JPH1149933A - Epoxy resin molding material and semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin molding material and semiconductor device

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Publication number
JPH1149933A
JPH1149933A JP21032897A JP21032897A JPH1149933A JP H1149933 A JPH1149933 A JP H1149933A JP 21032897 A JP21032897 A JP 21032897A JP 21032897 A JP21032897 A JP 21032897A JP H1149933 A JPH1149933 A JP H1149933A
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JP
Japan
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epoxy resin
molding material
temperature
embedded image
molding
Prior art date
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Pending
Application number
JP21032897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobutaka Takasu
信孝 高須
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication of JPH1149933A publication Critical patent/JPH1149933A/en
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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

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide highly reliable semiconductor sealing epoxy resin molding materials with retarded reaction during storage at normal room temperatures and the hardly lowered flowability at the time of molding during storage at normal room temperatures and excellent in moldability, and soldering resistance as well. SOLUTION: In an epoxy resin molding material to be obtained by kneading a composition comprising, as the essential components, an epoxy resin, a phenolic resin curing agent, an curing accelerator and an inorganic filler under heating, the glass transition starting temperature of the molding material prior to mold-curing is not lower than 10 deg.C and the glass transition completing temperature is not higher than 50 deg.C and particularly, the epoxy resin is at least one member selected from the group consisting of crystalline epoxy resins having a melting point of 50-150 deg.C.

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、常温保存性に優
れ、更に、成形性、吸湿後の耐半田特性や耐温度サイク
ル性等の信頼性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂成形
材料及びこれを用いた半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epoxy resin molding material for semiconductor encapsulation which is excellent in storage stability at room temperature, and further excellent in moldability, soldering resistance after moisture absorption and temperature cycle resistance. And a semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の電子機器の小型化、軽量化、高性
能化の市場動向において、半導体の高集積化が年々進
み、又、半導体パッケージの表面実装化が促進されるな
かで、半導体封止材料への要求は益々厳しいものとなっ
てきている。特に半導体パッケージの表面実装化が一般
的になってきている現状では、吸湿した半導体パッケー
ジが半田処理時に高温にさらされ、気化した水蒸気の爆
発的応力によりパッケージにクラックが発生したり、或
いは半導体素子やリードフレームと半導体封止材料との
界面に剥離が発生することにより、電気的信頼性を大き
く損なう不良が生じ、これらの不良の防止、即ち耐半田
特性の向上が大きな課題となっている。この耐半田特性
の向上のために、半導体封止材料は無機質充填材を多量
に配合することにより、半導体パッケージの低吸湿化、
低熱膨張化、高強度化を図ってきている。このため、エ
ポキシ樹脂としては低粘度型のものや、常温では結晶で
あるが融点を越えると極めて低粘性を示す結晶性エポキ
シ樹脂を使用して、無機質充填材の配合量の増加に伴う
エポキシ樹脂成形材料(以下、成形材料という)の成形
時の流動性の低下を防止する手法が一般的にとられてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, in the market trend of miniaturization, weight reduction, and high performance of electronic devices, semiconductor integration has been progressing year by year, and surface mounting of semiconductor packages has been promoted. Demands on anti-stop materials are becoming more stringent. In particular, in the current situation where surface mounting of semiconductor packages is becoming common, a semiconductor package that has absorbed moisture is exposed to a high temperature during soldering, and cracks occur in the package due to the explosive stress of vaporized water vapor, or the semiconductor element is damaged. And the occurrence of peeling at the interface between the lead frame and the semiconductor encapsulating material causes defects that greatly impair electrical reliability. Prevention of these defects, that is, improvement of solder resistance, has become a major issue. In order to improve the solder resistance, the semiconductor encapsulating material contains a large amount of an inorganic filler to reduce the moisture absorption of the semiconductor package.
Low thermal expansion and high strength have been achieved. For this reason, low-viscosity epoxy resins and crystalline epoxy resins that are crystalline at room temperature but exhibit extremely low viscosity above the melting point are used. A method for preventing a decrease in fluidity during molding of a molding material (hereinafter referred to as molding material) is generally adopted.

