專(zhuān)利名稱(chēng)：生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法、其模制材料和獲得的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)在半導(dǎo)體灌封期間形成空隙少的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，用該工藝方法生產(chǎn)的模制材料；和通過(guò)用該種模制材料封裝獲得的半導(dǎo)體器件。
對(duì)像IC、LSI等等之類(lèi)半導(dǎo)體元件的封裝來(lái)說(shuō)，考慮到用這些材料封裝的可靠性和生產(chǎn)能力廣泛使用可連續(xù)自動(dòng)送進(jìn)模塑的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
由環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、固化加速劑、無(wú)機(jī)填料、脫模劑、阻燃劑、接合劑等等構(gòu)成環(huán)氧樹(shù)脂模制材料并且一般通過(guò)稱(chēng)取各原材料一定的量、用攪拌器和像Henschel混合器或諸如此類(lèi)混合器使原材料預(yù)先混合而然后用像單螺旋槳捏合機(jī)、雙螺旋槳捏合機(jī)、熱軋機(jī)、連續(xù)捏合機(jī)或諸如此類(lèi)熱捏合機(jī)使所得到的混合物經(jīng)熔化捏合以使原材料均勻混合和彌散來(lái)生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
同時(shí)，電子器具變得越來(lái)越小、輕和實(shí)用，而因此其中采用的半導(dǎo)體封裝在間距上變得越來(lái)越小、薄和窄。在這樣的動(dòng)向中，強(qiáng)烈要求用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂材料具有增強(qiáng)的對(duì)焊接熱的阻力和增強(qiáng)的濕氣阻力，由于這些阻力是與由灌封獲得的半導(dǎo)體封裝的可靠性相關(guān)的。
因此，為了減少半導(dǎo)體封裝里面的應(yīng)力和吸濕性正在增加環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的無(wú)機(jī)填料量。然而，在環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)無(wú)機(jī)填料量上的這種增加減小在灌封期間環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的流動(dòng)性而產(chǎn)生在模制上更嚴(yán)重的例如引線(xiàn)框架變形、金絲變形、空隙形成等等的問(wèn)題。
作為所述問(wèn)題的防范對(duì)策，正在繼續(xù)使無(wú)機(jī)填料的形狀和粒度分配最佳化的試驗(yàn)，也就是使在所得到的模制材料能夠灌封的溫度時(shí)的組分樹(shù)脂(例如環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂)的粘度非常小而能夠保持所需要的流動(dòng)性和具有改善的注入性能的嘗試。盡管如此，減少空隙的任務(wù)難以完成而減少空隙的任務(wù)卻是越來(lái)越重要。
考慮通過(guò)加強(qiáng)在熔化捏合步驟期間模制材料的捏合程度能減少環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的空隙以增強(qiáng)樹(shù)脂組分和無(wú)機(jī)填料之間的可潤(rùn)性或無(wú)機(jī)填料的彌散性能。然而，在熔化捏合步驟期間在捏合程度上的增強(qiáng)僅僅由在該步驟中施加的熱量來(lái)加速模制材料的固化而因此有損模制材料的流動(dòng)性。
因此，公開(kāi)了一種包括挑選一些在預(yù)混合步驟中不引起固化的原材料，使原材料在高于其熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)的溫度下熔化混合，而然后使所得到的混合物經(jīng)熔化捏合的方法(例如，JP-A-56-149454、JP-A-4-59863和JP-A-3-195764)；一種包括選擇最適宜的加熱捏合機(jī)或最適宜的捏合條件而增強(qiáng)樹(shù)脂組成和無(wú)機(jī)填料之間可潤(rùn)性能或無(wú)機(jī)填料的彌散性能的方法(例如JP-A-9-52228)；等等。
然而，在高溫下預(yù)混合步驟中的熔化混合限制了可適用的原材料；和最適宜的捏合機(jī)或最適宜的捏合條件的選擇只會(huì)使其難以穩(wěn)定地減少空隙形成。
本發(fā)明的目的是提供生產(chǎn)用于在空隙形成方面非常少的半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法；用該工藝方法生產(chǎn)的模制材料；和用該種模制材料封裝獲得的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明鑒于以上情況進(jìn)行研究。結(jié)果，本發(fā)明新發(fā)現(xiàn)通過(guò)使原材料在其預(yù)混合以后和在其熔化捏合以前更精細(xì)和更均勻彌散能夠顯著地減少空隙形成?；谠摪l(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的第一方面是生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，包括預(yù)混合至少含有環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和非有機(jī)填料的組成，然后所得到的混合物經(jīng)研磨機(jī)研磨而獲得具有250微米或更大一些顆粒直徑的顆粒的量為10重量％或更少一些、150微米到小于250微米顆粒直徑的顆粒的量為15重量％或更少一些、和小于150微米顆粒直徑的顆粒的量為75重量％或更多一些的粒度分配的粉末，此后粉末經(jīng)熔化捏合。
