JPH10182950A - Liquid resin sealant - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a liquid resin sealant excellent in heat resistance, moisture resistance, adhesivity, electrical properties and coatability, and capable of giving highly reliable cured products. SOLUTION: This liquid resin sealant comprises (A) an epoxy resin having a bisphenol A-type molecular skeleton, (B) another epoxy resin either of multifunctional type or having naphthalene skeleton, (C) a curing agent for the epoxy resins, and (D) silica powder. In this case, it is preferable that the component B accounts for 1-50wt.% of the component A.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液状樹脂封止材に
係わり、特に半導体チップのような素子を封止するため
に使用される液状樹脂封止材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid resin sealing material, and more particularly to a liquid resin sealing material used for sealing an element such as a semiconductor chip.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から、ＰＰＧＡ（プラスチックピン
グリットアレイ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）を
含むＣＯＢ（チップオンボード）タイプ、あるいはＴＣ
Ｐ（テープキャリアーパッケージ）タイプの半導体装置
において、半導体チップ等の素子の封止には、エポキシ
樹脂を主体とする液状の樹脂封止材料が使用されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a COB (chip-on-board) type including a PPGA (plastic pinlit array) and a BGA (ball grid array), or a TC
2. Description of the Related Art In a P (tape carrier package) type semiconductor device, a liquid resin sealing material mainly composed of an epoxy resin is used for sealing an element such as a semiconductor chip.

【０００３】そして、エポキシ樹脂の硬化剤としては、
通常、酸無水物、アミン系化合物、フェノール系化合物
等が用いられるが、前記した半導体チップ等の封止用エ
ポキシ樹脂においては、耐熱性、耐湿性、電気特性およ
び保存性等の点から、硬化剤として主にフェノールノボ
ラック樹脂が使用されている。また、半導体チップと封
止用樹脂との熱膨張係数の差から生じる応力歪みを低減
するため、シリカ粉末のような無機充填剤が配合されて
いる。[0003] As a curing agent for epoxy resin,
Usually, acid anhydrides, amine compounds, phenol compounds and the like are used. In the epoxy resin for encapsulation of semiconductor chips and the like described above, in terms of heat resistance, moisture resistance, electric characteristics, storage stability, etc., curing is performed. Phenol novolak resin is mainly used as an agent. In addition, an inorganic filler such as silica powder is blended in order to reduce stress distortion caused by a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the sealing resin.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
から半導体封止用の液状樹脂材料としては、エポキシ樹
脂に硬化剤としてフェノールノボラック樹脂等を配合
し、さらに無機充填剤を添加したものが使用されている
が、近年、パッケージの小型化、薄型化、多ピン化の進
行に応じて、さらなる特性向上が必要とされるようにな
っている。特に、基材との密着性、耐湿性、耐熱性等に
おいて、よりいっそう満足のゆく樹脂材料が要求されて
いる。As described above, conventionally, as a liquid resin material for semiconductor encapsulation, a resin obtained by mixing a phenol novolak resin or the like as a curing agent with an epoxy resin and further adding an inorganic filler is used. Although they are used, in recent years, further improvements in characteristics have been required in accordance with the progress of miniaturization, thinning, and multi-pin packages. In particular, there is a demand for a resin material that is more satisfactory in terms of adhesion to a substrate, moisture resistance, heat resistance, and the like.

【０００５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、耐湿性、密着性、電気特性、塗布性並びに耐熱
性に優れ、信頼性の高い硬化物が得られる液状樹脂封止
材を提供することを目的とする。[0005] The present invention has been made in view of the above points, and is a liquid resin sealing material which is excellent in moisture resistance, adhesion, electrical properties, applicability and heat resistance and which can obtain a highly reliable cured product. The purpose is to provide.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の液状樹脂封止材
は、（Ａ）ビスフェノール型の分子骨格を有するエポキ
シ樹脂と、（Ｂ）多官能型エポキシ樹脂またはナフタレ
ン骨格を有するエポキシ樹脂と、（Ｃ）エポキシ樹脂の
硬化剤と、（Ｄ）シリカ粉末とを配合してなることを特
徴とする。The liquid resin encapsulant of the present invention comprises (A) an epoxy resin having a bisphenol-type molecular skeleton, (B) an epoxy resin having a polyfunctional epoxy resin or a naphthalene skeleton, (C) a curing agent for epoxy resin and (D) a silica powder.

