JPH06128357A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH06128357A
JPH06128357A JP13826291A JP13826291A JPH06128357A JP H06128357 A JPH06128357 A JP H06128357A JP 13826291 A JP13826291 A JP 13826291A JP 13826291 A JP13826291 A JP 13826291A JP H06128357 A JPH06128357 A JP H06128357A
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JP
Japan
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epoxy resin
dinaphthol
component
resin composition
semiconductor device
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Application number
JP13826291A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Maeda
政利 前田
Shinya Akizuki
伸也 秋月
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.)
Nitto Denko Corp
DKS Co Ltd
Original Assignee
Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Nitto Denko Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd, Nitto Denko Corp filed Critical Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
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Publication of JPH06128357A publication Critical patent/JPH06128357A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an epoxy resin compsn. excellent in resistance to thermal shock and useful for sealing a semiconductor device by compounding an epoxy resin, a curative component contg. a dinaphthol compd., a cure accelerator, and an inorg. filler. CONSTITUTION:An epoxy resin compsn. comprises an epoxy resin, a curative component contg. at least 30wt.% at least one dinaphthol compd. selected from compds. of formulae I and II wherein m and n are each an integer of 0-5, an inorg. filler, and a cure accelerator. The curative component contains another curative such as a phenol novolac resin or a cresol novolac resin.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、信頼性、特に耐熱衝
撃性に優れた半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device excellent in reliability, particularly thermal shock resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】トランジスター,IC,LSI等の半導
体素子は、従来からセラミツクパツケージ等によつて封
止され、半導体装置化されているが、最近では、コス
ト,量産性の観点から、プラスチツクパツケージを用い
た樹脂封止が主流になつている。この種の樹脂封止に
は、従来からエポキシ樹脂が使用されており良好な成績
を収めている。しかしながら、半導体分野の技術革新に
よつて集積度の向上とともに素子サイズの大形化,配線
の微細化が進み、パツケージも小形化,薄形化する傾向
にあり、これに伴つて封止材料に対してより以上の信頼
性(半導体装置の熱応力の低減,耐湿信頼性,耐熱衝撃
性等)の向上が要望されている。特に、近年、半導体素
子サイズはますます大形化する傾向にあり、半導体封止
樹脂の性能を評価する加速試験である熱サイクル試験
(TCTテスト)に対するより以上の耐熱信頼性が要求
されている。また、半導体パツケージの実装方法として
表面実装が主流になつてきており、このために半導体パ
ツケージを吸湿させた上で半田溶融液に浸漬してもパツ
ケージにクラツクや膨れが発生しないという特性が要求
されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor devices such as transistors, ICs, and LSIs have been sealed as semiconductor devices by sealing with a ceramic package or the like, but recently, from the viewpoint of cost and mass productivity, plastic packages have been used. The resin sealing used has become the mainstream. Epoxy resin has been used for this type of resin encapsulation and has achieved good results. However, technological innovations in the semiconductor field have led to an increase in the degree of integration as well as an increase in the size of elements and miniaturization of wiring, which tends to make the packages smaller and thinner. On the other hand, there is a demand for higher reliability (reduction of thermal stress of semiconductor devices, reliability of moisture resistance, thermal shock resistance, etc.). In particular, in recent years, the size of semiconductor elements has tended to become larger and larger, and higher heat resistance reliability than the thermal cycle test (TCT test), which is an accelerated test for evaluating the performance of semiconductor encapsulating resin, is required. . In addition, surface mounting has become the mainstream mounting method for semiconductor packages.Therefore, it is required that the package does not crack or swell even if it is immersed in a solder melt after absorbing the moisture. ing.

【0003】そして、従来からクレゾールノボラツク型
エポキシ樹脂とノボラツク型フエノール樹脂を含有する
エポキシ樹脂組成物を使用することにより、耐熱衝撃性
の向上が検討されてきた。しかしながら、その効果とし
ては未だ充分なものではない。
Further, conventionally, improvement of thermal shock resistance has been studied by using an epoxy resin composition containing a cresol novolak type epoxy resin and a novolak type phenol resin. However, the effect is not yet sufficient.

