專利名稱：環(huán)氧樹脂組合物和利用該環(huán)氧樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脫模性和連續(xù)成形性有所改進(jìn)的環(huán)氧樹脂組合物和利用該具有改進(jìn)耐焊接性的環(huán)氧樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，在獲得操作更快和更輕、更薄和更緊湊的電子設(shè)備的要求日益增長的形勢下，半導(dǎo)體元件的集成水平和表面裝配能力也在日益提高。在這種形勢的基礎(chǔ)上所造成的當(dāng)前形勢是對(duì)封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物的要求日益提高。具體來說，在為獲得更薄半導(dǎo)體裝置的努力中，由于金屬模具和環(huán)氧樹脂組合物的固化樹脂之間脫模不完全，因此可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，而該應(yīng)力則可能會(huì)導(dǎo)致各種問題，其中包括在半導(dǎo)體裝置內(nèi)的半導(dǎo)體元件自身中產(chǎn)生裂痕，或者是固化樹脂和半導(dǎo)體元件界面處的粘附力下降。還有，在為解決環(huán)境問題而將含鉛焊料替換為無鉛焊料的焊料類型轉(zhuǎn)變的情況下，焊接處理所要求的處理溫度升高，因此與傳統(tǒng)技術(shù)相比，要求焊料具有抵抗半導(dǎo)體裝置內(nèi)所含水分蒸發(fā)所造成的暴發(fā)性應(yīng)力這一問題更加嚴(yán)峻了。
因此，提出了改進(jìn)耐焊接性的各種提議。例如，提出了在主鏈結(jié)構(gòu)中具有亞聯(lián)苯基單元的苯酚芳烷基型酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂(專利文獻(xiàn)1)。由于這些樹脂在一個(gè)分子中含有大量的憎水性化學(xué)結(jié)構(gòu)，含有該樹脂的環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品的特征是該產(chǎn)品吸濕性低，還具有的特征是該產(chǎn)品在高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高溫區(qū)下的彈性模量較低，原因是環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品的交聯(lián)密度較低。因此，利用了該環(huán)氧樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置能降低在焊接處理期間發(fā)生的水蒸發(fā)而導(dǎo)致的暴發(fā)性應(yīng)力。此外，由于環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品在加熱期間的高溫下具有較低的彈性模量，可降低在焊接處理期間導(dǎo)致的熱應(yīng)力。因此，半導(dǎo)體裝置最終的特點(diǎn)是具有較好的耐焊接性。然而，由于通式(1a)和(1b)表示結(jié)構(gòu)的樹脂中在一個(gè)分子中含有大量憎水性化學(xué)結(jié)構(gòu)，含有該樹脂的組合物與金屬材料如引線框之間的粘附性較差。此外，樹脂分子中所含的官能團(tuán)密度較低，這導(dǎo)致固化不完全，進(jìn)而導(dǎo)致脫模不完全，并因此在脫模過程中產(chǎn)生了作用于半導(dǎo)體的不希望的應(yīng)力，使得與金屬材料之間的粘附性進(jìn)一步降低。為了提高脫模性，可在組合物中添加傳統(tǒng)上使用的脫模劑如巴西棕櫚蠟或類似的蠟。然而，傳統(tǒng)脫模劑的添加可能不足以提高脫模性，而是使與金屬部件之間的粘附性進(jìn)一步惡化，帶來了耐焊接性降低等其他問題。
為提高環(huán)氧樹脂組合物的脫模性而提出的技術(shù)可包括采用聯(lián)苯環(huán)氧樹脂(它是一種樹脂粘度較低的環(huán)氧樹脂，從而能較高程度地填充無機(jī)填料)或含有脫模劑的環(huán)氧樹脂組合物(它的脫模性有所改進(jìn))(專利文獻(xiàn)2和3)。然而，由于較大程度地填充無機(jī)填料導(dǎo)致組合物的彈性模量增大，因此與含有通式(1)結(jié)構(gòu)的樹脂作為形成環(huán)氧樹脂兩種成分之一的環(huán)氧樹脂組合物相比，認(rèn)為耐焊接性被降低了。
