CN101575440A - 半导体封装用环氧树脂组合物以及使用该组合物的半导体器件 - Google Patents

半导体封装用环氧树脂组合物以及使用该组合物的半导体器件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及半导体封装用环氧树脂组合物以及使用该组合物的半导体器件，所述环氧树脂组合物包括以下成分(A)至(C)，并进一步包括以下成分(D)作为阻燃剂：(A)环氧树脂；(B)酚醛树脂；(C)无机填料；和(D)氢氧化铝粉末，该氢氧化铝粉末的50％体积累积粒径D50(μm)为1.5至5μm，BET比表面积S(m2/g)为3.3/D50≤S≤4.2/D50，且D50/D10比值为1.5至4，其中D10是其10％体积累积粒径。

Description

半导体封装用环氧树脂组合物以及使用该组合物的半导体器件
技术领域
本发明涉及基于环氧树脂的半导体封装用树脂组合物，以及使用该组合物的半导体器件。
背景技术
此前，诸如晶体管、IC、LSI等的半导体元件是用环氧树脂组合物封装在电子部件产品当中的。常规而言，在半导体封装用的环氧树脂组合物中，包含卤代环氧树脂与三氧化二锑的组合；诸如三聚氰胺之类的含氮化合物；诸如磷酸酯之类的含磷化合物；金属氢氧化物，等等，作为用于提高组合物阻燃性能的阻燃剂。然而，最近由于对环境问题关注的加强，人们期望能开发一种不使用诸如卤素、锑等的污染环境的物质来赋予阻燃性能的方法。
针对上述要求，正在研究中的有使用诸如氢氧化铝之类的金属氢氧化物来赋予阻燃性能。金属氢氧化物通过燃烧释放水(脱水)并吸热，从而表现出阻燃效果(见JP-A 2002-187999)。
然而，当按如上的方式在半导体封装用树脂中使用金属氢氧化物时，许多金属氢氧化物能与用于半导体器件的焊料回流过程中的热起作用，从而释放出水。其结果是，可能会出现半导体封装用的固化树脂组合物易于从引线框上脱层的问题。
另一方面，JP-A 2002-187999中披露的半导体封装用树脂组合物具有非常好的流动性。此外，由于组合物中的氢氧化铝粉末的比表面积小，组合物被释放的水量可能会低于此前在本领域中使用其他金属氧化物的情况。然而，由于水的释放发生在低温下，组合物依然存在的问题在于，用该组合物在焊料回流处理中可能会产生泡沫。此外，就阻燃性、粘附性、防潮性和绝缘可靠性方面来说，上述JP-A2002-187999中披露的半导体封装用树脂组合物仍然有改进的余地。
发明内容
本发明是在考虑到如上所述的目前状况基础上做出的，其目的是要提供一种半导体封装用环氧树脂组合物，其阻燃性以及进一步而言的粘附性、防潮性、绝缘可靠性和流动性非常好，以及提供使用该半导体封装用环氧树脂组合物的半导体器件。
也就是说，本发明涉及以下项目(1)至(8)。
(1)半导体封装用环氧树脂组合物，该环氧树脂组合物包括以下成分(A)至(C)，并进一步包括以下成分(D)作为阻燃剂：
(A)环氧树脂；
(B)酚醛树脂；
(C)无机填料；和
(D)氢氧化铝粉末，所述氢氧化铝粉末的50％体积累积粒径D50(μm)为1.5至5μm，BET比表面积S(m2/g)为3.3/D50≤S≤4.2/D50，且D50/D10比值为1.5至4，其中D10是所述氢氧化铝粉末的10％体积累积粒径。
(2)根据第(1)项所述的环氧树脂组合物，其中在将10mg氢氧化铝粉末用作样品、并且加热速率为10℃/分钟下通过差示扫描量热法(DSC)测定的(D)氢氧化铝粉末的吸热起始温度为240℃以上且吸热峰值温度为280至310℃。
(3)根据第(1)或(2)项所述的环氧树脂组合物，其中在将10mg氢氧化铝粉末用作样品、并且加热速率为10℃/分钟下通过差示扫描量热法(DSC)测定的(D)氢氧化铝粉末的峰值吸热量为2.5至3.5W/mg。
