專(zhuān)利名稱(chēng)：：半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物以及使用該組合物的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及基于環(huán)氧樹(shù)脂的半導(dǎo)體封裝用樹(shù)脂組合物，以及使用該組合物的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
：此前，諸如晶體管、IC、LSI等的半導(dǎo)體元件是用環(huán)氧樹(shù)脂組合物封裝在電子部件產(chǎn)品當(dāng)中的。常規(guī)而言，在半導(dǎo)體封裝用的環(huán)氧樹(shù)脂組合物中，包含鹵代環(huán)氧樹(shù)脂與三氧化二銻的組合；諸如三聚氰胺之類(lèi)的含氮化合物；諸如磷酸酯之類(lèi)的含磷化合物；金屬氫氧化物，等等，作為用于提高組合物阻燃性能的阻燃劑。然而，最近由于對(duì)環(huán)境問(wèn)題關(guān)注的加強(qiáng)，人們期望能開(kāi)發(fā)一種不使用諸如鹵素、銻等的污染環(huán)境的物質(zhì)來(lái)賦予阻燃性能的方法。針對(duì)上述要求，正在研究中的有使用諸如氫氧化鋁之類(lèi)的金屬氫氧化物來(lái)賦予阻燃性能。金屬氫氧化物通過(guò)燃燒釋放水(脫水)并吸熱，從而表現(xiàn)出阻燃效果(見(jiàn)JP-A2002-187999)。然而，當(dāng)按如上的方式在半導(dǎo)體封裝用樹(shù)脂中使用金屬氫氧化物時(shí)，許多金屬氫氧化物能與用于半導(dǎo)體器件的焊料回流過(guò)程中的熱起作用，從而釋放出水。其結(jié)果是，可能會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)體封裝用的固化樹(shù)脂組合物易于從引線框上脫層的問(wèn)題。另一方面，JP-A2002-187999中披露的半導(dǎo)體封裝用樹(shù)脂組合物具有非常好的流動(dòng)性。此外，由于組合物中的氫氧化鋁粉末的比表面積小，組合物被釋放的水量可能會(huì)低于此前在本領(lǐng)域中使用其他金屬氧化物的情況。然而，由于水的釋放發(fā)生在低溫下，組合物依然存在的問(wèn)題在于，用該組合物在焊料回流處理中可能會(huì)產(chǎn)生泡沫。此外，就阻燃性、粘附性、防潮性和絕緣可靠性方面來(lái)說(shuō)，上述JP-A2002-187999中披露的半導(dǎo)體封裝用樹(shù)脂組合物仍然有改進(jìn)的余地。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是在考慮到如上所述的目前狀況基礎(chǔ)上做出的，其目的是要提供一種半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其阻燃性以及進(jìn)一步而言的粘附性、防潮性、絕緣可靠性和流動(dòng)性非常好，以及提供使用該半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物的半導(dǎo)體器件。也就是說(shuō)，本發(fā)明涉及以下項(xiàng)目(1)至(8)。(1)半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物，該環(huán)氧樹(shù)脂組合物包括以下成分(A)至(C)，并進(jìn)一步包括以下成分(D)作為阻燃劑(A)環(huán)氧樹(shù)脂；(B)酚醛樹(shù)脂；(C)無(wú)機(jī)填料；和(D)氫氧化鋁粉末，所述氫氧化鋁粉末的50^體積累積粒徑D5。Oim)為1.5至5pm，BET比表面積S(m2/g)為3.3/D50SSS4.2/D5()，且050/010比值為1.5至4，其中01()是所述氫氧化鋁粉末的10%體積累積粒徑。(2)根據(jù)第(l)項(xiàng)所述的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中在將10mg氫氧化鋁粉末用作樣品、并且加熱速率為1(TC/分鐘下通過(guò)差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定的(D)氫氧化鋁粉末的吸熱起始溫度為24(TC以上且吸熱峰值溫度為280至31(TC。(3)根據(jù)第(1)或(2)項(xiàng)所述的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中在將10mg氫氧化鋁粉末用作樣品、并且加熱速率為l(TC/分鐘下通過(guò)差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定的(D)氫氧化鋁粉末的峰值吸熱量為2.5至3.5W/mg。(4)根據(jù)第(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中基于環(huán)氧樹(shù)脂組合物的總量，(C)無(wú)機(jī)填料和(D)氫氧化鋁粉末的總含量為70至90重量％。(5)根據(jù)第(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中基于環(huán)氧樹(shù)脂組合物的總量，(D)氫氧化鋁粉末的含量為3至40重量X。(6)根據(jù)第(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中基于(C)無(wú)機(jī)填料和(D)氫氧化鋁粉末的總量，(D)氫氧化鋁粉末的含量為5至50重量％。