CN111527145B - 用于封装半导体设备的环氧树脂组合物、以及使用该环氧树脂组合物封装的半导体设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的用于封装半导体设备的环氧树脂组合物，其包含环氧树脂、固化剂、无机填料和防爆剂，其中无机填料包含第一无机填料，该第一无机填料包含以化学式1表示的钡‑钛‑钇氧化物。

Description

用于封装半导体设备的环氧树脂组合物、以及使用该环氧树 脂组合物封装的半导体设备
技术领域
本发明涉及用于封装半导体设备的环氧树脂组合物和使用该环氧树脂组合物封装的半导体设备。
背景技术
为了保护半导体设备不受诸如湿气或机械冲击的外部环境的影响，通常用环氧树脂组合物封装半导体设备。
半导体设备的应用领域已经多样化，并且近年来，在本领域中对需要高相对介电常数的半导体设备的需求正在迅速增长。
在用于移动设备或汽车的各种生物识别芯片中，由于其低成本和识别便利性，指纹生物识别芯片的应用在本领域迅速普及，并且关于电容式指纹识别方法的研究也在迅速发展。电容式指纹识别方法是在指纹识别中识别指纹的不规则电容的差异的方法，并且电容式指纹识别方法的应用已经从移动设备加速发展到汽车和信用卡。
为了增加半导体设备的相对介电常数，已经提出了采用具有高相对介电常数的蓝宝石玻璃的技术。然而，蓝宝石玻璃是通过粘接工序组装而成的，从而存在生产率低和制造成本高的问题。
作为提高半导体设备的相对介电常数的另一种方法，已经提出将球形氧化铝应用于用于封装半导体设备的环氧树脂组合物。然而，球形氧化铝的流动性随着氧化铝的填充率的增加而降低，从而引起金丝的弯曲。
作为提高半导体设备的相对介电常数的另一种方法，已经提出将钛酸钡应用于用于封装半导体设备的环氧树脂组合物。然而，该方法在稳定性和可靠性方面存在问题，例如由于与空气的摩擦而引起爆炸的可能性。
因此，需要开发用于封装半导体设备的环氧树脂组合物，其不仅具有高的相对介电常数，而且具有高的稳定性和可靠性。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种用于封装半导体设备的环氧树脂组合物，其具有高的相对介电常数并且可以防止由于高的相对介电常数引起的爆炸风险，以及使用该环氧树脂组合物封装的半导体设备。
本发明的另一个目的是提供一种具有良好的指纹识别率的用于封装半导体设备的环氧树脂组合物，以及使用该环氧树脂组合物封装的半导体设备。
通过以下实施方案的详细描述，本发明的上述和其他目的将变得显而易见。
技术方案
本发明的一个方面涉及一种用于封装半导体设备的环氧树脂组合物。
在一个实施方案中，用于封装半导体设备的环氧树脂组合物包括环氧树脂、固化剂、无机填料和防爆剂，其中无机填料包括第一无机填料，其包括由式1表示的钡-钛-钇氧化物。
[式1]
BaTiaYbO4.5
在式1中，a为0.1至2，且b为1至3。
在钡-钛-钇氧化物中，钡(Ba)和钇(Y)可以约0.3:1至约1.5:1的重量比(Ba:Y)存在。
在钡-钛-钇氧化物中，钛(Ti)和钇(Y)可以约0.01:1至约0.5:1的重量比(Ti:Y)存在。
防爆剂可包括三苯基氧化膦。
在另一个实施方案中，第一无机填料可以进一步包括选自氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)和碳酸锰(MnCO3)的组中的至少一种。
第一无机填料可包含约0.1wt％至约100wt％的钡-钛-钇氧化物。
在制备环氧树脂组合物之前，可以将第一无机填料预先涂覆防爆剂。
在另一个实施方案中，无机填料可以进一步包括第二无机填料。
第一无机填料可以约0.1wt％至约100wt％的量存在于无机填料中。
第一无机填料和第二无机填料可以约0.05:1至约50:1的重量比(第一无机填料:第二无机填料)存在。
环氧树脂组合物可包含约0.5wt％至约20wt％的环氧树脂、约0.1wt％至约13wt％的固化剂、约50wt％至约98wt％的无机填料、和约0.1wt％至约20wt％的防爆剂。
环氧树脂组合物可包含约0.5wt％至约15wt％的环氧树脂、约0.1wt％至约10wt％的固化剂、约50wt％至约98wt％的第一无机填料、约0.1wt％至约40wt％的第二无机填料、和约0.1wt％至约15wt％的防爆剂。
