JPH06177284A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH06177284A
JPH06177284A JP32397792A JP32397792A JPH06177284A JP H06177284 A JPH06177284 A JP H06177284A JP 32397792 A JP32397792 A JP 32397792A JP 32397792 A JP32397792 A JP 32397792A JP H06177284 A JPH06177284 A JP H06177284A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
epoxy resin
epoxy
curing agent
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32397792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kuniyuki Eguchi
州志 江口
Masaji Ogata
正次 尾形
Kazuhiro Suzuki
和弘 鈴木
Hiroyoshi Kokado
博義 小角
Toshiaki Ishii
利昭 石井
Hiroyuki Hozoji
裕之 宝蔵寺
Teruo Kitamura
輝夫 北村
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP32397792A priority Critical patent/JPH06177284A/en
Publication of JPH06177284A publication Critical patent/JPH06177284A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve high temperature left, characteristics with excellent solder reflow resistance by sealing with a resin composite containing an epoxy resin, a specific phenol resin hardener, and a hardening propellent as essential components. CONSTITUTION:Sealing is made with an epoxy resin composite containing an epoxy resin, a phenol resin hardener having biphenyl skeletons expressed by formulas I and/or II as essential components. In the formulas I, II, R1, R2 express C1-C4 alkyls, R3, R4, H, C1-C4 alkyls, and X-CH2-,-C (CH3)2-. Since a jointly used phenol resin hardener has two phenolic hydroxyl groups in a molecule, it is preferable to use an epoxy resin of multifunctionality having two or more epoxy groups in a molecule to improve reactivity, hardenability, and heat resistance. Further, as the hardening propellent, a phosphorous-containing organic basic compound such as triphenylphosphine and a ternary amine such as tetra substituted salt are used.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は使用時の取扱性,反応性
および流動性などの成型性に優れ、かつ、低吸湿で内部
応力の低いエポキシ樹脂組成物で封止した耐半田リフロ
ークラック性に優れた樹脂封止型半導体装置に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention has excellent moldability such as handleability, reactivity and fluidity during use, and solder reflow crack resistance sealed with an epoxy resin composition having low moisture absorption and low internal stress. The present invention relates to a resin-sealed semiconductor device excellent in

【0002】[0002]

【従来の技術】トランジスタ,IC,LSI等の半導体
素子は、量産性の点からプラスチックパッケージを用い
た樹脂封止が主流となっている。半導体封止材料は特に
エポキシ樹脂と硬化剤としてノボラック型フェノール系
樹脂に硬化促進剤を配合した組成物が、成形性,吸湿特
性および耐熱性の点で優れるため用いられている。
2. Description of the Related Art For semiconductor elements such as transistors, ICs and LSIs, resin encapsulation using a plastic package has become the mainstream from the viewpoint of mass productivity. As a semiconductor encapsulating material, a composition in which a curing accelerator is mixed with an epoxy resin and a novolac type phenolic resin as a curing agent is used because it is excellent in moldability, hygroscopicity and heat resistance.

【0003】しかし近年の半導体の集積度の上昇,パッ
ケージサイズやパッケージ形状,実装方式等の変遷に伴
い、耐熱性,耐湿性,低応力などを含めた信頼性のなお
一層の向上が望まれている。例えば、パッケージの実装
方式がピン挿入型から表面実装型の移行に伴い、プリン
ト基板への実装時にパッケージが200℃以上の高温に
曝されるようになって来たため、パッケージがクラック
を生じたり、チップと封止用樹脂との界面が剥離し、耐
湿性が低下するなどの問題が生じている。
However, with the recent increase in the degree of integration of semiconductors, changes in package size, package shape, mounting method, etc., further improvement in reliability including heat resistance, moisture resistance, and low stress is desired. There is. For example, with the transition of the package mounting method from the pin insertion type to the surface mounting type, the package is exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher when mounted on a printed circuit board, and thus the package may crack. The interface between the chip and the sealing resin is peeled off, and the moisture resistance is lowered.

