JP7268241B2 - epoxy resin composition - Google Patents

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Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物およびこれを用いて封止された半導体素子に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an epoxy resin composition and a semiconductor device sealed using the same.

インバータパワーモジュールパッケージは、PCB(Printed circuit board)にそれぞれ実装されるIC(Integrated Circuit)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated gate bipolar transistor)およびダイオード(Diode)のような素子を一つのパッケージ形態にシステム化して電流損失効率を向上させたものをいう。パワーモジュールパッケージの集積化を通した効率改善、電力上昇および価格競争力確保のための努力が持続的に行われており、これに加えて、パッケージ設計時に絶縁関連規格を満たすために、半導体封止用組成物に使用されるエポキシ樹脂組成物の耐トラッキング性(Tracking resistance)の向上が要求されている。 The inverter power module package consists of an IC (Integrated Circuit), a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a diode ( Diode) It is systemized in one package form to improve the current loss efficiency. Efforts to improve efficiency, increase power consumption, and secure price competitiveness through the integration of power module packages are continuously being made. There is a demand for improved tracking resistance of the epoxy resin composition used in the sealing composition.

一例として、日本国特許公開2008-143950Aは、耐トラッキング性を向上させるために、金属水酸化物を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物を開示している。しかしながら、上記先行文献に開示されたエポキシ樹脂組成物は、半導体装置に要求される最近の耐トラッキング性規格を満たしていないのが現状である。 As an example, Japanese Patent Publication No. 2008-143950A discloses an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation containing a metal hydroxide to improve tracking resistance. However, the current situation is that the epoxy resin compositions disclosed in the above prior art documents do not meet the latest tracking resistance standards required for semiconductor devices.

その他、耐トラッキング性を向上させるために、充填剤の含有量を高めたり、高価なエポキシ樹脂を適用する試みがあったが、この場合、価格競争力および成形作業性を確保するのに困難があった。これより、インバータパワーモジュールパッケージにおける耐トラッキング性を向上させると共に、価格競争力を確保できるエポキシ樹脂組成物に対する開発が要求されている。 In addition, attempts have been made to increase the content of fillers and to use expensive epoxy resins to improve tracking resistance, but in these cases, it is difficult to ensure price competitiveness and molding workability. there were. Accordingly, there is a demand for development of an epoxy resin composition capable of improving tracking resistance in inverter power module packages and ensuring price competitiveness.

本発明は、耐トラッキング性に優れたエポキシ樹脂組成物およびこれを用いて封止された半導体素子を提供する。 The present invention provides an epoxy resin composition having excellent tracking resistance and a semiconductor device encapsulated using the composition.

本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤、硬化促進剤および添加剤を含み、前記添加剤は、セリウムオキシドおよび非極性ポリエチレンワックスを含むエポキシ樹脂組成物を提供する。 The present invention provides an epoxy resin composition comprising an epoxy resin, a curing agent, a filler, a curing accelerator and an additive, said additive comprising cerium oxide and a non-polar polyethylene wax.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、優れた耐トラッキング性を示す。本発明によるエポキシ樹脂組成物を適用して封止された半導体素子は、高い信頼性を確保でき、特にインバータパワーモジュールパッケージに適用時にも耐トラッキング性を向上させることができる。 The epoxy resin composition of the present invention exhibits excellent tracking resistance. A semiconductor device encapsulated by applying the epoxy resin composition according to the present invention can ensure high reliability, and in particular, can improve tracking resistance when applied to an inverter power module package.

以下、本発明について詳細に説明する。しかしながら、下記の内容のみによって限定されるものではなく、必要に応じて各構成要素が多様に変形されたり、選択的に混用されうる。したがって、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むと理解しなければならない。 The present invention will be described in detail below. However, it is not limited only by the following contents, and each component may be variously modified or selectively mixed as needed. Therefore, it should be understood to include all modifications, equivalents or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

<エポキシ樹脂組成物>
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤、硬化促進剤および添加剤を含み、前記添加剤は、セリウムオキシドおよび非極性ポリエチレンワックスを含む。以下、本発明のエポキシ樹脂組成物の組成について記述する。
<Epoxy resin composition>
The epoxy resin composition according to the present invention comprises epoxy resin, curing agent, filler, curing accelerator and additives, said additives comprising cerium oxide and non-polar polyethylene wax. The composition of the epoxy resin composition of the present invention is described below.

