JPH0682764B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0682764B2
JPH0682764B2 JP60269131A JP26913185A JPH0682764B2 JP H0682764 B2 JPH0682764 B2 JP H0682764B2 JP 60269131 A JP60269131 A JP 60269131A JP 26913185 A JP26913185 A JP 26913185A JP H0682764 B2 JPH0682764 B2 JP H0682764B2
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epoxy resin
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semiconductor device
silicone
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徳 長沢
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Nitto Denko Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、信頼性の優れた半導体装置に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device having excellent reliability.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

トランジスタ,IC,LSI等の半導体素子は、通常セラミツ
クパツケージもしくはプラスチツクパツケージ等により
封止され、半導体装置化されている。上記セラミツクパ
ツケージは、構成材料そのものが耐熱性を有し、耐湿性
にも優れているため、温度,湿度に対して強く、しかも
中空パツケージのため機械的強度も高く信頼性の高い封
止が可能である。しかしながら、構成材料が比較的高価
なものであることと、量産性に劣る欠点があるため、最
近では上記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
ポキシ樹脂組成物が使用されており、良好な成績を収め
ている。
Semiconductor elements such as transistors, ICs, and LSIs are usually sealed by a ceramic package or a plastic package to form a semiconductor device. The above-mentioned ceramic package is resistant to temperature and humidity because the constituent material itself has heat resistance and excellent moisture resistance, and since it is a hollow package, mechanical strength is high and highly reliable sealing is possible. Is. However, since the constituent materials are relatively expensive and the mass productivity is inferior, the resin sealing using the plastic package has recently become the mainstream. An epoxy resin composition has been conventionally used for this type of resin encapsulation, and has achieved good results.

上記エポキシ樹脂組成物としては、特に、o−クレゾー
ルノボラツクエポキシ樹脂と、硬化剤としてのフエノー
ルノボラツク樹脂、その他、硬化促進剤としての第三級
アミン化合物,無機充填剤としての溶融シリカ等で構成
されるものが、封止作業性(特にトランスフアー成形時
の作業性)に優れているとして賞用されている。
Examples of the epoxy resin composition include an o-cresol novolak epoxy resin, a phenol novolak resin as a curing agent, a tertiary amine compound as a curing accelerator, and fused silica as an inorganic filler. The structured materials are prized for their excellent sealing workability (especially workability during transfer molding).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、半導体分野の技術革新はめざましく、最
近では、集積度の向上とともに、素子サイズの大形化,
配線の微細化が進む反面、パツケージ形状の小形化,薄
形化が進むようになつており、これに伴つて、半導体素
子の封止材料においても、従来以上の低応力性,耐熱
性,耐湿性が要求されるようになつている。これまでの
封止用エポキシ樹脂組成物では、IC,LSI等の半導体素子
の封止材料としては充分優れているが、例えば8ピン以
上特に16ピン以上のような大形半導体装置の封止材料と
しては、素子に加わる収縮応力が大きくなりすぎて、耐
熱衝撃性の低下や残留応力の増加を招く傾向がある。
However, technological innovation in the semiconductor field has been remarkable, and recently, with the increase in integration degree, the device size has become larger,
On the other hand, the miniaturization of wiring is advancing, but the miniaturization and thinning of the package shape are also advancing. As a result, even in the encapsulating material of semiconductor elements, the stress, heat resistance, and moisture resistance are higher than ever before. Sex is becoming required. The conventional epoxy resin compositions for encapsulation are sufficiently excellent as encapsulating materials for semiconductor elements such as ICs and LSIs. However, for example, encapsulating materials for large semiconductor devices with 8 pins or more, especially 16 pins or more. As a result, the shrinkage stress applied to the element tends to be too large, resulting in a decrease in thermal shock resistance and an increase in residual stress.

これらの欠点は、特に冷熱試験を行うと顕著に判明す
る。すなわち、上記従来の大形半導体装置について冷熱
試験を行うと、封止樹脂や素子の保護膜であるパツシベ
ーシヨン膜に水分侵入路となるクラツクが発生する。こ
のように冷熱試験でクラツクを生じるような装置は、通
常の使用状態においてもクラツクを生じやすいものであ
り、耐湿性等の諸特性が劣り、半導体装置としての信頼
性にいまひとつ欠ける。
These drawbacks are noticeable especially when a thermal test is conducted. That is, when the conventional large-sized semiconductor device is subjected to a cooling / heating test, a crack which becomes a moisture intrusion path is generated in the passivation film which is a protective film for the sealing resin and the element. As described above, an apparatus that causes cracks in the cooling / heating test is liable to cause cracks even in a normal use state, and various characteristics such as moisture resistance are inferior, and reliability as a semiconductor device is not sufficient.