【0004】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、耐熱衝撃性に優れた半導体装置の提供をその
目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor device having excellent thermal shock resistance.

【0005】上記の目的を達成するため、この発明の半
導体装置は、下記の(A)〜(D)成分を含み、(B)
成分のジナフトール化合物が硬化剤成分中30重量%以
上の割合で含有されているエポキシ樹脂組成物を用いて
半導体素子を封止するという構成をとる。
To achieve the above object, a semiconductor device of the present invention contains the following components (A) to (D), and (B)
The epoxy resin composition containing the dinaphthol compound as a component in an amount of 30% by weight or more in the curing agent component is used to seal the semiconductor element.

【0006】(A)エポキシ樹脂。 (B)下記の一般式(1)および(2)で表されるジナ
フトール化合物の少なくとも一方。
(A) Epoxy resin. (B) At least one of the dinaphthol compounds represented by the following general formulas (1) and (2).

【0007】[0007]

【化3】 (C)無機質充填剤。 (D)硬化促進剤。[Chemical 3] (C) Inorganic filler. (D) Curing accelerator.

【0008】[0008]

【作用】すなわち、本発明者らは、耐熱衝撃性の向上を
実現するために一連の研究を重ねた。その結果、硬化剤
として、前記一般式(1)および(2)の片方もしくは
双方を、ジナフトール化合物全体中において特定の割合
で用いたエポキシ樹脂組成物を用い樹脂封止すると、耐
熱衝撃性に優れるようになることを見出しこの発明に到
達した。
FUNCTIONS That is, the present inventors have conducted a series of studies in order to improve the thermal shock resistance. As a result, when a resin is encapsulated with an epoxy resin composition in which one or both of the general formulas (1) and (2) are used as a curing agent in a specific ratio in the whole dinaphthol compound, the resin is excellent in thermal shock resistance. The present invention has been achieved by finding out that it comes to be.

【0009】つぎに、この発明を詳細に説明する。Next, the present invention will be described in detail.

【0010】この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物
は、エポキシ樹脂(A成分)と、特殊なジナフトール化
合物(B成分)と、無機質充填剤(C成分)と、硬化促
進剤(D成分)とを用いて得られるものであり、通常、
粉末状あるいはこれを打錠したタブレツト状になつてい
る。
The epoxy resin composition used in the present invention comprises an epoxy resin (component A), a special dinaphthol compound (component B), an inorganic filler (component C), and a curing accelerator (component D). Is obtained by using
It is in the form of powder or tablets that are tableted.

【0011】上記エポキシ樹脂(A成分)としては、特
に限定するものではなく従来公知のものがあげられ、例
えばビスフエノール型エポキシ樹脂,フエノールノボラ
ツク型エポキシ樹脂,クレゾールノボラツク型エポキシ
樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは併せて用
いられる。
The above-mentioned epoxy resin (component A) is not particularly limited and may be a conventionally known one, for example, bisphenol type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin and the like. To be These may be used alone or in combination.

