JPH04370137A - Epoxy resin composition for sealing semiconductor - Google Patents
Epoxy resin composition for sealing semiconductorInfo
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- JPH04370137A JPH04370137A JP14708091A JP14708091A JPH04370137A JP H04370137 A JPH04370137 A JP H04370137A JP 14708091 A JP14708091 A JP 14708091A JP 14708091 A JP14708091 A JP 14708091A JP H04370137 A JPH04370137 A JP H04370137A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は半田付け工程で生じるパ
ッケージクラックの問題を解消する、すなわち半田耐熱
性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation that eliminates the problem of package cracks occurring during the soldering process, that is, has excellent solder heat resistance.
【0002】0002
【従来の技術】エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特
性、接着性などに優れており、さらに配合処方により種
々の特性が付与できるため、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。たとえば、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
封止が行われているが、近年では経済性、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中心
になっている。[Prior art] Epoxy resins have excellent heat resistance, moisture resistance, electrical properties, adhesive properties, etc., and can be given various properties depending on the formulation, so they are used as industrial materials such as paints, adhesives, and electrical insulation materials. has been done. For example, as methods for encapsulating electronic circuit components such as semiconductor devices, hermetic seals using metals and ceramics, and resin encapsulation using phenolic resins, silicone resins, epoxy resins, etc., have traditionally been used. In view of the balance of physical properties, resin sealing using epoxy resin has become the main method.
【0003】特に最近ではプリント基板への部品実装に
おいて高密度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”に代り、基板表面
に部品を半田付けする“表面実装方式”が盛んになって
きた。それに伴い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TSOP(シン・スモール・アウトライ
ン・パッケージ)やQFP(クワッド・フラット・パッ
ケージ)に移行しつつある。Particularly recently, higher density mounting of components on printed circuit boards has been progressing, and instead of the conventional "insertion mounting method" in which lead pins are inserted into holes in the board, a "surface mounting method" in which components are soldered to the surface of the board is being used. ``mounting method'' has become popular. Along with this, packages are also shifting from the conventional DIP (dual inline package) to thin TSOP (thin small outline package) and QFP (quad flat package), which are suitable for high-density mounting and surface mounting. .
【0004】表面実装方式への移行に伴い、従来あまり
問題にならなかった半田付け工程が大きな問題になって
きた。従来のピン挿入実装方式では半田付け工程はリー
ド部が部分的に加熱されるだけであったが、表面実装方
式ではパッケージ全体が熱媒に浸され加熱される。表面
実装方式における半田付け方法としては半田浴浸漬、不
活性液体の飽和蒸気や赤外線によって加熱する半田リフ
ロー法などが用いられるが、いずれの方法でもパッケー
ジ全体が210〜270℃の高温に加熱されることにな
る。そのため従来の封止樹脂で封止したパッケージは、
半田付け時に樹脂部分にクラックが発生し、信頼性が低
下して製品として使用できないという問題がおきていた
。[0004] With the shift to the surface mounting method, the soldering process, which did not pose much of a problem in the past, has become a major problem. In the conventional pin insertion mounting method, only the leads are partially heated during the soldering process, but in the surface mounting method, the entire package is immersed in a heating medium and heated. Soldering methods used in the surface mount method include immersion in a solder bath, saturated vapor of an inert liquid, and a solder reflow method in which heating is performed using infrared rays, but in either method, the entire package is heated to a high temperature of 210 to 270 degrees Celsius. It turns out. Therefore, packages sealed with conventional sealing resin,
There was a problem that cracks occurred in the resin part during soldering, reducing reliability and making it unusable as a product.
【0005】半田付け工程におけるクラックの発生は、
後硬化してから実装工程の間までに吸湿した水分が半田
付け加熱時に爆発的に水蒸気化、膨脹することに起因す
るといわれており、その対策として封止用樹脂の改良が
種々検討されている。[0005] The occurrence of cracks in the soldering process is
This is said to be caused by moisture absorbed between post-curing and the mounting process that explosively turns into water vapor and expands during soldering heat, and various improvements to the sealing resin are being considered as countermeasures. .
【0006】従来はエポキシ樹脂にオルソクレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂、硬化剤にフェノールノボラッ
ク樹脂を用い、無機充填材として平均粒径10〜20μ
mの破砕状非晶性シリカを用いるのが一般的であったが
、表面実装時の加熱によりクラックが発生する問題を回
避できなかった。そこで、半田付け工程におけるクラッ
クの発生を抑える目的で、エポキシ樹脂にビフェニル骨
格を有するエポキシ樹脂を用い、無機充填材として平均
粒径12μm以下の破砕状非晶性シリカと平均粒径40
μm以下の球状非晶性シリカとを組み合わせて用いる方
法(特開平2−99514号公報)などが提案されてい
る。Conventionally, an orthocresol novolac type epoxy resin was used as the epoxy resin, a phenol novolac resin was used as the curing agent, and an average particle size of 10 to 20 μm was used as the inorganic filler.
