JP2017031371A - Resin composition for encapsulating semiconductor and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体封止用樹脂組成物および半導体装置に関する。 The present invention relates to a resin composition for semiconductor encapsulation and a semiconductor device.
半導体素子等を、熱硬化性樹脂を用いて封止することが広く行われている。このような封止樹脂材料には、耐リフロー性に優れること、パッケージの反りが少ないことなどが要求されている。 It is widely performed to seal a semiconductor element or the like using a thermosetting resin. Such a sealing resin material is required to have excellent reflow resistance and a small package warpage.
半導体装置は小型化・薄型化に伴い、半導体素子を封止する樹脂厚が益々薄くなってくる傾向にある。このため、片面封止型の半導体装置においては、反りが大きな問題となってきている。すなわち、封止樹脂の厚さが薄くなり、曲げ弾性力が低下することで、成形後に封止樹脂が基板側へ大きく引っ張られる。その結果、パッケージの反りが大きくなり、実装信頼性が低下するおそれがあった。 As the semiconductor device becomes smaller and thinner, the resin thickness for sealing the semiconductor element tends to become thinner. For this reason, warping has become a major problem in single-side sealed semiconductor devices. That is, the thickness of the sealing resin is reduced and the bending elastic force is reduced, so that the sealing resin is largely pulled toward the substrate side after molding. As a result, the warpage of the package is increased, and the mounting reliability may be reduced.
このため、薄型パッケージにおいて、成形後の反りが小さい半導体封止用樹脂組成物が求められていた。そこで半導体封止樹脂の線膨張係数の適正化を目的として、樹脂成分と無機充填材の配合比率を樹脂成分の比率を多くする方向への調整が行われていた。 For this reason, in a thin package, there has been a demand for a resin composition for semiconductor encapsulation with a small warp after molding. Therefore, for the purpose of optimizing the linear expansion coefficient of the semiconductor sealing resin, the blending ratio of the resin component and the inorganic filler has been adjusted in the direction of increasing the ratio of the resin component.
一方で、半導体素子の微細化に伴い耐湿信頼性の要求レベルが上がってきている。耐湿信頼性の評価としては評価用素子を用い、高温高湿下で電圧を印加し、その電気化学的作用によって、アルミニウム電極や配線等の腐食による不良発生を観察する方法が用いられる。この腐食による不良の主要な発生メカニズムは、エポキシ樹脂の加水分解性塩素の脱離によるものと言われている（例えば、特許文献１参照）。 On the other hand, with the miniaturization of semiconductor elements, the required level of moisture resistance reliability has increased. For the evaluation of moisture resistance reliability, a method is used in which an evaluation element is used, a voltage is applied under high temperature and high humidity, and the occurrence of defects due to corrosion of aluminum electrodes, wiring, etc. is observed by its electrochemical action. It is said that the main generation mechanism of this failure due to corrosion is due to elimination of hydrolyzable chlorine from the epoxy resin (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、半導体素子の高密度微細配線に加えて、封止樹脂中の樹脂成分比率の増加に伴い、成形後の封止樹脂中に含まれる遊離塩素イオン等の不純物の影響が大きくなり、特にＢｉａｓ ＨＡＳＴ試験のように加速係数の大きな耐湿信頼性試験においては、アルミパッドとワイヤ間で腐食によるオープン不良の発生率が高くなるおそれがあった。 However, in addition to the high-density fine wiring of the semiconductor element, as the resin component ratio in the sealing resin increases, the influence of impurities such as free chlorine ions contained in the sealing resin after molding increases. In a moisture resistance reliability test with a large acceleration coefficient like the HAST test, there is a risk that the occurrence rate of open defects due to corrosion between the aluminum pad and the wire is increased.
そこで、本発明は、エポキシ樹脂の加水分解性塩素の脱離を抑制し、耐湿信頼性に優れた半導体封止用樹脂組成物を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a resin composition for encapsulating a semiconductor which suppresses the desorption of hydrolyzable chlorine from an epoxy resin and is excellent in moisture resistance reliability.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、エポキシ樹脂を主成分とする半導体封止用樹脂組成物において、特定量の三置換ホスフィンオキシドまたは三置換ホスフィンスルフィドがエポキシ樹脂の加水分解性塩素の脱離を抑制し、当該化合物を含む樹脂組成物が極めて良好な信頼性を有する樹脂となり得ることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a specific amount of trisubstituted phosphine oxide or trisubstituted phosphine sulfide is an epoxy resin. It was found that the elimination of hydrolyzable chlorine and the resin composition containing the compound could be a resin having very good reliability, and the present invention was completed.
