JP2922151B2 - Semiconductor sealing device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融流動性が良く
かつ硬化速度の速い作業性の良い組成物を用いて被覆さ
せて得られる半導体封止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子を封止する手段の一つ
にエポキシ樹脂粉末を所定の大きさに成形したペレット
組成物を半導体素子上に載置し、その後加熱溶融して被
覆する方法がある。この無機溶融封止を行うためには、
エポキシ樹脂粉末が溶融後充分に流動する必要があり、
このためエポキシ樹脂の反応速度を遅くする必要があ
る。このために従来次のような対策が採られている。
【０００３】（イ）反応速度の遅い硬化剤を選択使用す
る。
【０００４】（ロ）反応速度が特に遅くない硬化剤を使
用する場合は、硬化剤の量を少量使用するか、または乾
式混合する。
【０００５】しかしながら（イ）については硬化に長時
間を要し作業性が悪いという欠点があり、また（ロ）に
ついては硬化剤の量が少ないためエポキシ樹脂硬化物の
特性が低下し、また乾式混合の場合には分散性が悪く品
質面での安定性に欠ける難点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記従来方法で生ずる難点を解決し、作業
性のよい組成物を用いて、品質面での安定性の優れた半
導体封止装置を提供せんとすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、エポキシ樹
脂として従来この種半導体封止用組成物に使用されたこ
とが無い結晶性エポキシ樹脂という特定のエポキシ樹脂
を使用し、かつこれに無機質充填剤と硬化剤とを配合し
た組成物を半導体素子封止用組成物として使用すること
によって達成される。
【０００８】尚、ここでいう結晶性エポキシ樹脂とは、
Ｘ線回折により多数の結晶のピークが表れる固形エポキ
シ樹脂であって、物理的にはシャープな融点を示しかつ
溶融時には分子間相互作用がほとんどなくなるため極端
に粘度が低下する性質を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明において使用する結晶性エ
ポキシ樹脂は融点が５０〜１５０℃である固体の結晶性
エポキシ樹脂であり、従来この種分野で使用されてきた
いわゆる結晶性エポキシ樹脂が広く使用できる。特に本
発明においてはその融点よりも１０℃高い温度での溶融
粘度が５ポイズ以下であるエポキシ樹脂が好ましい。こ
れらの具体例としては、たとえば４，４′ービス（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等を例示できる。
【００１０】特に好ましい結晶性エポキシ樹脂は、下記
構造式（１）で示されるものである。このエポキシ樹脂
においてＲがＣＨ3 の場合は融点は１０５〜１０７℃
で、これを溶融した場合たとえば１５０℃で０．０２ポ
イズ程度以上となる非常に低い粘度を示す。
【００１１】
【化２】
【００１２】本発明においては、該結晶性エポキシ樹脂
としては上記で説明した通りその融点５０〜１５０℃の
ものを使用するが、この際５０℃に達しないものでは目
的物粉体組成物がブロッキングを生じ易く、また逆に１
５０℃よりも高くなると作業性が悪くなる傾向がある。
好ましい融点は８０〜１２０℃程度である。
【００１３】本発明においては、上記結晶性エポキシ樹
脂以外のエポキシ樹脂を、該結晶性エポキシ樹脂に対し
５０重量％以下の量で使用することができ、この際のそ
の他の樹脂としてたとえばビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、通常のグリシジル型
エポキシ樹脂等を代表例として挙げることができる。
【００１４】本発明において用いられる硬化剤は、ノボ
ラック型フェノール系樹脂である。
【００１５】エポキシ樹脂と硬化剤の配合比について
は、硬化剤の官能基の数とエポキシ樹脂のエポキシ基の
数の比が０．５〜１．５の範囲内にあるようにすること
が好ましい。この際上記範囲をはずれると反応が充分に
おこり難くなり、硬化物の特性が劣化しやすくなる傾向
がある。
【００１６】本発明においては、硬化剤と併用して硬化
促進剤を使用することができる。具体例としては、たと
えば２−メチルイミダゾール、４−エチル−２−メチル
イミダゾール等のイミダゾール類、ベンジルジメチルア
ミン、トリエチルアミン等の三級アミン類、三フッ化ホ
ウ素アミンコンプレックス、オクチル酸スズ、ナフテン
酸コバルト等の塩類等が例示できる。
【００１７】本発明において用いられる無機質充填剤と
しては、溶融シリカ粉末が用いられる。上記溶融シリカ
粉末の粒度は０．１〜３０μｍの範囲内であり、またそ
の使用量は結晶性エポキシ樹脂１００重量部に対し１５
０〜３００重量部好ましくは１５０〜２５０重量部であ
る。
【００１８】本発明に係るエポキシ樹脂組成物は必要に
応じて、例えば天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖
脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル類もしくはパラ
フィン類等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤、シ
ランカップリング剤等を適宜添加配合しても差し支えな
い。
【００１９】本発明に係る組成物は、所定の組成比に選
んだ原料組成分を、たとえばミキサーによって充分混合
後、さらに熱ロールによる溶融混合処理、またはニーダ
ー等による混合処理を加えた後粉砕し、粉末の状態かも
しくはこの粉末をプレス等により任意の大きさでペレッ
