CN111989772B - 颗粒状密封用树脂组合物、半导体装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
颗粒状密封用树脂组合物包含环氧树脂和无机填充材料,通过特定条件获得的该颗粒状密封用树脂组合物的固化物的空隙占有率为0.10以下。
Description
技术领域
本发明涉及颗粒状密封用树脂组合物、半导体装置及其制造方法。
背景技术
作为关于压缩成型法中使用的半导体密封树脂材料的技术,在专利文献1(日本特开2016-148054号公报)中有公开。在专利文献1中公开了关于压缩成型用半导体密封树脂材料的技术,该压缩成型用半导体密封树脂材料为含有环氧树脂、固化剂和填料,且填料的含有率和厚度在特定范围的颗粒状或片状的成型体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-148054号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
近年来,为了应对半导体封装件的小型化,搭载SiP(System in Package:封装内系统)等多个器件、部件的封装件在增加。而且,一部分的器件和部件难以承受树脂成型时的压力,有时会因成型压力产生的应力而导致产生误动作、部件的破坏。
因此,需要在与以往相比降低了成型压力的低压条件下进行封装件的组装。
关于这一点,本发明人对上述专利文献1中公开的技术进行了研究,结果发现,在抑制低压成型条件下的空隙或未填充等成型不良情况的方面有改善的余地。
本发明提供一种实现即使在低压成型条件下也能够抑制空隙或未填充等成型不良情况的密封树脂的技术。
用于解决技术问题的手段
根据本发明,提供一种颗粒状密封用树脂组合物,其包含环氧树脂和无机填充材料,所述颗粒状密封用树脂组合物的特征在于:
通过以下的条件(A)和(B)获得的该颗粒状密封用树脂组合物的固化物的空隙占有率为0.10以下。
(A)样品制作条件
在175℃、1MPa、120秒钟的条件下对所述颗粒状密封用树脂组合物进行压缩成型,获得234mm×71mm、厚度500μm的平板状的样品。
(B)评价条件
获取所述样品的平板面的超声波断层扫描摄影装置(Scanning AcousticTomograph:SAT)图像,并在以下的条件下,将所获得的图像进行二值化。
(SAT图像获取方法)
利用以下的装置和条件获得SAT图像。
装置:FineSATIII,Hitachi Power Solutions Co.,Ltd.制造。
条件:探针频率25MHz,反射法。
(二值化方法)
(1)启动Pop Imaging(Digital being kids Ltd.生产),打开扫描后的文档。
(2)以成为580*175的像素尺寸的长方形的方式选择所述样品的平板面部分,并切出所选择范围的图像。
(3)将在上述(2)中获得的图像进行二值化处理。将阈值颜色设为白黑,将256灰度等级中的150设为阈值,将其以下设为黑。
(4)将进行二值化后的黑色部位的比例设为所述空隙占有率。
根据本发明,提供一种半导体装置,其通过利用上述的本发明的颗粒状密封用树脂组合物将半导体元件密封而成。
根据本发明,提供一种半导体装置的制造方法,其包括通过压缩成型法,利用颗粒状密封用树脂组合物将半导体元件密封的工序,所述半导体装置的制造方法的特征在于:
所述颗粒状密封用树脂组合物为上述的本发明的颗粒状密封用树脂组合物,
将半导体元件密封的上述工序中的密封压力超过0MPa且为2MPa以下。
发明效果
采用本发明,能够实现即使在低压成型条件下也能够抑制空隙或未填充等成型不良情况的密封树脂。
附图说明
上述的目的和其它的目的、特征和优点,通过下面说明的优选的实施方式和附随于其的下述附图将会变得进一步明确。
图1是表示本实施方式的半导体装置的结构的截面图。
图2是表示本实施方式的结构体的结构的截面图。
具体实施方式