このため,封止樹脂にシリコーンオイルを添加して低応
力化を図ること等が提案されているが、シリコーンオイ
ルを添加すると、得られる半導体装置の封止樹脂部にマ
ーク表示をする場合の捺印性が悪くなる等の問題が生じ
る。
For this reason, it has been proposed to add silicone oil to the encapsulating resin to reduce the stress. However, when silicone oil is added, marking is performed when a mark is displayed on the encapsulating resin part of the obtained semiconductor device. There is a problem such as poor performance.

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、樹
脂封止に用いるエポキシ樹脂組成物として特殊な成分組
成のものを用いることにより、大形半導体装置等の封止
に充分対応でき、低応力性,捺印性,耐湿性等の特性に
著しく優れた半導体装置を提供することをその目的とす
るものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and by using a special component composition as an epoxy resin composition used for resin encapsulation, it is possible to sufficiently cope with encapsulation of large semiconductor devices, etc. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that is remarkably excellent in characteristics such as stress resistance, imprintability, and moisture resistance.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

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)成分を含有す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。
In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention,
A semiconductor element is sealed with an epoxy resin composition containing the following components (A) to (D).

(A)エポキシ樹脂。(A) Epoxy resin.

(B)硬化剤。(B) Hardener.

(C)つぎの式で示されるシリコーンパウダー。(C) A silicone powder represented by the following formula.

(RSiO3/2n 〔但し、Rは一価の有機基である。〕 (D)エポキシ基,アミノ基,水酸基,メルカプト基お
よびカルボキシル基からなる群から選ばれた少なくとも
一つの官能基を有するシリコーンオイル。
(RSiO 3/2 ) n [wherein R is a monovalent organic group. (D) A silicone oil having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group.

すなわち、本発明者らは、半導体装置の捺印性を阻害す
ることなく低応力性の向上を図るために、特にエポキシ
樹脂組成物に使用するシリコーン系材料を中心に一連の
研究を重ねた結果、一般式(RSiO3/2nで示されるシリ
コーンパウダーと、特定のシリコーンオイルを併用する
と、所期の目的を達成しうることを見いだしこの発明に
到達したのである。
That is, the present inventors have conducted a series of researches centering on the silicone-based material used in the epoxy resin composition in order to improve the low stress property without impairing the imprintability of the semiconductor device. The inventors have found that the intended purpose can be achieved by using a specific silicone oil in combination with a silicone powder represented by the general formula (RSiO 3/2 ) n , and have reached the present invention.

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂
(A成分)と、硬化剤(B成分)と、上記一般式で示さ
れるシリコーンパウダー(C成分)と、特定のシリコー
ンオイル(D成分)とを用いて得られるものであつて、
通常、粉末状もしくはそ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 (A component), a curing agent (B component), a silicone powder (C component) represented by the above general formula, and a specific silicone oil (D component). Which can be obtained by using
Usually, it is in the form of powder or a tablet formed by compressing it.

このようなエポキシ樹脂組成物は、特に上記C成分の使
用により、低応力性,捺印性および耐湿性に優れたプラ
スチツクパツケージになりうるものであり、信頼度の高
い半導体装置を実現しうるのである。
Such an epoxy resin composition can be a plastic package excellent in low stress, imprintability and moisture resistance by using the above-mentioned component C, and can realize a highly reliable semiconductor device. .

上記エポキシ樹脂組成物のA成分となるエポキシ樹脂
は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ
化合物であれば特に制限するものではない。すなわち、
従来から半導体装置の封止樹脂として用いられている各
種のエポキシ樹脂が好適であり、その他、ビスフエノー
ルAのジグリシジルエーテルやその多量体であるエピビ
ス型エポキシ樹脂,ビスフエノールF型エポキシ樹脂,
レゾルシン型エポキシ樹脂,脂環式エポキシ樹脂等も好
適なエポキシ樹脂として使用可能である。
The epoxy resin as the component A of the epoxy resin composition is not particularly limited as long as it is an epoxy compound having two or more epoxy groups in one molecule. That is,
Various kinds of epoxy resins conventionally used as sealing resins for semiconductor devices are suitable, and in addition, diglycidyl ether of bisphenol A and its multimers, epibis type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin,
Resorcin type epoxy resin, alicyclic epoxy resin and the like can also be used as suitable epoxy resins.