エポキシ樹脂
本発明においてエポキシ樹脂は、主樹脂として使用され、硬化剤と反応して硬化した後、三次元網状構造を有することによって、被着体に強力かつ堅固に接着する性質と耐熱性を付与する。
Epoxy resin Epoxy resin is used as the main resin in the present invention, and after curing by reacting with a curing agent, it has a three-dimensional network structure, thereby imparting properties of strong and firm adhesion to adherends and heat resistance. do.

前記エポキシ樹脂としては、半導体封止材に通常使用されるエポキシ樹脂を制限なしで使用できる。使用可能なエポキシ樹脂の非制限的な例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセンエポキシ樹脂、テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、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ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールSノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールフェノール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールクレゾール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂変形フェノール樹脂型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール付加反応型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、多官能性フェノール樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂などがあり、これらのうち1種以上を含んでもよい。 As the epoxy resin, epoxy resins commonly used in semiconductor encapsulants can be used without limitation. Non-limiting examples of epoxy resins that can be used include bisphenol A type epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, anthracene. Epoxy resins, tetramethylbiphenyl type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, bisphenol A novolac type epoxy resins, bisphenol S novolac type epoxy resins, biphenyl novolac type epoxy resins, naphthol novolac type epoxy resins, naphthol phenol cocondensation novolac type epoxy resins , naphthol cresol cocondensed novolac type epoxy resin, aromatic hydrocarbon formaldehyde resin Modified phenol resin type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, tetraphenylethane type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, dicyclopentadiene phenol addition reaction type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins, polyfunctional phenol resins, naphthol aralkyl type epoxy resins, etc., and one or more of these may be included.

一例として、前記エポキシ樹脂は、分子構造内に2個以上のエポキシ基を含むものであってもよく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂およびビフェニル型エポキシ樹脂からなる群から選ばれた1種以上を含むものであってもよい。エポキシ樹脂の分子構造内のエポキシ基の数が前述した範囲を満たす場合、エポキシ樹脂および硬化剤間の硬化性が向上することができ、耐熱性を改善させることができる。 As an example, the epoxy resin may contain two or more epoxy groups in its molecular structure, such as bisphenol A type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, It may contain one or more selected from the group consisting of resins and biphenyl-type epoxy resins. When the number of epoxy groups in the molecular structure of the epoxy resin satisfies the above range, curability between the epoxy resin and the curing agent can be improved, and heat resistance can be improved.

前記エポキシ樹脂は、エポキシ当量(EEW)が150~300g/eqであり、粘度(150℃基準)が0.01~5ポイズ(poise)であり、軟化点が50~130℃であってもよい。このようなエポキシ樹脂は、相対的に低い粘度特性を有するので、高含有量の充填剤が含まれても、流れ性を確保でき、混練が容易である。 The epoxy resin may have an epoxy equivalent weight (EEW) of 150 to 300 g/eq, a viscosity (based on 150°C) of 0.01 to 5 poise, and a softening point of 50 to 130°C. . Since such an epoxy resin has relatively low viscosity characteristics, it can ensure flowability and is easy to knead even when a high content of filler is contained.

前記エポキシ樹脂の含有量は、特に制限されないが、エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として2~20重量%、例えば6~10重量%であってもよい。エポキシ樹脂の含有量が2重量%未満である場合、接着性、流れ性および成形性が低下することがあり、20重量%を超過する場合、吸湿量の増加によって半導体の信頼性が不良になり、充填剤含有量の相対的減少によって強度が低下することがある。 The content of the epoxy resin is not particularly limited, but may be 2-20% by weight, for example 6-10% by weight, based on the total weight of the epoxy resin composition. If the content of the epoxy resin is less than 2% by weight, adhesion, flowability and moldability may be deteriorated. , the strength may decrease due to the relative reduction in filler content.

硬化剤
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、硬化剤を含む。硬化剤は、前記エポキシ樹脂と反応して組成物の硬化を進行させる役割をする。
Curing Agent The epoxy resin composition according to the present invention contains a curing agent. The curing agent reacts with the epoxy resin to cure the composition.

