CN105377980A - 半导体装置的制造方法以及半导体装置 - Google Patents
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Abstract
一种半导体装置的制造方法,包括:准备工序,准备具有由切割区域(112)划分的多个封装区(114)的元件搭载基板(108);安装工序,在元件搭载基板(108)的各封装区(114)分别安装半导体芯片(116);模塑工序,利用密封用环氧树脂组合物将半导体芯片(116)同时模塑;和单片化工序,沿着切割区域(112)进行切割,将经过模塑的各个半导体芯片(116)单片化,上述密封用环氧树脂组合物包含(A)环氧树脂、(B)固化剂、(C)有机硅树脂、(D)无机填充剂、(E)固化促进剂,上述(C)有机硅树脂为甲基苯基型热塑性有机硅树脂,为具有下述通式(a)、(b)、(c)、(d)所示的重复结构单元的支链状结构有机硅树脂。(式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1a、R1b、R1c和R1d为甲基或苯基,它们可以相互相同也可以不同。与Si原子结合的苯基的含量在1分子中为50质量%以上,与Si原子结合的OH基的含量在1分子中低于0.5质量%。)
Description
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法以及半导体装置。
背景技术
近年来,在半导体封装的技术领域中,为了对应小型化、多引脚化等的要求,使用着CSP(芯片尺寸封装,ChipSizePackage)、BGA等小型封装。
关于它们的封装方法,采用利用成批模塑方式将半导体芯片组件化,能够将安装面积和制造成本大幅减小的MAP(模塑阵列封装,MoldArrayPackage)方式。MAP方式是指将数十个芯片在大型基板上以矩阵状配置,在单面成批密封后切割为各个封装的生产方法(例如参照专利文献1和专利文献2)。
另外,近年的电子部件的高集成化、高密度安装化、或者大功率化在发展,伴随于此,对电子部件强烈要求在高温高湿度环境下的工作和长寿命,特别是搭载于车辆内的变速器或发动机室等的电子部件要求即使在比通常民生用电子部件更严酷的环境下也连续良好地工作,电子部件的密封树脂(模塑树脂)被要求有耐热性、耐油性等优异的特性。
为了使上述特性提高,尝试了使用有机硅树脂对电子部件的密封树脂的特性进行改良。作为具体的事例,有以下的例子。
在专利文献3中,记载了组合包含脂肪族环氧基的有机硅树脂与叔膦化合物和醌化合物的加合物作为固化促进剂而得到的密封用环氧树脂组合物的例子,但由于脂肪族环氧基的反应性差,所以不参与树脂成分的交联反应,使密封材料的吸水率恶化。其结果,虽然对PKG翘曲有效,但耐钎焊性为差的结果。
在专利文献4中,为将包含脂肪族环氧基的有机硅树脂与三酚甲烷型酚醛树脂组合得到的密封用环氧树脂组合物的例子,但由于脂肪族环氧基的反应性差,所以不参与树脂成分的交联反应,使密封材料的吸水率恶化。其结果,虽然对PKG翘曲有效,但耐钎焊性为差的结果。
在专利文献5中,记载了将包含脂肪族环氧基的有机硅树脂与双酚S型环氧树脂组合得到的密封用环氧树脂组合物的例子,但由于脂肪族环氧基的反应性差,所以不参与树脂成分的交联反应,使密封材料的吸水率恶化。其结果,虽然对PKG翘曲有效,但耐钎焊性为差的结果。
在专利文献6中,记载了将包含苯基和羟基或苯基和丙基的有机硅树脂与苯基芳烷基型、联苯型、联苯基芳烷基型环氧树脂组合得到的密封用环氧树脂组合物的例子,但如果有机硅树脂中含有大量羟基,则在成型中有机硅树脂高分子量化而增粘,结果成型性差。此外,由于有机硅树脂含有丙基这样的长链烷基,所以固化物的阻燃性为明显差的结果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平8-222654号公报
专利文献2:日本特开2003-060126号公报
专利文献3:日本特开2005-015559号公报
专利文献4:日本特开2005-015561号公报
专利文献5:日本特开2005-015565号公报
专利文献6:日本特开2012-107209号公报
专利文献7:日本特开2012-248774号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1等所记载的MAP成型工艺中,在元件搭载基板安装半导体芯片,进而利用树脂材料将该半导体芯片密封时,由于它们的热膨胀系数的差,有时在元件搭载基板中会发生翘曲。
特别是近年来,存在半导体封装的薄型化的要求。通过使半导体封装整体变薄,其翘曲可能会容易变得明显。
作为消除这样的翘曲的一个方法,可以考虑通过使用柔软性优异的树脂材料,缓解由基板、元件、密封树脂间的热膨胀系数的差产生的应力的方法。然而,一般柔软性优异的材料存在耐热性差的倾向。
即,期待有如下的树脂材料,其即使在MAP成型工艺中也不发生翘曲,而且即使作为在固化、切割后得到的半导体装置,也能够实现耐热性等特性的保持和翘曲抑制。
本发明要解决的课题在于:提供一种半导体装置的制造方法,其成型时的低熔融粘度、高流动性优异,且将半导体元件模塑时的耐热性、耐翘曲特性、耐钎焊开裂性、耐温度循环性、耐湿可靠性的平衡优异。
用于解决课题的方法
这样的目的通过下述〔1〕~〔9〕所述的本发明达到。
〔1〕一种半导体装置的制造方法,包括:
准备工序,准备具有由切割区域所划分的多个封装区的元件搭载基板;
安装工序,在上述元件搭载基板的各封装区分别安装半导体芯片;
模塑工序,利用密封用环氧树脂组合物将上述半导体芯片同时模塑;和
单片化工序,沿上述切割区域进行切割,将经过模塑的各个半导体芯片单片化,
上述密封用环氧树脂组合物包含:
(A)环氧树脂、
(B)固化剂、
(C)有机硅树脂、
(D)无机填充剂、
(E)固化促进剂,
上述(C)有机硅树脂为甲基苯基型热塑性有机硅树脂,为具有下述通式(a)、(b)、(c)、(d)所示的重复结构单元的支链状结构有机硅树脂,
式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1a、R1b、R1c和R1d为甲基或苯基,它们相互可以相同也可以不同,与Si原子结合的苯基的含量在1分子中为50质量%以上,与Si原子结合的OH基的含量在1分子中低于0.5质量%。
〔2〕如〔1〕所述的半导体装置的制造方法,其中,上述(C)有机硅树脂还具有下述通式(e)、(f)所示的重复结构单元,
式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1e为甲基或苯基,与Si原子结合的氢原子的含量在1分子中低于0.5质量%。
〔3〕如〔1〕或〔2〕所述的半导体装置的制造方法,其中,上述(C)有机硅树脂的软化点为60℃以上、100℃以下,数均分子量为1000以上、10000以下。
〔4〕如〔1〕~〔3〕中任一项所述的半导体装置的制造方法,其中,上述(C)有机硅树脂的含量在全部密封用环氧树脂组合物中为0.1质量%以上、5质量%以下。
〔5〕如〔1〕~〔4〕中任一项所述的半导体装置的制造方法,其中,上述(A)环氧树脂为选自联苯型环氧树脂、苯酚芳烷基型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、双酚型环氧树脂、拟蒽型环氧树脂中的1种以上。
〔6〕如〔1〕~〔5〕中任一项所述的半导体装置的制造方法,其中,上述(B)固化剂为酚系固化剂。
〔7〕如〔6〕所述的半导体装置的制造方法,其中,上述酚系固化剂包含苯酚芳烷基树脂或具有三酚甲烷骨架的酚醛树脂的至少一者。
〔8〕如〔1〕~〔7〕中任一项所述的半导体装置的制造方法,其中,上述(E)固化促进剂为选自下述通式(1)~(3)所示的化合物中的1种以上,
其中,上述通式(1)中,P表示磷原子,R2、R3、R4和R5表示芳香族基团或烷基,A表示在芳香环具有至少1个选自羟基、羧基、巯基中的任意官能团的芳香族有机酸的阴离子,AH表示在芳香环具有至少1个选自羟基、羧基、巯基中的任意官能团的芳香族有机酸,x、y为1~3的数,z为0~3的数,且x=y;
其中,在上述通式(2)中,R6表示碳原子数1~3的烷基,R7表示羟基,a为0~5的数,b为0~4的数;
其中,在上述通式(3)中,P表示磷原子,Si表示硅原子,R8、R9、R10和R11分别表示具有芳香环或杂环的有机基团、或者脂肪族基团,相互可以相同也可以不同,式中R12为与基Y2和Y3结合的有机基团,式中R13为与基Y4和Y5结合的有机基团,Y2和Y3表示供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y2和Y3与硅原子结合形成螯合物结构,Y4和Y5表示供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y4和Y5与硅原子结合形成螯合物结构,R12和R13相互可以相同也可以不同,Y2、Y3、Y4和Y5相互可以相同也可以不同,Z1为具有芳香环或杂环的有机基团、或者脂肪族基团。
〔9〕一种半导体装置,其是通过〔1〕~〔8〕中任一项所述的制造方法而得到的。
发明的效果
在本发明的半导体装置的制造方法中,使用包含特定的有机硅树脂的环氧树脂组合物。该环氧树脂组合物由于成型时的低熔融粘度、高流动性优异,所以能够使半导体制造时的生产效率提高。另外,通过具备由该环氧树脂组合物得到的固化物作为密封半导体元件的密封材料,能够提供耐热性、耐翘曲特性、耐钎焊开裂性、耐温度循环性、耐湿可靠性的平衡优异的半导体装置。