【0012】上記特殊なジナフトール化合物(B成分)
としては、上記エポキシ樹脂(A成分)の硬化剤として
作用するものであり、前記一般式(1)および(2)で
表されるジナフトール化合物の片方もしくは双方があげ
られる。そして、前記一般式(1)および(2)におい
て、mおよびnの値は0〜5の範囲のものを用いる必要
がある。すなわち、mおよびnの値が5を超えると流動
性が低下し成形性が悪化するからである。これら特殊な
ジナフトール化合物は、分子中の主鎖にそれぞれジナフ
トール〔一般式(1)〕およびジナフトールとジシクロ
ペンタジエン〔一般式(2)〕を有する耐水性の硬化剤
であり、これらジナフトール化合物を用いることより従
来では得られなかつた耐熱衝撃性に優れたエポキシ樹脂
組成物が得られる。そして、上記特殊なジナフトール化
合物のみで硬化剤成分を構成してもよいし、それ以外
の、通常用いられる他の硬化剤と併用してもよい。前者
の場合には、B成分の全部が上記一般式(1)および
(2)で表されるジナフトール化合物の片方もしくは双
方のみで構成され、後者の場合にはB成分の一部が上記
上記一般式(1)および(2)で表されるジナフトール
化合物の片方もしくは双方で構成されることとなる。上
記通常用いられる硬化剤としては、例えばフエノールノ
ボラツク樹脂,クレゾールノボラツク樹脂等があげられ
る。
The above-mentioned special dinaphthol compound (component B)
Are those which act as a curing agent for the epoxy resin (component A), and include one or both of the dinaphthol compounds represented by the general formulas (1) and (2). In the general formulas (1) and (2), the values of m and n need to be in the range of 0-5. That is, when the values of m and n exceed 5, the fluidity decreases and the moldability deteriorates. These special dinaphthol compounds are water-resistant curing agents having dinaphthol [general formula (1)] and dinaphthol and dicyclopentadiene [general formula (2)] in the main chain of the molecule, and these dinaphthol compounds are used. As a result, an epoxy resin composition excellent in thermal shock resistance which has never been obtained can be obtained. The curing agent component may be composed of only the above-mentioned special dinaphthol compound, or may be used in combination with other curing agent that is normally used. In the former case, all of the B component is composed of only one or both of the dinaphthol compounds represented by the above general formulas (1) and (2), and in the latter case, a part of the B component is part of the above general formula. It is composed of one or both of the dinaphthol compounds represented by the formulas (1) and (2). Examples of the above-mentioned curing agent usually used include phenol novolak resin and cresol novolak resin.

【0013】前記一般式(1)および(2)で表される
ジナフトール化合物の混合割合は、エポキシ樹脂組成物
の硬化性および耐熱衝撃性でのバランスとの観点から、
モル比で0.8〜1.1の割合に設定するのが好まし
い。
The mixing ratio of the dinaphthol compounds represented by the general formulas (1) and (2) is in consideration of the balance between the curability and the thermal shock resistance of the epoxy resin composition.
The molar ratio is preferably set to 0.8 to 1.1.

【0014】さらに、前記一般式(1)および(2)で
表されるジナフトール化合物の含有割合は、硬化剤成分
中中30重量%(以下「%」と略す)以上に設定する必
要があり、特に好ましくは60%以上である。すなわ
ち、含有量が30%未満では耐水性が上がらず耐熱衝撃
性が不充分となる。
Further, the content ratio of the dinaphthol compound represented by the general formulas (1) and (2) must be set to 30% by weight (hereinafter abbreviated as "%") in the curing agent component, It is particularly preferably 60% or more. That is, if the content is less than 30%, the water resistance does not increase and the thermal shock resistance becomes insufficient.

【0015】前記一般式(1)で表されるジナフトール
化合物は、例えばつぎのようにして製造することができ
る。すなわち、酸性触媒(例えばシユウ酸等)をホルマ
リンに溶解した液を加熱溶融したフエノールおよびジナ
フトールに加え、さらにこれに30分〜2時間後、塩酸
を加え数十分加熱した後冷却する。つぎに、110〜1
20℃で2〜3時間脱水し、ついで未反応モノマーを減
圧蒸留,分別沈澱法等で除去することにより製造するこ
とができる。
The dinaphthol compound represented by the general formula (1) can be produced, for example, as follows. That is, a solution prepared by dissolving an acidic catalyst (for example, oxalic acid) in formalin is added to heat-melted phenol and dinaphthol. Further, after 30 minutes to 2 hours, hydrochloric acid is added and heating is performed for several tens of minutes, followed by cooling. Next, 110-1
It can be produced by dehydrating at 20 ° C. for 2 to 3 hours, and then removing unreacted monomers by distillation under reduced pressure, fractional precipitation or the like.

