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JPH04132728A - Liquid epoxy resin composition - Google Patents

Liquid epoxy resin composition

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Publication number
JPH04132728A
JPH04132728A JP25297790A JP25297790A JPH04132728A JP H04132728 A JPH04132728 A JP H04132728A JP 25297790 A JP25297790 A JP 25297790A JP 25297790 A JP25297790 A JP 25297790A JP H04132728 A JPH04132728 A JP H04132728A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
resin composition
composition
resin
silicone oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25297790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirohisa Hino
裕久 日野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP25297790A priority Critical patent/JPH04132728A/en
Publication of JPH04132728A publication Critical patent/JPH04132728A/en
Pending 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)

Abstract

PURPOSE:To obtain the title composition useful for sealing material, having excellent reliability, water vapor resistance and crack resistance by blending a bisphenol type epoxy resin with a silicone oil, etc., and a silicon nitride filler. CONSTITUTION:A bisphenol type epoxy resin comprising a bisphenol F type epoxy resin, etc., is blended with preferably 5-20wt.% silicone oil based on a liquid component of a resin composition, preferably 60-80wt.% inorganic filler such as alumina based on the liquid component of the resin composition and preferably silicon nitride (amount blended is preferably 10-40wt.% based on inorganic filler) having 20-50mum average particle diameter to give the objective composition. The composition is preferably mixed with 0.6-1.0 equivalent based on the resin of an acid anhydride as a curing agent.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、液状エポキシ樹脂組成物に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、セラミック基板HI
CのCOB封止等に有用な、信頼性、耐湿性等に優れた
無溶剤型の液状エポキシ樹脂組成物に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Field of Application) This invention relates to a liquid epoxy resin composition. More specifically, the present invention provides ceramic substrate HI
The present invention relates to a solvent-free liquid epoxy resin composition that is useful for COB sealing of C and has excellent reliability, moisture resistance, etc.

(従来の技術) 近年、半導体素子や電子部品の高機能化、高集積化とと
もに、これらの素子や部品に対して用いる封止材の物性
向上も強く求められてきており、このような状況に対応
するために、信頼性の向上等のための様々な改善が進め
られてきてもいる。
(Prior art) In recent years, as semiconductor elements and electronic components have become more sophisticated and highly integrated, there has been a strong demand for improved physical properties of the sealing materials used for these elements and components. In response, various improvements have been made to improve reliability and the like.

たとえばセラミック基板HICのCOB封止においては
、セラミック基板の熱膨張率(3×10−6程度)と封
止材樹脂の熱膨張率(2〜3×10−’程度)との間に
は大きな差があり、樹脂硬化後の収縮応力や半田リフロ
ー時のストレスによって、封止樹脂と基板との界面に歪
がかかり、剥離しやすい。また、その界面より水分が侵
入して、耐湿性が悪くなる。
For example, in COB encapsulation of a ceramic substrate HIC, there is a large difference between the coefficient of thermal expansion of the ceramic substrate (about 3 x 10-6) and the coefficient of thermal expansion of the encapsulant resin (about 2 to 3 x 10-'). There is a difference, and the shrinkage stress after resin curing and the stress during solder reflow cause strain on the interface between the sealing resin and the substrate, making it easy to peel off. Furthermore, moisture enters through the interface, resulting in poor moisture resistance.

このような問題を解決するために、封止樹脂組成物には
、通常の50%レベルよりも多い70%程度の無機質フ
ィラーを配合し、あるいはシリコーンオイルを添加して
低弾性率化を図ってきてもいる。
In order to solve these problems, attempts have been made to lower the modulus of elasticity by incorporating about 70% inorganic filler into the sealing resin composition, which is higher than the usual 50% level, or by adding silicone oil. There are also.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような改良を進めてきた従来の封止
材用樹脂組成物の場合には、低弾性率化の面で改良がみ
られるものの、その半田特性が充分ではないという欠点
があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the case of conventional resin compositions for encapsulants that have undergone such improvements, although improvements have been made in terms of lower elastic modulus, the solder properties of the resin compositions have deteriorated. The drawback was that it was not sufficient.