下面,使用附图对实施方式进行说明。在所有附图中,对相同的构成要素,标注相同的附图标记,并适当省略说明。并且,图为概略图,不一定与实际的尺寸比例一致。如果没有特别说明,则数值范围的“A~B”表示“A以上B以下”。
在本实施方式中,密封用树脂组合物为颗粒状,包含环氧树脂和无机填充材料。
并且,通过以下的条件(A)和(B)获得的颗粒状密封用树脂组合物的固化物的空隙占有率为0.10以下。
(A)样品制作条件
在175℃、1MPa、120秒钟的条件下对颗粒状密封用树脂组合物进行压缩成型,获得234mm×71mm、厚度500μm的平板状的样品。
(B)评价条件
获取通过上述(A)获得的样品的平板面的超声波断层扫描摄影装置(ScanningAcoustic Tomograph:SAT)图像,并在以下的条件下,将所获得的图像进行二值化。
(SAT图像获取方法)
利用以下的装置和条件获得SAT图像。
装置:FineSATIII,Hitachi Power Solutions Co.,Ltd.制造。
条件:探针频率25MHz,反射法。
(二值化方法)
(1)启动Pop Imaging(Digital being kids Ltd.生产),打开扫描后的文档。
(2)以成为580*175的像素尺寸的长方形的方式选择通过上述(A)获得的样品的平板面部分,并切出所选择范围的图像。
(3)将在上述(2)中获得的图像进行二值化处理。将阈值颜色设为白黑,将256灰度等级中的150设为阈值,将其以下设为黑。
(4)将进行了二值化处理后的黑色部位的比例设为空隙占有率。
本发明人新发现了如下内容:对于利用包含环氧树脂和无机填充材料的颗粒状密封用树脂组合物通过条件(A)获得的固化物的样品,通过使通过条件(B)获得的空隙占有率为特定的范围,即使在想要在低压成型条件下获得密封材料的情况下,也能够有效抑制空隙或未填充等成型不良情况。
即,由本实施方式的颗粒状密封用树脂组合物形成的密封材料,在低压成型中的成型性优异。
在本实施方式中,从抑制低压成型中的不良情况的产生的观点考虑,颗粒状密封用树脂组合物的固化物的空隙占有率为0.10以下,优选为0.08以下,进一步优选为0.05以下。
并且,上述空隙占有率为0或大于0,例如为0.00以上即可,从提高密封材料的制造稳定性的观点考虑,可以为例如0.001以上,或者可以为例如0.01以上。
在本实施方式中,空隙占有率能够通过适当选择以下内容而调整为上述的特定范围内:颗粒状密封树脂组合物中包含的环氧树脂和其它成分的选择;组合物中包含的成分的混炼条件等颗粒状密封树脂组合物的制造条件;颗粒状密封树脂组合物的大小等。通过上述内容的选择,能够使树脂的可熔性最佳化,并且减少树脂的分散不均,从而实现即使在低压成型条件下也能够抑制空隙或未填充等成型不良情况的密封树脂。
下面,对本实施方式的颗粒状密封用树脂组合物和半导体装置进行详细说明。另外,下面,将“颗粒状密封用树脂组合物”也简称为“密封用树脂组合物”。
(密封用树脂组合物)
在本实施方式中,密封用树脂组合物用于形成将搭载在基材上的半导体元件密封的密封材料。使用密封用树脂组合物进行的密封成型,优选能够通过压缩成型法进行。
密封用树脂组合物为颗粒状,具体而言,可举出粉粒体。在此,密封用树脂组合物为粉粒体,是指为粉末状或颗粒状中的任一种的情况。
基材例如为中介层(interposer)等配线基板或引线框。半导体元件通过打线接合或倒装式接合等与基材电连接。
作为通过使用密封用树脂组合物进行的密封成型对半导体元件进行密封而获得的半导体装置并没有限定,例如可以举出QFP(Quad Flat Package:四面扁平封装)、SOP(Small Outline Package:小外形封装)、BGA(Ball Grid Array:球栅阵列)、CSP(ChipSize Package:芯片尺寸封装)、QFN(Quad Flat Non-leaded Package:四侧无引脚扁平封装)、SON(Small Outline Non-leaded Package:小外形无引脚封装)、LF-BGA(Lead FlameBGA:引线框球栅阵列)、扇出(Fan-Out)型封装等。另外,半导体装置也可以为MEMS中空封装等中空封装。