在以往的由无机填充材料的增量而产生的低热膨胀率化的情况下,产生高熔融粘度化、低流动性化,以往的有机硅树脂的情况下,容易产生低Tg化、高热膨胀率化、低阻燃性化、半导体装置的低可靠性化,但通过使用特定的有机硅树脂,不会产生它们的此消彼长,能够平衡地得到优异的结果。
附图说明
上述目的以及其他目的、特征和优点通过以下所述的优选实施方式以及与其附带的以下附图更加清楚。
图1是表示第一实施方式的半导体装置的制造程序的工序剖面图。
图2是表示第一实施方式的半导体装置的制造程序的工序俯视图。
图3是表示第一实施方式的半导体装置的制造程序的工序剖面图。
图4是表示第二实施方式的电子部件组件的一例的纵剖面图。
具体实施方式
以下,基于优选的实施方式详细说明本发明的半导体装置的制造方法和半导体装置。
<第一实施方式>
本实施方式的半导体装置100的制造方法被称为所谓的“MAP方式”,包含以下工序。首先,准备具备由切割区域112划分的多个封装区114的元件搭载基板108(以下,称为准备工序)。然后,在元件搭载基板108的各封装区114分别安装半导体芯片116(以下,称为安装工序)。然后,利用密封用环氧树脂组合物将半导体芯片116同时模塑(以下,称为模塑工序)。沿着切割区域112进行切割,将经过模塑的各个半导体芯片116单片化(以下,称为单片化工序)。
本实施方式的密封用环氧树脂组合物包含(A)环氧树脂、(B)固化剂、(C)有机硅树脂、(D)无机填充剂、(E)固化促进剂,(C)有机硅树脂为甲基苯基型热塑性有机硅树脂,为具有下述通式(a)、(b)、(c)、(d)所示的重复结构单元的支链状结构有机硅树脂。
(式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1a、R1b、R1c和R1d为甲基或苯基,它们相互可以相同也可以不同。与Si原子结合的苯基的含量在1分子中为50质量%以上,与Si原子结合的OH基的含量在1分子中低于0.5质量%。)
以下,详述各工序。
(准备工序)
在本准备工序中,准备元件搭载基板108。该元件搭载基板只要不损害发明的目的,就能够适当设定,可以例示例如为有机基板的情况。
(安装工序)
接着,对于本实施方式的安装工序进行说明。
图2是安装工序的工序俯视图。图1(a)是图2的A-A'剖面图。
如图2所示,在元件搭载基板108的元件搭载面110配置多个半导体芯片116。在元件搭载面110形成有由切割区域112划分的封装区114。封装区114隔开规定间隔配置。在1个封装区114可以形成1个半导体芯片116,也可以形成多个半导体芯片116。本实施方式中,说明在1个封装区114配置1个半导体芯片116的例子。半导体芯片116的外缘对应于封装区114的外缘。
在本实施方式中,将最接近中心位置的中心封装区114彼此的距离设为L1,将在中心封装区114与配置在其外侧的外侧封装区114的距离设为L2。L2可以与L1相同,也可以比L1大。通过设为L2=L1,能够高密度配置半导体芯片116。另外,通过设为L2>L1,在元件搭载基板108的外侧,能够减小元件搭载面110的线膨胀系数与相反面侧的线膨胀系数的差。由此,特别是能够减小元件搭载基板108的外侧的翘曲。
如图1(a)所示,元件搭载基板108和半导体芯片116例如经由钎焊凸块118和未图示的配线层电连接。此外,也可以用焊丝连接元件搭载基板108的电极与半导体芯片116。
元件搭载基板108与半导体芯片116的连接例如如下进行。
首先,利用粘接剂将半导体芯片116预固定于元件搭载基板108后,将它们加热压接。在本实施方式中,粘接剂既可以是液状也可以是片状。粘接剂可以具有焊剂活性剂。
然后,将包括半导体芯片116和元件搭载基板108的叠层体加热到钎焊凸块118的熔点以上的温度,由此将半导体芯片116和元件搭载基板108钎焊接合。由此,半导体芯片116与元件搭载基板108被相互连接。
半导体芯片116没有特别限定,例如优选具有芯片尺寸封装结构。
(模塑工序)
接下来说明本实施方式的模塑工序。
如图1(b)所示,利用密封材料将元件搭载基板108上的半导体芯片116同时模塑。半导体芯片116的整体被模塑树脂层120覆盖。由此,形成半导体封装。在半导体封装中,半导体芯片116彼此的间隙由模塑树脂层120埋设。
在模塑工序中,在安装有半导体芯片116的元件搭载基板108上使用包含特定的有机硅树脂的密封用环氧树脂组合物形成模塑树脂层120。
下面,说明该密封用环氧树脂组合物。
<密封用环氧树脂组合物>
本实施方式的密封用环氧树脂组合物包含:
(A)环氧树脂、
(B)固化剂、
(C)有机硅树脂、
(D)无机填充剂、
(E)固化促进剂,
上述(C)有机硅树脂为甲基苯基型热塑性有机硅树脂,为具有下述通式(a)、(b)、(c)、(d)所示的重复结构单元的支链状结构有机硅树脂。
(式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1a、R1b、R1c和R1d为甲基或苯基,它们相互可以相同也可以不同。与Si原子结合的苯基的含量在1分子中为50质量%以上,与Si原子结合的OH基的含量在1分子中低于0.5质量%。)
下面,依次说明本实施方式的密封用环氧树脂组合物所含的各成分。
[环氧树脂]
本实施方式中的(A)环氧树脂为选自苯酚芳烷基型环氧树脂(具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂、具有亚苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂等)、联苯型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、双酚型环氧树脂(双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等)、拟蒽型环氧树脂中的1种以上,它们可以单独使用也可以组合使用2种以上。
本实施方式的密封用环氧树脂组合物所用的(A)环氧树脂的含量没有特别限定,在全部密封用环氧树脂组合物中优选为3质量%以上、20质量%以下,更优选为5质量%以上、15质量%以下,特别是最优选为6质量%以上、10质量%以下。
通过将(A)环氧树脂整体的含量设在上述下限值以上,密封用环氧树脂组合物的熔融时的流动性提高。另外,通过设在上述上限值以下,能够使成型品的耐钎焊性提高。
<具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂>
作为本实施方式中的具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂,可以列举包含下述通式(4)所示的结构的树脂的树脂。
(式中,R14、R15为氢原子或碳原子数1~4的有机基团,相互可以相同也可以不同。c为0~3的数,d为0~4的数。n作为平均值为1~5的数。)
通式(4)中的R14、R15选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基等的碳原子数1~4的烷基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等的碳原子数1~4烷氧基等,其中优选氢原子或甲基。作为本实施方式中的具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂,更优选以n=1为主成分的环氧树脂,例如NC-3000L(日本化药株式会社制商品名)等能够作为市售品购入。在使用该具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂的情况下,由于交联点间距离变长,所以能够降低固化物的弹性模量,耐钎焊性提高。
<联苯型环氧树脂>
作为本实施方式的联苯型环氧树脂,可以列举包含下述通式(5)所示的结构的树脂的树脂。
(式中,R16~R23为氢原子或碳原子数1~4的有机基团,相互可以相同也可以不同。)
通式(5)中的R16~R23选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基等的碳原子数1~4的烷基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等的碳原子数1~4的烷氧基等,其中优选氢原子或甲基。作为本发明的联苯型环氧树脂,可以列举以4,4'-双(2,3-环氧丙氧基)联苯或4,4'-双(2,3-环氧丙氧基)-3,3',5,5'-四甲基联苯为主成分的环氧树脂、使环氧氯丙烷与4,4'-联苯酚或4,4'-(3,3',5,5'-四甲基)联苯酚反应得到的环氧树脂等,其中,更优选以4,4'-双(2,3-环氧丙氧基)-3,3',5,5'-四甲基联苯为主成分的环氧树脂,例如、YX-4000K、YX-4000H(均为三菱化学株式会社制商品名)等能够作为市售品购入。在使用该联苯型环氧树脂的情况下,通过对于电路基板或引线框的粘接性提高,耐钎焊性提高。
<具有亚苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂>
作为本实施方式的具有亚苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂,可以列举包含下述通式(6)所示的结构的树脂的树脂。
(式中,R24、R25为氢原子或碳原子数1~4的有机基团,相互可以相同也可以不同。e为0~3的数,f为0~4的数。n作为平均值为1~5的数。)
