JP2000281751A - Epoxy resin composition and semiconductor device - Google Patents
Epoxy resin composition and semiconductor deviceInfo
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- JP2000281751A JP2000281751A JP11093838A JP9383899A JP2000281751A JP 2000281751 A JP2000281751 A JP 2000281751A JP 11093838 A JP11093838 A JP 11093838A JP 9383899 A JP9383899 A JP 9383899A JP 2000281751 A JP2000281751 A JP 2000281751A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、成形性、耐半田性
に優れる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 composition for semiconductor encapsulation having excellent moldability and solder resistance, and a semiconductor device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】IC、LSI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ー成形が低コ
スト、大量生産に適しており、採用されて久しく、信頼
性の点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフェノール樹脂
の改良により特性の向上が図られてきた。しかし、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、半導体の高集積化も年々進み、又、半導体装置の
表面実装化が促進されるなかで、半導体封止用エポキシ
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。その最大の問題点は、
表面実装の採用により半導体装置が半田浸漬、或いはリ
フロー工程で急激に200℃以上の高温にさらされ、吸
湿した水分が爆発的に気化する際の応力により、半導体
装置にクラックが発生したり、半導体素子、リードフレ
ーム、インナーリード上の各種メッキされた各接合部分
と樹脂組成物の硬化物の界面で剥離が生じ信頼性が著し
く低下する現象である。2. Description of the Related Art Transfer molding of an epoxy resin composition is suitable as a method for encapsulating semiconductor elements such as ICs and LSIs at a low cost and suitable for mass production. The phenol resin has been improved to improve the characteristics. However, in the recent market trend of miniaturization, weight reduction and high performance of electronic devices, the integration of semiconductors has been increasing year by year, and the surface mounting of semiconductor devices has been promoted. Demands for resin compositions are becoming more stringent. For this reason, a problem which cannot be solved by the conventional epoxy resin composition has come out. The biggest problem is that
Due to the adoption of surface mounting, the semiconductor device is rapidly exposed to a high temperature of 200 ° C. or more in a solder immersion or reflow process, and cracks are generated in the semiconductor device due to stress when moisture absorbed explosively evaporates. This is a phenomenon in which peeling occurs at the interface between each of the various bonded portions on the element, the lead frame, and the inner lead and the cured product of the resin composition, and the reliability is significantly reduced.
【0003】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溶融シリカ粉末の充填量を
増加させることで低吸湿化、高強度化、低熱膨張化を達
成し耐半田性を向上させるとともに、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
法が一般的となりつつある。一方、半田処理による信頼
性において、エポキシ樹脂組成物の硬化物と半導体装置
内部に存在する半導体素子やリードフレーム等の基材と
の界面の接着性は非常に重要になってきている。この界
面の接着力が弱いと半田処理後の基材との界面で剥離が
生じ、更にはこの剥離に起因し半導体装置にクラックが
発生する。界面の接着力向上の観点から、エポキシ樹脂
やフェノール樹脂に関しても多くの提案がなされている
が、特に一般式(1)のエポキシ樹脂や、一般式(2)
のフェノール樹脂は、その可撓性、低吸湿性において特
徴があり、好適であることが知られている(特開平5−
343570、特開平6−80763、特開平8−14
3648各号公報等)。[0003] In order to improve the reliability reduction due to soldering, the amount of fused silica powder in the epoxy resin composition is increased to achieve low moisture absorption, high strength, and low thermal expansion, thereby improving solder resistance. A method of improving the flowability and maintaining low viscosity and high fluidity during molding by using a resin having a low melt viscosity is becoming common. On the other hand, the adhesiveness at the interface between a cured product of an epoxy resin composition and a substrate such as a semiconductor element or a lead frame existing inside a semiconductor device has become very important in reliability by soldering. If the adhesive force at the interface is weak, peeling occurs at the interface with the base material after the soldering, and further, cracks occur in the semiconductor device due to the peeling. Many proposals have been made for epoxy resins and phenolic resins from the viewpoint of improving the adhesive strength at the interface. In particular, epoxy resins of general formula (1) and general formulas (2)
The phenolic resin is characterized by its flexibility and low hygroscopicity, and is known to be suitable (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-
343570, JP-A-6-80763, JP-A-8-14
3648 publications).