ノボラツク型エポキシ樹脂としては、通常エポキシ当量
160〜250,軟化点50〜130℃のものが用いられ、このう
ち、クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂としては、エ
ポキシ当量180〜210,軟化点60〜110℃のものが一般に用
いられる。また、フエノールノボラツク型エポキシ樹脂
としては、エポキシ当量160〜200℃,軟化点60〜110℃
のものが一般に用いられる。
As a novolak type epoxy resin, usually epoxy equivalent
A cresol novolak type epoxy resin having an epoxy equivalent of 180 to 210 and a softening point of 60 to 110 ° C is generally used as the cresol novolak type epoxy resin. The phenol novolac type epoxy resin has an epoxy equivalent of 160 to 200 ° C and a softening point of 60 to 110 ° C.
Those generally used.

上記エポキシ樹脂と共に用いられるB成分の硬化剤とし
てはノボラツク型フエノール樹脂,酸無水物またはアミ
ンを好適な例としてあげることができ、これらは単独
で、あるいは併用して使用できる。
Suitable examples of the B component curing agent used together with the above epoxy resin include novolak type phenol resins, acid anhydrides and amines, and these can be used alone or in combination.

上記ノボラツク型フエノール樹脂としては、フエノー
ル,クレゾール,ビスフエノールA等のフエノール類と
ホルアルデヒド等のアルデヒド類を酸性触媒下で縮合す
ることにより得られるフエノールノボラツク樹脂,クレ
ゾールノボラツク樹脂,ビスフエノールAノボラツク樹
脂等をあげることができ、特に軟化点50〜130℃のもの
が好ましい。
Examples of the novolak type phenol resin include phenol novolak resin, cresol novolak resin, and bisphenol A obtained by condensing phenols such as phenol, cresol, and bisphenol A and aldehydes such as formaldehyde under acidic catalyst. Examples thereof include novolak resins, and those having a softening point of 50 to 130 ° C. are particularly preferable.

上記酸無水物としては、無水フタル酸、無水マレイン
酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水テトラヒド
ロフタル酸、無水トリメリツト酸、無水メチルエンドメ
チレンテトラヒドロフタル酸、シクロヘキサン−1,2−
ジカルボン酸無水物、シクロヘキサン−3,4−ジカルボ
ン酸無水物、トリメリツト酸無水物のエチレングリコー
ルエステル等をあげることができる。
As the acid anhydride, phthalic anhydride, maleic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, cyclohexane-1,2-
Examples thereof include dicarboxylic acid anhydride, cyclohexane-3,4-dicarboxylic acid anhydride, and ethylene glycol ester of trimellitic acid anhydride.

またアミンとしては、m−フエニレンジアミン、p−フ
エニレンジアミン、4,4′−ジアミノジフエニルメタ
ン、4,4′−ジアミノジフエニルスルフイド、1,5−ジア
ミノナフタリン、2,4−ビス(β−アミノ−1−ブチ
ル)トルエン、ビス(p−β−アミノ−1−ブチルフエ
ニル)エーテル、ビス(p−β−メチル−o−アミノフ
エニル)ベンゼン、1,3−ジアミノ−4−イソブロピル
ベンゼン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジ
アミン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエ
ン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、3−メ
チルヘプタメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメ
チレンジアミン、オクタメチレンジアミン、2,5−ジメ
チルヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘプタメ
チレンジアミン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、
1,4−シクロヘキサンジアミン等をあげることができ
る。
As the amine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 1,5-diaminonaphthalene, 2,4- Bis (β-amino-1-butyl) toluene, bis (p-β-amino-1-butylphenyl) ether, bis (p-β-methyl-o-aminophenyl) benzene, 1,3-diamino-4-isobropyr Benzene, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 3-methylheptamethylenediamine, 4,4-dimethylhepta Methylenediamine, octamethylenediamine, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, 2,5-dimethylheptamethylenediamine, 3-methylheptamethyle Diamine,
1,4-cyclohexanediamine and the like can be mentioned.