專利文獻(xiàn)4提出了含有另一類型脫模劑的另一種環(huán)氧樹脂，該脫模劑與專利文獻(xiàn)2所公開的類似，但具有較高的酸值區(qū)域，從而與樹脂的相溶性更好。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開平9-143345專利文獻(xiàn)2日本專利特開2003-128750專利文獻(xiàn)3日本專利特開平7-37041專利文獻(xiàn)4日本專利特開平11-15239
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明人通過各種評(píng)估發(fā)現(xiàn)平衡或調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂組合物中的樹脂組分和脫模劑的相溶性是很關(guān)鍵的，更具體地，存在這樣的最優(yōu)區(qū)域，其使得環(huán)氧樹脂組合物含有的樹脂組分和脫模劑之間具有優(yōu)良的相溶性，而不存在任何過度或不足之處。因此，認(rèn)為專利文獻(xiàn)3的技術(shù)不能獲得充分的脫模性，理由是專利文獻(xiàn)3的技術(shù)所提供的環(huán)氧樹脂組合物中所含的樹脂組分和脫模劑之間的相溶性好得過度了。
本發(fā)明提供了用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)主鏈上具有亞聯(lián)苯單元的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂；(B)酚醛樹脂；(C)固化促進(jìn)劑；(D)無機(jī)填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其滴點(diǎn)為60-140℃，酸值為10-100(mgKOH/g)，數(shù)均分子量為500-20,000，平均粒徑為5-100μm。
進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的A)環(huán)氧樹脂；(B)主鏈上具有亞聯(lián)苯單元的苯酚芳烷基型酚醛樹脂；(C)固化促進(jìn)劑；(D)無機(jī)填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其滴點(diǎn)為60-140℃，酸值為10-100(mgKOH/g)，數(shù)均分子量為500-20,000，平均粒徑為5-100μm。
在這一環(huán)氧樹脂組合物中，所述的(A)環(huán)氧樹脂可以是主鏈上具有亞聯(lián)苯單元的苯酚芳烷基型樹脂。
根據(jù)本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物，，所述的(A)環(huán)氧樹脂可具有通式(1a)表示的結(jié)構(gòu) 其中，每一個(gè)R可以相同也可不同，分別代表氫原子或選自具有1-4個(gè)碳原子的烷基的官能團(tuán)；X代表縮水甘油醚基；以及n代表大于等于1的正數(shù)。
進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物，酚醛樹脂(B)可具有通式(1b)表示的結(jié)構(gòu)
其中，每一個(gè)R可以相同也可不同，分別代表氫原子或選自具有1-4個(gè)碳原子的烷基的官能團(tuán)；X代表羥基；以及n代表大于等于1的正數(shù)。
此外，本發(fā)明還提供了利用所述的環(huán)氧樹脂將半導(dǎo)體元件封裝于其中而形成的半導(dǎo)體裝置。


從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的描述中，本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更為明顯。附圖中圖1是用于評(píng)價(jià)脫模力的模具的中心模具的平面圖，圖中示出了位于中心模具中的流道、剔料和成型品的狀態(tài)。
圖2是圖1所示的“A”部分的橫截面放大視圖。
圖3是半導(dǎo)體裝置的示意性橫截面視圖，圖中示出了封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物的一個(gè)封裝件。
最佳實(shí)施方式本發(fā)明提供了用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)環(huán)氧樹脂；(B)酚醛樹脂；(C)固化促進(jìn)劑；(D)無機(jī)填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟。
