JP2716962B2 - Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation - Google Patents
Epoxy resin composition for semiconductor encapsulationInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体素子を封
止するのに使用される半導体封止用エポキシ樹脂組成物
に関するものであり、詳しくは、信頼性の優れた半導体
装置を製造できる半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】トランジスタ,IC,LSI等の半導体
素子は、通常セラミックパッケージもしくはプラスチッ
クパッケージ等により封止され半導体装置化されてい
る。なかでも、上記セラミックパッケージは、構成材料
そのものが耐熱性を有し、しかも、透湿性が小さいうえ
に中空パッケージであるため、耐熱性、耐湿性に優れた
封止が可能である。しかし、構成材料が比較的高価であ
ることと、量産性に劣る欠点がある。したがって、コス
ト,量産性の観点からプラスチックパッケージを用いた
樹脂封止が主流になっている。この種の樹脂封止には、
従来からエポキシ樹脂組成物が使用されており良好な成
績を収めている。最近では、成形作業性、特に流れ性を
考慮してエポキシ樹脂,フェノール樹脂および球状シリ
カを含有したエポキシ樹脂組成物が使用されている。ま
た、素子の高集積化に基づく低応力性を考慮してエポキ
シ樹脂,フェノール樹脂,通常の無機質充填剤(非球
状)にオルガノポリシロキサンを配合したものが開発さ
れている。しかしながら、前者によれば低応力性の要求
に応えられず、後者は流れ性が悪く、成形金型内での流
動に際して無機質充填剤の鋭角部分により半導体素子に
応力がかかってしまうという欠点を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の2
種類のエポキシ樹脂組成物では、流れ性等の成形性およ
び低応力化の要求に充分応えられず、信頼性に富んだ半
導体装置が得られていないのが実情である。
【0004】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、樹脂封止に用いるエポキシ樹脂組成物として
特殊な成分組成のものを用いることにより、流れ性,低
応力性,耐熱性および耐湿性等の特性に優れ信頼性の高
い半導体装置を製造することができる半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物を提供することをその目的とするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、下
記(A),(B),(C),(D)および(E)成分を
含有し、かつ上記(D成分)/(E成分)の重量比が1
5/85〜60/40に設定されているという構成をと
る。
(A)エポキシ樹脂。
(B)ノボラック型フェノール樹脂。
(C)エポキシ基,アミノ基,水酸基,メルカプト基お
よびカルボキシル基からなる群から選ばれた少なくとも
一つの官能基を有するオルガノポリシロキサン。
(D)ワーデルの球形度で0.5〜1.0の球形度を有
する球状無定形シリカ粉末。
(E)非球状無定形シリカ粉末。
【0006】すなわち、本発明者らは、信頼性に優れた
封止樹脂を得るための一連の研究の過程で、無機質充填
剤として、ワーデルの球形度で0.5〜1.0の球形度
を有する球状無定形シリカ粉末と非球状無定形シリカ粉
末を特定範囲の割合で混合含有させ、さらに官能基を有
したオルガノポリシロキサンを含有させた特殊なエポキ
シ樹脂組成物を用いると、極めて優れた流れ性,低応力
性,耐湿性および成形作業性が得られることを見いだし
この発明に到達した。
【0007】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。
【0008】この発明は、エポキシ樹脂(A成分)と、
ノボラック型フェノール樹脂(B成分)と、エポキシ
基,アミノ基,水酸基,メルカプト基およびカルボキシ
ル基からなる群から選ばれた少なくとも一つの官能基を
有するオルガノポリシロキサン(C成分)と、特定の球
形度を有する球状無定形シリカ粉末(D成分)と、非球
状無定形シリカ粉末(E成分)等とを用いて得られるも
のであって、通常、粉末状もしくはそれを打錠したタブ