【0003】ところが、低粘度エポキシ樹脂や結晶性エ
ポキシ樹脂を使用した成形材料は成形時だけでなく、常
温においても徐々に反応が進行し、時間が経過するに従
い高粘度化してしまう。このため、成形材料の成形時の
流動性を示す指標であるスパイラルフローの値も経時的
に低下していく。極端な例では、常温で24時間放置し
ただけで、初期の値の半分程度まで減少することもあ
る。半導体素子を封止する時に、成形材料の流動性が低
下すると、半導体素子が押し上げられてパッケージ表面
に露出する、いわゆるチップシフトが発生したり、半導
体素子の回路とリードフレームとを結線している金線が
変形又は切断されるいわゆる金線変形が発生したり、更
には成形材料が金型内に充分充填されない、いわゆる未
充填等の成形不良を起こしたりすることがある。一般的
には、この成形材料は、常温での反応の進行を防止する
ため、使用するまでは0〜10℃の低温で保管される。
ところが半導体パッケージの成形に使用される時には、
成形機が設置されている室温に成形材料は使い終わる迄
放置されているのが現状である。従って、室温で数日間
放置されている間に流動性が低下してしまう成形材料だ
と、使用を始めた初期には成形性に問題がなくても、数
日後には流動性が低下し、成形不良が多発することとな
る。このため、室温での放置による成形時の流動性の低
下がない、即ち常温保存性に優れ、成形時の流動性、及
び耐半田特性に優れる成形材料の開発が望まれていた。
However, a molding material using a low-viscosity epoxy resin or a crystalline epoxy resin causes a reaction to proceed gradually not only at the time of molding but also at ordinary temperature, and the viscosity increases with time. For this reason, the value of the spiral flow, which is an index indicating the fluidity during molding of the molding material, also decreases with time. In an extreme case, the value may be reduced to about half of the initial value even when left at room temperature for 24 hours. When the fluidity of the molding material is reduced when sealing the semiconductor element, the semiconductor element is pushed up and exposed on the package surface, so-called chip shift occurs, or the circuit of the semiconductor element is connected to the lead frame. A so-called gold wire deformation in which the gold wire is deformed or cut may occur, or a molding material may not be sufficiently filled in the mold, or a molding defect such as a so-called unfilling may occur. Generally, this molding material is stored at a low temperature of 0 to 10 ° C. until it is used in order to prevent the progress of the reaction at room temperature.
However, when used for molding semiconductor packages,
At present, the molding material is left at room temperature where the molding machine is installed until the end of use. Therefore, if the molding material is reduced in fluidity while being left at room temperature for several days, even if there is no problem in moldability in the early stage of use, the fluidity will be reduced after several days, Insufficient molding will occur frequently. For this reason, there has been a demand for the development of a molding material that does not decrease in fluidity during molding due to being left at room temperature, that is, has excellent storage stability at room temperature, excellent fluidity during molding, and excellent soldering resistance.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、常温保存
性、薄型半導体パッケージの充填性に優れ、耐半田特性
に優れた半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及びこれを
用いた半導体装置を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an epoxy resin molding compound for semiconductor encapsulation which has excellent storage stability at room temperature, excellent filling property of a thin semiconductor package, and excellent solder resistance, and a semiconductor device using the same. Things.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、(A)エポキ
シ樹脂、(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進
剤、及び(D)無機質充填材を必須成分とする組成物を
加熱混練して得られるエポキシ樹脂成形材料において、
該成形材料の成形硬化前のガラス転移開始温度が10℃
以上で、且つガラス転移終了温度が50℃以下であり、
特にエポキシ樹脂が、一般式(1)〜(5)で示され、
且つ融点が50〜150℃の結晶性エポキシ樹脂からな
る群から選択される少なくとも一種以上である半導体封
止用エポキシ樹脂成形材料である。
According to the present invention, a composition comprising (A) an epoxy resin, (B) a phenolic resin curing agent, (C) a curing accelerator, and (D) an inorganic filler is heated. In the epoxy resin molding material obtained by kneading,
The glass transition start temperature of the molding material before molding and curing is 10 ° C.
Above, and the glass transition end temperature is 50 ° C. or less,
Particularly, the epoxy resin is represented by the general formulas (1) to (5),
The epoxy resin molding material for semiconductor encapsulation is at least one selected from the group consisting of crystalline epoxy resins having a melting point of 50 to 150 ° C.

【化6】 Embedded image

【0006】[0006]

【化7】 Embedded image

【0007】[0007]

【化8】 Embedded image

【0008】[0008]

【化9】 Embedded image

【0009】[0009]

【化10】 (式(1)〜(4)中のRは、水素原子、ハロゲン原
子、又は炭素数1〜12のアルキル基を示し、互いに同
一であっても異なっていてもよい。式(5)中のRは、
ハロゲン原子、又は炭素数1〜12のアルキル基を示
し、互いに同一であっても異なっていてもよい。式
(5)中のlは1〜10の正の整数、mは0もしくは1
〜3の正の整数、nは0もしくは1〜4の正の整数であ
る。)
Embedded image (R in the formulas (1) to (4) represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and may be the same or different from each other. In the formula (5), R is
It represents a halogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, which may be the same or different. In the formula (5), l is a positive integer of 1 to 10, and m is 0 or 1.
And n is a positive integer of 0 or 1-4. )

