JP2009019115A - Epoxy resin composition for semiconductor sealing, and semiconductor device using the same - Google Patents
Epoxy resin composition for semiconductor sealing, and semiconductor device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009019115A JP2009019115A JP2007182831A JP2007182831A JP2009019115A JP 2009019115 A JP2009019115 A JP 2009019115A JP 2007182831 A JP2007182831 A JP 2007182831A JP 2007182831 A JP2007182831 A JP 2007182831A JP 2009019115 A JP2009019115 A JP 2009019115A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epoxy resin
- resin composition
- semiconductor
- sealing
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 0 Cc(cc1)ccc1-c1ccc(*)cc1 Chemical compound Cc(cc1)ccc1-c1ccc(*)cc1 0.000 description 1
- LZRFEVSDBKMZJX-UHFFFAOYSA-N Cc1cc(-c(cc2C)cc(C)c2OC)cc(C)c1OC Chemical compound Cc1cc(-c(cc2C)cc(C)c2OC)cc(C)c1OC LZRFEVSDBKMZJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、高ガラス転移温度化による反り量の低減化とともに、成形後のパッケージの難燃性の向上を図ることのできる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置に関するものである。 The present invention relates to an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor capable of reducing the amount of warpage due to a high glass transition temperature and improving the flame retardancy of a package after molding, and a semiconductor device using the same. is there.
近年、半導体装置は薄型化され、それに伴い封止時に用いられる樹脂材料の流動部分の厚みが薄くなってきている。例えば、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）と呼ばれる金属ワイヤーにより半導体素子と基板とを接続する手法を用いた片面封止構造の半導体装置の場合、封止樹脂（硬化体）部分の収縮量が基板のそれより大きいために成形後の封止樹脂層間で応力が発生し、結果、パッケージに反りが発生するという問題が生じる。この反りの発生を解消するために、成形後の封止樹脂部のガラス転移温度を高くし、熱収縮を小さくすることが一つの有効な方法としてあげられ従来からいくつかの手法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、ガラス転移温度を高くした樹脂材料ではその架橋点密度の高さゆえに、難燃性に関して問題がある。 In recent years, semiconductor devices have been reduced in thickness, and accordingly, the thickness of the flow portion of the resin material used for sealing has been reduced. For example, in the case of a semiconductor device having a single-side sealing structure that uses a method of connecting a semiconductor element and a substrate with a metal wire called a ball grid array (BGA), the shrinkage of the sealing resin (cured body) portion is that of the substrate. Since it is larger, stress is generated between the sealing resin layers after molding, resulting in a problem that the package is warped. In order to eliminate the occurrence of this warp, increasing the glass transition temperature of the sealing resin part after molding and reducing thermal shrinkage is one effective method, and several methods have been proposed in the past. (See Patent Document 1). However, a resin material having a high glass transition temperature has a problem with respect to flame retardancy because of its high crosslinking point density.
一方、半導体素子を基板に接続する際に金属ワイヤーを用いず、金属バンプを用いた、いわゆるフリップチップ接続による手法を用いた半導体装置の場合、この接合の強度維持のためにアンダーフィル剤をその隙間（半導体素子と基板の間）に注入することが行われている。そして、このアンダーフィル剤の注入が、半導体装置の樹脂封止と同時に行われている（以下、このような封止方法を「トランスファーアンダーフィル」と称す）。このトランスファーアンダーフィルでも、上記と同様な、反りの発生が問題となっている。
このような各種パッケージに代表される半導体装置等の電子部品は、難燃性の規格であるＵＬ ９４Ｖ−０に適合することが必要不可欠であり、従来から、半導体封止用樹脂組成物に難燃作用を付与する方法として、臭素化エポキシ樹脂や酸化アンチモン等のアンチモン化合物を添加する方法が一般的に行われている。 It is indispensable for electronic parts such as semiconductor devices typified by such various packages to conform to UL 94V-0, which is a flame retardant standard, and conventionally, it has been difficult to use resin compositions for semiconductor encapsulation. As a method for imparting a burning action, a method of adding an antimony compound such as brominated epoxy resin or antimony oxide is generally performed.
しかしながら、上記難燃化付与技術に関して２つの大きな問題があった。 However, there are two major problems with the flame retardancy imparting technology.
第１の問題点として、上記アンチモン化合物自身の有害性、燃焼時における臭化水素，ブロム系ガス，臭素化アンチモン等の発生による人体への有害性や環境汚染が問題となったり、機器への腐食性が問題としてあげられる。 The first problem is the harmfulness of the antimony compound itself, the harmfulness to the human body due to the generation of hydrogen bromide, bromine gas, antimony bromide during combustion, and environmental pollution. Corrosivity is a problem.
