JPH08319341A - Epoxy resin composition for sealing and semiconductor device using the same - Google Patents

Epoxy resin composition for sealing and semiconductor device using the same

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JPH08319341A
JPH08319341A JP7127594A JP12759495A JPH08319341A JP H08319341 A JPH08319341 A JP H08319341A JP 7127594 A JP7127594 A JP 7127594A JP 12759495 A JP12759495 A JP 12759495A JP H08319341 A JPH08319341 A JP H08319341A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
resin composition
inorganic filler
sealing
kaolin
Prior art date
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Pending
Application number
JP7127594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yosuke Obata
洋介 小畑
Shin Sawano
伸 沢野
Yukio Nishijima
幸雄 西島
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP7127594A priority Critical patent/JPH08319341A/en
Publication of JPH08319341A publication Critical patent/JPH08319341A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide an epoxy resin composition for sealing, small in the coefficients of linear expansion of molded products, large in thermal conductivity, well maintaining moisture resistance reliability and little in abrasion, and further to provide a semiconductor device using the same. CONSTITUTION: The epoxy resin composition for sealing contains an inorganic filler in an amount of 50-90 wt.% based on the whole amount of the sealing epoxy resin composition. Therein, the inorganic filler contains at least one kind selected from the group of talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite, anorthite, kaolin, mullite and cordierite, and the content of at least one kind of impurity selected from the group of Cl<-> , NO3 <-> , SO4 <2-> , Na<+> , NH4 <+> and K<+> is <=50ppm based on the whole amount of the inorganic filler. The epoxy resin composition for sealing can be used for sealing semiconductor elements loaded on lead frames.

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、電気部品、電子部品、
半導体素子等を封止するための封止用エポキシ樹脂組成
物及びそれを用いた半導体装置に関する。
The present invention relates to electric parts, electronic parts,
The present invention relates to a sealing epoxy resin composition for sealing semiconductor elements and the like and a semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パワーIC、パワートランジター
等のパワーデバイスの高信頼性を図るために、熱抵抗の
小さなパッケージが求められている。マイカレス仕様の
フルモールドタイプのパッケージにおいては、リードフ
レームの放熱部を覆う封止樹脂成形品の肉厚は、熱放散
性を良くして熱抵抗を小さくするためにますます薄肉化
の傾向にある。また、熱放散性を良くするために高熱伝
導性の結晶シリカをできるだけ高充填になるように含有
した封止用エポキシ樹脂組成物を用いている。
2. Description of the Related Art In recent years, a package having a small thermal resistance has been demanded in order to improve the reliability of power devices such as power ICs and power transistors. In the case of the full-mold type package of MyCares specification, the thickness of the molded resin product that covers the heat dissipation part of the lead frame tends to become thinner in order to improve heat dissipation and reduce thermal resistance. . Further, in order to improve the heat dissipation property, a sealing epoxy resin composition containing high thermal conductivity crystalline silica so as to be filled as high as possible is used.

【0003】ところが、結晶シリカは、摩耗性が大きい
ため、無機充填材として結晶シリカを用いた封止用エポ
キシ樹脂組成物では、その製造装置や成形金型を摩耗さ
せ易く、製造装置や成形金型の寿命が短くなってしまう
という問題点があった。
However, since crystalline silica has a high abrasion property, the epoxy resin composition for encapsulation which uses crystalline silica as the inorganic filler easily abrades the manufacturing apparatus and the molding die, and the manufacturing apparatus and the molding die. There is a problem that the life of the mold is shortened.