【0016】また、前記一般式(2)で表されるジナフ
トール化合物は、例えばつぎのようにして製造すること
ができる。すなわち、ジナフトールを加熱溶融し、これ
に酸性触媒(例えばルイス酸等)を添加し、均一に溶解
した後、80〜220℃に加熱しジシクロペンタジエン
を滴下する。添加時間は1〜10時間、その後さらに1
〜10時間反応させる。ついで、未反応モノマーを減圧
蒸留,分別沈澱法等で除去することにより製造すること
ができる。
The dinaphthol compound represented by the general formula (2) can be produced, for example, as follows. That is, dinaphthol is heated and melted, an acidic catalyst (for example, a Lewis acid, etc.) is added to this, and it is uniformly dissolved. Addition time is 1 to 10 hours, then 1 more
Allow to react for 10 hours. Then, the unreacted monomer can be produced by removing the unreacted monomer by distillation under reduced pressure, a fractional precipitation method or the like.

【0017】上記エポキシ樹脂(A成分)および特殊な
ジナフトール化合物(B成分)とともに用いられる無機
質充填剤(C成分)としては、特に限定するものではな
く従来公知のものが用いられ、例えば石英ガラス粉末,
タルク,炭素繊維,シリカ粉末およびアルミナ粉末等が
あげられる。特にシリカ粉末が好適にあげられる。この
ような無機質充填剤(C成分)の含有量は、無機質充填
剤の種類により適宜設定されるが、シリカ粉末の場合、
エポキシ樹脂組成物全体の50%以上に設定するのが好
ましく、特に好ましくは70%以上である。
The inorganic filler (component C) used together with the epoxy resin (component A) and the special dinaphthol compound (component B) is not particularly limited, and conventionally known ones are used, for example, quartz glass powder. ,
Examples include talc, carbon fiber, silica powder and alumina powder. Particularly preferred is silica powder. The content of such an inorganic filler (component C) is appropriately set depending on the type of the inorganic filler, but in the case of silica powder,
It is preferably set to 50% or more of the entire epoxy resin composition, and particularly preferably 70% or more.

【0018】上記エポキシ樹脂(A成分),特殊なジナ
フトール化合物(B成分)および無機質充填剤(C成
分)とともに用いられる硬化促進剤(D成分)として
は、エポキシ樹脂中のエポキシ基と硬化剤中のフエノー
ル性水酸基との反応を促進するものであれば特に限定す
るものではなく、一般に使用されているものがあげら
れ、例えばイミダゾール類(2−メチルイミダゾー
ル)、三級アミン類(ジメチルベンジルアミン,ジアザ
ビシクロウンデセン)、有機ホスフイン化合物(トリフ
エニルホスフイン)等かあげられ、単独でもしくは併せ
て用いられる。
The curing accelerator (D component) used together with the epoxy resin (A component), the special dinaphthol compound (B component) and the inorganic filler (C component) is the epoxy group in the epoxy resin and the curing agent. It is not particularly limited as long as it promotes the reaction with the phenolic hydroxyl group of, and commonly used ones are exemplified, for example, imidazoles (2-methylimidazole), tertiary amines (dimethylbenzylamine, Diazabicycloundecene), organic phosphine compounds (triphenylphosphine) and the like, and they may be used alone or in combination.

【0019】この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物
には、上記A〜D成分以外に必要に応じて低応力材,難
燃剤,離型剤,着色剤およびカツプリング剤が用いられ
る。上記低応力材としては、一般にシリコーンオイル,
シリコーンゴム,オレフインゴム等が用いられる。上記
難燃剤としては、ブロム化エポキシ樹脂,三酸化アンチ
モン,ヘキサブロモベンゼンやリン系化合物等があげら
れる。上記離型剤としては、高級脂肪族パラフイン,高
級脂肪族エステル,天然ワツクス,合成ワツクス等があ
げられる。上記着色剤としては、カーボンブラツク等が
あげられる。また、上記カツプリング剤としては、シラ
ン系,チタネート系,アルミ系カツプリング剤等があげ
られる。
In the epoxy resin composition used in the present invention, a low stress material, a flame retardant, a release agent, a colorant and a coupling agent may be used, if necessary, in addition to the above components A to D. Generally, silicone oil,
Silicone rubber, olefin rubber, etc. are used. Examples of the flame retardant include brominated epoxy resin, antimony trioxide, hexabromobenzene and phosphorus compounds. Examples of the releasing agent include higher aliphatic paraffins, higher aliphatic esters, natural waxes, synthetic waxes and the like. Examples of the colorant include carbon black and the like. Examples of the coupling agent include silane-based, titanate-based, aluminum-based coupling agents and the like.

