JP2003268071A - Epoxy resin composition and semiconductor device using the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition which has excellent crack resistance and adhesiveness, especially adhesiveness to copper, when reflowed. <P>SOLUTION: This epoxy resin composition contains (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, (C) a filler and (D) an episulfied resin as essential components. (D) The episulfide resin is preferably a bisphenol type episulfide resin represented by general formula (I), more preferably a bisphenol A type episulfide resin represented by general formula (II). <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、成形性および信頼
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。TECHNICAL FIELD 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】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化合物、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。2. Description of the Related Art As a sealing method for electronic circuit parts such as semiconductor devices, hermetic seals made of metal or ceramics and resin seals made of a phenol compound, a silicone resin, an epoxy resin, etc. have been conventionally proposed. The resin used for such sealing is called a sealing material resin. Among them, the resin encapsulation with an epoxy resin is most actively used from the viewpoint of the balance of economic efficiency, productivity and physical properties. As a sealing method using an epoxy resin, a method of using a composition obtained by adding a curing agent, a filler, etc. to an epoxy resin, setting a semiconductor element in a mold, and sealing by a transfer molding method is generally performed. It is being appreciated.

【０００３】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、信頼性および成形性などがあり、
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 characteristics required of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation include reliability and moldability.
As for reliability, solder heat resistance, high temperature reliability, heat resistance reliability,
Moisture resistance and the like include moldability such as fluidity, hot hardness, and burrs.

【０００４】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
方式”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きている。Recently, the mounting of a semiconductor device package on a printed circuit board has been promoted with higher density and automation. Instead of the conventional "insertion mounting method" in which lead pins are inserted into holes in the board, the semiconductor device package is mounted on the surface of the substrate. "Surface mounting method" for soldering solder has become popular. Along with this, the semiconductor device package has 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
Due to advances in fine processing technology, TSO with a thickness of 2 mm or less
P, TQFP and LQFP are becoming mainstream. Therefore, it is more susceptible to external influences such as humidity and temperature, and reliability such as solder heat resistance, high temperature reliability, and heat resistance reliability will become more important in the future.

【０００５】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が、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ため、
半導体装置パッケージ全体が高温にさらされる。このと
き封止樹脂組成物とパッケージ内部のリードフレーム、
半導体チップなどの各部材間に熱応力等のストレスがか
かり、そのため、封止樹脂組成物の密着性が悪いと封止
材とパッケージ内の部材との間に剥離が発生し、さらに
その剥離を起点としてクラックが発生したり、剥離部分
に水分が析出し、半導体の信頼性を低下させる。従って
半導体用封止樹脂組成物において部材との密着性は非常
に重要となる。特に、近年はコスト面や電気特性の点か
ら銅をリードフレームの部材とすることが多くなってき
ているため銅との密着性を向上させることは非常に重要
である。In surface mounting, usually solder reflow is used for mounting. In this method, the semiconductor device packages are placed on a substrate, exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher, and the solder previously attached to the substrate is soldered. In order to melt and bond the semiconductor device package to the substrate surface,
The entire semiconductor device package is exposed to high temperatures. At this time, the encapsulating resin composition and the lead frame inside the package,
Stress such as thermal stress is applied between each member such as a semiconductor chip, so that if the adhesiveness of the encapsulating resin composition is poor, peeling occurs between the encapsulating material and the members in the package, and further peeling occurs. A crack is generated as a starting point or moisture is deposited on a peeled portion, which lowers the reliability of the semiconductor. Therefore, in the encapsulating resin composition for semiconductors, the adhesion to the member is very important. In particular, in recent years, copper is often used as a member of a lead frame from the viewpoint of cost and electrical characteristics, so it is very important to improve the adhesion to copper.

【０００６】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が、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
になり半導体用封止樹脂組成物にはこれまで以上の高温
に耐えうる密着性が求められている。Further, in recent years, lead-free solders containing no lead have been used from the viewpoint of environmental protection. However, lead-free solders have a high melting point, so that the reflow temperature also rises and the semiconductor encapsulating resin composition. Objects are required to have adhesiveness capable of withstanding higher temperatures than ever before.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、半導
体パッケージ部材、特に銅との密着性が高く、リフロー
時の耐クラック性などの信頼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。An object of the present invention is to provide a resin composition having high adhesion to a semiconductor package member, particularly copper, and having excellent reliability such as crack resistance during reflow. It is to enable a resin-encapsulated semiconductor corresponding to a higher reflow temperature.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、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）と
エピスルフィド樹脂（Ｄ）を必須成分として配合してな
ることを特徴とするエポキシ系樹脂組成物。」である。In order to solve the above problems, the present invention mainly has the following configuration. That is,
"Epoxy resin composition comprising an epoxy resin (A), a curing agent (B), a filler (C) and an episulfide resin (D) as essential components."

