JP2001335620A - Epoxy resin composition and semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition and semiconductor device

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JP2001335620A
JP2001335620A JP2000158087A JP2000158087A JP2001335620A JP 2001335620 A JP2001335620 A JP 2001335620A JP 2000158087 A JP2000158087 A JP 2000158087A JP 2000158087 A JP2000158087 A JP 2000158087A JP 2001335620 A JP2001335620 A JP 2001335620A
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epoxy resin
resin composition
phosphazene compound
cyclic phosphazene
compound
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Haruhiko Maeda
治彦 前田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition for semiconductor sealing which has excellent moldability, soldering stress resistance, high-temperature storing characteristics and flame retardance without containing a bromine compound and an antimony compound. SOLUTION: The composition is characterized, as the essential components, by containing (A) an epoxy resin, (B) a modified phenol resin obtained by polycondensing a petroleum-based heavy oil or pitches with a formaldehyde polymer and phenols in the presence of an acidic catalyst, (C) an inorganic filler, (D) a curing accelerator and (E) a cyclic phosphazene compound.

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、成形性、難燃性、
耐半田ストレス性に優れる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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to moldability, flame retardancy,
The present invention relates to an epoxy resin composition having excellent solder stress resistance 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
回路等の半導体装置は、主にエポキシ樹脂組成物で封止
されているが、これらのエポキシ樹脂組成物中には、通
常、難燃性を付与するために臭素含有有機化合物、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、臭素含有有機化合物、及びアンチモン化
合物を使用しなくとも難燃性に優れた半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物の開発が望まれている。更に、半導体装
置を150〜200℃での高温で長時間保管すると、難
燃剤成分である臭素含有有機化合物やアンチモン化合物
は、半導体装置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、臭素含有有機
化合物やアンチモン化合物を使用しないで高温保管特性
に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物の開発が待た
れていた。又、半導体装置のプリント回路基板への実装
時において、鉛を含有する半田(スズ−鉛合金)が使用
されており、同様に環境・衛生の点から、鉛を含有する
半田(スズ−鉛合金)を使用しないことが望まれてい
る。しかし鉛を含有する半田(スズ−鉛合金)では、融
点は183℃であり、従って半田処理時の温度は220
〜240℃であるが、これに対し、スズ−銀合金に代表
される鉛を含有しない半田では、融点が高く、半田処理
時の温度が260℃程度となるため、より耐半田ストレ
ス性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の開発が
望まれている。従来、耐半田ストレス性を向上させるた
めには、低粘度のエポキシ樹脂・硬化剤と、無機充填材
の高充填化との組み合わせが一般的であるが、低粘度の
エポキシ樹脂・硬化剤は硬化性に劣るため、離型性に劣
ることや成形品の硬度が低い等、成形性に難があった。
一方、ノボラック型フェノール樹脂は硬化性に優れる
が、粘度が高いために無機充填材の高充填化が困難であ
る。従って無機充填材を高充填化しなくても、耐半田ス
トレス性や難燃性の良好な硬化剤が必要である。エポキ
シ樹脂組成物として良好な成形性と耐半田ストレス性と
を完全に満足させるものは、未だ提案されていない。
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor devices such as diodes, transistors, and integrated circuits are mainly sealed with an epoxy resin composition, and these epoxy resin compositions usually have flame retardancy. For this purpose, a bromine-containing organic compound and an antimony compound are blended. However, the environment
From the viewpoint of hygiene, there is a demand for the development of an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation having excellent flame retardancy without using a bromine-containing organic compound and an antimony compound. Furthermore, when a semiconductor device is stored at a high temperature of 150 to 200 ° C. for a long time, a bromine-containing organic compound or an antimony compound, which is a flame retardant component, is known to cause an increase in the resistance value of the semiconductor device or breakage of a gold wire. ing. From this viewpoint, development of an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation which is excellent in high-temperature storage characteristics without using a bromine-containing organic compound or an antimony compound has been awaited. Also, when a semiconductor device is mounted on a printed circuit board, solder containing lead (tin-lead alloy) is used. Similarly, from the viewpoint of environment and sanitation, solder containing lead (tin-lead alloy) is used. ) Is not desired. However, in the case of a solder containing lead (tin-lead alloy), the melting point is 183 ° C., so that the temperature during the soldering process is 220 ° C.
On the other hand, a solder containing no lead, such as a tin-silver alloy, has a high melting point and a temperature of about 260 ° C. during the soldering process. Development of an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation has been desired. Conventionally, to improve solder stress resistance, a combination of a low-viscosity epoxy resin / curing agent and a high filling of inorganic filler is generally used, but a low-viscosity epoxy resin / curing agent is cured. Because of poor moldability, there were difficulties in moldability, such as poor mold release properties and low hardness of molded articles.
On the other hand, a novolak type phenol resin is excellent in curability, but it is difficult to highly fill an inorganic filler due to its high viscosity. Therefore, even if the inorganic filler is not highly filled, a curing agent having good solder stress resistance and flame retardancy is required. An epoxy resin composition that completely satisfies good moldability and solder stress resistance has not yet been proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、臭素含有有
機化合物、及びアンチモン化合物を含まず、成形性、耐
半田ストレス性、難燃性、及び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、及びこれを用いた半導
体装置を提供するものである。
The present invention is directed to an epoxy resin for semiconductor encapsulation which does not contain a bromine-containing organic compound and an antimony compound and has excellent moldability, solder stress resistance, flame retardancy, and high-temperature storage characteristics. A composition and a semiconductor device using the same are provided.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、(A)エポキ
シ樹脂、(B)石油系重質油又はピッチ類とホルムアル
デヒド重合物とフェノール類とを酸触媒の存在下で重縮
合させて得られる変性フェノール樹脂、(C)無機充填
材、(D)硬化促進剤、及び(E)環状ホスファゼン化
合物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。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a method comprising the steps of: polycondensing (A) an epoxy resin, (B) a petroleum heavy oil or pitches, a formaldehyde polymer and a phenol in the presence of an acid catalyst. An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation comprising, as essential components, a modified phenolic resin, (C) an inorganic filler, (D) a curing accelerator, and (E) a cyclic phosphazene compound. A semiconductor device in which a semiconductor element is sealed.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明に用いられるエポキシ樹脂
は、1分子内に2個以上のエポキシ基を有するモノマ
ー、オリゴマー、及びポリマー全般を言う。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、オルソクレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂、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、ナフトールアラルキ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よい。これら
のエポキシ樹脂の内では、オルソクレゾールノボラック
型エポキシ樹脂、融点が50〜150℃の結晶性エポキ
シ樹脂等が好ましい。このような結晶性エポキシ樹脂
は、ビフェニル骨格、ビスフェノール骨格、スチルベン
骨格等の剛直な構造を主鎖に有し、比較的低分子である
ために結晶性を示すものである。結晶性エポキシ樹脂
は、常温では結晶化している固体であるが、融点以上の
温度域では急速に融解して低粘度の液状に変化するもの
である。結晶性エポキシ樹脂の融点は、示差走査熱量計
を用いて、常温から昇温速度5℃/分で昇温したときの
結晶融解の吸熱ピークの頂点の温度を示す。
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. For example, biphenyl epoxy resin, bisphenol epoxy resin, stilbene epoxy resin, orthocresol novolak epoxy resin, phenol novolak epoxy resin, triphenolmethane epoxy resin, alkyl-modified triphenolmethane epoxy resin, epoxy containing triazine nucleus Resin, dicyclopentadiene-modified phenol type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, naphthol aralkyl type epoxy resin, etc., may be used alone or in combination. Among these epoxy resins, an orthocresol novolak type epoxy resin, a crystalline epoxy resin having a melting point of 50 to 150 ° C., and the like are preferable. Such a crystalline epoxy resin has a rigid structure such as a biphenyl skeleton, a bisphenol skeleton, or a stilbene skeleton in its main chain, and has relatively low molecular weight and thus exhibits crystallinity. The crystalline epoxy resin is a solid that crystallizes at room temperature, but rapidly melts and changes to a low-viscosity liquid in a temperature range higher than the melting point. The melting point of the crystalline epoxy resin indicates the temperature at the top of the endothermic peak of crystal melting when the temperature is raised from room temperature at a rate of 5 ° C./min using a differential scanning calorimeter.

