CN112384572A - 半导体封装用树脂组合物、半导体装置和用于制造半导体装置的方法 - Google Patents

半导体封装用树脂组合物、半导体装置和用于制造半导体装置的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种半导体封装用树脂组合物，其可以产生在半导体装置中的封装材料，所述封装材料即使当厚度减小时也维持该封装材料的绝缘性能并且改善半导体装置的内部结构的隐蔽性的能力。半导体封装用树脂组合物包含热固性树脂(A)、填料(B)和着色剂(C)。填料(B)的平均粒径落入0.5μm至15.0μm的范围内。着色剂(C)的电阻率为1.0Ω·m以上。

Description

半导体封装用树脂组合物、半导体装置和用于制造半导体装 置的方法
技术领域
本发明总体上涉及半导体封装用树脂组合物、半导体装置和用于制造半导体装置的方法，并且更特别地涉及用于形成覆盖半导体元件的封装件(encapsulant)的半导体封装用树脂组合物、包括由所述封装用树脂组合物形成的封装件的半导体装置以及用于制造这样的半导体装置的方法。
背景技术
当需要封装诸如晶体管或IC的半导体芯片时，在本领域中通常进行树脂封装以提高生产率并降低成本。树脂封装是通过将半导体封装用树脂组合物(例如，其包含环氧树脂、固化剂、固化促进剂、无机填料和着色剂)成型以形成封装件来进行的(参见例如专利文献1)。根据专利文献1，使用苯胺黑作为着色剂以在将半导体密封树脂组合物成型的同时减少起电并提高封装件的着色能力。
同时，越来越多地要求在诸如eMMC和SSD的半导体封装中构建NAND闪存以具有甚至更大的存储容量。为了满足该需求，有时需要将多个半导体芯片布置在单个半导体封装中或者一个堆叠在另一个之上。此外，为了满足对于具有甚至更高的功能性和进一步减小的厚度的电子器件的不断增长的需求，封装件还需要减小其厚度以将半导体封装保持尽可能的薄。
引用清单
专利文献
专利文献1：JP 2003-327792 A
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种半导体封装用树脂组合物，其具有在减少引起半导体装置用封装件的导电性增大的机会的同时降低该封装件的光透过性的能力。
本发明的另一个目的是提供一种包括半导体封装用树脂组合物的半导体装置。
根据本发明的一个方面的半导体封装用树脂组合物包含：作为组分(A)的热固性树脂；作为组分(B)的填料；和作为组分(C)的着色剂。作为组分(B)的填料的平均粒径落入0.5μm至15.0μm的范围内。作为组分(C)的着色剂的电阻率为1.0Ω·m以上。
根据本发明的另一个方面的半导体装置包括：基材；安装在所述基材上的半导体元件；和覆盖半导体元件的封装件。封装件由上述半导体封装用树脂组合物的固化产物形成。
根据本发明的又一个方面的用于制造半导体装置的方法是用于制造包括以下各项的半导体装置的方法：基材；安装在所述基材上的半导体元件；和覆盖半导体元件的封装件。所述方法包括通过将上述半导体封装用树脂组合物压缩成型来形成封装件。
附图说明
图1是示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的半导体装置的横截面图。
具体实施方式
现在将描述本发明的一个示例性实施方案。在以下的描述中，半导体封装用树脂组合物的“固含量”在本文中是指半导体封装用树脂组合物除了其挥发性组分如溶剂外的剩余部分的含量。要注意的是，以下要描述的实施方案仅仅是本发明的多个实施方案中的一个示例性实施方案并且不应解释为限制性的。相反，在没有背离本发明的范围的情况下，根据设计选择或任何其他因素，该示例性实施方案可以容易地以多种方式进行更改。
首先，将准确地描述本发明的发明人如何使本发明完善。
由于添加到半导体装置用封装件中的着色剂的含量增大而降低封装件的光透过性，所以封装件的导电性增高，由此增加在半导体装置中引起短路的机会并且可能引起半导体装置中的故障。另外，减小半导体装置用封装件的厚度允许入射光更容易透过封装件。这使得半导体装置的内部结构(如其基材和半导体元件的结构)更透明并且透过封装件被看到，由此增大关于半导体装置的内部结构的信息泄漏的机会，这是一个问题。