环氧树脂可以包括选自联苯型环氧树脂和苯酚芳烷基型环氧树脂的组中的至少一种。
如在25℃的温度和1.0GHz的频率下，在其固化产物上测量的，环氧树脂组合物可具有约20或更大的相对介电常数。
如在其固化产物上测量的，在基于电容和约3秒或更长的射频放电开始时间的触摸式指纹识别评估中，环氧树脂组合物可具有约90％或更大的指纹识别率。
本发明的另一方面涉及一种半导体设备。
在一些实施方案中，可以使用用于封装半导体设备的环氧树脂组合物来封装半导体设备。
有益效果
本发明提供了用于封装半导体设备的环氧树脂组合物，其具有高的相对介电常数、高的热导率、低的吸湿率和良好的指纹识别率，并且可以抑制相对介电常数随温度的变化，以及使用该环氧树脂组合物封装的半导体设备。
最佳模式
在下文，将详细描述本发明的实施方式。
在本文将省略对可能不必要地模糊本发明主题的已知功能和结构的详细描述。
应当理解，术语“包括”或“包含”当用于本说明书时，指定所述特征、元件和/或组件的存在，但并不排除存在或添加其一个或多个其他特征、元件、和/或组件。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。
此外，即使在没有明确描述时，在组件的分析中也会考虑误差幅度。
如本文表示特定数值范围所用，表述“X至Y”表示“大于或等于X且小于或等于Y”。
在本文，“指纹识别率”是通过制备总共120个电容式FBGA封装并对每个封装进行5次指纹识别测试而通过指纹识别成功次数与总共100次指纹识别测试的百分比(％)来计算的。
根据本发明的用于封装半导体设备的环氧树脂组合物包含环氧树脂、固化剂、无机填料和防爆剂，其中无机填料包含第一无机填料，其包含由式1表示的钡-钛-钇氧化物。
[式1]
BaTiaYbO4.5,
在式1中，a为0.1至2，且b为1至3。
在下文，将详细描述根据本发明的环氧树脂组合物的各个组分。
(A)环氧树脂
环氧树脂不限于特定的树脂，而是可以选自用于封装半导体设备的典型环氧树脂。具体地，环氧树脂可以是包含至少两个环氧基的环氧化合物。例如，环氧树脂可以包括通过苯酚或烷基苯酚和羟基苯甲醛的缩合物的环氧化而获得的环氧树脂、苯酚芳烷基型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、多官能环氧树脂、萘酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A/双酚F/双酚AD的酚醛清漆型环氧树脂、双酚A/双酚F/双酚AD的缩水甘油醚、双羟基联苯型环氧树脂、双环戊二烯环氧树脂等。更具体地，环氧树脂可以包括苯酚芳烷基型环氧树脂、联苯型环氧树脂或它们的混合物。
苯酚芳烷基型环氧树脂可以是，例如，在其中含有联苯衍生物的酚醛清漆结构的苯酚芳烷基型酚醛树脂，如式2所示。
[式2]
在式2中，b平均为1至7。
联苯型环氧树脂可以是例如，由式3表示的联苯型环氧树脂。
[式3]
在式3中，R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14和R15各自独立地为C1至C4烷基，且c平均为0至7。
在环氧树脂组合物中，环氧树脂可以约0.5wt％至约20wt％，具体地为约1wt％至约15wt％，更具体地为约3wt％至约12wt％的量存在。
(B)固化剂
固化剂可包括通常用于封装半导体设备的任何合适的固化剂，例如具有至少两个官能团的固化剂。
具体地，固化剂可包括多元酚类化合物，例如苯酚芳烷基型酚醛树脂、苯酚酚醛清漆型酚醛树脂、新酚型酚醛树脂、甲酚酚醛清漆型酚醛树脂、萘酚型酚醛树脂、萜烯型酚醛树脂、多官能酚醛树脂、双环戊二烯酚醛树脂、由双酚A和甲阶酚醛树脂、三(羟基苯基)甲烷和二羟基联苯基制备的酚醛清漆型酚醛树脂；诸如马来酸酐和邻苯二甲酸酐的酸酐；以及诸如间苯二胺，二氨基二苯基甲烷和二氨基二苯砜的芳族胺，但不限于此。
例如，固化剂可以包括选自苯酚酚醛清漆型酚醛树脂、苯酚芳烷基型酚醛树脂和多官能酚醛树脂的组中的至少一种。
苯酚酚醛清漆型酚醛树脂可以是，例如，由式4表示的苯酚酚醛清漆型酚醛树脂。
[式4]
在式4中，d平均为1至7。
