WO2004074344A1 - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

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Atsunori Nishikawa
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Definitions

  • the present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and a semiconductor device using the same.
  • the epoxy resin composition contains a bromine-containing organic compound and an antimony compound such as antimony trioxide and antimony tetroxide in order to impart flame retardancy.
  • an epoxy resin composition having excellent flame retardancy without using a bromine-containing organic compound and an antimony compound there is a method of using a resin having a large number of aromatic rings in the structure (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 9-163572). (See Japanese Patent Application Publication No. 11-140,277, pages 2 to 11).
  • the viscosity is increased due to having a large number of aromatic rings.
  • lead-containing solder tin-lead alloy
  • lead-containing solder tin-lead
  • lead-containing solder is used from the viewpoint of environmental and hygiene. Alloys
  • the melting point of lead-containing solder is 183 ° C, and the soldering temperature during mounting is 220-240 ° C, whereas tin-silver alloy is typical.
  • the lead-free solder used has a high melting point, and the temperature during soldering is about 260 ° C.
  • the semiconductor device is In the semiconductor device, the stress applied in the solder reflow process increases, and the inside of the semiconductor device, in particular, the gold-plated / silver-plated joints on the semiconductor element, the lead frame, and the inner lead, and the cured product of the epoxy resin composition Peeling may occur at the interface of the substrate, resulting in a significant decrease in reliability.
  • the amount of inorganic filler in the epoxy resin composition is increased to achieve low moisture absorption, high strength, and low thermal expansion, and to improve solder crack resistance.
  • a resin having a low melt viscosity to maintain a low viscosity and a high fluidity during molding (for example, see JP-A-64-51616, pp. 2-7).
  • the present invention provides an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation excellent in fluidity and solder crack resistance, and a semiconductor device using the same.
  • the present invention is a.
  • Rl and R2 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may be the same or different.
  • A is an integer of 0 to 3;
  • b is an integer of 0 to 4.
  • n is an average value; ⁇ 5 positive
  • Rl and R2 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may be the same or different.
  • A is an integer of 0 to 3
  • b is an integer of ⁇ to 4.
  • n is an average value, Positive number from 1 to 5)
  • R 1 is an organic group having 1 to 12 carbon atoms
  • R 2 , R 3 , and R 4 are a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
  • n is an integer of 1 to 3
  • R 5 is an organic group having 1 to 12 carbon atoms
  • R 6 and R 7 are a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
  • n is an integer of! To 3
  • the epoxy resin represented by the general formula (1) used in the present invention has a hydrophobic and rigid biphenylene skeleton between epoxy groups, and a cured product of the epoxy resin composition using the epoxy resin has a moisture absorption property.
  • N in the general formula (1) is an average value::! It is a positive number of ⁇ 5, preferably 1-3. n If is less than the lower limit, the curability of the epoxy resin composition may decrease. If n exceeds the upper limit, the viscosity may increase and the fluidity of the epoxy resin composition may decrease. As the epoxy resin represented by the general formula (1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the epoxy resin represented by the formula (5) is particularly preferable.
  • epoxy resins may be used in combination as long as the intrinsic properties of the epoxy resin represented by the general formula (1) are not impaired. When used in combination, it is desirable to use as low a viscosity as possible for all monomers, oligomers and polymers having an epoxy group in the molecule.
  • phenol novolak epoxy resin cresol novolak epoxy resin, biphenyl Epoxy resin, bisphenol epoxy resin, stilbene epoxy resin, trifluorophenol methane epoxy resin, phenol aralkyl epoxy resin (having a phenylene skeleton), naphthol epoxy resin, naphthalene epoxy resin, alkyl-modified triphenol
  • methane type epoxy resin a triazine nucleus-containing epoxy resin
  • a dicyclopentadiene-modified phenol type epoxy resin may be used alone or in combination of two or more.
  • the epoxy resin represented by the general formula (1) is preferably used in an amount of at least 30% by weight, more preferably at least 50% by weight, in all the epoxy resins. Below the lower limit In this case, the flame retardancy may be insufficient.
  • the phenolic resin represented by the general formula (2) used in the present invention has a hydrophobic and rigid biphenylene skeleton between phenolic hydroxyl groups, and is a cured product of an epoxy resin composition using the same. Has low moisture absorption, low elasticity at high temperatures exceeding Tg, and excellent adhesion to semiconductor elements, organic substrates, and metal substrates. In addition, it has the characteristic that the heat resistance is high despite the low crosslink density.