本發(fā)明的第二方面是生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，包括把從接合劑、固化加速劑、阻燃劑、脫模劑、離子捕捉劑、著色劑和消除應(yīng)力劑中選擇的至少一種加入在第一方面中所述的組成中，預(yù)混合所得到的組分，然后所得到的混合物經(jīng)研磨機(jī)研磨而獲得具有250微米或更大一些顆粒直徑的顆粒的量為10重量％或更少一些、150微米到小于250微米顆粒直徑的顆粒的量為15重量％或更少一些、和小于150微米顆粒直徑的顆粒的量為75重量％或更多一些的粒度分配的粉末，而此后粉末經(jīng)熔化捏合。在第一和第二方面中，最好是粉末中的丙酮難以溶解部分包括具有212微米顆粒直徑、數(shù)量為0.5重量％或更少一些的顆粒。
本發(fā)明的第三方面是生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，包括把接合劑、固化加速劑、阻燃劑、脫模劑、離子捕捉劑、著色劑和消除應(yīng)力劑加入在第一方面中所述的組成中，預(yù)混合所得到的組分，然后所得到的混合物經(jīng)研磨機(jī)研磨而獲得具有250微米或更大一些顆粒直徑的顆粒的量為10重量％或更少一些、150微米到小于250微米顆粒直徑的顆粒的量為15重量％或更少一些和小于150微米顆粒直徑的顆粒的量為75重量％或更多一些的粒度分配的粉末，而此后粉末經(jīng)熔化捏合。
本發(fā)明的第四方面是由根據(jù)第一種到第三方面中的任一方面生產(chǎn)的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
本發(fā)明的第五方面是通過(guò)用第四方面中所述的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料灌封半導(dǎo)體元件獲得的半導(dǎo)體器件。
下面詳細(xì)地描述本發(fā)明。
在本發(fā)明中使用的環(huán)氧樹(shù)脂就種類(lèi)來(lái)說(shuō)，只要它在分子中有二個(gè)或更多個(gè)環(huán)氧基和它在環(huán)境溫度下是固體就沒(méi)有特定的限制。在這里能夠舉出例如雙酚類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂、聯(lián)苯類(lèi)型環(huán)氧樹(shù)脂、可熔可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂和烷基改性三苯甲烷型環(huán)氧樹(shù)脂。這些樹(shù)脂可以單用或者混合使用。
當(dāng)使用像聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂或諸如此類(lèi)結(jié)晶環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂最好具有50到150℃的熔點(diǎn)。當(dāng)熔點(diǎn)小于50℃時(shí)，在預(yù)混合中由于摩擦產(chǎn)生的熱量所以樹(shù)脂的溫度上升并且樹(shù)脂開(kāi)始熔化，這會(huì)顯著地降低可塑性和降低產(chǎn)量。
在這當(dāng)中，當(dāng)熔點(diǎn)大于150℃時(shí)，在熔化捏合步驟中環(huán)氧樹(shù)脂熔化需要非常高的溫度；所以難以遏止發(fā)生固化并且在灌封期間使模制材料的流動(dòng)性保持在適宜的程度可能是做不到的。
用從樹(shù)脂在玻璃毛細(xì)管中的狀態(tài)判斷其熔點(diǎn)的通常方法或者用使用差溫掃描測(cè)熱計(jì)的方法能夠容易地測(cè)量樹(shù)脂的熔點(diǎn)。
在本發(fā)明中使用的酚醛樹(shù)脂就種類(lèi)來(lái)說(shuō)，只要在通常溫度下是固體就沒(méi)有限制。在這里可以舉出例如酚醛清漆樹(shù)脂、甲酚可溶酚醛清漆樹(shù)脂、二茂改性酚醛樹(shù)脂、苯酚芳烷基樹(shù)脂、萘酚芳烷基樹(shù)脂和萜烯改性酚醛樹(shù)脂。這些樹(shù)脂可以單用或者混合使用。
在本發(fā)明中使用的接合劑就種類(lèi)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有特定的限制，但是最好是像γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或諸如此類(lèi)硅烷接合劑。用于無(wú)機(jī)填料的表面處理的接合劑更好的是氨基類(lèi)型硅烷接合劑。這些接合劑可以單用或者混合使用。即使在使用表面已處理過(guò)的無(wú)機(jī)填料時(shí)，在預(yù)混合中也可以再加接合劑。
在本發(fā)明中使用的無(wú)機(jī)填料包括石英玻璃粉末、晶體氧化硅粉末、氧化鋁、氮化硅等等。它們可以單用或者混合使用。
可以使用表面用接合劑處理過(guò)的無(wú)機(jī)填料。這種表面處理過(guò)的無(wú)機(jī)填料可以單用或者二種或更多種混合使用。在這里可以使用表面處理過(guò)的無(wú)機(jī)填料和表面沒(méi)有處理過(guò)的無(wú)機(jī)填料的混合物。根據(jù)總的樹(shù)脂組成考慮到可模塑性和可靠性的均衡，所使用的無(wú)機(jī)填料的數(shù)量最好是占重量的60到92％。
在本發(fā)明中使用的固化加速劑能夠是一種可以加速環(huán)氧基和酚醛羥基間固化的物質(zhì)和能夠是在用于半導(dǎo)體灌封的樹(shù)脂內(nèi)通常使用的固化加速劑。
在這里可以舉出例如1,8-重氮雙環(huán)(5,4,0)十一碳烯-7、三苯膦和2-甲基咪唑。這些固化加速劑可以單用或者混合使用。
能夠作為在本發(fā)明中使用的阻燃劑的例子，有像三氧化銻、五氧化二銻等等之類(lèi)的銻氧化物；像溴化環(huán)氧樹(shù)脂等等之類(lèi)的溴化物，像氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅等等之類(lèi)的金屬化合物；像磷酸酯、紅磷等等之類(lèi)的磷化合物；和像三聚氰胺等等之類(lèi)的氮化合物。然而，阻燃劑不限于這些例子。
能夠作為在本發(fā)明中使用的脫模劑的例子，有像巴西棕櫚蠟、廿九烷酸酯等等之類(lèi)高級(jí)脂肪酸；像硬脂酸鋅、廿九烷酸鈣等等之類(lèi)高級(jí)脂肪酸酯；像硬脂酸、廿九烷酸等等之類(lèi)脂肪酸金屬鹽；像N-硬脂基硬脂酰胺、亞乙基雙硬脂酰胺、m-苯二甲基雙硬脂酰胺等等之類(lèi)的高級(jí)脂肪酸酰胺；和像聚乙烯、氧化聚乙烯等等之類(lèi)的聚烯烴化合物。脫模劑不限于這些例子。