因此，本发明的发明人通过以下方式获取本发明的用于克服这样问题的基本构思：提供一种半导体封装用树脂组合物，其具有降低半导体装置用封装件的光透过性以及减少引起封装件的导电性增大的机会的能力。
根据此实施方案的一种半导体封装用树脂组合物包含：作为组分(A)的热固性树脂(下文简称为“热固性树脂(A)”)；作为组分(B)的填料(下文简称为“填料(B)”)；和作为组分(C)的着色剂(下文简称为“着色剂(C)”)。填料(B)的平均粒径落入0.5μm至15.0μm的范围内。着色剂(C)的电阻率为1.0Ω·m以上。
此实施方案允许半导体装置用封装件通过将半导体封装用树脂组合物成型来形成。
在根据此实施方案的半导体封装用树脂组合物中，将填料(B)的平均粒径设置在落入0.5μm至15.0μm的范围内的值允许填料(B)使入射光散开并且还允许着色剂(C)吸收入射光，由此使得封装件的光透过性是可降低的。这确保了即使在通过将半导体封装用树脂组合物成型形成的封装件的厚度被减小的情况下的充分隐蔽性。另外，着色剂(C)的电阻率为1.0Ω·m以上，并且因此将不会引起封装件的导电性增大。这降低了封装件的光透过性并且还减少了引起封装件的导电性增大的机会。因此，根据此实施方案的半导体封装用树脂组合物即使在半导体装置用封装件的厚度被减小的情况下也改善半导体装置的内部结构的隐蔽性。
特别地，根据此实施方案，当半导体封装用树脂组合物被固化并成型为厚度为90μm的固化产物时，该固化产物在550nm的波长处的光线透过率合适地小于1％。在该情况下，即使半导体封装用树脂组合物被成型为具有相对较小厚度的固化产物，封装件的光透过性仍然是可降低的并且封装件的导电性不容易增大。要注意的是，当固化并形成为厚度为90μm的固化产物时，半导体封装用树脂组合物在550nm的波长处的光线透过率小于1％限定半导体封装用树脂组合物的性能，而不限制由半导体封装用树脂组合物形成的封装件的厚度。也就是说，封装件的厚度可以等于、大于、低于90μm，无论哪一个都是适当的。
此外，即使封装件被形成为具有减小的厚度，根据此实施方案的封装用树脂组合物也改善如上所述的半导体装置的内部结构的隐蔽性，由此减少了入射光冲击基材上的半导体元件和其他构件的机会。通常，当封装件经历激光打标时，例如，激光束透过封装件，由此增强对半导体元件和其他构件产生严重损害的危险。相反，即使当封装件经历激光打标时，根据此实施方案的半导体封装用树脂组合物也减少激光束对半导体元件和其他构件产生严重损害的机会。
此外，一般来说，由于添加到封装件中的着色剂的含量增大而降低封装件的光透过性并由此确保隐蔽性，所以封装件的导电性增大，由此更频繁地在半导体装置中引起短路。相反，根据此实施方案的半导体封装用树脂组合物几乎不引起如上所述的封装件的导电性增大，由此显著更少地引起半导体装置中的绝缘故障。
如可以从前面的描述看到的，根据此实施方案的半导体封装用树脂组合物允许基材和半导体元件被适当地封装，降低了半导体装置用封装件的光透过性，并且在半导体装置的制造过程期间减少了引起封装件的导电性增大的机会。即使封装件由半导体封装用树脂组合物形成为具有减小的厚度，这也改善了半导体元件和其他构件的内部结构的隐蔽性。另外，即使封装件的厚度被减小，这也减少了半导体元件在激光打标时由于激光束导致的损害，并且还降低了在半导体装置中出现绝缘故障的频率。
现在将详细描述半导体封装用树脂组合物的各个组分。