ト状に成形することによって提供される。
【００２０】本発明に係る組成物は、半導体のみなら
ず、コンデンサー、抵抗器等の封止用にも使用できるほ
か、タブレットに成形して成形用としたり、その他接着
剤としても使用することができる。
【００２１】以上本発明についてはその代表例として半
導体封止用ペレット組成物を用いた場合について説明し
たが、本発明においてはペレット組成物を使用する場合
だけでなく、粉末状の成形用組成物として封止しても良
く、またその他本発明組成物を用いて従来知られている
各種の封止手段により半導体を封止しても良い。
【００２２】
【実施例】以下に実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、部とあるは重量部を示すものとする。
【００２３】
【実施例１】表１に示す配合割合（いずれも部）で、結
晶性エポキシ樹脂である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（エポキシ樹脂Ａ：エポキシ当量１８５）１
００部、溶融シリカ粉末１８０部、シランカップリング
剤Ａ−１８６（ユニオンカーバイド製）２．５部、カー
ボンブラック１部とをヘンシルミキサーで予備混合の
後、熱ロールにより９５℃〜１００℃で充分溶融混合し
た後、フェノールノボラック樹脂（軟化点９８℃、フェ
ノール性水酸基当量１０６）５７部、２−ウンデシルイ
ミダゾール０．５部を加え、４分間溶融混合した後、冷
却し、その後常法に従い粉砕分級し、４０メッシュパス
の粉体を得た。
【００２４】この粉体の１５０℃におけるゲル化時間及
び硬化時間をそれぞれ１５０℃熱板上、ＤＳＣで測定し
た。さらにこの粉体を完全硬化した後、ＴＭＡ（Therma
l Mechanical Analyser ）によりガラス転位温度を測定
した。それぞれの結果を表２に示した。
【００２５】この粉体を常温、１００気圧で１．５×８
×８（ｍｍ）のペレット状に成形して１．０×５×５
（ｍｍ）の鋼板上にのせ、１５０℃雰囲気下で封止し
て、その被覆状態を評価したところ、エッジ部も含め良
好な被覆性を示した。さらにこの粉体０．３５ｇを常温
１００気圧で直径１３ｍｍのペレット状に作成し、１５
０℃オーブン中に設置された１０°に傾斜した脱脂した
みがき鋼板（１．０×７０×３００ｍｍ、３０分以上放
置）の上に作成した錠剤を置き、次式により流れ性を評
価した。
【００２６】
【数１】
【００２７】以上評価した結果を表２に示した。
【００２８】また、得られた粉末およびペレットにより
ＩＣパッケージ（４２ピンＤＩＰ）を封止し半導体装置
を得、１５０℃１０分と−５０℃１０分を１サイクルと
する冷熱サイクル試験を５０サイクル実施し、装置にク
ラックが発生しなかったものを○、クラックが発生した
ものを×とした。
【００２９】【比較例１’】
表１に示した原料組成比（部）において
実施例１と同様に作成、並びに評価を行った。その結果
を表２に示した。
【００３０】
【比較例１】表１に示した原料組成比（部）において、
非結晶性エポキシ樹脂であるビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂（エポキシ樹脂Ｂ、エポキシ当量６５０）１００
部、溶融シリカ粉末１８０部、シランカップリング剤
（Ａ−１８６）２．５部、カーボンブラック１部とをヘ
ンシルミキサーで予備混合した後、熱ロールにより９５
℃〜１００℃で充分溶融混合した後、冷却後常法に従い
粉砕した後、２−ウンデシルイミダゾール１部を加えヘ
ンシルミキサーで乾式混合して粉体を得た。その結果を
表２に示した。
【００３１】
【比較例２および３】表１に示した原料組成比（部）に
おいて、実施例１と同様に作成し、評価を行った。その
結果を表２に示した。
【００３２】
【表１】＊１：三フッ化ホウ素／エチルアミン
【００３３】
【表２】
【００３４】
【発明の効果】上記表２の結果からも明らかな通り、本
発明に用いる組成物は作業性のよい、かつ品質の安定し
たものであり、得られる半導体封止装置は、冷熱サイク
ル性等に優れるようになる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor encapsulation device obtained by coating with a composition having good melt fluidity and a high curing rate and good workability. . 2. Description of the Related Art Conventionally, a pellet composition formed by molding an epoxy resin powder into a predetermined size is placed on a semiconductor element as one of means for sealing a semiconductor element, and then heated and melted to coat the composition. There is a way to do that. In order to perform this inorganic fusion sealing,
The epoxy resin powder needs to flow sufficiently after melting,
