JP5226957B2 - Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置の製造において、半導体素子の封止に好適に用いられるエポキシ樹脂組成物及びそれを用いて得られる半導体装置に関する。 The present invention relates to an epoxy resin composition suitably used for sealing a semiconductor element in the manufacture of a semiconductor device and a semiconductor device obtained using the same.
近年、電子機器の小型化、薄型化に伴い、半導体装置はハンダリフロー工程を経る表面実装法を用いて実装される、表面実装型パッケージが主流となっている。 2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and thinning of electronic devices, surface mount packages in which semiconductor devices are mounted using a surface mount method that undergoes a solder reflow process have become mainstream.
表面実装型パッケージは、半導体素子をエポキシ樹脂組成物からなる封止材で封止することにより形成される。 The surface-mount package is formed by sealing a semiconductor element with a sealing material made of an epoxy resin composition.
エポキシ樹脂組成物からなる封止材で封止された表面実装型パッケージにおいては、封止材が空気中の水分を吸湿する。そして、吸湿した水分が表面実装工程におけるハンダリフロー際の高温条件下で気化膨張することにより、表面実装型パッケージにクラックを生じさせたり、半導体素子やリードフレーム等との間でハクリを生じさせるという問題があった。 In a surface mount package sealed with a sealing material made of an epoxy resin composition, the sealing material absorbs moisture in the air. Then, the moisture that has been absorbed vaporizes and expands under high-temperature conditions during solder reflow in the surface mounting process, thereby causing cracks in the surface mount package or causing peeling between the semiconductor element and the lead frame. There was a problem.
前記問題を解決する方法としては、例えば、下記特許文献１には、無機充填材を高い割合で含有するエポキシ樹脂組成物を封止材として用いて、封止材中のエポキシ樹脂成分の量を相対的に低下させることにより、封止材を構成するエポキシ樹脂組成物全体としての吸湿性を低下させる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示された、無機充填材を高い割合で含有させたエポキシ樹脂組成物は、封止成形の際の流動性が低く、得られる成形体の薄肉部に未充填部分を生じたり、成形体内部にボイドが生じたりするという未充填部分が発生するという問題があった。そして、前記未充填部分は半導体素子と封止材との剥離の原因になったり、ハンダリフローの高温条件下においてボイド内に存在する空気や水分等が膨張することによるクラック発生の原因になる。 However, the epoxy resin composition containing a high proportion of the inorganic filler disclosed in Patent Document 1 has low fluidity during sealing molding, and produces an unfilled portion in the thin portion of the resulting molded body. In addition, there is a problem that an unfilled portion in which a void is generated inside the molded body occurs. The unfilled portion causes peeling between the semiconductor element and the sealing material, and causes cracking due to expansion of air, moisture, etc. present in the void under a high temperature condition of solder reflow.
特に、近年、半導体装置における回路の高密度化に伴い、半導体装置に内蔵される端子間のピッチや搭載される半導体素子間のギャップはますます狭くなり、その形状も複雑化しているために、前記未充填部分やボイドが従来の半導体装置等に比べて、より、発生しやすくなっている。 In particular, with the recent increase in circuit density in semiconductor devices, the pitch between terminals built in semiconductor devices and the gap between mounted semiconductor elements have become increasingly narrow, and the shape has become more complex. The unfilled portions and voids are more likely to occur compared to conventional semiconductor devices and the like.
一方、近年、リフローハンダとしては環境負荷の低い、鉛フリーハンダが用いられてきている。鉛フリーハンダは、鉛含有ハンダに比べて融点が高いために、ハンダリフローの温度が、鉛含有ハンダに比べて１０〜３０℃程度も高く設定される。従って、このような、従来よりも高い温度で行われるハンダリフロー工程においては、クラック等がさらに生じやすくなっている。 On the other hand, in recent years, lead-free solder having a low environmental load has been used as the reflow solder. Since lead-free solder has a higher melting point than lead-containing solder, the solder reflow temperature is set as high as about 10 to 30 ° C. compared to lead-containing solder. Therefore, in such a solder reflow process performed at a higher temperature than conventional, cracks and the like are more likely to occur.
