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JP5943486B2 - Semiconductor sealing resin composition and semiconductor device provided with cured product thereof - Google Patents

Semiconductor sealing resin composition and semiconductor device provided with cured product thereof Download PDF

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JP5943486B2
JP5943486B2 JP2013178272A JP2013178272A JP5943486B2 JP 5943486 B2 JP5943486 B2 JP 5943486B2 JP 2013178272 A JP2013178272 A JP 2013178272A JP 2013178272 A JP2013178272 A JP 2013178272A JP 5943486 B2 JP5943486 B2 JP 5943486B2
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Description

本発明は半導体封止用樹脂組成物に関する。詳細には、Cuリードフレーム(LF)やAgメッキとの密着性に優れる組成物であって、高温下で長期間熱安定性に優れ、かつ高温高湿下にて金属基板との密着性を維持することができ、信頼性に優れる硬化物を与える樹脂組成物、及び該組成物の硬化物を備える半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor sealing resin composition. Specifically, it is a composition having excellent adhesion with a Cu lead frame (LF) and Ag plating, excellent thermal stability for a long time at high temperature, and adhesion to a metal substrate at high temperature and high humidity. The present invention relates to a resin composition that can be maintained and provides a cured product with excellent reliability, and a semiconductor device including the cured product of the composition.

近年、半導体装置は目覚しい技術革新を迎えている。スマートフォン、タブレットなど携帯情報、通信端末は大容量の情報を高速で処理できるよう、TSV(スルーシリコンビア)技術が用いられている。該技術では先ず半導体素子を多層接続し、8インチ乃至12インチのシリコンインターポーザーにフリップチップ接続する。その後、多層接続された半導体素子が複数個搭載されたインターポーザーごと熱硬化樹脂により封止する。半導体素子上の不要な硬化樹脂を研磨した後、個片化し、薄型で小型、多機能かつ高速処理可能な半導体装置を得ることができる。しかしながら8インチ乃至12インチの薄いシリコンインターポーザー上の全面に熱硬化樹脂を塗布し、封止した場合、シリコンと熱硬化性樹脂の熱膨張係数の違いから大きな反りが発生する。反りが大きいとその後の研磨工程や個片化工程に適用することができず大きな技術課題となっている。   In recent years, semiconductor devices have undergone remarkable technological innovation. TSV (through silicon via) technology is used so that portable information such as smartphones and tablets and communication terminals can process large volumes of information at high speed. In this technique, first, semiconductor elements are connected in multiple layers and flip-chip connected to an 8 inch to 12 inch silicon interposer. Thereafter, the interposer on which a plurality of semiconductor elements connected in multiple layers are mounted is sealed with a thermosetting resin. After polishing unnecessary cured resin on the semiconductor element, it is separated into individual pieces, and a thin, small, multifunctional, and high-speed semiconductor device can be obtained. However, when a thermosetting resin is applied to the entire surface of a thin silicon interposer of 8 inches to 12 inches and sealed, a large warp occurs due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and the thermosetting resin. If the warpage is large, it cannot be applied to the subsequent polishing process or singulation process, which is a major technical problem.

また近年、地球温暖化対策として、化石燃料からのエネルギー転換などといった地球レベルでの環境対策が進められている。そのため、ハイブリット車や電気自動車の生産台数が増えてきている。また中国やインドなど新興国の家庭用電気機器も省エネルギー対策としてインバーターモーターを搭載した機種が増えてきている。   In recent years, as a measure against global warming, environmental measures on a global level such as energy conversion from fossil fuels have been promoted. Therefore, the number of hybrid cars and electric cars produced is increasing. In addition, household electrical appliances in emerging countries such as China and India are also increasingly equipped with inverter motors as energy saving measures.

ハイブリッド車や電気自動車、インバーターモーターには、交流を直流、直流を交流に変換したり、電圧を変圧する役割を担うパワー半導体が重要となる。しかしながら長年半導体として使用されてきたシリコン(Si)は性能限界に近づいており、飛躍的な性能向上を期待することが困難になってきた。そこで炭化ケイ素(SiC)、チッ化ガリウム(GaN)、ダイヤモンドなどの材料を使った次世代型パワー半導体に注目が集まるようになっている。例えば、電力変換の際のロスを減らすためにパワーMOSFETの低抵抗化が求められている。しかし現在主流のSi−MOSFETでは大幅な低抵抗化は難しい。そこでバンドギャップが広い(ワイドギャップ)半導体であるSiCを使った低損失パワーMOSFETの開発が進められている。   For hybrid vehicles, electric vehicles, and inverter motors, power semiconductors that play a role of converting AC to DC, converting DC to AC, and transforming voltage are important. However, silicon (Si), which has been used as a semiconductor for many years, is approaching its performance limit, and it has become difficult to expect dramatic performance improvements. Accordingly, attention has been focused on next-generation power semiconductors using materials such as silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), and diamond. For example, a reduction in resistance of a power MOSFET is required to reduce loss during power conversion. However, it is difficult to significantly reduce the resistance in the current mainstream Si-MOSFET. Therefore, development of a low-loss power MOSFET using SiC, which is a semiconductor with a wide band gap (wide gap), is in progress.

SiCやGaNは、バンドギャップがSiの約3倍、破壊電界強度が10倍以上という優れた特性を持っている。また高温動作(SiCでは650℃動作の報告がある)、高い熱伝導度(SiCはCu並み)、大きな飽和電子ドリフト速度などの特徴もある。この結果、SiCやGaNを使えばパワー半導体のオン抵抗を下げ、電力変換回路の電力損失を大幅に削減することが可能である。   SiC and GaN have excellent characteristics that the band gap is about 3 times that of Si and the breakdown electric field strength is 10 times or more. In addition, there are also features such as high-temperature operation (SiC reports 650 ° C operation), high thermal conductivity (SiC is equivalent to Cu), and large saturated electron drift velocity. As a result, if SiC or GaN is used, the on-resistance of the power semiconductor can be lowered and the power loss of the power conversion circuit can be greatly reduced.

パワー半導体は、一般的にエポキシ樹脂によるトランスファー成形、シリコーンゲルによるポッティング封止により保護されている。最近は小型、軽量化の観点(特に自動車用途)からエポキシ樹脂によるトランスファー成形が主流になりつつある。しかし、エポキシ樹脂は成形性、基材との密着性、機械的強度に優れるバランスの取れた熱硬化樹脂であるが、200℃を超える温度では架橋点の熱分解が進行し、SiC、GaNに期待される高温での動作環境では封止材としての役割を担えないのではないかと不安視されている(非特許文献1)。   The power semiconductor is generally protected by transfer molding using an epoxy resin and potting sealing using a silicone gel. Recently, transfer molding using an epoxy resin is becoming mainstream from the viewpoint of miniaturization and weight reduction (particularly for automobiles). However, epoxy resin is a well-balanced thermosetting resin with excellent moldability, adhesion to the substrate, and mechanical strength, but at temperatures exceeding 200 ° C, the thermal decomposition of the cross-linking point proceeds, and SiC and GaN are transformed. There is anxiety that it may not serve as a sealing material in the expected high-temperature operating environment (Non-Patent Document 1).