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明に用いられるエポキシ樹脂
は、エポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマ
ー全般を指し、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラッ
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、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹
脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、テルペン変
性フェノール型エポキシ樹脂、一般式(1)で示される
ビフェニル型エポキシ樹脂、一般式(2)で示されるハ
イドロキノン型エポキシ樹脂、一般式(3)で示される
スチルベン型エポキシ樹脂、一般式(4)で示されるビ
スフェノールF型エポキシ樹脂、一般式(5)で示され
るアラルキル変性ビフェニル型エポキシ樹脂等が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。又、これら
のエポキシ樹脂は単独でも混合して用いてもよい。半導
体パッケージの耐半田特性を向上することを目的に成形
材料中の無機質充填材の配合量を増大させ、得られた成
形材料の硬化物の低吸湿化、低熱膨張化、高強度化を達
成させる場合には、エポキシ樹脂として、常温で結晶性
を示し、融点を越えると極めて低粘度の液状となる一般
式(1)〜(5)の結晶性エポキシ樹脂を用いることが
特に好ましい。又、これらの結晶性エポキシ樹脂の融点
としては、50〜150℃が好ましい。融点が50℃未
満だと、製造工程で融着を起こしやすく、作業性が著し
く低下する。又、融点が150℃を越えると、成形材料
を加熱混練する製造工程で充分に融解しないため、製造
された成形材料が均一にならないので好ましくない。結
晶性エポキシ樹脂の融点は、示差走査熱量計[セイコー
電子(株)・製SSC/5200]を用いて、常温から昇
温速度5℃/分で昇温したときの結晶融解ピークの頂点
の温度を示す。融点が50〜150℃である一般式
(1)〜(5)の結晶性エポキシ樹脂の具体例を以下に
示すが、これらに限定されるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The epoxy resin used in the present invention refers to all monomers, oligomers and polymers having an epoxy group, such as bisphenol A type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, orthocresol novolak type epoxy resin, Naphthol novolak type epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, dicyclopentadiene modified phenol type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, terpene modified phenol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin represented by general formula (1), general formula Hydroquinone type epoxy resin represented by (2), stilbene type epoxy resin represented by general formula (3), bisphenol F type epoxy resin represented by general formula (4), aralkyl modified represented by general formula (5) Phenyl type epoxy resin and the like, but not limited thereto. These epoxy resins may be used alone or as a mixture. Increase the amount of the inorganic filler in the molding material for the purpose of improving the soldering resistance of the semiconductor package, and achieve low moisture absorption, low thermal expansion, and high strength of the cured product of the molding material. In this case, it is particularly preferable to use, as the epoxy resin, a crystalline epoxy resin represented by any of the general formulas (1) to (5), which exhibits crystallinity at room temperature and becomes a liquid having a very low viscosity when the melting point is exceeded. Further, the melting point of these crystalline epoxy resins is preferably from 50 to 150 ° C. If the melting point is less than 50 ° C., fusion tends to occur in the manufacturing process, and workability is significantly reduced. On the other hand, when the melting point exceeds 150 ° C., the molding material is not sufficiently melted in the production step of heating and kneading, so that the produced molding material is not uniform, which is not preferable. The melting point of the crystalline epoxy resin is determined by using a differential scanning calorimeter [SSC / 5200 manufactured by Seiko Denshi Co., Ltd.] at the apex of the crystal melting peak when the temperature is raised from normal temperature at a rate of 5 ° C./min. Is shown. Specific examples of the crystalline epoxy resins of the general formulas (1) to (5) having a melting point of 50 to 150 ° C are shown below, but are not limited thereto.

【化11】 Embedded image

【0011】[0011]

【化12】 Embedded image

【0012】[0012]

【化13】 Embedded image

【0013】[0013]

【化14】 Embedded image

【0014】[0014]

【化15】 Embedded image

【0015】本発明で用いられるフェノール樹脂として
は、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック
樹脂、キシリレン変性フェノール樹脂、キシリレン変性
ビフェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシ
クロペンタジエン変性フェノール樹脂、ナフトールノボ
ラック樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、ビスフェノ
ール化合物等が挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。又、これらのフェノール樹脂は単独でも混合
して用いてもよい。
The phenol resin used in the present invention includes phenol novolak resin, cresol novolak resin, xylylene-modified phenol resin, xylylene-modified biphenol resin, terpene-modified phenol resin, dicyclopentadiene-modified phenol resin, naphthol novolak resin, triphenolmethane Examples include, but are not limited to, a mold resin and a bisphenol compound. Further, these phenol resins may be used alone or in combination.

【0016】本発明で用いられる硬化促進剤としては、
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応の触媒
となり得るものを指し、具体例としては、トリブチルア
ミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセ
ン−7等のアミン系化合物、トリフェニルホスフィン、
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート
塩等の有機リン系化合物、2−メチルイミダゾール等の
イミダゾール化合物等が挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。又、これらの硬化促進剤は単独でも
混合して用いてもよい。
The curing accelerator used in the present invention includes:
A substance that can serve as a catalyst for a cross-linking reaction between the epoxy resin and the phenol resin. Specific examples include amine compounds such as tributylamine and 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, and triphenylphosphine. ,
Examples include organic phosphorus compounds such as tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate salts, and imidazole compounds such as 2-methylimidazole, but are not limited thereto. These curing accelerators may be used alone or as a mixture.

【0017】本発明で用いられる無機質充填材として
は、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化
珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機質充填材の配合
量を特に大きくする場合は、溶融シリカを用いるのが一
般的である。溶融シリカは、破砕状、球状のいずれでも
使用可能であるが、溶融シリカの配合量を高め、且つ成
形材料の溶融粘度の上昇を抑えるためには、球状のもの
を主に用いる方が好ましい。更に球状シリカの配合量を
高めるためには、球状シリカの粒度分布がより広くなる
ように調整することが望ましい。
The inorganic filler used in the present invention includes, for example, fused silica, crystalline silica, alumina, silicon nitride, aluminum nitride and the like. When the amount of the inorganic filler is particularly large, it is common to use fused silica. Fused silica can be used in either crushed or spherical form. However, in order to increase the blending amount of the fused silica and suppress an increase in the melt viscosity of the molding material, it is preferable to mainly use a spherical form. In order to further increase the blending amount of the spherical silica, it is desirable to adjust the particle size distribution of the spherical silica to be wider.

