本發(fā)明主張2014年9月25日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局申請的韓國專利申請案第10-2014-0128685號的權(quán)益，所述專利申請案的全部揭示內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物和使用其囊封的半導體封裝。

背景技術(shù)：

最近，隨著薄的小規(guī)模便攜式數(shù)字裝置的通用，半導體封裝變得輕、薄以及小型化，以便提高安裝在所述裝置中的半導體封裝的每單位體積安裝效率。隨著半導體封裝變得輕、薄以及小型化，半導體封裝由于半導體芯片、引線框與構(gòu)成所述封裝的環(huán)氧樹脂組成物之間的熱膨脹系數(shù)的差異以及囊封所述封裝的環(huán)氧樹脂組成物的熱收縮率和固化收縮率而遭受翹曲。封裝翹曲可能在半導體后處理焊接時造成焊接缺陷，且因此造成電性故障。因此，需要一種具有極好翹曲抗性的用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物。

為了增強環(huán)氧樹脂組成物的翹曲特性，在相關(guān)技術(shù)中代表性使用升高環(huán)氧樹脂組成物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的方法、降低環(huán)氧樹脂組成物的固化收縮率的方法等。

在襯底上安裝半導體封裝的過程中，所述封裝可暴露于高溫(260℃)，藉此可對所述封裝內(nèi)部存在的水分進行快速體積膨脹，由此導致所述封裝內(nèi)部分層或所述封裝外部破裂。因此，為了防止這些問題，降低用于囊封的環(huán)氧樹脂組成物的水分吸收速率為確保可靠性的基本要求。當升高環(huán)氧樹脂組成物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以便改善翹曲特性時，必然提高環(huán)氧樹脂組成物的水 分吸收速率，由此導致封裝可靠性劣化。因此，在封裝具有不佳可靠性的情況下，升高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以增強翹曲特性可能受限制。

為了降低環(huán)氧樹脂組成物的固化收縮率，有可能增加具有低熱膨脹系數(shù)的無機填充劑的量。然而，當增加無機填充劑的量時，環(huán)氧樹脂組成物可能遭受流動性降低，導致無機填充劑濃度增加的局限性。

具體來說，半導體領(lǐng)域中所用的硅類晶粒附著膠粘劑或硅類晶粒附著膜展現(xiàn)與環(huán)氧樹脂類可固化晶粒膠粘劑不同的快速固化特性，并且通過瞬時壓力和加熱實現(xiàn)粘著。在使用材料囊封半導體裝置的早期，硅類晶粒膠粘劑由于硅類樹脂的優(yōu)勢(即，在固化后已由其形成的固化組成物的柔韌性)而引起關(guān)注。然而，隨著環(huán)氧樹脂模制的發(fā)展，硅類晶粒膠粘劑的應用已相對受限。近來，就表面安裝型板上芯片(board-on-chip，BOC)半導體封裝來說，越來越多地使用硅類晶粒膠粘劑以便縮短處理時間，代替需要長時間固化的環(huán)氧樹脂晶粒膠粘劑。

一般，可縮合固化的硅類組成物展現(xiàn)與可加成固化的硅類組成物相比更好的粘著性。然而，由于縮合反應會形成加合物并且因此會造成孔隙形成，從而導致可靠性失效。因此，可加成固化的組成物適用于半導體。然而，當使用可加成固化的組成物作為半導體芯片的膠粘組成物時，膠粘劑與環(huán)氧樹脂模制化合物(epoxy molding compound，EMC)之間的界面會展現(xiàn)缺乏粘著性，從而導致可靠性失效。

因此，需要一種用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物，其對硅類晶粒膠粘劑具有極好的粘著性并且在半導體裝置囊封后具有高抗裂性，從而保持足夠可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物包含：(A)環(huán)氧樹脂；(B)包含由式3表示的重復單元的聚有機硅氧烷樹脂；(C)固化劑；(D)固化促進劑；以及(E)無機填充劑。

[式3]

