JP4156083B2

JP4156083B2 - Semiconductor sealing resin pellet and method for manufacturing semiconductor sealing resin pellet

Info

Publication number: JP4156083B2
Application number: JP20538598A
Authority: JP
Inventors: 元伸山田; 史郎本田; 美紀坂井
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2018-07-21
Also published as: JPH1197464A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田耐熱性に優れ、半導体を樹脂封止する際にステージシフト、ワイヤー流れが起こらない信頼性の優れた半導体封止用樹脂ペレット、該半導体封止用樹脂ペレットを用いて半導体素子を封止してなる半導体装置、および該半導体封止用樹脂ペレットの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年電子機器の小型化のために半導体装置を配線基板に高密度に実装することが非常に重要になってきた。そのため従来のように半導体装置のリードピンを基板の穴に挿入して基板の裏側からはんだ付けする「挿入実装方式」に代わり、基板表面に半導体装置を仮止めした後全体を加熱する「表面実装方式」が一般的になってきた。
【０００３】
表面実装方式への移行に伴い、挿入実装方式では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いる。挿入実装方式では半田付け工程はリ−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−ジ全体が加熱されるため、パッケ−ジ全体が２１０〜２７０℃の高温に加熱されることになる。そのため、樹脂封止型パッケージでは、成形してから実装工程の間までに封止材に吸湿された水分が半田付け加熱時に爆発的に水蒸気化、膨脹し、半田付け時にクラックが発生したり、封止材とシリコンチップやリードフレームの間に剥離が生じ、信頼性が低下してしまうという問題があった。従来この問題に対しては封止材を高フィラー化して吸水率を下げる検討が行われてきた。
【０００４】
また、この半導体集積回路の分野では微細加工技術の進歩が著しく、ＩＣチップの高集積化が進められている。集積度をさらに向上させるためにパッケージ中のＩＣチップの占有率を増加するとともに、パッケージの大型化、薄型化、多ピン化が要求されている。しかしながら、高フィラー化してこれら大型、薄型、多ピンのパッケージを封止するにはステージシフト、ワイヤー流れ、ボイドの発生などが起こらない成形性の優れた封止用樹脂特性が要求される。
【０００５】
一方、従来より半導体素子を樹脂封止するにはトランスファー成形法が広く用いられており、通常このトランスファー成形法は、タブレット化した樹脂を金型ポット内に入れ加熱して樹脂を加圧注入して成形する方法である。しかし、ＩＣパッケージの開発が進むにつれて成形方法や金型が多様化し、様々な大きさのタブレットが使用されるようになり、そのため成形方法や金型に適した、タブレットのサイズ管理が必要とされている。タブレットのサイズ管理を省くため、タブレット化する前の粉末を用い半導体素子を樹脂封止する方法が提案されている。ペレットは必要樹脂量を１ショット毎に計量して成形するため、タブレットに比べ樹脂の有効活用と在庫管理の点でコストメリットが大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、半田耐熱性に優れ、半導体を樹脂封止する際にステージシフト、ワイヤー流れが起こらない信頼性の優れた半導体封止用樹脂ペレット、該半導体封止用樹脂ペレットを用いて半導体素子を封止してなる半導体装置、および該半導体封止用樹脂ペレットの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
１．「低圧トランスファー成形または圧縮成形により半導体素子を封止するために用いる半導体封止用樹脂ペレットであって、
前記ペレットは、無機充填材を全体の８０重量％以上含有する溶融樹脂組成物を成形してなり、かつ該ペレットの比表面積が４０×１０^−４〜１５０×１０^−４ｍ^２／ｇであり、該ペレットの最長部長さが０．５ｍｍ〜１．２ｍｍのものを個数にして９０％以上含有することを特徴とする半導体封止用樹脂ペレット。」
２．「溶融樹脂組成物がエポキシ樹脂および硬化剤を含有するものである前記いずれかの半導体封止用樹脂ペレット。」
３．「エポキシ樹脂がビフェニル型エポキシを含有することを特徴とする前記いずれかの半導体封止用樹脂ペレット。」
４．「ペレットに対する仮想外接球の直径が０．５ｍｍ〜１．２ｍｍのものを個数にして９０％以上含有することを特徴とする前記いずれかの半導体封止用樹脂ペレット。」
５．「無機充填材を８０重量％以上含有する溶融樹脂組成物を溶融状態から成形し、ペレット化することを特徴とする半導体封止用樹脂ペレットの製造方法。」
６．「エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を溶融混練し、溶融混練樹脂組成物となした後、溶融状態から成形し、ペレット化することを特徴とする半導体封止用樹脂ペレットの製造方法。」を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を詳述する。本発明において「ペレット」とは、個々のペレットまたは個々のペレットが複数個集まった集合体を意味する。
【０００９】
本発明の半導体封止用樹脂ペレットは、好ましくはエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填材（Ｃ）を含有する半導体封止用樹脂組成物の溶融物より製造される。以下に該半導体封止用樹脂組成物について説明する。
【００１０】
本発明におけるエポキシ樹脂（Ａ）は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するもので特に限定されず、これらの具体例としては例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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、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、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂およびハロゲン化エポキシ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても、２種類以上併用してもかまわない。