【0004】一方、それ自体、線膨張係数及び吸湿率の
低い溶融シリカを用いて成形品の線膨張係数を低減さ
せ、耐湿信頼性を向上させる方法が検討されてきた。し
かし、溶融シリカを用いた封止用エポキシ樹脂組成物の
場合には、熱伝導性が小さいため、熱放散性に劣り、結
晶シリカよりは、摩耗性が小さいが、さらに、低摩耗性
が求められている。また、摩耗性の小さい、例えば、ワ
ラストナイト等の無機充填材を用いた封止用エポキシ樹
脂組成物の場合には、不純イオンの含有量が多く、この
封止用エポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置は、耐湿
信頼性に劣るという問題があった。
On the other hand, a method of reducing the coefficient of linear expansion of a molded article by using fused silica having a low coefficient of linear expansion and a low coefficient of moisture absorption and improving the moisture resistance reliability has been investigated. However, in the case of an encapsulating epoxy resin composition using fused silica, the heat conductivity is low, so the heat dissipation is poor, and the wear resistance is smaller than that of crystalline silica, but further low wear resistance is required. Has been. Further, in the case of an epoxy resin composition for sealing which has small wear resistance, for example, an inorganic filler such as wollastonite, the content of impure ions is large, and this epoxy resin composition for sealing is used. The conventional semiconductor device has a problem that it is inferior in moisture resistance reliability.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、その
成形品の線膨張係数が小さく、熱伝導率が大きく、耐湿
信頼性を良好に維持するとともに、摩耗性の小さい封止
用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to obtain a molded product having a small linear expansion coefficient, a large thermal conductivity, and a moisture resistance reliability. An object of the present invention is to provide an encapsulating epoxy resin composition that maintains good satisfactorily and has a small wear resistance, and a semiconductor device using the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、
硬化促進剤及び無機充填材を含有し、この無機充填材の
含有量が封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、50
〜90重量%である封止用エポキシ樹脂組成物におい
て、前記無機充填材が、タルク、エンステタイト、ペタ
ライト、β−スポジュメン、ワラストナイト、アノーサ
イト、カオリン、ムライト及びコージライトの群から選
択される少なくとも1種を含み、かつ、前記無機充填材
に含まれるCl- 、NO3 - 、SO4 2- 、Na+ 、NH
4 + 及びK+ の群から選択される少なくとも1種の不純
イオンの含有量が無機充填材の全量に対して50ppm
以下であることを特徴とする。
The epoxy resin composition for encapsulation according to claim 1 of the present invention is an epoxy resin, a curing agent,
A curing accelerator and an inorganic filler are contained, and the content of the inorganic filler is 50 with respect to the total amount of the epoxy resin composition for sealing.
In the encapsulating epoxy resin composition, which is ˜90 wt%, the inorganic filler is selected from the group of talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite, anorthite, kaolin, mullite and cordierite. Cl , NO 3 , SO 4 2− , Na + , NH containing at least one kind and contained in the inorganic filler.
The content of at least one impurity ion selected from the group of 4 + and K + is 50 ppm with respect to the total amount of the inorganic filler.
It is characterized by the following.

【0007】本発明の請求項2に係る封止用エポキシ樹
脂組成物は、前記無機充填材が、1000〜1400℃
で30分間以上熱処理された、タルク、エンステタイ
ト、ペタライト、β−スポジュメン、ワラストナイト、
アノーサイト、カオリン、ムライト及びコージライトの
群から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とす
る。
In the epoxy resin composition for encapsulation according to claim 2 of the present invention, the inorganic filler is 1000 to 1400 ° C.
Talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite,
It is characterized by containing at least one selected from the group of anorthite, kaolin, mullite and cordierite.

【0008】本発明の請求項3に係る封止用エポキシ樹
脂組成物は、前記アノーサイトがカオリンと炭酸カルシ
ウムとの混合品を焼成した焼成品であることを特徴とす
る。
The epoxy resin composition for encapsulation according to claim 3 of the present invention is characterized in that the anorthite is a baked product obtained by baking a mixed product of kaolin and calcium carbonate.

【0009】本発明の請求項4に係る半導体素子は、請
求項1乃至請求項3のいずれかに記載の封止用エポキシ
樹脂組成物を使用して、リードフレームに搭載された半
導体素子を封止してなることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a semiconductor element mounted on a lead frame is sealed by using the epoxy resin composition for sealing according to any one of the first to third aspects. It is characterized by stopping.

【0010】以下、本発明を詳述する。本発明に用いる
エポキシ樹脂は、1分子中に少なくとも2個のエポキシ
基を有するエポキシ樹脂であり、例えば、クレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ
樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型
エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、
ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するエポ
キシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂及びグリシジルエス
テル型エポキシ樹脂等のようなエポキシ樹脂を例示でき
る。本発明で用いるエポキシ樹脂については、特に限定
はないが溶融粘度が低粘度のものが好ましく、例えば樹
脂の基本骨格にビフェニル骨格、ナフタレン骨格を有す
る2官能型または3官能型のエポキシ樹脂を使用するこ
とができる。
The present invention will be described in detail below. The epoxy resin used in the present invention is an epoxy resin having at least two epoxy groups in one molecule, and includes, for example, cresol novolac type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolac type epoxy resin, Triphenol methane type epoxy resin,
An epoxy resin such as a biphenyl type epoxy resin, an epoxy resin having a naphthalene ring, a brom-containing epoxy resin, and a glycidyl ester type epoxy resin can be exemplified. The epoxy resin used in the present invention is not particularly limited, but one having a low melt viscosity is preferable. For example, a bifunctional or trifunctional epoxy resin having a biphenyl skeleton or a naphthalene skeleton in the basic skeleton of the resin is used. be able to.

【0011】本発明に用いる硬化剤としては、特に限定
がなくフェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物
硬化剤等を使用できるが、吸湿率が小さくて信頼性の高
いエポキシ樹脂組成物とするにはフェノール性水酸基を
分子内に2個以上含み、溶融粘度の低いフェノール系硬
化剤を使用することが望ましく、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及び多官能フ
ェノール樹脂等がある。
The curing agent used in the present invention is not particularly limited, and a phenol type curing agent, an amine type curing agent, an acid anhydride curing agent and the like can be used, but the epoxy resin composition has a small moisture absorption rate and high reliability. For this purpose, it is desirable to use a phenolic curing agent having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule and having a low melt viscosity, and examples thereof include phenol novolac resin, cresol novolac resin and polyfunctional phenol resin.