(7)根據(jù)第(1)至(6)中任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其進(jìn)一步包括酸性脫模劑。(8)—種半導(dǎo)體器件，其通過(guò)用根據(jù)第(1)至(7)中任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹(shù)脂組合物對(duì)半導(dǎo)體元件進(jìn)行樹(shù)脂封裝而獲得。具體地說(shuō)，為了解決上述問(wèn)題，發(fā)明者進(jìn)行了刻苦的研究。他們?cè)谘芯窟^(guò)程中發(fā)現(xiàn)，氫氧化鋁釋放水的溫度隨化合物粒度的增大而趨于升高，而相反的是，當(dāng)氫氧化鋁化合物包含許多細(xì)粉時(shí)，其釋放水的溫度則趨于降低。此外，他們得出的結(jié)論是，當(dāng)化合物的粒度分布寬度變窄時(shí)，在低溫下化合物中水的釋放可以受到抑制，而且由于在某一溫度下化合物開(kāi)始急劇地釋放水，因此其可有效地用于滅火和防止由于易燃材料引起的火勢(shì)蔓延。鑒于這種情況，發(fā)明者研究了具有適于封裝材料的特別優(yōu)選的粒度的氫氧化鋁。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在樹(shù)脂中使用如上述成分(D)那樣的、處于特定粒度分布范圍內(nèi)的窄粒度分布的氫氧化鋁粉末時(shí)，可以得到流動(dòng)性、阻燃性、絕緣可靠性和防潮性以及進(jìn)一步而言的粘附性非常好的樹(shù)脂組合物，由此完成了本發(fā)明。如上所述，此前一直使用氫氧化鋁為阻燃劑。然而，此前本領(lǐng)域中使用的氫氧化鋁粉末通常是按如下方式制備的氫氧化鋁用諸如球磨機(jī)之類(lèi)的粉碎機(jī)將約50至150(im尺寸的氫氧化鋁粒子粉碎至具有初級(jí)粒度左右的氫氧化鋁，用鋁酸鈉適當(dāng)溶解其表面，使之成為球形粒子。在粉碎過(guò)程中，所形成的粒子的粒度分布變寬。上述JP-A2002-187999中披露的半導(dǎo)體封裝用樹(shù)脂組合物中實(shí)際使用的氫氧化鋁粉末的平均粒度為約5pm，比表面積為1.0mVg，其產(chǎn)物的平均粒度為4.4。此外，由于粒度在lpm以下的粒子的累積重量百分比大于20%，粉末的D5。/D,o至少為5。由于使用這種氫氧化鋁粉末，有很大可能會(huì)在較低溫度下釋放水，并且組合物在焊料回流處理中起泡。此外，粒度至少為IOpm(或者也就是說(shuō)兩倍于氫氧化鋁粉末的累積中值粒度(D50))的大粒子占粉末的至少8重量％。因此，可以認(rèn)為樹(shù)脂組合物的粘附性及絕緣可靠性可能會(huì)很差。從粒度分布的情況來(lái)講，用于本發(fā)明的氫氧化鋁粉末不同于上述的常規(guī)粉末。本發(fā)明中的粉末是經(jīng)特別處理的粉末，具有統(tǒng)一的粒度分布。因此，氫氧化鋁粉末的脫水起始溫度(吸熱起始溫度)高，就必要的流動(dòng)性、阻燃性、防潮性和粘附性來(lái)講，包含這種氫氧化鋁粉末的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物與常規(guī)的相比可具有顯著的改善。如上所述，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物包括具有特別限定的粒度、特別限定的比表面積和特別限定的粒度分布的氫氧化鋁粉末，其流動(dòng)性非常好；并且在焊料回流中，組合物不存在由于水釋放導(dǎo)致的脫層的麻煩。因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物具有非常好的絕緣可靠性和阻燃性。特別是，當(dāng)在樣品重量為IOmg、并且加熱速率為10'C/分鐘下通過(guò)差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定的氫氧化鋁粉末的吸熱起始溫度為24(TC以上且吸熱峰值溫度為280至3I0'C時(shí)，包括該氫氧化鋁粉末的樹(shù)脂組合物可順利地封裝半導(dǎo)體元件，在成形期間不會(huì)造成起泡等的任何故障。此外，當(dāng)在樣品重量為IOmg、并且加熱速率為10。C/分鐘下通過(guò)差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定的氫氧化鋁粉末的峰值吸熱量為2.5至3.5W/mg時(shí)，所得樹(shù)脂組合物可以通過(guò)其冷卻效果實(shí)現(xiàn)滅火，因此可以防止火勢(shì)蔓延，且所得樹(shù)脂組合物可具有良好的阻燃性能。然而，當(dāng)峰值吸熱量過(guò)大時(shí)，組合物可能會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)失去其阻燃能力，因此組合物在長(zhǎng)時(shí)間地暴露于火焰時(shí)可能會(huì)開(kāi)始著火。具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物包括環(huán)氧樹(shù)脂(成分A)、酚醛樹(shù)脂(成分B)、無(wú)機(jī)填料(成分C)和特定的氫氧化鋁粉末(成分D)，通常使用形式為粉末，或者形式為通過(guò)對(duì)組合物壓片產(chǎn)生的片(tablets)。視情況而定，樹(shù)脂組合物可以為通過(guò)熔融混煉組合物、繼而成形為接近柱狀的顆粒等方式制備的粒狀封裝材料，或者可以為通過(guò)將烙融的組合物成形為片材(sheets)制備的片材狀封裝材料。