すなわち、本発明の半導体封止用樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール硬化剤と、（Ｃ）硬化促進剤と、（Ｄ）球状シリカと、（Ｅ）下記一般式（１）で表される三置換ホスフィンオキシドまたは三置換ホスフィンスルフィドと、を含有する半導体封止用樹脂組成物であって、前記（Ｅ）三置換ホスフィンオキシドまたは三置換ホスフィンスルフィドを前記半導体封止用樹脂組成物中に０．０３〜０．５質量％含有することを特徴とする。
また、本発明の半導体封止装置は、半導体素子を、上記の半導体封止用樹脂組成物を用いて封止してなることを特徴とする。 The semiconductor sealing device of the present invention is characterized in that a semiconductor element is sealed using the above-described resin composition for semiconductor sealing.
本発明の半導体封止用樹脂組成物を用いると、エポキシ樹脂硬化時に加水分解性塩素の脱離が抑制されるためＢｉａｓ ＨＡＳＴ試験等においても良好な信頼性を示し、また流動性および成形性に優れているため、ワイヤ流れ率が低く、反りが小さくなり、さらにガラス転移温度が高いため寸法収縮が小さく、信頼性の良好な樹脂封止型の半導体装置が得られる。 When the resin composition for encapsulating a semiconductor of the present invention is used, desorption of hydrolyzable chlorine is suppressed when the epoxy resin is cured, so that it shows good reliability even in the Bias HAST test, etc., and has excellent fluidity and moldability. Since it is excellent, a wire flow rate is low, warpage is small, and a glass transition temperature is high, so that a dimensional shrinkage is small and a resin-encapsulated semiconductor device with good reliability is obtained.
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において、（Ａ）エポキシ樹脂は、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではない。この（Ａ）エポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、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等の結晶性エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂；フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂、等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, the (A) epoxy resin is a monomer, oligomer or polymer in general having two or more epoxy groups in one molecule, and its molecular weight and molecular structure are not particularly limited. Examples of the (A) epoxy resin include crystalline epoxy resins such as biphenyl type epoxy resins, bisphenol type epoxy resins, and stilbene type epoxy resins; novolak type epoxy resins such as phenol novolac type epoxy resins and cresol novolac type epoxy resins; Polyfunctional epoxy resins such as triphenolmethane type epoxy resins and alkyl-modified triphenolmethane type epoxy resins; aralkyl type epoxy resins such as phenol aralkyl type epoxy resins having a phenylene skeleton and phenol aralkyl type epoxy resins having a biphenylene skeleton; dihydroxynaphthalene -Type epoxy resin, naphthol-type epoxy resin such as epoxy resin obtained by glycidyl etherification of dihydroxynaphthalene dimer; triglycidyl isocyanurate And triazine nucleus-containing epoxy resins such as monoallyl diglycidyl isocyanurate; bridged cyclic hydrocarbon compound-modified phenol type epoxy resins such as dicyclopentadiene-modified phenol type epoxy resins, and the like. Two or more types may be used in combination.
本発明において、（Ｂ）フェノール硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化剤として一般に使用される１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール化合物であればよく、特に制限されるものではない。この（Ｂ）フェノール硬化剤としては、具体的には、レゾールシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、置換または非置換のビフェノール等の１分子中に２個のフェノール性水酸基を有する化合物、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾールシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類および／またはα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合または共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、フェノール類およびナフトール類から選ばれる少なくとも１種とジメトキシパラキシレンやビス（メトキシメチル）ビフェニルから合成される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アラルキル型フェノール樹脂、パラキシリレンおよびメタキシリレン変性フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種、メラミン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、フェノール類およびナフトール類から選ばれる少なくとも１種とジシクロペンタジエンから共重合により合成される、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトール樹脂、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、多環芳香環変性フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂；トリフェニルメタン型フェノール樹脂、これら樹脂の２種以上を共重合して得たフェノール樹脂が挙げられる。これらは１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
成分（Ｂ）は成分（Ａ）のエポキシ樹脂に対して、当量比（水酸基当量／エポキシ当量）で０．５〜１．５の範囲で配合される。
In the present invention, the (B) phenol curing agent is not particularly limited as long as it is a phenol compound having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule generally used as a curing agent for epoxy resins. Specific examples of the (B) phenol curing agent include compounds having two phenolic hydroxyl groups in one molecule such as resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, substituted or unsubstituted biphenol, phenol, and cresol. , Xylenol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol, aminophenol and other phenols and / or naphthols such as α-naphthol, β-naphthol, dihydroxynaphthalene and formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, salicyl At least selected from novolak-type phenolic resins, phenols and naphthols obtained by condensation or cocondensation with aldehydes such as aldehydes under an acidic catalyst At least one selected from phenol aralkyl resins synthesized from one kind and dimethoxyparaxylene and bis (methoxymethyl) biphenyl, aralkyl type phenol resins such as naphthol aralkyl resins, paraxylylene and metaxylylene modified phenol resins, melamine modified phenolic resin, terpene Dicyclopentadiene-type phenol resin, dicyclopentadiene-type naphthol resin, cyclopentadiene-modified phenol resin, polycyclic aroma synthesized by copolymerization from at least one selected from modified phenol resins, phenols and naphthols and dicyclopentadiene Examples include ring-modified phenolic resins, biphenyl type phenolic resins; triphenylmethane type phenolic resins, and phenolic resins obtained by copolymerizing two or more of these resins. That. These may be used alone or in combination of two or more.
