CN112424284A - 片状密封用树脂组合物和半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的片状密封用树脂组合物，其是含有(A)环氧树脂、(B)酚醛树脂固化剂、(C)固化促进剂和(D)无机填料的片状密封用树脂组合物，其特征在于，所述片状密封用树脂组合物是含有平行面的树脂组合物，所述片状密封用树脂组合物的80质量％以上具有平行的一对平面，该一对平面间的距离为150～1000μm；所述片状密封用树脂组合物中包含的通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径150μm的筛的片状密封用树脂组合物为5质量％以下、并且未通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径2mm的筛的片状密封用树脂组合物为5质量％以下。

Description

片状密封用树脂组合物和半导体装置
技术领域
本发明涉及一种片状的半导体密封用树脂组合物和半导体装置。
背景技术
晶体管、IC(Integrated Circuit，集成电路)、LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)等半导体装置中的密封材料，使用向环氧树脂中配合了固化剂和/或固化促进剂、二氧化硅粉末等无机填料、着色剂等的树脂组合物。
一直以来，使用了这样的密封材料的密封工艺，通常为传递成型。但是，近年来，随着电子部件在印刷布线板上的高密度安装化，半导体装置的主流由引脚插入型的封装转变为表面安装型的封装。此外，表面安装型封装在发展薄型化、小型化。在薄型化、小型化了的表面安装型封装中，半导体元件相对于封装的占有体积也增大，覆盖半导体元件的密封树脂的壁厚变薄。另外，随着半导体元件的多功能化、大容量化，在发展芯片面积的增大、多引脚化。此外，由于电极焊盘数的增加，焊盘间距、焊盘尺寸的缩小化，所谓的窄焊盘间距化也在发展。
另一方面，搭载半导体元件的基板，不能够使电极焊盘窄间距化至半导体元件程度。因此，通过使从半导体元件引出的键合线增长，或进行细线化，来对应多端子化。但是，当线变细时，在后续的树脂密封工序中，线容易因树脂的注入压力而流动。尤其是，在侧浇口方式的传递成型中该倾向显著。
因此，作为代替传递成型的密封工艺，能够使用压缩成型法(例如，参照专利文献1)。该方法，是在将被密封物(例如，安装了半导体元件的基板等)吸附于上模具的同时，以与此对置的方式，向下模具供给粉粒状树脂(密封材料)，一边使下模具上升，一边对被密封物与密封材料进行加压从而密封成型的方法。根据压缩成型法，由于熔融的密封材料在与被密封物的主表面大致平行的方向上流动，因此能够减少流动量，从而能够期待降低因树脂的流动而引起的被密封物(例如，安装了半导体元件的基板中的引线或布线等)的变形、破损。
但是，即使将用于以往的传递成型的密封材料应用于压缩成型法，也由于其填充性低等，不能够充分获得如上述所期望的效果。作为适于压缩成型法的密封材料，例如，在专利文献2中公开了一种粉粒状的树脂组合物，其含有环氧树脂、固化剂、固化促进剂、无机填料等，并且具有粒径100μm～3mm的粒子为85质量％以上的粒度分布。在专利文献3中公开了一种粉粒状的半导体密封材料，其中，通过将压缩率设定在6～11％的范围内，防止与料斗等附着或发生交联现象、并谋求流动性的稳定化、计量精度的提高。在专利文献4中公开了一种颗粒状的树脂组合物，通过使振实堆积密度为0.8g/cm3以上且1.1g/cm3以下，提高了搬运性、称量精度等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-279599号公报。
专利文献2：日本特开2011-153173号公报。
专利文献3：日本特开2000-232188号公报。
专利文献4：日本特开2008-303366号公报。
发明内容
发明要解决的课题
但是，在上述专利文献2～4中记载的密封材料，密封树脂厚度均薄，另外，作为对由细且长的键合线连接的半导体元件进行密封的材料是不充分的。尤其是，在线的变形、破损(线流动)的降低或成型性的改善等方面不充分。
此外，随着半导体装置的大容量化和高功能化，层叠复数个半导体元件的情况也在增加。当层叠复数个半导体元件时，由于半导体元件上的密封材料的壁厚变薄，因此半导体元件上产生未填充部分。另外，如果没有使用树脂成型物将半导体元件完全密封，那么就不能够在可靠性试验中确保充分的特性。
