JP5423402B2 - Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関するものである。 The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and a semiconductor device.
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の封止方法として、エポキシ樹脂組成物のトランスファー成形が低コスト、大量生産に適しており、採用されて久しく、信頼性の点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフェノール樹脂の改良により特性の向上が図られてきた。しかし、近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向において、半導体の高集積化も年々進み、また半導体装置の表面実装化が促進されるなかで、半導体封止用エポキシ樹脂組成物への要求は益々厳しいものとなってきている。このため、従来からのエポキシ樹脂組成物では解決出来ない問題点も出てきている。 As a sealing method for semiconductor elements such as IC and LSI, transfer molding of an epoxy resin composition is suitable for mass production at low cost and has been adopted for a long time, and a phenol resin that is an epoxy resin or a curing agent in terms of reliability. Improvements have been made to improve the characteristics. However, due to the recent trend toward smaller, lighter, and higher performance electronic devices, semiconductors have been increasingly integrated and the surface mounting of semiconductor devices has been promoted. The demand for compositions has become increasingly severe. For this reason, the problem which cannot be solved with the conventional epoxy resin composition has also come out.
その最大の問題点は、表面実装の採用により半導体装置が半田浸漬あるいは半田リフロー工程で急激に２００℃以上の高温にさらされ、吸湿した水分が爆発的に気化する際の応力により、半導体装置内、特に半導体素子、リードフレーム、インナーリード上の金メッキや銀メッキ等の各種メッキされた各接合部分とエポキシ樹脂組成物の硬化物の界面で剥離が生じたりして、信頼性が著しく低下する現象である。また、環境問題に端を発した有鉛半田から無鉛半田への移行に伴い、半田処理時の温度が高くなり、半導体装置中に含まれる水分の気化によって発生する爆発的な応力に対する耐半田性が、従来以上に大きな課題となってきている。 The biggest problem is that by adopting surface mounting, the semiconductor device is suddenly exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher in the solder dipping or solder reflow process, and the moisture when moisture absorbed explosively evaporates. In particular, a phenomenon in which reliability is remarkably reduced due to peeling at the interface between various plated joints such as gold plating and silver plating on semiconductor elements, lead frames, and inner leads and the cured product of the epoxy resin composition. It is. In addition, with the shift from leaded solder to lead-free solder that originated from environmental problems, the temperature during the soldering process increases, and the solder resistance to explosive stresses generated by the evaporation of moisture contained in the semiconductor device However, it has become a bigger problem than before.
半田処理による信頼性低下を改善するために、エポキシ樹脂組成物中の無機質充填材の充填量を増加させることで低吸湿化、高強度化、低熱膨張化を達成し耐半田性を向上させ、低溶融粘度の樹脂を使用して、成形時に低粘度で高流動性を維持させる手法がある（例えば、特許文献１参照。）。この手法を用いることにより耐半田性がかなり改良されるが、無機充填材の充填割合の増加に伴って、流動性が犠牲になり、エポキシ樹脂組成物がパッケージ内に十分に充填されず、空隙が生じやすくなる欠点があった。またメッキ部分とエポキシ樹脂組成物の界面での剥離を防止する為、アミノシランやメルカプトシラン等の各種カップリング剤を添加して流動性と耐半田性の両立を図る手法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）が、この方法でも十分に良好な半導体封止用エポキシ樹脂組成物は得られるには至っていない。このようなことから、無機充填材の配合量を高めても流動性及び充填性を損なわず、信頼性を満足させる更なる技術が求められていた。 In order to improve reliability degradation due to solder processing, increase the amount of inorganic filler in the epoxy resin composition to achieve low moisture absorption, high strength, low thermal expansion, improve solder resistance, There is a technique of using a low melt viscosity resin to maintain a high fluidity at a low viscosity during molding (see, for example, Patent Document 1). The solder resistance is considerably improved by using this method, but as the filling ratio of the inorganic filler increases, the fluidity is sacrificed, and the epoxy resin composition is not sufficiently filled in the package, and the voids are not filled. There is a drawback that is likely to occur. In addition, in order to prevent peeling at the interface between the plated portion and the epoxy resin composition, a method has been proposed in which various coupling agents such as aminosilane and mercaptosilane are added to achieve both fluidity and solder resistance (for example, However, even this method has not yet yielded a sufficiently good epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. For this reason, there has been a demand for a further technique that satisfies the reliability without sacrificing fluidity and filling properties even when the blending amount of the inorganic filler is increased.
また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、その反応の進行を抑制するため、５℃以下の低温で輸送、保管され、半導体素子を封止成形する前段で、例えばケース等の梱包単位毎に室温に戻してから、使用されるのが一般的であるが、実際の製造現場においては、梱包単位の全量を使い切れずに、室温のまま、長期間（例えば、１週間程度）保管される場合も少なくない。このように室温で長期間保管された場合には、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の反応が徐々に進行し、再度半導体素子を封止成形する段階で、流動性が低下することで、充填不良やワイヤー流れ等の不具合が発生し、歩留りが低下する場合があった。さらに、近年の環境対応という観点からも、低温保管条件の緩和又は室温保管への要求も高まりを見せている。 In addition, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation is transported and stored at a low temperature of 5 ° C. or lower in order to suppress the progress of the reaction. It is generally used after returning to room temperature, but at the actual manufacturing site, the entire amount of the packing unit is not used up and stored at room temperature for a long time (for example, about one week). Not a few. In this way, when stored at room temperature for a long time, the reaction of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation proceeds gradually, and the fluidity is lowered at the stage of sealing and molding the semiconductor element again. In some cases, defects such as defects or wire flow occurred, resulting in a decrease in yield. Furthermore, from the viewpoint of environmental support in recent years, there has been an increasing demand for relaxation of low-temperature storage conditions or room temperature storage.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、室温での長期保管によっても流動性を保持し、封止成形時において良好な流動性及び硬化性を有し、かつ無鉛半田に対応する高温の半田処理によってもクラックが発生しない良好な耐半田性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物、ならびに、信頼性に優れた半導体装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to maintain fluidity even during long-term storage at room temperature, and to have good fluidity and curability during sealing molding. The present invention also provides an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation having good solder resistance that does not cause cracks even by high-temperature soldering treatment corresponding to lead-free solder, and a highly reliable semiconductor device.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）と、無機充填材（Ｃ）と、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）と、カップリング剤と、を含み、前記カップリング剤がメルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）を含むことを特徴とする。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention comprises an epoxy resin (A), a phenol resin-based curing agent (B), an inorganic filler (C), a phosphonium thiocyanate (D), a coupling agent, The coupling agent includes a silane coupling agent (E) having a mercapto group and / or a silane coupling agent (F) having a secondary amino group.