前記硬化剤としては、エポキシ樹脂と硬化反応をする当該分野において公知となった通常の硬化剤を制限なしで使用でき、一例として、前記硬化剤は、分子構造内に2個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール系化合物であってもよい。一例として、前記硬化剤は、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂および多官能フェノール化合物からなる群から選ばれた1種以上を含むものであってもよい。 As the curing agent, any conventional curing agent known in the art that undergoes a curing reaction with an epoxy resin can be used without limitation. It may be a phenolic compound having As an example, the curing agent may contain one or more selected from the group consisting of phenol novolac resins, cresol novolac resins, phenol aralkyl resins and polyfunctional phenol compounds.

前記硬化剤の含有量は、特に制限されないが、エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として1~20重量%、例えば2~7重量%であってもよい。硬化剤の含有量が1重量%未満である場合、硬化性および成形性が低下することがあり、20重量%を超過する場合、吸湿量の増加によって半導体の信頼性が不良になり、強度が低下することがある。 The content of the curing agent is not particularly limited, but may be 1 to 20% by weight, for example 2 to 7% by weight, based on the total weight of the epoxy resin composition. If the content of the curing agent is less than 1% by weight, curability and moldability may be deteriorated. may decrease.

前記エポキシ樹脂および硬化剤の配合比は、特に限定されないが、エポキシ樹脂のエポキシ基および硬化剤のフェノール性水酸基の当量比が1:0.3~2、例えば1:0.6~1.3で配合されるものであってもよい。エポキシ基1当量に対するフェノール性水酸基の当量比が0.3未満である場合、エポキシ樹脂組成物の硬化速度が低下することがあり、2を超過する場合、最終硬化後の硬化物の強度が低下することがある。また、前記範囲を外れる場合、未反応のエポキシ基またはフェノール性水酸基に起因して高温でエポキシ樹脂組成物の熱分解現象が発生することがある。 The compounding ratio of the epoxy resin and the curing agent is not particularly limited, but the equivalent ratio of the epoxy group of the epoxy resin and the phenolic hydroxyl group of the curing agent is 1:0.3 to 2, for example 1:0.6 to 1.3. It may be blended with. When the equivalent ratio of the phenolic hydroxyl group to one equivalent of the epoxy group is less than 0.3, the curing speed of the epoxy resin composition may decrease, and when it exceeds 2, the strength of the cured product after final curing decreases. I have something to do. Further, when the content is out of the above range, thermal decomposition of the epoxy resin composition may occur at high temperature due to unreacted epoxy groups or phenolic hydroxyl groups.

充填剤
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、充填剤を含む。前記充填剤は、エポキシ樹脂組成物の機械的物性(例えば、強度)を向上させ、吸湿量を低減する役割をする。
Fillers The epoxy resin composition according to the present invention contains fillers. The filler serves to improve mechanical properties (eg, strength) of the epoxy resin composition and reduce moisture absorption.

前記充填剤としては、例えばシリカ、シリカニトリド、アルミナ、アルミニウムニトリド、ボロンニトリドなどの無機充填剤を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。 As the filler, inorganic fillers such as silica, silica nitride, alumina, aluminum nitride, and boron nitride can be used alone or in combination of two or more.

前記充填剤の形態は、特に制限されず、角状および球状形態の充填剤を全部使用できる。本発明において使用できる充填剤の非制限的な例としては、天然シリカ、合成シリカ、溶融シリカなどがあり、例えば球状シリカ粒子を使用できる。前記充填剤の粒径は、250μm以下であってもよく、充填剤の粒径が前述した範囲を満たす場合、金型における充填性を向上させることができる。 The shape of the filler is not particularly limited, and both angular and spherical fillers can be used. Non-limiting examples of fillers that can be used in the present invention include natural silica, synthetic silica, fused silica, etc. For example, spherical silica particles can be used. The particle size of the filler may be 250 μm or less, and when the particle size of the filler satisfies the above range, the filling property in the mold can be improved.

前記充填剤の含有量は、特に制限されないが、エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として70~91重量%、例えば75~89重量%であってもよい。充填剤の含有量が70重量%未満である場合、硬化物の吸湿量が増加して、半導体装置の信頼性を低下させることができ、91重量%を超過する場合、流動性が低下して成形性が不良になることがある。 The content of the filler is not particularly limited, but may be 70-91% by weight, for example 75-89% by weight, based on the total weight of the epoxy resin composition. If the content of the filler is less than 70% by weight, the amount of moisture absorption of the cured product may increase and the reliability of the semiconductor device may be reduced. Moldability may be poor.