  • N in the general formula (2) is an average value and is a positive number of 1 to 5, preferably 1 to 3. If n is below the lower limit, the durability of the epoxy resin composition may be reduced. If n exceeds the upper limit, the viscosity may increase and the fluidity of the epoxy resin composition may decrease.
  • the phenolic resin represented by the general formula (2) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the phenolic resin represented by the formula (6) is particularly preferable.
  • phenol resins may be used in combination as long as the properties of the phenol resin represented by the general formula (2) used in the present invention are not impaired.
  • monomers, oligomers and polymers having a phenolic hydroxyl group in the molecule that have the lowest possible viscosity For example, phenol novolak resin, cresol nopolak resin, phenol aralkyl resin (Having a phenylene skeleton), naphthol aralkyl resin, trifenol methane resin, terpene-modified phenol Resins, dicyclopentadiene-modified phenolic resins, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the use amount of the phenolic resin represented by the general formula (2) is preferably at least 30% by weight, more preferably at least 50% by weight, in all the phenolic resins. Below the lower limit, flame retardancy may be insufficient.
  • the equivalent ratio of the epoxy groups of all epoxy resins to the phenolic hydroxyl groups of all phenolic resins is preferably 0.5 to 2, and more preferably 0.7 to 1.5.c. However, the curability and the like may be reduced.
  • fused silica fused spherical silica, crystalline silica, secondary aggregated silica, alumina, titanium white, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, magnesium hydroxide, Zinc borate, zinc molybdate and the like are mentioned, and fused spherical silica is particularly preferred. It is preferable that the shape of the fused spherical silica is infinitely spherical in order to improve the fluidity, and that the particle size distribution is broad.
  • the content of the inorganic filler and the total amount of the inorganic material including the metal hydroxide and the inorganic ion exchange resistance added as required is not particularly limited, but is 84% by weight or more in the total epoxy resin composition. , 94% by weight or less. Below the lower limit, the cured product of the epoxy resin composition may not have low moisture absorption and may have insufficient solder crack resistance. If the upper limit value is exceeded, the fluidity of the epoxy resin composition may be reduced, resulting in poor filling during molding or the like, and may cause problems such as deformation of gold wires in the semiconductor device due to high viscosity.
  • the present invention achieves flame retardancy without using a bromine-containing organic compound and an antimony compound.
  • the total amount of bromine atoms and antimony atoms in the total epoxy resin and composition is 0.05% by weight or less. This means that, for economic reasons, bromine and antimony atoms are not added except for the raw materials and trace components that are mixed in the production stage.
  • the inorganic filler used in the present invention is sufficiently mixed in advance.
  • the inorganic filler may be coated beforehand with a coupling agent, an epoxy resin or a phenol resin, and then used.
  • the coating may be performed using a solvent. Examples of the method include a method of removing the solvent after the combination, a method of directly adding the solvent to the inorganic filler, and mixing using a mixer.
  • the curing accelerator used in the present invention is not particularly limited as long as it promotes the reaction between the epoxy group and the phenolic hydroxyl group.
  • examples thereof include 1,8-diazavicic (5,4,0) pendene-7 and the like.
  • the silane coupling agent represented by the general formula (3) is essential.
  • the silane coupling agent represented by the general formula (3) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the blending amount is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 3% by weight, more preferably 0.05 to 1% by weight, based on the total weight of the epoxy resin. Below the lower limit, sufficient fluidity may not be obtained, and above the upper limit, curability may decrease.
  • a silane coupling agent represented by the general formula (4) in the present invention is essential.
  • the silane coupling agent represented by the general formula (4) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the blending amount is not particularly limited, but is preferably from 0.01 to 3% by weight, more preferably from 0.05 to 1% by weight, based on the total weight of the epoxy resin yarn. Below the lower limit, sufficient adhesion may not be obtained, and above the upper limit, curability may decrease.
  • silane coupling agent represented by the general formula (3) and the silane coupling agent represented by the general formula (4) are used in combination, and even if only one of them is blended, The fluidity and solder crack resistance are not sufficient.
  • the epoxy resin composition of the present invention may contain an aminosilane other than the general formula (3), a mercaptosilane other than the general formula (4), an epoxysilane, an alkylsilane, an ureidosilane, Silane coupling agents such as bursilane, titanate coupling agents, aluminum coupling agents, coupling agents such as anolemminium / zirconium coupling agents, coloring agents such as carbon black, release agents such as natural wax and synthetic wax.
  • low stress additives such as rubber may be appropriately compounded.
  • the epoxy resin composition of the present invention is obtained by mixing the raw materials sufficiently uniformly using a mixer or the like, further melt-kneading with a hot roll or a kneader, cooling, and then pulverizing.
