【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置を効率良く製造することができ、かつ信頼性、特に高温リフロー信頼性に優れる半導体装置の製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子などの電子回路部品の封止方法として、生産性、物性のバランスの点からエポキシ樹脂による樹脂封止が最も盛んに行われている。エポキシ樹脂による封止方法は、エポキシ樹脂に硬化剤、充填剤などを添加した組成物を用い、半導体素子を金型にセットしてトランスファー成形法などにより封止する方法が一般的に行われている。
【０００３】
近年は、半導体装置の高密度実装化の流れにともない従来のリードピンを基板の穴に挿入する挿入実装方式から、基板表面に半導体装置を半田付けする表面実装方式が主流になっている。が、表面実装においては、通常半田リフローによる実装が行われる。この方法では、基板の上に半導体装置を乗せ、これらを２００℃以上の高温にさらし、基板にあらかじめつけられた半田を溶融させて半導体装置を基板表面に接着させる。このような実装方法では半導体装置全体が高温にさらされるため、封止樹脂組成物の耐湿性が悪いと吸湿した水分が半田リフロー時に爆発的に膨張しクラックが生じたり、半導体装置中の部材と封止樹脂組成物との界面で剥離が生じるという現象が起こる。従来はクラックの抑制に関する技術開発が盛んに行われていたが、近年では封止樹脂の耐熱性レベルが向上してきてため、特に半導体装置中の様々な部材との剥離抑制、すなわち部材との密着性向上が非常に重要となっている。
【０００４】
更に最近では、地球環境保護を目的に鉛を含んでいない鉛フリー半田の使用が進んでいる。従来の鉛使用半田は融点が約１８０℃前後であるのに対し鉛フリー半田は融点が１９０〜２３０℃と高く、そのためリフロー温度も鉛使用半田では２２０〜２４０℃であったのに対し鉛フリー半田では２５０〜２６０℃まで上がることになり、封止用樹脂組成物にはこれまで以上の耐熱性、耐湿性、密着性が求められている。
【０００５】
また、鉛フリー半田の使用によるリフロー温度の上昇によって、耐湿性や部材との密着性以外に、半導体チップ上のアルミパッド部とリードフレームを結ぶ金ワイアがリフロー時に断線するという新たな問題が起こってきている。但し、この問題はまだ解決されていない。
【０００６】
さらに、半導体装置自体も高密度実装化の流れから、従来のＤＩＰ（デュアル・インライン・パッケージ）からＦＰＰ（フラット・プラスチック・パッケージ）に移行してきており、中でも最近では厚さ２ｍｍ以下のＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ、ＬＱＦＰが主流となっている。そのため湿気や温度など外部からの影響をいっそう受けやすくなり、高温リフロー信頼性、耐熱性、耐湿性などの信頼性がますます重要となっている。
【０００７】
一方、半導体装置の製造においてはエポキシ樹脂組成物で封止した後は通常、後硬化工程、すなわちエポキシ樹脂の硬化反応を完了させ十分なガラス転移温度や機械的強度を得るために加熱処理を行う工程が入る。通常は１７０〜１８０℃で４〜１２時間行われる。その後、半導体装置全体を密封し表面実装の直前に開封して使用する方法や、表面実装の直前に上記半導体装置を８０〜１２０℃で１２〜２４時間乾燥させて実装に供するという方法が一般的に行われている。
【０００８】
しかし、上記のような後硬化工程を行うことは製造工程が長くなるうえ手間がかかるため省略したいという要望があった。そこでエポキシ樹脂としてオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物を用いることで後硬化工程を省略した半導体装置が一部ユーザーで製造され市場に供給されている。オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用いることで成形時の硬化反応をより進めることができるのである。
【０００９】
しかし、上記のオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用いた場合はそれ自身の溶融粘度が高いため充填剤含有量が制限されてしまうこと、それ自身の吸水率が高いことから、十分な半田耐熱性が得られないという問題があった。
【００１０】
このような後硬化工程を省略できると同時に高い信頼性を有しなければならないという課題を克服するため、例えばビフェニル型エポキシ樹脂とフェノールアラルキル樹脂を併用し充填剤含有量が７０〜８５重量％のエポキシ樹脂組成物を用い後硬化工程を省略することを特徴とする半導体装置の製法及び半導体装置（特許文献１）、ビフェニル型エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂を併用し充填剤含有量が７０〜８５重量％のエポキシ樹脂組成物を用い後硬化工程を省略することを特徴とする半導体装置の製法及び半導体装置（特許文献２）が提案されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平５−６７７０２号公報（請求項１）
【特許文献２】
特開平５−６７７０３号公報（請求項１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載の組成物は充填剤の含有量が７０〜８５重量％と低いため吸水率が高くなったり機械的強度も不十分であることから十分な半田耐熱性が得られなかった。ましてや上述のように鉛フリー半田を使用した場合に行われる高温リフローには適用できないという欠点があった。
【００１３】
したがって、後硬化工程を省略できると同時に高い信頼性、特に高温リフロー信頼性を有するエポキシ樹脂組成物やそれを用いた半導体装置の製法、半導体装置の出現が望まれていた。
【００１４】
したがって、本発明の課題は、後硬化工程を省略しても十分な特性を発現し、かつ信頼性、特に高温リフロー信頼性（部材密着性やワイア断線など）を同時に満足するようなエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の製法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の充填剤含有率を有し、かつ特定のエポキシ樹脂或いはフェノール樹脂或いはシランカップリング剤の少なくともいずれか１種以上を使用することにより上記課題を達成することができ、目的に合致したエポキシ樹脂組成物と半導体装置が得られることを見いだし、本発明に到達した。
【００１６】
すなわち本発明は、下記一般式（Ｉ）で表されるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）（以下、単にビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）と称する）および下記一般式（ＩＩ）で表されるフェノール樹脂（ｂ）（以下単にフェノール樹脂（ｂ）と称する）およびメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）のうち少なくともいずれか１種以上を必須成分として含有し、かつシリカを無機充填剤（Ｃ）としてエポキシ樹脂組成物全体の８６重量％以上含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止して半導体装置を製造する際に、封止時に後硬化工程を省略することを特徴とする半導体装置の製法。
【００１７】
【化３】
【００１８】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は水素原子、炭素数１〜４の低級アルキル基、フェニル基またはハロゲン原子のいずれかを示し、各々が同一であっても異なっていてもよい。）
【００１９】
【化４】
【００２０】
（式中、Ｒ５〜Ｒ１２は水素原子、炭素数１〜４の低級アルキル基、フェニル基またはハロゲン原子のいずれかであり、各々が同一であっても異なっていてもよい。ｍ，ｎは０または１〜１０の整数であり、かつ、ｍが０の化合物とｎが０の化合物が分子内に合計１〜３０重量％含まれる。）
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を詳述する。
