用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物、使用其的半導(dǎo)體器件以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法
【專利摘要】用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物、通過所述環(huán)氧樹脂組合物封裝的半導(dǎo)體器件以及在其中所述環(huán)氧樹脂的經(jīng)固化的材料位于襯底與半導(dǎo)體芯片之間的裝置，所述環(huán)氧樹脂組合物包括：(A)至少一種環(huán)氧樹脂、(B)至少一種咪唑化合物以及(C)至少一種馬來酰亞胺化合物。所述環(huán)氧樹脂組合物提供了對半導(dǎo)體芯片表面具有優(yōu)異的粘合性并且具有優(yōu)異的抗?jié)裥缘慕?jīng)固化的材料。
【專利說明】用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物、使用其的半導(dǎo)體器件以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請要求2011年7月29日提交的美國非臨時(shí)專利申請第13 / 193，822號的權(quán)益。
[0002]本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物、使用其的半導(dǎo)體器件以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]電子產(chǎn)業(yè)持續(xù)數(shù)十年不斷減小集成電路部件的尺寸大小。同時(shí)，集成電路中的晶體管和與半導(dǎo)體芯片(semiconductor chip)(也被稱為半導(dǎo)體芯片(semiconductor die))的電連接兩者的尺寸大小也都已減小。晶體管大小的減小使得能夠?qū)⒏喙δ苄哉现羻我恍酒?。更多的芯片功能性提供了在現(xiàn)代電子器件諸如可以播放音樂、播放視頻、捕捉圖像及使用各種無線協(xié)議通訊的智能手機(jī)中所發(fā)現(xiàn)的多功能性。
[0004]更多功能性同樣要求更多的與半導(dǎo)體芯片及與其中包含其的封裝件的電連接。半導(dǎo)體通常以封裝件形式提供，其出售給將封裝件安置在它們的印刷電路板(PCB)上的原始設(shè)備制造商(OME)客戶?？蛇x地，將不帶封裝件的半導(dǎo)體芯片直接安置在PCB上。后者因?yàn)槠湓谠黾与娺B接及降低成 本方面的優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注。
[0005]為了提供半導(dǎo)體芯片與其上放置芯片的襯底之間的機(jī)械強(qiáng)化，通常放置下填充材料(underfill material)。用于現(xiàn)有下填充的液體環(huán)氧樹脂組合物包括環(huán)氧樹脂并且其可以包括其他組分諸如二氧化硅填料、硅烷偶聯(lián)劑和氟化的或有機(jī)硅消泡劑。在用液體環(huán)氧樹脂組合物填充半導(dǎo)體芯片和其上放置所述芯片的襯底之間的空間后，將其固化。
[0006]近年來，已提出了對半導(dǎo)體芯片表面具有優(yōu)異的粘合性的液體環(huán)氧樹脂組合物(例如，參見專利文獻(xiàn)I和2)。
[0007]對于安置半導(dǎo)體元件等的方法，已進(jìn)行包括以下的方法:先將環(huán)氧樹脂組合物施加至襯底上，然后在相對較低的溫度下加熱以使所述環(huán)氧樹脂組合物呈無流動(dòng)性狀態(tài)(SP，B-階段化)，在其上安置半導(dǎo)體元件(即，接合)以及完全地固化所述環(huán)氧樹脂組合物(即，后固化)。
[0008]以用列表
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010][專利文獻(xiàn)I]JP-A-2010_280804(未審查專利公開)
[0011][專利文獻(xiàn)2]JP-A-2010-77234(未審查專利公開)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的問題
[0013]如上所述，半導(dǎo)體芯片被用于便攜式電子裝置諸如智能手機(jī)中。然而，該便攜式電子裝置不會(huì)總是受到如靈敏的電子器件般的對待，預(yù)期它們可能被摔落、濫用或經(jīng)受機(jī)械沖擊。此外，可能在非常差的環(huán)境條件諸如熱及潮濕條件中使用它們。面對這些背景，就用于下填充的環(huán)氧樹脂組合物而言，要求其經(jīng)固化的材料對半導(dǎo)體芯片表面具有優(yōu)異的粘合性并且具有優(yōu)異的抗?jié)裥浴?br> [0014]面對如上文所述的改進(jìn)電子器件功能性的背景，對用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物的要求程度已增加。本發(fā)明的目的是提供用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物、通過液體環(huán)氧樹脂封裝的半導(dǎo)體器件以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述環(huán)氧樹脂組合物可以提供對半導(dǎo)體芯片表面具有優(yōu)異的粘合性并且具有優(yōu)異的抗?jié)裥缘慕?jīng)固化的材料。
