JP2013001861A - Resin composition for semiconductor sealing, production method thereof, and semiconductor apparatus - Google Patents

Resin composition for semiconductor sealing, production method thereof, and semiconductor apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin composition for semiconductor sealing, excellent in thermal conductivity, moldability, humidity-tolerant reliability and reflow resistance, and to provide a production method thereof and a semiconductor apparatus.SOLUTION: The resin composition for semiconductor sealing contains a cresol novolak type epoxy resin, phenol novolak resin, curing accelerator, silica containing at least crystalline silica of an average particle diameter of 10-60 μm, and SiC of an average particle diameter of 10-80 μm, obtained by heat treatment at ≥800°C, wherein a total content of silica and SiC is 75-90 mass%, a volume filling factor of the crystalline silica is ≥25 vol.% and ≤50 vol.%, and a volume filling factor of SiC is ≥20 vol.% and ≤37 vol.%. The production method of the resin composition and the semiconductor apparatus are provided.

Description

本発明は、パワーデバイス用途に好適な半導体封止用樹脂組成物、その製造方法及びこれを用いた半導体装置に関する。   The present invention relates to a resin composition for encapsulating a semiconductor suitable for power device applications, a method for producing the same, and a semiconductor device using the same.

パワーデバイス等の半導体装置の樹脂封止に使用されるエポキシ樹脂組成物には、半導体素子が放出する多量の熱に対応するため高い熱伝導性が要求される。そこで、良好な熱伝導率を得るために、例えば、結晶性シリカと粒径の小さい溶融球状シリカを併用して、無機充填剤を高密度に充填させたエポキシ樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。   Epoxy resin compositions used for resin sealing of semiconductor devices such as power devices are required to have high thermal conductivity in order to cope with a large amount of heat released from semiconductor elements. Therefore, in order to obtain a good thermal conductivity, for example, an epoxy resin composition in which crystalline silica and fused spherical silica having a small particle diameter are used in combination and an inorganic filler is filled at a high density has been proposed ( For example, see Patent Documents 1 and 2).

結晶性シリカは、溶融シリカ等に比べて熱伝導率が高いため、これを充填剤として用いた場合、高い熱伝導率が期待できるが、鋭角な破砕形の結晶性シリカでは高充填化した際に良好な流動性が得られないという欠点を有する。これを解消するため、鈍角結晶性シリカ粉末を含有する半導体封止用樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、流動性が十分に改善されているとはいえない。   Crystalline silica has a higher thermal conductivity than fused silica, etc., so when it is used as a filler, high thermal conductivity can be expected. However, it has a drawback that good fluidity cannot be obtained. In order to solve this problem, a semiconductor sealing resin composition containing obtuse crystalline silica powder has been proposed (see, for example, Patent Document 3). However, it cannot be said that the fluidity is sufficiently improved.

また、表面を800℃以上の温度で酸化処理した炭化珪素粉末と、絶縁性粉末と、樹脂とを含み、絶縁性粉末の体積充填率が、炭化珪素粉末の体積充填率の1/2以下である樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献4参照)。これは、炭化珪素は熱伝導率が高いものの、不純物が多く、電気的には半導体であることから、このままでは絶縁性を要求される用途には使用できないため、炭化珪素の外周部に酸化皮膜層を形成することで無機充填材として使用できるようにしたものである。
ところが、このような炭化珪素粉末を半導体装置の封止樹脂に使用した場合、流動性が悪く、金型内の充填性に劣ることから、吸湿時の耐リフロー性に劣るおそれがあった。
Further, the surface includes a silicon carbide powder whose surface is oxidized at a temperature of 800 ° C. or higher, an insulating powder, and a resin, and the volume filling rate of the insulating powder is ½ or less of the volume filling rate of the silicon carbide powder. A certain resin composition has been proposed (see, for example, Patent Document 4). This is because although silicon carbide has high thermal conductivity, it has many impurities and is electrically a semiconductor, so it cannot be used for applications that require insulation as it is. It can be used as an inorganic filler by forming a layer.
However, when such silicon carbide powder is used as a sealing resin for a semiconductor device, the fluidity is poor and the filling property in the mold is inferior, so that the reflow resistance at the time of moisture absorption may be inferior.

特許2811933号公報Japanese Patent No. 2811933 特開2001−44337号公報JP 2001-44337 A 特開平8−81540号公報JP-A-8-81540 特開2007−84705号公報JP 2007-84705 A

本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、良好な熱伝導性を有し、成形性、耐リフロー性、耐湿信頼性に優れた半導体封止用樹脂組成物、及びその製造方法を提供することを目的としている。   The present invention was made to solve the above-described problems of the prior art, has a good thermal conductivity, and has a moldability, reflow resistance, and moisture resistance reliability, and a semiconductor sealing resin composition, and It aims at providing the manufacturing method.

本発明者らは上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、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樹脂、硬化促進剤、シリカ、炭化珪素を必須成分とした半導体封止用樹脂組成物において、特定のシリカ及び炭化珪素を特定の配合割合に調整することで、良好な熱伝導性を有し、成形性、耐湿信頼性、耐リフロー性に優れる半導体封止用樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that in a resin composition for semiconductor encapsulation containing cresol novolac type epoxy resin, phenol novolac resin, curing accelerator, silica, and silicon carbide as essential components. By adjusting specific silica and silicon carbide to a specific blending ratio, a resin composition for semiconductor encapsulation having good thermal conductivity and excellent moldability, moisture resistance reliability, and reflow resistance can be obtained. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、以下の半導体封止用樹脂組成物、その製造方法及び半導体装置を提供する。   That is, this invention provides the following resin compositions for semiconductor sealing, its manufacturing method, and a semiconductor device.