本発明は、前記従来技術の問題点に鑑み、半導体素子の封止に用いられるエポキシ樹脂組成物であって、ハンダリフロー工程において生じるクラックの発生を抑制することができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれから得られる半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention is an epoxy resin composition used for sealing a semiconductor element, and can suppress generation of cracks that occur in a solder reflow process. It is an object to provide a product and a semiconductor device obtained therefrom.
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、フェノール樹脂、及び無機充填材を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂中に下記式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂を含有し、かつ、前記フェノール樹脂中に下記式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂を含有することを特徴とするものである。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation containing an epoxy resin, a phenol resin, and an inorganic filler, and is represented by the following formula (1) in the epoxy resin. And a phenol resin having a skeleton represented by the following formula (2) in the phenol resin.
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、前記式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂及び前記式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂を含有することにより、封止成形の際の高い充填性を維持でき、また、半導体素子やリードフレーム等に対する高い密着性も維持することができる。その結果として、ハンダリフローの際に半導体装置に発生するクラックの発生を低減させることができる。 In the epoxy resin composition of the present invention, by containing an epoxy resin having a skeleton represented by the above formula (1) and a phenol resin having a skeleton represented by the above formula (2), it is high at the time of sealing molding. Fillability can be maintained, and high adhesion to semiconductor elements, lead frames, and the like can be maintained. As a result, it is possible to reduce the occurrence of cracks that occur in the semiconductor device during solder reflow.
また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂全量中の前記式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂の含有割合が２０〜５０質量％であることが好ましい。このような含有割合で前記式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂を含有させることにより、高い充填性を維持しながら、半導体素子等との密着性をより高めることができ、その結果、ハンダリフローの際のクラックの発生をより低減させることができる。 Moreover, it is preferable that the content rate of the epoxy resin which has the frame | skeleton shown by said Formula (1) in the epoxy resin whole quantity contained in the epoxy resin composition for semiconductor sealing of this invention is 20-50 mass%. By containing the epoxy resin having the skeleton represented by the formula (1) at such a content ratio, it is possible to further improve the adhesion with a semiconductor element or the like while maintaining high filling properties, Generation of cracks during solder reflow can be further reduced.
また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に含有されるフェノール樹脂成分全量中の前記式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂の含有割合が５０〜１００質量％であることが好ましい。このような含有割合で前記式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂を含有させることにより、さらに高い充填性が得られ、その結果、前記クラックの発生をより低減させることができる。 Moreover, it is preferable that the content rate of the phenol resin which has the frame | skeleton shown by said Formula (2) in the phenol resin component whole quantity contained in the epoxy resin composition for semiconductor sealing of this invention is 50-100 mass%. . By containing the phenol resin having the skeleton represented by the formula (2) at such a content ratio, higher filling properties can be obtained, and as a result, the occurrence of the cracks can be further reduced.
また、前記無機充填材の含有割合が８７質量％以上であることが好ましい。このような含有割合で無機充填材を含有させることにより、得られる封止材の吸湿性をより低下させることができ、その結果、前記クラックの発生をより低減させることができる。 Moreover, it is preferable that the content rate of the said inorganic filler is 87 mass% or more. By including the inorganic filler in such a content ratio, the hygroscopicity of the obtained sealing material can be further reduced, and as a result, the occurrence of the cracks can be further reduced.
そして、本発明の半導体装置は前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とするものである。このような半導体装置はハンダリフローによる表面実装の際にクラックが生じにくいものである。 And the semiconductor device of this invention is characterized by sealing a semiconductor element using the said epoxy resin composition for semiconductor sealing. Such a semiconductor device is less prone to cracks during surface mounting by solder reflow.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、半導体素子の封止の際において、高い充填性を備える。従って、ハンダリフローの際にパッケージクラックが発生しにくい半導体装置を得ることができる。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention has high fillability when encapsulating a semiconductor element. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device in which package cracks are unlikely to occur during solder reflow.