この発明に用いるC成分のシリコーンパウダーは、従来
知られている線状高分子、あるいはゴム状であるシリコ
ーンゴム、さらにはシリコーンオイル等のシリコーン化
合物とは異なり、一般式(RSiO3/2nで示されるところ
の、緻密な三次元網目構造を有するオルガノポリシロキ
サンの粉体である。すなわち、このシリコーンパウダー
は、例えば下記の構造 を有し、点線で囲まれた部分を繰り返し単位とするもの
である。
The component C silicone powder used in the present invention is different from the conventionally known linear polymers or rubber-like silicone rubbers, and further, silicone compounds such as silicone oil, are represented by the general formula (RSiO 3/2 ) n Is a powder of organopolysiloxane having a dense three-dimensional network structure. That is, this silicone powder has the following structure, for example: And a portion surrounded by a dotted line is a repeating unit.

このシリコーンパウダーは、粒径が小さければ小さい程
耐熱衝撃性おより残留応力の低下に対してより好ましい
効果を与えるため、この観点から少なくとも200μm以
下の粒径のものを使用することが好ましい。特に、この
ことは、この発明のエポキシ樹脂組成物をトランスフア
ーモールドに供する場合におけるゲート詰まり等の問題
の点からもいいうることであり、粒径は小さければ小さ
い程よい。
Since the smaller the particle size of the silicone powder, the more preferable effect on the thermal shock resistance and the reduction of the residual stress, the particle size of at least 200 μm or less is preferably used from this viewpoint. In particular, this can be said from the viewpoint of problems such as gate clogging when the epoxy resin composition of the present invention is used for transfer molding, and the smaller the particle size, the better.

また、このシリコーンパウダーの粒子形状は球状である
方が分散性に優れ、前記半導体装置の耐熱衝撃性および
残留応力の低下に対しより有効性をもつため好ましい。
In addition, it is preferable that the particle shape of the silicone powder is spherical because it has better dispersibility and is more effective in reducing the thermal shock resistance and the residual stress of the semiconductor device.

なお、前記のシリコーンパウダーの式において、すでに
述べたようにRは一価の有機基であるが、それを具体的
に例示すると、メチル基,エチル基,プロピル基,ブチ
ル基,シクロアルキル基等のアルキル基,ビニル基,ア
リル基等のアルケニル基、フエニル基,キシリル基等の
アリール基、フエニルエチル基等のアラルキル基、ある
いはエポキシ基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、
カルボン酸エステル基もしくはメルカプト基を有する一
価の有機置換基があげられる。
Incidentally, in the above formula of silicone powder, R is a monovalent organic group as described above, but specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a cycloalkyl group and the like. Alkyl groups, alkenyl groups such as vinyl groups and allyl groups, aryl groups such as phenyl groups and xylyl groups, aralkyl groups such as phenylethyl groups, or epoxy groups, amino groups, hydroxyl groups, carboxyl groups,
A monovalent organic substituent having a carboxylic acid ester group or a mercapto group can be used.

この発明に用いるシリコーンパウダーは、Rが上記有機
基のいずれか1種のみであるホモポリマーによるもので
あつても、またRが上記有機置換基の2種以上であるコ
ポリマーによるものであつてもよい。
The silicone powder used in the present invention may be either a homopolymer in which R is only one of the above organic groups or a copolymer in which R is two or more of the above organic substituents. Good.

また、この発明に用いるD成分のシリコーンオイルは、
エポキシ樹脂,硬化剤のような樹脂系の変性剤としての
作用を有するものであつてエポキシ基、アミノ基、水酸
基、メルカプト基、カルボキシル基からなる群から選ば
れた少なくとも一つの官能基を有するシリコーンオイル
より構成される。このオイルは単独で用いてもよいし、
数種を併用してもよい。そして、官能基以外の部分の化
学構造は、ポリジメチルシロキサンが好ましいが、一部
がメチル基に代えてフエニル基で置換されていてもよ
い。
Further, the component D silicone oil used in the present invention is
Silicone having a function as a resin type modifier such as an epoxy resin and a curing agent and having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group. Composed of oil. This oil may be used alone,
You may use several types together. The chemical structure of the portion other than the functional group is preferably polydimethylsiloxane, but a part thereof may be substituted with a phenyl group instead of the methyl group.

上記官能基は、シリコーン分子末端に結合していても、
側鎖として結合していてもよい。
The functional group, even if bonded to the silicone molecule terminal,
It may be bonded as a side chain.