【0004】この問題に対し、従来から、封止用樹脂の
ガラス転移温度を上げ、リフロー時の温度(200〜2
60℃)における高温強度を高めたり、封止用樹脂の吸
湿率の低減や低応力化等の種々の試みがなされている。
この中で、特に薄型の半導体パッケージでは、吸湿した
水分の水蒸気圧によって生じる応力が封止樹脂の高温強
度をはるかに上回るため、樹脂のガラス転移温度を上げ
るよりも低吸湿化,高接着化並びに低応力化に効果があ
る。その方法として、骨格にビフェニルを有するエポキ
シ樹脂とフェノールアラルキル樹脂硬化剤からなるエポ
キシ樹脂組成物で封止した半導体装置が特開平3−20771
4号並びに特開平4−48759 号公報に開示されている。ま
た、特開平4−50223号,特開平4-199856号並びに特開平
4− 199857号公報にはナフタレン骨格を有する低吸
湿のエポキシ樹脂組成物が記載されている。
To solve this problem, the glass transition temperature of the encapsulating resin has conventionally been raised to a temperature (200 to 2) during reflow.
Various attempts have been made to increase the high temperature strength at 60 ° C., reduce the moisture absorption rate of the sealing resin, and reduce the stress.
Among these, particularly in thin semiconductor packages, the stress generated by the water vapor pressure of the absorbed moisture far exceeds the high temperature strength of the encapsulating resin, so lower moisture absorption and higher adhesion than raising the glass transition temperature of the resin Effective in reducing stress. As a method therefor, a semiconductor device encapsulated with an epoxy resin composition containing an epoxy resin having a biphenyl in the skeleton and a phenol aralkyl resin curing agent is disclosed in JP-A-3-20771.
No. 4 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-48759. Further, Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-50223, 4-199856 and
4-199857 discloses a low hygroscopic epoxy resin composition having a naphthalene skeleton.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は半田リ
フロー時のクラック発生にはある程度の効果があるもの
の、その抑止効果はいまだ不十分である。また、これら
エポキシ樹脂組成物は高接着,低吸湿並びに低応力化を
行うため、硬化物のガラス転移温度が低くなる傾向にあ
る。一方、ガラス転移温度を上げるには、剛直な分子構
造を樹脂中に導入する方法がとられるが、この場合は樹
脂の粘度が高くなり、反応性や硬化性が劣るため、成形
性の点で問題がある。そのため、他の特性を維持しなが
ら、耐リフロー性の大幅向上に対しては何れの場合も満
足しうるものではなかった。
Although the above-mentioned prior art has some effect on the occurrence of cracks during solder reflow, the effect of suppressing the cracks is still insufficient. Further, since these epoxy resin compositions exhibit high adhesion, low moisture absorption and low stress, the glass transition temperature of the cured product tends to be low. On the other hand, in order to raise the glass transition temperature, a method of introducing a rigid molecular structure into the resin is adopted, but in this case, the viscosity of the resin becomes high, and the reactivity and curability are poor, so in terms of moldability. There's a problem. Therefore, it was not satisfactory in any case for the significant improvement of the reflow resistance while maintaining other properties.

【0006】本発明の目的は、成形性に優れ、しかも低
吸湿率並びに低内部応力を有するエポキシ樹脂組成物で
封止した耐半田リフロー性に優れた樹脂半導体装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a resin semiconductor device which is excellent in moldability and is also excellent in solder reflow resistance which is sealed with an epoxy resin composition having a low moisture absorption rate and a low internal stress.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者等は、成形時における樹脂の流動性が良好
で、低吸湿性と低内部応力を有するエポキシ樹脂並びに
硬化剤の化学構造と組成を検討した。その結果、ビフェ
ニル骨格を有し、一分子中に2個のフェノール性水酸基
を有する特定の樹脂硬化剤を用いれば、ビフェニル骨格
が硬化剤の融点以上における低粘度化に大きく寄与する
ばかりでなく、樹脂硬化後の耐熱性並びに低吸湿性に対
しても効果があるため、成形時温度(160〜180
℃)での高流動性並びに樹脂の低吸湿化と耐熱化の両立
を図ることができる。
In order to achieve the above object, the present inventors have found that the resin has good fluidity during molding and has a low hygroscopicity and a low internal stress. The structure and composition were investigated. As a result, if a specific resin curing agent having a biphenyl skeleton and two phenolic hydroxyl groups in one molecule is used, the biphenyl skeleton not only greatly contributes to lowering the viscosity above the melting point of the curing agent, but also Since it has an effect on heat resistance and low hygroscopicity after resin curing, molding temperature (160 to 180)
It is possible to achieve both high fluidity at (° C.) and low moisture absorption and heat resistance of the resin.

【0008】また、この樹脂硬化剤は一分子中に2個の
フェノール性水酸基を有する構造であるため、耐熱性が
あるにもかかわらず、硬化後の樹脂架橋密度がそれ程大
きくならない。そのため、樹脂の接着性が向上するばか
りでなく、パッケージのリフロー温度における低弾性率
化によって低内部応力化を図ることができる。
Further, since this resin curing agent has a structure having two phenolic hydroxyl groups in one molecule, the resin cross-linking density after curing does not increase so much, although it has heat resistance. Therefore, not only the adhesiveness of the resin is improved, but also the internal stress can be reduced by lowering the elastic modulus at the reflow temperature of the package.

【0009】すなわち、本発明の樹脂封止型半導体は、 (a)エポキシ樹脂 (b)化3および/または化4で表されるビフェニル骨
格を有するフェノール樹脂硬化剤
That is, the resin-encapsulated semiconductor of the present invention comprises: (a) epoxy resin (b) phenol resin curing agent having a biphenyl skeleton represented by Chemical formula 3 and / or Chemical formula 4

【0010】[0010]

【化3】 [Chemical 3]

【0011】[0011]

【化4】 [Chemical 4]

【0012】(式中、R1,R2はC1〜C4アルキル;R
3,R4はH,C1〜C4アルキル;Xは−CH2−,−C
(CH32−,−CH(CH3)−,−C(CH3)(C6
5)−,−CH(C65)−,−SO2−をあらわす。) (c)硬化促進剤 を必須成分として含有するエポキシ樹脂組成物で封止し
たことを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
(Wherein R 1 and R 2 are C 1 -C 4 alkyl; R
3 , R 4 is H, C 1 -C 4 alkyl; X is —CH 2 —, —C
(CH 3) 2 -, - CH (CH 3) -, - C (CH 3) (C 6 H
5) -, - CH (C 6 H 5) -, - SO 2 - represent. (C) A resin-encapsulated semiconductor device, which is encapsulated with an epoxy resin composition containing a curing accelerator as an essential component.

