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JP4788053B2 - Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and resin-encapsulated semiconductor device - Google Patents
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JP4788053B2 - Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and resin-encapsulated semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and resin-encapsulated semiconductor device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置中の部材に対して密着性が高く、かつ、成形時の離型性に優れる、半導体封止用として好適なエポキシ樹脂組成物、および該封止用組成物で封止してなる半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特性および接着性などに優れており、さらに配合処方により種々の特性が付加できるため、塗料、接着剤、電気絶縁材料など工業材料として利用されている。
【0003】
例えば、半導体装置などの電子回路部品の封止方法として、従来より金属やセラミックスによるハーメチックシールとフェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されている。その中でも、生産性、物性のバランスの点からエポキシ樹脂による樹脂封止が最も盛んに行われている。そして、エポキシ樹脂による封止方法は、エポキシ樹脂に硬化剤、充填剤などを添加した組成物を用い、半導体素子を金型にセットしてトランスファー成形法などにより封止する方法が一般的に行われている。
【0004】
トランスファー成形において、成形により封止された半導体を金型から取り出せるようにするにはあらかじめエポキシ樹脂組成物中に内部離型剤を添加することが常法である。
【0005】
最近はプリント基板への半導体装置パッケージの実装において高密度化、自動化が進められており、従来のリードピンを基板の穴に挿入する挿入実装方式に替わり、基板表面に半導体装置パッケージを半田付けする表面実装方式が主流になってきた。それに伴い、半導体装置パッケージも従来のDIP(デュアル・インライン・パッケージ)から、高密度実装・表面実装に適した薄型のFPP(フラット・プラスチック・パッケージ)に移行してきた。その中でも最近では、微細加工技術の進歩により、厚さ2mm以下のTSOP、TQFP、LQFPが主流となっている。そのため湿度や温度など外部からの影響をいっそう受けやすくなり、半田耐熱性、高温信頼性、耐熱信頼性などの信頼性が今後ますます重要となってくる。
【0006】
表面実装においては、通常半田リフローによる実装が行われる。この方法では、基板の上に半導体装置を乗せ、これらを200℃以上の高温にさらし、基板にあらかじめつけられた半田を溶融させて半導体装置を基板表面に接着させる。このような実装方法では半導体装置パッケージ全体が高温にさらされるために封止樹脂組成物の耐湿性が悪いと吸湿した水分が半田リフロー時に爆発的に膨張し、クラックが生じるという現象や、半導体の各種部材と封止材界面の間に剥離が発生する。従って半導体用封止樹脂組成物において耐湿性は非常に重要となる。
【0007】
更に、近年では環境保護の点から鉛を含んでいない鉛フリー半田の使用が進んでいる。鉛フリー半田は融点が高く、そのためリフロー温度も上がることになりこれまで以上の半田耐熱性、半導体装置中の部材との高密着性が求められている。
【0008】
一方、封止用成形材料では成形時良好な離型性が求められる。しかし、上述の通り封止用樹脂組成物は各部材との良好な密着性を示す必要もあり、よってこれらは相反する要求特性である。これまで、エポキシ樹脂組成物の金型との離型性を得るためにモンタン酸エステルワックスやポリエチレンワックスなどを用いていた。しかし、これらは離型性が良好ではあるが部材との密着性が低下し半導体装置の信頼性を低下させていた。また、部材との密着性を向上させるためにカルナウバワックスなどを離型剤として用いていたが、金型離型性が余り良好ではなかった。したがって、これまでは上記の離型性と密着性を両立できる離型剤が無く、これらを両立できる離型剤が求められていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、半導体装置中の部材との密着性が高く、かつ離型性に優れた半導体封止用樹脂組成物およびそれを用いて封止した半導体装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、離型剤としてキャンデリラワックスとカルナウバワックスとを用いることにより、上記の課題を達成することができ、目的に合致したエポキシ樹脂組成物と半導体装置が得られることを見いだし、本発明に到達した。
【0011】
すなわち本発明は、主として次の構成を有する。すなわち、「 エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)充填剤(C)および、離型剤(D)を含有する樹脂組成物であって、離型剤(D)としてキャンデリラワックス(d1)とカルナウバワックス(d2)と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。」である。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を詳述する。
【0013】
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)、硬化剤(B)、充填材(C)および離型剤(D)を含有する。
【0014】