(4)根据第(1)至(3)中任一项所述的环氧树脂组合物，其中基于环氧树脂组合物的总量，(C)无机填料和(D)氢氧化铝粉末的总含量为70至90重量％。
(5)根据第(1)至(4)中任一项所述的环氧树脂组合物，其中基于环氧树脂组合物的总量，(D)氢氧化铝粉末的含量为3至40重量％。
(6)根据第(1)至(4)中任一项所述的环氧树脂组合物，其中基于(C)无机填料和(D)氢氧化铝粉末的总量，(D)氢氧化铝粉末的含量为5至50重量％。
(7)根据第(1)至(6)中任一项所述的环氧树脂组合物，其进一步包括酸性脱模剂。
(8)一种半导体器件，其通过用根据第(1)至(7)中任一项所述的环氧树脂组合物对半导体元件进行树脂封装而获得。
具体地说，为了解决上述问题，发明者进行了刻苦的研究。他们在研究过程中发现，氢氧化铝释放水的温度随化合物粒度的增大而趋于升高，而相反的是，当氢氧化铝化合物包含许多细粉时，其释放水的温度则趋于降低。此外，他们得出的结论是，当化合物的粒度分布宽度变窄时，在低温下化合物中水的释放可以受到抑制，而且由于在某一温度下化合物开始急剧地释放水，因此其可有效地用于灭火和防止由于易燃材料引起的火势蔓延。鉴于这种情况，发明者研究了具有适于封装材料的特别优选的粒度的氢氧化铝。结果发现，当在树脂中使用如上述成分(D)那样的、处于特定粒度分布范围内的窄粒度分布的氢氧化铝粉末时，可以得到流动性、阻燃性、绝缘可靠性和防潮性以及进一步而言的粘附性非常好的树脂组合物，由此完成了本发明。
如上所述，此前一直使用氢氧化铝为阻燃剂。然而，此前本领域中使用的氢氧化铝粉末通常是按如下方式制备的氢氧化铝：用诸如球磨机之类的粉碎机将约50至150μm尺寸的氢氧化铝粒子粉碎至具有初级粒度左右的氢氧化铝，用铝酸钠适当溶解其表面，使之成为球形粒子。在粉碎过程中，所形成的粒子的粒度分布变宽。上述JP-A2002-187999中披露的半导体封装用树脂组合物中实际使用的氢氧化铝粉末的平均粒度为约5μm，比表面积为1.0m2/g，其产物的平均粒度为4.4。此外，由于粒度在1μm以下的粒子的累积重量百分比大于20％，粉末的D50/D10至少为5。由于使用这种氢氧化铝粉末，有很大可能会在较低温度下释放水，并且组合物在焊料回流处理中起泡。此外，粒度至少为10μm(或者也就是说两倍于氢氧化铝粉末的累积中值粒度(D50))的大粒子占粉末的至少8重量％。因此，可以认为树脂组合物的粘附性及绝缘可靠性可能会很差。从粒度分布的情况来讲，用于本发明的氢氧化铝粉末不同于上述的常规粉末。本发明中的粉末是经特别处理的粉末，具有统一的粒度分布。因此，氢氧化铝粉末的脱水起始温度(吸热起始温度)高，就必要的流动性、阻燃性、防潮性和粘附性来讲，包含这种氢氧化铝粉末的半导体封装用环氧树脂组合物与常规的相比可具有显著的改善。
如上所述，由于本发明的半导体封装用环氧树脂组合物包括具有特别限定的粒度、特别限定的比表面积和特别限定的粒度分布的氢氧化铝粉末，其流动性非常好；并且在焊料回流中，组合物不存在由于水释放导致的脱层的麻烦。因此，本发明的半导体封装用环氧树脂组合物具有非常好的绝缘可靠性和阻燃性。
特别是，当在样品重量为10mg、并且加热速率为10℃/分钟下通过差示扫描量热法(DSC)测定的氢氧化铝粉末的吸热起始温度为240℃以上且吸热峰值温度为280至310℃时，包括该氢氧化铝粉末的树脂组合物可顺利地封装半导体元件，在成形期间不会造成起泡等的任何故障。
此外，当在样品重量为10mg、并且加热速率为10℃/分钟下通过差示扫描量热法(DSC)测定的氢氧化铝粉末的峰值吸热量为2.5至3.5W/mg时，所得树脂组合物可以通过其冷却效果实现灭火，因此可以防止火势蔓延，且所得树脂组合物可具有良好的阻燃性能。然而，当峰值吸热量过大时，组合物可能会在很短的时间内失去其阻燃能力，因此组合物在长时间地暴露于火焰时可能会开始着火。
