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半導(dǎo)體密封用樹脂組合物、半導(dǎo)體裝置和結(jié)構(gòu)體的制作方法

文檔序號:12070418閱讀:469來源:國知局
半導(dǎo)體密封用樹脂組合物、半導(dǎo)體裝置和結(jié)構(gòu)體的制作方法

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體密封用樹脂組合物、半導(dǎo)體裝置和結(jié)構(gòu)體。



背景技術(shù):

半導(dǎo)體裝置例如通過使用密封用樹脂組合物將搭載在基板上的半導(dǎo)體元件密封成型而形成。作為關(guān)于密封這種半導(dǎo)體裝置的樹脂組合物的技術(shù),已知使密封用樹脂組合物中包含方英石的技術(shù)(參考專利文獻(xiàn)1、2)。

即,專利文獻(xiàn)1中,為了賦予作為固化后的密封樹脂的導(dǎo)熱性和低吸水性的目的,并且,專利文獻(xiàn)2中,為了賦予作為固化后的密封樹脂的耐痕跡性或耐濕特性的目的,在樹脂組合物中配合方英石。

專利文獻(xiàn)1、2中,作為將方英石應(yīng)用于密封用樹脂組合物的理由,可以如下考慮。即,方英石因其特異的結(jié)晶結(jié)構(gòu),尤其在加熱時(shí)發(fā)揮顯著的膨脹特性。因此,可以認(rèn)為在熱固化時(shí),該方英石顯著地膨脹,使固化物具有剛性,可以實(shí)現(xiàn)上述特性。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-302506號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2:日本特開2013-112710號公報(bào)



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

發(fā)明所要解決的課題

然而,本發(fā)明的發(fā)明人深入研究,其結(jié)果得知以下情況。

即,近年來,半導(dǎo)體裝置的薄型化的要求逐漸提高,但在對這種薄型的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用如上述專利文獻(xiàn)1、2所記載的包含方英石的密封用樹脂組合物時(shí),有密封樹脂過度帶有剛性而加熱時(shí)的線膨脹系數(shù)變低的傾向。結(jié)果得知,產(chǎn)生與基板的熱膨脹系數(shù)的差,作為半導(dǎo)體裝置整體有可能產(chǎn)生翹曲。

因此,本發(fā)明的課題在于提供一種半導(dǎo)體密封用樹脂組合物,其即便包含方英石,也可以抑制作為所獲得的半導(dǎo)體裝置的翹曲。

用于解決課題的方法

根據(jù)本發(fā)明,提供一種半導(dǎo)體密封用樹脂組合物,其含有(A)環(huán)氧樹脂、(B)固化劑和(C)無機(jī)填充材料,其中,上述(C)無機(jī)填充材料包含方英石,以175℃、3分鐘對上述半導(dǎo)體密封用樹脂組合物進(jìn)行熱處理后,以175℃、4小時(shí)進(jìn)行熱處理而獲得的固化物在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)的線膨脹系數(shù)α2為70ppm/K以上200ppm/K以下,上述固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為100℃以上260℃以下。

并且,根據(jù)本發(fā)明,提供一種半導(dǎo)體裝置,其具備:基材;半導(dǎo)體元件,其搭載于上述基材的一表面上;和密封樹脂,其由上述半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的固化物構(gòu)成且將上述半導(dǎo)體元件和上述基材中的上述一表面密封。

并且,根據(jù)本發(fā)明,提供一種結(jié)構(gòu)體,其具備:基材;多個(gè)半導(dǎo)體元件,其搭載在上述基材的一表面上;和密封樹脂,其由上述半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的固化物構(gòu)成且將上述半導(dǎo)體元件和上述基材中的上述一表面密封。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物,能夠抑制作為所獲得的半導(dǎo)體裝置的翹曲。

附圖說明

上述目的及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過以下所述的優(yōu)選的實(shí)施方式、及其所附帶的以下附圖而變得進(jìn)一步明確。

圖1為表示半導(dǎo)體裝置的一例的剖視圖。

圖2為表示結(jié)構(gòu)體的一例的剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下,使用適當(dāng)附圖對實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外,所有附圖中,對相同構(gòu)成要件附加相同符號,并適當(dāng)省略說明。

[半導(dǎo)體密封用樹脂組合物]

首先,對半導(dǎo)體密封用樹脂組合物進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物用于形成將搭載在基材上的半導(dǎo)體元件密封的密封樹脂。使用半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的密封成型并無特別限定,例如可以通過轉(zhuǎn)移成型法或壓縮成型法而進(jìn)行。基材是例如內(nèi)插板(interposer)等有機(jī)基板。并且,半導(dǎo)體元件通過引線接合或倒裝芯片連接等與基材電連接。

作為通過使用半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的密封成型將半導(dǎo)體元件密封而獲得的半導(dǎo)體裝置,并無特別限定,例如可以列舉:QFP(Quad Flat Package:四方扁平封裝)、SOP(Small Outline Package:小外形封裝)、BGA(Ball Grid Array:球柵陣列)、CSP(Chip Size Package:芯片規(guī)模封裝)、QFN(Quad Flat Non-leaded Package:方形扁平無引腳封裝)、SON(Small Outline Non-leaded Package:超小型無引腳封裝)、LF-BGA(Lead Flame BGA:引線框架BGA)。并且,關(guān)于BGA或CSP,也可以為半導(dǎo)體元件的上表面從密封樹脂露出的暴露(exposed)型的封裝。并且,本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物也與通過近年來大量應(yīng)用于它們的封裝的成型的MAP(Mold Array Package:模塑陣列封裝)成型而形成的結(jié)構(gòu)體有關(guān)。此時(shí),通過使用半導(dǎo)體密封用樹脂組合物將搭載在基材上的多個(gè)半導(dǎo)體元件一并密封,而獲得上述結(jié)構(gòu)體。另外,抑制本實(shí)施方式中半導(dǎo)體裝置的翹曲的效果,在BGA或CSP中,在密封樹脂厚度薄于基板厚度的類型的BGA或CSP、半導(dǎo)體元件的上表面從密封樹脂露出的暴露型的BGA或CSP等的抑制密封樹脂因基板的膨脹收縮而導(dǎo)致變形的力未充分達(dá)到的封裝中,也尤其顯著。

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物例如可以用作模具底部填充(mold underfill)材料。模具底部填充材料為一并進(jìn)行配置在基板上的半導(dǎo)體元件的密封和基板與半導(dǎo)體元件之間的間隙的填充的材料。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)減少制造半導(dǎo)體裝置的工時(shí)。并且,本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物也可以填充在基板與半導(dǎo)體元件之間,故也可以更有效地抑制半導(dǎo)體裝置的翹曲。

本實(shí)施方式中,作為使用半導(dǎo)體密封用樹脂組合物所形成的半導(dǎo)體裝置的一例,可以列舉在有機(jī)基板的一表面上搭載半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體封裝。此時(shí),有機(jī)基板中的上述一表面和半導(dǎo)體元件被半導(dǎo)體密封用樹脂組合物密封。即,成為單面密封型的封裝。并且,在有機(jī)基板的與上述一表面相反的另一表面,例如形成多個(gè)焊球作為外部連接端子。另外,這種半導(dǎo)體封裝中,半導(dǎo)體元件的上表面可以由密封樹脂密封,也可以從密封樹脂露出。