本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物可含有下列各成分(A)1-40wt％；(B)1-40wt％；(C)0.001-5wt％；
(D)40-97wt％。
由于本發(fā)明中所采用的通式(1a)結(jié)構(gòu)(其中X代表縮水甘油醚基)的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂在樹脂結(jié)構(gòu)中含有大量憎水性化學(xué)結(jié)構(gòu)，使含有環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂組合物的固化產(chǎn)品具有吸濕性較低的特征，并且，由于樹脂的交聯(lián)密度較低，使固化產(chǎn)品在高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高溫區(qū)下具有彈性模量較低的特點(diǎn)。由于含有該樹脂的環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品具有較低的吸濕性，該產(chǎn)品能降低焊接處理期間的水分蒸發(fā)所導(dǎo)致的爆發(fā)性應(yīng)力。此外，由于環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品在其加熱期間的高溫下具有較低的彈性模量，因此可降低焊接處理期間導(dǎo)致的熱應(yīng)力。因此，半導(dǎo)體裝置的最終特點(diǎn)在于具有較好的耐焊接性。
含有通式(1a)結(jié)構(gòu)(其中X代表縮水甘油醚基)的樹脂的環(huán)氧樹脂可與其他類型的環(huán)氧樹脂一起使用，條件是所加入的其他類型環(huán)氧樹脂并不會(huì)損害包含這些樹脂的環(huán)氧樹脂組合物的性質(zhì)。其他類型環(huán)氧樹脂的示例性實(shí)例可包括有苯酚酚醛型環(huán)氧樹脂；甲酚酚醛型環(huán)氧樹脂；聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂；雙苯酚型環(huán)氧樹脂；芪型環(huán)氧樹脂；三苯酚甲烷型環(huán)氧樹脂；苯酚芳烷基(包括亞苯基單元)型環(huán)氧樹脂；萘酚型環(huán)氧樹脂；烷基修飾的三苯酚甲烷型環(huán)氧樹脂；含有三嗪核結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂；二環(huán)戊二烯修飾的苯酚型環(huán)氧樹脂；等等，可采用這些樹脂的單獨(dú)一種或其組合。
通式(1a)結(jié)構(gòu)(其中X代表縮水甘油醚基)的環(huán)氧樹脂的一個(gè)實(shí)例可以但不限于是式(2)所示的樹脂 (其中n代表平均值，并且是1-3的正數(shù))。
由于本發(fā)明所采用的，主鏈中具有亞聯(lián)苯單元的苯酚芳烷基型酚醛樹脂，尤其是通式(1b)結(jié)構(gòu)(其中X代表羥基)的酚醛樹脂在樹脂結(jié)構(gòu)中含有大量憎水性化學(xué)結(jié)構(gòu)，使含有酚醛樹脂的環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品具有吸濕性較低的特征，并且，由于樹脂的交聯(lián)密度較低，使固化產(chǎn)品在高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高溫區(qū)下具有彈性模量較低的特點(diǎn)。由于含有該樹脂的環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品具有較低的吸濕性，該產(chǎn)品能降低焊接處理期間的水分蒸發(fā)所導(dǎo)致的爆發(fā)性應(yīng)力。此外，由于環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品在其加熱期間的高溫下具有較低的彈性模量，因此可降低焊接處理期間導(dǎo)致的熱應(yīng)力。因此，半導(dǎo)體裝置的最終特點(diǎn)在于具有較好的耐焊接性。
通式(1b)結(jié)構(gòu)(其中X代表羥基)的酚醛樹脂可與其他類型的酚醛樹脂一起使用，條件是所加入的其他類型酚醛樹脂并不會(huì)損害包含這些樹脂的環(huán)氧樹脂組合物的性質(zhì)。其他類型酚醛樹脂的示例性實(shí)例可包括有苯酚酚醛樹脂；甲酚酚醛樹脂；三苯酚甲烷樹脂；萜烯修飾的酚醛樹脂；二環(huán)戊二烯修飾的酚醛樹脂；苯酚芳烷基(包括亞苯基結(jié)構(gòu))樹脂；萘酚芳烷基樹脂；等等，或者可采用這些樹脂的組合。通式(1b)結(jié)構(gòu)(其中X代表羥基)的酚醛樹脂的一個(gè)實(shí)例可以但不限于是式(3)所示的樹脂 (其中n代表平均值，并且是1-3的正數(shù))。
