JPH08208948A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
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- JPH08208948A JPH08208948A JP29449095A JP29449095A JPH08208948A JP H08208948 A JPH08208948 A JP H08208948A JP 29449095 A JP29449095 A JP 29449095A JP 29449095 A JP29449095 A JP 29449095A JP H08208948 A JPH08208948 A JP H08208948A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、信頼性の優れた
半導体装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly reliable semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】トランジスタ，ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
素子は、通常セラミックパッケージもしくはプラスチッ
クパッケージ等により封止され、半導体装置化されてい
る。上記セラミックパッケージは、構成材料そのものが
耐熱性を有し、耐湿性にも優れているため、温度，湿度
に対して強く、しかも中空パッケージのため機械的強度
も高く信頼性の高い封止が可能である。しかしながら、
構成材料が比較的高価なものであることと、量産性に劣
る欠点があるため、最近では上記プラスチックパッケー
ジを用いた樹脂封止が主流になっている。この種の樹脂
封止には、従来からエポキシ樹脂組成物が使用されてお
り、良好な成績を収めている。2. Description of the Related Art Semiconductor elements such as transistors, ICs, and LSIs are usually sealed in ceramic packages or plastic packages to form semiconductor devices. The ceramic package itself has high heat resistance and excellent moisture resistance, so it is resistant to temperature and humidity, and because it is a hollow package, it has high mechanical strength and highly reliable sealing. Is. However,
Recently, resin sealing using the above-mentioned plastic package has become the mainstream because the constituent materials are relatively expensive and there is a drawback that mass productivity is poor. An epoxy resin composition has been conventionally used for this type of resin encapsulation, and has achieved good results.
【０００３】上記エポキシ樹脂組成物としては、特に、
ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂と、硬化剤とし
てのフェノールノボラック樹脂、その他、硬化促進剤と
しての第三級アミン化合物，無機充填剤としての溶融シ
リカ等で構成されるものが、封止作業性（特にトランス
ファー成形時の作業性）に優れているとして賞用されて
いる。As the above-mentioned epoxy resin composition,
The o-cresol novolac epoxy resin, the phenol novolac resin as the curing agent, the tertiary amine compound as the curing accelerator, the fused silica as the inorganic filler, etc. It is prized for its excellent workability during transfer molding).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
分野の技術革新はめざましく、最近では、集積度の向上
とともに、素子サイズの大形化，配線の微細化が進む反
面、パッケージ形状の小形化，薄形化が進むようになっ
ており、これに伴って、半導体素子の封止材料において
も、従来以上の低応力性，耐熱性，耐湿性が要求される
ようになっている。これまでの封止用エポキシ樹脂組成
物では、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子の封止材料として
は充分優れているが、例えば８ピン以上特に１６ピン以
上のような大形半導体装置の封止材料としては、素子に
加わる収縮応力が大きくなりすぎて、耐熱衝撃性の低下
や残留応力の増加を招く傾向がある。However, the technological innovation in the semiconductor field is remarkable, and recently, with the improvement of the integration degree, the device size has been made larger and the wiring has been made finer, while the package shape has been made smaller and thinner. As the shape of the semiconductor device has been increasing, the encapsulating material for semiconductor elements is required to have lower stress, heat resistance, and moisture resistance than ever before. The conventional epoxy resin compositions for encapsulation are sufficiently excellent as encapsulation materials for semiconductor elements such as ICs and LSIs, but for example, encapsulation materials for large semiconductor devices having 8 pins or more, especially 16 pins or more. As a result, the shrinkage stress applied to the element tends to be too large, resulting in a decrease in thermal shock resistance and an increase in residual stress.
【０００５】これらの欠点は、特に冷熱試験を行うと顕
著に判明する。すなわち、上記従来の大形半導体装置に
ついて冷熱試験を行うと、封止樹脂や素子の保護膜であ
るパッシベーション膜に水分侵入路となるクラックが発
生する。このように冷熱試験でクラックを生じるような
装置は、通常の使用状態においてもクラックを生じやす
いものであり、耐湿性等の諸特性が劣り、半導体装置と
しての信頼性にいまひとつ欠ける。These drawbacks are noticeable especially when a cold heat test is performed. That is, when the conventional large-sized semiconductor device is subjected to a cooling / heating test, cracks are formed in the passivation film, which is a protective film for the encapsulating resin and the element, as a moisture entry path. As described above, an apparatus that causes cracks in the cold heat test is liable to cause cracks even in a normal use state, and various characteristics such as moisture resistance are inferior, and reliability as a semiconductor device is not sufficient.
