專利名稱：液體封裝樹脂組合物、使用液體封裝樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體封裝樹脂組合物、使用所述液體封裝樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置和所述液體封裝樹脂組合物的制造方法。
背景技術(shù)：
在倒裝芯片型半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體元件和基板通過焊塊(solder bump)進(jìn)行電連接。在倒裝芯片型半導(dǎo)體裝置中，為了改進(jìn)連接可靠性，在半導(dǎo)體元件和基板之間填充被稱為底填料(imderfiller)的液體封裝樹脂組合物以加固焊塊的外圍區(qū)域。此類倒裝芯片型半導(dǎo)體裝置通常通過以下步驟制造向具有焊塊的半導(dǎo)體元件的焊塊上涂布助熔劑(fluxing agent)的步驟；將涂布助熔劑的焊塊暫時放置在基板上的步驟；焊接基板與半導(dǎo)體元件的(焊劑回流)步驟；清洗助熔劑的步驟；和在半導(dǎo)體元件和基板之間填充底填料的步驟。助熔劑已被廣泛用于穩(wěn)妥地通過除去形成于焊塊表面上的氧化物涂層而進(jìn)行焊接，但是因為助熔劑導(dǎo)致離子雜質(zhì)的形成和除氣作用，所以需要在焊接后除去助熔劑。因而，已提出使用例如溶劑清洗型助熔劑或水洗型助熔劑等的助熔劑作為助熔劑(例如，參見專利文件1)。相關(guān)文件專利文件1 日本特許專利公開No. 2000-42786

發(fā)明內(nèi)容
然而，即便通過此類溶劑清洗或水洗來清洗助熔劑，也不能將助熔劑完全除去，并且在一些情況下，助熔劑可作為殘留物保留在焊塊的外圍區(qū)域。當(dāng)此類助熔劑殘留存在于焊塊的外圍區(qū)域時，存在以下缺陷由于所述殘留而損害底填料，底填料不能完全填充到所述外圍等區(qū)域，從而強度不足以用于由諸如振動或熱沖擊等的外力剝離焊塊，并且不能獲得導(dǎo)電性，或者濕氣浸入此部分，從而腐蝕焊塊金屬并導(dǎo)致遷移(migration)。因此，在一些情況下降低了半導(dǎo)體裝置的可靠性。同時，有時通過使用通稱為免洗助熔劑的不需要清洗的助熔劑來組裝半導(dǎo)體裝置。然而，在這種情況下不進(jìn)行清洗，因此，在一些情況下，由上文所述的原因而降低了可靠性?？紤]到上述情形，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是獲得液體封裝樹脂組合物，在通過焊塊連接半導(dǎo)體元件和基板時，所述液體封裝樹脂組合物減少通過使用助熔劑的步驟制造的半導(dǎo)體裝置中助熔劑的殘留，從而改進(jìn)半導(dǎo)體裝置的可靠性。如下文(1)至(10)中所述事項的明確說明，本發(fā)明實現(xiàn)了所述目標(biāo)。(1)液體封裝樹脂組合物，其包含環(huán)氧樹脂(A)、胺型固化劑(B)和堿性化合物 (C)，其中在將所述液體封裝樹脂組合物填充到通過焊塊相互連接的半導(dǎo)體元件和基板之間的情況下，去除用于形成焊塊連接的助熔劑的殘留物。(2)如(1)所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述液體封裝樹脂組合物的PH值大于7。(3)如⑴或⑵所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述堿性化合物(C)是1，8_二氮雜雙環(huán)(5.4.0) i^一烯_7、1，5-二氮雜雙環(huán)(4. 3.0)壬烯_5及其鹽中的至少一種。(4)如(1)至C3)中任一項所述的液體封裝樹脂組合物，其中基于所述液體封裝樹脂組合物的總量，所述堿性化合物(C)的含量為0. 005重量％以上和0. 3重量％以下。(5)如(1)或(4)中任一項所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述堿性化合物(C) 與所述胺型固化劑(B)被預(yù)先混合，并隨后向其中混入所述環(huán)氧樹脂(A)。(6)如(1)或(4)中任一項所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述堿性化合物(C) 與所述環(huán)氧樹脂(A)被預(yù)先混合，并隨后向其中混入所述胺型固化劑(B)。(7)如⑴或(6)中任一項所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述助熔劑的殘留物主要由羧酸或羧酸衍生物構(gòu)成。(9) 一種半導(dǎo)體裝置，其中使用(1)或(7)中任一項所述的液體封裝樹脂組合物的固化產(chǎn)物封裝上述半導(dǎo)體元件和所述基板之間的縫隙。(10) 一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其包括向設(shè)置在半導(dǎo)體元件或其他實體中的焊塊上涂布助溶劑以暫時連接所述半導(dǎo)體元件和所述其他實體；通過焊劑回流來焊接暫時連接的半導(dǎo)體元件和其他實體；和涂布(1)或(7)中任一項所述的液體封裝樹脂組合物以在所述半導(dǎo)體元件和所述其他實體之間進(jìn)行填充。根據(jù)本發(fā)明，可獲得液體封裝樹脂組合物，在通過焊塊連接半導(dǎo)體元件和基板時， 所述液體封裝樹脂組合物減少通過使用助熔劑的步驟制造的半導(dǎo)體裝置中助熔劑的殘留， 從而改進(jìn)半導(dǎo)體裝置的可靠性；還可獲得使用所述液體封裝樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置。