Although it has been common to use crushed amorphous silica of 200 m, it has not been possible to avoid the problem of cracks occurring due to heating during surface mounting. Therefore, in order to suppress the occurrence of cracks during the soldering process, an epoxy resin having a biphenyl skeleton was used as the epoxy resin, and crushed amorphous silica with an average particle size of 40 μm or less was used as an inorganic filler.
A method using a combination of spherical amorphous silica with a particle size of μm or less (Japanese Patent Application Laid-open No. 2-99514) has been proposed.
【0007】しかし、これら種々の方法で改良された樹
脂も、それぞれ半田付け時のクラックに対してある程度
効果をあげてきているようであるが、その半田耐熱性は
まだ十分ではなく、パッケージ外部にクラックが発生し
なくとも半導体素子表面と封止材との間に剥離が生じ耐
湿信頼性が低下する問題も重要になってきた。[0007] However, although the resins improved by these various methods seem to be effective to some extent in preventing cracks during soldering, their soldering heat resistance is still insufficient, and they do not cause damage to the outside of the package. The problem of deterioration of moisture resistance reliability due to peeling between the surface of the semiconductor element and the sealing material has also become important even if no cracks occur.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る半田付け工程で生じるパッケージクラックの問題を解
消する、すなわち半田耐熱性に優れる半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation that eliminates the problem of package cracks occurring in the soldering process, that is, has excellent solder heat resistance.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定のエ
ポキシ樹脂と特定の形状、粒径の無機充填材、特定の熱
可塑性エラストマーを配合することにより、上記の課題
を解決し、目的に合致したエポキシ樹脂組成物が得られ
ることを見出し本発明に到達した。[Means for Solving the Problems] The present inventors have solved the above problems by blending a specific epoxy resin, an inorganic filler with a specific shape and particle size, and a specific thermoplastic elastomer. The present invention was achieved by discovering that an epoxy resin composition meeting the above requirements can be obtained.
【0010】すなわち本発明は、エポキシ樹脂(A)、
フェノール系硬化剤(B)、非晶性シリカ(C)および
ポリスチレン系ブロック共重合体(D)を必須成分とし
て含有してなる樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂
(A)が式(I)[0010] That is, the present invention provides an epoxy resin (A),
A resin composition comprising a phenolic curing agent (B), amorphous silica (C) and a polystyrene block copolymer (D) as essential components, wherein the epoxy resin (A) has the formula (I )
【0011】[0011]
【化2】[Case 2]
【0012】(ただし、R1 〜R8 のうち2つは2
,3−エポキシプロポキシ基であり、残りは水素原子、
C1 〜C4の低級アルキル基またはハロゲン原子から
選ばれ、すべてが同一である必要はない。)で表される
エポキシ樹脂(a)を必須成分として含有するとともに
、前記非晶性シリカ(C)が平均粒径10μm以下の破
砕状非晶性シリカ97〜60重量%と平均粒径4μm以
下の球状非晶性シリカ3〜40重量%からなり、球状非
晶性シリカの平均粒径が破砕状非晶性シリカの平均粒径
より小さく、かつ非晶性シリカ(C)を含む無機充填材
の割合が全体の73〜88重量%であるエポキシ樹脂組
成物である。(However, two of R1 to R8 are 2
, 3-epoxypropoxy group, the rest are hydrogen atoms,
They are selected from C1 to C4 lower alkyl groups or halogen atoms, and do not need to be all the same. ) contains the epoxy resin (a) represented by (a) as an essential component, and the amorphous silica (C) is 97 to 60% by weight of crushed amorphous silica with an average particle size of 10 μm or less and an average particle size of 4 μm or less An inorganic filler consisting of 3 to 40% by weight of spherical amorphous silica, the average particle size of the spherical amorphous silica being smaller than the average particle size of crushed amorphous silica, and containing amorphous silica (C). This is an epoxy resin composition in which the proportion of 73% to 88% by weight of the whole.