そこで耐熱特性に優れる材料としてシアネート樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物が検討されている。例えば、特許文献1は、エポキシ樹脂をフェノールノボラック樹脂の硬化物中に多価シアン酸エステルとエポキシ樹脂の反応によるオキサゾール環を形成し、安定した耐熱性を得ることを記載している。特許文献1はエポキシ樹脂のエポキシ当量が1に対してフェノールノボラック樹脂の水酸基当量が0.4〜1.0であり、多価シアン酸エステルのシアナート当量が0.1〜0.6であることにより、耐熱性及び耐水性に優れる硬化物を提供できると記載している。また、特許文献2は、特定構造を有するシアン酸エステル化合物、フェノール化合物、及び無機充填剤を含む熱硬化性樹脂組成物を記載しており、該樹脂組成物は耐熱性に優れ、高い機械的強度を有すると記載している。   Therefore, a thermosetting resin composition containing a cyanate resin has been studied as a material having excellent heat resistance. For example, Patent Document 1 describes that an epoxy resin is formed in a cured product of a phenol novolak resin to form an oxazole ring by a reaction between a polyvalent cyanate ester and an epoxy resin, thereby obtaining stable heat resistance. In Patent Document 1, the epoxy equivalent of the epoxy resin is 1 and the hydroxyl equivalent of the phenol novolac resin is 0.4 to 1.0, and the cyanate equivalent of the polyvalent cyanate ester is 0.1 to 0.6. Describes that a cured product having excellent heat resistance and water resistance can be provided. Patent Document 2 describes a thermosetting resin composition containing a cyanate ester compound having a specific structure, a phenol compound, and an inorganic filler, and the resin composition has excellent heat resistance and high mechanical properties. It is described as having strength.

特公平6−15603号公報Japanese Patent Publication No. 6-15603 特開2013−53218号公報JP2013-53218A

工業材料 2011年11月号(vol59 No.11)Industrial Materials November 2011 Issue (vol59 No.11)

しかし、特許文献1に記載の組成物は、エポキシとシアナト基の反応によるオキサゾール環の形成に高温かつ長時間の熱硬化が必要であり、量産性に劣るという問題を有する。また、特許文献2に記載の組成物は耐湿性が不十分であるため、高温高湿下に長期間置くと、CuLFやAgメッキと硬化物の密着性が低下して剥離やクラックが生じるという問題を有する。そこで本発明は、上記事情に鑑み、200℃以上、例えば200℃〜250℃の高温下に長期間置いても熱分解(重量減少)が少なく、高温高湿環境下でもCuLFやAgメッキとの密着性に優れる硬化物を提供する、信頼性に優れた樹脂組成物を提供することを目的とする。   However, the composition described in Patent Document 1 has a problem that it is inferior in mass productivity because it requires high-temperature and long-time thermosetting to form an oxazole ring by the reaction of an epoxy and a cyanato group. Moreover, since the composition described in Patent Document 2 has insufficient moisture resistance, when it is placed under a high temperature and high humidity for a long period of time, the adhesion between the CuLF or Ag plating and the cured product is reduced, and peeling or cracking occurs. Have a problem. Therefore, in view of the above circumstances, the present invention has less thermal decomposition (weight reduction) even when placed at a high temperature of 200 ° C. or higher, for example, 200 ° C. to 250 ° C. for a long period of time. It aims at providing the resin composition excellent in the reliability which provides the hardened | cured material which is excellent in adhesiveness.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、シアネートエステル化合物及び無機充填剤を含有する組成物に特定構造を有するフェノール化合物、及びエポキシ樹脂を配合し、かつ、シアネートエステル化合物に対するフェノール化合物の配合量及びシアネートエステル化合物に対するエポキシ樹脂の配合量を特定の範囲内にすることにより、優れた熱安定性を有する硬化物を得ることができ、該硬化物は、高温高湿の動作環境下に長期間晒されても、熱分解(重量減少)が少なく、またCuLFやAgメッキとの優れた密着性を維持できることを見出し、本発明を成すに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention blended a phenol compound having a specific structure and an epoxy resin in a composition containing a cyanate ester compound and an inorganic filler, and the cyanate ester compound. By setting the blending amount of the phenol compound and the blending amount of the epoxy resin with respect to the cyanate ester compound within a specific range, a cured product having excellent thermal stability can be obtained, and the cured product operates at high temperature and high humidity. It has been found that even when exposed to the environment for a long period of time, thermal decomposition (weight reduction) is small, and excellent adhesion to CuLF and Ag plating can be maintained, and the present invention has been achieved.

即ち、本発明は、
(A)1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル化合物
(B)下記一般式(2)で表されるフェノール化合物

Figure 0005943486
(式中、R及びRは、互いに独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、Rは、互いに独立に、下記のいずれかである。
Figure 0005943486
は、互いに独立に、水素原子またはメチル基であり、mは0〜10の整数である)
(C)無機充填剤(ただし、不定形の無機充填剤、並びに、窒化ホウ素、及びジルコニウム粒子を除く)、及び
(D)下記一般式(3)または(4)で表されるエポキシ樹脂
Figure 0005943486
Figure 0005943486
(上記式(3)及び(4)中、k及びpは、互いに独立に、0以上10以下の整数であり、jは1〜6の整数であり、Rは互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、R及びRは互いに独立に、下記のいずれかである)
Figure 0005943486
を含み、(A)シアネートエステル化合物中のシアナト基に対する(B)フェノール化合物中のフェノール性水酸基のモル比が0.2〜0.4であり、かつ(A)シアネートエステル化合物中のシアナト基に対する(D)エポキシ樹脂中のエポキシ基のモル比が0.04〜0.25であることを特徴とする組成物である。 That is, the present invention
(A) Cyanate ester compound having two or more cyanato groups in one molecule (B) Phenol compound represented by the following general formula (2)
Figure 0005943486
(In the formula, R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 7 is each independently one of the following:
Figure 0005943486
R 4 is independently a hydrogen atom or a methyl group, and m is an integer of 0 to 10.
(C) Inorganic filler (excluding amorphous inorganic filler and boron nitride and zirconium particles) and (D) Epoxy resin represented by the following general formula (3) or (4)
Figure 0005943486
Figure 0005943486
(In the above formulas (3) and (4), k and p are each independently an integer of 0 or more and 10 or less, j is an integer of 1 to 6, and R 5 is independently of each other a hydrogen atom or A C 1-4 alkyl group, and R 6 and R 7 are each independently one of the following)
Figure 0005943486
(A) the molar ratio of the phenolic hydroxyl group in the phenolic compound to the (B) phenolic compound in the cyanate ester compound is 0.2 to 0.4, and (A) the cyanate group in the cyanate ester compound (D) The composition is characterized in that the molar ratio of epoxy groups in the epoxy resin is 0.04 to 0.25.