硬化促進剤
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤を含む。硬化促進剤は、硬化反応促進と共に、高温信頼性および連続作業性の周期を向上させる役割をする。
Curing Accelerator The epoxy resin composition according to the present invention contains a curing accelerator. The curing accelerator plays a role of accelerating the curing reaction and improving high-temperature reliability and continuous workability cycle.

本発明において使用される硬化促進剤は、前記硬化剤の硬化反応を促進するものであれば、特別な制限なしで使用でき、一例として、アミン系化合物およびリン系化合物を使用できる。アミン系化合物としては、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、ジエチルアミノエタノール、トリ(ジメチルアミノメチル)フェノール、2-2-(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6-トリス(ジアミノメチル)フェノール、トリ-2-エチルヘキシルアシッドからなる群から選ばれた1種以上を使用でき、リン系化合物としては、トリス-4-メトキシホスフィン、テトラブチルホスホニウムブロミド、ブチルトリフェニルホスホニウムブロミド、フェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィントリフェニルボラン、トリフェニルホスフィン-1,4-ベンゾキノンからなる群から選ばれた1種以上を使用できる。 The curing accelerator used in the present invention can be used without any particular limitation as long as it accelerates the curing reaction of the curing agent, and examples thereof include amine-based compounds and phosphorus-based compounds. Amine compounds include benzyldimethylamine, triethanolamine, triethylenediamine, diethylaminoethanol, tri(dimethylaminomethyl)phenol, 2-2-(dimethylaminomethyl)phenol, 2,4,6-tris(diaminomethyl) One or more selected from the group consisting of phenol and tri-2-ethylhexyl acid can be used. One or more selected from the group consisting of phosphine, triphenylphosphine, triphenylphosphine-triphenylborane, and triphenylphosphine-1,4-benzoquinone can be used.

前記硬化促進剤の含有量は、特に制限されないが、エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として0.05~5重量%、例えば0.1~3重量%であってもよい。硬化促進剤の含有量が0.05重量%未満である場合、ゲル化時間(gelation time)の増加によって作業性が低下し、5重量%を超過する場合、ゲル化時間が過度に短縮されて、成形性が低下することがある。 The content of the curing accelerator is not particularly limited, but may be 0.05 to 5 wt%, for example 0.1 to 3 wt%, based on the total weight of the epoxy resin composition. When the content of the curing accelerator is less than 0.05% by weight, the gelation time is increased, resulting in deterioration of workability. , the moldability may deteriorate.

添加剤
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、添加剤としてセリウムオキシド(CeO)および非極性ポリエチレンワックスを含む。
Additives The epoxy resin composition according to the present invention contains cerium oxide (CeO 2 ) and non-polar polyethylene wax as additives.

セリウムオキシドは、耐熱安定性が高い物質であって、エポキシ樹脂の体積抵抗値を上昇させて耐トラッキング性を向上させることができる。したがって、これを適用したエポキシ樹脂組成物を使用する場合、半導体素子の電気的信頼性が改善される。前記セリウムオキシドの平均粒径は、特に限定されないが、2.0μm以下、例えば、0.1~2.0μmであってもよい。セリウムオキシドの平均粒径が前述した範囲を外れる場合、分散性が減少して耐トラッキング性が低下することがある。 Cerium oxide is a substance with high heat stability, and can increase the volume resistance of the epoxy resin to improve tracking resistance. Therefore, when using the epoxy resin composition to which this is applied, the electrical reliability of the semiconductor device is improved. The average particle size of the cerium oxide is not particularly limited, but may be 2.0 μm or less, for example, 0.1 to 2.0 μm. If the average particle size of the cerium oxide is out of the range described above, the dispersibility may be reduced and the tracking resistance may be deteriorated.

前記セリウムオキシドの含有量は、特に制限されないが、エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として0.1~5重量%であってもよい。セリウムオキシドの含有量が0.1重量%未満である場合、耐トラッキング性の向上効果が弱く、5重量%を超過する場合、吸湿率が増加して半導体素子の信頼性が低下することがある。 The content of the cerium oxide is not particularly limited, but may be 0.1-5% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition. If the cerium oxide content is less than 0.1% by weight, the effect of improving the tracking resistance is weak, and if it exceeds 5% by weight, the moisture absorption rate increases and the reliability of the semiconductor device may deteriorate. .

