JPH11269346A - Epoxy resin composition for sealing semiconductor and semiconductor device using the composition - Google Patents

Epoxy resin composition for sealing semiconductor and semiconductor device using the composition

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JPH11269346A
JPH11269346A JP7361498A JP7361498A JPH11269346A JP H11269346 A JPH11269346 A JP H11269346A JP 7361498 A JP7361498 A JP 7361498A JP 7361498 A JP7361498 A JP 7361498A JP H11269346 A JPH11269346 A JP H11269346A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
composition
semiconductor
semiconductor encapsulation
Prior art date
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Pending
Application number
JP7361498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanobu Fujii
昌信 藤井
Takayoshi Kashiwabara
隆貴 柏原
Junichi Chihama
淳一 千濱
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11269346A publication Critical patent/JPH11269346A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject composition with excellent moldability, reliability and flame retardancy, and to obtain a semiconductor device using the above composition. SOLUTION: This epoxy resin composition essentially comprises (A) an epoxy resin, (B) a hardener, (C) an accelerator, (D) pref. 0.01-1.0 wt.% of red phosphorus, (E) magnesium hydroxide, and (F) pref. 70-95 wt.% of an inorganic filler. Using the above composition, semiconductor devices are sealed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、難燃性、成形性、
信頼性に優れた封止材及びそれを用いた樹脂封止型半導
体装置に関する。
The present invention relates to flame retardancy, moldability,
The present invention relates to a sealing material excellent in reliability and a resin-sealed semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の封止は、生産性、コスト等
の面から樹脂封止が主流となっている。この封止用樹脂
は、電気的特性、コスト、作業性等に優れるエポキシ樹
脂組成物が主に用いられている。しかしエポキシ樹脂自
体は難燃性が不充分なので臭素化エポキシ樹脂を添加し
て難燃性を向上させている。また、臭素系難燃剤と相乗
効果のあるアンチモン化合物(三酸化アンチモン、五酸
化アンチモン等)を併用している。近年環境保護の観点
から、燃焼時にダイオキシンの生成が疑われる臭素系難
燃剤、及び発癌性の可能性が指摘されているアンチモン
に対する使用規制の要求が強まりつつある。この要求に
対し、種々の代替難燃剤が検討されてきた。例えば、水
酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物
は、充分な難燃性を発揮させるためには多量に添加せね
ばならず、樹脂組成物の硬化性、強度等の劣化を招いて
しまう。また、燐酸エステル系難燃剤(窒素との併用も
含む)も種々の製品が提案されているが成形性、信頼性
において半導体封止用途の要求に堪えるものはないのが
実状である。
2. Description of the Related Art Resin encapsulation is mainly used for encapsulating semiconductor devices in terms of productivity and cost. As this sealing resin, an epoxy resin composition excellent in electrical characteristics, cost, workability and the like is mainly used. However, since the epoxy resin itself has insufficient flame retardancy, a brominated epoxy resin is added to improve the flame retardancy. An antimony compound (antimony trioxide, antimony pentoxide, etc.) having a synergistic effect is used in combination with the brominated flame retardant. In recent years, from the viewpoint of environmental protection, the use of brominated flame retardants suspected of producing dioxin during combustion and antimony, which has been pointed out as a potential carcinogen, has been increasingly required. To meet this demand, various alternative flame retardants have been studied. For example, metal hydrates such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide must be added in large amounts in order to exhibit sufficient flame retardancy, resulting in deterioration of the curability, strength, etc. of the resin composition. I will. Various products have also been proposed for a phosphoric ester-based flame retardant (including a combined use with nitrogen), but none of them can meet the demands for semiconductor encapsulation in terms of moldability and reliability.