  • a conventional molding method such as transfer molding, compression molding, or injection molding is used. You can harden it with.
  • the mixing ratio is by weight.
  • Coupling agent 1 Coupling agent represented by the formula (7) (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., ⁇ -—573) (cH 2 ) 3 —si (och 3 ⁇ 3 (7)
  • Coupling agent 2 Coupling agent represented by formula (8) (X12-806 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
  • Coupling agent 3 coupling agent represented by the formula (9) (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM- 803)
  • Coupling agent 4 Coupling agent represented by formula (10) (KBM-403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) CH CH-CH 2 -0 -(CH 2 ) -Si (OCH 3 ) 3 (10)
  • Epoxy resin 1 Epoxy resin represented by formula (5) (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., NC 3000 P, softening point 58 ° C, epoxy equivalent 273, hereinafter referred to as E_1)
  • Phenol resin 1 42 parts by weight of a phenolic resin represented by the formula (6) (manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., MEH-7851 SS, softening point 107 ° C, hydroxyl equivalent 204, hereinafter referred to as H-1) (H-1)
  • DBU 8-diazabicyclo (5,4,0) pendene-7
  • Spiral flow Measured using a mold for spiral flow measurement in accordance with EMMI-1-66 at a mold temperature of 175 ° C, a pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 120 seconds. Simple is cm.
  • Adhesion Using a transfer molding machine, a 2 mm X 2 mm X 2 mm adhesion strength test piece was molded on a lead frame under the conditions of a mold temperature of 175 ° C, an injection pressure of 9.8 MPa, and a curing time of 120 seconds. .
  • Two types of lead frames were used: a copper frame with silver plating (frame 1) and a NiPd alloy frame with gold plating (frame 2). Thereafter, the shear strength between the cured product of the epoxy resin composition and the frame was measured using an automatic shear strength measuring device (PC2400, manufactured by DAGE). The unit is N / mm.
  • Solder crack resistance Using a low-pressure transfer molding machine, at a molding temperature of 175 ° C, a pressure of 8.3 MPa, a curing time of 120 seconds, 80 pQFP (gold-plated Ni Pd alloy frame, chip size 6. OmmX 6 Omm) As an after beta, i was heated at 75 ° C for 8 hours, humidified at 85 ° C and 85% relative humidity for 120 hours, and then subjected to IR reflow at 260 ° C. Peeling and cracks inside the package were confirmed with an ultrasonic flaw detector. Shows the number of defective packages in 10 packages.
  • Flame retardancy Transfer molding machine, mold temperature 175 ° C, injection pressure 9.8 MPa, curing time 120 seconds, length 127 mm, width 12.7 mm, thickness 1.6 mm
  • the molded article is heat-treated at 175 ° C for 8 hours as post-curing, and the resulting molded article is humidified at 23 ° C and 50% relative humidity for 48 hours to obtain UL-94
  • a flame retardancy test was performed according to the test.
  • Epoxy resin 2 Epoxy resin having formula (11) as the main component (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., YX-4000, epoxy equivalent 190 gZe q, melting point 105 ° C or less, E-2)
  • Phenol resin 2 Phenol resin represented by formula (12) (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., XLC-LL, hydroxyl equivalent 165 g / eq, softening point 79 ° C, hereinafter referred to as H-2)
  • Comparing Example 1 with Comparative Examples 1 and 2 the fluidity and the adhesion were increased by using the coupling agents 1 and 2 together instead of using each alone.
  • the effect is unique when the coupling agents 3 and 4 are not used together as in Comparative Example 3, and does not appear when other resins are used as in Comparative Example 4. .
  • an epoxy resin composition having good flame retardancy without using a bromine-containing organic compound and an antimony compound, and having good fluidity and good adhesion to a substrate is obtained.
  • the semiconductor device using is excellent in solder crack resistance.