第２の問題点としては、上記難燃化付与技術を採用した半導体装置を高温で長時間放置すると、遊離した臭素の影響で半導体素子上のアルミニウム配線が腐食し、半導体装置の故障の原因となり高温信頼性の低下が問題となっている。 As a second problem, if a semiconductor device adopting the above-mentioned flame retarding technology is left at high temperature for a long time, the aluminum wiring on the semiconductor element is corroded by the influence of liberated bromine, which causes the failure of the semiconductor device. A decrease in high temperature reliability is a problem.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、反り発生の抑制はもちろん、耐湿信頼性および難燃性に優れるとともに、環境汚染等の問題も生じない、例えば、ボールグリッドアレイ用またはトランスファーアンダーフィル用の半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. In addition to suppressing the occurrence of warpage, the present invention is excellent in moisture resistance reliability and flame retardancy, and does not cause problems such as environmental pollution. For example, for ball grid arrays or transfer An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation for underfill and a semiconductor device using the same.
上記の目的を達成するために、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有し、さらに難燃剤として下記の（Ｄ）成分を含有してなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を第１の要旨とする。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）下記の一般式（１）で表されるフェノール樹脂。
（Ｄ）下記の一般式（２）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物。
(A) Epoxy resin.
(B) A phenol resin represented by the following general formula (1).
(D) A phosphonitrile acid phenyl ester compound represented by the following general formula (2).
また、本発明は、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止してなる半導体装置を第２の要旨とする。 Moreover, this invention makes the 2nd summary the semiconductor device formed by sealing a semiconductor element using the said epoxy resin composition for semiconductor sealing.
すなわち、本発明者らは、パッケージの反り発生の抑制に有利な高いガラス転移温度を示す硬化剤を使用した際の難燃性を維持するための手法について鋭意検討を重ねた。その結果、高いガラス転移温度付与のために上記一般式（１）で表されるフェノール樹脂を用いるとともに、ホスファゼン化合物の一種である、上記一般式（２）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物を配合すると、高いガラス転移温度を維持したまま、パッケージ成形後に得られるエポキシ樹脂組成物硬化体の難燃性を向上させることが可能となり、難燃性の規格であるＵＬ ９４Ｖ−０に適合する封止材料が得られることを見出し本発明に到達した。 That is, the present inventors have intensively studied a technique for maintaining flame retardancy when using a curing agent exhibiting a high glass transition temperature, which is advantageous for suppressing the warpage of the package. As a result, in order to provide a high glass transition temperature, the phenol resin represented by the above general formula (1) is used, and the phosphonitric acid phenyl ester compound represented by the above general formula (2) is a kind of phosphazene compound. When it is added, it becomes possible to improve the flame retardancy of the cured epoxy resin composition obtained after the molding while maintaining a high glass transition temperature, and conforms to UL 94V-0 which is a flame retardance standard. The inventors have found that a sealing material can be obtained and have reached the present invention.
このように、本発明は、硬化剤として上記一般式（１）で表されるフェノール樹脂〔（Ｂ）成分）を用いるとともに、併せて難燃剤として上記一般式（２）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。このため、上記エポキシ樹脂組成物を用いての成形直後から室温程度への冷却に至る過程において封止樹脂層の収縮量が低減され、結果、反り量の低減が実現するとともに、良好な難燃性が得られる。 As described above, the present invention uses the phenol resin represented by the above general formula (1) as the curing agent (component (B)), and also includes the phosphonitrile represented by the above general formula (2) as a flame retardant. It is an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation containing an acid phenyl ester compound. For this reason, the shrinkage amount of the sealing resin layer is reduced in the process from immediately after molding using the epoxy resin composition to cooling to about room temperature, and as a result, the amount of warpage is reduced and good flame retardancy is achieved. Sex is obtained.
したがって、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）と呼ばれる片面封止構造の半導体装置の封止や、トランスファーアンダーフィルと呼ばれる封止方法の際に特に好適に用いられる。そして、上記半導体封止用樹脂組成物により樹脂封止された半導体装置としては、信頼性の高いものが得られる。 Therefore, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is particularly suitable for sealing a semiconductor device having a single-side sealing structure called a ball grid array (BGA) or a sealing method called a transfer underfill. Used for. And as a semiconductor device resin-sealed with the semiconductor sealing resin composition, a highly reliable device is obtained.
また、上記ホスホニトリル酸フェニルエステル化合物を特定量用いると、難燃化付与と反り量の低減がより一層優れるようになる。 In addition, when a specific amount of the above phosphonitric acid phenyl ester compound is used, flame retardancy and warpage are further reduced.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定のフェノール樹脂（Ｂ成分）と、無機質充填剤（Ｃ成分）と、特定のホスファゼン化合物（Ｄ成分）とを用いて得られるものであり、通常、粉末状もしくは打錠して用いられる。なお、本発明において、室温とは５〜３５℃の範囲をいう。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention comprises an epoxy resin (A component), a specific phenol resin (B component), an inorganic filler (C component), and a specific phosphazene compound (D component). It is usually obtained in the form of powder or tablet. In addition, in this invention, room temperature means the range of 5-35 degreeC.