【0003】赤燐系難燃剤を半導体封止用エポキシ樹脂
に適用することについては、既に各種の提案がなされて
いる。例えば表面層をSixOyとしたことを特徴とす
る赤燐系難燃剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成
物(特開平7−157542号公報)、酸化ビスマス、
水酸化ビスマス、硝酸ビスマス混合物を被覆してなる赤
燐系難燃剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
(特開平8−100108号公報)、赤燐系難燃剤、イ
オン捕捉剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
(特開平8−151427号公報)、赤燐系難燃剤、ホ
ウ素系難燃剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
(特開平8−151505号公報)、表面をフェノール
樹脂と水酸化アルミニウムで被覆した赤燐を用いた半導
体封止用エポキシ樹脂組成物(特開平9−165495
号公報)、表面をフェノール樹脂と水酸化アルミニウム
で被覆した赤燐を用いかつエポキシ/硬化剤当量比、ガ
ラス転移温度、熱膨張係数を規定した半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物(特開平9−227765号公報)等が
提案されているが半導体用途の厳しい要求をかならずし
も満足するものではなかった。表面層をSixOyや酸
化ビスマス、水酸化ビスマス、硝酸ビスマス混合物で被
覆するだけでは赤燐から溶出するリン酸イオンによる耐
湿性の低下を免れないし、イオン捕捉剤を用いても十分
な効果を得ることは困難である。赤燐とホウ素系難燃剤
を併用することは難燃性に相乗効果が認められ、かつ信
頼性的にも比較的良好ではあるが、硬化性が低下する、
ホウ素系難燃剤に亜鉛が含まれるため環境問題を引き起
こす可能性がある等の問題がある。また、表面を水酸化
アルミニウムとフェノール樹脂で被覆した赤燐単独では
上記と同様に耐湿性、高温放置性等が低下し半導体用途
としては不適当である。
[0003] Various proposals have already been made for applying a red phosphorus-based flame retardant to an epoxy resin for semiconductor encapsulation. For example, an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation using a red phosphorus-based flame retardant characterized in that the surface layer is made of SixOy (JP-A-7-157542), bismuth oxide,
An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation using a red phosphorus-based flame retardant coated with a mixture of bismuth hydroxide and bismuth nitrate (JP-A-8-100108), a red phosphorus-based flame retardant, and an ion scavenger were used. Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation (JP-A-8-151427), epoxy resin composition for semiconductor encapsulation using red phosphorus-based flame retardant and boron-based flame retardant (JP-A-8-151505), surface Resin composition for semiconductor encapsulation using red phosphorus coated with phenol resin and aluminum hydroxide (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-165495)
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-90), an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation using red phosphorus whose surface is coated with a phenol resin and aluminum hydroxide and defining an epoxy / hardener equivalent ratio, a glass transition temperature, and a coefficient of thermal expansion. No. 227765) has been proposed, but has not always satisfied the strict requirements of semiconductor applications. Simply covering the surface layer with a mixture of SixOy, bismuth oxide, bismuth hydroxide, and bismuth nitrate is inevitable in reducing the moisture resistance due to phosphate ions eluted from red phosphorus, and a sufficient effect can be obtained even by using an ion scavenger. It is difficult. The combined use of red phosphorus and a boron-based flame retardant has a synergistic effect on flame retardancy, and is relatively good in reliability, but curability is reduced.
Since boron is contained in the boron-based flame retardant, there is a problem that it may cause environmental problems. Also, red phosphorus alone whose surface is coated with aluminum hydroxide and a phenolic resin is unsuitable for use in semiconductors due to reduced moisture resistance and high-temperature storage properties, as described above.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、臭素系難燃
剤、アンチモンを含有しない、成形性、信頼性、難燃性
に優れた半導体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を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation which does not contain a bromine-based flame retardant or antimony, is excellent in moldability, reliability and flame retardancy, and a semiconductor device using the same. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、エポ
キシ樹脂、フェノール硬化剤及び無機充填剤を主成分と
する封止材において、難燃剤として赤燐と水酸化マグネ
シウムを必須成分として配合したことを特徴とする半導
体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。
That is, the present invention relates to a sealing material containing epoxy resin, phenol curing agent and inorganic filler as main components, wherein red phosphorus and magnesium hydroxide are blended as essential components as a flame retardant. And a semiconductor device using the same.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明において用いられるエポキ
シ樹脂としては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料
で一般に使用されているものが使用でき、それらを例示
すればフェノールノボラツク型エポキシ樹脂、オルソク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェ
ノール類とアルデヒド類の反応により得られるノボラッ
ク樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールA、ビス
フェノールF、ビスフェノールS、アルキル置換ビフェ
ノールなどのジグリシジルエーテル、ジアミノジフェニ
ルメタン、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロ
ルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エ
ポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化
して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポ
キシ樹脂などがあり、これらを適宜何種類でも併用する
ことができる。なかでも、4,4’−ビス(2,3−エ
ポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチ
ルビフェニルなどのアルキル置換ビフェノール型ジエポ
キシ樹脂を用いた場合には、接着性、吸湿性が良好であ
ると同時に該エポキシ樹脂は溶融時の粘度が特に低いた
め、充填剤の配合量を大幅に向上できる。これにより耐
リフロークラツク性及び耐湿性に優れた成形材料が得ら
れ、これらのエポキシ樹脂は使用エポキシ樹脂全量に対
し60重量%以上使用することが好ましい。この理由と
しては、60重量%未満では当該エポキシ樹脂の低吸湿
性、高接着性の特長が発揮されず、耐はんだ性に対して
効果が小さいためである。当該エポキシ樹脂は、4,
4’−ビスヒドロキシ3,3’,5,5’−テトラメチ
ルビフェニルをエピクロルヒドリンを用いてエポキシ化
して得られるものなどがあげられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As the epoxy resin used in the present invention, those generally used in epoxy resin molding materials for encapsulating electronic parts can be used, and examples thereof include phenol novolak type epoxy resins and ortho resins. Epoxidized novolak resins obtained by the reaction of phenols and aldehydes such as cresol novolak type epoxy resins, diglycidyl ethers such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, alkyl-substituted biphenols, diaminodiphenylmethane, isocyanuric acid Glycidylamine-type epoxy resins obtained by the reaction of a polyamine with epichlorohydrin, linear aliphatic epoxy resins obtained by oxidizing olefin bonds with a peracid such as peracetic acid, and alicyclic epoxy resins. It can be used in combination even these at an appropriate number of types. Above all, when an alkyl-substituted biphenol type diepoxy resin such as 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ′, 5,5′-tetramethylbiphenyl is used, adhesiveness and moisture absorption are obtained. At the same time, the epoxy resin has a particularly low viscosity at the time of melting, so that the compounding amount of the filler can be greatly improved. As a result, a molding material having excellent reflow crack resistance and moisture resistance can be obtained, and it is preferable to use these epoxy resins in an amount of 60% by weight or more based on the total amount of the epoxy resins used. The reason for this is that if the content is less than 60% by weight, the epoxy resin does not exhibit the characteristics of low moisture absorption and high adhesiveness, and has little effect on solder resistance. The epoxy resin is 4,
Examples include those obtained by epoxidizing 4'-bishydroxy 3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl using epichlorohydrin.