通式(6)中的R24、R25选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基等的碳原子数1~4的烷基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等的碳原子数1~4的烷氧基等,其中,优选氢原子或甲基。作为本实施方式的具有亚苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂,更优选以n=1为主成分的环氧树脂,例如NC-2000(日本化药株式会社制商品名)等能够作为市售品购入。在使用该具有亚苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂的情况下,由于交联点间距离宽,所以能够降低固化物的弹性模量,耐钎焊性提高。
<三酚甲烷型环氧树脂>
作为本实施方式的三酚甲烷型环氧树脂,可以列举包含下述通式(7)所示的结构的树脂的树脂。
(式中,R26为氢原子或碳原子数1~4的有机基团,相互可以相同也可以不同。n作为平均值为1~10的数,g为0~3的数,h为0~4的数。)
通式(7)中的R26选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基等的碳原子数1~4的烷基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等的碳原子数1~4的烷氧基等,其中,优选氢原子或甲基。作为本实施方式的三酚甲烷型环氧树脂,更优选以n=1为主成分的环氧树脂,例如Tactix742(HuntsmanAdvancedMaterials株式会社制商品名)、1032H60(三菱化学株式会社制商品名)、EPPN―501、EPPN―502(日本化药株式会社制商品名)等能够作为市售品购入。在使用该三酚甲烷型环氧树脂的情况下,通过提高交联密度,能够提高Tg,耐钎焊性提高。
<双酚A型环氧树脂>
作为本实施方式的双酚A型环氧树脂,可以列举包含下述通式(8)所示的结构的树脂的树脂。
(式中,R27为氢原子或碳原子数1~4的有机基团,相互可以相同也可以不同。i为0~4的数,n作为平均值为0~5的数。)
通式(8)中的R27选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基等的碳原子数1~4的烷基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等的碳原子数1~4的烷氧基等,其中,优选氢原子或甲基。作为本实施方式的双酚A型环氧树脂,更优选以n=0为主成分的环氧树脂,例如EPIKOTEYL6810(三菱化学株式会社制商品名)等能够作为市售品购入。在使用该双酚A型环氧树脂的情况下,由于交联点间距离宽,所以能够降低固化物的弹性模量,耐钎焊性提高。
<拟蒽型环氧树脂>
作为本实施方式的拟蒽型环氧树脂,可以列举包含下述通式(9)所示的结构的树脂的树脂。
(式中,R28为氢原子或碳原子数1~4的有机基团,相互可以相同也可以不同。j为0~8的数,n作为平均值为0~5的数。)
通式(9)中的R28选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基等的碳原子数1~4的烷基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等的碳原子数1~4的烷氧基等,其中,优选氢原子或甲基。作为上述通式(9)所示的拟蒽型环氧树脂,更优选以n=0为主成分的环氧树脂,例如YX8800(三菱化学株式会社制商品名)、YL7310(三菱化学株式会社制商品名)等能够作为市售品购入。在使用该拟蒽型环氧树脂的情况下,由于交联点间距离长,所以能够降低固化物的弹性模量,耐钎焊性提高。
[固化剂]
本实施方式的(B)固化剂只要是密封用环氧树脂组合物通常所使用的固化剂就没有特别限制,可以列举例如酚系固化剂、胺系固化剂、酸酐系固化剂、硫醇系固化剂。这些之中,从阻燃性、耐湿性、电气特性、固化性、保存稳定性等的平衡的观点出发,优选酚系固化剂。
<酚系固化剂>
作为酚系固化剂,只要是密封用环氧树脂组合物通常所使用的酚系固化剂就没有特别限制,可以列举例如以苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂为代表的使苯酚、甲酚、间苯二酚、邻苯二酚、双酚A、双酚F、苯基苯酚、氨基苯酚等苯酚类和/或α-萘酚、β-萘酚、二羟基萘等萘酚类与甲醛等具有醛基的化合物在酸性催化剂下缩合或共缩合得到的树脂、由苯酚类和/或萘酚类与二甲氧基对二甲苯或双(甲氧基甲基)联苯合成的具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、具有亚苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、具有三酚甲烷骨架的酚醛树脂等,它们可以单独使用也可以组合使用2种以上。
<胺系固化剂>
作为胺系固化剂,除了可以列举二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)和间对苯二甲胺(MXDA)等的脂肪族多胺、二氨基二苯基甲烷(DDM)、间亚苯基二胺(MPDA)和二氨基二苯基砜(DDS)等的芳香族多胺以外,还可以列举包含二氰基二酰胺(DICY)、有机酸二酰肼等的多胺化合物等,它们可以单独使用也可以组合使用2种以上。
<酸酐系固化剂>
作为酸酐系固化剂,可以列举六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)和马来酸酐等的脂环族酸酐、偏苯三酸酐(TMA)、均苯四甲酸酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸(BTDA)、邻苯二甲酸酐等的芳香族酸酐等,它们可以单独使用也可以组合使用2种以上。
<硫醇系固化剂>
作为硫醇系固化剂,可以列举三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)等,它们可以单独使用也可以组合使用2种以上。
<其他固化剂>
作为其他固化剂,可以列举异氰酸酯预聚物、封端化异氰酸酯等异氰酸酯化合物、含羧酸的聚酯树脂等有机酸类等,它们可以单独使用也可以组合使用2种以上。
另外,可以组合上述不同类别的固化剂的2种以上使用。
(B)固化剂为酚系固化剂的情况下,(A)环氧树脂与(B)固化剂的当量比、即、环氧树脂中的环氧基摩尔数/酚系固化剂中的酚性羟基摩尔数的比没有特别限制,为了获得成型性和耐再流平性优异的环氧树脂组合物,优选0.5以上2以下的范围,更优选0.6以上1.5以下的范围,最优选0.8以上1.2以下的范围。
[有机硅树脂]
本实施方式的(C)有机硅树脂为甲基苯基型热塑性有机硅树脂,为具有下述通式(a)、(b)、(c)、(d)所示的重复结构单元的支链状结构有机硅树脂。
(式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1a、R1b、R1c和R1d为甲基或苯基,它们相互可以相同也可以不同。与Si原子结合的苯基的含量在1分子中为50质量%以上,与Si原子结合的OH基的含量在1分子中低于0.5质量%。)
通过在1分子中含有50质量%以上的苯基,对于环氧树脂和酚系固化剂的相溶性提高,阻燃性提高,能够降低树脂固化物的吸水性。
(C)有机硅树脂还优选下述通式(e)、(f)的重复结构所示的与Si原子结合的OH基和与Si原子结合的氢原子的含量分别在1分子中低于0.5质量%。为0.5质量%以上时,在密封用环氧树脂组合物的成型中,有机硅树脂进行高分子量化,由此产生密封用环氧树脂组合物的熔融粘度的上升和流动性的降低,有时会发生未填充、电线(wire)变形等的成型不良。
(式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1e为甲基或苯基。与Si原子结合的氢原子的含量在1分子中低于0.5质量%。)
(C)有机硅树脂的软化点优选为60℃以上、100℃以下。当软化点低于60℃时,玻璃化转变温度降低,工作时(高温)和停止时(常温)的电子部件的翘曲变动大,电子部件的寿命缩短。如果软化点高于100℃,则由于与树脂成分的相溶性恶化,所以不能充分发挥翘曲控制能力,也会发生电子部件表面的污染。
(C)有机硅树脂的数均分子量优选为1000以上、10000以下。如果数均分子量低于1000,则挥发成分增加,在电子部件内部容易产生空隙。如果数均分子量大于10000,则由于与树脂成分的相溶性恶化,所以不能充分发挥翘曲控制能力,也会发生电子部件表面的污染。
(C)有机硅树脂能够通过将二氯二甲基硅烷、二氯二苯基硅烷、二氯甲基苯基硅烷、三氯甲基硅烷、三氯苯基硅烷、氯三甲基硅烷、氯三苯基硅烷以对应于目标的支链结构量、苯基含量、分子量的配合比进行配合,使其水解,将生成的硅烷醇基脱水缩合、精制而得到。作为(C)有机硅树脂的市售品,能够购得KR-480(信越化学工业株式会社制商品名)、233FLAKE(DowCorningToray公司制商品名)、249FLAKE(DowCorningToray公司制商品名)等,但为了用于密封用环氧树脂组合物,优选为了脱氯而利用清洗等精制来使用。
这些(C)有机硅树脂可以单独使用也可以并用2种以上。
(C)有机硅树脂的含量优选在全部密封用环氧树脂组合物中为0.1质量%以上、5质量%以下,进一步更优选为0.5质量%以上、2质量%以下,特别优选为0.5质量%以上、1质量%以下。通过使含量在上述范围内,可以得到良好的成型性和半导体装置的良好的翘曲特性、剥离耐性。如果低于0.1质量%,则难得到含有其的效果,产生固化物的玻璃化转变温度的降低、热膨胀系数的上升、翘曲的增大。超过5质量%时,在环氧树脂中的分散状态恶化,由于熔融粘度的上升和流动性的降低,产生密合不良、填充不良、电线变形等成型不良。