【0013】本発明のエポキシ樹脂組成物が半田耐熱性
に優れる理由はまだ明確ではないが、(1)エポキシ樹
脂(a)が1分子中にエポキシ基を2個しか持たないこ
とにより硬化物の架橋密度が適度に低下することや、ポ
リスチレン系ブロック共重合体(D)が樹脂を疎水化す
ることなどにより低吸水性を示すこと、(2)エポキシ
樹脂(a)が剛直なナフタレン骨格を持つことと硬化物
の架橋密度が適度に低いことにより高温において強靭性
(高強度、高伸度)を示すこと、(3)非晶性シリカ(
C)の形状、粒径の特殊な組み合わせにより高温で高い
強度を示すとともに局所応力を低減させクラック伝播を
抑止していること、さらには(4)ポリスチレン系ブロ
ック共重合体(D)が広い温度範囲で半導体素子とエポ
キシ樹脂硬化物との間に発生する歪み応力を緩和する効
果を持つことなどの効果が相乗的に働いて各々の単独の
寄与からは予想し得ないほど優れた半田耐熱性を示すも
のと思われる。The reason why the epoxy resin composition of the present invention has excellent soldering heat resistance is not yet clear, but (1) the epoxy resin (a) has only two epoxy groups in one molecule; (2) The epoxy resin (a) has a rigid naphthalene skeleton. (3) Amorphous silica (
The special combination of shape and particle size of C) shows high strength at high temperatures, reduces local stress and suppresses crack propagation, and (4) the polystyrene block copolymer (D) exhibits high strength over a wide temperature range. The effects of mitigating the strain and stress generated between the semiconductor element and the cured epoxy resin work synergistically, resulting in excellent soldering heat resistance that cannot be expected from the individual contributions of each component. This seems to indicate that
【0014】以下、本発明の構成を詳述する。The configuration of the present invention will be explained in detail below.
【0015】本発明におけるエポキシ樹脂(A)は、上
記式(I)で表されるエポキシ樹脂(a)を必須成分と
して含有する。The epoxy resin (A) in the present invention contains the epoxy resin (a) represented by the above formula (I) as an essential component.
【0016】本発明におけるエポキシ樹脂(a)の好ま
しい具体例としては、 1,5−ジ(2,3−エポキ
シプロポキシ)ナフタレン、1,5−ジ(2,3−エポ
キシプロポキシ)−7−メチルナフタレン、 1,6
−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)−2−メチルナ
フタレン、1,6−ジ(2,3−エポキシプロポキシ)
−8−メチルナフタレン、1,6−ジ(2,3−エポキ
シプロポキシ)−4,8−ジメチルナフタレン、2−ブ
ロム−1,6−ジ(2,3−エポキシプロポキシ)ナフ
タレン、8−ブロム−1,6−ジ(2,3−エポキシプ
ロポキシ)ナフタレン、2,7−ジ(2,3−エポキシ
プロポキシ)ナフタレンなどがあげられ、特に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、
2,7−ジ(2,3−エポキシプロポキシ)ナフタレン
が好ましい。Preferred specific examples of the epoxy resin (a) in the present invention include 1,5-di(2,3-epoxypropoxy)naphthalene, 1,5-di(2,3-epoxypropoxy)-7-methyl naphthalene, 1,6
-di(2,3-epoxypropoxy)naphthalene, 1,
6-di(2,3-epoxypropoxy)-2-methylnaphthalene, 1,6-di(2,3-epoxypropoxy)
-8-Methylnaphthalene, 1,6-di(2,3-epoxypropoxy)-4,8-dimethylnaphthalene, 2-bromo-1,6-di(2,3-epoxypropoxy)naphthalene, 8-bromo- Examples include 1,6-di(2,3-epoxypropoxy)naphthalene, 2,7-di(2,3-epoxypropoxy)naphthalene, and especially 1,5-di(2,3-epoxypropoxy)naphthalene.
Di(2,3-epoxypropoxy)naphthalene, 1,6
-di(2,3-epoxypropoxy)naphthalene,
2,7-di(2,3-epoxypropoxy)naphthalene is preferred.
【0017】エポキシ樹脂(A)中に含有されるエポキ
シ樹脂(a)の割合に関しては特に制限はないが、より
十分な効果を発揮させるためには、エポキシ樹脂(a)
をエポキシ樹脂(A)中に50重量%以上含有せしめる
ことが好ましい。[0017] There is no particular restriction on the proportion of epoxy resin (a) contained in epoxy resin (A), but in order to exhibit a more sufficient effect, it is necessary to
It is preferable that the epoxy resin (A) contains 50% by weight or more of the following.
【0018】また、本発明におけるエポキシ樹脂(A)
はエポキシ樹脂(a)をエポキシ樹脂(A)中に50重
量%以上含有していれば残りは特に制限されないが、好
ましい具体例としてはオルソ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、ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エ
ポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂などがあげら
れる。[0018] Furthermore, the epoxy resin (A) in the present invention
The rest is not particularly limited as long as the epoxy resin (a) is contained in the epoxy resin (A) in an amount of 50% by weight or more, but preferred specific examples include orthocresol novolac type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, and bisphenol A. Examples include biphenol type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, and biphenol type epoxy resin.
【0019】本発明において、エポキシ樹脂(A)の配
合量は通常4〜20重量%、好ましくは5〜15重量%
である。In the present invention, the blending amount of the epoxy resin (A) is usually 4 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight.
It is.
