 2 minutes, and a UL-94 vertical test (test piece thickness 1/16
inch). Solder resistance: Using a transfer molding machine, mold temperature 1
75 ° C, injection pressure 70kg / cm 2 , curing time 2 minutes 1
00 pin TQFP (Package size is 14 × 14m
m, thickness 1.4 mm, silicon chip size is 8.
(0 × 8.0 mm, lead alloy made of 42 alloy) was molded and post-cured at 175 ° C. for 8 hours. It is left for 168 hours in an environment of 85 ° C. and 85% relative humidity, and then 240 ° C.
For 10 seconds. Observation was performed with a microscope, and the crack occurrence rate [(number of external crack occurrence packages) / (total number of packages) × 100] was expressed in%. Further, the ratio of the peeling area between the chip and the cured product of the epoxy resin composition was measured using an ultrasonic flaw detector, and the peeling rate [(peeling area) /
(Chip area) × 100] is shown in%. High temperature storage characteristics: using a transfer molding machine, a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 70 kg / cm 2 , and a curing time of 2 minutes.
The OP was molded and post-cured at 175 ° C. for 8 hours. 185
The sample was placed in a constant temperature bath at a temperature of ° C., and the resistance value between the pins was measured at regular intervals. The thermostatic bath processing time when the number of packages whose resistance value increased by 10% or more from the initial resistance value became 8 or more out of 15 was indicated as high-temperature storage characteristics. If this time is long, it indicates that the high-temperature stability is excellent. The unit is h
r. Bromine atom, antimony atom content: pressure 60 kg / cm
The resulting molded product was compression-molded to a diameter of 40 mm and a thickness of 5 to 7 mm in 2 , and the content of bromine atoms and antimony atoms in all the epoxy resin compositions was quantified using a fluorescent X-ray analyzer. The unit is% by weight.

【0017】実施例2〜5、比較例1〜4 表1、表2の配合に従って、実施例1と同様にエポキシ
樹脂組成物を得、実施例1と同様にして評価した。結果
を表1、表2に示す。なお、実施例、及び比較例で用い
た材料を以下に示す。式(6)で示されるナフトールア
ラルキル型エポキシ樹脂B(軟化点65℃、エポキシ当
量260、150℃での溶融粘度1.2ポイズ)
Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 to 4 Epoxy resin compositions were obtained in the same manner as in Example 1 according to the formulations in Tables 1 and 2, and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2. The materials used in the examples and comparative examples are shown below. Naphthol aralkyl type epoxy resin B represented by the formula (6) (softening point: 65 ° C., epoxy equivalent: 260, melt viscosity at 150 ° C .: 1.2 poise)

【化9】 Embedded image

【0018】式(7)で示されるナフタレン型エポキシ
樹脂C(軟化点70℃、エポキシ当量175、150℃
での溶融粘度1.8ポイズ)
The naphthalene type epoxy resin C represented by the formula (7) (softening point 70 ° C., epoxy equivalent 175, 150 ° C.)
Melt viscosity at 1.8 poise)

【化10】 Embedded image

【0019】ビフェニル型エポキシ樹脂D(融点105
℃、エポキシ当量195、油化シェルエポキシ(株)・
製、YX4000) 式(8)で示されるフェノール樹脂F(軟化点71℃、
水酸基当量184、150℃での溶融粘度0.9ポイ
ズ、m:n=77:23)
Biphenyl type epoxy resin D (melting point 105
° C, epoxy equivalent 195, Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.
Phenolic resin F represented by the formula (8) (softening point 71 ° C.,
(Hydroxyl equivalent 184, melt viscosity at 150 ° C. 0.9 poise, m: n = 77: 23)

【化11】 Embedded image

【0020】式(9)で示されるフェノール樹脂G(軟
化点77℃、水酸基当量175、150℃での溶融粘度
0.7ポイズ、m:n=72:28)
Phenol resin G represented by the formula (9) (softening point 77 ° C., hydroxyl equivalent 175, melt viscosity at 150 ° C. 0.7 poise, m: n = 72: 28)

【化12】 Embedded image

【0021】式(10)で示されるフェノール樹脂H
(軟化点79℃、水酸基当量175、150℃での溶融
粘度0.6ポイズ、m:n=68:32)
The phenolic resin H represented by the formula (10)
(Softening point 79 ° C., hydroxyl equivalent 175, melt viscosity at 150 ° C. 0.6 poise, m: n = 68: 32)