レット状になっている。
【0009】このようなエポキシ樹脂組成物は、特に上
記C,D,E成分の使用により、信頼性の極めて優れた
プラスチックパッケージになりうるものであり、その使
用によって信頼度の高い半導体装置が得られるものであ
る。
【0010】上記エポキシ樹脂組成物のA成分となるエ
ポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ化合物であれば特に制限するものではない。
すなわち、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルや
その多量体であるエピビス型エポキシ樹脂,ビスフェノ
ールF型エポキシ樹脂,レゾルシン型エポキシ樹脂,脂
環式エポキシ樹脂,ノボラック型エポキシ樹脂等があげ
られ適宜選択使用される。この中で特に好適なのはクレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂であり、通常、エポキ
シ当量180〜250,軟化点50〜130℃のものが
用いられる。
【0011】上記A成分のエポキシ樹脂とともに用いら
れるB成分のノボラック型フェノール樹脂は、1分子中
に2個以上の水酸基を有するものであって上記エポキシ
樹脂の硬化剤として作用するものであり、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が適宜に選
択使用される。なかでも好適なのはフェノールノボラッ
ク樹脂であり、通常、水酸基当量100〜130,軟化
点60〜130℃のものが用いられる。
【0012】上記A,B成分とともに用いられるC成分
のオルガノポリシロキサンは、エポキシ基,アミノ基,
水酸基,メルカプト基およびカルボキシル基からなる群
から選ばれた少なくとも一つの官能基を有するものであ
る。すなわち、官能基のないものを使用すると、成形性
および捺印性の低下を招くこととなるからである。上記
官能基は、オルガノポリシロキサン分子の末端に結合さ
れていても、側鎖として結合していてもよい。上記オル
ガノポリシロキサンの上記官能基部分以外の化学構造
は、ジメチルポリシロキサンであることが好ましい。こ
のものは、その一部がメチル基に代えてフェニル基で置
換されているものであってもよい。
【0013】上記官能基を有するオルガノポリシロキサ
ンは、予めA成分のエポキシ樹脂およびB成分のノボラ
ック型フェノール樹脂の少なくとも一方と反応させてお
くことが好適であり、これにより、エポキシ樹脂組成物
中に直径5μm以下のシリコーンゴム状粒子を分散させ
たような状態にすることが好ましい。このような粒子分
散系にするためには、官能基を有するオルガノポリシロ
キサンの分子量は1000〜100000が好適であ
る。すなわち、分子量が1000未満ではオルガノポリ
シロキサンが樹脂骨格中に溶け込み、粒子としての形状
をとらず可塑剤として作用し、得られる半導体装置の耐
湿信頼性に問題を生じさせ、100000を超えるとオ
ルガノポリシロキサンが樹脂系に対して親和性を示さな
くなり樹脂との反応が困難となり、粒子形状を有した状
態で樹脂中に分散できなくなる傾向がみられるからであ
る。なお、上記官能基を有するオルガノポリシロキサン
は単独でもしくは併せて用いてもよい。このような官能
基を有するオルガノポリシロキサンについて、官能基当
たりの当量は、1000以上100000以下であるこ
とが好ましい。これは上記分子量と同じ理由によるもの
である。
【0014】上記A,B成分およびC成分とともに用い
られるD成分の球状無定形シリカ粉末は、ワーデルの球
形度で0.5〜1.0の球形度を有するものであり、溶
融固化したインゴット状の無定形シリカを機械粉砕し、
得られた機械粉砕物中からワーデルの球形度で0.5〜
1.0、好ましくは0.7〜1.0の球形度を有するも
のを用いたり、インゴット状の無定形シリカを機械粉砕
し、これを高熱で溶射して得られた中から上記と同様の
球形度を有するものを用いる。
【0015】なお、上記ワーデルの球形度とは、粒子の
球形度を、(粒子の投影面積に等しい円の直径)/(粒
子の投影像に外接する最小円の直径)で測る指数であ
り、この指数が1.0に近いほど真球体に近い粒子であ
ることを意味する。
【0016】上記ワーデルの球形度が0.5未満になる
と、無定形シリカ粉末が異形状(角ばった状態)になっ
て樹脂の流れを阻害するようになる。したがって、球状
無定形シリカ粉末は、ワーデルの球形度で0.5〜1.
