JP4577070B2 - Epoxy resin composition and semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関するものである。 The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and a semiconductor device.
近年、半導体装置は生産性、コスト、信頼性等のバランスに優れることからエポキシ樹脂組成物を用いて封止されるのが主流となっている。半導体装置の小型化、薄型化に伴い、封止用エポキシ樹脂組成物に対しては、より一層の低粘度化、高強度化、低吸水化が要求されている。このような背景から、最近のエポキシ樹脂組成物の動向は、より低粘度の樹脂を適用し、より多くの無機充填剤を配合する傾向が強くなっている。また環境ストレス低減の観点から、従来よりも融点の高い鉛非含有タイプの半田による実装が全世界的に広まりつつある。この半田の適用に際しては、実装温度を以前と比較して約２０℃高くする必要があることから、実装後の半導体装置の信頼性が現状に比べ著しく低下するといった問題が生じている。以上の点より、エポキシ樹脂組成物のレベルアップによる半導体装置の信頼性向上に対する要求が加速度的に強くなっている。 In recent years, semiconductor devices have been mainly sealed with an epoxy resin composition because of excellent balance of productivity, cost, reliability, and the like. With the downsizing and thinning of semiconductor devices, the epoxy resin composition for sealing is required to have further lower viscosity, higher strength, and lower water absorption. Against this background, the recent trend of epoxy resin compositions is becoming more likely to apply lower viscosity resins and incorporate more inorganic fillers. Also, from the viewpoint of reducing environmental stress, mounting with lead-free solder having a higher melting point than before is spreading worldwide. When this solder is applied, it is necessary to raise the mounting temperature by about 20 ° C. compared to before, which causes a problem that the reliability of the semiconductor device after mounting is significantly reduced compared to the current situation. From the above points, demands for improving the reliability of semiconductor devices by increasing the level of the epoxy resin composition are increasing at an accelerated rate.
これまで、耐半田クラック性向上の手法として種々の提案がなされているが、例えば一般式（１）で示されるエポキシ樹脂と一般式（２）で示されるフェノール樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物は、その骨格中に疎水性の構造を多く含むことから硬化物の吸水率が低く、半田リフロー時における水分の気化による爆発的な応力を低減できる。また、官能基あたりの当量が比較的大きいため、架橋密度が低く熱時に低弾性率を示す。そのため、半田リフロー時に発生する熱応力が小さくなり、結果として耐半田クラック性に優れるといった特性を有している（例えば、特許文献１参照。）。しかしながらこの樹脂系を用いる場合、架橋密度が低い為に硬化直後の成形物が非常に軟らかく、金型からの離型性に劣るといった問題がある。
これを補う目的で、離型剤の配合量を増やしたり、高離型を示す離型剤を添加したりするのが一般的であるが、この場合、離型剤が金型表面に染み出しすぎることで、金型や半導体装置の表面が汚れやすく、生産性を損なうといった問題が生じる。
このような状況から、生産性と半導体装置の信頼性が高いレベルで両立できる手法の開発が強く望まれていた。
Until now, various proposals have been made as methods for improving solder crack resistance. For example, an epoxy resin composition using an epoxy resin represented by the general formula (1) and a phenol resin represented by the general formula (2) Since the skeleton contains a lot of hydrophobic structures, the water absorption of the cured product is low, and explosive stress due to vaporization of water during solder reflow can be reduced. In addition, since the equivalent per functional group is relatively large, the crosslinking density is low and the elastic modulus is low when heated. Therefore, the thermal stress generated at the time of solder reflow is reduced, and as a result, the solder crack resistance is excellent (see, for example, Patent Document 1). However, when this resin system is used, there is a problem that since the cross-linking density is low, the molded product immediately after curing is very soft and the releasability from the mold is poor.
In order to compensate for this, it is common to increase the compounding amount of the mold release agent or add a mold release agent exhibiting high mold release, but in this case, the mold release agent oozes out on the mold surface. If the amount is too large, the surface of the mold or the semiconductor device tends to become dirty, resulting in a problem that productivity is impaired.
Under such circumstances, there has been a strong demand for the development of a technique that can achieve both high productivity and high reliability of the semiconductor device.
