JPH07138348A - Epoxy resin composition and sealed semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition and sealed semiconductor device

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JPH07138348A
JPH07138348A JP30993993A JP30993993A JPH07138348A JP H07138348 A JPH07138348 A JP H07138348A JP 30993993 A JP30993993 A JP 30993993A JP 30993993 A JP30993993 A JP 30993993A JP H07138348 A JPH07138348 A JP H07138348A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
inorganic filler
present
formula
Prior art date
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Pending
Application number
JP30993993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Tajima
友徳 田嶋
Kazuhiro Sawai
和弘 沢井
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Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Chemical Corp filed Critical Toshiba Chemical Corp
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  • 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 obtain a long-reliable epoxy resin compsn. excellent in moisture resistance and molbaility. CONSTITUTION:This epoxy resin compsn. contains as the essential ingredients an epoxy resin, a phenol resin of the formula (wherein R<1> is H or an alkyl; and (n) is an integer of 0 of higher), and an inorg. filler in an amt. of 25-92wt.% based on the compsn. The compsn. is used for sealing a semiconductor chip to give the objective sealed semiconductor device.

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、耐湿性、成形作業性に
優れたエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epoxy resin composition having excellent moisture resistance and molding workability, and a semiconductor encapsulation device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の分野において、
高集積化、高信頼性化の技術開発と同時に半導体装置の
実装工程の自動化が推進されている。例えばフラットパ
ッケージ型の半導体装置を回路基板に取り付ける場合
に、従来、リードピン毎に半田付けを行っていたが、最
近では半田浸漬方式や半田リフロー方式が採用されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of semiconductor integrated circuits,
At the same time as technology development for high integration and high reliability, automation of the mounting process of semiconductor devices is being promoted. For example, when mounting a flat package type semiconductor device on a circuit board, conventionally, soldering is performed for each lead pin, but recently, a solder dipping method or a solder reflow method has been adopted.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のノボラック型エ
ポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型
のフェノール樹脂およびシリカ粉末からなる樹脂組成物
によって封止した半導体装置は、耐湿性に優れる反面、
加熱成形時等の高温条件下において著しく強度が低下す
るという欠点があった。特に半導体封止装置を成形した
直後の強度に劣るため、成形時の作業性が著しく低下す
るという欠点があった。
A semiconductor device encapsulated with a conventional epoxy resin such as a novolac type epoxy resin, a dicyclopentadiene type phenol resin, and a resin composition comprising silica powder has excellent moisture resistance,
There is a drawback that the strength is remarkably reduced under high temperature conditions such as heat molding. In particular, since the strength of the semiconductor encapsulation device immediately after molding is poor, there is a drawback that workability during molding is significantly reduced.

【0004】本発明は、上記の欠点を解消するためにな
されたもので、優れた耐湿性を維持したまま、高温条件
下での樹脂組成物の強度を向上させることにより成形作
業性に優れるとともに、長期信頼性を保証できるエポキ
シ樹脂組成物および半導体封止装置を提供しようとする
ものである。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks, and by improving the strength of a resin composition under high temperature conditions while maintaining excellent moisture resistance, molding workability is excellent and at the same time. The present invention aims to provide an epoxy resin composition and a semiconductor encapsulation device capable of guaranteeing long-term reliability.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、特定のフェノ
ール樹脂を用いることによって、耐湿性、成形作業性に
優れた樹脂組成物が得られることを見いだし、本発明を
完成したものである。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies aimed at achieving the above object, the present inventors have found that a resin composition excellent in moisture resistance and molding workability can be obtained by using a specific phenol resin. The present invention has been completed and the present invention has been completed.

【0006】即ち、本発明は、 (A)エポキシ樹脂、 (B)次の一般式に示されるフェノール樹脂およびThat is, the present invention includes (A) an epoxy resin, (B) a phenol resin represented by the following general formula, and

【0007】[0007]

【化3】 (但し、式中R1 は水素原子又はアルキル基を、n は 0
又は 1以上の整数を表す) (C)無機質充填剤 を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して前記(C)
の無機質充填剤を25〜90重量%の割合で含有してなるこ
とを特徴とするエポキシ樹脂組成物である。また、この
エポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが
封止されてなることを特徴とする半導体封止装置であ
る。
[Chemical 3] (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, and n is 0
Or an integer of 1 or more) (C) An inorganic filler is an essential component, and the above (C) is used for the entire resin composition.
An epoxy resin composition comprising the inorganic filler of 25 to 90% by weight. A semiconductor encapsulation device is obtained by encapsulating a semiconductor chip with a cured product of this epoxy resin composition.