全部環(huán)氧樹脂中所含的環(huán)氧基和全部酚醛樹脂中所含的酚羥基的當(dāng)量比可優(yōu)選為0.5-2，更優(yōu)選為0.7-1.5。這一范圍的當(dāng)量比提供了良好的防潮性和固化性。
本發(fā)明中采用的固化促進(jìn)劑是指能使用于環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂之間交聯(lián)反應(yīng)的催化劑作用的化合物，其示例性實(shí)例可以為但不限于是胺化合物，如三丁基胺、1，8-二氮雜雙環(huán)(5，4，0)-十一碳烯-7等；有機(jī)磷化合物，如三苯基膦、四苯基硼酸四苯基磷鎓等；咪唑化合物，如2-甲基咪唑等。這些固化促進(jìn)劑可單獨(dú)使用或組合使用。
本發(fā)明所采用的無機(jī)填料的示例性實(shí)例可以為熔融硅石、晶體二氧化硅、礬土、氮化硅、氮化鋁等。當(dāng)填充很大量的無機(jī)填料時(shí)，通常采用熔融硅石。盡管即可采用粉碎的熔融硅石，又可采用球形的熔融硅石，為了達(dá)到熔融硅石的較高填充率同時(shí)抑制環(huán)氧樹脂組合物由于較大程度的填料填充而發(fā)生粘度增大，優(yōu)選采用球形的熔融硅石。進(jìn)一步地，為了實(shí)現(xiàn)較大程度的球形熔融硅石填充，優(yōu)選將球形熔融硅石設(shè)計(jì)成具有較寬的粒徑分布。
本發(fā)明所采用的氧化聚乙烯蠟通常含有由羧基等形成的極性基團(tuán)和由長碳鏈形成的非極性基團(tuán)，因此，極性基團(tuán)朝著固化樹脂組合物一側(cè)取向，與此相反地，非極性基團(tuán)朝著金屬模具一側(cè)取向，從而起到了脫模劑的作用。本發(fā)明中采用的氧化聚乙烯蠟的滴點(diǎn)為60-140℃，可優(yōu)選為100-130℃。如果滴點(diǎn)低于上述范圍的下限值，則熱穩(wěn)定性不足，在連續(xù)的成型過程中可能會(huì)發(fā)生氧化聚乙烯蠟的熱污染，從而使其脫模性惡化，并對(duì)連續(xù)成型性造成負(fù)面影響。當(dāng)?shù)吸c(diǎn)高于上述范圍的上限值時(shí)，氧化聚乙烯蠟在環(huán)氧樹脂組合物固化過程期間的熔化不充分，氧化聚乙烯蠟在組合物內(nèi)的分散性降低，從而導(dǎo)致氧化聚乙烯蠟在固化產(chǎn)品表面的分布不均勻，造成在金屬模具表面存在污染，固化樹脂產(chǎn)品的外觀較差。該氧化聚乙烯蠟的酸值范圍為10-100(mg KOH/g)，可優(yōu)選為15-40(mg KOH/g)。酸值對(duì)與固化樹脂產(chǎn)品的相溶性具有影響，當(dāng)酸值低于上述范圍的下限值時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致氧化聚乙烯蠟發(fā)生相分離，從而使金屬模具表面存在污染，固化產(chǎn)品的外觀較差，而當(dāng)酸值高于上述范圍的上限值時(shí)，可能使氧化聚乙烯蠟與環(huán)氧樹脂基體的相溶性過高，脫模劑基本上不能滲出到固化樹脂的表面上，從而不能確保獲得充分的脫模性。氧化聚乙烯蠟的數(shù)均分子量范圍為500-20,000，優(yōu)選為1,000-15,000。當(dāng)數(shù)均分子量低于上述范圍的下限值時(shí)，氧化聚乙烯蠟和樹脂基體之間的親和性較高，從而導(dǎo)致脫模性不夠。當(dāng)數(shù)均分子量高于上述范圍的上限值時(shí)，氧化聚乙烯蠟可能發(fā)生相分離，從而造成在金屬模具表面上存在污染，固化樹脂產(chǎn)品的外觀較差。氧化聚乙烯蠟的平均粒徑范圍為5-100μm，優(yōu)選為10-50μm。當(dāng)平均粒徑范圍低于上述范圍的下限值時(shí)，氧化聚乙烯蠟和樹脂基體之間的相溶性過高，脫模劑基本上不能滲出到固化樹脂的表面上，從而不能確保獲得充分的脫模性。平均粒徑范圍高于上述范圍的上限值時(shí)，會(huì)使氧化聚乙烯蠟發(fā)生分離，從而造成在金屬模具表面上存在污染，固化樹脂產(chǎn)品的外觀較差。氧化聚乙烯蠟在環(huán)氧樹脂組合物中的含量范圍為0.01-1wt％，可優(yōu)選為0.03-0.50wt％。當(dāng)含量值低于上述范圍的下限值時(shí)，脫模性可能不足，當(dāng)含量值高于上述范圍的上限值時(shí)，可能會(huì)破壞與引線框材料的粘附性，從而在焊接處理中與材料剝離開來。而且，也會(huì)導(dǎo)致金屬模具上存在污染和固化樹脂產(chǎn)品的外觀較差。
