JP3413923B2 - Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and resin-encapsulated semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and resin-encapsulated semiconductor device

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JP3413923B2
JP3413923B2 JP00494394A JP494394A JP3413923B2 JP 3413923 B2 JP3413923 B2 JP 3413923B2 JP 00494394 A JP00494394 A JP 00494394A JP 494394 A JP494394 A JP 494394A JP 3413923 B2 JP3413923 B2 JP 3413923B2
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epoxy resin
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naphthol compound
curing agent
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由美子 鶴見
泰司 澤村
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半田耐熱性、耐湿信頼
性および流動性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物および該エポキシ樹脂組成物よりなる樹脂封止型半導
体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation which is excellent in solder heat resistance, moisture resistance reliability and fluidity, and a resin encapsulation type semiconductor device comprising the epoxy resin composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特
性、接着性などに優れており、さらに配合処方により種
々の特性が付与できるため、塗料、接着剤、電気絶縁材
料など工業材料として利用されている。
2. Description of the Related Art Epoxy resins are excellent in heat resistance, moisture resistance, electrical characteristics, adhesiveness, etc., and can be given various characteristics by blending formulation, so they are used as industrial materials such as paints, adhesives and electrical insulation materials. Has been done.

【0003】たとえば、半導体装置などの電子回路部品
の封止方法として従来より金属やセラミックスによるハ
ーメチックシールとフェノール樹脂、シリコーン樹脂、
エポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されている。し
かし、経済性、生産性、物性のバランスの点からエポキ
シ樹脂による樹脂封止が中心になっている。
For example, as a method of sealing electronic circuit parts such as semiconductor devices, hermetic seals made of metal or ceramics and phenol resin, silicone resin, etc. have hitherto been used.
Resin encapsulation with an epoxy resin or the like has been proposed. However, resin sealing with an epoxy resin is mainly used from the viewpoint of the balance of economy, productivity and physical properties.

【0004】近年、プリント基板への部品実装において
も高密度化、自動化が進められており、従来のリードピ
ンを基板の穴に挿入する“挿入実装方式”に代わり、基
板表面に部品を半田付けする“表面実装方式”が盛んに
なってきた。それに伴いパッケージも従来のDIP(デ
ュアル・インライン・パッケージ)から高密度実装、表
面実装に適した薄型のFPP(フラット・プラスチック
・パッケージ)に移行しつつある。
In recent years, densification and automation have also been promoted in mounting components on a printed circuit board. Instead of the conventional "insertion mounting method" in which lead pins are inserted into holes in the substrate, components are soldered to the surface of the substrate. "Surface mounting method" has become popular. Along with this, the package is shifting from the conventional DIP (dual in-line package) to a thin FPP (flat plastic package) suitable for high-density mounting and surface mounting.

【0005】表面実装方式への移行に伴い、従来あまり
問題にならなかった半田付け工程が大きな問題になって
きた。従来のピン挿入実装方式では半田付け工程はリー
ド部が部分的に加熱されるだけであったが、表面実装方
式ではパッケージ全体が熱媒に浸され加熱される。表面
実装方式における半田付け方法としては半田浴浸漬、不
活性ガスの飽和蒸気による加熱(ベーパーフェイズ法)
や赤外線リフロー法などが用いられるが、いずれの方法
でもパッケージ全体が210〜270℃の高温に加熱さ
れることになる。そのため従来の封止樹脂で封止したパ
ッケージは、半田付け時に樹脂部分にクラックが発生し
たり、チップと樹脂の間に剥離が生じたりして、信頼性
が低下して製品として使用できないという問題がおき
る。
With the shift to the surface mounting system, the soldering process, which has not been a problem so far, has become a big problem. In the conventional pin insertion mounting method, the lead portion is only partially heated in the soldering process, but in the surface mounting method, the entire package is immersed in a heating medium and heated. As the soldering method in the surface mounting method, immersion in a solder bath, heating with saturated vapor of inert gas (vapor phase method)
Although an infrared reflow method or the like is used, the whole package is heated to a high temperature of 210 to 270 ° C. by either method. Therefore, the package sealed with the conventional sealing resin has a problem that the resin part is cracked during soldering or peeling occurs between the chip and the resin, which reduces reliability and cannot be used as a product. Occurs.

【0006】半田付け工程におけるクラックの発生は、
後硬化してから実装工程の間までに吸湿した水分が半田
付け加熱時に爆発的に水蒸気化、膨張することに起因す
るといわれており、その対策として後硬化したパッケー
ジを完全に乾燥し密封した容器に収納して出荷する方法
が用いられている。
The occurrence of cracks in the soldering process is
It is said that the moisture absorbed between the post-curing and the mounting process explosively vaporizes and expands during soldering heating.As a countermeasure against this, the post-cured package is completely dried and sealed. The method of storing and shipping is used.

