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JPS6325011B2 - - Google Patents
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JPS6325011B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6325011B2
JPS6325011B2 JP19161785A JP19161785A JPS6325011B2 JP S6325011 B2 JPS6325011 B2 JP S6325011B2 JP 19161785 A JP19161785 A JP 19161785A JP 19161785 A JP19161785 A JP 19161785A JP S6325011 B2 JPS6325011 B2 JP S6325011B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
resin
ppm
less
epoxy
Prior art date
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Expired
Application number
JP19161785A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6253326A (en
Inventor
Tetsuo Yoshida
Kazutoshi Tomyoshi
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP19161785A priority Critical patent/JPS6253326A/en
Publication of JPS6253326A publication Critical patent/JPS6253326A/en
Publication of JPS6325011B2 publication Critical patent/JPS6325011B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は特に半導体装置封止用等として好適に
用いられるエポキシ樹脂組成物に関するものであ
る。 従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 エポキシ樹脂成形材料は、一般に他の熱硬化性
樹脂に比べて、電気特性、機械特性、接着性、耐
湿性等に優れており、かつ、成形時低圧でも充分
な流動性を有しており、インサート物を変形させ
たり、傷付けることがないなどの特性を保持して
いるため、信頼性の高い電気絶縁材料として、
IC、LSI、ダイオード、トランジスター、抵抗器
等の電子部品の封止や含浸などに巾広く利用され
ている。 従来、このエポキシ樹脂成形材料の代表的な硬
化剤として、酸無水物、芳香族アミン、ノボラツ
ク型フエノール樹脂等が挙げられ、これらのうち
でも、ノボラツク型フエノール樹脂を硬化剤とし
たエポキシ樹脂成形材料は、他の硬化剤を使用し
たエポキシ樹脂成形材料に比べて、耐湿性、信頼
性、成形性などの点において最も優れ、かつ、毒
性がなく安価であるという特徴を有しているため
に、IC、LSI、ダイオード、トランジスター等の
半導体装置の樹脂封止材料として広く用いられて
いる。 しかしながら、ノボラツク型フエノール樹脂を
硬化剤としたエポキシ樹脂成形材料は高温での電
気特性が悪いため、これを用いて動作温度が80℃
以上になるMOS型半導体装置を封止した場合、
この封止装置は電極間にリーク電流が流れ、正常
な半導体特性を示さなくなるとか、又、ICを樹
脂封止し、高温高湿度下での劣化試験を行なうと
チツプの配線に使用しているアルミニウム線が短
時間で腐食し、断線が発生する等の欠点を有して
いる。 このため、エポキシ樹脂組成物を構成するエポ
キシ樹脂、硬化剤は勿論のこと、その他の各種成
分についても種々検討され、硬化促進剤としても
有機ホスフイン化合物を使用したエポキシ樹脂組
成物が、他の触媒イミダゾール、第3級アミン等
を使用した場合に比べて、高温高湿時の耐湿特性
及び高温時の電気特性が改良されるなどの理由の
ため、半導体封止用などのエポキシ樹脂組成物の
成分として多く使用されているが、更に耐湿性、
高温電気特性に優れたエポキシ樹脂組成物が望ま
れる。 本発明は上記事情に鑑みなされたもので、優れ
た耐湿性、高温電気特性を有するエポキシ樹脂組
成物を提供することを目的とする。 問題点を解決するための手段及び作用 本発明者らは、上記目的を達成すべく、種々検
討を行なつた結果、まずエポキシ樹脂組成物を半
導体封止用として使用した場合にみられる耐湿
性、高温電気特性の劣る原因を以下のイ,ロの様
に考えた。 イ 半導体封止用として高温電気特性の劣る原因 封止樹脂中に微量のイオン性不純物や極性物質
が含まれていると、これらが高温雰囲気において
活発化し、動き易くなる。更に封止樹脂は半導体
素子の表面に直接に接しているが、半導体素子に
電界が発生した場合、素子に接している樹脂部分
では電界の作用によりイオン性不純物や極性物質
の動き易さが促進され、素子と樹脂との界面にお
いて樹脂の特性劣化が生じる。このため、素子の
電極間にリーク電流が生じ、ひいてはシヨート現
象を発生し、ついには素子が正常な半導体特性を
示さなくなる。 ロ 高温高湿雰囲気下に放置されたICのアルミ
ニウム配線の腐食の原因 (i) 封止用樹脂と素子、リードフレームとの接
着性が悪い場合には、高温高湿雰囲気下にお
いて、素子とリードフレームとの界面に水分
が浸透し素子まで到達する。この水分によ
り、エポキシ樹脂組成物の硬化物から、微量
の水溶性物質、例えば、塩素、ナトリウム、