作为上述半导体元件,例如可以举出集成电路、大规模集成电路、MEMS(MicroElectro Mechanical Systems:微机电系统)、晶体管、晶闸管、二极管、固体摄像元件等,但是并不限定于这些。另外,在本实施方式中,成为密封用树脂组合物的密封对象的半导体元件,具体而言,是指除了受光元件和发光元件(发光二极管等)等光半导体元件以外的、所谓的不伴有光的入射和出射的元件。
在本实施方式中,密封用树脂组合物包含环氧树脂和无机填充材料。下面,对密封用树脂组合物的构成成分进行说明。
(环氧树脂)
在本实施方式中,作为环氧树脂,例如可以包含选自下述环氧树脂中的1种或2种以上:联苯芳烷基型环氧树脂;联苯型环氧树脂;双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、四甲基双酚F型环氧树脂等双酚型环氧树脂;茋型环氧树脂;苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂;联苯酚醛清漆型环氧树脂;具有亚苯基骨架的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等芳烷基型环氧树脂;二羟基萘型环氧树脂、将二羟基萘的二聚物进行缩水甘油醚化而获得的环氧树脂等萘酚型环氧树脂;异氰尿酸三缩水甘油酯、单烯丙基二缩水甘油基异氰尿酸酯等含有三嗪核的环氧树脂;双环戊二烯改性苯酚型环氧树脂等桥环状烃化合物改性苯酚型环氧树脂;三苯甲烷型环氧树脂、烷基改性三苯甲烷型环氧树脂等多官能环氧树脂。
从提高耐燃性、耐湿性、电特性、固化性和保存稳定性等的平衡的观点考虑,环氧树脂优选包含选自下述环氧树脂中的1种或2种以上:联苯芳烷基型环氧树脂;三苯甲烷型环氧树脂;联苯型环氧树脂;双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、四甲基双酚F型环氧树脂等双酚型环氧树脂和联苯酚醛清漆型环氧树脂;具有亚苯基骨架的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等芳烷基型环氧树脂,更优选包含选自联苯芳烷基型环氧树脂、联苯型环氧树脂和三苯甲烷型环氧树脂中的1种或2种以上。
从成型时实现充分的流动性,提高填充性和成型性的观点考虑,在设密封用树脂组合物整体为100质量%时,密封用树脂组合物中的环氧树脂的含量优选为2质量%以上,更优选为3质量%以上,进一步优选为4质量%以上。
从使具有使用密封用树脂组合物形成的密封材料的半导体装置的耐湿可靠性和耐回流焊性提高的观点考虑,在设密封用树脂组合物整体为100质量%时,密封用树脂组合物中的环氧树脂的含量优选为40质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为15质量%以下。
(无机填充材料)
在本实施方式中,作为无机填充材料,可以使用通常在半导体密封用树脂组合物中使用的无机填充材料。作为无机填充材料的具体例子,可以举出:熔融二氧化硅、结晶二氧化硅等二氧化硅;氧化铝;滑石;氧化钛;氮化硅;氮化铝。这些无机填充材料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
在这些中,从通用性优异的观点考虑,优选无机填充材料包含二氧化硅,更优选使用熔融二氧化硅。二氧化硅的形状优选为球状。
从提高密封用树脂组合物的流动性的观点考虑,二氧化硅的平均粒径D50例如为1μm以上,优选为5μm以上,更优选为10μm以上。另外,从提高密封用树脂组合物的可熔性的观点考虑,无机填充材料的平均粒径D50优选为75μm以下,更优选为55μm以下,进一步优选为45μm以下。
在此,无机填充材料的平均粒径D50为利用市售的激光式粒度分布仪(例如,株式会社岛津制作所(Shimadzu Corporation)制造的SALD-7000)测量时的平均粒径(体积平均直径)。