其中R₁、R₂、R₃以及R₄各自獨立地為經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₁到C₁₀烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₃到C₂₀環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₆到C₂₀芳基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₇到C₂₀芳基烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₁到C₂₀雜烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₂到C₂₀雜環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₂到C₂₀烯基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₂到C₂₀炔基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₁到C₁₀烷氧基、經(jīng)環(huán)氧基取代的有機基團或經(jīng)羥基取代的有機基團；R₃和R₄中的至少一個為含乙烯基的有機基團；并且n平均為0到100。

聚有機硅氧烷樹脂可包含由式4表示的重復單元：

[式4]

其中R₁和R₂與上文所定義相同。

在式3中，R₂中的至少一個可為經(jīng)環(huán)氧基取代的有機基團。

聚有機硅氧烷樹脂(B)可以環(huán)氧樹脂組成物的總重量計0.1重量％(wt％)到1.0wt％的量存在。

用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物可包含：3wt％到15wt％環(huán)氧樹脂(A)；0.1wt％到1.0wt％聚有機硅氧烷樹脂(B)；2wt％到10wt％固化劑(C)；0.01wt％到1.0wt％固化促進劑(D)；以及82wt％到92wt％無機填充劑(E)。

環(huán)氧樹脂(A)可包含由式1表示的鄰甲酚酚醛型環(huán)氧樹脂和由式2表示的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂中的至少一個。

[式1]

其中R為甲基，且n平均為0到7。

[式2]

其中n平均為1到7。

固化劑(C)可包含選自苯酚芳烷基型苯酚樹脂、新酚醛樹脂(xylok)型苯酚樹脂、苯酚酚醛型苯酚樹脂、甲酚酚醛型苯酚樹脂、萘酚型苯酚樹脂、萜烯型苯酚樹脂、多官能苯酚樹脂、聚芳香苯酚樹脂、二環(huán)戊二烯苯酚樹脂、經(jīng)萜烯改質(zhì)的苯酚樹脂、經(jīng)二環(huán)戊二烯改質(zhì)的苯酚樹脂、由雙酚A和酚醛(resol)樹脂制備的酚醛型苯酚樹脂、包含三(羥苯基)甲烷和二羥基聯(lián)苯的多價苯酚化合物、包含順丁烯二酸酐和鄰苯二甲酸酐的酸酐、間苯二胺、二氨基二苯甲烷以及二氨基二苯砜中的至少一種。

固化促進劑(D)可包含三級胺、有機金屬化合物、有機磷化合物、咪唑化合物或硼化合物。

無機填充劑(E)可包含選自熔融硅石、結(jié)晶硅石、碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鋁、氧化鎂、粘土、滑石、硅酸鈣、氧化鈦、氧化銻以及玻璃纖維中的至少一種。

無機填充劑(E)可包含具有0.001微米到30微米的平均粒徑的熔融球形硅石。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，半導體封裝包含：襯底；安裝在所述襯底上的半導體裝置；電連接所述半導體裝置和所述襯底的連接部分；以及用于囊封所述半導體裝置和所述連接部分的模制部分，其中所述模制部分包含如上 文所闡述的用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物。

半導體裝置可經(jīng)由晶粒膠粘膜安裝在襯底上，且晶粒膠粘膜可為硅類膠粘劑。

根據(jù)本發(fā)明的用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物展現(xiàn)高抗裂性和對半導體裝置與硅類晶粒膠粘劑極好的粘著性，且使用所述環(huán)氧樹脂組成物囊封的半導體封裝具有高可靠性。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的半導體封裝的示意性截面圖。

具體實施方式

根據(jù)本發(fā)明的用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物包含環(huán)氧樹脂(A)、聚有機硅氧烷樹脂(B)、固化劑(C)、固化促進劑(D)以及無機填充劑(E)。

現(xiàn)在將詳細描述環(huán)氧樹脂組成物的每一組分。

(A)環(huán)氧樹脂

在本發(fā)明中，環(huán)氧樹脂不受特定限制，只要所述環(huán)氧樹脂常用于囊封半導體即可。在一個實施例中，環(huán)氧樹脂優(yōu)選為含有至少兩個環(huán)氧基的環(huán)氧化合物。