本発明においてエポキシ樹脂(A)は1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物であれば特に限定されず、具体例としてはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニル、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラエチルビフェニル、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラブチルビフェニルなどのビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、1,5−ジ(2,3−エポキシプロポキシ)ナフタレン、1,6−ジ(2,3−エポキシプロポキシ)ナフタレン、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂などのナフタレン型エポキシ樹脂、3−t−ブチル−2,4’−ジヒドロキシ−3’,5’,6−トリメチルスチルベンのジグリシジルエーテル、3−t−ブチル−4,4’−ジヒドロキシ−3’,5,5’−トリメチルスチルベンのジグリシジルエーテル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’,5,5’−テトラメチルスチルベンのジグリシジルエーテル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジ−t−ブチル−6,6’−ジメチルスチルベンのジグリシジルエーテルなどのスチルベン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、1,4−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシクミル)ベンゼンのジグリシジルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテルのジグリシジルエーテル、2,2−ジメチル−5,5’−ジ−tert−ブチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスフィドなどのビスフェノール型エポキシ樹脂、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、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、鎖状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂およびハロゲン化エポキシ樹脂などがあげられる。特に耐熱性の点からクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、式(I)で表されるビフェニル型エポキシ樹脂などが好ましく、エポキシ当量500以下、特に300以下のエポキシ樹脂が好ましい。なかでも4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニルがより好ましい。これらエポキシ樹脂は2種以上を併用することもできる。
【0015】
【化2】

Figure 0004788053
【0016】
本発明においてエポキシ樹脂(A)の配合量は、全樹脂組成物に対して通常2.5〜5.0重量%である。
【0017】
本発明にはエポキシ樹脂(A)を硬化させるために硬化剤(B)を用いる。その種類はエポキシ樹脂(A)と反応して硬化させるものであれば特に限定されず、それらの具体例としては、例えばフェノールノボラック、クレゾールノボラックなどのノボラック樹脂、ビスフェノールAなどのビスフェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族アミンなどがあげられる。なかでも、半導体装置封止用としては、耐熱性、耐湿性および保存性に優れる点から、フェノール性水酸基を有する硬化剤が好ましい。フェノール性水酸基を有する硬化剤の具体例としては、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などのノボラック樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2−トリス(ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,3−トリス(ヒドロキシフェニル)プロパン、テルペンとフェノールの縮合化合物、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルノボラック樹脂、ナフトールアラルキル樹脂などがあげられる。なかでも、フェノールアラルキル樹脂、フェノールノボラック樹脂、ビフェニルノボラック樹脂が好ましい。また、これらは2種類以上併用しても良い。
【0018】
本発明において、硬化剤の配合量は、全樹脂組成物に対して通常2.5〜5.0重量%である。さらには、エポキシ樹脂(A)と硬化剤の配合比は、機械的性質および耐湿性の点から(A)に対する硬化剤の化学当量比が0.5〜2.0、特に0.6〜1.5の範囲にあることが好ましい。
【0019】
また、本発明においてエポキシ樹脂(A)と硬化剤の硬化反応を促進するため硬化促進剤を用いても良い。硬化促進剤は硬化反応を促進するものであれば特に限定されず、たとえば2−メチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ジメチルベンジルメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7などの3級アミン化合物およびそれらの塩、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、トリ(アセチルアセトナト)アルミニウムなどの有機金属化合物およびトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物およびそれらの塩などがあげられる。
【0020】
これらの硬化促進剤は、用途によっては二種以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂(A)100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲が望ましい。
【0021】
本発明における充填剤(C)は特に限定されないが、溶融シリカを用いることが好ましく、形状は球状である事が好ましく、平均粒径は10〜30μmが好ましい。一般に充填剤(C)の割合が大きくなるにつれて流動性などの成形性は悪化するが、球状の充填剤を使用することにより流動性の悪化をより抑えることができる。用途によっては2種類以上の充填剤を併用することができ、併用する充填剤としては、無機質充填剤が好ましく、具体的には溶融シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、アスベスト、ガラス繊維などがあげられる。
【0022】
本発明において離型剤(D)としてキャンデリラワックス(d1)を含有している必要がある。キャンデリラワックスとはキャンデリラ草から得られる植物系天然ろうのことである。キャンデリラワックスは高級炭化水素(炭素数28〜33)が主成分であり、この他に遊離脂肪酸(炭素数20〜35)や遊離アルコール(炭素数26〜34)、高級脂肪酸と高級アルコールのエステルなどを含むものである。キャンデリラワックスとしてはセラリカ野田製”精製キャンデリラワックスNo.1”等が市販されている。