【0007】本発明において用いられる(B)成分の硬
化剤としては、酸無水物類、アミン類、フェノール化合
物などが使用できるが、なかでもフェノール化合物が好
適である。これらフェノール化合物としてはフェノー
ル、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコー
ル、ビスフェノールA、ビスフェノールFなどのフェノ
ール類又はαナフトール、βナフトール、ジヒドロキシ
ナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセ
トアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド類とを酸性触媒
下で縮合又は共縮合させて得られる樹脂、ポリパラビニ
ルフェノール樹脂、フェノール類とジメトキシパラキシ
レンから合成されるキシリレン基を有するフェノール・
アラルキル樹脂などがあり、単独又は2種類以上併用し
てもよい。なかでも、キシリレン基を有するフェノール
・アラルキル樹脂あるいは構造式(1)
As the curing agent of the component (B) used in the present invention, acid anhydrides, amines, phenol compounds and the like can be used, and among them, phenol compounds are preferable. Examples of these phenolic compounds include phenols such as phenol, cresol, xylenol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F or naphthols such as α-naphthol, β-naphthol, dihydroxynaphthalene and formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde and the like. Resin obtained by condensation or co-condensation with aldehydes of the above, a polyparavinylphenol resin, a phenol having a xylylene group synthesized from phenols and dimethoxyparaxylene.
There are aralkyl resins and the like, which may be used alone or in combination of two or more. Among them, a phenol-aralkyl resin having a xylylene group or a structural formula (1)