對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂(成分A)沒(méi)有特別的限制，可以使用各種環(huán)氧樹(shù)脂，例如雙環(huán)戊二烯型、甲酚-酚醛清漆型、苯酚-酚醛清漆型、雙酚型或聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂?？梢詥为?dú)或組合使用這些環(huán)氧樹(shù)脂。從成形性角度來(lái)講，(A)環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)選為環(huán)氧當(dāng)量是185至205,更優(yōu)選為環(huán)氧當(dāng)量是1卯至200的那些。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)其環(huán)氧當(dāng)量小于185時(shí)，樹(shù)脂流動(dòng)性可能較差。另一方面，當(dāng)其環(huán)氧當(dāng)量大于205時(shí)，樹(shù)脂的固化性可能會(huì)有問(wèn)題。在成分(A)是甲酚-酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂的情況下，從樹(shù)脂的可處理性及成形性角度來(lái)講，優(yōu)選使用軟化點(diǎn)為50至80'C的那些。此外，進(jìn)一步地，更優(yōu)選使用軟化點(diǎn)為55至75'C的那些。當(dāng)其軟化點(diǎn)低于5(TC時(shí)，樹(shù)脂組合物、尤其是其粉末往往可能會(huì)彼此粘附。另一方面，當(dāng)其軟化點(diǎn)高于8(TC時(shí)，樹(shù)脂組合物的流動(dòng)性可能會(huì)有問(wèn)題。與環(huán)氧樹(shù)脂(成分A)—道使用的酚醛樹(shù)脂(成分B)起到環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑的作用，對(duì)它沒(méi)有特別的限制。成分(B)的實(shí)例包括雙環(huán)戊二烯型酚醛樹(shù)脂、苯酚-酚醛清漆樹(shù)脂、甲酚-酚醛清漆樹(shù)脂、苯酚-芳烷基樹(shù)脂?？梢詥为?dú)或組合使用這些酚醛樹(shù)脂。其中，優(yōu)選使用羥基當(dāng)量為70至250且軟化點(diǎn)為50至11(TC的酚醛樹(shù)脂。順便說(shuō)的是，苯酚-酚醛清漆樹(shù)脂是通過(guò)在酸性氣氛中使諸如苯酚或萘酚之類(lèi)的具有酚羥基的化合物與醛、酮等進(jìn)行反應(yīng)制備的。更廣義地講，該樹(shù)脂包括通過(guò)酚化合物與具有甲氧基亞甲基等的芳香族化合物反應(yīng)制備的苯酚-芳烷基樹(shù)脂。優(yōu)選的是選擇環(huán)氧樹(shù)脂(成分A)與酚醛樹(shù)脂(成分B)的共混比，使得相對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂中的l當(dāng)量環(huán)氧基團(tuán)而言，酚醛樹(shù)脂中的羥基可以為0.7至1.3當(dāng)量，更優(yōu)選為0.9至1.1當(dāng)量。對(duì)用于本發(fā)明的無(wú)機(jī)填料(成分C)沒(méi)有特別的限制，可以使用任何已知的材料。其例子包括二氧化硅粉、氧化鋁粉、石英玻璃粉、滑石、氮化鋁粉、氮化硅粉。可以單獨(dú)或組合使用這些無(wú)機(jī)填料。在需要高熱導(dǎo)率的情況下，氧化鋁粉和二氧化硅粉是優(yōu)選的，特別地講，更優(yōu)選的是結(jié)晶二氧化硅的粉碎粉末(以下稱(chēng)為"粉碎結(jié)晶二氧化硅粉末")。然而，在另外需要無(wú)機(jī)粉末具有阻燃效果的情況下，使用高熱導(dǎo)率的結(jié)晶二氧化硅是不利的。優(yōu)選對(duì)粉碎結(jié)晶二氧化硅粉末進(jìn)一步進(jìn)行磨耗處理，用以使粒子的角部邊緣圓形化，從而提高含有該粉末的樹(shù)脂組合物的流動(dòng)性。另一方面，當(dāng)期望降低樹(shù)脂組合物的線膨脹系數(shù)時(shí)，在組合物中優(yōu)選使用通過(guò)將結(jié)晶粉末熔融而制備的無(wú)定形二氧化硅粉末(以下稱(chēng)"熔融二氧化硅粉末")。優(yōu)選通過(guò)將粉碎的結(jié)晶或無(wú)定形二氧化硅粉末噴射到火焰上并將粒子熔融成球形來(lái)制備熔融二氧化硅粉末，這樣可進(jìn)一步提高包括該粉末的樹(shù)脂組合物的流動(dòng)性。(C)無(wú)機(jī)填料的平均粒度優(yōu)選為5至30^mi，更優(yōu)選為5至25pm。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)其平均粒度小于5pm時(shí)，樹(shù)脂組合物的流動(dòng)性可能較差。另一方面，當(dāng)平均粒度大于30fim時(shí)，大粒子可能會(huì)造成堵塞模具澆口的麻煩。此外，對(duì)于小尺寸半導(dǎo)體封裝而言，其最大粒度優(yōu)選為64pm以下，因?yàn)檫@樣的成形外觀非常好并且平滑。這種情況是特別優(yōu)選的，因?yàn)椴粫?huì)由于無(wú)機(jī)填料被澆口截住而造成流動(dòng)故障的麻煩，也不會(huì)由于無(wú)機(jī)填料被夾在布線之間而造成布線變形和在布線中形成空隙的麻煩?？