JP2003268201A - 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 - Google Patents
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置Info
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- JP2003268201A JP2003268201A JP2002074076A JP2002074076A JP2003268201A JP 2003268201 A JP2003268201 A JP 2003268201A JP 2002074076 A JP2002074076 A JP 2002074076A JP 2002074076 A JP2002074076 A JP 2002074076A JP 2003268201 A JP2003268201 A JP 2003268201A
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 例え無機充填材の比率が高くても流動性が良
好で且つ、半導体封止成形後のパッケ−ジ信頼性に優れ
たエポキシ樹脂成形材料及びこれを用いた半導体装置を
得る。 【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無
機充填材を原料として少なくとも含むエポキシ樹脂成形
材料及びこれを用いた半導体装置において、無機充填材
が平均粒子径15〜30μmであり且つ、下記の(c)
に設定された粒度分布のものを含むことを特徴とする半
導体封止用エポキシ樹脂成形材料。 (a)平均粒子径20〜30μmの球状シリカ。 (b)平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シリカ。 (c)(b)/(a+b)が0.005〜0.1(重量
比)であり、(a+b)が無機充填材成分の90重量%
以上である。
好で且つ、半導体封止成形後のパッケ−ジ信頼性に優れ
たエポキシ樹脂成形材料及びこれを用いた半導体装置を
得る。 【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無
機充填材を原料として少なくとも含むエポキシ樹脂成形
材料及びこれを用いた半導体装置において、無機充填材
が平均粒子径15〜30μmであり且つ、下記の(c)
に設定された粒度分布のものを含むことを特徴とする半
導体封止用エポキシ樹脂成形材料。 (a)平均粒子径20〜30μmの球状シリカ。 (b)平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シリカ。 (c)(b)/(a+b)が0.005〜0.1(重量
比)であり、(a+b)が無機充填材成分の90重量%
以上である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例え無機充填材の
比率が高くても流動性が良好で且つ、半導体封止成形後
のパッケ−ジ信頼性に優れたエポキシ樹脂成形材料及び
これを用いて封止された半導体装置に関するものであ
る。
比率が高くても流動性が良好で且つ、半導体封止成形後
のパッケ−ジ信頼性に優れたエポキシ樹脂成形材料及び
これを用いて封止された半導体装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI等の半導体素子の封止に
は、信頼性と生産性の観点から、トランスファ成形でき
るエポキシ樹脂成形材料が広く用いられている。エポキ
シ樹脂成形材料は、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、硬
化促進剤、シリカフィラ−、離型剤、難燃剤、カップリ
ング剤などから構成される。他方、電子機器の小型軽量
化、高機能化の動向に対応して、半導体装置の小型化、
薄型化、狭ピッチ化が益々加速する中、半導体封止用エ
ポキシ樹脂成形材料には、封止成形後の半導体装置の信
頼性に関連する半田耐熱性や耐湿性の向上が強く求めら
れている。このため、半導体装置内部の応力や吸湿度を
低減する目的で、エポキシ樹脂成形材料の成分は無機充
填材の比率が高い材料へと移行している。しかし、この
移行は無機充填材の凝集を引き起こし、得られるエポキ
シ樹脂成形材料の流動性低下という問題が新たにクロ−
ズアップされる情勢にある。
は、信頼性と生産性の観点から、トランスファ成形でき
るエポキシ樹脂成形材料が広く用いられている。エポキ
シ樹脂成形材料は、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、硬