本発明の組成物は、200℃以上、特には200℃〜250℃の高温下に長期間置いても熱分解(重量減少)が少なく、高温高湿環境下でもCuLFやAgメッキとの密着性に優れ、かつ高い絶縁性を有する硬化物を提供することができる。そのため本発明の組成物の硬化物で封止された半導体装置は高温高湿下で長期信頼性を有する。   The composition of the present invention has little thermal decomposition (weight reduction) even when placed at a high temperature of 200 ° C. or higher, particularly 200 ° C. to 250 ° C. for a long period of time, and adhesion to CuLF or Ag plating even in a high temperature and high humidity environment. And a cured product having excellent insulating properties. Therefore, a semiconductor device sealed with a cured product of the composition of the present invention has long-term reliability under high temperature and high humidity.

以下本発明につき更に詳しく説明する。   The present invention will be described in more detail below.

(A)シアネートエステル化合物
(A)成分は、1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル化合物である。本発明におけるシアネートエステル化合物は1分子中に2個以上のシアナト基を有するものであればよく、一般に公知のものが使用できる。該シアネートエステル化合物は、例えば下記一般式(1)で表すことができる。

Figure 0005943486

(式中、R及びRは、互いに独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、Rは、互いに独立に、下記のいずれかである。
Figure 0005943486

は水素原子またはメチル基であり、nは0〜10の整数である) (A) Cyanate ester compound The component (A) is a cyanate ester compound having two or more cyanato groups in one molecule. The cyanate ester compound in the present invention may be one having two or more cyanato groups in one molecule, and generally known ones can be used. The cyanate ester compound can be represented, for example, by the following general formula (1).
Figure 0005943486

(In the formula, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 3 is each independently one of the following:
Figure 0005943486

R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, and n is an integer of 0 to 10)

本発明のシアネートエステル化合物としては、例えば、ビス(4−シアナトフェニル)メタン、ビス(3−メチル−4−シアナトフェニル)メタン、ビス(3−エチル−4−シアナトフェニル)メタン、ビス(3,5−ジメチル−4−シアナトフェニル)メタン、1,1−ビス(4−シアナトフェニル)エタン、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ジ(4−シアナトフェニル)チオエーテル、1,3−および1,4−ジシアナトベンゼン、2−tert−ゾチル−1,4−ジシアナトベンゼン、2,4−ジメチル−1,3−ジシアナトベンゼン、2,5−ジ−tert−ブチル−1,4−ジシアナトベンゼン、テトラメチル−1,4−ジシアナトベンゼン、1,3,5−トリシアナトベンゼン、2,2’−または4,4’−ジシアナトビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジシアナトビフェニル、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、1,8−、2,6−、または2,7−ジシアナトナフタレン、1,3,6−トリシアナトナフタレン、ビス(4−シアナトフェニル)メタン;2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパン、1,1,1−1トリス(4−シアナトフェニル)エタン、ビス(4−シアナトフェニル)エーテル;4,4’−(1,3−フェニレンジイソピロピリデン)ジフェニルシアネート、ビス(4−シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4−シアナトフェニル)スルホン、トリス(4−シアナト−フェニル)ホスフィン、トリス(4−シアナトフェニル)ホスフェート、フェノールノボラック型シアネート、クレゾールノボラック型シアネート、ジシクロペンタジエンノボラック型シアネート、フェニルアラルキル型シアネートエステル、ビフェニルアラルキル型シアネートエステル、ナフタレンアラルキル型シアネートエステルなどが挙げられる。これらのシアネートエステル化合物は1種または2種以上混合して用いることができる。   Examples of the cyanate ester compound of the present invention include bis (4-cyanatophenyl) methane, bis (3-methyl-4-cyanatophenyl) methane, bis (3-ethyl-4-cyanatophenyl) methane, and bis. (3,5-dimethyl-4-cyanatophenyl) methane, 1,1-bis (4-cyanatophenyl) ethane, 2,2-bis (4-cyanatophenyl) propane, 2,2-bis (4 -Cyanatophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, di (4-cyanatophenyl) thioether, 1,3- and 1,4-dicyanatobenzene, 2-tert-zotyl -1,4-dicyanatobenzene, 2,4-dimethyl-1,3-dicyanatobenzene, 2,5-di-tert-butyl-1,4-dicyanatobenzene, tetramethyl-1, -Dicyanatobenzene, 1,3,5-tricyanatobenzene, 2,2'- or 4,4'-dicyanatobiphenyl, 3,3 ', 5,5'-tetramethyl-4,4'-dicyanato Biphenyl, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,8-, 2,6-, or 2,7-dicyanatonaphthalene, 1,3,6-tricyanatonaphthalene Bis (4-cyanatophenyl) methane; 2,2-bis (4-cyanatophenyl) propane, 1,1,1-1 tris (4-cyanatophenyl) ethane, bis (4-cyanatophenyl) Ether; 4,4 ′-(1,3-phenylenediisopropylpyridene) diphenyl cyanate, bis (4-cyanatophenyl) thioether, bis (4-cyanatophenyl) sulfone, tris (4-cyanato-phenyl) phosphine , Tris (4-cyanatophenyl) phosphate, phenol novolac cyanate, cresol novolac cyanate, dicyclopentadiene novolac cyanate, phenylaralkyl cyanate ester, biphenylaralkyl cyanate ester, naphthalene aralkyl cyanate ester, etc. . These cyanate ester compounds can be used alone or in combination.

上記シアネートエステル化合物はフェノール類と塩化シアンを塩基性下で反応させることにより得られる。上記シアネートエステル化合物は、その構造より軟化点が106℃の固形のものから、常温で液状のものまでの幅広い特性を有するものの中から用途に合せて適宜選択することができる。例えば、液状のエポキシ樹脂組成物を製造する際には常温で液状の化合物を使用し、溶媒に溶かしてワニスにする場合は溶解性や溶液粘度に応じて選択することが好ましい。またパワー半導体封止用にトランスファー成形で使用するときには常温で固体の化合物を選択することが好ましい。   The cyanate ester compound can be obtained by reacting phenols and cyanogen chloride under basic conditions. The cyanate ester compound can be appropriately selected from those having a wide range of properties from a solid having a softening point of 106 ° C. to a liquid at room temperature, depending on the application. For example, when a liquid epoxy resin composition is produced, a liquid compound is used at room temperature, and when it is dissolved in a solvent to form a varnish, it is preferably selected according to solubility and solution viscosity. Moreover, when using it by transfer molding for power semiconductor sealing, it is preferable to select a solid compound at room temperature.

また、シアネート基の当量が小さいもの、即ち官能基間分子量が小さいものは硬化収縮が小さく、低熱膨張、高Tgの硬化物を得ることができる。シアネート基当量が大きいものは若干Tgが低下するが、トリアジン架橋間隔がフレキシブルになり、低弾性化、高強靭化、低吸水化が期待できる。シアネートエステル化合物中に結合あるいは残存している塩素は50ppm以下、より好ましくは20ppm以下であることが好適である。塩素の量が50ppmを超えると高温下に長期間置いたときに熱分解により遊離した塩素あるいは塩素イオンが、酸化されたCuフレームやCuワイヤー、Agメッキを腐食し、硬化物の剥離や電気的不良を引き起こす可能性がある。また樹脂の絶縁性も低下する恐れがある。   Moreover, the thing with small equivalent of a cyanate group, ie, the thing with a small molecular weight between functional groups, has a small cure shrinkage, and can obtain the hardened | cured material of low thermal expansion and high Tg. Those having a large cyanate group equivalent have a slight decrease in Tg, but the triazine cross-linking interval becomes flexible, and low elasticity, high toughness, and low water absorption can be expected. The chlorine bonded or remaining in the cyanate ester compound is preferably 50 ppm or less, more preferably 20 ppm or less. If the amount of chlorine exceeds 50 ppm, chlorine or chlorine ions liberated by thermal decomposition when placed at high temperatures for a long period of time corrode the oxidized Cu frame, Cu wire, and Ag plating, and peeling of the cured product or electrical It can cause defects. In addition, the insulating properties of the resin may be reduced.