以下に本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically described below.
本発明で用いられるエポキシ樹脂は、必須成分として前記式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂（以下、式（１）のエポキシ樹脂とも呼ぶ）を含有するものである。 The epoxy resin used in the present invention contains an epoxy resin having a skeleton represented by the above formula (1) as an essential component (hereinafter also referred to as an epoxy resin of the formula (1)).
前記式（１）のエポキシ樹脂は、前記式（２）のフェノール樹脂と組み合わせて用いることにより、半導体素子やリードフレームに対する密着性を高め、その結果、得られる半導体装置のハンダリフローの際に生じるクラックの発生を抑制することができる。 The epoxy resin of the formula (1) is used in combination with the phenol resin of the formula (2), thereby improving the adhesion to a semiconductor element and a lead frame, and as a result, occurs during solder reflow of the obtained semiconductor device. Generation of cracks can be suppressed.
式（１）のエポキシ樹脂のエポキシ当量としては、２６５〜２８５ｇ／ｅｑの範囲であることが好ましい。 The epoxy equivalent of the epoxy resin of formula (1) is preferably in the range of 265 to 285 g / eq.
前記式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂としては、市販品として、例えば、日本化薬（株）製のＮＣ３０００が挙げられる。 Examples of the epoxy resin having a skeleton represented by the formula (1) include NC3000 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. as a commercial product.
エポキシ樹脂全量に対する前記式（１）のエポキシ樹脂の含有割合としては、２０〜５０質量％、さらには２０〜３０質量％であることが、高い充填性を維持しながら、上記クラックの発生を充分に抑制することができる点から好ましい。 The content ratio of the epoxy resin of the formula (1) with respect to the total amount of the epoxy resin is 20 to 50% by mass, and more preferably 20 to 30% by mass, while sufficiently maintaining the high filling property. It is preferable from the viewpoint of being able to be suppressed.
前記式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂と組み合わせて用いられるその他のエポキシ樹脂としては、従来から知られたエポキシ樹脂が特に限定なく用いられる。その具体例としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂などを用いることができる。これらは単独でも、２種以上を組み合わせて用いてもよい。 As other epoxy resins used in combination with the epoxy resin having a skeleton represented by the formula (1), conventionally known epoxy resins are used without particular limitation. Specific examples thereof include, for example, biphenyl type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, bisphenol type epoxy resins, stilbene type epoxy resins, triphenolmethane type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins, and naphthol types. An epoxy resin, a naphthalene type epoxy resin, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明のエポキシ樹脂組成物全量中のエポキシ樹脂の含有割合は、２〜１５質量％、さらには５〜１５質量％であることが好ましい。 It is preferable that the content rate of the epoxy resin in the epoxy resin composition whole quantity of this invention is 2-15 mass%, Furthermore, it is preferable that it is 5-15 mass%.
本発明で用いられるフェノール樹脂はエポキシ樹脂を硬化させるための硬化剤であり、必須成分として前記式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂（以下、式（２）のフェノール樹脂とも呼ぶ）を含有するものである。 The phenol resin used in the present invention is a curing agent for curing an epoxy resin, and a phenol resin having a skeleton represented by the formula (2) as an essential component (hereinafter also referred to as a phenol resin of the formula (2)). It contains.
前記式（２）のフェノール樹脂は、上記式（１）のエポキシ樹脂と併用することにより、半導体素子等との高い密着性を維持しながら、成形時の充填性に優れたエポキシ樹脂組成物が得られる。その結果、得られる半導体装置のハンダリフローの際に生じるクラックの発生を抑制することができる。 The phenol resin of the formula (2) is an epoxy resin composition excellent in filling property at the time of molding while maintaining high adhesion with a semiconductor element or the like by using in combination with the epoxy resin of the formula (1). can get. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks that occur during solder reflow of the resulting semiconductor device.