墒褂美缂す庋苌?散射粒度分布儀測(cè)定平均粒度。與上述成分(A)至(C)一道用于組合物中的氫氧化鋁粉末(成分D)的50X體積累積粒徑D5oOim)為1.5至5jim，BET比表面積S(m2/g)為3.3/Dso《SS4.2/D5Q，且D5o/D,o比值為1.5至4，其中01()是其10%體積累積粒徑。氫氧化鋁粉末的50X體積累積粒徑(平均粒度)D5oOim)相當(dāng)于用激光粒度分布分析儀測(cè)定的小粒子累積數(shù)據(jù)的50%。同樣，粉末的10%體積累積粒徑Du)相當(dāng)于用激光粒度分布分析儀測(cè)定的小粒子累積數(shù)據(jù)的lO%。為了表達(dá)氫氧化鋁粉末的粒度分布的寬度，如在上文中的那樣，取與10%累積的粒度的比值。當(dāng)該值大時(shí)，分布寬度廣。另一方面，當(dāng)該值小時(shí)則寬度窄。在本發(fā)明中，將05()與10。％體積累積粒徑01()的比值D5o/D,o限定為1.5至4，如上文所述。也就是說(shuō)，當(dāng)D5Q/D,o值處于上述范圍內(nèi)時(shí)，組合物具有非常好的流動(dòng)性。當(dāng)該值接近l時(shí)，粒子是單分散的。然而，如上文所述，1.5的值是實(shí)際的極限。此外，當(dāng)該值大于4時(shí)，粒子包含大量的細(xì)粉末，其吸熱起始溫度(脫水起始溫度)傾向于降低。另一方面，當(dāng)氫氧化鋁粉末的粒度大時(shí)，其脫水溫度可能會(huì)高。然而在這種情況下，粉末往往可能具有結(jié)構(gòu)缺陷，并且樹(shù)脂組合物的固化產(chǎn)物的機(jī)械性能可能會(huì)惡化。此外，組合物可能形成有氣泡(bubble),或者可能會(huì)釋放出離子性雜質(zhì)。此外，當(dāng)粉末粒度大時(shí)，水洗粉末除鈉可能會(huì)不充分。在這種情況下，剩余的鈉等可能具有脫水催化作用，可能降低粉末的脫水起始溫度。此外，當(dāng)制備大粒子或大塊晶體并隨后將它們機(jī)械粉碎成粒度減小的小粒子時(shí)，所得粒子可能具有復(fù)雜的粒子形狀，并且可能含有大量的大比表面積的細(xì)粉末。此夕卜，由于在機(jī)械粉碎的粒子中形成細(xì)裂縫，氣泡可能會(huì)被帶入樹(shù)脂組合物當(dāng)中，因此可能會(huì)使組合物的機(jī)械強(qiáng)度惡化。為解決這些問(wèn)題，特別將氫氧化鋁粉末(成分D)限定成使其50^體積累積粒徑D5oOmi)為1.5至5/am,BET比表面積S(m2/g)滿(mǎn)足3.3/D50SS《4.2/D50。為了獲得如上所述的具有均勻粒度的氫氧化鋁粉末，可以提到的方法例如有，按照拜耳(Bayer)工藝在統(tǒng)一所要得到的粒子的初級(jí)粒度的條件下制備氫氧化鋁的方法；包括從次級(jí)粒子分散體中去除上浮細(xì)粉末、接著通過(guò)粒子沉淀或網(wǎng)過(guò)濾去除粗粉末、從而統(tǒng)一所要得到的粒子的粒度的方法；根據(jù)上述方法在漿態(tài)下經(jīng)處理鋁酸鈉后去除粗粉末和細(xì)粉末的方法；或?qū)Ω煞勰┻M(jìn)行氣力式分級(jí)以統(tǒng)一所要得到的粒子的粒度的方法?？梢杂肂ET比表面積測(cè)量裝置確定氫氧化鋁粉末的BET比表面積，其中使用氮為吸附劑。BET比表面積是每單位重量的比表面積，當(dāng)假定粒子為真球形時(shí)，比表面積S(mVg)與其直徑ROim)滿(mǎn)足以下的數(shù)值式(1):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中7t表示圓周長(zhǎng)與其直徑的比值，d是粒子的比重(g/cm3)。因此，這種情況下可以按以下的數(shù)值式(2)計(jì)算粒子的比重<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>由于氫氧化鋁單晶的比重(真比重)為2.42，當(dāng)假設(shè)粒子為真球形時(shí)，氫氧化鋁粒子的真球形的S.R值為2.5。另一方面，當(dāng)粒子偏離真球形時(shí)，使用測(cè)定的比表面積作為S，測(cè)定的平均粒度(D5o)作為R，由上式計(jì)算，估計(jì)的粒子比重降低。這種估計(jì)的比重為真比重的75%以下的氫氧化鋁粉末是優(yōu)選的。由于氫氧化鋁粉末的估計(jì)比重與真球形相比要小，或者說(shuō)其比表面積與真球形相比要大，粉末的阻燃效果好。另一方面，從防止粘度增加及防止釋放離子性雜質(zhì)的角度講，優(yōu)選估計(jì)的粉末比重為真球形的60%以上。在估計(jì)比重為真比重的75%以下的情況下，S.D5o為3.3以上；當(dāng)估計(jì)比重為約60%以上時(shí)，S.Dso為4.2以下。優(yōu)選可以根據(jù)JP-A2003-95645中披露的制備方法制備如上所述的氫氧化鋁粉末。具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)該制備方法，溶解氫氧化鋁的次級(jí)粒子，從而得到穩(wěn)定且近乎球形的氫氧化鋁初級(jí)粒子。根據(jù)該制備方法，由于可以得到具有小表面積和具有很少裂縫的粒子的氫氧化鋁粉末，并防止將鈉帶入到粒子當(dāng)中，可以得到鈉含量以^20計(jì)為0.1重量％以下的氫氧化鋁粉末。鈉有促進(jìn)從氫氧化鋁中釋放水的作用，可以說(shuō)由此鈉含量減少的氫氧化鋁粉末可具有非常好的耐熱性?？梢酝ㄟ^(guò)差示掃描量熱法(DSC)證實(shí)(D)氫氧化鋁的耐熱性。