JP2002275358A - Epoxy-based resin composition and semiconductor device - Google Patents
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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、信頼性に
優れ、特に半導体封止用として好適なエポキシ系樹脂組
成物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 which is excellent in moldability and reliability and is particularly suitable for semiconductor encapsulation.
【0002】[0002]
【従来の技術】エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特
性および接着性などに優れており、さらに配合処方によ
り種々の特性が付加できるため、塗料、接着剤、電気絶
縁材料など工業材料として利用されている。2. Description of the Related Art Epoxy resins are excellent in heat resistance, moisture resistance, electrical properties, adhesiveness, etc., and can be added with various properties by blending and prescription, so that they are used as industrial materials such as paints, adhesives, and electrical insulating materials. Have been.
【0003】例えば、半導体装置などの電子回路部品の
封止方法として、従来より金属やセラミックスによるハ
ーメッチックシールとフェノール樹脂、シリコーン樹
脂、エポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されてお
り、一般にこのような封止に使用される樹脂を封止材樹
脂と呼んでいる。その中でも、経済性、生産性、物性の
バランスの点からエポキシ樹脂による樹脂封止が最も盛
んに行われている。そして、エポキシ樹脂による封止方
法は、エポキシ樹脂に硬化剤、充填材などを添加した組
成物を用い、半導体素子を金型にセットしてトランスフ
ァー成型法などにより封止する方法が一般的に行われて
いる。For example, as a method of sealing an electronic circuit component such as a semiconductor device, a hermetic seal made of metal or ceramic and a resin seal made of phenol resin, silicone resin, epoxy resin or the like have been conventionally proposed. The resin used for such sealing is called a sealing resin. Among them, resin sealing with an epoxy resin is most actively performed in terms of balance between economy, productivity and physical properties. The sealing method using an epoxy resin is generally performed by using a composition in which a curing agent, a filler, and the like are added to an epoxy resin, setting the semiconductor element in a mold, and sealing by a transfer molding method or the like. Have been done.
【0004】半導体封止用エポキシ系樹脂組成物に要求
される特性としては、信頼性としては半田耐熱性、高温
信頼性、耐熱信頼性、耐湿性などが、成形性としては流
動性、熱時硬度、バリなどがあげられる。The properties required of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation include reliability such as solder heat resistance, high temperature reliability, heat resistance and moisture resistance, and moldability such as fluidity and heat resistance. Hardness, burr, etc. are mentioned.
【0005】最近はプリント基板への半導体装置パッケ
ージの実装において高密度化、自動化が進められてお
り、従来のリードピンを基板の穴に挿入する“挿入実装
法式”に代わり、基板表面に半導体装置パッケージを半
田付けする“表面実装方式”が盛んになってきた。それ
に伴い、半導体装置パッケージも従来のDIP(デュア
ル・インライン・パッケージ)から、高密度実装・表面
実装に適した薄型のFPP(フラット・プラスチック・
パッケージ)に移行しつつある。その中でも最近では、
微細加工技術の進歩により、厚さ2mm以下のTSO
P、TQFP、LQFPが主流となりつつある。そのた
め湿度や温度など外部からの影響をいっそう受けやすく
なり、半田耐熱性、高温信頼性、耐熱信頼性などの信頼
性が今後ますます重要となってくる。Recently, high density and automation of mounting a semiconductor device package on a printed circuit board have been promoted, and the semiconductor device package has been mounted on the surface of the substrate instead of the conventional “insertion mounting method” in which lead pins are inserted into holes of the substrate. "Surface mounting method" for soldering has become popular. Along with this, the semiconductor device package has been changed from the conventional DIP (dual in-line package) to a thin FPP (flat plastic package) suitable for high-density mounting and surface mounting.
Package). Among them, recently,
With the advance of fine processing technology, TSO with a thickness of 2mm or less
P, TQFP and LQFP are becoming mainstream. Therefore, it becomes more susceptible to external influences such as humidity and temperature, and reliability such as solder heat resistance, high temperature reliability, and heat resistance becomes more and more important in the future.
【0006】表面実装においては、通常半田リフローに
よる実装が行われる。この方法では、基板の上に半導体
装置パッケージを乗せ、これらを200℃以上の高温に
さらし、基板にあらかじめつけられた半田を溶融させて
半導体装置パッケージを基板表面に接着させる。このよ
うな実装方法では半導体装置パッケージ全体が高温にさ
らされるために封止樹脂組成物の吸水性が高いと吸湿し
た水分が半田リフロー時に爆発的に膨張し、クラックが
生じるという現象が起こる。従って半導体用封止樹脂組
成物において半田耐熱性、高温信頼性、耐熱信頼性など
の信頼性は非常に重要となる。In surface mounting, mounting is usually performed by solder reflow. In this method, a semiconductor device package is placed on a substrate, and the semiconductor device package is exposed to a high temperature of 200 ° C. or more, and the solder previously applied to the substrate is melted to adhere the semiconductor device package to the substrate surface. In such a mounting method, since the entire semiconductor device package is exposed to a high temperature, if the sealing resin composition has high water absorption, a phenomenon occurs that the absorbed water explosively expands at the time of solder reflow, and a crack occurs. Therefore, reliability such as solder heat resistance, high-temperature reliability, and heat resistance is very important in the sealing resin composition for semiconductors.
【0007】更に、近年では環境保護の点から鉛を含ん
でいない鉛フリー半田の使用が進んでいる。鉛フリー半
田は融点が高く、そのためリフロー温度も上がることに
なり(260〜280℃)これまで以上の半田耐熱性、
耐湿性が求められている。Further, in recent years, lead-free solder containing no lead has been used from the viewpoint of environmental protection. Lead-free solder has a high melting point, so the reflow temperature also rises (260-280 ° C).