【0012】本発明では、硬化促進剤として、、例えば
トリフェニルホスフィン及びその誘導体、イミダゾール
及びその誘導体、ジアザビシクロウンデセン、テトラフ
ェニルホスホニウム、テトラフェニルボレート、及び3
級アミン等を用いることができる。
In the present invention, as the curing accelerator, for example, triphenylphosphine and its derivative, imidazole and its derivative, diazabicycloundecene, tetraphenylphosphonium, tetraphenylborate, and 3 are used.
A primary amine or the like can be used.

【0013】本発明に係る封止用エポキシ樹脂組成物に
は、前記の成分の他に必要に応じてカルナバワックス、
ステアリン酸等の離型剤、ブロム化エポキシ樹脂及び三
酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック等の顔
料、エポキシシラン等のカップリング剤等を添加するよ
うにしても構わない。そしてカップリング剤を添加する
場合で、予め、無機充填材のみをカップリング剤で表面
処理したものを使用することもできる。
The epoxy resin composition for encapsulation according to the present invention contains carnauba wax, if necessary, in addition to the above-mentioned components.
A release agent such as stearic acid, a flame retardant such as brominated epoxy resin and antimony trioxide, a pigment such as carbon black, a coupling agent such as epoxysilane, and the like may be added. In the case of adding a coupling agent, it is also possible to use the one in which only the inorganic filler is surface-treated in advance with the coupling agent.

【0014】本発明で用いる無機充填材の含有量は、封
止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、50〜90重量
%である必要がある。さらに、この無機充填材が、タル
ク、エンステタイト、ペタライト、β−スポジュメン、
ワラストナイト、アノーサイト、カオリン、ムライト及
びコージライトの群から選択される少なくとも1種をを
無機充填材全量に対して、25重量%以上、好ましくは
50重量%以上、より好ましくは75重量%以上、さら
に好ましくは90重量%以上含むことが必要であり、か
つ、前記無機充填材に含まれるCl- 、NO3 - 、SO
4 2- 、Na+ 、NH4 + 及びK+ の群から選択される少
なくとも1種の不純イオンの含有量が無機充填材の全量
に対して50ppm以下であることが必須である。これ
により、得られる成形体の線膨張係数が小さく、熱伝導
率が大きく、耐湿信頼性を良好に維持するとともに、摩
耗性の小さい封止用エポキシ樹脂組成物が得られる。す
なわち、前記不純イオンの含有量が無機充填材の全量に
対して50ppmを越える場合には、得られる成形体の
耐湿信頼性が悪くなる。
The content of the inorganic filler used in the present invention must be 50 to 90% by weight based on the total amount of the epoxy resin composition for sealing. Furthermore, this inorganic filler contains talc, enstatite, petalite, β-spodumene,
At least one selected from the group of wollastonite, anorthite, kaolin, mullite and cordierite is 25% by weight or more, preferably 50% by weight or more, more preferably 75% by weight, based on the total amount of the inorganic filler. As described above, more preferably 90% by weight or more, and Cl , NO 3 , SO contained in the inorganic filler is required.
It is essential that the content of at least one impurity ion selected from the group of 4 2− , Na + , NH 4 + and K + is 50 ppm or less with respect to the total amount of the inorganic filler. This makes it possible to obtain an epoxy resin composition for encapsulation which has a small linear expansion coefficient, a large thermal conductivity, a good moisture resistance reliability, and a small abrasion resistance of the obtained molded product. That is, when the content of the impure ions exceeds 50 ppm with respect to the total amount of the inorganic filler, the moisture resistance reliability of the obtained molded product is deteriorated.

【0015】前記無機充填材の不純イオンの含有量を無
機充填材の全量に対して50ppm以下にする方法とし
ては、焼成、煮沸等が挙げられる。この無機充填材が、
1000〜1400℃で30分間以上熱処理された、タ
ルク、エンステタイト、ペタライト、β−スポジュメ
ン、ワラストナイト、アノーサイト、カオリン、ムライ
ト及びコージライトの群から選択される少なくとも1種
を含むことが好ましい。1000〜1400℃で30分
間以上熱処理された前記無機充填材は、不純イオンの含
有量が無機充填材の全量に対して50ppm以下にな
り、得られる成形体が耐湿信頼性に優れるとともに、結
晶構造が変化して、線膨張係数が小さくなる傾向があ
る。焼成によって結晶構造が変化する無機充填材として
は、タルク、カオリン、ペタライト等が例示される。す
なわち、タルクは、1000℃程度でエンステタイトに
変化し、カオリンは、1100℃程度でムライトに変化
し、ペタライトは、950〜1080℃程度でβ−スポ
ジュメンに結晶構造が変化する。
Examples of the method for adjusting the content of the impure ions in the inorganic filler to 50 ppm or less with respect to the total amount of the inorganic filler include firing and boiling. This inorganic filler
It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite, anorthite, kaolin, mullite and cordierite, which has been heat-treated at 1000 to 1400 ° C. for 30 minutes or more. The inorganic filler heat-treated at 1000 to 1400 ° C. for 30 minutes or more has an impure ion content of 50 ppm or less with respect to the total amount of the inorganic filler, and the resulting molded article has excellent moisture resistance reliability and a crystalline structure. Changes and the coefficient of linear expansion tends to decrease. Examples of the inorganic filler whose crystal structure changes by firing include talc, kaolin and petalite. That is, talc changes to enstatite at about 1000 ° C, kaolin changes to mullite at about 1100 ° C, and petalite changes to β-spodumene at about 950 to 1080 ° C.

