JP2004123849A - Epoxy resin composition and semiconductor device and precision part using the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition which excels in adhesion on reflowing, reliability of bulging properties and the like, and packing properties on molding, a semiconductor device, and a precision member. <P>SOLUTION: The epoxy resin composition comprises an epoxy resin (A), a curing agent (B), and an inorganic filler (C), and the epoxy resin (A) comprises at least one of a bisphenol-type epoxy resin (a1), a biphenyl-type epoxy resin (a2), and a biphenyl novolak-type epoxy resin (a3), the ratio of the filler (C) is 80-95 wt.% of the entire resin composition, and the inorganic filler (C) has a sphericity at a particle diameter of ≥45 μm of 0.75-1.0. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形性および信頼性、特に高温リフロー信頼性に優れ、特に半導体封止用として好適なエポキシ樹脂組成物に関するものである。
【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共にフェノール樹脂、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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載せ、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、封止樹脂の吸湿性が高いと封止樹脂と半導体チップの間、あるいは封止樹脂とリードフレームの間の剥がれが生じたり、吸湿した水分が半田リフロー時に爆発的に膨張してクラックが生じるという現象が起こる。特に封止樹脂とチップ、リードフレームのステージ、インナーリードの銀メッキ部分等各部材との剥がれは重要な問題であり、密着性に優れる封止樹脂の開発が望まれている。最近では中でも銀メッキとの密着性改良が重要な課題となってきている。
【０００５】
また最近では、微細加工技術の進歩によりＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ、ＬＱＦＰ、ＴＱＦＰ等厚さ２ｍｍ以下のパッケージ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、耐リフロー信頼性、高温信頼性、耐湿信頼性などの信頼性が今後ますます重要となってくる。薄型パッケージの場合、銀ペースト層が吸湿してリフロー時にシリコンチップまたはリードフレームとの界面から剥離し、パッケージ底部が押し下げられてパッケージ底部が膨らむ現象が起こり問題になっており、膨れ特性の改良が求められている。
【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これまで以上の耐リフロー信頼性が求められている。
【０００７】
一般的に耐リフロー信頼性を向上させるには封止樹脂組成物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た。封止樹脂組成物中の樹脂成分を減らすことにより吸湿性が低下するからである。しかしながら、単純に封止樹脂組成物中の充填材の割合を大きくするだけでは流動性が悪化し、パッケージ未充填やステージシフトなどの問題が起こる。
【０００８】
流動性を向上する手段としては無機充填剤の球形度を上げる熱硬化性樹脂組成物が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また耐リフロー信頼性を向上し、かつ流動性を改良するエポキシ樹脂としてテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物（例えば特許文献２参照）、またエポキシ樹脂としてテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を、硬化剤としてフェノールアラルキル樹脂を配合し充填材を２５〜９３重量％含有するエポキシ樹脂組成物が提案されている（例えば特許文献３参照）また、成形性や耐半田クラック性の改良を目的として、硬化剤としてビフェニル誘導体の繰り返し単位と、キシレン誘導体の繰り返し単位が結合した共重合体のフェノール化合物を含有するエポキシ樹脂組成物が提案されている（例えば特許文献４参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平３−６６１５１号公報（特許請求の範囲）
【００１０】
【特許文献２】
特開平６−３４５８５０号公報（特許請求の範囲）
【００１１】
【特許文献３】
特開平８−１３４１８３号公報（特許請求の範囲）
【００１２】
【特許文献４】
特開２０００−１０６８７２号公報（特許請求の範囲）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１において球形度は無機充填剤全体に対して定義されたものであり、流動性向上の効果は必ずしも十分とはいえない。また特許文献２，３においては、効果はそれなりに奏するものの未だ十分ではない。特許文献４においては、成形性は必ずしも十分といえず、銀メッキとの密着性や膨れ特性についての効果は不明である。
【００１４】
したがって、本発明の課題は、成形性（充填性、流動性）と信頼性、特に高温リフロー信頼性（部材密着性や膨れ特性など）全てを同時に満足するようなエポキシ樹脂組成物と半導体装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）および無機充填剤（Ｃ）を含むエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂（Ａ）として下記一般式（Ｉ）で表されるビスフェノール型エポキシ樹脂（ａ１）、下記一般式（ＩＩ）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂（ａ２）、下記一般式（ＩＩＩ）で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂（ａ３）の少なくともいずれか１種を含有し、充填材（Ｃ）の割合が樹脂組成物全体の８０〜９５重量％であって、無機充填剤（Ｃ）の粒径４５μｍ以上における球形度が０．７５〜１．０であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた樹脂封止用半導体装置、精密部品あるいは光ファイバ接続部品である。
【００１６】
【化４】

【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を詳述する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）および無機充填剤（Ｃ）を含有する。
【００１８】
本発明におけるエポキシ樹脂（Ａ）は上記式（Ｉ）で表されるビスフェノール型エポキシ樹脂（ａ１）、上記式（ＩＩ）で表されるビフェニル型エポキシ（ａ２）や、上記式（ＩＩＩ）で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂（ａ３）のいずれかを含有することを特徴とする。エポキシ樹脂（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）のいずれかを含有することにより流動性、膨れ特性及び銀メッキ等各部材との密着性に優れるエポキシ樹脂を得ることができる。
【００１９】
ビスフェノール型エポキシ樹脂（ａ１）の具体例としては、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタン、２，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタン、２，２’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタン、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタンなどビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、４，４’−イソプロピリデンジフェノールジグリシジルエーテル、３，３’、５，５’−テトラメチル−４，４’−イソプロピリデンジフェノールジグリシジルエーテルなどのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。なかでも膨れ特性、流動性に優れるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が、さらに好ましくは式（ＩＶ）で表されるテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が良い。
【００２０】
【化５】