【0020】本発明におけるフェノール系硬化剤(B)
はエポキシ樹脂(A)と反応して硬化させるものであれ
ば特に限定されないが、好ましい具体例としてはたとえ
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、ビスフェノ−ルA、ビ
スフェノールFなどがあげられる。[0020] Phenolic curing agent (B) in the present invention
is not particularly limited as long as it reacts with the epoxy resin (A) to cure it, but preferred specific examples include phenol novolak resin, cresol novolac resin, phenol aralkyl resin, bisphenol A, bisphenol F, etc. .
【0021】本発明において、フェノール系硬化剤(B
)の配合量は通常3〜15重量%、好ましくは4〜12
重量%である。さらには、エポキシ樹脂(A)とフェノ
ール系硬化剤(B)の配合比は、機械的性質および耐湿
性の点から水酸基/エポキシ基の化学当量比が0.7〜
1.3、特に0.8〜1.2の範囲にあることが好まし
い。In the present invention, a phenolic curing agent (B
) is usually 3 to 15% by weight, preferably 4 to 12% by weight.
Weight%. Furthermore, the compounding ratio of the epoxy resin (A) and the phenolic curing agent (B) is such that the chemical equivalent ratio of hydroxyl group/epoxy group is from 0.7 to 0.7 from the viewpoint of mechanical properties and moisture resistance.
It is preferably in the range of 1.3, particularly 0.8 to 1.2.
【0022】また、本発明においてエポキシ樹脂(A)
とフェノール系硬化剤(B)の硬化反応を促進するため
硬化触媒を用いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進す
るものならば特に限定されず、たとえば2−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、α−メチルベンジルジメチルアミ
ン、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、トリフェニルホスフィン
、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、トリ
フェニルホスフィン・トリフェニルボレート、テトラフ
ェニルホスフィン・テトラフェニルボレートなどの有機
ホスフィン化合物があげられる。なかでも耐湿性の点か
ら、有機ホスフィン化合物が好ましく、トリフェニルホ
スフィンが特に好ましく用いられる。[0022] Furthermore, in the present invention, epoxy resin (A)
A curing catalyst may be used to promote the curing reaction between the curing agent and the phenolic curing agent (B). The curing catalyst is not particularly limited as long as it promotes the curing reaction, and examples thereof include 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, and 2-phenyl-
Imidazole compounds such as 4-methylimidazole and 2-heptadecylimidazole, tertiary amine compounds such as triethylamine, benzyldimethylamine, α-methylbenzyldimethylamine, 1,8-diazabicyclo(5,4,0)undecene-7, Triphenylphosphine, tributylphosphine, tri(p-methylphenyl)
Examples include organic phosphine compounds such as phosphine, tri(nonylphenyl)phosphine, triphenylphosphine/triphenylborate, and tetraphenylphosphine/tetraphenylborate. Among them, from the viewpoint of moisture resistance, organic phosphine compounds are preferred, and triphenylphosphine is particularly preferably used.
【0023】これらの硬化触媒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0.5〜5重量部の範囲が好まし
い。[0023] These curing catalysts may be used in combination of two or more depending on the application, and the amount added is determined by the amount of the epoxy resin (A).
The range of 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight is preferred.
【0024】本発明における非晶性シリカ(C)は平均
粒径10μm以下の破砕状非晶性シリカ97〜60重量
%と平均粒径4μm以下の球状非晶性シリカ3〜40重
量%とからなり、球状非晶性シリカの平均粒径が破砕状
非晶性シリカの平均粒径より小さいものである。ここで
平均粒径は累積重量50%になる粒径(メジアン径)を
意味し、たとえばレーザー回析式粒度分布測定装置など
を用いて測定された値である。The amorphous silica (C) in the present invention is composed of 97 to 60% by weight of crushed amorphous silica with an average particle size of 10 μm or less and 3 to 40% by weight of spherical amorphous silica with an average particle size of 4 μm or less. The average particle size of the spherical amorphous silica is smaller than the average particle size of the crushed amorphous silica. The average particle size herein means the particle size (median diameter) that accounts for 50% of the cumulative weight, and is a value measured using, for example, a laser diffraction particle size distribution analyzer.
【0025】破砕状非晶性シリカの平均粒径は10μm
を越えると半田耐熱性が不十分になり、10μm以下で
あれば特に制限を加えるものではないが、半田耐熱性の
点から3μm以上、10μm以下のものが好ましく用い
られ、特に3μm以上、7μm未満のものが好ましく用
いられる。[0025] The average particle size of crushed amorphous silica is 10 μm.
If it exceeds 10 μm, the soldering heat resistance becomes insufficient, and if it is 10 μm or less, there is no particular restriction, but from the viewpoint of soldering heat resistance, 3 μm or more and 10 μm or less are preferably used, especially 3 μm or more and less than 7 μm. Those are preferably used.
【0026】また、球状非晶性シリカの平均粒径は4μ
mを越えると半田耐熱性が不十分になり、4μm以下で
あれば特に制限を加えるものではないが、半田耐熱性の
点から0.01μm以上、4μm以下のものが特に好ま
しく用いられる。[0026] Furthermore, the average particle size of the spherical amorphous silica is 4μ.