(B)フェノール化合物
本発明の(B)フェノール化合物は下記一般式(2)で示され、1分子中に2個以上の水酸基を持つものである。

Figure 0005943486

上記式中、R及びRは、互いに独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、mは0〜10の整数である。
上記式中、Rは、互いに独立に、下記のいずれかである。
Figure 0005943486

(上記式中、Rは、互いに独立に、水素原子またはメチル基である)
本発明の(B)成分は上記式(2)においてRがCHであるもの(例えば、フェノールノボラック樹脂)を含まない。RがCHであるフェノール化合物を含む組成物は、高温下に長期間置いたときに熱分解をおこしやすく、また銅リードフレームと硬化物の界面に剥離やクラックを生じるおそれがある。 (B) Phenol Compound The (B) phenol compound of the present invention is represented by the following general formula (2), and has two or more hydroxyl groups in one molecule.
Figure 0005943486

In said formula, R < 5 > and R < 6 > are a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group mutually independently, and m is an integer of 0-10.
In the above formulae, R 7 is independently of each other below.
Figure 0005943486

(In the above formula, R 4 s independently of one another are a hydrogen atom or a methyl group)
The component (B) of the present invention does not include those in which R 7 is CH 2 in the above formula (2) (for example, phenol novolac resin). A composition containing a phenol compound in which R 7 is CH 2 tends to undergo thermal decomposition when placed at a high temperature for a long period of time, and may cause peeling or cracking at the interface between the copper lead frame and the cured product.

従来、シアネートエステル化合物の硬化触媒としては金属塩、金属錯体などが用いられていた(特開昭64−43527号公報、特開平11−106480号公報、特表2005−506422号公報)。しかしながら金属塩、金属錯体として用いられるのは遷移金属であり、遷移金属類は高温下、有機樹脂の酸化劣化を促進する懸念がある。本発明の組成物では上記フェノール化合物がシアネートエステル化合物の環化反応の触媒として機能する。従って、金属塩及び金属錯体を使用する必要がない。これにより高温下での長期保管安定性をより向上することができる。   Conventionally, metal salts, metal complexes, and the like have been used as curing catalysts for cyanate ester compounds (Japanese Patent Laid-Open Nos. 64-43527, 11-106480, and 2005-506422). However, transition metals are used as metal salts and metal complexes, and transition metals are likely to promote oxidative degradation of organic resins at high temperatures. In the composition of the present invention, the phenol compound functions as a catalyst for the cyclization reaction of the cyanate ester compound. Therefore, it is not necessary to use metal salts and metal complexes. Thereby, long-term storage stability under high temperature can be further improved.

また、一分子中に少なくとも2個以上の水酸基を持つフェノール化合物はトリアジン環をつなぐ架橋剤として期待できる。フェノール化合物は、エポキシ樹脂やアミン化合物と異なり、シアネートエステル化合物と結合することにより−C−O−Ar−で表される構造を形成することができる。該構造は、シアネートエステル化合物を単独で硬化した時に形成されるトリアジン環構造と類似している為、得られる硬化物の耐熱性をさらに向上することが期待できる。   In addition, a phenol compound having at least two hydroxyl groups in one molecule can be expected as a crosslinking agent that connects triazine rings. Unlike an epoxy resin or an amine compound, a phenol compound can form a structure represented by —C—O—Ar— by bonding with a cyanate ester compound. Since this structure is similar to the triazine ring structure formed when the cyanate ester compound is cured alone, it can be expected to further improve the heat resistance of the resulting cured product.

なお、水酸基当量が小さいフェノール化合物、例えば水酸基当量が110以下であるフェノール化合物はシアネート基との反応性が高い。そのため、120℃以下で組成物を溶融混練する際に硬化反応が進行してしまい、流動性が著しく損なわれる場合があり、トランスファー成形には好ましくない。従って、フェノール化合物は水酸基当量111以上であるのが特に好ましい。   A phenol compound having a small hydroxyl equivalent, for example, a phenol compound having a hydroxyl equivalent of 110 or less has high reactivity with a cyanate group. Therefore, the curing reaction proceeds when the composition is melt-kneaded at 120 ° C. or lower, and the fluidity may be significantly impaired, which is not preferable for transfer molding. Therefore, it is particularly preferable that the phenol compound has a hydroxyl equivalent of 111 or more.

本発明においてフェノール化合物の配合量は、シアネートエステル化合物のシアナト基1モルに対し水酸基が0.2〜0.4モルとなる量である。フェノール化合物の量が上記下限値より少ないと、シアナト基の反応が不十分となり、未反応のシアナト基が残存する。残存したシアナト基は高湿度雰囲気下において加水分解を受ける。そのため、高温高湿下に置くと、機械的強度の低下や、基材との密着力低下を引き起こす。また、フェノール化合物の量が上記上限値より多いと、硬化反応が低温から進行してしまう。そのため、組成物の流動性が損なわれ、成形性が悪くなる。また、上記フェノール化合物中のハロゲン元素やアルカリ金属などは、120℃、2気圧下での抽出で10ppm、特に5ppm以下であることが望ましい。   In this invention, the compounding quantity of a phenol compound is an quantity from which a hydroxyl group will be 0.2-0.4 mol with respect to 1 mol of cyanate groups of a cyanate ester compound. When the amount of the phenol compound is less than the above lower limit, the reaction of the cyanate group becomes insufficient, and an unreacted cyanato group remains. The remaining cyanato group undergoes hydrolysis in a high humidity atmosphere. For this reason, when placed under high temperature and high humidity, it causes a decrease in mechanical strength and a decrease in adhesion to the substrate. Moreover, when there is more quantity of a phenol compound than the said upper limit, hardening reaction will advance from low temperature. Therefore, the fluidity of the composition is impaired, and the moldability is deteriorated. Further, the halogen element and alkali metal in the phenol compound are preferably 10 ppm, particularly 5 ppm or less when extracted at 120 ° C. under 2 atm.