【００２２】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）無機充填剤（Ｃ）およびシランカップリング剤（Ｄ）を含有し、エポキシ樹脂（Ａ）として前記一般式（Ｉ）で表されるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）または硬化剤（Ｂ）として前記一般式（ＩＩ）で表されるフェノール化合物（ｂ）またはシランカップリング剤（Ｄ）としてメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）の少なくともいずれか１種以上を必須成分として含有する。
【００２３】
これらビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）またはフェノール化合物（ｂ）またはメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）の少なくともいずれか１種以上を必須成分として含有することで高温リフロー信頼性が向上する。
【００２４】
本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）としては、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、１，５−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ナフタレン、１，６−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ナフタレン、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂などのナフタレン型エポキシ樹脂、３−ｔ−ブチル−２，４’−ジヒドロキシ−３’，５’，６−トリメチルスチルベンのジグリシジルエーテル、３−ｔ−ブチル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，５，５’−トリメチルスチルベンのジグリシジルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’−テトラメチルスチルベンのジグリシジルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ−ｔ−ブチル−６，６’−ジメチルスチルベンのジグリシジルエーテルなどのスチルベン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、１，４−ビス（３−メチル−４ヒドロキシクミル）ベンゼンのジグリシジルエーテル、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテルのジグリシジルエーテル、２，２−ジメチル−５，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィドなどのビスフェノール型エポキシ樹脂、鎖状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂およびハロゲン化エポキシ樹脂などが使用可能である。
【００２５】
本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）の配合量は、全樹脂組成物に対して通常１．０〜１０．０重量％である。
【００２６】
本発明においてフェノール化合物（ｂ）およびメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）を使用しない場合には、エポキシ樹脂（Ａ）としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）を必須成分として含有させる必要がある。
【００２７】
本発明におけるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）の具体例としては、例えば、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタン、２，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタン、２，２’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタン、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタンなどが挙げられる。中でも、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタン、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシフェニル）メタンが信頼性や成形性の点で好ましい。
【００２８】
本発明においてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）のエポキシ樹脂（Ａ）中に占める割合は信頼性の点から３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、特に好ましくは７０重量％以上である。勿論全量であっても構わない。
【００２９】
本発明において、硬化剤（Ｂ）としては、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどのノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビフェニルノボラック型フェノール樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦなどのビスフェノール化合物、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン、１，１，２−トリス（ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，３−トリス（ヒドロキシフェニル）プロパン、テルペンとフェノールの縮合化合物、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノール樹脂、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族アミンなどが使用可能である。
【００３０】
本発明において硬化剤（Ｂ）の配合量は、全樹脂組成物に対して通常１．０１０．０重量％である。さらには、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比は、機械的性質および耐湿性の点から（Ａ）に対する（Ｂ）の化学当量比が０．５〜２．０、特に０．６〜１．５の範囲にあることが好ましい。
【００３１】
本発明においてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）およびメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）を使用しない場合には、硬化剤（Ｂ）としてフェノール化合物（ｂ）を必須成分として含有させる必要がある。
【００３２】
本発明におけるフェノール樹脂（ｂ）は、例えば、フェノールと、下記一般式（ＩＩＩ）で表されるホルミル（アルコキシメチル）ビフェニルまたは下記一般式（ＩＶ）で表されるビス（アルコキシメチル）ビフェニルのどちらか一方と、下記一般式（Ｖ）で表されるビス（アルコキシメチル）ベンゼンを共縮合することによって得られる。
【００３３】
【化５】
【００３４】
（式中、Ｒ１３〜Ｒ１５は水素原子、炭素数１〜４の低級アルキル基、フェニル基またはハロゲン原子のいずれかであり、各々が同一であっても異なっていてもよい。Ｒ４は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）
【００３５】
【化６】
【００３６】
（式中、Ｒ１６〜Ｒ１９は水素原子、炭素数１〜４の低級アルキル基、フェニル基またはハロゲン原子のいずれかであり、各々が同一であっても異なっていてもよい。Ｒ５は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）
【００３７】
【化７】
【００３８】
（式中、Ｒ２０〜Ｒ２５は水素原子、炭素数１〜４の低級アルキル基、フェニル基またはハロゲン原子のいずれかであり、各々が同一であっても異なっていてもよい。Ｒ６は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）。
【００３９】