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【０００８】本発明において（Ａ）ビスフェノール型の
骨格を有するエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂等が挙げら
れ、これらの樹脂を単独でまたは２種以上混合して使用
することができる。In the present invention, the epoxy resin (A) having a bisphenol type skeleton includes, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin and the like. Alternatively, two or more kinds can be used in combination.

【０００９】本発明において、（Ｂ）多官能型エポキシ
樹脂またはナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂として
は、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂（ノボラック
・エポキシ樹脂）、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＡ型ノボラックエポキシ樹脂等が挙
げられ、これらの樹脂を単独でまたは２種以上混合して
使用することができる。In the present invention, as the (B) polyfunctional epoxy resin or epoxy resin having a naphthalene skeleton, novolak phenol type epoxy resin (novolak epoxy resin), cresol novolak type epoxy resin, bisphenol A type novolak epoxy resin, etc. These resins can be used alone or in combination of two or more.

【００１０】（Ｃ）エポキシ樹脂の硬化剤としては、前
記した（Ａ）ビスフェノール型エポキシ樹脂および
（Ｂ）多官能型またはナフタレン骨格を有するエポキシ
樹脂と反応し、硬化可能なものであれば、いかなるもの
でも使用することができ、例えば、ノボラックフェノー
ル樹脂、クレゾールノボラックフェノール樹脂、メチル
ヘキサヒドロフタル酸無水物、無水フタル酸誘導体、ジ
シアンジアミド、イミダゾール、アルミニウムキレー
ト、ＢＦ₃ のようなルイス酸のアミン錯体等が挙げられ
る。これらの硬化剤は、単独であるいは硬化を阻害しな
い範囲において２種以上を混合して使用することができ
る。また、これらの硬化剤は、予め溶剤に溶解させてお
くことができる。ここで溶剤としては、ジオキサン、ヘ
キサン、トルエン、キシレン、ジエチルベンゼン、シク
ロヘキサノン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、
ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセ
テート、ジエチレングリコールジエチルエーテル等が挙
げられ、これらを単独でまたは２種以上混合して使用す
ることができる。さらに、前記（Ａ）ビスフェノール型
エポキシ樹脂に（Ｂ）多官能型等のエポキシ樹脂を添加
したものを、これらの溶剤に溶解させることも可能であ
る。As the curing agent for the epoxy resin (C), any one can be used as long as it can be cured by reacting with the above-mentioned (A) bisphenol type epoxy resin and (B) an epoxy resin having a polyfunctional type or a naphthalene skeleton. For example, novolak phenol resin, cresol novolak phenol resin, methylhexahydrophthalic anhydride, phthalic anhydride derivative, dicyandiamide, imidazole, aluminum chelate, Lewis acid amine complex such as BF _{3 and} the like can be used. Is mentioned. These curing agents can be used alone or in combination of two or more as long as the curing is not inhibited. In addition, these curing agents can be dissolved in a solvent in advance. Here, as the solvent, dioxane, hexane, toluene, xylene, diethylbenzene, cyclohexanone, ethyl cellosolve, butyl cellosolve,
Butyl cellosolve acetate, butyl carbitol acetate, diethylene glycol diethyl ether and the like can be mentioned, and these can be used alone or as a mixture of two or more. Further, it is also possible to dissolve the (A) bisphenol type epoxy resin and the (B) polyfunctional type epoxy resin added thereto in these solvents.