【0007】封止樹脂の改良も種々検討されている。例
えば、マトリックス樹脂にノボラック型エポキシ樹脂と
フェノールアラルキル樹脂を配合する方法(特開昭53
−299、特開昭59−67660号公報)、マトリッ
クス樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂とフェノールアラ
ルキル樹脂を用い充填剤を60〜85重量%配合する方
法(特開平3−207714号公報、特開平4−487
59号公報、特開平4−55423号公報)などが提案
されている。
Various improvements have been made to the sealing resin. For example, a method of blending a novolac type epoxy resin and a phenol aralkyl resin with a matrix resin (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 53-53).
-299, JP-A-59-67660), and a method of blending a matrix resin with a biphenyl type epoxy resin and a phenol aralkyl resin in an amount of 60 to 85% by weight (JP-A-3-207714, JP-A-4-207714). 487
No. 59, Japanese Patent Laid-Open No. 4-55423) and the like have been proposed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかるに乾燥パッケー
ジを容器に封入する方法は製造工程および製品の取扱い
作業が繁雑になるうえ、製品価格が高価になる欠点があ
る。
However, the method of enclosing the dry package in the container has a drawback that the manufacturing process and the handling work of the product are complicated and the product price is high.

【0009】また、種々の方法で改良された樹脂も、そ
れぞれ少しつづ効果をあげてきているが、まだ十分では
ない。マトリックス樹脂にノボラック型エポキシ樹脂と
フェノールアラルキル樹脂を配合する方法(特開昭53
−299、特開昭59−67660号公報)、マトリッ
クス樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂とフェノールアラ
ルキル樹脂を用い充填剤を60〜85重量%配合する方
法(特開平3−207714号公報、特開平4−487
59号公報、特開平4−55423号公報)は、マトリ
ックス樹脂の溶融粘度が高く充填性に問題があるばかり
か、半田付け時の樹脂部分のクラック防止においても十
分なレベルではなかった。
Further, resins improved by various methods have been gradually effective, but they are not yet sufficient. A method of blending a novolac type epoxy resin and a phenol aralkyl resin with a matrix resin (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 53-53
-299, JP-A-59-67660), and a method of blending a matrix resin with a biphenyl type epoxy resin and a phenol aralkyl resin in an amount of 60 to 85% by weight (JP-A-3-207714, JP-A-4-207714). 487
In Japanese Patent Laid-Open No. 59 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-55423), not only the melt viscosity of the matrix resin is high and there is a problem in the filling property, but also cracking of the resin portion during soldering is not sufficient.

【0010】本発明の目的は、半田付け工程で生じる樹
脂クラックの問題を解決し、信頼性の低下がなく、しか
も良流動な、すなわち半田耐熱性、耐湿信頼性および流
動性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半
田耐熱性、耐湿信頼性に優れる樹脂封止型半導体装置を
提供することにある。
An object of the present invention is to solve the problem of resin cracks that occur during the soldering process, to prevent deterioration of reliability, and to have good flow, that is, semiconductor encapsulation excellent in solder heat resistance, moisture resistance reliability and fluidity. An epoxy resin composition for use and a resin-sealed semiconductor device having excellent solder heat resistance and moisture resistance reliability.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、マトリッ
クス樹脂にビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂とナフ
トール骨格を有する硬化剤を用い、充填剤を86〜95
重量%添加することにより、上記の課題を達成し、目的
に合致したエポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体
装置が得られることを見出し、本発明に到達した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention used an epoxy resin having a biphenyl skeleton and a curing agent having a naphthol skeleton as a matrix resin, and used 86 to 95 as a filler.
The present invention has been accomplished by finding that the above-mentioned problems can be achieved and that an epoxy resin composition and a resin-encapsulated semiconductor device that meet the purpose can be obtained by adding them in a weight percentage.

【0012】すなわち本発明は、エポキシ樹脂(A)、
硬化剤(B)、充填剤(C)を含んでなるエポキシ樹脂
組成物であって、前記エポキシ樹脂(A)が次の一般式
(I)
That is, the present invention relates to an epoxy resin (A),
An epoxy resin composition comprising a curing agent (B) and a filler (C), wherein the epoxy resin (A) has the following general formula (I):

【化5】 (式中、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜4のアル
キル基またはハロゲン原子を示す。)で表される骨格を
有するエポキシ樹脂(a)を必須成分として含有し、か
つ前記硬化剤(B)が次の一般式(II)
[Chemical 5] (In the formula, R 1 to R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a halogen atom.) The epoxy resin (a) having a skeleton represented by the formula is contained as an essential component, and The curing agent (B) has the following general formula (II)