【0018】本発明の成形材料は、(A)〜(D)成分
を必須成分とするが、これ以外にも必要に応じて臭素化
エポキシ樹脂、三酸化アンチモン等の難燃剤、シランカ
ップリング剤、カーボンブラック等の着色剤、天然ワッ
クス及び合成ワックス等の離型剤、シリコーンオイル、
シリコーンゴム、合成ゴム等の低応力添加剤等を適宜配
合してもよい。本発明の成形材料は、(A)〜(D)成
分、及びその他の添加剤等を混合後、加熱ニーダや熱ロ
ールを用いて加熱混練し、続いて冷却、粉砕して得られ
る。
The molding material of the present invention contains the components (A) to (D) as essential components, but if necessary, a flame retardant such as a brominated epoxy resin or antimony trioxide, or a silane coupling agent. , Colorants such as carbon black, release agents such as natural wax and synthetic wax, silicone oil,
Low stress additives such as silicone rubber and synthetic rubber may be appropriately compounded. The molding material of the present invention is obtained by mixing the components (A) to (D), other additives, and the like, kneading with heat using a heating kneader or a hot roll, and then cooling and pulverizing.

【0019】本発明において最も重要な点は、本発明の
成形材料の成形硬化前のガラス転移温度を一定の範囲内
とすることである。従来の概念では、ガラス転移温度、
即ち物質のガラス状態からゴム状態への転移温度は、成
形材料の硬化物について論じられてきた。つまり、成形
材料を成形硬化することによって得られる硬化物のガラ
ス転移温度(通常100〜200℃)を、その硬化物の
耐熱性を表す尺度として用いている。これらの硬化物の
ガラス転移温度は、熱機械分析機、動的粘弾性測定機、
示差走査熱量計等で測定されている。しかし、成形硬化
前の成形材料のガラス転移温度と、常温保存特性等の特
性との相関については、殆ど検討されていなかった。成
形材料中には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促
進剤の他、更に必要に応じて、シランカップリング剤、
液状シリコーン化合物、固形シリコーンゴム、液状有機
合成ゴム、固形有機合成ゴム、天然もしくは合成ワック
ス等の有機化合物成分が配合されており、これらは無機
質充填材とともに加熱混練されることにより、均一な溶
融混合物となっている。この溶融混合物中のエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、硬化促進剤は、成形時の加熱硬化
により反応して硬化物を与えるわけである。一方、常温
以下の温度領域でもその反応は徐々に進行する。その理
由としては、溶融混合物中の各成分が、低温領域でも分
子運動をすることにより、分子間の衝突を起こして反応
するためで、この分子運動の難易度により反応性が支配
される。通常、成形材料は、成形時に常温で取り扱う以
外には10℃以下の低温で保存されるが、これは低温に
保存することで分子運動を抑制し分子間の反応性を低下
させ、スパイラルフローや成形時の粘度が保存中に経時
的に変化するのを防止するためである。本発明者は、成
形材料の特性と常温保存性との相関を詳細に検討した結
果、成形材料中の有機化合物成分の溶融混合物が常温で
ガラス状態だと、ゴム状態である場合に比べて、分子運
動は極めて抑制され、反応が進行しにくくなることを見
出した。言い換えると、成形材料のガラス転移温度が常
温よりも高い場合、常温での反応は極めて抑制され、常
温に保存しても、長期にわたって成形時の粘度の経時変
化が少なくなることが分かった。成形材料の常温保存性
は、できるだけ長期間保たれることが望ましいが、実用
的には、成形機を設置する環境温度(一般的には25
℃)で3日間保存した時のスパイラルフローの変化が1
0%以下、言い換えればスパイラルフロー残存率が90
%以上とすることが好ましい。このためには、成形材料
の成形硬化前のガラス転移開始温度が10℃以上でガラ
ス転移終了温度が50℃以下であることが好ましい。ガ
ラス転移開始温度が10℃未満だと、25℃におけるス
パイラルフロー残存率は90%未満となり、一方、ガラ
ス転移終了温度が50℃を越えると、成形時の成形材料
の粘度が高くなり、成形時にチップ露出や金線変形が発
生し易くなるので好ましくない。成形材料の成形硬化前
のガラス転移温度に影響を与える因子としては、配合す
る原料樹脂の特性、及び成形材料の製造方法の二つに大
別される。成形材料の原料であるエポキシ樹脂やフェノ
ール樹脂の軟化温度は、成形材料中の有機化合物成分の
溶融混合物の分子運動の尺度となる特性値であり、一般
に軟化温度が高い樹脂は分子量が高く、軟化温度が低い
樹脂に比べて分子運動が抑制されている。しかし、軟化
温度は、ある分子量分布を有する樹脂では平均値を示す
に過ぎず、成形材料の常温保存中に反応しやすい低分子
量成分の存在割合とは必ずしも対応するものではない。
このため、配合する原料樹脂の軟化温度だけを規定して
も、目標とする成形材料の常温保存性が達成できるもの
ではない。又、結晶性エポキシ樹脂では、単一な分子量
を有する成分の割合が大きいので、その融点は結晶性エ
ポキシ樹脂単独での分子運動を示す尺度とはなり得る
が、成形材料中では、前述したように全有機化合物が均
一な溶融混合物として存在するため、結晶性エポキシ樹
脂単独での配向の強さにより決まる融点は、これらの溶
融混合物中の結晶性エポキシ樹脂の分子運動を示す尺度
とはなり得ない。事実、結晶性エポキシ樹脂を用いるこ
とで成形材料の成形時の低粘度化、高流動化が達成でき
るのは、この溶融混合物中での結晶性エポキシ樹脂の結
晶性消失による低粘度化によるものであると考えられ
る。更に、成形材料の加熱混練の工程においても、エポ
キシ樹脂とフェノール樹脂とが反応するため、その反応
度合いにより成形材料中の分子量は変化し、従って常温
での分子運動の難易度も変化する。一般に、高温、長時
間の混練では、反応が進行してエポキシ樹脂及びフェノ
ール樹脂の分子量が増大するため、常温での分子運動が
抑制され、従って成形硬化前のガラス転移温度は上昇す
る傾向にある。成形材料の成形硬化前のガラス転移温度
の測定には、振動温度モード示差走査熱量計(以下、M
DSCという)を用いるのが好適である。通常の示差走
査熱量計では、測定に際しサンプルの昇降温度を時間に
対して直線状に変化させ、サンプルの熱量の変化を検出
するのに対し、MDSCでは、サンプルの昇降温度は直
線状と波状とを組み合わせて行う。即ち温度を一定振
幅、一定周期で正弦カーブにより変化させることで、サ
ンプルの可逆的転移と非可逆的転移とを検知・分離し、
その可逆的転移からガラス転移温度を求めることができ
る。測定は、振動温度モード示差走査熱量計(TAイン
スツルメント社・製2910MDSC型)を用い、窒素
気流中、−25〜150℃の範囲で、昇温速度2℃/
分、振幅±2℃/分の条件で行った。
The most important point in the present invention is to keep the glass transition temperature of the molding material of the present invention before molding and curing within a certain range. In the conventional concept, the glass transition temperature,
That is, the transition temperature of a substance from a glassy state to a rubbery state has been discussed for cured products of molding materials. That is, the glass transition temperature (usually 100 to 200 ° C.) of a cured product obtained by molding and curing a molding material is used as a scale representing the heat resistance of the cured product. The glass transition temperature of these cured products is determined by thermomechanical analyzer, dynamic viscoelasticity analyzer,
It is measured by a differential scanning calorimeter or the like. However, the correlation between the glass transition temperature of the molding material before molding and curing and the characteristics such as the room temperature storage characteristics has hardly been studied. In the molding material, besides epoxy resin, phenolic resin, and curing accelerator, if necessary, a silane coupling agent,
Organic compound components such as liquid silicone compound, solid silicone rubber, liquid organic synthetic rubber, solid organic synthetic rubber, natural or synthetic wax, etc. are compounded, and these are heated and kneaded together with inorganic filler to form a homogeneous molten mixture. It has become. The epoxy resin, phenolic resin, and curing accelerator in the molten mixture react by heating and curing during molding to give a cured product. On the other hand, the reaction gradually proceeds even in a temperature range of room temperature or lower. The reason for this is that each component in the molten mixture undergoes molecular motion even in a low-temperature region, thereby causing collision between molecules and reacting. The reactivity is controlled by the difficulty of the molecular motion. Normally, molding materials are stored at a low temperature of 10 ° C. or lower except for handling at room temperature during molding. However, by storing at a low temperature, the molecular motion is suppressed and the reactivity between molecules is reduced. This is to prevent the viscosity at the time of molding from changing over time during storage. The present inventor has examined the correlation between the properties of the molding material and the room