JPS6143620A - Sealing resin composition - Google Patents

Sealing resin composition

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JPS6143620A
JPS6143620A JP16490384A JP16490384A JPS6143620A JP S6143620 A JPS6143620 A JP S6143620A JP 16490384 A JP16490384 A JP 16490384A JP 16490384 A JP16490384 A JP 16490384A JP S6143620 A JPS6143620 A JP S6143620A
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resin
resin composition
epoxy
zircoaluminate
inorganic filler
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勉 永田
Tatsuo Sato
辰雄 佐藤
Hiroyuki Hosokawa
洋行 細川
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Abstract

PURPOSE:A coating insulating composition, containing an epoxy resin, novolak type phenolic resin, zircoaluminate based inorganic polymer and a specific amount of an inorganic filler, having improved moisture and heat resistance, mechanical characteristics and moldability, and useful for sealing and coating electronic and electrical parts. CONSTITUTION:A sealing resin composition containing (A) an epoxy resin (containing >=2 or more epoxy groups in the molecule), (B) a novolak type phenolic resin, (C) a zircoaluminate based inorganic polymer containing one or more Zr and one or more Al in the molecule, preferably containing groups expressed by the formula and (D) 25-90wt% inorganic filler, preferably silica or alumina, as essential components. Preferably, the molar ratio (a/b) of the epoxy groups (a) in the component (A) to the phenolic OH groups in the component (B) is 0.1-10, and the amount of the component (C) is 0.01-20pts.wt. based on 100pts.wt. component (D).

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、半導体装置等の封止用樹脂組成物で、特に耐
湿性、機械的特性に優れた、信頼性の高い封止用樹脂組
成物に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a resin composition for encapsulating semiconductor devices, etc., and particularly a highly reliable encapsulating resin composition with excellent moisture resistance and mechanical properties. Regarding.

[発明の技術的背景とその問題点] 従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路等の電子部
品では、熱硬化性樹脂を用いて封止する樹脂封止法が行
われてきた。 この樹脂封止法は、ガラス、金属、セラ
ミックを用いたハーメチックシール方式に比較して経済
的に有利なため広く実用化されている。 封止用樹脂と
しては熱硬化性樹脂が使用され、中でも信頼性及び価格
の点からエポキシ樹脂の組成物が最も一般的に用いられ
ている。 エポキシ樹脂組成物では、酸無水物、芳香族
アミン、ノボラック型フェノール樹脂等の各種の硬化剤
が使用されている。 これらの中でノボラック型フェノ
ール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂組成物は、池の硬
化剤を使用したものに比べて、成形性、耐湿性に優れ、
毒性がなく、且つ安価であるため、半導体封止材料とて
広く用いられている。
[Technical Background of the Invention and Problems Therewith] Conventionally, electronic components such as diodes, transistors, and integrated circuits have been sealed using a resin encapsulation method using a thermosetting resin. This resin sealing method is economically advantageous compared to hermetic sealing methods using glass, metal, or ceramic, and is therefore widely put into practical use. Thermosetting resins are used as the sealing resin, and epoxy resin compositions are most commonly used in terms of reliability and cost. In epoxy resin compositions, various curing agents such as acid anhydrides, aromatic amines, novolac type phenolic resins, etc. are used. Among these, epoxy resin compositions using novolak type phenolic resin as a curing agent have superior moldability and moisture resistance compared to those using Ike's curing agent.
Since it is non-toxic and inexpensive, it is widely used as a semiconductor encapsulation material.

しかしながら、最近の半導体素子は大形化、高密度化の
傾向が強まっているため、従来のノボラック型フェノー
ル樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂組成物で封止して温
寒サイクルテストを行うと、ボンディングワイヤのオー
プン、封止樹脂のクラック、或いはベレットのクラック
が発生して、電子部品としての機能が果往ず、信頼性を
低下させるという問題があった。 また、耐湿性試験を
行った場合においても温寒サイクルテストにおけると同
様な現象が発生し大きな問題となっていた。
However, as recent semiconductor devices tend to be larger and more dense, if they are encapsulated with an epoxy resin composition using conventional novolac type phenolic resin as a hardening agent and subjected to a hot/cold cycle test, There is a problem in that the bonding wire opens, the sealing resin cracks, or the pellet cracks, which impedes the function of the electronic component and reduces reliability. Furthermore, even when a moisture resistance test was conducted, the same phenomenon as in the hot/cold cycle test occurred, which was a big problem.

[発明の目的] 本発明の目的は、上記の問題を解決するためになされた
もので、耐湿性、機械的特性、成形性に優れた信頼性の
高い封止用樹脂組成物を提供しようとするものである。
[Object of the Invention] The object of the present invention was to solve the above problems, and to provide a highly reliable sealing resin composition with excellent moisture resistance, mechanical properties, and moldability. It is something to do.