式（２）のフェノール樹脂の水酸基当量としては、１５０〜１７０ｇ／ｅｑの範囲であることが好ましい。 The hydroxyl group equivalent of the phenol resin of formula (2) is preferably in the range of 150 to 170 g / eq.
前記式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂としては、市販品として、例えば、大日本インキ化学工業（株）製のＣＺ−２５６Ａが挙げられる。 Examples of the phenol resin having a skeleton represented by the formula (2) include CZ-256A manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc. as a commercially available product.
前記式（２）のフェノール樹脂のフェノール樹脂全量中の含有割合としては、５０〜１００質量％、さらには５０〜８０質量％であることが、充填性により優れたエポキシ樹脂組成物が得られ、得られる半導体装置のハンダリフローの際に生じるクラックの発生を充分に抑制することができる点から好ましい。 The content ratio of the phenol resin of the formula (2) in the total amount of phenol resin is 50 to 100% by mass, and further 50 to 80% by mass, and an epoxy resin composition excellent in filling property is obtained. This is preferable from the viewpoint that generation of cracks occurring during solder reflow of the obtained semiconductor device can be sufficiently suppressed.
前記式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂と組み合わせて用いられるその他のフェノール樹脂としては、エポキシ樹脂の硬化剤として従来から知られたフェノール樹脂が特に限定なく用いられる。具体例としては、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、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等の各種多価フェノール化合物あるいはナフトール化合物等が挙げられる。 As the other phenol resin used in combination with the phenol resin having a skeleton represented by the formula (2), a phenol resin conventionally known as a curing agent for an epoxy resin is used without particular limitation. Specific examples include various polyhydric phenol compounds such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, phenol aralkyl resin, and naphthol aralkyl resin, or naphthol compounds.
本発明のエポキシ樹脂組成物に配合されるフェノール樹脂成分の割合は特に限定されないが、全エポキシ樹脂に対する配合割合で全エポキシ樹脂／全フェノール樹脂＝０．５〜１．５（当量比）、好ましくは０．８〜１．２であることが好ましい。このような配合割合で配合した場合には、充分にエポキシ樹脂を硬化させることができる。 The ratio of the phenol resin component to be blended in the epoxy resin composition of the present invention is not particularly limited, but the total epoxy resin / total phenol resin = 0.5 to 1.5 (equivalent ratio), preferably in the blend ratio with respect to the total epoxy resin. Is preferably 0.8 to 1.2. When blended in such a blending ratio, the epoxy resin can be sufficiently cured.
なお、本発明の樹脂組成物は硬化反応を促進させるために、硬化促進剤を含有することが好ましい。硬化促進剤としてはエポキシ樹脂成分とフェノール樹脂成分との硬化反応を促進することができるものであれば特に限定なく用いることができる。具体的には、例えば、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートやトリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフィン等の有機ホスフィン化合物、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミンなどの三級アミン類、２−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−フェニルイミダゾールなどのイミダゾール類等が挙げられる。硬化促進剤は全樹脂成分（エポキシ樹脂成分とフェノール樹脂成分との合計量）に対して０．１〜５質量％配合するのが好ましい。硬化促進剤の配合割合が前記範囲の場合には、成形時の樹脂の流動性を充分維持しながら、硬化促進効果を充分に高めることができる。 The resin composition of the present invention preferably contains a curing accelerator in order to accelerate the curing reaction. Any curing accelerator can be used without particular limitation as long as it can accelerate the curing reaction between the epoxy resin component and the phenol resin component. Specifically, for example, organic phosphine compounds such as tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, triphenylphosphine, tributylphosphine, trimethylphosphine, 1,8-diaza-bicyclo (5,4,0) undecene-7, triethylenediamine And tertiary amines such as benzyldimethylamine, and imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole and 2-phenylimidazole. The curing accelerator is preferably blended in an amount of 0.1 to 5% by mass with respect to all resin components (total amount of epoxy resin component and phenol resin component). When the blending ratio of the curing accelerator is within the above range, the curing acceleration effect can be sufficiently enhanced while sufficiently maintaining the fluidity of the resin during molding.