このようなシリコーンオイルの分子量は、100以上10000
0以下が好ましい。すなわち、分子量が100未満ではシリ
コーン分子が、硬化樹脂の骨格の可塑剤として作用して
半導体装置の信頼性を低下させ、逆に、分子量が100000
を超えると、シリコーン分子が樹脂系に対して親和性を
示さず、実質的に樹脂系と化学反応、すなわち、変性す
ることが困難となり、この発明の効果が小さくなる。
The molecular weight of such silicone oil is 100 or more and 10,000 or more.
It is preferably 0 or less. That is, when the molecular weight is less than 100, the silicone molecule acts as a plasticizer for the skeleton of the cured resin to reduce the reliability of the semiconductor device, and conversely, the molecular weight is 100000.
When it exceeds, the silicone molecule does not show an affinity for the resin system, and it becomes substantially difficult to chemically react with the resin system, that is, to modify, and the effect of the present invention becomes small.

また、官能基当たりの当量は100以上100000以下である
ことが好ましい。これは上記と同じ理由によるものであ
る。
The equivalent weight per functional group is preferably 100 or more and 100000 or less. This is for the same reason as above.

なお、この発明のシリコーンオイルは予めA成分である
エポキシ樹脂およびB成分である硬化剤の少なくとも一
方と反応させてから他の原料と混合することが好まし
い。
It is preferable that the silicone oil of the present invention is previously reacted with at least one of the epoxy resin as the component A and the curing agent as the component B, and then mixed with other raw materials.

また、この発明では、上記A成分,B成分,C成分およびD
成分以外に必要に応じて硬化促進剤,充填剤,離型剤等
のその他の原料を用いることができる。硬化促進剤とし
ては、フエノール硬化エポキシ樹脂の硬化反応の触媒と
なるものは全て用いることができ、例えば、2,4,6−ト
リ(ジメチルアミノメチル)フエノール、2−メチルイ
ミダゾール、トリフエニルホスフイン等をあげることが
できる。充填剤としては、石英ガラス粉,珪石粉,タル
ク等を用いることができる。離型剤としては、従来公知
のステアリン酸,パルミチン酸等の長鎖カルボン酸,ス
テアリン酸亜鉛,ステアリン酸カルシウム等の長鎖カル
ボン酸の金属塩、カルナバワツクス,エステル系ワツク
ス類等を用いることができる。
Further, in the present invention, the above-mentioned A component, B component, C component and D
In addition to the components, other raw materials such as a curing accelerator, a filler and a release agent can be used if necessary. As the curing accelerator, any one that serves as a catalyst for the curing reaction of a phenol-cured epoxy resin can be used, and examples thereof include 2,4,6-tri (dimethylaminomethyl) phenol, 2-methylimidazole and triphenylphosphine. Etc. can be given. As the filler, quartz glass powder, silica stone powder, talc, etc. can be used. As the release agent, conventionally known long-chain carboxylic acids such as stearic acid and palmitic acid, metal salts of long-chain carboxylic acids such as zinc stearate and calcium stearate, carnauba wax, ester waxes and the like can be used. it can.

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、例えばB成分
である硬化促進剤としてノボラツク型フエノール樹脂あ
るいは酸無水物を用いた場合、つぎのようにして製造す
ることができる。すなわち、まず前記エポキシ樹脂(A
成分)と硬化剤(B成分)の少なくとも一方をシリコー
ンオイル(D成分)で変性し、この変性物とシリコーン
パウダー(C成分)および必要に応じて硬化促進剤,離
型剤,充填剤等のその他の原料を混合し、80〜120℃で
数分間混練することにより製造することができる。な
お、硬化促進剤を用いる場合には、通常、得られるエポ
キシ樹脂組成物の150℃でのゲル化時間が30〜90秒とな
るようにその添加量を調整して使用することが行われ
る。一方、硬化剤としてアミン系硬化剤を用いたとき
は、シリコーンパウダーをエポキシ樹脂あるいは該硬化
剤と前もつて溶融混練物、微粉砕しておき、全成分をド
ライブレンドするのが好ましい。
The epoxy resin composition used in the present invention can be produced as follows when a novolac type phenol resin or an acid anhydride is used as the curing accelerator which is the component B, for example. That is, first, the epoxy resin (A
Component) and / or curing agent (B component) is modified with silicone oil (D component), and the modified product and silicone powder (C component) and, if necessary, a curing accelerator, release agent, filler, etc. It can be produced by mixing other raw materials and kneading at 80 to 120 ° C for several minutes. When a curing accelerator is used, it is usually used by adjusting the addition amount so that the gelling time of the resulting epoxy resin composition at 150 ° C. is 30 to 90 seconds. On the other hand, when an amine-based curing agent is used as the curing agent, it is preferable that the silicone powder is previously melt-kneaded with the epoxy resin or the curing agent and finely pulverized, and all the components are dry-blended.