If it exceeds m, the soldering heat resistance becomes insufficient, and if it is 4 μm or less, there is no particular restriction, but from the viewpoint of soldering heat resistance, 0.01 μm or more and 4 μm or less are particularly preferably used.
【0027】本発明における非晶性シリカ(C)におい
ては、球状非晶性シリカの平均粒径が破砕状非晶性シリ
カの平均粒径より小さいことが重要である。球状非晶性
シリカの平均粒径が破砕状非晶性シリカの平均粒径より
大きくなると半田耐熱性が大きく低下する。球状非晶性
シリカの平均粒径は破砕状非晶性シリカの平均粒径より
小さければよいが、好ましくは球状非晶性シリカの平均
粒径が破砕状非晶性シリカの平均粒径の2/3以下であ
り、特に好ましくは1/2以下である。In the amorphous silica (C) used in the present invention, it is important that the average particle size of the spherical amorphous silica is smaller than the average particle size of the crushed amorphous silica. If the average particle size of the spherical amorphous silica is larger than the average particle size of the crushed amorphous silica, the soldering heat resistance will be greatly reduced. The average particle size of the spherical amorphous silica may be smaller than the average particle size of the crushed amorphous silica, but preferably the average particle size of the spherical amorphous silica is 2 times the average particle size of the crushed amorphous silica. /3 or less, particularly preferably 1/2 or less.
【0028】さらに本発明においては、破砕状非晶性シ
リカと球状非晶性シリカとの重量比が上記範囲に無い場
合は半田耐熱性に優れた硬化物が得られない。Furthermore, in the present invention, if the weight ratio of crushed amorphous silica to spherical amorphous silica is not within the above range, a cured product with excellent soldering heat resistance cannot be obtained.
【0029】本発明において非晶性シリカ(C)を含む
無機充填材の割合は組成物全体の中の73〜88重量%
であり、さらに好ましくは組成物全体の中の75〜85
重量%である。無機充填材の組成物全体に対する割合が
上記の範囲に無い場合は半田耐熱性に優れた硬化物が得
られない。In the present invention, the proportion of the inorganic filler containing amorphous silica (C) is 73 to 88% by weight of the entire composition.
and more preferably 75 to 85 in the entire composition.
Weight%. If the ratio of the inorganic filler to the entire composition is not within the above range, a cured product with excellent soldering heat resistance cannot be obtained.
【0030】無機充填材中に含まれる非晶性シリカ(C
)の割合に関しては特に制限はないが、より十分な効果
を発揮させるためには非晶性シリカ(C)を無機充填材
中に通常80重量%以上、好ましくは90重量%以上含
有せしめることが好ましい。Amorphous silica (C
) There is no particular restriction on the proportion of amorphous silica (C), but in order to exhibit a more sufficient effect, the inorganic filler should normally contain 80% by weight or more, preferably 90% by weight or more of amorphous silica (C). preferable.
【0031】また、本発明における無機充填材は、上記
非晶性シリカ(C)を無機充填材中に80重量%以上含
有していれば残りは特に制限されないが、好ましい具体
例としては結晶性シリカ、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、酸化アン
チモン、各種セラミックスなどがあげられる。Further, the inorganic filler in the present invention is not particularly limited as long as it contains the above-mentioned amorphous silica (C) in an amount of 80% by weight or more, but as a preferred specific example, crystalline silica Examples include silica, alumina, magnesia, clay, talc, calcium silicate, titanium oxide, antimony oxide, and various ceramics.
【0032】本発明において非晶性シリカ(C)を含む
無機充填材はシランカップリング剤、チタネートカップ
リング剤などのカップリング剤であらかじめ表面処理し
て使用することが耐湿信頼性の点で好ましい。カップリ
ング剤としてエポキシシラン、アミノシラン、メルカプ
トシランなどのシランカップリング剤が好ましく用いら
れる。In the present invention, the inorganic filler containing amorphous silica (C) is preferably used after being surface-treated with a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanate coupling agent from the viewpoint of moisture resistance reliability. . As the coupling agent, silane coupling agents such as epoxysilane, aminosilane, and mercaptosilane are preferably used.
【0033】本発明におけるポリスチレン系ブロック共
重合体(D)は、ガラス転移温度が25℃以上、好まし
くは50℃以上の芳香族ビニル炭化水素重合体ブロック
とガラス転移温度が0℃以下、好ましくは−25℃以下
の共役ジエン重合体ブロックからなる線状、放射状、分
枝状のブロック共重合体を意味する。The polystyrene block copolymer (D) in the present invention comprises an aromatic vinyl hydrocarbon polymer block having a glass transition temperature of 25°C or higher, preferably 50°C or higher, and an aromatic vinyl hydrocarbon polymer block having a glass transition temperature of 0°C or lower, preferably It means a linear, radial, or branched block copolymer consisting of a conjugated diene polymer block at -25°C or lower.