有機酸等のイオン性不純物や極性基を持つた
未反応物が溶出され、半導体素子表面に到達
してアルミニウム配線を腐食させる。 (ii) 半導体装置のエポキシ樹脂組成物の硬化物
が吸湿性、透水性を有しているため、高温高
湿雰囲気下で外部からの水分が硬化物を通つ
て内部に浸透し、半導体素子の表面に到達す
る。以下(i)と同様にしてアルミニウム配線を
腐食させる。 そこで、本発明者らは、硬化剤としてノボラツ
ク型フエノール樹脂を使用することにより従来の
エポキシ樹脂組成物にみられる優れた利点を生か
し、しかも上記イ,ロに基づく耐湿性、高温電気
特性の低下原因を可及的になくしたエポキシ樹脂
組成物につき鋭意検討を行なつた結果、エポキシ
樹脂組成物中のイオン性あるいは極性の不純物を
減少すること、このためには、とりわけエポキシ
樹脂中の有機酸、塩素イオン及び加水分解性塩素
の量とフエノール樹脂中の有機酸及び遊離のNa,
Clの量、フリーのフエノール量を減少すること、
また、エポキシ樹脂のエポキシ当量、エポキシ樹
脂のエポキシ基aとフエノール樹脂のフエノール
性水酸基bとのモル比(a/b)を調整し、フエ
ノール樹脂の軟化点を調整すること、しかも、前
記エポキシ樹脂、フエノール樹脂に特定の有機ホ
スフイン化合物、即ちリン原子に直接結合したカ
ルボニル基を有する化合物を特定量添加併用する
ことにより、硬化特性、高温時の電気特性、耐湿
特性に優れ、その結果、高温高湿下で長時間にわ
たつて放置してもアルミニウム線が腐食せず、断
線も起らず、しかも成形作業性に優れ、長期の保
存安定性の高いエポキシ樹脂組成物が得られるこ
とを知見し、本発明を完成するに至つたものであ
る。 従つて、本発明は、 (1) 有機酸の含有量が100ppm以下、塩素イオン
の含有量が2ppm以下、加水分解性塩素の含有
量が500ppm以下、エポキシ当量が180〜230の
クレゾールノボラツクエポキシ樹脂、 (2) 軟化点が80〜120℃、有機酸の含有量が
100ppm以下、遊離のNa,Clが2ppm以下、フ
リーのフエノールが1%以下で、上記エポキシ
樹脂のエポキシ基aとフエノール樹脂のフエノ
ール性水酸基bとのモル比(a/b)が0.8〜
1.5の範囲に調整された配合量のノボラツク型
フエノール樹脂、 (3) リン原子に直接結合したカルボニル基を有
し、エポキシ樹脂とフエノール樹脂との合計量
100重量部当り0.4〜5重量部の配合量の有機ホ
スフイン化合物、 (4) 必要により硬化促進剤、 (5) 無機充填剤 を含有するエポキシ樹脂組成物を提供するもので
ある。 以下、本発明を更に詳しく説明する。 まず、本発明の組成物を構成する(1)のエポキシ
樹脂は、平均構造式 で示されるクレゾールノボラツクエポキシ樹脂で
ある。この場合、このエポキシ樹脂としては、そ
の中に含まれる有機酸含有量が100ppm以下、よ
り好ましくは20ppm以下、塩素イオンが2ppm以
下、より好ましくは1ppm以下、加水分解性の塩
素の含有量が500ppm以下、より好ましくは
300ppm以下、エポキシ当量が180〜230、より好
ましくは180〜210のものを用いる必要があり、こ
れらの条件が1つでも満足しないと耐湿性が劣悪
となる。 なお、上述したノボラツク型エポキシ樹脂は必
要により他のエポキシ樹脂、例えばグリシジルエ
ーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エ
ポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、
脂環式エポキシ樹脂、これらのハロゲン化エポキ
シ樹脂などと併用することができる。この場合、
これら他のエポキシ樹脂もその有機酸量、全塩素
量を少なくすることが好ましい。また、これら他
のエポキシ樹脂の使用量はノボラツク型エポキシ
樹脂100重量部に対し50重量部以下とすることが
好ましい。 なおまた、上述した(1)成分の使用にあたつて、
モノエポキシ化合物を適宜併用することは差支え
なく、このモノエポキシ化合物としてはスチレン
オキシド、シクロヘキセンオキシド、プロピレン
オキシド、メチルグリシジルエーテル、エチルグ
リシジルエーテル、フエニルグリシジルエーテ
ル、アリルグリシジルエーテル、オクチレンオキ
シド、ドデセンオキシドなどが例示される。 また、本発明の硬化剤として使用する(2)のノボ
ラツク型フエノール樹脂は、平均構造式 で示されるフエノールとホルマリンとを酸触媒を
用いて反応させて得られるノボラツク型フエノー
ル樹脂であるが、前記したクレゾールノボラツク
エポキシ樹脂と同様に、半導体の耐湿性の点から
このノボラツク型フエノール樹脂中の遊離のNa,
Clを2ppm以下とする必要がある。また、これに
含まれるモノマーのフエノール、即ちフリーのフ
エノールの量が1%を越えると、上記耐湿性に悪
影響を及ぼす他に、この組成物で成形品を作る
時、成形品にボイド、末充填、ひげ等の欠陥が発
生するため、上記フリーのフエノールの量は1%
以下にする必要がある。更に、このノボラツク型
フエノール樹脂製造時に残存している微量のホル
ムアルデヒドのカニツアロ反応によつて生じる蟻
酸などの有機酸の量も半導体の耐湿性の点から
100ppm以下とする必要がある。更に、ノボラツ
ク型フエノール樹脂の軟化点が80℃未満になると
Tgが低くなり、このため耐熱性が悪くなり、ま
た軟化点が120℃を越えるとエポキシ樹脂組成物
の溶融粘度が高くなつて作業性に劣り、いずれの
場合も耐湿性が劣悪となるので、ノボラツク型フ
エノール樹脂の軟化点は80〜120℃とする必要が
ある。 なお、ノボラツク型フエノール樹脂中の遊離の
Na,Clのより好ましい範囲は2ppm以下、フリー
のフエノールの量のより好ましい範囲は0.3%以
下、有機酸の量のより好ましい範囲は30ppm以
下、ノボラツク型フエノール樹脂の軟化点のより
好ましい範囲は90〜110℃であり、上記範囲に調