化促進剤、シリカフィラ−、離型剤、難燃剤、カップリ
ング剤などから構成される。他方、電子機器の小型軽量
化、高機能化の動向に対応して、半導体装置の小型化、
薄型化、狭ピッチ化が益々加速する中、半導体封止用エ
ポキシ樹脂成形材料には、封止成形後の半導体装置の信
頼性に関連する半田耐熱性や耐湿性の向上が強く求めら
れている。このため、半導体装置内部の応力や吸湿度を
低減する目的で、エポキシ樹脂成形材料の成分は無機充
填材の比率が高い材料へと移行している。しかし、この
移行は無機充填材の凝集を引き起こし、得られるエポキ
シ樹脂成形材料の流動性低下という問題が新たにクロ−
ズアップされる情勢にある。
【0003】良好な流動性を維持させながら無機充填材
の比率を向上させるための無機充填材の粒度分布につい
ては特開平03−177450号公報、特開平06−2
24328号公報、特開平11−124504号公報お
よび特開平11−166105号公報に開示されてい
る。しかし、これらの方法では無機充填材の比率が充分
なものではないという問題があった。
の比率を向上させるための無機充填材の粒度分布につい
ては特開平03−177450号公報、特開平06−2
24328号公報、特開平11−124504号公報お
よび特開平11−166105号公報に開示されてい
る。しかし、これらの方法では無機充填材の比率が充分
なものではないという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、例え無機充
填材の比率が高くても流動性が良好で且つ、半導体封止
成形後のパッケ−ジ信頼性に優れたエポキシ樹脂成形材
料及びこれを用いて封止された半導体装置を提供するも
のである。
填材の比率が高くても流動性が良好で且つ、半導体封止
成形後のパッケ−ジ信頼性に優れたエポキシ樹脂成形材
料及びこれを用いて封止された半導体装置を提供するも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような情勢
を鑑み研究を進めた結果、平均粒子径20〜30μmの
球状シリカと平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シ
リカを組み合わせることにより流動性を大きく向上させ
ることを新たに見出した。
を鑑み研究を進めた結果、平均粒子径20〜30μmの
球状シリカと平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シ
リカを組み合わせることにより流動性を大きく向上させ
ることを新たに見出した。
【0006】すなわち本発明は
(1) エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填
材を必須成分として含み、無機充填材が平均粒子径15
〜30μmであり且つ(a)平均粒子径20〜30μm
の球状シリカおよび(b)平均粒子径0.1〜0.05
μmの球状シリカを(b)/(a+b)が0.005〜
0.1(重量比)であり、(a+b)が無機充填材成分
の90重量%以上含有することを特徴とする半導体封止
用エポキシ樹脂成形材料、(2) 無機充填材が全原料
成分中90重量%以上である(1)項記載の半導体封止
用エポキシ樹脂成形材料、(3) (1)または(2)
項記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料で封止され
てなる半導体装置である。
材を必須成分として含み、無機充填材が平均粒子径15
〜30μmであり且つ(a)平均粒子径20〜30μm
の球状シリカおよび(b)平均粒子径0.1〜0.05
μmの球状シリカを(b)/(a+b)が0.005〜
0.1(重量比)であり、(a+b)が無機充填材成分
の90重量%以上含有することを特徴とする半導体封止
用エポキシ樹脂成形材料、(2) 無機充填材が全原料
成分中90重量%以上である(1)項記載の半導体封止
用エポキシ樹脂成形材料、(3) (1)または(2)
項記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料で封止され
てなる半導体装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に使用されるエポキシ樹脂は、1分子中に2個以
上のエポキシ基を有し、常温で固形のものであれば、特
に限定するものではないが、例えばビスフェノ−ル型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノ−ルノ
ボラック型エポキシ樹脂、クレゾ−ルノボラック型エポ