【化2】 で示されるフェノール樹脂を用いた場合には、接着性、
吸湿性が良好であると同時に該フェノール樹脂は溶融時
の粘度が低いため、充填剤の配合量を増量することがで
きる。これにより耐リフロークラック性及び耐湿性に優
れた成形材料が得られ、添加量としては使用硬化剤全量
に対し60重量%以上使用することが好ましい。この理
由としては、60重量%未満では当該フェノール樹脂の
低吸湿性、高接着性の特長が発揮されず、耐はんだ性に
対して効果が小さいためである。さらには、前出の4,
4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,
3’、5,5’−テトラメチルビフェニルなどのアルキ
ル置換ビフェノール型ジエポキシ樹脂と組み合わせて使
用することで、特に優れた耐はんだ性が得られる、ま
た、(A)のエポキシ樹脂と(B)の硬化剤の当量比
は、特に限定はされないが、それぞれの未反応分を少な
く抑えるために0.7〜1.3の範囲に設定することが
好ましい。
Embedded image In the case of using a phenolic resin represented by
Since the phenolic resin has a low viscosity at the time of melting at the same time as having good hygroscopicity, the blending amount of the filler can be increased. As a result, a molding material excellent in reflow crack resistance and moisture resistance is obtained, and it is preferable to use 60% by weight or more based on the total amount of the curing agent used. The reason for this is that if the content is less than 60% by weight, the characteristics of the phenolic resin having low hygroscopicity and high adhesiveness are not exhibited, and the effect on the solder resistance is small. Furthermore, 4,
4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,
When used in combination with an alkyl-substituted biphenol type diepoxy resin such as 3 ′, 5,5′-tetramethylbiphenyl, particularly excellent solder resistance can be obtained. In addition, the epoxy resin (A) and the epoxy resin (B) The equivalent ratio of the curing agent is not particularly limited, but is preferably set in the range of 0.7 to 1.3 in order to reduce the amount of each unreacted component.

【0008】本発明において用いられる(C)成分のエ
ポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進するために硬化促進剤
としては一般的なものを広く使用できるが、特に硬化剤
としてフェノール化合物を使用する場合の硬化促進剤と
しては、例えば、1,8−ジアザビシクロ(5,4,
0)ウンデセン−7などのジアザビシクロアルケン及び
その誘導体、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチル
アミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノ
ール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールなど
の三級アミン類、2−メチルイミダゾール、2−フェニ
ルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾー
ル、2−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール
類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィ
ン、トリフェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類、
トリフェニルホスホニウム−トリフェニルボラン、トリ
フェニルホスフィン−ベンゾキノン付加物、トリパラト
リルホスフィン−ベンゾキノン付加物、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テトラ置
換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、2−エチル−4
−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、Nメ
チルモルホリン・テトラフェニルボレートなどのテトラ
フェニルボロン塩などがあり、単独または併用して使用
することができる、なかでも、特性のバランスの点でト
リフェニルホスフィン−ベンゾキノン付加物、トリパラ
トリルホスフィン−ベンゾキノン付加物が好適である。
In order to accelerate the reaction between the epoxy resin (C) used in the present invention and the curing agent, general curing accelerators can be used widely. Particularly, when a phenol compound is used as the curing agent, Examples of the curing accelerator include 1,8-diazabicyclo (5,4,
0) diazabicycloalkenes such as undecene-7 and derivatives thereof, tertiary amines such as triethylenediamine, benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, tris (dimethylaminomethyl) phenol, 2-methylimidazole, Imidazoles such as -phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, and 2-heptadecylimidazole; organic phosphines such as tributylphosphine, methyldiphenylphosphine and triphenylphosphine;
Tetra-substituted phosphonium / tetra-substituted borate such as triphenylphosphonium-triphenylborane, triphenylphosphine-benzoquinone adduct, triparatolylphosphine-benzoquinone adduct, tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate, 2-ethyl-4
And tetraphenylboron salts such as N-methylimidazole / tetraphenylborate and N-methylmorpholine / tetraphenylborate, which can be used alone or in combination. Among them, triphenylphosphine-benzoquinone is preferable in terms of balance of properties. The adduct, triparatolylphosphine-benzoquinone adduct is preferred.