本発明の半導体装置は、上述の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止してなることを特徴とする。 The semiconductor device of the present invention is characterized in that a semiconductor element is sealed with a cured product of the above-described epoxy resin composition for semiconductor sealing.
本発明に従うと、室温での長期保管によっても流動性を保持し、封止成形時において良好な流動性及び硬化性を有し、かつ低吸湿性、低応力性、金メッキや銀メッキ等の各種メッキを施したリードフレーム等の金属系部材との密着性のバランスに優れ、無鉛半田に対応する高温の半田処理によっても剥離やクラックが発生しない良好な耐半田性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物、ならびに、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。 According to the present invention, fluidity is maintained even after long-term storage at room temperature, it has good fluidity and curability at the time of sealing molding, and has various properties such as low moisture absorption, low stress, gold plating and silver plating. Epoxy resin for semiconductor encapsulation with excellent solder resistance that has excellent balance of adhesion with plated metal components such as lead frames and does not cause peeling or cracking even with high-temperature soldering treatment that supports lead-free solder A composition and a highly reliable semiconductor device can be obtained.
本発明半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）と、無機充填材（Ｃ）と、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）と、カップリング剤と、を含み、前記カップリング剤がメルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）を含むことを特徴とする。これにより、室温での長期保管によっても流動性を保持し、半導体素子等の封止成形時において良好な流動性及び硬化性を有し、かつ無鉛半田に対応する高温の半田処理によってもクラックが発生しない良好な耐半田性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られるものである。以下、本発明について詳細に説明する。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention comprises an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B), an inorganic filler (C), a phosphonium thiocyanate (D), and a coupling agent. And the coupling agent includes a silane coupling agent (E) having a mercapto group and / or a silane coupling agent (F) having a secondary amino group. This maintains fluidity even during long-term storage at room temperature, has good fluidity and curability during sealing molding of semiconductor elements, etc., and cracks are also caused by high-temperature solder processing corresponding to lead-free solder. An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation having good solder resistance that does not occur is obtained. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
先ず、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物について説明する。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）を含む。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂（Ａ）は、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造は特に限定するものではないが、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂；
フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂脂等のアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ヒドロキシナフタレン及び／又はジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂；ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂等の硫黄原子含有型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用しても差し支えない。これらの内で特に耐半田性が求められる場合には、常温では結晶性の固体であるが、融点以上では極めて低粘度の液状となり、無機充填材を高充填化できるビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂が好ましい。また、無機充填材の高充填化という観点からは、その他のエポキシ樹脂の場合も極力粘度の低いものを使用することが望ましい。また、耐半田性、可撓性、低吸湿化が求められる場合には、エポキシ基が結合した芳香環の間にエポキシ基を有さず、疎水性を示すフェニレン骨格やビフェニレン骨格等を有することで、低吸湿性や実装高温域での低弾性を示すフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂が好ましい。
First, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention will be described. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention contains an epoxy resin (A). The epoxy resin (A) used in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is a monomer, oligomer or polymer in general having two or more epoxy groups in one molecule, and its molecular weight and molecular structure are particularly limited. For example, crystalline epoxy resins such as biphenyl type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, stilbene type epoxy resin; phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, naphthol novolak type Novolac type epoxy resins such as epoxy resins; polyfunctional epoxy resins such as triphenolmethane type epoxy resins and alkyl-modified triphenolmethane type epoxy resins;
Aralkyl epoxy resins such as phenol aralkyl type epoxy resins having a phenylene skeleton, phenol aralkyl type epoxy resins having a biphenylene skeleton, naphthol aralkyl type epoxy resins having a phenylene skeleton, naphthol aralkyl type epoxy resins having a biphenylene skeleton; dihydroxynaphthalene type Epoxy resin, naphthol-type epoxy resin such as epoxy resin obtained by glycidyl etherification of hydroxynaphthalene and / or dihydroxynaphthalene dimer; triazine nucleus-containing epoxy resin such as triglycidyl isocyanurate, monoallyl diglycidyl isocyanurate; Bridged cyclic hydrocarbon compound modified phenolic epoxy resin such as cyclopentadiene modified phenolic epoxy resin; Bisphenol S type Sulfur atom-containing epoxy resins such as epoxy resins and the like, which may be used in combination of two or more be used one kind alone. Among these, when solder resistance is particularly required, it is a crystalline solid at room temperature, but it becomes a liquid with extremely low viscosity above the melting point, and a biphenyl type epoxy resin, bisphenol F, which can be highly filled with an inorganic filler. Crystalline epoxy resins such as type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, and stilbene type epoxy resin are preferred. Further, from the viewpoint of increasing the filling of the inorganic filler, it is desirable to use other epoxy resins having a viscosity as low as possible. In addition, when solder resistance, flexibility, and low moisture absorption are required, there should be no phenylene skeleton or biphenylene skeleton or the like having an epoxy group between the aromatic rings to which the epoxy group is bonded. Thus, aralkyl type epoxy resins such as phenol aralkyl type epoxy resins and naphthol aralkyl type epoxy resins exhibiting low hygroscopicity and low elasticity in a high temperature range for mounting are preferable.