整することにより本発明の目的をより確実に発揮
することができる。 更に、本発明のノボラツク型フエノール樹脂に
加えて、フエノール−フルフラール樹脂、レゾル
シン−ホルムアルデヒド樹脂、これらのオルガノ
ポリシロキサン変性フエノール樹脂、天然樹脂変
性フエノール樹脂、油変性フエノール樹脂などを
適宜併用しても差支えない。 本発明においては、上述したエポキシ樹脂、フ
エノール樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物にリ
ン原子に直接カルボニル基が結合した下記一般式 で示される有機ホスフイン化合物を添加するもの
であり、この種の有機ホスフイン化合物を使用し
たことにより、耐湿性が数段向上するものであ
る。 この場合、本発明に用いる有機ホスフイン化合
物としては、ベンゾイルジフエニルホスフイン、
トリベンゾイルホスフインなどのベンゾイルホス
フイン、トリス(フエニルカーバモイル)ホスフ
インなどのカーバモイルホスフイン等が挙げら
れ、これらの1種又は2種以上が使用される。こ
れらの中では特にベンゾイルホスフイン、カーバ
モイルホスフインが好ましい。これら有機ホスフ
イン化合物の添加量は、上記(1)のエポキシ樹脂と
(2)のフエノール樹脂との合計量100重量部当り0.4
〜5重量部、好ましくは0.8〜2.0重量部とするも
のであり、この配合量において本発明の目的に対
し優れた効果が発揮される。 本発明のエポキシ樹脂組成物には、更に必要に
より(4)の硬化促進剤を添加するもので、(4)の硬化
促進剤としてはトリフエニルホスフイン、トリシ
クロヘキシルホスフイン、トリブチルホスフイ
ン、メチルジフエニルホスフイン、1,2−ビス
(ジフエニルホスフイノ)エタン、ビス(ジフエ
ニルホスフイノ)メタンなどの有機ホスフイン化
合物、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウ
ンデセン−7などの第3級アミン類、イミダゾー
ル類などを使用することができるが、特にはトリ
フエニルホスフインを使用することが望ましい。
その配合量は、(1)のエポキシ樹脂と(2)のフエノー
ル樹脂との合計量100重量部当り0.5〜3、特に
0.8〜2重量部とすることが好ましい。 本発明において使用する(5)の無機充填剤として
は、例えば石英粉末、アルミナ粉末、タルク、ガ
ラス繊維、三酸化アンチモンなどが挙げられ、こ
れらの中で石英粉末が最も好ましい。 この石英粉末は、非結晶性、結晶性のいずれで
あつても、これらの混合物であつてもよく、また
天然、合成のいずれであつてもよいが、エポキシ
樹脂組成物をVLSIメモリ用の半導体装置につい
てα線対策を行なう時に使用する場合には、ウラ
ン、トリウムなどの含有量の少ない粉末状や球形
の合成石英を用いることが好ましく、更には
SiO2含有量が98%以上の結晶性又はSiO2を一度
溶融させた溶融石英等が好ましい。 無機充填剤として石英粉末を使用する場合の石
英粉末の好ましい平均粒子径の範囲は1〜30μm、
より好ましい範囲は5〜20μmであり、又、石英
粉末の配合量を上記(1)のエポキシ樹脂と(2)のフエ
ノール樹脂との合計量100重量部当り200〜500重
量部、より好ましくは230〜400重量部とすること
が望ましい。上記粒径分布を有する石英粉末は硅
石又は硅石を溶融したものを粉砕し、分級するこ
とによつて得ることができ、球形シリカは硅石又
は合成石英を粉砕したものを酸水素炎中で処理す
ることにより得ることができ、必要に応じて分級
を行ない粒度調製することができる。 本発明の組成物には、更に必要によりその目
的、用途などに応じ、各種の添加剤を配合するこ
とができる。例えば、ワツクス類、ステアリン酸
などの脂肪酸及びその金属塩等の離型剤、カーボ
ンブラツク等の顔料、染料、難燃化剤、表面処理
剤(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン等)、老化防止剤、シリコーン系の可撓性付与
剤、その他の添加剤を配合することは差支えな
い。 本発明の組成物は、上述した成分の所用量を均
一に撹拌、混合し、予め70〜95℃に加熱してある
ロール、ニーダーなどにより混練、冷却し、粉砕
するなどの方法で得ることができる。なお、成分
の配合順序に特に制限はない。 本発明のエポキシ樹脂組成物は、IC、LSI、ト
ランジスタ、サイリスタ、ダイオード等の半導体
装置の封止用、プリント回路板の製造などに使用
される。なお、半導体装置の封止を行なう場合
は、従来より採用されている成形法、例えばトラ
ンスフア成形、インジエクシヨン成形、注型法な
どを採用して行なうことができる。この場合、エ
ポキシ樹脂組成物の成形温度は150〜180℃、ポス
トキユアーは150〜180℃で2〜16時間行なうこと
が好ましい。 発明の効果 以上説明したように、本発明はエポキシ樹脂
と、硬化剤としてフエノール樹脂と、本発明に係
る有機ホスフイン化合物と、無機充填剤とを含有
するエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂
として有機酸の含有量が100ppm以下、塩素イオ
ンの含有量が2ppm以下、加水分解性塩素の含有
量が500ppm以下、エポキシ当量が180〜230のク
レゾールノボラツクエポキシ樹脂を使用し、フエ
ノール樹脂として軟化点が80〜120℃、有機酸の
含有量が100ppm以下、遊離のNa,Clが2ppm以
下、フリーのフエノールが1%以下のノボラツク
型フエノール樹脂を使用すると共に、該エポキシ
樹脂のエポキシ基aと、該フエノール樹脂のフエ
ノール性水酸基bとのモル比(a/b)を0.8〜
1.5の範囲に調整し、更に、リン原子に直接結合
したカルボニル基を有する有機ホスフイン化合物
を該エポキシ樹脂と該フエノール樹脂との合計量
100重量部当り0.4〜5重量部添加したことによ