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Abstract

　本発明の目的は、臭素含有有機化合物、アンチモン化合物を使用せずに、流動性、基板との密着性、難燃性、及び耐半田クラック性に優れたエポキシ樹脂組成物を提供することである。本発明に従えば、ビフェニル骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、硬化促進剤、無機充填材、２級アミンを有する特定のシランカップリング剤、及びメルカプト基を有する特定のシランカップリング剤を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物が提供される。

Description

明 細 書 エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 技術分野
本発明は、 半導体封止用エポキシ樹脂組成物、 及ぴこれを用いた半導体装置に 関するものである。
背景技術
I C、 L S I等の半導体素子の封止方法として、 エポキシ樹脂組成物のトラン スファ一成形が低コスト、 大量生産に適しており、 採用されて久しく、 信頼 'ί生の 点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフエノール樹脂の改良により特性の向上が図 られてきた。 し力 し、 近年の電子機器の小型化、 軽量化、 高性能化の巿場動向に おいて、 半導体の高集積化も年々進み、 また半導体装置の表面実装化が促進され るなかで、 半導体封止用ェポキシ樹脂組成物への要求は益々厳しいものとなって きている。 このため、 従来からのエポキシ樹脂組成物では解決出来ない問題点も 出てきている。
通常、 エポキシ樹脂組成物中には、 難燃性を付与するために、 臭素含有有機化 合物及び三酸化ァンチモン、 四酸化ァンチモン等のァンチモン化合物が配合され ているが、 環境'衛生の点から好ましくない。 そこで臭素含有有機化合物及ぴァ ンチモン化合物を使用しなくても難燃性に優れたエポキシ樹脂組成物として、 構 造中に多数の芳香環を持つ樹脂を使用する手法がある （例えば、 特開平 1 1一 1 4 0 2 7 7号公報第 2〜1 1頁参照） 。 しかし多 ¾の芳香環を持っために、 粘度 が上昇してしまうという欠点があった。
また、 半導体装置をプリント回路基板への実装時する際、 鉛を含有する半田 (スズ一鉛合金） が使用されてきたが、 同様に環境 '衛生の点から鉛を含有する 半田 （スズ一鉛合金） を使用しないことが望まれている。 鉛を含有する半田 （ス ズー鉛合金） の融点は 1 8 3 °Cで、 実装時の半田処理の温度は 2 2 0〜2 4 0 °C であるのに対し、 スズ一銀合金に代表される鉛を含有しない半田では融点が高く、 半田処理時の温度が 2 6 0 °C程度となる。 そのため、 半導体装置が半田浸漬或い は半田リフロー工程でかかる応力が増大し、 半導体装置内、 特に半導体素子、 リ 一ドフレーム、 インナーリード上の金メツキゃ銀メツキ等の各種メツキされた各 接合部分とエポキシ樹脂組成物の硬化物の界面で剥離が生じたりして、 信頼性が 著しく低下してしまう。
半田処理による信頼性低下を改善するために、 エポキシ樹脂組成物中の無機質 充填材の充填量を増加させることで低吸湿化、 高強度化、 低熱膨張化を達成し耐 半田クラック性を向上させ、 低溶融粘度の樹脂を使用して、 成形時に低粘度で高 流動性を維持させる手法がある （例えば、 特開昭 6 4— 6 5 1 1 6号公報第 2〜 7頁参照。 ） 。 この手法を用いることにより耐半田クラック性がかなり改良され るが、 無機充填材の充填割合の増加と共に、 流動性が犠牲になりパッケージ内に 空隙が生じやすくなる欠点があった。 そこでアミノシラン等の各種カツプリング 剤を添加して流動性と耐半田クラック性の両立を図る手法も提案されてレ、る （例 えば、 特開平 2— 2 1 8 7 3 5号公報第 1〜 9頁参照。 ） 力 金メッキゃ銀メッ キ等各種メッキされた各接合部分とエポキシ樹脂組成物の硬化物の界面での剥離 は抑えられず、 十分に良好な耐半田クラック性を備えた半導体封止用エポキシ樹 脂組成物は得られるには至らなかつた。
発明の開示
本発明は、 流動性、 耐半田クラック性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成 物、 及びこれを用いた半導体装置を提供するものである。
本発明は、