【0034】前記の芳香族ビニル炭化水素としては、ス
チレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p
−メチルスチレン、1,3−ジメチルスチレン、ビニル
ナフタレンなどがあり、なかでもスチレンが好ましく用
いられる。[0034] Examples of the aromatic vinyl hydrocarbons include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, and p-methylstyrene.
-Methylstyrene, 1,3-dimethylstyrene, vinylnaphthalene, etc. Among them, styrene is preferably used.
【0035】前記の共役ジエンとしては、ブタジエン(
1,3−ブタジエン)、イソプレン(2−メチル−1,
3−ブタジエン)、メチルイソプレン(2,3−ジメチ
ル−1,3−ブタジエン)、1,3−ペンタジエンなど
があり、中でもブタジエン、イソプレンが好ましく用い
られる。As the conjugated diene, butadiene (
1,3-butadiene), isoprene (2-methyl-1,
Among them, butadiene and isoprene are preferably used.
【0036】ポリスチレン系ブロック共重合体(D)中
に占めるガラス相ブロックである芳香族ビニル炭化水素
重合体ブロックの割合は10〜50重量%、ゴム相ブロ
ックである共役ジエン重合体ブロックの割合は90〜5
0重量%が好ましい。The proportion of the aromatic vinyl hydrocarbon polymer block, which is the glass phase block, in the polystyrene block copolymer (D) is 10 to 50% by weight, and the proportion of the conjugated diene polymer block, which is the rubber phase block, is 10 to 50% by weight. 90-5
0% by weight is preferred.
【0037】ガラス相ブロックとゴム相ブロックとの組
み合わせは多数あり、そのいずれでもよいが、ガラス相
ブロックとゴム相ブロックとが一つずつ結合したジブロ
ック共重合体、ゴム相ブロックの両端にガラス相ブロッ
クが結合したトリブロック共重合体が特に好ましい。こ
の場合のガラス相ブロックの数平均分子量は好ましくは
1,000〜100,000、特に好ましくは2,00
0〜50,000であり、ゴム相ブロックの数平均分子
量は好ましくは5,000〜200,000、特に好ま
しくは10,000〜100,000である。There are many combinations of the glass phase block and the rubber phase block, and any of them may be used. Particularly preferred are triblock copolymers in which phase blocks are combined. The number average molecular weight of the glass phase block in this case is preferably 1,000 to 100,000, particularly preferably 2,000.
The number average molecular weight of the rubber phase block is preferably 5,000 to 200,000, particularly preferably 10,000 to 100,000.
【0038】ポリスチレン系ブロック共重合体(D)に
は上記のブロック共重合体の不飽和結合の一部が水素添
加により還元された水添ブロック共重合体も含まれる。[0038] The polystyrene block copolymer (D) also includes a hydrogenated block copolymer in which a part of the unsaturated bonds of the above block copolymer is reduced by hydrogenation.
【0039】ここで、芳香族ビニル炭化水素重合体ブロ
ックの芳香族二重結合の25%以下および共役ジエン重
合体ブロックの脂肪族二重結合の80%以上が水添され
ていることが好ましい。Preferably, 25% or less of the aromatic double bonds in the aromatic vinyl hydrocarbon polymer block and 80% or more of the aliphatic double bonds in the conjugated diene polymer block are hydrogenated.
【0040】ポリスチレン系ブロック共重合体(D)の
好ましい具体例としては、ポリスチレン/ポリブタジエ
ン/ポリスチレントリブロック共重合体(SBS)、ポ
リスチレン/ポリイソプレン/ポリスチレントリブロッ
ク共重合体(SIS)、SBSの水添共重合体(SEB
S)、SISの水添共重合体、ポリスチレン/ポリイソ
プレンジブロック共重合体、ポリスチレン/ポリイソプ
レンジブロック共重合体の水添共重合体(SEP)など
があげられる。Preferred specific examples of the polystyrene block copolymer (D) include polystyrene/polybutadiene/polystyrene triblock copolymer (SBS), polystyrene/polyisoprene/polystyrene triblock copolymer (SIS), and SBS. Hydrogenated copolymer (SEB
S), a hydrogenated copolymer of SIS, a polystyrene/polyisoprene diblock copolymer, a hydrogenated copolymer of polystyrene/polyisoprene diblock copolymer (SEP), and the like.
【0041】本発明においてポリスチレン系ブロック共
重合体(D)の配合量は通常0.2〜10重量%、好ま
しくは0.5〜5重量%である。0.2重量%未満では
半田耐熱性に対する向上効果がほとんど現れず、10重
量%を越えると流動性が低下するために成形が困難にな
り実用的ではない。In the present invention, the blending amount of the polystyrene block copolymer (D) is usually 0.2 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight. If it is less than 0.2% by weight, there will be little effect of improving soldering heat resistance, and if it exceeds 10% by weight, the fluidity will decrease and molding will become difficult, making it impractical.