【０００６】このため，封止樹脂にシリコーンオイルを
添加して低応力化を図ること等が提案されているが、シ
リコーンオイルを添加すると、得られる半導体装置の封
止樹脂部にマーク表示をする場合の捺印性が悪くなる等
の問題が生じる。For this reason, it has been proposed to add silicone oil to the encapsulating resin to reduce the stress. When silicone oil is added, a mark is displayed on the encapsulating resin portion of the obtained semiconductor device. In this case, there arises a problem that the imprintability is deteriorated.
【０００７】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、樹脂封止に用いるエポキシ樹脂組成物として
特殊な成分組成のものを用いることにより、大形半導体
装置等の封止に充分対応でき、低応力性，捺印性，耐湿
性等の特性に著しく優れた半導体装置を提供することを
その目的とするものである。The present invention has been made in view of such circumstances, and by using an epoxy resin composition having a special component composition for resin encapsulation, it is sufficiently compatible with encapsulation of large semiconductor devices and the like. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can be manufactured and is excellent in characteristics such as low stress, imprintability, and moisture resistance.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の半導体装置は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成
分を含有するエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を
封止するという構成をとる。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）つぎの式で示されるシリコーンパウダー。In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention encapsulates a semiconductor element using an epoxy resin composition containing the following components (A) to (D). Take the configuration. (A) Epoxy resin. (B) Hardener. (C) A silicone powder represented by the following formula.
【化２】（RSiO3/2)n 〔但し、Ｒは一価の有機基である。〕 （Ｄ）エポキシ基，アミノ基，水酸基，メルカプト基お
よびカルボキシル基からなる群から選ばれた少なくとも
一つの官能基を有するシリコーンオイル。Embedded image (RSiO 3/2 ) n [wherein R is a monovalent organic group. (D) A silicone oil having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】すなわち、本発明者らは、半導体
装置の捺印性を阻害することなく低応力性の向上を図る
ために、特にエポキシ樹脂組成物に使用するシリコーン
系材料を中心に一連の研究を重ねた結果、一般式（RSiO
3/2)n で示されるシリコーンパウダーと、特定のシリコ
ーンオイルを併用すると、所期の目的を達成しうること
を見いだしこの発明に到達したのである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION That is, in order to improve the low stress property without impairing the imprintability of a semiconductor device, the present inventors have focused on a silicone-based material particularly used for an epoxy resin composition. As a result of repeated studies of
The inventors have found that the intended purpose can be achieved by using a silicone powder represented by 3/2 ) n in combination with a specific silicone oil, and have reached the present invention.
【００１０】この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、
エポキシ樹脂（Ａ成分）と、硬化剤（Ｂ成分）と、上記
一般式で示されるシリコーンパウダー（Ｃ成分）と、特
定のシリコーンオイル（Ｄ成分）とを用いて得られるも
のであって、通常、粉末状もしくはそれを打錠したタブ
レット状になっている。The epoxy resin composition used in the present invention is
An epoxy resin (component A), a curing agent (component B), a silicone powder represented by the above general formula (component C), and a specific silicone oil (component D), which are usually obtained, It is in powder form or in tablet form.
【００１１】このようなエポキシ樹脂組成物は、特に上
記Ｃ成分の使用により、低応力性，捺印性および耐湿性
に優れたプラスチックパッケージになりうるものであ
り、信頼度の高い半導体装置を実現しうるのである。Such an epoxy resin composition can be used as a plastic package excellent in low stress, imprintability and moisture resistance by using the above-mentioned C component, and realizes a highly reliable semiconductor device. It is possible.
【００１２】上記エポキシ樹脂組成物のＡ成分となるエ
ポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ化合物であれば特に制限するものではない。
すなわち、従来から半導体装置の封止樹脂として用いら
れている各種のエポキシ樹脂が好適であり、その他、ビ
スフェノールＡのジグリシジルエーテルやその多量体で
あるエピビス型エポキシ樹脂，ビスフェノールＦ型エポ
キシ樹脂，レゾルシン型エポキシ樹脂，脂環式エポキシ
樹脂等も好適なエポキシ樹脂として使用可能である。The epoxy resin as the component A of the epoxy resin composition is not particularly limited as long as it is an epoxy compound having two or more epoxy groups in one molecule.
That is, various epoxy resins conventionally used as a sealing resin for semiconductor devices are suitable, and in addition, diglycidyl ether of bisphenol A and epibis type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, and resorcin which are multimers thereof. Type epoxy resin, alicyclic epoxy resin and the like can also be used as suitable epoxy resins.