[ 1 ] (A) 一般式 （1 ) で表されるエポキシ樹脂、 （B) —般式 （2 ) で 表されるフ ノール樹脂、 (C) 硬化促進剤、 (D) 無機充填材、 (E) 一般式 ( 3 ) で表されるシランカップリング剤、 及び （F ) —般式 （4 ) で表されるシ ランカツプリング剤を必須成分とする半導体封止用エポキシ榭脂組成物、
Figure imgf000003_0001
(Rl、 R 2は水素又は炭素数 1〜4のアルキル基で、 互いに同一でも異なって いてもよい。 aは 0〜 3の整数、 bは 0〜4の整数。 nは平均値で、 1〜 5の正
Figure imgf000004_0001
(Rl、 R 2は水素又は炭素数 1〜4のアルキル基で、 互いに同一でも異なって いてもよレヽ。 aは 0〜 3の整数、 bは◦〜 4の整数。 nは平均値で、 1〜 5の正 数）
R -NH-R2-Si(OR3)nR4 3_n (3)
(R1は炭素数 1〜： 12の有機基、 R2、 R3、 R4は炭素数 1〜12の炭化水 素基、 nは 1〜3の整数）
HS-R5-Si(OR6)nR7 3_n (4)
(R 5は炭素数 1〜 12の有機基、 R 6、 R 7は炭素数 1〜 12の炭化水素基、 nは:！〜 3の整数）
[2] 第 [1] 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 子を封止してなることを特徴とする半導体装置、
である。
発明の実施の形態
本発明で用いられる一般式 （1) で表されるエポキシ樹脂は、 エポキシ基間に 疎水性で剛直なビフエ二レン骨格を有しており、 これを用いたエポキシ樹脂組成 物の硬化物は吸湿率が低く、 ガラス転移温度 （以下、 Tgという） を越えた高温 域での弾性率が低く、 半導体素子、 有機基板、 及び金属基板との密着性に優れる。 また架橋密度が低レ、割には耐熱性が高レ、という特徴を有している。
一般式 （1) 中の nは平均値で、 ：！〜 5の正数、 好ましくは 1〜3である。 n が下限値を下回るとエポキシ樹脂組成物の硬化性が低下する可能性がある。 nが 上限値を越えると粘度が高くなりエポキシ樹脂組成物の流動性が低下する可能性 がある。 一般式 （1 ) で表されるエポキシ樹脂は、 1種類を単独で用いても 2種 類以上を併用してもよい。
一般式 （1 ) で表されるエポキシ樹脂の内では、 式 （5 ) で表されるエポキシ 樹脂が特に好ましい。
Figure imgf000005_0001
Figure imgf000005_0002
一般式 （1 ) で表されるエポキシ樹脂の本来の特性を損なわない範囲で、 他の エポキシ樹脂を併用してもよい。 併用する場合は、 分子中にエポキシ基を有する モノマー、 オリゴマー、 ポリマー全般で、 極力低粘度のものを使用することが望 ましく、 例えば、 フエノールノボラック型エポキシ樹脂、 クレゾ一ルノボラック 型エポキシ樹脂、 ビフェニル型エポキシ樹脂、 ビスフエノール型エポキシ樹脂、 スチルベン型エポキシ樹脂、 トリフエノールメタン型エポキシ樹脂、 フエノール ァラルキル型エポキシ樹脂 （フエ二レン骨格を有する） 、 ナフトール型エポキシ 樹脂、 ナフタレン型エポキシ樹脂、 アルキル変性トリフエノールメタン型ェポキ シ樹脂、 トリアジン核含有エポキシ樹脂、 ジシクロペンタジェン変性フエノール 型エポキシ樹脂等が挙げられ、 これらは 1種類を単独で用いても 2種類以上を併 用してもよい。
一般式 （1 ) で表されるエポキシ樹脂の使用量は、 全エポキシ樹脂中に 3 0重 量％以上含むことが好ましく、 特に 5 0重量％以上が好ましい。 下限値を下回る と、 難燃性が不十分となる可能性がある。
本発明で用いられる一般式 （2 ) で表されるフエノール樹脂は、 フエノール性 水酸基間に疎水性で剛直なビフエ二レン骨格を有しており、 これを用いたェポキ シ樹脂組成物の硬化物は吸湿率が低く、 T gを越えた高温域での弾性率が低く、 半導体素子、 有機基板、 及び金属基板との密着性に優れる。 また架橋密度が低い 割には耐熱性が高レ、という特徴を有している。
一般式 （2 ) 中の nは平均値で、 1〜5の正数、 好ましくは 1〜 3である。 n が下限値を下回るとエポキシ樹脂組成物の硬ィ匕性が低下する可能性がある。 nが 上限値を越えると、 粘度が高くなりエポキシ樹脂組成物の流動性が低下する可能 性がある。 一般式 （2 ) で表されるフヱノール樹脂は、 1種類を単独で用いても 2種類以上を併用してもよい。
一般式 （2 ) で表されるフエノール樹脂の内では、 式 （6 ) で表されるフエノ ール樹脂が特に好ましい。
Figure imgf000006_0001
Figure imgf000006_0002
