專利名稱：環(huán)氧樹脂組合物和利用該環(huán)氧樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脫模性和連續(xù)成形性有所改進的環(huán)氧樹脂組合物和利用該具有改進耐焊接性的環(huán)氧樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，在獲得操作更快和更輕、更薄和更緊湊的電子設(shè)備的要求日益增長的形勢下，半導(dǎo)體元件的集成水平和表面裝配能力也在日益提高。在這種形勢的基礎(chǔ)上所造成的當(dāng)前形勢是對封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物的要求日益提高。具體來說，在為獲得更薄半導(dǎo)體裝置的努力中，由于金屬模具和環(huán)氧樹脂組合物的固化樹脂之間脫模不完全， 因此可能會產(chǎn)生應(yīng)力，而該應(yīng)力則可能會導(dǎo)致各種問題，其中包括在半導(dǎo)體裝置內(nèi)的半導(dǎo)體元件自身中產(chǎn)生裂痕，或者是固化樹脂和半導(dǎo)體元件界面處的粘附力下降。還有，在為解決環(huán)境問題而將含鉛焊料替換為無鉛焊料的焊料類型轉(zhuǎn)變的情況下，焊接處理所要求的處理溫度升高，因此與傳統(tǒng)技術(shù)相比，要求焊料具有抵抗半導(dǎo)體裝置內(nèi)所含水分蒸發(fā)所造成的暴發(fā)性應(yīng)力這一問題更加嚴(yán)峻了。因此，提出了改進耐焊接性的各種提議。例如，提出了在主鏈結(jié)構(gòu)中具有亞聯(lián)苯基單元的苯酚芳烷基型酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂(專利文獻1)。由于這些樹脂在一個分子中含有大量的憎水性化學(xué)結(jié)構(gòu)，含有該樹脂的環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品的特征是該產(chǎn)品吸濕性低，還具有的特征是該產(chǎn)品在高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高溫區(qū)下的彈性模量較低，原因是環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品的交聯(lián)密度較低。因此，利用了該環(huán)氧樹脂組合物的半導(dǎo)體裝置能降低在焊接處理期間發(fā)生的水蒸發(fā)而導(dǎo)致的暴發(fā)性應(yīng)力。此外，由于環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品在加熱期間的高溫下具有較低的彈性模量，可降低在焊接處理期間導(dǎo)致的熱應(yīng)力。 因此，半導(dǎo)體裝置最終的特點是具有較好的耐焊接性。然而，由于通式(Ia)和(Ib)表示結(jié)構(gòu)的樹脂中在一個分子中含有大量憎水性化學(xué)結(jié)構(gòu)，含有該樹脂的組合物與金屬材料如引線框之間的粘附性較差。此外，樹脂分子中所含的官能團密度較低，這導(dǎo)致固化不完全，進而導(dǎo)致脫模不完全，并因此在脫模過程中產(chǎn)生了作用于半導(dǎo)體的不希望的應(yīng)力，使得與金屬材料之間的粘附性進一步降低。為了提高脫模性，可在組合物中添加傳統(tǒng)上使用的脫模劑如巴西棕櫚蠟或類似的蠟。然而，傳統(tǒng)脫模劑的添加可能不足以提高脫模性，而是使與金屬部件之間的粘附性進一步惡化，帶來了耐焊接性降低等其他問題。為提高環(huán)氧樹脂組合物的脫模性而提出的技術(shù)可包括采用聯(lián)苯環(huán)氧樹脂(它是一種樹脂粘度較低的環(huán)氧樹脂，從而能較高程度地填充無機填料)或含有脫模劑的環(huán)氧樹脂組合物(它的脫模性有所改進)(專利文獻2和幻。然而，由于較大程度地填充無機填料導(dǎo)致組合物的彈性模量增大，因此與含有通式(1)結(jié)構(gòu)的樹脂作為形成環(huán)氧樹脂兩種成分之一的環(huán)氧樹脂組合物相比，認(rèn)為耐焊接性被降低了。專利文獻4提出了含有另一類型脫模劑的另一種環(huán)氧樹脂，該脫模劑與專利文獻 2所公開的類似，但具有較高的酸值區(qū)域，從而與樹脂的相溶性更好。專利文獻1 日本專利特開平9-143345專利文獻2 日本專利特開2003-U8750專利文獻3 日本專利特開平7-37041專利文獻4 日本專利特開平11-15239
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人通過各種評估發(fā)現(xiàn)平衡或調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂組合物中的樹脂組分和脫模劑的相溶性是很關(guān)鍵的，更具體地，存在這樣的最優(yōu)區(qū)域，其使得環(huán)氧樹脂組合物含有的樹脂組分和脫模劑之間具有優(yōu)良的相溶性，而不存在任何過度或不足之處。因此，認(rèn)為專利文獻 3的技術(shù)不能獲得充分的脫模性，理由是專利文獻3的技術(shù)所提供的環(huán)氧樹脂組合物中所含的樹脂組分和脫模劑之間的相溶性好得過度了。