热固性树脂(A)含有环氧树脂。环氧树脂可以含有至少一种选自由缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂和氧化烯烃型(脂环族)环氧树脂组成的组中的组分。更具体地，环氧树脂合适地含有一种以上选自由以下各项组成的组中的组分：烷基苯酚酚醛清漆型环氧树脂如苯酚酚醛清漆型环氧树脂和甲酚酚醛清漆型环氧树脂；萘酚酚醛清漆型环氧树脂；例如具有亚苯基骨架或亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂；联苯基芳烷基型环氧树脂；例如具有亚苯基骨架或亚联苯基骨架的萘酚芳烷基型环氧树脂；多官能环氧树脂如三酚基甲烷型环氧树脂和烷基改性三酚基甲烷型环氧树脂；三苯基甲烷型环氧树脂；四酚基乙烷型环氧树脂；二环戊二烯型环氧树脂；均二苯乙烯型环氧树脂；双酚型环氧树脂如双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂；联苯型环氧树脂；萘型环氧树脂；脂环族环氧树脂；含溴环氧树脂如双酚A型含溴环氧树脂；通过多胺如二氨基二苯基甲烷与异氰尿酸和表氯醇之间的反应获得的缩水甘油胺型环氧树脂；和通过多元酸如邻苯二甲酸或二聚体酸和表氯醇之间的反应获得的缩水甘油酯型环氧树脂。其中，环氧树脂特别合适地含有一种以上选自由双酚A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、联苯型环氧树脂和三苯基膦型环氧树脂组成的组中的组分。
热固性树脂(A)合适地含有固化剂。固化剂用于固化环氧树脂。例如，固化剂可以含有一种以上选自由酚化合物、酸酐和产生酚羟基的功能化合物组成的组中的组分。
如果固化剂含有酚化合物，则固化剂可以包括各自在一个分子中具有两个以上酚羟基的单体、低聚物和聚合物中的任一种。例如，固化剂可以含有一种以上选自由苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、联苯型酚醛清漆树脂、三苯基甲烷型树脂、萘酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂和联苯芳烷基树脂组成的组中的组分。
如果固化剂含有酚化合物，则相对于环氧树脂的每环氧基当量，酚化合物的羟基当量合适地为至少0.5，更合适地为0.9以上。羟基当量合适地为1.5以下，更合适地为1.2以下。
如果固化剂含有酸酐，则固化剂可以含有一种以上选自由邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、马来酸酐、二苯甲酮四甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐和聚壬二酸酐(polyazeleic anhydride)组成的组中的组分。
如果固化剂含有产生酚羟基的功能化合物，则固化剂可以含有通过被加热而产生酚羟基的化合物。更具体地，固化剂可以含有当被加热时开环而产生酚羟基的苯并噁嗪类。
热固性树脂(A)可以含有固化促进剂。固化促进剂可以促进环氧树脂的环氧基与固化剂的羟基之间的反应(固化反应)。固化促进剂的实例包括有机膦类如三苯基膦、三丁基膦和四苯基硼酸四苯基鏻；叔胺类如1,8-二氮杂-二环(5,4,0)十一烯-7(DBU)、三亚乙基二胺和苄基二甲胺；以及咪唑类如2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑和2-苯基-4-甲基咪唑。固化促进剂可以含有至少一种选自该组中的组分。
根据热固性树脂(A)中包含的固化剂如环氧树脂和酚树脂的含量，可以适当地调节固化促进剂的含量。
填料(B)的平均粒径落入如上所述的0.5μm至15.0μm的范围内。将填料(B)的平均粒径设置在落入此范围内的值允许填料(B)使照射半导体封装用树脂组合物的固化产物的入射光在固化产物内散开。这使得封装件的光透过性在半导体装置中是可降低的。这即使在封装件的厚度被减小的情况下也改善了半导体装置中的内部结构如半导体元件的隐蔽性。此外，改善半导体装置的内部结构的隐蔽性减少了半导体元件和其他构件在封装件经历激光打标的同时由于激光束导致的损害的机会。
将填料(B)的平均粒径设置在0.5μm以上可以遏制半导体封装用树脂组合物的粘度的增大。这使得当封装件由半导体封装用树脂组合物形成时电线偏移(wire sweeping)的影响是可降低的。另外，将填料(B)的平均粒径设置在15.0μm以下减少了光穿过在由半导体封装用树脂组合物制成的固化产物中的填料(B)的粒子之间的间隙的机会。填料(B)的平均粒径更合适地落入3.0μm至14.0μm的范围内并且甚至更合适地落入4.0μm至12.0μm的范围内。要注意的是，平均粒径是基于通过激光衍射和散射方法测得的粒径分布值计算的基于体积的中值直径，并且可以通过使用商购可得的激光衍射和散射型粒径分布分析仪获得。