(C)無機充填剤
本発明において無機充填剤の種類は特に制限されず、半導体封止用樹脂組成物の無機充填剤として公知のものを使用できる。例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、クリストバライト等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維、酸化マグネシウム、及び酸化亜鉛等が挙げられる。これら無機充填剤の平均粒径や形状は、用途に応じて選択されればよい。中でも、シリコンに近い熱膨張係数を得るためには、溶融シリカが好ましく、形状は球状のものが好適である。無機充填剤の平均粒径は0.1〜40μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜15μmであるのがよい。該平均粒径は、例えばレーザー光回折法等による重量平均値(又はメディアン径)等として求めることができる。
(C) Inorganic filler In this invention, the kind in particular of an inorganic filler is not restrict | limited, A well-known thing can be used as an inorganic filler of the resin composition for semiconductor sealing. Examples thereof include silicas such as fused silica, crystalline silica, cristobalite, alumina, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, titanium oxide, glass fiber, magnesium oxide, and zinc oxide. The average particle size and shape of these inorganic fillers may be selected according to the application. Among them, in order to obtain a thermal expansion coefficient close to that of silicon, fused silica is preferable, and a spherical shape is preferable. The average particle size of the inorganic filler is preferably 0.1 to 40 μm, more preferably 0.5 to 15 μm. The average particle diameter can be obtained, for example, as a weight average value (or median diameter) by a laser light diffraction method or the like.

無機充填剤は、120℃、2.1気圧でサンプル5g/水50gの抽出条件で抽出される不純物として塩素イオンが10ppm以下、ナトリウムイオンが10ppm以下であることが好適である。10ppmを超えると組成物で封止された半導体装置の耐湿特性が低下する場合がある。   The inorganic filler is preferably 10 ppm or less of chlorine ions and 10 ppm or less of sodium ions as impurities extracted under the extraction conditions of 5 g of sample and 50 g of water at 120 ° C. and 2.1 atm. If it exceeds 10 ppm, the moisture resistance of the semiconductor device encapsulated with the composition may deteriorate.

本発明において無機充填剤の配合量は、組成物全体の60〜94重量%、好ましくは70〜92重量%、更に好ましくは75〜90重量%とすることができる。   In the present invention, the blending amount of the inorganic filler can be 60 to 94% by weight, preferably 70 to 92% by weight, more preferably 75 to 90% by weight of the entire composition.

無機充填剤は、樹脂と無機充填剤との結合強度を強くするため、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予め表面処理したものを配合することが好ましい。このようなカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールとγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの反応物、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトシラン、γ−エピスルフィドキシプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシランなどのシランカップリング剤を用いることが好ましい。ここで表面処理に用いるカップリング剤の配合量及び表面処理方法については特に制限されるものではない。   In order to increase the bond strength between the resin and the inorganic filler, the inorganic filler is preferably blended in advance with a surface treatment with a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanate coupling agent. As such a coupling agent, epoxy silane such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, N -Β (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, reaction product of imidazole and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, etc. It is preferable to use a silane coupling agent such as mercaptosilane such as aminosilane, γ-mercaptosilane, and γ-episulfideoxypropyltrimethoxysilane. Here, the blending amount of the coupling agent used for the surface treatment and the surface treatment method are not particularly limited.

(D)エポキシ樹脂
(D)成分は下記式(3)または(4)で表されるエポキシ樹脂である。

Figure 0005943486
Figure 0005943486
上記式(3)及び(4)中、k及びpは、互いに独立に、0以上10以下の整数であり、jは1〜6の整数であり、Rは互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、R及びRは互いに独立に、下記のいずれかである。
Figure 0005943486
(D) The epoxy resin (D) component is an epoxy resin represented by the following formula (3) or (4).
Figure 0005943486
Figure 0005943486
In the above formulas (3) and (4), k and p are each independently an integer of 0 or more and 10 or less, j is an integer of 1 to 6, and R 5 is independently of each other a hydrogen atom or carbon. number from 1 to 4 alkyl groups, R 6 and R 7 independently of one another, is any of the following.
Figure 0005943486

上記エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型アラルキルエポキシ樹脂などが挙げられる。エポキシ樹脂はシアネート樹脂とオキサゾール環を形成するが、シアナト基のトリアジン環形成にくらべると反応性が遅い。尚、エポキシ基の割合が多いと硬化時間が長くなりトランスファー成形には不利である。ここにトリエチルアミンのような3級アミンを使用する例もあるが、保存性が悪くなる恐れがある。   Examples of the epoxy resin include a phenol aralkyl type epoxy resin, a biphenyl aralkyl type epoxy resin, and a naphthalene type aralkyl epoxy resin. Epoxy resins form oxazole rings with cyanate resins, but are less reactive than triazine ring formation of cyanate groups. In addition, when there are many ratios of an epoxy group, hardening time becomes long and is disadvantageous for transfer molding. Although there is an example using a tertiary amine such as triethylamine, there is a possibility that the storage stability is deteriorated.

上記エポキシ樹脂はシアネートエステル化合物と反応してオキサゾール環を形成する。本発明においてエポキシ樹脂化合物の添加量は、シアネートエステル化合物のシアナト基1モルに対しエポキシ基当量が0.04〜0.25モルとなる量である。エポキシ樹脂の量が上記下限値より少ないと、硬化物の吸湿量が多くなり、高温高湿度下でリードフレームと硬化物の間に剥離が発生する。また、エポキシ樹脂の量が上記上限値より多いと、硬化が不十分となり、硬化物のガラス転移温度の低下や、高温高湿保管特性の低下を引き起こす。   The epoxy resin reacts with a cyanate ester compound to form an oxazole ring. In the present invention, the addition amount of the epoxy resin compound is such that the epoxy group equivalent is 0.04 to 0.25 mol per 1 mol of cyanate group of the cyanate ester compound. When the amount of the epoxy resin is less than the lower limit, the moisture absorption amount of the cured product increases, and peeling occurs between the lead frame and the cured product under high temperature and high humidity. Moreover, when there are more amounts of an epoxy resin than the said upper limit, hardening will become inadequate and will cause the fall of the glass transition temperature of hardened | cured material, and the fall of a high temperature, high humidity storage characteristic.

本発明の組成物では、シアネートエステル化合物の環化反応によるトリアジン環形成に加えて、エポキシ化合物とシアネートエステル化合物との反応(オキサゾール環の形成)、フェノール化合物とシアネートエステル化合物との反応、及びエポキシ化合物とフェノール化合物との反応がおこる。本発明の組成物は、上述した特定の配合比の基でこれらの反応を起こすことにより、高温高湿耐性に極めて優れた硬化物を提供することができる。   In the composition of the present invention, in addition to triazine ring formation by cyclization reaction of cyanate ester compound, reaction of epoxy compound and cyanate ester compound (formation of oxazole ring), reaction of phenol compound and cyanate ester compound, and epoxy A reaction between the compound and the phenol compound occurs. The composition of this invention can provide the hardened | cured material which was extremely excellent in high temperature high-humidity tolerance by raise | generating these reactions on the basis of the specific compounding ratio mentioned above.

本発明の封止樹脂組成物には、更に必要に応じて 離型剤、難燃剤、イオントラップ剤、酸化防止剤、接着付与剤、低応力剤など各種の添加剤を配合することができる。また、密着性付与剤として前述したカップリング剤を使用することができる。金属フレームとの密着性を向上するためには、特にはメルカプト系シランカップリング剤が好適である。   The sealing resin composition of the present invention may further contain various additives such as a release agent, a flame retardant, an ion trap agent, an antioxidant, an adhesion-imparting agent, and a low stress agent as necessary. Moreover, the coupling agent mentioned above can be used as an adhesiveness imparting agent. In order to improve the adhesion to the metal frame, a mercapto silane coupling agent is particularly suitable.