在本發(fā)明中使用的離子捕捉劑是一種能夠捕獲陽(yáng)離子(例如鈉離子或鉀離子)或陰離子(例如氯離子或溴離子)并且是為了防止半導(dǎo)體元件腐蝕而增添的化合物。氫化滑塊石、氧化鉍和五氧化二銻能夠作為在本發(fā)明中使用的離子捕捉劑的例子，但是不限于這些例子。
碳黑以及像偶氮化合物、酞花青等等之類(lèi)的有機(jī)染料和顏料能夠作為在本發(fā)明中使用的著色劑的例子。
在本發(fā)明中使用的應(yīng)力消除劑是一種為了消除在組成的模塑期間產(chǎn)生的應(yīng)力或者在組成中的固化了的材料的加熱和冷卻期間產(chǎn)生的應(yīng)力而在環(huán)氧樹(shù)脂組成中使用的低彈性物質(zhì)。像聚丁二烯、丙烯腈等等之類(lèi)的有機(jī)橡膠組分和像聚二甲基硅氧烷等等之類(lèi)的硅橡膠組分能夠作為在本發(fā)明中使用的應(yīng)力消除劑的例子；然而，不限于這些例子。
預(yù)混合在本發(fā)明的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料中使用的像環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、無(wú)機(jī)填料等等之類(lèi)的主要組分而然后用研磨機(jī)研磨，從而由于精細(xì)研磨的作用所以這些不同性質(zhì)的組分均勻彌散而均勻化。在環(huán)氧樹(shù)脂模制材料組成中通常各按5重量％的較少的量使用像阻燃劑、脫模劑離子捕捉劑、著色劑、應(yīng)力消除劑等等之類(lèi)的組分；然而，這些少量組分因?yàn)轭A(yù)先混合然后用研磨機(jī)研磨由此被精細(xì)研磨而均勻化所以同樣在環(huán)氧樹(shù)脂模制材料組成中被均勻彌散。
預(yù)混合而然后研磨用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料組成中的原材料，即環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、無(wú)機(jī)填料、阻燃劑、脫模劑、離子捕捉劑、著色劑和應(yīng)力消除劑，因此環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、原材料結(jié)塊和在預(yù)混合中形成的結(jié)塊被研碎。結(jié)果，能夠獲得具有250微米或更大一些顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為10重量％或更少一些、150微米到小于250微米顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為15重量％或更少一些、小于150微米顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為75重量％或更多一些和其中包括具有212微米或更大一些的顆粒直徑的顆粒的丙酮不溶解部分占0.5重量％或更少一些這樣的粒度分配的被研磨過(guò)的材料(一種粉末)。
當(dāng)在粒度分配中具有250微米或更大一些的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量大于10重量％、具有150微米到小于250微米顆粒直徑的顆粒的數(shù)量大于15重量％和具有小于150微米顆粒直徑的顆粒的數(shù)量小于75重量％時(shí)以及當(dāng)粉末中的丙酮不溶解部分以大于0.5重量％的數(shù)量包括具有212微米或更大一些顆粒直徑的顆粒時(shí)，在熔化捏合中獲得不均勻彌散，并且在所得到的模制材料用于半導(dǎo)體的灌裝時(shí)，由于在模制材料中存在空隙所以獲得的半導(dǎo)體器件有缺陷。
通過(guò)用二種具有250微米網(wǎng)目和150微米網(wǎng)目的細(xì)篩、6克/每次的樣品量和由Hosokawa Micron K.K．生產(chǎn)的粉末測(cè)試器(振幅=1毫米、頻率=3000次/分鐘、時(shí)間=60秒)測(cè)定被研磨過(guò)的材料的粒度分配。
通過(guò)把純度99.5％或更高純度的200毫升丙酮和100克被研磨過(guò)的材料放入容器，用振動(dòng)器(Yama to K.K.生產(chǎn)的振動(dòng)器，頻率=3赫茲，振動(dòng)時(shí)間=20分鐘)在通常溫度下溶解在丙酮中的被研磨過(guò)的材料，然后通過(guò)使容器里面的東西過(guò)具有212微米網(wǎng)目的細(xì)篩，使留在細(xì)篩上的沒(méi)有溶解部分干燥以及計(jì)算不溶解部分的重量比率來(lái)測(cè)定被研磨過(guò)的材料中的丙酮不溶解部分。
在本發(fā)明的預(yù)混合中，在Henschel混合器或諸如此類(lèi)混合器內(nèi)均勻混合由一些給定量的原材料構(gòu)成的組成。然后，用研磨機(jī)精細(xì)研磨預(yù)混合物而使預(yù)混合物均勻化。
研磨機(jī)就種類(lèi)來(lái)說(shuō)，只要研磨機(jī)能夠產(chǎn)生所希望的粒度分配就沒(méi)有特定的限制。最好是使用振動(dòng)式球磨機(jī)、封閉式多級(jí)剪切擠壓機(jī)、連續(xù)旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)、分批旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)、剛玉研磨機(jī)、高速?lài)娚浞鬯闄C(jī)、滾壓機(jī)等等?？梢园阉鼈兘M合使用。為了防止樹(shù)脂在研磨中熔化或軟化最好是帶有冷卻機(jī)械裝置的研磨機(jī)。
本發(fā)明的在熔化捏合中使用的熱捏合機(jī)就種類(lèi)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有特定的限制。能夠使用包括同捏合機(jī)的單螺旋槳捏合機(jī)、雙螺旋槳捏合機(jī)、熱滾壓機(jī)、連續(xù)捏合機(jī)、Banbury混合機(jī)等等。
在為生產(chǎn)半導(dǎo)體器件而用本發(fā)明的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料灌封半導(dǎo)體元件中，對(duì)固化和模塑來(lái)說(shuō)，能夠采用像自動(dòng)送進(jìn)模塑法、熱模壓制法、注塑成形法或諸如此類(lèi)的模塑法。
