JPH0739468B2 - Sealing resin composition - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、耐湿性に優れ、クラックの発生やワイヤオー
プンのない、成形性、熱的特性のよい、半導体装置等の
封止用樹脂組成物に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial field of application) The present invention relates to a semiconductor device, etc., which has excellent moisture resistance, does not cause cracks or wire open, and has good moldability and thermal characteristics. The present invention relates to a sealing resin composition.

（従来の技術） 従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電子
部品を熱硬化性樹脂を用いて封止する方法が行われてき
た。この樹脂封止は、ガラス、金属、セラミックを用い
たハーメチックシール方式に比較して経済的に有利なた
めに広く実用化されている。封止用樹脂としては、熱硬
化性樹脂が使用され、その中でも信頼性および価格の点
からエポキシ樹脂が最も一般的に用いられている。エポ
キシ樹脂は酸無水物、芳香族アミン、ノボラック型フェ
ノール樹脂等の硬化剤が用いられている。これらの中で
もノボラック型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ
樹脂は、他の硬化剤を使用したものに比べて、成形性、
耐湿性に優れ、毒性がなく、かつ安価であるため半導体
封止材料として広く用いられている。(Prior Art) Conventionally, a method of sealing an electronic component such as a diode, a transistor, or an integrated circuit with a thermosetting resin has been performed. This resin encapsulation has been widely put into practical use because it is economically advantageous as compared with the hermetic sealing method using glass, metal, or ceramic. A thermosetting resin is used as the encapsulating resin, and among them, an epoxy resin is most commonly used in terms of reliability and price. As the epoxy resin, a curing agent such as an acid anhydride, an aromatic amine, or a novolac type phenol resin is used. Among these, the epoxy resin using a novolac type phenolic resin as a curing agent has better moldability than those using other curing agents,
It is widely used as a semiconductor encapsulation material because it has excellent moisture resistance, is nontoxic, and is inexpensive.

しかしながら、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤と
したエポキシ樹脂は、電子部品の高密度化に伴う厳しい
耐湿性や耐熱性に対する信頼性に劣るという欠点があ
る。こうした樹脂を使用した成形品は、温寒サイクルテ
ストを行うと、ボンディングワイヤのオープンや、樹脂
クラック、ペレットクラックが発生し、電子部品として
機能が果せず、また耐湿性試験を行うと、上記と同様な
現象が発生し、また同様に機能が果せなくなるという欠
点があった。また近年は、放熱フィンを封止用樹脂で完
全に覆ってしまう絶縁タイプのパッケージが多くなって
いるが、その場合に樹脂を通して熱放散しなくてはなら
ないため、λ＝55×10^-4cal/cm・sec・℃以上とするこ
とが要求されていた。しかし、以λ＝55×10^-4cal/cm・
sec・℃以上にするためには、充填剤を多量にしなくて
はならないため、成形時にピンホールが発生する等の欠
点があった。更に最近の封止用樹脂は、半導体の高密度
化の要求から低応力処方が一般的になっている。このた
め、熱膨張係数を下げて応力を下げる方法がとられる
が、その場合、充填剤を多量に混入するため成形の流動
性に劣り、ワイヤオープン等の生ずる欠点があった。However, the epoxy resin using a novolac-type phenol resin as a curing agent has a drawback in that it is inferior in reliability with respect to severe moisture resistance and heat resistance due to high density of electronic parts. Molded products using such resins, when subjected to a hot and cold cycle test, open bonding wires, resin cracks, pellet cracks, can not function as electronic parts, and perform a moisture resistance test, There is a drawback in that the same phenomenon occurs and the function cannot be fulfilled. In recent years, there are many insulating type packages that completely cover the radiation fin with a sealing resin, but in that case, heat must be dissipated through the resin, so λ = 55 × 10 ^-4 cal It was required to be above / cm ・ sec ・ ° C. However, λ = 55 × 10 ^-4 cal / cm ・
In order to keep the temperature at sec.degree. C. or higher, a large amount of the filler has to be used, which has a drawback that pinholes are generated during molding. In addition, a low-stress prescription has been generally used for recent sealing resins because of the demand for higher density of semiconductors. Therefore, a method of lowering the thermal expansion coefficient to reduce the stress is adopted, but in that case, since a large amount of the filler is mixed, the fluidity of the molding is poor, and there is a drawback that a wire open or the like occurs.

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、これらの欠点を解消するためになされたもの
で、無機質充填剤を多量に混入しなくても、成形性がよ
く、耐湿性に優れ、ボンディングワイヤのオープンやク
ラックの発生がなく、また、高熱伝導性もしくは熱膨張
係数の低い封止用樹脂組成物を提供しようとするもので
ある。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in order to solve these drawbacks, and is excellent in moldability, excellent in moisture resistance, and bonding even if a large amount of an inorganic filler is not mixed. It is an object of the present invention to provide a resin composition for encapsulation, which does not open the wire or generate cracks and has high thermal conductivity or a low thermal expansion coefficient.