【０００９】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を詳述する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The constitution of the present invention will be described in detail below.

【００１０】本発明のエポキシ系樹脂組成物は、エポキ
シ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填材（Ｃ）とエピスル
フィド樹脂（Ｄ）を必須成分として配合してなる。以
下、各成分について順に説明する。The epoxy resin composition of the present invention comprises an epoxy resin (A), a curing agent (B), a filler (C) and an episulfide resin (D) as essential components. Hereinafter, each component will be described in order.

【００１１】本発明におけるエポキシ樹脂（Ａ）は１分
子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に限
定されず、これらの具体例としては、たとえばクレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂、ビスヒドロキシビフェニ
ル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、線状脂肪族型エポキ
シ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、
ハロゲン化エポキシ樹脂およびスピロ環含有エポキシ樹
脂などがあげられる。The epoxy resin (A) in the present invention is not particularly limited as long as it has two or more epoxy groups in one molecule, and specific examples thereof include, for example, cresol novolac type epoxy resin and bishydroxybiphenyl type. Epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin,
Bisphenol F type epoxy resin, linear aliphatic type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, heterocyclic epoxy resin,
Examples thereof include halogenated epoxy resins and spiro ring-containing epoxy resins.

【００１２】その中でも、リードフレーム部材に対する
密着性の良い、化学式（III）で表されるビフェニル型
エポキシや、化学式（IV）で表されるビスフェノール型
エポキシが好ましい。Among them, the biphenyl type epoxy represented by the chemical formula (III) and the bisphenol type epoxy represented by the chemical formula (IV) having good adhesion to the lead frame member are preferable.

【００１３】[0013]

【化９】 （式中、Ｒ₇〜Ｒ₁₀は、水素原子またはメチル基を示
す。）[Chemical 9] (In the formula, R _{7 to} R ₁₀ represent a hydrogen atom or a methyl group.)

【００１４】[0014]

【化１０】 （式中、Ｒ₁₁〜Ｒ₁₆は、水素原子またはメチル基を示
す。）[Chemical 10] (In the formula, R _{11 to} R ₁₆ represent a hydrogen atom or a methyl group.)

【００１５】用途によっては２種以上のエポキシ樹脂を
併用しても良いが、半導体装置封止用としては密着性の
点からビフェニル型エポキシやビスフェノール型エポキ
シを単体あるいは併せて、全エポキシ樹脂（Ａ）中に５
０重量％以上含むことが好ましい。Two or more kinds of epoxy resins may be used in combination depending on the application, but for the purpose of sealing a semiconductor device, biphenyl type epoxy or bisphenol type epoxy is used alone or in combination, and all epoxy resins (A ) In 5
It is preferable to contain 0% by weight or more.

【００１６】本発明では信頼性の点からエポキシ樹脂
（Ａ）の添加量は組成物全体に対して２．０〜１５．０
重量％が好ましい。In the present invention, the epoxy resin (A) is added in an amount of 2.0 to 15.0 with respect to the entire composition from the viewpoint of reliability.
Weight percent is preferred.

【００１７】本発明における硬化剤（Ｂ）はエポキシ樹
脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば特に限定さ
れず、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。なかでも、半導体装置封止用とし
ては、耐熱性、耐湿性および保存性に優れる点から、フ
ェノール性水酸基を有する硬化剤が好ましい。フェノー
ル性水酸基を有する硬化剤の具体例としては、フェノー
ルノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフト
ールノボラック樹脂などのノボラック樹脂、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、ナフトールアラルキル樹脂、下記化学式（Ｖ）で表
されるフェノールアラルキル樹脂、The curing agent (B) in the present invention is not particularly limited as long as it reacts with the epoxy resin (A) and is cured. Specific examples thereof include novolac resins such as phenol novolac and cresol novolac, and bisphenol. Examples thereof include bisphenol compounds such as A, acid anhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride, and pyromellitic anhydride, and aromatic amines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone. Among them, a curing agent having a phenolic hydroxyl group is preferable for sealing a semiconductor device because of its excellent heat resistance, moisture resistance and storage stability. Specific examples of the curing agent having a phenolic hydroxyl group include novolac resins such as phenol novolac resin, cresol novolac resin and naphthol novolac resin, tris (hydroxyphenyl) methane, 1,1,2-tris (hydroxyphenyl) ethane, 1 , 1,3-Tris (hydroxyphenyl) propane, a condensed compound of terpene and phenol, a dicyclopentadiene skeleton-containing phenol resin, a naphthol aralkyl resin, a phenol aralkyl resin represented by the following chemical formula (V),

【００１８】[0018]