本発明のエポキシ樹脂組成物は無機充填材を含有する。前記無機充填材の含有割合としては、エポキシ樹脂組成物の全量に対して８０〜９３質量％、さらには、８５〜９３質量％、好ましくは８７〜９３質量％程度であることが好ましい。無機充填材を含有することにより、エポキシ樹脂組成物全体としての吸湿性を低下させることができる。その結果、ハンダリフローの際のクラックの発生をさらに抑制することができる。前記配合割合がエポキシ樹脂組成物の全体量に対して多すぎる場合には、樹脂の成形流動性が低下しパッケージの未充填箇所が生じやすくなり、また、エポキシ樹脂組成物の粘度が増大して封止材料中に空気の混入が生じやすく、そのため内部にボイドなどが生じてハンダリフロー時にパッケージにクラックが発生しやすくなる。また、前記配合割合が少なすぎる場合にはエポキシ樹脂組成物の吸湿性を充分に低下させることができず、ハンダリフロー時にパッケージにクラックが発生しやすくなる。 The epoxy resin composition of the present invention contains an inorganic filler. As a content rate of the said inorganic filler, it is 80-93 mass% with respect to the whole quantity of an epoxy resin composition, Furthermore, 85-93 mass%, It is preferable that it is about 87-93 mass%. By containing an inorganic filler, the hygroscopicity as the whole epoxy resin composition can be reduced. As a result, generation of cracks during solder reflow can be further suppressed. When the blending ratio is too large with respect to the total amount of the epoxy resin composition, the molding fluidity of the resin is lowered and the unfilled portion of the package is likely to occur, and the viscosity of the epoxy resin composition is increased. Air is likely to be mixed in the sealing material, so that voids and the like are generated inside, and cracks are likely to occur in the package during solder reflow. Moreover, when there are too few said mixture ratios, the hygroscopic property of an epoxy resin composition cannot fully be reduced, and it becomes easy to generate | occur | produce a crack in a package at the time of solder reflow.
前記無機充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素等の従来からエポキシ樹脂組成物の無機充填材として用いられているものを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中ではシリカを用いることが好ましい。 As said inorganic filler, what was conventionally used as an inorganic filler of an epoxy resin composition, such as a fused silica, a crystalline silica, an alumina, silicon nitride, can be used, for example. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, silica is preferably used.
また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記以外の成分として、本発明の目的とする所望の特性を阻害しない範囲で従来公知の添加剤、例えば離型剤、シランカップリング剤、着色剤、難燃剤、難燃助剤、流動改質剤、滑剤等を必要に応じて添加してもよい。 In addition, the epoxy resin composition of the present invention includes, as components other than those described above, conventionally known additives such as a mold release agent, a silane coupling agent, and a colorant as long as the desired characteristics of the present invention are not impaired. A flame retardant, a flame retardant aid, a flow modifier, a lubricant and the like may be added as necessary.
前記離型剤としては、例えばカルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸、カルボシキル基含有ポリオレフィン等が好ましく用いられる。 As the mold release agent, for example, carnauba wax, stearic acid, montanic acid, carboxyl group-containing polyolefin and the like are preferably used.
また、前記シランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が好ましく用いられる。 As the silane coupling agent, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, and the like are preferably used.
また、前記着色剤としてはカーボンブラック等が好ましく用いられる。 As the colorant, carbon black or the like is preferably used.