只要填料(B)的平均粒径落入0.5μm至15.0μm的范围内，则填料(B)也可以含有粒径小于0.5μm的粒子以及粒径大于15.0μm的粒子。
在填料(B)中，粒径为10.0μm以下的粒子合适地占填料(B)的总含量的40％至90％。这允许填料(B)更容易使照射固化产物的光散开。这使得封装件的光透过性在半导体装置中是可降低的。因此，即使在封装件的厚度被减小的情况下，这也改善了半导体装置中的内部结构如半导体元件的隐蔽性。此外，改善半导体装置的内部结构的隐蔽性减少了半导体元件和其他构件在封装件经历激光打标的同时由于激光束导致的损害的机会。在填料(B)中，粒径为10.0μm以下的粒子合适地占填料(B)的总含量的50％至90％，甚至更合适地占70％至90％。
填料(B)可以含有至少一种选自由例如熔融二氧化硅如熔融球形二氧化硅、结晶二氧化硅、氧化铝和氮化硅组成的组中的组分。这之中，填料(B)合适地含有熔融二氧化硅。填料(B)可以含有至少一种选自由氧化铝、结晶二氧化硅和氮化硅组成的组中的组分。
相对于半导体封装用树脂组合物的固含量，半导体封装用树脂组合物中的填料(B)的含量合适地落入60质量％至90质量％的范围内。
着色剂(C)是可以吸收半导体封装用树脂组合物中的入射光的组分。这可以降低由半导体封装用树脂组合物形成的封装件的光透过性。即使封装件的厚度被减小的情况下，这也改善了半导体装置中的内部结构如半导体元件的隐蔽性。此外，这也减少了半导体元件和其他构件在封装件经历激光打标的同时由于激光束导致的损害的机会。
另外，着色剂(C)还有助于减少半导体装置用封装件的导电性的增大，由此确保封装件的电绝缘性。即使半导体装置用封装件的厚度被减小，这也减少了在半导体装置中引起绝缘故障的机会。
着色剂(C)合适地含有至少一种选自由钛黑、氧化铁黑、酞菁颜料和苝黑组成的组中的组分。这些组分中的每一种的电阻率都为1.0Ω·m以上。这使得由半导体封装用树脂组合物形成的封装件的光透过性进一步可降低。酞菁系颜料合适地为酞菁系黑色颜料。如果着色剂(C)含有选自该组的颜料，则相对于半导体封装用树脂组合物的总固含量，该颜料的含量合适地落入0.4质量％至2.0质量％的范围内。这可以进一步降低由半导体封装用树脂组合物形成的封装件的光透过性。
特别地，当着色剂(C)含有钛黑时，相对于半导体封装用树脂组合物的总固含量，钛黑的含量合适地落入0.4质量％至2.0质量％的范围内。这可以进一步降低由半导体封装用树脂组合物形成的封装件的光透过性并且进一步降低封装件的导电性的增大。
当着色剂(C)含有钛黑时，相对于着色剂(C)的总含量，钛黑的含量合适地落入10质量％至80质量％的范围内。
着色剂(C)合适地含有染料。即使如此，由半导体封装用树脂组合物形成的封装件的光透过性是进一步可降低的。染料的实例包括苯胺黑和吖嗪系染料。如果着色剂(C)含有染料，则相对于半导体封装用树脂组合物的总固含量，该染料的含量合适地落入0.1质量％至0.4质量％的范围内。这可以进一步降低由半导体封装用树脂组合物形成的封装件的光透过性。
半导体封装用树脂组合物可以含有不同于着色剂(C)的其他着色组分。半导体封装用树脂组合物合适地还含有炭黑作为组分(D)(下文简称为“炭黑(D)”)。在这种情况下，相对于半导体封装用树脂组合物的总固含量，炭黑(D)的含量合适地落入0.1质量％至0.6质量％的范围内。将炭黑(D)的含量设置在0.1质量％使得由半导体封装用树脂组合物形成的封装件的光透过性可特别显著地降低。将炭黑(D)的含量设置在0.6质量％以下可以进一步减少封装件的导电性的增大，由此将封装件的电绝缘性保持为足够好。