【0008】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0009】本発明に用いる(A)エポキシ樹脂として
は、封止用として用いられているものであればその分子
量等に特に制限はなく使用することができる。具体的な
化合物として、例えば
The epoxy resin (A) used in the present invention can be used without particular limitation in its molecular weight and the like as long as it is used for sealing. As a specific compound, for example,

【0010】[0010]

【化4】 (但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す),[Chemical 4] (However, in the formula, n represents 0 or an integer of 1 or more),

【0011】[0011]

【化5】 (但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す)等が挙げ
られ、これらは単独又は混合して使用することができ
る。
[Chemical 5] (Wherein n represents 0 or an integer of 1 or more) and the like, and these can be used alone or in combination.

【0012】本発明に用いる(B)フェノール樹脂とし
ては、シクロヘキサンジオンとフェノール類との反応に
よって得られ、前記の一般式で示されるものが使用され
る。具体的な化合物として、例えば
As the (B) phenol resin used in the present invention, those obtained by the reaction of cyclohexanedione and phenols and represented by the above general formula are used. As a specific compound, for example,

【0013】[0013]

【化6】 (但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す),[Chemical 6] (However, in the formula, n represents 0 or an integer of 1 or more),

【0014】[0014]

【化7】 (但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す)等が挙げ
られ、これらは単独又は混合して使用することができ
る。また、このフェノール樹脂の他にフェノール、アル
キルフェノール等のフェノール類とホルムアルデヒドあ
るいはパラホルムアルデヒドとを反応させて得られるノ
ボラック型フェノール樹脂およびこれらの変性樹脂を併
用することができる。
[Chemical 7] (Wherein n represents 0 or an integer of 1 or more) and the like, and these can be used alone or in combination. In addition to this phenol resin, a novolac type phenol resin obtained by reacting phenols such as phenol and alkylphenol with formaldehyde or paraformaldehyde, and modified resins thereof can be used in combination.

【0015】本発明に用いる(C)無機質充填剤として
は、一般に使用されているものが広く使用されるが、そ
れらの中でも不純物濃度が低く、平均粒径30μm 以下の
シリカ粉末が好ましく使用される。平均粒径30μm を超
えると耐湿性および成形性が劣り好ましくない。無機質
充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して25〜90
重量%含有するように配合することが好ましい。その割
合が25重量%未満では樹脂組成物の吸湿性が高く、半田
浸漬後の耐湿性に劣り、また90重量%を超えると極端に
流動性が悪くなり、成形性に劣り好ましくない。
As the inorganic filler (C) used in the present invention, generally used ones are widely used. Among them, silica powder having a low impurity concentration and an average particle diameter of 30 μm or less is preferably used. . If the average particle size exceeds 30 μm, the moisture resistance and the moldability are deteriorated, which is not preferable. The blending ratio of the inorganic filler is 25 to 90 with respect to the entire resin composition.
It is preferable to mix them so as to contain them by weight. When the proportion is less than 25% by weight, the hygroscopicity of the resin composition is high and the moisture resistance after solder immersion is poor, and when it exceeds 90% by weight, the fluidity is extremely deteriorated and the moldability is poor, which is not preferable.

【0016】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂、特定のフェノール樹脂および無機質充填剤を必須
成分とするが、本発明の目的に反しない限度において、
また必要に応じて、例えば天然ワックス類、合成ワック
ス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、パ
ラフィン等の離型剤、三酸化アンチモン等の難燃剤、カ
ーボンブラック等の着色剤、シランカップリング剤、種
々の硬化促進剤、ゴム系やシリコーン系の低応力付与剤
等を適宜添加配合することができる。
The epoxy resin composition of the present invention contains an epoxy resin, a specific phenol resin and an inorganic filler as essential components, but within a range not deviating from the object of the present invention.
Further, if necessary, for example, natural waxes, synthetic waxes, metal salts of linear fatty acids, acid amides, esters, release agents such as paraffin, flame retardants such as antimony trioxide, colorants such as carbon black, A silane coupling agent, various curing accelerators, rubber-based or silicone-based low stress imparting agents, and the like can be appropriately added and blended.

【0017】本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料と
して調製する場合の一般的方法は、前述したエポキシ樹
脂、特定のフェノール樹脂、無機質充填剤およびその他
の成分を配合し、ミキサー等によって十分均一に混合
し、さらに熱ロールによる溶融混合処理またはニーダ等
による混合処理を行い、次いで冷却固化させ適当な大き
さに粉砕して成形材料とすることができる。こうして得
られた成形材料は、半導体装置をはじめとする電子部品
或いは電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用すれば優れ
た特性と信頼性を付与させることができる。
A general method for preparing the epoxy resin composition of the present invention as a molding material is to mix the above-mentioned epoxy resin, a specific phenol resin, an inorganic filler and other components, and homogenize them sufficiently with a mixer or the like. It is possible to mix and perform melt mixing treatment with a hot roll or mixing treatment with a kneader or the like, then cool and solidify and pulverize to an appropriate size to obtain a molding material. If the molding material thus obtained is applied to sealing, coating, insulation, etc. of electronic parts or electric parts such as semiconductor devices, excellent properties and reliability can be imparted.