Moisture resistance is required.
【0008】一般的には、半田耐熱性を向上させるには
封止樹脂中の充填材の割合を上げることが有効であるこ
とが知られている。封止樹脂中の樹脂成分を減らすこと
により耐湿性が向上し、吸水率が低下するからである。
しかしながら、封止樹脂中の充填材の割合高くなると、
パッケージ中の部材との密着性が悪化するという問題が
あり、リフロー時に封止材とリードフレームなどの部材
間に剥離が発生するという問題があった。In general, it is known that increasing the proportion of the filler in the sealing resin is effective for improving the solder heat resistance. This is because the moisture resistance is improved and the water absorption is reduced by reducing the resin component in the sealing resin.
However, when the proportion of the filler in the sealing resin increases,
There is a problem that adhesion to members in the package is deteriorated, and there is a problem that separation occurs between members such as a sealing material and a lead frame during reflow.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
したエポキシ樹脂組成物が有する問題を解決し、パッケ
ージ中の部材との密着性を向上させ耐リフロー性に優れ
た樹脂組成物を提供することにより、より高温のリフロ
ー温度に対応した樹脂封止半導体を可能にすることにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the epoxy resin composition and to provide a resin composition having improved adhesion to members in a package and excellent reflow resistance. By doing so, a resin-sealed semiconductor corresponding to a higher reflow temperature can be realized.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、エポキシ
系樹脂組成物に繊維状無機物を含有することにより、上
記の課題を達成することができ、目的に合致したエポキ
シ系樹脂組成物が得られることを見いだし、本発明に到
達した。Means for Solving the Problems The present inventors have achieved the above object by including a fibrous inorganic substance in an epoxy resin composition, and have achieved an epoxy resin composition meeting the purpose. We have found what we can achieve and arrived at the present invention.
【0011】すなわち本発明は、主として次の構成を有
する。すなわち、「エポキシ樹脂(A)、硬化剤
(B)、充填材(C)、硬化促進剤(D)からなるエポキ
シ系樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂(A)が、
下記化学式(I)で示されるエポキシ樹脂を含有し、充
填材(C)の割合がエポキシ系樹脂組成物全体の86〜
96重量%であり、充填材(C)が無機充填材(C1)
および繊維状無機物(C2)を含有することを特徴とする
エポキシ系樹脂組成物。That is, the present invention mainly has the following configuration. That is, "an epoxy resin composition comprising an epoxy resin (A), a curing agent (B), a filler (C), and a curing accelerator (D), wherein the epoxy resin (A) is
It contains an epoxy resin represented by the following chemical formula (I), and the proportion of the filler (C) is from 86 to 86 of the entire epoxy resin composition.
96% by weight, and the filler (C) is an inorganic filler (C1)
And an epoxy resin composition containing a fibrous inorganic substance (C2).
【0012】[0012]
【化5】 (式(I)中で、R1〜R8は水素原子またはアルキル基
またはハロゲン原子を示し、同一であっても、異なって
いても良い。)」である。Embedded image (In the formula (I), R 1 to R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom, and may be the same or different.)
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を詳述する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the present invention will be described below in detail.
【0014】本発明におけるエポキシ樹脂(A)として
は、化学式(I)で示されるエポキシ樹脂を含有するこ
とが必須である。化学式(I)で示されるエポキシ樹脂
を用い、後述する充填材、特に繊維状無機物(C2)を
用いることにより優れた半田耐熱性が得られる。The epoxy resin (A) in the present invention must contain the epoxy resin represented by the chemical formula (I). Excellent solder heat resistance can be obtained by using the epoxy resin represented by the chemical formula (I) and a filler described later, particularly, a fibrous inorganic substance (C2).
【0015】[0015]
【化6】 ただし化学式(I)中において、R1〜R8は水素原子ま
たはアルキル基またはハロゲン原子を示し、同一であっ
ても、異なっていても良い。アルキル基としては、メチ
ル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などを挙げるこ
とができる。ハロゲン原子としては臭素、塩素などをあ
げることができる。具体的な化合物の例としては、ビス
フェノールFエポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノー
ルFエポキシ樹脂、テトラエチルビスフェノールFエポ
キシ樹脂などを挙げることができる。Embedded image However, in the chemical formula (I), R 1 to R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom, and may be the same or different. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. Examples of the halogen atom include bromine and chlorine. Specific examples of the compound include bisphenol F epoxy resin, tetramethyl bisphenol F epoxy resin, and tetraethyl bisphenol F epoxy resin.