環(huán)氧樹脂的實例可包含通過苯酚或烷基苯酚與羥基苯甲醛的縮合物的環(huán)氧化獲得的環(huán)氧樹脂、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、苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂、多官能環(huán)氧樹脂、萘酚酚醛型環(huán)氧樹脂、雙酚A/雙酚F/雙酚AD的酚醛型環(huán)氧樹脂、雙酚A/雙酚F/雙酚AD的縮水甘油基醚、雙羥基聯(lián)苯環(huán)氧樹脂、二環(huán)戊二烯環(huán)氧樹脂等。

在一個實施例中，環(huán)氧樹脂可包含鄰甲酚酚醛型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂以及苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂中的至少一個。

舉例來說，環(huán)氧樹脂可包含由式1表示的鄰甲酚酚醛型環(huán)氧樹脂：

[式1]

其中R為甲基，且n平均為0到7。

舉例來說，環(huán)氧樹脂可包含由式2表示的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂：

[式2]

其中n平均為1到7。

由式2表示的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂的優(yōu)勢在于所述環(huán)氧樹脂由于形成基于苯酚主鏈的聯(lián)苯結(jié)構(gòu)而具有極好的吸濕性、韌性、抗氧化性以及抗裂性，且所述環(huán)氧樹脂具有低交聯(lián)密度且因此在高溫下燃燒后形成炭化層(char layer)，繼而可確保一定程度的阻燃性。

這些環(huán)氧樹脂可單獨使用或以其組合形式使用。

在一個實施例中，環(huán)氧樹脂還可以加成化合物的形式使用，例如通過與如苯酚固化劑、固化促進劑、脫模劑、偶合劑、應變消除劑等的其他組分預反應所獲得的熔融母料。另外，為了提高在防潮性方面的可靠性，宜使用含有少量氯離子、鈉離子以及其他離子雜質(zhì)的環(huán)氧樹脂。

以用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物的總重量計，環(huán)氧樹脂可以2wt％到17wt％(例如3wt％到15wt％)的量存在。在此范圍內(nèi)，環(huán)氧樹脂組成物可在流動性、阻燃性以及可靠性方面展現(xiàn)極好的特性。舉例來說，環(huán)氧樹脂可以2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、5.9wt％、6wt％、6.17wt％、6.38wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％或17wt％的量存在。

(B)聚有機硅氧烷樹脂

根據(jù)本發(fā)明，聚有機硅氧烷樹脂為包含由式3表示的重復單元的聚有機硅氧烷化合物：

[式3]

其中R₁、R₂、R₃以及R₄各自獨立地為經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₁到C₁₀烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₃到C₂₀環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₆到C₂₀芳基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₇到C₂₀芳基烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₁到C₂₀雜烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₂到C₂₀雜環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₂到C₂₀烯基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₂到C₂₀炔基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C₁到C₁₀烷氧基、經(jīng)環(huán)氧基取代的有機基團或經(jīng)羥基取代的有機基團；R₃和R₄中的至少一個為含乙烯基的有機基團；并且n平均為0到100。

在一個實施例中，本發(fā)明的聚有機硅氧烷樹脂可包含由式4表示的重復單元：

[式4]

其中n、R₁和R₂與上文所定義相同。

在另一個實施例中，在式3中，R₂中的至少一個可為經(jīng)環(huán)氧基取代的有機基團。經(jīng)環(huán)氧基取代的有機基團可為經(jīng)環(huán)氧基取代的C₁到C₃₀烷基、經(jīng)環(huán)氧基取代的C₃到C₃₀環(huán)烷基、經(jīng)環(huán)氧基取代的C₆到C₃₀芳基、經(jīng)環(huán)氧基取代的C₇到C₃₀芳基烷基、經(jīng)環(huán)氧基取代的C₁到C₃₀雜烷基、經(jīng)環(huán)氧基取代的C₂到C₃₀雜環(huán)烷基或其組合。在一個實施例中，經(jīng)環(huán)氧基取代的有機基團可為縮水甘油氧基烷基。舉例來說，經(jīng)環(huán)氧基取代的有機基團可為縮水甘油氧基丙基。