離型剤は特に制限されず公知のものを使用することができる。例えば、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、ポリプロピレン、モンタン酸、モンタン酸と、飽和アルコール、2−(2−ヒドロキシエチルアミノ)−エタノール、エチレングリコール、グリセリン等とのエステル化合物であるモンタン酸ワックス、ステアリン酸、ステアリン酸エステル、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体等が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   The release agent is not particularly limited, and a known release agent can be used. For example, carnauba wax, rice wax, candelilla wax, polyethylene, polyethylene oxide, polypropylene, montanic acid, montanic acid and ester compounds of saturated alcohol, 2- (2-hydroxyethylamino) -ethanol, ethylene glycol, glycerin, etc. And montanic acid wax, stearic acid, stearic acid ester, stearic acid amide, ethylenebisstearic acid amide, and a copolymer of ethylene and vinyl acetate. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

難燃剤は特に制限されず公知のものを全て使用することができる。例えば、ホスファゼン化合物、シリコーン化合物、モリブデン酸亜鉛担持タルク、モリブデン酸亜鉛担持酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化モリブデン、及び三酸化アンチモンが挙げられる。   The flame retardant is not particularly limited, and any known flame retardant can be used. Examples include phosphazene compounds, silicone compounds, zinc molybdate-supported talc, zinc molybdate-supported zinc oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, molybdenum oxide, and antimony trioxide.

イオントラップ剤は特に制限されず公知のものを使用することができる。例えば、ハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス化合物、希土類酸化物等が挙げられる。   The ion trapping agent is not particularly limited, and known ones can be used. Examples thereof include hydrotalcites, bismuth hydroxide compounds, rare earth oxides, and the like.

本発明の組成物の製造方法は特に制限されるものでない。例えば、上記(A)〜(D)成分を同時に又は別々に、必要により加熱処理を加えながら、撹拌、溶解、混合、分散し、場合によってはこれらの混合物にその他の添加剤を加えて混合、撹拌、分散させることにより得ることができる。混合等に使用する装置は特に限定されないが、撹拌、加熱装置を備えたライカイ機、2本ロール、3本ロール、ボールミル、連続押し出し機、プラネタリーミキサー、マスコロイダー等を用いることができる。これらの装置を適宜組み合わせて使用しても良い。   The method for producing the composition of the present invention is not particularly limited. For example, the above components (A) to (D) may be stirred or dissolved, mixed or dispersed simultaneously or separately, if necessary with heat treatment, and optionally mixed with other additives. It can be obtained by stirring and dispersing. Although the apparatus used for mixing etc. is not specifically limited, A raikai machine provided with stirring and a heating apparatus, 2 rolls, 3 rolls, a ball mill, a continuous extruder, a planetary mixer, a mass collider, etc. can be used. You may use combining these apparatuses suitably.

本発明の組成物は、トランジスタ型、モジュール型、DIP型、SO型、フラットパック型、ボールグリッドアレイ型等の半導体パッケージに有用である。本発明の組成物の成形は、従来より採用されている成形法に従えばよい。例えば、トランスファー成形、コンプレッション成形、インジェクション成形、注型法等を利用することができる。特に好ましいのはトランスファー成形である。本発明の組成物の成形温度は、160〜190℃で45〜180秒間、ポストキュアーは170〜250℃で2〜16時間であるのが望ましい。   The composition of the present invention is useful for semiconductor packages such as transistor type, module type, DIP type, SO type, flat pack type, and ball grid array type. Molding of the composition of the present invention may be performed in accordance with a molding method conventionally employed. For example, transfer molding, compression molding, injection molding, casting method and the like can be used. Particularly preferred is transfer molding. The molding temperature of the composition of the present invention is preferably 160 to 190 ° C. for 45 to 180 seconds, and the post cure is 170 to 250 ° C. for 2 to 16 hours.

本発明の組成物は、200℃以上、特には200℃〜250℃の高温下に長期間置いた場合の熱分解(重量減少)が少なく、CuLFやAgメッキとの密着性に優れ、高い絶縁性を有する硬化物を提供することができる。そのため本発明の組成物の硬化物で封止された半導体装置は高温長期信頼性を有することができる。また本発明の組成物は連続成形性が良好であるため従来トランスファー成形材料として一般的に使用されているエポキシ樹脂組成物と同様の装置に使用することができ、また同様の成形条件を用いることができる。さらに生産性にも優れている。   The composition of the present invention has little thermal decomposition (weight reduction) when placed at a high temperature of 200 ° C. or higher, particularly 200 ° C. to 250 ° C. for a long time, has excellent adhesion to CuLF and Ag plating, and has high insulation. A cured product having properties can be provided. Therefore, a semiconductor device sealed with a cured product of the composition of the present invention can have high temperature and long-term reliability. Further, since the composition of the present invention has good continuous moldability, it can be used in the same apparatus as the epoxy resin composition generally used as a transfer molding material in the past, and the same molding conditions should be used. Can do. Furthermore, it is excellent in productivity.

以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、各例中の部はいずれも重量部である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated in detail, this invention is not restrict | limited to the following Example. In addition, all the parts in each example are parts by weight.

[実施例1〜6、比較例1〜5]
下記に示す各成分を表1に示す組成で配合し、高速混合機で均一に混合した後、加熱2本ロールで均一に混練、冷却後 粉砕することで樹脂組成物を得た。
[Examples 1-6, Comparative Examples 1-5]
Each component shown below was blended with the composition shown in Table 1, mixed uniformly with a high-speed mixer, then uniformly kneaded with two heated rolls, cooled and pulverized to obtain a resin composition.

(A)シアネートエステル化合物
(イ)下記式(5)で表されるシアネートエステル化合物(プリマセットPT−60、ロンザジャパン株式会社製、シアネート基当量119)

Figure 0005943486
(n=0〜10の混合物)
(A) Cyanate ester compound (I) Cyanate ester compound represented by the following formula (5) (Primaset PT-60, Lonza Japan Co., Ltd., cyanate group equivalent 119)
Figure 0005943486
(Mixture of n = 0 to 10)

(ロ)下記合成例1で得たシアネートエステル化合物
[合成例1]
100gのフェノール化合物 MEH−7851SS(明和化成製)を600gの酢酸ブチル中に溶解した。その溶液を約−15℃に冷却し、32gのガス状塩化シアンを導入した。ついで、約30分間にわたって、50gのトリエチルアミンを攪拌下に滴下して加え、その間、温度は−10℃以下に保った。この温度にさらに30分間保った後、冷却を止めて反応混合物を濾過した。濾液を継続的にイオン交換体充填カラムに通した。続いて、減圧下、浴温度70℃で溶剤を除去し、その後揮発性の不純物(溶媒の残留物、遊離のトリエチルアミン、ジエチルシアナミドを含む)を、流下フィルム型蒸発器を用い、1mbar、130℃にて除去した。得られた生成物は下記式(6)で示すシアネートエステル化合物(シアネート基当量208)であった。

Figure 0005943486
(n=0〜10の混合物)
(B) Cyanate ester compound obtained in Synthesis Example 1 below
[Synthesis Example 1]
100 g of the phenol compound MEH-7785SS (manufactured by Meiwa Kasei) was dissolved in 600 g of butyl acetate. The solution was cooled to about −15 ° C. and 32 g of gaseous cyanogen chloride was introduced. Then, over a period of about 30 minutes, 50 g of triethylamine was added dropwise with stirring while maintaining the temperature below -10 ° C. After maintaining this temperature for an additional 30 minutes, cooling was stopped and the reaction mixture was filtered. The filtrate was continuously passed through an ion exchanger packed column. Subsequently, the solvent is removed under reduced pressure at a bath temperature of 70 ° C., after which volatile impurities (including solvent residues, free triethylamine, diethyl cyanamide) are removed using a falling film evaporator at 1 mbar, 130 ° C. Removed. The obtained product was a cyanate ester compound (cyanate group equivalent 208) represented by the following formula (6).