本發(fā)明的最佳模式下面通過(guò)說(shuō)明一些例子和一些比較例子具體地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不會(huì)在任何方面局限于下面的一些例子。采用以下二種混合處方。·聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂7.6重量份(由Yuka Shell Epoxy K.K.生產(chǎn)的YX4000H；熔點(diǎn)=105℃；環(huán)氧當(dāng)量=195)·苯酚芳烷基樹(shù)脂7.4重量份(由Mitsui Chemicals,Inc生產(chǎn)的XL225-LL；軟化點(diǎn)=75℃；羥值=175)·溴化可溶可熔酚醛環(huán)氧樹(shù)脂 1.0重量份(軟化點(diǎn)=85℃；環(huán)氧當(dāng)量=280)·1,8-重氮雙環(huán)(5,4,0)十一碳烯-7 0.2重量份·熔凝硅 80.0重量份·γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷 0.5重量份·三氧化銻 1.0重量份·氧化鉍型離子捕捉劑1.0重量份(由Toagosei Co.,Ltd生產(chǎn)的IXE-500)·巴西棕櫚蠟0.5重量份·碳黑 0.3重量份·有機(jī)聚硅氧烷 0.5重量份(由下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式(1)表示) 〔基本混合處方〕·二茂型環(huán)氧樹(shù)脂10.5重量份(由下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式(2)表示；軟化點(diǎn)=60℃；環(huán)氧當(dāng)量=265) ·酚醛清漆樹(shù)脂 4.5重量份(軟化點(diǎn)=85℃；羥基當(dāng)量=104)·溴處理過(guò)的酚醛清漆類(lèi)型環(huán)氧樹(shù)脂 1.0重量份(軟化點(diǎn)=85℃；環(huán)氧當(dāng)量=280)·1,8-重氮雙環(huán)(5,4,0)十一碳烯-7 0.2重量份·熔凝硅 80.0重量份·γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷 0.5重量份·三氧化銻 1.0重量份·氧化鉍類(lèi)型離子捕捉劑 1.0重量份(由Toagosei Co.,Ltd生產(chǎn)的IXE-500)·巴西棕櫚蠟0.5重量份·碳黑 0.3重量份·有機(jī)多分子硅醚 0.5重量份(由化學(xué)結(jié)構(gòu)式(1)表示)〔評(píng)價(jià)方法〕1．研磨過(guò)的材料的評(píng)價(jià)方法丙酮不溶解部分在容器中放入200毫升純度99.5％或更純的丙酮和100克研磨過(guò)的材料，并且在通常溫度下用振動(dòng)器(由Yamato K.K.生產(chǎn)的振動(dòng)臺(tái)，頻率=3赫茨，振動(dòng)時(shí)間=20分鐘)使研磨過(guò)的材料溶解在丙酮中。然后，把容器內(nèi)的混合物過(guò)212微米網(wǎng)目的細(xì)篩；使細(xì)篩上留下的不溶解部分干燥而后稱(chēng)重；然后，測(cè)定丙酮中的不溶解部分的重量比率。
粒度分布用測(cè)試器(由Hosokawa Micron K.K.生產(chǎn)的粉末測(cè)試器，振幅=1毫米，頻率=3000次/分鐘，時(shí)間=60秒，篩網(wǎng)目=250微米和150微米二種，樣品量=6克/每次)測(cè)定粒度分配。
組成組分彌散度用分析儀(由Nihon Denshi K.K.制造的電子探針微量分析儀)在氧化硅濃度分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差方面檢測(cè)樣品(通過(guò)使研磨過(guò)的材料經(jīng)在室溫下100千克/小時(shí)熱模壓制60秒、在100℃固化模壓材料48小時(shí)，灌封具有環(huán)氧樹(shù)脂的固化材料、拋光所得到的材料和在拋光的材料上氣相沉積碳生產(chǎn)的)，而標(biāo)準(zhǔn)偏差取為混合組分的彌散度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。所以，越大的數(shù)值表示組分的彌散是越不均勻的。
2．環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的評(píng)價(jià)方法空隙數(shù)量用灌封制作半導(dǎo)體封裝160pQFP(殼體尺寸=28毫米×28毫米，封裝厚度=3.6毫米，IC芯片尺寸=15毫米×15毫米)。用超聲波探傷儀探測(cè)留在半導(dǎo)體封裝內(nèi)具有0.1毫米長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的空隙的數(shù)量，并且計(jì)算每個(gè)封裝的空隙數(shù)量。用于半導(dǎo)體封裝制作的連續(xù)自動(dòng)送進(jìn)模塑(灌封)的條件如下模具溫度=175℃，注入壓力=100千克/厘米2，注入時(shí)間=15秒，保持時(shí)間=120秒和材料預(yù)加熱溫度=80℃。
流動(dòng)性用在EMMI-166基礎(chǔ)上裝有用于螺旋形流動(dòng)測(cè)量的模具的連續(xù)自動(dòng)送進(jìn)模塑機(jī)測(cè)量用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
連續(xù)自動(dòng)送進(jìn)模塑的條件如下模具溫度=175℃，注入壓力=70千克/厘米2和用于固化的保持時(shí)間=120秒)。
組成組分彌散度用分析儀(由Nihon Denshi K.K.制造的電子探針微量分析儀)在氧化硅濃度分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差方面檢測(cè)樣品(通過(guò)使熔化捏合以后的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料經(jīng)在170℃下以30千克/小時(shí)熱模壓制120秒、灌封具有環(huán)氧樹(shù)脂的模制材料、拋光所得到的材料和在拋光的材料上氣相沉積碳生產(chǎn)的)，而標(biāo)準(zhǔn)偏差取為混合組分的彌散度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