【0016】エポキシ樹脂(A)中の化学式(I)で示さ
れるエポキシ樹脂の含有割合は、特に限定はしまいが、
好ましくは25〜100重量%、より好ましくは50〜
100重量%である。25%以上であれば、良好な半田
耐熱性が得られる。これらのエポキシ樹脂に他のエポキ
シ樹脂を併用することもできる。他のエポキシ樹脂の例
としては、ビフェニルエポキシ樹脂、フェノールアラル
キル型エポキシ樹脂、1,5−ジ(2,3−エポキシプ
ロポキシ)ナフタレン、1,6−ジ(2,3−エポキシ
プロポキシ)ナフタレン、ナフトールアラルキル型エポ
キシ樹脂などのナフタレン型エポキシ樹脂、3−t−ブ
チル−2,4´−ジヒドロキシ−3´,5´,6−トリ
メチルスチルベンのジグリシジルエーテル、3−t−ブ
チル−4,4´−ジヒドロキシ−3´,5,5´−トリ
メチルスチルベンのジグリシジルエーテル、4,4´−
ジヒドロキシ−3,3´,5,5´−テトラメチルスチ
ルベンのジグリシジルエーテル、4,4´−ジヒドロキ
シ−3,3´−ジ−t−ブチル−6,6´−ジメチルス
チルベンのジグリシジルエーテルなどのスチルベン型エ
ポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹
脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、1,4−ビス
(3−メチル−4ヒドロキシクミル)ベンゼンのジグリ
シジルエーテル、4,4´−ジヒドロキシジフェニルエ
ーテルのジグリシジルエーテル2,2−ジメチル−5,
5´−ジ−tert−ブチル−4,4´−ジヒドロキシ
ジフェニルスフィドなどのビスフェノール型エポキシ樹
脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、鎖状脂肪族エポ
キシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹
脂、スピロ環含有エポキシ樹脂およびハロゲン化エポキ
シ樹脂などを挙げることができる。The content of the epoxy resin represented by the chemical formula (I) in the epoxy resin (A) is not particularly limited.
Preferably 25 to 100% by weight, more preferably 50 to 100% by weight.
100% by weight. If it is 25% or more, good solder heat resistance can be obtained. Other epoxy resins can be used in combination with these epoxy resins. Examples of other epoxy resins include biphenyl epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, 1,5-di (2,3-epoxypropoxy) naphthalene, 1,6-di (2,3-epoxypropoxy) naphthalene, naphthol Naphthalene type epoxy resin such as aralkyl type epoxy resin, diglycidyl ether of 3-t-butyl-2,4'-dihydroxy-3 ', 5', 6-trimethylstilbene, 3-t-butyl-4,4'- Diglycidyl ether of dihydroxy-3 ', 5,5'-trimethylstilbene, 4,4'-
Diglycidyl ether of dihydroxy-3,3 ', 5,5'-tetramethylstilbene, diglycidyl ether of 4,4'-dihydroxy-3,3'-di-t-butyl-6,6'-dimethylstilbene and the like Stilbene type epoxy resin, dicyclopentadiene skeleton-containing epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, diglycidyl ether of 1,4-bis (3-methyl-4-hydroxycumyl) benzene, and 4,4′-dihydroxydiphenyl ether Diglycidyl ether 2,2-dimethyl-5,
Bisphenol type epoxy resins such as 5'-di-tert-butyl-4,4'-dihydroxydiphenyl sulfide, bisphenol A type epoxy resins, chain aliphatic epoxy resins, alicyclic epoxy resins, heterocyclic epoxy resins, Examples include spiro ring-containing epoxy resins and halogenated epoxy resins.
【0017】本発明においてエポキシ樹脂(A)の配合
量は特に限定はしないが、全樹脂組成物に対して通常
1.5〜6.0重量%である。In the present invention, the blending amount of the epoxy resin (A) is not particularly limited, but is usually 1.5 to 6.0% by weight based on the whole resin composition.
【0018】本発明における硬化剤(B)としては、特
に限定はしないが、化学式(II)、(III)で示される
硬化剤を含有することが、半導体装置を構成する部材と
の密着性の点で好ましい。The curing agent (B) in the present invention is not particularly limited, but contains a curing agent represented by the chemical formulas (II) and (III) to improve the adhesion to a member constituting a semiconductor device. It is preferred in that respect.
【0019】[0019]
【化7】 (式(II)中で、nは0または1以上の整数。)Embedded image (In the formula (II), n is 0 or an integer of 1 or more.)
【0020】[0020]
【化8】 (式(III)中で、nは0または1以上の整数。)Embedded image (In the formula (III), n is 0 or an integer of 1 or more.)
【0021】これら以外の硬化剤も使用することがで
き、その具体例としては、例えばフェノールノボラッ
ク、クレゾールノボラックなどのノボラック型樹脂、ト
リス(ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2−トリ
ス(ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,3−トリス
(ヒドロキシフェニル)プロパン、テルペンとフェノー
ルの縮合化合物、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノ
ール樹脂、ビスフェノールAなどのビスフェノール化合
物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット
酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジア
ミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンな
どの芳香族アミンなどがあげられる。硬化剤は2種類以
上併用することもできる。Other curing agents may be used. Specific examples thereof include novolak resins such as phenol novolak and cresol novolak, tris (hydroxyphenyl) methane, 1,1,2-tris (hydroxyphenyl). ) Ethane, 1,1,3-tris (hydroxyphenyl) propane, condensation compound of terpene and phenol, phenol resin having dicyclopentadiene skeleton, bisphenol compound such as bisphenol A, maleic anhydride, phthalic anhydride, pyromellitic anhydride Acid anhydrides and aromatic amines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane and diaminodiphenylsulfone. Two or more curing agents can be used in combination.
【0022】本発明において、硬化剤(B)の配合量は
特に限定はしないが、全樹脂組成物に対して通常1.5
〜6.0重量%である。さらには、エポキシ樹脂(A)
と硬化剤(B)の配合比は、機械的性質および耐湿性の
点から(A)に対する(B)の化学当量比が0.5〜
1.3、特に0.6〜1.1の範囲にあることが好まし
い。In the present invention, the amount of the curing agent (B) is not particularly limited.
~ 6.0% by weight. Furthermore, epoxy resin (A)
The mixing ratio of (B) to the curing agent (B) is such that the chemical equivalent ratio of (B) to (A) is 0.5 to 0.5 in view of mechanical properties and moisture resistance.