For this reason, it is necessary to reduce the reaction rate of the epoxy resin. For this purpose, the following measures have conventionally been taken. (A) A curing agent having a low reaction rate is selectively used. (B) When using a curing agent whose reaction rate is not particularly slow, use a small amount of the curing agent or dry-mix. [0005] However, (a) has the disadvantage that it takes a long time to cure and the workability is poor, and (b) the properties of the cured epoxy resin deteriorate due to the small amount of the curing agent, and the dry method In the case of mixing, there is a problem that the dispersibility is poor and the stability in quality is lacking. An object of the present invention is to solve the problems caused by the above-mentioned conventional method, and to use a composition having good workability to obtain excellent stability in terms of quality. To provide a semiconductor sealing device. [0007] The object of the present invention is to use a specific epoxy resin, a crystalline epoxy resin, which has not been used in this type of semiconductor encapsulating composition, as an epoxy resin. It is achieved by using a composition obtained by blending an inorganic filler and a curing agent into a semiconductor element sealing composition. [0008] The crystalline epoxy resin referred to here is:
This is a solid epoxy resin that shows many crystal peaks by X-ray diffraction. It has a physically sharp melting point, and has a property of extremely lowering the viscosity due to almost no intermolecular interaction during melting. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The crystalline epoxy resin used in the present invention is a solid crystalline epoxy resin having a melting point of 50 to 150 ° C., and is a so-called crystalline epoxy resin conventionally used in this field. Resin can be widely used. Particularly, in the present invention, an epoxy resin having a melt viscosity at a temperature 10 ° C. higher than its melting point of 5 poise or less is preferable. Specific examples of these include, for example, 4,4′-bis (2,
3-epoxypropoxy) -3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl and the like. [0010] Particularly preferred crystalline epoxy resins are those represented by the following structural formula (1). When R is CH 3 in this epoxy resin, the melting point is 105 to 107 ° C.
When melted, it exhibits a very low viscosity of, for example, about 0.02 poise or more at 150 ° C. [0011] In the present invention, as described above, the crystalline epoxy resin having a melting point of 50 to 150 ° C. is used. Tends to occur, and conversely, 1
If the temperature is higher than 50 ° C., the workability tends to deteriorate.