【００１１】本発明において（Ｄ）シリカ粉末として
は、通常充填剤として使用されているシリカ粉末を広く
使用することができるが、特に不純物濃度が低く、平均
粒径が30μm 以下の微粉末の使用が望ましい。平均粒径
が30μm を越えると、得られる液状樹脂封止材の耐湿性
および塗布作業性が悪くなり、好ましくない。また、こ
のようなシリカ粉末の配合量は、特に限定されないが、
封止材全体に対して40〜80重量％の割合とすることが望
ましい。In the present invention, as the silica powder (D), a silica powder which is usually used as a filler can be widely used. Particularly, a fine powder having a low impurity concentration and an average particle diameter of 30 μm or less can be used. Is desirable. If the average particle size exceeds 30 μm, the moisture resistance and coating workability of the obtained liquid resin encapsulant become poor, which is not preferable. The amount of such silica powder is not particularly limited,
It is desirable to set the ratio to 40 to 80% by weight based on the whole sealing material.

【００１２】本発明の液状樹脂封止材は、前記した
（Ａ）ビスフェノール型エポキシ樹脂、（Ｂ）多官能型
またはナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、（Ｃ）エ
ポキシ樹脂の硬化剤、および（Ｄ）シリカ粉末を必須成
分とするが、必要に応じて難燃材、消泡剤、カップリン
グ剤、硬化促進剤、ゴム系やシリコーン系の低応力付与
剤、カーボンブラック等の着色剤等を適宜配合すること
ができる。The liquid resin encapsulant of the present invention comprises (A) a bisphenol type epoxy resin, (B) an epoxy resin having a polyfunctional or naphthalene skeleton, (C) a curing agent for an epoxy resin, and (D) Silica powder is an essential component, but if necessary, flame retardants, defoamers, coupling agents, curing accelerators, rubber- or silicone-based low-stress imparting agents, coloring agents such as carbon black, etc. are appropriately compounded. can do.

【００１３】本発明の液状樹脂封止材は、前記した成分
を常法にしたがって十分に混合した後、さらに例えば三
本ロールによって混練処理を行ない、次いで減圧脱泡す
ることにより得られる。こうして得られた液状樹脂封止
材は、例えばシリンジに充填しディスペンサーを用い
て、あるいはスクリーン印刷法を用いて、基材上にマウ
ントされた半導体チップ上に吐出され、加熱等により硬
化される。こうして、液状樹脂封止材の硬化物により封
止された半導体パッケード等の装置を製造することがで
きる。The liquid resin encapsulant of the present invention can be obtained by sufficiently mixing the above-mentioned components according to a conventional method, further performing a kneading treatment using, for example, a three-roll mill, and then defoaming under reduced pressure. The liquid resin encapsulant thus obtained is filled into a syringe and discharged onto a semiconductor chip mounted on a base material using a dispenser or using a screen printing method, and is cured by heating or the like. Thus, a device such as a semiconductor package sealed with the cured liquid resin sealing material can be manufactured.

【００１４】本発明の液状樹脂封止材においては、
（Ａ）ビスフェノール型エポキシ樹脂と、（Ｂ）多官能
型またはナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂と、
（Ｃ）エポキシ樹脂の硬化剤、および（Ｄ）シリカ粉末
がそれぞれ配合されているので、耐熱性、密着性、耐湿
性、電気特性および保存性に優れている。したがって、
この液状樹脂封止材を用いることによって、信頼性の高
い半導体装置を得ることができる。In the liquid resin sealing material of the present invention,
(A) a bisphenol type epoxy resin, and (B) an epoxy resin having a polyfunctional or naphthalene skeleton.
Since (C) a curing agent for epoxy resin and (D) silica powder are blended, the composition is excellent in heat resistance, adhesion, moisture resistance, electrical properties, and storage stability. Therefore,
By using this liquid resin sealing material, a highly reliable semiconductor device can be obtained.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。また、以下の実施例および比較例において、特
に説明のない限り、「部」は「重量部」を意味する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these embodiments. In the following Examples and Comparative Examples, “parts” means “parts by weight” unless otherwise specified.