【化１１】 （式中のｎは０または１以上の整数、Ｒ₁₇〜Ｒ₂₄は水素
またはメチル基を表す。） 下記化学式（VI）で表されるビフェニル骨格含有フェノ
ール樹脂、[Chemical 11] (In the formula, n is 0 or an integer of 1 or more, R _{17 to} R ₂₄ are hydrogen or a methyl group.) Biphenyl skeleton-containing phenol resin represented by the following chemical formula (VI),

【００１９】[0019]

【化１２】 （式中のｎは０または１以上の整数、Ｒ₂₅〜Ｒ₃₂は水素
またはメチル基。） 下記化学式（VII）および（VIII）で表される繰り返し
単位構造を有するフェノール化合物などがあげられる。[Chemical 12] (In the formula, n is 0 or an integer of 1 or more, and R _{25 to} R ₃₂ are hydrogen or a methyl group.) Phenol compounds having a repeating unit structure represented by the following chemical formulas (VII) and (VIII) are listed.

【００２０】[0020]

【化１３】 [Chemical 13]

【００２１】[0021]

【化１４】 （Ｒ₃₃〜Ｒ₄₀は水素原子またはメチル基を表す。） 硬化剤（Ｂ）は、用途によっては２種類以上の硬化剤を
併用しても良い。[Chemical 14] (R _{33 to} R ₄₀ represent a hydrogen atom or a methyl group.) As the curing agent (B), two or more types of curing agents may be used in combination depending on the application.

【００２２】硬化剤（Ｂ）の全エポキシ樹脂組成物に対
する含有量は通常２．５〜１２重量％であり、エポキシ
樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比は官能基数で通常
１．５〜０．５である。The content of the curing agent (B) in the total epoxy resin composition is usually 2.5 to 12% by weight, and the compounding ratio of the epoxy resin (A) and the curing agent (B) is usually 1. It is 5 to 0.5.

【００２３】本発明はエピスルフィド樹脂（Ｄ）を必須
成分として配合する。ここではエピスルフィド樹脂とは
エピスルフィド基を１分子中に２個以上有する化合物全
般を示す。エピスルフィド樹脂の好ましい例としては下
に示すような化合物が挙げられる。In the present invention, the episulfide resin (D) is blended as an essential component. Here, the episulfide resin refers to all compounds having two or more episulfide groups in one molecule. Preferred examples of the episulfide resin include the compounds shown below.

【００２４】[0024]

【化１５】 （Ｒ₄₁〜Ｒ₄₄は水素またはメチル基。）[Chemical 15] (R _{41 to} R ₄₄ are hydrogen or a methyl group.)

【００２５】[0025]

【化１６】 [Chemical 16]

【００２６】[0026]

【化１７】 [Chemical 17]

【００２７】[0027]

【化１８】 （式中、Ｒ₁〜Ｒ₆は水素原子または炭素数１〜４の低級
アルキル基を示す。）[Chemical 18] (In the formula, R _{1 to} R ₆ represent a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

【００２８】特に本発明においては化学式（Ｉ）で示さ
れるビスフェノール型エピスルフィド樹脂を用いること
が好ましく、なかでも下記化学式（II）で示されるビス
フェノールＡ型エピスルフィド樹脂が好ましい。In the present invention, the bisphenol type episulfide resin represented by the chemical formula (I) is preferably used, and the bisphenol A type episulfide resin represented by the following chemical formula (II) is particularly preferable.

【００２９】[0029]

【化１９】 エピスルフィド樹脂、特に化学式（Ｉ）で表されるビス
フェノール型エピスルフィド樹脂を添加することによ
り、成形性に優れ、また、特に銅に対する密着性に優れ
たエポキシ樹脂組成物を提供することができる。また、
エピスルフィド樹脂を添加することにより、難燃性が高
くなり、従来使用されていた難燃剤、難燃助剤を使用し
なくても難燃性を維持することができる。このことによ
り、従来から難燃剤として使用してきたハロゲン化合物
を樹脂組成物に添加する必要がなくなり、環境保護の点
で好ましい。[Chemical 19] By adding an episulfide resin, particularly a bisphenol type episulfide resin represented by the chemical formula (I), it is possible to provide an epoxy resin composition having excellent moldability and particularly excellent adhesion to copper. Also,
By adding the episulfide resin, the flame retardancy is enhanced, and the flame retardancy can be maintained without using the conventionally used flame retardant or flame retardant auxiliary. This eliminates the need to add a halogen compound, which has been conventionally used as a flame retardant, to the resin composition, which is preferable in terms of environmental protection.

【００３０】エピスルフィド樹脂（Ｄ）の添加量は硬化
性、他の部材に対しての密着性の兼ね合いから、エポキ
シ樹脂組成物全体に対して０．１〜１０．０重量％が好
ましく、０．２〜５．０重量％が更に好ましいが、添加
量はこれに限定されるものではない。The addition amount of the episulfide resin (D) is preferably 0.1 to 10.0% by weight based on the whole epoxy resin composition, considering the curability and the adhesion to other members. 2 to 5.0% by weight is more preferable, but the addition amount is not limited to this.