Component (B) is blended in an equivalent ratio (hydroxyl equivalent / epoxy equivalent) in the range of 0.5 to 1.5 with respect to the epoxy resin of component (A).
本発明において、（Ｃ）硬化促進剤は、エポキシ樹脂−フェノール硬化系に用いられる硬化促進剤が挙げられる。この（Ｃ）硬化促進剤としては、例えば、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の３級アミン類、２−へプタデシルイミダゾール、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−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩等が挙げられる。 In the present invention, examples of the (C) curing accelerator include curing accelerators used in epoxy resin-phenol curing systems. Examples of the (C) curing accelerator include 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 (DBU), triethylenediamine, benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, and tris (dimethylamino). Tertiary amines such as methyl) phenol, 2-heptadecylimidazole, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, etc. Imidazoles, tributylphosphine, diphenylphosphine, triphenylphosphine and other organic phosphines, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, triphenylphosphine tetraphenylborate and other tetraphenylboron salts It is.
なかでも、硬化性および耐熱性に優れ、流動性および成形性が良好であるという観点からイミダゾール類が好ましく、例えば、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−へプタデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２´−メチルイミダゾリル−（１´）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２´−ウンデシルイミダゾリル−（１´）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２´−エチル−４´−メチルイミダゾリル−（１´）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２´−メチルイミダゾリル−（１´）］−エチル−ｓ−トリアジン、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾリン、１−シアノエチル−２−フェニル−４，５−ジ（２−シアノエトキシ）メチルイミダゾール、１−ドデシル−２−メチル−３−ベンジルイミダゾリウムクロライド、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール塩酸塩および１−ベンジル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト等を挙げることができる。これらイミダゾール類は単独または２種以上混合して使用することができる。 Of these, imidazoles are preferred from the viewpoints of excellent curability and heat resistance, and good flowability and moldability. For example, imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-unimidazole are preferred. Decylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1 -Benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1 -Shea Ethyl-2-undecylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2' -Undecylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-ethyl-4'-methylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine, 2 , 4-Diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-methylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-phenyl-4, 5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenylimidazoline, 1-cyanoethyl-2-phen -4,5-di (2-cyanoethoxy) methylimidazole, 1-dodecyl-2-methyl-3-benzylimidazolium chloride, 1-benzyl-2-phenylimidazole hydrochloride and 1-benzyl-2-phenylimidazole And lithium trimellitate. These imidazoles can be used alone or in admixture of two or more.
この（Ｃ）成分の硬化促進剤の配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール硬化剤の合計量１００質量部に対して、通常、３．０〜１０．０質量部程度、好ましくは４．０〜９．０質量部、より好ましくは５．０〜８．０質量部の範囲で選定される。 The blending amount of the (C) component curing accelerator is usually 3.0 to 10.0 mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the epoxy resin (A) and the phenol curing agent (B). Parts, preferably 4.0 to 9.0 parts by weight, more preferably 5.0 to 8.0 parts by weight.