It is preferably in the range of 1.3, especially 0.6 to 1.1.
【0023】また、本発明においては、エポキシ樹脂
(A)と硬化剤(B)の硬化反応を促進するため硬化促
進剤(D)を用いる。硬化促進剤(D)は硬化反応を促
進するものであれば特に限定されず、たとえば2−メチ
ルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−
エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダ
ゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−
ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、
トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチ
ルベンジルメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチ
ル)フェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノ
メチル)フェノール、1,8−ジアザビシクロ(5,
4,0)ウンデセン−7などの3級アミン化合物および
それらの塩、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニ
ウムテトラプロポキシド、テトラキス(アセチルアセト
ナト)ジルコニウム、トリ(アセチルアセトナト)アル
ミニウムなどの有機金属化合物およびトリフェニルホス
フィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィ
ン、トリブチルホスフィン、トリ(p−メチルフェニ
ル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィンな
どの有機ホスフィン化合物およびそれらの塩などがあげ
られる。好ましくは、半導体装置を構成する部材との密
着性向上の点で化学式(IV)で示される硬化促進剤が好
ましい。In the present invention, a curing accelerator (D) is used to accelerate the curing reaction between the epoxy resin (A) and the curing agent (B). The curing accelerator (D) is not particularly limited as long as it accelerates the curing reaction. Examples thereof include 2-methylimidazole, 2,4-dimethylimidazole,
Ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-
Imidazole compounds such as heptadecyl imidazole,
Triethylamine, benzyldimethylamine, α-methylbenzylmethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 1,8-diazabicyclo (5,
Tertiary amine compounds such as (4,0) undecene-7 and salts thereof; organometallic compounds such as zirconium tetramethoxide, zirconium tetrapropoxide, tetrakis (acetylacetonato) zirconium, and tri (acetylacetonato) aluminum; Organic phosphine compounds such as phenylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, tributylphosphine, tri (p-methylphenyl) phosphine, tri (nonylphenyl) phosphine, and salts thereof. Preferably, a curing accelerator represented by the chemical formula (IV) is preferable from the viewpoint of improving adhesion to a member constituting the semiconductor device.
【0024】[0024]
【化9】 ただし式(IV)で、R9〜R18は水素原子または1価の有
機基を示し、同一であっても、異なっていても良い。1
価の有機基の具体的な例としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基な
どのアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、
ブテニル基などのアルケニル基、フェニル基、トリル
基、ナフチル基などのアラルキルなどを挙げることがで
きる。Embedded image However, in the formula (IV), R 9 to R 18 represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and may be the same or different. 1
Specific examples of the valent organic group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, an alkyl group such as a hexyl group, a vinyl group, an allyl group, a propenyl group,
Examples thereof include alkenyl groups such as a butenyl group, and aralkyls such as a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.
【0025】これらの硬化促進剤(D)は、用途によっ
ては二種以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ
樹脂(A)100重量部に対して0.1〜10重量部の
範囲が望ましい。These curing accelerators (D) may be used in combination of two or more depending on the use. The amount of the curing accelerator (D) is 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin (A). Is desirable.
【0026】本発明における充填材(C)は、無機充填
材(C1)と繊維状無機物(C2)からなる。The filler (C) in the present invention comprises an inorganic filler (C1) and a fibrous inorganic substance (C2).
【0027】本発明において、充填材(C)の割合は全
樹脂組成物に対して86〜96重量%であることが必要
である。ここでいう充填材(C)の割合とは、樹脂組成
物の全重量に対する、樹脂組成物を空気中、600℃で
24時間燃焼した後の残分重量の割合である。ここで樹
脂組成物の状態は、成形硬化前の粉体及びタブレット、
成形硬化物のうちいずれかである。In the present invention, the proportion of the filler (C) needs to be 86 to 96% by weight based on the whole resin composition. Here, the ratio of the filler (C) is the ratio of the residual weight after burning the resin composition in air at 600 ° C. for 24 hours based on the total weight of the resin composition. Here, the state of the resin composition is the powder and tablet before molding and curing,
Any of the cured moldings.
【0028】充填剤(C)の含有量が86重量%未満で
あると封止樹脂の吸水率が増加する傾向があり、また良
好な半田耐熱性が得られない。また96重量%を超える
と密着性やパッケージ充填性が低下してしまう。より好
ましくは充填材(C)の割合が89〜96重量%であ
る。If the content of the filler (C) is less than 86% by weight, the water absorption of the sealing resin tends to increase, and good solder heat resistance cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 96% by weight, the adhesiveness and the package filling property are reduced. More preferably, the proportion of the filler (C) is 89 to 96% by weight.
【0029】本発明における無機充填材(C1)として
は、具体的には溶融シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシ
ウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マグネシア、クレ
ー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チタンなどがあげ
られる。Specific examples of the inorganic filler (C1) in the present invention include fused silica, crystalline silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesia, clay, talc, calcium silicate, titanium oxide and the like. .
【0030】これらの中でもシリカを用いることが好ま
しい。粒径としては特に限定はしないが、平均粒径が3
〜40μmの無機充填材を使用することが流動性、成形
性の点で好ましい。より好ましくは、平均粒径5〜25
μmである。ここで平均粒径とは、粒度分布測定で得ら
れるメジアン径を指す。平均粒径が異なる2種以上の無
機充填材を使用するときは、混合後の平均粒子径を指
す。無機充填材の形状については流動性の点で、球状の
無機充填材を使用することが望ましい。用途によって
は、破砕状のものを添加することも可能である。Among them, it is preferable to use silica. Although the particle size is not particularly limited, the average particle size is 3
It is preferable to use an inorganic filler having a thickness of from 40 μm in view of fluidity and moldability. More preferably, the average particle size is 5 to 25.