具體實施例方式下文將描述本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置。首先描述液體封裝樹脂組合物。本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物用于半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置通過在半導(dǎo)體元件和基板通過焊塊連接時使用助熔劑的步驟制造。當(dāng)在半導(dǎo)體裝置的制造期間形成助熔劑的殘留物時，通過使用液體封裝樹脂組合物，可去除所述助熔劑的殘留物并可封裝所述半導(dǎo)體裝置。此外，即便在使用免洗助熔劑時，也使用液體封裝樹脂組合物來抑制由保留在焊塊外圍區(qū)域上的免洗助熔劑的殘留物導(dǎo)致的可靠性劣化。本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物包含環(huán)氧樹脂(A)。因此，封裝樹脂組合物的固化產(chǎn)物具有優(yōu)異的耐熱性、防潮性和機(jī)械強度，同時所述半導(dǎo)體元件牢固地連接到所述基板上。 因此，可獲得具有優(yōu)異可靠性的半導(dǎo)體裝置。對于環(huán)氧樹脂(A)，分子量和結(jié)構(gòu)沒有特別限制，只要所述樹脂在分子中包含兩個或更多個環(huán)氧基團(tuán)。實例包括酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，例如苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂和甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂等；雙酚型環(huán)氧樹脂，例如雙酚A型環(huán)氧樹脂和雙酚F型環(huán)氧樹脂等；芳香族縮水甘油基胺型環(huán)氧樹脂，例如N，N-二縮水甘油基苯胺、N，N-二縮水甘油基甲苯胺、二氨基二苯甲烷型縮水甘油基胺和氨基苯酚型縮水甘油基胺等；環(huán)氧樹脂，例如對苯二酚型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、芪型環(huán)氧樹脂、三酚甲烷型環(huán)氧樹脂、三酚丙烷型環(huán)氧樹脂、烷基改性的三酚甲烷型環(huán)氧樹脂、含三嗪核的環(huán)氧樹脂、二環(huán)戊二烯改性的苯酚型環(huán)氧樹脂、萘酚型環(huán)氧樹脂、萘型環(huán)氧樹脂、芳烷基型環(huán)氧樹脂，例如具有亞苯基骨架和/或亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂和具有亞苯基骨架和/或亞聯(lián)苯基骨架的萘酚芳烷基型環(huán)氧樹脂等；和脂肪族環(huán)氧樹脂，例如脂環(huán)族環(huán)氧化物，包括乙烯基環(huán)己烯二氧化物、 二環(huán)戊二烯氧化物、脂環(huán)族二環(huán)氧己二酸酯等。此外，在本發(fā)明中，從耐熱性、機(jī)械特征和防潮性的觀點來看，更優(yōu)選具有與芳環(huán)結(jié)合的縮水甘油基結(jié)構(gòu)或縮水甘油基胺結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂。從可靠性，特別是粘附性的觀點來看，進(jìn)一步優(yōu)選地限定脂肪族環(huán)氧樹脂和脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的用量。這些可單獨使用，或?qū)煞N或更多種組合使用。在本發(fā)明中，考慮到液體封裝樹脂組合物的方面，優(yōu)選環(huán)氧樹脂 (A)在最終的常溫(25°C )下為液體，并且即使環(huán)氧樹脂在常溫下為固體，所述固體環(huán)氧樹脂也通過溶解于在常溫下為液體的環(huán)氧樹脂中而最終以液體狀態(tài)存在。環(huán)氧樹脂(A)的含量沒有特別限制，但基于所述液體封裝樹脂組合物的總量，優(yōu)選其為5重量％以上和50重量％以下，且特別優(yōu)選為10重量％以上和40重量％以下。在所述含量在上述范圍內(nèi)的情況下，組合物的反應(yīng)性，耐熱性和機(jī)械強度，以及封裝期間的流動性特征優(yōu)異。本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物包含胺型固化劑(B)。從而固化環(huán)氧樹脂(A)。對于胺型固化劑⑶，分子量和結(jié)構(gòu)沒有特別限制，只要所述固化劑在分子中包含兩個或更多個能夠與環(huán)氧樹脂(A)中的環(huán)氧基團(tuán)形成共價鍵的伯胺或仲胺。