本發(fā)明提供了用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)主鏈上具有亞聯(lián)苯單元的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂；⑶酚醛樹脂；(C)固化促進劑；(D)無機填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其滴點為60-140°C，酸值為10-100 (mgKOH/g)，數(shù)均分子量為 500-20，000，平均粒徑為 5-100 μ m。進一步地，本發(fā)明提供了用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的A)環(huán)氧樹脂；(B)主鏈上具有亞聯(lián)苯單元的苯酚芳烷基型酚醛樹脂；(C)固化促進劑；(D)無機填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其滴點為60-140°C，酸值為10-100 (mgKOH/g)，數(shù)均分子量為 500-20，000，平均粒徑為 5-100 μ m。在這一環(huán)氧樹脂組合物中，所述的(A)環(huán)氧樹脂可以是主鏈上具有亞聯(lián)苯單元的苯酚芳烷基型樹脂。根據(jù)本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物，，所述的(A)環(huán)氧樹脂可具有通式(Ia)表示的結(jié)
構(gòu)LRRRR其中，每一個R可以相同也可不同，分別代表氫原子或選自具有1-4個碳原子的烷基的官能團；X代表縮水甘油醚基；以及η代表大于等于1的正數(shù)。進一步地，根據(jù)本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物，酚醛樹脂⑶可具有通式(Ib)表示的結(jié)構(gòu)其中，每一個R可以相同也可不同，分別代表氫原子或選自具有1-4個碳原子的烷基的官能團；X代表羥基；以及η代表大于等于1的正數(shù)。此外，本發(fā)明還提供了利用所述的環(huán)氧樹脂將半導(dǎo)體元件封裝于其中而形成的半導(dǎo)體裝置。


從以下結(jié)合附圖進行的描述中，本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點和特征將變得更為明顯。附圖中圖1是用于評價脫模力的模具的中心模具的平面圖，圖中示出了位于中心模具中的流道、剔料和成型品的狀態(tài)。圖2是圖1所示的“Α”部分的橫截面放大視圖。圖3是半導(dǎo)體裝置的示意性橫截面視圖，圖中示出了封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物的一個封裝件。最佳實施方式本發(fā)明提供了用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)環(huán)氧樹脂；(B)酚醛樹脂；(C)固化促進劑；(D)無機填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物可含有下列各成分(A) :l-40wt% ；(B) :l-40wt% ；
(C) 0. 001-5wt% ；(D) :40_97wt%。由于本發(fā)明中所采用的通式(Ia)結(jié)構(gòu)(其中X代表縮水甘油醚基)的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂在樹脂結(jié)構(gòu)中含有大量憎水性化學(xué)結(jié)構(gòu)，使含有環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂組合物的固化產(chǎn)品具有吸濕性較低的特征，并且，由于樹脂的交聯(lián)密度較低，使固化產(chǎn)品在高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高溫區(qū)下具有彈性模量較低的特點。由于含有該樹脂的環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品具有較低的吸濕性，該產(chǎn)品能降低焊接處理期間的水分蒸發(fā)所導(dǎo)致的爆發(fā)性應(yīng)力。此外，由于環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品在其加熱期間的高溫下具有較低的彈性模量，因此可降低焊接處理期間導(dǎo)致的熱應(yīng)力。因此，半導(dǎo)體裝置的最終特點在于具有較好的耐焊接性。含有通式(Ia)結(jié)構(gòu)(其中X代表縮水甘油醚基)的樹脂的環(huán)氧樹脂可與其他類型的環(huán)氧樹脂一起使用，條件是所加入的其他類型環(huán)氧樹脂并不會損害包含這些樹脂的環(huán)氧樹脂組合物的性質(zhì)。其他類型環(huán)氧樹脂的示例性實例可包括有苯酚酚醛型環(huán)氧樹脂；甲酚酚醛型環(huán)氧樹脂；聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂；雙苯酚型環(huán)氧樹脂；芪型環(huán)氧樹脂；三苯酚甲烷型環(huán)氧樹脂；苯酚芳烷基(包括亞苯基單元)型環(huán)氧樹脂；萘酚型環(huán)氧樹脂；烷基修飾的三苯酚甲烷型環(huán)氧樹脂；含有三嗪核結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂；二環(huán)戊二烯修飾的苯酚型環(huán)氧樹脂；等等， 可采用這些樹脂的單獨一種或其組合。通式(Ia)結(jié)構(gòu)(其中X代表縮水甘油醚基)的環(huán)氧樹脂的一個實例可以但不限