具体实施方式
以下详细地描述本发明的实施方式。
本发明的半导体封装用环氧树脂组合物包括环氧树脂(成分A)、酚醛树脂(成分B)、无机填料(成分C)和特定的氢氧化铝粉末(成分D)，通常使用形式为粉末，或者形式为通过对组合物压片产生的片(tablets)。视情况而定，树脂组合物可以为通过熔融混炼组合物、继而成形为接近柱状的颗粒等方式制备的粒状封装材料，或者可以为通过将熔融的组合物成形为片材(sheets)制备的片材状封装材料。
对环氧树脂(成分A)没有特别的限制，可以使用各种环氧树脂，例如双环戊二烯型、甲酚-酚醛清漆型、苯酚-酚醛清漆型、双酚型或联苯型环氧树脂。可以单独或组合使用这些环氧树脂。
从成形性角度来讲，(A)环氧树脂优选为环氧当量是185至205，更优选为环氧当量是190至200的那些。具体来说，当其环氧当量小于185时，树脂流动性可能较差。另一方面，当其环氧当量大于205时，树脂的固化性可能会有问题。
在成分(A)是甲酚-酚醛清漆型环氧树脂的情况下，从树脂的可处理性及成形性角度来讲，优选使用软化点为50至80℃的那些。此外，进一步地，更优选使用软化点为55至75℃的那些。当其软化点低于50℃时，树脂组合物、尤其是其粉末往往可能会彼此粘附。另一方面，当其软化点高于80℃时，树脂组合物的流动性可能会有问题。
与环氧树脂(成分A)一道使用的酚醛树脂(成分B)起到环氧树脂的固化剂的作用，对它没有特别的限制。成分(B)的实例包括双环戊二烯型酚醛树脂、苯酚-酚醛清漆树脂、甲酚-酚醛清漆树脂、苯酚-芳烷基树脂。可以单独或组合使用这些酚醛树脂。其中，优选使用羟基当量为70至250且软化点为50至110℃的酚醛树脂。顺便说的是，苯酚-酚醛清漆树脂是通过在酸性气氛中使诸如苯酚或萘酚之类的具有酚羟基的化合物与醛、酮等进行反应制备的。更广义地讲，该树脂包括通过酚化合物与具有甲氧基亚甲基等的芳香族化合物反应制备的苯酚-芳烷基树脂。
优选的是选择环氧树脂(成分A)与酚醛树脂(成分B)的共混比，使得相对于环氧树脂中的1当量环氧基团而言，酚醛树脂中的羟基可以为0.7至1.3当量，更优选为0.9至1.1当量。
对用于本发明的无机填料(成分C)没有特别的限制，可以使用任何已知的材料。其例子包括二氧化硅粉、氧化铝粉、石英玻璃粉、滑石、氮化铝粉、氮化硅粉。可以单独或组合使用这些无机填料。在需要高热导率的情况下，氧化铝粉和二氧化硅粉是优选的，特别地讲，更优选的是结晶二氧化硅的粉碎粉末(以下称为“粉碎结晶二氧化硅粉末”)。然而，在另外需要无机粉末具有阻燃效果的情况下，使用高热导率的结晶二氧化硅是不利的。优选对粉碎结晶二氧化硅粉末进一步进行磨耗处理，用以使粒子的角部边缘圆形化，从而提高含有该粉末的树脂组合物的流动性。另一方面，当期望降低树脂组合物的线膨胀系数时，在组合物中优选使用通过将结晶粉末熔融而制备的无定形二氧化硅粉末(以下称“熔融二氧化硅粉末”)。优选通过将粉碎的结晶或无定形二氧化硅粉末喷射到火焰上并将粒子熔融成球形来制备熔融二氧化硅粉末，这样可进一步提高包括该粉末的树脂组合物的流动性。
(C)无机填料的平均粒度优选为5至30μm，更优选为5至25μm。具体来说，当其平均粒度小于5μm时，树脂组合物的流动性可能较差。另一方面，当平均粒度大于30μm时，大粒子可能会造成堵塞模具浇口的麻烦。此外，对于小尺寸半导体封装而言，其最大粒度优选为64μm以下，因为这样的成形外观非常好并且平滑。这种情况是特别优选的，因为不会由于无机填料被浇口截住而造成流动故障的麻烦，也不会由于无机填料被夹在布线之间而造成布线变形和在布线中形成空隙的麻烦。可使用例如激光衍射/散射粒度分布仪测定平均粒度。