【００２１】
ビフェニル型エポキシ樹脂（ａ２）の具体例としては、例えば、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル、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、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラエチルビフェニル、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラブチルビフェニルなどが挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。
【００２２】
また、本発明のエポキシ樹脂（Ａ）は上記式（Ｉ）で表されるビスフェノール型エポキシ樹脂（ａ１）、上記式（ＩＩ）で表されるビフェニル型エポキシ（ａ２）や、上記式（ＩＩＩ）で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂（ａ３）はそれらのうち２種以上を併用しても良く、またそれら以外の公知のエポキシ樹脂を併用しても良く、その種類については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ない。上記エポキシ樹脂（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）以外に併用できるエポキシ樹脂としては、たとえばクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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。
【００２３】
本発明において、ビスフェノール型エポキシ樹脂（ａ１）、ビフェニル型エポキシ（ａ２）、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂（ａ３）の合計のエポキシ樹脂（Ａ）中の配合率は、２５重量％以上が好ましく、さらには成形性、信頼性の点から５０重量％以上が好ましい。
【００２４】
本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）の配合量は、全樹脂組成物に対して通常１．０〜１０．０重量％である。
【００２５】
硬化剤（Ｂ）としては、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定されず、それらの具体例としては、例えばフェノールノボラック、クレゾールノボラック、ナフトールノボラックなどのノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、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。なかでも下記一般式（Ｖ）で表されるフェノールアラルキル樹脂（ｂ１）及び下記化学式（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）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（ｂ２）が特に好ましく使用される。
【００２６】
【化６】

【００２７】
これらフェノールアラルキル樹脂（ｂ１）やビフェニル誘導体／キシレン誘導体共重合系フェノール化合物（ｂ２）を用いることにより良好な信頼性と成形性が得られる。フェノールアラルキル樹脂（ｂ１）やビフェニル誘導体／キシレン誘導体共重合系フェノール化合物（ｂ２）はどちらか１種でも両方用いてもかまわない。
【００２８】
硬化剤（Ｂ）の溶融粘度はＩＣＩ（１５０℃）粘度で１Ｐａ・ｓ以下、さらには０．３Ｐａ・ｓ以下のものが特に好ましく使用される。
【００２９】
硬化剤（Ｂ）の配合量はエポキシ樹脂組成物全体に対して通常０．５〜１２重量％、特に１〜８重量％が好ましい。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、及び耐湿性も点からエポキシ樹脂（Ａ）に対する硬化剤（Ｂ）の化学当量比が０．５〜１．５、特に０．７〜１．３の範囲にあることが好ましい。
【００３０】
硬化剤（Ｂ）としてフェノールアラルキル樹脂（ｂ１）、ビフェニル誘導体／キシレン誘導体共重合系フェノール化合物（ｂ２）以外のものを併用する場合、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などがあげられる。
【００３１】
本発明では無機充填剤（Ｃ）の粒径４５μｍ以上における球形度が０．７５〜１．０であることを特徴とする。粒径分布の全体でなく、粒径４５μｍ以上の粗粒域における球形度の向上がエポキシ樹脂組成物の流動性を向上する上で特に重要である。
【００３２】
本発明でいう球形度は、走査型電子顕微鏡（例えば、日本電子社製「ＪＳＭ　Ｔ２００型」）と画像解析装置（例えば、日本アビオニクス社製）を用い、次のようにして測定することができる。
【００３３】
すなわち、試料のＳＥＭ写真から粒子の投影面積（Ａ）と周囲長（ＰＭ）を測定する。周囲長（ＰＭ）に対応する真円の面積を（Ｂ）とすると、その粒子の球形度はＡ／Ｂとして表示できる。そこで、試料粒子の周囲長（ＰＭ）と同一の周囲長を持つ真円を想定すると、ＰＭ＝２πｒ、Ｂ＝πｒ２であるから、Ｂ＝π×（ＰＭ／２π）２　となり、個々の粒子の球形度は、球形度＝Ａ／Ｂ＝Ａ×４π／（ＰＭ）２として算出することができる。そこで、無機充填材粒子の集合体である無機充填材粉末の球形度は、無機充填材粉末から任意に選んだ１０００個の粒子について測定し、その平均値で代表させるものとする。
【００３４】
球形度は０．８０〜１．０であることがさらに好ましい。
【００３５】
無機充填材（Ｃ）の具体例としては非晶性シリカ、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、酸化チタンや酸化アンチモンなどの金属酸化物、アスベスト、ガラス繊維およびガラス球などが挙げられるが、中でも非晶性シリカは線膨脹係数を低下させる効果が大きく、低応力化に有効ななため好ましく用いられる。形状としては、破砕状のものや球状のものが用いられ、流動性の点から球状のものが特に好ましく使用される。
【００３６】
ここでいう非晶性シリカは、一般的には真比重が２．３以下のものを意味する。この非晶性シリカは公知の任意の方法で製造方法でき、例えば結晶性シリカを溶融する方法および金属ケイ素の酸化による方法、アルコキシシランの加水分解など、各種原料からの合成方法が使用できる。非晶性シリカのなかでも石英を溶融して製造される球状溶融シリカが特に好ましく使用され、球状溶融シリカを全充填材（Ｃ）中に９０重量％以上含有することが特に好ましい。