このようにして得られたフェノール化合物（ｂ）を用いることで高温リフロー信頼性が向上する。 本発明においてフェノール化合物（ｂ）の硬化剤（Ｂ）中に占める割合は信頼性の点から３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、特に好ましくは７０重量％以上である。勿論全量であっても構わない。
【００４０】
本発明において、 本発明において、無機充填剤（Ｃ）の割合が全樹脂組成物に対して８６重量％以上であることが必要である。無機充填剤（Ｃ）の含有量を８６重量％以上にすることにより樹脂組成物の吸水率が低下するとともに機械的強度が向上し、良好なリフロー信頼性が得られる。
【００４１】
本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するために硬化促進剤を用いてもよい。硬化促進剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィンなどのりん系化合物、２−メチルイミダゾール、２，４−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、２−ヘプタデシルイミダゾール、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ジメチルベンジルメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７などのアミン系化合物などが成形性、信頼性の点で好ましく用いられるが、硬化反応を促進するものであれば特に限定されない。
【００４２】
これらの硬化促進剤は、用途によっては二種以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲が望ましい。
【００４３】
本発明で使用するエポキシ樹脂組成物は後硬化工程を省略するため、成形時に硬化反応をほぼ完結させる必要があり、成形温度におけるゲル化時間が３５秒以内にすることが好ましい。硬化促進剤の使用によりゲル化時間を調整することができる。
【００４４】
本発明のエポキシ樹脂組成物には充填剤とエポキシ樹脂や硬化剤の結合を強化し、信頼性の向上を図る目的でシランカップリング剤を用いてもよい。
【００４５】
本発明において、シランカップリング剤（Ｄ）としては、例えば、アミノ基を有するシランカップリング剤、エポキシ基を有するシランカップリング剤、ウレイド基を有するシランカップリング剤、ビニル基を有するシランカップリング剤、アクリル基を有するシランカップリング剤、メタクリロキシ基を有するシランカップリング剤などが使用可能である。中でも、アミノ基を含有するシランカップリング剤、エポキシ基を含有するシランカップリング剤或いはメルカプト基を含有するシランカップリング剤が成形性、信頼性の点で好ましく用いられる。
【００４６】
本発明において、シランカップリング剤（Ｄ）の割合が全樹脂組成物に対して０．０５〜２重量％の範囲にあることが成形性、信頼性の点で好ましく、０．１〜１重量％の範囲がより好ましい。
【００４７】
本発明においてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）およびフェノール化合物（ｂ）を使用しない場合には、シランカップリング剤（Ｄ）としてメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）を必須成分として含有させる必要がある。
【００４８】
本発明におけるメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）の具体例としてはγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、γ−メルカプトプロピルメトキシジメチルシラン、γ−メルカプトプロピルジエトキシメチルシラン、γ−メルカプトプロピルエトキシジメチルシランなどが挙げられる。なかでもγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシランが信頼性の点で好ましい。
【００４９】
本発明においてメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）のシランカップリング剤（Ｄ）中に占める割合は信頼性の点から３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、特に好ましくは７０重量％以上である。勿論全量であっても構わない。
【００５０】
本発明においては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）またはフェノール化合物（ｂ）またはメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）の少なくともいずれか１種以上を必須成分として含有するものであるので、これらの任意の２種を含有せしめてもよいし、３種含有せしめてもよい。２種あるいは３種を含有せしめることにより、さらに高温リフロー信頼性が向上する。
【００５１】
また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、カーボンブラック、酸化鉄などの着色剤、シリコーンゴム、スチレン系ブロック共重合体、オレフィン系重合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジエンゴムなどのエラストマー、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のアミド、パラフィンワックスなどの離型剤および有機過酸化物など架橋剤、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンなどの難燃助剤、難燃剤としての臭素化合物を任意に添加することができる。
【００５２】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記各成分を用いて、例えば以下のようにして製造される。製造方法としては、たとえば溶融混練による方法が好ましく、各成分をミキサーなどで混合した後、通常は６０〜１４０℃で、たとえばバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニーダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練することにより製造できる。このエポキシ樹脂組成物は通常粉末またはタブレット状態から、成形によって半導体封止に供される。
【００５３】
このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止は、低圧トランスファー成形法が一般的に用いられるがインジェクション成形法や圧縮成形法も可能である。成形条件としては、たとえばエポキシ樹脂組成物を成形温度１５０℃〜２００℃、成形圧力５〜１５ＭＰａ、成形時間４０〜３００秒で成形し、エポキシ樹脂組成物の硬化物とすることによって半導体装置が製造される。
【００５４】
そして、通常はこの後、１７０〜１８０℃で４〜１２時間の条件で後硬化することが一般的であるが、本発明のエポキシ樹脂組成物は上記後硬化工程を省略するものであり、この方法で得られた半導体装置はこのまま実装に供することができる。
【００５５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例中の％は重量％を示す。
［実施例１〜１９、比較例１〜５］
表１および下記に示す各成分を、表２〜４に示した組成比（重量比）で計量し、ミキサーによりドライブレンドした。なお、ここで言う粘度とは１５０℃におけるＩＣＩ粘度のことである。これをロール表面温度９０℃のミキシングロールを用いて５分間溶融混練後、冷却、粉砕して半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００５６】
＜エポキシ樹脂（Ａ）＞
ａ１：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン（株）”ＹＬ６４７５”、エポキシ当量１６６、粘度０．０８ｄＰａ．ｓ
ａ２：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：新日鐵化学（株）”ＹＳＬＶ−８０ＸＹ”、エポキシ当量１９２、粘度０．０８ｄＰａ．ｓ