【００１３】ノボラック型エポキシ樹脂としては、通常
エポキシ当量１６０〜２５０，軟化点５０〜１３０℃の
ものが用いられ、このうち、クレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂としては、エポキシ当量１８０〜２１０，軟
化点６０〜１１０℃のものが一般に用いられる。また、
フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、エポキ
シ当量１６０〜２００℃，軟化点６０〜１１０℃のもの
が一般に用いられる。As the novolac type epoxy resin, those having an epoxy equivalent of 160 to 250 and a softening point of 50 to 130 ° C. are usually used. Among them, the cresol novolac type epoxy resin has an epoxy equivalent of 180 to 210 and a softening point of 60 to Those at 110 ° C are generally used. Also,
As the phenol novolac type epoxy resin, one having an epoxy equivalent of 160 to 200 ° C. and a softening point of 60 to 110 ° C. is generally used.
【００１４】上記エポキシ樹脂と共に用いられるＢ成分
の硬化剤としてはノボラック型フェノール樹脂，酸無水
物またはアミンを好適な例としてあげることができ、こ
れらは単独で、あるいは併用して使用できる。As the B component curing agent used together with the above-mentioned epoxy resin, novolac type phenol resin, acid anhydride or amine can be mentioned as suitable examples, and these can be used alone or in combination.
【００１５】上記ノボラック型フェノール樹脂として
は、フェノール，クレゾール，ビスフェノールＡ等のフ
ェノール類とホルアルデヒド等のアルデヒド類を酸性触
媒下で縮合することにより得られるフェノールノボラッ
ク樹脂，クレゾールノボラック樹脂，ビスフェノールＡ
ノボラック樹脂等をあげることができ、特に軟化点５０
〜１３０℃のものが好ましい。The novolac type phenolic resin is obtained by condensing phenols such as phenol, cresol, bisphenol A and aldehydes such as formaldehyde under acidic catalyst, phenol novolac resin, cresol novolac resin, bisphenol A.
Novolak resin and the like can be mentioned, and especially, the softening point is 50.
Those at ˜130 ° C. are preferable.
【００１６】上記酸無水物としては、無水フタル酸、無
水マレイン酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水
テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、無水メチ
ルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、シクロヘキサ
ン−１，２−ジカルボン酸無水物、シクロヘキサン−
３，４−ジカルボン酸無水物、トリメリット酸無水物の
エチレングリコールエステル等をあげることができる。Examples of the acid anhydride include phthalic anhydride, maleic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid. Anhydrous, cyclohexane-
Examples thereof include ethylene glycol ester of 3,4-dicarboxylic acid anhydride and trimellitic acid anhydride.
【００１７】またアミンとしては、ｍ−フェニレンジア
ミン、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジ
フェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフ
ィド、１，５−ジアミノナフタリン、２，４−ビス（β
−アミノ−１−ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミ
ノ−１−ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メ
チル−ｏ−アミノフェニル）ベンゼン、１，３−ジアミ
ノ−４−イソブロピルベンゼン、ｍ−キシリレンジアミ
ン、ｐ−キシリレンジアミン、２，４−ジアミノトルエ
ン、２，６−ジアミノトルエン、ビス（４−アミノシク
ロヘキシル）メタン、３−メチルヘプタメチレンジアミ
ン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、オクタ
メチレンジアミン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジ
アミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、３
−メチルヘプタメチレンジアミン、１，４−シクロヘキ
サンジアミン等をあげることができる。As the amine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 1,5-diaminonaphthalene, 2,4-bis (β)
-Amino-1-butyl) toluene, bis (p-β-amino-1-butylphenyl) ether, bis (p-β-methyl-o-aminophenyl) benzene, 1,3-diamino-4-isopropylbenzene , M-xylylenediamine, p-xylylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 3-methylheptamethylenediamine, 4,4-dimethylheptamethylene. Diamine, octamethylenediamine, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, 2,5-dimethylheptamethylenediamine, 3
-Methylheptamethylenediamine, 1,4-cyclohexanediamine and the like can be mentioned.
【００１８】この発明に用いるＣ成分のシリコーンパウ
ダーは、従来知られている線状高分子、あるいはゴム状
であるシリコーンゴム、さらにはシリコーンオイル等の
シリコーン化合物とは異なり、一般式(RSiO3/2)n で示
されるところの、緻密な三次元網目構造を有するオルガ
ノポリシロキサンの粉体である。すなわち、このシリコ
ーンパウダーは、例えば下記の構造を有し、点線で囲ま
れた部分を繰り返し単位とするものである。The silicone powder of component C used in this invention, linear polymers conventionally known silicone rubber or a rubber-like, yet unlike silicone compounds such as silicone oil, the general formula (RSiO 3 / 2 ) It is a powder of organopolysiloxane having a dense three-dimensional network structure as indicated by n . That is, this silicone powder has, for example, the following structure, and the portion surrounded by the dotted line is a repeating unit.