【0006】本発明で用いる石油系重質油又はピッチ類
とホルムアルデヒド重合物とフェノール類を酸触媒の存
在下で重縮合させて得られた変性フェノール樹脂は、低
粘度、低吸湿性という特性を有している。この変性フェ
ノール樹脂については、例えば、特開平7−25233
9号公報、特開平9−216927号公報に詳細に開示
されている。石油系重質油、ピッチ類としては、例え
ば、原油の蒸留残油、接触分解残油、水添分解残油、
LPG又はナフサの熱分解物残油、及びこれらの残油の
減圧蒸留物、溶剤抽出によるエキストラクト、あるいは
熱処理物として得られるもの等が挙げられる。ホルムア
ルデヒド重合物としては、例えば、パラホルムアルデヒ
ド、ポリオキシメチレン等の線状重合物、トリオキサン
等の環状重合物等が挙げられる。フェノール類として
は、例えば、フェノール、クレゾール、ヒドロキノン、
ビスフェノールA、ビスフェノールF等が挙げられ、こ
れらは単独でも混合して用いてもよい。重縮合工程で用
いる酸触媒としては、ブレンステッド酸が使用できる。
ブレンステッド酸としては、例えば、トルエンスルホン
酸、キシレンスルホン酸、塩酸、硫酸等が用いられる。
本発明の変性フェノール樹脂は、低吸湿性、熱時低弾性
であり、ノボラック型エポキシ樹脂と組み合わせること
により、無機充填材を高充填化させなくても、耐半田ス
トレス性や難燃性に優れたエポキシ樹脂組成物を得るこ
とができる。
The modified phenolic resin used in the present invention obtained by polycondensing heavy petroleum oil or pitches, formaldehyde polymer and phenol in the presence of an acid catalyst has characteristics of low viscosity and low hygroscopicity. Have. This modified phenol resin is disclosed in, for example, JP-A-7-25233.
No. 9 and JP-A-9-216927. Petroleum heavy oil, pitches, for example, crude oil distillation residue, catalytic cracking residual oil, hydrocracking residual oil,
Residual oils of the thermally decomposed products of LPG or naphtha, and those obtained as reduced-pressure distillates of these residual oils, extracts obtained by solvent extraction, or heat-treated products. Examples of the formaldehyde polymer include a linear polymer such as paraformaldehyde and polyoxymethylene, and a cyclic polymer such as trioxane. Examples of phenols include phenol, cresol, hydroquinone,
Bisphenol A, bisphenol F and the like can be mentioned, and these may be used alone or as a mixture. As the acid catalyst used in the polycondensation step, Bronsted acid can be used.
As the Brönsted acid, for example, toluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid and the like are used.
The modified phenolic resin of the present invention has low hygroscopicity, low elasticity when heated, and is excellent in solder stress resistance and flame retardancy even when the inorganic filler is not highly filled by being combined with a novolak type epoxy resin. Epoxy resin composition can be obtained.