如果半导体封装用树脂组合物含有着色剂(C)和炭黑(D)二者，则相对于半导体封装用树脂组合物的总固含量，着色剂(C)和炭黑(D)的合并含量合适地落入0.5质量％至2.5质量％的范围内。将该合并含量设置在0.5质量％以上可以进一步降低由半导体封装用树脂组合物形成的封装件的光透过性。将该合并含量设置在2.5质量％以下可以进一步减少封装件的导电性的增大，由此将封装件的电绝缘性保持为足够好。
除非此实施方案的优点被严重损害，否则半导体封装用树脂组合物可以含有一些不同于上述组分的添加剂。这样的添加剂的实例包括脱模剂、阻燃剂、低应力剂和离子俘获剂。偶联剂可以有助于增大热固性树脂(A)和填料(B)之间的亲和力并且增大封装件4(参见图1)对于基材2的粘附性。偶联剂可以含有例如至少一种选自由硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝偶联剂和铝/锆偶联剂组成的组中的组分。硅烷偶联剂的实例包括缩水甘油氧基硅烷如γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷；氨基硅烷如N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷；烷基硅烷；脲基硅烷；以及乙烯基硅烷。
脱模剂可以含有例如至少一种选自由巴西棕榈蜡、硬脂酸、褐煤酸、含羧基的聚烯烃、酯蜡、聚环氧乙烷和金属皂组成的组中的组分。阻燃剂可以含有例如至少一种选自由氢氧化镁、氢氧化铝和红磷组成的组中的组分。
低应力剂可以含有例如至少一种选自由有机硅弹性体、有机硅树脂、硅油和丁二烯系橡胶组成的组中的组分。丁二烯系橡胶可以含有例如至少一种选自由丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物组成的组中的组分。
离子俘获剂可以含有例如水滑石化合物或金属元素的水合氧化物中的至少一种。金属元素的水合氧化物可以含有例如至少一种选自由铝的水合氧化物、铋的水合氧化物、钛的水合氧化物和锆的水合氧化物组成的组中的组分。
接下来，将描述用于生产半导体封装用树脂组合物的一种示例性方法。可以通过捏合半导体封装用树脂组合物的上述各种材料同时对这些材料进行加热来生产半导体封装用树脂组合物。更具体地，将包括环氧树脂、固化剂、固化促进剂、填料和着色剂的材料用混合机、捏合机或任何其他机器混合在一起，在加热的同时利用捏合机如热辊或捏合机捏合在一起，然后冷却至室温，由此获得半导体封装用树脂组合物。任选地，半导体封装用树脂组合物可以被粉碎成粉末。该粉末可以被压片或制粒。备选地，封装用树脂组合物可以涂布然后干燥以变成薄片形状。在这些材料被捏合在一起的同时，加热温度可以落入例如80℃至130℃的范围内。然而，该温度仅仅是一个示例并且不应解释为限制性的。
半导体封装用树脂组合物的粘度合适地等于或小于10.0Pa·s。这在正在通过用半导体封装用树脂组合物封装半导体元件来制造半导体装置时降低电线偏移发生的频率。该粘度更合适地落入1.0Pa·s至6.0Pa·s的范围内。要注意的是，半导体封装用树脂组合物的粘度对应于后面对于具体实施例要描述的“狭缝粘度”，并且用于测量粘度的方法和条件也将如后面对于具体实施例所描述的。
半导体封装用树脂组合物的固化产物可以例如以以下方式获得。具体地，固化产物可以通过将半导体封装用树脂组合在150–180℃的温度下加热并由此固化90至300秒而获得。固化条件如加热温度和加热持续时间可以根据半导体封装用树脂组合物的化学构成或者要制造的半导体装置的类型而适当地设定。当在包括温度为25℃并且施加的电压为500V的条件下测量时，半导体封装用树脂组合物的固化产物的体积电阻率合适地为1×1014Ω·m以上。当在包括温度为150℃并且施加的电压为500V的条件下测量时，半导体封装用树脂组合物的固化产物的体积电阻率合适地为1×1010Ω·m以上。这在用于覆盖半导体元件的封装件由半导体封装用树脂组合物形成时允许将封装件的绝缘性保持足够低。可以例如通过后面描述的压缩成型方法，通过将半导体封装用树脂组合物放入压缩成型机的模具中并对压缩成型机施加压力来获得半导体封装用树脂组合物的固化产物。
接下来，将参考图1描述包括由半导体封装用树脂组合物形成的封装件4的一种示例性半导体装置1以及一种用于制造这样的半导体装置1的方法。