この欠点は、セラミック基板に対する樹脂封止材の接着
力が充分でないことに原因があった。また、シリコーン
オイルの添加は、離型剤的に作用するため、かえって接
着力を損う原因ともなっていた。
This drawback was caused by insufficient adhesion of the resin sealant to the ceramic substrate. Further, since the addition of silicone oil acts as a mold release agent, it has caused a loss in adhesive strength.

このため、従来の樹脂封止材においては、ガラスや、そ
の他セラミック基板のHICの封止材の接着力の不足に
よって半田特性の向上が難しく、耐湿性、耐ヒートサイ
クル性等の信頼性には問題があった。
For this reason, with conventional resin encapsulants, it is difficult to improve solder properties due to the lack of adhesive strength of the HIC encapsulant for glass and other ceramic substrates, and the reliability of moisture resistance, heat cycle resistance, etc. There was a problem.

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の封止材の欠点を解消し、半田特性に優れ、
信頼性の向上が可能な新しい樹脂封止材用の液状エポキ
シ樹脂組成物を提供することを目的としている。
This invention was made in view of the above circumstances, and has solved the drawbacks of conventional sealing materials, has excellent solder properties,
The purpose of this invention is to provide a new liquid epoxy resin composition for resin sealing materials that can improve reliability.

(課題を解決するための手段) この発明は、上記に課題を解決するものとして、ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂に、シリコーンオイルおよび無
機質フィラーとともに窒化珪素フィラーを配合してなる
ことを特徴とする無溶剤型の液状エポキシ樹脂組成物を
提供する。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a solvent-free type epoxy resin characterized by blending a silicon nitride filler with a bisphenol type epoxy resin together with a silicone oil and an inorganic filler. A liquid epoxy resin composition is provided.

また、この発明は、硬化剤として酸無水物を配合してな
ることを好ましい態様としてもいる。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, an acid anhydride is blended as a curing agent.

組成物に配合するエポキシ樹脂としては、ビスフェノー
ル型のものを主たるものとして使用する。
As the epoxy resin blended into the composition, a bisphenol type is mainly used.

ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型
エポキシ樹脂等を単独で、または併用して使用すること
ができる。
Bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, etc. can be used alone or in combination.

さらに別の液状のエポキシ樹脂を添加してもよい。また
、これら各種のエポキシ樹脂に難燃化したハロゲン化タ
イプのエポキシ樹脂を組み合せて使用してもよい。
Furthermore, another liquid epoxy resin may be added. Furthermore, a flame-retardant halogenated epoxy resin may be used in combination with these various epoxy resins.

ビスフェノールF型エポキシ樹脂は、粘度やガラス転移
点(Tg)を下げる作用をするので、この点を考慮して
組成物の配合を選択することができる。
Since bisphenol F type epoxy resin has the effect of lowering the viscosity and glass transition point (Tg), the formulation of the composition can be selected in consideration of this point.

組成物に配合するシリコーンオイルについては、ポリオ
ルガノシロキサンとして各種のものが使用できるが、側
鎖に5〜30%のフェニル基および/または5〜20%
程度のエポキシ基を有するものを好ましく使用すること
ができる。その配合量は、通常、樹脂組成物の液状成分
に当して約5〜20重量%程度とするのが好ましい。
Regarding the silicone oil to be blended into the composition, various types of polyorganosiloxane can be used, but 5 to 30% phenyl groups and/or 5 to 20% phenyl groups in side chains can be used.
Those having a certain degree of epoxy group can be preferably used. The blending amount thereof is usually preferably about 5 to 20% by weight based on the liquid component of the resin composition.

このシリコーンオイルは、離型剤的作用をすることから
、単独では封止材の基板接着性を向上させるのに有効で
はないが、窒化珪素フィラーと併用することにより接着
力向上に特異的に作用する。
Since this silicone oil acts like a mold release agent, it is not effective alone in improving the adhesion of the encapsulant to the substrate, but when used in combination with silicon nitride filler, it has a specific effect on improving adhesion. do.