當用于環(huán)氧樹脂組成物時，由于聚有機硅氧烷樹脂展現(xiàn)對在半導體裝置與襯底之間用于粘著的硅類晶粒膠粘劑的良好粘著性，所以聚有機硅氧烷樹脂可防止在環(huán)氧樹脂模制組成物與硅類晶粒膠粘劑之間的界面處開裂，從而提高可靠性。

以環(huán)氧樹脂組成物的總重量計，聚有機硅氧烷樹脂可以0.1wt％到1.0wt％的量存在。在此范圍內(nèi)，聚有機硅氧烷樹脂可展現(xiàn)對硅類晶粒膠粘劑提高的界面粘著性以增加可靠性。將聚有機硅氧烷樹脂的量保持在1.0wt％或更少可助于確保連續(xù)可加工性不會降低，否則由于脫模特性劣化而連續(xù)可加工性會降低。舉例來說，聚有機硅氧烷樹脂可以0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1.0wt％的量存在。

(C)固化劑

固化劑不受特定限制，只要所述固化劑常用于囊封半導體裝置且含有至少兩個酚羥基或氨基等即可。固化劑可包含選自單體、寡聚物以及聚合物中的至少一種。

舉例來說，固化劑可包含選自苯酚芳烷基型苯酚樹脂、新酚醛樹脂型苯酚樹脂、苯酚酚醛型苯酚樹脂、甲酚酚醛型苯酚樹脂、萘酚型苯酚樹脂、萜烯型苯酚樹脂、多官能苯酚樹脂、聚芳香苯酚樹脂、二環(huán)戊二烯苯酚樹脂、經(jīng)萜烯改質(zhì)的苯酚樹脂、經(jīng)二環(huán)戊二烯改質(zhì)的苯酚樹脂、由雙酚A和酚醛樹脂制備的酚醛型苯酚樹脂、包含三(羥苯基)甲烷和二羥基聯(lián)苯的多價苯酚化合物、包含順丁烯二酸酐和鄰苯二甲酸酐的酸酐、間苯二胺、二氨基二苯甲烷以及二氨基二苯砜中的至少一種。

優(yōu)選地，使用具有由式5表示的聯(lián)苯主鏈的苯酚芳烷基型酚醛樹脂或由式6表示的新酚醛樹脂型酚醛樹脂作為固化劑：

[式5]

其中n平均為1到7。

[式6]

其中n平均為1到7。

固化劑可單獨使用或以其組合形式使用。舉例來說，固化劑可以通過如固化劑的熔融母料與環(huán)氧樹脂、固化促進劑以及其他添加劑的預反應制備的加成化合物形式使用。

固化劑可具有50℃到100℃的軟化點。在此范圍內(nèi)，環(huán)氧樹脂具有適合的樹脂黏度，從而防止流動性劣化。

固化劑中所含有的酚羥基可具有90克/當量到300克/當量的當量重(equivalent weight)。在此范圍內(nèi)，環(huán)氧樹脂組成物可在可固化性、阻燃性以及流動性當中展現(xiàn)極好的平衡。舉例來說，固化劑中所含有的酚羥基可具有100克/當量到300克/當量的當量重。

另外，可選擇環(huán)氧樹脂與固化劑的組成比率，使得環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基與固化劑中的酚羥基的當量重比率介于0.5∶1到2∶1的范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，可確保樹脂組成物的流動性，且固化時間不會延遲。舉例來說，當量重比率可介于0.8∶1到1.6∶1的范圍內(nèi)。

以環(huán)氧樹脂組成物的總重量計，固化劑可以2wt％到10wt％的量存在。在此范圍內(nèi)，樹脂組成物由于未保留大量未反應的環(huán)氧基和酚羥基而具有極好的流動性、阻燃性以及可靠性。舉例來說，固化劑可以2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、5.23wt％、5.41wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％的量存在。