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、Ｎ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジンを配合するこ
とによって、優れた耐湿性、成形性を有し、高熱伝導性
もしくは熱膨脹係数の低い樹脂組成物が得られることを
見いだし、本発明を完成したものである。すなわち、本
発明は、 （Ａ）エポキシ樹脂、 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂 （Ｃ）Ｎ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジンおよび （Ｄ）無機質充填剤 を必須成分とし、前記無機質充填剤を全体の樹脂組成物
に対して25〜90重量％の割合で含有することを特徴とす
る封止用樹脂組成物である。[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that by combining N ^ε -lauroyl-L-lysine, it is excellent. It was found that a resin composition having high moisture resistance and moldability, high thermal conductivity or low coefficient of thermal expansion can be obtained, and the present invention has been completed. That is, the present invention includes (A) an epoxy resin, (B) a novolac type phenol resin, (C) N ^ε -lauroyl-L-lysine and (D) an inorganic filler as essential components, and the inorganic filler as a whole resin. It is a resin composition for encapsulation which is contained in a proportion of 25 to 90% by weight with respect to the composition.

本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、その分子
中にエポキシ基を少なくとも２個有する化合物である限
り分子構造、分子量などに特に制限はなく、一般に封止
材料に使用されているものを広く包含することができ
る。例えばビスフェノール型の芳香族系、シクロヘキサ
ン誘導体等の脂環族系、さらに次の一般式で示されるエ
ポキシノボラック系等の樹脂が挙げられる。The (A) epoxy resin used in the present invention is not particularly limited in its molecular structure, molecular weight and the like as long as it is a compound having at least two epoxy groups in its molecule, and widely used are those generally used as encapsulating materials. Can be included. Examples thereof include bisphenol type aromatic resins, alicyclic resins such as cyclohexane derivatives, and epoxy novolac resins represented by the following general formula.

（式中、R¹は水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基
を、R²は水素原子又はアルキル基を、ｎは１以上の整数
を表す）。 (In the formula, R ¹ represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group, R ² represents a hydrogen atom or an alkyl group, and n represents an integer of 1 or more).

これらは単独もしくは２種以上の混合系として使用す
る。These are used alone or as a mixed system of two or more kinds.

本発明に用いる（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂とし
ては、フェノール、アルキルフェノール等のフェノール
類とホルムアルデヒドあるいはパラホルムアルデヒドを
反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂および
これらの変性樹脂、例えばエポキシ化もしくはブチル化
ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは単
独もしくは２種以上混合して使用する。Examples of the (B) novolak type phenolic resin used in the present invention include novolak type phenolic resins obtained by reacting phenols such as phenol and alkylphenol with formaldehyde or paraformaldehyde, and modified resins thereof, for example, epoxidized or butylated novolac type. Phenol resins and the like can be mentioned, and these can be used alone or in admixture of two or more.

前記（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）ノボラック型フェノー
ル樹脂の配合割合は、エポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）
と（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂のフェノール性水
酸基（ｂ）との当量比［（ａ）／（ｂ）］が0.1〜10の
範囲内にあることが望ましい。この当量比が0.1未満も
しくは10を超えると、耐湿性、成形作業性および硬化物
の電気特性が悪くなり、いずれの場合も好ましくない。
従って、上記の範囲内に限定するのがよい。The blending ratio of the (A) epoxy resin and the (B) novolac type phenol resin is the epoxy group (a) of the epoxy resin.
It is desirable that the equivalent ratio [(a) / (b)] of the (B) and the phenolic hydroxyl group (b) of the novolac type phenol resin be within the range of 0.1 to 10. If this equivalent ratio is less than 0.1 or exceeds 10, the moisture resistance, the molding workability, and the electrical properties of the cured product deteriorate, which is not preferable in any case.
Therefore, it is preferable to limit it to the above range.

本発明に用いる（Ｃ）Ｎ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジンと
しては、次の構造式を有するものが使用される。As (C) N ^ε -lauroyl-L-lysine used in the present invention, those having the following structural formulas are used.

具体的な化合物としては、例えばアミホープLL（味の素
社製、商品名）を挙げることができる。 Specific examples of the compound include Amihope LL (trade name, manufactured by Ajinomoto Co., Inc.).