【0016】焼成温度が1000℃未満の場合には、無
機充填材の不純イオンの含有量が無機充填材の全量に対
して50ppmを越える傾向になり、焼成温度が140
0℃を越える場合には、特殊な焼成炉が必要になるとと
もに、無機充填材が溶融してしまい、再度粉砕する必要
が生じる。
When the firing temperature is lower than 1000 ° C., the content of impurity ions in the inorganic filler tends to exceed 50 ppm with respect to the total amount of the inorganic filler, and the firing temperature is 140 ° C.
If the temperature exceeds 0 ° C., a special baking furnace is required, and the inorganic filler is melted and needs to be pulverized again.

【0017】前記アノーサイトがカオリンと炭酸カルシ
ウムとの混合品を焼成した焼成品であることが好まし
い。すなわち、アノーサイト(CaO・Al2 3 ・2
SiO 2 )を、カオリン(Al2 3 ・2SiO2 ・2
2 O)と炭酸カルシウム(CaCO3 )とを混合、焼
成して生成する場合には、反応性が高いので、1300
℃程度の比較的低温の焼成温度で生成が可能であるが、
例えば、Al2 3 、SiO2 、CaCO3 等を混合、
焼成して生成する場合には、焼成温度をさらに、高くし
なければならず、多大のエネルギーが必要になってしま
う。
The anorthite is kaolin and calcium carbonate.
It is preferable that it is a fired product obtained by firing a mixture with um.
Yes. That is, anorthite (CaO ・ Al2O3・ 2
SiO 2), Kaolin (Al2O3・ 2SiO2・ 2
H2O) and calcium carbonate (CaCO3) And burn
When it is formed and produced, the reactivity is high, so 1300
It can be produced at a relatively low firing temperature of about ℃,
For example, Al2O3, SiO2, CaCO3And so on,
If it is produced by firing, raise the firing temperature further.
Has to be done and a lot of energy is needed.
U

【0018】このようにして、前記材料を配合、混合、
混練、粉砕し、必要に応じて造粒して封止用エポキシ樹
脂組成物を得るものである。
In this way, the above materials are blended, mixed,
The epoxy resin composition for encapsulation is obtained by kneading, pulverizing and, if necessary, granulating.

【0019】さらにこの封止用エポキシ樹脂組成物の成
形については、トランスファー成形機等で封止成形する
ものである。
Further, the epoxy resin composition for sealing is molded by a transfer molding machine or the like.

【0020】本発明に係る半導体装置は、前記エポキシ
樹脂組成物を使用して、リードフレームに搭載された半
導体素子を封止してなるものであり、線膨張係数が小さ
く、熱伝導率が大きく、耐湿信頼性に優れている。
A semiconductor device according to the present invention is obtained by encapsulating a semiconductor element mounted on a lead frame using the epoxy resin composition and has a small linear expansion coefficient and a large thermal conductivity. , Excellent in moisture resistance reliability.

【0021】[0021]

【作用】本発明の請求項1に係る封止用エポキシ樹脂組
成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び無機充
填材を含有し、この無機充填材の含有量が封止用エポキ
シ樹脂組成物全量に対して、50〜90重量%である封
止用エポキシ樹脂組成物において、前記無機充填材が、
タルク、エンステタイト、ペタライト、β−スポジュメ
ン、ワラストナイト、アノーサイト、カオリン、ムライ
ト及びコージライトの群から選択される少なくとも1種
を含み、かつ、前記無機充填材に含まれるCl- 、NO
3 - 、SO4 2- 、Na+ 、NH4 + 及びK+ の群から選
択される少なくとも1種の不純イオンの含有量が無機充
填材の全量に対して50ppm以下であるので、線膨張
係数が小さく、熱伝導率が大きく、耐湿信頼性が良好で
あるとともに、摩耗性が小さい。
The epoxy resin composition for encapsulation according to claim 1 of the present invention contains an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator and an inorganic filler, and the content of the inorganic filler is the epoxy resin for encapsulation. In the epoxy resin composition for encapsulation which is 50 to 90% by weight with respect to the total amount of the composition, the inorganic filler is
At least one selected from the group consisting of talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite, anorthite, kaolin, mullite and cordierite, and Cl contained in the inorganic filler, NO.
Since the content of at least one impurity ion selected from the group of 3 , SO 4 2− , Na + , NH 4 + and K + is 50 ppm or less based on the total amount of the inorganic filler, the coefficient of linear expansion is Is small, the thermal conductivity is large, the moisture resistance reliability is good, and the abrasion resistance is small.