μm. Here, the average particle size refers to a median size obtained by a particle size distribution measurement. When two or more inorganic fillers having different average particle diameters are used, the average particle diameter after mixing is indicated. Regarding the shape of the inorganic filler, it is desirable to use a spherical inorganic filler from the viewpoint of fluidity. Depending on the use, it is also possible to add a crushed one.
【0031】本発明における繊維状無機物(C2)の材
質としては、特には限定せず、シリコン、アルミニウ
ム、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム、イット
リウム、銀、チタンなどの酸化物などが挙げられ、この
中でもシリコンの酸化物、アルミニウムの酸化物が好ま
しく用いられる。また2種以上繊維状無機物を併用する
ことも可能である。なお、繊維状無機物(C2)は無機
充填材(C1)と同じ化合物であることが好ましい。The material of the fibrous inorganic substance (C2) in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include oxides such as silicon, aluminum, zirconium, magnesium, calcium, yttrium, silver, and titanium. Oxides and aluminum oxides are preferably used. It is also possible to use two or more kinds of fibrous inorganic substances in combination. The fibrous inorganic substance (C2) is preferably the same compound as the inorganic filler (C1).
【0032】本発明における繊維状無機物(C2)の充
填材(C)の全重量に対する含有割合は特には限定しな
いが、好ましくは2.5〜50重量%であり、より好ま
しくは2.5〜20重量%であり、さらに好ましくは
2.5〜10重量%である。50重量%を越えると成形
性が悪化し、2.5重量%を下回ると、半田耐熱性向上
の効果が得られにくい。The content ratio of the fibrous inorganic substance (C2) to the total weight of the filler (C) in the present invention is not particularly limited, but is preferably 2.5 to 50% by weight, more preferably 2.5 to 50% by weight. It is 20% by weight, more preferably 2.5 to 10% by weight. If it exceeds 50% by weight, the moldability deteriorates, and if it is less than 2.5% by weight, the effect of improving the solder heat resistance is hardly obtained.
【0033】繊維状無機物(C2)の平均繊維径および
平均繊維長は特には限定しないが、エポキシ系樹脂組成
物の硬化物中での平均繊維径が20μm以下かつ平均繊
維長80μm以下であることが好ましい。より好ましく
は平均繊維径が10μm以下かつ均繊維長が50μm以下
であり、さらに好ましくは平均繊維径8μm以下かつ平
均繊維長40μmである。The average fiber diameter and average fiber length of the fibrous inorganic substance (C2) are not particularly limited, but the average fiber diameter in the cured product of the epoxy resin composition is 20 μm or less and the average fiber length is 80 μm or less. Is preferred. More preferably, the average fiber diameter is 10 μm or less and the average fiber length is 50 μm or less, and further preferably, the average fiber diameter is 8 μm or less and the average fiber length is 40 μm.
【0034】繊維状無機物(C2)のアスペクト比は特
には限定しないが、好ましくはエポキシ系樹脂組成物の
硬化物中で5以上である。ここでアスペクト比とは、平
均繊維長を平均繊維径で割った値を指す。平均繊維径が
20μm以上であれば、成形物にした際に十分な機械的
強度が得られ、平均繊維長が80μm以下であれば、成
形性が悪化することもない。同様にアスペクト比が5以
上であれば成形物にした際に十分な機械的強度が得られ
る。The aspect ratio of the fibrous inorganic substance (C2) is not particularly limited, but is preferably 5 or more in the cured product of the epoxy resin composition. Here, the aspect ratio indicates a value obtained by dividing the average fiber length by the average fiber diameter. When the average fiber diameter is 20 μm or more, sufficient mechanical strength can be obtained when a molded product is obtained, and when the average fiber length is 80 μm or less, the moldability does not deteriorate. Similarly, when the aspect ratio is 5 or more, sufficient mechanical strength can be obtained when a molded article is formed.
【0035】本発明における繊維状無機物(C2)の製
造方法は特に限定はせず、原料となるバルクの無機化合
物を溶融紡糸したり、繊維状に成形したものなどを用い
ることができ、また市販のものを用いることもできる。The method for producing the fibrous inorganic substance (C2) in the present invention is not particularly limited, and it is possible to use, for example, a melt-spun or fibrous shape of a bulk inorganic compound as a raw material, and a commercially available one. Can also be used.
【0036】本発明のエポキシ系樹脂組成物には、カー
ボンブラック、酸化鉄などの着色剤、シリコーンゴム、
スチレン系ブロック共重合体、オレフィン系重合体、変
性ニトリルゴム、変性ポリブタジエンゴムなどのエラス
トマー、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂、チタネート
カップリング剤などのカップリング剤、長鎖脂肪酸、長
鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸
のアミド、パラフィンワックスなどの離型剤および有機
過酸化物など架橋剤を任意に添加することができる。The epoxy resin composition of the present invention contains a coloring agent such as carbon black and iron oxide, silicone rubber,
Styrene block copolymers, olefin polymers, modified nitrile rubber, modified polybutadiene rubber and other elastomers, thermoplastic resins such as polystyrene, coupling agents such as titanate coupling agents, long chain fatty acids, metal salts of long chain fatty acids A releasing agent such as an ester of a long-chain fatty acid, an amide of a long-chain fatty acid, or paraffin wax, and a crosslinking agent such as an organic peroxide can be optionally added.