[无机填充材料]
本实施方式的(D)无机填充材料能够使用该领域中通常所用的无机填充材料。具体而言,可以列举例如熔融破碎二氧化硅、熔融球状二氧化硅、结晶二氧化硅、氧化铝、氮化硅和氮化铝等,这些无机填充材料既可以单独也可以混合使用。优选使用熔融球状二氧化硅。
从填充性的观点出发,(D)无机填充材料的平均粒径优选为0.01μm以上、150μm以下。此外,平均粒径能够利用激光衍射散射式粒度分布计测定。
(D)无机填充材料在全部密封用环氧树脂组合物中的含量优选为75质量%以上、93质量%以下,更优选为80质量%以上、91质量%以下,更加优选为85质量%以上、90质量%以下。在上述范围内时,高温下,与半导体元件充分密合,且翘曲小,不会对元件施加大的应力,因此能够得到剥离耐性。含量低于下限值时,得不到良好的耐钎焊开裂性,高温时的重量减少率上升,线膨胀系数变大,而翘曲增大,剥离耐性降低。含量超过上限值时,密封用环氧树脂组合物的流动性、成型性降低。
另外,优选同时含有平均粒径为7μm以上50μm以下的无机填充材料(D1)和平均粒径为1μm以下的无机填充材料(D2)。(D1)的含量在全部密封用环氧树脂组合物中优选为60质量%以上、85质量%以下,更优选为65质量%以上、83质量%以下,(D2)的含量在全部密封用环氧树脂组合物中优选为1质量%以上、25质量%以下,更优选为3质量%以上、20质量%以下。在上述范围时,在高温下与半导体元件充分密合,且不会对元件施加大的应力,因此能够得到耐翘曲特性和剥离耐性。
此外,在使用后述的氢氧化铝、氢氧化镁等金属氢氧化物、硼酸锌、钼酸锌、三氧化锑等无机系阻燃剂的情况下,优选将这些无机系阻燃剂和上述无机填充材料的合计量设在上述范围内。
[固化促进剂]
(E)固化促进剂为具有促进环氧树脂的环氧基彼此的反应、以及环氧树脂与固化剂的反应的功能的物质,可以使用通常所使用的固化促进剂。
作为(E)固化促进剂的具体例,可以列举有机膦、四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜碱化合物、膦化合物与醌化合物的加合物、鏻化合物与硅烷化合物的加合物等含磷原子化合物;1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7、苄基二甲基胺、2-甲基咪唑等所例示的脒、叔胺、进而上述脒、胺的季盐等含氮原子化合物,能够使用这些中的1种或组合使用2种以上。这些之中,从固化性的观点出发,优选含磷原子化合物,另外,从耐钎焊性和流动性的观点考虑,特别优选磷酸酯甜菜碱化合物、膦化合物与醌化合物的加合物,从连续成型的模具的污染为轻度的观点考虑,特别优选四取代鏻化合物、鏻化合物与硅烷化合物的加合物等含磷原子化合物。
作为能够在密封用环氧树脂组合物中使用的有机膦,可以列举例如乙基膦、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。
作为能够在密封用环氧树脂组合物中使用的四取代鏻化合物,例如可以列举下述通式(1)所示的化合物等。
(其中,在上述通式(1)中,P表示磷原子。R2、R3、R4和R5表示芳香族基团或烷基。A表示在芳香环具有至少1个选自羟基、羧基、巯基中的任意官能团的芳香族有机酸的阴离子。AH表示在芳香环具有至少1个选自羟基、羧基、巯基中的任意官能团的芳香族有机酸。x、y为1~3的数,z为0~3的数,且x=y。)
通式(1)所示的化合物例如如以下操作来获得,但不限定于此。首先,将四取代卤化鏻、芳香族有机酸和碱混在有机溶剂中,均匀混合,在该溶液体系内产生芳香族有机酸阴离子。接着,加入水,则能够使通式(1)所示的化合物沉淀。在通式(1)所示的化合物中,优选与磷原子结合的R2、R3、R4和R5为苯基,且AH为在芳香环具有羟基的化合物、即酚类,且A为该酚类的阴离子。本实施方式中的上述酚类可以例示苯酚、甲酚、间苯二酚、邻苯二酚等单环式酚类、萘酚、二羟基萘、蒽二酚(anthraquinol)等缩合多环式酚类、双酚A、双酚F、双酚S等双酚类、苯基苯酚、联苯酚等多环式酚类等。
作为磷酸酯甜菜碱化合物,可以列举例如下述通式(2)所示的化合物等。
(其中,上述通式(2)中,R6表示碳原子数1~3的烷基,R7表示羟基。a为0~5的数,b为0~4的数。)
通式(2)所示的化合物例如如以下操作而获得。首先,使作为叔膦的三芳香族取代膦与重氮鎓盐接触,经过使三芳香族取代膦和重氮鎓盐具有的重氮鎓基取代的工序得到。但是不限于此。
作为膦化合物与醌化合物的加合物,可以列举例如下述通式(10)所示的化合物等。
(其中,在上述通式(10)中,P表示磷原子。R29、R30和R31表示碳原子数1~12的烷基或碳原子数6~12的芳基,相互可以相同也可以不同。R32、R33和R34表示氢原子或碳原子数1~12的烃基,相互可以相同也可以不同,R33和R34也可以结合成为环状结构。)
作为膦化合物与醌化合物的加合物中使用的膦化合物,例如优选三苯基膦、三(烷基苯基)膦、三(烷氧基苯基)膦、三萘基膦、三(苄基)膦等在芳香环无取代或存在烷基、烷氧基等取代基的化合物,作为烷基、烷氧基等取代基,可以列举具有1~6的碳原子数的基团。从容易获得的观点出发,优选三苯基膦。
另外,作为膦化合物与醌化合物的加合物中使用的醌化合物,可以列举苯醌、蒽醌类,其中,从保存稳定性的观点出发,优选对苯醌。
作为膦化合物与醌化合物的加合物的制造方法,能够通过在有机叔膦和苯醌类的两者都能够溶解的溶剂中使其接触、混合来得到加合物。作为溶剂,为丙酮、甲乙酮等酮类且对加合物的溶解性低即可。但是不限定于此。
在通式(10)所示的化合物中,与磷原子结合的R29、R30和R31为苯基且R32、R33和R34为氢原子的化合物、即、使1,4-苯醌和三苯基膦加合得到的化合物,从使密封用环氧树脂组合物的固化物的热弹性模量降低的观点出发为优选。
作为鏻化合物与硅烷化合物的加合物,可以列举例如下述通式(3)所示的化合物等。
(其中,在上述通式(3)中,P表示磷原子,Si表示硅原子。R8、R9、R10和R11分别表示具有芳香环或杂环的有机基团、或者脂肪族基团,相互可以相同也可以不同。式中R12为与基Y2和Y3结合的有机基团。式中R13为与基Y4和Y5结合的有机基团。Y2和Y3表示供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y2和Y3与硅原子结合形成螯合物结构。Y4和Y5表示供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y4和Y5与硅原子结合形成螯合物结构。R12和R13相互可以相同也可以不同,Y2、Y3、Y4和Y5相互可以相同也可以不同。Z1为具有芳香环或杂环的有机基团、或者脂肪族基团。)
在通式(3)中,作为R8、R9、R10和R11可以列举例如苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羟基苯基、萘基、羟基萘基、苄基、甲基、乙基、正丁基、正辛基和环己基等,这些之中,更优选苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羟基苯基、羟基萘基等具有烷基、烷氧基、羟基等取代基的芳香族基团或者无取代的芳香族基团。
另外,在通式(3)中,R12为与Y2和Y3结合的有机基团。同样R13为与基Y4和Y5结合的有机基团。Y2和Y3为供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y2和Y3与硅原子结合形成螯合物结构。同样Y4和Y5为供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y4和Y5与硅原子结合形成螯合物结构。基R12和R13相互可以相同也可以不同,基Y2、Y3、Y4、和Y5相互可以相同也可以不同。就这样的通式(3)中的-Y2-R12-Y3-和Y4-R13-Y5-所示的基团而言,供质子体为由放出2个质子而成的基团所构成的,作为供质子体,优选分子内具有至少2个羧基或羟基的有机酸,进而优选在构成芳香环的相邻的碳具有至少2个羧基或羟基的芳香族化合物,更优选在构成芳香环的相邻的碳具有至少2个羟基的芳香族化合物,可以列举例如邻苯二酚、邻苯三酚、1,2-二羟基萘、2,3-二羟基萘、2,2'-联苯酚、1,1'-联-2-萘酚、水杨酸、1-羟基-2-萘酸、3-羟基-2-萘酸、氯冉酸、单宁酸、2-羟基苄基醇、1,2-环己二醇、1,2-丙二醇和甘油等,这些之中,更优选邻苯二酚、1,2-二羟基萘、2,3-二羟基萘。
另外,通式(3)中的Z1表示具有芳香环或杂环的有机基团或脂肪族基团,作为它们的具体的例子,可以列举甲基、乙基、丙基、丁基、己基和辛基等脂肪族烃基,苯基、苄基、萘基和联苯基等芳香族烃基,环氧丙氧基丙基、巯基丙基、氨基丙基等具有环氧丙氧基、巯基、氨基的烷基和乙烯基等反应性取代基等,这些之中,从热稳定性的方面出发,更优选甲基、乙基、苯基、萘基和联苯基。
作为鏻化合物与硅烷化合物的加合物的制造方法,在加有甲醇的烧瓶中,加入苯基三甲氧基硅烷等硅烷化合物、2,3-二羟基萘等供质子体并溶解,接着在室温搅拌下滴加甲氧基钠-甲醇溶液。进而在室温搅拌下,在其中滴加预先准备的将四苯基溴化鏻等四取代卤化鏻溶解于甲醇得到的溶液,则析出结晶。将析出的结晶过滤、水洗、真空干燥,就可以得到鏻化合物与硅烷化合物的加合物。但是,不限于此。