具體來(lái)說(shuō)，取10mg氫氧化鋁樣品放入到DSC裝置中，以l(TC/分鐘的加熱速率進(jìn)行加熱，從而確定吸熱/放熱量。在水釋放期間，體系是吸熱的，確定吸熱起始溫度和吸熱峰值溫度下的熱量。通過(guò)上文提到的DSC進(jìn)行測(cè)定，吸熱起始溫度優(yōu)選為24(TC以上，吸熱峰值溫度優(yōu)選為280至310'C。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)吸熱起始溫度低于該范圍時(shí)，在成形期間或固化后的期間中，水可能會(huì)從氫氧化鋁中釋放出來(lái)，因此可能會(huì)出現(xiàn)氣泡以及其它故障。此外，當(dāng)吸熱峰值溫度低于280'C時(shí)，在諸如26(TC的高溫下的吸濕性焊料回流處理期間，水的釋放可能是非常大的，因此會(huì)造成樹(shù)脂從構(gòu)成部件、引線框或基底中脫層的麻煩以及樹(shù)脂開(kāi)裂的麻煩。在上述的DSC中，為了能夠有效阻燃，樣品的峰值吸熱量?jī)?yōu)選為2.5至3.5W/mg。對(duì)于DSC中的吸熱起始溫度，由給出吸熱峰的升溫得到了證實(shí)，然而，在主吸熱峰之前可能會(huì)出現(xiàn)一些小峰或塊狀隆起部。在這種情況下，當(dāng)小峰或隆起部的高溫側(cè)的吸熱水平為吸熱峰水平的5%以下時(shí)，可以忽略這些小峰或隆起部，確定對(duì)應(yīng)于吸熱峰的上升部分的溫度。即使當(dāng)吸熱起始溫度低于焊料回流溫度時(shí)，只要吸熱峰值溫度處于上述范圍內(nèi)，樹(shù)脂就不會(huì)由于水?dāng)U散的原因而脫層。當(dāng)在250'C以下的吸熱為DSC中吸熱峰的5^以下時(shí)，樹(shù)脂組合物在260'C下的焊料回流性可能不會(huì)出現(xiàn)任何嚴(yán)重的問(wèn)題。在本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物中，如上所述，由于(D)氫氧化鋁粉末具有特定的粒度、特定的比表面積和特定的粒度分布寬度，樹(shù)脂組合物對(duì)構(gòu)成部件、引線框和基底具有非常好的粘附性。由于細(xì)粉末可能會(huì)帶來(lái)粘度的增加，或者可能會(huì)在界面上導(dǎo)致氣泡的形成，使樹(shù)脂組合物的粘附性降低。然而在本發(fā)明中，由于粉末的粒度分布寬度窄，樹(shù)脂組合物幾乎不會(huì)帶來(lái)這種故障。此外，與諸如二氧化硅的無(wú)機(jī)填料相比，氫氧化鋁的強(qiáng)度低，當(dāng)氫氧化鋁粉末含大粒子時(shí)，有可能會(huì)從大粒子開(kāi)始出現(xiàn)裂縫。此外，大粒子可能是界面脫層的起點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兊膬?nèi)聚力小。然而本發(fā)明則不存在這種故障。此外，由于(D)氫氧化鋁粉末在一定溫度下劇烈地釋放水，即使對(duì)于那些易燃物質(zhì)來(lái)說(shuō)，它也可以有效地用于滅火和防止火勢(shì)蔓延。因此，可以減少本發(fā)明的樹(shù)脂組合物中的氫氧化鋁添加量，這有利于減少離子性雜質(zhì)。氫氧化鋁是兩性的，易被酸/堿腐蝕。然而，由于(D)氫氧化鋁具有比表面積，因此它不存在這種問(wèn)題。為進(jìn)一步提高氫氧化鋁的耐熱性，可以采用水熱處理的方式對(duì)其進(jìn)行處理。從固化產(chǎn)物的性質(zhì)和樹(shù)脂組合物在成形期間的流動(dòng)性角度來(lái)講，在本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物中，基于環(huán)氧樹(shù)脂組合物的總量，(C)無(wú)機(jī)填料和(D)氫氧化鋁粉末的含量?jī)?yōu)選為70至卯重量X。另外，從固化產(chǎn)物的阻燃效果和減少產(chǎn)物中的離子性雜質(zhì)的角度來(lái)講，基于環(huán)氧樹(shù)脂組合物的總量，(D)氫氧化鋁粉末的含量?jī)?yōu)選為3至40重量％。此外，從固化產(chǎn)物的阻燃效果和減少產(chǎn)物中的離子性雜質(zhì)的角度來(lái)講，基于(C)無(wú)機(jī)填料和(D)氫氧化鋁粉末的總量，(D)氫氧化鋁粉末的含量?jī)?yōu)選為5至50重量％。由于氫氧化鋁具有離子特性，它可捕獲作為環(huán)氧樹(shù)脂與酚醛樹(shù)脂反應(yīng)催化劑的固化促進(jìn)劑，從而降低樹(shù)脂組合物的固化反應(yīng)性。在這種情況下，可以使用能夠與酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂形成鹽或加合物的固化促進(jìn)劑，這樣可以使固化促進(jìn)劑穩(wěn)定化，幾乎不與氫氧化鋁反應(yīng)，從而使樹(shù)脂組合物可以具有非常好的固化性能。當(dāng)使用環(huán)氧樹(shù)脂和苯酚-酚醛清漆樹(shù)脂時(shí)，它們可能會(huì)反應(yīng)而固化，但反應(yīng)速率低。在這種情況下，優(yōu)選可以使用咪唑型、胺型或含磷的固化促進(jìn)劑等，與環(huán)氧樹(shù)脂和苯酚-酚醛清漆樹(shù)脂一道使用。具體來(lái)說(shuō)，由于咪唑型或胺型固化促進(jìn)劑在與金屬氫氧化物一道使用時(shí)顯示出非常好的固化促進(jìn)效果，可以有利地將其應(yīng)用在本發(fā)明的樹(shù)脂組合物中。在主要考慮產(chǎn)物的電可靠性的情況下，含磷固化促進(jìn)劑是優(yōu)選的。