JPH0583113B2 - - Google Patents

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JPH0583113B2
JPH0583113B2 JP19338288A JP19338288A JPH0583113B2 JP H0583113 B2 JPH0583113 B2 JP H0583113B2 JP 19338288 A JP19338288 A JP 19338288A JP 19338288 A JP19338288 A JP 19338288A JP H0583113 B2 JPH0583113 B2 JP H0583113B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
composition
alumina
group
moisture resistance
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP19338288A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0243279A (en
Inventor
Tetsuo Yoshida
Yoshio Fujimura
Minoru Takei
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP19338288A priority Critical patent/JPH0243279A/en
Publication of JPH0243279A publication Critical patent/JPH0243279A/en
Publication of JPH0583113B2 publication Critical patent/JPH0583113B2/ja
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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]

産業上の利用分野 本発明は、耐湿性に優れた硬化物を与える半導
体封止用エポキシ樹脂組成物及び該組成物の硬化
物により封止された半導体装置に関する。 従来の技術及び発明が解決しようとする課題 従来より、半導体装置の封止材料としては、エ
ポキシ樹脂、硬化剤、無機質充填剤を含むエポキ
シ樹脂組成物が多く使用されている。 しかしながら、エポキシ樹脂組成物を半導体装
置の封止に用いた場合、耐湿性に問題があり、こ
のためエポキシ樹脂組成物の製造に用いる成分中
のイオン性不純物量をできるだけ少なくしたり、
組成物中にイオン性不純物のトラツプ剤を添加す
ることも提案されているが、イオン性不純物の完
全、確実な除去或いはトラツプは実質的に不可能
であり、それ故かかる方法による耐湿性向上には
一定の限度がある。 また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の耐湿
性を向上させる他の手段として、シランカツプリ
ング剤を添加することも提案され、特に3−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,
4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキ
シシラン等のエポキシ系アルコキシシラン、3−
メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメル
カプト系アルコキシシラン、γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−
3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等の
アミン系アルコキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、3−メタアクリロキシプロピルトリメト
キシシラン等の不飽和炭化水素系アルコキシシラ
ンの添加が知られている。 しかし、上述したエポキシ系アルコキシシラン
の使用は、成形時にバリを発生させたり、添加量
の増加につれて電気特性を低下させるという問題
があり、更にこれらのエポキシ系アルコキシシラ
ンを添加したエポキシ樹脂組成物はシリコンチツ
プとの接着性が不十分で、これを用いて封止した
半導体装置は特に苛酷な条件下での耐湿テストで
不良が発生し易いという欠点がある。また、メル
カプト系アルコキシシランの使用は悪臭の問題が
あり、アミン系アルコキシシランの使用は組成物
の保存安定性を悪くさせるという問題がある。更
に、不飽和炭化水素系アルコキシシランは、フエ
ノール硬化性エポキシ樹脂と反応する官能基を有
していないため、カツプリング剤としての機能を
十分に発揮しない欠点を有する。 また特に、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の
無機質充填材としては、シリカやアルミナ等が使
用し得るが、アルミナを充填材として使用した場
合には、上述した官能基を有するアルコキシシラ
ンを添加しても、シリカを充填材に用いた場合と
比較して十分に耐湿性を付与し得ず、耐湿特性に
劣るという問題がある。 本発明は上記事情に鑑みなされたもので、上述
した官能性アルコキシシランを用いた場合の問題
を解決し得、優れた耐湿性を有する硬化物を与え
る半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び該組成物
の硬化物で封止された半導体装置を提供すること
を目的とする。 課題を解決するための手段及び作用 本発明者らは、耐湿性に優れた硬化物を与える
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るため、鋭
意検討を進めた結果、下記一般式(1)
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation that provides a cured product with excellent moisture resistance, and a semiconductor device encapsulated with the cured product of the composition. BACKGROUND ART Conventionally, epoxy resin compositions containing an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler have often been used as sealing materials for semiconductor devices. However, when epoxy resin compositions are used to encapsulate semiconductor devices, there are problems with moisture resistance.
Although it has been proposed to add a trapping agent for ionic impurities to the composition, it is virtually impossible to completely and reliably remove or trap ionic impurities, and therefore it is difficult to improve moisture resistance by such a method. has certain limits. Additionally, as another means of improving the moisture resistance of epoxy resin compositions for semiconductor encapsulation, it has been proposed to add silane coupling agents, particularly 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2-(3,
Epoxy-based alkoxysilanes such as 4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-
Mercapto alkoxysilane such as mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-
It is known to add amine alkoxysilanes such as 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, unsaturated hydrocarbon alkoxysilanes such as vinyltriethoxysilane, and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane. However, the use of the above-mentioned epoxy-based alkoxysilanes has the problem of generating burrs during molding and decreasing electrical properties as the amount added increases. Furthermore, epoxy resin compositions containing these epoxy-based alkoxysilanes The adhesion to silicon chips is insufficient, and semiconductor devices encapsulated using this have the disadvantage that they are likely to fail in moisture resistance tests under especially severe conditions. Further, the use of mercapto-based alkoxysilanes has the problem of bad odor, and the use of amine-based alkoxysilanes has the problem of worsening the storage stability of the composition. Furthermore, since unsaturated hydrocarbon alkoxysilanes do not have a functional group that reacts with phenol-curable epoxy resins, they have the disadvantage that they do not function adequately as coupling agents. In particular, silica, alumina, etc. can be used as an inorganic filler in an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, but when alumina is used as a filler, an alkoxysilane having the above-mentioned functional group may be added. However, compared to the case where silica is used as a filler, it cannot provide sufficient moisture resistance, and there is a problem that the moisture resistance is inferior. The present invention was made in view of the above circumstances, and provides an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation that can solve the problems when using the above-mentioned functional alkoxysilane and provides a cured product having excellent moisture resistance, and the composition. An object of the present invention is to provide a semiconductor device sealed with a cured product. Means and Effects for Solving the Problems The present inventors have carried out extensive studies in order to obtain an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation that provides a cured product with excellent moisture resistance, and have found that the following general formula (1)