由式4表示的苯酚酚醛清漆型酚醛树脂具有以短间隔隔开的交联点，因此在与环氧树脂反应时表现出高交联密度。结果，其固化产物可具有提高的玻璃化转变温度和降低的线性膨胀系数，从而更有效地抑制半导体设备封装的翘曲。
苯酚芳烷基型酚醛树脂可以是，例如，具有含有联苯衍生物的酚醛清漆结构的苯酚芳烷基型酚醛树脂，如式5所示。
[式5]
在式5中，e平均为1至7。
由式5表示的苯酚芳烷基型酚醛树脂与环氧树脂反应以形成在周围环境中阻挡热量和氧气传递的碳层(炭)，从而确保阻燃性。
多官能酚醛树脂可以是，例如，含有由式6表示的重复单元的多官能酚醛树脂。
[式6]
在式6中，g平均为1至7。
含有由式6表示的重复单元的多官能酚醛树脂可有利地增强环氧树脂组合物的高温弯曲性能。
这些固化剂可以单独使用或以其组合使用。此外，固化剂可以加合物的形式使用，例如通过使上述固化剂与其他组分如环氧树脂、固化促进剂、脱模剂、偶联剂和应力消除剂预反应获得的熔融母料。
固化剂可以约0.1wt％至约13wt％，例如约0.1wt％至约10wt％，或约0.1wt％至约8wt％的量存在于环氧树脂组合物中。
可以根据半导体设备封装所需的机械性能和防潮可靠性来调节环氧树脂与固化剂的混合比。例如，环氧树脂与固化剂的化学当量比可以为约0.95至约3，具体地为约1至约2，更具体地为约1至约1.75。在该范围内，环氧树脂组合物可以表现出良好的固化后强度。
(C)无机填料
在一个实施方案中，无机填料可包括第一无机填料，其包括由式1表示的钡-钛-钇氧化物。
[式1]
BaTiaYbO4.5,
其中式1，a为0.1至2，且b为1至3。
在一些实施方案中，在式1中，a可为0.5至1.5，具体地为0.8至1.2，并且b可为1.5至2.5，具体地为1.8至2.2。
与用于封装半导体设备的典型环氧树脂组合物相比，由式1表示的钡-钛-钇氧化物用于增加环氧树脂组合物的相对介电常数，从而提高半导体设备的指纹识别率。
在钡-钛-钇氧化物中，钇(Y)可以约30wt％至约50wt％，具体地为约35wt％至约45wt％的量存在。在此范围内，环氧树脂组合物可以具有高的相对介电常数，同时显示出根据温度的相对介电常数的较小变化，从而提高了使用该环氧树脂组合物封装的半导体设备的稳定性和可靠性。
在钡-钛-钇氧化物中，钡(Ba)和钇(Y)可以约0.3:1至约1.5:1，具体地约0.5:1至约1:1的重量比(Ba:Y)存在。在钡-钛-钇氧化物中，钛(Ti)和钇(Y)可以约0.01:1至约1.2:1，约0.01:1至约1:1，或约0.01:1至约0.5:1，具体地为约0.1:1至约0.4:1的重量比(Ti:Y)存在。在这些范围内，环氧树脂组合物可以具有高的相对介电常数，同时表现出根据温度的相对介电常数的较小变化。
钡-钛-钇氧化物可具有约0.1μm至约150μm，例如，约0.1μm至约100μm，约0.1μm至约50μm，或约0.1μm至约10μm，更具体地为约0.1μm至约5μm的粒度，并且可以具有约0.01m2/g至约15m2/g，具体地为约1m2/g至约10m2/g，更具体地为约1m2/g至约5m2/g的比表面积。另外，钡-钛-钇氧化物可具有约3g/m3至约9g/m3，具体地为约4g/m3至约8g/m3，更具体地为约5g/m3至约7g/m3的密度。在该范围内，环氧树脂组合物可以具有高的相对介电常数，同时表现出根据温度的相对介电常数的较小变化。
在制备环氧树脂组合物之前，可以将第一无机填料预先涂覆防爆剂。
在第一无机填料中，钡-钛-钇氧化物可以约0.1wt％至约100wt％，具体地为约30wt％至约99wt％，更具体地为约40wt％至约98wt％的量存在。
在另一个实施方案中，第一无机填料可以包括选自氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)和碳酸锰(MnCO3)的组中的至少一种。
在该实施方案中，第一无机填料可以是氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)、碳酸锰(MnCO3)和钡-钛-钇氧化物的混合物。
第一无机填料可以约10wt％至约100wt％，具体地为约20wt％至约97wt％，更具体地为约40wt％、约50wt％、约60wt％、70wt％或约80wt％至约95wt％的量存在，基于无机填料的总量。在该范围内，环氧树脂组合物可以表现出在流动性、相对介电常数、相对介电常数变化以及它们之间的平衡方面的良好性能。