非極性ポリエチレンワックスは、極性を帯びなくて表面絶縁性が高いため、優れた耐トラッキング性を示す。 Non-polar polyethylene wax exhibits excellent tracking resistance because it is not polar and has high surface insulating properties.

前記非極性ポリエチレンワックスの含有量は、特に制限されないが、エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として0.01?0.5重量%であってもよい。非極性ポリエチレンワックスの含有量が0.01重量%未満である場合、耐トラッキング性の向上効果が弱く、0.5重量%を超過する場合、モールディング時にムラが発生して、作業性が不良になることがある。 The content of the non-polar polyethylene wax is not particularly limited, but may be 0.01-0.5% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition. If the content of the non-polar polyethylene wax is less than 0.01% by weight, the effect of improving the tracking resistance is weak, and if it exceeds 0.5% by weight, unevenness occurs during molding, resulting in poor workability. can be.

本発明によるエポキシ樹脂組成物は、前述した成分以外に、当該分野において知られた通常の添加剤を選択的にさらに含んでもよい。本発明において使用可能な添加剤の非制限的な例として、カップリング剤、難燃剤、着色剤、離型剤、改質剤、接着力向上剤および低応力化剤の中から選ばれた1種以上の添加剤をさらに含んでもよい。 The epoxy resin composition according to the present invention may optionally further contain conventional additives known in the art, in addition to the components described above. Non-limiting examples of additives that can be used in the present invention include one selected from among coupling agents, flame retardants, colorants, release agents, modifiers, adhesion improvers and stress reducers. It may further comprise one or more additives.

前記カップリング剤は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されるものであれば、特に制限されるものではなく、例えばエポキシシラン、メルカプトシラン、メチルシランおよびアミノシランのうち1種またはこれらの混合物を使用できる。 The coupling agent is not particularly limited as long as it is used in an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. For example, one of epoxysilane, mercaptosilane, methylsilane and aminosilane or a mixture thereof Available.

前記難燃剤としては、金属水酸化物、リンおよび窒素含有有機化合物などの通常の難燃剤を使用できる。前記金属水酸化物としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ボロン、アルミニウムおよびガリウムの中から選ばれた金属の水酸化物またはこれらの混合物を使用でき、リンおよび窒素含有有機化合物としては、レゾルシノールジホスフェート(Resorcinol diphosphate)、ホスフェート(Phosphate)、フェノキシホスファゼン(Phenoxy phosphazene)およびメラミンシアヌレート(Melamine Cyanurate)の中から選ばれた1種またはこれらの混合物を使用できる。 Usual flame retardants such as metal hydroxides, phosphorus- and nitrogen-containing organic compounds can be used as the flame retardant. As the metal hydroxide, a metal hydroxide selected from magnesium, calcium, strontium, barium, boron, aluminum and gallium or a mixture thereof can be used. As the phosphorus- and nitrogen-containing organic compound, resorcinol One selected from among diphosphates (Resorcinol diphosphate), Phosphate, Phenoxy phosphazene and Melamine cyanurate or mixtures thereof can be used.

前記着色剤としては、カーボンブラック、有機染料、無機染料などの通常の着色剤を単独で使用したり、2種以上を混合して使用できる。 As the coloring agent, ordinary coloring agents such as carbon black, organic dyes and inorganic dyes can be used singly or in combination of two or more.

前記離型剤としては、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、パラフィンワックス、カルナウバワックスなどの通常の離型剤を単独で使用したり、2種以上を混合して使用できる。 As the mold release agent, usual mold release agents such as long-chain fatty acids, metal salts of long-chain fatty acids, paraffin wax, and carnauba wax can be used singly or in combination of two or more.

前記低応力化剤としては、変性シリコーン樹脂、変性ポリブタジエンなどの通常の低応力化剤を単独で使用したり、2種以上を混合して使用できる。 As the stress-lowering agent, ordinary stress-lowering agents such as modified silicone resins and modified polybutadiene can be used alone, or two or more of them can be used in combination.

前記添加剤の含有量は、特に限定されず、エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として0.01~5重量%であってもよい。 The content of the additive is not particularly limited, and may be 0.01 to 5% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition.