本発明に用いる（Ｄ）無機質充填剤としては、広く一般
に使用されているものが包含される。例えばシリカ、ア
ルミナ、三酸化アンチモン、タルク、炭酸カルシウム、
チタンホワイト、クレー、マイカ、ベンガラ、ガラス繊
維、炭素繊維等が挙げられ、これらの中でも溶融シリ
カ、結晶性シリカが好ましく用いられる。成形性良好で
高熱伝導性の封止用樹脂組成物の場合は結晶性シリカ、
成形性良好で熱膨脹係数の低い封止用樹脂組成物の場合
は溶融シリカを用いる。或いは両方を混合使用してもよ
い。As the inorganic filler (D) used in the present invention, those generally widely used are included. For example, silica, alumina, antimony trioxide, talc, calcium carbonate,
Titanium white, clay, mica, red iron oxide, glass fiber, carbon fiber and the like can be mentioned, and among these, fused silica and crystalline silica are preferably used. In the case of a molding resin composition having good moldability and high thermal conductivity, crystalline silica,
In the case of a sealing resin composition having good moldability and a low coefficient of thermal expansion, fused silica is used. Alternatively, both may be mixed and used.

これらの無機質充填剤は単独もしくは２種以上混合して
使用する。無機質充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成
物に対して、25〜90重量％含有することが望ましい。そ
の割合が25重量％未満では耐湿性、耐熱性および機械的
特性、更に成形性に効果なく、また90重量％を超えると
カサバリが大きくなり成形性が悪く実用に適さない。These inorganic fillers may be used alone or in admixture of two or more. The blending ratio of the inorganic filler is preferably 25 to 90% by weight based on the total resin composition. If the proportion is less than 25% by weight, the moisture resistance, heat resistance and mechanical properties as well as the moldability are not effective, and if it exceeds 90% by weight, the dryness becomes large and the moldability becomes poor and it is not suitable for practical use.

本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、ノボラッ
ク型フェノール樹脂、Ｎ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジンお
よび無機質充填剤を必須成分とするが、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，エステル類，パラフィン類などの離型
剤、塩素化パラフィン，ブロムトルエン，ヘキサブロム
ベンゼン，三酸化アンチモンなどの難燃剤、カーボンブ
ラック，ベンガラなどの着色剤、シランカップリング
剤、種々の硬化促進剤等を適宜添加配合することができ
る。The encapsulating resin composition of the present invention contains an epoxy resin, a novolac-type phenol resin, N ^ε -lauroyl-L-lysine and an inorganic filler as essential components, but if necessary, for example, natural waxes and synthetic waxes. , Metal salts of linear fatty acids, acid amides, esters, release agents such as paraffins, chlorinated paraffins, flame retardants such as bromotoluene, hexabromobenzene, antimony trioxide, colorants such as carbon black and red iron oxide, A silane coupling agent, various curing accelerators and the like can be appropriately added and blended.

本発明の封止用樹脂組成物を成形材料として製造する場
合の一般的な方法は、前述したエポキシ樹脂、ノボラッ
ク型フェノール樹脂、Ｎ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジン、
無機質充填剤、その他の所定の組成比に選んだ原料組成
分をミキサー等によって充分均一に混合した後、更に熱
ロールによる溶融混合処理、又はニーダ等による混合処
理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕し
て成形材料とする。こうして得られた成形材料は電子部
品又は電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用すれば、優
れた特性および高い信頼性を付与することができる。The general method for producing the encapsulating resin composition of the present invention as a molding material is, for example, the above-mentioned epoxy resin, novolac type phenol resin, N ^ε -lauroyl-L-lysine,
Inorganic filler, other raw material components selected to a predetermined composition ratio are sufficiently uniformly mixed by a mixer or the like, and then melt-mixed by a hot roll, or mixed by a kneader, and then cooled and solidified, Crush into various sizes to obtain a molding material. When the molding material thus obtained is applied to sealing, coating, insulation, etc. of electronic parts or electric parts, excellent properties and high reliability can be imparted.

（作用） Ｎ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジンを特に溶融シリカ又は結
晶性シリカとともに用いることによって、樹脂組成物に
良好な成形性、耐湿性を与え、また高熱伝導性もしくは
低い熱膨脹係数の樹脂組成物が得られるものである。(Function) By using N ^ε -lauroyl-L-lysine particularly with fused silica or crystalline silica, the resin composition is provided with good moldability and moisture resistance, and also has a high thermal conductivity or a low thermal expansion coefficient. Is obtained.

（実施例） 次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例によって限定されるものでない。以
下の実施例および比較例おいて「％」とあるのは「重量
％」を意味する。(Examples) Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following Examples and Comparative Examples, "%" means "% by weight".