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられるエポキシ樹脂（Ａ）全体の配合割合としては、特に限定されないが、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に、１質量％以上、１５質量％以下であることが好ましく、２質量％以上、１０質量％以下であることがより好ましい。エポキシ樹脂（Ａ）全体の配合割合が上記下限値以上であると、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。エポキシ樹脂（Ａ）全体の配合割合が上記上限値以下であると、耐半田性の低下等を引き起こす恐れが少ない。 Although it does not specifically limit as a compounding ratio of the whole epoxy resin (A) used with the epoxy resin composition for semiconductor sealing of this invention, 1 mass% or more and 15 mass in all the epoxy resin compositions for semiconductor sealing % Or less, and more preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less. There exists little possibility of causing a fall of fluidity | liquidity etc. that the mixture ratio of the whole epoxy resin (A) is more than the said lower limit. When the blending ratio of the entire epoxy resin (A) is less than or equal to the above upper limit, there is little risk of causing a decrease in solder resistance.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）を含む。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いられるフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）は、１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えば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等のノボラック型樹脂；トリフェノールメタン型樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型樹脂等の多官能型フェノール樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物；ビスフェノールＳ等の硫黄原子含有型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用しても差し支えない。これらの内で特に耐半田性が求められる場合には、エポキシ樹脂と同様に、低粘度の樹脂が無機充填材の高充填化できるという点で望ましく、更に可撓性、低吸湿性が求められる場合には、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂の使用が好ましい。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention contains a phenol resin curing agent (B). The phenol resin-based curing agent (B) used in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is a monomer, oligomer or polymer in general having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, and its molecular weight, molecular structure Is not particularly limited, for example, novolak type resins such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, naphthol novolak resin, etc .; polyfunctional phenol resin such as triphenolmethane type resin, alkyl-modified triphenolmethane type resin; Modified phenol resins such as pentadiene-modified phenol resin and terpene-modified phenol resin; phenol aralkyl resin having phenylene skeleton, phenol aralkyl resin having biphenylene skeleton, naphthol aralkyl resin having phenylene skeleton, biphenylene bone Aralkyl type resins such as naphthol aralkyl resins having bisphenol compounds such as bisphenol A and bisphenol F; sulfur atom-containing phenol resins such as bisphenol S, etc., and these may be used alone or in combination of two or more. They can be used together. Among these, when solder resistance is particularly required, it is desirable that a low-viscosity resin can be highly filled with an inorganic filler, as in the case of an epoxy resin, and further, flexibility and low hygroscopicity are required. In this case, it is preferable to use a phenol aralkyl resin having a phenylene skeleton or a biphenylene skeleton.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で用いられるフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）の配合割合は、特に限定されないが、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に、０．５質量％以上、１２質量％以下であることが好ましく、１質量％以上、９質量％以下であることがより好ましい。フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）の配合割合が上記下限値以上であると、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）の配合割合が上記上限値以下であると、耐半田性の低下等を引き起こす恐れが少ない。 The blending ratio of the phenol resin curing agent (B) used in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is not particularly limited, but is 0.5% by mass or more in the total epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. 12 mass% or less, preferably 1 mass% or more and 9 mass% or less. When the blending ratio of the phenol resin-based curing agent (B) is not less than the above lower limit value, there is little possibility of causing a decrease in fluidity. When the blending ratio of the phenol resin-based curing agent (B) is not more than the above upper limit value, there is little possibility of causing a decrease in solder resistance.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂（Ａ）とフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）との配合比率としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数（ＥＰ）と全フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基数（ＯＨ）の比（ＥＰ／ＯＨ）が０．８以上、１．４以下であることが好ましい。この範囲内であると、エポキシ樹脂組成物の硬化性の低下、あるいは樹脂硬化物のガラス転移温度の低下、耐湿信頼性の低下等を抑えることができる。 As a compounding ratio of the epoxy resin (A) and the phenol resin curing agent (B) used in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention, the number of epoxy groups (EP) of all epoxy resins and all phenol resin curing It is preferable that the ratio (EP / OH) of the number of phenolic hydroxyl groups (OH) of the agent is 0.8 or more and 1.4 or less. Within this range, it is possible to suppress a decrease in curability of the epoxy resin composition, a decrease in glass transition temperature of the cured resin, a decrease in moisture resistance reliability, and the like.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、無機充填材（Ｃ）を含む。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いられる無機充填材（Ｃ）としては、一般に半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができる。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も好適に使用されるものとしては、球状の溶融シリカである。これらの無機充填材（Ｃ）は、１種類を単独で用いても２種類以上を併用しても差し支えない。無機充填材（Ｃ）の最大粒径については、特に限定されないが、無機充填材（Ｃ）の粗大粒子が狭くなったワイヤー間に挟まることによって生じるワイヤー流れ等の不具合の防止を考慮すると、１０５μｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以下であることがより好ましい。