temperature storage property in detail, and as a result, when the molten mixture of the organic compound component in the molding material is in a glass state at ordinary temperature, compared with a case where the molten mixture is in a rubber state, It has been found that molecular motion is extremely suppressed and the reaction hardly proceeds. In other words, it was found that when the glass transition temperature of the molding material was higher than room temperature, the reaction at room temperature was extremely suppressed, and even when stored at room temperature, the change over time in viscosity during molding over a long period of time was reduced. It is desirable that the room-temperature preservability of the molding material be maintained as long as possible. However, in practice, the ambient temperature at which the molding machine is installed (generally 25
The change in spiral flow after storage for 3 days at
0% or less, in other words, the remaining spiral flow rate is 90%
% Is preferable. For this purpose, it is preferable that the glass transition start temperature before molding and curing of the molding material is 10 ° C. or more and the glass transition end temperature is 50 ° C. or less. If the glass transition start temperature is less than 10 ° C., the residual spiral flow at 25 ° C. becomes less than 90%, while if the glass transition end temperature exceeds 50 ° C., the viscosity of the molding material at the time of molding increases, It is not preferable because chip exposure and gold wire deformation easily occur. Factors affecting the glass transition temperature of the molding material before molding and curing are roughly classified into two: the characteristics of the raw material resin to be compounded and the method of manufacturing the molding material. The softening temperature of the epoxy resin or phenol resin, which is the raw material of the molding material, is a characteristic value that is a measure of the molecular motion of the molten mixture of the organic compound components in the molding material. Generally, a resin having a high softening temperature has a high molecular weight and a softening temperature. Molecular motion is suppressed as compared to a resin having a lower temperature. However, the softening temperature shows only an average value for a resin having a certain molecular weight distribution, and does not always correspond to the proportion of low molecular weight components that react easily during storage of a molding material at room temperature.
For this reason, even if only the softening temperature of the raw material resin to be compounded is specified, the intended room temperature storage stability of the molding material cannot be achieved. Further, in the crystalline epoxy resin, since the proportion of the component having a single molecular weight is large, its melting point can be a measure of the molecular motion of the crystalline epoxy resin alone, but in the molding material, as described above. Since all organic compounds exist as a homogeneous molten mixture, the melting point determined by the strength of orientation of the crystalline epoxy resin alone can be a measure of the molecular motion of the crystalline epoxy resin in these molten mixtures. Absent. In fact, the use of a crystalline epoxy resin to achieve low viscosity and high fluidity during molding of a molding material is due to the low viscosity due to the disappearance of crystallinity of the crystalline epoxy resin in this molten mixture. It is believed that there is. Furthermore, even in the step of heating and kneading the molding material, the epoxy resin and the phenol resin react with each other, so that the molecular weight in the molding material changes according to the degree of the reaction, and therefore, the degree of difficulty in molecular motion at room temperature also changes. In general, in high-temperature, long-time kneading, the reaction proceeds and the molecular weight of the epoxy resin and the phenol resin increases, so that the molecular motion at room temperature is suppressed, and therefore, the glass transition temperature before molding and curing tends to increase. . To measure the glass transition temperature of the molding material before molding and curing, a vibration temperature mode differential scanning calorimeter (hereinafter referred to as M
It is preferable to use DSC). In a normal differential scanning calorimeter, the temperature of the sample is changed linearly with respect to time during the measurement, and the change in the calorific value of the sample is detected. On the other hand, in the MDSC, the temperature of the sample is linear and wavy. Are performed in combination. That is, by changing the temperature by a sinusoidal curve with a constant amplitude and a constant cycle, the reversible transition and the irreversible transition of the sample are detected and separated,
The glass transition temperature can be determined from the reversible transition. The measurement was carried out using a vibration temperature mode differential scanning calorimeter (TA Instruments 2910 MDSC type) in a nitrogen stream at a temperature rising rate of 2 ° C / -25 ° C to 150 ° C.
And an amplitude of ± 2 ° C./min.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明を実施例で具体的に説明する。
配合量の単位は重量部とする。 実施例1 式(6)で示される構造を主成分とするエポキシ樹脂A(油化シェルエポキシ (株)・製、YX4000H、融点105℃、エポキシ当量195) 7.9重量部
The present invention will be specifically described below with reference to examples.
The unit of the compounding amount is part by weight. Example 1 7.9 parts by weight of an epoxy resin A having a structure represented by the formula (6) as a main component (YX4000H, melting point 105 ° C, epoxy equivalent 195, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.)