例子1用設(shè)定在室溫的Henschel混合器(容量=200升，轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)目=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方A20分鐘，在使材料溫度保持在30℃或以下時(shí)用振動(dòng)式球磨機(jī)(頻率=16赫茨，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=100轉(zhuǎn)/分鐘，處理量=200千克/小時(shí))精細(xì)研磨預(yù)混合物；用互相嚙合同轉(zhuǎn)動(dòng)的雙螺旋槳擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=50毫米，擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度=600毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=6D，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)目=100轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化捏合研磨過(guò)的材料。把卸下的材料卷繞在熱滾筒周?chē)⒅瞥珊穸?毫米的薄片；然后使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
把通過(guò)預(yù)混合和后續(xù)研磨獲得的研磨過(guò)的材料以及通過(guò)熔化捏合獲得的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
例子2以與例子1相同的方法，用設(shè)定在室溫的Hensche混合器(容量=200升，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方A20分鐘；在使材料溫度保持在30℃或以下時(shí)用封閉式多級(jí)剪切擠壓機(jī)(由KCKK.K.生產(chǎn)的連續(xù)捏合機(jī)和擠壓機(jī)KCK80×2V，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片=φ80，葉片數(shù)目=4，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=300轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=20千克/小時(shí))精細(xì)研磨預(yù)混合物；用單螺旋槳擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=46毫米，擠壓機(jī)主軸長(zhǎng)度=500毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=7D，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=200轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化捏合研磨過(guò)的材料。使用用作厚度控制的軋輥(壓平軋輥)把卸下的材料制成厚度2毫米的薄片；然后，使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與例子1相同的方式把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
例子3以與例子1相同的方法，用設(shè)定在室溫的Henscho混合器(容量=200升，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方20分鐘；在使材料溫度保持在30℃或以下時(shí)用連續(xù)旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)(由MitsuiMining Co.,Ltd.生產(chǎn)的Dynamic Mill MYD25，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=500轉(zhuǎn)/分鐘，球直徑=10毫米，出料量=200千克/小時(shí))精細(xì)地研磨預(yù)混合物；用單螺旋槳擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=46毫米，擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度=500毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=7D，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=200轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化捏合研磨過(guò)的材料。把卸下的材料卷繞在熱滾筒周?chē)⒅瞥珊穸?毫米的薄片；然后，使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與例子1相同的方式把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