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention contains an inorganic filler (C). As an inorganic filler (C) used for the epoxy resin composition for semiconductor sealing of this invention, what is generally used for the epoxy resin composition for semiconductor sealing can be used. Examples thereof include fused silica, crystalline silica, talc, alumina, silicon nitride and the like, and the most preferably used is spherical fused silica. These inorganic fillers (C) may be used alone or in combination of two or more. The maximum particle size of the inorganic filler (C) is not particularly limited, but considering the prevention of problems such as wire flow caused by the coarse particles of the inorganic filler (C) being sandwiched between the narrowed wires, 105 μm Or less, and more preferably 75 μm or less.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いられる無機充填材（Ｃ）の含有割合は、特に限定されないが、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中８０質量％以上、９４質量％以下が好ましく、８２質量％以上、９２質量％以下がより好ましい。無機充填材（Ｃ）の含有割合が上記下限値以上であると、耐半田性の低下等を抑えることができる。無機充填材（Ｃ）の含有割合が上記上限値以下であると、流動性の低下等を抑えることができる。 Although the content rate of the inorganic filler (C) used for the epoxy resin composition for semiconductor sealing of this invention is not specifically limited, 80 mass% or more and 94 mass% or less are in the epoxy resin composition for all semiconductor sealing. Preferably, 82 mass% or more and 92 mass% or less are more preferable. When the content ratio of the inorganic filler (C) is equal to or higher than the lower limit, it is possible to suppress a decrease in solder resistance. When the content ratio of the inorganic filler (C) is equal to or lower than the above upper limit value, a decrease in fluidity and the like can be suppressed.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）を含む。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いられるホスホニウムチオシアネート（Ｄ）は、成形時には低粘度と速硬化性を両立させる硬化促進剤であり、また半田リフロー時には金属基材との密着を促進するものである。ホスホニウムは４級であることが望ましく、またテトラフェニルホスホニウムであればさらに望ましい。フェニル基にはメチル基や水酸基といった置換基を導入してもよい。これらの化合物としては、テトラフェニルホスホニウムチオシアネート、（４−メチルフェニル）トリフェニルチオシアネート、２，５−ヒドロキシトリフェニルホスホニウムチオシアネート等が挙げられる。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention contains phosphonium thiocyanate (D). The phosphonium thiocyanate (D) used in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is a curing accelerator that achieves both low viscosity and fast curing at the time of molding, and promotes adhesion with a metal substrate during solder reflow. To do. The phosphonium is preferably quaternary, and more preferably tetraphenylphosphonium. A substituent such as a methyl group or a hydroxyl group may be introduced into the phenyl group. Examples of these compounds include tetraphenylphosphonium thiocyanate, (4-methylphenyl) triphenyl thiocyanate, and 2,5-hydroxytriphenylphosphonium thiocyanate.
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いられるホスホニウムチオシアネート（Ｄ）の配合割合の下限値は、全樹脂組成物中０．０５質量％以上であることが好ましく、０．０８質量％以上であることがより好ましい。ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）の配合割合が、上記下限値以上であると、充分な硬化性を得ることができる。また、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）の配合割合の上限値は、全樹脂組成物中１質量％以下であることが好ましく、０．６質量％以下であることがより好ましい。ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）の配合割合が、上記上限値以下であると、充分な流動性を得ることができる。 The lower limit of the blending ratio of the phosphonium thiocyanate (D) used in the resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is preferably 0.05% by mass or more and 0.08% by mass or more in the total resin composition. More preferably. Sufficient curability can be obtained when the blending ratio of the phosphonium thiocyanate (D) is not less than the above lower limit. Moreover, it is preferable that it is 1 mass% or less in all the resin compositions, and, as for the upper limit of the mixture ratio of phosphonium thiocyanate (D), it is more preferable that it is 0.6 mass% or less. Sufficient fluidity | liquidity can be obtained as the compounding ratio of phosphonium thiocyanate (D) is below the said upper limit.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）を用いることによる効果を損なわない範囲で、その他の硬化促進剤を併用することができる。併用可能な硬化促進剤としては、エポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）の水酸基との反応を促進するものであればよく、一般に使用される硬化促進剤を用いることができる。具体例としては、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等の窒
素原子含有化合物が挙げられる。
In the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention, other curing accelerators can be used in combination as long as the effect of using the phosphonium thiocyanate (D) is not impaired. As the curing accelerator that can be used in combination, any curing accelerator may be used as long as it promotes the reaction between the epoxy group of the epoxy resin (A) and the hydroxyl group of the phenol resin-based curing agent (B). Can do. Specific examples include phosphorus-containing compounds such as organic phosphines, tetra-substituted phosphonium compounds, phosphobetaine compounds, adducts of phosphine compounds and quinone compounds, adducts of phosphonium compounds and silane compounds; 1,8-diazabicyclo (5 , 4, 0) Undecene-7, benzyldimethylamine, nitrogen atom-containing compounds such as 2-methylimidazole.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、カップリング剤としてメルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）を用いる。上述したホスホニウムチオシアネート（Ｄ）とともに、メルカプト基を有するシランカップリング剤及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤を用いることで、金メッキや銀メッキ等の各種メッキを施したリードフレーム等の金属系部材との密着力がさらに増し、耐半田性を向上させることができる。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention uses a silane coupling agent (E) having a mercapto group and / or a silane coupling agent (F) having a secondary amino group as a coupling agent. By using a silane coupling agent having a mercapto group and / or a silane coupling agent having a secondary amino group together with the above-described phosphonium thiocyanate (D), a lead frame or the like subjected to various plating such as gold plating or silver plating The adhesion with the metal-based member is further increased, and the solder resistance can be improved.
メルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）としては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランのほか、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドのような熱分解することによってメルカプト基を有するシランカップリング剤と同様の機能を発現するシランカップリング剤など、が挙げられる。 Examples of the silane coupling agent (E) having a mercapto group include γ-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, and bis (3- And a silane coupling agent that exhibits the same function as a silane coupling agent having a mercapto group by thermal decomposition such as (triethoxysilylpropyl) disulfide.
２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）としては、例えば、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−６−（アミノヘキシル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（３−（トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ベンゼンジメタナン等が挙げられる。 Examples of the silane coupling agent (F) having a secondary amino group include N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- Phenyl γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenylγ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltriethoxysilane, N-6- (aminohexyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane N- (3- (trimethoxysilylpropyl) -1,3-benzenedimethanane and the like.
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いられるメルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）の合計の配合割合の下限値は、全樹脂組成物中０．０５質量％以上が好ましく、より好ましくは０．１質量％以上である。（Ｅ）成分及び（Ｆ）成分の合計の配合割合が、上記下限値以上であれば、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）との併用効果により、各種金属系部材との密着力を増し、耐半田性を向上させる効果を得ることができる。また、メルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）の合計の配合割合の上限値としては、全樹脂組成物中１質量％以下が好ましく、より好ましくは０．７質量％以下である。（Ｅ）成分及び（Ｆ）成分の合計の配合割合が、上記上限値以下であれば、樹脂組成物の硬化物の吸水性が増大することがなく、半導体装置における良好な耐半田性を得ることができる。（Ｅ）成分及び（Ｆ）成分を併用すると、流動性と硬化性を両立させることができるのでより好ましい。 The lower limit of the total compounding ratio of the silane coupling agent (E) having a mercapto group and the silane coupling agent (F) having a secondary amino group used in the resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is the total resin 0.05 mass% or more is preferable in a composition, More preferably, it is 0.1 mass% or more. If the total blending ratio of the component (E) and the component (F) is not less than the above lower limit value, the combined use effect with the phosphonium thiocyanate (D) increases the adhesion with various metal-based members and improves solder resistance. The effect to improve can be acquired. Further, the upper limit of the total blending ratio of the silane coupling agent (E) having a mercapto group and the silane coupling agent (F) having a secondary amino group is preferably 1% by mass or less in the total resin composition, More preferably, it is 0.7 mass% or less. If the total blending ratio of the component (E) and the component (F) is not more than the above upper limit, the water absorption of the cured product of the resin composition will not increase, and good solder resistance in the semiconductor device will be obtained. be able to. When the component (E) and the component (F) are used in combination, fluidity and curability can both be achieved.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では、メルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）を用いることによる効果を損なわない範囲で、その他のカップリング剤を併用することができる。併用可能なカップリング剤としては、特に限定されるものではないが、１級アミノ基のみを有するシランカップリング剤、エポキシシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、アクリルシラン等が挙げられる。１級アミノ基のみを有するシランカップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、等が挙げられる。また、エポキシシランとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。また、アルキルシランとしては、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。また、ウレイドシランとしては、例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。また、アクリルシランとしては、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、
３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。また、これらのシランカップリング剤は、予め加水分解反応させたものを配合してもよい。これらのシランカップリング剤は１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
In the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of this invention, in the range which does not impair the effect by using the silane coupling agent (E) which has a mercapto group, and / or the silane coupling agent (F) which has a secondary amino group. Other coupling agents can be used in combination. Although it does not specifically limit as a coupling agent which can be used together, The silane coupling agent which has only a primary amino group, an epoxy silane, an alkyl silane, a ureido silane, an acrylic silane etc. are mentioned. Examples of the silane coupling agent having only a primary amino group include γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, and the like. Examples of the epoxy silane include γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and β- (3,4 epoxy cyclohexyl) ethyltri. And methoxysilane. Examples of the alkylsilane include methyltrimethoxysilane and ethyltrimethoxysilane. Examples of ureidosilane include γ-ureidopropyltriethoxysilane and hexamethyldisilazane. As the acrylic silane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane,
Examples include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane. Further, these silane coupling agents may be blended in advance with a hydrolysis reaction. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）、無機充填材（Ｃ）、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）、メルカプトシランカップリング剤（Ｅ）及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）等を含むものであるが、更に必要に応じて、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸とその金属塩類及びパラフィン等の離型剤；カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン、フタロシアニン、ペリレンブラック等の着色剤；ハイドロタルサイト類や、マグネシウム、アルミニウム、ビスマス、チタン、ジルコニウムから選ばれる元素の含水酸化物等のイオントラップ剤；シリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤；チアゾリン、ジアゾール、トリアゾール、トリアジン、ピリミジン等の密着性付与剤；臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ほう酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤等の各種添加剤を適宜配合しても差し支えない。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention comprises an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B), an inorganic filler (C), a phosphonium thiocyanate (D), a mercaptosilane coupling agent (E), and And / or a silane coupling agent (F) having a secondary amino group, etc., and if necessary, a natural wax such as carnauba wax, a synthetic wax such as polyethylene wax, or a higher grade such as stearic acid or zinc stearate. Release agents such as fatty acids and their metal salts and paraffin; Colorants such as carbon black, bengara, titanium oxide, phthalocyanine, perylene black; hydrotalcites and elements selected from magnesium, aluminum, bismuth, titanium, zirconium Ion trapping agent such as hydrous oxide; silicone oil, Low stress additives such as thiazoline, adhesive agents such as thiazoline, diazole, triazole, triazine, pyrimidine; brominated epoxy resins, antimony trioxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, zinc molybdate, phosphazene, etc. Various additives such as flame retardants may be added as appropriate.