0、好ましくは0.7〜1.0の球形度を有することが
必要である。
【0017】さらに、上記D成分の球状無定形シリカ粉
末とともにE成分の非球状無定形シリカ粉末が用いられ
る。このものは、上記D成分の球形のものよりも球形度
が悪く鋭角的になっている。このようにD成分およびE
成分の充填剤成分として、いずれも無定形シリカを選択
したのは、不純物が少ないことおよび線膨張係数が小さ
く耐熱性の向上効果が得られることによる。
【0018】そして、上記球状無定形シリカ粉末(D成
分)と非球状無定形シリカ粉末(E成分)との重量比は
D/E=15/85〜60/40に設定することが必要
である。すなわち、球状無定形シリカ粉末が、球状と非
球状の合計量中15重量%(以下「%」と略す)未満で
は、エポキシ樹脂組成物の流れ性が悪くなり、成形時に
半導体素子のワイヤーが切断されたりして得られる半導
体装置中の不良率が高くなり、逆に、60%を超えると
トランスファー成形時に樹脂が流れ過ぎてボイドが発生
し得られる半導体装置の耐湿性等に問題が生じるからで
ある。
【0019】上記球状無定形シリカ粉末(D成分)と非
球状無定形シリカ粉末(E成分)の含有量は、エポキシ
樹脂組成物全体の50〜85%に設定するのが好まし
い。すなわち、50%未満ではエポキシ樹脂組成物にチ
キソトロピー性を付与しにくく、したがって、成形作業
性に支障を生じると同時に、熱膨張係数がさほど低下せ
ず耐熱応力性が不充分となり、逆に85%を超えると上
記と同様に成形作業時に問題が生じエポキシ樹脂組成物
の未充填部分が生じるからである。
【0020】上記球状無定形シリカ粉末(D成分)およ
び非球状無定形シリカ粉末(E成分)は、いずれも粒径
が149μm以下であることが好ましく、より好ましい
のは平均粒径が16μm程度のものである。すなわち、
粒径が149μmを超えると、得られる半導体装置に、
エポキシ樹脂組成物の未充填部分を生じて不良品の発生
率が高くなり、かつ成形作業性に問題が生じる傾向がみ
られるからである。
【0021】さらに、この発明では、上記A,B,C,
D成分およびE成分以外に、必要に応じて硬化促進剤,
離型剤,難燃剤および顔料等を用いることができる。硬
化促進剤としてはフェノール硬化エポキシ樹脂の硬化反
応の触媒となるものは全て用いることができ、例えば、
トリエチレンジアミン、2,4,6−トリ(ジメチルア
ミノメチル)フェノール、1,8−ジアザ−ビシクロ
〔5.4.6〕ウンデセン等の三級アミン類、2−メチ
ルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホス
フィン等のリン系化合物等をあげることができる。上記
硬化促進剤として例示した化合物は、単独でもしくは併
せて用いることができる。
【0022】この発明に用いる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、エポキシ樹脂(A成分)またはノボラック型フェ
ノール樹脂(B成分)とオルガノポリシロキサン(C成
分)を撹拌混合し予備反応させる。つぎに、この反応物
と特定の球形度を有する球状シリカ粉末(D成分)と非
球状シリカ粉末(E成分)および必要に応じて硬化促進
剤,離型剤,難燃剤,顔料を配合し、常法に準じてドラ
イブレンド法、または溶融ブレンド法を適宜採用して混
合,混練することにより製造することができる。
【0023】このようなエポキシ樹脂組成物を用いての
半導体封止は特に限定されるものではなく、例えば、ト
ランスファー成形等の公知のモールド方法により行うこ
とができる。
【0024】このようにして得られる半導体装置は、極
めて流れ性,低応力性,耐熱性,耐湿性に優れている。
【0025】
【発明の効果】以上のように、この発明の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物は、特定の球形度を有する球状無定
形シリカ粉末(D成分)と非球状無定形シリカ粉末(E
成分)とが特定割合で配合され、さらに官能基を有する
特定のオルガノポリシロキサン(C成分)が配合されて
いる。したがって、この特殊なエポキシ樹脂組成物を用
いて半導体素子を封止すると、その封止プラスチックパ
ッケージが、従来のエポキシ樹脂組成物製のものとは異
なるため、流れ性,低応力性に優れ、かつ耐湿信頼性,
耐熱信頼性等の信頼性が高い半導体装置を得ることがで
きる。
【0026】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
【0027】
【実施例1,2,4,5、比較例2,3】後記の表1お
よび表2に従って、撹拌機付セパラブルフラスコ中でエ
ポキシ樹脂を加熱し、この中にオルガノポリシロキサン
を投入し170℃で4時間撹拌混合した。ついで、得ら
れた反応物に残りの各原料を配合し、ミキシングロール
機(ロール温度80〜100℃)で3分間溶融混練を行
い、冷却固化後粉砕を行って目的とする微粉末状のエポ
キシ樹脂組成物を得た。
【0028】
【実施例3,6、比較例1】エポキシ樹脂に代えて、後
記の表1および表2に示すフェノール樹脂を用いた。そ
れ以外は、実施例1と同様にして目的とする微粉末状の
エポキシ樹脂組成物を得た。
【0029】なお、上記実施例1〜6および比較例1〜
3で用いたオルガノポリシロキサンの構造,当量,平均
分子量および球状無定形シリカ粉末の球形度,平均粒径
は、後記の表3のとおりである。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】【0033】
【比較例4】実施例1において、ワーデルの球形度で
0.7の球形度を有する球状無定形シリカ粉末に代え
て、ワーデルの球形度で0.4の球形度を有する球状無
定形シリカ粉末を用いた。それ以外は、実施例1と同様
にして目的とする微粉末状のエポキシ樹脂組成物を得
た。
【0034】
【比較例5】実施例1において、シリカ粉末として非球
状無定形シリカ粉末を用いず、すべて球状無定形シリカ
粉末を用いた。そして、上記エポキシ樹脂組成物中にお
ける球状無定形シリカ粉末の配合量を300重量部(以
下「部」と略す)とした。それ以外は、実施例1と同様
にして目的とする微粉末状のエポキシ樹脂組成物を得
た。
【0035】
【比較例6】実施例1において、シリカ粉末として球状
無定形シリカ粉末を用いず、すべて非球状無定形シリカ
粉末を用いた。そして、上記エポキシ樹脂組成物中にお