Ａ１：ビフェニル型エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン（株）”ＹＸ４０００Ｈ”、エポキシ当量１９３、粘度０．２ｄＰａ．ｓ
Ａ２：ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂：日本化薬（株）”ＮＣ−３０００Ｓ”、エポキシ当量２８２、粘度０．９ｄＰａ．ｓ
Ａ３：オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂：日本化薬（株）”ＥＯＣＮ１０２０”エポキシ当量２００、粘度１０ｄＰａ．ｓ。
【００５７】
＜硬化剤（Ｂ）＞
ｂ：一般式（Ｉ）で表されるフェノール化合物：明和化成（株）”ＭＥＨ７８６０”水酸基当量１８９、粘度０．８ｄＰａ．ｓ
Ｂ１：フェノールアラルキル樹脂：明和化成（株）”ＭＥＨ７８００ＳＳ”水酸基当量１７５、粘度０．７ｄＰａ．ｓ
Ｂ２：ビフェニルノボラック型フェノール樹脂：明和化成（株）”ＭＥＨ７８５１ＳＳ”水酸基当量２０３，粘度０．７ｄＰａ．ｓ
Ｂ３：フェノールノボラック樹脂：明和化成（株）”Ｈ−１”水酸基当量１０６、粘度２．０ｄＰａ．ｓ。
【００５８】
＜充填剤（Ｃ）＞
ｃ１：平均粒径２５μｍの溶融球状シリカ
ｃ２：平均粒径１４μｍの溶融破砕状シリカ。
【００５９】
＜カップリング剤（Ｄ）＞
ｄ：γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン：信越化学（株）”ＫＢＭ８０３”
Ｄ１：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン：信越化学（株）”ＫＢＭ４０３”
Ｄ２：γ−アミノプロピルトリエトキシシラン：信越化学（株）”ＫＢＥ９０３”
Ｄ３：γ−アミノプロピルトリメトキシシラン：信越化学（株）”ＫＢＭ９０３”
Ｄ４：γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン：信越化学（株）”ＫＢＭ５７３”。
【００６０】
＜硬化促進剤＞
トリフェニルホスフィン（以下、ＴＰＰと省略）：ケイ・アイ化成（株）”ＰＰ−３６０”。
【００６１】
＜着色剤＞
カーボンブラック：三菱化学（株）”ＭＡ６００”。
【００６２】
＜離型剤＞
モンタン酸エステルワックス：クラリアントジャパン（株）”ＬＩＣＯＷＡＸ−Ｅ”
【００６３】
【表１】
【００６４】
この樹脂組成物を用いて、低圧トランスファー成形法により１７５℃、キュアータイム２分間の条件で下記の２種類の半導体装置を成形した。
（１）１６０ｐｉｎＱＦＰ（フレーム材料：銅からなる。フレームのインナーリードは銀メッキを施した。外形：２８ｍｍ×２８ｍｍ×３．４ｍｍｔ。チップはポリイミド膜処理を施した。チップサイズは１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍｔである。）
（２）１６０ｐｉｎＱＦＰ（フレーム材料：４２アロイからなる。フレームのインナーリードは銀メッキを施した。外形：２８ｍｍ×２８ｍｍ×３．４ｍｍｔ。チップはアルミニウム膜処理を施した。チップサイズは１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍｔである。チップとリードフレームのインナーリードに金ワイアを１６０本ボンディングした。）
次に、下記の測定法により各樹脂組成物の物性を評価した。結果を表２〜５に示す。
高温リフロー信頼性：１６０ｐｉｎＱＦＰ（銅フレーム）を２０個成形し、１２０℃で２４時間乾燥させた後、８５℃／６０％ＲＨで１２０時間加湿後、最高温度２６０℃のＩＲリフロー炉で２分間加熱処理し、外部クラック、内部クラックの発生数と超音波探傷機によりステージ裏面、チップ表面、インナーリードの銀メッキ部分）の剥離発生数を調べた。
【００６５】
ワイア断線：１６０ｐｉｎＱＦＰ（４２アロイフレーム）を成形し、１２０℃で２４時間乾燥させた後、加湿を行わずに最高温度２６０℃のＩＲリフロー炉で２分間の加熱処理を３回行った。加熱処理後の１６０ｐｉｎＱＦＰを発煙硝酸で開封し、ＱＦＰの四つの各辺の中央にある金ワイア２本ずつ、計８本についてインナーリード側のボンディング部の断線状態を電子顕微鏡で観察した。８本のワイアのボンディング部のワイア幅（ｘ）（ｍｍ）、ワイアのクラック長（ｙ）（ｍｍ）を測定し、クラック発生率（ｙ／ｘ×１００）（％）を求めた。
【００６６】
充填性：１７６ｐｉｎＬＱＦＰを２０個成形後に目視および光学顕微鏡（倍率：４０倍）を用いて観察し、未充填のパッケージの個数を調べた。
【００６７】
流動性：１７６ｐｉｎＬＱＦＰを２０個成形後、パッケージを樹脂充填口（ゲート）と空気抜き口（エアベント）線上、すなわち樹脂充填口を起点に対角線上に切断した。パッケージ断面における半導体素子の傾き（両端部の高さの差）をチップチルトとして求めた。チップチルトが５０μｍ以上を不良とし、２０個中の不良発生数を調べた。
【００６８】
【表２】
【００６９】
【表３】
【００７０】
【表４】
【００７１】
【表５】
【００７２】
表２〜５の実施例１〜１９に見られるように本発明のエポキシ樹脂組成物は後硬化工程を省略しても良好な特性を示し、信頼性（部材密着性やワイア断線、耐クラック性）や成形性（充填性、流動性）に優れている。
【００７３】
比較例１〜４はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）或いはフェノール化合物（ｂ）或いはメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）の少なくともいずれか１種以上を用いているにも関わらず、充填剤（Ｃ）の含有量が８４重量％と本発明の要件を満足していないため高温リフロー信頼性が劣る。
【００７４】
また、比較例５は充填剤（Ｃ）の含有量が９０重量％であるが、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）或いはフェノール化合物（ｂ）或いはメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）のいずれも含んでいないため高温リフロー信頼性や成形性が劣る。
【００７５】
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ａ）或いはフェノール化合物（ｂ）或いはメルカプト基を有するシランカップリング剤（ｄ）の少なくともいずれか１種以上を用い、かつ充填剤（Ｃ）の含有量を８６重量％以上にすることで優れた高温リフロー信頼性と成形性が得られるのである。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体装置を効率良く製造でき、かつ良好な高温リフロー信頼性と成形性を併せ持つ半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置が得られる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device that can efficiently manufacture a semiconductor device and has excellent reliability, particularly, high-temperature reflow reliability.
[0002]
[Prior art]
As a method of sealing electronic circuit components such as semiconductor elements, resin sealing with an epoxy resin is most actively performed in view of a balance between productivity and physical properties. The sealing method using an epoxy resin is generally performed by using a composition in which a curing agent, a filler, etc. are added to an epoxy resin, setting a semiconductor element in a mold, and sealing by a transfer molding method or the like. I have.