【0004】一般式(1)のエポキシ樹脂や、一般式
(2)のフェノール樹脂を硬化剤として用いた樹脂組成
物では、可撓性、低吸湿性の特徴のため、吸湿後半田処
理した際の発生応力が低いことにより、基材との剥離を
防止するという顕著な効果を有する。しかし、一方、一
般式(1)、一般式(2)の構造から明らかなように、
反応物の架橋構造中に占める極性基密度が低く、半導体
素子表面の窒化珪素などの無機コーティング膜やポリイ
ミドなどの有機コーティング膜、銅や鉄・ニッケル合金
であるリードフレームなど各基材との界面接着力という
観点からは不利である。このため、可撓性、低吸湿とい
う特徴を損なわない範囲で、更に基材との接着強度を向
上させることにより、吸湿半田処理での基材との剥離を
防止できるエポキシ樹脂組成物が望まれている。A resin composition using an epoxy resin represented by the general formula (1) or a phenol resin represented by the general formula (2) as a curing agent has characteristics of flexibility and low moisture absorption. Has a remarkable effect of preventing peeling from the base material due to the low stress generated. However, on the other hand, as is clear from the structures of the general formulas (1) and (2),
Low density of polar groups in the cross-linking structure of the reactant, interface with each substrate such as inorganic coating film such as silicon nitride, organic coating film such as polyimide, lead frame made of copper or iron-nickel alloy, etc. It is disadvantageous from the viewpoint of adhesive strength. For this reason, an epoxy resin composition capable of preventing peeling from the substrate during the moisture absorption soldering process by further improving the adhesive strength with the substrate within a range that does not impair the characteristics of flexibility and low moisture absorption is desired. ing.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、成形性に優
れ、吸湿後の半田処理においても、硬化物の半導体装置
に、クラックや、基材との剥離が発生しない耐半田性に
優れる樹脂組成物を提供することを目的としてなされた
ものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a resin having excellent moldability and excellent in soldering resistance which does not cause cracks or peeling off from a base material in a cured semiconductor device even in soldering after moisture absorption. It has been made for the purpose of providing a composition.
【0006】[0006]
【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、(C)シランカップリ
ング剤、(D)溶融シリカ粉末、及び(E)硬化促進剤
を必須成分とし、一般式(1)で示されるエポキシ樹
脂、又は一般式(2)で示されるフェノール樹脂から選
択される少なくとも1種以上を含むエポキシ樹脂組成物
において、シランカップリング剤が、(A)エポキシ樹
脂、又は(B)フェノール樹脂に予め加熱混合されてい
ることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
及びこれを用いて半導体素子を封止してなる半導体装置
である。The present invention comprises (A) an epoxy resin, (B) a phenolic resin, (C) a silane coupling agent, (D) a fused silica powder, and (E) a curing accelerator as essential components. In the epoxy resin composition containing at least one selected from the epoxy resin represented by the general formula (1) and the phenol resin represented by the general formula (2), the silane coupling agent may be selected from the group consisting of (A) epoxy A resin or an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, which is previously mixed with (B) a phenol resin by heating.
And a semiconductor device in which a semiconductor element is sealed using the same.