【0022】本発明の請求項2に係る封止用エポキシ樹
脂組成物は、前記無機充填材が、1000〜1400℃
で30分間以上熱処理された、タルク、エンステタイ
ト、ペタライト、β−スポジュメン、ワラストナイト、
アノーサイト、カオリン、ムライト及びコージライトの
群から選択される少なくとも1種を含むので、不純イオ
ンの含有量が無機充填材の全量に対して50ppm以下
になり、得られる成形体が耐湿信頼性に優れるととも
に、結晶構造が変化して、線膨張係数が小さくなる。
In the epoxy resin composition for encapsulation according to claim 2 of the present invention, the inorganic filler is 1000 to 1400 ° C.
Talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite,
Since it contains at least one selected from the group of anorthite, kaolin, mullite and cordierite, the content of impure ions is 50 ppm or less with respect to the total amount of the inorganic filler, and the resulting molded article has high moisture resistance reliability. In addition to being excellent, the crystal structure changes and the coefficient of linear expansion becomes small.

【0023】本発明の請求項3に係る封止用エポキシ樹
脂組成物は、前記アノーサイトがカオリンと炭酸カルシ
ウムとの混合品を焼成した焼成品であるので、反応性が
高いため、1300℃程度の比較的低温の焼成温度で生
成が可能である。
The epoxy resin composition for encapsulation according to claim 3 of the present invention has a high reactivity because the anorthite is a baked product obtained by baking a mixed product of kaolin and calcium carbonate, and therefore has a high reactivity. Can be produced at a relatively low firing temperature.

【0024】本発明の請求項4に係る半導体素子は、請
求項1乃至請求項3のいずれかに記載の封止用エポキシ
樹脂組成物を使用して、リードフレームに搭載された半
導体素子を封止してなるので、線膨張係数が小さく、熱
伝導率が大きく、耐湿信頼性に優れる。
A semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention uses the epoxy resin composition for sealing according to any one of the first to third aspects to seal a semiconductor device mounted on a lead frame. Since it is stopped, the coefficient of linear expansion is small, the thermal conductivity is large, and the humidity resistance is excellent.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0026】(実施例1〜実施例4及び比較例1〜比較
例3)以下に示す原料を表1に示す配合量で用いた。エ
ポキシ樹脂として、エポキシ当量195のオルソ−クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂(住友化学工業社製;
品番ESCN195 XL−3)を、硬化剤として、水
酸基当量104、融点82℃のフェノールノボラック樹
脂(荒川化学工業社製;商品名タマノール752)を、
硬化促進剤としては、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,
4,0)ウンデセン−7(以下DBUと称する)を、カ
ップリング剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシランを、離型剤としては、カルナバワックス
を、着色剤としては、カーボンブラックを、難燃剤とし
ては、ブロム化エポキシ樹脂及び三酸化アンチモンを用
いた。
(Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3) The following raw materials were used in the blending amounts shown in Table 1. As an epoxy resin, an ortho-cresol novolac type epoxy resin having an epoxy equivalent of 195 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd .;
Part number ESCN195 XL-3) is used as a curing agent, and phenol novolac resin having a hydroxyl equivalent of 104 and a melting point of 82 ° C. (manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd .; product name Tamanol 752) is used.
As the curing accelerator, 1,8-diaza-bicyclo (5,5
4,0) undecene-7 (hereinafter referred to as DBU), γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane as a coupling agent, carnauba wax as a release agent, carbon black as a colorant, Brominated epoxy resin and antimony trioxide were used as the flame retardant.

【0027】無機充填材としては、実施例1では、タル
クを1200℃で3時間焼成して得た無機充填材(結晶
構造が変化してエンステタイトになっている)、実施例
2では、ペタライトを1300℃で3時間焼成して得た
無機充填材(結晶構造が変化してβ−スポジュメンにな
っている)、実施例3では、ワラストナイトを1000
℃で5時間焼成して得た無機充填材を用いた。実施例4
で用いる無機充填材は、共立窯業原料社製のニュージー
ランドカオリン80重量部に対して、炭酸カルシウム
(日東粉化社製;品番NS#100)20重量部の割合
で混合し、200℃/時間で1300℃まで昇温し、1
300℃で30分間焼成した後、150℃/時間で常温
まで、冷却し、ボールミルで粉砕して平均粒径10μm
にしたアノーサイトを使用した。比較例で用いる無機充
填材としては、比較例1では、結晶シリカ、比較例2で
は、溶融シリカ、比較例3では、熱処理をしていない未
焼成のワラストナイトを使用した。
As the inorganic filler, in Example 1, an inorganic filler obtained by firing talc at 1200 ° C. for 3 hours (the crystal structure changed to enstatite), and in Example 2, petalite was used. Inorganic filler obtained by firing at 1300 ° C. for 3 hours (the crystal structure is changed to β-spodumene), and in Example 3, wollastonite was 1000
An inorganic filler obtained by firing at 5 ° C. for 5 hours was used. Example 4
The inorganic filler used in (1) was mixed at a ratio of 20 parts by weight of calcium carbonate (manufactured by Nitto Koka Co., Ltd .; product number NS # 100) with 80 parts by weight of New Zealand kaolin manufactured by Kyoritsu Kiln Raw Materials Co., Ltd., and the mixture was heated at 200 ° C./hour. Raise the temperature to 1300 ° C and
After baking at 300 ° C for 30 minutes, cooling to room temperature at 150 ° C / hour, crushing with a ball mill, and average particle size of 10 μm
I used the anorthite. As the inorganic filler used in Comparative Examples, crystalline silica was used in Comparative Example 1, fused silica was used in Comparative Example 2, and unburned wollastonite that was not heat-treated was used in Comparative Example 3.