本発明で用いられる一般式 （2 ) で表されるフエノール樹脂の特性を損なわな い範囲で他のフエノール樹脂を併用してもよい。 併用する場合は、 分子中にフエ ノール性水酸基を有するモノマー、 オリゴマー、 ポリマー全般で、 極力低粘度の ものを使用することが望ましく、 例えば、 フエノールノボラック樹脂、 クレゾ一 ルノポラック樹脂、 フエノールァラルキル樹脂 （フエ二レン骨格を有する） 、 ナ フトールァラルキル樹脂、 トリフエノールメタン樹脂、 テルペン変性フエノール 樹脂、 ジシクロペンタジェン変性フエノール樹脂等が挙げられ、 これらは 1種類 を単独で用いても 2種類以上を併用してもよい。
一般式 （2 ) で表されるフエノール樹脂の使用量は、 全フヱノール樹脂中に 3 0重量％以上含むことが好ましく、 特に 5 0重量％以上が好ましい。 下限値を下 回ると、 難燃性が不十分となる可能性がある。
全エポキシ樹脂のェポキシ基と全フエノール樹脂のフェノール性水酸基の当量 比としては、 好ましくは 0 . 5〜2であり、 特に 0 . 7〜1 . 5がより好ましい c 上記範囲を外れると、 耐湿性、 硬化性等が低下する可能性がある。
本発明で用いる無機充填材の種類については特に限定しなレ、が、 例えば、 溶融 破碎シリカ、 溶融球状シリカ、 結晶シリカ、 2次凝集シリカ、 アルミナ、 チタン ホワイト、 水酸化アルミニウム、 水酸化マグネシウム、 ほう酸亜鉛、 モリブデン 酸亜鉛等が挙げられ、 特に溶融球状シリカが好ましい。 溶融球状シリカの形状と しては、 流動性改善のために限りなく真球状であり、 かつ粒度分布がブロードで あることが好ましい。
無機充填材及ぴ必要に応じて添加する金属水酸化物、 無機イオン交換耐等を含 めた全無機物の含有量としては、 特に規定されないが、 全エポキシ樹脂組成物中 に 8 4重量％以上、 9 4重量％以下が好ましい。 下限値を下回ると、 エポキシ樹 脂組成物の硬化物の低吸湿性が得られず耐半田クラック性が不十分となる可能性 がある。 また、 上限値を越えると、 エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、 成形 時に充填不良等が生じたり、 高粘度化により半導体装置内の金線変形等の不都合 が生じる可能性がある。
本発明は、 臭素含有有機化合物及びアンチモン化合物を使用せずに難燃性を達 成するものである。 本発明における全エポキシ樹脂,組成物中の臭素原子及ぴアン チモン原子は、 それぞれ 0 . 0 5重量％以下となっている。 これは経済上の理由 から原料や製造段階において混入する微量の成分以外には、 臭素原子及びアンチ モン原子を添加しないことを意味している。
本発明に用いる無機充填材は、 予め十分に混合しておくことが好ましい。 また 必要に応じて無機充填材をカップリング剤やエポキシ樹脂あるいはフエノール樹 脂で予め被覆処理して用いてもよく、 被覆処理の方法としては、 溶剤を用いて混 合した後に溶媒を除去する方法や直接無機充填材に添加し、 混合機を用いて混合 する方法等が挙げられる。
本発明で用いられる硬化促進剤としては、 エポキシ基とフエノール性水酸基の 反応を促進するものであれば特に限定しないが、 例えば、 1， 8—ジァザビシク 口 （5， 4， 0 ) ゥンデセン— 7等のジァザビシクロアルケン及びその誘導体、 トリプチルァミン、 ベンジルジメチルァミン等のアミン系化合物、 2—メチルイ ミダゾール等のイミダゾールイ匕合物、 トリフエニルホスフィン、 メチルジフエ二 ノレホスフィン等の有機ホスフィン類、 テトラフェニルホスホニゥム 'テトラフエ 二ルポレート、 テトラフェニルホスホニゥム 'テトラ安息香酸ポレート、 テトラ フエニルホスホニゥム ·テトラナフトイックアシッドポレート、 テトラフェニル ホスホニゥム ·テトラナフトイルォキシボレート、 テトラフェニルホスホニゥム •テトラナフチルォキシボレート等のテトラ置換ホスホニゥム ·テトラ置換ボレ 一ト等が挙げられ、 これらは 1種類を単独で用いても 2種類以上を併用してもよ レ、。
本発明において一般式 （3 ) で表されるシランカップリング剤は必須である。 一般式 （3 ) で表されるシランカップリング剤は 1種類を単独で使用しても 2種 類以上を併用してもよい。 また配合量は、 特に限定されないが、 全エポキシ樹月旨 糸且成物中 0 . 0 1〜3重量％が望ましく、 より好ましくは 0 . 0 5〜 1重量％で ある。 下限値を下回ると十分な流動性が得られない可能性があり、 上限値を超え ると硬化性が低下する可能性がある。