本発明において、（Ｄ）球状シリカは樹脂組成物中に配合される公知の球状シリカである。この球状シリカとしては、その長径と短径とのアスペクト比（長径／短径）が１．０〜１．２の範囲のものを含む。この（Ｄ）球状シリカは、樹脂組成物の流動性および成形性を改善し、また、半導体封止物の反りを抑制するものである。 In the present invention, (D) spherical silica is a known spherical silica blended in the resin composition. The spherical silica includes those having an aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.0 to 1.2 between the major axis and the minor axis. This (D) spherical silica improves the fluidity and moldability of the resin composition and suppresses warpage of the semiconductor encapsulated material.
上記成分（Ｄ）の球状シリカの平均粒径は５μｍ〜３０μｍであることが好ましく、平均粒径を５μｍ以上とすることにより、得られる樹脂組成物の流動性および成形性を良好なものとできる。また、平均粒径を３０μｍ以下とすることにより、樹脂組成物中における発泡を抑制できる。 The average particle size of the spherical silica of the component (D) is preferably 5 μm to 30 μm, and by setting the average particle size to 5 μm or more, the fluidity and moldability of the resulting resin composition can be improved. . Moreover, the foaming in a resin composition can be suppressed by making an average particle diameter into 30 micrometers or less.
この（Ｄ）球状シリカの配合割合は、樹脂組成物中に７０質量％〜９５質量％であることが好ましく、８０質量％〜９０質量％がより好ましい。球状シリカの配合割合を樹脂組成物全体の７０質量％以上とすることにより、線膨張係数が増大して成形品の寸法精度、耐温性、機械的強度、などが低下するのを防止する。また、９５質量％以下とすることにより、樹脂組成物の溶融粘度が増大して流動性が低下したり、成形性が低下したり、して実用が困難になってしまうのを防止する。 The blending ratio of the (D) spherical silica is preferably 70% by mass to 95% by mass in the resin composition, and more preferably 80% by mass to 90% by mass. By setting the blending ratio of the spherical silica to 70% by mass or more of the entire resin composition, it is possible to prevent the linear expansion coefficient from increasing and the dimensional accuracy, temperature resistance, mechanical strength, etc. of the molded product from being lowered. Moreover, by setting it as 95 mass% or less, it prevents that the melt viscosity of a resin composition increases, fluidity | liquidity falls, a moldability falls, and practical use becomes difficult.
本発明において、（Ｅ）下記一般式（１）で表される三置換ホスフィンオキシドまたは三置換ホスフィンスルフィドは、エポキシ樹脂の加水分解性塩素の脱離を抑制する成分である。
ここで、Ｒ１〜Ｒ３の芳香族基としては、フェニル基等のアリール基；フェノキシ基等のアリールオキシ基；等が挙げられ、脂肪族基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシル基；等が挙げられる。 Here, examples of the aromatic group of R 1 to R 3 include an aryl group such as a phenyl group; an aryloxy group such as a phenoxy group; and the like, and examples of the aliphatic group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, And alkyl groups such as butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group and decyl group; alkoxyl groups such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group and butoxy group;
また、これらの芳香族基および脂肪族基は、置換基を有していてもよく、その置換基としては、ヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基等が挙げられる。 In addition, these aromatic groups and aliphatic groups may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, and an aryloxy group.
上記（Ｅ）成分の三置換ホスフィンオキシドまたは三置換ホスフィンスルフィドとしては、例えば、トリフェニルホスフィンオキシド、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンオキシド、トリメトキシホスフィンオキシド、トリフェノキシホスフィンオキシド、トリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド、トリフェニルホスフィンスルフィド等を挙げることができる。 Examples of the trisubstituted phosphine oxide or trisubstituted phosphine sulfide of the component (E) include triphenylphosphine oxide, tris (hydroxymethyl) phosphine oxide, trimethoxyphosphine oxide, triphenoxyphosphine oxide, and tri-n-octylphosphine oxide. And triphenylphosphine sulfide.
この（Ｅ）成分としては三置換ホスフィンオキシドが好ましく用いられ、配線材料として銅配線を用いた場合でも良好な信頼性が得られる。なかでもトリフェニルホスフィンオキシドは保存安定性が良好であり、特に好ましく用いられる。市販品としては、例えばケイ・アイ化成株式会社製のＰＰ−５６０、北興化学工業株式会社製のＴＰＰＯ等を挙げることができる。 A trisubstituted phosphine oxide is preferably used as the component (E), and good reliability can be obtained even when copper wiring is used as the wiring material. Of these, triphenylphosphine oxide has good storage stability and is particularly preferably used. Examples of commercially available products include PP-560 manufactured by KEI Kasei Co., Ltd., TPPO manufactured by Hokuko Chemical Co., Ltd., and the like.
