JP2004095752A

JP2004095752A - Semiconductor device

Info

Publication number: JP2004095752A
Application number: JP2002253200A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mori; 森　健
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the bonding force of a lead frame containing a nickel plated layer, nickel, palladium plated layer or nickel, palladium, golden plated layer; to a resin composition, and to provide an epoxy resin composition whose tolerance to soldering is excellent and a semiconductor using this. <P>SOLUTION: This semiconductor device is configured by sealing a semiconductor element mounted on a copper material lead frame or a lead frame having a plated layer selected from among a nickel plated layer, nickel, palladium plated layer, or nickel and palladium, golden plated layer by using an epoxy resin composition where (A) epoxy resin, (B) phenol resin, (C) hardening promoting agent, (D) inorganic filling materials, and (E) phosphagen compound contains 0.02 to 2 weight % of components in all the epoxy resin composition, and (F) polybutadiene or acrylonitrile content rubber contains 0.02 to 2 weight % of components in all the epoxy resin composition. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐半田性に優れた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子の封止には、生産性と信頼性に優れたエポキシ樹脂組成物の低圧封入法が一般に用いられており、信頼性向上等の要求に対し、エポキシ樹脂組成物の改良により特性の向上が図られてきた。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、また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出来ない問題点も出てきている。その最大の問題点は、表面実装の採用により半導体装置が半田浸漬或いは半田リフロー処理で急激に２００℃以上の高温にさらされ、吸湿した水分が爆発的に気化する際の応力により、半導体装置にクラックが発生したり、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各接合部分とエポキシ樹脂組成物の硬化物の界面で剥離が生じたりして、信頼性が著しく低下する現象である。
【０００３】
半田処理による信頼性低下を改善するために、エポキシ樹脂組成物中の無機充填材の配合量を増加させることで低吸湿化、高強度化、低熱膨張化を達成し耐半田性を向上させ、低溶融粘度の樹脂を使用して、成形時に低粘度で高流動性を維持させる手法が一般的となりつつある。一方、半田処理による信頼性において、エポキシ樹脂組成物の硬化物と半導体装置内部に存在する半導体素子やリードフレーム等の基材との界面での挙動が非常に重要になってきている。この界面での密着力が弱いと、半田処理後の基材との界面で剥離が生じ、更にはこの剥離に起因し半導体装置にクラックが発生する。また、近年の無鉛半田化による半田処理温度の上昇や、ニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層、ニッケル−パラジウム−金メッキ層を有するリードフレームの登場で、益々厳しくなってきており耐半田性に優れた半導体装置が求められている。特に、従来の樹脂組成物によって封止したニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層、ニッケル−パラジウム−金メッキ層を含有するリードフレームを導入した半導体装置では、リードフレームと樹脂組成物との接着力が著しく悪いという欠点があるため、吸湿した半導体装置を半田リフロー処理によって表面実装すると、封止樹脂とリードフレームとの間に剥がれが生じ、その結果著しい耐湿劣化を起こして半導体装置として長期間の信頼性を保証することが出来ないという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層又はニッケル−パラジウム−金メッキ層を含有するリードフレームと樹脂組成物との接着力を向上させ、半導体封止装置の耐半田性に優れたエポキシ樹脂組成物、並びにこれらを用いた半導体装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題点を解決するために、エポキシ樹脂組成物にポリブタジエン又はアクリロニトリル含有ゴム及びホスファゼン化合物を用いることにより、ニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層又はニッケル−パラジウム−金メッキ層を含有するリードフレームと樹脂組成物との接着力を大幅に向上することが可能となり、結果として上記表面実装時の不良発生を抑えることが可能となることを見出したものである。
本発明は、
［１］下記の（Ａ）〜（Ｆ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物を用いて、銅製素材リードフレーム、若しくは、ニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層又はニッケル−パラジウム−金メッキ層から選ばれるメッキ層を有するリードフレームに搭載された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、
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、
（Ｃ）硬化促進剤、
（Ｄ）無機充填材、
（Ｅ）ホスファゼン化合物が、全エポキシ樹脂組成物中０．０２〜２重量％、
（Ｆ）ポリブタジエン又はアクリロニトリル含有ゴムが、全エポキシ樹脂組成物中０．０２〜２重量％、
［２］上記（Ｅ）成分の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記載の半導体装置、
【０００６】
［３］環状ホスファゼン化合物が、一般式（１）で示される化合物である請求項２記載の半導体装置、
【化２】