1.(A)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、(B)フェノールノボラック樹脂、(C)硬化促進剤、(D)シリカ、及び(E)炭化珪素を含み、(D)シリカと(E)炭化珪素の合計含有量が全樹脂組成物の75〜90質量%である半導体封止用樹脂組成物であって、
(D)シリカが、平均粒子径10〜60μmの結晶性シリカ(d1)を少なくとも含み、樹脂組成物中の(d1)結晶性シリカの体積充填率が25体積%以上、50体積%以下であり、
(E)炭化珪素が、800℃以上で加熱処理された平均粒子径10〜80μmの炭化珪素であり、樹脂組成物中の(E)炭化珪素の体積充填率が20体積%以上、37体積%以下である半導体封止用樹脂組成物。
2.前記(D)シリカが、さらにジェットミル法により粉砕されてなる、平均粒子径10μm未満の結晶性シリカ(d2)を含み、樹脂組成物中の(d2)結晶性シリカの体積充填率が1体積%以上、10体積%以下である前記1の半導体封止用樹脂組成物。
3.前記(E)炭化珪素の体積充填率が、前記(D)シリカの体積充填率よりも小さい前記1又は2の半導体封止用樹脂組成物。
4.前記1〜3のいずれかの半導体封止用樹脂組成物を製造する方法であって、予め(B)フェノールノボラック樹脂と(E)炭化珪素とを予備混練する工程を有する半導体封止用樹脂組成物の製造方法。
5.前記1〜3のいずれかの半導体封止用樹脂組成物の硬化物、又は前記4の方法により得られた半導体封止用樹脂組成物の硬化物により封止された半導体素子を具備する半導体装置。
1. (A) Cresol novolac type epoxy resin, (B) phenol novolac resin, (C) curing accelerator, (D) silica, and (E) silicon carbide, (D) total content of silica and (E) silicon carbide It is a resin composition for semiconductor encapsulation whose amount is 75 to 90% by mass of the total resin composition,
(D) The silica contains at least crystalline silica (d1) having an average particle size of 10 to 60 μm, and the volume filling rate of (d1) crystalline silica in the resin composition is 25% by volume or more and 50% by volume or less. ,
(E) Silicon carbide is silicon carbide having an average particle diameter of 10 to 80 μm that is heat-treated at 800 ° C. or higher, and the volume filling rate of (E) silicon carbide in the resin composition is 20% by volume or more and 37% by volume. The resin composition for semiconductor sealing which is the following.
2. The (D) silica further includes crystalline silica (d2) having an average particle diameter of less than 10 μm, which is pulverized by a jet mill method, and the volume filling rate of (d2) crystalline silica in the resin composition is 1 volume. The resin composition for semiconductor encapsulation according to 1 above, wherein the content is 1% or more and 10% by volume or less.
3. The resin composition for semiconductor encapsulation according to 1 or 2, wherein a volume filling rate of the (E) silicon carbide is smaller than a volume filling rate of the (D) silica.
4). A method for producing a resin composition for encapsulating a semiconductor according to any one of 1 to 3, which comprises a step of pre-kneading (B) a phenol novolac resin and (E) silicon carbide in advance. Manufacturing method.
5. The semiconductor device which comprises the semiconductor element sealed with the hardened | cured material of the resin composition for semiconductor sealing in any one of said 1-3, or the hardened | cured material of the resin composition for semiconductor sealing obtained by the said 4 method. .

本発明は、熱伝導性、成形性、耐リフロー性、及び耐湿信頼性に優れた半導体封止用樹脂組成物、その製造方法、及び半導体封止装置を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a semiconductor sealing resin composition excellent in thermal conductivity, moldability, reflow resistance, and moisture resistance reliability, a manufacturing method thereof, and a semiconductor sealing device.

まず、本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いられる各成分について説明する。
本発明に用いられる(A)成分のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、成形性及びはんだ耐熱性に優れるという特徴を有する。クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、下記一般式(1)で示され、中でも、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
First, each component used for the resin composition for semiconductor encapsulation of this invention is demonstrated.
The (A) component cresol novolac type epoxy resin used in the present invention is characterized by excellent moldability and solder heat resistance. The cresol novolac type epoxy resin is represented by the following general formula (1), and among them, an o-cresol novolac type epoxy resin is preferable.

Figure 2013001861
Figure 2013001861

(式中、nは0以上の整数である。)
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ当量は、硬化性の観点から、150〜300の範囲のものが好ましく、180〜250の範囲のものがより好ましい。
(A)成分としては、具体的には、ESCN−190(住友化学工業株式会社製、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の商品名;エポキシ当量195、軟化点65℃)等が好ましく使用される。クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
(In the formula, n is an integer of 0 or more.)
The epoxy equivalent of the cresol novolak type epoxy resin is preferably in the range of 150 to 300, more preferably in the range of 180 to 250, from the viewpoint of curability.
As the component (A), specifically, ESCN-190 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name of o-cresol novolac type epoxy resin; epoxy equivalent 195, softening point 65 ° C.) and the like are preferably used. A cresol novolac type epoxy resin may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

本発明においては、必要に応じて、(A)成分のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を併用することができる。(A)成分以外のエポキシ樹脂としては、一分子中に2個以上のエポキシ基をもつ化合物であれば特に制限されず、例えば、硬化性等を調整する目的で、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA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S型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型またはスチルベン型二官能エポキシ化合物等を使用することができる。これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。(A)成分以外のエポキシ樹脂を併用する場合、エポキシ樹脂総質量の50質量%以下の範囲で配合することが好ましい。より好ましい範囲は、エポキシ樹脂総質量の30質量%以下である。   In the present invention, if necessary, an epoxy resin other than the cresol novolac type epoxy resin of component (A) can be used in combination. The epoxy resin other than the component (A) is not particularly limited as long as it is a compound having two or more epoxy groups in one molecule. For example, a phenol novolac type epoxy resin or bisphenol is used for the purpose of adjusting curability or the like. A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, triazine nucleus-containing epoxy resin, biphenyl type or stilbene type bifunctional epoxy compound may be used. it can. These epoxy resins may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them. (A) When using together epoxy resin other than a component, it is preferable to mix | blend in the range of 50 mass% or less of epoxy resin total mass. A more preferable range is 30% by mass or less of the total mass of the epoxy resin.

本発明に用いられる(B)成分のフェノールノボラック樹脂としては、上記(A)成分のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基と反応し得るフェノール性水酸基を分子中に2個以上有するものであれば、特に制限されることなく使用される。本発明の目的のためには、(B)成分のフェノール性水酸基当量は100〜200の範囲が好ましく、硬化性の観点から、100〜150の範囲が特に好ましい。また、(B)成分の軟化点は50〜130℃の範囲が好ましく、70〜110℃の範囲がより好ましい。
具体的には、(B)成分としては、TEH−1085(明和化成株式会社製の商品名;水酸基当量104、軟化点102℃)等が好ましく使用される。(B)成分のフェノールノボラック樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
As the phenol novolak resin of component (B) used in the present invention, if it has two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule that can react with the epoxy group of the cresol novolak type epoxy resin of component (A), It is used without particular limitation. For the purpose of the present invention, the phenolic hydroxyl group equivalent of the component (B) is preferably in the range of 100 to 200, and particularly preferably in the range of 100 to 150 from the viewpoint of curability. The softening point of the component (B) is preferably in the range of 50 to 130 ° C, more preferably in the range of 70 to 110 ° C.
Specifically, as the component (B), TEH-1085 (trade name, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd .; hydroxyl equivalent 104, softening point 102 ° C.) and the like are preferably used. As the component (B), the phenol novolac resin may be used alone or in combination of two or more.

このフェノールノボラック樹脂の配合量は、上記(A)成分のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、および必要に応じて配合される(A)成分以外のエポキシ樹脂中のエポキシ基1当量当たり、フェノールノボラック樹脂中のフェノール性水酸基当量が0.5〜2.0当量となる範囲が好ましく、0.8〜1.2当量となる範囲がより好ましい。0.5当量以上の範囲であると難燃性等が向上する。また、2.0当量以下の範囲であると吸水率が低下して耐湿信頼性が向上する。   The amount of this phenol novolak resin is the same as that in the phenol novolac resin per equivalent of epoxy group in the cresol novolak type epoxy resin of the component (A) and the epoxy resin other than the component (A) blended as necessary. The range in which the phenolic hydroxyl group equivalent is 0.5 to 2.0 equivalents is preferable, and the range in which 0.8 to 1.2 equivalents is more preferable. Flame retardance etc. improve that it is the range of 0.5 equivalent or more. Moreover, a water absorption falls that it is the range of 2.0 equivalent or less, and moisture-proof reliability improves.