【0023】
また、本発明において離型剤(D)として上述のキャンデリラワックス(d1)とカルナウバワックス(d2)を併用すると密着性に関して相乗効果が発現し、キャンデリラワックス(d1)を単体で用いた場合と比べ、離型性を良好な状態で維持しながらさらに良好な密着性が得られる。カルナウバワックスとはヤシ科のパーム樹から採取される植物系天然ろうである。カルナウバワックスは高級脂肪酸と高級アルコールのエステルが主成分であり、この他に遊離アルコール、炭化水素などを含むものである。カルナウバワックスとしてはセラリカ野田製”精製カルナウバワックスNo.1”等が市販されている。
【0024】
離型剤(D)の配合量は全エポキシ樹脂組成物中に0.01〜1.0重量%、特に0.1〜0.5重量%含まれていることが好ましい。また、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のアミド、パラフィンワックスなどの離型剤を本発明の効果を損なわない範囲で2種類以上併用しても良い。その含有量としては0.01〜0.3重量%が好ましい。キャンデリラワックス(d1)とカルナウバワックス(d2)とを併用する種類と比率としては、たとえば、ポリエチレンワックスやモンタン酸エステルワックスとを重量比で0.1対1〜1対0.1の割合で添加するのが好ましい。
【0025】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、各種カップリング剤、カーボンブラック、酸化鉄などの着色剤、シリコーンゴム、スチレン系ブロック共重合体、オレフィン系重合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジエンゴムなどのエラストマー、および有機過酸化物など架橋剤を任意に添加することができる。
【0026】
本発明のエポキシ樹脂組成物の製造方法としては、たとえば溶融混練による方法が好ましく、各種原料をミキサーなどで混合した後、通常は60〜140℃で、たとえばバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニーダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練することにより製造できる。このエポキシ樹脂組成物は通常粉末またはタブレット状態から、成形によって半導体封止に供される。半導体素子を封止する方法としては、低圧トランスファー成形法が一般的であるがインジェクション成形法や圧縮成形法も可能である。成形条件としては、たとえばエポキシ樹脂組成物を成形温度150℃〜200℃、成形圧力5〜15MPa、成形時間30〜300秒で成形し、エポキシ樹脂組成物の硬化物とすることによって半導体装置が製造される。また、必要に応じて上記成形物を100〜200℃で2〜15時間、追加加熱処理も行われる。
【0027】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。
【0028】
[実施例1〜3、参考例1〜8、比較例1〜4]
本発明で使用した原料を表1に示す。なお、粘度はICI粘度(150℃)を示す。
【0029】
<エポキシ樹脂>
a1:ビフェニル型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)”YX4000H”、エポキシ当量193、粘度0.2ポイズ)
a2:エポキシ樹脂(新日鉄化学(株)”YSLV−80XY”、エポキシ当量192、粘度0.08ポイズ)
<充填剤>
平均粒径25μmの球状溶融シリカ
<硬化剤>
b1:フェノールアラルキル樹脂(明和化成(株)”MEH7800SS”水酸基当量175、粘度0.7ポイズ)
b2:フェノーノボラック樹脂(明和化成(株)”H−1”水酸基当量106、粘度2.0ポイズ)
<硬化促進剤>
トリフェニルホスフィン(ケイ・アイ化成(株)”PP−360”)
<カップリング剤>
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)”KBM403”)
<着色剤>
カーボンブラック(三菱化学(株)”♯750B”)
<離型剤>
d1:キャンデリラワックス(セラリカ野田(株)”精製キャンデリラワックスNo.1”)
d2:カルナウバワックス(セラリカ野田(株)”精製カルナウバワックスNo.1”)
d3:モンタン酸エステルワックス(クラリアントジャパン(株)”LICOWAX−E”)
d4:酸化ポリエステルワックス(クラリアントジャパン(株)”LICOWAX−PED522”)
【0030】
【表1】
Figure 0004788053
【0031】
各成分を、表2、3に示した組成比(重量比)で、計量し、ミキサーによりドライブレンドした。これを、ロール表面温度90℃のミキシングロールを用いて5分間加熱混練後、冷却、粉砕して半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を得た。
【0032】
この樹脂組成物を用いて、低圧トランスファー成形法により175℃、キュアータイム2分間の条件で、模擬素子を搭載した、チップサイズ10×10mmの176pinLQFP(外形:24×24×1.4mm、フレーム材料:銅)を成形し、175℃、4時間の条件でポストキュアーして下記の物性測定法により各樹脂組成物の物性を評価した。
【0033】
密着性:176pinLQFPを20個成形し、85℃/60%RHで168時間加湿後、最高温度260℃のIRリフロー炉で2分間加熱処理した。なお、リフロー炉の温度プロファイルは、150℃〜200℃の領域を60秒から100秒、200℃から260℃の昇温速度を1.5〜2.5℃/秒、260℃から200℃の降温速度を1.5〜2.5℃/秒である。加熱処理後、超音波探傷機によりリードフレームの銀メッキ部分を観察し、剥離が生じている部分の面積を計算し剥離率とした。
【0034】
離型性:金型をメラミン樹脂により十分に洗浄した後、直径1cm、長さ2cmの円柱の成形を10回繰り返し、その都度成形直後に金型から突き出すために必要な力をプッシュプルゲージを用いて測定した。なお、成形条件としては、成形温度175℃、成形圧力7MPa、成形時間60秒で成形で行った。また、金型の材質は超鋼で梨地のないもので行った。
【0035】
表2、3に評価結果を示す。表2の実施例1〜3、参考例1〜8に見られるようにキャンデリラワックス(離型剤(d1))を含有する本発明のエポキシ樹脂組成物は密着性、離型性、に優れている。また、実施例1〜3に見られるようにキャンデリラワックス(離型剤(d1))とカルナウバワックス(離型剤(d2))を併用することによってさらに密着性に優れたエポキシ樹脂組成物が得られる。