【化16】 Embedded image

【0021】 式(7)で示されるフェノール樹脂J(lは1以上の整数、三井東圧化学(株) ・製 XL225−LL、軟化点75℃、水酸基当量175) 7.1重量部A phenolic resin J represented by the formula (7) (1 is an integer of 1 or more, XL225-LL, manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc., softening point 75 ° C., hydroxyl equivalent 175) 7.1 parts by weight

【化17】 1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(以下、DBUという ) 0.2重量部 球状溶融シリカ 84.0重量部 カーボンブラック 0.3重量部 カルナバワックス 0.5重量部 をミキサーを用いて混合した後、表面温度が90℃と2
5℃の2軸ロールを用いて20回混練し、得られた混練
物シートを冷却後粉砕して、成形材料とした。得られた
成形材料の特性を以下の方法で評価した。結果を表1に
示す。
Embedded image 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (hereinafter referred to as DBU) 0.2 parts by weight Spherical fused silica 84.0 parts by weight Carbon black 0.3 parts by weight Carnauba wax 0.5 parts by weight After mixing using, the surface temperature is 90 ° C and 2
The mixture was kneaded 20 times using a biaxial roll at 5 ° C., and the obtained kneaded material sheet was cooled and pulverized to obtain a molding material. The properties of the obtained molding material were evaluated by the following methods. Table 1 shows the results.

【0022】評価方法 スパイラルフロー:EMMI−I−66に準じたスパイ
ラルフロー測定用の金型を用いて、金型温度175℃、
注入圧力70kg/cm2、硬化時間2分で測定した。 初期のスパイラルフロー:製造した直後の成形材料の測
定値(単位cm)。 スパイラルフロー残存率:製造した直後の成形材料を2
5℃で3日間保存した後に測定したスパイラルフロー値
を、初期のスパイラルフロー値で除した値(単位%)。 ガラス転移温度(以下、Tgという):成形材料の成形
硬化前のガラス転移開始温度、及びガラス転移終了温度
を、前述した方法で測定した(単位℃)。 金線変形量、チップシフト量:144pQFPパッケー
ジ(パッケージサイズ20×20×1.4mm、チップ
サイズ9×9mm、金線:25μm径、リードフレー
ム:銅)を金型温度175℃、成形圧力75kgf/c
2、2分間で成形した。得られたパッケージを軟X線
透視装置で観察し、金線の変形率を(流れ量)/(金線
長)で表した(単位%)。又、パッケージをゲートから
対角線に沿って切断し、パッケージ表面からチップ両端
の上面までの距離を測定し、その差をチップシフト量と
した(単位μm)。
Evaluation method Spiral flow: Using a mold for measuring spiral flow according to EMMI-I-66, using a mold temperature of 175 ° C.
The measurement was performed at an injection pressure of 70 kg / cm 2 and a curing time of 2 minutes. Initial spiral flow: the measured value (in cm) of the molding material immediately after production. Spiral flow residual ratio: 2
The value obtained by dividing the spiral flow value measured after storage at 5 ° C. for 3 days by the initial spiral flow value (unit%). Glass transition temperature (hereinafter, referred to as Tg): The glass transition start temperature and the glass transition end temperature before molding and curing of the molding material were measured by the methods described above (unit: ° C.). Deformation amount of gold wire, chip shift amount: 144p QFP package (package size 20 × 20 × 1.4 mm, chip size 9 × 9 mm, gold wire: 25 μm diameter, lead frame: copper), mold temperature 175 ° C., molding pressure 75 kgf / c
m 2 , molded in 2 minutes. The obtained package was observed with a soft X-ray fluoroscope, and the deformation rate of the gold wire was represented by (flow amount) / (gold wire length) (unit%). Further, the package was cut along the diagonal line from the gate, the distance from the package surface to the upper surface of both ends of the chip was measured, and the difference was defined as the chip shift amount (unit: μm).