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、特に限定されるものではないが、例えば、ジシクロペンタジエン型，クレゾールノボラック型，フェノールノボラック型，ビスフェノール型，ビフェニル型，トリスヒドロキシフェニルメタン型等の各種のエポキシ樹脂を用いることができる。これらエポキシ樹脂は単独で用いてもよいし２種以上併用してもよい。そして、これらエポキシ樹脂の中でも、特に融点または軟化点が室温を超えていることが好ましい。例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１８０〜２１０、軟化点６０〜１１０℃のものが好適に用いられる。また、上記ビフェニル型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１８０〜２１０、融点８０〜１２０℃のものが好適に用いられる。 The epoxy resin (component A) is not particularly limited. For example, various epoxies such as dicyclopentadiene type, cresol novolak type, phenol novolak type, bisphenol type, biphenyl type, and trishydroxyphenylmethane type are available. Resin can be used. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more. Among these epoxy resins, it is particularly preferable that the melting point or softening point exceeds room temperature. For example, as the cresol novolac type epoxy resin, those having an epoxy equivalent of 180 to 210 and a softening point of 60 to 110 ° C. are preferably used. Moreover, as said biphenyl type | mold epoxy resin, an epoxy equivalent 180-210 and a melting | fusing point 80-120 degreeC are used suitably.
また、上記特定のフェノール樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）の硬化剤として作用するものであり、エポキシ樹脂組成物のガラス転移温度を高くするという観点から下記の一般式（１）で表されるトリフェノールメタン型のフェノール樹脂が用いられる。 Moreover, the said specific phenol resin (B component) acts as a hardening | curing agent of the said epoxy resin (A component), and the following general formula (1) from a viewpoint of making the glass transition temperature of an epoxy resin composition high. ) Is used.
このように、上記トリフェノールメタン型のフェノール樹脂を用いることにより、その硬化物中の三次元架橋構造において架橋点密度が高くなるため、ガラス転移温度の高いエポキシ樹脂組成物を得ることが可能となる。 Thus, by using the above-mentioned triphenolmethane type phenolic resin, it becomes possible to obtain an epoxy resin composition having a high glass transition temperature because the density of crosslinking points is increased in the three-dimensional crosslinked structure in the cured product. Become.
そして、本発明においては、上記特定のフェノール樹脂（Ｂ成分）とともに従来公知の各種フェノール樹脂を併用してもよい。上記従来公知のフェノール樹脂としては、特に限定するものではなく、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂，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等があげられる。これらフェノール樹脂は単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。この従来公知のフェノール樹脂を併用する場合は、上記特定のフェノール樹脂（Ｂ成分）の使用による効果を阻害しない範囲で用いる必要があり、例えば、フェノール樹脂成分全体の５０重量％以下に設定することが好ましい。 And in this invention, you may use together conventionally well-known various phenol resins with the said specific phenol resin (B component). The conventionally known phenol resin is not particularly limited, and examples thereof include dicyclopentadiene type phenol resin, phenol novolac resin, cresol novolac resin, and phenol aralkyl resin. These phenol resins can be used alone or in combination of two or more. When this conventionally known phenol resin is used in combination, it must be used within a range that does not impair the effects of the use of the specific phenol resin (component B). For example, the phenol resin component should be set to 50% by weight or less. Is preferred.
そして、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）と特定のフェノール樹脂（Ｂ成分）の配合割合は、エポキシ樹脂を硬化させるに充分な量に設定することが好ましい。一般的には、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対して、フェノール樹脂中の水酸基が０．７〜１．５当量となるように配合することが好ましい。より好ましくは０．９〜１．２当量である。 And it is preferable to set the mixture ratio of the said epoxy resin (A component) and specific phenol resin (B component) to the quantity sufficient to harden an epoxy resin. Generally, it is preferable to mix | blend so that the hydroxyl group in a phenol resin may be 0.7-1.5 equivalent with respect to 1 equivalent of epoxy groups in an epoxy resin. More preferably, it is 0.9-1.2 equivalent.
上記ＡおよびＢ成分とともに用いられる無機質充填剤（Ｃ成分）としては、特に限定するものではなく従来公知の各種充填剤があげられ、例えば、石英ガラス粉末，タルク，シリカ粉末（溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末等），アルミナ粉末，窒化アルミニウム粉末，窒化ケイ素粉末等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、得られる硬化物の線膨張係数を低減できるという点から上記シリカ粉末を用いることが好ましく、上記シリカ粉末のなかでも溶融シリカ粉末を用いることが高充填性，高流動性という点から特に好ましい。上記溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末，破砕溶融シリカ粉末があげられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。特に平均粒径が１〜１５μｍの範囲、さらには２〜１４μｍの範囲のものを用いることが好ましい。さらに、上記平均粒径のものに加えて、平均粒径が０．５〜２μｍの範囲のものを単独でもしくは２種以上併用すると、流動性の向上という観点から特に好ましい。また、上記平均粒径に加えて最大粒径が１０〜４５μｍの範囲のものを用いることが好ましい。なお、上記平均粒径および最大粒径は、例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。また、上記平均粒径および最大粒径に加えて、比表面積が３．１〜６．１ｍ2 ／ｇのものを用いることが好ましい。上記比表面積は、例えば、レーザー散乱式粒度分布計（Accu SizerTM 780 Optical Particle Sizer ，PSS-NICOMP）により測定される。 The inorganic filler (C component) used together with the components A and B is not particularly limited, and includes conventionally known various fillers such as quartz glass powder, talc, silica powder (fused silica powder and crystals). Silica powder, alumina powder, aluminum nitride powder, silicon nitride powder, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use the silica powder from the viewpoint that the linear expansion coefficient of the obtained cured product can be reduced. Among the silica powders, it is particularly preferable from the viewpoint of high filling property and high fluidity to use the fused silica powder. preferable. Examples of the fused silica powder include spherical fused silica powder and crushed fused silica powder. From the viewpoint of fluidity, spherical fused silica powder is preferably used. In particular, it is preferable to use those having an average particle diameter in the range of 1 to 15 μm, more preferably in the range of 2 to 14 μm. Furthermore, in addition to the above average particle diameter, it is particularly preferable to use one having an average particle diameter in the range of 0.5 to 2 μm alone or in combination of two or more. In addition to the average particle size, those having a maximum particle size in the range of 10 to 45 μm are preferably used. The average particle size and the maximum particle size can be measured using, for example, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus. In addition to the average particle size and the maximum particle size, those having a specific surface area of 3.1 to 6.1 m 2 / g are preferably used. The specific surface area is measured by, for example, a laser scattering particle size distribution analyzer (Accu Sizer ™ 780 Optical Particle Sizer, PSS-NICOMP).