本発明においては、必要に応じて、(B)フェノールノボラック樹脂以外の、上記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するフェノール樹脂を併用することができる。具体的に(B)成分以外のフェノール樹脂としては、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ノボラック型フェノール樹脂(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等)の変性樹脂(例えば、エポキシ化もしくはブチル化したノボラック型フェノール樹脂等)、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシレン変性フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂、多官能型フェノール樹脂等を使用することができる。
これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。(B)成分以外のフェノール樹脂を併用する場合、フェノール樹脂総質量の50質量%以下の範囲で配合することが好ましく、フェノール樹脂総質量の30質量%以下で配合することがより好ましい。なお、(B)成分のフェノールノボラック樹脂以外のフェノール樹脂を併用する場合、それらの樹脂中のフェノール性水酸基当量が、(A)成分のクレールノボラック型エポキシ樹脂、および必要に応じて配合されるその他のエポキシ樹脂中のエポキシ基1当量当たり、前述した範囲、すなわち0.5〜2.0当量となる範囲が好ましく、0.8〜1.2当量となる範囲がより好ましい。
In this invention, the phenol resin which acts as a hardening | curing agent of the said epoxy resin other than (B) phenol novolak resin can be used together as needed. Specifically, the phenol resin other than the component (B) includes a cresol novolak resin, a phenol aralkyl resin, a naphthol aralkyl resin, a modified resin of a novolak type phenol resin (for example, a phenol novolak resin, a cresol novolak resin, etc.) Alternatively, butylated novolac-type phenol resin, dicyclopentadiene-modified phenol resin, para-xylene-modified phenol resin, triphenolalkane-type phenol resin, polyfunctional phenol resin, and the like can be used.
These may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types. (B) When using together phenol resin other than a component, it is preferable to mix | blend in the range of 50 mass% or less of phenol resin total mass, and it is more preferable to mix | blend in 30 mass% or less of phenol resin total mass. When a phenol resin other than the phenol novolak resin of component (B) is used in combination, the phenolic hydroxyl group equivalent in the resin is a clarine novolak type epoxy resin of component (A), and other blended as necessary. The above-described range, that is, a range of 0.5 to 2.0 equivalents, and a range of 0.8 to 1.2 equivalents are more preferable per equivalent of epoxy group in the epoxy resin.

本発明に用いる(C)硬化促進剤としては、特に制限はなく、公知のものを広く使用することができる。(C)硬化促進剤としては、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニルホスフィン)、メチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン等のリン系硬化促進剤、2−メチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール系硬化促進剤、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBU)等のDBU系硬化促進剤等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、又は2種以上を併用してもよい。
(C)硬化促進剤の配合割合は、全樹脂組成物に対して0.01〜5質量%含有するように配合することが好ましい。その割合が0.01質量%以上であると樹脂組成物のゲルタイムが短くなり、硬化特性が向上する。また、5質量%以下であると流動性が良好となり成形性が向上し、さらに電気特性も良好となるため耐湿信頼性が得られる。
There is no restriction | limiting in particular as (C) hardening accelerator used for this invention, A well-known thing can be used widely. (C) Examples of the curing accelerator include trimethylphosphine, triethylphosphine, tributylphosphine, triphenylphosphine, tri (p-methylphenyl) phosphine, tri (nonylphenylphosphine), methyldiphenylphosphine, dibutylphenylphosphine, tricyclohexyl. Phosphorous curing accelerators such as phosphine, 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane, bis (diphenylphosphino) methane, 2-methylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, Imidazole curing accelerators such as 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole, and DBU systems such as 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undecene-7 (DBU) Accelerator, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
(C) It is preferable to mix | blend the mixture ratio of a hardening accelerator so that it may contain 0.01-5 mass% with respect to all the resin compositions. When the proportion is 0.01% by mass or more, the gel time of the resin composition is shortened and the curing characteristics are improved. On the other hand, if it is 5% by mass or less, the fluidity is good, the moldability is improved, and the electrical properties are also good, so that moisture resistance reliability is obtained.

本発明に用いる(D)シリカとしては、平均粒子径が10〜60μmの結晶性シリカ(d1)を少なくとも用いる。(d1)結晶性シリカを用いることによって、得られる封止樹脂に高熱伝導性を付与することができ、パワーデバイスのような高熱伝導性を要求する封止樹脂に好適となるので、溶融シリカや無定形シリカなどと比べて、優れた特性を付与することができる。以上の観点から、(d1)結晶性シリカの平均粒子径としては、30〜60μmの範囲が好ましく、40〜60μmの範囲がより好ましい。   As (D) silica used in the present invention, at least crystalline silica (d1) having an average particle diameter of 10 to 60 μm is used. (D1) By using crystalline silica, high thermal conductivity can be imparted to the obtained sealing resin, which is suitable for a sealing resin that requires high thermal conductivity such as a power device. Compared with amorphous silica and the like, excellent properties can be imparted. From the above viewpoint, the average particle diameter of (d1) crystalline silica is preferably in the range of 30 to 60 μm, and more preferably in the range of 40 to 60 μm.

さらに、(D)シリカとして、ジェットミル法により粉砕されてなる、平均粒子径10μm未満の結晶性シリカ(d2)を用いることが好ましい。(d2)ジェットミル粉砕した結晶性シリカを配合することで、高熱伝導性を有し、成形性や充填性が良好で、耐リフロー性にも優れる半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。
(d2)結晶性シリカの平均粒子径は、1μm以上、10μm未満の範囲がより好ましい。さらに、(d2)結晶性シリカは、長軸と短軸との比の平均値が1〜1.5の範囲であることが好ましい。ここで、結晶性シリカは溶融シリカに比較して熱伝導率は高いが、形状が不定形のため充填性に劣るおそれがある。そこで、このようなジェットミル法により粉砕された結晶性シリカを用いることで、角が取れて丸みを帯びた形状となり、溶融球状シリカを用いることなく高密度充填が可能となる。
なお、本発明において(d2)結晶性シリカの平均粒子径は次のようにして求めた。即ち、サンプリングしたジェットミル粉砕シリカを電子顕微鏡により500倍で撮影した写真を用い、任意に選択された100個の粒子について撮影面積に等しい円の直径を求め、その算術平均値をもって平均粒子径とした。また、長軸及び短軸は、前記写真を用い、任意に選択された100個の粒子について粒子の外接円の直径を長軸、粒子輪郭に接する平行線間の最短距離を短軸とした。
Furthermore, it is preferable to use crystalline silica (d2) having an average particle diameter of less than 10 μm, which is pulverized by a jet mill method as (D) silica. (D2) By blending crystalline silica pulverized by jet mill, a semiconductor sealing resin composition having high thermal conductivity, good moldability and filling properties, and excellent reflow resistance can be obtained. .
(D2) The average particle diameter of the crystalline silica is more preferably in the range of 1 μm or more and less than 10 μm. Furthermore, (d2) crystalline silica preferably has an average ratio of the major axis to the minor axis in the range of 1 to 1.5. Here, crystalline silica has a higher thermal conductivity than fused silica, but its shape is indeterminate and may have poor filling properties. Therefore, by using crystalline silica pulverized by such a jet mill method, a rounded shape is obtained with a rounded corner, and high-density filling is possible without using fused spherical silica.
In the present invention, the average particle diameter of (d2) crystalline silica was determined as follows. That is, using a photograph of sampled jet mill pulverized silica photographed with an electron microscope at a magnification of 500 times, the diameter of a circle equal to the photographing area is obtained for 100 arbitrarily selected particles, and the arithmetic average value is used as the average particle diameter. did. In addition, the major axis and the minor axis were obtained by using the above-mentioned photograph, and the diameter of the circumscribed circle of the particle was selected as the major axis for 100 arbitrarily selected particles, and the shortest distance between the parallel lines in contact with the particle contour was defined as the minor axis.