【化】 (式中、R1はエポキシ基を有する有機基、R2
R3,R4はそれぞれ水素原子、アルケニル基、ア
リール基又はアラルキル基を示すが、これらは互
いに同一であつても異なつていてもよい。n,m
はそれぞれ0,1,2、又は3、1≦n+m≦3
である。)で示される有機けい素化合物を配合し
たことにより、その硬化物が極めて優れた耐湿性
を示し、この組成物を用いて封止した半導体装置
を高温高湿下に長時間放置してもアルミニウム配
線の腐蝕が良好に防止され、上記目的を効果的に
達成されることを見い出した。 更に、上記プロペノキシ基含有有機けい素化合
物の使用は、アルミナを無機質充填材として用い
た場合でも、優れた耐湿特性を与えることを知見
し、本発明をなすに至つたものである。 なお従来、プロペノキシ基含有有機けい素化合
物をエポキシ樹脂、硬化剤と併用することは知ら
れている(特公昭52−52892号公報)。しかし、こ
れは汎用のエポキシ樹脂に関して、その硬化特
性、保存安定性及び接着性の改良を目的とした1
液型室温硬化性組成物に関するものであり、上記
(1)式のプロペノキシ基含有有機けい素化合物を半
導体封止用エポキシ樹脂組成物に配合すること、
これにより耐湿性に優れた半導体封止物を与える
こと、特にアルミナを充填材とする組成物に対し
顕著な耐湿特性を与えるということは、本発明者
らの新知見である。 従つて、本発明は、 (イ) エポキシ樹脂、 (ロ) 硬化剤、 (ハ) 無機質充填材、 (ニ) (1)式の有機けい素化合物 を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及
び該組成物の硬化物で封止された半導体装置を提
供する。 以下、本発明につき更に詳述する。 本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使
用するエポキシ樹脂は、1分子中に1個以上のエ
ポキシ基を有するものであれば特に制限はなく、
例えばビスフエノール型エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂、クレゾールノボラツク型エポキシ樹
脂等が好適に使用されるが、特にクレゾールノボ
ラツク型エポキシ樹脂を使用することが望まし
い。なお、上記エポキシ樹脂は、組成物の耐湿性
の点から加水分解性塩素の含有量が500ppm以下、
遊離のNa,Clイオンが各々2ppm以下、有機酸含
有量が10ppm以下のものを用いることが好まし
い。 また、硬化剤はエポキシ樹脂に応じたものが使
用され、例えば無水トリメリツト酸、無水テトラ
ヒドロフタル酸等の無水物やフエノールノボラツ
ク樹脂などが用いられるが、中でもフエノールノ
ボラツク樹脂を用いることが最適である。なお、
硬化剤として使用するフエノールノボラツク樹脂
は、含有する遊離のNa,Clイオンが各々2ppm以
下、モノマーのフエノール量が1%以下であると
共に、製造時に残存する微量のホルムアルデヒド
のカニツアロ反応で生じる蟻酸等の有機酸が
100ppm以下であることが好ましく、遊離のNa,
Clイオンや有機酸の含有量が上記値より多いと組
成物で封止した半導体装置の耐湿特性が低下する
場合があり、モノマーのフエノール量が1%より
多いと、組成物で作つた成形品にボイド、未充
填、ひけ等の欠陥が発生する場合がある。更に、
フエノールノボラツク樹脂の軟化点は50〜120℃
が好適であり、50℃未満であると組成物のガラス
転移点が低くなつて耐熱性が悪くなる場合があ
り、120℃を越えると組成物の溶融粘度が高くな
つて作業性に劣る場合が生じる。 ここで、硬化剤の配合量は別に制限されない
が、上記エポキシ樹脂のエポキシ基と上記硬化剤
のフエノール性水酸基又は酸無水物基とのモル比
を0.8〜2、特に1〜1.5の範囲にすることが好適
である。両基のモル比が0.8より小さくなると組
成物の硬化特性や成形品のガラス転移温度(Tg)
が悪くなつて耐熱性が低下する場合があり、2よ
り大きくなると成形品のガラス転移温度や電気特
性が悪くなる場合がある。 更に、本発明組成物には、エポキシ樹脂と硬化
剤との反応を促進させるために硬化促進剤を配合
することが好ましい。硬化促進剤としては通常エ
ポキシ化合物の硬化に用いられる化合物、例えば
イミダゾール化合物、1,8−ジアザビシクロ
(5.4.0)ウンデセン−7(DBU)等のウンデセン
化合物、トリフエニルホスフイン等のホスフイン
化合物などが用いられるが、組成物の耐湿性の面
からこのうちトリフエニルホスフインを用いるこ
とが好ましい。なお、硬化促進剤の使用量は特に
制限されず、通常の使用量でも良い。 更に、無機質充填材としては、特に制限され
ず、公知の充填材が使用し得るが、石英粉末、ア
ルミナが最適である。 石英粉末の使用は、組成物の成形性、硬化物の
線膨張係数を下げることができる点で好適である
が、石英粉末としては非結晶性、結晶性のいずれ
であつてもよい。この場合、結晶性石英粉末の使
用は特に熱伝導性を良くするのに有効であり、非
結晶性石英粉末は線膨張係数を下げるのに有効で
ある。また、組成物の流動性を上げるためには、
球状の非結晶性石英の使用がより効果的である。
なお、これら石英粉末の純度は98.0%以上、特に
99.0%以上とすることが好ましい。 上記石英粉末の平均粒子径は5〜50μm、特に
10〜40μmが好ましい。平均粒子径が小さすぎる
と組成物の粘度が上がりすぎて金線の流れが発生
する場合があり、平均粒子径が大きすぎると特に
ゲートの小さい金型を用いて小型の成形物を成形
する際に金型ゲート口に石英粉末が詰まる場合が
生じる。なお、石英粉末中の粗大粒子はできるだ
け少ないことが好ましく、特に200μm以上の粒
子が0.2%以下であることが好適である。粗大粒
子があまり多くなると、トランスフアー成形した
際の未充填発生率が高くなる場合がある。 石英粉末の使用量は限定されず適宜選定される
が、線膨張係数、耐クラツク性の点、或いは組成
物粘度の点で上記エポキシ樹脂及び硬化剤の合計
配合量100重量部に対し100〜600重量部、特に150
〜300重量部とすることが好ましい。 一方、アルミナの使用はエポキシ樹脂組成物の
熱伝導率を上げる点で好適である。この場合、耐
湿特性の点で、アルミナとしては、純度が99.5%
以上でNa2Oの含有率が0.03%以下であり、かつ
100℃の水で抽出した時のNaイオンが含有量
5ppm以下、Clイオン含有量が1ppm以下であると
共に、平均粒子径が5μm〜60μmであり、かつ粒
子径250μm以上の粒子の含有量が1%以下であ
るα−アルミナの使用が推奨される。即ち、かか
るα−アルミナを使用した場合、同一配合量で結
晶シリカを使用した組成物の約2倍もしくはそれ
以上の高い熱伝導率が得られ、しかも組成物の流
動性や耐湿特性も良好で、高い熱伝導性と成形性
及び耐湿特性を兼ね備えたエポキシ樹脂組成物が
得られる。 このα−アルミナについて更に詳述すると、こ
れは、アルミナのα結晶粒子で、その酸化アルミ
ニウム(Al2O3)量、即ち純度が99.5%以上、好
ましくは99.8%以上の高純度のものが好適に使用
される。純度が99.5%未満のものを使用すると、
組成物の耐湿特性が劣る場合がある。 このようなα−アルミナは、一般に原料として
アルミナ水和物を含有するボーキサイトを使用
し、これを粉砕して水酸化ナトリウム溶液に入
れ、150〜250℃の蒸気加熱で溶融させてアルミン
酸ナトリウムを作つた後、得られる水酸化アルミ
ニウムを加水分解析出させ、次いで1000℃以上で
焼成するという工程で製造させるものであるが、
この場合、α−アルミナ中にはNa2Oが不純物と
して残り易い。そこで、α−アルミナとしては、
このNa2Oを除去し、Na2O含有率が全体の0.03g
以下、好ましくは0.01%以下にすると共に、更に
このα−アルミナ20gをイオン交換水100gに入
れて100℃で2時間抽出した時のNaイオンの含有
量を5ppm以下、好ましくは2ppm以下、Clイオン
の含有量を1ppm以下、好ましくは0.5ppm以下に
したものを使用するのが望ましい。α−アルミナ
のNa2O含有率やNaイオン及びClイオンの含有
量が上記値よりも多いものでは組成物の耐湿特性
が悪くなるおそれがある。 なお、α−アルミナを製造する方法としては、
上記方法以外に例えば(a)高純度のAlペレツトを
純水を満たした反応槽に入れ、この槽中に電極を
挿入して高周波火花放電させ、Alペレツトを水
と反応させて水酸化アルミニウムを作り、これを
焼成してα−アルミナを得る方法、(b)蒸留して精
製したアルキルアルミニウムやアルミニウムアル
コラートを加水分解して水酸化アルミニウムと
し、これを焼成してα−アルミナを得る方法など
を挙げることができる。 更に、上記α−アルミナとしては、平均粒子径
が5〜60μm、好ましくは10〜50μmであると共
に、250μm以上の粒子径を有する粒子が全体の
1%以下、好ましくは0.5%以下のものを用いる
ことが好適である。α−アルミナの平均粒子径が
5μmより小さいと、組成物の流動性が悪くなる
場合があり、平均粒径が60μmより大きかつた
り、粒子径が250μm以上の粒子が1%より多く
存在すると、組成物を成形する際に金型の摩耗が
ひどくなつたり、金型のゲート部分にアルミナ粒
子が詰まり、未充填が生じ、成形性が低下するお
それが生じる。 なおまた、α−アルミナは通常水酸化アルミニ
ウムを焼成して製造するため、工程中にα結晶粒
子が集まつて2次粒子を作り易い。この2次粒子
はエポキシ樹脂組成物の製造工程中でほぐすこと
はできず、このまま組成物化され、この2次粒子
を含有する組成物で半導体装置を作ると成形体内
部がポーラスになり、このポーラス部分から水が
侵入して半導体装置の耐湿特性が極端に悪くなる
場合がある。このため、α−アルミナ中の2次粒
子の含有率はα−アルミナ全体の10%以下、更に