例子4以與例子1相同的方法，用設(shè)定在室溫的Hensche混合器(容量=200升，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方A20分鐘；在使材料溫度保持在30℃或以下時(shí)用分批旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)(轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=30轉(zhuǎn)/分鐘，球直徑=25毫米，出料量=90千克/小時(shí))精細(xì)地研磨預(yù)混合物；用互相嚙合同轉(zhuǎn)動(dòng)的擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=50毫米，擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度=600毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=6D，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=100轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化捏合研磨過(guò)的材料。使用用作厚度控制的軋輥(壓平軋輥)把卸下的材料制成厚度2毫米的薄片；然后，使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與例子1相同的方式把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
例子5以與例子1相同的方法，用設(shè)定在室溫的Hensche混合器(容量=200升，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方A20分鐘；在使材料溫度保持在30℃或以下時(shí)用剛玉研磨機(jī)(轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=100轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))精細(xì)地研磨預(yù)混合物；用互相嚙合同轉(zhuǎn)動(dòng)的擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=50毫米，擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度=600毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=6D，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=100轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化捏合研磨過(guò)的材料。把卸下的材料卷繞在熱滾筒周?chē)⒅瞥珊穸?毫米的薄片；然后，使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與例子1相同的方式把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
例子6以與例子1相同的方法，用設(shè)定在室溫的Henche混合器(容量=200升，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方A20分鐘，在使材料溫度保持在30℃或以下時(shí)用滾壓機(jī)(輥數(shù)目=3，出料量=300千克/小時(shí))精細(xì)地研磨預(yù)混合物，用單螺旋槳擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=46毫米，擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度=500毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=7D，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=200轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化捏合研磨過(guò)的材料；使用用作厚度控制的軋輥(壓平軋輥)把卸下的材料制成厚度2毫米的薄片；然后，使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與例子1相同的方式把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
比較例子1以與例子1到6相同的方法，用設(shè)定在室溫的Henche混合器(容量=200升，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方A20分鐘；然后，用單螺旋槳擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=46毫米，擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度=500毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=3D，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=200轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化捏合預(yù)混合物。把卸下的材料卷繞在熱滾筒周?chē)⒅瞥珊穸?毫米的薄片；然后，使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與一些例子相同的方式把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
比較例子2以與例子1到6相同的方法，用設(shè)定在室溫的Henche混合器(容量=200升，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方A20分鐘；然后，用單螺旋槳擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=46毫米，擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度=500毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=7D，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=200轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化捏合預(yù)混合物。使用用作厚度控制的軋輥(壓平軋輥)把卸下的材料制成厚度2毫米的薄片；然后，使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與一些例子相同的方式把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