【0007】本発明の変性フェノール樹脂の軟化点とし
ては、60〜120℃が好ましい。60℃未満だと、取
り扱い作業性に難点があり、120℃を越えると、エポ
キシ樹脂組成物の流動性が劣るため、無機充填材の高充
填化ができなくなるおそれがある。又、低吸湿性や難燃
性を最大限に引き出すためには、本発明の変性フェノー
ル樹脂中の多環芳香族系が多くなるよう、水酸基当量と
しては150〜300g/eqが好ましい。この場合、
臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン等の難燃剤を配
合しなくても難燃性を維持できる特徴がある。水酸基当
量が150g/eq未満だと低吸湿化と難燃性の向上が
不充分であり、300g/eqを越えると硬化性が劣
る。本発明の変性フェノール樹脂の150℃での溶融粘
度としては、5〜30Pa・sが好ましい。5Pa・s
未満だと、エポキシ樹脂組成物の耐湿性、硬化性等が低
下するので好ましくない。30Pa・sを越えると、エ
ポキシ樹脂組成物の流動性が劣るため、無機充填材の高
充填化ができなくなるおそれがある。本発明の150℃
での溶融粘度は、ICI粘度計を用いて測定した。本発
明の変性フェノール樹脂の特性を損なわない範囲で、他
のフェノール樹脂と併用してもよいが、低吸湿性や難燃
性を最大限に引き出すためには、本発明の変性フェノー
ル樹脂は全フェノール樹脂中に30重量%以上が好まし
く、特に50重量%以上が好ましい。30重量%未満だ
と、低吸湿性や難燃性の向上といった本発明の変性フェ
ノール樹脂の特徴が得られないおそれがある。併用する
フェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラッ
ク樹脂、フェノールアラルキル樹脂、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
等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよ
い。本発明に用いられる全エポキシ樹脂のエポキシ基と
全フェノール樹脂のフェノール性水酸基の当量比は、好
ましくは0.5〜2であり、特に0.7〜1.5がより
好ましい。0.5〜2の範囲を外れると、耐湿性、硬化
性等が低下するので好ましくない。
[0007] The softening point of the modified phenolic resin of the present invention is preferably from 60 to 120 ° C. If the temperature is lower than 60 ° C., there is a difficulty in handling workability. If the temperature exceeds 120 ° C., the fluidity of the epoxy resin composition is inferior, so that the inorganic filler may not be highly filled. In order to maximize low moisture absorption and flame retardancy, the hydroxyl equivalent is preferably 150 to 300 g / eq so that the polycyclic aromatic system in the modified phenolic resin of the present invention is increased. in this case,
There is a feature that flame retardancy can be maintained without blending a flame retardant such as brominated epoxy resin and antimony trioxide. If the hydroxyl group equivalent is less than 150 g / eq, low moisture absorption and improvement in flame retardancy will be insufficient, and if it exceeds 300 g / eq, curability will be poor. The modified phenolic resin of the present invention preferably has a melt viscosity at 150 ° C. of 5 to 30 Pa · s. 5Pa · s
If the amount is less than the above range, the moisture resistance and the curability of the epoxy resin composition deteriorate, which is not preferable. If it exceeds 30 Pa · s, the fluidity of the epoxy resin composition is inferior, so that the inorganic filler may not be highly filled. 150 ° C. of the present invention
Was measured using an ICI viscometer. The modified phenolic resin of the present invention may be used in combination with other phenolic resins as long as the properties of the modified phenolic resin of the present invention are not impaired. It is preferably at least 30% by weight, particularly preferably at least 50% by weight in the phenol resin. If the amount is less than 30% by weight, characteristics of the modified phenolic resin of the present invention, such as low hygroscopicity and improved flame retardancy, may not be obtained. Examples of the phenol resin used in combination include a phenol novolak resin, a phenol aralkyl resin, a dicyclopentadiene-modified phenol resin, and a terpene-modified phenol resin. These may be used alone or as a mixture. The equivalent ratio of the epoxy group of all epoxy resins used in the present invention to the phenolic hydroxyl group of all phenolic resins is preferably 0.5 to 2, and more preferably 0.7 to 1.5. If the ratio is out of the range of 0.5 to 2, the moisture resistance, the curability and the like are undesirably reduced.