【００１６】実施例１ ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるエピコート 828
（油化シェルエポキシ株式会社製）70部に対して、多官
能型エポキシ樹脂として、クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂であるEOCN103S（日本化薬株式会社製）30部、
硬化剤としてノボラックフェノール樹脂75部をそれぞれ
配合し、これらをジエチレングリコールジエチルエーテ
ルに溶解した。次いでこの液状樹脂に、シリカ粉末 408
部と、トリフェニルホスフィン 1部、およびカップリン
グ剤 5部をそれぞれ加えて混合し、さらに三本ロールに
より混練処理を行なった後、減圧脱泡処理を行ない、液
状樹脂組成物を得た。Example 1 Epicoat 828, a bisphenol A type epoxy resin
30 parts of EOCN103S (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), which is a cresol novolac-type epoxy resin, as a polyfunctional epoxy resin for 70 parts (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.)
75 parts of novolak phenolic resin were blended as a curing agent, and these were dissolved in diethylene glycol diethyl ether. Next, silica powder 408 was added to the liquid resin.
Part, 1 part of triphenylphosphine, and 5 parts of a coupling agent were added and mixed, and after kneading with a three-roll mill, vacuum defoaming was performed to obtain a liquid resin composition.

【００１７】実施例２ ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であるエピコート 807
（油化シェルエポキシ株式会社製）70部に対して、ナフ
タレン骨格を有するエポキシ樹脂として、HP4032（大日
本インキ株式会社製）30部、硬化剤としてクレゾールノ
ボラックフェノール樹脂75部をそれぞれ配合し、これら
をジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解した。
次いでこの液状樹脂に、シリカ粉末 408部と、トリフェ
ニルホスフィン 1部、およびカップリング剤 5部をそれ
ぞれ加えて混合し、さらに三本ロールにより混練処理を
行なった後、減圧脱泡処理を行ない、液状樹脂組成物を
得た。Example 2 Epicoat 807, a bisphenol F type epoxy resin
For 70 parts (made by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 30 parts of HP4032 (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) as an epoxy resin having a naphthalene skeleton and 75 parts of cresol novolac phenol resin as a curing agent were blended. Was dissolved in diethylene glycol diethyl ether.
Next, 408 parts of silica powder, 1 part of triphenylphosphine, and 5 parts of a coupling agent were added to and mixed with the liquid resin, and further kneading was performed by three rolls, followed by defoaming under reduced pressure. A liquid resin composition was obtained.

【００１８】比較例１ エピコート 828（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂） 1
00部に対して、硬化剤としてノボラックフェノ一ル樹脂
25部を配合し、これをジエチレングリコールジエチルエ
ーテルに溶解した。次いでこの液状樹脂に、シリカ粉末
290部と、トリフェニルホスフィン 1部、およびカップ
リング剤 3部をそれぞれ加えて混合し、さらに三本ロー
ルにより混練処理を行なった後、減圧脱泡処理を行な
い、液状樹脂組成物を得た。Comparative Example 1 Epicoat 828 (bisphenol A type epoxy resin) 1
Novolak phenol resin as curing agent for 00 parts
25 parts were mixed and dissolved in diethylene glycol diethyl ether. Next, silica powder is added to this liquid resin.
290 parts, 1 part of triphenylphosphine and 3 parts of a coupling agent were respectively added and mixed, and after kneading with a three-roll mill, vacuum degassing was performed to obtain a liquid resin composition.

【００１９】比較例２ エピコート 807（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂） 1
00部に対して、硬化剤としてクレゾールノボラックフェ
ノール樹脂30部を配合したものに、シリカ粉末300部
と、トリフェニルホスフィン 1部、およびカップリング
剤 3部をそれぞれ加えて混合した。次いで、三本ロール
により混練処理を行なった後、減圧脱泡処理を行ない、
液状樹脂組成物を得た。Comparative Example 2 Epicoat 807 (bisphenol F type epoxy resin) 1
300 parts of silica powder, 1 part of triphenylphosphine, and 3 parts of a coupling agent were added to a mixture of 30 parts of cresol novolac phenol resin as a curing agent, and mixed with 00 parts. Next, after performing a kneading process with three rolls, a vacuum degassing process is performed,
A liquid resin composition was obtained.