（ｎは３〜７の整数、Ｒは互いに同一もしくは異なる有機基）
【０００７】
［４］一般式（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３記載の半導体装置、
である。
【０００８】
本発明に用いるエポキシ樹脂は、１分子中にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマーならば特に限定するものではない。例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ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、ナフト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、ビフェニレン骨格を有する）、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有する）、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、及びこれらの変性樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いても併用してもよい。耐半田性の向上のためには、無機充填材の高充填化ができる結晶性エポキシ樹脂が好ましい。耐湿性向上のためには、塩素イオン、ナトリウムイオン等の不純物イオンが極力少なく、また硬化性向上のためにはエポキシ当量が１５０〜３００であることが好ましい。
【０００９】
本発明に用いるフェノール樹脂は、１分子中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、ポリマーならば特に限定するものではない。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、フェノールアラルキル樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）、ナフトールアラルキル樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）、テルペン変性フェノール樹脂、及びこれらの変性樹脂等が挙げられる。これらのフェノール樹脂は、単独で用いても併用してもよい。耐湿信頼性向上、耐熱信頼性向上のためには、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（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）、ナフトールアラルキル樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）、テルペン変性フェノール樹脂等が好ましい。また、硬化性向上のためには、水酸基当量は８０〜２５０程度が好ましい。エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合量としては、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で０．７〜１．５が好ましい。
【００１０】
本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ基とフェノール性水酸基との反応を促進するもので有れば良く、一般に封止用樹脂組成物に用いられているものでよい。代表的なものとしては、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、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等が挙げられ、これらは単独で用いても併用してもよい。
【００１１】
本発明に用いる無機充填材は、溶融シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、アルミナ、タルク、窒化珪素等を使用することができるが、これらの無機充填材は単独で用いても併用してもよい。これらのうちでは、特に溶融シリカ粉末と球状シリカ粉末の混合物が望ましい。また、粒子の大きさの異なるものを混合することにより配合量を多くすることができる。配合量としては、全エポキシ樹脂組成物中に７０〜９５重量％が必要であり、更に好ましくは８０〜９２重量％が望ましい。下限値を下回ると吸水率が多くなるため耐半田性が低下し、上限値を越えると成形時の流動性が低下するため未充填やワイヤースィープ及びパッドシフト等の問題が生じる。
【００１２】
本発明に用いられるホスファゼン化合物は、一般式（２）で示される骨格の構造を有しエポキシ樹脂組成物の成形時の溶融粘度を低下し、半導体素子やリードフレームとの濡れ性を向上し、半田処理後の基材との界面の剥離、ひいてはクラックを減少するものである。特に銅製素材リードフレーム、もしくは銅製素材にニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層、ニッケル−パラジウム−金メッキ層を有するリードフレームに搭載された半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物、半田処理温度を高くする必要のある無鉛半田を用いる場合に最適である。
一般式（２）で示される骨格を有するホスファゼン化合物には、直鎖状と環状のものがある。
【００１３】
【化３】

【００１４】
一般式（２）中のＲ_１としては、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挙げられ、更に窒素、硫黄、酸素、弗素原子等を含有する基、例えばアミノ基、メルカプト基、ヒドロキシ基、フルオロアルキル基等が挙げられる。
一般式（２）で示される骨格を有する直鎖状ホスファゼン化合物としては、一般式（３）で示されるものが好ましく、ｎは３〜１０００の整数で、Ｒ_２としては、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挙げられ、更に窒素、硫黄、酸素、弗素原子等を含有する基、例えばアミノ基、メルカプト基、ヒドロキシ基、フルオロアルキル基等が挙げられる。これらのうち耐熱性、耐湿性の点からアリールオキシ基が好ましく、樹脂成分との相溶性やエポキシ樹脂組成物の流動性の点から、２ｎ個のＲ_２のうち少なくともｎ個はフェノキシ基が望ましい。
【００１５】
【化４】