上記無機質充填剤（Ｃ成分）の配合量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体の５０〜９５重量％の範囲内に設定することが好ましく、特に好ましくは７０〜９０重量％である。すなわち、下限値未満のように少な過ぎると、エポキシ樹脂組成物中の有機成分の占める割合が多くなり、硬化物の難燃効果に乏しくなり、上限値を超えて多くなると、エポキシ樹脂組成物の流動性が著しく低下する傾向がみられるからである。 The amount of the inorganic filler (component C) is preferably set in the range of 50 to 95% by weight, particularly preferably 70 to 90% by weight, based on the entire epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. That is, if the amount is too small, such as less than the lower limit, the proportion of the organic component in the epoxy resin composition increases, the flame retardant effect of the cured product becomes poor, and if the amount exceeds the upper limit, This is because the fluidity tends to be remarkably lowered.
上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる特定のホスファゼン化合物（Ｄ成分）は、下記の一般式（２）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物であり、前記一般式（１）で表されるトリフェノールメタン型のフェノール樹脂（Ｂ成分）を使用したエポキシ樹脂組成物の難燃性を向上させるために重要な成分である。このように下記の一般式（２）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物（Ｄ成分）は、本発明において難燃剤としての作用を奏するものである。 The specific phosphazene compound (component D) used together with the components A to C is a phosphonitrile acid phenyl ester compound represented by the following general formula (2), and the triphenol represented by the general formula (1) It is an important component for improving the flame retardancy of an epoxy resin composition using a methane type phenolic resin (component B). As described above, the phosphonitrile acid phenyl ester compound (component D) represented by the following general formula (2) exhibits an action as a flame retardant in the present invention.
上記ホスホニトリル酸フェニルエステル化合物（Ｄ成分）の配合方法としては、直接他の配合成分とともに添加する方法、または前記トリフェノールメタン型のフェノール樹脂（Ｂ成分）に予め溶融混合するマスターバッチ法による添加があげられる。このマスターバッチ法における溶融温度としては、１５０〜１７５℃の範囲に設定することが好ましい。すなわち、１５０℃未満では、トリフェノールメタン型フェノール樹脂（Ｂ成分）の溶融粘度が充分低くならないためにホスホニトリル酸フェニルエステル化合物（Ｄ成分）が充分に分散することが困難となり、１７５℃を超えると、トリフェノールメタン型フェノール樹脂（Ｂ成分）の酸化反応が起こり、安定したエポキシ樹脂組成物の作製が困難となる傾向がみられるからである。 The phosphonitrile phenyl ester compound (component D) can be blended directly with other blended components, or added by the master batch method in which the triphenolmethane type phenolic resin (component B) is melted and mixed in advance. Is given. The melting temperature in this master batch method is preferably set in the range of 150 to 175 ° C. That is, when the temperature is lower than 150 ° C., the melt viscosity of the triphenolmethane type phenol resin (component B) is not sufficiently low, so that it is difficult to sufficiently disperse the phosphonitrile phenyl ester compound (component D), and the temperature exceeds 175 ° C. This is because an oxidation reaction of the triphenolmethane type phenolic resin (component B) occurs and it tends to be difficult to produce a stable epoxy resin composition.
上記ホスホニトリル酸フェニルエステル化合物（Ｄ成分）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の０．０５〜５重量％の範囲内に設定することが好ましく、より好ましくは０．０５〜２．０重量％である。すなわち、Ｄ成分の含有量が下限値未満では、得られるエポキシ樹脂組成物にその機能となる難燃化を充分に付与することが困難となり、また上限値を超えると、Ｄ成分による可塑剤としての作用効果が大きくなり、得られるエポキシ樹脂組成物のガラス転移温度が低下し、結果、成形後のパッケージの反りを抑制することが困難となる傾向がみられるからである。 The content of the phosphonitrile acid phenyl ester compound (component D) is preferably set in the range of 0.05 to 5% by weight, more preferably 0.05 to 2.0% by weight of the entire epoxy resin composition. %. That is, when the content of the D component is less than the lower limit, it becomes difficult to sufficiently impart flame retardancy as a function to the obtained epoxy resin composition, and when the content exceeds the upper limit, as a plasticizer by the D component. This is because the glass transition temperature of the resulting epoxy resin composition decreases, and as a result, it tends to be difficult to suppress warping of the package after molding.