這種半導(dǎo)體封裝中,例如將密封樹脂的厚度優(yōu)選設(shè)為0.4mm以下,更優(yōu)選設(shè)為0.3mm以下。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體封裝的薄型化。并且,即便為這種薄型的半導(dǎo)體封裝,通過使用本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物,也可以抑制封裝翹曲的產(chǎn)生。在此,密封樹脂的厚度是指有機(jī)基板的上述一表面的法線方向上將上述一表面作為基準(zhǔn)的密封樹脂的厚度。并且,本實(shí)施方式中,例如可以將密封樹脂的厚度設(shè)為有機(jī)基板的厚度以下。由此,可以更有效地薄型化半導(dǎo)體封裝。

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物例如為粉粒體或錠(Tablet)狀。由此,可以使用轉(zhuǎn)移成型法或壓縮成型法等進(jìn)行密封成型。半導(dǎo)體密封用樹脂組合物為粉粒體是指為粉末狀或顆粒狀的任一種的情況。并且,半導(dǎo)體密封用樹脂組合物為錠狀是指使半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的粉碎物成型為錠形狀的情況。在此,半導(dǎo)體密封用樹脂組合物可以設(shè)為例如經(jīng)B階段的錠狀。

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物具備以下特性。

即,將本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物以175℃、3分鐘進(jìn)行熱處理后,以175℃、4小時(shí)進(jìn)行熱處理而獲得的固化物在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)的線膨脹系數(shù)α2為70ppm/K以上200ppm/K以下。

如上所述,近來尤其關(guān)于薄型的半導(dǎo)體裝置,對抑制翹曲產(chǎn)生的要求逐漸提高。并且,從擴(kuò)大半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用范圍的觀點(diǎn)考慮,抑制加熱時(shí)的翹曲的要求也高。

對這種要求,本發(fā)明的發(fā)明人深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn):關(guān)于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的固化物,通過將上述線膨脹系數(shù)α2調(diào)整為上述特定的范圍,能夠緩和與搭載半導(dǎo)體元件的基板的熱膨脹系數(shù)的差,抑制作為半導(dǎo)體裝置整體的翹曲。

另外,作為該固化物的線膨脹系數(shù)α2的下限值,更優(yōu)選為75ppm/K以上。并且,作為上限值更優(yōu)選為180ppm/K以下,尤其優(yōu)選為150ppm/K以下。

通過設(shè)定這種數(shù)值范圍,更難產(chǎn)生翹曲。

并且,作為通過將本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物以175℃、3分鐘進(jìn)行熱處理后,以175℃、4小時(shí)進(jìn)行熱處理而獲得的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的下限值,為100℃以上,優(yōu)選為110℃以上,更優(yōu)選為115℃以上,進(jìn)一步優(yōu)選為120℃以上,尤其優(yōu)選為125℃以上。通過將玻璃化轉(zhuǎn)變溫度設(shè)為上述溫度以上,即便在加熱時(shí)也可以將半導(dǎo)體元件穩(wěn)定地密封。

并且,本實(shí)施方式的該固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的上限值為260℃以下,并且,也可以設(shè)為240℃以下。

另外,關(guān)于下述固化物的線膨脹系數(shù)α1、α2和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,例如可以使用熱機(jī)械分析裝置(精工電子工業(yè)株式會社制造、TMA100),在測定溫度范圍0℃~320℃、升溫速度5℃/分鐘的條件下進(jìn)行測定。

并且,作為本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物,優(yōu)選具備以下特性。

即,關(guān)于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物,例如通過以175℃、3分鐘進(jìn)行熱處理后,以175℃、4小時(shí)進(jìn)行熱處理而獲得的固化物在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)的線膨脹系數(shù)α1優(yōu)選為10ppm/K以上40ppm/K以下,更優(yōu)選為15ppm/K以上30ppm/K以下。由此,也可以在相對低溫條件下抑制由基板與密封樹脂的線膨脹系數(shù)的差引起的半導(dǎo)體封裝的翹曲的產(chǎn)生。

并且,通過將本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物以175℃、3分鐘進(jìn)行熱處理后,以175℃、4小時(shí)進(jìn)行熱處理而獲得的固化物在260℃時(shí)的彎曲彈性模量E(260)優(yōu)選為100MPa以上。通過將在260℃時(shí)的彎曲彈性模量E(260)設(shè)為該數(shù)值以上,能夠穩(wěn)定地控制半導(dǎo)體裝置的翹曲。

另外,在260℃時(shí)的彎曲彈性模量E(260)的上限值并無特別限制,但例如為1GPa以下,優(yōu)選為800MPa以下,更優(yōu)選為600MPa以下。通過設(shè)為這種數(shù)值以下,能夠賦予作為密封樹脂的適度的柔軟性,能夠有效地緩和來自外部的應(yīng)力或熱應(yīng)力,提高回焊時(shí)的耐焊可靠性等。

并且,本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物例如以175℃、3分鐘進(jìn)行熱處理后,以175℃、4小時(shí)進(jìn)行熱處理而獲得的固化物在25℃時(shí)的彎曲彈性模量E(25)優(yōu)選為1.0GPa以上,更優(yōu)選為3.0GPa以上,尤其優(yōu)選為5.0GPa以上。通過將在25℃時(shí)的彎曲彈性模量E(25)設(shè)為上述下限值以上,可以更有效地抑制室溫下的半導(dǎo)體裝置的翹曲。

另一方面,固化物在25℃時(shí)的彎曲彈性模量E(25)并無特別限定,但優(yōu)選為40GPa以下,更優(yōu)選為30GPa以下,尤其優(yōu)選為20GPa以下。通過將固化物在25℃時(shí)的彎曲彈性模量E(25)設(shè)為上述上限值以下,可以有效地緩和來自外部的應(yīng)力,實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的可靠性的提高。

另外,在260℃和25℃時(shí)的彎曲彈性模量的測定可以依據(jù)JIS K6911而進(jìn)行。

并且,本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物以175℃、3分鐘進(jìn)行熱處理時(shí)的收縮率S1優(yōu)選為0.5%以上,并且,更優(yōu)選設(shè)為0.6%以上。并且,作為該收縮率S1的上限值,優(yōu)選為2.0%以下,更優(yōu)選為1.5%以下。

通過這種方式將半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的成型時(shí)的收縮率設(shè)為特定的范圍,可以取得有機(jī)基板等基材的收縮量與樹脂組合物的固化時(shí)的收縮量的匹配,穩(wěn)定為半導(dǎo)體封裝的翹曲被抑制的形狀。

上述收縮率S1例如可以如下進(jìn)行測定。首先,使用轉(zhuǎn)移成型機(jī),在模具溫度175℃、成型壓力9.8MPa、固化時(shí)間3分鐘的條件下將半導(dǎo)體密封用樹脂組合物在模腔內(nèi)注入成型,制作圓盤狀的試驗(yàn)片。接著,將該試驗(yàn)片冷卻至25℃。在此,根據(jù)在175℃時(shí)的模腔的內(nèi)徑尺寸和在25℃時(shí)的試驗(yàn)片的外徑尺寸,如下計(jì)算出收縮率S1(%)。

S1={(在175℃時(shí)的模腔的內(nèi)徑尺寸)-(在25℃時(shí)的試驗(yàn)片的外徑尺寸)}/(在175℃時(shí)的模腔的內(nèi)徑尺寸)×100