【0037】本発明のエポキシ系樹脂組成物はミキサー
などにより、各原材料を混合した後、溶融混練によって
製造することが好ましい。繊維状無機物(C2)の分散
性向上のため、繊維状無機物(C2)を予め他の成分、
例えばエポキシ樹脂、硬化剤等と予備混合しておくこと
もできる。溶融混練としては、たとえばバンバリーミキ
サー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機お
よびコニーダーなどの公知の混練方法が用いられる。そ
の後、冷却、粉砕し粉末状の樹脂組成物を得ることがで
きるが、成形しやすくするためにこれらの粉末をタブレ
ット化、ペレット化することも好ましく行われる。また
溶融混練後、直接タブレット化することもできる。The epoxy resin composition of the present invention is preferably produced by mixing each raw material with a mixer or the like and then melt-kneading. In order to improve the dispersibility of the fibrous inorganic substance (C2), the fibrous inorganic substance (C2) is previously added to other components,
For example, it may be preliminarily mixed with an epoxy resin, a curing agent, or the like. As the melt kneading, a known kneading method such as a Banbury mixer, a kneader, a roll, a single-screw or twin-screw extruder and a co-kneader is used. Thereafter, the mixture is cooled and pulverized to obtain a powdery resin composition. However, it is also preferable to form these powders into tablets and pellets for easy molding. After melt-kneading, it can be directly made into tablets.
【0038】本発明において半導体装置とは、トランジ
スタやダイオード、抵抗、コンデンサーなどを半導体チ
ップや基板の上に集積し配線して作った電子回路(集積
回路)のことを指し、広くは本発明のエポキシ樹脂組成
物により封止した電子部品を指す。そして本発明のエポ
キシ樹脂組成物を用いて半導体チップからなる半導体素
子を封止することによって半導体装置を得ることができ
る。In the present invention, the term “semiconductor device” refers to an electronic circuit (integrated circuit) formed by integrating and wiring transistors, diodes, resistors, capacitors, and the like on a semiconductor chip or substrate. Refers to an electronic component sealed with an epoxy resin composition. Then, a semiconductor device can be obtained by sealing a semiconductor element formed of a semiconductor chip using the epoxy resin composition of the present invention.
【0039】半導体装置の製造方法としては、例えば、
半導体素子をリードフレームに固定した状態で、本発明
のエポキシ樹脂組成物を、例えば120〜250℃、好
ましくは150〜200℃の温度で、トランスファ成
形、インジェクション成形、注型法などの方法で成形す
ることによりエポキシ樹脂組成物の硬化物によって封止
された半導体装置が製造される。また必要に応じて追加
熱処理(後硬化:例えば、150〜200℃、2〜16
時間)を行うことができる。As a method of manufacturing a semiconductor device, for example,
With the semiconductor element fixed to the lead frame, the epoxy resin composition of the present invention is molded at a temperature of, for example, 120 to 250 ° C., preferably 150 to 200 ° C. by a method such as transfer molding, injection molding, or casting. Thereby, a semiconductor device sealed with a cured product of the epoxy resin composition is manufactured. If necessary, additional heat treatment (post-curing: for example, 150 to 200 ° C., 2 to 16
Time) can be done.
【0040】[0040]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。The present invention will be described below in detail with reference to examples.
【0041】なお、本発明で使用した原材料を次に示
す。なお配合量は、実施例及び比較例の表(表2〜表
5)に重量比で示した。The raw materials used in the present invention are shown below. In addition, the compounding quantity was shown by the weight ratio in the table | surface (Table 2-Table 5) of an Example and a comparative example.
【0042】〈エポキシ樹脂I〉下記化学式(V)で表
される150℃におけるICI粘度0.07Psのエポ
キシ樹脂。<Epoxy resin I> An epoxy resin represented by the following chemical formula (V) and having an ICI viscosity at 150 ° C. of 0.07 Ps.
【化10】 Embedded image
【0043】〈エポキシ樹脂II〉 下記化学式(VI)で
表される150℃におけるICI粘度0.09Psのエ
ポキシ樹脂。<Epoxy resin II> An epoxy resin represented by the following chemical formula (VI) and having an ICI viscosity at 150 ° C. of 0.09 Ps.
【化11】 Embedded image
【0044】〈エポキシ樹脂III〉150℃におけるI
CI粘度2.0Psのエポキシ等量199のクレゾール
ノボラックエポキシ。 〈硬化剤I〉下記化学式(II)で表される水酸基当量2
03、150℃におけるICI粘度0.8Psのビフェ
ニル骨格含有フェノールアラルキル樹脂。<Epoxy resin III> I at 150 ° C.
Cresol novolak epoxy with an epoxy equivalent of 199 with a CI viscosity of 2.0 Ps. <Curing agent I> hydroxyl equivalent 2 represented by the following chemical formula (II)
03, a phenol aralkyl resin having a biphenyl skeleton having an ICI viscosity of 0.8 Ps at 150 ° C.
【化12】 (ただしnは0以上の整数)Embedded image (However, n is an integer of 0 or more)
【0045】〈硬化剤II〉下記化学式(III)で表され
る水酸基当量175、150℃におけるICI粘度0.
8Psのフェニル骨格含有フェノールアラルキル樹脂。<Curing Agent II> Hydroxyl equivalent represented by the following chemical formula (III): 175, ICI viscosity at 150 ° C.
An 8Ps phenyl skeleton-containing phenol aralkyl resin.