【００１６】
一般式（２）で示される骨格を有する環状ホスファゼン化合物としては、一般式（１）で示されるものが好ましく、ｎは３〜７の整数で、Ｒは一般式（２）のＲ_１と同一のものである。これらのうち耐熱性、耐湿性の点からアリールオキシ基が好ましく、樹脂成分との相溶性やエポキシ樹脂組成物の流動性の点から、２ｎ個のＲのうち少なくともｎ個はフェノキシ基が望ましい。更に好ましい化合物としては、３量体の６員環構造のものであり、少量の他の環状化合物を含んでいてもよい。
一般式（１）で示される環状ホスファゼン化合物の具体例としては、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挙げられる。具体的な構造は、式（４）、式（５）で示される。
【００１７】
【化５】

【００１８】
【化６】

【００１９】
本発明に含まれる他の環状ホスファゼン化合物としては、一般式（１）で示される少なくとも１個の環状ホスファゼン化合物が２価の有機基を介して、少なくとも１個の他の環状ホスファゼン化合物と結合した構造のものが挙げられる。環状ホスファゼン化合物同士を結合する２価の有機基としては、１，６−ジオキシヘキサン等のジオール化合物の水酸基から２個の水素原子を除いた基、或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の水酸基から２個の水素原子を除いた基等が好ましい。相互の環状ホスファゼン化合物は同一でも異なっていてもよい。環状ホスファゼン化合物同士を結合した構造としては、式（６）が例示されるが、これに限定されるものではない。なお、ホスファゼン化合物については、特開昭５５−２７３４４号公報、特開平１１−１８１４２９号公報等に開示されている。
【００２０】
【化７】

【００２１】
ホスファゼン化合物の配合量は、全エポキシ樹脂組成物に対し、０．０２〜２重量％であり、より好ましくは０．２〜１重量部である。配合量が下限値を下回ると、成形時の溶融粘度の低下が少なく耐半田性が期待できず、また、ニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層又はニッケル−パラジウム−金メッキ層を含有するリードフレームと樹脂組成物との接着力向上の効果が不十分となるので好ましくない。上限値を越えると、硬化性が低下し生産性が劣り、硬化物の強度も低下し、その結果として耐半田性が悪化するので好ましくない。
前記配合量内なら銅製素材リードフレーム、ニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層又はニッケル−パラジウム−金メッキ層から選ばれるメッキ層を有するリードフレームに対し優れた密着力を示し、その結果耐半田性が向上した半導体装置を得ることができる。
【００２２】
本発明に用いるポリブタジエン又はアクリロニトリル含有ゴムは、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤と反応するカルボキシル基、エポキシ基又はフェノール性水酸基を含有しているものが、強度の低下を抑えながら低弾性率性を付与できる点で好ましい。また、粒径は５〜５００００ｎｍであり、下限値を下回ると海島構造としての応力分散が充分でなく、上限値を越えると分散性に劣り、また、ミクロ的なストレスが大きくなり、好ましくない。また、アクリロニトリル含有ゴムはブタジエンとアクリロニトリルの共重合体であり、且つアクリロニトリル変性量が１０〜５０重量％であるものが好ましい。この範囲を外れると分散性に劣り、ミクロ的なストレスが大きくなり、好ましくない。
本発明に用いるポリブタジエン又はアクリロニトリル含有ゴムの添加量は、全エポキシ樹脂組成物に対し、０．０２〜２重量％であり、より好ましくは、０．２〜１重量％である。添加量が下限値を下回ると、ニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層又はニッケル−パラジウム−金メッキ層を含有するリードフレームと樹脂組成物との接着力の向上効果が不十分で、上限値を越えると樹脂組成物の充分な流動性が得られず、好ましくない。
【００２３】
本発明の樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分を必須成分とするが、この他に必要に応じて、シランカップリング剤等のカップリング剤、酸化アンチモン等の難燃剤、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等の種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。
本発明の樹脂組成物を成形材料として製造するには、（Ａ）〜（Ｅ）、その他の添加剤をミキサー等によって十分に均一に常温混合した後、更に熱ロール、又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して成形材料とすることができる。
この成形材料を用いて、銅製素材リードフレーム、若しくは、ニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層又はニッケル−パラジウム−金メッキ層から選ばれるメッキ層を有するリードフレームに搭載された半導体素子を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の成形方法で硬化成形すれば良い。
【００２４】
【実施例】
以下本発明を実施例で具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は、全て重量部とする。