比較例子3以與例子1到6相同的方法，用設(shè)定在室溫的Henche混合器(容量=200升、轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)目=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方A20分鐘；然后，用互相嚙合同轉(zhuǎn)動(dòng)雙螺旋槳擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=50毫米，擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度=600毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=3D，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)目=100轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化研磨預(yù)混合物。把卸下的材料卷繞在熱滾筒周?chē)⒅瞥珊穸?毫米的薄片；然后，使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與一些例子相同的方式把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
比較例子4
以與例子1到6相同的方法，用設(shè)定在室溫的Henche混合器(容量=200升，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=900轉(zhuǎn)/分鐘)預(yù)混合基本混合處方A20分鐘；然后，用互相嚙合同轉(zhuǎn)動(dòng)的雙螺旋槳擠壓機(jī)和捏合機(jī)(螺旋槳直徑D=50毫米，擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度=600毫米，熔化捏合部分的長(zhǎng)度=6D，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)=100轉(zhuǎn)/分鐘，出料量=30千克/小時(shí))熔化研磨預(yù)混合物。使用用作厚度控制的軋輥(壓平軋輥)把卸下的材料制成厚度2毫米的薄片；然后，使薄片冷卻并研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與一些例子相同的方式把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表1中。
表1
表1(接上)
(注1)精細(xì)研磨機(jī)(1)振動(dòng)式球磨機(jī)(2)封閉式多級(jí)剪切擠壓機(jī)(3)連續(xù)旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)(4)分批旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)(5)剛玉研磨機(jī)(6)滾壓機(jī)(注2)彌散度用二氧化硅濃度分布的標(biāo)準(zhǔn)作為所使用組分的彌散度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
例子7到12
把在例子1到6中使用的基本混合處方A改成基本混合處方B；以與例子1到6相同的方法進(jìn)行預(yù)混合和后續(xù)精細(xì)研磨；然后，以與例子1到6相同的方法進(jìn)行熔化捏合；此后，把卸下的材料卷繞在熱滾筒周?chē)⒅瞥珊穸?毫米薄片，使薄片冷卻并被研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
把通過(guò)預(yù)混合和后續(xù)研磨獲得的每種研磨過(guò)的材料的粒度分配和丙酮不溶解部分以及通過(guò)熔化捏合獲得的每種環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表2中。
比較例子5到8把在比較例子1到4中使用的基本混合處方A改成基本混合處方B；以與比較例子1到4相同的方法進(jìn)行熔化捏合；此后，把卸下的材料卷繞在熱滾筒周?chē)⒅瞥珊穸?毫米薄片，使薄片冷卻并被研磨而獲得環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
以與一些例子相同的方式，把評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表2中。
表2
表2(接上)
(注1)精細(xì)研磨機(jī)(1)振動(dòng)式球磨機(jī)(2)封閉式多級(jí)剪切擠壓機(jī)(3)連續(xù)旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)(4)分批旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)(5)剛玉研磨機(jī)(6)滾壓機(jī)正如從表1和表2弄清楚的那樣，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)組分均勻彌散而沒(méi)有發(fā)生固化的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的生產(chǎn)，以及當(dāng)用于由灌封獲得半導(dǎo)體封裝時(shí)具有足夠的流動(dòng)性、基本上沒(méi)有產(chǎn)生空隙和具有優(yōu)良模塑性的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的穩(wěn)定生產(chǎn)。