【0018】また、本発明の半導体封止装置は、上述の
成形材料を用いて半導体チップを封止することにより容
易に製造することができる。封止を行う半導体チップと
しては、例えば集積回路、大規模集積回路、トランジス
タ、サイリスタ、ダイオード等で特に限定されるもので
はない。封止の最も一般的な方法としては、低圧トラン
スファー成形法があるが、射出成形、圧縮成形、注形等
による封止も可能である。成形材料で封止後加熱して硬
化させ、最終的にはこの硬化物によって封止された半導
体封止装置が得られる。加熱による硬化は、150 ℃に加
熱して硬化させることが望ましい。
The semiconductor encapsulation device of the present invention can be easily manufactured by encapsulating a semiconductor chip using the above molding material. The semiconductor chip to be sealed is not particularly limited to, for example, an integrated circuit, a large scale integrated circuit, a transistor, a thyristor, a diode and the like. The most common method of sealing is a low-pressure transfer molding method, but sealing by injection molding, compression molding, casting or the like is also possible. After sealing with a molding material, it is heated and cured, and finally a semiconductor sealing device sealed with this cured product is obtained. The curing by heating is preferably performed by heating to 150 ° C.

【0019】[0019]

【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止
装置は、特定のフェノール樹脂を用いることによって、
樹脂組成物の吸水性が低減し、熱機械的特性と低応力性
が向上し、耐湿性劣化が少なくなり、成形作業性に優れ
たものとすることができた。
The epoxy resin composition and the semiconductor encapsulation device of the present invention are prepared by using a specific phenol resin.
The water absorption of the resin composition was reduced, the thermomechanical properties and the low stress properties were improved, the deterioration in moisture resistance was reduced, and the molding workability was excellent.

【0020】[0020]

【実施例】次に本発明を実施例によって説明するが、本
発明はこれらの実施例によって限定されるものではな
い。以下の実施例および比較例において「%」とは「重
量%」を意味する。
EXAMPLES Next, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples and comparative examples, “%” means “% by weight”.

【0021】実施例1 前述した化4のエポキシ樹脂10%、前述した化6のフェ
ノール樹脂 7.5%、シリカ粉末81%、硬化促進剤 0.2
%、エステルワックス類 0.3%およびシランカップリン
グ剤 1.0%を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練、冷
却した後、粉砕して成形材料(A)を製造した。
Example 1 10% of the above-mentioned epoxy resin of Chemical formula 4, 7.5% of the above-mentioned phenolic resin of Chemical formula 6, 81% of silica powder, 0.2% of curing accelerator
%, Ester waxes 0.3% and silane coupling agent 1.0% were mixed at room temperature, further kneaded at 90 to 95 ° C., cooled, and then pulverized to produce a molding material (A).

【0022】実施例2 実施例1で用いた化4のエポキシ樹脂10%、実施例1で
用いた化6のフェノール樹脂 3.5%、ノボラック型フェ
ノール樹脂 4.0%、シリカ粉末81%、硬化促進剤 0.2
%、エステルワックス類 0.3%およびシランカップリン
グ剤 1.0%を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練、冷
却した後、粉砕して成形材料(B)を製造した。
Example 2 10% of the epoxy resin of Chemical formula 4 used in Example 1, 3.5% of the phenolic resin of Chemical formula 6 used in Example 1, 4.0% of novolac type phenolic resin, 81% of silica powder, and 0.2% of curing accelerator.
%, Ester waxes 0.3% and silane coupling agent 1.0% were mixed at room temperature, further kneaded at 90 to 95 ° C., cooled, and then pulverized to produce a molding material (B).

【0023】比較例1 実施例1で用いた化4のエポキシ樹脂10%、次式で示さ
れるフェノール樹脂 7.5%、
Comparative Example 1 10% of the epoxy resin of Chemical formula 4 used in Example 1, 7.5% of a phenol resin represented by the following formula,

【0024】[0024]

【化8】 シリカ粉末81%、硬化促進剤 0.2%、エステルワックス
類 0.3%およびシランカップリング剤 1.0%を常温で混
合し、さらに90〜95℃で混練、冷却した後、粉砕して成
形材料(C)を製造した。
[Chemical 8] 81% of silica powder, 0.2% of hardening accelerator, 0.3% of ester waxes and 1.0% of silane coupling agent are mixed at room temperature, further kneaded at 90 to 95 ° C, cooled, and then ground to obtain a molding material (C). Manufactured.