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製するにあたっては、エポキシ樹脂成分、フェノール樹脂成分、無機充填材及びその他の成分を所定の量配合し、ミキサーやブレンダーなどで均一に混合した後、ニーダーやロール等で加熱しながら混練する。そして、混練後に、冷却固化し、粉砕して粉状に形成してもよい。前記混練時の温度としては、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の組成にもよるが、９０〜１１５℃程度で溶融混練することが好ましい。 In preparing the epoxy resin composition of the present invention, a predetermined amount of the epoxy resin component, the phenol resin component, the inorganic filler and other components are blended and mixed uniformly with a mixer, a blender, etc., and then a kneader, a roll, etc. Knead while heating at. Then, after kneading, it may be cooled and solidified, and pulverized to form a powder. The temperature at the time of kneading is preferably about 90 to 115 ° C. by melt kneading although it depends on the composition of the epoxy resin and the phenol resin.
前記のようにして得られた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装置を製造するにあたっては、リードフレームや基板等に半導体素子を搭載した後、これを前記エポキシ樹脂組成物で封止する。この封止にはトランスファー成形（トランスファーモールド）等を採用することができ、半導体素子を搭載したリードフレームや基板等を金型内のキャビティに配置した後、キャビティに上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を充填し、これを加熱して硬化させて封止を形成するものである。このトランスファー成形を採用した場合の金型の温度は１７０〜１８０℃、成形時間は３０〜１２０秒に設定することができるが、金型の温度や成形時間及びその他の成形条件は、従来の封止成形と同様に設定することができ、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の材料の種類や製造される半導体装置の種類によって適宜設定変更できる。 In manufacturing a semiconductor device using the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention obtained as described above, after mounting a semiconductor element on a lead frame, a substrate or the like, this is used as the epoxy resin composition. Seal with. For this sealing, transfer molding (transfer molding) or the like can be adopted. After placing a lead frame or a substrate mounted with a semiconductor element in a cavity in a mold, the above-described epoxy resin for semiconductor sealing is placed in the cavity. The composition is filled, and this is heated and cured to form a seal. When this transfer molding is adopted, the mold temperature can be set to 170 to 180 ° C., and the molding time can be set to 30 to 120 seconds. However, the mold temperature, molding time and other molding conditions are the same as those of the conventional sealing. The setting can be made in the same manner as that of the fixed molding, and the setting can be changed as appropriate depending on the type of material of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and the type of semiconductor device to be manufactured.
以下に、本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Examples The present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
表１に示すような配合割合（質量％）で、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填材、シランカップリング剤、カルナバワックス、カーボンブラック、硬化促進剤をブレンダーで３０分間混合し均一化した後、８０℃に加熱した２本ロールで溶融混練し、冷却後粉砕機で粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を調製した。
なお、実施例及び比較例においては次の原材料を用いた。
After blending the epoxy resin, phenol resin, inorganic filler, silane coupling agent, carnauba wax, carbon black, and curing accelerator for 30 minutes in a blender at a blending ratio (mass%) as shown in Table 1, It melt-kneaded with the two rolls heated at 80 degreeC, and it grind | pulverized with the grinder after cooling, and prepared the epoxy resin composition for semiconductor sealing.
In the examples and comparative examples, the following raw materials were used.
・式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂：日本化薬（株）製のＮＣ３０００（エポキシ当量２７７ｇ／ｅｑ）
・ビフェニル型エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン（株）製のＹＸ４０００Ｈ（エポキシ当量１９６ｇ／ｅｑ）
・ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂：住友化学工業（株）製ＥＳＣＮ１９５ＸＬ（エポキシ当量１９５ｇ／ｅｑ）
・式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂：大日本インキ化学工業（株）製のＣＺ−２５６Ａ（水酸基当量１６０ｇ／ｅｑ）
・フェノールアラルキル樹脂：三井化学（株）製のＸＬ−２２５（水酸基当量１７６ｇ／ｅｑ）
・無機充填材：電気化学工業（株）製ＦＢ８２０（シリカ）
・シランカップリング剤：信越化学工業（株）製ＫＢＭ４０３（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）
・カルナバワックス：大日化学（株）製Ｆ１−１００
・カーボンブラック：三菱化学（株）製４０Ｂ
・ 硬化促進剤：北興化学工業（株）トリフェニルホスフィン
Epoxy resin having a skeleton represented by formula (1): NC3000 (epoxy equivalent 277 g / eq) manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
Biphenyl type epoxy resin: YX4000H (epoxy equivalent 196 g / eq) manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.