(D)固化促進劑

固化促進劑用以促進環(huán)氧樹脂與酚類固化劑之間的反應。固化促進劑的實例可包含(但不限于)三級胺、有機金屬化合物、有機磷化合物、咪唑化合物或硼化合物等。舉例來說，有機磷化合物可用作固化促進劑。

確切地說，三級胺的實例可包含(但不限于)苯甲基二甲胺、三乙醇胺、三亞乙基二胺、二甲基氨基乙醇、三(二甲基氨基甲基)苯酚、2-2-(二甲基氨基甲基)苯酚、2，4，6-三(二氨基甲基)苯酚或三-2-乙基己酸鹽。有機金屬 化合物的實例可包含(但不限于)乙酰基丙酮酸鉻、乙酰基丙酮酸鋅或乙?；徭?。有機磷化合物的實例可包含(但不限于)三-4-甲氧基膦、溴化四丁基鏻、溴化丁基三苯基鏻、苯基膦、二苯基膦、三苯基膦、三苯基膦三苯基硼烷或三苯基膦-1，4-苯醌加合物。咪唑化合物的實例可包含(但不限于)2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-氨基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或2-十七基咪唑。硼化合物的實例可包含(但不限于)四苯基硼酸四苯基鏻、四苯基硼酸三苯基膦、四苯基硼酸鹽、三氟硼烷-正己胺、三氟硼烷單乙胺、四氟硼烷三乙胺或四氟硼烷胺。另外，可使用1，5-二氮雜二環(huán)[4.3.0]壬-5-烯、1，8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一-7-烯、苯酚酚醛樹脂鹽等。

固化促進劑可以經(jīng)由與環(huán)氧樹脂和/或酚類固化劑的預反應制備的加成化合物形式使用。

以環(huán)氧樹脂組成物的總重量計，固化促進劑可以0.001wt％到1.5wt％的量存在。在此范圍內(nèi)，用于固化反應的時間未延遲且可確保組成物的流動性。舉例來說，固化促進劑可以0.01wt％到1wt％的量存在。舉例來說，固化促進劑可以0.001wt％、0.01wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.16wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％的量存在。

(E)無機填充劑

無機填充劑用于環(huán)氧樹脂組成物以改善機械特性且減小應變。無機填充劑的實例可包含(但不限于)熔融硅石、結(jié)晶硅石、碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鋁、氧化鎂、粘土、滑石、硅酸鈣、氧化鈦、氧化銻或玻璃纖維。這些可單獨使用或以其組合形式使用。

舉例來說，在應變減小方面，使用具有低線性膨脹系數(shù)的熔融硅石為優(yōu)選的。熔融硅石是指比重不高于2.3的非晶形硅石。熔融硅石可通過熔融結(jié)晶硅石來制備或包含由不同原材料制備的非晶形硅石。

無機填充劑的形狀和粒徑不受特定限制。無機填充劑可具有0.001微米到30微米的平均粒徑。舉例來說，可使用具有0.001微米到30微米的平均粒徑的熔融球形硅石作為無機填充劑。無機填充劑還可為具有不同粒徑的熔融球形硅石產(chǎn)物的混合物。舉例來說，無機填充劑可包含50wt％到99wt％具有5微米到30微米的平均粒徑的熔融球形和1wt％到50wt％具有0.001微 米到1微米的平均粒徑的熔融球形硅石的混合物。無機填充劑的粒徑還可調(diào)整到最大45微米、55微米或75微米，取決于環(huán)氧樹脂組成物的應用。