ジェットミル粉砕方法は、ミル装置内部の空気の流れにより生じる流体エネルギーで、粒子同士を衝突させるとともに器壁との衝突で物理的に磨砕することを利用した粉砕方法であり、微粉砕が可能である。ジェットミル粉砕を行うことで、比較的粒子径の揃った微粉を得ることができる。
本発明においてジェットミル法で粉砕されたシリカ粒子は、例えば日本ニューマチック工業株式会社製の装置PJM−200SPを用いて、結晶性シリカ粒子をジェット気流圧2〜10kg/cm2で投入することによって得ることができる。また、適宜市販されているものを用いてもよい。
また、本発明において、(d1)及び(d2)成分以外の(D)シリカとして、溶融シリカを本発明の効果を阻害しない範囲で必要に応じて配合することもできる。
The jet mill pulverization method is a pulverization method that uses fluid energy generated by the air flow inside the mill equipment and makes particles collide with each other and physically pulverizes by collision with the vessel wall. Fine pulverization is possible. It is. By performing jet mill grinding, fine powder having a relatively uniform particle diameter can be obtained.
In the present invention, the silica particles pulverized by the jet mill method are prepared by introducing crystalline silica particles at a jet airflow pressure of 2 to 10 kg / cm 2 using, for example, an apparatus PJM-200SP manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd. Obtainable. Moreover, you may use what is marketed suitably.
Moreover, in this invention, fused silica can also be mix | blended as needed in the range which does not inhibit the effect of this invention as (D) silica other than (d1) and (d2) component.

本発明で使用する(E)炭化珪素は800℃以上に加熱処理してなることを特徴としている。800℃以上で加熱処理することによって、特に炭化珪素に含まれるイオン性不純物が減少する。具体的には炭化珪素を酸素雰囲気において1100℃で2時間加熱処理することによって、炭化珪素に含まれるナトリウムイオンは1/5以下に、塩素イオンは1/10以下に減少し、さらに、炭化珪素を純水中で180℃で2時間浸漬した後の抽出水の電気伝導度は1/3以下に減少する。これによって半導体封止用樹脂組成物の耐湿信頼性が向上し、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を歩留まり良く得ることができる。
前記炭化珪素の加熱処理方法は、特に限定されないが、例えば、空気または酸素雰囲気中における熱酸化法等が挙げられる。
(E)炭化珪素の加熱処理温度としては、800〜1200℃が好ましく、900〜1100℃がより好ましい。
The silicon carbide (E) used in the present invention is characterized by being heat-treated at 800 ° C. or higher. By performing the heat treatment at 800 ° C. or higher, particularly ionic impurities contained in silicon carbide are reduced. Specifically, by heat-treating silicon carbide at 1100 ° C. for 2 hours in an oxygen atmosphere, sodium ions contained in silicon carbide are reduced to 1/5 or less and chlorine ions are reduced to 1/10 or less. The electrical conductivity of the extracted water after being immersed in pure water at 180 ° C. for 2 hours is reduced to 1/3 or less. Thereby, the moisture resistance reliability of the resin composition for semiconductor encapsulation is improved, and a highly reliable resin-encapsulated semiconductor device can be obtained with a high yield.
The heat treatment method of the silicon carbide is not particularly limited, and examples thereof include a thermal oxidation method in an air or oxygen atmosphere.
(E) As heat processing temperature of silicon carbide, 800-1200 degreeC is preferable and 900-1100 degreeC is more preferable.

本発明で使用する(E)炭化珪素の平均粒子径は10〜80μmであり、30〜60μmであることが好ましい。
(E)炭化珪素の平均粒子径が10μm以上の範囲であると良好な熱伝導性が得られ、80μm以下の範囲であると適正な流動性が得られる。
The average particle diameter of (E) silicon carbide used in the present invention is 10 to 80 μm, and preferably 30 to 60 μm.
(E) When the average particle diameter of silicon carbide is in the range of 10 μm or more, good thermal conductivity is obtained, and in the range of 80 μm or less, proper fluidity is obtained.

このように(d1)平均粒子径が10〜60μmの結晶性シリカと(E)800℃以上で加熱処理された平均粒子径10〜80μmの炭化珪素を組み合わせることによって、好ましくは、さらに(d2)ジェットミル粉砕された平均粒子径10μm未満の結晶性シリカを組み合わせることによって、熱伝導性と流動性のバランスが良好となる。   By combining (d1) crystalline silica having an average particle diameter of 10 to 60 μm and (E) silicon carbide having an average particle diameter of 10 to 80 μm that has been heat-treated at 800 ° C. or higher, preferably (d2) By combining crystalline silica having an average particle diameter of less than 10 μm that has been pulverized by jet mill, the balance between thermal conductivity and fluidity is improved.

本発明において、前記(D)シリカと前記(E)炭化珪素の合計含有量は、組成物全体の75〜90質量%であり、好ましくは80〜90質量%である。前記(D)及び(E)成分の合計含有量が、この範囲にあると、流動性に優れるとともに、良好な熱伝導性が得られる。
また、本発明の半導体封止用樹脂組成物において、組成物中の前記(d1)シリカの体積充填率は25体積%以上、50体積%以下であり、組成物中の前記(E)炭化珪素の体積充填率は20体積%以上、37体積%以下である。さらに、組成物中の前記(d2)シリカの体積充填率が1体積%以上、10体積%以下であることが好ましい。
前記(E)炭化珪素の体積充填率が20体積%未満であると所望の熱伝導性が得られなくなるため好ましくない。また、前記(d1)、(E)及び(d2)成分の体積充填率がこの範囲にあると、流動性に優れるとともに、良好な熱伝導性が得られる。
In the present invention, the total content of the (D) silica and the (E) silicon carbide is 75 to 90% by mass, preferably 80 to 90% by mass, based on the entire composition. When the total content of the components (D) and (E) is within this range, the fluidity is excellent and good thermal conductivity is obtained.
Moreover, in the resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention, the volume filling rate of the (d1) silica in the composition is 25% by volume or more and 50% by volume or less, and the (E) silicon carbide in the composition The volume filling factor is 20 volume% or more and 37 volume% or less. Furthermore, it is preferable that the volume filling rate of the (d2) silica in the composition is 1% by volume or more and 10% by volume or less.
When the volume filling rate of the (E) silicon carbide is less than 20% by volume, the desired thermal conductivity cannot be obtained, which is not preferable. Moreover, when the volume filling rate of the said (d1), (E), and (d2) component exists in this range, while being excellent in fluidity | liquidity, favorable heat conductivity is obtained.