[0003]
In recent years, with the trend of high-density mounting of semiconductor devices, a surface mounting method in which a semiconductor device is soldered to a surface of a substrate has become mainstream from a conventional insertion mounting method in which lead pins are inserted into holes of a substrate. However, in surface mounting, mounting is usually performed by solder reflow. In this method, a semiconductor device is placed on a substrate, exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher, and the solder previously applied to the substrate is melted to adhere the semiconductor device to the substrate surface. In such a mounting method, since the entire semiconductor device is exposed to a high temperature, if the moisture resistance of the sealing resin composition is poor, the absorbed moisture explosively expands at the time of solder reflow and cracks occur, or members in the semiconductor device may be cracked. A phenomenon occurs in which separation occurs at the interface with the sealing resin composition. Conventionally, technology for crack suppression has been actively developed, but in recent years, the heat resistance level of the sealing resin has been improved. Improving the performance is very important.
[0004]
More recently, lead-free solders containing no lead have been used for the purpose of protecting the global environment. The melting point of conventional lead-based solder is about 180 ° C, whereas lead-free solder has a high melting point of 190-230 ° C. Therefore, the reflow temperature is 220-240 ° C for lead-based solder, whereas lead-free solder has a melting point of about 220-240 ° C. With solder, the temperature will rise to 250 to 260 ° C., and the sealing resin composition is required to have higher heat resistance, moisture resistance and adhesion than ever.
[0005]
In addition, the rise in reflow temperature due to the use of lead-free solder raises a new problem in that, in addition to moisture resistance and adhesion to components, the gold wire connecting the aluminum pad on the semiconductor chip and the lead frame breaks during reflow. Is coming. However, this problem has not been solved yet.
[0006]
Furthermore, the semiconductor device itself has been shifting from the conventional DIP (dual in-line package) to the FPP (flat plastic package) due to the trend of high-density packaging, and in particular, recently, TSOP and TQFP having a thickness of 2 mm or less have been used. , LQFP are the mainstream. Therefore, it is more susceptible to external influences such as humidity and temperature, and reliability such as high-temperature reflow reliability, heat resistance, and moisture resistance is becoming increasingly important.
[0007]
On the other hand, in the production of semiconductor devices, after sealing with an epoxy resin composition, a post-curing step is usually performed, that is, a heat treatment is performed to complete the curing reaction of the epoxy resin and obtain a sufficient glass transition temperature and mechanical strength. The process enters. Usually, it is performed at 170 to 180 ° C. for 4 to 12 hours. Thereafter, a method in which the entire semiconductor device is sealed and opened just before surface mounting and used, or a method in which the semiconductor device is dried at 80 to 120 ° C. for 12 to 24 hours and used for mounting just before surface mounting is common. Has been done.
[0008]
However, performing the post-curing step as described above requires a long manufacturing process and is troublesome, so there has been a demand to omit it. Therefore, a semiconductor device in which a post-curing step is omitted by using an epoxy resin composition containing an ortho-cresol novolak type epoxy resin as an epoxy resin is partially manufactured by a user and supplied to the market. By using the ortho-cresol novolak type epoxy resin, the curing reaction at the time of molding can be further promoted.
[0009]
However, when the above-mentioned ortho-cresol novolak type epoxy resin is used, the filler content is limited due to its own high melt viscosity, and its own water absorption rate is high, so that sufficient solder heat resistance is obtained. There was a problem that it could not be obtained.
[0010]
In order to overcome such a problem that the post-curing step can be omitted and at the same time high reliability is required, for example, a biphenyl type epoxy resin and a phenol aralkyl resin are used in combination and the filler content is 70 to 85% by weight. A semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device characterized by omitting a post-curing step using an epoxy resin composition (patent document 1). A biphenyl-type epoxy resin and a phenol novolak resin are used in combination, and the filler content is 70 to 85 wt. %, And a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device characterized by omitting a post-curing step by using an epoxy resin composition (Patent Document 2).
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-67702 (Claim 1)
[Patent Document 2]
JP-A-5-67703 (Claim 1)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the compositions described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 have a low filler content of 70 to 85% by weight, and thus have high water absorption and insufficient mechanical strength. Was not obtained. Furthermore, as described above, there is a disadvantage that the method cannot be applied to high-temperature reflow performed when lead-free solder is used.
[0013]
Accordingly, there has been a demand for an epoxy resin composition having high reliability, particularly high-temperature reflow reliability, which can omit the post-curing step, a method of manufacturing a semiconductor device using the same, and the emergence of a semiconductor device.
[0014]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an epoxy resin composition which exhibits sufficient characteristics even if the post-curing step is omitted and which simultaneously satisfies the reliability, particularly the high-temperature reflow reliability (such as the adhesiveness of the member and the wire disconnection). An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a product.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present inventors have made intensive studies and as a result, have a specific filler content, and at least one of the specific epoxy resin or phenol resin or a silane coupling agent to solve the above problem. The present inventors have found that an epoxy resin composition and a semiconductor device which can be achieved and meet the purpose can be obtained, and have reached the present invention.
[0016]
That is, the present invention provides a bisphenol F type epoxy resin (a) represented by the following general formula (I) (hereinafter simply referred to as bisphenol F type epoxy resin (a)) and a phenol represented by the following general formula (II) Resin (b) (hereinafter simply referred to as phenolic resin (b)) and / or a silane coupling agent (d) having a mercapto group as an essential component, and silica as an inorganic filler (C When a semiconductor device is manufactured by encapsulating a semiconductor element using an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation containing 86% by weight or more of the entire epoxy resin composition, a post-curing step is omitted at the time of encapsulation. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
[0017]
Embedded image
(In the formula, R 1 to R 4 each represent a hydrogen atom, a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, or a halogen atom, and each may be the same or different.)
[0019]
Embedded image
[0020]
(Wherein, R 5 to R 12 are any of a hydrogen atom, a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, and a halogen atom, each of which may be the same or different; m, n Is 0 or an integer of 1 to 10, and a compound in which m is 0 and a compound in which n is 0 are contained in the molecule in a total of 1 to 30% by weight.)