根据本发明的环氧树脂组合物，取决于其性能，可以进一步包括第二无机填料。第二无机填料用于改善环氧树脂组合物的机械性能、应力释放和散热。
第二无机填料可以是除第一无机填料(钡-钛-钇氧化物、氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)和碳酸锰(MnCO3))以外的化合物。例如，第二无机填料可以包括含硅(Si)和铝(Al)的纳米材料、氧化铝、熔融二氧化硅、结晶二氧化硅、氮化硼、铁氧体、碳酸钙、碳酸镁、氧化镁、粘土、滑石、硅酸钙、氧化钛、氧化锑、玻璃纤维等。这些可以单独地或以它们的混合物形式使用。
含硅(Si)和铝(Al)的纳米材料可具有约10nm至约500nm，具体地为约20nm至约450nm，更具体地为约20nm至约400nm的平均粒径。在此范围内，纳米材料可以改善环氧树脂组合物的散热和弯曲强度而不会降低流动性。
氧化铝可具有约15W/mK至约40W/mK，具体地为约20W/mK至约30W/mK，更具体地为约25W/mK至约30W/mK的热导率。在该范围内，环氧树脂组合物可具有良好的散热。
氧化铝不限于特定的形状和特定的尺寸，而可以是平均粒径为约0.1μm至约50μm，具体地为约0.5μm至约30μm的球形氧化铝。在该范围内，环氧树脂组合物在半导体设备的封装中可以表现出良好的流动性。
氧化铝可以是具有不同粒径的其他类型的氧化铝的混合物。具体地，氧化铝可以是氧化铝混合物，其包括约40wt％至约95wt％的平均粒径大于约10μm至约30μm的氧化铝，约4wt％至约50wt％的平均粒径大于约4μm至约10μm的氧化铝，和约1wt％至约30wt％的平均粒径为约0.1μm至约4μm的氧化铝，基于氧化铝的总量。在该范围内，环氧树脂组合物可以表现出良好的散热和弯曲强度以具有耐热冲击性。
基于第一无机填料(C-1)和第二无机填料(C-2)的总量，氧化铝或氧化铝混合物可以约3wt％至约70wt％的量存在。例如，氧化铝或氧化铝混合物可以约5wt％至约60wt％，或约7wt％至约40wt％，具体地为约30wt％或更少，更具体地为约20wt％或更少的量存在。在该范围内，环氧树脂组合物可以表现出在散热、诸如弯曲强度等的机械性能以及可成形性方面的良好性能。
第一无机填料(C-1)和第二无机填料(C-2)的量取决于环氧树脂组合物的性质，例如可成形性、低应力和高温强度。例如，在环氧树脂组合物中，第一无机填料和第二无机填料可以约0.05:1至约50:1，具体地为约0.5:1至约30:1，更具体地为约5:1至约20:1的重量比存在。
在一些实施方案中，第一无机填料可以约50wt％至约98wt％，例如约70wt％至约98wt％、或约80wt％至约95wt％的量存在于树脂组合物中，并且第二无机填料可以约0.1wt％至约40wt％，例如约0.5wt％至约35wt％，约1wt％至约20wt％，或约5wt％至约50wt％的量存在于树脂组合物中。
第一无机填料和第二无机填料可以约50wt％至约98wt％，例如约70wt％至约98wt％或约80wt％至约95wt％的总量存在于环氧树脂组合物中。
防爆剂
根据本发明的环氧树脂组合物包含防爆剂。
当环氧封装材料包括具有高的相对介电常数的填料时，存在填料爆炸的可能性。根据本发明，具有高的相对介电常数的环氧树脂组合物包含防爆剂以最小化爆炸的可能性，从而确保在应用于实际产品的稳定性。
在一个实施方案中，防爆剂可包括三苯基氧化膦。
使用包含三苯基氧化膦的防爆剂，环氧树脂组合物可以显示出良好的相对介电常数，同时确保防爆效果。
在环氧树脂组合物中，防爆剂可以约0.1wt％至约20wt％，具体地为约0.1wt％至约15wt％，约0.3wt％至约15wt％，约0.4wt％至约10wt％，更具体地为约0.4wt％至约8wt％，约0.4wt％至约7wt％，或约0.4wt％至约6wt％的量存在。在该范围内，环氧树脂组合物可以具有良好的防爆性能。
在一个实施方案中，可以用防爆剂处理无机填料。尽管高的相对介电常数，但经过防爆处理的无机填料仍可将爆炸的可能性最小化，从而确保在应用于实际产品的稳定性。