【化3】 (式中のRは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1
から9までのアルキル基から選択される基であり、互い
に同一であっても、異なっていても良い、nは平均値
で、1〜5の正数)Embedded image (R in the formula is a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon atom 1
A group selected from the alkyl groups from 1 to 9, which may be the same or different, and n is an average value and a positive number of 1 to 5)
【0007】[0007]
【化4】 (式中のRは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1
から9までのアルキル基から選択される基であり、互い
に同一であっても、異なっていても良い、nは平均値
で、1〜5の正数)Embedded image (R in the formula is a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon atom 1
A group selected from the alkyl groups from 1 to 9, which may be the same or different, and n is an average value and a positive number of 1 to 5)
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる一般式(1)で示されるエポキシ樹
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、ビフェニル型エポキシ樹脂、
スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ
樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂などの結晶性エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールA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、ジシクロペンタ
ジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、トリフェノール
メタン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、一
般式(1)で示されるエポキシ樹脂等が挙げられる。こ
れらのエポキシ樹脂は、単独もしくは混合して用いても
差し支えない。これらの内で、好ましいエポキシ樹脂と
しては、一般式(1)で示されるエポキシ樹脂である。
一般式(1)で示されるエポキシ樹脂は、1分子中にエ
ポキシ基を2個以上有するエポキシ樹脂であり、エポキ
シ基間に疎水性構造を有することを特徴とする。フェノ
ール樹脂との硬化物は架橋密度が低く、かつ疎水性の構
造を多く有することから吸湿率が低いため、エポキシ樹
脂組成物の成形時の熱応力或いは成形品である半導体装
置の吸湿後の半田処理における発生熱応力を低減し、基
材との密着性に優れる。一方、エポキシ基間の疎水性構
造は剛直なビフェニル骨格であることから、架橋密度が
低い割には耐熱性の低下が少ないという特徴を有する。
一般式(1)で示される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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
The epoxy resin represented by the general formula (1) used in the present invention refers to all monomers, oligomers and polymers having an epoxy group, for example, a biphenyl type epoxy resin,
Crystalline epoxy resin such as stilbene type epoxy resin, hydroquinone type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, orthocresol novolak type epoxy resin, dicyclopentadiene modified phenol type epoxy resin, triphenol methane type epoxy resin And a naphthol type epoxy resin, and an epoxy resin represented by the general formula (1). These epoxy resins may be used alone or in combination. Among them, a preferred epoxy resin is an epoxy resin represented by the general formula (1).
The epoxy resin represented by the general formula (1) is an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule, and is characterized by having a hydrophobic structure between epoxy groups. The cured product of the phenolic resin has a low cross-linking density and a large hydrophobic structure, and thus has a low moisture absorption rate. Therefore, the thermal stress during molding of the epoxy resin composition or the solder after moisture absorption of a semiconductor device as a molded product. Reduces thermal stress generated during processing and has excellent adhesion to substrate. On the other hand, since the hydrophobic structure between the epoxy groups is a rigid biphenyl skeleton, it has a feature that the heat resistance is not significantly reduced despite the low crosslinking density.
Specific examples of the epoxy resin represented by the general formula (1) are shown below, but are not limited thereto.
【化5】 又、特にエポキシ樹脂組成物の溶融シリカ粉末の充填量
を高めるためには、室温では結晶性を示し、成形温度に
おいては溶融粘度が極めて低下する上記結晶性エポキシ
樹脂が好ましい。Embedded image Particularly, in order to increase the filling amount of the fused silica powder of the epoxy resin composition, the above-mentioned crystalline epoxy resin which exhibits crystallinity at room temperature and extremely lowers the melt viscosity at the molding temperature is preferable.
【0009】本発明に用いられるフェノール樹脂は、フ
ェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリ
マー全般を指し、例えば、フェノールノボラック樹脂、
クレゾールノボラック樹脂、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、ビスフ
ェノールA、トリフェノールメタン、一般式(2)で示
されるフェノール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。樹脂組成物の硬化物の低吸湿性や
基材との密着性の向上のためには、水酸基当量が130
〜210のものが好ましい。これらのフェノール樹脂
は、単独もしくは混合して用いても差し支えない。これ
らのフェノール樹脂の内で、好ましいのは、一般式
(2)で示されるフェノール樹脂である。一般式(2)
で示されるフェノール樹脂は、一般式(1)で示される
エポキシ樹脂で述べたことと全く同様であるが、更に一
般式(1)のエポキシ樹脂と一般式(2)のフェノール
樹脂とを組み合わせた場合に、半導体装置の低吸湿性、
吸湿後半田処理での耐半田クラック性、密着性などの信
頼性で最大の効果が得られる。一般式(2)で示される
フェノール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。The phenolic resin used in the present invention refers to all monomers, oligomers and polymers having a phenolic hydroxyl group, such as phenol novolak resin,
Examples thereof include, but are not limited to, cresol novolak resin, terpene-modified phenol resin, dicyclopentadiene-modified phenol resin, bisphenol A, triphenolmethane, and the phenol resin represented by the general formula (2). In order to improve the low moisture absorption of the cured product of the resin composition and the adhesion to the substrate, the hydroxyl equivalent is preferably 130.