【化８】

【００２５】

を配合し、ヘンシェルミキサーにて常温で混合した後、８０〜１００℃で二軸ロールにて混練し、これを冷却後粉砕して成形材料とした。
【００２６】
評価方法
耐半田クラック性：粉砕して得られた成形材料を加圧しタブレット化して、低圧トランスファー成形機にて１７５℃、９．８ＭＰａ、１２０秒の条件で半田クラック性試験用として９×９ｍｍの素子を８０ｐＱＦＰに封止した。封止したテスト用素子１０個を、１７５℃、８時間の後硬化処理の後３０℃、相対湿度６０％、１９２時間の条件で吸湿させた後、半田リフロー（２６０℃、１０秒）を３回行い、パッケージクラックの有無を判定した（クラック数／サンプル数）。
流動性：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒で測定した。
成形性：上記耐半田クラック性試験と同条件で連続５０ショット成形した。このうちの５ショットに１個の割合でサンプリングしたパッケージ１０個を用いて、外観評価を行った。
【００２７】
実施例２〜７、比較例１〜４
表１の配合に従って、実施例１と同様にして成形材料を作成し、実施例１と同様にして評価した。評価結果を表１に示す。実施例１以外で使用した成分について、下記に示す。
エポキシ樹脂２：ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＸ−４０００ＨＫ、融点１０５℃、エポキシ当量１９１ｇ／ｅｑ）
フェノール樹脂２：フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製、ＸＬ−２２５−ＬＬ、軟化点１００℃、水酸基当量１７５ｇ／ｅｑ）
ポリブタジエン：新日本石油化学（株）製、Ｅ−１８００
【００２８】
式（４）で示されるホスファゼン化合物
【化９】