【0025】比較例2 実施例1で用いた化4のエポキシ樹脂10%、比較例1で
用いた化8のフェノール樹脂 5.5%、ノボラック型フェ
ノール樹脂 2%、シリカ粉末81%、硬化促進剤0.2%、
エステルワックス 0.3%およびシランカップリング剤
1.0%を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練、冷却し
た後、粉砕して成形材料(D)を製造した。
Comparative Example 2 10% of the epoxy resin of Chemical formula 4 used in Example 1, 5.5% of the phenolic resin of Chemical formula 8 used in Comparative Example 1, 2% of novolac type phenolic resin, 81% of silica powder, 0.2% curing accelerator %,
0.3% ester wax and silane coupling agent
1.0% was mixed at room temperature, further kneaded at 90 to 95 ° C., cooled, and then pulverized to produce a molding material (D).

【0026】こうして製造した成形材料(A)〜(D)
を用いて 170℃に加熱した金型内にトランスファー注
入、半導体チップを封止し硬化させて半導体封止装置を
製造した。これらの半導体封止装置について、諸試験を
行ったのでその結果を表1に示したが、本発明のエポキ
シ樹脂組成物および半導体封止装置は、耐湿性、半田耐
熱性に優れており、本発明の顕著な効果を確認すること
ができた。
Molding materials (A) to (D) thus produced
Was used to transfer transfer into a mold heated to 170 ° C., and the semiconductor chip was sealed and cured to manufacture a semiconductor sealing device. Various tests were conducted on these semiconductor encapsulation devices, and the results are shown in Table 1. The epoxy resin composition and the semiconductor encapsulation device of the present invention are excellent in moisture resistance and solder heat resistance. The remarkable effect of the invention could be confirmed.

【0027】[0027]

【表1】 *1 :トランスファー成形によって直径50mm、厚さ3mm
の成形品を作り、これを127℃, 2.5気圧の飽和水蒸気
中に24時間放置し、増加した重量によって測定した。 *2 :吸水率の場合と同様な成形品を作り、175 ℃,8
時間の後硬化を行い、適当な大きさの試験片とし、熱機
械分析装置を用いて測定した。 *3 :JIS−K−6911に準じて試験した。
[Table 1] * 1: Diameter 50 mm, thickness 3 mm by transfer molding
The molded product of No. 1 was prepared, and it was left in saturated steam at 127 ° C. and 2.5 atm for 24 hours and measured by the increased weight. * 2: Make a molded product similar to the case of water absorption, 175 ℃, 8
After post-curing for a certain time, a test piece of an appropriate size was prepared and measured using a thermomechanical analyzer. * 3: Tested according to JIS-K-6911.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置
は、耐湿性、成形作業性に優れ、長期間にわたって信頼
性を保証することができる。
As is clear from the above description and Table 1, the epoxy resin composition and the semiconductor encapsulating device of the present invention are excellent in moisture resistance and molding workability and can guarantee reliability for a long period of time. it can.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、 (B)次の一般式で示されるフェノール樹脂および 【化1】 (但し、式中R1 は水素原子又はアルキル基を、n は 0
又は 1以上の整数を表す) (C)無機質充填剤 を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して前記(C)
の無機質充填剤を25〜90重量%の割合で含有してなるこ
とを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
1. An epoxy resin (A), a phenolic resin represented by the following general formula (B), and (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, and n is 0
Or an integer of 1 or more) (C) An inorganic filler is an essential component, and the above (C) is used for the entire resin composition.
An epoxy resin composition, characterized by containing the inorganic filler according to the above in a proportion of 25 to 90% by weight.
【請求項2】 (A)エポキシ樹脂、 (B)次の一般式で示されるフェノール樹脂および 【化2】 (但し、式中R1 は水素原子又はアルキル基を、n は 0
又は 1以上の整数を表す) (C)無機質充填剤 を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して前記(C)
の無機質充填剤を25〜90重量%の割合で含有したエポキ
シ樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが封止さ
れてなることを特徴とする半導体封止装置。
2. An epoxy resin (A), a phenol resin represented by the following general formula (B), and (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, and n is 0
Or an integer of 1 or more) (C) An inorganic filler is an essential component, and the above (C) is used for the entire resin composition.
A semiconductor encapsulation device, wherein a semiconductor chip is encapsulated with a cured product of an epoxy resin composition containing the inorganic filler in a proportion of 25 to 90% by weight.
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