【００３１】また、本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）
と硬化剤（Ｂ）の硬化反応やエピスルフィド樹脂（Ｄ）
の縮合反応を促進するため硬化触媒を用いても良い。硬
化触媒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、テトラフェニルホスホニウムテトラフ
ェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラベ
ンゾイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニ
ウムテトラナフトイックアシッドボレートなどの有機ホ
スフィン化合物およびそれらの塩などがあげられる。特
に好ましいものとしてトリフェニルホスフィン、１，８
−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、テト
ラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどが
挙げられる。Further, in the present invention, the epoxy resin (A)
And curing reaction of curing agent (B) and episulfide resin (D)
A curing catalyst may be used to accelerate the condensation reaction of. The curing catalyst is not particularly limited as long as it accelerates the curing reaction, and for example, 2-methylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-. Imidazole compounds such as methylimidazole and 2-heptadecylimidazole, triethylamine, benzyldimethylamine, α-methylbenzylmethylamine, 2-
Tertiary amine compounds such as (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 and salts thereof, zirconium tetramethoxy Compounds, organometallic compounds such as zirconium tetrapropoxide, tetrakis (acetylacetonato) zirconium, tri (acetylacetonato) aluminum and triphenylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, tributylphosphine, tri (p
-Methylphenyl) phosphine, tri (nonylphenyl) phosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium tetrabenzoic acid borate, tetraphenylphosphonium tetranaphthoic acid borate, and other organic phosphine compounds and salts thereof. . Particularly preferred is triphenylphosphine, 1,8
-Diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate and the like.

【００３２】これらの硬化触媒は、用途によっては２種
以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂
（Ａ）とエピスルフィド樹脂（Ｄ）の合計量１００重量
部に対して０．１〜１０重量部の範囲が望ましい。Two or more kinds of these curing catalysts may be used in combination depending on the use, and the addition amount thereof is 0.1 to 100 parts by weight of the total amount of the epoxy resin (A) and the episulfide resin (D). A range of 10 parts by weight is desirable.

【００３３】本発明における充填材（Ｃ）の種類は、球
状の溶融シリカ（ｃ）が好ましく、その割合が充填材
（Ｃ）全体に対して８０重量％以上であることが好まし
い。一般に充填材（Ｃ）の割合が大きくなるにつれて流
動性などの成形性は悪化するが、球状の溶融シリカ
（ｃ）を使用することにより流動性の悪化をより抑える
ことができる。球状溶融シリカ（ｃ）の粒径については
平均粒径（メジアン径）が２０μｍ以下であることが好
ましい。異なる粒度分布の球状シリカを混合して用いる
ことも可能である。The type of the filler (C) in the present invention is preferably spherical fused silica (c), and the proportion thereof is preferably 80% by weight or more based on the whole filler (C). Generally, the moldability such as fluidity deteriorates as the proportion of the filler (C) increases, but the use of spherical fused silica (c) can further suppress the deterioration of fluidity. Regarding the particle size of the spherical fused silica (c), the average particle size (median size) is preferably 20 μm or less. It is also possible to mix and use spherical silica having different particle size distributions.

【００３４】充填材（Ｃ）の割合は全樹脂組成物中で８
０〜９６重量％であることが好ましい。充填材の割合を
上げることにより耐クラック性が向上する。更に、半田
リフローの温度が２６０℃になるような“鉛フリー半
田”にも対応が可能になることから、充填材（Ｃ）の割
合が８５重量％以上９６重量％以下にすることがより好
ましい。The proportion of the filler (C) is 8 in the whole resin composition.
It is preferably from 0 to 96% by weight. The crack resistance is improved by increasing the proportion of the filler. Further, since it is possible to deal with "lead-free solder" such that the solder reflow temperature becomes 260 ° C, it is more preferable that the proportion of the filler (C) is 85% by weight or more and 96% by weight or less. .

【００３５】用途によっては２種類以上の充填材を併用
することができ、併用する充填材としては、無機質充填
材が好ましく、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、アスベスト、ガラス繊維などがあげられる。これら
併用する充填材の形状や平均粒径はとくに限定されない
が、流動性、成形性の点から球状が好ましく、また平均
粒径は２０μｍ以下であることが好ましい。Two or more kinds of fillers can be used in combination depending on the use. As the filler to be used in combination, an inorganic filler is preferable, and specifically, fused silica, crystalline silica,
Examples thereof include calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesia, clay, talc, calcium silicate, titanium oxide, asbestos and glass fiber. The shape and average particle size of the fillers used in combination are not particularly limited, but spherical is preferable from the viewpoint of fluidity and moldability, and the average particle size is preferably 20 μm or less.