さらに、前記(E)炭化珪素の体積充填率が、前記(D)シリカの体積充填率よりも小さいことが好ましい。絶縁性粉末であるシリカの体積充填率に対して、炭化珪素の体積充填率が多くなると、成形性が低下すると共に、耐リフロー性や耐湿信頼性も低下するおそれがある。そのため、前記(E)炭化珪素の体積充填率を前記(D)シリカの体積充填率よりも小さくすることにより流動性や成形性、耐リフロー性、耐湿信頼性に優れた半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。   Furthermore, it is preferable that the volume filling rate of the (E) silicon carbide is smaller than the volume filling rate of the (D) silica. When the volume filling rate of silicon carbide increases with respect to the volume filling rate of silica, which is an insulating powder, the moldability is lowered and the reflow resistance and moisture resistance reliability may be lowered. Therefore, the resin composition for semiconductor encapsulation excellent in fluidity, moldability, reflow resistance, and moisture resistance reliability by making the volume filling rate of (E) silicon carbide smaller than the volume filling rate of (D) silica. You can get things.

本発明の半導体封止用樹脂組成物には、充填性、無機充填剤と樹脂との密着性等を高める目的で、さらにカップリング剤を配合することができる。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムキレート類、アルミニウム/ジルコニウム系化合物等が挙げられるが、添加による効果等の観点から、なかでもシランカップリング剤が好ましい。   In the resin composition for encapsulating a semiconductor of the present invention, a coupling agent can be further blended for the purpose of improving the filling property, the adhesion between the inorganic filler and the resin, and the like. Examples of the coupling agent include silane coupling agents, titanium coupling agents, aluminum chelates, aluminum / zirconium-based compounds, and the like, and silane coupling agents are particularly preferable from the viewpoint of the effect of addition.

好ましいシランカップリング剤の例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランはNUC A−187、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランはNUC A−189、γ−アミノプロピルトリエトキシシランはNUC A−1100、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシランはNUC A−1160、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランはNUC A−1120という商品名で、いずれも日本ユニカー株式会社より市販されている。   Examples of preferred silane coupling agents include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-ureidopropyltriethoxysilane, N-β-aminoethyl. -Γ-aminopropyltrimethoxysilane and the like. For example, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane is NUC A-187, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane is NUC A-189, γ-aminopropyltriethoxysilane is NUC A-1100, γ-ureidopropyltriethoxysilane. NUC A-1160 and N-β-aminoethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane are trade names NUC A-1120, both of which are commercially available from Nihon Unicar Corporation.

カップリング剤の配合量は、添加による効果、耐熱性、コスト等の観点から、組成物の全量に対して0.03〜5.0質量%の範囲が好ましく、0.1〜2.5質量%の範囲がより好ましい。   The blending amount of the coupling agent is preferably in the range of 0.03 to 5.0% by mass with respect to the total amount of the composition, from the viewpoint of the effect by addition, heat resistance, cost, etc. % Range is more preferred.

本発明の半導体封止用樹脂組成物には、以上の各成分の他、この種の組成物に一般に配合される、合成ワックス、天然ワックス、エステル類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力付与剤等を、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて配合することができる。   In the resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention, synthetic wax, natural wax, esters, metal salt of linear fatty acid, acid amide, etc., which are generally blended in this kind of composition in addition to the above components A release agent, a colorant such as carbon black, a low-stress imparting agent such as silicone oil and silicone rubber, and the like can be blended as necessary within a range that does not impair the effects of the present invention.

本発明の半導体封止用樹脂組成物の一般的な製造方法は、まず、乾式混合装置に(D)成分のシリカ、(E)成分の炭化珪素を加え、混合する。なお、(D)成分に含まれる(d1)成分と必要に応じて用いる(d2)成分は、粉末混合物として加えても、又は予め混合することなく乾式混合装置に個々に加えてもよい。次に、予め粉末状態にした(A)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、(B)フェノールノボラック樹脂、(C)硬化促進剤、および必要に応じて配合される各種成分を加え、均一に混合する。その後、この混合物を二本ロール、連続混練装置等により溶融混練し、シート化した後、適当な大きさに粉砕することで半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。   In a general method for producing a semiconductor sealing resin composition of the present invention, (D) component silica and (E) component silicon carbide are first added to a dry mixing apparatus and mixed. In addition, (d1) component contained in (D) component and (d2) component used as needed may be added as a powder mixture, or may be individually added to a dry-type mixing apparatus, without mixing beforehand. Next, (A) a cresol novolac type epoxy resin, (B) a phenol novolac resin, (C) a curing accelerator, and various components blended as required are added in a powder state and mixed uniformly. Then, after melt-kneading this mixture with a two roll, a continuous kneader, etc. and making it into a sheet | seat, the resin composition for semiconductor sealing can be obtained by grind | pulverizing to a suitable magnitude | size.

特に、本発明の半導体封止用樹脂組成物の製造方法において、予め前記(B)フェノールノボラック樹脂と前記(E)炭化珪素を予め混練し、予備混練組成物を調製することが好ましい。(B)フェノールノボラック樹脂と(E)炭化珪素とを予備混練することで炭化珪素が均一に分散されることにより、成形性、耐リフロー性及び耐湿信頼性に優れた半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。
予備混練組成物を調製するには、前記(B)フェノールノボラック樹脂と前記(E)炭化珪素粉末を混合した後、ニーダ、熱ロール、押出混練機のような、樹脂成分の加熱溶融混練が可能な装置により溶融混練し、冷却して固化させた後、半導体封止用樹脂材料の調製に適した粒度に粉砕する方法が採られる。
調製した予備混練組成物は、(A)成分、(C)成分、(D)成分、さらに必要に応じて配合される各種成分と均一に混合し、次いで上記と同様に溶融混練し、シート化した後、粉砕することで半導体封止用樹脂組成物を製造することができる。
このような方法で予備混練をすると共に、上記したように(E)炭化珪素の体積充填率を、(D)シリカの体積充填率よりも低く設定することにより(E)炭化珪素の分散性に優れ、良好な熱伝導率を発現すると共に、成形性、耐リフロー性及び耐湿信頼性に優れた半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。
In particular, in the method for producing a semiconductor sealing resin composition of the present invention, it is preferable that the (B) phenol novolac resin and the (E) silicon carbide are previously kneaded to prepare a preliminary kneaded composition. (B) A resin composition for encapsulating a semiconductor excellent in moldability, reflow resistance and moisture resistance reliability by pre-kneading a phenol novolac resin and (E) silicon carbide to uniformly disperse silicon carbide. Can be obtained.
To prepare the pre-kneading composition, the (B) phenol novolac resin and the (E) silicon carbide powder are mixed, and then the resin components can be heated and melt-kneaded such as a kneader, a hot roll, or an extrusion kneader. A method of melting and kneading with a simple apparatus, cooling and solidifying, and then pulverizing to a particle size suitable for preparation of a resin material for semiconductor encapsulation is employed.
The prepared pre-kneading composition is uniformly mixed with (A) component, (C) component, (D) component and various components blended as necessary, and then melt-kneaded in the same manner as above to form a sheet. Then, the resin composition for semiconductor encapsulation can be produced by pulverization.
In addition to pre-kneading by such a method, as described above, by setting the volume filling rate of (E) silicon carbide to be lower than the volume filling rate of (D) silica, (E) dispersibility of silicon carbide is achieved. It is possible to obtain a resin composition for encapsulating a semiconductor which exhibits excellent and good thermal conductivity and is excellent in moldability, reflow resistance and moisture resistance reliability.