【００１１】
また、特に好ましいエポキシ樹脂（Ａ）の具体例としては、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’−テトラメチル−２−クロロビフェニルなどのビフェニル型エポキシ樹脂が挙げられ、これらのビフェニル型エポキシ樹脂を全エポキシ樹脂中に含有することが好ましく、特に６０〜１００重量％配合することが好ましい。
【００１２】
本発明における硬化剤（Ｂ）は、エポキシ樹脂と反応する化合物であれば任意であるが、硬化物とした場合に吸水率が低い化合物として分子中にヒドロキシル基を有するフェノ−ル化合物が好ましく用いられる。フェノ−ル化合物の具体例としては、フェノ−ルノボラック樹脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、ナフト−ルノボラック樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン、１，１，２−トリス（ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，３−トリス（ヒドロキシフェニル）プロパン、テルペンとフェノ−ルの縮合化合物、ジシクロペンタジエン変性フェノ−ル樹脂、フェノ−ルアラルキル樹脂、ナフト−ルアラルキル樹脂、カテコ−ル、レゾルシン、ヒドロキノン、ピロガロ−ル、フロログルシノ−ルなどが挙げられる。
【００１３】
本発明では、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合当量比（エポキシ基に対するヒドロキシル基のモル比）は通常、０．５〜２．０であるが好ましくは０．７〜１．５である。エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合量としては、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の和が全組成に対して５〜２０重量％の範囲が好ましく、さらに好ましい配合量の範囲は５〜１５重量％である。
【００１４】
本発明における無機充填材（Ｃ）としては、非晶性シリカ、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、窒化珪素、酸化マグネシウムアルミニウム、ジルコニア、ジルコン、クレー、タルク、珪酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベスト、ガラス繊維、硫酸カルシウム、窒化アルミニウムなどが挙げられ、球状、破砕状、繊維状など任意の形状の物が使用できる。無機充填材（Ｃ）の好ましい具体例としては非晶シリカ、結晶性シリカ、アルミナであり、さらに好ましくは形状が球状のものを無機充填材（Ｃ）中に６０〜１００重量％、特に８０〜１００重量％含有することが好ましい。
【００１５】
本発明において、無機充填材（Ｃ）の割合は樹脂組成物全体の８０重量％以上であることが必要であるが、８６重量％以上であることがより好ましい。無機充填材は樹脂成分に比べ熱伝導率が高いため、無機充填材を８０重量％以上含有するとペレットが成形時にポット内で加熱される際に、ペレット全体が均質に素早く溶融し樹脂の流動むらが生じることがなく、また吸水率が低下し耐半田性が向上する。
【００１６】
本発明において無機充填材（Ｃ）をシランカップリング剤などのカップリング剤を配合しておくことが半導体装置を封止する場合、信頼性の点で好ましい。カップリング剤はそのまま配合しても、あらかじめ無機充填材（Ｃ）に表面処理してもよい。
【００１７】
カップリング剤としては、エポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシラン、ウレイドシランなどの官能基をもつ有機基がケイ素原子に結合し、かつアルコキシ基などの加水分解性基がケイ素原子に直結したシランカップリング剤が好ましく用いられ、２種以上を併用してもかまわない。また、特にアミノ基を有するカップリング剤を配合することが好ましく、その具体例としてはγ−アミノ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、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、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、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランなどがあげられる。
【００１８】
また、カップリング剤の添加量は通常エポキシ樹脂組成物全体に対し、０．１〜２重量％である。
【００１９】
本発明では、さらに硬化促進剤を配合できる。用いられる硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進させるものであれば任意であるが、硬化促進剤の具体例として、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィンなどのホスフィン類、２−メチルイミダゾ−ル、２−フェニルイミダゾ−ル、２−フェニル−４−メチルイミダゾ−ル、２−ヘプタデシルイミダゾ−ルなどのイミダゾ−ル類、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５、７−メチル−１，５，７−トリアザビシクロ（４，４，０）デセン−５などのアミン類が挙げられる。
【００２０】
本発明では、ブロム化合物を配合できる。また実質的に存在するブロム化合物は、通常半導体封止用エポキシ樹脂組成物に難燃剤として添加されるもので、特に限定されず、公知のものであってよい。
【００２１】
存在するブロム化合物の好ましい具体例としては、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ樹脂、ブロム化ポリカーボネート樹脂、ブロム化ポリスチレン樹脂、ブロム化ポリフェニレンオキサイド樹脂、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジフェニルエーテルなどが挙げられ、なかでも、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ樹脂が、成形性の点から好ましい。
【００２２】
本発明では、アンチモン化合物を配合できる。これは通常半導体封止用エポキシ樹脂組成物に難燃助剤として添加されるもので、特に限定されず、公知のものが使用できる。アンチモン化合物の好ましい具体例としては、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンが挙げられる。
【００２３】