キシ樹脂、アルキル変性トリフェノ−ルメタン型エポキ
シ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても、混合
して用いても構わない。
本発明に使用されるエポキシ樹脂は、1分子中に2個以
上のエポキシ基を有し、常温で固形のものであれば、特
に限定するものではないが、例えばビスフェノ−ル型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノ−ルノ
ボラック型エポキシ樹脂、クレゾ−ルノボラック型エポ
キシ樹脂、アルキル変性トリフェノ−ルメタン型エポキ
シ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても、混合
して用いても構わない。
【0008】本発明に使用される硬化剤としてはフェノ
−ル樹脂を用い、常温で固形のものであれば特に限定す
るものではないが、例えば、フェノ−ルノボラック樹
脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン
変性フェノ−ル樹脂、フェノ−ルアラルキル樹脂、ナフ
ト−ルアラルキル樹脂、テンペン変性フェノ−ル樹脂な
どが挙げられ、これらを単独で用いても、混合して用い
ても構わない。本発明で使用される硬化促進剤は前記エ
ポキシ樹脂とフェノ−ル樹脂を架橋する硬化反応の触媒
となるもので、アミン系化合物、有機スルホン酸化合
物、イミダゾ−ル化合物などが挙げられ、これらを単独
で用いても、混合して用いても構わない。
−ル樹脂を用い、常温で固形のものであれば特に限定す
るものではないが、例えば、フェノ−ルノボラック樹
脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン
変性フェノ−ル樹脂、フェノ−ルアラルキル樹脂、ナフ
ト−ルアラルキル樹脂、テンペン変性フェノ−ル樹脂な
どが挙げられ、これらを単独で用いても、混合して用い
ても構わない。本発明で使用される硬化促進剤は前記エ
ポキシ樹脂とフェノ−ル樹脂を架橋する硬化反応の触媒
となるもので、アミン系化合物、有機スルホン酸化合
物、イミダゾ−ル化合物などが挙げられ、これらを単独
で用いても、混合して用いても構わない。
【0009】本発明に使用される無機充填材は、溶融球
状シリカ、結晶シリカ、窒化珪素などが挙げられるが、
これらを単独で用いても、混合して用いても構わない。
また、予めシランカップリング剤で表面処理されている
ものを用いてもよい。
状シリカ、結晶シリカ、窒化珪素などが挙げられるが、
これらを単独で用いても、混合して用いても構わない。
また、予めシランカップリング剤で表面処理されている
ものを用いてもよい。
【0010】本発明に使用する無機充填材は(a)平均
粒子径20〜30μmの球状シリカと(b)平均粒子径
0.1〜0.05μmの球状を組み合わせ、(b)/
(a+b)が0.005〜0.1(重量比)であり、
(a+b)が無機充填材成分の90重量%以上であるこ
とが不可欠である。(a)の平均粒子径20〜30μm
の球状シリカ同士が集まるところに生じる空隙に、
(b)の平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シリカ
が入り込むことができるため、結果としてシリカ部分の
占める体積を増やすことなくシリカ比率を向上させるこ
とができるのである。そのため、これらの組み合わせに
より得られる樹脂組成物は流動性を低下させることな
く、無機充填材の比率を向上させることが可能となる。
(b)の球状シリカの平均粒子径は0.1〜0.05μ
mが好ましい、これよりも平均粒子径が大きければ空隙
部分に入り込むことができなくなり、また小さければシ
リカ同士の凝集が起こり、いずれの場合も得られる樹脂
組成物の流動性が低下するため好ましくない。(a)の
球状シリカは平均粒子径20〜30μmが好ましい、こ
れよりも大きかったり、小さかったりすれば(b)の球
状シリカが入り込みにくくなり、得られる樹脂組成物の
流動性が低下するため好ましくない。(b)/(a+
b)は0.005〜0.1(重量比)であることが好ま
しい、0.005より小さければシリカ部分の占める体
積を増やすことなくシリカ比率を向上させることが困難
となり、また0.1より大きければ(b)同士のシリカ
の凝集が起こりやすくなるため、いずれの場合も好まし
くない。無機充填剤の平均粒子径は15〜30μmが好
ましい、これよりも大きかったり、小さかったりすれば
得られる樹脂組成物の流動性が低下するため好ましくな
い。
粒子径20〜30μmの球状シリカと(b)平均粒子径
0.1〜0.05μmの球状を組み合わせ、(b)/