好ましくは1%以下にすることが好ましい。 加えて、α−アルミナは、走査型電子顕微鏡写
真でのα粒子を観察した場合にα粒子の長径と短
径との軸比が1〜2、特に1.2〜1.7であることが
好ましく、軸比が2より大きいα−アルミナを用
いると、組成物の流動性が悪くなる場合がある。 α−アルミナの配合量は特に制限されず、適宜
選定される。この場合、α−アルミナの配合量を
多くするほど熱伝導性の高い組成物を得ることが
できるが、好ましくは組成物全体の60〜95%(重
量%、以下同様)、特に75〜90%である。α−ア
ルミナの配合量が60%より少ないと組成物の熱伝
導性が低い場合があり、95%より多いと組成物が
流動性に劣る場合が生じる。 なお、本発明においては、充填材として上記の
充填材の1種を単独で使用しても2種以上を併用
するようにしてもよい。 本発明の組成物には、上述した成分に加えて下
記一般式(1)
[Formula, R 1 is an organic group having an epoxy group, R 2 ,
R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom, an alkenyl group, an aryl group, or an aralkyl group, and these may be the same or different. n,m
are respectively 0, 1, 2, or 3, 1≦n+m≦3
It is. ), the cured product exhibits extremely excellent moisture resistance, and even if a semiconductor device sealed using this composition is left at high temperature and high humidity for a long time, aluminum will remain intact. It has been found that corrosion of the wiring can be effectively prevented and the above object can be effectively achieved. Furthermore, it was discovered that the use of the propenoxy group-containing organosilicon compound provides excellent moisture resistance even when alumina is used as an inorganic filler, leading to the present invention. It is known that a propenoxy group-containing organosilicon compound is used in combination with an epoxy resin and a curing agent (Japanese Patent Publication No. 52-52892). However, this is a general-purpose epoxy resin that aims to improve its curing characteristics, storage stability, and adhesive properties.
It relates to a liquid type room temperature curable composition, and the above
Blending the propenoxy group-containing organosilicon compound of formula (1) into an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation;
It is a new finding of the present inventors that this provides a semiconductor encapsulated product with excellent moisture resistance, and in particular, provides outstanding moisture resistance to a composition containing alumina as a filler. Therefore, the present invention provides an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation containing (a) an epoxy resin, (b) a curing agent, (c) an inorganic filler, and (d) an organosilicon compound of formula (1). and a semiconductor device sealed with a cured product of the composition. The present invention will be explained in more detail below. The epoxy resin used in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is not particularly limited as long as it has one or more epoxy groups in one molecule.
For example, bisphenol type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, cresol novolak type epoxy resins, etc. are preferably used, and it is particularly desirable to use cresol novolak type epoxy resins. In addition, from the viewpoint of moisture resistance of the composition, the above epoxy resin should have a hydrolyzable chlorine content of 500 ppm or less,
It is preferable to use one having free Na and Cl ions of 2 ppm or less each and an organic acid content of 10 ppm or less. In addition, the curing agent used is appropriate for the epoxy resin, such as anhydrides such as trimellitic anhydride and tetrahydrophthalic anhydride, and phenol novolak resin, among which it is most suitable to use phenol novolak resin. be. In addition,
The phenol novolak resin used as a curing agent contains 2 ppm or less of free Na and Cl ions each, 1% or less of phenol as a monomer, and contains formic acid, etc., which is generated by the cannizaro reaction of trace amounts of formaldehyde remaining during manufacturing. The organic acid of
It is preferably 100ppm or less, free Na,
If the content of Cl ions or organic acids is higher than the above values, the moisture resistance of semiconductor devices sealed with the composition may deteriorate, and if the amount of phenol in the monomer is higher than 1%, molded products made with the composition may deteriorate. Defects such as voids, unfilling, and sink marks may occur in the Furthermore,
The softening point of phenol novolac resin is 50-120℃