【0009】上記ベンゾキノン付加物の合成方法をトリ
パラトリルホスフィンを例として以下に示す。 1.トリパラトリルホスフィン44.2gをアセトン1
20gに溶解する。 2.p−ベンゾキノン17.6gをアセトン80gに溶
解する。 3.1と2の溶液を室温〜80℃で混合する。 4.析出した結晶をろ過して取り出し乾燥して、トリパ
ラトリルホスフィンとベンゾキノンの付加物を得る。 また、充填剤としては吸湿性低減及び強度向上の観点か
ら無機充填剤を用いることが必要である、無機質充填剤
としては、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコ
ン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化
ホウ素、ベリリア、ジルコニア、などの粉体、又はこれ
らを球形化したビーズ、チタン酸カリウム、炭化珪素、
窒化珪素、アルミナなどの単結晶繊維、ガラス繊維など
を1種類以上配合することができる。さらに、難燃効果
のある無機充填剤としては水酸化アルミニウム、硼酸亜
鉛などがあげられ、これらを単独または併用して用いる
ことができる。無機充填剤の配合量としては、吸湿性、
線膨張係数の低減及び強度向上の観点から70重量%以
上が好ましい。上記の無機充填剤の中で、線膨張係数低
減の観点からは溶融シリカが、高熱伝導性の観点からは
アルミナが好ましく、充填剤形状は成形時の流動性及び
金型摩耗性の点から球形が好ましい。その他の添加剤と
して高級脂肪酸、高級脂酸金属塩、エステル系ワツク
ス、ポリオレフィン系ワツクスなどの離型剤、カーボン
ブラツクなどの着色剤、エポキシシラン、アミノシラ
ン、ウレイドシラン、ビニルシラン、アルキルシラン、
有機チタネート、アルミニウムアルコレートなどのカッ
プリング剤などを用いることができる。上記のカップリ
ング剤の中で、難燃性、硬化性の観点からはアミノシラ
ンが好ましく、中でもγ−アニリノプロピルトリメトキ
シシラン、γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、
γ−アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−ア
ニリノプロピルメチルジエトキシシラン等がリードフレ
ームとの接着性、耐湿性、成形性の観点から特に好まし
い。
A method for synthesizing the above-mentioned benzoquinone adduct will be described below using triparatolylphosphine as an example. 1. 44.2 g of triparatolylphosphine was added to acetone 1
Dissolve in 20 g. 2. 17.6 g of p-benzoquinone are dissolved in 80 g of acetone. 3. Mix the solutions of 1 and 2 at room temperature to 80 ° C. 4. The precipitated crystals are filtered, taken out and dried to obtain an adduct of triparatolylphosphine and benzoquinone. In addition, it is necessary to use an inorganic filler as a filler from the viewpoint of reducing hygroscopicity and improving strength. Examples of the inorganic filler include fused silica, crystalline silica, alumina, zircon, calcium silicate, calcium carbonate, and silicon carbide. , Boron nitride, beryllia, zirconia, and the like, or spherical beads thereof, potassium titanate, silicon carbide,
One or more kinds of single crystal fibers such as silicon nitride and alumina, glass fibers and the like can be blended. Further, examples of the inorganic filler having a flame-retardant effect include aluminum hydroxide and zinc borate, and these can be used alone or in combination. As the compounding amount of the inorganic filler, hygroscopicity,
From the viewpoint of reducing the coefficient of linear expansion and improving the strength, the content is preferably 70% by weight or more. Among the above-mentioned inorganic fillers, fused silica is preferred from the viewpoint of reducing the coefficient of linear expansion, and alumina is preferred from the viewpoint of high thermal conductivity, and the filler shape is spherical from the viewpoint of fluidity during molding and mold abrasion. Is preferred. Other additives include higher fatty acids, higher fatty acid metal salts, release agents such as ester wax, polyolefin wax, coloring agents such as carbon black, epoxy silane, amino silane, ureido silane, vinyl silane, alkyl silane,
Coupling agents such as organic titanates and aluminum alcoholates can be used. Among the above coupling agents, from the viewpoint of flame retardancy and curability, aminosilane is preferable, among which γ-anilinopropyltrimethoxysilane, γ-anilinopropyltriethoxysilane,
γ-anilinopropylmethyldimethoxysilane, γ-anilinopropylmethyldiethoxysilane, and the like are particularly preferable from the viewpoint of adhesion to a lead frame, moisture resistance, and moldability.