接著,對本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的組成進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物含有(A)環(huán)氧樹脂、(B)固化劑和(C)無機(jī)填充材料,(C)無機(jī)填充材料包含方英石。

[(A)環(huán)氧樹脂]

作為本實(shí)施方式的(A)環(huán)氧樹脂,可以使用在1個(gè)分子內(nèi)具有2個(gè)以上環(huán)氧基的全部單體、低聚物、聚合物,其分子量或分子結(jié)構(gòu)并無特別限定。本實(shí)施方式中,作為(A)環(huán)氧樹脂,尤其優(yōu)選為采用非鹵化環(huán)氧樹脂。

本實(shí)施方式中,(A)環(huán)氧樹脂為包含選自例如聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂;雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、四甲基雙酚F型環(huán)氧樹脂等雙酚型環(huán)氧樹脂;茋型環(huán)氧樹脂;苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂等酚醛清漆型環(huán)氧樹脂;三苯酚甲烷型環(huán)氧樹脂、烷基改性三苯酚甲烷型環(huán)氧樹脂等多官能環(huán)氧樹脂;具有亞苯基骨架的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂、具有亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂等苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂;二羥基萘型環(huán)氧樹脂、使二羥基萘的二聚物縮水甘油醚化而獲得的環(huán)氧樹脂等萘酚型環(huán)氧樹脂;三縮水甘油基異氰尿酸酯、單烯丙基二縮水甘油基異氰尿酸酯等含三嗪核的環(huán)氧樹脂;二環(huán)戊二烯改性酚型環(huán)氧樹脂等橋環(huán)狀烴化合物改性酚型環(huán)氧樹脂的一種或兩種以上的環(huán)氧樹脂。

它們當(dāng)中,從提高耐濕可靠性和成型性的平衡的觀點(diǎn)考慮,更優(yōu)選含有雙酚型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂和三苯酚甲烷型環(huán)氧樹脂中的至少一種。并且,從抑制半導(dǎo)體裝置的翹曲的觀點(diǎn)考慮,尤其優(yōu)選含有苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂和酚醛清漆型環(huán)氧樹脂中的至少一種。為了進(jìn)一步提高流動性,尤其優(yōu)選聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂,為了控制高溫的彈性模量,尤其優(yōu)選為苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂。

作為(A)環(huán)氧樹脂,例如可以使用含有選自由下述式(1)所表示的環(huán)氧樹脂、下述式(2)所表示的環(huán)氧樹脂、下述式(3)所表示的環(huán)氧樹脂、下述式(4)所表示的環(huán)氧樹脂和下述式(5)所表示的環(huán)氧樹脂中的至少一種的環(huán)氧樹脂。它們當(dāng)中,可以列舉包含選自下述式(1)所表示的環(huán)氧樹脂和下述式(4)所表示的環(huán)氧樹脂中的一種以上作為更優(yōu)選方式之一。

(式(1)中,Ar1表示亞苯基或亞萘基,Ar1為亞萘基時(shí),縮水甘油醚基可以鍵合于α位、β位的任意位。Ar2表示亞苯基、亞聯(lián)苯基或亞萘基中的任意一個(gè)基團(tuán)。Ra和Rb分別獨(dú)立地表示碳原子數(shù)1~10的烴基。g為0~5的整數(shù),h為0~8的整數(shù)。n3表示聚合度,其平均值為1~3。)

(式(2)中,存在多個(gè)的Rc分別獨(dú)立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~4的烴基。n5表示聚合度,其平均值為0~4。)

(式(3)中,存在多個(gè)的Rd和Re分別獨(dú)立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~4的烴基。n6表示聚合度,其平均值為0~4。)

(式(4)中,存在多個(gè)的Rf分別獨(dú)立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~4的烴基。n7表示聚合度,其平均值為0~4。)

(式(5)中,存在多個(gè)的Rg分別獨(dú)立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~4的烴基。n8表示聚合度,其平均值為0~4。)

關(guān)于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物中的(A)環(huán)氧樹脂的含量,相對于樹脂組合物整體,優(yōu)選為8重量%以上,更優(yōu)選為10重量%以上,尤其優(yōu)選設(shè)為15重量%以上。通過將(A)環(huán)氧樹脂的含量設(shè)為上述下限值以上,能夠提高密封用樹脂組合物的流動性,而實(shí)現(xiàn)成型性的進(jìn)一步提高。

另一方面,關(guān)于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物中的(A)環(huán)氧樹脂的含量,相對于樹脂組合物整體,優(yōu)選為50重量%以下,更優(yōu)選為40重量%以下。通過將(A)環(huán)氧樹脂的含量設(shè)為上述上限值以下,對于具備使用密封用樹脂組合物所形成的密封樹脂的半導(dǎo)體裝置,能夠提高耐濕可靠性和耐回焊性。

[(B)固化劑]

本實(shí)施方式的(B)固化劑若為通常用于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的固化劑,則并無特別限制,例如可以列舉:酚系固化劑、胺系固化劑、酸酐系固化劑、硫醇系固化劑。它們當(dāng)中,從耐燃性、耐濕性、電特性、固化性、保存穩(wěn)定性等的平衡方面考慮,優(yōu)選為酚系固化劑。

<酚系固化劑>

作為酚系固化劑,若為通常用于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的固化劑,則并無特別限制,例如可以列舉:以苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂為代表的使苯酚、甲酚、間苯二酚、鄰苯二酚、雙酚A、雙酚F、苯基苯酚、氨基苯酚、α-萘酚、β-萘酚、二羥基萘等酚類與甲醛或酮類在酸性催化劑下縮合或共縮合而獲得的酚醛清漆樹脂、由上述酚類與二甲氧基對二甲苯或雙(甲氧基甲基)聯(lián)苯合成的具有亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基樹脂、具有亞苯基骨架的苯酚芳烷基樹脂等苯酚芳烷基樹脂、具有三苯酚甲烷骨架的酚醛樹脂等,它們可以單獨(dú)使用,也可以組合兩種以上使用。

<胺系固化劑>

作為胺系固化劑,可以列舉:二亞乙基三胺(DETA)或三亞乙基四胺(TETA)和間苯二甲胺(MXDA)等脂肪族多胺、二氨基二苯甲烷(DDM)、間苯二胺(MPDA)和二氨基二苯砜(DDS)等芳香族多胺、以及包括雙氰胺(DICY)、有機(jī)酸二酰肼等的多胺化合物等,它們可以單獨(dú)使用,也可以組合兩種以上使用。

<酸酐系固化劑>

作為酸酐系固化劑,可以列舉:六氫鄰苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氫鄰苯二甲酸酐(MTHPA)和馬來酸酐等脂環(huán)族酸酐、偏苯三酸酐(TMA)、均苯四甲酸酐(PMDA)和二苯甲酮四羧酸(BTDA)、鄰苯二甲酸酐等芳香族酸酐等,它們可以單獨(dú)使用,也可以組合兩種以上使用。

<硫醇系固化劑>

作為硫醇系固化劑,可以列舉:三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基乙烷三(3-巰基丁酸酯)等,它們可以單獨(dú)使用,也可以組合兩種以上使用。