本発明の半導体装置は、上記半導体封止用樹脂組成物を用いて各種の半導体素子を封止することにより製造することができる。封止を行う半導体泰子としては、IC、ダイオード、サイリスタ、トランジスタ等が例示される。封止方法としては、低圧トランスファー法が一般的であるが、射出成形、圧縮成形、注型等による封止も可能である。半導体封止用樹脂組成物で封止後は、加熱して硬化させ、最終的にその硬化物によって封止された半導体装置が得られる。なお、硬化物は、熱線法により測定される熱伝導率が2.5W/m・K以上であることが好ましく、3.0W/m・K以上であることがより好ましい。   The semiconductor device of this invention can be manufactured by sealing various semiconductor elements using the said resin composition for semiconductor sealing. Examples of the semiconductor Taiko that performs sealing include an IC, a diode, a thyristor, and a transistor. As a sealing method, a low-pressure transfer method is generally used, but sealing by injection molding, compression molding, casting, or the like is also possible. After sealing with the semiconductor sealing resin composition, the semiconductor device is finally heated and cured, and finally sealed with the cured product. The cured product preferably has a thermal conductivity of 2.5 W / m · K or more, more preferably 3.0 W / m · K or more, as measured by a hot wire method.

本発明の半導体封止用樹脂組成物は、高い熱伝導性を有するとともに、流動性が良好で成形性に優れ、耐リフロー性及び耐湿信頼性にも優れている。したがって、各種半導体装置の封止材として、なかでも、パワーデバイスと称するトランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の半導体装置の封止材として非常に有用である。   The resin composition for encapsulating a semiconductor of the present invention has high thermal conductivity, good fluidity, excellent moldability, and excellent reflow resistance and moisture resistance reliability. Therefore, it is very useful as a sealing material for various semiconductor devices, especially as a sealing material for semiconductor devices such as transistors, diodes, and thyristors called power devices.

次に、本発明について実施例を参照してさらに詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって制限されるものではない。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not restrict | limited by these Examples.

(実施例1)
炭化珪素(福島窯業株式会社製)を、酸素雰囲気下、1100℃で2時間加熱処理して得られた(E)炭化珪素(平均粒子径35μm)100質量部と、(B)フェノールノボラック樹脂(商品名:TEH−1085、明和化成株式会社製)5質量部とを、ミキサーを用いて常温混合した後、加圧ニーダにより70〜100℃の温度で加熱混練し、冷却して固化させた後、粉砕して、予備混練組成物を得た。
次に、前記予備混練組成物に加えて、(A)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:CNE−200ELB−65、長春人造樹脂社製)15質量部、臭素化エポキシ樹脂(商品名:EPICLON153、DIC株式会社製)5質量部、硬化促進剤(2−フェニル−4−メチルイミダゾール、商品名:2P4MZ、四国化成工業株式会社製)1質量部、(d1)結晶性シリカ(平均粒径40〜50μm、商品名シリカパウダーT、福島窯業株式会社製)を110質量部、平均粒子径28μmの結晶性シリカ粉をジェットミル(PJM−200EP、日本ニューマチック工業株式会社製)を用いてジェット気流2〜10kg/cm2で投入し、粉砕・篩分けして得た(d2)ジェットミル粉砕シリカ粉(平均粒子径5.0μm)10質量部、離型剤(商品名:Licowax−E、クラリアント社製)4質量部、着色剤(カーボンブラック、商品名:CB#30、三菱化学株式会社製)0.6質量部、カップリング剤(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、商品名:S−510、チッソ株式会社製)0.1質量部を常温で混合した後、90〜110℃で溶融混練し、冷却及び粉砕して半導体封止用樹脂組成物を製造した。
Example 1
100 parts by mass of (E) silicon carbide (average particle size 35 μm) obtained by heating silicon carbide (manufactured by Fukushima Ceramics Co., Ltd.) at 1100 ° C. for 2 hours in an oxygen atmosphere, and (B) a phenol novolac resin ( Product name: TEH-1085 (manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.) and 5 parts by mass are mixed at room temperature using a mixer, heated and kneaded at a temperature of 70 to 100 ° C. with a pressure kneader, and cooled and solidified. And pulverized to obtain a pre-kneaded composition.
Next, in addition to the pre-kneaded composition, (A) cresol novolac type epoxy resin (trade name: CNE-200ELB-65, manufactured by Changchun Artificial Resin Co., Ltd.) 15 parts by mass, brominated epoxy resin (trade name: EPICLON153, DIC Corporation) 5 parts by mass, curing accelerator (2-phenyl-4-methylimidazole, trade name: 2P4MZ, Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) 1 part by mass, (d1) crystalline silica (average particle size 40- 50 μm, trade name silica powder T, manufactured by Fukushima Ceramics Co., Ltd.) 110 parts by mass, and crystalline silica powder having an average particle size of 28 μm was jetted using a jet mill (PJM-200EP, Nippon Pneumatic Industrial Co., Ltd.). It was charged with to 10 kg / cm 2, obtained by pulverizing and sieving (d2) jet milling the silica powder (average particle size 5.0 .mu.m) 10 weight , Release agent (trade name: Licowax-E, manufactured by Clariant) 4 parts by mass, colorant (carbon black, product name: CB # 30, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), 0.6 parts by mass, coupling agent (3 -Glycidoxypropyltrimethoxysilane, trade name: S-510, manufactured by Chisso Corporation) 0.1 parts by mass was mixed at room temperature, then melt-kneaded at 90-110 ° C, cooled and pulverized to seal the semiconductor A resin composition was produced.

(実施例2)
(d2)ジェットミル粉砕シリカ粉の代わりに、溶融球状シリカ(商品名SO−32R、株式会社龍森製、平均粒子径1.6〜2.0μm)10質量部とした以外は、実施例1と同様にして半導体封止用樹脂組成物を製造した。
(Example 2)
(D2) Example 1 except that 10 parts by mass of fused spherical silica (trade name SO-32R, manufactured by Tatsumori Co., Ltd., average particle size 1.6 to 2.0 μm) was used instead of jet mill pulverized silica powder. In the same manner as above, a resin composition for semiconductor encapsulation was produced.