【００１９】[0019]
【化３】 Embedded image
【００２０】このシリコーンパウダーは、粒径が小さけ
れば小さい程耐熱衝撃性および残留応力の低下に対して
より好ましい効果を与えるため、この観点から少なくと
も２００μｍ以下の粒径のものを使用することが好まし
い。特に、このことは、この発明のエポキシ樹脂組成物
をトランスファーモールドに供する場合におけるゲート
詰まり等の問題の点からもいいうることであり、粒径は
小さければ小さい程よい。Since the smaller the particle size of the silicone powder, the more preferable the effect on the reduction of thermal shock resistance and the residual stress, the particle size of at least 200 μm or less is preferably used from this viewpoint. . In particular, this can be said from the viewpoint of problems such as gate clogging when the epoxy resin composition of the present invention is used for transfer molding, and the smaller the particle size, the better.
【００２１】また、このシリコーンパウダーの粒子形状
は球状である方が分散性に優れ、前記半導体装置の耐熱
衝撃性および残留応力の低下に対しより有効性をもつた
め好ましい。Further, it is preferable that the particle shape of the silicone powder is spherical because it has a better dispersibility and is more effective in reducing the thermal shock resistance and the residual stress of the semiconductor device.
【００２２】なお、前記のシリコーンパウダーの式にお
いて、すでに述べたようにＲは一価の有機基であるが、
それを具体的に例示すると、メチル基，エチル基，プロ
ピル基，ブチル基，シクロアルキル基等のアルキル基、
ビニル基，アリル基等のアルケニル基、フェニル基，キ
シリル基等のアリール基、フェニルエチル基等のアラル
キル基、あるいはエポキシ基、アミノ基、水酸基、カル
ボキシル基、カルボン酸エステル基もしくはメルカプト
基を有する一価の有機置換基があげられる。In the above formula of silicone powder, R is a monovalent organic group as already described,
Specific examples thereof include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group and cycloalkyl group,
One having an alkenyl group such as vinyl group, allyl group, aryl group such as phenyl group, xylyl group, aralkyl group such as phenylethyl group, or epoxy group, amino group, hydroxyl group, carboxyl group, carboxylic ester group or mercapto group Valuable organic substituents may be mentioned.
【００２３】この発明に用いるシリコーンパウダーは、
Ｒが上記有機基のいずれか１種のみであるホモポリマー
によるものであっても、またＲが上記有機置換基の２種
以上であるコポリマーによるものであってもよい。The silicone powder used in this invention is
It may be a homopolymer in which R is only one of the above organic groups, or a copolymer in which R is two or more of the above organic substituents.
【００２４】また、この発明に用いるＤ成分のシリコー
ンオイルは、エポキシ樹脂，硬化剤のような樹脂系の変
性剤としての作用を有するものであってエポキシ基、ア
ミノ基、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基からな
る群から選ばれた少なくとも一つの官能基を有するシリ
コーンオイルより構成される。このオイルは単独で用い
てもよいし、数種を併用してもよい。そして、官能基以
外の部分の化学構造は、ポリジメチルシロキサンが好ま
しいが、一部がメチル基に代えてフェニル基で置換され
ていてもよい。The component D silicone oil used in the present invention has a function as a resin type modifier such as an epoxy resin and a curing agent, and contains an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group. It is composed of a silicone oil having at least one functional group selected from the group consisting of groups. This oil may be used alone or in combination of several kinds. The chemical structure of the portion other than the functional group is preferably polydimethylsiloxane, but a part thereof may be substituted with a phenyl group instead of the methyl group.
【００２５】上記官能基は、シリコーン分子末端に結合
していても、側鎖として結合していてもよい。The above-mentioned functional group may be bonded to the end of the silicone molecule or may be bonded as a side chain.
【００２６】このようなシリコーンオイルの分子量は、
１００以上１０００００以下が好ましい。すなわち、分
子量が１００未満ではシリコーン分子が、硬化樹脂の骨
格の可塑剤として作用して半導体装置の信頼性を低下さ
せ、逆に、分子量が１０００００を超えると、シリコー
ン分子が樹脂系に対して親和性を示さず、実質的に樹脂
系と化学反応、すなわち、変性することが困難となり、
この発明の効果が小さくなる。The molecular weight of such silicone oil is
It is preferably 100 or more and 100,000 or less. That is, when the molecular weight is less than 100, the silicone molecule acts as a plasticizer for the skeleton of the cured resin to lower the reliability of the semiconductor device. On the contrary, when the molecular weight exceeds 100,000, the silicone molecule has an affinity for the resin system. It does not show the property, it becomes difficult to chemically react with the resin system, that is, it becomes difficult to modify,
The effect of the present invention is reduced.