【化13】 Embedded image

【0022】臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹
脂(軟化点84℃、エポキシ当量285、臭素原子含有
率35重量%、日本化薬(株)・製、BREN−S)
Brominated phenol novolak type epoxy resin (softening point: 84 ° C., epoxy equivalent: 285, bromine atom content: 35% by weight, BREN-S, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)

【表1】 [Table 1]

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は、流動性、硬化性等の成形性、及び半導体素子、リ
ードフレーム等の各種部材との接着性に優れ、硬化物の
高温時における低弾性率化により低応力化がなされてお
り、これを用いた半導体装置は、基板実装時における耐
半田性に優れ、更に臭素化合物、アンチモン化合物を配
合しなくても難燃性に優れるため、高温保管特性に優れ
る。
The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention has excellent moldability such as fluidity and curability, and excellent adhesion to various members such as semiconductor elements and lead frames. Because of the low modulus of elasticity, low stress has been achieved, and semiconductor devices using this have excellent solder resistance when mounted on a substrate and excellent flame retardancy even without the addition of bromine and antimony compounds. Excellent in high temperature storage characteristics.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CC04X CC05X CC27X CD06W DE146 DJ006 DJ016 EN027 EU097 EU117 EW137 EW177 FD016 FD147 GQ01 GQ05 4J036 AA05 AE05 AF05 AF06 AF08 DA02 DC05 DC40 DC41 DC46 DD07 FB07 FB08 GA23 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA04 EA06 EB03 EB04 EB06 EB08 EB09 EB12 EB13 EB19 EC05 EC09 EC14 EC20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F-term (reference) 4J002 CC04X CC05X CC27X CD06W DE146 DJ006 DJ016 EN027 EU097 EU117 EW137 EW177 FD016 FD147 GQ01 GQ05 4J036 AA05 AE05 AF05 AF06 AF08 DA02 DC05 DC40 DC41 DC46 DD07 FB07 4A01CA23 JA07 EA06 EB03 EB04 EB06 EB08 EB09 EB12 EB13 EB19 EC05 EC09 EC14 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)で示されるエポキシ樹脂、(B)一般式(3)で
示されるフェノール樹脂、(C)無機充填材、及び
(D)硬化促進剤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。 【化1】 (式(1)中のRは炭素数1〜4のアルキル基の中から
選択される同一もしくは異なる基、aは0〜3の整数、
bは1〜2の整数、m、nは平均値であり、1〜10の
正数) 【化2】 (式(2)中のRは炭素数1〜4のアルキル基の中から
選択される同一もしくは異なる基、aは0〜4の整数、
bは1〜2の整数、nは平均値であり、1〜10の正
数) 【化3】 (式(3)中のm、nは平均値であり、1〜10の正
数)
(A) an epoxy resin represented by the general formula (1) and / or (2); (B) a phenolic resin represented by the general formula (3); (C) an inorganic filler; D) An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation comprising a curing accelerator as an essential component. Embedded image (R in the formula (1) is the same or different group selected from alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, a is an integer of 0 to 3,
b is an integer of 1 to 2, m and n are average values, and positive numbers of 1 to 10) (R in the formula (2) is the same or different group selected from alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, a is an integer of 0 to 4,
b is an integer of 1 to 2, n is an average value, and a positive number of 1 to 10) (M and n in the formula (3) are average values and positive numbers of 1 to 10)
【請求項2】 一般式(3)で示されるフェノール樹脂
の150℃での溶融粘度が0.1〜1.5ポイズである
請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
2. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the phenol resin represented by the general formula (3) has a melt viscosity at 150 ° C. of 0.1 to 1.5 poise.
【請求項3】 全エポキシ樹脂組成物中に含有される臭
素原子及びアンチモン原子が、それぞれ0.2重量%未
満である請求項1、又は2記載の半導体封止用エポキシ
樹脂組成物。
3. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein each of the total epoxy resin compositions contains less than 0.2% by weight of bromine atoms and antimony atoms.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかのエポキシ樹脂
組成物で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 according to claim 1.
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