【0010】難燃剤としては赤燐および水酸化マグネシ
ウムを用いる。特に赤燐の表面を水酸化マグネシウム、
または水酸化マグネシウムと有機ポリマ−を用いて被覆
し安定性を高めたものが好適に用いられる。樹脂の種
類、被覆の厚さについて特に限定はないが、樹脂として
はべ一ス樹脂であるエポキシ樹脂との親和性が高いフェ
ノ−ル樹脂、エポキシ樹脂、PMMA等が好ましい。ま
た、被覆の厚さは赤燐の平均粒径の1%以上が好まし
い。1%よりも薄い場合には安定性に問題が出やすい。
また、赤燐の最大粒径は200μm以下が好ましい。更
に好ましくは最大粒径が150μm以下で平均粒径が1
0〜40μmの範囲とすることで、成形性、難燃性、等
のバラツキを小さくすることができる。樹脂及び/又は
金属水酸化物による表面処理の方法としては公知の手段
(例えば特開昭61−291644号公報,61−21
9706号公報等)を用いることができる。これらは例
えば燐化学工業(株)製のノーバレッド120として容
易に入手できる。樹脂組成物中の赤燐の含有量としては
0.01〜1.0%が好ましい。0.01%よりも少な
いと難燃性が不足するし、1.0%よりも多いと耐湿信
頼性に問題が出やすい。0.05〜0.5%の範囲が特
に好適である。水酸化マグネシウムの含有量は0.1〜
20%が好ましい。0.1%よりも少ないと併用する効
果が認められないし、20%よりも多いと流動性に問題
が出やすい。0.5〜10%の範囲が特に好適である。
水酸化マグネシウムについても表面処理を施したものが
好適に用いられる。特にステアリン酸、シランカツプリ
ング剤等により表面処理されたものが好適である。これ
らは例えば協和化学工業(株)製のキスマ5A,5Jと
して容易に入手できる。その他の添加物として、着色剤
(カーボンブラック等)、改質剤(シリコーン、シリコ
ーンゴム等)、イオントラツパー(ハイドロタルサイ
ト、アンチモン−ビスマス等)を用いることができる。
以上のような原材料を用いて成形材料を作製する方法と
しては、所定の配合の原材料混合物をミキサー等によっ
て充分混合した後、熱ロール、押出機等によって混練
し、冷却、粉砕することによって成形材料を得ることが
できる。
As the flame retardant, red phosphorus and magnesium hydroxide are used. In particular, the surface of red phosphorus is magnesium hydroxide,
Alternatively, those coated with magnesium hydroxide and an organic polymer to enhance the stability are preferably used. There are no particular restrictions on the type of resin and the thickness of the coating, but the resin is preferably phenol resin, epoxy resin, PMMA, or the like, which has a high affinity for the base resin, epoxy resin. The thickness of the coating is preferably 1% or more of the average particle diameter of red phosphorus. When the thickness is less than 1%, a problem tends to occur in stability.
The maximum particle diameter of red phosphorus is preferably 200 μm or less. More preferably, the maximum particle size is 150 μm or less and the average particle size is 1
When the thickness is in the range of 0 to 40 μm, variations in moldability, flame retardancy, and the like can be reduced. As a method of surface treatment with a resin and / or a metal hydroxide, known methods (for example, JP-A-61-291644, 61-21)
No. 9706). These can be easily obtained, for example, as Novaled 120 manufactured by Rin Kagaku Kogyo Co., Ltd. The content of red phosphorus in the resin composition is preferably from 0.01 to 1.0%. If it is less than 0.01%, the flame retardancy is insufficient, and if it is more than 1.0%, a problem is likely to occur in the moisture resistance reliability. A range of 0.05 to 0.5% is particularly preferred. The content of magnesium hydroxide is 0.1 ~
20% is preferred. If it is less than 0.1%, the effect of the combined use is not recognized, and if it is more than 20%, a problem tends to occur in fluidity. A range of 0.5 to 10% is particularly preferred.
Magnesium hydroxide which has been subjected to a surface treatment is preferably used. In particular, those surface-treated with stearic acid, a silane coupling agent or the like are preferable. These can be easily obtained, for example, as Kisuma 5A and 5J manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. As other additives, colorants (such as carbon black), modifiers (such as silicone and silicone rubber), and ion trappers (such as hydrotalcite and antimony-bismuth) can be used.
As a method of producing a molding material using the above-described raw materials, a raw material mixture having a predetermined composition is sufficiently mixed by a mixer or the like, and then kneaded by a hot roll, an extruder, or the like, and then cooled and pulverized to form a molding material. Can be obtained.