【００２０】次に、実施例１、２および比較例１、２で
それぞれ得られた液状樹脂組成物を用いて、プラスチッ
クピングリッドアレイの半導体部分を封止した。すなわ
ち、これらの液状樹脂組成物を、基板上にマウントされ
た半導体チップ上にディスペンサーを用いて吐出し、加
熱硬化させることにより、半導体チップを封止した。次
いで、加熱硬化後の樹脂硬化物について、以下に示す測
定および試験をそれぞれ行なった。Next, using the liquid resin compositions obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the semiconductor portion of the plastic pin grid array was sealed. That is, these liquid resin compositions were discharged onto a semiconductor chip mounted on a substrate using a dispenser, and were heated and cured to seal the semiconductor chip. Next, the following measurements and tests were performed on the cured resin after heat curing.

【００２１】接着強度の測定は、ポリイミドフィルム上
に、 5×10mmの大きさで 150μm の厚さになるように樹
脂組成物を塗布し、加熱硬化させた後、10mmの辺から20
mm離れたフィルム上の点をプッシュプルゲージで押圧し
て測定を行なった。The adhesive strength was measured by applying a resin composition on a polyimide film so as to have a size of 5 × 10 mm and a thickness of 150 μm, followed by heating and curing.
Measurement was performed by pressing points on the film separated by mm with a push-pull gauge.

【００２２】また、プレッシャークッカー試験において
は、 2気圧、 121℃で不良率が10％になるまでの時間を
測定した。さらに、ヒートサイクル寿命試験において
は、 -65℃×30分間、 150℃×30分間を１サイクルと
し、不良率が10％になるまでのサイクル数を測定した。
これらの測定および試験結果を、それぞれ表１に示す。In the pressure cooker test, the time required for the defect rate to reach 10% at 2 atm and 121 ° C. was measured. Further, in the heat cycle life test, -65 ° C. × 30 minutes and 150 ° C. × 30 minutes were defined as one cycle, and the number of cycles until the defect rate became 10% was measured.
Table 1 shows the measurement and test results.

【００２３】[0023]

【表１】 表から、実施例で得られた液状樹脂組成物では、比較例
の液状樹脂組成物に比べて、いずれの特性および試験に
おいても優れた結果が得られ、本発明の液状樹脂組成物
で半導体チップを封止することにより、信頼性の高い半
導体装置が得られることがわかった。[Table 1] From the table, in the liquid resin composition obtained in the examples, compared with the liquid resin composition of the comparative example, excellent results were obtained in any of the properties and tests, and the liquid resin composition of the present invention provided a semiconductor chip. It has been found that a highly reliable semiconductor device can be obtained by sealing.

【００２４】[0024]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の液状樹脂封止材は、耐熱性、耐湿性、密着性、電気特
性および塗布性に優れ、ボイドやクラックの発生や半導
体チップのような素子の反りが少ない。したがって、こ
の液状樹脂封止材を使用することによって、信頼性の高
い半導体装置を得ることができる。As is clear from the above description, the liquid resin encapsulant of the present invention is excellent in heat resistance, moisture resistance, adhesion, electrical properties and applicability, generates voids and cracks, and reduces the size of semiconductor chips. Such element warpage is small. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be obtained by using this liquid resin sealing material.

【００２５】[0025]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code FI H01L 23/31

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 （Ａ）ビスフェノール型の分子骨格を有
するエポキシ樹脂と、（Ｂ）多官能型エポキシ樹脂また
はナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂と、（Ｃ）エポ
キシ樹脂の硬化剤と、（Ｄ）シリカ粉末とを配合してな
ることを特徴とする液状樹脂封止材。1. An epoxy resin having a bisphenol-type molecular skeleton, (B) a polyfunctional epoxy resin or an epoxy resin having a naphthalene skeleton, (C) a curing agent for an epoxy resin, and (D) silica. A liquid resin encapsulant characterized by being mixed with a powder. 【請求項２】 前記（Ｂ）多官能型エポキシ樹脂または
ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂の配合量が、前記
（Ａ）ビスフェノール型のエポキシ樹脂に対して、 1〜
50重量％の割合であることを特徴とする請求項１記載の
液状樹脂封止材。2. The compounding amount of the polyfunctional epoxy resin (B) or the epoxy resin having a naphthalene skeleton is 1 to 1 with respect to the bisphenol type epoxy resin (A).
The liquid resin sealing material according to claim 1, wherein the ratio is 50% by weight.