【００３７】
無機充填材（Ｃ）の粒径および粒度分布については、特に限定はないが、流動性、成形時のバリ低減の点から、平均粒径（メディアン径を意味する。以下同じ。）が５〜３０μｍの範囲にあることが好ましい。また、平均粒径または粒度分布の異なる充填材を２種以上組み合わせることもできる。
【００３８】
本発明において、無機充填剤（Ｃ）の割合が全樹脂組成物に対して８０〜９５重量％であることが必要であり、８５〜９２重量％が特に好ましい。無機充填剤（Ｃ）の含有量を８０重量％以上にすることにより樹脂組成物の吸水率が低下し、良好なリフロー信頼性が得られ、９５重量％未満では成形性が低下することもない。
【００３９】
無機充填材（Ｃ）中に粒子径０．０１μｍ〜１．００μｍの非晶質シリカ（ｃ１）を５〜３０重量％を含有させることが特に好ましく、５重量％〜２０重量％含有するのがさらによい。それにより樹脂組成物全体に無機充填材の配合比率を高めることができ、耐リフロー性の向上と、ステージシフト低減など成形性の向上を両立できる。
【００４０】
本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するために硬化促進剤を用いてもよい。硬化促進剤としては、例えば、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）ホスフィンなどのりん系化合物、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、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ジ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などのアミン系化合物などが成形性、信頼性の点で好ましく用いられるが、硬化反応を促進するものであれば特に限定されない。
【００４１】
これらの硬化促進剤は、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。
【００４２】
本発明のエポキシ樹脂組成物には充填剤とエポキシ樹脂や硬化剤の結合を強化し、信頼性の向上を図る目的でシランカップリング剤を用いてもよい。中でも、アミノ基を含有するシランカップリング剤、エポキシ基を含有するシランカップリング剤或いはメルカプト基を含有するシランカップリング剤が成形性、信頼性の点で好ましく用いられる。
【００４３】
本発明において、シランカップリング剤の割合が全樹脂組成物に対して０．０５〜２重量％の範囲にあることが成形性、信頼性の点で好ましく、０．１〜１重量％の範囲がより好ましい。
【００４４】
また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、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、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、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンなどの難燃助剤、難燃剤としての臭素化合物を任意に添加することができる。
【００４５】
本発明のエポキシ樹脂組成物は上記各成分を溶融混練によって製造することが好ましい。たとえば各種原料をミキサーなどの公知の方法で混合した後、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溶融混練することにより製造される。溶融混練時の樹脂温度としては、通常７０〜１５０℃の範囲が使用される。
【００４６】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、加熱混練で溶融し、冷却さらに粉砕した粉末の形状、粉末を打錠して得られるタブレットの形状、加熱混練で溶融し型内で冷却固化したタブレットの形状、加熱混練で溶融し押し出ししてさらに切断したペレットの形状などの状態で使用できる。
【００４７】
そしてこれらの形状から半導体素子の封止に供され半導体装置の製造が行われる。半導体を基板に固定した部材に対して、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して、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（例えば、１５０〜２００℃、２〜１６時間）を行うことができる。
【００４８】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、精密部品成形用の樹脂組成物としても好適である。ここで、精密部品としては、例えば、各種ギヤー、ケース、コネクタ、ソケット、光ピックアップ、端子板、プラグ、基板、ベース、プレート、ハウジング、アダプタ、軸受けなどがあげられ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）スライダ、ＨＤＤモーターハブ、ＨＤＤアームなどのコンピューター部品、ファクシミリ、複写機などのＯＡ機器部品、携帯電話、携帯オーディオ機器などの携帯機器部品、顕微鏡、カメラなどの光学機器部品、時計、各種測定機器、各種工作機器などの精密機械部品、ウエハ研磨用プレートなどの半導体製造装置用部品、半導体実装基板などの半導体装置用部品、光コネクタ、光モジュール用パッケージなどの光通信用部品などを挙げることができる。好ましくは、成形加工時の成形収縮率が０．３％以下であり、かつ、線膨張係数が１２×１０^−６℃^−１以下の部品である。
【００４９】
これら精密部品の成形用に、本発明の組成物を供することで、成形歩留まりが高く、かつ、寸法精度の高い精密部品を得ることができる。
【００５０】
本発明の精密部品は、上記したエポキシ樹脂組成物を半導体装置のものと同様の成形法、成形条件で成形して得ることができる。
【００５１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はここに掲げた実施例によって限定されるものではない。なお、実施例中の％は重量％を示す。
【００５２】
［実施例１〜１１、比較例１〜４］
表１に示した成分を表２〜３に示す組成比（重量比）で、ミキサーによりドライブレンドした後、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得た。
【００５３】
なお本発明で使用した各原料を表１に示す。なお、ここで言う粘度とは１５０℃におけるＩＣＩ粘度のことである。
【００５４】
【表１】