【0036】
【表2】
Figure 0004788053
【0037】
【表3】
Figure 0004788053
【0038】
一方、これに対してカルナウバワックス(離型剤(d2))のみを使用した比較例1では密着性は良好であるが十分な離型性が得られていない。また、その他の離型剤(d3)、(d4)を用いた比較例2〜4は、離型性は良好であるが、十分な密着性は得られていない。
【0039】
このように離型剤としてキャンデリラワックスとカルナウバワックスとを併用することによって充分な性能が発揮されることが分かる。
【0040】
【発明の効果】
離型剤としてキャンデリラワックスとカルナウバワックスとを含有することによりリフロー実装時の半導体装置宙の部材との密着性が良好であり、成形時に良好な金型離型性を併せ持つ樹脂封止型半導体装置及び半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an epoxy resin composition suitable for semiconductor encapsulation, which has high adhesion to members in a semiconductor device and is excellent in releasability during molding, and sealing with the sealing composition The present invention relates to a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
Epoxy resins are excellent in heat resistance, moisture resistance, electrical characteristics, adhesiveness, and the like, and can be added with various characteristics depending on the formulation, and thus are used as industrial materials such as paints, adhesives, and electrical insulating materials.
[0003]
For example, as a sealing method for electronic circuit components such as semiconductor devices, conventionally, hermetic sealing with metal or ceramics and resin sealing with phenol resin, silicone resin, epoxy resin or the like have been proposed. Among them, resin sealing with an epoxy resin is most actively performed from the viewpoint of the balance between productivity and physical properties. As a sealing method using an epoxy resin, a method of using a composition obtained by adding a curing agent, a filler, or the like to an epoxy resin, setting a semiconductor element in a mold, and sealing by a transfer molding method or the like is generally performed. It has been broken.
[0004]
In transfer molding, an internal mold release agent is usually added to the epoxy resin composition in advance so that the semiconductor sealed by molding can be removed from the mold.
[0005]
Recently, the mounting of semiconductor device packages on printed circuit boards has become increasingly dense and automated. Instead of the conventional mounting method in which lead pins are inserted into holes in the substrate, the surface on which the semiconductor device package is soldered to the substrate surface Implementation methods have become mainstream. Accordingly, the semiconductor device package has also shifted from the conventional DIP (dual in-line package) to a thin FPP (flat plastic package) suitable for high-density mounting and surface mounting. Among them, recently, TSOP, TQFP, and LQFP having a thickness of 2 mm or less have become mainstream due to advances in microfabrication technology. Therefore, it becomes more susceptible to external influences such as humidity and temperature, and reliability such as solder heat resistance, high temperature reliability and heat resistance reliability will become increasingly important in the future.