【００３６】本発明において、信頼性を向上させる目的
でシランカップリング剤（Ｅ）を添加することが好まし
い。シランカップリング剤（Ｅ）としては、公知のシラ
ンカップリング剤を用いることができる。その具体例と
してはγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、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−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメ
チルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
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−メルカプト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などがあ
げられ、用途によっては２種類以上を添加してもよい。In the present invention, it is preferable to add a silane coupling agent (E) for the purpose of improving reliability. As the silane coupling agent (E), a known silane coupling agent can be used. Specific examples thereof include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane,
γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, N
-Β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ -Mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltriethoxysilane and the like are mentioned, and two or more kinds may be added depending on the use.

【００３７】シランカップリング剤（Ｅ）の添加量は、
成形性と信頼性の点から通常、充填材１００重量部に対
して０．１〜５重量部、好ましくは０．２〜３重量部、
特に好ましくは０．３〜１．５重量部である。シランカ
ップリング剤（Ｅ）は他の成分と一緒に混合することに
より添加することができるが、本発明においては充填材
（Ｃ）をシランカップリング剤（Ｅ）であらかじめ表面
処理することが、信頼性、接着性、流動性の向上の点で
好ましい。The amount of the silane coupling agent (E) added is
From the viewpoint of moldability and reliability, usually 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.2 to 3 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the filler,
It is particularly preferably 0.3 to 1.5 parts by weight. The silane coupling agent (E) can be added by mixing it with other components, but in the present invention, the surface treatment of the filler (C) with the silane coupling agent (E) in advance, It is preferable in terms of improving reliability, adhesiveness and fluidity.

【００３８】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 includes a coloring agent such as carbon black and iron oxide, silicone rubber,
Styrene block copolymers, olefin polymers, elastomers such as modified nitrile rubber and modified polybutadiene rubber, thermoplastic resins such as polystyrene, coupling agents such as titanate coupling agents, long chain fatty acids, metal salts of long chain fatty acids. A long-chain fatty acid ester, a long-chain fatty acid amide, a release agent such as paraffin wax, and a cross-linking agent such as an organic peroxide can be optionally added.

【００３９】本発明のエポキシ系樹脂組成物は溶融混練
によって製造することが好ましい。具体的には、原料を
ミキサー等である程度混合し、この混合した原料につい
て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
混練方法を用いて６０〜１４０℃の温度範囲で溶融混練
することにより、製造される。このエポキシ系樹脂組成
物は通常粉末またはタブレット状態から、成形によって
半導体封止に供される。半導体素子を封止する方法とし
ては、低圧トランスファー成形法が一般的であるがイン
ジェクション成形法や圧縮成形法も可能である。成形条
件としては、たとえばエポキシ樹脂組成物を成形温度１
５０℃〜２００℃、成形圧力５〜１５ＭＰａ、成形時間
（キュアタイム）３０〜３００秒で成形し、エポキシ樹
脂組成物の硬化物とすることによって半導体装置が製造
される。また、必要に応じて上記成形物を１００〜２０
０℃で２〜１５時間、追加加熱処理（ポストキュア）も
行われる。The epoxy resin composition of the present invention is preferably produced by melt kneading. Specifically, the raw materials are mixed to some extent with a mixer or the like, and the mixed raw materials are mixed at a temperature of 60 to 140 ° C. using a known kneading method such as Banbury mixer, kneader, roll, single-screw or twin-screw extruder, and cokneader. It is manufactured by melt-kneading in the temperature range of. This epoxy resin composition is usually used in the form of powder or tablet for molding a semiconductor by molding. As a method for sealing the semiconductor element, a low-pressure transfer molding method is generally used, but an injection molding method or a compression molding method is also possible. The molding conditions include, for example, an epoxy resin composition at a molding temperature of 1
A semiconductor device is manufactured by molding at 50 ° C. to 200 ° C., a molding pressure of 5 to 15 MPa, and a molding time (cure time) of 30 to 300 seconds to obtain a cured product of an epoxy resin composition. In addition, if necessary, the above-mentioned molded product is added to 100 to 20
Additional heat treatment (post cure) is also performed at 0 ° C. for 2 to 15 hours.