【００５５】
【化７】

【００５６】
＜膨れ特性（耐リフロー信頼性）評価＞
得られた樹脂組成物について１７６ｐｉｎＬＱＦＰ（外形：２４ｍｍ×２４ｍｍ×１．４ｍｍ、フレーム材料：銅）用金型を用いて、低圧トランスファー成形機で金型温度１７５℃、キュアータイム１分間の条件でパッケージを成形した。なお評価用のチップとしては表面に窒化珪素膜を被覆した模擬素子を搭載した、チップサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．３ｍｍのものを用いた。
【００５７】
上記成形により得られた１７６ｐｉｎＬＱＦＰのパッケージ２０個を１８０℃、６時間の条件でポストキュアーした後、マイクロメーターにてパッケージ中央部の厚みＩ（μｍ）を計測した。これを４０℃／８０％ＲＨで７２時間加湿後、最高温度２６０℃のＩＲリフロー炉で加熱処理した。なお、リフロー炉の温度プロファイルは、１５０℃〜２００℃の領域を６０秒〜１００秒、２００℃から２６０℃の昇温速度を１．５〜２．５℃／秒、最高温度である２５５℃〜２６５℃の領域で１０〜２０秒維持し、２６０℃から２００℃の降温速度を１．５〜２．５℃／秒とした。
【００５８】
パッケージがリフロー炉を出た５秒後、再びマイクロメーターにてパッケージの中央部の厚みＩＩ（μｍ）を計測した。さらに２０個それぞれのパッケージについて（厚みＩＩ−厚みＩ）を算出し、この２０個の平均値を「膨れ」（μｍ）とした。なお、膨れは小さい方が好ましく、１００μｍ以下であることが特に好ましい。
【００５９】
＜耐剥離性（耐リフロー信頼性・チップ表面剥離、銀メッキ部剥離）評価＞
得られた樹脂組成物について１７６ｐｉｎＬＱＦＰ（外形：２４ｍｍ×２４ｍｍ×１．４ｍｍ、フレーム材料：銅）用金型を用いて、低圧トランスファー成形機で金型温度１７５℃、キュアータイム１分間の条件でパッケージを成形した。なお評価用のチップとしては表面に窒化珪素膜を被覆した模擬素子を搭載した、チップサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．３ｍｍのものを用いた。
【００６０】
上記成形により得られた１７６ｐｉｎＬＱＦＰのパッケージ２０個を１８０℃、６時間の条件でポストキュアーした後、４０℃／８０％ＲＨで７２時間加湿した。これを温度２６０℃のＩＲリフロー炉で１０秒間加熱処理した。こののち、リードフレームの銀メッキ部、チップ表面、ステージ裏面の剥離状況を超音波探傷器（日立建機（株）製「ｍｉ−ｓｃｏｐｅ１０」）で観察し、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。
【００６１】
＜耐クラック性評価＞
膨れ特性の評価と同様の方法で同様の１７６ｐｉｎＬＱＦＰ（外形：２４ｍｍ×２４ｍｍ×１．４ｍｍ、フレーム材料：銅）用金型を用いて、低圧トランスファー成形機で金型温度１７５℃、キュアータイム１分間の条件でパッケージを成形した。なお評価用のチップとしては表面に窒化珪素膜を被覆した模擬素子を搭載した、チップサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．３ｍｍのものを用いた。
【００６２】
上記成形により得られた１７６ｐｉｎＬＱＦＰのパッケージ２０個を１８０℃、６時間の条件でポストキュアーした後、４０℃／８０％ＲＨで７２時間加湿した。これを温度２６０℃のＩＲリフロー炉で１０秒間加熱処理した。こののち、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。
【００６３】
＜成形性（パッケージ充填性）評価＞
上記成形により得られた１７６ｐｉｎＬＱＦＰパッケージ２０個を成形後に目視で観察し、未充填の発生したパッケージ数を調べた。
【００６４】
【表２】