从提高使用密封用树脂组合物形成的密封材料的低吸湿性和低热膨胀性,并更有效地提高所获得的半导体装置的耐湿可靠性和耐回流焊性的观点考虑,在设密封用树脂组合物整体为100质量%时,密封用树脂组合物中的无机填充材料的含量优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上。
另外,从更有效地提高密封用树脂组合物的成型时的流动性和填充性的观点考虑,在设密封用树脂组合物整体为100质量%时,密封用树脂组合物中的无机填充材料整体的含量优选为95质量%以下,更优选为93质量%以下,进一步优选为90质量%以下。
在本实施方式中,密封用树脂组合物可以包含环氧树脂和无机填充材料以外的成分。
例如,密封用树脂组合物可以还包含固化剂或偶联剂,优选包含这两者。
(固化剂)
固化剂可以大致分为例如加成聚合型的固化剂、催化型的固化剂和缩合型的固化剂这3个类型,可以使用这些中的1种或2种以上。
作为加成聚合型的固化剂,例如可以举出:多胺化合物,其包含二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)、间苯二甲胺(MXDA)等脂肪族多胺,二氨基二苯基甲烷(DDM)、间苯二胺(MPDA)、二氨基二苯砜(DDS)等芳香族多胺,以及双氰胺(DICY)、有机酸二酰肼等;酸酐,其包含六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)等脂环族酸酐和偏苯三酸酐(TMA)、均苯四甲酸酐(PMDA)、二苯酮四羧酸(BTDA)等芳香族酸酐等;酚醛清漆型酚醛树脂、聚乙烯基苯酚等酚醛树脂系固化剂;多硫化物、硫酯、硫醚等多硫醇化合物;异氰酸酯预聚物、封端异氰酸酯等异氰酸酯化合物;含有羧酸的聚酯树脂等有机酸类等。
作为催化型的固化剂,例如可以举出:苄基二甲胺(BDMA)、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)等叔胺化合物;2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑(EMI24)等咪唑化合物;BF3配位化合物等路易斯酸等。
作为缩合型的固化剂,例如可以举出:酚醛树脂;含有羟甲基的尿素树脂那样的尿素树脂;含有羟甲基的三聚氰胺树脂那样的三聚氰胺树脂等。
这些中,从提高耐燃性、耐湿性、电特性、固化性和保存稳定性等的平衡的观点考虑,优选酚醛树脂系固化剂。作为酚醛树脂系固化剂,可以使用在一分子内具有2个以上的酚性羟基的所有单体、低聚物、聚合物,其分子量、分子结构没有限定。
作为用于固化剂的酚醛树脂系固化剂,例如可举出:联苯芳烷基型酚醛树脂;苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚酚醛清漆等的酚醛清漆型酚醛树脂;聚乙烯基苯酚;苯酚/羟基苯甲醛树脂、三苯甲烷型酚醛树脂、甲醛改性三苯甲烷型酚醛树脂等改性三苯甲烷型酚醛树脂等多官能型酚醛树脂;贴烯改性酚醛树脂、双环戊二烯改性酚醛树脂等改性酚醛树脂;具有亚苯基骨架和亚联苯基骨架中的1种以上的苯酚芳烷基树脂、具有亚苯基和亚联苯基骨架中的1种以上的萘酚芳烷基树脂等芳烷基型酚醛树脂;双酚A、双酚F等双酚化合物等,这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。这些中,从提高耐热性和填充性的观点考虑,更优选使用苯酚/羟基苯甲醛树脂等多官能型酚醛树脂。另外,还优选使用选自联苯芳烷基型酚醛树脂和甲醛改性三苯甲烷型酚醛树脂中的1种以上。
在本实施方式中,从成型时实现优异的流动,提高填充性和成型性的观点考虑,相对于密封用树脂组合物整体,密封用树脂组合物中的固化剂的含量优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上,进一步优选为3质量%以上。