To 210 are preferred. These phenol resins may be used alone or in combination. Among these phenol resins, a phenol resin represented by the general formula (2) is preferable. General formula (2)
Is exactly the same as described for the epoxy resin represented by the general formula (1), except that the epoxy resin represented by the general formula (1) is combined with the phenol resin represented by the general formula (2). In such a case, the semiconductor device has low moisture absorption,
The greatest effect is obtained in reliability such as solder crack resistance and adhesion in the solder treatment after moisture absorption. Specific examples of the phenol resin represented by the general formula (2) are shown below, but are not limited thereto.
【化6】 Embedded image
【0010】本発明に用いられる溶融シリカ粉末として
は、例えば、火炎中で溶融された天然シリカ、及び、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分
解して得られる合成シリカ等が挙げられる。又、その形
状・製法により球状シリカと破砕シリカがある。溶融シ
リカ粉末の配合量としては、全樹脂組成物中に75〜9
3重量%が好ましい。75重量%未満だと、樹脂組成物
の硬化物の吸湿量が増大し、しかも半田処理温度での強
度が低下してしまうため、半田処理時に半導体装置にク
ラックが発生し易くなり好ましくない。一方、93重量
%を越えると、樹脂組成物の成形時の流動性が低下し、
未充填やチップシフト、パッドシフトが発生し易くなり
好ましくない。特に溶融シリカ粉末を高充填するために
は、球状のものが好ましい。又、粒度分布としては広い
ものが、成形時の樹脂組成物の溶融粘度を低減するため
に有効である。Examples of the fused silica powder used in the present invention include natural silica melted in a flame, and synthetic silica obtained by hydrolyzing tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and the like. Further, there are spherical silica and crushed silica depending on the shape and production method. The blending amount of the fused silica powder is 75 to 9 in the total resin composition.
3% by weight is preferred. If the content is less than 75% by weight, the amount of moisture absorbed by the cured product of the resin composition increases, and the strength at the soldering temperature is reduced. On the other hand, if it exceeds 93% by weight, the fluidity during molding of the resin composition decreases,
Unfilling, chip shift, and pad shift are likely to occur, which is not preferable. Particularly, in order to highly fill the fused silica powder, a spherical one is preferable. Further, a broad particle size distribution is effective for reducing the melt viscosity of the resin composition during molding.
【0011】本発明に用いられるシランカップリング剤
は、予めエポキシ樹脂、又はフェノール樹脂中に加熱混
合されていることを特徴とする。シランカップリング剤
の配合においては、溶融シリカの表面をシランカップリ
ング剤で予め処理することで、溶融シリカと樹脂成分と
の界面の親和性を向上させ、或いは化学結合を形成さ
せ、樹脂組成物の硬化物の機械的特性を向上することを
目的に使用されているのが一般的である。これはシラン
カップリング剤が、溶融シリカに吸着された水分、及び
溶融シリカ表面上に存在するシラノール基との間で、容
易に加水分解して水素結合或いは共有結合を形成し易い
特徴を利用したものである。一方、シランカップリング
剤は、溶融シリカ以外にも、半導体装置の内部に存在す
る各種基材と樹脂組成物の硬化物と界面との親和性の向
上や、化学結合の形成による界面の接着性の向上にも効
果がある。この場合は配合されたシランカップリング剤
が、エポキシ樹脂組成物の混合工程で溶融シリカ表面に
吸着或いは結合されず、エポキシ樹脂組成物の成形時に
各種基材との界面に効率的に移行しやすいことが必要に
なる。このためには、シランカップリング剤が溶融シリ
カと直接接触しない混合工程が必要であり、その好適な
方法が、シランカップリング剤を予め樹脂に加熱混合さ
せる方法である。The silane coupling agent used in the present invention is characterized in that the silane coupling agent is heated and mixed in an epoxy resin or a phenol resin in advance. In the formulation of the silane coupling agent, the surface of the fused silica is pre-treated with the silane coupling agent to improve the affinity of the interface between the fused silica and the resin component, or to form a chemical bond, thereby forming a resin composition. It is generally used for the purpose of improving the mechanical properties of a cured product of the above. This utilizes the feature that the silane coupling agent easily hydrolyzes to form a hydrogen bond or a covalent bond between water adsorbed on the fused silica and silanol groups present on the fused silica surface. Things. On the other hand, other than fused silica, silane coupling agents improve the affinity of the interface between the cured product of the resin composition and various base materials present inside the semiconductor device, and the adhesiveness of the interface due to the formation of chemical bonds. It is also effective in improving the quality. In this case, the compounded silane coupling agent is not adsorbed or bonded to the surface of the fused silica in the mixing step of the epoxy resin composition, and easily migrates to the interface with various substrates at the time of molding the epoxy resin composition. It becomes necessary. For this purpose, a mixing step is required in which the silane coupling agent does not come into direct contact with the fused silica, and a suitable method is to heat and mix the silane coupling agent with the resin in advance.