【００６５】
【表３】

【００６６】
表２の実施例１〜１１に見られるように本発明のエポキシ樹脂組成物は膨れ特性、銀メッキ部その他部材との密着性、耐クラック性等の耐リフロー信頼性、成形性のいずれも優れている。
【００６７】
一方、無機充填剤（Ｃ）の粒径４５μｍ以上における球形度が０．７５未満である場合や、上記エポキシ樹脂（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）のいずれも含んでいない比較例１〜３は耐リフロー信頼性と成形性を同時に満足できない。
【００６８】
［実施例１２］
実施例１と同様の方法で得られたエポキシ樹脂組成物をタブレット化し、各種金型を具備した低圧トランスファー成形機を用いてＪＩＳ　Ｃ５９８１記載の多心光ファイバコネクタ（ＣＮＦ１２ＳＰＭ１２６Ｃ１０−４）を１０個成形した。成形条件は金型温度１７５℃、成形圧力１０ＭＰａ、硬化時間９０秒とした。得られた各種成形物（試験片）は１７５℃で４時間の条件で後硬化を行った後、光ファイバ挿入穴位置をＣＣＤカメラを搭載した画像測定器で測定した。穴位置ばらつきは各光ファイバ挿入穴中心の位置ずれ量（設定中心に対する実測中心との位置ずれ量）を測定した。位置ずれ量が全て１μｍ以内の寸法安定性の優れた光コネクタ用精密部品が得ることができた。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればリフロー時の密着性、膨れ特性などの耐リフロー信頼性および成形時の充填性が優れたエポキシ樹脂組成物及び該エポキシ樹脂組成物によって封止してなる半導体装置及び精密部品を得ることができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an epoxy resin composition which is excellent in moldability and reliability, particularly high-temperature reflow reliability, and is particularly suitable for semiconductor encapsulation.
[0002]
[Prior art]
As a method of sealing electronic circuit components such as semiconductor devices, resin sealing with phenolic resin, silicone resin, epoxy resin, etc. has been proposed in addition to hermetic sealing with metal or ceramics. The resin used is called a sealing resin. Among them, resin encapsulation with epoxy resin is most actively performed from the viewpoint 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. Has been done.
[0003]
In recent years, the density and automation of mounting semiconductor device packages on printed circuit boards have been increasing, and instead of the conventional “insertion mounting method” in which lead pins are inserted into holes in the board, the semiconductor device package is soldered to the board surface. “Surface mounting method” has become popular. Along with this, semiconductor device packages are also shifting from conventional DIP (dual in-line packages) to thin FPPs (flat plastic packages) suitable for high-density mounting and surface mounting.
[0004]
In surface mounting, mounting is usually performed by solder reflow. In this method, a semiconductor device package is mounted on a substrate, exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher, and the solder previously applied to the substrate is melted to bond the semiconductor device package to the substrate surface. In such a mounting method, since the entire semiconductor device package is exposed to high temperatures, if the sealing resin has a high hygroscopicity, peeling between the sealing resin and the semiconductor chip or between the sealing resin and the lead frame occurs, A phenomenon occurs in which the absorbed moisture explosively expands at the time of solder reflow and cracks occur. Particularly, peeling of the sealing resin from each member such as a chip, a stage of a lead frame, and a silver-plated portion of an inner lead is an important problem, and development of a sealing resin having excellent adhesion is desired. Recently, improvement of adhesion to silver plating has become an important issue.
[0005]
Recently, packages having a thickness of 2 mm or less, such as TSOP, TQFP, LQFP, and TQFP, have become mainstream due to advances in microfabrication technology. Therefore, it becomes more susceptible to external influences such as humidity and temperature, and reliability such as reflow resistance, high temperature reliability, and humidity resistance becomes more and more important in the future. In the case of a thin package, the silver paste layer absorbs moisture and peels off from the interface with the silicon chip or lead frame during reflow, causing the phenomenon that the package bottom is pushed down and the package bottom swells. It has been demanded.
[0006]
Furthermore, in recent years, lead-free solders that do not contain lead are being used from the viewpoint of environmental protection. However, lead-free solders have a high melting point, which increases the reflow temperature, and thus has a higher reflow reliability than before. It has been demanded.
[0007]
In general, it has been known that increasing the proportion of the filler in the sealing resin composition is effective for improving the reflow resistance. This is because the hygroscopicity is reduced by reducing the resin component in the sealing resin composition. However, simply increasing the proportion of the filler in the sealing resin composition deteriorates the fluidity, and causes problems such as unfilled packages and stage shift.
[0008]
As means for improving the fluidity, a thermosetting resin composition for increasing the sphericity of the inorganic filler has been proposed (for example, see Patent Document 1). Also, an epoxy resin composition containing a tetramethylbisphenol F type epoxy resin as an epoxy resin for improving reflow resistance and improving fluidity (for example, see Patent Document 2), and a tetramethyl bisphenol F type epoxy as an epoxy resin An epoxy resin composition in which a resin is blended with a phenol aralkyl resin as a curing agent and contains 25 to 93% by weight of a filler has been proposed (see, for example, Patent Document 3). Improvement of moldability and solder crack resistance has also been proposed. As an object, there has been proposed an epoxy resin composition containing a phenol compound of a copolymer in which a repeating unit of a biphenyl derivative is bonded to a repeating unit of a xylene derivative as a curing agent (for example, see Patent Document 4).
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-3-66151 (Claims)
[0010]
[Patent Document 2]
JP-A-6-345850 (Claims)
[0011]
[Patent Document 3]
JP-A-8-134183 (Claims)
[0012]
[Patent Document 4]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-106872 (Claims)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Patent Document 1, the sphericity is defined for the entire inorganic filler, and the effect of improving the fluidity is not necessarily sufficient. Further, in Patent Documents 2 and 3, although the effect is achieved as it is, it is not enough. In Patent Document 4, the moldability is not necessarily sufficient, and the effect on the adhesion to silver plating and the swelling characteristics is unknown.
[0014]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an epoxy resin composition and a semiconductor device that simultaneously satisfy all of moldability (fillability, fluidity) and reliability, particularly high-temperature reflow reliability (member adhesion, swelling characteristics, etc.). To provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have reached the present invention.
That is, the present invention relates to an epoxy resin composition containing an epoxy resin (A), a curing agent (B) and an inorganic filler (C), wherein the epoxy resin (A) is a bisphenol-type epoxy resin represented by the following general formula (I). Resin (a1), a biphenyl type epoxy resin (a2) represented by the following general formula (II), and a biphenyl novolak type epoxy resin (a3) represented by the following general formula (III). The ratio of the filler (C) is 80 to 95% by weight of the whole resin composition, and the sphericity of the inorganic filler (C) at a particle size of 45 μm or more is 0.75 to 1.0. And a semiconductor device, a precision component or an optical fiber connection component for resin encapsulation using the same.
[0016]
Embedded image