<其他固化劑>

作為其他固化劑,可以列舉:異氰酸酯預(yù)聚物、封端異氰酸酯等異氰酸酯化合物、含羧酸的聚酯樹脂等有機(jī)酸類等,它們可以單獨(dú)使用,也可以組合兩種以上使用。

并且,也可以將上述中不同系的固化劑的兩種以上組合使用。

(B)固化劑為酚系固化劑時(shí),(A)環(huán)氧樹脂與(B)固化劑的當(dāng)量比、即環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基摩爾數(shù)/酚系固化劑中的酚性羥基摩爾數(shù)的比并無特別限制,為了獲得成型性和耐回焊性優(yōu)異的環(huán)氧樹脂組合物,優(yōu)選為0.5以上2以下的范圍,更優(yōu)選為0.6以上1.8以下的范圍,最優(yōu)選為0.8以上1.5以下的范圍。

[(C)無機(jī)填充材料]

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物含有(C)無機(jī)填充材料,該(C)無機(jī)填充材料的至少一部分中包含方英石。

關(guān)于可以用于本實(shí)施方式的方英石,形狀并無特別限制,可以使用球狀的方英石、破碎狀的方英石中的任意種。

其中,優(yōu)選使用平均粒徑為20μm以下的方英石,更優(yōu)選使用平均粒徑為15μm以下的方英石。

通過使用這種粒徑的方英石,可以使方英石均勻地分散在樹脂組合物整體,可以有效地賦予作為樹脂固化物的導(dǎo)熱性、耐吸濕性。

另外,本說明書中,“平均粒徑”是指體積50%平均粒徑(D50),例如,可以使用(株)島津制作所制造的激光衍射散射式粒度分布計(jì)SALD-7000進(jìn)行測定。

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物中的方英石的含量,相對于樹脂組合物整體,優(yōu)選為5重量%以上,更優(yōu)選為10重量%以上,尤其優(yōu)選設(shè)為12重量%以上。通過將方英石的含量設(shè)為上述下限值以上,可以進(jìn)一步提高具備使用樹脂組合物而形成的密封樹脂的半導(dǎo)體裝置的耐熱性、耐吸濕性。

另一方面,關(guān)于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物中的方英石的含量,相對于樹脂組合物整體,優(yōu)選為60重量%以下,更優(yōu)選為50重量%以下。通過將方英石的含量設(shè)為上述上限值以下,可以確保密封用樹脂組合物的高流動性。

并且,本實(shí)施方式中,作為(C)無機(jī)填充材料的構(gòu)成材料,可以并用方英石以外的其他無機(jī)填充材料。可以并用的無機(jī)填充材料的種類并無特別限定,例如可以列舉:熔融二氧化硅、結(jié)晶二氧化硅、微粉二氧化硅等二氧化硅、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬酸鋅等,可以使用它們當(dāng)中任意一種以上。它們當(dāng)中,從通用性優(yōu)異的觀點(diǎn)考慮,更優(yōu)選使用二氧化硅。并且,作為(C)無機(jī)填充材料,包含氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬酸鋅等可賦予難燃性的成分也可以稱為優(yōu)選方式。

并用二氧化硅作為(C)無機(jī)填充材料時(shí),例如可以將不同平均粒徑(D50)的球狀二氧化硅并用兩種以上。由此,可以使固化物的線膨脹系數(shù)α1、α2、在25℃時(shí)的彎曲彈性模量E(25)、在260℃時(shí)的彎曲彈性模量E(260)、收縮率S1等的調(diào)整進(jìn)一步容易。因此,也可以有助于抑制半導(dǎo)體裝置的翹曲。

并且,本實(shí)施方式中,作為二氧化硅,從提高半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的填充性的觀點(diǎn)、和抑制半導(dǎo)體裝置的翹曲的觀點(diǎn)考慮,可以列舉包含平均粒徑1μm以下的微粉二氧化硅作為優(yōu)選方式之一。

(C)無機(jī)填充劑整體的含量相對于樹脂組合物整體,優(yōu)選為30重量%以上,更優(yōu)選為45重量%以上,尤其優(yōu)選為50重量%以上。通過將(C)無機(jī)填充材料的含量設(shè)為上述下限值以上,可以提高使用半導(dǎo)體密封用樹脂組合物而形成的密封樹脂的低吸濕性和低熱膨脹性,能夠更有效地提高耐濕可靠性和耐回焊性。另一方面,(C)無機(jī)填充材料的含量相對于樹脂組合物整體,優(yōu)選為88重量%以下,更優(yōu)選設(shè)為85重量%以下,尤其優(yōu)選設(shè)為82重量%以下。通過將(C)無機(jī)填充材料的含量設(shè)為上述上限值以下,可以抑制半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的流動性的降低所伴隨的成型性的降低、以及起因于高粘度化的接合線(bondingwire)偏移等。另外,關(guān)于(C)無機(jī)填充材料的上述上限值,并不限定于上述,可以根據(jù)有機(jī)基板的線膨脹系數(shù)等物性或厚度等而適當(dāng)選擇。從這種觀點(diǎn)考慮,(C)無機(jī)填充材料的含量根據(jù)有機(jī)基板的種類可以設(shè)為80重量%以下,或可以設(shè)為70重量%以下。

并且,通過將(C)無機(jī)填充材料整體的含量控制在這種范圍,更容易將固化物的線膨脹系數(shù)α1、α2、在25℃時(shí)的彎曲彈性模量E(25)、和在260℃時(shí)的彎曲彈性模量E(260)、收縮率S1等物性值設(shè)為所需的范圍。因此,也可以有助于抑制半導(dǎo)體裝置的翹曲。

[(D)固化促進(jìn)劑]

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物還可以包含例如(D)固化促進(jìn)劑。(D)固化促進(jìn)劑只要是促進(jìn)(A)環(huán)氧樹脂與(B)固化劑的交聯(lián)反應(yīng)的固化促進(jìn)劑即可,可以使用用于通常的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的固化促進(jìn)劑。

本實(shí)施方式中,關(guān)于(D)固化促進(jìn)劑,例如可以包含選自有機(jī)膦、四取代鏻化合物、磷酸甜菜堿(phosphobetaine)化合物、膦化合物與醌化合物的加合物、鏻化合物與硅烷化合物的加合物等含磷原子化合物;1,8-二氮雜雙環(huán)(5,4,0)十一碳烯-7、芐基二甲基胺、2-甲基咪唑等所例示的脒或叔胺、上述脒或胺的季鹽等含氮原子化合物中的一種或兩種以上。它們當(dāng)中,從提高固化性的觀點(diǎn)考慮,更優(yōu)選包含含磷原子化合物。并且,從提高成型性與固化性的平衡的觀點(diǎn)考慮,更優(yōu)選包含四取代鏻化合物、磷酸甜菜堿化合物、膦化合物與醌化合物的加合物、鏻化合物與硅烷化合物的加合物等具有潛伏性的化合物。

作為可以用于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的有機(jī)膦,例如可以列舉:乙基膦、苯基膦等伯膦;二甲基膦、二苯基膦等仲膦;三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三苯基膦等叔膦。

作為可以用于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的四取代鏻化合物,例如可以列舉下述通式(6)所表示的化合物等。