なお、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｄ成分以外に、必要に応じて、硬化促進剤、離型剤、低応力化剤、カーボンブラックをはじめとする顔料等の他の添加剤を適宜配合することができる。 In addition to the components A to D, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention includes a curing accelerator, a release agent, a stress reducing agent, a pigment including carbon black, and the like as necessary. Other additives can be appropriately blended.
上記硬化促進剤としては、硬化促進剤として作用する各種化合物、例えば、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ〔４．３．０〕ノネン−５等のジアザビシクロアルケン系化合物、トリエチレンジアミン等の三級アミン類、２−メチルイミダゾール、フェニルイミダゾール等のイミダゾール系化合物、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートやトリフェニルホスフィン等の有機リン系化合物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。 Examples of the curing accelerator include various compounds acting as a curing accelerator, such as 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nonene-5. Diazabicycloalkene compounds, tertiary amines such as triethylenediamine, imidazole compounds such as 2-methylimidazole and phenylimidazole, and organic phosphorus compounds such as tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate and triphenylphosphine. It is done. These may be used alone or in combination of two or more.
上記硬化促進剤の配合割合は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全体中の０．０５〜０．５重量％の範囲に設定することが好ましい。 The blending ratio of the curing accelerator is preferably set in the range of 0.05 to 0.5% by weight in the whole epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
上記離型剤としては、高級脂肪酸，高級脂肪酸エステル，高級脂肪酸カルシウム等の化合物があげられ、例えば、カルナバワックスやポリエチレン系ワックスが用いられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。 Examples of the mold release agent include compounds such as higher fatty acid, higher fatty acid ester, higher fatty acid calcium and the like. For example, carnauba wax and polyethylene wax are used, and these are used alone or in combination of two or more.
また、上記低応力化剤としては、アクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体，メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等のブタジエン系ゴムやシリコーン化合物があげられる。 Examples of the stress reducing agent include butadiene rubbers such as methyl acrylate-butadiene-styrene copolymer and methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer, and silicone compounds.
さらに、耐湿信頼性テストにおける信頼性向上を目的としてハイドロタルサイト類化合物，水酸化ビスマス等のイオントラップ剤を配合してもよい。 Furthermore, an ion trap agent such as a hydrotalcite compound or bismuth hydroxide may be blended for the purpose of improving the reliability in the moisture resistance reliability test.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、前記Ａ〜Ｄ成分および必要に応じて他の添加剤を常法に準じて適宜配合し、ミキシングロール機等の混練機を用いて加熱状態で溶融混練した後、これを室温下で冷却固化させる。その後、公知の手段により粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程により目的とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造することができる。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention can be produced, for example, as follows. That is, the above components A to D and other additives as necessary are appropriately blended according to a conventional method, melt-kneaded in a heated state using a kneader such as a mixing roll machine, and then cooled at room temperature. Solidify. Thereafter, the target epoxy resin composition for semiconductor encapsulation can be produced by a series of steps of pulverization by known means and tableting as necessary.
より詳しく述べると、前述のように、前記ホスホニトリル酸フェニルエステル化合物（Ｄ成分）を他の配合成分とともに直接添加し配合する方法があげられる。あるいは、ホスホニトリル酸フェニルエステル化合物（Ｄ成分）を前記トリフェノールメタン型のフェノール樹脂（Ｂ成分）に予め溶融混合する。ついで、これに残りの他の配合成分を配合して溶融混練する方法があげられる。 More specifically, as described above, there is a method in which the phosphonitrile acid phenyl ester compound (component D) is directly added and blended together with other blending components. Alternatively, a phosphonitrile acid phenyl ester compound (component D) is melt-mixed in advance with the triphenolmethane type phenol resin (component B). Next, there is a method in which the remaining other blending components are blended and melt kneaded.
このようにして得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止は、特に限定するものではなく、通常のトランスファー成形（トランスファーアンダーフィルを含む）等の公知のモールド方法により行うことができる。このようにして得られる半導体装置としては、ＢＧＡのような片面封止型半導体装置やフリップチップ型半導体装置等があげられる。 The sealing of the semiconductor element using the epoxy resin composition for semiconductor sealing thus obtained is not particularly limited, and a known molding method such as normal transfer molding (including transfer underfill). Can be performed. Examples of the semiconductor device thus obtained include a single-side sealed semiconductor device such as a BGA, a flip chip type semiconductor device, and the like.
このようにして得られる半導体装置は、封止材料として前記一般式（１）で表されるフェノール樹脂（Ｂ成分）を含有するため、ガラス転移温度が高く、樹脂硬化から室温への冷却過程において収縮量が小さく、パッケージの反りの発生が抑制され、信頼性の高いものが得られる。さらに、難燃剤として前記一般式（２）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物（Ｄ成分）を含有するため、優れた難燃性を併せ持つこととなる。 Since the semiconductor device thus obtained contains the phenol resin (component B) represented by the general formula (1) as a sealing material, the glass transition temperature is high, and in the process of cooling from resin curing to room temperature. The amount of shrinkage is small, the occurrence of package warpage is suppressed, and a highly reliable product is obtained. Furthermore, since it contains the phosphonitrile acid phenyl ester compound (D component) represented by the general formula (2) as a flame retardant, it also has excellent flame retardancy.