【化6】 (式中、nは0〜10の整数を示す。)で表される骨格
を有するナフトール化合物(b)を必須成分として含有
し、しかも前記ナフトール化合物(b)の軟化点が10
0℃以下で、かつ未反応モノマーが前記ナフトール化合
物(b)の1重量%以下であり、さらに前記充填剤
(C)の割合が全体の86〜95重量%であることを特
徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物および該エポ
キシ樹脂組成物よりなる樹脂封止型半導体装置である。
以下、本発明の構成を詳述する。
[Chemical 6] (In the formula, n represents an integer of 0 to 10.) The naphthol compound (b) having a skeleton represented by the formula is contained as an essential component, and the naphthol compound (b) has a softening point of 10
Unreacted monomer is 0% or less, the unreacted monomer is 1% by weight or less of the naphthol compound (b), and the proportion of the filler (C) is 86 to 95% by weight based on the whole semiconductor encapsulation. A stopping epoxy resin composition and a resin-encapsulated semiconductor device comprising the epoxy resin composition.
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.

【0013】本発明におけるエポキシ樹脂(A)は、上
記式(I)で表される骨格を有するエポキシ樹脂(a)
を必須成分として含有することが重要である。エポキシ
樹脂(a)を含有しない場合は半田付け工程におけるク
ラックの発生防止効果は発揮されない。
The epoxy resin (A) in the present invention is an epoxy resin (a) having a skeleton represented by the above formula (I).
Is important as an essential component. If the epoxy resin (a) is not contained, the effect of preventing the occurrence of cracks in the soldering process is not exerted.

【0014】上記式(I)において、R〜Rの好ま
しい具体例としては、4,4´−ビス(2,3−エポキ
シプロポキシ)ビフェニル、4,4´−ビス(2,3−
エポキシプロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラメ
チルビフェニル、4,4´−ビス(2,3−エポキシプ
ロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラメチル−2−
クロロビフェニル、4,4´−ビス(2,3−エポキシ
プロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラメチル−2
−ブロモビフェニル、4,4´−ビス(2,3−エポキ
シプロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラエチルビ
フェニル、4,4´−ビス(2,3−エポキシプロポキ
シ)−3,3´,5,5´−テトラブチルビフェニルな
どがあげられ、4,4´−ビス(2,3−エポキシプロ
ポキシ)ビフェニル、4,4´−ビス(2,3−エポキ
シプロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラメチルビ
フェニルが特に好ましい。
In the above formula (I), preferred specific examples of R 1 to R 8 are 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) biphenyl and 4,4'-bis (2,3-).
Epoxypropoxy) -3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl, 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3', 5,5'-tetramethyl-2-
Chlorobiphenyl, 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ', 5,5'-tetramethyl-2
-Bromobiphenyl, 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ', 5,5'-tetraethylbiphenyl, 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 Examples include ′, 5,5′-tetrabutylbiphenyl, 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxy) biphenyl, 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ′. , 5,5'-Tetramethylbiphenyl is particularly preferred.

【0015】本発明におけるエポキシ樹脂(A)は上記
のエポキシ樹脂(a)とともにそのエポキシ樹脂(a)
以外のエポキシ樹脂をも併用して含有することができ
る。
The epoxy resin (A) in the present invention is the epoxy resin (a) together with the above epoxy resin (a).
Epoxy resins other than can be used in combination.

【0016】併用できる他のエポキシ樹脂としては、た
とえば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAやレ
ゾルシンなどから合成される各種ノボラック型エポキシ
樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハ
ロゲン化エポキシ樹脂などが挙げられる。
Other epoxy resins that can be used in combination include, for example, cresol novolac type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, various novolac type epoxy resins synthesized from bisphenol A, resorcin, etc., alicyclic epoxy resins, heterocyclic compounds. Examples thereof include epoxy resins and halogenated epoxy resins.

【0017】エポキシ樹脂(A)中に含有されるエポキ
シ樹脂(a)の割合に関しては特に制限はないが、より
十分な効果を発揮させるためには、エポキシ樹脂(a)
をエポキシ樹脂(A)中に50重量%以上、好ましくは
70重量%以上含有せしめるのが良い。
The proportion of the epoxy resin (a) contained in the epoxy resin (A) is not particularly limited, but in order to exert a more sufficient effect, the epoxy resin (a) is required.
The epoxy resin (A) should be contained in an amount of 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more.