【0008】本発明に用いられる無機充填材の種類につ
いては特に制限はなく、一般に封止材に用いられている
無機充填材を使用することができる。例えば、溶融シリ
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、タルク、クレー、ガラス
繊維等が挙げられ、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、球形度の高い溶融シリ
カを全量、あるいは一部破砕シリカを併用することが好
ましい。無機充填材の平均粒径としては5〜30μm、
最大粒径としては74μm以下が好ましい。又、粒子の
大きさの異なるものを混合することにより充填量を多く
することができる。無機充填材は、予めシランカップリ
ング剤等で表面処理されているものを用いてもよい。無
機充填材の含有量は、全エポキシ樹脂組成物中に65〜
85重量%が好ましい。加熱されても燃焼しない無機充
填材は、炎にさらされたときに熱エネルギーを奪い、エ
ポキシ樹脂組成物の硬化物の難燃性を向上させる作用が
ある。配合量が65重量%未満だと、エポキシ樹脂組成
物中に可燃性の有機物が多いため熱容量の小さい硬化物
となり、燃焼し易くなるので好ましくない。85重量%
を越えると、成形物の剛性が強くなり、燃焼時にクラッ
クが発生するので好ましくない。この場合、成形品内部
の燃焼成分がクラックから外部に噴出するため引火し、
燃焼する。
The kind of the inorganic filler used in the present invention is not particularly limited, and an inorganic filler generally used for a sealing material can be used. For example, fused silica, crystalline silica, secondary aggregated silica, alumina, titanium white, aluminum hydroxide, talc, clay, glass fiber and the like can be mentioned, and these may be used alone or in combination. Of these, it is preferable to use the fused silica having a high sphericity in its entirety or in combination with partially crushed silica. The average particle size of the inorganic filler is 5 to 30 μm,
The maximum particle size is preferably 74 μm or less. Further, by mixing particles having different particle sizes, the filling amount can be increased. As the inorganic filler, a material which has been surface-treated with a silane coupling agent or the like in advance may be used. The content of the inorganic filler is 65 to 65 in the total epoxy resin composition.
85% by weight is preferred. The inorganic filler that does not burn even when heated has the effect of removing thermal energy when exposed to a flame and improving the flame retardancy of a cured product of the epoxy resin composition. If the compounding amount is less than 65% by weight, the epoxy resin composition contains a large amount of flammable organic substances, so that the epoxy resin composition becomes a cured product having a small heat capacity and is liable to burn. 85% by weight
Exceeding the range is not preferable because the rigidity of the molded product is increased and cracks occur during combustion. In this case, the combustion component inside the molded article ignites because it gushes out of the crack,
Burn.

【0009】本発明で用いる硬化促進剤は、エポキシ基
とフェノール性水酸基の反応を促進するものであれば特
に限定はしないが、例えば、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7等のジアザビシクロアル
ケン及びその誘導体、トリフェニルホスフィン、メチル
ジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、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・テトラ安息香酸ボレート、テト
ラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッド
ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフト
イルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テ
トラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウ
ム・テトラ置換ボレート等が挙げられ、これらは単独で
も混合して用いてもよい。
The curing accelerator used in the present invention is not particularly limited as long as it promotes the reaction between the epoxy group and the phenolic hydroxyl group. For example, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 is used. Such as diazabicycloalkene and derivatives thereof, triphenylphosphine, organic phosphines such as methyldiphenylphosphine, tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium / tetrabenzoic acid borate, tetraphenylphosphonium / tetranaphthoic acid borate, Tetra-substituted phosphonium / tetra-substituted borate such as tetraphenylphosphonium / tetranaphthoyloxyborate, tetraphenylphosphonium / tetranaphthyloxyborate, etc., and these may be used alone or in combination. There.

【0010】本発明に用いる環状ホスファゼン化合物
は、化合物中に環状ホスファゼン構造を有するものであ
ればよく、例えば、式(1)で示される構造を有する化
合物等を挙げることができ、難燃剤として作用する。ホ
スファゼン化合物の難燃機構は、その含有しているリン
による炭化促進効果、即ち、硬化物の表面に不燃性の炭
化層を形成することにより、硬化物表面の保護、及び酸
素を遮断する効果が得られること、又、含有している窒
素により、熱分解時に窒素ガスが発生し、気相において
も酸素を遮断することによる。この固相と気相の両方で
働く難燃効果から、ホスファゼン化合物は高い難燃性を
付与することができる。
The cyclic phosphazene compound used in the present invention may be any compound having a cyclic phosphazene structure in the compound, for example, a compound having a structure represented by the formula (1) and the like, which acts as a flame retardant. I do. The flame retarding mechanism of the phosphazene compound has the effect of promoting carbonization by the contained phosphorus, that is, the effect of protecting the surface of the cured product and blocking oxygen by forming a nonflammable carbonized layer on the surface of the cured product. This is because nitrogen gas is generated at the time of thermal decomposition by the nitrogen contained, and oxygen is shut off even in the gas phase. The phosphazene compound can impart high flame retardancy due to the flame retardant effect working in both the solid phase and the gas phase.