本発明では、シリコ−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−、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を配合することができる。なかでも変性シリコーンオイルが好ましく、その好ましい具体例としてはエポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイルなどが挙げられ、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイルが特に好ましく用いることができる。
【００２４】
本発明では他の添加剤として、カーボンブラック、酸化鉄などの着色剤、ハイドロタルサイト類、ビスマス系などのイオン捕捉剤、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂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。
【００２５】
本発明において半導体封止用樹脂ペレットとは、通常複数のペレットからなる集合体として使用され、半導体を樹脂封止する際、１回の成形サイクルで１つのポットに一般的には１０個以上を使用して成形が行われる。
【００２６】
本発明において、「比表面積」とは、個々のペレットにおける場合はそのペレット自体の比表面積を意味し、集合体における場合はその集合体から無作為に採取した１００個のペレットの比表面積の平均値を意味する。本発明の半導体封止用樹脂ペレットは、比表面積が４．５×１０^−４ｍ^２／ｇ以上であり、４．５×１０^−４〜２００×１０^−４ｍ^２／ｇが好ましい。比表面積が大きいと熱伝導率が良く、成形時にポット内で加熱される際に、ペレット全体が均質に素早く溶融するため樹脂の流動むらが生じることがなく、ステージシフトやワイヤー流れなどの問題が起きない。ただし、比表面積が２００×１０^−４ｍ^２／ｇ以上では微粉となってしまうため、取り扱い上および作業環境上、好ましくない。
【００２７】
ペレットの大きさは限定されないが、ペレットに対し仮想外接球を想定した場合、その直径が１０．０ｍｍ以下となる範囲に個数にして９０％以上が含まれるのが好ましく、またその直径が０．５ｍｍ〜８．０ｍｍが９０％以上、さらに０．５ｍｍ〜５．０ｍｍが９０％以上となることが特に好ましい。
【００２８】
本発明において、「最長部長さ」とは、ペレットの大きさを測定した場合、最も長い部分の長さを意味する。例えば、円柱状の場合、２つの底面の円の中心を含む断面の対角線に相当し、立方体や直方体であればその対角線に相当する。本発明の半導体封止用樹脂ペレット集合体は、その最長部長さが１０．０ｍｍ以下のものが個数にして９０％以上が含まれるのが好ましく、０．５ｍｍ〜８．０ｍｍが９０％以上となることがさらに好ましく、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍが９０％以上となることが特に好ましい。
【００２９】
ペレットの形状は特に限定されないが、円柱状、球状、繭型、板状が好ましく、形状はできる限り揃っている方が好ましい。
【００３０】
本発明の半導体封止用樹脂ペレットの製造方法としては、次のような方法が挙げられる。まず、好ましくはエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填材（Ｃ）を含有する組成物を混合し、その後好ましくは６０〜１４０℃の温度で、さらに好ましくは６０℃〜１２０℃の温度で溶融混練する。溶融混練装置としては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などの公知の混練機を用いて製造される。溶融混練装置には溶融吐出物にボイドを残さないためにベント装置が付いていることが好ましい。また、スクリューアレンジは、樹脂や無機充填材などを均質に混練するために、ニーディングスクリューやダルメージスクリューなどを用いることが好ましい。
【００３１】
次に、溶融状態の溶融樹脂組成物をペレット化するが、溶融樹脂組成物を棒状やシート状に押出し、様々なカッターで切断しペレット化する方法、溶融樹脂組成物を金型に流し込みペレット化する方法など公知の方法で得られる。
【００３２】
本発明の半導体封止用樹脂ペレットを用い半導体素子を封止して半導体装置を製造する方法としては、低圧トランスファ−成形法が一般的であるがインジェクション成形法や圧縮成形法も可能である。成形条件としては、例えば半導体封止用樹脂ペレットを成形温度１５０〜２００℃、圧力５〜１５ＭＰａ、成形時間３０〜３００秒で成形し、封止用樹脂組成物の硬化物とすることによって半導体装置が製造される。また、必要に応じて上記成形物を１００〜２００℃で２〜１５時間、追加加熱処理も行われる。
【００３３】
【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、表２、３中の数字は、重量％を示す。
【００３４】
実施例１〜８、比較例１〜４
表１に示した成分を、表２、３に示した組成比でミキサーにより粉末状態でブレンドした。これをバレル温度９０℃の二軸押出機を用いて溶融混練し、溶融状態で吐出口より円柱棒状に押出した。これをカッターで切断し、ほぼ円柱状の表２、３に示す大きさのペレットを得た。このペレットを用いて、低圧トランスファー成形法により１７５℃×２分の条件で、半導体素子を封止成形して半導体装置を得た。
【００３５】
ステージシフト：３６ピンＴＳＯＰデバイス（外形：１０×２３×１．０mm、ダミーチップ：６×１６×０．３mm、フレーム材料：４２アロイ、チップ表面：ポリイミド膜）を各８個成形し、超音波探傷装置による断面の観察、およびパッケージを切断して切断面の顕微鏡観察を行った。ステージシフトやチップ変位量が全て５０μｍ未満のものを◎、５０μｍ以上１００μｍ未満のものを○、１００μｍ以上ステージシフトやチップ変位が生じたものを×とした。
【００３６】
耐半田性：３６ピンＴＳＯＰデバイス（外形：１０×２３×１．０mm、ダミーチップ：６×１６×０．３mm、フレーム材料：４２アロイ、チップ表面：ポリイミド膜）を各８個成形し、１７５℃、４時間追加加熱して半導体装置を得た。これらを８５℃、８５％ＲＨの条件で１６８時間加湿した後、２４５℃に加熱されたＩＲ（赤外線）リフロ−炉に２４５℃、１０秒の条件で通した。その後外部クラックの有無個数を調べクラックの入ったパッケージを不良パッケージとし、不良数を求めた。
【００３７】
ペレットの仮想外接球の直径および最長部長さは次の方法で求めた。無作為に採取した１００個のペレットの顕微鏡写真を撮影し、ペレットを円柱として考え、この写真から外径と長さを測定しその分布を求め、仮想外接球の直径および最長部長さを計算する。次にその仮想外接球の直径および最長部長さの大きいものから１０個を除外し、残り９０個の内最も大きいものの値を記載した。
【００３８】
また、比表面積は、無作為に採取した１００個のペレットの重量分布および上記の方法で求めた外径と長さの分布およびそれらの平均値から計算した。
【００３９】
【表１】