与上述成分(A)至(C)一道用于组合物中的氢氧化铝粉末(成分D)的50％体积累积粒径D50(μm)为1.5至5μm，BET比表面积S(m2/g)为3.3/D50≤S≤4.2/D50，且D50/D10比值为1.5至4，其中D10是其10％体积累积粒径。氢氧化铝粉末的50％体积累积粒径(平均粒度)D50(μm)相当于用激光粒度分布分析仪测定的小粒子累积数据的50％。同样，粉末的10％体积累积粒径D10相当于用激光粒度分布分析仪测定的小粒子累积数据的10％。
为了表达氢氧化铝粉末的粒度分布的宽度，如在上文中的那样，取与10％累积的粒度的比值。当该值大时，分布宽度广。另一方面，当该值小时则宽度窄。在本发明中，将D50与10％体积累积粒径D10的比值D50/D10限定为1.5至4，如上文所述。也就是说，当D50/D10值处于上述范围内时，组合物具有非常好的流动性。当该值接近1时，粒子是单分散的。然而，如上文所述，1.5的值是实际的极限。此外，当该值大于4时，粒子包含大量的细粉末，其吸热起始温度(脱水起始温度)倾向于降低。
另一方面，当氢氧化铝粉末的粒度大时，其脱水温度可能会高。然而在这种情况下，粉末往往可能具有结构缺陷，并且树脂组合物的固化产物的机械性能可能会恶化。此外，组合物可能形成有气泡(bubble)，或者可能会释放出离子性杂质。此外，当粉末粒度大时，水洗粉末除钠可能会不充分。在这种情况下，剩余的钠等可能具有脱水催化作用，可能降低粉末的脱水起始温度。此外，当制备大粒子或大块晶体并随后将它们机械粉碎成粒度减小的小粒子时，所得粒子可能具有复杂的粒子形状，并且可能含有大量的大比表面积的细粉末。此外，由于在机械粉碎的粒子中形成细裂缝，气泡可能会被带入树脂组合物当中，因此可能会使组合物的机械强度恶化。为解决这些问题，特别将氢氧化铝粉末(成分D)限定成使其50％体积累积粒径D50(μm)为1.5至5μm，BET比表面积S(m2/g)满足3.3/D50≤S≤4.2/D50。
为了获得如上所述的具有均匀粒度的氢氧化铝粉末，可以提到的方法例如有，按照拜耳(Bayer)工艺在统一所要得到的粒子的初级粒度的条件下制备氢氧化铝的方法；包括从次级粒子分散体中去除上浮细粉末、接着通过粒子沉淀或网过滤去除粗粉末、从而统一所要得到的粒子的粒度的方法；根据上述方法在浆态下经处理铝酸钠后去除粗粉末和细粉末的方法；或对干粉末进行气力式分级以统一所要得到的粒子的粒度的方法。
可以用BET比表面积测量装置确定氢氧化铝粉末的BET比表面积，其中使用氮为吸附剂。BET比表面积是每单位重量的比表面积，当假定粒子为真球形时，比表面积S(m2/g)与其直径R(μm)满足以下的数值式(1)：
S＝πR2/(d·(πR3/6))＝6/d·R  (1)
其中π表示圆周长与其直径的比值，d是粒子的比重(g/cm3)。
因此，这种情况下可以按以下的数值式(2)计算粒子的比重：
d＝6/(S·R)    (2)
由于氢氧化铝单晶的比重(真比重)为2.42，当假设粒子为真球形时，氢氧化铝粒子的真球形的S·R值为2.5。另一方面，当粒子偏离真球形时，使用测定的比表面积作为S，测定的平均粒度(D50)作为R，由上式计算，估计的粒子比重降低。这种估计的比重为真比重的75％以下的氢氧化铝粉末是优选的。由于氢氧化铝粉末的估计比重与真球形相比要小，或者说其比表面积与真球形相比要大，粉末的阻燃效果好。另一方面，从防止粘度增加及防止释放离子性杂质的角度讲，优选估计的粉末比重为真球形的60％以上。在估计比重为真比重的75％以下的情况下，S·D50为3.3以上；当估计比重为约60％以上时，S·D50为4.2以下。