胺型固化劑⑶的實例包括脂肪族多胺，例如二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、間-二甲苯二胺、三甲基己二胺和2-甲基戊二胺；脂環(huán)族多胺，例如異佛爾酮二胺、1，3_雙氨基甲基環(huán)己烷、雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷、降冰片烯二胺和1，2_二氨基環(huán)己烷等；哌嗪多胺，例如N-氨基乙基哌嗪和1，4_雙(2-氨基-2-甲基丙基)哌嗪等；和芳香族多胺，例如二氨基二苯基二苯基甲烷、間苯二胺、二氨基二苯基砜、二乙基甲苯二胺、三亞甲基雙(4-氨基苯甲酸酯)和聚氧亞丁基-二-P-氨基苯甲酸酯等。這些胺型固化劑(B)可單獨使用，或?qū)煞N或更多種固化劑組合使用。此外，在考慮半導(dǎo)體裝置的封裝目的時，從耐熱性、電學(xué)性質(zhì)、機(jī)械性質(zhì)、粘附性和防潮性的觀點來看， 進(jìn)一步優(yōu)選使用芳香族多胺型固化劑。在本發(fā)明的方面是基于用作底填料的液體封裝樹脂組合物時，更優(yōu)選所述胺型固化劑在室溫(25°C )下為液體。所述胺型環(huán)氧樹脂(B)的含量沒有特別限制，但基于所述液體封裝樹脂組合物的總量，優(yōu)選其為5重量％以上和50重量％以下，且特別優(yōu)選為10重量％以上和40重量％ 以下。在所述含量在上述范圍內(nèi)的情況下，組合物具有優(yōu)異的反應(yīng)性和機(jī)械性質(zhì)和耐熱性。同時，優(yōu)選所述胺型固化劑⑶的活性氫當(dāng)量與環(huán)氧樹脂㈧的環(huán)氧當(dāng)量的比例為0. 6以上和1. 4以下，且特別優(yōu)選為0. 7以上和1. 3以下。在所述胺型固化劑⑶的活性氫當(dāng)量在上述范圍內(nèi)的情況下，特別改善了樹脂組合物的反應(yīng)性和耐熱性。本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物包含堿性化合物(C)。因此，可除去助熔劑的殘留物。此外，通過使用堿性化合物(C)，液體封裝樹脂組合物的pH值可大于7。
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所述堿性化合物(C)的實例包括各種胺化合物，例如二乙醇胺、乙基氨基乙醇、異丙基氨基乙醇、異丙基芐胺、二丁基氨基乙醇、異丙醇胺、二丁胺、二辛胺和氨基乙氧基乙醇等。其中，實例包括1，8- 二氮雜雙環(huán)(5. 4. 0) i^一烯-7、1，5- 二氮雜雙環(huán)(4. 3. 0)壬烯-5 及其鹽。在使用這些化合物中的至少一種時，由于流動性和貯存穩(wěn)定性變好而更加優(yōu)選。特別優(yōu)選基于液體封裝樹脂組合物的總量，所述堿性化合物(C)的含量為0. 005 重量％以上和0. 01重量％以下。這樣，液體封裝樹脂組合物的流動性變好，且良好地平衡了流動性和助熔劑殘留的去除性能。另一方面，優(yōu)選基于液體封裝樹脂組合物的總量，所述堿性化合物(C)的含量為0.03重量％以下，且特別更優(yōu)選為0.02重量％以下。這樣，去除助熔劑殘留的性能變好，且良好地平衡了流動性和與去除所述助熔劑殘留的性能。用于混合這些成分的方法沒有特別限制，但優(yōu)選使用的是預(yù)先將胺型固化劑(B) 與堿性化合物(C)混合，并隨后向其中混入環(huán)氧樹脂(A)的方法。這樣，可特別提高在混合環(huán)氧樹脂(A)時改進(jìn)流動性的效果?；蛘撸部梢灶A(yù)先將環(huán)氧樹脂(A)與堿性化合物(C)混合，并隨后向其中混入胺型固化劑(B)。這樣，由于堿性化合物(C)在胺型固化劑⑶之前作用于環(huán)氧樹脂(A)，進(jìn)一步改進(jìn)了對由助熔劑殘留導(dǎo)致的包含環(huán)氧樹脂(A)和胺型固化劑(B)的液體封裝樹脂組合物變差的抑制作用。此外，預(yù)先混合是指，例如，在室溫下攪拌30分鐘，隨后靜置30分鐘或更長時間。 靜置的時間上限沒有特別限制，但從可行性等的觀點來看，優(yōu)選靜置過夜。此外，本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物還可包含無機(jī)填料。可改進(jìn)機(jī)械強度，例如斷裂韌性等，高溫尺寸穩(wěn)定性和防潮性，從而可特別改進(jìn)使用包含無機(jī)填料的液體封裝樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置的可靠性。所述無機(jī)填料的實例包括硅酸鹽，例如滑石、煅燒粘土、未煅燒粘土、云母和玻璃等；硅石粉末的氧化物，例如氧化鈦、氧化鋁、熔融硅石(球形熔融硅石、碎熔融硅石)、合成硅石和結(jié)晶硅石等；碳酸鹽，例如碳酸鈣、碳酸鎂和水滑石等；氫氧化物，例如氫氧化鋁、氫氧化鎂和氫氧化鈣等；硫酸鹽和亞硫酸鹽，例如硫酸鋇、硫酸鈣和亞硫酸鈣等；硼酸鹽，例如硼酸鋅、偏硼酸鋇、硼酸鋁、硼酸鈣和硼酸鈉等；和氮化物，例如氮化鋁、氮化硼和氮化硅等。在這些填料中，從改進(jìn)樹脂組合物的耐熱性、防潮性和強度等的觀點來看，優(yōu)選使用熔融硅石、結(jié)晶硅石和合成硅石粉。這些無機(jī)填料可單獨或在混合物中使用。無機(jī)填料的形狀沒有特別限制，但從粘度和流動性特征的觀點來看，優(yōu)選球形。在將包含無機(jī)填料的液體封裝樹脂組合物用于半導(dǎo)體裝置時，所述無機(jī)填料的平均粒徑?jīng)]有特別限制，但特別優(yōu)選其為0. 1 μ m以上，且更優(yōu)選為0. 