このように、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、ガラス転移温度が高いためにその硬化後の収縮量が小さく、成形後のパッケージの反り量が小さいことが特徴であるが、上記ガラス転移温度は、例えば、つぎのようにして測定することができる。 As described above, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is characterized in that the glass transition temperature is high, so that the shrinkage after curing is small and the warpage of the package after molding is small. The glass transition temperature can be measured, for example, as follows.
〔ガラス転移温度の測定〕
得られたエポキシ樹脂組成物を用い、１７５℃に加熱した専用金型にて成形することにより大きさ１．０ｍｍ×５．０ｍｍ×３４．０ｍｍの硬化物試験片を得る。この硬化物試験片を１７５℃で５時間以上加熱して、完全に硬化を終了させる。ついで、この硬化を完全に終了させた試験片を用い、ＳＯＬＩＤＳ ＡＮＡＬＹＺＥＲ ＲＳＡ−II（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）によって、弾性率の温度変化を測定する。この場合、３０〜２６０℃の温度範囲での昇温測定を行う。なお、昇温速度、測定周波数は、それぞれ、例えば、５℃／ｍｉｎ、１Ｈｚとする。その際、弾性率はガラス転移温度を境に大きく低下するため、その際の同時に測定することのできるＴａｎδのピーク値をガラス転移温度として測定することができる。
[Measurement of glass transition temperature]
A cured product test piece having a size of 1.0 mm × 5.0 mm × 34.0 mm is obtained by molding with an exclusive mold heated to 175 ° C. using the obtained epoxy resin composition. This cured product test piece is heated at 175 ° C. for 5 hours or longer to complete the curing. Next, the temperature change of the elastic modulus is measured by SOLIDS ANALYZER RSA-II (Rheometric Scientific) using the test piece which has been completely cured. In this case, temperature rise measurement is performed in a temperature range of 30 to 260 ° C. The heating rate and the measurement frequency are, for example, 5 ° C./min and 1 Hz, respectively. At that time, since the elastic modulus greatly decreases with the glass transition temperature as a boundary, the peak value of Tan δ that can be measured simultaneously can be measured as the glass transition temperature.
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。 Next, examples will be described together with comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.
まず、下記に示す各成分を準備した。 First, each component shown below was prepared.
〔エポキシ樹脂ａ〕
下記の構造式（ａ）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５、融点１０６℃）
Biphenyl type epoxy resin represented by the following structural formula (a) (epoxy equivalent 195, melting point 106 ° C.)
〔エポキシ樹脂ｂ〕
下記の構造式（ｂ）で表されるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９７、融点６３．８℃）
Cresol novolac type epoxy resin represented by the following structural formula (b) (epoxy equivalent 197, melting point 63.8 ° C.)
〔硬化剤ａ〕
下記の構造式（ｃ）で表されるトリフェノールメタン型フェノール樹脂（水酸基当量９８、軟化点１１２℃）
Triphenolmethane type phenol resin represented by the following structural formula (c) (hydroxyl equivalent: 98, softening point: 112 ° C.)
〔硬化剤ｂ〕
下記の構造式（ｄ）で表されるフェノール樹脂（水酸基当量２０５、軟化点６７℃）
Phenol resin represented by the following structural formula (d) (hydroxyl equivalent: 205, softening point: 67 ° C.)
〔硬化剤ｃ〕
下記の構造式（ｅ）で表されるフェノール樹脂（水酸基当量１０４、軟化点７０℃）
Phenol resin represented by the following structural formula (e) (hydroxyl equivalent: 104, softening point: 70 ° C.)