[0006]
In surface mounting, mounting is usually performed by solder reflow. In this method, semiconductor devices are placed on a substrate, these are exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher, solder previously applied to the substrate is melted, and the semiconductor device is bonded to the substrate surface. In such a mounting method, since the entire semiconductor device package is exposed to high temperature, if the moisture resistance of the encapsulating resin composition is poor, moisture absorbed will explode during solder reflow, causing cracks, Peeling occurs between the various members and the sealing material interface. Therefore, moisture resistance is very important in a semiconductor sealing resin composition.
[0007]
Furthermore, in recent years, the use of lead-free solder containing no lead has been promoted from the viewpoint of environmental protection. Lead-free solder has a high melting point, so that the reflow temperature also rises, so that higher solder heat resistance and higher adhesion to members in semiconductor devices are required.
[0008]
On the other hand, the molding material for sealing is required to have good releasability during molding. However, as described above, the sealing resin composition also needs to exhibit good adhesion to each member, and thus these are conflicting required characteristics. Until now, in order to obtain mold releasability from the mold of the epoxy resin composition, montanic ester wax or polyethylene wax has been used. However, these have good releasability, but the adhesion to the member is lowered, and the reliability of the semiconductor device is lowered. In addition, carnauba wax or the like was used as a release agent in order to improve the adhesion to the member, but the mold releasability was not so good. Therefore, there has been no mold release agent that can achieve both of the above-mentioned mold release properties and adhesiveness, and a mold release agent that can achieve both of these has been demanded.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a resin composition for encapsulating a semiconductor that has high adhesion to members in a semiconductor device and is excellent in releasability, and a semiconductor device encapsulated using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have found that by using candelilla wax and carnauba wax as mold release agents, the above-described problems can be achieved, and an epoxy resin composition and a semiconductor device that meet the purpose can be obtained. The present invention has been reached.
[0011]
That is, the present invention mainly has the following configuration. That is, “a resin composition containing an epoxy resin (A), a curing agent (B) , a filler (C), and a release agent (D), and a candelilla wax (d1) as the release agent (D) And carnauba wax (d2) . ”An epoxy resin composition for encapsulating semiconductors”.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.
[0013]
The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention contains an epoxy resin (A), a curing agent (B), a filler (C) and a release agent (D).
[0014]
In the present invention, the epoxy resin (A) is not particularly limited as long as it is a compound having two or more epoxy groups in one molecule. Specific examples thereof include a cresol novolak type epoxy resin, a phenol novolak type epoxy resin, and 4,4 ′. -Bis (2,3-epoxypropoxy) biphenyl, 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl, 4,4'-bis (2, Biphenyl such as 3-epoxypropoxy) -3,3 ′, 5,5′-tetraethylbiphenyl, 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ′, 5,5′-tetrabutylbiphenyl Type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, biphenyl novolac type epoxy resin, 1,5-di (2,3-epoxypropoxy) naphthalene, 1,6-di ( 2,3-epoxypropoxy) naphthalene, naphthalene-type epoxy resins such as naphthol aralkyl-type epoxy resin, diglycidyl ether of 3-t-butyl-2,4′-dihydroxy-3 ′, 5 ′, 6-trimethylstilbene, 3 Diglycidyl ether of t-butyl-4,4′-dihydroxy-3 ′, 5,5′-trimethylstilbene, diglycidyl of 4,4′-dihydroxy-3,3 ′, 5,5′-tetramethylstilbene Ether, stilbene type epoxy resin such as diglycidyl ether of 4,4′-dihydroxy-3,3′-di-t-butyl-6,6′-dimethylstilbene, dicyclopentadiene skeleton-containing epoxy resin, triphenylmethane type Epoxy resin, 1,4-bis (3-methyl-4-hydroxycumyl) benzene diglycidyl ether Diglycidyl ether of 4,4′-dihydroxydiphenyl ether, bisphenol type epoxy resin such as 2,2-dimethyl-5,5′-di-tert-butyl-4,4′-dihydroxydiphenyl sulfide, bisphenol A type epoxy resin Bisphenol F type epoxy resin, tetramethylbisphenol F type epoxy resin, chain aliphatic epoxy resin, alicyclic epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, spiro ring-containing epoxy resin, halogenated epoxy resin and the like. In particular, from the viewpoint of heat resistance, a cresol novolac type epoxy resin, a biphenyl type epoxy resin represented by the formula (I), and the like are preferable, and an epoxy equivalent of 500 or less, particularly 300 or less is preferable. Of these, 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3 ′, 5,5′-tetramethylbiphenyl is more preferable. Two or more of these epoxy resins can be used in combination.