另外,从提高将密封用树脂组合物的固化物作为密封材料的半导体装置的耐湿可靠性和耐回流焊性的观点考虑,相对于密封用树脂组合物整体,密封用树脂组合物中的固化剂的含量优选为25质量%以下,更优选为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下。
(偶联剂)
偶联剂可以包含例如选自环氧基硅烷、巯基硅烷、苯基氨基硅烷等氨基硅烷、烷基硅烷、脲基硅烷、乙烯基硅烷、甲基丙烯酰基硅烷等各种硅烷系化合物、钛系化合物、铝螫合物类、铝/锆系化合物等公知的偶联剂中的1种或2种以上。
这些中,从有效抑制空隙和未填充等成型不良情况的观点考虑,偶联剂优选包含氨基硅烷,更优选包含仲氨基硅烷,进一步优选包含N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷。另外,从同样的观点考虑,还优选偶联剂包含氨基硅烷和巯基硅烷。
从有效抑制空隙和未填充等成型不良情况的观点考虑,相对于密封用树脂组合物整体,密封用树脂组合物中的偶联剂的含量优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上,并且,优选为2质量%以下,更优选为1质量%以下。
密封用树脂组合物中可以包含上述的成分以外的成分,例如可以适当配合固化促进剂、流动性赋予剂、脱模剂、离子捕捉剂、低应力成分、阻燃剂、着色剂、抗氧化剂等各种添加剂中的1种以上。
密封用树脂组合物中的这些各成分的含量,相对于密封用树脂组合物整体,分别可以为0.01~2质量%左右。
其中,固化促进剂可以包含例如选自下述物质中的1种或2种以上: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成物、鏻化合物与硅烷化合物的加成物等含有磷原子的化合物;1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7、苄基二甲胺、2-甲基咪唑等例示的脒或叔胺、上述脒或胺的季盐等含有氮原子的化合物。这些中,从提高固化性的观点考虑,更优选包含含有磷原子的化合物。从提高成型性与固化性的平衡的观点考虑,更优选包含四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜碱化合物、膦化合物与醌化合物的加成物、鏻化合物与硅烷化合物的加成物等具有潜伏性的化合物。
作为流动性赋予剂的具体例子,可举出2,3-二羟基萘。
脱模剂可以包含例如选自巴西棕榈蜡等天然蜡、褐煤酸酯蜡等合成蜡、硬脂酸锌等高级脂肪酸及其金属盐类、以及石蜡中的1种或2种以上。
作为离子捕捉剂的具体例子,可举出水滑石。
作为低应力成分的具体例子,可举出硅油、硅橡胶。
作为阻燃剂的具体例子,可举出氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、钼酸锌、磷腈。
作为着色剂的具体例子,可举出碳黑、氧化铁红。
作为抗氧化剂的具体例子,可举出受阻酚系化合物、受阻胺系化合物、硫醚系化合物。
(密封用树脂组合物的制造方法)
接着,对密封用树脂组合物的制造方法进行说明。
在本实施方式中,密封用树脂组合物例如可以通过如下方法获得:将上述的各成分使用公知的装置进行混合,进而使用辊、捏合机或挤出机等混炼机进行熔融混炼,在冷却之后进行粉碎。可以对所获得的密封用树脂组合物,适当调整分散度和流动性等。
在本实施方式中,通过调整密封用树脂组合物中包含的成分、混合条件和密封用树脂组合物的大小,能够获得通过条件(A)和(B)获得的固化物的空隙占有率在上述的特定范围的密封用树脂组合物。
具体而言,从使树脂的可熔性最佳化,并且减少树脂的分散不均的观点考虑,例如通过二轴混炼进行成分的混合,使此时的材料排出温度为例如110℃左右的比较高的温度,并且使熔融混炼后的树脂组合物的颗粒尺寸比较小。例如,在通过离心制粉法获得颗粒状的树脂组合物的情况下,使筛选尺寸为例如0.9mm左右的比较小的尺寸。而且,还优选使颗粒状的树脂组合物中的粒径3μm以下的微粉的含量减小。
在本实施方式中获得的密封用树脂组合物的固化物的空隙占有率在特定的范围,因此,通过使用该密封用树脂组合物,即使在低压成型条件下也能够抑制空隙和未填充等密封材料的成型不良情况。