〔難燃剤ａ〕
下記の構造式（ｆ）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物
Phosphononitrile acid phenyl ester compound represented by the following structural formula (f)
〔難燃剤ｂ〕
下記の構造式（ｇ）で表されるビフェニルリン酸エステル化合物
Biphenyl phosphate compound represented by the following structural formula (g)
〔難燃剤ｃ〕
ポリリン酸アンモニウム
[Flame retardant c]
Ammonium polyphosphate
〔難燃剤ｄ〕
下記の構造式（ｈ）で表されるトリフェニルホスフェート
Triphenyl phosphate represented by the following structural formula (h)
〔硬化促進剤〕
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート
[Curing accelerator]
Tetraphenylphosphonium ・ tetraphenylborate
〔離型剤〕
酸化ポリエチレンワックス（酸価１６）
〔Release agent〕
Oxidized polyethylene wax (acid value 16)
〔シランカップリング剤〕
３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
〔Silane coupling agent〕
3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane
〔シリカ粉末１〕
平均粒径１３．２μｍの球状溶融シリカ粉末（最大粒径４５μｍ、比表面積３．１ｍ2 ／ｇ）
[Silica powder 1]
Spherical fused silica powder with an average particle size of 13.2 μm (maximum particle size 45 μm, specific surface area 3.1 m 2 / g)
〔シリカ粉末２〕
平均粒径０．６μｍの球状溶融シリカ粉末（最大粒径２０μｍ、比表面積３．８ｍ2 ／ｇ）
[Silica powder 2]
Spherical fused silica powder with an average particle size of 0.6 μm (maximum particle size of 20 μm, specific surface area of 3.8 m 2 / g)
〔シリカ粉末３〕
平均粒径１．６μｍの球状溶融シリカ粉末（最大粒径１０μｍ、比表面積６．１ｍ2 ／ｇ）
[Silica powder 3]
Spherical fused silica powder with an average particle size of 1.6 μm (maximum particle size of 10 μm, specific surface area of 6.1 m 2 / g)
〔カーボンブラック〕
三菱化学社製、＃３０３０Ｂ
〔Carbon black〕
# 3030B manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
〔実施例１〜８、比較例１〜６〕
後記の表１〜表２に示す各成分を、同表に示す割合で配合し、８０℃〜１７０℃に加熱したロール混練機（５分間）にて溶融混練した。つぎに、この溶融物を冷却した後粉砕し、さらにタブレット状に打錠することによりエポキシ樹脂組成物を作製した。
[Examples 1-8, Comparative Examples 1-6]
The components shown in Tables 1 and 2 below were blended in the proportions shown in the same table, and melt kneaded in a roll kneader (5 minutes) heated to 80 ° C. to 170 ° C. Next, this melt was cooled and pulverized, and further compressed into tablets to prepare an epoxy resin composition.
このようにして得られた各エポキシ樹脂組成物を用い、下記の方法にしたがって反り量を測定・評価した。また、各エポキシ樹脂組成物を用い、前述の方法にしたがってガラス転移温度を測定した。 Using each epoxy resin composition thus obtained, the amount of warpage was measured and evaluated according to the following method. Moreover, the glass transition temperature was measured according to the above-mentioned method using each epoxy resin composition.
〔反り量の測定〕
図１に示すように、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．３２５ｍｍの大きさの複数のシリコンチップ１を、短冊状のガラスエポキシ基板２上における、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（破線で囲まれた部分）内において、等間隔となるよう配置し、銀（Ａｇ）ペーストを用いて実装した。ついで、これらの実装面＋各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、各エポキシ樹脂組成物を用い、プレス機（ＴＯＷＡ社製）にて樹脂封止した。封止樹脂層の寸法は、５１ｍｍ×５１ｍｍ×厚み０．７ｍｍである。なお、プレス機の金型温度は１７５℃とし、封止条件は、トランスファースピード１．５ｍｍ／秒、クランプ圧１９６０Ｎ、トランスファー圧４９Ｎ、キュア時間９０秒とした。そして、樹脂封止後のパッケージを１７５℃で５時間加熱し、加熱後のパッケージを、図１での、各一点鎖線ａ，ｂ，ｃの位置でダイシング装置によりダイシングし、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなるそれぞれのパッケージを、温度可変レーザー３次元装置（ティーテック社製）にて観察することにより、パッケージの反り量〔封止樹脂層がアーチ状に反ったときのアーチと、元の状態（初期）の封止樹脂層との最大距離の間隔〕を測定した。
(Measurement of warpage)
As shown in FIG. 1, a plurality of silicon chips 1 each having a size of 10 mm in length, 10 mm in width, and 0.325 mm in thickness are placed on each of the regions A, B, C, D (in broken lines) on a strip-shaped glass epoxy substrate 2. In the (enclosed part), they were arranged at equal intervals and mounted using silver (Ag) paste. Subsequently, these mounting surfaces + each region A, B, C, D were resin-sealed with a press machine (manufactured by TOWA) using each epoxy resin composition. The dimension of the sealing resin layer is 51 mm × 51 mm × thickness 0.7 mm. The mold temperature of the press machine was 175 ° C., and the sealing conditions were a transfer speed of 1.5 mm / second, a clamp pressure of 1960 N, a transfer pressure of 49 N, and a cure time of 90 seconds. Then, the package after resin sealing is heated at 175 ° C. for 5 hours, and the heated package is diced by the dicing apparatus at the positions of the alternate long and short dash lines a, b, and c in FIG. , C, and D, by observing each package with a temperature variable laser three-dimensional device (manufactured by T-Tech Co., Ltd.) The distance of the maximum distance from the original state (initial) sealing resin layer] was measured.
さらに、各エポキシ樹脂組成物の難燃性をつぎのようにして測定・評価した。すなわち、１７５℃×２分間、後硬化１７５℃×５時間の条件１／８インチの試験片を作製し、ＵＬ ９４Ｖ−０規格の方法にしたがって難燃性を評価した。なお、難燃性評価において、合格とはＵＬ ９４Ｖ−０合格を意味する。また、×とは、ＵＬ ９４Ｖ−０基準を達成しなかったことを意味する。 Furthermore, the flame retardancy of each epoxy resin composition was measured and evaluated as follows. That is, a test piece of 1/8 inch under conditions of 175 ° C. × 2 minutes and post-curing 175 ° C. × 5 hours was prepared, and flame retardancy was evaluated according to the method of UL 94V-0 standard. In the flame retardancy evaluation, “pass” means UL 94V-0 pass. Moreover, x means that the UL 94V-0 standard was not achieved.