本发明提供一种能够用于压缩成型法，能够充分降低成型时的线流动，并且能够充分提高成型性的片状密封用树脂组合物，以及使用该密封用树脂组合物密封的具有高可靠性的半导体装置。
用于解决课题的手段
本发明人们发现了，当密封用树脂组合物具有如后所述的特定形状时，可获得在压缩成型法中的线流动的降低或良好的成型性。
即，本发明提供以下[1]～[5]。
[1]一种片状密封用树脂组合物，其是含有(A)环氧树脂、(B)酚醛树脂固化剂、(C)固化促进剂和(D)无机填料的片状密封用树脂组合物，其中，所述片状密封用树脂组合物是含有平行面的树脂组合物，所述片状密封用树脂组合物的80质量％以上具有平行的一对平面，该一对平面间的距离为150～1000μm；所述片状密封用树脂组合物中包含的通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径150μm的筛的片状密封用树脂组合物为5质量％以下、并且未通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径2mm的筛的片状密封用树脂组合物为5质量％以下。
[2]如上述[1]所述的片状密封用树脂组合物，其中，所述片状密封用树脂组合物中包含的通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径超过150μm且在1mm以下的筛的片状密封用树脂组合物为20质量％以上。
[3]如上述[1]或[2]所述的片状密封用树脂组合物，其中，由下述式(1)表示的空隙率为60％以下。
空隙率(％)＝{1-(树脂供给面积/空腔面积)}×100 式(1)
式(1)中，空隙率表示向空腔内供给密封用树脂组合物后没有被该密封用树脂组合物包覆的面积比率，空腔面积是成型模具的底部的有效面积，树脂供给面积表示被密封用树脂组合物包覆的面积。
[4]一种半导体装置，其中，其是使用上述[1]～[3]中任一项所述的片状密封用树脂组合物，通过压缩成型对半导体元件进行密封而成。
[5]如上述[4]所述的半导体装置，其中，所述半导体装置的半导体元件上的密封材料的厚度为200μm以下。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种可用于压缩成型法，能够充分降低成型时的线流动，并且能够充分提高成型性的片状密封用树脂组合物，以及使用该密封用树脂组合物密封的具有高可靠性的半导体装置。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的半导体装置的截面图。
图2是算出实施例1的空隙率时的二值化图像。
图3是算出比较例3的空隙率时的二值化图像。
具体实施方式
以下，一边参照作为一实施方式的片状密封用树脂组合物、半导体装置以及半导体装置的制造方法一边详细说明本发明。
[片状密封用树脂组合物]
本实施方式的片状密封用树脂组合物(以下，有时也简称为密封用树脂组合物)是含有(A)环氧树脂、(B)酚醛树脂固化剂、(C)固化促进剂和(D)无机填料的片状密封用树脂组合物。
所述片状密封用树脂组合物是含有平行面的树脂组合物，所述片状密封用树脂组合物的80质量％以上具有平行的一对平面，该一对平面间的距离为150～1000μm。
所述片状密封用树脂组合物中包含的通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径150μm的筛的片状密封用树脂组合物为5质量％以下、并且未通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径2mm的筛的片状密封用树脂组合物为5质量％以下。
在此，“片状”包含扁平状、薄片状、鳞片状等形状。本实施方式的片状密封用树脂组合物是含有平行面的树脂组合物，该密封用树脂组合物的80质量％以上具有平行的一对平面，该一对平面间的距离(以下，有时也称作厚度)为150～1000μm。
在此，“平行”是指该密封用树脂组合物的最大厚度与最小厚度的差，相对于各个密封用树脂组合物的平均厚度的比例为5％以下。
当上述密封用树脂组合物的厚度小于150μm时，受到静电的影响易凝集。凝集的密封用树脂组合物，存在热难以均匀传递且熔融性降低的风险。另外，当该密封用树脂组合物的厚度超过1000μm时，存在热难以均匀传递且熔融性降低的风险。从这样的观点出发，密封用树脂组合物的厚度，可以为150～700μm，可以为150～500μm，可以为200～400μm。