【0018】本発明において、エポキシ樹脂(A)の配
合量は通常2〜7重量%、好ましくは2〜5重量%であ
る。エポキシ樹脂(A)の配合量が2重量%未満では成
形性が不十分であるため好ましくない。
In the present invention, the compounding amount of the epoxy resin (A) is usually 2 to 7% by weight, preferably 2 to 5% by weight. If the compounding amount of the epoxy resin (A) is less than 2% by weight, the moldability is insufficient, which is not preferable.

【0019】本発明における硬化剤(B)は、上記式
(II)で表される骨格を有するナフトール化合物で、
しかもそのナフトール化合物の軟化点が100℃以下
で、かつ未反応モノマーがナフトール化合物の1重量%
以下であるナフトール化合物(b)を必須成分として含
有することが重要である。ナフトール化合物(b)を含
有しない場合は十分な半田耐熱性向上効果や耐湿信頼性
向上効果は発揮されない。
The curing agent (B) in the present invention is a naphthol compound having a skeleton represented by the above formula (II),
Moreover, the softening point of the naphthol compound is 100 ° C. or lower, and the unreacted monomer is 1% by weight of the naphthol compound.
It is important to contain the following naphthol compound (b) as an essential component. When the naphthol compound (b) is not contained, the effect of improving the solder heat resistance and the effect of improving the moisture resistance reliability are not sufficiently exerted.

【0020】ナフトール化合物(b)の軟化点は100
℃以下である。ナフトール化合物(b)の軟化点が10
0℃より高くなると、充填剤の高充填化による半田耐熱
性の向上が困難になるばかりか、十分な流動特性を得る
ことができない。
The softening point of the naphthol compound (b) is 100.
It is below ℃. The softening point of the naphthol compound (b) is 10
If the temperature is higher than 0 ° C., it is difficult to improve the solder heat resistance by increasing the filling amount of the filler, and sufficient flow characteristics cannot be obtained.

【0021】また、ナフトール化合物(b)中に含有さ
れる未反応モノマーの量は、ナフトール化合物の1重量
%以下である。未反応モノマーが1重量%以上の場合に
は、トランスファー成形時の硬化特性の低下や、耐湿信
頼性の低下の原因になる。
The amount of unreacted monomer contained in the naphthol compound (b) is 1% by weight or less of the naphthol compound. If the amount of the unreacted monomer is 1% by weight or more, it may cause deterioration of curing characteristics during transfer molding and deterioration of moisture resistance reliability.

【0022】また、本発明における硬化剤(B)は上記
のナフトール化合物(b)とともにそのナフトール化合
物(b)以外の他の硬化剤をも併用して含有することが
できる。併用できる硬化剤としては、たとえば、フェノ
ールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビス
フェノールAやレゾルシンから合成される各種ノボラッ
ク樹脂、各種多価フェノール化合物、無水マレイン酸、
無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物およ
びメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタ
ン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族アミンな
どがあげられる。なかでも、耐湿信頼性の点からフェノ
ールノボラック樹脂が好ましい。
Further, the curing agent (B) in the present invention may contain a curing agent other than the naphthol compound (b) in combination with the naphthol compound (b). Examples of curing agents that can be used in combination include phenol novolac resins, cresol novolac resins, various novolac resins synthesized from bisphenol A and resorcin, various polyhydric phenol compounds, maleic anhydride,
Examples thereof include acid anhydrides such as phthalic anhydride and pyromellitic anhydride, and aromatic amines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane and diaminodiphenylsulfone. Of these, phenol novolac resin is preferable from the viewpoint of moisture resistance reliability.

【0023】硬化剤(B)中に含有されるナフトール化
合物(b)の割合に関しては特に制限がなく必須成分と
してナフトール化合物(b)が含有されれば本発明の効
果は発揮されるが、より十分な効果を発揮させるために
は、ナフトール化合物(b)を硬化剤(B)中に好まし
くは、50重量%以上、さらに70重量%以上含有せし
めるのが好ましい。
The proportion of the naphthol compound (b) contained in the curing agent (B) is not particularly limited, and the effect of the present invention is exhibited if the naphthol compound (b) is contained as an essential component. In order to exert a sufficient effect, the curing agent (B) preferably contains the naphthol compound (b) in an amount of 50% by weight or more, and further 70% by weight or more.

【0024】本発明において、硬化剤(B)の配合量は
通常2〜7重量%、好ましくは2〜5重量%である。さ
らには、エポキシ樹脂(A)と硬化剤(B)の配合比
は、機械的性質および耐湿信頼性の点から(A)に対す
る(B)の化学当量比が0.5〜1.5、特に0.8〜
1.2の範囲にあることが好ましい。
In the present invention, the compounding amount of the curing agent (B) is usually 2 to 7% by weight, preferably 2 to 5% by weight. Further, the compounding ratio of the epoxy resin (A) and the curing agent (B) is such that the chemical equivalent ratio of (B) to (A) is 0.5 to 1.5, especially from the viewpoint of mechanical properties and moisture resistance reliability. 0.8 ~
It is preferably in the range of 1.2.