[発明の概要] 本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ね
た結果、ジルコアルミネート系態別ポリマーを無機質充
填材のカップリング剤として使用した樹脂組成物が優れ
た耐湿性を有し、かつ、その他の特性もよく封止用樹脂
組成物として好適なものであることを見いだしたもので
ある。
[Summary of the Invention] As a result of extensive research to achieve the above object, the present inventors have discovered that a resin composition using a zircoaluminate-based polymer as a coupling agent for an inorganic filler has excellent moisture resistance. It has been found that the resin composition has good properties and other properties and is suitable as a resin composition for sealing.

即ち本発明は、 (A)エポキシ樹脂、 (B)ノボラック型フェノール樹脂、 (C)分子中に少なくとも1個以上のジルコニウム原子
と1個以上のアルミニウム原子を含むジルコアルミネー
ト系無機ポリマー、および(D)無機質充填材 を必須成分とし、前記無機質充填材が樹脂組成物に対し
て25〜90重1%であり、またジルコアルミネート系
無機ポリマーが、無機質充填材100mm部に対して0
.01〜20重量部配合することを特徴とする封止用樹
脂組成物である。
That is, the present invention provides (A) an epoxy resin, (B) a novolac type phenolic resin, (C) a zircoaluminate-based inorganic polymer containing at least one zirconium atom and one or more aluminum atoms in the molecule, and ( D) An inorganic filler is an essential component, the inorganic filler is 25 to 90% by weight based on the resin composition, and the zircoaluminate inorganic polymer is 0% to 100 mm part of the inorganic filler.
.. 01 to 20 parts by weight of the sealing resin composition.

本発明に用いる(A>エポキシ樹脂としては、その分子
中にエポキシ基を少なくとも2個以上有する化合物であ
る限り、分子構造、分子量などに特に制限はなく、従っ
て一般に使用されるエポキシ樹脂すべてが挙げられる。
As long as the epoxy resin used in the present invention (A> is a compound having at least two or more epoxy groups in its molecule, there are no particular restrictions on its molecular structure, molecular weight, etc., and therefore all commonly used epoxy resins can be mentioned. It will be done.

 具体的には例えば、ビスフェノール型の芳香族系、シ
クロヘキサン誘導体等の脂環族系、さらに次の一般式で
示されるエポキシノボラック系等のエポキシ樹脂が挙げ
られる。
Specific examples include aromatic resins such as bisphenol type, alicyclic resins such as cyclohexane derivatives, and epoxy resins such as epoxy novolak resins represented by the following general formula.

(式中R1は水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を
、R2は水素原子又はアルキル基を、nは1以上の整数
をそれぞれ表す。)これらのエポキシ樹脂は1種又は2
種以上混合して用いることができる。
(In the formula, R1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group, R2 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and n represents an integer of 1 or more.) These epoxy resins may be one or two types.
More than one species can be mixed and used.

本発明に用いる(B)ノボラック型フェノール樹脂とし
ては、フェノール、アルキルフェノール等のフェノール
類とホルムアルデヒド或いはバラホルムアルデヒドを反
応させて得られるノボラック型フェノール樹脂およびこ
れらの変性樹脂、例えばエポキシ化もしくはブチル化ノ
ボラック型フェノール樹脂等が挙げられる。 ノボラッ
ク型フェノール樹脂の配合割合は、前記の(A)エポキ
シ樹脂のエポキシ基<a )と(B)ノボラック型フェ
ノール樹脂のフェノール性水酸基(b )とのモル比[
(a)/(b)]が0.1〜10の範囲内にあることが
好ましい。 モル比が0.1未満もしくは10を超える
と、耐湿性、成形作業性および硬化物の電気特性が低下
し、いずれの場合も好ましくない。 従りて上記範囲内
に限定される。
The (B) novolac type phenolic resin used in the present invention includes novolac type phenol resins obtained by reacting phenols such as phenol and alkylphenols with formaldehyde or paraformaldehyde, and modified resins thereof, such as epoxidized or butylated novolac types. Examples include phenol resin. The blending ratio of the novolak type phenolic resin is determined by the molar ratio of the epoxy group <a of the (A) epoxy resin and the phenolic hydroxyl group (b) of the novolak type phenol resin (B) [
(a)/(b)] is preferably within the range of 0.1 to 10. If the molar ratio is less than 0.1 or more than 10, the moisture resistance, molding workability, and electrical properties of the cured product will deteriorate, and either case is unfavorable. Therefore, it is limited within the above range.

本発明に用いる(C)ジルコアルミネート系無機ポリマ
ーとしては、その分子中に少なくとも1個以上のジルコ
ニウム原季と 1個以上のアルミニウム原子を含み で示される基を含むポリマーであれば特に制限はない。
The zircoaluminate inorganic polymer (C) used in the present invention is not particularly limited as long as it contains a group containing at least one zirconium atom and one or more aluminum atoms in its molecule. do not have.