Figure 0005943486
(Mixture of n = 0 to 10)

(B)フェノール化合物
(ハ)下記式(7)で示すフェノール化合物(MEH−7800SS、明和化成製、フェノール性水酸基当量175)

Figure 0005943486
(n=0〜10の混合物)

(ニ)下記式(8)で示すフェノール化合物(MEH−7851SS、明和化成製、フェノール性水酸基当量203)
Figure 0005943486
(n=0〜10の混合物)
(B) Phenol compound (C) Phenol compound represented by the following formula (7) (MEH-7800SS, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., phenolic hydroxyl group equivalent 175)
Figure 0005943486
(Mixture of n = 0 to 10)

(D) Phenol compound represented by the following formula (8) (MEH-7851SS, manufactured by Meiwa Kasei, phenolic hydroxyl group equivalent 203)
Figure 0005943486
(Mixture of n = 0 to 10)

(ホ)比較例用フェノール化合物
・下記式(9)で示すフェノール化合物(TD−2131、DIC製、フェノール性水酸基当量110)

Figure 0005943486
(n=0〜10の混合物)
(E) Phenol compound for comparative example-Phenol compound represented by the following formula (9) (TD-2131, manufactured by DIC, phenolic hydroxyl group equivalent 110)
Figure 0005943486
(Mixture of n = 0 to 10)

(C)無機充填剤
(へ)平均粒径15μmの溶融球状シリカ(龍森製)
(C) Inorganic filler (F) Fused spherical silica with an average particle size of 15 μm (manufactured by Tatsumori)

(D)エポキシ樹脂
(ト)下記式(10)で示すエポキシ樹脂化合物(NC−3000、日本化薬製、エポキシ当量272)

Figure 0005943486
(n=0〜10の混合物)

(チ)下記式(11)で示すエポキシ樹脂化合物(HP−4770、日本化薬製、エポキシ当量204)

Figure 0005943486
(n及びmは0または1) (D) Epoxy resin (g) Epoxy resin compound represented by the following formula (10) (NC-3000, manufactured by Nippon Kayaku, epoxy equivalent 272)

Figure 0005943486
(Mixture of n = 0 to 10)

(H) Epoxy resin compound represented by the following formula (11) (HP-4770, manufactured by Nippon Kayaku, epoxy equivalent 204)

Figure 0005943486
(N and m are 0 or 1)

(E)その他の成分
・カルナバワックス(TOWAX−131、東亜化成製)
・シランカップリング剤:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM−803、信越化学工業株製)
・イミダゾール(四国化成社製)
(E) Other ingredients Carnauba wax (TOWAX-131, manufactured by Toa Kasei)
Silane coupling agent: 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (KBM-803, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
・ Imidazole (manufactured by Shikoku Chemicals)

各組成物について以下の評価試験を行った。結果を表1に示す。
[スパイラルフロー]
EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、6.9N/mm、成形時間180秒の条件で測定した。
The following evaluation tests were performed for each composition. The results are shown in Table 1.
[Spiral flow]
Using a mold conforming to the EMMI standard, measurement was performed under the conditions of 175 ° C., 6.9 N / mm 2 , and a molding time of 180 seconds.

[高温下保管時の重量変化]
175℃x120秒間、成形圧6.9MPaの条件でトランスファー成形し、次いで180℃、4時間ポストキュアすることにより10x100x4mmの試験片を得た。該試験片を250℃オーブン中に500時間保管し、重量減少率を測定した。
[Change in weight during storage at high temperatures]
Transfer molding was performed at 175 ° C. for 120 seconds under a molding pressure of 6.9 MPa, and then post-curing was performed at 180 ° C. for 4 hours to obtain a 10 × 100 × 4 mm test piece. The test piece was stored in an oven at 250 ° C. for 500 hours, and the weight loss rate was measured.

[AgメッキされたCuLFとの密着性確認−1]
ダイパッド部(8mmx8mm)及びワイヤーボンディング部がAgメッキされたCu 合金(Olin C7025)製100pin QFPリードフレームを用い、175℃x120秒間、成形圧6.9MPaの条件でトランスファー成形した。次いで180℃、4時間ポストキュアした。リードフレームカッターでタイバーを切断し、20mmx14mmx2.7mmのQFPパッケージを得た。
このパッケージ12個を250℃オーブン中に500時間保管し、保管後パッケージのクラックの有無を目視で確認した。また、超音波探傷装置を使用して内部クラック及びリードフレームとの剥離の有無を観察した。クラックまたは剥離が生じたパッケージの個数を表1に記載する。
[Adhesion confirmation with Ag-plated CuLF-1]
Using a 100-pin QFP lead frame made of Cu alloy (Olin C7025) in which the die pad portion (8 mm × 8 mm) and the wire bonding portion were Ag-plated, transfer molding was performed at 175 ° C. for 120 seconds under a molding pressure of 6.9 MPa. Subsequently, it was post-cured at 180 ° C. for 4 hours. The tie bar was cut with a lead frame cutter to obtain a QFP package of 20 mm × 14 mm × 2.7 mm.
Twelve of these packages were stored in an oven at 250 ° C. for 500 hours, and the presence or absence of cracks in the package was visually confirmed after storage. Moreover, the presence or absence of peeling from the internal crack and the lead frame was observed using an ultrasonic flaw detector. Table 1 shows the number of packages in which cracks or peeling occurred.

[AgメッキされたCuLFとの密着性確認−2]
ダイパッド部(8mmx8mm)及びワイヤーボンディング部がAgメッキされたCu 合金(Olin C7025)製100pin QFPリードフレームを用い、175℃x120秒間、成形圧6.9MPaの条件でトランスファー成形した。次いで180℃、4時間ポストキュアした。リードフレームカッターでタイバーを切断し、20mmx14mmx2.7mmのQFPパッケージを得た。
このパッケージ12個をPCT(121℃x100%RH 2.1atm)中に96時間保管し、保管後、超音波探傷装置を使用して内部クラック及びリードフレームとの剥離の有無を観察した。クラックまたは剥離が生じたパッケージの個数を表1に記載する。
[Adhesion confirmation with Ag-plated CuLF-2]
Using a 100-pin QFP lead frame made of Cu alloy (Olin C7025) in which the die pad portion (8 mm × 8 mm) and the wire bonding portion were Ag-plated, transfer molding was performed at 175 ° C. for 120 seconds under a molding pressure of 6.9 MPa. Subsequently, it was post-cured at 180 ° C. for 4 hours. The tie bar was cut with a lead frame cutter to obtain a QFP package of 20 mm × 14 mm × 2.7 mm.
Twelve of these packages were stored in PCT (121 ° C. × 100% RH 2.1 atm) for 96 hours, and after storage, the presence or absence of internal cracks and peeling from the lead frame were observed using an ultrasonic flaw detector. Table 1 shows the number of packages in which cracks or peeling occurred.