【0025】また、本発明においてエポキシ樹脂(A)
と硬化剤(B)の硬化反応を促進するため硬化触媒を用
いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものならば
特に限定されず、たとえば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
ダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミ
ン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメ
チルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノー
ル、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェ
ノール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデ
セン−7などの3級アミン化合物、ジルコニウムテトラ
メトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラ
キス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、トリ(アセ
チルアセトナト)アルミニウムなどの有機金属化合物お
よびトリフェニルホスフィン、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
(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェ
ニル)ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物があげら
れる。なかでも反応性の点から、1,8−ジアザビシク
ロ(5,4,0)ウンデセン−7が特に好ましく用いら
れる。これらの硬化触媒は、用途によっては二種以上を
併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂(A)10
0重量部に対して0.1〜10重量部の範囲が好まし
い。
Further, in the present invention, the epoxy resin (A)
A curing catalyst may be used to accelerate the curing reaction of the curing agent (B). The curing catalyst is not particularly limited as long as it accelerates the curing reaction, and for example, 2-methylimidazole,
Imidazole compounds such as 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole, triethylamine, benzyldimethylamine, α-methylbenzyl Tertiary amine compounds such as dimethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, zirconium tetra Organometallic compounds such as methoxide, zirconium tetrapropoxide, tetrakis (acetylacetonato) zirconium, tri (acetylacetonato) aluminum and triphenylphosphine, trimethylphosphine,
Examples thereof include organic phosphine compounds such as triethylphosphine, tributylphosphine, tri (p-methylphenyl) phosphine and tri (nonylphenyl) phosphine. Among them, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 is particularly preferably used from the viewpoint of reactivity. Two or more kinds of these curing catalysts may be used in combination depending on the use, and the addition amount thereof is the epoxy resin (A) 10
The range of 0.1 to 10 parts by weight is preferable with respect to 0 parts by weight.

【0026】本発明における充填剤(C)としては、溶
融シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ
酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベス
ト、ガラス繊維などがあげられるが、中でも溶融シリカ
は線膨張係数を低下させる効果が大きく、低応力化に有
効なため好ましく用いられる。
As the filler (C) in the present invention, fused silica, crystalline silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesia, clay, talc, calcium silicate, titanium oxide, antimony oxide, asbestos, glass fiber, etc. Among them, fused silica is preferably used because it has a large effect of lowering the linear expansion coefficient and is effective in reducing stress.

【0027】充填剤(C)の形状および粒径は特に限定
されないが、平均粒径5μm以上30μm以下の球状溶
融シリカ99〜50重量%と平均粒径3μm以下の球状
溶融シリカ1〜50重量%からなる溶融シリカ(c)を
充填剤(C)中に50重量%以上、好ましくは70重量
%以上、さらに好ましくは90重量%以上含有すること
が流動制と半田耐熱性の点から好ましい。
The shape and particle size of the filler (C) are not particularly limited, but 99 to 50% by weight of spherical fused silica having an average particle size of 5 μm to 30 μm and 1 to 50% by weight of spherical fused silica having an average particle size of 3 μm or less. From the viewpoint of fluidity and solder heat resistance, it is preferable that the filler (C) contains the fused silica (c) of 50 wt% or more, preferably 70 wt% or more, and more preferably 90 wt% or more.

【0028】溶融シリカ(c)のなかでも、平均粒径5
μm以上15μm以下の球状溶融シリカ99〜50重量
%、特に95〜70重量%と平均粒径3μm以下、特に
0.1μm以上2μm以下の球状溶融シリカ1〜50重
量%、特に5〜30重量%からなる球状溶融シリカ(c
´)が特に好ましい。
Among fused silica (c), the average particle size is 5
99 to 50% by weight of spherical fused silica having a particle diameter of μm or more and 15 μm or less, particularly 95 to 70% by weight, and 1 to 50% by weight, particularly 5 to 30% by weight of spherical fused silica having an average particle size of 3 μm or less, particularly 0.1 μm or more and 2 μm or less. Spherical fused silica (c
′) Is particularly preferable.

【0029】ここでいう平均粒径は、累積重量50%に
なる粒径(メジアン径)を意味し、平均粒径が異なる2
種類以上の破砕または球状溶融シリカを併用した場合
は、その混合物の破砕または球状溶融シリカの平均粒径
を意味する。
The average particle size as used herein means a particle size (median size) at which the cumulative weight becomes 50%, and the average particle size is different.
When more than one kind of crushed or spherical fused silica is used in combination, it means the average particle size of the crushed or spherical fused silica of the mixture.