【0023】実施例2〜6 実施例1を基本配合とし、結晶性エポキシ樹脂の種類を
変え、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の配合量を変化
させて、実施例1と同様にして成形材料を得た。実施例
1と同様にして評価した。配合処方及び結果を表1に示
す。 実施例7、8、比較例1、2 実施例1を基本配合とし、フェノール樹脂の軟化温度、
ロール混練回数を変えて、実施例1と同様にして成形材
料を得た。実施例1と同様にして評価した。配合処方及
び結果を表1、表2に示す。 実施例9、10、比較例3、4 実施例1を基本配合とし、エポキシ樹脂及びフェノール
樹脂の種類、ロール混練回数を変化させて、実施例1と
同様にして成形材料を得た。実施例1と同様にして評価
した。配合処方及び結果を表1、表2に示す。 実施例11、12、比較例5 実施例1を基本配合とし、エポキシ樹脂及びフェノール
樹脂の種類、配合量を変えて、実施例1と同様にして成
形材料を得た。実施例1と同様にして評価した。配合処
方及び結果を表1、表2に示す。
Examples 2 to 6 A molding material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition of Example 1 was used as a basic compound, the type of the crystalline epoxy resin was changed, and the amounts of the epoxy resin and the phenol resin were changed. . Evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the formulation and results. Examples 7 and 8, Comparative Examples 1 and 2 Example 1 was used as a basic formulation and the softening temperature of the phenol resin was determined.
A molding material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the number of roll kneading was changed. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The formulations and results are shown in Tables 1 and 2. Examples 9 and 10 and Comparative Examples 3 and 4 A molding material was obtained in the same manner as in Example 1 except that Example 1 was used as a basic compound and the types of the epoxy resin and the phenol resin and the number of times of kneading the rolls were changed. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The formulations and results are shown in Tables 1 and 2. Examples 11 and 12 and Comparative Example 5 A molding material was obtained in the same manner as in Example 1 except that Example 1 was used as a basic compounding agent and the types and amounts of the epoxy resin and the phenol resin were changed. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The formulations and results are shown in Tables 1 and 2.

【0024】上記実施例及び比較例で使用したエポキシ
樹脂、フェノール樹脂の構造及び特性を以下に示す。
The structures and properties of the epoxy resin and phenol resin used in the above Examples and Comparative Examples are shown below.

【化18】 Embedded image

【0025】[0025]

【化19】 Embedded image

【0026】[0026]

【化20】 Embedded image

【0027】[0027]

【化21】 Embedded image

【0028】[0028]

【化22】 Embedded image

【0029】[0029]

【化23】 Embedded image

【0030】[0030]