【００２７】また、官能基当たりの当量は１００以上１
０００００以下であることが好ましい。これは上記と同
じ理由によるものである。The equivalent weight per functional group is 100 or more and 1
It is preferably 00000 or less. This is for the same reason as above.
【００２８】なお、この発明のシリコーンオイルは予め
Ａ成分であるエポキシ樹脂およびＢ成分である硬化剤の
少なくとも一方と反応させてから他の原料と混合するこ
とが好ましい。The silicone oil of the present invention is preferably reacted with at least one of the epoxy resin as the component A and the curing agent as the component B, and then mixed with other raw materials.
【００２９】また、この発明では、上記Ａ成分，Ｂ成
分，Ｃ成分およびＤ成分以外に必要に応じて硬化促進
剤，充填剤，離型剤等のその他の原料を用いることがで
きる。硬化促進剤としては、フェノール硬化エポキシ樹
脂の硬化反応の触媒となるものは全て用いることがで
き、例えば、２，４，６−トリ（ジメチルアミノメチ
ル）フェノール、２−メチルイミダゾール，トリフェニ
ルホスフィン等をあげることができる。充填剤として
は、石英ガラス粉，珪石粉，タルク等を用いることがで
きる。離型剤としては、従来公知のステアリン酸，パル
ミチン酸等の長鎖カルボン酸、ステアリン酸亜鉛，ステ
アリン酸カルシウム等の長鎖カルボン酸の金属塩、カル
ナバワックス，エステル系ワックス類等を用いることが
できる。Further, in the present invention, other raw materials such as a curing accelerator, a filler and a release agent can be used in addition to the components A, B, C and D as required. As the curing accelerator, any that serves as a catalyst for the curing reaction of the phenol-cured epoxy resin can be used, and examples thereof include 2,4,6-tri (dimethylaminomethyl) phenol, 2-methylimidazole and triphenylphosphine. Can be raised. As the filler, quartz glass powder, silica stone powder, talc, etc. can be used. As the release agent, conventionally known long-chain carboxylic acids such as stearic acid and palmitic acid, metal salts of long-chain carboxylic acids such as zinc stearate and calcium stearate, carnauba wax and ester waxes can be used. .
【００３０】この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、
例えばＢ成分である硬化促進剤としてノボラック型フェ
ノール樹脂あるいは酸無水物を用いた場合、つぎのよう
にして製造することができる。すなわち、まず前記エポ
キシ樹脂（Ａ成分）と硬化剤（Ｂ成分）の少なくとも一
方をシリコーンオイル（Ｄ成分）で変性し、この変性物
とシリコーンパウダー（Ｃ成分）および必要に応じて硬
化促進剤，離型剤，充填剤等のその他の原料を混合し、
８０〜１２０℃で数分間混練することにより製造するこ
とができる。なお、硬化促進剤を用いる場合には、通
常、得られるエポキシ樹脂組成物の１５０℃でのゲル化
時間が３０〜９０秒となるようにその添加量を調整して
使用することが行われる。一方、硬化剤としてアミン系
硬化剤を用いたときは、シリコーンパウダーをエポキシ
樹脂あるいは該硬化剤と前もって溶融混練後、微粉砕し
ておき、全成分をドライブレンドするのが好ましい。The epoxy resin composition used in the present invention is
For example, when a novolac type phenol resin or an acid anhydride is used as the curing accelerator which is the component B, it can be manufactured as follows. That is, first, at least one of the epoxy resin (component A) and the curing agent (component B) is modified with silicone oil (component D), and the modified product and silicone powder (component C) and, if necessary, a curing accelerator, Mix other materials such as mold release agent and filler,
It can be produced by kneading at 80 to 120 ° C. for several minutes. When a curing accelerator is used, the addition amount thereof is usually adjusted so that the gelling time of the obtained epoxy resin composition at 150 ° C. is 30 to 90 seconds. On the other hand, when an amine-based curing agent is used as the curing agent, it is preferable that the silicone powder is melt-kneaded with the epoxy resin or the curing agent in advance and then finely pulverized to dry-blend all the components.