【0030】本発明において、充填剤(C)の割合は半
田耐熱性、成形性および低応力性の点から全体の86〜
95重量%、好ましくは88〜93重量%である。
In the present invention, the proportion of the filler (C) is 86 to the whole from the viewpoint of solder heat resistance, moldability and low stress.
It is 95% by weight, preferably 88 to 93% by weight.

【0031】本発明において、充填剤をシランカップリ
ング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング
剤であらかじめ表面処理することが、信頼性の点で好ま
しい。カップリング剤としてエポキシシラン、アミノシ
ラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤が
好ましく用いられる。なかでも、流動性の点から、アミ
ノシランを用いることが特に好ましい。
In the present invention, it is preferable in terms of reliability that the filler is surface-treated in advance with a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanate coupling agent. As the coupling agent, silane coupling agents such as epoxysilane, aminosilane, mercaptosilane and the like are preferably used. Among them, it is particularly preferable to use aminosilane from the viewpoint of fluidity.

【0032】本発明のエポキシ樹脂組成物にはハロゲン
化エポキシ樹脂などのハロゲン化合物、リン化合物など
の難燃剤、三酸化アンチモンなどの難燃助剤、カーボン
ブラック、酸化鉄などの着色剤、シリコーンゴム、オレ
フィン系共重合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジ
エンゴム、変性シリコーンオイルなどのエラストマー、
ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂
肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のア
ミド、パラフィンワックスなどの離型剤および有機過酸
化物などの架橋剤を任意に添加することができる。
The epoxy resin composition of the present invention includes halogen compounds such as halogenated epoxy resins, flame retardants such as phosphorus compounds, flame retardant aids such as antimony trioxide, colorants such as carbon black and iron oxide, and silicone rubber. , Olefin copolymers, modified nitrile rubber, modified polybutadiene rubber, modified silicone oil and other elastomers,
Thermoplastic resins such as polyethylene, long-chain fatty acids, metal salts of long-chain fatty acids, esters of long-chain fatty acids, amides of long-chain fatty acids, mold release agents such as paraffin wax, and crosslinking agents such as organic peroxides are added arbitrarily. can do.

【0033】本発明のエポキシ樹脂組成物は溶融混練す
ることが好ましく、たとえばバンバリーミキサー、ニー
ダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニー
ダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練することに
より、製造される。
The epoxy resin composition of the present invention is preferably melt-kneaded, for example, by melt-kneading using a known kneading method such as Banbury mixer, kneader, roll, single-screw or twin-screw extruder and cokneader. , Manufactured.

【0034】また、上記の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されるものでなく、従来
より採用されている成形法、例えばトランスファ成形、
インジェクション成形、注型法などを採用して行うこと
ができる。この場合、エポキシ樹脂組成物の成形温度は
150〜180℃、ポストキュアーは150〜180℃
で2〜16時間行うことが好ましい。
The encapsulation of the semiconductor element using the above epoxy resin composition is not particularly limited, and a molding method conventionally used, for example, transfer molding,
It can be performed by employing injection molding, casting method, or the like. In this case, the molding temperature of the epoxy resin composition is 150 to 180 ° C., and the post cure is 150 to 180 ° C.
It is preferable to carry out for 2 to 16 hours.

【0035】ここで、本発明の半導体装置としては、D
IP型、フラットバック型、PLCC型、SO型等、更
にプリント配線板或いはヒートシンクに半導体素子が直
接固着されたもの、ハイブリッドのICのフルモードタ
イプの半導体装置などが挙げられる。なお、プリント基
板の材質としては、特に制限はなく、例示すると金属酸
化物、ガラス系の無機絶縁物、フェノール、エポキシ、
ポリイミド、ポリエステル等の紙基材、ガラス布基材、
ガラスマット基材、ポリサルフォン、テフロン、ポリイ
ミドフィルム、ポリエステルフィルム等の有機絶縁物、
金属ベース基板、メタルコア基板、ホーロー引き鉄板等
の金属系基板が挙げられる。また、ヒートシンク材料と
しては、銅系、鉄系の金属材料が挙げられる。
Here, as the semiconductor device of the present invention, D
Examples include IP type, flat back type, PLCC type, SO type, and the like, in which a semiconductor element is directly fixed to a printed wiring board or a heat sink, and a hybrid IC full mode type semiconductor device. The material of the printed circuit board is not particularly limited, and examples thereof include metal oxides, glass-based inorganic insulators, phenol, epoxy,
Paper base materials such as polyimide and polyester, glass cloth base materials,
Organic insulating materials such as glass mat substrate, polysulfone, Teflon, polyimide film, polyester film,
Examples of the metal-based substrate include a metal base substrate, a metal core substrate, and an enameled iron plate. Further, examples of the heat sink material include copper-based and iron-based metal materials.