工業(yè)適用范圍本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)在半導(dǎo)體灌封期間空隙生成方面低的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法；和用這種模制材料灌封獲得的半導(dǎo)體器件。所以，本發(fā)明在所有使用半導(dǎo)體的工業(yè)中是非常有用的。
權(quán)利要求
1．一種生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，包括預(yù)混合至少含有環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和無(wú)機(jī)填料的組成部分，然后使所得到的混合物經(jīng)用研磨機(jī)研磨而獲得具有這樣的粒度分配的粉末，250微米或更大一些的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為10重量％或更少一些、150微米到小于250微米的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為15重量％或更少一些、和小于150微米的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為75重量％或更多一些，以及其使粉末經(jīng)熔化捏合。
2．一種生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，包括把從接合劑、固化加速劑、阻燃劑、脫模劑、離子捕捉劑、著色劑和應(yīng)力消除劑中至少選擇的一種加入在權(quán)利要求1中所述的組成部分，預(yù)混合所得到的組成部分，然后使所得到的混合物經(jīng)用研磨機(jī)研磨而獲得具有這樣的粒度分配的粉末，250微米或更大一些的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為10重量％或更少一些、150微米到小于250微米的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為15重量％或更少一些、和小于150微米的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為75重量％或更多一些，以及其后使粉末經(jīng)熔化捏合。
3．一種生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，包括把接合劑、固化加速劑、阻燃劑、脫模劑、離子捕捉劑、著色劑和應(yīng)力消除劑加入在權(quán)利要求1中所述的組成部分，預(yù)混合所得到的組成部分，然后使所得到的混合物經(jīng)用研磨機(jī)研磨而獲得具有這樣的粒度分配的粉末，250微米或更大一些的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為10重量％或更少一些、150微米到小于250微米的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為15重量％或更少一些、和小于150微米的顆粒直徑的顆粒的數(shù)量為75重量％或更多一些，以及其后使粉末經(jīng)熔化捏合。
4．根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一權(quán)利要求生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，其中粉末中的丙酮不溶解部分包括按0.5重量％或更少一些的數(shù)量具有顆粒直徑212微米或更大一些的顆粒。
5．根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一權(quán)利要求生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，其中無(wú)機(jī)填料是表面用接合劑處理過(guò)的無(wú)機(jī)填料。
6．根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一權(quán)利要求生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料的工藝方法，其中研磨機(jī)至少是從振動(dòng)式球磨機(jī)、封閉式多級(jí)剪切擠壓機(jī)、連續(xù)旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)、分批旋轉(zhuǎn)式球磨機(jī)、剛玉研磨機(jī)、高速?lài)娚浞鬯闄C(jī)和滾壓機(jī)中選擇的一種。
7．用根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一權(quán)利要求的工藝方法生產(chǎn)的用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料。
8．通過(guò)用在權(quán)利要求7中所述的環(huán)氧樹(shù)脂模制材料封裝半導(dǎo)體元件獲得的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本發(fā)明提供生產(chǎn)用于半導(dǎo)體封裝的基本無(wú)空隙的環(huán)氧樹(shù)脂的方法;用該方法生產(chǎn)的模制材料;和用該種模制材料灌封獲得的半導(dǎo)體器件。預(yù)混合至少含有環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和無(wú)機(jī)填料的組成,然后使所得到的混合物經(jīng)用研磨機(jī)研磨而獲得這樣的粒度分配的粉末,具有顆粒直徑250微米或更大一些的顆粒的數(shù)量為10重量%或更少一些、顆粒直徑150微米到小于250微米的顆粒的數(shù)量為15重量%或更少一些、和顆粒直徑小于150微米的顆粒的數(shù)量為75重量%或更多一些,此后使粉末經(jīng)熔化捏合,生產(chǎn)模制半導(dǎo)體器件的環(huán)氧樹(shù)脂。
文檔編號(hào)H01L23/29GK1312956SQ99809687
公開(kāi)日2001年9月12日 申請(qǐng)日期1999年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月15日
發(fā)明者高崎則行, 高山謙次, 穴井吉行 申請(qǐng)人:住友電木株式會(huì)社