在使用前，可用選自環(huán)氧硅烷、氨基硅烷、巰基硅烷、烷基硅烷以及烷氧基硅烷的至少一種偶合劑對無機填充劑進行表面處理。

可取決于環(huán)氧樹脂組成物的所需物理特性(例如可模制性、低應變以及高溫強度)而包含適當量的無機填充劑。舉例來說，以環(huán)氧樹脂組成物的總重量計，無機填充劑可以70wt％到94wt％的量存在。在此范圍內(nèi)，組成物可具有極好的流動性和可模制性，同時為封裝提供極好的翹曲抗性和高可靠性。舉例來說，以環(huán)氧樹脂組成物的總重量計，無機填充劑可以82wt％到92wt％的量存在。舉例來說，無機填充劑可以70wt％、71wt％、72wt％、73wt％、74wt％、75wt％、76wt％、77wt％、78wt％、79wt％、80wt％、81wt％、82wt％、83wt％、84wt％、85wt％、86wt％、87wt％、88wt％、89wt％、90wt％、91wt％、92wt％、93wt％或94wt％的量存在。

添加劑

本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組成物可任選地更包含選自著色劑、偶合劑、脫模劑、應變消除劑、交聯(lián)增強劑、勻化劑以及阻燃劑的添加劑。

著色劑的實例可包含(但不限于)碳黑、有機染料或無機染料。

偶合劑可為硅烷偶聯(lián)劑。硅烷偶合劑可包含(但不限于)選自環(huán)氧硅烷、氨基硅烷、巰基硅烷、烷基硅烷以及烷氧基硅烷中的至少一種。

脫模劑可包含選自石蠟類蠟、酯類蠟、高級脂肪酸、高級脂肪酸的金屬鹽、天然脂肪酸以及天然脂肪酸的金屬鹽中的至少一種。

應變消除劑可包含(但不限于)選自改性硅酮油、硅酮彈性體、硅酮粉末以及硅酮樹脂中的至少一種。

以環(huán)氧樹脂組成物的總重量計，可包含0.1wt％到5.5wt％的量的添加劑。舉例來說，可包含0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、0.95wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％或5.5wt％的量的添加劑。

環(huán)氧樹脂組成物可更包含阻燃劑。阻燃劑可為非鹵素有機或無機阻燃劑。非鹵素有機或無機阻燃劑的實例可包含(但不限于)磷腈、硼酸鋅、氫氧化鋁或氫氧化鎂。

由于阻燃性可取決于無機填充劑的含量和固化劑的種類而改變，所以阻燃劑可以根據(jù)所需阻燃性水平的適合的比率包含在環(huán)氧樹脂組成物中。阻燃劑可以10wt％或小于10wt％(例如8wt％或小于8wt％、例如5wt％或小于5wt％)的量存在于環(huán)氧樹脂組成物中。

根據(jù)本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組成物具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和低固化收縮率，從而使得封裝的翹曲抗性極好。此外，組成物展現(xiàn)對構(gòu)成半導體封裝的各種其他材料極好的粘著性和高抗吸濕性，從而提供極好的可靠性，同時在不使用鹵素阻燃劑的情況下確保極好的阻燃性。

制備本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組成物的方法不受特定限制。舉例來說，環(huán)氧樹脂組成物可通過使用亨舍爾混合器(Henschel mixer)或犁鏵式混合器(Ploughshare mixer)使組分均勻化，接著在90℃到120℃下使用輥軋機或捏合機熔融捏合且接著冷卻并粉碎來制備。使用環(huán)氧樹脂組成物囊封半導體裝置可一般通過低壓傳遞模制來進行。然而，還可使用壓縮模制、注射模制或澆筑模制。通過所述方法，可產(chǎn)生包含銅引線框、鐵引線框、或通過將選自鎳、銅以及鈀中的至少一種預先電鍍到上文提及的引線框上所獲得的引線框、或有機層壓框的半導體裝置。

本發(fā)明提供如上文所闡述的使用環(huán)氧樹脂組成物囊封的半導體裝置。

盡管本發(fā)明不限于用于囊封半導體封裝的特定程序，但可經(jīng)由根據(jù)確定的模制方法選擇適合的模制機、在所述模制機中使用所制備的環(huán)氧樹脂組成物囊封模制和固化半導體裝置封裝以及模制后固化所模制的半導體裝置封裝來進行所述步驟。囊封模制可在160℃到190℃下進行40秒到300秒，且模制后固化可在160℃到190℃下進行0到8小時。