また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、ミキサー等を用いて原料を十分に均一に混合したもの、更にその後、熱ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度等を調整したものを用いることができる。 In addition, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is a mixture of raw materials sufficiently uniformly using a mixer or the like, and then melt-kneaded with a hot roll or a kneader, etc., crushed after cooling, etc. What adjusted the dispersion degree etc. suitably can be used as needed.
次に、本発明の半導体装置について説明する。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子等の各種の電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよい。 Next, the semiconductor device of the present invention will be described. Conventional molding such as transfer molding, compression molding, injection molding, etc., is used to manufacture semiconductor devices by sealing various electronic components such as semiconductor elements using the epoxy resin composition for semiconductor sealing of the present invention. It may be cured by the method.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止を行う半導体素子としては、特に限定されるものではなく、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等が挙げられる。 The semiconductor element for sealing using the epoxy resin composition for semiconductor sealing of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include an integrated circuit, a large-scale integrated circuit, a transistor, a thyristor, a diode, and a solid-state imaging element. Etc.
本発明の半導体装置の形態としては、特に限定されないが、例えば、デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ（ＰＬＣＣ）、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）、スモール・アウトライン・パッケージ（ＳＯＰ）、スモール・アウトライン・Ｊリード・パッケージ（ＳＯＪ）、薄型スモール・アウトライン・パッケージ（ＴＳＯＰ）、薄型クワッド・フラット・パッケージ（ＴＱＦＰ）、テープ・キャリア・パッケージ（ＴＣＰ）、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）等が挙げられる。 The form of the semiconductor device of the present invention is not particularly limited. For example, the dual in-line package (DIP), the plastic lead chip carrier (PLCC), the quad flat package (QFP), the small outline, and the like. Package (SOP), Small Outline J Lead Package (SOJ), Thin Small Outline Package (TSOP), Thin Quad Flat Package (TQFP), Tape Carrier Package (TCP), Ball Grid Examples include an array (BGA), a chip size package (CSP), and the like.
上記トランスファーモールドなどの成形方法で封止された半導体装置は、そのまま、あるいは８０℃から２００℃程度の温度で、１０分から１０時間程度の時間をかけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。 A semiconductor device sealed by a molding method such as the above transfer mold is completely cured at a temperature of about 80 ° C. to 200 ° C. for about 10 minutes to 10 hours, and then mounted on an electronic device or the like. Is done.
図１は、本発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド３上に、ダイボンド材硬化体２を介して半導体素子１が固定されている。半導体素子１の電極パッドとリードフレーム５との間はボンディングワイヤー４によって接続されている。半導体素子１は、上述の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体６によって封止されている。
FIG. 1 is a view showing a cross-sectional structure of an example of a semiconductor device using the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to the present invention. The semiconductor element 1 is fixed on the die pad 3 via the die bond material cured
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は質量部とする。
なお、実施例、比較例で用いたホスホニウムチオシアネート（Ｄ）及びその他の硬化促進剤の内容について以下に示す。
Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. The blending ratio is part by mass.
The contents of phosphonium thiocyanate (D) and other curing accelerators used in Examples and Comparative Examples are shown below.
（ホスホニウムチオシアネート）
テトラフェニルホスホニウムチオシアネート：下記化学式（１）で表される化合物
Tetraphenylphosphonium thiocyanate: a compound represented by the following chemical formula (1)
（４−メチルフェニル）トリフェニルチオシアネート：下記化学式（２）で表される化合物
（２，５−ジヒドロキシフェニル）トリフェニルホスホニウムチオシアネート：下記化学式（３）で表される化合物
（その他の硬化促進剤）
トリフェニルホスフィン
テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート
(Other curing accelerators)
Triphenylphosphine tetraphenylphosphonium tetraphenylborate
実施例１
エポキシ樹脂１：下記式（４）で表されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｐ、軟化点５８℃、エポキシ当量２７３） ６６質量部
Epoxy resin 1: phenol aralkyl type epoxy resin having a biphenylene skeleton represented by the following formula (4) (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name NC3000P, softening point 58 ° C., epoxy equivalent 273) 66 parts by mass
フェノール樹脂系硬化剤１：下記式（５）で表されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（明和化成（株）製、商品名ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、軟化点１０７℃、水酸基当量２０４） ４２質量部
溶融球状シリカ１（平均粒径２０μｍ、最大粒径７５μｍ、比表面積３．２ｍ２／ｇ、マイクロン（株）製、商品名Ｓ３０−７１） ７８０質量部
溶融球状シリカ２（平均粒径０．５μｍ、最大粒径７５μｍ、比表面積６．０ｍ２／ｇ、アドマテックス（株）製、商品名ＳＯ−２５Ｒ） １００質量部
テトラフェニルホスホニウムチオシアネート ３質量部
Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製、商品名ＫＢＭ−５７３） ２質量部
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製、商品名ＫＢＭ−８０３） ２質量部
カルナバワックス（日興ファインプロダクツ（株）製、商品名ニッコウカルナバ）
２質量部
カーボンブラック（三菱化学（株）製、商品名ＭＡ−６００） ３質量部
をミキサーにて混合し、熱ロールを用いて、９５℃で８分間溶融混練して冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を、以下の方法で評価した。結果を表１に示す。
Fused spherical silica 1 (average particle size 20 μm, maximum particle size 75 μm, specific surface area 3.2 m 2 / g, manufactured by Micron Corporation, trade name S30-71) 780 parts by mass Fused spherical silica 2 (average particle size 0.5 μm , Maximum particle size 75 μm, specific surface area 6.0 m 2 / g, manufactured by Admatechs Co., Ltd., trade name SO-25R) 100 parts by mass tetraphenylphosphonium thiocyanate 3 parts by mass N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane ( Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name KBM-573) 2 parts by mass γ-mercaptopropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name KBM-803) 2 parts by weight Carnauba Wax (Nikko Fine Products Co., Ltd.) , Trade name Nikko Carnauba)
2 parts by mass Carbon black (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., trade name MA-600) 3 parts by mass was mixed with a mixer, melted and kneaded at 95 ° C. for 8 minutes using a hot roll, cooled and pulverized, epoxy A resin composition was obtained. The obtained epoxy resin composition was evaluated by the following methods. The results are shown in Table 1.