り、耐湿性、高温電気特性に優れ、半導体装置封
止用等として好適に用いられるエポキシ樹脂組成
物が得られるものである。 以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的
に説明するが、本発明は下記の実施例に制限され
るものではない。 〔実施例1〜3、比較例1〜3〕 エポキシ当量196のクレゾールノボラツクエポ
キシ樹脂(塩素イオン1ppm、加水分解性塩素
300ppm、有機酸含有量20ppm)66.2重量部、軟
化点100℃のノボラツク型フエノール樹脂(有機
酸含有量10ppm、Naイオン、Clイオン各々
1ppm、フリーのフエノール0.1%)33.8重量部、
三酸化アンチモン30重量部、溶融石英230重量部、
カルナバワツクス1重量部、カーボンブラツク1
重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン1重量部に、第1表に示される種類・量の
カーバモイルホスフイン又はベンゾイルホスフイ
ンと硬化促進剤とを加えて成る組成物を充分に混
合した後、加熱ロールで混練し、次いで冷却して
から粉砕してエポキシ樹脂組成物(実施例1〜
3)を得た。 また、比較のためにカーバモイルホスフイン、
又はベンゾイルホスフインなどの本発明に係る有
機ホスフイン化合物を使用しない以外は、上記エ
ポキシ組成物と同様の組成、作成条件にてエポキ
シ樹脂組成物(比較例1〜3)を得た。 これらのエポキシ樹脂組成物につき、以下のA
〜Cの諸試験を行なつた。 A 体積抵抗率の測定 成形温度175℃、成形圧力70Kg/cm2、成形時間
2分の条件で成形して直径7cm、厚さ2mmの円板
を作り、これを180℃で4時間ポストキユアーし
たテストピースについて、150℃の加熱時におけ
る値をJIS−K6911に準じて測定した。 B 耐湿特性の測定 上記Aと同様の成形条件、ポストキユア条件で
得た直径5cm、厚み3mmの円板を120℃水蒸気中
に500時間保持した後、JIS−K6911に準じて誘電
正接(1kHz)を測定した。 C Al腐食テスト チツプにAl配線をおこなつている14ピンICを
トランスフアー成形材にて100個成形し、成形品
を180℃、4時間ポストキユアし、その後10℃の
水蒸気中に500時間放置し、アルミニウム配線の
断線を検出して不良判定を行なつた。 以上の諸試験の結果を第1表に示す。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an epoxy resin composition particularly suitable for use in encapsulating semiconductor devices. Problems to be Solved by the Prior Art and the Invention Epoxy resin molding materials generally have superior electrical properties, mechanical properties, adhesive properties, moisture resistance, etc., compared to other thermosetting resins, and It has sufficient fluidity even at low pressures and maintains characteristics such as not deforming or damaging inserts, so it is used as a highly reliable electrical insulation material.
It is widely used for sealing and impregnating electronic components such as ICs, LSIs, diodes, transistors, and resistors. Conventionally, typical curing agents for this epoxy resin molding material include acid anhydrides, aromatic amines, novolac type phenolic resins, etc. Among these, epoxy resin molding materials using novolak type phenolic resin as a curing agent Compared to epoxy resin molding materials that use other curing agents, it has the characteristics of being the best in terms of moisture resistance, reliability, moldability, etc., as well as being non-toxic and inexpensive. Widely used as a resin encapsulation material for semiconductor devices such as ICs, LSIs, diodes, and transistors. However, epoxy resin molding materials that use novolac-type phenolic resin as a curing agent have poor electrical properties at high temperatures, so using this material can reduce the operating temperature to 80°C.