前述した成分を含む本発明のエポキシ樹脂組成物を製造する方法は、特に制限されず、当該分野における一般的な方法を使って製造できる。一例として、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸または二軸押出機およびニーダーなどを用いた公知の溶融混練方法を使って製造できる。例えば、各成分を均一に混ぜた後、溶融混練機(Heat kneader)を用いて100℃~130℃の温度で溶融混練し、常温に冷却させた後、粉末状態に粉砕した後、ブレンディングして製造できる。 The method for producing the epoxy resin composition of the present invention containing the components described above is not particularly limited, and can be produced using a general method in the art. As an example, it can be manufactured using a known melt-kneading method using a Banbury mixer, kneader, rolls, single-screw or twin-screw extruder and kneader. For example, each component is uniformly mixed, melt-kneaded at a temperature of 100° C. to 130° C. using a heat kneader, cooled to room temperature, pulverized into powder, and blended. can be manufactured.

<半導体素子>
本発明は、上記したようなエポキシ樹脂組成物を用いて封止された半導体素子を提供する。
<Semiconductor element>
The present invention provides a semiconductor device encapsulated using the epoxy resin composition as described above.

本発明のエポキシ樹脂組成物を適用できる半導体装置とは、トランジスター、ダイオード、抵抗、コンデンサなどを半導体チップや基板の上に集積し配線して製作される電子回路(集積回路)を意味する。前記エポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を封止、製造する方法は、特に制限されず、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などの成形方法で半導体素子を封止して製造できる。 A semiconductor device to which the epoxy resin composition of the present invention can be applied means an electronic circuit (integrated circuit) manufactured by integrating and wiring transistors, diodes, resistors, capacitors, etc. on a semiconductor chip or substrate. The method for encapsulating and manufacturing a semiconductor device using the epoxy resin composition is not particularly limited, and can be manufactured by encapsulating a semiconductor element by a molding method such as transfer molding, compression molding, or injection molding.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。しかしながら、下記実施例は、本発明の理解を助けるためのものに過ぎず、いかなる意味でも本発明の範囲が実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will now be described more specifically based on examples. However, the following examples are merely for helping understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the examples in any way.

[実施例1~7]
下記表1に記載された組成によって各成分を微細に粉砕してパウダーを作って配合した後、加熱した押出機を用いて混練し、冷却させた後、再粉砕して、実施例1~7のエポキシ樹脂組成物をそれぞれ製造した。下記表1に記載された各成分の含有量は、エポキシ樹脂組成物の総重量を基準とする重量%を意味する。
[Examples 1 to 7]
Each component was finely pulverized according to the composition shown in Table 1 below to prepare a powder, which was then kneaded using a heated extruder, cooled, and then pulverized again to obtain the powder of Examples 1 to 7. were produced respectively. The content of each component shown in Table 1 below means % by weight based on the total weight of the epoxy resin composition.

Figure 0007268241000001
Figure 0007268241000001

[比較例1~8]
下記表2に記載された組成によることを除いて、実施例と同じ方法で比較例1~8のエポキシ樹脂組成物をそれぞれ製造した。下記表2に記載された各成分の含有量は、エポキシ樹脂組成物の総重量を基準とする重量%を意味する。
[Comparative Examples 1 to 8]
Epoxy resin compositions of Comparative Examples 1 to 8 were produced in the same manner as in Examples, except for the compositions shown in Table 2 below. The content of each component shown in Table 2 below means weight % based on the total weight of the epoxy resin composition.