(実施例3)
実施例1の樹脂組成物において、炭化珪素とフェノールノボラック樹脂を予備混練せずに、全材料を一括で常温混合した後、90〜110℃で溶融混練し、冷却及び粉砕して半導体封止用樹脂組成物を製造した。
(Example 3)
In the resin composition of Example 1, silicon carbide and phenol novolac resin were not pre-kneaded, but all materials were mixed together at room temperature, then melt-kneaded at 90 to 110 ° C., cooled and pulverized, for semiconductor encapsulation A resin composition was produced.

(実施例4)
実施例2の樹脂組成物において、炭化珪素とフェノールノボラック樹脂を予備混練せずに、全材料を一括で常温混合した後、90〜110℃で溶融混練し、冷却及び粉砕して半導体封止用樹脂組成物を製造した。
Example 4
In the resin composition of Example 2, the silicon carbide and the phenol novolac resin were not pre-kneaded, but all the materials were mixed together at room temperature, then melt-kneaded at 90 to 110 ° C., cooled and pulverized, for semiconductor encapsulation A resin composition was produced.

(比較例1)
実施例4で用いた(E)成分に代えて、加熱酸化処理をしない炭化珪素(福島窯業株式会社製)を使用した以外は、実施例4と同様にして半導体封止用樹脂組成物を製造した。
(Comparative Example 1)
A resin composition for encapsulating a semiconductor was produced in the same manner as in Example 4 except that silicon carbide (not manufactured by Fukushima Ceramics Co., Ltd.) that was not subjected to heat oxidation treatment was used instead of the component (E) used in Example 4. did.

(比較例2)
実施例3で用いた(E)加熱酸化処理した炭化珪素を150質量部、(d1)結晶性シリカ(商品名:シリカパウダーT、福島窯業株式会社製、平均粒径40〜50μm)を50質量部、(d2)ジェットミル粉砕シリカ粉を0質量部とした以外は実施例3と同様にして半導体封止用樹脂組成物を製造した。
(Comparative Example 2)
150 parts by mass of (E) heat-oxidized silicon carbide used in Example 3, and (d1) 50 parts by mass of crystalline silica (trade name: Silica Powder T, manufactured by Fukushima Ceramics Co., Ltd., average particle size: 40-50 μm) Part (d2) A resin composition for semiconductor encapsulation was produced in the same manner as in Example 3 except that the jet mill pulverized silica powder was changed to 0 part by mass.

(比較例3)
実施例4で用いた(E)加熱酸化処理した炭化珪素を60質量部、(d1)結晶性シリカ(商品名:シリカパウダーT、福島窯業株式会社製、平均粒径40〜50μm)を140質量部とした以外は実施例4と同様にして半導体封止用樹脂組成物を製造した。
(Comparative Example 3)
60 parts by mass of (E) heat-oxidized silicon carbide used in Example 4 and (d1) 140 parts by mass of crystalline silica (trade name: Silica Powder T, manufactured by Fukushima Ceramics Co., Ltd., average particle size: 40-50 μm) A resin composition for encapsulating a semiconductor was produced in the same manner as in Example 4 except that the part was used.

実施例及び比較例で得られた半導体封止用樹脂組成物は、下記方法で評価し、結果を表1に示した。
(スパイラルフロー)
EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー金型を用い、半導体封止用樹脂組成物を175℃、成形圧力9.8MPaでトランスファー成形したときのスパイラルフロー長さを測定した。
The resin compositions for semiconductor encapsulation obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 1.
(Spiral flow)
A spiral flow mold according to EMMI-1-66 was used to measure the spiral flow length when the semiconductor sealing resin composition was transfer molded at 175 ° C. and a molding pressure of 9.8 MPa.

(成形性評価)
半導体封止用樹脂組成物を、20個取り金型(3ピン小型半導体装置(大きさ:縦約5mm×横1.5mm×高さ0.5mm)を使用して、金型温度175℃、注入圧力7.0MPa、硬化時間120秒で成形し、かつ後硬化を175℃で5時間にて行なった。その後、割れまたは欠けの発生数を目視で評価した。また、パッケージ裏面の未充填したパッケージの発生数を目視で以下の基準で評価した。
(評価基準)
○:何も異常が認められない
△:巣の発生などの外観不良が認められる
×:未充填や割れまたは欠けが認められる
(Formability evaluation)
20 molds of resin composition for semiconductor encapsulation (using a 3-pin small semiconductor device (size: about 5 mm long × 1.5 mm wide × 0.5 mm height), mold temperature 175 ° C., Molding was performed at an injection pressure of 7.0 MPa and a curing time of 120 seconds, and post-curing was performed for 5 hours at 175 ° C. Thereafter, the number of occurrences of cracks or chips was visually evaluated. The number of generated packages was visually evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
○: No abnormality is observed Δ: Appearance defects such as nest formation are observed ×: Unfilled, cracked or chipped are recognized

(吸湿リフロー試験)
半導体封止用樹脂組成物を用いて、2本以上のアルミニウム配線を有するシリコン製チップを通常の42アロイフレームに接着し、170℃で2分間トランスファー成形した後、170℃で4時間の後硬化を行った。こうして得た成形品を用いて、85℃、85%RHの環境下で72時間放置して、その後、赤外線(IR)リフロー処理(240℃、10秒)を行った。
成形品20個を超音波探傷機で観察し、パッケージ内部の剥離、クラック等の不良発生個数を確認した。
(Hygroscopic reflow test)
Using a semiconductor sealing resin composition, a silicon chip having two or more aluminum wirings is bonded to a normal 42 alloy frame, transfer molded at 170 ° C. for 2 minutes, and then post-cured at 170 ° C. for 4 hours. Went. The molded product thus obtained was left to stand for 72 hours in an environment of 85 ° C. and 85% RH, and then subjected to infrared (IR) reflow treatment (240 ° C., 10 seconds).
Twenty molded products were observed with an ultrasonic flaw detector, and the number of defects such as peeling and cracking inside the package was confirmed.

(抽出水の電気伝導度)
半導体封止用樹脂組成物を粉砕して、5gを坪量して抽出容器に入れ、50mlの純水中で、180℃で2時間抽出後、伝導度計(CM−40S、東亜ディーケーケー株式会社製)で電気伝導率を測定した。抽出水の電気伝導度は、40μS/cm以下であると、信頼性の高い半導体封止材料として有用である。
(Extracted water conductivity)
The resin composition for semiconductor encapsulation is pulverized, 5 g is weighed and placed in an extraction container, extracted in 50 ml of pure water at 180 ° C. for 2 hours, and then a conductivity meter (CM-40S, Toa DKK Corporation). The electrical conductivity was measured. When the electrical conductivity of the extracted water is 40 μS / cm or less, it is useful as a highly reliable semiconductor sealing material.