ける非球状無定形シリカ粉末の配合量を300部とし
た。それ以外は、実施例1と同様にして目的とする微粉
末状のエポキシ樹脂組成物を得た。
【0036】
【比較例7】実施例1において、球状無定形シリカ粉末
の配合量を30部に、また、非球状無定形シリカ粉末の
配合量を270部にそれぞれ変えた。それ以外は、実施
例1と同様にして目的とする微粉末状のエポキシ樹脂組
成物を得た。
【0037】
【比較例8】実施例1において、球状無定形シリカ粉末
の配合量を195部に、また、非球状無定形シリカ粉末
の配合量を105部にそれぞれ変えた。それ以外は、実
施例1と同様にして目的とする微粉末状のエポキシ樹脂
組成物を得た。
【0038】以上の実施例1〜6および比較例1〜8に
よって得られた微粉末のエポキシ樹脂組成物を用い、半
導体素子をトランスファーモールド(180℃×2分)
することにより42ピンDIPの半導体装置を得た。こ
のようにして得られた半導体装置を175℃で5時間ポ
ストキュアした。この半導体装置各50個を試料として
用い、−80℃/5分〜150℃/5分の500回の温
度サイクルテスト(シリコーンオイルに浸漬)を行った
後、封止樹脂を取り除き半導体素子表面のパッシベーシ
ョンクラックの発生数を調べた。その結果を成形時の封
止樹脂の充填性とともに後記の表4に示した。
【0039】
【表4】
【0040】表4の結果から、球形度が特定範囲から外
れた球状無定形シリカ粉末を用い、かつ、球状無定形シ
リカ粉末と非球状無定形シリカ粉末の配合割合が特定範
囲から外れたものを用いた比較例1品、オルガノポリシ
ロキサンを用いていない比較例2品、球形度が特定範囲
から外れた球状無定形シリカ粉末を用い、かつ、球状無
定形シリカ粉末と非球状無定形シリカ粉末の配合割合が
特定範囲から外れたものを用い、しかもオルガノポリシ
ロキサンを用いていない比較例3品、球形度が特定の範
囲から外れた球状無定形シリカ粉末を用いた比較例4
品、および、球状無定形シリカ粉末と非球状無定形シリ
カ粉末の配合割合が特定範囲から外れたものを用いた比
較例5〜8品は、それぞれ充填性,耐熱衝撃性のいずれ
かが劣るのに対して、実施例品は、双方ともに優れてお
り、信頼性が向上していることがわかる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor used for encapsulating a semiconductor device. The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation capable of producing a semiconductor device having excellent characteristics. 2. Description of the Related Art Semiconductor devices such as transistors, ICs and LSIs are usually sealed in ceramic packages or plastic packages to form semiconductor devices. Above all, the ceramic package itself has heat resistance as a constituent material, has low moisture permeability, and is a hollow package. Therefore, sealing with excellent heat resistance and moisture resistance is possible. However, there are disadvantages in that the constituent materials are relatively expensive and mass production is poor. Therefore, resin sealing using a plastic package has become mainstream from the viewpoint of cost and mass productivity. For this type of resin sealing,
Conventionally, epoxy resin compositions have been used and have achieved good results. Recently, an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a phenol resin and spherical silica has been used in consideration of molding workability, particularly flowability. In addition, in consideration of low stress due to high integration of the element, a composition in which an organopolysiloxane is blended with an epoxy resin, a phenol resin, and a usual inorganic filler (non-spherical) has been developed. However, according to the former, the requirement for low stress property cannot be satisfied, and the latter has a drawback that the flowability is poor and the semiconductor element is stressed by the acute angle portion of the inorganic filler when flowing in the molding die. doing. [0003] As described above, the conventional 2