【0011】本発明で得られるエポキシ樹脂組成物を用
いて電子部品を封止する方法としては、低圧トランスフ
ァ成形法が最も一般的であるが、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。
上記した手段を用いて製造したエポキシ樹脂組成物は、
臭素系難燃剤、アンチモン化合物を含有しないため環境
に優しく、かつ成形性、信頼性に優れておりトランジス
タ、lC、LSI等の封止に好適に用いることができ
る。
[0011] As a method for encapsulating an electronic component using the epoxy resin composition obtained by the present invention, a low pressure transfer molding method is the most common, but it is also possible to employ a method such as injection molding, compression molding, casting or the like. It is possible.
Epoxy resin composition produced using the above means,
Since it does not contain a brominated flame retardant or an antimony compound, it is environmentally friendly and has excellent moldability and reliability, and can be suitably used for sealing of transistors, ICs, LSIs and the like.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例1,2比較例1〜5 まず、表1に示す各種の素材を用い、実施例1,2及び
比較例1〜5は各素材を予備混合(ドライブレンド)し
た後、二軸ロール(ロール表面温度約80℃)で10分
間混練し、冷却粉砕して製造した。
The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 5 First, using various materials shown in Table 1, in Examples 1, 2 and Comparative Examples 1 to 5, after premixing (dry blending) each material, a biaxial roll ( The mixture was kneaded at a roll surface temperature of about 80 ° C. for 10 minutes, and then cooled and pulverized to manufacture.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】[0014]

【表2】 [Table 2]

【0015】なお、表1、2記載の材料は次の通りであ
る。 ビフェニル型エポキシ樹脂:油化シェル製YX−400
0H フェノール・アラルキル樹脂:三井化学製XL−225 ビフェニル骨格を有する硬化剤:明和化成製MEH−7
851 エポキシシラン:信越シリコーン製KBM−403 ポリエチレンワックス:ヘキスト社製PED−191 臭素型エポキシ樹脂:住友化学製ESB−400 水酸化マグネシウム:協和化学製キスマ5J 溶融シリカ:球状品マイクロンS−CO この封止材を用い、トランスファー成形機を用い、金型
温度180℃、成形圧力70kgf/cm2、硬化時間
90秒の条件で各試験を行った。スパイラルフローは、
EMM11−66により測定した。熱時硬度はショア硬
度計にて測定した。また、この封止材を用いて、半導体
素子をトランスファー成形機で同様の条件で成形しポス
トキュア(175℃/5h)後耐湿性と半田耐熱性を評
価した。耐湿性に用いた半導体装置はSOP−28ピン
であり、85℃/85RH%72時間吸湿+215℃/
90秒(VPS)の前処理後、PCT(121℃/2気
圧)に放置してチップ上配線の断線の有無を評価した。
高温放置性に用いた半導体装置はSOP−28ピンであ
り、175℃にて所定の時間放置後の金線の接合強度を
測定し判定した。半田耐熱性に用いた半導体装置は、Q
FP80ピンの樹脂封止型半導体装置(外形寸法20x
14x2.0mm)であり、リードフレームは42アロ
イ材(加工なし)で8x10mmのチップサイズを有す
るものである。この様にして得られた樹脂封止型半導体
装置について、半田耐熱性を125℃/24hべーキン
グ後、85℃/85%RHで所定の時間吸湿した後、2
40℃/10secの処理を行なった時の樹脂封止型半
導体装置のクラック発生率により判定した。上記の試験
結果をまとめて表3に示す。
The materials described in Tables 1 and 2 are as follows. Biphenyl type epoxy resin: YX-400 made by Yuka Shell
0H Phenol / aralkyl resin: XL-225 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd. Curing agent having biphenyl skeleton: MEH-7 manufactured by Meiwa Kasei
851 Epoxysilane: KBM-403 manufactured by Shin-Etsu Silicone Polyethylene Wax: PED-191 manufactured by Hoechst Company Brominated epoxy resin: ESB-400 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. Magnesium hydroxide: Kisuma 5J manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd. Fused Silica: Spherical Micron S-CO Each test was performed using a stopper and a transfer molding machine under the conditions of a mold temperature of 180 ° C., a molding pressure of 70 kgf / cm 2 , and a curing time of 90 seconds. Spiral flow is
It was measured by EMM11-66. Hot hardness was measured by a Shore hardness tester. Further, using this sealing material, a semiconductor element was molded by a transfer molding machine under the same conditions, and after post-curing (175 ° C./5 h), moisture resistance and solder heat resistance were evaluated. The semiconductor device used for moisture resistance is SOP-28 pin, which absorbs moisture at 85 ° C./85 RH% for 72 hours + 215 ° C. /
After pre-processing for 90 seconds (VPS), the substrate was left in PCT (121 ° C./2 atm) to evaluate the presence / absence of disconnection of wiring on the chip.
The semiconductor device used for the high-temperature storage property was an SOP-28 pin, and the bonding strength of the gold wire after leaving at 175 ° C. for a predetermined time was measured and determined. The semiconductor device used for solder heat resistance is Q
FP80 pin resin-encapsulated semiconductor device (external dimensions 20x
14 × 2.0 mm), and the lead frame is made of 42 alloy material (no processing) and has a chip size of 8 × 10 mm. The resin-encapsulated semiconductor device obtained in this manner was subjected to a soldering heat resistance of 125 ° C./24 h after baking, and then to moisture absorption at 85 ° C./85% RH for a predetermined time, followed by 2 hours.
Judgment was made based on the crack occurrence rate of the resin-encapsulated semiconductor device after the treatment at 40 ° C./10 sec. Table 3 summarizes the above test results.