上記（Ｅ）三置換ホスフィンオキシドまたは三置換ホスフィンスルフィドの含有量は樹脂組成物中に０．０３〜０．５質量％含有したものであり、好ましくは０．０５〜０．４質量％であり、より好ましくは０．０５〜０．３質量％である。この（Ｅ）成分の含有量が０．０３質量％より少ないと加水分解性塩素の脱離抑制作用が得られず、意図した信頼性の向上が得られないおそれがある。また、（Ｅ）成分の含有量が０．５質量％より多いと硬化反応を阻害するおそれがあり、ガラス転移温度の低下や反りが大きくなるおそれがある。 The content of the (E) trisubstituted phosphine oxide or trisubstituted phosphine sulfide is 0.03 to 0.5% by mass, preferably 0.05 to 0.4% by mass, in the resin composition. More preferably, it is 0.05-0.3 mass%. When the content of the component (E) is less than 0.03% by mass, the action of suppressing the elimination of hydrolyzable chlorine cannot be obtained and the intended reliability may not be improved. Moreover, when there is more content of (E) component than 0.5 mass%, there exists a possibility that hardening reaction may be inhibited and there exists a possibility that the fall and curvature of a glass transition temperature may become large.
ここで、上記（Ｃ）成分の硬化促進剤としてイミダゾール類は硬化性および耐熱性に優れ、流動性および成形性が良好であるが、他の硬化促進剤に比較してエポキシ樹脂の加水分解性塩素の脱離が起こりやすく、不純物塩素イオンによる耐湿信頼性の低下という欠点を有している。しかしながら、本発明において、上記のように（Ｅ）三置換ホスフィンオキシドまたは三置換ホスフィンスルフィドを併用することで、エポキシ樹脂の加水分解性塩素の脱離を抑制すると同時にワイヤ流れ率を低減して、良好な信頼性を示す半導体封止樹脂組成物が得られる。 Here, imidazoles as the curing accelerator of the component (C) are excellent in curability and heat resistance, and have good fluidity and moldability, but the hydrolyzability of the epoxy resin as compared with other curing accelerators. Chlorine is easily desorbed and has the drawback of reduced moisture resistance reliability due to impurity chlorine ions. However, in the present invention, by using (E) trisubstituted phosphine oxide or trisubstituted phosphine sulfide as described above, the elimination of hydrolyzable chlorine from the epoxy resin is suppressed and the wire flow rate is simultaneously reduced. A semiconductor encapsulating resin composition showing good reliability can be obtained.
次に、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて得られる樹脂封止型半導体装置について述べる。 Next, a resin-encapsulated semiconductor device obtained by using the resin composition for encapsulating a granular semiconductor of the present invention will be described.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記（Ａ）〜（Ｅ）成分の他、必要に応じてγ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラック等の着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力成分、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸等の離型剤、酸化防止剤等の各種添加剤を配合することができる。本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分およびその他の添加剤等を、ミキサーを用いて常温混合し、ロール、押出機等の混練機で混練し、冷却後粉砕して得られる。 In addition to the components (A) to (E), the epoxy resin composition of the present invention includes a coupling agent such as γ-aminopropyltrimethoxysilane, a colorant such as carbon black, silicone oil, and silicone rubber as necessary. Various additives such as low stress components such as natural wax, synthetic wax, mold release agents such as higher fatty acids, and antioxidants can be blended. In the epoxy resin composition of the present invention, components (A) to (E) and other additives are mixed at room temperature using a mixer, kneaded with a kneader such as a roll or an extruder, pulverized after cooling. can get.
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体等の電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド、圧縮成形等の成形方法で硬化成形すればよい。 In order to seal an electronic component such as a semiconductor and manufacture a semiconductor device by using the epoxy resin composition of the present invention, it may be cured by a molding method such as transfer molding, compression molding, injection molding, compression molding, or the like. .