実施例 １ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（フェノール当量21
5）11％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量107）６％、Ｎ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジン0.3％、
結晶性シリカ粉末80％、その他2.7％を常温で混合し、
次いで90〜95℃で混練して冷却した後、粉砕して成形材
料を製造した。得られた成形材料をタブレット化し予熱
して、トランスファー成形で170℃に加熱した金型内に
注入し、硬化させて成形品（封止品）を得た。この成形
品について成形性、熱伝導率、熱膨張係数等を試験した
ので、その結果を第１表に示した。Example 1 Cresol novolac epoxy resin (phenol equivalent 21
5) 11%, novolac type phenol resin (phenol equivalent 107) 6%, N ^ε -lauroyl-L-lysine 0.3%,
Mix 80% crystalline silica powder and 2.7% other at room temperature,
Then, the mixture was kneaded at 90 to 95 ° C., cooled, and then pulverized to produce a molding material. The obtained molding material was tabletized, preheated, poured into a mold heated to 170 ° C. by transfer molding, and cured to obtain a molded product (sealed product). The molded product was tested for moldability, thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, etc., and the results are shown in Table 1.

本発明の顕著な効果が確認された。The remarkable effect of the present invention was confirmed.

実施例 ２ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量21
5）12％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量107）６％、Ｎ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジン0.3％、
シリカ粉末75％およびその他6.7％を実施例１と同様に
混合、混練して成形材料を製造した。次いで実施例１と
同様にして成形品を得、その成形品について諸特性を試
験したのでその結果を第１表に示した。特に成形性、熱
伝導率、熱膨張係数に優れており、本発明の顕著な効果
が認められた。Example 2 Cresol novolac epoxy resin (epoxy equivalent 21
5) 12%, novolac type phenol resin (phenol equivalent 107) 6%, N ^ε -lauroyl-L-lysine 0.3%,
75% of silica powder and other 6.7% were mixed and kneaded in the same manner as in Example 1 to produce a molding material. Then, a molded product was obtained in the same manner as in Example 1, and various properties of the molded product were tested. The results are shown in Table 1. In particular, the moldability, thermal conductivity, and thermal expansion coefficient were excellent, and the remarkable effects of the present invention were recognized.

比較例 クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量21
5）11％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量107）６％、シリカ粉末80.3％、およびその他2.7％
を実施例１と同様にして成形材料を製造した。この成形
材料を用いて成形品とし、成形品の諸特性について実施
例１と同様にして試験をしたので、その結果を第１表に
示した。Comparative Example Cresol novolac epoxy resin (epoxy equivalent 21
5) 11%, novolac type phenolic resin (phenol equivalent 107) 6%, silica powder 80.3%, and other 2.7%
A molding material was manufactured in the same manner as in Example 1. A molded product was formed using this molding material, and various characteristics of the molded product were tested in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

比較例 ２ 実施例２においてＮ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジンを除い
た以外はすべて実施例２と同様にして成形材料、成形品
を得て、また同様に諸特性を試験したのでその結果を第
１表に示した。Comparative Example 2 A molding material and a molded product were obtained in the same manner as in Example 2 except that N ^ε -lauroyl-L-lysine was removed in Example 2, and various properties were similarly tested. The results are shown in Table 1.

［発明の効果］ 以上の説明および第１表から明らかなように、本発明の
封止用樹脂組成物は耐湿性に優れているため温寒サイク
ルテストを行ってもワイヤオープンや樹脂クラックの発
生がなく、また成形性、高熱伝導性に優れた、熱膨張係
数の低いもので、電子・電気部品の封止等に用いた場
合、充分な信頼性を得ることができる。 [Effects of the Invention] As is clear from the above description and Table 1, since the encapsulating resin composition of the present invention has excellent moisture resistance, wire opening and resin cracking are generated even when a warm and cold cycle test is performed. In addition, it has excellent moldability and high thermal conductivity, and has a low coefficient of thermal expansion. When it is used for sealing electronic / electrical parts, sufficient reliability can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 23/31

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂、 （Ｃ）Ｎ^ε−ラウロイル−Ｌ−リジンおよび （Ｄ）無機質充填剤 を必須成分とし、前記無機質充填剤が全体の樹脂組成物
に対して25〜90重量％の割合で含有することを特徴とす
る封止用樹脂組成物。1. A resin comprising (A) an epoxy resin, (B) a novolac type phenol resin, (C) N ^ε -lauroyl-L-lysine and (D) an inorganic filler as essential components, and the inorganic filler as a whole resin. A sealing resin composition, which is contained in a proportion of 25 to 90% by weight with respect to the composition. 【請求項２】エポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とノボラ
ック型フェノール樹脂のフェノール性水酸基（ｂ）との
当量比［（ａ）／（ｂ）］が0.1〜10の範囲内にある特
許請求の範囲第１項記載の封止用樹脂組成物。2. The equivalent ratio [(a) / (b)] of the epoxy group (a) of the epoxy resin and the phenolic hydroxyl group (b) of the novolac type phenol resin is in the range of 0.1 to 10. The encapsulating resin composition according to claim 1.