 ジルコアルミネート系態様ポリマーの配合割合は、無
機質充填材100重量に対して0.01〜20重里部の
範囲内であることが好ましい。 その配合量が0.01
重量部未満では、耐湿性に効果なく、20重量部を超え
ると成形作業性が低下し、いずれの場合も好ましくない
。 従って上記範囲内に限定するのがよい。
The blending ratio of the zircoaluminate-based polymer is preferably within the range of 0.01 to 20 parts by weight per 100 weight of the inorganic filler. Its blending amount is 0.01
If it is less than 20 parts by weight, there is no effect on moisture resistance, and if it exceeds 20 parts by weight, molding workability is reduced, and either case is not preferable. Therefore, it is preferable to limit it within the above range.

本発明に用いる(D)無機質充填材としては、シリカ粉
末、アルミナ、三酸化アンチモン、タルク、炭酸カルシ
ウム、チタンホワイト、クレー、アスベスト、マイカ、
ベンガラ、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられ、これら
の1種又は2種以上、i   ON粁&LT[i#Jg
h!・ Z h ’3 (7) 5 ’5肛、:   
シリカ粉末およびアルミナが好ましく、がっ、有効であ
る。 無機質充填材の配合割合は、樹脂組成物の25〜
90重量%であることが必要である。
Inorganic fillers (D) used in the present invention include silica powder, alumina, antimony trioxide, talc, calcium carbonate, titanium white, clay, asbestos, mica,
Examples include red iron fiber, glass fiber, carbon fiber, etc., and one or more of these, iON&LT [i#Jg
h!・Z h'3 (7) 5'5 anal:
Silica powder and alumina are preferred and effective. The blending ratio of the inorganic filler is 25 to 25% of the resin composition.
It needs to be 90% by weight.

その配合量が25重岱%未満では耐湿性、機械的特性、
および成形性に効果なく、90重口%を超えるとかさば
りが大きくなり、成形性が悪く実用に適さない。
If the amount is less than 25% by weight, moisture resistance, mechanical properties,
It has no effect on moldability, and if it exceeds 90% by weight, it becomes bulky and has poor moldability, making it unsuitable for practical use.

本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、ノボラッ
ク型フェノール樹脂、ジルコアルミネート系無機ポリマ
ー、および無機質充填材を必須成分とするが、必要に応
じて、例えば天然ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸
アミド類、エステル類、パラフィン類などの離型剤、塩
素化パラフィン、ブロムトルエン、ヘキサブロムベンゼ
ン、三酸化アンチモンなどの難燃剤、カーボンブラック
、ベンガラなどの着色剤等を適宜添加配合してもよい。
The sealing resin composition of the present invention contains an epoxy resin, a novolac type phenolic resin, a zircoaluminate-based inorganic polymer, and an inorganic filler as essential components. Mold release agents such as metal salts, acid amides, esters, and paraffins, flame retardants such as chlorinated paraffin, bromotoluene, hexabromobenzene, and antimony trioxide, and colorants such as carbon black and red iron are added as appropriate. May be blended.

本発明の封止用樹脂組成物を成形材料とする場合の一般
的方法は、無機質充填材とジルコアルミネート系無機ポ
リマーを高速流動式混合機で均一に混合し、次いでエポ
キシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、その他原料を
、所定の組成比に選択してミキサー等で十分均一に混合
した後、更に熱ロールによる溶融混合処理、またはニー
ダ等による混合処理を行い、そして冷却固化させ適当な
大きさに粉砕して成形材料どすることができる。
The general method for using the encapsulating resin composition of the present invention as a molding material is to uniformly mix an inorganic filler and a zircoaluminate-based inorganic polymer in a high-speed fluid mixer, and then mix the epoxy resin and novolac-type phenol. After selecting the resin and other raw materials in a predetermined composition ratio and mixing them sufficiently uniformly using a mixer, etc., the resin and other raw materials are further melted and mixed using heated rolls or mixed using a kneader, etc., and then cooled and solidified to an appropriate size. It can be crushed and used as a molding material.

[発明の効果] 本発明の封止用樹脂組成物は、耐湿性、機械的特性、耐
熱性に優れ、かつ、成形f’f:I性がよく信頼性の高
い組成物であるため、電子・電気部品の封止、被覆絶縁
などに用いた場合、優れた特性および十分な信頼性を得
ることができる。
[Effects of the Invention] The encapsulating resin composition of the present invention has excellent moisture resistance, mechanical properties, and heat resistance, and has good molding f'f:I properties and is highly reliable. - When used for sealing electrical parts, coating insulation, etc., it can provide excellent characteristics and sufficient reliability.