If the temperature is less than 50°C, the glass transition point of the composition may become low and the heat resistance may deteriorate; if it exceeds 120°C, the melt viscosity of the composition may become high and the workability may be poor. arise. Here, the blending amount of the curing agent is not particularly limited, but the molar ratio of the epoxy group of the epoxy resin to the phenolic hydroxyl group or acid anhydride group of the curing agent is in the range of 0.8 to 2, particularly 1 to 1.5. It is preferable that If the molar ratio of both groups is less than 0.8, the curing characteristics of the composition and the glass transition temperature (Tg) of the molded product will decrease.
If it is greater than 2, the glass transition temperature and electrical properties of the molded product may deteriorate. Furthermore, it is preferable to add a curing accelerator to the composition of the present invention in order to promote the reaction between the epoxy resin and the curing agent. As the curing accelerator, compounds normally used for curing epoxy compounds, such as imidazole compounds, undecene compounds such as 1,8-diazabicyclo(5.4.0) undecene-7 (DBU), and phosphine compounds such as triphenylphosphine, etc. are used. However, from the viewpoint of moisture resistance of the composition, it is preferable to use triphenylphosphine. Note that the amount of the curing accelerator used is not particularly limited, and may be a normal amount. Further, the inorganic filler is not particularly limited and any known filler may be used, but quartz powder and alumina are most suitable. The use of quartz powder is suitable in terms of the moldability of the composition and the ability to lower the linear expansion coefficient of the cured product, but the quartz powder may be either amorphous or crystalline. In this case, the use of crystalline quartz powder is particularly effective for improving thermal conductivity, and the use of amorphous quartz powder is effective for lowering the coefficient of linear expansion. In addition, in order to increase the fluidity of the composition,
The use of spherical amorphous quartz is more effective.
The purity of these quartz powders is 98.0% or higher, especially
It is preferable to set it to 99.0% or more. The average particle diameter of the above quartz powder is 5 to 50 μm, especially
The thickness is preferably 10 to 40 μm. If the average particle size is too small, the viscosity of the composition may increase too much and gold wire flow may occur, while if the average particle size is too large, it may cause problems, especially when molding small objects using a mold with a small gate. Occasionally, the mold gate opening may become clogged with quartz powder. Note that it is preferable that the amount of coarse particles in the quartz powder be as small as possible, and it is particularly preferable that the amount of particles of 200 μm or more is 0.2% or less. If the amount of coarse particles is too large, the rate of unfilling during transfer molding may increase. The amount of quartz powder to be used is not limited and can be selected as appropriate, but from the viewpoint of linear expansion coefficient, crack resistance, or composition viscosity, it should be 100 to 600 parts by weight based on the total amount of the epoxy resin and curing agent 100 parts by weight. parts by weight, especially 150
The amount is preferably 300 parts by weight. On the other hand, the use of alumina is suitable in terms of increasing the thermal conductivity of the epoxy resin composition. In this case, in terms of moisture resistance, the purity of alumina is 99.5%.
The content of Na 2 O is 0.03% or less, and
Na ion content when extracted with water at 100℃
It is recommended to use α-alumina having a Cl ion content of 5 ppm or less, a Cl ion content of 1 ppm or less, an average particle size of 5 μm to 60 μm, and a content of particles with a particle size of 250 μm or more of 1% or less. That is, when such α-alumina is used, a thermal conductivity that is approximately twice or more than that of a composition using crystalline silica in the same amount can be obtained, and the composition also has good fluidity and moisture resistance. , an epoxy resin composition having high thermal conductivity, moldability, and moisture resistance can be obtained. To explain this α-alumina in more detail, it is α-crystalline particles of alumina, and the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) content, that is, the purity is 99.5% or more, preferably 99.8% or more. used for. If you use something with a purity of less than 99.5%,