また、このシリコーンオイルは、海島構造の形成によっ
て低弾性率化を図るのに有効に作用する。
Further, this silicone oil effectively acts to lower the elastic modulus by forming a sea-island structure.

シリコーンオイルとの併用によって接着力向上に大きな
割合を果たす窒化珪素5isN4としては、平均粒径が
20〜50μm程度のものを好適なものとして例示する
ことができる。また、Na+、K+、C1−等の不純イ
オンの含有量の少ない低不純イオングレードのものを使
用するのが好ましい。
As silicon nitride 5isN4, which plays a large role in improving adhesive strength when used in combination with silicone oil, one having an average particle size of about 20 to 50 μm can be exemplified as a suitable silicon nitride. Furthermore, it is preferable to use a low impurity ion grade material with a low content of impurity ions such as Na+, K+, C1-, etc.

この窒化珪素は極性フィラーであって、封止材の基板接
着力を向上させるのに有効であるが、シリコーンオイル
との併用によって、その接着特性はさらに特異的に向上
する。一方、配合量が多すぎると、組成物の粘性が極端
に増大するため、通常は、組成物に添加する無機質フィ
ラーの重量に対して10〜40%程度の割合とするのが
好ましい。
This silicon nitride is a polar filler and is effective in improving the adhesion of the encapsulant to the substrate, but its adhesion properties are further specifically improved when used in combination with silicone oil. On the other hand, if the amount is too large, the viscosity of the composition will increase dramatically, so it is usually preferable to adjust the amount to about 10 to 40% based on the weight of the inorganic filler added to the composition.

無機質フィラーとしては、シリカ、アルミナ、タルク、
炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウ
ムなどの無機質充填材を使用することができる。なかで
も特に高純度シリカは適当であって、低線膨張率の特性
を得ることができるので好ましい。エポキシ樹脂組成物
の低線膨張率化には、この無機質フィラーをできるだけ
多く配合するのが好ましいが、均一混合の確保、使用の
容易性等から、エポキシ樹脂組成物の60〜80重量%
が適当である。なお、このフィラーの30重量%以上が
球状のものを用いると1液性の樹脂組成物の一層の低粘
度化を図ることができる。
Inorganic fillers include silica, alumina, talc,
Inorganic fillers such as calcium carbonate, magnesium carbonate, aluminum hydroxide can be used. Among these, high-purity silica is particularly suitable, and is preferred because it can provide a low coefficient of linear expansion. In order to lower the coefficient of linear expansion of the epoxy resin composition, it is preferable to incorporate as much of this inorganic filler as possible, but from the viewpoint of ensuring uniform mixing and ease of use, it is 60 to 80% by weight of the epoxy resin composition.
is appropriate. If 30% by weight or more of the filler is spherical, the viscosity of the one-component resin composition can be further reduced.

この場合、50μm以下の粒径の球状シリカの使用が好
ましく、特に、粒径の異なる複数種の球状シリカを使用
することか有効でもある。これによってフィラーの沈降
等も防止される。
In this case, it is preferable to use spherical silica having a particle size of 50 μm or less, and it is particularly effective to use multiple types of spherical silica having different particle sizes. This also prevents the filler from settling.

組成物には、硬化剤を配合するが、その種類に特に限定
はなく、酸無水物、ノボラックなどを適宜に使用するこ
とができる。このうち、特に酸無水物は硬化剤として好
ましいものの−っである。
A curing agent is blended into the composition, but the type thereof is not particularly limited, and acid anhydrides, novolacs, etc. can be used as appropriate. Among these, acid anhydrides are particularly preferred as curing agents.