本発明において、封止される半導体素子の種類は、特に限定されるものではないが、樹脂封止後の半導体装置の厚さが０．２〜１．５ｍｍとなるような薄型半導体装置に関しては、本発明の樹脂組成物を用いて圧縮成形法により製造することが特に好ましい。成形条件は、成形温度１２０〜２００℃、成形圧力２〜２０ＭＰａであることが好ましい。このような成形条件で圧縮成形によって封止することにより反りが小さく、ワイヤ流れの少ない樹脂封止型の半導体装置を得ることができる。 In the present invention, the type of semiconductor element to be sealed is not particularly limited, but for a thin semiconductor device in which the thickness of the semiconductor device after resin sealing is 0.2 to 1.5 mm. It is particularly preferable to produce the resin composition of the present invention by a compression molding method. The molding conditions are preferably a molding temperature of 120 to 200 ° C. and a molding pressure of 2 to 20 MPa. By sealing by compression molding under such molding conditions, it is possible to obtain a resin-encapsulated semiconductor device with a small warpage and a small wire flow.
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.
（実施例１）
エポキシ樹脂としてＮＣ−３０００（日本化薬（株）製、商品名；エポキシ当量 ２８５、軟化点５６℃） １０．３２質量部、フェノール硬化剤としてＭＥＨＣ−７８００Ｍ（明和化成（株）製、商品名；水酸基当量 １７３、軟化点８１℃） ６．７７質量部、イミダゾール系硬化促進剤１として２Ｐ４ＭＨＺ（四国化成（株）製、商品名；２−フェニル−４−ヒドロキチメチル−５−メチルイミダゾール） ０．１５質量部、球状シリカ１としてＦＢ−１０５（電気化学工業（株）製、商品名；平均粒径１１μｍ） ７０．０質量部、球状シリカ２として微細シリカＳＯ−２５Ｒ（（株）アドマテックス製、商品名；平均粒径１μｍ）１３．０質量部、三置換ホスフィンであるトリフェニルホスフィンオキシドとしてＴＰＰ−Ｏ（北興化学（株）製、商品名） ０．１５質量部、シランカップリング剤のＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング（株）製、商品名：Ｚ−６８８３） ０．２質量部、および着色剤としてカーボンブラック（三菱化学（株）製、商品名：ＭＡ−６００） ０．２５質量部、難燃剤としてＦＰ−１００（（株）伏見製薬所製、商品名） ０．２質量部、ハイドロタルサイトＫＷ−２２００（協和化学工業（株）製、商品名） ０．２質量部を常温でミキサーを用いて混合した後、熱ロールを用いて１２０℃で加熱混練した。冷却後、五橋製作所（株）製のスピードミルを用いて粉砕した後、篩を通過させ粉粒状の半導体封止用樹脂組成物を得た。
Example 1
NC-3000 as epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name; epoxy equivalent 285, softening point 56 ° C.) 10.32 parts by mass, MEHC-7800M (trade name, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.) as phenol curing agent Hydroxyl group equivalent 173, softening point 81 ° C.) 6.77 parts by mass, 2P4MHZ (trade name; 2-phenyl-4-hydroxymethyl-5-methylimidazole, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) as imidazole curing accelerator 1 0.15 parts by mass, spherical silica 1 as FB-105 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name; average particle size 11 μm) 70.0 parts by mass, spherical silica 2 as fine silica SO-25R (Co., Ltd.) Made by Mattex, trade name: 13.0 parts by mass of average particle size 1 μm, TPP-O (Hokuko Chemical Co., Ltd.) as triphenylphosphine oxide which is trisubstituted phosphine 0.15 parts by mass, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane (trade name: Z-6883), 0.2 parts by mass of silane coupling agent, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. Carbon black (trade name: MA-600, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) as a colorant and 0.25 mass parts as a flame retardant, FP-100 (trade name, manufactured by Fushimi Pharmaceutical Co., Ltd.) 0.2 mass parts Hydrotalcite KW-2200 (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., trade name) 0.2 parts by mass was mixed at room temperature using a mixer and then heated and kneaded at 120 ° C. using a hot roll. After cooling, the mixture was pulverized using a speed mill manufactured by Gohashi Seisakusho, and then passed through a sieve to obtain a powdery resin composition for semiconductor encapsulation.
（実施例２）
イミダゾール系硬化促進剤１の代わりにイミダゾール系硬化促進剤２としてＣ１７Ｚ−Ｔ（四国化成（株）製、商品名）を０．２質量部とした以外は、実施例１と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。
(Example 2)
The semiconductor encapsulating was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.2 parts by mass of C17Z-T (trade name, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) was used as the imidazole curing accelerator 2 instead of the imidazole curing accelerator 1. A stopping resin composition was obtained.