【００２９】
【表１】

【００３０】
【発明の効果】
本発明に従うと、ニッケルメッキ層、ニッケル−パラジウムメッキ層又はニッケル−パラジウム−金メッキ層を含有するリードフレームと樹脂組成物との接着力を向上させ、半導体封止装置の耐半田性に優れたエポキシ樹脂組成物、並びにこれらを用いた半導体装置が得られる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having excellent solder resistance.
[0002]
[Prior art]
For sealing semiconductor elements such as ICs and LSIs, a low-pressure encapsulation method of an epoxy resin composition having excellent productivity and reliability is generally used. Improvements have been made to improve the characteristics. In recent years, in the market trend of miniaturization, weight reduction, and high performance of electronic devices, semiconductor integration is progressing year by year, and surface mounting of semiconductor devices is promoted. Are increasingly demanding. For this reason, a problem which cannot be solved by the conventional epoxy resin composition has come out. The biggest problem is that the semiconductor device is exposed to a high temperature of 200 ° C. or more rapidly by solder immersion or solder reflow treatment due to the adoption of surface mounting. This is a phenomenon in which the reliability is significantly reduced due to cracking or peeling off at the interface between the cured portions of the epoxy resin composition and various plated joints on the semiconductor element, the lead frame, and the inner leads. .
[0003]
In order to improve the reliability decrease due to the soldering process, by increasing the blending amount of the inorganic filler in the epoxy resin composition, low moisture absorption, high strength, low thermal expansion are achieved, and solder resistance is improved, A technique of using a resin having a low melt viscosity and maintaining a low viscosity and high fluidity during molding is becoming common. On the other hand, the behavior at the interface between a cured product of an epoxy resin composition and a substrate such as a semiconductor element or a lead frame existing inside a semiconductor device has become very important in reliability by soldering. If the adhesion at this interface is weak, peeling will occur at the interface with the substrate after the soldering, and cracks will occur in the semiconductor device due to this peeling. In addition, with the rise in solder processing temperature due to the recent lead-free soldering and the appearance of lead frames with nickel plating layer, nickel-palladium plating layer, and nickel-palladium-gold plating layer, they have become increasingly severe and have excellent solder resistance. There is a need for a semiconductor device. Particularly, in a semiconductor device in which a lead frame containing a nickel plating layer, a nickel-palladium plating layer, and a nickel-palladium-gold plating layer sealed with a conventional resin composition is introduced, the adhesive force between the lead frame and the resin composition is increased. Due to the drawback of being extremely bad, when a semiconductor device that has absorbed moisture is surface-mounted by solder reflow treatment, peeling occurs between the sealing resin and the lead frame, resulting in significant moisture resistance degradation and long-term reliability of the semiconductor device. There was a drawback that the property could not be guaranteed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention improves the adhesion between a lead frame containing a nickel plating layer, a nickel-palladium plating layer or a nickel-palladium-gold plating layer and a resin composition, and provides an epoxy resin excellent in solder resistance of a semiconductor sealing device. A composition and a semiconductor device using the same are provided.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention uses a polybutadiene or acrylonitrile-containing rubber and a phosphazene compound in an epoxy resin composition to solve the above-described problems, and includes a nickel plating layer, a nickel-palladium plating layer or a nickel-palladium-gold plating layer. It has been found that the adhesive strength between the lead frame and the resin composition can be greatly improved, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of defects during the surface mounting.
The present invention
[1] Using an epoxy resin composition containing the following components (A) to (F), selected from a copper material lead frame, a nickel plating layer, a nickel-palladium plating layer, or a nickel-palladium-gold plating layer. A semiconductor device, which is obtained by sealing a semiconductor element mounted on a lead frame having a plating layer,
(A) epoxy resin,
(B) a phenolic resin,
(C) a curing accelerator,
(D) an inorganic filler,
(E) a phosphazene compound in an amount of 0.02 to 2% by weight based on the total epoxy resin composition,
(F) a polybutadiene or acrylonitrile-containing rubber contains 0.02 to 2% by weight of the total epoxy resin composition,
[2] The semiconductor device according to claim 1, wherein the phosphazene compound as the component (E) is a cyclic phosphazene compound.
[0006]
[3] The semiconductor device according to claim 2, wherein the cyclic phosphazene compound is a compound represented by the general formula (1).
Embedded image