【化13】 (ただしnは0以上の整数)Embedded image (However, n is an integer of 0 or more)
【0046】〈硬化剤III〉150℃におけるICI粘
度2.2Psの水酸基当量107のフェノールノボラッ
ク樹脂。 〈繊維状無機物以外の無機質充填材〉平均粒径が約23
μmの非晶性球状溶融シリカ。 〈シランカップリング剤〉N−フェニルアミノプロピル
トリメトキシシラン。 〈硬化促進剤I〉トリフェニルホスフィン。 〈硬化促進剤II〉テトラフェニルホスホニウムテトラフ
ェニルボレート。 〈着色剤〉カーボンブラック。 〈離型剤〉カルナバワックス 。 〈繊維状無機物I〉表1に記載。 〈繊維状無機物II〉表1に記載。<Curing Agent III> A phenol novolak resin having an ICI viscosity of 2.2 Ps at 150 ° C. and a hydroxyl equivalent of 107. <Inorganic filler other than fibrous inorganic substance> Average particle size is about 23
μm amorphous spherical fused silica. <Silane coupling agent> N-phenylaminopropyltrimethoxysilane. <Curing accelerator I> Triphenylphosphine. <Curing accelerator II> Tetraphenylphosphonium tetraphenylborate. <Colorant> Carbon black. <Release agent> Carnauba wax. <Fibrous inorganic substance I> described in Table 1. <Fibrous inorganic substance II> described in Table 1.
【0047】[0047]
【表1】 各成分を、表2〜表5に示した組成比で、ミキサーによ
りドライブレンドした。ただし添加する繊維状無機物を
添加する場合は、充填剤全重量に対し3.4%添加した。
これを、ロール表面温度92℃のミキシングロールを用
いて6分間加熱混練後、冷却、粉砕して半導体封止用の
エポキシ樹脂組成物を製造した。【table 1】 Each component was dry-blended by a mixer at the composition ratios shown in Tables 2 to 5. However, when adding a fibrous inorganic substance to be added, 3.4% was added to the total weight of the filler.
This was heated and kneaded for 6 minutes using a mixing roll having a roll surface temperature of 92 ° C., and then cooled and pulverized to produce an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
【0048】この樹脂組成物を用いて、低圧トランスフ
ァー成形法により180℃、キュアータイム150秒の
条件で、表面に窒化膜処理をした模擬素子を搭載した、
チップサイズ10×10mmの176pinLQFP
(外形:23×23×1.4mm、フレーム材料:銅)
を成形し、175℃、8時間の条件でポストキュアーし
て下記の物性測定法により各樹脂組成物の物性を評価し
た。Using this resin composition, a simulated element having a surface treated with a nitride film was mounted by low-pressure transfer molding under the conditions of 180 ° C. and a cure time of 150 seconds.
176pinLQFP with chip size 10 × 10mm
(Outer dimensions: 23 x 23 x 1.4 mm, frame material: copper)
Was molded and post-cured at 175 ° C. for 8 hours, and the physical properties of each resin composition were evaluated by the following physical property measuring methods.
【0049】半田耐熱性:176pinLQFPを20
個成形し、85℃/70%RHで200時間加湿後、最
高温度245℃のIRリフロー炉で15秒間加熱処理
し、外部クラックの発生したパッケージ数を調べた。Solder heat resistance: 176 pin LQFP is 20
After individual molding and humidification at 85 ° C./70% RH for 200 hours, heat treatment was performed for 15 seconds in an IR reflow furnace at a maximum temperature of 245 ° C., and the number of packages having external cracks was determined.
【0050】高温半田耐熱性:上記の半田耐熱性と同様
の試験であるが、IRリフロー炉の最高温度を275℃
とした。High temperature solder heat resistance: The same test as the above solder heat resistance, except that the maximum temperature of the IR reflow furnace is 275 ° C.
And
【0051】密着性:176pinLQFPを20個成
形し、85℃/70%RHで200時間加湿後、最高温
度275℃のIRリフロー炉で15秒間加熱処理したの
ち、リードフレームの銀メッキ部分の剥離状況を超音波
探傷器(日立建機(株)製 「mi−scope1
0」)で観測し、剥離の発生したパッケージ数を調べ
た。なお、実施例1〜16、比較例1〜17について、
本発明における充填材の割合、すなわち樹脂組成物の重
量に対する、樹脂組成物を空気中、600℃で24時間
燃焼した後の残分重量の割合を測定しが、その値は、表
2〜表6に示されている無機充填材の組成割合に一致し
た。Adhesion: 20 pieces of 176 pin LQFP were formed, humidified at 85 ° C./70% RH for 200 hours, and then heat-treated in an IR reflow furnace at a maximum temperature of 275 ° C. for 15 seconds. With an ultrasonic flaw detector (“mi-scope1” manufactured by Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.)
0 "), and the number of packages where peeling occurred was examined. In addition, about Examples 1-16 and Comparative Examples 1-17,
The proportion of the filler in the present invention, that is, the proportion of the residual weight after burning the resin composition in air at 600 ° C. for 24 hours with respect to the weight of the resin composition was measured. This was consistent with the composition ratio of the inorganic filler shown in FIG.
【0052】表2〜表5に評価結果を示す。実施例に見
られるように本発明のエポキシ樹脂組成物は半田耐熱
性、高温半田耐熱性、密着性に優れている。Tables 2 to 5 show the evaluation results. As seen from the examples, the epoxy resin composition of the present invention is excellent in solder heat resistance, high-temperature solder heat resistance, and adhesion.