【0042】さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物には
ハロゲン化エポキシ樹脂などのハロゲン化合物、リン化
合物などの難燃剤、三酸化アンチモンなどの難燃助剤、
カーボンブラックなどの着色剤、シリコーンゴム、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、ポリエ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任意に
添加することができる。Furthermore, the epoxy resin composition of the present invention contains a halogen compound such as a halogenated epoxy resin, a flame retardant such as a phosphorus compound, a flame retardant aid such as antimony trioxide,
Colorants such as carbon black, elastomers such as silicone rubber, modified nitrile rubber, and modified polybutadiene rubber, thermoplastic resins such as polyethylene, long-chain fatty acids,
A release agent such as 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 a paraffin wax can be optionally added.
【0043】本発明のエポキシ樹脂組成物は溶融混練す
ることが好ましく、たとえばニーダー、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、製造される。The epoxy resin composition of the present invention is preferably melt-kneaded, and can be produced by melt-kneading using a known kneading method such as a kneader, roll, single-screw or twin-screw extruder, or co-kneader. Ru.
【0044】[0044]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。[Examples] The present invention will be specifically explained below with reference to Examples.
【0045】実施例1〜9、比較例1〜7表1に示した
配合物と表2に示したポリスチレン系ブロック共重合体
(D)とを各々表3、表4(実施例)および表5、表6
(比較例)に示した組成比でミキサ−によりドライブレ
ンドした。これを、バレル設定温度90℃の二軸の押出
機を用いて溶融混練後、冷却・粉砕してエポキシ樹脂組
成物を製造した。Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 7 The formulations shown in Table 1 and the polystyrene block copolymer (D) shown in Table 2 were prepared in Tables 3, 4 (Examples) and Table 4, respectively. 5.Table 6
Dry blending was carried out using a mixer at the composition ratio shown in (Comparative Example). This was melt-kneaded using a twin-screw extruder with a barrel set temperature of 90°C, and then cooled and pulverized to produce an epoxy resin composition.
【0046】[0046]
【表1】[Table 1]
【0047】[0047]
【表2】[Table 2]
【0048】[0048]
【表3】[Table 3]
【0049】[0049]
【表4】[Table 4]
【0050】[0050]
【表5】[Table 5]
【0051】[0051]
【表6】[Table 6]
【0052】この組成物を用い、以下に示した半田耐熱
性試験を行い、結果を表7および表8に示した。Using this composition, the following soldering heat resistance test was conducted, and the results are shown in Tables 7 and 8.
【0053】半田耐熱性試験:80pinQFPデバイ
ス(パッケージサイズ:17×17×1.7mm、チッ
プサイズ:9×9×0.5mm)を、低圧トランスファ
ー成形機を用いて175℃×120秒の条件で成形し、
175℃で12時間硬化させた。このテストデバイス1
6個を、85℃/85%RHで所定の時間加湿させた後
、260℃に加熱した半田浴に10秒間浸漬してクラッ
クの発生したデバイスを不良とした。また、半田浴に浸
漬したデバイスのうちクラックの発生しなかったデバイ
スを超音波探傷装置により内部観察し、半導体素子表面
の剥離の有無を調べた。Solder heat resistance test: An 80-pin QFP device (package size: 17 x 17 x 1.7 mm, chip size: 9 x 9 x 0.5 mm) was heated at 175°C for 120 seconds using a low-pressure transfer molding machine. Molded,
It was cured at 175°C for 12 hours. This test device 1
After humidifying the six devices at 85° C./85% RH for a predetermined time, they were immersed in a solder bath heated to 260° C. for 10 seconds, and devices with cracks were judged as defective. Furthermore, among the devices immersed in the solder bath, the devices in which no cracks occurred were internally observed using an ultrasonic flaw detector to check for peeling on the surface of the semiconductor element.