本発明は、成形時の離型性に優れ、かつ金型汚れ、パッケージ表面汚れの少ない半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び耐半田性に優れた半導体装置を提供するものである。 The present invention provides an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor that is excellent in releasability at the time of molding and has little mold contamination and package surface contamination, and a semiconductor device excellent in solder resistance.
本発明は、
［１］（Ａ）一般式（１）で示されるエポキシ樹脂、（Ｂ）一般式（２）で示されるフェノール樹脂、（Ｃ）無機充填剤、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）グリセリンと炭素数２４〜３６の飽和脂肪酸とのグリセリントリ脂肪酸エステル及び（Ｆ）ハイドロタルサイト系化合物を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
The present invention
[1] (A) an epoxy resin represented by the general formula (1), (B) a phenol resin represented by the general formula (2), (C) an inorganic filler, (D) a curing accelerator, (E) glycerin and An epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor, characterized by comprising glycerin trifatty acid ester with a saturated fatty acid having 24 to 36 carbon atoms and (F) a hydrotalcite compound as essential components,
［２］全エポキシ樹脂中にＸ重量％の前記エポキシ樹脂（Ａ）と全フェノール樹脂中にＹ重量％の前記フェノール樹脂（Ｂ）の合計（Ｘ＋Ｙ）が、全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂中に５０重量％以上である第［１］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
［３］第［１］又は［２］項記載のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置、
である。
[2] The total (X + Y) of X wt% of the epoxy resin (A) in all epoxy resins and Y wt% of the phenol resin (B) in all phenol resins is in all epoxy resins and all phenol resins. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to item [1], which is 50% by weight or more,
[3] A semiconductor device comprising a semiconductor element sealed using the epoxy resin composition according to the item [1] or [2].
It is.
本発明に従うと、従来技術では得られなかった成形時の離型性に優れ、かつ金型汚れ、パッケージ表面汚れの少ない半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び耐半田性に優れた半導体装置を得ることができる。 According to the present invention, there is provided an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation having excellent mold releasability at the time of molding, which is not obtained by the prior art, and less mold contamination and package surface contamination, and a semiconductor device having excellent solder resistance. Obtainable.
本発明は、一般式（１）で示されるエポキシ樹脂、一般式（２）で示されるフェノール樹脂、無機充填剤、及び硬化促進剤を主成分とするエポキシ樹脂組成物において、グリセリンと炭素数２４〜３６の飽和脂肪酸とのグリセリントリ脂肪酸エステルと、ハイドロタルサイト系化合物を特定の比率で配合することにより、成形時の離型性に優れ、かつ金型汚れ、パッケージ表面汚れの少ない半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られ、さらに耐半田性に優れた半導体装置が得られるものである。
以下、各成分について詳細に説明する。
The present invention relates to an epoxy resin composition mainly composed of an epoxy resin represented by the general formula (1), a phenol resin represented by the general formula (2), an inorganic filler, and a curing accelerator. Semiconductor encapsulation with excellent mold releasability at molding and less mold contamination and package surface contamination by blending glycerin trifatty acid ester with ~ 36 saturated fatty acid and hydrotalcite compound in specific ratio An epoxy resin composition for use is obtained, and a semiconductor device having excellent solder resistance is obtained.
Hereinafter, each component will be described in detail.