The moisture resistance properties of the composition may be poor. Such α-alumina is generally produced by using bauxite containing alumina hydrate as a raw material, crushing it, putting it in a sodium hydroxide solution, and melting it with steam heating at 150 to 250°C to form sodium aluminate. After production, the resulting aluminum hydroxide is hydrolyzed and then fired at a temperature of 1000°C or higher.
In this case, Na 2 O tends to remain as an impurity in α-alumina. Therefore, as α-alumina,
By removing this Na 2 O, the total Na 2 O content is reduced to 0.03g.
Hereinafter, the content of Na ions should be preferably 0.01% or less, and the content of Na ions should be 5ppm or less, preferably 2ppm or less, when 20g of this α-alumina was added to 100g of ion-exchanged water and extracted at 100℃ for 2 hours. It is desirable to use a material with a content of 1 ppm or less, preferably 0.5 ppm or less. If the Na 2 O content and the Na ion and Cl ion contents of α-alumina are higher than the above values, the moisture resistance of the composition may deteriorate. Note that the method for producing α-alumina is as follows:
In addition to the above method, for example, (a) high-purity Al pellets are placed in a reaction tank filled with pure water, an electrode is inserted into the tank and a high-frequency spark discharge is generated, and the Al pellets are reacted with water to produce aluminum hydroxide. (b) Hydrolyzing distilled and purified alkyl aluminum or aluminum alcoholate to form aluminum hydroxide, and calcining this to obtain α-alumina. can be mentioned. Furthermore, the α-alumina used has an average particle size of 5 to 60 μm, preferably 10 to 50 μm, and the proportion of particles having a particle size of 250 μm or more is 1% or less, preferably 0.5% or less of the total. It is preferable that The average particle size of α-alumina is
If the particle size is smaller than 5 μm, the fluidity of the composition may deteriorate, and if the average particle size is larger than 60 μm or if the particle size is 250 μm or more and is present in an amount greater than 1%, gold may be lost when molding the composition. There is a risk that the mold will become severely worn, or the gate portion of the mold will become clogged with alumina particles, resulting in unfilling and deterioration of moldability. Furthermore, since α-alumina is usually produced by firing aluminum hydroxide, α-crystal particles tend to gather during the process to form secondary particles. These secondary particles cannot be loosened during the manufacturing process of the epoxy resin composition, and are made into a composition as is, and when a semiconductor device is made from a composition containing these secondary particles, the inside of the molded body becomes porous; In some cases, water may enter the semiconductor device and the moisture resistance characteristics of the semiconductor device may become extremely poor. Therefore, the content of secondary particles in α-alumina is preferably 10% or less, more preferably 1% or less of the total α-alumina. In addition, α-alumina preferably has an axial ratio between the major axis and the minor axis of α particles of 1 to 2, particularly 1.2 to 1.7, when α particles are observed in a scanning electron micrograph. If α-alumina is used, the fluidity of the composition may deteriorate. The blending amount of α-alumina is not particularly limited and may be selected as appropriate. In this case, a composition with higher thermal conductivity can be obtained by increasing the blending amount of α-alumina, but preferably 60 to 95% (wt%, the same applies hereinafter) of the entire composition, especially 75 to 90%. It is. If the amount of α-alumina blended is less than 60%, the thermal conductivity of the composition may be low, and if it is more than 95%, the composition may have poor fluidity. In addition, in the present invention, one type of the above-mentioned fillers may be used alone or two or more types may be used in combination as the filler. In addition to the above-mentioned components, the composition of the present invention contains the following general formula (1):