【0012】本発明に用いられるシランカップリング剤
としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N
−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等
のアミノ基を有するシラン、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、β−(3,4エポキシシクロヘキ
シル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ基を有す
るシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
等のメルカプト基を有するシラン、ビニルトリメトキシ
シラン等のビニル基を有するシラン、γ−(メタクリロ
キシプロピル)トリメトキシシラン等のメタクリル基を
有するシランなどを挙げることができるが、これらに限
定されるものではない。上記シランカップリング剤の
内、アミノ基を有するシランカップリング剤は各種基材
との接着性に優れる利点があるが、一方、溶融シリカに
接触することで容易に反応し、シリカ表面に固定化され
てしまう特徴を有するために、予め樹脂に加熱混合させ
ておくと特に効果を発揮する。本発明のエポキシ樹脂組
成物においては、シランカップリング剤は予めエポキシ
樹脂、又はフェノール樹脂に加熱混合されて用いられる
ことを必須とするが、それ以外に、通常の溶融シリカの
表面に処理されたシランカップリング剤や、エポキシ樹
脂組成物を製造する工程で各成分を混合する際に添加さ
れるシランカップリング剤を含んでいても差し支えな
い。加熱混合においては、通常、樹脂の軟化点以上に樹
脂を加熱し、溶融樹脂にシランカップリング剤を添加し
て、十分に混合することが必要である。加熱温度が高い
と、シランカップリング剤が樹脂と混合される前に揮発
するので、加熱温度は効率良く樹脂を混合できる範囲で
低温で行うことが好ましく、通常は100℃〜150℃
が適当である。The silane coupling agent used in the present invention includes γ-aminopropyltriethoxysilane, N
Silane having an amino group such as -β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane Silane having an epoxy group such as β- (3,4 epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, silane having a mercapto group such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, silane having a vinyl group such as vinyltrimethoxysilane, γ Examples thereof include silane having a methacryl group such as-(methacryloxypropyl) trimethoxysilane, but are not limited thereto. Among the above silane coupling agents, the silane coupling agent having an amino group has an advantage of excellent adhesiveness to various substrates, but on the other hand, easily reacts upon contact with fused silica and is fixed to the silica surface. In particular, it is particularly effective to heat and mix the resin with the resin in order to have the characteristic of being removed. In the epoxy resin composition of the present invention, it is essential that the silane coupling agent is previously mixed with the epoxy resin or the phenol resin by heating, but in addition, the silane coupling agent is treated on the surface of ordinary fused silica. It may contain a silane coupling agent or a silane coupling agent added when each component is mixed in the step of producing the epoxy resin composition. In the heating and mixing, it is usually necessary to heat the resin to a temperature higher than the softening point of the resin, add the silane coupling agent to the molten resin, and mix well. If the heating temperature is high, the silane coupling agent volatilizes before being mixed with the resin, so the heating temperature is preferably performed at a low temperature within a range where the resin can be efficiently mixed, and is usually 100 ° C to 150 ° C.