(N is an integer of 3 to 7, R is the same or different organic group)
[0007]
[4] The semiconductor device according to claim 3, wherein at least n of 2n Rs in the cyclic phosphazene compound represented by the general formula (1) are phenoxy groups.
It is.
[0008]
The epoxy resin used in the present invention is not particularly limited as long as it is a monomer, oligomer or polymer having two or more epoxy groups in one molecule. For example, biphenyl type epoxy resin, stilbene type epoxy resin, hydroquinone type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, orthocresol novolak type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, naphthol type epoxy resin, phenol aralkyl type Epoxy resin (having a phenylene skeleton and biphenylene skeleton), naphthol aralkyl type epoxy resin (having a phenylene skeleton and biphenylene skeleton), dicyclopentadiene-modified phenol type epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, triazine nucleus containing epoxy resin, and These modified resins are exemplified. These epoxy resins may be used alone or in combination. In order to improve the solder resistance, a crystalline epoxy resin capable of increasing the amount of the inorganic filler is preferable. In order to improve moisture resistance, it is preferable that impurity ions such as chlorine ions and sodium ions are as small as possible, and in order to improve curability, the epoxy equivalent is preferably 150 to 300.
[0009]
The phenol resin used in the present invention is not particularly limited as long as it is a monomer, oligomer or polymer having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule. For example, phenol novolak resin, cresol novolak resin, dicyclopentadiene-modified phenol resin, phenol aralkyl resin (having a phenylene skeleton, biphenylene skeleton, etc.), naphthol aralkyl resin (having a phenylene skeleton, biphenylene skeleton, etc.), terpene-modified phenol resin, And modified resins thereof. These phenol resins may be used alone or in combination. To improve the moisture resistance reliability and the heat resistance reliability, phenol novolak resin, dicyclopentadiene-modified phenol resin, phenol aralkyl resin (having a phenylene skeleton, biphenylene skeleton, etc.), naphthol aralkyl resin (phenylene skeleton, biphenylene skeleton, etc.) Are preferred) and terpene-modified phenolic resins. In order to improve the curability, the hydroxyl equivalent is preferably about 80 to 250. The compounding amount of the epoxy resin and the phenol resin is preferably from 0.7 to 1.5 in terms of the ratio of the number of epoxy groups of all epoxy resins to the number of phenolic hydroxyl groups of all phenol resins.
[0010]
The curing accelerator used in the present invention may be any one that promotes the reaction between the epoxy group and the phenolic hydroxyl group, and may be one that is generally used in a sealing resin composition. Representative examples include 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, triphenylphosphine, benzyldimethylamine, 2-methylimidazole, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, and the like. They may be used alone or in combination.
[0011]
As the inorganic filler used in the present invention, fused silica powder, spherical silica powder, crystalline silica powder, alumina, talc, silicon nitride and the like can be used, but these inorganic fillers may be used alone or in combination. Is also good. Among these, a mixture of a fused silica powder and a spherical silica powder is particularly desirable. Further, by mixing particles having different particle sizes, the blending amount can be increased. The compounding amount is required to be 70 to 95% by weight in the total epoxy resin composition, and more preferably 80 to 92% by weight. If it is below the lower limit, the water absorption increases and the solder resistance is reduced. If it exceeds the upper limit, the fluidity during molding is reduced, causing problems such as unfilling, wire sweep and pad shift.
[0012]
The phosphazene compound used in the present invention has a skeleton structure represented by the general formula (2), reduces the melt viscosity during molding of the epoxy resin composition, improves wettability with a semiconductor element or a lead frame, This reduces peeling of the interface with the base material after the soldering treatment, and thus reduces cracks. In particular, an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor element mounted on a lead frame having a copper material lead frame or a nickel material, a nickel-palladium plating layer, and a nickel-palladium-gold plating layer on a copper material, and a high soldering temperature. It is most suitable when using lead-free solder that needs to be soldered.
The phosphazene compounds having a skeleton represented by the general formula (2) include linear and cyclic phosphazene compounds.
[0013]
Embedded image

[0014]
Examples of R ₁ in the general formula (2) include an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group and the like, and a group containing a nitrogen, sulfur, oxygen, fluorine atom and the like, for example, an amino group , A mercapto group, a hydroxy group, a fluoroalkyl group and the like.
As the linear phosphazene compound having a skeleton represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (3) is preferable, n is an integer of 3 to 1000, and R ₂ is an alkyl group or an alkenyl group. , An alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, and the like, and further, a group containing nitrogen, sulfur, oxygen, a fluorine atom, and the like, such as an amino group, a mercapto group, a hydroxy group, and a fluoroalkyl group. Among these, an aryloxy group is preferred from the viewpoint of heat resistance and moisture resistance, and at least n of 2n R ₂ is preferably a phenoxy group from the viewpoint of compatibility with the resin component and fluidity of the epoxy resin composition. .
[0015]
Embedded image