需要说明的是，上述片状密封用树脂组合物的厚度，例如，能够使用光学显微镜(倍率：200倍)测定50个密封用树脂组合物的厚度，并作为该平均值来求出。
另外，本实施方式的片状密封用树脂组合物中包含的具有上述形状的密封用树脂组合物(含有平行面的树脂组合物)的比例，可以为90质量％以上，可以为95质量％以上，可以为100质量％。
需要说明的是，本实施方式的片状密封用树脂组合物，还可以包含不是片状的树脂组合物、不具有上述形状的树脂组合物。在本实施方式的片状密封用树脂组合物包含不是片状的树脂组合物、不具有上述形状的树脂组合物的情况下，相对于该片状密封用树脂组合物总量，其含量可以为20质量％以下，可以为10质量％以下，可以为5质量％以下，也可以不包含。
本实施方式的片状密封用树脂组合物中包含的通过依据JIS标准筛(JIS Z8801-1：2006标准)分级确定的标称筛孔孔径150μm的筛的片状密封用树脂组合物(以下，也称作密封用树脂组合物a)为5质量％以下、并且未通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径2mm的筛的片状密封用树脂组合物(以下，也称作密封用树脂组合物b)为5质量％以下。当密封用树脂组合物a的含量超过5质量％时，在向压缩成型用模具供给时，该密封用树脂组合物a易飞扬，存在产生飞散的该密封用树脂组合物a导致的污染或计量缺陷等的风险。从这样的观点出发，片状密封用树脂组合物中包含的密封用树脂组合物a可以为3质量％以下，可以为2质量％以下。另外，当密封用树脂组合物b的含量超过5质量％时，在成型时存在线的变形和破损的风险，另外，存在固化物中产生空隙的风险。从这样的观点出发，片状密封用树脂组合物中包含的密封用树脂组合物b可以为3质量％以下，可以为2质量％以下。
另外，本实施方式的片状密封用树脂组合物，可以包含通过依据JIS标准筛(JISZ8801-1：2006标准)分级确定的标称筛孔孔径超过150μm且在2mm以下的筛的片状密封用树脂组合物，也可以包含通过依据JIS标准筛(JIS Z8801-1：2006标准)分级确定的标称筛孔孔径超过150μm且在1mm以下的筛的片状密封用树脂组合物(以下，称作密封用树脂组合物c)。在此，通过标称筛孔孔径超过150μm且在1mm以下的筛的片状密封用树脂组合物，是指未通过标称筛孔孔径150μm的筛，并且通过标称筛孔孔径1mm的筛的片状密封用树脂组合物。作为密封用树脂组合物c的含量，可以为20质量％以上，可以为40质量％以上，可以为60质量％以上。含有20质量％以上密封用树脂组合物c则填充性变得良好，且能够降低固化物中空隙等的产生。另外，上限值没有特别的限定，可以为100质量％，可以为90质量％。
本实施方式的片状密封用树脂组合物中包含的通过依据JIS标准筛(JIS Z8801-1：2006标准)分级确定的标称筛孔孔径超过1mm且在2mm以下的筛的片状密封用树脂组合物(以下，也称作密封用树脂组合物d)的含量，从提高填充性，降低空隙的产生的观点出发，可以为10～75质量％，可以为15～50质量％，可以为18～40质量％。
〔(A)环氧树脂〕
本实施方式中使用的作为(A)成分的环氧树脂，只要一分子中具有两个以上环氧基，就能够不受分子结构、分子量等限制地广泛使用通常用作电子部件的密封材料的环氧树脂。
作为(A)成分的环氧树脂，例如，可举出联苯型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、含三嗪核的环氧树脂等杂环型环氧树脂、二苯乙烯型双官能环氧树脂、萘型环氧树脂、稠环芳香族烃改性环氧树脂、脂环型环氧树脂等。其中，可以为联苯型环氧树脂。
这些环氧树脂既可以使用一种，又可以混合使用两种以上。
(A)成分的环氧树脂的软化点，从密封用树脂组合物的操作性和成型时的熔融粘度的观点出发，可以为40～130℃，可以为50～110℃。
需要说明的是，本说明书中的软化点是指“环球式软化点”，是根据ASTM D36测定的值。
(A)成分的环氧树脂的市售品，例如，可举出三菱化学株式会社制的YX-4000(环氧当量185，软化点105℃)和YX-4000H(环氧当量193，软化点105℃)；日本化药株式会社制的NC-3000(环氧当量273，软化点58℃)和NC-3000H(环氧当量288，软化点91℃)(以上，均为商品名)等。