也可采用其它脫模劑與氧化聚乙烯蠟一起使用，條件是該其它類型的脫模劑對(duì)氧化聚乙烯蠟的性質(zhì)不造成損害。其它類型脫模劑的示例性實(shí)例包括但不限于天然蠟，如巴西棕櫚蠟等；高級(jí)脂肪酸的金屬鹽，如硬脂酸鋅等。
本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物基本由成分(A)-(E)組成，如果需要，可任選加入下列各種類型的其它添加劑偶聯(lián)劑；阻燃劑，如溴化環(huán)氧樹脂、三氧化銻、磷酸鹽化合物等；著色劑，如碳黑等；低應(yīng)力劑，如硅油、硅橡膠、合成橡膠等；或抗氧化劑。
本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物可由下列方法獲得采用攪拌器混合前述的成分(A)-(E)和其它添加劑而得到混合物；接下來采用加熱捏合機(jī)、加熱輥或擠出機(jī)對(duì)該混合物進(jìn)行加熱和捏合，得到捏合的化合物；然后對(duì)捏合的化合物進(jìn)行冷卻和制粒，得到最終的產(chǎn)品。
本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物可通過傳統(tǒng)方法如傳遞模塑法、模壓成型法、注射成型等固化和成型而完成對(duì)電子部件如半導(dǎo)體元件等的封裝，從而獲得半導(dǎo)體裝置。
圖3是半導(dǎo)體裝置示例性實(shí)例的結(jié)構(gòu)橫截面視圖，該半導(dǎo)體裝置利用了本發(fā)明的封裝樹脂。采用固化的沖模粘結(jié)材料將半導(dǎo)體元件101固定在沖模墊102上。金線103將半導(dǎo)體元件101連接到引線框104上。用封裝樹脂105封裝半導(dǎo)體元件101?？赏ㄟ^對(duì)具有上述組成的樹脂組合物(作為封裝樹脂105)進(jìn)行傳遞模塑而得到半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施例以下將參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明展開描述。本文中組合物的配方將以垂量份進(jìn)行說明。
氧化聚乙烯蠟和硅石的粒徑是指采用激光衍射粒徑分析儀(SALD-7000，shimazu公司)測定的數(shù)均值。
實(shí)施例1成分為式(2)的環(huán)氧樹脂(包括亞聯(lián)苯基結(jié)構(gòu)的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂，購自Nippon Kayaku，NC3000P，軟化點(diǎn)58℃，環(huán)氧當(dāng)量273)8.80重量份； n＝2.8式(5)的酚醛樹脂(包括亞苯基結(jié)構(gòu)的苯酚芳烷基型樹脂，購自MitsuiChemical，XLC-4L，軟化點(diǎn)65℃，羥基當(dāng)量174)5.40重量份； n＝3.31，8-二氮雜雙環(huán)(5，4，0)-十一碳烯-7(下文中縮寫為DBU)0.20重量份；球形熔凝石英(平均粒徑30.0μm)85.20重量份；碳黑0.30重量份；以及脫模劑(I)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)120℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量2,000，平均粒徑50μm)0.10重量份。
采用攪拌機(jī)混合以上成分；接下來用雙輥研磨機(jī)對(duì)混合的化合物進(jìn)行20次捏合，雙輥的表面溫度分別為95℃和25℃；冷卻得到的捏合化合物并制粒，得到環(huán)氧樹脂組合物。采用下列方法對(duì)所得到的環(huán)氧樹脂組合物進(jìn)行評(píng)價(jià)。
傳統(tǒng)氧化聚乙烯蠟的性質(zhì)如下滴點(diǎn)120-125℃，酸值15-19(mg KOH/g)，數(shù)均分子量約2,000，平均粒徑約150μm評(píng)價(jià)方法(1)用于評(píng)價(jià)的金屬模具(i)用于評(píng)價(jià)脫模力的金屬模具包括上部模具、圖1所示的中心模具和下部模具，在成型過程完成之后成型產(chǎn)品粘附到中心模具上，該成型產(chǎn)品的形狀為直徑14.0mm，高度或厚度(傳遞模塑法)為1.5mm。圖1中，標(biāo)號(hào)1是指中間模具，標(biāo)號(hào)2是指剔料，標(biāo)號(hào)3是指流道，標(biāo)號(hào)4是指成型產(chǎn)品，標(biāo)號(hào)5是指氣孔，標(biāo)號(hào)6是指球形突起，標(biāo)號(hào)7是指用于插入推挽式量具的孔。