本発明で用いられる一般式（１）で示されるエポキシ樹脂は、その骨格中に疎水性の構造を多く含むことから硬化物の吸水率が低く、半田リフロー時における水分の気化による爆発的な応力を低減できる。また、官能基あたりの当量が比較的大きいため、架橋密度が低く熱時に低弾性率を示す。そのため、半田リフロー時に発生する熱応力が小さくなり、結果として耐半田クラック性に優れる。
さらに、一般式（１）で示されるエポキシ樹脂の低吸水率、低弾性率、低熱応力等の特徴を最大限発現させるには、全エポキシ樹脂中にＸ重量％の一般式（１）で示されるエポキシ樹脂と全フェノール樹脂中にＹ重量％の一般式（２）で示されるフェノール樹脂の合計（Ｘ＋Ｙ）が全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂中に５０重量％以上含む必要がある。併用する場合の他のエポキシ樹脂としては、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。また、これらのエポキシ樹脂は単独で用いても２種類以上併用しても構わない。
一般式（１）で示されるエポキシ樹脂の具体例を以下に示すが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
半導体封止用エポキシ樹脂組成物としての耐湿信頼性を考慮すると、イオン性不純物であるＮａイオンやＣｌイオンが極力少ない方が好ましく、硬化性の点からエポキシ当量としては１００〜５００ｇ／ｅｑが好ましい。
The epoxy resin represented by the general formula (1) used in the present invention contains a large amount of hydrophobic structure in the skeleton, so that the cured product has a low water absorption rate, and explosive stress due to vaporization of water during solder reflow. Can be reduced. In addition, since the equivalent per functional group is relatively large, the crosslinking density is low and the elastic modulus is low when heated. Therefore, the thermal stress generated at the time of solder reflow is reduced, and as a result, the solder crack resistance is excellent.
Further, in order to maximize the characteristics of the epoxy resin represented by the general formula (1) such as low water absorption, low elastic modulus, and low thermal stress, the epoxy resin represented by the general formula (1) of X wt% in all epoxy resins. The total (X + Y) of the phenol resin represented by the general formula (2) of Y wt% in the epoxy resin and the total phenol resin needs to be contained in the total epoxy resin and the total phenol resin by 50 wt% or more. Other epoxy resins used in combination include, for example, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin, stilbene type epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy. Resins, naphthol type epoxy resins, alkyl-modified triphenol methane type epoxy resins, triazine nucleus-containing epoxy resins, dicyclopentadiene-modified phenol type epoxy resins, and the like are exemplified, but are not necessarily limited thereto. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
Specific examples of the epoxy resin represented by the general formula (1) are shown below, but are not necessarily limited thereto.
Considering moisture resistance reliability as an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, it is preferable that Na ions and Cl ions as ionic impurities are as small as possible, and an epoxy equivalent is preferably 100 to 500 g / eq from the viewpoint of curability. .
本発明で用いられる一般式（２）で示されるフェノール樹脂は、樹脂骨格中に疎水性の構造を多く含むことから硬化物の吸湿率が低く、又架橋密度が低いため、ガラス転移温度以上の高温域での弾性率が小さいといった特徴を有する。そのためこの樹脂を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物は低吸水率を示し、半田リフロー時における水分の気化による爆発的な応力を低減できる。又熱時に低弾性率であることから半田リフロー時に発生する熱応力が小さくなり、結果として耐半田クラック性に優れる。
さらに、一般式（２）で示されるフェノール樹脂の低吸水率、低弾性率、低熱応力等の特徴を最大限発現させるには、全エポキシ樹脂中にＸ重量％の一般式（１）で示されるエポキシ樹脂と全フェノール樹脂中にＹ重量％の一般式（２）で示されるフェノール樹脂の合計（Ｘ＋Ｙ）が全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂中に５０重量％以上含む必要がある。併用する場合の他のフェノール樹脂としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等があり、これらは単独でも混合して用いてもよい。一般式（２）で示されるフェノール樹脂の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。また，硬化性の点から水酸基当量は９０〜２５０ｇ／ｅｑが好ましい。
Since the phenol resin represented by the general formula (2) used in the present invention contains a large amount of hydrophobic structure in the resin skeleton, the cured product has a low moisture absorption rate and a low crosslinking density. It has the characteristic that the elastic modulus in a high temperature range is small. Therefore, the hardened | cured material of the epoxy resin composition for semiconductor sealing using this resin shows a low water absorption, and can reduce the explosive stress by the vaporization of the water | moisture content at the time of solder reflow. In addition, since it has a low elastic modulus when heated, the thermal stress generated during solder reflow is reduced, resulting in excellent resistance to solder cracks.