この酸無水物には、1分子中に1個の酸無水物基を有す
る化合物としてメチルへキサヒドロ無水フタル酸(MH
HPA、下記構造式1に示す)、1分子中に2個以上の
酸無水物基を有する化合物として5−(2,5−ジオキ
ソテトラヒドロ−3フラニル)−3−メチル−3−シク
ロヘキセン1.2−ジカルボン酸無水物(MCDCA、
下記構造式2に示す)などを用いることができる。
This acid anhydride includes methylhexahydrophthalic anhydride (MH
HPA (shown in Structural Formula 1 below), 5-(2,5-dioxotetrahydro-3furanyl)-3-methyl-3-cyclohexene1. 2-dicarboxylic anhydride (MCDCA,
(shown in Structural Formula 2 below) can be used.

なお、MHHPAなどのように液状の酸無水物の方が、
液状エポキシ樹脂と容易に相溶させることができるので
好ましい。
In addition, liquid acid anhydrides such as MHHPA are more effective.
It is preferable because it can be easily made compatible with liquid epoxy resin.

また、ノボラック硬化剤としては、フェノールノボラッ
ク樹脂等の適宜なものを使用することができるが、水酸
基当量80〜160、軟化点50〜70°C程度のもの
で、Na+、K+、Cβ−等の不純イオン含有量が少な
く、かつ、フェノール含有量が0.1%以下の低不純イ
オン、低フリーフェノールのノボラックを好適に使用す
ることができる。
In addition, as the novolak curing agent, a suitable one such as phenol novolak resin can be used, but it should have a hydroxyl equivalent of 80 to 160 and a softening point of about 50 to 70°C, and can be used to cure Na+, K+, Cβ-, etc. A novolak with a low impurity ion content and a phenol content of 0.1% or less and a low free phenol can be suitably used.

これらの硬化剤は、エポキシ樹脂に対して、0.6〜1
.0当量程度の割合で使用するのが好ましく、より好適
には、エポキシ樹脂に対して酸無水物として01g当量
前後とすることが接着力の向上にとって有効である。ま
た、酸無水物とノボラック硬化剤とを併用する場合には
、その割合は、重量比で、5:5〜8:2程度とするの
が好ましい。
These curing agents have a ratio of 0.6 to 1 for the epoxy resin.
.. It is preferable to use the acid anhydride at a ratio of about 0 equivalent, and more preferably about 01 g equivalent relative to the epoxy resin as an acid anhydride, which is effective for improving adhesive strength. Further, when an acid anhydride and a novolak curing agent are used together, the ratio by weight is preferably about 5:5 to 8:2.

なお、エポキシ樹脂組成物のポットライフを長くし、か
つ効果を早く完結させるために潜在性の硬化促進剤を使
用するのも好ましい。たとえば、その例として2,4−
ジアミノ−6(2′−メチルイミダゾリル(1)’ ]
]エチルー8−トリアジンイソシアヌール酸付加物(2
MA−OK、下記構造式3に示す)などをあげることが
できる。
In addition, it is also preferable to use a latent curing accelerator in order to lengthen the pot life of the epoxy resin composition and quickly complete the effect. For example, 2,4-
Diamino-6(2'-methylimidazolyl(1)')
] Ethyl-8-triazine isocyanuric acid adduct (2
MA-OK, shown in Structural Formula 3 below), and the like.

さらにまた、この発明においては必要に応じて種々の添
加剤を用いることができる。たとえば、カップリング剤
、界面活性剤、レベリング剤、消泡剤、イオントラップ
剤、難燃剤、着色剤、希釈剤、潤滑剤などである。
Furthermore, in this invention, various additives can be used as necessary. For example, coupling agents, surfactants, leveling agents, antifoaming agents, ion trapping agents, flame retardants, coloring agents, diluents, lubricants, etc.

この発明の液状エポキシ樹脂組成物は、たとえば、前記
のような成分を混合した後に、ロール、デイスパー、ア
ジホモミキサー、プラネタリ−ミキサー、ニーダ−1ら
いかい機などで混練して製造することができる。この際
、粘度が高すぎる時は50℃程度まで加温してもよい。
The liquid epoxy resin composition of the present invention can be produced by, for example, mixing the above-mentioned components and then kneading the mixture using a roll, a disper, an ajihomo mixer, a planetary mixer, a kneader, etc. . At this time, if the viscosity is too high, it may be heated to about 50°C.