根据此实施方案的半导体装置1包括基材2、安装在基材2上的半导体元件3和覆盖半导体元件3的封装件4。封装件4是定义半导体装置1的外形并且由半导体封装用树脂组合物的固化产物形成的包装件。具体地，图1中所示的半导体装置1是单侧封装的半导体装置。半导体装置1包括：安装在基材2上的半导体元件3(下文称为“第一半导体元件31”)；堆叠在第一半导体元件31上的另一个半导体元件3(下文称为“第二半导体元件32”)；将第一半导体元件31电连接至基材2的电线5(下文称为“第一电线51”)；将第二半导体元件32电连接至基材2的电线5(下文称为“第二电线52”)；和覆盖半导体元件3的封装件4。在图1所示的半导体装置1中，两个半导体元件3一个一个地堆叠在一起。然而，半导体元件3的数量可以根据半导体装置的预期用途、形状和尺寸适当地确定。
半导体元件3如第一半导体元件31和第二半导体元件32可以作为集成电路、大规模集成电路(LSI)、晶体管、晶闸管、二极管或固态图像传感器实施。半导体元件3也可以是新型功率器件如SiC和GaN器件或者电子部件如电感器或电容器。基材2可以例如是引线框、插线板或内插器。
已知的电线可以用作第一电线51和第二电线52。可以使用任何电线，只要该电线可以将基材2和半导体元件3电连接在一起即可。
半导体装置1的具体实例包括：插入型封装如Mini、D封装、D2封装、To22O、To3P和双列直插式封装(DIP)；以及表面安装封装如四方扁平封装(QFP)、小外形封装(SOP)、小外形J-引线封装(SOJ)、球栅阵列(BGA)和系统级封装(SiP)。
半导体装置1的封装件4的厚度X(如由图1中的双箭头表示的)合适地为20μm至90μm。将封装件4的厚度X设定在90μm以下有利于减小半导体装置的厚度。
封装件中的填料(B)的平均粒径与封装件4的厚度X的比率合适地为七分之一以下。这可以降低半导体装置1中的封装件4的光透过性。这即使在封装件4的厚度被减小的情况下也允许内部结构更容易地隐蔽。这减少了半导体元件在封装件4经历激光打标的同时由于激光束导致的损害。
通过加压成型将半导体封装用树脂组合物成型，封装件4可以由半导体封装用树脂组合物的固化产物形成。加压成型的实例包括注射成型、传递成型和压缩成型
半导体装置1的封装件4合适地通过压缩成型形成。也就是说，一种用于制造半导体装置1的方法合适地包括通过将半导体封装用树脂组合物压缩成型来形成封装件4。具体地，在制造半导体装置1中，布置基材2、安装在基材2上的半导体元件3以及用于将基材2和半导体元件3电连接在一起的电线5，并将半导体封装用树脂组合物在已熔融之后注入到压缩成型机中。接下来，通过对机器中的压缩成型机的模具进行压缩的同时对模具进行加热来使半导体封装用树脂组合物固化。这允许封装件4形成为使得封装件4覆盖半导体元件3。以这种方式，可以获得包括基材2、安装在基材2上的半导体元件3和覆盖半导体元件3的封装件4的半导体装置1。
当半导体封装用树脂组合物通过压缩成型来成型时，压缩压力合适地等于或高于5.0MPa。压缩压力更合适地为7.0MPa以上，甚至更合适地为10.0MPa以上。加热温度(成型温度)合适地落入150℃至180℃的范围内。加热温度更合适地等于或高于160℃，甚至更合适地等于或高于170℃。加热持续时间合适地落入90秒至300秒的范围内。
备选地，半导体封装用树脂组合物也可以通过传递成型来成型。如果半导体封装用树脂组合物通过传递成型来成型，则在将半导体封装用树脂组合物注入到模头中时施加的压力例如可以设置在8.0MPa以上。加热持续时间例如可以等于或长于90秒。
在传递成型过程中，在模具中已形成封装件4之后，利用打开的模具合适地卸下半导体装置1，然后通过利用恒温器对封装件4进行加热来使其经历后固化。用于固化后的加热条件可以包括例如落入160℃至200℃的范围内的加热温度和落入4小时至10小时的范围内的加热持续时间。
实施例
接下来，将通过说明性实施例的方式来更具体地描述本发明。要注意的是，以下描述的实施例仅仅是本发明的示例并且不应解释为限制本发明的范围。