【化１】

【表２】

【表３】

表２、３にみられるように、実施例１〜８の比表面積が４０×１０ ^−４〜１５０×１０ ^−４ｍ ^２／ｇであり、最長部長さが０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの半導体封止用ペレットを用いるとステージシフトがなく耐半田性に優れた半導体装置が得られる。一方、比較例１では無機充填材が８０重量％未満であるため、また比較例２〜４では比表面積が４．５×１０^−４ｍ^２／ｇ未満であるため流動むらが生じステージシフトが起き、耐半田性も悪くなっている。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体を樹脂封止する際にステージシフト、ワイヤー流れが起こらず、かつボイドが発生しない信頼性の優れた半導体封止用樹脂ペレットを提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is excellent in solder heat resistance, stage shift when semiconductor is resin-sealed, and highly reliable resin pellet for semiconductor sealing that does not cause wire flow, and semiconductor element using the semiconductor pellet for semiconductor sealing The present invention relates to a semiconductor device formed by sealing and a method for producing the resin pellet for semiconductor sealing.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has become very important to mount semiconductor devices on a wiring board at high density in order to reduce the size of electronic devices. Therefore, instead of the “insertion mounting method” in which the lead pins of the semiconductor device are inserted into the holes in the substrate and soldered from the back side of the substrate as in the past, the “surface mounting method” in which the semiconductor device is temporarily fixed to the substrate surface and then heated overall. "Has become commonplace.
[0003]
Along with the shift to the surface mounting method, the soldering process, which has not been much of a problem in the insertion mounting method, has become a big problem. In the insertion mounting method, the lead portion is only partially heated in the soldering process. However, in the surface mounting method, the entire package is heated, so that the entire package has a high temperature of 210 to 270 ° C. Will be heated. Therefore, in the resin-sealed package, the moisture absorbed by the sealing material between molding and the mounting process explosively vaporizes and expands during soldering heating, and cracks occur during soldering, There was a problem that peeling occurred between the sealing material and the silicon chip or lead frame, resulting in a decrease in reliability. Conventionally, studies have been made to reduce the water absorption rate by using a high filler filler for this problem.
[0004]
Further, in the field of semiconductor integrated circuits, progress in microfabrication technology is remarkable, and high integration of IC chips is being promoted. In order to further improve the degree of integration, the occupation ratio of the IC chip in the package is increased, and the package is required to be large, thin, and have a large number of pins. However, in order to seal these large, thin, and multi-pin packages by increasing the filler, sealing resin characteristics with excellent moldability that do not cause stage shift, wire flow, and void generation are required.
[0005]
On the other hand, a transfer molding method has been widely used to encapsulate semiconductor elements in the past. Usually, this transfer molding method involves placing a tableted resin in a mold pot and heating it to inject the resin under pressure. This is a method of molding. However, as IC package development progresses, the molding methods and molds have diversified, and tablets of various sizes have been used. Therefore, tablet size management suitable for the molding methods and molds is required. ing. In order to omit tablet size management, a method of resin-sealing a semiconductor element using powder before tableting has been proposed. Since pellets are molded by measuring the amount of resin required for each shot, there are significant cost advantages in terms of effective use of resin and inventory management compared to tablets.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to use an excellent resin pellet for semiconductor encapsulation, which has excellent solder heat resistance, a stage shift when a semiconductor is encapsulated with resin, and no wire flow, and the resin pellet for semiconductor encapsulation. It is to provide a semiconductor device formed by sealing a semiconductor element and a method for manufacturing the resin pellet for semiconductor sealing.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention
1. "Semiconductor sealing resin pellets used for sealing semiconductor elements by low-pressure transfer molding or compression molding,
The pellet is formed by molding a molten resin composition containing 80% by weight or more of the inorganic filler, and the pellet has a specific surface area of 40 × 10 ^{−4 to} 150 × 10 ⁻⁴ m ² / g. A resin pellet for semiconductor encapsulation characterized by containing 90% or more of the pellets having a longest part length of 0.5 mm to 1.2 mm. "
2. "Any of the above semiconductor sealing resin pellets, wherein the molten resin composition contains an epoxy resin and a curing agent."
3. “Any of the above semiconductor sealing resin pellets, wherein the epoxy resin contains a biphenyl type epoxy.”
4). “Any of the above-mentioned resin pellets for encapsulating a semiconductor, characterized by containing 90% or more of virtual circumscribed spheres with a diameter of 0.5 mm to 1.2 mm.”