[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.
The epoxy resin composition of the present invention contains an epoxy resin (A), a curing agent (B), and an inorganic filler (C).
[0018]
The epoxy resin (A) in the present invention includes a bisphenol-type epoxy resin (a1) represented by the above formula (I), a biphenyl type epoxy (a2) represented by the above formula (II), and a compound represented by the above formula (III). Characterized by containing any of the following biphenyl novolak epoxy resins (a3). By containing any one of the epoxy resins (a1), (a2), and (a3), an epoxy resin excellent in fluidity, swelling properties, and adhesion to each member such as silver plating can be obtained.
[0019]
Specific examples of the bisphenol-type epoxy resin (a1) include 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) methane, 2,4′-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) methane, 2,2 Bisphenol F type epoxy resins such as '-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) methane, 3,3', 5,5'-tetramethyl-4,4'-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) methane; Bisphenol A type epoxy resins such as 4,4′-isopropylidene diphenol diglycidyl ether and 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4′-isopropylidene diphenol diglycidyl ether are exemplified. However, it is not limited to these. Among them, a bisphenol F type epoxy resin having excellent swelling characteristics and fluidity is more preferable, and a tetramethyl bisphenol F type epoxy resin represented by the formula (IV) is more preferable.
[0020]
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[0021]
Specific examples of the biphenyl type epoxy resin (a2) include, for example, 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxy) biphenyl and 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ′. , 5,5'-Tetramethylbiphenyl, 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ', 5,5'-tetraethylbiphenyl, 4,4'-bis (2,3-epoxy (Propoxy) -3,3 ', 5,5'-tetrabutylbiphenyl and the like. However, it is not limited to these.
[0022]
In addition, the epoxy resin (A) of the present invention includes a bisphenol type epoxy resin (a1) represented by the above formula (I), a biphenyl type epoxy resin (a2) represented by the above formula (II), and the above formula (III) The biphenyl novolak type epoxy resin (a3) represented by the formula (1) may be used in combination of two or more of them, or may be used in combination with other known epoxy resins. There is no particular limitation as long as it has two or more groups. Examples of epoxy resins that can be used in combination with the above epoxy resins (a1), (a2) and (a3) include, for example, cresol novolak type epoxy resin, linear aliphatic type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, Examples thereof include a halogenated epoxy resin and a spiro ring-containing epoxy resin.
[0023]
In the present invention, the total content of the bisphenol-type epoxy resin (a1), the biphenyl-type epoxy resin (a2), and the biphenyl-novolak-type epoxy resin (a3) in the epoxy resin (A) is preferably 25% by weight or more, and more preferably 25% by weight or more. From the viewpoint of moldability and reliability, 50% by weight or more is preferable.
[0024]
In the present invention, the compounding amount of the epoxy resin (A) is usually 1.0 to 10.0% by weight based on the whole resin composition.
[0025]
The curing agent (B) is not particularly limited as long as it reacts with an epoxy resin and cures. Specific examples thereof include novolak resins such as phenol novolak, cresol novolak, and naphthol novolak, and a dicyclopentadiene skeleton. Contains phenolic resins, phenol aralkyl resins, naphthol aralkyl resins, bisphenol compounds such as bisphenol A, acid anhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride, and pyromellitic anhydride, and fragrances such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone. Group amines and the like. Among them, a phenol aralkyl resin (b1) represented by the following general formula (V) and a phenol compound (b2) having a repeating unit structure represented by the following chemical formulas (VI) and (VII) are particularly preferably used.
[0026]
Embedded image