（実施例３）
イミダゾール系硬化促進剤１の代わりにリン系硬化促進剤としてＰＰ−２００（北興化学工業（株）製、商品名）を０．１７質量部とした以外は、実施例１と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。
(Example 3)
A semiconductor encapsulant was prepared in the same manner as in Example 1 except that PP-200 (trade name, manufactured by Hokuko Chemical Co., Ltd.) was used instead of imidazole-based curing accelerator 1 as a phosphorus-based curing accelerator at 0.17 parts by mass. A stopping resin composition was obtained.
（実施例４）
イミダゾール系硬化促進剤１の代わりにウレア系硬化促進剤としてＵＣＡＴ−３５１２Ｔ（サンアプロ（株）製、商品名）を０．１５質量部とした以外は、実施例１と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。
Example 4
For semiconductor encapsulation in the same manner as in Example 1 except that UCAT-3512T (trade name, manufactured by San Apro Co., Ltd.) was changed to 0.15 parts by mass as a urea-based curing accelerator instead of the imidazole-based curing accelerator 1. A resin composition was obtained.
（実施例５）
トリフェニルホスフィンオキシド（ＴＰＰ−Ｏ）を０．０５質量部とした以外は、実施例１と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。
(Example 5)
A resin composition for semiconductor encapsulation was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.05 part by mass of triphenylphosphine oxide (TPP-O) was used.
（実施例６）
トリフェニルホスフィンオキシド（ＴＰＰ−Ｏ）を０．４０質量部とした以外は、実施例１と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。
(Example 6)
A resin composition for semiconductor encapsulation was obtained in the same manner as in Example 1 except that triphenylphosphine oxide (TPP-O) was changed to 0.40 part by mass.
（比較例１）
トリフェニルホスフィンオキシド（ＴＰＰ−Ｏ）を含まない以外は、実施例１と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 1)
A resin composition for semiconductor encapsulation was obtained in the same manner as in Example 1 except that it did not contain triphenylphosphine oxide (TPP-O).
（比較例２）
トリフェニルホスフィンオキシド（ＴＰＰ−Ｏ）を０．０２質量部とした以外は、実施例１と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 2)
A semiconductor sealing resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.02 part by mass of triphenylphosphine oxide (TPP-O) was used.
（比較例３）
トリフェニルホスフィンオキシド（ＴＰＰ−Ｏ）を０．６０質量部とした以外は、実施例１と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 3)
A resin composition for semiconductor encapsulation was obtained in the same manner as in Example 1 except that triphenylphosphine oxide (TPP-O) was changed to 0.60 part by mass.
上記各実施例および各比較例で得られた封止用樹脂組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。結果を組成等とともに表１に示す。 About the resin composition for sealing obtained by each said Example and each comparative example, various characteristics were evaluated by the method shown below. The results are shown in Table 1 together with the composition and the like.
＜評価方法＞
［ゲルタイム］
１７５℃の熱板上で、半導体封止用樹脂組成物がゲル化してから硬化するまでの時間を測定した。
［高化式フロー粘度］
（株）島津製作所製のフローテスタＣＦＴ−５００型を用いて、温度１７５℃、ノズル長１．０ｍｍ、ノズル径０．５ｍｍ、プランジャー圧力１０ｋｇｆの試験条件で半導体封止用樹脂組成物のフロー粘度を測定した。
［スパイラルフロー］
半導体封止用樹脂組成物を成形温度１７５℃および成形圧力９．８ＭＰａの条件でトランスファー成形することでスパイラルフローを測定した。
<Evaluation method>
[Geltime]
On a hot plate at 175 ° C., the time from when the semiconductor sealing resin composition was gelled to curing was measured.
[High-flow viscosity]
Using a flow tester CFT-500 manufactured by Shimadzu Corporation, the flow of the resin composition for semiconductor encapsulation under the test conditions of a temperature of 175 ° C., a nozzle length of 1.0 mm, a nozzle diameter of 0.5 mm, and a plunger pressure of 10 kgf The viscosity was measured.
[Spiral flow]
The spiral flow was measured by transfer molding the resin composition for semiconductor encapsulation under the conditions of a molding temperature of 175 ° C. and a molding pressure of 9.8 MPa.
［成形収縮率］
半導体封止用樹脂組成物の成形収縮率は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。
［脱離塩素量］
試験成形品を粉砕して、純水中で１８０℃、２時間抽出後、イオンクロマトアナライザおよび原子吸光光度計により含有量を測定した。
［ガラス転移点］
ＴＭＡ法により、半導体封止用樹脂組成物を室温から３００℃まで（昇温スピード １０℃／ｍｉｎ）加熱したときの熱膨張率の変化を熱分析装置ＴＭＡ／ＳＳＣ５２００（セイコーインスツルメンツ（株）製、商品名）により測定し求めた。
[Mold shrinkage]
The molding shrinkage of the semiconductor sealing resin composition was measured according to JIS K 6911.