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.
[0022]
The epoxy resin composition of the present invention contains an epoxy resin (A), a curing agent (B), an inorganic filler (C) and a silane coupling agent (D), and the epoxy resin (A) has the general formula (I) A phenolic compound represented by the general formula (II) as a bisphenol F type epoxy resin (a) or a curing agent (B), or a silane coupling agent having a mercapto group as a silane coupling agent (D) At least one of the agents (d) is contained as an essential component.
[0023]
By containing at least one of the bisphenol F type epoxy resin (a), the phenol compound (b), and the silane coupling agent (d) having a mercapto group as an essential component, high-temperature reflow reliability is improved.
[0024]
In the present invention, examples of the epoxy resin (A) include cresol novolak type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, biphenyl novolak type epoxy resin, 3,5-bis (2,3-epoxypropoxy) naphthalene, 1,6-bis (2,3-epoxypropoxy) naphthalene, naphthalene type epoxy resins such as naphthol aralkyl type epoxy resin, 3-t-butyl-2,4 Diglycidyl ether of '-dihydroxy-3', 5 ', 6-trimethylstilbene, diglycidyl ether of 3-t-butyl-4,4'-dihydroxy-3', 5,5'-trimethylstilbene, 4,4 '-Dihydroxy-3,3', 5,5'-tetra Stilbene type epoxy resins such as diglycidyl ether of tilstilbene, diglycidyl ether of 4,4'-dihydroxy-3,3'-di-t-butyl-6,6'-dimethylstilbene, and epoxy resin having a dicyclopentadiene skeleton , Triphenolmethane type epoxy resin, diglycidyl ether of 1,4-bis (3-methyl-4-hydroxycumyl) benzene, diglycidyl ether of 4,4′-dihydroxydiphenyl ether, 2,2-dimethyl-5,5 Bisphenol type epoxy resin such as'-di-tert-butyl-4,4'-dihydroxydiphenyl sulfide, chain aliphatic epoxy resin, alicyclic epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, spiro ring-containing epoxy resin and halogenated Epoxy resin or the like can be used.
[0025]
In the present invention, the compounding amount of the epoxy resin (A) is usually 1.0 to 10.0% by weight based on the whole resin composition.
[0026]
When the phenol compound (b) and the silane coupling agent (d) having a mercapto group are not used in the present invention, it is necessary to include a bisphenol F type epoxy resin (a) as an essential component as the epoxy resin (A). .
[0027]
Specific examples of the bisphenol F type epoxy resin (a) in the present invention include, for example, 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) methane, 2,4′-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) ) Methane, 2,2'-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) methane, 3,3 ', 5,5'-tetramethyl-4,4'-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) methane Is mentioned. Among them, 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) methane and 3,3 ', 5,5'-tetramethyl-4,4'-bis (2,3-epoxypropoxyphenyl) methane are reliable. It is preferable in view of the properties and moldability.
[0028]
In the present invention, the proportion of the bisphenol F type epoxy resin (a) in the epoxy resin (A) is at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, particularly preferably at least 70% by weight from the viewpoint of reliability. Of course, the entire amount may be used.
[0029]
In the present invention, examples of the curing agent (B) include a novolak resin such as phenol novolak and cresol novolak, a phenol aralkyl resin, a naphthol aralkyl resin, a biphenyl novolak type phenol resin, a bisphenol compound such as bisphenol A and bisphenol F, and tris ( (Hydroxyphenyl) methane, 1,1,2-tris (hydroxyphenyl) ethane, 1,1,3-tris (hydroxyphenyl) propane, a condensed compound of terpene and phenol, a dicyclopentadiene skeleton-containing phenolic resin, maleic anhydride, Acid anhydrides such as phthalic anhydride and pyromellitic anhydride and aromatic amines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane and diaminodiphenylsulfone can be used.
[0030]
In the present invention, the compounding amount of the curing agent (B) is usually 1.010.0% by weight based on the whole resin composition. Furthermore, the mixing ratio of the epoxy resin (A) and the curing agent (B) is such that the chemical equivalent ratio of (B) to (A) is 0.5 to 2.0, particularly 0, from the viewpoint of mechanical properties and moisture resistance. It is preferably in the range of 0.6 to 1.5.
[0031]
When the bisphenol F type epoxy resin (a) and the silane coupling agent (d) having a mercapto group are not used in the present invention, it is necessary to include a phenol compound (b) as an essential component as a curing agent (B). .
[0032]
The phenolic resin (b) in the present invention is, for example, any of phenol and formyl (alkoxymethyl) biphenyl represented by the following general formula (III) or bis (alkoxymethyl) biphenyl represented by the following general formula (IV) It is obtained by co-condensing either one with bis (alkoxymethyl) benzene represented by the following general formula (V).
[0033]
Embedded image
[0034]
(Wherein, R 13 to R 15 are any of a hydrogen atom, a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, and a halogen atom, each of which may be the same or different. R 4 is It represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
[0035]
Embedded image
[0036]
(Wherein, R 16 to R 19 is a hydrogen atom, a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, is either a phenyl group or a halogen atom, good .R 5 also each be different even in the same It represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
[0037]
Embedded image
[0038]
(Wherein, R 20 to R 25 is a hydrogen atom, a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, is either a phenyl group or a halogen atom, which may each optionally substituted by one or more identical .R 6 is Represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms).
[0039]
By using the phenol compound (b) thus obtained, high-temperature reflow reliability is improved. In the present invention, the proportion of the phenol compound (b) in the curing agent (B) is at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, particularly preferably at least 70% by weight from the viewpoint of reliability. Of course, the entire amount may be used.
[0040]
In the present invention, in the present invention, the proportion of the inorganic filler (C) needs to be 86% by weight or more based on the whole resin composition. By adjusting the content of the inorganic filler (C) to 86% by weight or more, the water absorption of the resin composition is reduced, the mechanical strength is improved, and good reflow reliability is obtained.