[成形性]
80pin QFP(14x20x2.7mm)を175℃x120秒、6.9MPa で20ショット成形し、金型張り付きやカル、ランナー折れ発生までのショット数を観察した。
[Formability]
80-pin QFP (14 × 20 × 2.7 mm) was molded into 20 shots at 175 ° C. × 120 seconds and 6.9 MPa, and the number of shots until die sticking, cull, and runner breakage were observed.

Figure 0005943486
Figure 0005943486

シアネート基に対するフェノール性水酸基のモル比、またはシアネート基に対するエポキシ基のモル比の少なくとも一方が本発明の範囲を満たさない比較例3〜5の組成物から得た硬化物は、250℃下に500時間おいた時の重量減少率が大きい。また、該硬化物を高温下で長期保管したり、高温高湿環境下に置くと、AgメッキされたCuリードフレームとの界面に剥離及びクラックを生じた。さらには上記モル比の一方が本発明の範囲の上限値を超える比較例3及び4の組成物は連続成形性に劣った。これに対し、本発明の組成物から得た硬化物は250℃下に500時間おいたときの重量減少率が小さく、高温高湿下に長時間置いても剥離やクラックを生じなかった。また、本発明の組成物は連続成形性にも優れた。   The cured product obtained from the compositions of Comparative Examples 3 to 5 in which at least one of the molar ratio of the phenolic hydroxyl group to the cyanate group or the molar ratio of the epoxy group to the cyanate group does not satisfy the scope of the present invention is 500 ° C. at 250 ° C. The rate of weight loss over time is large. Further, when the cured product was stored at a high temperature for a long time or placed in a high temperature and high humidity environment, peeling and cracking occurred at the interface with the Ag-plated Cu lead frame. Furthermore, the compositions of Comparative Examples 3 and 4 in which one of the molar ratios exceeded the upper limit of the range of the present invention were inferior in continuous moldability. On the other hand, the cured product obtained from the composition of the present invention had a small weight loss rate when kept at 250 ° C. for 500 hours, and did not cause peeling or cracking even when placed under high temperature and high humidity for a long time. The composition of the present invention was also excellent in continuous moldability.

本発明の樹脂組成物は成形性良好であり、その硬化物は200℃以上、例えば200℃〜250℃の高温下に長期間置いても熱分解(重量減少)が少なく、高温高湿環境下でもCuLFやAgメッキとの密着性に優れる。よって高温高湿条件下での長期信頼性に優れる半導体装置を提供することができる。   The resin composition of the present invention has good moldability, and the cured product has little thermal decomposition (weight reduction) even when placed at a high temperature of 200 ° C. or higher, for example, 200 ° C. to 250 ° C. for a long period of time. However, it has excellent adhesion to CuLF and Ag plating. Therefore, a semiconductor device having excellent long-term reliability under high temperature and high humidity conditions can be provided.

Claims (6)

(A)1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル化合物
(B)下記一般式(2)で表されるフェノール化合物
Figure 0005943486
(式中、R及びRは、互いに独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、Rは、互いに独立に、下記のいずれかである。
Figure 0005943486
は、互いに独立に、水素原子またはメチル基であり、mは0〜10の整数である)
(C)無機充填剤(ただし、不定形の無機充填剤、並びに、窒化ホウ素、及びジルコニウム粒子を除く)、及び
(D)下記一般式(3)または(4)で表されるエポキシ樹脂
Figure 0005943486
Figure 0005943486
(上記式(3)及び(4)中、k及びpは、互いに独立に、0以上10以下の整数であり、jは1〜6の整数であり、Rは互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、R及びRは互いに独立に、下記のいずれかである)
Figure 0005943486
を含み、(A)シアネートエステル化合物中のシアナト基に対する(B)フェノール化合物中のフェノール性水酸基のモル比が0.2〜0.4であり、かつ(A)シアネートエステル化合物中のシアナト基に対する(D)エポキシ樹脂中のエポキシ基のモル比が0.04〜0.25であることを特徴とする組成物。
(A) Cyanate ester compound having two or more cyanato groups in one molecule (B) Phenol compound represented by the following general formula (2)
Figure 0005943486
(In the formula, R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 7 is each independently one of the following:
Figure 0005943486
R 4 is independently a hydrogen atom or a methyl group, and m is an integer of 0 to 10.
(C) Inorganic filler (excluding amorphous inorganic filler and boron nitride and zirconium particles) and (D) Epoxy resin represented by the following general formula (3) or (4)
Figure 0005943486
Figure 0005943486
(In the above formulas (3) and (4), k and p are each independently an integer of 0 or more and 10 or less, j is an integer of 1 to 6, and R 5 is independently of each other a hydrogen atom or A C 1-4 alkyl group, and R 6 and R 7 are each independently one of the following)
Figure 0005943486
(A) the molar ratio of the phenolic hydroxyl group in the phenolic compound to the (B) phenolic compound in the cyanate ester compound is 0.2 to 0.4, and (A) the cyanate group in the cyanate ester compound (D) The composition characterized by the molar ratio of the epoxy group in an epoxy resin being 0.04-0.25.
(A)成分が下記一般式(1)で表される化合物である、請求項1に記載の組成物
Figure 0005943486
(式中、R及びRは、互いに独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、Rは、互いに独立に、下記のいずれかである。
Figure 0005943486
は、互いに独立に、水素原子またはメチル基であり、nは0〜10の整数である)。
(A) The composition of Claim 1 whose component is a compound represented by following General formula (1).
Figure 0005943486
(In the formula, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 3 is each independently one of the following:
Figure 0005943486
R 4 are each independently a hydrogen atom or a methyl radical, n is an integer of 0).
(C)無機充填剤が、溶融シリカ、アルミナ、クリストバライト、及び窒化ケイ素から選ばれる、請求項1または2記載の組成物 The composition according to claim 1 or 2, wherein (C) the inorganic filler is selected from fused silica, alumina, cristobalite, and silicon nitride . (C)無機充填剤が球状溶融シリカである、請求項3記載の組成物。(C) The composition of Claim 3 whose inorganic filler is spherical fused silica. 請求項1〜4のいずれか1項記載の組成物の硬化物を備えた半導体装置。 The semiconductor device provided with the hardened | cured material of the composition of any one of Claims 1-4 . SiCまたはGaNからなる半導体素子を搭載している、請求項記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 5 , wherein a semiconductor element made of SiC or GaN is mounted.
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