5. “A method for producing resin pellets for encapsulating semiconductors, wherein a molten resin composition containing 80% by weight or more of an inorganic filler is molded from a molten state and pelletized.”
6 . “A method for producing resin pellets for semiconductor encapsulation, wherein an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler are melt-kneaded to form a melt-kneaded resin composition, and then molded from a molten state and pelletized.” Is to provide.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail. In the present invention, “pellet” means an individual pellet or an assembly of a plurality of individual pellets.
[0009]
The resin pellet for semiconductor encapsulation of the present invention is preferably produced from a melt of a resin composition for semiconductor encapsulation containing an epoxy resin (A), a curing agent (B), and an inorganic filler (C). The semiconductor sealing resin composition will be described below.
[0010]
The epoxy resin (A) in the present invention has two or more epoxy groups in one molecule and is not particularly limited. Specific examples thereof include, for example, a cresol novolac type epoxy resin, a phenol novolac type epoxy resin, and a phenol aralkyl. Type epoxy resin, naphthol aralkyl type epoxy resin, dicyclopentadiene skeleton containing epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, linear aliphatic epoxy resin, alicyclic type Examples thereof include an epoxy resin, a heterocyclic epoxy resin, a spiro ring-containing epoxy resin, and a halogenated epoxy resin, and these may be used alone or in combination of two or more.
[0011]
Specific examples of particularly preferred epoxy resin (A) include 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′-tetraethylbiphenyl, 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxy) Biphenyl type epoxy resins such as -3,3'5,5'-tetramethyl-2-chlorobiphenyl and the like, and it is preferable to contain these biphenyl type epoxy resins in all epoxy resins, particularly 60 to 100 wt. % Is preferable.
[0012]
The curing agent (B) in the present invention is optional as long as it is a compound that reacts with an epoxy resin, but a phenolic compound having a hydroxyl group in the molecule is preferably used as a compound having a low water absorption rate when cured. It is done. Specific examples of the phenol compound include phenol novolak resin, cresol novolak resin, naphtho novolak resin, tris (hydroxyphenyl) methane, 1,1,2-tris (hydroxyphenyl) ethane, 1,1,3. -Tris (hydroxyphenyl) propane, terpene and phenol condensation compound, dicyclopentadiene-modified phenol resin, phenol aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, catechol, resorcin, hydroquinone, pyrogallol, phloroglucino- And the like.
[0013]
In the present invention, the compounding equivalent ratio of the epoxy resin (A) and the curing agent (B) (molar ratio of hydroxyl group to epoxy group) is usually 0.5 to 2.0, preferably 0.7 to 1. 5. As a compounding quantity of an epoxy resin (A) and a hardening | curing agent (B), the range whose sum of an epoxy resin (A) and a hardening | curing agent (B) is 5 to 20 weight% with respect to the whole composition is preferable, and a more preferable compounding quantity The range of 5 to 15% by weight.
[0014]
As the inorganic filler (C) in the present invention, amorphous silica, crystalline silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesia, silicon nitride, magnesium aluminum oxide, zirconia, zircon, clay, talc, calcium silicate, oxidation Examples include titanium, antimony oxide, asbestos, glass fiber, calcium sulfate, and aluminum nitride, and any shape such as spherical, crushed, and fibrous can be used. Preferable specific examples of the inorganic filler (C) are amorphous silica, crystalline silica, and alumina. More preferably, the spherical filler has a spherical shape of 60 to 100% by weight, particularly 80 to 80% by weight. It is preferable to contain 100 weight%.
[0015]
In the present invention, the proportion of the inorganic filler (C) is required to be 80% by weight or more of the entire resin composition, but more preferably 86% by weight or more. Since the inorganic filler has a higher thermal conductivity than the resin component, when the inorganic filler is contained in an amount of 80% by weight or more, when the pellet is heated in the pot at the time of molding, the whole pellet is rapidly and uniformly melted to cause uneven flow of the resin. In addition, the water absorption rate is reduced and the solder resistance is improved.
[0016]
In the present invention, the inorganic filler (C) is preferably blended with a coupling agent such as a silane coupling agent in terms of reliability when sealing a semiconductor device. The coupling agent may be blended as it is or may be surface-treated in advance on the inorganic filler (C).
[0017]