【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。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【００４１】[実施例１〜７、比較例１〜５]本発明で使
用した原材料は以下の通りである。 〈エポキシ樹脂Ｉ〉下記化学式で表されるビスフェノー
ルＦ型エポキシ樹脂（エポキシ等量１９２）[Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5] The raw materials used in the present invention are as follows. <Epoxy resin I> Bisphenol F type epoxy resin represented by the following chemical formula (epoxy equivalent 192)

【００４２】[0042]

【化２０】 [Chemical 20]

【００４３】〈エポキシ樹脂II〉４，４’−ビス（２，
３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テト
ラメチルビフェニル（エポキシ等量１９３） 〈エポキシ樹脂III〉ｏ−クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂（エポキシ当量１９４） 〈硬化剤Ｉ〉水酸基当量が１０８のフェノールノボラッ
ク樹脂 〈硬化剤II〉水酸基当量が１７５のフェノールアラルキ
ル樹脂 〈エピスルフィド樹脂〉下記化学式（II）で表されるビ
スフェノールＡ型エピスルフィド樹脂（ジャパンエポキ
シレジン社製”ＹＬ７０００”）<Epoxy resin II>4,4'-bis (2,4
3-epoxypropoxy) -3,3 ′, 5,5′-tetramethylbiphenyl (epoxy equivalent 193) <epoxy resin III> o-cresol novolac type epoxy resin (epoxy equivalent 194) <curing agent I> hydroxyl equivalent 108 phenol novolac resin <Curing agent II> Phenol aralkyl resin having a hydroxyl equivalent of 175 <Episulfide resin> Bisphenol A type episulfide resin represented by the following chemical formula (II) ("YL7000" manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.)

【００４４】[0044]

【化２１】 [Chemical 21]

【００４５】〈無機質充填材〉平均粒径が約１０μｍの
非晶性球状溶融シリカ 〈シランカップリング剤Ｉ〉Ｎ−フェニルアミノプロピ
ルトリメトキシシラン 〈シランカップリング剤II〉γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン （シランカップリング剤は前もって無機充填材と混合し
ておいた。） 〈硬化促進剤〉トリフェニルホスフィン 〈着色剤〉カーボンブラック（配合量は同一で樹脂組成
物に対し０．２重量％） 〈離型剤〉カルナバワックス（配合量は同一で樹脂組成
物に対し０．３重量％） 各成分を、表１に示した組成比で、ミキサーによりドラ
イブレンドした。これを、ロール表面温度９０℃のミキ
シングロールを用いて５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。シラ
ンカップリング剤、カーボンブラック、カルナバワック
スの組成物への配合量は一律のため、表からは省略し
た。なお、表中の数字は重量％を表す。<Inorganic filler> Amorphous spherical fused silica having an average particle size of about 10 μm <Silane coupling agent I> N-phenylaminopropyltrimethoxysilane <Silane coupling agent II> γ-mercaptopropyltrimethoxysilane (The silane coupling agent was mixed with the inorganic filler in advance.) <Curing accelerator> Triphenylphosphine <Colorant> Carbon black (the compounding amount was the same, but 0.2% by weight based on the resin composition) < Release Agent> Carnauba Wax (The same compounding amount and 0.3% by weight based on the resin composition) The respective components were dry blended by a mixer in the composition ratio shown in Table 1. This was heated and kneaded for 5 minutes using a mixing roll having a roll surface temperature of 90 ° C., cooled and pulverized to produce an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. Since the amounts of the silane coupling agent, carbon black and carnauba wax to be added to the composition were uniform, they were omitted from the table. The numbers in the table represent% by weight.

【００４６】物性の評価は以下の方法で行った。The physical properties were evaluated by the following methods.

【００４７】流動性：EMMI型評価用金型を用い、30gの
封止材のタブレットを70℃に予熱した後、プランジャー
速度25mm/secで成形し、成形物の長さを測定した（単位
ｃｍ）。Fluidity: Using an EMMI type evaluation mold, 30 g of a sealing material tablet was preheated to 70 ° C. and then molded at a plunger speed of 25 mm / sec, and the length of the molded product was measured (unit: unit). cm).

【００４８】難燃性試験：５″×１／２″×１／１６″
の燃焼試験片を成形・ポストキュアーし、ＵＬ９４規格
に従い難燃性を評価した。Flame retardancy test: 5 "x 1/2" x 1/16 "
The flammability test piece was molded and post-cured, and the flame retardancy was evaluated according to UL94 standard.

【００４９】樹脂組成物を用いて、低圧トランスファー
成形法により１７５℃、キュアータイム９０秒間の条件
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：
２４×２４×１．４ｍｍ、フレーム材料：銅、リードフ
レーム部：銀メッキ）を成形し、１７５℃、４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。なお、ポストキュアーは１７
５℃、４時間とした。Using the resin composition, a low pressure transfer molding method was carried out under conditions of 175 ° C. and a curing time of 90 seconds to mount a simulated element having a nitride film on the surface and a chip size of 10 × 10 mm, 176 pin LQFP (outer shape:
24 × 24 × 1.4 mm, frame material: copper, lead frame part: silver plating) is molded, post-cured at 175 ° C. for 4 hours, and the physical properties of each resin composition are evaluated by the following physical property measurement methods. did. The post cure is 17
It was set to 5 ° C. for 4 hours.