【0054】[0054]
【表7】[Table 7]
【0055】[0055]
【表8】[Table 8]
【0056】表7にみられるように、本発明のエポキシ
樹脂組成物(実施例1〜9)は半田耐熱性に優れている
。特に実施例3〜8では加湿条件を厳しくすると破砕状
非晶性シリカの平均粒径のより小さいもののほうがより
半田耐熱性に優れることがわかった。これに対して表8
にみられるように、エポキシ樹脂(a)を含有しない比
較例1、球状非晶性シリカを含有しない比較例2、球状
非晶性シリカの平均粒径が破砕状非晶性シリカの平均粒
径より大きい比較例5、破砕状非晶性シリカ、球状非晶
性シリカの平均粒径がそれぞれ本発明の範囲を外れる比
較例6、比較例7ではいずれも半田耐熱性が悪い。また
、球状非晶性シリカを含有しない比較例2やポリスチレ
ン系ブロック共重合体(D)を含有しない比較例3、比
較例4ではパッケージクラックの発生しないデバイスで
も半導体素子表面に剥離が観察された。As seen in Table 7, the epoxy resin compositions of the present invention (Examples 1 to 9) have excellent soldering heat resistance. In particular, in Examples 3 to 8, it was found that when the humidification conditions were made stricter, the crushed amorphous silica having a smaller average particle size had better soldering heat resistance. On the other hand, Table 8
As shown in Comparative Example 1 which does not contain epoxy resin (a), Comparative Example 2 which does not contain spherical amorphous silica, the average particle size of spherical amorphous silica is the average particle size of crushed amorphous silica. Comparative Example 5, which is larger, Comparative Example 6, and Comparative Example 7 in which the average particle diameters of crushed amorphous silica and spherical amorphous silica are out of the range of the present invention, respectively, have poor solder heat resistance. Furthermore, in Comparative Example 2, which does not contain spherical amorphous silica, and Comparative Examples 3 and 4, which do not contain polystyrene-based block copolymer (D), peeling was observed on the surface of the semiconductor element even in devices where package cracks did not occur. .
【0057】[0057]
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は優れた半
田耐熱性を有し、半導体封止用エポキシ樹脂組成物とし
て有用な樹脂組成物である。Effects of the Invention The epoxy resin composition of the present invention has excellent soldering heat resistance and is a resin composition useful as an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
Claims (1)
化剤(B)、非晶性シリカ(C)およびポリスチレン系
ブロック共重合体(D)を必須成分として含有してなる
樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂(A)が式(I
)【化1】 (ただし、R1 〜R8 のうち2つは2,3−エポキ
シプロポキシ基であり、残りは水素原子、C1 〜C4
の低級アルキル基またはハロゲン原子から選ばれ、す
べてが同一である必要はない。)で表されるエポキシ樹
脂(a)を必須成分として含有するとともに、前記非晶
性シリカ(C)が平均粒径10μm以下の破砕状非晶性
シリカ97〜60重量%と平均粒径4μm以下の球状非
晶性シリカ3〜40重量%からなり、球状非晶性シリカ
の平均粒径が破砕状非晶性シリカの平均粒径より小さく
、かつ非晶性シリカ(C)を含む無機充填材の割合が全
体の73〜88重量%である半導体封止用エポキシ樹脂
組成物。1. A resin composition comprising an epoxy resin (A), a phenolic curing agent (B), an amorphous silica (C), and a polystyrene block copolymer (D) as essential components. , the epoxy resin (A) has the formula (I
) [Chemical formula 1] (However, two of R1 to R8 are 2,3-epoxypropoxy groups, and the rest are hydrogen atoms, C1 to C4
are selected from lower alkyl groups or halogen atoms, and do not need to be all the same. ) contains the epoxy resin (a) represented by (a) as an essential component, and the amorphous silica (C) is 97 to 60% by weight of crushed amorphous silica with an average particle size of 10 μm or less and an average particle size of 4 μm or less An inorganic filler consisting of 3 to 40% by weight of spherical amorphous silica, the average particle size of the spherical amorphous silica being smaller than the average particle size of crushed amorphous silica, and containing amorphous silica (C). An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, in which the proportion of the composition is 73 to 88% by weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3147080A JP3018584B2 (en) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04370137A true JPH04370137A (en) | 1992-12-22 |
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Family
ID=15422021
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3147080A Expired - Lifetime JP3018584B2 (en) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018584B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0711105A (en) * | 1993-06-22 | 1995-01-13 | Sumitomo Durez Co Ltd | Epoxy resin composition with excellent thermal shock resistance |
| EP0846728A3 (en) * | 1996-12-04 | 1999-08-18 | Sumitomo Bakelite Company Limited | Liquid epoxy resin potting material |
| US6309502B1 (en) | 1997-08-19 | 2001-10-30 | 3M Innovative Properties Company | Conductive epoxy resin compositions, anisotropically conductive adhesive films and electrical connecting methods |
| JP2013095839A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Taiyo Ink Mfg Ltd | Thermosetting resin composition, cured product thereof, and printed wiring board using the same |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP3147080A patent/JP3018584B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0711105A (en) * | 1993-06-22 | 1995-01-13 | Sumitomo Durez Co Ltd | Epoxy resin composition with excellent thermal shock resistance |
| EP0846728A3 (en) * | 1996-12-04 | 1999-08-18 | Sumitomo Bakelite Company Limited | Liquid epoxy resin potting material |
| US6309502B1 (en) | 1997-08-19 | 2001-10-30 | 3M Innovative Properties Company | Conductive epoxy resin compositions, anisotropically conductive adhesive films and electrical connecting methods |
| JP2013095839A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Taiyo Ink Mfg Ltd | Thermosetting resin composition, cured product thereof, and printed wiring board using the same |
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| JP3018584B2 (en) | 2000-03-13 |
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