この発明において、上記硬化剤(B成分)の含有量は、
エポキシ樹脂(A成分)を硬化させることができる充分
な量、すなわち、前記エポキシ樹脂の1エポキシ当量当
たり、0.4〜2.0当量、好ましくは0.6〜1.5当量用いるこ
とが好ましい。
In this invention, the content of the curing agent (component B) is
It is preferable to use an amount sufficient to cure the epoxy resin (component A), that is, 0.4 to 2.0 equivalents, preferably 0.6 to 1.5 equivalents, per 1 epoxy equivalent of the epoxy resin.

より具体的には、前記エポキシ樹脂の1エポキシ当量に
対して硬化剤としてノボラツク型フエノール樹脂を用い
た場合には、0.5〜2.0当量、好ましくは0.8〜1.5当量、
また硬化剤として酸無水物を使用した場合では0.4〜1.2
当量、好ましくは0.6〜1.0当量、さらに硬化剤としてア
ミンを用いた場合には0.5〜2.0当量、好ましくは0.8〜
1.5当量とすることが望ましい。
More specifically, when a novolak type phenol resin is used as a curing agent with respect to 1 epoxy equivalent of the epoxy resin, 0.5 to 2.0 equivalents, preferably 0.8 to 1.5 equivalents,
When an acid anhydride is used as the curing agent, 0.4 to 1.2
Equivalent, preferably 0.6 to 1.0 equivalent, further 0.5 to 2.0 equivalent when amine is used as a curing agent, preferably 0.8 to
It is desirable to use 1.5 equivalents.

また、シリコーンパウダー(C成分)の含有量は、エポ
キシ樹脂組成物全体に対して2重量%(以下「%」と略
す)以上で、かつ無機成分と合わせた添加量が80%以下
になることが好ましい。すなわち、2%未満では低応力
性を改良するためにシリコーンオイルを多く添加しなけ
ればならなくなり得られる半導体装置の捺印性が悪くな
るからである。また、シリコーンパウダーと無機成分の
合計添加量が80%を超えると封止樹脂組成物の分散性や
流動性に問題が生じ、得られる半導体装置が封止樹脂未
充填のため欠陥品となるからである。
Further, the content of the silicone powder (C component) is 2% by weight (hereinafter abbreviated as "%") or more based on the entire epoxy resin composition, and the addition amount including the inorganic component is 80% or less. Is preferred. That is, if it is less than 2%, a large amount of silicone oil must be added in order to improve the low stress property, and the imprintability of the obtained semiconductor device deteriorates. Further, if the total amount of the silicone powder and the inorganic component added exceeds 80%, the dispersibility and fluidity of the encapsulating resin composition will be problematic, and the resulting semiconductor device will be defective because the encapsulating resin is not filled. Is.

さらに、シリコーンオイル(D成分)の含有量は、硬化
促進剤や充填剤等の添加成分を除いたエポキシ樹脂組成
物(A成分+B成分+C成分+D成分)に対して15%以
下とすることが好ましい。15%を超えると、得られる半
導体装置の捺印性に問題が生じやすいからである。
Further, the content of the silicone oil (D component) should be 15% or less with respect to the epoxy resin composition (A component + B component + C component + D component) excluding additional components such as a curing accelerator and a filler. preferable. This is because if it exceeds 15%, a problem is likely to occur in the imprintability of the obtained semiconductor device.

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、通常の方法、例えば
トランスフアー成形等の公知のモールド方法により行う
ことができる。
The encapsulation of the semiconductor element using such an epoxy resin composition is not particularly limited, and can be performed by an ordinary method, for example, a known molding method such as transfer molding.

このようにして得られる半導体装置は、極めて低応力
性,捺印性,耐湿性に優れている。
The semiconductor device thus obtained has extremely low stress, imprintability, and moisture resistance.