虽然(C)成分这样的有机硅树脂使密封用环氧树脂组合物的熔融粘度上升,有时使成型性恶化,但通过作为固化促进剂使用上述通式(1)~(3)和(10)所示的化合物,容易确保成型时的良好的流动性。进而从高温下与半导体元件充分密合的观点考虑,特别优选膦化合物与醌化合物的加合物、以及鏻化合物与硅烷化合物的加合物。其理由尚不明确,但可以认为是本发明的通式(4)~(9)所示的环氧树脂、来自酚系固化剂的结构所含的具有多个羟基的芳香族基团和上述固化促进剂固化时、元件工作的高温时在半导体元件界面显示特异的行为,由此不仅表现优异的流动性、密合特性、翘曲行为,而且也表现良好的耐湿可靠性特性。
(E)固化促进剂的含量在全部密封用环氧树脂组合物中优选为0.1质量%以上、1质量%以下,更优选为0.11质量%以上、0.7质量%以下,最优选为0.12质量%以上、0.65质量%以下。当(E)固化促进剂的含量在上述范围内时,发挥如下特异的效果,即:能够得到充分的固化性和流动性,进而使耐翘曲特性和剥离耐性也成为最好的特性。
[其他成分]
另外,本实施方式的密封用环氧树脂组合物中根据需要也可以包含如下所示的成分。
[在构成芳香环的2个以上相邻的碳原子分别结合有羟基的化合物]
在本实施方式中,能够使用在构成芳香环的2个以上相邻的碳原子分别结合有羟基的化合物(F)。化合物(F)作为促进酚系固化剂与环氧树脂的交联反应的固化促进剂,即使使用不具有潜性的含磷原子的固化促进剂的情况下,也能够抑制密封用环氧树脂组合物在熔融混炼中的反应。
通过包含这样的化合物(F),能够在更高剪切条件下形成密封材料,在由于密封用环氧树脂组合物的流动特性提高、以及抑制连续成型中封装表面脱模成分的浮出或者模具表面的脱模成分的蓄积,而具有延长模具的清洁周期的效果的方面为优选。
另外,化合物(F)具有降低密封用环氧树脂组合物的熔融粘度,提高流动性的效果,除此以外,尽管详细机理不明,但还有提高耐钎焊性的效果。
作为化合物(F),能够使用下述通式(11)所示的单环式化合物或下述通式(12)所示的多环式化合物等,这些化合物也可以具有羟基以外的取代基。
(其中,在上述通式(11)中,R35、R39的至少任意一者为羟基,一者为羟基时,另一者为氢原子、羟基或羟基以外的取代基的任意一种。R36、R37和R38为氢原子、羟基或羟基以外的取代基。)
(其中,在上述通式(12)中,R40、R46的至少任意一者为羟基,一者为羟基时,另一者为氢原子、羟基或羟基以外的取代基的任意一种。R41、R42、R43、R44和R45为氢原子、羟基或羟基以外的取代基的任意一种。)
作为通式(11)所示的单环式化合物的具体例,可以列举例如邻苯二酚、邻苯三酚、没食子酸、没食子酸酯或它们的衍生物。
另外,作为通式(12)所示的多环式化合物的具体例,可以列举例如1,2-二羟基萘、2,3-二羟基萘和它们的衍生物。这些之中,从容易控制流动性和固化性考虑,优选在构成芳香环的2个相邻的碳原子分别结合有羟基的化合物。另外,在考虑混炼工序中的挥发的情况下,更优选设为母核为低挥发性且秤量稳定性高的萘环的化合物。此时,化合物(F)具体而言,能够设为例如1,2-二羟基萘、2,3-二羟基萘及其衍生物等具有萘环的化合物。这些化合物(F)可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
这样的化合物(F)的含量在全部密封用环氧树脂组合物中优选为0.01质量%以上、1质量%以下,更优选为0.03质量%以上、0.8质量%以下,特别优选为0.05质量%以上、0.5质量%以下。如果化合物(F)的含量小于下限值,则密封用环氧树脂组合物的熔融粘度上升,流动性降低。另外,如果化合物(F)的含量大于上限值,则密封用环氧树脂组合物的固化性降低,固化物的强度降低,线膨胀系数上升。
[偶联剂]
关于偶联剂,在密封用环氧树脂组合物中包含无机填充材料的情况下,具有使环氧树脂与无机填充材料的密合性提高的功能,例如可以使用硅烷偶联剂等。
作为硅烷偶联剂,能够使用苯胺基硅烷等各种偶联剂。
作为硅烷偶联剂等偶联剂的含量的下限值,在全部密封用环氧树脂组合物中优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,特别优选为0.1质量%以上。如果含量为下限值以上,则环氧树脂与无机填充材料的界面强度不会降低,能够获得电子部件装置中的良好的耐钎焊开裂性。另外,作为硅烷偶联剂等偶联剂的含量的上限值,在全部密封用环氧树脂组合物中优选为1质量%以下,更优选为0.8质量%以下,特别优选为0.6质量%以下。如果含量在上限值以下,则环氧树脂与无机填充材料的界面强度不会降低,能够得到装置中的良好的耐钎焊开裂性。另外,如果硅烷偶联剂等偶联剂的含量在上述范围内,则密封用环氧树脂组合物的固化物的吸水性不会增大,能够得到电子部件装置中的良好的耐钎焊开裂性。
[无机阻燃剂]
无机阻燃剂具有使密封用环氧树脂组合物的阻燃性提高的功能,可以使用通常所使用的无机阻燃剂。
具体而言,优选使用在燃烧时通过脱水、吸热而抑制燃烧反应的金属氢氧化物、或能够缩短燃烧时间的复合金属氢氧化物。
作为金属氢氧化物,能够列举氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锆。
作为复合金属氢氧化物,为包含2种以上金属元素的水滑石化合物,至少一种金属元素为镁,且其他金属元素为选自钙、铝、锡、钛、铁、钴、镍、铜或锌中的金属元素即可,作为这样的复合金属氢氧化物,氢氧化镁-锌固溶体能够以市售品购入。
其中,从耐钎焊性与连续成型性的平衡的观点考虑,优选氢氧化铝、氢氧化镁-锌固溶体。
无机阻燃剂可以单独使用,也可以使用2种以上。另外,从降低对连续成型性影响的目的出发,也可以用硅烷偶联剂等硅化合物、蜡等脂肪族系化合物等进行表面处理来使用。
[脱模剂]
这里,脱模剂是指在用传递成型机等成型时,具有使成型物从模具脱模的功能的物质。
作为本实施方式的脱模剂,只要是在半导体密封用环氧树脂组合物中对本领域技术人员来说是公知的脱模剂就没有特别限定,可以列举例如巴西棕榈蜡。
这些脱模剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为脱模剂的含量的下限值,在全部密封用环氧树脂组合物中,优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,特别优选为0.1质量%以上。脱模剂的含量如果为下限值以上,则在成型时能够使固化物从模具脱模。另外,作为脱模剂的含有比例的上限值,在全部密封用环氧树脂组合物中优选为1质量%以下,更优选为0.8质量%以下,特别优选为0.5质量%以下。脱模剂的含量如果为上限值以下,则能够抑制因脱模剂在成型品表面渗出造成的污染。
另外,除了上述其他成分以外,也可以适当含有炭黑、铁丹、氧化钛等着色剂等本领域技术人员所公知的成分。
此外,如上所述的本发明的密封用环氧树脂组合物能够通过将固化剂、环氧树脂、进而其他成分例如使用混合机等在常温分别均匀混合,然后,根据需要,使用加热辊、捏合机或挤出机等混炼机熔融混炼,接着根据需要进行冷却、粉碎,调整为所希望的分散度和流动性等。
<各构成的厚度>
半导体封装的尺寸没有特别限定,优选满足以下的条件(1)~(3)。
(1)芯片高度(厚度H1)优选为50μm以上500μm以下,更优选为200μm以上400μm以下。
(2)密封材料的厚度H2优选为100μm以上1000μm以下,更优选为200μm以上800μm以下。
(3)元件搭载基板的厚度H3优选为100μm以上3000μm以下,更优选为300μm以上2000μm以下。
其中,厚度H1到厚度H3例如可以为平均厚度。
通过半导体封装的尺寸满足上述条件(1)~(3)的全部,在薄层的半导体封装中,能够降低翘曲。即,如果元件搭载基板108、模塑树脂层120为薄层,则在半导体封装中在安装时容易产生翘曲残留。对此,在本实施方式中,即使在这样的薄层的半导体封装中,也能够降低安装时的翘曲残留。
(单片化工序)
接着,如图3(a)所示,在元件搭载基板108的相反面侧形成钎焊凸块128。然后,如图3(b)所示,用切割锯130等将半导体芯片116单片化。例如,沿着图2所示的切割区域112,进行切割,将经过模塑的各个半导体芯片116单片化。由此,能够得到半导体装置100。
本实施方式的半导体装置100使用上述特定的环氧树脂组合物进行密封,因此即使在单片化后也能够抑制翘曲,另外,耐热性、耐钎焊开裂性、耐温度循环性、耐湿可靠性等特性优异。
此外,将半导体装置100安装于母插件等,能够得到电子装置。
<第二实施方式>
表示了第一实施方式中被称为所谓的“MAP方式”的半导体装置的制造方法,但也能够将上述密封用环氧树脂组合物适用于以下例示的电子部件组件(有时记为封装或PKG)。
即,在专利文献7中,表示了车载用单面密封电子部件组件的例子,在电路基板的单面侧搭载电子部件,用电线与引线框的端子电连接。电路基板的另一面侧隔着粘接层与散热器粘接。公开了将这些电路基板、电子部件、散热器和引线框的端子用模塑树脂密封而成的模塑封装,进行了通过组件结构的设计来防止剥离的尝试。
然而,在如上所述的电子部件中,如果电子部件大型化,则热应力等的影响大,由于电子部件本身翘曲,而存在在模塑树脂与其他构件之间所构成的各界面容易产生剥离的问题。作为消除这样的问题的方法,可以考虑通过降低模塑树脂的线膨脹系数,而降低密封树脂与其他构件(例如散热器、电路基板等)的线膨胀系数差,由此实现应力缓和的方法等。作为降低模塑树脂的线膨脹系数的方法有增加无机填充材料含量的方法,但存在熔融粘度上升而流动性恶化等弊端。
即,在本实施方式中,对于制作这样的电子部件组件时,适用含有特定的有机硅树脂的环氧树脂组合物。其结果,不产生高熔融粘度化和低流动性化,将线膨胀系数设定在适当的范围,作为结果,能够抑制作为电子部件整体的翘曲。
<电子部件组件>
图4是表示本实施方式的电子部件组件的一例的纵剖面图。