从使低压成型条件下的成型性提高的观点考虑,在本实施方式中获得的树脂组合物的螺旋流优选为200cm以上,更优选为210cm以上,并且,优选为250cm以下,更优选为230cm以下。关于螺旋流的测量方法,将在后面的实施例部分进行说明。
另外,从使低压成型条件下的成型性提高的观点考虑,在本实施方式中获得的树脂组合物的高化式粘度优选为2.0Pa·s以上,更优选为3.0Pa·s以上,并且,优选为5.0Pa·s以下,更优选为4.0Pa·s以下。关于高化式粘度的测量方法,将在后面的实施例部分进行说明。
(半导体装置)
本实施方式的半导体装置是通过利用上述的本实施方式的密封用树脂组合物将半导体元件密封而成的。
图1是表示本实施方式的半导体装置的结构的截面图。在图1中,半导体装置100为半导体封装件,其包括基材10、搭载在基材10上的半导体元件20、和将半导体元件20密封的密封材料30。图1例示了半导体装置100为BGA封装件的情况。在该情况下,在基材10中与搭载半导体元件20的正面相反的一侧的背面设置有多个焊球50。
半导体元件20可经由接合导线40与基材10电连接。另一方面,也可以是半导体元件20倒装式安装在基材10上。作为基材10和半导体元件20,可举出例如在前面的密封用树脂组合物的部分所说的内容。
在本实施方式中,密封材料30由上述的密封用树脂组合物的固化物构成。因此,能够获得即使在低压成型条件下也能够抑制空隙和未填充等不良情况的半导体装置。密封材料30例如可通过利用压缩成型法等方法对密封用树脂组合物进行密封成型来形成。
接着,对半导体装置100的制造方法进行说明。
在本实施方式中,半导体装置100的制造方法例如包括:通过压缩成型法,利用颗粒状密封用树脂组合物将半导体元件密封的工序。
在此,颗粒状密封用树脂组合物为上述的本实施方式的颗粒状密封用树脂组合物。
从进行低压密封的观点考虑,将半导体元件密封的工序中的密封压力例如超过0MPa,进一步具体而言,可以为0.1MPa以上,并且,例如为3MPa以下,优选为2MPa以下,更优选为1.5MPa以下,进一步优选为1.2MPa以下,更进一步优选为1MPa以下。
接着,对结构体102进行说明。
图2是表示本实施方式的结构体102的一个例子的截面图。结构体102例如为通过MAP(Mold Array Package:模具阵列封装)成型而形成的成型品。因此,通过按每个半导体元件20将结构体102进行单片化,可获得多个半导体封装件。
结构体102包括:基材10;多个半导体元件20;和密封材料30。多个半导体元件20排列在基材10上。图2例示了各半导体元件20经由接合导线40与基材10电连接的情况。然而,并不限于此,也可以是各半导体元件20倒装式安装在基材10上。基材10和半导体元件20,可以使用与在半导体装置100中的例示的基材和半导体元件相同的基材和半导体元件。
密封材料30将多个半导体元件20密封。密封材料30由上述的密封用树脂组合物的固化物构成。在本实施方式中,即使在低压成型条件下也能够抑制空隙和未填充等成型不良情况,因此,能够获得例如密封材料30的填充特性优异的结构体102和将其单片化而获得的半导体装置。密封材料30例如可通过利用压缩成型法等方法对密封用树脂组合物进行密封成型来形成。
上面,对本发明的实施方式进行了说明,但是这些是本发明的例示,也可以采用上述以外的各种构成。
[实施例]
下面,参照实施例和比较例对本实施方式进行详细说明。另外,本实施方式并不受这些实施例的记载的任何限定。
(实施例1~5、比较例1~3)
(密封用树脂组合物的制备)
对于各实施例和比较例,分别以如下方式制备密封用树脂组合物。
首先,将表1所示的各成分用混合机混合。接着,将所获得的混合物利用具有直径65mm的料筒内径的同方向旋转双轴挤出机,以螺杆转速30rpm、110℃的树脂温度进行熔融混炼。接着,从直径20cm的转子的上方以2kg/小时的比例供给熔融混炼后的树脂组合物,利用使转子以3000rpm旋转而获得的离心力,使其通过加热至115℃的圆筒状外周部的多个小孔(孔径0.9mm)。之后,进行冷却从而获得颗粒状的密封用环氧树脂组合物。利用后述的方法测量所获得的组合物的空隙占有率。