In fact, the type of epoxy resin composition does not sufficiently meet the requirements of moldability such as flowability and low stress, and a highly reliable semiconductor device has not been obtained. The present invention has been made in view of such circumstances, and uses a special component composition as an epoxy resin composition for resin encapsulation to provide flowability, low stress, heat resistance and moisture resistance. It is an object of the present invention to provide an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation capable of producing a highly reliable semiconductor device having excellent properties such as properties. In order to achieve the above object, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention comprises the following (A), (B), (C), (D) and Component (E) is contained, and the above (D) / (E) weight ratio is 1
The configuration is set to 5/85 to 60/40. (A) Epoxy resin. (B) Novolak type phenol resin. (C) An organopolysiloxane having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group. (D) A spherical amorphous silica powder having a Wardel sphericity of 0.5 to 1.0. (E) Non-spherical amorphous silica powder. That is, the inventors of the present invention have conducted a series of studies for obtaining a sealing resin having excellent reliability, and have found that the inorganic filler used as a filler has a sphericity of 0.5 to 1.0 with a Wardel sphericity of 0.5 to 1.0. When a special epoxy resin composition containing a spherical amorphous silica powder and a non-spherical amorphous silica powder having a specific ratio in a specific range, and further containing an organopolysiloxane having a functional group, is extremely excellent. The inventors have found that flowability, low stress, moisture resistance and molding workability can be obtained, and have reached the present invention. Next, an embodiment of the present invention will be described in detail. [0008] The present invention provides an epoxy resin (A component),
A novolak-type phenol resin (component B), an organopolysiloxane having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group (component C); Which is obtained using a spherical amorphous silica powder (component (D)) having the following and a non-spherical amorphous silica powder (component (E)) and is usually in the form of a powder or a tablet obtained by compressing the powder. I have. Such an epoxy resin composition can be used as a highly reliable plastic package particularly by using the above-mentioned components C, D and E, and a highly reliable semiconductor device can be obtained by using the epoxy resin composition. It is something that can be done. The epoxy resin serving as the component A of the epoxy resin composition is not particularly limited as long as it is an epoxy compound having two or more epoxy groups in one molecule.