图4所示的电子部件组件1例如为搭载于汽车的变速器室等,进行变速器的动作控制的车载用电子控制装置,如图4所示,主要具备散热器5、引线框端子2、模塑树脂(密封用环氧树脂)8和电路基板3等。
电路基板3例如由耐热性和耐湿性优异的双马来酰亚胺-三嗪树脂等构成。该电路基板3能够经由引线框端子2、电线6进行来自外部的电流供给、信号输入、或者对于外部的信号的输出等,例如利用安装于电路基板3的电子部件7进行变速器的电子控制等。此外,这里作为电路基板3,例示了双马来酰亚胺-三嗪树脂基板,但该电路基板3也可以由用聚酰亚胺树脂等包覆了表面的陶瓷基板等构成。
散热器5例如构成为板状,并且构成为比电路基板3略大的矩形状(俯视矩形状),具有将电路基板3、引线框端子2产生的热放出到外部的功能。该散热器5例如由热传导性高且容易加工的材料构成,作为具体的材料,适合使用Al和SiC的烧结体(Al-SiC)、SiC、碳等。此外,散热器5的材质不限于此,也可以使用发挥放热性功能的其他材料。另外,关于厚度、大小和形状等,也能够进行各种变更。
另外,上述散热器5和电路基板3由基板粘接剂4粘接。粘接电路基板3和散热器5的基板粘接剂4例如由公知的树脂粘接剂等构成。
引线框端子2是与形成于电路基板3的电极电连接的部件,例如由金属材料构成。在本实施方式的电子部件组件1中,在电路基板3的周围配置有多个引线框端子2,各引线框端子2例如直接或者经由电线6间接地与电路基板3的电极连接。这些引线框端子2是将构成为板状的金属材料切割而形成的,分别发挥作为金属端子(引线框端子)的功能。
此外,在本实施方式中,将与电路基板3的板面正交的方向作为上下方向,并以电子部件7的安装面侧为上方、散热器5侧为下方进行说明。
模塑树脂(密封树脂)8将电路基板3、电子部件7、散热器5和引线框2的一端侧部分(电路基板3侧的部分)一体地密封,保护电子部件7和电路基板3、电路基板3与其他构件的接合部位。
作为该模塑树脂(密封树脂)8,能够适用作为第一实施方式所示的包含特定的有机硅树脂的环氧树脂组合物。由此,不产生高熔融粘度化和低流动性化,将线膨胀系数设定在适当的范围,作为结果,能够抑制作为电子部件组件1整体的翘曲。
电路基板3的安装面侧整体和侧面整体被模塑树脂8包覆,覆盖电路基板3的基板面的基板粘接剂4的侧缘部也被模塑树脂8包覆。因此,电路基板3就被模塑树脂8和基板粘接剂4密封。另外,散热器5的外周缘整体也被模塑树脂8包覆,对于将引线框端子2与散热器5接合而成的接合部也以不露出到外部的方式被模塑树脂8包覆。通过该模塑树脂8密封电路基板3来提高防水性,因此例如在电子部件组件1搭载于变速器部的情况下,保护ATF油等液体不侵入到电路基板3和电子部件7附近。
另外,在本实施方式中,本发明的电子部件,不限于上述说明等所述的情况,也能够适用于单面密封形态的各种半导体封装,例如适用于球栅阵列(BGA)、方形扁平无引脚(QFN)、铸造阵列处理球栅阵列(MAPBGA)。另外不仅为上述单面密封型封装,还能够优选适用于双列直插封装(DIP)、有引线塑料芯片载体(PLCC)、四方扁平封装(QFP)、薄型四方扁平封装(LQFP)、小外形封装(SOP)、小外形带J引脚封装(SOJ)、薄型小尺寸封装(TSOP)、薄型四方扁平封装(TQFP)、带载封装(TCP)、芯片规模封装(CSP)、芯片堆叠芯片尺寸封装等适用于存储或逻辑类元件的封装、搭载功率晶体管等功率类元件的TO-220等的封装。
以上,对于本发明的半导体装置的制造方法和半导体装置进行了说明,但本发明不限定于此。
例如,在本发明的半导体装置的制造方法所用的密封用环氧树脂组合物中也可以添加能够发挥同样功能的任意的成分。
另外,本发明的电子部件装置的各部的构成能够置换为能够发挥同样功能的任意构成,或者也能够添加任意的构成的部分。
另外,本发明还包括以下的方式。
[1-1]一种密封用环氧树脂组合物,其包含:
(A)环氧树脂、
(B)固化剂、
(C)有机硅树脂、
(D)无机填充剂、
(E)固化促进剂,
上述(C)有机硅树脂为甲基苯基型热塑性有机硅树脂,为具有下述通式(a)、(b)、(c)、(d)所示的重复结构单元的支链状结构有机硅树脂。
(式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1a、R1b、R1c和R1d为甲基或苯基,它们相互可以相同也可以不同。与Si原子结合的苯基的含量在1分子中为50质量%以上,与Si原子结合的OH基的含量在1分子中低于0.5质量%。)
[1-2]如[1-1]所述的密封用环氧树脂组合物,其中,上述(C)有机硅树脂还具有下述通式(e)、(f)所示的重复结构单元。
(式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1e为甲基或苯基。与Si原子结合的氢原子的含量在1分子中低于0.5质量%。)
[1-3]如[1-1]或[1-2]所述的密封用环氧树脂组合物,其中,上述(C)有机硅树脂的软化点为60℃以上、100℃以下,数均分子量为1000以上、10000以下。
[1-4]如[1-1]~[1-3]中任一项所述的密封用环氧树脂组合物,其中,上述(C)有机硅树脂的含量在全部密封用环氧树脂组合物中为0.1质量%以上、5质量%以下。
[1-5]如[1-1]~[1-4]中任一项所述的密封用环氧树脂组合物,其中,上述(A)环氧树脂为选自联苯型环氧树脂、苯酚芳烷基型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、双酚型环氧树脂、拟蒽型环氧树脂中的1种以上。
[1-6]如[1-1]~[1-5]中任一项所述的密封用环氧树脂组合物,其中,上述(B)固化剂为酚系固化剂。
[1-7]如[1-6]所述的密封用环氧树脂组合物,其中,上述酚系固化剂包含苯酚芳烷基树脂或具有三酚甲烷骨架的酚醛树脂中的至少一者。
[1-8]如[1-1]~[1-7]中任一项所述的密封用环氧树脂组合物,其中,上述(E)固化促进剂为选自下述通式(1)~(3)所示的化合物中的1种以上。
(其中,在上述通式(1)中,P表示磷原子。R2、R3、R4和R5表示芳香族基团或烷基。A表示在芳香环具有至少1个选自羟基、羧基、巯基中的任意官能团的芳香族有机酸的阴离子。AH表示在芳香环具有至少1个选自羟基、羧基、巯基中的任意官能团的芳香族有机酸。x、y为1~3的数,z为0~3的数,且x=y。)
(其中,在上述通式(2)中,R6表示碳原子数1~3的烷基,R7表示羟基。a为0~5的数,b为0~4的数。)
(其中,在上述通式(3)中,P表示磷原子,Si表示硅原子。R8、R9、R10和R11分别表示具有芳香环或杂环的有机基团、或者脂肪族基团,相互可以相同也可以不同。式中R12为与基Y2和Y3结合的有机基团。式中R13为与基Y4和Y5结合的有机基团。Y2和Y3表示供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y2和Y3与硅原子结合形成螯合物结构。Y4和Y5表示供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y4和Y5与硅原子结合形成螯合物结构。R12和R13相互可以相同也可以不同,Y2、Y3、Y4和Y5相互可以相同也可以不同。Z1为具有芳香环或杂环的有机基团、或者脂肪族基团。)
[1-9]包含[1-1]~[1-8]中任一项所述的密封用环氧树脂组合物的半导体密封用环氧树脂组合物。
[1-10]一种电子部件,其特征在于,具备[1-9]所述的的半导体密封用环氧树脂组合物的固化物作为密封树脂。
实施例
接着,对本发明的具体实施例进行说明。
此外,本发明不受这些实施例的记载的任何限定。
1.原材料的准备
首先,各实施例和各比较例的密封用环氧树脂组合物所使用的原材料表示如下。
此外,只要没有特别说明,各成分的配合量为质量份。
(以下表示实施例1~15和比较例1~5中使用的成分。
(A)成分的环氧树脂:
环氧树脂1:环氧当量276g/eq、软化点52℃的具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂(日本化药株式会社制、商品名“NC-3000L”)。具有在通式(4)中R14~R15为氢原子的结构。
环氧树脂2:环氧当量185g/eq、熔点108℃的联苯型环氧树脂(三菱化学株式会社制、商品名“YX-4000K”)。通式(5)中,R16、R17、R22、R23为甲基,R18、R19、R20、R21为氢原子。
环氧树脂3:环氧当量238g/eq、软化点52℃的具有亚苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂(日本化药株式会社制、商品名“NC-2000”)。具有在通式(6)中R24和R25为氢原子的结构。
环氧树脂4:环氧当量171g/eq、软化点59℃的三酚甲烷型环氧树脂(三菱化学株式会社制、商品名“1032H-60”)。具有在通式(7)中R26为氢原子的结构。
环氧树脂5:环氧当量172g/eq、软化点45℃的双酚A型环氧树脂(三菱化学株式会社制、商品名“EPIKOTEYL6810”)。具有在通式(8)中R27为氢原子的结构。
环氧树脂6:环氧当量168g/eq、软化点115℃的拟蒽骨架型环氧树脂(三菱化学株式会社制、商品名“EPIKOTEYL7310”)。具有在通式(9)中R28为氢原子的结构。
(B)成分的酚系固化剂:
酚系固化剂1:羟基当量198g/eq、软化点64.5℃的具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂(日本化药株式会社制、商品名“GPH-65”)。具有在通式(13)中R47为4,4'-二亚甲基联苯的结构。