【0016】[0016]

【表3】 [Table 3]

【0017】[0017]

【発明の効果】エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を
主成分とする半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物にお
いて、難燃剤として赤燐と水酸化マグネシウムを必須成
分として配合することにより信頼性に優れ且つ環境にた
いする影響が極めて小さい成形材料をえることができ
る。またこの成形材料をもちいて半導体素子を封止する
ことで、信頼性、難燃性に優れた半導体装置を得ること
ができる。
EFFECTS OF THE INVENTION In an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor element containing an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler as main components, reliability is improved by blending red phosphorus and magnesium hydroxide as essential components as flame retardants. It is possible to obtain a molding material which is excellent and has a very small influence on the environment. By sealing a semiconductor element using this molding material, a semiconductor device having excellent reliability and flame retardancy can be obtained.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08K 3/22 C08K 3/22 9/06 9/06 H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C08K 3/22 C08K 3/22 9/06 9/06 H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(A)エポキシ樹脂(B)硬化剤(C)硬
化促進剤(D)赤燐(E)水酸化マグネシウムおよび
(F)無機充填剤を必須成分としてなる半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物。
1. An epoxy resin for semiconductor encapsulation comprising (A) an epoxy resin (B) a curing agent (C) a curing accelerator (D) red phosphorus (E) magnesium hydroxide and (F) an inorganic filler as essential components. Composition.
【請求項2】 赤燐の含有量が組成物全体の0.01〜
1.0重量%で、かつ無機充填剤の含有量が70〜95
重量%である請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物。
2. The composition according to claim 1, wherein the content of red phosphorus is from 0.01 to 0.01 of the total composition.
1.0% by weight and the content of inorganic filler is 70 to 95
2. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, which is contained by weight.
【請求項3】 赤燐の表面を水酸化マグネシウム、また
は水酸化マグネシウムと有機ポリマ−により被覆してな
る請求項1又は2に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組
成物。
3. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the surface of red phosphorus is coated with magnesium hydroxide or magnesium hydroxide and an organic polymer.
【請求項4】 水酸化マグネシウムの表面をカップリン
グ剤、またはステアリン酸、またはポリアミドで被覆し
た請求項1,2又は3のいづれかに記載の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物。
4. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the surface of the magnesium hydroxide is coated with a coupling agent, stearic acid, or polyamide.
【請求項5】 エポキシ樹脂がビフェニル型エポキシ化
合物である請求項1乃至4のいづれかに記載の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物。
5. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the epoxy resin is a biphenyl type epoxy compound.
【請求項6】 硬化剤がキシリレン基を有するフェノー
ルアラルキル樹脂である請求項1乃至5のいづれかに記
載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
6. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the curing agent is a phenol aralkyl resin having a xylylene group.
【請求項7】 硬化剤が構造式(1)で示されるフェノ
ール樹脂である請求項1乃至5のいづれかに記載の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】
7. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the curing agent is a phenol resin represented by the structural formula (1). Embedded image
【請求項8】 硬化促進剤がトリパラトリルホスフィン
とベンゾキノンの付加物である請求項1乃至7のいづれ
かに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
8. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the curing accelerator is an adduct of triparatolylphosphine and benzoquinone.
【請求項9】 請求項1〜8記載のいづれかに記載の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封
止してなるエポキシ樹脂封止型半導体装置。
9. An epoxy resin-encapsulated semiconductor device in which a semiconductor element is encapsulated by using the epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001233933A (en) * 2000-02-23 2001-08-28 Sumitomo Bakelite Co Ltd Epoxy resin composition and semiconductor device
KR100407209B1 (en) * 2000-12-06 2003-11-28 제일모직주식회사 Epoxy resin composition for encapsulating semiconductor device
KR100497065B1 (en) * 1999-08-09 2005-06-23 제일모직주식회사 Epoxy resin composition for semiconductor encapsulant

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