為了提高樹(shù)脂組合物的可成形性，可以在組合物中使用能夠抑制流態(tài)的樹(shù)脂組合物粘度升高、但在固化之時(shí)劇烈反應(yīng)的潛在固化促進(jìn)齊IJ。具體來(lái)說(shuō)，作為這種固化促進(jìn)劑，可以提到的有膦-醌加合物、膦-酚加合物等。此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物優(yōu)選包含酸性脫模劑，以及用于提高氫氧化鋁在組合物中分散性的其它組成成分。脫模劑包括例如具有羧基等的那些。由于氫氧化鋁幾乎不被催化劑捕獲，催化劑可顯示出潛在的催化活性，因此優(yōu)選事先使酸性脫模劑與堿性催化劑反應(yīng)。通過(guò)事先與如上所述的脫模劑形成鹽，模具表面的樹(shù)脂固化性得到提高，成形品容易從模具中脫出。除上述的以外，可以在本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物中進(jìn)一步添加硅垸偶聯(lián)劑、顏料、阻燃劑、阻燃助劑、脫模劑等。硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選是具有能與環(huán)氧樹(shù)脂和/或苯酚-酚醛清漆樹(shù)脂反應(yīng)的官能團(tuán)并具有烷氧基硅烷骨架的那些。其例子包括Y-巰丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三甲氧基硅垸、Y-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。至于顏料，可以使用具有放電效果的炭黑。作為氫氧化鋁以外的阻燃劑，可以提到的有含溴阻燃劑、含氮阻燃劑、含磷阻燃劑、除氫氧化鋁以外的金屬氫氧化物、金屬水合物等。所有這些均可與氫氧化鋁一道用于樹(shù)脂組合物當(dāng)中。金屬氫氧化物和金屬水合物具有非常好的阻燃性，但它們往往會(huì)使防水性能惡化。然而在樹(shù)脂組合物中使用具有烷氧基的硅樹(shù)脂化合物的情況下，它可以具有保護(hù)作用，樹(shù)脂組合物的防水性能幾乎不會(huì)惡化。因此，結(jié)合使用此二者是優(yōu)選的。阻燃助劑的例子包括三氧化二銻。當(dāng)與含溴化合物組合時(shí)，可顯示出非常好的阻燃效果。然而，這些都具有諸如溴和銻之類(lèi)的毒性成分，不包含這些毒性成分的阻燃劑是優(yōu)選的。如上所述，脫模劑優(yōu)選為酸性的，然而，本文中不反對(duì)使用任何其它脫模劑。例如，可以使用巴西棕櫚蠟、石蠟、聚乙烯蠟、褐煤酸蠟、非離子表面活性劑樣石蠟以及具有聚乙烯鏈和亞烷基二醇鏈的蠟作為脫模劑。為了解決由離子性雜質(zhì)造成的金屬腐蝕(半導(dǎo)體元件、鋁線的腐蝕)問(wèn)題，可以在樹(shù)脂組合物中添加諸如無(wú)機(jī)水滑石樣化合物或鉍化合物的離子交換材料，用該樹(shù)脂組合物封裝的半導(dǎo)體元件等可具有延長(zhǎng)的使用壽命。可以按例如以下的方式制備本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物。具體來(lái)說(shuō)，按預(yù)定比例共混環(huán)氧樹(shù)脂(成分A)、酚醛樹(shù)脂(成分B)、無(wú)機(jī)填料(成分C)、特定的氫氧化鋁粉末(成分D)和其它任選的添加劑，然后在混合器等中充分混合。隨后，利用混合輥、混煉器或類(lèi)似的混煉機(jī)在熱作用下熔融混煉其混合物，接下來(lái)冷卻到室溫。然后，對(duì)此進(jìn)行粉碎，任選進(jìn)行壓片。通過(guò)包括一系列此類(lèi)步驟的方法可以制備預(yù)期的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物?；蛘?，將半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物的混合物引入到混煉機(jī)中，然后在其中以熔融的形式進(jìn)行混煉，此后連續(xù)成形為接近柱狀的顆?；蛐∏?。根據(jù)包括一系列此類(lèi)步驟的方法也可以制備預(yù)期的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物。此外，在調(diào)色板上接收半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物的混合物，在其上冷卻，并按壓或滾壓，或者將組合物與溶劑的混合物施加到基底上，從而在其上形成片材。根據(jù)這些步驟可以制備半導(dǎo)體封裝用的片材狀環(huán)氧樹(shù)脂組合物。對(duì)于用如此得到的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物(粉狀、片狀、粒狀等)封裝半導(dǎo)體元件的方法沒(méi)有特別的限制，可以采用任何已知的成形方法，例如傳遞成形等。使用半導(dǎo)體封裝用的片材狀環(huán)氧樹(shù)脂組合物，可以例如根據(jù)如下的倒裝芯片封裝法制造半導(dǎo)體器件。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，將半導(dǎo)體封裝用的片材狀環(huán)氧樹(shù)脂組合物施加到設(shè)置有焊接凸點(diǎn)的半導(dǎo)體元件的電極側(cè)，或者將其設(shè)置到電路板的凸點(diǎn)焊接側(cè)，將半導(dǎo)體元件與電路板彼此凸點(diǎn)焊接，同時(shí)以倒裝芯片封裝的方式用樹(shù)脂封裝到一起，從而構(gòu)成半導(dǎo)體器件。