〔(B)酚醛树脂固化剂〕
本实施方式中使用的作为(B)成分的酚醛树脂固化剂，是每一分子具有两个以上酚羟基的，能够使上述(A)成分的环氧树脂固化的物质。只要是通常用作电子部件的密封材料的物质，就能够没有特别限制地使用。
作为(B)成分的酚醛树脂固化剂，具体而言，可举出使苯酚、烷基苯酚等苯酚类与甲醛或多聚甲醛反应而获得的苯酚酚醛清漆树脂或甲酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂、将这些酚醛清漆型酚醛树脂环氧化或丁基化的改性酚醛清漆型酚醛树脂、双环戊二烯改性酚醛树脂、对二甲苯改性酚醛树脂、苯酚芳烷基树脂、联苯芳烷基树脂、萘酚芳烷基树脂、三酚烷烃型酚醛树脂、多官能型酚醛树脂等。其中，优选为苯酚芳烷基树脂、苯酚酚醛清漆树脂、联苯芳烷基树脂。这些酚醛树脂固化剂既可以使用一种，又可以混合使用两种以上。
对于(B)成分的酚醛树脂固化剂的含量而言，(B)成分的酚醛树脂固化剂具有的酚性羟基数(b)相对于上述(A)成分的环氧树脂具有的环氧基数(a)的比(b)/(a)可以为0.3以上且1.5以下的范围，可以为0.5以上且1.2以下的范围。当比(b)/(a)为0.3以上时，固化物的耐湿可靠性提高，当为1.5以下时固化物的强度提高。
另外，密封用树脂组合物中的(A)成分的环氧树脂和(B)成分的酚醛树脂固化剂的总含量，可以为5～20质量％，可以为10～15质量％。
〔(C)固化促进剂〕
本实施方式中使用的作为(C)成分的固化促进剂，是促进(A)成分的环氧树脂与(B)成分的酚醛树脂固化剂的固化反应的成分。作为(C)成分的固化促进剂，只要发挥上述作用，就能够没有特别限制地使用公知的固化促进剂。
作为(C)成分的固化促进剂，具体而言，可举出2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-异丙基咪唑、2-十一烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、4-甲基咪唑、4-乙基咪唑、2-苯基-4-羟甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑等咪唑类；1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)、1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬烯、5,6-二丁基氨基-1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳烯-7等二氮杂二环化合物及这些的盐；三乙基胺、三亚乙基二胺、苄基二甲基胺、α-甲基苄基二甲基胺、三乙醇胺、二甲基氨基乙醇、三(二甲基氨基甲基)苯酚等叔胺类；三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、二苯基膦、三苯基膦、三(对甲基苯基)膦、三(壬基苯基)膦、甲基二苯基膦、二丁基苯基膦、三环己基膦、双(二苯基膦基)甲烷、1,2-双(二苯基膦基)乙烷等有机膦化合物等。其中，从流动性和成型性良好的观点出发，可以为咪唑类。这些固化促进剂既可以使用一种，又可以混合使用两种以上。
(C)成分的固化促进剂的含量，相对于密封用树脂组合物总量，可以为0.1～5质量％的范围，可以为0.1～1质量％的范围。当(C)成分的固化促进剂的含量为0.1质量％以上时，可获得固化性的促进效果，当为5质量％以下时，在成型时能够抑制线的变形和破损，从而使填充性良好。
〔(D)无机填料〕
本实施方式中使用的作为(D)成分的无机填料，只要是通常用于该种树脂组合物的公知的无机填料，就能够没有特别限制地使用。
作为(D)成分的无机填料，例如，可举出熔融二氧化硅、结晶二氧化硅、破碎二氧化硅、合成二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化镁等氧化物粉末；氢氧化铝、氢氧化镁等氢氧化物粉末；氮化硼、氮化铝、氮化硅等氮化物粉末等。这些无机填料既可以使用一种，又可以混合使用两种以上。
(D)成分的无机填料，从提高本实施方式的密封用树脂组合物的操作性和成型性的观点出发，在上述示例中，可以为二氧化硅粉末，可以为熔融二氧化硅，可以为球状熔融二氧化硅。另外，还能够联用熔融二氧化硅和熔融二氧化硅以外的二氧化硅，在这种情况下，熔融二氧化硅以外的二氧化硅的比例可以小于二氧化硅粉末总体的30质量％。