1.半导体封装用树脂组合物的制备
在各个实施例和比较例中，将以下表1和2中所示的组分复合在一起，在共混机混合30分钟，使得混合物将具有均匀的组成，捏合、熔融并且挤出，同时在90℃的温度下加热，然后在冷却之后进行粉碎。以这种方式，获得粒状半导体封装用树脂组合物。
在这些表中所示的组分的细节为如下：
·热固性树脂：邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂，由DIC Corporation生产，产品名称N663EXP；
·固化剂：酚树脂，由Meiwa Plastic Industries,Ltd.生产，产品名称H-3M；
·固化促进剂：TPP(三苯基膦)，由Hokko Chemical Industry Co.,Ltd.生产；
·熔融二氧化硅A：由Denka Co.Ltd.生产，产品名称FB510FC，平均一次粒径11.8μm；
·熔融二氧化硅B：由Denka Co.Ltd.生产，产品名称FB4DPM，平均一次粒径4.6μm；
·熔融二氧化硅C：由Denka Co.Ltd.生产，产品名称FB8752FC，平均一次粒径17.1μm；
·着色剂A：钛黑(有Ako Kasei Co.,Ltd.生产，产品名称Tilack DTM-B)，电阻率1.0Ω·m；
·着色剂B：油溶性吖嗪染料(由Orient Chemical Industries Co.,Ltd.生产，产品编号Oripack B-30)，电阻率1.0Ω·m；和
·炭黑：由Mitsubishi Chemical Corporation生产，产品编号#40，电阻率为1×10-2Ω·m。
2.评价
对如第1部分所述制备的半导体封装用树脂组合物根据以下项目(1)和(2)方面进行评价。另外，对如第1部分所述制备的半导体封装用树脂组合物的固化产物和包括由该固化产物形成的封装件的半导体装置根据以下项目(3)-(5)进行评价。
1)粘度(狭缝粘度)
将半导体封装用树脂组合物放入TMM型传递成型机(由Tatara Seisakusho制造)的罐中，并在175℃的模具温度和9.8MPa的罐内压力下注入到传递成型机的模具中。在这种情况下，测量当半导体封装用树脂组合物流过模具内部的厚度为0.4mm的部分时的压力，以计算粘度(狭缝粘度)。结果示于以下表1和2中。
(2)Cl离子含量和Na离子含量
在包含50g甲醇和10g水的甲醇水溶液中萃取10g(换算成固含量)的半导体密封树脂组合物，并用离子色谱仪(柱：C-C3)对所得到的萃取液体进行测量，以计算萃取液体中的钠离子(Na+)的含量。以相同的方式，用离子色谱仪(柱：C-SA2)来测量萃取液体，以计算萃取液体中的氯离子(Cl–)的含量。结果示于以下表1和2中。
(3)透过率
在包括9.8MPa的压缩压力、175℃的模具温度和180秒的加热持续时间的条件下使半导体密封树脂组合物固化以获得固化产物。接下来，将固化产物切下并抛光以制成厚度为90μm、宽度为10mm且长度为20mm的测试件。通过分光光度计(由Shimadzu Corporation制造，MPC-3100)用可见光(波长为550nm)照射该试验片以测量其透过率。结果也示于以下表1和2中。
(4)体积电阻率
在包括注入压力为9.8MPa、模具温度为175℃并且加热持续时间为180秒的条件下使半导体封装用树脂组合物在直径为100mm并且厚度为3mm的模具内固化，以制备测试件。通过静电计装置(数字振动电容器静电计：TAKEDA RIKEN TR8411)，在常温(为25℃)下，向测试件施加500V的DC电压，以测量该测试件的体积电阻率。另外，以相同的方式在150℃的温度下向测试件施加电压，以测量该测试片的体积电阻率。结果也示于以下表1和2中。
(5)芯片透明度(隐蔽性)
将基材、安装在基材上的半导体元件和半导体封装用树脂组合物装入到压缩成型机(由TOWA JAPAN制造，FFT1030G)的模具中，并在包括模具温度为175℃、注射压力为8MPa并且成型持续时间为180秒的条件下成型，从而制造半导体装置，其封装件的厚度为90μm。在该半导体装置中，用眼检查半导体元件的透明程度，并根据以下标准对半导体装置进行评级。结果示于以下表1和2中：