實(shí)施例參照以下的實(shí)施例和比較例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。然而本發(fā)明不應(yīng)局限于這些實(shí)施例。共混比按重量份計(jì)。制備以下材料。環(huán)氧樹(shù)脂鄰甲酚-酚醛清漆環(huán)氧樹(shù)脂(環(huán)氧當(dāng)量200，軟化點(diǎn)-7(TC)。酚醛樹(shù)脂苯酚-甲醛-酚醛清漆樹(shù)脂(羥基當(dāng)量1.05，軟化點(diǎn)71°C)。固化促進(jìn)劑1，8-二氮雜二環(huán)(5.4.0)H"—烯-7。無(wú)機(jī)填料a:熔融和粉碎的二氧化硅(平均粒度6Mm，最大粒度48拜)。無(wú)機(jī)填料b:熔融球形二氧化硅粉末(平均粒度14)Lim，最大粒度:64,)。氫氧化鋁A至E:氫氧化鋁各具有粒度分布(用激光粒度分布分析儀測(cè)定50%體積累積粒徑D5o(nm)，10X體積累積粒徑DK)((im)，D5()/D1()，3.3/D50，4.2/D5())、BET比表面積S(mVg)(用BET比表面積測(cè)量裝置測(cè)定)、吸熱起始溫度('C)、吸熱峰值溫度('C)和峰值吸熱量(W/mg)(通過(guò)DSC測(cè)定，其中樣品重量為10mg，加熱速度為10'C/分鐘)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>顏料炭黑硅烷偶聯(lián)劑Y-巰丙基三甲氧基硅烷。脫模劑聚氧化乙烯蠟(酸值60，重均分子量4000)。實(shí)施例I至3、比較例1至3在室溫下按下表2所示的比例混合上述材料，然后在加熱到80至12(TC的輥式混煉器中進(jìn)行處理，其中樹(shù)脂被熔融混煉(5分鐘)以制備環(huán)氧樹(shù)脂組合物，無(wú)機(jī)填料及其它材料分散在樹(shù)脂中。隨后冷卻熔體并將得到的固體粉碎成粉末。將粉末放入圓柱狀模具中，從兩端對(duì)其施加壓力，從而制成具有預(yù)定外部形態(tài)和預(yù)定重量的柱狀片。按下文中提到的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)如此制成的樹(shù)脂組合物片的性能，結(jié)果如下表2所示。耐焊性使用如上所述制成的樹(shù)脂組合物片，用低壓傳遞成形機(jī)對(duì)80引腳的QFP封裝進(jìn)行成形，成形溫度為175t:，注射壓力為7MPa，固化時(shí)間為120秒。具體而言，制備具有管芯墊(diepad)尺寸為8平方毫米、厚度為0.15毫米的銅引線框；用粘結(jié)管芯的粘合劑將尺寸為5.5平方毫米、厚度為0.4毫米的硅元件粘附到管芯墊上；元件電極與引線框通過(guò)金線彼此電連接；將此放到具有凹腔的下模具的預(yù)定位置上，然后使之夾在下模具與同樣具有凹腔的上模具之間；將如上所述制備的樹(shù)脂組合物片放入樹(shù)脂罐(pot)當(dāng)中；根據(jù)上述條件，將用柱塞加壓的樹(shù)脂組合物注入到上、下模具之間形成的腔體當(dāng)中，固化樹(shù)脂以制成半導(dǎo)體器件。通過(guò)沖切(diecutting)清除引線框封擋(dam)部分，制成分開(kāi)的單個(gè)半導(dǎo)體器件。按JEDEC濕敏等級(jí)3試驗(yàn)它們的吸濕度(吸濕條件3(TCx60XRHxl92小時(shí))，然后在26(TC(峰值)x30秒的條件下使之暴露于焊料回流熱分布(thermdprofile)下，從而確認(rèn)試驗(yàn)樣品中是否存在著引線框脫層。沒(méi)有引線框脫層的樣品為良好("A");存在一些脫層的樣品為不好("B")。阻燃性使用低壓傳遞成形機(jī)，將如上所述制成的樹(shù)脂組合物片成形為厚度3.2mm的試驗(yàn)件(127mmx12.7mmx3.2mm)和厚度為1.6mm的試驗(yàn)件(127mmx12.7mmx1.6mm)，成形溫度為175。C，注射壓力為7MPa，固化時(shí)間為120秒。在175'C下對(duì)它們進(jìn)行后固化8小時(shí)，然后按UL-94垂直法進(jìn)行試驗(yàn)，從而確定總?cè)紵龝r(shí)間和最長(zhǎng)燃燒時(shí)間。基于獲得的數(shù)據(jù)研究樣品是否能滿(mǎn)足V-O標(biāo)準(zhǔn)。滿(mǎn)足該標(biāo)準(zhǔn)為好("A")，不滿(mǎn)足則為不好("B")。流動(dòng)性根據(jù)螺旋流規(guī)格(EMMI-I-66)使用螺旋流試驗(yàn)?zāi)＞?，試?yàn)如上所述制成的樹(shù)脂組合物片的流動(dòng)性，模具溫度為175'C，注射壓力為7MPa，固化時(shí)間為120秒。樣品流動(dòng)性超過(guò)50cm為好("A");樣品流動(dòng)性最多50cm則為不好("B")。粘附性使用低壓傳遞成形機(jī)，在鍍有NiPdAu的引線框板上將如上所述制成的樹(shù)脂組合物片成形為截圓錐(上直徑3mm，下直徑3.568mm，高3mm，粘附面積10土0.5mm2)，成形溫度為175。C，注射壓力為7MPa，固化時(shí)間為120秒。隨后將其從低壓傳遞成形機(jī)中取出，在175'C下進(jìn)行后固化5小時(shí)。使用通用試驗(yàn)機(jī)，以5毫米/分鐘的速率將一平板向截圓錐(固化樹(shù)脂制品)的側(cè)面推進(jìn)，由此測(cè)定截圓錐從引線框板上脫層時(shí)的最大力。試驗(yàn)了10個(gè)相同樣品的試驗(yàn)件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。