[0015]
[Chemical 2]
Figure 0004788053
[0016]
In this invention, the compounding quantity of an epoxy resin (A) is 2.5 to 5.0 weight% normally with respect to all the resin compositions.
[0017]
In the present invention, the curing agent (B) is used to cure the epoxy resin (A). The type is not particularly limited as long as it can be cured by reacting with the epoxy resin (A). Specific examples thereof include novolak resins such as phenol novolak and cresol novolak, bisphenol compounds such as bisphenol A, and anhydrous maleic acid. Examples thereof include acid anhydrides such as acid, phthalic anhydride and pyromellitic anhydride, and aromatic amines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone. Among these, a curing agent having a phenolic hydroxyl group is preferable for sealing a semiconductor device because it is excellent in heat resistance, moisture resistance and storage stability. Specific examples of the curing agent having a phenolic hydroxyl group include novolak resins such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, naphthol novolak resin, tris (hydroxyphenyl) methane, 1,1,2-tris (hydroxyphenyl) ethane, 1 1,3-tris (hydroxyphenyl) propane, terpene and phenol condensation compounds, dicyclopentadiene skeleton-containing phenol resins, phenol aralkyl resins, biphenyl novolac resins, naphthol aralkyl resins, and the like. Of these, phenol aralkyl resins, phenol novolac resins, and biphenyl novolac resins are preferable. Two or more of these may be used in combination.
[0018]
In this invention, the compounding quantity of a hardening | curing agent is 2.5 to 5.0 weight% normally with respect to all the resin compositions. Furthermore, the compounding ratio of the epoxy resin (A) and the curing agent is such that the chemical equivalent ratio of the curing agent to (A) is 0.5 to 2.0, particularly 0.6 to 1 in terms of mechanical properties and moisture resistance. Preferably it is in the range of .5.
[0019]
In the present invention, a curing accelerator may be used to accelerate the curing reaction between the epoxy resin (A) and the curing agent. The curing accelerator is not particularly limited as long as it accelerates the curing reaction. For example, 2-methylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4 -Imidazole compounds such as methylimidazole and 2-heptadecylimidazole, triethylamine, benzyldimethylamine, dimethylbenzylmethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 1, Tertiary amine compounds such as 8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 and their salts, zirconium tetramethoxide, zirconium tetrapropoxide, tetrakis (acetylacetonato) zirconium, tri (acetylacetonato) a Organometallic compound and triphenylphosphine, such Miniumu, trimethylphosphine, triethylphosphine, tributylphosphine, tri (p- methylphenyl) phosphine, an organic phosphine compounds and their salts, such as tri (nonylphenyl) phosphine and the like.
[0020]
These curing accelerators may be used in combination of two or more depending on the application, and the addition amount is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin (A).
[0021]
The filler (C) in the present invention is not particularly limited, but it is preferable to use fused silica, the shape is preferably spherical, and the average particle size is preferably 10 to 30 μm. Generally, moldability such as fluidity deteriorates as the proportion of the filler (C) increases, but the deterioration of fluidity can be further suppressed by using a spherical filler. Depending on the application, two or more kinds of fillers can be used in combination, and the filler used in combination is preferably an inorganic filler, specifically, fused silica, crystalline silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesia, Examples include clay, talc, calcium silicate, titanium oxide, asbestos, and glass fiber.
[0022]
In this invention, it is necessary to contain the candelilla wax (d1) as a mold release agent (D). Candelilla wax is a plant-based natural wax obtained from candelilla grass. Candelilla wax is mainly composed of higher hydrocarbons (28 to 33 carbon atoms). In addition, free fatty acids (20 to 35 carbon atoms), free alcohols (26 to 34 carbon atoms), esters of higher fatty acids and higher alcohols. Etc. As the candelilla wax, “Purified Candelilla Wax No. 1” manufactured by Celerica Noda is commercially available.