【0028】なお、前記無機充填材100重量部に対し
て、カップリング剤のγ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン0.7重量部の割合で添加してカップリン
グ処理した無機充填材を実施例及び比較例で用いた。
An inorganic filler obtained by adding a coupling agent at a ratio of 0.7 part by weight of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane to 100 parts by weight of the inorganic filler and coupling the mixture was used. And used in Comparative Examples.

【0029】前記の各実施例及び比較例において、前記
配合成分をミキサーで3分間均一に混合分散した後、ロ
ール温度100℃のミキシングロールで加熱、溶融、混
練した。この混練物を、冷却し、粉砕して封止用エポキ
シ樹脂組成物を得た。
In each of the above Examples and Comparative Examples, the blended components were uniformly mixed and dispersed in a mixer for 3 minutes, and then heated, melted and kneaded with a mixing roll having a roll temperature of 100 ° C. The kneaded product was cooled and pulverized to obtain an epoxy resin composition for sealing.

【0030】また、各封止用エポキシ樹脂組成物をトラ
ンスファー成形機を用いて金型温度180℃、成形圧力
50kg/cm2 で半導体素子を封止成形した。さら
に、各評価用の成形品も得た。
Further, each of the sealing epoxy resin compositions was sealed and molded with a transfer molding machine at a mold temperature of 180 ° C. and a molding pressure of 50 kg / cm 2 . Further, a molded product for each evaluation was also obtained.

【0031】以上で得た各封止用エポキシ樹脂組成物及
び成形品を用いて、摩耗性、線膨張係数、熱伝導率及び
耐湿信頼性を測定し、その結果を表1の評価欄に示し
た。
Abrasion resistance, linear expansion coefficient, thermal conductivity and moisture resistance reliability were measured using each of the sealing epoxy resin compositions and molded products obtained above, and the results are shown in the evaluation column of Table 1. It was

【0032】また、表1には、無機充填材に含まれる不
純イオンであるCl- 、NO3 - 、SO4 2- 、Na+
NH4 + 及びK+ の各含有量及びこれらの不純イオンの
含有量の合計を示した。
Further, in Table 1, impurity ions Cl , NO 3 , SO 4 2− , Na + , which are contained in the inorganic filler,
Each content of NH 4 + and K + and showed total content of these impurities ions.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】表1において記載した測定値は、次の方法
によった。 (1)不純イオンの含有量 各無機充填材を純水中で、100℃、20時間処理した
抽出液の不純イオンの含有量をイオンクロマトラフィー
を用いて測定し、無機充填材の全量に対する不純イオン
の含有量をppmで示した。
The measured values shown in Table 1 were obtained by the following method. (1) Content of Impurity Ions The content of impure ions in the extract treated with each inorganic filler in pure water at 100 ° C. for 20 hours was measured using ion chromatography to determine the impurity content with respect to the total amount of the inorganic fillers. The content of ions is shown in ppm.