(ii)評(píng)價(jià)金屬模具表面上的污染形成和耐焊接性的模具是用于封裝100pTQFP半導(dǎo)體元件的金屬模具，其封裝尺寸是14mm×14mm，厚14mm(傳遞模塑法)。
金屬模具表面的處理方法為了清潔金屬模具表面，向金屬模具提供脫模性的處理是通過金屬模具清潔材料如蜜胺樹脂和調(diào)濕材料的成型而完成。成型條件是金屬模具溫度為175℃，注射壓力為7.3MPa。
對(duì)脫模力的評(píng)價(jià)利用金屬模具(已進(jìn)行過獲得脫模性的前述處理)在下列條件下使環(huán)氧樹脂組合物成型金屬模具溫度175℃，注射壓力6.9MPa，固化時(shí)間2分鐘。從粘附在中心模具上的總共8個(gè)成型產(chǎn)品中任意選出4個(gè)成型品，在20秒內(nèi)從模具的開口處推動(dòng)該4個(gè)成型品通過設(shè)置在中心模具上部的孔，從而按照預(yù)定順序使這4個(gè)成型品脫模。在連續(xù)成型過程中，采用推挽式量具穿過設(shè)置在中心模具上部的孔在第1，第10，第50和第100射程(shots)處測定由推動(dòng)進(jìn)行脫模所要求的負(fù)荷。取從各個(gè)射程處得到的4個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。負(fù)荷的單位是[N]。
對(duì)連續(xù)成型性的評(píng)價(jià)對(duì)用于封裝100pTQFP半導(dǎo)體元件的金屬模具進(jìn)行獲得脫模性的處理，接下來，將500個(gè)100Ptqfp封裝件(包括引線框，引線框上未裝配半導(dǎo)體元件)與環(huán)氧樹脂組合物成型，成型條件是金屬模具溫度為175℃，注射壓力7.3MPa，固化時(shí)間1分鐘。在連續(xù)成型期間觀察成型產(chǎn)品表面上以及金屬模具表面上出現(xiàn)的污染程度。用以下符號(hào)表示評(píng)價(jià)結(jié)果“×”表示脫模時(shí)成型產(chǎn)品粘附到金屬模具上；“△”表示無光澤、變白或滲油的成型產(chǎn)品；“○”表示無任何問題的成型產(chǎn)品。
對(duì)渦流(流動(dòng)性)的評(píng)價(jià)利用測定渦流的金屬模具按照EMMII-1-66測定組合物的渦流，條件為金屬模具溫度175℃，注射壓力6.9MPa，固化時(shí)間2分鐘。渦流的表示單位為[cm]。
對(duì)邵氏D硬度的評(píng)價(jià)通過傳遞模塑法使16pSOP(20mm×6.5mm，厚3.3mm)成型，成型條件為金屬模具溫度175℃，注射壓力7.3MPa，固化時(shí)間2分鐘。采用邵氏D硬度計(jì)在模具打開后10秒時(shí)測定成型產(chǎn)品的表面硬度。
對(duì)高溫粘度的評(píng)價(jià)在基底材料(長30mm，寬9mm，厚150μm，部件材料是Cu)上成型用于剪切粘度測定的成型產(chǎn)品(形狀為圓錐形，但頂端被截掉，截?cái)嗵幍纳媳砻嬷睆綖?.5mm，下表面的直徑為3.0mm，高3.0mm)，成型條件是金屬模具溫度175℃，注射壓力6.9MPa，固化時(shí)間2分鐘。而且，在175℃下進(jìn)行8小時(shí)的后固化處理。采用剪切負(fù)荷計(jì)，在240℃下使基底部件在剪切負(fù)荷計(jì)中保持1分鐘，在相同溫度下，將負(fù)荷橫向地施加到成型產(chǎn)品距離下表面125μm高的位置處，以測量將成型產(chǎn)品剝離出基底部件所需的負(fù)荷。剪切負(fù)荷的表示單位是[N/mm2]。
對(duì)耐焊接性的評(píng)價(jià)在上述用于評(píng)價(jià)連續(xù)成型性的500個(gè)封裝件成型之后，使環(huán)氧樹脂組合物成型而對(duì)100Ptqfp進(jìn)行封裝(半導(dǎo)體元件的尺寸為8.0×8.0mm，引線框由42合金制成)，成型條件為金屬模具溫度175℃，注射壓力7.3MPa，固化時(shí)間1分鐘。而且，在175℃下進(jìn)行8小時(shí)的后固化處理，然后將得到的封裝件置于溫度為85℃，相對(duì)濕度為85％的環(huán)境中保持168小時(shí)。此后，將封裝件浸入240℃的焊料浴中維持10秒。采用掃描聲層析技術(shù)測量環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品的剝離面積，即固化的環(huán)氧樹脂組合物從引線框基底材料(島狀后表面，以及內(nèi)部引線的尖端)表面剝離的面積，剝離率由下列公式計(jì)算[剝離率]＝((剝離面積)/(半導(dǎo)體元件的表面積)×100％)樣品數(shù)目n＝10。剝離率的單位為％。