【００５０】耐クラック性：上記１７６ｐｉｎＬＱＦＰ
を２０個成形し、ポストキュアー後、８５℃／６０％Ｒ
Ｈで１６８時間加湿後、最高温度２６０℃のＩＲリフロ
ー炉で２分間加熱処理し、目視により外部クラックの発
生したパッケージ数を調べた。Crack resistance: 176 pin LQFP described above
Molded 20 pieces, post cure, 85 ℃ / 60% R
After humidifying with H for 168 hours, heat treatment was performed for 2 minutes in an IR reflow furnace having a maximum temperature of 260 ° C., and the number of packages in which external cracks were generated was visually examined.

【００５１】密着性：上記１７６ｐｉｎＬＱＦＰを２０
個成形し、ポストキュアー後、８５℃／６０％ＲＨで１
６８時間加湿後、最高温度２６０℃のＩＲリフロー炉で
２分間加熱処理したのち、リードフレームの銅部分の剥
離状況を超音波探傷器（日立建機（株）製 「ｍｉ−ｓ
ｃｏｐｅ１０」）で観測し、それぞれについて剥離の発
生したパッケージ数を調べた。Adhesion: The above 176 pin LQFP is 20
Individually molded, post-cured, and 1 at 85 ° C / 60% RH
After humidifying for 68 hours, heat treatment was performed for 2 minutes in an IR reflow furnace having a maximum temperature of 260 ° C., and then the peeling condition of the copper portion of the lead frame was checked with an ultrasonic flaw detector (manufactured by Hitachi Construction Machinery Co., Ltd., “mi-s”).
and the number of packages in which peeling occurred was checked for each of them.

【００５２】成形性：上記１７６ｐｉｎＬＱＦＰを成形
後に、目視でパッケージを観察し、未充填の起こってい
るパッケージ数を調べた。Moldability: After molding the 176pin LQFP, the packages were visually observed to check the number of unfilled packages.

【００５３】表１〜２に評価結果を示す。Tables 1 and 2 show the evaluation results.

【００５４】[0054]

【表１】 [Table 1]

【００５５】[0055]

【表２】 [Table 2]

【００５６】表１、２に見られるように本発明のエポキ
シ系樹脂組成物は流動性、難燃性、耐クラック性、銅に
対する密着性、成形性に優れている。これに対して、エ
ピスルフィド樹脂を含有しない比較例では密着性・耐ク
ラック性が劣っている。このように、特定のフェノール
系硬化剤を添加する事によって十分な性能が発揮される
ことが分かる。As shown in Tables 1 and 2, the epoxy resin composition of the present invention is excellent in fluidity, flame retardancy, crack resistance, adhesion to copper, and moldability. On the other hand, in the comparative example containing no episulfide resin, the adhesion and crack resistance are inferior. As described above, it is understood that sufficient performance is exhibited by adding the specific phenolic curing agent.

【００５７】[0057]

【発明の効果】本発明のエポキシ系樹脂組成物は、エピ
スルフィド樹脂（Ｄ）、特に化学式（Ｉ）で表されるビ
スフェノール型エピスルフィド樹脂を配合することによ
り、流動性、難燃性、耐クラック性、銅に対する密着
性、成形性に優れている。INDUSTRIAL APPLICABILITY The epoxy resin composition of the present invention contains the episulfide resin (D), particularly the bisphenol type episulfide resin represented by the chemical formula (I), to improve fluidity, flame retardancy and crack resistance. Excellent adhesion to copper and moldability.

【００５８】[0058]

【化２２】 [Chemical formula 22]

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｋ 5/54 Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CC04X CC05X CD05W CD11W CE00X DE076 DE136 DE146 DE236 DJ006 DJ016 DJ036 DJ046 DL006 EX067 EX077 EX087 FA046 FD016 GQ05 4J030 BA04 BA32 BA48 BB03 BG08 4J036 AD07 AD08 FA01 FA13 FB06 FB07 FB15 JA07 4M109 AA01 CA21 EA20 EC20 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI theme code (reference) C08L 63/00 C08K 5/54 H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 F term (reference) 4J002 CC04X CC05X CD05W CD11W CE00X DE076 DE136 DE146 DE236 DJ006 DJ016 DJ036 DJ046 DL006 EX067 EX077 EX087 FA046 FD016 GQ05 4J030 BA04 BA32 BA48 BB03 BG08 4J036 AD07 AD08 FA01 FA13 FB06 FB07 FB15 JA07 4M109 AA20 CA21 CA21 CA21 CA21