[0041]
In the present invention, a curing accelerator may be used to accelerate the curing reaction between the epoxy resin (A) and the curing agent (B). Examples of the curing accelerator include phosphorus compounds such as triphenylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, tributylphosphine, tri (p-methylphenyl) phosphine, and tri (nonylphenyl) phosphine; 2-methylimidazole; -Dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole, triethylamine, benzyldimethylamine, dimethylbenzylmethylamine, 2- (dimethylaminomethyl ) Amine compounds such as phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol and 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 are preferably used in terms of moldability and reliability. It is, but is not particularly limited as long as it promotes the curing reaction.
[0042]
Two or more of these curing accelerators may be used in combination depending on the application, and the addition amount thereof is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin (A).
[0043]
Since the post-curing step is omitted in the epoxy resin composition used in the present invention, it is necessary to substantially complete the curing reaction at the time of molding, and the gel time at the molding temperature is preferably within 35 seconds. The gelation time can be adjusted by using a curing accelerator.
[0044]
In the epoxy resin composition of the present invention, a silane coupling agent may be used for the purpose of strengthening the bond between the filler and the epoxy resin or the curing agent to improve the reliability.
[0045]
In the present invention, examples of the silane coupling agent (D) include a silane coupling agent having an amino group, a silane coupling agent having an epoxy group, a silane coupling agent having a ureide group, and a silane coupling agent having a vinyl group. Agents, silane coupling agents having an acrylic group, silane coupling agents having a methacryloxy group, and the like can be used. Among them, a silane coupling agent containing an amino group, a silane coupling agent containing an epoxy group, or a silane coupling agent containing a mercapto group is preferably used in terms of moldability and reliability.
[0046]
In the present invention, the proportion of the silane coupling agent (D) is preferably in the range of 0.05 to 2% by weight with respect to the total resin composition in terms of moldability and reliability, and 0.1 to 1% by weight. % Is more preferable.
[0047]
When the bisphenol F epoxy resin (a) and the phenol compound (b) are not used in the present invention, it is necessary to include a silane coupling agent (d) having a mercapto group as an essential component as the silane coupling agent (D). There is.
[0048]
Specific examples of the silane coupling agent (d) having a mercapto group in the present invention include γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyldimethoxymethylsilane, γ-mercaptopropylmethoxydimethylsilane , Γ-mercaptopropyldiethoxymethylsilane, γ-mercaptopropylethoxydimethylsilane and the like. Among them, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane and γ-mercaptopropyltriethoxysilane are preferable in terms of reliability.
[0049]
In the present invention, the proportion of the silane coupling agent (d) having a mercapto group in the silane coupling agent (D) is at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, particularly preferably at least 70% by weight from the viewpoint of reliability. That is all. Of course, the entire amount may be used.
[0050]
In the present invention, at least one of the bisphenol F type epoxy resin (a), the phenol compound (b), and the silane coupling agent (d) having a mercapto group is contained as an essential component. May be contained, or three kinds may be contained. By including two or three types, the high-temperature reflow reliability is further improved.
[0051]
In addition, the epoxy resin composition of the present invention includes a carbon black, a coloring agent such as iron oxide, a silicone rubber, a styrene-based block copolymer, an olefin-based polymer, a modified nitrile rubber, an elastomer such as a modified polybutadiene rubber, and polystyrene. Thermoplastic resins, long-chain fatty acids, metal salts of long-chain fatty acids, esters of long-chain fatty acids, amides of long-chain fatty acids, release agents such as paraffin wax and crosslinking agents such as organic peroxides, antimony trioxide, tetraoxide A flame retardant auxiliary such as antimony and antimony pentoxide, and a bromine compound as a flame retardant can be optionally added.
[0052]
The epoxy resin composition of the present invention is produced using, for example, the following components. As a production method, for example, a method by melt kneading is preferable, and after mixing each component with a mixer or the like, usually at 60 to 140 ° C., for example, a Banbury mixer, a kneader, a roll, a single or twin screw extruder, a co-kneader, or the like. Can be produced by melt-kneading using a known kneading method. This epoxy resin composition is usually used for semiconductor encapsulation by molding from a powder or tablet state.
[0053]
For sealing the semiconductor element using such an epoxy resin composition, a low-pressure transfer molding method is generally used, but an injection molding method or a compression molding method is also possible. As a molding condition, for example, a semiconductor device is manufactured by molding an epoxy resin composition at a molding temperature of 150 ° C. to 200 ° C., a molding pressure of 5 to 15 MPa, and a molding time of 40 to 300 seconds to obtain a cured epoxy resin composition. Is done.
[0054]
Then, it is general that after this, post-curing is generally performed at 170 to 180 ° C. for 4 to 12 hours. However, the epoxy resin composition of the present invention omits the above post-curing step. The semiconductor device obtained by the method can be directly used for mounting.
[0055]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. Incidentally,% in the examples indicates% by weight.
[Examples 1 to 19, Comparative Examples 1 to 5]
The components shown in Table 1 and below were weighed at the composition ratios (weight ratios) shown in Tables 2 to 4, and were dry-blended by a mixer. In addition, the viscosity mentioned here is the ICI viscosity at 150 ° C. This was melt-kneaded for 5 minutes using a mixing roll having a roll surface temperature of 90 ° C., and then cooled and pulverized to obtain an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
[0056]
<Epoxy resin (A)>
a1: Bisphenol F type epoxy resin: Japan Epoxy Resin Co., Ltd. “YL6475”, epoxy equivalent 166, viscosity 0.08 dPa. s
a2: bisphenol F type epoxy resin: Nippon Steel Chemical Co., Ltd. “YSLV-80XY”, epoxy equivalent 192, viscosity 0.08 dPa. s
A1: Biphenyl type epoxy resin: Japan Epoxy Resin Co., Ltd. “YX4000H”, epoxy equivalent 193, viscosity 0.2 dPa. s
A2: Biphenyl novolak type epoxy resin: Nippon Kayaku Co., Ltd. "NC-3000S", epoxy equivalent 282, viscosity 0.9 dPa. s
A3: Orthocresol novolak type epoxy resin: Nippon Kayaku Co., Ltd. "EOCN1020" epoxy equivalent 200, viscosity 10 dPa. s.