【0036】[0036]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例中の%は、重量%を示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. In addition,% in an Example shows weight%.

【0037】実施例1〜3,比較例1〜3 表1,2,3に示した成分を、表4に示した組成比でミ
キサーによりドライブレンドした。これを、ロール表面
温度90℃のミキシングロールを用いて5分間加熱混練
後、冷却・粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
製造した。
Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 The components shown in Tables 1, 2 and 3 were dry blended with a mixer in the composition ratios shown in Table 4. The mixture was heated and kneaded for 5 minutes using a mixing roll having a roll surface temperature of 90 ° C., cooled and pulverized to produce an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【表4】 この組成物を用い、低圧トランスファー成型法により1
75℃×2分の条件で成形し、180℃×5時間の条件
でポストキュアして次の物性測定法により各組成物の物
性を測定した。
[Table 4] Using this composition, 1 by low pressure transfer molding method
The composition was molded under the conditions of 75 ° C. × 2 minutes, post-cured under the conditions of 180 ° C. × 5 hours, and the physical properties of each composition were measured by the following physical property measuring methods.

【0039】半田耐熱性:表面にAl蒸着した模擬素子
を搭載したチップサイズ12×12mmの160pin
QFP 20個を成形しポストキュアし,85℃/8
5%RHで72時間加湿後、最高温度240℃のIRリ
フロー炉で加熱処理し、超音波探傷機でチップと樹脂界
面の剥離の有無を調べた。故障率として、剥離の発生し
たQFPの割合を求めた。
Solder heat resistance: 160 pin with a chip size of 12 × 12 mm and mounting a simulated element with Al vapor deposition on the surface
20 QFP are molded and post-cured, 85 ℃ / 8
After humidifying at 5% RH for 72 hours, heat treatment was performed in an IR reflow furnace having a maximum temperature of 240 ° C., and the presence or absence of peeling between the chip and the resin interface was examined with an ultrasonic flaw detector. As the failure rate, the rate of QFP in which peeling occurred was determined.

【0040】耐湿信頼性:半田耐熱評価後のQFPを用
い、121℃/100%RHのPCT条件下で、Al配
線の断線を故障として累積故障率50%になる時間を求
め寿命とした。
Moisture resistance reliability: Using QFP after evaluation of solder heat resistance, under PCT conditions of 121 ° C./100% RH, the time at which the cumulative failure rate becomes 50% when the disconnection of the Al wiring becomes a failure was determined as the life.

【0041】充填性:半田耐熱評価後の160pinQ
FPを成形後に目視および顕微鏡を用いて観察し、未充
填の有無を調べた。
Fillability: 160 pinQ after evaluation of solder heat resistance
After molding, the FP was observed visually and using a microscope to check whether or not it was unfilled.

【0042】吸水率:半田耐熱試験に用いる160pi
nQFPでの吸水率を測定した。
Water absorption rate: 160 pi used for solder heat resistance test
The water absorption rate in nQFP was measured.

【0043】これらの評価結果を表5に示す。Table 5 shows the results of these evaluations.

【0044】[0044]

【表5】 表5にみられるように、本発明のエポキシ樹脂組成物
(実施例1〜3)は、半田耐熱性、耐湿信頼性、充填性
に優れている。これに対してエポキシ樹脂(A)中に本
発明のエポキシ樹脂(a)を含有しない比較例1,硬化
剤(B)中に本発明の硬化剤(b)を含有しない比較例
2は半田耐熱性、耐湿信頼性、充填性が劣っている。
[Table 5] As shown in Table 5, the epoxy resin compositions (Examples 1 to 3 ) of the present invention are excellent in solder heat resistance, moisture resistance reliability, and filling property. On the other hand, Comparative Example 1 in which the epoxy resin (a) of the present invention is not contained in the epoxy resin (A) and Comparative Example 2 in which the curing agent (b) of the present invention is not contained in the curing agent (B) are solder heat resistance. Inferior in resistance, moisture resistance and filling property.