(D)成分的无机填料，平均粒径可以为0.5～40μm，可以为1～30μm，可以为5～20μm。另外，(D)成分的无机填料的最大粒径可以为55μm以下。当平均粒径为0.5μm以上时，能够提高密封用树脂组合物的流动性和成型性。另一方面，当平均粒径为40μm以下时，能够抑制将密封用树脂组合物固化而获得的成型品的翘曲，从而提高尺寸精度。另外，当最大粒径为55μm以下时，能够提高密封用树脂组合物的成型性。
需要说明的是，在本说明书中，(D)成分的无机填料的平均粒径，例如，能够由激光衍射式粒度分布测定装置求出，平均粒径是使用相同装置测定的粒度分布中累计体积为50％的粒径(d50)。
(D)成分的无机填料的含量，相对于密封用树脂组合物总量，可以为70～95质量％的范围，可以为75～90质量％的范围。当(D)成分的无机填料的含量为70质量％以上时，密封用树脂组合物的线膨胀系数不会过度增大，能够提高将该密封用树脂组合物固化而获得的成型品的尺寸精度、耐湿性、机械强度等。另外，当(D)成分的无机填料的含量为95质量％以下时，能够使将密封用树脂组合物成型而获得的树脂片变得难以断裂。另外，密封用树脂组合物的熔融粘度不会过度增大，能够提高流动性和成型性。
本实施方式的密封用树脂组合物，除以上各成分以外，在不阻碍本实施方式的效果的范围内，还能够配合在该种树脂组合物中通常配合的成分，例如，偶联剂；合成蜡、天然蜡、高级脂肪酸、高级脂肪酸的金属盐等脱模剂；碳黑、钴蓝等着色剂；硅酮油、硅酮橡胶等低应力赋予剂；水滑石类；离子捕捉剂等。
作为偶联剂，能够使用环氧硅烷系、氨基硅烷系、脲基硅烷系、乙烯基硅烷系、烷基硅烷系、有机钛酸盐系、铝醇盐系等偶联剂。这些偶联剂既可以使用一种，又可以混合使用两种以上。其中，从成型性、阻燃性、固化性等观点出发，优选为氨基硅烷系偶联剂，尤其是，优选为γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷等。
偶联剂的含量，相对于密封用树脂组合物总量，可以为0.01～3质量％的范围，可以为0.1～1质量％的范围。当偶联剂的含量为0.01质量％以上时，能够提高密封用树脂组合物的成型性，当为3质量％以下时，能够降低在密封用树脂组合物成型时发泡，能够降低在成型品中产生空隙或表面膨胀等。
本实施方式的密封用树脂组合物，从抑制结块的观点出发，可以不含溶剂。另外，在该密封用树脂组合物不含溶剂的情况下，在密封半导体元件时，不存在因溶剂残留而引起可靠性降低的风险。
本实施方式的密封用树脂组合物，能够通过公知的密封用树脂组合物的制造方法获得，例如，能够如下所述地制备。首先，在将上述(A)环氧树脂、(B)酚醛树脂固化剂、(C)固化促进剂、(D)无机填料和上述根据需要配合的各种成分使用混合机等充分地混合(干混)后，由热辊或捏合机等混炼装置进行熔融混炼，在加压构件间压缩成型为板状。更具体而言，一边加热软化密封用树脂组合物，一边由辊或热压机压延为150～1000μm的厚度。
需要说明的是，压延密封用树脂组合物时的加热温度，通常为60～150℃左右。当加热温度为60℃以上时，变得易压延，当为150℃以下时，固化反应适度进行，能够使成型性变得良好。
接着，在将获得的板冷却后，粉碎成适当的大小。
板的厚度为150～1000μm，可以为150～700μm，可以为150～500μm，可以为200～400μm。当板的厚度在上述范围内时，通过粉碎该板，能够获得具有前述的特定形状的片状的密封用树脂组合物。另外，在粉碎该板时，能够使产生通过依据JIS标准筛(JIS Z8801-1：2006标准)分级确定的标称筛孔孔径150μm的筛的微粉变难。能够将本实施方式的片状密封用树脂组合物中包含的前述密封用树脂组合物a降低至5质量％以下。
需要说明的是，上述板的厚度，例如，能够使用测微仪，测定50处该板的厚度，并作为其平均值求出。
粉碎方法没有特别的限制，能够使用一般的粉碎机，例如，高速粉碎机(Speedmill)、切割粉碎机(Cutting mill)、球磨机(Ball mill)、旋风磨机(Cyclone mill)、锤式粉碎机(Hammer mill)、振动粉碎机(Vibration mill)、切碎机(cutter mill)、磨碎机(Grinder mill)等。其中，能够使用高速粉碎机。