【0013】本発明において、(a)成分であるエポキ
シ樹脂は、1分子中にエポキシ基を複数個有し、半導体
封止用として一般的に使用されているものであればいか
なるものであってもよい。しかし、併用するフェノール
樹脂硬化剤が1分子中にフェノール性水酸基を2個有す
るものであるため、反応性,硬化性並びに耐熱性を向上
させるには1分子中にエポキシ基を2個を超えて有する
多官能のエポキシ樹脂を用いるのが好ましい。このよう
なエポキシ樹脂は、ビスフェノールA,FまたはS型エ
ポキシ樹脂,ノボラック型エポキシ樹脂,ビフェニル骨
格またはナフタレン骨格を有する多官能のエポキシ樹
脂,トリまたはテトラ(ヒドロキシフェニル)アルカン
のエポキシ樹脂,脂環式エポキシ樹脂またはこれらの臭
素化エポキシ樹脂などが挙げられる。本発明では、これ
らのうち1種または2種以上が使用される。
In the present invention, the epoxy resin as the component (a) may be any one as long as it has a plurality of epoxy groups in one molecule and is generally used for semiconductor encapsulation. Good. However, since the phenol resin curing agent used in combination has two phenolic hydroxyl groups in one molecule, in order to improve reactivity, curability and heat resistance, more than two epoxy groups in one molecule should be used. It is preferable to use a polyfunctional epoxy resin having. Such epoxy resin includes bisphenol A, F or S type epoxy resin, novolac type epoxy resin, polyfunctional epoxy resin having biphenyl skeleton or naphthalene skeleton, tri or tetra (hydroxyphenyl) alkane epoxy resin, alicyclic Examples thereof include epoxy resins and brominated epoxy resins thereof. In the present invention, one or more of these are used.

【0014】本発明において、(b)成分である化3で
表されるフェノール樹脂硬化剤は、樹脂の軟化点を少な
くとも上記の成形温度以下にするために、ビフェニル骨
格をアルキル基で核置換したものが好ましい。しかし、
フェノール性水酸基の両オルト位(水酸基の結合位置を
4位とすると、3と5位)を置換したフェノール樹脂硬
化剤では立体障害が大きく、エポキシ樹脂との反応性が
劣るため、この硬化剤は本発明から除外される。また、
核置換アルキル基としては反応性を維持するため、炭素
数1〜4のものが使われる。このようなフェノール樹脂
硬化剤は、例えば、3,3′−ジメチル−4,4′−ジ
ヒドロキシビフェニル、3,3′−ジエチル−4,4′
−ジヒドロキシビフェニルが挙げられる。
In the present invention, in the phenol resin curing agent represented by the chemical formula 3 which is the component (b), the biphenyl skeleton is nucleus-substituted with an alkyl group in order to keep the softening point of the resin at least not lower than the above molding temperature. Those are preferable. But,
Phenolic resin curing agents substituted at both ortho positions of the phenolic hydroxyl group (3 and 5 positions when the bonding position of the hydroxyl group is the 4th position) have large steric hindrance and are poor in reactivity with the epoxy resin. Excluded from the invention. Also,
As the nucleus-substituted alkyl group, those having 1 to 4 carbon atoms are used in order to maintain reactivity. Such phenol resin curing agents include, for example, 3,3'-dimethyl-4,4'-dihydroxybiphenyl and 3,3'-diethyl-4,4 '.
-Dihydroxybiphenyl.

【0015】また、化4で表されるフェノール樹脂硬化
剤は、反応性,硬化性を考慮して、フェノール基は非核
置換型のものが用いられる。また、樹脂の耐熱性を維持
するため、アルキル基によるフェニル基の核置換数は2
個が限度であり、アルキル基の炭素数も1〜4のものが
好適である。このようなフェノール硬化剤は、例えば、
5,5′−(1−メチルエチリデン)〔1,1′−ビフ
ェニル〕−2−オール、5,5′−(エチリデン)
〔1,1′−ビフェニル〕−2−オール、5,5′−
(メチリデン)〔1,1′−ビフェニル〕−2−オー
ル、5,5′−(1,1−シクロヘキシリデン)〔1,
1′−ビフェニル〕−2−オール、5,5′−(1−フ
ェニルエチリデン)〔1,1′−ビフェニル〕−2−オ
ール、5,5′−(1−フェニルメチリデン)〔1,
1′−ビフェニル〕−2−オール、ビス(3−フェニル
−4−ヒドロキシフェニル)スルホンなどが挙げられ
る。化1または化2で表されるフェノール樹脂硬化剤
は、樹脂の反応性及び流動性などの成型性と樹脂硬化物
の吸湿率及び耐熱性などの諸特性に応じて単独または併
用して用いることができる。
As the phenol resin curing agent represented by Chemical formula 4, a non-nuclear substitution type phenol group is used in consideration of reactivity and curability. Further, in order to maintain the heat resistance of the resin, the number of nucleus substitutions of the phenyl group with the alkyl group is 2
The number is limited and the number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 4. Such phenolic curing agents include, for example:
5,5 '-(1-methylethylidene) [1,1'-biphenyl] -2-ol, 5,5'-(ethylidene)
[1,1'-biphenyl] -2-ol, 5,5'-
(Methylidene) [1,1′-biphenyl] -2-ol, 5,5 ′-(1,1-cyclohexylidene) [1,
1'-biphenyl] -2-ol, 5,5 '-(1-phenylethylidene) [1,1'-biphenyl] -2-ol, 5,5'-(1-phenylmethylidene) [1,
1'-biphenyl] -2-ol, bis (3-phenyl-4-hydroxyphenyl) sulfone and the like can be mentioned. The phenol resin curing agent represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 may be used alone or in combination depending on moldability such as reactivity and fluidity of the resin and various characteristics such as moisture absorption and heat resistance of the cured resin. You can