半導體封裝

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，半導體封裝包含：襯底；安裝在所述襯底上的半導體裝置；電連接所述半導體裝置和所述襯底的連接部分；以及用于囊封所述半導體裝置和所述連接部分的模制部分。

模制部分由如上文所闡述的用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物形成。

可提供多個半導體裝置且經(jīng)由晶粒膠粘膜安裝在襯底上。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的半導體封裝100的示意性截面圖。參 照圖1，半導體封裝100為板上芯片(BOC)型半導體封裝，且包含襯底110；放置在襯底110上的晶粒膠粘膜130；放置在襯底110上且經(jīng)由晶粒膠粘膜130附著到襯底110的半導體裝置120；連接部分150，如接合線，用于半導體裝置120和襯底110的相互電連接；模制部分140，用于囊封半導體裝置120和連接部分150，且保護包含襯底110的安裝結(jié)構(gòu)、安裝在襯底110上的半導體裝置120以及連接部分150。

在面向襯底安裝表面與安裝在上面的半導體裝置120的襯底表面上形成用于將半導體裝置120電連接到外部電路(未示出)的多個焊料球160。

可在襯底110上形成模制部分140以完全覆蓋半導體裝置120和連接部分150。

模制部分140可包含用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物，且晶粒膠粘膜130可為硅類晶粒膠粘膜。

當硅類晶粒膠粘劑用作用于安裝半導體裝置的晶粒膠粘膜時，硅類晶粒膠粘劑可經(jīng)由硅類晶粒膠粘劑與環(huán)氧樹脂組成物之間的硅氫化(hydrosilylation)而提供改善的粘著性和抗裂性，從而允許維持高可靠性。

現(xiàn)在將參考一些實例更詳細地描述本發(fā)明。應理解提供這些實例僅為了說明，且不應以任何方式解釋為限制本發(fā)明。在此將省略對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易知的細節(jié)描述。

實例和比較實例

實例和比較實例中所用的組分的詳情如下。

(A)環(huán)氧樹脂

使用鄰甲酚酚醛型環(huán)氧樹脂(EOCN-1020-55，日本化藥株式會社(Nippon Kayaku Co.，Ltd.))。

(B)聚有機硅氧烷樹脂

在制備實例中，制備且使用由式7表示的聚有機硅氧烷樹脂。

[式7]

其中R₁為甲基，且R₂為縮水甘油氧基丙基。

(C)固化劑

使用新酚醛樹脂型苯酚樹脂(HE100C-10，愛沃特株式會社(Air Water Co.，Ltd.))。

(D)固化促進劑

使用三苯基膦TPP(白光株式會社(Hokko Co.，Ltd.))。

(E)無機填充劑

使用具有16微米的平均粒徑的熔融球形硅石和具有0.5微米的平均粒徑的熔融球形硅石的9∶1重量比的混合物。

(F)偶合劑

使用(f1)巰基丙基三甲氧基硅烷(KBM-803，信越株式會社(Shinetsu Co.，Ltd.))和(f2)甲基三甲氧基硅烷(SZ-6070，道康寧化學株式會社(Dow Corning Chemical Co.，Ltd.))的混合物。

(G)添加劑

使用(g1)巴西棕櫚蠟(Carnauba wax)作為脫模劑和(g2)碳黑(MA-600，松下化學株式會社(Matsushita Chemical Co.，Ltd.))作為著色劑。

制備實例

將水和異丙醇以5∶5重量比混合的1千克混合物溶液放置于3頸燒瓶中，滴加300克縮水甘油氧基丙基二甲氧基甲基硅烷以及0.1摩爾硝酸持續(xù)1小時，同時使燒瓶維持在65℃下。在滴加后，加熱燒瓶到75℃持續(xù)4小時，接著引入40克甲氧基二甲基乙烯基硅烷。接著，在將混合物溶液冷卻到室溫后，從混合物溶液去除水層，從而制備溶解于異丙醇中的硅氧烷溶液。之后，用水洗滌所獲得的硅氧烷溶液以去除副產(chǎn)物，即有機酸。接著，在減壓下對硅氧烷溶液進行蒸餾以去除異丙醇，從而獲得由式7表示的聚有機硅氧烷。