优选可以根据JP-A 2003-95645中披露的制备方法制备如上所述的氢氧化铝粉末。具体来说，根据该制备方法，溶解氢氧化铝的次级粒子，从而得到稳定且近乎球形的氢氧化铝初级粒子。根据该制备方法，由于可以得到具有小表面积和具有很少裂缝的粒子的氢氧化铝粉末，并防止将钠带入到粒子当中，可以得到钠含量以Na2O计为0.1重量％以下的氢氧化铝粉末。钠有促进从氢氧化铝中释放水的作用，可以说由此钠含量减少的氢氧化铝粉末可具有非常好的耐热性。
可以通过差示扫描量热法(DSC)证实(D)氢氧化铝的耐热性。具体来说，取10mg氢氧化铝样品放入到DSC装置中，以10℃/分钟的加热速率进行加热，从而确定吸热/放热量。在水释放期间，体系是吸热的，确定吸热起始温度和吸热峰值温度下的热量。
通过上文提到的DSC进行测定，吸热起始温度优选为240℃以上，吸热峰值温度优选为280至310℃。具体来说，当吸热起始温度低于该范围时，在成形期间或固化后的期间中，水可能会从氢氧化铝中释放出来，因此可能会出现气泡以及其它故障。此外，当吸热峰值温度低于280℃时，在诸如260℃的高温下的吸湿性焊料回流处理期间，水的释放可能是非常大的，因此会造成树脂从构成部件、引线框或基底中脱层的麻烦以及树脂开裂的麻烦。
在上述的DSC中，为了能够有效阻燃，样品的峰值吸热量优选为2.5至3.5W/mg。
对于DSC中的吸热起始温度，由给出吸热峰的升温得到了证实，然而，在主吸热峰之前可能会出现一些小峰或块状隆起部。在这种情况下，当小峰或隆起部的高温侧的吸热水平为吸热峰水平的5％以下时，可以忽略这些小峰或隆起部，确定对应于吸热峰的上升部分的温度。
即使当吸热起始温度低于焊料回流温度时，只要吸热峰值温度处于上述范围内，树脂就不会由于水扩散的原因而脱层。当在250℃以下的吸热为DSC中吸热峰的5％以下时，树脂组合物在260℃下的焊料回流性可能不会出现任何严重的问题。
在本发明的半导体封装用环氧树脂组合物中，如上所述，由于(D)氢氧化铝粉末具有特定的粒度、特定的比表面积和特定的粒度分布宽度，树脂组合物对构成部件、引线框和基底具有非常好的粘附性。由于细粉末可能会带来粘度的增加，或者可能会在界面上导致气泡的形成，使树脂组合物的粘附性降低。然而在本发明中，由于粉末的粒度分布宽度窄，树脂组合物几乎不会带来这种故障。此外，与诸如二氧化硅的无机填料相比，氢氧化铝的强度低，当氢氧化铝粉末含大粒子时，有可能会从大粒子开始出现裂缝。此外，大粒子可能是界面脱层的起点，因为它们的内聚力小。然而本发明则不存在这种故障。此外，由于(D)氢氧化铝粉末在一定温度下剧烈地释放水，即使对于那些易燃物质来说，它也可以有效地用于灭火和防止火势蔓延。因此，可以减少本发明的树脂组合物中的氢氧化铝添加量，这有利于减少离子性杂质。
氢氧化铝是两性的，易被酸/碱腐蚀。然而，由于(D)氢氧化铝具有比表面积，因此它不存在这种问题。
为进一步提高氢氧化铝的耐热性，可以采用水热处理的方式对其进行处理。
从固化产物的性质和树脂组合物在成形期间的流动性角度来讲，在本发明的半导体封装用环氧树脂组合物中，基于环氧树脂组合物的总量，(C)无机填料和(D)氢氧化铝粉末的含量优选为70至90重量％。
另外，从固化产物的阻燃效果和减少产物中的离子性杂质的角度来讲，基于环氧树脂组合物的总量，(D)氢氧化铝粉末的含量优选为3至40重量％。
此外，从固化产物的阻燃效果和减少产物中的离子性杂质的角度来讲，基于(C)无机填料和(D)氢氧化铝粉末的总量，(D)氢氧化铝粉末的含量优选为5至50重量％。
由于氢氧化铝具有离子特性，它可捕获作为环氧树脂与酚醛树脂反应催化剂的固化促进剂，从而降低树脂组合物的固化反应性。在这种情况下，可以使用能够与酚醛树脂或环氧树脂形成盐或加合物的固化促进剂，这样可以使固化促进剂稳定化，几乎不与氢氧化铝反应，从而使树脂组合物可以具有非常好的固化性能。