【0016】本発明では、化3および/または化4で表
されるフェノール樹脂硬化剤が必須であるが、前述の特
性に応じて、これらのフェノール樹脂硬化剤以外の、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,フェノール又はクレゾールベースの3官能型硬
化剤、フェノールとアラルキルエーテル重縮合物による
硬化剤と併用することも可能である。かかる化3および
/または化4で表されるフェノール樹脂を必須成分とす
る硬化剤の配合はエポキシ樹脂に対して0.5〜1.5当
量が望ましい。硬化剤の配合量がエポキシ樹脂に対して
0.5当量未満であると、エポキシ樹脂の硬化が完全に
行われないため、硬化物の耐熱性,耐湿性並びに電気特
性が劣り、1.5 当量を超えると、逆に樹脂硬化後も硬
化剤が有する水酸基が多量に残るために電気特性並びに
耐湿性が悪くなる。
In the present invention, the phenol resin curing agent represented by Chemical Formula 3 and / or Chemical Formula 4 is essential, but depending on the above-mentioned characteristics, for example, phenol novolac resin other than these phenol resin curing agents, It is also possible to use together with a cresol novolac resin, a phenol- or cresol-based trifunctional curing agent, and a curing agent of phenol and an aralkyl ether polycondensate. The compounding amount of the curing agent containing the phenol resin represented by Chemical Formula 3 and / or Chemical Formula 4 as an essential component is preferably 0.5 to 1.5 equivalents relative to the epoxy resin. If the compounding amount of the curing agent is less than 0.5 equivalent to the epoxy resin, the epoxy resin is not completely cured, resulting in poor heat resistance, moisture resistance and electric properties of the cured product and 1.5 equivalents. On the other hand, if it exceeds, on the contrary, a large amount of hydroxyl groups contained in the curing agent remain even after the resin is cured, so that the electrical characteristics and the moisture resistance are deteriorated.

【0017】本発明で用いるエポキシ樹脂組成物には、
通常、樹脂の硬化反応を促進するため硬化促進剤が配合
される。本発明で、(c)成分である硬化促進剤として
は、トリフェニルホスフィン,テトラフェニルホスホニ
ウムテトラフェニルボレートなどの含燐有機塩基性化合
物又はこれらのテトラ置換ボロン塩,トリエチレンジア
ミン,ベンジルジメチルアミンなどの3級アミン、1,
8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン、イミ
ダゾールなどの少なくとも1種類が挙げられる。
The epoxy resin composition used in the present invention includes
Usually, a curing accelerator is added to accelerate the curing reaction of the resin. In the present invention, as the curing accelerator as the component (c), phosphorus-containing organic basic compounds such as triphenylphosphine and tetraphenylphosphonium tetraphenylborate or their tetra-substituted boron salts, triethylenediamine, benzyldimethylamine, etc. Tertiary amine, 1,
At least one kind of 8-diazabicyclo (5,4,0) -undecene, imidazole and the like can be mentioned.

【0018】本発明の樹脂封止型半導体装置用の樹脂組
成物には、必要に応じ、組成物全体に対して55〜85
容量%の無機充填剤を配合する。無機充填剤は硬化物の
熱膨張係数や熱伝導率,弾性率などの改良を目的に添加
するものであり、この配合量が55容量%未満ではこれ
らの特性の改良を十分に行えず、又、85容量%を超え
て配合した場合には材料の粘度が著しく上昇し流動性が
低下する。無機充填剤には種々の化合物が挙げられる
が、電子部品には熱化学的に安定な充填剤を用いること
が重要であり、具体的には熔融シリカ,結晶性シリカ,
アルミナから選ばれる少なくとも1種の無機粒子が望ま
しい。これらの充填剤の平均粒径は0.3〜30μmの
範囲が望ましく、平均粒径が0.3μm 未満では樹脂組
成物の粘度が上昇するため流動性が著しく低下し、又、
30μmを超えると成形時に樹脂成分と充填剤の分離が
起きやすく硬化物が不均一になるため硬化物物性にばら
つきが生じたり、狭い隙間への充填性が悪くなる。
The resin composition for a resin-encapsulated semiconductor device of the present invention contains, if necessary, 55 to 85 with respect to the total composition.
Incorporate vol% inorganic filler. The inorganic filler is added for the purpose of improving the thermal expansion coefficient, thermal conductivity, elastic modulus, etc. of the cured product. If the content is less than 55% by volume, these properties cannot be sufficiently improved, and If the content exceeds 85% by volume, the viscosity of the material remarkably increases and the fluidity decreases. Although various compounds can be mentioned as the inorganic filler, it is important to use a thermochemically stable filler for electronic parts, specifically, fused silica, crystalline silica,
At least one inorganic particle selected from alumina is desirable. The average particle size of these fillers is preferably in the range of 0.3 to 30 μm, and when the average particle size is less than 0.3 μm, the viscosity of the resin composition increases and the fluidity decreases remarkably.
If it exceeds 30 μm, the resin component and the filler are likely to separate during molding, and the cured product becomes non-uniform, resulting in variations in the physical properties of the cured product and poor filling in narrow gaps.