表1中的各成分的详细情况如下所述。表1中所示的各成分的配合比例表示相对于树脂组合物整体的配合比例(质量份)。
(环氧树脂)
环氧树脂1:联苯芳烷基型环氧树脂(日本化药株式会社制造,NC3000L)
环氧树脂2:联苯型环氧树脂(三菱化学株式会社制造,YX4000K)
环氧树脂3:三苯甲烷型环氧树脂与联苯型环氧树脂的混合物(三菱化学株式会社制造,YL6677)
(固化剂)
固化剂1:联苯芳烷基型酚醛树脂(日本化药株式会社制造,GPH-65)
固化剂2:甲醛改性三苯甲烷型酚醛树脂(AIR WATER INC.制造,HE910-20)
(无机填充材料)
无机填充材料1:熔融球状二氧化硅(TATSUMORI LTD.制造,MSR-SC3-TS,D50=17.0±3.0μm)
无机填充材料2:熔融球状二氧化硅(株式会社Admatechs(Ad matechs CompanyLimited)制造,SC-2500-SQ,D50=0.5±0.1μm)
无机填充材料3:熔融球状二氧化硅(株式会社Admatechs制造,SC-5500-SQ,D50=1.1±0.3μm)
(固化促进剂)
固化促进剂1:三苯基膦与对苯醌的加成物(K·I化成株式会社(K·I ChemicalIndustry Co.,Ltd.)制造,TPP-BQ)
(流动性赋予剂)
流动性赋予剂1:2,3-二羟基萘(AIR WATER INC.制造,2,3-DON)
(偶联剂)
偶联剂1:N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(道康宁东丽公司(Dow CorningToray Co.,Ltd.)制造,CF-4083)
偶联剂2:3-巯基丙基三甲氧基硅烷(CHISSO CORPORATION制造,S810)
(脱模剂)
脱模剂1:褐煤酸酯蜡(Clariant(Japan)K.K.制造,Licolub WE 4)
(离子捕捉剂)
离子捕捉剂1:水滑石(协和化学工业株式会社制造,DHT-4H)
(着色剂)
着色剂1:碳黑(三菱化学株式会社制造,MA-600)
(有机硅)
有机硅1:将66.1重量份的由下述式(8)表示的环氧树脂(双酚A型环氧树脂)[JER制造,jER(注册商标)YL6810,软化点45℃,环氧当量172]在140℃加温熔融,添加33.1重量份的由下述式(7)表示的有机聚硅氧烷和0.8重量份的三苯基膦,熔融混合30分钟而获得的熔融反应物:
(上述式(7)中,n7的平均值为7.5)。
有机硅2:聚醚改性硅油(道康宁东丽公司制造,FZ-3730)
(空隙占有率)
(A)样品制作条件
在175℃、1MPa、120秒钟的条件下对各例的颗粒状密封用树脂组合物进行压缩成型,获得234mm×71mm、厚度500μm的平板状的样品。
(B)评价条件
获取通过上述(A)获得的样品的平板面的超声波断层扫描摄影装置(ScanningAcoustic Tomograph:SAT)图像,并在以下的条件下,将所获得的图像进行二值化。
(SAT图像获取方法)
利用以下的装置和条件获得SAT图像。
装置:FineSATIII,Hitachi Power Solutions Co.,Ltd.制造。
条件:探针频率25MHz,反射法。
(二值化方法)
(1)启动Pop Imaging(Digital being kids Ltd.生产),打开扫描后的文档。
(2)以成为580*175的像素尺寸的长方形的方式选择样品的平板面部分,并切出所选择范围的图像。
(3)将在上述(2)中获得的图像进行二值化处理。将阈值颜色设为白黑,将256灰度等级中的150设为阈值,将其以下设为黑。
(4)将进行二值化后的黑色部位的比例设为空隙的占有面积,即空隙占有率。
(评价方法)
(螺旋流)