酚系固化剂2:羟基当量97g/eq、软化点110℃的具有三酚甲烷骨架的酚醛树脂(明和化成株式会社制、商品名“MEH-7500”)。具有在通式(13)中R47为羟基苯基亚甲基的结构。
酚系固化剂3:羟基当量175g/eq、软化点66.5℃的具有亚苯基骨架的苯酚芳烷基树脂(明和化成株式会社制、商品名“MEH-7800SS”)。具有在通式(13)中R47为对亚二甲苯基的结构。
(D)成分的无机填充材料:
无机填充材料1:熔融球状二氧化硅(电气化学工业株式会社制、商品名“FB560”、平均粒径30μm)。其中,本发明的平均粒径使用(株)岛津制作所制激光衍射散射式粒度分布计SALD-7000测定。
无机填充材料2:熔融球状二氧化硅(Admatechs株式会社制、商品名“SO-25R”、平均粒径0.5μm)。
(E)成分的固化促进剂:
作为固化促进剂1,准备下述式(14)所示的固化促进剂。
[固化促进剂1的合成方法]
在带有搅拌装置的可分离型烧瓶中加入4,4'-双酚S37.5g(0.15摩尔)、甲醇100ml,在室温搅拌溶解,进而一边搅拌一边添加预先在50ml的甲醇中溶解氢氧化钠4.0g(0.1摩尔)得到的溶液。接着,加入预先在150ml的甲醇中溶解四苯基溴化鏻41.9g(0.1摩尔)得到的溶液。继续搅拌一会儿,追加300ml的甲醇后,将烧瓶内的溶液一边搅拌一边滴加到大量的水中,得到白色沉淀。将沉淀过滤、干燥,得到白色结晶的固化促进剂1。
作为固化促进剂2,准备下述式(15)所示的固化促进剂。
[固化促进剂2的合成方法]
在带有冷却管和搅拌装置的可分离型烧瓶中加入2,3-二羟基萘12.81g(0.080mol)、四苯基溴化鏻16.77g(0.040mol)和甲醇100ml并搅拌,使其均匀溶解。将预先在10ml的甲醇中溶解氢氧化钠1.60g(0.04ml)得到的氢氧化钠溶液缓慢滴加到烧瓶内,则结晶析出。将析出的结晶过滤、水洗、真空干燥,得到固化促进剂2。
作为固化促进剂3,准备下述式(16)所示的固化促进剂。
[固化促进剂3的合成方法]
在加入甲醇1800g的烧瓶中添加苯基三甲氧基硅烷249.5g、2,3-二羟基萘384.0g并溶解,接着在室温搅拌下滴加28%甲氧基钠-甲醇溶液231.5g。进而在其中在室温搅拌下滴加预先准备的将四苯基溴化鏻503.0g溶解于甲醇600g得到的溶液,则结晶析出。将析出的结晶过滤、水洗、真空干燥,得到桃白色结晶的固化促进剂3。
作为固化促进剂4,准备下述式(17)所示的使1,4-苯醌和三苯基膦加合得到的化合物。
[固化促进剂4的合成方法]
在带有冷却管和搅拌装置的可分离型烧瓶中加入苯醌6.49g(0.060mol)、三苯基膦17.3g(0.066mol)和丙酮40ml,在搅拌下以室温进行反应。将析出的结晶用丙酮清洗后,过滤并干燥,得到暗绿色结晶的固化促进剂4。
(硅烷偶联剂)
作为硅烷偶联剂1,准备N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业株式会社制、商品名“KBM-573”)。
(C)成分的有机硅树脂:将下述有机硅树脂1~7在100℃水洗2小时,充分干燥后使用。
有机硅树脂1:与Si原子结合的苯基含量55质量%、与Si原子结合的OH基的含量0.3质量%、与Si原子结合的氢原子的含量0.1%的甲基苯基型有机硅树脂(通过下述合成方法合成。数均分子量2900、软化点90℃)
[有机硅树脂1的合成方法]
在安装有搅拌装置、冷却装置、温度计的1L烧瓶中加入苯基三氯硅烷87.0g(0.39摩尔)、二苯基二氯硅烷45.2g(0.18摩尔)、甲基三氯硅烷37.4g(0.25摩尔)、二甲基二氯硅烷23.0g(0.18摩尔)和甲苯150g,用油浴加热到内温40℃。在滴加漏斗中加入甲醇64g(2摩尔),一边搅拌一边用1小时向烧瓶滴加,一边将在烷氧化反应中产生的氯化氢气体除去到体系外,一边进行反应。滴加结束后,进一步以内温40℃持续搅拌1小时进行熟化。接着,在滴加漏斗中加入水12g(0.7摩尔),一边搅拌一边用1小时向烧瓶滴加,一边将在水解缩合反应中产生的氯化氢气体除去到体系外,一边进行反应。滴加结束后,进一步以内温40℃持续搅拌1小时,进行生成的硅烷醇基的脱水缩合反应,进行熟化,接着通过减压蒸馏,除去甲苯、过剩部分的甲醇、未反应的水、氯化氢,得到102g固体状的有机硅树脂1。
有机硅树脂2:与Si原子结合的苯基含量57质量%、与Si原子结合的OH基的含量0.3质量%、与Si原子结合的氢原子的含量0.07质量%的甲基苯基型有机硅树脂(DowCorningToray公司制、商品名“233FLAKE”、数均分子量1500(重均分子量2200)、软化点80℃)
有机硅树脂3:与Si原子结合的苯基含量54质量%、与Si原子结合的OH基的含量0.3质量%、与Si原子结合的氢原子的含量0.06质量%的甲基苯基型有机硅树脂(DowCorningToray公司制、商品名“249FLAKE”、数均分子量1600(重均分子量3400)、软化点85℃)
有机硅树脂4:与Si原子结合的苯基含量45质量%、与Si原子结合的OH基的含量0.3质量%、与Si原子结合的氢原子的含量0.06质量%的甲基苯基型有机硅树脂(DowCorningToray公司制、商品名“220FLAKE”、数均分子量3000、软化点100℃)
有机硅树脂5:与Si原子结合的苯基含量0质量%、与Si原子结合的OH基的含量0.1质量%的二甲基型有机硅橡胶(DowCorningToray公司制、商品名“CF2152”)
有机硅树脂6:与Si原子结合的苯基含量57质量%、与Si原子结合的OH基的含量6质量%的甲基苯基型有机硅树脂(DowCorningToray公司制、商品名“217FLAKE”、数均分子量1100、软化点75℃)
有机硅树脂7:与Si原子结合的苯基含量54质量%、与Si原子结合的OH基的含量0.3质量%的丙基苯基型有机硅树脂(DowCorningToray公司制、商品名“SH6018”、数均分子量1700、软化点100℃)
(脱模剂)
作为脱模剂1,准备巴西棕榈蜡(NikkoFineCo.,Ltd.制、商品名“Nikkocarnauba”)。
(着色剂)
作为着色剂1,准备炭黑(三菱化学株式会社制、商品名“MA600”)。
2.密封用环氧树脂组合物的制造
[实施例1]
分别称量环氧树脂1(8.00质量份)、酚系固化剂1(5.00质量份)、无机填充材料1(75.00质量份)、无机填充材料2(10.00质量份)、硬化促进剂4(0.20质量份)、硅烷偶联剂1(0.20质量份)、脱模剂1(0.20质量份)、有机硅树脂1(1.00质量份)、着色剂1(0.40质量份),将它们用混合机混合后,使用表面温度为95℃和25℃的2根辊进行混炼,由此得到混炼物。然后,将该混炼物冷却后粉碎,由此得到实施例1的密封用环氧树脂组合物。
[实施例2~15、比较例1~5]
除了将原材料的种类和配合量如表1、表2所示变更以外,与上述实施例1同样操作,得到实施例2~15、比较例1~5的密封用环氧树脂组合物。
3.评价
用以下的方法评价各实施例和各比较例的密封用环氧树脂组合物。
3-1.螺旋流(SF)的评价
使用低压传递成型机(KohtakiPrecisionMachineCo.,Ltd制、“KTS-15”),在根据ANSI/ASTMD3123-72的螺旋流测定用模具中,在175℃、注入压力6.9MPa、保压时间120秒的条件下,注入各实施例和各比较例的密封用环氧树脂组合物,测定流动长度,将其作为螺旋流。
螺旋流是流动性的参数,数值越大则流动性越好。为了在车载用半导体封装中适用密封组件,优选为100cm以上。
3-2.熔融粘度的评价
用高化式流动试验仪((株)岛津制作所社制、商品名“CFT-500D”),将试样投入料筒内,以压力40kgf/cm2使柱塞下降,使试样从喷嘴模头(喷嘴厚度1mm)流出,测定高化式粘度。单位为Pa·s。
3-3.玻璃化转变温度(以下称为Tg)、线膨胀系数α1(Tg以下的温度区域的线膨胀系数)、α2(Tg以上的温度区域的线膨胀系数)的评价
对于各实施例和各比较例的密封用环氧树脂组合物,使用传递成型机(藤和精机株式会社制50顿传递压力机),以模具温度175℃、注入压力6.9MPa、固化时间90秒将15mm×4mm×3mm的试验片成型,在175℃进行4小时后固化。上述试验片的玻璃化转变温度、线膨胀系数α1、线膨胀系数α2利用热机械分析装置(精工电子株式会社制、商品名“TMA-120”、升温速度5℃/分钟)测定。Tg设为30℃与280℃的切线的交点。线膨胀系数α的单位为(/℃)。
3-4.翘曲的评价
(厚型封装)
使用传递成型机(KohtakiPrecisionMachineCo.,Ltd制30顿传递压力机),以模具温度175℃、注入压力6.9MPa、固化时间2分钟,将车载用半导体装置(模塑部75mm×65mm、厚度6.7mm、电路基板为55mm×55mm、厚度1.6mm的FR-4(FlameRetardantType4)基板、散热器为60mm×60mm、厚度1.5mm的Al制、铜引线框与电路基板的焊垫利用直径150μm的铝线接合)成型,得到半导体装置。将所得到的10个半导体装置冷却到室温后,在半导体装置的模塑部的对角线方向利用表面粗糙度计测定高度方向的位移,将位移差最大的值作为翘曲量。进而以175℃、4小时进行后固化后,同样测定翘曲量。单位为μm。将100μm以上的情况判断为不良。
(薄型封装)
在厚度300μm的多倒角印刷配线板上,以4个×13个(长×宽)排列的14mm×14mm的各单片化单元,分别分配尺寸为10mm×9mm且厚度294μm的半导体元件进行配置,将得到的元件搭载基板放入压缩成型机(TOWA株式会社制压模机)的模具,在形成该模具的密封部的模腔中投加密封材料,以温度175℃、固化时间2分钟,进行压缩成型,由此得到成批密封基板。