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充填
材（Ｃ）とエピスルフィド樹脂（Ｄ）を必須成分として
配合してなることを特徴とするエポキシ系樹脂組成物。1. An epoxy resin composition comprising an epoxy resin (A), a curing agent (B), a filler (C) and an episulfide resin (D) as essential components. 【請求項２】エピスルフィド樹脂（Ｄ）が下記化学式
（Ｉ）で表されるビスフェノール型エピスルフィド樹脂
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。 【化１】 （式中、Ｒ₁〜Ｒ₆は水素原子または炭素数１〜４の低級
アルキル基を示す。）2. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the episulfide resin (D) is a bisphenol type episulfide resin represented by the following chemical formula (I). [Chemical 1] (In the formula, R _{1 to} R ₆ represent a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.) 【請求項３】ビスフェノール型エピスルフィド樹脂が下
記化学式（II）で表されるビスフェノールＡ型エピスル
フィド樹脂であることを特徴とする請求項２に記載のエ
ポキシ系樹脂組成物。 【化２】 3. The epoxy resin composition according to claim 2, wherein the bisphenol type episulfide resin is a bisphenol A type episulfide resin represented by the following chemical formula (II). [Chemical 2] 【請求項４】エポキシ樹脂（Ａ）が下記化学式（III）
で表されるビフェニル型エポキシ化合物を含有すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエポキシ
系樹脂組成物。 【化３】 （式中、Ｒ₇〜Ｒ₁₀は、水素原子またはメチル基を示
す。）4. The epoxy resin (A) has the following chemical formula (III):
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 3, comprising a biphenyl type epoxy compound represented by the formula (4). [Chemical 3] (In the formula, R _{7 to} R ₁₀ represent a hydrogen atom or a methyl group.) 【請求項５】エポキシ樹脂（Ａ）が下記化学式（IV）で
表されるビスフェノール型エポキシ化合物を含有するこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエポキ
シ系樹脂組成物。 【化４】 （式中、Ｒ₁₁〜Ｒ₁₆は、水素原子またはメチル基を示
す。）5. The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the epoxy resin (A) contains a bisphenol type epoxy compound represented by the following chemical formula (IV). [Chemical 4] (In the formula, R _{11 to} R ₁₆ represent a hydrogen atom or a methyl group.) 【請求項６】シランカップリング剤（Ｅ）を含有するこ
とを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のエポキシ
系樹脂組成物6. The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 5, which contains a silane coupling agent (E). 【請求項７】充填材（Ｃ）の量が８０〜９６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 epoxy resin composition according to claim 1, wherein the amount of the filler (C) is 80 to 96% by weight. 【請求項８】充填材（Ｃ）が球状の溶融シリカ（ｃ）を
５０〜１００重量％含有することを特徴とする請求項１
〜７いずれかに記載のエポキシ系樹脂組成物。8. The filler (C) contains 50 to 100% by weight of spherical fused silica (c).
The epoxy resin composition according to any one of to 7. 【請求項９】硬化剤（Ｂ）が下記化学式（Ｖ）で表され
るフェノール化合物を含有することを特徴とする請求項
１〜８いずれかに記載のエポキシ系樹脂組成物。 【化５】 （式中のｎは０または１以上の整数、Ｒ₁₇〜Ｒ₂₄は水素
原子またはメチル基を表す。）9. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the curing agent (B) contains a phenol compound represented by the following chemical formula (V). [Chemical 5] (N in the formula is 0 or an integer of 1 or more, and R _{17 to} R ₂₄ represent a hydrogen atom or a methyl group.) 【請求項１０】硬化剤（Ｂ）が下記化学式（VI）で表さ
れるフェノール化合物を含有することを特徴とする請求
項１〜９いずれかに記載のエポキシ系樹脂組成物。 【化６】 （式中のｎは０または１以上の整数、Ｒ₂₅〜Ｒ₃₂は水素
原子またはメチル基を表す。）10. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the curing agent (B) contains a phenol compound represented by the following chemical formula (VI). [Chemical 6] (N in the formula is 0 or an integer of 1 or more, and R _{25 to} R ₃₂ represent a hydrogen atom or a methyl group.) 【請求項１１】硬化剤（Ｂ）が下記化学式（VII）およ
び（VIII）で表される繰り返し単位構造を有するフェノ
ール化合物を含有することを特徴とする請求項１〜１０
いずれかに記載のエポキシ系樹脂組成物 【化７】 【化８】 （Ｒ₃₃〜Ｒ₄₀は水素原子またはメチル基を表す。）11. The curing agent (B) contains a phenol compound having a repeating unit structure represented by the following chemical formulas (VII) and (VIII).
The epoxy resin composition according to any one of the following: [Chemical 8] (R _{33 to} R ₄₀ represent a hydrogen atom or a methyl group.) 【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載のエポ
キシ系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。12. A semiconductor device, which is encapsulated with the cured product of the epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 11.