当使用环氧树脂和苯酚-酚醛清漆树脂时，它们可能会反应而固化，但反应速率低。在这种情况下，优选可以使用咪唑型、胺型或含磷的固化促进剂等，与环氧树脂和苯酚-酚醛清漆树脂一道使用。具体来说，由于咪唑型或胺型固化促进剂在与金属氢氧化物一道使用时显示出非常好的固化促进效果，可以有利地将其应用在本发明的树脂组合物中。在主要考虑产物的电可靠性的情况下，含磷固化促进剂是优选的。
为了提高树脂组合物的可成形性，可以在组合物中使用能够抑制流态的树脂组合物粘度升高、但在固化之时剧烈反应的潜在固化促进剂。具体来说，作为这种固化促进剂，可以提到的有膦-醌加合物、膦-酚加合物等。
此外，本发明的半导体封装用环氧树脂组合物优选包含酸性脱模剂，以及用于提高氢氧化铝在组合物中分散性的其它组成成分。脱模剂包括例如具有羧基等的那些。
由于氢氧化铝几乎不被催化剂捕获，催化剂可显示出潜在的催化活性，因此优选事先使酸性脱模剂与碱性催化剂反应。通过事先与如上所述的脱模剂形成盐，模具表面的树脂固化性得到提高，成形品容易从模具中脱出。
除上述的以外，可以在本发明的半导体封装用环氧树脂组合物中进一步添加硅烷偶联剂、颜料、阻燃剂、阻燃助剂、脱模剂等。
硅烷偶联剂优选是具有能与环氧树脂和/或苯酚-酚醛清漆树脂反应的官能团并具有烷氧基硅烷骨架的那些。其例子包括γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。
至于颜料，可以使用具有放电效果的炭黑。
作为氢氧化铝以外的阻燃剂，可以提到的有含溴阻燃剂、含氮阻燃剂、含磷阻燃剂、除氢氧化铝以外的金属氢氧化物、金属水合物等。所有这些均可与氢氧化铝一道用于树脂组合物当中。
金属氢氧化物和金属水合物具有非常好的阻燃性，但它们往往会使防水性能恶化。然而在树脂组合物中使用具有烷氧基的硅树脂化合物的情况下，它可以具有保护作用，树脂组合物的防水性能几乎不会恶化。因此，结合使用此二者是优选的。
阻燃助剂的例子包括三氧化二锑。当与含溴化合物组合时，可显示出非常好的阻燃效果。然而，这些都具有诸如溴和锑之类的毒性成分，不包含这些毒性成分的阻燃剂是优选的。
如上所述，脱模剂优选为酸性的，然而，本文中不反对使用任何其它脱模剂。例如，可以使用巴西棕榈蜡、石蜡、聚乙烯蜡、褐煤酸蜡、非离子表面活性剂样石蜡以及具有聚乙烯链和亚烷基二醇链的蜡作为脱模剂。
为了解决由离子性杂质造成的金属腐蚀(半导体元件、铝线的腐蚀)问题，可以在树脂组合物中添加诸如无机水滑石样化合物或铋化合物的离子交换材料，用该树脂组合物封装的半导体元件等可具有延长的使用寿命。
可以按例如以下的方式制备本发明的半导体封装用环氧树脂组合物。具体来说，按预定比例共混环氧树脂(成分A)、酚醛树脂(成分B)、无机填料(成分C)、特定的氢氧化铝粉末(成分D)和其它任选的添加剂，然后在混合器等中充分混合。随后，利用混合辊、混炼器或类似的混炼机在热作用下熔融混炼其混合物，接下来冷却到室温。然后，对此进行粉碎，任选进行压片。通过包括一系列此类步骤的方法可以制备预期的半导体封装用环氧树脂组合物。
或者，将半导体封装用环氧树脂组合物的混合物引入到混炼机中，然后在其中以熔融的形式进行混炼，此后连续成形为接近柱状的颗粒或小球。根据包括一系列此类步骤的方法也可以制备预期的半导体封装用环氧树脂组合物。
此外，在调色板上接收半导体封装用环氧树脂组合物的混合物，在其上冷却，并按压或滚压，或者将组合物与溶剂的混合物施加到基底上，从而在其上形成片材。根据这些步骤可以制备半导体封装用的片材状环氧树脂组合物。
对于用如此得到的半导体封装用环氧树脂组合物(粉状、片状、粒状等)封装半导体元件的方法没有特别的限制，可以采用任何已知的成形方法，例如传递成形等。