O-cresol novolac epoxy resin: ESCN195XL (epoxy equivalent 195 g / eq) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
-Phenolic resin having a skeleton represented by the formula (2): CZ-256A (hydroxyl equivalent: 160 g / eq) manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.
Phenol aralkyl resin: XL-225 (hydroxyl equivalent 176 g / eq) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
Inorganic filler: FB820 (silica) manufactured by Electrochemical Industry Co., Ltd.
Silane coupling agent: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM403 (γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)
Carnauba wax: F1-100 manufactured by Dainichi Chemical Co., Ltd.
・ Carbon black: 40B manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
・ Curing accelerator: Triphenylphosphine, Hokuko Chemical Co., Ltd.
上記のように調製した各組成物を用いて、以下に示す方法により評価を行った。
［スパイラルフロー流動性］
ＡＳＴＭ Ｄ３１２３に準じたスパイラルフロー測定金型を用いて、下記成形条件により流動距離（ｃｍ）を測定した。
（成形条件）
金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、成形時間９０秒間、後硬化１７５℃／６時間
［充填性］
充填性１：
Ｃｕリードフレームに寸法８×９×０．４（ｍｍ）のテスト用チップを銀ペーストを用いて搭載した外形寸法１４×１４×１．０（ｍｍ）の１２８ｐｉｎＴＱＦＰ（Ｔhin Ｑuad Ｆlat Ｐackage）のパッケージを各エポキシ樹脂組成物を用いて上記成形条件でトランスファー成形により封止成形し、評価用試料を作製した。
そして、実体顕微鏡にて、径が０．１ｍｍ以上の未充填ボイドの数を確認し、試験パッケージ数（２０個）に対する未充填ボイドが発生したパッケージ数を評価した。
充填性２：
充填性１で評価したパッケージを、軟Ｘ線装置にて撮影した写真により未充填ボイドの径を計測し、その最大値（ｍｍ）にて評価した。
Using each composition prepared as described above, the evaluation was performed by the following method.
[Spiral flow fluidity]
The flow distance (cm) was measured under the following molding conditions using a spiral flow measurement mold according to ASTM D3123.
(Molding condition)
Mold temperature 175 ° C., injection pressure 6.9 MPa, molding time 90 seconds, post-curing 175 ° C./6 hours [fillability]
Fillability 1:
A package of 128 pin TQFP (Thin Quad Flat Package) with external dimensions of 14 x 14 x 1.0 (mm), in which a test chip with dimensions of 8 x 9 x 0.4 (mm) is mounted on a Cu lead frame using silver paste Each epoxy resin composition was encapsulated by transfer molding under the above molding conditions to prepare a sample for evaluation.
Then, the number of unfilled voids having a diameter of 0.1 mm or more was confirmed with a stereomicroscope, and the number of unfilled voids with respect to the number of test packages (20) was evaluated.
Fillability 2:
The diameter of an unfilled void was measured from a photograph taken with a soft X-ray apparatus, and the maximum value (mm) of the package evaluated with the fillability 1 was evaluated.
［耐リフロークラック性］
Ｃｕリードフレームに８×９×０．４ｍｍのテスト用チップを銀ペーストにより搭載した外形寸法２８×２８×３．２ｍｍの１６０ｐｉｎＱＦＰ（Ｑuad Ｆlat Ｐackage）のパッケージを各エポキシ樹脂組成物を用いて上記成形条件でトランスファー成形することにより封止成形し、評価用試料を作製した。
次に、前記評価用試料を温度８５℃、湿度８５％の条件で７２時間、９６時間、１６８時間でそれぞれ吸湿処理した後、ＩＲリフロー装置により２６０℃、１０秒間の条件でリフロー処理を行なった。そして、評価用試料１０個中のパッケージクラックが発生したパッケージの数を数えた。
[Reflow crack resistance]
A 160 pin QFP (Quad Flat Package) package having an outer dimension of 28 × 28 × 3.2 mm, in which a test chip of 8 × 9 × 0.4 mm is mounted on a Cu lead frame with silver paste, is molded using each epoxy resin composition. Sealing molding was performed by transfer molding under conditions to prepare a sample for evaluation.