Further, in order to maximize the characteristics of the phenolic resin represented by the general formula (2) such as low water absorption, low elastic modulus, and low thermal stress, it is represented by the general formula (1) of X wt% in all epoxy resins. The total (X + Y) of the phenol resin represented by the general formula (2) of Y wt% in the epoxy resin and the total phenol resin needs to be contained in the total epoxy resin and the total phenol resin by 50 wt% or more. Other phenol resins when used in combination include, for example, phenol novolak resin, cresol novolak resin, triphenol methane resin, terpene modified phenol resin, dicyclopentadiene modified phenol resin, phenol aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, etc. You may use individually or in mixture. Specific examples of the phenol resin represented by the general formula (2) are shown below, but are not limited thereto. Further, the hydroxyl equivalent is preferably 90 to 250 g / eq from the viewpoint of curability.
本発明に用いる無機充填剤としては、一般に封止材料に用いられている溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填剤の粒径としては、金型への充填性を考慮するとその最大粒径が１５０μｍ以下であることが望ましい。また配合量としては８０〜９４重量％が好ましく、下限値を下回るとエポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水量が増加し、強度が低下するため耐半田性が不満足となる恐れがあり、上限値を越えると流動性が損なわれるために成形性に不具合を生じる恐れがあり好ましくない。 Examples of the inorganic filler used in the present invention include fused silica, spherical silica, crystalline silica, alumina, silicon nitride, and aluminum nitride that are generally used for sealing materials. As for the particle size of the inorganic filler, it is desirable that the maximum particle size is 150 μm or less in consideration of the filling property to the mold. Moreover, as a compounding quantity, 80 to 94 weight% is preferable, and if it is less than a lower limit, the water absorption of the hardened | cured material of an epoxy resin composition will increase, and since strength falls, there exists a possibility that solder resistance may be unsatisfactory, and an upper limit Exceeding the range is not preferable because the fluidity is impaired, and there is a possibility of causing a problem in moldability.
本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ基とフェノール性水酸基の反応を促進するものであればよく、一般に封止材料に使用されているものを利用することができる。例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン系化合物、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。 The curing accelerator used in the present invention is not particularly limited as long as it accelerates the reaction between an epoxy group and a phenolic hydroxyl group, and those generally used for sealing materials can be used. For example, diazabicycloalkenes such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 and derivatives thereof, amine compounds such as tributylamine and benzyldimethylamine, imidazole compounds such as 2-methylimidazole, and triphenyl Organic phosphines such as phosphine, methyldiphenylphosphine, imidazole compounds such as 2-methylimidazole, tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium / tetrabenzoic acid borate, tetraphenylphosphonium / tetranaphthoic acid borate, tetraphenylphosphonium・ Tetra-substituted phosphonium and tetra-substituted borates such as tetranaphthoyloxyborate, tetraphenylphosphonium and tetranaphthyloxyborate It may be used singly or in admixture.
本発明で用いられるグリセリンと炭素数２４〜３６の飽和脂肪酸とのグリセリントリ脂肪酸エステルは、エポキシ樹脂組成物に充分な流動性を付与し、更に離型性を向上する機能を有している。具体的には、グリセリントリリグノセリン酸エステル、グリセリントリセロチン酸エステル、グリセリントリモンタン酸エステル等が挙げられる。これらは、単独でも混合して用いてもよい。
エステル化に用いる飽和脂肪酸が、炭素数２３以下では十分な離型性が得られないため好ましくない。炭素数３７以上では分子量が大きいため流動性が低下したり、過度に染み出すことによって金型汚れやリードフレーム／樹脂間剥離の原因となったりするので好ましくない。また，モノエステル、ジエステルでは、残存する水酸基の影響によってエポキシ樹脂組成物の硬化物の耐湿性が低下し、その結果として耐半田クラック性に悪影響を及ぼすので好ましくない。なお、本発明での飽和脂肪酸の炭素数とは、飽和脂肪酸中のアルキル基とカルボキシル基の炭素数を合計したものを指す。
The glycerin trifatty acid ester of glycerin and a saturated fatty acid having 24 to 36 carbon atoms used in the present invention has a function of imparting sufficient fluidity to the epoxy resin composition and further improving releasability. Specific examples include glycerin trilignoceric acid ester, glycerin tricelloic acid ester, and glycerin trimontanic acid ester. These may be used alone or in combination.