【0020】この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物
は、例えばつぎのようにして製造される。すなわち、上
記A〜D成分および必要に応じて低応力材,難燃剤,離
型剤,着色剤およびカツプリング剤を所定の割合で配合
する。ついで、上記混合物をミキシングロール機等の混
練機にかけ、加熱状態で溶融混練してこれを室温に冷却
した後、公知の手段によつて粉砕し、必要に応じて打錠
するという一連の工程によつて目的とするエポキシ樹脂
組成物が製造される。
The epoxy resin composition used in the present invention is manufactured, for example, as follows. That is, the above components A to D and, if necessary, the low stress material, the flame retardant, the release agent, the colorant and the coupling agent are mixed in a predetermined ratio. Then, the mixture is subjected to a kneading machine such as a mixing roll machine, melted and kneaded in a heated state, cooled to room temperature, pulverized by a known means, and tableted as necessary to a series of steps. Therefore, the intended epoxy resin composition is produced.

【0021】このようなエポキシ樹脂組成物を用いての
半導体素子の封止は、特に限定するものではなく、通常
のトランスフアー成形等のモールド方法によつて行うこ
とができ、さらに電子部品等の封止,被覆,絶縁等に適
用することができる。
The encapsulation of a semiconductor element using such an epoxy resin composition is not particularly limited and can be carried out by a usual molding method such as transfer molding, and further, it can be used for electronic parts and the like. It can be applied to sealing, coating, insulation, etc.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置
は、前記一般式(1)および(2)で表されるジナフト
ール化合物を特定の割合含有するエポキシ樹脂組成物を
用いて封止されているため、半田付け工程のような急激
な温度変化による熱ストレスを受けたときの耐クラツク
性に優れている。特に、表面実装パツケージに搭載され
る高集積大形半導体素子のような高い信頼性を必要とす
る製品について最適である。
As described above, the semiconductor device of the present invention is sealed with the epoxy resin composition containing the dinaphthol compound represented by the general formulas (1) and (2) in a specific ratio. Therefore, it has excellent crack resistance when subjected to thermal stress due to a rapid temperature change such as in a soldering process. In particular, it is most suitable for products that require high reliability, such as highly integrated large-sized semiconductor devices mounted in surface mount packages.

【0023】つぎに、実施例を比較例と併せて説明す
る。
Next, examples will be described together with comparative examples.

【0024】[0024]

【実施例1〜5、比較例1〜4】下記の表1および表2
に示す各原料を、同表に示す割合で配合し、ミキシング
ロール機(温度110℃)で5分間溶融混練を行い、冷
却固化後粉砕して目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物
を得た。
Examples 1-5, Comparative Examples 1-4 Tables 1 and 2 below
The raw materials shown in Table 1 were blended in the proportions shown in the same table, melt-kneaded for 5 minutes with a mixing roll machine (temperature: 110 ° C.), cooled and solidified, and then pulverized to obtain a target powdery epoxy resin composition.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】以上の実施例および比較例によつて得られ
たエポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスフ
アー成形(条件:175℃×2分、175℃×5時間後
硬化)することにより半導体装置を得た。このパツケー
ジは80ピンクワツドフラツトパツケージ(QFP、2
0×14×2mm)であり、ダイパツドサイズは8×8mm
である。
Using the epoxy resin compositions obtained according to the above Examples and Comparative Examples, semiconductor elements were subjected to transfer molding (conditions: 175 ° C. × 2 minutes, 175 ° C. × 5 hours post-curing) to form semiconductors. I got the device. This package is 80 pink wad flat package (QFP, 2
0x14x2mm) and the die pad size is 8x8mm
Is.