另外，可以使用挤出机将密封用树脂组合物成型为扁平带状，并由使用切割器等切成规定长度的热切割法进行粉碎。
然后，能够通过筛分或空气分级等，将粉碎物调整特性并制备成具有规定的粒度分布的片状集合体。
这样获得的片状密封用树脂组合物，由下述式(1)表示的空隙率能够为60％以下，能够为50％以下，能够为40％以下。
空隙率(％)＝{1-(树脂供给面积/空腔面积)}×100 式(1)
在此，空隙率表示向空腔内供给密封用树脂组合物后没有被该密封用树脂组合物包覆的面积比率。空腔面积是成型模具的底部的有效面积，树脂供给面积表示被密封用树脂组合物包覆的面积。
当上述空隙率为60％以下时，能够使密封用树脂组合物的熔融性良好，填充性提高，且降低固化物中产生空隙等。另外，能够充分降低线流动。
[半导体装置]
本实施方式的半导体装置，能够通过使用上述片状密封用树脂组合物，通过压缩成型对半导体元件进行密封来制造。以下，说明该方法的一个例子。
首先，在向压缩成型用模具的上模具中，供给安装了半导体元件的基板后，向下模具的空腔内供给上述密封用树脂组合物。接着，在所需的合模压力下将上模具和下模具合模，并将半导体元件浸渍于下模具空腔中加热熔融的密封用树脂组合物中。接着，使用空腔底面构件按压在下模具空腔内加热熔融的密封用树脂组合物，在减压下，施加所需的压力进行压缩成型。成型条件能够为温度120℃以上且200℃以下，压力2MPa以上且20MPa以下。
图1是表示这样进行而获得的本发明的半导体装置的一个例子，在铜框架等引线框1与半导体元件2之间，还可以夹杂有粘合剂层3。另外，通过键合线6连接半导体元件2上的电极4和引线框1的引线部5，此外，这些被本发明的密封用树脂组合物的固化物(密封树脂)7密封。
本实施方式的半导体装置，通过具有前述的特定形状的密封用树脂组合物来密封半导体元件，可降低成型时线流动等的产生。另外，能够成为成型性提高，且具有高可靠性的半导体装置。
另外，当使用具有前述的特定形状的密封用树脂组合物时，半导体装置的半导体元件上的密封材料的厚度可以为200μm以下，可以为150μm以下，能够为100μm以下。
此外，在作为密封用树脂组合物，使用具有前述的特定形状的物质的情况下，由于在将密封用树脂组合物向下模具的空腔供给时的飞散或在减压下加热熔融的树脂飞散降低，所谓的“树脂泄露”降低，因此能够获得具有高可靠性的半导体装置。
需要说明的是，本发明的半导体装置中密封的半导体元件，没有特别的限定，例如，可举出IC、LSI、二极管、晶闸管、晶体管等。在密封后的厚度为0.1mm以上且1.5mm以下的易产生线流动的半导体装置的情况下，本发明是有用的。
实施例
接着，由实施例具体地说明本发明，但本发明完全不限定于这些例子。需要说明的是，在表1中，空白栏表示未配合。
(实施例1～7和比较例1～4)
将表1中记载的种类和配合量的各成分在常温(25℃)条件下使用混合机混合，接着，使用热辊在80～130℃条件下加热混炼。在树脂温度60～110℃条件下，使用辊压延、冷却，以获得表1所示厚度的板。
将获得的板使用高速粉碎机粉碎，使用三种(筛孔孔径150μm、1mm、2mm)JIS标准筛(JIS Z8801-1：2006标准)制备密封用树脂组合物。
此外，使用获得的密封用树脂组合物进行半导体芯片的密封。即，在使用密封用树脂组合物，在模具温度175℃、成型压力8.0MPa、固化时间2分钟的条件下，将50mm×50mm×0.54mm的FBGA(Fine pitch Ball Grid Array，细间距球栅阵列)压缩成型后，在175℃进行4小时的后固化，从而制造了半导体装置。
〔粉碎前的板的厚度(dave.)、最大厚度(dmax)、最小厚度(dmin)的测定〕
使用测微仪测定50处获得的板的厚度，求出最大厚度(dmax)、最小厚度(dmin)，此外，将测定的50处的平均值记作板的厚度(dave.)。
另外，算出该板的最大厚度(dmax)与最小厚度(dmin)的差相对于板的厚度(dave.)的比例。
〔密封用树脂组合物的厚度的测定〕
使用光学显微镜(倍率：200倍)测定50处获得的密封用树脂组合物的厚度，将测定的50处的平均值记作密封用树脂组合物的厚度。
另外，在通过光学显微镜(倍率：200倍)观察50个在实施例1～7和比较例1、4中获得的密封用树脂组合物时，确认了均在厚度方向上断裂，该密封用树脂组合物的80质量％以上，具有平行的一对平面，且该一对平面间的距离(厚度)在150～1000μm的范围内。