If the saturated fatty acid used for esterification has 23 or less carbon atoms, sufficient release properties cannot be obtained, which is not preferable. When the number of carbon atoms is 37 or more, the molecular weight is large, so that the fluidity is lowered, or excessive exudation may cause mold contamination and lead frame / resin separation, which is not preferable. Also, monoesters and diesters are not preferable because the moisture resistance of the cured product of the epoxy resin composition is lowered due to the influence of the remaining hydroxyl groups, and as a result, the solder crack resistance is adversely affected. In addition, the carbon number of the saturated fatty acid in the present invention refers to the sum of the carbon number of the alkyl group and the carboxyl group in the saturated fatty acid.
本発明で用いるハイドロタルサイト系化合物は、アルミニウムとマグネシウムを主成分とした層状化合物であり、プラスチック中のイオン性不純物を補足する為のイオントラップ剤として用いられるのが一般的であるが、本発明においては、それに併せて、滑剤を均一に染み出させる為の分散補助剤とするところに特徴がある。一般に、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の反応においては、グリシジル基／水酸基間の反応のみならず、グリシジル基／グリシジル基の反応が誘起される。また，その割合については系全体のｐＨに大きく影響を受ける。半導体封止材として用いられるエポキシ樹脂組成物はフェノールが酸性で有ること、及び各種微量添加剤の影響で系全体としては酸性を示す場合が多い。酸性雰囲気中においては、フェノール性水酸基中の水素の解離が制限され、エポキシ樹脂のグリシジル基とフェノール樹脂の水酸基間の反応が遅延される。その為、酸性度が高くなるに従ってグリシジル基／グリシジル基間の反応割合が大きくなる。この反応が促進される場合、理想的なグリシジル基／水酸基間の反応のみ進行する場合と比較して硬化物の樹脂骨格構造が不均一となる為、含有される滑材の染み出しが不均一となる。これによって、金型表面、及びパッケージに不均一な汚れが発生し易くなる。本発明のハイドロタルサイト系化合物を添加することにより、系全体のｐＨを中性よりに戻すことができる為、上記樹脂骨格構造の不均一性を抑制することが可能となる。結果として、滑剤の均一な染み出しを実現でき、ひいては金型表面、パッケージの局所的な汚れを防ぐことができる。ハイドロタルサイトは化学式Ｍｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏで示されるが，必ずしもこれに限定されるものではなく、原料鉱石によって含有元素の比率等に若干の差異があると考えられる。また、些少の不純物を含有することも有るが、基本的にはｐＨを中性付近に戻す事が可能であれば本発明の効果が期待できる。 The hydrotalcite-based compound used in the present invention is a layered compound mainly composed of aluminum and magnesium, and is generally used as an ion trapping agent to supplement ionic impurities in plastics. In addition to this, the invention is characterized in that it is used as a dispersion aid for causing the lubricant to exude evenly. Generally, in the reaction between an epoxy resin and a phenol resin, not only a reaction between glycidyl groups / hydroxyl groups but also a reaction of glycidyl groups / glycidyl groups is induced. Further, the ratio is greatly influenced by the pH of the entire system. Epoxy resin compositions used as semiconductor encapsulants often exhibit acidity as a whole system due to the fact that phenol is acidic and various trace additives. In an acidic atmosphere, the dissociation of hydrogen in the phenolic hydroxyl group is limited, and the reaction between the glycidyl group of the epoxy resin and the hydroxyl group of the phenol resin is delayed. Therefore, the reaction ratio between glycidyl groups / glycidyl groups increases as the acidity increases. When this reaction is promoted, the resin skeleton structure of the cured product becomes non-uniform compared with the case where only the ideal glycidyl group / hydroxyl group reaction proceeds. It becomes. As a result, non-uniform contamination is likely to occur on the mold surface and the package. By adding the hydrotalcite-based compound of the present invention, the pH of the entire system can be returned to neutral, so that the non-uniformity of the resin skeleton structure can be suppressed. As a result, uniform seepage of the lubricant can be realized, and as a result, local contamination of the mold surface and the package can be prevented. Hydrotalcite is represented by the chemical formula Mg 6 Al 2 (OH) 16 CO 3 .4H 2 O, but is not necessarily limited to this, and it is thought that there are some differences in the ratio of contained elements depending on the raw ore. It is done. Further, although it may contain a small amount of impurities, basically, the effect of the present invention can be expected if the pH can be returned to near neutrality.