【化2】 (式中、nは3〜7の整数、Rは互いに同一もしくは異
なる有機基を示す。)式(1)中のRは、アルキル基、
アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオ
キシ基等が一般的であるが、又、アミノ基、メルカプト
基、ヒドロキシ基、フルオロアルキル基等に代表される
様に、N、S、O、F原子等を含有していても差し支え
ない。これらの環状ホスファゼン化合物は、単独でも混
合して用いてもよい。更に、3量体の6員環を主成分と
していることがより好ましい。式(1)で示される環状
ホスファゼン化合物としては、具体的には、例えば、ヘ
キサプロピルシクロトリホスファゼン、テトラエトキシ
ジプロポキシシクロトリホスファゼン、ヘキサフェノキ
シシクロトリホスファゼン、ヘキサアニリノシクロトリ
ホスファゼン、ヘキサキス(3−メルカプトプロピル)
シクロトリホスファゼン、ヘキサキス(ヘプタフルオロ
プロピルオキシ)シクロトリホスファゼン等が一例とし
て挙げられる。式(1)中のRとしては、耐熱性、耐湿
性の観点からはアリールオキシ基が好ましく、エポキシ
樹脂との相溶性やエポキシ樹脂組成物の流動性の観点か
ら、2n個のRのうち、少なくともn個がフェノキシ基
であることが、より好ましい。
Embedded image (In the formula, n represents an integer of 3 to 7, R represents the same or different organic groups.) In the formula (1), R represents an alkyl group,
An alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group and the like are common, and N, S, O, and F atoms are represented by an amino group, a mercapto group, a hydroxy group, and a fluoroalkyl group. Etc. may be contained. These cyclic phosphazene compounds may be used alone or as a mixture. Further, it is more preferable that the main component be a trimer 6-membered ring. As the cyclic phosphazene compound represented by the formula (1), specifically, for example, hexapropylcyclotriphosphazene, tetraethoxydipropoxycyclotriphosphazene, hexaphenoxycyclotriphosphazene, hexaanilinocyclotriphosphazene, hexakis (3- Mercaptopropyl)
Cyclotriphosphazene, hexakis (heptafluoropropyloxy) cyclotriphosphazene and the like are mentioned as examples. As R in the formula (1), an aryloxy group is preferable from the viewpoint of heat resistance and moisture resistance. From the viewpoint of compatibility with the epoxy resin and fluidity of the epoxy resin composition, among 2n Rs, More preferably, at least n are phenoxy groups.

【0011】又、別の環状ホスファゼン化合物の例とし
て、難燃性を高めるために、一つの環状ホスファゼンが
別の有機基を介して他の環状ホスファゼンと結合した形
態の化合物も好ましい。この場合、環状ホスファゼンは
同じ種類でもよく、異なった種類でもよい。例えば、式
(1)で示される一つの環状ホスファゼンのRの一部が
他の環状ホスファゼンのRの一部との間で別の有機基又
はRを介して結合した形態の化合物でもよく、これらの
別の有機基は、単独の基だけではなく、他の基との複合
の基でもよい。例えば、有機基の両末端にホスファゼン
基を有している化合物でも良い。これらの環状ホスファ
ゼン同士を結合する別の有機基としては、例えば、1,
6−ジオキシヘキサン等の様にジオール化合物の水酸基
から水素原子を除いた有機基、あるいはハイドロキノ
ン、4,4’−ビフェノール、ビスフェノールF等の2
官能フェノール化合物等のジヒドロキシ化合物から水素
原子を除いた基等を好ましく用いることができる。
Further, as an example of another cyclic phosphazene compound, a compound in which one cyclic phosphazene is bonded to another cyclic phosphazene via another organic group in order to enhance flame retardancy is also preferable. In this case, the cyclic phosphazenes may be of the same type or of different types. For example, a compound in which a part of R of one cyclic phosphazene represented by the formula (1) is bonded to a part of R of another cyclic phosphazene via another organic group or R may be used. The other organic group of may be not only a single group but also a group combined with another group. For example, a compound having a phosphazene group at both terminals of an organic group may be used. As another organic group bonding these cyclic phosphazenes to each other, for example, 1,
Organic groups such as 6-dioxyhexane, etc. in which a hydrogen atom has been removed from the hydroxyl group of a diol compound, or 2 such as hydroquinone, 4,4′-biphenol, bisphenol F, etc.
A group obtained by removing a hydrogen atom from a dihydroxy compound such as a functional phenol compound can be preferably used.