When encapsulating a MOS type semiconductor device with the above characteristics,
This sealing device is used for chip wiring because leakage current flows between the electrodes, causing the chip to no longer exhibit normal semiconductor characteristics. The disadvantages include that the aluminum wire corrodes in a short period of time, causing wire breakage. For this reason, not only the epoxy resin and curing agent constituting the epoxy resin composition, but also various other components have been investigated, and epoxy resin compositions that use organic phosphine compounds as curing accelerators have been developed using other catalysts. It is a component of epoxy resin compositions for semiconductor encapsulation, etc., for reasons such as improved moisture resistance at high temperatures and high humidity and electrical properties at high temperatures compared to when imidazole, tertiary amines, etc. are used. It is often used as a moisture resistant,
Epoxy resin compositions with excellent high-temperature electrical properties are desired. The present invention was made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an epoxy resin composition having excellent moisture resistance and high-temperature electrical properties. Means and Effects for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have conducted various studies and found that the moisture resistance observed when an epoxy resin composition is used for semiconductor encapsulation. We considered the reasons for the poor high-temperature electrical characteristics as shown in A and B below. B. Cause of poor high-temperature electrical properties for semiconductor encapsulation If the encapsulation resin contains trace amounts of ionic impurities or polar substances, these become active and move easily in a high-temperature atmosphere. Furthermore, the sealing resin is in direct contact with the surface of the semiconductor element, but when an electric field is generated on the semiconductor element, the action of the electric field promotes the movement of ionic impurities and polar substances in the resin part that is in contact with the element. As a result, the characteristics of the resin deteriorate at the interface between the element and the resin. As a result, a leakage current occurs between the electrodes of the device, which in turn causes a shoot phenomenon, and eventually the device no longer exhibits normal semiconductor characteristics. (b) Causes of corrosion of aluminum wiring of ICs left in a high temperature and high humidity atmosphere (i) If the adhesiveness between the encapsulating resin and the element and lead frame is poor, Moisture penetrates the interface with the frame and reaches the element. This moisture causes trace amounts of water-soluble substances such as chlorine, sodium, etc. to be removed from the cured epoxy resin composition.
Ionic impurities such as organic acids and unreacted substances with polar groups are eluted, reach the surface of the semiconductor element, and corrode the aluminum wiring. (ii) Since the cured product of the epoxy resin composition for semiconductor devices has hygroscopicity and water permeability, moisture from the outside penetrates into the interior through the cured product in a high-temperature, high-humidity atmosphere, causing damage to the semiconductor device. reach the surface. The aluminum wiring is corroded in the same manner as in (i) below. Therefore, the present inventors have utilized the excellent advantages found in conventional epoxy resin compositions by using a novolac type phenolic resin as a curing agent, while also reducing the moisture resistance and high-temperature electrical properties based on the above (a) and (b). As a result of intensive research into epoxy resin compositions that eliminate these causes as much as possible, we found that it is important to reduce ionic or polar impurities in epoxy resin compositions, and to achieve this goal, it is especially important to reduce the amount of organic acids in epoxy resins. , the amount of chlorine ions and hydrolyzable chlorine, organic acids and free Na in the phenolic resin,
reducing the amount of Cl, the amount of free phenol,
Further, the epoxy equivalent of the epoxy resin, the molar ratio (a/b) of the epoxy group a of the epoxy resin and the phenolic hydroxyl group b of the phenolic resin are adjusted, and the softening point of the phenolic resin is adjusted. By adding and using a specific amount of a specific organic phosphine compound, that is, a compound having a carbonyl group directly bonded to a phosphorus atom, to a phenol resin, it has excellent curing properties, electrical properties at high temperatures, and moisture resistance properties, and as a result, high temperature and high temperature resistance properties are achieved. It was discovered that an epoxy resin composition that does not corrode or break the aluminum wire even if left in a humid environment for a long time, has excellent moldability, and has high long-term storage stability. , which led to the completion of the present invention. Therefore, the present invention provides: (1) a cresol novolac epoxy having an organic acid content of 100 ppm or less, a chlorine ion content of 2 ppm or less, a hydrolyzable chlorine content of 500 ppm or less, and an epoxy equivalent of 180 to 230; Resin, (2) Softening point is 80~120℃, organic acid content is
100 ppm or less, free Na, Cl is 2 ppm or less, free phenol is 1% or less, and the molar ratio (a/b) of the epoxy group a of the epoxy resin and the phenolic hydroxyl group b of the phenolic resin is 0.8 to
Novolac type phenolic resin with a blending amount adjusted within the range of 1.5, (3) having a carbonyl group directly bonded to a phosphorus atom, and the total amount of epoxy resin and phenolic resin
The present invention provides an epoxy resin composition containing an organic phosphine compound in an amount of 0.4 to 5 parts by weight per 100 parts by weight, (4) a curing accelerator if necessary, and (5) an inorganic filler. The present invention will be explained in more detail below. First, the epoxy resin (1) constituting the composition of the present invention has an average structural formula of This is a cresol novolak epoxy resin shown by In this case, the epoxy resin contains organic acid content of 100 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, chlorine ion content of 2 ppm or less, more preferably 1 ppm or less, and hydrolyzable chlorine content of 500 ppm or less. The following, more preferably
It is necessary to use one with an epoxy equivalent of 300 ppm or less and an epoxy equivalent of 180 to 230, more preferably 180 to 210. If even one of these conditions is not satisfied, the moisture resistance will be poor. In addition, the above-mentioned novolak type epoxy resin may be used with other epoxy resins, such as glycidyl ether type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidyl amine type epoxy resin,
It can be used in combination with alicyclic epoxy resins, these halogenated epoxy resins, and the like. in this case,
It is also preferable to reduce the organic acid content and total chlorine content of these other epoxy resins. Further, the amount of these other epoxy resins used is preferably 50 parts by weight or less per 100 parts by weight of the novolak type epoxy resin. Furthermore, when using the above-mentioned component (1),
There is no problem in using a monoepoxy compound as appropriate, and examples of the monoepoxy compound include styrene oxide, cyclohexene oxide, propylene oxide, methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, octylene oxide, and dodecene. Examples include oxides. In addition, the novolak type phenolic resin (2) used as the curing agent of the present invention has an average structural formula of This novolak type phenolic resin is obtained by reacting the phenol represented by the formula with formalin using an acid catalyst.Similar to the above-mentioned cresol novolak epoxy resin, this novolak type phenolic resin is free Na,
It is necessary to keep Cl below 2ppm. In addition, if the monomer phenol contained in this composition, that is, the amount of free phenol, exceeds 1%, in addition to having a negative effect on the moisture resistance, when molded products are made with this composition, voids and end-filling may occur in the molded products. , because defects such as whiskers occur, the amount of free phenol mentioned above is 1%.