〔発明の効果〕 以上のように、この発明の半導体装置は、シリコーンパ
ウダー(C成分)とシリコーンオイル(D成分)を含む
特殊なエポキシ樹脂組成物を用いて封止されており、そ
の封止プラスチツクパツケージが、従来のエポキシ樹脂
組成物製のものとは異なるため、捺印性を確保したまま
で低応力化が実現されており、耐湿性に優れ、信頼度が
高くなつている。特に、上記特殊なエポキシ樹脂組成物
による封止により、超LSI等の封止に充分対応でき、素
子サイズが16mm2以上の大形半導体装置において、上記
のような高信頼度が得られるようになるのであり、これ
が最大の特徴である。
[Effects of the Invention] As described above, the semiconductor device of the present invention is sealed using a special epoxy resin composition containing silicone powder (component C) and silicone oil (component D). Since the plastic package is different from the one made of the conventional epoxy resin composition, the stress reduction is realized while the imprintability is secured, the moisture resistance is excellent, and the reliability is high. In particular, by encapsulating with the above-mentioned special epoxy resin composition, it is possible to sufficiently cope with encapsulation of VLSI and the like, and in a large-sized semiconductor device with an element size of 16 mm 2 or more, to obtain the above high reliability. This is the greatest feature.

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。Next, examples will be described together with comparative examples.

まず、つぎのようにしてエポキシ樹脂組成物をつくつ
た。
First, an epoxy resin composition was prepared as follows.

〔実施例1〕 攪拌機付セパラブルフラスコ中でo−クレゾールノボラ
ツクエポキシ樹脂(エポキシ当量220,軟化点80℃)56重
量部(以下「部」と略す)加熱溶融し、この中に両末端
アミノプロピルポリジメチルシロキサン(アミン当量10
000)15部を投入し、170℃で4時間攪拌混合した。得ら
れた変性物の全量とフエノールノボラツクエポキシ樹脂
(水酸基当量110,軟化点80℃)28部,(CH3RSiO3/2n
で表されるオルガノシリコーンパウダー(平均粒径50
μ)50部、溶融性シリカ粉末345部、シランカツプリン
グ剤(日本ユニカー社製,A−186)2部、カーボンブラ
ツク2部、硬化促進剤(2,4,6−トリスジメチルアミノ
メチルフエノール)0.45部および離型剤カルナバワツク
ス2.5部を80〜100℃の熱ロールで3分間溶融混練して冷
却したのち粉砕し、10メツシユパス粉体とし、半導体素
子封止用のエポキシ樹脂組成物を得た。
[Example 1] In a separable flask equipped with a stirrer, 56 parts by weight of o-cresol novolac epoxy resin (epoxy equivalent: 220, softening point: 80 ° C) (hereinafter abbreviated as "part") was heated and melted. Propyl polydimethyl siloxane (amine equivalent 10
000) 15 parts were added, and the mixture was stirred and mixed at 170 ° C. for 4 hours. The total amount of the obtained modified product and 28 parts of phenol novolac epoxy resin (hydroxyl equivalent 110, softening point 80 ° C), (CH 3 RSiO 3/2 ) n
Organosilicone powder represented by (average particle size 50
μ) 50 parts, fusible silica powder 345 parts, silane coupling agent (Nippon Unicar Co., A-186) 2 parts, carbon black 2 parts, curing accelerator (2,4,6-trisdimethylaminomethylphenol) 0.45 parts and 2.5 parts of release agent Karnawawax are melt-kneaded with a hot roll at 80 to 100 ° C. for 3 minutes, cooled, and then crushed to obtain 10 mesh pass powder to obtain an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor device. It was

〔実施例2,4,6〕 後記の第1表に示す配合で各原料を用い、シリコーンパ
ウダーとシリコーンオイルの種類を代えた。それ以外は
全て実施例1と同様にして目的とするエポキシ樹脂組成
物を得た。なお、用いたシリコーンパウダーの種類を第
2表に、シリコーンオイルの種類を第3表に示した。
[Examples 2, 4, 6] The raw materials were used in the formulations shown in Table 1 below, and the types of silicone powder and silicone oil were changed. The target epoxy resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. The types of silicone powder used are shown in Table 2 and the types of silicone oil are shown in Table 3.

〔実施例3,5、比較例1〜3〕 第1表に示す量のフエノール樹脂およびシリコーンオイ
ルを攪拌機付セパラブルフラスコ中で溶融混合し、この
中に第1表に示す量の硬化促進剤を添加し、170℃で4
時間攪拌混合した。得られた変性物の全量と第1表に示
す他の原料を80〜100℃の熱ロールで3分間溶融混練し
て冷却したのち粉砕し、10メツシユパス粉体とし、半導
体素子封止用のエポキシ樹脂組成物を得た。用いたシリ
コーンパウダーとシリコーンオイルの種類を第2表,第
3表に示した。
[Examples 3, 5 and Comparative Examples 1 to 3] The amounts of the phenol resin and silicone oil shown in Table 1 were melt-mixed in a separable flask equipped with a stirrer, and the amount of the curing accelerator shown in Table 1 was added thereto. And add at 170 ° C for 4
Stir and mix for hours. The whole amount of the modified product obtained and the other raw materials shown in Table 1 were melt-kneaded with a hot roll at 80 to 100 ° C. for 3 minutes, cooled, and then pulverized to obtain 10 mesh pass powder, which was used as an epoxy for semiconductor element encapsulation. A resin composition was obtained. The types of silicone powder and silicone oil used are shown in Tables 2 and 3.