As a coupling agent, a silane coupling agent in which an organic group having a functional group such as epoxy silane, amino silane, mercapto silane, or ureido silane is bonded to a silicon atom, and a hydrolyzable group such as an alkoxy group is directly bonded to the silicon atom. Are preferably used, and two or more of them may be used in combination. In particular, it is preferable to add a coupling agent having an amino group, and specific examples thereof include γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, Examples thereof include N-phenyl-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane.
[0018]
Moreover, the addition amount of a coupling agent is 0.1 to 2 weight% normally with respect to the whole epoxy resin composition.
[0019]
In the present invention, a curing accelerator can be further blended. The curing accelerator to be used is arbitrary as long as it accelerates the reaction between the epoxy resin and the curing agent. Specific examples of the curing accelerator include triphenylphosphine, tributylphosphine, and tri (p-methylphenyl) phosphine. Phosphines such as 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, imidazoles such as 2-heptadecylimidazole, triethylamine, benzyldimethylamine, α-methylbenzylamine, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, 1,5-diazabicyclo (4,3,0) nonene-5, 7-methyl-1,5,7-triaza And amines such as bicyclo (4,4,0) decene-5.
[0020]
In the present invention, a bromine compound can be blended. Further, the bromo compound substantially present is usually added as a flame retardant to the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and is not particularly limited, and may be a known one.
[0021]
Preferred examples of the existing bromo compound include brominated epoxy resins such as brominated bisphenol A type epoxy resin and brominated phenol novolak type epoxy resin, brominated polycarbonate resin, brominated polystyrene resin, brominated polyphenylene oxide resin, tetra Bromobisphenol A, decabromodiphenyl ether and the like can be mentioned. Among them, brominated epoxy resins such as brominated bisphenol A type epoxy resins and brominated phenol novolac type epoxy resins are preferable from the viewpoint of moldability.
[0022]
In the present invention, an antimony compound can be blended. This is usually added as a flame retardant aid to the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and is not particularly limited, and known ones can be used. Preferable specific examples of the antimony compound include antimony trioxide, antimony tetraoxide, and antimony pentoxide.
[0023]
In the present invention, silicone rubber, olefin copolymer, modified nitrile rubber, modified polybutadiene rubber, elastomer such as modified silicone oil, long chain fatty acid, metal salt of long chain fatty acid, ester of long chain fatty acid, long chain fatty acid A mold release agent such as amide or paraffin wax can be blended. Of these, modified silicone oils are preferred, and preferred specific examples thereof include epoxy-modified silicone oils, carboxyl-modified silicone oils, amino-modified silicone oils, polyether-modified silicone oils, and the like. Epoxy-modified silicone oils and carboxyl-modified silicone oils are particularly preferred. It can be preferably used.
[0024]
In the present invention, as other additives, coloring agents such as carbon black and iron oxide, ion scavengers such as hydrotalcites and bismuth, thermoplastic resins such as polyethylene and polypropylene, and crosslinking agents such as organic peroxides. It can be added arbitrarily.
[0025]
In the present invention, the resin pellet for semiconductor encapsulation is usually used as an aggregate composed of a plurality of pellets. When resin-sealing a semiconductor, generally 10 or more in one pot in one molding cycle. Use to form.
[0026]
In the present invention, the “specific surface area” means the specific surface area of the pellet itself in the case of individual pellets, and the average of the specific surface area of 100 pellets randomly collected from the aggregate in the case of aggregates. Mean value. Semiconductor sealing resin pellets of the present invention has a specific surface area of 4.5 × ¹⁰ -4 ^m 2 / g or ^{^{more, 4.5 × 10 -4 ~200 × 10}} -4 m 2 / g is preferred arbitrariness. When the specific surface area is large, the thermal conductivity is good, and when the pellet is heated in the pot, the entire pellet melts uniformly and quickly, so there is no uneven flow of the resin, and there are problems such as stage shift and wire flow. I don't get up. However, when the specific surface area is 200 × 10 ⁻⁴ m ² / g or more, it becomes fine powder, which is not preferable in terms of handling and working environment.
[0027]
The size of the pellet is not limited, but when a virtual circumscribed sphere is assumed for the pellet, it is preferable that 90% or more in number is included in the range where the diameter is 10.0 mm or less, and the diameter is 0.00. It is particularly preferable that 5 mm to 8.0 mm is 90% or more, and 0.5 mm to 5.0 mm is 90% or more.
[0028]