无机填料的防爆处理可以通过例如，将防爆剂溶解在溶剂中，然后将所得产物与无机填料混合以调节无机填料中的防爆剂的比例来进行，但不限于此。
在一些实施方案中，可以用防爆剂处理具有高相对介电常数的第一无机填料。优选地，用三苯基氧化膦处理第一无机填料。通过该防爆处理，第一无机填料包括三苯基氧化膦并且可以用三苯基氧化膦涂覆。
基于100wt％的第一无机填料和防爆剂，防爆剂可以约0.1wt％至约20wt％，约0.3wt％至约10wt％，或约0.4wt％至约8wt％的量存在。在该范围内，环氧树脂组合物可以具有良好的防爆性能。另外，在该范围内，环氧树脂组合物可以具有良好的相对介电常数。
可以通过测试射频放电程度来评估根据本发明的环氧树脂组合物的防爆性能。
在一些实施方案中，根据本发明的环氧树脂组合物可包含约0.5wt％至约20wt％的环氧树脂、约0.1wt％至约13wt％的固化剂、约50wt％至约98wt％的无机填料、和约0.1wt％至约20wt％的防爆剂。例如，根据本发明的环氧树脂组合物可包含约0.5wt％至约15wt％的环氧树脂、约0.1wt％至约10wt％的固化剂、约50wt％至约98wt％的第一无机填料、约0.1wt％至约40wt％的第二无机填料、和约0.1wt％至约15wt％的防爆剂。
另一方面，根据本发明的环氧树脂组合物还可包含选自固化促进剂、偶联剂、脱模剂和着色剂的组中的至少一种。
固化促进剂
固化促进剂用于促进环氧树脂和固化剂之间的反应。固化促进剂的实例可包括叔胺、有机金属化合物、有机磷化合物、咪唑化合物、硼化合物等。叔胺的实例包括苄基二甲基胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、二乙基氨基乙醇、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)苯酚和三-2-乙基己酸的盐。
有机金属化合物的实例可包括乙酰丙酮铬、乙酰丙酮锌和乙酰丙酮镍。有机磷化合物的实例可包括三(4-甲氧基)膦、四丁基溴化鏻、四苯基溴化鏻、苯基膦、二苯基膦、三苯基膦、三苯基膦三苯基硼烷和三苯基膦-1,4-苯醌加合物。咪唑化合物的实例可包括2-苯基-4-咪唑、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-甲基咪唑和2-十七烷基咪唑，但不限于此。硼化合物的实例可以包括四苯基鏻-四苯基硼酸酯、三苯基膦四苯基硼酸酯、四苯基硼盐、三氟硼烷-正己胺、三氟硼烷单乙胺、四氟硼烷三乙胺和四氟硼烷胺，但不限于此。此外，可以使用1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)和苯酚酚醛清漆树脂盐作为固化促进剂。
更具体地，作为固化促进剂，可以单独使用或组合使用有机磷化合物、硼化合物和基于胺或咪唑的固化促进剂。此外，固化促进剂可以通过使这些化合物与环氧树脂或固化剂预反应获得的加合物的形式使用。
基于环氧树脂组合物的总重量，固化促进剂可以约0.01wt％至约2wt％，具体地为约0.02wt％至约1.5wt％，更具体地为约0.05wt％至约1wt％的量存在。在该范围内，固化促进剂可以促进环氧树脂组合物的固化，同时确保良好的固化程度。
偶联剂
偶联剂与环氧树脂和无机填料反应以增强环氧树脂和无机填料之间的界面的强度，并且可以包括例如，硅烷偶联剂。硅烷偶联剂没有特别限制，只要硅烷偶联剂可以通过与环氧树脂和无机填料的反应来提高环氧树脂和无机填料之间的界面的强度即可。偶联剂的实例可包括环氧硅烷、氨基硅烷、脲基硅烷和巯基硅烷。这些偶联剂可以单独使用或以其组合使用。
基于环氧树脂组合物的总重量，偶联剂可以约0.01wt％至约5wt％，具体地为约0.05wt％至约3wt％，更具体地为约0.1wt％至约2wt％的量存在。在该范围内，环氧树脂组合物可以表现出改善的固化后强度。
脱模剂
脱模剂可包括选自石蜡、酯蜡、高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、天然脂肪酸和天然脂肪酸金属盐的组中的至少一种。
在环氧树脂组合物中，脱模剂可以约0.1wt％至约1wt％的量存在。
着色剂