なお、混練中および混練後、減圧下で樹脂組成物中に含
まれる気泡を脱気するようにするのが好ましい。
Note that during and after kneading, it is preferable to degas the air bubbles contained in the resin composition under reduced pressure.

(実施例) 以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説
明する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in more detail by showing examples.

実施例1〜5 ビスフェノールA型エポキシ樹脂としてビスフェノール
Aグリシジルエーテル(エポキシ当量170、粘度43
00c p s )を使用し、硬化剤として酸無水物M
HHPA(液状)を配合し、さらに球状シリカフィラー
および表1に示した通りの割合のシリコーンオイル、窒
化硅素フィラーを添加した。
Examples 1 to 5 Bisphenol A glycidyl ether (epoxy equivalent: 170, viscosity: 43
00c p s) and acid anhydride M as a hardening agent.
HHPA (liquid) was blended, and spherical silica filler, silicone oil and silicon nitride filler in the proportions shown in Table 1 were added.

得られた樹脂組成物を用いて、その粘度、ディスペンス
性、ガラス接着性、PCTおよびヒートザイーフルを測
定評価した。その結果を示したものが表2である。
Using the obtained resin composition, its viscosity, dispensability, glass adhesion, PCT, and heat efficiency were measured and evaluated. Table 2 shows the results.

後述の比較例との対比からも明らかなように、この発明
の実施例においては、いずれの特性も良好であり、シリ
コーンオイルと窒化硅素フィラーとの併用によって、優
れた半田特性、そして基板接着性が得られ、封止剤とし
ての信頼性向上が可能となる。
As is clear from the comparison with the comparative examples described below, the examples of this invention have good properties in all cases, and the combined use of silicone oil and silicon nitride filler provides excellent soldering properties and substrate adhesion. is obtained, making it possible to improve reliability as a sealant.

比較例1〜4 比較のために、表1に示した通りに配合を変更して実施
例1〜5と同様にして樹脂組成物を製造し、その特性を
評価した。
Comparative Examples 1 to 4 For comparison, resin compositions were produced in the same manner as Examples 1 to 5 except that the formulations were changed as shown in Table 1, and their properties were evaluated.

表2にその結果を示したように、実施例1〜5に比べて
いずれの場合も特性が劣っていることがわかる。
As shown in Table 2, the characteristics are inferior to Examples 1 to 5 in all cases.

(発明の効果) この発明によって、以上詳しく説明したとおり、接着力
の向上により、セラミック基板HICのCOB封止にお
ける半田特性、すなわち耐湿性、耐クラツク性等の信頼
性は大きく向上する。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, the present invention greatly improves the solder properties in COB sealing of the ceramic substrate HIC, ie, the reliability of moisture resistance, crack resistance, etc., by improving the adhesive strength.

樹脂封止材として有用な無溶剤液状エポキシ樹脂組成物
が提供される。
A solvent-free liquid epoxy resin composition useful as a resin encapsulant is provided.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ビスフェノール型エポキシ樹脂に、シリコーンオ
イルおよび無機質フィラーとともに窒化珪素フィラーを
配合してなることを特徴とする液状エポキシ樹脂組成物
(1) A liquid epoxy resin composition comprising a bisphenol-type epoxy resin mixed with a silicon nitride filler along with silicone oil and an inorganic filler.
(2)硬化剤として酸無水物を配合してなる請求項(1
)記載の液状エポキシ樹脂組成物。
(2) Claim (1) in which an acid anhydride is blended as a curing agent.
) The liquid epoxy resin composition described.
JP25297790A 1990-09-22 1990-09-22 Liquid epoxy resin composition Pending JPH04132728A (en)

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JP25297790A JPH04132728A (en) 1990-09-22 1990-09-22 Liquid epoxy resin composition

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6604576B2 (en) 1996-11-15 2003-08-12 Calsonic Kansei Corporation Automotive air conditioning system
JP2018053025A (en) * 2016-09-27 2018-04-05 信越化学工業株式会社 Thermally conductive silicone grease composition

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