(上述通式(6)中,P表示磷原子。R4、R5、R6和R7表示芳香族基團(tuán)或烷基。A表示在芳香環(huán)上具有至少一個(gè)選自羥基、羧基、硫醇基中的任一官能團(tuán)的芳香族有機(jī)酸的陰離子。AH表示在芳香環(huán)上具有至少一個(gè)選自羥基、羧基、硫醇基中的任一官能團(tuán)的芳香族有機(jī)酸。x、y為1~3的數(shù),z為0~3的數(shù),且x=y(tǒng)。)

通式(6)所表示的化合物例如可以通過如下方式獲得,但并不限定于此。首先,使四取代鏻鹵化物、芳香族有機(jī)酸和堿混合到有機(jī)溶劑中,均勻地混合,使該溶液體系內(nèi)產(chǎn)生芳香族有機(jī)酸陰離子。接著,若添加水,即可使通式(6)所表示的化合物沉淀。在通式(6)所表示的化合物中,優(yōu)選與磷原子鍵合的R4、R5、R6和R7為苯基,且AH為在芳香環(huán)上具有羥基的化合物、即酚類,且A為該酚類的陰離子。作為上述酚類,例示有苯酚、甲酚、間苯二酚、鄰苯二酚等單環(huán)式酚類、萘酚、二羥基萘、蒽二酚等縮合多環(huán)式酚類、雙酚A、雙酚F、雙酚S等雙酚類、苯基苯酚、聯(lián)苯酚等多環(huán)式酚類等。

作為可以用于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的磷酸甜菜堿化合物,例如可以列舉下述通式(7)所表示的化合物等。

(上述通式(7)中,P表示磷原子。R8表示碳原子數(shù)1~3的烷基,R9表示羥基。f為0~5的數(shù),g為0~3的數(shù)。)

通式(7)所表示的化合物,例如可以如下獲得。經(jīng)過如下工序而得到:首先,使作為叔膦的三芳香族取代膦與重氮鎓鹽接觸,使三芳香族取代膦與重氮鎓鹽所具有的重氮鎓基進(jìn)行取代。但并不限定于此。

作為可以用于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的膦化合物與醌化合物的加合物,例如可以列舉下述通式(8)所表示的化合物等。

(在上述通式(8)中,P表示磷原子。R10、R11和R12表示碳原子數(shù)1~12的烷基或碳原子數(shù)6~12的芳基,彼此可以相同也可以不同。R13、R14和R15表示氫原子或碳原子數(shù)1~12的烴基,彼此可以相同也可以不同,R14與R15也可以鍵合而成為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。)

作為用于膦化合物與醌化合物的加合物的膦化合物,例如優(yōu)選為三苯基膦、三(烷基苯基)膦、三(烷氧基苯基)膦、三萘基膦、三(芐基)膦等在芳香環(huán)上無取代或存在烷基、烷氧基等取代基的膦化合物,作為烷基、烷氧基等取代基,可以列舉具有碳原子數(shù)1~6的取代基。從容易獲得的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選為三苯基膦。

并且,作為用于膦化合物與醌化合物的加合物的醌化合物,可以列舉苯醌、蒽醌類,其中,從保存穩(wěn)定性方面考慮,優(yōu)選為對苯醌。

作為膦化合物與醌化合物的加合物的制造方法,可以通過使有機(jī)叔膦和苯醌類在可溶解兩者的溶劑中接觸、混合而獲得加合物。作為溶劑,優(yōu)選為丙酮、甲基乙基酮等酮類且對加合物的溶解性較低的溶劑。但并不限定于此。

通式(8)所表示的化合物中,從降低密封用樹脂組合物的固化物的熱時(shí)彈性模量方面考慮,優(yōu)選為與磷原子鍵合的R10、R11和R12為苯基,且R13、R14和R15為氫原子的化合物,即,使1,4-苯醌與三苯基膦加合而獲得的化合物。

作為可以用于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的鏻化合物與硅烷化合物的加合物,例如可以列舉下述通式(9)所表示的化合物等。

(上述通式(9)中,P表示磷原子,Si表示硅原子。R16、R17、R18和R19分別表示具有芳香環(huán)或雜環(huán)的有機(jī)基團(tuán)、或者脂肪族基團(tuán),彼此可以相同也可以不同。式中R20為與基團(tuán)Y2和Y3鍵合的有機(jī)基團(tuán)。式中R21為與基團(tuán)Y4和Y5鍵合的有機(jī)基團(tuán)。Y2和Y3表示給質(zhì)子基團(tuán)釋放出質(zhì)子而成的基團(tuán),同一分子內(nèi)的基團(tuán)Y2和Y3與硅原子鍵合而形成螯合結(jié)構(gòu)。Y4和Y5表示給質(zhì)子基團(tuán)釋放出質(zhì)子而成的基團(tuán),同一分子內(nèi)的基團(tuán)Y4和Y5與硅原子鍵合而形成螯合結(jié)構(gòu)。R20和R21彼此可以相同也可以不同,Y2、Y3、Y4和Y5彼此可以相同也可以不同。Z1為具有芳香環(huán)或雜環(huán)的有機(jī)基團(tuán)、或者脂肪族基團(tuán)。)

通式(9)中,作為R16、R17、R18和R19,例如可以列舉:苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、萘基、羥基萘基、芐基、甲基、乙基、正丁基、正辛基和環(huán)己基等,它們當(dāng)中,更優(yōu)選為苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、羥基萘基等具有烷基、烷氧基、羥基等取代基的芳香族基團(tuán)或無取代的芳香族基團(tuán)。

并且,通式(9)中,R20為與Y2和Y3鍵合的有機(jī)基團(tuán)。同樣地,R21為與基團(tuán)Y4和Y5鍵合的有機(jī)基團(tuán)。Y2和Y3為給質(zhì)子基團(tuán)釋放出質(zhì)子而成的基團(tuán),同一分子內(nèi)的基團(tuán)Y2和Y3與硅原子鍵合而形成螯合結(jié)構(gòu)。同樣地,Y4和Y5為給質(zhì)子基團(tuán)釋放出質(zhì)子而成的基團(tuán),同一分子內(nèi)的基團(tuán)Y4和Y5與硅原子鍵合而形成螯合結(jié)構(gòu)。基團(tuán)R20和R21彼此可以相同也可以不同,基團(tuán)Y2、Y3、Y4和Y5彼此可以相同也可以不同。這種通式(9)中的-Y2-R20-Y3-和Y4-R21-Y5-所表示的基團(tuán)為由給質(zhì)子體釋放出兩個(gè)質(zhì)子而成的基團(tuán)構(gòu)成的基團(tuán),作為給質(zhì)子體,優(yōu)選為在分子內(nèi)具有至少兩個(gè)羧基或羥基的有機(jī)酸,進(jìn)一步優(yōu)選為構(gòu)成芳香環(huán)的相鄰的碳上具有至少兩個(gè)羧基或羥基的芳香族化合物,更優(yōu)選為構(gòu)成芳香環(huán)的相鄰的碳上具有至少兩個(gè)羥基的芳香族化合物,例如可以列舉:鄰苯二酚、鄰苯三酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘、2,2'-聯(lián)苯酚、1,1'-聯(lián)-2-萘酚、水楊酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、氯冉酸、單寧酸、2-羥基芐基醇、1,2-環(huán)己二醇、1,2-丙二醇和甘油等,它們當(dāng)中,更優(yōu)選為鄰苯二酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘。