實(shí)施例2-10和比較實(shí)施例1-9按照表1所列的配方混合各個(gè)成分，得到與實(shí)施例1中相類似的環(huán)氧樹脂組合物，按照與實(shí)施例1中類似的方法評(píng)價(jià)獲得的產(chǎn)品。結(jié)果示于表1中。
以下將對(duì)除實(shí)施例1之外的其他實(shí)施例和比較實(shí)施例中所采用的其他成分展開描述。
式(3)的酚醛樹脂(含有亞聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的苯酚芳烷基樹脂，購自MeiwaChemical，MEH7851SS，軟化點(diǎn)67℃，羥基當(dāng)量203) n＝2.5式(4)的環(huán)氧樹脂(聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂，購自Japan Epoxy Resin，Japan，商品名為YX-4000H，熔點(diǎn)105℃，環(huán)氧當(dāng)量191) 脫模劑(II)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)70℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量750，平均粒徑50μm)；脫模劑(III)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)120℃，酸值75(mg KOH/g)，數(shù)均分子量2,000，平均粒徑50μm)；脫模劑(IV)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)130℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量15,000，平均粒徑50μm)；脫模劑(V)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)120℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量2,000，平均粒徑15μm)；脫模劑(VI)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)120℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量2,000，平均粒徑90μm)；脫模劑(VII)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)50℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量1,000，平均粒徑50μm)；脫模劑(VIII)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)160℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量4,000，平均粒徑50μm)；脫模劑(IX)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)120℃，酸值5(mg KOH/g)，數(shù)均分子量2,000，平均粒徑50μm)；脫模劑(X)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)120℃，酸值150(mg KOH/g)，數(shù)均分子量2,000，平均粒徑50μm)；脫模劑(XI)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)55℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量350，平均粒徑50μm)；脫模劑(XII)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)150℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量30,000，平均粒徑50μm)；脫模劑(XIII)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)120℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量3,000，平均粒徑3μm)；以及脫模劑(XIV)氧化聚乙烯蠟(滴點(diǎn)120℃，酸值20(mg KOH/g)，數(shù)均分子量2,000，平均粒徑200μm)。