(耐湿信頼性試験)
半導体封止用樹脂組成物を用いて、2本以上のアルミニウム配線を有するシリコン製チップを通常の42アロイフレームに接着し、170℃で2分間トランスファー成形した後、170℃で4時間の後硬化を行った。
こうして得た成形品20個を用いて127℃、2.5atmの飽和水蒸気中でプレッシャークッカー試験(PCT、)を行い、アルミニウム配線のオープン・ショートの発生数を確認した。
(Moisture resistance reliability test)
Using a semiconductor sealing resin composition, a silicon chip having two or more aluminum wirings is bonded to a normal 42 alloy frame, transfer molded at 170 ° C. for 2 minutes, and then post-cured at 170 ° C. for 4 hours. Went.
Using 20 molded articles thus obtained, a pressure cooker test (PCT) was performed in saturated steam at 127 ° C. and 2.5 atm to confirm the number of occurrences of open / short of the aluminum wiring.

(熱伝導率)
半導体封止用樹脂組成物を175℃においてトランスファー成形した成形品(φ100mm、25mm厚)を作成し、迅速熱伝導率測定装置を用いて熱伝導率(単位:W/m・K)を測定した。以下の基準で熱伝導性を判定した。
(判定基準)
○:熱伝導率3以上
△:熱伝導率2.5以上、3未満
×:熱伝導率2.5以下
(Thermal conductivity)
A molded product (φ100 mm, 25 mm thickness) obtained by transfer molding of the semiconductor sealing resin composition at 175 ° C. was prepared, and the thermal conductivity (unit: W / m · K) was measured using a rapid thermal conductivity measuring device. . Thermal conductivity was determined according to the following criteria.
(Criteria)
○: Thermal conductivity 3 or more △: Thermal conductivity 2.5 or more and less than 3 ×: Thermal conductivity 2.5 or less

Figure 2013001861
Figure 2013001861

表1の評価結果に示されるように、実施例1〜4の半導体封止用樹脂組成物は比較例1〜3の半導体封止用樹脂組成物に比べて、流動性、成形性において優れると共に、その硬化物は吸湿リフロー及び試験耐湿信頼性試験の結果も良好であることが認められた。また、熱伝導性に優れることが認められた。   As shown in the evaluation results of Table 1, the resin compositions for semiconductor encapsulation of Examples 1 to 4 are excellent in fluidity and moldability as compared with the resin compositions for semiconductor encapsulation of Comparative Examples 1 to 3. The cured product was also found to have good results of moisture absorption reflow and a test moisture resistance reliability test. Moreover, it was recognized that it is excellent in thermal conductivity.

本発明の半導体封止用樹脂組成物は、良好な熱伝導性を発現し、耐リフロー性、耐湿信頼性に優れるとともに、成形性に優れているため未充填の発生が無く、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
さらに、本発明の半導体封止用樹脂組成物の製造方法によれば、(E)炭化珪素が予め(B)フェノールノボラック樹脂に混練されているため、(E)炭化珪素の粗粒あるいは凝集物が存在せず、耐湿信頼性に優れている。
したがって、このような半導体封止用樹脂組成物の硬化物で封止することにより、ファインピッチ化された半導体パッケージのような装置において、リーク不良などの絶縁不良の発生を防止し、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を歩留まり良く得ることができる。
The resin composition for encapsulating a semiconductor of the present invention exhibits good thermal conductivity, is excellent in reflow resistance and moisture resistance reliability, and is excellent in moldability because of no unfilling and excellent reliability. A semiconductor device can be obtained.
Furthermore, according to the method for producing a resin composition for encapsulating a semiconductor of the present invention, since (E) silicon carbide is previously kneaded with (B) phenol novolac resin, (E) silicon carbide coarse particles or aggregates Is not present and has excellent moisture resistance reliability.
Therefore, by sealing with a cured product of such a semiconductor sealing resin composition, in a device such as a fine-pitch semiconductor package, insulation failure such as leakage failure is prevented and reliability is improved. A high resin-encapsulated semiconductor device can be obtained with high yield.

Claims (5)

(A)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、(B)フェノールノボラック樹脂、(C)硬化促進剤、(D)シリカ、及び(E)炭化珪素を含み、(D)シリカと(E)炭化珪素の合計含有量が全樹脂組成物の75〜90質量%である半導体封止用樹脂組成物であって、
(D)シリカが、平均粒子径10〜60μmの結晶性シリカ(d1)を少なくとも含み、樹脂組成物中の(d1)結晶性シリカの体積充填率が25体積%以上、50体積%以下であり、
(E)炭化珪素が、800℃以上で加熱処理された平均粒子径10〜80μmの炭化珪素であり、樹脂組成物中の(E)炭化珪素の体積充填率が20体積%以上、37体積%以下である半導体封止用樹脂組成物。
(A) Cresol novolac type epoxy resin, (B) phenol novolac resin, (C) curing accelerator, (D) silica, and (E) silicon carbide, (D) total content of silica and (E) silicon carbide It is a resin composition for semiconductor encapsulation whose amount is 75 to 90% by mass of the total resin composition,
(D) The silica contains at least crystalline silica (d1) having an average particle size of 10 to 60 μm, and the volume filling rate of (d1) crystalline silica in the resin composition is 25% by volume or more and 50% by volume or less. ,
(E) Silicon carbide is silicon carbide having an average particle diameter of 10 to 80 μm that is heat-treated at 800 ° C. or higher, and the volume filling rate of (E) silicon carbide in the resin composition is 20% by volume or more and 37% by volume. The resin composition for semiconductor sealing which is the following.
前記(D)シリカが、さらにジェットミル法により粉砕されてなる、平均粒子径10μm未満の結晶性シリカ(d2)を含み、樹脂組成物中の(d2)結晶性シリカの体積充填率が1体積%以上、10体積%以下である請求項1に記載の半導体封止用樹脂組成物。   The (D) silica further includes crystalline silica (d2) having an average particle diameter of less than 10 μm, which is pulverized by a jet mill method, and the volume filling rate of (d2) crystalline silica in the resin composition is 1 volume. The resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, which is not less than 10% and not more than 10 vol%. 前記(E)炭化珪素の体積充填率が、前記(D)シリカの体積充填率よりも小さい請求項1又は2に記載の半導体封止用樹脂組成物。   The resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1 or 2, wherein a volume filling rate of the (E) silicon carbide is smaller than a volume filling rate of the (D) silica. 請求項1〜3のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物を製造する方法であって、予め(B)フェノールノボラック樹脂と(E)炭化珪素とを予備混練する工程を有する半導体封止用樹脂組成物の製造方法。   A method for producing a resin composition for semiconductor encapsulation according to any one of claims 1 to 3, comprising a step of pre-kneading (B) a phenol novolac resin and (E) silicon carbide in advance. For producing a resin composition for use. 請求項1〜3のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物の硬化物、又は請求項4に記載の方法により得られた半導体封止用樹脂組成物の硬化物により封止された半導体素子を具備する半導体装置。   The semiconductor sealed with the hardened | cured material of the resin composition for semiconductor sealing in any one of Claims 1-3, or the hardened | cured material of the resin composition for semiconductor sealing obtained by the method of Claim 4. A semiconductor device including an element.
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