【００３１】この発明において、上記硬化剤（Ｂ成分）
の含有量は、エポキシ樹脂（Ａ成分）を硬化させること
ができる充分な量、すなわち、前記エポキシ樹脂の１エ
ポキシ当量当たり、０．４〜２．０当量、好ましくは
０．６〜１．５当量用いることが好ましい。 より具体
的には、前記エポキシ樹脂の１エポキシ当量に対して硬
化剤としてノボラック型フェノール樹脂を用いた場合に
は、０．５〜２．０当量、好ましくは０．８〜１．５当
量、また硬化剤として酸無水物を使用した場合では０．
４〜１．２当量、好ましくは０．６〜１．０当量、さら
に硬化剤としてアミンを用いた場合には０．５〜２．０
当量、好ましくは０．８〜１．５当量とすることが望ま
しい。In the present invention, the above curing agent (component B)
Is contained in an amount sufficient to cure the epoxy resin (component A), that is, 0.4 to 2.0 equivalents, preferably 0.6 to 1.5, per 1 epoxy equivalent of the epoxy resin. It is preferable to use an equivalent amount. More specifically, when a novolac type phenol resin is used as a curing agent with respect to 1 epoxy equivalent of the epoxy resin, 0.5 to 2.0 equivalents, preferably 0.8 to 1.5 equivalents, Further, when an acid anhydride is used as the curing agent, it is 0.
4 to 1.2 equivalents, preferably 0.6 to 1.0 equivalents, and 0.5 to 2.0 when amine is used as a curing agent.
It is desirable that the amount is equivalent, preferably 0.8 to 1.5 equivalent.
【００３２】また、シリコーンパウダー（Ｃ成分）の含
有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して２重量％（以
下「％」と略す）以上で、かつ無機成分と合わせた添加
量が８０％以下になることが好ましい。すなわち、２％
未満では低応力性を改良するためにシリコーンオイルを
多く添加しなければならなくなり得られる半導体装置の
捺印性が悪くなるからである。また、シリコーンパウダ
ーと無機成分の合計添加量が８０％を超えると封止樹脂
組成物の分散性や流動性に問題が生じ、得られる半導体
装置が封止樹脂未充填のため欠陥品となるからである。Further, the content of the silicone powder (component C) is 2% by weight (hereinafter abbreviated as "%") or more based on the whole epoxy resin composition, and the addition amount including the inorganic component is 80% or less. It is preferable that That is, 2%
If it is less than the above range, a large amount of silicone oil must be added in order to improve the low stress property, and the imprintability of the obtained semiconductor device deteriorates. If the total amount of silicone powder and inorganic components exceeds 80%, the encapsulating resin composition will have problems in dispersibility and fluidity, and the resulting semiconductor device will be defective because the encapsulating resin is not filled. Is.
【００３３】さらに、シリコーンオイル（Ｄ成分）の含
有量は、硬化促進剤や充填剤等の添加成分を除いたエポ
キシ樹脂組成物（Ａ成分＋Ｂ成分＋Ｃ成分＋Ｄ成分）に
対して１５％以下とすることが好ましい。１５％を超え
ると、得られる半導体装置の捺印性に問題が生じやすい
からである。Further, the content of silicone oil (D component) is 15% or less with respect to the epoxy resin composition (A component + B component + C component + D component) excluding additional components such as curing accelerators and fillers. Preferably. This is because if it exceeds 15%, a problem tends to occur in the imprintability of the obtained semiconductor device.
【００３４】このようなエポキシ樹脂組成物を用いての
半導体素子の封止は特に限定するものではなく、通常の
方法、例えばトランスファー成形等の公知のモールド方
法により行うことができる。The encapsulation of the semiconductor element using such an epoxy resin composition is not particularly limited, and can be carried out by a usual method, for example, a known molding method such as transfer molding.
【００３５】このようにして得られる半導体装置は、極
めて低応力性，捺印性，耐湿性に優れている。The semiconductor device thus obtained has extremely low stress, imprintability and moisture resistance.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置
は、シリコーンパウダー（Ｃ成分）とシリコーンオイル
（Ｄ成分）を含む特殊なエポキシ樹脂組成物を用いて封
止されており、その封止プラスチックパッケージが、従
来のエポキシ樹脂組成物製のものとは異なるため、捺印
性を確保したままで低応力化が実現されており、耐湿性
に優れ、信頼度が高くなっている。特に、上記特殊なエ
ポキシ樹脂組成物による封止により、超ＬＳＩ等の封止
に充分対応でき、素子サイズが１６ｍｍ2 以上の大形半
導体装置において、上記のような高信頼度が得られるよ
うになるのであり、これが最大の特徴である。As described above, the semiconductor device of the present invention is sealed with a special epoxy resin composition containing silicone powder (component C) and silicone oil (component D). Since the plastic package is different from the one made of the conventional epoxy resin composition, the stress reduction is realized while the sealability is secured, the moisture resistance is excellent, and the reliability is high. In particular, by encapsulating with the above-mentioned special epoxy resin composition, it is possible to sufficiently cope with encapsulation of VLSI and the like, and to obtain the above high reliability in a large-sized semiconductor device having an element size of 16 mm 2 or more. This is the greatest feature.