R1 - NH - R2-Si(OR3) nR4 3_n ( 3) 本発明において一般式 （4 ) で表されるシランカップリング剤は必須である。 一般式 （4 ) で表されるシランカップリング剤は 1種類を単独で使用しても 2種 類以上を併用してもよい。 また配合量は、 特に限定されないが、 全エポキシ樹脂 糸且成物中 0 . 0 1〜3重量％が望ましく、 より好ましくは 0 . 0 5〜1重量％で ある。 下限値を下回ると十分な密着性が得られない可能性があり、 上限値を超え ると硬化性が低下する可能性がある。 HS- R5-Si ( OR6) nR7 3_n (4)
本発明において一般式 （3 ) で表されるシランカップリング剤と、 一般式 ( 4 ) で表されるシランカップリング剤は併用することが必須であり、 どちらか 一方だけ配合していても、 流動性及び耐半田クラック性が十分でなレ、。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、 必要に応じて、 一般式 （3 ) で表される以外 のアミノシラン、 一般式 （4 ) で表される以外のメルカプトシラン、 エポキシシ ラン、 アルキルシラン、 ウレイ ドシラン、 ビュルシラン等のシランカップリング 剤や、 チタネートカップリング剤、 ァ ミニゥムカップリング剤、 ァノレミニゥム /ジルコニウムカツプリング剤等のカツプリング剤、 カーボンブラック等の着色 剤、 天然ワックス、 合成ワックス等の離型剤及ぴ、 ゴム等の低応力添加剤を適宜 配合しても差し支えない。
' また、 本発明のエポキシ樹脂組成物は、 ミキサー等を用いて原料を充分に均一 に混合した後、 更に熱ロール又はニーダ一等で溶融混練し、 冷却後粉薛して得ら れる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、 半導体素子等の各種の電子部品を封止 し、 半導体装置を製造するには、 トランスファーモールド、 コンプレツシヨンモ ールド、 インジェクションモールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよ レ、。
以下に本発明の実施例を示すが、 本発明はこれらに限定されるものではない。 配合割合は重量部とする。
なお、 実施例、 及び比較例で用いたカップリング剤及ぴィヒ合物について、 以下 に示す。
カップリング剤 1 ：式 （7 ) で示されるカップリング剤 （信越化学 （株） 製、 Κ ΒΜ— 5 7 3 ) (cH2)3—si(och 3ノ 3 (7)
Figure imgf000010_0001
カップリング剤 2 ：式 （8) で示されるカップリング剤 （信越化学 （株） 製 X 12- 806)
CH3(CH2)Q -NH-(CH2)3-Si(OCH3)3 (8) カップリング剤 3 ：式 （9) で示されるカップリング剤 （信越化学 （株） 製、 KBM- 803)
HS— (CH2)3— Si(OCH3)3 (9) カップリング剤 4 ：式 （10) で示されるカップリング剤 （信越化学 （株） 製 KBM-403) CH CH-CH2-0-(CH2) -Si(OCH3)3 (10)
\〇/ 実施例 1
エポキシ樹脂 1 ：式 （5) で示されるエポキシ樹脂 （日本化薬 （株） 製、 NC 3000 P、 軟化点 58°C、 エポキシ当量 273、 以下、 E_ 1とレヽう）
49重量部
(E-1)
Figure imgf000010_0002
フエノール樹脂 1 ：式 （6) で示されるフエノール樹脂 （明和化成 （株） 製、 MEH- 7851 S S、 軟化点 107°C、 水酸基当量 204、 以下、 H— 1とい う） 42重量部 (H-1)
Figure imgf000011_0001
8—ジァザビシクロ （5， 4, 0) ゥンデセン _ 7 (以下、 DBUとい 溶融球状シリ力 （平均粒径 21 μ m) 870重量部 カツプリング斉 1)1 3重量部 カツプリング斉 IJ2 3重量部 カーボンブラック をミキサーにて混合し、 熱ロールを用いて、 95 °Cで 8分間混練して冷却後粉碎 し、 エポキシ樹脂組成物を得た。 得られたエポキシ樹脂組成物を、 以下の方法で 評価した。 結果を表 1に示す。
評価方法
スパイラルフロー： EMMI - 1-66に準じたスパイラルフロー測定用金型 を用いて、 金型温度 175°C、 圧力 6. 9MPa、 硬化時間 120秒で測定した。 単 は c m。