In the present invention, the “longest part length” means the length of the longest part when the size of the pellet is measured. For example, in the case of a cylindrical shape, it corresponds to a diagonal line of a cross section including the centers of two bottom circles, and in the case of a cube or a rectangular parallelepiped, it corresponds to the diagonal line. The resin-encapsulating assembly for semiconductor encapsulation of the present invention preferably includes 90% or more in terms of the number having a longest length of 10.0 mm or less, and 0.5 mm to 8.0 mm is 90% or more. More preferably, 0.5 mm to 5.0 mm is particularly preferably 90% or more.
[0029]
The shape of the pellet is not particularly limited, but a cylindrical shape, a spherical shape, a bowl shape, and a plate shape are preferable, and it is preferable that the shapes are as uniform as possible.
[0030]
The following method is mentioned as a manufacturing method of the resin pellet for semiconductor sealing of this invention. First, preferably a composition containing an epoxy resin (A), a curing agent (B), and an inorganic filler (C) is mixed, and then preferably at a temperature of 60 to 140 ° C., more preferably 60 to 120 ° C. Melt kneading at a temperature of The melt-kneading apparatus is manufactured using a known kneader such as a Banbury mixer, kneader, roll, single-screw or twin-screw extruder. The melt kneader is preferably provided with a vent device so as not to leave voids in the melt discharge. Moreover, it is preferable to use a kneading screw, a dalmage screw, etc. for screw arrangement, in order to knead | mix a resin, an inorganic filler, etc. uniformly.
[0031]
Next, the molten resin composition in the molten state is pelletized. The molten resin composition is extruded into a rod shape or a sheet shape, cut with various cutters to be pelletized, the molten resin composition is poured into a mold and pelletized. It can be obtained by a known method such as
[0032]
As a method for manufacturing a semiconductor device by sealing a semiconductor element using the resin pellet for semiconductor sealing of the present invention, a low-pressure transfer molding method is generally used, but an injection molding method or a compression molding method is also possible. As a molding condition, for example, a semiconductor device is obtained by molding a resin pellet for semiconductor encapsulation at a molding temperature of 150 to 200 ° C., a pressure of 5 to 15 MPa, a molding time of 30 to 300 seconds, and obtaining a cured product of the sealing resin composition. Is manufactured. Moreover, the said molded object is further heat-processed for 2 to 15 hours at 100-200 degreeC as needed.
[0033]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. The numbers in Tables 2 and 3 indicate% by weight.
[0034]
Examples 1-8 , Comparative Examples 1-4
The components shown in Table 1 were blended in a powder state with a mixer at the composition ratios shown in Tables 2 and 3. This was melt-kneaded using a twin-screw extruder with a barrel temperature of 90 ° C., and extruded in the molten state into a cylindrical bar shape from the discharge port. This was cut with a cutter to obtain approximately cylindrical pellets having the sizes shown in Tables 2 and 3. Using this pellet, a semiconductor device was molded by sealing under a condition of 175 ° C. × 2 minutes by a low pressure transfer molding method.
[0035]
Stage shift: 36-pin TSOP devices (outer shape: 10 × 23 × 1.0 mm, dummy chip: 6 × 16 × 0.3 mm, frame material: 42 alloy, chip surface: polyimide film) are each molded into 8 pieces, and ultrasonic waves The cross section was observed with a flaw detector, and the package was cut and the cut surface was observed with a microscope. The case where the stage shift and the chip displacement were all less than 50 μm was marked as “◎”, the case where the shift was 50 μm or more and less than 100 μm was marked as “◯”, and the case where the stage shift or chip displacement occurred was marked as “X”.
[0036]
Solder resistance: 8 each of 36-pin TSOP devices (outer dimensions: 10 × 23 × 1.0 mm, dummy chip: 6 × 16 × 0.3 mm, frame material: 42 alloy, chip surface: polyimide film), 175 The semiconductor device was obtained by additional heating at 4 ° C. for 4 hours. These were humidified for 168 hours at 85 ° C. and 85% RH, and then passed through an IR (infrared) reflow furnace heated to 245 ° C. at 245 ° C. for 10 seconds. Thereafter, the number of external cracks was checked and the package with cracks was determined as a defective package, and the number of defects was determined.
[0037]
The diameter and the longest length of the virtual circumscribed sphere of the pellet were determined by the following method. Take a micrograph of 100 randomly collected pellets, consider the pellet as a cylinder, measure the outer diameter and length from this photograph, find its distribution, and calculate the diameter and longest length of the virtual circumscribed sphere . Next, ten of the virtual circumscribed spheres with the largest diameter and longest length were excluded, and the value of the largest of the remaining 90 was described.
[0038]
The specific surface area was calculated from the weight distribution of 100 randomly collected pellets, the outer diameter and length distribution determined by the above method, and the average value thereof.
[0039]
[Table 1]