本發(fā)明涉及吸濕性較低、應(yīng)力較低以及脫模性改進(jìn)的環(huán)氧樹脂組合物。
采用該環(huán)氧樹脂組合物，本發(fā)明提供了這樣的半導(dǎo)體裝置，其連續(xù)成型性有所改進(jìn)，在半導(dǎo)體元件成型和封裝期間的脫模性有所提高，與金屬材料如引線框等的粘附性有所改進(jìn)，而耐焊接性也有所提高。
進(jìn)一步地，上述實(shí)施例中確定了有效的脫模劑(氧化聚乙烯蠟)含量范圍為0.02-0.80wt％，但0.01-1wt％的含量范圍也能獲得同樣的結(jié)果。
表1

表2

權(quán)利要求
1.用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)主鏈上具有亞聯(lián)苯基單元的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂；(B)酚醛樹脂；(C)固化促進(jìn)劑；(D)無機(jī)填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其滴點(diǎn)為60-140℃，酸值為10-100(mgKOH/g)，數(shù)均分子量為500-20,000，平均粒徑為5-100μm。
2.用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)環(huán)氧樹脂；(B)主鏈上具有亞聯(lián)苯基單元的苯酚芳烷基型酚醛樹脂；(C)固化促進(jìn)劑；(D)無機(jī)填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其滴點(diǎn)為60-140℃，酸值為10-100(mgKOH/g)，數(shù)均分子量為500-20,000，平均粒徑為5-100μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，其中，所述的(A)環(huán)氧樹脂是主鏈上具有亞聯(lián)苯基單元的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，其中，所述的(A)環(huán)氧樹脂具有通式(1a)表示的結(jié)構(gòu) 其中，每一個(gè)R可以相同也可不同，分別代表氫原子或選自具有1-4個(gè)碳原子的烷基的官能團(tuán)；X代表縮水甘油醚基；以及n代表大于等于1的正數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，其中，所述的(B)酚醛樹脂具有通式(1b)表示的結(jié)構(gòu) 其中，每一個(gè)R可以相同也可不同，分別代表氫原子或選自具有1-4個(gè)碳原子的烷基的官能團(tuán)；X代表羥基；以及n代表大于等于1的正數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，其中，所述的(E)氧化聚乙烯蠟在所述環(huán)氧樹脂組合物中的含量為0.01-1wt％。
7.一種利用權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹脂組合物將半導(dǎo)體元件封裝于其中而形成的半導(dǎo)體裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)環(huán)氧樹脂；(B)酚醛樹脂；(C)固化促進(jìn)劑；(D)無機(jī)填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其中所述氧化的聚乙烯蠟的滴點(diǎn)為60－140℃，酸值為10－100(mg KOH/g)，數(shù)均分子量為500－20,000，平均粒徑為5－100μm，其中，(A)環(huán)氧樹脂和(B)酚醛樹脂中的至少一種是具有亞聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的酚醛結(jié)構(gòu)化樹脂，且其中(E)氧化聚乙烯蠟在環(huán)氧樹脂組合物中的含量為0.01－1wt％。
文檔編號(hào)C08L23/30GK1738864SQ200480002310
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者黑田洋史 申請(qǐng)人:住友電木株式會(huì)社