密着性： トランスファー成形機を用いて、 金型温度 175°C、 注入圧力 9. 8 MP a、 硬化時間 1 20秒の条件で、 リードフレーム上に 2mmX 2mmX 2 mmの密着強度試験片を成形した。 リ一ドフレームには銅フレームに銀メツキし たもの （フレーム 1) と N i P d合金フレームに金メッキしたもの （フレーム 2) の 2種類を用いた。 その後、 自動せん断強度測定装置 （D AGE社製、 PC 2400) を用いて、 エポキシ樹脂組成物の硬化物とフレームとのせん断強度を 測定した。 単位は N/mm 。
耐半田クラック性：低圧トランスファー成形機を用いて、 成形温度 175°C、 圧力 8. 3MP a、 硬化時間 120秒で、 80pQFP (N i P d合金フレーム に金メッキしたフレーム、 チップサイズ 6. OmmX 6. Omm) を成开し、 アフターベータとして i 75°C 8時間加熱処理した後、 85°C、 相対湿度 85 %で 1 20時間の加湿処理を行った後、 260°Cの I Rリフロー処理をした。 パ ッケージ内部の剥離とクラックを超音波探傷機で確認した。 10個のパッケージ 中の不良パッケージ数を示す。
難燃性： トランスファー成形機を用いて、 金型温度 1 75°C、 注入圧力 9. 8 MP a、 硬化時間 120秒で長さ 1 27 mm、 幅 12. 7 mm, 厚さ 1 · 6 mm の成形品を成形し、 ポストキュアとして 175 °Cで 8時間加熱処理した後、 得ら れた成形品を 23 °C、 相対湿度 50 %の環境下で 48時間加湿処理し、 U L— 9 4に準じて難燃性試験を行った。
実施例 2 5、 比較例 1 5
表 1の配合に従い、 実施例 1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得て、 実施例 1と同様にして評価した。 結果を表 1に示す。
実施例 1以外で用いた原材料を以下に示す。
エポキシ樹脂 2 ：式 （1 1) を主成分とするエポキシ樹脂 （ジャパンエポキシ レジン （株） 製、 YX—4000、 エポキシ当量 1 90 gZe q、 融点 105°C 以下、 E— 2という）
riつ し H し Hつ (11)
Figure imgf000012_0001
フエノール樹脂 2 ：式 （12) で示されるフエノール樹脂 （三井化学 （株） 製、 XLC— LL、 水酸基当量 165 g/e q、 軟化点 79°C、 以下 H— 2という）
Figure imgf000012_0002
表 1
Figure imgf000013_0001
実施例 1と比較例 1， 2を比べると、 カップリング剤 1， 2をそれぞれ単独で 用いるのではなく併用することにより、 流動性、 密着性ともに大きくなつている。 その効果は、 比較例 3のようにカツプリング剤 3 , 4を併用した時には現れず、 また、 比較例 4のように他の樹脂を使用した場合にも現れなレ、、 特有のものであ る。
産業上の利用可能性
本発明に従うと、 臭素含有有機化合物、 アンチモン化合物を使用せずとも良好 な難燃性が得られ、 かつ良好な流動性、 基板との良好な密着性を有するエポキシ 樹脂組成物が得られ、 これを用いた半導体装置は耐半田クラック性に優れている。

Claims

請求の範囲
1. (A) 一般式 （1) で表されるエポキシ樹脂、 (B) 一般式 （2) で表 されるフ ノール樹脂、 （C) 硬化促進剤、 （D) 無機充填材、 （E) —般式 (3) で表されるシランカップリング剤、 及ぴ （F) —般式 （4) で表されるシ ランカツプリング剤を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
Figure imgf000015_0001
(Rl、 R 2は水素又は炭素数 1〜4のアルキル基で、 互いに同一でも異なって いてもよレヽ。 aは 0〜 3の整数、 bは 0〜4の整数。 nは平均値で、 1〜 5の正
Figure imgf000015_0002
(Rl、 R 2は水素又は炭素数 1〜4のアルキル基で、 互いに同一でも異なって いてもよい。 aは 0〜3の整数、 bは 0〜4の整数。 nは平均値で、 1〜 5の正 数）
R -NH-R2-Si(OR3)nR4 3_n (3) (R1は炭素数 1〜： 12の有機基、 R2、 R3、 R 4は炭素数:！〜 12の炭化水 素基、 nは：！〜 3の整数）
HS-R5-Si(OR6)nR7 3_n (4)
( R 5は炭素数 1〜 12の有機基、 R 6、 R 7は炭素数 1〜 12の炭化水素基、 nは：！〜 3の整数）
2 . 請求項 1に記載の半導体封止用エポキシ樹脂,祖成物を用いて半導体素子 を封止してなる半導体装置。
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