【0019】さらに、本発明ではこの他必要に応じて、
樹脂組成物として硬化物の強靱性や低弾性率化のための
可撓化剤を用いることができる。可撓化剤の配合量は全
樹脂組成物に対し2〜20重量%であることが好まし
い。可撓化剤の配合量が2重量%未満では硬化物の強靱
性や低弾性率化に対してほとんど効果がなく、20重量
%を超えると樹脂組成物の流動性が極端に悪くなった
り、可撓化剤が樹脂硬化物表面に浮きでることによっ
て、成形用金型の汚れが顕著になる。可撓化剤はエポキ
シ樹脂組成物と非相溶のものがガラス転移温度を下げず
に硬化物の低弾性率化ができるため、ブタジエン・アク
リロニトリル系共重合体やそれらの末端又は側鎖アミノ
基,エポキシ基,カルボキシル基変性共重合体やアクリ
ロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体などのブタ
ジエン系可撓化剤や末端又は側鎖アミノ基,水酸基,エ
ポキシ基,カルボキシル基変性シリコーン樹脂系可撓化
剤などが用いられるが、耐湿性や高純度の点から、シリ
コーン系可撓化剤が特に有用である。
Further, in the present invention, in addition to the above, if necessary,
As the resin composition, it is possible to use a flexibilizing agent for toughness and low elastic modulus of the cured product. The blending amount of the flexibilizer is preferably 2 to 20% by weight based on the total resin composition. If the compounding amount of the flexibilizing agent is less than 2% by weight, there is almost no effect on the toughness and low elastic modulus of the cured product, and if it exceeds 20% by weight, the fluidity of the resin composition becomes extremely poor, When the flexibilizer floats on the surface of the resin cured product, the molding die becomes significantly soiled. A flexibilizing agent that is incompatible with the epoxy resin composition can lower the elastic modulus of the cured product without lowering the glass transition temperature, so that a butadiene-acrylonitrile-based copolymer or their terminal or side chain amino group , Epoxy group, carboxyl group-modified copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, etc. butadiene-based flexibilizers and terminal or side chain amino groups, hydroxyl groups, epoxy groups, carboxyl group-modified silicone resin-based flexibilizers The silicone-based flexibilizing agent is particularly useful in terms of moisture resistance and high purity.

【0020】本発明で用いるエポキシ樹脂組成物にはこ
の他必要に応じ、樹脂成分と充填剤の接着性を高めるた
めのエポキシシラン,アミノシランなどのカップリング
剤、着色のための染料や顔料、硬化物の金型からの離型
性を改良するための離型剤などの各種添加剤を発明の目
的を損なわない範囲において用いることができる。
If necessary, the epoxy resin composition used in the present invention may further include a coupling agent such as epoxysilane or aminosilane for enhancing the adhesiveness between the resin component and the filler, a dye or pigment for coloring, and a curing agent. Various additives such as a release agent for improving the releasability of the product from the mold can be used within a range that does not impair the object of the invention.

【0021】このような原材料を用いて、半導体封止用
のエポキシ樹脂組成物を作成する場合には種々の方法を
用いることができるが、一般的には、所定配合量の原材
料混合物を十分混合した後、熱ロールや押出し機などに
よって混練し、冷却,粉砕する方法が簡便で、好適であ
る。
Various methods can be used to prepare an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation using such raw materials, but generally, a predetermined amount of the raw material mixture is sufficiently mixed. After that, a method of kneading with a hot roll, an extruder or the like, cooling and pulverizing is simple and suitable.

【0022】本発明の樹脂封止型半導体装置は、このよ
うにして得られたエポキシ樹脂組成物を用いて半導体チ
ップを封止することによって得られる。その製造方法
は、低圧トランスファ成形法が、通常、用いられるが、
場合によっては、インジェクション成形,圧縮成形,注
型などの方法によっても可能である。また、半導体装置
の信頼性を上げるため、封止後、150℃以上の温度で
所定時間アフタキュアを行うことが望ましい。
The resin-encapsulated semiconductor device of the present invention is obtained by encapsulating a semiconductor chip with the epoxy resin composition thus obtained. As the manufacturing method, a low pressure transfer molding method is usually used,
In some cases, a method such as injection molding, compression molding or casting can be used. Further, in order to improve the reliability of the semiconductor device, it is desirable to perform aftercure at a temperature of 150 ° C. or higher for a predetermined time after sealing.

【0023】[0023]

【作用】本発明で成型性及び耐半田リフロー性に優れ、
しかも他の信頼性も良好な樹脂封止型半導体が得られる
理由は、本発明に用いる特定の構造と特性を有するフェ
ノール樹脂硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物で半導
体チップを封止したことによる。
[Function] The present invention has excellent moldability and solder reflow resistance,
Moreover, another reason why a resin-encapsulated semiconductor having good reliability is obtained is that a semiconductor chip is encapsulated with an epoxy resin composition containing a phenol resin curing agent having a specific structure and characteristics used in the present invention. .

【0024】本発明におけるフェノール樹脂硬化剤はビ
フェニル骨格をもち、一分子中に2個のフェノール性水
酸基を有する。そのため、この樹脂硬化剤中のビフェニ
ール骨格が硬化剤の融点以上における低粘度化に大きく
寄与するばかりでなく、樹脂硬化後の耐熱性並びに低吸
湿性に対しても効果があるため、成形時温度(160〜
180℃)での高流動性並びに樹脂の低吸湿化と耐熱化
の両立を図ることができる。
The phenol resin curing agent in the present invention has a biphenyl skeleton and has two phenolic hydroxyl groups in one molecule. Therefore, the biphenyl skeleton in this resin curing agent not only greatly contributes to lowering the viscosity above the melting point of the curing agent, but also has an effect on heat resistance and low hygroscopicity after resin curing. (160-
It is possible to achieve both high fluidity at 180 ° C. and low moisture absorption and heat resistance of the resin.