[0057]
<Curing agent (B)>
b: Phenol compound represented by the general formula (I): Meiwa Kasei Co., Ltd. "MEH7860", hydroxyl equivalent 189, viscosity 0.8 dPa. s
B1: Phenol aralkyl resin: Meiwa Kasei Co., Ltd. “MEH7800SS”, hydroxyl equivalent 175, viscosity 0.7 dPa. s
B2: Biphenyl novolak type phenol resin: MEH7851SS, Meiwa Kasei Co., Ltd., hydroxyl equivalent 203, viscosity 0.7 dPa. s
B3: phenol novolak resin: Meiwa Kasei Co., Ltd. "H-1" hydroxyl equivalent 106, viscosity 2.0 dPa. s.
[0058]
<Filler (C)>
c1: fused spherical silica having an average particle size of 25 μm c2: fused crushed silica having an average particle size of 14 μm
[0059]
<Coupling agent (D)>
d: γ-mercaptopropyltrimethoxysilane: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. “KBM803”
D1: γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane: “KBM403” by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
D2: γ-aminopropyltriethoxysilane: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. “KBE903”
D3: γ-aminopropyltrimethoxysilane: “KBM903” by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
D4: γ-anilinopropyltrimethoxysilane: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. “KBM573”.
[0060]
<Curing accelerator>
Triphenylphosphine (hereinafter abbreviated as TPP): K-I Kasei Co., Ltd. "PP-360".
[0061]
<Colorant>
Carbon black: "MA600" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
[0062]
<Release agent>
Montanic ester wax: Clariant Japan Co., Ltd. "LICOWAX-E"
[0063]
[Table 1]
[0064]
Using the resin composition, the following two types of semiconductor devices were molded by low-pressure transfer molding under the conditions of 175 ° C. and a cure time of 2 minutes.
(1) 160-pin QFP (frame material: made of copper; inner leads of the frame are silver-plated; outer dimensions: 28 mm × 28 mm × 3.4 mmt; chips are treated with a polyimide film; chip size is 10 mm × 10 mm × 0) 0.5 mmt.)
(2) 160 pin QFP (frame material: made of 42 alloy; inner lead of the frame is silver-plated; outer shape: 28 mm x 28 mm x 3.4 mmt; chip is aluminum film-treated; chip size is 10 mm x 10 mm x 0.5 mmt. 160 gold wires were bonded to the inner lead of the chip and the lead frame.)
Next, the physical properties of each resin composition were evaluated by the following measurement methods. The results are shown in Tables 2 to 5.
High temperature reflow reliability: After molding 20 pieces of 160 pin QFP (copper frame), drying at 120 ° C. for 24 hours, humidifying at 85 ° C./60% RH for 120 hours, and heating for 2 minutes in an IR reflow furnace at a maximum temperature of 260 ° C. After the treatment, the number of occurrences of external cracks and internal cracks and the number of occurrences of peeling of the back surface of the stage, the chip surface, and the silver plating portion of the inner lead) were examined using an ultrasonic flaw detector.
[0065]
Wire disconnection: After forming a 160-pin QFP (42 alloy frame) and drying it at 120 ° C. for 24 hours, a heat treatment was performed three times in an IR reflow furnace at a maximum temperature of 260 ° C. without humidification. The 160-pin QFP after the heat treatment was opened with fuming nitric acid, and the disconnection state of the bonding part on the inner lead side was observed with respect to a total of eight gold wires, two at the center of each of the four sides of the QFP, for a total of eight wires. The wire width (x) (mm) of the bonding portion of the eight wires and the crack length (y) (mm) of the wire were measured to determine the crack occurrence rate (y / x × 100) (%).
[0066]
Fillability: After molding 20 176 pin LQFPs, they were visually observed and observed using an optical microscope (magnification: 40 times) to determine the number of unfilled packages.
[0067]
Fluidity: After molding 20 176 pin LQFPs, the package was cut on the resin filling port (gate) and the air vent (air vent) line, that is, diagonally starting from the resin filling port. The tilt of the semiconductor element in the cross section of the package (the difference in height between both ends) was determined as the tip tilt. A chip tilt of 50 μm or more was determined to be defective, and the number of defectives out of 20 was examined.
[0068]
[Table 2]
[0069]
[Table 3]
[0070]
[Table 4]
[0071]
[Table 5]
[0072]
As can be seen from Examples 1 to 19 in Tables 2 to 5, the epoxy resin composition of the present invention shows good characteristics even if the post-curing step is omitted, and has a high reliability (e.g., adhesion of members, wire breakage, and crack resistance). ) And moldability (fillability, fluidity).
[0073]
In Comparative Examples 1 to 4, the filler was used in spite of using at least one of bisphenol F type epoxy resin (a), phenol compound (b) and silane coupling agent (d) having a mercapto group. Since the content of (C) is 84% by weight and does not satisfy the requirements of the present invention, high-temperature reflow reliability is poor.
[0074]
In Comparative Example 5, the content of the filler (C) was 90% by weight, but any of the bisphenol F epoxy resin (a), the phenol compound (b), and the silane coupling agent (d) having a mercapto group was used. , The high temperature reflow reliability and moldability are inferior.
[0075]
At least one of bisphenol F type epoxy resin (a) or phenol compound (b) or silane coupling agent (d) having a mercapto group is used, and the content of filler (C) is 86% by weight or more. By doing so, excellent high-temperature reflow reliability and moldability can be obtained.
[0076]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a semiconductor device can be manufactured efficiently, and the epoxy resin composition for semiconductor sealing which has favorable high temperature reflow reliability and moldability, and a semiconductor device using the same are obtained.