【0012】本発明の環状ホスファゼン化合物の配合量
は、全エポキシ樹脂組成物中に0.01〜10重量%が
好ましく、更に好ましくは0.1〜5重量%である。
0.01重量%未満だと難燃性が不足し、10重量%を
越えると硬化性、耐熱性及び強度が低下し、吸湿率が増
加するので好ましくない。
The amount of the cyclic phosphazene compound of the present invention is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight, based on the whole epoxy resin composition.
If it is less than 0.01% by weight, the flame retardancy is insufficient, and if it exceeds 10% by weight, the curability, heat resistance and strength are reduced, and the moisture absorption is undesirably increased.

【0013】本発明のエポキシ樹脂組成物は、(A)〜
(E)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、臭素原子及びアン
チモン原子がそれぞれ全エポキシ樹脂組成物中に0.0
1重量%以下であることが好ましく、完全に含まれない
方がより好ましい。臭素原子及びアンチモン原子のいず
れかが0.01重量%を越えると、高温下に放置したと
き半導体装置の抵抗値が時間と共に増大し、最終的には
半導体装置の金線が断線する不良が発生する可能性があ
る。又、環境保護の観点からも、臭素原子及びアンチモ
ン原子がそれぞれ全エポキシ樹脂組成物中に0.01重
量%以下で、極力含有されていないことがより望まし
い。臭素原子の含有量は、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により測定することがで
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
法等の元素分析により測定することができる。本発明の
エポキシ樹脂組成物は、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
表される着色剤等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)〜(E)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、押
出機等の混練機で混練し、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からの成形方法で硬化成形す
ればよい。本発明のエポキシ樹脂組成物が適用される半
導体装置としては、QFP、SOP、TSOP、BG
A、その他特に限定はしない。
The epoxy resin composition of the present invention comprises (A)
In addition to the component (E), 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, bromine atoms and antimony atoms are each present in the total epoxy resin composition at 0.0%.
It is preferably 1% by weight or less, and more preferably not completely contained. If either the bromine atom or the antimony atom exceeds 0.01% by weight, the resistance value of the semiconductor device increases with time when left at high temperature, and eventually a failure occurs in which the gold wire of the semiconductor device is disconnected. there's a possibility that. Further, from the viewpoint of environmental protection, it is more preferable that each of the epoxy resin compositions contains 0.01% by weight or less of bromine atoms and antimony atoms in the total epoxy resin composition, and contains as little as possible. The content of bromine atoms can be measured by elemental analysis such as fluorescent X-ray spectroscopy and ion chromatography. The content of antimony atoms can be measured by elemental analysis such as atomic absorption analysis, emission analysis, fluorescent X-ray spectroscopy, and ion chromatography. In the epoxy resin composition of the present invention, a low stress agent represented by a polysiloxane compound, a coupling agent, a coloring agent represented by carbon black, and the like can be appropriately compounded. The epoxy resin composition of the present invention is obtained by mixing the components (A) to (E) and other additives at room temperature using a mixer, kneading with a kneader such as a roll or an extruder, and cooling and pulverizing. Obtained. Using the epoxy resin composition of the present invention, to seal electronic components such as semiconductor elements, and to manufacture a semiconductor device, transfer molding, compression molding, injection molding and other conventional molding methods such as curing molding Good. Semiconductor devices to which the epoxy resin composition of the present invention is applied include QFP, SOP, TSOP, BG
A: There is no particular limitation.

【0014】[0014]

【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。配合単位は重量部とする。 実施例1 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(軟化点65℃、エポキシ当量2 10g/eq) 13.6重量部 原油の接触分解残油の減圧蒸留物(蒸気圧浸透法による平均分子量275、A STM D−1160による常圧換算で沸点245〜470℃)とパラホルムア ルデヒドとフェノールとをトルエンスルホン酸の存在下で重縮合させて得られた 変性フェノール樹脂(軟化点85℃、水酸基当量175g/eq、150℃での ICI粘度21Pa・s。以下、変性フェノール樹脂1という) 11.4重量部 溶融球状シリカ(平均粒径15μm) 71.50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 ) 0.35重量部 式(2)で示される環状ホスファゼン化合物1 2.25重量部
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 unit is parts by weight. Example 1 Orthocresol novolak type epoxy resin (softening point: 65 ° C., epoxy equivalent: 210 g / eq) 13.6 parts by weight Vacuum distillate of residual oil after catalytic cracking of crude oil (average molecular weight 275 by vapor pressure permeation method, ASTM D) Modified phenolic resin obtained by polycondensing paraformaldehyde and phenol in the presence of toluenesulfonic acid (softening point 85 ° C, hydroxyl equivalent 175 g / eq, 150 11.4 parts by weight fused spherical silica (average particle size: 15 μm) 71.50 parts by weight 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene- 7 (hereinafter referred to as DBU) 0.35 part by weight Cyclic phosphazene compound 1 represented by the formula (2) 1 2.25 parts by weight

【化3】 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 0.4重量部 カーボンブラック 0.2重量部 カルナバワックス 0.3重量部 を常温でミキサーを用いて混合した後、二軸ロールを用
いて混練し、冷却後粉砕し、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 γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane 0.4 parts by weight Carbon black 0.2 parts by weight Carnauba wax 0.3 parts by weight was mixed at room temperature using a mixer, kneaded using a biaxial roll, and cooled. It was pulverized to obtain an epoxy resin composition. The obtained epoxy resin composition was evaluated by the following method. Table 1 shows the results.