【0025】また、この樹脂硬化剤は一分子中に2個の
フェノール性水酸基をもつ構造であるため、耐熱性があ
るにもかかわらず、硬化後の樹脂架橋密度がそれ程大き
くならない。この構造は、樹脂の接着性を向上させる効
果があるため、チップやフレームとの密着性が良くな
り、耐リフロー性の向上を図ることができる。さらに、
パッケージのリフロー温度において樹脂の弾性率が大幅
に低下し、内部応力が低減するため、耐リフロー性の向
上に対して大きな効果をあらわす。
Further, since this resin curing agent has a structure having two phenolic hydroxyl groups in one molecule, the resin cross-linking density after curing does not increase so much even though it has heat resistance. Since this structure has an effect of improving the adhesiveness of the resin, the adhesiveness with the chip or the frame is improved, and the reflow resistance can be improved. further,
At the reflow temperature of the package, the elastic modulus of the resin is significantly reduced and the internal stress is reduced, which is a great effect for improving the reflow resistance.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明について実施例に従い具体的に
説明する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0027】〈実施例1〜11,比較例1〜3〉下記に
示すエポキシ樹脂,フェノール樹脂硬化剤,シリコーン
可撓化剤及び硬化促進剤、並びに充填剤として平均粒径
6μmの角形の溶融シリカと平均粒径30μmの球形の
溶融シリカの30/70の混合品、難燃助剤として三酸
化アンチモン,カップリング剤としてエポキシシラン,
離型剤としてモンタン酸エステルロウ,着色剤としてカ
ーボンブラックを用い、表1に示す配合割合で成形材料
を作成した。各素材の混練には直径20インチの二軸ロ
ールを用い、ロール表面温度約55〜80℃で約10分
間の混練を行った。
<Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3> Epoxy resin, phenol resin curing agent, silicone flexibilizing agent and curing accelerator shown below, and square fused silica having an average particle size of 6 μm as a filler. 30/70 mixture of spherical fused silica with an average particle size of 30 μm, antimony trioxide as a flame retardant aid, epoxysilane as a coupling agent,
Using montanic acid ester wax as the release agent and carbon black as the coloring agent, molding materials were prepared at the compounding ratios shown in Table 1. A biaxial roll having a diameter of 20 inches was used for kneading each material, and kneading was performed for about 10 minutes at a roll surface temperature of about 55 to 80 ° C.

【0028】 エポキシ樹脂 エポキシ当量 軟化点 (I)オルソクレゾールノボラック型 195 65 エポキシ樹脂Epoxy Resin Epoxy Equivalent Softening Point (I) Orthocresol Novolac Type 195 65 Epoxy Resin

【0029】[0029]

【化5】 [Chemical 5]

【0030】 (II) 215 63 (II) 215 63

【0031】[0031]

【化6】 [Chemical 6]

【0032】 (III) 182 79(III) 182 79

【0033】[0033]

【化7】 [Chemical 7]

【0034】 (IV) 161 93(IV) 161 93

【0035】[0035]

【化8】 [Chemical 8]

【0036】 (V) 230 90(V) 230 90

【0037】[0037]

【化9】 [Chemical 9]

【0038】 (VI) 195 107(VI) 195 107

【0039】[0039]

【化10】 [Chemical 10]

【0040】 (VII)臭素化エポキシ樹脂 375 68(VII) Brominated Epoxy Resin 375 68

【0041】[0041]

【化11】 [Chemical 11]

【0042】 フェノール樹脂 OH当量 (I)ジメチルビフェノール 107Phenolic Resin OH Equivalent (I) Dimethyl Biphenol 107

【0043】[0043]

【化12】 [Chemical 12]

【0044】 (II)5,5′−(1−メチルエチリデン) 190 〔1、1′−ビフェニル〕−2−オール(II) 5,5 ′-(1-Methylethylidene) 190 [1,1′-biphenyl] -2-ol

【0045】[0045]

【化13】 [Chemical 13]

【0046】 (III)5,5′−(メチリデン) 176 〔1,1′−ビフェニル〕−2−オール(III) 5,5 ′-(methylidene) 176 [1,1′-biphenyl] -2-ol

【0047】[0047]

【化14】 [Chemical 14]

【0048】 (IV)フェノールノボラック樹脂 106(IV) Phenol Novolac Resin 106

【0049】[0049]

【化15】 [Chemical 15]

【0050】 (V)フェノールアラルキル樹脂 172(V) Phenol aralkyl resin 172

【0051】[0051]

【化16】 [Chemical 16]

【0052】シリコーン可撓化剤 側鎖変性シリコーン樹脂(分子量73600,エポキシ
当量3900) 硬化促進剤 DBU;1,8−ビアザビシクロ(5,4,0)−ウン
デセン TPP;トリフェニルホスフィン
Silicone flexible agent Side chain modified silicone resin (molecular weight 73600, epoxy equivalent 3900) Curing accelerator DBU; 1,8-Biazabicyclo (5,4,0) -undecene TPP; triphenylphosphine

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】表中の各種特性のうち、吸湿率と接着力は
以下のより測定した。
Among the various properties in the table, the moisture absorption rate and the adhesive force were measured by the following.

【0055】(1)スパイラルフロー:EMMI規格準じ
た金型を用い、180℃,70Kg/cm2 の条件で測定し
た。
(1) Spiral flow: Measured at 180 ° C. and 70 kg / cm 2 using a mold conforming to the EMMI standard.