【0035】(2)摩耗性 トランスファー成形機を用いて、金型温度150℃、注
入圧力70kg/cm 2 、注入時間10〜13秒で、4
0gの各封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファー成
形し、図1に示すオリフィス2を備えるアルミ製の金型
1に、溶融した各封止用エポキシ樹脂組成物を通し、6
0ショット後のアルミ製の金型の重量減少量をg(グラ
ム)で示した。 (3)線膨張係数 75トンのトランスファー成形機を用いて、金型温度1
80℃、時間60秒で成形して、直径4mm、長さ30
mmの試験片を作製し、TMAにより、5℃/分の昇温
速度のときの値を測定した。 (4)熱伝導率 迅速熱伝導率計(昭和電工社製;商品名QTM−D2)
を用いて測定した。 (5)耐湿信頼性 線幅3μmのクシ形アルミニウム配線回路を備える、ガ
ラス系保護膜付きの、8mm×17mm×0.4mmの
大きさの半導体チップ(評価用半導体素子)を、42ア
ロイよりなるリードフレームに銀ペーストを用いて装着
し、次いでこの半導体チップを、外形幅が400ミルの
26ピンSOP成形用の金型を用いて、上記の条件で各
実施例及び比較例の封止用エポキシ樹脂組成物により封
止成形及び後硬化を行なって評価用サンプルを得た。得
られた評価用半導体素子が封止されている評価用サンプ
ルを、85℃、85%RHで72時間吸湿させた後、2
50℃の半田槽に10秒間浸漬した。次いでPCT2気
圧(121℃、100%RH)の条件下で20Vの20
0時間の連続通電試験を行った。この通電試験を終えた
サンプルについて、抵抗値を調べ試験前の初期値から大
きく抵抗値が変化したものを不良とした。すなわち、2
00時間後のアルミ回路のオープン不良(回路断線)の
有無を観察し、得られた結果を表1に、(不良個数)/
(試験した総サンプル個数)として示した。
(2) Abrasivity Using a transfer molding machine, mold temperature 150 ° C.
Input pressure 70 kg / cm 2, Infusion time 10-13 seconds, 4
Transfer of 0 g of each epoxy resin composition for sealing
And a die made of aluminum with the orifice 2 shown in FIG.
1 through the molten epoxy resin composition for sealing, 6
The weight loss of the aluminum mold after 0 shot is g (Grass)
). (3) Using a transfer molding machine with a linear expansion coefficient of 75 tons, mold temperature 1
Molded at 80 ℃ for 60 seconds, diameter 4mm, length 30
mm test piece was prepared and heated by TMA at 5 ° C / min.
The value at speed was measured. (4) Thermal conductivity Rapid thermal conductivity meter (Showa Denko KK; trade name QTM-D2)
Was measured using. (5) Moisture resistance reliability A comb-shaped aluminum wiring circuit with a line width of 3 μm is provided.
8mm x 17mm x 0.4mm with lath protective film
42-inch semiconductor chip (evaluation semiconductor element)
Mounted on a lead frame made of Roy using silver paste
This semiconductor chip is then
Use a 26-pin SOP molding die under the above conditions.
Sealed with the epoxy resin composition for sealing of Examples and Comparative Examples.
Stop-molding and post-curing were performed to obtain a sample for evaluation. Profit
Evaluation sump in which the evaluated semiconductor element is sealed
Moisture for 72 hours at 85 ° C and 85% RH, then 2
It was immersed in a solder bath at 50 ° C. for 10 seconds. Next PCT 2
20V of 20V under the condition of pressure (121 ℃, 100% RH)
A continuous energization test for 0 hours was performed. Finished this electrification test
Check the resistance value of the sample, and change it from the initial value before the test.
The one in which the resistance value changed was regarded as defective. Ie 2
Open circuit failure (circuit break) of aluminum circuit after 00 hours
The presence or absence was observed, and the obtained results are shown in Table 1 (number of defectives) /
It is shown as (total number of samples tested).

【0036】表1の結果、実施例1〜実施例4のように
本発明によると、比較例1〜比較例3に比べて、成形品
の線膨張係数が小さく、熱伝導率が大きく、耐湿信頼性
を良好に維持するとともに、摩耗性の小さい封止用エポ
キシ樹脂組成物が得られることが確認できた。無機充填
材として、1000〜1400℃で30分間以上熱処理
されたカオリン又はコージライトを用いた場合にも、実
施例と略同様の効果が得られた。
As shown in Table 1, according to the present invention as in Examples 1 to 4, compared with Comparative Examples 1 to 3, the molded products have a smaller linear expansion coefficient, a higher thermal conductivity and a higher humidity resistance. It was confirmed that the epoxy resin composition for encapsulation, which maintains good reliability and has low abrasion resistance, can be obtained. Even when kaolin or cordierite heat-treated at 1000 to 1400 ° C. for 30 minutes or more was used as the inorganic filler, substantially the same effect as that of the example was obtained.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の請求項1に係る封止用エポキシ
樹脂組成物によると、無機充填材が、タルク、エンステ
タイト、ペタライト、β−スポジュメン、ワラストナイ
ト、アノーサイト、カオリン、ムライト及びコージライ
トの群から選択される少なくとも1種を含み、かつ、前
記無機充填材に含まれるCl- 、NO3 - 、SO4 2-
Na+ 、NH4 + 及びK+ の群から選択される少なくと
も1種の不純イオンの含有量が無機充填材の全量に対し
て50ppm以下であるので、線膨張係数が小さく、熱
伝導率が大きく、耐湿信頼性が良好であるとともに、摩
耗性が小さい成形品が得られる。
According to the epoxy resin composition for encapsulation according to claim 1 of the present invention, the inorganic filler is talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite, anorthite, kaolin, mullite and koji. Cl , NO 3 , SO 4 2− containing at least one selected from the group of lights and contained in the inorganic filler,
Since the content of at least one impurity ion selected from the group of Na + , NH 4 + and K + is 50 ppm or less with respect to the total amount of the inorganic filler, the linear expansion coefficient is small and the thermal conductivity is large. A molded product having good moisture resistance and low wear resistance can be obtained.