つぎに、以上の実施例および比較例によつて得られた粉
末状のエポキシ樹脂組成物を用い、充填性と捺印性を調
べるため、48個取り金型で42ピンDIPを成形した。モー
ルドは、低圧トランスフアー成形法を用いた。すなわ
ち、高周波加熱装置を用いて90℃に予め熱したタブレツ
トを175℃の金型に設定注入時間20秒で注入し、成形時
間2分で成形した。
Next, using the powdery epoxy resin compositions obtained in the above Examples and Comparative Examples, a 42-pin DIP was molded with a 48-cavity mold in order to investigate the filling property and the imprintability. As the mold, a low pressure transfer molding method was used. That is, a tablet preheated to 90 ° C. was injected into a mold at 175 ° C. with a set injection time of 20 seconds using a high frequency heating device, and molding was performed for 2 minutes.

このようにして得られた42ピンDIPの成形物表面にボン
マークC銀を捺印し、175℃で5時間ポストキユアした
のち、トリクロロエチレンをしみ込ませた綿棒で荷重50
0gをかけ、完全に消えるまでの往復回数を求めて評価し
た。
The surface of the 42-pin DIP molded product thus obtained was stamped with Bonmark C silver, post-cured at 175 ° C for 5 hours, and then loaded with a cotton swab soaked with trichlorethylene to a load of 50.
It was evaluated by multiplying by 0 g and determining the number of round trips until it completely disappeared.

耐熱衝撃試験は、耐熱衝撃試験用素子を同様にしてモー
ルドしたのち175℃で5時間ポストキユアしたものを40
個用意した。この試料を150℃と−80℃のシリコーンオ
イルに5分間ごとに交互に浸漬することを500サイクル
を行い、その後パツケージを発煙硝酸によつて加熱溶解
除去し、素子表面の保護膜である窒化珪素膜にクラツク
の認められたものの個数を求めて評価した。その結果を
下記の第4表に示した。
The thermal shock resistance test was performed by molding a thermal shock resistance test element in the same manner and then post-curing at 175 ° C for 5 hours.
I prepared one. This sample was alternately immersed in silicone oil at 150 ° C and -80 ° C every 5 minutes for 500 cycles, and then the package was dissolved by heating with fuming nitric acid to remove it, and silicon nitride as a protective film on the element surface was removed. The number of cracked films was found and evaluated. The results are shown in Table 4 below.

第4表の結果から、実施例品は耐熱衝撃性,充填性,捺
印性の全てに優れており、バランスのとれた信頼性の高
い半導体装置を実現しうることがわかる。
From the results shown in Table 4, it is understood that the example products are excellent in all of thermal shock resistance, filling property and sealability, and can realize a balanced and highly reliable semiconductor device.

これに対し、比較例品は、シリコーンパウダーを入れな
いものは捺印性が悪く、シリコーンオイルを入れないも
のは充填性が悪く、両方とも入れないものは耐熱衝撃性
が悪い。
On the other hand, in the comparative example products, the one without silicone powder has a poor stamping property, the one without silicone oil has a poor filling property, and the one without both has poor thermal shock resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記の(A)〜(D)成分を含有するエポ
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)硬化剤。 (C)つぎの式で示されるシリコーンパウダー。 (RSiO3/2n 〔但し、Rは一価の有機基である。〕 (D)エポキシ基,アミノ基,水酸基,メルカプト基お
よびカルボキシル基からなる群から選ばれた少なくとも
一つの官能基を有するシリコーンオイル。
1. A semiconductor device obtained by encapsulating a semiconductor element with an epoxy resin composition containing the following components (A) to (D). (A) Epoxy resin. (B) Hardener. (C) A silicone powder represented by the following formula. (RSiO 3/2 ) n [wherein R is a monovalent organic group. (D) A silicone oil having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group.
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