The preferred melting point is about 80 to 120 ° C. In the present invention, an epoxy resin other than the above-mentioned crystalline epoxy resin can be used in an amount of 50% by weight or less based on the crystalline epoxy resin. Typical examples thereof include an epoxy resin, a novolak type epoxy resin, and a normal glycidyl type epoxy resin. [0014] curing agent used in the present invention is a Roh ball <br/> rack-type phenolic resin. The compounding ratio between the epoxy resin and the curing agent is preferably such that the ratio of the number of functional groups of the curing agent to the number of epoxy groups of the epoxy resin is in the range of 0.5 to 1.5. . At this time, if it is out of the above range, the reaction becomes difficult to occur sufficiently, and the properties of the cured product tend to be easily deteriorated. In the present invention, a curing accelerator can be used in combination with a curing agent. Specific examples thereof include imidazoles such as 2-methylimidazole and 4-ethyl-2-methylimidazole, tertiary amines such as benzyldimethylamine and triethylamine, boron trifluoride amine complex, tin octylate, and cobalt naphthenate. And the like. As the inorganic filler used in the present invention, a fused silica powder is used. The particle size of the fused silica powder is in the range of 0.1 to 30 μm, and the amount of the fused silica powder is 15 to 100 parts by weight of the crystalline epoxy resin.
0 to 300 parts by weight, preferably 150 to 250 parts by weight. The epoxy resin composition according to the present invention may contain, if necessary, a release agent such as natural waxes, synthetic waxes, metal salts of linear fatty acids, acid amides, esters or paraffins, carbon black. And the like, a silane coupling agent and the like may be appropriately added and blended. The composition according to the present invention is obtained by sufficiently mixing the raw material components selected in a predetermined composition ratio with, for example, a mixer, and further subjecting them to a melt-mixing treatment with a hot roll, or a mixing treatment with a kneader or the like, and then pulverizing. , In the form of a powder or by molding this powder into a pellet of any size by pressing or the like. The composition according to the present invention can be used not only for sealing semiconductors, but also for sealing capacitors, resistors, etc., and can also be formed into tablets and used as molding agents or as other adhesives. it can. Although the present invention has been described above with reference to the case where a pellet composition for semiconductor encapsulation is used as a typical example, the present invention is not limited to the case where a pellet composition is used, but also a powdery molding composition. Alternatively, the semiconductor may be sealed by various other conventionally known sealing means using the composition of the present invention. The present invention will be described in detail with reference to the following Examples, in which parts are by weight. EXAMPLE 1 The crystalline epoxy resin 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ', 5,5 was used in the proportions shown in Table 1 (all parts). '-Tetramethylbiphenyl (epoxy resin A: epoxy equivalent 185) 1
00 parts, fused silica powder 180 parts, silane coupling agent A-186 (manufactured by Union Carbide) 2.5 parts, and carbon black 1 part were premixed with a Hensyl mixer, and then heated at 95 ° C to 100 ° C with a hot roll. After sufficient melting and mixing, 57 parts of a phenol novolak resin (softening point: 98 ° C., phenolic hydroxyl equivalent: 106) and 0.5 part of 2-undecylimidazole were added, and the mixture was melt-mixed for 4 minutes, cooled, and then cooled according to a conventional method. The powder was pulverized and classified to obtain a powder of 40 mesh pass. The gelation time and the curing time of this powder at 150 ° C. were each measured on a hot plate at 150 ° C. by DSC. After the powder is completely cured, TMA (Therma
l Glass transition temperature was measured by Mechanical Analyzer. Table 2 shows the results. This powder was prepared at room temperature and at 100 atm for 1.5 × 8
Formed into pellets of × 8 (mm) 1.0 × 5 × 5
(Mm), sealed in a 150 ° C. atmosphere, and evaluated the covering state. As a result, good covering properties including the edge portion were exhibited. Further, 0.35 g of this powder was formed into a pellet having a diameter of 13 mm at a normal temperature of 100 atm.
