[发明专利]环氧树脂组合物和半导体装置

说明书

本发明涉及一种阻燃性优良的半导体密封用环氧树脂组合物和半导体装置。

过去，二极管、晶体管、集成电路等电子零件，主要是用环氧树脂组合物密封。该树脂组合物中，作为阻燃剂配合溴化物或者溴化物与氧化锑并用，作为无机填料配合熔融二氧化硅、结晶二氧化硅等。但是，从环境卫生方面考虑，要求使用不合溴化物和氧化锑的阻燃性树脂组合物。

对于这种要求，曾提出用氢氧化铝或氢氧化镁之类的金属氢氧化物等被覆红磷的表面、再用酚醛树脂被覆其表面的红磷系阻燃剂，但从该阻燃剂中溶出的磷酸离子和亚磷酸离子对树脂组合物的成型性、固化性、所获半导体装置的耐温性、电性能等性能有不良影响，另外，使用红磷系阻燃剂的树脂组合物不能满足成型性、固化性、耐湿性、电性能。

本发明针对这种问题，提供一种半导体密封用环氧树脂组合物以及使用该组合物的半导体装置。所说的环氧树脂组合物通过使用一种红磷系阻燃剂，使其中萃取出的溶出磷酸离子和亚磷酸离子的合计量在特定量以下，这样，即使不含溴化物和氧化锑，阻燃性也优良。

本发明是一种半导体密封用环氧树脂组合物以及用该组合物将半导体元件密封形成的半导体装置，该半导体密封用环氧树脂组合物中含有(A)环氧树脂、(B)酚醛树脂、(C)固化促进剂、(D)无机填料、以及(E)红磷系阻燃剂；其特征在于：

(E)红磷系阻燃剂是这样一种红磷系阻燃剂，在80℃下，用水萃取20小时时所溶出的磷酸离子和亚磷酸离子的合计含量在2000ppm以下，红磷系阻燃剂中的红磷量为20～40重量％，全部树脂组合物中含有该红磷系阻燃剂0.5～5重量％。

作为本发明中使用的环氧树脂，是指1个分子中具有2个以上环氧基的单体、低聚物和聚合物全体，其分子量、分子结构没有特别的限定，可以举出例如，联苯型环氧树脂、双酚型环氧树脂、可溶可熔酚醛型环氧树脂、甲酚可溶型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、烷基改性三酚甲烷型环氧树脂以及含三嗪核的环氧树脂等，它们可以单独使用也可以混合使用。

作为本发明中使用的酚醛树脂，是指1个分子中具有2个以上酚羟基的单体、低聚物和聚合物全体，其分子量和分子结构没有特别的限定，可以举出例如可溶可熔酚醛树脂、甲酚可溶树脂、双环戊二烯改性酚醛树脂、苯酚芳烷基树脂(phenol aralkyl resin)、萜烯改性酚醛树脂、三酚甲烷型树脂等，它们可以单独使用也可以混合使用。其配合量，环氧树脂的环氧基数与酚醛树脂的酚羟基数的当量比，优选为0.8～1.2的范围。

作为本发明中使用的固化促进剂，只要是能够促进环氧基与酚羟基发生固化反应的就可以，可以广泛使用一般密封材料中使用的固化促进剂。可以举出例如1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一碳烯-7，2-甲基咪唑等，它们可以单独使用也可以混合使用。

作为本发明中使用的无机填料，可以举出熔融二氧化硅粉末、结晶二氧化硅粉末、氧化铝、氮化硅等，但希望是熔融二氧化硅粉末和结晶二氧化硅粉末。作为无机填料的配合量，从成型性与可靠性的平衡考虑，优选占树脂组合物总量的70～95重量％。另外，为了获得良好的流动性和填充性，优选无机填料的平均粒径为11～20μm，其粒度分布是，粒径在10μm以下的占在全部无机填料的20～45重量％，粒径在70μm以上的占10重量％以下。在较多配合了无机充填材料的树脂组合物中，特别优选使用球状熔融二氧化硅。

本发明中使用的红磷系阻燃剂，其在80℃下萃取20小时时所溶出的磷酸离子和亚磷酸离子的合计含量在2000ppm以下。一般地，如果红磷单独放置在空气中，则在水分的存在下，引起氧化还原歧化反应，在红磷粒子表面上生成磷的氧化物或酸，同时释放出有害的磷化氢。由于该反应伴随着放热，因此有可能发生自燃。

另外，使在水中的浸渍时间与水的pH值同时降低，产生磷的氧化物、即磷酸离子与亚磷酸离子，不仅周围的空气被磷化氢污染，而且有发生爆炸的危险性。进一步地，红磷对热和摩擦等极其敏感，在较低的温度下或受轻微的冲击，就很容易着火燃烧，因此经常伴随着危险性。