并且,通式(9)中的Z1表示具有芳香環(huán)或雜環(huán)的有機(jī)基團(tuán)或脂肪族基團(tuán),作為它們的具體例,可以列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、己基和辛基等脂肪族烴基;或苯基、芐基、萘基和聯(lián)苯基等芳香族烴基;縮水甘油氧基丙基、巰丙基、氨基丙基等縮水甘油氧基;具有巰基、氨基的烷基和乙烯基等反應(yīng)性取代基等,它們當(dāng)中,從熱穩(wěn)定性方面考慮,更優(yōu)選為甲基、乙基、苯基、萘基和聯(lián)苯基。

作為鏻化合物與硅烷化合物的加合物的制造方法,在已加入甲醇的燒瓶中添加苯基三甲氧基硅烷等硅烷化合物、2,3-二羥基萘等給質(zhì)子體,進(jìn)行溶解,接著在室溫?cái)嚢柘碌渭蛹状尖c-甲醇溶液。若進(jìn)一步在室溫?cái)嚢柘碌渭邮诡A(yù)先準(zhǔn)備的四苯基溴化鏻等四取代鏻鹵化物溶解在甲醇中而得到的溶液,則析出結(jié)晶。若將析出的結(jié)晶過濾、水洗、真空干燥,則可以獲得鏻化合物與硅烷化合物的加合物。但并不限定于此。

本實(shí)施方式中,(D)固化促進(jìn)劑的含量相對于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物整體,優(yōu)選為0.05重量%以上,更優(yōu)選為0.15重量%以上,尤其優(yōu)選為0.25重量%以上。通過將(D)固化促進(jìn)劑的含量設(shè)為上述下限值以上,可以有效地提高密封成型時(shí)的固化性。

另一方面,(D)固化促進(jìn)劑的含量相對于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物整體,優(yōu)選為2.0重量%以下,更優(yōu)選為1.5重量%以下。通過將(D)固化促進(jìn)劑的含量設(shè)為上述上限值以下,可以實(shí)現(xiàn)密封成型時(shí)的流動性的提高。

[(E)偶聯(lián)劑]

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物,例如可以包含(E)偶聯(lián)劑。作為(E)偶聯(lián)劑,例如可以使用環(huán)氧硅烷、巰基硅烷、氨基硅烷、烷基硅烷、脲基硅烷、乙烯基硅烷、甲基丙烯?;柰榈雀鞣N硅烷系化合物、鈦系化合物、鋁螯合物類、鋁/鋯系化合物等公知的偶聯(lián)劑。若例示它們,則可以列舉:乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-[雙(β-羥基乙基)]氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(β-氨基乙基)氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺、N-(二甲氧基甲基甲硅烷基異丙基)乙二胺、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基芐基氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基甲基二甲氧基硅烷、3-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺的水解物等硅烷系偶聯(lián)劑,異丙基三異硬脂?;佀狨ァ惐?二辛基焦磷酸酯)鈦酸酯、異丙基三(N-氨基乙基-氨基乙基)鈦酸酯、四辛基雙(二-十三烷基亞磷酸酯)鈦酸酯、四(2,2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)雙(二-十三烷基)亞磷酸酯鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)氧基乙酸酯鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)亞乙基鈦酸酯、異丙基三辛?;佀狨ァ惐谆;愑仓;佀狨ァ惐?十二烷基苯磺?;佀狨?、異丙基異硬脂?;;佀狨ァ惐?二辛基磷酸酯)鈦酸酯、異丙基三異丙苯基苯基鈦酸酯、四異丙基雙(二辛基亞磷酸酯)鈦酸酯等鈦酸酯系偶聯(lián)劑。它們可以單獨(dú)使用一種,也可以組合兩種以上使用。它們當(dāng)中,更優(yōu)選為環(huán)氧硅烷、巰基硅烷、氨基硅烷、烷基硅烷、脲基硅烷或乙烯基硅烷的硅烷系化合物。并且,從更有效地提高填充性和成型性的觀點(diǎn)考慮,尤其優(yōu)選使用苯基氨基丙基三甲氧基硅烷所代表的仲氨基硅烷。

(E)偶聯(lián)劑的含量相對于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物整體,優(yōu)選為0.1重量%以上,更優(yōu)選為0.15重量%以上。通過將(E)偶聯(lián)劑的含量設(shè)為上述下限值以上,能夠使(C)無機(jī)填充材料的分散性變得良好。另一方面,(E)偶聯(lián)劑的含量相對于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物整體,優(yōu)選為1重量%以下,更優(yōu)選為0.5重量%以下。通過將(E)偶聯(lián)劑的含量設(shè)為上述上限值以下,能夠提高密封成型時(shí)的樹脂組合物的流動性,能夠?qū)崿F(xiàn)填充性和成型性的提高。

[(F)其他成分]

在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物中,進(jìn)一步根據(jù)需要也可以適當(dāng)配合水滑石等離子捕捉劑;碳黑、鐵紅等著色劑;巴西棕櫚蠟等天然蠟、褐煤酸酯蠟等合成蠟、硬脂酸鋅等高級脂肪酸及其金屬鹽類或者石蠟等脫模劑;抗氧化劑等各種添加劑。

并且,本實(shí)施方式的密封用樹脂組合物例如可以包含低應(yīng)力劑。低應(yīng)力劑例如可以包含選自硅油、硅橡膠、聚異戊二烯、1,2-聚丁二烯、1,4-聚丁二烯等聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯、聚(氧丙烯)、聚(氧四亞甲基)二醇、聚烯烴二醇、聚-ε-己內(nèi)酯等熱塑性彈性體、聚硫橡膠和氟橡膠中的一種或兩種以上。它們當(dāng)中,從將彎曲彈性模量或收縮率控制在所需的范圍而抑制所獲得的半導(dǎo)體封裝產(chǎn)生翹曲的觀點(diǎn)考慮,可以選擇包含硅橡膠、硅油和丙烯腈-丁二烯橡膠中的至少一個(gè)作為尤其優(yōu)選的方式。

使用該低應(yīng)力劑時(shí),低應(yīng)力劑整體的含量相對于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物整體,優(yōu)選為0.05重量%以上,更優(yōu)選為0.10重量%以上。另一方面,低應(yīng)力劑的含量相對于半導(dǎo)體密封用樹脂組合物整體,優(yōu)選為1重量%以下,更優(yōu)選為0.5重量%以下。通過將低應(yīng)力劑的含量控制在這種范圍,能夠更可靠地抑制所獲得的半導(dǎo)體封裝的翹曲。

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物,例如可以使用:利用公知的手段將上述各成分混合,進(jìn)一步利用輥、捏合機(jī)或擠出機(jī)等混煉機(jī)進(jìn)行熔融混煉,在冷卻后加以粉碎而成的物質(zhì);在粉碎后打錠成型為錠狀而成的物質(zhì);或根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整分散度或流動性等而成的物質(zhì)等。