It is necessary to do the following. Furthermore, the amount of organic acids such as formic acid produced by the Cannitzaro reaction of trace amounts of formaldehyde remaining during the production of this novolac type phenolic resin is also important from the viewpoint of moisture resistance of semiconductors.
Must be 100ppm or less. Furthermore, if the softening point of novolak type phenolic resin becomes less than 80℃,
The Tg will be low, which will result in poor heat resistance, and if the softening point exceeds 120°C, the melt viscosity of the epoxy resin composition will increase, resulting in poor workability, and in both cases, moisture resistance will be poor. The softening point of the novolac type phenolic resin must be 80 to 120°C. In addition, free
A more preferable range for Na and Cl is 2 ppm or less, a more preferable range for the amount of free phenol is 0.3% or less, a more preferable range for the amount of organic acid is 30 ppm or less, and a more preferable range for the softening point of the novolak type phenolic resin is 90%. ~110°C, and by adjusting the temperature within the above range, the object of the present invention can be more reliably achieved. Furthermore, in addition to the novolak type phenolic resin of the present invention, phenol-furfural resin, resorcinol-formaldehyde resin, these organopolysiloxane-modified phenolic resins, natural resin-modified phenolic resins, oil-modified phenolic resins, etc. may be used in combination as appropriate. do not have. In the present invention, an epoxy resin composition containing the above-mentioned epoxy resin or phenol resin has the following general formula in which a carbonyl group is directly bonded to a phosphorus atom. By adding an organic phosphine compound shown in the following, the moisture resistance is improved by several steps. In this case, the organic phosphine compounds used in the present invention include benzoyldiphenylphosphine,
Examples include benzoylphosphine such as tribenzoylphosphine, carbamoylphosphine such as tris(phenylcarbamoyl)phosphine, and one or more of these may be used. Among these, benzoylphosphine and carbamoylphosphine are particularly preferred. The amount of these organic phosphine compounds added is the same as the epoxy resin in (1) above.
0.4 per 100 parts by weight of the total amount of (2) and phenolic resin
The amount is 5 parts by weight, preferably 0.8 to 2.0 parts by weight, and excellent effects for the purpose of the present invention are exhibited at this amount. The curing accelerator (4) is further added to the epoxy resin composition of the present invention, if necessary. Examples of the curing accelerator (4) include triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, tributylphosphine, methyl Organic phosphine compounds such as diphenylphosphine, 1,2-bis(diphenylphosphino)ethane, and bis(diphenylphosphino)methane; Although tertiary amines, imidazoles, etc. can be used, it is particularly desirable to use triphenylphosphine.
The blending amount is 0.5 to 3 per 100 parts by weight of the epoxy resin (1) and the phenol resin (2), especially
The amount is preferably 0.8 to 2 parts by weight. Examples of the inorganic filler (5) used in the present invention include quartz powder, alumina powder, talc, glass fiber, and antimony trioxide, and among these, quartz powder is most preferred. This quartz powder may be either amorphous or crystalline, or a mixture thereof, and may be natural or synthetic. When using equipment to protect against alpha rays, it is preferable to use powdered or spherical synthetic quartz with low content of uranium, thorium, etc.