實例1到實例3以及比較實例1到比較實例3

稱重如表1中所列出的量的組分且使用亨舍爾混合器均勻化。隨后，使用連續(xù)捏合機在90℃到110℃下熔融捏合混合物，接著冷卻并粉碎，從而制備用于囊封半導體裝置的環(huán)氧樹脂組成物。就如下特性評估組成物。結(jié)果在表1中示出。

物理特性的評估

(1)螺旋流(英寸)：使用根據(jù)EMMI制備的評估模具，在175℃的模制溫度和70千克力/平方厘米的模制壓力下測量流動長度(單位：英寸)。

(2)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和熱膨脹系數(shù)(微米/米)：使用熱機械分析儀(thermo-mechanical analyzer，TMA)在以10℃/分鐘升高溫度時測量玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱膨脹系數(shù)。

(3)脫模力：使用傳遞模制按壓機在175℃的模制溫度、9.3MPa注射壓力以及90秒固化時間的條件下持續(xù)模制半導體封裝(200FBGA，0.22t，SSE)?；谥钡匠霈F(xiàn)如閘門堵塞、通風孔堵塞、從模具分離封裝、殘料脫落的模制失敗的拍擊數(shù)確定脫模失敗。結(jié)果在表1中示出。

(4)粘著性

通過將硅類晶粒膠粘劑(DA-6633，道康寧化學株式會社)均勻地施加到PCB(200FBGA，0.22t，SSE)的PSR層到20微米的厚度，在具有30毫米×30毫米尺寸的PCB上模制具有3毫米直徑的在實例和比較實例中制備的樹脂組成物中的每一個，從而獲得固化標本。在烘爐中在175℃下對固化標本進行模制后固化(post-molding curing，PMC)4小時，且在85℃和85％RH下靜置168小時。接著，使標本在260℃下通過紅外線回流焊一次持續(xù)30秒。在預先調(diào)節(jié)的條件下重復程序三次。使用晶粒剪應力測試儀(Dage 4000，DS-200測壓元件)就粘著性評估在PMC后的標本和在預先調(diào)節(jié)處理后的標本中的每一個。

(5)抗裂性評估：可靠性評估

使用在實例和比較實例中制備的樹脂組成物中的每一個組裝半導體封裝，接著在175℃下模制后固化4小時。在所制備的半導體封裝中，半導體裝置經(jīng)由硅類晶粒膠粘劑(DA-6633，道康寧化學株式會社)安裝在襯底上。半導體封裝在125℃下干燥24小時且在85℃和85％RH下靜置168小時。接著，使半導體封裝在260℃下通過紅外線回流焊一次持續(xù)30秒。在預先調(diào)節(jié)的條件下重復程序三次。之后，使用非破壞性檢查設(shè)備C-SAM(掃描式聲波顯微鏡)評估在模制部分與晶粒膠粘膜之間的介面出現(xiàn)的開裂。

表1

如表1中示出，可見在實例1到實例3中制備的樹脂組成物顯現(xiàn)極好的粘著性和高抗裂性。

相反地，在比較實例1中在無聚有機硅氧烷樹脂的情況下制備的樹脂組成物和在比較實例2中使用微量聚有機硅氧烷樹脂制備的樹脂組成物顯現(xiàn)比實例1到實例3的樹脂組成物低得多的粘著性和抗裂性。此外，在比較實例3中使用過量聚有機硅氧烷樹脂制備的樹脂組成物顯現(xiàn)低脫模力，導致連續(xù)可加工性劣化。

盡管已參考一些實施例描述本發(fā)明，但應理解前述實施例僅提供以供說明且不欲以任何方式解釋為限制本發(fā)明，且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進行各種修改、變化、改變以及等效實施例。