Is appropriate.
【0013】本発明に用いられる硬化促進剤は、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。これらは単独でも混合し
て用いても差し支えない。The curing accelerator used in the present invention refers to a curing accelerator which can act as a catalyst for the crosslinking reaction between the epoxy resin and the phenol resin. Specific examples include tributylamine,
1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7
And the like, an organic phosphorus-based compound such as triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate salt, and an imidazole compound such as 2-methylimidazole. These may be used alone or as a mixture.
【0014】本発明の樹脂組成物は、(A)〜(E)成
分の他、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、ポリシロキサン化合物に代表される
低応力剤、カーボンブラックに代表される着色剤、カル
ナバワックス、長鎖脂肪酸、酸化ポリエチレン等の離型
剤が適宜配合可能である。本発明の樹脂組成物は、予め
(A)一般式(1)のエポキシ樹脂又は一般式(2)の
フェノール樹脂に(D)シランカップリング剤を予め溶
融混合した溶融混合物と、(C)溶融シリカ粉末、
(E)硬化促進剤、及びその他の添加剤等を、ミキサー
等を用いて混合後、加熱ニーダや熱ロールを用いて加熱
混練し、続いて冷却、粉砕することで得られる。本発明
の樹脂組成物を用いて、半導体素子等の電子部品を封止
し、半導体装置を製造するには、トランスファーモール
ド、コンプレッションモールド、インジェクションモー
ルド等の従来の成形方法で硬化成形すればよい。The resin composition of the present invention comprises, in addition to the components (A) to (E), a brominated epoxy resin, a flame retardant such as antimony trioxide, a low stress agent represented by a polysiloxane compound, if necessary, A colorant represented by carbon black, a release agent such as carnauba wax, a long-chain fatty acid, or polyethylene oxide can be appropriately compounded. The resin composition of the present invention comprises: (A) a melt mixture of the epoxy resin of the general formula (1) or the phenol resin of the general formula (2) and (D) a silane coupling agent in advance; Silica powder,
(E) It is obtained by mixing a curing accelerator and other additives using a mixer or the like, heating and kneading the mixture using a heating kneader or a hot roll, and then cooling and pulverizing. In order to manufacture an electronic device such as a semiconductor device by encapsulating an electronic component using the resin composition of the present invention, it is only necessary to cure and mold by a conventional molding method such as transfer molding, compression molding and injection molding.
【0015】以下、本発明を実施例で具体的に説明す
る。配合単位は重量部とする。 溶融混合物の製造例 溶融混合フェノール樹脂A:フェノールアラルキル樹脂
(三井化学(株)・製 XL225−LL、軟化点75
℃、水酸基当量175;以下フェノールアラルキル樹脂
という)4.6重量部とγ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン0.3重量部とを120℃で30分間攪拌混合
して、溶融混合フェノール樹脂Aを得た。 溶融混合エポキシ樹脂B:式(3)のエポキシ樹脂7.
4重量部とγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン0.3重量部とを120℃で30分間攪拌混合して、
溶融混合エポキシ樹脂Bを得た。Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples. The mixing unit is parts by weight. Production Example of Melt Mixture Melt-mixed phenolic resin A: phenol aralkyl resin (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., XL225-LL, softening point 75)
C., hydroxyl equivalent 175; hereinafter, 4.6 parts by weight of phenol aralkyl resin) and 0.3 parts by weight of γ-aminopropyltriethoxysilane were stirred and mixed at 120 ° C. for 30 minutes to obtain a molten mixed phenolic resin A. . 6. Melt-mixed epoxy resin B: epoxy resin of formula (3)
4 parts by weight and 0.3 part by weight of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane were stirred and mixed at 120 ° C. for 30 minutes,
A melt-mixed epoxy resin B was obtained.
【化7】 Embedded image
【0016】溶融混合フェノール樹脂C:式(4)のフ
ェノール樹脂(水酸基当量195、軟化点70℃)5.