【0056】(2)ガラス転移温度並びに線膨張係数:熱
機械測定装置を用い、昇音速度2℃/min で測定した。
(2) Glass transition temperature and linear expansion coefficient: Measured at a sound raising speed of 2 ° C./min using a thermomechanical measuring device.

【0057】(3)機械的強度(曲げ強度及び曲げ弾性
率):JIS−K6911に準じて、室温並びに215
℃で測定した。
(3) Mechanical strength (flexural strength and flexural modulus): According to JIS-K6911, room temperature and 215
It was measured at ° C.

【0058】(4)吸湿率:90mmφ,2mmtの円盤を成
形し、85℃/100%RH,300時間にて吸湿さ
せ、重量変化から求めた。
(4) Moisture absorption rate: A disk having a size of 90 mmφ and 2 mmt was formed, absorbed at 85 ° C./100% RH for 300 hours, and determined from the weight change.

【0059】(5)接着力:0.03mmt のアルミ箔と成
形材料とのアルミピール強度を引っ張り速度50mm/分
にて測定した。
(5) Adhesive strength: The aluminum peel strength between the 0.03 mmt aluminum foil and the molding material was measured at a pulling speed of 50 mm / min.

【0060】表1から明らかなように、本発明における
半導体封止用樹脂組成物は比較例1に示すオルトクレゾ
ール型エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂からな
る従来の樹脂組成物と比べると優れた流動性を示し、低
粘度エポキシ樹脂であるビフェニル骨格エポキシ樹脂を
用いた樹脂組成物(比較例2と3)に近い流動性を有す
るなど、良好な成形性を示す。また、硬化物特性を比較
例2や3と比べると、接着性や吸湿特性の低下を伴わず
に、ガラス転移温度の向上を図ることができる。さら
に、215℃の曲げ弾性率が低いため、リフロー温度時
の熱応力低減に効果が期待できる。このように本発明に
おける半導体封止用樹脂組成物は成形性,接着性,吸湿
特性並びに耐熱性などにおいて、バランスのとれた諸特
性を示すことが分かる。
As is clear from Table 1, the resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention has excellent fluidity as compared with the conventional resin composition comprising the ortho-cresol type epoxy resin and the phenol novolac resin shown in Comparative Example 1. And shows good moldability such as having fluidity close to that of a resin composition (comparative examples 2 and 3) using a biphenyl skeleton epoxy resin which is a low-viscosity epoxy resin. In addition, comparing the cured product characteristics with those of Comparative Examples 2 and 3, it is possible to improve the glass transition temperature without lowering the adhesiveness or the hygroscopic property. Furthermore, since the bending elastic modulus at 215 ° C. is low, an effect can be expected in reducing thermal stress at the reflow temperature. As described above, it can be seen that the resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention exhibits various balanced properties in terms of moldability, adhesiveness, moisture absorption characteristics, heat resistance, and the like.

【0061】また、この材料を用いて、表面にアルミニ
ウムのジグザグ配線を形成したシリコチップ(6×6m
m)を42アロイ系のリードフレームに搭載し、更にチ
ップ表面のアルミニウム電極とリードフレーム間を金線
(30μmφ)でワイヤボンディングした半導体装置
(外形20×14mm,厚さ2mm)を封止し180℃で6
時間硬化した。耐はんだリフロー性の信頼性試験はこの
樹脂封止型半導体装置を85℃85%RH下にて168
時間放置後、240℃の赤外線リフロー炉中で90秒間
加熱する試験を行い、パッケージのクラックしたものを
クラック発生数として調べた。高温放置信頼性試験は上
記の樹脂封止型半導体装置を200℃の高温槽中に20
0時間放置し、金ワイヤとアルミニウム配線の接合部の
接続不良数を調べた。これらの結果をまとめて表2に示
す。
Also, using this material, a silicon chip (6 × 6 m) having aluminum zigzag wiring formed on the surface thereof.
m) is mounted on a 42 alloy lead frame, and a semiconductor device (outside dimension 20 × 14 mm, thickness 2 mm) is further sealed by wire bonding with a gold wire (30 μmφ) between the aluminum electrode on the chip surface and the lead frame. 6 at ℃
Hardened for hours. For the reliability test of solder reflow resistance, this resin-sealed semiconductor device was tested at 168 at 85 ° C. and 85% RH.
After being left for a period of time, a test of heating for 90 seconds in an infrared reflow furnace at 240 ° C. was performed, and the number of cracked packages was examined. In the high temperature storage reliability test, the above resin-encapsulated semiconductor device was placed in a high temperature tank at 200 ° C. for 20 hours.
After standing for 0 hour, the number of defective connections at the joint between the gold wire and the aluminum wiring was examined. The results are summarized in Table 2.

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

【0063】表2から明らかなように、本発明の樹脂封
止型半導体装置は高接着で吸湿率が低く、しかもリフロ
ー温度時における熱応力低減の効果の大きな樹脂組成物
で封止しているため、耐半田リフロー性が優れることが
分かる。また、高接着で低吸湿でありガラス転移温度が
比較的高いため、高温放置特性も良好であり、耐半田リ
フロー特性との信頼性のバランスを図ることができる。
As is clear from Table 2, the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention is encapsulated with a resin composition having high adhesion, low moisture absorption rate, and a great effect of reducing thermal stress at the reflow temperature. Therefore, it can be seen that the solder reflow resistance is excellent. Further, since it has high adhesion, low moisture absorption, and a relatively high glass transition temperature, it has good high-temperature storage characteristics, and can balance reliability with solder reflow resistance.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明によって得られた樹脂封止型半導
体装置は、従来のものと比べて、ガラス転移温度が比較
的高く、低応力,低吸湿並びに高接着の特徴を兼ね備え
ているため、耐半田リフロー性に優れ高温放置特性など
の他の信頼性でも良好な特性を示すことができる。
The resin-encapsulated semiconductor device obtained by the present invention has a relatively high glass transition temperature as compared with the conventional one, and has the features of low stress, low moisture absorption and high adhesion. It is excellent in solder reflow resistance and can exhibit good characteristics in other reliability such as high temperature storage characteristics.