【００３７】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。Next, examples will be described together with comparative examples.
【００３８】まず、つぎのようにしてエポキシ樹脂組成
物をつくった。First, an epoxy resin composition was prepared as follows.
【００３９】[0039]
【実施例１】撹拌機付セパラブルフラスコ中でｏ−クレ
ゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２２０，
軟化点８０℃）５６重量部（以下「部」と略す）を加熱
溶融し、この中に両末端アミノプロピルポリジメチルシ
ロキサン（アミン当量１００００）１５部を投入し、１
７０℃で４時間撹拌混合した。得られた変性物の全量と
フェノールノボラックエポキシ樹脂（水酸基当量１１
０，軟化点８０℃）２８部，（CH3Si3/2)n で表される
オルガノシリコーンパウダー（平均粒径５０μ）５０
部、溶融性シリカ粉末３４５部、シランカップリング剤
（日本ユニカー社製，Ａ−１８６）２部、カーボンブラ
ック２部、硬化促進剤（２，４，６−トリスジメチルア
ミノメチルフェノール）０．４５部および離型剤カルナ
バワックス２．５部を８０〜１００℃の熱ロールで３分
間溶融混練して冷却したのち粉砕し、１０メッシュパス
粉体とし、半導体素子封止用のエポキシ樹脂組成物を得
た。Example 1 In a separable flask equipped with a stirrer, o-cresol novolac epoxy resin (epoxy equivalent 220,
56 parts by weight (hereinafter abbreviated as “part”) of which the softening point is 80 ° C.) is melted by heating, and 15 parts of aminopropylpolydimethylsiloxane (amine equivalent: 10,000) at both ends is added to this, and 1
The mixture was stirred and mixed at 70 ° C. for 4 hours. The total amount of the obtained modified product and phenol novolac epoxy resin (hydroxyl equivalent 11
0, softening point 80 ° C.) 28 parts, (CH 3 Si 3/2 ) n organosilicone powder (average particle size 50 μ) 50
Parts, fusible silica powder 345 parts, silane coupling agent (Nippon Unicar Co., A-186) 2 parts, carbon black 2 parts, curing accelerator (2,4,6-trisdimethylaminomethylphenol) 0.45 Parts and 2.5 parts of the mold release agent carnauba wax are melt-kneaded with a hot roll at 80 to 100 ° C. for 3 minutes, cooled, and then pulverized into 10 mesh pass powder to obtain an epoxy resin composition for semiconductor element encapsulation. Obtained.
【００４０】[0040]
【実施例２，４，６】後記の表１に示す配合で各原料を
用い、シリコーンパウダーとシリコーンオイルの種類を
代えた。それ以外は全て実施例１と同様にして目的とす
るエポキシ樹脂組成物を得た。なお、用いたシリコーン
パウダーの種類を表２に、シリコーンオイルの種類を表
３に示した。Examples 2, 4, 6 The raw materials were used in the formulations shown in Table 1 below, and the types of silicone powder and silicone oil were changed. The target epoxy resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. The types of silicone powder used are shown in Table 2, and the types of silicone oil are shown in Table 3.
【００４１】[0041]
【実施例３，５、比較例１〜３】表１に示す量のフェノ
ール樹脂およびシリコーンオイルを撹拌機付セパラブル
フラスコ中で溶融混合し、この中に表１に示す量の硬化
促進剤を添加し、１７０℃で４時間撹拌混合した。得ら
れた変性物の全量と表１に示す他の原料を８０〜１００
℃の熱ロールで３分間溶融混練して冷却したのち粉砕
し、１０メッシュパス粉体とし、半導体素子封止用のエ
ポキシ樹脂組成物を得た。用いたシリコーンパウダーと
シリコーンオイルの種類を表２，表３に示した。Examples 3 and 5, Comparative Examples 1 to 3 Phenolic resins and silicone oils in the amounts shown in Table 1 were melt mixed in a separable flask equipped with a stirrer, and the curing accelerators in the amounts shown in Table 1 were added thereto. Add and stir mix at 170 ° C. for 4 hours. The total amount of the modified product obtained and the other raw materials shown in Table 1 were adjusted to 80 to 100.