【0045】また、充填剤の添加量が86重量%未満の
比較例3は、本発明のエポキシ樹脂と硬化剤を用いてい
るにもかかわらず、半田耐熱性、耐湿信頼性に劣ってい
る。
Comparative Example 3, in which the amount of the filler added was less than 86% by weight, was inferior in solder heat resistance and moisture resistance reliability, although the epoxy resin and the curing agent of the present invention were used.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は、エポキシ樹脂に特定の構造を持つ2官能エポキシ
樹脂を、硬化剤に特定の構造を持つ低粘度硬化剤を配合
し、フィラー充填量を86〜95重量%と高くしたた
め、半田耐熱性、耐湿信頼性、流動性に優れている。ま
た、本発明の樹脂封止型半導体装置は、半田耐熱性、耐
湿信頼性に優れている。
The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention comprises a bifunctional epoxy resin having a specific structure in the epoxy resin, a low-viscosity curing agent having a specific structure in the curing agent, and filler filling. Since the amount is as high as 86 to 95% by weight, it is excellent in solder heat resistance, moisture resistance reliability and fluidity. Further, the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention is excellent in solder heat resistance and moisture resistance reliability.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 23/31 (56)参考文献 特開 平4−173828(JP,A) 特開 昭63−99224(JP,A) 特開 平5−125157(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/22 C08G 59/62 C08K 3/00 C08L 63/00 - 63/10 H01L 23/29 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 23/31 (56) References JP-A-4-173828 (JP, A) JP-A-63-99224 (JP, A) Special features Kaihei 5-125157 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C08G 59/22 C08G 59/62 C08K 3/00 C08L 63/00-63/10 H01L 23/29

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、充
填剤(C)を含んでなるエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂(A)が次の一般式(I) 【化1】 (式中、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜4のアル
キル基またはハロゲン原子を示す。)で表される骨格を
有するエポキシ樹脂(a)を必須成分として含有し、か
つ前記硬化剤(B)が次の一般式(II) 【化2】 (式中、nは0〜10の整数を示す。)で表される骨格
を有するナフトール化合物(b)を必須成分として含有
し、しかも前記ナフトール化合物(b)の軟化点が10
0℃以下で、かつ未反応モノマーが前記ナフトール化合
物(b)の1重量%以下であり、さらに前記充填剤
(C)の割合が全体の86〜95重量%であることを特
徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
1. An epoxy resin composition comprising an epoxy resin (A), a curing agent (B) and a filler (C),
The epoxy resin (A) has the following general formula (I): (In the formula, R 1 to R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a halogen atom.) The epoxy resin (a) having a skeleton represented by the formula is contained as an essential component, and The curing agent (B) has the following general formula (II): (In the formula, n represents an integer of 0 to 10.) The naphthol compound (b) having a skeleton represented by the formula is contained as an essential component, and the naphthol compound (b) has a softening point of 10
Unreacted monomer is 0% or less, the unreacted monomer is 1% by weight or less of the naphthol compound (b), and the proportion of the filler (C) is 86 to 95% by weight based on the whole semiconductor encapsulation. Stopping epoxy resin composition.
【請求項2】 前記(I)式で表されるエポキシ樹脂
(a)が4,4´−ビス(2,3−エポキシプロポキ
シ)ビフェニルおよび/または4,4´−ビス(2,3
−エポキシプロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラ
メチルビフェニルであることを特徴とする請求項1記載
の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
2. The epoxy resin (a) represented by the formula (I) is 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxy) biphenyl and / or 4,4′-bis (2,3).
-Epoxypropoxy) -3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl, The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein
【請求項3】 エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、充
填剤(C)を含んでなるエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂(A)が次の一般式(I) 【化3】 (式中、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜4のアル
キル基またはハロゲン原子を示す。)で表される骨格を
有するエポキシ樹脂(a)を必須成分として含有し、か
つ前記硬化剤(B)が次の一般式(II) 【化4】 (式中、nは0〜10の整数を示す。)で表される骨格
を有するナフトール化合物(b)を必須成分として含有
し、しかも前記ナフトール化合物(b)の軟化点が10
0℃以下で、かつ未反応モノマーが前記ナフトール化合
物(b)の1重量%以下であり、さらに前記充填剤
(C)の割合が全体の86〜95重量%であることを特
徴とするエポキシ樹脂組成物で封止したことを特徴とす
る樹脂封止型半導体装置。
3. An epoxy resin composition comprising an epoxy resin (A), a curing agent (B) and a filler (C),
The epoxy resin (A) has the following general formula (I): (In the formula, R 1 to R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a halogen atom.) The epoxy resin (a) having a skeleton represented by the formula is contained as an essential component, and The curing agent (B) has the following general formula (II): (In the formula, n represents an integer of 0 to 10.) The naphthol compound (b) having a skeleton represented by the formula is contained as an essential component, and the naphthol compound (b) has a softening point of 10
Epoxy resin at 0 ° C. or lower, the unreacted monomer is 1% by weight or less of the naphthol compound (b), and the proportion of the filler (C) is 86 to 95% by weight of the whole. A resin-encapsulated semiconductor device, which is encapsulated with a composition.
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