所得到的成批密封基板的密封部的大小为55mm×190mm(长×宽),密封部的厚度为500μm。
将所得到的成批密封基板冷却到室温后,在密封基板的模塑部的对角线方向,利用表面粗糙度计测定高度方向的位移,将位移差量最大的值作为翘曲量。
将得到的成批密封基板利用切割锯(DISCO制)切断,对每个单片化单元进行分割(切割)。得到单片化的多个半导体装置。对于该单片化的半导体装置,也利用表面粗糙度计测定高度方向的位移,将位移差量最大的值作为翘曲量。
3-5.耐钎焊开裂性的评价
将具备铝制电极垫片的TEG(TESTELEMENTGROUP)芯片(6.0mm×6.0mm×0.35mm厚)粘接于80pQFP(铜制引线框、封装外部尺寸:14mm×20mm×2mm厚、垫片尺寸:6.5mm×6.5mm)的岛部,将TEG芯片的铝制电极垫片和基板的电极垫片利用铜丝4N(铜纯度99.99重量%)进行焊丝接合。将其利用低压传递成型机(第一精工株式会社制、商品名“GP-ELF”)在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、固化时间70秒的条件下,通过实施例1~15或比较例1~5中任意的密封用环氧树脂组合物进行密封成型,在175℃、4小时的条件下进行后固化,得到80pQFP。
将6个80pQFP在60℃、相对湿度60%进行168小时的加湿处理后,进行260℃10秒的IR再流平处理。用超声波探伤机(Hitachi-kenkiFinetechCo.,Ltd.制、商品名“mi-scopehyperII”)确认封装内部的剥离和开裂,将没有开裂、在芯片电路表面没有剥离、岛部的剥离面积为5%以下的情况作为合格,对不合格的半导体装置的个数进行计数。
3-6.耐温度循环性的评价
制作与翘曲评价相同的10个厚型封装,在温度循环试验机(ESPEC株式会社制、商品名“THERMALSHOCKCHAMBERTSA-101S”)中放入封装,以125℃30分钟、-55℃30分钟为1个循环,进行1000个循环的温度循环处理。利用超声波探伤机(Hitachi-kenkiFinetechCo.,Ltd.制、商品名“mi-scopehyperII”)确认半导体装置内部的剥离、开裂有无,将没有开裂、在芯片电路表面没有剥离、岛部的剥离面积为5%以下的情况作为合格,对不合格的半导体装置的个数进行计数。
3-7.耐湿可靠性(HAST)的评价
将具备铝制电极垫片的TEG(TESTELEMENTGROUP、1芯片3电路)芯片(3.0×3.5mm)粘接于16pSOP(铜制引线框、封装外部尺寸:7.2mm×11.5mm×1.95mm厚)的岛部,将TEG芯片的铝制电极垫片与基板的电极垫片以成为菊瓣式链(Daisychain)连接的方式用铜丝4N(铜纯度99.99重量%)进行焊丝接合。将其利用低压传递成型机(KohtakiPrecisionMachineCo.,Ltd制、商品名“KTS-125”)在模具温度175℃、注入压力6.9MPa、固化时间2分钟的条件下,通过实施例1~15或比较例1~5中任意的密封用环氧树脂组合物密封成型,制作16pSOP封装。将该封装在175℃、4小时的条件下进行后固化,得到半导体装置。
使用6个16pSOP,根据IEC68-2-66进行HAST试验。试验条件为:在140℃85%RH、施加DC20V进行40小时、80小时、120小时、160小时、200小时和240小时处理,检测电路的开路不良的有无,对有导通不良的电路数进行计数(对于10个封装×3个电路=30个电路实施检测),求出平均故障时间(MTTF:MeanTimeToFailure。以下,记为MTTF。),求得6个16pSOP的平均值。
3-8.耐燃试验的评价
使用传递成型机(KohtakiPrecisionMachineCo.,Ltd制30顿传递压力机),在成型温度175℃、压力6.9MPa、固化时间120秒将试验片(127mm×12.7mm×3.2mm)成型,在175℃、4小时的条件下,进行后固化,得到试验片。将上述试验片按照UL-94试验法进行燃烧试验,将试验片5片的残炎时间的合计作为总残炎时间进行评价。
如以上得到的各实施例和各比较例的密封用环氧树脂组合物的评价结果分别表示在下述的表1、表2中。
[表1]
[表2]
如表1、表2所示,含有(C)有机硅树脂的各实施例的密封用环氧树脂组合物具有低粘度、高流动特性(螺旋流),且密封用环氧树脂组合物的固化物具有高的玻璃化转变温度(Tg)、低的热膨胀系数(α2)、充分的阻燃性,显示优异的平衡,而且,由该密封用环氧树脂组合物密封的半导体装置显示小的常温翘曲、可靠性(耐钎焊开裂性、耐温度循环性、耐湿可靠性)的优异的平衡。
相对于此,在比较例1中,由于不含(C)有机硅树脂,取而代之增加了无机填充材料使用量,所以结果为尽管高Tg、α1、α2、翘曲行良好,但流动性、熔融粘度、耐钎焊开裂性、耐温度循环性、耐湿可靠性差。在比较例2、比较例3中,使用了一分子中所含的与Si原子结合的苯基不足50质量%的有机硅树脂,因此结果为尽管流动性与实施例同等,但Tg、α1、α2、翘曲、耐钎焊开裂性、耐温度循环性、耐湿可靠性差。在比较例4中,使用了含有大量与Si原子结合的OH基的甲基苯基型有机硅树脂,因此结果为熔融粘度的上升大,耐钎焊开裂性、耐温度循环性、耐湿可靠性差。在比较例5中,使用了丙基苯基型有机硅树脂,因此结果为尽管流动性、翘曲控制特性良好,但阻燃性差。
该申请主张以2013年7月11日提出的日本申请特愿2013-145061号为基础的优先权,将其全部公开内容在此处引用。
Claims (9)
1.一种半导体装置的制造方法,其特征在于,包括:
准备工序,准备具有由切割区域所划分的多个封装区的元件搭载基板;
安装工序,在所述元件搭载基板的各封装区分别安装半导体芯片;
模塑工序,利用密封用环氧树脂组合物将所述半导体芯片同时模塑;和
单片化工序,沿所述切割区域进行切割,将经过模塑的各个半导体芯片单片化,
所述密封用环氧树脂组合物包含:
(A)环氧树脂、
(B)固化剂、
(C)有机硅树脂、
(D)无机填充剂、
(E)固化促进剂,
所述(C)有机硅树脂为甲基苯基型热塑性有机硅树脂,为具有下述通式(a)、(b)、(c)、(d)所示的重复结构单元的支链状结构有机硅树脂,
式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1a、R1b、R1c和R1d为甲基或苯基,它们相互可以相同也可以不同,与Si原子结合的苯基的含量在1分子中为50质量%以上,与Si原子结合的OH基的含量在1分子中低于0.5质量%。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法,其特征在于:
所述(C)有机硅树脂还具有下述通式(e)、(f)所示的重复结构单元,
式中,*表示与其他重复结构单元或同一重复结构单元中的Si原子的结合,R1e为甲基或苯基,与Si原子结合的氢原子的含量在1分子中低于0.5质量%。
3.如权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法,其特征在于:
所述(C)有机硅树脂的软化点为60℃以上、100℃以下,数均分子量为1000以上、10000以下。
4.如权利要求1~3中任一项所述的半导体装置的制造方法,其特征在于:
所述(C)有机硅树脂的含量在全部密封用环氧树脂组合物中为0.1质量%以上、5质量%以下。
5.如权利要求1~4中任一项所述的半导体装置的制造方法,其特征在于:
所述(A)环氧树脂为选自联苯型环氧树脂、苯酚芳烷基型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、双酚型环氧树脂、拟蒽型环氧树脂中的1种以上。
6.如权利要求1~5中任一项所述的半导体装置的制造方法,其特征在于:
所述(B)固化剂为酚系固化剂。
7.如权利要求6所述的半导体装置的制造方法,其特征在于:
所述酚系固化剂包含苯酚芳烷基树脂或具有三酚甲烷骨架的酚醛树脂的至少一者。
8.如权利要求1~7中任一项所述的半导体装置的制造方法,其特征在于:
所述(E)固化促进剂为选自下述通式(1)~(3)所示的化合物中的1种以上,
其中,所述通式(1)中,P表示磷原子,R2、R3、R4和R5表示芳香族基团或烷基,A表示在芳香环具有至少1个选自羟基、羧基、巯基中的任意官能团的芳香族有机酸的阴离子,AH表示在芳香环具有至少1个选自羟基、羧基、巯基中的任意官能团的芳香族有机酸,x、y为1~3的数,z为0~3的数,且x=y;
其中,在所述通式(2)中,R6表示碳原子数1~3的烷基,R7表示羟基,a为0~5的数,b为0~4的数;
其中,在所述通式(3)中,P表示磷原子,Si表示硅原子,R8、R9、R10和R11分别表示具有芳香环或杂环的有机基团、或者脂肪族基团,相互可以相同也可以不同,式中R12为与基Y2和Y3结合的有机基团,式中R13为与基Y4和Y5结合的有机基团,Y2和Y3表示供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y2和Y3与硅原子结合形成螯合物结构,Y4和Y5表示供质子性基团放出质子而成的基团,同一分子内的基Y4和Y5与硅原子结合形成螯合物结构,R12和R13相互可以相同也可以不同,Y2、Y3、Y4和Y5相互可以相同也可以不同,Z1为具有芳香环或杂环的有机基团、或者脂肪族基团。
9.一种半导体装置,其特征在于:
其是通过权利要求1~8中任一项所述的制造方法而得到的。
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