評価方法
スパイラルフロー：低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製、ＫＴＳ−１５）を用いて、ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰa、保圧時間１２０秒の条件で、エポキシ樹脂組成物を注入し
、流動長を測定した。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方
が、流動性が良好である。単位はｃｍ。
Evaluation method Spiral flow: Using a low-pressure transfer molding machine (KTS-15, manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.), a mold for spiral flow measurement according to EMMI-1-66, a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6 The epoxy resin composition was injected under the conditions of 0.9 MPa and a holding time of 120 seconds, and the flow length was measured. The spiral flow is a fluidity parameter, and the larger the value, the better the fluidity. The unit is cm.
スパイラルフロー保持率：２５℃、相対湿度６０％で１週間保管後のエポキシ樹脂組成物でスパイラルフロー測定を行った。初期値を１００とした保持率（％）を流動保持性の指標とした。 Spiral flow retention: Spiral flow measurement was performed on the epoxy resin composition after storage for 1 week at 25 ° C. and a relative humidity of 60%. The retention rate (%) with an initial value of 100 was used as an index of fluidity retention.
硬化性:キュラストメーター（オリエンテック（株）製、ＪＳＲキュラストメーターＩ
ＶＰＳ型）を用い、１７５℃にてエポキシ樹脂組成物の硬化トルクを経時的に測定し、測定開始６０秒後の硬化トルク値、３００秒後までの最大硬化トルク値を求め、６０秒後の硬化トルク値を３００秒後までの最大硬化トルク値で除した値（硬化トルク比）で示した。速硬化性という観点では、この値の大きい方が良好である。単位は％
Curability: Curast meter (Orientec Co., Ltd., JSR Curast Meter I
VPS type), the curing torque of the epoxy resin composition was measured over time at 175 ° C., and the curing torque value 60 seconds after the start of measurement and the maximum curing torque value after 300 seconds were obtained. The value (curing torque ratio) obtained by dividing the curing torque value by the maximum curing torque value up to 300 seconds later is shown. From the viewpoint of fast curability, a larger value is better. Units%
耐半田性：トランスファー成形機（第一精工製、ＧＰ−ＥＬＦ）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、エポキシ樹脂組成物を注入して半導体素子（シリコンチップ）が搭載されたリードフレーム等を封止成形し、８０ｐＱＦＰ（ＮｉＰｄ合金フレームに金メッキしたフレームを使用、パッケージサイズ１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ厚、チップサイズ６．０ｍｍ×６．０ｍｍ）を作製した後、１７５℃、８時間で後硬化し、得られたパッケージを８５℃、相対湿度８５％で７２時間加湿処理後、ＩＲリフロー（２６０℃、ＪＥＤＥＣ・Ｌｅｖｅｌ１条件に従う）処理を行った。評価したパッケージの数は１０個。半導体素子とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面の密着状態を超音波探傷装置（日立建機ファインテック（株）製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ ｈｙｐｅｒ ＩＩ）により観察し、剥離、クラックのいずれか一方でも発生したものを不良パッケージとした。表には１０個中の不良パッケージ数を示す。 Solder resistance: a semiconductor formed by injecting an epoxy resin composition using a transfer molding machine (Daiichi Seiko, GP-ELF) under conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 9.8 MPa, and a curing time of 120 seconds. 80pQFP (using a gold-plated frame on a NiPd alloy frame, package size 14mm x 20mm x 2mm, chip size 6.0mm x 6.0mm) is molded by sealing the lead frame on which the element (silicon chip) is mounted. After the preparation, post-curing was performed at 175 ° C. for 8 hours, and the resulting package was humidified at 85 ° C. and relative humidity 85% for 72 hours, and then subjected to IR reflow (260 ° C., according to JEDEC Level 1 conditions). The number of packages evaluated was 10. The adhesion state of the interface between the semiconductor element and the cured product of the epoxy resin composition was observed with an ultrasonic flaw detector (manufactured by Hitachi Construction Machinery Finetech Co., Ltd., mi-scope hyper II), and either peeling or cracking was observed. What occurred was defined as a defective package. The table shows the number of defective packages in ten.
実施例２、３、６〜８、参考例４、５、比較例１〜５
表１の配合に従い、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得て、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
実施例１以外で用いた原材料を以下に示す。
エポキシ樹脂２：下記式（６）で表される化合物を主成分とするビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名ＹＸ−４０００、エポキシ当量１９０、融点１０５℃）
Examples 2 , 3, 6-8, Reference Examples 4, 5, Comparative Examples 1-5
According to the composition of Table 1, an epoxy resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
The raw materials used other than Example 1 are shown below.
Epoxy resin 2: Biphenyl type epoxy resin having a compound represented by the following formula (6) as a main component (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name YX-4000, epoxy equivalent 190, melting point 105 ° C.)