着色剂可以用于半导体设备的封装剂的激光标记，并且可以选自本领域技术人员众所周知的典型着色剂。例如，着色剂可包括选自炭黑、钛黑、努比亚黑、氮化钛、碱式磷酸铜、氧化铁和云母的组中的至少一种。
着色剂可以约0.01wt％至约5wt％，优选为约0.05wt％至约3wt％，更优选为约0.1wt％至约2wt％的量存在于环氧树脂组合物中。
另外，根据需要，根据本发明的环氧树脂组合物可以进一步包含应力消除剂，例如改性硅油、硅粉和硅酮树脂；和抗氧化剂，例如四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷，而不影响本发明的目的。
环氧树脂组合物可以通过以下方法以粉末产物形式制备：其中使用Henschel混合器或混合器将预定量的上述组分均匀且充分地混合，然后冷却并粉碎，随后使用辊磨机或捏合机进行熔融捏合。
如在25℃的温度和1.0GHz的频率下，在其固化产物上测量的，根据本发明的环氧树脂组合物可具有约20或更高，例如约25至约50，具体地为约27至约40，更具体地为约29至约40的相对介电常数。在此范围内，环氧树脂组合物在应用于电容式半导体设备的封装时可表现出良好的性能。
根据本发明的环氧树脂组合物可以具有约3秒或更长的射频放电开始时间。例如，环氧树脂组合物可以具有约5秒或更长、约10秒或更长、或约30秒或更长的射频放电开始时间。在该范围内，环氧树脂组合物可以通过使爆炸的可能性最小化来确保稳定性。
此外，根据本发明的环氧树脂组合物可以具有约90％或更高，例如约90％至约100％，具体地为约93％至约100％，更具体地为约95％至约100％，约96％至约100％，约97％至约100％，约98％至约99.9％或约99.5％至约99.9％的指纹识别率，在基于电容的触摸式指纹识别评估中。
环氧树脂组合物可用于封装半导体设备，特别是具有高相对介电常数并且随温度表现出变化较小的相对介电常数的薄膜型半导体设备。作为使用根据本发明的环氧树脂组合物封装半导体设备的方法，通常可以使用低压传递成型。然而，应当理解，也可以将注射成型或浇注成型用于环氧树脂组合物的成型。
接下来，将参照一些实施例更详细地描述本发明。应当理解，仅为了说明目的提供这些实施例，而不以任何方式解释为限制本发明。
为清楚起见，将省略对本领域技术人员显而易见的细节的描述。
具体实施方式
实施例
实施例和比较实施例中使用的组分的细节如下。
(A)环氧树脂
(a1)使用联苯型环氧树脂：YX-4000H(环氧当量：196,Japan Epoxy Resin Co.,Ltd.)。
(a2)使用苯酚芳烷基型环氧树脂：NC-3000(环氧当量：270,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)。
(B)固化剂
(b1)使用多官能酚醛树脂：MEH-7500-3S(羟基当量：95,Meiwa Chemical Co.,Ltd.)。
(b2)使用苯酚芳烷基型酚醛树脂：MEH-7851-SS(羟基当量：203,Meiwa Co.,Ltd.)。
(b3)使用苯酚酚醛清漆型酚醛树脂：Meiwa(羟基当量：106,Meiwa Co.,Ltd.)。
(C)无机填料
(C-1)第一无机填料
使用X7R302N(钡-钛-钇氧化物，平均粒径：1.1μm,Xiantao ZhongxingElectronic Co.,Ltd.)。
(C-2)第二无机填料
使用DAB-05MS(氧化铝，平均粒径：7.6μm,Denka Denki Co.,Ltd.)。
(D)固化促进剂：使用2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MHZ,Shikoku Chemical Co.,Ltd.)。
(E)偶联剂：使用环氧硅烷(A-187,CHISSO)。
(F)着色剂
(f1)炭黑：使用MA-600B(Mitsubishi Chemical Co.,Ltd.)。
(f2)黑色染料：使用努比亚黑TH-807(pH 7.0,Orient Chemical Co.,Ltd.)。
(G)脱模剂：使用巴西棕榈蜡。
(H)防爆剂
使用熔点88度的三苯基氧化膦(PP-560,HOKKO Chemical Co.,Ltd.)。