【化】 (式中、R1はエポキシ基を有する有機基、R2
R3,R4はそれぞれ水素原子、アルケニル基、ア
リール基又はアラルキル基を示すが、これらは互
いに同一であつても異なつていてもよい。n,m
はそれぞれ0,1,2、又は3、1≦n+m≦3
である。)で示される有機けい素化合物を配合す
る。 この場合、R1としては具体的には
[Formula, R 1 is an organic group having an epoxy group, R 2 ,
R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom, an alkenyl group, an aryl group, or an aralkyl group, and these may be the same or different. n, m
are respectively 0, 1, 2, or 3, 1≦n+m≦3
It is. ) is added. In this case, R 1 is specifically

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 などが例示される。ここで、R5は、−CH2CH2Examples include [Formula]. Here, R 5 is −CH 2 CH 2

【式】【formula】

【式】 −CH2CH2CH2−等の炭素数2〜5の2価の炭化
水素基を示す。 また、R2,R3,R4の低級アルキル基としては
メチル基、エチル基、プロピル基等が、アルケニ
ル基としてはビニル基、アリル基等が、アリール
基としてはフエニル基、トリル基等が、アラルキ
ル基としてはベンジル基等がそれぞれ例示され
る。 このような有機けい素化合物としては、具体的
に下記のものを挙げることができる。
[Formula] Represents a divalent hydrocarbon group having 2 to 5 carbon atoms such as -CH 2 CH 2 CH 2 -. In addition, lower alkyl groups of R 2 , R 3 , and R 4 include methyl, ethyl, propyl, etc., alkenyl groups include vinyl, allyl, etc., and aryl groups include phenyl, tolyl, etc. , benzyl group, etc. are exemplified as the aralkyl group. Specific examples of such organosilicon compounds include the following.

【化】[ka]

【化】[ka]

【化】[ka]

【化】[ka]