【0038】本発明の請求項2に係る封止用エポキシ樹
脂組成物によると、前記無機充填材が、1000〜14
00℃で30分間以上熱処理された、タルク、エンステ
タイト、ペタライト、β−スポジュメン、ワラストナイ
ト、アノーサイト、カオリン、ムライト及びコージライ
トの群から選択される少なくとも1種をむので、不純イ
オンの含有量が無機充填材の全量に対して50ppm以
下になり、得られる成形体が耐湿信頼性に優れるととも
に、結晶構造が変化して、線膨張係数が小さい成形品が
得られる。
According to the encapsulating epoxy resin composition of claim 2 of the present invention, the inorganic filler is 1000 to 14
Contain at least one selected from the group consisting of talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite, anorthite, kaolin, mullite and cordierite that has been heat-treated at 00 ° C for 30 minutes or more. The amount becomes 50 ppm or less with respect to the total amount of the inorganic filler, the obtained molded article has excellent moisture resistance reliability, and the crystal structure changes to obtain a molded article having a small linear expansion coefficient.

【0039】本発明の請求項3に係る封止用エポキシ樹
脂組成物によると、前記アノーサイトがカオリンと炭酸
カルシウムとの混合品を焼成した焼成品であるので、反
応性が高いため、1300℃程度の比較的低温の焼成温
度で生成が可能であるので、省エネルギーである。
According to the encapsulating epoxy resin composition of claim 3 of the present invention, since the anorthite is a calcined product obtained by calcining a mixture of kaolin and calcium carbonate, the reactivity is high, and thus 1300 ° C. Energy can be saved because it can be produced at a relatively low firing temperature.

【0040】本発明の請求項4に係る半導体素子による
と、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の封止用エ
ポキシ樹脂組成物を使用して、リードフレームに搭載さ
れた半導体素子を封止してなるので、線膨張係数が小さ
く、熱伝導率が大きく、耐湿信頼性が良好であるととも
に、摩耗性が小さい。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor element mounted on a lead frame using the encapsulating epoxy resin composition according to any one of the first to third aspects. Since it is sealed, the coefficient of linear expansion is small, the thermal conductivity is large, the humidity resistance is good, and the wear resistance is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る封止用エポキシ樹脂組成
物の摩耗製を測定するために用いるオリフィスの断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an orifice used for measuring abrasion resistance of an epoxy resin composition for sealing according to an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アルミ製の金型 2 オリフィス 1 Aluminum mold 2 Orifice

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び
無機充填材を含有し、この無機充填材の含有量が封止用
エポキシ樹脂組成物全量に対して、50〜90重量%で
ある封止用エポキシ樹脂組成物において、前記無機充填
材が、タルク、エンステタイト、ペタライト、β−スポ
ジュメン、ワラストナイト、アノーサイト、カオリン、
ムライト及びコージライトの群から選択される少なくと
も1種を含み、かつ、前記無機充填材に含まれるC
- 、NO3 - 、SO4 2- 、Na+、NH4 + 及びK+
の群から選択される少なくとも1種の不純イオンの含有
量が無機充填材の全量に対して50ppm以下であるこ
とを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。
1. A seal containing an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator and an inorganic filler, the content of the inorganic filler being 50 to 90% by weight based on the total amount of the epoxy resin composition for sealing. In the epoxy resin composition for stopping, the inorganic filler is talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite, anorthite, kaolin,
C contained in the inorganic filler, containing at least one selected from the group of mullite and cordierite
l , NO 3 , SO 4 2− , Na + , NH 4 + and K +
The epoxy resin composition for encapsulation, wherein the content of at least one impurity ion selected from the group is 50 ppm or less based on the total amount of the inorganic filler.
【請求項2】 前記無機充填材が、1000〜1400
℃で30分間以上熱処理された、タルク、エンステタイ
ト、ペタライト、β−スポジュメン、ワラストナイト、
アノーサイト、カオリン、ムライト及びコージライトの
群から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とす
る請求項1記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
2. The inorganic filler is 1000 to 1400.
Talc, enstatite, petalite, β-spodumene, wollastonite, heat treated at 30 ° C for 30 minutes or more
The epoxy resin composition for encapsulation according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of anorthite, kaolin, mullite and cordierite.
【請求項3】 前記アノーサイトがカオリンと炭酸カル
シウムとの混合品を焼成した焼成品であることを特徴と
する請求項1又は請求項2記載の封止用エポキシ樹脂組
成物。
3. The epoxy resin composition for encapsulation according to claim 1, wherein the anorthite is a baked product obtained by baking a mixed product of kaolin and calcium carbonate.
【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の封止用エポキシ樹脂組成物を使用して、リードフレー
ムに搭載された半導体素子を封止してなることを特徴と
する半導体装置。
4. A semiconductor element, which is mounted on a lead frame, is encapsulated with the epoxy resin composition for encapsulation according to any one of claims 1 to 3. apparatus.
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