(a+b)が0.005〜0.1(重量比)であり、
(a+b)が無機充填材成分の90重量%以上であるこ
とが不可欠である。(a)の平均粒子径20〜30μm
の球状シリカ同士が集まるところに生じる空隙に、
(b)の平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シリカ
が入り込むことができるため、結果としてシリカ部分の
占める体積を増やすことなくシリカ比率を向上させるこ
とができるのである。そのため、これらの組み合わせに
より得られる樹脂組成物は流動性を低下させることな
く、無機充填材の比率を向上させることが可能となる。
(b)の球状シリカの平均粒子径は0.1〜0.05μ
mが好ましい、これよりも平均粒子径が大きければ空隙
部分に入り込むことができなくなり、また小さければシ
リカ同士の凝集が起こり、いずれの場合も得られる樹脂
組成物の流動性が低下するため好ましくない。(a)の
球状シリカは平均粒子径20〜30μmが好ましい、こ
れよりも大きかったり、小さかったりすれば(b)の球
状シリカが入り込みにくくなり、得られる樹脂組成物の
流動性が低下するため好ましくない。(b)/(a+
b)は0.005〜0.1(重量比)であることが好ま
しい、0.005より小さければシリカ部分の占める体
積を増やすことなくシリカ比率を向上させることが困難
となり、また0.1より大きければ(b)同士のシリカ
の凝集が起こりやすくなるため、いずれの場合も好まし
くない。無機充填剤の平均粒子径は15〜30μmが好
ましい、これよりも大きかったり、小さかったりすれば
得られる樹脂組成物の流動性が低下するため好ましくな
い。
【0011】無機充填材の平均粒子径は流体中に浮遊す
る粒子に光を照射した時の任意の散乱角度における散乱
光の強さより求めるいわゆる光散乱法によって求めるこ
とができる。本発明において、無機充填材の添加方法に
ついては特に限定するものではない。本発明で得られる
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料はこれまで説明した
必須成分のほかに、必要に応じて、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランなどの充填剤に用いる表面処
理剤、カ−ボンブラックなどの着色剤、カルバナワック
スなどの離型剤、シリコ−ンオイルなどの低応力剤、三
酸化アンチモンなどの難燃剤などを配合することができ
る。
る粒子に光を照射した時の任意の散乱角度における散乱
光の強さより求めるいわゆる光散乱法によって求めるこ
とができる。本発明において、無機充填材の添加方法に
ついては特に限定するものではない。本発明で得られる
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料はこれまで説明した
必須成分のほかに、必要に応じて、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランなどの充填剤に用いる表面処
理剤、カ−ボンブラックなどの着色剤、カルバナワック
スなどの離型剤、シリコ−ンオイルなどの低応力剤、三
酸化アンチモンなどの難燃剤などを配合することができ
る。
【0012】
【実施例】以下に実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるも
のではない。 <配合> エポキシ樹脂[3,3’,5,5’−テトラメチルビフ
ェノ−ルジグリシジルエ−テル樹脂、融点103℃、エ
ポキシ当量195] フェノ−ル樹脂[150℃における溶融粘度0.3Pa.
s、水酸基当量175]トリフェニルホスフィン γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン カ−ボンブラック カルナバワックス 球状シリカ[平均粒子径29μm] (シリカ a−
1) 球状シリカ[平均粒子径21μm] (シリカ a−
2) 球状シリカ[平均粒子径0.1μm] (シリカ b
−1) 球状シリカ[平均粒子径0.05μm] (シリカ
b−2) 破砕シリカ[平均粒子径21μm] (シリカ a−
3) 球状シリカ[平均粒子径0.2μm] (シリカ b
−3) 球状シリカ[平均粒子径0.01μm] (シリカ
b−4)
的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるも
のではない。 <配合> エポキシ樹脂[3,3’,5,5’−テトラメチルビフ
ェノ−ルジグリシジルエ−テル樹脂、融点103℃、エ
ポキシ当量195] フェノ−ル樹脂[150℃における溶融粘度0.3Pa.