用于密封用树脂组合物的制备的表1中记载的各成分的细节如下。
(A)环氧树脂
环氧树脂1：NC-3000(日本化药株式会社制，商品名；环氧当量：273，软化点：58℃)。
环氧树脂2：YX-4000H(三菱化学株式会社制，商品名；环氧当量：193，软化点：105℃)。
(B)酚醛树脂固化剂
酚醛树脂1：MEH-7800M(明和化成株式会社制，商品名；羟基当量：175)。
酚醛树脂2：BRG-557(昭和电工株式会社制，商品名；羟基当量：104)。
(C)固化促进剂
咪唑：2P4MHZ(四国化成株式会社制，商品名)。
(D)无机填料
熔融二氧化硅1：MSR-8030(株式会社龙森制，商品名；平均粒径：12μm)。
熔融二氧化硅2：SC-4500SQ(株式会社雅都玛(株式会社アドマテックス)制，商品名；平均粒径：1μm)。
(其他添加剂)
硅烷偶联剂：Z-6883(东丽道康宁株式会社(东レ·ダウコーニング株式会社)制，商品名；γ-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷)。
着色剂：MA-600(三菱化学株式会社制，商品名；碳黑)。
另外，关于上述各实施例和各比较例中获得的密封用树脂组合物和半导体装置(制品)，由如下所示的方法评价各种特性。将该结果一并示于表1。
＜评价项目＞
(密封用树脂组合物)
(1)螺旋流
使用符合EMMI标准的模具，在温度175℃、压力9.8MPa条件下传递成型并测定。
(2)凝胶时间
以JIS C 2161(2010)的7.5.1中规定的凝胶化时间A法为基准，将约1g密封用树脂组合物涂布于175℃的热盘上，使用搅拌棒搅拌，测定直至成为凝胶状且不能搅拌的时间。
(成型性)
(1)空隙率
使用TOWA株式会社制的压缩成型机PMC1040-D，向66mm×232mm的空腔内，以0.3g/s的速度供给实施例和比较例的片状或粉粒状的密封用树脂组合物3g(相当于密封后元件上的树脂厚度100μm)，使用数码相机从上部朝向空腔底面拍摄密封用树脂组合物表面并图像化。将获得的图像二值化，测量密封用树脂组合物的面积，并由下述式(1)算出空隙率。
空隙率(％)＝(1-(树脂供给面积/空腔面积))×100 式(1)
在此，空隙率表示向空腔内供给密封用树脂组合物后没有被该密封用树脂组合物包覆的面积比率，空腔面积是成型模具的底部的有效面积，树脂供给面积表示被密封用树脂组合物包覆的面积。
需要说明的是，将算出实施例1的空隙率时的二值化图像示于图2，将算出比较例3的空隙率时的二值化图像示于图3。
(2)填充性
使用TOWA株式会社制的压缩成型机PMC1040-D，向66mm×232mm的空腔内，以0.3g/s的速度供给实施例和比较例的片状或粉粒状的密封用树脂组合物3g(相当于密封后元件上的树脂厚度100μm)，在模具温度175℃、成型压力5.0MPa、固化时间2分钟的条件下压缩成型后，目视确认获得的成型品有无未填充。无未填充部分的评价为“良好”，有未填充部分的评价为“未填充”。
(3)空隙
使用TOWA株式会社制的压缩成型机PMC1040-D，向66mm×232mm的空腔内，以0.3g/s的速度供给实施例和比较例的片状或粉粒状的密封用树脂组合物3g(相当于密封后元件上的树脂厚度100μm)，在模具温度175℃、成型压力5.0MPa、固化时间2分钟的条件下压缩成型获得成型品。使用超音波探伤装置(日立建机精密技术株式会社(日立建机ファインテック株式会社)制，FS300II)观察获得的成型品的空隙，按照下述基准进行了评价。
A：不产生空隙。
B：空隙数小于5个。
C：空隙数为5个以上。
(4)线流动率
使用密封用树脂组合物，在模具温度175℃、成型压力8.0MPa、固化时间2分钟的条件下，将50mm×50mm×0.54mm的FBGA压缩成型后，使用X线观察装置(株式会社岛津制作所制，SMX-1000)观察获得的成型品(FBGA)内部的金线(直径18μm，长度5mm)，并求出最大变形部的线流动率(密封前线的位置与密封后线的位置之间的最大距离相对于线的长度的比率(％))。
(半导体装置(制品))
(1)耐回流焊接性(MSL试验)
对于半导体装置，进行在85℃、85％RH的条件下吸湿处理72小时后，在260℃的红外线回流焊接炉中加热90秒钟的试验(MSL试验：等级3)，并调查了缺陷(剥离和裂纹)的发生率(试样数＝20)。
(2)耐湿可靠性(压力锅试验：PCT)