[0016]
As the cyclic phosphazene compound having a skeleton represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (1) is preferable, n is an integer of 3 to 7, and R is the same as R _{1 in the} general formula (2). belongs to. Among these, an aryloxy group is preferred from the viewpoint of heat resistance and moisture resistance, and at least n of the 2n Rs are preferably phenoxy groups from the viewpoint of compatibility with the resin component and fluidity of the epoxy resin composition. A more preferred compound is a trimeric six-membered ring structure, which may contain a small amount of another cyclic compound.
Specific examples of the cyclic phosphazene compound represented by the general formula (1) include hexapropylcyclotriphosphazene, tetraethoxydipropoxycyclotriphosphazene, hexaphenoxycyclotriphosphazene, hexaanilinocyclotriphosphazene, and hexakis (3-mercaptopropyl). Cyclotriphosphazene, hexakis (heptafluoropropyloxy) cyclotriphosphazene and the like. The specific structure is represented by Expressions (4) and (5).
[0017]
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[0018]
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[0019]
As another cyclic phosphazene compound included in the present invention, at least one cyclic phosphazene compound represented by the general formula (1) is bonded to at least one other cyclic phosphazene compound via a divalent organic group. And those having a structure. Examples of the divalent organic group that bonds cyclic phosphazene compounds to each other include a group obtained by removing two hydrogen atoms from a hydroxyl group of a diol compound such as 1,6-dioxyhexane, or hydroquinone, 4,4′-biphenol, or bisphenol. A group obtained by removing two hydrogen atoms from a hydroxyl group of a bifunctional phenol compound such as F is preferable. The cyclic phosphazene compounds may be the same or different. The structure in which the cyclic phosphazene compounds are bonded to each other is exemplified by the formula (6), but is not limited thereto. The phosphazene compound is disclosed in JP-A-55-27344, JP-A-11-181429 and the like.
[0020]
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[0021]
The compounding amount of the phosphazene compound is 0.02 to 2% by weight, more preferably 0.2 to 1 part by weight, based on the whole epoxy resin composition. When the compounding amount is below the lower limit, a decrease in melt viscosity during molding cannot be expected to be low in solder resistance, and a nickel plating layer, a nickel-palladium plating layer or a lead frame containing a nickel-palladium-gold plating layer. It is not preferable because the effect of improving the adhesive strength with the resin composition becomes insufficient. Exceeding the upper limit is not preferred because the curability is reduced, the productivity is deteriorated, the strength of the cured product is also reduced, and as a result, the solder resistance is deteriorated.
If the content is within the above range, the material exhibits excellent adhesion to a lead frame having a plating layer selected from a copper material lead frame, a nickel plating layer, a nickel-palladium plating layer or a nickel-palladium-gold plating layer. An improved semiconductor device can be obtained.
[0022]
The polybutadiene or acrylonitrile-containing rubber used in the present invention contains a carboxyl group that reacts with an epoxy resin and a phenolic resin curing agent, and those containing an epoxy group or a phenolic hydroxyl group impart low elasticity while suppressing a decrease in strength. It is preferable because it can be performed. Further, the particle size is 5 to 50,000 nm. When the particle size is less than the lower limit, the stress dispersion as the sea-island structure is not sufficient, and when it exceeds the upper limit, the dispersibility is poor, and the microscopic stress increases, which is not preferable. The acrylonitrile-containing rubber is preferably a copolymer of butadiene and acrylonitrile, and preferably has an acrylonitrile modification amount of 10 to 50% by weight. Outside this range, the dispersibility is poor and the microscopic stress increases, which is not preferable.
The addition amount of the polybutadiene or acrylonitrile-containing rubber used in the present invention is from 0.02 to 2% by weight, and more preferably from 0.2 to 1% by weight, based on the entire epoxy resin composition. When the addition amount is less than the lower limit, the effect of improving the adhesive force between the lead composition containing the nickel plating layer, the nickel-palladium plating layer or the nickel-palladium-gold plating layer and the resin composition is insufficient, and exceeds the upper limit. And sufficient fluidity of the resin composition cannot be obtained, which is not preferable.
[0023]
The resin composition of the present invention contains the components (A) to (F) as essential components. In addition, as necessary, a coupling agent such as a silane coupling agent, a flame retardant such as antimony oxide, and carbon black. Various additives such as a coloring agent such as a wax and a release agent such as a natural wax and a synthetic wax may be appropriately compounded.
In order to produce the resin composition of the present invention as a molding material, (A) to (E) and other additives are sufficiently and uniformly mixed at room temperature by a mixer or the like, and then melt-kneaded by a hot roll or a kneader. Then, after cooling, it can be pulverized into a molding material.
Using this molding material, a copper material lead frame, or a nickel plating layer, a nickel-palladium plating layer or a nickel-palladium-sealing a semiconductor element mounted on a lead frame having a plating layer selected from a gold plating layer, In order to manufacture a semiconductor device, it is only necessary to perform hardening molding by a molding method such as transfer molding, compression molding, and injection molding.
[0024]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. All mixing ratios are by weight.