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分を必須成分とするが、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等のシランカップリング剤や，チタネートカップリング剤，アルミニウムカップリング剤、アルミニウム／ジルコニウムカップリング剤等のカップリング剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力化成分、臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤、酸化ビスマス等の無機イオン交換体等、種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。 The epoxy resin composition of the present invention comprises components (A) to (F) as essential components, but includes silane coupling agents such as epoxy silane, mercapto silane, amino silane, alkyl silane, ureido silane, vinyl silane, and titanate coupling. Agents, aluminum coupling agents, coupling agents such as aluminum / zirconium coupling agents, colorants such as carbon black and bengara, natural waxes such as carnauba wax, synthetic waxes such as polyethylene wax, stearic acid and zinc stearate Release agents such as higher fatty acids and their metal salts or paraffin, silicone oil, silicone rubber and other low stress components, brominated epoxy resins, antimony trioxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, zinc molybdate, Fosuf Flame retardants such as Zen, inorganic ion exchangers such as bismuth oxide, also appropriately contain various additives no problem.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分及びその他の添加剤等をミキサー等で用いて常温で均一に混合した後、加熱ロール又はニーダー、押出機等で溶融混練し、冷却後粉砕して製造することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の成形方法で成形硬化すればよい。
The epoxy resin composition of the present invention is obtained by uniformly mixing the components (A) to (F) and other additives at room temperature using a mixer or the like, and then melt-kneading with a heating roll or kneader, an extruder, etc. It can be manufactured by grinding after cooling.
In order to seal a semiconductor element and manufacture a semiconductor device using the epoxy resin composition of the present invention, it may be molded and cured by a molding method such as transfer molding, compression molding, or injection molding.
以下、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
式（３）のエポキシ樹脂（軟化点５８℃、エポキシ当量２７４） ７．０重量部
式（５）のフェノール樹脂（軟化点６７℃、水酸基当量２０３） ５．１重量部
トリフェニルホスフィン ０．２重量部
球状シリカ(平均粒径２０μｍ) ８７．０重量部
グリセリントリモンタン酸エステル（炭素数２９） ０．２重量部
ハイドロタルサイト（Ｍｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏ） ０．１重量部
酸化ビスマス ０．１重量部
カーボンブラック ０．３重量部
をミキサーにて常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練後，冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。評価結果を表１に示す。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these. The blending ratio is parts by weight.
Epoxy resin of formula (3) (softening point 58 ° C., epoxy equivalent 274) 7.0 parts by weight Phenol resin of formula (5) (softening point 67 ° C., hydroxyl group equivalent 203) 5.1 parts by weight Triphenylphosphine 0.2 Part by weight Spherical silica (average particle size 20 μm) 87.0 parts by weight Glycerin trimontanate (29 carbon atoms) 0.2 part by weight Hydrotalcite (Mg 6 Al 2 (OH) 16 CO 3 .4H 2 O) 0 .1 part by weight Bismuth oxide 0.1 part by weight Carbon black 0.3 part by weight was mixed at room temperature with a mixer, melt-kneaded with a heating roll at 80 to 100 ° C., cooled and pulverized to obtain an epoxy resin composition . The evaluation results are shown in Table 1.