平均值為至少9.8MPa(lkg/mm2)的樣品為好("A");平均值低于9.8MPa(1kg/mm2)的樣品為不好("B")。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>從以上結(jié)果可以看出，從耐焊性、阻燃性、流動(dòng)性和粘附性的所有評(píng)價(jià)點(diǎn)來(lái)看，所有的實(shí)施例樣品都非常好。與此相反的是，比較例l的樣品包含大平均粒度(D5o)的氫氧化鋁作為阻燃劑，在1.6mmV-O阻燃試驗(yàn)中有問(wèn)題；而另一方面，比較例2的樣品包含與上述相反的具有小平均粒度的氫氧化鋁，結(jié)果其流動(dòng)性差。據(jù)觀察，當(dāng)氫氧化鋁的吸熱起始溫度低時(shí)，其阻燃性往往差；而當(dāng)氫氧化鋁的峰值吸熱溫度低時(shí)，其阻燃性也往往差。雖然已經(jīng)詳細(xì)地并且參照具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不偏離其實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可以作出各種變化和修改。本申請(qǐng)基于2008年5月7日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?008-121554)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式結(jié)合到本文中。本文提及的所有參考文獻(xiàn)均全文引入以供參考。權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物，所述環(huán)氧樹(shù)脂組合物包括如下成分(A)至(C)并進(jìn)一步包括作為阻燃劑的如下成分(D)(A)環(huán)氧樹(shù)脂；(B)酚醛樹(shù)脂；(C)無(wú)機(jī)填料；和(D)氫氧化鋁粉末，所述氫氧化鋁粉末的50％體積累積粒徑D50(μm)為1.5～5μm，BET比表面積S(m2/g)為3.3/D50≤S≤4.2/D50，且D50/D10比值為1.5～4，其中D10為所述氫氧化鋁粉末的10％體積累積粒徑。2.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中在將10mg所述氫氧化鋁粉末用作樣品、并且加熱速率為1(TC/分鐘下通過(guò)差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定的所述(D)氫氧化鋁粉末的吸熱起始溫度為24(TC以上且吸熱峰值溫度為280~310°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中在將10mg所述氫氧化鋁粉末用作樣品、并且加熱速率為1(TC/分鐘下通過(guò)差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定的所述(D)氫氧化鋁粉末的峰值吸熱量為2.5~3.5W/mg。4.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中基于所述環(huán)氧樹(shù)脂組合物的總量，所述(C)無(wú)機(jī)填料和所述(D)氫氧化鋁粉末的總含量為7090重量％。5.根據(jù)權(quán)利要求i的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中基于所述環(huán)氧樹(shù)脂組合物的總量，所述(D)氫氧化鋁粉末的含量為3~40重量％。6.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其中基于所述(C)無(wú)機(jī)填料和所述(D)氫氧化鋁粉末的總量，所述(D)氫氧化鋁粉末的含量為5~50重量％。7.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)氧樹(shù)脂組合物，其進(jìn)一步包括酸性脫模劑。8.—種半導(dǎo)體器件，其通過(guò)用根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)氧樹(shù)脂組合物對(duì)半導(dǎo)體元件進(jìn)行樹(shù)脂封裝而獲得。全文摘要本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹(shù)脂組合物以及使用該組合物的半導(dǎo)體器件，所述環(huán)氧樹(shù)脂組合物包括以下成分(A)至(C)，并進(jìn)一步包括以下成分(D)作為阻燃劑(A)環(huán)氧樹(shù)脂；(B)酚醛樹(shù)脂；(C)無(wú)機(jī)填料；和(D)氫氧化鋁粉末，該氫氧化鋁粉末的50％體積累積粒徑D₅₀(μm)為1.5至5μm，BET比表面積S(m²/g)為3.3/D₅₀≤S≤4.2/D₅₀，且D₅₀/D₁₀比值為1.5至4，其中D₁₀是其10％體積累積粒徑。文檔編號(hào)C08K3/22GK101575440SQ200910137128公開(kāi)日2009年11月11日申請(qǐng)日期2009年5月7日優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日發(fā)明者惠藤拓也,襖田光昭,鈴木利道申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社