That is, the diglycidyl ether of bisphenol A and its multiplicity, such as epibis epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, resorcin epoxy resin, alicyclic epoxy resin, and novolak epoxy resin, are appropriately selected and used. Of these, cresol novolak type epoxy resin is particularly preferable, and usually has an epoxy equivalent of 180 to 250 and a softening point of 50 to 130 ° C. The novolak type phenol resin of component B used together with the epoxy resin of component A has two or more hydroxyl groups in one molecule and functions as a curing agent for the epoxy resin. Novolak resin, cresol novolak resin and the like are appropriately selected and used. Among them, phenol novolak resins are preferred, and those having a hydroxyl equivalent of 100 to 130 and a softening point of 60 to 130 ° C are usually used. The C component organopolysiloxane used together with the A and B components includes an epoxy group, an amino group,
It has at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group. That is, if a material having no functional group is used, the moldability and the sealability are deteriorated. The functional group may be bonded to the terminal of the organopolysiloxane molecule or may be bonded as a side chain. Preferably, the chemical structure of the organopolysiloxane other than the functional group portion is dimethylpolysiloxane. This may be partially substituted with a phenyl group instead of a methyl group. The organopolysiloxane having the functional group is preferably reacted in advance with at least one of the epoxy resin of the component A and the novolac phenol resin of the component B, whereby the epoxy resin composition contains It is preferable to form a state in which silicone rubber-like particles having a diameter of 5 μm or less are dispersed. In order to obtain such a particle dispersion system, the molecular weight of the organopolysiloxane having a functional group is preferably from 1,000 to 100,000. That is, if the molecular weight is less than 1,000, the organopolysiloxane dissolves into the resin skeleton and acts as a plasticizer without taking the shape of particles, causing a problem in the moisture resistance reliability of the semiconductor device to be obtained. This is because siloxane does not show affinity for the resin system, and it becomes difficult to react with the resin, and there is a tendency that the siloxane cannot be dispersed in the resin in a state of having a particle shape. The organopolysiloxane having the above functional group may be used alone or in combination. With respect to the organopolysiloxane having such a functional group, the equivalent weight per functional group is preferably from 1,000 to 100,000. This is for the same reason as the above molecular weight. The spherical amorphous silica powder of component D used together with the above components A, B and C has a sphericity of 0.5 to 1.0 in terms of Wardel's sphericity, and is a melt-solidified ingot. Mechanically crushed amorphous silica
From the obtained mechanically crushed material, a Wardel sphericity of 0.5 to
1.0, preferably those having a sphericity of 0.7 to 1.0, or ingot-shaped amorphous silica is mechanically pulverized and sprayed with high heat to obtain the same as above. One having sphericity is used. The Wardel sphericity is an index that measures the sphericity of a particle by (diameter of a circle equal to the projected area of the particle) / (diameter of the smallest circle circumscribing the projected image of the particle). The closer this index is to 1.0, the closer the particle is to a true sphere. When the Wardel's sphericity is less than 0.5, the amorphous silica powder becomes irregularly shaped (angular state) and obstructs the flow of the resin. Therefore, the spherical amorphous silica powder has a Wardel sphericity of 0.5 to 1.
It is necessary to have a sphericity of 0, preferably 0.7 to 1.0. Further, a non-spherical amorphous silica powder of component E is used together with the spherical amorphous silica powder of component D. This material has a worse sphericity than that of the spherical component D, and is sharp. Thus, the D component and E
Amorphous silica was selected as the filler component because of its small amount of impurities and small linear expansion coefficient, which can improve the heat resistance. The weight ratio of the spherical amorphous silica powder (component D) to the non-spherical amorphous silica powder (component E) must be set to D / E = 15 / 85-60 / 40. . That is, if the amount of the spherical amorphous silica powder is less than 15% by weight (hereinafter abbreviated as "%") in the total amount of the spherical and non-spherical particles, the flowability of the epoxy resin composition deteriorates, and the wires of the semiconductor element are cut during molding. The defective rate in the obtained semiconductor device is increased. On the other hand, if it exceeds 60%, the resin flows too much during transfer molding and voids are generated, which causes a problem in the moisture resistance of the obtained semiconductor device. is there. The content of the spherical amorphous silica powder (component D) and the non-spherical amorphous silica powder (component E) is preferably set to 50 to 85% of the entire epoxy resin composition. That is, if it is less than 50%, it is difficult to impart thixotropy to the epoxy resin composition, so that the molding workability is hindered, and at the same time, the thermal expansion coefficient does not decrease so much and the heat stress resistance becomes insufficient. This is because, if the ratio exceeds 3, a problem occurs during the molding operation as described above, and an unfilled portion of the epoxy resin composition occurs. The spherical amorphous silica powder (component D) and the non-spherical amorphous silica powder (component E) both preferably have a particle size of 149 μm or less, and more preferably have an average particle size of about 16 μm. Things. That is,