【式】 なお、上記有機けい素化合物は、エポキシ基を
含むものであるが、上述したエポキシ系アルコキ
シシランを用いた場合のように成形時におけるバ
リの発生、電気特性の低下、シリコンチツプとの
接着性の低下等の問題は生じ難いものである。 上記(1)式の有機けい素化合物は、その1種を単
独で用いても2種以上を併用するようにしてもよ
いが、これら有機けい素化合物としては半導体装
置特性の点からNa,Cl量がそれぞれ300ppm以
下、特に5ppm以下のものを使用することが好ま
しい。 この有機けい素化合物の配合量は無機質充填材
100重量部に対して0.05〜10重量部、特に0.2〜1
重量部とすることが好ましい。0.05重量部より少
ない配合量では添加による耐湿性の向上が十分認
められない場合があり、10重量部を超えると成形
時にバリの発生が大きくなり、硬化物の耐湿性が
悪くなる場合がある。 (1)式の有機けい素化合物の添加方法には特に制
限はなく、通常の混合法が採用できるが、特に無
機質充填材とよく混合する方法が好ましく、例え
ばインテグラルブレンド又は有機けい素化合物を
アセトン、メタノール、水等の溶媒で希釈してこ
れを無機質充填材と混合した後、乾燥して上記溶
媒を飛散させ、無機質充填材の表面に上記有機け
い素化合物を付着する方法などを好適に採用する
ことができる。 本発明の組成物には、更に必要により各種の添
加剤を添加することができ、例えばカルナバワツ
クス等のワツクス類、ステアリン酸等の脂肪酸や
その金属塩などの離型剤(中でも接着性、離型性
の面からカルナバワツクスが好適に用いられる)、
有機ゴム系やシリコーン系の可撓性付与剤、カー
ボンブラツク、コバルトブルー、ベンガラ等の顔
料、酸化アンチモン、ハロゲン化合物等の難燃化
剤、老化防止剤、その他の添加剤の1種又は2種
以上を配合することができる。またこの場合、本
発明の効果を損なわない範囲で公知のアルコキシ
シランを添加しても差支えない。 なお、本発明のエポキシ樹脂組成物は、その製
造に際し、上述した成分の所定量を均一に撹拌、
混合し、予め70〜95℃に加熱してあるニーダー、
ロール、エクストルーダーなどで混練、冷却し、
粉砕するなどの方法で得ることができる。ここ
で、成分の配合順序に特に制限はない。 上述したように、本発明のエポキシ樹脂組成物
はIC,LSI、トランジスタ、サイリスタ、ダイオ
ード等の半導体装置の封止用に使用するものであ
り、プリント回路板の製造などにも有効に使用で
きる。 ここで、半導体装置の封止を行なう場合は、従
来より採用されている成形法、例えばトランスフ
ア成形、インジエク成形、注型法などを採用して
行なうことができる。この場合、エポキシ樹脂組
成物の成形温度は150〜180℃、ポストキユアーは
150〜180℃で2〜16時間行なうことが好ましい。 発明の効果 以上説明したように本発明の半導体装置封止用
エポキシ樹脂組成物は、(1)式の有機けい素化合物
を配合したことにより、耐湿性の優れた硬化物を
与え、この組成物を用いて封止された半導体装置
は高い信頼性を有する。 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限され
るものではない。なお、以下の例において部はい
ずれも重量部を示す。 実施例1〜5、比較例1及び2 クレゾールノボラツクエポキシ樹脂(軟化点60
℃、加水分解性Cl300ppm、Na,Cl各1ppm、有
機酸の含有率50ppm、エポキシ当量200)62部、
臭素化ノボラツクエポキシ樹脂(Br含有率35%、
エポキシ当量286)7部、ノボラツクフエノール
樹脂(軟化点80℃、フリーフエノール量0.1%、
有機酸20ppm、Na,Cl各1ppm)31部、Sb2O310
部、カルナバワツクス1.5部、カーボンブラツク
2.0部、2−フエニルイミダゾール0.75部、α−
アルミナ(純度(Al2O3量)99.9%、Na2O含有率
0.03%、100℃の水で抽出したときのNaイオン
3ppm、Clイオン0.5ppm、平均粒子径20μm、
250μm以上の粒子径を有する粒子含有率が0.01
%、粒子の長径と短径の軸比が1.4)600部、及び
下記に示す添加剤2.0重量部を100℃の加熱ロール
で8分間混合、混練し、冷却した後、粉砕してエ
ポキシ樹脂成形材料を得た。 添加剤
[Formula] The above organosilicon compound contains an epoxy group, but as in the case of using the above-mentioned epoxy-based alkoxysilane, it may cause burrs during molding, decrease in electrical properties, and adhesion to silicon chips. Problems such as a decrease in the amount of water are unlikely to occur. The organosilicon compounds of formula (1) above may be used alone or in combination of two or more, but these organosilicon compounds include Na, Cl, and It is preferable to use 300 ppm or less, especially 5 ppm or less of each. The amount of this organosilicon compound is the inorganic filler.
0.05 to 10 parts by weight, especially 0.2 to 1 part by weight per 100 parts by weight
Preferably, it is expressed in parts by weight. If the amount is less than 0.05 parts by weight, the moisture resistance may not be sufficiently improved by addition, and if it exceeds 10 parts by weight, burrs will increase during molding, and the moisture resistance of the cured product may deteriorate. There is no particular restriction on the method of adding the organosilicon compound of formula (1), and a normal mixing method can be adopted, but a method in which it is well mixed with an inorganic filler is particularly preferred. For example, an integral blend or an organosilicon compound is added. Preferred methods include diluting with a solvent such as acetone, methanol, water, etc., mixing this with the inorganic filler, drying to scatter the solvent, and attaching the organosilicon compound to the surface of the inorganic filler. Can be adopted. Various additives may be added to the composition of the present invention if necessary, such as waxes such as carnauba wax, mold release agents such as fatty acids such as stearic acid, and metal salts thereof (among others, adhesive properties, Carnauba wax is preferably used in terms of mold releasability),
One or two types of organic rubber-based or silicone-based flexibility imparting agents, pigments such as carbon black, cobalt blue, red iron, flame retardants such as antimony oxide and halogen compounds, anti-aging agents, and other additives. The above can be blended. Further, in this case, a known alkoxysilane may be added to the extent that the effects of the present invention are not impaired. The epoxy resin composition of the present invention is manufactured by uniformly stirring a predetermined amount of the above-mentioned components,
A kneader that has been mixed and preheated to 70-95℃,
Knead with rolls, extruders, etc., cool,
It can be obtained by methods such as crushing. Here, there is no particular restriction on the order of blending the components. As mentioned above, the epoxy resin composition of the present invention is used for sealing semiconductor devices such as ICs, LSIs, transistors, thyristors, and diodes, and can also be effectively used for manufacturing printed circuit boards. Here, when sealing the semiconductor device, conventionally used molding methods such as transfer molding, in-die molding, and casting can be used. In this case, the molding temperature of the epoxy resin composition is 150 to 180℃, and the post cure is
It is preferable to carry out the reaction at 150 to 180°C for 2 to 16 hours. Effects of the Invention As explained above, the epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices of the present invention provides a cured product with excellent moisture resistance by blending the organosilicon compound of formula (1). A semiconductor device sealed using this method has high reliability. EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the Examples below. In addition, in the following examples, all parts indicate parts by weight. Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 and 2 Cresol novolak epoxy resin (softening point 60
°C, hydrolyzable Cl 300ppm, Na, Cl each 1ppm, organic acid content 50ppm, epoxy equivalent 200) 62 parts,
Brominated novolac epoxy resin (Br content 35%,
Epoxy equivalent 286) 7 parts, novolac phenol resin (softening point 80℃, free phenol amount 0.1%,
Organic acid 20ppm, Na, Cl each 1ppm) 31 parts, Sb 2 O 3 10
1.5 parts, carnauba wax, carbon black
2.0 parts, 2-phenylimidazole 0.75 parts, α-
Alumina (purity ( Al2O3 amount ) 99.9%, Na2O content
0.03% Na ion when extracted with water at 100℃
3ppm, Cl ion 0.5ppm, average particle size 20μm,
Particle content with a particle size of 250μm or more is 0.01
%, particle axis ratio of major axis to minor axis is 1.4) 600 parts and 2.0 parts by weight of the following additives were mixed and kneaded for 8 minutes with heated rolls at 100°C, cooled, and then crushed to form epoxy resin. I got the material. Additive