2 μ m以上。這樣提高了適當(dāng)降低所述樹脂組合物的粘度并改進(jìn)流動性的作用。此外，特別優(yōu)選所述無機(jī)填料的平均粒徑為30μπι以下，且更優(yōu)選為8μπι以下。這樣，在所述液體封裝樹脂組合物流入半導(dǎo)體裝置的情況下，提高了對由填料結(jié)塊導(dǎo)致的局部未填充或填充不足的抑制作用。在將包含無機(jī)填料的液體封裝樹脂組合物用于半導(dǎo)體裝置時，所述無機(jī)填料的含量沒有特別限制，但基于所述液體封裝樹脂組合物的總量，其特別優(yōu)選為30重量％以上， 且更優(yōu)選為40重量％以上。這樣，在所述液體封裝樹脂組合物流入半導(dǎo)體裝置的縫隙時， 提高了抑制結(jié)塊的作用。另一方面，基于所述液體封裝樹脂組合物的總量，所述無機(jī)填料的含量優(yōu)選為90重量％以下，且特別優(yōu)選為85重量％以下。這樣提高了改進(jìn)半導(dǎo)體裝置可靠性的作用。如果必要，本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物除了包含環(huán)氧樹脂(A)、胺型固化劑(B) 和堿性化合物(C)之外，還可以包含添加劑，例如稀釋劑、顏料、阻燃劑、流平劑和消泡劑寸。可使用例如行星式混合機(jī)、三輥磨機(jī)、加熱雙輥磨機(jī)或粉碎機(jī)等裝置分散并捏合上述組分以及添加劑等，隨后進(jìn)行真空消泡處理，從而生產(chǎn)本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物。
下文將描述本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物的效果。作為殘留物的助熔劑的助熔活性成分具有損害包含環(huán)氧樹脂(A)和胺型固化劑 (B)的液體封裝樹脂組合物并改變固化性的性質(zhì)。結(jié)果，當(dāng)液體封裝樹脂組合物的流動性和物理性質(zhì)被改變并用于半導(dǎo)體元件和基板之間的封裝時，存在形成未填充部分的問題，從而降低所述半導(dǎo)體裝置的可靠性，并且即便在使用免洗助熔劑時，助熔劑的殘留物也保留在焊塊的外圍區(qū)域，從而在一些情況下由于上文所述的相同原因而降低了半導(dǎo)體裝置的可靠性。本發(fā)明實現(xiàn)了對此現(xiàn)象的減少。通過在焊劑回流期間使用助焊劑通過焊塊將半導(dǎo)體元件和基板相互連接后，使用堿性化合物(C)對所述半導(dǎo)體元件和所述基板之間進(jìn)行封裝，可將所述助熔劑的殘留物溶解在液體封裝樹脂組合物中。這樣，本發(fā)明能夠除去助熔劑的殘留物，從而抑制由助熔劑的殘留物導(dǎo)致的環(huán)氧樹脂(A)和胺型固化劑(B)的劣化。因此，可減少助熔劑的殘留物。同時，從除去助熔劑的殘留物的觀點來看，在本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物中，更優(yōu)選所述液體樹脂組合物的PH值大于7。這樣進(jìn)一步抑制了包含環(huán)氧樹脂(A)和胺型固化劑(B)的液體封裝樹脂組合物的劣化，并且可以大大減少助熔劑的殘留物。更優(yōu)選所述液體樹脂組合物的PH值為7. 5以上。因此，可進(jìn)一步減少助熔劑的殘留物。用于使本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物具有大于7的pH值的方法沒有特別限制，但可更適當(dāng)?shù)赝ㄟ^使用堿性化合物(C)獲得所述pH。在本文中，pH值是指氫離子指數(shù)或氫離子濃度指數(shù)。用于測定pH值的方法沒有特別限制，但通常使用，例如使用諸如石蕊試紙等的PH試紙、pH指示劑、pH電極或pH傳感器等的方法。在測定PH值的過程中，可在不改變液體封裝樹脂組合物pH值的范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理，可添加添加劑，或添加例如加熱或冷卻等的操作。助熔劑的殘留物主要由羧酸或羧酸衍生物構(gòu)成。產(chǎn)生此類殘留物的助熔劑的實例包括主要由松香或氫化松香等構(gòu)成的助熔劑和具有由羧酸改性的水溶性樹脂的助熔劑等。 助熔劑的殘留物是指，例如保留在使用上述助熔劑通過回流焊連接的倒裝芯片型半導(dǎo)體裝置的連接部分上的助熔劑的殘留物，或即便在進(jìn)行清洗步驟后仍保留在倒裝芯片型半導(dǎo)體裝置的連接部分上的助熔劑的殘留物。下文將描述使用上述液體封裝樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置通過例如倒裝芯片法制造。根據(jù)所述倒裝芯片法，首先通過使用助熔劑的回流焊，將具有焊塊的半導(dǎo)體元件與基板通過焊塊相互連接。隨后，在所述半導(dǎo)體元件和所述基板之間的縫隙中填充液體封裝樹脂組合物。通常使用應(yīng)用毛細(xì)管現(xiàn)象的方法作為填充方法。具體地，示例方法有將上述液體封裝樹脂組合物涂布到半導(dǎo)體元件一側(cè)上，隨后通過毛細(xì)管現(xiàn)象使其傾入到所述半導(dǎo)體元件和所述基板之間的縫隙中的方法；將液體封裝樹脂組合物涂布到半導(dǎo)體元件的兩側(cè)上，隨后通過毛細(xì)管現(xiàn)象使其傾入到所述半導(dǎo)體元件和所述基板之間的縫隙中的方法；和在半導(dǎo)體元件的中心上開通孔，將上述液體封裝樹脂組合物涂布到半導(dǎo)體元件的外周區(qū)域，隨后通過毛細(xì)管現(xiàn)象使其傾入到所述半導(dǎo)體元件和所述基板之間的縫隙中的方法等。