利用低压传递成型机(上泷精机株式会社(Kohtaki Precision Machine Co.,Ltd.)制造,“KTS-30”),在模具温度200℃、注入压力6.9MPa、保压时间120秒钟的条件下,向依照EMMI-1-66的螺旋流测量用的模具注入各例的树脂组合物,使其固化,测量螺旋流。螺旋流的单位为cm。
(高化式粘度)
利用高化式流动试验仪(株式会社岛津制作所制造,CFT-500C),在温度175℃、荷载40kgf(活塞面积1cm2)、模孔直径0.50mm、模具长度1.00mm的试验条件下测量高化式粘度。高化式粘度的单位为Pa·s。
(填充性)
将在由耐热性等级为FR-4的玻璃基材环氧树脂覆铜层叠板构成的厚度0.1mm、宽度77.5mm、长度240mm的电路基板上,利用银膏接合厚度0.15mm、4mm见方的半导体元件而得到的部件12个,以搭载有半导体元件的面朝下的方式,利用基板固定装置固定在上模具中。接着,在将由各例的树脂组合物构成的树脂粒状体供给至下模具的模腔内之后,一边对模腔内进行减压,一边利用压缩成型机(TOWA株式会社制造)对192个半导体元件进行面板成型,获得成型品。此时的成型条件为模具温度175℃、成型压力2.0MPa、固化时间120秒钟。不对所获得的成型品进行单片化,而直接利用超声波探伤装置(Hitachi Power SolutionsCo.,Ltd.制造,FineSATIII)评价填充性。测量在模拟元件的周边产生了未填充、空隙、剥离等填充不良的面积,根据产生了填充不良的面积相对于层叠板的总面积的比例来计算填充不良面积(%)。
[表1]
如表1所示,在实施例1~5中,均实现了空隙占有率充分小、且低压成型条件下的填充不良的发生被抑制了的密封树脂。
本申请以2018年3月29日申请的日本申请特愿2018-064866号为基础要求优先权,将其公开的全部内容引入本文中。
Claims (5)
1.一种颗粒状密封用树脂组合物,其包含环氧树脂、无机填充材料和聚醚改性硅油,所述颗粒状密封用树脂组合物的特征在于:
所述环氧树脂包含选自联苯芳烷基型环氧树脂、联苯型环氧树脂和三苯甲烷型环氧树脂中的1种或2种以上,
通过以下的条件(A)和(B)获得的该颗粒状密封用树脂组合物的固化物的空隙占有率为0.05以下,
(A)样品制作条件
在175℃、1MPa、120秒钟的条件下对所述颗粒状密封用树脂组合物进行压缩成型,获得234mm×71mm、厚度500μm的平板状的样品,
(B)评价条件
获取所述样品的平板面的超声波断层扫描摄影装置即SAT图像,并在以下的条件下,将所获得的图像进行二值化,
SAT图像获取方法:
利用以下的装置和条件获得SAT图像,
装置:FineSATIII,Hitachi Power Solutions Co.,Ltd.制造,
条件:探针频率25MHz,反射法,
二值化方法:
(1)启动Digital being kids Ltd.生产的Pop Imaging,打开扫描后的文档,
(2)以成为580*175的像素尺寸的长方形的方式选择所述样品的平板面部分,并切出所选择范围的图像,
(3)将在上述(2)中获得的图像进行二值化处理,将阈值颜色设为白黑,将256灰度等级中的150设为阈值,将其以下设为黑,
(4)将进行二值化后的黑色部位的比例设为所述空隙占有率。
2.根据权利要求1所述的颗粒状密封用树脂组合物,其特征在于:
所述无机填充材料包含二氧化硅。
3.根据权利要求2所述的颗粒状密封用树脂组合物,其特征在于:
所述二氧化硅的平均粒径D50为5μm以上75μm以下。
4.一种半导体装置,其特征在于:
通过利用权利要求1至3中任一项所述的颗粒状密封用树脂组合物将半导体元件密封而成。
5.一种半导体装置的制造方法,其包括通过压缩成型法,利用颗粒状密封用树脂组合物将半导体元件密封的工序,所述半导体装置的制造方法的特征在于:
所述颗粒状密封用树脂组合物为权利要求1至3中任一项所述的颗粒状密封用树脂组合物,
将半导体元件密封的所述工序中的密封压力超过0MPa且为2MPa以下。
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