[Desorbed chlorine amount]
The test molded product was pulverized and extracted in pure water at 180 ° C. for 2 hours, and then the content was measured with an ion chromatograph analyzer and an atomic absorption photometer.
[Glass transition point]
The change in the coefficient of thermal expansion when the semiconductor sealing resin composition was heated from room temperature to 300 ° C. (temperature increase rate: 10 ° C./min) by the TMA method was measured using a thermal analyzer TMA / SSC5200 (manufactured by Seiko Instruments Inc.). The product name was measured and determined.
［Ｂｉａｓ ＨＡＳＴ］
３５ｍｍ×３５ｍｍのＰＢＧＡに２０μｍベアカッパーワイヤをボンディングし、前記樹脂組成物を用いて、注入圧力６ＭＰａ、成形温度１７５℃、成形時間１８０秒の条件で圧縮成形した後、１７５℃で４時間、ポストモールドキュアを行い試験用半導体装置を作成した。得られた半導体装置を、１３０℃／８５％ＲＨ／５Ｖにて９６時間バイアスをかけ、ＯＰＥＮ不良の発生個数を調べた。（サンプル数＝２４）
［ワイヤ流れ率］
圧縮成形装置にて成形した半導体装置をＸ線検査装置〔ポニー工業株式会社製〕にてワイヤの変形を観察し、最大変形部のワイヤ流れ率を測定した。
［反り］
圧縮成形装置にて成形した半導体装置の反り量を３次元測定器にて測定した。
[Bias HAST]
A 20 μm bare copper wire was bonded to a 35 mm × 35 mm PBGA, and compression molding was performed using the resin composition under the conditions of an injection pressure of 6 MPa, a molding temperature of 175 ° C., and a molding time of 180 seconds. Mold curing was performed to create a test semiconductor device. The obtained semiconductor device was biased at 130 ° C./85% RH / 5 V for 96 hours, and the number of occurrences of OPEN defects was examined. (Number of samples = 24)
[Wire flow rate]
The deformation of the wire of the semiconductor device molded by the compression molding apparatus was observed by an X-ray inspection apparatus (manufactured by Pony Industry Co., Ltd.), and the wire flow rate of the maximum deformed portion was measured.
[warp]
The amount of warpage of the semiconductor device molded by the compression molding apparatus was measured with a three-dimensional measuring instrument.
以上の結果から、本発明の半導体封止用樹脂組成物は、特定量の三置換ホスフィンを含有することで、エポキシ樹脂硬化時に加水分解性塩素の脱離が抑制されるためＢｉａｓ ＨＡＳＴ試験等においても良好な信頼性を示し、また流動性および成形性に優れているため、ワイヤ流れ率が低く、反りが小さくなる。さらに、ガラス転移温度が高いため寸法収縮も小さい。したがって、これを用いて得られる樹脂封止型の半導体装置は、信頼性の良好なものとなる。 From the above results, the resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention contains a specific amount of tri-substituted phosphine, so that desorption of hydrolyzable chlorine is suppressed when the epoxy resin is cured. Shows good reliability, and is excellent in fluidity and moldability, so that the wire flow rate is low and the warpage is small. Furthermore, since the glass transition temperature is high, dimensional shrinkage is also small. Therefore, a resin-encapsulated semiconductor device obtained by using this has excellent reliability.
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、半導体素子等の電子部品の封止材料の分野で好適に使用され、この半導体封止用樹脂組成物を用いた樹脂封止型半導体装置は信頼性が高いものである。 The resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is suitably used in the field of sealing materials for electronic components such as semiconductor elements, and a resin-encapsulated semiconductor device using this resin composition for semiconductor encapsulation is reliable. Is expensive.
Claims (4)
前記（Ｅ）三置換ホスフィンオキシドまたは三置換ホスフィンスルフィドを、前記半導体封止用樹脂組成物中に０．０３〜０．５質量％含有することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
(E) The resin composition for semiconductor sealing characterized by containing 0.03-0.5 mass% of said trisubstituted phosphine oxide or trisubstituted phosphine sulfide in the said resin composition for semiconductor sealing.
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