[0023]
In the present invention, when the above-mentioned candelilla wax (d1) and carnauba wax (d2) are used in combination as the release agent (D), a synergistic effect is exhibited with respect to adhesion, and the candelilla wax (d1) is used alone. Compared to the case, better adhesion can be obtained while maintaining the releasability in a good state. Carnauba wax is a plant-based natural wax collected from the palm tree of the palm family. Carnauba wax is mainly composed of esters of higher fatty acids and higher alcohols, and also contains free alcohols, hydrocarbons and the like. As the carnauba wax, “Purified Carnauba Wax No. 1” manufactured by Celalica Noda is commercially available.
[0024]
It is preferable that the compounding quantity of a mold release agent (D) is 0.01-1.0 weight%, especially 0.1-0.5 weight% is contained in all the epoxy resin compositions. In addition, a release agent such as a thermoplastic resin such as polystyrene, a long-chain fatty acid, a metal salt of a long-chain fatty acid, an ester of a long-chain fatty acid, an amide of a long-chain fatty acid, or paraffin wax is used within a range that does not impair the effects of the present invention. You may use together more than a kind. The content is preferably 0.01 to 0.3% by weight. As a kind and ratio which use candelilla wax (d1) and carnauba wax (d2) together, for example, the ratio of 0.1 to 1 to 0.1 by weight ratio of polyethylene wax or montanic acid ester wax Is preferably added.
[0025]
The epoxy resin composition of the present invention includes various coupling agents, colorants such as carbon black and iron oxide, elastomers such as silicone rubber, styrene block copolymer, olefin polymer, modified nitrile rubber, and modified polybutadiene rubber. , And a crosslinking agent such as an organic peroxide can be optionally added.
[0026]
As a method for producing the epoxy resin composition of the present invention, for example, a method by melt kneading is preferable. After mixing various raw materials with a mixer or the like, usually at 60 to 140 ° C., for example, a Banbury mixer, kneader, roll, uniaxial or It can be manufactured by melt kneading using a known kneading method such as a twin screw extruder and a kneader. This epoxy resin composition is usually used for semiconductor encapsulation by molding from a powder or tablet state. As a method for sealing a semiconductor element, a low-pressure transfer molding method is generally used, but an injection molding method or a compression molding method is also possible. As a molding condition, for example, an epoxy resin composition is molded at a molding temperature of 150 ° C. to 200 ° C., a molding pressure of 5 to 15 MPa, a molding time of 30 to 300 seconds, and a cured product of the epoxy resin composition is manufactured. Is done. Moreover, the said molded object is further heat-processed for 2 to 15 hours at 100-200 degreeC as needed.
[0027]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but is not limited thereto.
[0028]
[ Examples 1-3, Reference Examples 1-8 , Comparative Examples 1-4]
Table 1 shows the raw materials used in the present invention. In addition, a viscosity shows ICI viscosity (150 degreeC).
[0029]
<Epoxy resin>
a1: Biphenyl type epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd. “YX4000H”, epoxy equivalent 193, viscosity 0.2 poise)
a2: Epoxy resin (Nippon Steel Chemical Co., Ltd. “YSLV-80XY”, epoxy equivalent 192, viscosity 0.08 poise)
<Filler>
Spherical fused silica with an average particle size of 25 μm <curing agent>
b1: Phenol aralkyl resin (Maywa Kasei Co., Ltd. “MEH7800SS” hydroxyl group equivalent 175, viscosity 0.7 poise)
b2: Phenonovolak resin (Maywa Kasei Co., Ltd. "H-1" hydroxyl group equivalent 106, viscosity 2.0 poise)
<Curing accelerator>
Triphenylphosphine (Kay Eye Chemicals Co., Ltd. “PP-360”)
<Coupling agent>
γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. “KBM403”)
<Colorant>
Carbon black (Mitsubishi Chemical Corporation “# 750B”)
<Release agent>
d1: Candelilla wax (Serarica Noda Co., Ltd. “refined candelilla wax No. 1”)
d2: Carnauba wax (Serarica Noda Co., Ltd. “refined carnauba wax No. 1”)
d3: Montanate ester wax (Clariant Japan Co., Ltd. “LICOWAX-E”)
d4: Oxidized polyester wax (Clariant Japan KK "LICOWAX-PED522")
[0030]
[Table 1]
Figure 0004788053
[0031]
Each component was weighed at a composition ratio (weight ratio) shown in Tables 2 and 3 and dry blended with a mixer. This was heated and kneaded for 5 minutes using a mixing roll having a roll surface temperature of 90 ° C., then cooled and pulverized to obtain an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
[0032]
Using this resin composition, a 176-pin LQFP chip having a chip size of 10 × 10 mm (outside: 24 × 24 × 1.4 mm, frame material) mounted with a simulated element under the conditions of 175 ° C. and cure time of 2 minutes by low-pressure transfer molding method : Copper) was molded, post-cured at 175 ° C. for 4 hours, and the physical properties of each resin composition were evaluated by the following physical property measurement methods.