If the particle size exceeds 149 μm, the resulting semiconductor device
This is because an unfilled portion of the epoxy resin composition is caused to increase the rate of occurrence of defective products, and a problem tends to occur in molding workability. Further, according to the present invention, the above A, B, C,
In addition to the D and E components, if necessary, a curing accelerator,
Release agents, flame retardants, pigments and the like can be used. As the curing accelerator, any one that can be used as a catalyst for the curing reaction of the phenol-cured epoxy resin can be used, for example,
Tertiary amines such as triethylenediamine, 2,4,6-tri (dimethylaminomethyl) phenol, 1,8-diaza-bicyclo [5.4.6] undecene, imidazoles such as 2-methylimidazole, and triphenyl And phosphorus-based compounds such as phosphine. The compounds exemplified as the above curing accelerators can be used alone or in combination. The epoxy resin composition used in the present invention comprises:
For example, it can be manufactured as follows. That is, the epoxy resin (A component) or the novolak-type phenol resin (B component) and the organopolysiloxane (C component) are stirred and mixed to perform a preliminary reaction. Next, this reaction product, a spherical silica powder having a specific sphericity (component D) and a non-spherical silica powder (component E), and if necessary, a curing accelerator, a release agent, a flame retardant, and a pigment, It can be produced by mixing and kneading by appropriately employing a dry blending method or a melt blending method according to a conventional method. Semiconductor encapsulation using such an epoxy resin composition is not particularly limited, and can be performed by a known molding method such as transfer molding. The semiconductor device thus obtained is extremely excellent in flowability, low stress, heat resistance and moisture resistance. As described above, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention comprises a spherical amorphous silica powder (component D) having a specific sphericity and a non-spherical amorphous silica powder (E
Component) and a specific organopolysiloxane having a functional group (component C). Therefore, when a semiconductor element is sealed using this special epoxy resin composition, the sealing plastic package is different from the conventional one made of the epoxy resin composition, so that it has excellent flowability and low stress, and Humidity reliability,
A semiconductor device having high reliability such as heat resistance can be obtained. Next, examples will be described together with comparative examples. Examples 1, 2, 4, 5 and Comparative Examples 2 and 3 In accordance with the following Tables 1 and 2, the epoxy resin was heated in a separable flask equipped with a stirrer, and the organopolysiloxane was added thereto. It was added and stirred and mixed at 170 ° C. for 4 hours. Then, the remaining raw materials are blended with the obtained reaction product, melt-kneaded in a mixing roll machine (roll temperature: 80 to 100 ° C.) for 3 minutes, cooled, solidified, and then pulverized to obtain the desired fine powder epoxy. A resin composition was obtained. Examples 3 and 6, Comparative Example 1 Instead of the epoxy resin, phenol resins shown in Tables 1 and 2 below were used. Otherwise, in the same manner as in Example 1, the desired fine powder epoxy resin composition was obtained. The above Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to
The structure, equivalent weight, average molecular weight of the organopolysiloxane used in Example 3, and the sphericity and average particle size of the spherical amorphous silica powder are as shown in Table 3 below. [Table 1] [Table 2] [Table 3] Comparative Example 4 In Example 1, the spherical amorphous silica powder having a Wardel sphericity of 0.4 was replaced by a spherical amorphous silica powder having a Wardel sphericity of 0.7. A fixed silica powder was used. Otherwise, in the same manner as in Example 1, the desired fine powder epoxy resin composition was obtained. Comparative Example 5 In Example 1, non-spherical amorphous silica powder was not used as silica powder, but spherical amorphous silica powder was used. The amount of the spherical amorphous silica powder in the epoxy resin composition was 300 parts by weight (hereinafter abbreviated as "part"). Otherwise, in the same manner as in Example 1, the desired fine powder epoxy resin composition was obtained. Comparative Example 6 In Example 1, a non-spherical amorphous silica powder was used instead of a spherical amorphous silica powder as the silica powder. And the compounding quantity of the non-spherical amorphous silica powder in the said epoxy resin composition was 300 parts. Otherwise, in the same manner as in Example 1, the desired fine powder epoxy resin composition was obtained. Comparative Example 7 In Example 1, the blending amount of the spherical amorphous silica powder was changed to 30 parts, and the blending amount of the non-spherical amorphous silica powder was changed to 270 parts. Otherwise, in the same manner as in Example 1, the desired fine powder epoxy resin composition was obtained. Comparative Example 8 In Example 1, the blending amount of the spherical amorphous silica powder was changed to 195 parts, and the blending amount of the non-spherical amorphous silica powder was changed to 105 parts. Otherwise, in the same manner as in Example 1, the desired fine powder epoxy resin composition was obtained. Using the fine-powder epoxy resin compositions obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 8, a semiconductor element was transfer-molded (180 ° C. × 2 minutes).