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[0025]

After mixing at room temperature with a Henschel mixer, the mixture was kneaded with a biaxial roll at 80 to 100 ° C., cooled and pulverized to obtain a molding material.
[0026]
Evaluation method: Solder crack resistance: The molding material obtained by pulverization was pressed into tablets, and a 9 × 9 mm solder cracking test was conducted at 175 ° C., 9.8 MPa and 120 seconds using a low-pressure transfer molding machine. The device was sealed in 80pQFP. After the sealed 10 test elements were subjected to post-curing treatment at 175 ° C. for 8 hours, moisture was absorbed at 30 ° C. and a relative humidity of 60% for 192 hours, and solder reflow (260 ° C., 10 seconds) was performed for 3 times. And the presence or absence of a package crack was determined (number of cracks / number of samples).
Fluidity: Measured using a mold in accordance with EMMI-1-66 at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a dwell time of 120 seconds.
Moldability: Continuous 50-shot molding was performed under the same conditions as in the above solder crack resistance test. The appearance was evaluated using 10 packages sampled at a rate of one out of every five shots.
[0027]
Examples 2 to 7, Comparative Examples 1 to 4
In accordance with the composition shown in Table 1, a molding material was prepared in the same manner as in Example 1, and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results. The components used in other than Example 1 are shown below.
Epoxy resin 2: biphenyl type epoxy resin (YX-4000HK, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd., melting point 105 ° C., epoxy equivalent 191 g / eq)
Phenol resin 2: phenol aralkyl resin having a phenylene skeleton (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., XL-225-LL, softening point 100 ° C., hydroxyl equivalent 175 g / eq)
Polybutadiene: E-1800, manufactured by Nippon Petrochemical Co., Ltd.
[0028]
A phosphazene compound represented by the formula (4):

[0029]
[Table 1]

[0030]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adhesive force of the lead frame containing a nickel plating layer, a nickel-palladium plating layer or a nickel-palladium-gold plating layer and a resin composition is improved, and the epoxy excellent in the solder resistance of a semiconductor sealing device is improved. A resin composition and a semiconductor device using the same are obtained.

Claims

Using an epoxy resin composition containing the following components (A) to (F), a copper material lead frame or a plating layer selected from a nickel plating layer, a nickel-palladium plating layer or a nickel-palladium-gold plating layer is formed. A semiconductor device, wherein a semiconductor element mounted on a lead frame is sealed.
(A) epoxy resin,
(B) a phenolic resin,
(C) a curing accelerator,
(D) an inorganic filler,
(E) a phosphazene compound in an amount of 0.02 to 2% by weight based on the total epoxy resin composition,
(F) Polybutadiene or acrylonitrile-containing rubber is 0.02 to 2% by weight in the total epoxy resin composition.

2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the phosphazene compound as the component (E) is a cyclic phosphazene compound.

3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the cyclic phosphazene compound is a compound represented by the general formula (1).

(N is an integer of 3 to 7, R is the same or different organic group)

4. The semiconductor device according to claim 3, wherein at least n out of 2n Rs in the cyclic phosphazene compound represented by the general formula (1) are phenoxy groups.