于是式⑵所示的樹脂
H0C-CH-CH,
H (2)(其中η代表平均值，并且是1-3的正數(shù))。由于本發(fā)明所采用的，主鏈中具有亞聯(lián)苯單元的苯酚芳烷基型酚醛樹脂，尤其是通式(Ib)結(jié)構(gòu)(其中X代表羥基)的酚醛樹脂在樹脂結(jié)構(gòu)中含有大量憎水性化學(xué)結(jié)構(gòu)，使含有酚醛樹脂的環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品具有吸濕性較低的特征，并且，由于樹脂的交聯(lián)密度較低，使固化產(chǎn)品在高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高溫區(qū)下具有彈性模量較低的特點。由于含有該樹脂的環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品具有較低的吸濕性，該產(chǎn)品能降低焊接處理期間的水分蒸發(fā)所導(dǎo)致的爆發(fā)性應(yīng)力。此外，由于環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品在其加熱期間的高溫下具有較低的彈性模量，因此可降低焊接處理期間導(dǎo)致的熱應(yīng)力。因此，半導(dǎo)體裝置的最終特點在于具有較好的耐焊接性。通式(Ib)結(jié)構(gòu)(其中X代表羥基)的酚醛樹脂可與其他類型的酚醛樹脂一起使用，條件是所加入的其他類型酚醛樹脂并不會損害包含這些樹脂的環(huán)氧樹脂組合物的性質(zhì)。其他類型酚醛樹脂的示例性實例可包括有苯酚酚醛樹脂；甲酚酚醛樹脂；三苯酚甲烷樹脂；萜烯修飾的酚醛樹脂；二環(huán)戊二烯修飾的酚醛樹脂；苯酚芳烷基(包括亞苯基結(jié)構(gòu))樹脂；萘酚芳烷基樹脂；等等，或者可米用這些樹脂的組合。通式(Ib)結(jié)構(gòu)(其中X代表輕
基)的酚醛樹脂的一個實例可以但不限于是式(3)所示的樹脂
權(quán)利要求
1.用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)主鏈上具有亞聯(lián)苯基單元的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂；(B)酚醛樹脂；(C)固化促進劑；(D)無機填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其滴點為60-140°C，酸值為IO-IOOmgKOH/g，數(shù)均分子量為 500-20，000，平均粒徑為 5-100 μ m。
2.用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)環(huán)氧樹脂；(B)主鏈上具有亞聯(lián)苯基單元的苯酚芳烷基型酚醛樹脂；(C)固化促進劑；(D)無機填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其滴點為60-140°C，酸值為IO-IOOmgKOH/g，數(shù)均分子量為 500-20，000，平均粒徑為 5-100 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，其中， 所述的(A)環(huán)氧樹脂是主鏈上具有亞聯(lián)苯基單元的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，其中，所述的(A)環(huán)氧樹脂具有通式(Ia)表示的結(jié)構(gòu)
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，其中，所述的(B)酚醛樹脂具有通式(Ib)表示的結(jié)構(gòu)
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，其中，所述的(E)氧化聚乙烯蠟在所述環(huán)氧樹脂組合物中的含量為0.01-lwt%。
7. 一種利用權(quán)利要求1-6中任意一項所述的環(huán)氧樹脂組合物將半導(dǎo)體元件封裝于其中而形成的半導(dǎo)體裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于封裝半導(dǎo)體元件的環(huán)氧樹脂組合物，該組合物是按照下列配方制得的(A)環(huán)氧樹脂；(B)酚醛樹脂；(C)固化促進劑；(D)無機填料；以及(E)氧化的聚乙烯蠟，其中所述氧化的聚乙烯蠟的滴點為60-140℃，酸值為10-100(mg KOH/g)，數(shù)均分子量為500-20,000，平均粒徑為5-100μm，其中，(A)環(huán)氧樹脂和(B)酚醛樹脂中的至少一種是具有亞聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的酚醛結(jié)構(gòu)化樹脂，且其中(E)氧化聚乙烯蠟在環(huán)氧樹脂組合物中的含量為0.01-1wt％。
文檔編號C08L91/06GK102161815SQ20111005413
公開日2011年8月24日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者黑田洋史 申請人:住友電木株式會社