【0028】このようにして得られた半導体装置につい
て、MIL−STD−883Cに準じる熱サイクルテス
ト(TCTテスト)および半田試験を行つた。TCTテ
ストは、パツケージサイズおよびダイパツドサイズが上
記のものを用い、サイクル数を1000,2000,3
000と変え、−50℃/5分〜150℃/5分の繰り
返し試験である。また、上記半田試験は、上記TCTテ
ストと同様のパツケージを85℃/85%RHの相対湿
度の恒温槽中に放置して吸湿させた後に、260℃の半
田溶融液に10秒間浸漬する試験である。そして、これ
ら試験の結果を下記の表3および表4に示した。
The semiconductor device thus obtained was subjected to a thermal cycle test (TCT test) and a solder test according to MIL-STD-883C. In the TCT test, the above-mentioned package size and die pad size are used, and the number of cycles is 1000, 2000, 3
It is a repeated test of -50 ° C / 5 minutes to 150 ° C / 5 minutes instead of 000. The solder test is a test in which the same package as in the TCT test is left in a constant temperature bath at a relative humidity of 85 ° C./85% RH to absorb moisture, and then immersed in a solder melt at 260 ° C. for 10 seconds. is there. The results of these tests are shown in Tables 3 and 4 below.

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】上記表3の結果から、実施例品のTCTテ
ストにおける耐熱衝撃性および半田溶融液への浸漬時の
耐クラツク性が比較例である従来品に比べて著しく優れ
ていることが明らかである。
From the results in Table 3 above, it is clear that the thermal shock resistance in the TCT test of the example product and the crack resistance when immersed in the solder melt are significantly superior to the conventional product of the comparative example. is there.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記の(A)〜(D)成分を含み、
(B)成分のジナフトール化合物が硬化剤成分中30重
量%以上の割合で含有されている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半導体装置。 (A)エポキシ樹脂。 (B)下記の一般式(1)および(2)で表されるジナ
フトール化合物の少なくとも一方。 【化1】 (C)無機質充填剤。 (D)硬化促進剤。
1. The following components (A) to (D) are included:
A semiconductor device obtained by encapsulating a semiconductor element with an epoxy resin composition containing a dinaphthol compound as a component (B) in an amount of 30% by weight or more in a curing agent component. (A) Epoxy resin. (B) At least one of the dinaphthol compounds represented by the following general formulas (1) and (2). [Chemical 1] (C) Inorganic filler. (D) Curing accelerator.
【請求項2】 下記の(A)〜(D)成分を含み、
(B)成分のジナフトール化合物が硬化剤成分中30重
量%以上の割合で含有されている半導体封止用エポキシ
樹脂組成物。 (A)エポキシ樹脂。 (B)下記の一般式(1)および(2)で表されるジナ
フトール化合物の少なくとも一方。 【化2】 (C)無機質充填剤。 (D)硬化促進剤。
2. The following components (A) to (D) are included:
An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, wherein the dinaphthol compound as the component (B) is contained in the curing agent component in an amount of 30% by weight or more. (A) Epoxy resin. (B) At least one of the dinaphthol compounds represented by the following general formulas (1) and (2). [Chemical 2] (C) Inorganic filler. (D) Curing accelerator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100502533B1 (en) * 1997-10-03 2005-10-24 히다찌 가세이 고오교 가부시끼가이샤 Semiconductor device using epoxy resin composition and sealing material
WO2019082698A1 (en) * 2017-10-25 2019-05-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Thermosetting resin composition, prepreg, metal-clad laminate, printed wiring board, resin-provided film, and resin-provided metal foil

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