[0027]
By using the phenol aralkyl resin (b1) or the biphenyl derivative / xylene derivative copolymerized phenol compound (b2), good reliability and moldability can be obtained. Either one or both of the phenol aralkyl resin (b1) and the biphenyl derivative / xylene derivative copolymerized phenol compound (b2) may be used.
[0028]
The curing viscosity of the curing agent (B) is preferably 1 Pa · s or less, more preferably 0.3 Pa · s or less in ICI (150 ° C.) viscosity.
[0029]
The compounding amount of the curing agent (B) is usually 0.5 to 12% by weight, preferably 1 to 8% by weight, based on the whole epoxy resin composition. Furthermore, the mixing ratio of the epoxy resin (A) and the curing agent (B) is such that the chemical equivalent ratio of the curing agent (B) to the epoxy resin (A) is 0.5 to 1 in view of mechanical properties and moisture resistance. 5, particularly preferably in the range of 0.7 to 1.3.
[0030]
When a compound other than the phenol aralkyl resin (b1) and the biphenyl derivative / xylene derivative copolymerized phenol compound (b2) is used in combination as the curing agent (B), the phenolic hydroxyl group is excellent in heat resistance, moisture resistance and storage stability. Is preferred. Specific examples of the curing agent having a phenolic hydroxyl group include novolak resins such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, and naphthol novolak resin, tris (hydroxyphenyl) methane, 1,1,2-tris (hydroxyphenyl) ethane, , 1,3-tris (hydroxyphenyl) propane, a condensed compound of terpene and phenol, a phenol resin having a dicyclopentadiene skeleton, and a naphthol aralkyl resin.
[0031]
The present invention is characterized in that the sphericity of the inorganic filler (C) at a particle diameter of 45 μm or more is 0.75 to 1.0. It is particularly important to improve the sphericity not in the whole particle size distribution but in a coarse particle region having a particle size of 45 μm or more to improve the fluidity of the epoxy resin composition.
[0032]
The sphericity in the present invention can be measured as follows using a scanning electron microscope (for example, “JSM T200” manufactured by JEOL Ltd.) and an image analyzer (for example, manufactured by Nippon Avionics). .
[0033]
That is, the projected area (A) and the perimeter (PM) of the particle are measured from the SEM photograph of the sample. Assuming that the area of a perfect circle corresponding to the perimeter (PM) is (B), the sphericity of the particle can be displayed as A / B. Therefore, assuming a perfect circle having the same perimeter as the perimeter (PM) of the sample particles, since PM = 2πr and B = πr2, B = π × (PM / 2π) 2, and The sphericity can be calculated as sphericity = A / B = A × 4π / (PM) 2. Therefore, the sphericity of the inorganic filler powder, which is an aggregate of the inorganic filler particles, is measured for 1,000 particles arbitrarily selected from the inorganic filler powder, and is represented by an average value.
[0034]
The sphericity is more preferably 0.80 to 1.0.
[0035]
Specific examples of the inorganic filler (C) include amorphous silica, crystalline silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesia, clay, talc, calcium silicate, metal oxides such as titanium oxide and antimony oxide, and asbestos. , Glass fibers and glass spheres. Among them, amorphous silica is preferably used because it has a large effect of lowering the linear expansion coefficient and is effective in reducing stress. As the shape, a crushed shape or a spherical shape is used, and a spherical shape is particularly preferably used from the viewpoint of fluidity.
[0036]
The amorphous silica referred to herein generally means one having a true specific gravity of 2.3 or less. This amorphous silica can be produced by any known method, for example, a method of melting crystalline silica, a method of oxidizing metallic silicon, and a method of synthesizing from various raw materials such as hydrolysis of alkoxysilane. Among the amorphous silicas, spherical fused silica produced by melting quartz is particularly preferably used, and it is particularly preferred that spherical fused silica be contained in the entire filler (C) in an amount of 90% by weight or more.
[0037]
The particle size and particle size distribution of the inorganic filler (C) are not particularly limited, but from the viewpoint of fluidity and reduction of burrs at the time of molding, the average particle size (mean median size; the same applies hereinafter) is 5 to 5. It is preferably in the range of 30 μm. Further, two or more kinds of fillers having different average particle sizes or different particle size distributions can be combined.
[0038]
In the present invention, the proportion of the inorganic filler (C) needs to be 80 to 95% by weight based on the whole resin composition, and 85 to 92% by weight is particularly preferable. When the content of the inorganic filler (C) is 80% by weight or more, the water absorption of the resin composition is reduced, and good reflow reliability is obtained. When the content is less than 95% by weight, the moldability is not reduced. .
[0039]
It is particularly preferable that the inorganic filler (C) contains 5 to 30% by weight of the amorphous silica (c1) having a particle size of 0.01 to 1.00 μm, more preferably 5 to 20% by weight. Even better. Thereby, the compounding ratio of the inorganic filler in the entire resin composition can be increased, and both improvement in reflow resistance and improvement in moldability such as reduction in stage shift can be achieved.
[0040]
In the present invention, a curing accelerator may be used to accelerate the curing reaction between the epoxy resin (A) and the curing agent (B). Examples of the curing accelerator include phosphorus compounds such as triphenylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, tributylphosphine, tri (p-methylphenyl) phosphine, and tri (nonylphenyl) phosphine; 2-methylimidazole; -Dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole, triethylamine, benzyldimethylamine, dimethylbenzylmethylamine, 2- (dimethylaminomethyl ) Amine compounds such as phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol and 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 are preferably used in terms of moldability and reliability. It is, but is not particularly limited as long as it promotes the curing reaction.
[0041]
Two or more of these curing accelerators may be used in combination depending on the application, and the addition amount thereof is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin (A).
[0042]
In the epoxy resin composition of the present invention, a silane coupling agent may be used for the purpose of strengthening the bond between the filler and the epoxy resin or the curing agent to improve the reliability. Among them, a silane coupling agent containing an amino group, a silane coupling agent containing an epoxy group, or a silane coupling agent containing a mercapto group is preferably used in terms of moldability and reliability.
[0043]
In the present invention, the proportion of the silane coupling agent is preferably in the range of 0.05 to 2% by weight based on the total resin composition, from the viewpoint of moldability and reliability, and in the range of 0.1 to 1% by weight. Is more preferred.
[0044]
In addition, the epoxy resin composition of the present invention includes a carbon black, a coloring agent such as iron oxide, a silicone rubber, a styrene-based block copolymer, an olefin-based polymer, a modified nitrile rubber, an elastomer such as a modified polybutadiene rubber, and polystyrene. Thermoplastic resins, long-chain fatty acids, metal salts of long-chain fatty acids, esters of long-chain fatty acids, amides of long-chain fatty acids, release agents such as paraffin wax and crosslinking agents such as organic peroxides, antimony trioxide, tetraoxide A flame retardant auxiliary such as antimony and antimony pentoxide, and a bromine compound as a flame retardant can be optionally added.
[0045]
The epoxy resin composition of the present invention is preferably produced by melt-kneading the above components. For example, it is manufactured by mixing various raw materials by a known method such as a mixer, and then melt-kneading using a known kneading method such as a Banbury mixer, a kneader, a roll, a single-screw or twin-screw extruder and a co-kneader. As the resin temperature during melt-kneading, a range of usually 70 to 150 ° C. is used.
[0046]
The epoxy resin composition of the present invention is melted by heating and kneading, cooled and further pulverized, the shape of a powder obtained by compressing the powder, the shape of a tablet obtained by tableting the powder, the shape of a tablet melted by heating and kneading and solidified by cooling in a mold, It can be used in the form of pellets that have been melted by heat kneading, extruded and further cut.
[0047]
Then, the semiconductor element is sealed from these shapes to manufacture a semiconductor device. The epoxy resin composition of the present invention is molded on a member having a semiconductor fixed to a substrate 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 a casting method. Thus, a semiconductor device sealed with a cured product of the epoxy resin composition is manufactured. If necessary, an additional heat treatment (for example, 150 to 200 ° C., 2 to 16 hours) can be performed.
[0048]
The epoxy resin composition of the present invention is also suitable as a resin composition for molding precision parts. Here, examples of the precision parts include various gears, cases, connectors, sockets, optical pickups, terminal boards, plugs, boards, bases, plates, housings, adapters, bearings, and the like. Hard disk drive (HDD) sliders, Computer parts such as HDD motor hubs and HDD arms, OA equipment parts such as facsimile machines and copiers, portable equipment parts such as mobile phones and portable audio equipment, optical equipment parts such as microscopes and cameras, clocks, various measuring instruments, and various types of work Examples include precision mechanical parts such as equipment, parts for semiconductor manufacturing equipment such as a wafer polishing plate, parts for semiconductor devices such as a semiconductor mounting board, and parts for optical communication such as optical connectors and optical module packages. Preferably, the component has a molding shrinkage of 0.3% or less at the time of molding and a linear expansion coefficient of 12 × 10 ⁻⁶ ° C. ⁻¹ or less.
[0049]
By providing the composition of the present invention for molding these precision parts, a precision part having high molding yield and high dimensional accuracy can be obtained.
[0050]
The precision part of the present invention can be obtained by molding the above-described epoxy resin composition under the same molding method and molding conditions as those for the semiconductor device.
[0051]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples described here. Incidentally,% in the examples indicates% by weight.
[0052]
[Examples 1 to 11, Comparative Examples 1 to 4]
The components shown in Table 1 were dry-blended by a mixer at the composition ratios (weight ratios) shown in Tables 2 and 3, and then heated and kneaded for 5 minutes using a mixing roll having a roll surface temperature of 90 ° C, and then cooled and pulverized. An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation was obtained.
[0053]
Table 1 shows each raw material used in the present invention. In addition, the viscosity mentioned here is the ICI viscosity at 150 ° C.
[0054]
[Table 1]