0重量部とN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン0.3重量部とを120℃で30分間攪拌混
合して、溶融混合フェノール樹脂Cを得た。4. Melt-mixed phenolic resin C: phenolic resin of formula (4) (hydroxyl equivalent 195, softening point 70 ° C.)
0 parts by weight and 0.3 parts by weight of N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane were stirred and mixed at 120 ° C. for 30 minutes to obtain a melt-mixed phenolic resin C.
【化8】 Embedded image
【0017】溶融混合フェノール樹脂D:実施例1で用
いたフェノールアラルキル樹脂5.7重量部とγ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン0.3重量部とを120
℃で加熱して30分間攪拌混合して、溶融混合フェノー
ル樹脂Dを得た。Melt-mixed phenolic resin D: 5.7 parts by weight of the phenol aralkyl resin used in Example 1 and 0.3 part by weight of γ-aminopropyltriethoxysilane
The mixture was heated at ℃ and stirred and mixed for 30 minutes to obtain a melt-mixed phenolic resin D.
【0018】 実施例1 溶融混合フェノール樹脂A 4.9重量部 式(3)のエポキシ樹脂(エポキシ当量270、軟化点60℃) 7.4重量部 球状溶融シリカ粉末 87.0重量部 1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(以下DBUと略す) 0.2重量部 カルナバワックス 0.2重量部 カーボンブラック 0.3重量部 をミキサーを用いて混合した後、表面温度が90℃と4
5℃の2本ロールを用いて30回混練し、得られた混練
物シートを冷却後粉砕して、樹脂組成物を得た。得られ
た樹脂組成物を以下の方法で評価した。結果を表1に示
す。Example 1 Melt-mixed phenolic resin A 4.9 parts by weight Epoxy resin of formula (3) (epoxy equivalent 270, softening point 60 ° C.) 7.4 parts by weight Spherical fused silica powder 87.0 parts by weight 1,8 0.2 parts by weight of diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (hereinafter abbreviated as DBU) 0.2 parts by weight of carnauba wax 0.3 parts by weight of carbon black were mixed using a mixer, and the surface temperature was 90%. ° C and 4
The mixture was kneaded 30 times using two rolls at 5 ° C., and the obtained kneaded material sheet was cooled and pulverized to obtain a resin composition. The obtained resin composition was evaluated by the following method. Table 1 shows the results.
【0019】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。
単位はcm。 熱時強度:240℃での曲げ強さをJIS−K6911
に準じて測定した。単位はkgf/mm2。 耐半田性:100ピンTQFP(パッケージサイズは1
4×14mm、厚み1.4mm、シリコンチップサイズ
は8.0×8.0mm、リードフレームは42アロイ
製)を、金型温度175℃、射出圧力75kg/c
m2、硬化時間2分でトランスファー成形し、175
℃、8時間で後硬化させた。得られた半導体パッケージ
を85℃、相対湿度85%の環境下で72時間及び16
8時間放置し、その後240℃の半田槽に10秒間浸漬
した。顕微鏡で外部クラックを観察し、クラック数
((クラック発生パッケージ数)/(全パッケージ数)
×100)を%で表示した。又、チップと樹脂組成物と
の剥離面積の割合を超音波探傷装置を用いて測定し、剥
離率((剥離面積)/(チップ面積)×100)とし
て、5個のパッケージの平均値を求め、%で表示した。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.
The unit is cm. Heat strength: Flexural strength at 240 ° C. is determined according to JIS-K6911.
It measured according to. The unit is kgf / mm 2 . Solder resistance: 100-pin TQFP (package size is 1
4 × 14 mm, thickness 1.4 mm, silicon chip size 8.0 × 8.0 mm, lead frame made of 42 alloy), mold temperature 175 ° C., injection pressure 75 kg / c
transfer molding with m 2 , curing time 2 minutes, 175
Post-curing was performed at 8 ° C. for 8 hours. The obtained semiconductor package was placed in an environment of 85 ° C. and 85% relative humidity for 72 hours and 16 hours.