使用半导体封装用的片材状环氧树脂组合物，可以例如根据如下的倒装芯片封装法制造半导体器件。简单来说，将半导体封装用的片材状环氧树脂组合物施加到设置有焊接凸点的半导体元件的电极侧，或者将其设置到电路板的凸点焊接侧，将半导体元件与电路板彼此凸点焊接，同时以倒装芯片封装的方式用树脂封装到一起，从而构成半导体器件。
实施例
参照以下的实施例和比较例对本发明进行描述。然而本发明不应局限于这些实施例。共混比按重量份计。
制备以下材料。
环氧树脂：邻甲酚-酚醛清漆环氧树脂(环氧当量：200，软化点：70℃)。
酚醛树脂：苯酚-甲醛-酚醛清漆树脂(羟基当量：1.05，软化点：71℃)。
固化促进剂：1，8-二氮杂二环(5.4.0)十一烯-7。
无机填料a：熔融和粉碎的二氧化硅(平均粒度：6μm，最大粒度：48μm)。
无机填料b：熔融球形二氧化硅粉末(平均粒度：14μm，最大粒度：64μm)。
氢氧化铝A至E：
氢氧化铝各具有粒度分布(用激光粒度分布分析仪测定：50％体积累积粒径D50(μm)，10％体积累积粒径D10(μm)，D50/D10，3.3/D50，4.2/D50)、BET比表面积S(m2/g)(用BET比表面积测量装置测定)、吸热起始温度(℃)、吸热峰值温度(℃)和峰值吸热量(W/mg)(通过DSC测定，其中样品重量为10mg，加热速度为10℃/分钟)。
表1
颜料：炭黑
硅烷偶联剂：γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
脱模剂：聚氧化乙烯蜡(酸值：60，重均分子量：4000)。
实施例1至3、比较例1至3
在室温下按下表2所示的比例混合上述材料，然后在加热到80至120℃的辊式混炼器中进行处理，其中树脂被熔融混炼(5分钟)以制备环氧树脂组合物，无机填料及其它材料分散在树脂中。随后冷却熔体并将得到的固体粉碎成粉末。将粉末放入圆柱状模具中，从两端对其施加压力，从而制成具有预定外部形态和预定重量的柱状片。
按下文中提到的标准评价如此制成的树脂组合物片的性能，结果如下表2所示。
耐焊性
使用如上所述制成的树脂组合物片，用低压传递成形机对80引脚的QFP封装进行成形，成形温度为175℃，注射压力为7MPa，固化时间为120秒。具体而言，制备具有管芯垫(die pad)尺寸为8平方毫米、厚度为0.15毫米的铜引线框；用粘结管芯的粘合剂将尺寸为5.5平方毫米、厚度为0.4毫米的硅元件粘附到管芯垫上；元件电极与引线框通过金线彼此电连接；将此放到具有凹腔的下模具的预定位置上，然后使之夹在下模具与同样具有凹腔的上模具之间；将如上所述制备的树脂组合物片放入树脂罐(pot)当中；根据上述条件，将用柱塞加压的树脂组合物注入到上、下模具之间形成的腔体当中，固化树脂以制成半导体器件。通过冲切(die cutting)清除引线框封挡(dam)部分，制成分开的单个半导体器件。按JEDEC湿敏等级3试验它们的吸湿度(吸湿条件：30℃×60％RH×192小时)，然后在260℃(峰值)×30秒的条件下使之暴露于焊料回流热分布(thermal profile)下，从而确认试验样品中是否存在着引线框脱层。没有引线框脱层的样品为良好(“A”)；存在一些脱层的样品为不好(“B”)。
阻燃性
使用低压传递成形机，将如上所述制成的树脂组合物片成形为厚度3.2mm的试验件(127mm×12.7mm×3.2mm)和厚度为1.6mm的试验件(127mm×12.7mm×1.6mm)，成形温度为175℃，注射压力为7MPa，固化时间为120秒。在175℃下对它们进行后固化8小时，然后按UL-94垂直法进行试验，从而确定总燃烧时间和最长燃烧时间。基于获得的数据研究样品是否能满足V-0标准。满足该标准为好(“A”)，不满足则为不好(“B”)。
流动性