これらの結果を下記の表１〜表２に併せて示した。 These results are shown in Tables 1 and 2 below.
上記結果から、前記一般式（１）で表されるフェノール樹脂および前記一般式（２）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物を配合した実施例品は、難燃性に優れ、かつ高ガラス転移温度であるために、パッケージの反り量も小さく、難燃性および反り発生の抑制の双方において優れた効果を奏するものである。 From the above results, the example product in which the phenol resin represented by the general formula (1) and the phosphonitrile acid phenyl ester compound represented by the general formula (2) were blended was excellent in flame retardancy and high glass. Because of the transition temperature, the amount of warping of the package is small, and excellent effects are exhibited in both flame retardancy and suppression of warpage.
これに対して、前記一般式（２）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物を用いなかった比較例１〜３，６品は、ガラス転移温度が高く反り量は小さかったが難燃性に劣る結果となった。また、前記一般式（１）で表されるフェノール樹脂を用いなかった比較例４，５品は、ガラス転移温度が低く、反り量が大きいものであった。 On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 and 6 which did not use the phosphonitrile acid phenyl ester compound represented by the general formula (2) had a high glass transition temperature and a small amount of warpage, but were flame retardant. The result was inferior. Further, Comparative Examples 4 and 5 in which the phenol resin represented by the general formula (1) was not used had a low glass transition temperature and a large amount of warpage.
Claims (5)
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）下記の一般式（１）で表されるフェノール樹脂。
（Ｄ）下記の一般式（２）で表されるホスホニトリル酸フェニルエステル化合物。
(A) Epoxy resin.
(B) A phenol resin represented by the following general formula (1).
(D) A phosphonitrile acid phenyl ester compound represented by the following general formula (2).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007182831A JP2009019115A (en) | 2007-07-12 | 2007-07-12 | Epoxy resin composition for semiconductor sealing, and semiconductor device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007182831A JP2009019115A (en) | 2007-07-12 | 2007-07-12 | Epoxy resin composition for semiconductor sealing, and semiconductor device using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009019115A true JP2009019115A (en) | 2009-01-29 |
Family
ID=40359038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007182831A Pending JP2009019115A (en) | 2007-07-12 | 2007-07-12 | Epoxy resin composition for semiconductor sealing, and semiconductor device using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009019115A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023120740A1 (en) * | 2021-12-22 | 2023-06-29 | 株式会社レゾナック | Resin composition, electronic component device, and method for manufacturing electronic component device |
-
2007
- 2007-07-12 JP JP2007182831A patent/JP2009019115A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023120740A1 (en) * | 2021-12-22 | 2023-06-29 | 株式会社レゾナック | Resin composition, electronic component device, and method for manufacturing electronic component device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5130912B2 (en) | Epoxy resin composition and semiconductor device | |
| JP5028756B2 (en) | Semiconductor sealing resin composition and semiconductor device | |
| JP2016040383A (en) | Epoxy resin composition for encapsulating electronic component and electronic component device using the same | |
| JP2009275146A (en) | Epoxy resin composition for sealing semiconductor and semiconductor device using the same | |
| JP4569137B2 (en) | Semiconductor sealing resin composition and semiconductor device | |
| JP2013067694A (en) | Epoxy resin composition for sealing semiconductor, and semiconductor device | |
| JP2013119588A (en) | Epoxy resin composition for sealing electronic component and electronic component device using the same | |
| JP2006008956A (en) | Resin composition for sealing semiconductor and semiconductor device using the same | |
| JP2002220434A (en) | Epoxy resin composition and semiconductor device | |
| JP4950010B2 (en) | Manufacturing method of epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2012251048A (en) | Epoxy resin composition for sealing semiconductor, and semiconductor device | |
| JP2009019115A (en) | Epoxy resin composition for semiconductor sealing, and semiconductor device using the same | |
| JP2010031233A (en) | Semiconductor sealing epoxy resin composition, and one side sealing type semiconductor device produced by sealing semiconductor device using the same | |
| JP2009256475A (en) | Epoxy resin composition for sealing semiconductor and semiconductor device using the same | |
| KR101758448B1 (en) | Epoxy resin composition for encapsulating semiconductor device and semiconductor device encapsulated by using the same | |
| JP2005325210A (en) | Epoxy resin composition for sealing semiconductor and semiconductor device using the same | |
| JP6415233B2 (en) | Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device | |
| JP2009235164A (en) | Semiconductor sealing epoxy resin composition, and single side sealing type semiconductor device manufactured by sealing semiconductor device using the composition | |
| JP2002080694A (en) | Epoxy resin composition and semiconductor device | |
| JP2013234305A (en) | Epoxy resin composition for sealing semiconductor and semiconductor device | |
| JP5055778B2 (en) | Epoxy resin composition, epoxy resin molding material and semiconductor device | |
| JP5226387B2 (en) | Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device | |
| JP3915545B2 (en) | Epoxy resin composition for sealing and single-side sealed semiconductor device | |
| JP4687195B2 (en) | Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device | |
| JP2010031119A (en) | Semiconductor-sealing epoxy resin composition and semiconductor device using it |