As a result, a 42-pin DIP semiconductor device was obtained. The semiconductor device thus obtained was post-cured at 175 ° C. for 5 hours. After using each of the 50 semiconductor devices as a sample and performing a temperature cycle test (immersion in silicone oil) 500 times at −80 ° C./5 minutes to 150 ° C./5 minutes, the sealing resin is removed and the surface of the semiconductor element surface is removed. The number of occurrences of passivation cracks was examined. The results are shown in Table 4 below together with the filling properties of the sealing resin during molding. [Table 4] From the results in Table 4, it was found that spherical amorphous silica powder having a sphericity out of the specified range was used, and the mixing ratio of the spherical amorphous silica powder and the non-spherical amorphous silica powder was out of the specified range. Comparative Example 1 used, Comparative Example 2 not using organopolysiloxane, spherical amorphous silica powder having a sphericity out of a specified range, and spherical amorphous silica powder and non-spherical amorphous silica powder. Comparative Example 3 using a compounding ratio out of the specified range and using no organopolysiloxane, Comparative Example 4 using spherical amorphous silica powder having a sphericity out of the specific range
The products and Comparative Examples 5 to 8 in which the mixing ratio of the spherical amorphous silica powder and the non-spherical amorphous silica powder was out of the specific range were inferior in either the filling property or the thermal shock resistance. On the other hand, it can be seen that the products of the examples are both excellent and have improved reliability.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 83/08 C08L 83/08 // H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 (56)参考文献 特開 昭64−40518(JP,A) 特開 昭63−202622(JP,A) 特開 昭62−151447(JP,A) 特開 昭61−268750(JP,A) 特開 昭61−254619(JP,A) 特開 昭62−63453(JP,A) 特開 昭62−50325(JP,A) 特開 昭62−63450(JP,A) 特開 昭60−55025(JP,A) 特開 昭62−7723(JP,A)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location C08L 83/08 C08L 83/08 // H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 (56) References JP-A-64-40518 (JP, A) JP-A-63-202622 (JP, A) JP-A-62-151447 (JP, A) JP-A-61-268750 (JP, A) JP-A 61-268750 JP-254619 (JP, A) JP-A-62-63453 (JP, A) JP-A-62-50325 (JP, A) JP-A-62-63450 (JP, A) JP-A-60-55025 (JP, A) ) JP-A-62-7723 (JP, A)
Claims (1)
成分を含有し、かつ上記(D成分)/(E成分)の重量
比が15/85〜60/40に設定されていることを特
徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 (A)エポキシ樹脂。 (B)ノボラック型フェノール樹脂。 (C)エポキシ基,アミノ基,水酸基,メルカプト基お
よびカルボキシル基からなる群から選ばれた少なくとも
一つの官能基を有するオルガノポリシロキサン。 (D)ワーデルの球形度で0.5〜1.0の球形度を有
する球状無定形シリカ粉末。 (E)非球状無定形シリカ粉末。 2.上記(D)成分である球状無定形シリカ粉末が、ワ
ーデルの球形度で0.7〜1.0の球形度を有するもの
である請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。 3.上記(C)成分であるオルガノポリシロキサンの分
子量が、1000〜100000である請求項1または
2記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 4.上記(D)成分である球状無定形シリカ粉末および
(E)成分である非球状無定形シリカ粉末の粒径が、い
ずれも149μm以下である請求項1〜3のいずれか一
項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。(57) [Claims] The following (A), (B), (C), (D) and (E)
JP that containing components, and the weight ratio of the component (D) / (E component) is set to 15/85 to 60/40
Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to symptoms. (A) Epoxy resin. (B) Novolak type phenol resin. (C) An organopolysiloxane having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group. (D) A spherical amorphous silica powder having a Wardel sphericity of 0.5 to 1.0. (E) Non-spherical amorphous silica powder. 2. 2. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the spherical amorphous silica powder as the component (D) has a sphericity of 0.7 to 1.0 in Wardell's sphericity. 3.
Thing . 3. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1 or 2, wherein the molecular weight of the organopolysiloxane as the component (C) is 1,000 to 100,000. 4. 4. The semiconductor according to claim 1, wherein the spherical amorphous silica powder as the component (D) and the non-spherical amorphous silica powder as the component (E) each have a particle size of 149 μm or less. 5. Epoxy resin composition for sealing .
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