根据螺旋流规格(EMMI-I-66)使用螺旋流试验模具，试验如上所述制成的树脂组合物片的流动性，模具温度为175℃，注射压力为7MPa，固化时间为120秒。样品流动性超过50cm为好(“A”)；样品流动性最多50cm则为不好(“B”)。
粘附性
使用低压传递成形机，在镀有NiPdAu的引线框板上将如上所述制成的树脂组合物片成形为截圆锥(上直径3mm，下直径3.568mm，高3mm，粘附面积10±0.5mm2)，成形温度为175℃，注射压力为7MPa，固化时间为120秒。随后将其从低压传递成形机中取出，在175℃下进行后固化5小时。使用通用试验机，以5毫米/分钟的速率将一平板向截圆锥(固化树脂制品)的侧面推进，由此测定截圆锥从引线框板上脱层时的最大力。试验了10个相同样品的试验件，对数据进行平均。平均值为至少9.8MPa(1kg/mm2)的样品为好(“A”)；平均值低于9.8MPa(1kg/mm2)的样品为不好(“B”)。
表2
Figure A20091013712800211
从以上结果可以看出，从耐焊性、阻燃性、流动性和粘附性的所有评价点来看，所有的实施例样品都非常好。与此相反的是，比较例1的样品包含大平均粒度(D50)的氢氧化铝作为阻燃剂，在1.6mm V-0阻燃试验中有问题；而另一方面，比较例2的样品包含与上述相反的具有小平均粒度的氢氧化铝，结果其流动性差。据观察，当氢氧化铝的吸热起始温度低时，其阻燃性往往差；而当氢氧化铝的峰值吸热温度低时，其阻燃性也往往差。
虽然已经详细地并且参照具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员显而易见的是，在不偏离其实质和范围的情况下可以作出各种变化和修改。
本申请基于2008年5月7日提交的日本专利申请(专利申请号2008-121554)，其全部内容通过引用的方式结合到本文中。
本文提及的所有参考文献均全文引入以供参考。

Claims (8)

1.一种半导体封装用环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物包括如下成分(A)至(C)并进一步包括作为阻燃剂的如下成分(D)：
(A)环氧树脂；
(B)酚醛树脂；
(C)无机填料；和
(D)氢氧化铝粉末，所述氢氧化铝粉末的50％体积累积粒径D50(μm)为1.5～5μm，BET比表面积S(m2/g)为3.3/D50≤S≤4.2/D50，且D50/D10比值为1.5～4，其中D10为所述氢氧化铝粉末的10％体积累积粒径。
2.根据权利要求1的环氧树脂组合物，其中在将10mg所述氢氧化铝粉末用作样品、并且加热速率为10℃/分钟下通过差示扫描量热法(DSC)测定的所述(D)氢氧化铝粉末的吸热起始温度为240℃以上且吸热峰值温度为280～310℃。
3.根据权利要求1的环氧树脂组合物，其中在将10mg所述氢氧化铝粉末用作样品、并且加热速率为10℃/分钟下通过差示扫描量热法(DSC)测定的所述(D)氢氧化铝粉末的峰值吸热量为2.5～3.5W/mg。
4.根据权利要求1的环氧树脂组合物，其中基于所述环氧树脂组合物的总量，所述(C)无机填料和所述(D)氢氧化铝粉末的总含量为70～90重量％。
5.根据权利要求1的环氧树脂组合物，其中基于所述环氧树脂组合物的总量，所述(D)氢氧化铝粉末的含量为3～40重量％。
6.根据权利要求1的环氧树脂组合物，其中基于所述(C)无机填料和所述(D)氢氧化铝粉末的总量，所述(D)氢氧化铝粉末的含量为5～50重量％。
7.根据权利要求1的环氧树脂组合物，其进一步包括酸性脱模剂。
8.一种半导体器件，其通过用根据权利要求1的环氧树脂组合物对半导体元件进行树脂封装而获得。
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