此外，可以不將所述總量都一次涂布，而是兩次涂布。此外，也可使用灌封(potting)或印刷等。隨后，使填充的液體封裝樹脂組合物固化。固化條件沒有特別限制，并且所述液體封裝樹脂組合物通過加熱固化，例如在100°C以上和170°c以下的溫度范圍中加熱1小時以上和12小時以下。此外，還可通過加熱同時逐步改變溫度進(jìn)行固化，例如在100°C加熱1小時，隨后在150°C連續(xù)加熱2小時。這樣，可通過使用液體封裝樹脂組合物的固化產(chǎn)物封裝半導(dǎo)體元件和基板之間的縫隙而獲得半導(dǎo)體裝置。在本文獲得的半導(dǎo)體裝置中，通過使用上述液體封裝樹脂組合物大大減少了助熔劑的殘留物。因此，大大改進(jìn)了半導(dǎo)體裝置的可靠性。此類半導(dǎo)體裝置的實例包括倒裝芯片型半導(dǎo)體裝置、凹槽下置型球柵陣列(BGA)、 疊層封裝(POP)型球柵陣列(BGA)、卷帶自動結(jié)合(TAB)型球柵陣列(BGA)和芯片級封裝 (CSP)等。具體地，用于制造半導(dǎo)體裝置的方法包括向排列在半導(dǎo)體元件或其他實體上的焊塊涂布助熔劑以暫時連接所述半導(dǎo)體元件和所述其他實體；通過焊劑回流焊接上述暫時連接的半導(dǎo)體元件和其他實體；和涂布本發(fā)明的液體封裝樹脂組合物以在所述半導(dǎo)體元件和其他實體之間進(jìn)行填充。本文所述的其他實體沒有特別限制，只要所述半導(dǎo)體元件安裝在所述實體上，且其實例包括線路板和柔性電路板等。實施例下文將參考實施例和比較例詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于這些實施例。實施例1-11.液體封裝樹脂組合物的生產(chǎn)使用三輥磨機(jī)捏合并分散23. 9重量％作為環(huán)氧樹脂(A)的EXA-830LVP (DIC公司的產(chǎn)品)、14.08重量％作為胺型固化劑⑶的Kayhard AA(日本化藥株式會社的產(chǎn)品)、 0. 02重量％作為堿性化合物(C)的1，8- 二氮雜雙環(huán)(5. 4. 0) i^一烯-7 (下文稱為DBU)和 62. 0重量％作為無機(jī)填料的Admafine S0-E3 (Admatechs Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，隨后真空消泡，從而獲得液體封裝樹脂組合物。此外，預(yù)先在室溫下混合環(huán)氧樹脂(A)和DBU，隨后在使用前靜置過夜。2.半導(dǎo)體裝置的制造使用松香型助熔劑(Kester 6502，可商購自Kester)，在^(TC加熱具有焊塊的 15-_2半導(dǎo)體元件(焊塊數(shù)量3，872 ；焊塊大小100 μ m;焊塊間隔200 μ m)和BT基板 (雙馬來酰亞胺三嗪基板，連接板鍍金表面)，從而使焊劑熔融結(jié)合(半導(dǎo)體元件和BT基板之間的縫隙80μπι)。在110°C下，向結(jié)合的半導(dǎo)體元件和BT基板之間的縫隙中填充上述液體封裝樹脂組合物，并在150°C固化2小時以進(jìn)行封裝，從而獲得半導(dǎo)體裝置。實施例1-2
按照實施例1-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但使用 DBU-苯酚鹽(U-CAT SAl，可商購自 San-Apro Ltd.)代替 DBU。實施例1-3按照實施例1-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但使用1， 5- 二氮雜雙環(huán)(4. 3. 0)壬烯-5 (下文稱作DBN)代替DBU。實施例1-4按照實施例1-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但減少組合的DBU的量，并將總組合更改為以下使用三輥磨機(jī)捏合并分散23. 9重量％作為環(huán)氧樹脂(A)的EXA-830LVP (DIC公司的產(chǎn)品)、14. 09重量％作為胺型固化劑(B)的Kayhard AA(日本化藥株式會社的產(chǎn)品)、0. 01重量％作為堿性化合物(C)的DBU和62. 0重量％作為無機(jī)填料的Admafine S0-E3 (Admatechs Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，隨后真空消泡，從而獲得液體封裝樹脂組合物。此外，預(yù)先在室溫下混合環(huán)氧樹脂(A)和DBU，隨后在使用前靜置過夜。實施例1-5按照實施例1-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但增加組合的DBU的量，并將總組合更改為以下使用三輥磨機(jī)捏合并分散23. 9重量％作為環(huán)氧樹脂㈧的EXA-830LVP (DIC 公司的產(chǎn)品)、13.9重量％作為胺型固化劑(B)的Kayhard AA (日本化藥株式會社的產(chǎn)品)、0. 2重量％作為堿性化合物(C)的DBU和62. 