[0055]
Embedded image

[0056]
<Evaluation of blistering characteristics (reflow resistance)>
Using a mold for 176 pin LQFP (outer size: 24 mm × 24 mm × 1.4 mm, frame material: copper), the obtained resin composition was packaged with a low-pressure transfer molding machine at a mold temperature of 175 ° C. and a cure time of 1 minute. Was molded. The evaluation chip used was a chip having a chip size of 10 mm × 10 mm × 0.3 mm, on which a simulated element having a surface coated with a silicon nitride film was mounted.
[0057]
After 20 packages of 176 pin LQFP obtained by the above molding were post-cured at 180 ° C. for 6 hours, the thickness I (μm) of the central portion of the package was measured with a micrometer. This was humidified at 40 ° C./80% RH for 72 hours, and then heat-treated in an IR reflow furnace at a maximum temperature of 260 ° C. The temperature profile of the reflow furnace is as follows: a region of 150 ° C. to 200 ° C. is 60 seconds to 100 seconds, a temperature rising rate from 200 ° C. to 260 ° C. is 1.5 to 2.5 ° C./second, and the maximum temperature is 255 ° C. The temperature was maintained in the region of ２６265 ° C. for 10 to 20 seconds, and the temperature reduction rate from 260 ° C. to 200 ° C. was 1.5 to 2.5 ° C./sec.
[0058]
Five seconds after the package exited the reflow furnace, the thickness II (μm) at the center of the package was measured again with a micrometer. Further, (thickness II-thickness I) was calculated for each of the 20 packages, and the average value of the 20 packages was defined as “bulging” (μm). The swelling is preferably small, and particularly preferably 100 μm or less.
[0059]
<Evaluation of peeling resistance (reflow resistance, chip surface peeling, silver plating part peeling)>
Using a mold for 176 pin LQFP (outer size: 24 mm × 24 mm × 1.4 mm, frame material: copper), the obtained resin composition was packaged with a low-pressure transfer molding machine at a mold temperature of 175 ° C. and a cure time of 1 minute. Was molded. The evaluation chip used was a chip having a chip size of 10 mm × 10 mm × 0.3 mm, on which a simulated element having a surface coated with a silicon nitride film was mounted.
[0060]
Twenty 176 pin LQFP packages obtained by the above molding were post-cured at 180 ° C. for 6 hours, and then humidified at 40 ° C./80% RH for 72 hours. This was heat-treated in an IR reflow furnace at a temperature of 260 ° C. for 10 seconds. Thereafter, the peeling state of the silver plated portion of the lead frame, the chip surface, and the stage back surface was observed with an ultrasonic flaw detector (“mi-scope10” manufactured by Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.). Examined.
[0061]
<Evaluation of crack resistance>
Using the same 176-pin LQFP (outer size: 24 mm × 24 mm × 1.4 mm, frame material: copper) mold in the same manner as in the evaluation of the swelling characteristics, the mold temperature was 175 ° C. and the cure time was 1 minute with a low-pressure transfer molding machine. The package was molded under the following conditions. The evaluation chip used was a chip having a chip size of 10 mm × 10 mm × 0.3 mm, on which a simulated element having a surface coated with a silicon nitride film was mounted.
[0062]
Twenty 176 pin LQFP packages obtained by the above molding were post-cured at 180 ° C. for 6 hours, and then humidified at 40 ° C./80% RH for 72 hours. This was heat-treated in an IR reflow furnace at a temperature of 260 ° C. for 10 seconds. Thereafter, the number of packages having external cracks was visually examined.
[0063]
<Evaluation of moldability (package fillability)>
Twenty 176 pin LQFP packages obtained by the above molding were visually observed after the molding, and the number of unfilled packages was examined.
[0064]
[Table 2]

[0065]
[Table 3]

[0066]
As can be seen from Examples 1 to 11 in Table 2, the epoxy resin composition of the present invention is excellent in swelling characteristics, adhesion to silver-plated parts and other members, reflow resistance such as crack resistance, and moldability. ing.
[0067]
On the other hand, when the sphericity of the inorganic filler (C) at a particle size of 45 μm or more is less than 0.75, or in Comparative Examples 1 to 3, which do not include any of the epoxy resins (a1), (a2), and (a3). No. 3 cannot simultaneously satisfy reflow reliability and moldability.
[0068]
[Example 12]
The epoxy resin composition obtained in the same manner as in Example 1 was tableted, and 10 multi-core optical fiber connectors (CNF12SPM126C10-4) described in JIS C5981 were molded using a low-pressure transfer molding machine equipped with various molds. did. The molding conditions were a mold temperature of 175 ° C., a molding pressure of 10 MPa, and a curing time of 90 seconds. After the obtained various molded articles (test pieces) were post-cured at 175 ° C. for 4 hours, the positions of the optical fiber insertion holes were measured with an image measuring instrument equipped with a CCD camera. For the hole position variation, the amount of displacement of the center of each optical fiber insertion hole (the amount of displacement from the set center to the measured center) was measured. A precision component for an optical connector having excellent dimensional stability with all the displacements within 1 μm was obtained.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an epoxy resin composition having excellent adhesion during reflow, reflow resistance such as swelling properties, and excellent filling properties during molding, and sealed with the epoxy resin composition. Semiconductor devices and precision parts can be obtained.

Claims (6)

エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）および無機充填剤（Ｃ）を含むエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂（Ａ）として下記一般式（Ｉ）で表されるビスフェノール型エポキシ樹脂（ａ１）、下記一般式（ＩＩ）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂（ａ２）、下記一般式（ＩＩＩ）で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂（ａ３）の少なくともいずれか１種を含有し、充填材（Ｃ）の割合が樹脂組成物全体の８０〜９５重量％であって、無機充填剤（Ｃ）の粒径４５μｍ以上における球形度が０．７５〜１．０であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。

In an epoxy resin composition containing an epoxy resin (A), a curing agent (B) and an inorganic filler (C), a bisphenol type epoxy resin (a1) represented by the following general formula (I) as the epoxy resin (A): A filler (C) containing at least one of a biphenyl type epoxy resin (a2) represented by the following general formula (II) and a biphenyl novolac type epoxy resin (a3) represented by the following general formula (III) ) Is 80 to 95% by weight of the whole resin composition, and the sphericity of the inorganic filler (C) at a particle diameter of 45 μm or more is 0.75 to 1.0. object.

硬化剤（Ｂ）が下記一般式（ＩＶ）で表されるフェノールアラルキル樹脂（ｂ１）または硬化剤（Ｂ）が下記式（Ｖ）及び（ＶＩ）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（ｂ２）を含有することを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。

A phenol aralkyl resin (b1) in which the curing agent (B) is represented by the following general formula (IV) or a phenol compound in which the curing agent (B) has a repeating unit structure represented by the following formulas (V) and (VI) ( The epoxy resin composition according to claim 1, comprising b2).

エポキシ樹脂（Ａ）が下記式（ＶＩＩ）で表されるテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のエポキシ樹脂組成物。

The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the epoxy resin (A) contains a tetramethylbisphenol F-type epoxy resin represented by the following formula (VII). 4.

請求項１〜３のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物を用いて、半導体素子の少なくとも回路形成面を封止してなる樹脂封止型半導体装置。A resin-sealed semiconductor device obtained by sealing at least a circuit forming surface of a semiconductor element using the cured product of the epoxy resin composition according to claim 1. 請求項１〜３のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を成形して得られる精密部品。A precision part obtained by molding the epoxy resin composition according to claim 1. 請求項１〜３のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を成形して得られる光ファイバ接続部品。An optical fiber connection component obtained by molding the epoxy resin composition according to claim 1.