【0053】[0053]
【表2】 [Table 2]
【0054】[0054]
【表3】 [Table 3]
【0055】[0055]
【表4】 [Table 4]
【0056】[0056]
【表5】 [Table 5]
【0057】これに対し比較例では、高温半田耐熱性、
密着性について劣ることが分かる。このように、繊維状
無機物を配合し、充填材の割合が満たされることによっ
てのみ十分な性能が発揮されることが分かる。On the other hand, in the comparative example, high-temperature solder heat resistance,
It can be seen that the adhesion is inferior. Thus, it can be seen that sufficient performance is exhibited only when the fibrous inorganic substance is blended and the proportion of the filler is satisfied.
【0058】[0058]
【発明の効果】充填材の割合がエポキシ系樹脂組成物全
体の86〜96重量%であり、繊維状無機物を含有する
ことにより、高い高温半田耐熱性を有するエポキシ系樹
脂組成物が得られる。According to the present invention, the proportion of the filler is 86 to 96% by weight of the entire epoxy resin composition, and the epoxy resin composition having high high-temperature solder heat resistance can be obtained by containing the fibrous inorganic substance.
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/31 Fターム(参考) 4J002 CC03X CD05W DE076 DE078 DE088 DE098 DE136 DE138 DE146 DE148 DE236 DJ016 DJ018 DJ036 DJ046 EN017 EU117 EW007 EW177 FA038 FA048 FD016 FD147 GQ05 4J036 AA02 AD08 AD09 DC02 DC03 DC40 DD07 DD09 FA01 FA02 FA03 FA05 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA06 EB03 EB04 EB12 EB13 EC05 EC09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 23/31 F-term (Reference) 4J002 CC03X CD05W DE076 DE078 DE088 DE098 DE136 DE138 DE146 DE148 DE236 DJ016 DJ018 DJ036 DJ046 EN017 EU117 EW007 EW177 FA038 FA048 FD016 FD147 GQ05 4J036 AA02 AD08 AD09 DC02 DC03 DC40 DD07 DD09 FA01 FA02 FA03 FA05 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA06 EB03 EB04 EB12 EB13 EC05 EC09
Claims (9)
材(C)、硬化促進剤(D)からなるエポキシ系樹脂組成
物であって、前記エポキシ樹脂(A)が、下記化学式
(I)で示されるエポキシ樹脂を含有し、充填材(C)
の割合がエポキシ系樹脂組成物全体の86〜96重量%
であり、充填材(C)が無機充填材(C1)および繊維
状無機物(C2)を含有することを特徴とするエポキシ系
樹脂組成物。 【化1】 (式(I)中で、R1〜R8は水素原子またはアルキル基
またはハロゲン原子を示し、同一であっても、異なって
いても良い。)An epoxy resin composition comprising an epoxy resin (A), a curing agent (B), a filler (C), and a curing accelerator (D), wherein the epoxy resin (A) has the following chemical formula: A filler (C) containing the epoxy resin represented by (I)
Is 86 to 96% by weight of the entire epoxy resin composition
An epoxy resin composition, wherein the filler (C) contains an inorganic filler (C1) and a fibrous inorganic substance (C2). Embedded image (In the formula (I), R 1 to R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom, and may be the same or different.)
またはアルミニウムの酸化物であることを特徴とする請
求項1に記載のエポキシ系樹脂組成物。2. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the fibrous inorganic substance (C2) is an oxide of silicon or an oxide of aluminum.
組成物の硬化物中での平均繊維径が20μm以下、かつ
平均繊維長が80μm以下であることを特徴とする請求
項1または2のいずれかに記載のエポキシ系樹脂組成
物。3. The fibrous inorganic substance (C2) has a mean fiber diameter of 20 μm or less and a mean fiber length of 80 μm or less in a cured product of the epoxy resin composition. The epoxy resin composition according to any one of the above.
組成物の硬化物中でのアスペクト比が5以上であること
を特徴とする請求項1〜3いずれかに記載のエポキシ系
樹脂組成物。4. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein an aspect ratio of the fibrous inorganic substance (C2) in the cured product of the epoxy resin composition is 5 or more. object.
(III)で与えられる硬化剤を含有することを特徴とす
る請求項1〜4いずれかに記載のエポキシ系樹脂組成
物。 【化2】 (式(II)中で、nは0または1以上の整数。) 【化3】 (式(III)中で、nは0または1以上の整数。)5. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the curing agent (B) contains a curing agent represented by the following chemical formula (II) or (III). Embedded image (In the formula (II), n is 0 or an integer of 1 or more.) (In the formula (III), n is 0 or an integer of 1 or more.)
る硬化促進剤を含有することを特徴とする請求項1〜5
いずれか記載のエポキシ樹脂組成物。(式(IV)で、R
9〜R18は水素原子または1価の有機基を示し、同一であ
っても、異なっていても良い。) 【化4】 6. A method according to claim 1, wherein the curing accelerator (D) contains a curing accelerator represented by the formula (IV).
The epoxy resin composition according to any one of the above. (In the formula (IV), R
9 to R 18 represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and may be the same or different. )
(C)全体の2.5〜50重量%であることを特徴とする
請求項1〜6いずれかに記載のエポキシ系樹脂組成物。7. The method according to claim 1, wherein the content of the fibrous inorganic substance (C2) is
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of the epoxy resin (C) is 2.5 to 50% by weight of the whole.
特徴とする請求項1〜7いずれかに記載のエポキシ系樹
脂組成物。8. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the filler (C) contains spherical silica.
樹脂組成物の硬化物によって封止されたことを特徴とす
る半導体装置。9. A semiconductor device sealed with a cured product of the epoxy resin composition according to claim 1.
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