Figure 0007268241000002
エポキシ樹脂1:ビフェニル型エポキシ樹脂(YX-4000K、日本エポキシ社)
エポキシ樹脂2:ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(HP-7200、DIC社)
硬化剤1:フェノールアラルキル樹脂(MEH-7800SS、メイワ社)
硬化剤2:フェノールノボラック樹脂(KPH-F2001、コーロン社)
充填剤:非定型シリカ(DQ-1150、Novoray社)
硬化促進剤:アミン系触媒(KPH-MN2001、コーロン社)
添加剤(耐クラッキング剤)1-1:セリウムオキシド(Rhodia社、平均粒径0.2μm)
添加剤(耐クラッキング剤)1-2:セリウムオキシド(Rhodia社、平均粒径2.2μm)
添加剤(耐クラッキング剤)1-3:セリウムオキシド(Rhodia社、平均粒径0.05μm)
添加剤(耐クラッキング剤)1-4:セリウムオキシド(Rhodia社、平均粒径1.3μm)
添加剤(離型剤)2-1:非極性ポリエチレンワックス(SANWAX 161-P、SANYO CHEMICAL社)
添加剤(離型剤)2-2:カルナウバワックス(C-Wax、KAHL社)
添加剤(離型剤)2-3:極性ポリエチレンワックス(Wax 2020、Baker Petrolite社)
添加剤(カップリング剤)3-1:3-(N-フェニルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(Y-9669、モメンティブ社)
添加剤(カップリング剤)3-2:3-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピル-ジメトキシシラン(KBM-602、信越社)
添加剤(カップリング剤)3-3:3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM-803、信越社)
添加剤(難燃剤)4:水酸化アルミニウム(AlO(OH)、ナバルテック社)
添加剤(着色剤)5:カーボンブラック(MA-600、三菱化学社)
Figure 0007268241000002
Epoxy resin 1: Biphenyl type epoxy resin (YX-4000K, Nippon Epoxy Co., Ltd.)
Epoxy resin 2: dicyclopentadiene type epoxy resin (HP-7200, DIC Corporation)
Curing agent 1: phenol aralkyl resin (MEH-7800SS, Meiwa Co., Ltd.)
Curing agent 2: phenol novolac resin (KPH-F2001, Kolon Co., Ltd.)
Filler: Amorphous silica (DQ-1150, Novoray)
Curing accelerator: amine catalyst (KPH-MN2001, Kolon Co., Ltd.)
Additive (anti-cracking agent) 1-1: Cerium oxide (Rhodia, average particle size 0.2 μm)
Additive (anti-cracking agent) 1-2: Cerium oxide (Rhodia, average particle size 2.2 μm)
Additive (anti-cracking agent) 1-3: Cerium oxide (Rhodia, average particle size 0.05 μm)
Additive (anti-cracking agent) 1-4: Cerium oxide (Rhodia, average particle size 1.3 μm)
Additive (release agent) 2-1: non-polar polyethylene wax (SANWAX 161-P, SANYO CHEMICAL)
Additive (release agent) 2-2: Carnauba wax (C-Wax, KAHL)
Additive (release agent) 2-3: Polar polyethylene wax (Wax 2020, Baker Petrolite)
Additive (coupling agent) 3-1: 3-(N-phenylamino)propyltrimethoxysilane (Y-9669, Momentive)
Additive (coupling agent) 3-2: 3-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl-dimethoxysilane (KBM-602, Shin-Etsu Co., Ltd.)
Additive (coupling agent) 3-3: 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (KBM-803, Shin-Etsu Co., Ltd.)
Additive (flame retardant) 4: aluminum hydroxide (AlO (OH), Navartec)
Additive (colorant) 5: carbon black (MA-600, Mitsubishi Chemical Corporation)

[物性評価]
各実施例および比較例によって製造された塗料組成物の物性を下記のように測定した後、その結果を下記表3および表4に示した。
[Evaluation of the physical properties]
The physical properties of the coating compositions prepared according to each example and comparative example were measured as follows, and the results are shown in Tables 3 and 4 below.

スパイラルフロー(spiral flow)
各実施例および比較例によって製造されたエポキシ樹脂組成物をスパイラルフローモールドを用いて加熱移送成形機(圧力70kg/cm、温度175℃、硬化時間120秒)でモールディングした後、製造物の流れ性を測定した。
spiral flow
The epoxy resin composition prepared according to each example and comparative example was molded using a spiral flow mold with a heat transfer molding machine (pressure 70 kg/cm 2 , temperature 175° C., curing time 120 seconds). sex was measured.

ゲル化時間(gelation time)
各実施例および比較例によって製造されたエポキシ樹脂組成物を少量ゲルタイマーに広くてかつ均一に塗布して、組成物のゲル化時間を測定した。
gelation time
A small amount of the epoxy resin composition prepared according to each example and comparative example was widely and uniformly applied to a gel timer to measure the gelling time of the composition.

耐トラッキング(CTI)
各実施例および比較例によって製造されたエポキシ樹脂組成物を使って厚さ3mmの試験片をモールディングしてPMC(175℃、4時間)後、CTI テスター(Tester)を使って耐トラッキング性を測定した。
Tracking resistance (CTI)
A test piece with a thickness of 3 mm was molded using the epoxy resin composition prepared according to each example and comparative example, and after PMC (175° C., 4 hours), tracking resistance was measured using a CTI tester. bottom.