Crystalline material with a SiO 2 content of 98% or more or fused quartz in which SiO 2 is once melted is preferable. When using quartz powder as an inorganic filler, the preferred average particle diameter range of quartz powder is 1 to 30 μm;
A more preferable range is 5 to 20 μm, and the amount of quartz powder blended is 200 to 500 parts by weight, more preferably 230 parts by weight, per 100 parts by weight of the epoxy resin in (1) and the phenol resin in (2) above. It is desirable to set it to 400 parts by weight. Quartz powder having the above particle size distribution can be obtained by crushing and classifying silica or fused silica, and spherical silica can be obtained by crushing silica or synthetic quartz and treating it in an oxyhydrogen flame. The particle size can be adjusted by classification if necessary. The composition of the present invention may further contain various additives depending on its purpose, use, etc., if necessary. For example, waxes, mold release agents such as fatty acids such as stearic acid and their metal salts, pigments such as carbon black, dyes, flame retardants, surface treatment agents (γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, etc.), aging There is no problem in blending an inhibitor, a silicone-based flexibility imparting agent, and other additives. The composition of the present invention can be obtained by a method such as uniformly stirring and mixing the required amounts of the above-mentioned components, kneading with a roll or kneader preheated to 70 to 95°C, cooling, and pulverizing. can. Note that there is no particular restriction on the order of blending the components. The epoxy resin composition of the present invention is used for sealing semiconductor devices such as ICs, LSIs, transistors, thyristors, and diodes, and for manufacturing printed circuit boards. In the case of sealing the semiconductor device, conventionally used molding methods such as transfer molding, injection molding, and casting can be used. In this case, the molding temperature of the epoxy resin composition is preferably 150 to 180°C, and the post-curing is preferably carried out at 150 to 180°C for 2 to 16 hours. Effects of the Invention As explained above, the present invention provides an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a phenol resin as a curing agent, an organic phosphine compound according to the present invention, and an inorganic filler. We use a cresol novolac epoxy resin with a content of 100 ppm or less, a chlorine ion content of 2 ppm or less, a hydrolyzable chlorine content of 500 ppm or less, and an epoxy equivalent of 180 to 230, and a softening point of 80 as a phenolic resin. ~120°C, using a novolak type phenolic resin with an organic acid content of 100 ppm or less, free Na and Cl content of 2 ppm or less, and free phenol of 1% or less, and the epoxy group a of the epoxy resin and the phenol. The molar ratio (a/b) of the resin to the phenolic hydroxyl group b is 0.8 to
1.5, and further add an organic phosphine compound having a carbonyl group directly bonded to a phosphorus atom in the total amount of the epoxy resin and the phenolic resin.
By adding 0.4 to 5 parts by weight per 100 parts by weight, an epoxy resin composition can be obtained which has excellent moisture resistance and high-temperature electrical properties and is suitably used for encapsulating semiconductor devices. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained by showing examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. [Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 3] Cresol novolak epoxy resin with an epoxy equivalent of 196 (chlorine ion 1 ppm, hydrolyzable chlorine
300ppm, organic acid content 20ppm) 66.2 parts by weight, novolac type phenolic resin with a softening point of 100℃ (organic acid content 10ppm, Na ion, Cl ion each)
1ppm, free phenol 0.1%) 33.8 parts by weight,
30 parts by weight of antimony trioxide, 230 parts by weight of fused quartz,
1 part by weight of carnauba wax, 1 part of carbon black
Thoroughly mix a composition consisting of 1 part by weight of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, carbamoylphosphine or benzoylphosphine of the type and amount shown in Table 1, and a curing accelerator. After that, the epoxy resin compositions (Examples 1-
3) was obtained. Also, for comparison, carbamoylphosphine,
Alternatively, epoxy resin compositions (Comparative Examples 1 to 3) were obtained under the same composition and preparation conditions as the above-mentioned epoxy compositions, except that an organic phosphine compound according to the present invention such as benzoylphosphine was not used. Regarding these epoxy resin compositions, the following A
-C tests were conducted. A. Measurement of volume resistivity A test in which a disk with a diameter of 7 cm and a thickness of 2 mm was made by molding at a molding temperature of 175°C, a molding pressure of 70 Kg/cm 2 , and a molding time of 2 minutes, and this was post-cured at 180°C for 4 hours. The value of the piece when heated at 150°C was measured according to JIS-K6911. B. Measurement of moisture resistance characteristics A disk with a diameter of 5 cm and a thickness of 3 mm obtained under the same molding and post-curing conditions as in A above was held in steam at 120°C for 500 hours, and then the dielectric loss tangent (1kHz) was measured according to JIS-K6911. It was measured. C Al corrosion test 100 14-pin ICs with Al wiring on the chip were molded using transfer molding material, the molded products were post-cured at 180℃ for 4 hours, and then left in steam at 10℃ for 500 hours. , a failure was determined by detecting a break in the aluminum wiring. The results of the above tests are shown in Table 1.

〔実施例4,5、比較例4〜10〕[Examples 4 and 5, Comparative Examples 4 to 10]

実施例1において使用したクレゾールノボラツ
クエポキシ樹脂、ノボラツク型フエノール樹脂の
純度を第2表に示されるものとしたほかは実施例
1と同一の添加剤、配合比及び製造条件にてエポ
キシ樹脂組成物(実施例4,5及び比較例4〜
10)を作り、上記CのAl腐食テスト及び下記の
Dの成形不良率試験を行なつた。 D 成形不良率の測定 トランスフアー成形機で100個取りの14PIN IC
用金型を用いて10シヨツト成形し、この時の外観
不良率(ボイド、未充てん、スネークアイ等の不
良)を測定した。 以上C,Dの試験結果を第2表に示す。
An epoxy resin composition was prepared using the same additives, blending ratio, and manufacturing conditions as in Example 1, except that the purity of the cresol novolac epoxy resin and novolac type phenol resin used in Example 1 was as shown in Table 2. (Examples 4 and 5 and Comparative Example 4~
10) was made and subjected to the Al corrosion test in C above and the molding failure rate test in D below. D Measurement of molding defect rate 14PIN IC made of 100 pieces with a transfer molding machine
Ten shots were molded using the mold, and the appearance defect rate (defects such as voids, unfilled areas, snake eyes, etc.) was measured. The test results for C and D above are shown in Table 2.