[0033]
Adhesiveness: 20 pieces of 176 pin LQFP were molded, humidified at 85 ° C./60% RH for 168 hours, and then heat-treated in an IR reflow furnace having a maximum temperature of 260 ° C. for 2 minutes. The temperature profile of the reflow furnace is as follows: the region of 150 ° C. to 200 ° C. is 60 seconds to 100 seconds, the temperature rising rate of 200 ° C. to 260 ° C. is 1.5 to 2.5 ° C./second, and 260 ° C. to 200 ° C. The temperature lowering rate is 1.5 to 2.5 ° C./second. After the heat treatment, the silver-plated portion of the lead frame was observed with an ultrasonic flaw detector, and the area of the portion where peeling occurred was calculated as the peeling rate.
[0034]
Releasability: After the mold is sufficiently washed with melamine resin, molding of a cylinder with a diameter of 1 cm and a length of 2 cm is repeated 10 times, each time using a push-pull gauge to push the force necessary to protrude from the mold immediately after molding. And measured. The molding conditions were molding at a molding temperature of 175 ° C., a molding pressure of 7 MPa, and a molding time of 60 seconds. The material of the mold was made of super steel with no texture.
[0035]
Tables 2 and 3 show the evaluation results. As seen in Examples 1 to 3 and Reference Examples 1 to 8 in Table 2, the epoxy resin composition of the present invention containing a candelilla wax (release agent (d1)) is excellent in adhesion and release properties. ing. In addition, as seen in Examples 1 to 3 , an epoxy resin composition having excellent adhesion by using candelilla wax (release agent (d1)) and carnauba wax (release agent (d2)) in combination. Is obtained.
[0036]
[Table 2]
Figure 0004788053
[0037]
[Table 3]
Figure 0004788053
[0038]
On the other hand, in Comparative Example 1 using only carnauba wax (release agent (d2)), the adhesion is good, but sufficient release properties are not obtained. In Comparative Examples 2 to 4 using other mold release agents (d3) and (d4), the mold release property is good, but sufficient adhesion is not obtained.
[0039]
Thus, it can be seen that sufficient performance is exhibited by using candelilla wax and carnauba wax in combination as a release agent.
[0040]
【The invention's effect】
Resin-sealed mold that contains candelilla wax and carnauba wax as mold release agents, and has good adhesion to semiconductor device components during reflow mounting, and also has good mold releasability during molding An epoxy resin composition for semiconductor devices and semiconductor encapsulation is obtained.

Claims (4)

エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)充填剤(C)および、離型剤(D)を含有する樹脂組成物であって、離型剤(D)としてキャンデリラワックス(d1)とカルナウバワックス(d2)と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。A resin composition containing an epoxy resin (A), a curing agent (B) , a filler (C), and a release agent (D), wherein candelilla wax (d1) and carna are used as the release agent (D). An epoxy resin composition for encapsulating semiconductors, comprising Uba wax (d2) . 充填剤(C)の含有量が50〜96重量%であることを特徴とする請求項1に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。Content of a filler (C) is 50 to 96 weight%, The epoxy resin composition for semiconductor sealing of Claim 1 characterized by the above-mentioned. エポキシ樹脂(A)が下記一般式(I)で表されるエポキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
Figure 0004788053
The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the epoxy resin (A) contains an epoxy resin represented by the following general formula (I).
Figure 0004788053
請求項1〜3のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物によって半導体素子が封止されたことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device, wherein a semiconductor element is sealed with a cured product of the epoxy resin composition for semiconductor sealing according to claim 1 .
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