【化24】 エポキシ樹脂Bは、式(6)で示される構造を主成分と
するエポキシ樹脂と、式(8)で示される構造を主成分
とするエポキシ樹脂との重量比50/50の混合物であ
る(油化シェルエポキシ(株)・製 YL6121H、
融点130℃、エポキシ当量170)。エポキシ樹脂C
は、式(9)で示される構造を主成分とするエポキシ樹
脂である(融点144℃、エポキシ当量175)。エポ
キシ樹脂Dは、式(10)で示される構造を主成分とす
るエポキシ樹脂と、式(11)で示される構造を主成分
とするエポキシ樹脂との重量比60/40の混合物であ
る(融点132℃、エポキシ当量210)。エポキシ樹
脂Eは、式(12)で示される構造を主成分とするエポ
キシ樹脂である(lは1以上の整数、融点82℃、エポ
キシ当量190)。エポキシ樹脂Fは、式(13)で示
される構造を主成分とするエポキシ樹脂である(lは1
以上の整数、融点133℃、エポキシ当量182)。エ
ポキシ樹脂Gは、軟化温度55℃、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である。
エポキシ樹脂Hは、軟化温度75℃、エポキシ当量20
0のオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂であ
る。エポキシ樹脂Iは、式(14)で示される構造を主
成分とするエポキシ樹脂である(nは1以上の整数、大
日本インキ化学工業(株)・製 HP−7200、軟化
温度60℃、エポキシ当量260)。フェノール樹脂K
は、式(7)で示される(lは1以上の整数、三井東圧
化学(株)・製 XL225−L、軟化温度85℃、水
酸基当量180)。フェノール樹脂Lは、式(7)で示
される(lは1以上の整数、三井東圧化学(株)・製
XL−4L、軟化温度62℃、水酸基当量170)。フ
ェノール樹脂Mは、軟化温度60℃、水酸基当量105
のフェノールノボラック樹脂である。フェノール樹脂N
は、軟化温度110℃、水酸基当量104のフェノール
ノボラック樹脂である。
Embedded image The epoxy resin B is a 50/50 mixture of an epoxy resin having a structure represented by the formula (6) as a main component and an epoxy resin having a structure represented by the formula (8) as a main component (oil). Shell Epoxy Co., Ltd. YL6121H,
130 ° C, epoxy equivalent 170). Epoxy resin C
Is an epoxy resin having a structure represented by the formula (9) as a main component (melting point: 144 ° C., epoxy equivalent: 175). The epoxy resin D is a mixture of an epoxy resin having a structure represented by the formula (10) as a main component and an epoxy resin having a structure represented by the formula (11) as a main component at a weight ratio of 60/40 (melting point: 132 ° C, epoxy equivalent 210). The epoxy resin E is an epoxy resin having a structure represented by the formula (12) as a main component (1 is an integer of 1 or more, a melting point of 82 ° C., and an epoxy equivalent of 190). The epoxy resin F is an epoxy resin having a structure represented by the formula (13) as a main component (l is 1
The above integer, melting point 133 ° C., epoxy equivalent 182). Epoxy resin G has a softening temperature of 55 ° C. and an epoxy equivalent of 195.
Orthocresol novolak type epoxy resin.
Epoxy resin H has a softening temperature of 75 ° C. and an epoxy equivalent of 20.
0 orthocresol novolak type epoxy resin. The epoxy resin I is an epoxy resin having a structure represented by the formula (14) as a main component (n is an integer of 1 or more, HP-7200 manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, softening temperature 60 ° C, epoxy Equivalent 260). Phenol resin K
Is represented by the formula (7) (1 is an integer of 1 or more, XL225-L, manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc., softening temperature: 85 ° C., hydroxyl equivalent: 180). The phenolic resin L is represented by the formula (7) (1 is an integer of 1 or more, manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.)
XL-4L, softening temperature 62 ° C, hydroxyl equivalent 170). Phenol resin M has a softening temperature of 60 ° C. and a hydroxyl equivalent of 105.
Phenol novolak resin. Phenol resin N
Is a phenol novolak resin having a softening temperature of 110 ° C. and a hydroxyl equivalent of 104.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂成形
材料は、常温での保存性が良好なため、常温保存しても
成形時の流動性の経時的な低下が起こりにくく、更に、
金線変形やチップシフト等が発生せず成形性に優れたも
のであり、又、耐半田特性に優れるものである。
The epoxy resin molding material for semiconductor encapsulation of the present invention has good storage stability at room temperature, so that even when stored at room temperature, the fluidity during molding hardly decreases over time.
It is excellent in formability without generating gold wire deformation and chip shift, and is excellent in soldering resistance.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)無機質充填
材を必須成分とする組成物を加熱混練して得られるエポ
キシ樹脂成形材料において、該成形材料の成形硬化前の
ガラス転移開始温度が10℃以上で、且つガラス転移終
了温度が50℃以下であることを特徴とする半導体封止
用エポキシ樹脂成形材料。
1. An epoxy resin molding obtained by heating and kneading a composition containing (A) an epoxy resin, (B) a phenol resin curing agent, (C) a curing accelerator, and (D) an inorganic filler as essential components. An epoxy resin molding material for semiconductor encapsulation, wherein the molding material has a glass transition start temperature before molding and curing of 10 ° C. or more and a glass transition end temperature of 50 ° C. or less.
【請求項2】 エポキシ樹脂が、一般式(1)〜(5)
で示され、且つ融点が50〜150℃の結晶性エポキシ
樹脂からなる群から選択される少なくとも一種以上であ
る請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料。 【化1】 【化2】 【化3】 【化4】 【化5】 (式(1)〜(4)中のRは、水素原子、ハロゲン原
子、又は炭素数1〜12のアルキル基を示し、互いに同
一であっても異なっていてもよい。式(5)中のRは、
ハロゲン原子、又は炭素数1〜12のアルキル基を示
し、互いに同一であっても異なっていてもよい。式
(5)中のlは1〜10の正の整数、mは0もしくは1
〜3の正の整数、nは0もしくは1〜4の正の整数であ
る。)
2. The epoxy resin according to any one of the general formulas (1) to (5)
The epoxy resin molding material for semiconductor encapsulation according to claim 1, which is at least one selected from the group consisting of crystalline epoxy resins having a melting point of 50 to 150 ° C. Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image (R in the formulas (1) to (4) represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and may be the same or different from each other. In the formula (5), R is
It represents a halogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, which may be the same or different. In the formula (5), l is a positive integer of 1 to 10, and m is 0 or 1.
And n is a positive integer of 0 or 1-4. )
【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体封止用エポ
キシ樹脂成形材料を用いて封止してなることを特徴とす
る半導体装置。
3. A semiconductor device which is sealed using the epoxy resin molding material for semiconductor sealing according to claim 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013203928A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Sumitomo Bakelite Co Ltd Epoxy resin composition for sealing, electronic equipment and method for manufacturing electronic equipment

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