接著,對半導(dǎo)體裝置100進(jìn)行說明。

圖1為表示半導(dǎo)體裝置100的一例的剖視圖。半導(dǎo)體裝置100為具備基材10、搭載在基材10的一表面上的半導(dǎo)體元件20、以及將基材10中的上述一表面和半導(dǎo)體元件20密封的密封樹脂30的半導(dǎo)體封裝。即,半導(dǎo)體裝置100為基材10中的與上述一表面相反的另一表面不被密封樹脂30密封的單面密封型的半導(dǎo)體封裝。密封樹脂30由上述密封用樹脂組合物的固化物構(gòu)成。由此,能夠抑制半導(dǎo)體裝置100的翹曲。另外,密封樹脂30例如通過使用轉(zhuǎn)移成型法或壓縮成型法等公知的方法將密封用樹脂組合物密封成型而形成。并且,本實(shí)施方式中,半導(dǎo)體元件20的上表面可以如圖1所示那樣由密封樹脂30密封,也可以從密封樹脂30露出。

圖1中,例示基材10為有機(jī)基板的情況。此時(shí),在基材10中與搭載半導(dǎo)體元件20的表面相反側(cè)的背面設(shè)置例如多個(gè)焊球12。并且,半導(dǎo)體元件20例如倒裝芯片(Flip Chip)安裝在基材10上。此時(shí),半導(dǎo)體元件20例如通過多個(gè)凸點(diǎn)22與基板10電連接。另一方面,半導(dǎo)體元件20也可以通過接合線與基材10電連接。

另外,作為可以用于本實(shí)施方式的有機(jī)基板,可以采用現(xiàn)有公知的有機(jī)基板,例如可以設(shè)為玻璃環(huán)氧基板(包括玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹脂的基板)、BT基板(包括氰酸酯單體以及其低聚物和雙馬來酰亞胺的BT樹脂使用基板)等。

并且,這種有機(jī)基板在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)的線膨脹系數(shù)α1優(yōu)選為10ppm/K以上,更優(yōu)選為15ppm/K以上。并且,有機(jī)基板在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)的線膨脹系數(shù)α1優(yōu)選為60ppm/K以下,更優(yōu)選為50ppm/K以下。

并且,這種有機(jī)基板在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)的線膨脹系數(shù)α2優(yōu)選為10ppm/K以上,更優(yōu)選為15ppm/K以上。并且,有機(jī)基板在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)的線膨脹系數(shù)α2優(yōu)選為60ppm/K以下,更優(yōu)選為50ppm/K以下。

圖1所示的例中,半導(dǎo)體元件20倒裝芯片(Flip Chip)安裝在基材10上。本例中,半導(dǎo)體元件20與基材10之間的間隙例如由底部填充劑(underfill)32填充。作為該底部填充劑32,例如可以使用膜狀或液狀的底部填充劑材料。另一方面,也可以將上述半導(dǎo)體密封用樹脂組合物用作模具底部填充劑材料。此時(shí),將半導(dǎo)體元件20的密封和基材10與半導(dǎo)體元件20之間的間隙的填充一并進(jìn)行。

本實(shí)施方式中,密封樹脂30的厚度例如優(yōu)選為0.4mm以下,更優(yōu)選為0.3mm以下。并且,基材10的厚度優(yōu)選為0.8mm以下,優(yōu)選為0.4mm以下。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體封裝的薄型化。并且,即便為這種薄型的半導(dǎo)體封裝,也可以通過使用本實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物形成密封樹脂30,而抑制半導(dǎo)體裝置100的翹曲。在此,密封樹脂30的厚度是指基材10中的搭載半導(dǎo)體元件20的一表面的法線方向上將上述一表面作為基準(zhǔn)的密封樹脂30的厚度。并且,本實(shí)施方式中,例如可以將密封樹脂30的厚度設(shè)為基材10的厚度以下。由此,能夠使半導(dǎo)體裝置100更有效地薄型化。

接著,對結(jié)構(gòu)體102進(jìn)行說明。

圖2為表示結(jié)構(gòu)體102的一例的剖視圖。結(jié)構(gòu)體102為通過MAP成型所形成的成型品。因此,通過對結(jié)構(gòu)體102使每個(gè)半導(dǎo)體元件20單片化,而能夠獲得多個(gè)半導(dǎo)體封裝。

結(jié)構(gòu)體102具備基材10、多個(gè)半導(dǎo)體元件20和密封樹脂30。多個(gè)半導(dǎo)體元件20在基材10的一表面上排列。圖2中,例示各半導(dǎo)體元件20對基材10倒裝芯片(Flip Chip)安裝的情況。此時(shí),各半導(dǎo)體元件20通過多個(gè)凸點(diǎn)22與基材10電連接。另一方面,各半導(dǎo)體元件20也可以通過接合線與基材10電連接。另外,基材10和半導(dǎo)體元件20可以使用與半導(dǎo)體裝置100中所例示的基材和半導(dǎo)體元件相同的基材和半導(dǎo)體元件。

圖2所示的例中,各半導(dǎo)體元件20與基材10之間的間隙例如由底部填充劑32填充。作為底部填充劑32,例如可以使用膜狀或液狀的底部填充劑材料。另一方面,也可以將上述半導(dǎo)體密封用樹脂組合物用作模具底部填充劑材料。此時(shí),半導(dǎo)體元件20的密封和基材10與半導(dǎo)體元件20之間的間隙的填充一并進(jìn)行。

密封樹脂30將多個(gè)半導(dǎo)體元件20和基材10中的上述一表面密封。此時(shí),基材10中的與上述一表面相反的另一表面不由密封樹脂30密封。并且,密封樹脂30由上述半導(dǎo)體密封用樹脂組合物的固化物構(gòu)成。由此,可以抑制結(jié)構(gòu)體102、或使結(jié)構(gòu)體102單片化而獲得的半導(dǎo)體封裝的翹曲。密封樹脂30例如通過使用轉(zhuǎn)移成型法或壓縮成型法等公知的方法將半導(dǎo)體密封用樹脂組合物密封成型而形成。并且,本實(shí)施方式中,各半導(dǎo)體元件20的上表面可以如圖2所示那樣由密封樹脂30密封,也可以從密封樹脂30露出。

以上,基于實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明,但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式,也可以在不改變本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)改變其結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例

以下,使用實(shí)施例詳細(xì)地說明本發(fā)明,但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的記載任何限定。

對實(shí)施例1~9、比較例1~2中所使用的成分示于以下。

(密封用樹脂組合物的制備)

首先,使用攪拌機(jī)將依照表1配合的各原材料在常溫下混合后,以70~100℃進(jìn)行輥混煉。接著,將所獲得的混煉物冷卻后,將其粉碎,獲得密封用樹脂組合物。表1中的各成分的詳細(xì)內(nèi)容如下。并且,表1中的單位為重量%。

(A)環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂1:具有亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂(日本化藥株式會社制造、NC-3000)

環(huán)氧樹脂2:聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂(三菱化學(xué)株式會社制造、YX4000)

環(huán)氧樹脂3:甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂(DIC株式會社制造、N-660)

(B)固化劑

固化劑1:具有亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基樹脂(日本化藥株式會社制造、GPH-65)

固化劑2:含有亞苯基骨架的苯酚芳烷基樹脂(明和化成株式會社制造、MEH-7800)

固化劑3:苯酚酚醛清漆樹脂(住友電木株式會社制造、PR-HF-3)

(C)無機(jī)填充材料

無機(jī)填充材料1:方英石(Tokai Mineral Co.,Ltd制造、CR-1、平均粒徑(D50)5μm)

無機(jī)填充材料2:球狀熔融二氧化硅(電氣化學(xué)工業(yè)株式會社制造、商品名“FB560”、平均粒徑(D50)30μm)