制备实施例：使用三苯基氧化物处理的钡-钛-钇氧化物的制备
将三苯基氧化膦(PP-560,HOKKO Chemical)溶解在丙酮中后，将所得产品与无机填料(钡-钛-钇氧化物，X7R302N，粒径：1.1μm,Xiantao Zhongxing)混合，然后在罩式混合器中以3,000至5,000RPM搅拌5分钟。制备包含比例为0.5％至6.0％的三苯基氧化膦的原料。
相对于100wt％的无机填料，在实施例和比较实施例中使用的无机填料(c1)至(c7)的组分如下。
(c1)用0.5wt％的三苯基氧化膦处理的90wt％的钡-钛-钇氧化物(中心粒径：1.13μm)和平均粒径为7.6μm的10wt％的氧化铝(DAB-05MS)
(c2)用1.5wt％的三苯基氧化膦处理的90wt％的钡-钛-钇氧化物(中心粒径：1.17μm)和平均粒径为7.6μm的10wt％的氧化铝(DAB-05MS)
(c3)用3.0wt％的三苯基氧化膦处理的90wt％的钡-钛-钇氧化物(中心粒径：1.23μm)和平均粒径为7.6μm的10wt％的氧化铝(DAB-05MS)
(c4)用6.0wt％的三苯基氧化膦处理的90wt％的钡-钛-钇氧化物(中心粒径：7μm)和平均粒径为7.6μm的10wt％的氧化铝(DAB-05MS)
(c5)90wt％的钡-钛-钇氧化物(X7R302N，粒径：1.1μm)和平均粒径为7.6μm的10wt％的氧化铝(DAB-05MS)
(c6)5wt％的钡-钛-钇氧化物(X7R302N，粒径：1.1μm)和平均粒径为7.6μm的95wt％的氧化铝(DAB-05MS)
(c7)平均粒径为7.6μm的100wt％的氧化铝(DAB-05MS)
实施例1至7和比较实施例1至4
以表2中列出的量称量上述组分，并使用Henschel混合器均匀混合，从而制备粉末形式的初级组合物。然后，使用连续捏合机在120℃下将初级组合物进行熔融捏合30分钟，然后在10-15℃下冷却并粉碎，从而制备用于封装半导体设备的环氧树脂组合物。
[表1]
(在表1中，(H)的含量是指相对于100wt％的无机填料的重量百分比(wt％))。
通过以下方法评价在实施例和比较实施例中制备的用于封装半导体设备的每种环氧树脂组合物的以下性能。结果示于表3中。
性质评价
(1)螺旋流(英寸)：将环氧树脂组合物注入到模具中用于使用低压传递成型机在模具温度为175℃，夹持压力为70kgf/cm2，注射压力为9Mpa且固化时间段为90秒的条件下，测量与EMMI-1-66相对应的螺旋流，然后测量流动长度。流动长度越长，表明流动性越好。
(2)相对介电常数：使用介电常数测试仪(Dielectric Probe KitAgilent85070E,Agilant)在25℃的温度下和1.0GHz的频率下，对放置在两个电极(介电传感器)之间的样品测量相对介电常数。
(3)热导率(W/mK)：根据ASTM D5470，在25℃下测量热导率。
(4)玻璃化转变温度(Tg)：使用TMA(热机械分析仪)测量玻璃化转变温度。
(5)热膨胀系数(α1)：根据ASTM D696测量热膨胀系数。
(6)弯曲强度和弯曲模量：根据ASTM D-790制备标准样品，并在175℃下固化4小时，然后使用万能试验机(UTM)测量弯曲强度和弯曲模量。
(7)吸湿率(％)：通过在模具温度为170℃至180℃，夹持压力为70kgf/cm2，传递压力为1,000psi，传递速度为0.5cm/s至1cm/s且固化时间为120秒的条件下模制在各个实施例和比较实施例中制备的树脂组合物，制备直径为50mm且厚度为1.0mm的圆盘状固化试样。将制得的试样在170℃至180℃的烘箱中进行后成型固化(PMC)4小时，然后在85℃和85％RH的条件下放置168小时，随后测量由于吸湿而引起的重量变化以根据方程式2计算吸湿率。
[方程式2]
吸湿率(％)＝(吸湿后试样的重量-吸湿前试样的重量)/(吸湿前试样的重量)×100
(8)放电测试：在RF预热器中以5mm的间隔布置50g的颗粒状产品(直径：)，并且基于在10A下操作时由于放电而使RF预热器停止的时间来评估RF放电的程度。较长的放电开始时间表示更好的防爆性能。(-)表示不发生放电。
(9)指纹识别率(％)：通过对20个电容式FBGA封装中的每一个进行5次指纹识别测试，基于总共120次指纹识别测试的指纹识别成功次数来计算指纹识别率(％)。