【化】[ka]

【化】[ka]

【化】[ka]

【化】[ka]

【化】 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン(信越化学工業(株)社製グレード名KBM403)
[Chemical] γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (grade name KBM403, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)

【式】 得られたエポキシ樹脂成形材料の特性を下記方
法で測定した。 結果を第1表に示す。 (イ) スパイラルフロー値 EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、
70Kg/cm2の条件で測定した。 (ロ) アルミニウム配線腐蝕率の測定方法 アルミニウム金属電極の腐蝕を検討するために
設計した14ピンICにエポキシ樹脂組成物をトラ
ンスフアーモールド法で成形し、180℃で4時間
ポストキユアーした。これを2気圧、120℃の水
蒸気中に放置するプレツシヤークツカーテストを
実施し、1000時間後のアルミニウム腐蝕により発
生した断線の発生率(%)を測定した。 (ハ) 誘電率、誘電正接での耐湿性 直径70mm、長さ2mmの円盤状成形物をトランス
フアー成形により作製し、180℃で4時間ポスト
キユアーした。この試料の初期の誘電率、誘電正
接を1KHzで測定した後、2気圧、120℃の水蒸気
中に放置するプレツシヤークツカーテストを実施
し、500時間後の誘電率、誘電正接を測定した。 結果を第1表に示す
[Formula] The properties of the obtained epoxy resin molding material were measured by the following method. The results are shown in Table 1. (a) Spiral flow value: 175℃, using a mold that complies with EMMI standards.
Measured under the condition of 70Kg/cm 2 . (b) Method for measuring corrosion rate of aluminum wiring A 14-pin IC designed to examine corrosion of aluminum metal electrodes was molded with an epoxy resin composition by transfer molding, and post-cured at 180°C for 4 hours. A pressure vacuum test was carried out in which this was left in water vapor at 2 atmospheres and 120°C, and the incidence (%) of wire breakage caused by aluminum corrosion after 1000 hours was measured. (c) Moisture resistance in terms of dielectric constant and dielectric loss tangent A disk-shaped molded product with a diameter of 70 mm and a length of 2 mm was produced by transfer molding, and post-cured at 180° C. for 4 hours. After measuring the initial permittivity and dielectric loss tangent of this sample at 1KHz, we conducted a pressure-jerker test in which it was left in water vapor at 2 atm and 120℃, and measured the dielectric constant and dielectric loss tangent after 500 hours. . The results are shown in Table 1.

【表】 実施例6、比較例3 アルミナの代りに結晶石英粉末(平均粒子径
32μm、200μm以上の粒子量0.1%、SiO2純度99.8
%)を用いた以外は実施例1、比較例1と同様に
してエポキシ樹脂組成物を製造し、そのスパイラ
ルフロー、耐湿性を評価した。結果を第2表に示
す。
[Table] Example 6, Comparative Example 3 Crystalline quartz powder (average particle size
32μm, particle amount over 200μm 0.1%, SiO 2 purity 99.8
An epoxy resin composition was produced in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1 except that %) was used, and its spiral flow and moisture resistance were evaluated. The results are shown in Table 2.

【表】【table】

【表】 第1,2表の結果より、(1)式の有機けい素化合
物の配合によつて硬化物の耐湿性を顕著に向上さ
せることが認められる。
[Table] From the results in Tables 1 and 2, it is recognized that the moisture resistance of the cured product is significantly improved by blending the organosilicon compound of formula (1).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エポキシ樹脂と硬化剤と無機質充填剤とを含
有するエポキシ樹脂組成物において、下記一般式
(1) 【化】 (式中、R1はエポキシ基を有する有機基、R2
R3,R4はそれぞれ水素原子、アルケニル基、ア
リール基又はアラルキル基を示すが、これらは互
いに同一であつても異なつていてもよい。n,m
はそれぞれ0,1,2、又は3、1≦n+m≦3
である。)で示される有機けい素化合物を配合し
てなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。 2 請求項1記載の組成物の硬化物で封止された
半導体装置。
[Claims] 1. In an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler, the following general formula
(1) [Formula, R 1 is an organic group having an epoxy group, R 2 ,
R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom, an alkenyl group, an aryl group, or an aralkyl group, and these may be the same or different. n, m
are respectively 0, 1, 2, or 3, 1≦n+m≦3
It is. ) An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, characterized in that it contains an organosilicon compound represented by: 2. A semiconductor device sealed with a cured product of the composition according to claim 1.
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