【0015】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6.8MPa、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
て、振幅角1度、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N・m。 ・難燃性:トランスファー成形機を用いて、金型温度1
75℃、注入圧力7.4MPa、硬化時間2分で長さ1
27mm、幅12.7mm、厚さ3.2mm、又は厚さ
1.6mmの試験片を成形し、UL−94に準じて難燃
性試験を行った。・耐半田ストレス性:トランスファー
成形機を用いて、金型温度175℃、注入圧力9.8M
Pa、硬化時間2分で80pQFP(パッケージサイズ
14×20×2.7mm、チップサイズ7.5×7.5
mm)を成形した。ポストキュアとして175℃で8時
間処理したパッケージ8個を、85℃、相対湿度65%
の環境下で168時間処理した後、IRリフロー処理
(260℃)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を用いて観察し、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。 ・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9.8MPa、硬化時間2分で
16pSOP(パッケージサイズ7.2×11.5×
1.95mm、チップサイズ3.0×3.5mmの模擬
素子を25μm径の金線で配線)を成形した。ポストキ
ュアとして175℃で8時間処理したパッケージ15個
を、185℃の恒温槽で処理し、一定時間ごとのピン間
の抵抗値を測定した。初期の抵抗値から10%抵抗値が
増大したパッケージが15個中8個以上になった恒温槽
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、高温での安定性に優れていることを示す。単位
はhr。 ・臭素原子、アンチモン原子の含有量:圧力5.9Mp
aで直径40mm、厚さ5〜7mmに圧縮成形し、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 measuring spiral flow according to EMMI-1-66, using a mold temperature of 175
C., an injection pressure of 6.8 MPa, and a curing time of 2 minutes.
The unit is cm. Curing torque: Using a curastometer (JSR Curastometer IVPS, manufactured by Orientec Co., Ltd.), an amplitude angle of 1 degree, a mold temperature of 175 ° C, and a torque 90 seconds after the start of heating were determined. The torque in the curast meter is a parameter of curability, and the larger the numerical value, the better the curability. The unit is N · m. -Flame retardancy: mold temperature 1 using transfer molding machine
75 ° C, injection pressure 7.4 MPa, curing time 2 minutes, length 1
A test piece having a size of 27 mm, a width of 12.7 mm, a thickness of 3.2 mm, or a thickness of 1.6 mm was molded and subjected to a flame retardancy test according to UL-94. Solder stress resistance: Using a transfer molding machine, mold temperature 175 ° C, injection pressure 9.8M
80pQFP (Package size 14 × 20 × 2.7mm, chip size 7.5 × 7.5)
mm). Eight packages that were post-cured at 175 ° C for 8 hours were subjected to 85 ° C and 65% relative humidity.
After 168 hours of treatment in an environment described above, IR reflow treatment (260 ° C.) was performed. The presence or absence of internal peeling and cracks after the treatment was observed using 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. High-temperature storage characteristics: Using a transfer molding machine, a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 9.8 MPa, and a curing time of 2 minutes, 16 pSOP (package size 7.2 × 11.5 ×
A simulated device having a size of 1.95 mm and a chip size of 3.0 × 3.5 mm was wired with a gold wire having a diameter of 25 μm). Fifteen packages which were post-cured at 175 ° C. for 8 hours were processed in a thermostat at 185 ° C., and the resistance value between pins was measured at regular intervals. The constant-temperature bath processing time in which the number of packages whose resistance value increased by 10% 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 stability at high temperatures is excellent. The unit is hr. -Content of bromine atom and antimony atom: pressure 5.9Mp
The sample was compression-molded to a diameter of 40 mm and a thickness of 5 to 7 mm by a, 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.

【0016】実施例2〜4、比較例1〜4 表1の処方に従って配合し、実施例1と同様にしてエポ
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に示す。実施例3では、結晶性エポキシ樹脂
(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。融点106℃、エポキシ当量200g/eq)
を用いた。実施例4では、式(3)で示される環状ホス
ファゼン化合物2を用いた。
Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 Epoxy resin compositions were prepared in the same manner as in Example 1 and blended according to the formulation shown in Table 1, and evaluated in the same manner as in Example 1.
Table 1 shows the results. In Example 3, the crystalline epoxy resin (4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy)-
3,3 ′, 5,5′-tetramethylbiphenyl is a main component. Melting point: 106 ° C, epoxy equivalent: 200 g / eq)
Was used. In Example 4, the cyclic phosphazene compound 2 represented by the formula (3) was used.