s、水酸基当量175]トリフェニルホスフィン γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン カ−ボンブラック カルナバワックス 球状シリカ[平均粒子径29μm] (シリカ a−
1) 球状シリカ[平均粒子径21μm] (シリカ a−
2) 球状シリカ[平均粒子径0.1μm] (シリカ b
−1) 球状シリカ[平均粒子径0.05μm] (シリカ
b−2) 破砕シリカ[平均粒子径21μm] (シリカ a−
3) 球状シリカ[平均粒子径0.2μm] (シリカ b
−3) 球状シリカ[平均粒子径0.01μm] (シリカ
b−4)
【0013】<製造方法>表1の処方比通り配合したも
のを室温状態に設定したヘンシェルミキサ−(容量15
リットル、回転数、1500rpm.)で2分間予備混
合したものを同方向噛み合いニ軸押出混練機(スクリュ
径D=30mm、押出機長さ=1m、ニ−ディングディ
スク長=6D、スクリュ回転数300rpm.、吐出量
20kg/hr)で加熱混練した。加熱混練したものを
冷却後粉砕し、これをタブレット化し、低圧トランスフ
ァ−成形機にて175℃、70kg/cm2、120秒
の条件で密着性試験用として9×9mmの半導体素子を
80pQFPに封止した。実施例1〜3及び比較例1〜
5の結果を表1に示した。
のを室温状態に設定したヘンシェルミキサ−(容量15
リットル、回転数、1500rpm.)で2分間予備混
合したものを同方向噛み合いニ軸押出混練機(スクリュ
径D=30mm、押出機長さ=1m、ニ−ディングディ
スク長=6D、スクリュ回転数300rpm.、吐出量
20kg/hr)で加熱混練した。加熱混練したものを
冷却後粉砕し、これをタブレット化し、低圧トランスフ
ァ−成形機にて175℃、70kg/cm2、120秒
の条件で密着性試験用として9×9mmの半導体素子を
80pQFPに封止した。実施例1〜3及び比較例1〜
5の結果を表1に示した。
【0014】<評価方法>
スパイラルフロ−:成形温度175℃、成形圧力70k
g/cm2でトランスファ−成形により測定。 半田クラック試験:封止したテスト用素子を85℃、相
対湿度60%、168次間の条件で吸湿させた後、IR
リフロ−(240℃、10秒)を3回行い、パッケ−ジ
クラックの有無を判定。n=10。 吸湿率:溶融混練直前の材料をφ30mmのアルミカッ
プに各3g秤量し、150℃×15min.熱処理を施
し材料を固化させる。固化した材料を50℃×100%
RH×24Hr処理し、処理後の重量増加分から吸湿率
を計算により求めた(単位%)。 密着性:半田クラック試験後のテスト用素子を超音波探
傷機で、半導体素子と樹脂組成物の成形品との界面の剥
離を観察。n=10。
g/cm2でトランスファ−成形により測定。 半田クラック試験:封止したテスト用素子を85℃、相
対湿度60%、168次間の条件で吸湿させた後、IR
リフロ−(240℃、10秒)を3回行い、パッケ−ジ
クラックの有無を判定。n=10。 吸湿率:溶融混練直前の材料をφ30mmのアルミカッ
プに各3g秤量し、150℃×15min.熱処理を施
し材料を固化させる。固化した材料を50℃×100%
RH×24Hr処理し、処理後の重量増加分から吸湿率
を計算により求めた(単位%)。 密着性:半田クラック試験後のテスト用素子を超音波探
傷機で、半導体素子と樹脂組成物の成形品との界面の剥
離を観察。n=10。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、例え無機充填材の比率
が高くても流動性が良好で且つ、半導体封止成形後のパ
ッケ−ジ信頼性に優れたエポキシ樹脂成形材料及びこれ
を用いて封止された半導体装置を得ることができる。
が高くても流動性が良好で且つ、半導体封止成形後のパ
ッケ−ジ信頼性に優れたエポキシ樹脂成形材料及びこれ
を用いて封止された半導体装置を得ることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 4J002 CC042 CD001 DJ006 DJ016
FA086 FB096 FD016 FD142
GQ05
4M109 AA01 EA02 EB03 EB04 EB12
EC14
Claims (3)
- 【請求項1】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無
機充填材を必須成分として含み、無機充填材が平均粒子
径15〜30μmであり且つ下記の(a)および(b)
成分を(c)条件で含有することを特徴とする半導体封
止用エポキシ樹脂成形材料。 (a)平均粒子径20〜30μmの球状シリカ。 (b)平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シリカ。 (c)(b)/(a+b)が0.005〜0.1(重量
比)であり、(a+b)が無機充填材成分の90重量%
以上である。 - 【請求項2】無機充填材が全原料成分中90重量%以上
である請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材
料。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂成形材料で封止されてなる半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002074076A JP2003268201A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002074076A JP2003268201A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003268201A true JP2003268201A (ja) | 2003-09-25 |
Family
ID=29203567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002074076A Pending JP2003268201A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003268201A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10886440B2 (en) | 2014-01-08 | 2021-01-05 | Lumileds Llc | Wavelength converted semiconductor light emitting device |
-
2002
- 2002-03-18 JP JP2002074076A patent/JP2003268201A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10886440B2 (en) | 2014-01-08 | 2021-01-05 | Lumileds Llc | Wavelength converted semiconductor light emitting device |
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