Next, the sample for evaluation was subjected to moisture absorption treatment at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85% for 72 hours, 96 hours, and 168 hours, respectively, and then subjected to a reflow treatment at 260 ° C. for 10 seconds using an IR reflow apparatus. . And the number of the packages which the package crack generate | occur | produced in 10 samples for evaluation was counted.
結果を表１に示す。 The results are shown in Table 1.
表１の結果より、式（１）のエポキシ樹脂及び式（２）のフェノール樹脂を含有する実施例１〜６のエポキシ樹脂組成物は、式（１）のエポキシ樹脂又は式（２）のフェノール樹脂のいずれか一方、または、両方を含有しない比較例１〜４のエポキシ樹脂組成物に比べて、充填性及び耐リフロークラック性のいずれにおいても優れていることが分かる。 From the result of Table 1, the epoxy resin composition of Examples 1-6 containing the epoxy resin of Formula (1) and the phenol resin of Formula (2) is the epoxy resin of Formula (1) or the phenol of Formula (2). It turns out that it is excellent in both filling property and reflow crack resistance compared with the epoxy resin composition of Comparative Examples 1-4 which does not contain any one or both of resin.
また、エポキシ樹脂全量中の式（１）のエポキシ樹脂の含有割合が低い（１３質量％）実施例４、及び高い（８３質量％）実施例５のエポキシ樹脂組成物は充填性及び耐リフロークラック性は実施例１〜３のエポキシ樹脂組成物に比べてやや劣っていた。 In addition, the epoxy resin composition of Example 4 in which the content of the epoxy resin of the formula (1) in the total amount of the epoxy resin is low (13% by mass) and high (83% by mass) in Example 5 is filled and reflow crack resistant. The property was slightly inferior to the epoxy resin compositions of Examples 1 to 3.
さらに、フェノール樹脂全量中の式（２）のフェノール樹脂の含有割合が低い（３５質量％）実施例６のエポキシ樹脂組成物も充填性及び耐リフロークラック性は実施例１〜３のエポキシ樹脂組成物に比べてやや劣っていた。 Furthermore, the epoxy resin composition of Example 6 has a low content (35% by mass) of the phenol resin of the formula (2) in the total amount of the phenol resin. It was slightly inferior to things.
Claims (2)
前記エポキシ樹脂中に下記式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂を含有し、かつ、前記フェノール樹脂中に下記式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂を含有し、
エポキシ樹脂全量中の前記式（１）で示される骨格を有するエポキシ樹脂の含有割合が２０〜５０質量％であり、
フェノール樹脂全量中の前記式（２）で示される骨格を有するフェノール樹脂の含有割合が５０〜１００質量％であり、
前記無機充填材の含有割合が８７質量％以上であることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（ｎは１〜５の整数を示す）
（ｍは１〜４の整数を示す） An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation containing an epoxy resin, a phenol resin, and an inorganic filler,
Containing an epoxy resin having a skeleton represented by the following formula (1) in the epoxy resin, and containing a phenol resin having a skeleton represented by the following formula (2) in the phenol resin;
The content ratio of the epoxy resin having the skeleton represented by the formula (1) in the total amount of the epoxy resin is 20 to 50% by mass,
Content of the phenol resin having a skeleton represented by the formula in the phenol resin total amount (2) is Ri 50-100% by mass,
A content ratio of the inorganic filler is 87% by mass or more, and an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
(N represents an integer of 1 to 5)
(M represents an integer of 1 to 4)
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