[発明の実施例] 本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以
下の実施例に限定されるものではない。
[Examples of the Invention] The present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

以下実施例および比較例においてr%」とあるのは「重
量%」を意味するものである。
In the following Examples and Comparative Examples, "r%" means "wt%".

実施例 シリカ粉末69%にジルコアルミネート爪無はポリマー
 1%を加え、高速流動式混合機で15分間混合し、次
いでクレゾールノボラックエポキシ樹脂(エポキシ当f
fi 215) 18%とノボラック型フェノール樹脂
(フェノール当ffi 107) 10%とを常温で添
加混合し、90〜95℃のロールで十分混練して樹脂組
成物を得た。 これを冷却した後粉砕して成形材料とし
た。 得られた成形材料をタブレット化し、予熱してト
ランスファー成形で170℃に加熱した金型内に注入し
硬化させて成形品とした。
Example 1% of zircoaluminate polymer was added to 69% of silica powder, mixed for 15 minutes with a high-speed fluid mixer, and then cresol novolac epoxy resin (epoxy resin) was added to 69% of silica powder.
Fi 215) 18% and novolac type phenol resin (phenol fi 107) 10% were added and mixed at room temperature, and thoroughly kneaded with rolls at 90 to 95°C to obtain a resin composition. After cooling, this was crushed to obtain a molding material. The obtained molding material was made into a tablet, injected into a mold that had been preheated and heated to 170° C. by transfer molding, and cured to give a molded product.

この成形品について耐湿性、機械的特性等を試験したの
で、その結果を第1表に示した。
This molded article was tested for moisture resistance, mechanical properties, etc., and the results are shown in Table 1.

比較例 クレゾールノボラックエポキシ樹脂(エポキシ当量21
5) 20%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノ
ール当m 107) 10%およびシリカ粉末70%を
配合し、実施例と同様にして樹脂組成物、成形材料を得
て成形品とした。 この成形品について実施例と同様に
品持性の試験をしたので、その結果を第1表に示した。
Comparative example Cresol novolac epoxy resin (epoxy equivalent: 21
5) To 20%, 10% of novolac type phenol resin (phenol weight: 107) and 70% of silica powder were blended, and a resin composition and a molding material were obtained in the same manner as in the examples to obtain a molded article. This molded article was tested for shelf life in the same manner as in the Examples, and the results are shown in Table 1.

第1表 =11 30X25X5111R1の成形品の底面に2
5X25X3關の銅板を埋め込み、−40℃と+200
℃の恒温槽へ各30分間ずつ入れ、15サイクル繰り返
した後の樹脂クラックを調査した。
Table 1 = 11 2 on the bottom of the 30X25X5111R1 molded product
Embed a 5x25x3 copper plate, -40℃ and +200℃
C. for 30 minutes each, and resin cracks were investigated after 15 cycles were repeated.

*2 封止用樹脂組成物を用いて2本のアルミニウム配
線を有する電気部品を試験を行い、アルミニウム腐食に
よる50%の断線(不良発生)の起こる時間を評価した
*2 An electrical component having two aluminum wirings was tested using the sealing resin composition, and the time required for 50% disconnection (defect occurrence) due to aluminum corrosion was evaluated.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (A)エポキシ樹脂、 (B)ノボラック型フェノール樹脂、 (C)分子中に少なくとも1個以上のジルコニウム原子
と1個以上のアルミニウム原子を含むジルコアルミネー
ト系無機ポリマー、および (D)無機質充填材 を必須成分とし、前記無機質充填材が樹脂組成物に対し
て25〜90重量%であることを特徴とする封止用樹脂
組成物。 2 エポキシ樹脂のエポキシ基(a)とノボラック型フ
ェノール樹脂のフェノール性水酸基(b)とのモル比[
(a)/(b)]が0.1〜10であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項又は第2項記載の封止用樹脂組
成物。 3 ジルコアルミネート系無機ポリマーが、無機質充填
材100重量部に対して0.01〜20重量部配合する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の封止用樹
脂組成物。
[Scope of Claims] 1 (A) an epoxy resin, (B) a novolac type phenolic resin, (C) a zircoaluminate-based inorganic polymer containing at least one zirconium atom and one or more aluminum atoms in the molecule; and (D) a sealing resin composition comprising an inorganic filler as an essential component, the inorganic filler being 25 to 90% by weight based on the resin composition. 2 Molar ratio of the epoxy group (a) of the epoxy resin and the phenolic hydroxyl group (b) of the novolac type phenolic resin [
(a)/(b)] is 0.1 to 10, the sealing resin composition according to claim 1 or 2, wherein 3. The sealing resin composition according to claim 1, wherein the zircoaluminate inorganic polymer is blended in an amount of 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic filler.
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