0重量％作為無機(jī)填料的Admafine S0-E3 (Admatechs Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，隨后真空消泡，從而獲得液體封裝樹脂組合物。此外，預(yù)先在室溫下混合環(huán)氧樹脂(A)和DBU，隨后在使用前靜置過夜。實施例1-6按照實施例1-1中相同的方式進(jìn)行評估，但制造具有安裝在其他實體(基板)上的焊塊(焊塊大小100 μ m ；焊塊間隔200 μ m)的半導(dǎo)體裝置。實施例1-7按照實施例1-1中相同的方式進(jìn)行評估，但使用松香型助熔劑(Kester 6502，可商購自Kester)，在^KTC加熱半導(dǎo)體元件和基板以熔融結(jié)合焊劑，隨后在40°C的助熔劑清洗劑(Markless ST-100)中浸泡2小時以進(jìn)行清洗并干燥，隨后填充上述液體封裝樹脂組合物以制造半導(dǎo)體裝置。實施例1-8按照實施例1-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但使用 DBU-苯酚鹽(U-CAT SA1，可商購自San-Apro Ltd.)代替實施例1-1中的DBU，并且沒有在使用前預(yù)先在室溫下混合環(huán)氧樹脂(A)和DBU-苯酚鹽。實施例1-9按照實施例1-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但使用 DBU-苯酚鹽(U-CATSA1，可商購自San-Apro Ltd.)代替實施例1_1中的DBU，并且預(yù)先在室溫下混合環(huán)氧樹脂(A)和DBU-苯酚鹽，隨后在使用前靜置1小時。比較例1-1按照實施例1-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但不使用DBU并將總組合更改為以下使用三輥磨機(jī)捏合并分散23. 9重量％作為環(huán)氧樹脂(A)的EXA-830LVP (DIC公司的產(chǎn)品)、14. 1重量％作為胺型固化劑(B)的Kayhard AA(日本化藥株式會社的產(chǎn)品)和 62. 0重量％作為無機(jī)填料的Admafine S0-E3 (Admatechs Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，隨后真空消泡，從而獲得液體封裝樹脂組合物。實施例2-11.液體封裝樹脂組合物的生產(chǎn)使用三輥磨機(jī)捏合并分散23. 9重量％作為環(huán)氧樹脂(A)的雙酚F型環(huán)氧樹脂 (EXA-830LVP，可商購自DIC公司)、14.08重量％作為胺型固化劑(B)的芳香胺固化劑 (Kayhard AA，可商購自日本化藥株式會社)、0. 02重量％作為堿性化合物(C)的1，8_ 二氮雜雙環(huán)(5.4.0) i^一烯-7(下文稱為DBU)和62.0重量％作為無機(jī)填料的球形硅石 (Admafine S0-E3，可商購自Admatechs Co.，Ltd.)，隨后真空消泡，從而獲得液體封裝樹脂組合物。此外，預(yù)先在室溫下混合胺型固化劑(B)和作為堿性化合物(C)的DBU，隨后在使用前靜置過夜。按照以下方式測量所得液體封裝樹脂組合物的pH值。將0. 05ml所得液體封裝樹脂組合物放置在預(yù)先使用校準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)過的簡便型PH計B-211 (商購自Horil3a Ltd.)的傳感器上，隨后從傳感器上部添加約0. Iml的純水以得到樣本。此外，在通過傾斜所述傳感器以使整個表面被所述樣本覆蓋并關(guān)閉所述傳感器蓋，靜置所述傳感器直到所述傳感器的顯示器指示的PH值穩(wěn)定后，測量所述pH值。所述樣本的pH值為10。2.半導(dǎo)體裝置的制造使用松香型助熔劑(Kester 6502，可商購自Kester)，在^(TC加熱具有焊塊的 15-_2半導(dǎo)體元件(焊塊數(shù)量3，872 ；焊塊大小100 μ m;焊塊間隔200 μ m)和BT基板 (雙馬來酰亞胺三嗪基板，連接板鍍金表面)，從而使焊劑熔融結(jié)合(半導(dǎo)體元件和BT基板之間的縫隙80μπι)。在110°C下，向結(jié)合的半導(dǎo)體元件和BT基板之間的縫隙中填充上述液體封裝樹脂組合物，并在150°C固化2小時以進(jìn)行封裝，從而獲得半導(dǎo)體裝置。實施例2-2按照實施例2-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但使用 DBU-苯酚鹽(U-CAT SAl，可商購自San-Apro Ltd.)代替DBU。所述液體封裝樹脂組合物的 PH值為8。實施例2-3按照實施例2-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但使用1， 5- 二氮雜雙環(huán)(4. 3. 0)壬烯-5 (下文稱作DBN)代替DBU。所述液體封裝樹脂組合物的pH 值為11。實施例2-4按照實施例2-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但減少組合的DBU的量，并將總組合更改為以下使用三輥磨機(jī)捏合并分散23. 