A级：透过封装件不能看到半导体元件；
B级：透过封装件可识别半导体元件的颜色；
C级：透过封装件可识别半导体元件的颜色和位置；和
D级：透过封装件可清楚地识别半导体元件的颜色和位置，并且半导体元件的一些部分没有用封装件填充。
Figure BDA0002883643920000151
Figure BDA0002883643920000161
附图标记清单
1 半导体装置
2 基材
3 半导体元件
4 封装件

Claims (13)

1.一种半导体封装用树脂组合物，所述半导体封装用树脂组合物含有：
作为组分(A)的热固性树脂；
作为组分(B)的填料；和
作为组分(C)的着色剂，
作为组分(B)的所述填料的平均粒径落入0.5μm至15.0μm的范围内，
作为组分(C)的所述着色剂的电阻率为1.0Ω·m以上。
2.根据权利要求1所述的半导体封装用树脂组合物，其中
当所述树脂组合物被固化并成型为90μm厚度的固化产物时，所述固化产物在550nm以下的波长处的光线透过率为小于1％。
3.根据权利要求1或2所述的半导体封装用树脂组合物，其中
在作为组分(B)的所述填料中，粒径为10.0μm以下的粒子占作为组分(B)的所述填料的总含量的40％至90％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体封装用树脂组合物，其中
作为组分(C)的所述着色剂包括至少一种选自由钛黑、氧化铁黑、酞菁系颜料和苝黑组成的组中的颜料。
5.根据权利要求4所述的半导体封装用树脂组合物，其中
相对于所述半导体封装用树脂组合物的总固体含量，所述颜料的含量落入0.4质量％至2.0质量％的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体封装用树脂组合物，其中
作为组分(C)的所述着色剂包括钛黑，并且
相对于所述半导体封装用树脂组合物的总固体含量，所述钛黑的含量落入0.4质量％至2.0质量％的范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体封装用树脂组合物，其中
作为组分(C)的所述着色剂包括染料，并且
相对于所述半导体封装用树脂组合物的总固体含量，所述染料的含量落入0.1质量％至0.4质量％的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体封装用树脂组合物，其中
当在包括温度为175℃并且压力为9.8MPa的条件下测量粘度时，所述半导体封装用树脂组合物的粘度落入1.0Pa·s至10.0Pa·s的范围内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体封装用树脂组合物，其中
当在包括温度为25℃并且施加的电压为500V的条件下测量体积电阻率时，所述半导体封装用树脂组合物的固化产物的体积电阻率为1×1014Ω·m以上，并且
当在包括温度为150℃并且施加的电压为500V的条件下测量体积电阻率时，所述半导体封装用树脂组合物的固化产物的体积电阻率为1×1010Ω·m以上。
10.一种半导体装置，所述半导体装置包括：基材；安装在所述基材上的半导体元件；和覆盖所述半导体元件的封装件，
所述封装件是由根据权利要求1至9中任一项所述的半导体封装用树脂组合物的固化产物形成的。
11.根据权利要求10所述的半导体装置，其中
所述封装件的厚度为90μm以下。
12.根据权利要求10或11所述的半导体装置，其中
作为组分(B)的所述填料的平均粒径与所述封装件的厚度的比率为七分之一以下。
13.一种用于制造半导体装置的方法，所述半导体装置包括：基材；安装在所述基材上的半导体元件；和覆盖所述半导体元件的封装件，所述方法包括：
通过将根据权利要求1至9中任一项所述的半导体封装用树脂组合物压缩成型来形成所述封装件。
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