【化4】 Embedded image

【0017】比較例1、4では、フェノールノボラック
樹脂(軟化点90℃、水酸基当量103g/eq)を用
いた。比較例4では、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285g/e
q、臭素原子含有率35重量%)を用いた。
In Comparative Examples 1 and 4, a phenol novolak resin (softening point 90 ° C., hydroxyl equivalent 103 g / eq) was used. In Comparative Example 4, a brominated phenol novolak type epoxy resin (softening point: 84 ° C., epoxy equivalent: 285 g / e)
q, bromine atom content: 35% by weight).

【表1】 [Table 1]

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明に従うと、臭素化合物、及びアン
チモン化合物を含まず、成形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、耐半田ストレス性、高温保管特性、及び難燃性に優
れる。
According to the present invention, an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation which does not contain a bromine compound and an antimony compound and has excellent moldability can be obtained. Excellent high-temperature storage characteristics and flame retardancy.

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) C08L 63/00 C08L 63/00 C H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 Fターム(参考) 4J002 CC07X CD02W CD04W CD05W CD06W DA118 DE136 DE146 DJ016 DJ036 DJ046 EW157 FD016 FD137 GQ05 4J033 GA08 HA03 HB06 4J036 AA01 AC01 AC02 AC05 AD07 AD08 AF06 DB06 FA01 FA02 FA05 FA06 FA12 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 CA22 EA02 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB13 EB19 EC05 EC14 EC20Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) C08L 63/00 C08L 63/00 C H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 F term (reference) 4J002 CC07X CD02W CD04W CD05W CD06W DA118 DE136 DE146 DJ016 DJ036 DJ046 EW157 FD016 FD137 GQ05 4J033 GA08 HA03 HB06 4J036 AA01 AC01 AC02 AC05 AD07 AD08 AF06 DB06 FA01 FA02 FA05 FA06 FA12 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 CA22 EB02 EB03 EB03 EB02 EB02 EB03 EB03 EB03 EB02 EB03

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)石油系重質
油又はピッチ類とホルムアルデヒド重合物とフェノール
類とを酸触媒の存在下で重縮合させて得られる変性フェ
ノール樹脂、(C)無機充填材、(D)硬化促進剤、及
び(E)環状ホスファゼン化合物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。
(A) an epoxy resin, (B) a modified phenol resin obtained by polycondensing a petroleum heavy oil or pitches, a formaldehyde polymer and a phenol in the presence of an acid catalyst, (C) An epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor, comprising an inorganic filler, (D) a curing accelerator, and (E) a cyclic phosphazene compound as essential components.
【請求項2】 石油系重質油又はピッチ類とホルムアル
デヒド重合物とフェノール類とを酸触媒の存在下で重縮
合させて得られる変性フェノール樹脂の150℃での溶
融粘度が、5〜30Pa・s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 modified phenol resin obtained by polycondensing a heavy petroleum oil or pitches, a formaldehyde polymer and a phenol in the presence of an acid catalyst has a melt viscosity at 150 ° C. of 5 to 30 Pa · s. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, which is s.
【請求項3】 ホスファゼン化合物が、環状ホスファゼ
ン化合物である請求項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 the phosphazene compound is a cyclic phosphazene compound.
【請求項4】 環状ホスファゼン化合物が、式(1)で
示される環状ホスファゼン化合物である請求項3記載の
半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 (式中、nは3〜7の整数、Rは互いに同一もしくは異
なる有機基を示す。)
4. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 3, wherein the cyclic phosphazene compound is a cyclic phosphazene compound represented by the formula (1). Embedded image (In the formula, n represents an integer of 3 to 7, and R represents the same or different organic groups.)
【請求項5】 式(1)で示される環状ホスファゼン化
合物の2n個のRのうち、少なくともn個がフェノキシ
基である請求項4記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。
5. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 4, wherein at least n out of 2n Rs of the cyclic phosphazene compound represented by the formula (1) are phenoxy groups.
【請求項6】 無機充填材が、全エポキシ樹脂組成物中
に65〜85重量%である請求項1、2、3、4、又は
5記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
6. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the inorganic filler accounts for 65 to 85% by weight of the total epoxy resin composition.
【請求項7】 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0.01重量%
以下である請求項1、2、3、4、5、又は6記載の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物。
7. The total amount of bromine atoms and antimony atoms contained in the total epoxy resin composition is 0.01% by weight.
The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6, wherein
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載のエポキ
シ樹脂組成物で半導体素子を封止してなることを特徴と
する半導体装置。
8. A semiconductor device comprising a semiconductor element encapsulated with the epoxy resin composition according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005056676A1 (en) * 2003-12-11 2005-06-23 Hitachi Chemical Co., Ltd. Epoxy resin molding material for sealing and electronic component
CN100460464C (en) * 2003-12-11 2009-02-11 日立化成工业株式会社 Epoxy resin molding material for sealing and electronic component

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