フェノール樹脂系硬化剤２：下記式（７）で表されるフェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製、商品名ＸＬＣ−ＬＬ、水酸基当量１６５、軟化点７９℃）
実施例１〜８は、エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）と、無機充填材（Ｃ）と、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）と、カップリング剤とを含み、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）の配合量と種類を変えたもの、カップリング剤としてメルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）を含み、（Ｅ）成分と（Ｆ）成分の配合割合を変えたもの、ならびに、樹脂系を変えたものを含むものであるが、いずれも、良好な流動性（初期及び室温１週間保管後のスパイラルフロー）、良好な硬化性、室温１週間保管での良好な流動保持性（スパイラルフロー保持率）、及び無鉛半田に対応する高温の半田処理に対応可能な良好な耐半田性を示した。 Examples 1 to 8 include an epoxy resin (A), a phenol resin-based curing agent (B), an inorganic filler (C), a phosphonium thiocyanate (D), and a coupling agent, and a phosphonium thiocyanate (D ), The silane coupling agent (E) having a mercapto group and / or the silane coupling agent (F) having a secondary amino group as a coupling agent, (F) Although the thing which changed the compounding ratio of a component, and the thing which changed the resin system are included, all have favorable fluidity (spiral flow after storage at the initial stage and room temperature for 1 week), good curability, It showed good fluidity retention (spiral flow retention rate) at room temperature for 1 week storage and good solder resistance capable of handling high-temperature solder processing corresponding to lead-free solder.
一方、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）の代わりにトリフェニルホスフィンを用い、メルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）の代わりにエポキシ基を有するシランカップリング剤を用いた比較例４では、流動性、硬化性、流動保持性、及び耐半田性の全項目に亘って、劣る結果となった。また、メルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）と２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）とを併用しているものの、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）の代わりにその他の硬化促進剤を用いた比較例１、２、５では、いずれも硬化性及び耐半田性が劣る結果となった。またこれらのうち、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィンを用いた１、５では、流動性及び流動保持性も劣る結果となった。さらに、ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）は用いているものの、メルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）の代わりにエポキシ基を有するシランカップリング剤を用いた比較例３では、流動性、硬化性、流動保持性、及び耐半田性の全項目に亘って、劣る結果となった。以上の結果から、硬化促進剤としてホスホニウムチオシアネート（Ｄ）を用い、カップリング剤としてメルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び／又は２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）を用いた場合のみにおいて、室温での長期保管によっても流動性を保持し、封止成形時において良好な流動性及び硬化性が得られ、かつ無鉛半田に対応する高温の半田処理によっても剥離やクラックが発生しない良好な耐半田性が得られることが分かった。 On the other hand, triphenylphosphine is used instead of phosphonium thiocyanate (D), and an epoxy group is used instead of a silane coupling agent (E) having a mercapto group and / or a silane coupling agent (F) having a secondary amino group. In Comparative Example 4 using the silane coupling agent, results were inferior over all items of fluidity, curability, fluidity retention, and solder resistance. Although a silane coupling agent (E) having a mercapto group and a silane coupling agent (F) having a secondary amino group are used in combination, other curing accelerators are used in place of the phosphonium thiocyanate (D). In Comparative Examples 1, 2, and 5, the results were inferior in curability and solder resistance. Of these, 1, 5 using triphenylphosphine as a curing accelerator resulted in poor fluidity and fluidity retention. Furthermore, although phosphonium thiocyanate (D) is used, a silane coupling agent having an epoxy group instead of a silane coupling agent (E) having a mercapto group and / or a silane coupling agent (F) having a secondary amino group. In Comparative Example 3 using the agent, results were inferior over all items of fluidity, curability, fluidity retention, and solder resistance. From the above results, phosphonium thiocyanate (D) is used as a curing accelerator, and a silane coupling agent (E) having a mercapto group and / or a silane coupling agent (F) having a secondary amino group is used as a coupling agent. In such cases, fluidity is maintained even after long-term storage at room temperature, good fluidity and curability can be obtained during sealing molding, and peeling and cracking can also be caused by high-temperature solder processing corresponding to lead-free solder. It was found that good solder resistance that does not occur can be obtained.
本発明に従うと、室温での長期保管によっても流動性を保持し、封止成形時において良好な流動性及び硬化性を有し、かつ低吸湿性、低応力性、金属系部材との密着性のバランスに優れ、無鉛半田に対応する高温の半田処理によっても剥離やクラックが発生しない良好な耐半田性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られるため、工業的な樹脂封止型半導体装置、特に表面実装用の樹脂封止型半導体装置の製造に好適に用いることができる。 According to the present invention, fluidity is maintained even after long-term storage at room temperature, it has good fluidity and curability during sealing molding, and has low hygroscopicity, low stress, and adhesion to metal-based members. An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation that has excellent solder resistance and has good solder resistance that does not cause peeling or cracking even with high-temperature solder processing that is compatible with lead-free solder. It can be suitably used for manufacturing a device, particularly a resin-encapsulated semiconductor device for surface mounting.
１ 半導体素子
２ ダイボンド材硬化体
３ ダイパッド
４ ボンディングワイヤー
５ リードフレーム
６ 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）と、
無機充填材（Ｃ）と、
ホスホニウムチオシアネート（Ｄ）と、
カップリング剤と、
を含み、
前記カップリング剤がメルカプト基を有するシランカップリング剤（Ｅ）及び２級アミノ基を有するシランカップリング剤（Ｆ）を含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 Epoxy resin (A),
A phenolic resin-based curing agent (B);
An inorganic filler (C);
Phosphonium thiocyanate (D);
A coupling agent;
Including
An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, wherein the coupling agent comprises a silane coupling agent (E) having a mercapto group and a silane coupling agent (F) having a secondary amino group.
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