無機(jī)填充材料3:球狀熔融二氧化硅(微粉)(Admatechs Co.,Ltd制造、SO-C2、平均粒徑(D50)0.5μm)

無機(jī)填充材料4:球狀熔融二氧化硅(Admatechs Co.,Ltd制造、SO-C5、平均粒徑(D50)1.6μm)

無機(jī)填充材料5:氫氧化鋁(住友化學(xué)株式會社制造、CL-303、平均粒徑(D50)5.2μm)

另外,本實(shí)施例中的平均粒徑是使用(株)島津制作所制造的激光衍射散射式粒度分布計(jì)SALD-7000進(jìn)行測定的。

(D)固化促進(jìn)劑

固化促進(jìn)劑1:下述式(13)所表示的化合物

[上述式(13)所表示的化合物的合成方法]

在帶有攪拌裝置的可分離式燒瓶中裝入4,4'-雙酚S37.5g(0.15摩爾)、甲醇100ml,在室溫?cái)嚢枞芙?,進(jìn)一步一邊攪拌一邊添加預(yù)先在50ml的甲醇中溶解氫氧化鈉4.0g(0.1摩爾)而成的溶液。接著,添加預(yù)先在150ml的甲醇中溶解四苯基溴化鏻41.9g(0.1摩爾)而成的溶液。繼續(xù)攪拌一段時(shí)間,追加300ml的甲醇后,將燒瓶內(nèi)的溶液一邊滴加至大量水中一邊進(jìn)行攪拌,獲得白色沉淀。將沉淀過濾、干燥,獲得白色結(jié)晶的上述式(13)所表示的化合物。

固化促進(jìn)劑2:使下述式(17)所表示的1,4-苯醌與三苯基膦加合而成的化合物

[上述式(17)所表示的化合物的合成方法]

在帶有冷卻管和攪拌裝置的可分離式燒瓶中裝入苯醌6.49g(0.060mol)、三苯基膦17.3g(0.066mol)和丙酮40ml,攪拌下在室溫進(jìn)行反應(yīng)。利用丙酮將析出的結(jié)晶清洗后,進(jìn)行過濾、干燥,獲得暗綠色結(jié)晶的上述式(17)所表示的化合物。

固化促進(jìn)劑3:三苯基膦

(E)偶聯(lián)劑

偶聯(lián)劑:苯基氨基丙基三甲氧基硅烷(Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造、CF4083)

(F)其他成分

脫模劑:褐煤酸酯蠟(WE-4(Clariant(Japan)K.K.制造))

離子捕捉劑:水滑石(DHT-4H(協(xié)和化學(xué)工業(yè)株式會社制造))

著色劑:碳黑(碳#5(三菱化學(xué)株式會社制造))

低應(yīng)力劑1:硅油(Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造、FZ-3730)

低應(yīng)力劑2:丙烯腈-丁二烯橡膠(宇部興產(chǎn)株式會社制造、CTBN1008SP)

[評價(jià)項(xiàng)目]

(收縮率)

關(guān)于各實(shí)施例和各比較例,分別如下測定所獲得的密封用樹脂組合物的收縮率。首先,使用轉(zhuǎn)移成型機(jī),在模具溫度175℃、成型壓力9.8MPa、固化時(shí)間3分鐘的條件下將密封用樹脂組合物在模腔內(nèi)注入成型,制作圓盤狀的試驗(yàn)片。接著,將試驗(yàn)片冷卻至25℃。在此,根據(jù)在175℃時(shí)的模腔的內(nèi)徑尺寸和在25℃時(shí)的試驗(yàn)片的外徑尺寸,如下計(jì)算出收縮率S1(%)。

S1={(在175℃時(shí)的模腔的內(nèi)徑尺寸)-(在25℃時(shí)的試驗(yàn)片的外徑尺寸)}/(在175℃時(shí)的模腔的內(nèi)徑尺寸)×100

將結(jié)果示于表1。

(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、線膨脹系數(shù)(α1、α2))

關(guān)于各實(shí)施例和各比較例,如下測定所獲得的密封用樹脂組合物的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和線膨脹系數(shù)。首先,使用轉(zhuǎn)移成型機(jī)以模具溫度175℃、注入壓力9.8MPa、固化時(shí)間3分鐘的條件下將密封用樹脂組合物注入成型,獲得15mm×4mm×4mm的試驗(yàn)片。接著,將所獲得的試驗(yàn)片以175℃、4小時(shí)進(jìn)行后固化后,使用熱機(jī)械分析裝置(精工電子工業(yè)株式會社制造、TMA100),在測定溫度范圍0℃~320℃、升溫速度5℃/分鐘的條件下進(jìn)行測定。根據(jù)該測定結(jié)果,計(jì)算出玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)的線膨脹系數(shù)(α1)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)的線膨脹系數(shù)(α2)。表1中,α1和α2的單位為ppm/K,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的單位為℃。將結(jié)果示于表1。

(彎曲彈性模量、彎曲強(qiáng)度)

關(guān)于各實(shí)施例和各比較例,如下測定所獲得的密封用樹脂組合物的固化物的彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度。首先,使用轉(zhuǎn)移成型機(jī)以模具溫度175℃、注入壓力9.8MPa、固化時(shí)間3分鐘的條件下將密封用樹脂組合物注入成型,獲得寬度10mm×厚度4mm×長度80mm的試驗(yàn)片。接著,將所獲得的試驗(yàn)片以175℃、4小時(shí)進(jìn)行后固化。接著,依照J(rèn)ISK 6911測定試驗(yàn)片在25℃時(shí)的彎曲彈性模量E(25)和在260℃時(shí)的彎曲彈性模量E(260)。彎曲彈性模量的單位為MPa。將結(jié)果示于表1。

(翹曲抑制的評價(jià))

關(guān)于各實(shí)施例和各比較例,如下進(jìn)行翹曲抑制的評價(jià)。首先,使用MAP成型用轉(zhuǎn)移成型機(jī)準(zhǔn)備如下類型的封裝(以下簡稱為PKG)。在已安裝10×10×0.15mm的Si芯片的基板,使用以PKG尺寸成為14×14×0.48mm、基板厚度成為0.28mm、樹脂厚度成為0.20mm的方式設(shè)計(jì)的PKG。另外,作為本評價(jià)中的基板,使用BT基板,該有機(jī)基板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)的線膨脹系數(shù)α1為15ppm/K,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)的線膨脹系數(shù)α2為18ppm/K。

接著,測定PKG的翹曲。翹曲的測定是通過使用Shadow moire(akrometrix制造),從25℃升溫至260℃,并測定在25℃、260℃時(shí)的PKG翹曲而進(jìn)行的。并且,關(guān)于25℃、260℃這倆條件,將PKG翹曲小于100μm設(shè)為○,100μm以上設(shè)為×,并進(jìn)行翹曲抑制評價(jià)。將結(jié)果示于表1。

如表1所示,各實(shí)施例的半導(dǎo)體密封用樹脂組合物在固化時(shí)顯示相對高的線膨脹系數(shù)α2的值。因此,即便在制造半導(dǎo)體封裝時(shí),也可以抑制翹曲。

本申請主張基于2014年9月24日提出的日本專利申請第2014-193942號的優(yōu)先權(quán),其公開的全部內(nèi)容援用于本說明書中。

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