将半导体装置在压力锅内，在127℃、0.25MPa的条件下，吸水72小时后，在260℃进行90秒钟的蒸汽回流焊接，并调查了缺陷(开路缺陷)的发生率(试样数＝20)。
(3)高温放置可靠性(高度加速寿命试验：HAST)
将半导体装置在180℃的恒温槽中放置1000小时，并调查了缺陷(开路缺陷)的发生率(试样数＝20)。
[表1]
Figure BDA0002899970120000161
*1：通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径150μm的筛的密封用树脂组合物。
*2：未通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径2mm的筛的密封用树脂组合物。
*3：通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径超过150μm且在1mm以下的筛的密封用树脂组合物。
*4：通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径超过1mm且在2mm以下的筛的密封用树脂组合物。
由表1可明显看出，本实施例的密封用树脂组合物，成型时的填充性良好且线流动非常低。可知虽然实施例与比较例中螺旋流的值没有差距，但实施例的空隙率比比较例低。需要说明的是，图2示出了算出实施例1的空隙率时的二值化图像，图3示出了算出比较例3的空隙率时的二值化图像。图2和图3中的白色部分表示空腔内没有被密封用树脂组合物包覆的部分，黑色部分表示空腔内被密封用树脂组合物包覆的部分。由图2和图3可知，由于实施例1比比较例3在空腔内密封用树脂组合物更均匀填充，因此空隙率更低。
本发明的密封用树脂组合物，由于是片形状，能够薄且均匀地向模具内供给，因此压缩成型时的树脂流动减少，可获得良好的填充性和低线流动率。
另外，使用该密封用树脂组合物制造的半导体装置，在MSL试验、压力锅试验、高度加速寿命试验的任一试验中均获得良好的结果，能够确认作为树脂密封型半导体装置具有高可靠性。
工业实用性
本发明的密封用树脂组合物，由于是片形状，能够薄且均匀地向模具内供给，因此在成型性优异的同时成型时的线流动也降低。因此，密封树脂厚度薄，并且作为由长且细的线连接的半导体元件的密封材料是有用的，能够制造可靠性高的树脂密封型半导体装置。
附图标记的说明
1：引线框；2：半导体元件；3：粘合剂层；4：电极；5：引线部；6：键合线；7：密封用树脂组合物的固化物(密封树脂)。

Claims (5)

1.一种片状密封用树脂组合物，其是含有(A)环氧树脂、(B)酚醛树脂固化剂、(C)固化促进剂和(D)无机填料的片状密封用树脂组合物，其特征在于，
所述片状密封用树脂组合物是含有平行面的树脂组合物，所述片状密封用树脂组合物的80质量％以上具有平行的一对平面，该一对平面间的距离为150～1000μm；
所述片状密封用树脂组合物中包含的通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径150μm的筛的片状密封用树脂组合物为5质量％以下、并且未通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径2mm的筛的片状密封用树脂组合物为5质量％以下。
2.如权利要求1所述的片状密封用树脂组合物，其特征在于，
所述片状密封用树脂组合物中包含的通过依据JIS标准筛分级确定的标称筛孔孔径超过150μm且在1mm以下的筛的片状密封用树脂组合物为20质量％以上。
3.如权利要求1或2所述的片状密封用树脂组合物，其特征在于，
由下述式(1)表示的空隙率为60％以下，
空隙率(％)＝{1-(树脂供给面积/空腔面积)}×100式(1)
式(1)中，空隙率表示向空腔内供给密封用树脂组合物后没有被该密封用树脂组合物包覆的面积比率，空腔面积是成型模具的底部的有效面积，树脂供给面积表示被密封用树脂组合物包覆的面积。
4.一种半导体装置，其特征在于，
其是使用权利要求1～3中任一项所述的片状密封用树脂组合物，通过压缩成型对半导体元件进行密封而成。
5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置的半导体元件上的密封材料的厚度为200μm以下。
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