誘電率(Dk)
各実施例および比較例によって製造されたエポキシ樹脂組成物を使って厚さ2mmの円形試験片をモールディングしてPMC(175℃、4時間)後、誘電率測定装置を使って測定した。
Dielectric constant (Dk)
Circular test pieces with a thickness of 2 mm were molded using the epoxy resin compositions prepared according to each example and comparative example, and after PMC (175° C., 4 hours), the dielectric constant was measured using a dielectric constant measuring apparatus.

剥離
各実施例および比較例によって製造されたエポキシ樹脂組成物をパッケージにモールディングしてPMC(175℃、4時間)後、恒温恒湿装置を用いて30℃/60%RH条件で192時間の間吸湿させた。以後、260℃で3回リフローを実施してパッケージ内部の銅、ニッケルおよび銀面(Plating)とエポキシ樹脂組成物の境界面に剥離が発生したパッケージ数を測定した。境界面剥離の解析は、超音波顕微鏡を用いた。
Peeling The epoxy resin composition prepared according to each example and comparative example was molded into a package, and after PMC (175°C, 4 hours), the temperature and humidity were kept under the conditions of 30°C/60% RH for 192 hours. Moisturized. Thereafter, reflow was performed three times at 260° C., and the number of packages in which peeling occurred at the interface between the copper, nickel and silver surfaces (plating) inside the package and the epoxy resin composition was measured. An ultrasonic microscope was used for the analysis of interfacial delamination.

Figure 0007268241000003
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Figure 0007268241000004
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上記表3および表4の結果から、本発明による実施例1~7のエポキシ樹脂組成物は、比較例1~8のエポキシ樹脂組成物と比べて全般的に物性に優れていることを確認できた。特に実施例1~7のエポキシ樹脂組成物は、耐トラッキング性に優れ、これを使って密封された半導体素子は、高い信頼性を確保できることが分かった。 From the results in Tables 3 and 4, it can be confirmed that the epoxy resin compositions of Examples 1 to 7 according to the present invention are generally superior in physical properties to the epoxy resin compositions of Comparative Examples 1 to 8. rice field. In particular, the epoxy resin compositions of Examples 1 to 7 were excellent in tracking resistance, and it was found that a semiconductor device sealed using this could ensure high reliability.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、優れた耐トラッキング性を示す。本発明によるエポキシ樹脂組成物を適用して封止された半導体素子は、高い信頼性を確保でき、特にインバータパワーモジュールパッケージに適用時にも耐トラッキング性を向上させることができる。 The epoxy resin composition of the present invention exhibits excellent tracking resistance. A semiconductor device encapsulated by applying the epoxy resin composition according to the present invention can ensure high reliability, and in particular, can improve tracking resistance when applied to an inverter power module package.

Claims (3)

エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤、硬化促進剤および添加剤を含むエポキシ樹脂組成物として
前記添加剤が、セリウムオキシドおよび非極性ポリエチレンワックスを含み、
前記セリウムオキシドの平均粒径が、0.1~2.0μmであり、
エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として、前記非極性ポリエチレンワックスを0.01~0.5重量%含み、
前記充填剤はセリウムオキシドを含まない、エポキシ樹脂組成物。
As an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, a filler, a curing accelerator and additives,
the additive comprises cerium oxide and a non-polar polyethylene wax;
The cerium oxide has an average particle size of 0.1 to 2.0 μm,
Based on the total weight of the epoxy resin composition, containing 0.01 to 0.5% by weight of the non-polar polyethylene wax,
The epoxy resin composition , wherein the filler does not contain cerium oxide .
エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として、前記セリウムオキシドを0.1~5重量%含む、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to claim 1, comprising 0.1 to 5% by weight of the cerium oxide based on the total weight of the epoxy resin composition. エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として、エポキシ樹脂2~20重量%、硬化剤1~20重量%、充填剤70~91重量%および硬化促進剤0.05~5重量%を含む、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 Based on the total weight of the epoxy resin composition, comprising 2-20% by weight of epoxy resin, 1-20% by weight of curing agent, 70-91% by weight of filler and 0.05-5% by weight of curing accelerator. 2. The epoxy resin composition according to 1.
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