The tablets prepared were placed on a degreased polished steel plate (1.0 × 70 × 300 mm, left for 30 minutes or more) inclined at 10 ° placed in a 0 ° C. oven, and the flowability was evaluated by the following formula. ## EQU1 ## Table 2 shows the results of the above evaluation. Further, an IC package (42-pin DIP) is sealed with the obtained powder and pellets to obtain a semiconductor device, and a cooling / heating cycle test in which 150 ° C. for 10 minutes and -50 ° C. for 10 minutes are performed for 50 cycles is performed. Then, the case where no crack was generated in the apparatus was evaluated as ○, and the case where a crack was generated was evaluated as x. Comparative Example 1 ' Production and evaluation were carried out in the same manner as in Example 1 at the raw material composition ratios (parts) shown in Table 1. The results are shown in Table 2. Comparative Example 1 In the raw material composition ratio (parts) shown in Table 1,
Bisphenol A type epoxy resin which is an amorphous epoxy resin (epoxy resin B, epoxy equivalent 650) 100
Parts, 180 parts of fused silica powder, 2.5 parts of a silane coupling agent (A-186), and 1 part of carbon black, were preliminarily mixed with a Hensyl mixer, and then mixed with a hot roll.
After sufficiently melting and mixing at a temperature of from 100 ° C. to 100 ° C., the mixture was cooled and pulverized according to a conventional method, and 1 part of 2-undecylimidazole was added, followed by dry mixing with a Hensyl mixer to obtain a powder. The results are shown in Table 2. Comparative Examples 2 and 3 At the raw material composition ratios (parts) shown in Table 1, they were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. [Table 1] * 1: Boron trifluoride / ethylamine [Table 2] As is clear from the results shown in Table 2, the composition used in the present invention has good workability and is stable in quality. It becomes excellent in properties and the like.
フロントページの続き (72)発明者 河本 紀雄 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日 東電工株式会社内 (72)発明者 斉藤 潔 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日 東電工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−39677（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−22955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−225120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−98726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−152861（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−4952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−47725（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−14143（ＪＰ，Ｂ１) 「プラスチックス、第33巻第３号 」 （昭和57年３月１日発行）株式会社工業 調査会 第63−64頁 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08L 63/00 C08G 59/24 H01L 23/29 H01L 23/31 Continued on the front page (72) Inventor Norio Kawamoto 1-1-2 Shimohozumi, Ibaraki-shi, Osaka Nippon Denko Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Saito 1-2-1, Shimohozumi, Ibaraki-shi, Osaka Nitto JP-A-58-39677 (JP, A) JP-A-59-22955 (JP, A) JP-A-58-225120 (JP, A) JP-A-61-98726 (JP) JP-A-56-15861 (JP, A) JP-A-55-4954 (JP, A) JP-A-61-47725 (JP, A) JP-B-54-14143 (JP, B1) Vol. 33, No. 3 "(issued on March 1, 1982) Industrial Research Institute Co., Ltd., pp. 63-64 (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C08L 63/00 C08G 59 / 24 H01L 23/29 H01L 23/31
Claims (1)
粒径０．１〜３０μｍの溶融シリカ粉末と、ノボラック
型フェノール系樹脂からなる硬化剤とを含有してなる組
成物により被覆されていることを特徴とする半導体封止
装置。 【化１】 ２． 上記結晶性エポキシ樹脂と溶融シリカ粉末とが、
上記結晶性エポキシ樹脂と溶融シリカ粉末を必須成分と
する予備混合体になっている請求項１記載の半導体封止
装置。(57) [Claims] A crystalline epoxy resin represented by the following formula (1),
Semiconductor encapsulation device comprising a fused silica powder having a particle size of 0.1 to 30 [mu] m, to be covered by the composition comprising a novolak-type phenolic resins or Ranaru curing agent. Embedded image 2. The crystalline epoxy resin and fused silica powder,
The above-mentioned crystalline epoxy resin and fused silica powder as essential components
2. The semiconductor encapsulation device according to claim 1, wherein the premix is a premix .
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|---|---|---|---|
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1996
- 1996-02-15 JP JP8028123A patent/JP2922151B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|
| 「プラスチックス、第３３巻第３号 」（昭和５７年３月１日発行）株式会社工業調査会 第６３−６４頁 |
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