[Chemical 1]

[Table 2]

[Table 3]

As can be seen in Tables 2 and 3, the specific surface areas of Examples 1 to 8 are 40 × 10 ^{−4 to} 150 × 10 ⁻⁴ m ² / g, and the longest part length is 0.5 mm to 1.2 mm . When a sealing pellet is used, a semiconductor device having no stage shift and excellent solder resistance can be obtained. On the other hand, in Comparative Example 1, the inorganic filler is less than 80% by weight, and in Comparative Examples 2 to 4, the specific surface area is less than 4.5 × 10 ⁻⁴ m ² / g. Wake up and solder resistance is getting worse.
[0040]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when resin-sealing a semiconductor, the resin pellet for semiconductor sealing excellent in the reliability which a stage shift and a wire flow do not occur, and a void does not generate | occur | produce can be provided.

Claims

A semiconductor sealing resin pellet used for sealing a semiconductor element by low-pressure transfer molding or compression molding,
The pellet is formed by molding a molten resin composition containing 80% by weight or more of the inorganic filler, and the pellet has a specific surface area of 40 × 10 ^{−4 to} 150 × 10 ⁻⁴ m ² / g. A resin pellet for semiconductor encapsulation characterized by containing 90% or more of the pellets having a longest part length of 0.5 mm to 5.0 mm.

The resin pellet for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the molten resin composition contains an epoxy resin and a curing agent.

The resin pellet for semiconductor encapsulation according to claim 2, wherein the epoxy resin contains a biphenyl type epoxy.

Semiconductor sealing resin pellets according to any one of claims 1 to 3, the diameter of the virtual circumscribed sphere is characterized by containing the number to be 90% or more things 0.5mm~5.0mm of the pellet.

The method for producing resin pellets for semiconductor encapsulation according to any one of claims 1 to 4, wherein a molten resin composition containing 80% by weight or more of an inorganic filler is molded from a molten state and pelletized. .

The semiconductor according to any one of claims 1 to 4, wherein an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler are melt-kneaded to form a molten resin composition, and then molded from a molten state and pelletized. Manufacturing method of resin pellet for sealing.