フロントページの続き (72)発明者 小角 博義 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 石井 利昭 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 宝蔵寺 裕之 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 北村 輝夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内Front Page Continuation (72) Inventor Hiroyoshi Ogaku, 1-1 1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Toshiaki Ishii 7-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor, Hiroyuki Hozoji, 1-1 1-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory, (72) Inventor Teruo Kitamura 7, Mika-cho, Oita, Ibaraki Prefecture No. 1 in Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)エポキシ樹脂 (b)化1および/または化2で表されるビフェニル骨
格を有するフェノール樹脂硬化剤 【化1】 【化2】 (式中、R1,R2はC1〜C4アルキル;R3,R4はH,
1〜C4アルキル;Xは−CH2−,−C(CH3
2−,−CH(CH3)−,−C(CH3)(C65)−,−
CH(C65)−,−SO2−をあらわす。) (c)硬化促進剤 を必須成分として含有するエポキシ樹脂組成物で封止し
たことを特徴とする半導体装置。
1. (a) Epoxy resin (b) Phenolic resin curing agent having a biphenyl skeleton represented by Chemical formula 1 and / or Chemical formula 2 [Chemical 2] (Wherein R 1 and R 2 are C 1 to C 4 alkyl; R 3 and R 4 are H,
C 1 -C 4 alkyl; X is -CH 2 -, - C (CH 3)
2 -, - CH (CH 3 ) -, - C (CH 3) (C 6 H 5) -, -
CH (C 6 H 5) - , - SO 2 - represent. (C) A semiconductor device which is encapsulated with an epoxy resin composition containing a curing accelerator as an essential component.
【請求項2】請求項1において、無機質微粒子からなる
充填剤が全組成物に対し55〜85容量%含むエポキシ
樹脂組成物で封止した樹脂封止型半導体装置。
2. A resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, which is encapsulated with an epoxy resin composition containing a filler composed of inorganic fine particles in an amount of 55 to 85% by volume based on the total composition.
JP32397792A 1992-12-03 1992-12-03 Semiconductor device Pending JPH06177284A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32397792A JPH06177284A (en) 1992-12-03 1992-12-03 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32397792A JPH06177284A (en) 1992-12-03 1992-12-03 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06177284A true JPH06177284A (en) 1994-06-24

Family

ID=18160744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32397792A Pending JPH06177284A (en) 1992-12-03 1992-12-03 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06177284A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018164042A1 (en) * 2017-03-07 2018-09-13 日本化薬株式会社 Curable resin composition, cured product thereof, and method for producing curable resin composition
CN112250836A (en) * 2020-12-08 2021-01-22 北京市银帆涂料有限责任公司 High molecular compound, coating composition containing high molecular compound and preparation method of coating composition

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018164042A1 (en) * 2017-03-07 2018-09-13 日本化薬株式会社 Curable resin composition, cured product thereof, and method for producing curable resin composition
CN112250836A (en) * 2020-12-08 2021-01-22 北京市银帆涂料有限责任公司 High molecular compound, coating composition containing high molecular compound and preparation method of coating composition
CN112250836B (en) * 2020-12-08 2021-03-30 北京市银帆涂料有限责任公司 High molecular compound, coating composition containing high molecular compound and preparation method of coating composition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08188638A (en) Resin-sealed semiconductor device and its production
JP3562565B2 (en) Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device
JP2000281750A (en) Epoxy resin composition and semiconductor device
JPH08157561A (en) Semiconductor-sealing epoxy resin composition and semiconductor device
JPH11130936A (en) Epoxy resin composition and semiconductor device
JPH06177284A (en) Semiconductor device
JP2000044774A (en) Epoxy resin composition for sealing semiconductor and semiconductor device
JP4568945B2 (en) Epoxy resin composition and semiconductor device
JPH0733429B2 (en) Epoxy resin composition
JPH09235353A (en) Resin composition for semiconductor sealing use
JPH09169891A (en) Epoxy resin composition for sealing material, its production and inorganic filler
JP3353847B2 (en) Resin sealing resin composition and resin sealing type semiconductor device
JP3206317B2 (en) Method for producing epoxy resin composition and epoxy resin composition
JP3390335B2 (en) Semiconductor device
JPH1045872A (en) Epoxy resin composition
JPH06271653A (en) Resin-encapsulated semiconductor device
JP3008981B2 (en) Epoxy resin composition
JPH05160301A (en) Semiconductor device sealed with resin
JPH10176099A (en) Epoxy resin composition and resin-sealed type semiconductor device by using the same
JP4724947B2 (en) Epoxy resin molding material manufacturing method and semiconductor device
JP2000309678A (en) Epoxy resin composition and semiconductor device
JPH04320358A (en) Plastic sealed semiconductor device
JPH06248052A (en) Resin sealed type semiconductor device
JP2658749B2 (en) Resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device
KR100565421B1 (en) Epoxy molding composition for semiconductor encapsulant