[表2]
如表2所示，可以看出，包括用三苯基氧化膦处理的钡-钛-钇氧化物的实施例1至4的环氧树脂组合物具有非常高的相对介电常数，长的放电开始时间提供良好的防爆性能，和99％或更高的非常高的指纹识别率以确保可靠性。相反，可以看出，在不使用三苯基氧化膦制备的比较实施例1至3的环氧树脂组合物在至少一种性能方面显示出比实施例的环氧树脂组合物差的效果。尽管非常高的指纹识别率，但是使用包含未用三苯基氧化膦处理的90wt％的钡-钛-钇氧化物的无机填料制备的比较实施例1的环氧树脂组合物具有比实施例的环氧树脂组合物低得多的相对介电常数，和1秒的放电开始时间，表明高的爆炸可能性。使用过量的氧化铝制备的比较实施例2和3的环氧树脂组合物具有低的相对介电常数，并且指纹识别率太低而无法在实际中应用到实际产品中。
尽管本文已经描述了一些实施方案，但是应当理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改、变化和变更。因此，应当理解，仅为了说明目的提供前述实施方案，并且不以任何方式解释为限制本发明。

Claims (11)

1.一种用于封装半导体设备的环氧树脂组合物，其包含：环氧树脂；固化剂；无机填料；和防爆剂，
其中所述无机填料包含第一无机填料，所述第一无机填料包含由式1表示的钡-钛-钇氧化物：
[式1]
BaTiaYbO4.5，
在式1中，a为0.1至2，且b为1至3，
其中所述防爆剂包含三苯基氧化膦，
其中所述第一无机填料用所述防爆剂处理，
其中，在所述环氧树脂组合物中，所述环氧树脂以0.5wt％至20wt％的量存在，所述固化剂以0.1wt％至13wt％的量存在，所述无机填料以50wt％至98wt％的量存在，以及所述防爆剂以0.1wt％至20wt％的量存在。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中在制备所述环氧树脂组合物之前，将所述第一无机填料预先涂覆所述防爆剂。
3.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中在所述钡-钛-钇氧化物中，钡(Ba)和钇(Y)以0.3:1至1.5:1的重量比(Ba:Y)存在。
4.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中所述第一无机填料包含选自氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)和碳酸锰(MnCO3)的组中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中所述无机填料还包含第二无机填料。
6.根据权利要求5所述的环氧树脂组合物，其中所述第一无机填料和所述第二无机填料以0.05:1至50:1的重量比(第一无机填料:第二无机填料)存在。
7.根据权利要求5所述的环氧树脂组合物，其包含：0.5wt％至15wt％的所述环氧树脂、0.1wt％至10wt％的所述固化剂、50wt％至98wt％的所述第一无机填料、0.1wt％至40wt％的所述第二无机填料、和0.1wt％至15wt％的所述防爆剂。
8.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中所述环氧树脂包含选自联苯型环氧树脂和苯酚芳烷基型环氧树脂的组中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中在25℃的温度和1.0GHz的频率下，在其固化产物上测量的，所述环氧树脂组合物具有20或更大的相对介电常数。
10.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中在其固化产物上测量的，在基于电容和3秒或更长的射频放电开始时间的触摸式指纹识别评估中，所述环氧树脂组合物具有90％或更大的指纹识别率。
11.一种半导体设备，其使用根据权利要求1至10中任一项所述的环氧树脂组合物封装。
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