9重量％作為環(huán)氧樹脂(A)的雙酚F型環(huán)氧樹脂 (EXA-830LVP，可商購自DIC公司)、14.09重量％作為胺型固化劑(B)的芳香胺固化劑(Kayhard AA，可商購自日本化藥株式會社)、0. 01重量％作為堿性化合物(C)的DBU和 62. 0重量％的球形硅石(Admafine S0-E3，可商購自Admatechs Co.，Ltd.)，隨后真空消泡， 從而獲得液體封裝樹脂組合物。此外，預(yù)先在室溫下混合胺型固化劑(B)和作為堿性化合物(C)的DBU，隨后在使用前靜置過夜。所述液體封裝樹脂組合物的PH值為9。實施例2-5按照實施例2-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但增加組合的DBU的量，并將總組合更改為以下使用三輥磨機(jī)捏合并分散23.9重量％作為環(huán)氧樹脂㈧的雙酚F型環(huán)氧樹脂(EXA-830LVP，可商購自DIC公司)、13.9重量％作為胺型固化劑(B)的芳香胺固化劑 (Kayhard AA，可商購自日本化藥株式會社)、0. 2重量％作為堿性化合物(C)的DBU和62. 0 重量％作為無機(jī)填料的球形硅石(Admafine S0-E3，可商購自Admatechs Co.，Ltd.)，隨后真空消泡，從而獲得液體封裝樹脂組合物。此外，預(yù)先在室溫下混合胺型固化劑(B)和作為堿性化合物(C)的DBU，隨后在使用前靜置過夜。所述液體封裝樹脂組合物的PH值為11。實施例2-6按照實施例2-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但增加組合的DBU的量，并將總組合更改為以下使用三輥磨機(jī)捏合并分散23. 84重量％作為環(huán)氧樹脂(A)的雙酚F型環(huán)氧樹脂(EXA-830LVP，可商購自DIC公司)、13.86重量％作為胺型固化劑(B)的芳香胺固化劑 (Kayhard AA，可商購自日本化藥株式會社)、0. 3重量％作為堿性化合物(C)的DBU和62.0 重量％作為無機(jī)填料的球形硅石(Admafine S0-E3，可商購自Admatechs Co.，Ltd.)，隨后真空消泡，從而獲得液體封裝樹脂組合物。此外，預(yù)先在室溫下混合胺型固化劑(B)和作為堿性化合物(C)的DBU，隨后在使用前靜置過夜。所述液體封裝樹脂組合物的PH值為12。實施例2-7按照實施例2-4中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但使用 DBU-苯酚鹽(U-CAT SAl，可商購自San-Apro Ltd.)代替DBU。所述液體封裝樹脂組合物的 PH值為7. 5。實施例2-8按照實施例2-1中相同的方式進(jìn)行評估，但制造具有安裝在其他實體(基板)上的焊塊(焊塊大小100 μ m;焊塊間隔200 μ m)的半導(dǎo)體裝置。所述液體封裝樹脂組合物的PH值為10。實施例2-9按照實施例2-1中相同的方式進(jìn)行評估，但使用松香型助熔劑(Kester 6502，可商購自Kester)，在^KTC加熱半導(dǎo)體元件和基板以熔融結(jié)合焊劑，隨后在40°C的助熔劑清洗劑(Markless ST-100)中浸泡2小時以進(jìn)行清洗并干燥，隨后填充上述液體封裝樹脂組合物以制造半導(dǎo)體裝置。所述液體封裝樹脂組合物的PH值為10。實施例2-10
按照實施例2-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但使用 DBU-苯酚鹽(U-CAT SA1，可商購自San-Apro Ltd.)代替實施例2-1中的DBU，并且沒有在使用前預(yù)先在室溫下混合胺型固化劑(B)和作為堿性化合物(C)的DBU-苯酚鹽。所述液體封裝樹脂組合物的PH值為8。實施例2-11按照實施例2-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但使用 DBU-苯酚鹽(U-CAT SA1，可商購自San-Apro Ltd.)代替實施例2-1中的DBU，并且預(yù)先在室溫下混合胺型固化劑⑶和作為堿性化合物(C)的DBU-苯酚鹽，隨后在使用前靜置1小時。所述液體封裝樹脂組合物的PH值為8。比較例2-1按照實施例2-1中相同的方式制造液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置，但不使用 DBU并將總組合更改為以下使用三輥磨機(jī)捏合并分散23.9重量％作為環(huán)氧樹脂㈧的雙酚F型環(huán)氧樹脂(EXA-830LVP，可商購自DIC公司)、14. 1重量％作為胺型固化劑⑶的芳香胺固化劑(Kayhard AA，可商購自日本化藥株式會社)和62. O重量％作為無機(jī)填料的球形硅石 (Admafine S0-E3，可商購自Admatechs Co.，Ltd.)，隨后真空消泡，從而獲得液體封裝樹脂組合物。所述液體封裝樹脂組合物的PH值為7。評估項目按照以下方式評估所得液體封裝樹脂組合物和半導(dǎo)體裝置。所得結(jié)果顯示在表1 和表2中。1.去除助熔劑殘留物的性能按照以下方式評估去除助熔劑殘留物的性能。將具有焊塊的15-mm2半導(dǎo)體元件(焊塊數(shù)量3，872 ；焊塊大小100 μ m;焊塊間隔200 μ m)放置在載玻片上，使用松香型助熔劑(Kester 6502，可商購自Kester)在 260°C加熱，從而熔融焊劑以將半導(dǎo)體元件與載玻片結(jié)合。