The mixture was melted and kneaded for 3 minutes with a hot roll at 0 ° C., cooled, and then pulverized into 10 mesh pass powder to obtain an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor element. The types of silicone powder and silicone oil used are shown in Tables 2 and 3.
【００４２】[0042]
【表１】 [Table 1]
【００４３】[0043]
【表２】 [Table 2]
【００４４】[0044]
【表３】 [Table 3]
【００４５】つぎに、以上の実施例および比較例によっ
て得られた粉末状のエポキシ樹脂組成物を用い、充填性
と捺印性を調べるため、４８個取り金型で４２ピンＤＩ
Ｐを成形した。モールドは、低圧トランスファー成形法
を用いた。すなわち、高周波加熱装置を用いて９０℃に
予め熱したタブレットを１７５℃の金型に設定注入時間
２０秒で注入し、成形時間２分で成形した。Next, using the powdery epoxy resin compositions obtained in the above Examples and Comparative Examples, a 42-pin DI was used with a 48-cavity mold in order to investigate the filling property and the imprintability.
P was molded. The mold used was a low-pressure transfer molding method. That is, a tablet preheated to 90 ° C. using a high-frequency heating device was injected into a mold at 175 ° C. with a set injection time of 20 seconds and molding was performed for 2 minutes.
【００４６】このようにして得られた４２ピンＤＩＰの
成形物表面にボンマークＣ銀を捺印し、１７５℃で５時
間ポストキュアしたのち、トリクロロエチレンをしみ込
ませた綿棒で荷重５００ｇをかけ、完全に消えるまでの
往復回数を求めて評価した。The surface of the 42-pin DIP molded product thus obtained was stamped with Bonmark C silver, post-cured at 175 ° C. for 5 hours, and then a cotton swab impregnated with trichlorethylene was applied to apply a load of 500 g, whereby the product disappeared completely. The number of round trips was calculated and evaluated.
【００４７】耐熱衝撃試験は、耐熱衝撃試験用素子を同
様にしてモールドしたのち１７５℃で５時間ポストキュ
アしたものを４０個用意した。この試料を１５０℃と−
８０℃のシリコーンオイルに５分間ごとに交互に浸漬す
ることを５００サイクル行い、その後パッケージを発煙
硝酸によって加熱溶解除去し、素子表面の保護膜である
窒化珪素膜にクラックの認められたものの個数を求めて
評価した。その結果を下記の表４に示した。In the thermal shock resistance test, 40 pieces were prepared by similarly molding the elements for thermal shock resistance test and then post-curing at 175 ° C. for 5 hours. This sample at 150 ° C
Alternately dipping in silicone oil at 80 ° C every 5 minutes for 500 cycles, then heat-dissolve and remove the package with fuming nitric acid, and remove the number of cracks in the silicon nitride film that is the protective film on the device surface. Seek and evaluate. The results are shown in Table 4 below.
【００４８】[0048]
【表４】 [Table 4]
【００４９】表４の結果から、実施例品は耐熱衝撃性，
充填性，捺印性の全てに優れており、バランスのとれた
信頼性の高い半導体装置を実現しうることがわかる。From the results shown in Table 4, the products of the Examples have thermal shock resistance,
It can be seen that it is possible to realize a well-balanced and highly reliable semiconductor device, which is excellent in both filling properties and marking properties.
【００５０】これに対し、比較例品は、シリコーンパウ
ダーを入れないものは捺印性が悪く、シリコーンオイル
を入れないものは充填性が悪く、両方とも入れないもの
は耐熱衝撃性が悪い。On the other hand, in the comparative examples, those without silicone powder have poor imprintability, those without silicone oil have poor filling properties, and those without both have poor thermal shock resistance.
Claims (1)
ポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる半
導体装置。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）つぎの式で示されるシリコーンパウダー。 【化１】（RSiO3/2)n 〔但し、Ｒは一価の有機基である。〕 （Ｄ）エポキシ基，アミノ基，水酸基，メルカプト基お
よびカルボキシル基からなる群から選ばれた少なくとも
一つの官能基を有するシリコーンオイル。1. A semiconductor device obtained by encapsulating a semiconductor element with an epoxy resin composition containing the following components (A) to (D). (A) Epoxy resin. (B) Hardener. (C) A silicone powder represented by the following formula. Embedded image (RSiO 3/2 ) n [wherein R is a monovalent organic group. (D) A silicone oil having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group and a carboxyl group.
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|---|---|---|---|---|
| WO2003099934A1 (en) * | 2002-05-24 | 2003-12-04 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Fire retardant resin composition, method of its production, shaped articles comprising the same, and silica |
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- 1995-11-13 JP JP7294490A patent/JP2710921B2/en not_active Expired - Lifetime
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