It was left for 8 hours and then immersed in a 240 ° C. solder bath for 10 seconds. Observe the external cracks with a microscope and determine the number of cracks ((number of cracked packages) / (total number of packages)
× 100) was expressed in%. Also, the ratio of the peeled area between the chip and the resin composition was measured using an ultrasonic flaw detector, and the average value of five packages was determined as the peeling rate ((peeled area) / (chip area) × 100). ,%.
【0020】実施例2〜4、比較例1〜3 表1に示す割合で各成分を配合し、実施例1と同様にし
て樹脂組成物を得、実施例1と同様にして評価した。結
果を表1に示す。なお、実施例1以外に用いた処理シリ
カを以下に示す。 処理シリカ:実施例1で用いた球状溶融シリカ87.0
重量部を攪拌下γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
0.3重量部を噴霧した。室温で24時間放置して処理
シリカとした。Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 Each component was blended in the proportions shown in Table 1 to obtain a resin composition in the same manner as in Example 1, and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results. In addition, the treated silica used other than Example 1 is shown below. Treated silica: spherical fused silica used in Example 1 87.0
While stirring parts by weight, 0.3 parts by weight of γ-aminopropyltriethoxysilane was sprayed. The treated silica was left at room temperature for 24 hours.
【0021】[0021]
【表1】 [Table 1]
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明の樹脂組成物を用いると、成形性
に優れ、かつ封止された半導体装置は、熱時強度、低吸
湿性に優れているため吸湿後の耐半田性に優れる。When the resin composition of the present invention is used, a semiconductor device which is excellent in moldability and sealed is excellent in strength when heated and low in hygroscopicity, so that it has excellent solder resistance after moisture absorption.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 Fターム(参考) 4J002 CC07X CD06W DJ017 EN028 EU118 EU138 EW018 EW178 EX006 EX076 FB09W FB09X FB14W FB14X FD158 GQ05 4J036 AA01 AA04 AF07 DC05 DC41 DC46 DD07 FA05 FA13 FB08 GA04 GA23 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB06 EB09 EB13 EC01 EC03 EC20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 F term (Reference) 4J002 CC07X CD06W DJ017 EN028 EU118 EU138 EW018 EW178 EX006 EX076 FB09W FB09X FB14W FB14X FD158 GQ05 4J036 AA01 AA04 AF07 DC05 DC41 DC46 DD07 FA05 FA13 FB08 GA04 GA23 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB06 EB09 EB13 EC01 EC03 EC20
Claims (3)
樹脂、(C)シランカップリング剤、(D)溶融シリカ
粉末、及び(E)硬化促進剤を必須成分とし、一般式
(1)で示されるエポキシ樹脂、又は一般式(2)で示
されるフェノール樹脂から選択される少なくとも1種以
上を含むエポキシ樹脂組成物において、シランカップリ
ング剤が、(A)エポキシ樹脂、又は(B)フェノール
樹脂に予め加熱混合されていることを特徴とする半導体
封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 (式中のRは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1
から9までのアルキル基から選択される基であり、互い
に同一であっても、異なっていても良い、nは平均値
で、1〜5の正数) 【化2】 (式中のRは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1
から9までのアルキル基から選択される基であり、互い
に同一であっても、異なっていても良い、nは平均値
で、1〜5の正数)(1) An epoxy resin, (B) a phenol resin, (C) a silane coupling agent, (D) a fused silica powder, and (E) a curing accelerator as essential components. In the epoxy resin composition containing at least one selected from the epoxy resin represented by formula (1) or the phenolic resin represented by formula (2), the silane coupling agent is (A) epoxy resin or (B) phenolic resin. An epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor, which is previously mixed by heating. Embedded image (R in the formula is a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon atom 1
Which may be the same or different, and n is an average value and is a positive number of 1 to 5) (R in the formula is a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon atom 1
A group selected from the alkyl groups from 1 to 9, which may be the same or different, and n is an average value and a positive number of 1 to 5)
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 epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the silane coupling agent has an amino group.
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。3. A semiconductor device comprising a semiconductor element encapsulated with the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1.
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| JP11093838A JP2000281751A (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Epoxy resin composition and semiconductor device |
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- 1999-03-31 JP JP11093838A patent/JP2000281751A/en active Pending
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