[0015]解決問題的手段
[0016]作為精心實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述目的可以通過由將咪唑化合物和馬來酰亞胺化合物與環(huán)氧樹脂混合而制備的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物來實(shí)現(xiàn)。
[0017]在包括環(huán)氧樹脂和咪唑化合物的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物中，咪唑化合物作為環(huán)氧樹脂的固化催化劑起作用，還作用在半導(dǎo)體芯片表面上，改進(jìn)所述表面與樹脂組合物的經(jīng)固化的材料之間的粘合性。認(rèn)為以下是作用機(jī)制，雖然作用機(jī)制并非必然確定(參見以下方案I)。
[0018]-半導(dǎo)體芯片在其表面上通常具有聚酰亞胺鈍化涂層等。
[0019]-當(dāng)咪唑化合物存在時(shí)，咪唑化合物的氮原子進(jìn)攻酰亞胺環(huán)的羰基部分并打開酰亞胺環(huán)。[0020]-同時(shí)，咪唑化合物的氮原子與打開的酰亞胺環(huán)的羰基部分的碳原子形成鍵。該碳原子與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，消除咪唑化合物，此后在環(huán)氧樹脂與聚酰亞胺鈍化涂層之間形成鍵。
[0021]-該鍵影響半導(dǎo)體芯片表面與經(jīng)固化的材料之間的粘合性。
[0022]方案I
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物，包括: (A)至少一種環(huán)氧樹脂， (B)至少一種咪唑化合物，以及 (C)至少一種馬來酰亞胺化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物，其中按100重量份的所述環(huán)氧樹脂(A)計(jì)，所述咪唑化合物(B)的量為0.01重量份至10重量份，所述馬來酰亞胺化合物(C)的量為0.1重量份至16重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物，其中所述馬來酰亞胺化合物(C)是選自單馬來酰亞胺化合物和雙馬來酰亞胺化合物的至少一種化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物，還包括選自酚醛樹脂和酸酐的至少一種固化劑(D)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物，還包括至少一種無機(jī)填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物，在25°C的粘度為 0.1Pa.S 至 150Pa.S。
7.一種包括襯底和半導(dǎo)體的倒裝芯片半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體通過如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹脂組合物固定于所述襯底。
8.一種組裝件，包括: 襯底； 半導(dǎo)體芯片；以及 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的液體環(huán)氧樹脂組合物的經(jīng)固化的材料，所述經(jīng)固化的材料位于所述襯底和所述半導(dǎo)體芯片之間，使得所述半導(dǎo)體芯片固定于所述襯底。
9.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括: 在襯底與半導(dǎo)體芯片之間注射根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹脂組合物；以及 熱固化所述環(huán)氧樹脂組合物。
10.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括: 將根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹脂組合物施加至襯底； 進(jìn)行所述環(huán)氧樹脂組合物的B-階段化； 將其他半導(dǎo)體元件或襯底放置在具有施加有所述環(huán)氧樹脂組合物的表面的所述襯底上，所述表面作為粘合表面；以及熱固化所述環(huán)氧樹脂組合物。
11.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括: 將根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹脂組合物施加至晶片； 進(jìn)行所述環(huán)氧樹脂組合物的B-階段化； 進(jìn)行所述晶片的切割以單切成半導(dǎo)體芯片； 將所述經(jīng)單切的半導(dǎo)體芯片放置在具有施加有所述環(huán)氧樹脂組合物的表面的其他半導(dǎo)體元件或襯底上，所述表面作為粘合表面；以及熱固化所述環(huán)氧樹脂組合物。
【文檔編號】C08G59/40GK103717634SQ201280037557
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】帕維爾·丘巴羅, 鈴木理, 佐藤敏行, 山田和義, 松村香織, 小畠直貴 申請人:納美仕有限公司