【表】【table】

〔実施例6〜8、比較例11,12〕[Examples 6 to 8, Comparative Examples 11 and 12]

実施例1において使用したノボラツク型フエノ
ール樹脂の軟化点を第3表に示されるものとした
ほかは実施例1と同様の条件にてエポキシ樹脂組
成物(実施例6〜8、比較例11,12)を作り、前
記Dの成型不良率及び二次転移温度Tg下記Eの
スパイラルフローの測定を行なつた。 E スパイラルフロー EMMI規格に準じた金型を用い、175℃、70
Kg/cm2の条件で測定した。 以上の測定結果を第3表に示す。
Epoxy resin compositions (Examples 6 to 8, Comparative Examples 11 and 12 ), and the molding failure rate of D, the secondary transition temperature Tg, and the spiral flow of E below were measured. E Spiral Flow Using a mold that complies with EMMI standards, 175℃, 70
Measured under the condition of Kg/ cm2 . The above measurement results are shown in Table 3.

〔実施例9〜11、比較例13,14〕[Examples 9 to 11, Comparative Examples 13 and 14]

実施例3のトリス(フエニルカルバモイル)ホ
スフインの配合量のみを変えてエポキシ樹脂組成
物(実施例9〜11、比較例13,14)を作り、前述
のC,D,Eの試験を行ない、第4表に示す結果
を得た。
Epoxy resin compositions (Examples 9 to 11, Comparative Examples 13 and 14) were made by changing only the amount of tris(phenylcarbamoyl)phosphine in Example 3, and the above-mentioned tests C, D, and E were conducted. The results shown in Table 4 were obtained.

【表】 第4表の結果から、トリス(フエニルカルバモ
イル)ホスフイン(本発明に係る有機ホスフイン
化合物)の量が少なすぎるとAl腐食への改良が
みられず、また多すぎるとスパイラルフローが短
くなり、Al腐食率、成形不良率が共に増加する
が、本発明の範囲を満足する配合量の場合には、
Al腐食率、成形不良率が共に良好なエポキシ樹
脂組成物が得られることが確認された。
[Table] From the results in Table 4, it is clear that if the amount of tris(phenylcarbamoyl)phosphine (organophosphine compound according to the present invention) is too small, no improvement in Al corrosion will be observed, and if it is too large, the spiral flow will be shortened. Therefore, both the Al corrosion rate and the molding defect rate increase, but in the case of a blending amount that satisfies the scope of the present invention,
It was confirmed that an epoxy resin composition with good Al corrosion rate and molding defect rate could be obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エポキシ樹脂と、硬化剤としてフエノール樹
脂と、無機充填剤とを含有するエポキシ樹脂組成
物において、エポキシ樹脂として有機酸の含有量
が100ppm以下、塩素イオンの含有量が2ppm以
下、加水分解性塩素の含有量が500ppm以下、エ
ポキシ当量が180〜230のクレゾールノボラツクエ
ポキシ樹脂を使用し、フエノール樹脂として軟化
点が80〜120℃、有機酸の含有量が100ppm以下、
遊離のNa,Clが2ppm以下、フリーのフエノール
が1%以下のノボラツク型フエノール樹脂を使用
すると共に、該エポキシ樹脂のエポキシ基aと、
該フエノール樹脂のフエノール性水酸基bとのモ
ル比(a/b)を0.8〜1.5の範囲に調整し、更に
リン原子に直接結合したカルボニル基を有する有
機ホスフイン化合物を該エポキシ樹脂と該フエノ
ール樹脂との合計量100重量部当り0.4〜5重量部
添加したことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 2 該有機ホスフイン化合物として、ベンゾイル
ホスフイン又はカーバモイルホスフインを使用し
た特許請求の範囲第1項記載の組成物。 3 無機充填剤として、石英粉末をエポキシ樹脂
とフエノール樹脂との合計量100重量部当り200〜
500重量部使用した特許請求の範囲第1項又は第
2項記載の組成物。
[Claims] 1. An epoxy resin composition containing an epoxy resin, a phenolic resin as a hardening agent, and an inorganic filler, wherein the epoxy resin has an organic acid content of 100 ppm or less and a chlorine ion content of 2 ppm. Below, a cresol novolac epoxy resin with a hydrolyzable chlorine content of 500 ppm or less and an epoxy equivalent of 180 to 230 is used, a phenol resin with a softening point of 80 to 120°C, and an organic acid content of 100 ppm or less.
In addition to using a novolac type phenolic resin with free Na and Cl of 2 ppm or less and free phenol of 1% or less, the epoxy group a of the epoxy resin,
The molar ratio (a/b) of the phenolic hydroxyl group b of the phenolic resin is adjusted to a range of 0.8 to 1.5, and an organic phosphine compound having a carbonyl group directly bonded to a phosphorus atom is added to the epoxy resin and the phenolic resin. An epoxy resin composition characterized in that 0.4 to 5 parts by weight are added per 100 parts by weight of the total amount. 2. The composition according to claim 1, wherein benzoylphosphine or carbamoylphosphine is used as the organic phosphine compound. 3. As an inorganic filler, quartz powder is used in an amount of 200 to 100 parts by weight of the total amount of epoxy resin and phenol resin.
500 parts by weight of the composition according to claim 1 or 2.
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