從載玻片的背面觀察封裝前助熔劑殘留物的附著以計數(shù)觀察到的附著有殘留物的焊塊總數(shù)，隨后于110°C在半導(dǎo)體元件和載玻片之間的縫隙中填充上述液體封裝樹脂組合物，并在150°C固化2小時以進(jìn)行封裝。此后，在觀察到封裝前附著有助熔劑殘留物的焊塊中，計數(shù)在封裝后沒有觀察到附著有助熔劑殘留物的焊塊的數(shù)量。根據(jù)以下等式計算助熔劑的殘留。助焊劑的殘留=觀察到在封裝前附著有助熔劑殘留物的焊塊中，在封裝后沒有觀察到附著有助熔劑殘留物的焊塊的數(shù)量/觀察到在封裝前附著有助熔劑殘留物的焊塊的數(shù)量。表格中的各符號定義如下AA 助熔劑殘留為75%以上和100%以下。BB 助熔劑殘留為50%以上和小于75%。CC:助熔劑殘留為25%以上和小于50%。DD 助熔劑殘留為0%以上和小于25%。2.連接可靠性對于連接可靠性，在對按照上述實施例和比較例獲得的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行電壓、高
12溫和高濕處理(溫度135°C，濕度85%;施加電壓5V ；持續(xù)時間250小時)后，測量并評估絕緣電阻(同時施加5V 30秒)。表格中的各符號定義如下AA 絕緣電阻為IX 101° Ω以上。BB 絕緣電阻為IX IO9 Ω以上和小于1 X 101° Ω。CC 絕緣電阻為IX IO7 Ω以上和小于IX IO9 Ω。DD 絕緣電阻小于IX IO7 Ω。3.流動性將18mmX18mm的玻璃板(上層)和玻璃板(下層)層疊以打開70士 10 μ m的間隔，從而制備具有帶縫隙的平行板的玻璃槽。將所述玻璃槽放置在熱板上，靜置5分鐘，同時控制溫度以使玻璃板(上層)的上表面溫度變?yōu)?10士 1°C。隨后，將0.05至0. ImL預(yù)先在室溫下靜置M小時的液體封裝樹脂組合物涂布到所述玻璃槽的一側(cè)，并測量18-mm流動的時間(流動時間)。表格中的各符號定義如下AA 流動時間為100秒以上和小于150秒。BB 流動時間為150秒以上和小于250秒。CC 流動時間為250秒以上和小于300秒。DD 流動時間為300秒以上。表 權(quán)利要求
1.一種液體封裝樹脂組合物，其包含環(huán)氧樹脂(A)，胺型固化劑(B)，和堿性化合物(C)，其中在所述液體封裝樹脂組合物填充到通過焊塊相互連接的半導(dǎo)體元件和基板之間的情況下，去除用于形成焊塊連接的助熔劑的殘留物。
2.如權(quán)利要求1所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述液體封裝樹脂組合物的PH值大于7。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述堿性化合物(C)是1，8_二氮雜雙環(huán)(5. 4. 0) i^一烯-7、1，5- 二氮雜雙環(huán)(4. 3. 0)壬烯-5及其鹽中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的液體封裝樹脂組合物，其中基于所述液體封裝樹脂組合物的總量，所述堿性化合物(C)的含量為0. 005重量％以上和0. 3重量％以下。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述堿性化合物(C)與所述胺型固化劑(B)被預(yù)先混合，并隨后向其中混入所述環(huán)氧樹脂(A)。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述堿性化合物(C)與所述環(huán)氧樹脂(A)被預(yù)先混合，并隨后向其中混入所述胺型固化劑(B)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的液體封裝樹脂組合物，其中所述助熔劑的殘留物主要由羧酸或羧酸衍生物構(gòu)成。
8.一種半導(dǎo)體裝置，其中使用權(quán)利要求1-7中任一項所述的液體封裝樹脂組合物的固化產(chǎn)物封裝所述半導(dǎo)體元件和所述基板之間的縫隙。
9.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其包括向設(shè)置在半導(dǎo)體元件或其他實體中的焊塊上涂布助溶劑以暫時連接所述半導(dǎo)體元件和所述其他實體；通過焊劑回流來焊接所述暫時連接的半導(dǎo)體元件和其他實體；和涂布權(quán)利要求1-7中任一項所述的液體封裝樹脂組合物以在所述半導(dǎo)體元件和所述其他實體之間進(jìn)行填充。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液體封裝樹脂組合物，其包含環(huán)氧樹脂(A)，胺型固化劑(B)，和堿性化合物(C)，其中，在將所述液體封裝樹脂組合物填充到通過焊塊相互連接的半導(dǎo)體元件和基板之間的情況下，去除用于形成焊塊連接的助熔劑的殘留物。
文檔編號C08L63/00GK102388100SQ201080016228
公開日2012年3月21日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者伊騰浩志 申請人:住友電木株式會社