評価項目
連続成形性：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．３ＭＰａ、硬化時間６０秒で１６０ｐＱＦＰ（２４ｍｍ×２４ｍｍ×１．４ｍｍ厚さ）を連続で成形した。ゲート詰まり、エアベント詰まり、金型へのパッケージ取られ、カル落ち等の成形不良が発生するまでのショット数を離型不良として示した。また，パッケージ表面の油浮き，かすれ等の不良が発生するまでのショット数をパッケージ外観不良として示した。
耐半田性：トランスファー成形機を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力９．３ＭＰａ、硬化時間１分で１６０ｐＱＦＰ（２４×２４×１．４ｍｍ厚さ）を成形した後、１７５℃、８時間で後硬化させた。このパッケージを温度８５℃、相対湿度８５％の環境下で１６８時間吸湿処理し、ＩＲリフロー処理（２６０℃、３回）をした。その後、超音波探傷装置で内部を透視し、内部剥離不良については半導体素子表面の剥離が無く，かつアイランド裏面の剥離がアイランド全面積の１０％のものを良品，半導体素子表面に剥離が発生したもの、あるいはアイランド裏面の剥離がアイランド全面積の１０％以上にわたるものについては不良品とした。クラック不良については、発生無きものを良品．発生したものを不良品とした。ｎ＝３６。
Evaluation Item Continuous Formability: Using a transfer molding machine, 160 pQFP (24 mm × 24 mm × 1.4 mm thickness) was continuously molded at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 9.3 MPa, and a curing time of 60 seconds. The number of shots until a molding failure such as gate clogging, air vent clogging, packaging in a mold, and cull dropping is shown as release failure. In addition, the number of shots until the occurrence of defects such as oil floating and fading on the package surface is shown as the package appearance defect.
Solder resistance: 160 pQFP (24 × 24 × 1.4 mm thickness) was molded using a transfer molding machine at a mold temperature of 180 ° C., an injection pressure of 9.3 MPa, and a curing time of 1 minute, and then 175 ° C. for 8 hours. And post-cured. This package was moisture-absorbed for 168 hours in an environment of a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85%, and IR reflow treatment (260 ° C., 3 times) was performed. Thereafter, the inside was seen through with an ultrasonic flaw detector, and there was no peeling of the surface of the semiconductor element with respect to the internal peeling failure, and the peeling of the back surface of the island was 10% of the total area of the island. Those with a peeling of 10% or more of the total area of the island, or those with the island back peeled, were considered defective. For crack defects, non-occurring products are non-defective. What occurred was regarded as defective. n = 36.
実施例２〜８、比較例１〜５
表１の配合に従い、実施例１と同様にして、エポキシ樹脂組成物を製造し、同様にして評価した。評価結果を表１に示す。
実施例１以外で用いた成分について、以下に示す。
ビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＸ４０００ＨＫ、融点１０５℃、エポキシ当量１９１）
フェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−ＬＬ、軟化点７９℃、水酸基当量１７４）
グリセリントリセロチン酸エステル（炭素数２６）
グリセリントリステアリン酸エステル（炭素数１８）
グリセリンと炭素数３７の脂肪酸とのトリエステル
グリセリンモノモンタン酸エステル（炭素数２９）
グリセリンジモンタン酸エステル（炭素数２９）
ステアリン酸亜鉛
Examples 2-8, Comparative Examples 1-5
According to the composition of Table 1, an epoxy resin composition was produced in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner. The evaluation results are shown in Table 1.
The components used in other than Example 1 are shown below.
Biphenyl type epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., YX4000HK, melting point 105 ° C., epoxy equivalent 191)
Phenol aralkyl resin (Mitsui Chemicals, XLC-LL, softening point 79 ° C., hydroxyl equivalent 174)
Glycerin triserotinate (26 carbon atoms)
Glycerin tristearate (carbon number 18)
Triester of glycerin and C37 fatty acid Glycerin monomontanate (29 carbon atoms)
Glycerin dimontanate (29 carbon atoms)
Zinc stearate
本発明は、成形時の離型性に優れ、かつ金型汚れ、パッケージ表面汚れの少ない半導体封止用樹脂組成物、及び耐半田性に優れた半導体装置を提供するものであり、鉛フリー半田に適用可能な環境対応材として、電化製品、自動車分野等において、好適に用いることが可能である。 The present invention provides a resin composition for encapsulating a semiconductor excellent in mold releasability at the time of molding and having little mold contamination and package surface contamination, and a semiconductor device excellent in solder resistance. It can be suitably used as an environmentally-friendly material applicable to electric appliances, automobiles, and the like.
Claims (3)
A semiconductor device comprising a semiconductor element sealed with the epoxy resin composition according to claim 1.
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